一种新型紧凑毫米波成像的设备的制作方法

本实用新型涉及毫米波检测技术领域，具体涉及一种新型紧凑毫米波成像的设备。

背景技术：

毫米波是波长介于微波与光波之间的电磁波，被广泛应用于通讯、雷达成像及军事领域。近年来，由于安检的迫切需求，毫米波成像技术被应用于人体危爆物品的探测技术领域，利用毫米波可穿透衣物的特性，通过测量人体在毫米波波段的辐射信息和反射信息成像，可以探测到隐藏于衣物之下的物体，如金属或塑料手枪、陶瓷刀具、炸药等危险品。

根据成像机制的不同，毫米波成像技术可以分为被动式毫米波成像和主动式毫米波成像两种技术。被动式毫米波成像系统工作时，系统的接收天线阵列接收人体向外辐射的毫米波信号，毫米波被透镜聚焦于辐射计阵列，辐射计把接收到的毫米波转化为电平信号，该电平信号的大小和被检测人体的温度呈正相关，通过测量该电平信号就能获得被检测人体的亮温信息，实现人体的隐匿物检测。主动式毫米波成像技术相对复杂，主动式毫米波成像系统工作时，毫米波发射源在不同时刻、不同的位置，以不同的频率发射出一定功率的毫米波，同时在相应的发射源附近接收从被检对象发射回来的毫米波信号，记录其强度和相位信息，再利用信息重建的算法对采集到的强度和相位信息进行重建得到被检测对象的三维图像。

但是，目前的主动式毫米波成像设备的扫描方式主要有以下几种：两个毫米波阵列进行圆柱扫描、两个毫米波阵列进行上下扫描和一个平面的毫米波阵列扫描，采用两个毫米波阵列进行圆柱扫描的方式的设备整体尺寸过大、运输困难、而且成本高，也非常难与室内布局兼容。采用一个平面的毫米波阵列扫描方式的设备，一个平面的毫米波阵列，便于运输和安装，但是由于是纯平面与人体外形不匹配，容易造成发射到人体侧面的电磁波无法很好的被设备接收，也就造成了安检时人体的侧面信息容易被遗漏。采用两个毫米波阵列进行上下扫描方式的设备，同样造成人体侧面的信息容易被遗漏、体积较大、不便运输安装，更不能进行灵活的拆分。因此设计一款新型紧凑毫米波成像的设备具有重要的工程意义，适用于需求数量较多的场景，比如地铁站、客运站、机场以及重要场所等。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是现有技术中毫米波成像设备尺寸过大，成本高，不便于运输安装，设备与人体外形不匹配造成人体侧面的信息容易被遗漏的问题，目的在于提供一种新型紧凑毫米波成像的设备。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种新型紧凑毫米波成像的设备，所述设备包括毫米波阵列，还包括驱动所述毫米波阵列运动的传动装置，所述传动装置包括水平移动单元和旋转移动单元，所述水平移动单元用于驱动毫米波阵列直线扫描，所述旋转移动单元用于驱动毫米波阵列旋转扫描。

该设备把毫米波阵列设置在驱动毫米波阵列运动的传动装置上，该传动装置设置了水平移动单元和旋转移动单元。水平移动单元与旋转移动单元进行协同工作，能够同时对人体进行水平直线扫描并根据人体外形特性再叠加旋转扫描。本设备只需一组毫米波阵列与传动装置进行配合传动就可以实现对人体进行移动持续扫描，该设备的体积极大缩小，相应的也降低了设备的成本，同时采用水平直线扫描和旋转扫描的形式同时能够实现扫描人体侧面信息，因此很好的解决了现有设备体积大、成本高和人体侧面的信息容易被遗漏的问题。

优选方案，所述水平移动单元包括底座，在底座上设有水平移动滑台，所述水平移动滑台与底座之间设有水平驱动机构，所述水平驱动机构用于驱动水平移动滑台在底座上直线运动，所述水平移动滑台上连接所述旋转移动单元，所述旋转移动单元包括机架，机架上设有驱动毫米波阵列转动的旋转机构，所述毫米波阵列的底部与旋转机构固定连接。

优选方案，所述水平驱动机构包括直线导轨和第一电机，所述直线导轨连接在水平移动滑台与底座之间，水平移动滑台沿直线导轨的长度方向运动，在底座上还设有齿条，所述齿条与直线导轨平行，在水平移动滑台上连接有第一电机，所述第一电机的转子输出轴上连接有齿轮，所述齿轮与齿条啮合连接，所述机架固定在水平移动滑台上，旋转机构包括第二电机和与第二电机转子输出轴连接的转盘，所述第二电机固定在机架上，所述毫米波阵列的底部与转盘连接，所述第二电机驱动转盘正反向转动。

