JP5883993B2

JP5883993B2 - 車載式輻射検査システム

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Publication number: JP5883993B2
Application number: JP2015518818A
Authority: JP
Inventors: ▲薦▼民李; 以衣 ▲劉▼; 玉▲蘭▼ 李; 春光宗; ▲輝▼ ▲宮▼; ▲清▼萍黄; ▲ウェイ▼▲フェン▼ ▲喩▼
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2012-07-04
Filing date: 2013-07-02
Publication date: 2016-03-15
Anticipated expiration: 2033-07-02
Also published as: JP2015522812A; PL2871465T3; MY184310A; CN103529061A; US9448188B2; EP2871465A1; WO2014005504A1; CN103529061B; EP2871465B1; US20150192531A1; RU2590331C1; EP2871465A4

Description

本発明は輻射検知技術に関し、特に車載式輻射検査システムに関する。

従来技術では、車載式コンテナ／車両検査システムは大型コンテナ／車両検査システムの１種であり、有機物／無機物の識別、迅速な走査及び放射性モニタリングを行うことができ、その核心技術として、輻射結像技術がある。輻射源及び可伸縮式検知器アームを商用自動車シャーシーに搭載しており、検査時に検知器アームが伸び出して走査通路を形成し、被走査車が走行しながら走査通路を通過し、この過程では、商用自動車に取付けられた輻射源から放射線が発生され、被走査車を透過し、検知器アームは放射線を受けて走査画像を形成する。輻射防護のために、検知器アームの中に適量の鉛を注ぎ込まなければならない。このような技術では、検知器アーム端の質量が大きいため、検知器アーム制御端の質量が倍増し、当該検知器アームを搭載した商用自動車シャーシーのバランスを保つために、当該商用自動車シャーシーに平衡用重りを設置しなければならない。これによって、装置全体の質量及びコストを増やし、装置全体の敏捷性を損ない、車載式コンテナ／車両検査システムの迅速な場所変換に不利である。したがって、これを改善する必要がある。

本発明は、従来技術における上記課題や欠陥の少なくとも１つを解決することを目的とする。

本発明の１つの案は、走行車体と、前記走行車体に搭載され、前記走行車体と協働して走査通路を限定している検知アームと、前記走行車体に取付けられ、前記走査通路を通過する被検物品に向かって輻射を射出するための輻射源と、前記検知アームに取付けられ、前記輻射源から射出された輻射を受けるための検知器と、を備える車載式輻射検査システムを提供する。前記車載式輻射検査システムは、前記検知アームとは別体の追従機構をさらに備え、前記追従機構は輻射防護材料を含み、被検物品を検査するとき、前記追従機構は、輻射の漏洩を防止するように、非接触の方式で前記検知アームに追従して一緒に移動する。

本発明の１つの好ましい実施例によると、前記追従機構には輻射防護用の鉛が注ぎ込まれ、かつ、前記検知アームには鉛が注ぎ込まれない。

本発明の別の好ましい実施例によると、前記追従機構は収容凹部を有し、被検物品を検査するとき、前記検知アームにおける検知器が取付けられた部分は、前記追従機構の収容凹部中に収容される。

本発明の別の好ましい実施例によると、被検物品を検査するとき、前記追従機構と前記検知アームとは予定間隔を保つ。

本発明の別の好ましい実施例によると、前記追従機構には、前記追従機構と前記検知アームとの間の実際距離を検出するための少なくとも１つのセンサが設置されている。

本発明の別の好ましい実施例によると、前記追従機構にはコントローラがさらに設置されており、このコントローラは、設定された予定間隔と前記センサが検知した実際間隔との距離差に基づいて、前記追従機構を駆動するモータの目標回転数を算出し、この目標回転数で前記モータを制御し、前記追従機構と前記検知アームとが予定間隔を保つようにする。

本発明の別の好ましい実施例によると、前記コントローラは、前記距離差に基づいてＰＩＤアルゴリズムで前記モータの目標回転数を算出する。

本発明の別の好ましい実施例によると、前記追従機構には、前記モータの回転数を制御するためのコンバータがさらに設置されており、前記目標回転数は、前記コンバータが前記モータを制御するための指令値とされる。

