專利名稱：可用于替代大平面的平面配置及其制備方法和spect/ct雙模態(tài)生物成像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可用于替代幾何尺寸較大且?guī)缀尉?、相對位置精度要求較高的大平面的平面配置、該平面配置的制造方法及用其作為旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的SPECT/CT雙模態(tài)生物成像系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
分子狀態(tài)信息可反映疾病機(jī)理的本質(zhì)，隨著世界上分子成像熱潮的到來，針對腫瘤、心腦血管等重大病理機(jī)制的臨床前研究、變異的遺傳物質(zhì)及有關(guān)的分子信息表達(dá)的研究、新的蛋白質(zhì)分子的發(fā)現(xiàn)及其在生物活體內(nèi)的特性研究、新藥的藥效和毒副作用的研究以及藥物代謝動(dòng)力學(xué)的研究等極大地促進(jìn)了 21世紀(jì)分子生物成像技術(shù)的大發(fā)展，也對分子生物成像裝置提出了更高的要求。基于上述需求，申請人新研發(fā)了一種多針孔單光子發(fā)射斷層成像儀和錐束CT 一體化設(shè)計(jì)的 雙模態(tài)生物成像儀(mph-SPECT/CBCT)。因?yàn)橹亟ㄋ惴ǖ男枰?，在現(xiàn)有的生物三維成像系統(tǒng)中大多采用探測器和光源圍繞被成像物體旋轉(zhuǎn)的成像數(shù)據(jù)采集方式基礎(chǔ)上，通過同一個(gè)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)SPECT/CT雙模態(tài)成像，可使成像結(jié)果的后處理更加簡單，有效，為旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)提出了新的要求和發(fā)展方向。原有的僅用于CT機(jī)或SPECT機(jī)完成各自的成像工作的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)思路是將旋轉(zhuǎn)平臺(tái)設(shè)計(jì)成一個(gè)可承載并帶動(dòng)某一套成像設(shè)備同步旋轉(zhuǎn)的圓形大平臺(tái)，由于一套成像設(shè)備中幾個(gè)功能部件各自都有一定的體量且成像時(shí)相互間要保證一定距離，且相互間有極高的相對幾何位置精度要求，致使同時(shí)布置這些功能部件所需要的上述大平臺(tái)直徑必須很大(通常不小于1200mm)、幾何精度必須很高(2 3個(gè)微米)、剛性必須很好(常溫環(huán)境下形變?yōu)槲⒚准?，從而導(dǎo)致對該大平臺(tái)的精度要求極高，特別是要求該大平臺(tái)上用于安裝各功能部件的大平面具有極高的平直度(平面度和/或直線度)，因此需要極高精度的加工設(shè)備和更高的加工成本，且加工難度很大，甚至于采用通用設(shè)備根本無法加工出這樣高精度的大平臺(tái)。而對于上述雙模態(tài)生物成像儀來講，要充分發(fā)揮雙模態(tài)成像技術(shù)的優(yōu)勢，還須保證不同成像系統(tǒng)之間極高的相對幾何位置精度，因此，如果仍按照原有的設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，將造成其制造上的更大困難，且即使能夠達(dá)到設(shè)計(jì)精度，由于其固有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也必然導(dǎo)致精度的不穩(wěn)定。此外，上述圓形大平臺(tái)的自重通常較大，啟停困難，不僅容易導(dǎo)致精度的不穩(wěn)定， 還存在維修、更換不方便，維護(hù)成本較高的問題，并且各功能部件之間的相對位置調(diào)整困難，使用不夠方便，當(dāng)對成像精度有更高要求時(shí)，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)需要整體更換，不利于升級、改造
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種可用于替代大平面的平面配置、其制備方法和應(yīng)用其作為旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的SPECT/CT雙模態(tài)生物成像系統(tǒng)，各零部件可以采用通用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行制造，再通過高精度的裝配調(diào)整即可達(dá)到設(shè)計(jì)精度要求，能夠有效提高所述平面配置的各項(xiàng)精度尤其是平直度，同時(shí)其自重輕、剛性好、靈活易調(diào)整、起停好控制，制造方法簡單易行且能夠降低生產(chǎn)成本，使應(yīng)用該平面配置的SPECT/CT雙模態(tài)生物成像系統(tǒng)的幾何精度、成像精度和成像清晰度均有所提高。本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種可用于替代大平面的平面配置，其由中央基準(zhǔn)件和分別安裝在所述中央基準(zhǔn)件上的若干懸臂組成，所述中央基準(zhǔn)件和各所述懸臂分別設(shè)有相互配合的安裝配合面，所述各懸臂的前面設(shè)有工作平面，所述工作平面位于同一平面內(nèi)或者分別位于多個(gè)相互平行的平面內(nèi)。

