Установка для инспекции объектов
Использование: для инспекции объектов. Сущность: заключается в том, что установка для инспекции объектов, находящихся внутри движущихся предметов, содержит: конвейер для транспортирования предметов, внутри которых находятся объекты, по прямолинейной траектории, проходящей через зону контроля, находящуюся внутри установки, причем конвейер на отрезке, на котором производится транспортирование указанных предметов, имеет, по существу, плоскую конфигурацию, несущий каркас, множество инспекционных устройств, формирующих изображение, расположенных на несущем каркасе и выполненных с возможностью формирования пучков излучения, направленных на указанные предметы, когда они транспортируются посредством конвейера по указанной траектории и проходят через зону контроля, находящуюся внутри установки, с обеспечением возможности инспекции указанных предметов и выработки выходных сигналов в результате инспекции, и модуль обработки и анализа, выполненный с возможностью приема указанных выходных сигналов от множества инспекционных устройств и анализа выходных сигналов с целью идентификации указанных объектов внутри движущихся предметов, при этом конвейер физически не связан с несущим каркасом и выполнен с возможностью складываться, когда он не транспортирует указанные предметы по указанной траектории, в неплоскую конфигурацию, имеющую меньшую длину, чем плоская конфигурация. Технический результат: уменьшение вибраций при контроле изделий, а также обеспечение возможности уменьшения размеров установки для упрощения условий ее транспортировки. 11 з.п. ф-лы, 5 ил.
Область техники
Изобретение относится к инспекционной установке, предназначенной для инспекции таких предметов (изделий), как багаж, ручная кладь, почтовые отправления и т.д. Более конкретно, изобретение относится к установкам указанного типа, которые формируют изображения с использованием рентгеновского излучения.
Уровень техники
Известно применение инспекционных установок, формирующих изображение, в том числе установок подобного типа, использующих рентгеновское излучение. Такие установки применяются для инспекции таких предметов, как личный багаж авиапассажиров в аэропортах, на наличие различных нежелательных объектов, например взрывчатых веществ и наркотиков.
Одним из особенно успешных образцов подобной техники является установка, реализующая технологию, которая получила название "рентгеновская компьютерная томография" (далее для краткости обозначаемая, как РКТ). Установки РКТ получили широкое применение в области медицины для формирования изображений (например, тела пациента) в медицинских целях. РКТ (часто называемая медиками просто "КТ-сканированием") строит изображения сечений путем группирования результатов измерений ослабления излучения под различными углами объектом, таким как грудь или голова пациента, который находится в стационарном положении.
Подобные установки подвергались модификациям с целью адаптировать их для формирования изображений в других (немедицинских) областях. В патенте США №5367552, 22.11.1994 описана, например, вращающаяся установка РКТ, рассчитанная на то, что объект остается в стационарном положении в процессе сканирования. Данная установка предназначена для обнаружения в ручной клади пассажиров скрытых объектов, таких как взрывчатые вещества или другие предметы контрабанды. Установка использует сканирование, чтобы идентифицировать спрятанные объекты, плотность которых соответствует плотности целевых объектов, таких как взрывчатые вещества или наркотики. Чтобы сократить объем требуемого сканирования, в данном патенте предложен ряд операций, предшествующих сканированию. На основе данных, полученных перед сканированием, идентифицируют отдельные интересующие зоны. Данные, получаемые при сканировании, используют для автоматической идентификации интересующих объектов, причем подобная идентификация затем верифицируется посредством автоматического анализа таких характеристик, как форма, текстура, контекст и рентгеновская дифракция. После этого проводится реконструкция интересующих объектов и их отображение на мониторе компьютера для проведения визуального анализа оператором установки.
Дальнейшие усовершенствования установок подобного типа были направлены на достижение еще больших скоростей сканирования, которые требуются при сканировании багажа многочисленных пассажиров за более короткий промежуток времени, чем реализуемый с помощью известных стационарных установок. Одна из таких установок описана в патенте США №6236709, 22.05.2001. Установка РКТ непрерывного действия, описанная в данном патенте, включает в себя конвейер, который перемещает закрытый пакет, подлежащий сканированию, мимо трех пространственно разнесенных контрольных станций. На каждой контрольной станции множество источников рентгеновского излучения испускают расходящийся пучок излучения в одной и той же плоскости сканирования. Испускаемое излучение проходит сквозь пакет на множество приемников, противолежащих источникам. Одно сканирование производится в вертикальной плоскости, перпендикулярной направлению движения пакета на ленте конвейера. Два остальных сканирования осуществляются в ортогональных горизонтальных плоскостях, ориентированных поперечно по отношению к направлению движения. Одна горизонтальная плоскость сканирования соответствует сканированию слева направо, тогда как другая горизонтальная плоскость сканирования соответствует сканированию справа налево. Каждый приемник вырабатывает множество сигналов, пропорциональных принимаемой энергии, соответствующей одной конкретной точке в массиве точек, сопоставленных со сканируемым интервалом. Выходные сигналы приемников сохраняются до тех пор, пока все три контрольные станции не завершат сканирование одного контролируемого среза пакета в трех направлениях. В процессе непрерывного движения пакета через три контрольные станции производится последовательное осуществление описанных сканирований с накоплением данных, соответствующих просканированным срезам пакета. Записанные данные калибруют и нормализуют, а затем используют в процессе компьютернотомографической (КГ) алгебраической реконструкции. Данная процедура далее будет именоваться "мультиспектральной КГ реконструкцией", при использовании которой плотность реконструируемого объекта определяется вносимым им ослаблением сканирующего рентгеновского излучения. При этом атомный номер вещества объекта определяется анализом выходного сигнала в процессе сканирования с применением различных уровней энергии. В блоке классификации производится сравнение информации о плотности и атомном номере с данными из таблицы, которая содержит идентифицирующие значения плотности и атомных номеров для объектов, которые нужно обнаружить.
