RU176238U1 - Ручной досмотровый сканер - Google Patents

Abstract

Использование: для досмотра различных объектов. Сущность полезной модели заключается в том, что ручной досмотровый сканер содержит связанные между собой источник рентгеновского излучения, блок управления, блок коллиматоров, выполненный с обеспечением возможности формирования рентгеновского излучения в виде циклически сканирующего перпендикулярно продольной оси источника рентгеновского излучения рабочего луча и включающий снабженный электроприводом подвижный коллиматор, детекторный блок, выполненный с обеспечением возможности регистрации обратно рассеянного рентгеновского излучения, соединенный с ним снабженный дисплеем блок обработки данных, и автономный источник электропитания, при этом в него введены узел синхронизации и блок регулирования скорости вращения подвижного коллиматора, при этом узел синхронизации выполнен с обеспечением возможности формирования электрических сигналов с величиной в зависимости от угла отклонения рабочего луча, связан с блоком коллиматоров и соединен с входом аналого-цифрового преобразования блока обработки данных, а блок регулирования скорости вращения вращающегося коллиматора соединен с электроприводом. Технический результат: повышение качества получаемых изображений объектов. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Полезная модель относится к области досмотровой техники и может использоваться при досмотре различных объектов, находящихся за непрозрачной преградой, с односторонним доступом, с применением рентгеновского излучения.

Для досмотра объектов с односторонним доступом используются устройства, работающие преимущественно с использованием регистрации обратно рассеянного рентгеновского излучения и позволяющие оперативно обнаруживать объекты (оружие, взрывчатые, наркотические и психотропные вещества, ценности и др.) за непрозрачной преградой, при этом обеспечивая достаточные параметры радиационной безопасности.

Известен, например, досмотровый сканер, выполненный в виде мобильного рентгеновского устройства дистанционного контроля, которое содержит размещенные на шасси автотранспортного средства связанные между собой источник рентгеновского излучения, пространственный модулятор, выполненный на основе снабженного электроприводом подвижного (вращающегося) коллиматора с обеспечением возможности формирования рентгеновского излучения в виде циклически сканирующего рабочего луча, детекторный блок, выполненный с обеспечением возможности регистрации обратно рассеянного рентгеновского излучения, соединенный с ним снабженный дисплеем блок обработки данных, датчик положения подвижного коллиматора, генератор синхроимпульсов и неподвижный щелевой коллиматор (RU 145863 U1, 2014). Такое устройство громоздко и предназначено в основном для досмотра транспортных средств.

Известны и другие досмотровые сканеры, которые могут использоваться для досмотра объектов за непрозрачной преградой (например, RU 134385 U1, 2013; 2014; US 5763886 А, 1998; US 6252929 В1, 2001; US 6453007 В2, 2002; WO 2004/04340, 2004). Однако все они, имея конструктивные различия и те или иные преимущества, недостаточно эффективны в эксплуатации.

Из известных устройств наиболее близким к предложенному является ручной досмотровый сканер, содержащий связанные между собой источник рентгеновского излучения, блок управления, блок коллиматоров, выполненный с обеспечением возможности формирования рентгеновского излучения в виде циклически сканирующего перпендикулярно продольной оси источника рентгеновского излучения рабочего луча и включающий снабженный электроприводом подвижный коллиматор, детекторный блок, выполненный с обеспечением возможности регистрации обратно рассеянного рентгеновского излучения, соединенный с ним снабженный дисплеем блок обработки данных, и автономный источник электропитания (WO 2013112819 А1, 2013).

В этом устройстве не обеспечена привязка сигнала детекторного блока к углу отклонения рабочего луча. Поэтому на изображении соседние столбцы/строки (в зависимости от направления циклических перемещений рабочего луча - вертикальное или горизонтальное) не «сшиваются», что приводит к искажению линий и границ сканируемых объектов, а изображения мелких предметов могут распасться на несвязанные один с другим пиксели. В устройстве отсутствует возможность регулирования скорости вращения подвижного коллиматора, что не позволяет выбрать оптимальную скорость сканирования. Это также не позволяет получить высокое качество изображения из-за возможных попусков при сканировании поверхности объектов и недостаточного разрешения, как в направлении сканирования, так и в направлении циклического движения рабочего луча. В совокупности это существенно влияет на возможность обнаружения и распознавания предметов на изображении. Поэтому такое устройство недостаточно эффективно в эксплуатации.

Техническая проблема, решаемая полезной моделью, заключается в создании ручного досмотрового сканера, лишенного недостатков прототипа. Технический результат, обеспечиваемый полезной моделью, заключается в повышении эксплуатационной эффективности ручного досмотрового сканера за счет повышения объективности контроля и качества получаемых изображений объектов.