通常，所述懸臂的主體部分的正面即為其工作平面，當(dāng)主體部分上還安裝有導(dǎo)軌等其他功能件時(shí)，可以以導(dǎo)軌或其他功能件的前面為工作平面。較優(yōu)地，所述安裝配合面由與所述大平面相垂直的垂直安裝配合面構(gòu)成，或者由與所述大平面相垂直的垂直安裝配合面和/或與所述大平面相平行的平行安裝配合面構(gòu)成，所述安裝配合面還可以包括與所述垂直安裝配合面和/或平行安裝配合面呈一定角度的傾斜安裝配合面，只需保證各所述懸臂在安裝后其工作平面均位于同一平面或分別位于多個(gè)相互平行的平面內(nèi)即可，優(yōu)選為均位于同一平面內(nèi)，各所述懸臂通過相應(yīng)的緊固螺絲緊固在所述中央基準(zhǔn)件上。較優(yōu)地，所述懸臂的數(shù)量為偶數(shù)，組成一個(gè)或多個(gè)懸臂對，構(gòu)成同一個(gè)所述懸臂對的兩個(gè)所述懸臂優(yōu)選為位于同一平面上，所述同一懸臂對的兩個(gè)懸臂位于與所述中央基準(zhǔn)件的中心軸線垂直相交的同一直線上。所述懸臂優(yōu)選為以所述中央基準(zhǔn)件的中心軸線為中心呈輻射狀均勻分布。當(dāng)所述懸臂的數(shù)量為四個(gè)時(shí)，優(yōu)選為構(gòu)成兩個(gè)所述懸臂對，優(yōu)選地，所述兩個(gè)懸臂對以所述中央基準(zhǔn)件的中心為交點(diǎn)正交設(shè)置。上述任意一種技術(shù)方案中，較優(yōu)地，至少一個(gè)所述懸臂上安裝有工作平臺(tái)，所述工作平臺(tái)通過一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)軌或滑槽結(jié)構(gòu)與所述懸臂直線活動(dòng)連接，所述直線活動(dòng)的方向?yàn)閺较颉Ｋ鰪较蛑概c所述中心軸線垂直的方向，可以是所述懸臂、導(dǎo)軌或滑槽的延伸方向， 即所述平面配置/大平面上與所述中央基準(zhǔn)件的中心軸線垂直相交的直線方向。優(yōu)選為位于同一個(gè)所述懸臂對上的所述導(dǎo)軌或滑槽所在的直線相對應(yīng)的重合，或其分別在所述大平面上的投影相對應(yīng)的重合。當(dāng)所述工作平臺(tái)為多個(gè)時(shí)，各所述工作平臺(tái)的前面優(yōu)選為位于同一平面上或位于相互平行的多個(gè)平面內(nèi)。所述工作平臺(tái)與相應(yīng)的所述懸臂之間優(yōu)選為設(shè)有用于帶動(dòng)所述工作平臺(tái)移動(dòng)的雙螺母滾珠絲杠副，所述螺母與所述滾珠絲杠無間隙配合，所述滾珠絲杠設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)的平臺(tái)電機(jī)。相應(yīng)的所述懸臂上優(yōu)選為設(shè)有用于檢測所述平臺(tái)移動(dòng)和/或位置的位移傳感器， 所述位移傳感器優(yōu)選為光柵線位移測量系統(tǒng)。較優(yōu)地，所述中央基準(zhǔn)件安裝在一個(gè)主軸上，所述主軸安裝在固定機(jī)架上，所述主軸設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)的主電機(jī)，所述主軸的旋轉(zhuǎn)軸線垂直于所述大平面并穿過所述中央基準(zhǔn)件的中心，優(yōu)選為所述旋轉(zhuǎn)軸線與所述中央基準(zhǔn)件的中心軸線重合，所述主電機(jī)和/ 或平臺(tái)電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)。本發(fā)明還提供了一種制造上述任意一種平面配置的制備方法，通過鑄造方式制備出所述中央基準(zhǔn)件和各所述懸臂，通過機(jī)加工方式加工出所述中央基準(zhǔn)件和各所述懸臂的安裝配合面以及各懸臂的工作平面，使各所述懸臂的工作平面和安裝配合面達(dá)到各自要求的形位精度(包括形狀精度和位置精度)，即其精度符合所要替代的大平面的精度要求，通過所述中央基準(zhǔn)件和各所述懸臂相應(yīng)的安裝配合面的相互配合，將各所述懸臂安裝在所述中央基準(zhǔn)件上，使各所述懸臂的工作平面位于同一個(gè)大平面，檢測由所述各工作平面構(gòu)成的組合平面的平直度(平面度和/或直線度)誤差，并進(jìn)行裝配調(diào)整，使所述組合平面的平直度誤差符合所要替代的大平面的精度要求。 所述裝配調(diào)整的方式優(yōu)選為下列任意一種、幾種或全部的調(diào)整方式對導(dǎo)致該誤差的所述懸臂進(jìn)行調(diào)整
(1)對所述中央基準(zhǔn)件與該所述懸臂配合的安裝配合面和/或該所述懸臂的安裝配合面進(jìn)行磨削、刮研或其他精加工方式進(jìn)行機(jī)加工，以改變所述安裝配合面相對于裝配基準(zhǔn)的角度和位置，所述裝配基準(zhǔn)可以為所述的組合平面、所述懸臂的工作平面、所述工作平臺(tái)的工作平面或所述主軸的旋轉(zhuǎn)軸線，也可以是相配合的兩個(gè)所述安裝配合面中的一個(gè)；
