JP2023527788A - 非破壊評価用の双腕型ロボット制御システム - Google Patents

非破壊評価用の双腕型ロボット制御システム Download PDF

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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。
本開示の１つ以上の技法に係る、非破壊評価（ＮＤＥ）システムの一例示の機器セットアップの概略図である。
図１の機器セットアップの幾つかの例示の部品の概念ブロック図である。
本開示の１つ以上の技法に係る、放射線源及び放射線検出器を位置合わせするように図１のＮＤＥシステムによって使用される一例示の座標系の概念側面図である。
図３の例示の座標系の概念斜視図である。
本開示の１つ以上の技法に係る、別の例示の座標系の概念斜視図である。
本開示の１つ以上の技法に係る、別の例示のＮＤＥシステムの側面図である。
本開示の１つ以上の技法に係る、ＮＤＥシステムの例示のグラフィカルユーザーインターフェース（ＧＵＩ）の図である。 本開示の１つ以上の技法に係る、ＮＤＥシステムの例示のグラフィカルユーザーインターフェース（ＧＵＩ）の図である。
本開示の１つ以上の技法に係る、ＮＤＥシステムの一例示の動作を示すフローチャートである。
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
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
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
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）
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
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
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）
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）
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
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
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）
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)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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。
  10. 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。
  11. 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。
  12. 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。
  13. 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。
  14. 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。
  15. 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。
  16. 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。
  17. 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。
  18. 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。
  19. 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。
  20. 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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