CN113008913A - 使用放射性同位素的用于管道和其他结构的射线照相检查系统 - Google Patents

Abstract

一些实施方案包括一种射线照相检查系统，所述射线照相检查系统包括：检测器；支撑件，所述支撑件被配置为将所述检测器附接到某个结构，使得所述检测器能够围绕所述结构移动；放射性同位素准直器；以及准直器支撑臂，所述准直器支撑臂将所述检测器联接到所述放射性同位素准直器，使得所述放射性同位素准直器与所述检测器一起移动。

Description

使用放射性同位素的用于管道和其他结构的射线照相检查 系统

射线照相检查系统可生成对象(诸如管道和管道焊缝)的图像。例如，射线照相检查系统可附接到管道以生成焊缝的多个图像。可暴露放射性同位素，并且可捕获图像，可使放射性同位素缩回，并且技术人员可将射线照相检查系统移动到另一个位置。该过程可重复，直到生成期望数量的图像为止。

附图说明

图1A至图1B是根据一些实施方案的使用放射性同位素的射线照相检查系统的框图。

图2A至图2E是根据一些实施方案的射线照相检查系统的操作的框图。

图3至图4B是根据一些实施方案的使用放射性同位素的射线照相检查系统的框图。

图5A和图5B是根据一些其他实施方案的对来自射线照相检查系统的图像执行的操作的框图。

图6是根据一些实施方案的射线照相检查系统的一部分的框图。

图7是根据一些实施方案的使用放射性同位素的射线照相检查系统的框图。

图8是根据一些实施方案的射线照相检查系统的操作的流程图。

具体实施方式

一些实施方案涉及射线照相检查系统，并且尤其涉及使用放射性同位素的用于管道和其他结构的射线照相检查系统。

可使用射线照相测试(RT)来检查关于多种不同管道直径的管道焊缝。这种管道的实例包括约1.5英寸(in.)至约12英寸(约3.81至30.5厘米(cm))直径管道。该管道最初可在诸如精炼厂或化工厂的设施的建造期间焊接。可在初始焊接之后和/或以定期检查间隔检查焊缝，诸如当根据法规或质保要求可能所要求的检查管道的腐蚀时检查焊缝。常规地，一些RT方法使用诸如Ir-192的放射性同位素作为射线照相源和胶片来执行双壁单图像(DWSI)过程，其中放射性同位素源在管道的一侧上，而胶片在另一侧上。双壁是指在获取图像之前来自射线照相源的辐射穿透管道的两个壁(例如，最靠近射线照相源的管道壁和最靠近胶片的管道壁)。焊缝的被检查的部分是最靠近胶片的一侧。用于这种类型的成像的时间包括技术人员将源准直器和胶片放置在管道周围，后退到安全距离以最小化辐射曝光，然后暴露源，基于管道直径和壁厚来将管道暴露正确的时间，使源缩回，取出曝光胶片进行显影，并且然后移动源和检测器以得到焊缝的整个覆盖范围内的附加的DWSI图像。该过程可能需要拍摄3到6张胶片才能实现全面覆盖，并且花费约15到20分钟的时间。因此，每一小时可完成约3至4个完整焊缝的图像。此外，之后每张胶片都必须在现场进行审查并存储在胶片库中或转换为数字格式以进行数字存储。一些过程使用暴露的柔性磷光体成像板。对暴露的板进行扫描并将其数字化。

这些技术可能是劳动密集型的，并且可能会限制在设施建造期间尤其重要的生产量。设计用于焊缝检查的其他系统可包括用于DWSI以及单壁单图像(SWSI)的X射线管。SWSI是以下这样的技术：通过某种合适的机构将射线照相源放置在管道内部并且将胶片缠绕在管道(或管道的一部分)外部周围，并且来自射线照相源的辐射会穿透管道的一个壁来获取图像。胶片缠绕在管道整个外部周围的SWSI可被称为全景曝光或成像。然而，包括x射线管的系统将是较大的系统以适应功率和重量两者，这可能会限制对大直径管道的适用性。放射性同位素源可能比生成类似x射线或γ射线能量的x射线管轻得多。另外，将这种系统移动到另一个焊缝位置可能需要设置时间较长的升降装置，诸如起重机。

图1A至图1B是根据一些实施方案的使用放射性同位素作为射线照相源的射线照相检查系统的框图。图1A是剖视图，并且图1B是沿着平面1B的截面图。参考图1A和图1B，在一些实施方案中，射线照相检查系统100包括检测器102、支撑件104、放射性同位素准直器106和准直器支撑臂(CSA)108。放射性同位素118、曝光装置116、曝光管道114等可为系统100的一部分和/或与该系统一起使用，以基于管道110或其他对象来生成图像。

检测器102包括传感器的二维成像阵列111，该阵列被配置为当设置在放射性同位素准直器106中时感测来自放射性同位素118的辐射112。检测器102可包括非晶硅(a-Si)、铟镓锌氧化物(IGZO)或互补金属-氧化物-半导体(CMOS)平板检测器等。在其他实施方案中，检测器102可包括弯曲检测器。在其他实施方案中，检测器102可包括柔性检测器102，其可与管道110的曲率相符合。在一些实施方案中，柔性检测器102的曲率可不同于管道110的曲率，以适应检测器102从管道110径向地偏移。在其他实施方案中，检测器102可包括线扫描器，相对于沿着长度的像素的数量，该线扫描器沿着宽度具有少量像素。线扫描器在连续扫描应用或检测器102的连续均匀移动的应用中很有效。

