Оптимальное решение. Обзор рентгенотелевизионных интроскопов RST СПЕКТРУМ

История и цели создания бренда RST

Наша компания, «РЕЙКОМ ГРУПП», на протяжении многих лет занимается рентгеновским оборудованием для досмотра багажа и грузов. Через руки наших специалистов прошли сотни интроскопов, различных модификаций и размеров, ведущих мировых производителей.

За эти годы у наших технических специалистов накопился огромный опыт по эксплуатации, обслуживанию и ремонту подобной техники, и все чаще возникали идеи, как можно улучшить тот или иной узел, программное обеспечение или конструкцию. У специалистов по продажам, ежедневно общающихся с заказчиками, сложилось четкое понимание того, что действительно нужно людям, ежедневно эксплуатирующим подобную технику.

Экономические проблемы в стране, изменения курсов валют, сделавшие стоимость качественного импортного оборудования недоступным для многих заказчиков, угроза возможных санкций с последующей недоступностью запасных частей, новые требования государственных регуляторов в области транспортной безопасности – обо всем этом мы ежедневно слышали от наших клиентов.
Как это обычно бывает со временем, количество переросло в качество, и в 2017 году было принято решение о создании собственного бренда RST - REICOM SECURITY TECHNOLOGIES, и разработке и производстве под этим брендом рентгенотелевизионных интроскопов.

Мы отчетливо понимали, что между обслуживанием и ремонтом техники, и ее разработкой и производством, необходимо пройти очень длинный путь, требующий времени и денег, проб и ошибок. Поэтому собрали международную команду специалистов, имеющих очень большой опыт в создании досмотровых рентгеновских систем. Мы сформулировали для себя все характеристики и параметры, которые хотели бы видеть в своих новых интроскопах – надежность, качественное изображение с хорошим проникновением и разрешением, оптимальную стоимость для заказчика. То есть, весь тот спектр требований который обычно и нужен большинству наших клиентов. Ма дали название этой серии интроскопов для досмотра багажа и грузов – “СПЕКТРУМ”.

Обзор конструктива

Еще на этапе проектирования первых моделей, остро встал вопрос о конструкции рамы интроскопа. Путей решения было два - это цельносварная конструкция или собираемая из специальных стальных профилей. Обе эти конструкции имели свои достоинства и недостатки. Цельносварная конструкция обладала повышенной жесткостью, но в то же время увеличивала массу установки, а самым критичным было то, что подобная конструкция была очень зависима от качества сварки, любая ошибка сварщика или тепловая деформация могла привести к нарушению геометрических размеров, которые могли бы негативно сказаться при дальнейшей эксплуатации установки. Приобретение и использование роботизированных комплексов сварки привело бы к неизбежному росту стоимости готового изделия.

Второй путь, это создание рамы из специализированных профилей, на винтовых соединениях со специальной фиксацией, позволяющий регулировать геометрические параметры при сборке, но при этом дающих необходимую жесткость на протяжении всего срока эксплуатации интроскопа.

Такая технология позволяла оперативно создавать любой конструктив, облегчала вес всей конструкции установки. Она и была реализована нами в конструкции рам интроскопов серии СПЕКТРУМ.

Рентгеновские генераторы

При выборе производителя рентгеновских генераторов главным критерием отбора была высокая надежность и разумная цена. У нас уже был длительный опыт обслуживания и ремонта генераторов различных производителей, и на основании этого опыта, в качестве основного поставщика мы решили использовать генераторы фирмы Aerosino (бывшая SANDT). Генераторы этой фирмы используют многие мировые производители, по нашему мнению они являются надежными, со стабильными параметрами, низким уровнем отказов, и отлично работают весь срок службы интроскопа.

Генераторы выполнены в герметичном корпусе, с масляным конвекционным охлаждением, обеспечивающим 100% цикл непрерывной работы, с различным напряжением анода и тока в зависимости от модели.

