三维x射线计算机断层扫描校准和验证设备和方法技术

一种用于校准x射线计算机断层扫描装置的设备具有多个对象，所述多个对象由对于x射线而言可见的材料形成。所述多个对象被构造成在不改变形状的情况下接收x射线，并且具有大体相同的形状。所述对象均具有对于x射线的对象衰减值和中心点，使得它们相对于其相应中心点是对称成形的。所述设备还包括底座，所述底座至少部分支撑所述多个对象，使得所述多个对象中的每个均接触其他对象中的至少一个。如同诸如所述对象的其他物理对象，所述底座具有对于x射线的底座衰减值，所述值大于所述底座衰减值。所述多个对象的中心点一起形成三维体积。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本专利申请与同一受让人拥有的、其全部内容以引用方式并入本文中的以下专利申请相关：·2012年1月30日提交的、专利技术人名字为JonathanJ.O'Hare和StephenDarrouzet的名称为“X-RAYCOMPUTEDTOMOGRAPHYDEVICECALIBRATIONANDVERIFICATIONAPPARATUS”的美国临时专利申请61/592,169；·2013年1月29日提交的、专利技术人名字为JonathanJ.O'Hare和StevenDarrouzet的名称为“X-RAYCOMPUTEDTOMOGRAPHYDEVICECALIBRATIONANDVERIFICATIONAPPARATUS”的美国专利申请No.13/752,698；以及·2014年5月19日提交的、专利技术人名字为JonathanJ.O'Hare和StephenDarrouzet的名称为“X-RAYCOMPUTEDTOMOGRAPHYDEVICECALIBRATIONANDVERIFICATIONAPPARATUS”的美国专利申请14/281,006。
本专利技术总体上涉及校准装置，更特别地，本专利技术涉及x射线计算机断层扫描装置/CT机器的校准。
技术介绍
使用坐标测量机器(CMM)准确测量各式各样不同类型的工件。例如，CMM可测量飞行器发动机部件、手术工具和枪管的关键尺寸。精确且准确的测量有助于确保它们的基础系统(诸如，就飞行器部件而言，飞行器)按规定进行操作。不准确的测量会带来灾难性的后果。因此，为了确保CMM给出准确测量，CMM行业已提出清晰的准确性验证标准、过程和计量工具，以校准和验证进行这些测量的基础机器。出于这些目的，CMM验证过程通常需要硬测量仪器，硬测量仪器能被跟踪以进行不确定度计算，并且被设计为确保它们(即，测量仪器)在尺寸上是稳定的。最近，本领域的人员已经开始使用计算机断层扫描(CT)系统作为用于尺寸计量的CMM。然而，不合意的是，专利技术人已知的许多这样的CT系统缺乏定义明确的验证标准以及被设计用于该目的的计量工具。
技术实现思路
按照本专利技术的一个实施方式，一种用于校准x射线计算机断层扫描装置的设备具有由对于x射线而言可见的材料形成的第一球体、第二球体和第三球体。所述球体被构造成在不改变形状的情况下接收x射线，所述球体中的每个均具有对于x射线的球体衰减值。所述设备还具有底座，所述底座至少部分支撑所述球体，使得所述球体中的每个接触均其他球体中的至少一个。如同任何其他物理对象，所述底座具有对于x射线的底座衰减值。所述球体衰减值大于所述底座衰减值，所述球体中的每个均以防止球体平移移动的方式锁定就位在所述底座上。优选地，所述第二球体接触所述第一球体和所述第三球体。如同任何球体，所述第一球体具有第一中心，所述第二球体具有第二中心，所述第三球体具有第三中心。以对应方式，所述第一中心和所述第二中心形成第一线，所述第一中心和所述第三中心形成第二线，所述第二线与所述第一线叉开(即，它们是相交的)。所述设备可包括第四球体，所述第四球体接触所述第一球体、所述第二球体和所述第三球体。例如，所述第四球体具有可与所述第一中心形成第三线的第四中心。该第一线和所述第三线可形成与所述第二线相交的平面。此外，所述第四球体可接触所述第一球体和所述第二球体二者，但不接触所述第三球体。所述第一球体、所述第二球体和所述第三球体可在运动方面锁定在一起，或者用粘合剂固定在一起，所述底座可具有带有取向标记的杆。