(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形の胴体を備える航空機の胴体の放射線写真検査装置に於て、
前記胴体（１２）の内側に配置された放射線源（２８）と、
前記胴体（１２）の外側に配置されていて、前記胴体（１２）の長手方向における位置が前記放射線源（２８）と整合している放射線検出器（３２）と、
前記放射線源（２８）を前記胴体（１２）の長手方向に移動させる放射線源位置ぎめ装置（３０）と、
前記放射線検出器（３２）を前記胴体（１２）の円周方向に移動させる放射線検出器位置ぎめ装置（３４）と
を有し、
前記放射線検出器位置ぎめ装置（３４）が、
前記胴体（１２）の外面に装着された少なくとも２つの検出器案内レール（４８）と、
前記２つの検出器案内レール（４８）に装着され、該２つの検出器案内レール（４８）の間を前記胴体の円周方向に摺動自在の支持はり（５２）と、
前記支持はり（５２）に装着され前記胴体の長手方向に摺動自在の検出器支持体（５０）と
を有し、
前記放射線検出器（３２）が前記検出器支持体（５０）に装着されている
航空機の胴体の放射線写真検査装置。
【請求項２】
前記放射線源位置ぎめ装置（３０）が前記胴体（１２）の内側に配置されていて、前記胴体（１２）の長手方向に伸びる少なくとも１つの放射線源案内レール（４６）と、該放射線源案内レール（４６）に摺動自在に装着された放射線源支持体（４４）とを有し、前記放射線源（２８）が前記放射線源支持体（４４）に装着されている請求項１記載の航空機の胴体の放射線写真検査装置。
【請求項３】
前記２つの検出器案内レール（４８）が前記胴体（１２）の長手方向に移動することが出来る請求項１記載の航空機の胴体の放射線写真検査装置。
【請求項４】
更に、前記胴体（１２）の内側に配置された少なくとも１つの追加の放射線源（２８）を有する請求項１記載の航空機の胴体の放射線写真検査装置。
【請求項５】
前記放射線源（２８）が、Ｘ線管である請求項１に記載の航空機の胴体の放射線写真検査装置。
【請求項６】
前記放射線検出器（３８）は、Ｘ線感知材料の層（５６）と、該Ｘ線感知材料の層（５６）の下に配置され、該Ｘ線感知材料の層（５６）に入射したＸ線を表す出力信号を発生する電子手段（５８）とを有するセル（５４）を複数備えるディジタルＸ線検出器である請求項５記載の航空機の胴体の放射線写真検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
この発明は全体的に放射線写真検査、更に具体的に言えば、航空機の胴体を検査する高速ディジタル放射線写真法に関する。
【０００２】
空機の胴体は、円周方向の枠部材と長手方向のストリンガの格子を軽量板金の表皮で覆って構成されているのが典型的である。表皮はリベット等によって枠部材及びストリンガに取付けるのが普通である。高度の高いところで乗客の快適さを確実にする為に、航空機は客室加圧装置を具えていて、それが航空機の客室内に海面空気圧に近い呼吸環境を作り出す。客室圧力を加えることにより、表皮、枠部材及びストリンガが若干伸びる。圧力を取去ると、表皮、枠部材及びストリンガが通常の形に戻る。ここで使う差圧は比較的小さいが、毎回の飛行中に起こる加圧及び減圧順序によって、胴体構造に加わる応力の繰り返しサイクルが、疲労及びひヾ割れの形成につながることがある。この疲労による損傷は、胴体構造の腐食によって助けられることが多い。
【０００３】
自然の疲労によるひヾ割れは、寸法が極めて小さいことがあり、検出するのが困難である。ひヾ割れは普通は非常に小さいので、航空機の客室に日常的な加圧をしても、ごく小さいひヾ割れは航空機内に検出出来るような圧力損失を招かないので、検出されることがない。腐食と循環的な応力の組合せ効果により、リベット並びに／又はリベットのひヾ割れの周りの弛みを招くことがある。この状態は、検出されないと、表皮が枠部材及びストリンガから分離することがある。
【０００４】
従来、航空機の胴体の検査は、主に可視的な検査技術に頼っている。こういう技術は、天井ビン、内部パネル、絶縁物等のような物体を除去することを含めて、航空機の大がかりな分解を必要とする。この為、この方式は、時間がかかり、労働集約形で費用がかかる。更に、可視検査方法は、人間の能力に強く依存しており、周囲の照明状態、環境の影響、及び目の視力補正、時間的な制約、精神状態、集中力及び判断力のような検査する者の肉体的及び精神的な制約を受ける。
