JP2023527788A - 非破壊評価用の双腕型ロボット制御システム - Google Patents
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Abstract
物体の非破壊評価用のシステムが、球座標系を使用して2つのロボットアームを制御する。幾つかの例において、本システムは、一方のロボットアームに結合される放射線源と、他方のロボットアームに結合される放射線検出器と、制御ユニットとを備える。制御ユニットは、入力に基づいて、球座標系内の第1の球の第1の表面上に位置する第1の位置を決定することと、入力に基づいて、球座標系内の第2の球の第2の表面上に位置する第2の位置を決定することであって、第2の位置は、球座標系の中点に対して第1の位置とは反対に位置することと、放射線源及び放射線検出器が、第1の位置及び第2の位置のうちの異なる位置に移動するように、放射線源ロボットアーム及び検出器ロボットアームの運動を制御することとを行うように構成される。【選択図】図1
Description
[関連出願のデータ]
本出願は、「DUAL ROBOT CONTROL SYSTEMS FOR NON-DESTRUCTIVE EVALUATION」と題する2020年5月27日に出願された米国特許出願第16/885,115号に対する優先権を主張し、この出願は、引用することによってその全体が本明細書の一部をなす。
本出願は、「DUAL ROBOT CONTROL SYSTEMS FOR NON-DESTRUCTIVE EVALUATION」と題する2020年5月27日に出願された米国特許出願第16/885,115号に対する優先権を主張し、この出願は、引用することによってその全体が本明細書の一部をなす。
本開示は、物体の非破壊評価に関する。
X線デジタルラジオグラフィー(DR)は、フラットパネル検出器、電荷結合デバイス(CCD)カメラ、若しくは相補型金属酸化膜半導体(CMOS)カメラ、又はリニアダイオードアレイ(LDA)等のデジタルX線検出器を使用する、一般に使用される非侵襲かつ非破壊の撮像技法である。X線コンピューター断層撮影(CT)は、異なる視野角において取得されるコンピューター処理X線ラジオグラフを使用して、物体の3D画像を作成する手順である。物体の断層画像は、物体の概念的に2次元の「スライス」の画像である。コンピューティングデバイスは、物体の断層画像を使用して、物体の3次元画像を生成することができる。X線CTは、物体の非破壊評価を行うために産業用途に使用することができる。
概して、本開示は、産業用X線ラジオグラフィー、コンピューター断層撮影(CT)及び計測等、非破壊評価(NDE)に関する。本開示は、多くの異なる視点からの物体の非破壊評価を可能にしつつ、放射線源及び検出器の位置合わせをユーザーのために簡素化もすることができる装置及び方法を記載する。本開示の技法は、本装置の計装設計、ユーザー制御メカニズム、及びソフトウェアアルゴリズムを提供する。本装置は、岩石コアサンプル等の天然由来の物体のNDEに使用することもできるし、金属鋳物、エンジン部品、及び完成エンジンユニット等の製造部品及びシステムのNDEに使用することもできる。本装置は、それぞれが運動制御システムに関連付けられる、放射線源と、放射線検出器と、サンプルマニピュレーターとを備えることができる。サンプルマニピュレーターは、異なる位置及び視野角においてラジオグラフを得ることができるようにサンプルを位置決めすることができる。
1つの例において、本開示は、物体の非破壊評価用のシステムであって、第1のロボットアームと、前記第1のロボットアームに結合され、放射線を放出するように構成される放射線源と、第2のロボットアームと、前記第2のロボットアームに結合され、前記放射線源によって放出された放射線を測定するように構成される放射線検出器と、非破壊評価のために前記物体を支持するように構成されるステージと、制御ユニットとを備え、前記制御ユニットは、入力に基づいて、球座標系内の第1の球の第1の表面上に位置する第1の位置を決定することと、前記入力に基づいて、前記球座標系内の第2の球の第2の表面上に位置する第2の位置を決定することであって、前記第2の位置は、前記球座標系の中心に対して前記第1の位置とは反対に位置することと、前記放射線源及び前記放射線検出器が、前記第1の位置及び前記第2の位置のうちの異なる位置に移動するように、前記第1のロボットアーム及び前記第2のロボットアームの運動を制御することとを行うように構成される、システムを説明する。
別の例において、本開示は、命令を記憶した非一時的なコンピューター可読データ記憶媒体であって、前記命令は、ステージ上に配置される物体の非破壊評価用のシステムによって実行されると、前記システムに、入力に基づいて、球座標系内の第1の球の第1の表面上に位置する第1の位置を決定することと、前記入力に基づいて、前記球座標系内の第2の球の第2の表面上に位置する第2の位置を決定することであって、前記第2の位置は、前記球座標系の中心に対して前記第1の位置とは反対に位置することと、放射線源及び放射線検出器が、前記第1の位置及び前記第2の位置のうちの異なる位置に移動するように、第1のロボットアームの運動及び第2のロボットアームの運動を制御することとを行わせる、非一時的なコンピューター可読データ記憶媒体を説明する。
別の例において、本開示は、ステージ上に配置される物体の非破壊評価用のシステムへの入力に基づいて、球座標系内の第1の球の第1の表面上に位置する第1の位置を決定することと、前記入力に基づいて、前記球座標系内の第2の球の第2の表面上に位置する第2の位置を決定することであって、前記第2の位置は、前記球座標系の中心に対して前記第1の位置とは反対に位置することと、放射線源及び放射線検出器が、前記第1の位置及び前記第2の位置のうちの異なる位置に移動するように、第1のロボットアームの運動及び第2のロボットアームの運動を制御することと含む、方法を説明する。
1つ以上の例の詳細を添付図面及び下記の説明において記載する。他の特徴、目的、及び利点は、説明、図面、及び請求項から明らかになる。
物体の非破壊評価(NDE)又は非破壊分析(NDA)は、2次元又は3次元構造を非侵襲的に撮像、測定又は別様に評価することを含む場合がある。医療又は産業用撮像においてNDEに関して一般に使用される技法の中には、X線ラジオグラフィー及びコンピューター断層撮影(CT)が含まれる。本開示の1つ以上の例示の技法は、X線CT又は計測の産業用途に関する。例えば、図1は、本開示の1つ以上の技法に係る、一例示の機器セットアップの俯瞰図を示す概略図である。図1の例に示すように、産業用CTシステム等のNDEシステム10は、放射線源12と放射線検出器14とを備えることができる。放射線源12は、X線ビーム16等の電磁放射線を放出することができる。それゆえ、幾つかの事例において、本開示は、放射線源12又は同様のデバイスを「X線生成器」と称する場合がある。幾つかの例において、X線ビーム16は、円錐形としてもよい。他の例において、X線ビーム16は扇形としてもよい。幾つかの例において、X線源12は、20keV~600keVのエネルギー範囲を有するX線を生成する。他の例において、X線源12は、他のエネルギー範囲のX線を生成してもよい。他の例において、ビーム16は、電磁スペクトルの他の周波数、例えばγ線ビームを含んでもよい。
サンプルはマニピュレーター上に載せることができる。システム10において、マニピュレーターは、回転軸20を有するロータリーステージ18(すなわち、回転ステージ)を含むことができる。ロータリーステージ18は、サンプル又は物体22を保持して回転させるように構成することができ、X線源12(すなわち、X線生成器)と放射線検出器14との間に配置することができる。結果として、X線ビーム16内でサンプルを回転させることから、ラジオグラフを異なる投影角又は視点において取得することができる。そのため、マニピュレーターが回転ステージ18を含む幾つかの例において、システム10のコンピューティングシステムは、異なる検出器位置において異なる回転角度でラジオグラフを取得することができ、ラジオグラフを処理してラジオグラフをサンプルの3次元ラジオグラフに組み立てることができる。幾つかの例において、ロータリーステージ18は、18インチのニッケルめっきしたアルミニウムターンテーブルプラッターを含むことができる。
