[发明专利]小型切片式三维结构重构系统

说明书

技术领域

本发明涉及三维内部结构测量领域，具体地说，本发明涉及一种小型切片式三维结构重构系统。

背景技术

目前，在三维内部结构重构领域中，基于X射线扫描的成像系统是最常用的内部成像系统，各种型号的CT(Computed Tomography)机也是医学检查、工业检测等领域最常规的检测设备。

CT是“计算机X射线断层摄影机”或“计算机X射线断层摄影术”的英文简称，是从1895年伦琴发现X射线以来在X射线诊断方面的最大突破，是近代飞速发展的电子计算机控制技术和X射线检查摄影技术相结合的产物。

CT机主要由X射线发射管和不同数目的探测器组成。X射线发射管用来发X射线束，用其对所选择的层面进行扫描，由于X射线束会和不同密度的组织相互作用，穿透扫描层后其强度会发生相应的吸收和衰减。探测器用来探测被吸收和衰减后的X射线束。并将该信号转变为电信号，再经模/数转换器转换成数字信号后输入计算机储存。对不同方向探测的X射线束数据进行反演处理，可得到该扫描层的断层数字图像。

常规CT机可无损地获得材料或结构内部三维图像。但在小型科研和教学实验中，如想获得材料或构件内部精细的三维结构，而不在乎试件是否损伤时，常规的CT机并不一定是最理想的设备，这是因为：

1)常规CT设备非常昂贵，且占地面积大，且还需要专业人员操作，此类设备非大型用户难以负担和维护。

2)常规CT设备获取的图像是经反演呈现的是X射线吸收率，表现为黑白图像或伪彩色，信息量少，不适于探测结构较复杂的物体，也无法对X射线吸收率相同而结构或颜色不同的构件进行检测。

3)常规CT设备所获取图像的空间分辨率较低，难以进行精细结构探测。

以上几方面因素决定了常规的CT设备很难在某些特殊科研和教学领域中推广和应用。

发明内容

本发明涉及一种小型切片式三维结构重构系统，该系统解决了常规CT设备无法在某些科研领域中推广和应用的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种小型切片式三维结构重构系统，包括：控制器、机械操作单元和图像处理单元；其中，所述控制器分别与所述机械操作单元和图像处理单元相连；所述机械操作单元内设有由所述控制器控制的切片装置；所述控制器控制所述机械操作单元内的所述切片装置并对其进行操作，并控制所述图像处理单元进行图像采集、处理后生成三维内部结构模型。

其中，进一步地，所述机械操作单元包括：切片装置、水平传送装置、升降装置、清洗装置和烘干装置，其中：

所述水平传送装置的一水平侧面设置有所述切片装置、升降装置、清洗装置和烘干装置；

在所述水平传送装置的另外一水平侧面与所述切片装置、清洗装置、烘干装置和图像处理单元所对应的位置分别设置有接近传感器。

其中，进一步地，在所述水平传送装置的另外一水平侧面上分别对应所述切片装置、清洗装置、烘干装置的位置设置的接近传感器为电感式接近传感器。

其中，进一步地，在所述水平传送装置的另外一水平侧面上对应所述图像处理单元的位置设置的接近传感器为光电开关接近传感器。

其中，进一步地，所述切片装置里还设置有检测切割厚度的位移传感器。

其中，进一步地，所述升降装置包括：支架、升降台、升降丝杠、升降驱动电机和夹具；其中，所述支架为长方框结构，长方框内部垂直设置有升降台。所述升降台通过支架内设置的所述升降丝杠进行升降。所述升降驱动电机设置在支架的垂直上方。所述夹具设置在所述升降台上，且所述支架、升降台、升降丝杠、升降驱动电机和夹具之间保持在一条垂直直线上。

其中，进一步地，所述支架包括：底座、上支撑板和竖直导轨；其中，所述支架内部在所述底座和上支撑板之间设置有两根竖直导轨，且所述升降台设置在两根竖直导轨之间，所述升降驱动电机设置在上支撑板的垂直上方。

其中，进一步地，所述夹具包括：夹具体、安装板、固定块、活动块、导向轴、直线轴承、调节螺钉、弹簧和弹簧压板；其中，所述导向轴一端固定在所述安装板上，另一端安装在所述固定块上；所述安装板与固定块之间的导向轴上安装有带有所述夹具体的活动块；所述活动块与导向轴通过所述直线轴承连接，所述导向轴上还套设有所述弹簧；所述弹簧与安装板之间设有所述弹簧压板，所述弹簧压板与安装板之间通过至少一个调节螺钉连接。

其中，进一步地，所述水平传送装置包括：水平导轨和水平驱动丝杠；所述水平驱动丝杠和所述水平导轨形成所述水平传送装置。

其中，进一步地，所述图像处理单元包括：图像采集模块、图像分割及提取模块、空间三维坐标获取模块和三维体重建模块，其中：