CN114222915A - X射线自动化校准和监测 - Google Patents

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Abstract

一种扫描仪，包括：电磁波源；准直器，其被定位成将从电磁波源发射的电磁波改变成电磁波束；和检测器，其定位成测量电磁波束的一个或多个电磁能量水平，其中准直器元件经由一个或多个调节机构在至少一个轴上是空间上可调的，以改变检测器测量的一个或多个电磁能量水平。

Description

X射线自动化校准和监测
背景技术
电磁波扫描仪用于各种行业，用以检测机器零件和食品中的制造缺陷或异物。一些扫描仪依靠准直器将电磁波源变成高纵横比矩形波束(扇形波束)，该波束被投射到运送待扫描物品的移动传送带上。然而，由于电磁波源可能偏离其原始设定，或者准直器或检测器可能由于振动或持续使用而在空间上转移，因此出现了问题。因此，检测器不能准确检测缺陷或异物。因此，本公开解决了在扫描仪中使用的准直器和电磁波源的调节。
发明内容
在一个实施例中，扫描仪包括：电磁波源；准直器，其被定位成将从电磁波源发射的电磁波改变成电磁波束；和检测器，其被定位成测量电磁波束的一个或多个电磁能量水平，其中准直器元件能够经由一个或多个调节机构在至少一个轴上在空间上进行调节，以改变检测器测量的一个或多个电磁能量水平。
在一个实施例中，电磁波源生成X射线。
在一个实施例中，电磁波束的覆盖区包括高纵横比矩形形状。
在一个实施例中，准直器屏蔽元件是空间可调的，以在至少一个轴上平移和旋转。
在一个实施例中，准直器屏蔽元件是空间可调的，以在三个轴上平移和旋转。
在一个实施例中，检测器包括光电二极管阵列的堆叠。
在一个实施例中，扫描仪包括并置在准直器与检测器之间的传送带。
在一个实施例中，扫描仪包括一个或多个可手动调节的调节机构，以在没有工具的情况下在空间上调节准直器屏蔽元件。
在一个实施例中，扫描仪包括耦合到致动器的一个或多个调节机构，以利用控制系统元件在空间上调节准直器屏蔽元件。
在一个实施例中，控制系统元件包括至少一个存储介质和一个或多个中央处理单元，中央处理单元被配置成与致动器通信。
在一个实施例中，扫描仪包括人机界面，人机界面被配置为与一个或多个中央处理单元通信。
在一个实施例中，扫描仪被配置为与其上存储有指令的存储介质通信，以执行用于检测准直器未对准的方法，该方法包括：
利用检测器测量由准直器产生的电磁波束的能量水平；
利用控制系统将由检测器测量的电磁波束的能量水平与对准的准直器的能量水平的预定值进行比较；和
当由检测器测量的测量能量水平超出预定值时，在空间上调节准直器。
在一个实施例中，扫描仪被配置为与其上存储有指令的存储介质通信，以执行一种用于通过多个参数组合进行步进调试来收集数据以平衡由检测器检测到的能量水平的方法，该方法包括：
利用控制系统操作电磁波源以在多个参数组合下生成电磁波束；
利用控制系统递增地移动具有多个台阶的台阶板固定装置，以将电磁波束暴露于多个台阶；
利用控制系统在台阶中的多于一个台阶处并在多于一个参数组合下测量电磁波束的一个或多个能量水平；和
利用控制系统选择使检测器检测到的能量水平平衡的参数组合。
在一个实施例中，提供了一种有形计算机可读介质，在该有形计算机可读介质上存储有指令，以执行用于检测准直器未对准的方法，该方法包括利用检测器测量由准直器产生的电磁波束的能量水平；利用控制系统将由检测器测量的电磁波束的能量水平与对准的准直器的能量水平的预定值进行比较；以及当由检测器测量的测量能量水平超出预定值时，在空间上调节准直器。
在一个实施例中，提供了一种有形计算机可读介质，其上存储有指令以执行一种方法，该方法用于通过多个参数组合进行步进调试来收集数据，以平衡由检测器检测到的能量水平，该方法包括：利用控制系统操作电磁波源，以在多个参数组合下生成电磁波束；利用控制系统递增地移动具有多个台阶的台阶板固定装置，以将电磁波束暴露于多个台阶；利用控制系统在台阶中的多于一个台阶处并在多于一个参数组合下测量电磁波束的一个或多个能量水平；利用控制系统选择最能平衡或最大化检测器检测到的能量水平的参数组合。
在一个实施例中，提供了一种用于检测准直器未对准的方法，该方法包括：利用检测器测量由准直器产生的电磁波束的能量水平，准直器改变由电磁波源产生的电磁波；利用控制系统将由检测器测量的电磁波束的能量水平与对准的准直器的能量水平的预定值进行比较；当由检测器测量的测量能量水平超出预定值时，在空间上调节准直器；以及当对准直器进行空间调节时，提供当前能量水平的反馈。
在一个实施例中，该方法包括检查通过电磁波束的传送带上的物品。
在一个实施例中，该方法包括当测量的能量水平超出预定限制时停止检查物品。
在一个实施例中，该方法包括在准直器已经空间对准之后开始检查物品。
在一个实施例中，该方法包括在控制系统的控制下用一个或多个致动器在空间上调节准直器。
在一个实施例中，电磁波束包括高纵横比矩形覆盖区。
在一个实施例中，提供了一种用于通过多个参数组合进行步进调试来收集数据以平衡由检测器检测到的能量水平的方法，该方法包括：利用控制系统操作电磁波源以在多个参数组合下生成电磁波束；利用控制系统递增地移动具有多个台阶的台阶板固定装置，以将电磁波束暴露于多个台阶；利用控制系统在台阶中的多于一个台阶处并在多于一个参数组合下测量电磁波束的一个或多个能量水平；利用控制系统选择最能平衡或最大化检测器检测到的能量水平的参数组合。
在一个实施例中，电磁波束包括高纵横比矩形覆盖区。
在一个实施例中，该方法包括检查通过电磁波束的传送带上的物品。
在一个实施例中，最平衡的能量水平包括使来自电磁波束两侧的能量水平最接近相等。
在一个实施例中，准直器允许手动或用致动器自动进行多轴调节。
在一个实施例中，当源对准能量水平的软件监测超出安全操作参数并且需要对准时，提供即时反馈和警报/通知。
在一个实施例中，执行光电二极管阵列能量平衡板校正的自动化过程是通过控制带和成像系统在没有操作者干预的情况下步进调试功率级执行校正来提供的。
在一个实施例中，提供了一种准直器，该准直器不是固定的，而是具有多个调节轴以用于对准。