放射線検出器14は、図1の例に示すように、フラットパネルX線検出器(FPD)を含んでもよい。他の例において、放射線検出器14は、レンズ結合シンチレーション検出器、リニアダイオードアレイ(LDA)、又は別のタイプの放射線検出器を含んでもよい。FPDは、シンチレーション材料、例えば、ガラス検出器アレイ上のアモルファスシリコン上に製造されるヨウ化セシウムの層を含むことができる。シンチレーター層は、X線を吸収し、可視光フォトンを放出する。そして、可視光フォトンは、固体検出器によって検出される。検出器ピクセルサイズは、数十マイクロメートル~数百マイクロメートルの範囲とすることができる。放射線検出器14がフラットパネルX線検出器を含む幾つかの例において、放射線検出器14のピクセルサイズは、25マイクロメートル~250マイクロメートルの範囲とすることができる。幾つかの例において、放射線検出器14のピクセルサイズは、およそ25マイクロメートル~およそ250マイクロメートルの範囲とすることができる。さらに、一般的な商用FPDの視野は、およそ100mm~500mmの範囲とすることができる。商用FPDは、広い視野を必要とする用途において使用することができる。
高解像度用途においては、光学レンズを使用して、放出された可視光を検出器に中継するレンズ結合検出器、例えば、電荷結合デバイス(CCD)又は相補型金属酸化膜半導体(CMOS)検出器を必要とする場合がある。幾つかの例において、レンズは、1倍~100倍の範囲の倍率を提供する場合があり、そのため、有効ピクセルサイズは0.1マイクロメートル~20マイクロメートルとなる。放射線検出器14がレンズ結合検出器を含む幾つかの例において、放射線検出器14のピクセルサイズは、0.1マイクロメートル~10マイクロメートルの範囲内である。さらに、放射線検出器14がレンズ結合検出器を含む幾つかの例において、視野は0.2mm~25mmの範囲とすることができる。
システム10のユーザーは、パーツ、サンプル、又は物体22の画像(例えば、X線画像)を、その内部構造を徹底的に評価するために複数の異なる角度から捕捉することに関心がある場合がある。幾つかの従来の撮像システムは、放射線源12及び/又は検出器14のいずれか又は両方を概ね直線軸に沿って操作するように構成される部品を備える場合がある。例えば、従来の撮像システムは、放射線源12及び/又は検出器14を直交デカルト軸、例えば水平軸(例えば、物体22に向かう及び物体22から離れる)及び/又は鉛直軸に沿って直線的に平行移動させるように構成されるレール、ギア、及び/又は他の機械部品を備える場合がある。これらの例において、ユーザーは、異なる回転角度から物体22を撮像するために、物体22を放射線源12及び検出器14に対して手動で方向付けし直す必要があり得る。これは、物体22が比較的大きい、嵩張る、及び/又は重いときに困難又は不便なおそれがある。したがって、幾つかの他の従来の撮像システムは、「Cアーム」システムを備え、放射線源12及び検出器14のそれぞれが、「C」の字のような形状の機械の対向する端部に取り付けられる。幾つかの例において、C字形状の機械は、その後、物体22の周りに回転して、物体を複数の角度から撮像する。このタイプのCアームシステムの典型例として歯科医のX線機械が挙げられ、これは、患者の歯を複数の視点から撮像するために患者の頭部の周りに回転する。他の例において、評価を受ける物体をロータリーステージ上に配置する場合があり、ロータリーステージは、物体を放射線源及び検出器に対して回転させることができる。しかしながら、放射線源12及び検出器14がどちらも同じ構造に堅く結合されることから、典型的なCアームシステムも同様に、ステージ及び/又はCアームが単一の鉛直軸又は水平軸の周りしか回転し得ない、例えば、Cアームシステムは、Cアーム構造の回転軸に直接直交する(例えば、垂直な)軸に沿ってしか物体22を撮像し得ないという点で、移動性が制限される。
より進化した撮像システム、例えば、図1に示すNDEシステム10は、2つのロボットアーム24、26を備えることができる。放射線源12及び検出器14は、ロボットアーム24、26のうちの異なるロボットアームの遠位端に取り付けられる。ロボットアーム24、26は、その後、物体22を複数の異なる回転軸に沿って複数の角度から撮像するために、互いに独立して操作することができる。ロボットアーム24、26のそれぞれは、物体22を撮像する3次元空間内の複数の自由度を規定する1つ以上の関節30A~30F(まとめて、「関節30」)を備えることができる。例えば、各ロボットアームは6つの関節を備えることができる。しかしながら、これらの追加の自由度は、利点と不利点との両方を提供する。ロボットアーム24、26により物体22の撮像を改善することができるが、システム10等のシステムの双腕型ロボットアーム24、26は、追加の(例えば、過剰な)複雑性を撮像プロセスに課すおそれがある。例えば、物体22の撮像又は測定を成功させるためには、放射線源12及び検出器14を、物体22に関して互いに真反対に位置合わせしなければならない。各ロボットアーム24、26は、他方のロボットアームとは独立して手動で(例えば、グラフィカルユーザーインターフェース、可変速度の多指向性ジョイスティック、又は他のユーザー入力デバイスを介して)操作され得ることから、幾つかの双腕型ロボットアームタイプのシステムは、放射線源12、物体22、及び放射線検出器14を適切に位置合わせするために、相当な試行錯誤及び/又は手動位置決定を必要とする場合がある。
本開示に係る幾つかの例において、NDEシステム10は、画像取得システム28等の制御ユニットを備える。制御ユニットは、少なくとも所望の撮像角度(例えば、撮像視点)と所望の撮像倍率とを示す入力を受信し、ユーザー入力に基づいて、放射線源12、物体22、及び検出器14を自動的に位置合わせするように構成される。例えば、画像取得システム28は、所望の撮像角度及び/又は所望の撮像倍率に基づいて、放射線源位置及び検出器位置を決定し、その後、放射線源及び検出器をそれぞれの位置に配置するようにロボットアームの関節を制御することができる。
画像取得システム28は、コンピューティングシステムを含むことができる。コンピューティングシステムの例示のタイプとしては、パーソナルコンピューター、サーバーコンピューター、メインフレームコンピューター、ラップトップコンピューター、専用コンピューター等を挙げることができる。画像取得システム28は、コンピューター制御式画像取得手順を実施することができ、この手順は、入力に基づいて放射線源位置及び検出器位置を決定することと、その後、放射線源12を放射線源位置に向かって及び放射線検出器14を検出器位置に向かって移動させる(例えば、回転及び/又は平行移動させる)ように、システム10の複数の制御可能な機械部品のいずれかを制御することとを含む(例えば、それらからなる)。本開示に係る幾つかの例において、画像取得システム28は、球座標系によって規定される位置に従って放射線源位置及び検出器位置を決定(例えば、生成又は計算)することができ、放射線源位置は、第1の仮想球32の表面上の点に位置し、検出器位置は、第2の仮想球34の表面上の点に位置するようになっており、2つの仮想球は同心である、例えば、球座標系と共通の中心33を共有している。
図2は、本開示の技法に係る、図1のシステム10の幾つかの例示の部品を示す概念ブロック図である。図2の例において、システム10は、ハウジング11と、放射線源12と、放射線検出器14と、ロータリーステージ18と、第1のロボットアーム24と、第2のロボットアーム26と、画像取得システム28と、方向付けユニット46及び48と、圧力センサー50とを備える。他の例において、システム10は、より多数の部品、より少数の部品、又は異なる部品を備えてもよい。
幾つかの例において、システム10の1つ以上の部品はハウジング11内に収容される。ハウジング11は、最大240キロボルト(kV)の定電位の放射線エネルギーに抗する放射線遮蔽体、例えば保護遮蔽体を有することができる。幾つかの例において、エンクロージャーは、幅約158インチ×深さ約98インチ×高さ約123インチ(例えば、幅約401cm×深さ約249cm×高さ約312cm)の寸法を有することができる。ハウジング11は、鉛及び/又は鋼部品から構成することができ、非破壊評価(例えば、撮像又は計測)のために、ロータリーステージ18にアクセスして物体22を配置するための電動式摺動アクセスドアを画定する。ハウジング11は、内部灯と、カバー付きのケーブルアクセスポートと、「X線オン」警告灯とを更に備えることができる。
画像取得システム28は、少なくとも所望の撮像角度と所望の撮像倍率とを示す入力を受信し、その後、入力に基づいて、放射線源12、物体22、及び検出器14を自動的に位置合わせするように構成される。例えば、受信される入力は、直接的な(例えば、リアルタイムの)ユーザー入力を含むこともできるし、幾つかの例において、画像取得システム28がインポート又は別様に受信するファイル内に記憶される所定の命令のセットを含むこともできる。
