CN113063808B - 用于检验至少一个测试物体的检验系统和方法 - Google Patents
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Abstract
用于检验至少一个测试物体的检验系统和方法。本发明涉及一种用于检验至少一个测试物体（10‑x）的检验系统（1），该检验系统包括：至少一个反射式x射线管（2‑x），被配置为发射x射线辐射（4）；至少一个x射线检测器（6），被配置为捕获射线照片图像（7），其中，该至少一个反射式x射线管（2‑x）和该至少一个x射线检测器（6）以一种方式被配置和布置，以使得从该至少一个反射式x射线管（2‑x）发射的x射线辐射（4）的仅高分辨率部分（4‑x）用于对该至少一个测试物体的至少一个部分（18‑x）进行射线照相。进一步地，本发明涉及一种用于检验至少一个测试物体（10‑x）的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于检验至少一个测试物体的检验系统和方法。
背景技术
近年来，由于比如手机等移动装置的发展和电动车辆的实际使用，对比如锂离子电池等电池的需求一直在增加。与此同时，电池检验对于供应不会引起短路或火灾的安全且可靠的电池的重要性日益增加。
KR 20210009271 A描述了一种X射线检验设备。该X射线检验设备包含：主体；以及物体传送单元，该物体传送单元设置在主体上方，以将待测试的物体传送到非检验位置和检验位置。进一步地，X射线检验设备包含：用于X射线检验的第一和第二X射线检验单元；以及围绕传送单元和第一和第二X射线检验单元的主屏蔽室。
发明内容
本发明基于以下技术问题：开发用于检验至少一个测试物体、尤其是至少一个电池的改进的检验系统和改进的检验方法。
根据本发明，该技术问题通过如本发明中公开的检验系统和方法来解决。
本发明的关键思想之一是仅使用从至少一个反射式x射线管发射的x射线辐射的高分辨率部分。至少一个测试物体、尤其是电池的至少一个部分是通过以下方式来射线照相的：将x射线辐射的此高分辨率部分引导到此至少一个部分上，并通过至少一个x射线检测器来捕获射线照片图像。
具体地，提出了一种用于检验至少一个测试物体的检验系统，该检验系统包括：至少一个反射式x射线管，被配置为发射x射线辐射；至少一个x射线检测器，被配置为捕获射线照片图像，其中，该至少一个反射式x射线管和该至少一个x射线检测器以一种方式被配置和布置，以使得从该至少一个反射式x射线管发射的x射线辐射的仅高分辨率部分用于对该至少一个测试物体的至少一个部分进行射线照相。
进一步地，具体地，提供了一种用于检验至少一个测试物体的方法，该方法包括：通过使用至少一个反射式x射线管和至少一个x射线检测器的配置和布置来对该至少一个测试物体的至少一个部分进行射线照相，其中，仅使用从该至少一个反射式x射线管发射的x射线辐射的高分辨率部分；以及用该至少一个x射线检测器捕获该至少一个测试物体的至少一个部分的射线照片图像。
该检验系统和方法允许用高分辨率x射线辐射对至少一个测试物体、尤其是至少一个电池进行射线照相，这允许从该至少一个测试物体的至少一个部分获得高分辨率x射线照片图像。
也可以称为反射x射线源的反射式x射线管尤其是以与用于产生x射线辐射的电子撞击目标物的角度非常不同的角度观察到所发射的x射线的x射线管。关于目标物的表面，与电子撞击目标物的角度相比，观察角度通常非常小。当观察角度改变时，可以观察到的焦斑的大小也可以改变。在特定方向上，光斑大小不改变，这是因为观察角度的变化不会改变所投射的电子的区域(对于平坦目标物，这对应于方位角的变化)。在垂直于该方向的方向上(对于平坦目标物，即，高度角)，可以通过改变观察角度来改变光斑大小。通常，选择反射式x射线管与x射线检测器之间的布置，这引起整个检测器区域上的光斑大小均匀，以使得得到的分辨率在所有方向上都是各向同性的。然而，如果检验任务关于测试物体的空间尺寸被明确定义，那么可以采用焦斑大小随着观察角度发生的变化。本发明利用以下事实：观察到的焦斑大小以及由此得到的分辨率可以随着观察角度而改变。具体地，本发明仅使用从反射式x射线管发射的x射线辐射的高分辨率部分(即，观察到较小焦斑大小的角度(高度角))，而丢弃x射线辐射的较低分辨率部分(即，观察到较大焦斑大小的角度(高度角))。具体地，该检验系统和/或该至少一个反射式x射线管可以包括准直器和/或束光阑，其用于阻挡该至少一个反射式x射线管的x射线辐射的较低分辨率部分。
反射式x射线管可以被分组为反射式x射线管群组，其中群组涉及单一x射线检测器。
具体地，可以根据预定参数(比如，可从相应角度(对于平坦目标物，尤其是高度角)观察到的焦斑大小的预定上限)来选择高分辨率部分。
该至少一个反射式x射线管尤其是小焦点(～mm)和/或微焦点(～10-100μm)和/或高功率反射式x射线管。可以使用的反射式x射线管的示例有：Comet MXR160HP11、CometMXR225HP11、Varex HPX-160-11和/或Varex HPX-225-11。
