CN108549111B - 一种移动式车内全景x射线背散射扫描安检装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种移动式车内全景X射线背散射扫描安检装置，包括飞点扫描模块、电控机械臂、数控机箱、远程终端，电控机械臂用于使飞点扫描模块伸入轿车内部，并调整其空间姿态，控制扫描速度、角度及范围；飞点扫描模块用于产生在XY平面内扫描的一维细光束；数控机箱用于整套安检装置光、机、电的集中控制；远程终端用于对电控机械臂的空间位置控制、飞点扫描模块扫描速度控制、探测器阵列采样率控制，并实时显示扫描结果。与现有技术相比，本发明装置能够解决目前小型车辆内部夹层藏匿毒品、爆炸物等违禁品难以查缉的问题，同时该安检装置的应用能够克服缉毒前线对于车辆内部藏毒检测量大，检测时间长，检测过程繁琐的困境。

Description

一种移动式车内全景X射线背散射扫描安检装置

技术领域

本发明涉及X射线背散射成像安检领域，尤其是涉及一种移动式车内全景X射线背散射扫描安检装置。

背景技术

目前，针对汽车内部，如在皮质座椅夹层内、塑料内饰夹层内藏匿毒品、爆炸物等违禁品，缺乏直接有效的安检技术。通常采用人工检查的方式，通过打开内饰夹层或者皮质座椅进行检查，很大程度上依赖安检人员的经验，具有很大的不确定性，因此查缉的准确率极低。

X射线具有很强的穿透性，能够检测隐藏于轿车内部的毒品或爆炸物。通常X射线安检技术包括透视成像和背散射成像。透视成像利用物质对X射线吸收系数的不同来区分物质种类，结合物品的形状来判断是否为危险品。透视成像对于金属物品，例如枪支、刀具具有很好的查缉效果，但是由于毒品、爆炸物等违禁品主要由低原子序数物质构成且密度较低，对高能X射线的吸收很弱，几乎是“透明的”，所以透视成像对其检测效果很差，特别是对于隐藏于金属物质夹层的毒品或爆炸物。X射线背散射安检技术，区别于透视技术，其基于探测康普顿背散射信号实现对物质的检测。多数违禁品，例如毒品和爆炸物等低原子序数、低密度物质的散射信号明显强于金属类物质，因此，X射线背散射技术特别适合于探测毒品、爆炸物等违禁品。另外，背散射安检装置的射线源和探测器位于同一侧，这有助于背散射设备的小型化、轻便化。

目前常见的针对车辆的X射线背散射安检装置，多数为龙门架结构和车载式背散射车，这两种安检装置通过对车辆整体的扫描来实现对车辆的检查，适合于检测大体量的非金属违禁品(毒品、塑胶炸药等)。但是，上述装置的射线源和探测器均距离车辆内部的待测物品较远，一般约2～3m，所以对于少量违禁品而言，探测到的有效信号将极其微弱，图像信噪比差，甚至无法有效探测。另外，车辆复杂的零部件对违禁品的遮挡和图像的重叠也会增加检测的难度。所以，传统的X射线背散射装置在检测车辆夹层中小体量违禁品方面存在很大的困难，也是一直以来无法解决的瓶颈问题。

发明内容

本发明的目的就是为了针对传统X射线背散射安检装置的不足，而提供一种移动式车内全景X射线背散射扫描安检装置。

本发明装置可以通过远程无线控制将背散射探测单元伸入车辆内部，既可以对车辆内部做全景扫描，也可以针对特定位置进行定点扫描检测，在大幅度的提高探测准确性的同时避免了射线对操作人员的辐射危害。

本发明装置能够解决目前小型车辆内部夹层藏匿毒品、爆炸物等违禁品难以查缉的问题，同时该安检装置的应用能够克服缉毒前线对于车辆内部藏毒检测量大，检测时间长，检测过程繁琐的困境。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种移动式车内全景X射线背散射扫描安检装置，包括飞点扫描模块、电控机械臂、数控机箱、远程终端，

所述飞点扫描模块连接在电控机械臂上，所述飞点扫描模块可沿X轴伸缩，沿Y轴升降，且可绕X轴与Y轴旋转，所述电控机械臂用于使飞点扫描模块伸入轿车内部，并调整其空间姿态，控制扫描速度、角度及范围；

