ES2341833B2 - VARIABLE MAGNIFICATION SYSTEM FOR RADIOGRAPHIC AND TOMOGRAPHIC INSPECTION IN THE FIELD OF NON-DESTRUCTIVE TESTS. - Google Patents
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Sistema de magnificación variable para inspección radiográfica y tomográfica en el campo de los ensayos no destructivos.Variable magnification system for radiographic and tomographic inspection in the field of tests no destructive
Sistema de magnificación variable para inspección radiográfica y tomográfica (1) en aplicaciones industriales compuesto de una fuente de radiación ionizante (2), una matriz lineal de elementos detectores de centelleo (3), tarjetas electrónicas de adquisición de la señal del detector (4) y una tarjeta de control de adquisición (5), interfaz de volcado de los datos digitales a un ordenador (6), tarjeta capturadora de datos (18), dos bancadas verticales de movimiento lineal con dos soportes para la fuente y el detector (7, 8), bancada rotatoria con plato de soporte para los objetos a inspeccionar (9, 10), bancada lineal horizontal (11) colocada entre la fuente de radiación y el detector, módulo de control PID (12). La bancada horizontal (11) permite variar la distancia entre el objeto a inspeccionar y la fuente, el factor de magnificación en las imágenes adquiridas. Procedimiento de control de generación, adquisición, reconstrucción y visualización de datos asociado al sistema (1).Variable magnification system for radiographic and tomographic inspection (1) in applications industrial composed of a source of ionizing radiation (2), a linear array of scintillation detection elements (3), cards electronic acquisition of the detector signal (4) and a acquisition control card (5), dump interface digital data to a computer (6), data capture card (18), two vertical benches of linear movement with two supports for the source and the detector (7, 8), rotating bench with plate support for the objects to be inspected (9, 10), linear bench horizontal (11) placed between the radiation source and the detector, PID control module (12). The horizontal bench (11) allows vary the distance between the object to be inspected and the source, the magnification factor in acquired images. Procedure of generation, acquisition, reconstruction and visualization control of data associated with the system (1).
Description
Sistema de magnificación variable para inspección radiográfica y tomográfica en el campo de los ensayos no destructivos.Variable magnification system for radiographic and tomographic inspection in the field of tests no destructive
La invención se refiere a un sistema y a un procedimiento para la adquisición de imágenes radiográficas y/o tomográficas de un objeto Es de utilidad en el campo de los ensayos no destructivos y en la industria, al permitir variar la distancia entre el objeto y la fuente de radiación, es decir, el factor de magnificación en la imagen generada.The invention relates to a system and a procedure for the acquisition of radiographic images and / or tomographic of an object It is useful in the field of tests non-destructive and in the industry, by allowing the distance to vary between the object and the radiation source, that is, the factor of Magnification in the generated image.
En el resumen científico de Willi A. Kalender "X-ray computed tomography" en Physics in Medicine and Biology, 51 (2006), describe en el estado del arte en tomografía axial computarizada desde el punto de vista médico, en el que el conjunto detector - fuente de radiación gira alrededor del objeto - paciente y no al revés. Asimismo presenta una breve introducción histórica, describe las generaciones de tomógrafos existentes y nuevos modelos como el tomógrafo helicoidal, y cita la aparición de la geometría "cone beam".In the scientific summary of Willi A. Kalender "X-ray computed tomography" in Physics in Medicine and Biology, 51 (2006), describes in the state of the art in computerized axial tomography from the medical point of view, in the that the detector - radiation source assembly revolves around the Object - patient and not vice versa. It also presents a brief historical introduction, describes the generations of tomographers existing and new models like the helical tomograph, and cites the appearance of the "cone beam" geometry.
En la publicación científica de Kwak y otros autores "Development of x-ray scanner using 450 kVp x-ray", en IEEE Transactions on Nuclear Science, volumen 50, número 6 en (diciembre 2003), aparece descrito un escáner para adquisición de radiografías digitales de aplicación industrial, en particular para la inspección de contenedores. Un ejemplo de tomografía con aplicaciones industriales se describe en la publicación de Pires y otros autores "Gamma ray computed tomography to evaluate wetting/drying soil structure changes", publicado en Nuclear Instruments and Methods in Physical Research B, volumen 229 (2005), donde se aplica la imagen tomográfica para estudiar cambios en distintos estratos de suelos.In the scientific publication of Kwak and others authors "Development of x-ray scanner using 450 kVp x-ray ", in IEEE Transactions on Nuclear Science, volume 50, number 6 in (December 2003), is described a scanner for acquisition of application digital radiographs industrial, particularly for container inspection. A example of tomography with industrial applications is described in the publication of Pires and other authors "Gamma ray computed tomography to evaluate wetting / drying soil structure changes ", published in Nuclear Instruments and Methods in Physical Research B, volume 229 (2005), where the tomographic image is applied to study changes in different soil strata.