该至少一个x射线检测器尤其是平板检测器。然而，原则上，也可以使用线检测器。可以使用的x射线检测器的示例如下：Varex 4343(大小：430×430mm2，3072×3072px)、Vieworks Vixix-4343(大小：430×430mm2，3072×3072px)、Varex 2530(大小：250×300mm2，1752×2176px)和/或Varex XRD3025(大小：250×300mm2，3008×2512px)。
所捕获的射线照片图像可以通过以下方式来分析：将其与参考射线照片图像进行比较；和/或对所捕获的射线照片图像内的特征进行测量。具体地，可以使用机器学习方法和/或人工智能和/或计算机视觉方法来分析所捕获的射线照片图像。基于分析结果，可以创建并提供检验结果。检验结果可以作为模拟或数字控制信号来提供。
检验系统可以包括控制单元，该控制单元尤其用于控制该至少一个反射式x射线管和该至少一个x射线检测器，并提供和/或分析所捕获的射线照片图像。控制单元可以尤其包括至少一个处理单元(例如，微处理器或微控制器)以及至少一个用于存储指令和/或数据的存储器。
检验系统是或可以是自动检验系统的一部分，尤其是在制造至少一个测试物体、尤其是至少一个电池期间或之后的在线检验期间。
在一个实施例中，检验系统包括至少两个反射式x射线管，其中，该至少两个反射式x射线管和该至少一个x射线检测器以一种方式被配置和布置，以使得从该至少两个反射式x射线管发射的x射线辐射的高分辨率部分被成像在该至少一个x射线检测器的分开部分上。这允许减少所使用的部件的数量，因为至少两个反射式x射线管可以与一个x射线检测器一起使用。这尤其通过仅使用从反射式x射线管发射的x射线辐射的高分辨率部分被促进，与使用整个x射线辐射时相比，高分辨率部分占据较小立体角。原则上，也可以使用两个以上的反射式x射线管与单一x射线检测器，例如，三个或四个反射式x射线管。具体地，为来自该至少两个反射式x射线管中的每一个的x射线辐射捕获单拍的射线照片图像。换句话说，该至少一个测试物体的射线照片图像不是使用该至少两个x射线管的x射线辐射的高分辨率部分依序捕获的，而是同时捕获的。
根据检验任务，该至少两个反射式x射线管可以是相同类型或不同类型(例如，小焦点、微焦点等)。
在该方法的等效实施例中，通过以下方式来执行射线照相：使用至少两个反射式x射线管；以及使用该至少两个反射式x射线管和该至少一个x射线检测器的配置和布置，其中，从该至少两个反射式x射线管发射的x射线辐射的高分辨率部分被成像在该至少一个x射线检测器的分开部分上。
具体地，该至少两个反射式x射线管和该至少一个x射线检测器可以作为可以容易安装的紧凑模块来设置。通过添加相同或不同类型的这种模块，检验系统可以容易扩展。
在一个实施例中，检验系统包括至少两个反射式x射线管，其中，该至少两个反射式x射线管和该至少一个x射线检测器以一种方式被配置和布置，以使得从该至少两个反射式x射线管中的至少一些发射的x射线辐射的高分辨率部分被成像在该至少一个x射线检测器的不同侧上。这允许从平板或线检测器的两侧、尤其是前侧和后侧使用该至少一个x射线检测器。当使用检验系统作为在线检验系统时，此实施例尤其有用。因为在线检验通常伴有用于将测试物体运送到检验系统和从检验系统运送走的时间限制，所以此实施例可以用于通过捕获位于检测器的另一侧上的另一测试物体的射线照片图像来利用检测器在将测试物体运送到检测器的一侧上期间的空闲时间，反之亦然。具体地，通过在两侧上使用x射线检测器，可以提供具有两个运送进给机构的双线检验系统。可以从两侧使用的x射线检测器的示例有：Varex 2530HE和Varex 4343HE。
在该方法的等效实施例中，通过以下方式来执行射线照相：使用至少两个反射式x射线管；以及使用该至少两个反射式x射线管和该至少一个x射线检测器的配置和布置，其中，从该至少两个反射式x射线管中的至少一些发射的x射线辐射的高分辨率部分被成像在该至少一个x射线检测器的不同侧上。
在一个实施例中，检验系统包括至少一个x射线束衰减器元件，用于以预定方式衰减从该至少一个或至少两个反射式x射线管发射的x射线辐射的高分辨率部分中的至少一个的一部分。这样，可以调整x射线辐射的强度。具体地，x射线束衰减器元件允许降低较高x射线强度的部分内的x射线强度，并将其调整到较低x射线强度的部分中的x射线强度。这对于使x射线强度持平和/或局部(例如，取决于位置)将x射线强度衰减到预定水平尤其有用。下文给出了说明性示例：当至少一个测试物体在束路径上时，该至少一个反射式x射线管与该至少一个x射线检测器之间的距离通常被调整到对应于较小焦斑大小的较低强度。改变(高度)角度，焦斑大小增大，以使得对应于改变后的角度的该至少一个测试物体的部分接收较大x射线强度(由于可以从改变后的角度观察到的焦斑大小较大)。如果这些部分被成像到该至少一个x射线检测器上，则检测器将饱和。为了避免这种情况，使用该至少一个束衰减器元件来降低此部分的强度。该至少一个x射线束衰减器尤其布置在该至少一个反射式x射线管与该至少一个测试物体之间，更尤其直接布置在该至少一个反射式x射线管前面。该至少一个束衰减器元件可以是例如x射线吸收材料(例如，Al、Cu、陶瓷等)的楔形物。楔形物提供了位置相关衰减，这对于调整x射线辐射的(高度)角度相关强度会尤其有用。替代地，该至少一个束衰减器元件可以由x射线吸收材料的一个或多个片材制成，该一个或多个片材尤其具有递增的厚度，以允许容易调整衰减量。