在一些实施方式中，所述第一球体接触所述第三球体。虽然并不必要，但在一个实现方式中，所述第一球体、所述第二球体和所述第三球体可至少部分由蓝宝石和红宝石材料中的至少一种形成。在例证实施方式中，所述第一球体、所述第二球体和所述第三球体是精确磨光或抛光的球体。事实上，所述第一球体、所述第二球体和所述第三球体中的每个可包括尺寸性质中的至少一个(例如，其直径)的校准认证。所述第一球体、所述第二球体和所述第三球体中的每个优选地是自立式球体(即，当不是设备的一部分时，为独立球体)。按照另一个实施方式，一种用于校准x射线计算机断层扫描装置的设备具有由对于x射线而言可见的材料形成的多个对象。所述多个对象被构造成在不改变形状的情况下接收x射线，并且具有大体相同的形状。所述对象均具有对于x射线的对象衰减值和中心点，使得它们相对于其相应中心点是对称成形的。所述设备还具有底座，所述底座至少部分固定地支撑所述多个对象，使得所述多个对象中的每个均接触其他对象中的至少一个。如同诸如所述对象的其他物理对象，所述底座具有对于x射线的底座衰减值，并且该值大于所述底座衰减值。在一个实现方式中，所述多个对象的中心点一起形成三维体积。按照本专利技术的其他实施方式，一种校准或验证x射线计算机断层扫描机器的尺寸准确性的方法：设置具有校准设置的x射线计算机断层扫描机器；并且使用所述x射线计算机断层扫描机器对测量仪器进行成像，以产生测量仪器重构。所述测量仪器具有对于x射线可见的第一球体、第二球体和第三球体，各球体均接触至少一个其他球体。所述第一球体和所述第二球体的中心形成第一线，而所述第一球体和所述第三球体的中心形成与所述第二线叉开的第二线。所述方法还：在所述测量仪器重构中，测量所述球体中的至少两个之间的距离，以生成测量的中心距离值；将所述测量的中心距离值与已知中心距离值进行比较。最终，所述方法使用比较结果来确定所述测量仪器重构中是否有距离误差。附图说明本领域的技术人员应该根据参照附图讨论的以下“具体实施方式”更充分地理解本专利技术的各种实施方式的优点，就在以下总结了附图。图1A示意性示出可使用本专利技术的例证实施方式的x射线计算机断层扫描装置。图1B示意性示出图1A的装置的内部部件。图2A示意性示出按照本专利技术的例证实施方式构造的x射线校准和验证测量仪器的立体图。图2B示意性示出图2A中示出的测量仪器的验证对象的侧投影图。图2C示意性示出图2A中示出的测量仪器的验证对象的顶部投影图。图3示意性示出按照本专利技术的例证实施方式构造的x射线校准和验证测量仪器的侧视图。图4示意性示出按照本专利技术的其他实施方式构造的x射线校准和验证测量仪器。图5示意性示出按照本专利技术的其他实施方式构造的x射线校准和验证测量仪器。图6示出在图1的x射线计算机断层扫描装置中使用图2A的测量仪器的过程。具体实施方式在例证实施方式中，用于二维或三维校准(或验证)x射线计算机断层扫描机器的设备使得能够更准确地测量工件。这种设备可被改变比例，以精确测量较小尺寸的工件(例如，亚毫米级，诸如，直至微米或纳米级)。为此目的，该设备具有底座，该底座支撑多个精确定义/指定的对象，这些对象取向成使得它们的精确测量点(例如，球体的中心)形成二维面积或三维体积。这些面积或体积被重构和测量，以校准x射线计算机断层扫描机器。以下，讨论例证实施方式的细节。图1A和图1B示意性示出可使用按照例证实施方式构造的校准测量仪器的x射线机器/计算机断层扫描装置10。应该注意，虽然本讨论主要涉及校准，但各实施方式的原理适用于验证x射线计算机断层扫描装置10的准确性。因此，关于校准的讨论不旨在限制本专利技术的所有实施方式。