(57)【要約】【課題】  管設備へＸ線を放射するシステムを提供する。【解決手段】  管路などの検査に用いられる移動式放射線透過写真装置は、移動運搬車両に連結された連接型空中ブームを備える。空中ブームの遠位端に、ピボットマウントが回転可能に連結される。スライドレールを有するプラットフォームが、ピボットマウントに動作可能に連結される。マウント固定具が、クレードルに回転可能にマウントされ、クレードルはプラットフォームのスライドレールに連結される。管路の外表面又は他の物体に放射線を照射するために、放射線源と放射線検出器とが、固定具の、直径に沿って対向する側面にマウントされる。管路に対して走査装置を粗く位置決めするために、第１の位置決め手段が設けられる。管路に対して走査装置を微細に位置決めするために、第２の位置決め手段が設けられる。第２の位置決め手段は、放射線源が管路に放射線を照射しているときに、遠隔場所から操作することが可能である。第１及び第２の位置決め手段は、走査装置を位置決めするための複数の自由度を与える。【選択図】図２
2008516238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体から画像情報を収集する移動式放射線透過写真検査装置であって、
物体に放射線を照射する放射線源と、
前記物体を透過した放射線を検出する放射線検出器と、
位置決め固定具とを備え、前記位置決め固定具が、
前記線源及び検出器を前記物体に対して粗く位置決めする第１の位置決め手段と、
前記線源及び検出器を前記物体に対して微細に位置決めする第２の位置決め手段とを備え、前記線源が前記物体に放射線を照射しているときに前記線源及び検出器を前記物体に対して協調的に動かすために、第２の位置決め手段を遠隔場所から操作することが可能な装置。
【請求項２】
前記位置決め固定具が、前記物体の目標領域に対して前記線源及び検出器を、位置の協調的なシーケンスの形で位置決めするために、複数の自由度を協調させる手段をさらに備える、請求項１記載の装置。
【請求項３】
第２の位置決め手段が、前記線源及び検出器を、前記物体の全方位角をカバーするように、前記物体の周囲を円周方向に回転させる、請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記物体から前記画像情報を収集するために、前記線源及び検出器に動作可能に関連付けられたデータ収集システムをさらに備える、請求項３記載の装置。
【請求項５】
第１及び第２の位置決め手段を制御するために、前記データ収集システムに動作可能に関連付けられた、コンピュータベースの制御システムをさらに備える、請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記データ収集システムが、サーバが複数のクライアントとの通信を開始することを可能にするクライアントサーバネットワークアーキテクチャを備える、請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記位置決め固定具が、
移動運搬車両と、
前記車両に動作可能に連結された第１の端部と遠位端とを有する連接型空中ブームと、
前記空中ブームの前記遠位端に枢動可能に連結された回転ピボットマウントと、
長さ方向に配置されたスライドレールを備え、前記ピボットマウントに動作可能に連結されたプラットフォームと、
前記線源及び検出器を前記物体に対して回転可能にマウントするために、前記スライドレールに回転可能にマウントされた、少なくとも１つのマウント固定具とを備える、請求項６記載の装置。
【請求項８】
前記位置決め固定具にマウントされた、複数の衝突回避センサをさらに備える、請求項７記載の装置。
【請求項９】
第１の位置決め手段が、前記空中ブームを粗く位置決めする油圧式位置決め手段を含む、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
第２の位置決め手段が、油圧式及び電気式位置決め手段を含む、請求項９記載の装置。
【請求項１１】
前記マウント固定具がＣリングである、請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記物体が管路である、請求項１１記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００４年１０月８日に出願した米国特許仮出願第６０／６１６９８６号の優先権を主張するものである。
