УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ НЕДОЗВОЛЕННЫХ ПРЕДМЕТОВ ИЛИ МАТЕРИАЛОВ, СПРЯТАННЫХ В ОБУВИ
DETECTION DEVICE OF DETECTION UNAUTHORIZED OBJECTS OR MATERIALS HIDDEN IN SHOES

Настоящее изобретение относится к области устройств обнаружения, предназначенных для обнаружения недозволенных предметов или веществ в зоне с защищенным доступом.
На сегодняшний день существует необходимость в надежном контроле и предотвращении попыток внесения в зону, требующую особой защиты, или вынесения из указанной зоны некоторых продуктов, к которым, помимо прочего, относятся, например, взрывчатые вещества.
Связанные с этим проблемы касаются целого ряда ситуаций, которые, в частности, охватывают попытки внесения продуктов в охраняемую зону, например, магазин, школу, железнодорожную станцию, общественную или частную организацию, или попытки вынесения продуктов за пределы ограниченного периметра, например, в случае кражи в коммерческой организации или на охраняемом участке.
В результате, в настоящее время отдельные личности, которые пытаются обманным путем вынести продукт из охраняемой зоны или внести такой продукт, часто используют обувь для того, чтобы спрятать указанный продукт.
Это явление связано по существу с тем, что контролировать данную зону визуально или вручную затруднительно.
Заявителем настоящей заявки уже были предложены устройства, тип которых проиллюстрирован на фиг. 1, причем они содержат раму 1, имеющую:
- опорное основание 10, образованное прямоугольной подставкой в виде ступеньки, плоская верхняя поверхность которой имеет рисунок или отпечаток 12 ноги и ограничитель 14, выполненные с возможностью приема и размещения одной обутой ноги человека,
- две симметричные боковые панели 20, вмещающие в себя средства обнаружения, и
- информационный модуль 30.
Примеры устройства, проиллюстрированного на фиг. 1, раскрыты в документах FR 2860631, EP 1574879, FR 2889338 и FR 2911212.
Вышеупомянутые средства обнаружения, раскрытые в указанных документах, могут быть образованы металлоискательными обмотками, средствами отбора проб в виде всасывающих сопел, для отбора проб пара или следов частиц, например, наркотиков или взрывчатых веществ, анализирующими средствами, основанными на ядерно-магнитном резонансе и содержащими, например, кольца Гельмгольца, или даже анализирующими средствами комплексного импеданса или устройствами обнаружения радиоактивного излучения.
Несмотря на вклад, который вносят устройства, известные из вышеупомянутых документов, на некоторых режимных объектах по-прежнему существует ограничение и людям, покидающим объект или допускаемым на объект, предлагают снять обувь с тем, чтобы повысить качество осмотра. Но, несмотря на принуждение и неудобства, которые вызывает подобная ситуация, визуальный осмотр снятой обуви не всегда обеспечивает абсолютно надежную проверку. На самом деле, привлекаемые к осмотру сотрудники не в состоянии определить, спрятан ли какой-либо предмет или вещество во внутренней полости обуви, к которой не предусмотрен прямой доступ, в частности, в подошве обуви.
Таким образом, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить новое средство для повышения надежности обнаружения предметов, продуктов или веществ, которые могут быть спрятаны в обуви.
Задача настоящего изобретения решена посредством устройства, содержащего комбинацию из следующего:
- опорного основания, выполненного с возможностью приема по меньшей мере одной обутой ноги человека, подлежащего проверке,
- средств излучения микроволн и средств приема микроволн, выполненных с возможностью установки, соответственно, с обеих сторон подошвы обуви,
- средств измерения ширины элемента, вставленного между средствами излучения/приема микроволн,
- средств анализа по меньшей мере одного параметра времени передачи между средствами излучения/приема микроволн и/или амплитуды сигнала, переданного между средствами излучения/приема микроволн, и
- средств стандартизации вышеупомянутого анализа относительно размерной единицы стандартной ширины, на основании ширины, полученной с помощью средств измерения ширины.
Согласно другим предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения:
- частота микроволн, испускаемых излучателями, находится в диапазоне от 5 ГГц до 30 ГГц, предпочтительно - от 12 ГГц до 20 ГГц,
- устройство содержит множество средств излучения/приема микроволн, распределенных по длине опорного основания,
- средство измерения ширины элемента, вставленного между средствами излучения/приема микроволн, содержит инфракрасный излучатель/приемники, выполненный с возможностью измерения времени двунаправленного распространения между инфракрасным излучателем и сопряженным инфракрасным приемником,
- устройство содержит множество инфракрасных средств излучения/приема,
- устройство также содержит средство измерения электрической емкости, возникающей между нижней поверхностью подошвы и ногой, или, по существу, электрической емкости, создаваемой подошвой обуви, расположенной на опорном основании, для определения толщины этой подошвы,
- устройство также содержит средство, предпочтительно основанное на микроволновом излучении и выполненное с возможностью обнаружения в подошве расслоения в результате вертикального наложения путем обнаружения последовательных отраженных сигналов после испускания волн в направлении подошвы,
- устройство содержит переходное микроволновое соединительное средство, вставленное между микроволновыми преобразователями и пластинчатой опорой для ноги,
- переходное средство содержит пирамиду, предусмотренную в каждом конусе, связанном с микроволновым преобразователем, и содержащую материал с пластинчатой опорой для ноги,
- устройство также содержит средство стандартизации сигнала, создаваемого средством обнаружения вертикального расслоения, на основании сигнала, характеризующего расчетную высоту подошвы,
- устройство содержит ручки, расположенные в верхней части панелей, прикрепленных к опорному основанию,
- указанные ручки содержат электроды,
- предусмотрен электрический генератор, соединенный последовательно с указанными ручками и электродами, расположенными на опорном основании,
- электрический генератор выполнен с возможностью создания напряжения порядка 1 вольта,
- средства излучения микроволн и сопряженные средства приема микроволн, расположенные, соответственно, с обеих сторон подошвы обуви, выполнены с возможностью обнаружения в средствах приема сигнала, поступающего из средств излучения, расположенных прямо напротив, и сигнала, поступающего от средств излучения, расположенных наклонно относительно средств приема,
- устройство содержит несколько групп средств обнаружения, каждая из которых содержит несколько средств обнаружения, распределенных территориально одинаково для всех указанных групп средств обнаружения,
- опорное основание содержит подставку в виде ступеньки, на которую нанесена разметка положения обуви, и две боковые панели,
- основание предпочтительно выполнено с возможностью приема одной ноги человека, подлежащего проверке,
- устройство дополнительно содержит вспомогательное анализирующее средство, выбранное из группы, включающей в себя: металлоискательные обмотки, средства отбора проб пара или следов частиц, анализирующие средства методом ядерного магнитного резонанса, средства анализа комплексного импеданса и/или средства обнаружения радиоактивного излучения.