(2)在所述中央基準(zhǔn)件與該所述懸臂配合的安裝配合面和該所述懸臂的安裝配合面之間的適當(dāng)位置增減墊片或改變墊片的厚度，以改變所述兩安裝配合面之間的角度或間距；
(3)在所述中央基準(zhǔn)件上或該所述懸臂上設(shè)置垂直穿過其安裝配合面的一個(gè)或多個(gè)頂絲，所述頂絲的頭部頂在該所述懸臂的安裝配合面上或者所述中央基準(zhǔn)件對應(yīng)的安裝配合面上，相應(yīng)地調(diào)整所述頂絲的旋進(jìn)程度以改變所述兩安裝配合面之間的角度或間距。上述調(diào)整方式可用于所述平面配置的安裝過程，對于使用過程中如發(fā)現(xiàn)精度下降，也可以采用該調(diào)整方式進(jìn)行調(diào)整，以恢復(fù)精度。本發(fā)明還提供了一種采用上述任意一種平面配置作為旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的SPECT/CT雙模態(tài)生物成像系統(tǒng)，其中，所述懸臂的數(shù)量為四個(gè)，組成兩個(gè)懸臂對，所述兩個(gè)懸臂對優(yōu)選為正交設(shè)置，組成其中一個(gè)所述懸臂對的兩個(gè)所述懸臂上各安裝有一個(gè)工作平臺(tái)，該所述兩工作平臺(tái)上分別安裝有相互配套的χ射線光源和χ射線探測器，組成另一個(gè)所述懸臂對的兩個(gè)所述懸臂上安裝有工作平臺(tái)，該所述兩工作平臺(tái)上安裝有SPECT探測器，或者其中一個(gè)懸臂上直接或通過所述工作平臺(tái)間接安裝有配重。本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明采用裝配式的平面配置來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的一體式大平面，主要通過控制各個(gè)安裝配合面、懸臂工作平面的加工精度，并通過較高精度的裝配調(diào)整即可以實(shí)現(xiàn)極高幾何精度要求的所述大平面，相當(dāng)于把所述大平面的極高的加工精度要求分解成零部件加工及裝配過程中的集成技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，無需極高的加工精度即能夠達(dá)到整體大平面的極高的幾何精度要求，因此，有效降低了對平面的加工精度要求和加工難度，降低了對加工設(shè)備的要求，極大的降低了加工成本；
由于通過調(diào)整各個(gè)相關(guān)組成部件間的相對安裝位置和安裝精度可以實(shí)現(xiàn)對最終的精度在一定范圍內(nèi)的調(diào)整和控制，即使不改變各組成部件的加工精度而只需要調(diào)整相應(yīng)的組成部件間的位置精度，也可以在一定程度上提高最終的精度，因此，在對最終精度不變的情況下，可適當(dāng)降低對各個(gè)組成部件的加工精度要求，在達(dá)到要求的加工精度所具備的加工能力充足甚至有余的情況下，也可以要求各組成部件之間保持一定的互換性，可以方便地以組成部件為單元進(jìn)行局部的更換、維護(hù)和調(diào)整，也有利于產(chǎn)品的升級；
由于通過懸臂安裝各個(gè)獨(dú)立的工作平臺(tái)，最終精度需要調(diào)整或升級時(shí)可更多地僅僅通過調(diào)整懸臂來實(shí)現(xiàn)，不必改變各獨(dú)立工作平臺(tái)的幾何精度，也不會(huì)破壞各獨(dú)立工作平臺(tái)的原始精度，并且懸臂式結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕，剛性好，溫變和形變對精度的負(fù)面影響小，有助于提高精度及精度穩(wěn)定性；
由于采用若干各自獨(dú)立的工作平面分別承載成像設(shè)備等功能部件，相比一體式平臺(tái)其結(jié)構(gòu)剛性好、變形小，設(shè)備的整體質(zhì)量輕，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，啟停好控制，電機(jī)所需功率小，不僅節(jié)約了生產(chǎn)成本，還降低了運(yùn)行的能耗成本，由于各成像設(shè)備設(shè)置于可移動(dòng)的工作平臺(tái)上，因此，可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)各功能部件的相對位置，可以根據(jù)實(shí)際需要對物距、像距進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以方便的調(diào)節(jié)成像倍數(shù)，更有利于控制成像的精度和清晰度；