【０００２】
本発明は、主に、透過性放射線を用いて物体の非接触非破壊検査を行うシステムに関し、特に、稼働中の施設、設備又はシステムの管路、エルボ、ポンプ、ディフューザなどのような静止部品の、劣化及び状態の調査のための非破壊測定及び検査を、それらの部品が使用されている間に行うための移動式走査装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
管路は、産業に不可欠の部品であり、精油所、発電所その他の産業用途に広く用いられている。管路（特に上述の用途で用いられる管路）は、年月とともに劣化して、管壁の減肉が起こる。内部管壁の減肉の原因として可能性があるのは、機械的ストレス、流体加速腐食又は侵食、化学的侵食、水処理、電気化学処理などである。さらに、雨や雪などからの湿気が、管の周囲に配置された断熱材と、管の外表面との間に溜まる可能性がある。溜まった湿気は、断熱材の下の管を腐食させ、外部管壁の減肉を起こす可能性がある。管壁の減肉が起こると、特に加圧されたときに、漏れや破断が起こりやすくなる。管壁が破損して漏れが起こると、操業停止につながり、高価な修理が必要になり、作業者及び環境に重大な危害を与える可能性がある。
【０００４】
デジタル放射線透過写真は、管路、溶接部、航空機の胴体、タービンブレード、ロケットエンジンその他の複合構造物のような物体の非破壊検査用として、産業における用途が広い。参照により開示が本明細書に組み込まれている、本願発明者らの米国特許第６９２５１４５号に、例示的システムが記載されている。
【０００５】
ある場合には、走査装置は、決まった場所に固定され、検査対象物を走査装置まで移動し、必要な走査視野を提供するために検査対象物を回転させる。そのようなシステムの短所の１つは、固定された検査設備まで部品を移動するために、検査対象物を分解することが必要になる場合が多いことである。別の場合には、大規模な構造物を現場で撮像するための移動式走査装置も提供されるが、そのようなシステムは、大きくて重いことから使いにくい傾向があり、たいていは、対象物の特定部分に対して走査装置を正確に位置決めするための、シンプルで、信頼性が高く、応答性に優れた駆動システム及び制御システムを実現することができていない。さらに、そのような既知の移動式システムは、一般に、作業者の接近を可能にするための、足場のような、二次的な支持構造物を必要とする。
【特許文献１】米国特許第４６７９６５３号明細書
【特許文献２】米国特許第５４９９２８４号明細書
【特許文献３】米国特許第５６９８８５４号明細書
【特許文献４】米国特許第５７２２５０５号明細書
【特許文献５】米国特許第６９２５１４５号明細書
【特許文献６】米国特許第４７１６５８１号明細書
【特許文献７】米国特許第５０１４２９３号明細書
【特許文献８】米国特許第５５２１９５７号明細書
【特許文献９】米国特許第５６２７８７３号明細書
【特許文献１０】米国特許第５６５７３６９号明細書
【特許文献１１】米国特許第６５０１８１８号明細書
【特許文献１２】米国特許出願公開第２００３／０１９１３８４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、必要な走査視野を提供するために、不便で到達困難な場所にうまく移動することが可能であり、検査対象物に対して撮像用積載物を正確に位置決めすることが可能であり、信頼性及び機動性が高い走査装置を提供することが強く求められている。さらに、撮像が行われる現場において二次的な支持構造物を必要とせず、放射線源が放射線を生成しているときに、遠隔場所から装置を微細に位置決めすることが可能になるように、遠隔操作が可能な走査装置を提供することが望ましい。したがって、配備された放射線検出器が、通信ネットワークを介して、検査対象物から遠隔場所までデジタル画像を送信することが可能であることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