在一个实施例中，刻度台阶板固定装置在X射线束下一次一个台阶地逐个台阶递增通过，以允许自动捕获每个板厚度。一旦找到最优对准和板校正值，它们将被存储起来，以便以后与扫描仪执行检查时生成的实时值进行比较。基于该比较，如果检测到参数超出预定值，则可以采取扫描仪和警报以及校正措施。准直器设计允许放置设备，该设备能够自动调节对准到用于每个PDA的已知聚光点。
现有的准直器是固定的，只能通过移除扇形屏蔽件(fan shield)以接近它们来进行调节。这是一个耗时的过程。本公开将允许诸如X射线扫描仪的视觉检查系统能够在更长的时间段内以及在许多不同的环境中保持优化以产生高品质的图像。本公开提供了视觉系统的改进，这将加快成像系统的设置，并允许图像获取系统的远程和自动化优化。自动板校正的能力将减少不必要的错误，并降低系统的总体成本，从而提供价格和性能优势。
提供该概述是为了以简化的形式介绍将在下面的详细描述中进一步描述的一些概念。该概述不旨在标识所要求保护的主题的关键特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
附图说明
当结合附图时，通过参考以下详细描述，本发明的前述方面和许多伴随的优点将变得更容易理解，其中：
图1是根据一个实施例的扫描仪的图示；
图2是图1的扫描仪的电磁波源、电磁能量检测器和传送带的详细图示；
图3是电磁波源的空间可调准直器的图示；
图4a是示出准直器在3轴坐标系中的空间调节范围的示意图；
图4b是示出准直器在3轴坐标系中的空间调节范围的示意图；
图4c是示出准直器在3轴坐标系中的空间调节范围的示意图；
图5是人机界面显示器的图示，示出了电磁波束的代表性电磁能量水平曲线；
图6是构成图1扫描仪控制系统的几个部件的示意图；
图7是准直器对准方法的流程图；
图8是执行板校正的设备的图示；和
图9是电磁能量检测器的板校正方法的流程图。
具体实施方式
传统X射线扫描仪使用静态准直器将X射线束改变为高纵横比的矩形(扇形束)以投射到移动的传送带上。X射线的扇形束通常与其上放置待扫描物品的传送带的宽度一致。静态准直器在制造扫描仪时进行调节。如果准直器失去空间调节，可能导致不均匀的扇形束或者甚至部分扇形束没有被检测器感测到，则技术人员必须根据需要被派往全球范围内的扫描仪位置进行手动重新调节。
此外，还需要调节X射线源的其他参数，以产生最优扇形束。手动执行板校正以确定适当的X射线源参数是一个耗时的过程。每个板都需要被发送通过X射线扫描仪，在每块板的厚度上捕获图像。这可能是8-16个不同的图像。一旦拍摄了图像并手动收集了它们的值，就需要将它们代入方程式中，以找到每个光电二极管阵列(PDA)的最佳值，从而可以针对它们检测到的光和能量传输的变化对它们进行校正。操作者执行定期测试以验证操作。通常是每天进行，但这是一个耗时的手动过程。
在本公开的一个实施例中，扫描仪100使用电磁波源102和检测器110来分析物品的缺陷或杂质。尽管本公开使用X射线源和检测器作为代表性实施例，但是本公开不限于此，因为本公开可以应用于任何电磁波源和检测器。
X射线仪器很难被调节以保持最佳图像品质。当源102和检测器110不对准时，图像品质和整体性能会受到影响。维持性能水平的成本可能非常高。
在本公开中，提供了空间可调的准直器108和保持图像系统优化和检测器适当板校正的自动化方法，以确保更高的最佳性能周期和更低的拥有成本。
图1是包括X射线源102的扫描仪100的一个实施例的图示。扫描仪100可以集成到需要检查物品的任何生产线中。
在一个示例性实施例中，扫描仪100可用于检测食物中异物的存在，例如金属、岩石、骨头等。
在一个实施例中，扫描仪100可用于检测食物和其他产品的缺陷，例如尺寸过小或过大的部分、过多的脂肪含量、颜色不佳、形状不规则等。
在一个实施例中，扫描仪100包括X射线源102，该X射线源102发射X射线，X射线穿过准直器108(如图2所示)，然后被引导至传送带106表面，传送带106表面运送待扫描物品112。
在一个实施例中，扫描仪100还包括人机界面(HMI)104和传送带106，传送带106用于在X射线源102和准直器108下连续移动待扫描的物品112。
参考图2，X射线源102、准直器108、传送带106和检测器110被示为与扫描仪100隔离。准直器108位于X射线源102与传送带106的上表面之间。
准直器108用于改变X射线束的形状，以用于在传送带106上进行扫描。X射线源102提供从包含在X射线源102中的X射线管中的一个点发出的X射线发射的锥形束。为了减少发射量，X射线束被准直器108准直成扇形束154。这在检测器110上形成了高纵横比矩形覆盖区。
理想地，覆盖区可以与检测器110上的成像拾取区具有相同的尺寸。检测器110位于传送带106下方，并感测穿过物品112和传送带106的X射线。检测器110可以感测例如X射线的通量、空间分布、频谱和其他特性。
在检测器110中可以使用各种技术。在一个实施例中，检测器110包括光电二极管阵列(PDA)。检测器110包括一系列线性PDA，其形成用于行扫描的收集器。扫描仪100在性能上被优化，并且当X射线源扇形束与来自检测器110的检测元件对准时，扫描仪100正常工作。通过在空间上调节准直器108，可以调节X射线扇形束的形状以及扇形束在检测器110上的覆盖区的对准。
参考图3，准直器108通过使用一个或多个屏蔽元件152来提供扇形X射线束154。
内部屏蔽元件152(铅、黄铜、钨和其他材料)位于固定的壳体块内部，并且可以通过调节机构从壳体块的外部进行调节。
根据本公开，准直器108是可调节的，以通过包括对内部屏蔽元件152沿直线平移和沿3个轴成角度旋转进行调节来调节撞击检测器110的扇形束覆盖区的能力来改变电磁波束154。
在一个实施例中，准直器108包括可调节元件，允许技术人员在不用工具的情况下手动或可选的使用致动器自动进行扇形束154的对准。
在一个实施例中，微调螺钉用于平移和/或旋转准直器108的内部屏蔽元件152，从而改变撞击检测器110的电磁波束的能量水平。
微调螺钉允许通过使用螺距或TPI(每英寸螺纹数)来计算行程量，以确定螺钉每转移动多少线性微米。在一个实施例中，调节螺钉由自动致动器转动。
在一个实施例中，微调螺钉由线性自动致动器代替，该线性自动致动器包括线性位移杆，该线性位移杆引起准直器108的内部屏蔽元件152的运动。