由于本發(fā)明通過較低的加工精度要求結(jié)合較高精度的裝配調(diào)整方法來實(shí)現(xiàn)整體的極高精度平面的制備，因此，本發(fā)明的SPECT/CT雙模態(tài)生物成像系統(tǒng)的成像精度和清晰度遠(yuǎn)高于現(xiàn)有技術(shù)下的同類成像系統(tǒng)，且成本更低，操作更方便，另外，由于本發(fā)明可通過裝配來調(diào)整幾何精度，因此，使得所述平面配置乃至其所用于的SPECT/CT雙模態(tài)生物成像系統(tǒng)整體調(diào)整余地大，可靠性、通用性增強(qiáng)，當(dāng)需要進(jìn)一步提高整體精度或長期使用后需要對平面配置的部分或整體進(jìn)行校正時(shí)，并不需要更換新的整體或部分的平面配置，也不需要重新加工，只需進(jìn)行相應(yīng)修配、調(diào)整或采用更高精度的校正儀器或更先進(jìn)的校正方法即可，使得系統(tǒng)的升級、改造不僅可以通過硬件實(shí)現(xiàn)，還可以通過軟件的方式實(shí)現(xiàn)，可選度更高，更為簡單，且維護(hù)、升級、改造所需成本較低。


圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了更好的解釋本發(fā)明，以便更好的理解本發(fā)明，接下來結(jié)合附圖通過具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。本發(fā)明涉及一種可用于替代大平面的平面配置，所述大平面具有幾何尺寸較大且?guī)缀尉?、相對位置精度要求較高的特點(diǎn)。所述平面配置尤其可以作為雙模態(tài)生物成像系統(tǒng)的各成像設(shè)備等功能部件的安裝平臺(tái)，如可以用作SPECT/CT、SPECT/CBCT雙模態(tài)生物成像系統(tǒng)及其他類似設(shè)備或系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)。參見圖1，本發(fā)明提供了一種可用于替代大平面的平面配置，包括中央基準(zhǔn)件4和分別安裝在所述中央基準(zhǔn)件上的若干懸臂3，所述中央基準(zhǔn)件和各所述懸臂分別設(shè)有相互配合的安裝配合面5，所述各懸臂的前面設(shè)有工作平面，所述工作平面位于同一平面2 (即后文所述的組合平面)內(nèi)或者分別位于多個(gè)相互平行的平面內(nèi)。所述安裝配合面5和/或所述工作平面優(yōu)選為精加工或超精密加工制成，以保證符合加工精度要求。所述平面配置作為旋轉(zhuǎn)平臺(tái)使用時(shí)，所述中央基準(zhǔn)件可以設(shè)有垂直于所述平面2且與所述中央基準(zhǔn)件的中心軸線相重合的旋轉(zhuǎn)軸線，所述平面配置可以繞所述旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。
所述安裝配合面由與所述大平面相垂直的垂直安裝配合面構(gòu)成，或者由與所述大平面相垂直的垂直安裝配合面和/或與所述大平面相平行的平行安裝配合面構(gòu)成，或者所述安裝配合面還可以包括與所述垂直安裝配合面和/或平行安裝配合面呈一定角度的傾斜安裝配合面，各所述懸臂通過相應(yīng)的緊固螺絲緊固在所述中央基準(zhǔn)件上，所述緊固螺絲優(yōu)選為調(diào)整緊固螺釘，所述緊固螺釘與相應(yīng)螺孔優(yōu)選為無間隙配合固定，以提高所述懸臂在中央基準(zhǔn)件上的安裝精度，并且還有利于提高所述平面配置的剛性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，降低溫變及形變對精度的負(fù)面影響，進(jìn)一步提高精度及精度穩(wěn)定性。每個(gè)所述懸臂可以各 自通過多個(gè)緊固螺釘安裝在所述中央基準(zhǔn)件上，優(yōu)選為每個(gè)懸臂配有四個(gè)呈矩形均勻分布的四個(gè)緊固螺釘，每個(gè)所述懸臂上的至少一個(gè)所述緊固螺釘可以套接有一個(gè)或若干個(gè)與之相配合的墊片，優(yōu)選為各個(gè)緊固螺釘均配有相應(yīng)數(shù)量的墊片，所述墊片設(shè)于所述懸臂與所述中央基準(zhǔn)件的安裝配合面之間，并可以通過調(diào)節(jié)每個(gè)緊固螺釘所配有的墊片的數(shù)量/厚度來調(diào)整所述懸臂在所述中央基準(zhǔn)件上的安裝精度。通過對墊片的調(diào)整，使得各個(gè)懸臂的工作平面位于同一平面內(nèi)，且該平面與所述旋轉(zhuǎn)軸線互相垂直，以實(shí)現(xiàn)對所述平面配置的精度調(diào)整，保證其精度達(dá)到其所要替代的大平面的精度要求，如其旋轉(zhuǎn)時(shí)的端面跳動(dòng)量和/或徑向跳動(dòng)量不超過士0. 002mm。所述懸臂的數(shù)量可以為偶數(shù)，組成一個(gè)或多個(gè)懸臂對，所述同一懸臂對的兩個(gè)懸臂可以位于與所述中央基準(zhǔn)件的中心軸線垂直相交的同一直線上。當(dāng)各所述懸臂的工作平面位于同一平面上時(shí)，至少一個(gè)所述懸臂對上的兩個(gè)懸臂位于穿過所述中央基準(zhǔn)件中心的同一直線上；當(dāng)各所述懸臂分別位于相互平行的多個(gè)平面上時(shí)，各所述懸臂分別在所述大平面上的投影位于穿過所述中央基準(zhǔn)件中心的同一直線上，構(gòu)成同一個(gè)所述懸臂對的兩個(gè)所述懸臂優(yōu)選為位于同一平面上。優(yōu)選為所述懸臂的工作平面均位于同一平面上。