(57)【要約】安全かつ直観的な操作者の作業のための内部構造の非破壊撮像に関する。最初に電子的に走査することによって、内部構造が研究の対象である物体（５）の表面の虚像が作成される。物体（５）の表面の一部分および走査角度は、音声によってまたは操作者の身体（９）の動きによって設定される。物体（５）の表面の虚像は、その後、立体鏡（７）において投影された後、同じ走査角度に対する物体（５）の内部構造の虚像が作成される。内部構造の虚像は物体（５）の表面の虚像において投影される、または物体（５）の虚像と置き換えられる。【選択図】図１
2021506009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
安全かつ直観的な操作者の作業のための内部構造の非破壊撮像の方法であって、
ａ）物体の少なくとも一部分は走査領域に載置されるステップと、
ｂ）前記走査領域に載置された前記物体の表面の少なくとも一部分は、前記表面の虚像を作成するために電子的に走査される間、前記虚像を操作することによって、音声または前記操作者の身体の少なくとも一部分の動きによって前記物体の前記表面および前記物体の前記表面の現在走査されている一部分の走査角度の方向が設定されるステップと、
ｃ）同時に、前記表面の前記虚像は、前記虚像を前記操作者に視覚化するための視覚化ツールに投影されるステップと、
ｄ）投影された前記表面の虚像について、前記物体の前記内部構造の少なくとも一部分の虚像は、非破壊撮像による同じ走査角度で作成されるステップと、
ｅ）前記視覚化ツールにおける投影での前記内部構造の前記虚像は、前記投影された表面の前記虚像と組み合わせられるステップと、を含む
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記表面の前記虚像は、前記視覚化ツールにおける前記投影時に前記内部構造の前記虚像と置き換えられる
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記工程ステップ（ｂ）の一部分として、前記物体の前記表面は三次元で走査される
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記工程ステップ（ｂ）の一部分として、前記物体の前記表面の形状、および前記物体の前記表面のテクスチャは走査される
請求項１または３に記載の方法。
【請求項５】
前記視覚化ツールにおける前記投影時に、前記工程ステップ（ｃ、ｄ）の虚像間を任意に切り換えることが可能である
請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記物体の前記表面は、可視スペクトルにおける光を走査する原理で作動する少なくとも１つのカメラによって仮想撮像のために電子的に走査される
請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記物体の前記表面は、三次元表面モデルを生成するために少なくとも１つのスキャナによって仮想撮像のために電子的に走査される
請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
手、脚、頭の動き、または操作者の身体の全体的な動きを特徴とする
請求項１ないし７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記工程ステップ（ｃ、ｅ）の一部分としての前記視覚化ツールにおける虚像の投影時に、虚像の縮尺は設定される
請求項１ないし８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記工程ステップ（ｄ）の内部構造の前記虚像はアーカイブされる
請求項１ないし９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記視覚化ツールにおける前記虚像の投影時に、少なくとも１つの関心領域は後続の自動ラミノグラフィまたはコンピュータ断層撮影に対して音声または身体の一部分の動きによって指示される
請求項１ないし１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれかに記載の方法を実行するための装置であって、
透過形態のエネルギーの少なくとも１つの放射線源（１）であって、前記放射線源（１）の動作を制御するための制御ユニット（２）に接続される、少なくとも１つの放射線源（１）と、
