検出器アセンブリ及び検査システム
【課題】検出器アセンブリを提供する。
【解決手段】検出器アセンブリ（１４）は、１０．２センチメートル（ｃｍ）×１０．２センチメートル（ｃｍ）以下の面積を持つ構成設定可能なＸ線検出器（２０）と、構成設定可能なＸ線検出器（２０）に結合されていて、構成設定可能なＸ線検出器（２０）を制御し且つ構成設定可能なＸ線検出器（２０）からの画像データを無縁送信のためにフォーマット設定するように構成されている埋込み式制御装置（２２）とを含む。検出器アセンブリ（１４）はまた、画像データをユーザ・インターフェース装置（１８）へ無線送信するように構成されている無線送信装置（２４）と、前記の構成設定可能なＸ線検出器（２０）、無線送信装置（２４）及び埋込み式制御装置（２２）に電力を供給するように構成されている電力貯蔵装置（２６）とを含む。
【解決手段】検出器アセンブリ（１４）は、１０．２センチメートル（ｃｍ）×１０．２センチメートル（ｃｍ）以下の面積を持つ構成設定可能なＸ線検出器（２０）と、構成設定可能なＸ線検出器（２０）に結合されていて、構成設定可能なＸ線検出器（２０）を制御し且つ構成設定可能なＸ線検出器（２０）からの画像データを無縁送信のためにフォーマット設定するように構成されている埋込み式制御装置（２２）とを含む。検出器アセンブリ（１４）はまた、画像データをユーザ・インターフェース装置（１８）へ無線送信するように構成されている無線送信装置（２４）と、前記の構成設定可能なＸ線検出器（２０）、無線送信装置（２４）及び埋込み式制御装置（２２）に電力を供給するように構成されている電力貯蔵装置（２６）とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に云えば、検出器システムに関し、より具体的には、非破壊試験（ＮＤＴ）用途のためにディジタルＸ線画像を生成し、処理し且つ伝送するように構成されている小面積で軽量の無線検出器システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
様々な種類の検出器システムが知られていて、異なる用途で使用されている。例えば、Ｘ線検査システムは、製品に何らの損傷を与えることなく構造上の傷や異物の含有を検出するためのＮＤＴ用途で用いられている。残念なことに、多くのＮＤＴ用途では、このようなシステムは、検出器のサイズが大きく、重量が大きく、また重量のある電源装置や脆弱なケーブルのような付加的な構成部品が必要であるので、使用することができない。更に、航空宇宙産業や石油ガス産業のような或る特定の産業では、接近するのが厳しい場所の中へ操作することのできる携帯用の軽量の検出器システムが必要とされている。
【０００３】
或る特定のシステムでは、取得した画像データを装置自体に又は後で検索可能であるメモリ・カードに保存する大面積検出器が用いられている。しかしながら、このような装置は、それらが動作できる取得モードが制限されており、また他のデータ・ネットワークと連結することができず、又はＸ線源のような他の装置を制御することができない。或る特定の他のシステムでは、蓄電池から給電されるが、ワイヤを介してのみデータを伝送する検出器が用いられている。しかしながら、このような装置は、検出器のみを制御する基本的なソフトウエア・アプリケーションを持っており、ＮＤＴワークフローに連結することができない。更に、このような検出器はＸ線源を制御することができず、或いは画像を標準的なＮＤＴ画像フォーマットに作成することができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、重量及び寸法を小さくした非破壊試験（ＮＤＴ）用途の検出器システムを開発することは望ましいことであろう。また、実時間の静止Ｘ線画像を供給する能力を持ち、且つ広範囲のＮＤＴ用途に合わせて構成設定可能である無線検出器システムを開発することも望ましいことであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
要約すると、一実施形態では、検出器アセンブリを提供する。この検出器アセンブリは、１０．２センチメートル（ｃｍ）×１０．２センチメートル（ｃｍ）以下の面積を持つ構成設定可能なＸ線検出器と、構成設定可能なＸ線検出器に結合されていて、構成設定可能なＸ線検出器を制御し且つ構成設定可能なＸ線検出器からの画像データを無縁送信のためにフォーマット設定するように構成されている埋込み式制御装置とを含む。検出器アセンブリはまた、画像データをユーザ・インターフェース装置へ無線送信するように構成されている無線送信装置と、構成設定可能なＸ線検出器、無線送信装置及び埋込み式制御装置に電力を供給するように構成されている電力貯蔵装置とを含む。
【０００６】
別の実施形態では、検出器アセンブリを提供する。この検出器アセンブリは、構成設定可能なＸ線検出器と、構成設定可能なＸ線検出器に結合されていて、構成設定可能なＸ線検出器を制御し且つ構成設定可能なＸ線検出器からの画像データを無縁送信のためにフォーマット設定するように構成されている埋込み式制御装置とを含む。当該検出器アセンブリはまた、画像データをユーザ・インターフェース装置へ無線送信するように構成されている無線送信装置と、構成設定可能なＸ線検出器、無線送信装置及び埋込み式制御装置に電力を供給するように構成されている電力貯蔵装置とを含む。当該検出器アセンブリの重量は２．２７ｋｇ以下である。
【０００７】
別の実施形態では、検査システムを提供する。検査システムは、対象物に対応する画像データを得るように構成されている検出器アセンブリを含む。検出器アセンブリは、１０．２センチメートル（ｃｍ）×１０．２センチメートル（ｃｍ）以下の面積を持つ構成設定可能なＸ線検出器と、構成設定可能なＸ線検出器に結合されていて、構成設定可能なＸ線検出器を制御し且つ構成設定可能なＸ線検出器からの画像データを無縁送信のためにフォーマット設定するように構成されている埋込み式制御装置と、画像データを無線送信するように構成されている無線送信装置と、構成設定可能なＸ線検出器、無線送信装置及び埋込み式制御装置に電力を供給するように構成されている電力貯蔵装置とを有する。検査システムはまた、無線送信装置を介して構成設定可能なＸ線検出器から画像データを受け取り且つ非破壊試験（ＮＤＴ）用途に使用するために所定のフォーマットで画像データをセーブ(save)するように構成されているユーザ・インターフェース装置を含む。
【０００８】
本発明のこれらの及び他の特徴、面及び利点は、添付の図面を参照した以下の詳しい説明を読んだとき一層良く理解されよう。図面全体を通じて同様な部品を同じ参照符号で表す。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に詳しく説明するように、本発明手法の様々な実施形態は、製品の構造上の傷や異物の含有を検出するために航空宇宙産業や石油ガス産業のような産業用途に使用されるＮＤＴ用途のためのディジタルＸ線画像を生成、処理及び送信するように構成されている小面積の無線検出器アセンブリを提供するように機能する。ここで、図面について説明すると、図１は、検出器アセンブリ１４により対象物１２を検査するためのＮＤＴ用Ｘ線検出器システム１０を例示する。検査対象物１２はＸ線源１６と検出器アセンブリ１４との間に配置される。動作について説明すると、Ｘ線源１６は、検査対象物１２へ差し向けられるＸ線を送出する。更に、検出器アセンブリ１４は、Ｘ線源１６から入射する放射線に基づいて検査対象物１２に対応する画像データを生成する。図示の実施形態では、ユーザ・インターフェース装置１８が設けられ、これはＮＤＴ用途に使用するために検出器アセンブリ１４から画像データを受け取るように構成されている。一実施形態では、ユーザ・インターフェース装置１８はラップトップ型コンピュータを含む。
【００１０】
