CN209182524U - 毫米波/太赫兹波安检仪及其反射板扫描驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种毫米波/太赫兹波安检仪及其反射板扫描驱动装置，反射板扫描驱动装置包括反射板，反射板的周向外缘间隔设有至少一个软磁体；支撑杆，其与反射板铰接，并适用于支承反射板；至少一个电磁致动器，其与至少一个软磁体的位置呈一一对应关系，每个电磁致动器包括至少一个致动单元，致动单元包括至少两个电磁体，至少两个电磁体在垂直于反射板的平面内彼此间隔设置，通过改变至少两个电磁体的绕组的电流，以改变对软磁体的吸引力，进而带动反射板在两个电磁体之间摆动。通过控制两个电磁体的绕组的电流即可控制反射板的运动，以使得采用该反射板扫描驱动装置的毫米波/太赫兹波安检仪可以灵活地调节扫描区域的形状和大小。
Description
技术领域
本公开涉及安检技术领域，特别是涉及一种反射板扫描驱动装置，以及包括上述反射板扫描驱动装置的毫米波/太赫兹波安检仪。
背景技术
在当前国内外防恐形势日益严峻的形势下，恐怖分子利用隐匿方式随身携带刀具、枪支、爆炸物等危险物品对公共安全构成了严重的威胁。基于被动式毫米波/太赫兹波的人体安检技术，具有独特的优点，通过检测目标本身的毫米波/太赫兹波辐射实现成像，无需主动辐射，对人体进行安检，利用毫米波/太赫兹波的穿透能力实现藏匿危险物的检测。
当前，由于被动式毫米波/太赫兹安检仪的绝对安全性受到一致认可，其应用量正在迅速增长。由于该类型仪器所用的探测器价格昂贵，因此一般只用少量探测器，通过辅以适当的反射板扫描驱动装置，形成一个能够覆盖单人或多人人体的扫描视场。
然而，由于被动式毫米波/太赫兹安检仪通常安设在人员流动性较大的场所，因此有可能会根据实际情况对扫描区域的形状和大小进行调整，然而目前的反被动式毫米波/太赫兹安检仪却无法灵活地对扫描区域的形状和大小进行调整。
实用新型内容
本公开的目的在于提供一种反射板扫描驱动装置，其使得毫米波/太赫兹波安检仪能够灵活地调整扫描区域的形状和/或大小。
本公开的目的还在于提供一种能够灵活地调整扫描区域的形状和/或大小的毫米波/太赫兹波安检仪。
根据本公开一个方面的实施例，提供了一种反射板扫描驱动装置，其包括：
反射板，所述反射板的周向外缘间隔设置有至少一个软磁体；
支撑杆，所述支撑杆与所述反射板铰接，并适用于支承所述反射板；
至少一个电磁致动器，至少一个所述电磁致动器与至少一个所述软磁体的位置呈一一对应关系，每个所述电磁致动器包括至少一个致动单元，所述致动单元包括至少两个电磁体，至少两个所述电磁体在垂直于所述反射板的平面内彼此间隔设置，通过改变至少两个所述电磁体的绕组的电流，以改变对所述软磁体的吸引力，进而带动所述反射板在至少两个所述电磁体之间摆动。
在一些实施例中，所述致动单元中的两个所述电磁体共用一个U形结构的铁芯，所述铁芯包括基部以及分别位于所述基部两端的第一铁芯部和第二铁芯部，所述第一铁芯部以及饶设在所述第一铁芯部上的绕组形成所述致动单元中的一个电磁体，所述第二铁芯部以及绕设在所述第二铁芯部上的绕组形成所述致动单元中的另一电磁体。
在一些实施例中，所述致动单元的数量为多个，多个所述致动单元在垂直于所述反射板的平面内彼此间隔分布。
在一些实施例中，所述电磁致动器的所述致动单元中的所述电磁体均位于以所述反射板的中心为圆心的假想圆上。
在一些实施例中，所述电磁致动器的数量为四个。
在一些实施例中，四个所述电磁致动器呈两两径向对称分布，且径向对称分布的两个所述电磁致动器中的一个的所述电磁体与另一个所述电磁致动器中的所述电磁体呈径向对称分布。
在一些实施例中，四个所述电磁致动器沿所述反射板的周向等间隔分布。
在一些实施例中，通过径向对称分布的两个所述电磁体的绕组的电流是相等的。
