專利名稱：一種檢查航空貨運集裝箱中違禁物品的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及貨物安全檢查領域，更具體地說，涉及一種檢查 航空貨物中違禁物品的裝置。
背景技術：
目前在航空貨物(例如航空集裝箱)檢查領域內仍然以人工檢查
和x光機(只能通過小型航空集裝箱)透射為主要檢查方式.也有使用 CT (計算機斷層掃描-co邁puted tomography)技術進行貨物檢查的裝 置，例如史密斯公司(其采用X光機)和華立興公司(其采用放射源) 的產品。由于X光機的穿透能力較低，放射源在使用管理上的嚴格控制 使得這兩類產品在使用上有很多局限。特別是，這些裝置均采用水平 通過式掃描進行CT成像檢查，即被檢物品水平通過，掃描系統圍繞該 被檢物品的通過路徑進行旋轉，這使得這些CT檢查系統的貨物通過率 較低。而且，這種CT檢查系統受到結構尺寸及穿透能力的嚴格限制， 因此不能檢查較大規格的航空集裝箱。例如，現有的裝置都不能檢查 長、寬各2米以上的航空集裝箱。而且，上述水平通過式掃描方式需要 在貨物通道左右兩側占用相等的占地面積，因此這樣的裝置占有空間 較大。
另外，現有技術中已提出多種輻射成像方式，例如透視成像、多 視角成像以及CT成像等，這些不同的成像方式通常對應于掃描系統對 貨物進行的不同掃描方式，上述現有的檢查裝置通常僅能實現其中一 種掃描方式，從而限制了成像方式的選擇。但是，在貨物檢查過程中 有時需要對同一貨物進行不同方式的掃描成像，現有的檢查裝置不能 滿足這種需要。
實用新型內容
本實用新型的目的在于解決上述現有技術缺陷中的至少一個缺陷。
為了實現上迷目的，本實用新型提供一種檢查航空貨運集裝箱中
違禁物品的裝置，包括
轉臺，該轉臺處于物體檢測位置，用于承栽被檢物體并帶動該被 檢物體轉動；
掃描系統，該掃描系統布置在轉臺周圍，用于對被檢物體進行掃 描并獲取成像數據，該掃描系統包括 輻射源和探測器；
用于安裝所述輻射源的輻射源安裝結構以及用于安裝所 述探測器的探測器安裝結構，
其中，所述輻射源安裝結構和所述探測器安裝結構分別包括至少 一個立柱組件，所述輻射源和探測器分別安裝在該立柱組件上，并允 許沿所述立柱組件進行同步升降。
在本實用新型的裝置中，利用立柱組件將輻射源和探測器穩定安 裝，并允許輻射源和探測器在各自的立柱組件上同步升降，加之轉臺 可承栽被檢物體并帶動該被檢物體轉動，這樣，通過轉臺與掃描系統 的不同運動方式的組合，本實用新型的裝置可以以多種掃描方式對被 檢物體進行掃描。而且，本實用新型通過立柱組件來安裝輻射源和探 測器，其結構穩定，安裝方便，占有空閑小。本實用新型的裝置可以 檢查長和/或寬達到2米以上的航空集裝箱。而且，本實用新型裝置能 實現被檢物體的較高通過率。
困l是一個實施例中本實用新型裝置的側視圖。
圖2是圖1所示實施例中該裝置的俯視圖。
圖3是圖1所示實施例中該裝置的左視圖。
具體實施方式
參見圖1至圖3，其示出了本實用新型的用于檢查航空貨運集裝箱 中違禁物品的裝置的一個實施例。如圖所示，該裝置包括轉臺ll，該 轉臺處于物體檢測位置，用于承載被檢物體(未示出，如航空集裝箱) 并可帶動該被檢物體轉動。該裝置還包括物體輸送系統(未示出)， 用于沿水平方向將被檢物體輸送至轉臺上并在檢測完成之后將被檢物 體輸送離開轉臺，這是本領域技術人員所熟知的。物體輸送系統和該