検出器アセンブリ１４は、検査対象物１２に対応する画像を生成するための構成設定可能なＸ線検出器２０を含む。この模範的な実施形態では、構成設定可能なＸ線検出器２０は、１０．２センチメートル（ｃｍ）×１０．２センチメートル（ｃｍ）以下の面積を持つ小面積の検出器を含む。更に、構成設定可能なＸ線検出器２０の画像分解能は、約５０ミクロン〜約１００ミクロンのピクセル寸法を持つ約１ｋ×１ｋのピクセルである。或る特定の実施形態では、検出器アセンブリ１４の重量は約２．２７ｋｇ以下である。一実施形態では、構成設定可能なＸ線検出器２０は相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）検出器を含む。
【００１１】
特定の実施形態によれば、構成設定可能なＸ線検出器２０は、画像によって必要とされる線量を最小にするように選択されたシンチレータ材料を含む。例えば、Ｍｉｎ−Ｒ−Ｍｅｄのような高分解能シンチレータ材料を、より高い線量のために使用することができる。シンチレータ材料の例としては、それらに限定されないが、酸硫化ガドリニウム（ＧＯＳ）、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）及び光ファイバ・シンチレータが挙げられる。より特定の実施形態によれば、構成設定可能なＸ線検出器２０はシンチレータ・ピクセル寸法及びピッチによって特徴付けられ、これらは所望の用途に基づいて選択することができ、これにより多種多様なＮＤＴ用途のために使用ことが可能になる。特定の実施形態によれば、ユーザ・インターフェース装置１８は、構成設定可能なＸ線検出器２０及びＸ線源１６の実時間の相互作用型制御を容易にするソフトウエアを含む。
【００１２】
図示の実施形態では、検出器アセンブリ１４は、構成設定可能なＸ線検出器２０に結合されていて、構成設定可能なＸ線検出器２０制御するように構成されている埋込み式制御装置２２を含む。この模範的な実施形態では、埋込み式制御装置２２はＰＣ／１０４プラットフォームに基づいている。構成設定可能なＸ線検出器２０は、ユニバーサル・シリアル母線（ＵＳＢ）、又はイーサーネット（商標）、又はフレーム・グラッバ(frame grabber) を介して、埋込み式制御装置２２と通信関係にある。しかしながら、他の種類の通信プロトコルを使用することも考えられよう。この実施形態では、埋込み式制御装置２２は、構成設定可能なＸ線検出器２０からの画像データを無線送信のためにフォーマット設定するように構成されている。埋込み式制御装置２２からのフォーマット設定された画像データは、無線送信装置２４を介してユーザ・インターフェース装置１８へ無線送信される。この模範的な実施形態では、無線送信装置２４は、約３０．４８メートル（ｍ）の範囲内でユーザ・インターフェース装置１８へ画像データを無線送信するように構成されている８０２．１１ｐｒｅ−Ｎ無線プロトコルを含む。しかしながら、他の市販されている無線プロトコルも無線送信装置２４のために用いることができる。
【００１３】
また更に、検出器アセンブリ１４は、構成設定可能なＸ線検出器２０及び埋込み式制御装置２２に電力を供給するための電力貯蔵装置２６を含む。一例では、電力貯蔵装置２６は、約２．５４ｃｍ×８．８９ｃｍ×８．８９ｃｍよりも小さい寸法を持ち且つ少なくとも３０分の動作時間を持つ再充電可能な蓄電池を含む。この例では、再充電可能な蓄電池は約２アンペア（Ａ）の最大放電能力を持ち、且つ約１４．４ボルト（Ｖ）の電圧を発生することができる。検出器アセンブリ１４及びユーザ・インターフェース装置１８は、画像データの生成及び処理を容易にするソフトウエア・アークテクチャを含み、これに関しては図２及び３を参照して以下に説明する。
【００１４】
図２は、図１のＮＤＴ用Ｘ線検出器システム１０の模範的なソフトウエア・アークテクチャ３０の概略図である。検出器アセンブリ１４のアークテクチャの構成要素は、検出器ハードウエア・インターフェース３２と、検出器ソフトウエア及びアプリケーション・プログラム・インターフェース（ＡＰＩ）３４とを含む。図示の実施形態では、検出器ハードウエア・インターフェース３２はハードウエア・ケーブル３６を介して構成設定可能なＸ線検出器２０に結合される。検出器ソフトウエア及びＡＰＩ３４は構成設定可能なＸ線検出器２０の制御を容易にし、且つユーザ・インターフェース装置１８への無線送信のために構成設定可能なＸ線検出器２０からの画像データをフォーマット設定するように構成されている。
【００１５】
図示の実施形態では、検出器アセンブリ１４からの画像データが無線イーサーネット・ソケット３８を介してユーザ・インターフェース装置１８へ伝送される。具体的に述べると、検出器ソフトウエア及びＡＰＩ３４からの画像データが、検出器アセンブリ１４から受け取った画像データを処理するためにコア命令及び制御ソフトウエア層４０並びにアプリケーションＡＰＩ４２へ伝送される。コア命令及び制御ソフトウエア層４０は、画像データの処理及び検出器アセンブリ１４の制御を容易にするために複数のソフトウエア・モジュールを含む。このようなモジュールについての詳細は、図３を参照して後で詳しく説明する。
【００１６】
また更に、ユーザ・インターフェース装置アークテクチャの構成要素はまた取得アプリケーション４４を含む。取得アプリケーション４４は、ソフトウエアＴＣＰ／ＩＰソケット４６を介してコア命令及び制御ソフトウエア層４０及びアプリケーションＡＰＩ４２と通信関係にある。この実施形態では、取得アプリケーション４４は、ワークフローに関連した様々なタスクを設定し且つ開始するためにオペレータ入力を受け取るように構成されているグラフィカル・ユーザ・インターフェース（ＧＵＩ）を含む。更に、ＧＵＩ４４は、必要とされる入力を収集するためにシステムのオペレータに複数の画面を表示することを含む。更に、このような入力は、検出器アセンブリ１４並びにＸ線源１６（図１参照）のパラメータを制御するためにコア命令及び制御ソフトウエア層４０によって利用することができる。
【００１７】
図示の実施形態では、コア命令及び制御ソフトウエア層４０は、検出器アセンブリ１４からの画像データを所定のフォーマットでセーブするように構成されている。所定のフォーマットの例として、ＴＩＦＦ、ＪＰＥＧなどが挙げられる。特定の実施形態によれば、コア命令及び制御ソフトウエア層４０は、検出器アセンブリ１４からの画像データをＤＩＣＯＮＤＥフォーマットでセーブするように構成されている。有益なことに、このような画像をＤＩＣＯＮＤＥフォーマットで保存することによって、画像は、米国ペンシルバニア州ルイスタウン所在のジーイー・インスペクション・テクノロジィズ(GE Inspection Technologies)社から市販されているジーイー・リズム・リビュー(GE Rhythm Review)アプリケーションようなＮＤＴアプリケーションによって分析することができる。具体的に述べると、このような画像データは、画像データの実時間監視のために任意の物理層のネットワーク接続（例えば、イーサーネット）５０を介して画像観察システム４８へ伝送される。その後、このような画像データは将来の使用のために保管システム５２に保存することができる。この模範的な実施形態では、画像観察システム４８は市販されているジーイー・リズム・リビュー・アプリケーションを含む。しかしながら、他の種類の画像観察システムを使用することも考えられる。
【００１８】
図３は、図２のＮＤＴ用Ｘ線検出器システムのソフトウエア・アークテクチャ３０の構成要素６０を表す概略図である。前に述べたように、ＮＤＴ用Ｘ線検出器システムは検出器アセンブリ１４を含む。ユーザ・インターフェース装置１８も設けられている。検出器アセンブリ１４によって取得された画像データが、無線イーサーネット３８を介してユーザ・インターフェース装置１８へ無線送信される。図示の実施形態では、ユーザ・インターフェース装置１８についてのアークテクチャは、ワークフローにおける様々なタスクの設定及び開始を容易にするためにオペレータ入力を受け取るための取得アプリケーション（ＧＵＩ）４４を含む。更に、検査ワークフロー・シナリオ及び分析エージェントを持つワークフロー・エージェント層６２が、ＧＵＩ４４に結合される。具体的に述べると、ワークフロー・エージェント層６２は、システムを介して画像取得及び画像分析を編成する、初期設定、較正及び検査のためのタスク指向オプションを含む。