所述飞点扫描模块包含X射线源、狭缝模块组、探测器阵列，所述狭缝模块组设置在X射线源与探测器阵列之间，所述飞点扫描模块用于产生在XY平面内扫描的一维细光束；

所述数控机箱与电控机械臂、X射线源、探测器阵列连接，所述数控机箱用于整套安检装置光、机、电的集中控制；

所述远程终端与数控机箱连接，用于对电控机械臂的空间位置控制、飞点扫描模块扫描速度控制、探测器阵列采样率控制，并实时显示扫描结果；

其中，X、Y、Z表示空间直角坐标系。

在本发明的一个实施方式中，所述电控机械臂包括沿Y轴设置的电控机械臂主体及沿X轴设置的分段式伸缩机械臂，所述分段式伸缩机械臂一端通过升降结构连接在电控机械臂主体上，且可沿电控机械臂主体上下移动，所述分段式伸缩机械臂另一端连接飞点扫描模块。

分段式伸缩机械臂可根据车辆大小以及所需检测的部位，控制飞点扫描模块进入车内的深度。

升降结构用于调整飞点扫描模块的高度，以适配不同车辆。

在本发明的一个实施方式中，所述飞点扫描模块通过绕Y轴的电动转轴关节设置在安装框架上，所述安装框架通过绕X轴的电动转轴关节连接在分段式伸缩机械臂的末端，所述飞点扫描模块通过绕Y轴的电动转轴关节实现绕Y轴转动，所述飞点扫描模块通过绕X轴的电动转轴关节实现绕X轴转动，从而实现任意角度的全景扫描。

在本发明的一个实施方式中，所述狭缝模块组包括一级狭缝、二级径向狭缝圆盘及电机，所述X射线源、一级狭缝、二级径向狭缝圆盘、探测器阵列依次排列设置，所述电机与二级径向狭缝圆盘连接，带动二级径向狭缝圆盘转动，所述二级径向狭缝圆盘为径向分布由狭缝的圆盘，所述一级狭缝用于产生扇形平面光束，所述二级径向狭缝圆盘用于产生二级狭缝，所述电机用于控制二级径向狭缝圆盘转速从而控制细光束的扫描速度。

所述一级狭缝为沿Y轴方向开设的狭缝。

所述二级径向狭缝圆盘上沿圆盘径向均匀分布有多个狭缝，所述二级径向狭缝圆盘上狭缝位于YZ平面上。

在本发明的一个实施方式中，所述数控机箱内部包含中央电源模块、中央控制模块、数据采集模块以及无线传输模块，

所述中央电源模块与中央控制模块、数据采集模块、无线传输模块、X射线源、电机、探测器阵列、电控机械臂连接，

所述中央控制模块分别与数据采集模块、无线传输模块、X射线源、电机、探测器阵列、电控机械臂连接，

所述数据采集模块还与探测器阵列连接，

所述无线传输模块同时与数据采集模块、中央控制模块及远程终端连接，

所述中央电源模块用于对中央控制模块、数据采集模块、无线传输模块、X射线源、电机、探测器阵列、电控机械臂供电，所述中央控制模块用于整套安检装置光、机、电的集中控制，所述数据采集模块用于对探测器阵列输出的信号采集，并进行图像处理，所述无线传输模块用于将中央控制模块的控制信号，以及数据采集模块的数据信号传输至远程终端，

所述远程终端用于对电控机械臂的空间位置控制、飞点扫描模块扫描速度控制、探测器阵列采样率控制，并实时显示扫描结果。

在本发明的一个实施方式中，所述电控机械臂主体顶部设置有把手，当需要移动装置时，可根据需要通过把手推动整个装置。优选地，把手为一体式把手。

在本发明的一个实施方式中，所述电控机械臂主体与数控机箱均设置在支撑板上，所述支撑板下方设置有万向轮，优选地，所述万向轮为带锁紧的重载万向轮。

本发明基于X射线背散射成像技术，对轿车内部实现全景扫描安检，能够对轿车内饰夹层中藏匿毒品、爆炸物等违禁品实现有效检测，能够克服缉毒前线对于车辆内部藏毒检测量大，检测时间长，检测过程繁琐的困境。

与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

1、弥补了针对小型轿车内部空间安检上的空白。

2、能够有效的检测藏匿在车内夹层中的毒品、爆炸物等违禁品。

3、装置小型化，可移动，使用环境没有特殊要求。

附图说明

图1为实施例1中移动式车内全景X射线背散射扫描安检装置的立体结构示意图；

图2为飞点扫描模块内部结构示意图；

图3为数控机箱内部各模块间的组成关系示意图。

图中：1为飞点扫描模块，2为X射线源，3为一级狭缝，4为二级径向狭缝圆盘，5为电机，6为探测器阵列，7为绕Y轴的电动转轴关节，8为绕X轴的电动转轴关节，9为分段式伸缩机械臂，10为把手，11为升降结构，12为数控机箱，13为万向轮，14为电控机械臂主体，15为细光束扫描范围，16为中央电源模块，17为中央控制模块，18为数据采集模块，19为无线传输模块，20为远程终端。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