【０００５】
放射線写真法は、これまでに提案された航空機の胴体を検査する別の方式である。しかし、胴体の画像を捕捉する為に放射線写真フィルムを使うことは、コストがかかると共に労働集約形の過程であって、典型的には大量のフィルムを必要とする。更に、画像を検査するには、その前に、フィルムを取外して現像しなければならないので、これは過程として比較的遅い。フィルムを電子画像を作ることが出来るＸ線検出器に置き換えることが、Ｘ線フィルムに代わる方法であるが、この種の装置は一般的に、Ｘ線源及び検出器を相互にも胴体に対しても、精密に整合させることを必要とする。従来は、航空機の胴体の寸法が大きい為に、この整合を達成することが困難であった。
【０００６】
従って、内部ビン、パネル、絶縁物、照明、配線等を取外すことなく、航空機の胴体の高速ディジタル放射線写真検査を行うことが出来る方法及び装置を提供することが望ましい。
【０００７】
【発明の簡単な要約】
上に述べた必要が、放射線源が好ましくは胴体の内側に配置され、放射線検出器が好ましくは胴体の外側に配置されて、航空機の胴体のＸ線写真検査をする装置及び方法を提供するこの発明によって満たされる。源位置ぎめ装置を設けて、放射線源を胴体に対して長手方向に移動させると共に、検出器位置ぎめ装置を設けて、放射線検出器を放射線源と長手方向に整合した状態に位置ぎめする。検出器位置ぎめ装置は放射線検出器を胴体に関して円周方向にも移動させる。動作の際、放射線源が胴体の隣接領域を放射線で照射する間、放射線検出器が円周方向に胴体の上を移動させられる。
【０００８】
この発明並びに従来技術に比べたその利点は、次に、図面について詳しく説明するところ並びに特許請求の範囲を読めば明らかになろう。
【０００９】
【発明の詳しい説明】
この発明の要旨は、明細書の特許請求の範囲に具体的に且つ明確に記載されているが、この発明は、図面について以下説明するところから最もよく理解されよう。
【００１０】
図面全体に互り、同様な部分には同じ参照数字を用いているが、図１−３は航空機の胴体１２を検査する放射線写真検査装置１０を概略的に示す。公知のように、胴体１２は、全体として、円周方向の枠部材１４及び長手方向のストリンガ（図３に一部破断して示す）の格子を軽量板金の表皮１８で覆って構成された円筒形の壁で構成される。図２に見られるように、乗客デッキ２０が胴体１２内に水平に配置されていて、内部客室の床を構成する。客室には普通の天井ビン２２、通気パネル２４及び側面パネル２６を設けることが出来る。図２には示していないが、典型的には、胴体１２は灯、配線、絶縁物等のようなこの他の普通の構造を含んでいる。
【００１１】
装置１０が、客室内に配置された源位置ぎめ装置３２に装着された放射線源２８を含む。入射する放射を電気出力信号に変換することが出来る少なくとも１つの放射線検出器３２が、胴体１２の外側に配置された検出器位置ぎめ装置３４に装着されている。後で更に詳しく説明するが、放射線源２８及び放射線検出器３２は、胴体の両側に相対的に配置されていて、放射線源２８から放出された放射が胴体の壁を照射し、その後放射線検出器３２に入射するようになっている。放射線検出器３２から出力される画像データ信号がケーブル３８を介して制御装置３６に供給される。制御装置３６は、普通のコンピュータ装置であってよいが、こういう信号を処理し、モニタ４０に対応する画像を発生させる。このとき、オペレータは表示された画像を見て、欠陥があるかどうかを検査することが出来る。画像データ信号は制御装置３６内のメモリにも記憶される。制御装置３６が、開いたドアのような、胴体１２内の開口を通り抜けるケーブル４２を介して放射線源２８に接続されている。この接続を通じて、制御装置３６が放射線源２８の動作を制御し、それをターンオン及びターンオフすると共に、印加される電圧を調整する。
【００１２】
