用于非侵入式完整飞行器检查的系统和方法与流程

通过使用本发明，获得所检查的飞行器的放射线图像，针对图像操作员可以估计所扫描的飞行器中呈现的货物和物体的形状、量(数量)和性质以及飞行器的结构缺陷。系统从两个不同的视角(一个基本上垂直并且一个基本上水平)生成所检查的飞行器的放射线图像，因此获得有关关注的物体或者区域的空间的位置的精确信息。

在民用航空应用中，利用实现当前发明的系统获得的射线照片可以用来发现使用飞行器作为交通工具的走私、违禁货物或者未申报的货物(毒品、爆炸物、武器、大量的现金、甚至躲藏的人等)的非法运输，尤其是在违禁品放置在机身或者机翼的技术空腔内的情况下。

根据本发明的系统是移动系统，很容易从一个机场区域重定位到另一个区域，运输/组装/拆卸所需的时间大概是几个小时。使用这种系统的权利机构可以在安全审查中创建突然性元素，在非法航空运输的携带者不希望的区域中重定位整个系统。与固定审查系统相比，这种移动系统的威慑效果因此显著地更高。

在军事应用中，在战斗任务之后有必要检测贯穿飞行器的主体的任何故障、子弹或者射弹或者结构损伤，系统提供有关所检查的军用飞行器的完整性信息。一旦军用飞行器从战斗任务返回就对其进行检查。即使军用飞行器在飞行期间被战场射弹或者被射弹爆炸的弹片击中并且受到损伤，如果损伤没有严重到足以影响安全飞行的重要部件，军用飞行器有时也可以运转。在这种情况下，为了维持战斗能力和效率，地面人员有必要正确、完整以及快速地识别所遭受的损伤。根据本发明，检查系统提供有关飞行器的结构和重要部件的信息，因此仅在几分钟内提供有关任何可能的损伤，显著地降低了诊断时间；在正常情况下，当使用基于拆卸受损伤的飞行器的传统方法时，根据飞行器的复杂性，此时间大概是几天或者几周。众所周知的事实是，在军事应用中，缩短时间对于大多数操作是关键的。

当前，全球市场提供使用贯穿辐射用于飞行器的扫描的几个扫描系统和方法。这些中的一些是使用方便地位于所检查的区域的一侧和另一侧的辐射检测器和X射线发生器，仅扫描某些关注的区域的非破坏性控制系统。

使用这种系统用于飞行器的全面检查受到限制，一个方面是由于，在某些区域中难以定位系统，并且另一个方面是由于重新定位扫描系统部件需要非常长的时间，即使对于部分检查也可能花费很长时间。

出于安全的目的以及应用，其他己知系统在其完整性下扫描飞行器，这些系统使用在飞行器上方、放置在吊臂或者框架上的辐射发生器以及放置在地平面的移动检测器系统，获得飞行器的单个图像。这些系统从基本上垂直的视角获得放射线图像，分析图像中的难以在空间定位的物体，并且不能提供起落架区域的任何射线照片。

这种实例是由5014293/07.05.1991专利描述的系统。该系统包括在一侧具有检测器区域并且在相对侧具有辐射源的“C”形的吊臂框架。该系统用于生成飞行器的部件的计算机断层扫描，以便检测关键的元件的损伤。该系统的主要缺点包括吊臂的形状和它的大小，因此导致无能力检查整个飞行器而仅以顺序的方式扫描一些部分。例如，系统将初始检查飞机的机舱，然后一次检查一个机翼，并且然后是机身的其余部分，每一个顺序伴随有安装/拆卸次数。

该系统的另一个缺点是吊臂对于检查缩小的尺寸的飞行器具有最佳形状和大小，而对于更大的飞行器完全不合适。

此外，对于各种部件定位/重新定位扫描系统的时间非常长，显著地限制可操作性的状态。系统被固定，一般装配在飞机库内，并且那么其具有缺乏移动性的缺点。

由6466643/15.10.2002专利描述的另一个检查系统提出了解决方案，其中辐射源放置在机身内部并且检测器放置在机身的外部上然后同步移动以便获得放射线图像。该系统和方法具有仅检查机身而不检查机翼的缺点。此外，该检查是侵入式检查，需要进入飞行器内。

