Title:
Verwendung von 3D-Computertomografie zur Analyse von Hohlladungssprengstoffen
Kind Code:
T5
Abstract:

Ein Verfahren umfasst das Positionieren wenigstens einer Kalibrierscheibe in einem Computertomografie(CT)-Scanner und Positionieren eines Pellets im CT-Scanner. Die wenigstens eine Kalibrierscheibe und das Pellet können beide aus einem gleichen Pulver hergestellt sein, das eine bekannte Dichte aufweist. Das Verfahren kann ferner Abtasten der wenigstens einen Kalibrierscheibe und des Pellets unter Verwendung des CT-Scanners zum Erlangen einer oder mehrerer CT-Aufnahmen des Pellets und der wenigstens einen Kalibrierscheibe und Vergleichen einer Dichte des Pellets mit der bekannten Dichte der wenigstens einen Kalibrierscheibe auf Grundlage der einen oder mehreren CT-Aufnahmen beinhalten.



Inventors:
Smith, John Norris, Tex. (Burleson, US)
Glenn, Corbin Sean, Tex. (Burleson, US)
Powell, Patrick William, Tex. (Nemo, US)
Application Number:
DE112015005392T
Publication Date:
08/24/2017
Filing Date:
05/13/2015
Assignee:
Halliburton Energy Services, Inc. (Tex., Houston, US)
International Classes:
Attorney, Agent or Firm:
Reinders, Christian, Dipl.-Phys. LL.M. Dr.rer.nat., London EC4M 7NG, GB
Claims:
1. Ein Verfahren, umfassend:
Positionieren wenigstens einer Kalibrierscheibe in einem Computertomografie(CT)-Scanner, wobei die wenigstens eine Kalibrierscheibe aus einem Pulver hergestellt ist und eine bekannte Dichte aufweist;
Positionieren eines Pellets in dem CT-Scanner, wobei das Pellet aus dem Pulver hergestellt ist;
Abtasten der wenigstens einen Kalibrierscheibe und des Pellets unter Verwendung des CT-Scanners zum Erlangen einer oder mehrerer CT-Aufnahmen des Pellets und der wenigstens einen Kalibrierscheibe; und
Vergleichen einer Dichte des Pellets mit der bekannten Dichte der wenigstens einen Kalibrierscheibe auf Grundlage der einen oder mehreren CT-Aufnahmen.

2. Das Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend:
Vergleichen der Dichte des Pellets an einer oder mehreren Stellen an oder in dem Pellet, um einen Dichtewert an der einen oder den mehreren Stellen zu erlangen.

3. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Pulver ein Sprengpulver ist und dem Positionieren des Pellets im CT-Scanner Folgendes vorausgeht:
Einbringen einer Menge des Sprengpulvers in eine Formvorrichtung;
Formen des Sprengpulvers zum Bilden des Pellets; und
Entfernen des Pellets aus der Formvorrichtung.

4. Das Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Formvorrichtung eine Form einer Hohlladung definiert, wobei das Verfahren ferner Formen des Sprengpulvers derart umfasst, dass die Form des Pellets mit der Form der Hohlladung übereinstimmt.

5. Das Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Formvorrichtung eine geteilte Matrize ist, die eine zweiteilige Struktur beinhaltet, und Entfernen des Pellets aus der Formvorrichtung Trennen der zweiteiligen Struktur zum Entfernen des Pellets umfasst.

6. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Pulver ein Sprengpulver ist und Positionieren der wenigstens einen Kalibrierscheibe im CT-Scanner Folgendes vorausgeht:
Anordnen einer bekannten Masse des Sprengpulver in einem Kalibrierscheibenwerkzeug;
Pressen der bekannten Masse des Sprengpulvers mit dem Kalibrierscheibenwerkzeug unter Druck auf ein bekanntes Volumen und dadurch Bilden der wenigstens einen Kalibrierscheibe; und
Entfernen der wenigstens einen Kalibrierscheibe aus dem Kalibrierscheibenwerkzeug.

7. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Kalibrierscheibe und das Pellet in einer CT-Halterung gehalten werden, die eine erste Scheibenhalterung, eine zweite Scheibenhalterung und eine Pellethalterung beinhaltet, wobei die CT-Halterung aus einem Material mit einer niedrigeren Dichte als die Dichten des Pellets und der wenigstens einen Kalibrierscheibe hergestellt ist, und das Verfahren ferner Folgendes umfasst:
Anordnen der wenigstens einen Kalibrierscheibe in der zweiten Scheibenhalterung;
Stapeln der ersten Scheibenhalterung auf der zweiten Scheibenhalterung und Setzen eines Bodens des Pellets in die erste Scheibenhalterung;
Absenken der Pellethalterung um das Pellet; und
Positionieren der CT-Halterung im CT-Scanner.

