一种放射性固体废物桶检测装置的运动控制方法和系统

摘要

本申请提供了一种放射性固体废物桶检测装置的运动控制方法和系统，其中方法包括：将放射性固体废物桶划分为多个体素；沿轴向划分为多个检测层面；选取初始检测层面，确定过初始检测层面圆心且与竖直面垂直相交的交点为初始检测位置；根据该初始检测位置计算放射源和探测器的初始检测位置；根据放射性固体废物桶的初始检测位置和质量计算其运动轨迹；根据该运动轨迹、放射源和探测器的初始检测位置计算放射源和探测器的运动轨迹；根据各运动轨迹控制废物桶水平运动机构、放射源竖直运动机构、探测器竖直运动机构和探测器水平运动机构同步运行；检测放射性固体废物桶内的放射性核素。本申请的技术方案能够提高检测装置内各机构的协调性和检测效率。

说明书

技术领域

本申请涉及放射性物质检测技术领域，更为具体地说，涉及一种放射性固体废物桶检测装置的运动控制方法和系统。

背景技术

随着新能源技术的不断发展，核能作为一种高效率的新能源，被广泛应用于发电等领域。然而，在核能发电的过程中容易产生大量的中低放射性废物，这些中低放射性废物要求装桶、并根据放射性核素类型和活度等进行保存和运输。由于桶内的中低放射性废物具有放射性，因此，无损检测技术已成为桶内核素类型和核素活度的主要检测方法。

放射性固体废物桶的无损检测装置主要包括使用TGS(Tomographic GammaScanning，层析伽马扫描技术)和SGS(Segented Gamma Scanning分段丫扫描技术)的检测装置。其中，SGS技术相对简单，可认为是TGS技术的简化，对应地，SGS的无损检测装置的控制方法也可认为是TGS无损检测装置的控制方法的简化。上述放射性固体废物桶的检测装置需要对放射性固体废物桶进行水平方向和旋转角度的扫描以及上下分段扫描，而且各运动机构为分立结构，从而使得检测装置的各运动机构和检测器件的协调性不高，进而检测效率较低。

发明内容

本申请的目的是提供一种放射性固体废物桶检测装置的运动控制的技术方案，以解决背景技术中所介绍的现有技术中放射性固体废物桶检测装置的各运动机构和检测器件的协调性不高，检测效率较低的问题。

为了解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：

根据本申请的第一方面，提供了一种放射性固体废物桶检测装置的运动控制方法，其中，放射性固体废物桶检测装置包括放射源竖直运动机构以及放射源；探测器竖直运动机构、探测器水平运动机构以及探测器，所述放射源的准直孔与所述探测器的准直孔相互平行；设置于所述放射源竖直运动机构和探测器竖直运动机构之间的废物桶水平运动机构，所述废物桶水平运动机构的长边垂直于所述放射源和探测器所在的竖直面；以及滑动连接于所述废物桶水平运动机构的废物桶旋转平台；

所述放射性固体废物桶检测装置的运动控制方法，包括：根据所述放射性固体废物桶的体积将所述放射性固体废物桶划分为多个体素；沿轴向将所述放射性固体废物桶划分为多个检测层面，其中，每个检测层面包括多个体素；从所述多个检测层面中选取初始检测层面，确定过所述初始检测层面的圆心且与所述竖直面垂直相交直线的交点作为放射性固体废物桶的初始检测位置；根据所述放射性固体废物桶的初始检测位置，分别计算放射源的初始检测位置和探测器的初始检测位置，其中，所述放射性固体废物桶、放射源和探测器的初始检测位置水平共线；根据所述放射性固体废物桶的质量和初始检测位置，计算所述放射性固体废物桶的运动轨迹，其中，所述放射性固体废物桶的运动轨迹为所述初始检测层面的最外圈体素从体素原位移动至所述放射性固体废物桶的初始检测位置的运动轨迹；根据所述放射性固体废物桶的运动轨迹和放射源的初始检测位置计算放射源的运动轨迹，以及根据所述放射性固体废物桶的运动轨迹和探测器的初始检测位置计算所述探测器的运动轨迹；分别根据所述放射性固体废物桶、放射源和探测器的运动轨迹，控制所述废物桶水平运动机构、放射源竖直运动机构、探测器竖直运动机构和探测器水平运动机构同步运行，以使所述放射性固体废物桶、放射源和探测器分别同步移动至所述各自的初始检测位置；控制所述探测器检测所述放射性固体废物桶内的放射性核素。

可选地，所述控制探测器检测所述放射性固体废物桶内的放射性核素，包括：

控制所述放射源和探测器开启，以检测所述放射性固体废物桶内的放射性核素；

控制所述废物桶旋转平台按预设角度步进旋转；

每当所述废物桶旋转平台旋转一周时，控制所述废物桶水平运动机构向所述放射性固体废物桶的初始检测位置方向移动预定距离，重复执行所述控制废物桶旋转平台按预设角度步进旋转的步骤；

当所述初始检测层面的最内圈放射性核素检测完毕时，计算所述放射性固体废物桶的其他检测层面的初始检测位置，根据所述其他检测层面的初始检测位置同步调整所述废物桶旋转平台、放射源和探测器的位置，按预设顺序检测所述放射性固体废物桶内其他各个检测层面的放射性核素。

