[发明专利]计算机断层摄影应用的摆动补偿

说明书

本发明公开了用于确定CT系统的检测器和检查零件的相对和绝对位置及取向的系统、方法和设备。在一些情况下，该检测器和该检查零件的位置/取向可以至少部分地由相对于基准轴和/或由该基准轴的各种组合限定的平面的倾斜角度来限定。在一些实施方案中，耦接到该检测器的传感器以及耦接到其上耦接有该检查零件的载物台组件的传感器可以分别用于确定该检查零件和该检测器的该倾斜角度。来自该传感器的表征该检测器和该检查零件的倾斜角度的数据可以用于调节该检查零件的投影射线照片，从而校正该载物台的机械摆动。通过使用倾斜数据来调节投影射线照片，可以提高该检查零件的断层摄影图像和3维重建的质量。

相关申请的交叉引用

本申请是国际专利申请，根据35U.S.C.§119(e)要求2018年3月7日向美国专利商标局提交的美国临时专利申请号62/639,898的优先权的权益，该临时专利申请的全部内容以引用方式并入本文。

背景技术

计算机断层摄影(CT)过程可以使用辐射(例如，X射线)来产生扫描对象的3维表示，包括该对象的内部特征和外部特征。对于工业应用，CT系统可以包括发射器或辐射源、可旋转载物台和检测器。为了扫描检查零件，可以将检查零件刚性地安装到载物台，并且载物台可以围绕轴旋转。当零件旋转时，发射器可以发射辐射(例如，X射线)，并且一部分辐射可以行进穿过检查零件。当辐射行进穿过检查零件时，辐射可以被衰减到不同程度，具体取决于该辐射穿过检查零件的行进路径以及该辐射行进穿过的材料。因此，行进穿过检查零件较厚部分的辐射的强度可能比行进穿过检查零件较薄部分的辐射的强度衰减得更多。检测器可以检测辐射(包括检测行进穿过检查零件的部分的辐射)，并且检测器可以将表征检测到的辐射的数据传送到计算机。计算机可以使用该数据生成检查零件的投影图像或投影射线照片。利用与已知旋转角度相对应的足够数量的投影射线照片，计算机可以使用断层摄影重建技术生成检查零件的横截面(断层摄影)图像，以及检查零件的3维重建。

发明内容

成像时，随着检查零件旋转，载物台可能经历一些偏轴机械摆动，该摆动可能转移到检查零件。在一些情况下，机械摆动可以包括载物台的倾斜，使得预期旋转轴或基准轴与检查零件的真实旋转轴之间存在偏差。因此，真实旋转轴可能与预期旋转轴不同。如果在断层摄影重建之前或断层摄影重建期间没有考虑到机械摆动，则机械摆动可能将噪声或伪影引入到断层摄影图像中。在一些情况下，可以通过在载物台内使用高精度轴承来减轻机械摆动。此外，在扫描检查零件之前，可以使用具有已知几何形状的校准零件来校准系统。可以扫描校准零件，并且计算机可以确定该校准零件的平均旋转轴。然后可以扫描检查零件。在扫描检查零件之后，表征平均旋转轴的数据可以在断层摄影重建中应用，以减少检查零件的断层摄影图像内的噪声。然而，检查零件可能以与校准零件不同的方式摆动，这能够降低校准的有效性。此外，校准不提供可以用于解决在扫描检查零件时可能出现的意外摆动(例如，由于外力所致)的实时数据。

提供了用于确定检查零件相对于CT系统的检测器的位置和取向的系统、设备和方法。在一个实施方案中，提供了一种系统，该系统可以包括：被配置为发射辐射的发射器，以及具有相对于第一基准轴成第一角度定位的载物台的载物台组件。该载物台可以被配置为耦接到检查零件并且使检查零件围绕第一旋转轴旋转。载物台组件还可以包括耦接到载物台的第一传感器。第一传感器可以被配置为测量第一角度。该系统可以包括相对于第二基准轴成第二角度定位的检测器。该检测器可以被配置为检测由发射器发射的辐射的至少一部分。该系统还可以包括耦接到检测器的第二传感器。第二传感器可以被配置为测量第二角度。

在某些实施方案中，该系统可以包括分析器，该分析器被配置为分别从第一传感器和第二传感器接收表征第一角度和第二角度的测量数据。该分析器可以包括至少一个数据处理器，该至少一个数据处理器被配置为基于所接收的测量数据来生成检查零件的一个或多个图像。该分析器的至少一个数据处理器可以被配置为使用所接收的测量数据来补偿载物台和检测器中的一者或多者的倾斜角度。基于该补偿，该分析器的至少一个数据处理器可以生成一个或多个图像。此外，基于该补偿，该分析器的至少一个数据处理器可以对一个或多个图像执行图像校正操作。