CN102565099B - 等时等距双模触发扫描方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于扫描装置的等距等时双模触发方法，其中所述扫描装置包括：用于对被检测对象进行扫描操作的扫描机构；以及采集装置，其在来自扫描机构的触发脉冲信号的驱动下进行信号采集操作，所述方法包括步骤：设置扫描机构的目标触发脉冲周期Tt；确定采集装置的触发脉冲周期阈值Ts，目标触发脉冲周期Tt大于触发脉冲周期阈值Ts；确定扫描机构的实际触发脉冲间隔Ti，其中：如果实际触发脉冲间隔Ti大于或等于Tt，则采用等距触发方式向采集装置发送触发脉冲信号以执行信号采集操作；以及如果实际触发脉冲间隔Ti小于Ts，则以目标触发脉冲周期Tt向采集装置发送触发脉冲信号以执行信号采集操作。

Description

等时等距双模触发扫描方法

技术领域

本发明涉及一种等时等距双模触发扫描方法，具体地说，涉及一种应用于电机驱动的扫描机构的图像采集装置中的等时等距双模触发方法。

背景技术

在扫描装置，例如人体安全检查扫描系统中，其包括：用于对被检测对象进行扫描操作的扫描机构；以及采集装置，其在来自扫描机构的触发脉冲信号的驱动下进行信号采集操作。传统的线扫描装置的触发方式分为两种类型，一是等时触发方式，即固定时间间隔向采集系统发送一次脉冲，触发采集系统采集数据，生成一行或一列扫描线。此扫描方式的缺陷在于，当扫描运动装置的速度发生变化时，尤其是装置启动停止阶段，会造成扫描图像的严重变形。二是等距离触发方式，即固定运动距离向采集系统发送一次脉冲。此种扫描方式存在的缺陷在于，当采集系统存在最小采集时间间隔要求时，扫描运动装置的速度超调会导致采集系统的采集操作失败，进而使扫描装置无法正常操作。

发明内容

本发明的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。

相应地，本发明的目的之一在于克服传统线扫描装置的缺点，采用等距等时双模触发方式，一方面保证采集触发间隔时间满足采集系统的工作要求，使得速度超调阶段采集系统能够正常工作，另一方面，将扫描图像变速阶段的变形降为最低。

根据本发明的一个方面，其提供一种用于扫描装置的等距等时双模触发方法，其中所述扫描装置包括：用于对被检测对象进行扫描操作的扫描机构；以及采集装置，其在来自扫描机构的触发脉冲信号的驱动下进行信号采集操作，所述方法包括步骤：设置扫描机构的目标触发脉冲周期Tt；确定采集装置的触发脉冲周期阈值Ts，目标触发脉冲周期Tt大于触发脉冲周期阈值Ts；确定扫描机构的实际触发脉冲间隔Ti，其中：如果实际触发脉冲间隔Ti大于或等于Tt，则采用等距触发方式向采集装置发送触发脉冲信号以执行信号采集操作；以及如果实际触发脉冲间隔Ti小于Ts，则以目标触发脉冲周期Tt向采集装置发送触发脉冲信号以执行信号采集操作。

在上述用于扫描装置的等距等时双模触发方法中，所述扫描机构的目标触发脉冲周期Tt由下述公式予以确定：Tt＝D/Vt，其中D为对被扫描对象进行扫描的目标扫描间距，Vt为扫描机构相对于被扫描对象的目标运动速度。

在上述用于扫描装置的等距等时双模触发方法中，所述扫描机构的实际触发脉冲间隔Ti由下述公式予以确定：Ti＝D/Vi，其中D为对被扫描对象进行扫描的目标扫描间距，Vi为扫描机构相对于被扫描对象的实际运动速度。

在一种具体实施方式中，所述扫描机构相对于被扫描对象的实际运动速度Vi通过利用编码器对驱动扫描机构的电机进行测定。

在上述用于扫描装置的等距等时双模触发方法中，所述电机驱动扫描机构的运动速度在一个扫描过程中依次包括：加速区段、速度超调区段、匀速区段和减速区段，其中：在加速区段和减速区段，所述电机驱动扫描机构的运动速度分别为Va和Vd，在速度超调区段，所述电机驱动扫描机构的运动速度分别为Vc，在匀速运动阶段，所述电机驱动扫描机构的运动速度分别为Vt，其中Va和Vd分别小于Vt，而Vc大于Vt。