轉臺一起可被稱為傳送系統，該轉臺ll處于該物體輸送系統的輸送路 徑上。在一個實施例中，該轉臺ll為復合回轉傳送工作臺。本申請人
的中國專利申請NO. 200610169797. 3中記栽了這樣一種復合回轉傳送 工作臺，在此將該文獻全文引入作為參考。該復合回轉工作臺既能將 該被檢物體輸送通過掃描通道，又能夠支承并帶動該被檢物體在掃描 通道內回轉。這樣，當要對被檢物體進行旋轉掃描時，就允許掃描系 統(下文將要詳細描述)不圍繞該被檢物體進行轉動，而是由該被檢 物體自身進行轉動。
該裝置還包括用于轉臺的轉臺驅動/控制子系統(未示出)，該轉 臺驅動/控制子系統驅動并控制轉臺的轉動，使得該轉臺可繞其轉動軸 線連續轉動或轉動至任意預定角度位置.該轉臺驅動/控制子系統通常 包括電機以及用于該電機的伺服控制器。
該裝置還包括掃描系統，該掃描系統布置在轉臺周圍，用于對被 檢物體進行掃描并獲取成像數據。如圖所示，該掃描系統包括布置在 轉臺11兩側的輻射源6和探測器17，該輻射源6和探測器17可沿豎直方 向同步移動，保證由輻射源6出來的水平射線面16與探測器17所在平面 始終處于同一水平面上。該輻射源6發出可控X射線或伽馬射線，可以 是電子直線加速器、同位素源或X光機。該探測器17負責將通過被檢物 體的射線轉化為電信號，可以是固體探測器、氣體探測器；結構形式 上可以使用一個或多個直線或弧線陣列，也可以使用高低能探測器。 該掃描系統還可包括數據采集器，負責將探測器的電信號轉化為數字 信號并通過總線或以太網傳送到主控計算機。該探測器17本身可帶有 該數據采集器。
該掃描系統還包括用于安裝輻射源6的輻射源安裝結構以及用于 安裝探測器17的探測器安裝結構，該輻射源安裝結構和探測器安裝結 構設置在轉臺ll的兩側。該輻射源安裝結構或該探測器安裝結構包括 一個或多個立柱組件。在一個實施例中，輻射源安裝結構和探測器安 裝結構分別包括一個或多個立柱組件。在一個實施例中，每一立柱組 件具有基本相同的結構。在圖1至圖3中，輻射源安裝結構優選包括單 個立柱組件，而探測器安裝結構優選包括兩個立柱組件，從而構成一 種三立柱形式的掃描架構。這樣的三立柱結構在保證探測器和輻射源 穩定安裝的情況下最大限度地減少了占地面積。另外，為了進一步減
小占地面積，設置在兩個立柱組件的探測器優選為平面探測器陣列， 平面形式的探測器陣列比曲面形式的探測器陣列的占地面積更小，
在圖1至圖3中，該立柱組件包括沿豎直方向設置的立柱8、 I或IO。 其中，對于輻射源安裝結構來說，其立柱組件包括立柱8;對于探測器 安裝結構來說，其所具有的兩個立柱組件分別包括立柱1和立柱10.在 每一立柱上，沿立柱延伸方向i殳有的升降機構，該升降機構由該立柱 支承，而輻射源或探測器則安裝在該升降機構上.該升降機構包括沿 立柱設置的滾柱絲杠12以及升降平臺7、 2或9，其中，在圖1至圖3中， 用標號7表示輻射源安裝結構中的一個立柱組件中的升降平臺，用標號 2和9分別表示探測器安裝結構中的兩個立柱組件中的升降平臺.該升 降平臺7、 2或9安裝在絲杠12上并與其成螺紋連接，輻射源6或探測器 17相應地固定安裝在該升降平臺上。這樣，當絲杠12旋轉時，升降平 臺7、 2或9通過與絲杠的螺紋相互作用而可沿絲杠作升降運動，在一個 實施例中，升降平臺可通過螺母與絲杠成螺紋連接，其中，該螺母與 絲杠螺紋連接，升降平臺與螺母固定連接。在另一個實施例中，該升 降平臺自身可包括一貫穿其的螺紋通道，該螺紋通道與絲杠螺紋連 接。該升降機構還可包括沿立柱設置的至少一根導軌，升降平臺可沿 該導軌滑動，以便引導該升降平臺的升降運動，如圖所示，該升降機 構優選包括設在絲杠12兩側的兩個導軌13。在一個實施例中，升降平 臺通過滑塊與導軌滑動連接，其中，該滑塊與導軌滑動連接，而升降 平臺與該滑塊固定連接。在另一個實施例中，該升降平臺可包括貫穿 其的通道，該導軌延伸穿過該通道。
