CN109961869A - 一种优化的辐照方法及加工系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种优化的辐照方法及加工系统,首先,利用重量采集模块和三维图像采集模块分别采集待辐照物的重量和三维图像信息,估算出待辐照物的辐照深度和平均密度;其次,应用影像信息采集模块采集待辐照物的影像信息;再次,应用智能分选模块按照所述待辐照物的平均密度、辐照深度和影像信息对待辐照物进行分选;最后,应用辐照模块对分选后的待辐照物应用合适的辐照装置和辐照参数进行辐照。这种优化的辐照方法及加工系统在保证待辐照物辐照效果的基础上充分利用了辐照装置的辐照剂量,还提高了辐照加工效率。
Description
技术领域
本发明属于辐照加工技术领域,具体涉及一种优化的辐照方法及加工系统。
背景技术
随着工业辐照装置的不断发展,应用辐照装置对医疗保健产品、药品和生物制品、食品、农副产品、化工产品等进行消毒、灭菌、杀虫、保鲜和改性等成为常用的技术手段,目前,常用的辐照装置主要有能量为10MeV的电子加速器辐照装置、能量低于5MeV的X射线辐照装置和γ射线辐照装置。
能量为10MeV的电子加速器辐照装置是目前国家批准的能量最高的用于辐射加工的民用电子加速器。10MeV电子束是灭菌的典型能量,10MeV电子束单一方向辐照待辐照物时,等效密度为1g/cm3时,穿透为4.99cm,此能量具有很好的穿透性而且穿透剂量均匀。但是一般电子束都是从单一方向照射产品,对规则包装的低密度产品加工效率极高,对很多高密度或者包装不规则的局部高密度产品辐照时,即便双面辐照,10MeV加速器在不破坏包装的前提下,无法达到辐照剂量要求。
电子束转化X射线的装置以5MeV转化为代表,其是目前国家批准的能量最高的用于辐射加工的电子束转化装置。X射线有类似于γ射线的穿透力,受待辐照物的包装尺寸、重量以及局部高密度材质等的影响较小,但是目前电子束转化X射线效率仅为5%左右,单位时间内的剂量率低下,无法满足大批量工业化生产需求。γ辐照装置是基于产品尽可能多吸收射线,剂量在产品中的分布可接受,常用的γ辐照装置的发生源主要为钴源,受待辐照物的包装尺寸、重量以及局部高密度材质的影响较小,但是γ射线会产生自发衰变,产生过程不受控,射线呈720°方向发散,单位空间内的能量利用率低,从而导致单位时间内产品接受剂量低。
综上所述,虽然辐照加工产业快速发展,但是辐照加工技术领域还面临着很多问题,如:当待辐照物为包装内容物分布不规则、种类随意性大、密度分布不均匀、不便分拣后重新填装以及法律层面辐照前禁止破损包装的物品时,只应用单一的辐照装置,很难满足产品的辐照要求。
发明内容
本发明的主要目的针对待辐照物为包装内容物分布不规则、密度分布不均匀或禁止破损外包装的物品应用常规的辐照方法达不到辐照要求的问题,提供了一种优化的辐照方法及加工系统。
为实现上述目的,本发明提供了一种优化的辐照方法,包括以下步骤:S1、采集待辐照物的重量信息;S2、采集待辐照物的三维图像信息;S3、采集待辐照物的影像信息;S4、对步骤S2采集的所述待辐照物的三维图像信息进行分析,得出待辐照物的辐照深度以及估算体积,并将步骤S2得出的所述待辐照物的估算体积与步骤S1的重量信息一一对应,估算出所述待辐照物的平均密度;S5、按照步骤S4得到的所述待辐照物的辐照深度、平均密度以及步骤S3采集的所述待辐照物的影像信息,对所述待辐照物进行分选;S6、对分选后的待辐照物应用合适的辐照装置和辐照参数进行辐照。