Это достигается тем, что в ручной досмотровый сканер, содержащий связанные между собой источник рентгеновского излучения, блок управления, блок коллиматоров, выполненный с обеспечением возможности формирования рентгеновского излучения в виде циклически сканирующего перпендикулярно продольной оси источника рентгеновского излучения рабочего луча и включающий снабженный электроприводом подвижный коллиматор, детекторный блок, выполненный с обеспечением возможности регистрации обратно рассеянного рентгеновского излучения, соединенный с ним снабженный дисплеем блок обработки данных, и автономный источник электропитания, введены узел синхронизации и блок регулирования скорости вращения подвижного коллиматора, при этом узел синхронизации выполнен с обеспечением возможности формирования электрических сигналов с величиной, зависящей от угла отклонения рабочего луча, связан с блоком коллиматоров и соединен с входом аналого-цифрового преобразования блока обработки данных, а блок регулирования скорости вращения подвижного коллиматора соединен с электроприводом. Блок коллиматоров может включать неподвижный коллиматор. Подвижный коллиматор может быть выполнен в виде кольца с отверстиями, в каждом из которых установлена снабженная диафрагмой трубка. Детекторный блок может быть выполнен в виде сцинтиллятора и оптически связанного с ним фотоэлектронного умножителя. Узел синхронизации может быть выполнен в виде установленного в блоке коллиматоров инфракрасного датчика положения вращающегося коллиматора. Блок регулирования скорости вращения подвижного коллиматора может быть выполнен в виде электронного регулятора величины подаваемого на электропривод электрического напряжения.

Указанный технический результат обеспечивается всей совокупностью существенных признаков, представленной в формуле полезной модели, каждый признак которой необходим, а вместе они достаточны для решения указанной технической проблемы и для достижения указанного технического результата. Заявленный ручной досмотровый сканер представляет собой одно устройство, конструктивные элементы которого, характеризуемые соответствующими существенными признаками, находятся в конструктивном единстве и функционально взаимосвязаны. Их совместное использование привело к созданию нового устройства с указанным техническим результатом.

На фиг. 1 показана структурная электронная блок-схема ручного досмотрового сканера. Фиг. 2 поясняет принцип формирования рабочего луча. На фиг. 3 показана конструкция сканера. На фиг. 4 показаны в разрезе блок коллиматоров и узел синхронизации.

Ручной досмотровый сканер содержит связанные между собой источник 1 рентгеновского излучения, блок 2 управления, блок коллиматоров, включающий снабженный электроприводом 3 подвижный коллиматор 4, детекторный блок 5, соединенный с детекторным блоком 5 снабженный дисплеем 6, например, матричного типа, снабженный энергонезависимой памятью блок 7 обработки данных, автономный источник электропитания (на чертежах не показан), узел 8 синхронизации и блок 9 регулирования скорости вращения подвижного коллиматора 4 (блок регулирования вертикальной развертки), соединенный с электроприводом 3. Блок коллиматоров выполнен с обеспечением возможности формирования рентгеновского излучения в виде циклически сканирующего перпендикулярно продольной оси источника 1 рентгеновского излучения рабочего луча 10 (вертикальная развертка). Детекторный блок 5 выполнен с обеспечением возможности регистрации обратно рассеянного рентгеновского излучения 11. Блок 7 обработки данных включает аналогово-цифровой преобразователь 12 и цифровой процессор 13. Узел 8 синхронизации выполнен с обеспечением возможности формирования электрических сигналов с величиной, зависящей от угла отклонения рабочего луча 10, связан с блоком коллиматоров и соединен с входом аналогово-цифрового преобразования (с аналогово-цифровым преобразователем 12) блока 7 обработки данных. Узлы и блоки ручного досмотрового сканера размещены в едином корпусе, снабженном рукояткой (на чертежах не показаны). При этом вместо блока 7 обработки данных может использоваться внешний портативный компьютер. Источник 1 рентгеновского излучения, например, включает связанные между собой силовой блок, высоковольтный генератор и рентгеновскую трубку с блоком охлаждения (на чертежах не показаны). Блок коллиматоров может включать неподвижный коллиматор 14, например, щелевого типа, установленный в месте выхода рентгеновского излучения из источника 1. Неподвижный коллиматор 14 в сканере может и отсутствовать. Подвижный коллиматор 4 выполнен, например, в виде кольца 15, например, из латуни, с отверстиями, например, шестью отверстиями, расположенными через 60°. В каждом из отверстий установлена снабженная диафрагмой 16, например, из тантала, трубка 17. Диафрагма 16 выполнена, например, в виде круглой шайбы с калиброванным отверстием в центре. Электропривод 3 подвижного коллиматора 4 включает, например, электродвигатель, контроллер и передаточный узел, например, ременного типа (на чертежах не показаны). Детекторный блок 5 выполнен, например, в виде образующих детекторный узел сцинтиллятора, например, из пластика с добавками тяжелых металлов, и оптически связанного с ним фотоэлектронного умножителя (на чертежах не показаны). В качестве сцинтиллятора может использоваться также рентгенолюминесцентный экран. Таких детекторных узлов в сканере может быть несколько. Узел 8 синхронизации может быть выполнен преимущественно в виде установленного в блоке коллиматоров инфракрасного датчика положения вращающегося коллиматора 4. Таких датчиков в сканере может быть один или два. Узел 8 синхронизации может быть выполнен и на основе датчиков другого типа - механических оптических, магнитных, емкостных, срабатывающих при определенных положениях подвижного коллиматора 4. Могут использоваться также рентгеночувствительные датчики, срабатывающие под действием рабочего луча 10. Блок 9 регулирования скорости вращения вращающегося коллиматора 4 выполнен преимущественно в виде электронного регулятора величины подаваемого на электропривод электрического напряжения и может быть, например, совмещен с контроллером электродвигателя и снабжен переключателем скорости вертикальной развертки. Сканер может быть снабжен защитным свинцовым экраном 18, установленном на источнике 1 рентгеновского излучения. Для приведения сканера в рабочий режим служит кнопка «старт» (на чертежах не показана), соединенная с блоком 2 управления.