优选方案，所述毫米波阵列的扫描区域设有脚踏板，所述脚踏板内设有金属探测器和重力传感器。

优选方案，还包括控制器，所述控制器包括触摸显示屏，所述触摸显示屏设有控制按键，所述触摸显示屏与计算机电连接，所述计算机的通讯接口通过数据线与PLC控制器电连接，所述PLC控制器与第一电机和第二电机电连接，PLC控制器用于控制第一电机驱动毫米波阵列直线运动，PLC控制器用于控制第二电机驱动毫米波阵列旋转运动，在直线导轨上设有光栅尺或磁栅尺，所述光栅尺或磁栅尺用于检测毫米波阵列的位置信息，所述光栅尺或磁栅尺与FPGA电路电连接，FPGA电路与毫米波阵列电连接，FPGA电路用于控制毫米波阵列发射和接收电磁波信号，FPGA电路对电磁波信号进行处理后发送到ADC转换器，ADC转换器进行数据采集后通过千兆网口与计算机连接，计算机通过图像处理器与触摸显示屏连接，触摸显示屏用于显示毫米波成像信息。

优选方案，所述传动装置的外围设有保护外壳，所述保护外壳为发泡PVC板或发泡聚乙烯四氟板。

优选方案，所述第一电机和第二电机为步进电机或伺服电机。

优选方案，所述旋转机构的转动角度为45度至135度。

优选方案，所述脚踏板上设有报警器，所述报警器为声光报警器或震动报警器。

优选方案，所述底座的底部连接有移动脚轮。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本实用新型的新型紧凑毫米波成像的设备，该设备把毫米波阵列设置在驱动毫米波阵列运动的传动装置上，该传动装置设置了水平移动单元和旋转移动单元。水平移动单元与旋转移动单元进行协同工作，能够同时对人体进行水平直线扫描并根据人体外形特性再叠加旋转扫描。本设备只需一组毫米波阵列与传动装置进行配合传动就可以实现对人体进行移动持续扫描，该设备的体积极大缩小，相应的也降低了设备的成本，同时采用水平直线扫描和旋转扫描的形式同时能够实现扫描人体侧面信息，因此很好的解决了现有设备体积大、成本高和人体侧面的信息容易被遗漏的问题。该设备可以简单快速的设计成单面形式，可与室内建筑布局兼容，占地面积小，易拆卸，易运输。若有需求时，可以快速的采用相同的两套设备组成双面通道式检测，无需增加任何成本，重复性好，使用更加灵活。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型的结构主视图；

图2为本实用新型的结构左视图；

图3为本实用新型的结构立体图；

图4为本实用新型的结构示意图；

图5为本实用新型控制器的系统框图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-毫米波阵列，2-底座，3-直线导轨，4-水平移动滑台，5-齿条，6-第一电机，7-齿轮，8-机架，9-第二电机，10-转盘,11-脚踏板。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例

如图1至图3所示，本实用新型一种新型紧凑毫米波成像的设备，该设备包括毫米波阵列1和驱动毫米波阵列1运动的传动装置，该传动装置包括水平移动单元和旋转移动单元，水平移动单元用于驱动毫米波阵列1水平直线扫描，旋转移动单元用于驱动毫米波阵列1旋转圆周扫描。水平移动单元包括底座2，在底座2上设有水平移动滑台4，水平移动滑台4与底座2之间设有水平驱动机构。水平驱动机构用于驱动水平移动滑台4在底座2上直线运动，水平移动滑台4上连接旋转移动单元。

水平驱动机构包括直线导轨3和第一电机6，直线导轨3连接在水平移动滑台4与底座2之间，水平移动滑台4沿直线导轨3的长度方向直线运动，在底座2上还设有齿条5，齿条5与直线导轨3平行设置，在水平移动滑台4上连接有第一电机6。第一电机6的转子输出轴上连接有齿轮7，齿轮7与齿条5啮合连接，第一电机6通过正反向转动带动水平移动滑台4在直线导轨3上左右直线运动。旋转移动单元包括机架8，机架8上设有驱动毫米波阵列1转动的旋转机构，毫米波阵列1的底部与旋转机构固定连接。

机架8固定在水平移动滑台4上，旋转机构包括第二电机9和与第二电机9转子输出轴连接的转盘10，第二电机9优选为步进电机，第二电机9固定在机架8上，毫米波阵列1的底部与转盘10连接，第二电机9驱动转盘10正反向转动，旋转机构的转盘10转动角度为90度。当毫米波阵列1在传动装置上从左向右移动时，第二电机9顺时针转动；当毫米波阵列1在传动装置上从右向左移动时，第二电机9逆时针转动。