在上述实施方式中，所述电机在超调区段的运动速度Vc、在匀速运动阶段的运动速度Vt与扫描机构的目标触发脉冲周期Tt和采集装置的触发脉冲周期阈值Ts之间满足下述关系：(Vc-Vt)/Vt＞(Tt-Ts)/Ts。

在一种优选实施方式中，假定扫描对被扫描对象进行扫描的总行程L，则完成整个扫描过程对采集装置的目标触发脉冲个数N＝L/D，其中D为对被扫描对象进行扫描的目标扫描间距；所述方法还包括步骤：设定电机在减速阶段的速度Vd以使在整个实际扫描过程中的脉冲触发个数与上述目标触发脉冲个数N相等。

在一种具体实施方式中，所述扫描装置还包括：辐射源，用于发出辐射束；准直器，用于将来自辐射源的辐射束导向被检测对象；探测装置，用于检测透射被检测对象的辐射束并将其转化成表征所述辐射束剂量的信号，其中：所述采集装置在来自扫描机构的触发脉冲信号的驱动下采集所述探测装置产生的所述信号。

具体地，所述辐射源为X光机，所述探测器为气体探测器。具体地，所述扫描机构的目标触发脉冲周期Tt为5ms，所述扫描机构对被扫描对象进行扫描的目标扫描间距为1mm。

在本发明的上述实施方式中，电机驱动的扫描装置的目标运动速度为Vt，此时触发脉冲周期为Tt，图像采集装置的触发时间间隔要求大于Ts，如果实际触发时间间隔小于Ts，则采集装置不能正常采集信号。这就要求电机启动和加速过程中的超调量不能大于(Tt-Ts)/Ts。为了保证扫描机构快速启动至目标速度，可能产生大于(Tt-Ts)/Ts的超调，此时需要增加触发脉冲间隔调整环节，以保证采集系统正常工作。

等时等距双模触发方式是在触发脉冲生成的路径上增加脉冲调整环节。当编码器位置脉冲信号分频后的脉冲间隔时间大于或等于Tt时，直接作为图像采集装置的触发脉冲，是等间距触发信号；当编码器位置脉冲信号分频后的脉冲间隔时间小于Ts时，触发脉冲个数将被累计，同时发出周期为Tt的等时触发信号。优选地，累计的脉冲个数将在后续的间隔时间大于或等于Tt的时段，例如减速段释放完毕，保证整体触发脉冲个数与等距触发的个数不变。

本发明的上述至少一个方面具有下述优点或有益的技术效果：

采用等间距等时混合触发方法保证了在扫描机构快速启动造成超调的情况下，图像采集装置仍然能够正常工作。由于对周期小于限定要求的输入脉冲序列采取了延时输出的措施，这样在速度超调区段扫描线的间距将略大于目标扫描间距，例如1mm，而图像按目标扫描间距即1mm等间距显示，造成由超调区段及减速区段初期的几行扫描线所构成的图像轻微变形。这样，一方面保证采集触发间隔时间满足采集系统的工作要求，使得速度超调阶段采集系统能够正常工作，另一方面，由于将扫描图像变速阶段的变形较为轻微，图像几乎不可见的轻微变形与设备不能正常工作相比，采用等间距等时混合触发方法提升了设备的性能。

附图说明

下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步的描述。

图1是根据本发明的一种具体实施方式的采用等距等时双模触发方式的扫描装置的示意图；

图2是根据本发明的一种具体实施方式的扫描装置的运动速度的示意图；

图3是显示根据本发明的一种具体实施方式中的用于扫描装置的等距等时双模触发方法的流程图；

图4是显示用于扫描装置的等距等时双模触发方法中脉冲调整前后输出脉冲波形的对照图，其中图4A是脉冲调整之前的输出脉冲波形图，图4B是脉冲调整之后的输出脉冲波形图；

图5是显示脉冲调整环节的具体结构的示意图；以及

图6是显示本发明的一种具体实施方式的等距和等时触发方式的控制流程的示意图，其中图6A是等距触发方式的控制流程的示意图，图6B是等时触发方式的控制流程的示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。

