三维计算机断层扫描量规制造技术

一种校准x射线计算机断层扫描机的方法提供了具有校准设置的x射线计算机断层扫描机，并且使用该x射线计算机断层扫描机产生量规重构。该量规具有支撑两个或更多个物体(22)的第一基座(20)和支撑两个或更多个物体(22)的第二基座(21)。所述第一基座和所述第二基座形成垂直构造，并且所述多个物体中的每个物体都被固定在所述第一基座和所述第二基座中的至少一个基座上。每个物体都具有中心，并且每个物体的中心之间的距离已知。该方法然后测量至少两个物体之间的距离并且产生测量中心距离值，将该测量中心距离值与已知中心距离值进行比较，并且使用该比较来确定所述量规重构中是否存在距离误差。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】三维计算机断层扫描量规
本专利申请要求专利技术名称为“THREE-DIMENSIONALCOMPUTEDTOMOGRAPHYGAUGE”、专利技术人为JonathanJ.O’Hare、在2015年10月23日提交的美国临时专利申请号62/245,409的优先权，通过参考将该申请的公开全部结合在本文中。
本专利技术总体而言涉及计算机断层扫描系统(CT系统)，更具体而言，本专利技术涉及用于测量物体的x射线计算机断层扫描装置/CT机器的校准和/或校验。
技术介绍
坐标测量机器(CMM)是用于精确测量各种各样不同类型工件的黄金标准。例如，CMM能够测量飞机发动机部件、外科手术工具和枪管的关键尺寸。精确和准确的测量有助于确保它们的底层系统(在飞机部件的情况下为飞机)按照规定进行操作。不准确测量会带来灾难性后果。因而，为了确保CMM交付准确测量，CMM行业已经开发了良好定义的准确校验标准、程序和计量工具来校准和校验进行这些测量的底层机器。为此，CMM校验过程典型地需要硬量规，这些硬量规可针对部确定计算进行追踪，并且以确保它们(即，这些量规)尺寸稳定的方式设计。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，校准或校验x射线计算机断层扫描机的尺寸精度的方法控制x射线计算机断层扫描机来产生量规重构(量规的3D重构)。该量规具有支撑两个或更多个物体的第一基座和支撑两个或更多个物体的第二基座。所述第一基座和所述第二基座形成垂直构造，并且所述多个物体中的每个物体都被固定在所述第一基座和所述第二基座中的至少一者上。每个物体都具有中心，并且每个物体的中心之间的距离是已知的(已知中心距离值)。该方法然后在所述量规的重构三维体或三维导出表面(量规重构)中测量至少两个物体之间的距离并且产生测量中心距离值，将该测量中心距离值与已知中心距离值进行比较，并且使用该比较来确定所述量规重构中是否存在距离误差(即，量规错误地测量距离，例如，超出规范)。除其他方面外，所述量规重构可以包括点云。为了减少对x射线的干扰，所述第一基座和所述第二基座中的至少一者可以具有穿过实心基座材料的至少一个孔。而且，所述第二基座可以沿着所述第一基座的边缘接触所述第一基座。为了确保均匀性，每个所述物体可以基本为球形形状并且大小相同，而且包括类似材料(例如，红宝石)。在一些实施方式中，所述物体中的至少一个物体既接触所述第一基座又接触所述第二基座，以至少部分地与其它物体形成直线。例如，在所述多个物体中的第一物体、第二物体和第三物体形成基本直线的情况下，所述方法可以在第一物体和第二物体之间进行测量以及在第一物体和第三物体之间进行测量。所述多个物体中的第四物体还可以是所述基本直线的一部分。在这种情况下，所述方法可以包括在第一物体、第二物体和第三物体中的至少一者与第四物体之间进行测量。所述第一物体、第二物体、第三物体或第四物体中的一者可以接触两个基座。所述方法还可以包括由不同取向上的多个x射线投影图像产生所述量规的多个3D量规重构。然后，所述方法可以针对相应的已知中心距离值测量物体在每个3D量规重构中的测量中心距离值，以对所述计算机断层扫描机进行校准。在这种情况下或其他情况下，如果该方法还确定不存在距离误差，则该方法可以做出响应而保持所述x射线计算机断层扫描机中的校准设置。相反，如果该方法确定存在距离误差，则该方法可以做出响应而修改所述x射线计算机断层扫描机的校准设置。这些校准设置根据所述差中的至少一个差来进行修改。所述物体可以包括给定类型的物体，并且所述第一基座和所述第二基座均可以支撑所述给定类型的物体中的至少两个物体。而且，所述第一基座和所述第二基座由基座材料形成，并且所述多个物体由物体材料形成。