可选地，所述计算放射性固体废物桶的其他检测层面的初始检测位置，根据所述其他检测层面的初始检测位置同步调整所述废物桶旋转平台、放射源和探测器的位置，包括：

根据所述放射性固体废物桶的初始检测位置以及相邻检测层面之间的高度差，计算所述其他检测层面的初始检测位置；

根据所述其他检测层面的初始检测位置，计算所述放射源的检测点和探测器的检测点的位置，其中，所述其他检测层面的初始检测位置、放射源的检测点和探测器的检测点水平共线；

控制废物桶旋转平台、放射源竖直运动机构和探测器竖直运动机构同步运行，以使所述放射性固体废物桶、放射源和探测器分别同步移动至所述其他检测层面的初始检测位置、放射源的检测点和探测器的检测点。

可选地，所述根据放射性固体废物桶的初始检测位置和质量，计算所述放射性固体废物桶的运动轨迹，包括：

确定所述放射性固体废物桶的废物桶原点的位置，根据所述废物桶原点的位置以及初始检测层面的圆心与所述最外圈体素的中心点之间距离计算所述体素原位的位置；

根据所述体素原位的位置以及所述放射性固体废物桶的初始检测位置，计算所述放射性固体废物桶的运动距离；

根据所述放射性固体废物桶的运动距离和质量，计算所述放射性固体废物桶的运动时间和瞬时运动速度。

可选地，所述根据放射性固体废物桶的运动轨迹和放射源的初始检测位置计算放射源的运动轨迹，以及根据放射性固体废物桶的运动轨迹和探测器的初始检测位置计算探测器的运动轨迹，包括：

计算放射源原点与放射源的初始检测位置之间的距离；

根据所述放射性固体废物桶的运动时间以及所述放射源原点与放射源的初始检测位置之间的距离，计算所述放射源的瞬时运动速度；

以及，

计算探测器原点与探测器的初始检测位置之间的距离，其中，所述探测器原点与探测器的初始检测位置之间的距离包括探测器原点与探测器的初始检测位置之间的竖直距离、以及探测器原点和探测器的初始检测位置的水平距离；

根据所述放射性固体废物桶的运动时间和所述探测器原点与探测器的初始检测位置之间的竖直距离，计算所述探测器水平运动机构沿所述探测器竖直运动机构的瞬时运动速度；

根据所述放射性固体废物桶的运动时间和所述探测器原点与探测器的初始检测位置之间的水平距离，计算所述探测器沿所述探测器水平运动机构的瞬时运动速度。

根据本申请的第二方面，提供了一种放射性固体废物桶检测装置的运动控制系统，其中，放射性固体废物桶检测装置包括放射源竖直运动机构以及放射源；探测器竖直运动机构、探测器水平运动机构以及探测器，所述放射源的准直孔与所述探测器的准直孔相互平行；设置于所述放射源竖直运动机构和探测器竖直运动机构之间的废物桶水平运动机构，所述废物桶水平运动机构的长边垂直于所述放射源和探测器所在的竖直面；以及滑动连接于所述废物桶水平运动机构的废物桶旋转平台；

所述放射性固体废物桶检测装置的运动控制系统，包括：体素划分模块，用于根据所述放射性固体废物桶的体积将所述放射性固体废物桶划分为多个体素；层面划分模块，用于沿轴向将所述放射性固体废物桶划分为多个检测层面，其中，每个检测层面包括多个体素；层面选取模块，用于从所述多个检测层面中选取初始检测层面；检测位置确定模块，用于确定过所述初始检测层面圆心且与所述竖直面垂直相交的直线的交点作为放射性固体废物桶的初始检测位置；位置计算模块，用于根据所述放射性固体废物桶的初始检测位置，分别计算放射源的初始检测位置和探测器的初始检测位置，其中，所述放射性固体废物桶、放射源和探测器的初始检测位置水平共线；第一轨迹计算模块，用于根据所述放射性固体废物桶的质量和初始检测位置，计算所述放射性固体废物桶的运动轨迹，其中，所述放射性固体废物桶的运动轨迹为所述初始检测层面的最外圈体素从体素原位移动至所述放射性固体废物桶的初始检测位置的运动轨迹；第二轨迹计算模块，用于根据所述放射性固体废物桶的运动轨迹和放射源的初始检测位置计算放射源的运动轨迹，以及根据所述放射性固体废物桶的运动轨迹和探测器的初始检测位置计算所述探测器的运动轨迹；同步运行控制模块，用于分别根据所述放射性固体废物桶、放射源和探测器的运动轨迹，控制所述废物桶水平运动机构、放射源竖直运动机构、探测器竖直运动机构和探测器水平运动机构同步运行，以使所述放射性固体废物桶、放射源和探测器分别同步移动至所述各自的初始检测位置；检测控制模块，控制所述探测器检测所述放射性固体废物桶内的放射性核素。

可选地，所述检测控制模块，包括：

启动控制子模块，用于控制所述放射源和探测器开启，以检测所述放射性固体废物桶内的放射性核素；

旋转控制子模块，用于控制所述废物桶旋转平台按预设角度步进旋转；

移动控制子模块，用于每当所述废物桶旋转平台旋转一周时，控制所述废物桶水平运动机构向所述放射性固体废物桶的初始检测位置方向移动预定距离，重复执行所述控制废物桶旋转平台按预设角度步进旋转的步骤；

位置调整子模块，用于当所述初始检测层面的最内圈放射性核素检测完毕时，计算所述放射性固体废物桶的其他检测层面的初始检测位置，根据所述其他检测层面的初始检测位置同步调整所述废物桶旋转平台、放射源和探测器的位置；

核素检测子模块，用于按预设顺序检测所述放射性固体废物桶内其他各个检测层面的放射性核素。

可选地，所述位置调整子模块，包括：

第一位置计算子模块，用于根据所述放射性固体废物桶的初始检测位置以及相邻检测层面之间的高度差，计算所述其他检测层面的初始检测位置；

第二位置计算子模块，用于根据所述其他检测层面的初始检测位置，计算所述放射源的检测点和探测器的检测点的位置，其中，所述其他检测层面的初始检测位置、放射源的检测点和探测器的检测点水平共线；

