專利名稱：平移式管道ct檢測裝置及其檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種管道探傷檢測裝置，特別涉及平移式管道CT檢測裝置及其檢測方法。

背景技術(shù)：
管道檢測在石化、化工和電力等行業(yè)是比較重要的維護程序，關(guān)系到裝置的安全運行，是避免因為管道的焊縫、腐蝕、襯底脫落、裂紋而出現(xiàn)安全事故的重要手段。
現(xiàn)有技術(shù)中，在線使用的管道普遍采用無損檢測的方法，無損檢測不需要拆裝管道，方法快捷方便；但是現(xiàn)在大量采用的透視成像檢測方法，無法避免射線方向上物體的重疊效應(yīng)，無法做到真正的立體成像；有的無損檢測方法將X射線發(fā)生器安裝在待檢管道中，不適于密閉管道的檢測；有的需要移動待檢管道，這對已經(jīng)固定了的管道是不實用的；有的需要旋轉(zhuǎn)，這增加了制造的難度和對檢測現(xiàn)場的條件要求。
現(xiàn)有技術(shù)用于航空、鐵路、海關(guān)等公共場所對集裝箱、行李物品等安全檢查的平移式CT檢測裝置包括射線發(fā)生裝置，用于產(chǎn)生射線；數(shù)據(jù)采集裝置，包括面對所述射線源設(shè)置的探測器陣列并用于通過接收穿透待檢查物體的射線來獲得投影數(shù)據(jù)；傳送裝置，用于在檢查的過程中使位于射線源和探測器陣列之間的待檢查物體與射線源和探測器陣列做相對直線運動；控制和圖像處理裝置，用于控制所述射線發(fā)生裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和傳送裝置，并從所述投影數(shù)據(jù)重建待檢查物體的圖像。所述控制和圖像處理裝置包括投影數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部分，用于將所述投影數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成擬平行束掃描下的投影數(shù)據(jù)；濾波部分，通過用預(yù)定的卷積核函數(shù)與擬平行束掃描下的投影數(shù)據(jù)卷積，來獲得濾波后的投影數(shù)據(jù)；以及反投影部分，通過對濾波后的投影數(shù)據(jù)進行加權(quán)反投影來重建圖像。該方法中采用射線發(fā)生裝置和射線檢測裝置固定不動，讓物體做直線運動的掃描方式；這對于已經(jīng)固定了的管道是不可行的；此外，由于管道的掃描時間較長，若等到掃描完成后再進行耗時的迭代重建，則檢測的時間效率不高。由于在直線式掃描方式下，待檢查物體的投影數(shù)據(jù)是不完備的，此時用卷積反投影算法重建得到的物體圖像質(zhì)量不高。
因此，需要一種管道CT探傷檢測裝置，能夠方便的用于固定管道的快速、立體、圖像清晰的無損檢測。


發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種平移式管道CT檢測裝置及其檢測方法，能夠方便的用于固定管道的檢測，掃描的同時進行多進程并行迭代重建，提高檢測效率，提高物體圖像質(zhì)量，裝置結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，制造成本低。
本發(fā)明的平移式管道CT檢測裝置，包括射線發(fā)生裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和控制及圖像處理系統(tǒng)，所述射線發(fā)生裝置和數(shù)據(jù)采集裝置與控制及圖像處理系統(tǒng)相連，還包括平移式機械裝置，所述平移式機械裝置包括導(dǎo)軌和滑塊，所述導(dǎo)軌與待檢管道平行并相對固定設(shè)置，滑塊以橫向固定縱向可滑動的方式設(shè)置在導(dǎo)軌上，所述射線發(fā)生裝置和數(shù)據(jù)采集裝置以與滑塊相對固定的方式設(shè)置在待檢管道兩側(cè)。
進一步，所述平移式機械裝置還包括平移驅(qū)動裝置，所述平移驅(qū)動裝置與滑塊配合，驅(qū)動滑塊沿導(dǎo)軌縱向移動； 進一步，所述導(dǎo)軌兩側(cè)分別設(shè)置縱向?qū)к壊?，滑塊呈槽狀卡在導(dǎo)軌上，滑塊槽狀的兩內(nèi)側(cè)面設(shè)置橫截面形狀與導(dǎo)軌槽橫截面形狀一致的突起，所述突起嵌在導(dǎo)軌槽內(nèi)并可沿導(dǎo)軌槽縱向移動； 進一步，所述滑塊兩側(cè)分別固定設(shè)置橫梁I和橫梁II，所述射線發(fā)生裝置和數(shù)據(jù)采集裝置分別通過橫梁I和橫梁II與滑塊相對固定設(shè)置； 進一步，所述導(dǎo)軌通過分布在待檢管道兩側(cè)的至少四個支腳與待檢管道平行設(shè)置； 進一步，所述射線發(fā)生裝置產(chǎn)生的射線為錐束射線，所述數(shù)據(jù)采集裝置為面陣探測器； 進一步，所述射線發(fā)生裝置產(chǎn)生的錐束射線相對于數(shù)據(jù)采集裝置的縱向張角α的范圍為30°至120°，徑向張角β覆蓋待檢管道； 進一步，所述平移驅(qū)動裝置為電機驅(qū)動與滑塊配合的鏈條、齒輪齒條或絲桿結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明還公開了一種平移式管道CT檢測裝置檢測管道的方法，包括以下步驟 a.