實(shí)際上，各個(gè)懸臂的形狀、結(jié)構(gòu)、長度及質(zhì)量分布均可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)節(jié)， 例如其形狀并不限定為直懸臂，但是為了保證所述平面配置旋轉(zhuǎn)時(shí)的整體平衡，優(yōu)選為構(gòu)成每個(gè)所述懸臂對的兩個(gè)懸臂繞所述旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量相等，優(yōu)選為各個(gè)懸臂的形狀、結(jié)構(gòu)及質(zhì)量分布均相同，優(yōu)選為各懸臂呈中心對稱分布，所述平面配置優(yōu)選為可以繞所述旋轉(zhuǎn)軸線正反向旋轉(zhuǎn)。所述懸臂可以以所述中央基準(zhǔn)件的中心為中心呈輻射狀均勻分布，當(dāng)所述懸臂的數(shù)量為四個(gè)時(shí)，優(yōu)選為構(gòu)成兩個(gè)所述懸臂對，優(yōu)選為所述兩個(gè)懸臂對以所述中央基準(zhǔn)件中心為交點(diǎn)正交設(shè)置。上述任意一種技術(shù)方案中所述的平面配置中，至少一個(gè)所述懸臂上可以安裝有工作平臺(tái)6，所述工作平臺(tái)可以通過導(dǎo)軌10和/或滑槽結(jié)構(gòu)與所述懸臂直線活動(dòng)連接，所述導(dǎo)軌或滑槽的數(shù)量可以為一個(gè)或多個(gè)，所述直線活動(dòng)的方向優(yōu)選為徑向。優(yōu)選為位于同一個(gè)所述懸臂對上的所述導(dǎo)軌或滑槽所在的直線相對應(yīng)的重合，或者其分別在所述大平面上的投影相對應(yīng)的重合，以保證所述工作平臺(tái)沿所述導(dǎo)軌或滑槽作垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸線的直線運(yùn)動(dòng)。所述導(dǎo)軌和/或滑槽可以采用以下任意一種方式安裝
(1)所述懸臂上平行間隔安裝有一對導(dǎo)軌，所述導(dǎo)軌可以為滾動(dòng)導(dǎo)軌，各滾動(dòng)導(dǎo)軌上跨接有一至兩個(gè)滑塊，所述滾動(dòng)導(dǎo)軌與滑塊之間通過滾輪或滾珠傳動(dòng)，所述滾動(dòng)導(dǎo)軌沿所述懸臂的延伸方向設(shè)置，所述滑塊優(yōu)選為與所述工作平臺(tái)固定連接或設(shè)置在其上；(2)所述懸臂上平行間隔安裝有一對滑動(dòng)導(dǎo)軌或滑槽，所述滑動(dòng)導(dǎo)軌或滑槽沿相應(yīng)懸臂的延伸方向設(shè)置，其橫截面形狀可以為V型、梯形或矩形等，具體可根據(jù)運(yùn)動(dòng)精度高低、 運(yùn)動(dòng)阻力大小等確定。如果固定在懸臂上的是滑動(dòng)導(dǎo)軌，則所述工作平臺(tái)的底部則相應(yīng)設(shè)有相配合的滑槽，如果固定在懸臂上的是滑槽，則所述工作平臺(tái)的底部則相應(yīng)設(shè)有相配合的滑動(dòng)導(dǎo)軌。成對設(shè)置的導(dǎo)軌或滑槽可使得運(yùn)動(dòng)更加平穩(wěn)，運(yùn)動(dòng)精度更高，運(yùn)動(dòng)阻力更小。 優(yōu)選其中一個(gè)導(dǎo)軌或滑槽為基準(zhǔn)導(dǎo)軌或滑槽，另一個(gè)導(dǎo)軌或滑槽為非基準(zhǔn)導(dǎo)軌或滑槽，非基準(zhǔn)導(dǎo)軌或滑槽以基準(zhǔn)導(dǎo)軌或滑槽為安裝基準(zhǔn)。由于懸臂上安裝有導(dǎo)軌或滑槽，而工作平臺(tái)的移動(dòng)軌跡由導(dǎo)軌或滑槽限定，所述導(dǎo)軌或滑槽的前表面為限定所述工作平臺(tái)移動(dòng)軌跡的工作平面，通過檢測和調(diào)整各所述導(dǎo)軌的前表面的平直度(平面度和/或直線度)，可以保證各工作平臺(tái)的移動(dòng)始終處于同一平面內(nèi)。所述工作平臺(tái)與相應(yīng)的所述懸臂之間優(yōu)選設(shè)有用于帶動(dòng)所述工作平臺(tái)移動(dòng)的滾珠絲杠螺母副，優(yōu)選為雙螺母滾珠絲杠副，以提高配合的精度和穩(wěn)定性，為了更近一步地提高配合的精度和穩(wěn)定性，構(gòu)成所述雙螺母滾珠絲杠副的兩個(gè)螺母8和滾珠絲杠7之間優(yōu)選為無間隙配合。所述滾珠絲杠可以設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)的平臺(tái)電機(jī)9，通過所述平臺(tái)電機(jī)對所述滾珠絲杠的驅(qū)動(dòng)來驅(qū)動(dòng)所述工作平臺(tái)沿所述導(dǎo)軌或滑槽在所述懸臂上運(yùn)動(dòng)，以調(diào)節(jié)所述工作平臺(tái)與所述旋轉(zhuǎn)軸線之間的距離，為了實(shí)現(xiàn)對所述工作平臺(tái)移動(dòng)距離或位置的精確控制，所述平臺(tái)電機(jī)優(yōu)選為步進(jìn)電機(jī)。當(dāng)用于所述SPECT/CT雙模態(tài)生物成像系統(tǒng)時(shí)，可以用于精確控制成像的放大倍數(shù)、成像的距離等。所述滾珠絲杠螺母副和/或雙螺母滾軸絲杠副優(yōu)選為在必要的懸臂和工作平臺(tái)上安裝，以簡化結(jié)構(gòu)、降低成本。