CN108450029A - 移动x射线扫描速度控制 - Google Patents
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Abstract
一种用于对象的X射线检查的输送机及方法。该输送机具有带附接轮的基座和沿着耦接至输送机的梁结构设置的检测元件。穿透辐射源耦接至输送机并且被设置成从单一位置辐射各个检测元件。自动手动变速器将来自发动机的动力耦合至输送机的一组轮，从而用于道路行进和X射线检查。
Description
本申请要求保护于2015年11月9日提交的美国临时专利申请62/252,843的优先权，通过引证将该申请和附件结合在此。
技术领域
本发明涉及一种用于使用穿透辐射检查货物的系统和方法，更具体地，涉及能快速重新定位、自力推进式的系统。
背景技术
图1A至图1D中描述了可以有效地应用于本发明的现有技术X射线检查系统的多个示图。使用穿过被检查车辆传输的X射线从移动平台检查车辆的用于安全检查的全部系统要求有固定的入口或台架、或者采用了笨重的吊臂(boom)或其他部署机构，其中任一个都需要将该机构携带至各个检查地点的特殊设计车辆。参考图1A和图1B中指定的标号描述了该移动检查系统的显著部件。在现有技术的移动X射线检查系统100中，多个检测模块102排列在梁检测阵列104中。包括各个模块102的检测元件接收从X射线源106发射出的辐射。
源106发射穿过被检查对象124(此处被另行称之为“目标”)传输并且通过检测阵列104中的检测元件被检测的穿透辐射，通常为X射线。由吊臂121和桅杆122提供检测阵列104相对于输送机110的支撑(此处被另行称之为“移动平台”或“检查平台”)，吊臂121和桅杆122共同包括此处可被称之为“梁结构”的结构。吊臂121和桅杆122可适配成在检查操作期间部署，并且适配成被装载以用于道路行进。
X射线检查系统100通常整个地与输送机110形成整体。输送机110可以是能够在道路上自力推进或后退的卡车，或者输送机110还可以是通过卡车或其他自力推进式拖拉机牵拉的拖车。X射线检查系统100还可以在“入口”模式下操作，其中，系统是静态的并且被检查对象124(可以是车辆或拖车)移动通过系统。在其他情况下，X射线检查系统100可以移动通过被检查对象。
移动平台110相对于被检查对象124的速度限制了基于来自移动平台110的X射线发射和X射线穿过被检查对象124检测的安全检查。例如，被检查对象124可以是车辆。严苛的速度的原因在于X射线必须在停留在目标124的各个被检查的横截面上一段时间，该一段时间实现被检测的传输信号的适当信噪比。如果想对速度变化明显，检测的灵敏性将在横过被检查对象的区域时发生变化，更快的扫描对应于更低的灵敏性。
因此，必须以某种方式掌控检查平台110的运动，以不超过可使用的扫描速度。现有技术X射线检查系统100采用了很多的设计解决方案。在一些情况下，检查平台110的运动被以开式回路控制，且要求驾驶员维持指定的扫描速度。在其他情况下，将独立的移动系统添加到检查平台110中或上，通常为卡车底盘。实施例已经包括了使用施加给卡车轮胎的摩擦力的反向转动鼓系统、与地面接触的可部署系统(后支重桥、辅助驱动)、利用中档变速器使得车辆的驱动轴转动的驱动轴系统、或利用附加电或液压电动机中断标准驱动列的变速箱系统。这些系统中的一些使用由卡车发动机提供的、通过动力输出(PTO)或通过变速箱转换的能量。通过来自机载发电机或岸电连接(shore power connection)的电力启动其他系统。
不幸地，用于限制扫描速度的各个现有技术系统具有其自身的缺点。这些包括对驾驶员判断力的依赖性、对复杂性和现场操作人员维护需求、对附加外部动力源的需求、以及对精调控制和反馈系统的需求。
有利的是，利用未采用的现有系统的不可变的复杂性的检查车辆来限制扫描速度。
发明内容
根据本发明的实施方式，提供一种用于X射线传输检查的输送机。输送机可以被适配成用于自主或远程控制操作，并具有与运动的方向平行的纵向轴线的基座，且多个轮耦接至基座。输送机还具有多个检测元件和穿透辐射源，该多个检测元件沿着与输送机耦接的梁结构设置，并且穿透辐射源耦接至输送机并且被设置成从单一位置辐射各个检测元件。最后，输送机具有自动手动变速器(automated manual transmission，自动变速器，机械式自动变速器)，自动手动变速器用于将来自发送机的动力耦合至多个轮的组，以用于道路行进和X射线检查操作两者。