Другие варианты различных сканирующих установок как содержащих, так и не содержащих конвейеров, описаны в следующих патентах США.
В патенте США №6052433, 18.04.2000 описан аппарат для формирования рентгеновских изображений на двух уровнях энергии с применением двумерных приемников. Аппарат состоит из источника рентгеновского излучения, двумерного рентгеновского приемника, селектора пучка и второго двумерного рентгеновского приемника. Контролируемый объект помещается между источником и первым приемником. Селектор пучка препятствует попаданию первичных рентгеновских лучей на определенные участки второго (заднего) приемника. На заднем приемнике формируется пара первичных изображений, соответствующих двум уровням энергии. Используя метод декомпозиции полученных таким образом данных, рассчитывают изображение низкого разрешения, формируемое первичным рентгеновским излучением на первом приемнике. На основе результатов расчета рассчитывают пару первичных изображений высокого разрешения. В дополнение метод декомпозиции данных используют для расчета пары изображений, характеризующих с высоким пространственным разрешением состав материала объекта.
В патенте США №6018562, 25.01.2000 описан аппарат для автоматического распознавания и идентификации скрываемых объектов и их характеристик, в частности контрабанды в багаже, или дефектов в различных произведенных изделиях. Аппарат использует сканирование с применением мультиэнергетического рентгеновского излучения с целью идентификации объектов, чей спектральный отклик соответствует известному отклику целевых объектов, представляющих интерес. Чувствительность обнаружения в режимах автоматического детектирования и инспекции в ручном режиме повышена благодаря использованию мультиэнергетического, мультиспектрального подхода. Для достижения высокой производительности анализа применен многоканальный режим. Идентификация целевого объекта может быть верифицирована посредством дополнительного анализа таких свойств, как форма, текстура и контекст данных сканирования. В аппарате используется статистический анализ для предсказания доверительной вероятности идентификации конкретного целевого объекта. На монитор, с целью визуального анализа оператором, могут выводиться, последовательно или одновременно, реконструированные изображения, формируемые радиографом и/или компьютерным томографом. Кроме того, аппарат может принимать и хранить для последующего использования при идентификации целевого объекта информацию, вводимую оператором.
В патенте США №5991358, 23.11.1999 описана система сбора данных, применяемая в КГ сканере. Система состоит из аналого-цифрового преобразователя для генерирования цифровых сигналов при подаче на него аналоговых сигналов, характеризующих результаты измерений, формируемые при относительно постоянной скорости снятия отсчетов (семплирования). Система содержит также интерполирующий фильтр для генерирования входных данных, соответствующих множеству заданных проекционных углов как функции цифровых сигналов независимо от скорости семплирования. В данном патенте приводится также ссылка на известную систему, которая содержит массив индивидуальных приемников, расположенных в один ряд по дуге окружности с центром кривизны в точке, именуемой "фокальным пятном", из которого исходит рентгеновское излучение, генерируемое источником. Указанный источник и массив приемников в известной системе расположены таким образом, что все траектории лучей между источником и каждым из приемников лежат в одной плоскости (называемой далее "плоскостью сканирования"), которая перпендикулярна оси вращения диска. Поскольку траектории рентгеновских пучков исходят, по существу, из точечного источника и ориентированы под различными углами к приемникам, эти траектории образуют "веерообразный пучок". Рентгеновское излучение, падающее на конкретный приемник в процессе измерений в ходе одного сканирования, обычно именуется "лучом". Таким образом, каждый приемник генерирует выходной аналоговый сигнал, характеризующий интенсивность соответствующего луча. Поскольку частичное ослабление луча обусловлено всей массой, расположенной на его траектории, выходной аналоговый сигнал, генерируемый каждым приемником, соответствует интегралу плотности всей массы, присутствующей между приемником и источником рентгеновского излучения (т.е. плотности массы, находящейся на траектории соответствующего луча) в течение соответствующего интервала измерений.