【００１９】
ユーザ・インターフェース装置のアークテクチャは更に、ワークフロー・エージェント層６２から入力を受け取るように構成されているコア命令及び制御ソフトウエア層４０を含む。この模範的な実施形態では、コア命令及び制御ソフトウエア層４０は命令ライン・インターフェース６４及び検査走査計画６６を含む。動作について説明すると、命令ライン・インターフェース６４は、ワークフロー・エージェントが制御及び同期化エグゼクティブ６８に命令を送ることを可能にする。更に、検査走査計画６６は、命令ライン・インターフェース６４への入力としてワークフロー・エージェントによって選択することのできる命令を所定のワークフロー順序でカプセル化するスクリプト(script) を含む。
【００２０】
制御及び同期化エグゼクティブ６８は命令ライン・インターフェース６４から命令を受け取り、次いで命令を処理する。更に、制御及び同期化エグゼクティブ６８はホスト検出器制御装置７０へ検出器命令を送り、またオペレータに対する表示のためにステータス及びエラー・メッセージを作成する。このようなステータス及びエラー・メッセージはステータス表示装置７２によりオペレータに対して表示される。動作について説明すると、ホスト検出器制御装置７０は、画像を検索し、該画像を任意の必要とされる画像補正のために処理して、ＤＩＣＯＮＤＥ又はＤＩＣＯＭフォーマットのような所定のフォーマットで画像データを作成するためのサーバーとして作用する。このような処理後の画像データは、その後、ＤＩＣＯＮＤＥインターフェース７４を介して画像観察システム４８へ伝送される。一実施形態では、ＤＩＣＯＮＤＥインターフェース７４からの画像データはイーサーネット５０を介して画像観察システム４８へ伝送される。
【００２１】
図示の実施形態では、画像観察システム４８はリズム・リビュー・アプリケーション４８を含む。一実施形態では、リズム・リビュー・アプリケーション４８は、搭載ラップトップ型コンピュータのような搭載ユーザ・インターフェース装置１８にインストールことができる。代替実施形態では、画像データは、画像データの遠隔での再検討のために遠隔の画像観察システムへ伝送することができる。
【００２２】
図示の実施形態では、検出器アセンブリ１４は、検出器ハードウエア７６と、検出器ハードウエア７６に結合されたハードウエア検出器制御装置７８とを含む。ハードウエア検出器制御装置７８は、無線インターフェースをホスト検出器制御装置７０に対するクライアントとして維持するように構成されている。更に、ハードウエア検出器制御装置７８は、検出器ハードウエア７６からの画像を設定し且つ検索するために検出器ハードウエア７６に対するインターフェースを作動する。その後、検出器ハードウエア７６からの検索された画像が、無線インターフェース３８を介してホスト検出器制御装置７０へ転送される。
【００２３】
上述の検出器アセンブリ１４は、所望の範囲の分解能に依存して多種多様な用途に使用するために構成することができる構成設定可能なＸ線検出器２０を用いる。図示の実施形態では、構成設定可能なＸ線検出器２０は、画像によって必要とされる線量を最小にするように選択されたシンチレータ材料を含む。更に、構成設定可能なＸ線検出器２０はシンチレータ・ピクセル寸法及びピッチによって特徴付けられ、またシンチレータ・ピクセル寸法及びピッチの少なくとも一方は所望のＮＤＴ用途に基づいて選択することができる。図４〜図６は、２つの模範的なシンチレータを使用する模範的なＣＭＯＳ検出器の性能を例示する。
【００２４】
図４は、２つの模範的なシンチレータを使用する模範的な相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）検出器により得られるカウントを表すグラフ１００である。横軸１０２は入力供給電流をミリアンペア（ｍＡ）単位で表し、また縦軸１０４は検出器の感度を測定カウント数で表している。図示の実施形態では、約３０ｋＶ−４８ｍｍのピクセルでＬａｎｅｘ−Ｆａｓｔ−Ｆｒｏｎｔシンチレータ材料を使用するＣＭＯＳ検出器により得られたカウントが、曲線１０６で表されている。更に、約３０ｋＶ−４８ｍｍのピクセルでＭｉｎ−Ｒ−Ｍｅｄｉｕｍシンチレータ材料を使用するＣＭＯＳ検出器により得られたカウントが、曲線１０８で表されている。各々のシンチレータについて、平均及び標準偏差の推定が２００×２００のピクセルの中央の関心領域（ＲＯＩ）について遂行され、また線源−検出器間の距離が７０ｃｍで、１ｍｍのＡｌフィルタが用いられた。更に、線量率は約５ｍＡの電流で約２．５Ｒ／分である。図から判るように、Ｌａｎｅｘ−Ｆａｓｔ−Ｆｒｏｎｔシンチレータ材料を持つＣＭＯＳ検出器により得られたカウント１０６は、Ｍｉｎ−Ｒ−Ｍｅｄｉｕｍシンチレータ材料を持つＣＭＯＳ検出器により得られたカウント１０８よりも相対的に高い。これらの２つのシンチレータを持つＣＭＯＳ検出器についての信号対ノイズ比（ＳＮＲ）が図５に示されている。
【００２５】
図５は、上述の２つの模範的なシンチレータを備えたＣＭＯＳ検出器についての信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を表すグラフ１２０である。横軸１２２は入力供給電流をミリアンペア（ｍＡ）単位で表し、また縦軸１２４はＳＮＲを表す。図示の実施形態では、Ｌａｎｅｘ−Ｆａｓｔ−Ｆｒｏｎｔシンチレータ材料を使用するＣＭＯＳ検出器についてのＳＮＲの分布は、曲線１２６で表されている。更に、Ｍｉｎ−Ｒ−Ｍｅｄｉｕｍシンチレータ材料を使用するＣＭＯＳ検出器についてのＳＮＲの分布は、曲線１２６で表されている。図から判るように、Ｌａｎｅｘ−Ｆａｓｔ−Ｆｒｏｎｔシンチレータ材料を持つＣＭＯＳ検出器は、Ｍｉｎ−Ｒ−Ｍｅｄｉｕｍシンチレータ材料を持つＣＭＯＳ検出器に比べて高い（約１．５倍の）ＳＮＲを持つ。更に、Ｌａｎｅｘ−Ｆａｓｔ−Ｆｒｏｎｔシンチレータ材料の場合に達成される最大ＳＮＲは、Ｍｉｎ−Ｒ−Ｍｅｄｉｕｍシンチレータ材料と比べて約５０％〜約６０％のより低い入力照射量で達成される。
【００２６】
図６は、上述の２つの模範的なシンチレータを持つＣＭＯＳ検出器を使用して達成された変調伝達関数（ＭＴＦ）を表すグラフ１３０である。横軸１３２は分解能を線対／ミリメートル（ｌｐ／ｍｍ）単位で表し、また縦軸１３４はＭＴＦを表す。図示の実施形態では、Ｌａｎｅｘ−Ｆａｓｔ−Ｆｒｏｎｔシンチレータ材料を使用するＣＭＯＳ検出器についてのＭＴＦの分布は、曲線１３６で表されている。更に、Ｍｉｎ−Ｒ−Ｍｅｄｉｕｍシンチレータ材料を使用するＣＭＯＳ検出器についてのＭＴＦの分布は、曲線１３８で表されている。この模範的な実施形態では、ＭＴＦは、検出器の前にエッジを置くことによるエッジ方法を使用して遂行される測定である。図から判るように、Ｍｉｎ−Ｒ−Ｍｅｄｉｕｍシンチレータ材料を持つ検出器は２．８（ｌｐ／ｍｍ）の分解能で約５０％のＭＴＦを持ち、またＬａｎｅｘ−Ｆａｓｔ−Ｆｒｏｎｔシンチレータ材料を持つ検出器は１．７（ｌｐ／ｍｍ）で約５０％のＭＴＦを持つ。更に、Ｍｉｎ−Ｒ−Ｍｅｄｉｕｍシンチレータ材料及びＬａｎｅｘ−Ｆａｓｔ−Ｆｒｏｎｔシンチレータを持つ検出器についての約１０％の限界ＭＴＦは、それぞれ７．５（ｌｐ／ｍｍ）及び８．５（ｌｐ／ｍｍ）の分解能で生じる。従って、Ｍｉｎ−Ｒ−Ｍｅｄｉｕｍシンチレータ材料はＬａｎｅｘ−Ｆａｓｔ−Ｆｒｏｎｔシンチレータと比べて実質的により高いＭＴＦを持つ。
【００２７】
当業者には理解されるように、シンチレータ材料は、構成設定可能なＸ線検出器２０が特定のＮＤＴ用途に使用するための所望の性能を達成するように選択することができる。更に、検出器アレイ・ピクセル寸法及びピッチは所望の用途に基づいて選択することができる。従って、構成設定可能なＸ線検出器２０は、低線量又は高分解能イメージングを含む様々なＮＤＴ用途をカバーするために、異なるシンチレータ及びピクセル・ピッチの組合せと共に異なるシンチレータ材料を用いることができる。