8. Das Verfahren nach Anspruch 7, wobei die eine oder die mehreren CT-Aufnahmen die CT-Halterung beinhalten und das Verfahren ferner Ausschließen der CT-Halterung aus der einen oder den mehreren CT-Aufnahmen beim Berechnen der Dichte der wenigstens einen Kalibrierscheibe umfasst.

9. Das Verfahren nach Anspruch 7, wobei die wenigstens eine Kalibrierscheibe, das Pellet, die erste Scheibenhalterung, die zweite Scheibenhalterung und die Pellethalterung jeweils einen ersten Satz von daran angeordneten Ausrichtungsmarkierungen aufweisen und die erste Scheibenhalterung, die zweite Scheibenhalterung und die Pellethalterung jeweils einen zweiten Satz von daran angeordneten Ausrichtungsmarkierungen aufweisen, wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst:
Ausrichten des ersten Satzes von Ausrichtungsmarkierungen aneinander und des zweiten Satzes von Ausrichtungsmarkierungen aneinander beim Montieren der CT-Halterung.

10. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Pulver ein Sprengpulver ist und die wenigstens eine Kalibrierscheibe eine erste Kalibrierscheibe und eine zweite Kalibrierscheibe beinhaltet, die jeweils aus Sprengpulver hergestellt sind und jeweils eine bekannte Dichte aufweisen, wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst:
Positionieren der ersten und der zweiten Kalibrierscheibe im CT-Scanner;
Abtasten der ersten und der zweiten Kalibrierscheibe und des Pellets unter Verwendung des CT-Scanners zum Erlangen der einen oder der mehreren CT-Aufnahmen des Pellets und der ersten und der zweiten Kalibrierscheibe; und
Vergleichen der Dichte des Pellets mit den bekannten Dichten der ersten und der zweiten Kalibrierscheibe auf Grundlage der einen oder mehreren CT-Aufnahmen.

11. Das Verfahren nach Anspruch 10, wobei die jeweilige bekannte Dichte der ersten und der zweiten Kalibrierscheibe unterschiedlich ist.

12. Das Verfahren zum Untersuchen eines Untersuchungsobjekts, umfassend:
Positionieren wenigstens eines Referenzobjekts mit einer bekannten physikalischen Eigenschaft in einem Computertomografie(CT)-Scanner;
Positionieren des Untersuchungsobjekts in dem CT-Scanner, wobei das wenigstens eine Referenzobjekt und das Untersuchungsobjekt aus einem ähnlichen Material hergestellt sind;
Abtasten des wenigstens einen Referenzobjekts und des Untersuchungsobjekts mit dem CT-Scanner, um wenigstens eine CT-Aufnahme zu erlangen; und
Vergleichen einer physikalischen Eigenschaft des Untersuchungsobjekts mit der bekannten physikalischen Eigenschaft des Referenzobjekts auf Grundlage der wenigstens einen CT-Aufnahme.

13. Das Verfahren nach Anspruch 12, wobei die physikalischen Eigenschaften des Untersuchungsobjekts und des wenigstens einen Referenzobjekts jeweilige Dichten des Untersuchungsobjekts und des wenigstens einen Referenzobjekts sind und das Verfahren ferner Folgendes umfasst:
Vergleichen der Dichte des Untersuchungsobjekts mit der bekannten Dichte des wenigstens einen Referenzobjekts unter Verwendung der wenigstens einen CT-Aufnahme; und
Berechnen der Dichte des Untersuchungsobjekts auf Grundlage des Vergleichs.

14. Das Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend:
Formen des Untersuchungsobjekts aus einem Material, um eine erste gewünschte Form zu bilden;
Anordnen des geformten Untersuchungsobjekts in einer CT-Halterung; und
Positionieren der CT-Halterung mit dem geformten Untersuchungsobjekt im CT-Scanner.

15. Das Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend:
Formen einer bekannten Masse eines Materials, das das wenigstens eine Referenzobjekt umfasst, zu einer zweiten gewünschten Form eines bekannten Volumens und dadurch Bilden des wenigstens einen Referenzobjekts, wobei das wenigstens eine Referenzobjekt die bekannte Dichte aufweist; und
Anordnen des in der zweiten gewünschten Form geformten wenigstens einen Referenzobjekts in der CT-Halterung.