为了增加x射线下的对比，所述物体材料对x射线的衰减比所述基座材料对x射线的衰减高。所述x射线计算机断层扫描机可以以多种方式在所述量规周围进行扫描。例如，它可以围绕一旋转轴线在所述量规周围进行扫描，所述旋转轴线偏离a)第一平面；b)第二平面；或c)所述第一平面和所述第二平面这二者。本专利技术的图示实施方式实现为具有计算机可用介质的计算机程序产品，该计算机可用介质中具有计算机可读程序代码。该计算机可读程序代码可以根据传统过程由计算机系统读取和使用。根据另一个实施方式，一种用于校准或校验x射线计算机断层扫描机的尺寸精度的量规具有由对x射线可见的材料形成的多个物体。所述多个物体被构造成接收x射线而不改变形状，所述多个物体中的每个物体具有基本相同形状，所述物体均对x射线具有物体衰减值。所述量规还具有固定地支撑所述多个物体中的第一组物体的基本平坦的第一基座和固定地支撑所述多个物体中的第二组物体的基本平坦的第二基座。所述第一基座连接到所述第二基座以与所述第二基座形成基本直角。所述第一组物体和所述第二组物体具有公共物体，即至少一个物体由两个基座固定地支撑。所述第一基座和所述第二基座具有相应的第一基座衰减值和第二基座衰减值。为了与x射线适当地进行对比，所述物体衰减值大于所述第一基座衰减值和所述第二基座衰减值。
技术实现思路
本领域技术人员应该从参照下面立即概述的附图讨论的如下“具体实施方式”更充分地认识到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图示实施方式的x射线计算机断层扫描装置。图1B示意性地示出了图1A的装置的内部部件。图2A至图2B示意性地示出了根据本专利技术的图示实施方式构造的x射线校准和校验量规。图3示出了根据本专利技术的图示实施方式的在图1的x射线计算机断层扫描装置中使用图2A至图2B的量规的校准和/或校验过程。图4A示意性地示出了根据本专利技术的图示实施方式的量规的立体图。图4B示意性地示出了图4A的量规的俯视图。具体实施方式在图示实施方式中，用于校准(或校验)x射线计算机断层扫描机的设备能够对工件进行更精确的测量，特别是能够对较小尺寸的工件进行更精确的测量(例如，在亚毫米级，例如微米或纳米级)。为此，该设备具有将多个物体保持就位的第一基座。该设备还具有将多个物体保持就位的第二基座。第一基座和第二基座彼此基本垂直/正交地定位。第一基座和第二基座的垂直构造将物体定位在正交平面上，这允许以陡峭和正交角度进行测量校准和校验。这种布置进一步使得能够对竖直和水平误差进行独立定性。详情将在下文讨论。图1A和图1B示意性地示出了x射线机/计算机断层扫描装置10，该装置10可以使用根据图示实施方式构造的校准量规。应当指出，虽然本讨论主要涉及校准，但各种实施方式的原理适用于x射线计算机断层扫描机10的准确性的校验。因此，对校准的讨论不是为了限制本专利技术的所有实施方式。除其它外，x射线CT机10可以是计算机断层扫描系统(a/k/a“CT系统”或“CT机”)，该计算机断层扫描系统产生位于其内部的工件的三维模型(称为“工件重构”)。为此，x射线CT机10具有外壳12，该外壳12形成内部腔室，除其它外，该内部腔室还用于容纳(参见图1B)：1)待测量的工件49；2)用于产生x射线的x射线源51(也称为“x射线枪51”)；3)用于旋转工件49的旋转台53；以及4)用于检测在工件被x射线枪51辐射之后由工件引起的x射线衰减的检测器55。正如本领域技术人员所知，检测器55随后产生工件的x射线图像。回到图1A，可由透明材料形成的入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种校准或校验x射线计算机断层扫描机的尺寸精度的方法，该方法包括：控制所述x射线计算机断层扫描机对量规进行成像以产生带有所述量规的重构特征的3D量规重构，所述量规包括多个物体、支撑所述物体中的两个或更多个物体的第一基座和支撑所述物体中的另外两个或更多个物体的第二基座，所述第一基座形成第一平面，所述第二基座形成第二平面，所述第一平面和所述第二平面彼此基本垂直；将所述物体中的每个物体固定在所述第一基座和所述第二基座中的至少一者上，所述物体中的每个物体具有中心，所述物体中的每个物体的中心之间的距离是已知中心距离值；在所述3D量规重构中测量至少两个物体之间的距离以产生测量中心距离值；将所述测量中心距离值与所述已知中心距离值进行比较；以及使用所述比较来确定所述x射线计算机断层扫描机中是否存在距离误差。