Настоящее изобретение относится к способу анализа сигналов, поступающих из различных средств согласно настоящему изобретению, для генерирования аварийного сигнала в случае обнаружения аномалии.
Согласно первому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, способ включает в себя по меньшей мере один этап стандартизации амплитуды результирующих сигналов, например, амплитуды поглощения микроволн горизонтальной полосой подошвы или времени распространения микроволн в такой горизонтальной полосе подошвы, в виде функции второго измерения, например, измерения ширины подошвы, или даже, например, распределения по времени отраженных сигналов, которые распространяются вертикально, как функция измерения высоты подошвы.
Согласно другому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения способ предусматривает использование по меньшей мере двух из следующих измерений: измерение амплитуды поглощения микроволн горизонтальной полосой подошвы, измерение времени распространения микроволн в горизонтальной полосе подошвы, измерение ширины горизонтальной полосы подошвы, измерение высоты подошвы посредством емкостного средства или посредством анализа изображения, сделанного системой обработки изображений, обнаружения вертикального расслоения подошвы путем обнаружения отраженных микроволн, проходящих вертикально в подошву.
Другие признаки, задачи и преимущества настоящего изобретения станут понятны из приведенного ниже подробного описания со ссылкой на прилагаемые чертежи, которые представлены в качестве неограничивающих примеров, где:
- на фиг. 1 показано устройство обнаружения, известное из уровня техники;
- на фиг. 2 показана общая структура устройства согласно настоящему изобретению;
- на фиг. 3 представлен вид, аналогичный виду с фиг. 2, причем показана общая структура средств излучения/приема микроволн согласно настоящему изобретению, выполненных с возможностью установки с обеих сторон подошвы обуви в горизонтальном направлении;
- на фиг. 4 проиллюстрирован один из возможных вариантов осуществления средств излучения/приема микроволн с фиг. 3;
- на фиг. 5 представлен вид, аналогичный виду с фиг. 2, на котором более точно проиллюстрирована структура инфракрасных средств излучения согласно настоящему изобретению для обнаружения ширины элемента, вставленного между средствами излучения/приема микроволн;
- на фиг. 6 схематично показана структура электродов, предусмотренных на отпечатке ноги, предусмотренном на верхней поверхности основания;
- на фиг. 7 представлен вид, аналогичный виду с фиг. 2, на котором проиллюстрировано функционирование устройства при емкостном измерении;
- на фиг. 8 схематично показан частный вариант осуществления средства, основанного на микроволновом излучении и выполненного с возможностью обнаружения в подошве расслоения в результате вертикального наложения, путем обнаружения последовательных отраженных сигналов после испускания волн в направлении подошвы;
- на фиг. 9 схематично проиллюстрировано влияние стандартизации согласно настоящему изобретению на сигнал, поступающий из средств излучения микроволн и средств приема микроволн, расположенных, соответственно, с обеих сторон подошвы обуви; на фиг. 9а схематично проиллюстрирован профиль подошвы обуви, изготовленной из однородного материала; на фиг. 9b проиллюстрирована кривая времени передачи, измеренного с помощью микроволновых излучателей/приемников; на фиг. 9с проиллюстрирована кривая поглощения, измеренного с помощью тех же самых средств излучения/приема микроволн, на фиг. 9d проиллюстрирована кривая измерения ширины, полученная с помощью инфракрасных средств излучения/приема, а на фиг. 9е и 9f проиллюстрированы кривые времени передачи и поглощения, основанные на фиг. 9b и 9с, но после стандартизации на размерную единицу на основании кривых с фиг. 9d;
- на фиг. 10 представлены виды, соответствующие видам с фиг. 9, для другого профиля подошвы обуви;
- на фиг. 11 представлены виды, соответствующие видам с фиг. 9, для подошвы обуви, в которой находится недозволенное тело;
- на фиг. 12 схематично показана электрическая цепь управления устройства согласно настоящему изобретению;
- на фиг. 13 частично в аксонометрии показано основание системы согласно настоящему изобретению;
- на фиг. 14, 15 и 16, соответственно, на виде сверху, частично в продольном разрезе и частично в поперечном разрезе показана система согласно настоящему изобретению;
- на фиг. 17, 18 и 19, соответственно, на виде сверху, в вертикальном разрезе и в аксонометрии показано микроволновое переходное соединительное средство согласно настоящему изобретению;
- на фиг. 20, 21 и 22 проиллюстрирована стандартизация сигнала, полученного на выходе вертикального устройства обнаружения, в виде функции высоты подошвы, согласно настоящему изобретению, в частности, на фиг. 20, 21 и 22, имеющих алфавитный указатель «а», схематично проиллюстрированы, соответственно, три случая высокой подошвы, низкой подошвы и подошвы, в которой находится инородное тело; на фиг. 20, 21 и 22, имеющих алфавитный указатель «b», проиллюстрирован сигнал измерения высоты подошвы, на фиг. 20, 21 и 22, имеющих алфавитный указатель «с», проиллюстрированы отраженные сигналы, полученные на выходе вертикального устройства обнаружения перед стандартизацией, а на фиг. 20, 21 и 22, имеющих алфавитный указатель «d», проиллюстрированы те же самые сигналы после стандартизации;
- на фиг. 23 схематично проиллюстрирован один из вариантов осуществления настоящего изобретения, согласно которому опорное основание выполнено с возможностью приема одновременно двух ног человека, подлежащего проверке.