啟動射線發(fā)生裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、控制及圖像處理系統(tǒng)； b.分段掃描，滑塊沿導(dǎo)軌移動，將管道分段掃描，數(shù)據(jù)采集裝置接收并回傳投影數(shù)據(jù)，控制及圖像處理系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)，當一個分段的投影數(shù)據(jù)完整時，繼續(xù)掃描的同時進行該分段的多進程并行重建，將射線發(fā)生裝置在該分段的每一個位置時，數(shù)據(jù)采集裝置所獲得的投影數(shù)據(jù)沿掃描的方向均勻的分成與運算進程數(shù)目相同的塊，每個進程負責(zé)計算一個塊；將各進程i(i＝0，1，...，Q-1)的重建區(qū)域Ri的體數(shù)據(jù)離散化后得到N維圖像向量F＝[f1，f2，Λ，fN]T，經(jīng)過Ri的掃描射線組成M維投影數(shù)據(jù)P＝[p1，p2，Λ，pM]T，W＝(wij)為M×N維投影系數(shù)矩陣，其中wij表示第j個像素對第i條射線的貢獻率，Ri的圖像重建采用下面加型迭代公式 其中，f(0)是待檢管道的灰度數(shù)據(jù)的初值，[Di，Di+1)為進程i(i＝0，1，...，Q-1)負責(zé)重建的區(qū)域Ri對應(yīng)的投影數(shù)據(jù)的范圍，k為迭代次數(shù)； c.分段重建完畢，拼接數(shù)據(jù)進行顯示； d.各進程轉(zhuǎn)向?qū)艿赖南乱粋€分段的重建，依次進行分段在線滾動式多進程并行重建，全部管道重建完畢時，結(jié)束程序。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的平移式管道CT檢測裝置，采用簡單的沿被檢測管道平行移動的檢測裝置，能夠方便的用于固定管道的檢測，裝置結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，制造成本低；掃描的同時使用分段在線滾動式多進程并行加速的迭代重建算法重建斷層或立體圖像，提高檢測效率，提高物體圖像質(zhì)量；本發(fā)明具有檢查速度快、影像不重疊、無需深入管道內(nèi)部、不需要旋轉(zhuǎn)等優(yōu)點。



下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。
圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為縱向張角α示意圖； 圖3為徑向張角β示意圖； 圖4為管道分段掃描示意圖； 圖5為本發(fā)明的檢測方法框圖。

具體實施例方式 圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為縱向張角α示意圖，圖3為徑向張角β示意圖，圖4為管道分段掃描示意圖，如圖所示本發(fā)明的平移式管道CT檢測裝置，包括射線發(fā)生裝置1、數(shù)據(jù)采集裝置6和控制及圖像處理系統(tǒng)7，射線發(fā)生裝置1和數(shù)據(jù)采集裝置6與控制及圖像處理系統(tǒng)7相連，本實施例中射線發(fā)生裝置1產(chǎn)生的射線為錐束射線，數(shù)據(jù)采集裝置6為面陣探測器，適用于接收錐束射線； 還包括平移式機械裝置，平移式機械裝置包括導(dǎo)軌2、和滑塊3和平移驅(qū)動裝置4，導(dǎo)軌2與待檢管道9平行并相對固定設(shè)置，本實施例中待檢管道9為水平設(shè)置，導(dǎo)軌2通過分布在待檢管道9兩側(cè)的四個支腳8設(shè)置在待檢管道9的上部，當然待檢管道9也可采用其它設(shè)置方式，保證導(dǎo)軌與之平行，同樣可達到發(fā)明目的；導(dǎo)軌2兩側(cè)分別設(shè)置縱向?qū)к壊?1，滑塊3呈槽狀卡在導(dǎo)軌2上，滑塊3槽狀的兩內(nèi)側(cè)面設(shè)置橫截面形狀與導(dǎo)軌槽21橫截面形狀一致的突起31，突起31嵌在導(dǎo)軌槽21內(nèi)并可沿導(dǎo)軌槽21縱向移動，滑塊3通過突起31和導(dǎo)軌槽21以橫向固定縱向可滑動的方式設(shè)置在導(dǎo)軌2上，結(jié)構(gòu)簡單可靠，加工成本低；滑塊3兩側(cè)分別固定設(shè)置橫梁I 