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.23 US 62/245,4091.一种校准或校验x射线计算机断层扫描机的尺寸精度的方法，该方法包括：控制所述x射线计算机断层扫描机对量规进行成像以产生带有所述量规的重构特征的3D量规重构，所述量规包括多个物体、支撑所述物体中的两个或更多个物体的第一基座和支撑所述物体中的另外两个或更多个物体的第二基座，所述第一基座形成第一平面，所述第二基座形成第二平面，所述第一平面和所述第二平面彼此基本垂直；将所述物体中的每个物体固定在所述第一基座和所述第二基座中的至少一者上，所述物体中的每个物体具有中心，所述物体中的每个物体的中心之间的距离是已知中心距离值；在所述3D量规重构中测量至少两个物体之间的距离以产生测量中心距离值；将所述测量中心距离值与所述已知中心距离值进行比较；以及使用所述比较来确定所述x射线计算机断层扫描机中是否存在距离误差。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一基座和所述第二基座中的至少一者具有穿过实心基座材料的至少一个孔。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二基座沿着所述第一基座的边缘接触所述第一基座。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述物体中的每个物体基本为球形形状并且大小相同。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述物体中的每个物体包括红宝石材料。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述物体中的至少一个物体既接触所述第一基座又接触所述第二基座。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个物体中的第一物体、第二物体和第三物体形成基本直线，并且其中测量的步骤包括在所述第一物体和第二物体之间进行测量以及在所述第一物体和第三物体之间进行测量。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述多个物体中的第四物体是所述基本直线的一部分，并且其中测量的步骤包括在所述第一物体、第二物体和第三物体中的至少一个物体与所述第四物体之间进行测量。9.根据权利要求1所述的方法，其中，控制所述x射线计算机断层扫描机的步骤包括：由不同取向上的多个x射线投影图像产生所述量规的多个3D量规重构，所述方法进一步包括将所述物体在所述3D量规重构中的每个3D量规重构中的测量中心距离值与相应的已知中心距离值进行比较。10.根据权利要求1所述的方法，该方法进一步包括：确定不存在距离误差；以及响应于确定不存在距离误差，保持所述x射线计算机断层扫描机中的校准设置。11.根据权利要求1所述的方法，该方法进一步包括：确定存在距离误差；以及响应于确定存在距离误差，修改所述x射线计算机断层扫描机的校准设置。12.根据权利要求11所述的方法，该方法进一步包括：确定所述测量中心距离值与所述已知中心距离值之间的差，根据所述差中的至少一个差来修改所述校准设置。13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述物体包括给定类型的物体，所述第一基座和所述第二基座均支撑所述给定类型的物体中的至少两个物体。14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一基座和所述第二基座由基座材料形成，所述多个物体由物体材料形成，所述物体材料对x射线的衰减比所述基座材料对x射线的衰减高。15.根据权利要求1所述的方法，其中，控制的步骤包括控制所述x射线计算机断层扫描机以便围绕一旋转轴线在所述量规周围进行扫描，所述旋转轴线偏离a)第一平面；b)第二平面；或c)所述第一平面和所述第二平面这二者。16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述3D量规重构包括点云。17.一种计...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·J·奥黑尔，
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