在该方法的等效实施例中，通过使用至少一个x射线束衰减器元件，以预定方式衰减从该至少一个或至少两个反射式x射线管发射的x射线辐射的高分辨率部分中的至少一个的一部分。
在一个实施例中，检验系统包括至少一个束光阑，其中，该至少一个束光阑布置在该至少一个测试物体与该至少一个x射线检测器之间，并且其中，该至少一个束光阑包括至少一个孔，该至少一个孔对应于待射线照相的至少一个测试物体的至少一个部分而配置和布置。这允许减少二次辐射(比如，散射辐射)，并提高信噪比。
在该方法的等效实施例中，使用至少一个束光阑，其中，该至少一个束光阑布置在该至少一个测试物体与该至少一个x射线检测器之间，并且其中，该至少一个束光阑包括至少一个孔，该至少一个孔对应于待射线照相的至少一个测试物体的至少一个部分而配置和布置。
在一个实施例中，该至少两个反射式x射线管和该至少一个x射线检测器以一种方式被配置和布置，以使得从该至少两个反射式x射线管发射的x射线辐射的高分辨率部分可以同时从不同方向穿过该至少一个测试物体的至少部分重叠部分。此实施例允许附加地从该至少一个测试物体获得深度信息。这样，原则上，可以通过捕获单拍射线照片图像来获得该至少一个测试物体的分层照相/断层合成。
在该方法的等效实施例中，从不同方向同时对该至少一个测试物体的至少一个部分进行射线照相。
在一个实施例中，检验系统包括至少一个放置装置，该至少一个放置装置被配置为将该至少一个测试物体运送到和/或布置在该至少一个或至少两个反射式x射线管与该至少一个x射线检测器之间的预定位置和/或取向以用于射线照相。放置装置可以包括传送带，该传送带将该少一个测试物体运送到该至少一个或至少两个反射式x射线管与该至少一个x射线检测器之间的预定测量位置和从该预定测量位置运送走。在该至少一个测试物体将被射线照相的位置，此传送带可以具有孔以避免干扰。进一步地，放置装置可以包括安装座和/或固持器，以用于至少在射线照片的捕获期间将该至少一个测试物体固持在预定位置和/或取向上。放置装置可以进一步包括用于操纵和控制的致动器和/或传感器。
在一个实施例中，检验系统包括至少一个致动器，以用于将该至少一个或至少两个反射式x射线管和/或该至少一个x射线检测器定位和/或定向在预定位置和/或取向上。这允许根据特定检验任务来定位和/或定向该至少一个或至少两个反射式x射线管和/或该至少一个x射线检测器。此外，这允许针对不同类型的测试物体、尤其是不同类型的电池(例如，不同大小、形状等)重新配置检验系统。可以设置检验系统的控制单元，以根据与将检验该至少一个测试物体的特定配置相对应的预定参数来控制该至少一个致动器。
在该方法的一个特定实施例中，该至少一个测试物体是电池。具体地，该电池是方形电池。
在该方法的发展实施例中，对该至少一个电池的至少一个片材序列进行射线照相。具体地，片材序列包括阳极材料、绝缘材料和阴极材料的交替片材。使用通过本披露所述的方法获得的射线照片图像，可以检验和分析片材间隔。检验和/或分析可以包括人工智能和/或机器学习和/或计算机视觉方法的应用。
在该方法的一个特定实施例中，对该至少一个电池的端部部分进行射线照相。这些端部部分(例如，该至少一个电池的拐角)尤其适合于检验片材序列和片材间隔。
在该方法的进一步的发展实施例中，该至少一个电池的端部部分中的至少一些以一种方式被布置在该至少一个反射式x射线管与该至少一个x射线检测器之间，以使得该至少一个电池的这些端部部分由从该至少一个反射式x射线管发射的x射线辐射的高分辨率部分同时射线照相。
在该方法的实施例中，在射线照相期间，该至少一个测试物体或电池以一种方式被布置在该至少一个反射式x射线管与该至少一个x射线检测器之间，以使得该至少一个测试物体或电池的至少两个部分由该至少一个反射式x射线管中的一个的高分辨率部分的不同部分进行射线照相，并且同时被成像在该至少一个x射线检测器上的预定位置上。预定位置可以具有例如尽可能小的距离，以使得被射线照相的部分在x射线检测器上尽可能近地成像。这样，该至少一个测试物体或该至少一个电池的多个部分可以由单一反射式x射线管射线照相。
在该方法的发展实施例中，该至少一个测试物体或电池以一种方式被布置，以使得连接至少两个待射线照相的部分的假想轴线相对于该至少一个x射线检测器和/或传送带的平面倾斜。具体地，在本上下文中，倾斜意味着定义假想轴线的向量具有分量，该分量无法由定义平面的向量表示。这允许在射线照片图像中将该至少两个部分靠近地布置在一起。这是尤其有利的，因为可以用x射线辐射的高分辨率部分同时对多个部分进行射线照相。