検出された放射の画像を格納するために前記制御ユニット（２）に接続される前記透過形態のエネルギーの少なくとも１つの検出器（３）と、
動作を制御するために前記制御ユニット（２）に接続される、前記放射線源（１）および前記検出器（３）を支持するための少なくとも１つの調節可能なロボットアーム（４）であって、走査領域は前記物体（５）を挿入するために前記放射線源（１）と前記検出器（３）との間に位置づけられる、少なくとも１つの調節可能なロボットアーム（４）と、を備え、
前記制御ユニットは前記物体（５）の走査された前記表面の仮想撮像のための少なくとも１つのＳＷモジュールが格納されている少なくとも１つのデータレポジトリ、および前記物体（５）の走査された内部構造の仮想撮像のための少なくとも１つのＳＷモジュールを有するコンピュータを含み、前記物体（５）の前記表面の少なくとも一部分を走査するための少なくとも１つのツール（６）は前記制御ユニット（２）に接続され、さらに、前記虚像を投影するための前記視覚化ツール、および前記制御ユニット（２）への前記操作者（９）の音声または運動命令を伝送するための少なくとも１つの作動装置（８）は、前記制御ユニット（２）に接続されることで、前記物体の前記内部構造の少なくとも一部分の前記虚像が同じ走査角度で作成されるように、前記検出器（３）および前記放射線源（１）を有する前記ロボットアームを移動させる
ことを特徴とする装置。
【請求項１３】
前記透過形態のエネルギーの前記放射線源（１）は、超音波、Ｘ線、ガンマ線、または中性子線の放出に適応される
請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記作動装置（８）は運動センサ、音センサから成る
請求項１２または１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記物体（５）の前記表面の少なくとも一部分を走査するための前記ツール（６）は、カメラまたはスキャナで構成され、前記視覚化ツールはディスプレイまたは立体鏡（７）で構成される
請求項１２ないし１４のいずれかに記載の装置。
【請求項１６】
前記物体（５）の前記表面の少なくとも一部分を走査するための前記ツール（６）はロボットアームに配置される
請求項１２ないし１５のいずれかに記載の装置。
【請求項１７】
少なくとも１つのＳＷモジュールは、立体鏡（７）における投影時に虚像の縮尺を再計算するためにデータレポジトリ上に格納される
請求項１２ないし１６のいずれかに記載の装置。
【請求項１８】
前記データレポジトリは虚像をアーカイブするための少なくとも１つのデータベースを備える
請求項１２ないし１７のいずれかに記載の装置。
【請求項１９】
少なくとも１つのＳＷモジュールは、ラミノグラフィまたはコンピュータ断層撮影を行うために、前記ロボットアーム（４）および前記検出器（３）と合わせた前記放射線源（１）に対する運動制御プログラムを有するデータレポジトリ上に格納される
請求項１２ないし１８のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、虚像を使用する、物体の少なくとも一部分の内部構造のリアルタイムの非破壊撮像に関する。
【背景技術】
【０００２】
視覚的に不透明である物体の内部構造は、超音波または電離放射線などの透過形態のエネルギーの放射によって現在判断されている。この放射は可視光が透過できない内部構造を透過し、テストされる構造を出ていく放射が検出される場合、物体の内部構造についての情報と共に画像が得られる。
【０００３】
撮像される物体が電離放射線源と画面または画像検出器との間に載置される放射線撮像が既知である。業界では、その目的に向けて、医学の分野においても使用されるガンマ線またはＸ線が使用される。放射線写真術の利点は、表示される物体の構造の非破壊画像である。
【０００４】
放射線写真術の実行時に、物体の内部構造の画像は、最も一般的に、静的に撮られる。これは、電離放射線源、物体、または検出器が、画像を撮る時に移動しないことを意味する。物体の内部構造の画像は、その後、調査のために再生される。１つの画像が決定的ではないまたは決定的であると期待されない場合、電離放射線源に対する物体の位置、または物体に対する線源および画面の位置のどちらかが変更された後、次の画像が撮られる。この解決策の不利点は、この撮像方法が計測と解析との間の長い遅延により時間がかかるため、画像が知見に対して即座に修正できないという事実にあるが、これは、位置の変更が、上下、前後、または横の方向の一部のみに限定されることが多いからである。
