辐照系统束下小车位置实时监测方法与装置与流程
本发明涉及一种移动物体实时激光定位技术，尤其涉及一种辐照系统束下小车位置实时监测方法与装置。
背景技术：
钴源辐照、加速器辐照应用日益广泛，辐照应用已经渗透到各个领域，工业废水废气处理，医疗器械辐照灭菌，生物育种，食品灭菌保鲜等。从航空航天电缆到方便面调味料、袋装熟食等都是经过辐照加工的产品。辐照系统的束下传输装置大致归纳为三类：线材传输装置、片材膜材传输装置、小车传输装置。线材、片材膜材束下传输装置的位置相对固定，而小车传输装置在束下是移动的，束下小车的速度与剂量成反比例关系，辐照样品是否到束下是操作人员尤其关心的问题。无论是钴源辐照还是加速器辐照，都有放射性，辐照过程中辐照区域禁止任何人员进入，工作人员或者参观人员只能通过外面的摄像头观察到辐照室内的辐照状况，而高辐射场所摄像头非常容易老化，通常将摄像头安装于经过一道反射后的墙壁上，通过摄像头对面墙壁上的不锈钢镜面反射以观察束下运行的情况。由于摄像头的安装有一定的角度，且是通过反射观察到束下，不直观，不能对小车进行精确定位，小车的具体位置不确定会给操作室的操作人员带来操作上的繁琐，辐照过程智能化程度不高，增加操作人员劳动成本，最终导致辐照效率不高。
技术实现要素：
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种辐照系统束下小车位置实时监测方法与装置，减少辐照系统操作人员的工作量，精确辐照时间，减少能量损耗，使得操作更加简便快捷，进而提高工作效率和能量利用率。
根据本公开实施例的第一方面，提供一种辐照系统束下小车位置实时监测方法，包括：
上位机发送标志信号；
下位机接收标志信号，根据标志信号选择测距子程序；
上位机根据标志类型对信息进行处理。
进一步地，若标志信号为第一标志信号，则上位机显示第一模式对应信息；若标志信号为第二标志信号，则上位机显示第二模式对应信息。
进一步地，所述下位机接收标志信号，根据标志信号选择测距子程序，包括：
若标志信号为第一标志信号，则下位机调用第一测距子程序；
若标志信号为第二标志信号，则下位机调用第二测距子程序；
若标志信号为结束信号，则下位机结束调用测序子程序。
进一步地，所述第一测距子程序，包括：
若小车不在辐照区域，则下位机发送第三标志信号给上位机；
若小车在辐照区域，则下位机发送第四标志信号和小车距离数据给上位机，并检测小车是否到达束下。
进一步地，所述检测小车是否到达束下，包括：
若小车未到达束下，则回到第一测距子程序；
若小车到达束下，则下位机发送第五标志信号给上位机；
若小车离开束下，则下位机发送第六标志信号给上位机，并回到第一测距子程序。
进一步地，所述第二测距子程序，包括：
若小车不在辐照区域，则下位机发送第三标志信号；
若小车在辐照区域，则下位机发送第四标志信号和小车距离数据，并检测小车是否到达束下。
进一步地，所述检测小车是否到达束下，包括：
若小车未到达束下，则回到第二测距子程序；
若小车到达束下，则下位机发送第五标志信号给上位机；
若小车离开束下，则下位机发送第六标志信号给上位机，并回到第二测距子程序。
进一步地，所述小车在辐照区域是激光测距传感器测得小车距离在实际现场测量距离l±100mm内，所述小车不在辐照区域是激光测距传感器测得小车距离不在实际现场测量距离l±100mm内。由于束下小车的轨道是固定的，激光测距传感器根据tof测距方法(飞行时间测距法)，下位机接收并分析处理激光测距传感器的数据，可计算出辐照区域内小车的具体位置。
进一步地，所述上位机根据标志类型对数据信息进行处理，包括：
若标志信号为第三标志信号，关闭显示和警示蜂鸣，并告知轨道控制设备提高小车速度；