En el documento US5164971A se describen un aparato y un procedimiento para una adquisición simultánea de imagen radiográfica y tomográfica que se basa en un detector bidimensional y presenta dos modos posibles de adquisición: en tiempo real, según el cual se escoge una zona de interés del objeto a inspeccionar, y con un lapso de tiempo, según el cual se realizan radiografías en las que se detecta la zona de interés.Document US5164971A describes a apparatus and a procedure for simultaneous image acquisition radiographic and tomographic based on a two-dimensional detector and presents two possible modes of acquisition: in real time, according to which chooses an area of interest of the object to be inspected, and with a period of time, according to which x-rays are taken in which the area of interest is detected.
En estos sistemas de imagen, tanto radiográfica como tomográfica, la distancia desde el objeto a inspeccionar hasta la fuente de radiación es fija, de forma que la resolución espacial alcanzada es fija en cada uno de los sistemas utilizados. Por otro lado, no se permite variar el número de elementos detectores utilizados en la adquisición, de forma que el tamaño de la imagen generada es el mismo en toda adquisición.In these imaging systems, both radiographic as a tomographic, the distance from the object to be inspected to the radiation source is fixed, so that the spatial resolution achieved is fixed in each of the systems used. For another side, it is not allowed to vary the number of detecting elements used in the acquisition, so that the image size generated is the same in every acquisition.
La invención proporciona un sistema y un procedimiento flexibles, en los que se pueda variar la distancia entre el objeto de inspección y la fuente de radiación, lo que proporciona un factor de magnificación variable y, por tanto, un valor de resolución espacial en la imagen variable. Asimismo, se permite escoger el número de elementos de la matriz detectora para la imagen y el número de proyecciones, para minimizar el tamaño de imagen deseada según el objeto y disminuir así el tiempo de procesado en la reconstrucción de la imagen.The invention provides a system and a flexible procedure, in which the distance can be varied between the inspection object and the radiation source, which provides a variable magnification factor and therefore a Spatial resolution value in the variable image. It also allows you to choose the number of elements of the detector array to the image and the number of projections, to minimize the size of desired image depending on the object and thus reduce the time of Processed in image reconstruction.
La presente invención describe un sistema y un procedimiento para la adquisición de imágenes radiográficas y/o tomográficas de un objeto. Consiste en una fuente de radiación que genera radiación que atraviesa un objeto a inspeccionar, de forma que dicha radiación no absorbida en el objeto llega a una matriz lineal de detección. A partir de la radiación detectada se genera una señal en las tarjetas electrónicas de adquisición, que se transmite a un ordenador mediante una interfaz de volcado de datos. La matriz de detección y la fuente de radiación se mueven en vertical para continuar adquiriendo datos y formar una imagen radiográfica. En una imagen de un corte tomográfico, el objeto, situado sobre una bancada rotatoria, gira 360º según se van adquiriendo datos antes de avanzar la fuente de radiación y la matriz en vertical, para continuar realizando cortes tomográficos. Finalmente, los datos adquiridos se reconstruyen y se visualiza la imagen resultante.The present invention describes a system and a procedure for the acquisition of radiographic images and / or tomographic of an object. It consists of a radiation source that generates radiation that passes through an object to be inspected, so that said radiation not absorbed in the object reaches a matrix linear detection. From the detected radiation is generated a signal on the acquisition electronic cards, which transmits to a computer through a data dump interface. The detection matrix and the radiation source move in vertical to continue acquiring data and form an image radiographic In an image of a tomographic cut, the object, located on a rotating bench, rotates 360º as they go acquiring data before advancing the radiation source and the vertical matrix, to continue making tomographic cuts. Finally, the acquired data is reconstructed and the resulting image.