管路などの検査に用いられる移動式放射線透過写真装置は、移動運搬車両に連結された連接型空中ブームを備える。空中ブームの遠位端に、ピボットマウントが回転可能に連結される。スライドレールを有するプラットフォームが、ピボットマウントに動作可能に連結される。マウント固定具（例えば、Ｃリング固定具）が、クレードルに回転可能にマウントされ、クレードルは、プラットフォームのスライドレールに連結される。管路又はその他の物体に放射線を向け、それらからの撮像された放射線を集めるために、放射線源及び放射線検出器が固定具によって位置決めされる。管路に対して走査装置を粗く位置決めするために、第１の位置決め手段が設けられる。管路に対して走査装置を微細に位置決めするために、第２の位置決め手段が設けられる。第２の位置決め手段は、放射線源が管路に放射線を照射しているときに、遠隔場所から操作することが可能である。第１及び第２の位置決め手段は、走査装置を位置決めするための複数の自由度を与える。この自由度は、撮像対象物との最適な位置合わせを可能にし、対象物の登録又はマッピングを簡略化し、導管、容器、及びエルボの、軸方向、円周方向、又は他の方向の走査を実施するための精細な移動を可能にする。したがって、本機構は、様々な放射線の組み合わせ（すなわち、Ｘ線及びガンマ線）、様々な撮像装置（リニアアレイ、フラットパネル）、及び様々な撮像プロトコルによる撮像に適合される。
【０００８】
本発明のこれらの利点及び他の利点については、以下の詳細説明、添付図面、及び添付の特許請求項から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下では、本発明を表す例示的実施形態及び実施例について、添付図面を参照しながら説明する。図１では、移動式Ｘ線放射システムの全体が、参照符号１０で示されている。本明細書に記載の例示的実施形態は、Ｘ線の生成にＸ線源２２を用いることに関連するが、他のタイプの放射線源（例えば、ガンマ線源）も、本発明の広い範囲から逸脱することなく使用可能であることを理解されたい。
【００１０】
図１に示すように、本発明の自動Ｘ線放射システムは、複数の車輪１４によって地面から支持される移動運搬車両１２を含む、市販の昇降機をベースとする。
【００１１】
主連接型ブーム１８を支持するために、運搬車両１２の上面にタレット１６がマウントされる。主ブーム１８の遠位端に、全体が参照符号２０で示される放射線透過写真走査システムがマウントされる。
【００１２】
図１及び２の例示的実施形態では、走査システム２０は、Ｃ字形マウント固定具２５の、直径に沿って対向する側面にマウントされたＸ線源２２及び放射線検出器２４を特徴とする。図に示すように、本発明の一例示的実施形態ではＣリングマウント固定具を用いているが、別の様々な形状（例えば、Ｕ字形、クラムシェル形、その他）のマウント固定具を用いて、同じ結果を達成すること、及び／又は特定の目的のために接近方法を最適化することが可能であることも理解されたい。本実施形態では、Ｃリング２５は、クレードル２６に回転可能にマウントされ、クレードル２６は、プラットフォーム２８に摺動可能にマウントされる。プラットフォーム２８は、主ブーム１８の遠位端に取り付けられたピボットマウント３０に、枢動可能に連結される。
【００１３】
ピボットマウント３０は、積載バケットの代わりである。ピボットマウント３０は、例えば、Ｈｅｌａｃ  Ｌ２０−１５ロータリアクチュエータの形で実装されることが可能であり、走査装置２０がブーム１８に対して３６０°回転することを可能にするために追加された。そのような３６０°回転は、明らかな安全上の理由から、作業員用キャリアの場合は許されない。回転ピボットマウントを制御するために、さらなる油圧軸及び関連制御ハードウェアをＯＥＭ制御装置とインターフェースさせることが可能である。
【００１４】
走査システム２０は、粗位置決めシステムと微細位置決めシステムとによって制御される。走査システム２０については、図７Ａ、７Ｂ、８を参照しながら詳述する。おおまかに言えば、粗位置決めシステムは、市販の昇降機のＯＥＭ油圧システムからなる。粗位置決めシステムは、運搬車両に連結された操作者プラットフォームからの操作が可能であり、運搬車両１２の主連接型ブーム１８を粗く位置決め及び操縦するために用いられる。本実施形態では、例示的主ブーム１８は、最大約４０フィートまで空中に延びることが可能である。その構造は、最大定格荷重として、ブームの先端において約５００ポンドの資材を扱えるように規定される。
【００１５】
