[发明专利]一种便携式自适应变距与变焦成像装置及系统及控制方法

说明书

一种便携式自适应变距与变焦成像装置及系统及控制方法，滑轨上带有凹槽，凹槽与滑轮底座相互吻合，滑轨底部有四个方向可调的滑轨支架，滑轨支架一端通过转轴固定在滑轨底部，滑轮底座的滑轮由步进电机驱动，步进电机位于滑轮底座中间部分，滑轮底座内有嵌入式微控制器，滑轮底座的电机驱动信号由嵌入式微控制器进行控制，滑轮底座上有平台，冷阴极X射线管通过X射线管底座安装在滑轮底座上，底座X射线平板探测器放置于滑轮底座上方，被测物载物台放置在冷阴极X射线管和X射线平板探测器中间的滑轮底座上，X射线管底座带有可升降驱动电机。利用连接装置将成像设备与嵌入式微控制器组装，整体实现一种便携式自适应变距与变焦X射线成像系统。

技术领域

本发明属于X射线管成像领域，具体涉及一种便携式自适应变距与变焦成像装置及系统及控制方法。

背景技术

X射线成像有广泛的应用，传统的X射线成像系统体积过大，涉及到电源装置、计算机电脑、X射线平板探测器等结构，同时整体不易于便携，成像放大比不易调节，射线管电子焦斑不可调。

在实际的X射线成像系统中，被测物的成像质量除了与X射线源本身的焦斑尺寸大小有关以外，还和成像系统的图像放大倍数有关。

当X射线管的电子焦斑很小时，X射线源类似于一个点光源，根据相似定理可以获得成像放大倍数M与X射线源到被测物的距离D1、以及X射线平板探测器到被测物的距离D2有关，其中，放大倍数改变D1与D2比值，就可以改变图像放大倍数，随着图像的放大，被测物的细节能够更好的展现，放大后图像的不清晰度有公式：其中，U为图像总不清晰度，U0为图像放大后的总不清晰度，提高放大倍数，能有效改善图像的质量，降低放大后图像的总不清晰度。

对于一个搭建好的X射线成像系统而言，图像总不清晰度(U)受固有不清晰度(U_i)和几何不清晰度(U_g)两部分影响，其中固有不清晰度(U_i)是由成像系统显示器像素决定，因此往往可作为已知条件。而几何不清晰度(U_g)主要是因为X射线源并非真正焦点所致，通常其中d为X射线源电子焦斑尺寸大小，对于冷阴极X射线管，在不改变X射线管的结构下，改变栅极电压、聚焦极电压，会使得电子焦斑的尺寸大小(d)发生变化，因此本发明同时控制栅极电压与聚焦极电压实现电子焦斑的尺寸大小(d)动态可调。

综上可得，根据与U_g＝d(M-1)可知，图像放大倍数增加可以降低放大后图像的总不清晰度，但是随着图像放大倍数的进一步增加，图像总不清晰度(U)又会增加，变得模糊，这将存在两者图像的交点，此交点即为X射线成像系统的最佳放大倍数。本发明将利用嵌入微处理器实现电子焦斑(d)与放大倍数(M)的控制，根据电子焦斑大小计算出对应的最佳放大倍数，并自适应调节成像系统各结构间的距离。

发明内容

为了解决传统成像系统无法自适应变距与变焦、且难以便携等问题，本发明提供了一种便携式自适应变距与变焦成像装置及系统及控制方法，有X射线管、便携式成像轨道、可调高度的配合底座、自适应变距的滑轮、可调角度支架、X射线平板探测器等。利用连接装置将成像设备与嵌入式微控制器组装，整体实现一种便携式自适应变距与变焦X射线成像系统。

本发明提供一种便携式自适应变距与变焦成像装置，包括冷阴极X射线管，X射线平板探测器，滑轨支架、滑轨、滑轮底座和X射线管底座，所述滑轨上带有凹槽，凹槽与滑轮底座相互吻合，所述滑轨底部有四个方向可调的滑轨支架，所述滑轨支架一端通过转轴固定在滑轨底部，四个滑轨支架均能180°旋转，所述滑轮底座的滑轮由步进电机驱动，步进电机位于滑轮底座中间部分，所述滑轮底座内有嵌入式微控制器，滑轮底座的电机驱动信号由嵌入式微控制器进行控制，根据控制信号实现滑轮底座的前进与后退，所述滑轮底座上有平台，所述冷阴极X射线管通过X射线管底座安装在滑轮底座上，所述底座X射线平板探测器放置于滑轮底座上方，并于滑轮底座采用卡槽紧密固定，被测物载物台放置在冷阴极X射线管和X射线平板探测器中间的滑轮底座上，所述X射线管底座带有可升降驱动电机。