На фиг. 2, а также на последующих чертежах представлена общая конструкция устройства в соответствии с раскрытыми выше документами FR 2860631, EP 1574879, FR 2889338 и FR 2911212. Поэтому общая конструкция устройства, показанного на фиг. 2 и на последующих чертежах, не будет подробно здесь раскрыта.
Однако, следует напомнить, что на фиг. 2 и на последующих чертежах показано устройство, оснащенное рамой 100, содержащей:
- опорное основание 110, образованное прямоугольной подставкой в форме ступеньки, плоская верхняя поверхность которой имеет рисунок 112 и ограничитель 114, выполненные с возможностью вставки в них и размещения одной обутой в обувь ноги человека,
- две симметричные боковые панели 120, вмещающие в себя средства обнаружения, и
- информационный модуль 130.
Устройство, показанное на фиг. 2 и на последующих чертежах, может быть сравнимо по своей геометрической форме и размерам, контуру позиционирующей разметки 112, ограничителю 114, характеру сообщений, отображаемых на модуле 130, с оборудованием, раскрытым в упомянутых выше документах.
То же самое относится к любым вспомогательным средствам типа средств произвольной сортировки людей, подлежащих анализу, частот, используемых для обнаружения металлов, и/или любого датчика для размещения обуви на рисунке 112 и повторной установки ноги напротив двух панелей 120 для инициализации процесса.
Такие средства обнаружения установки обуви в устройство 110, в частности, на рисунок 112, напротив ограничителя 114, могут быть выполнены в виде множества фотоэлементов 102, 104, расположенных, соответственно, напротив друг друга на двух панелях 120, так что оптический луч, испускаемый фотоэлементом 102 в направлении противоположного принимающего фотоэлемента 104, оказывается прерванным во время постановки ноги, при этом данная компоновка не имеет ограничивающий характер.
Как видно на фиг. 2 и на последующих чертежах, устройство согласно настоящему изобретению также содержит дополнительные средства 140, 150, 160 обнаружения на опорном основании 110.
В частности, согласно варианту осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированному на фиг. 2 и последующих чертежах, средства 140 излучения/приема микроволн предусмотрены на уровне поверхности раздела между верхней поверхностью опорного основания 110 и боковыми панелями 120, для измерения времени передачи и измерения поглощения, и связаны с инфракрасными средствами 150 излучения/приема для измерения ширины части обуви, вставленной между средствами 140 излучения/приема микроволн.
Также предпочтительно предусмотрены емкостные измерительные средства 160. Они содержат электроды 162, расположенные на уровне отпечатка 112 ноги, и электроды 166, расположенные в верхней части панелей 120. Они будут подробно рассмотрены далее.
Сначала будет описана структура средств 140 излучения/приема микроволн.
Как показано на фиг. 3, средства 142 излучения микроволн предпочтительно предусмотрены на стороне основания 110, в нижней части панели 120, а связанные с ними средства 144 приема микроволн предусмотрены на противоположной стороне основания, то есть, в нижней части второй боковой панели 120.
Средства 142 излучения и соответствующие связанные с ними средства 144 приема выровнены в горизонтальном направлении.
Частота микроволн, испускаемых излучателями 142, предпочтительно находится в диапазоне от 5 ГГц до 30 ГГц, предпочтительно в диапазоне от 12 ГГц до 20 ГГц.
В частности, согласно настоящему изобретению предпочтительно предусмотрено несколько излучателей 142 и несколько приемников 144, соответственно попарно сопряженных и распределенных в основании панелей 120 по глубине устройства.
Согласно настоящему изобретению, предпочтительно предусмотрено множество микроволновых излучателей 142 и микроволновых приемников 144, выполненных с возможностью покрытия трех зон, отделяющих соответственно, каблук, арку и переднюю подошву обуви.
Согласно конкретному варианту осуществления настоящего изобретения, представленному на прилагаемых чертежах, предусмотрено шесть излучателей 142 на одной стороне основания и шесть сопряженных приемников 144 на противоположной стороне основания. На фиг. 12 излучатели обозначены номерами позиций 142а-142f, а приемники обозначены номерами позиций 144а-144f.
Шесть излучателей 142 и шесть приемников 144 распределены в виде выровненного горизонтального ряда 145, 146. Если, как показано на фиг. 4, предусмотрено по меньшей мере два совмещенных ряда 145 и 146, то каждый из них содержит множество излучателей 142 и, соответственно, приемников 144, например, два ряда 145 из шести излучателей 142 и два ряда 146 из шести приемников 144.