在一个实施例中，对于准直器108的每个轴，成对的调节机构被放置在中心枢轴的相对侧。例如，参考图3和图4a、图4b和图4c，通过使每个调节机构114和118在相同方向上移动相同的量，定位在准直器108的y维度的相应端上的x轴定向线性调节机构114和118可以沿着x轴从一侧到另一侧平移准直器108的内部屏蔽元件152，而不改变角度(即，不旋转)，如图4a所示。
相同的两个调节机构114和118可用于通过在相反方向上移动调节机构114和118或通过移动一个调节机构多于另一个调节机构，相对于竖直z轴在138处顺时针或逆时针旋转准直器108的内部元件152。
通过使每个调节机构122和126在相同方向上移动相同的量，位于准直器108x维度的相应侧上的Y轴定向线性调节机构122和126可以沿着y轴前后平移准直器108的内部屏蔽元件152，而不改变角度(即，不旋转)，如图4a所示。
相同的两个调节机构122和126可以用于通过在相反方向上移动调节机构122和126或者通过移动一个调节机构多于另一个来相对于竖直z轴在138处顺时针或逆时针旋转准直器108的内部屏蔽元件152。
参考图3和4b，通过使每个调节机构130和134在相同方向上移动相同的量，位于准直器108的y维度的相应端上的z轴定向线性调节机构130和134可以沿着z轴上下平移准直器108的内部屏蔽元件152，而不改变角度(即，不旋转)，如图4b所示。
相同的两个调节机构130和134可以用于通过在相反方向上移动调节机构130和134或者通过移动一个调节机构多于另一个来相对于水平x轴在140处顺时针或逆时针旋转准直器108的内部屏蔽元件152。
参考图3和4c，通过使每个调节机构144和148在相同方向上移动相同的量，位于准直器108的x维度的相应侧上的z轴定向线性调节机构144和148可以沿着z轴上下平移准直器108的内部屏蔽元件152，而不改变角度(即，不旋转)，如图4c所示。
相同的两个调节机构144和148可以用于通过在相反方向上移动调节机构144和148或者通过移动一个调节机构多于另一个来相对于水平y轴142顺时针或逆时针旋转准直器108的内部屏蔽元件152。
调节机构还可以具有锁定元件，以将准直器108的内部屏蔽元件152锁定到位置上。
在自动致动器的情况下，控制系统元件将提供测量值，并将准直器108的内部屏蔽元件152自动锁定在最优位置。
因此，准直器108的内部屏蔽元件152可以在3个轴上平移，也可以在3个轴上俯仰、滚转和偏摆。
在其他实施例中，俯仰、滚转和偏摆运动可以通过使用可平移板上的球枢轴来实现，或者可以使用任何调节机构的组合来实现。
在一个实施例中，可以使用弹簧代替一对调节机构中的一个，以抵消单个调节机构的运动。
准直器108的内部屏蔽元件152围绕这些轴中的任何一个或多个轴的平移或旋转的任何运动都会导致检测器110接收的参数发生变化。
为了观察调节的结果以获得反馈，HMI 104可以位于扫描仪100的执行调节的背部，并且可以在显示屏上被观察到。
图5是HMI 104的代表性显示器502的图示，其可用于调节准直器108的内部屏蔽元件152的空间对准。
在一个实施例中，HMI 104可以以描绘由检测器110检测到的能量水平的曲线图的形式提供实时反馈，并且提供当前时间能量水平的数值，其可以用于准直器108的内部屏蔽元件152的手动空间调节。
图5示出了代表由检测器110沿着y轴检测到的扇形束的覆盖区处的能量水平的曲线504，其也代表传送带106宽度上的能量水平。
理想地，曲线504的右侧和左侧应该相对于中点506对称。水平轴表示像素计数。竖直虚线示出堆叠光电二极管阵列之间的划分，因此任意两条竖直虚线之间的读数代表一个光电二极管阵列。在一个实施例中，多个光电二极管阵列在检测器110中堆叠在一起，以覆盖传送带106的宽度。
任何两条竖直线之间的下部数字是当前测量的能量水平读数，而框中的数字是目标能量水平，由先前记录的正确对准预先确定。
竖直刻度上的单位是表示能量水平的标准化单位。竖直刻度上的单位表示对应于强度的16位值(0到65535)。
因此，当手动对准准直器108的内部屏蔽元件152时，图5的曲线图对于操作者来说是有用的工具。
例如，在手动调节中，操作者试图使曲线504的左侧和右侧具有相同的形状，同时还试图将能量水平最大化到目标值。
在由控制系统元件完成的自动化空间调节中，操作者可以在显示器上查看自动空间调节的结果，然而，包括CPU 600和存储介质602的控制系统元件正在执行能量水平的优化，以在曲线504的左侧和右侧具有匹配的和最大化的能量水平。
在一个实施例中，准直器108的内部屏蔽元件152的空间调节可以通过一个或多个中央处理单元经由有线或无线信号承载装置与致动器通信来自动化和控制。
参考图3，为调节机构中的每一个都提供了致动器。致动器可以是几种类型中的一种，例如旋转致动器、线性致动器、伺服DC电机、气动致动器或液压致动器。致动器接收确定致动器预定移动量的信号。
致动器116连接到调节机构114并使调节机构114移动。致动器120连接到调节机构118并使调节机构118移动。致动器124连接到调节机构122并使调节机构122移动。致动器128连接到调节机构126并使调节机构126移动。致动器132连接到调节机构130并使调节机构130移动。致动器146连接到调节机构144并使该调节机构146移动。致动器150连接到调节机构148并使该调节机构148移动。致动器136连接到机构134并使该机构134移动。
图6是组成控制系统的一些元件的示意图。控制系统包括各种元件，这些元件相互通信以执行某些例程或方法来操作扫描仪100。
在一个实施例中，扫描仪100包括一个或多个中央处理单元600。中央处理单元600包括电子电路，电子电路通过执行由指令规定的基本算术、逻辑、控制、操作系统和输入/输出操作来执行软件或固件的指令。
尽管图6示出了扫描仪100包括一个或多个CPU 600的实施例，但是在另一个实施例中，CPU 600可以驻留在扫描仪100的外部，例如位于提供云计算资源的远程服务器中。
在一个实施例中，扫描仪100位于客户的物理位置，并且CPU 600驻留在服务供应商(例如，扫描仪的提供商或制造商，或者云计算服务提供商)的远程服务器中。