必ずしもそうしなくてもよいが、放射線源２８は、高圧電源（図に示していない）から給電される標準的な工業用Ｘ線管であることが好ましい。ガンマ線を発生するアイソトープ放射線源のような代りの放射線源も同じように使うことが出来る。放射線源２８が胴体１２の円周方向にパノラマ形放射ビームを発生し、乗客デッキ２０の上方の床線から床線まで、胴体１２を照射する。放射線源２８が、源位置ぎめ装置３０によって胴体１２内に位置ぎめされる。具体的に言うと、源位置ぎめ装置３０が、放射線源２８を装着した第１の支持体４４を含む。第１の支持体４４が、乗客デッキ２０の上に配置されていて、胴体１２の長手方向中心線と平行に伸びる２つの直線形案内レール４６の上に摺動自在に装着される。第１の支持体４４は、制御装置３６の制御の下に、案内レール４６に沿って前後に動かされる。この動きは、公知の形で、電動機（図に示していない）のような任意の普通の原動手段によって発生される。この為、放射線源２８は、胴体１２の長さに沿って選択的に位置ぎめすることが出来る。源位置ぎめ装置３０は、胴体１２の内側に配置されたどの物体とも干渉せずに、所望の移動範囲に互って、放射線源２８を移動させるように構成されている。この為、こういう物体（これは天井ビン、隔壁、空気マスク、酸素用鉛管、灯、電気配線、ファスナー、洗面所及び料理室の器具等を含むことがある）は、検査を行うのに、取外す必要がない。
【００１３】
検出器位置ぎめ装置３４は、胴体１２の外面に装着された複数個の湾曲案内レール４８を含むレール装置を利用する。この装着は、レール４８に固定されて胴体１２と係合する吸込みカップのような任意の手段によって行うことが出来る。案内レール４８は胴体１２に対して円周方向の向きであり、胴体１２の長さに沿って隔たっている。各々の案内レール４８が胴体の曲率に合うような形であって、胴体１２の片側で乗客デッキ２０に隣接する点から、胴体の中高部分を通って、胴体１２の反対側で乗客デッキ２０に隣接した点まで伸びている。この為、案内レール４８は、放射線源２８から放出されたパノラマ形放射ビームの通路を追跡するように配置されている。湾曲案内レール４８は、胴体１２の関心の持たれる区域の上に、放射線検出器３２を位置ぎめするように、胴体１２上に配置される。放射線検出器３２が隣り合った案内レール４８の間に装着され、各対の隣接した案内レール４８が走査ステーションを構成する。この為、案内レール４８は、検査しようとする胴体構造の両側に位置ぎめされる。例えば、図３は、案内レール４８が夫々の枠部材１４にまたがっていることを示しており、この為枠部材に欠陥があるかどうか検査することが出来る。しかし、装置１０は、ストリンガ、重ね継手等のような胴体の他の構造を検査する為にも使うことが出来る。案内レール４８は、単にそれに応じて位置ぎめされる。
【００１４】
レール装置に１個の放射線検出器３２を使うことが出来るが、幾つかの放射線検出器３２を同時に使えば、検査装置１０のスループットが増加する。幾つかの検出器に対する種々の配置が考えられる。例えば、図１及び２に示すように、胴体１２の各々の側に１つずつ、２つの放射線検出器３２を１つの走査ステーションの上に装着することが出来る。図３に示すように、幾つかの走査ステーションに同時に放射線検出器３２を用いることも可能である。
【００１５】
各々の放射線検出器３２に対し、検出器位置ぎめ装置３４は第２の支持体５０と、この第２の支持体５０を支持する支持はり５２とを含む。放射線検出器が、胴体１２の方を向くように、第２の支持体５０の下側に装着される。支持はり５２が、選ばれた走査ステーションを構成する１対の隣接した案内レール４８の間に摺動自在に装着されて、放射線検出器３２を胴体１２に対する所望の位置に位置ぎめする。公知の形で任意の普通の原動手段により、支持はり５２は制御装置３６の制御の下に選ばれた案内レール４８に沿って移動させられる。この為、放射線検出器３２は、胴体１２の外面の上を、乗客デッキ２０の上方で移動することが出来る。
【００１６】
図４に一番よく示されているように、第２の支持体５０（従って、放射線検出器３２も）は、支持はり５２に対して横向きすなわち長手方向に動くことが出来る。この横方向の動きが、検査の際、枠部材１４（又は胴体構造のどの部分でも検査される部分）の図をよくする。ある場合には、垂直枠部材１４の視野が、放射線源２８から放出される放射ビームの通路内にある内部の物体によって制限されることがある。この場合、放射線検出器３２を、この邪魔を避けるように、枠部材１４に対して横方向に位置を決め直し、こうして枠部材１４の高い画質を保つことが出来る。第２の支持体５０のこの横方向の動きは、公知の形で、制御装置３６の制御の下に行われる。放射線源２８も、源位置ぎめ装置３０により、長手方向に細かく位置を決め直すことが出来る。