检测器102中可包括转换屏、闪烁体等，以将辐射112转换为检测器102的成像阵列111可检测的波长。例如，闪烁体可包括硫氧化钆(Gd₂O₂S；GOS；Gadox)、掺杂有铽的硫氧化钆(Gd₂O₂S:Tb)、碘化铯(CsI)等。尽管已使用闪烁体的一些材料作为实例，但在其他实施方案中，该材料可根据特定放射性同位素118而有所不同。在其他实施方案中，成像阵列111可包括被配置为将辐射112直接地转换为信号的直接转换传感器，该直接转换传感器包括碲化镉(CdTe)、碲化镉锌(CdZnTe或CZT)、硒等。

在一些实施方案中，检测器102的成像阵列111的像素区域可为约14.6×14.6cm(或5.8×5.8英寸)。成像阵列111可包括1152×1152的像素阵列。像素间距可为约127微米(μm)。检测器102可被配置为以至少16位精度将像素的输出数字化。检测器102可包括通信接口，诸如通用串行总线(USB)接口、以太网接口等。尽管已使用检测器102、成像阵列111等的特定部件和参数作为实例，但在其他实施方案中，参数可有所不同。

检测器102可包括控制逻辑109。控制逻辑109可包括通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路、微控制器、可编程逻辑装置、离散电路、此类装置的组合等。控制逻辑109可包括外部接口，诸如地址和数据总线接口、中断接口等。控制逻辑109可包括其他接口装置，诸如逻辑芯片组、集线器、存储器控制器、通信接口等，以将控制逻辑109连接到内部和外部部件。控制逻辑109可被配置为控制本文中描述的多种操作。

系统100可被配置为与直径为约2in.至约12in.(约5cm至30.5cm)的管道110一起操作。在一些实施方案中，管道110直径的范围可有所不同。在一些实施方案中，系统100可被配置用于单个管道110直径。在其他实施方案中，系统100可为可调整的，使得系统100可与一定直径范围的管道110一起使用。管道110可为铁质的或非铁质的。在一些实施方案中，由于来自某些管道中的合金元素的折射，使用X射线源可能存在困难。放射性同位素118的使用可降低此类合金的影响。

在一些实施方案中，系统100的重量可小于约30磅(lbs.；约13.6千克(kg))、约55磅(约25kg)等。重量可能是足够低的，以至于单个人可附接、操作系统100并且将其从管道110拆卸。例如，检测器102可重约6lbs.或2.7kg。可选择马达、链条、结构部件等以将重量保持在上文描述的极限之下。

支撑件104被配置为将检测器102附接到某个结构，使得检测器102可围绕该结构移动。在此处，管道110用作该结构的实例，但在其他实例中，可使用另一个结构。在一些实施方案中，支撑件104被配置为将检测器102可旋转地联接到管道110。例如，支撑件104可包括缠绕在管道110周围的链带、滚子链、柔性结构等。在特定实例中，链带可将检测器102可旋转地联接到管道110，同时马达、轮或其他结构维持检测器102的位置和/或使其围绕管道110旋转。在此处，接触管道110的轮107可使检测器104围绕管道旋转和/或将检测器102保持在特定位置。在一些实施方案中，支撑件104与检测器102一起旋转；然而，在其他实施方案中，支撑件104可为可附接到管道110的结构，并且检测器102可围绕支撑件104旋转并因此围绕管道110旋转。在一些实施方案中，检测器102和/或支撑件104可被配置为将检测器102放置在距焊缝和/或管道110表面的期望的距离处。例如，支撑件104可被配置为相对于焊缝122或管道110壁以0.35in.(或8.9毫米(mm))的间隙、0.5in.(或1.27cm)的间隙、1in.(或2.54cm)的间隙放置检测器102。

在一些实施方案中，支撑件104可具有可调整的长度。例如，链带可具有足够的长度以包围具有一定直径范围(诸如约1.5in.至约12in.(或约3.81cm至约30.5cm))的管道110。

放射性同位素准直器106是被配置为使来自放射性同位素118的辐射112成形的结构。例如，射线照相准直器106可包括屏蔽件以阻挡在不期望的方向上发射的辐射112，并且包括准直结构(诸如一系列平行开口)以在放射性同位素118在放射性同位素准直器106内时使发射的辐射112成形。

放射性同位素准直器106可由准直器支撑臂108刚性地和/或可调整地联接到检测器102。准直器支撑臂108可提供零个或多个自由度，以相对于检测器102定位放射性同位素准直器106。例如，准直器支撑臂108可包括将放射性同位素准直器106刚性地连接到检测器102的c形臂。这种系统100可被设计用于单个直径的管道。在其他实例中，准直器支撑臂108可包括多个自由度，以相对于检测器102旋转和/或平移放射性同位素准直器106。准直器支撑臂108可被配置为是固定的，以在调整之后将放射性同位素准直器106刚性地(或半永久地)连接到检测器102。因此，放射性同位素准直器106和检测器102的取向可在该操作期间被固定。然而，对于另一个操作，诸如当系统100移动到不同直径的管道时，可调整准直器支撑臂108以适应管道直径的差异。在一些实施方案中，准直器支撑臂108可包括一系列接头以调整放射性同位素准直器106的位置和取向。无论如何，准直器支撑臂108都可被配置为在调整之后固定，使得当检测器102围绕管道110移动时，检测器102与放射性同位素准直器106之间的相对位置保持基本上相同。基本上相同的位置可包括相同位置，但也包括因机械公差、准直器支撑臂108的变形等而引起的某种变化。