【０００５】
放射線写真術の別の一般的な方法は、ＣＴスキャンの導入された概念の基での専門職の人達の間で既知であるコンピュータ断層撮影である。ＣＴスキャンでは、電離放射線のビームにおいて物体を回転させること、または電離放射線源および検出器を物体の周りで回転させることのどちらかによって撮られた物体の一組の画像が作成される。一組の画像は、その後、物体の内部構造の三次元モデルにおいてコンピュータ的に処理される。ＣＴスキャンの不利点は、画像の多くの組が、内部構造の三次元モデルを精確に展開させるために必要になることが関与している。検出器およびＸ線管の回転する対、または試料を回転させるシステム両方を有するＣＴシステムは、より大きい設備の選択された部分の検査を可能とせず、例えば、翼のフラップを、航空機の翼から分解せずにチェックすることは不可能である。全ての物体がＣＴスキャンに適しているサイズおよび形状であるとは限らない。
【０００６】
非破壊撮像の現在の方法の制約は、人間の健康に対する透過形態のエネルギーの放射の危険要因を含み、これは操作者がこのような撮像を遠隔で動作させるように行うことを必要とし、物体または放射線源および検出器の限定された操作により作業が困難になる。同時に、遠隔作業の必要性によって、リアルタイムの撮像が困難になり、特に空間撮像における操作者の仕事を無理に行うことになるが、これは、標準手順が、一組の画像を撮った後その画像を評価することであるからである。最後に、特に異種複合材料における制約は、いくつかの欠陥が、一組の画像に含まれない場合がある、ある特定の撮像角度でのみ可視であることである。
【０００７】
現在の傾向は、今まで使用されていた、基本空間軸に沿った線形線路より良好に制御可能であるロボットアームの使用である。例えば、「Ｃ」字形の軸受ブラケットで終端するいわゆる「Ｃ」ロボットアームが既知であり、この場合、放射線源および検出器は、互いに対して「Ｃ」ブラケットの自由端に固定される。この走査対が試験の対象となる物体の周りを回転可能であることが好ましい。他方では、この解決策の不利点は、放射線源と検出器との間の距離が固定されることで、内部構造の詳細の画像を撮ることに問題が多いことにある。同時に、単一ビーム上の検出器と放射線源との組み合わせによって、重量が大幅に増大し、大型産業ロボットを使用することが必要になる。
【０００８】
放射線源に対してロボットアーム自体をおよび検出器に対してロボットアーム自体を使用する解決策もある。この解決策によって、走査対が必要に応じてズームインおよびアウトできるため、「Ｃ」ロボットアームの上述した不利点が解消される。さらに、２つのアームは、例えば、大きな試料（例えば、航空機の翼）の両側で独立して位置付け可能である。このような解決策は、実際には広まっておらず、従来のＣＴシステムにおいて使用されるなど、純粋に、直線および回転移動の代わりとして使用される。このような解決策の不利点は、主にデータ処理に基づく典型的なＣＴのものと同様である。システムのオンライン制御を使用して、対象の場所に案内する。運動制御には限定されたツールのみが使用され、走査移動はあらかじめプログラムされなければならない。計測されるデータは、典型的なＣＴと同じやり方で「オフラインで」解析され、システムは、操作者による試料の双方向のチェックを可能にしない。
【０００９】
現状技術では、従って、目視検査で使用されるように操作者にとって自然なやり方で検査を行うことは困難である。同時に、物体が異なる角度から自由に回転できるまたは見ることができる条件の下で試験される物体の３Ｄ構造に関する情報を非常に迅速にかつ効率的に評価することができる、人間の脳の能力を利用することは全く可能ではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、内部構造の非破壊撮像のための方法および装置を提供することであり、これによって、試料の構造を調査する操作者は、目視検査と同じ選択の自由および柔軟性が与えられるが、透過性放射線を用いて、物体の内部構造が表示される。この間はずっと、例えば、電離放射線を使用する間は、操作者の安全性が維持される。本発明は、内部構造をリアルタイムで見ることのみならず、ロボットアームを直観的に動作させることが可能になるようにするため、操作者が物理的に存在し、かつ自分の手で物体を保持するまたはこの周りを移動する場合と同様に内部構造を見れるものとする。本発明によって、操作者は、目視検査のように、かつ観測される構造に基づいて適切であるとみなされれば、角度を自然に変更できることが可能になる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
