CN107300721B - 一种基于射线的载货车辆三维成像检测系统 - Google Patents

一种基于射线的载货车辆三维成像检测系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于射线的载货车辆三维成像检测系统，系统包括：门架、数据处理装置、图像显示装置和多个数据采集装置；门架包括第一立柱、第二立柱和横梁；第一立柱、第二立柱和横梁上分别固设一个数据采集装置，数据采集装置包括射线飞点发生装置和射线固体接收器；射线飞点发生装置用于从其所在位置发射投至待测车辆的X射线；射线固体接收器用于从其所在位置采反散射射线信号；数据处理装置用于将每个射线固体接收器采集的反散射射线信号分别处理成二维视图,将各个二维视图拼接生成三维视图，并根据三维图像计算车辆的载货率；图像显示装置，用于显示三维视图和载货率。应用本发明实施例，不仅可以直观看到车辆的立体图像，还获得更加准确的车辆的载货率。

Description

一种基于射线的载货车辆三维成像检测系统
技术领域
本发明涉及车辆无损检测技术领域，具体是一种基于射线的载货车辆三维成像检测系统。
背景技术
近年来，高速公路上通过车辆检测系统对车辆进行检测，以判断出车辆的货物装载情况，具体的，从一个方向将射线射在待测车辆上，然后对反散射回来的信息进行测量处理，进而可以获得车辆的一个平面图像。根据所获得的平面图像就可以判断出车辆内的货物装载情况。例如，目前国家出台有关政策为鲜活农产品运输设置了“绿色通道”，规定符合要求的鲜活农产品运输可以享受免费政策，在具体实施过程中需要对车辆进行检测，判断装载的鲜活农产品是否占核定车厢容积率80％以上，以及是否混装其他农产品超过核定车厢容积率20％的指标来认定。通过现有的车辆检测系统获得待测车辆的平面图像，根据这个图像来计算车辆的车量的载货率，用于判断该待测车辆是否符合免费政策。
由此可知，现有的车辆检测系统，仅能从一个视角获取车辆的平面图像，该图像无法全面的描述车辆内装载的货物。因此，无法获得准确的车量的载货率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于射线的载货车辆三维成像检测系统，用于检测车辆时，获得较准确的车量的载货率。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明实施例提供了一种基于射线的载货车辆三维成像检测系统，所述系统包括：门架、数据处理装置、图像显示装置和多个数据采集装置；
所述门架包括第一立柱、第二立柱，以及固定于所述第一立柱和所述第二立柱顶端的横梁；所述第一立柱、所述第二立柱和所述横梁上分别固设一个所述数据采集装置，所述数据采集装置包括射线飞点发生装置和位于所述射线飞点发生装置靠近所述门架内侧的射线固体接收器；
所述射线飞点发生装置，用于从其所在位置发射投至所述待测车辆的X射线；
所述射线固体接收器，用于从其所在位置采集由对应的射线飞点发生装置发射的X射线投至所述待测车辆后，所产生的反散射射线信号；
所述数据处理装置，用于将每个射线固体接收器采集的反散射射线信号分别处理成二维视图，将各个二维视图拼接生成三维视图，并根据所述三维图像计算车辆的载货率；
所述图像显示装置，用于显示所述三维视图和所述载货率。
优选地，所述射线飞点发生装置包括屏蔽旋转飞盘、固定支架、驱动电机、射线源和准直器；
所述屏蔽旋转飞盘可转动地安装于所述固定支架，所述驱动电机与所述屏蔽旋转飞盘连接，以驱动所述屏蔽旋转飞盘旋转；
所述射线源固设于所述固定支架，且其发射点与所述屏蔽旋转飞盘的中心相对；
所述准直器固设于所述固定支架，且位于所述屏蔽旋转飞盘靠近所述门架门内的一侧。
优选地，所述屏蔽旋转飞盘的直径为500mm，壁厚为10mm，材质为钨钢；所述屏蔽旋转飞盘的转速为1500rpm；所述驱动电机为3kw伺服电机。
优选地，所述射线源为光机，所述光机的电压为160-225kV。
优选地，所述准直器为直线缝隙准直器，其中间缝隙的宽度为2mm。