如图4所示，在毫米波阵列1的扫描区域内设有脚踏板11，脚踏板11内设有金属探测器和重力传感器，在对人体进行扫描检查时，被扫描人员站在脚踏板11上即可自动进行扫描，脚踏板11内设有金属探测器，当被扫描人员穿鞋时能够检测出鞋内是否含有金属物质，若检测出鞋内含有金属物质时通过报警器对其进行报警。脚踏板11内还设有重力传感器，重力传感器能够自动检测出脚踏板11上是否站有被扫描人员，当重力传感器检测到脚踏板11上站有人时，重力传感器向毫米波阵列1和传动装置发出启动信号，毫米波阵列1开始对被扫描人员进行扫描。

使用时：毫米波阵列1初始状态处于传动装置的最左侧或者最右侧，当被测人员按照使用规范踏上脚踏板11上时，脚踏板11内的重力传感器向毫米波阵列1和传动装置发出启动信号，毫米波阵列1开始对被扫描人员进行扫描。毫米波阵列1跟随传动装置的水平移动单元和旋转移动单元开始水平直线移动，同时根据被测人的外形自动进行圆周转动扫描。毫米波阵列1扫描人体信息来识别人体所携带的物品为现有技术，因此不再对其进行重复赘述。

本设备传动装置的水平移动单元采用第一电机6来驱动，第一电机6位于水平移动滑台4上，第一电机6的转子输出轴上连接有齿轮7，齿轮7与位于底座2上的齿条5啮合连接，第一电机6通过正反向转动带动水平移动滑台4在底座2上的直线导轨3上左右直线运动，以此来实现驱动毫米波阵列1水平直线运动。本传动装置的旋转移动单元采用第二电机9来驱动，第二电机9固定在机架8上，机架8固定在水平移动滑台4上，第二电机9转子输出轴连接的转盘10，毫米波阵列1的底部与转盘10连接，第二电机9通过正反向运动带动毫米波阵列90度范围内转动，实现了对人体侧面信息进行扫描。

如图5所示，本设备还提供了控制器，该控制器包括触摸显示屏，触摸显示屏设有UI显示界面，在UI界面上设有控制开关按键，用户在操作触摸显示屏的开关按键时也能够本本装置进行操作，该触摸显示屏与计算机电连接。计算机的通讯接口通过数据线与PLC控制器电连接，计算机内设有控制PLC控制器的逻辑控制程序，所述PLC控制器的输出端口与第一电机6和第二电机9的继电器电连接，PLC控制器通过步进电机驱动器控制第一电机6驱动毫米波阵列直线运动，PLC控制器通过步进电机驱动器控制第二电机9驱动毫米波阵列旋转运动。在直线导轨3上设有光栅尺，光栅尺用于精确检测毫米波阵列的位置信息，所述光栅尺与FPGA电路电连接，当光栅尺检测到毫米波阵列到达极限位置时，光栅尺向FPGA电路发送反馈信号。FPGA电路与毫米波阵列电连接，FPGA电路用于控制毫米波阵列发射和接收电磁波信号，FPGA电路对电磁波信号进行处理后发送到ADC转换器，ADC转换器进行数据采集后通过千兆网口与计算机连接，计算机通过图像处理器与触摸显示屏连接，图像处理器对目标信息进行处理后触摸显示屏来显示毫米波成像信息。

当使用一台本设备对人体进行扫描时，由于本设备能够扫描到人体的侧面和人体的前面或背面，而不能够对人体进行360度进行扫描，因此要实现对人体全方位进行扫描时，可以有以下两种方式：

1.采用一台本设备对人体进行扫描时，当对人体的前面扫描完成后，被扫描人员自行转动身体，该设备再次对人体的背面进行扫描，通过两次扫描来即可完成对人体安全检查。

2.采用两台相同的本设备组成双面通道进行扫描检测(如图4)，一台设备扫描人体的前面，另一台设备扫描人体的背面，被扫描人员无需转动身体即可一次性扫描，检查时间更短，提高了安全检查的速度。

优选实施例方案，传动装置的外围设有保护外壳，保护外壳为发泡PVC板，保护外壳用于整个设备的屏蔽，保护内部组成免受损坏，也用于阻隔设备与测试目标的不慎接触，防止本设备受外力损害，对本设备进行保护。

优选实施例方案，底座2的底部连接有移动脚轮，该移动脚轮便于把本设备移动到设定的工作位置，便于使用和移动。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。