CN113740355B - 一种射线检测机器人的边界防护方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种射线检测机器人边界防护方法及系统，所述边界防护方法包括，第一激光雷达和第二激光雷达对角设置，第一标识杆和第二标识杆对角设置，通过第一激光雷达、第二激光雷达、第一标识杆和第二标识杆限定联锁区的边界，待检测物放置在联锁区内，射线检测机器人在联锁区内利用射线对待检测物进行检测；在所述联锁区之外为预警区，其中，当检测到有人或物闯入联锁区时，射线检测机器人停止发出射线；当检测到有人或物进闯入预警区时，直接发出警告，或者根据闯入的人或物的接近速度和/或接近距离确定是否发出警告。采用这样的方案可有效保证防护区周边人员的人身安全，机器人作业不易被意外打断。

Description

一种射线检测机器人的边界防护方法及系统
技术领域
本申请涉及一种射线检测技术，尤其是涉及一种射线检测机器人的边界设置方法、待检物停放判断方法、边界防护方法及系统。
背景技术
对于X射线类作业，通常需要限定一个防护区，防护区以内的射线剂量水平通常超过公众允许接受的剂量范围。为了保障公众安全，需要将这个防护区隔离出来，禁止无关人员闯入。
当前边界隔离技术多采用光电对射或拉警戒带的方法。而拉警戒带的方法过于依赖公众的自觉性，难以阻止个别人员的好奇心理，易发生误闯入危险，需要人工进行边界维护
而使用光电对射需要将两组光电对射进行对准，操作较为复杂，防护区越大则操作难度越大。
并且，当前使用的技术，一旦发现有人闯入则立即切断X射线输出，由于没有预防措施，X射线作业容易被误打断。
发明内容
本申请的目的在于提供一种能够解决上述任一问题的边界防护方法及系统，具体而言，本申请提供一种射线检测机器人的边界防护系统的边界设置方法，所述边界防护系统包括第一激光雷达、第二激光雷达、第一标识杆和第二标识杆，其中，该第一激光雷达和第二激光雷达对角设置，该第一标识杆和第二标识杆对角设置，进而限定了联锁区的边界，联锁区用于放置待检测物；其中，所述方法包括：第一激光雷达和/或第二激光雷达检测联锁区的范围是否符合辐射防护要求，并且检测摆放出的联锁区的形状是否符合预定的形状要求，如果范围过大或过小或者形状不符合要求，则提示重新摆放第一激光雷达、第二激光雷达、第一标识杆和第二标识杆。
在一个方案中，所述检测检测联锁区的范围和/或形状是否符合射线防护要求包括：通过结合第一激光雷达和第二激光雷达自身的位置对第一激光雷达和第二激光雷达扫描得到的标识杆的方位角和对应的距离数据进行计算，得到联锁区的面积大小和形状，通过将联锁区的当前形状与预期形状进行比较来判断形状是否符合要求，基于联锁区的当前面积、射线检测机器人发出射线的剂量、人体所能承受的安全辐射剂量来判断联锁区的范围是否符合辐射防护要求。
本申请还提供一种射线检测机器人的边界防护系统的待检物停放判断方法，所述边界防护系统包括第一激光雷达、第二激光雷达、第一标识杆和第二标识杆，其中，该第一激光雷达和第二激光雷达对角设置，第一标识杆和第二标识杆对角设置，进而限定了联锁区的边界，待检测物放置在联锁区内；其中，所述方法包括：第一激光雷达和/或第二激光雷达确定待检测物的位置和/或姿态是否符合要求，当发现待检测物的位置和/或姿态不符合要求时，指示对待检测物进行重新摆放。
在一个方案中，所述确定待检测物的位置和/或姿态是否符合要求包括待检测物是否触碰或靠近联锁区的边界、待检物体的四条边是否分别与联锁区的四条边平行、待检物体的中心是否位于联锁区的中心附近中至少一项。
在一个方案中，通过第一激光雷达和第二激光雷达检测待检测物的轮廓，并根据第一激光雷达和第二激光雷达扫描得到的方位角数据和距离数据，来确定待检测物的位置和/或姿态。