【００２８】
上述の方法の様々な面は、航空宇宙産業や石油ガス産業におけるような異なるＮＤＴ用途に有用である。上述の手法は、複合体又は他の航空宇宙構造体の現場での検査を可能にする。更に、上述の手法は、接近するのが厳しい場所の中へ操作し又はロボット・システムによって操作することができ、且つ画像データを遠隔のユーザ・インターフェース装置へ無線送信することができる小面積の無線検出器システムを提供する。有利なことに、上述の検出器システムは、ラップトップ型コンピュータのような遠隔のユーザ・インターフェース装置によって完全に制御される実時間の静止Ｘ線画像を提供する能力を持つ。検出器システムは、関心のある対象物についての以前に識別された異常な可視又はＵＴ表示を検討するために実時間に近いＸ線イメージングを行えるように用いることができる。更に、システムは、画像データを生成し、処理し、且つ画像観察システムを介して再検討するために遠隔のユーザ・インターフェース装置へ伝送するためのハードウエア及びソフトウエアを含む。更に、検出器システムは、異なる種類の検出器についてカスタマイズして、多数のＮＤＴ用途におけるこのようなシステムの使用を容易にすることができる。
【００２９】
上述の検出器システムは、その重量及び寸法が低減されるので、より多数の「現場の」検査シナリオでＸ線検査を使用できるようにする。有利なことに、この手法は部品又は機械システムについて使用場所で重大な傷、部品の損傷又は摩耗を識別することを可能にする。詳しく述べると、軽量であることにより、重量限界の低いロボット操作システムにより検出器を使用することが可能になる。更に、検出器システムは、ディジタルＸ線検出器を使用することによって、フィルムよりもＸ線照射量が少なくて済み、これによりＸ線遮蔽要件を低くすることができる。より低い遮蔽要件により、更なる現場でのＸ線応用が可能になる。
【００３０】
本発明の特定の特徴のみを図示し説明したが、当業者には種々の修正及び変更をなし得よう。従って、特許請求の範囲が本発明の真の精神および趣旨の範囲内にあるこの様な全ての修正及び変更を包含することを意図していることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明手法の模範的な実施形態の従ったＮＤＴ用Ｘ線検出器システムの略図である。
【図２】図１のＮＤＴ用Ｘ線検出器システムの模範的なソフトウエア・アーキテクチャの概略図である
【図３】図２のＮＤＴ用Ｘ線検出器システムのソフトウエア・アーキテクチャの構成要素の概略図である
【図４】２つの模範的なシンチレータを使用する相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）検出器により得られたカウントを表すグラフである。
【図５】２つの模範的なシンチレータを備えたＣＭＯＳ検出器の場合の信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を表すグラフである。
【図６】２つのシンチレータを備えたＣＭＯＳ検出器を使用して達成された変調伝達関数（ＭＴＦ）を表すグラフである。
【符号の説明】
【００３２】
１０ ＮＤＴ用Ｘ線検出器システム
１２ 対象物
１４ 検出器アセンブリ
１８ ユーザ・インターフェース装置
２２ 埋込み式制御装置
２４ 無線送信装置
３０ ソフトウエア・アークテクチャ
３６ ハードウエア・ケーブル
３８ 無線イーサーネット・ソケット
４６ ソフトウエアＴＣＰ／ＩＰソケット
５０ ネットワーク接続
６０ ソフトウエア・アークテクチャ３０の構成要素
１００ カウントを表すグラフ
１２０ 信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を表すグラフ
１３０ 変調伝達関数（ＭＴＦ）を表すグラフ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に云えば、検出器システムに関し、より具体的には、非破壊試験（ＮＤＴ）用途のためにディジタルＸ線画像を生成し、処理し且つ伝送するように構成されている小面積で軽量の無線検出器システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
様々な種類の検出器システムが知られていて、異なる用途で使用されている。例えば、Ｘ線検査システムは、製品に何らの損傷を与えることなく構造上の傷や異物の含有を検出するためのＮＤＴ用途で用いられている。残念なことに、多くのＮＤＴ用途では、このようなシステムは、検出器のサイズが大きく、重量が大きく、また重量のある電源装置や脆弱なケーブルのような付加的な構成部品が必要であるので、使用することができない。更に、航空宇宙産業や石油ガス産業のような或る特定の産業では、接近するのが厳しい場所の中へ操作することのできる携帯用の軽量の検出器システムが必要とされている。
【０００３】
或る特定のシステムでは、取得した画像データを装置自体に又は後で検索可能であるメモリ・カードに保存する大面積検出器が用いられている。しかしながら、このような装置は、それらが動作できる取得モードが制限されており、また他のデータ・ネットワークと連結することができず、又はＸ線源のような他の装置を制御することができない。或る特定の他のシステムでは、蓄電池から給電されるが、ワイヤを介してのみデータを伝送する検出器が用いられている。しかしながら、このような装置は、検出器のみを制御する基本的なソフトウエア・アプリケーションを持っており、ＮＤＴワークフローに連結することができない。更に、このような検出器はＸ線源を制御することができず、或いは画像を標準的なＮＤＴ画像フォーマットに作成することができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、重量及び寸法を小さくした非破壊試験（ＮＤＴ）用途の検出器システムを開発することは望ましいことであろう。また、実時間の静止Ｘ線画像を供給する能力を持ち、且つ広範囲のＮＤＴ用途に合わせて構成設定可能である無線検出器システムを開発することも望ましいことであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
要約すると、一実施形態では、検出器アセンブリを提供する。この検出器アセンブリは、１０．２センチメートル（ｃｍ）×１０．２センチメートル（ｃｍ）以下の面積を持つ構成設定可能なＸ線検出器と、構成設定可能なＸ線検出器に結合されていて、構成設定可能なＸ線検出器を制御し且つ構成設定可能なＸ線検出器からの画像データを無縁送信のためにフォーマット設定するように構成されている埋込み式制御装置とを含む。検出器アセンブリはまた、画像データをユーザ・インターフェース装置へ無線送信するように構成されている無線送信装置と、構成設定可能なＸ線検出器、無線送信装置及び埋込み式制御装置に電力を供給するように構成されている電力貯蔵装置とを含む。
【０００６】
別の実施形態では、検出器アセンブリを提供する。この検出器アセンブリは、構成設定可能なＸ線検出器と、構成設定可能なＸ線検出器に結合されていて、構成設定可能なＸ線検出器を制御し且つ構成設定可能なＸ線検出器からの画像データを無縁送信のためにフォーマット設定するように構成されている埋込み式制御装置とを含む。当該検出器アセンブリはまた、画像データをユーザ・インターフェース装置へ無線送信するように構成されている無線送信装置と、構成設定可能なＸ線検出器、無線送信装置及び埋込み式制御装置に電力を供給するように構成されている電力貯蔵装置とを含む。当該検出器アセンブリの重量は２．２７ｋｇ以下である。
【０００７】