本発明の別の好ましい実施例によると、前記追従機構には、前記モータの実際回転数を検出するエンコーダーがさらに設置されるとともに、前記コントローラは、前記目標回転数と前記エンコーダーが検知した実際回転数との間の回転数差に基づき、前記目標回転数となるように前記モータの回転数を制御する。

本発明の別の好ましい実施例によると、前記コントローラは、前記回転数差に基づいてＰＩＤアルゴリズムで前記モータの回転数を制御する。

本発明の別の好ましい実施例によると、前記コントローラはＰＬＣコントローラである。

本発明の別の好ましい実施例によると、前記追従機構は、第１のセンサと第２のセンサとを備え、被検物品を検査するとき、前記第１のセンサと第２のセンサは、それぞれ、前記検知アームの両側に位置する。

本発明の別の好ましい実施例によると、前記センサは近接スイッチである。

本発明の別の好ましい実施例によると、前記追従機構は、対向する一対の角柱状側壁部分と、一対の側壁部分の間にある平板状底壁部分と、を備える。

本発明の別の好ましい実施例によると、前記走行車体には、前記検知アームの重量のバランスを取るための平衡用重りが設置されていない。

本発明の別の好ましい実施例によると、前記検知アームは、前記走行車体に接続される水平の第１のアームと、前記水平の第１のアームに接続される縦の第２のアームと、を備え、前記検知器は前記縦の第２のアームに取付けられる。

本発明の別の好ましい実施例によると、前記検知アームは伸縮可能な検知アームであり、被検物品の検査を必要としない場合には、搬送を容易にするように前記伸縮可能な検知アーム（２０２，２０３）が前記走行車体（２０１）に折畳まれ、被検物品の検査を必要とする場合には、前記伸縮可能な検知アーム（２０２，２０３）が伸ばされ広げられて前記走査通路を形成する。

本発明の別の好ましい実施例によると、被検物品の検査を必要としない場合には、車で搬送を容易にするように前記追従機構を前記走行車体に搭載することが可能である。

本発明の別の好ましい実施例によると、前記追従機構と前記走行車体は、互いに平行なレールに沿って走行するレール式追従機構とレール式走行車体である。

本発明の別の好ましい実施例によると、前記追従機構と前記走行車体は、ローラのみを介して走行するレールレス式追従機構とレールレス式走行車体である。

従来技術と比べて、本発明のメリットとして、検知アームとは別体の輻射防護機能を有する独立の追従機構を提供しているため、検知アームの中に鉛等の大密度輻射防護材料を注ぎ込む必要がない。そうすると、検知アームの重量を有効に低減することができ、この検知アームを搭載した走行車体に平衡用重りを設置する必要がなくなり、故に、車載式輻射検査システムの質量が過大であるという問題を有効に解決し得るとともに、安全性を保証し、輻射防護を有効に行うことができる。また、本発明は、追従機構の走行過程を精密に制御し、追従機構と主動機構との衝突を防止することができる。

本発明の１つの実施例にかかる車載式輻射検査システムの斜視模式図を示す。図１ａにおける車載式輻射検査システムの上面図を示し、追従機構と検知アームとの非接触を示すためのものである。図１に示す追従機構の斜視模式図を示す。図１に示す検知アームを有する走行車体の斜視模式図を示す。図１に示す車載式輻射検査システムの制御過程を示す。図１に示す車載式輻射検査システムが追従機構と検知アームとの距離を制御する制御ブロック図を示す。図１に示す車載式輻射検査システムが追従機構の駆動モータの回転数を制御する制御ブロック図を示す。

以下、本発明の実施例を詳しく説明する。実施例は図面に示され、同じ又は類似の部品には同じ又は類似の符号をつける。下記の図面に示される実施例は、本発明を説明するための、例示的なものであり、本発明を制限する趣旨ではない。