В патенте США №5629966, 13.05.1997 описана система радиографического контроля в реальном времени, которая состоит из защитного корпуса и конвейера для транспортирования контролируемых предметов через корпус. Прибор радиографического контроля, который расположен внутри корпуса, обеспечивает контроль проверяемого предмета в реальном времени. Данный прибор включает в себя рентгеновское оборудование, предназначенное для формирования рентгеновского пучка внутри корпуса в направлении, не пересекающем конвейер. В корпусе предусмотрен также исполнительный механизм, служащий для переноса предмета с конвейера в положение на траектории пучка излучения и для удерживания предмета в данном положении на период проведения его контроля в реальном времени с последующим возвратом предмета на конвейер. Данный исполнительный механизм и рентгеновское оборудование сконструированы таким образом, что каждый контролируемый предмет устанавливается, по существу, в идентичное положение относительно пучка излучения.
В патенте США №5583904, 10.12.1996 описана система ламинографии, которая позволяет с высокой скоростью получать рентгеновские ламинограммы методом непрерывного сканирования с использованием двух или более линейных приемников и одного или более источников коллимированного пучка. Каждый приемник генерирует дискретные рентгеновские изображения, соответствующие различным углам наблюдения. Затем с помощью компьютера эти дискретные изображения комбинируют с целью получения ламинографических изображений различных плоскостей в инспектируемом объекте. Такая система не требует каких-либо перемещений источника или приемника; необходимо только обеспечить координированное линейное перемещение инспектируемого объекта. Более высокая производительность по сравнению с традиционными системами ламинографии достигнута благодаря непрерывному характеру сканирования, а также возможности генерирования данных по любой плоскости инспектируемого объекта без необходимости повторного формирования изображения.
В патенте США №5524133, 24.06.1996 описан прибор для рентгеновского анализа с целью определения среднего атомного номера материала путем размещения на одной стороне испытательной станции широкополосного рентгеновского источника, а на другой - детектора, содержащего мишень и расположенные вблизи нее приемники рентгеновского излучения. Один из приемников выполнен и расположен с возможностью приема рентгеновского излучения, рассеянного мишенью, а другой - с возможностью приема рентгеновского излучения, рассеянного под углами, в типичном случае превышающими 30°, в результате так называемого комптоновского рассеяния. Каждый из приемников формирует сигналы, пропорциональные количеству упавших на него рентгеновских фотонов. Прибор также содержит средство, чувствительное к выходным сигналам приемников и определяющее отношение количества фотонов, принятых двумя приемниками, с формированием цифрового выражения данного отношения. Используется также просмотровая таблица, содержащая средние атомные номера, соответствующие различным значениям указанного отношения применительно к различным материалам. Кроме того, предусмотрено средство для определения с помощью данной таблицы атомного номера, соответствующего значению отношения, установленного по выходным сигналам двух приемников. В качестве выходного сигнала прибор выдает атомный номер.
В патенте США №5483569, 9.01.1996 описана установка для инспекции объектов посредством "проникающего излучения". Установка содержит конвейер, состоящий из двух частей, разделенных зазором. Облучение указанным излучением обеспечивается в плоскости сканирования, которая находится в зазоре, причем установка может быть использована для инспекции тонких предметов. Кроме того, система облучения может быть приспособлена для инспекции предметов обычных размеров, таких как чемоданы и упакованные грузы, причем она может быть настроена таким образом, чтобы пучок излучения не содержал лучей, перпендикулярных или параллельных любой поверхности объекта. Использование конфигурации, обеспечивающей подобный ход лучей применительно к предмету, имеющему параллельные стороны, например к сплошному параллелепипеду, позволяет получить проекцию предмета, которая представляется трехмерной.
В патенте США №5259012, 2.11.1993 описана система, которая позволяет формировать изображения различных зон внутри предмета без механического перемещения этого объекта. Предмет устанавливается между вращающимся источником рентгеновского излучения и синхронно вращающимся приемником. Фокальная плоскость, находящаяся внутри предмета, проецируется на приемник, в результате чего формируется изображение сечения предмета. Рентгеновское излучение генерируется путем подачи электронного пучка на мишень-анод. Мишень испускает рентгеновское излучение в результате ее бомбардировки электронами. Соответствующий электронный пучок формируется электронной пушкой, у которой имеются катушки для осуществления развертки по осям Х и Y. На названные катушки подают напряжения развертки по осям Х и Y таким образом, что пучок рентгеновского излучения описывает круговую траекторию. Дополнительное постоянное напряжение, прикладываемое к катушке развертки по Х или по Y, приводит к смещению круговой траектории, описываемой пучком рентгеновского излучения, по оси Х или Y на расстояние, пропорциональное значению постоянного напряжения. В результате происходит изменение наблюдаемой области в направлении Х или Y. Изменения в значении радиуса траектории пучка приводят к изменению значения по координате Z для наблюдаемой области в фокальной плоскости.