16. Das Verfahren nach Anspruch 14, wobei die wenigstens eine CT-Aufnahme die CT-Halterung beinhaltet und das Verfahren ferner Ausschließen der CT-Halterung aus der wenigstens einen CT-Aufnahme beim Berechnen der Dichte des Untersuchungsobjekts umfasst.

17. Ein Computerprogrammprodukt, umfassend ein nicht-transitorisches computerlesbares Medium, auf dem computerlesbarer Computerprogrammcode gespeichert ist, der bei Ausführung durch einen Computer den Computer dazu konfiguriert:
wenigstens eine Kalibrierscheibe und ein Pellet unter Verwendung eines CT-Scanners abzutasten, um eine oder mehrere CT-Aufnahmen des Pellets und der wenigstens einen Kalibrierscheibe zu erlangen; und
auf Grundlage der einen oder mehreren CT-Aufnahmen eine Dichte des Pellets an einer oder mehreren Stellen des Pellets mit einer bekannten Dichte der wenigstens einen Kalibrierscheibe zu vergleichen, wodurch ein Dichtewert an der einen oder den mehreren Stellen berechnet wird.

18. Das Computerprogrammprodukt nach Anspruch 17, wobei die wenigstens eine Kalibrierscheibe überall eine gleichförmige Dichte aufweist.

19. Das Computerprogrammprodukt nach Anspruch 17, wobei die wenigstens eine Kalibrierscheibe und das Pellet in einer CT-Halterung gehalten werden, die aus einem Material mit einer Dichte hergestellt ist, die niedriger als die Dichten des Pellets und der wenigstens einen Kalibrierscheibe ist, wobei das Computerprogrammprodukt den Computer ferner dazu konfiguriert:
die CT-Halterung beim Berechnen des Dichtewerts an der einen oder den mehreren Stellen aus der einen oder den mehreren CT-Aufnahme auszuschließen.

20. Das Computerprogrammprodukt nach Anspruch 17, wobei der Computer ferner dazu konfiguriert ist:
gleichzeitig wenigstens zwei Kalibrierscheiben und das Pellet unter Verwendung des CT-Scanners abzutasten, um eine oder mehrere CT-Aufnahmen des Pellets und der wenigstens zwei Kalibrierscheiben zu erlangen; und
die Dichte des Pellets an einer oder mehreren Stellen mit einer bekannten Dichte jeder der wenigstens zwei Kalibrierscheiben unter Verwendung der einen oder der mehreren CT-Aufnahmen zu vergleichen, wobei der Vergleich den Dichtewert an der einen oder den mehreren Stellen bereitstellt.

Description:
QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität gemäß 35 U. S. C. § 119 der vorläufigen Anmeldung Nr. 62/107,105, eingereicht am 23. Januar 2015 beim United States Patent und Trademark Office (USPTO), die hiermit in ihrer Gesamtheit in den vorliegenden Gegenstand mit einbezogen wird.

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK

Nach dem Durchbohren der verschiedenen Abschnitte eines unterirdischen Bohrlochs, das eine Formation durchquert, werden in der Regel einzelne Längenstücke von Metallverrohrung mit relativ großem Durchmesser aneinander befestigt, um einen Futterrohrstrang zu bilden, der in dem Bohrloch positioniert wird. Dieser Futterrohrstrang erhöht die Beständigkeit des Bohrlochs und stellt einen Weg zum Fördern von Fluiden aus den Förderintervallen an die Oberfläche bereit. Üblicherweise ist der Futterrohrstrang im Bohrloch zementiert. Um Fluide in den Futterrohrstrang zu befördern, müssen Hydrauliköffnungen oder Perforationen durch den Futterrohrstrang, den Zement und eine kurze Strecke in die Formation hergestellt werden.