図１ａは、本発明の１つの実施例にかかる車載式輻射検査システムの斜視模式図を示す。図１ｂは図１ａにおける車載式輻射検査システムの上面図を示し、追従機構と検知アームとの非接触を示すためのものである。図２は、図１ａと図１ｂに示す追従機構の斜視模式図を示す。図３は、図１ａと図１ｂに示す検知アームを有する走行車体の斜視模式図を示す。

図１ａ、図１ｂ〜図３に示すように、本発明の１つの実施例では、車載式輻射検査システムは、主として、検査車２００と、検査車２００とは別体の追従機構１００と、を備える。

図３に示すように、検査車２００は、主として、走行車体２０１と、走行車体２０１に搭載される検知アーム２０２，２０３と、を備える。

図１ａ、図１ｂ及び図３に示すように、検知アーム２０２，２０３と走行車体２０１とは、被検物品（図示せず、例えばコンテナや車両等）を通過させるための走査通路を限定している。

図１ａ、図１ｂに示すように、走行車体２０１には、走査通路を通過する被検物品に向かって輻射を射出する輻射源２０６が取付けられている。

図１ａ、図１ｂ及び図３に示すように、検知アームには輻射源に対応する検知器２０４が取付けられ、この検知器２０４は、輻射源から射出され被検物品を透過する輻射を受けるものである。

図示の１つの実施例では、検知アーム２０２，２０３は、主として、水平の第１のアーム２０２と縦の第２のアーム２０３とを備える。図１ａ、図１ｂ及び図３に示すように、水平の第１のアーム２０２は走行車体２０１に接続され、縦の第２のアーム２０３は水平の第１のアーム２０２に接続され、検知器２０４は縦の第２のアーム２０３に取付けられる。

図示されていないが、本発明の１つの実施例では、水平の第１のアーム２０２は、走行車体２０１に対して１つ又は複数の方向に自由回転することができるとともに、縦の第２のアーム２０３は、水平の第１のアーム２０２に対して１つ又は複数の方向に自由回転することができる。このように、第１と第２の検知アーム２０２，２０３は、伸縮・折畳み可能な検知アームを構成する。被検物品の検査を必要としない場合には、搬送の便宜上、第１と第２の検知アーム２０２，２０３が走行車体２０１に折畳まれ、被検物品の検査を必要とする場合には、第１と第２の検知アーム２０２，２０３を伸ばし広げて走査通路を形成する。

図１ａ、図１ｂ及び図２に示すように、車載式輻射検査システムは、検知アーム２０２，２０３とは別体の追従機構１００をさらに備える。この追従機構１００は、対向する一対の角柱状側壁部分１０１，１０２と、一対の側壁部分１０１，１０２の間にある１つの平板状底壁部分１０３と、を含む。前記一対の側壁部分１０１，１０２と平板状底壁部分１０３とは収容凹部１０４を形成しており、第２の検知アーム２０３はこの収容凹部１０４中に収容される。

なお、本発明の追従機構１００の機械構造は図示の実施例に限らず、ほかの構造であってもよく、第２の検知アーム２０３を収容するのに適する１つの収容凹部１０４を有すればよい。

本発明では、追従機構１００は、輻射防護材料、例えば、鉛を含む。本発明の１つの好ましい実施例では、追従機構１００中には輻射防護用の鉛が注ぎ込まれている。

図１ａと図１ｂに示すように、被検物品を検査するとき、検知アーム２０２，２０３のうち、検知器２０４が取付けられた第２のアーム２０３は、追従機構１００の収容凹部１０４中に収容され、輻射の漏洩を防止する。

検知器２０４が第２の検知アーム２０３に取付けられるため、輻射源からの放射線は第２の検知アーム２０３に向かって輻射する。本発明では、輻射防護機能を有する収容凹部１０４中に第２の検知アーム２０３を収容することにより、第２の検知アーム２０３に輻射される放射線の漏洩を防止し、よりよい輻射防護作用を奏することができ、周囲環境や作業員をガードすることができる。

また、追従機構１００は検知アーム２０３とは別体の独立機構である。したがって、検知アーム２０３中に鉛等の大密度輻射防護材料を注ぎ込む必要がないため、検知アーム２０３の重量を有効に低減することができ、この検知アーム２０３を搭載した走行車体２０１に平衡用重りを設置する必要もないため、車載式輻射検査システムの質量が過大であるという問題を有効に解決し、安全性を保証して輻射防護を有効に行うことができる。