在一个实施例中，扫描仪100包括与一个或多个处理单元600通信的有形非暂时性存储介质/计算机可读介质602。
尽管图6示出了扫描仪100包括存储介质602的实施例，但是在另一个实施例中，存储介质602可以驻留在扫描仪100的外部，例如在提供云计算资源的远程服务器中。
在一个实施例中，扫描仪100位于客户的物理位置，并且存储介质602驻留在服务供应商(例如，扫描仪的提供商或制造商，或者云计算服务提供商)的远程服务器中。
存储介质602除了存储操作系统之外，还可以存储固件或软件，以执行一组指令，用于执行校准的方法，包括对准该准直器108的内部屏蔽元件152，和执行如下面进一步描述的的步进算法。
此外，存储介质602可用于存储优化的X射线扇形束、能量水平和覆盖区的预定模型，其用于与任何时刻生成的实际X射线扇形束覆盖区和能量水平进行比较。
存储介质还可以用于存储致动器中与控制信号相关的运动量。
一个或多个CPU 600与致动器中每一个都通信，这些致动器在图6中由附图标记604共同表示。
发送到自动致动器的控制信号可以在一定的电压范围内。
一个或多个CPU 600还与检测器110通信。
检测器110向一个或多个CPU 600发送信号，CPU 600将这些信号解释为X射线扇形束覆盖区、能量水平以及其他参数，一个或多个CPU 600可以将X射线扇形束覆盖区、能量水平以及其他参数与优化的X射线扇形束覆盖区的参数进行比较。
例如，CPU 600可以执行统计算法来分析数据。例如，这种统计算法可以使用主成分分析、ANOVA、聚类方法和线性回归。
一个或多个CPU 600还与电磁波源102(例如，X射线源)通信。
一个或多个CPU 600可以控制电磁波源102的开或关状态。
一个或多个CPU 600可以控制电磁波源102的能量水平、波长等。
一个或多个CPU 600可以控制传送带106。一个或多个CPU 600可以控制传送器106的开或关状态，以与检测器110同步。
一个或多个CPU 600可以控制传送器106的线速度，以使速度与检测器110同步。
一个或多个CPU 600还与HMI 104通信。HMI 104可以包括触摸显示器，以允许操作者启动和设定扫描仪100的操作功能。例如，HMI 104可以具有供操作者选择运行扫描仪的各种参数的菜单。
在一个实施例中，扫描仪100包括菜单和/或显示器，用于操作者启动和运行自动对准方法。在一个实施例中，扫描仪100包括菜单和/或显示器，用于启动和运行自动板校正方法。
参考图7，示出了由扫描仪100实施的方法。
例如，在一个实施例中，扫描仪100具有自动监测整个检测器110的形状和能量水平对称性的能力。
检测器110上检测到的能量水平的代表性形状如图5所示。如果构成曲线504(图5)的任何能量水平不在预定限制内，扫描仪100可以生成警报。然后，可以手动或自动对准扫描仪100。
如本文所用，对准可以是校准的一部分。校准是包括对准、板校正和产品概况的术语。
在一些情况下，用于执行根据图7和9的方法的指令集可以在硬件、固件、软件或其任意组合中实施。图7和9的方法可以是计算机实施的方法。
所公开的实施例还可以实施为由一个或多个暂时或非暂时有形机器可读(例如，计算机可读)存储介质602承载或存储的指令，指令可以由一个或多个处理器600读取和执行。
机器可读存储介质602可以体现为用于以机器可读的形式存储或传输信息的任何存储设备、机构或其他物理结构(例如，易失性或非易失性存储器、介质盘或其他介质设备)。
在框702中，控制系统元件连续地和自动地检验以进行校准，包括在被扫描的物品112的例行或正常检查期间的对准，以确定能量水平曲线504的任何参数是否超出预定限制。
在一个实施例中，控制系统元件包括一个或多个处理器600。
在一个实施例中，控制系统元件至少包括一个或多个处理器600和存储介质602。
在一个实施例中，控制系统元件至少包括一个或多个处理器600、存储介质602和HMI 104。
一个或多个处理器600通过向检测器110、传送带106、HMI 104、电磁波源102和致动器604发送信号和从检测器110、传送带106、HMI 104、电磁波源102和致动器604接收信号来进行通信。
在一个实施例中，通过将当前测量的曲线504和能量水平与存储在存储介质602中的最佳形状和能量水平进行比较来检验对准。基于扫描仪的特定应用，存储介质602可以具有多个预定的最佳能量水平曲线。
在运行检查应用之前，操作者可以使用HMI 104来初始设定扫描参数、被扫描的材料和扫描的目的以及其他设定。
最佳能量水平曲线取决于被扫描的物品。例如，与汉堡相比，不同的最佳能量水平曲线可用于鸡胸肉，并且也取决于应用的目的，例如扫描金属相比于扫描脂肪物质的量。
该方法从框702进入框704。在框704中，对于框702中测试的校准和对准参数中的每个参数，控制系统元件都确定该参数是否在预定限制内。
如果对框704中的测试的回答是肯定的，则该方法返回到框702以继续检查被扫描的物品并继续测试剩余的参数。
如果框704中的测试答案为否，则该方法进行到框706以生成警报，并且由控制系统元件发送信号以停止检查。例如，传送带106可以停止。这种监测使得控制系统元件能够在包括偏离、未对准、检测器和/或源故障以及其他问题的任何问题的情况下立即通知操作者和/或关闭扫描仪100。
该方法从框706进入框708。框708是对准准直器108的元件152的子例程。在框710中，该方法检验准直器108的对准是手动执行还是自动执行。
操作者可以经由HMI 104选择手动或自动对准，这取决于准直器是否配备有自动化致动器。如果操作者选择手动对准，该方法进入框716。
在框716中，操作者调节准直器调节机构以平衡和优化能量水平，如以上关于图5所讨论的。在调节机构中一个或多个的每次增量变化之后，操作者可以在HMI 104显示器上检验变化的效果(见图5)。该方法从框716进入框718。
在框718中，在操作者进行的每次改变之后，控制系统元件通过将当前形状504和能量水平与存储在计算机介质602中的优化和平衡形状进行比较来指示何时对准被优化和平衡。
如果操作者在框710中选择自动，因为自动致动器604设有各个调节机构，该方法进入框712。