运行控制子模块，用于控制废物桶旋转平台、放射源竖直运动机构和探测器竖直运动机构同步运行，以使所述放射性固体废物桶、放射源和探测器分别同步移动至所述其他检测层面的初始检测位置、放射源的检测点和探测器的检测点。

可选地，所述第一轨迹计算模块，包括：

废物桶原点位置确定子模块，用于确定所述放射性固体废物桶的废物桶原点的位置；

体素原位计算子模块，用于根据所述废物桶原点的位置以及初始检测层面的圆心与所述最外圈体素的中心点之间距离计算所述体素原位的位置；

第一运动距离计算子模块，用于根据所述体素原位的位置以及所述放射性固体废物桶的初始检测位置，计算所述放射性固体废物桶的运动距离；

时间速度计算子模块，用于根据所述放射性固体废物桶的运动距离和质量，计算所述放射性固体废物桶的运动时间和瞬时运动速度。

可选地，所述第二轨迹计算模块，包括：

第二运动距离计算子模块，用于计算放射源原点与放射源的初始检测位置之间的距离；

第一运动速度计算子模块，用于根据所述放射性固体废物桶的运动时间以及所述放射源原点与放射源的初始检测位置之间的距离，计算所述放射源的瞬时运动速度；

以及，

第三运动距离计算子模块，用于计算探测器原点与探测器的初始检测位置之间距离，其中，所述探测器原点与探测器的初始检测位置之间的距离包括探测器原点与探测器的初始检测位置之间的竖直距离，以及探测器原点和探测器的初始检测位置的水平距离；

第二运动速度计算子模块，用于根据所述放射性固体废物桶的运动时间以及所述探测器原点与探测器的初始检测位置之间的竖直距离，计算所述探测器水平运动机构沿所述探测器竖直运动机构的瞬时运动速度；

第三运动速度计算子模块，用于根据所述放射性固体废物桶的运动时间以及所述探测器原点与探测器的初始检测位置之间的水平距离，计算所述探测器沿所述探测器水平运动机构的瞬时运动速度。

通过上述工作过程可以得出，本申请提供的放射性固体废物桶检测装置的移动控制方案，通过确定放射性固体废物桶的初始检测位置，并通过该放射性固体废物桶的初始检测位置，确定放射源和探测器的初始检测位置，进而能够规划放射性固体废物桶、放射源和探测器的运动轨迹，从而能够根据放射性固体废物桶、放射源和探测器的运动轨迹，控制废物桶水平运动机构、放射源竖直运动机构、探测器竖直运动机构和探测器水平运动机构同步运行，以控制放射性固体废物桶、放射源和探测器同步移动至各自的初始检测位置。由于各个机构的控制过程均同步一次性进行，因此各个机构的协调性以及探测器的检测效率较高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本申请实施例示出的一种放射性固体废物桶检测装置的结构图；

图2是本申请实施例示出的一种放射性固体废物桶检测装置的运动关节的模拟结构图；

图3是本申请实施例示出的第一种放射性固体废物桶检测装置的运动控制方法的流程图；

图4是图3所示实施例示出的第一种运动轨迹计算方法的流程图；

图5是图3所示实施例示出的第二种运动轨迹计算方法的流程图；

图6是图3所示实施例示出的一种放射性核素检测方法的运动流程图；

图7是本申请实施例示出的第二种放射性固体废物桶检测装置的运动控制方法的流程图；

图8是本申请实施例示出的一种检测层面的体素划分的结构图；

图9是本申请实施例示出的一种放射性固体废物桶检测装置的运动控制系统的结构图；

图10是图9所示实施例示出的一种检测控制模块的结构图；

图11是图9所示实施例示出的一种第一轨迹计算模块的结构图；

图12是图9所示实施例示出的一种第二轨迹计算模块的结构图。

图1至图12中所示各结构与附图标记的对应关系如下：

1-放射源竖直运动机构、2-放射源、3-探测器竖直运动机构、4-探测器水平运动机构、5-探测器、6-废物桶水平运动机构、7-废物桶旋转平台。

具体实施方式

本申请实施例提供的放射性固体废物桶检测装置的运动控制方案，解决了背景技术中所介绍的核素检测装置的各运动机构和检测器件的协调性不高，进而检测效率低下的问题。另外，本申请下述各实施例提供的放射性固体废物桶检测装置的运动控制方法和系统适用于TGS技术，基于此方法进行的相关改进也适用于SGS技术的扫描方式，并在本申请的保护范围之内。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请实施例中的技术方案，并使本申请实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请实施例中的技术方案作进一步详细的说明。

请参见图1，图1为本申请实施例提供的一种放射性固体废物桶检测装置的结构示意图，如图1所示，该放射性固体废物桶检测装置包括：

放射源竖直运动机构1以及放射源2；放射源2位于放射源竖直运动机构1上，能够在驱动电机(图中未标记)的驱动下，沿着放射源竖直运动机构1竖直运动；

探测器竖直运动机构3、探测器水平运动机构4以及探测器5，探测器水平运动机构4位于探测器竖直运动机构3上，在驱动电机的驱动下，探测器水平运动机构4能够沿着探测器竖直运动机构3做竖直方向的运动；探测器5位于探测器水平运动机构4上，在驱动电机的驱动下，探测器5能够沿着探测器水平运动机构做水平方向的运动。其中，放射源2的准直孔与探测器5的准直孔相互平行；因此当放射源2与探测器5相互平齐时，探测器5能够检测到放射源2发出且经过放射性固体废物桶衰减后的射线。

