X射线计算机断层摄影装置校准和验证设备制造方法及图纸

一种用于校准x射线计算机断层摄影成像装置的设备具有由对于x射线来说可见的材料形成的多个物体以及至少部分地固定地支撑所述多个物体使得多个物体中的每一个接触其它物体中的至少一个的基底。多个物体中的每一个：(1)被构造为接收x射线而没有改变形状；(2)与其它物体具有基本上相同的形状和大小；(3)具有针对x射线的衰减值(“物体衰减值”)；以及(4)具有相对于其中心点对称的形状。与物体类似地，基底也具有针对x射线的衰减值(“基底衰减值”)。物体衰减值大于基底衰减。多个物体中的每一个被运动学地约束在基底上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】X射线计算机断层摄影装置校准和验证设备优先权本申请要求2012年I月30日提交的专利技术人为Jonathan J.0’ Hare和Stephen Darrouzet 的题目为 “X-RAY COMPUTED TOMOGRAPHY DEVICE CALIBRATION ANDVERIFICATION APPARATUS”的临时美国专利申请编号61/592169的优先权，其公开通过引用整体并入这里。
本专利技术一般地涉及校准装置，并且更具体地，本专利技术涉及X射线计算机断层摄影装置/CT机的校准。
技术介绍
坐标测量机(CMM)是用于准确地测量各种不同种类的工件的黄金标准。例如，CMM能够测量航空引擎组件、手术器具和枪支弹药的重要尺寸。精确且准确的测量有助于确保他们的当前系统(例如，在航空组件的情况为航空器)如所规定的那样运行。不准确的测量能够具有灾难性的影响。因此，为了确保CMM传递准确的测量，CMM行业已经开发了良好定义的准确的验证标准、过程和计量工具来对进行这些测量的底层机器进行校准和验证。为此，CMM验证过程通常要求可靠的计量器，其是可追踪的以用于不确定度计算并且被设计为确保它们(即，计量器)在尺寸上是稳定的。近来，本领 域技术人员已经开始使用计算机断层摄影(CT)系统作为用于坐标计量的CMM。然而，不想要的是，专利技术人所了解的这样的CT系统缺乏良好定义的验证标准，以及为此目的设计的计量工具。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，一种用于校准X射线计算机断层摄影成像装置(例如，CT装置)的设备具有由对于X射线来说可见的材料形成的多个物体以及至少部分地固定地支撑所述多个物体使得多个物体中的每一个接触其它物体中的至少一个的基底。多个物体中的每一个:(I)被构造为接收X射线而没有改变形状；(2)与其它物体具有基本上相同的形状和大小；(3)具有针对X射线的衰减值(“物体衰减值”)；以及⑷具有相对于其中心点对称的形状。与物体类似地，基底也具有对于X射线的衰减值(“基底衰减值”)。物体衰减值大于基底衰减。多个物体中的每一个被运动学地约束在基底上。此外，多个物体中的每一个可以包括红宝石材料，并且基底可以包括陶瓷。此外，设备还可以具有紧固部件，其通常将力施加到多个物体。紧固部件与基底协作以将多个物体固定地紧固为基本上不可移动，或者至少最低程度地约束。在优选实施方式中，多个物体都具有基本上精确的球形形状、相同的精确的直径/尺寸和低热膨胀系数(例如，低于钢的热膨胀系数)。此外，为了确保准确的测量，多个物体可以被取向为成直线，从而多个物体的累积距离可以从他们的直径/尺寸的和而直接获得。为了更高效地稳定物体，每个物体可以被运动学地锁定而在物体之间没有任何外部锁定组件。这还排除了在物体之间使用结合剂，例如环氧树脂或胶水(其可能干扰成像)。例如，每个物体可以在与其它物体和基底存在不超过四个接触点的情况下被最低程度地约束。在所示的实施方式中，该运动学锁定确保了物体的中心都形成直线，其具有不大于大约I微米的误差/偏离。在替选实施方式中，该误差/偏离可以超过大约例如I微米，其可以为大约1.5微米，大约2微米或者大约3微米。然而，每个较大的误差导致确定物体之间的距离的较大的不确定性，因此影响了准确性。因此，本领域技术人员能够基于待校准的当前应用/机器所要求的准确性来选择适合的偏离。为了以该方式约束物体，基底可以具有沟槽，其具有基本上直且平的表面。