該課題は、以下の本発明による内部構造の非破壊撮像の方法によって解決される。
【００１２】
本発明の要約は、本発明の方法が以下の工程ステップを含む事実にある。
【００１３】
ａ）物体の少なくとも一部分は走査領域に載置され、物体が走査領域より大きい場合、この内部構造を個々の部分ごとに表示することが必要である。操作者は物体を調査のために実際に操作することができないため、虚像が必要とされる。
【００１４】
ｂ）走査領域に載置された物体の表面の少なくとも一部分は、表面の虚像を作成するために電子的に走査される間、音声または操作者の身体の少なくとも一部分の動きによって物体の表面および物体の表面の現在走査されている一部分の走査角度の方向が設定される。光の可視スペクトルにおいて光学カメラで画像を撮ることなど、仮想撮像のための走査の光学的効果、レーザ、および他の走査方法は、一般的に利用可能であり、これによって必要なデータが非常に迅速に得られる。
【００１５】
ｃ）同時に、表面の虚像は、虚像を操作者に視覚化するための視覚化ツールに投影される。操作者は、現実に調査されるかのように物体の表面の虚像を見ている間、操操作者が物体に十分詳しくなるまで、仮想的に、物体を、移動させる、回転させる、持ち上げる、置くなどを行うことができる。操作者の身体の動きおよび音声は、虚像を制御するために伝送される。物体がかなり大型になる場合、この虚像を一巡すること、異なる角度から見ることなどによって試験できる。
【００１６】
ｄ）投影された表面の虚像について、物体の内部構造の少なくとも一部分の虚像は、非破壊撮像による同じ走査角度で作成される。操作者の命令に従って、走査領域に載置された物体の内部構造の少なくとも一部分の非破壊撮像が開始されることで、内部構造の虚像が作成される。
【００１７】
ｅ）視覚化ツールにおける投影での内部構造の虚像は、投影された表面の虚像と組み合わせられる、または表面の虚像は、視覚化ツールにおける投影時に内部構造の虚像と置き換えられる。物体の内部構造の虚像は、表面の虚像とリアルタイムで組み合わせられる、または内部構造の虚像と置き換えられる。同時に、内部構造の非破壊撮像の走査角度は、虚像の表面または内部構造の想定される操作者の画角をコピーする。この虚像は、二次元または立体的にのみすることができるため、操作者は視野から直接詳しい情報を得られる。表面の虚像と内部構造の虚像とを組み合わせることによって、実際に、仮想世界において物体は操作者に対して「透過的」になる。
【００１８】
本発明の方法の利益は、人間の脳に対して設定されるように、すなわち、試料全体の３Ｄ断層撮影計測を必要とすることなく、物体およびこの内部構造を即座に試験することを可能にすることにある。物体を試験する時、人間の脳は、最初、マッピングされるまで物体の形状に直観的に焦点を置く。さまざまな亀裂、可能なら、物体が透明である場合内部構造などの詳細がその後試験される。本発明の方法はこの挙動を活用する。虚像において、操作者は、形状に関して物体に詳しくなり、その後、自分自身の目で内部構造を見ているかのように内部構造の虚像が投影される。操作者の画角のいずれの変更も、内部構造の画像の類似した変更によって投影される。操作者は、三次元モデルを自分で作成することになるため、内部構造を評価すること、または内部構造における関心領域を探すことが可能である。明白な利点は、制御が直観的であり、かつ操作者が、試験される物体を自分自身の目で見るかのように自然に作業することであるが、画像は、物体の近くに存在できない透過形態のエネルギーの放射によって実現される。いくらか誇張されているが、「Ｘ線ガラス」に当てはまると言える。
【００１９】
好ましくは、物体の表面をこの虚像のために走査するという文脈において本発明を実行する際に、三次元において物体の表面を走査することが可能である。本発明を実行する際に、物体の表面の形状、および物体の表面のテクスチャが表面の虚像に対して走査される時が好ましい。不透明な表面の出現さえも物体の内部構造に直接関連している可能性があるため、操作者が、自分で元の物体を見るかのように物体の表面に詳しくなることが好ましい。
【００２０】