別の実施形態では、検査システムを提供する。検査システムは、対象物に対応する画像データを得るように構成されている検出器アセンブリを含む。検出器アセンブリは、１０．２センチメートル（ｃｍ）×１０．２センチメートル（ｃｍ）以下の面積を持つ構成設定可能なＸ線検出器と、構成設定可能なＸ線検出器に結合されていて、構成設定可能なＸ線検出器を制御し且つ構成設定可能なＸ線検出器からの画像データを無縁送信のためにフォーマット設定するように構成されている埋込み式制御装置と、画像データを無線送信するように構成されている無線送信装置と、構成設定可能なＸ線検出器、無線送信装置及び埋込み式制御装置に電力を供給するように構成されている電力貯蔵装置とを有する。検査システムはまた、無線送信装置を介して構成設定可能なＸ線検出器から画像データを受け取り且つ非破壊試験（ＮＤＴ）用途に使用するために所定のフォーマットで画像データをセーブ(save)するように構成されているユーザ・インターフェース装置を含む。
【０００８】
本発明のこれらの及び他の特徴、面及び利点は、添付の図面を参照した以下の詳しい説明を読んだとき一層良く理解されよう。図面全体を通じて同様な部品を同じ参照符号で表す。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に詳しく説明するように、本発明手法の様々な実施形態は、製品の構造上の傷や異物の含有を検出するために航空宇宙産業や石油ガス産業のような産業用途に使用されるＮＤＴ用途のためのディジタルＸ線画像を生成、処理及び送信するように構成されている小面積の無線検出器アセンブリを提供するように機能する。ここで、図面について説明すると、図１は、検出器アセンブリ１４により対象物１２を検査するためのＮＤＴ用Ｘ線検出器システム１０を例示する。検査対象物１２はＸ線源１６と検出器アセンブリ１４との間に配置される。動作について説明すると、Ｘ線源１６は、検査対象物１２へ差し向けられるＸ線を送出する。更に、検出器アセンブリ１４は、Ｘ線源１６から入射する放射線に基づいて検査対象物１２に対応する画像データを生成する。図示の実施形態では、ユーザ・インターフェース装置１８が設けられ、これはＮＤＴ用途に使用するために検出器アセンブリ１４から画像データを受け取るように構成されている。一実施形態では、ユーザ・インターフェース装置１８はラップトップ型コンピュータを含む。
【００１０】
検出器アセンブリ１４は、検査対象物１２に対応する画像を生成するための構成設定可能なＸ線検出器２０を含む。この模範的な実施形態では、構成設定可能なＸ線検出器２０は、１０．２センチメートル（ｃｍ）×１０．２センチメートル（ｃｍ）以下の面積を持つ小面積の検出器を含む。更に、構成設定可能なＸ線検出器２０の画像分解能は、約５０ミクロン〜約１００ミクロンのピクセル寸法を持つ約１ｋ×１ｋのピクセルである。或る特定の実施形態では、検出器アセンブリ１４の重量は約２．２７ｋｇ以下である。一実施形態では、構成設定可能なＸ線検出器２０は相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）検出器を含む。
【００１１】
特定の実施形態によれば、構成設定可能なＸ線検出器２０は、画像によって必要とされる線量を最小にするように選択されたシンチレータ材料を含む。例えば、Ｍｉｎ−Ｒ−Ｍｅｄのような高分解能シンチレータ材料を、より高い線量のために使用することができる。シンチレータ材料の例としては、それらに限定されないが、酸硫化ガドリニウム（ＧＯＳ）、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）及び光ファイバ・シンチレータが挙げられる。より特定の実施形態によれば、構成設定可能なＸ線検出器２０はシンチレータ・ピクセル寸法及びピッチによって特徴付けられ、これらは所望の用途に基づいて選択することができ、これにより多種多様なＮＤＴ用途のために使用ことが可能になる。特定の実施形態によれば、ユーザ・インターフェース装置１８は、構成設定可能なＸ線検出器２０及びＸ線源１６の実時間の相互作用型制御を容易にするソフトウエアを含む。
【００１２】
図示の実施形態では、検出器アセンブリ１４は、構成設定可能なＸ線検出器２０に結合されていて、構成設定可能なＸ線検出器２０制御するように構成されている埋込み式制御装置２２を含む。この模範的な実施形態では、埋込み式制御装置２２はＰＣ／１０４プラットフォームに基づいている。構成設定可能なＸ線検出器２０は、ユニバーサル・シリアル母線（ＵＳＢ）、又はイーサーネット（商標）、又はフレーム・グラッバ(frame grabber) を介して、埋込み式制御装置２２と通信関係にある。しかしながら、他の種類の通信プロトコルを使用することも考えられよう。この実施形態では、埋込み式制御装置２２は、構成設定可能なＸ線検出器２０からの画像データを無線送信のためにフォーマット設定するように構成されている。埋込み式制御装置２２からのフォーマット設定された画像データは、無線送信装置２４を介してユーザ・インターフェース装置１８へ無線送信される。この模範的な実施形態では、無線送信装置２４は、約３０．４８メートル（ｍ）の範囲内でユーザ・インターフェース装置１８へ画像データを無線送信するように構成されている８０２．１１ｐｒｅ−Ｎ無線プロトコルを含む。しかしながら、他の市販されている無線プロトコルも無線送信装置２４のために用いることができる。
【００１３】
また更に、検出器アセンブリ１４は、構成設定可能なＸ線検出器２０及び埋込み式制御装置２２に電力を供給するための電力貯蔵装置２６を含む。一例では、電力貯蔵装置２６は、約２．５４ｃｍ×８．８９ｃｍ×８．８９ｃｍよりも小さい寸法を持ち且つ少なくとも３０分の動作時間を持つ再充電可能な蓄電池を含む。この例では、再充電可能な蓄電池は約２アンペア（Ａ）の最大放電能力を持ち、且つ約１４．４ボルト（Ｖ）の電圧を発生することができる。検出器アセンブリ１４及びユーザ・インターフェース装置１８は、画像データの生成及び処理を容易にするソフトウエア・アークテクチャを含み、これに関しては図２及び３を参照して以下に説明する。
【００１４】
図２は、図１のＮＤＴ用Ｘ線検出器システム１０の模範的なソフトウエア・アークテクチャ３０の概略図である。検出器アセンブリ１４のアークテクチャの構成要素は、検出器ハードウエア・インターフェース３２と、検出器ソフトウエア及びアプリケーション・プログラム・インターフェース（ＡＰＩ）３４とを含む。図示の実施形態では、検出器ハードウエア・インターフェース３２はハードウエア・ケーブル３６を介して構成設定可能なＸ線検出器２０に結合される。検出器ソフトウエア及びＡＰＩ３４は構成設定可能なＸ線検出器２０の制御を容易にし、且つユーザ・インターフェース装置１８への無線送信のために構成設定可能なＸ線検出器２０からの画像データをフォーマット設定するように構成されている。
【００１５】
図示の実施形態では、検出器アセンブリ１４からの画像データが無線イーサーネット・ソケット３８を介してユーザ・インターフェース装置１８へ伝送される。具体的に述べると、検出器ソフトウエア及びＡＰＩ３４からの画像データが、検出器アセンブリ１４から受け取った画像データを処理するためにコア命令及び制御ソフトウエア層４０並びにアプリケーションＡＰＩ４２へ伝送される。コア命令及び制御ソフトウエア層４０は、画像データの処理及び検出器アセンブリ１４の制御を容易にするために複数のソフトウエア・モジュールを含む。このようなモジュールについての詳細は、図３を参照して後で詳しく説明する。
【００１６】
また更に、ユーザ・インターフェース装置アークテクチャの構成要素はまた取得アプリケーション４４を含む。取得アプリケーション４４は、ソフトウエアＴＣＰ／ＩＰソケット４６を介してコア命令及び制御ソフトウエア層４０及びアプリケーションＡＰＩ４２と通信関係にある。この実施形態では、取得アプリケーション４４は、ワークフローに関連した様々なタスクを設定し且つ開始するためにオペレータ入力を受け取るように構成されているグラフィカル・ユーザ・インターフェース（ＧＵＩ）を含む。更に、ＧＵＩ４４は、必要とされる入力を収集するためにシステムのオペレータに複数の画面を表示することを含む。更に、このような入力は、検出器アセンブリ１４並びにＸ線源１６（図１参照）のパラメータを制御するためにコア命令及び制御ソフトウエア層４０によって利用することができる。
【００１７】
