CN113741234A - 一种工业ct控制电路、工业ct系统及工业ct控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种工业CT控制电路，包括相互连接的上位机接口和主控芯片，分别与主控芯片连接的多个射线源接口和多个探测器接口；上位机接口用于与上位机连接，射线源接口用于与射线源系统连接，探测器接口用于与探测器系统连接；主控芯片用于将从射线源接口输入的射线源反馈信号和/或从探测器接口输入的探测器反馈信号传输至上位机接口，识别从上位机接口输入的目标控制信号，产生射线源控制信号和探测器控制信号并传输至对应的射线源接口和探测器接口。本发明还提供一种包含上述工业CT控制电路的工业CT系统，以及采用上述工业CT系统的工业CT控制方法。同时驱动多个射线源系统和多个探测器系统进行工作，提高了检测效果及检测效率。
Description
技术领域
本发明涉及工业CT技术领域，尤其涉及一种工业CT控制电路、工业CT系统及工业CT控制方法。
背景技术
由于工业CT(Computed Tomography，断层扫描)系统同时具有直接数字化X射线摄影和计算机层析扫描成像而得到广泛的应用，比如在工业中对设备或部件的无损检测。检测过程主要是先通过射线源系统对待检测设备或部件进行照射，探测器接收透过待检测设备或部件的射线并转换为数字图像，在机械驱动结构控制下，射线源和探测器的不断的移动，从而实现对待检测设备或部件的360度照射和成像，最后通过对图像进行重建和分析得到检测结果。
但现有技术中都是采用单个射线源和单个探测器进行检测，当完成一次检测后，可以调整射线源和探测器的参数再进行下一次检测；或者，当完成一次检测后，更换其他类型的射线源和探测器再进行下一次检测，从而得到不同效果的检测结果。如此导致检测效率不高，且无法应对复杂情况。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明提供一种工业CT控制电路、工业CT系统及工业CT控制方法。
第一方面，在一个实施例中，本发明提供一种工业CT控制电路，包括相互连接的上位机接口和主控芯片，分别与主控芯片连接的多个射线源接口和多个探测器接口；
上位机接口用于与上位机连接，射线源接口用于与射线源系统连接，探测器接口用于与探测器系统连接；
主控芯片用于将从射线源接口输入的射线源反馈信号和/或从探测器接口输入的探测器反馈信号传输至上位机接口，识别从上位机接口输入的目标控制信号，产生射线源控制信号和探测器控制信号并传输至对应的射线源接口和探测器接口。
在一个实施例中，上述工业CT控制电路还包括多个信号转换电路，每个射线源接口通过一个信号转换电路与主控芯片连接，每个探测器接口通过一个信号转换电路与主控芯片连接，信号转换电路包括单端转差分电路或差分转单端电路。
在一个实施例中，上述工业CT控制电路还包括第一隔离驱动电路、上位机接口通过第一隔离驱动电路与主控芯片连接；
第一隔离驱动电路用于对流经的信号进行隔离和放大。
在一个实施例中，上位机接口包括控制信号输入接口和反馈信号输出接口，第一隔离驱动电路设有两个，控制信号输入接口和反馈信号输出接口分别通过一个第一隔离驱动电路与主控芯片连接；
控制信号输入接口用于输入目标控制信号；
反馈信号输出接口用于输出射线源反馈信号和/或探测器反馈信号。
在一个实施例中，上述工业CT控制电路还包括第二隔离驱动电路和第三隔离驱动电路，第二隔离驱动电路和第三隔离驱动电路都包括多个驱动通道，多个射线源接口通过第二隔离驱动电路与主控芯片连接，多个探测器接口通过第三隔离驱动电路与主控芯片连接；
第二隔离驱动电路和第三隔离驱动电路分别用于对流经的信号进行隔离和放大。
在一个实施例中，上述工业CT控制电路还包括调试控制接口和接收驱动电路，调试控制接口、接收驱动电路和主控芯片依次连接；
接收驱动电路用于接收从调试控制接口输入参数设置信号或升级信号，对参数设置信号或升级信号进行放大然后传输至主控芯片；