當探測器安裝結構或者輻射源安裝結構包括多個立柱組件時，為 了實現立柱組件之間的結構穩定性，該安裝結構還可包括連接在每對 相鄰立柱之間的連接梁.如圖1至圖3所示，在探測器安裝結構中，在 立柱1和10之間連接有連接梁3.
當探測器安裝結構包括多個立柱組件時，該安裝結構還可包括連 接在每對相鄰升降平臺之間的橫梁，其中，探測器(優選為平面探測 器陣列)固定安裝在橫梁上，并經由該橫梁固定安裝至升降平臺.如 圖1至圖3所示，在該探測器安裝結構中，橫梁4連接在升降平臺2和9之 間，探測器17連接至該橫梁4。由于機械結構的剛性特點，為了降低對 該剛性結構的制造精度、尤其是安裝精度的要求，該探測器橫梁4采用
了一端固定鉸接，另一端彈性聯結的安裝方式將橫梁4的兩端分別連接 到探測器升降平臺2、 9的連接點上.使得探測器橫梁4在掃描運行過程 中能夠正常同步運行.
在本實用新型的裝置中還包括掃描驅動/控制子系統，該掃描驅動
/控制子系統驅動并控制輻射源和探測器沿豎直方向的同步移動，使得 輻射源和探測器可沿豎直方向連續移動或者移動至任意預定豎向位 置。該掃描驅動/控制子系統包括伺服驅動電機5，用于驅動各立柱 組件中的絲杠12;以及伺服同步控制器(未示出)，用于控制各伺服 驅動電機5的同步運行。當本實用新型的裝置為三立柱架構時，該伺服 同步控制器為三軸伺服同步控制器.
本實用新型的裝置還可包括主控計算機。對于轉臺驅動/控制子系 統和掃描驅動/控制子系統中的控制部分，在具體實施時可以由單個控 制系統來實現，該單個控制系統例如可以由該主控計算機以及該主控 計算機中的專用軟件來實現。該主動計算機還可提供一人機交互界
面，以便根據操作員指令控制該裝置的工作，并根據成像數據進行成 像并顯示。例如，操作員可通過該人機交互界面向該轉臺驅動/控制子 系統以及掃描驅動/控制子系統輸入一些參數，如轉臺的連續轉動角度 或者預定角度位置、輻射源和探測器的連續移動長度或者預定豎向位 置，等等。這樣，操作員就可以控制該裝置對被檢物體進行不同方式 的掃描。而且，該主控計算機可利用掃描系統所獲得的成像數據，根 據一定數據處理算法來進行成像。
如前所述，本實用新型的裝置可以以多種工作模式對被檢物體進 行檢查。這些模式例如可包括
(1) 透視平面成像模式，其中，轉臺將被檢物體帶動到至少一個 預定角度位置處，當所述被測物體處于每一預定角度位置處時，輻射 源和探測器沿豎直方向同步掃描一次，獲得各預定角度位置處的透視 圖像數據，該裝置根據各預定角度位置處的透視圖像數據分別形成該 被檢物體處于各預定角度位置處時的二維透視圖像；
(2) 多視角三維成像模式，其中，轉臺將所述被檢物體帶動至多 個預定角度位置處，當該被測物體處于每一預定角度位置處時，該輻 射源和探測器沿豎直方向同步掃描一次，獲得各預定角度位置處的透 視圖像數據，該裝置根據各預定角度位置處的透視圖像數據重建出該 被檢物體的三維圖像；其中，該多視角三維成像模式所用算法例如可 參見本申請人的中國專利申請No. 200610076574. 2，該文獻在此全文 引入作為參考.