x射线计算机断层扫描装置10可以是制作位于其内部的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于校准x射线计算机断层扫描装置的设备，该设备包括：第一球体、第二球体和第三球体，所述第一球体、所述第二球体和所述第三球体由对于x射线而言可见的材料形成，这三个球体被构造成在不改变形状的情况下接收x射线，这三个球体中的每个均具有对于x射线的球体衰减值；底座，该底座至少部分支撑这三个球体，使得所述球体中的每个均接触其他球体中的至少一个，所述底座具有对于x射线的底座衰减值，所述球体衰减值大于所述底座衰减值，所述球体中的每个均以防止球体平移移动的方式锁定就位在所述底座上，所述第二球体接触所述第一球体和所述第三球体，所述第一球体具有第一中心，所述第二球体具有第二中心，所述第三球体具有第三中心，所述第一中心和所述第二中心形成第一线，所述第一中心和所述第三中心形成第二线，所述第一线和所述第二线是叉开的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.27 US 14/317,4321.一种用于校准x射线计算机断层扫描装置的设备，该设备包括：第一球体、第二球体和第三球体，所述第一球体、所述第二球体和所述第三球体由对于x射线而言可见的材料形成，这三个球体被构造成在不改变形状的情况下接收x射线，这三个球体中的每个均具有对于x射线的球体衰减值；底座，该底座至少部分支撑这三个球体，使得所述球体中的每个均接触其他球体中的至少一个，所述底座具有对于x射线的底座衰减值，所述球体衰减值大于所述底座衰减值，所述球体中的每个均以防止球体平移移动的方式锁定就位在所述底座上，所述第二球体接触所述第一球体和所述第三球体，所述第一球体具有第一中心，所述第二球体具有第二中心，所述第三球体具有第三中心，所述第一中心和所述第二中心形成第一线，所述第一中心和所述第三中心形成第二线，所述第一线和所述第二线是叉开的。2.根据权利要求1所述的设备，所述设备还包括第四球体，所述第四球体接触所述第一球体、所述第二球体和所述第三球体。3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述第四球体具有与所述第一中心形成第三线的第四中心，所述第一线和所述第三线形成与所述第二线相交的平面。4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一球体、所述第二球体和所述第三球体在运动方面锁定在一起。5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述底座包括带有取向标记的杆。6.根据权利要求1所述的设备，所述设备还包括与所述第一球体和所述第二球体接触的第四球体，所述第四球体不接触所述第三球体。7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一球体接触所述第三球体。8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一球体、所述第二球体和所述第三球体的尺寸是相等的并且均具有直至至少0.01毫米的精度。9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一球体、所述第二球体和所述第三球体包括蓝宝石和红宝石材料中的至少一种。10.根据权利要求1所述的设备，其中，粘合剂将所述第一球体固定到所述第二球体。11.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一球体、所述第二球体和所述第三球体是精确磨光或抛光的球体。12.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一球体、所述第二球体和所述第三球体中的每个均包括其尺寸性质中的至少一个的认证。13.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一球体、所述第二球体和所述第三球体中的每个均是自立式球体。14.一种用于校准x射线计算机断层扫描装置的设备，该设备包括：多个对象，所述多个对象由对于x射线而言可见的材料形成，所述多个对象被构造成在不改变形状的情况下接收x射线，所述多个对象中的每个均具有大体相...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·辛格，
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