下面参见图1-6对根据本发明的一种具体实施方式的用于扫描装置的等距等时双模触发方法进行说明。参见图1，其公开了扫描装置1的一种具体实施例，其包括：用于对被检测对象进行扫描操作的扫描机构10；以及采集装置20，其在来自扫描机构的触发脉冲信号5的驱动下进行信号采集操作。更具体地，该扫描装置1还可以包括辐射源11，例如为X光机，用于发出辐射束；准直器12，用于将来自辐射源11的辐射束导向被检测对象50；探测装置30，例如气体探测器，用于检测透射被检测对象50，例如人体的辐射束并将其转化成表征辐射束剂量的信号，例如电信号或光信号，其中：采集装置20在来自扫描机构10的触发脉冲信号5的驱动下采集探测装置30产生的电或光信号。虽然在上述实施方式中，探测装置30用于检测透射被检测对象50的辐射束并将其转化成表征辐射束剂量的信号，例如电信号或光信号，但是本发明并不仅限于此，例如其也可以用于检测从被检测对象50散射或反射的辐射束。

参见图1，扫描机构10在电机13的驱动下通过传动机构，例如丝杠17和螺母16，相对于被检测对象，例如人体50作相对运动。同时，探测装置30在电机23的驱动下通过传动机构，例如丝杠27和螺母26，相对于人体50同步运动，以探测来自被检测对象50的信号。在一种优选实施方式中，如图1所示，用于驱动扫描装置10的电机13及位置编码器14与用于驱动探测装置30的电机23及位置编码器24可以相互关联起来，以实现电气同步。

扫描机构10相对于被扫描对象50的实际运动速度Vi可以通过利用例如位置编码器14进行测定。参见图3，位置编码器14输出的编码器位置脉冲信号输入到触发脉冲信号产生单元15中。如图4所示，位置编码器位置脉冲信号输入到触发脉冲信号产生单元15的输入级，经电路分频、电压调整后，从驱动输出级产生触发脉冲序列5，启动采集装置20执行信号采集工作。通过上述信号测定和处理过程，扫描机构10相对于被扫描对象50的运动产生相对应的触发脉冲信号5，以启动采集装置20执行信号采集工作，进而实现逐行或逐列的扫描操作。

参见图2，电机13驱动扫描机构10的运动速度在一个扫描过程中依次包括：加速区段、速度超调区段、匀速区段和减速区段，其中：在加速区段和减速区段，电机13驱动扫描机构10的运动速度分别为Va和Vd，在速度超调区段，例如在图2中，扫描机构10的运动速度出现了一定范围内的速度超调，例如1-3％范围之内的的速度超调，电机13驱动扫描机构10的运动速度分别为Vc，在匀速运动阶段，电机13驱动扫描机构10的运动速度分别为Vt，其中Va和Vd分别小于Vt，而Vc大于Vt。

电机13驱动的扫描装置10的目标运动速度为Vt，此时触发脉冲周期为Tt，采集装置的触发脉冲周期阈值Ts，也就是说，图像采集装置的触发时间间隔要求大于Ts，如果实际触发时间间隔小于Ts，则采集装置不能正常采集信号。理想地，这就要求电机13启动和加速过程中的超调量不能大于(Tt-Ts)/Ts。但是，为了保证扫描机构快速启动至目标速度，可能产生大于(Tt-Ts)/Ts的超调。相应地，电机13在超调区段的运动速度Vc，在匀速运动阶段的运动速度Vt与扫描机构10的目标触发脉冲周期Tt和采集装置的触发脉冲周期阈值Ts之间满足下述关系：(Vc-Vt)/Vt＞(Tt-Ts)/Ts。由此，需要增加触发脉冲间隔调整环节，以保证采集系统正常工作。