设置于放射源竖直运动机构1和探测器竖直运动机构3之间的废物桶水平运动机构6，其中，废物桶水平运动机构6的长边垂直于放射源2和探测器5所在的竖直面。本实施例中的放射性固体废物桶检测装置还包括滑动连接于废物桶水平运动机构6的废物桶旋转平台7。

废物桶水平运动机构6设置于放射源竖直运动机构1和探测器竖直运动机构3之间，且长边垂直于放射源2和探测器5所在的竖直面，则废物桶水平运动机构6上的废物桶旋转平台7能够在驱动电机的驱动下沿着废物桶水平运动机构6的长边做垂直于上述竖直面的运动。从而能够将废物桶旋转平台7上的放射性固体废物桶移动至放射源2和探测器5之间进行检测。为了实现对放射性固体废物桶的各检测层面各部位放射性核素的检测，废物桶旋转平台7能够旋转，从而使得探测器5能够探测到放射性固体废物桶的每层检测层面各部位的放射性核素。

具体地，结合图2所示，为研究放射性固体废物桶的运动情况，可对放射性固体废物桶检测装置进行建系，以放射性固体废物桶位于上述废物桶水平运动机构末端时、放射性固体废物桶底面的圆心即废物桶旋转平台的圆心为坐标原点，以过坐标原点、且平行于废物桶水平运动机构的长边的直线为Y轴，以水平方向上垂直于上述废物桶水平机构的长边的直线为X轴，以过坐标原点的竖直方向的直线为Z轴。废物桶旋转平台7通过旋转关节a与废物桶水平运动机构6绕Z轴转动相连，且废物桶旋转平台7通过移动关节b与废物桶水平运动机构6沿Y轴滑动连接，放射源2通过移动关节c能够与放射源竖直运动机构1沿Z轴滑动连接，探测器水平运动机构4通过移动关节d能够与探测器竖直运动机构3沿Z轴滑动连接，探测器5通过移动关节e能够与探测器水平运动机构4沿X轴滑动连接。

由于放射源竖直运动机构1和探测器竖直运动机构3上放射源2和探测器水平运动机构4均能够上下移动，即沿Z轴方向移动；探测器5能够沿着探测器水平运动机构4做水平移动，即沿X轴方向移动；废物桶旋转平台7能够沿着废物桶水平运动机构6做垂直于放射源2和探测器5所在竖直面的前后移动，即沿Y轴方向移动；废物桶旋转平台7自身能够旋转，即绕Z轴旋转。因此，本申请实施例示出的放射性固体废物桶检测装置能够实现四自由度的核素检测。

请参见图3，图3为本申请实施例示出的一种放射性固体废物桶检测装置的运动控制方法的流程图，该运动控制方法用于控制图1所示的放射性固体废物桶检测装置。如图3所示，该放射性固体废物桶检测装置的运动控制方法包括以下步骤：

S110：根据放射性固体废物桶的体积将放射性固体废物桶划分为多个体素。

体素是放射性固体废物桶的体积元素，每个体素均占有相同大小的体积，在本申请实施例中也是检测放射性核素的最小单元。通过将放射性固体废物桶划分为多个体素，能够对放射性固体废物桶内的放射性核素进行精确细致的检测。

S120：沿轴向将放射性固体废物桶划分为多个检测层面，其中，每个检测层面包括多个体素。

在本申请实施例中通过将放射性固体废物桶划分为多个检测层面，在每次对检测层面内的放射性核素进行检测时，探测器和放射源均移动至与每个检测层面相同高度的位置。由于每个检测层面包括多个体素，在具体的核素检测时能够通过体素的位置来确定每个检测层面中需要进行核素检测的位置点。

如图8所示，放射性固体废物桶划分为多个检测层面，则每个检测层面为k层，每个检测层面的高为H，每个检测层面均可分割为i*j的多个矩阵，则每个体素的长乘宽为L*W，因此每个体素的体积为L*W*H。

S130：从多个检测层面中选取初始检测层面，确定过初始检测层面圆心且与竖直面垂直相交直线的交点作为放射性固体废物桶的初始检测位置。

在检测放射性固体废物桶内的放射性核素时，需要从放射性固体废物桶的初始检测层面开始检测，相应地，需要预先通过废物桶水平运动机构移动废物桶旋转平台，控制放射性固体废物桶移动至探测器和放射源之间；同时需要控制探测器和放射源移动至与该初始检测层面相平齐的位置，以开始对该初始检测层面内的放射性核素进行检测。优选地，该初始检测层面为放射性固体废物桶中所有检测层面中最下一层检测层面。

由于废物桶水平运动机构的长边垂直于放射源和探测器所在的竖直面，过初始检测层面圆心且与竖直面垂直相交的直线，是与废物桶水平运动机构的长边平行的，即与废物桶水平运动机构上废物桶旋转平台的移动方向相同。该垂直于竖直面的直线与竖直面的交点即初始检测位置。当放射性固体废物桶移动至该初始检测位置时，放射性固体废物桶的初始检测层面将位于移动至放射源和探测器之间，同时，由于放射源和探测器分别与初始检测层面相平齐，因此探测器能够对该检测层面上的放射性核素进行准确和快速检测。

S140：根据放射性固体废物桶的初始检测位置，分别计算放射源的初始检测位置和探测器的初始检测位置，其中，放射性固体废物桶、放射源和探测器的初始检测位置水平共线。

根据放射性固体废物桶的初始检测位置，能够计算放射源的初始检测位置和探测器的初始检测位置，进而能够控制放射源和探测器移动至与该初始检测层面相平齐的位置，从而能够控制探测器对放射源发出的、穿过该初始检测层面的放射性核素的射线进行快速检测。