Соединение всех узлов и блоков ручного досмотрового сканера при изготовлении осуществляется соответствующими сборочными операциями с образованием единого устройства.

Работа ручного досмотрового сканера основана на регистрации обратно рассеянного рентгеновского излучения 11. При этом тонкий рабочий луч 10 рентгеновского излучения сканирует поверхность объекта контроля, а интенсивность рассеянного рентгеновского излучения 11 регистрируется детекторным блоком 5 с координатной привязкой к положению рабочего луча 10. Результаты детектирования передаются в блок 7 обработки данных, формирующий изображение, на котором яркость свечения точек пропорциональна интенсивности рассеянного рентгеновского излучения 11 в соответствующем положении рабочего луча 10. Получаемое при сканировании изображение отображается на дисплее 6 в режиме реального времени.

Основные узлы сканера выполняют следующие функции. Источник 1 рентгеновского излучения генерирует поток квантов, которые могут проникать через преграды, в том числе оптически непрозрачные, и рассеиваться находящимися за преградой предметами, в том числе и в обратном направлении. Блок коллиматоров формирует из потока квантов тонкий рабочий луч 10, совершающий циклически движения. Для обеспечения вращения подвижного коллиматора 4 служит электропривод 3. Детекторный блок 5 служит для регистрации излучения, рассеянного объектом контроля в обратном направлении, и формирования электрического сигнала, величина которого изменяется в зависимости от интенсивности обратно рассеянного рентгеновского излучения 11. Узел 8 синхронизации служит для формирования электрических сигналов, связанных с углом отклонения рабочего луча 10. Блок 2 управления управляет работой блока 9 регулирования скорости вращения подвижного коллиматора 4 и источника 1 рентгеновского излучения. Блок 7 обработки данных с дисплеем 6 служит для формирования и отображения изображения объекта контроля, а также обработки изображений и их сохранения с возможностью последующего просмотра.

Ручной досмотровый сканер работает следующим образом. Оператор подносит сканер к объекту контроля и включает рабочий режим сканера, нажимая и удерживая кнопку «старт». При этом по команде блока 2 управления включается рентгеновское излучение и начинается вращение подвижного коллиматора 4. Рабочий луч 10 начинает совершать циклические движения в направлении, перпендикулярном оси рентгеновской трубки источника 1 рентгеновского излучения, а узел 8 синхронизации (датчик положения подвижного коллиматора 4) начинает вырабатывать электрические импульсы. Одновременно блок 2 управления подает команду на начало формирования изображения. Блок 7 обработки данных начинает построчно формировать рентгеновское изображение и выводить его на дисплей 6. Рентгеновское изображение формируется из выходного сигнала детекторного блока 5 и электрических импульсов узла 8 синхронизации, которые поступают на вход блока 7 обработки данных. Каждый электрический импульс соответствует началу новой строки, которая соответствует повороту подвижного коллиматора 4 преимущественно на 60°. Оператор, удерживая кнопку «старт», перемещает сканер вдоль поверхности объекта контроля со скоростью 2-10 см/с в направлении, параллельном оси рентгеновской трубки. В зависимости от скорости сканирования оператор может использовать ту или иную скорость вращения подвижного коллиматора 4, например, 300 или 150 об/мин. При этом скорость вращения 300 об/мин целесообразно использовать при скоростях сканирования 5-10 см/с, а скорость вращения 150 об/мин - при скоростях сканирования 2-5 см/с, что обеспечивает наилучшее геометрическое разрешение и исключаются пропуски при сканировании поверхности объекта контроля. Таким образом, за счет перемещения сканера осуществляется построчное сканирование поверхности объекта контроля рабочим лучом 10 и двумерное изображение объекта контроля выводится на дисплей 6. Длительность сканирования может составлять до 30 сек. При работе сканера осуществляется привязка сигналов детекторного блока 5 к углу отклонения рабочего луча 10 за счет одновременно функционирующих узла 8 синхронизации и блока 9 регулирования скорости вращения подвижного коллиматора 4. Это обеспечивает необходимое «сшивание» соседних столбцов/строк изображения и соответственно высокое качество изображения без искажений линий и границ предметов. Поэтому при эксплуатации такого сканера достигается высокая степень распознавания предметов, в том числе могут быть обнаружены мелкие предметы. После сканирования оператор отпускает кнопку «старт». При этом выключается рентгеновское излучение, блок 7 обработки данных завершает формирование рентгеновского излучения, полученное изображение сохраняется в энергонезависимой памяти блока 7 обработки данных.