优选地，所述射线固体接收器包括按照两列四行排列的8个探测器组件，所述探测器组件包括通过导光硅油结合一个300mm*800mm的碘化钠晶体和1个光电倍增管；所述探测器组件的接收散射线侧采用2mm厚的碳纤维板密封。
优选地，所述射线固体接收器的探测器组件的列距为6mm。
优选地，所述第一立柱和所述第二立柱的侧面均设有防撞柱，所述防撞柱上设有反光膜。
优选地，所述系统还包括第一地基预埋件和第二地基预埋件，所述第一地基预埋件和所述第二地基预埋件分别预埋于道路两侧的安全岛上，且位于冻土层以下；
所述第一立柱和所述第二立柱的底端分别固定于所述第一地基预埋件和所述第二地基预埋件。
优选地，所述系统还包括空调；
所述第一立柱、所述第二立柱和所述横梁均设有安装所述数据采集装置的空腔；
所述第一立柱的空腔、所述第二立柱的空腔和所述横梁的空腔均与所述空调的出风口连通。
本发明的有益效果：
本发明实施例提供的一种基于射线的载货车辆三维成像检测系统，包括：门架、数据处理装置、图像显示装置和多个数据采集装置。待测车辆穿过门架，位于第一立柱、第二立柱和横梁上的数据采集装置分别从不同方向采集到反散射射线信号。具体的，射线飞点发生装置发出的射线平面，随着待测车辆的移动，实现从待测车辆的左右和顶部的三个方向进行扫面，在这个过程中，射线固体接收器不断采集反散射射线信号，数据处理装置可以将不同方向的反散射射线信号处理成车辆对应方向的二维视图，并将各个二维视图拼接成车辆的三维视图，并计算出车辆的载货率。相比于车辆一个方向的平面图像，三维立体视图具有较好的视觉效果。又由于车辆的三维立体图像更能精确地描述车辆装载货物的情况，因此，基于该车辆的三维立体图像的计算的车辆的载货率更加准确。
附图说明
图1为车辆检测系统的结构示意图；
图2为数据采集装置的结构示意图；
图3为屏蔽旋转飞盘示意图；
图4为图3的纵向剖视结构示意图；
图5为射线固体接收器的结构示意图。。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，该车辆检测系统包括：门架1、数据处理装置2、图像显示装置3和多个数据采集装置4；
门架1包括第一立柱11、第二立柱12，以及固定于第一立柱11和第二立柱12顶端的横梁13；第一立柱11、第二立柱12和横梁13上分别固设一个数据采集装置4，数据采集装置4包括射线飞点发生装置41和位于射线飞点发生装置41靠近门架1内侧的射线固体接收器42；具体使用时，可以将第一立柱11和第二立柱12固定于道路两侧，这样车辆行经道路时，可以穿过门架1，以便对车辆进行检测。射线飞点发生装置41，用于从其所在位置发射投至待测车辆A的X射线；
射线固体接收器42，用于从其所在位置采集由对应的射线飞点发生装置41发射的X射线投至待测车辆A后，所产生的反散射射线信号；
数据处理装置2，用于将每个射线固体接收器42采集的反散射射线信号分别处理成二维视图,将各个二维视图拼接生成三维视图，并根据三维图像计算车辆的载货率；数据处理装置2将每个射线固体接收器42采集的反散射射线信号分别处理成二维视图，是基于康普顿背散射技术进行的，具体过程属于现有技术，在此不做赘述。数据处理装置2根据三维视图可以获得车辆装载货物的体积，以及车辆的最高载体积，通过车辆装载货物的体积除以车辆的最高载体积可以获得车辆的载货率。
本发明实施例主要是利用康普顿背散射技术，对待测车辆A进行多视角三维成像，实现对待测车辆A的检测，其中，康普顿背散射技术属于现有技术，在此不做赘述。
图像显示装置3，用于显示三维视图和载货率，可以便于工作人员查看。
具体应用时，待测车辆A穿过门架1，位于第一立柱11、第二立柱12和横梁13上的数据采集装置4分别从不同方向采集到反散射射线信号。具体的，射线飞点发生装置41发出的射线平面，随着待测车辆A的移动，实现从待测车辆A的左右和顶部的三个方向进行扫面，在这个过程中，射线固体接收器42不断采集反散射射线信号，数据处理装置2可以将不同方向的反散射射线信号处理成车辆对应方向的二维视图，并将各个二维视图拼接成车辆的三维视图，并计算出车辆的载货率。相比于车辆一个方向的平面图像，三维立体视图具有较好的视觉效果。又由于车辆的三维立体图像更能精确地描述车辆装载货物的情况，因此，基于该车辆的三维立体图像的计算的车辆的载货率更加准确。