S150：根据放射性固体废物桶的质量和初始检测位置，计算放射性固体废物桶的运动轨迹，其中，放射性固体废物桶的运动轨迹为初始检测层面的最外圈体素从体素原位移动至放射性固体废物桶的初始检测位置的运动轨迹。具体可选取最外圈体素的体素中心或体素重心从体素原位移动至放射性固体废物桶的初始检测位置的运动轨迹。

通过确定放射性固体废物桶的初始检测位置，能够确定放射性固体废物桶中初始检测层面的最外圈体素从体素原位至该初始检测位置的运动距离；通过确定放射性固体废物桶的质量，能够确定废物桶水平运动机构的负载，从而能够进一步计算放射性固体废物桶在废物桶水平运动机构上的移动过程中所需要的输出功率，进而计算出放射性固体废物桶的运动时间和瞬时运动速度，以控制放射性固体废物桶平稳移动至初始检测位置。其中，本实施例中的最外圈体素为初始检测层面中最靠近放射源和探测器所在竖直面的放射性体素。

结合图8所示，当初始检测层面的最外圈体素移动至放射性固体废物桶的初始检测位置时，最外圈体素中沿Y轴方向的体素，其中心点1将与初始检测位置重合。该沿Y轴方向的体素从体素原位移动至初始检测位置的轨迹即放射性固体废物桶的运动轨迹。

其中，放射性固体废物桶的运动轨迹包括放射性固体废物桶的运动距离、运动时间和瞬时运动速度。作为一种优选的实施例，如图4所示，步骤S150：根据放射性固体废物桶的初始检测位置和质量，计算放射性固体废物桶的运动轨迹，具体包括：

S151：确定放射性固体废物桶的废物桶原点的位置，根据废物桶原点的位置以及初始检测层面的圆心与最外圈体素的中心点之间距离计算体素原位的位置。

放射性固体废物桶的废物桶原点为放射性停留于预设的最初位置时废物桶中心点的位置，在确定该放射性固体废物桶的废物桶原点的位置时，能够根据废物桶原点的位置计算初始检测层面的圆心的位置，在得到初始检测层面的圆心的位置后，通过计算初始检测层面的圆心与最外圈体素的中心点之间距离，即能够计算出体素原位的位置，进而根据该体素原位的位置准确计算放射性固体废物桶至初始检测位置的运动距离。上述最外圈体素的中心点即为图8所示实施例中的初始检测层面的最外圈体素中沿Y轴的体素的中心点。

S152：根据体素原位的位置以及放射性固体废物桶的初始检测位置，计算放射性固体废物桶的运动距离。

从初始检测层面的最外层体素的体素原位至上述放射性固体废物桶的初始检测位置的距离，即放射性固体废物桶的运动距离。通过该距离能够控制废物桶水平运动机构准确运行，进而准确控制放射性固体废物桶的移动。

S153：根据放射性固体废物桶的运动距离和质量，计算放射性固体废物桶的运动时间和瞬时运动速度。

在计算得到放射性固体废物桶的运动距离后，根据放射性固体废物桶的质量并结合废物桶旋转平台的质量，能够得到废物桶水平运动机构的负载，通过该负载能够推动该放射性固体废物桶稳定运行的输出功率，进而计算放射性固体废物桶从体素原位运行至初始检测位置需要的运动时间，进而计算得到放射性固体废物桶的瞬时运动速度。

S160：根据放射性固体废物桶的运动轨迹和放射源的初始检测位置计算放射源的运动轨迹，以及根据放射性固体废物桶的运动轨迹和探测器的初始检测位置计算探测器的运动轨迹。

在本申请实施例中，放射性固体废物桶、放射源和探测器均同步运行，因此探测器、放射源与放射性固体废物桶的运动时间均相同。通过根据放射性固体废物桶的运动轨迹，能够准确确定放射性固体废物桶的运动时间。通过该放射性固体废物桶的运动时间以及放射源的初始检测位置，能够计算放射源从放射源原点移动至放射源的初始检测位置的运动距离和运动速度；并且通过放射性固体废物桶的运动时间和探测器的初始检测位置，能够计算探测器从探测器原点移动至探测器的初始检测位置的运动距离和运动速度，进而能够实现放射性固体废物桶、放射源和探测器的协调同步运行。其中，优选地，放射源的初始检测位置为放射源的准直孔的初始检测位置，探测器的初始检测位置具体为探测器的准直孔的初始检测位置。

S170：分别根据放射性固体废物桶、放射源和探测器的运动轨迹，控制废物桶水平运动机构、放射源竖直运动机构、探测器竖直运动机构和探测器水平运动机构同步运行，以使放射性固体废物桶、放射源和探测器分别同步移动至各自的初始检测位置。

通过控制废物桶水平运动机构、放射源竖直运动机构、探测器竖直运动机构和探测器水平运动机构同步运行，能够控制放射性固体废物桶、放射源和探测器同步移动至各自的初始检测位置，从而实现对放射性固体废物桶、放射源和探测器的协调同步运行。

与放射性固体废物桶的运动轨迹相同，放射源的运动轨迹包括放射源的运动距离、运动时间和瞬时运动速度；并且探测器的运动轨迹包括探测器的运动距离、运动时间和瞬时运动速度。作为一种优选的实施例，如图5所示，步骤S170：根据放射性固体废物桶的运动轨迹和放射源的初始检测位置计算放射源的运动轨迹，以及根据放射性固体废物桶的运动轨迹和探测器的初始检测位置计算探测器的运动轨迹，具体包括：