(3) CT平面(切片或斷層)成像模式，其中，該輻射源和探測器 被定位在至少一個預定豎向位置處，當所述輻射源和探測器處于每一 預定豎向位置處時，該轉臺帶動所述被檢物體連續旋轉，獲得各預定 豎向位置處的CT投影數據，該裝置根據各預定豎向位置處的CT投影數 據分別重建出在各預定豎向位置處該被檢物體的二維斷層圖像；
(4) CT螺旋掃描成像模式，其中，該輻射源和探測器沿豎向從第 一預定豎向位置移動至第二預定豎向位置處，同時，該轉臺帶動所述 被檢物體連續旋轉，從而對該被檢物體進行螺旋掃描，獲得該被檢物 體在第一預定豎向位置與第二預定豎向位置之間的CT螺旋掃描投影數 據，所述裝置根據該CT螺旋掃描投影數據重建出該被檢物體的處于第 一預定豎向位置與第二預定豎向位置之間的三維斷層(體數據)圖像。
上面這些模式只是示例性的，而非窮舉。注意到，該轉臺可以連 續轉動或轉動至任意預定角度位置，而掃描系統(包括輻射源和探測 器)可沿豎直方向連續移動或者移動至任意預定豎向位置。本領域技 術人員可通過研究本實用新型裝置中轉臺與掃描系統的運動方式的不 同組合，從而得到各種本實用新型裝置的各種可能的工作模式。操作 員可以從各種可能的工作模式中選取一種或多種模式對被檢物體進行 檢查。
采用本實用新型的裝置，可對標準尺寸的航空集裝箱等大中型貨 物進行快速檢測，提供反映航空箱內所裝貨物形狀和密度分布的輻射 圖像，如透視平面圖像、CT切片平面圖像以及三維體數據圖像(利用 多視角成像方法或螺旋CT方法)。檢查人員通過分析該裝置提供的被 檢物體的特征信息，最終可快速判斷出貨物與申報是否相符以及有無 違禁品，從而實現準確、有效的安全檢查，
下面描述本實用新型裝置的一個示例性工作過程
步驟(1):將被檢物體傳送至轉臺ll。
在步驟(2) ~ (4)中利用本實用新型的裝置以透視平面成像模 式對被檢物體進行檢查。
步驟(2):轉臺11靜止，輻射源6和探測器17在豎直方向上同步
地進行一次掃描，獲得該被檢物體在當前角度位置的透視圖像數據。
步驟(3):轉臺11旋轉90度，重復執行一次步驟(2)，獲得另 一個透視圖像數據。
步驟(4):將步驟(2)和(3)中的透視圖像顯示在計算機屏幕 上，由操作員通過這兩個透視圖像進行分析，如發現嫌疑區域轉步驟m 。
在步驟(5) ~ (7)利用本實用新型的裝置以多視角三維成像模 式對被檢物體進行檢查。
步驟(5):轉臺ll旋轉一個較小的角度，例如例如10度~30度之 間的一個角度，重復執行一次步驟(2).