In der Regel werden diese Perforationen durch Sprengen einer Reihe von Hohlladungen erzeugt, die in dem Futterrohrstrang angeordnet und benachbart zur Formation positioniert werden. Insbesondere werden eine oder mehrere Perforationskanonen mit Hohlladungen geladen, die mittels einer Sprengschnur mit einem Zünder verbunden sind. Dann werden die Perforationskanonen in einem Werkzeugstrang am Ende eines Bohrstrangs, einer Wireline, einer Slickline, eines Wickelrohrs oder anderen Fördermittels verbunden, der in das gefütterte Bohrloch abgesenkt wird. Sobald die Perforationskanonen richtig im Bohrloch positioniert wurden, derart, dass die Hohlladungen zu der zu perforierenden Formation benachbart sind, können die Hohlladungen gesprengt werden, wodurch die gewünschten Hydrauliköffnungen erzeugt werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die folgenden Figuren sollen bestimmte Aspekte der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen und sind nicht als ausschließliche Ausführungsformen zu betrachten. Der offenbarte Gegenstand kann beträchtlichen Modifikationen, Abänderungen und Äquivalenten in Form und Funktion unterliegen, ohne vom Schutzumfang dieser Offenbarung abzuweichen.

1 ist ein Bohrlochsystem, das Hohlladungen verwenden kann, die mittels der Grundgedanken der vorliegenden Offenbarung optimiert wurden.

2 stellt eine isometrische Ansicht eines geteilten Matrizenkörpers dar, der verwendet wird, um Sprengpulver zu einem Pellet zu pressen.

3 stellt Komponententeile für ein Kalibrierscheibenwerkzeug dar.

4 stellt isometrische Ansichten einer beispielhaften Computertomografie(CT)-Halterung und ihrer unterschiedlichen Komponenten dar.

5A, 5B, und 5C stellen einen beispielhaften Ladeprozess für die CT-Halterung aus 4 dar.

6A, 6B, und 6C stellen einen beispielhaften Prozess zum Laden eines Pellets in die CT-Halterung aus 4 dar.

7 stellt eine CT-Aufnahme des Pellets aus 6 und der ersten und zweiten Kalibrierscheiben aus 5 nach einem CT-Scan dar.

8 ist ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Analysieren eines Pellets.

9 ist ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Untersuchen eines Objekts.

10 stellt ein beispielhaftes Verarbeitungssystem zum Konfigurieren und/oder Steuern eines CT-Scanners und/oder Durchführen anderer Aufgaben dar.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG

Die vorliegende Offenbarung betrifft Untertagewerkzeuge, die in der Öl- und Gasindustrie verwendet werden, und insbesondere das Verbessern des Entwicklungsprozesses und der Fertigung von Hohlladungen durch das Durchführen zerstörungsfreier Analysen an gepresstem Sprengpulver.

Gemäß hier offenbarten Ausführungsformen kann ein Pellet aus Sprengpulver, der in einer Hohlladung verwendet wird, gefertigt und zum Bestimmen von Dichteschwankungen analysiert werden. Basierend auf der Analyse können die Fertigungstechniken nachfolgender Pellets modifiziert werden, um die Dichte zu erhöhen und/oder die Dichte im Pellet gleichmäßiger zu gestalten. Man wird verstehen, dass dies zu einer Hohlladung mit besserer Leistung führen kann. Es sei angemerkt, dass Ausführungsformen vorliegend das zerstörungsfreie Analysieren von Sprengpulvern betreffen, die vorliegende Offenbarung jedoch nicht nur auf Sprengpulver beschränkt ist. Vielmehr können andere Arten pulverförmiger Substanzen analysiert werden, darunter, ohne darauf beschränkt zu sein, Keramikpulver, pharmazeutische Pulver, Pulvermetall, pulverförmige Nahrungsmittel oder dergleichen, ohne vom Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen. Obwohl ferner die untenstehenden Ausführungsformen das Analysieren von Dichteschwankungen betreffen, ist anzumerken, dass die untenstehenden Ausführungsformen auch zum Analysieren physikalischer Eigenschaften oder Charakteristiken wie Masse, Volumen, Viskosität, Porosität, Masse, Farbe, Glanz, Hohlräume, Risse und dergleichen verwendet werden können, ohne vom Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen. Auch müssen die untenstehenden Ausführungsformen nicht auf das Analysieren von Hohlladungen beschränkt sein und können zum Analysieren physikalischer Eigenschaften oder Charakteristiken von beliebigen Objekten wie etwa Fluiden, Kunststoffen, Leiterplatten oder Halbleitermaterialien, Nahrungsmitteln, Kleidung oder dergleichen verwendet werden.