В патенте США №5026983, 25.06.1991 описан аппарат для инспекции пищевых продуктов на содержание нежелательных ингредиентов с помощью лазерного излучения. Лазерный пучок сканирует пищевые продукты с изменением траектории луча по заданному закону. Изменения в интенсивности лазерного пучка, прошедшего через пищевые продукты, указывают на присутствие нежелательных ингредиентов. Данный метод реализуется посредством аппарата, который содержит два параболических зеркала, лазер, испускающий пучок излучения, исходящий из фокальной точки одного из зеркал, и приемные средства, расположенные в фокальной точке другого зеркала. Пищевые продукты перемещают в пространстве между зеркалами посредством конвейерных лент.
В соответствии с патентом США №5020086, 28.05.1991 предмет сканируют пучком рентгеновского излучения, испускаемым кольцевой зоной на мишени, которая сканируется по круговой траектории электронным пучком. Сканирование производится в соответствии с управляющими сигналами, поступающими от контроллера пучка, которые подают на отклоняющие катушки микрофокусной рентгеновской трубки. Синтез томограммы осуществляется хорошо известным методом согласованного комбинирования серии цифровых рентгеновских изображений, которые формируются рентгеновскими пучками, испускаемыми из различных зон. Такой режим обеспечивается последовательным помещением источника рентгеновского излучения во множество точек на окружности, описанной вокруг центральной оси. Данная система устраняет необходимость в некоторых механических перемещениях, поскольку приемник не должен приводиться во вращение. Однако практические ограничения на размер пикселя и разрешение сужают область применения данной системы инспекцией предметов, соответствующих малому полю зрения. Кроме того, система все же требует наличия двухкоординатного стола для установки предмета в заданное положение в пределах поля зрения.
Содержание перечисленных патентных документов включено в данное описание посредством ссылки на них.
Раскрытие изобретения
Точная и быстрая инспекция движущихся предметов, таких как многочисленные предметы багажа, часто имеющие самые различные размеры и формы, очевидно, представляет собой относительно сложную задачу. Это, в частности, следует из наличия трудностей, упомянутых в приведенных патентах и в других литературных источниках, относящихся к контролю стационарных или движущихся предметов. Нежелательное перемещение подобных предметов вдоль траектории их движения может привести к погрешностям. В крупном аппарате, в котором лучшим средством транспортирования предметов является конвейер, вклад в подобные погрешности могут вносить нежелательные вибрации или иные движения частей конвейера (в частности, роликов, конвейерных лент, приводного двигателя).
Настоящее изобретение направлено на создание новой и уникальной инспекционной установки, которая в одном из своих вариантов использует технологию формирования изображений (РКТ сканирование) в сочетании с движущимся конвейером, эффективно препятствующим нежелательным смещениям предметов, движущихся по конвейеру и подвергающихся инспекции (контролю). Как следствие, установка способна обеспечить эффективную инспекцию (например, сканирование) различных предметов, поскольку в процессе инспекции они совершают плавное перемещение по конвейеру.
Представляется, что подобная установка внесет значительный вклад в уровень техники.
Соответственно, главной задачей, решаемой изобретением, является повышение качества установок для инспекции с формированием изображений.
Следующая задача состоит в создании инспекционной установки, обеспечивающей удобный контроль изделий, движущихся по конвейеру, не подвергаясь нежелательным вибрациям и/или воздействию других усилий.
Еще одна задача заключается в создании инспекционной установки, длина которой может быть уменьшена по сравнению с ее нормальными размерами в рабочем состоянии для того, чтобы облегчить транспортировку установки.
В соответствии с одним из аспектов изобретения предлагается установка для инспекции объектов, находящихся внутри движущихся предметов (изделий), содержащая:
конвейер для транспортирования предметов, внутри которых находятся указанные объекты, по прямолинейной траектории, проходящей через зону контроля, находящуюся внутри установки, причем конвейер на отрезке, на котором производится транспортирование указанных предметов, имеет, по существу, плоскую конфигурацию;
несущий каркас;
множество инспекционных устройств, формирующих изображение, расположенных на несущем каркасе и выполненных с возможностью формирования пучков излучения, направленных на указанные предметы, когда они транспортируются посредством конвейера по указанной траектории и проходят через зону контроля, находящуюся внутри установки, с обеспечением возможности инспекции указанных предметов и выработки выходных сигналов в результате инспекции; и
модуль обработки и анализа, выполненный с возможностью приема указанных выходных сигналов от множества инспекционных устройств и анализа выходных сигналов с целью идентификации указанных объектов внутри движущихся предметов.