【００１７】
放射線検出器３２は、放射線源２８から受取った放射を電気出力信号に変換することが出来る任意の手段であってよい。図５及び６について説明すると、好ましい１形式の検出器は、ディジタルＸ線検出器であり、この種の適当な多くの検出器が商業的に利用出来る。公知のように、ディジタルＸ線検出器は一般的にセル５４の配列を持ち、各々のセル５４は、発光体のようなＸ線感知材料の層５６と、Ｘ線感知材料５６の下に配置されていて、Ｘ線感知材料に入射したＸ線を表す出力信号を発生する、フォトダイオード及びトランジスタのような電子手段５８とを持っている。放射線検出器３２は線形配列（図５）又は面積配列（図６）の何れかとして構成することが出来る。何れにせよ、必ずしもそうしなくてもよいが、配列が少なくとも８吋の幅を持つことが好ましいが、これは関心のある特定の胴体構造に応じて変わることがある。線形配列は、各々の走査ステーションで、胴体１２の連続的な走査が出来る。即ち、各々の走査ステーションで、検出器位置ぎめ装置３４が放射線検出器３２を胴体１２の上に連続的に移動させ、相次ぐ線のデータが制御装置３６に伝送される。この後、制御装置３６が、一度に１本の線ずつ、画像を構成する。こうすると、検出器位置ぎめ装置３４を機械的に繰り返して始動させたり停止させたりすることが避けられる。
【００１８】
動作について説明すると、１つ又は更に多くの放射線検出器３２が選ばれた走査ステーションの湾曲案内レール４８の上に装着される。源位置ぎめ装置３０を作動して、放射線源２８を選ばれた走査ステーションと長手方向に整合させる。その後、放射線源２８をターンオンし、乗客デッキ２０より上方の胴体１２の隣接領域が放射線で照射されるようにする。放射線源２８が放射を放出している間、検出器位置ぎめ装置３４を作動して、放射線検出器３４（１つ又は複数）を胴体１２の外面の上を移動させる。１つの放射線検出器を用いる場合、それが案内レール４８の距離全体を移動し、胴体１２の片側を登り、中高部を超えて、反対側を下りる。走査ステーションで２つの放射線検出器３２を用いる場合、夫々が胴体１２の両側を登り、中高部で出会う。放射線源２８から放出された放射が胴体１２を通過し、各々の放射線検出器３２に入射する。放射が電気信号に変換され、この信号が制御装置３６に供給される。制御装置３６がこれらの信号を処理し、それが発生する画像が、モニタ４０に表示される。オペレータが欠陥があるかどうか、画像を検査する。
【００１９】
第１の走査ステーションで一旦胴体１２の検査が完了すると、放射線検出器３２を次の走査ステーションへ移動させ、源位置ぎめ装置３０が放射線源２８を再び長手方向に整合するように移動させる。この走査ステーションに於ける検査が、放射線源２８がターンオンになっている間、放射線検出器３２を胴体の外面の上に移動させることによって、同じように実行される。胴体１２全体が検査されるまで、各々の走査ステーションに対して、この過程が繰り返される。前に述べたように、幾つかの走査ステーションで放射線検出器３２を同時に用いて、胴体１２の全体を検査するのに必要な全体的な時間を短縮することが出来る。この方式には、胴体１２内に同じ数の放射線源２８を配置することを必要とする。好ましい実施例は、胴体１２の両端で検査を開始して、中心に向かって移動することである。
【００２０】
上の説明では、放射線源２８が胴体１２の内側に配置され、放射線検出器３２（１つ又は複数）が胴体１２の外側に配置される。この配置は、放射線検出器３２を検査される胴体構造にかなり接近して配置することが出来、こうして倍率効果を最小限に抑えることが出来るので、画像の解像度にとって一般的に最もよい。画像の倍率が大きすぎると、画像の解像度が劣化することがある。他方、画像を検査するには、ある程度の倍率が助けになり、その為望ましい。商業的に入手し得るあるＸ線管は組込みの倍率能力を持っている。装置１０は、放射線源２８と放射線検出器３２の間に配置された別個の倍率素子を持っていてもよい。更に、装置１０は、その代りに、放射線源２８が胴体１２の外側、そして放射線検出器３２がその内側に配置されるような形にしてもよい。放射線検出器を胴体１２の内側に配置することは、一般的に放射線検出器を検査される胴体構造から遠ざけることになる。この配置で起こり得る過大な倍率を補償する為に、マイクロフォーカス管を使うことが出来る。