主控芯片还用于根据参数设置信号进行初始化设置或根据升级信号进行软件程序升级。
在一个实施例中，上述工业CT控制电路还包括分别与主控芯片连接的存储电路和时钟电路；
存储电路用于存储主控芯片所需要的各类程序；
时钟电路用于通过晶振给主控芯片提供需要的时钟信号。
在一个实施例中，上述工业CT控制电路还包括供电接口和变压电路，供电接口、变压电路和主控芯片依次连接；
变压电路用于对从供电接口输入的电压信号进行变压，得到符合主控芯片要求的工作电压信号，将工作电压信号传输至主控芯片。
第二方面，在一个实施例中，本发明提供一种工业CT系统，包括上位机、射线源系统和探测器系统，还包括上述工业CT控制电路，上位机与上位机接口连接，射线源系统与射线源接口连接，探测器系统与探测器接口连接；
上位机用于接收射线源反馈信号和/或探测器反馈信号，并根据射线源反馈信号和/或探测器反馈信号确定目标扫描方式，将目标扫描方式对应的目标控制信号传输至工业CT控制电路。
第三方面，在一个实施例中，本发明提供一种工业CT控制方法，采用上述工业CT系统，方法包括：
工业CT控制电路采集射线源系统和/或探测器系统的射线源反馈信号和/或探测器反馈信号并传输至上位机；
上位机接收射线源反馈信号和/或探测器反馈信号，并根据射线源反馈信号和/或探测器反馈信号确定目标扫描方式，将目标扫描方式对应的目标控制信号传输至工业CT控制电路；
工业CT控制电路接收并识别目标控制信号，产生射线源控制信号和探测器控制信号，将射线源控制信号和探测器控制信号传输至对应的射线源系统和探测器系统；
对应的射线源系统和探测器系统分别接收射线源控制信号和探测器控制信号，并分别根据射线源控制信号和探测器控制信号进行扫描。
有益效果：通过上述工业CT控制电路、工业CT系统及工业CT控制方法，配置上位机接口、主控芯片、多个射线源接口及多个探测器接口，使得能够同时接入多个射线源系统和多个探测器系统，并且通过上位机接口与上位机通信，向上位机输出射线源反馈信号和/或探测器反馈信号，从而使得上位机能够通过射线源反馈信号和/或探测器反馈信号进行判断，来确定目标扫描方式并发出对应的目标控制信号，通过主控芯片的处理，最终同时驱动多个射线源系统和多个探测器系统进行工作，提高了检测效果及检测效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
其中：
图1为本发明一个实施例中工业CT控制电路的结构示意图；
图2为本发明一个实施例中工业CT控制方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
第一方面，如图1所示，在一个实施例中，本发明提供一种工业CT控制电路，包括相互连接的上位机接口和主控芯片，分别与主控芯片连接的多个射线源接口和多个探测器接口；
上位机接口用于与上位机连接，射线源接口用于与射线源系统连接，探测器接口用于与探测器系统连接；
主控芯片用于将从射线源接口输入的射线源反馈信号和/或从探测器接口输入的探测器反馈信号传输至上位机接口，识别从上位机接口输入的目标控制信号，产生射线源控制信号和探测器控制信号并传输至对应的射线源接口和探测器接口。
其中，主控芯片主要为FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)芯片。
通过上述工业CT控制电路，配置上位机接口、主控芯片、多个射线源接口及多个探测器接口，使得能够同时接入多个射线源系统和多个探测器系统，并且通过上位机接口与上位机通信，向上位机输出射线源反馈信号和/或探测器反馈信号，从而上位机能够通过射线源反馈信号和/或探测器反馈信号进行判断，来确定目标扫描方式并发出对应的目标控制信号，通过主控芯片的处理，最终同时驱动多个射线源系统和多个探测器系统进行工作，提高了检测效果及检测效率。