根据本发明的可替代实施方式，梁结构可被适配成在检查操作期间部署。自动手动变速器可以包括双离合器变速器。
在进一步的实施方式中，输送机可以具有被适配成以指定速率提供输送机运动的后桥差速器。输送机的重量可以小于15吨。
根据本发明的其他方面，提供用于检查对象的方法，具有以下步骤：从输送机的基座上的单一位置辐射多个检测元件中的每个，其中该多个检测元件沿着与输送机耦接的梁结构设置；并且经由自动手动变速器将动力耦合至与输送机耦接的多个轮的组，从而用于道路行进和X射线检查操作两者。
在本发明的其他实施方式中，经由自动手动变速器耦合动力的步骤可以包括：经由双离合器变速器耦合动力，并且还可以包括：经由后桥差速器将动力耦合至多个轮的组，该后桥差速器被适配成以指定的速率提供输送机的运动。根据本发明的方法还可以具有从输送机部署梁结构以进行检查操作的步骤。
附图说明
通过结合参考所附附图参考下列细节描述，将能更易于理解本发明的上述特征，在附图中：
图1A至图1D描述了可以有利地应用本发明类别的移动X射线检查的采用现有技术的X射线车辆。
图2描述了现有技术发动机和驱动列的立体图。
图3描述了与检查车辆的底盘平行的现有技术发动机和驱动列的示意性横截面。
图4描述了根据本发明实施方式的采用自动手动变速器的X射线检查车辆的横截面。
图5示出了与自动手动变速器结合使用的现有技术键区类型的换挡控制台。
具体实施方式
定义。如此处使用的，术语“设置”不应包括空集合，并且应指指定元素的任意正整数数字包括1。元素的集合可以指全部元素的子集、或全部元素的整体。
如此处使用的，术语“多个”应指“两个或多个”。
如此处使用的，术语“穿透辐射”指每个光子能量足够在实质性和可使用的程度上穿透感兴趣的材料的电磁辐射，并且包括X射线和更多高能辐射形式。出于方便，可以使用、但不限于术语“X射线”作为本发明的范围内采用的穿透辐射的实施例。
穿透辐射与物质的相互作用一般能够被分类成散射或吸收过程。两种类型的过程从校准的(即，方向性的)射束中移除X射线光子；散射过程通过将光子偏转至新的方向上进行此操作(通常无能量损失)，而吸收过程仅从射束中移除光子。
出于启发式方便，并且在此处以及在任何所附权利要求中，方位性指定可以相对于局部表面特征。因此，例如，“水平的”表示与停放地面上的卡车的车床平行的平面，无论地面的局部表面是否为严格的水平或其自身在坡道上。
“移动平台”可以指卡车、拖车、或能够被容易地移至新位置的任何其他输送机。如本说明书和所附权利要求中使用的，“车辆”包括可以从一个地方被驱动、推动、或拉动至另一地方的任何输送机，无论在陆地表面上或通过其他方式，包括在远程或自主控制下操作的输送机，根据实际情况来适配。仅出于本目的，术语“车辆”、“输送机”、“移动平台”是同义的，如此处使用和在任何所附权利要求中，进一步包括与相应输送机一起被输送的结构、部件、以及内含物。
“梁(pontine)”指具有桥的形状或“U形”形状。
如本说明书和所附权利要求中使用的，术语“图像”指任意多维表示法，无论是有形或其他可察觉形式或其他形式，因此，尽管不一定必须是一对一的映射，然而，某一特性的值与和物理空间内的对象的二维坐标对应的多个位置中的每个相关联。因此，例如，诸如原子数等某一特征的空间分布的图形显示以一种或多种颜色构成图像。计算机存储器或全息介质中的数字的阵列也是如此。相似地，“成像”指人出于视觉检查而对涉及的物理特性的渲染。
此处描述的本发明的实施方式用于表征被检查车辆中可以包含的材料、或货物的物品、或货物容器，并且由此不易于受视觉详细审查的影响。材料的特性(可能是非侵入性检查的对象并且可能导致自身使用本发明教导的设备进行检测及方法)包括但不限于电子密度、原子数、质量密度、线性维数和形状、以及自主发射(诸如，由于裂变或放射性衰减等)。通过利用穿透辐射与物质相互作用的各个物理过程的优势揭示这些特性。