Интересной деталью является то, что высоковольтный блок питания с обратной связью интегрирован с модулем управления генератором в одном устройстве, и имеет независимую систему диагностики и калибровки, в виде специального программного обеспечения. В модуле управления генератором сохраняется информация о ресурсе работы, выполнении прогрева трубки излучателя, напоминания о необходимости его проведения, как в ручном, так и в автоматическом режиме. Можно, например, не устанавливая генератор в интроскоп, предварительно поместив его в защитную камеру, подключиться к генератору с помощью любого ПК через интерфейсный кабель и производить диагностику и регулировку множества параметров рентгеновского генератора. Что очень удобно как при производстве, так и при возможном устранении неисправности.

Детекторные линейки

При выборе детекторных линеек, которые принимают ионизирующие излучение от рентгеновского генератора и формируют изображение проходящего через интроскоп объекта, мы использовали сцинсциляторные фотодиодные сборки известной финской компании Detection Tehnologies, фотодиоды этой компании применяют почти все ведущие мировые производители рентгеновских установок. В наших рентгенотелевизионных установках мы используем двухэнергетические фотодиодные сборки с размером пикселя 1,5 мм. Использование фотодиодных сборок с таким разрешением, в сочетании с программной обработкой, позволяет получить изображение с высокой разрешающей способностью. Сами диоды размещены на интерфейсных платах, на контактных разъемах, что позволяет их заменить в случае необходимости.

Интерфейсные платы с фотодиодными сборками размещаются в L-образных металлических детекторных линейках, которые изготавливаются на лазерных станках с высокой точностью, что позволяет сразу получить высокую точность размещения фотодиодных сборок на одной линии, без необходимости их предварительной грубой юстировки по лучу генератора. Плата контроллера сбора данных с фотодиодных сборок использована той же фирмы Detection Tehnologies, поскольку она имеет ряд преимуществ. Может делать автоматическую адресацию фотодиодных сборок (что очень удобно при сборке или замене, поскольку нет необходимости выставлять параметры адресации вручную), к тому же, имеет автоматическую регулировку уровня усиления сигналов, и обладает возможностью реализации адаптивной интерполяции неисправных фотодиодов (если в процессе эксплуатации один или несколько фотодиодов выходят из строя, система их автоматически исключает из работы, компенсируя их отсутствие программными методами, что позволяет не допускать появления темных полос и артефактов на дисплее интроскопа)

Контроллер и платы коммутации

При разработке основной платы управления установки мы исходили из того что все основные алгоритмы взаимодействия между компонентами системы (генератор, детекторные линейки, приводы конвейера, клавиатура, датчики) должны обрабатываться микропроцессором основной платы управления напрямую, без задействования основного компьютера интроскопа. Это значительно повышает надежность и устойчивость всей системы, так как работа исполнительных устройств не зависит от программного обеспечения установленного на управляющем компьютере интроскопа. Это также дает ряд других преимуществ, например, подключение клавиатуры управления к порту RS-485, а не к USB порту компьютера, позволяет при необходимости удлинять кабель клавиатуры на десятки и даже сотни метров. В результате была разработана плата управления с современным 32 битным ARM микропроцессором, осуществляющая слаженное взаимодействие всех компонентов и систем интроскопа.

Плата коммутации и управления периферийными устройствами обеспечивает подключение и коммутацию всех компонентов РТУ, на ней расположены различные колодки и разъемы подключения, защитные предохранители и коммутационные реле. Наличие отдельной платы коммутации и платы управления дает преимущество в виде возможности их дальнейшего улучшения и апгрейда не зависимо друг от друга. Обе платы размещены внутри интроскопа таким образом, чтобы техническому персоналу было удобно проводить любые работы по диагностике, обслуживанию и ремонту.

Наши установки не имеют в своем составе ИБП (источника бесперебойного питания), поскольку в нашей конструкции в нем нет необходимости, ввиду используемого программного обеспечения, о котором речь пойдет ниже. Как показывает опыт эксплуатации аналогичных установок других производителей с установленным ИБП, по прошествии 2-3 лет, батарея в ИБП деградирует, что вызывает неработоспособность самого ИБП, и следовательно, блокирует работу всего интроскопа. Однако это не значит, что наши установки не защищены от скачков напряжения питающей электросети. У нас установлена многоступенчатая защита из УЗИП (устройство защиты от импульсных перенапряжений), УЗО (устройство защитного отключения) и сдвоенного автоматического выключателя, развязывающего трансформатора, а также нескольких колодок с плавкими предохранителями (с индикацией перегорания).