Распределенный запуск микроволновых элементов, связанных с соответствующими фокусирующими конусами 149, образующими, соответственно, излучатель 142 на одной из сторон основания и приемник 144 на противоположной стороне, можно обеспечить с помощью пригодных для этого переключателей.
Специалисту в данной области техники будет понятно, что микроволны, испускаемые излучателем 142 на одной из сторон основания, проходят через подошву обуви, расположенной на отпечатке 112 ноги, до достижения приемника 144, расположенного напротив.
Диэлектрические свойства подошвы, вставленной между излучателем 142 и приемником 144, влияют на время передачи микроволн и их поглощение.
Анализ задержки между испусканием микроволн излучателем 142 и приемом микроволн сопряженным приемником 144, и амплитуды микроволн, принятых приемником 144, относительно начального значения при испускании сопряженным излучателем 142, позволяет выявить диэлектрические свойства вставленной подошвы.
Сравнение с картографией эталонных материалов и анализ задержки и амплитуды микроволн, принятых приемником 144, позволяют охарактеризовать природу продукта, содержащегося в подошве соответствующей обуви.
В частности, могут быть выявлены взрывчатые вещества, имеющие характерные особенности во времени передачи и при поглощении.
Управление микроволновыми излучателями 142 и микроволновыми приемниками 144, анализ задержки в передаче на уровне каждого приемника 144 и вышеупомянутое сравнение могут быть выполнены с помощью процессора, обозначенного на фиг. 12 номером позиции 180. На фиг. 12 номером позиции 182 показана память, связанная с процессором 180, которая содержит предварительно заданную картографию эталонных материалов.
Как показано на фиг. 3, способ анализа может учитывать микроволны, принятые напрямую конусом 149 приемника, расположенным точно напротив излучателя 142 (обозначенного буквой «D» на фиг. 3), а также опционально микроволны, поступающие из наклоненного конуса 142 излучателя (обозначенного буквой «О» на фиг. 3).
Такая компоновка согласно настоящему изобретению, которая учитывает в приемнике 144 не только сигнал излучателя 142, расположенного непосредственно напротив, но также сигнал, поступающий из средств 142 излучения, расположенных наклонно относительно средств 144 приема, применима не только для средств приема, наклоненных в горизонтальном направлении, но также для средств приема, наклоненных в вертикальном направлении.
Включение сигнала, поступающего из средств излучения, наклоненных в вертикальном направлении, то есть, поступающего из средств излучения, расположенных на высоте, отличающейся от высоты сопряженных наклонных средств приема, или на высоте, превышающей высоту средств приема, или на высоте, меньшей высоты последних, обеспечивает информацию о высоте подошвы обуви, подлежащей проверке. Фактически, высоко расположенные приемники 144 принимают прямой сигнал, отличный от прямого горизонтального сигнала, принятого низко расположенными приемниками, не только когда подошва имеет высоту, меньшую по сравнению с высотой пар излучателя 142 и приемника 144, выровненных горизонтально и являющихся наиболее высоко расположенными, но и сопряженные пары наклоненного вертикального излучателя 142 и приемника 144 способны генерировать сигнал, пропорциональный высоте подошвы, подлежащей проверке, поскольку объем вещества подошвы, вставленной между таким наклоненным излучателем 142 и приемником 144, в вертикальном направлении непосредственно зависит от высоты подошвы.
Как упомянуто выше в отношении настоящего изобретения и проиллюстрировано на фиг. 5 и 12, также предусмотрены средства измерения ширины элемента S, вставленного между элементом 142 излучения микроволн и элементом 144 приема микроволн.
Эти средства измерения ширины предпочтительно выполнены на основании инфракрасных средств излучения/приема.
Согласно настоящему изобретению, как показано на фиг. 5, с каждой стороны основания 110 предусмотрено множество пар 151 средств 152 излучения и соответствующих сопряженных приемников 154.
Иначе говоря, например, на первой стороне основания предусмотрена первая пара инфракрасных преобразователей, содержащая средства 152 излучения и соответствующие сопряженные средства 154 приема, а на второй противоположной стороне основания 110 предусмотрена противоположная, вторая пара инфракрасных преобразователей, содержащая другие средства 152 излучения и другие соответствующие сопряженные средства 154 приема.
Устройство также содержит анализирующие средства для анализа времени двунаправленного прохождения инфракрасного излучения между излучателем 152 и сопряженным приемником 154. Инфракрасное излучение, испускаемое излучателем 152, отражается от наружной поверхности подошвы S до поступления в смежный сопряженный приемник 154. Средства анализа времени двунаправленного прохождения инфракрасного излучения между излучателем 152 и сопряженным приемником 154 предпочтительно выполнены в виде процессора 180.
Сопряженные инфракрасные излучатели 152 и инфракрасные приемники 154 предпочтительно расположены на плате 156, проницаемой для микроволн и расположенной напротив выходного отверстия упомянутого выше конуса 149.
Предпочтительно, зазор инфракрасных излучателей 152/приемников 154, то есть, расстояние, разделяющее две такие пары излучателей 152 и приемников 154, равен зазору микроволновых излучателей 142/приемников 144.
Другим словами, пара инфракрасного излучателя 152/приемника 154, сопряженная соответственно с каждым микроволновым излучателем 142 и каждым микроволновым приемником 144, предпочтительно предусмотрена с каждой стороны основания 110.