一种射线检测机器人的边界防护方法，将第一激光雷达和第二激光雷达对角设置，第一标识杆和第二标识杆对角设置，通过第一激光雷达、第二激光雷达、第一标识杆和第二标识杆限定联锁区的边界，待检测物放置在联锁区内，射线检测机器人在联锁区内利用射线对待检测物进行检测；在所述联锁区之外为预警区，其中，
当检测到有人或物闯入联锁区时，射线检测机器人停止发出射线；
当检测到有人或物进闯入预警区时，直接发出警告，或者根据闯入的人或物的接近速度和/或接近距离确定是否发出警告。
在一个方案中，闯入的人或物的接近速度大于一速度阈值时发出警告。
在一个方案中，闯入的人或物的接近距离小于一距离阈值时发出警告。
在一个方案中，根据人体所能承受的安全辐射剂量来设置联锁区的面积大小。
在一个方案中，检测是否有人或物闯入联锁区和预警区为同时进行；或者，先检测是否有人或物闯入联锁区，当判断没有人或物闯入联锁区时，再检测是否有人或物闯入预警区。
在一个方案中，所述预警区的边界到联锁区的对应边界的距离为2米-20米。
在一个方案中，所述判定人或物是否向联锁区接近以及接近速度和接近距离由第一激光雷达和/或第二激光雷达实现。
在一个方案中，所述预警区边缘处设置有多个标识点，所述标识点是设置在该位置的地面上的标识点或为第一激光雷达和第二激光雷达在地图中设定的四个虚拟点。
一种射线检测机器人的边界防护系统，所述系统包括第一激光雷达、第二激光雷达、第一标识杆和第二标识杆，其中，该第一激光雷达和第二激光雷达对角设置，第一标识杆和第二标识杆对角设置，进而限定了联锁区的边界，所述第一激光雷达和第二激光雷达还确定预警区的边界范围，第一激光雷达和第二激光雷达对进入预警区和联锁区的人或物进行实时扫描。
在一个方案中，所述系统通过控制中心与射线检测机器人通信，或者直接与机器人通信，进而执行上述任一方案中所述的边界防护方法。
采用这样的方案可有效保证防护区周边人员的人身安全，且使用起来方便、快捷。通过设有预警区，在人员接近联锁区以前进行警告，减少误闯入，机器人作业不易被意外打断，提高作业效率。并且可以有效检测待检测物的位置和/或姿态是否符合要求，提高了后续X光检测的准确度。
附图说明
图1是本申请边界安全动态检测系统示意图；
图2是本申请边界防护系统的边界设置方法流程图；
图3是本申请边界防护系统的待检物停放判断方法流程图；
图4是待检测停放状态图，A为停放过偏；B为停放过偏正常停放；
图5是本申请边界防护方法流程图；
图6是本申请另一方案边界防护方法流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域人员更好的理解本申请，下面结合附图和实施方法对本申请作进一步的详细描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例和实施例中的特征可以相互任意组合。
如图1-2所示，本申请提供一种射线检测机器人的边界防护系统的边界设置方法,所述边界防护系统包括第一激光雷达11、第二激光雷达12、第一标识杆21和第二标识杆22，其中，该第一激光雷达11和第二激光雷达12对角设置，该第一标识杆21和第二标识杆22对角设置，通过第一激光雷达、第二激光雷达、第一标识杆和第二标识杆限定了联锁区的边界；在所述联锁区之外为预警区。
其中，所述方法包括检测联锁区的范围是否符合射线防护要求，同时判断摆放出的联锁区的形状是否符合要求(例如，要求为矩形)，如果范围过大或过小，或者摆放的形状不符要求，则提示重新摆放第一激光雷达11、第二激光雷达12、第一标识杆21和第二标识杆22。如果联锁区的范围和形状符合要求，则进行下一步(图2中以A代替，例如是判断待检测物的位置和/或姿态是否符合求的步骤)。