Bezug nehmend auf 1 stellt diese ein Bohrlochsystem 10 dar, das Hohlladungen verwenden kann, die mittels der Grundgedanken der vorliegenden Offenbarung gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen optimiert wurden. Wie dargestellt, kann eine Halbtauchplattform 12 über einer eingetauchten Öl- und Gasformation 14 zentriert sein, die unter einem Meeresboden 16 angeordnet ist. Eine Unterwasserleitung 18 kann sich von einem Deck 20 der Plattform 12 zu einer Bohrlochmündungsinstallation 22 erstrecken, die einen oder mehrere Unterwasser-Blowout-Preventer 24 beinhalten kann. Die Plattform 12 kann einen Drehtisch 26 und einen Bohrturm 28 zum Anheben und Absenken von Rohrsträngen wie beispielsweise einem Arbeitsstrang 30 aufweisen.

Ein Bohrloch 32 kann sich durch die verschiedenen Erdstrata einschließlich der Formation 14 erstrecken. Ein Futterrohr 34 kann mittels Zement 36 im Bohrloch 32 zementiert sein. Der Arbeitsstrang 30 kann verschiedenen Werkzeuge beinhalten, wie etwa eine Vielzahl von Perforationskanonenbaugruppen 50. Wenn die Formation 14 perforiert werden soll, kann der Arbeitsstrang 30 durch das Futterrohr 34 abgesenkt werden, bis die Perforationskanonen 50 relativ zur Formation 14 positioniert wurden. Anschließend können die Hohlladungen 52, 54 in den Perforationskanonen 50 nacheinander gezündet werden, entweder von oben nach unten oder von unten nach oben in Bohrlochrichtung. Nach der Zündung bilden Auskleidungen der Hohlladungen 52, 54 Strahlen, die eine beabstandete Reihe von Perforationen erzeugen können die sich durch das Futterrohr 34, den Zement 36 und in die Formation 14 nach außen erstrecken und dadurch eine Fluidverbindung zwischen der Formation 14 und dem Bohrloch 32 ermöglichen.

Allgemein können die Hohlladungen 52, 54 komprimiertes oder gepresstes Sprengpulver umfassen. Vor dem Einsetzen in die Perforationskanonen 50 können die Hohlladungen 52, 54 in gewünschte Formen gepresst werden, die in den Perforationskanonen 50 aufgenommen und anderweitig darin positioniert werden können. Das Pressen der Hohlladungen 52, 54, kann jedoch oft zu Unregelmäßigkeiten in der Dichte der Hohlladungen 52, 54 führen, und eine unregelmäßige Dichte kann eine mangelhafte Leistung der Hohlladung 52, 54 im Einsatz bewirken.

Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann der Entwicklungsprozess von Hohlladungen durch zerstörungsfreies Analysieren des Sprengpulvers mittels Computertomografie verbessert werden. Computertomografie (CT), im medizinischen Bereich auch als CAT-Scan („Computeraxialtomografie” oder „computergestützte Tomografie”) bezeichnet, ist eine zerstörungsfreie Technik, die eine Aufnahme der Innenstruktur und Zusammensetzung eines Objekts bereitstellt, etwa einer Hohlladung der vorliegenden Offenbarung. Das besondere an der Technik liegt in der Möglichkeit, Aufnahmen zu erlangen, die axiale oder Längsquerschnitte durch das Objekt darstellen. Dies wird durch die Rekonstruktion einer Matrix aus Röntgenabschwächungskoeffizienten unter Verwendung eines speziellen Computersystems erreicht, das einen CT-Scanner steuert. Im Wesentlichen ist der CT-Scanner eine Vorrichtung, die Dichtedifferenzen in einem Materialvolumen variierender Dichte erfasst. Die resultierenden Aufnahmen und die erzeugten quantitativen Daten reflektieren Schwankungen pro Volumen (Voxel), die als Graupegel kontrastierender CT-Zahlen angezeigt werden. Allerdings stellt der CT-Scanner möglicherweise nicht den Dichtewert an einer oder mehreren Stellen im Material dar. Der CT-Scanner erstellt zweidimensionale Schnittaufnahmen, die dann zu zweidimensionalen (2D) oder dreidimensionalen (3D) Aufnahmen rekonstruiert werden können. Die erzeugten Aufnahmen stellen die innere Struktur und Zusammensetzung des Kerns des analysierten Objekts dar.

Hier offenbarte Ausführungsbeispiele können Verfahren zum Prüfen von Dichteschwankungen in einem Pellet betreffen, das aus einem Sprengpulver gebildet ist und als eine Hohlladung verwendet wird. Die Leistung einer Hohlladung kann unmittelbar von der Dichte des Pellets beeinflusst werden. Je höher insbesondere die Dichte des Pellets und gleichmäßiger die Dichte im Pellet ist, desto besser ist die Leistung der Hohlladung im Einsatz.

