专利名称：一种检查航空货运集装箱中违禁物品的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及货物安全检查领域，更具体地说，涉及一种检查 航空货物中违禁物品的装置。
背景技术：
目前在航空货物(例如航空集装箱)检查领域内仍然以人工检查
和x光机(只能通过小型航空集装箱)透射为主要检查方式.也有使用 CT (计算机断层扫描-co迈puted tomography)技术进行货物检查的装 置，例如史密斯公司(其采用X光机)和华立兴公司(其采用放射源) 的产品。由于X光机的穿透能力较低，放射源在使用管理上的严格控制 使得这两类产品在使用上有很多局限。特别是，这些装置均采用水平 通过式扫描进行CT成像检查，即被检物品水平通过，扫描系统围绕该 被检物品的通过路径进行旋转，这使得这些CT检查系统的货物通过率 较低。而且，这种CT检查系统受到结构尺寸及穿透能力的严格限制， 因此不能检查较大规格的航空集装箱。例如，现有的装置都不能检查 长、宽各2米以上的航空集装箱。而且，上述水平通过式扫描方式需要 在货物通道左右两侧占用相等的占地面积，因此这样的装置占有空间 较大。
另外，现有技术中已提出多种辐射成像方式，例如透视成像、多 视角成像以及CT成像等，这些不同的成像方式通常对应于扫描系统对 货物进行的不同扫描方式，上述现有的检查装置通常仅能实现其中一 种扫描方式，从而限制了成像方式的选择。但是，在货物检查过程中 有时需要对同一货物进行不同方式的扫描成像，现有的检查装置不能 满足这种需要。
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决上述现有技术缺陷中的至少一个缺陷。
为了实现上迷目的，本实用新型提供一种检查航空货运集装箱中
违禁物品的装置，包括
转台，该转台处于物体检测位置，用于承栽被检物体并带动该被 检物体转动；
扫描系统，该扫描系统布置在转台周围，用于对被检物体进行扫 描并获取成像数据，该扫描系统包括 辐射源和探测器；
用于安装所述辐射源的辐射源安装结构以及用于安装所 述探测器的探测器安装结构，
其中，所述辐射源安装结构和所述探测器安装结构分别包括至少 一个立柱组件，所述辐射源和探测器分别安装在该立柱组件上，并允 许沿所述立柱组件进行同步升降。
在本实用新型的装置中，利用立柱组件将辐射源和探测器稳定安 装，并允许辐射源和探测器在各自的立柱组件上同步升降，加之转台 可承栽被检物体并带动该被检物体转动，这样，通过转台与扫描系统 的不同运动方式的组合，本实用新型的装置可以以多种扫描方式对被 检物体进行扫描。而且，本实用新型通过立柱組件来安装辐射源和探 测器，其结构稳定，安装方便，占有空闲小。本实用新型的装置可以 检查长和/或宽达到2米以上的航空集装箱。而且，本实用新型装置能 实现被检物体的较高通过率。
困l是一个实施例中本实用新型装置的侧视图。
图2是图1所示实施例中该装置的俯视图。
图3是图1所示实施例中该装置的左视图。
具体实施方式
参见图1至图3，其示出了本实用新型的用于检查航空货运集装箱 中违禁物品的装置的一个实施例。如图所示，该装置包括转台ll，该 转台处于物体检测位置，用于承载被检物体(未示出，如航空集装箱) 并可带动该被检物体转动。该装置还包括物体输送系统(未示出)， 用于沿水平方向将被检物体输送至转台上并在检测完成之后将被检物 体输送离开转台，这是本领域技术人员所熟知的。物体输送系统和该
转台一起可被称为传送系统，该转台ll处于该物体输送系统的输送路 径上。在一个实施例中，该转台ll为复合回转传送工作台。本申请人
的中国专利申请NO. 200610169797. 3中记栽了这样一种复合回转传送 工作台，在此将该文献全文引入作为参考。该复合回转工作台既能将 该被检物体输送通过扫描通道，又能够支承并带动该被检物体在扫描 通道内回转。这样，当要对被检物体进行旋转扫描时，就允许扫描系 统(下文将要详细描述)不围绕该被检物体进行转动，而是由该被检 物体自身进行转动。
