一、引言

隨著反恐形勢(shì)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外對(duì)安檢機(jī)檢查效果的要求越來(lái)越高。這也對(duì)我們這些設(shè)計(jì)人員提出了更高的要求。為了更好解決這一問(wèn)題，安檢設(shè)備的設(shè)計(jì)人員通過(guò)不斷努力改進(jìn)設(shè)計(jì)，爭(zhēng)取提高或改善設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)。結(jié)構(gòu)方面主要通過(guò)改進(jìn)探測(cè)器板的調(diào)整方式，盡量能讓每塊探測(cè)器板上的晶體都處在比較理想的位置，從而產(chǎn)生更好的檢查效果。

二、探測(cè)器板常用的調(diào)整方式及其優(yōu)缺點(diǎn)

目前，安檢設(shè)備中探測(cè)器板常用的調(diào)整方式主要有以下兩種：

（一）調(diào)整整個(gè)探測(cè)器箱

部分小型機(jī)都是采用調(diào)整整個(gè)探測(cè)器箱來(lái)調(diào)整探測(cè)器板。在上述設(shè)備中,探測(cè)器板被固定在探測(cè)器箱中，箱體的調(diào)整量是通過(guò)箱體與機(jī)架連接處的長(zhǎng)圓孔實(shí)現(xiàn)的，如圖1所示。

該調(diào)整方式的優(yōu)點(diǎn)是探測(cè)器箱可以整體密封，密封效果良好。缺點(diǎn)是探測(cè)器箱體較重，調(diào)整較吃力，調(diào)整人員都是使用橡皮錘或木錘子對(duì)探測(cè)器箱進(jìn)行輕輕的敲擊，實(shí)現(xiàn)對(duì)箱體的調(diào)整，調(diào)整量不宜控制。

（二）調(diào)整探測(cè)器芯架

圖1 調(diào)整探測(cè)器箱體

圖2 調(diào)整探測(cè)器芯架

大件行李、貨運(yùn)行李和第一代單雙通道6機(jī)型等，都是采用調(diào)整探測(cè)器芯架實(shí)現(xiàn)對(duì)探測(cè)器板的調(diào)整，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。在上述設(shè)備中，探測(cè)器板固定在探測(cè)器芯架上，探測(cè)器芯架通過(guò)長(zhǎng)圓孔固定在探測(cè)器箱體中。調(diào)整螺桿穿過(guò)探測(cè)器箱體上的螺母后，與探測(cè)器芯架連接在一起。探測(cè)器芯架調(diào)整時(shí)一般需要先打開(kāi)探測(cè)器箱蓋，擰松固定探測(cè)器芯架的螺釘，再通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)探測(cè)器箱外側(cè)的3～4根調(diào)整螺桿調(diào)整探測(cè)器芯架，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)探測(cè)器板的調(diào)整。

該調(diào)整方式的優(yōu)點(diǎn)是探測(cè)器芯的重量比整個(gè)探測(cè)器箱的重量輕很多，調(diào)整較方便。使用3～4根調(diào)整螺桿就能對(duì)整個(gè)探測(cè)器芯進(jìn)行調(diào)整，并且調(diào)整量可以控制。其缺點(diǎn)是因調(diào)整螺桿需要穿過(guò)探測(cè)器箱壁，箱壁與螺桿之間的密封不宜解決，密封效果比前一種方式差。但隨著探測(cè)器晶體材料耐潮能力的增強(qiáng)，該方式使用越來(lái)越普遍。

三、探測(cè)器板單板調(diào)整方案的設(shè)計(jì)與改進(jìn)

根據(jù)硬件設(shè)計(jì)調(diào)試需求，提出探測(cè)器板單板調(diào)具體要求如下：

1）每塊探測(cè)器板單獨(dú)帶電平動(dòng)，調(diào)整方向左右平動(dòng)；

2）每塊探測(cè)器板晶體可以左右轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度。

根據(jù)需求，我們進(jìn)行了探測(cè)器板單板調(diào)整方案的設(shè)計(jì)。

（一）平動(dòng)方案的設(shè)計(jì)

普通探測(cè)器板安裝探測(cè)器板安裝支架上，該支架拉鉚在探測(cè)器箱或探測(cè)器芯架上，通過(guò)調(diào)整探測(cè)器箱或探測(cè)器芯架實(shí)現(xiàn)對(duì)探測(cè)器板的調(diào)整。結(jié)合上述兩種方案，我們?cè)O(shè)計(jì)了新的探測(cè)器板單板平動(dòng)調(diào)整方案，并采用圖3所示方式裝配探測(cè)器板。