出于诸如尺寸、重量、功率、电缆铺设、可及性和/或能量要求的原因，在诸如油气行业的特定行业中，放射性同位素118可比x射线管更广泛地用于现场射线照相。用本文中描述的系统100，由于系统100的提高的性能，用户可继续使用放射性同位素118。

放射性同位素118可被配置为设置在曝光装置116中。曝光装置116可包括允许放射性同位素朝向放射性同位素准直器106延伸和缩回的结构。例如，放射性同位素118可联接到电缆120。可操纵电缆120，诸如通过转动曲柄、激活马达等，以使放射性同位素118穿过曝光管道114移动到放射性同位素准直器106。放射性同位素118以实线示出为处于缩回位置而以虚线示出为处于暴露位置。

当暴露时，辐射112行进通过管道110的两个壁，但仅足够清晰地通过在壁上的焊缝122的最靠近检测器102的部分122a以用于进行检查。即，焊缝122的部分122b可能处于在成像阵列111处未产生明显的检测到的信号的位置和/或可能处于因放射性同位素准直器106，辐射112的强度相对于该部分122a有所降低的位置。放射性同位素准直器106可沿着管道110从检测器102轴向地偏移。在一个实例中，轴向偏移可避免成像的辐射112穿透至少在壁(最靠近放射性同位素准直器106的壁)上的焊缝122最远离检测器102的部分122b。准直器支撑臂108可被配置为针对多种直径管道，将放射性同位素118放置在这个位置。在放射性同位素118在适当位置的情况下，系统100可围绕管道110旋转360度以检查100％的焊缝。

在某些焊缝成像应用中，检测器和x射线源可能不适用于直径小于约15in.的管道。具有足够能量的x射线源可能太大，以至于无法放置在相对较小的管道周围。足够小的x射线源可能无法生成具有穿透管道的足够能量的辐射。即，辐射需要足够能量才能穿透管道，这取决于管道的尺寸或管道管号。这种能量的实例是250千伏(kV)或更高。放射性同位素可提供具有这种能量的辐射，并且仍然是相对便携的。

一些实施方案包括可容易地附接和移除的人类便携式检查系统。特别地，人类便携式检查系统可由单个人附接和移除。人类便携式检查系统可包括重量小于约20磅(约9.1kg)、小于约25磅(约11.4kg)、小于约30磅(约13.6kg)、小于约45磅(约20.4kg)或小于约55磅(约25kg)的系统。系统100是这种人类便携式检查系统的实例。

在一些实施方案中，检测器102被配置为通过一根或多根电缆124接收电力和/或通信。在操作中，在系统100围绕管道110旋转时，电缆124可缠绕在管道110周围。因此，电缆124可能是足够柔性和足够长的以围绕管道100缠绕至少一整圈。特别地，由于放射性同位素118可能会连续地暴露(这会生成高剂量的辐射)，因此在操作期间可能不准许人工干预。

在一些实施方案中，检测器102可被配置为在不使用电缆124的情况下无线地通信。例如，检测器102可包括用于以Wi-Fi、蓝牙、蜂窝数据网络、卫星通信网络等操作的无线通信系统113。在一些实施方案中，控制逻辑109可被配置为通过无线通信系统113来传达图像。在其他实施方案中，检测器102可被配置为通过电缆124与某个无线通信系统通信。因此，由系统100生成的数据可根据需要传输到多种目的地和/或可远程地执行对系统100的控制。

如本文将描述，一旦系统100固定到管道110，放射性同位素118就会暴露。当放射性同位素118暴露时，系统100围绕管道110旋转360度，并且所得的数字图像可拼接在一起以呈现焊缝的一个图像来进行评估。该合成图像可在现场检查，或者可经由网络或卫星通信来传输，以供异地专家进行评估。然后，图像以及所收集的任何其他元数据还可被数字地存储。

在一些实施方案中，检测器102的成像阵列111可具有特定尺寸的有源区域。控制逻辑109可被配置为选择成像阵列111的比整个有源区域小的有源区域来获取图像。特别地，系统100可与多种不同的对象(诸如多种不同直径的管道110)一起使用。对于较小直径的管道110，可使用较小的有源区域，而对于较大直径的管道110，则使用较大的有源区域。有源区域可能不会对管道110的直径设置上限。即使使用了整个有源区域，也可在获取图像期间使用较小的旋转步长来生成焊缝122的合成图像。

在一些实施方案中，检测器102可具有用于与成像阵列111分开的部件的屏蔽件。例如，辐射112的能量范围可为约280kV至约720kV。辐射112可具有多种离散的能量峰。屏蔽件可减少到达控制逻辑109或检测器102的其他部件的辐射量，减小峰中的一者或多者等。

图2A至图2E是根据一些实施方案的射线照相检查系统的操作的框图。参考图2A，管道110将再次用作待成像的对象的实例；然而，系统100可用于对不同的对象进行成像。系统100可安装在管道110上。例如，支撑件104可在一端附接到检测器102。支撑件104可缠绕在管道110周围并再次附接到检测器。

可进行调整以紧固系统100。例如，可调整支撑件104以将检测器102紧固到管道110。可调整检测器102相对于管道110的位置，诸如高度、取向等。

在一些实施方案中，射线照相准直器106的位置可相对于检测器102固定，并且因此可不调整其位置；然而，在其他实施方案中，该位置可为可调整的。如上所述，准直器支撑臂108可包括多个自由度，该多个自由度可调整以将射线照相准直器106对准，使得预期的辐射112(如图1A所示)可入射在成像阵列111上(如图1A所示)。