在框712中，操作者从HMI 104开始自动对准过程。该方法从框712进入框714。
在框714中，控制系统元件激活致动器604以优化能量水平并平衡形状504。例如，在一个实施例中，连接到调节机构中每一个的每一个致动器中都一次步进一个预定增量。在其他实施例中，多于一个的致动器被递增。
扫描仪100可以具有机器学习算法，其中从过去的未对准事件中识别图案，以帮助识别当前和未来未对准事件中的未对准图案。然后，一旦识别出在过去出现过未对准，则致动器可以最初被设定为与先前校正的未对准事件的设定相匹配的设定，然后如果需要，从初始对准设定开始增量调节。机器学习算法可以节省大量时间来实现最佳的对准、形状和能量水平。
与手动特征一样，自动特征依赖于控制系统元件，以通过将当前形状504和能量水平与存储在计算机介质602中的优化和平衡的形状进行比较来指示何时对准被优化和平衡。从框718或框714，该方法进入框720。
在框720中，生成并记录控制系统事件，包括束覆盖区上的形状和能量水平以及致动器604中的每一个致动器的匹配输出，并且该方法进入框722，指示对准完成。
该方法从框722进入框724。在框724，该方法确定是否需要板校正。在一个实施例中，是否需要板校正是通过评估对准概况是否匹配先前记录的概况来确定的。
在一个实施例中，对准概况包括但不限于源电压、源电流和检测器积分时间。此外，还会为这些参数的每个组合保存对准曲线。
由于X射线源102的几何形状需要将X射线束散布横过传送带106的宽度，检测器110最靠近X射线源的点经历最高的能量水平，并且检测器110应该读取通常成比例地减小并远离最近点连续延伸的能量水平。
关于图9描述的板校正方法用于平衡由检测器110中的光电二极管阵列检测到的能量水平。因此，操纵X射线源的各种参数，以使测试能够确定产生大体上连续、大体上成比例的曲线504的组合。然后，每个光电二极管阵列都可以针对它们检测到的光和能量传输的变化进行校正。应当注意，本公开不限于PDA型检测器，其他检测器可以使用CCD、CMOS等。
板校正生成映射表，在后续处理中最大化图像信息。板校正可能是复杂和耗时的，并且是每个对准概况所需要的。
根据本公开，板校正过程是自动化的，并且由包括一个或多个中央处理单元600和存储介质602的控制系统元件来执行。
如图8所示，通过插入台阶板固定装置800开始该过程。台阶板固定装置800由对X射线大体上透明但是会吸收一些X射线的材料制成，使得台阶板固定装置800的较厚部分将导致在检测器110处检测到较低的能量。合适的材料包括但不限于铝、塑料和组织等效体模。
在一个实施例中，台阶板固定装置800至少与扇形束一样宽或更宽。
在一个实施例中，台阶板固定装置800包括从一端到相对端增加厚度(高度)的离散台阶。在一个实施例中，一个台阶和下一个台阶之间的高度差(上升)是恒定的。
在一个实施例中，台阶板固定装置800在一端具有对应于单个台阶的最小厚度。台阶板固定装置800在相对端具有对应于最大台阶数的最大厚度。在一个实施例中，每个台阶的长度(伸展)是恒定的。
在一个实施例中，台阶板固定装置800是单片材料。
在一个实施例中，台阶板固定装置800包括多个离散件。
控制系统元件将以这样的方式控制带106，使得使台阶板固定装置800在X射线光束下转换位置并记录结果。X射线源102的功率水平将自动增加，并且固定装置800将自动重新定位和重新处理，并且在所有需要的水平记录结果。这些结果将被存储并用于扫描仪100的自动监测。
参考图9，流程图用于说明板校正方法。
在框902中，操作者将台阶板固定装置800放置在传送带106上，使得台阶沿着传送带106长度增加。台阶板固定装置800可以与电磁扇形束154成直角，从而所有的电磁扇形束154都可以击中同一个台阶。该方法从框902进入框904。
在框904，操作者从HMI 104的菜单中选择板校正特征。该方法从框904进入框906。
在框906中，控制系统元件启动传送带106和X射线源102，然后在扇形束下使台阶板固定装置800转换位置，同时用相同的参数设定来记录每个台阶处的测量值。
可以一次测试一个的操纵参数包括X射线电压、电流、暴露时间、速度等。该方法从框906进入框908。
在框908中，控制系统元件使传送带106的方向反转或将传送带106带到第一最低台阶。
在框908中，控制系统元件还可以对测试参数中的至少一个进行设定调节，并且用更新的参数设定重新开始记录每个台阶处的测量值，使得在参数设定的每次变化之后，台阶板固定装置800逐个台阶递增地移动，以在每个后续的变化参数设定中将多个台阶中的每一个都暴露于电磁波束。该方法从框908进入框910。
在框910中，控制系统元件持续检验参数设定组合的预定范围是否完整。如果控制系统元件确定所有的组合都已被测试，该方法进入框912。
在框912中，控制系统元件生成指示板校正完成的事件，并在HMI104上发出通知，并且数据被存储在存储介质602中。从框912，该方法前进到框914，在框914，操作者可以从传送带106移除台阶板固定装置800，并且在框916中完成板校正。在完成板校正方法之后，扫描仪100准备好设置新的检查协议或继续当前的检查协议。
在板校正方法的另一个实施例中，可以在每个台阶测试操纵参数的组合，然后，可以将台阶板固定装置递增地移动到下一个台阶，其中，再次为第二台阶和后续台阶测试操纵参数的所有组合。
在一个实施例中，扫描仪100包括：电磁波源102；准直器108，其被定位成将从电磁波源发射的电磁波改变成电磁波束154；以及，检测器110，其被定位成测量电磁波束的一个或多个电磁能量水平，其中准直器元件152经由一个或多个调节机构114、118、122、126、130、134、144、148在至少一个轴上是空间可调的，以改变检测器测量的一个或多个电磁能量水平。
在一个实施例中，电磁波源102生成X射线。
在一个实施例中，电磁波束154的覆盖区包括高纵横比矩形形状。
在一个实施例中，准直器屏蔽元件152是空间可调的，以在至少一个轴上平移和旋转。
在一个实施例中，准直器屏蔽元件152是空间可调的，以在三个轴上平移和旋转。
在一个实施例中，检测器110包括光电二极管阵列的堆叠。
在一个实施例中，扫描仪100包括并置在准直器108与检测器110之间的传送带106。