В частности, пары инфракрасных излучателей 152/приемников 154 предпочтительно имеют такое же распределение, как и пары микроволновых излучателей 142/приемников 144. Как правило, пара инфракрасных излучателей 152/приемников 154 предусмотрена напротив каждой пары микроволновых излучателей 142/приемников 144. Такая компоновка обеспечивает, что зона, на которую нацелена пара инфракрасных излучателей 152/приемников 154, является такой же, что и для пары соответствующим образом сопряженных микроволновых излучателей 142/приемников 144, и, соответственно, обеспечивает простую, надежную и точную корреляцию между информацией, полученной с помощью пары инфракрасных излучателей 152/приемников 154, и информацией, полученной с помощью пары соответствующим образом сопряженных микроволновых излучателей 142/приемников 144.
Шесть пар излучателей 152 и приемников 154 предпочтительно предусмотрено на первой стороне подошвы, и шесть пар излучателей 152 и приемников 154 предусмотрено напротив, на второй противоположной стороне подошвы.
На фиг. 12 инфракрасные излучатели обозначены номерами позиций 152а-152l, а инфракрасные приемники обозначены номерами позиций 154а-154l.
При заданной ширине подошвы S, вставленной между микроволновым излучателем 142 и сопряженным микроволновым приемником 144, которая измерена в ходе измерения инфракрасного излучения, устройство согласно настоящему изобретению может быть подвержено стандартизации на размерную единицу в задержке передачи и амплитуде микроволнового сигнала, принятого приемником 144.
Упомянутую выше стандартизацию можно выполнить с помощью процессора 180.
Другими словами, перед стандартизацией зона А подошвы, имеющей двойную ширину зоны В, из того же самого материала, в принципе имеет задержку передачи и двойное уменьшение зоны В. После измерения ширины зон А и В и стандартизации задержки и поглощения, при одинаковом материале, две зоны А и В, тем не менее, будут иметь одинаковые характеристики с точки зрения задержки передачи микроволн и поглощения.
Кроме того, зоны А и С подошвы, изготовленные по меньшей мере частично из разных материалов и, таким образом, имеющие разные свойства с точки зрения передачи микроволн, например, в случае, если в зоне С размещен недозволенный предмет, будут иметь разные ответные реакции на задержку передачи и поглощение.
Это проиллюстрировано на фиг. 9-11.
На фиг. 9а схематично показан профиль подошвы S обуви, изготовленной из однородного материала.
На фиг. 9b показана кривая времени передачи, измеренного с помощью микроволновых излучателей 142/приемников 144, а на фиг. 9с показана кривая поглощения, измеренного с помощью тех же самых средств излучения 142/приема 144 микроволн, когда упомянутая выше подошва S обуви вставлена между средствами 142 излучения и средствами 144 приема. Поскольку подошва S изготовлена из однородного материала, по логике вещей кривые с фиг. 9b и 9с в общем соответствуют толщине материала подошвы, пересекаемой микроволнами.
На фиг. 9d показана кривая измерения ширины, полученная с помощью инфракрасных средств излучения/приема на подошве S.
На фиг. 9е и 9f показаны кривые времени передачи и поглощения на основании кривых с фиг. 9b и 9с, но после стандартизации на размерную единицу на основании кривых с фиг. 9d. Как следует из фиг. 9е и 9f, так как материал подошвы S является однородным, стандартизованные кривые с фиг. 9е и 9f являются в общем постоянными.
Стандартизация облегчает определение того, что подошва изготовлена из однородного материала.
На фиг. 10 представлены виды, соответствующим образом аналогичные видам с фиг. 9, для разных профилей подошвы обуви. Следовательно, профиль кривых задержки передачи и поглощения, представленных на фиг. 10b и 10с, отличается от фиг. 9b и 9с, и, в общем, остается соответствующим толщине материала подошвы, пересекаемой микроволнами.
Но в случае подошвы, состоящей из однородного материала, как очевидно из фиг. 10е и 10f, стандартизованные кривые задержки передачи и поглощения возвращаются к постоянной амплитуде.
На фиг. 11 представлены виды, соответствующим образом аналогичные видам с фиг. 9, для подошвы обуви, в которой находится недозволенное тело С, имеющее характеристики задержки передачи микроволн и поглощения микроволн, отличные от характеристик подошвы S.
При сравнении фиг. 11b и 11е, соответственно 11с и 11f, становится понятно, что стандартизация четко выявляет любую аномалию, связанную с наличием недозволенного тела С. Сравнение амплитуд результирующих стандартизованных кривых с сохраненными предварительно записанными характеристиками предпочтительных специфических продуктов позволяет идентифицировать эти продукты.
Информация, имеющаяся на приемниках 144, также позволяет обнаружить микроволновые отраженные сигналы, отправленные обратно в горизонтальном направлении к поверхностям раздела подошвы, и обнаружить расслоение, созданное в результате наложения в горизонтальном направлении слоев материалов, имеющих разные свойства, в отношении распространения микроволн, которое является следствием, например, наличия карманов внутри подошвы.
Как упомянуто ранее, согласно настоящему изобретению также предпочтительно предусмотрены измерительные средства 160 для измерения толщины подошвы обуви.
Согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, эти измерительные средства 160 относятся к емкостным измерительным средствам.
Как показано на фиг. 6, согласно настоящему изобретению электроды 162 предпочтительно предусмотрены на верхней поверхности отпечатка 112 ноги, заподлицо с верхней поверхностью отпечатка 112 ноги или немного выступают над этим отпечатком 112 ноги.
В частности, предпочтительно предусмотрены разные отдельные зоны электродов 162, совпадающие по своему месторасположению на глубине устройства с разными зонами обнаружения микроволн. Предпочтительно предусмотрено по меньшей мере шесть зон 162 электродов, распределенных по глубине основания 110.