2 stellt eine isometrische Ansicht eines geteilten Matrizenkörpers 200 dar, der zum Pressen von Sprengpulver zu einem Pellet (nicht dargestellt) verwendet werden kann, der anschließend zur Dichtebestimmung analysiert werden kann. Wie jedoch bereits kurz oben erwähnt wurde, kann das Sprengpulver durch andere Arten von Pulver ersetzt werden, darunter, ohne darauf beschränkt zu sein, Keramikpulver, pharmazeutische Pulver, Pulvermetall, pulverförmige Nahrungsmittel oder dergleichen, für die eine ähnliche Dichteanalyse benötigt wird. Der geteilte Matrizenkörper 200 kann eine Formvorrichtung oder ein Formgerät umfassen, die bzw. das betriebsfähig ist, das Pellet in eine gewünschte Form zu pressen, die mit dem Inneren einer bestimmten Hohlladung (z. B. der Hohlladungen 52, 54 aus 1) übereinstimmt. Entsprechend kann das resultierende Pellet für eine jeweilige Art von Hohlladung repräsentativ sein, die in einem Perforationsvorgang verwendet wird, wie etwa die oben beschriebene.

Wie dargestellt, kann der geteilte Matrizenkörper 200 eine zweiteilige Struktur umfassen, die das Innere des Gehäuses einer Hohlladung nachbildet. Zum Beispiel kann der geteilte Matrizenkörper 200 Teile 202 und 204 umfassen, die mit einem oder mehreren Befestigern 206 wie etwa Muttern, Bolzen, Schrauben, Klemmen oder dergleichen lösbar miteinander verbunden oder aneinander fixiert sein können. Ähnlich dem Pressen einer jeweiligen Hohlladung zur Untertageverwendung kann das Pellet im geteilten Matrizenkörper 200 mithilfe eines Sprengstoffpresswerkzeugs gepresst werden. Daher kann der Prozess zum Erzeugen des Pellets der gleiche Prozess sein, der auch beim Pressen und Erzeugen einer Hohlladung verwendet wird. Ein Unterschied ist jedoch die Verwendung einer zweiteiligen Matrize, die es ermöglicht, dass das gepresste Pellet anschließend aus dem geteilten Matrizenkörper 200 entfernt und abgetastet wird, während eine typische Hohlladung zur anschließenden Verwendung untertage dauerhaft in ihr Gehäuse gepresst wird.

3 stellt eine isometrische Ansicht verschiedener Komponententeile für ein Kalibrierscheibenwerkzeug 300 dar. Das Kalibrierscheibenwerkzeug 300 kann zum Erzeugen von Kalibrierscheiben aus dem gleichen Sprengpulver verwendet werden, das auch zum Herstellen des Pellets in dem geteilten Matrizenkörper 200 aus 2 verwendet wird. Das Kalibrierscheibenwerkzeug 300 kann eine Formvorrichtung umfassen, die verschiedene Komponententeile, darunter ein Presswerkzeug 302, einen Matrizenkörper 304, einen Scheibenlösedorn 306, eine Matrizenkörperbasis 308, einen Bodenstopfen 310 und/oder eine Scheibenlösebasis 312. Jede dieser Komponenten kann gemeinsam befestigt sein und anderweitig zusammenwirken, um Kalibrierscheiben zu bilden, die eine bekannte Dichte oder ein Dichteprofil aufweisen. Um dies zu erreichen, kann das Kalibrierscheibenwerkzeug 300 zum Vakuumpressen einer bekannte Masse Sprengpulver auf ein bekanntes Volumen bei verschiedenen bekannten Raumgehalten konfiguriert sein. Auf diese Weise kann die Dichte jeder Kalibrierscheibe berechnet und anderweitig geprüft und anschließend als entsprechende Dichtereferenzpunkte beim Vergleich mit dem Pellet verwendet werden, das in dem geteilten Matrizenkörper 200 hergestellt wurde. Entsprechend können die resultierenden Kalibrierscheiben als eine Art von Kalibrationswerkzeug für die Pellets gekennzeichnet sein. Die Dichte der Kalibrierscheiben kann für alle Kalibrierscheiben gleichmäßig oder gleich sein. Anders ausgedrückt kann die Dichte der Kalibrierscheiben an einer beliebigen Position in/an der Kalibrierscheiben die gleiche sein.