参考图2B，放射性同位素118可延伸到射线照相准直器106。因此，辐射112可穿过管道110、焊缝122(如图1B所示)，并且被检测器102的成像阵列111检测到。可在围绕管道110的该旋转位置处生成焊缝122的图像。

参考图2C至图2E，系统100可围绕管道110旋转。在此处，示出了从一个图到另一个图的90度旋转；然而，在其他实施方案中，角度变化可有所不同，包括更小或更大的角度变化。特别地，在放射性同位素118正在放射性同位素准直器106中生成辐射112时，检测器102可从一个位置移动到另一个位置。在每个位置处，获取图像。例如，可获取总共10个图像，每次获取围绕管道110是等间隔的。一旦获取了第一图像，就可将检测器102旋转36度。可在新位置处获取另一个图像。可重复旋转和获取，直到获取在每个期望的位置处的图像为止。在一些实施方案中，可最后在图2B中开始成像的位置获取图像。一旦获取了最后一个图像，就可将放射性同位素118缩回到曝光装置116中。

在一些实施方案中，放射性同位素118可在对整个焊缝122的扫描期间仅暴露和缩回一次。然而，在其他实施方案中，放射性同位素118可每一焊缝122暴露和缩回多于一次，但每一图像暴露和缩回少于一次。例如，可暴露放射性同位素118，获取图像的一半，并且使放射性同位素118缩回。可重复该过程，以在沿着焊缝122的所有期望的位置处生成图像。由于每一获取图像，该过程可执行少于一次，因此可减少将放射性同位素118暴露和缩回的开销。

在一些实施方案中，可执行检查程序。该检查程序可包括获取单个图像。单个图像可用于验证可接受的图像质量指示器(IQI)检测、可接受对准、铅指示符/编号的可见性等。在一些实施方案中，IQI可包括导线、具有预钻孔的饰板等。可将IQI放置在围绕管道放置的铅编号附近。可移动系统100，可调整射线照相准直器106等，以调整相对位置，直到获取可接受的图像为止。

在一些实施方案中，可在不暴露放射性同位素118的情况下执行测试扫描。例如，检测器102可完全围绕管道110旋转。在一些实施方案中，检测器102旋转可在实际扫描中将获取图像的每个点处停止。在一些实施方案中，检测器102可在执行测试扫描之后在相反方向上旋转以使检测器102返回至其初始状态。

在一些实施方案中，操作方法可包括在具有足够的重叠的多个离散位置处获取数据，使得放大倍率差异最小化。因此，拼接图像以形成合成图像可包括平移和旋转来匹配图像，而不是缩放、非线性失真等。

在一些实施方案中，可设定在给定位置的停留时间，以经由IQI检测实现所需的对比度噪声比(CNR)。停留时间可通过在单个旋转位置捕获的测试图像来确定。可手动地或自动地调整停留时间，以在图像中实现期望的对比度。

在一些实施方案中，可通过由射线照相准直器106到检测器102形成的圆的周长除以有用的有源区域来设定停留点的数量，以实现到本文中描述的合成图像的拼接或组合。

在一些实施方案中，另一种操作方法可包括在系统100旋转时连续地获取数据。例如，在系统100旋转时，成像阵列111的单行像素可用于获取一维图像。在另一个实例中，整个成像阵列111可用于经由多个检测器像素对管道上的同一个点进行采样。可设定速度以实现如由IQI所确定的CNR。检测器102的数据可被重新采样到圆的圆弧中，以减轻来自不同的检测器像素位置的放大倍率差异。

在一些实施方案中，可基于同位素强度、管道110直径和壁厚以及基于面板和管道直径的限定的有源区域的拼接算法来计算扫描时间。可基于停留时间、积分时间、平均帧数等来计算扫描时间。另外，停留时间可基于实现特定图像质量水平，诸如看到图像中的IQI的给定导线的能力。例如，当用50居里放射性同位素118对管号40 6in.管道进行成像时，可用10秒的积分时间以25000计数值的灰度计数实现期望的图像质量。该信息可用于计算其他放射性同位素118的积分时间。由于对于给定居里强度，积分时间与灰度计数之间存在线性关系，因此可将具有不同的居里强度的放射性同位素118的使用转换为不同的积分时间。

在一些实施方案中，该操作可包括选择管道类型和放射性同位素118的强度。然后，可使用这些值来提出用于图像获取的参数。使用那些参数或经用户修改的参数，执行图像获取，从而产生多个图像。然后，将多个图像拼接和/或组合为合成图像。在一些实施方案中，可对合成图像进行注释。尽管可通过使用与焊缝相邻的铅元件将信息嵌入图像中，但在一些实施方案中，可用此类数据和/或与焊缝112、扫描参数、管道110、放射性同位素118等有关的其他数据来对合成图像的元数据进行注释。在一些实施方案中，可修改图像数据以对合成图像进行注释。例如，可在图像数据中识别并突出显示管道/焊缝中的裂缝、空隙、裂纹等。

图3至图4B是根据一些实施方案的使用放射性同位素的射线照相检查系统的框图。参考图3，准直器支撑臂包括c形臂108a。c形臂108a可具有某一形状，使得系统100a可围绕该系统100a的最大直径管道110定位。系统100a可与其他较小直径的管道110一起使用。在一些实施方案中，c形臂108固定到检测器102和射线照相准直器106。因此，可能不需要调整检测器102和射线照相准直器106的对准。