步驟(6 ):重復執行十次步驟(5 )。
步驟(7):通過以上得到的12幅透視圖像數據，通過數據處理重 建出物體的三維圖像，如發現嫌疑區域則轉到步驟(8)，否則物體通 過檢效'J 。
在步驟(8)中，利用本實用新型的裝置以CT平面(切片或斷層) 成像模式或CT螺旋掃描成像模式對嫌疑區域進行掃描。具體地，將輻 射源6和探測器17定位到嫌疑區域所在高度，轉臺ll帶動物體連續旋 轉。對于CT平面(切片或斷層)成像模式來說，輻射源6和探測器17保 持不動，獲取當前位置的CT投影數據，并通過數據處理重建出二維斷 層圖像。對于CT螺旋掃描成像模式來說，輻射源6和探測器17在豎直方 向上在嫌疑區域的范圍內沿豎直方向進行掃描，從而獲取嫌疑區域的 CT投影數據，并通過數據處理重建出三維斷層體數據圖像。
步驟(9):操作員通過斷層圖像給出最終判斷，
權利要求1.一種檢查航空貨運集裝箱中違禁物品的裝置，包括轉臺，該轉臺處于物體檢測位置，用于承載被檢物體并帶動該被檢物體轉動；掃描系統，該掃描系統布置在轉臺周圍，用于對被檢物體進行掃描并獲取成像數據，該掃描系統包括輻射源和探測器；用于安裝所述輻射源的輻射源安裝結構以及用于安裝所述探測器的探測器安裝結構，其特征在于，所述輻射源安裝結構和所述探測器安裝結構分別包括至少一個立柱組件，所述輻射源和探測器分別安裝在該立柱組件上，并允許沿所述立柱組件進行同步升降。
2. 根據權利要求l所述的檢查航空貨運集裝箱中違禁物品的裝置， 其特征在于，所述轉臺為復合回轉傳送工作臺。
3. 根據權利要求l所述的檢查航空貨運集裝箱中違禁物品的裝置， 其特征在于，所述立柱組件包括沿豎直方向設置的立柱；沿立柱設置的升降機構，該升降機構由所述立柱支承，所述輻射 源或探測器安裝在該升降機構上。
4. 根據權利要求3所述的檢查航空貨運集裝箱中違禁物品的裝置， 其特征在于，所述升降機構包括沿立柱設置的絲杠；升降平臺，該升降平臺安裝在所述絲杠上并與所述絲杠成螺紋連 接，所述輻射源或探測器固定安裝在該升降平臺上；其中，當絲杠旋轉時，所述升降平臺通過與絲杠的螺紋相互作用 而可沿絲杠作升降運動。
5. 根據權利要求4所述的檢查航空貨運集裝箱中違禁物品的裝置， 其特征在于，所述升降平臺通過一螺母與所述絲杠成螺紋連接，所述 螺母與所述絲杠螺紋連接，所述升降平臺與所述螺母固定連接；或者所述升降平臺包括一貫穿其的螺紋通道，該螺紋通道與所述絲杠 螺紋連接。
6. 根據權利要求3或4所述的檢查航空貨運集裝箱中違禁物品的裝 置，其特征在于，所述升降機構還包括沿立柱設置的至少一根導軌， 所述升降平臺可沿所述導軌滑動，以便引導所述升降平臺的升降運動。
7. 根據權利要求6所述的檢查航空貨運集裝箱中違禁物品的裝置， 其特征在于，所述升降平臺通過滑塊與所述導軌滑動連接，所迷滑塊 與所述導軌滑動連接，所述升降平臺與所述滑塊固定連接；或者所述升降平臺包括貫穿其的通道，以便容納所述導軌。
8. 根據權利要求l所述的檢查航空貨運集裝箱中違禁物品的裝置， 其特征在于，所述輻射源安裝結構包括單個立柱組件。
9. 根據權利要求1或8所述的檢查航空貨運集裝箱中違禁物品的裝 置，其特征在于，所述探測器安裝結構包括多個立柱組件。