図２に最もよく示すように、走査装置２０の微細位置決めシステムは、ブーム１８Ｄの先端に連結された、スライドレール２９を有するプラットフォーム２８を備える。Ｃリング２５は、クレードル２６によって、スライドレール２９に回転可能に連結され、クレードル２６が、例えば電気モータによって駆動されることにより、Ｃリングが、検査対象管路（図示せず）の周囲を円周方向及び長手方向に回転する。Ｃリング２５によって、線源２２及び検出器２４が、管の全方位角をカバーするように、管の外径の周囲を円周方向に回転する。スライドレール２９は、クレードル２６の直線運動を可能にし、それによって、クレードル２６は、Ｃリング２５とこれに対応する線源２２及び検出器２４とが管の長手軸方向を直線的にカバーすることを可能にする。微細位置決め制御システムは、例えば、ウォームアンドローラ機構及び対応する電気モータによって周知の形式で駆動されることが可能である。位置決めフィードバックセンサを有する、独立した制御ボックスを、操作プラットフォームに配備することも可能である。
【００１６】
市販の昇降機プラットフォームを使用することは、安全に関する懸念に応えるものである。人間の乗員を持ち上げることについて認証された車両は、積載物の安全を確保するためのフェールセーフ機構及び二重化機構（正圧二重油圧機構やラチェットロック機構など）を有する。したがって、工場に損害を与える機械／油圧系の故障の危険が非常に少ない。
【００１７】
主ブーム１８は、走査システム２０を検査対象管路に対して粗く位置決めするために、ＯＥＭ油圧システムにより操縦される。粗位置決めシステムは、昇降機上の操作者プラットフォームからのみ操作されることが可能である。一方、走査装置２０の微細位置決めシステムの制御は、作業者プラットフォーム及び遠隔場所の両方から操作可能である。微細位置決め制御は、Ｘ線源が放射線を生成しているときに操作される場合があるので、そのような二重化制御システムによって、作業者の安全が十分に確保される。これにより、真のリアルタイム放射線透過写真が可能になる。
【００１８】
微細位置決めシステムは、ピボットマウント３０、プラットフォーム２８、クレードル２６、及び対応するＣリング２５の多軸微細位置決め制御を可能にする油圧式駆動手段及び電気式駆動手段の組み合わせからなる。各制御軸を、図１及び２の矢印Ａ〜Ｉでおおまかに示す。すべての継ぎ手、往復台、又は関節が独立に可動である必要はなく、石油化学工場や精錬所の導管や容器のまわりを移動させるための効率的な位置決めが可能なアセンブリを集合的に実現するために、特定のペアを連動させることも可能である。
【００１９】
この運動制御システムの目標の１つは、多軸微細位置決め制御システムの遠隔制御を自動化することである。詳細については後述するが、微細制御は、中央コンピュータによって操縦されることが可能であり、この中央コンピュータは、本実施形態では、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルで通信するデータ収集コンピュータを備える。定量的な放射線透過写真検査の場合は、セットアップの幾何学的方向づけ（例えば、撮像対象物（すなわち、管）に対する線源及び検出器の幾何学的位置関係）の、適切に管理された情報が必要であることを理解されたい。
【００２０】
Ｘ線管と検出器のシステムに電力を供給し、読み出しケーブルその他をつなぐために、周知の方法で、操作者プラットフォームからＣリング先端まで、ケーブルをブーム内に通す。
【００２１】
放射システムの自由度
本発明は、管路設備に対して走査装置を方向づけるために、基本的に４つのレベルの位置制御を含み、それらは、（１）運搬車両の推進及び位置決め、（２）油圧式連接型空中ブームの粗位置決め、（３）ピボットマウント、プラットフォーム、スライドレール、クレードル、及び対応するＣリングの微細位置決め（電気式及び油圧式）、及び（４）Ｘ線の方向の位置決め（電気式）、である。
【００２２】
本例示的実施形態では、昇降機のＯＥＭ機能のほとんどが、運搬車両の推進と、空中ブーム１８の位置決めの油圧関連側面とにそのまま利用される。
【００２３】
微細位置決めシステムに関しては、本実施形態は、車両駆動機能に加えて、図１及び２の矢印Ａ〜Ｉに示すように、少なくとも９軸の運動機能を企図している。本明細書では、それらの複数の軸の定義を、（Ａ）プラットフォームのロール（油圧式）、（Ｂ）走査軸のピッチ（油圧式）、（Ｃ）Ｃリングの走査（電気式）、（Ｄ）Ｃリングの回転（電気式）、（Ｅ）ブームの昇降（油圧式）、ならびに、（Ｆ）ブームの伸張（油圧式）、（Ｇ）ブームの回転（油圧式）、（Ｈ）ブームの傾斜（油圧式）、及び（Ｉ）プラットフォームの回転（油圧式）、とする。
【００２４】
