DE3150306A1 - Method and device for inspecting objects, in particular pieces of luggage for target contents - Google Patents
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Abstract
Description
Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung von Gegenständen, insbesondere von Gepäckstücken, auf einen gesuchten Inhalt.Method and device for testing objects, in particular of luggage, to a searched content.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung von Gegenständen, insbesondere-von Gepäckstücken, auf einen gesuchten Inhalt gemäß Oberbegriff des Anspruchs1.The present invention relates to a method for testing objects, in particular-of pieces of luggage, to a searched content according to the preamble of Claim 1.
Ein derartiges Verfahren wurde an anderer Stelle bereits vorgeschlagen. Mit einem derartigen Verfahren läßt sich jedoch nur das Integral über alle Massenabschwächungskoeffizienten der vom Röntgenstrahl durchdrungenen Gegenstände ermitteln. Massenabschwächungskoeffizienten einzelner Inhalte eines Gegenstandes lassen sich so nicht ermitteln.Such a procedure has already been suggested elsewhere. With such a method, however, only the integral over all mass attenuation coefficients can be obtained determine the objects penetrated by the X-ray beam. Mass attenuation coefficients Individual contents of an object cannot be determined in this way.
Aus der Medizin ist die Computertomographie bekannt.. Dort werden nicht zugängliche Körperteile untersucht, indem -eine Schnittebene eines Körpers in verschiedenen Richtungen durchstrahlt und aus den verschiedenen Integralen über die vorhandenen Abschwächungskoeffizienten im Computer für jeden Punkt der entsprechende Abschwächungskoeffizient errechnet wird.Computed tomography is known from medicine Inaccessible body parts are examined by means of a cutting plane of a body shines through in different directions and from the various integrals over the existing attenuation coefficients in the computer for each point the corresponding one Attenuation coefficient is calculated.
Dieses Verfahren läßt sich jedoch nicht ohne weiteres auf die Prüfung von Gegenständer. mit unbekannten Inhalten überträgen, da die infolge cer mehrfachen Durchleuchtung erhöhte Röntgenstrahlenbelastung für verschiedenste Materialien nicht verträglich ist. Außerdem ist das Computertomographieverfahren grundsätzlich sehr aufwendig, der Zeitbedarf für eine Untersuchung und der apparative Aufwand sind sehr hoch.However, this method cannot be readily applied to the test of backrest. broadcast with unknown content, as the result of cer multiple Fluoroscopy does not increase X-ray exposure for a wide variety of materials is compatible. In addition, the computed tomography procedure is basically very expensive, the time required for an examination and the outlay on equipment very high.
Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt, besteht in einer serienmäßigen Untersuchung von Gegenständen, insbesondere Gepäckstücken, auf gesuchte Inhalte, wobei Art und Ausdehnung von gesuchten Inhalten festgestellt werden sollen. Dabei sollen sowohl der Aufwand an Meßzeit als auch der apparative Aufwand kleingehalten werden.The object on which the present invention is based exists in a serial inspection of objects, especially pieces of luggage, on searched content, whereby the type and extent of the content sought should be determined. In doing so, both the expenditure of measurement time and the outlay on equipment can be kept small.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved with a method according to the preamble of the claim 1 solved by the characterizing features of claim 1.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst ein Schattenbild des untersuchten Gegenstandes erzeugt, gespeichert und dargestellt. Aus der dargestellten Verteilung der Massenschwächungskoeffizienten über die Projektionsebene werden verdächtige Bereiche des Gegenstandes, in denen gesuchte Inhalte liegen könnten, festgelegt. Diese erste Meßreihe kann auch in einem relativ einfachen Gerät üblicher Bauart durchgeführt werden. Das hier vorgeschlagen Gerät ist jedoch so konzipiert, daß in ihm unter Verwendung mindestens eines Teils der Komponenten beide Bildarten, nämlich Schattenbilder und Querschnittsbilder, aufgenommen werden können. Sofern verdächtige Bereiche in dem Gegenstand festgestellt werden, wird in einer zusätzlichen Meßreihe eine Computertomographie dieser Bereiche durchgeführt.According to the method according to the invention, a shadow image is first created of the examined object generated, stored and displayed. From the illustrated Distribution of the mass attenuation coefficients over the projection plane are suspicious Areas of the object in which the content you are looking for could be located. This first series of measurements can also be carried out in a relatively simple device of the usual type be performed. However, the device proposed here is designed so that in it, using at least some of the components, both types of images, namely, shadow images and cross-sectional images, can be recorded. Provided Suspicious areas are found in the subject in an additional A computed tomography of these areas was carried out.