该装置还包括用于转台的转台驱动/控制子系统(未示出)，该转 台驱动/控制子系统驱动并控制转台的转动，使得该转台可绕其转动轴 线连续转动或转动至任意预定角度位置.该转台驱动/控制子系统通常 包括电机以及用于该电机的伺服控制器。
该装置还包括扫描系统，该扫描系统布置在转台周围，用于对被 检物体进行扫描并获取成像数据。如图所示，该扫描系统包括布置在 转台11两側的辐射源6和探测器17，该辐射源6和探测器17可沿竖直方 向同步移动，保证由辐射源6出来的水平射线面16与探测器17所在平面 始终处于同一水平面上。该辐射源6发出可控X射线或伽马射线，可以 是电子直线加速器、同位素源或X光机。该探测器17负责将通过被检物 体的射线转化为电信号，可以是固体探测器、气体探测器；结构形式 上可以使用一个或多个直线或弧线阵列，也可以使用高低能探测器。 该扫描系统还可包括数据采集器，负责将探测器的电信号转化为数字 信号并通过总线或以太网传送到主控计算机。该探测器17本身可带有 该数据采集器。
该扫描系统还包括用于安装辐射源6的辐射源安装结构以及用于 安装探测器17的探测器安装结构，该辐射源安装结构和探测器安装结 构设置在转台ll的两侧。该辐射源安装结构或该探测器安装结构包括 一个或多个立柱组件。在一个实施例中，辐射源安装结构和探测器安 装结构分别包括一个或多个立柱组件。在一个实施例中，每一立柱组 件具有基本相同的结构。在图1至图3中，辐射源安装结构优选包括单 个立柱组件，而探测器安装结构优选包括两个立柱组件，从而构成一 种三立柱形式的扫描架构。这样的三立柱结构在保证探测器和辐射源 稳定安装的情况下最大限度地减少了占地面积。另外，为了进一步减
小占地面积，设置在两个立柱组件的探测器优选为平面探测器阵列， 平面形式的探测器阵列比曲面形式的探测器阵列的占地面积更小，
在图1至图3中，该立柱组件包括沿竖直方向设置的立柱8、 I或IO。 其中，对于辐射源安装结构来说，其立柱组件包括立柱8;对于探测器 安装结构来说，其所具有的两个立柱组件分别包括立柱1和立柱10.在 每一立柱上，沿立柱延伸方向i殳有的升降机构，该升降机构由该立柱 支承，而辐射源或探测器则安装在该升降机构上.该升降机构包括沿 立柱设置的滚柱丝杠12以及升降平台7、 2或9，其中，在图1至图3中， 用标号7表示辐射源安装结构中的一个立柱组件中的升降平台，用标号 2和9分别表示探测器安装结构中的两个立柱组件中的升降平台.该升 降平台7、 2或9安装在丝杠12上并与其成螺紋连接，辐射源6或探测器 17相应地固定安装在该升降平台上。这样，当丝杠12旋转时，升降平 台7、 2或9通过与丝杠的螺紋相互作用而可沿丝杠作升降运动，在一个 实施例中，升降平台可通过螺母与丝杠成螺紋连接，其中，该螺母与 丝杠螺紋连接，升降平台与螺母固定连接。在另一个实施例中，该升 降平台自身可包括一贯穿其的螺紋通道，该螺紋通道与丝杠螺紋连 接。该升降机构还可包括沿立柱设置的至少一根导轨，升降平台可沿 该导轨滑动，以便引导该升降平台的升降运动，如图所示，该升降机 构优选包括设在丝杠12两側的两个导轨13。在一个实施例中，升降平 台通过滑块与导轨滑动连接，其中，该滑块与导轨滑动连接，而升降 平台与该滑块固定连接。在另一个实施例中，该升降平台可包括贯穿 其的通道，该导轨延伸穿过该通道。
当探测器安装结构或者辐射源安装结构包括多个立柱组件时，为 了实现立柱组件之间的结构稳定性，该安装结构还可包括连接在每对 相邻立柱之间的连接梁.如图1至图3所示，在探测器安装结构中，在 立柱1和10之间连接有连接梁3.
当探测器安装结构包括多个立柱组件时，该安装结构还可包括连 接在每对相邻升降平台之间的橫梁，其中，探测器(优选为平面探测 器阵列)固定安装在横梁上，并经由该横梁固定安装至升降平台.如 图1至图3所示，在该探测器安装结构中，横梁4连接在升降平台2和9之 间，探测器17连接至该横梁4。由于机械结构的刚性特点，为了降低对 该刚性结构的制造精度、尤其是安装精度的要求，该探测器橫梁4采用
了一端固定铰接，另一端弹性联结的安装方式将横梁4的两端分别连接 到探测器升降平台2、 9的连接点上.使得探测器橫梁4在扫描运行过程 中能够正常同步运行.