在一些实施例中，径向对称分布的两个所述电磁体的绕组是串联的。
在一些实施例中，所述电磁致动器的数量为三个。
在一些实施例中，三个所述电磁致动器沿所述反射板的周向等间隔分布。
在一些实施例中，所述支撑杆与所述反射板的中心铰接。
在一些实施例中，所述支撑杆通过球头轴承与所述反射板铰接。
根据本公开另一方面的实施例，提供了一种毫米波/太赫兹波安检仪，包括反射板以及如上所述的反射板扫描驱动装置。
根据本公开上述各种实施例所述的反射板扫描驱动装置及毫米波/太赫兹波安检仪，通过改变两个电磁体上的绕组的电流，从而改变两个电磁体的合成磁场的磁极的位置，进而改变电磁体对软磁体的吸引力的方向，以带动与软磁体连接的反射板进行运动，通过控制两个电磁体上的绕组的电流的大小和变化频率等即可完全控制反射板的运动，以使得采用该反射板扫描驱动装置的毫米波/太赫兹波安检仪可以灵活地调节扫描区域的形状和大小，并能够适应多种探测器的排布阵列，只要反射板刚度足够大且惯量小，甚至仅一个探测器也能实现二维扫描成像。
附图说明
图1为根据本公开的一个实施例的反射板扫描驱动装置的结构示意图；
图2为图1所示的反射板扫描驱动装置的侧视示意图；
图3为根据本公开的反射板扫描驱动装置的电磁致动器的结构示意图；
图4为图1所示的反射板扫描驱动装置的两个径向对称分布的电磁致动器的结构示意图；
图5为根据本公开的反射板扫描驱动装置的两个径向对称分布的电磁致动器的另一实施例的结构示意图；
图6为根据本公开的另一实施例的反射板扫描驱动装置的结构示意图；
图7为图6所示的反射板扫描驱动装置的侧视示意图；
图8为图6所示的反射板扫描驱动装置的反射板偏转状况下的结构示意图；以及
图9为根据本公开的反射板扫描驱动装置的控制系统的结构示意图。
具体实施方式
虽然将参照含有本公开的较佳实施例的附图充分描述本公开，但在此描述之前应了解本领域的普通技术人员可修改本文中所描述的公开，同时获得本公开的技术效果。因此，须了解以上的描述对本领域的普通技术人员而言为一广泛的揭示，且其内容不在于限制本公开所描述的示例性实施例。
另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。
图1和图2示意性地示出了根据本公开的一实施例的反射板扫描驱动装置，该反射板扫描驱动装置尤其适用于控制毫米波/太赫兹波安检仪的反射板1的运动。如图所示，该反射板扫描驱动装置包括支撑杆3、反射板1和电磁致动器2，其中，支撑杆3与反射板1铰接，并适用于支承反射板1；反射板1的周向外缘间隔设置有四个软磁体5，例如软铁；电磁致动器2的数量也为四个，这四个电磁致动器2A、2B、2C、2D与四个软磁体5的位置呈一一对应关系。每个电磁致动器2均包括彼此间隔设置的至少两个电磁体，至少两个电磁体在垂直于反射板1的平面内彼此间隔设置，通过改变两个电磁体的绕组的电流，以改变对软磁铁5的吸引力，进而带动反射板1在两个电磁体之间摆动。
根据本公开的实施例的反射板扫描驱动装置，通过改变两个电磁体的绕组的电流，从而改变两个电磁体的合成磁场的磁极的位置，进而改变电磁体对软磁体5的吸引力的方向。也就是说，通过控制两个电磁体上的绕组的电流即可完全控制反射板7的姿态，其中电流的大小决定对反射板1的锁定力，两个电磁体的绕组的电流的相对大小决定了反射板1的姿态，电流的变化频率决定了采用该反射板扫描驱动装置的毫米波/太赫兹波安检仪的扫描速度。通过控制两个电磁体上的绕组的电流的大小和变化频率等控制反射板1的运动，以使得采用该反射板扫描驱动装置的毫米波/太赫兹波安检仪可以灵活地控制扫描区域的形状和大小，并能够适应多种探测器的排布阵列，只要反射板1的刚度足够大且惯量小，甚至一个探测器也能实现二维扫描成像。此外，通过电磁体的绕组的电流的控制可采用现有的高精度控制技术，而且电磁致动器成本低廉，体积和重量都较小。