При этом конвейер физически не связан с несущим каркасом и выполнен с возможностью складываться, когда он не транспортирует указанные предметы по указанной траектории, в неплоскую конфигурацию, имеющую меньшую длину, чем указанная плоская конфигурация.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 представлен, в перспективном изображении, общий вид установки для инспекции объектов, находящихся внутри движущихся предметов, согласно одному из вариантов изобретения.
На фиг.2 установка для инспекции объектов, находящихся внутри движущихся предметов, по фиг.1 представлена, в перспективном изображении, на виде сзади.
Фиг.3 и 4, на видах сбоку, иллюстрируют один из вариантов конвейера согласно изобретению в поднятом (сложенном) и опущенном (рабочем) состояниях соответственно (на фиг.4 конвейер показан в уменьшенном масштабе).
На фиг.5 приведен частичный вид с задней стороны установки по фиг.1 и 2 в масштабе, увеличенном по сравнению с фиг.1-4; показано положение конвейера, выполненного согласно изобретению, относительно других частей установки, соответствующей одному из вариантов изобретения.
Осуществление изобретения
Для лучшего понимания настоящего изобретения, а также других решенных с его помощью задач, его возможностей и достоинств далее, со ссылками на упомянутые чертежи, будут приведены подробное описание изобретения и прилагаемая формула изобретения. Для сходных элементов на всех чертежах используются одинаковые обозначения.
На фиг.1 и 2 представлена инспекционная установка 21 с формированием изображения, соответствующая одному из вариантов изобретения. Как уже было упомянуто, установка 21 предназначена для инспекции (и обнаружения) объектов (не показаны), которые могут находиться внутри закрытых предметов, таких как багаж или ручная кладь авиапассажира. В связи с этим установка идеально приспособлена для размещения и использования в аэропорту или в ином транспортном центре, в котором принимается и перемещается большое количество подобных предметов. Установка 21 обеспечивает инспекцию и обнаружение скрываемых объектов, таких как взрывчатые вещества, оружие и др., в том числе в виде твердых тел и порошков. Объяснение принципов работы установки приводится далее. В качестве примера транспортируемого предмета можно привести чемодан (предмет багажа) 25 (см. фиг.5). Разумеется, установка осуществляет инспекцию нескольких подобных предметов по мере их продвижения через нее.
В установке имеется множество инспекционных устройств 23, которые в предпочтительном варианте представляют собой индивидуальные рентгеновские компьютернотомографические (РКТ) сканирующие устройства. Следовательно, каждое устройство 23 предпочтительно содержит индивидуальный источник рентгеновских фотонов, пучок которых коллимируется для того, чтобы получить так называемый "веерообразный пучок". В одном из вариантов данные веерообразные пучки коллимируются таким образом, чтобы получить пучок толщиной 1 мм на расстоянии по меньшей мере 141 см с расходимостью примерно 0,7 мрад (около 0,04°). Пучки с указанными размерами представляются предпочтительными для предотвращения фонового рассеяния и радиационных утечек.
Как видно из фиг.1 и 2, инспекционные устройства 23 образуют 3 группы G1, G2 и G3. Каждая группа имеет определенную ориентацию относительно конвейера и, следовательно, относительно траектории движения предметов через установку. Каждая группа направляет на изделия рентгеновские пучки вдоль соответствующей плоскости, так что у установки имеются три плоскости локализации пучков (обозначенные на фиг.3 и 4, как А, В и С), сквозь которые проходит каждый инспектируемый (контролируемый) предмет. Согласно одному из вариантов в каждую из групп G1, G2 входит по 7 инспекционных устройств 23, причем эти группы формируют пучки излучения, направленные с противоположных сторон установки, по существу, горизонтально. В результате каждый предмет, проходящий через установку, будет воспринимать эти пучки своими боковыми сторонами. В группу G3 входят 14 устройств 23. Пучки излучения от этой группы подаются на движущиеся предметы из верхней части установки вертикально вниз, так что предметы воспринимают эти пучки своей верхней стороной. Таким образом, на каждый предмет падает несколько пучков, облучающих по меньшей мере три стороны предмета. По мере продвижения предметов сквозь плоскости А, В и С сканирования для каждого просканированного предмета в соответствующей плоскости сканирования формируются линии, соответствующие проекции изображения предмета. Эти линии характеризуют ослабление рентгеновского излучения предметом и объектом (объектами) (если он(они) находится (находятся) внутри предмета). Плотность объекта, просканированного в объеме предмета (например, пакета), может быть определена по степени вызванного им ослабления рентгеновского излучения.