好ましくは、本発明を実行する際に、必要に応じて、物体の可視表面の虚像と物体の内部構造の虚像との間の切り替えを行うことが可能である。操作者が、物体の構造を示すことなく物体の表面を見るために戻る必要がある場合、自分で単に画像上での切り替えを行い、その後、内部構造の虚像に再び戻る。
【００２１】
仮想現実およびここでの作業は、好ましくは、音声および／または操作者の身体の動きによって制御されてよい。例えば、操作者が、自分の手、脚、頭の直観的な動き、および身体の全体的な動きによって仮想現実を制御できる場合が非常に好ましい。
【００２２】
本発明の好ましい実施形態では、少なくとも１つの可視光のカメラは、表面を走査
して表面の虚像を作成するために使用され、これは二次元または立体的であってよい。このアプローチの利点は、物体の３Ｄ表面の光学的効果、レーザ、または他のスキャナを必要としない簡略化である。不利点は、カメラの限定された画角である。大きな物体の全ての側面を見るために、さらにまた、試験される物体の少なくとも２つの側面からのカメラを設置することが必要である。
【００２３】
本発明の別の好ましい実施形態では、物体の表面の少なくとも１つのスキャナは、表面の虚像を作成するために使用される。カメラの使用と比較した利点は、ロボットアームの検出範囲より実質的に大きい物体が高解像度で走査可能であることである。操作者にはさらにまた、物体全体に対して放射を透過させることによって試験される領域の場所のより良い概観が与えられる。物体全体の３Ｄモデルはまた、画角の選択時のより良い柔軟性をもたらし、かつ観測者が物体の表面上を「移動する」ことを可能にする。利点はまた、視野および画像の縮尺の選択範囲が広くなったことである。この実施形態の不利点は、透過形態のエネルギーの使用による検査の開始前に物体の表面を走査する必要があることである。
【００２４】
本発明の方法の好ましい実施形態では、画像の縮尺は、虚像の投影時に変更可能である。現実と比較して、仮想現実によって、人間の目では行うことができない、物体のズームインおよびアウトが可能になる。操作者の目が細部を捉える場合、操作者は、さまざまな対物レンズまたは拡大鏡などの拡大装置を使用する必要はなく、単に、自分の目にとって十分であるように投影された虚像をズームする。この場合、観測者に対する物体の縮尺は実際に変更される、すなわち、観測者は現実よりも小さくなる。観測者は従って、物体の表面上を仮想的に移動することができ、画角を変更することによって、自分が移動する領域の内部構造を見ることができる。換言すれば、観測者は従って、例えば、航空機の翼の底部側で「歩く」ことができ、自分自身の目で欠陥を見つける。疑わしい箇所を見つける場合、操作者は仮想現実で自分の目を近づけることができる。現実では、ロボットアームの動きが引き起こされ、これによってロボットアームの位置が変更されるため、装置についてより詳細に後述されるように、画像のより大きい幾何学的拡大が得られる。
【００２５】
本発明の方法を実行する際に、表面および内部構造の虚像がアーカイブされる時が好ましい。表面および内部構造の虚像は、仮想現実およびコンピュータ画面の両方において繰り返し表示可能である。また、さらなる作業のためにアーカイブされた虚像からのデータを解析することが可能である。
【００２６】
本発明の方法の別の好ましい実施形態は、内部構造の虚像を見る際に、少なくとも１つの関心領域が後続の自動ラミノグラフィまたはコンピュータ断層撮影に対して指示される時である。操作者のセッション後、データは、ラミノグラフィまたはコンピュータ断層撮影を処理するために関心領域に対して自動的に得られる。
【００２７】
本発明はまた、本発明の方法を実行するための装置を含む。装置は、放射線源の動作を制御するために制御ユニットに接続される透過形態のエネルギーの少なくとも１つの放射線源を含む。装置はさらに、検出された放射の画像を格納するために制御ユニットに接続される透過形態のエネルギーの少なくとも１つの検出器を含む。物体から出ていく透過性放射線は、内部構造に影響されるため、検出される時内部構造の画像が得られ得る。装置は、動作を制御するために制御ユニットに接続される、放射線源および検出器を支持するための調節可能なロボットアームを含む。ロボットアームは、空間における非常に精確かつ自由な移動を可能にし、走査領域は、物体を挿入するために放射線源と検出器との間に位置付けられる。
【００２８】