圖3 探測(cè)器板組件

圖4 尼龍墊圈

圖3中探測(cè)器板通過(guò)件4和件5分別與件2和件3螺裝牢固，圖5中件1通過(guò)件6和件7與件8連接在一起。設(shè)計(jì)時(shí)，這兩處均選用了尼龍墊圈，材料為尼龍1010，充分利用了尼龍材料本身的彈性和自潤(rùn)滑特性：既能保持垂直方向的壓緊，又能保持平行方向的自潤(rùn)滑。通過(guò)控制圖4中尼龍墊圈下側(cè)凸臺(tái)外徑尺寸的公差，最大限度消除探測(cè)器板與左右探測(cè)器安裝板之間的間隙，保證平動(dòng)調(diào)整的可靠性。通過(guò)圖5中的調(diào)整螺桿控制探測(cè)器板的平動(dòng)。

圖5安裝時(shí)，首先將件5和件8拉鉚在探測(cè)器箱體上，再將件3擰到件4（結(jié)構(gòu)如圖6）上，然后將件4擰在探測(cè)器箱體和件5上，安裝件1時(shí)將件4套在圖4中件2的葫蘆孔中（結(jié)構(gòu)如圖7），然后在將件1分別通過(guò)件6、件7和件2與件8和件5連接牢固。該設(shè)計(jì)充分考慮了調(diào)整螺桿與探測(cè)器安裝板右的裝配和配合尺寸公差設(shè)計(jì)，保證安裝方便的同時(shí)，盡量減少正反調(diào)整換向時(shí)的空程。

圖5 探測(cè)器單板調(diào)整方案

圖6 調(diào)整螺桿結(jié)構(gòu)圖

圖7 探測(cè)器安裝板右結(jié)構(gòu)圖

（二）探測(cè)器板轉(zhuǎn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)

要使探測(cè)器板晶體中心轉(zhuǎn)動(dòng)，首先分析探測(cè)器板的安裝結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)讓其通過(guò)左側(cè)的件1與件8（見(jiàn)圖5）固定處的螺釘進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，效果較明顯。因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)角度較小，擬采用偏心輪實(shí)現(xiàn)。將此轉(zhuǎn)動(dòng)效果轉(zhuǎn)化為偏心輪的工作原理，如圖8所示。

根據(jù)偏心輪工作原理將設(shè)計(jì)要求轉(zhuǎn)化為如下公式：

圖8 探測(cè)器板轉(zhuǎn)動(dòng)偏心輪方案的原理圖

由以上四式得出：

取L=202mm，R=6mm，通過(guò)計(jì)算X≈1.8mm；這樣偏心輪的尺寸就確定了。

為了方便轉(zhuǎn)動(dòng)的調(diào)整，我們又設(shè)計(jì)了偏心輪調(diào)整機(jī)構(gòu)（如圖9），將需要調(diào)整的偏轉(zhuǎn)角度分成6段，通過(guò)擰松鎖緊螺釘（圖9中的件1），用手撥動(dòng)彈簧片（圖9中的件2），轉(zhuǎn)動(dòng)偏心輪，同時(shí)通過(guò)其上的偏心輪（圖9中的件3）帶動(dòng)探測(cè)器板轉(zhuǎn)動(dòng)，使探測(cè)器板晶體中心繞圖5中件6的中心有一定角度的偏轉(zhuǎn)。

圖9 偏心輪調(diào)整機(jī)構(gòu)

我們利用Pro/E軟件中的行為建模和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析模塊，對(duì)此平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行了模擬，并證明設(shè)計(jì)方案可行，但偏心輪彈簧片的彈力和壓緊力是否合適無(wú)法得到模擬或仿真。為此，我們?cè)O(shè)計(jì)了圖10所示的測(cè)試盒。通過(guò)對(duì)測(cè)試盒的安裝調(diào)試，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方案的合理性，并驗(yàn)證了彈簧片材料錫青銅片的厚度是適中的。隨后我們將該設(shè)計(jì)方案首先應(yīng)用于D8380設(shè)備樣機(jī)的研制調(diào)試中。

圖10 測(cè)試盒

（三）探測(cè)器板單板調(diào)整方案改進(jìn)