参考图4A和图4B，系统100b可类似于上文描述的系统100。然而，在一些实施方案中，准直器支撑臂108可为可调整的。在此处，示出了具有至少三个自由度的准直器支撑臂108b。即，准直器支撑臂108b可至少通过旋转三个不同的接头109-1、109-2和109-3来调整。尽管已使用三个接头109作为实例，但在其他实施方案中，可使用更多或更少的接头。另外，接头109可包括旋转和/或平移机构。

图4A中的配置示出了支撑件104延伸至约最大程度的配置。因此，管道110a的直径可处于系统100b的最大管道直径处或附近。相比之下，可调整同一个系统100b以适应图4B中示出的较小直径的管道110b。在该实例中，滚子链用作支撑件104。在将系统100b附接到管道110b之后，可能会剩余滚子链104'的尾部或多余部分。另外，可调整支撑臂108b的接头109，使得射线照相准直器106相对于管道110b和检测器102设置在期望的位置。

在一些实施方案中，接头109中的一者或多者可为可电子地控制的。例如，接头109中的一者或多者可包括被配置为致动接头的致动器，诸如马达、螺线管、液压缸或气压缸等。控制逻辑109可耦合到致动器并被配置为控制致动器以将射线照相准直器106置于期望的位置。在一些实施方案中，致动器在暴露放射性同位素118时可为可控制的。可基于来自所获取的图像的反馈来改变射线照相准直器106的位置，以提高图像质量，避开焊缝112的部分112b等。

在一些实施方案中，控制逻辑109可包括存储器，该存储器存储与基于管道直径或其他管道特性而对射线照相准直器106实现的定位有关的信息。在其他实施方案中，控制逻辑109可被配置为通过无线通信系统113或电缆124从计算机190或其他系统接收这种信息。

返回参考图1A和图1B，在一些实施方案中，设置系统100。铅标记可以周向方式放置在靠近焊缝之处，使得标记出现在所获取的图像中。系统100可在与焊缝122重叠的位置处附接到管道110。然后可调整准直器支撑臂108以定位放射性同位素准直器106来生成可接受图像。

获取可通过例如选择管道的类型(诸如按直径、管号等选择)来设置。特定实例包括选择4in.标称尺寸、管号40管道等。扫描计划可上传到检测器102。扫描计划可包括诸如管道的类型、放射性同位素118强度、居里强度、获取次数/单独图像的数量、积分时间、平均帧数、准直器支撑臂的致动器的位置等参数。在一些实施方案中，管道的配置可用于自动地生成扫描计划和相关联的参数。

在一些实施方案中，可基于管道直径来改变检测器102的有源区域。例如，对于较大管道110，可使用较大区域。在一些实施方案中，可基于管道的半径来选择有源区域，使得管道与同有源区域相关联的平面的偏差小于阈值，诸如检测器102与管道110的间距的1/4in.或某个分数。在其他实施方案中，可使用其他标准来选择有源区域的尺寸。在特定实例中，可将3in.宽的有源区域与12in.直径管道一起使用。在一些实施方案中，可使用更大的有源区域。可对图像进行后处理，以考虑管道相对于检测器102的弯曲，诸如放大倍率、相对强度等的变化。

图5A和图5B是根据一些其他实施方案的对来自射线照相检查系统的图像执行的操作的框图。参考图5A，可在对象周围的不同位置处获取多个图像502。图像502可组合为合成图像504。虚线表示单独图像502的边界。在重叠区域中，可以多种方式组合图像。例如，可在重叠区域中对数据求平均值，根据与两个图像中的一者或另一者的接近度来使用加权平均值进行组合等。尽管已使用某种重叠作为实例，但在其他实施方案中，可将图像平铺在一起而不重叠。

参考图5B，在一些实施方案中，可在如上所述组合之前对图像502进行预处理。例如，对象的曲率，诸如管道壁的曲率、辐射118的相对强度等，可用于对每个图像502的数据进行缩放、失真处理或以其他方式进行变换。在一些实施方案中，可对图像进行处理以将图像归一化来表示所拍摄的图像，就像成像阵列111随对象的轮廓而动并且使用基本上均匀的辐射源来照亮成像阵列111一样。

在特定实例中，辐射源118和放射性同位素准直器106产生辐射112，该辐射可在图像中间的某处引发明亮的中心部。该辐射112可具有圆形或椭圆形形状，并且其强度朝向图像502的边界减小。当将两个相邻的图像拼接在一起时，这些图像可具有在一个图像中向上倾斜而在另一个图像中向下倾斜的重叠区域，这可能会增加在应用任何互相关程序以获得两个图像的重叠程度时的难度。

在一些实施方案中，可执行从每个图像减去射束轮廓的操作。例如，该操作可假设辐射源的强度如方程1和2中所描述那样呈指数下降。

p(x,y)＝be^-ar (1)

变量x和y表示图像(矩阵)的每个像素的位置。在一个实例中，x和y的范围为1至1152；然而，这些值可基于检测器102和其他处理而变化。需要为所拍摄的每个图像确定6个量a、b、e、x_最大、y_最大和z。x_最大和y_最大表示射束轮廓在图像坐标系上的最大位置。z表示源的距离并与图像平面正交。e表示射束轮廓的椭圆度。可假设轮廓仅在x或y方向上是细长的。a和b是描述指数下降的任意常数。然而，a相对于b通常很小，其中a为约0.001并且b为约1。为了确定6个未知量，可用方程3计算非线性回归拟合。