図示の実施形態では、コア命令及び制御ソフトウエア層４０は、検出器アセンブリ１４からの画像データを所定のフォーマットでセーブするように構成されている。所定のフォーマットの例として、ＴＩＦＦ、ＪＰＥＧなどが挙げられる。特定の実施形態によれば、コア命令及び制御ソフトウエア層４０は、検出器アセンブリ１４からの画像データをＤＩＣＯＮＤＥフォーマットでセーブするように構成されている。有益なことに、このような画像をＤＩＣＯＮＤＥフォーマットで保存することによって、画像は、米国ペンシルバニア州ルイスタウン所在のジーイー・インスペクション・テクノロジィズ(GE Inspection Technologies)社から市販されているジーイー・リズム・リビュー(GE Rhythm Review)アプリケーションようなＮＤＴアプリケーションによって分析することができる。具体的に述べると、このような画像データは、画像データの実時間監視のために任意の物理層のネットワーク接続（例えば、イーサーネット）５０を介して画像観察システム４８へ伝送される。その後、このような画像データは将来の使用のために保管システム５２に保存することができる。この模範的な実施形態では、画像観察システム４８は市販されているジーイー・リズム・リビュー・アプリケーションを含む。しかしながら、他の種類の画像観察システムを使用することも考えられる。
【００１８】
図３は、図２のＮＤＴ用Ｘ線検出器システムのソフトウエア・アークテクチャ３０の構成要素６０を表す概略図である。前に述べたように、ＮＤＴ用Ｘ線検出器システムは検出器アセンブリ１４を含む。ユーザ・インターフェース装置１８も設けられている。検出器アセンブリ１４によって取得された画像データが、無線イーサーネット３８を介してユーザ・インターフェース装置１８へ無線送信される。図示の実施形態では、ユーザ・インターフェース装置１８についてのアークテクチャは、ワークフローにおける様々なタスクの設定及び開始を容易にするためにオペレータ入力を受け取るための取得アプリケーション（ＧＵＩ）４４を含む。更に、検査ワークフロー・シナリオ及び分析エージェントを持つワークフロー・エージェント層６２が、ＧＵＩ４４に結合される。具体的に述べると、ワークフロー・エージェント層６２は、システムを介して画像取得及び画像分析を編成する、初期設定、較正及び検査のためのタスク指向オプションを含む。
【００１９】
ユーザ・インターフェース装置のアークテクチャは更に、ワークフロー・エージェント層６２から入力を受け取るように構成されているコア命令及び制御ソフトウエア層４０を含む。この模範的な実施形態では、コア命令及び制御ソフトウエア層４０は命令ライン・インターフェース６４及び検査走査計画６６を含む。動作について説明すると、命令ライン・インターフェース６４は、ワークフロー・エージェントが制御及び同期化エグゼクティブ６８に命令を送ることを可能にする。更に、検査走査計画６６は、命令ライン・インターフェース６４への入力としてワークフロー・エージェントによって選択することのできる命令を所定のワークフロー順序でカプセル化するスクリプト(script) を含む。
【００２０】
制御及び同期化エグゼクティブ６８は命令ライン・インターフェース６４から命令を受け取り、次いで命令を処理する。更に、制御及び同期化エグゼクティブ６８はホスト検出器制御装置７０へ検出器命令を送り、またオペレータに対する表示のためにステータス及びエラー・メッセージを作成する。このようなステータス及びエラー・メッセージはステータス表示装置７２によりオペレータに対して表示される。動作について説明すると、ホスト検出器制御装置７０は、画像を検索し、該画像を任意の必要とされる画像補正のために処理して、ＤＩＣＯＮＤＥ又はＤＩＣＯＭフォーマットのような所定のフォーマットで画像データを作成するためのサーバーとして作用する。このような処理後の画像データは、その後、ＤＩＣＯＮＤＥインターフェース７４を介して画像観察システム４８へ伝送される。一実施形態では、ＤＩＣＯＮＤＥインターフェース７４からの画像データはイーサーネット５０を介して画像観察システム４８へ伝送される。
【００２１】
図示の実施形態では、画像観察システム４８はリズム・リビュー・アプリケーション４８を含む。一実施形態では、リズム・リビュー・アプリケーション４８は、搭載ラップトップ型コンピュータのような搭載ユーザ・インターフェース装置１８にインストールことができる。代替実施形態では、画像データは、画像データの遠隔での再検討のために遠隔の画像観察システムへ伝送することができる。
【００２２】
図示の実施形態では、検出器アセンブリ１４は、検出器ハードウエア７６と、検出器ハードウエア７６に結合されたハードウエア検出器制御装置７８とを含む。ハードウエア検出器制御装置７８は、無線インターフェースをホスト検出器制御装置７０に対するクライアントとして維持するように構成されている。更に、ハードウエア検出器制御装置７８は、検出器ハードウエア７６からの画像を設定し且つ検索するために検出器ハードウエア７６に対するインターフェースを作動する。その後、検出器ハードウエア７６からの検索された画像が、無線インターフェース３８を介してホスト検出器制御装置７０へ転送される。
【００２３】
上述の検出器アセンブリ１４は、所望の範囲の分解能に依存して多種多様な用途に使用するために構成することができる構成設定可能なＸ線検出器２０を用いる。図示の実施形態では、構成設定可能なＸ線検出器２０は、画像によって必要とされる線量を最小にするように選択されたシンチレータ材料を含む。更に、構成設定可能なＸ線検出器２０はシンチレータ・ピクセル寸法及びピッチによって特徴付けられ、またシンチレータ・ピクセル寸法及びピッチの少なくとも一方は所望のＮＤＴ用途に基づいて選択することができる。図４〜図６は、２つの模範的なシンチレータを使用する模範的なＣＭＯＳ検出器の性能を例示する。
【００２４】
図４は、２つの模範的なシンチレータを使用する模範的な相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）検出器により得られるカウントを表すグラフ１００である。横軸１０２は入力供給電流をミリアンペア（ｍＡ）単位で表し、また縦軸１０４は検出器の感度を測定カウント数で表している。図示の実施形態では、約３０ｋＶ−４８ｍｍのピクセルでＬａｎｅｘ−Ｆａｓｔ−Ｆｒｏｎｔシンチレータ材料を使用するＣＭＯＳ検出器により得られたカウントが、曲線１０６で表されている。更に、約３０ｋＶ−４８ｍｍのピクセルでＭｉｎ−Ｒ−Ｍｅｄｉｕｍシンチレータ材料を使用するＣＭＯＳ検出器により得られたカウントが、曲線１０８で表されている。各々のシンチレータについて、平均及び標準偏差の推定が２００×２００のピクセルの中央の関心領域（ＲＯＩ）について遂行され、また線源−検出器間の距離が７０ｃｍで、１ｍｍのＡｌフィルタが用いられた。更に、線量率は約５ｍＡの電流で約２．５Ｒ／分である。図から判るように、Ｌａｎｅｘ−Ｆａｓｔ−Ｆｒｏｎｔシンチレータ材料を持つＣＭＯＳ検出器により得られたカウント１０６は、Ｍｉｎ−Ｒ−Ｍｅｄｉｕｍシンチレータ材料を持つＣＭＯＳ検出器により得られたカウント１０８よりも相対的に高い。これらの２つのシンチレータを持つＣＭＯＳ検出器についての信号対ノイズ比（ＳＮＲ）が図５に示されている。
【００２５】
図５は、上述の２つの模範的なシンチレータを備えたＣＭＯＳ検出器についての信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を表すグラフ１２０である。横軸１２２は入力供給電流をミリアンペア（ｍＡ）単位で表し、また縦軸１２４はＳＮＲを表す。図示の実施形態では、Ｌａｎｅｘ−Ｆａｓｔ−Ｆｒｏｎｔシンチレータ材料を使用するＣＭＯＳ検出器についてのＳＮＲの分布は、曲線１２６で表されている。更に、Ｍｉｎ−Ｒ−Ｍｅｄｉｕｍシンチレータ材料を使用するＣＭＯＳ検出器についてのＳＮＲの分布は、曲線１２６で表されている。図から判るように、Ｌａｎｅｘ−Ｆａｓｔ−Ｆｒｏｎｔシンチレータ材料を持つＣＭＯＳ検出器は、Ｍｉｎ−Ｒ−Ｍｅｄｉｕｍシンチレータ材料を持つＣＭＯＳ検出器に比べて高い（約１．５倍の）ＳＮＲを持つ。更に、Ｌａｎｅｘ−Ｆａｓｔ−Ｆｒｏｎｔシンチレータ材料の場合に達成される最大ＳＮＲは、Ｍｉｎ−Ｒ−Ｍｅｄｉｕｍシンチレータ材料と比べて約５０％〜約６０％のより低い入力照射量で達成される。