【００２１】
図７には、別の検出器位置ぎめ装置１３４が示されている。この別の検出器位置ぎめ装置１３４は、放射線源と統制を取って、相次ぐ走査ステーションへ移動する遠隔長手方向位置ぎめ能力を持つレール・トロリー装置を利用する。装置１３４が、胴体１２の中高部の上に車輪１６０で装着された２つの湾曲案内レール１４８を持っている。案内レール１４８は、胴体１２に対して円周方向の向きであり、長手方向には隔たっている。更に検出器位置ぎめ装置１３４が第２の支持体１５０と、第２の支持体１５０を支持する支持はり１５２とを持っている。支持はり１５２は案内レール１４８の間を摺動するように装着されている。放射線検出器３２が、胴体１２の方を向くように、第２の支持体１５０の下側に装着される。公知の形で、任意の普通の原動手段により、支持はり１５２は制御装置３６の制御の下に、案内レール１４８に沿って移動させる。これによって、放射線検出器３２が胴体１２の外面の上を円周方向に移動する。第１の実施例の場合と同じく、第２の支持体１５０（及び放射線検出器３２も）、支持はり１５２に対して局部的に横向き又は長手方向に動くことが出来る。この横方向の動きにより、検査の際、枠部材１４（又はどれであっても、検査される胴体構造）の図がよくなる。
【００２２】
電動機（図に示していない）のような原動手段を設けて、公知の形で、制御装置１３６の制御の下に車輪１６０を駆動し、こうして湾曲案内レール１４８を胴体１２に沿って長手方向に移動させる。従って、放射線検出器３２は、放射線源が客室の内側に配置されているとき、選ばれた走査ステーションに位置ぎめすることが出来る。放射線検出器３２が放射線源２８と長手方向に正確に整合することは必要ではない。これは、放射線源から放出される放射ビームの幅が、一般的には、枠部材１４の両側をカバーするからである。更に、放射線検出器の位置は、円周方向の走査の前に、支持はり１５２に対して第２の支持体１５０を移動させることによって、調節することが出来る。
【００２３】
以上、航空機の胴体の高速ディジタル検査を行う放射線写真検査装置１０を説明した。装置１０は、内部ビン、パネル、絶縁物、灯及び配線を取外さずに検査が出来、こうして従来の検査のやり方に比べて、大幅に時間及びコストを節約する。装置１０は、他の非破壊試験（ＮＤＴ）センサを乗せることも出来、放射線写真検査と同時に他のＮＤＴモードを実施して、更に生産性を高めることが出来る。例えば、超音波プローブを１つの位置ぎめ装置の装着して、結合部材の腐食及びひヾ割れがあるかどうか、重ね継手及びストリンガを長手方向に検査することが出来る。
【００２４】
この発明の特定の実施例を説明したが、特許請求の範囲に定められたこの発明の範囲を逸脱せずに、この実施例に種々の変更を加えることが出来ることは当業者に明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】航空機の胴体を検査する放射線写真検査装置の略図。
【図２】図１の放射線写真検査装置の一部分の断面端面図。
【図３】図１の検査装置を備えた航空機の斜視図であり、内部の胴体構造を示す為に、胴体の一部分を部分的に破断してある。
【図４】図１の検査装置の放射線検出器集成体の拡大図。
【図５】放射線検出器の線形配列の実施例の斜視図。
【図６】放射線検出器の面積配列の実施例の斜視図。
【図７】別の検出器位置ぎめ装置を持つ検査装置を備えた航空機の斜視図。
【符号の説明】
１２：航空機の胴体
２８：放射線源
３０：第１の位置ぎめ手段
３２：放射線検出器
３４：第２の位置ぎめ手段
【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７】
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