如图1所示，在一个实施例中，上述工业CT控制电路还包括多个信号转换电路，每个射线源接口通过一个信号转换电路与主控芯片连接，每个探测器接口通过一个信号转换电路与主控芯片连接，信号转换电路包括单端转差分电路或差分转单端电路。
其中，不同射线源系统可能需要不同的信号进行驱动，比如单端信号或者差分信号，因此需要信号转换电路来对主控芯片输出的射线源控制信号进行单端到差分的转换或者差分到单端的转换；探测器系统也是如此，在此不再赘述。
通过设置信号转换电路，能够满足各类射线源系统或探测器系统的实际需要，兼容性高。
如图1所示，在一个实施例中，上述工业CT控制电路还包括第一隔离驱动电路、上位机接口通过第一隔离驱动电路与主控芯片连接；
第一隔离驱动电路用于对流经的信号进行隔离和放大。
其中，第一隔离驱动电路主要包括隔离单元和放大单元，隔离单元用于对信号进行隔离屏蔽，避免干扰，提高信号的质量；通常直接输入或输出的信号电压较低，而放大单元则是对信号进行电压放大使其满足后续部件的工作要求。
通过第一隔离驱动电路排除了对输入的目标控制信号的和输出的射线源反馈信号和/或探测器反馈信号之外的其他干扰信号，提高了整体运行的可靠性。
在一个实施例中，第一隔离驱动电路为光耦隔离驱动电路。通过光耦隔离提高了隔离的效果。
如图1所示，在一个实施例中，上位机接口包括控制信号输入接口和反馈信号输出接口，第一隔离驱动电路设有两个，控制信号输入接口和反馈信号输出接口分别通过一个第一隔离驱动电路与主控芯片连接；
控制信号输入接口用于输入目标控制信号；
反馈信号输出接口用于输出射线源反馈信号和/或探测器反馈信号。
其中，目标控制信号的输入、射线源反馈信号和探测器反馈信号的输出分别通过独立的单向接口，比如信号之间的干扰，提高整体运行的可靠性。
如图1所示，在一个实施例中，上述工业CT控制电路还包括第二隔离驱动电路和第三隔离驱动电路，第二隔离驱动电路和第三隔离驱动电路都包括多个驱动通道，多个射线源接口通过第二隔离驱动电路与主控芯片连接，多个探测器接口通过第三隔离驱动电路与主控芯片连接；
第二隔离驱动电路和第三隔离驱动电路分别用于对流经的信号进行隔离和放大。
其中，由于射线源系统和探测器系统都分别为多个，因此第二隔离驱动电路和第三隔离驱动电路都包含有多个驱动通道，且驱动通道的数量和射线源系统和探测器系统对应。
其中，第二隔离驱动电路和第三隔离驱动电路的具体结构和上述第一隔离驱动电路相同，在此不再赘述。
通过上述第二隔离驱动电路和第三隔离驱动电路排除了射线源控制信号、探测器控制信号、射线源反馈信号以及探测器反馈信号之外的其他干扰信号，提高了整体运行的可靠性。
在一个实施例中，第二隔离驱动电路和第三隔离驱动电路都为光耦隔离驱动电路。通过光耦隔离提高了隔离的效果。
如图1所示，在一个实施例中，控制信号输入接口还通过第一隔离驱动电路、第二隔离驱动电路和信号转换电路与射线源接口连接，部分目标控制信号还直接从控制信号输入接口输出至射线源接口；控制信号输入接口还通过第一隔离驱动电路、第三隔离驱动电路和信号转换电路与探测器接口连接，部分目标控制信号还直接从控制信号输入接口输出至探测器接口。
如图1所示，在一个实施例中，上述工业CT控制电路还包括调试控制接口和接收驱动电路，调试控制接口、接收驱动电路和主控芯片依次连接；
接收驱动电路用于接收从调试控制接口输入参数设置信号或升级信号，对参数设置信号或升级信号进行放大然后传输至主控芯片；
主控芯片还用于根据参数设置信号进行初始化设置或根据升级信号进行软件程序升级。
其中，调试控制接口也用于与上位机连接，主要接收对工业CT控制电路相关的信号，比如参数设置信号，当上位机确定了目标扫描方式后，会发送参数设置信号至主控芯片，主控芯片根据参数设置信号完成初始化设置，以满足后续处理目标控制信号的要求；此外还比如升级信号，当主控芯片内的软件程序需要升级时，主控芯片根据升级信号进行对应的升级。
如图1所示，在一个实施例中，上述工业CT控制电路还包括分别与主控芯片连接的存储电路和时钟电路；