El sistema de magnificación variable consta de varios elementos: una fuente de radiación ionizante (tubo de rayos X), un detector formado por una matriz lineal de elementos detectores de centelleo, una serie de tarjetas electrónicas de adquisición de la señal del detector con una tarjeta de control de adquisición, una interfaz de volcado de los datos digitales a un ordenador y la tarjeta capturadora, dos bancadas de movimiento vertical lineal con dos soportes para la fuente y el detector, una bancada rotatoria con un plato de soporte para objetos, una bancada lineal horizontal situada entre la fuente de radiación y el detector, y un módulo de control PID (Proporcional Integral Derivativo). Además, la fuente de radiación incluye una fuente de alto voltaje controlada desde el ordenador, y las tarjetas electrónicas de adquisición de señal incluyen una fuente de alimentación externa. Por otro lado, la matriz lineal detectora y las tarjetas electrónicas de adquisición están situadas en una caja de aluminio blindada con plomo, anclada con un soporte mecánico a una de las bancadas verticales lineales y con una apertura a la altura de la matriz lineal de detectores para colimar la radiación incidente.The variable magnification system consists of several elements: a source of ionizing radiation (ray tube X), a detector formed by a linear array of elements scintillation detectors, a series of electronic cards of acquisition of the detector signal with a control card acquisition, an interface to dump digital data to a computer and capture card, two movement benches linear vertical with two supports for the source and the detector, one rotating bench with an object support plate, a bench horizontal line located between the radiation source and the detector, and a PID control module (Proportional Integral Derivative). In addition, the radiation source includes a source of high voltage controlled from the computer, and cards electronic signal acquisition include a source of external power On the other hand, the linear matrix detector and electronic acquisition cards are located in a box of leaded armored aluminum, anchored with a mechanical support to one of the linear vertical benches and with an opening to the height of the linear array of detectors to collimate radiation incident.
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La invención se refiere a un procedimiento de control de la generación de datos a partir de un programa desarrollado en el ordenador, caracterizado por: generar los parámetros de adquisición, por la adquisición de las radiografías o cortes tomográficos generados de un objeto, y la realización de una calibración previa del detector. Los datos de la geometría y parámetros de adquisición se generan y se transfieren desde el módulo de control PID. El procedimiento también incluye la reconstrucción y visualización de imágenes a partir de los datos adquiridos.The invention relates to a method of control of data generation from a program developed on the computer, characterized by: generating the acquisition parameters, for the acquisition of radiographs or generated tomographic cuts of an object, and the realization of a previous calibration of the detector. The geometry data and Acquisition parameters are generated and transferred from the PID control module. The procedure also includes the reconstruction and visualization of images from the data acquired.
Los datos de parámetros de la adquisición comprenden los siguientes tipos de información:The acquisition parameter data They comprise the following types of information:
a. Información concerniente al número de proyecciones en la adquisición de un corte topográfico.to. Information concerning the number of projections in the acquisition of a topographic cut.
b. Información concerniente al número de elementos detectores utilizados para detectar señal.b. Information concerning the number of Detector elements used to detect signal.
c. Información concerniente al ancho de un corte tomográfico, que equivale al tamaño en vertical de la unidad de imagen, (píxel).C. Information concerning the width of a cut tomographic, which is equivalent to the vertical size of the unit of image, (pixel).
d. Información concerniente a la energía utilizada de la fuente de radiación, controlada por la fuente de alto voltaje.d. Information concerning energy used from the radiation source, controlled by the source of high voltage.
Los datos de la geometría de la adquisición comprenden los siguientes tipos de información:The acquisition geometry data They comprise the following types of information:
a. Información concerniente a la distancia de la fuente de radiación al objeto de inspección, distancia que da el factor de magnificación en una adquisición dada.to. Information concerning the distance of the radiation source to the inspection object, distance given by the magnification factor in a given acquisition.
b. Información concerniente al tamaño de la unidad de imagen, es decir, de un píxel, tanto para imagen radiográfica como un corte tomográfico.b. Information concerning the size of the unit of image, that is, one pixel, both for image radiographic as a tomographic cut.
c. Información concerniente al número de proyecciones en la adquisición de un corte tomográfico.C. Information concerning the number of projections in the acquisition of a tomographic cut.
d. Información concerniente al número de elementos detectores utilizados para detectar señal.d. Information concerning the number of Detector elements used to detect signal.
Los datos geométricos son necesarios para obtener el tamaño de píxel real en la imagen, debido a que en este sistema la distancia desde el objeto a inspeccionar hasta la fuente de radiación se puede variar modificando la posición de la bancada rotatoria sobre la bancada lineal.Geometric data is necessary to get the actual pixel size in the image, because in this system the distance from the object to be inspected to the source of radiation can be varied by modifying the position of the bed Rotary on the linear bench.