χ²(a,b,e,x_最大,y_最大,z)＝∑_i,j(p_i,j-p(x_i,y_j)²) (3)

在此处，p_i,j是图像的每个像素的强度。为了找到这6个参数的最大似然参数估计，可找出由方程4至9给出的2次拟合的最小值。

求解该非线性方程组可使用Levenberg-Marquardt方法，该方法是可用于非线性回归拟合的方法。在一些实施方案中，可通过将方程10和11中的对数应用于方程1来将指数定律转换成半线性问题。

在确定这6个参数之后，可像方程12中那样减去射束轮廓。

该新获得的图像准备好应用来与其他图像组合为合成图像。在一些实施方案中，可通过使图像的特征(诸如由围绕管道的带编号的铅带或其他ICI生成的数字)相关联来组合图像。因此，多个图像可组合为单个图像。单个图像可使评估操作更容易，因为只有一个图像需要被存储、检索、管理等。

图6是根据一些实施方案的射线照相检查系统的一部分的框图。射线照相检查系统600可类似于上文描述的射线照相检查系统100等。在此处，射线照相检查系统600包括高度调整机构640，其可被手动地、自动地或电子地调整。高度调整机构640包括第一结构650和第二结构652，该第一结构和第二结构可相对于彼此移动并可相对于彼此固定。例如，在一些实施方案中，高度调整机构640可包括附接到第一结构650的线性齿轮660。齿轮662可附接到第二结构652并设置为与线性齿轮660啮合。具有调整旋钮656的轴654可允许第一结构650相对于第二结构652移动。尽管图6中示出了调整旋钮，但在其他实例中，高度调整机构的高度可包括被配置为操作齿轮的致动器，诸如马达、螺线管、液压缸或气压缸等。控制逻辑109可耦合到致动器并被配置为控制致动器以调整高度调整机构来将射线照相检查系统移动到期望的高度。

当射线照相检查系统600附接到管道110时，支撑件104(未示出)可将包括高度调整机构640的检测器102附接到管道110，使得轮107可使检测器102围绕管道110移动。第一结构650可刚性地联接到轮107。因此，第一结构650与管道110的间距可保持基本上相同。然而，由于第二结构可相对于第一结构650移动，因此第二结构652可相对于管道110移动。检测器102的成像阵列111可附接到第二结构652，使得可调整其到管道110的相对距离。这可允许针对给定管道110更精确地定位检测器。在调整之后，锁定系统658可将检测器102锁定在适当位置。

尽管已使用允许调整检测器102的部分相对于管道110或其他对象的相对位置的结构的特定实例作为实例，但在其他实施方案中，可使用不同的结构和/或机构来更改相对位置。

返回参考图1A和图1B，在一些实施方案中，系统100可被配置为从干线电源(诸如110/220V电源)接收电力。例如，可通过电缆124提供电力。在其他实施方案中，系统100可被配置为从电源192(诸如便携式电源、电池、逆变器等)接收电力。在其他实施方案中，系统100可包括内部电源，诸如内部电池。

在一些实施方案中，系统100可包括计算机190，该计算机可通信地耦合到系统100。此类装置的实例包括平板计算机、台式计算机、工作站、移动装置等。这种装置可被配置为接收单独图像，将单独图像组合为整个焊缝的组合图像，接收组合图像，传输单独和/或组合图像等。在一些实施方案中，可在计算机190与控制逻辑109之间分配对操作的控制。

在一些实施方案中，可执行远程分析。单独图像和/或组合图像可传输到远程位置。在远程位置处的操作员可评估焊缝。除了可远程访问之外或作为其代替，可在计算机190本地执行解释。在其他实施方案中，可大量收集并传输/评估针对多个焊缝或其他结构的多组图像。

在一些实施方案中，计算机190可提供图形用户界面(GUI)。GUI可图形地显示获取的图像的当前位置和缩略图，以供用户查看进展和状态。GUI还可提供用于输入上文描述的各种参数的字段。GUI也可显示拼接的合成图像。然而，在其他实施方案中，合成图像可由不同的系统形成。

在一些实施方案中，系统100可沿着管道110轴向地平移。在平移时，系统100可部分地围绕或完全围绕管道110旋转。至少部分旋转可实现对管道部段、关键区域等的全面检查。特别地，管道110的一部分可能会被腐蚀，平移和旋转可允许覆盖这种部分。特别地，尽管已使用焊缝122作为实例，但可对对象的其他结构进行成像。

在一些实施方案中，相对较大的检测器102或在相对较小的检测器102的平移的情况下，可使用图像来执行计算机断层摄影。因此，可生成焊缝122和腐蚀部的3维信息，包括识别出的任何裂纹的深度信息等。

图7是根据一些实施方案的使用放射性同位素的射线照相检查系统的框图。射线照相检查系统700可类似于上文描述的射线照相检查系统100。然而，射线照相检查系统700可不包括附接到检测器102的射线照相准直器106。相比之下，射线照相准直器106可为单独结构，其诸如通过进入端口780和管道的端部等放置在管道110内部。在一些实施方案中，放射性同位素被配置为全景源。在其他实施方案中，可将射线照相准直器106放置在管道110内部，并且可如上所述对辐射112进行准直。有了射线照相检查系统700，可形成单壁单图像(SWSI)。类似于上文描述的操作，可暴露放射性同位素118并可通过使检测器102围绕管道110旋转来产生图像。如上所述，每一图像可使放射性同位素118仅暴露和缩回一次或少于一次。因此，可更有效地执行操作。