若标志信号为第四标志信号，显示小车位置，发出第一警示蜂鸣；
若标志信号为第五标志信号，发出第二警示蜂鸣；
若标志信号为第六标志信号，关闭显示和警示蜂鸣，并告知轨道控制设备提高小车速度。
按照本发明的另一方面，提供了一种辐照系统束下小车位置实时监测装置，包括控制模块和定位模块；
所述控制模块包括上位机和下位机；
所述定位模块包括激光测距传感器、反射板和光电开关；
所述上位机用于发送和接收标志信号，以及显示数据信息和警示蜂鸣；所述下位机用于发送和接收标志信号，以及调用程序；所述激光测距传感器用于实时监测进入辐照区域小车的位置及速度；所述反射板用于反射光束；所述光电开关用于探测小车是否正通过束下。
进一步地，所述上位机包括显示单元和警示单元；
显示单元用于显示小车位置信息；
警示单元用于警示蜂鸣。
按照本发明的另一方面，提供了一种辐照系统束下小车位置实时监测装置，还包括光束保护模块。
所述光束保护模块包括不锈钢盒、超白玻璃、压力表和通气管；
所述不锈钢盒用于屏蔽辐射对光束电子器件的损坏；所述超白玻璃用于保证光束器件稳定工作；所述压力表用于显示所述不锈钢盒内正压状态；所述通气管用于防止臭氧进入盒内腐蚀器件。
光束保护模块是保护强辐射、高浓度臭氧环境下电子器件的装置，确保器件的使用寿命和稳定性。可以理解的是，该保护装置稍加改装后，对恶劣环境中的非光束器件同样适用。
通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1、通过激光测距与光电开关组合组装对小车的实时位置进行定位，定位精确度高，误差在5mm以内；
2、通用型控制方法智能化程度高，辐照区域内的动态更直观，并且可以根据现场情况自由切换工作模式；
3、在小车相应位置增加不锈钢挡板，结构简单，实用性强；
4、光束器件保护装置确保了器件的使用寿命和稳定性，最终解决辐照区域外操作人员特别关心的承载辐照物体的小车具体位置的问题，使得辐照过程更加智能化，同时节省了辐照加工时间，提高辐照加工效率，简化了操作流程，降低了人工成本。
附图说明
图1为本发明公开的小车上挡板位置示意图；
图2为本发明应用于“科学实验模式”下的定位示意图；
图3为本发明应用于“加工生产模式”下的定位示意图；
图4-7为本发明实施例中公开的一种辐照系统束下小车位置实时监测方法的流程示意图；
图8-10为本发明实施例中公开的一种辐照系统束下小车位置实时监测装置的结构示意图；
图11为本发明公开的光束保护装置结构示意图。
附图标记说明：
图1中，1为光面不锈钢挡板，2、3为糙面不锈钢挡板；图11中，4为压力表，5为不锈钢盒体，6为超白玻璃，7为通气管。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合实施例与附图进行详细描述，本发明提供的一种辐照系统束下小车位置实时监测装置的控制模块为通用型控制模块，既可用于一辆小车或少数几辆小车的科学实验研究，也可用于多辆小车同时使用的辐照加工生产情况。第一标志信号为科学实验模式，标志信号1为加工生产模式。在本实施例中，由于小车辐照区域的南面墙壁与北面墙壁的距离为5900mm，采用反射型光电开关检测是否有小车通过束下，当然实际应用中也可以采用对射型光电开关，如果南、北面墙距离超过7000mm，可以采用对射型光电开关检测。实施例中激光测距传感器t1、光电开关t2及反射板r的水平、高度尺寸与小车上不锈钢挡板相关，不同的辐照区域轨道的长度不同，辐照区域内轨道上正在运行的小车数量也不同，警示蜂鸣的时长、频率都可以自主设定，因此实施例中这些数据是根据实际小车的结构、辐照区域内轨道的长度设定。当然本发明不局限于辐照区域内使用，其他类似移动物体定位场所皆可根据情况修改相应参数使用。