如图3所示，在一种示例性实施例中，电磁致动器2中的两个电磁体由一整体铁芯形成，该铁芯呈U形结构，并包括基部以及分别位于基部两端的第一铁芯部2-A1和第二铁芯部2-B1，第一铁芯部2-A1以及绕设在第一铁芯部2-A1上的绕组2-A2形成致动单元中的一个电磁体，第二铁芯部2-B1以及绕设在第二铁芯部2-B1上的绕组2-B2形成致动单元中的另一电磁体。在该实施例中，第一铁芯部2-A1上的绕组2-A2和第二铁芯部上的绕组2-B2是完全相同的。第一铁芯部2-A1上的绕组2-A2和第二铁芯部2-B2上的绕组2-B2通过的电流分别为I1和I2。当I1＝1、I2＝0时，软磁体5受到磁力吸引，将正对第一电磁体(即第一铁芯部2-A1)，只要电流保持不变，软磁体5朝向的方位就不会改变。类似地，当I1＝0、I2＝1时，软磁体5将正对第二电磁体(即第二铁芯部2-B1)。由于磁场为矢量，因此当I1＝sinθ和I2＝cosθ时，此时合成的磁极位于第一电磁体和第二电磁体之间，因此软磁体5会正对该方向。利用该原理，用两个满足正弦规律的电流I1和I2，就能令软磁体5带动反射板1实现定角度摆动并且停靠在指定的角位移上。从而实现了电磁致动。
如图1和图4所示，在一种示例性实施例中，4个电磁致动器2A、2B、2C、2D沿反射板1的周向等间隔分布，即反射板1由位于0°、90°、180°和270°方向上的四个电磁致动器2A、2B、2C、2D进行推挽式驱动，其中0°和180°两个水平方向上的电磁致动器2B、2D为互补驱动，90°和270°两个垂直方向上的电磁致动器2A、2C为互补驱动。
需要说明的是，本领域的技术人员应当理解，在本公开的其它一些实施例中，四个电磁致动器2A、2B、2C、2D也可以沿反射板1的周向非等间隔部分，例如在一种实施例中，四个电磁致动器2A、2B、2C、2D呈两两径向对称分布，更具体地说，径向对称分布的2个电磁致动器中的一个的电磁体与另一个电磁致动器中的电磁体呈径向对称分布。两个径向对称分布的电磁致动器2A、2C所在的直线可以与另两个径向对称分布的电磁致动器2B、2D所在的直线呈小于90°的夹角。由于四个电磁致动器2A、2B、2C、2D两两径向相对设置，因此可以控制反射板1在水平和垂直方向上实现任意角位移(不超过电磁致动器所能输出的最大角位移)的运动和保持。
如图4所示，在一些示例性实施例中，两个电磁致动器中沿反射板1的中心径向对称分布的电磁体上的绕组是串联的。也就是说，电磁致动器2A中的第一铁芯部2A-A1上的绕组2A-A2与电磁致动器2C中的第二铁芯部2C-A1上的绕组2C-A2是串联的，电磁致动器2A中的第二铁芯部2A-B1上的绕组2A-B2与电磁致动器2C中的第二铁芯部2C-B1上的绕组2C-B2也是串联的。根据前方已述的原理，当I1＝1，I2＝0时，电磁致动器2A中由第一铁芯部2A-A1及其上的绕组2A-A2形成的电磁体和电磁致动器2C中由第一铁芯部2C-A1上及其上的绕组2C-A2形成的电磁体同时产生吸引力，以对反射板1施加转动力矩，使其停留并保持在图中实线所示的角位移处。通过控制电流I1和I2，反射板1还可以保持在虚线所示的角位移处，也可以保持在实线所示的角位移和虚线所示的角位移两者之间的任意位置处。
需要说明的是，本领域的技术人员应当理解，在本公开的其它一些实施例中，两个电磁致动器中径向对称分布的电磁体上的绕组也可以不串联在一起，例如可以通过不同的电流源给它们施加相同的电流。