A continuación se describen ejemplos y posibles características adicionales de la invención mediante la referencia a las figuras que se muestran esquemáticamente:Examples and possible are described below. additional features of the invention by reference to The figures shown schematically:
La figura 1 es el sistema (1) de magnificación variable para inspección no destructiva y radiográfica en aplicaciones industriales, que comprende la fuente de radiación (2), la caja del detector (15), las bancadas lineales verticales (7, 8), la bancada lineal horizontal (11), la bancada rotatoria (9) y el plato de soporte (10) para el objeto a inspeccionar.Figure 1 is the magnification system (1) variable for non-destructive and radiographic inspection in industrial applications, comprising the source of radiation (2), the detector box (15), the vertical linear benches (7, 8), the horizontal linear bench (11), the rotating bench (9) and the support plate (10) for the object to be inspected.
La figura 2 es una vista detallada de la caja (15), que comprende la matriz lineal de detectores (3), las tarjetas electrónicas de adquisición (4) y la tarjeta de control de la adquisición (5).Figure 2 is a detailed view of the box (15), comprising the linear array of detectors (3), the cards electronic acquisition (4) and the control card of the acquisition (5).
La figura 3 es una vista general de todos los elementos del sistema (1): La fuente de radiación (2) y su fuente de alto voltaje (2), la matriz detectora (3), tarjetas electrónicas (4) y de control (5), la interfaz de volcado de datos (6) al ordenador (17) y la tarjeta capturadora (18), así como la fuente de alimentación de las tarjetas electrónicas (14), el módulo de control PID (12) y su fuente de alimentación (16).Figure 3 is an overview of all System elements (1): The radiation source (2) and its source High voltage (2), detector array (3), electronic cards (4) and control (5), the data dump interface (6) to computer (17) and the capture card (18), as well as the source of power of electronic cards (14), the control module PID (12) and its power supply (16).
La figura 4 es un diagrama de flujo del proceso de adquisición y reconstrucción de la imagen radiográfica o tomográfica de un objeto.Figure 4 is a process flow chart of acquisition and reconstruction of the radiographic image or tomographic of an object.
El objeto a inspeccionar se sitúa en el plato de soporte sobre la bancada rotatoria (10). La radiación atraviesa el objeto, y la radiación emergente llega a la matriz lineal de detectores (3), situada en una caja de aluminio (15) blindada con plomo a través de una apertura. Esta colimación se utiliza para evitar que la radiación incida directamente sobre las tarjetas electrónicas de adquisición (4). La radiación detectada genera una señal leída en las tarjetas de adquisición; controlándose los parámetros de adquisición (tiempo de integración y número de submuestras) por medio de la tarjeta de control de adquisición (5). Los datos generados se vuelcan al ordenador de control (17) mediante una interfaz de volcado (6) y una tarjeta capturadora (18).The object to be inspected is placed on the plate of support on the rotating bench (10). The radiation goes through the object, and the emerging radiation reaches the linear matrix of detectors (3), located in an aluminum box (15) shielded with Lead through an opening. This collimation is used to prevent radiation from directly affecting the cards acquisition electronics (4). The radiation detected generates a signal read on the acquisition cards; controlling the acquisition parameters (integration time and number of subsamples) by means of the acquisition control card (5). The generated data is turned over to the control computer (17) by a dump interface (6) and a capture card (18).
La fuente de radiación (2) está sujeta mediante un soporte a una bancada vertical lineal (8) motorizada. La emisión de radiación se controla desde el ordenador (17), fijando un valor de kilovoltaje y corriente de trabajo a través de la fuente de alto voltaje (13).The radiation source (2) is held by a support for a linear vertical bench (8) motorized. Issuance of radiation is controlled from the computer (17), setting a value of kilovoltage and working current through the high source voltage (13).
Las tarjetas de adquisición y de control (4, 5) necesitan un voltaje para su funcionamiento, a través de una fuente de alimentación (14). La caja de aluminio (15) que contiene dichas tarjetas está sujeta mediante un soporte a la otra bancada vertical lineal motorizada (7).Acquisition and control cards (4, 5) they need a voltage for their operation, through a source power (14). The aluminum box (15) containing said cards are attached by a support to the other vertical bench linear motorized (7).