10. 根據權利要求9所述的檢查航空貨運集裝箱中違禁物品的裝 置，其特征在于，所述探測器安裝結構還包括連接在所述多個立柱組件中的多才艮立柱中每對相鄰立柱之間的連接梁。
11. 根據權利要求9所述的檢查航空貨運集裝箱中違禁物品的裝 置，其特征在于，所述探測器安裝結構還包括連接在所述多個立柱組 件中的多個升降平臺中相鄰升降平臺之間的橫梁，所述探測器固定安 裝在所述橫梁上，并經由所述橫梁固定安裝所述升降平臺上。
12. 根據權利要求ll所述的檢查航空貨運集裝箱中違禁物品的裝 置，其特征在于，所述橫梁的一端固定鉸接在所述相鄰升降平臺之一 上，另一端彈性聯接在另一所述相鄰升降平臺中的另一個上。
13. 根據權利要求9所述的檢查航空貨運集裝箱中違禁物品的裝 置，其特征在于，所述探測器安裝結構包括兩個立柱組件。
14. 根據權利要求l所述的檢查航空貨運集裝箱中違禁物品的裝 置，其特征在于，所述裝置還包括物體輸送系統，用于沿水平方向將 被檢物體輸送至轉臺上并在檢測完成之后將被檢物體輸送離開轉臺。
15. 根據權利要求l所述的檢查航空貨運集裝箱中違禁物品的裝 置，其特征在于，還包括轉臺驅動/控制子系統，該轉臺驅動/控制子 系統驅動并控制轉臺的轉動，使得該轉臺可繞其轉動軸線連續轉動或 轉動至任意預定角度位置。
16. 根據權利要求3或15所述的檢查航空貨運集裝箱中違禁物品的 裝置，其特征在于，還包括掃描驅動/控制子系統，該掃描驅動/控制 子系統驅動并控制所述輻射源和探測器沿豎直方向的同步移動，使得 所述輻射源和探測器可沿豎直方向連續移動或者移動至任意預定豎向位置。
17. 根據權利要求16所述的檢查航空貨運集裝箱中違禁物品的裝 置，其特征在于，所述掃描驅動/控制子系統包括伺服驅動電機，用于驅動各立柱組件中的絲杠；伺服同步控制器，用于控制各伺服驅動電機同步運行。
18. 根據權利要求l所述的檢查航空貨運集裝箱中違禁物品的裝 置，其特征在于，還包括主控計算機，其提供一人機交互界面，以便 根據操作員指令控制該裝置的工作，并根據成像數據進行成像并顯示。
19. 根據權利要求l所述的檢查航空貨運集裝箱中違禁物品的裝 置，其特征在于，所述探測器為平面形式的探測器陣列。
專利摘要本實用新型提供一種檢查航空貨運集裝箱中違禁物品的裝置，包括轉臺和掃描系統。該掃描系統包括輻射源和探測器；用于安裝所述輻射源的輻射源安裝結構以及用于安裝所述探測器的探測器安裝結構。該輻射源安裝結構和該探測器安裝結構分別包括至少一個立柱組件，輻射源和探測器分別安裝在該立柱組件上，并允許沿所述立柱組件進行同步升降。在本裝置中，利用立柱組件將輻射源和探測器穩定安裝，通過轉臺與掃描系統的不同運動方式的組合，本實用新型的裝置可以以多種掃描方式對被檢物體進行掃描，而且，其結構穩定，安裝方便，占用空間小。本裝置可以檢查長和/或寬達到2米以上的航空集裝箱。而且，本裝置能實現被檢物體的較高通過率。
文檔編號G01N23/02GK201191276SQ20072017299
公開日2009年2月4日 申請日期2007年9月6日 優先權日2007年9月6日
發明者聰 劉, 劉以農, 劉永鵬, 劉耀紅, 周學友, 康克軍, 麗 張, 華 彭, 李東茂, 李元景, 梁志忠, 段新輝, 談華斌, 趙自然, 陳志強 申請人:同方威視技術股份有限公司;清華大學