如图5所示，在一种示例性实施例中，电磁致动器中的致动单元的数量为2个，2个致动单元在垂直于反射板1的平面内彼此间隔设置。每个致动单元包括彼此间隔设置的3个电磁体，也就是说，位于图5左上侧的致动单元包括3个电磁体，每个电磁体分别由铁芯2A-1-A1、2A-1-B1、2A-1-C1以及绕设在其上的绕组2A-1-A2、2A-1-B2、2A-1-C2形成；同样地，位于图5右上侧的致动单元也包括3个电磁体，每个电磁体分别由铁芯2A-2-A1、2A-2-B1、2A-2-C1以及绕设在其上的绕组2A-2-A2、2A-2-B2、2A-2-C2形成；位于图5左下侧的致动单元包括3个电磁体，每个电磁体分别由铁芯2C-2-A1、2C-2-B1、2C-2-C1以及绕设在其上的绕组2C-2-A2、2C-2-B2、2C-2-C2形成；位于图5右下侧的致动单元包括3个电磁体，每个电磁体分别由铁芯2C-1-A1、2C-1-B1、2C-1-C1以及绕设在其上的绕组2C-1-A2、2C-1-B2、2C-1-C2形成。此外，位于上侧的6个电磁体以及位于下侧的6个电磁体均位于以反射板1的中心为圆心的假想圆上。
在该实施例中，可通过三路电流对这两个电磁致动器进行控制，即，绕组2A-1-A2、绕组2C-2-A2、绕组2C-1-A2、绕组2A-2-A2是串联的，通过它们的电流为IA；绕组2A-1-B2、绕组2C-2-B2、绕组2C-1-B2、绕组2A-2-B2是串联的，通过它们的电流为IB；绕组2A-1-C2、绕组2C-2-C2、绕组2C-1-C2、绕组2A-2-C2是串联的，通过它们的电流为IC。通过采用2个致动单元，且每个致动单元包括3个电磁体，以实现反射板的大角度摆动，使得采用该反射板扫描驱动装置的毫米波/太赫兹波安检仪的扫描的形状和区域大小可以在较大范围内进行调节。此外，通过采用三个控制电流，易于实现软磁体5跨电磁体运行。
需要说明的是，本领域的技术人员应当理解，在本公开的其它一些实施例中，也可以采用其它数量的电磁致动器2，例如5个，6个等。每个电磁致动器中的致动单元的数量也可以为2个或3个等，每个致动单元中电磁体的数量也可以为4个或5个等。通常来说，电磁体越多越密，反射板1的运行越平稳，而且越容易实现大角度摆动。
如图2、图4、图5和图7所示，在一种示例性实施例中，支撑杆3通过球头轴承4与反射板1的中心处连接，在这里，反射板1的中心指的是反射板1的几何中心和质量重心，支撑杆3用于承载反射板1，同时也作为反射板1做二维摆动时的轴。由于反射板1的全部重量都由轴承和支撑杆来承担，因此摆动和定位所需要的力并不大。并且，因为反射板1不会整圈连续旋转，因此球头轴承4的磨损也不会很大。
图6和图7示出了根据本公开的另一实施例的反射板扫描驱动装置。在该示例性实施例中，电磁致动器2的数量为3个，3个电磁致动器2A’、2B’、2C’沿反射板1的周向间隔120°分布。当其中一个电磁致动器发出动作时，需要另外两个电磁致动器同步配合。
如图6所示，在反射板1的反射面选取一个标识点M，在零时刻(t＝0)，该点M处于反射板1的反射面的中心与电磁致动器2A’的中心的连线上，并且此时反射板1的反射面处于竖直方向摆角为最大值θV(单方向)、水平方向摆角为零的状态。标识点M围绕反射板1的反射面的中心旋转的角速度为ωs。
如图8所示，反射板1的反射面在竖直方向的最大摆角为θH(单方向)，在水平方向的最大摆角为θV(单方向)。为了实现“竖直方向高，水平方向窄”的椭圆形扫描区域，则θH＞θV。
假设每个电磁致动器2A’、2B’、2C’均包括两个电磁体，电磁致动器2B’中的第二铁芯部与电磁致动器2A’中的第一铁芯部相邻设置，电磁致动器2C’中的第一铁芯部与电磁致动器2B’中的第二铁芯部相邻设置，电磁致动器2A’、2B’、2C’的绕组上的最大电流都是相等的，并用表示，则值取得越高，则驱动力越大。用IA1表示电磁致动器2A’中的第一铁芯部上的绕组的电流，用IA2表示电磁致动器2A’中的第二铁芯部上的绕组的电流，用IB1表示电磁致动器2B’中的第一铁芯部上的绕组的电流，用IB2表示电磁致动器2B’中的第二铁芯部上的绕组的电流，用IC1表示电磁致动器2C’中的第一铁芯部上的绕组的电流，用IC2表示电磁致动器2C’中的第二铁芯部上的绕组的电流，则各电流随时间t变化的函数关系为：