在本实用新型的装置中还包括扫描驱动/控制子系统，该扫描驱动
/控制子系统驱动并控制辐射源和探测器沿竖直方向的同步移动，使得 辐射源和探测器可沿竖直方向连续移动或者移动至任意预定竖向位 置。该扫描驱动/控制子系统包括伺服驱动电机5，用于驱动各立柱 组件中的丝杠12;以及伺服同步控制器(未示出)，用于控制各伺服 驱动电机5的同步运行。当本实用新型的装置为三立柱架构时，该伺服 同步控制器为三轴伺服同步控制器.
本实用新型的装置还可包括主控计算机。对于转台驱动/控制子系 统和扫描驱动/控制子系统中的控制部分，在具体实施时可以由单个控 制系统来实现，该单个控制系统例如可以由该主控计算机以及该主控 计算机中的专用軟件来实现。该主动计算机还可提供一人机交互界
面，以便根据操作员指令控制该装置的工作，并根据成像数据进行成 像并显示。例如，操作员可通过该人机交互界面向该转台驱动/控制子 系统以及扫描驱动/控制子系统输入一些参数，如转台的连续转动角度 或者预定角度位置、辐射源和探测器的连续移动长度或者预定竖向位 置，等等。这样，操作员就可以控制该装置对被检物体进行不同方式 的扫描。而且，该主控计算机可利用扫描系统所获得的成像数据，根 据一定数据处理算法来进行成像。
如前所述，本实用新型的装置可以以多种工作模式对被检物体进 行检查。这些模式例如可包括
(1) 透视平面成像模式，其中，转台将被检物体带动到至少一个 预定角度位置处，当所述被测物体处于每一预定角度位置处时，辐射 源和探测器沿竖直方向同步扫描一次，获得各预定角度位置处的透视 图像数据，该装置根据各预定角度位置处的透视图像数据分别形成该 被检物体处于各预定角度位置处时的二维透视图像；
(2) 多视角三维成像模式，其中，转台将所述被检物体带动至多 个预定角度位置处，当该被测物体处于每一预定角度位置处时，该辐 射源和探测器沿竖直方向同步扫描一次，获得各预定角度位置处的透 视图像数据，该装置根据各预定角度位置处的透视图像数据重建出该 被检物体的三维图像；其中，该多视角三维成像模式所用算法例如可 参见本申请人的中国专利申请No. 200610076574. 2，该文献在此全文 引入作为参考.
(3) CT平面(切片或断层)成像模式，其中，该辐射源和探测器 被定位在至少一个预定竖向位置处，当所述辐射源和探测器处于每一 预定竖向位置处时，该转台带动所述被检物体连续旋转，获得各预定 竖向位置处的CT投影数据，该装置根据各预定竖向位置处的CT投影数 据分别重建出在各预定竖向位置处该被检物体的二维断层图像；
(4) CT螺旋扫描成像模式，其中，该辐射源和探测器沿竖向从第 一预定竖向位置移动至第二预定竖向位置处，同时，该转台带动所述 被检物体连续旋转，从而对该被检物体进行螺旋扫描，获得该被检物 体在第一预定竖向位置与第二预定竖向位置之间的CT螺旋扫描投影数 据，所述装置根据该CT螺旋扫描投影数据重建出该被检物体的处于第 一预定竖向位置与第二预定竖向位置之间的三维断层(体数据)图像。
上面这些模式只是示例性的，而非穷举。注意到，该转台可以连 续转动或转动至任意预定角度位置，而扫描系统(包括辐射源和探测 器)可沿竖直方向连续移动或者移动至任意预定竖向位置。本领域技 术人员可通过研究本实用新型装置中转台与扫描系统的运动方式的不 同组合，从而得到各种本实用新型装置的各种可能的工作模式。操作 员可以从各种可能的工作模式中选取一种或多种模式对被检物体进行 检查。
采用本实用新型的装置，可对标准尺寸的航空集装箱等大中型货 物进行快速检测，提供反映航空箱内所装货物形状和密度分布的辐射 图像，如透视平面图像、CT切片平面图像以及三维体数据图像(利用 多视角成像方法或螺旋CT方法)。检查人员通过分析该装置提供的被 检物体的特征信息，最终可快速判断出货物与申报是否相符以及有无 违禁品，从而实现准确、有效的安全检查，
下面描述本实用新型装置的一个示例性工作过程
步骤(1):将被检物体传送至转台ll。
在步骤(2) ~ (4)中利用本实用新型的装置以透视平面成像模 式对被检物体进行检查。
步骤(2):转台11静止，辐射源6和探测器17在竖直方向上同步
地进行一次扫描，获得该被检物体在当前角度位置的透视图像数据。
步骤(3):转台11旋转90度，重复执行一次步骤(2)，获得另 一个透视图像数据。
步骤(4):将步骤(2)和(3)中的透视图像显示在计算机屏幕 上，由操作员通过这两个透视图像进行分析，如发现嫌疑区域转步骤m 。
在步骤(5) ~ (7)利用本实用新型的装置以多视角三维成像模 式对被检物体进行检查。
步骤(5):转台ll旋转一个较小的角度，例如例如10度~30度之 间的一个角度，重复执行一次步骤(2).