Dieses Verfahren ermöglicht es insbesondere bei der Zollfahndung, ohne eine Verzögerung des normalen Untersuchungsablaufes neben Waffen aJh Rauschgfft und dergleichen mit hoher Treffsicherheit zu erkennen, ohne den geprüften Gegenstand zu öffnen. Dieses Verfahren ist insbesondere auch bei der Untersuchung von nicht zerstörungsfrei zu öffnenden Gegenständen von Bedeutung.This procedure makes it possible, particularly in the case of customs investigations, without a delay in the normal course of the investigation in addition to weapons aJh Rauschgfft and the like to recognize with high accuracy without the tested object to open. This procedure is particularly useful in the investigation of no non-destructive opening objects of importance.
Vorteilhaft wird beider Computertomographie nur jene Sinittfläche erfaßt, die anhand der ersten MeBreihe festgelegt wurde, indem die Röntgenstrahlen jeweils nur einen Querschnitt erfassen. Auf diese Weise ist es möglich, gegen Röntgenstrahlen empfindliche Gegenstände, insbesondere Photokameras oder Filme, von einer unzulässigen Bestrahlung freizuhalten. Photokameras und Filme lassen sich nämlich bereits am Schattenbild ziemlich sicher identifizieren, wodurch eine entsprechende Steuerung der Computertomographie ermöglicht wird.Only that sinus surface is advantageous in computed tomography recorded on the basis of the first series of measurements by the X-rays capture only one cross-section at a time. In this way it is possible to fight against x-rays sensitive objects, especially photo cameras or films, from an inadmissible one Keep exposure free. Photo cameras and films can already be seen on Silhouette pretty sure identify what an appropriate Control of the computed tomography is made possible.
Diese Steuerung wird vorteilhaft so durchgeführt, daß bei der Computertomographie die schrittweise Änderung der Röntgenstrahlrichtung automatisch unterbrochen wird, wenn ein Bereich der Dichteänderung vom Röntgenstrahl erfaßt wird, der anhand der ersten Meßreihe für eine weitere Durchstrahlung gesperrt wurde. Die Auflösung der Röntgenstrahlung kann ohne besondere Schwierigkeiten so fein-gewählt werden, daß ein Erfassen eines Photoapparates oder der Blechteile einer Filmspule möglich ist, bevor der Film selbst- von den Röntgenstrahlen erreicht wird.This control is advantageously carried out in such a way that in computed tomography the step-by-step change in the X-ray direction is automatically interrupted, when an area of density change is detected by the X-ray beam which is determined from the the first series of measurements was blocked for further irradiation. The dissolution of the X-rays can be selected so finely without any particular difficulties that a detection of a camera or the sheet metal parts of a film reel is possible, before the film itself is reached by the X-rays.
Eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit wird üblicherweise durch einen Fächer von Röntgenstrahlen erreicht, welche gleichzeitig eine Reihe von Meßwerten in verschiedenen Empfängern liefert. In diesem Fall wird ein nicht zu durchstrahlender Bereich des Gegenstandes vorteilhaft dadurch von Röntgenstrahlung freigehalten, daß ein anhand der' ersten Meßreihe festgelegter Teil der Röntgenstrahlen ausgeblendet wird.A high working speed is usually achieved by a fan achieved by X-rays, which at the same time a number of readings in different To recipients. In this case, an area of the that is not to be irradiated The object is advantageously kept free of X-rays in that a based the part of the X-rays defined for the first measurement series is masked out.
Zur Untersuchung eines größeren Bereiches des Gegenstandes wird die Schnittebene für die Röngentomographie automatisch schrittweise verschoben. Dabei wird diese automatische Verschiebung vorteilhaft gestoppt, wenn eine Dichteänderung erfaßt wird, die anhand der ersten Meßreihe festgelegt wurde.To examine a larger area of the object, the Cutting plane for X-ray tomography automatically shifted step by step. Included this automatic shift is advantageously stopped when there is a change in density is detected, which was determined on the basis of the first series of measurements.
Zur Durchführung dieses Verfahrens wird vorteilhaft eine Vorrichtung so ausgebildet, daß sie zumindest eine ortsfeste Röntgenstrahlquelle und eine Reihe nebeneinander angeordneter Röntgenstrahlempfänger aufweist, daß die Röntgenstrahlquelle alle Röntgenstrahlempfänger überdeckt, daß der zu untersuchende Körper um eine senkrechte Drehachse drehbar angeordnet ist und daß die durch die Rönt- genempfänger begrenzten und definierten Röntgenstrahlen alle Teile des größten in der Vorrichtung zu untersuchenden Gegenstandes erfassen können. Diese Ausführungsform ist für eine rationelle Untersuchung besonders geeignet und relativ wenig aufwendig, da der zu untersuchende Gegenstand von den Röntgenstrahlen des Fächers vollständig erfaßt wird, also keine Mechanik zur seitlichen Verschiebung erforderlich ist. Diese Vorrichtung gewährleistet eine sehr rasche Untersuchung.A device is advantageous for carrying out this method designed so that they have at least one stationary X-ray source and a row X-ray receiver arranged next to one another has that the X-ray source all X-ray receivers covered that the body to be examined around a vertical Axis of rotation is rotatably arranged and that the X-ray gene recipient limited and defined x-rays all of the parts of the largest in the device can detect the object to be examined. This embodiment is for a rational investigation particularly suitable and relatively inexpensive, since the too examined object completely captured by the X-rays of the fan , so no mechanism for lateral displacement is required. This device ensures a very quick examination.