需要说明的是，本领域的技术人员应当理解，在本公开的其它一些实施例中，三个电磁致动器2A’、2B’、2C’也可以不等间隔分布在反射板1的周向上。
如图9所示，该反射板扫描驱动装置还包括用于控制反射板1运动的控制系统，用户可通过界面8设定扫描的帧率、扫描区域形状(含形状和大小)、探测器排布、最大驱动电流、细分步数(每个扫描周期的分解步数)和驱动方式(四个电磁致动器的方式或三个电磁致动器的方式)，然后计算处理模块9根据这些命令计算出响应的运行轨迹，并根据当前的时间计算出各个电磁致动器的输出分量，然后输出到数模转换器6A、6B转换成电压，再经过压控电流源7A、7B、7C、7D；7A’、7B’、7C’、7D’、7E’、7F’转换成需要的输出电流。当采用四个电磁致动器的方式时，需要4路数模转换6A和4路压控电流源7A、7B、7C、7D，采用三个电磁致动器的方式时，需要6路数模转换器6B和6路压控电流源7A’、7B’、7C’、7D’、7E’、7F’。
根据本公开的另一方面，还提供了一种毫米波/太赫兹波安检仪，包括光学组件、探测器阵列和如上所述的反射板扫描驱动装置。光学组件适用于将被检对象自发辐射或经被检对象反射回来的波束反射并汇聚至探测器阵列，并包括适用于接收并反射来自被检对象的波束的反射板。探测器阵列适用于接收由光学组件反射并汇聚后的波束。
根据本公开上述各种实施例所述的反射板扫描驱动装置及毫米波/太赫兹波安检仪，通过改变两个电磁体上的绕组的电流，从而改变两个电磁体的合成磁场的磁极的位置，进而改变电磁体对软磁体的吸引力的方向，以带动与软磁体连接的反射板进行运动，通过控制两个电磁体上的绕组的电流的大小和变化频率等即可完全控制反射板1的运动，以使得采用该反射板扫描驱动装置的毫米波/太赫兹波安检仪可以灵活地调节扫描区域的形状和大小，并能够适应多种探测器的排布阵列，只要反射板1的刚度足够大且惯量小，甚至一个探测器也能实现二维扫描成像。
本领域的技术人员可以理解，上面所描述的实施例都是示例性的，并且本领域的技术人员可以对其进行改进，各种实施例中所描述的结构在不发生结构或者原理方面的冲突的情况下可以进行自由组合。
在详细说明本公开的较佳实施例之后，熟悉本领域的技术人员可清楚的了解，在不脱离随附权利要求的保护范围与精神下可进行各种变化与改变，且本公开亦不受限于说明书中所举示例性实施例的实施方式。
Claims (14)
1.一种反射板扫描驱动装置，其特征在于，包括：
反射板，所述反射板的周向外缘间隔设置有至少一个软磁体；
支撑杆，所述支撑杆与所述反射板铰接，并适用于支承所述反射板；
至少一个电磁致动器，至少一个所述电磁致动器与至少一个所述软磁体的位置呈一一对应关系，每个所述电磁致动器包括至少一个致动单元，所述致动单元包括至少两个电磁体，至少两个所述电磁体在垂直于所述反射板的平面内彼此间隔设置，通过改变至少两个所述电磁体的绕组的电流，以改变对所述软磁体的吸引力，进而带动所述反射板在至少两个所述电磁体之间摆动。
2.根据权利要求1所述的反射板扫描驱动装置，其特征在于，所述致动单元中的两个所述电磁体共用一个U形结构的铁芯，所述铁芯包括基部以及分别位于所述基部两端的第一铁芯部和第二铁芯部，所述第一铁芯部以及饶设在所述第一铁芯部上的绕组形成所述致动单元中的一个电磁体，所述第二铁芯部以及绕设在所述第二铁芯部上的绕组形成所述致动单元中的另一电磁体。
3.根据权利要求1所述的反射板扫描驱动装置，其特征在于，所述致动单元的数量为多个，多个所述致动单元在垂直于所述反射板的平面内彼此间隔分布。