具体地，如图3所示的双模触发方法中，其包括步骤：设置扫描机构10的目标触发脉冲周期Tt(S1)，具体地，扫描机构的目标触发脉冲周期Tt由下述公式予以确定：Tt＝D/Vt，其中D为对被扫描对象进行扫描的目标扫描间距，Vt为扫描机构相对于被扫描对象的目标运动速度；确定采集装置的触发脉冲周期阈值Ts，目标触发脉冲周期Tt大于触发脉冲周期阈值Ts(S2)。为了克服采集装置可能不能正常采集信号的缺陷，参加图4，在本发明中，在触发脉冲生成的环节中增加了脉冲调整步骤。具体地，其确定扫描机构的实际触发脉冲间隔Ti(S3)，具体地，扫描机构的实际触发脉冲间隔Ti由下述公式予以确定：Ti＝D/Vi，其中D为对被扫描对象进行扫描的目标扫描间距，Vi为扫描机构相对于被扫描对象的实际运动速度。如果在上述步骤S3中确定，实际触发脉冲间隔Ti大于或等于Tt，则采用等距触发方式向采集装置发送触发脉冲信号以执行信号采集操作；以及如果在上述步骤S3中确定，实际触发脉冲间隔Ti小于Ts，则以目标触发脉冲周期Tt向采集装置发送触发脉冲信号以执行信号采集操作。

如上，等时等距双模触发方式是在触发脉冲生成的路径上增加脉冲调整环节，限制脉冲发送时间间隔，如图5所示。在加速、减速阶段和匀速阶段，编码器位置脉冲信号分频后的脉冲间隔时间大于等于T1时，直接作为图像采集系统的触发脉冲，是等间距触发信号；在速度超调阶段，编码器位置脉冲信号分频后的脉冲间隔时间小于T2时，触发脉冲个数将被累计，同时发出周期为T1的等时触发信号。在一种优选实施方式中，累计的脉冲个数将在后续的间隔时间大于等于T1的时段，例如减速段，释放完毕，保证整体触发脉冲个数不变。具体地说，假定扫描对被扫描对象进行扫描的总行程L＝1m，对被扫描对象进行扫描的目标扫描间距D＝1mm，则完成整个扫描过程对采集装置的目标触发脉冲个数N＝L/D＝1m/1mm＝1000。由于在速度超调阶段，编码器位置脉冲信号分频后的脉冲间隔时间小于T2时，触发脉冲个数被累计，同时发出周期为T1的等时触发信号，从而，如图5所示，实际发出的触发脉冲个数比按等距触发的触发脉冲个数要少。相应地，方法还包括步骤：设定电机在减速阶段的速度Vd以使在整个实际扫描过程中的脉冲触发个数与上述目标触发脉冲个数N＝1000相等。更具体地，如果扫描机构的目标触发脉冲周期Tt为5ms，则可以在减速阶段调整电机在减速阶段的速度Vd，以使扫描机构在减速阶段的触发脉冲周期Ti小于目标触发脉冲周期Tt为5ms，例如4.95ms，从而使得在超调阶段被累计的脉冲个数被释放出去，进而保证整体触发脉冲个数N＝1000不变，其具体调整后的脉冲波形对照显示在附图5A和5B中。

下面参照附图6，进一步对实现等时触发和等距触发的控制流程进行说明。其中图6A是等距触发方式的控制流程的示意图，图6B是等时触发方式的控制流程的示意图。在一种具体实现形式中，采用单片机(PLC)控制系统，使用的资源为1个外部中断，1个定时器，设置外部中断优先级高于定时器中断，两个中断服务程序分别控制等时触发和等距离触发，也即等时触发控制优先于等距离触发控制。同时定义两个全局变量：脉冲计数器、定时时间到标志，用于两个中断服务程序间的数据信息传递。

如图6A所示，在等时触发控制流程中，外部触发脉冲被输入，则脉冲计数器计数加1，同时定时器开始计时，如果定时时间到，则发出脉冲，同时脉冲计数器计数减1，并且清除定时时间到标志，完成定时器的重置操作。参见图6B，在等距触发控制流程中，外部定时器中断信号被输入，定时器完成重置操作，并设立定时到标志，如果脉冲计数器的计数大于0，则发出脉冲，同时脉冲计数器计数减1，并清除定时到标记。需要说明的是，上述对等时触发和等距触发的控制流程仅具有实例性意义，而不具有任何限制意义。