Um in einer derartigen Vorrichtung einzelne Bereiche ausblenden zu können, ist es vorteilhaft, daß sie für jeden Röntgenstrahl eine gesonderte Röntgenstrahlquelle besitzt, daß für jede Röntgenstrahlquelle eine gesonderte Ausblendeinrichtung oder ein gesonderter Ausschalter vorhanden ist. Diese Ausblendeinrichtungen bzw. Ausschalter sind vorteilhaft vom Computer steuerbar.To hide individual areas in such a device it is advantageous that they have a separate X-ray source for each X-ray beam has that a separate masking device or for each X-ray source a separate off switch is available. These blanking devices or off switches are advantageously controllable by the computer.
Die waagerechte Anordnung der Gegenstände in der Vorrichtung bringt zusätzlich den Vorteil, daß Bewegungsunschärfen vermieden werden, die durch eine Bewegung des gesuchten Inhalts im Gegenstand hervorgerufen werden könnte, sofern der Gegenstand in einer nicht waagerechten Ebene gedreht würde Die zu untersuchende Schnittebene sowie der zu untersuchende Winkelbereich können vorteilhaft auf einen Bildschirm markiert werden, auf dem das in der ersten Meßreihe ermittelte Schattenbild sichtbar gemacht wird. Gemäß einer solchen Markierung kann in einem automatischen Eunktionsablauf die computertomographische Aufnahme und die Berechnung des Querschnittsbildes erfolgen.The horizontal arrangement of the objects in the device brings in addition, the advantage that motion blurring caused by a Movement of the searched content in the object could be caused if the object would be rotated in a non-horizontal plane The cutting plane and the angular range to be examined can advantageously be applied to one Screen are marked on which the silhouette determined in the first series of measurements is made visible. According to such a marking can be carried out in an automatic Functional sequence the computed tomographic recording and the calculation of the cross-sectional image take place.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch zur Materialprtifung, insbesondere zum Aufdecken von Inhomogenitäten in größeren Volumina verwendet werden. So können Einschlüsse in Gußkörpern festgestellt werden.The method according to the invention can also be used for material testing, in particular can be used to reveal inhomogeneities in larger volumes. So can Inclusions in cast bodies are found.
Die Erfindung wird nun anhand zweier Figuren erläutert, die zwei verschiedene Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch darstellen.The invention will now be explained with reference to two figures, which are two different Represent embodiments of a device according to the invention schematically.
Ein Röntgengenerator 1 sendet Röntgenstrahlung 5 auf einen Empfänger 9 auf eine Detektorzeile 4, welche eine Reihe von Detektoren enthält, die aus der Röntgenstrahlung je-.An X-ray generator 1 sends X-rays 5 to a receiver 9 to a detector line 4, which contains a number of detectors from the X-rays ever.
weils einen Röntgenstrahl aufnehmen. Zwischen dem Röntgengenerator 1 und der Detektorzeile 4 befindet'sich eine Drehscheibe 2, auf der der zu untersuchende Gegenstand 3 angeordnet ist. Dieäußersten Röntgenstrahlen 7'und 8 stellen Tangenten an die Drehscheibe 2 dar. Dadurch ist gewäiilr leistet, daß die größten auf der Drehscheibe unterzubringenden Gegenstände von den Röntgenstrahlen in allen Punkten erfaßt und gemessen werden können Die Detektoren der Detektorzeile 9 beinhalten vorteilhaft Szintillationskristalle, die den Röntgenstrahl genau begrenzen, und deren Licht aufnehmende lichtelektrische Wandler, z.B.Photodioden.because take an X-ray. Between the X-ray generator 1 and the detector line 4 is a turntable 2 on which the to be examined Item 3 is arranged. The outermost X-rays 7 'and 8 represent tangents to the turntable 2. This ensures that the largest on the Turntable to accommodate objects from the X-rays in all points The detectors of the detector line 9 can be detected and measured advantageously scintillation crystals, which precisely limit the X-ray beam, and Their light-receiving photoelectric converters, e.g. photo diodes.