在一些实施方案中，管道110可为直径为约1.5in.至约12in.的管号40管道。此类管道110可具有范围为约0.145in.至约0.5in.的壁厚。实际外径的范围可为约1.9in.至约12.75in.。

在一些实施方案中，图像的积分时间或停留时间可基于管道110的类型。例如，下表列出关于给定直径的管号40管道的在1居里源下的每帧积分时间以及平均帧数的实例。这些参数可基于约30000的目标灰度计数。

在一些实施方案中，检测器102的罩壳可防灰尘、水、热、直射阳光等。框架可由铝形成。挤制的白色塑料盖可最小化太阳能加热。与罩壳主体齐平的连接器(诸如推拉式连接器，如用于电力和数据的

电缆连接件)可保护电缆免于卡住或钩住。内部垫圈可用于抵抗液体和灰尘侵入。

在检测器102、支撑件104、准直器支撑臂108、放射性同位素准直器106、曝光管道114等之间的连接可具有快速连接特征，以允许快速分离来进行更容易的处理、从一个位置到另一个位置的较快移动等。另外，准直器支撑臂108也可具有这种快速连接特征，使得自由度的数量和/或接头的类型可根据现场需要来改变。

图8是根据一些实施方案的射线照相检查系统的操作的流程图。使用图1A和图1B的系统100作为实例，在800中，将射线照相检查系统100定位在某个结构上。例如，可通过将支撑件104固定到管道110来将上文描述的系统100等放置在诸如管道110的结构上。在一些实施方案中，该操作可由单个人执行。

在810中，暴露放射性同位素118。例如，可使放射性同位素118延伸到放射性同位素准直器106中。在820中，使用检测器102来获取图像，该检测器被定位成使该结构介于暴露的放射性同位素118与检测器102之间。对图像的获取可包括对被求平均值或以其他方式组合为单个图像的多个图像的获取。

在830中，如果要获取附加图像，则在840中，使检测器102围绕该结构旋转。如果不是，则在850中，可使放射性同位素缩回。一旦已获取期望数量的图像，在860中，就可将图像组合为合成图像。

一些实施方案包括一种射线照相检查系统100、100a、100b、600、700，该射线照相检查系统包括：检测器102；支撑件104，该支撑件被配置为将检测器102附接到某个结构，使得检测器102能够围绕该结构移动；放射性同位素准直器106；以及准直器支撑臂108、108a、108b，该准直器支撑臂将检测器102联接到放射性同位素准直器106，使得放射性同位素准直器106与检测器102一起移动。

在一些实施方案中，系统100、100a、100b、600、700还包括控制逻辑109，该控制逻辑被配置为使检测器102和放射性同位素准直器106围绕该结构旋转。

在一些实施方案中，控制逻辑109还被配置为在检测器102旋转时连续地从检测器102获取数据。

在一些实施方案中，控制逻辑109还被配置为从检测器102获取多个图像，并且每个图像在不同的旋转位置处获取。

在一些实施方案中，控制逻辑109还被配置为将图像组合为合成图像。

在一些实施方案中，控制逻辑109还被配置为确定图像的停留时间和数量中的至少一者。

在一些实施方案中，系统100、100a、100b、600、700还包括无线通信系统100、100a、100b、600、700；其中控制逻辑109还被配置为通过无线通信系统100、100a、100b、600、700从检测器102传达数据。

在一些实施方案中，控制逻辑109还被配置为选择检测器102的比检测器102的整个有源区域小的有源区域来用于进行对图像的获取。

如权利要求2的系统100、100a、100b、600、700，其中控制逻辑109还被配置为基于该结构和放射性同位素中的至少一者来生成扫描参数。

在一些实施方案中，准直器支撑臂108a包括c形臂。

在一些实施方案中，准直器支撑臂108、108a、108b是可调整的。

在一些实施方案中，支撑臂108、108a、108b包括至少两个自由度。

在一些实施方案中，支撑件104包括被配置为将检测器102附接到该结构的柔性带。

在一些实施方案中，在检测器102围绕结构移动时，柔性带进一步与检测器102一起移动。

一种方法，所述方法包括：暴露放射性同位素；使用检测器102获取多个图像，该检测器102被定位成使某个结构介于暴露的放射性同位素与检测器102之间；使检测器102在对图像中的至少两者的获取之间围绕该结构旋转；仅在完成对图像的获取之后才使放射性同位素缩回。

在一些实施方案中，该方法还包括使放射性同位素与检测器102一起围绕该结构旋转。

在一些实施方案中，使检测器102围绕该结构旋转包括使检测器102在对图像中的每个顺序图像对的获取之间围绕该结构旋转。

在一些实施方案中，该方法还包括将图像组合为合成图像。

在一些实施方案中，该方法还包括基于该结构的属性来选择图像的数量。

一些实施方案包括一种系统，该系统包括：用于响应于辐射而生成图像的构件；用于准直辐射的构件；用于将用于响应于辐射而生成图像的构件附接到用于准直辐射的构件的构件；以及用于将用于响应于辐射而生成图像的构件可移动地附接到对象的构件。用于响应于辐射而生成图像的构件的实例包括检测器102、成像阵列111和控制逻辑109。用于准直辐射的构件的实例包括放射性同位素准直器106。用于将用于响应于辐射而生成图像的构件附接到用于准直辐射的构件的构件的实例包括准直器支撑臂108、108a和108b。用于将用于响应于辐射而生成图像的构件可移动地附接到对象的构件的实例包括支撑件104。