在检验系统的一个实施例中，该至少一个反射式x射线管相对于该至少一个x射线检测器的平面倾斜，以使得该至少一个反射式x射线管的目标物的表面的平面与该至少一个x射线检测器的平面之间的角度展现出预定角度。
在该方法的等效实施例中，在射线照相期间，该至少一个反射式x射线管相对于该至少一个x射线检测器的平面倾斜，以使得该至少一个反射式x射线管的目标物的表面的平面与该至少一个x射线检测器的平面之间的角度展现预定角度。这样，x射线辐射的较高分辨率部分的较高分辨率部可以尤其指向将射线照相的至少一个测试物体或电池的(多个)部分。换句话说：由于倾斜，至少一个反射式x射线管的辐射的高分辨率部分的较大(预定)部分可以被成像在至少一个x射线检测器的同一部分上。具体地，预定角度是根据将被射线照相的部分、将用于对这些部分进行射线照相的x射线辐射的较高分辨率部分的分辨率以及这些部分将成像在该至少一个x射线检测器上的位置来设定的。
在该方法的一个特定实施例中，在射线照相期间，该至少一个测试物体或电池以一种方式被布置在该至少一个反射式x射线管与该至少一个x射线检测器之间，以使得由该至少一个反射式x射线管的x射线辐射的高分辨率部分的较高分辨率部射线照相的至少一个测试物体或电池的一部分比由该至少一个反射式x射线管的x射线辐射的高分辨率部分的较低分辨率部射线照相的至少一个测试物体或电池的部分更靠近该至少一个反射式x射线管。以此方式，所捕获的射线照片图像中的部分的分辨率可以有效地相同。因为几何放大率是x射线源与测试物体之间的距离与x射线源与x射线检测器之间的距离之比，所以距检测器不同距离的测试物体的部分被成像为具有不同分辨率(采样)。如果由该至少一个反射式x射线管的x射线辐射的高分辨率部分的较高分辨率部射线照相的至少一个测试物体或电池的部分比由该至少一个反射式x射线管的x射线辐射的高分辨率部分的较低分辨率部射线照相的至少一个测试物体或电池的部分更靠近该至少一个反射式x射线管，那么这两种效应可以相互补偿，以使得有效分辨率基本相同。
附加地或替代地，在分析所捕获的射线照片图像期间，还可以考虑由至少一个测试物体的布置引起的至少一个测试物体的不同部分的不同分辨率。于是，该分析考虑了该至少一个测试物体在相应反射式x射线管与x射线检测器之间的位置和/或取向以及由此引起的x射线发射的角度(即，相对于目标物表面的高度角)。
附图说明
下面基于优选的实施例，参考附图更详细说明本发明。在附图中：
图1示出了用于检验至少一个测试物体的检验系统的实施例的示意性表示；
图2示出了反射式x射线管的示意性表示以展示本发明；
图3a示出了用于检验至少一个测试物体的检验系统的实施例的示意性表示；
图3b示出了x射线辐射的发射强度的角度依赖性的示意图，以展示图3a的实施例的应用；
图4示出了用于检验电池的检验系统的实施例的示意性表示；
图5示出了图4的实施例的示意性立体表示；
图6示出了示意性描绘以展示方形电池的射线照片图像内的材料对比度的起源；
图7示出了用于检验至少一个测试物体的检验系统的另一个实施例的示意性表示；
图8示出了用于检验至少一个测试物体的检验系统的另一个实施例的示意性表示；
图9a示出了用于检验作为测试物体的长形电池的检验系统的另一个实施例的示意性表示；
图9b示出了用于检验作为测试物体的小型紧凑电池的检验系统的另一个实施例的示意性表示；
图10示出了检验系统的另一个实施例的示意性表示；
图11示出了检验系统的另一个实施例的示意性表示。
具体实施方式
图1示出了用于检验至少一个测试物体10-1、10-2的检验系统1的实施例的示意性表示。检验系统1包括两个反射式x射线管2-1、2-2和一个x射线检测器6，该x射线检测器尤其是平板型的。进一步地，检验系统1可以包括用于控制检验系统1的控制单元8。检验系统1尤其被配置为执行本披露中所述的方法。
反射式x射线管2-1、2-2被配置为发射x射线辐射4。x射线检测器6被配置为捕获射线照相的测试物体10-1、10-2的射线照片图像7。两个反射式x射线管2-1、2-2和x射线检测器6以一种方式被配置和布置，以使得从反射式x射线管2-1、2-2发射的x射线辐射4的仅高分辨率部分4-1、4-2用于对测试物体10-1、10-2的至少一个部分进行射线照相。出于此目的，检验系统1包括位于反射式x射线管2-1、2-2前面(或内部)的准直器3-1、3-2(或束光阑)，其阻挡所发射的x射线辐射4的较低分辨率部分5-1、5-2。
检验系统1可以进一步包括屏蔽件(未示出)，该屏蔽件被配置为屏蔽反射式x射线管2-1、2-2发射的x射线辐射4，以使得检验系统1可以集成在生产线中。
控制单元8包括处理单元8-1和存储器8-2。处理单元8-1可以是微处理器或微控制器，被配置为执行存储在存储器8-2中的程序代码以分析由x射线检测器6捕获的射线照片图像7。分析可以包括人工智能和/或机器学习方法的使用。在分析之后，控制单元8可以提供控制信号9，该控制信号包括关于测试物体10-1、10-2的参数的信息，例如，测试物体10-1、10-2是否满足预定参数或者满足预定品质准则。