在一个实施例中，扫描仪100包括一个或多个可手动调节的调节机构114、118、122、126、130、134、144、148，以在没有工具的情况下在空间上调节准直器屏蔽元件152。
在一个实施例中，扫描仪100包括一个或多个调节机构114、118、122、126、130、134、144、148，其耦合到致动器116、120、124、128、132、136、146、150，以利用控制系统元件在空间上调节准直器屏蔽元件。
在一个实施例中，控制系统元件包括至少一个存储介质602和一个或多个中央处理单元600，中央处理单元600被配置成与致动器通信。
在一个实施例中，扫描仪100包括人机界面104，人机界面104被配置为与一个或多个中央处理单元600通信。
在一个实施例中，扫描仪100被配置成与存储指令的存储介质602通信，以执行用于检测准直器108未对准的方法，该方法包括：
利用检测器110，测量由准直器108产生的电磁波束154的能量水平；
利用控制系统600、602，将由检测器测量的电磁波束的能量水平与对准的准直器的能量水平的预定值进行比较；和
当由检测器测量的测量能量水平超出预定值时，在空间上调节准直器。
在一个实施例中，扫描仪100被配置成与其上存储有指令的存储介质602通信，以执行一种方法，该方法用于通过多个参数组合进行步进调试来收集数据，用以平衡由检测器100检测到的能量水平，该方法包括：
利用控制系统600、602操作电磁波源102以在多个参数组合下生成电磁波束154；
利用控制系统递增地移动具有多个台阶的台阶板固定装置800，以将电磁波束暴露于多个台阶；
利用控制系统在台阶中的多于一个台阶处和多于一个参数组合下测量电磁波束的一个或多个能量水平；和
利用控制系统选择平衡该检测器所检测到的能量水平的参数组合。
在一个实施例中，提供了一种有形计算机可读介质602，其上存储有指令以执行用于检测准直器108的未对准的方法，该方法包括利用检测器110测量由准直器产生的电磁波束154的能量水平；利用控制系统600、602，将由检测器测量的电磁波束的能量水平与对准的准直器的能量水平的预定值进行比较；以及当由检测器测量的测量能量水平超出预定值时，在空间上调节准直器。
在一个实施例中，提供了一种其上存储有指令的有形计算机可读介质602，以执行一种用于通过多个参数组合进行步进调试来收集数据以平衡由检测器110检测到的能量水平的方法，该方法包括：利用控制系统600、602操作电磁波源102以在多个参数组合下生成电磁波束154；利用控制系统递增地移动具有多个台阶的台阶板固定装置800，以将电磁波束暴露于多个台阶；利用控制系统在台阶中的多于一个台阶处并在多于一个参数组合下测量电磁波束的一个或多个能量水平；利用控制系统选择最能平衡或最大化检测器检测到的能量水平的参数组合。
在一个实施例中，提供了一种用于检测准直器108未对准的方法，该方法包括利用检测器110测量由准直器产生的电磁波束154的能量水平，准直器改变由电磁波源102产生的电磁波；利用控制系统600、602将由检测器测量的电磁波束的能量水平与对准的准直器的能量水平的预定值进行比较；当由检测器测量的测量能量水平超出预定值时，在空间上调节准直器；以及当对准直器进行空间调节时，提供当前能量水平的反馈。
在一个实施例中，该方法包括检查传送带106上穿过电磁波束154的物品112。
在一个实施例中，该方法包括当测量的能量水平超出预定限制时停止检查物品112。
在一个实施例中，该方法包括在准直器108已经空间对准之后开始检查物品112。
在一个实施例中，该方法包括在控制系统600、602的控制下，利用一个或多个致动器116、120、124、128、132、136、146、150在空间上调节准直器108。
在一个实施例中，电磁波束154包括高纵横比矩形覆盖区。
在一个实施例中，提供了一种方法，用于通过多个参数组合进行步进调试来收集数据以平衡由检测器110检测到的能量水平，该方法包括利用控制系统600、602操作电磁波源102以在多个参数组合下生成电磁波束154；利用控制系统，递增地移动具有多个台阶的台阶板固定装置800，以将电磁波束暴露于多个台阶；利用控制系统，在台阶中的多于一个台阶处并在多于一个参数组合下测量电磁波束的一个或多个能量水平；利用控制系统，选择最能平衡或最大化检测器检测到的能量水平的参数组合。
在一个实施例中，电磁波束154包括高纵横比矩形覆盖区。
在一个实施例中，该方法包括检查传送带106上通过电磁波束的物品112。
在一个实施例中，最平衡的能量水平包括使来自电磁波束两侧的能量水平最接近相等。
虽然已经图示和描述了说明性实施例，但是应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行各种改变。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种扫描仪，包括：
电磁波源；
准直器，所述准直器被定位成将从所述电磁波源发射的所述电磁波改变成电磁波束，其中，所述准直器配置为使用一个或多个屏蔽元件来调节所述电磁波束的形状和对准；和
检测器，所述检测器被定位成测量所述电磁波束的一个或多个电磁能量水平，其中，准直器屏蔽元件能够经由一个或多个调节机构在至少一个轴上进行空间调节，以改变所述检测器测量的所述一个或多个电磁能量水平。
2.根据权利要求1所述的扫描仪，其中，所述电磁波源生成X射线。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的扫描仪，其中，所述电磁波束的覆盖区包括高纵横比矩形形状。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的扫描仪，其中，准直器屏蔽元件在空间上是可调的，以在至少一个轴上平移和旋转。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的扫描仪，其中，准直器屏蔽元件在空间上是可调的，以在三个轴上平移和旋转。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的扫描仪，其中，所述检测器包括光电二极管阵列的堆叠。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的扫描仪，包括传送带，所述传送带并置在所述准直器与所述检测器之间。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的扫描仪，包括一个或多个能够手动调节的调节机构，以在没有工具的情况下在空间上调节准直器屏蔽元件。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的扫描仪，包括一个或多个调节机构，所述一个或多个调节机构耦合到致动器，以利用控制系统元件在空间上调节准直器屏蔽元件。