本発明の要約は、制御ユニットが、物体の走査された表面の仮想撮像のための少なくとも１つのＳＷモジュールが格納されている少なくとも１つのデータレポジトリ、および物体の走査された内部構造の仮想撮像のための少なくとも１つのＳＷモジュールを有するコンピュータから成るという事実にある。制御ユニットは、とりわけ、仮想環境を作成するため、本発明の不可欠な部分である。さらに、少なくとも１つのツールは、走査されたコピーが表面の虚像のために制御ユニットによって投影される、物体の表面の少なくとも一部分を走査するための制御ユニットに接続される。さらに、虚像を操作者に視覚化するための視覚化ツール、および、操作者から制御ユニットへの命令を伝送するための少なくとも１つの作動装置は、制御ユニットに接続される。
【００２９】
本発明の装置の主な利点は、操作者が、投影された虚像に基づいて、動きまたは音声コマンドによって制御ユニットに対する命令を直観的に生成することである。命令は制御ユニットに伝送され、制御ユニットは物体の表面を走査するための装置、ロボットアーム、および検出器と合わせた放射線源の動作を制御する。作動装置が運動センサまたは音センサを含むことが好ましい。内部構造を試験するプロセスは、２つの理由のために、つまり、第１に、虚像を見ている間の直観的制御による制御の容易さのため、第２に、物体の形状についての情報および物体の内部構造についての情報の連係が計算アルゴリズムより良好な、内部構造における異常を検出できる人間の脳において処理されるため、迅速に行われる。これはとりわけ、断層撮影、ラミノグラフィ、または別の３Ｄ方法を使用して試料全体の内部構造を走査後、これをオフラインで解析することが可能でもなく実践的でもない場合に当てはまる。
【００３０】
本発明による装置の好ましい実施形態では、放射線源は、超音波、Ｘ線、ガンマ線、または中性子線の放出に適応される。これらの形態の放射は、一般的に、内部構造の非破壊解析において使用されるため、本発明におけるこれらの使用は、大きな障害もなく実現可能である。
【００３１】
作動装置は、好ましくは、運動センサまたは音センサを含む。運動センサは、例えば、空間における運動を走査するいわゆる「３Ｄマウス」とすることができる。同時に、現在のコンピュータは、命令を受信するための音声を処理することが可能である。
【００３２】
本発明の実施形態は、虚像に対して物体の表面を走査するための装置が光の可視スペクトルにおいて作動するカメラ、または表面の三次元コピーを走査するためのスキャナから成る時、さらに好ましい。本発明の実施形態は、視覚化装置が、ディスプレイ、またはさらに良いのは、仮想現実へのほぼ完ぺきなアクセスを可能にする立体鏡から成る時も好ましい。
【００３３】
物体の表面を走査するためのツールは、好ましくは、ロボットアームに固定される。ロボットアームの制御は、これ自体が意図して、走査角度または操作者の画角を変更できるようにする。
【００３４】
本発明によるデバイスの実施形態は、好ましくは、少なくとも１つのＳＷモジュールが虚像の縮尺を再計算するためにデータレポジトリ上にある場合、好ましい。仮想撮像における縮尺の変更は、物体のモデルを試験するための新しい機会をもたらす。操作者は、観測者（操作者）の縮尺に対する仮想現実における表面および内部構造の虚像の縮尺を変更できる。そのため、操作者は、任意の方向から、および任意のさらにより低い表面上で比較的小さい物体の表面上を移動できる。これらのツールはさらに、仮想現実システムにおいて通常存在する。
【００３５】
データストレージは、好ましくは、表面および内部構造の虚像をアーカイブするための少なくとも１つのデータベースを含む。データベースにおいてアーカイブされる情報を使用して、追加のデータを得るまたはデータベースからこのようなデータを繰り返し表示することができる。
【００３６】
本発明の実施形態は、少なくとも１つのＳＷモジュールが、ラミノグラフィまたはコンピュータ断層撮影を行うために、ロボットアームおよび検出器と合わせた放射線源に対する運動制御プログラムを有するデータレポジトリ上に格納される場合、有利である。装置の操作者のセッションの終わりに、関心領域が物体の内部構造の仮想撮像において識別されると、これらの関心領域における自動ラミノグラフィまたはコンピュータ断層撮影を行うことが可能である。
【００３７】