检验系统1的一个特定实施例被配置为通过对电池内的片材序列进行射线照相和分析来检验一个或多个电池。
检验系统1可以包括至少一个放置装置(未示出)，该至少一个放置装置被配置为将测试物体10-1、10-2运送到和/或布置在反射式x射线管2-1、2-2与x射线检测器6之间的预定位置和/或取向以用于射线照相。放置装置可以包括传送带(未示出)。
图2示出了反射式x射线管2的示意性表示以展示本发明。在反射式x射线管2中，电子束11聚焦在(钨)目标物12上，因此在目标物12上限定焦斑。通过电子束11的电子与目标物12的相互作用，x射线被发射到由目标物12上的半球限定的所有方向上。可以用在具体方向上发射的x射线在射线照片中实现的分辨率取决于从该具体方向观察的焦斑的大小。具体地，分辨率取决于示意性表示的纸面(即，由电子束11中的电子的运动方向和目标物12相对于电子的运动方向倾斜的方向限定的平面)中的视角。换句话说，如果目标物12是平坦的，那么分辨率随着高度角而改变，而随着方位角保持不变。两个示例展示了角度相关分辨率：对于较大角度13，相比于较小角度14，焦斑大小较大。在说明性的极端示例中，当选择平行于目标物12的表面的视角时，焦斑大小将达到零。角度相关分辨率的示例值在小角度的不到100μm与较大角度的约250μm之间变化(参见图2右侧所描绘的虚拟检测器平面)。
本发明利用了这种效应，并且仅使用x射线辐射4的高分辨率部分，该高分辨率部分对应于较小角度。相反，较低分辨率部分被准直器和/或束光阑(未示出)阻挡。
图3a示出了用于检验至少一个测试物体10的检验系统1的实施例的示意性描绘。原则上，该实施例类似于图1所示的实施例。相似的附图标记表示相似的特征和术语。
图3a所示的实施例包括x射线束衰减器元件15。x射线束衰减器元件15尤其布置在反射式x射线管2与测试物体10之间，更尤其直接在反射式x射线管2前面。束衰减器元件15可以是例如x射线吸收材料(例如，Al、Cu、陶瓷等)的楔形物。楔形物提供位置或角度相关衰减，这对于调整x射线辐射的角度相关强度尤其有用。可选地，束衰减器元件15可以由x射线吸收材料的一个或多个堆叠片材制成，该一个或多个堆叠片材的厚度尤其在强度增大的方向上递增。
图3b示出了反射式x射线管(MXR-225HP/11)的x射线辐射的发射强度的角度依赖性的示意图，以展示图3a的实施例的应用。x轴30表示角度(单位为度)，并且y轴31表示作为x射线强度的度量的剂量率(单位为μGy/s)。对于所示出的所有x射线能量，x射线强度示出明显的角度依赖性。使用x射线束衰减器元件15(图3a)，此强度可以以预定方式持平，以使得测试物体的多个部分可以用预定的、尤其是相似的x射线强度被射线照相。
图4示出了用于检验作为测试物体10-1、10-2的电池16-1、16-2的检验系统1的实施例的示意性表示。原则上，该实施例类似于图1所示的实施例。相似的附图标记表示相似的特征和术语。图5中示出了集成在生产线中的检验系统的三维立体图。
检验系统1包括两个反射式x射线管2-1、2-2和一个x射线检测器6。反射式x射线管2-1、2-2和x射线检测器6可以组合以形成模块。两个反射式x射线管2-1、2-2和x射线检测器6固定安装在放置装置17周围(图5)。放置装置17包括传送带27，该传送带从一侧向检验系统1进给电池16-1、16-2，并且在检验之后将电池16-1、16-2从检验系统1运送走。x射线检测器6布置在传送带27的下侧下方；反射式x射线管2-1、2-2布置在传送带18上方。电池16-1、16-2一次两个地进给到从两个反射式x射线管2-1、2-2发射的x射线辐射的高分辨率部分4-1、4-2的束路径上。
电池16-1、16-2的端部部分18-1、18-2、18-3、18-4以一种方式布置在反射式x射线管2-1、2-2与x射线检测器6之间，以使得电池16-1、16-2的端部部分18-1、18-2、18-3、18-4可以同时由从反射式x射线管2-1、2-2发射的x射线的高分辨率部分4-1、4-2射线照相。为了减小端部部分18-1、18-2、18-3、18-4的区域中的x射线辐射的穿透长度(参见图4中的电池16-2内侧的黑色箭头)，端部部分18-1、18-2、18-3、18-4与垂直于x射线检测器6的平面的方向相偏移一定角度。为了进一步增大偏移角，反射式x射线管2-1、2-2(以及使用它们发射相应x射线辐射的方向)相对于垂直于x射线检测器6的平面的方向附加地倾斜约另一10°。