10.根据权利要求9所述的扫描仪，其中，所述控制系统元件包括至少一个存储介质和一个或多个中央处理单元，所述中央处理单元被配置为与所述致动器通信。
11.根据权利要求9所述的扫描仪，包括人机界面，所述人机界面被配置为与所述一个或多个中央处理单元通信。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的扫描仪，其中，所述扫描仪被配置为与存储介质通信，在所述存储介质上存储有指令，以执行用于检测所述准直器未对准的方法，所述方法包括：
利用所述检测器测量由所述准直器产生的所述电磁波束的能量水平；
利用控制系统将由所述检测器测量的所述电磁波束的能量水平与对准的准直器的能量水平的预定值进行比较；和
当由所述检测器测量的测量能量水平超出预定值时，在空间上调节所述准直器。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的扫描仪，其中，所述扫描仪被配置为与其上存储有指令的存储介质进行通信，以执行用于通过多个参数组合进行步进调试来收集数据以平衡由检测器检测到的能量水平的方法，所述方法包括：
利用控制系统操作所述电磁波源以在多个参数组合下生成电磁波束；
利用所述控制系统递增地移动具有多个台阶的台阶板固定装置，以将所述电磁波束暴露于多个台阶；
利用所述控制系统在所述台阶中的多于一个台阶处和多于一个参数组合下测量所述电磁波束的一个或多个能量水平；和
利用所述控制系统选择平衡所述检测器检测到的所述能量水平的所述参数组合。
14.一种有形计算机可读介质，在所述有形计算机可读介质上存储有指令以执行用于检测准直器未对准的方法，所述方法包括：
利用检测器测量由所述准直器产生的电磁波束的能量水平，其中，所述准直器配置为使用一个或多个屏蔽元件来调节所述电磁波束的形状和对准；
利用控制系统将由所述检测器测量的所述电磁波束的能量水平与对准的准直器的能量水平的预定值进行比较；和
当由所述检测器测量的测量能量水平超出预定值时，在空间上调节所述准直器。
15.一种有形计算机可读介质，在所述有形计算机可读介质上存储有指令以执行方法，所述方法用于通过多个参数组合进行步进调试来收集数据以平衡由检测器检测到的能量水平，所述方法包括：
利用控制系统操作电磁波源，以在多个参数组合下生成电磁波束；
利用所述控制系统，递增地移动具有多个台阶的台阶板固定装置，以将所述电磁波束暴露于多个台阶；
利用所述控制系统，在所述台阶中的多于一个台阶处并在多于一个参数组合下测量所述电磁波束的一个或多个能量水平；和
利用所述控制系统，选择最平衡或最大化所述检测器检测到的所述能量水平的参数组合。
16.一种用于检测准直器未对准的方法，所述方法包括：
利用检测器测量由准直器产生的电磁波束的能量水平，所述准直器改变由电磁波源产生的电磁波，其中，所述准直器配置为使用一个或多个屏蔽元件来调节所述电磁波束的形状和对准；
利用控制系统将由检测器测量的所述电磁波束的能量水平与对准的准直器的能量水平的预定值进行比较；
当由所述检测器测量的测量能量水平超出预定值时，在空间上调节所述准直器；和
当对所述准直器进行空间调节时，提供所述当前能量水平的反馈。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括检查通过所述电磁波束的传送带上的物品。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括当测量的能量水平超出预定限制时，停止检查所述物品。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括在所述准直器已经空间对准之后开始检查所述物品。
20.根据权利要求16至19中任一项所述的方法，还包括在所述控制系统的控制下，利用一个或多个致动器对所述准直器进行空间调节。
21.根据权利要求16至20中任一项所述的方法，其中，所述电磁波束包括高纵横比矩形覆盖区。
22.一种用于通过多个参数组合进行步进调试来收集数据以平衡由检测器检测到的能量水平的方法，所述方法包括：
利用控制系统操作电磁波源，以在多个参数组合下生成电磁波束；
利用所述控制系统，递增地移动具有多个台阶的台阶板固定装置，以将所述电磁波束暴露于多个台阶；
利用所述控制系统，在所述台阶的多于一个台阶处和多于一个参数组合下测量所述电磁波束的一个或多个能量水平；和
利用所述控制系统，选择最能平衡或最大化由所述检测器检测到的所述能量水平的所述参数组合。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述电磁波束包括高纵横比矩形覆盖区。
24.根据权利要求22或权利要求23所述的方法，还包括检查通过所述电磁波束的传送带上的物品。
25.根据权利要求22至24中任一项所述的方法，其中，所述最平衡的能量水平包括使来自所述电磁波束两侧的所述能量水平最接近相等。

Claims (25)

1.一种扫描仪，包括：
电磁波源；
准直器，所述准直器被定位成将从所述电磁波源发射的所述电磁波改变成电磁波束；和
检测器，所述检测器被定位成测量所述电磁波束的一个或多个电磁能量水平，其中，准直器元件能够经由一个或多个调节机构在至少一个轴上进行空间调节，以改变所述检测器测量的所述一个或多个电磁能量水平。