例如，沟槽可以形成V形状，其具有大约60度至120度的角度。另外，多个物体中的每一个可以具有不超过大约10毫米的相同的最大尺寸(例如，如果物体为球形状，则尺寸是直径)。例如，物体的最大尺寸可以为大约I毫米，并且能够为0.1毫米或更小。多个物体可以是研磨后的或层叠的物体，并且/或者可以包括其尺寸性质中的至少一个的第三方验证。此外,多个物体中的每一个优选地是独立式物体(例如,单独的球形状的独立的未连接的物体)。 一些实施方式使用三个或更多个物体。根据本专利技术的另一实施方式，一种校准或验证X射线计算机断层摄影机的尺寸准确性的方法提供了具有校准设置的X射线计算机断层摄影机，并且使用X射线机来对计量器进行成像以产生计量器重建(计量器的3D重建)。计量器具有至少部分地支撑三个或更多个物体的基底，其中，多个物体中的每一个具有基本上相同的形状和大小并且被运动学地紧固在基底上。物体中的每一个具有中心，并且每个物体的中心之间的距离是已知的(“已知的中心距离值”)。该方法然后在计量器的重建的三维体或获得的表面(“计量器重建”)中测量至少两对物体之间的距离以产生测量中心距离值,将测量中心距离值与已知的中心距离值进行比较，并且使用比较来确定在计量器重建中是否存在距离错误。该方法然后可以在比较确定在计量器重建中存在距离错误的情况下修改X射线计算机断层摄影机的校准设置。此外，为了产生计量器重建，该方法可以从多个不同的投影中产生多个计量器重建，并且使用多个投影形成计量器的三维模型。该方法然后可以测量计量器的三维模型。根据另一实施方式，一种用于校准X射线计算机断层摄影装置的设备具有由对于X射线可见的材料形成的至少三个物体。至少三个物体中的每一个:(I)被构造为接收X射线而没有改变形状；(2)具有针对X射线的物体衰减值；以及(3)具有可识别区域。与该设备还具有基底，该基底至少部分地固定地支撑物体使得每个物体接触其它物体中的至少一个。基底具有对于X射线的基底衰减值，并且至少三个物体的可识别区域在基底上基本上成直线。物体衰减值大于基底衰减值，并且物体中的每一个被以防止物体平移运动的方式锁定在基底上。至少三个物体可以是独立式物体并且以允许物体相对于基底旋转的方式锁定在基底上。物体均可以具有至少0.01晕米的精度(例如，他们可以具有0.0001晕米的精度)。此外，至少三个物体均可以具有相对于中心点对称的形状，并且在该情况下，每个物体的可识别区域可以是中心点。【附图说明】根据下面的参考在下面概括的附图讨论的“【具体实施方式】”，本领域技术人员将更完全地了解本专利技术的各种实施方式的优点。图1A示意性地示出了可以使用本专利技术的示出实施方式的X射线计算机断层摄影装置。图1B示意性地示出了图1A的装置的内部组件。图2示意性地示出了根据本专利技术的示出实施方式构造的X射线校准和验证计量器。图3示意性地示出了其顶部被移除以示出内部球的图2的计量器的平面图。图4Α示意性地示出了沿着截面线4-4的图2的计量器的截面图。图4Β示意性地示出了图4Α中所示的视图的放大简化视图。图5示意性地示出了沿着截面线5-5的图2的计量器的纵向截面图。图6示意性地示出了图2中所示的计量器的末端保持部。图7示出了图1的X射线计算机断层摄影装置中使用图2的计量器的处理。【具体实施方式】在所示的实施方式中，用于校准(或验证)x射线计算机断层摄影机的设备提供了精细的节距细节以允许工件的更准确的测量，特别地，较小尺寸的工件的更准确的测量(例如，亚毫米级，例如到微米或纳米级)。为此，该设备具有通过将多个物体运动学地锁定到沿着内部细部或沟槽的平面来支撑多个物体。下面讨论所示实施方式的细节。图1A和图1B示意性地示出了可以使用根据所示实施方式构造的校准计量器的X射线机/计算机断层摄影装置1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于校准x射线计算机断层摄影装置的设备，所述设备包括：多个物体，所述多个物体由对于x射线来说可见的材料形成，所述多个物体被构造为接收x射线而没有改变形状，所述多个物体中的每一个具有基本上相同的形状，所述物体均具有针对x射线的物体衰减值，所述多个物体中的每一个具有中心点并且具有相对于其中心点对称的形状；基底，所述基底至少部分地固定地支撑所述多个物体使得所述多个物体中的每一个接触其它物体中的至少一个，所述基底具有针对x射线的基底衰减值，所述物体衰减值大于所述基底衰减值，所述多个物体中的每一个被运动学地锁定在所述基底上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.30 US 61/592,1691.