存储电路用于存储主控芯片所需要的各类程序；
时钟电路用于通过晶振给主控芯片提供需要的时钟信号。
如图1所示，在一个实施例中，上述工业CT控制电路还包括供电接口和变压电路，供电接口、变压电路和主控芯片依次连接；
变压电路用于对从供电接口输入的电压信号进行变压，得到符合主控芯片要求的工作电压信号，将工作电压信号传输至主控芯片。
其中，通常供电接口输入的电压一般较大，因此需要变压电路进行降压，从而满足主控芯片的要求，比如将24V、12V和5V降至3.3V、1.5V和1.2V。
如图1所示，在一个实施例中，上述工业CT控制电路还包括稳压电路和滤波电路，供电接口、稳压电路、滤波电路和变压电路依次连接；
稳压电路用于对供电接口输入的电压进行稳压，滤波则是排除其他干扰信号。
第二方面，在一个实施例中，本发明提供一种工业CT系统，包括上位机、射线源系统和探测器系统，还包括上述工业CT控制电路，上位机与上位机接口连接，射线源系统与射线源接口连接，探测器系统与探测器接口连接；
上位机用于接收射线源反馈信号和/或探测器反馈信号，并根据射线源反馈信号和/或探测器反馈信号确定目标扫描方式，将目标扫描方式对应的目标控制信号传输至工业CT控制电路。
通过上述工业CT系统，配置上位机接口、主控芯片、多个射线源接口及多个探测器接口，使得能够同时接入多个射线源系统和多个探测器系统，并且通过上位机接口与上位机通信，向上位机输出射线源反馈信号和/或探测器反馈信号，从而上位机能够通过射线源反馈信号和/或探测器反馈信号进行判断，来确定目标扫描方式并发出对应的目标控制信号，通过主控芯片的处理，最终同时驱动多个射线源系统和多个探测器系统进行工作，提高了检测效果及检测效率。
第三方面，如图2所示，在一个实施例中，本发明提供一种工业CT控制方法，采用上述工业CT系统，方法包括：
工业CT控制电路采集射线源系统和/或探测器系统的射线源反馈信号和/或探测器反馈信号并传输至上位机；
上位机接收射线源反馈信号和/或探测器反馈信号，并根据射线源反馈信号和/或探测器反馈信号确定目标扫描方式，将目标扫描方式对应的目标控制信号传输至工业CT控制电路；其中，目标扫描方式包括单源单探、单源双探、双源单探以及多源多探等，还具体包括采用何种射线源和何种探测器；在将目标控制信号传输至工业CT控制电路前，上位机还需要先产生参数设置信号并传输至工业CT控制电路，从而工业CT控制电路进行初始化设置以满足目标扫描方式所需要的参数要求；
工业CT控制电路接收并识别目标控制信号，产生射线源控制信号和探测器控制信号，将射线源控制信号和探测器控制信号传输至对应的射线源系统和探测器系统；
对应的射线源系统和探测器系统分别接收射线源控制信号和探测器控制信号，并分别根据射线源控制信号和探测器控制信号进行扫描。
通过上述工业CT控制方法，配置上位机接口、主控芯片、多个射线源接口及多个探测器接口，使得能够同时接入多个射线源系统和多个探测器系统，并且通过上位机接口与上位机通信，向上位机输出射线源反馈信号和/或探测器反馈信号，从而上位机能够通过射线源反馈信号和/或探测器反馈信号进行判断，来确定目标扫描方式并发出对应的目标控制信号，通过主控芯片的处理，最终同时驱动多个射线源系统和多个探测器系统进行工作，提高了检测效果及检测效率。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种工业CT控制电路，其特征在于，包括相互连接的上位机接口和主控芯片，以及分别与所述主控芯片连接的多个射线源接口和多个探测器接口；
所述上位机接口用于与上位机连接，所述射线源接口用于与射线源系统连接，所述探测器接口用于与探测器系统连接；
所述主控芯片用于将从所述射线源接口输入的射线源反馈信号和/或从所述探测器接口输入的探测器反馈信号传输至所述上位机接口，识别从所述上位机接口输入的目标控制信号，产生射线源控制信号和探测器控制信号并传输至对应的所述射线源接口和所述探测器接口。