3a和橫梁II 3b，射線發(fā)生裝置1和數(shù)據(jù)采集裝置6分別通過橫梁I 3a和橫梁II 3b與滑塊3相對固定設(shè)置，射線發(fā)生裝置1和數(shù)據(jù)采集裝置6分別設(shè)置在待檢管道9兩側(cè)，射線發(fā)生裝置1產(chǎn)生的射線相對于數(shù)據(jù)采集裝置6的縱向張角α的范圍可以為30°至120°任意角度，這樣可以得到較好質(zhì)量的重建圖像；徑向張角β覆蓋待檢管道，當然也可以是其它感興趣區(qū)域； 平移驅(qū)動裝置4為電機5驅(qū)動與滑塊3配合的鏈條，驅(qū)動滑塊3沿導(dǎo)軌2縱向移動；當然也可以是電機5驅(qū)動齒輪齒條或絲桿結(jié)構(gòu)，同樣能達到發(fā)明目的。
圖5為本發(fā)明的檢測方法框圖，如圖所示利用本發(fā)明的平移式管道CT檢測裝置檢測管道的方法，包括以下步驟 a.啟動射線發(fā)生裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、控制及圖像處理系統(tǒng)； b.分段掃描，滑塊沿導(dǎo)軌移動，將管道分段掃描，圖4為管道分段掃描示意圖，將管道9分為91至9L段，將每段進行掃描；數(shù)據(jù)采集裝置接收并回傳投影數(shù)據(jù)，控制及圖像處理系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)，當一個分段的投影數(shù)據(jù)完整時，繼續(xù)掃描的同時進行該分段的多進程并行重建，將射線發(fā)生裝置在該分段的每一個位置時，數(shù)據(jù)采集裝置所獲得的投影數(shù)據(jù)沿掃描的方向均勻的分成與運算進程數(shù)目相同的塊，每個進程負責(zé)計算一個塊；將各進程i(i＝0，1，...，Q-1)的重建區(qū)域Ri的體數(shù)據(jù)離散化后得到N維圖像向量F＝[f1，f2，Λ，fN]T，經(jīng)過Ri的掃描射線組成M維投影數(shù)據(jù)P＝[p1，p2，Λ，pM]T，W＝(wij)為M×N維投影系數(shù)矩陣，其中wij表示第j個像素對第i條射線的貢獻率，Ri的圖像重建采用下面加型迭代公式 其中，f(0)是待檢管道的灰度數(shù)據(jù)的初值，[Di，Di+1)為進程i(i＝0，1，...，Q-1)負責(zé)重建的區(qū)域Ri對應(yīng)的投影數(shù)據(jù)的范圍，k為迭代次數(shù)； c.分段重建完畢，拼接數(shù)據(jù)進行顯示； d.各進程轉(zhuǎn)向?qū)艿赖南乱粋€分段的重建，依次進行分段在線滾動式多進程并行重建，全部管道重建完畢時，結(jié)束程序。
最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。
權(quán)利要求
1.一種平移式管道CT檢測裝置，包括射線發(fā)生裝置(1)、數(shù)據(jù)采集裝置(6)和控制及圖像處理系統(tǒng)(7)，所述射線發(fā)生裝置(1)和數(shù)據(jù)采集裝置(6)與控制及圖像處理系統(tǒng)(7)相連，其特征在于還包括平移式機械裝置，所述平移式機械裝置包括導(dǎo)軌(2)和滑塊(3)，所述導(dǎo)軌(2)與待檢管道(9)平行并相對固定設(shè)置，滑塊(3)以橫向固定縱向可滑動的方式設(shè)置在導(dǎo)軌(2)上，所述射線發(fā)生裝置(1)和數(shù)據(jù)采集裝置(6)以與滑塊(3)相對固定的方式設(shè)置在待檢管道(9)兩側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平移式管道CT檢測裝置，其特征在于所述平移式機械裝置還包括平移驅(qū)動裝置(4)，所述平移驅(qū)動裝置(4)與滑塊(3)配合，驅(qū)動滑塊(3)沿導(dǎo)軌(2)縱向移動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的平移式管道CT檢測裝置，其特征在于所述導(dǎo)軌(2)兩側(cè)分別設(shè)置縱向?qū)к壊?21)，滑塊(3)呈槽狀卡在導(dǎo)軌(2)上，滑塊(3)槽狀的兩內(nèi)側(cè)面設(shè)置橫截面形狀與導(dǎo)軌槽(21)橫截面形狀一致的突起(31)，所述突起(31)嵌在導(dǎo)軌槽(21)內(nèi)并可沿導(dǎo)軌槽(21)縱向移動。