EN:
The PipePIX project aims to use miniaturized spectroscopic detectors for visualization and discrimination of internal defects and structural changes in materials, enhancing the precision and safety of non-destructive testing (NDT), especially in the field of nuclear energy. Semiconductor-based flexible line-imaging detectors will be optimized for insertion into spaces with limited accessibility within pipeline systems. Corresponding software development from CTU will enable parallel processing and online visualization of spectral data in real time. Performance and functionality of the system will be validated by ex-vivo experiments and pilot operational trials.
The optimized and miniaturized imaging system uses the principle of single-photon counting. The integration of these spectral imagers into industrial diagnostic and robotic platforms presents significant potential for transforming the sustainability of the energy sector. Operationally, these detectors offer revolutionary benefits for intra-pipe inspections. Their real-time, high-resolution imaging capability enables precise localization of corrosion, cracks, and hidden material flaws. This is crucial for achieving complete defect diagnosis while minimizing the risk of structural pipeline failure.
By enhancing accuracy, the PipePIX system reduces the risk of unplanned breakdowns, shortens inspection times to one-fifth, and enhances overall operational safety. Moreover, the implementation of a software-driven TDI mode streamlines the continuous large-area scanning process without the constraints of traditional detection methods, ensuring full compatibility with mechatronic positioning platforms. The project achieved an excellent 4th place in the evaluation of the 3rd THÉTA 2 public tender.
The current method of utilizing a-priori conventional radiographic films for the review and maintenance planning of pipeline systems represents a time-consuming standard in industrial diagnostics. By obtaining instant data from digital detectors, operators receive detailed structural information about the pipeline directly on-site, which fundamentally streamlines the inspection strategy. Addressing the problem of poor exposure setup and geometric inaccessibility of components is paramount in this context. To mitigate these challenges, advanced algorithms for Compton scattering suppression, parallel event clustering using GPU/CPU, and online visualization modules are employed, eliminating the need for physical film processing along with the accompanying logistics and the environmental burden of chemicals. The utilization of the spectroscopic detector in nuclear energy and related industries offers distinct advantages. Its compact size and flexible design facilitate integration into industrial manipulators, allowing for close proximity to the surface or even internal placement inside the pipeline during inspection.
This close proximity to the imaging target significantly enhances dose and material efficiency, as the received useful signal increases quadratically with decreasing distance between the defect and the detector, with the system achieving an extreme CNR sensitivity of up to 2000. Moreover, the reduced distance eliminates the impact of angular errors, which is crucial for robotic inspection systems where precise targeting of critical structures is essential for a reliable infrastructure status assessment. We are working on this unique solution with Applus and IEAP CTU.
CZ:
Projekt PipePIX se zaměřuje na využití miniaturizovaných spektroskopických detektorů pro vizualizaci a diskriminaci vnitřních vad a strukturálních změn v materiálech, čímž zvyšuje přesnost a bezpečnost nedestruktivního testování (NDT), zejména v oblasti jaderné energetiky. Flexibilní řádkové zobrazovací detektory na bázi polovodičů budou optimalizovány pro zavádění do prostor s omezenou přístupností potrubních rozvodů. Odpovídající softwarový vývoj z dílny ČVUT pak umožní paralelní zpracování a online vizualizaci spektrálních dat v reálném čase. Výkon a funkčnost systému budou validovány prostřednictvím ex-vivo experimentů a pilotních provozních zkoušek.
Optimalizovaný a miniaturizovaný zobrazovací systém využívá špičkovou technologii na principu počítání jednotlivých fotonů (single-photon counting). Integrace těchto spektrálních imagery do průmyslových diagnostických a robotických platforem představuje významný potenciál pro transformaci udržitelnosti energetického sektoru. Z provozního hlediska nabízejí tyto detektory revoluční přínos pro intra-potrubní inspekce. Jejich schopnost zobrazování ve vysokém rozlišení a v reálném čase umožňuje přesnou lokalizaci koroze, trhlin a skrytých vad materiálu. To je naprosto klíčové pro dosažení kompletní diagnostiky defektů při současném minimalizování rizika strukturálního selhání potrubí. Zvýšením přesnosti systém PipePIX snižuje riziko neplánovaných havárií, zkracuje čas inspekcí až na pětinu a zvyšuje celkovou provozní bezpečnost. Navíc implementace softwarově řízeného TDI módu zefektivňuje proces kontinuálního skenování velkých ploch bez omezení tradičních detekčních metod a zajišťuje plnou kompatibilitu s mechatronickými polohovacími platformami. Projekt se v hodnocení 3. veřejné soutěže THÉTA 2 umístil na skvělém 4. místě.
Současná metoda využívání a-priori konvenčních radiografických filmů pro revize a plánování údržby potrubních systémů představuje zdlouhavý standard v oblasti průmyslové diagnostiky. Získáváním okamžitých dat z digitálních detektorů mají operátoři detailní strukturní informace o potrubí přímo na místě, což zásadně zefektivňuje inspekční strategii. Řešení problému špatného nastavení expozice a geometrické nepřístupnosti komponent je v tomto kontextu kritické. Pro zmírnění těchto výzev se využívají pokročilé algoritmy pro potlačení Comptonova rozptylu, paralelní clusterování událostí pomocí GPU/CPU a online vizualizační moduly, které eliminují potřebu vyvolávání fyzických filmů i doprovodnou logistiku a ekologickou zátěž chemikálií.
Využití spektroskopického detektoru v jaderné energetice a navazujícím průmyslu nabízí jednoznačné výhody. Jeho kompaktní rozměry a flexibilní design usnadňují integraci do průmyslových manipulátorů, což umožňuje těsnou blízkost detektoru k povrchu nebo přímo vnitřní placement v potrubí během inspekce. Tato bezprostřední blízkost k cíli výrazně zvyšuje dávkovou a materiálovou efektivitu, jelikož přijímaný užitečný signál roste kvadraticky s klesající vzdáleností mezi vadou a detektorem, přičemž systém dosahuje extrémní citlivosti CNR až 2000. Snížená vzdálenost navíc eliminuje dopad úhlových chyb, což je klíčové pro robotické inspekční systémy, kde je přesné zaměření kritických struktur nezbytné pro spolehlivé vyhodnocení stavu infrastruktury. Na tomto unikátním řešení spolupracujeme s Applus a ÚTEF ČVUT