在美国专利第8483356B2号中提出的系统在于使用支撑辐射发生器的吊臂或者移动框架以及放置在地平面的移动检测器，将这些对准并且同步移动以扫描具有固定位置的飞行器。该解决方案的主要缺点在于如下事实，扫描系统需要绕过某些障碍物诸如轮子(这些障碍物没有被扫描)，并且还永久保持两个移动子系统之间的完美同步。此外，在飞行器的结构之下的移动检测器绕过轮子的运动导致长的扫描时间并且难以生成一致的放射线图像。

在专利申请A/2012/00443(PCT/RO2012/000030)中描述了另一种非侵入式扫描系统，然而，对于所扫描的飞行器，该系统并没有从两个视角给出完整的放射线图像而是仅从单个视角，而不足以准确地辨别在飞行器上的违禁物体或者未申报的物体，并且尤其是不足以识别由战争中射弹生成的对于机载系统和飞行器结构的损伤。

本发明所解决的技术问题是使用具有高容量的检查系统的飞行器的非侵入式和完整检查，检查系统从不同的视角生成飞行器的至少两个完整的放射线图像，而所述飞行器由位于跑道上的牵引设备拖曳通过两个扫描框架。本专利申请还涉及使用该系统用于飞行器的非侵入式检查的方法。

为了使根据本发明的系统和方法的陈述清楚，使用一些术语：

·贯穿辐射源指电离辐射的源，可以是放射性物质的天然源(诸如Co60或者Se75)、X射线发生器或者线性加速器(LINAC)或者以固体介质的贯穿辐射的其他源。当使用天然源时，放射性物质的选择应取决于所期望的穿透深度以及在扫描发生地点可用的禁止区的大小。

·扫描框架指包括贯穿辐射源和以预设距离布置的辐射检测器的阵列的组件，所扫描的物体(在这种情况下是飞行器)前进通过扫描框架。

·检测器的阵列指以一行或多行对准的一组贯穿辐射检测器。

·检测模块组件指一个接一个对准的多个相同的检测器的阵列的全体。

非侵入式检查系统意味着两个或更多个检测器的阵列的辐射，通常一组位于飞行器跑道上并且第二组在基本垂直的支撑件上。对由检测器生成的电信号进行模拟/数字处理，以便生成将出现在工作站的监视器上的放射线图像。处理从大量(通常几千个)的检测器生成的信息，意味着复杂的电子块以及伴随在吊臂和生成放射线图像的子系统之间的大量并联连接的有线网络。

根据本发明的飞行器的完整以及非侵入式检查系统包括：移动扫描仪单元，可以是卡车底盘，在卡车底盘上安装有承载检查系统部件的金属上部结构；移动飞行器拖曳单元；计算机系统，用于获取、处理以及显示由辐射检测器的阵列所提供的数据并且用于扫描过程控制；第一扫描框架，用于获得由基本上垂直的投影(projection)所检查的飞行器的放射线图像；第二扫描框架，用于获得由基本上水平的投影所检查的飞行器的放射线图像；机械吊臂，包括连接到移动扫描单元的一个或多个段，在移动扫描单元上装配有辐射检测器的阵列，在扫描期间辐射检测器的阵列处于沿移动扫描单元的框架到所检查的飞行器的一侧的延伸的位置上；以及重定位的辐射源，布置在所检查的飞行器的一侧，在机械吊臂的相对侧使得其辐射的束流指向机械吊臂并且暴露辐射检测器阵列。

生成基本上垂直的投影(俯视图)的扫描框架包括一端连接到移动扫描单元的由一个或多个段组成的机械吊臂，并且在机械吊臂的另一端装配有贯穿辐射源，贯穿辐射源在扫描模式下布置在所检查的飞行器上方，因此由辐射源发射的辐射的束流在基本上垂直的平面内指向地面，并且到达布置在所检查的飞行器之下的安装在地面上的检测器的阵列，使得检测器暴露于由移动单元拖曳的所检查的飞行器经过的辐射源束流。

