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)

Sistema de magnificación variable para inspección radiográfica y tomográfica en el campo de los ensayos no destructivos.

Sector de la técnica

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.

Estado de la técnica

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".

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.

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.

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.

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.

Descripción de la invención

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.

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.

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.

Los datos de parámetros de la adquisición comprenden los siguientes tipos de información:

a. Información concerniente al número de proyecciones en la adquisición de un corte topográfico.

b. Información concerniente al número de elementos detectores utilizados para detectar señal.

c. Información concerniente al ancho de un corte tomográfico, que equivale al tamaño en vertical de la unidad de imagen, (píxel).

d. Información concerniente a la energía utilizada de la fuente de radiación, controlada por la fuente de alto voltaje.

Los datos de la geometría de la adquisición comprenden los siguientes tipos de información:

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.

b. Información concerniente al tamaño de la unidad de imagen, es decir, de un píxel, tanto para imagen radiográfica como un corte tomográfico.

c. Información concerniente al número de proyecciones en la adquisición de un corte tomográfico.

d. Información concerniente al número de elementos detectores utilizados para detectar señal.

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.

Descripción de las figuras

A continuación se describen ejemplos y posibles características adicionales de la invención mediante la referencia a las figuras que se muestran esquemáticamente:

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.

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).

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...

1. Sistema de magnificación variable para inspección no destructiva radiográfica y tomográfica en aplicaciones industriales, que consta de los siguientes elementos:

a. Una fuente de radiación ionizante: tubo de rayos X (2),

b. Un detector (3): una matriz lineal de elementos detectores de centelleo,

c. Una serie de tarjetas electrónicas (4) de adquisición de la señal del detector y una tarjeta de control de adquisición (5),

d. Una interfaz de volcado (6) de los datos digitales a un ordenador (17),

e. Dos bancadas de movimiento vertical lineal (7, 8) con dos soportes para la fuente y el detector,

f. Una bancada rotatoria (9) con un plato de soporte (10) para objetos,

g. Una bancada lineal horizontal (11) entre la fuente de radiación y el detector,

h. Un módulo de control PID (Proporcional Integral Derivativo) (12), caracterizado porque: