JP5133523B2 - 機体および他の大きな物体の放射線透過検査 - Google Patents

Description

本発明は、一般的に、放射線透過検査に関し、より詳細には、機体のような大きな物体の放射線透過検査方法に関する。

胴体およびナセルを含んだ航空機、および他の大きな構造物では、その構造状態を確かめるために定期的な検査が必要なことが多い。この検査は、目視的に、または非破壊評価（ＮＤＥ）技術を用いて行うことができる。航空機の胴体およびナセルの物理的構造は複雑なので、重なり合った部品、絶縁材、壁被覆物、その他の解体を無くするためにＸ線検査のような放射線透過検査が使用される。多くのＸ線検査応用において、現代のディジタル式電子検出器がＸ線フィルムに取って代わりつつある。この検出器を被検査構造と接触した状態に位置付けすることは難しいことが多い。したがって、検出器と構造は物理的に接触していないことが多く、また必ずしも一緒に動かない。このために、結果として、像がぼやけ、欠陥を識別する能力が低下することになる。像分解能を改善するために幾何学的拡大および／または露光時間延長が使用されることがあるので、電子検出器の場合、この状況はさらに悪化する。これらの技術の両方とも、構造と検出器の間の相対的な動きに対して感度が高い。

機体および航空機エンジンナセルのような非常に大きな物体の検査において、望ましくない動きは特に懸念すべきものである。これらの物体の物理的な寸法および配列のために、Ｘ線源および検出器は、異なる支持物に取り付けられ、したがって別個の動きをするようになる。これらの物体の寸法が大きいために、Ｘ線源および検出器の取付け構造は、物体全体を扱うのに必要な動きの範囲を実現できるほどに大きくなければならない。例えば、航空機胴体を検査するために、大地をベースした片持ちブームのようなデバイスを使用して、胴体の頂部の上にＸ線源または検出器が位置付けされるかもしれない。このためには、大きな航空機の場合には３０フィートを超える非常に大きなブームが必要になるだろう。この範囲の広がったリーチデバイスは、デバイス移動後の残留慣性による振動および調和運動を含んでブームの端部に大きな動きを有することがある。さらに、大きな物体自体が撮像中に動くことが多い。これは、風、航空機上で作業している作業員などによることがある。

したがって、放射線透過撮像期間中の部品の動きが像の品質にマイナスの影響を及ぼさない程度に大きくないことを保証する方法が必要とされている。

上述の要求は本発明によって対処され、本発明は、一態様に従って、物体の放射線透過検査用システムを提供し、このシステムは、物体の一方の側に位置する放射線源と、物体のもう一方の側に位置する放射線検出器であって、放射線源からの放射を受け取るように位置付けされた放射線検出器と、放射線検出器および物体の各々に関連づけられ、その動きを検出する少なくとも１つの動きセンサと、を含む。動きの大きさを予め設定された限界値と比較する手段が設けられる。

本発明の他の態様に従って、物体の放射線透過検査の方法は、物体の一方の側に位置する放射線源を設けるステップと、物体のもう一方の側に位置する放射線検出器を設けるステップと、放射線源から放射を受け取るように放射線検出器を位置付けるステップと、少なくとも放射線検出器および物体の動きの大きさを検出するステップと、動きの大きさに対して限界値を設定するステップと、動きの大きさを限界値と比較するステップと、を含む。大きさが限界値未満であるときに物体の撮像プロセスが開始される。

本発明の他の態様に従って、航空機の放射線透過検査用システムは、航空機の関心のある領域の一方の側に放射線源を位置付けするように動作可能な第１のマニピュレータで支えられた放射線源と、放射線検出器が放射線源からの放射を受け取ることができるように航空機の関心のある領域のもう一方の側に放射線検出器を位置付けするように動作可能な第２のマニピュレータで支えられた放射線検出器と、航空機に関連づけられ航空機の動きを検出する少なくとも１つの第１のセンサと、放射線検出器に関連づけられ放射線源の動きを検出する少なくとも１つの第２のセンサと、航空機および放射線検出器の各々の動きの大きさをそれらの予め設定された限界値と比較するための手段と、を含む。

本発明は、添付の図面に関連して行われる次の説明を参照することによって、最適に理解することができる。

図面を参照すると、ここで様々な図面を通して同一参照数字は同じ要素を示しており、図１は、航空機胴体１２を検査する放射線透過検査システム１０を模式的に示している。胴体１２は、一般に、軽量板金の外板で覆われた、周囲枠部材と縦方向ストリンガの格子で構成された円筒形の壁１４を備えている。検査システム１０は、他の型の構造でも使用することができる。検査システム１０は、胴体壁１４の第１の側に位置する放射線源１６、および胴体壁１４の第２の反対の側に位置する放射線検出器１８を含む。放射線源１６および放射線検出器１８は、放射線源１６で放射された放射が胴体壁１４を照射しそれから放射線検出器１８に当たるように、壁１４の相対する側に相対的に位置している。図１に示すように、放射線源１６は胴体１２の外側にあり、放射線検出器１８は胴体１２の内側にある。しかし、留意すべきことであるが、代わりに、放射線源１６が内側で、放射線検出器１８が胴体１２の外側であるように、この配列は逆にされるかもしれない。

放射線源１６は、高電圧電源（図示しない）で給電される標準的な産業用Ｘ線管であってもよい。ガンマ線を生成する同位元素放射線源のような他の放射線源も同様に使用されるかもしれない。放射線源１６は、大きな円錐状またはパノラマ体積放射フラックスを供給するが、これを関心のある特定の領域に制限するようにコリメートされている。放射線検出器１８は、放射線源１６で放射された放射を目に見える像に処理することができるどんな手段であってもよい。Ｘ線フィルムが使用されるかもしれないが、放射線検出器１８は、入射する放射を電気的な出力信号に変換する型であることが一般に好ましいが、必ず好ましいとは限らない。多くの適切なＸ線検出器が市販されている。当技術分野で知られているように、そのようなＸ線検出器は、一般に、Ｘ線敏感領域と、その敏感領域に当たるＸ線を示す出力信号を生成する手段とを有している。

第１のマニピュレータ２４は、胴体１２に対して放射線源１６を動かすために設けられ、第２のマニピュレータ２６は、胴体１２に対して放射線検出器１８を動かすために設けられている。マニピュレータ２４、２６は、所望の動きをすることができるどんな型のデバイスであってもよい。これには、ロボットデバイス、案内レールシステムなどがあるかもしれない。図１および２に示すように、第１のマニピュレータ２４は、運搬車３０に取り付けられた多関節ブーム２８を備えている。ブーム２８は、様々な要素の多軸動作全体が液圧アクチュエータ（図示しない）によって実現されている知られた型のものであってもよい。放射線源１６は、放射線源１６の小さな制御された動きを可能にする精密マニピュレータ３２によって、ブーム２８に取り付けられている。図示の例では、第２のマニピュレータ２６は、胴体１２の縦軸に対して平行に延びるレール３６に取り付けられたベース３４を備えている。放射線検出器１８は、マニピュレータアーム３８でベース３４に取り付けられている。ベース３４は、電気モータ（図示しない）によってレール３６に沿って前方および後方に動かすことができ、マニピュレータアーム３８は、１つまたは複数の軸方向に放射線検出器を動かして、要求される通りにこれを位置付けすることができる。

ここで図４を参照すると、放射線検出器１８で出力された画像データ信号は、制御装置２０に送り込まれる。この制御装置２０は、従来のコンピュータユニットであってもよい。制御装置２０は、この信号を処理し、対応する画像が表示装置２２に表示されるようにする。そのとき、作業者は、表示された画像を見て、胴体１２の欠陥を調べることができる。データ画像信号は、また、制御装置２０のメモリに格納される。制御装置２０は、また、放射線源１６の動作も制御して、放射線源のオンオフおよび加えられる電圧の調整を行う。

検査システムは、少なくとも１つの動きセンサを含む。例えば、図２および３に示すように、知られている型の加速度計４０、４２、および４４を、放射線検出器１８、胴体１２、および放射線源１６にそれぞれ取り付けることができる。図３に矢印で示すように、動きの軸ごとに１つの加速度計を使用することができる。加速度計４０、４２、４４は、関連した部品の加速度を直接測定する。速度および変位のような他の動きの態様は、積分型加速度計の適切な型を使用した場合に測定することができる。他の型の動きセンサを使用することもできる。例えば、放射線検出器１８または放射線源１６の動きは、第１および第２のマニピュレータ２４および２６の可動接続部のたわみを、それに取り付けられた回転エンコーダ、直線トランスデューサ、または同様のもののようなたわみ型動きセンサ４６で検出することによって、測定することができる。

動作中に、第１および第２のマニピュレータ２４および２６は、制御装置２０の管理の下で、放射線源１６を動かして胴体１２の関心のある領域および放射線検出器１８と整列させるように制御され、その結果、検出器１８は、放射線源１６からの放射にさらされるようになる。胴体１２、放射線源１６、第１のマニピュレータ２４、放射線検出器１８、および第２のマニピュレータ２６の寸法が比較的大きいために、放射線源の移動後の残留慣性による振動および調和運動を含んで、ブーム２８の端部にかなりの動きがあることがある。さらに、胴体１２が撮像中に動くことがある。これは、風、航空機上で作業する作業員などによって生じることがある。したがって、放射線検出器１８および放射線源１６が位置付けされた後で、動きセンサ４０、４２、４４または４６の出力を解析して、画像期間中の部品の動きの大きさが画像の品質にマイナスの影響を及ぼすほどに大きいかどうかが決定される。

ここで使用されるとき、「大きさ」という用語は、画像品質と関連づけることができる動きのどんな態様も含む意図である。これは、変位、速度、または加速度であるかもしれない。放射線検出器１８および放射線源１６の知られている特性に基づいて、各部品の動きの大きさに対して限界値が予め設定される。動きの大きさが１つまたは複数の限界値を超えると、動きがそれぞれの限界値より下に弱まるまで撮像プロセスは延ばされる。この解析は手操作でも、または自動でもよい。例えば、動きセンサの出力は、表示装置２２に表示することができるので、作業者は、撮像プロセスを始めるべきか否かを決定することができる。もしくは、制御装置２０（または、制御装置２０を走るソフトウェアプログラム）が、動きセンサから入力信号を受け取り、その信号を予め設定された限界値と比較し、そして、動きの大きさが限界値より下になるまで撮像を禁止するか、または動きの大きさが限界値より下になったとき撮像プロセスを自動的に開始する。

動きの大きさがいったん許容限界内になると、そのとき放射線源１６はオンにされ、その結果、胴体１２の隣の領域が放射で照らされるようになる。放射線源１６で放射された放射は、胴体壁１４を通過し、放射線検出器１８に当たる。放射は電気信号に変換され、その電気信号は制御装置２０に送り込まれる。制御装置２０は、この信号を処理し、対応する画像が表示装置２２に表示されるようにする。そのとき、作業者は表示された画像を見て、胴体１２の欠陥を調べることができる。データ画像信号は、また、制御装置２０のメモリに格納される。また、コンピュータをベースにした画像評価のために、または作業者が見る前の事前処理のために、データをコンピュータ（図示しない）にも送り込むことができる。撮像が行われている間、胴体１２、放射線検出器１８、および放射線源１６の動きは、連続して監視することができる。動きの限界値を超えると、作業者または制御装置２０は、撮像プロセスを終了し、動きが弱くなるのを待ち、それから撮像プロセスを再び始めることができる。線対ゲージのような画像品質表示器を画像表示の中に含めることができる。撮像プロセスが完了した後で、制御装置２０または作業者は、画像鮮明度が十分であるかどうかを決定し、それから撮像プロセスを繰り返すことができる。胴体１２の知られている特徴、例えばリベットまたは他の留め具を、線対ゲージと同様のやり方で評価して、同じ目標を達成することができる。

前記のことは、大きな物体の放射線透過検査のための方法および装置について述べている。本発明の特定の実施形態を説明したが、本発明の精神および範囲から逸脱することなしに、これに様々な修正を加えることができることは当業者には明らかであろう。したがって、本発明の好ましい実施形態および本発明を実施するための最善の態様についての前記の説明は、例示の目的のためだけに与えられ、制限する目的のために与えられていないので、本発明は特許請求の範囲によって定義される。

本発明の一態様に従って組み立てられ、航空機のまわりに位置付けされた検査システムを示す模式的な前面図である。 放射線検出器および放射線源がそれの検査のために位置付けされている航空機胴体を示す模式的な断面図である。 動きセンサが取り付けられている放射線源を示す模式的な斜視図である。 制御装置に動作可能に接続された放射線源および放射線検出器を示す模式図である。

符号の説明

１０ 検査システム
１２ 胴体
１４ 壁
１６ 放射線源
１８ 放射線検出器
２０ 制御装置
２２ 表示装置
２４ マニピュレータ
２６ マニピュレータ
２８ ブーム
３０ 運搬車
３２ マニピュレータ
３４ ベース
３６ レール
３８ アーム
４０ 動きセンサ
４２ 動きセンサ
４４ 動きセンサ
４６ 動きセンサ

Claims (10)

1. 航空機の放射線透過検査用のシステムであって、
   前記航空機の一方の側に位置する放射線源（１６）と、
   前記航空機のもう一方の側に位置する放射線検出器（１８）であって、前記放射線源（１６）から前記航空機を通り抜けて伝達された放射を受け取るように位置付けされた放射線検出器（１８）と、
   前記放射線検出器（１８）および前記航空機の各々に関連づけられ、放射線の放射の前に前記放射線源（１６）又は前記航空機の動きを検出する少なくとも１つの動きセンサ（４０）、（４２）、（４４）、（４６）と、
   前記動きの大きさを予め設定された限界値と比較し、満足できる画像を得ることができる程度に前記動きが小さいか否かを決定し、比較結果を出力する、比較手段と、
   前記比較結果が、前記動きが満足できる画像を得ることができる程度に小さいことを示すとき、前記航空機の放射線透過検査を開始する開始手段と、
   を備えることを特徴とする放射線透過検査システム。
2. 前記動きセンサ（４０）、（４２）、（４４）、（４６）が、前記放射線源（１６）の加速度を検出する加速度計であることを特徴とする請求項１記載の放射線透過検査システム。
3. 前記動きセンサの出力信号を表示する表示装置（２２）をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の放射線透過検査システム。
4. 前記動きの大きさを前記予め設定された限界値と比較し、かつ前記動きの大きさが前記限界値以上であるときに撮像プロセスを禁止するように動作可能な制御装置（２０）をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の放射線透過検査システム。
5. 撮像プロセス中に前記動きの大きさを前記予め設定された限界値と比較し、かつ前記動きの大きさが前記限界値以上であるときに撮像プロセスを終了するように動作可能な制御装置（２０）をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の放射線透過検査システム。
6. 航空機の放射線透過検査の方法であって、
   前記航空機の一方の側に放射線源（１６）を配置するステップと、
   前記航空機のもう一方の側に放射線検出器（１８）を配置するステップであって、前記放射線源（１６）から前記航空機を通り抜けて伝達された放射を受け取るように前記放射線検出器（１８）を配置するステップと、
   放射線の放射の前に前記放射線源（１６）又は前記航空機の動きを検出するステップと、
   前記動きの大きさを予め設定された限界値と比較し、満足できる画像を得ることができる程度に前記動きが小さいか否かを決定するステップと、
   前記比較の結果を出力する
   前記比較結果が、前記動きが満足できる画像を得ることができる程度に小さいことを示すときに前記航空機の撮像プロセスを開始するステップとを備えることを特徴とする放射線透過検査方法。
7. 前記撮像プロセス中に少なくとも前記放射線源（１６）および前記放射線検出器（１８）の動きを監視するステップと、
   前記撮像プロセス中に前記動きが前記限界値を超えた場合、前記検査を終了するステップと、をさらに備えることを特徴とする請求項６記載の方法。
8. 前記放射線源（１６）の動きの大きさを検出するステップと、
   前記放射線源（１６）の前記動きの前記大きさに対して限界値を設定するステップと、
   前記動きの前記大きさを前記限界値と比較し、かつ前記大きさが前記限界値未満であるときに前記航空機の撮像プロセスを開始するステップと、をさらに備えることを特徴とする請求項６記載の放射線透過検査方法。
9. 前記大きさが加速度であることを特徴とする請求項６記載の方法。
10. 前記動きの前記大きさを前記限界値と比較するステップ、および撮像プロセスを開始するステップが、前記放射線源（１６）および前記放射線検出器（１８）に動作可能に接続された制御装置（２０）によって行われることを特徴とする請求項６記載の放射線透過検査方法。
    

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