为实现上述目的,本发明还提供了一种优化的辐照加工系统,包括重量采集模块、三维图像采集模块、影像信息采集模块、智能分选模块、辐照模块和控制中心,所述控制中心分别与所述重量采集模块、所述三维图像采集模块、所述影像信息采集模块、所述智能分选模块和所述辐照模块通讯,所述控制中心对采集的所述待辐照物的重量信息、三维图像信息和影像信息进行分析并将分析数据实时传递到所述智能分选模块和所述辐照模块,所述智能分选模块对所述待辐照物进行分选,所述辐照模块对分选的所述待辐照物应用合适的辐照装置和辐照参数进行辐照加工。
作为本申请的进一步改进,所述三维图像采集模块包括视频拍照设备,在所述视频拍照设备上设有图像处理软件,应用所述视频拍照设备对所述待辐照物进行拍摄并对图像进行处理,得到所述待辐照物的三维图像信息。
作为本申请的进一步改进,所述影像信息采集模块包括X射线成像系统,所述X射线成像系统采集所述待辐照物的影像信息。
作为本申请的进一步改进,所述辐照模块的辐照装置包括电子加速器辐照装置、X射线辐照装置和γ射线辐照装置。
作为本申请的进一步改进,所述γ射线辐照装置为钴源γ射线辐照装置,所述X射线辐照装置为电子束转靶X射线辐照装置。
作为本申请的进一步改进,所述电子加速器辐照装置的能量为10MeV,所述X射线辐照装置的能量为5MeV。
作为本申请的进一步改进,所述辐照装置的辐照方式包括单一辐照装置辐照和组合辐照装置辐照。
作为本申请的进一步改进,所述智能分选模块将所述待辐照物按照易穿透待辐照物、局部含难穿透物质的易穿透待辐照物和难穿透待辐照物类别进行分选。
作为本申请的进一步改进,所述智能分选模块将所述待辐照物按照易穿透待辐照物、局部含难穿透物质的易穿透待辐照物和难穿透待辐照物类别进行分选;对所述易穿透待辐照物应用单一电子加速器辐照装置进行辐照,对所述难穿透待辐照物应用单一X射线辐照装置或γ射线辐照装置进行辐照,对所述局部含难穿透物质的易穿透待辐照物先应用电子加速器辐照装置进行整体辐照,再应用X射线辐照装置或γ射线辐照装置对待辐照物内的难穿透物质进行局部辐照。
本申请的有益效果在于,提供了一种优化的辐照方法及加工系统,将待辐照物的重量采集模块、三维图像信息采集模块、影像信息采集模块、智能分选模块与辐照模块结合在一起,利用这种优化的辐照加工系统能快速获取待辐照物的辐照深度、平均密度和影像信息,并利用智能分选模块按照所述待辐照物的辐照深度、平均密度和影像信息进行分选,对分选后的待辐照物应用合适的辐照装置和辐照参数进行辐照,这种辐照加工系统在保证待辐照物辐照效果的基础上充分利用了辐照装置的辐照剂量,还提高了辐照加工效率。
附图说明
图1为优化的辐照加工系统示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例,不用来限制本发明的范围。基于本申请中的实施例,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,都属于本申请保护的范围。
一种优化的辐照方法,包括以下步骤:S1、采集待辐照物的重量信息;S2、采集待辐照物的三维图像信息;S3、采集待辐照物的影像信息;S4、对步骤S2采集的所述待辐照物的三维图像信息进行分析,得出待辐照物的辐照深度以及估算体积,并将步骤S2得出的所述待辐照物的估算体积与步骤S1的重量信息一一对应,估算出所述待辐照物的平均密度;S5、按照步骤S4得到的所述待辐照物的辐照深度、平均密度以及步骤S3采集的所述待辐照物的影像信息,对所述待辐照物进行分选;S6、对分选后的待辐照物应用合适的辐照装置和辐照参数进行辐照。