画像取得システム28は、コンピューティングシステムを含むことができる。例えば、画像取得システム28は、コンピューター制御式画像取得手順を実施することができ、この手順は、受信した入力に基づいて放射線源位置及び検出器位置を決定することと、その後、放射線源12を決定した放射線源位置に向かって及び放射線検出器14を決定した検出器位置に向かって移動させる(例えば、回転及び/又は平行移動させる)ように、システム10の複数の制御可能な機械部品のいずれかを制御することとを含む。画像取得システム28は、球座標系内の放射線源位置及び検出器位置を決定(例えば、受信、生成又は計算)することができ、放射線源位置は、第1の仮想球の表面上の点に位置し、検出器位置は、第2の仮想球の表面上の点に位置するようになっており、2つの仮想球は同心である。
図2に示すように、画像取得システム28は、少なくとも、処理回路部36と、メモリ38と、ユーザーインターフェース40とを備えることができる。処理回路部36は、位置合わせユニット42及び撮像ユニット44を実行するように構成される。位置合わせユニット42は、ユーザーインターフェース(UI)40を介して、所望の撮像視点(例えば、撮像角度)及び/又は所望の撮像倍率を示すユーザー入力を受信するように構成される。ユーザーインターフェース40は、任意の適切なユーザー入力/出力デバイス、例えば、グラフィカルユーザーインターフェース、インタラクティブ音声インターフェース、コマンドラインインターフェース等を含むことができる。ユーザー入力に基づいて、位置合わせユニット42は、放射線源位置及び検出器位置を決定して、放射線源12及び放射線検出器14を、中心33を中心とする球座標系の中心の対向する側に位置合わせすることができる。図1及び図3に示す例において、中心33は、ロータリーステージ18の上に所定の距離を置いて、例えば、回転軸20(図1)に沿って位置する。ただし、下記で更に詳述するように、画像取得システム28は、受信した入力に基づいて、中心33を任意の位置に移動させる(例えば、中心33の位置を規定し直す)ことができる。
加えて又は代替的に、位置合わせユニット42は、受信した入力に基づいて、放射線源向き及び/又は検出器向きを決定することができる。例えば、位置合わせユニット42は、放射線源12及び/又は放射線検出器14が、それぞれの位置から互いに「向けられる」ように、例えば、放射線ビーム16が放射線源位置12から検出器14に向けられるように、放射線源12及び/又は放射線検出器14をそれぞれ方向付けるように放射線源方向付けユニット46及び/又は検出器方向付けユニット48を制御することができる。例えば、放射線源方向付けユニット46は、回転して放射線源12の向きを変更するように構成される、ロボットアーム24の関節30のうちの1つ(例えば、図1の関節30C)の一例、例えば、球タイプ(ball-and-socket type)の関節とすることができる。同様に、検出器方向付けユニット48は、回転して放射線検出器14の向きを変更するように構成される、ロボットアーム26の関節30のうちの1つ(例えば、図1の関節30F)の一例、例えば、球タイプの関節とすることができる。他の例において、放射線源方向付けユニット46及び検出器方向付けユニット48のそれぞれは、単一の球タイプの関節の機能性を模倣するように(例えば、位置合わせユニット42の制御下で)協調又は協働するように構成される2つ以上の関節30を含むことができる。
位置合わせユニット42が放射線源12及び放射線検出器14の両方を位置合わせ及び/又は方向付けると、撮像ユニット44は、例えば、物体22を通過して放射線検出器14の表面に接触する放射線ビーム16を放射線源12に放出させることによって、ロータリーステージ18上に配置された物体22を非破壊評価(例えば、照射して撮像又は測定)することができる。
幾つかの例において、放射線検出器14は、少なくとも1つの圧力センサー50を有する保護プレートを備える。保護プレートは、圧力センサー50が、別の物品、例えば、物体22、ハウジング11の内面、放射線源12、又はロボットアーム24との接触を検出することに応答して、ロボットアーム26の運動を無効にするように構成される。例えば、幾つかの比較的大きい又は不規則な形状の物体22については、ロボットアーム26の動きにより、放射線検出器14が物体22の一部に接触する可能性がある。これらの例において、圧力センサー50は、物体22との物理的な接触を検出し、画像取得システム28にロボットアーム26の更なる運動を直ちに終了させ、これにより、物体22への損傷を低減又は防止する。圧力センサー50は、放射線ビーム16に対して非常に透過性があり、ミリ秒のオーダーでの反応時間でロボットアーム26の停止をトリガーすることができる検知プレートを備えることができる。
図3~図6は、様々な例示の座標系の概念図であり、NDEシステム(例えば、図2のNDEシステム10の画像取得システム28の位置合わせユニット42)はこれらの座標系を使用して、少なくとも、放射線源12の放射線源位置52及び放射線検出器14の検出器位置54を計算又は決定することができる。例えば、図3は、中心33を中心とする一例示の球座標系60の概念側面図を示す。
放射線源12は、球座標系60によって規定される空間内の点に位置する放射線源位置52に位置する。例えば、位置合わせユニット42は、球座標系60内に位置する、例えば、座標系60の中心33を中心とする第1の仮想球32を規定することができる。位置合わせユニット42は、その後、放射線源位置52を、第1の仮想球32の表面上の点に位置するものと決定する(例えば、計算する及び/又は割り当てる)ことができる。例えば、放射線源位置52は、3つの球座標、例えば、半径R、仰角θ、及び方位角φ(図4に示す)によって規定することができる。図3に示すように、放射線源位置52は、座標系60の中心33を通過する水平面56の上に仰角θSで位置する。放射線源位置52は、中心33から放射線源半径RSによって測定される距離を置いて位置し、放射線源半径RSは第1の仮想球32の半径を規定する。
同様に、放射線検出器14は、球座標系60によって規定される空間内の点に位置する検出器位置54に位置する。例えば、位置合わせユニット42は、球座標系60内に位置する、例えば、座標系60の中心33を中心とする第2の仮想球34を規定することができる。位置合わせユニット42は、その後、検出器位置54を、第2の仮想球34の表面上の点に位置するものと決定する(例えば、計算する及び/又は割り当てる)ことができる。例えば、検出器位置54は、3つの球座標、すなわち、半径R、仰角θ、及び方位角φ(図4に示す)によって規定することができる。図3に示すように、検出器位置54は、水平面56の下に仰角θDで位置する。ここで、検出器仰角θDは、放射線源仰角θSに等しく、対向する。検出器位置54は、中心33から検出器半径RDによって測定される距離を置いて位置し、検出器半径RDは第2の仮想球34の半径を規定する。
幾つかの例において、位置合わせユニット42は、例えばユーザーインターフェース40を介して、ステージ18上に配置された物体22を撮像するための所望の画像倍率を示す更なるユーザー入力を受信するように構成される。位置合わせユニット42は、所望の画像倍率に基づいて放射線源半径RS及び検出器半径RDの値を決定する。ここで、倍率Mは、検出器半径と放射線源半径との合計を放射線源半径で除算したものに等しく、例えば次式となる:
M=(RD+Rs)/Rs
M=(RD+Rs)/Rs
位置合わせユニット42が、放射線源位置52及び検出器位置54を決定すると、位置合わせユニット42は、放射線源12を放射線源位置52に及び放射線検出器14を検出器位置54に移動させるように、ロボットアーム24、26を制御する。幾つかの例において、ロボットアーム24は、放射線源12を現在の放射線源位置から、規定の仮想球32に従って意図した放射線源位置52に移動させるように構成することができる。例えば、ロボットアーム24は、最初に、放射線源12を現在の放射線源半径から径方向の内方又は外方に、意図した放射線源半径RSまで移動させ、その後、放射線源12が仮想球32の表面に沿って意図した放射線源位置52に向かって移動するように、(例えば、関節30を介して)ロボットアーム24を回転させることができる。同様に、ロボットアーム26は、放射線検出器14を現在の検出器位置から、規定の仮想球34に従って意図した検出器位置54に移動させるように構成することができる。例えば、ロボットアーム26は、最初に、放射線検出器14を現在の検出器半径から径方向の内方又は外方に、意図した検出器半径RDまで移動させ、その後、放射線検出器14が仮想球34の表面に沿って意図した検出器位置54に向かって移動するように、(例えば、関節30を介して)ロボットアーム26を回転させることができる。