В случае использования множества рентгеновских устройств 23, подобных представленным на чертежах и описанным выше, которые распределены по группам, каждая из которых размещена в одной плоскости, устройства, находящиеся ближе к центру области формирования изображения, будут формировать на соответствующей группе приемников, находящейся напротив рентгеновских устройств каждой группы (одна такая группа приемников обозначена на фиг.1, как 27), пучок большей интенсивности. Это связано с тем, что интенсивность излучения падает пропорционально квадрату расстояния d между источником и приемником. Поскольку выходной сигнал приемников, входящих в состав массива приемников, должен быть одинаковым для всех источников, необходимо, в отсутствие предмета (такого, как чемодан 25), провести прогрессивное уменьшение токов, подаваемых на источники (в случае их расположения на одной прямой) по мере уменьшения расстояния от источника до центра соответствующей стороны изображаемой области.
Тот же самый эффект максимизации динамического диапазона измерительной системы может быть достигнут путем, по существу, выравнивания выходных сигналов приемников, входящих в массив приемников, за счет расположения источников вдоль кривой линии, с прогрессивным увеличением расстояния между источниками и группами приемников по мере уменьшения расстояния от источника до центра соответствующей стороны изображаемой области. Подобная конфигурация обеспечивает существенное улучшенное перекрытие изображаемой области. Приемники, входящие в состав каждой из трех групп 27 приемников (соответствующих трем группам устройств 23) и способные функционировать, как это будет описано далее, предпочтительно имеют обычную конструкцию и поэтому хорошо известны специалистам. Более подробное описание рассмотренной операции приведено в уже упоминавшемся патенте США №6236709.
Чтобы сделать измерительную систему установки пригодной для мультиспектральной РКТ реконструкции, каждая группа 27 приемников обеспечивает возможность формирования выходных сигналов, соответствующих 5 уровням энергии для каждого сканирования. В результате обеспечиваются различные значения энергии для каждого массива точек данных. Альтернативно, приемная система может быть построена таким образом, что выходной сигнал от каждого приемника подается на пять компараторов, каждый из которых получает от источника пороговых напряжений пороговое напряжение, отличное от подаваемых на другие компараторы. Выходной сигнал каждого компаратора соответствует сигналу, представляющему интенсивность в спектральном интервале, лежащем выше порогового уровня компаратора. Уменьшение количества поступающих фотонов происходит в зависимости от химического состава материала (т.е. от его атомного номера).
Модуль 28 обработки и анализа (фиг.1) в составе установки по изобретению предпочтительно выполнен подобно аналогичному модулю по патенту США №6236709. В данный модуль подаются сигналы из приемных модулей, в которые входят группы 27 приемников. Приемные модули непосредственно подключены к блоку предварительной обработки, который обеспечивает буферизацию выходных сигналов, поступающих из приемных модулей. Синхронизация обеспечивается от кругового кодового датчика. После того как выходные сигналы, соответствующие пяти энергетическим уровням от каждой из групп приемников для одного сканирования, приняты и записаны блоком предварительной обработки, генератор адресов, имеющийся в данном блоке, который подсоединен к множеству плат обработки-реконструкции сигналов, генерирует адреса плат, чтобы определить, какая именно из указанных плат примет текущую порцию данных (информационный кадр). Как это описано в вышеупомянутом патенте США №6236709, каждая плата обработки-реконструкции сигналов содержит несколько (например, до 16) компьютерных чипов. Описанные системы взаимодействуют между собой для того, чтобы обеспечить калибровку и нормирование исходной входной информации, а затем осуществить обычную мультиспектральную РКТ реконструкцию, которая включает алгебраическую реконструкцию. При осуществлении такой реконструкции каждый срез сканируемого предмета инспектируется и реконструируется для пяти различных значений энергии, что необходимо для установления атомного номера вещества инспектируемого (обнаруживаемого) объекта.
Результаты алгебраической реконструкции затем посылаются в секцию обнаружения и сегментирования, которая определяет атомный номер и плотность сканируемого объекта, находящегося внутри одного из предметов. Для большинства материалов линейный коэффициент µ поглощения рентгеновского излучения пропорционален плотности. Следовательно, логарифм относительной интенсивности пучка рентгеновского излучения пропорционален интегралу плотности материала, находящегося на траектории пучка. В блоке классификации производится сравнение информации о плотности и атомном номере с информацией (критериями), имеющейся в ссылочной таблице, которая содержит информацию о плотности и атомных номерах конкретных объектов, требующих идентификации. После этого указанные идентификационные данные и данные, соответствующие реконструированному изображению, пересылаются, предпочтительно по VME-шине (VME - Versa-Modular European), в компьютер формата VME. Информация по реконструированному РКТ изображению отображается на операторской консоли для анализа оператором установки и (если это желательно) другими лицами. Обработка данных, полученных при сканировании, предпочтительно завершается с использованием методологии, описанной в патенте США №6236709 (и включающей алгоритм ART, использующий квадратную сетку базисных функций, центрированную относительно заданных положений пикселей, каждый из которых имеет одинаковую форму и диаметр). Поэтому более подробное описание этой методологии не требуется.