Компьютер и монитор

Здесь наш принцип – применять мониторы и компьютеры только известных проверенных брендов, никаких “no name” и дешевых компонентов сомнительного качества. Никому не хочется иметь дело с постоянно ломающимися видеокартами, рассыпающимися жесткими дисками, сгорающими блоками питания и материнскими платами, ни нам, ни нашим клиентам. Только качественная и проверенная техника, которая будет работать весь срок эксплуатации РТУ. Мониторы – с большой диагональю и хорошим разрешением. Операторы, которые будут работать на наших установках, не должны напрягать зрение из-за небольшого экрана монитора или нечеткого изображения.

Конвейерная система

Конвейерная система, примененная в интроскопах RST, съемная. Такое решение позволяет легко устанавливать, а по мере износа менять, ленту конвейера. При этом использовать цельносварную ленту “в кольцо”, без необходимости использования размыкаемых лент с замком. Сама лента обладает антистатическими свойствами и высокой стойкостью к износу. Система регулировок позволяет регулировать натяжения и положения ленты в широком диапазоне. Съемный конвейер так же позволяет изготовить его длиннее, в случае такого требования у заказчика.

Приводы конвейерной системы – мотор-барабан, обратные и натяжные ролики, немецкого концерна INTERROLL. Компоненты этого производителя так же с успехом применяются во всем мире и пользуются заслуженной популярностью. Схема подключения мотор-барабанов оптимизирована для длительной, непрерывной работы, без перегрева электродвигателя.

Радиационная защита

При проектировании наших установок производился тщательный расчет радиационной защиты. Все параметры защиты от первичного рентгеновского излучения для зоны коллиматора, детекторных линеек, а так же рассеянного рентгеновского излучения для стенок туннеля, защитных шторок, были смоделированы, а затем проверены на практике в испытательной камере. Нам удалось не только соблюсти требуемые нормы санитарных правил и нормативов (ОСПОРБ-99/2010, НРБ99/2009): излучение в любой доступной точке в 10 см от внешней поверхности установки до уровня не более 2.5 мк3в/час, но и значительно снизить эти показатели, фактически до уровня естественного фона на большей части поверхностей установки, добившись гарантированной безопасности для операторов при работе с установкой.

Защитные шторки РТУ сделаны из специальной резины со свинцовым наполнением, состоят из трех или четырех рядов (в зависимости от мощности генератора), обеспечивая радиационную защиту и не препятствуют движению легкого багажа по ленте конвейера. Качество изготовления шторок на высоте, они не рвутся по прошествии времени, но даже в случае обрыва, они изготовлены и установлены по отдельности, что позволяет заменить одну полоску, без необходимости замены всей шторки.

Все съемные облицовочные панели установки оснащены концевыми выключателями, блокирующими рентгеновское излучение при снятии любой из панелей. На клавиатуре управления и корпусе установки размещены кнопки аварийного останова. Световые сигнальные табло большого размера – светодиодные, интегрированы в корпус интроскопа.

Программное обеспечение

При выборе операционной системы для компьютера интроскопа, мы остановили свой выбор на ядре Linux, поскольку это давало нам ряд преимуществ в отличие от других операционных систем. Это и устойчивость в работе, меньшее потребление вычислительных ресурсов, отсутствие необходимости в постоянных обновлениях, отсутствие вирусов, возможность быстрой установки, возможность безболезненного запуска системы при нештатном отключении питания установки, независимость от политики разработчика операционной системы. Мы намеренно не стали использовать защиту софта, привязанную к USB ключам защиты или МАС адресам материнской платы компьютера. На наш взгляд - это порочная практика, которая не позволяет оперативно, самостоятельно, заменить неисправный компьютер пользователю и быстро развернуть образ системы на новом ПК рентгентелевизионной установки.

Программное обеспечение управления интроскопом «СПЕКТРУМ» универсальное, для всех моделей установок, и легко конфигурируется под рентгеновские генераторы различной мощности, диодные линейки, размеры туннеля, одно- и двухракурсные установки.