相應(yīng)地所述懸臂上可以設(shè)有用于檢測所述平臺(tái)移動(dòng)和/或位置的位移傳感器，以實(shí)現(xiàn)對所述工作平臺(tái)與所述旋轉(zhuǎn)軸線之間距離或所述工作平臺(tái)所在具體位置的測量，為了保證精確測量，所述位移傳感器優(yōu)選為光柵線位移測量系統(tǒng)。較優(yōu)地，所述中央基準(zhǔn)件可以安裝在一個(gè)主軸1上，所述主軸的軸心即所述中央基準(zhǔn)件的中心軸線優(yōu)選為與所述旋轉(zhuǎn)軸線重合，所述主軸安裝在一個(gè)固定機(jī)架上，所述主軸設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)的主電機(jī)，可以作為所述平面配置繞所述旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力，能夠控制所述平面配置等速或變速正反向無抖動(dòng)旋轉(zhuǎn)和準(zhǔn)確起停，可使所述平面配置從轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)隨時(shí)準(zhǔn)確地停止在指定位置上，為了實(shí)現(xiàn)對所述平面配置的旋轉(zhuǎn)角度和/或停留位置的精確控制，所述主電機(jī)優(yōu)選為步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)。本發(fā)明還提供了一種制造上述任意一種平面配置的制備方法，所述制備方法中的調(diào)整方式同樣適用于上述任意一種平面配置在使用、修配、改進(jìn)、升級過程中的調(diào)整。該制備方法主要是
鑄造出所述中央基準(zhǔn)件和各所述懸臂，通過機(jī)加工方式加工出所述中央基準(zhǔn)件和各所述懸臂的安裝配合面以及各懸臂的工作平面，使各所述懸臂的工作平面和安裝配合面達(dá)到各自要求的形位精度，即其精度符合所要替代的大平面的精度要求，通過所述中央基準(zhǔn)件和各所述懸臂相應(yīng)的安裝配合面的相互配合，將各所述懸臂安裝在所述中央基準(zhǔn)件上，使各所述懸臂的工作平面位于同一個(gè)大平面即組合平面2，檢測由所述各工作平面構(gòu)成的組合平面的平直度誤差，并進(jìn)行裝配調(diào)整，使所述組合平面的平直度誤差符合所要替代的大平面的精度要求。 通常來說，所述各個(gè)懸臂的工作平面的共面程度越高，所述組合平面的平面度越高，實(shí)際檢測時(shí)表現(xiàn)為所述組合平面的端面跳動(dòng)量越小，裝配時(shí)調(diào)整各所述工作平面的共面程度，即相當(dāng)于提高了所述組合平面的平直度。所述裝配調(diào)整的方式可以為對所述組合平面的平直度誤差進(jìn)行檢測，如果所述組合平面的平直度誤差超過所要替代的大平面的精度要求，則通過下列任意一種、幾種或全部調(diào)整方式對導(dǎo)致該誤差的所述懸臂進(jìn)行調(diào)整，直至所述組合平面的平直度誤差符合所要替代的大平面的精度要求
(1)對所述中央基準(zhǔn)件與該所述懸臂配合的安裝配合面和/或該所述懸臂的安裝配合面進(jìn)行磨削、刮研或其他方式的機(jī)加工，如刮研、磨削、特種加工或平面超精加工等，以改變所述安裝配合面相對于裝配基準(zhǔn)的角度和位置，進(jìn)而減小該所述懸臂的工作平面相對于所述組合平面的平直度誤差；
(2)在所述中央基準(zhǔn)件與該所述懸臂配合的安裝配合面和該所述懸臂的安裝配合面之間的適當(dāng)位置增減墊片或改變墊片的厚度，以改變所述兩安裝配合面之間的角度或間距， 進(jìn)而減小該所述懸臂的工作平面相對于所述組合平面的平直度誤差；
(3)在所述中央基準(zhǔn)件上或該所述懸臂上設(shè)置垂直穿過其安裝配合面的一個(gè)或多個(gè)頂絲，所述頂絲的頭部頂在該所述懸臂的安裝配合面上或所述中央基準(zhǔn)件對應(yīng)的安裝配合面上，相應(yīng)地調(diào)整所述頂絲的旋進(jìn)程度以改變所述兩安裝配合面之間的角度或間距，進(jìn)而減小該所述懸臂的工作平面相對于所述組合平面的平直度誤差。綜上所述，本發(fā)明的設(shè)計(jì)思路之一，即精度分解，可顯著降低對加工精度的要求和加工難度，采用通用設(shè)備加工，并采用高精度的裝配方式，以獲得極高精度的平面配置，極大地降低了加工成本；本發(fā)明的設(shè)計(jì)思路之二，即尺寸分解，可以將原來的大尺寸零件分解為多個(gè)小尺寸零件進(jìn)行加工，亦能夠顯著降低加工難度。通常來說，采用本發(fā)明的上述方法制備的上述平面配置，可以采用通用機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)懸臂和/或中央基準(zhǔn)件，通過相應(yīng)的裝配、調(diào)整，即能夠保證用于替代所述大平面的平面配置的精度達(dá)到較高的精度水平。因此，相比直接加工一個(gè)精度要求相同的同樣幾何尺寸的完整實(shí)體大平面而言，其加工難度、加工成本及對加工設(shè)備的要求均有極大的降低，反之，如果按照加工所述一體式大平面的方式以及精度要求加工制得所述懸臂和/或中央基準(zhǔn)件然后進(jìn)行裝配調(diào)整，最終獲得的用于替代所述大平面的平面配置的精度將遠(yuǎn)高于所述大平面的精度。