2.根据权利要求1所述的工业CT控制电路，其特征在于，还包括多个信号转换电路，每个所述射线源接口通过一个所述信号转换电路与所述主控芯片连接，每个所述探测器接口通过一个所述信号转换电路与所述主控芯片连接，所述信号转换电路包括单端转差分电路或差分转单端电路。
3.根据权利要求1所述的工业CT控制电路，其特征在于，还包括第一隔离驱动电路、所述上位机接口通过所述第一隔离驱动电路与所述主控芯片连接；
所述第一隔离驱动电路用于对流经的信号进行隔离和放大。
4.根据权利要求3所述的工业CT控制电路，其特征在于，所述上位机接口包括控制信号输入接口和反馈信号输出接口，所述第一隔离驱动电路设有两个，所述控制信号输入接口和所述反馈信号输出接口分别通过一个所述第一隔离驱动电路与所述主控芯片连接；
所述控制信号输入接口用于输入所述目标控制信号；
所述反馈信号输出接口用于输出所述射线源反馈信号和/或所述探测器反馈信号。
5.根据权利要求1所述的工业CT控制电路，其特征在于，还包括第二隔离驱动电路和第三隔离驱动电路，所述第二隔离驱动电路和所述第三隔离驱动电路都包括多个驱动通道，多个所述射线源接口通过所述第二隔离驱动电路与所述主控芯片连接，多个所述探测器接口通过所述第三隔离驱动电路与所述主控芯片连接；
所述第二隔离驱动电路和所述第三隔离驱动电路分别用于对流经的信号进行隔离和放大。
6.根据权利要求1所述的工业CT控制电路，其特征在于，还包括调试控制接口和接收驱动电路，所述调试控制接口、所述接收驱动电路和所述主控芯片依次连接；
所述接收驱动电路用于接收从所述调试控制接口输入参数设置信号或升级信号，对所述参数设置信号或所述升级信号进行放大然后传输至所述主控芯片；
所述主控芯片还用于根据所述参数设置信号进行初始化设置或根据所述升级信号进行软件程序升级。
7.根据权利要求1所述的工业CT控制电路，其特征在于，还包括分别与所述主控芯片连接的存储电路和时钟电路；
所述存储电路用于存储所述主控芯片所需要的各类程序；
所述时钟电路用于通过晶振给所述主控芯片提供需要的时钟信号。
8.根据权利要求1所述的工业CT控制电路，其特征在于，还包括供电接口和变压电路，所述供电接口、所述变压电路和所述主控芯片依次连接；
所述变压电路用于对从供电接口输入的电压信号进行变压，得到符合所述主控芯片要求的工作电压信号，将所述工作电压信号传输至所述主控芯片。
9.一种工业CT系统，包括上位机、多个射线源系统和多个探测器系统，其特征在于，还包括如权利要求1-8任一项所述的工业CT控制电路，所述上位机与所述上位机接口连接，每个所述射线源系统与对应的所述射线源接口连接，每个所述探测器系统与对应的所述探测器接口连接；
所述上位机用于接收所述射线源反馈信号和/或所述探测器反馈信号，并根据所述射线源反馈信号和/或所述探测器反馈信号确定目标扫描方式，将所述目标扫描方式对应的所述目标控制信号传输至所述工业CT控制电路。
10.一种工业CT控制方法，其特征在于，采用如权利要求9所述的工业CT系统，所述方法包括：
所述工业CT控制电路采集所述射线源系统和/或所述探测器系统的所述射线源反馈信号和/或所述探测器反馈信号并传输至所述上位机；
所述上位机接收所述射线源反馈信号和/或所述探测器反馈信号，并根据所述射线源反馈信号和/或所述探测器反馈信号确定所述目标扫描方式，将所述目标扫描方式对应的所述目标控制信号传输至所述工业CT控制电路；
所述工业CT控制电路接收并识别所述目标控制信号，产生所述射线源控制信号和所述探测器控制信号，将所述射线源控制信号和所述探测器控制信号传输至对应的所述射线源系统和探测器系统；
对应的所述射线源系统和所述探测器系统分别接收所述射线源控制信号和所述探测器控制信号，并分别根据所述射线源控制信号和所述探测器控制信号进行扫描。
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