在一个方案中，所述检测检测联锁区的范围是否符合射线防护要求由第一激光雷达11和第二激光雷达12实现。
在一个方案中，所述检测检测联锁区的范围和/或形状是否符合射线防护要求包括：通过结合第一激光雷达11和第二激光雷达12自身的位置对第一激光雷达11和第二激光雷达12扫描得到的标识杆的方位角和对应的距离数据进行计算，得到联锁区的面积大小和形状，通过将联锁区的当前形状与预期形状(例如，标准矩形)进行比较来判断形状是否符合要求(只要当前形状与预期形状的差别小于阈值即可)，基于联锁区的当前面积、射线检测机器人发出射线的剂量、人体所能承受的安全辐射剂量来判断联锁区的范围是否符合辐射防护要求。
采用这样的方案，可以及时判断联锁区是否符合要求，避免了在检测开始后才发现联锁区范围不符合要求的问题，节省了人力和时间。
如图3和4，本申请还提供一种射线检测机器人的边界防护系统的待检物停放判断方法，所述边界防护系统包括第一激光雷达11、第二激光雷达12、第一标识杆21和第二标识杆22，其中，该第一激光雷达11和第二激光雷达12对角设置，该第一标识杆21和第二标识杆22对角设置，通过第一激光雷达、第二激光雷达、第一标识杆和第二标识杆限定了联锁区的边界；在所述联锁区之外为预警区。将待检测物放置/停放在所述联锁区内，当发现待检测物的位置和/或姿态不符合要求时(如图4A)，发出警告，并指示对待检测物重新摆放(如图4B)。
在一个方案中，所述位置和/或姿态是否符合要求，包括是否触碰或靠近联锁区的边界、待检测物四条边是否分别与联锁区的四条边平行、待检物体的中心是否位于联锁区的中心附近等。
在一个方案中，所述位置和/或姿态的检测采用第一激光雷达11和第二激光雷达12实现。具体地，通过第一激光雷达11和第二激光雷达12检测待检测物的轮廓，并根据第一激光雷达和第二激光雷达扫描得到的方位角数据和距离数据，来确定待检测物的位置和/或姿态。
在一个方案中，将待检测物放置/停放在所述联锁区内的步骤是在联锁区的范围符合要求之后进行。
采用这样的方案，在射线检测前先对待检测物的位置和/或姿态是否符合要求，能够使得检测前保证待检测物的位置和姿态，提高了检测的精度和准确率。
如图5,6，本申请还提供一种射线检测机器人的边界防护方法，将第一激光雷达11、第二激光雷达12对角设置，将第一标识杆21和第二标识杆22对角设置。通过第一激光雷达11、第二激光雷达12、第一标识杆21和第二标识杆22限定联锁区的边界。所述联锁区内用于放置/停放待检测物。在联锁区外侧设置预警区，预警区用于当有活动的人或物(为了描述方便，下面的内容中，以“人”为例进行说明)进入时，发出警告。射线检测机器人发射的一定剂量的X射线，用于对待检测物进行检测。
当检测到有人闯入联锁区时，射线检测机器人停止发出X射线。当检测到有人进闯入预警区时，直接发出警告(如图5)；或者根据闯入的人的接近速度和/或接近距离确定是否发出警告(如图6)。
在一个方案中，所述方法还包括在射线检测机器人(或其他安检仪器)进入/驶入联锁区后，机器人与所述第一激光雷达11和/或第二激光雷达12通信，并设置只有在所述激光雷达发出允许信号的情况下机器人才能发出X射线(从而完成联锁开关的设置)。
在一个方案中，所述预警区的范围根据需要确定，并且由第一激光雷达11和第二激光雷达12的测距功能确定预警区的边界。
在另外的方案中，当检测到有人闯入预警区时，通过系统动态根据闯入人的接近速度和/或接近距离确定是否发出警告。例如，当系统判断闯入的人接近速度大于一速度阈值时发出警告；或者当系统判断闯入的人的接近距离小于一距离阈值时发出警告；或者当系统判断闯入的人接近速度大于一速度阈值且接近距离小于一距离阈值时发出警告。
如果判断闯入人的接近速度和/或接近距离不超过相应阈值，则不进行干预。