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的平移式管道CT檢測裝置，其特征在于所述滑塊(3)兩側(cè)分別固定設(shè)置橫梁I(3a)和橫梁II(3b)，所述射線發(fā)生裝置(1)和數(shù)據(jù)采集裝置(6)分別通過橫梁I(3a)和橫梁II(3b)與滑塊(3)相對固定設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的平移式管道CT檢測裝置，其特征在于所述導(dǎo)軌(2)通過分布在待檢管道(9)兩側(cè)的至少四個支腳(8)與待檢管道(9)平行設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一權(quán)利要求所述的平移式管道CT檢測裝置，其特征在于所述射線發(fā)生裝置(1)產(chǎn)生的射線為錐束射線，所述數(shù)據(jù)采集裝置(6)為面陣探測器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的平移式管道CT檢測裝置，其特征在于所述射線發(fā)生裝置(1)產(chǎn)生的錐束射線相對于數(shù)據(jù)采集裝置(6)的縱向張角α的范圍為30°至120°，徑向張角β覆蓋待檢管道。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的平移式管道CT檢測裝置，其特征在于所述平移驅(qū)動裝置(4)為電機(5)驅(qū)動與滑塊配合的鏈條、齒輪齒條或絲桿結(jié)構(gòu)。
9.一種利用權(quán)利要求1所述的平移式管道CT檢測裝置檢測管道的方法，其特征在于包括以下步驟
a.啟動射線發(fā)生裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、控制及圖像處理系統(tǒng)；
b.分段掃描，滑塊沿導(dǎo)軌移動，將管道分段掃描，數(shù)據(jù)采集裝置接收并回傳投影數(shù)據(jù)，控制及圖像處理系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)，當一個分段的投影數(shù)據(jù)完整時，繼續(xù)掃描的同時進行該分段的多進程并行重建，將射線發(fā)生裝置在該分段的每一個位置時，數(shù)據(jù)采集裝置所獲得的投影數(shù)據(jù)沿掃描的方向均勻的分成與運算進程數(shù)目相同的塊，每個進程負責(zé)計算一個塊；將各進程i(i＝0，1，...，Q-1)的重建區(qū)域Ri的體數(shù)據(jù)離散化后得到N維圖像向量F＝[f1，f2，Λ，fN]T，經(jīng)過Ri的掃描射線組成M維投影數(shù)據(jù)P＝[p1，p2，Λ，pM]T，W＝(wij)為M×N維投影系數(shù)矩陣，其中wij表示第j個像素對第i條射線的貢獻率，Ri的圖像重建采用下面加型迭代公式
其中，f(0)是待檢管道的灰度數(shù)據(jù)的初值，[Di，Di+1)為進程i(i＝0，1，...，Q-1)負責(zé)重建的區(qū)域Ri對應(yīng)的投影數(shù)據(jù)的范圍，k為迭代次數(shù)；
c.分段重建完畢，拼接數(shù)據(jù)進行顯示；
d.各進程轉(zhuǎn)向?qū)艿赖南乱粋€分段的重建，依次進行分段在線滾動式多進程并行重建，全部管道重建完畢時，結(jié)束程序。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種平移式管道CT檢測裝置及其檢測方法，包括射線發(fā)生裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和控制及圖像處理系統(tǒng)，射線發(fā)生裝置和數(shù)據(jù)采集裝置與控制及圖像處理系統(tǒng)相連，還包括平移式機械裝置，平移式機械裝置包括導(dǎo)軌和滑塊，導(dǎo)軌與待檢管道平行并相對固定設(shè)置，滑塊以橫向固定縱向可滑動的方式設(shè)置在導(dǎo)軌上，射線發(fā)生裝置和數(shù)據(jù)采集裝置以與滑塊相對固定的方式設(shè)置在待檢管道兩側(cè)，本發(fā)明用于固定管道的檢測，掃描的同時進行迭代重建，提高檢測效率，提高物體圖像質(zhì)量，裝置結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，制造成本低；使用分段在線滾動式多進程并行加速的迭代重建算法重建斷層或立體圖像，具有檢查速度快、影像不重疊、無需深入管道內(nèi)部、不需要旋轉(zhuǎn)等優(yōu)點。
文檔編號G01N23/02GK101387611SQ20081023286
公開日2009年3月18日 申請日期2008年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月14日
發(fā)明者理 曾, 劉寶東, 冀東江 申請人:重慶大學(xué)