图2中示出了重型汽车发动机的驱动列200的整体布局，描述了发动机205、变速器207、驱动轴210、后差速器212、以及后桥(rear axle，后轴)215。
根据本发明的实施方式，如现在参考图3描述的，采用的自动手动变速器系统307提供精确的慢速运动，以使得X射线检查系统100(图1所示)平移通过被检查对象124(图1所示)。例如，被检查对象124可以是车辆、货物容器、或经过X射线检查的任何其他物质，并且此处可以被简称为“对象”。图3以横截面示意性地描述了检查车辆401的重型汽车发动机的驱动列300的元件(图4所示)。出于本说明书和任何所附权利要求之目的，自动手动变速器(automated manual transmission，手自动变速箱)(AMT)系统307应指在不干涉驾驶员的情况下平稳地执行与一连串档位啮合的离合器操作的任何变速器。通过传感器及确定平稳离合器啮合所需的时间和扭矩的中央处理器实现此操作。从诸如俄亥俄州克利夫兰的伊顿集团(Eaton Corp.)等供应商可以商购AMT系统，以用于重型汽车应用等应用。在本发明的范围内，可以驱动任意数目的轮(构成输送机的轮的“组”)。AMT系统将手动换挡的中型卡车变速器与自动离合档位选择机构及计算机控制相结合。一些单元利用“双离合器”技术对档位做出更为无缝的改变。AMT系统不是车辆上能够携带X射线检查系统的标准装备，即，范围低于15总吨数的中型卡车。AMT系统与典型地自动变速器的不同之处在于其不使用发动机与变速器之间的流体耦接扭矩转换器。因此，在车辆加速时，存在固定的低速齿轮比。
结合后桥差速器312的齿轮比(即，“最终驱动”比)和轮胎320的尺寸使用AMT系统307，轮胎320的尺寸被适配成允许检查车辆401在以低发动机RPM运行时以指定的扫描速度移动。图4示出了整合了检查车辆401的X射线检查系统400，检查车辆401整合了AMT系统307和后桥差速器312，后桥差速器312结合轮胎320被适配成允许检查车辆401(此处也被称为“卡车”)在以每分钟的发动机转数(RPM)的低速率运行时以指定的扫描速度移动。X射线检查系统安装在基座415上，基座415表征为运动入页面的方向。在一些操作模式中，检查车辆401可以闲置模式操作，并且在其他操作模式中，以其他发动机速率操作。实现所需功能不需要任何附加的系统，并且从发动机205(被另行称之为“底盘发动机”)直接导出全部原动力。
AMT系统307可以有利地支持中型卡车变速器中的“徐变模式(creep mode)”特征。该特征保持变速器处于指定的档位并且允许卡车以发动机徐变速度滑行。之前，更大变速器上可以使用该特征帮助半拖车卡车驾驶员在装载支架的区域内进行操纵，而不担心档位选择和停转。
现有技术的变速器中使用比250keV更大的X射线的X射线检查车辆是重量高至50000lbs并且比50000lbs更大的大型系统。因此，该现有技术系统中从来不可可能使用AMT系统。仅仅现在，随着新的市场部分已经发展为重约26000lbs或更小的车辆，即，标准US驾照(即，非CDL驾驶员)能够驾驶，可以首次考虑永远使用AMT系统。而且，仅具有足够低的端扭矩、适当的发动机RPM规范、以及发射控制的新型发动机可以使得客户全天以怠速使用车辆，而不需要切换至更小的柴油发电机来限制排放物。
而且，之前，典型的扫描速度与0.2m/s至0.4m/s一样低，处于徐变模式的AMT的操作的范围将是完全不可能的。只有满足升高的全部要求的成像技术达到改进，才变得可以近1m/s(2mph)的扫描速度操作检查车辆，且变得首次可以使用AMT。
根据本发明的进一步实施方式，可以采用两速度后桥。实现该扫描驱动解决方案所需的高度地降低，高与低最终驱动比之间的换挡能力是有用的(但不一定必须)。目前，在典型地针对26000lb车辆的重量评定时，制造商未做出两速度后桥，但是，被设计用于更重型卡车的装备能够适配于这些底盘。
下表中呈现了显示最终驱动比(包括两速度后桥)和轮胎尺寸的可变性如何影响车辆的速度(发动机怠速(750RPM-800RPM)和高速公路速度(2600RPM))的示例性驱动速度计算：
根据本发明的方面，可以按照下列方式进行X射线检查：
·驾驶员(未示出)布置待扫描的目标124(图1所示)、部署成像系统、并且按照标准操作规程对准卡车401(“驱动”变速器)。