本発明の利点には、Ｘ線などの透過形態のエネルギーの放射からの健康被害なく、操作者が、試験される物体に直接存在し、かつ自分の目で物体を見るかのように、仮想現実における物体を試験する可能性が含まれる。物体が、試験対象の装置に物理的に存在する必要がない専門家によって試験可能であることも好ましい。物体はよって、遠方で試験可能である。例えば、安全な場所に格納される芸術品の場合、保存修復士または別の専門家はあたかも存在するかのように作品を検査する。同時に、非破壊撮像は制御するのが非常に容易である。ロボットアームの制御パネルにおいて全てを変換しかつ入力する代わりに、操作者は物体の表面を見ることで作業し、物体または観測者の動きはロボットアームを移動させるための命令に変換される。
【００３８】
本発明は、以下の図によって詳細に説明されるものになる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明による装置の概略説明図
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下に説明されかつ示される本発明の実施形態の具体的な事例が、例証のためだけに提供され、本発明をここで提供される例に限定しない。当業者は、ここで説明される本発明の具体的な実施形態に対するより多いまたはより少ない数の等価物をもたらすことを見出し、または日常の実験に基づいてもたらすことができる。また、このような等価物は、以下の特許請求の範囲に含まれるものになる。
【００４１】
図１は、ロボットアーム４に固定される放射線源１を示す。本発明のこの特定の実施形態において、放射線源１は、電動Ｘ線管であってよいが、本発明の実施形態の他の例では、放射線源１は、例えば、放射線同位体、超音波発生器などであってよい。透過エネルギーの形態の分野の専門家は、物体５の内部構造を撮像するために使用可能である放射線源１に対する他の代替策を選択することが可能になる。放射伝搬方向において、画像検出器３は走査領域の後ろに配置される。検出器３は、周辺画素半導体検出器ユニットがない配列から成り、入射放射線を電荷に変換後、読み取りチップによって、制御ユニット２に対して電気信号に変換される。検出器３はまた、ロボットアーム４によって支えられる。
【００４２】
本発明の別の示されない実施形態では、透過性放射線の線源１および検出器３両方を支える１つのロボットアーム４のみが使用されてよく、または試験される物体５の片側に位置する２つ以上のロボットアーム４が使用されてよい。このロボットアームは、超音波、Ｘ線、ガンマ線、または別のタイプの透過性放射線のものであってよい。この場合、物体５における放射反射または散乱が検出される、または二次放射（例えば、蛍光Ｘ線）が検出される。
【００４３】
ロボットアーム４は、固定台を有し、かつ移動可能に相互接続された断片に分割され、これらの相互の運動性によって空間での動きの自由度が保証される。ロボットアーム４の基本位置は任意である。ロボットアーム４は、専門家用のカタログ品目であり、専門家は適切なロボットアーム４を日常的に選択できることになる。
【００４４】
物体５は走査領域に位置する。物体５のサイズが走査領域のサイズより小さい場合、物体５全体は走査領域に載置されることになり、本発明の別の示されない実施形態では、物体５は、例えば、部分的にのみ走査領域に挿入される、風力発電所の羽根または航空機の翼であってよい。物体５は、例えば、風力発電所の羽根の自由端を自己支持してよい、または走査領域において該物体を保持するための適したテーブル上に載置可能である。
【００４５】
装置は、物体５の表面を走査するためのツール６を備える。ツール６は物体５の形状を走査するためのスキャナとすることができる。スキャナは走査したデータを制御ユニット２に送信し、制御ユニット２は、次いで、仮想現実のための物体５の三次元虚像を作成する。スキャナは、例えば、手動のものとすることができる、または走査領域には据え置き型スキャナが取り付け可能である、またはスキャナはロボットアーム４に装着可能である。スキャナは、例えば、レーザビームを使用して３Ｄ表面に関する情報を得る。別の変形では、ロボットアーム４に装着される光学カメラは、物体５の表面を走査するためのツール６としてスキャナの代わりに使用される。ロボット走査アーム４またはアーム４上に位置する可視光用カメラを使用する場合、仮想三次元画像は使用されず、カメラ画像は操作者の投影グラス７に直接転送され、視野の縮尺は対物レンズの焦点距離を変更することによって変更可能である。
【００４６】
３Ｄ表面の視覚化によってまたはカメラ（複数可）からのどちらかで得られる物体５の画像は、典型的なディスプレイ上に投影可能である。操作者９は、仮想世界における自分の位置を変更することによって、または他の適した３Ｄ作動装置８、例えば、３Ｄマウスによって画角を制御する。