在一个方案中，所述速度阈值根据实际情况选择设置，例如环境大小、X射线剂量等等，一个方案中速度阈值可以选择为1.5-4米/秒中的某一值。
在一个方案中，所述距离阈值根据实际情况选择设置，例如环境大小、X射线剂量等等，一个方案中距离阈值可以选择为1-10米中的某一值。
在一个方案中，由第一激光雷达11和/或第二激光雷达12通过判断人员的位置及移动速度和移动方向确定接近速度和接近距离，所述接近速度为闯入人的移动速度中垂直临近的联锁区边界的方向的分量。所述接近距离为闯入人的位置距离临近的联锁区边界的数值。
在一个方案中，所述预警区的面积大小可根据实际情况选择，例如考虑环境大小、待检测物大小、根据人体所能承受的安全辐射剂量等等，在一些方案中，所述预警区的边界到联锁区的对应边界的距离为2米-20米。在预警区外是安全区，在安全区内人可自由活动，系统不会做出响应。
在一个方案中，所述警告可以由机器人发出。在另一个方案中，还包括单独的报警装置，例如，灯柱和/或喇叭等，所述警告又报警装置发出。
采用这样的方案可有效保证防护区周边人员的人身安全，方便、快捷。设有预警区，在人员接近联锁区以前进行警告，减少误闯入，机器人作业不易被意外打断，提高作业效率。并且可以有效检测待检测物的位置和/或姿态是否符合要求，提高了后续X光检测的准确度。
在一个方案中，所述预警区的边缘具有四个标识点，分别是第一标识点A、第二标识点B、第三标识点C和第四标识点D。
其中,第一激光雷达11、第一标识杆21、第一标识点A、第二标识点B、第三标识点C和第二标识杆22构成第一子预警区31。
第二激光雷达12、第一标识杆21、第一标识点A、第四标识点D、第三标识点C和第二标识杆22构成第二子预警区32。
其中，图中的形状和连线均是示意性的，实际中，第一标识点A、第二标识点B、第三标识点C和第四标识点D可以不是矩形。即预警区可以是其他四边形结构，而且预警区的边缘不一定是直线，可以是弧线，只要在激光雷达的测距范围内均可。
在一个方案中，所述标识点的数量也可以更多，例如3个、6个、8个等等。
优选的方案中，第一标识点A、第二标识点B、第三标识点C和第四标识点D是设置在该位置的地面上的标识点，也可以是第一激光雷达11和第二激光雷达12在地图中设定的四个虚拟点。
本申请还提供一种射线检测机器人的边界防护系统，所述系统包括第一激光雷达11、第二激光雷达12、第一标识杆21和第二标识杆22，其中，该第一激光雷达11和第二激光雷达12对角设置，第一标识杆21和第二标识杆22对角设置，进而限定了联锁区的边界，所述第一激光雷达11和第二激光雷达12还确定预警区的边界范围，第一激光雷达和第二激光雷达对进入预警区和联锁区的人或物进行实时扫描。
在一个方案中，所述系统通过控制中心与射线检测机器人通信，或者直接与机器人通信，进而执行上述任一方案所述的边界防护方法。
下面结合附图6说明有人闯入时，本申请射线检测机器人的边界防护系统的工作过程：
系统启动，进行实时检测；
检测是否有人闯入联锁区和预警区，如果都没有，则系统继续进行实时检测；如果有人闯入联锁区，射线检测机器人停止发出x射线；如果有人闯入预警区，则发出警告。
当闯入联锁区的人员离开后，射线检测机器人继续工作。
其中，所述检测是否有人闯入联锁区或预警区可同时进行，也可以优先检测是否有人闯入联锁区，当判断没有人闯入联锁区时，再检测是否有人闯入预警区。
在另一个方案中，当同时检测是否有人闯入联锁区和预警区时，如果有人闯入联锁区，则在射线检测机器人停止发出射线时，不对是否有人闯入预警区进行警告。
在一个方案中，当检测到有人闯入预警区时，通过系统动态判定人员是否向联锁区接近，如果是，则发出警告，要求该人员离开，反之则不进行干预。
在一个方案中所述判定人员是否向联锁区接近通过第一激光雷达11、第二激光雷达之一或两者一起实现。