Пример реализации. Ручной досмотровый сканер реализован в виде образца «Феникс-М». В качестве источника 1 рентгеновского излучения использована рентгеновская трубка с принудительным воздушным охлаждением. Анодное напряжение составляет 90 кВ, мощность на аноде - 45 Вт. Узел 8 синхронизации выполнен на основе одного инфракрасного датчика. Скорость сканирования составляет от 2 до 10 см/с. Величина скорости вращения вращающегося коллиматора 4 может быть выбрана из двух значений - 300 или 150 об/мин. Величина отклонения рабочего луча 10 составляет 60°. Размер зоны контроля в направлении циклических движений рабочего луча 10 составляет 150 мм при расстоянии от сканера до поверхности объекта контроля 50 мм и 400 мм при расстоянии от сканера до поверхности объекта контроля 300 мм. Просвечивающая способность сканера характеризуется следующими величинами толщины преграды: сталь - 1,0 мм, гипсокартон - 24 мм, фанера, дерево, ДСП и другие аналогичные материалы - 40 мм. Разрешающая способность сканера составляет 0,63 мм по одиночному проводу при расстоянии от сканера до поверхности объекта контроля 50 мм и 1,2 мм при расстоянии от сканера до поверхности объекта контроля 300 мм. Величина геометрических искажений не превышает значения 1,15.

Ручной досмотровый сканер, выполненный в соответствии с полезной моделью, обладает более высокой эксплуатационной эффективностью по сравнению с аналогичными известными. Оно удобно и просто в эксплуатации, позволяет оперативно обнаруживать и распознавать подозрительные предметы, обеспечивая высокие качество изображения и просвечивающую способность.

Claims (6)

1. Ручной досмотровый сканер, содержащий связанные между собой источник рентгеновского излучения, блок управления, блок коллиматоров, выполненный с обеспечением возможности формирования рентгеновского излучения в виде циклически сканирующего перпендикулярно продольной оси источника рентгеновского излучения рабочего луча и включающий снабженный электроприводом подвижный коллиматор, детекторный блок, выполненный с обеспечением возможности регистрации обратно рассеянного рентгеновского излучения, соединенный с ним снабженный дисплеем блок обработки данных, и автономный источник электропитания, отличающийся тем, что в него введены узел синхронизации и блок регулирования скорости вращения подвижного коллиматора, при этом узел синхронизации выполнен с обеспечением возможности формирования электрических сигналов с величиной в зависимости от угла отклонения рабочего луча, связан с блоком коллиматоров и соединен с входом аналого-цифрового преобразования блока обработки данных, а блок регулирования скорости вращения вращающегося коллиматора соединен с электроприводом.

2. Ручной досмотровый сканер по п. 1, отличающийся тем, что блок коллиматоров включает неподвижный коллиматор.

3. Ручной досмотровый сканер по п. 1, отличающийся тем, что подвижный коллиматор выполнен в виде кольца с отверстиями, в каждом из которых установлена снабженная диафрагмой трубка.

4. Ручной досмотровый сканер по п. 1, отличающийся тем, что детекторный блок выполнен в виде сцинтиллятора и оптически связанного с ним фотоэлектронного умножителя.

5. Ручной досмотровый сканер по п. 1, отличающийся тем, что узел синхронизации выполнен в виде установленного в блоке коллиматоров инфракрасного датчика положения подвижного коллиматора.

6. Ручной досмотровый сканер по п. 1, отличающийся тем, что блок регулирования скорости вращения подвижного коллиматора выполнен в виде электронного регулятора величины подаваемого на электропривод электрического напряжения.

Images