S171：计算放射源原点与放射源的初始检测位置之间的距离。

S172：根据放射性固体废物桶的运动时间以及放射源原点与放射源的初始检测位置之间的距离，计算放射源的瞬时运动速度。

在本申请实施例中，由于放射性固体废物桶、放射源和探测器均同步运行，因此放射性固体废物桶的运动时间即放射源的运动时间，在计算得到放射源原点与放射源的初始检测位置之间的距离后，结合上述放射性固体废物桶的运动时间，能够规划放射源的在各个时刻的瞬时运动速度，从而保证放射源沿放射源竖直运动机构平稳运行。以及，

S173：计算探测器原点与探测器的初始检测位置之间的距离，其中，探测器原点与探测器的初始检测位置之间的距离包括探测器原点与探测器的初始检测位置之间的竖直距离，以及探测器原点和探测器的初始检测位置的水平距离。

S174：根据放射性固体废物桶的运动时间以及探测器原点与探测器的初始检测位置之间的竖直距离，计算探测器水平运动机构沿探测器竖直运动机构的瞬时运动速度。

由于放射性固体废物桶、放射源和探测器均同步运行，因此放射性固体废物桶的运动时间即探测器的运动时间；并且由于探测器的运动机构包括探测器竖直运动机构与探测器水平运动机构两部分，因此需要计算探测器原点与探测器的初始检测位置之间的竖直距离以及探测器原点和探测器的初始检测位置的水平距离。在计算得到探测器原点与探测器的初始检测位置之间的竖直距离后，结合放射性固体废物桶的运动时间，即能够规划探测器水平运动机构沿探测器竖直运动机构的瞬时运动速度，以协调探测器在竖直方向上与放射性固体废物桶同步平稳运行。

S175：根据放射性固体废物桶的运动时间以及探测器原点与探测器的初始检测位置之间的水平距离，计算探测器沿探测器水平运动机构的瞬时运动速度。

在计算探测器原点与探测器的初始检测位置之间的水平距离后，根据该水平距离以及放射性固体废物桶的运动时间，能够计算探测器沿探测器水平运动机构的瞬时运动速度，从而协调探测器水平运动机构控制探测器在水平方向上与放射性固体废物桶同步平稳运行。

S180：控制探测器检测放射性固体废物桶内的放射性核素。

本申请实施例提供的放射性固体废物桶检测装置的运动控制方法，通过确定放射性固体废物桶的初始检测位置，并通过该放射性固体废物桶的初始检测位置确定放射源和探测器的初始检测位置，进而能够规划放射性固体废物桶、放射源和探测器的运动轨迹，从而能够根据放射性固体废物桶、放射源和探测器的运动轨迹，控制废物桶水平运动机构、放射源竖直运动机构、探测器竖直运动机构和探测器水平运动机构同步运行，以控制放射性固体废物桶、放射源和探测器同步移动至各自的初始检测位置。由于各个机构的控制过程均协调控制且同步进行，因此各个机构的协调性以及探测器的检测效率较高。

作为一种优选的实施例，如图6所示，图3所示实施例中的步骤S180：控制探测器检测放射性固体废物桶内的放射性核素，包括以下步骤：

S181：控制放射源和探测器开启，以检测放射性固体废物桶内的放射性核素。

在初始检测层面的最外圈体素的体素中心点移动至该初始检测位置后，放射源和探测器开启后，放射源发出的射线，能够经过位于初始检测位置的放射性核素，因此探测器能够接收该经过位于初始检测位置的放射性核素衰减的射线，通过检测该射线，即能够检测放射性固体废物桶内位于该初始检测位置的放射性核素。

S182：控制废物桶旋转平台按预设角度步进旋转。

在探测器检测初始检测层面的最外圈体素的放射性核素时，通过控制废物桶旋转平台按预设角度步进旋转，初始检测层面的最外圈各体素包含的放射性核素均能够被检测到，进而实现初始检测层面的最外圈体素的内所有放射性核素的检测。

S183：每当废物桶旋转平台旋转一周时，控制废物桶水平运动机构向放射性固体废物桶的初始检测位置方向移动预定距离，重复执行控制废物桶旋转平台按预设角度步进旋转的步骤。

通过每当废物桶旋转平台旋转一周时，控制废物桶水平运动机构向放射性固体废物桶的初始检测位置方向移动预定距离，然后再次控制废物桶旋转平台步进旋转，能够使得放射性固体废物桶的初始检测层面的各圈体素由外圈到内圈均得到检测，其中，上述废物桶水平运动机构所移动的预定距离为相邻两体素中心点的间隔距离。

S184：当初始检测层面的最内圈核素检测完毕时，计算放射性固体废物桶的其他检测层面的初始检测位置，根据其他检测层面的初始检测位置同步调整废物桶旋转平台、放射源和探测器的位置，按预设顺序检测放射性固体废物桶内其他各个检测层面的放射性核素。

通过计算放射性固体废物桶的其他检测层面的初始检测位置，能够根据其他检测层面的初始检测位置同步调整废物桶旋转平台、放射源和探测器的位置，从而检测放射性固体废物桶的各检测层面的放射性核素，实现整个放射性固体废物桶的所有放射性核素的整体检测。