【００４７】
制御ユニット２は、ＳＷモジュールによるタスクを処理するためのプロセッサのみならず、オペレーティングメモリ、仮想現実を生成するためのグラフィックスカード、データレポジトリ、コネクタを有するマザーボードなどから成る典型的なコンピュータで構成される。専門家は、コンピュータの必要なコンポーネントを定めることができることになる。少なくとも１つのＳＷモジュールは、入力データを処理するための、および仮想現実における物体５の表面および内部構造の虚像のためのデータレポジトリ上に格納される。
【００４８】
識別できる仮想手段であるため、虚像は電子的に生成される明白な画像であり、この画像はディスプレイまたはグラス７によって操作者９の目に画像として投影される。実際の物体５の虚像は、実際の物体５の観測結果であるかのように全てをコピーし、仮想現実によって、実際の世界では現実的ではない動作、例えば、観測者の縮小形、観測者の瞬間移動が可能になる。典型的なカメラからの走査された画像は、実際は、事態の実際の姿の仮想コピーである。
【００４９】
操作者９は、仮想現実の立体画像を自分の視野に直接生じさせるためのグラス７のみならず、操作者９によって保持される、または、例えば、自分の体の動きを記録するために手袋または靴に留められる作動装置８を備える。並行して、作動装置８は、グラス７に、または音の到達範囲内のどこか他の場所に組み込まれる、音声コマンドを走査するためのマイクロホンを含んでよい。
【００５０】
本発明は、表面走査ツール６を用いて走査することによって得られるデータのセットから作られる、物体５の表面の虚像が最初に作成されるように作用する。その後、操作者９は、仮想現実で見るためのグラス７、例えば、作動装置８を有する手袋をつける。操作者９は、表示されたモデルを見るのと同時に、作動装置８によって手および指の動きを走査することによって操作することができる、または物体５の縮尺が仮想現実における観測者の縮尺より大きく選択される場合、物体５の周りを移動することができる。物体５を試験するために、ロボットアーム４に装着された光学カメラは、三次元モデルの代わりに使用可能である。
【００５１】
操作者９が物体５の表面の虚像に十分詳しくなると、操作者９は、放射線源１および検出器３を開始することで、物体５の内部構造の虚像を作成するためのデータを生成し始めてよい。虚像の操作者の目の立体画角αは、物体５に対する検出器３の走査角度αと同じである。内部構造の現在の虚像は、表面の虚像に投影されるため、操作者９が自分の目で実際に透明な物体５を見ているかのような錯覚が起こる。虚像の任意の回転、観測者の画角、または仮想現実における物体５からの自身までの距離は、検出器３および放射線源１を有するロボットアーム４の動きによって同時にコピーされる。仮想現実における画像について、操作者９は、細部の試験のために縮尺をより詳細な縮尺に変更できる、または視野全体を得るために物体５の虚像をズームアウトできる。
【００５２】
仮想環境では、仮想世界において一般的である他のツールは、撮像される物体５の１つの場所から別の場所への瞬間移動などに使用可能である。
【００５３】
セッション中、内部構造の虚像は、これらを繰り返し表示するまたはデータをさらに処理するために制御ユニット２のデータレポジトリ上にアーカイブされる。
【００５４】
仮想現実の別のツールは、例えば、ラミノグラフィまたはコンピュータ断層撮影によってセッションの終わりに自動的に試験される関心領域のマーキングであってよい。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明による、仮想現実における内部構造の非破壊撮像の方法、およびこの方法を実行するための装置は、産業および研究において、例えば、新たに製造された部品、またはこれらの内部構造の再検査を必要とする部品の非破壊テストにおいて適用されるものになる。
【符号の説明】
【００５６】
１  放射線源
２  制御ユニット
３  検出器
４  ロボットアーム
５  物体
６  電子物体表面走査ツール
７  グラス
８  作動装置
９  操作者
α  画角
【図１】
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【国際調査報告】
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