上述のように、Ｃリングの走査及び回転は、電気機械駆動（例えば、サーボモータ）によって制御可能である。さらに、管路設備に対する撮像ハードウェアの位置を監視するために、位置エンコーダを、近接センサとともに含むことが望ましい。これらは、中央サーバ上で実行される運動制御装置クライアントプロセスに含まれる運動制御装置コンピュータ又はＰＬＣにおいて読み出される。
【００２５】
本発明の例示的実施形態は、各軸に関する運動を開始及び停止させるオン／オフスイッチを手段として制御が実施される手動システムを採用する。しかしながら、後で詳述するように、本発明は、コンピュータベースの制御システムも提供し、その場合は、走査パラメータ及び運動制御とデータ収集システムとが協調するように、各位置決め軸がコンピュータ制御される。この制御システムは、輪郭や外形のような、位置の協調的なシーケンスを必要とする走査プロトコルを可能にする。これにより、厳密な円周方向又は直線方向ではない走査が可能になり、エルボ、Ｔ字管、フローレジューサなどの、識別可能な目標領域の撮像が可能になる。
【００２６】
制御システムの概要
ＤＲ撮像システムの全体は、３つの主要サブシステム、すなわち、（１）収集コンピュータ、（２）放射システム、及び（３）Ｘ線検出器撮像システムからなる。システムを有効に動作させるために、微細位置決めシステムは、収集ステーションから操作することが可能である。位置決めのすべての制御が遠隔ステーションから操作できるわけではないことをよく理解されたい。例えば、油圧式粗位置決めシステム及び運搬車両推進システムの制御手段は、一般には、遠隔ステーションに配置されない。これに対し、前述のように、安全上の理由から、微細位置決めシステムの制御手段を遠隔場所に設けることが望ましい。走査軸及びＣリングの回転を開始及び停止させる手段は、両方の場所に設けられる。
【００２７】
現場及び遠隔場所での制御機能とともに、軸の現在位置を示す位置インジケータを有すること、ならびに近接センサから警告表示を取得することが望ましい。さらに、画像が収集された位置を注釈として画像に付加できるように、位置決めプラットフォームと収集ステーションとが直接通信する機能が必要である。
【００２８】
図６に最もよく示すように、Ｘ線検出器及びＸ線管と通信するデータ収集システムは、クライアントサーバアーキテクチャをベースとしている。これらのエンティティは、例えば、ＬＩＮＵＸプラットフォーム上で実行可能である。この例示的アーキテクチャは、主サーバが、厳密なインターフェースによって定義されているとおりにコマンドを送受信することを可能にする。このインターフェースは、コンピュータとデバイスとの間の物理接続には依存しない。検出器の場合、物理接続は光ファイバであり、Ｘ線管の場合はシリアルケーブルである。通信プロトコルは、クライアントにおいて収容及びサポートされているソフトウェアによって処理される。
【００２９】
このアーキテクチャでは、サーバは、任意の数のクライアントと通信を開始することが可能である。この例の場合に特に追加されているのは、マニピュレータ又は運動システムにコマンドを出すクライアントである。クライアントの実装は、物理接続にも、当該デバイスに接続されるソフトウェアインターフェースにも依存しない。
【００３０】
軸制御装置の詳細
ガントリと収集システムとの間の通信には、主に２つの態様がある。すなわち、（１）収集システムと軸制御装置との間、及び（２）軸制御装置と駆動装置との間、である。これらの通信チャネルは、いずれも、特定の製造者による、運動制御装置ＣＰＵの実装によって提供されるインターフェースで定義される。
【００３１】
制御装置とモータ駆動装置との間
制御装置のベンダは、一般に、制御プロセッサを介してモータを動作させる駆動制御装置に対してインタラクティブにコマンドを発行するためのユーザインターフェースを提供する。したがって、駆動装置の状態、速度、加速度などのパラメータ、ならびに運動を開始及び停止させるコマンドへのアクセスは、このパッケージの一部である。これらのコマンドは、（ベンダによって異なる）命令セット又はプログラムにまとめられることが可能であり、制御装置上でこれらのプログラムを直接呼び出すことによって実行されることが可能である。
【００３２】
制御装置と収集システムとの間
収集システムと軸制御装置との間の通信は、一般に、制御装置の製造者から提供されるインターフェースを介することによって容易になる。このインターフェースとこれに対応するライブラリは、通信プロトコル（すなわち、ＲＳ−２３２、ＴＣＰ／ＩＰなど）を介して制御装置に接続する手段を提供し、軸の状態を問い合わせる機能、ならびに運動を実行させるコマンド又は文字列を送信する機能を与える。
【００３３】
これらの通信チャネル及び制御装置ロジスティクスを、より具体的な形で図７Ａ及び７Ｂに示す。
【００３４】
制御システム
図７Ａ、７Ｂは、軸制御インターフェースの例示的な設計を示している。ここでは、様々な軸を、機械的なオン／オフスイッチで制御することが可能であり、速度はハードウェア内で設定可能である。コンピュータ制御は行われない。機能をさらに増やすには、ケーブル及びスイッチの追加が必要である。
【００３５】
図７Ｂは、本発明の例示的実施形態による、第１のモータの制御回路図である。この回路は変更可能であること、あるいは、図示された回路と同じ機能を他の回路を用いて実施することが可能であることを理解されたい。図示された回路は、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）４１０の入力端子及び出力端子に接続されたユーザインターフェースペンダント（ＵＩＰ）４０１を含む。
【００３６】
ＰＬＣは、ＵＩＰ  ４０１からの入力、又は運動制御クライアント４０１Ａ、及び衝突回避センサ４０２からの収集システム命令に応答して、全体がそれぞれ参照符号４３１及び４３２で示される油圧式微細位置決め運動及び電気式微細位置決め運動を制御する出力信号を生成する。例えば、リレー出力４１１、４１２は、各油圧ソレノイドバルブに２つの出力を与える。出力４１３は、電気モータ油圧ポンプ４２０を始動するスイッチをオンにするよう動作する。出力４１４は、微細位置決め油圧運動の速度を制御する主油圧プロポーショニングバルブ４２１に接続される。出力４１５、４１６は、電気式微細位置決め運動を制御するＣ回転モータ及び走査モータ４２２、４２３に接続される。図に示すように、出力４１５、４１６は、駆動装置ごとに２チャネル（全部で４つ）の駆動出力と、アナログ電流出力とを備える。
【００３７】
図８は、本発明の例示的実施形態による、第２の運動制御システムを示す。当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく、この例示的システムを変更して、図示された回路と同じ機能を実施することが可能であることを理解されよう。手動制御をベースとする、図７Ｂの第１の例示的運動制御システムと異なり、図８の第２の例示的運動制御システムは、画像収集システムとインターフェースされたコンピュータ制御システムをベースとする。この例示的実施形態では、運動と収集とを中央プロセッサから同期化及び制御することを可能にするために、運動制御システム８００が、イーサネット(商標)ケーブル又はＲＳ−２３２ケーブルを介して、ＬｉｎｕｘベースのＰＣ  ５２０とプログラミングコンピュータ８２１とに接続される。
【００３８】
運動制御
前述のように、例示的実施形態は手動制御をベースとしており、追加の実施形態は、画像収集システムとインターフェースされたコンピュータ制御システムを含む。これにより、運動と収集とを中央プロセッサから同期化及び制御することが可能になる。
【００３９】
このシステムは、少なくとも７自由度を処理するように設計され、これらの自由度は、油圧と電気モータとの組み合わせによって制御される。複数の油圧軸が同時に使用される可能性に対処するために、この設計では、性能が強化された油圧ポンプ及びリザーバが指定される。前述のように、継ぎ手及び往復台を、必ずしも独立に動かさなければならないわけではなく、連動させることも可能である。
【００４０】
センサと保護
図３〜５に最もよく示すように、本発明の走査装置の例示的実施形態は、走査装置がその経路において障害物に遭遇するタイミングを確定するために、複数の衝突回避センサ６０１を備える。すなわち、走査装置がその経路において障害物に近づきつつあるという警告を操作者に与えるために、超音波センサ６０１のアレイが備え付けられる。警告は、ＧＵＩ（グラフィカルユーザインターフェース）を介してユーザに示される。
【００４１】
センサ６０１は、Ｃアーム内にマウントされ、管に対するＸ線源及びＸ線検出器の位置に関するフィードバックを操作者に与える。走査プラットフォームが移動中に対象物と衝突しそうになったときに走査プラットフォームを停止させることができるように、エンベロープのエッジにもセンサがマウントされる。
【００４２】