Такая компоновка обеспечивает, что зона, расположенная напротив электрода 162, является такой же, что и для пары соответствующим образом сопряженных микроволновых излучателей 142/приемников 144 и, следовательно, обеспечивает простую, надежную и точную корреляцию между информацией, полученной при емкостном измерении толщины, и информацией, полученной с помощью пары соответствующим образом сопряженных микроволновых излучателей 142/приемников 144.
Каждый электрод 162 может быть образован множеством точек или эквивалентным образом, например, в виде штырей.
При этом, как показано на фиг. 6, каждый электрод 162 предпочтительно имеет кольцевую форму, коаксиально вмещающую конус 174 микроволнового излучателя 172, функциональное назначение которого будет подробно раскрыто далее.
Электроды в форме кольца 162 изолированы от упомянутых выше конусов микроволновых излучателей 172, так чтобы не препятствовать соответствующим измерениям, выполняемым с помощью этих различных средств.
В качестве неограничивающего примера, наружные размеры электродов 162, как правило, могут составлять порядка 30 мм×30 мм, а ширина конусов 174 на уровне их максимальной ширины составляет от 10 до 15 мм, причем расстояние между электродами 162 и конусами составляет по меньшей мере 1 мм.
Устройство также содержит электрический генератор 164, как правило, генератор переменного тока, показанный на фиг. 7, соединенный с помощью прерывателя 165 последовательно с упомянутыми выше электродами 162 и ручками 166, образующими электроды, предусмотренные на верхней поверхности боковых панелей 120, и предназначенными для захвата человеком, подлежащим проверке.
Электроды 162, предусмотренные на уровне отпечатка 112 ноги, и ручки 166, образующие электроды, предусмотренные на уровне верхних поверхностей боковых панелей 120, могут иметь различные варианты исполнения. Они могут быть образованы подходящими электропроводящими решетками, например, металлическими решетками или другими эквивалентными средствами. Согласно конкретному варианту осуществления настоящего изобретения эти электроды изготовлены из материала, содержащего электропроводящие частицы, например, нанотрубки, введенные для формирования электродов. Такая реализация электродов 166 за счет введения электропроводящих частиц в массу боковых панелей 120, а не в виде металлических элементов, наложенных на верхнюю кромку панелей 120, обеспечивает, что у человека, который подлежит проверке и которого попросили поместить свои руки на панели 120, не возникнет намерение поставить руки на решетки, находящиеся под электрическим напряжением.
Электрический генератор 164 выполнен с возможностью создания переменного напряжения, как правило, от 0,1 В до 10 В, предпочтительно порядка 1 вольта, при сопротивлении 10 кОм, и частоте предпочтительно от 1 до 10 кГц.
Однако, настоящее изобретение не ограничивается этими конкретными значениями напряжения или частоты.
Емкость, заданная между электродами 162 и 166, зависит по существу от высоты или толщины подошвы обуви. Значение сопротивления этой емкости, демонстрируемой подошвой, также в высшей степени связано с сопротивлением человеческого тела, находящегося между этими же электродами 162 и 166.
Прерыватель 165 находится в закрытом состоянии, когда необходимо выполнить измерения.
Измерение емкости между электродами 162, предусмотренными на верхней поверхности основания 110 и, соответственно, расположенными ниже нижней поверхности подошвы, и электродами 166, предусмотренными на верхних поверхностях панелей 120, на которые опираются руки пользователя, подлежащего проверке, может быть выполнено с помощью любых подходящих средств 167, известных специалистам в данной области техники и связанных с процессором 180. Такое измерение позволяет определить емкость подошвы и, соответственно, ее толщину.
Как правило, такое измерение может быть выполнено за счет измерения напряжения на конце резистора 168, соединенного последовательно с электродами 162 и 166, в разделительном измерительном мосту, с помощью аналого-цифрового преобразователя, встроенного в средства 167. Поскольку сопротивление человеческого тела в очень малой степени связано с сопротивлением емкости подошвы, напряжение, отобранное на концах резистора 168, напрямую отображает высоту подошвы.
При заданной толщине подошвы, это повышает надежность определения характеристик материала, анализируемого средствами 140 излучения/приема микроволн.
Разумеется, настоящее изобретение не ограничивается раскрытыми выше вариантами осуществления, но охватывает любой вариант в пределах сущности настоящего изобретения.
Предпочтительно, как показано на фиг. 8, устройство согласно настоящему изобретению также содержит средства 170, основанные на микроволновых излучателях/приемниках и выполненные с возможностью обнаружения отраженных сигналов микроволн, испускаемых в вертикальном направлении под отпечатком 112 ноги, в направлении ноги человека.
На фиг. 8 номером позиции 171 обозначен опорный слой слоистой структуры, выполненный с возможностью сопротивления любому типу каблука или подошвы TS, номером позиции 172 обозначен микроволновой излучатель, выполненный с возможностью испускания микроволн в вертикальном направлении вверх, номером позиции 174 обозначен связанный с ним направляющий конус, номером позиции 162 обозначен ранее описанный электрод, используемый для емкостного измерения, буквой P обозначена нога человека, а буквой Ti обозначена дуга ботинка.
Средства 172 альтернативно образуют излучатель и приемник или альтернативно может быть предусмотрена пара смежных излучателей и приемников, связанных с каждым конусом 174. Средства приема, встроенные таким образом, обнаруживают микроволновые отраженные сигналы на различных поверхностях раздела, или расслоения, возникающие в результате вертикального наложения последовательных слоев, имеющих разные свойства распространения в отношении микроволн, между нижней поверхностью подошвы или каблука TS и верхней поверхностью подошвы, которая соответствует нижней поверхности ноги Р.
