[发明专利]一种X射线物象点自主精密追踪控制系统及方法

摘要

本发明公开了一种X射线物象点自主精密追踪控制系统，其特征在于，包括载物台、传动装置、射线产生装置、影像探测器、图像处理装置、内置测量装置和控制系统，通过影像探测器和图像处理装置自动识别被检测对象的位置信号，并通过控制系统控制传动装置的七轴联动精密跟踪物象点，自主完成被检测对象的3D断层扫描成像，并在X光成像存在偏差时，根据内置测量装置的测量结果，应用设计的鲁棒控制器自适应调节载物台的上升下降、X‑Y平移和左右旋转以使X光成像清晰。本发明的系统及方法，其精确移位、精确定位、无积累误差、精度高。

主权项

一种X射线物象点自主精密追踪控制系统，其特征在于，包括载物台、传动装置、射线产生装置、影像探测器、图像处理装置、内置测量装置和控制系统，其中载物台，包括固定件以及设置在固定件上可360度旋转的托盘，托盘上放置待测物体；传动装置，包括分别与载物台固定件固定连接的X轴、Y轴、Z轴、R轴，其中X轴带动载物台左右运动、Y轴带动载物台前后运动、Z轴带动载物台上升下降、R轴带动载物台左右60度旋转，以及带动托盘360度旋转的旋转轴、带动射线产生装置上升下降的传动轴一、带动影像探测器上升下降的传动轴二；射线产生装置，作为X光的光源发出锥束X光，扫描放置在托盘中的待测物体；影像探测器，由X光扫描待测物体，获得待测物体的射线投影数据，并将该数据传输给图像处理装置；图像处理装置，通过仿射变换将射线产生装置、影像探测器的运动转化为载物台的上升下降、X‑Y平移和左右旋转，仿射变换式如下所示：uv=a0b0+a1a2b1b2xy]]>其中，x和y是运动前物象点的运动坐标，u和v是物象点经过上升下降、X‑Y平移和左右旋转变化后的投影成像坐标，(a0,a1,a2,b0,b1,b2)为仿射变换参数；内置测量装置，测量高速运动平台中射线产生装置、载物台和影像探测器之间的位置参数，以及高加速度精密运动系统在快速启停时造成的平台振动，并将测量数据传输给控制系统；控制系统，控制七轴联动，即X轴、Y轴、Z轴、R轴、旋转轴、传动轴一和传动轴二，控制X/Y/Z/R轴、旋转轴带动载物台、托盘运动，控制传动轴一、传动轴二分别带动射线产生装置、影像探测器上升下降运动，在X光成像存在偏差时，根据内置测量装置的标定分析结果，应用设计的鲁棒控制器自适应调节载物台的上升下降、X‑Y平移和左右旋转以使X光成像清晰，其中X/Y轴运动控制系统状态方程为：Z轴运动控制系统状态方程为：x·=01-ηktKu(1+k)RaJ-RaB+kekt-ηktKuBgRaJx+0ηktKuRaJ(qd+fd)+0ηKuktkqh-ηRaFfRaJy=10k-Bgx+0-kqh;]]>R轴转动控制系统状态方程为：其中J为电动机转动惯量，kt为电动机转矩常数，Ra为回路相电阻，ke为电动机感应电势常数，Ff为引入的不确定干扰力矩，Bg为阻尼系数。