所述的激光测距传感器t1、反射式光电开关t2及其反射板r分别固定在西面、南面、北面混凝土屏蔽墙面，t1、t2、r的高度均为600mm，t1离南面墙的距离为4400mm，t2及r离西面墙的距离为4500mm。小车的高度与辐射窗口的高度及剂量标定结构有关，通常辐射窗口的高度固定，一旦剂量标定后，小车的高度也固定。如图1所示，小车的后边右侧垂直安装边长500mm×200mm长方形光面不锈钢挡板1，挡板中心距地面高度600mm。特殊实验中偶尔也需要改变小车的高度，可以根据需要适当调整光束装置及光面不锈钢挡板1、糙面不锈钢挡板2、糙面不锈钢挡板3的高度以满足实验要求。小车右边前部和后部均垂直安装与光电开关反射板尺寸相同(40mm×60mm)的糙面不锈钢挡板2和3，挡板中心距地面高度1070mm。
实施例一，参考附图1本发明应用于“科学实验模式”下的定位示意图，当没有小车在辐照区域内时，考虑小车的抖动，在程序中设置一定的余量，激光测距传感器测得的距离为西面墙到东面墙的距离在l±100mm范围内，l为实际现场测量距离，该实施例中为9000mm。
当小车n1从辐照区域入口进入辐照区域运行到直线轨道时，激光测距传感器t1通过测量发射的激光被尾部的不锈钢挡板1反射回来的时间t，可根据公式
反射式光电开关t2用来确定小车是否到达束下，小车到达束下时，反射式光电开关的光束被不锈钢挡板2挡住，下位机收到光电开关的断开信号，发出警示蜂鸣10s的指令；小车离开束下时，反射式光电开关的光束被不锈钢挡板3挡住，下位机收到光电开关的断开信号，控制单元发出警示蜂鸣10s的指令。警示蜂鸣时长可以根据小车速度设定，当小车速度为8m/min时，可设置警示蜂鸣10s，小车速度越快，警示蜂鸣时长可以设置越短，以过渡小车右侧两块不锈钢挡板均未挡住光电开关的时间，保证小车在束下时，警示模块保持警示蜂鸣。小车不在束下时，光束未被任何物体挡住，下位机收到光电开关的闭合信号。当小车进入辐照区域内，上位机收到下位机的距离数据及信号，显示小车当前的具体位置，并通过警示蜂鸣告知操作人员小车目前的状态。当t1测得的距离大于为9000mm时，说明小车不在辐照区域内，上位机关闭小车模拟显示和警示蜂鸣，等待下一次或下一辆小车进入辐照区域。
实施例二，参考附图2本发明应用于“加工生产模式”下的定位示意图。辐照加工生产时，多辆小车束下运行，要保证辐照剂量一致，小车的速度是固定的，设为v，如果小车的速度不固定时，可以通过测距模块两次测量的距离差计算小车当前速度。当没有小车在辐照区域内时，考虑小车的抖动，在程序中设置一定的余量，激光测距传感器测得的距离为西面墙到东面墙的距离在l±100mm范围内，l为实际现场测量距离，该实施例中为9000mm。
当小车n1从辐照区域入口进入辐照区域运行到直线轨道时，激光测距传感器t1通过测量发射的激光被尾部的不锈钢挡板1反射回来的时间，可根据公式
小车n2从辐照区域入口进入辐照区域运行到直线轨道，当t1探测到n2，定时器停止计时，记录时间t1，并重新开始计时。此时t1测的是n2的距离，t1探测到n1与探测到n2(即t1测得的距离逐渐变大的数据突然变成d±100mm范围内时)时间为t1，设小车当前位置激光测距传感器发射激光出去到接收到激光信号的时间t，则小车n1、n2的位置(以西面墙为参考，下同)
d1＝vt1+d2
当小车n3从辐照区域入口进入辐照区域运行到直线轨道，此时t1测的是n3的距离，设t1探测到n2与探测到n3(即t1测得的距离逐渐变大的数据突然变成d±100mm范围内时)时间为t2，则小车n1、n2、n3的位置
d1＝vt1+d2
d2＝vt2+d3