Фиг.3-5 иллюстрируют конвейер 31, предусмотренный настоящим изобретением. В соответствии с предпочтительным вариантом изобретения конвейер 31 состоит из трех секций (частей): основной секции 37 и двух противолежащих концевых секций 33 и 35. Концевая секция 33 показана также на фиг.1, а концевая секция 35 - на фиг.2, причем на этих фигурах обе указанные секции показаны в убранном (сложенном) положении. В этом положении данные секции ориентированы, по существу, вертикально по отношению к основной секции 37 конвейера 31. На фиг.3 и 4 показаны также три плоскости А, В и С, которым соответствуют плоскости пучков излучения, формируемых соответственно группами G1, G2 и G3 инспекционных устройств 23. Для облегчения восприятия устройства 23 на фиг.3 и 4 не показаны. Однако из фиг.1 и 2 должно быть понятно, что данные устройства должны быть размещены в виде планарных групп таким образом, что плоскости А, В и С проходят, по существу, через центр соответствующей группы. Чтобы пояснить описанный принцип размещения, на фиг.3 штрихпунктирной линией показано только одно из инспекционных устройств 23. Устройства, образующие группы G1 и G2, частично показаны на фиг.5. Устройства, расположенные в верхней части установки и образующие группу G3, на фиг.5 не показаны.
Следует подчеркнуть, что на фиг.4 конвейер 31 показан в своей, по существу, плоской, рабочей конфигурации, в которой он способен принимать и транспортировать в продольном направлении предметы типа чемодана 25. В одном из вариантов предметы устанавливаются на секцию 33 и транспортируются ею к основной секции 37, а затем к другой концевой секции 35, где они снимаются или сходят с конвейера. В процессе описанного транспортирования предмет проходит сквозь плоскости А, В и С, в которых производятся его сканирования. Важным является также то обстоятельство, что при использовании описанного конвейера движение предмета происходит без каких-либо неблагоприятных смещений (в частности, недопустимо больших вибраций). Как это обсуждалось выше, такие смещения могут привести к изменению отсчетов, снимаемых при сканировании предмета. Согласно изобретению единственное движение, в котором участвует предмет, осуществляется с помощью единственной конвейерной ленты 41 и единственного привода 43 (на основе электродвигателя). При этом конвейер, содержащий два названных компонента, устанавливается на плоскую опорную структуру 51 (особенно наглядно показанную на фиг.5), выполненную отдельно от несущего каркаса 53, который несет остальные части установки, включая устройства 23 и приемники каждой из групп 27. Раздельное выполнение плоской структуры 51 и остальных частей установки особенно хорошо иллюстрируется фиг.5. В такой конструкции отпадает необходимость синхронизировать различные ленты, что позволяет уменьшить сложность установки по сравнению с известными.
Можно также отметить, что привод 43 находится на концевой секции 35. Это позволяет отнести его еще дальше от главной несущей структуры (каркаса) остальной части установки. В установке по изобретению предметы переносятся с постоянной скоростью, причем лента скользит по пространственно изолированной и жесткой плоской опорной структуре 51 (которая в предпочтительном варианте выполнена из стали). Тем самым обеспечивается перемещение ленты в процессе своего движения точно в одной плоскости. Данная возможность обеспечивается в сочетании с разработкой конфигурации, длина которой может быть существенно сокращена за счет складывания двух концевых секций при переходе к сложенному, нерабочему состоянию. В этом состоянии установку 21 легче транспортировать и перемещать иным образом, а также обслуживать и инспектировать. Понятно, что эти возможности, обеспечиваемые изобретением, составляют существенное усовершенствование по сравнению со сложными установками, описанными выше.
В соответствии с одним из рассмотренных вариантов в установке в качестве двигателя в приводе 43 используется трехфазный реверсивный электродвигатель мощностью 75 Вт, работающий при напряжении 450 В, с покрытием из резины, улучшающим контакт с конвейерной лентой. Все ролики, взаимодействующие с данной лентой, имеют диаметр около 190 мм и выполнены фасонными для лучшего сцепления с ней. Ширина конвейерной ленты составляет 1 м. Скорость ленты можно варьировать в пределах 1,22-36,6 м/мин. С этой целью скорость двигателя регулируется с помощью приводного контура, частоту импульсов которого можно варьировать.
Выше была описана инспекционная установка с формированием изображения, которая обеспечивает плавное движение контролируемых предметов, благодаря чему обеспечивается их эффективное сканирование. Установка по изобретению позволяет обеспечить это свойство, одновременно позволяя уменьшить свою полную длину за счет складывания конвейера при переводе его в нерабочее состояние. Хотя представленный пример соответствует, по существу, перпендикулярной ориентации частей конвейера, когда он находится в своей "неплоской" конфигурации, такое выполнение не ограничивает конструкцию установки, поскольку возможны и другие угловые ориентации, соответствующие как острым, так и тупым углам. В одном конкретном примере выполнения длина конвейера в рабочей (плоской) конфигурации составляла примерно 5,1 м, причем в сложенном положении длина уменьшалась до примерно 3,1 м. Это соответствует уменьшению длины почти на 40%.