一种移动式车内全景X射线背散射扫描安检装置，如图1所示，包括飞点扫描模块1、电控机械臂、数控机箱12、远程终端20，飞点扫描模块1连接在电控机械臂上，飞点扫描模块1可沿X轴伸缩，沿Y轴升降，且可绕X轴与Y轴旋转，电控机械臂用于使飞点扫描模块1伸入轿车内部，并调整其空间姿态，控制扫描速度、角度及范围；飞点扫描模块1包含X射线源2、狭缝模块组、探测器阵列6，狭缝模块组设置在X射线源2与探测器阵列6之间，飞点扫描模块1用于产生在XY平面内扫描的一维细光束；数控机箱12与电控机械臂、X射线源2、探测器阵列6连接，数控机箱12用于整套安检装置光、机、电的集中控制；远程终端20与数控机箱12连接，用于对电控机械臂的空间位置控制、飞点扫描模块1扫描速度控制、探测器阵列6采样率控制，并实时显示扫描结果；其中，X、Y、Z表示空间直角坐标系。

参考图1，电控机械臂包括沿Y轴设置的电控机械臂主体14及沿X轴设置的分段式伸缩机械臂9，分段式伸缩机械臂9一端通过升降结构11连接在电控机械臂主体14上，且可沿电控机械臂主体14上下移动，分段式伸缩机械臂9另一端连接飞点扫描模块1。分段式伸缩机械臂9可根据车辆大小以及所需检测的部位，控制飞点扫描模块1进入车内的深度。升降结构11用于调整飞点扫描模块1的高度，以适配不同车辆。飞点扫描模块1通过绕Y轴的电动转轴关节7设置在安装框架上，安装框架通过绕X轴的电动转轴关节8连接在分段式伸缩机械臂9的末端，飞点扫描模块1通过绕Y轴的电动转轴关节7实现绕Y轴转动，飞点扫描模块1通过绕X轴的电动转轴关节8实现绕X轴转动，从而实现任意角度的全景扫描。

电控机械臂主体14顶部设置有把手10，当需要移动装置时，可根据需要通过把手10推动整个装置。优选地，把手为一体式把。

电控机械臂主体14与数控机箱12均设置在支撑板上，支撑板下方设置有万向轮13，优选地，万向轮13为带锁紧的重载万向轮。

参考图2，狭缝模块组包括一级狭缝3、二级径向狭缝圆盘4及电机5，X射线源2、一级狭缝3、二级径向狭缝圆盘4、探测器阵列6依次排列设置，探测器阵列6分列于细光束扫描范围15两侧。电机5与二级径向狭缝圆盘4连接，带动二级径向狭缝圆盘4转动，二级径向狭缝圆盘4为径向分布由狭缝的圆盘，一级狭缝3用于产生扇形平面光束，二级径向狭缝圆盘4用于产生二级狭缝，电机5用于控制二级径向狭缝圆盘4转速从而控制细光束的扫描速度。一级狭缝3为沿Y轴方向开设的狭缝。二级径向狭缝圆盘4上沿圆盘径向均匀分布有多个狭缝，二级径向狭缝圆盘4上狭缝位于YZ平面上。X射线源2发出的锥形光束经一级狭缝3后形成扇形平面光束，再经二级径向狭缝圆盘4后形成在XY平面内扫描的一维细光束。

参考图3，数控机箱12内部包含中央电源模块16、中央控制模块17、数据采集模块18以及无线传输模块19，中央电源模块16与中央控制模块17、数据采集模块18、无线传输模块19、X射线源2、电机5、探测器阵列6、电控机械臂连接，中央控制模块17分别与数据采集模块18、无线传输模块19、X射线源2、电机5、探测器阵列6、电控机械臂连接，数据采集模块18还与探测器阵列6连接，无线传输模块19同时与数据采集模块18、中央控制模块17及远程终端20连接，中央电源模块16用于对中央控制模块17、数据采集模块18、无线传输模块19、X射线源2、电机5、探测器阵列6、电控机械臂供电，中央控制模块17用于整套安检装置光、机、电的集中控制，数据采集模块18用于对探测器阵列6输出的信号采集，并进行图像处理，无线传输模块19用于将中央控制模块17的控制信号，以及数据采集模块18的数据信号传输至远程终端20，远程终端20用于对电控机械臂的空间位置控制、飞点扫描模块1扫描速度控制、探测器阵列6采样率控制，并实时显示扫描结果。

该实施例同时提供了一种基于X射线背散射的车内全景扫描安检方法，包括以下步骤：

1、安检人员通过把手10将安检装置移动到待检车辆边上，并打开车门。通过远程终端20，操控电动机械臂升降结构11，使飞点扫描模块1达到能进入车内的高度。操控电动机械臂分段伸缩结构9，使飞点扫描模块1进入到车内。操控两个电动转轴关节，确定飞点扫描模块1所需检测的区域。