另外，由于所述懸臂可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置，以實(shí)現(xiàn)期望的功能或簡化裝配、維護(hù)、升級等的需求，使得所述平面配置的生產(chǎn)、維護(hù)、改造等簡單易行、成本低廉，且所述裝配調(diào)整方法可以是現(xiàn)有技術(shù)下的任何裝配或調(diào)整方法，使得所述系統(tǒng)的升級、改造不僅可以通過改進(jìn)硬件的方式實(shí)現(xiàn)也可以通過改進(jìn)軟件的方式實(shí)現(xiàn)，極大地提高了整體設(shè)備的可調(diào)性、可靠性及通用性。眾所周知，裝配組件產(chǎn)品的誤差通常由于誤差累積而大于組成該裝配組件產(chǎn)品的單個(gè)零件的誤差，但是對于本發(fā)明而言，申請人采用低加工精度的單體零件通過裝配及相應(yīng)的精度調(diào)整方法獲得了較單體零件精度更高的裝配組件產(chǎn)品，顛覆了這一眾所周知的常識，克服了現(xiàn)有技術(shù)的偏見。更進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供了一種SPECT/CT雙模態(tài)生物成像系統(tǒng)，將上述任意一種所述平面配置作為旋轉(zhuǎn)平臺(tái)應(yīng)用在該SPECT/CT雙模態(tài)生物成像系統(tǒng)中，其中，所述懸臂的數(shù)量為四個(gè)，組成兩個(gè)懸臂對，所述兩個(gè)懸臂對可以為正交設(shè)置。所述懸臂上可以各安裝有一個(gè)工作平臺(tái)，其中一個(gè)所述懸臂對的兩工作平臺(tái)上分別安裝有相互配套的X射線光源 11和X射線探測器12，另一個(gè)所述懸臂對的一個(gè)工作平臺(tái)上安裝有SPECT探測器14，另一個(gè)工作平臺(tái)上安裝有配重13或SPECT探測器；或者，至少一個(gè)所述懸臂上不設(shè)置工作平臺(tái)， 相應(yīng)的功能部件(X射線光源、X射線探測器、配重、SPECT探測器或其他功能部件)直接設(shè)置在所述懸臂上，其在所述懸臂上的設(shè)置方式與所述工作平臺(tái)在所述懸臂上的設(shè)置方式可以相同。同一懸臂對上的功能部件可以采用相同或不同方式設(shè)置，可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，優(yōu)選為設(shè)置方式相同。所述的SPECT/CT雙模態(tài)生物成像系統(tǒng)還可以包括有用于輸送被檢測樣品的樣品床，所述旋轉(zhuǎn)軸線可以呈水平方向設(shè)置，所述樣品床的送樣軸線連接有用于驅(qū)動(dòng)所述被檢測樣品靠近或遠(yuǎn)離所述旋轉(zhuǎn)軸線的步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)，所述送樣軸線可以與所述旋轉(zhuǎn)軸線重合或平行，優(yōu)選為重合，所述樣品床上還可以設(shè)置光柵尺，用以標(biāo)識被檢測樣品的位置，所述被檢測樣品可以為小動(dòng)物或人體。 本發(fā)明特別適用于多針孔單光子發(fā)射斷層成像儀和錐束CT 一體化的雙模態(tài)生物成像儀等對于其旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的端面跳動(dòng)量及其旋轉(zhuǎn)軸線的徑向跳動(dòng)量的精度要求較高的系統(tǒng)設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種可用于替代大平面的平面配置，其特征在于由中央基準(zhǔn)件和分別安裝在所述中央基準(zhǔn)件上的若干懸臂組成，所述中央基準(zhǔn)件和各所述懸臂分別設(shè)有相互配合的安裝配合面，所述各懸臂的前面設(shè)有工作平面，所述工作平面位于同一平面內(nèi)或者分別位于多個(gè)相互平行的平面內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面配置，其特征在于所述安裝配合面由與所述大平面相垂直的垂直安裝配合面構(gòu)成或者由與所述大平面相垂直的垂直安裝配合面和與所述大平面相平行的平行安裝配合面構(gòu)成，各所述懸臂通過相應(yīng)的緊固螺絲緊固在所述中央基準(zhǔn)件上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的平面配置，其特征在于所述懸臂的數(shù)量為偶數(shù)，組成一個(gè)或多個(gè)懸臂對，所述同一懸臂對的兩個(gè)懸臂位于與所述中央基準(zhǔn)件的中心軸線垂直相交的同一直線上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的平面配置，其特征在于至少一個(gè)所述懸臂上安裝有工作平臺(tái)，所述工作平臺(tái)通過一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)軌或滑槽結(jié)構(gòu)與所述懸臂直線活動(dòng)連接，所述直線活動(dòng)的方向?yàn)閺较颉?