如图1所示,一种优化的辐照加工系统,包括重量采集模块、三维图像采集模块、影像信息采集模块、智能分选模块、辐照模块和控制中心,所述控制中心分别与所述重量采集模块、所述三维图像采集模块、所述影像信息采集模块、所述智能分选模块和所述辐照模块通讯,所述控制中心采集待辐照物的重量信息、三维图像信息和影像信息进行分析并将分析数据实时传递到所述智能分选模块和所述辐照模块,所述智能分选模块对所述待辐照物进行分选,所述辐照模块对分选的所述待辐照物应用合适的辐照装置和辐照参数进行辐照加工。
本申请中,具体实施如下:首先,对待辐照物进行编号,所述的待辐照物可以为传染病院被服、利器盒等包装好的物品。其次,将待辐照物进行以下处理流程:
S1、利用重量采集模块对待辐照物进行称重,并将重量信息同步到所述控制中心,具体实施例如:所述待辐照物重量采集模块包括称重设备、第一打印设备和第一扫描设备,所述称重设备和第一打印设备通过蓝牙实现数据同步,应用第一打印设备打印所述待辐照物的重量信息,打印的待辐照物的重量信息可以通过人工也可以自动方式粘贴于待辐照物品上,所述第一扫描设备扫描待辐照物上的打印信息,并将待辐照物的重量数据同步到控制中心;
S2、利用三维图像采集模块采集待辐照物的三维图像信息,并将三维图像信息同步到所述控制中心,所述控制中心分析所述待辐照物的辐照深度和估算体积信息,具体实施例如:所述三维图像采集模块包括视频拍照设备、第二打印设备和第二扫描设备,在所述视频拍照设备上设有图像处理软件,应用所述视频拍照设备对所述待辐照物进行拍摄并对图像进行处理,得到所述待辐照物的三维图像信息。称重后的待辐照物传送至一个用于拍照或摄像的操作平台上,应用视频拍照设备采集待辐照物品的图像信息,应用图像处理软件对待辐照物品进行三维构图,得到待辐照物的辐照深度和估算体积,所述视频拍照设备和所述第二打印设备通讯连接,所述视频拍照设备得到的所述待辐照物的辐照深度和估算体积能同步到所述第二打印设备上,所述第二打印设备打印所述待辐照物的辐照深度和估算体积,打印的所述待辐照物的辐照深度和估算体积可以通过人工也可以自动方式粘贴于待辐照物品上,所述第二扫描设备扫描待辐照物上的打印信息,并将待辐照物的辐照深度和估算体积数据同步到控制中心。在所述控制中心中,同一待辐照物的重量信息、辐照深度信息和估算体积信息同步形成一一对应的关系;
S3、利用影像信息采集模块分析待辐照物的影像信息,并将影像信息传递到所述控制中心,所述控制中心对所述影像信息进行分析,具体实施例如:所述影像信息采集模块包括X射线成像系统、第三打印设备和第三扫描设备,所述X射线成像系统与所述第三打印设备通讯连接,应用X射线成像系统分析待辐照物的影像,采用X射线成像系统分析的所述待辐照物的影像信息可以同步到所述第三打印设备,采用第三打印设备打印所述待辐照物的影像信息,第三打印设备打印的待辐照物的影像信息可以通过人工也可以自动方式粘贴于待辐照物品上,所述第三扫描设备扫描待辐照物上的打印信息,并将待辐照物的影像信息同步到控制中心。同一辐照物的重量信息、辐照深度信息、估算体积和影像信息形成一一对应的关系。
S4、控制中心对步骤S2采集的所述待辐照物的辐照深度、估算体积以及步骤S1的重量信息一一对应,估算出所述待辐照物的平均密度;按照步骤S4得到的所述待辐照物的辐照深度、平均密度以及步骤S3采集的所述待辐照物的影像信息,利用智能分选模块对所述待辐照物进行分选。如:所述控制中心将所述待辐照物的辐照深度、平均密度和影像信息同步到智能分选模块,所述的智能分选模块对待辐照物进行分类,所述智能分选模块对所述待辐照物按照易穿透待辐照物、局部含难穿透物质的易穿透待辐照物和难穿透待辐照物类别进行分选,所述难穿透物质为含金属或高密度或高辐照深度的内容物。