在一个方案中，所述方法还包括检测待检测物的位置和/或姿态是否符合要求，如果不符合，发出警告提示重新摆放待检测物。
在一个方案中，由于不同的待检测物的尺寸有差别，使得联锁区的范围也会根据情况调整，因此，所述方法还包括，检测联锁区的范围是否符合要求。具体地，所述检测联锁区的范围是否符合要求为，将第一激光雷达11、第二激光雷达12、第一标识杆21和第二标识杆22围成的区域范围与预设的区域范围相比较。如果所述围成的区域范围与预设的区域范围相比过大或过小，则发出警告，提示重新摆放第一激光雷达11、第二激光雷达12、第一标识杆21和第二标识杆22，待摆放完成后，启动对联锁区、预警区的则边界防护。
其中，所述检测待检测物的位置和/或姿态是否符合要求、检测联锁区的范围是否符合要求的步骤可以在实时检测过程中进行，也可以在实时检测之前进行。
实施例1：
下面结合附图2、5和6，以X射线背散射机器人为例，说明本申请实施1的边界防护系统的具体工作流程：
根据预先确定的联锁区范围摆放第一激光雷达11、第二激光雷达12、第一标识杆21和第二标识杆22，其中，第一激光雷达11和第二激光雷达12对角设置，第一标识杆21和第二标识杆22对角设置，通过第一激光雷达11、第二激光雷达12、第一标识杆21和第二标识杆22进而限定了联锁区的边界。
随后，第一激光雷达11和第二激光雷达12判断检测联锁区的范围和形状是否符合射线防护要求，如果范围过大或过小，或者摆放的形状不符要求，则提示重新摆放第一激光雷达11、第二激光雷达12、第一标识杆21和第二标识杆22。如果联锁区的范围和形状符合要求，则进行判断待检测物位置和/或姿态是否符合求的步骤(图2中以A代替)。
当待检测物进入联锁区后，所述第一激光雷达11和第二激光雷达12对待检测物的位置和/或姿态进行检测，例如，待检测物否触碰或靠近联锁区的边界、被检物体的四条边是否分别与联锁区的四条边平行、被检物体的中心是否位于联锁区的中心附近等。如果对待检测物的位置和/或姿态不符合要求，则发出警告，提示调整待检测物的位置和/或姿态。如果待检测物的位置和姿态符合要求，则进行下一步(如图3)。
背散射机器人驶入联锁区，之后，背散射机器人与所述第一激光雷达11和第二激光雷达12通信，并设置只有在所述激光雷达发出允许信号的情况下机器人才能发出X射线(从而完成联锁开关的设置)，启动边界防护实时检测。
背散射机器人对待检测物发出X射线进行检测。
如果检测到有人闯入联锁区，则射线检测机器人停止发出X射线，并判断人是否离开联锁区，直到闯入人员离开后，则射线检测机器人恢复发出X射线，系统持续实时检测；
如果检测到有人闯入预警区，则根据闯入的人接近速度和/或接近距离确定是否发出警告；其中，闯入的人的接近速度大于一1.5米/秒时发出警告；或者闯入的人的与联锁区边界之间的接近距离小于5米时发出警告。如果闯入的人的接近速度和接近距离不超过所述阈值(1.5米/秒、5米)，则不发出警告。所述警告可以由机器人发出。也可以由单独的报警装置发出，例如，灯柱和/或喇叭等。
如果检测到无人闯入预警区，系统不做出响应，并持续实时检测。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离前述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (11)

1.一种射线检测机器人的边界防护系统的边界设置方法，其特征在于：所述边界防护系统包括第一激光雷达、第二激光雷达、第一标识杆和第二标识杆，其中，该第一激光雷达和第二激光雷达对角设置，该第一标识杆和第二标识杆对角设置，进而限定了联锁区的边界，联锁区用于放置待检测物；其中，所述方法包括：第一激光雷达和/或第二激光雷达检测联锁区的范围是否符合辐射防护要求，并且检测摆放出的联锁区的形状是否符合预定的形状要求，如果范围过大或过小或者形状不符合要求，则提示重新摆放第一激光雷达、第二激光雷达、第一标识杆和第二标识杆；