図１ａと図１ｂに示すように、被検物品を検査するとき、追従機構１００は検知アーム２０２，２０３に追従して一緒に移動する。

本発明の１つの好ましい実施例では、被検物品を検査するときに追従機構１００が検知アーム２０２，２０３に衝突することを防止するために、被検物品を検査するとき、追従機構１００が検知アーム２０２，２０３と常に非接触状態になるように制御される。

図４は、図１ａと図１ｂに示す車載式輻射検査システムの制御過程を示す。

図１ａ、図１ｂ、図２及び図４に示すように、上記のように追従機構１００を制御するために、追従機構１００には、追従機構１００と検知アーム２０２，２０３との間の実際距離ｙを検出するための少なくとも１つのセンサ１１１，１１２が設けられている。

本発明の１つの好ましい実施例では、追従機構１００には、第１のセンサ１１１と第２のセンサ１１２とを含む一対のセンサ１１１，１１２が設置される。被検物品を検査するとき、図１ａと図１ｂに示すように、第１のセンサ１１１と第２のセンサ１１２は、それぞれ、検知アーム２０２，２０３の両側に位置する。

なお、本発明は図示の実施例に限らず、本発明の追従機構１００には１つのセンサのみを設置してもよい。複数のセンサを設置する目的は、装置の信頼性を高めるためである。例えば、あるセンサが失効になっても、ほかのセンサが正常作動することができるため、追従機構１００と検知アーム２０２，２０３との衝突は起こらない。

図５は、図１ａと図１ｂに示す車載式輻射検査システムが追従機構と検知アームとの距離を制御する制御ブロック図を示す。

図４と図５に示すように、本発明の１つの好ましい実施例では、被検物品を検査するとき、追従機構１００は検知アーム２０２，２０３と一定の予定間隔ｒを空けるように制御される。

図１ａ、図１ｂ、図２及び図４に示すように、追従機構１００にはコントローラ１１３がさらに設置されており、このコントローラは、設定された予定間隔ｒとセンサ１１１，１１２が検知した実際間隔ｙとの距離差ｅに基づいて、追従機構１００を駆動するモータの目標回転数ｕ’を算出し、かつ、この目標回転数ｕ’でモータを制御して追従機構１００と検知アーム２０２，２０３とが予定間隔ｒを保つようにする。

本発明の１つの好ましい実施例では、コントローラ１１３は、距離差ｅに基づいてＰＩＤアルゴリズム（比例積分微分制御アルゴリズム）でモータの目標回転数ｕ’を算出する。しかしながら、本発明はこれに限らず、コントローラ１１３は、ほかの制御アルゴリズムで追従機構１００と検知アーム２０２，２０３との間隔を制御してもよい。

ＰＩＤアルゴリズムは、既に既知の制御アルゴリズムであるため、説明の便宜上、その詳しい説明を省略する。

図１ａ、図１ｂ、図２及び図４に示すように、追従機構１００には、モータの回転数を制御するコンバータ１１４がさらに設置されており、コントローラ１１３からの目標回転数ｕ’は、コンバータ１１４がモータを制御するための指令値とされる。

図６は、図１ａと図１ｂに示す車載式輻射検査システムが追従機構の駆動モータの回転数を制御する制御ブロック図を示す。

追従機構１００を駆動するモータの回転数を目標回転数ｕ’に制御するために、図１ａ、図２及び図４に示すように、追従機構１００には、モータの実際回転数ｕを検出するエンコーダー１１５が設置されている。

図６に示すように、本発明の１つの好ましい実施例では、コントローラ１１３は、目標回転数ｕ’とエンコーダー１１５が検知した実際回転数ｕとの間の回転数差ｅ’に基づき、目標回転数ｕ’となるようにモータの回転数を制御する。