In Figur 1 ist die Detektorzeile 4 des Strahlungsempfängers geradlinig ausgebildet, in Figur 2 ist die Detektorzeile 5 des Strahlungsempfängers als Kreisbogen ausgebildet, welcher die Drehscheibe 2 umschließt und somit einen besonders geringen Platzbedarf beansprucht.In Figure 1, the detector line 4 of the radiation receiver is straight formed, in Figure 2, the detector line 5 of the radiation receiver is an arc of a circle formed, which encloses the turntable 2 and thus a particularly small one Required space.
Der zu untersuchende Gegenstand 3 wird vorteilhaft in einen Zylinder 6 eingebracht, welcher auf die Drehscheibe 2 konzentrisch aufgesetzt wird, wobei die Zylinderinnenwand an keiner Stelle weiter als bis zum Rand der Drehsche'ibe 2 reicht. Dadurch wird sichergestellt, daß der zu untersuchende Körper 3 die Drehscheibe 2 nicht überragt.The object 3 to be examined is advantageously placed in a cylinder 6 introduced, which is placed concentrically on the turntable 2, wherein the inner wall of the cylinder at no point further than the edge of the turntable 2 is enough. This ensures that the body to be examined 3 is the turntable 2 not towering above.
Zur Erstellung eines Schattenbildes wird die Drehscheibe 2 in Richtung C auf- und abbewegt und dabei eine Drehungder Drehscheibe 2 verhindert. Zur Herstellung einer Computer tomographie wird die Drehscheibe 2 in einer Richtung B um einen einstellbaren Winkel schrittweise oder kontinuier- lich gedreht, während eine Reihe von Messungen der Massenabschwächung durchgeführt wird. Nach dieser Meßreihewird die Drehscheibe 2 um einen bestimmten Betrag in einer Richtung C nach oben oder unten verschoben und die Messung unter Drehung der Scheibe wiederholt. Die Meßwerte werden in einem nicht dargestellten Computer gespeichert und zur Ermittlung der Dichteverteilung in dem zu untersuchenden Gegenstand ausgewertet.To create a shadow image, the turntable 2 is in the direction C moves up and down while preventing the turntable 2 from rotating. For the production a computer tomography, the turntable 2 is adjustable in a direction B Gradual or continuous angle lich rotated while one Series of measurements of mass attenuation is carried out. According to this series of measurements the turntable 2 by a certain amount in a direction C upwards or moved down and the measurement repeated while rotating the disk. The readings are stored in a computer, not shown, and used to determine the Density distribution evaluated in the object to be examined.
Die Drehachse der Drehscheibe 2 liegt senkrecht. Dadurch wird eine Unschärfe durch eine Bewegung des Inhaltes des Gegenstandes 2 vermieden, welche bei jeder anderen Lage der Rotationsachse der Scheibe 2 möglich wäre.The axis of rotation of the turntable 2 is perpendicular. This creates a Blurring avoided by moving the contents of the object 2, which with any other position of the axis of rotation of the disk 2 would be possible.
Vorteilhaft weist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Merkmale auf, daß für das Schattenbild und das Computertomographiebild mindestens dieselbe Röntgenstrahlquelle, dieselben Röntgenstrahlempfänger einschließlich Empfängerelekronik oder mindestens dieselbe Vorrichtung zur Verschiebung und Drehung des zu prüfenden Gegenstandes verwendet werden.A device for carrying out the invention advantageously has The method has the features that for the silhouette and the computed tomography image at least the same X-ray source, including the same X-ray receivers Receiver electronics or at least the same device for displacement and rotation of the item to be tested.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird vorteilhaft mit vertretbarem Rechenaufwand jeweils ein komplettes Querschnittbild mit Hilfe einer Reihe von Durchstrahlungen bei einer Drehung des Gegenstandes um 3600 erzeugt. Das wirksamste Mittel, Filmschwärzung zu vermeiden, ist daher, in Bereichen, auf denen aufgrund des Schattenbildes Filme zu vermuten sind, keine Querschnittsbilder anzufertigen.The method according to the invention is advantageous with justifiable Computational effort in each case a complete cross-sectional image with the help of a series of radiographs generated when the object is rotated by 3600. The most effective means, film blackening It is therefore to be avoided in areas where there are films due to the shadow image it is to be assumed that no cross-sectional images are to be made.
Zur Herstellung einer Computertomographie wird zunächst die Drehscheibe in die für den gewünschten Querschnitt erforderliche Höhe gebracht und dann schrittweise gedreht, während eine Reihe von Messungen der lasseabschwächungskoeffizienten durchgeführt wird 11 Patentansprüche, 2 FigurenTo produce a computed tomography, the turntable is first used brought to the height required for the desired cross-section and then gradually rotated while a series of measurements of the lass attenuation coefficient were carried out becomes 11 claims, 2 figures
Claims (11)
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