一种用于校准X射线计算机断层摄影装置的设备，所述设备包括: 多个物体，所述多个物体由对于X射线来说可见的材料形成，所述多个物体被构造为接收X射线而没有改变形状，所述多个物体中的每一个具有基本上相同的形状，所述物体均具有针对X射线的物体衰减值，所述多个物体中的每一个具有中心点并且具有相对于其中心点对称的形状； 基底，所述基底至少部分地固定地支撑所述多个物体使得所述多个物体中的每一个接触其它物体中的至少一个，所述基底具有针对X射线的基底衰减值， 所述物体衰减值大于所述基底衰减值， 所述多个物体中的每一个被运动学地锁定在所述基底上。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述多个物体中的每一个包括蓝宝石和红宝石材料中的至少一种。3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述基底包括陶瓷。4.根据权利要求1所述的设备，所述设备进一步包括紧固部件，所述紧固部件将力施加到所述多个物体，所述 紧固部件与所述基底协作以将所述多个物体固定地紧固为基本上不可移动。5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述多个物体具有球形形状，所述球形形状具有至少0.01毫米的精度。6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述多个物体和所述基底具有不大于钢的热膨胀系数的热膨胀系数。7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述多个物体沿直线取向。8.根据权利要求1所述的设备，其中，每个物体被运动学地锁定而在所述物体之间没有任何外部锁定组件。9.根据权利要求1所述的设备，其中，每个物体在与其它物体和所述基底存在不超过四个接触点的情况下被最低程度地约束。10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述基底包括沟槽，所述沟槽具有基本上直且平的表面。11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述沟槽形成V形状，该V形状具有大约60度至120度的角度。12.根据权利要求1所述的设备，其中，所述多个物体中的每一个具有不超过大约10毫米的最大尺寸，所述多个物体中的每一个具有相同的最大尺寸。13.根据权利要求1所述的设备，其中，所述多个物体是精确研磨或层叠的物体。14.根据权利要求1所述的设备，其中，所述多个物体中的每一个包括其尺寸性质中的至少一个的验证。15.根据权利要求1所述的设备，其中，所述多个物体中的每一个是独立式物体。16.根据权利要求1所述的设备，所述设备包括三个或更多个物体。17.一种校准或验证X射线计算机断层摄影机的尺寸准确性的方法，所述方法包括: 提供具有校准设置的X射线计算机断层摄影机； 使用所述X射线计算机断层摄影机来对计量器进行成像以产生计量器重建，所述计量器包括至少部分地支撑三个或更多个物体的基底，所述物体中的每一个被运动学地紧固在所述基底上，所述物体中的每一个具有中心，每个物体的中心之间的距离是已知的中心距离值； 在所述计量器重建中测量至少两对物体之间的距离以产生测量的中心距离值； 将所述测量的中心距离值与所述已知的中心距离...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·J·奥黑尔，S·达鲁泽，
申请(专利权)人：海克斯康测量技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US