本明細書に示すように、本発明の基本システムは、移動式プラットフォーム、多自由度連接型機構、及び遠位端に取り付けられた撮像用エンドエフェクタ（すなわち、走査装置）からなる、一般的な放射システムから始まる。この最初の構成は、既存の移動式プラットフォーム運搬車両を活用した、主に手動で動作するシステムとして考えられる。明らかに、その既存のプラットフォームは、エンドエフェクタ及び関連する撮像ハードウェアを含むように変更／強化される。配管系又は同様の構造物の直線走査及び方位角走査を行うための撮像ハードウェアの位置決めには、自由度の追加が必要である。可能な一実施形態は、線源と検出器とを直径に沿って対向させるＣアーム構成であるが、これは、可能な構成の１つを表しているにすぎない。他の構成として、調節可能なＵアーム構成があり、その構成では、線源−検出器のオフセット距離が調節可能であり、さらには、Ｕアームプラットフォームの基部に対して線源−検出器の軸を調節することが可能な場合もある。別の可能なエンドエフェクタ構成として、線源と検出器とを、それぞれ独立に、別々の多自由度機構（例えば、複数の回転軸及び／又はプリズム軸を有するシリアルリンクマニピュレータ）にマウントする構成が考えられる。検出器及び線源は小型化（及び軽量化）される傾向にあるので、別々の線源機構及び検出器機構をより大きな（全体位置決め）エンドエフェクタの遠位端にマウントする構成は、実現の可能性が非常に高い。
【００４３】
最初の実施形態では、各軸を駆動するために複数の動力伝達方法を使用することを採用してもよい。例えば、提示している例示的実施形態では、基部に最も近い軸が油圧で駆動され、遠位軸が電気で駆動される。最も基本的な実装では、システムの各軸を、シンプルなオン／オフスイッチパネルインターフェースで制御することが可能である。このインターフェースは、駆動軸の速度を変調／制限する機能を含んでもよい。システムの実装では、追加軸に必要な枠組みを含めるために、既存の車両の電気式及び油圧式サブシステムを変更することが必要になる場合がある。
【００４４】
前述のシステムは、機能及び操作性を向上させるために容易に強化することが可能である。プログラマブルロジックコントロール（ＰＬＣ）デバイスのような、シンプルなマイクロプロセッサベースのシステムを利用して、連接型システムの位置決め動作を強化することが可能である。例示的実施形態は、車両基部から離れた場所で用いることが可能なペンダントを有するユーザインターフェースを実装する。有線（又は無線）ペンダントを用いることにより、操作者は、エンドエフェクタの位置決めを支援するために、配備現場を歩き回って、視認性を向上させることが可能である。さらに、ペンダントを用いることにより、操作者は、放射線源から安全な距離だけ離れた場所からエンドエフェクタの位置決め／再位置決めを行うことが可能になる。最もシンプルな構成では、油圧式ソレノイドバルブ、電気モータ動力、又は他の何らかのアクチュエータを制御する手動オン／オフスイッチが、基本的に、ＰＬＣベースのシステムに置き換わる。ペンダントとＰＬＣのシステムは、開ループ制御システムとして動作しながら、位置決め制御に様々な機能（例えば、個々の軸の速度制御、同時多軸運動、及び時間ベースのジョグ運動）を追加することが可能である。さらに、所与の軸の運動を制限したり停止させたりするために、衝突回避センサ情報をシステムに容易に追加することも可能である。
【００４５】
ＰＬＣベースのシステムの、より洗練された実施形態では、一部又はすべての軸に位置センサを装備させることが可能である。位置センサを用いて、単純に所与の軸の位置を監視してその情報を操作者に提供したり、フィードバック信号を閉ループ制御に用いたりすることが可能である。閉ループ制御を用いると、個々の軸軌道を制御しながら、速度及び位置を精密に制御するなど、システムの機能が強化される。軌道制御は、エンドエフェクタでの不要な振動の防止を支援するために、所与の軸の始動及び停止が円滑になるように行われることが可能である。速度又は加速度を単純に制限するだけでなく、直線／放物線の混合や、５次スプライン特性などの、特殊な運動特性を用いて、運動をより円滑にすることも可能である。
【００４６】
閉ループ制御を行う場合は、最初の実施形態を修正する必要がある。例えば、各軸を精密に制御するために、油圧式軸ソレノイドバルブをサーボバルブに置き換えることが必要であり、電気モータ駆動装置をＰＷＭ電力増幅器に置き換えることが必要である。
【００４７】