虽然本总体发明构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。

Claims (8)

1.一种用于扫描装置的等距等时双模触发方法，其中所述扫描装置包括：用于对被检测对象进行扫描操作的扫描机构；以及采集装置，其在来自扫描机构的触发脉冲信号的驱动下进行信号采集操作，所述方法包括步骤：

设置扫描机构的目标触发脉冲周期Tt；

确定采集装置的触发脉冲周期阈值Ts，目标触发脉冲周期Tt大于触发脉冲周期阈值Ts；

确定扫描机构的实际触发脉冲间隔Ti，其中：

如果实际触发脉冲间隔Ti大于或等于Tt，则采用等距触发方式向采集装置发送触发脉冲信号以执行信号采集操作；以及

如果实际触发脉冲间隔Ti小于Ts，则以目标触发脉冲周期Tt向采集装置发送触发脉冲信号以执行信号采集操作，

所述扫描机构的运动速度在一个扫描过程中依次包括：加速区段、速度超调区段、匀速区段和减速区段，其中：

在加速区段和减速区段，所述电机驱动扫描机构的运动速度分别为Va和Vd，在速度超调区段，所述电机驱动扫描机构的运动速度分别为Vc，在匀速运动阶段，所述电机驱动扫描机构的运动速度分别为Vt，其中Va和Vd分别小于Vt，而Vc大于Vt，

假定扫描对被扫描对象进行扫描的总行程L，则完成整个扫描过程对采集装置的目标触发脉冲个数N＝L/D，其中D为对被扫描对象进行扫描的目标扫描间距；

所述方法还包括步骤：设定电机在减速阶段的速度Vd以使在整个实际扫描过程中的脉冲触发个数与上述目标触发脉冲个数N相等。

2.根据权利要求1所述的用于扫描装置的等距等时双模触发方法，其特征在于：

所述扫描机构的目标触发脉冲周期Tt由下述公式予以确定：Tt＝D/Vt，其中D为对被扫描对象进行扫描的目标扫描间距，Vt为扫描机构相对于被扫描对象的目标运动速度。

3.根据权利要求1所述的用于扫描装置的等距等时双模触发方法，其特征在于：

所述扫描机构的实际触发脉冲间隔Ti由下述公式予以确定：Ti＝D/Vi，其中D为对被扫描对象进行扫描的目标扫描间距，Vi为扫描机构相对于被扫描对象的实际运动速度。

4.根据权利要求3所述的用于扫描装置的等距等时双模触发方法，其特征在于：

所述扫描机构相对于被扫描对象的实际运动速度Vi通过利用编码器对驱动扫描机构的电机进行测定。

5.根据权利要求1所述的用于扫描装置的等距等时双模触发方法，其特征在于：

所述电机在超调区段的运动速度Vc，在匀速运动阶段的运动速度Vt与扫描机构的目标触发脉冲周期Tt和采集装置的触发脉冲周期阈值Ts之间满足下述关系：

(Vc-Vt)/Vt>(Tt-Ts)/Ts。

6.根据权利要求1-5中任何一项所述的用于扫描装置的等距等时双模触发方法，其特征在于所述扫描装置还包括：

辐射源，用于发出辐射束；

准直器，用于将来自辐射源的辐射束导向被检测对象；

探测装置，用于检测透射被检测对象的辐射束并将其转化成表征所述辐射束剂量的信号，其中：

所述采集装置在来自扫描机构的触发脉冲信号的驱动下采集所述探测装置产生的所述信号。

7.根据权利要求6所述的用于扫描装置的等距等时双模触发方法，其特征在于：

所述辐射源为X光机，所述探测器为气体探测器。

8.根据权利要求1所述的用于扫描装置的等距等时双模触发方法，其特征在于：

所述扫描机构的目标触发脉冲周期Tt为5ms，所述扫描机构对被扫描对象进行扫描的目标扫描间距为1mm。