参照图2、图3和图4，本发明实施例的一种方式中，射线飞点发生装置41包括屏蔽旋转飞盘411、固定支架412、驱动电机413、射线源415和准直器414；屏蔽旋转飞盘411可转动地安装于固定支架412，驱动电机413与屏蔽旋转飞盘411连接，以驱动屏蔽旋转飞盘411旋转；射线源415固设于固定支架412，且其发射点与屏蔽旋转飞盘411的中心相对；准直器414固设于固定支架412，且位于屏蔽旋转飞盘411靠近门架1门内的一侧。
具体的，射线飞点发生装置41通过驱动电机413带动屏蔽旋转飞盘411高速旋转，任一时刻，射线源415只放出一束射线并通过准直器414照射被检货物，射线固体接收器42以与对应的屏蔽旋转飞盘411同步的频率接收被检车辆的反散射线信号。
本发明实施例的一种方式中，屏蔽旋转飞盘411的直径为500mm，壁厚为10mm，材质为钨钢；屏蔽旋转飞盘411的转速为1500rpm；驱动电机413为3kw伺服电机。
本发明实施例的一种方式中，射线源415为光机，光机的电压为160-225kV。
本发明实施例的一种方式中，准直器414为直线缝隙准直器，其中间缝隙的宽度为2mm。
参照图5，本发明实施例的一种方式中，射线固体接收器42包括按照两列四行排列的8个探测器组件421，探测器组件421包括通过导光硅油结合一个300mm*800mm的碘化钠晶体4211和1个光电倍增管4212；探测器组件421的接收散射线侧采用2mm厚的碳纤维板密封。碳纤维板密封的使用可以保证一定的防护等级，且该材料具有极高的X射线透过率。
本发明实施例的一种方式中，第一立柱11和第二立柱12的侧面均设有防撞柱，防撞柱上设有反光膜。
防撞柱可以用于保护车辆检测系统被来往的车辆碰撞或刮蹭。具体的，防撞柱可以通过在无缝钢管浇筑混凝土形成，混凝土可以采用C30，例如，无缝钢管的直径可以为194mm。
防撞柱上的反光膜通过反光作用，对来往的车辆具有警示作用，警示车辆注意勿碰撞车辆检测系统，以保障车辆检测系统的安全。
参照图1，本发明实施例的一种方式中，系统还包括第一地基预埋件5和第二地基预埋件6，第一地基预埋件5和第二地基预埋件6分别预埋于道路两侧的安全岛8上，且位于冻土层以下；其中，第一地基预埋件5和第二地基预埋件6均通过将预埋件通过水泥浇筑生成。
第一立柱11和第二立柱12的底端分别固定于第一地基预埋件5和第二地基预埋件6。
进一步的，一般高速公路安全岛沿公路长度方向的标准尺寸是2.2米，设置立在安全岛上的车辆检测系统的宽度在1.2-1.6米之间以确保设备免于被过往车辆刮擦，其中，车辆检测系统的宽度是指沿公路长度方向的宽度。
本发明实施例的一种实施方式中，第一立柱11、第二立柱12和横梁13均设有安装数据采集装置4的空腔；数据采集装置4分别位于各个空腔内。
进一步的，车辆检测系统还包括空调7；
第一立柱11的空腔、第二立柱12的空腔和横梁13的空腔均与空调7的出风口连通。
空调7可以使得第一立柱11、第二立柱12和横梁13的空腔内保持一定预设温度，即可以为数据采集装置4提供所需的温度，例如，可以提供5-40℃之间的温度。
在其他实施例中，该车辆检测系统还可以包括监控摄像机，用于记录待测车辆A被检测的整个过程。
另外，该车辆检测系统还可以包括信号灯，用于针对待测车辆A发出预设指示。例如，通过信号灯亮起，指示待测车辆A可以通过或不可以通过。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种基于射线的载货车辆三维成像检测系统，其特征在于，所述系统包括：门架(1)、数据处理装置(2)、图像显示装置(3)和多个数据采集装置(4)；