其中，步骤S184：计算放射性固体废物桶内其他检测层面的初始检测位置，根据其他检测层面的初始检测位置同步调整废物桶旋转平台、放射源和探测器的位置，包括：

根据放射性固体废物桶的初始检测位置以及相邻检测层面之间的高度差，计算其他检测层面的初始检测位置；其中相邻检测层面之间的高度差为相邻检测层面的中心点之间的距离；

放射性固体废物桶中所有检测层面的初始检测位置均竖直对齐，因此，在对放射性固体废物桶的各个检测层面内的放射性核素进行检测时，根据初始检测层面的初始检测位置以及相邻检测层面之间的高度差，即可得到其他检测层面的初始检测位置。例如：根据放射性固体废物桶的最下端的初始检测层面的初始检测位置的坐标加上相邻检测层面之间高度差，即可得到放射性固体废物桶下端第二层检测层面的初始检测位置的坐标。

根据其他检测层面的初始检测位置，计算放射源的检测点和探测器的检测点的位置；其中，其他检测层面的初始检测位置以及放射源和探测器的检测点水平共线；

放射源的检测点和探测器的检测点均与所述其他检测层面的初始检测位置水平共线，通过计算放射源的检测点和探测器的检测点的位置，然后控制放射源和探测器移动至各自的检测点，能够通过探测器检测其他检测层面内的各放射性核素。

控制废物桶旋转平台、放射源竖直运动机构和探测器竖直运动机构同步运行，以使放射性固体废物桶、放射源和探测器分别运动至其他检测层面的初始检测位置、放射源的检测点和探测器的检测点；

在计算其他检测层面的初始检测位置以及放射源和探测器的检测点后，通过控制废物桶旋转平台、放射源竖直运动机构和探测器竖直运动机构同步运行，能够使得放射性固体废物桶、放射源和探测器分别移动至各自的检测点，从而实现对所述其他检测层面内放射性核素的检测；其中，放射性固体废物桶的检测过程中，该其他检测层面的最外圈体素的体素中心点首先移动至该初始检测位置，控制废物桶旋转平台旋转，以检测上述其他检测层面中最外圈所有体素，在其他检测层面的最外圈体素的所有放射性核素均检测完毕后，再控制废物桶水平移动平台向前移动预定距离，重复执行上述步骤，以由外至内检测其他检测层面的各圈体素。

作为一种优选的实施例，请参见图7，图7为本申请一示例性实施例示出的一种核素检测装置的运动控制方法的流程图，结合图1、图2、图7和图8所示内容，图7所示的运动控制方法，包括以下步骤：

S701：初始化核素检测装置的各个运动机构，在初始化的过程中，首先将放射性固体废物桶沿竖直方向分为k层，即体素的高为H，剖面分割为i*j矩阵，即体素的长乘宽为L*W，当初始化完毕后，开始启动核素检测装置。

S702：控制图2所示的a、b、c、d和e各关节分别回归原点，即控制废物桶旋转平台、废物桶水平运动机构、放射源竖直运动机构、探测器竖直运动机构和探测器水平运动机构回归各自的初始位置。

S703：获取体素的体积L*W*H。

S704：推导Y轴体素中心点坐标集(0，y_j，z_k)，该体素中心点坐标集，即放射性固体废物桶在初始检测位置时，最外圈体素的中心点。

S705：推导放射源坐标集(x_1i，y_j，z_k)，该放射源坐标集与体素中心点坐标集平齐，即在同一平行于X轴的水平直线上。

S706：推导探测器坐标集(x_2i，y_j，z_k)，其中，探测器坐标集与体素中心点坐标集平齐。

S707：测量放射性固体废物桶的质量。

S708：分别规划线性关节b、c、d、e运动轨迹；具体地，根据放射性固体废物桶的质量，和体素中心点坐标集(0，y_j，z_k)，规划旋转关节a和线性关节b的运动轨迹；根据体素中心点坐标集(0，y_j，z_k)，规划线性关节c、d和e的运动轨迹。

S709：放射源和探测器沿Z轴运动至各自的测点，即各自的初始检测位置。

S710：探测器沿X轴运动，以调整探测器检测距离。

S711：废物桶旋转平台沿废物桶水平运动机构的Y轴运动至测点，该测点即初始检测位置(0，y_j，z_k)。

S712：废物桶旋转平台绕Z轴步进旋转，同时开启探测器的检测模式。

S713：判断废物桶旋转平台是否旋转360度；若是，则执行步骤S714；若否，则返回执行步骤S712。

S714：控制废物桶旋转平台向前移动[0，W，0]，运动至测点2，即放射源准直孔和探测器准直孔的水平连线穿过测点2；然后判断当前测点是否等于j/2或j/2+1；若是则执行步骤S715；若否，则返回执行步骤S711。通过该方法，检测完毕第一检测层面的所有核素。

S715：判断第k层是否检测完毕；若是，则执行步骤S716；若否，则返回执行步骤S709。

S716：控制a、b、c、d和e关节分别回归原点，即控制废物桶旋转平台、废物桶水平运动机构、放射源竖直运动机构、探测器竖直运动机构和探测器水平运动机构回归各自的初始位置。

另外，本申请上述实施例提供的放射性固体废物桶检测装置的运动控制方法，是使用直角坐标为例进行定位和运动控制的，相应地，使用极坐标进行定位和运动控制的方法也在本申请的保护范围之内。

基于同一申请构思，本申请实施例还提供了一种放射性固体废物桶检测装置的运动控制系统，由于系统对应的方法是本申请实施例中的放射性固体废物桶检测装置的运动控制方法，并且该系统解决问题的原理与方法相似，因此该系统的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

请参见图9，图9为本申请实施例提供的一种放射性固体废物桶检测装置的运动控制系统结构示意图，本实施例提供的运动控制系统用于控制图1所示的放射性固体废物桶检测装置，如图9所示，该放射性固体废物桶检测装置的运动控制系统，包括：