別の例において、位置合わせユニット42は、放射線源半径及び放射線源角度を別々に制御するのではなく、現在の放射線源位置と所望の放射線源位置との間に一連の中間経由点を規定することができる。経由点のセットは、現在の放射線源位置と所望の放射線源位置との間の曲線又は弧を近似することができ、これにより、各後続の経由点は、中心33からの半径及び角度の両方における漸進的変化を規定するようになる。位置合わせユニット42は、その場合、放射線源12が、経由点によって規定された弧に従って、意図した放射線源位置に到達するように、ロボットアーム24の関節30を制御することができる。
同様に、位置合わせユニット42は、現在の検出器位置と所望の検出器位置との間に一連の中間経由点を規定することができる。経由点のセットは、現在の検出器位置と所望の検出器位置との間の曲線又は弧を近似することができ、これにより、各後続の経由点は、中心33からの半径及び角度の両方における漸進的変化を規定するようになる。位置合わせユニット42は、その場合、放射線検出器24が、経由点によって規定された弧に従って、意図した検出器位置に到達するように、ロボットアーム26の関節30を制御することができる。
図4は、図3の例示の球座標系60の斜視図である。放射線源12は、放射線源仰角θSに加えて、水平面56に沿った水平軸58の「上」の放射線源方位角φSによって記述することができる。したがって、放射線源位置52は、3つの球座標(RS,θS,φS)によって記述することができる。画像取得システム28は、ユーザー入力に基づいて放射線源位置52のこれらの値を決定し、放射線源12を放射線源位置52に位置するように移動させるように第1のロボットアーム24を制御するように構成される。
同様に、放射線検出器14は、検出器仰角θDに加えて、水平面56に沿った水平軸58の「下」の検出器方位角φDによって記述することができる。ここで、検出器位置54の検出器方位角φDは、放射線源位置52の放射線源方位角φSに等しく、対向する。したがって、検出器位置54は、3つの球座標(RD,θD,φD)によって記述することができる。画像取得システム28は、ユーザー入力に基づいて検出器位置54のこれらの3つの値を決定し、放射線検出器14を検出器位置54に位置するように移動させるように第2のロボットアーム26を制御するように構成される。
幾つかの例において、画像取得システム28は、放射線源12の放射線源向きベクトルOS及び/又は放射線検出器14の検出器向きベクトルODを決定及び/又は制御するように構成される。例えば、画像取得システム28は、放射線源12が放射線源位置52に位置する間、放射線源12を回転させるようにロボットアーム24の放射線源方向付けユニット46(例えば、ヒンジ30C、又は2つ以上のヒンジ30の組み合わせ)を制御することができる。図4に示すように、画像取得システム28が放射線源方向付けユニット46の運動を制御する際、放射線源向きベクトルOSは、放射線ビーム16(図1)を放射線源12から放出することができる可能な経路を記述する放射線円錐62を掃き出す。放射線円錐62は、それ自体、方向付けユニット46内に中心がある別の仮想球内の2つの球座標、例えば、放射線源向き方位角と、放射線源向き仰角とによって記述することができる。幾つかの例において、図6に関して更に後述するように、放射線源12及び放射線検出器14は、両者を接続する軸又はベクトルの周りに回転するように構成することができる。これらの例において、放射線円錐62は、円錐の自軸の周りの回転を規定する第3の座標又は変数によって記述することができる。この第3の回転変数に対する制御は、放射線ビーム16が本質的に放射線の回転対称分布を検出器14に対して生成しないとき等に、放射線検出器14に対する放射線ビーム16の「フラットフィールド補正」を可能にするのに役立ち得る。
同様に、画像取得システム28は、放射線検出器14が検出器位置54に位置する間、放射線検出器14を回転させるようにロボットアーム26の検出器方向付けユニット48(例えば、ヒンジ30F)を制御することができる。図4に示すように、画像取得システム28が方向付けユニット48の運動を制御する際、検出器向きベクトルODは、放射線検出器14の表面によって規定される平面の可能な向き、或いは、検出器平面に対して接線方向の向きベクトルODの可能な向きを記述する検出器向き円錐64を掃き出す。検出器向き円錐64は、それ自体、方向付けユニット48内に中心がある別の仮想球内の2つの球座標、例えば、検出器向き方位角と、検出器向き仰角とによって記述することができる。幾つかの例において、図6に関して更に後述するように、放射線源12及び放射線検出器14は、両者を接続する軸又はベクトルの周りに回転するように構成することができる。これらの例において、放射線円錐64は、円錐の自軸の周りの回転を規定する第3の座標又は変数によって記述することができる。この第3の回転変数に対する制御は、放射線ビーム16が本質的に放射線の回転対称分布を検出器14に対して生成しないとき等に、放射線検出器14に対する放射線ビーム16の「フラットフィールド補正」を可能にするのに役立ち得る。
総じて、図4に示すように、系60は、少なくとも10の自由度、すなわち、放射線源12及び放射線検出器14のそれぞれについて3つの位置軸及び2つの向き軸を規定する。上述したように、撮像60は、放射線源12及び検出器14の、両者を接続する軸周りの回転用に更なる2つの変数を規定することができる。これらの12の自由度により、事実上、任意の所望の視点及び倍率からの物体22の撮像に対して精密な制御を可能にすることができる。ただし、これらの12の自由度は、限定的であることを意図していない。撮像60の他の構成は、より少数の自由度、追加の自由度、及び/又は異なる自由度、例えば、システム60の機械部品によって規定される平行移動軸及び/又は回転軸を規定してもよい。例えば、図5は、別の座標系70の概念斜視図であり、NDEシステム(例えば、図2のNDEシステム10の画像取得システム28の位置合わせユニット42)はこの座標系を使用して、少なくとも、放射線源12の放射線源位置52及び放射線検出器14の検出器位置54を計算又は決定することができる。座標系70は、図3及び図4の球座標系60の一例としてもよく、或いは、球座標系60を座標系70内に含めてもよい。例えば、図3及び図4の球座標系60と同様に、図5に示すように、座標系70は、仮想球32、34を規定する球座標系を含み、仮想球32、34の上に、放射線源位置52及び検出器位置54がそれぞれ位置する。ただし、座標系70は、図3及び図4に示さない少なくとも8つの追加の自由度を有することができる。
例えば、座標系70は、球座標系70の中心33等の基準点の位置を規定するx軸67、y軸68、及びz軸69を有するデカルト座標系を規定する。すなわち、ロボットアーム24及び26は、ロータリーステージ18に対して放射線源12及び検出器14を移動させるように、基準点x軸、y軸、及びz軸に沿って水平に及び鉛直に一緒に(例えば、協力ユニットとして)平行移動可能である。図5に示す例において、球座標系の中心33(例えば、球点(0,0,0))は、最初はデカルト座標系の原点66(例えば、デカルト点(0,0,0))と同じ位置にある。しかしながら、ロボットアーム24、26の関節30は、ロボットアーム24及び26をロータリーステージ18に対して水平方向及び/又は鉛直方向に移動させるデカルト(例えば、直交)運動を模倣するように協働するように構成される。他の例において、システム10は、ロボットアーム24及び26をロータリーステージ18に対して水平方向及び/又は鉛直方向に専ら移動させるように構成される、ガイドレール等の専用機械部品を備えることができる。
幾つかの例において、座標系70は、検出器位置54を中心とする二次的なデカルト座標系を規定する。例えば、ロボットアーム26及び放射線検出器14のいずれか又は両方は、放射線検出器14の表面によって規定される平面に沿って放射線検出器14が水平に及び/又は鉛直に平行移動することを可能にするように構成される機械部品を備えることができる。例えば、図5に示すように、ロボットアーム26の遠位端は、ボールねじナットサーボモーターを備えることができ、放射線検出器14が水平検出器軸Dxに沿って水平に及び/又は鉛直検出器軸Dyに沿って鉛直に平行移動することを可能にする。球34の表面に対して接線方向に位置する平面に沿って検出器14が水平に及び/又は鉛直に平行移動することを可能にすることにより、少なくとも2つの利点がもたらされる。