Хотя выше были описаны варианты инспекционной установки, которые на момент подготовки описания представлялись предпочтительными, специалистам в данной области будет понятно, что в конструкцию установки могут быть внесены различные изменения и модификации, не выходящие за пределы изобретения, которые определены прилагаемой формулой.
1. Установка (21) для инспекции объектов, находящихся внутри движущихся предметов, содержащая:
конвейер (31) для транспортирования предметов, внутри которых находятся объекты, по прямолинейной траектории, проходящей через зону контроля, находящуюся внутри установки (21), причем конвейер на отрезке, на котором производится транспортирование указанных предметов, имеет, по существу, плоскую конфигурацию;
несущий каркас (53);
множество инспекционных устройств (23), формирующих изображение, расположенных на несущем каркасе (53) и выполненных с возможностью формирования пучков излучения, направленных на указанные предметы, когда они транспортируются посредством конвейера (31) по указанной траектории и проходят через зону контроля, находящуюся внутри установки (21), с обеспечением возможности инспекции указанных предметов и выработки выходных сигналов в результате инспекции; и
модуль (28) обработки и анализа, выполненный с возможностью приема указанных выходных сигналов от множества инспекционных устройств (23) и анализа выходных сигналов с целью идентификации указанных объектов внутри движущихся предметов, при этом
конвейер (31) физически не связан с несущим каркасом (53) и выполнен с возможностью складываться, когда он не транспортирует указанные предметы по указанной траектории, в неплоскую конфигурацию, имеющую меньшую длину, чем плоская конфигурация.
2. Установка (21) по п.1, отличающаяся тем, что конвейер (31) содержит плоскую опорную структуру (51) и единственную конвейерную ленту (41), движущуюся, в процессе транспортирования конвейером (31) указанных предметов по указанной траектории, по указанной опорной структуре (51).
3. Установка (21) по п.2, отличающаяся тем, что конвейер (31) содержит единственный привод (43) для приведения в движение единственной конвейерной ленты (41).
4. Установка (21) по п.1, отличающаяся тем, что каждое из множества инспекционных устройств (23) содержит сканирующее рентгеновское компьютерно-томографическое (РКТ) устройство, а указанные пучки излучения являются пучками рентгеновского излучения.
5. Установка (21) по п.4, отличающаяся тем, что количество сканирующих РКТ устройств выбрано в интервале от 20 до 40.
6. Установка (21) по п.5, отличающаяся тем, что сканирующие РКТ устройства установлены на несущем каркасе (53), по меньшей мере, тремя группами (G1-G3), каждая из которых построена с возможностью посылки пучков рентгеновского излучения вдоль одной плоскости, отличной от плоскостей, соответствующих другим группам, в пределах указанной зоны контроля, находящейся внутри указанной установки (21).
7. Установка (21) по п.6, отличающаяся тем, что содержит множество приемников рентгеновского излучения, установленных на несущем каркасе (53) и выполненных с возможностью приема пучков рентгеновского излучения от соответствующих им сканирующих РКТ устройств после того, как указанные пучки пройдут сквозь указанные предметы на конвейере (31) при движении указанных предметов по указанной траектории через зону контроля, находящуюся внутри указанной установки (21).
8. Установка (21) по п.5, отличающаяся тем, что сканирующие РКТ устройства (23), входящие в одну группу (G3) из трех указанных групп, установлены, по существу, вертикально над зоной контроля, находящейся внутри указанной установки (21), а сканирующие РКТ устройства (23), входящие в две другие группы (G1, G2) из трех указанных групп, установлены по боковым сторонам зоны контроля, находящейся внутри указанной установки (21).
9. Установка (21) по п.8, отличающаяся тем, что количество сканирующих РКТ устройств в указанной первой группе выбрано равным 14, а в каждой из второй и третьей групп - равным 7.
10. Установка (21) по п.1, отличающаяся тем, что конвейер (31) содержит первую, вторую и третью секции, из которых первая секция (37) является основной, а вторая и третья секции (33, 35) являются концевыми и расположены у противоположных концов основной секции (37), причем вторая и третья секции (33, 35) выполнены с возможностью перевода в положение, по существу, перпендикулярное основной секции (37) и соответствующее указанной неплоской конфигурации конвейера (31), имеющей меньшую длину, чем его плоская конфигурация.
11. Установка (21) по п.10, отличающаяся тем, что конвейер (31) содержит единственный привод (43), установленный на одной из концевых секций (33, 35) конвейера (31).
12. Установка (21) по п.11, отличающаяся тем, что конвейер содержит единственную конвейерную ленту (41), приводимую в движение единственным приводом (43).