体素划分模块901，用于根据放射性固体废物桶的体积将放射性固体废物桶划分为多个体素；

层面划分模块902，用于沿轴向将放射性固体废物桶划分为多个检测层面，其中，每个检测层面包括多个体素；

层面选取模块903，用于从多个检测层面中选取初始检测层面；

检测位置确定模块904，用于确定过初始检测层面圆心且与竖直面垂直相交直线的交点作为放射性固体废物桶的初始检测位置；

位置计算模块905，用于根据放射性固体废物桶的初始检测位置，分别计算放射源的初始检测位置和探测器的初始检测位置，其中，放射性固体废物桶、放射源和探测器的初始检测位置水平共线；

第一轨迹计算模块906，用于根据放射性固体废物桶的质量和初始检测位置，计算放射性固体废物桶的运动轨迹，其中，放射性固体废物桶的运动轨迹为初始检测层面的最外圈体素从体素原位移动至放射性固体废物桶的初始检测位置的运动轨迹；

第二轨迹计算模块907，用于根据放射性固体废物桶的运动轨迹和放射源的初始检测位置计算放射源的运动轨迹，以及根据放射性固体废物桶的运动轨迹和探测器的初始检测位置计算探测器的运动轨迹；

同步运行控制模块908，用于分别根据放射性固体废物桶、放射源和探测器的运动轨迹，控制废物桶水平运动机构、放射源竖直运动机构、探测器竖直运动机构和探测器水平运动机构同步运行，以使放射性固体废物桶、放射源和探测器分别同步移动至各自的初始检测位置；

检测控制模块909，控制探测器检测放射性固体废物桶内的放射性核素。

本申请实施例提供的放射性固体废物桶检测装置的运动控制系统，通过确定放射性固体废物桶的初始检测位置，并通过该放射性固体废物桶的初始检测位置，确定放射源和探测器的初始检测位置，进而能够规划放射性固体废物桶、放射源和探测器的运动轨迹，从而能够根据放射性固体废物桶、放射源和探测器的运动轨迹，控制废物桶水平运动机构、放射源竖直运动机构、探测器竖直运动机构和探测器水平运动机构同步运行，以控制放射性固体废物桶、放射源和探测器同步移动至各自的初始检测位置。由于各个机构的控制过程均同步一次性进行，因此各个机构的协调性以及探测器的检测效率较高。

其中，如图10所示，图9所示实施例中的检测控制模块909，包括：启动控制子模块9091，用于控制放射源和探测器开启，以检测放射性固体废物桶内的放射性核素；

旋转控制子模块9092，用于控制废物桶旋转平台按预设角度步进旋转；

移动控制子模块9093，用于每当废物桶旋转平台旋转一周时，控制废物桶水平运动机构向废物桶的初始检测位置方向移动预定距离，重复执行控制废物桶旋转平台按预设角度步进旋转的步骤；

位置调整子模块9094，用于当初始检测层面的最内圈放射性核素检测完毕时，计算放射性固体废物桶的其他检测层面的初始检测位置，根据其他检测层面的初始检测位置同步调整废物桶旋转平台、放射源和探测器的位置；

核素检测子模块9095，用于按预设顺序检测放射性固体废物桶内其他各个检测层面的放射性核素。其中，位置调整子模块9094，包括：第一位置计算子模块，用于根据放射性固体废物桶的初始检测位置以及相邻检测层面之间的高度差，计算其他检测层面的初始检测位置；第二位置计算子模块，用于根据其他检测层面的初始检测位置，计算放射源的检测点和探测器的检测点的位置；其中，其他检测层面的初始检测位置、放射源和探测器的检测点水平共线；运行控制子模块，用于控制废物桶旋转平台、放射源竖直运动机构和探测器竖直运动机构同步运行，以使放射性固体废物桶、放射源和探测器分别移动至其他检测层面的初始检测位置、放射源的检测点和探测器的检测点。

作为一种优选的实施例，如图11所示，图9所示实施例提供的第一轨迹计算模块906，包括：废物桶原点位置确定子模块9061，用于确定放射性固体废物桶的废物桶原点的位置；体素原位计算子模块9062，用于根据废物桶原点的位置以及初始检测层面的圆心与最外圈体素的中心点之间距离计算体素原位的位置；第一运动距离计算子模块9063，用于根据体素原位的位置以及放射性固体废物桶的初始检测位置，计算放射性固体废物桶的运动距离；时间速度计算子模块9064，用于根据放射性固体废物桶的运动距离和质量，计算放射性固体废物桶的运动时间和瞬时运动速度。

作为一种优选的实施例，如图12所示，图9所示实施例中的第二轨迹计算模块907，包括：第二运动距离计算子模块9071，用于计算放射源原点与放射源的初始检测位置之间的距离；

第一运动速度计算子模块9072，用于根据放射性固体废物桶的运动时间以及放射源原点与放射源的初始检测位置之间的距离，计算放射源的瞬时运动速度；以及，

第三运动距离计算子模块9073，用于计算探测器原点与探测器的初始检测位置之间距离，其中，探测器原点与探测器的初始检测位置之间的距离包括探测器原点与探测器的初始检测位置之间的竖直距离，以及探测器原点和探测器的初始检测位置的水平距离；

第二运动速度计算子模块9074，用于根据放射性固体废物桶的运动时间和探测器原点与探测器的初始检测位置之间的竖直距离，计算探测器水平运动机构沿探测器竖直运动机构的瞬时运动速度；

第三运动速度计算子模块9075，用于根据放射性固体废物桶的运动时间和探测器原点与探测器的初始检测位置之间的水平距离，计算探测器沿探测器水平运动机构的瞬时运动速度。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。

以上所述的本申请实施方式，并不构成对本申请保护范围的限定。任何在本申请的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。