所述检测检测联锁区的范围和/或形状是否符合射线防护要求包括：通过结合第一激光雷达和第二激光雷达自身的位置对第一激光雷达和第二激光雷达扫描得到的标识杆的方位角和对应的距离数据进行计算，得到联锁区的面积大小和形状，通过将联锁区的当前形状与预期形状进行比较来判断形状是否符合要求，基于联锁区的当前面积、射线检测机器人发出射线的剂量、人体所能承受的安全辐射剂量来判断联锁区的范围是否符合辐射防护要求；
所述方法包括：通过第一激光雷达和第二激光雷达检测待检测物的轮廓，并根据第一激光雷达和第二激光雷达扫描得到的方位角数据和距离数据，来确定待检测物的位置和/或姿态；
第一激光雷达和/或第二激光雷达确定待检测物的位置和/或姿态是否符合要求，当发现待检测物的位置和/或姿态不符合要求时，指示对待检测物进行重新摆放；
其中，所述确定待检测物的位置和/或姿态是否符合要求包括，待检测物是否触碰或靠近联锁区的边界、待检物体的四条边是否分别与联锁区的四条边平行、待检物体的中心是否位于联锁区的中心附近中至少一项。
2.一种射线检测机器人的边界防护方法，其特征在于：第一激光雷达和第二激光雷达对角设置，第一标识杆和第二标识杆对角设置，通过第一激光雷达、第二激光雷达、第一标识杆和第二标识杆限定联锁区的边界，待检测物放置在联锁区内，射线检测机器人在联锁区内利用射线对待检测物进行检测，其中所述联锁区的边界设置方法如权利要求1所述；在所述联锁区之外为预警区，其中，
当检测到有人或物闯入联锁区时，射线检测机器人停止发出射线；
当检测到有人或物进闯入预警区时，直接发出警告，或者根据闯入的人或物的接近速度和/或接近距离确定是否发出警告。
3.根据权利要求2所述的边界防护方法，其特征在于：闯入的人或物的接近速度大于一速度阈值时发出警告。
4.根据权利要求2所述的边界防护方法，其特征在于：闯入的人或物的接近距离小于一距离阈值时发出警告。
5.根据权利要求2所述的边界防护方法，其特征在于：根据人体所能承受的安全辐射剂量来设置联锁区的面积大小。
6.根据权利要求2所述的边界防护方法，其特征在于：检测是否有人或物闯入联锁区和预警区为同时进行；或者，先检测是否有人或物闯入联锁区，当判断没有人或物闯入联锁区时，再检测是否有人或物闯入预警区。
7.根据权利要求2所述的边界防护方法，其特征在于：所述预警区的边界到联锁区的对应边界的距离为2米-20米。
8.根据权利要求2所述的边界防护方法，其特征在于：所述判定人或物是否向联锁区接近以及接近速度和接近距离由第一激光雷达和/或第二激光雷达实现。
9.根据权利要求2-8中任一项所述的边界防护方法，其特征在于：所述预警区边缘处设置有多个标识点，所述标识点是设置在该位置的地面上的标识点或为第一激光雷达和第二激光雷达在地图中设定的四个虚拟点。
10.一种射线检测机器人的边界防护系统，其特征在于：所述系统包括第一激光雷达、第二激光雷达、第一标识杆和第二标识杆，其中，该第一激光雷达和第二激光雷达对角设置，第一标识杆和第二标识杆对角设置，进而限定了联锁区的边界，所述第一激光雷达和第二激光雷达还确定预警区的边界范围，第一激光雷达和第二激光雷达对进入预警区和联锁区的人或物进行实时扫描，其中所述联锁区的边界设置方法如权利要求1所述。
11.根据权利要求10所述的边界防护系统，其特征在于：所述系统通过控制中心与射线检测机器人通信，或者直接与机器人通信，进而执行权利要求2-9中任一项所述的边界防护方法。
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