产生基本上水平的投影(projection)(侧视图)的扫描框架包括另一个铰链机械臂，该铰链机械臂由连接到移动扫描单元的一个或多个段构成，在铰链机械臂上装配有另一个辐射检测器的阵列，并且铰链机械臂在扫描过程在所检查的飞行器的一侧具有基本上垂直的位置，以及可重定位的辐射源放置在所检查的飞行器的一侧，在机械吊臂的相对侧，使得其辐射的束流指向机械吊臂并且暴露辐射检测器阵列。

在系统操作中，牵引设备拖曳所检查的飞行器通过两个扫描框架，该运动与贯穿辐射源的启动和辐射检测器的数据获取同步，以便从不同的视角获得飞行器的至少两个放射线图像。

在系统的运输模式下，机械吊臂和铰接吊臂被折叠以便确保最小的整体尺寸，允许在公共道路上运输的车辆在法律层面上的分类。在扫描模式下，机械吊臂延伸与移动扫描单元的底盘形成可变角度，在其延伸上，角度取决于待扫描的飞行器的大小(高度和翼展)，并且将铰接吊臂带到基本上垂直的位置，通过相对轴至少90度的旋转运动定向为朝向底盘的后侧。

根据通过液压阀或者命令部件从PLC接收的命令，通过液压缸、伺服机构或者机电致动器自动执行机械吊臂和铰接吊臂的运动。

移动扫描单元(MSU)从扫描框架配备有所扫描的飞行器的位置监测子系统，位置监测子系统包括至少一个接近传感器，其在飞行器的运动方向上检测接近第一扫描框架的飞行器的存在，用于在扫描的开始自动启动辐射的发射并且在扫描的结束自动停止辐射的发射。

扫描系统包括移动远程控制中心(MRCC)，其布置在禁止区外部并且目的是通过与计算机系统互联的IT系统远程无线地或者通过电缆管理包括在非侵入式检查内的所有过程。在移动远程控制中心内部有所扫描的图像的获取、处理、存储以及显示子系统。扫描系统还包括外围防护子系统。

移动扫描单元(在这种情况下是卡车底盘)配备有辅助底盘，在辅助底盘上将支持第一辐射的源的吊臂装配在中间的可变形的平行四边形支撑系统或者刚性中间段上，可变形的平行四边形支撑系统或者刚性中间段在运输模式下在移动单元的平台上折叠，而在扫描模式下向垂直位置向上延伸，因此附接的机械吊臂可以升高到适当的高度便于飞行器的扫描，其中，吊臂的另一个实施变型可以具有固定结构，或者在可替换的实现变型中，吊臂可以根据所扫描的飞行器的大小由长度可延伸的伸缩节段组成。

检测器线(模块化检测组件)位于飞行器的运行表面上并且装配在由重量轻、易于操作的合金制成的金属壳体中，整个组件可以由移动扫描单元的操作员容易地操作。

贯穿辐射的检测线(模块化检测组件)放置在地平面，由实心块构成，每个模块包括装配在密封的技术插座(socket)里的辐射检测器的阵列，该技术插座由上半壳体、下半壳体制成，在其之间有两个半壳体之间的接触点的支撑网络。

子系统互补组合，使得支撑点确保允许在其上拖曳沉重的飞行器所需的机械阻力，同时提供未屏蔽的贯穿辐射通过上半壳体的壁到辐射检测器的阵列的通道。

沿着辅助底盘，铰接吊臂装配在围绕轴的旋转接头中，吊臂配备有至少两个辐射检测器的阵列。

在运输模式下，机械吊臂和铰接吊臂沿底盘折叠，并且将模块化检测组件、可重定位的贯穿辐射的源还有移动牵引设备装载到底盘上，更准确地说是上部结构上，整个系统经过以下顺序用于从运输模式到扫描模式的转换：

·将检测器线(模块化检测组件)从底盘卸下并且由操作员沿着底盘的纵轴组装在跑道上，使得垂直线从放置在机械吊臂末端的贯穿辐射源降低到落入检测器线(模块化检测器组件)的中心；