在一些实施方案中，该系统还包括用于将来自用于响应于辐射而生成图像的构件的多个图像组合为合成图像的构件。用于将来自用于响应于辐射而生成图像的构件的多个图像组合为合成图像的构件的实例包括控制逻辑109和计算机190。

尽管已根据特定实施方案描述了结构、装置、方法和系统，但本领域的普通技术人员将容易认识到，对特定实施方案的许多变化是可能的，并且因此任何变化都应被认为在本文所公开的精神和范围内。因此，在不脱离所附权利要求的精神和范围的情况下，本领域的普通技术人员可做出许多修改。

因此，本书面公开内容的所附权利要求在此明确地并入本书面公开内容中，其中每项权利要求自身可作为单独的实施方案。本公开包括独立权利要求及其从属权利要求的所有排列。此外，能够衍生自独立权利要求以及在此之后的从属权利要求的附加实施方案也被明确地并入本书面描述中。通过将给定从属权利要求的从属关系替换为短语“以权利要求[x]开头并以紧接在该从属权利要求之前的权利要求结尾的权利要求中任一项”来确定这些附加实施方案，其中带括号的用语“[x]”替换为最近一次引用的独立权利要求的编号。例如，对于以独立权利要求1开头的第一权利要求组，权利要求3可从属于权利要求1和2中的任一项，其中这些单独的从属关系产生两个不同的实施方案；权利要求4可从属于权利要求1、2或3中的任一项，其中这些单独的从属关系产生三个不同的实施方案；权利要求5可从属于权利要求1、2、3或4中的任一项，其中这些单独的从属关系产生四个不同的实施方案；以此类推。

权利要求中相对于特征或要素对术语“第一”的表述不一定暗示存在第二或附加这样的特征或要素。根据.S.C.§112

6，以手段附加功能格式具体地表述的要素(如果有的话)意图解释为覆盖本文中描述的对应的结构、材料或动作以及其等效物。本发明的要求保护专有财产或特权的实施方案定义如下。

Claims (20)

1.一种射线照相检查系统，所述射线照相检查系统包括：

检测器；

支撑件，所述支撑件被配置为将所述检测器附接到某个结构，使得所述检测器能够围绕所述结构移动；

放射性同位素准直器；以及

准直器支撑臂，所述准直器支撑臂将所述检测器联接到所述放射性同位素准直器，使得所述放射性同位素准直器与所述检测器一起移动。

2.如权利要求1所述的系统，所述系统还包括：

控制逻辑，所述控制逻辑被配置为使所述检测器和所述放射性同位素准直器围绕所述结构旋转。

3.如权利要求2所述的系统，其中所述控制逻辑还被配置为在所述检测器旋转时连续地从所述检测器获取数据。

4.如权利要求2所述的系统，其中所述控制逻辑还被配置为从所述检测器获取多个图像，并且每个图像在不同的旋转位置处获取。

5.如权利要求4所述的系统，其中所述控制逻辑还被配置为将所述图像组合为合成图像。

6.如权利要求4所述的系统，其中所述控制逻辑还被配置为确定所述图像的停留时间和数量中的至少一者。

7.如权利要求2所述的系统，所述系统还包括：

无线通信系统；

其中所述控制逻辑还被配置为通过所述无线通信系统从所述检测器传达数据。

8.如权利要求4所述的系统，其中所述控制逻辑还被配置为选择所述检测器的比所述检测器的整个有源区域小的有源区域来用于进行对所述图像的所述获取。

9.如权利要求2所述的系统，其中所述控制逻辑还被配置为基于所述结构和放射性同位素中的至少一者来生成扫描参数。

10.如权利要求1所述的系统，其中所述准直器支撑臂是可调整的。

11.如权利要求1所述的系统，其中所述准直器支撑臂包括至少两个自由度。

12.如权利要求1所述的系统，其中所述支撑件包括被配置为将所述检测器附接到所述结构的柔性带。

13.如权利要求1所述的系统，其中在所述检测器围绕所述结构移动时，所述柔性带进一步与所述检测器一起移动。

14.一种方法，所述方法包括：

暴露放射性同位素；

使用检测器获取多个图像，所述检测器被定位成使某个结构介于所述暴露的放射性同位素与所述检测器之间；

使所述检测器在对所述图像中的至少两者的所述获取之间围绕所述结构旋转；

仅在完成对所述图像的所述获取之后才使所述放射性同位素缩回。

15.如权利要求14所述的方法，所述方法还包括使所述放射性同位素与所述检测器一起围绕所述结构旋转。

16.如权利要求14所述的方法，其中使所述检测器围绕所述结构旋转包括使所述检测器在对所述图像中的每个顺序图像对的所述获取之间围绕所述结构旋转。

17.如权利要求14所述的方法，所述方法还包括将所述图像组合为合成图像。

18.如权利要求14所述的方法，所述方法还包括基于所述结构的属性来选择所述图像的数量。

19.一种系统，所述系统包括：

用于响应于辐射而生成图像的构件；

用于准直辐射的构件；

用于将所述用于响应于辐射而生成图像的构件附接到所述用于准直所述辐射的构件的构件；以及

用于将所述用于响应于辐射而生成图像的构件可移动地附接到对象的构件。

20.如权利要求19所述的系统，所述系统包括：

用于将来自所述用于响应于辐射而生成图像的构件的多个图像组合为合成图像的构件。

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