第1に、検出器14を平行移動させることにより、画像取得システム28は、検出器14の表面によって規定される平面(例えば、球34の表面に対して接線方向に位置する平面)に沿って異なる検出器位置54において一連のラジオグラフを取得することができ、異なる検出器位置は、放射線検出器14のピクセルサイズよりも微細な距離だけ離間している。画像取得システム28は、その後、同一出願人による米国特許第9,459,217号に詳述しているように、ラジオグラフを組み立てて、取得したラジオグラフよりも高解像度の合成ラジオグラフを形成することができる。
第2に、検出器14を平行移動させることにより、画像取得システム28は、検出器14の表面によって規定される平面(例えば、球34の表面に対して接線方向に位置する平面)に沿って異なる検出器位置54において一連のラジオグラフを取得することができる。放射線検出器14のピクセルサイズよりも大きい(例えば、はるかに大きい)が検出器サイズよりも小さい間隔だけそれぞれ離間している2つ以上の異なる検出器位置においてラジオグラフを取得することにより、放射線検出器14は、放射線検出器14の物理的サイズよりも大きい面積をカバーすることができる。画像取得システム28は、その後、これらのデジタルラジオグラフを一緒に数値的に「縫い合わせ(stitch)」して、検出器14の物理サイズによって規定される視野よりも大きい視野を有する合成ラジオグラフを形成することができる。さらに、放射線検出器14が、ピクセルサイズよりも小さい間隔だけ離間している2つ以上の位置にあるときにラジオグラフを取得することにより、サブピクセルサイズサンプリング効果を達成することができる。この技法は、或る特定の光学構成において及び或る特定のタイプのサンプルを用いて、より高解像度の合成ラジオグラフを生成するのに使用することができる。これらの2つの技法を実践時に併用すると、撮像視野及び解像度のいずれか又は両方を大幅に増大することができる。さらに、これらの2つの技法を従来の容量CT技法及びスパイラルCT技法の両方と更に併用すると、物体22の再構築される3次元(3D)体積及び解像度を増大することができる。
図5及び図6に示すように、幾つかの例において、系70は、直交x回転軸75、y回転軸77、及びz回転軸76のセットを更に有することができる。例えば、画像取得システム28は、基準点デカルトx軸67、y軸68、及びz軸69に沿って水平に及び鉛直に平行移動可能であることに加えて、ロボットアーム24及び26に、放射線源12及び検出器14の両方をこれらの軸の周りに一緒に回転させるように構成することができる。例えば、図6に示すように、「X軸回転」入力コマンドにより、位置合わせシステム28は、ロボットアーム24及び26の両方をx回転軸75の周りに回転させることができる。同様に、「Y軸回転」入力コマンドにより、位置合わせシステム28は、ロボットアーム24及び26の両方をy回転軸77の周りに回転させることができる。同様に、図6に示すように、「Z軸回転」入力コマンドにより、位置合わせシステム28は、放射線源12及び/又は検出器14のいずれか又は両方をz回転軸76の周りに回転させることもできるし、或いは放射線源12を検出器14に接続するベクトル72(図6)の周りに回転させることもできる。
図5は、システム10によって、具体的には、ロータリーステージ18の機械的特性によって導入される2つの追加の自由度を示す。上述したように、ロータリーステージ18は、ロータリー軸20の周りに回転するように構成することができる。図5に示すように、ロータリーステージ18は、ロータリー軸20に沿って鉛直に平行移動可能でもあり得る。2014年4月2日に出願された同一出願人による米国特許第9,459,217号に詳述しているように、ロータリーステージ18を軸20の周りに回転させることと、ロータリーステージ18を軸20に沿って鉛直に平行移動させることとを同時に行うことにより、画像取得システム28は、ステージ18上に配置された物体22のヘリカルタイプの評価画像を生成することができる。
図5に示すように、ロータリーステージ18は、「ロータリーテーブル左/右」コマンドに応答してロータリーステージ18を水平に平行移動させるように構成される第1のウォームスクリューとレールのセットとを備えることができる。同様に、ロータリーステージ18は、「ロータリーテーブル拡大」コマンドに応答してロータリーステージ18を水平に(例えば、前方に又は後方に)平行移動させるように構成される第2のウォームスクリューとレールのセットとを備えることができ、これにより、放射線源12と、物体と、放射線検出器14との間の相対距離を調整することによって、ステージ上に配置された物体の画像倍率を調整する。同様に、画像取得システム28は、撮像ユニット44が物体22のイメージを捕捉する(例えば、放射線源12に放射線を放射線検出器14に向かって放出させ、物体22を照射する)間に、システム10の任意の機械部品を上述した軸のいずれかの周りに又はそれに沿って移動(例えば、回転及び/又は平行移動)させるように構成することができる。
図6は、別の例示のシステム80の側面図であり、図1及び図2のシステム10、図3及び図4の系60、及び/又は図5の系70の一例とすることができる。システム80のユーザーが新たな物体撮像セッションを開始するとき、ロボットアーム24、26(図1)は、最初は、任意の位置及び/又は向きにいる場合がある。したがって、システム80(例えば、図2の画像取得システム28)は、システム80の起動時に初期位置合わせ動作を実行するように構成することができる。例えば、位置合わせ動作時、システム80は、放射線源12及び/又は検出器14を、それらの空間(例えば、x-y-z)位置を維持しながら、互いに向き合うように回転させる(例えば、方向付けし直す)ように方向付けユニット46、48(図2)を制御することができる。一例示の位置合わせ動作の説明が続くが、他の動作を使用して放射線源12及び検出器14を位置合わせしてもよい。
システム80は、例えば、図7Aに示すGUI90Aを介して、ユーザーが規定する「球中点」値94Aを含むユーザー入力を受信することができる。球中点値は、システム80が位置合わせを実行する際の放射線源-検出器ベクトル72に沿った基準点66(例えば、回転中心)の所望の位置を示す0~1の数字を含むことができる。ユーザーは、球中点値94Aの値を指定し、その後、「ロボット位置合わせ」入力ボタン92を作動させて、システム80に位置合わせを実行させることができる。幾つかの例において、システム80は、その後、球中点値94Aを使用して放射線源12と検出器14との間の現在の距離の割合を計算することができる。システム80は、この割合を変数「放射線源Z」として記憶することができる:
放射線源Z=長さ(放射線源-検出器)×中点
放射線源Z=長さ(放射線源-検出器)×中点
システム80は、その後、この距離をX-Z平面78上に投影し、これにより、y成分を効果的に除去することができる:
焦点XZ=長さ(放射線源xz-検出器xz)×中点
焦点XZ=長さ(放射線源xz-検出器xz)×中点
システム80は、その後、球中点94Aを使用して、放射線源12と検出器14との間の基準点66の位置を決定することができる:
ref=放射線源+中点×(検出器-放射線源)
ref=放射線源+中点×(検出器-放射線源)
システム80は、その後、これらの2つの距離と基準点66とを使用して、球モードの初期x軸回転及び初期y軸回転を計算することができる:
yRot=sin-1 ref.x-放射線源x/焦点XC
xRot=sin-1 ref.y-放射線源y/放射線源Z
yRot=sin-1 ref.x-放射線源x/焦点XC
xRot=sin-1 ref.y-放射線源y/放射線源Z
システム80は、その後、検出器Zを放射線源12と検出器14との間の残りの距離として決定することができる:
検出器Z=長さ(放射線源-検出器)-放射線源Z
検出器Z=長さ(放射線源-検出器)-放射線源Z
システム80は、その後、Z軸回転(zRot)の値、検出器x軸オフセット(検出器X)の値、及び検出器y軸オフセット(検出器Y)の値をゼロに設定することができる。システム80は、その後、これらの値を球座標系内のそれぞれの軸に送ることができる。
システム80が放射線源12及び検出器14の位置合わせを完了すると、システム80は、その後、図3~図5に示すように、球座標系に従って放射線源位置及び検出器位置を決定することができる。例えば、アーム24、26の任意の球運動(例えば、回転)が行われると、システム80は、図7AのGUI90Aに示すような現在の球軸値を、図7BのGUI90Bに示すような線形座標(例えば、放射線源位置及び向き並びに検出器位置及び向き)に変換し、システム80は、その後、この線形座標を使用してロボットアーム24、26を移動させることができる。