Программное обеспечение состоит из нескольких модулей:

Основной экран – в нем отображается изображение сканируемого багажа, выводится информация о состоянии работы конвейера, рентгеновского генератора, уровне масштабирования, возможности по обработке изображений, дате/времени, сообщения связанные с работой системы.
Стоит обратить внимание, что все кнопки клавиатуры управления интроскопом дублированы на основном экране программы, что позволяет управлять установкой как с клавиатуры, так и с помощью обычной компьютерной мыши, а также подключаться дистанционно для удаленного управления. При необходимости можно установить сенсорный монитор и осуществлять управление с его помощью.

Обработка изображений – для идентификации предметов на изображении досматриваемого багажа, программное обеспечение имеет 14 типов фильтров, которые при совместном использовании позволяют получать до 3360 (!) различных методов обработки изображений.
Применены все известные стандартные режимы обработки изображений: инверсия яркости (негатив), фильтр неорганики, фильтр неорганики+, фильтр органики, фильтр органики+, черно-белое изображение, оптимизация контраста (или улучшение), гамма-коррекция, контурная резкость, четкость (общая резкость), сглаживание изображения, сверхглубокое/ глубокое/ низкое проникновение, отбор по чередованию атомной массы Z7 / Z8 / Z9.

Алгоритмы обработки геометрических размеров позволяют автоматически компенсировать геометрические искажения багажа, вне зависимости от его положения на ленте конвейера интроскопа. Так же можно делать общее или частичное масштабирование, как всего изображения, так и его отдельных участков. Любое изображение можно пометить как подозрительное.

Менеджер изображений и управление файлами.
ПО СПЕКТРУМ позволяет в полной мере управлять всем архивом изображений установки. Сохранять их в ручном и автоматическом режиме, производить отбор за период по дате и времени, просматривать изображения и применять к ним фильтры обработки; экспортировать их в файлы в формате BMP; JPG; PNG на внешние носители или галерею изображений TIP, импортировать изображения. По выбору пользователя может быть активирована функция автоматического сохранения файлов изображений в стандартном формате PNG в отдельной папке архивной памяти ПК с удаленным доступом к ней при подключении к сети Ethernet.

Автоматическое обнаружение – позволяет автоматически выделять на экране изображение взрывчатых веществ и наркотиков, оружие и боеприпасы. Данная функция имеет множество различных параметров настройки, позволяя настраивать ее под конкретные задачи обнаружения пользователя. Среди этих параметров и атомное число, контрастность, плотность материала, объем в пикселях. Конечно, настройка этих параметров сложная задача, и доступна только подготовленным специалистам. Но мы разработали стандартные алгоритмы автоматического обнаружения и методы настройки их параметров, доступные обычным пользователям наших интроскопов, которые по мнению многих экспертов показывают отличные результаты автоматического обнаружения.

Управление TIP - TIP (Проекция опасных предметов) позволяет оценить бдительность операторов по определению опасных предметов в изображениях досматриваемого багажа. Этот модуль позволяет накладывать фиктивные изображения опасных или запрещенных предметов из галереи TIP на проверяемые объекты в соответствии с правилами, определяемыми администратором интроскопа. Фиктивные изображения из библиотеки TIP помещаются на изображение самого объекта с учетом эффективного атомного номера и совпадения формы участка сканируемого объекта с образцом. Результатом является изображение с наложением материалов друг на друга. Раскраска и текстуры изображения максимально приближены к реальной ситуации, как если бы фиктивный предмет присутствовал в проверяемом объекте.

Отчеты – функция позволяет формировать отчеты по категориям:

• Рабочие отчеты - по использованию оборудования пользователем, персональной эффективности при распознавании TIP (распознавание TIP, персональная эффективность по группе TIP, персональная эффективность по одному TIP, не распознанные внесенные опасные и подозрительные объекты)
• Административные отчеты - позволяют получать данные по действиям выполненным пользователями системы. Содержат данные по имени, регистрации, группе, дате, времени входа / выхода из системы, действиях выполненных пользователями в их рабочее время, независимо от их статуса в системе: администратор, контролер, оператор, сервисный инженер.
• Сервисные отчеты - позволяют получать данные по техническому обслуживанию и выполненным действиям: имя, регистрация, группа, время входа / выхода из системы, тип действия (настройки, калибровки и корректировки), время выполнения изменения. Отчет по графику эмиссии рентгеновского генератора за определенного период. Отчет об отказах – содержит информацию о сбоях в оборудовании, включая отказ внутренней и внешней связи. Системный журнал - отображает информацию журнала, записанную системой (параметры отключения, отладки, сообщения и ошибки).