【００２６】
図６は、上述の２つの模範的なシンチレータを持つＣＭＯＳ検出器を使用して達成された変調伝達関数（ＭＴＦ）を表すグラフ１３０である。横軸１３２は分解能を線対／ミリメートル（ｌｐ／ｍｍ）単位で表し、また縦軸１３４はＭＴＦを表す。図示の実施形態では、Ｌａｎｅｘ−Ｆａｓｔ−Ｆｒｏｎｔシンチレータ材料を使用するＣＭＯＳ検出器についてのＭＴＦの分布は、曲線１３６で表されている。更に、Ｍｉｎ−Ｒ−Ｍｅｄｉｕｍシンチレータ材料を使用するＣＭＯＳ検出器についてのＭＴＦの分布は、曲線１３８で表されている。この模範的な実施形態では、ＭＴＦは、検出器の前にエッジを置くことによるエッジ方法を使用して遂行される測定である。図から判るように、Ｍｉｎ−Ｒ−Ｍｅｄｉｕｍシンチレータ材料を持つ検出器は２．８（ｌｐ／ｍｍ）の分解能で約５０％のＭＴＦを持ち、またＬａｎｅｘ−Ｆａｓｔ−Ｆｒｏｎｔシンチレータ材料を持つ検出器は１．７（ｌｐ／ｍｍ）で約５０％のＭＴＦを持つ。更に、Ｍｉｎ−Ｒ−Ｍｅｄｉｕｍシンチレータ材料及びＬａｎｅｘ−Ｆａｓｔ−Ｆｒｏｎｔシンチレータを持つ検出器についての約１０％の限界ＭＴＦは、それぞれ７．５（ｌｐ／ｍｍ）及び８．５（ｌｐ／ｍｍ）の分解能で生じる。従って、Ｍｉｎ−Ｒ−Ｍｅｄｉｕｍシンチレータ材料はＬａｎｅｘ−Ｆａｓｔ−Ｆｒｏｎｔシンチレータと比べて実質的により高いＭＴＦを持つ。
【００２７】
当業者には理解されるように、シンチレータ材料は、構成設定可能なＸ線検出器２０が特定のＮＤＴ用途に使用するための所望の性能を達成するように選択することができる。更に、検出器アレイ・ピクセル寸法及びピッチは所望の用途に基づいて選択することができる。従って、構成設定可能なＸ線検出器２０は、低線量又は高分解能イメージングを含む様々なＮＤＴ用途をカバーするために、異なるシンチレータ及びピクセル・ピッチの組合せと共に異なるシンチレータ材料を用いることができる。
【００２８】
上述の方法の様々な面は、航空宇宙産業や石油ガス産業におけるような異なるＮＤＴ用途に有用である。上述の手法は、複合体又は他の航空宇宙構造体の現場での検査を可能にする。更に、上述の手法は、接近するのが厳しい場所の中へ操作し又はロボット・システムによって操作することができ、且つ画像データを遠隔のユーザ・インターフェース装置へ無線送信することができる小面積の無線検出器システムを提供する。有利なことに、上述の検出器システムは、ラップトップ型コンピュータのような遠隔のユーザ・インターフェース装置によって完全に制御される実時間の静止Ｘ線画像を提供する能力を持つ。検出器システムは、関心のある対象物についての以前に識別された異常な可視又はＵＴ表示を検討するために実時間に近いＸ線イメージングを行えるように用いることができる。更に、システムは、画像データを生成し、処理し、且つ画像観察システムを介して再検討するために遠隔のユーザ・インターフェース装置へ伝送するためのハードウエア及びソフトウエアを含む。更に、検出器システムは、異なる種類の検出器についてカスタマイズして、多数のＮＤＴ用途におけるこのようなシステムの使用を容易にすることができる。
【００２９】
上述の検出器システムは、その重量及び寸法が低減されるので、より多数の「現場の」検査シナリオでＸ線検査を使用できるようにする。有利なことに、この手法は部品又は機械システムについて使用場所で重大な傷、部品の損傷又は摩耗を識別することを可能にする。詳しく述べると、軽量であることにより、重量限界の低いロボット操作システムにより検出器を使用することが可能になる。更に、検出器システムは、ディジタルＸ線検出器を使用することによって、フィルムよりもＸ線照射量が少なくて済み、これによりＸ線遮蔽要件を低くすることができる。より低い遮蔽要件により、更なる現場でのＸ線応用が可能になる。
【００３０】
本発明の特定の特徴のみを図示し説明したが、当業者には種々の修正及び変更をなし得よう。従って、特許請求の範囲が本発明の真の精神および趣旨の範囲内にあるこの様な全ての修正及び変更を包含することを意図していることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明手法の模範的な実施形態の従ったＮＤＴ用Ｘ線検出器システムの略図である。
【図２】図１のＮＤＴ用Ｘ線検出器システムの模範的なソフトウエア・アーキテクチャの概略図である
【図３】図２のＮＤＴ用Ｘ線検出器システムのソフトウエア・アーキテクチャの構成要素の概略図である
【図４】２つの模範的なシンチレータを使用する相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）検出器により得られたカウントを表すグラフである。
【図５】２つの模範的なシンチレータを備えたＣＭＯＳ検出器の場合の信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を表すグラフである。
【図６】２つのシンチレータを備えたＣＭＯＳ検出器を使用して達成された変調伝達関数（ＭＴＦ）を表すグラフである。
【符号の説明】
【００３２】
１０ ＮＤＴ用Ｘ線検出器システム
１２ 対象物
１４ 検出器アセンブリ
１８ ユーザ・インターフェース装置
２２ 埋込み式制御装置
２４ 無線送信装置
３０ ソフトウエア・アークテクチャ
３６ ハードウエア・ケーブル
３８ 無線イーサーネット・ソケット
４６ ソフトウエアＴＣＰ／ＩＰソケット
５０ ネットワーク接続
６０ ソフトウエア・アークテクチャ３０の構成要素
１００ カウントを表すグラフ
１２０ 信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を表すグラフ
１３０ 変調伝達関数（ＭＴＦ）を表すグラフ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１０．２センチメートル（ｃｍ）×１０．２センチメートル（ｃｍ）以下の面積を持つ構成設定可能なＸ線検出器（２０）と、
前記構成設定可能なＸ線検出器（２０）に結合されていて、前記構成設定可能なＸ線検出器（２０）を制御し且つ前記構成設定可能なＸ線検出器（２０）からの画像データを無縁送信のためにフォーマット設定するように構成されている埋込み式制御装置（２２）と、
画像データをユーザ・インターフェース装置（１８）へ無線送信するように構成されている無線送信装置（２４）と、
前記構成設定可能なＸ線検出器（２０）、前記無線送信装置（２４）及び前記埋込み式制御装置（２２）に電力を供給するように構成されている電力貯蔵装置（２６）と、
を有する検出器アセンブリ（１４）。
【請求項２】
前記構成設定可能なＸ線検出器（２０）は、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）、酸硫化ガドリニウム（ＧＯＳ）、光ファイバ・シンチレータ及びこれらの組合せより成るグループから選択されたシンチレータ材料を有する、請求項１記載の検出器アセンブリ（１４）。
【請求項３】
前記構成設定可能なＸ線検出器（２０）の画像分解能は、約５０ミクロン〜約１００ミクロンのピクセル寸法を持つ約１ｋ×１ｋのピクセルである、請求項１記載の検出器アセンブリ（１４）。
【請求項４】
前記無線送信装置（２４）は８０２．１１無線プロトコルを含み、且つ画像データを約３０．４８メートル（ｍ）の範囲内のユーザ・インターフェース装置（１８）へ無線送信するように構成されている、請求項１記載の検出器アセンブリ（１４）。
【請求項５】
前記電力貯蔵装置（２６）は、約２．５４ｃｍ×８．８９ｃｍ×８．８９ｃｍよりも小さい寸法を持ち且つ少なくとも６０分の動作時間を持つ再充電可能な蓄電池を含んでいる、請求項１記載の検出器アセンブリ（１４）。
【請求項６】