幾つかの例において、「y」回転軸77の方向は、系内の回転によって影響されないため、「グローバル」とみなすことができる。一方、幾つかの例において、「x」回転軸75及び「z」回転軸76は、「y軸」回転量に応じて方向が変わるという点で、「ローカル」とみなすことができる。例えば、y軸77を45度だけ回転させると、x回転軸75の方向が45度だけ調整されるが、x軸75を45度だけ回転させても、y軸77の方向は変わり得ない。
幾つかの例において、システム80は、球x軸回転及びy軸回転から検出器法線(「detNorm」)ベクトル74を計算することができる。同様に、単位Zは、z方向における単位ベクトル76(0,0,1)である。xRot、yRot、及びzRotは、それぞれの球軸からユーザーが規定する値である:
detNorm=回転(回転(単位Z,xRot),yRot)
detNorm=回転(回転(単位Z,xRot),yRot)
検出器水平位置ベクトル(「detHoriz」)及び検出器鉛直位置ベクトル(「detVert」)は、全ての回転軸を使用して同様に計算される:
detHoriz=回転(単位X,xRot,yRot,zRot)
detVert=回転(単位Y,xRot,yRot,zRot)
detHoriz=回転(単位X,xRot,yRot,zRot)
detVert=回転(単位Y,xRot,yRot,zRot)
システム80は、これらのベクトルを使用して、検出器14の3D直線位置を球基準点66からのオフセットとして計算することができる。detZ、detX、及びdetYは、それぞれの球軸からユーザーが規定する値である:
detPos=ref+detZ×detNorm+detX×detHoriz+detY×detVert
detPos=ref+detZ×detNorm+detX×detHoriz+detY×detVert
検出器14及び放射線源12が検出器法線ベクトル74に位置合わせされることから、システム80は、検出器法線ベクトル74を使用した簡略化した計算を実行して、放射線源12の位置を決定することができる:
放射線源Pos=ref-放射線源Z×detNorm
放射線源Pos=ref-放射線源Z×detNorm
システム80は、検出器法線ベクトル74の投影から検出器14及び放射線源12の線形x軸回転を計算する:
線形XRot=tan-1 detNorm.y/長さ(detNorm.xz)
線形XRot=tan-1 detNorm.y/長さ(detNorm.xz)
システム80は、その後、不変の球y軸回転及び不変の球z軸回転を、検出器14及び放射線源12の両方の線形回転に渡すことができる。
システム80の他の例は、図7A及び図7Bに示すものとは異なるグラフィカルユーザーインターフェース(例えば、より多数の成分、より少数の成分、又は異なる成分を有する)を備えてもよい。例えば、「簡略化した」例示のユーザーインターフェースであれば、ユーザーが放射線源12及び放射線検出器14のそれぞれの3次元位置ベクトル及び向きベクトルを入力することを可能にすることができる。3次元位置ベクトル及び向きベクトルは、デカルト(x,y,z)表記又は球(R,θ,φ)表記で受信することができる。より複雑な例示のユーザーインターフェースであれば、ユーザーがロボットアーム24、26の各関節30(図1)を制御することを可能にすることもできるし、関節30に対してより精密な制御を可能にする同様の運動力学を可能にすることもできる。
幾つかの例において、システム80のユーザーインターフェースは、受信した入力に基づくシステム80のグラフィカル表現を含むことができる。例えば、ユーザーインターフェースは、放射線源12、放射線検出器14、放射線ビーム16、物体22、ステージ18、及び中心33の互いに対する位置及び向きの3次元表現を表示することができる。ユーザーインターフェースは、ユーザーがグラフィカル表現の視点を回転させることを可能にするユーザー入力メカニズムを提供することができる。幾つかの例において、システム80は、球座標系の仮想中心33の物理的表現を表示するように構成することができる。例えば、システム80は、対応する球座標系の中心33の真上又は真下のハウジング11(図2)内の位置を照明するように構成されるレーザー又はLEDを備えてもよい。他の例において、システム80は、システム80が仮想中心33を移動させる(例えば、放射線源12及び検出器14をシステム80の残りのものに対して一緒に移動させる)とハウジング11内で移動するように構成される、中心33の機械式インジケーターを備えてもよい。
図8は、本開示の1つ以上の技法に係る、産業用CTシステム又は計測システム等の非破壊評価システムの一例示の動作を示すフローチャートである。図1及び図2の例示のシステム10を参照して、図8の例示の動作を説明する。ただし、図8の例示の動作はそのように限定されない。
図8の例において、画像取得システム28(例えば、システム10のコンピューティングデバイス)は、システム10のロータリーステージ18上に配置することができる物体22のX線撮像のための所望の撮像視点及び/又は所望の撮像倍率を示す入力を受信する(800)。入力は、直接的な(例えば、リアルタイムの)ユーザー入力を含むこともできるし、幾つかの例において、画像取得システム28がインポート又は別様に受信するファイル内に記憶される所定の命令のセットを含むこともできる。
画像取得システム28は、受信した入力に基づいて、放射線源12の放射線源位置52及び放射線検出器14の検出器位置54を決定(例えば、生成、選択、計算、及び/又は割り当て)する。幾つかの例において、画像取得システム28は、放射線源位置52を先に決定してから、放射線源位置52に基づいて検出器位置54(例えば、放射線源位置52の反対側)を決定してもよい。他の例において、画像取得システム28は、検出器位置54を先に決定してから、検出器位置54に基づいて放射線源位置52(例えば、検出器位置54の反対側)を決定してもよい。他の例において、画像取得システム28は、受信した入力に基づいて放射線源位置52及び検出器位置54を独立して決定してもよい。
幾つかの例において、画像取得システム28は、入力に基づいて、球座標系内に位置する第1の仮想球の表面上に位置する第1の位置(例えば、放射線源位置52)を決定することができる(802)。同様に、画像取得システム28は、同じ球座標系内に位置する第2の仮想球の表面上に位置する第2の位置(例えば、検出器位置54)を決定することができる(804)。第2の位置は、球座標系の中心に対して第1の位置とは反対に位置する。放射線源位置52及び検出器位置54のそれぞれは、球座標系の中心33に対して3つの球座標(R,θ,φ)によって記述することができる。幾つかの例において、画像取得システム28は、放射線ビーム16を放射線源12から放射線検出器14の表面に向かって誘導するために、放射線源向き62及び検出器向き64を更に決定及び制御することができる。
画像取得システム28が第1の仮想球の表面上の第1の位置と、第2の仮想球の表面上の第2の位置とを決定すると、画像取得システム28(例えば、画像取得システム28の位置合わせユニット42)は、第1の位置及び第2の位置のうちの異なる位置に放射線源12及び放射線検出器14を移動させるようにロボットアーム24及び26を制御する(806)。
放射線源12及び放射線検出器14が適所に着くと、画像取得システム28(例えば、画像取得システム28の撮像ユニット44)は、例えば、放射線源12に、物体22を通って放射線検出器14に当たる放射線ビーム16を放出(例えば、照射)させることによって、物体22の撮像を行うことができる。
以下の段落は、本開示の追加の例示の技法を提供する。
例1:幾つかの例において、物体の非破壊評価用のシステムは、第1のロボットアームと、第1のロボットアームに結合され、放射線を放出するように構成される放射線源と、第2のロボットアームと、第2のロボットアームに結合され、放射線源によって放出された放射線を測定するように構成される放射線検出器と、非破壊評価のために物体を支持するように構成されるステージと、制御ユニットとを備え、制御ユニットは、入力に基づいて、球座標系内の第1の球の第1の表面上に位置する第1の位置を決定することと、入力に基づいて、球座標系内の第2の球の第2の表面上に位置する第2の位置を決定することであって、第2の位置は、球座標系の中心に対して第1の位置とは反対に位置することと、放射線源及び放射線検出器が、第1の位置及び第2の位置のうちの異なる位置に移動するように、第1のロボットアーム及び第2のロボットアームの運動を制御することとを行うように構成される。