連接型システムとエンドエフェクタの構成がより複雑になるため、多軸協調制御スキームの使用を活かすことにより、操作者の使いやすさ、位置決めの精度及び再現性、撮像システムとの統合、衝突回避、運動ルーチン、その他を強化／改良することが可能である。多軸協調制御装置を用いるのは、作業空間内のエンドエフェクタを操作者が制御することを可能にするためである。作業空間は、対象物又は他の何らかの地上の基準点に対する標準三次元座標系と見なすことが可能である。このようにして、操作者は、この直観的な直交座標系（各軸のまわりの回転があり、検査対象物に対しては固定されているｘ−ｙ−ｚ、又は何らかの車両基準点に対するｗ／ｒ／ｔ）に基づいてエンドエフェクタを位置決めすることが可能になり、例えば、直線運動を発生させようとして連接型システムの各継ぎ手を調節することが不要になる。
【００４８】
運動が複雑であり、放射プラットフォームに対して対象物の位置が変化することから、作業空間軌道を生成することは、簡単ではない。軌道は、現在の検査対象物又は何らかの教示点（作業空間）を基準にして規定されるので、軌道は、構成依存であり、すなわち、現在の継ぎ手空間構成に依存する。言い換えると、所与の作業空間運動に必要な、マニピュレータ軸（継ぎ手空間）の運動を計算するためには、現在の構成の情報が必要である。このことは、所与の運動に対して、作業空間軌道の計算をオフラインで（又はアプリオリに）行うことができないことを意味する（よく定義された環境におけるロボティックシステムの場合は行われることが多い）。したがって、適正な運動を実現するために、逆運動を計算できる運動制御装置を実装する（これには、必要な軸変換を、閉ループ制御に用いるのに十分な高速度で計算できる高速ＤＳＰシステムが必要である）。
【００４９】
これが可能であれば、操作者は、より容易に放射システムを制御できる。例えば、作業空間の制御が可能であれば、操作者は、（管の実際の向きに関係なく）所与の管に直角又は平行にエンドエフェクタを容易に動かすことが可能である。制御装置（基本的に、ロボティック運動制御装置）は、実時間でのセンサベースの軌道修正及び作業空間ベースのジョグ運動を想定している。
【００５０】
高自由度マニピュレータの逆運動解を求めることがトリビアルでないことにも注意されたい。既に述べたように、システムを微細運動マニピュレータと粗運動マニピュレータとに分解することが必要になる場合がある。これは、逆運動を簡略化するのに役立つが、粗運動及び微細運動の同時協調制御を妨げる可能性がある。
【００５１】
典型的な例示的実施形態において本開示を図示及び説明してきたが、いかなる形でも本開示の趣旨から逸脱することなく様々な変更及び置換を行うことが可能なので、本開示は、詳細に説明された内容に限定されるものではない。したがって、当業者であれば、通常の実験作業だけで、本明細書で開示された開示のさらなる変更物及び等価物を実施することが可能であり、そのような変更物及び等価物はすべて、添付の特許請求項で定義される、本開示の範囲に含まれると見なされる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】ブーム及び対応するピボットマウントの多軸運動を示す、市販の移動式連接型空中ブームの斜視図である。
【図２】ブームの遠位端にあるピボットマウントに連結された走査装置の斜視図である。
【図３】マウント固定具及び対応する放射線源及び放射線検出器の回転運動を主に示す、走査装置の斜視図である。 マウント固定具及び対応する放射線源及び放射線検出器の回転運動を主に示す、走査装置の斜視図である。
【図４】マウント固定具及び対応する放射線源及び放射線検出器の回転運動を主に示す、走査装置の斜視図である。
【図５】マウント固定具及び対応する放射線源及び放射線検出器の回転運動を主に示す、走査装置の斜視図である。
【図６】装置の様々な部品の間の制御及び通信を容易にするシステムのクライアントサーバアーキテクチャを示す図である。
【図７Ａ】走査装置の粗位置決めのための例示的運動制御システムの通信チャネルを示す回路図である。
【図７Ｂ】走査装置の微細位置決めのための例示的運動制御システムの通信チャネルを示す回路図である。
【図８】コンピュータベースの制御システムが画像収集システムとインターフェースされる、走査装置の粗位置決め及び微細位置決めのための例示的運動制御システムの通信チャネルを示す回路図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【国際調査報告】
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