在射线照相期间，电池16-1、16-2以一种方式布置在反射式x射线管2-1、2-2与x射线检测器6之间，以使得由反射式x射线管2-1、2-2的x射线辐射的高分辨率部分4-1、4-2的较高分辨率部射线照相的电池的部分比由反射式x射线管2-1、2-2的x射线辐射的高分辨率部分4-1、4-2的较低分辨率部射线照相的电池16-1、16-2的部分更靠近相应反射式x射线管2-1、2-2。在所示出的示例中，可以用x射线辐射4-1、4-2实现的分辨率分别从x射线检测器6的边缘到检测器的中心降低。因此，较靠近边缘的端部部分18-2、18-4也被布置成较靠近检测器6，而较靠近检测器6的中心的端部部分18-1、18-3被布置成离检测器6更远。因为放大率随着反射式x射线管2-1、2-2与电池16-1、16-2之间的距离与反射式x射线管2-1、2-2与x射线检测器6之间的距离之比缩放，所以通过以这种方式布置电池16-1、16-2的端部部分18-1、18-2、18-3、18-4，可以将可以针对端部部分18-1、18-2、18-3、18-4实现的有效分辨率调整为相似的。
放置装置17、尤其是传送带27可以包括安装座和/或固持器(未示出)，这些安装座和/或固持器将电池16-1、16-2固持在适当位置和/或取向上。
为了避免损坏电池16-1、16-2的接触箔，电池16-x可以以一种方式被布置，以使得紧跟着电池16-1、16-2的电池16-3、16-4在平行于检测器6的平面的方向上偏移在位。此偏移可以以成对方式重复(如图5所示)。因为队列中的电池16-x可以以这种方式相对于x射线辐射4-1、4-2的方向彼此非常靠近地布置，所以可以通过检验系统1的此实施例(也参见图7)同时捕获四个电池16-x的端部部分18-x的射线照片。
图6示出了示意性描绘以展示(方形)电池16的射线照片图像内的材料对比度的起源。电池16包括阳极、绝缘和阴极材料的交替片材的布置。电池检验的一个目的是检验这些片材的间隔。当从图6所描绘的方向(即，在片材的截面中)观察时，(方形)电池16的片材布置看起来像跑马场(仅示出了端部部分18)。当从垂直于观察方向的方向拍摄端部部分18的单一射线照片图像时，在用x射线检测器6拍摄的射线照片图像中，仅沿着x射线辐射4-1的传播方向延伸的片材的部分对材料对比度有贡献(见醒目标记的部分)。其他部分的衰减平均化，并且对材料对比度没有贡献。因为弯曲半径变大，所以外层片材对材料对比度的贡献增加。以此方式，可以用单一射线照片检验(方形)电池16的片材布置。然而，尤其重要的是，x射线辐射4-1在基本垂直于端部部分18的片材缠绕在的此轴线19的方向上穿透片材。在不基本垂直于轴线19的方向上，片材的端部部分被成像到x射线检测器6的不同位置上，从而引起材料对比度降低。得到的射线照片图像不那么适合于检验。
图7示出了用于检验测试物体10-x的检验系统1的另一个实施例的示意性表示。原则上，该实施例类似于图1所示的实施例。相似的附图标记表示相似的特征和术语。在此示例中，测试物体10-x是电池16-x，该电池以一种方式对准，以使得队列中的两个连续电池16-x的端部部分18-x(不是所有的端部部分都用附图数字标记)由两个反射式x射线管2-1、2-2中的一个射线照相。连续电池16-x距x射线检测器6不同距离，以使得连续电池16-x的端部部分18-x可以一起被射线照相，但是连续电池16-x的敏感接触箔没有被损坏。
在所示出的实施例中，检验系统1包括束光阑20，其中束光阑20布置在测试物体10-x与x射线检测器6之间。束光阑20直接布置在x射线检测器6前面。束光阑20包括孔21-x，这些孔对应于待射线照相的测试物体10-x的部分被配置和布置。具体地，孔21-x对应于电池16-x的端部部分18-x的位置。束光阑20可以减小x射线检测器6的信号中的散射辐射的影响。
图8示出了用于检验至少一个测试物体10的检验系统1的实施例的示意性表示。原则上，该实施例类似于图1所示的实施例。相似的附图标记表示相似的特征和术语。检验系统1包括三个反射式x射线管2-x和一个x射线检测器6。三个反射式x射线管2-x和x射线检测器6以一种方式被配置和布置，以使得从反射式x射线管2-x发射的x射线辐射的高分辨率部分4-x可以同时从不同方向穿过测试物体10(例如，电池16)的至少部分重叠部分18。来自不同方向的射线照片在单一射线照片图像中成像在x射线检测器6的不同部分上。除了测试物体10的高分辨率检验之外，此实施例还可以提供关于测试物体10内的特征的深度的附加信息。因为来自不同方向的x射线辐射彼此不相互作用，并且被成像在x射线检测器6的不同部分上，所以捕获单一射线照片图像足以获得测试物体10的被射线照相的部分18内的深度信息。也可以使用更少或更多的反射式x射线管2-x，只要来自不同方向的x射线辐射分别被x射线检测器6的不同部分捕获即可。
图9a和图9b示出了用于检验作为测试物体10-x的长形电池16-x(图9a)和小型紧凑电池16-x(图9b)的检验系统1的实施例的示意性表示。
在图9a所示的实施例中，反射式x射线管2-1、2-2堆叠布置，其中目标物12所在的侧面对彼此。这样，x射线检测器6的上部部分将来自上反射式x射线管2-1的x射线辐射4-1成像，并且x射线检测器6的下部部分将来自下反射式x射线管2-2的x射线辐射5-1成像。这种布置尤其适合于检验长形电池16-x。
