一种X射线物象点自主精密追踪控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种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。本发明专利技术的系统及方法，其精确移位、精确定位、无积累误差、精度高。

【技术实现步骤摘要】
一种X射线物象点自主精密追踪控制系统及方法
本专利技术涉及精密电子封装过程中的高速高精度视觉检测/控制一体化领域，具体涉及一种X射线物象点自主精密追踪控制系统及方法。
技术介绍
X射线探伤作为常规的无损检测方法，已广泛应用于工业生产过程检验和在用产品检验。计算机断层扫描作为一种X-RAY成像方法，它在一个物体围绕一根轴线旋转时，拍摄大量二维X-RAY图像，再利用几何图形的数学处理来生成这个物体的三维虚拟模型。然而，在载物台旋转扫描过程中，若载物台、影像探测器和X-RAY源的联动控制配合不当将给3DCT重建带来严重的影响。比如，在载物台旋转扫描过程中，旋转后载物台有可能与其下方的X-RAY管发生碰撞，因此X-RAY管需下降一段距离避免碰撞。光管的焦点与被探测的物体的焦点距离会发生了变化，被测物体所投射的范围变大，同时放大倍率却变小，导致图像旋转后发生畸变。因此，控制影像探测器、载物台和X-RAY源三者之间的相对位置以保证图像的放大倍率与旋转之前相同并且成像清晰是实现高速X光学断层扫描检测的核心技术之一，也是实现高端封装元件，尤其是3D封装元件高精度质量检查的关键。专利
技术实现思路
本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
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...

【技术特征摘要】
1.一种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：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：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。2.根据权利要求1所述的X射线物象点自主精密追踪控制系统，其特征在于，控制系统控制X/Y/Z/R轴转动的对应设计如下：A、基于电机驱动性能最大化的运动规划：a、点到点运动规划：考虑电机的饱和极限条件、运动系统的阻力情况、光栅尺的速度限制以及离散化的影响，设计运动规划的通用算法；确定电机驱动的饱和特性；分析运动系统的阻力情况；并根据条件，确定运动规划算法中的参数；b、物象点追踪规划：根据仿射变换要求，求解每个轴的运动路径；同时，对一个轴进行运动规划，并根据运动路径得出其余轴的运动规划，所有运动规划都满足每个轴的饱和限制条件，从而确保X光成像清晰，成像仿射变化偏差最小；B、由于上述的X\Y\R的运动控制模型具有一定的相似性，因此统一写成这里y为输出的位移，包括X方向，Y方向以及转动角度θ，与不确定干扰力矩Ff相关；在同一周期内对该系统设计控制器，以消除干扰：设定周期[0,T]，在该周期中设计控制律为：其中e＝yd-y为误差，为估计值；引入变量得到系统闭环的状态方程为通过选取Lyapunov函数可知闭环系...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡跃明，高红霞，马鸽，章熙春，袁鹏，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：