例2:例1のシステムの幾つかの例において、制御ユニットは、物体の評価のための撮像角度を示す入力を受信することと、撮像角度に基づいて、第1の位置及び第2の位置を決定することとを行うように更に構成される。
例3:例1又は例2のシステムの幾つかの例において、制御ユニットは、放射線が第1の位置又は第2の位置から検出器に向けられるように、放射線源の放射線源向きを制御することと、検出器が第1の位置又は第2の位置から放射線源に向けられるように、検出器の検出器向きを制御することとを行うように更に構成される。
例4:例1~例3のいずれか1つのシステムの幾つかの例において、制御ユニットは、物体の評価のための倍率を示す入力を受信することと、倍率に基づいて、放射線源半径を規定する放射線源位置を決定することと、倍率に基づいて、検出器半径を規定する検出器位置を決定することであって、検出器半径と放射線源半径との合計を放射線源半径で除算したものが倍率に等しく、放射線源位置及び検出器位置は、第1の位置及び第2の位置のうちの異なる位置であることとを行うように更に構成される。
例5:例1~例4のいずれか1つのシステムの幾つかの例において、制御ユニットは、第1のロボットアーム及び第2のロボットアームの運動を制御することに応答して、放射線源に物体を照射させるように更に構成される。
例6:例1~例5のいずれか1つのシステムの幾つかの例において、放射線検出器は、少なくとも1つの圧力センサーを有する保護プレートを備え、保護プレートは、圧力センサーが物品との接触を検出することに応答して、第2のロボットアームの運動を無効にするように構成される。
例7:例1~例6のいずれか1つのシステムの幾つかの例において、制御ユニットは、球座標系内の第2の球の第2の表面に対して接線方向に位置する平面に沿って異なる検出器位置において一連のラジオグラフを取得することであって、異なる検出器位置は、放射線検出器のピクセルサイズよりも微細な距離だけ離間していることと、ラジオグラフを組み立てて、取得したラジオグラフよりも高解像度の合成ラジオグラフを形成することとを行うように更に構成される。
例8:例1~例7のいずれか1つのシステムの幾つかの例において、制御ユニットは、球座標系内の第2の球の第2の表面に対して接線方向に位置する平面に沿って異なる検出器位置において一連のラジオグラフを取得することであって、異なる検出器位置は、放射線検出器のピクセルサイズよりも大きいが検出器の物理的サイズよりも小さい距離だけ離間していることと、ラジオグラフを組み立てて、検出器の物理的サイズよりも大きい面積を有する合成ラジオグラフを形成することとを行うように更に構成される。
例9:幾つかの例において、コンピューター可読記憶媒体は、プログラム命令を含み、プログラム命令は、ステージ上に配置される物体の非破壊評価用のシステムによって実行されると、システムに、入力に基づいて、球座標系内の第1の球の第1の表面上に位置する第1の位置を決定することと、入力に基づいて、球座標系内の第2の球の第2の表面上に位置する第2の位置を決定することであって、第2の位置は、球座標系の中心に対して第1の位置とは反対に位置することと、放射線源及び放射線検出器が、第1の位置及び第2の位置のうちの異なる位置に移動するように、第1のロボットアームの運動及び第2のロボットアームの運動を制御することとを行わせる。
例10:例9のコンピューター可読媒体の幾つかの例において、入力は、物体の評価のための撮像角度を示し、プログラム命令が実行されると、システムに、撮像角度に基づいて、第1の位置及び第2の位置を決定することを更に行わせる。
例11:例9又は例10のコンピューター可読媒体の幾つかの例において、プログラム命令が実行されると、システムに、放射線が放射線源位置から検出器に向けられるように、放射線源の放射線源向きを制御することと、検出器が検出器位置から放射線源に向けられるように、検出器の検出器向きを制御することであって、放射線源位置及び検出器位置は、第1の位置及び第2の位置のうちの異なる位置を含むこととを行わせる。
例12:例9~例11のいずれか1つのコンピューター可読媒体の幾つかの例において、プログラム命令が実行されると、システムに、物体の評価のための倍率を示す入力を受信することと、倍率に基づいて、放射線源半径を規定する放射線源位置を決定することと、倍率に基づいて、検出器半径を規定する検出器位置を決定することであって、検出器半径と放射線源半径との合計を放射線源半径で除算したものが倍率に等しく、放射線源位置及び検出器位置は、第1の位置及び第2の位置のうちの異なる位置を含むこととを行わせる。
例13:例9~例12のいずれか1つのコンピューター可読媒体の幾つかの例において、プログラム命令が実行されると、放射線源に、放射線源ロボットアーム及び検出器ロボットアームの運動を制御することに応答して、物体を照射することを更に行わせる。
例14:例9~例13のいずれか1つのコンピューター可読媒体の幾つかの例において、プログラム命令が実行されると、システムに、球座標系内の第2の球の第2の表面に対して接線方向に位置する平面に沿って異なる検出器位置において一連のラジオグラフを取得することであって、異なる検出器位置は、検出器のピクセルサイズよりも微細な距離だけ離間していることと、ラジオグラフを組み立てて、取得したラジオグラフよりも高解像度の合成ラジオグラフを形成することとを更に行わせる。
例15:幾つかの例において、方法は、ステージ上に配置される物体の非破壊評価用のシステムへの入力に基づいて、球座標系内の第1の球の第1の表面上に位置する第1の位置を決定することと、入力に基づいて、球座標系内の第2の球の第2の表面上に位置する第2の位置を決定することであって、第2の位置は、球座標系の中心に対して第1の位置とは反対に位置することと、放射線源及び放射線検出器が、第1の位置及び第2の位置のうちの異なる位置に移動するように、第1のロボットアームの運動及び第2のロボットアームの運動を制御することとを含む。
例16:例15の方法の幾つかの例において、入力は、物体の評価のための撮像角度を示し、方法は、撮像角度に基づいて、放射線源位置及び検出器位置を決定することであって、放射線源位置及び検出器位置は、第1の位置及び第2の位置のうちの異なる位置を含むことを更に含む。
例17:例15又は例16の方法の幾つかの例において、方法は、放射線が放射線源位置から検出器に向けられるように、放射線源の放射線源向きを制御することと、検出器が検出器位置から放射線源に向けられるように、検出器の検出器向きを制御することであって、放射線源位置及び検出器位置は、第1の位置及び第2の位置のうちの異なる位置を含むこととを更に含む。
例18:例15~例17のいずれか1つの方法の幾つかの例において、方法は、物体の評価のための倍率を示す入力を受信することと、倍率に基づいて、放射線源半径を規定する放射線源位置を決定することと、倍率に基づいて、検出器半径を規定する検出器位置を決定することであって、検出器半径と放射線源半径との合計を放射線源半径で除算したものが倍率に等しく、放射線源位置及び検出器位置は、第1の位置及び第2の位置のうちの異なる位置を含むこととを更に含む。
例19:例15~例18のいずれか1つの方法の幾つかの例において、方法は、第1のロボットアーム及び第2のロボットアームの運動を制御することに応答して、放射線源に物体を照射させることを更に含む。
例20:例15~例19のいずれか1つの方法の幾つかの例において、方法は、球座標系内の第2の球の第2の表面に対して接線方向に位置する平面に沿って異なる検出器位置において一連のラジオグラフを取得することであって、異なる検出器位置は、検出器のピクセルサイズよりも微細な距離だけ離間していることと、ラジオグラフを組み立てて、取得したラジオグラフよりも高解像度の合成ラジオグラフを形成することとを更に含む。
様々な例を記載した。これらの例及び他の例は、添付の請求項の範囲内である。
Claims (20)
- 物体の非破壊評価用のシステムであって、
第1のロボットアームと、
前記第1のロボットアームに結合され、放射線を放出するように構成される放射線源と、
第2のロボットアームと、
前記第2のロボットアームに結合され、前記放射線源によって放出された放射線を測定するように構成される放射線検出器と、
非破壊評価のために前記物体を支持するように構成されるステージと、
制御ユニットと、
を備え、前記制御ユニットは、
入力に基づいて、球座標系内の第1の球の第1の表面上に位置する第1の位置を決定することと、