La tarjeta de control de adquisición (5) fija unos parámetros de control para las tarjetas de lectura (4), como son el tiempo de integración y el número de submuestras para la señal generada.The acquisition control card (5) fixed control parameters for the reading cards (4), such as are the integration time and the number of subsamples for the generated signal
El movimiento mecánico de los distintos elementos se realiza a través de las distintas bancadas, controladas mediante el módulo de control PID (12), y es diferente según el tipo de imagen a adquirir: radiográfica o corte tomográfico. En el caso de una imagen radiográfica, las bancadas a las que están fijas la caja que contiene el detector y la fuente de radiación se mueven en vertical de forma simultánea, cubriendo el área del objeto a inspeccionar, mientras que la bancada rotatoria y el plato de soporte del objeto se mantiene en una posición fija. En el caso de adquisición de cortes tomográficos, la caja que contiene el detector y la fuente de radiación avanzan hacia la posición vertical en la que comienza la inspección, y la bancada rotatoria rota 360º, de forma que el objeto sobre el plato también gira. Para continuar adquiriendo cortes tomográficos, la caja del detector y la fuente de radiación avanzan hacia la siguiente posición vertical, y la bancada rotatoria gira de nuevo 360º.The mechanical movement of the various elements are done through the different benches, controlled via the PID control module (12), and it is different depending on the type Image to acquire: radiographic or tomographic cut. If of a radiographic image, the benches to which the box containing the detector and the radiation source move in vertical simultaneously, covering the area of the object to inspect while the rotating bench and the plate of Object support is held in a fixed position. In the case of acquisition of tomographic cuts, the box containing the detector and the radiation source move towards the vertical position in the which begins the inspection, and the rotating bench rotates 360º, of so that the object on the plate also rotates. To continue acquiring tomographic cuts, the detector box and the source of radiation move to the next vertical position, and the bench Rotary rotates again 360º.
En general, la velocidad de las bancadas depende de los parámetros de control indicados (tiempo de integración, número de submuestras), así como de los datos geométricos de la adquisición (número de proyecciones).In general, the speed of the benches depends of the indicated control parameters (integration time, number of subsamples), as well as the geometric data of the acquisition (number of projections).
El procedimiento de control y adquisición de datos (P1) sigue el diagrama presentado en la figura 4. En el programa hay que realizar primero una calibración (P2) de la matriz lineal de detectores, en la que se escoge la energía de la fuente de radiación. Una vez realizado este paso, se escoge un modo de adquisición (P3): el tipo de imagen a adquirir. Después se han de fijar los parámetros geométricos y de adquisición (P4): número de proyecciones, número de elementos detectores utilizados, ancho del corte tomográfico, y las posiciones verticales inicial y final entre las que se realiza la adquisición. Seguidamente se ejecuta la adquisición correspondiente (P5) y, una vez finalizada (P6), se graba el archivo con los datos generados (P7). A continuación, se puede realizar la reconstrucción de la imagen (P8) y posteriormente visualizarla (P9).The control and acquisition procedure of data (P1) follows the diagram presented in figure 4. In the program must first perform a calibration (P2) of the matrix linear detector, in which the energy of the source of radiation. Once this step has been completed, a way of choosing acquisition (P3): the type of image to acquire. Then they have to set the geometric and acquisition parameters (P4): number of projections, number of detector elements used, width of tomographic cutting, and the initial and final vertical positions among which the acquisition is made. Then the corresponding acquisition (P5) and, once completed (P6), it save the file with the generated data (P7). Then it you can perform image reconstruction (P8) and later display it (P9).
Claims (6)
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- el detector (3) está unido al sistema de adquisición de señal (4, 5);he detector (3) is connected to the signal acquisition system (4, 5);
- --
- el detector (3) y el tubo de rayos X (2) están sujetos a las dos bancadas verticales lineales (7, 8);he detector (3) and the x-ray tube (2) are subject to both linear vertical benches (7, 8);
- --
- la bancada rotatoria (9) está situada sobre la bancada lineal horizontal (11),the rotary bench (9) is located on the linear bench horizontal (11),
- --
- el módulo de control PID (12) controla el movimiento de las bancadas de movimiento y transmite los datos de la geometría, junto con la señal de la matriz detectora,he PID control module (12) controls the movement of the benches of movement and transmits geometry data, along with the signal of the detector matrix,
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- la fuente de radiación (2) incluye una fuente de alto voltaje (13) controlada desde el ordenador (17),the radiation source (2) includes a high voltage source (13) controlled from the computer (17),
- --
- las tarjetas electrónicas de adquisición de señal (4) incluyen una fuente de alimentación externa (14),the electronic signal acquisition cards (4) include a external power supply (14),
- --
- el detector (3) y las tarjetas electrónicas de adquisición (4) están situadas en una caja de aluminio (15) blindada con plomo, anclada con un soporte mecánico a una de las bancadas lineales verticales, y con una apertura a la altura de la matriz lineal de detectores para colimar la radiación.he detector (3) and electronic acquisition cards (4) are located in an aluminum box (15) shielded with lead, anchored with a mechanical support to one of the vertical linear benches, and with an opening at the height of the linear array of detectors for collimate radiation.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20100628 Kind code of ref document: A1 |
|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2341833 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B2 Effective date: 20110126 |