2.根据权利要求1所述的扫描仪，其中，所述电磁波源生成X射线。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的扫描仪，其中，所述电磁波束的覆盖区包括高纵横比矩形形状。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的扫描仪，其中，准直器屏蔽元件在空间上是可调的，以在至少一个轴上平移和旋转。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的扫描仪，其中，准直器屏蔽元件在空间上是可调的，以在三个轴上平移和旋转。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的扫描仪，其中，所述检测器包括光电二极管阵列的堆叠。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的扫描仪，包括传送带，所述传送带并置在所述准直器与所述检测器之间。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的扫描仪，包括一个或多个能够手动调节的调节机构，以在没有工具的情况下在空间上调节准直器屏蔽元件。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的扫描仪，包括一个或多个调节机构，所述一个或多个调节机构耦合到致动器，以利用控制系统元件在空间上调节准直器屏蔽元件。
10.根据权利要求9所述的扫描仪，其中，所述控制系统元件包括至少一个存储介质和一个或多个中央处理单元，所述中央处理单元被配置为与所述致动器通信。
11.根据权利要求9所述的扫描仪，包括人机界面，所述人机界面被配置为与所述一个或多个中央处理单元通信。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的扫描仪，其中，所述扫描仪被配置为与存储介质通信，在所述存储介质上存储有指令，以执行用于检测所述准直器未对准的方法，所述方法包括：
利用所述检测器测量由所述准直器产生的所述电磁波束的能量水平；
利用控制系统将由所述检测器测量的所述电磁波束的能量水平与对准的准直器的能量水平的预定值进行比较；和
当由所述检测器测量的测量能量水平超出预定值时，在空间上调节所述准直器。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的扫描仪，其中，所述扫描仪被配置为与其上存储有指令的存储介质进行通信，以执行用于通过多个参数组合进行步进调试来收集数据以平衡由检测器检测到的能量水平的方法，所述方法包括：
利用控制系统操作所述电磁波源以在多个参数组合下生成电磁波束；
利用所述控制系统递增地移动具有多个台阶的台阶板固定装置，以将所述电磁波束暴露于多个台阶；
利用所述控制系统在所述台阶中的多于一个台阶处和多于一个参数组合下测量所述电磁波束的一个或多个能量水平；和
利用所述控制系统选择平衡所述检测器检测到的所述能量水平的所述参数组合。
14.一种有形计算机可读介质，在所述有形计算机可读介质上存储有指令以执行用于检测准直器未对准的方法，所述方法包括：
利用检测器测量由所述准直器产生的电磁波束的能量水平；
利用控制系统将由所述检测器测量的所述电磁波束的能量水平与对准的准直器的能量水平的预定值进行比较；和
当由所述检测器测量的测量能量水平超出预定值时，在空间上调节所述准直器。
15.一种有形计算机可读介质，在所述有形计算机可读介质上存储有指令以执行方法，所述方法用于通过多个参数组合进行步进调试来收集数据以平衡由检测器检测到的能量水平，所述方法包括：
利用控制系统操作电磁波源，以在多个参数组合下生成电磁波束；
利用所述控制系统，递增地移动具有多个台阶的台阶板固定装置，以将所述电磁波束暴露于多个台阶；
利用所述控制系统，在所述台阶中的多于一个台阶处并在多于一个参数组合下测量所述电磁波束的一个或多个能量水平；和
利用所述控制系统，选择最平衡或最大化所述检测器检测到的所述能量水平的参数组合。
16.一种用于检测准直器未对准的方法，所述方法包括：
利用检测器测量由准直器产生的电磁波束的能量水平，所述准直器改变由电磁波源产生的电磁波；
利用控制系统将由检测器测量的所述电磁波束的能量水平与对准的准直器的能量水平的预定值进行比较；
当由所述检测器测量的测量能量水平超出预定值时，在空间上调节所述准直器；和
当对所述准直器进行空间调节时，提供所述当前能量水平的反馈。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括检查通过所述电磁波束的传送带上的物品。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括当测量的能量水平超出预定限制时，停止检查所述物品。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括在所述准直器已经空间对准之后开始检查所述物品。
20.根据权利要求16至19中任一项所述的方法，还包括在所述控制系统的控制下，利用一个或多个致动器对所述准直器进行空间调节。
21.根据权利要求16至20中任一项所述的方法，其中，所述电磁波束包括高纵横比矩形覆盖区。
22.一种用于通过多个参数组合进行步进调试来收集数据以平衡由检测器检测到的能量水平的方法，所述方法包括：
利用控制系统操作电磁波源，以在多个参数组合下生成电磁波束；
利用所述控制系统，递增地移动具有多个台阶的台阶板固定装置，以将所述电磁波束暴露于多个台阶；
利用所述控制系统，在所述台阶的多于一个台阶处和多于一个参数组合下测量所述电磁波束的一个或多个能量水平；和
利用所述控制系统，选择最能平衡或最大化由所述检测器检测到的所述能量水平的所述参数组合。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述电磁波束包括高纵横比矩形覆盖区。
24.根据权利要求22或权利要求23所述的方法，还包括检查通过所述电磁波束的传送带上的物品。
25.根据权利要求22至24中任一项所述的方法，其中，所述最平衡的能量水平包括使来自所述电磁波束两侧的所述能量水平最接近相等。
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