在图9b所示的实施例中，反射式x射线管2-1、2-2排布置，其中目标物12所在侧面向同一方向。这样，x射线检测器6的左侧部分将来自左侧反射式x射线管2-1的x射线辐射4-1成像，并且x射线检测器6的右侧部分将来自右侧反射式x射线管2-2的x射线辐射4-2成像。这种布置尤其适合于检验16-x的短小紧凑型电池。
图10示出了检验系统1的另一个实施例的示意性表示。原则上，该实施例类似于图9a所示的实施例。相似的附图标记表示相似的特征和术语。在所示的实施例中，检验系统1包括四个反射式x射线管2-x和一个x射线检测器6、尤其是平板型的x射线检测器6。四个反射式x射线管2-x和x射线检测器6以一种方式被配置和布置，以使得从反射式x射线管中的两个2-1、2-2发射的x射线辐射的高分辨率部分4-1、4-2被成像在x射线检测器6的前侧上，并且从另外两个反射式x射线管2-3、2-4发射的x射线辐射的高分辨率部分4-3、4-4被成像在x射线检测器6的后侧上。类似于图4所示的实施例，反射式x射线管2-x相对于垂直于x射线检测器6的平面的方向倾斜。测试物体10-x、即电池16-x通过两个放置装置17被进给到检验系统1的x射线检测器6的两侧和从该检验系统送走，这些放置装置各自包括传送带27。在检测器6的每一侧上，待检验的电池16-x之后是束屏蔽件22，其中，x射线检测器6的每一侧上的序列偏移一步，以使得x射线检测器6的前侧可以接收x射线辐射，而后侧上的x射线辐射被阻挡，反之亦然。此实施例允许有效地使用x射线检测器6，因为x射线检测器6的空闲时间可以被最小化。附加地，由于从两侧使用一个x射线检测器6，所以可以减少检验系统1所需的空间。
图11示出了检验系统1的另一个实施例的示意性表示。检验系统1类似于图10所示的检验系统1。相似的附图标记表示相似的特征和术语。仅有的差异在于，x射线检测器6的每一侧上的反射式x射线管2-x的布置类似于图9a所示的实施例。
图中所示的实施例仅仅是示例实施例。对于本领域技术人员来说，显然可以以各种方式组合实施例的特征。
附图标记清单
1 检验系统
2、2-x 反射式x射线管
3、3-x 准直器
4 x射线辐射
4-x 高分辨率部分
5-x 较低分辨率部分
6 x射线检测器
7 射线照片图像
8 控制单元
8-1 处理单元
8-2 存储器
10、10-x 测试物体
11 电子束
12 目标物
13 较大角度
14 小角度
15 束衰减器元件
16、16-x (方形)电池
17 放置装置
18、18-x 端部部分
19 轴线
20 束光阑
21-x 孔
22 束屏蔽件
27 传送带
30 x轴
31 y轴。
Claims (15)
1.一种用于检验至少一个测试物体(10-x)的检验系统(1)，该检验系统包括：
至少一个反射式x射线管(2-x)，被配置为发射x射线辐射(4)，
至少一个x射线检测器(6)，被配置为捕获射线照片图像(7)，
其中，该至少一个反射式x射线管(2-x)和该至少一个x射线检测器(6)以一种方式被配置和布置，以使得从该至少一个反射式x射线管(2-x)发射的x射线辐射(4)的仅高分辨率部分(4-x)用于对该至少一个测试物体的至少一个部分进行射线照相，
其特征在于，该检验系统(1)包括至少两个反射式x射线管(2-x)，其中，该至少两个反射式x射线管(2-x)和该至少一个x射线检测器(6)以一种方式被配置和布置，以使得从该至少两个反射式x射线管(2-x)中的至少一些发射的x射线辐射(4)的高分辨率部分(4-x)被成像在该至少一个x射线检测器(6)的不同侧上,其中所述高分辨率部分(4-x)对应于观察到较小焦斑大小的角度，
还包括分别位于所述至少一个x射线检测器(6)的不同侧的两组束屏蔽件(22)，其中在所述至少一个x射线检测器(6)的前侧的一组束屏蔽件(22)相对于在所述至少一个x射线检测器(6)的后侧的另一组束屏蔽件(22)偏移一步使得前侧接收x射线辐射(4)而后侧上的x射线辐射被相应的束屏蔽件(22)阻挡，并且反之亦然。
2.根据权利要求1所述的检验系统(1)，其特征在于，该检验系统(1)包括至少两个反射式x射线管(2-x)，其中，该至少两个反射式x射线管(2-x)和该至少一个x射线检测器(6)以一种方式被配置和布置，以使得从该至少两个反射式x射线管(2-x)发射的x射线辐射(4)的高分辨率部分(4-x)被成像在该至少一个x射线检测器(6)的分开部分上。
3.根据权利要求1所述的检验系统(1)，其特征在于，该检验系统(1)包括至少一个x射线束衰减器元件(15)，用于以预定方式衰减从该至少一个或至少两个反射式x射线管(2-x)发射的x射线辐射(4)的高分辨率部分(4-x)中的至少一个的一部分。
4.根据权利要求2至3之一所述的检验系统(1)，其特征在于，该至少两个反射式x射线管(2-x)和该至少一个x射线检测器(6)以一种方式被配置和布置，以使得从该至少两个反射式x射线管(2-x)发射的x射线辐射(4)的高分辨率部分(4-x)能够同时从不同方向穿过该至少一个测试物体(10-x)的至少部分重叠部分。