圖11 調(diào)整前的信號(hào)圖

在樣機(jī)調(diào)試過(guò)程中，調(diào)試人員發(fā)現(xiàn)某塊探測(cè)器板信號(hào)強(qiáng)度較其他板信號(hào)明顯偏小1。那么調(diào)試人員應(yīng)該怎樣進(jìn)行判斷和帶電調(diào)整呢？在不關(guān)機(jī)的情況下，首先需要查看圖形下側(cè)的板號(hào)，并根據(jù)地址碼在設(shè)備中找到此板具體位置；然后擰松圖5中的鎖緊螺母，用工具或手輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整螺桿，同時(shí)查看屏幕上此探測(cè)器板信號(hào)的變化，確定正確的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，再緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整螺桿，使此塊探測(cè)器板的能量調(diào)整到較高的位置。如我們遇到信號(hào)圖11這種情況時(shí)，我們僅僅微調(diào)了第11塊探測(cè)器板的平動(dòng)位置，就達(dá)到了圖12所示的明顯效果。通過(guò)樣機(jī)的調(diào)試經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)平動(dòng)的帶電調(diào)整效果十分明顯；而轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整需要先打開(kāi)探測(cè)器箱蓋，然后再調(diào)松偏心輪機(jī)構(gòu)的縮緊螺釘，再轉(zhuǎn)動(dòng)彈簧片調(diào)整晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)，其調(diào)整過(guò)程比較麻煩，而且轉(zhuǎn)動(dòng)后檢查圖像的效果改變不明顯。根據(jù)樣機(jī)調(diào)試情況，最后設(shè)計(jì)人員決定將轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整部分取消，僅留下平動(dòng)調(diào)整。并將探測(cè)器板組件左側(cè)固定點(diǎn)改為兩處，以提高探測(cè)器板安裝固定的牢固度。改進(jìn)后的具體結(jié)構(gòu)如圖13。

圖12 調(diào)整后的信號(hào)圖

圖13 改進(jìn)后的單板帶電調(diào)整方案

（四）密封防潮問(wèn)題

將探測(cè)器板調(diào)整方式改為單板調(diào)整后，水平探測(cè)器箱內(nèi)就沒(méi)有了放干燥劑的空間。同時(shí)單板調(diào)整時(shí)調(diào)整螺桿的數(shù)量增多，使探測(cè)器箱的密封效果更差。為解決上述矛盾，我們?cè)谒教綔y(cè)器箱蓋上增加了干燥劑放置盒（見(jiàn)圖14）。通過(guò)打開(kāi)其上方的小蓋，就可以方便地放置和更換干燥劑，從而保證探測(cè)器板上的晶體不受潮。

圖14 水平探測(cè)器箱蓋（局部圖）

四、結(jié)論

經(jīng)總結(jié)樣機(jī)研制調(diào)試中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，我們將探測(cè)器板單板調(diào)整的改進(jìn)方案用于設(shè)備設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。在批量生產(chǎn)中，其調(diào)試過(guò)程如下：一是將探測(cè)器板按照設(shè)計(jì)基準(zhǔn)進(jìn)行安裝；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)調(diào)整射線源刀口縫寬，安裝射線源和與準(zhǔn)直器；然后蓋上水平和垂直探測(cè)器箱箱蓋板。二是上電，首先通過(guò)調(diào)整射線源位置使大部分探測(cè)器板的信號(hào)處于較理想的位置，然后再將圖像效果不太理想位置處的探測(cè)器板進(jìn)行單獨(dú)調(diào)整。一般情況下大部分探測(cè)器板通過(guò)射線源的調(diào)整就能達(dá)到比較理想的效果，只有處于角上的部分探測(cè)器板需要單獨(dú)調(diào)整。然后鎖緊射線源和探測(cè)器箱側(cè)面的各個(gè)鎖緊螺母，將射線源與探測(cè)器板的位置固定牢固。相對(duì)于調(diào)整探測(cè)器箱體或調(diào)整探測(cè)器芯架調(diào)試工作量有所增加；但是通過(guò)單塊調(diào)整后整機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)得到比較明顯的改善。因此測(cè)試調(diào)試工作量的增加還是值得的。

2012年初，單雙通道設(shè)備六種機(jī)型均取得了中國(guó)民航總局航空安全技術(shù)中心的認(rèn)證證書(shū)。改進(jìn)后的探測(cè)器單板調(diào)整設(shè)計(jì)方案在單雙通道6機(jī)型中已批量使用。這些設(shè)備已銷往沈陽(yáng)桃仙、昆明長(zhǎng)水、西安咸陽(yáng)等機(jī)場(chǎng)。同時(shí)，該調(diào)整設(shè)計(jì)方案也已在手提、小件行李檢查等設(shè)備的探測(cè)器設(shè)計(jì)中推廣應(yīng)用，并創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]Pro/ENGINEER Wildfire 3.0 簡(jiǎn)介 T1803-350-01-CN.

[2]成大全主編《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四版第二卷北京：化工大學(xué)出版社.