依此类推，可知当小车ni从辐照区域入口进入辐照区域运行到直线轨道，此时t1测的是ni的距离，设t1探测到ni-1与探测到ni时间为ti-1，则小车n1、n2…ni-2、ni-1、ni(i＝3，4，5……）的位置
d1＝vt1+d2
d2＝vt2+d3
…
di-2＝vti-2+di-1
di-1＝vti-1+di
当然，辐照区域内的轨道不可能无限长，也不需要对大量小车进行定位，该实施例中辐照区域内的直线轨道上最多同时可运行三辆小车，该设计方案对可运行更多小车的更长轨道依然适用。
所述的反射式光电开关t2的功能与实施例一中t2功能相同，用来确定小车是否到束下。对于生产加工模式，多辆小车连续通过束下，因此警示模块一直处于警示蜂鸣状态。
上位机依然显示测得的各小车具体位置，并执行相应的警示蜂鸣指令。
结合附图4-7，本发明公开了一种辐照系统束下小车位置实时监测方法的流程示意图，包括
上位机发送标志信号；
下位机接收标志信号，根据标志信号选择测距子程序；
上位机根据标志类型对信息进行处理。
具体地，初始化后，上位机发送标志信号，若标志信号为第一标志信号，则上位机显示“科学实验模式”；若标志信号为第二标志信号，则上位机显示“加工生产模式”。
下位机接收标志信号，根据标志信号选择测距子程序，包括：
若标志信号为第一标志信号，则下位机调用第一测距子程序；
若标志信号为第二标志信号，则下位机调用第二测距子程序；
若标志信号为结束信号，则下位机结束调用测序子程序。
具体地，第一测距子程序包括：
若小车不在辐照区域，则下位机发送第三标志信号给上位机；
若小车在辐照区域，则下位机发送第四标志信号和小车距离数据给上位机，并检测小车是否到达束下。
若小车未到达束下，则回到第一测距子程序；
若小车到达束下，则下位机发送第五标志信号给上位机；
若小车离开束下，则下位机发送第六标志信号给上位机，并回到第一测距子程序。
具体地，第二测距子程序，包括：
若小车不在辐照区域，则下位机发送第三标志信号给上位机；
若小车在辐照区域，则下位机发送第四标志信号和小车距离数据给上位机，并检测小车是否到达束下。
若小车未到达束下，则回到第二测距子程序；
若小车到达束下，则下位机发送第五标志信号给上位机；
若小车离开束下，则下位机发送第六标志信号给上位机，并回到第二测距子程序。
上位机根据标志类型对数据信息进行处理，包括：
若标志信号为第三标志信号，代表辐照区域没有小车，关闭显示和警示蜂鸣，并告知轨道控制设备提高小车速度；
若标志信号为第四标志信号，代表辐照区域有小车，显示小车位置，发出第一警示蜂鸣；
若标志信号为第五标志信号，代表辐照区域有小车并且光电开关断开，发出第二警示蜂鸣；
若标志信号为第六标志信号，代表小车已驶出辐照区域，关闭显示和警示蜂鸣，并告知轨道控制设备提高小车速度。
图8-10示出一种辐照系统束下小车位置实时监测装置，包括：
控制模块10和定位模块20；
控制模块10包括：
上位机101，用于发送和接收标志信号，以及显示数据信息和警示蜂鸣；
下位机102，用于发送和接收标志信号，以及调用程序；；
定位模块20包括：
激光测距传感器201，用于实时监测进入辐照区域小车的位置及速度；
反射板202，用于反射光束；
光电开关203，用于探测小车是否正通过束下。
图11示出一种辐照系统束下小车位置实时监测装置，还包括光束保护模块，光束保护模块包括不锈钢盒、超白玻璃、压力表和通气管；不锈钢盒用于屏蔽辐射对光束电子器件的损坏；超白玻璃用于保证光束器件稳定工作；压力表用于显示所述不锈钢盒内正压状态；通气管用于防止臭氧进入盒内腐蚀器件。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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