Средства 170 обнаруживают наличие карманов или конкретного материала внутри массы подошвы или каблука TS.
Частота микроволн, испускаемых излучателями 172, предпочтительно находится в диапазоне от 5 ГГц до 30 ГГц, наиболее предпочтительно в диапазоне от 12 ГГц до 20ГГц. Предпочтительно она отличается от частоты средств 142 излучения.
В частности, согласно настоящему изобретению, предпочтительно предусмотрено несколько излучателей 172 и приемников, соответствующим образом попарно сопряженных и распределенных под отпечатком 112 ноги по глубине устройства.
Согласно настоящему изобретению, предпочтительно предусмотрено множество микроволновых излучателей 172 и приемников, сопряженных друг с другом и выполненных с возможностью покрытия соответственно по меньшей мере трех отдельных зон, соответствующих каблуку, арке и передней подошве обуви.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения предусмотрено шесть излучателей 172, распределенных по длине отпечатка 112 ноги.
Связанные излучатели 172 и приемники могут быть выровнены или расположены в соответствии с любой другой моделью, например, поочередно, для оптимального покрытия всех диапазонов размера существующих подошв обуви.
Предпочтительно, распределение излучателей/приемников 172 по глубине устройства также аналогично распределению излучателей 142 и приемников 144, так что зона подошвы, покрытая набором излучателя/приемника 172 на глубине устройства, соответствует зоне, покрытой набором излучателя 142/приемника 144.
Такая компоновка обеспечивает, что зона, на которую нацелена пара излучателя/приемников 172, работающая в вертикальном направлении для измерения в толщине подошвы, совпадает с зоной для пары соответствующим образом сопряженных микроволновых излучателей 142/приемников 144, и, тем самым, обеспечивает простую, надежную и точную корреляцию между информацией, полученной с помощью пары излучателя/приемников 172, и информацией, полученной с помощью пары соответствующим образом сопряженных микроволновых излучателей 142/приемников 144.
Использование сигналов, поступающих от излучателей/приемников 172, может иметь различные варианты реализации.
Согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, сигналы, поступающие от излучателей/приемников 172, сравнивают с сигналом, отображающим измерение толщины подошвы, например, сигналом, отображающим толщину подошвы, полученной с помощью электродов 162, и соответствующее емкостное измерение. Однако, это также может быть сигнал, отображающий толщину подошвы, полученную с помощью любых других средств.
Наборы излучателя/приемника 172 обнаруживают отраженные сигналы, возвращающиеся обратно от поверхностей раздела вещества и являющиеся результатом вертикального наложения внутри подошвы, и обнаруживают высоту этих поверхностей раздела путем измерения времени передачи и приема этих отраженных сигналов.
Основным отраженным сигналом является сигнал, полученный от нижней поверхности ноги, которая соответствует верхней поверхности подошвы.
Изначальное прямое сравнение времени приема такого основного отраженного сигнала с сигналом толщины подошвы, полученным посредством емкостного измерения, обеспечивает первый простой тест.
Фактически, для подошвы минимальной толщины, система ожидает прием основного отраженного сигнала на нижней поверхности ноги, после короткого времени передачи и отражения.
И наоборот, для подошвы значительной толщины, система ожидает приема основного отраженного сигнала на нижней поверхности ноги, после более длительного времени передачи и отражения.
Но если в результате емкостного измерения определено, что подошва имеет значительную толщину и при этом система обнаруживает, что основной отраженный сигнал поступает после короткого времени передачи и отражения, то можно допустить наличие кармана или инородного тела внутри подошвы.
Стандартизация времени приема отраженных сигналов в приемниках 172 в зависимости от толщины подошвы облегчает обнаружение аномалии в подошве.
По существу, специалисту в данной области техники после ознакомления с прилагаемыми фиг. 20, 21 и 22 будет понятно, что, если затруднительно перед стандартизацией использовать время приема различных отраженных сигналов, поскольку, как видно на фиг. 20с, 21с и 22с, на реальные моменты времени приема отраженных сигналов одновременно влияет толщина подошвы и дефекты в гладкости подошвы, после стандартизации в зависимости от высоты подошвы, и, следовательно, если на время приема отраженных сигналов не влияет высота подошвы, временное распределения отраженных сигналов напрямую отражает вертикальную структуру подошвы.
Сравнение фиг. 20d, 21d и 22d фактически показывает, что схождение первых отраженных сигналов 1е, по существу низкой амплитуды, возникающих в результате отражения от нижней поверхности подошвы, и ожидаемых основных отраженных сигналов ер происходит легко. При этом также можно легко обнаружить паразитные отраженные сигналы ера, возникающие в результате вертикального расслоения подошвы, из-за, например, наличия кармана или инородного тела.
А именно, например, на фиг. 21с и 22с показано, что паразитные отраженные сигналы ера могут быть объединены с основным отраженным сигналом ер, перед стандартизацией. А на фиг. 21d и 22d показано, что после стандартизации паразитные отраженные сигналы ера явно отличаются от основного отраженного сигнала ер.
Как показано на фиг. 2 и на последующих чертежах, устройство согласно настоящему изобретению может также быть оснащено устройством 190 для фотографирования, например, камерой, соединенной с осветительной системой 192, для улучшения контроля расположения ступни на основании.
В такой камере может храниться фотография каждого проверяемого ботинка, что позволяет повысить качество базы данных, в которой хранятся характеристики обуви, в частности, для повышения надежности последних измерений.
Она также может содействовать в измерении геометрии подошвы, в частности, ширины подошвы, обеспечивая, тем самым, повышение надежности процесса обнаружения.