前記入力に基づいて、前記球座標系内の第2の球の第2の表面上に位置する第2の位置を決定することであって、前記第2の位置は、前記球座標系の中心に対して前記第1の位置とは反対に位置することと、
前記放射線源及び前記放射線検出器が、前記第1の位置及び前記第2の位置のうちの異なる位置に移動するように、前記第1のロボットアーム及び前記第2のロボットアームの運動を制御することと、
を行うように構成される、システム。 - 前記制御ユニットは、
前記物体の評価のための撮像角度を示す前記入力を受信することと、
前記撮像角度に基づいて、前記第1の位置及び前記第2の位置を決定することと、
を行うように更に構成される、請求項1に記載のシステム。 - 前記制御ユニットは、
放射線が前記第1の位置又は前記第2の位置から前記検出器に向けられるように、前記放射線源の放射線源向きを制御することと、
前記検出器が前記第1の位置又は前記第2の位置から前記放射線源に向けられるように、前記検出器の検出器向きを制御することと、
を行うように更に構成される、請求項1に記載のシステム。 - 前記制御ユニットは、
前記物体の評価のための倍率を示す前記入力を受信することと、
前記倍率に基づいて、放射線源半径を規定する放射線源位置を決定することと、
前記倍率に基づいて、検出器半径を規定する検出器位置を決定することであって、前記検出器半径と前記放射線源半径との合計を前記放射線源半径で除算したものが前記倍率に等しく、前記放射線源位置及び前記検出器位置は、前記第1の位置及び前記第2の位置のうちの異なる位置であることと、
を行うように更に構成される、請求項1に記載のシステム。 - 前記制御ユニットは、前記第1のロボットアーム及び前記第2のロボットアームの運動を制御することに応答して、前記放射線源に前記物体を照射させるように更に構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記放射線検出器は、少なくとも1つの圧力センサーを有する保護プレートを備え、該保護プレートは、前記圧力センサーが物品との接触を検出することに応答して、前記第2のロボットアームの運動を無効にするように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記制御ユニットは、
前記球座標系内の前記第2の球の前記第2の表面に対して接線方向に位置する平面に沿って異なる検出器位置において一連のラジオグラフを取得することであって、前記異なる検出器位置は、前記放射線検出器のピクセルサイズよりも微細な距離だけ離間していることと、
前記ラジオグラフを組み立てて、前記取得したラジオグラフよりも高解像度の合成ラジオグラフを形成することと、
を行うように更に構成される、請求項1に記載のシステム。 - 前記制御ユニットは、
前記球座標系内の前記第2の球の前記第2の表面に対して接線方向に位置する平面に沿って異なる検出器位置において一連のラジオグラフを取得することであって、前記異なる検出器位置は、前記放射線検出器のピクセルサイズよりも大きいが前記検出器の物理的サイズよりも小さい距離だけ離間していることと、
前記ラジオグラフを組み立てて、前記検出器の前記物理的サイズよりも大きい面積を有する合成ラジオグラフを形成することと、
を行うように更に構成される、請求項1に記載のシステム。 - プログラム命令を含むコンピューター可読記憶媒体であって、
前記プログラム命令は、ステージ上に配置される物体の非破壊評価用のシステムによって実行されると、前記システムに、
入力に基づいて、球座標系内の第1の球の第1の表面上に位置する第1の位置を決定することと、
前記入力に基づいて、前記球座標系内の第2の球の第2の表面上に位置する第2の位置を決定することであって、前記第2の位置は、前記球座標系の中心に対して前記第1の位置とは反対に位置することと、
放射線源及び放射線検出器が、前記第1の位置及び前記第2の位置のうちの異なる位置に移動するように、第1のロボットアームの運動及び第2のロボットアームの運動を制御することと、
を行わせる、コンピューター可読記憶媒体。 - 前記入力は、前記物体の評価のための撮像角度を示し、前記プログラム命令が実行されると、前記システムに、前記撮像角度に基づいて、前記第1の位置及び前記第2の位置を決定することを更に行わせる、請求項9に記載のコンピューター可読記憶媒体。
- 前記プログラム命令が実行されると、前記システムに、
放射線が放射線源位置から前記検出器に向けられるように、前記放射線源の放射線源向きを制御することと、
前記検出器が検出器位置から前記放射線源に向けられるように、前記検出器の検出器向きを制御することであって、前記放射線源位置及び前記検出器位置は、前記第1の位置及び前記第2の位置のうちの異なる位置を含むことと、
を更に行わせる、請求項9に記載のコンピューター可読記憶媒体。 - 前記プログラム命令が実行されると、前記システムに、
前記物体の評価のための倍率を示す前記入力を受信することと、
前記倍率に基づいて、放射線源半径を規定する放射線源位置を決定することと、
前記倍率に基づいて、検出器半径を規定する検出器位置を決定することであって、前記検出器半径と前記放射線源半径との合計を前記放射線源半径で除算したものが前記倍率に等しく、前記放射線源位置及び前記検出器位置は、前記第1の位置及び前記第2の位置のうちの異なる位置を含むことと、
を更に行わせる、請求項9に記載のコンピューター可読記憶媒体。 - 前記プログラム命令が実行されると、前記放射線源に、前記放射線源ロボットアーム及び前記検出器ロボットアームの運動を制御することに応答して、前記物体を照射することを更に行わせる、請求項9に記載のコンピューター可読記憶媒体。
- 前記プログラム命令が実行されると、前記システムに、
前記球座標系内の前記第2の球の前記第2の表面に対して接線方向に位置する平面に沿って異なる検出器位置において一連のラジオグラフを取得することであって、前記異なる検出器位置は、前記検出器のピクセルサイズよりも微細な距離だけ離間していることと、
前記ラジオグラフを組み立てて、前記取得したラジオグラフよりも高解像度の合成ラジオグラフを形成することと、
を更に行わせる、請求項9に記載のコンピューター可読記憶媒体。 - ステージ上に配置される物体の非破壊評価用のシステムへの入力に基づいて、球座標系内の第1の球の第1の表面上に位置する第1の位置を決定することと、
前記入力に基づいて、前記球座標系内の第2の球の第2の表面上に位置する第2の位置を決定することであって、前記第2の位置は、前記球座標系の中心に対して前記第1の位置とは反対に位置することと、
放射線源及び放射線検出器が、前記第1の位置及び前記第2の位置のうちの異なる位置に移動するように、第1のロボットアームの運動及び第2のロボットアームの運動を制御することと、
含む、方法。 - 前記入力は、前記物体の評価のための撮像角度を示し、前記方法は、前記撮像角度に基づいて、放射線源位置及び検出器位置を決定することであって、前記放射線源位置及び前記検出器位置は、前記第1の位置及び前記第2の位置のうちの異なる位置を含むことを更に含む、請求項15に記載の方法。
- 放射線が放射線源位置から前記検出器に向けられるように、前記放射線源の放射線源向きを制御することと、
前記検出器が検出器位置から前記放射線源に向けられるように、前記検出器の検出器向きを制御することであって、前記放射線源位置及び前記検出器位置は、前記第1の位置及び前記第2の位置のうちの異なる位置を含むことと、
を更に含む、請求項15に記載の方法。 - 前記物体の評価のための倍率を示す前記入力を受信することと、
前記倍率に基づいて、放射線源半径を規定する放射線源位置を決定することと、
前記倍率に基づいて、検出器半径を規定する検出器位置を決定することであって、前記検出器半径と前記放射線源半径との合計を前記放射線源半径で除算したものが前記倍率に等しく、前記放射線源位置及び前記検出器位置は、前記第1の位置及び前記第2の位置のうちの異なる位置を含むことと、
を更に含む、請求項15に記載の方法。 - 前記第1のロボットアーム及び前記第2のロボットアームの運動を制御することに応答して、前記放射線源に前記物体を照射させることを更に含む、請求項15に記載の方法。
- 前記球座標系内の前記第2の球の前記第2の表面に対して接線方向に位置する平面に沿って異なる検出器位置において一連のラジオグラフを取得することであって、前記異なる検出器位置は、前記検出器のピクセルサイズよりも微細な距離だけ離間していることと、
前記ラジオグラフを組み立てて、前記取得したラジオグラフよりも高解像度の合成ラジオグラフを形成することと、
を更に含む、請求項15に記載の方法。
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