S5、利用辐照模块对分选后的待辐照物进行辐照,针对不同的待辐照物应用合适的辐照装置和辐照参数进行辐照。
本申请中辐照模块的辐照装置有3种:电子加速器辐照装置、X射线辐照装置和γ射线辐照装置。进一步具体的,所述γ射线辐照装置为钴源γ射线辐照装置,所述X射线辐照装置为电子束转靶X射线辐照装置。待辐照物品分别被传送至辐照站的合适的辐照装置上,采用合适的辐照参数进行辐照处理,所述辐照装置的辐照方式包括单一辐照装置辐照和组合辐照装置辐照。对所述易穿透待辐照物应用单一电子加速器辐照装置进行辐照;对所述难穿透待辐照物应用单一X射线辐照装置或γ射线辐照装置进行辐照;对所述局部含难穿透物质的易穿透待辐照物先应用电子加速器辐照装置进行整体辐照,再应用X射线辐照装置或γ射线辐照装置对待辐照物进行难穿透物质的局部辐照。所述电子加速器辐照装置的能量可调,但一般为10MeV,所述辐照的工艺为单面辐照或双面辐照,不含金属的待辐照物综合考量平均密度和辐照深度来选择是单面辐照还是双面辐照,使之达到最低的剂量要求,参考依据如下:针对10MeV电子加速器辐照装置,通常情况下,等效密度为1g/cm3时,理论照射深度为4.99cm。所述X射线辐照装置的能量可调,但一般为5MeV,所述辐照的工艺为单面辐照或双面辐照,含金属的待辐照物或不含金属的待辐照物综合考量平均密度和辐照深度来选择是单面辐照还是双面辐照,使之达到最低的剂量要求,参考依据如下:针对5MeV X射线辐照装置,通常情况下,等效密度为1g/cm3时,理论照射深度为19cm。所述钴源γ射线辐照装置的能量可调,所述辐照的工艺为单面辐照或双面辐照,含金属的待辐照物或不含金属的待辐照物综合考量平均密度和辐照深度来选择是单面辐照还是双面辐照,使之达到最低的剂量要求。
本申请中,所述待辐照物的平均密度待估算法可用于指导单一辐照装置的装载模式优化,也可用于一个辐照站内多种辐照装置的优化组合,为辐照站建设的设计论证提供必要的工具,从跟本上提升辐照站的运行效率。该方法不同于通过流行病学调查统计,建立大数据库,并对数据的分布情况进行分析的方法。该方法是对拟采用辐照加工处理的批量货物单个识别、估算其平均密度、辐照深度,然后进行分选与排布,根据不同的密度估值和辐照深度选择合适的辐照装置进行辐照加工。该方法特别适用于包装内容物分布不规则、种类随意性大、密度分布不规则、不便分拣后重新填装,以及法律层面辐照前禁止破损包装的物品。采用该方法,将极大的提升未知密度被照射物品的辐照加工效率,提高辐照加工效果的可靠性。
综上所述,不同的辐照装置在辐照加工技术领域各有优缺点,辐照加工技术领域常用的辐照加工装置如:10MeV的电子加速器装置、5MeV的X射线转靶装置和钴源的γ射线装置,应用常用辐照装置中的任意一种在处理未知的大批量物品时,辐照加工效果可靠性、能量利用率和加工效率均难以兼顾。本申请针对现行辐照站在处理未知大批量物品时存在的问题,提供了一种优化的辐照方法及加工系统,将待辐照物的重量采集模块、三维图像信息采集模块、影像信息采集模块、智能分选模块与辐照模块结合在一起,利用这种优化的辐照加工系统能快速获取待辐照物的辐照深度、平均密度和影像信息,并利用智能分选模块按照所述待辐照物的辐照深度、平均密度和影像信息进行分选,对分选后的待辐照物应用合适的辐照装置和辐照参数进行辐照,针对不同的待辐照物还设计了合适的辐照方式,所述的辐照方式可以为单一辐照装置辐照也可以为组合辐照装置进行辐照,这种有针对性的辐照加工系统设计在保证待辐照物辐照效果的基础上充分利用了辐照装置的辐照剂量,还提高了辐照加工效率。