步骤(6 ):重复执行十次步骤(5 )。
步骤(7):通过以上得到的12幅透视图像数据，通过数据处理重 建出物体的三维图像，如发现嫌疑区域则转到步骤(8)，否则物体通 过检效'J 。
在步骤(8)中，利用本实用新型的装置以CT平面(切片或断层) 成像模式或CT螺旋扫描成像模式对嫌疑区域进行扫描。具体地，将辐 射源6和探测器17定位到嫌疑区域所在高度，转台ll带动物体连续旋 转。对于CT平面(切片或断层)成像模式来说，辐射源6和探测器17保 持不动，获取当前位置的CT投影数据，并通过数据处理重建出二维断 层图像。对于CT螺旋扫描成像模式来说，辐射源6和探测器17在竖直方 向上在嫌疑区域的范围内沿竖直方向进行扫描，从而获取嫌疑区域的 CT投影数据，并通过数据处理重建出三维断层体数据图像。
步骤(9):操作员通过断层图像给出最终判断，
权利要求1.一种检查航空货运集装箱中违禁物品的装置，包括转台，该转台处于物体检测位置，用于承载被检物体并带动该被检物体转动；扫描系统，该扫描系统布置在转台周围，用于对被检物体进行扫描并获取成像数据，该扫描系统包括辐射源和探测器；用于安装所述辐射源的辐射源安装结构以及用于安装所述探测器的探测器安装结构，其特征在于，所述辐射源安装结构和所述探测器安装结构分别包括至少一个立柱组件，所述辐射源和探测器分别安装在该立柱组件上，并允许沿所述立柱组件进行同步升降。
2. 根据权利要求l所述的检查航空货运集装箱中违禁物品的装置， 其特征在于，所述转台为复合回转传送工作台。
3. 根据权利要求l所述的检查航空货运集装箱中违禁物品的装置， 其特征在于，所述立柱组件包括沿竖直方向设置的立柱；沿立柱设置的升降机构，该升降机构由所述立柱支承，所述辐射 源或探测器安装在该升降机构上。
4. 根据权利要求3所述的检查航空货运集装箱中违禁物品的装置， 其特征在于，所述升降机构包括沿立柱设置的丝杠；升降平台，该升降平台安装在所述丝杠上并与所述丝杠成螺紋连 接，所述辐射源或探测器固定安装在该升降平台上；其中，当丝杠旋转时，所述升降平台通过与丝杠的螺紋相互作用 而可沿丝杠作升降运动。
5. 根据权利要求4所述的检查航空货运集装箱中违禁物品的装置， 其特征在于，所述升降平台通过一螺母与所述丝杠成螺紋连接，所述 螺母与所述丝杠螺紋连接，所述升降平台与所述螺母固定连接；或者所述升降平台包括一贯穿其的螺紋通道，该螺紋通道与所述丝杠 螺紋连接。
6. 根据权利要求3或4所述的检查航空货运集装箱中违禁物品的装 置，其特征在于，所述升降机构还包括沿立柱设置的至少一根导轨， 所述升降平台可沿所述导轨滑动，以便引导所述升降平台的升降运动。
7. 根据权利要求6所述的检查航空货运集装箱中违禁物品的装置， 其特征在于，所述升降平台通过滑块与所述导轨滑动连接，所迷滑块 与所述导轨滑动连接，所述升降平台与所述滑块固定连接；或者所述升降平台包括贯穿其的通道，以便容纳所述导轨。
8. 根据权利要求l所述的检查航空货运集装箱中违禁物品的装置， 其特征在于，所述辐射源安装结构包括单个立柱组件。
9. 根据权利要求1或8所述的检查航空货运集装箱中违禁物品的装 置，其特征在于，所述探测器安装结构包括多个立柱组件。