Диагностика системы – позволяет изменять системные настройки даты и времени, уровень протоколирования работы системы, выбор языка, управление пользователями, управление группами пользователей, настройкой клавиатуры, дополнительными фильтрами, настройкой подключения локальной сети, настройкой подключения принтера, настройкой резервного копирования данных. Можно так же сменить направление досмотра с одной стороны на другую с изменением направления движения ленты конвейера, перевернуть изображение, если сменилось направление досмотра или положение монитора, установить максимальный масштаб при использовании увеличения, установить параметры контурной резкости изображения, параметры объединения изображений при сканировании.

Различные диагностические режимы позволяют получать доступ к настройкам параметров сцинциляторных фотодиодных сборок, рентгеновского генератора, конвейера, платам управления и сбора данных.

Так же в системе предусмотрено множество возможностей по сетевой интеграции. Например, можно установить в компьютер модуль Wi-Fi, или подключившись по проводной локальной сети, управлять машиной через удаленный рабочий стол дистанционно.

Для обеспечения требований Постановления Правительства РФ №969 от 26.09.2016.г. для транспортной безопасности, предусмотрено подключение и передача данных о работе рентгенотелевизионной установки по протоколу ONVIF, в формате XML.

Обзор выпускаемых моделей интроскопов

На момент написания этой статьи мы освоили серийный выпуск четырех моделей интроскопов RST

«СПЕКТРУМ 5333» Интроскоп с размером туннеля шириной 53 см и высотой 33 см, генератором 90 кВ. Отличительной особенность является возможность размещения как на уровне пола, так и на специальной подставке или столе.	«СПЕКТРУМ 6040» Интроскоп с размером с размером туннеля шириной 60 см и высотой 42 см, генератором 150 кВ. Имеет верхнее расположение конвейера.
«СПЕКТРУМ 6575» Интроскоп с размером туннеля шириной 65 см и высотой 75 см, генератором 150 кВ. Имеет нижнее расположение конвейера, закрывающийся отсек с монитором и клавиатурой.	«СПЕКТРУМ 6575DV» Интроскоп с размером туннеля шириной 65 см и высотой 75 см, генератором 150 кВ. Имеет нижнее расположение конвейера, закрывающийся отсек с монитором и клавиатурой.

Заключение

Сегодня на российском рынке, присутствует множество различных производителей интроскопов, среди них и крупные мировые производители, и достойные российские производители, но в тоже время есть множество сомнительных производителей, продающих технику сомнительного качества и безопасности, которая разваливается в течение первого года эксплуатации. Некоторые заказчики, уже имевшие печальный опыт приобретения подобной техники, обращаясь к нам задают стандартный вопрос - у вас не подобная техника? На что мы можем с гордостью и уверенностью сказать - нет, это российская техника, воплотившая в себя лучшие мировые технологии и компоненты.

Интроскоп RST «СПЕКТРУМ 5333» в образовательном учреждении

Прошло уже более полутора лет с момента, когда первые из выпущенных нами интроскопов начали эксплуатироваться на объектах заказчиков, на многих – с круглосуточным режимом работы РТУ. И уже сейчас можно с уверенностью сказать, что наши замыслы по созданию интроскопов с высокими показателями по надежности сбылись, за этот период наша сервисная служба ни разу не направлялась на проведение гарантийного ремонта или устранения какой-либо проблемы.
Сочетание разумной цены, отличных характеристик обнаружения, надежности, сделало наши интроскопы привлекательными для многих наших клиентов, и не заставило их сомневаться в правильности сделанного выбора при покупке интроскопа RST, которые действительно являются оптимальным решением.