本発明の１つの好ましい実施例では、コントローラ１１３は、回転数差ｅ’に基づいてＰＩＤアルゴリズムでモータの回転数を制御する。

本発明では、コントローラはＰＬＣコントローラであってもよく、ワンチップマイコンやパソコン等であってもよい。

本発明では、センサ１１１，１１２は、近接スイッチであるが、ほかのタイプの距離センサ、例えば、音響学距離センサ、光学距離センサまたは接触式距離センサ等であってもよい。

図１ａ〜図３に示すように、追従機構１００と走行車体２０１は、互いに平行なレール３０１，３０２に沿ってローラ１０５，２０５を介して走行するレール式追従機構１００とレール式走行車体２０１であってもよい。

なお、本発明はこれに限らず、追従機構１００と走行車体２０１は、所定の平行軌跡に沿ってローラ１０５，２０５のみを介して走行するレールレス式追従機構１００とレールレス式走行車体２０１であってもよい。

本発明では、被検物品を検査する必要がない場合に、車で搬送を容易にするように、追従機構１００を走行車体２０１に搭載することができる。

本発明の実施例は既に明示されているが、当業者であれば認識できるように、本発明の原則及び旨から背離しない前提で、これらの実施例を変更することができ、本発明の範囲は特許請求の範囲及びそれらの等価物に限定されるものである。なお、請求項の如何なる符号も本発明の範囲を制限するためのものではない。

１００追従機構、１０１，１０２角柱状側壁部分、１０３平板状底壁部分、１０４収容凹部、１０５ローラ、１１１，１１２センサ、１１３コントローラ、１１４コンバータ、１１５エンコーダー、２０１走行車体、２０２，２０３検知アーム、２０４検知器、２０５ローラ、２０６輻射源、３０１，３０２レール、ｅ距離差、ｅ’ 回転数差、ｒ予定間隔、ｕ実際回転数、ｕ’ 目標回転数、ｙ実際距離