所述门架(1)包括第一立柱(11)、第二立柱(12)，以及固定于所述第一立柱(11)和所述第二立柱(12)顶端的横梁(13)；所述第一立柱(11)、所述第二立柱(12)和所述横梁(13)上分别固设一个所述数据采集装置(4)，所述数据采集装置(4)包括射线飞点发生装置(41)和位于所述射线飞点发生装置(41)靠近所述门架(1)内侧的射线固体接收器(42)；
所述射线飞点发生装置(41)，用于从其所在位置发射投至待测车辆的X射线；
所述射线固体接收器(42)，用于从其所在位置采集由对应的射线飞点发生装置(41)发射的X射线投至所述待测车辆后，所产生的反散射射线信号；
所述数据处理装置(2)，用于将每个射线固体接收器(42)采集的反散射射线信号分别处理成二维视图,将各个二维视图拼接生成三维视图，并根据所述三维视图计算车辆的载货率；具体地：从待测车辆的左右和顶部的三个方向进行扫面，在这个过程中，射线固体接收器不断采集反散射射线信号，数据处理装置可以将不同方向的反散射射线信号处理成车辆对应方向的二维视图，并将各个二维视图拼接成车辆的三维视图，并计算出车辆的载货率；
所述图像显示装置(3)，用于显示所述三维视图和所述载货率；
所述射线飞点发生装置(41)包括屏蔽旋转飞盘(411)、固定支架(412)、驱动电机(413)、射线源(415)和准直器(414)；
所述屏蔽旋转飞盘(411)可转动地安装于所述固定支架(412)，所述驱动电机(413)与所述屏蔽旋转飞盘(411)连接，以驱动所述屏蔽旋转飞盘(411)旋转；
所述射线源(415)固设于所述固定支架(412)，且其发射点与所述屏蔽旋转飞盘(411)的中心相对；
所述准直器(414)固设于所述固定支架(412)，且位于所述屏蔽旋转飞盘(411)靠近所述门架(1)门内的一侧；
所述射线固体接收器(42)包括按照两列四行排列的8个探测器组件(421)，所述探测器组件(421)包括通过导光硅油结合一个300mm*800mm的碘化钠晶体(4211)和1个光电倍增管(4212)；所述探测器组件(421)的接收散射线侧采用2mm厚的碳纤维板密封。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述屏蔽旋转飞盘(411)的直径为500mm，壁厚为10mm，材质为钨钢；所述屏蔽旋转飞盘(411)的转速为1500rpm；所述驱动电机(413)为3kw伺服电机。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述射线源(415)为光机，所述光机的电压为160-225kV。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述准直器(414)为直线缝隙准直器，其中间缝隙的宽度为2mm。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述射线固体接收器(42)的探测器组件(421)的列距为6mm。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一立柱(11)和所述第二立柱(12)的侧面均设有防撞柱，所述防撞柱上设有反光膜。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第一地基预埋件(5)和第二地基预埋件(6)，所述第一地基预埋件(5)和所述第二地基预埋件(6)分别预埋于道路两侧的安全岛(8)上，且位于冻土层以下；
所述第一立柱(11)和所述第二立柱(12)的底端分别固定于所述第一地基预埋件(5)和所述第二地基预埋件(6)。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括空调(7)；
所述第一立柱(11)、所述第二立柱(12)和所述横梁(13)均设有安装所述数据采集装置(4)的空腔；
所述第一立柱(11)的空腔、所述第二立柱(12)的空腔和所述横梁(13)的空腔均与所述空调(7)的出风口连通。
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