·在车辆401停止并且压下制动踏板时，驾驶员选择变速器的最低档位(经由图5中所示的用户界面500完成，并且此处被另行称之为“键区换挡控制台”)并且选择“徐变驱动”变速器功能---保持所选择的档位并且能够支持变速器编程的功能。在一些实施方式中，最低档位的选择可以是变速器的缺省行为并且不需要用户激活。
·驾驶员释放制动器、并且仅足够压下加速器(如果全部)以使得车辆移动并且允许离合器完全啮合。
·驾驶员释放加速器，并且变速器将保持在适当档位上，从而以发动机怠速移动车辆。经由车辆的最终驱动比和轮胎尺寸的选择维持正确的最终速度(例如，通常为2mph)。
·当完成扫描时，驾驶员踩踏制动器来停止卡车401，然后，将变速器置回至“驱动”并且根据需要移动车辆。
根据本发明的规则的操作的优点包括操作安全，在于驾驶员仅需要依赖于车辆的本能控制---方向盘、制动踏板、加速器。此外，通过排除第二驱动系统，稳健性和可靠性可以有利地增加，可以降低成本。而且，系统重量可以更低并且具有更少的维护需求。
进一步地，根据本发明的实施方式，发动机205将在无附加发电机动力的情况下或者不需要经由动力输出(PTO)转换能量或变速箱的情况下驱动卡车。并且，鉴于在典型扫描驱动时，精调运动控制和反馈系统是困难的控制系统问题，根据本发明的系统依赖于车辆底盘的低复杂、高精确电子点火系统来维持固定的发动机RPM。在该系统中，发动机的转动惯量、驱动系统、以及车辆动力矩帮助稳定驱动速度，而非阻碍驱动速度稳定。
在一个实施方式中，图5中所示的用户界面500可以是另行以“档位切换”表示的任何结构，允许驾驶员或其他用户控制根据本发明的实施方式的自动手动变速器的控制操作。手动档位选择按钮504允许通过选择指示灯502显示的档位设置之间的换挡。还可以提供服务指示灯503和动力输出(PTO)指示灯501。
本发明的描述实施方式旨在仅是示例性的，并且多种变形和改造对本领域技术人员显而易见。该全部变形和改造旨在由所附权利要求限定的本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种用于对象的X射线检查的输送机，所述输送机包括：
a.基座，具有与运动的方向平行的纵向轴线；
b.多个轮，耦接至所述基座；
c.多个检测元件，沿着耦接至所述输送机的梁结构而设置；
d.穿透辐射源，耦接至所述输送机并且被设置成从单一位置辐射所述检测元件中的每个；以及
e.自动手动变速器，用于将来自发动机的动力耦合至所述多个轮的组，从而用于道路行进和X射线检查操作两者。
2.根据权利要求1所述的输送机，其中，所述输送机适配成在自主控制下运行。
3.根据权利要求1所述的输送机，其中，所述梁结构适配成在检查操作期间部署。
4.根据权利要求1所述的输送机，其中，所述自动手动变速器包括双离合器变速器。
5.根据权利要求1所述的输送机，进一步包括：后桥差速器，适配成以指定的速率提供所述输送机的运动。
6.根据权利要求1所述的输送机，其中，所述输送机的重量小于15吨。
7.一种用于检查对象的方法，所述方法包括：
a.从输送机的基座上的单一位置辐射多个检测元件中的每个，所述输送机具有多个轮，所述多个检测元件沿着耦接至所述输送机的梁结构而设置；以及
b.经由自动手动变速器将动力耦合至所述输送机的所述多个轮的组，从而用于道路行进和X射线检查操作两者。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，经由自动手动变速器耦合动力的步骤包括：经由双离合器变速器将动力耦合至所述多个轮的组。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，经由自动手动变速器耦合动力的步骤包括：经由后桥差速器将动力耦合至所述多个轮的组，所述后桥差速器适配成以指定的速率提供所述输送机的运动。
10.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：从所述输送机部署所述梁结构，以进行检查操作。
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