Claims

走行車体（２０１）と、
前記走行車体（２０１）に搭載され、前記走行車体（２０１）と協働して走査通路を限定している検知アーム（２０２，２０３）と、
前記走行車体（２０１）に取付けられ、前記走査通路を通過する被検物品に向かって輻射を射出するための輻射源（２０６）と、
前記検知アーム（２０２，２０３）に取付けられ、前記輻射源から射出された輻射を受けるための検知器（２０４）と、を備える車載式輻射検査システムであって、
前記検知アーム（２０２，２０３）とは別体の追従機構（１００）をさらに備え、
前記追従機構（１００）は輻射防護材料を含み、被検物品を検査するとき、前記追従機構（１００）は、輻射の漏洩を防止するように、非接触の方式で前記検知アーム（２０２，２０３）に追従して一緒に移動する車載式輻射検査システム。
前記追従機構（１００）には輻射防護用の鉛が注ぎ込まれ、かつ、前記検知アーム（２０２，２０３）には鉛が注ぎ込まれないことを特徴とする、請求項１に記載の車載式輻射検査システム。
前記追従機構（１００）は収容凹部（１０４）を有し、被検物品を検査するとき、前記検知アーム（２０２，２０３）における検知器（２０４）が取付けられた部分（２０３）は、前記追従機構（１００）の収容凹部（１０４）中に収容されることを特徴とする、請求項１に記載の車載式輻射検査システム。
被検物品を検査するとき、前記追従機構（１００）と前記検知アーム（２０２，２０３）とは予定間隔（ｒ）を保つことを特徴とする、請求項３に記載の車載式輻射検査システム。
前記追従機構（１００）には、前記追従機構（１００）と前記検知アーム（２０２，２０３）との間の実際距離（ｙ）を検出するための少なくとも１つのセンサ（１１１，１１２）が設置されていることを特徴とする、請求項４に記載の車載式輻射検査システム。
前記追従機構（１００）にはコントローラ（１１３）がさらに設置されており、このコントローラは、設定された予定間隔（ｒ）と前記センサ（１１１，１１２）が検知した実際間隔（ｙ）との間の距離差（ｅ）に基づいて、前記追従機構（１００）を駆動するモータの目標回転数（ｕ’）を算出し、この目標回転数（ｕ’）で前記モータを制御し、前記追従機構（１００）と前記検知アーム（２０２，２０３）とが予定間隔（ｒ）を保つようにすることを特徴とする、請求項５に記載の車載式輻射検査システム。
前記コントローラ（１１３）は、前記距離差（ｅ）に基づいてＰＩＤアルゴリズムで前記モータの目標回転数（ｕ’）を算出することを特徴とする、請求項６に記載の車載式輻射検査システム。
前記追従機構（１００）には、前記モータの回転数を制御するためのコンバータ（１１４）がさらに設置されており、
前記目標回転数（ｕ’）は、前記コンバータ（１１４）が前記モータを制御するための指令値とされることを特徴とする、請求項７に記載の車載式輻射検査システム。
前記追従機構（１００）には、前記モータの実際回転数（ｕ）を検出するエンコーダー（１１５）がさらに設置されるとともに、
前記コントローラ（１１３）は、前記目標回転数（ｕ’）と前記エンコーダー（１１５）が検知した実際回転数（ｕ）との間の回転数差（ｅ’）に基づき、前記目標回転数（ｕ’）となるように前記モータの回転数を制御することを特徴とする、請求項８に記載の車載式輻射検査システム。
前記コントローラ（１１３）は、前記回転数差（ｅ’）に基づいてＰＩＤアルゴリズムで前記モータの回転数を制御することを特徴とする、請求項９に記載の車載式輻射検査システム。
前記コントローラはＰＬＣコントローラであることを特徴とする、請求項６に記載の車載式輻射検査システム。
前記追従機構（１００）は、第１のセンサ（１１１）と第２のセンサ（１１２）とを備え、被検物品を検査するとき、前記第１のセンサ（１１１）と第２のセンサ（１１２）は、それぞれ、前記検知アーム（２０２，２０３）の両側に位置することを特徴とする、請求項５に記載の車載式輻射検査システム。
前記センサ（１１１，１１２）は近接スイッチであることを特徴とする、請求項１２に記載の車載式輻射検査システム。
前記追従機構（１００）は、
対向する一対の角柱状側壁部分（１０１，１０２）と、
一対の側壁部分（１０１，１０２）の間にある平板状底壁部分（１０３）と、を備えることを特徴とする、請求項１に記載の車載式輻射検査システム。
前記走行車体（２０１）には、前記検知アーム（２０２，２０３）の重量のバランスを取るための平衡用重りが設置されていないことを特徴とする、請求項１に記載の車載式輻射検査システム。
前記検知アーム（２０２，２０３）は、
前記走行車体（２０１）に接続される水平の第１のアーム（２０２）と、
前記水平の第１のアーム（２０２）に接続される縦の第２のアーム（２０３）と、を備え、
前記検知器（２０４）は、前記縦の第２のアーム（２０３）に取付けられることを特徴とする、請求項１に記載の車載式輻射検査システム。
前記検知アーム（２０２，２０３）は伸縮可能な検知アームであり、
被検物品の検査を必要としない場合には、搬送を容易にするように前記伸縮可能な検知アーム（２０２，２０３）が前記走行車体（２０１）に折畳まれ、
被検物品の検査を必要とする場合には、前記伸縮可能な検知アーム（２０２，２０３）が伸ばされ広げられて前記走査通路を形成することを特徴とする、請求項１に記載の車載式輻射検査システム。
被検物品の検査を必要としない場合には、車で搬送を容易にするように前記追従機構（１００）を前記走行車体（２０１）に搭載することが可能であることを特徴とする、請求項１に記載の車載式輻射検査システム。
前記追従機構（１００）と前記走行車体（２０１）は、互いに平行なレール（３０１，３０２）に沿って走行するレール式追従機構（１００）とレール式走行車体（２０１）であることを特徴とする、請求項１に記載の車載式輻射検査システム。
前記追従機構（１００）と前記走行車体（２０１）は、ローラ（１０５，２０５）のみを介して走行するレールレス式追従機構（１００）とレールレス式走行車体（２０１）であることを特徴とする、請求項１に記載の車載式輻射検査システム。