·底盘通过4点液压驱动支架、支腿锁定在地面。

·将移动贯穿辐射源从底盘卸下并且布置在距移动扫描单元相应的距离内，使得通过其该移动源辐射可以穿过待扫描的飞行器。

·将牵引设备从底盘卸下并且布置在禁止区的入口附近，在检测器线之前，以便附接到所扫描的飞行器；

·机械吊臂从放下的位置沿底盘朝向上的位置执行上升的运动，形成与底盘的平面的可变角度，角度由待扫描的飞行器的大小确定；

·在利用伸缩吊臂的实施版本中，机械吊臂根据飞行器的翼展执行延伸到预设长度的运动，并且折叠吊臂根据待扫描的飞行器的大小和翼展执行从驾驶舱到底盘的后侧的至少90度的旋转运动，最后布置在方便的角度。

根据本发明的非侵入式控制方法消除了先前系统的缺点在于，移动牵引单元耦接到被带入扫描区域的在适当的位置处的所检查的飞行器，并且所检查的飞行器被牵引通过两个扫描框架，该扫描框架与两个辐射源的启动同步且与数据从检测器阵列到子系统的传输同步，子系统用于获取、处理以及显示从辐射检测器获取、存储以及处理的数据，以便生成和显示放射线图像。

根据飞行器的类型和申报的货物的类型，以推荐的扫描速度将飞行器牵引通过两个扫描框架，该速度由位于移动牵引设备上的速度测量子系统测量。所扫描的飞行器的位置监测子系统包括至少一个接近传感器，其在飞行器的前进方向上检测接近第一扫描框架的飞行器的存在并且确定辐射源的启动。

在以下情况下扫描过程自动停止：当飞行器已完全穿过两个扫描框架，当侵入者突破禁止区；在触发传感器时，发信号通知飞行器丢失预设的轨道；或者当飞行器危险地接近扫描系统的任何部件时，当飞行器的速度在预设限制(系统不能管理所述限制)之外危险波动时。可以在扫描过程期间的任何时间由操作员手动发起扫描过程的紧急停止。在扫描过程期间，放射线图像同时地显示在操作员的屏幕上并且与飞行器的运动同步。

本发明的优点：

·在短的时间段内检查大量的飞行器(上至每小时20个)；

·飞行器的完整检查，包括驾驶舱、飞行器主体和行李舱、机翼以及附接到飞行器的任何物体；

·通过查看由位于所检查的飞行器的顶部和侧面的两个贯穿辐射的源生成的、2个不同的视角(俯视图和侧视图)的放射线图像，实现所扫描的飞行器的完整图像；

·通过从不同的视角同时生成两个视图，避免获得由想要发现的元件的不利位置产生的不确定的放射线图像的不利情况，其中两个视图中仅一个可能是不确定的；

·消除操作者的职业照射的风险以及进入到禁止区的潜在侵入者的意外照射的风险；

·将操作人员限制为每班一人；

·系统的移动性、灵活性以及机动性；

·高度的自动化；

·通过使过程自动化并且由于ICT管理过程减小死时间，提高生产率、增加每单位时间检查的飞行器的数量。

此外，连同图1到图4一起呈现实现本发明的实例，附图描述：

图1：在扫描模式下的非侵入式检查系统的透视图；

图2：根据本发明的布置在禁止区内的非侵入式检查系统的俯视图；

图3：在扫描模式下的非侵入式检查系统的侧视图(飞行器)；

图4：检测模块的透视图。

在实施变型中，根据本发明的完整以及非侵入式检查系统是安装在车辆底盘1上的移动非侵入式扫描全体，具有低总重，在车辆底盘上有辅助底盘，从这一点往上将其称为上部结构2，在上部结构2上固定有可变形的平行四边形外形3，其在双接头接头5中装配有机械吊臂4，机械吊臂4在末端支撑贯穿辐射源6。沿着上部结构2，铰接吊臂7安装到具有一个自由度的接头8里，吊臂与检测器的阵列9适配。机械吊臂4和铰接吊臂7是由钢和轻质合金制成，并且两者都从驾驶舱10朝向待扫描的飞行器折叠。