2、安检人员可根据实际需求，设定整个安检过程所需的扫描速度，扫描精度，远程终端20自动控制相关模块参数，以满足要求。

3、扫描过程中，探测器阵列6所采集的数据，通过数据采集模块18采集并处理，通过无线传输模块19，在远程终端20上实时显示所安检区域的扫描结果。

本发明基于X射线背散射成像技术，对轿车内部实现全景扫描安检，能够对轿车内饰夹层中藏匿毒品、爆炸物等违禁品实现有效检测，能够克服缉毒前线对于车辆内部藏毒检测量大，检测时间长，检测过程繁琐的困境。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种移动式车内全景X射线背散射扫描安检装置，其特征在于，包括飞点扫描模块、电控机械臂、数控机箱、远程终端，

所述飞点扫描模块连接在电控机械臂上，所述飞点扫描模块可沿X轴伸缩，沿Y轴升降，且可绕X轴与Y轴旋转，所述电控机械臂用于使飞点扫描模块伸入轿车内部，并调整其空间姿态，控制扫描速度、角度及范围；

所述飞点扫描模块包含X射线源、狭缝模块组、探测器阵列，所述狭缝模块组设置在X射线源与探测器阵列之间，所述飞点扫描模块用于产生在XY平面内扫描的一维细光束；

所述数控机箱与电控机械臂、X射线源、探测器阵列连接，所述数控机箱用于整套安检装置光、机、电的集中控制；

所述远程终端与数控机箱连接，用于对电控机械臂的空间位置控制、飞点扫描模块扫描速度控制、探测器阵列采样率控制，并实时显示扫描结果；

所述电控机械臂包括沿Y轴设置的电控机械臂主体及沿X轴设置的分段式伸缩机械臂，所述分段式伸缩机械臂一端通过升降结构连接在电控机械臂主体上，且可沿电控机械臂主体上下移动，所述分段式伸缩机械臂另一端连接飞点扫描模块；

所述数控机箱内部包含中央电源模块、中央控制模块、数据采集模块以及无线传输模块，

所述中央电源模块与中央控制模块、数据采集模块、无线传输模块、X射线源、电机、探测器阵列、电控机械臂连接，

所述中央控制模块分别与数据采集模块、无线传输模块、X射线源、电机、探测器阵列、电控机械臂连接，

所述数据采集模块还与探测器阵列连接，

所述无线传输模块同时与数据采集模块、中央控制模块及远程终端连接，

所述中央电源模块用于对中央控制模块、数据采集模块、无线传输模块、X射线源、电机、探测器阵列、电控机械臂供电，所述中央控制模块用于整套安检装置光、机、电的集中控制，所述数据采集模块用于对探测器阵列输出的信号采集，并进行图像处理，所述无线传输模块用于将中央控制模块的控制信号，以及数据采集模块的数据信号传输至远程终端，

所述远程终端用于对电控机械臂的空间位置控制、飞点扫描模块扫描速度控制、探测器阵列采样率控制，并实时显示扫描结果；

其中，X、Y、Z表示空间直角坐标系；

所述飞点扫描模块通过绕Y轴的电动转轴关节设置在安装框架上，所述安装框架通过绕X轴的电动转轴关节连接在分段式伸缩机械臂的末端，所述飞点扫描模块通过绕Y轴的电动转轴关节实现绕Y轴转动，所述飞点扫描模块通过绕X轴的电动转轴关节实现绕X轴转动；

所述狭缝模块组包括一级狭缝、二级径向狭缝圆盘及电机，所述X射线源、一级狭缝、二级径向狭缝圆盘、探测器阵列依次排列设置，所述电机与二级径向狭缝圆盘连接，带动二级径向狭缝圆盘转动，所述二级径向狭缝圆盘为径向分布由狭缝的圆盘，所述一级狭缝用于产生扇形平面光束，所述二级径向狭缝圆盘用于产生二级狭缝，所述电机用于控制二级径向狭缝圆盘转速从而控制细光束的扫描速度。

2.根据权利要求1所述的一种移动式车内全景X射线背散射扫描安检装置，其特征在于，所述一级狭缝为沿Y轴方向开设的狭缝。

3.根据权利要求1所述的一种移动式车内全景X射线背散射扫描安检装置，其特征在于，所述二级径向狭缝圆盘上沿圆盘径向均匀分布有多个狭缝，所述二级径向狭缝圆盘上狭缝位于YZ平面上。

4.根据权利要求1所述的一种移动式车内全景X射线背散射扫描安检装置，其特征在于，所述电控机械臂主体顶部设置有把手。

5.根据权利要求1所述的一种移动式车内全景X射线背散射扫描安检装置，其特征在于，所述电控机械臂主体与数控机箱均设置在支撑板上，所述支撑板下方设置有万向轮。