4 stellt isometrische Ansichten von Komponententeilen einer beispielhaften CT-Halterung 400 und ihrer unterschiedlichen Komponenten gemäß einer oder mehrerer Ausführungsform dar. Die CT-Halterung 400 kann dazu konfiguriert sein, das von dem geteilten Matrizenkörper 200 aus 2 hergestellte Pellet und eine oder mehrere von dem Kalibrierscheibenwerkzeug 300 aus 3 hergestellte Kalibrierscheiben aufzunehmen. Nach dem korrekten Positionieren in der CT-Halterung 400, wie unten erörtert, können das Pellet und die Kalibrierscheiben einer Abtastung in einem üblichen CT-Scanner (nicht dargestellt) unterzogen werden.

Wie dargestellt, kann die CT-Halterung 400 eine Vielzahl von Scheibenhalterungen 402a–c und eine Pellethalterung 404 beinhalten. Jede Scheibenhalterung 402a–c kann dazu konfiguriert sein, eine entsprechende Kalibrierscheibe oder den Boden des Pellets aufzunehmen und zu tragen, und die Pellethalterung 404 kann dazu konfiguriert sein, das Pellet aufzunehmen und/oder zu tragen. Die Scheibenhalterungen 402a–c und die Pellethalterung 404 können aus einem Material mit einer Dichte hergestellt sein, die niedriger als die Dichte des Pellets und der Kalibrierscheiben ist. Auf diese Weise kann die CT-Halterung 400 von dem CT-Scanner im Verhältnis weniger deutlich als die Aufnahmen des Pellets und der Kalibrierscheiben abgebildet werden. Daher weist die Aufnahme der CT-Halterung 400 einen reduzierten Einfluss auf die Aufnahmen des Pellets und der Kalibrierscheiben auf. In wenigstens einer Ausführungsform können beispielsweise einige oder alle von den Scheibenhalterungen 402a–c und der Pellethalterung 404 aus zerspanbarem Schaum hergestellt sein, können jedoch alternativ auch aus anderen Materialien mit niedriger Dichte hergestellt sein. Jede Scheibenhalterung 402a–c kann die gleichen Abmessungen (z. B. Länge, Breite, Höhe, Durchmesser, Dicke) aufweisen, so dass jede während des Abtastprozesses denselben Grad an Streuung bereitstellen kann.

In einigen Ausführungsformen können die Scheibenhalterungen 402a–c und die Pellethalterung 404 wie dargestellt stapelbar und anderweitig in Längsrichtung angeordnet sein zum leichten Abtasten im CT-Scanner. In der dargestellten Ausführungsform können die zweite und dritte Scheibenhalterung 402b und 402c dazu konfiguriert sein, zwei entsprechende Kalibrierscheiben aufzunehmen und zu tragen, und die erste Scheibenhalterung 402a kann dazu konfiguriert sein, die Unterseite des Pellets aufzunehmen. Die Pellethalterung 404 kann dann über da Pellet abgesenkt werden, um die oberen Abschnitte des Pellets zu verkapseln und anderweitig abzudecken. Obwohl in 4 drei Scheibenhalterungen 402a–c gezeigt sind, versteht es sich, dass eine beliebige Anzahl Scheibenhalterungen und entsprechende Kalibrierscheiben in der CT-Halterung 400 verwendet werden kann, ohne vom Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen.

In der dargestellten Ausführungsform kann die CT-Halterung 400 auch einen Sockel 406 beinhalten, auf den die Scheibenhalterungen 402a–c und die Pellethalterung 404 nacheinander gestapelt werden können. Der Sockel 406 kann ebenfalls aus ähnlichem Material wie die Scheibenhalterungen 402a–c und die Pellethalterung 404 gebildet sein. Der Sockel 406 kann eine Trennung zwischen der untersten Scheibenhalterung (in diesem Fall 402c) und dem Boden oder der Basis des CT-Scanners bereitstellen, an dem die CT-Halterung 400 für den Abtastvorgang angeordnet wird. Die Trennung kann das Streuen der Röntgenstrahlen minimieren und die Qualität der CT-Aufnahme verbessern.