检测器线(模块化检测组件)11包括一个沿着另一个组装的相同的模块，每一个模块由机器以金属材料的实心块制造，每一个块包括互补组合、密封连接的上半壳体12和下半壳体13，提供装配有检测器的阵列14的适应的技术空腔，提供通过上半壳体的壁朝向检测器的阵列的未屏蔽通道，同时支撑在检测器线11上拖曳的飞行器的重量。半壳体互补组合，使得支撑点的网络确保在飞行器通过模块化的上升和下降坡道(其被设计成在轨道表面和检测器线的上表面之间生成斜面)通过检测器线(模块化检测组件)时，释放由飞行器轮子施加到上半壳体、通过支撑点到下半壳体并且然后到地面的力所需的机械强度。

检测器线(组件)11将通过模块被从底盘1卸下并且组装到禁止区a内部的运行轨道上，牵引设备15也被从底盘1卸下并且准备附接到飞行器的动力传动系统，以便拖曳飞行器通过扫描框架。可重定位的贯穿辐射源16被从底盘卸下并且在检测器线(模块化检测组件)11之后被放置。在实施方式的变型中，根据待扫描的飞行器的类型和大小，将可重定位的贯穿辐射源16适配(fit)在允许调节源距地面的高度的可调节的支撑件17上，以在所扫描的图像中获得方便的几何投影。

因为在飞行器的扫描区域中必须提供主动辐射防护以防止对可能的侵入者的意外照射，所以提供外围防护子系统18，其产生矩形的禁止区a。

计算机化的管理子系统19远程命令并且控制整个子系统：牵引设备的方向和速度，在禁止区中的位置，以及连接到根据本发明的系统的其他外围设备，其包括两个吊臂的延伸和折叠控制和底盘的四个点失速(stalling)系统，以及通过有线或者无线的局部计算机网络与所有的部件通信。

计算机化的管理子系统19的所有物理部件和操作员的工作站安装在移动控制中心22内，移动控制中心22在运输期间由底盘1拖曳并且在扫描期间布置在禁止区a外部。在另一个实施变型中，移动控制中心22可以实现为紧凑的版本，其中所有的硬件组件安装在手提箱型盒子中。

根据本发明的移动扫描单元具有两个呈现模式，诸如：“扫描模式”和“运输模式”。从一个模式到另一个模式的转换是通过液压气缸、致动器、机电致动器的操作实现的，该操作通过平行四边形的变形和/或改变机械吊臂与水平线的角度以及通过相比于装配的旋转的轴而旋转吊臂改变吊臂7的角度，作出机械吊臂4的位置的重新配置。

在运输模式下，机械吊臂4和铰接吊臂7沿着底盘1折叠以确保组件的整体尺寸的登记在法律限制内用于在公共道路上行驶，并且确保负载在轮子上的合适的分布。扫描系统部件：检测器线(模块化检测组件)11、移动牵引设备15以及可重定位的贯穿辐射源16装载在底盘1的平台上并且通过将其固定在运输位置上而牢固。

在扫描模式下，检测器线(模块化检测组件)11放置在跑道上，可重定位的贯穿辐射源16放置在检测器线(模块化检测组件)11的延长部分中，并且牵引设备15附接到待扫描的飞行器。根据待扫描的飞行器的大小，机械吊臂4执行可变形的平行四边形支撑件3的上升运动，并且与驾驶舱10在高度上的倾斜角形成水平上可变的角度，然后可以通过伸缩到到预设长度来执行延伸的运动；铰链吊臂7配备有第二检测器的阵列9，在扫描模式下，执行折叠动作、从驾驶舱10到底盘1的后端的至少90度的旋转。

在安装系统部件之后，可以通过移动命令中心上的界面命令发起命令，进行至扫描步骤，在该时刻附接到飞行器的动力系统的移动牵引设备开始移动通过扫描框架，第一框架由放置在跑道上的检测器线(模块化检测组件)11以及由移动扫描单元上的机械吊臂4承载的贯穿辐射源6限定，并且第二扫描框架由装配在铰链吊臂7上的检测器阵列9以及放置在检测器线11的延长部分中的贯穿辐射源16限定。移动扫描单元配备有所扫描的飞行器20的位置监测子系统，包括至少一个接近传感器21，其检测接近扫描框架的飞行器的存在并且用于在扫描过程的开始自动地启动辐射的发射并且在飞行器的扫描的结束停止辐射的发射。