4.根据权利要求1所述的反射板扫描驱动装置，其特征在于，所述电磁致动器的所述致动单元中的所述电磁体均位于以所述反射板的中心为圆心的假想圆上。
5.根据权利要求1所述的反射板扫描驱动装置，其特征在于，所述电磁致动器的数量为四个。
6.根据权利要求5所述的反射板扫描驱动装置，其特征在于，四个所述电磁致动器呈两两径向对称分布，且径向对称分布的2个所述电磁致动器中的一个的所述电磁体与另一个所述电磁致动器中的所述电磁体呈径向对称分布。
7.根据权利要求6所述的反射板扫描驱动装置，其特征在于，四个所述电磁致动器沿所述反射板的周向等间隔分布。
8.根据权利要求6所述的反射板扫描驱动装置，其特征在于，通过径向对称分布的2个所述电磁体的绕组的电流是相等的。
9.根据权利要求8所述的反射板扫描驱动装置，其特征在于，径向对称分布的两个所述电磁体的绕组是串联的。
10.根据权利要求1所述的反射板扫描驱动装置，其特征在于，所述电磁致动器的数量为三个。
11.根据权利要求9所述的反射板扫描驱动装置，其特征在于，三个所述电磁致动器沿所述反射板的周向等间隔分布。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的反射板扫描驱动装置，其特征在于，所述支撑杆与所述反射板的中心铰接。
13.根据权利要求12所述的反射板扫描驱动装置，其特征在于，所述支撑杆通过球头轴承与所述反射板铰接。
14.一种毫米波/太赫兹波安检仪，其特征在于，包括反射板以及如权利要求1-13中任一项所述的反射板扫描驱动装置。
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ID=67378328
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201822275750.6U Withdrawn - After Issue CN209182524U (zh) | 2018-12-29 | 2018-12-29 | 毫米波/太赫兹波安检仪及其反射板扫描驱动装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN209182524U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109870735A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-06-11 | 同方威视技术股份有限公司 | 毫米波/太赫兹波安检仪及其反射板扫描驱动装置 |
-
2018
- 2018-12-29 CN CN201822275750.6U patent/CN209182524U/zh not_active Withdrawn - After Issue
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109870735A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-06-11 | 同方威视技术股份有限公司 | 毫米波/太赫兹波安检仪及其反射板扫描驱动装置 |
| CN109870735B (zh) * | 2018-12-29 | 2024-07-09 | 同方威视技术股份有限公司 | 毫米波/太赫兹波安检仪及其反射板扫描驱动装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20190730 Effective date of abandoning: 20240709 |
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