需要强调的是:以上仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种优化的辐照方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、采集待辐照物的重量信息;
S2、采集待辐照物的三维图像信息;
S3、采集待辐照物的影像信息;
S4、对步骤S2采集的所述待辐照物的三维图像信息进行分析,得出待辐照物的辐照深度以及估算体积,并将步骤S2得出的所述待辐照物的估算体积与步骤S1的重量信息一一对应,估算出所述待辐照物的平均密度;
S5、按照步骤S4得到的所述待辐照物的辐照深度、平均密度以及步骤S3采集的所述待辐照物的影像信息,对所述待辐照物进行分选;
S6、对分选后的待辐照物应用合适的辐照装置和辐照参数进行辐照。
2.一种优化的辐照加工系统,其特征在于,包括重量采集模块、三维图像采集模块、影像信息采集模块、智能分选模块、辐照模块和控制中心,所述控制中心分别与所述重量采集模块、所述三维图像采集模块、所述影像信息采集模块、所述智能分选模块和所述辐照模块通讯,所述控制中心对采集的待辐照物的重量信息、三维图像信息和影像信息进行分析并将分析数据实时传递到所述智能分选模块和所述辐照模块,所述智能分选模块对所述待辐照物进行分选,所述辐照模块对分选的所述待辐照物应用合适的辐照装置和辐照参数进行辐照加工。
3.根据权利要求2所述的优化的辐照加工系统,其特征在于,所述三维图像采集模块包括视频拍照设备,在所述视频拍照设备上设有图像处理软件,应用所述视频拍照设备对所述待辐照物进行拍摄并对图像进行处理,得到所述待辐照物的三维图像信息。
4.根据权利要求2所述的优化的辐照加工系统,其特征在于,所述影像信息采集模块包括X射线成像系统,所述X射线成像系统采集所述待辐照物的影像信息。
5.根据权利要求2所述的优化的辐照加工系统,其特征在于,所述辐照模块的辐照装置包括电子加速器辐照装置、X射线辐照装置和γ射线辐照装置。
6.根据权利要求5所述优化的辐照加工系统,其特征在于,所述γ射线辐照装置为钴源γ射线辐照装置,所述X射线辐照装置为电子束转靶X射线辐照装置。
7.根据权利要求6所述的优化的辐照加工系统的辐照方法,其特征在于,所述电子加速器辐照装置的能量为10MeV,所述X射线辐照装置的能量为5MeV。
8.根据权利要求2所述的优化的辐照加工系统的辐照方法,其特征在于,所述辐照装置的辐照方式包括单一辐照装置辐照和组合辐照装置辐照。
9.根据权利要求2所述的优化的辐照加工系统,其特征在于,所述智能分选模块将所述待辐照物按照易穿透待辐照物、局部含难穿透物质的易穿透待辐照物和难穿透待辐照物类别进行分选。
10.根据权利要求5所述的优化的辐照加工系统,其特征在于,所述智能分选模块将所述待辐照物按照易穿透待辐照物、局部含难穿透物质的易穿透待辐照物和难穿透待辐照物类别进行分选;对所述易穿透待辐照物应用单一电子加速器辐照装置进行辐照,对所述难穿透待辐照物应用单一X射线辐照装置或γ射线辐照装置进行辐照,对所述局部含难穿透物质的易穿透待辐照物先应用电子加速器辐照装置进行整体辐照,再应用X射线辐照装置或γ射线辐照装置对待辐照物内的难穿透物质进行局部辐照。
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