当所扫描的飞行器完全穿过两个扫描框架时，当危险地接近任何扫描系统部件时，如果侵入者进入禁止区a，当通过检测器线(模块化检测组件)11时当移动牵引设备15没有跟随预设轨道而触发传感器来发送信号时，当检测到危险的速度变化时，扫描可以自动地停止，在该阶段期间所扫描的飞行器的图像显示在操作员的监视器上，同时创建和存档包含所扫描的飞行器的图像以及整个扫描过程的实时记录的唯一文件，并且在扫描阶段的结束，辐射源6和16自动地停止，禁止区a的外围防护自动地去激活，移动牵引设备15从飞行器动力传动系统脱离，并且此后飞行器可以离开禁止区，并且可以重新启动扫描周期。

在本发明中移动牵引设备15可以以各种实施方式完成，或者通过坐在舱室里的个人操作员驱动牵引机单元，其中舱室通过铅或者其他屏蔽材料墙防护辐射，或者通过无线电频率或者有线远程驱动牵引机单元。

移动控制中心22放置在禁止区a的外部，该区域由外围防护子系统18划定界限。

底盘1具有被称为上部结构2的额外的钢底盘，在上部结构2上组装移动扫描单元的所有部件，诸如：液压系统的相关部分：油箱、分配器、控制和安全电路、具有电力和电子电路的箱体。考虑到它们本身是已知的并且没有要求保护的部件，这些后面的子组件中的一些没有进行图示。

贯穿辐射源6被固定到机械臂4的上端，因此将在位于跑道上的检测器线(模块化检测组件)11上校准辐射束流，检测器线11的目的是将所接收的贯穿辐射转换为电信号，然后电信号被处理并且转换为所扫描的飞行器的射线照片(俯视图)。类似地，移动贯穿辐射源16与铰接吊臂7相对放置，使得在安装于铰链吊臂7上的检测器区域9上校准辐射的束流，检测器区域9的作用是将所接收的贯穿辐射转变为电信号，然后电信号被处理并且转换为所扫描的飞行器的射线照片(侧视图)。

检测器的阵列9和14可以包括具有闪烁晶体和光电二极管的用于X射线源的混合检测器，或者具有电荷耦合器件的单片检测器。对于伽马射线源，使用具有耦合至光电倍增管的闪烁晶体的混合检测器。根据所选择的源-检测器组合以及检测器的设计，可以以一条线、两条线或者以不同形状的阵列完成检测器布局。

禁止区外围防护子系统18是主动的辐射防护的子系统，直接作用在贯穿辐射源6和16上，使得如果侵入者进入禁止区，源6和16自动地关闭或者停止，以保护他们防止意外照射。主动的传感器是外围防护子系统的一部分，放置主动的传感器以便确定矩形外围(称为禁止区a)。这些传感器通过无线或者有线连接永久地连接到移动控制中心19，其中如果侵入者进入该区域它们发送警报信号，该信号自动地关闭源6和16并且在软件图形界面上为操作员激活文本、语音以及图形消息，指示穿透侧。子系统已被设计成在恶劣天气条件(分别为雨、雪、风、极端温度等)下操作。停用外围防护以允许所扫描的飞行器进入禁止区/从禁止区出来。

移动控制中心22管理所有的部件以及外围设备，外围设备是提供过程自动化的移动扫描系统的一部分，包括通过无线或者有线连接用于放射线图像23的获取、处理、存储以及显示的子系统。

在本发明的可替换的实施方式中，检测器线(模块化检测组件)11布置在地面上并且与放置在检测模块两侧上的模块化访问平台14相连，并且机械地连接到这些检测模块。这些平台的斜面允许牵引设备和飞行器在检测器上行驶。

在本发明的可替换的实施方式中，检测器线(模块化检测器组件)11固定在跑道的沟槽中，其顶部在地平面，消除了对于平台的需求。

为了飞行器的非侵入式检查移动系统的最佳使用，需要至少一个对准系统，放置在贯穿辐射源上并且定向为朝向辐射检测器阵列，以便帮助辐射束流与检测器阵列的检测器线的对准。

在可替换的实施方式中，系统可以是激光发射器25，其激光束平行于辐射束流或者迭加其上，以允许操作员调节辐射源到相应的检测器阵列的相对位置。