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的平面配置，其特征在于所述工作平臺(tái)與相應(yīng)的所述懸臂之間設(shè)有用于帶動(dòng)所述工作平臺(tái)移動(dòng)的雙螺母滾珠絲杠副，所述螺母與所述滾珠絲杠無間隙配合，所述滾珠絲杠設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)的平臺(tái)電機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的平面配置，其特征在于相應(yīng)的所述懸臂上設(shè)有用于檢測所述平臺(tái)移動(dòng)和/或位置的位移傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的平面配置，其特征在于所述中央基準(zhǔn)件安裝在一個(gè)主軸上， 所述主軸安裝在固定機(jī)架上，所述主軸設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)的主電機(jī)，所述主軸的旋轉(zhuǎn)軸線垂直于所述大平面并穿過所述中央基準(zhǔn)件的中心，所述主電機(jī)和/或平臺(tái)電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的任意一種平面配置的制備方法，其特征在于，通過鑄造方式制備出所述中央基準(zhǔn)件和各所述懸臂，通過機(jī)加工方式加工出所述中央基準(zhǔn)件和各所述懸臂的安裝配合面以及各懸臂的工作平面，使各所述懸臂的工作平面和安裝配合面達(dá)到各自要求的形狀精度，通過所述中央基準(zhǔn)件和各所述懸臂相應(yīng)的安裝配合面的相互配合，將各所述懸臂安裝在所述中央基準(zhǔn)件上，檢測由所述各工作平面構(gòu)成的組合平面的平直度誤差，并進(jìn)行裝配調(diào)整，使所述組合平面的平直度誤差符合所要替代的大平面的精度要求。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的平面配置的制備方法，其特征在于所述裝配調(diào)整的方式為 如果所述組合平面的平直度誤差超過所要替代的大平面的精度要求，則通過下列任意一種、多種或全部調(diào)整方式對導(dǎo)致該誤差的所述懸臂進(jìn)行調(diào)整，直至所述組合平面的平直度誤差符合所要替代的大平面的精度要求對所述中央基準(zhǔn)件與該所述懸臂配合的安裝配合面和/或該所述懸臂的安裝配合面進(jìn)行磨削、刮研或其他方式的機(jī)加工，以改變所述安裝配合面相對于裝配基準(zhǔn)的角度和位置；在所述中央基準(zhǔn)件與該所述懸臂配合的安裝配合面和該所述懸臂的安裝配合面之間的適當(dāng)位置增減墊片或改變墊片的厚度，以改變所述兩安裝配合面之間的角度或間距；在所述中央基準(zhǔn)件上或該所述懸臂上設(shè)置垂直穿過其安裝配合面的一個(gè)或多個(gè)頂絲， 所述頂絲的頭部頂在該所述懸臂的安裝配合面上或者所述中央基準(zhǔn)件對應(yīng)的安裝配合面上，相應(yīng)地調(diào)整所述頂絲的旋進(jìn)程度以改變所述兩安裝配合面之間的角度或間距。
10. 一種采用權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的平面配置的SPECT/CT雙模態(tài)生物成像系統(tǒng)，其特征在于所述懸臂的數(shù)量為四個(gè)，組成兩個(gè)懸臂對，組成其中一個(gè)所述懸臂對的兩個(gè)所述懸臂上各安裝有一個(gè)工作平臺(tái)，該所述兩工作平臺(tái)上分別安裝有相互配套的 X射線光源和X射線探測器，組成另一個(gè)所述懸臂對的兩個(gè)所述懸臂上安裝有工作平臺(tái)，該所述兩工作平臺(tái)上分別安裝有SPECT探測器，或者其中一個(gè)懸臂上直接或通過所述工作平臺(tái)間接安裝有配重。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可用于替代大平面的平面配置和其制備方法以及將該平面配置用作旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的SPECT/CT雙模態(tài)生物成像系統(tǒng)，所述平面配置由中央基準(zhǔn)件和分別安裝在所述中央基準(zhǔn)件上的若干懸臂組成，所述中央基準(zhǔn)件和各所述懸臂分別設(shè)有相互配合的安裝配合面，所述各懸臂的前面設(shè)有工作平面，所述工作平面位于同一個(gè)平面內(nèi)或者分別位于多個(gè)相互平行的平面內(nèi)。所述平面配置具有極高的精度，徑向尺寸為米級的所述平面配置的端面跳動(dòng)量可不超過±0.002mm，生產(chǎn)方法簡單、成本低，重量輕，且運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、起停好控制，可靠性高、通用性強(qiáng)，相應(yīng)的所述SPECT/CT雙模態(tài)生物成像系統(tǒng)具有較高的幾何精度、成像精度和成像清晰度。
文檔編號A61B6/03GK102178544SQ20111011407
公開日2011年9月14日 申請日期2011年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月4日
發(fā)明者包尚聯(lián), 霍繼延 申請人:北京海思威科技有限公司