10. 根据权利要求9所述的检查航空货运集装箱中违禁物品的装 置，其特征在于，所述探测器安装结构还包括连接在所述多个立柱组件中的多才艮立柱中每对相邻立柱之间的连接梁。
11. 根据权利要求9所述的检查航空货运集装箱中违禁物品的装 置，其特征在于，所述探测器安装结构还包括连接在所述多个立柱组 件中的多个升降平台中相邻升降平台之间的横梁，所述探测器固定安 装在所述横梁上，并经由所述横梁固定安装所述升降平台上。
12. 根据权利要求ll所述的检查航空货运集装箱中违禁物品的装 置，其特征在于，所述横梁的一端固定铰接在所述相邻升降平台之一 上，另一端弹性联接在另一所述相邻升降平台中的另一个上。
13. 根据权利要求9所述的检查航空货运集装箱中违禁物品的装 置，其特征在于，所述探测器安装结构包括两个立柱组件。
14. 根据权利要求l所述的检查航空货运集装箱中违禁物品的装 置，其特征在于，所述装置还包括物体输送系统，用于沿水平方向将 被检物体输送至转台上并在检测完成之后将被检物体输送离开转台。
15. 根据权利要求l所述的检查航空货运集装箱中违禁物品的装 置，其特征在于，还包括转台驱动/控制子系统，该转台驱动/控制子 系统驱动并控制转台的转动，使得该转台可绕其转动轴线连续转动或 转动至任意预定角度位置。
16. 根据权利要求3或15所述的检查航空货运集装箱中违禁物品的 装置，其特征在于，还包括扫描驱动/控制子系统，该扫描驱动/控制 子系统驱动并控制所述辐射源和探测器沿竖直方向的同步移动，使得 所述辐射源和探测器可沿竖直方向连续移动或者移动至任意预定竖向位置。
17. 根据权利要求16所述的检查航空货运集装箱中违禁物品的装 置，其特征在于，所述扫描驱动/控制子系统包括伺服驱动电机，用于驱动各立柱组件中的丝杠；伺服同步控制器，用于控制各伺服驱动电机同步运行。
18. 根据权利要求l所述的检查航空货运集装箱中违禁物品的装 置，其特征在于，还包括主控计算机，其提供一人机交互界面，以便 根据操作员指令控制该装置的工作，并根据成像数据进行成像并显示。
19. 根据权利要求l所述的检查航空货运集装箱中违禁物品的装 置，其特征在于，所述探测器为平面形式的探测器阵列。
专利摘要本实用新型提供一种检查航空货运集装箱中违禁物品的装置，包括转台和扫描系统。该扫描系统包括辐射源和探测器；用于安装所述辐射源的辐射源安装结构以及用于安装所述探测器的探测器安装结构。该辐射源安装结构和该探测器安装结构分别包括至少一个立柱组件，辐射源和探测器分别安装在该立柱组件上，并允许沿所述立柱组件进行同步升降。在本装置中，利用立柱组件将辐射源和探测器稳定安装，通过转台与扫描系统的不同运动方式的组合，本实用新型的装置可以以多种扫描方式对被检物体进行扫描，而且，其结构稳定，安装方便，占用空间小。本装置可以检查长和/或宽达到2米以上的航空集装箱。而且，本装置能实现被检物体的较高通过率。
文档编号G01N23/02GK201191276SQ20072017299
公开日2009年2月4日 申请日期2007年9月6日 优先权日2007年9月6日
发明者聪 刘, 刘以农, 刘永鹏, 刘耀红, 周学友, 康克军, 丽 张, 华 彭, 李东茂, 李元景, 梁志忠, 段新辉, 谈华斌, 赵自然, 陈志强 申请人:同方威视技术股份有限公司;清华大学