前記ユーザ・インターフェース装置（１８）は、非破壊試験（ＮＤＴ）用途に使用するためにＤＩＣＯＮＤＥフォーマットで前記構成設定可能なＸ線検出器（２０）からの画像データをセーブするように構成されている、請求項１記載の検出器アセンブリ（１４）。
【請求項７】
構成設定可能なＸ線検出器（２０）と、
前記構成設定可能なＸ線検出器（２０）に結合されていて、前記構成設定可能なＸ線検出器（２０）を制御し且つ前記構成設定可能なＸ線検出器（２０）からの画像データを無縁送信のためにフォーマット設定するように構成されている埋込み式制御装置（２２）と、
画像データをユーザ・インターフェース装置（１８）へ無線送信するように構成されている無線送信装置（２４）と、
前記構成設定可能なＸ線検出器（２０）、前記無線送信装置（２４）及び前記埋込み式制御装置（２２）に電力を供給するように構成されている電力貯蔵装置（２６）と、を有する検出器アセンブリ（１４）であって、
当該検出器アセンブリ（１４）の重量が２．２７ｋｇ以下であることを特徴とする検出器アセンブリ（１４）。
【請求項８】
対象物（１２）に対応する画像データを得るように構成されている検出器アセンブリ（１４）であって、
ａ）１０．２センチメートル（ｃｍ）×１０．２センチメートル（ｃｍ）以下の面積を持つ構成設定可能なＸ線検出器（２０）、
ｂ）前記構成設定可能なＸ線検出器（２０）に結合されていて、前記構成設定可能なＸ線検出器（２０）を制御し且つ前記構成設定可能なＸ線検出器（２０）からの画像データを無縁送信のためにフォーマット設定するように構成されている埋込み式制御装置（２２）、
ｃ）画像データを無線送信するように構成されている無線送信装置（２４）、及び
ｄ）前記構成設定可能なＸ線検出器（２０）、前記無線送信装置（２４）及び前記埋込み式制御装置（２２）に電力を供給するように構成されている電力貯蔵装置（２６）、
を有する検出器アセンブリ（１４）と、
前記無線送信装置（２４）を介して前記構成設定可能なＸ線検出器（２０）から画像データを受け取り且つ非破壊試験（ＮＤＴ）用途に使用するために所定のフォーマットで画像データをセーブするように構成されているユーザ・インターフェース装置（１８）と、
を有する検査システム（１０）。
【請求項９】
前記所定のフォーマットは、ＴＩＦＦフォーマット、又はＪＰＥＧフォーマット、又は生の二進データを含む画像ファイル・フォーマットを含んでいる、請求項８記載の検査システム（１０）。
【請求項１０】
更に、画像データの実時間監視のために前記ユーザ・インターフェース装置（１８）に結合されている画像観察システム（４８）を含んでいる請求項８記載の検査システム（１０）。
【請求項１】
１０．２センチメートル（ｃｍ）×１０．２センチメートル（ｃｍ）以下の面積を持つ構成設定可能なＸ線検出器（２０）と、
前記構成設定可能なＸ線検出器（２０）に結合されていて、前記構成設定可能なＸ線検出器（２０）を制御し且つ前記構成設定可能なＸ線検出器（２０）からの画像データを無縁送信のためにフォーマット設定するように構成されている埋込み式制御装置（２２）と、
画像データをユーザ・インターフェース装置（１８）へ無線送信するように構成されている無線送信装置（２４）と、
前記構成設定可能なＸ線検出器（２０）、前記無線送信装置（２４）及び前記埋込み式制御装置（２２）に電力を供給するように構成されている電力貯蔵装置（２６）と、
を有する検出器アセンブリ（１４）。
【請求項２】
前記構成設定可能なＸ線検出器（２０）は、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）、酸硫化ガドリニウム（ＧＯＳ）、光ファイバ・シンチレータ及びこれらの組合せより成るグループから選択されたシンチレータ材料を有する、請求項１記載の検出器アセンブリ（１４）。
【請求項３】
前記構成設定可能なＸ線検出器（２０）の画像分解能は、約５０ミクロン〜約１００ミクロンのピクセル寸法を持つ約１ｋ×１ｋのピクセルである、請求項１記載の検出器アセンブリ（１４）。
【請求項４】
前記無線送信装置（２４）は８０２．１１無線プロトコルを含み、且つ画像データを約３０．４８メートル（ｍ）の範囲内のユーザ・インターフェース装置（１８）へ無線送信するように構成されている、請求項１記載の検出器アセンブリ（１４）。
【請求項５】
前記電力貯蔵装置（２６）は、約２．５４ｃｍ×８．８９ｃｍ×８．８９ｃｍよりも小さい寸法を持ち且つ少なくとも６０分の動作時間を持つ再充電可能な蓄電池を含んでいる、請求項１記載の検出器アセンブリ（１４）。
【請求項６】
前記ユーザ・インターフェース装置（１８）は、非破壊試験（ＮＤＴ）用途に使用するためにＤＩＣＯＮＤＥフォーマットで前記構成設定可能なＸ線検出器（２０）からの画像データをセーブするように構成されている、請求項１記載の検出器アセンブリ（１４）。
【請求項７】
構成設定可能なＸ線検出器（２０）と、
前記構成設定可能なＸ線検出器（２０）に結合されていて、前記構成設定可能なＸ線検出器（２０）を制御し且つ前記構成設定可能なＸ線検出器（２０）からの画像データを無縁送信のためにフォーマット設定するように構成されている埋込み式制御装置（２２）と、
画像データをユーザ・インターフェース装置（１８）へ無線送信するように構成されている無線送信装置（２４）と、
前記構成設定可能なＸ線検出器（２０）、前記無線送信装置（２４）及び前記埋込み式制御装置（２２）に電力を供給するように構成されている電力貯蔵装置（２６）と、を有する検出器アセンブリ（１４）であって、
当該検出器アセンブリ（１４）の重量が２．２７ｋｇ以下であることを特徴とする検出器アセンブリ（１４）。
【請求項８】
対象物（１２）に対応する画像データを得るように構成されている検出器アセンブリ（１４）であって、
ａ）１０．２センチメートル（ｃｍ）×１０．２センチメートル（ｃｍ）以下の面積を持つ構成設定可能なＸ線検出器（２０）、
ｂ）前記構成設定可能なＸ線検出器（２０）に結合されていて、前記構成設定可能なＸ線検出器（２０）を制御し且つ前記構成設定可能なＸ線検出器（２０）からの画像データを無縁送信のためにフォーマット設定するように構成されている埋込み式制御装置（２２）、
ｃ）画像データを無線送信するように構成されている無線送信装置（２４）、及び
ｄ）前記構成設定可能なＸ線検出器（２０）、前記無線送信装置（２４）及び前記埋込み式制御装置（２２）に電力を供給するように構成されている電力貯蔵装置（２６）、
を有する検出器アセンブリ（１４）と、
前記無線送信装置（２４）を介して前記構成設定可能なＸ線検出器（２０）から画像データを受け取り且つ非破壊試験（ＮＤＴ）用途に使用するために所定のフォーマットで画像データをセーブするように構成されているユーザ・インターフェース装置（１８）と、
を有する検査システム（１０）。
【請求項９】
前記所定のフォーマットは、ＴＩＦＦフォーマット、又はＪＰＥＧフォーマット、又は生の二進データを含む画像ファイル・フォーマットを含んでいる、請求項８記載の検査システム（１０）。
【請求項１０】
更に、画像データの実時間監視のために前記ユーザ・インターフェース装置（１８）に結合されている画像観察システム（４８）を含んでいる請求項８記載の検査システム（１０）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−２５１２０（Ｐ２００９−２５１２０Ａ）
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００７−１８７９９５（Ｐ２００７−１８７９９５）
【出願日】平成１９年７月１９日（２００７．７．１９）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１８７９９５（Ｐ２００７−１８７９９５）
【出願日】平成１９年７月１９日（２００７．７．１９）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
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