Измерение ширины подошвы, полученной в результате обработки элементов изображения, отобранного камерой, может быть использовано вместо измерения ширины подошвы, выполняемого инфракрасными излучателями 152/приемниками 154, или в дополнение к последнему.
Также в ходе экспериментов было обнаружено, что некоторые опорные интерфейсные пластины, образующие верхнюю поверхность основания 110, создают значительный отраженный сигнал вертикальных волн, генерируемых излучателями 172, что, вероятно, может усложнить анализ сигналов, полученных на выходе сопряженных приемников.
Для того чтобы упростить процесс обработки сигналов и не допустить потери энергии из-за таких отраженных сигналов и, тем самым, повысить точность измерения, в настоящем изобретении также может быть предложено добавить переходник для связывания волн, испускаемых излучателями 172, в указанной пластинчатой опоре 171.
Такой переходник предпочтительно выполнен из набора блоков 310 в виде пирамиды, вставленной соответственно в каждый конус 174 излучателя 172.
Различные пирамиды 310 предпочтительно изготовлены из материала на общей пластине 171.
Компоновка пирамид 310 на пластине 171 должна, разумеется, не нарушать компоновку и распределение конусов 174. Таким образом, согласно иллюстрации, представленной на фиг. 17-19, предусмотрено шесть выровненных пирамид, расположенных на расстоянии, аналогичном расстоянию между излучателями 172 и связанными с ними конусами 174. Однако, такое выравнивание не является обязательным, при этом главное, чтобы распределение пирамид не нарушало распределению конусов 174.
Пирамиды 310 и пластина 171 могут быть изготовлены прессованием, например, политетрафторэтилена или полиэстера.
Что касается фиг. 17-19, то пирамиды, точнее говоря, выполнены на подсборке пластинчатой опоры 171, контур которой повторяет геометрию подошвы и служит в качестве отпечатка 112 ноги для обеспечения точного позиционирования обуви. Однако, настоящее изобретение не ограничивается именно такой компоновкой.
Вершины пирамид 310 направлены к излучателям 172. При этом микроволны, испускаемые излучателями 172, проникают, практически без отражения, в пирамиды 310 путем постепенного связывания, и распространяются в последних, проходят через пластинчатую опору 171, а затем достигают расположенной сверху подошвы.
Согласно настоящему изобретению, устройство может содержать вспомогательные средства обнаружения, например, металлоискательные обмотки, средства отбора проб пара или следов частиц, например, наркотиков или взрывчатых веществ, в частности, на основе всасывающего сопла, средства, основанные на ядерно-магнитном резонансе, в частности, на основе колец Гельмгольца, анализирующие средства комплексного импеданса и средства обнаружения радиоактивного излучения. Такие дополнительные средства измерения и обнаружения показаны на фиг. 12 и обозначены номером позиции 200.
Комбинация поперечного или горизонтального измерения, полученного с помощью преобразователей 142, 144 и 152, 154, с одной стороны, и измерения по высоте или вертикали, полученного с помощью преобразователей 170, с другой стороны, или путем емкостного измерения или даже с помощью любых эквивалентных средств, например, путем анализа изображения, сделанного камерой 190, обеспечивает информацию по объему основания соответствующей обуви.
Объединение всей информации, полученной благодаря настоящему изобретению, также позволяет учесть огромное несоответствие структур, составов и геометрических форм представленной на рынке обуви.
Специалист в данной области техники по существу понимает, что все данные, полученные благодаря настоящему изобретению (измерение амплитуды поглощения микроволн в горизонтальной полосе подошвы или времени распространения микроволн в такой горизонтальной полосе подошвы с помощью средств 142/144, измерение ширины соответствующей горизонтальной полосы подошвы с помощью средств 152/154 или 190, измерение высоты подошвы с помощью емкостных средств 162/166 или средств 172/174), могут быть собраны и сравнены, по меньшей мере в парах, или даже в совокупности для повышения надежности и соответствия полученных результатов, как в отношении базового генерированию при обнаружении аномалии, так и в отношении обеспечения более точной информации, касающейся расположения, важности, геометрической формы и свойств очевидной аномалии.
Раскрытое выше настоящее изобретение реализовано на основе устройства, известного из документов FR 2860631, EP 1574879, FR 2889338 и FR 2911212 и содержащего опорное основание 10, образованное ступенькой, верхняя поверхность которой имеет отпечаток 12 ноги и ограничитель 14, выполненные с возможность вставки в них и размещения одной обутой в обувь ноги человека.
Однако, настоящее изобретение не ограничивается данным конкретным вариантом. Как показано на прилагаемой фиг. 23, настоящее изобретение также применимо к устройствам, в которых опорное основание выполнено с возможностью приема одновременно двух ног Р человека.
Однако, в этом случае для обеспечения процесса обнаружения отдельно для каждой из двух ног Р проверяемого человека, целесообразно предусмотреть в выступе на верхней поверхности основания три блока 320, 330 и 340, между которыми следует размещать две ноги Р так, чтобы центральный блок 330 располагался между двумя ногами Р, а два боковых блока 320 и 340 находились соответственно снаружи ног. Центральный блок 330 вмещает в себя средства обнаружения, связанные соответствующим образом с блоками 320 и 340, для обеспечения упомянутых выше различных измерений, соответственно для каждой из двух ног P. При этом, центральный блок 330 в этом случае предпочтительно вмещает в себя средства излучения 142/приемники 144 для измерения амплитуды поглощения микроволн и времени распространения, а также инфракрасные преобразователи 152/154 для измерения ширины каждой из двух подошв S отдельно.