5.一种用于检验至少一个测试物体(10-x)的方法，该方法包括：
通过使用至少一个反射式x射线管(2-x)和至少一个x射线检测器(6)的配置和布置来对该至少一个测试物体(10-x)的至少一个部分进行射线照相，其中，仅使用从该至少一个反射式x射线管(2-x)发射的x射线辐射(4)的高分辨率部分(4-x)；以及用该至少一个x射线检测器(6)捕获该至少一个测试物体(10-x)的至少一个部分的射线照片图像(7)，其特征在于，通过以下方式来执行射线照相：使用至少两个反射式x射线管(2-x)以及使用该至少两个反射式x射线管(2-x)和该至少一个x射线检测器(6)的配置和布置，其中，从该至少两个反射式x射线管(2-x)中的至少一些发射的x射线辐射(4)的高分辨率部分(4-x)被成像在该至少一个x射线检测器(6)的不同侧上，其中所述高分辨率部分(4-x)对应于观察到较小焦斑大小的角度，
其中两组束屏蔽件(22)分别位于所述至少一个x射线检测器(6)的不同侧，并且其中在所述至少一个x射线检测器(6)的前侧的一组束屏蔽件(22)相对于在所述至少一个x射线检测器(6)的后侧的另一组束屏蔽件(22)偏移一步使得前侧接收x射线辐射(4)而后侧上的x射线辐射被相应的束屏蔽件(22)阻挡，并且反之亦然。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过以下方式来执行射线照相：使用至少两个反射式x射线管(2-x)以及使用该至少两个反射式x射线管(2-x)和该至少一个x射线检测器(6)的配置和布置，其中，从该至少两个反射式x射线管(2-x)发射的x射线辐射(4)的高分辨率部分(4-x)被成像在该至少一个x射线检测器(6)的分开部分上。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，从不同方向同时对该至少一个测试物体(10-x)的至少一个部分进行射线照相。
8.根据权利要求5至7之一所述的方法，其特征在于，该至少一个测试物体(10-x)是电池(16-x)。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，对该至少一个电池(16-x)的至少一个片材序列进行射线照相。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，对该至少一个电池(16-x)的端部部分(18-x)进行射线照相。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，该至少一个电池(16-x)的端部部分(18-x)中的至少一些以一种方式被布置在该至少一个反射式x射线管(2-x)与该至少一个x射线检测器(6)之间，以使得该至少一个电池(16-x)的这些端部部分(18-x)由从该至少一个反射式x射线管(2-x)发射的x射线辐射(4)的高分辨率部分(4-x)同时射线照相。
12.根据权利要求5至7以及9至11之一所述的方法，其特征在于，在射线照相期间，该至少一个测试物体(10-x)以一种方式被布置在该至少一个反射式x射线管(2-x)与该至少一个x射线检测器(6)之间，以使得该至少一个测试物体(10-x)的至少两个部分由该至少一个反射式x射线管(2-x)中的一个的高分辨率部分(4-x)的不同部分进行射线照相，并且同时被成像在该至少一个x射线检测器(6)上的预定位置上。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，该至少一个测试物体(10-x)以一种方式被布置，以使得连接该至少两个待射线照相的部分的假想轴线相对于该至少一个x射线检测器(6)和/或传送带(27)的平面倾斜。
14.根据权利要求5至7、9至11以及13之一所述的方法，其特征在于，在射线照相期间，该至少一个反射式x射线管(2-x)相对于该至少一个x射线检测器(6)的平面倾斜，以使得该至少一个反射式x射线管(2-x)的目标物(12)的表面的平面与该至少一个x射线检测器(6)的平面之间的角度展现出预定角度。
15.根据权利要求5至7、9至11以及13之一所述的方法，其特征在于，在射线照相期间，该至少一个测试物体(10-x)以一种方式被布置在该至少一个反射式x射线管(2-x)与该至少一个x射线检测器(6)之间，以使得由该至少一个反射式x射线管(2-x)的x射线辐射(4)的高分辨率部分(4-x)的较高分辨率部射线照相的该至少一个测试物体(10-x)的部分比由该至少一个反射式x射线管(2-x)的x射线辐射(4)的高分辨率部分(4-x)的较低分辨率部射线照相的该至少一个测试物体(10-x)的部分更靠近该至少一个反射式x射线管(2-x)。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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