5A, 5B, und 5C stellen einen beispielhaften Ladeprozess für die CT-Halterung 400 gemäß einer oder mehrerer offenbarter Ausführungsformen dar. Insbesondere stellt 5A das Ladeneiner ersten Kalibrierscheibe 502a in die dritte Scheibenhalterung 402c und das Laden einer zweiten Kalibrierscheibe 502b in die zweite Scheibenhalterung 402b dar. In einigen Ausführungsformen kann jede Kalibrierscheibe 502a, 502b eine Kennzeichnung 501 aufweisen, die an einer Oberseitenfläche derselben angeordnet ist. Die Kennzeichnung 501 kann eine Markierung, wie etwa eine Zahl oder einen Buchstaben, umfassen, die die spezifische gehandhabte oder verwendete Kalibrierscheibe und die Oberseitenfläche, die Unterseitenfläche und/oder die lateralen Flächen der Kalibrierscheibe identifizieren kann.

Wie dargestellt, wird die erste Kalibrierscheibe 502a in die dritte Scheibenhalterung 402c geladen, und als Referenz liegt die Kennzeichnung 501 „10” frei. Es sei angemerkt, dass zwar die hier offenbarten Ausführungsformen sich auf die Verwendung scheibenförmiger Artikel für Kalibrationszwecke beziehen, die Form der für Kalibrationszwecke verwendeten Artikel jedoch nicht darauf beschränkt ist und dass die Form und Größe der Kalibrationsartikel gemäß den Auslegungsanforderungen ausgewählt werden kann. Beispielsweise können die Kalibrierscheiben 502a, b alternativ kugelförmig, kubisch, kuboid, zylindrisch, prismatisch, konisch, pyramidenförmig oder dergleichen sein. Die Scheibenhalterungen 402a–c und die Pellethalterung 404 können entsprechend modifiziert werden, um den entsprechenden Kalibrationsartikel aufzunehmen.

Wie in 5A, 5B und 5C dargestellt, kann eine Ausrichtungsmarkierung 506 an jeder Kalibrierscheibe 502a, b angeordnet sein, beispielsweise an oder benachbart zu einer Außenumfangskante derselben. Eine entsprechende Ausrichtungsmarkierung 508 kann an jeder Scheibenhalterung 402b, c angeordnet sein. Beim Einsetzen der Kalibrierscheiben 502a, b in die jeweiligen Scheibenhalterungen 402b, c können die Ausrichtungsmarkierungen 506 und 508 aneinander ausgerichtet werden, um eine gleichförmige Ausrichtung der Kalibrierscheiben 502a, b und der Scheibenhalterungen 402b, c zwischen den Abtastungen sicherzustellen.

Ebenso kann eine Körperausrichtungsmarkierung 510 an der Außenfläche jeder Scheibenhalterung 402b, c und des Sockels 406 angeordnet sein. Beispielsweise kann die Körperausrichtungsmarkierung 510 eine sich längs erstreckende Linie sein. Die Körperausrichtungsmarkierung 510 kann eine gleichförmige Winkelausrichtung zwischen den Scheibenhalterungen 402b, c und dem Sockel 406 beim Stapeln der Scheibenhalterungen 402b, c auf den Sockel 406 sicherstellen. Obwohl nicht dargestellt, versteht es sich, dass ähnliche Ausrichtungsmarkierungen 506, 508, und 510 an der ersten Scheibenhalterung 402a und der dritten Kalibrierscheibe 502c angeordnet sein können.

Weiterhin Bezug nehmend auf 5A–C kann der Ladeprozess das Anordnen der ersten Kalibrierscheibe 502a in der dritten Scheibenhalterung 402c und das Ausrichten der jeweiligen Ausrichtungsmarkierungen 506, 508 aneinander beinhalten. Die zweite Scheibenhalterung 402b kann dann auf die dritte Scheibenhalterung 402c gestapelt werden, und die Körperausrichtungsmarkierungen 510 auf den Außenfläche der zweiten und dritten Scheibenhalterung 402b, c können aneinander ausgerichtet werden. Die zweite Kalibrierscheibe 502b kann dann in der zweiten Scheibenhalterung 402b angeordnet und mithilfe der Ausrichtungsmarkierungen 506, 508 an dieser ausgerichtet werden. Die erste Scheibenhalterung 402a kann dann auf die zweite Scheibenhalterung 402b gestapelt werden, und die Körperausrichtungsmarkierungen 510 auf den Außenfläche der ersten und zweiten Scheibenhalterung 402a, b können aneinander ausgerichtet werden.

6A, 6B und 6C stellen einen beispielhaften Prozess zum Laden eines Pellets 602 in die CT-Halterung 400 gemäß einer oder mehrerer offenbarter Ausführungsformen dar. Wie in 6A dargestellt, kann das Pellet 602 auf der ersten Scheibenhalterung 402a angeordnet werden, die einen Hohlraum oder eine Öffnung definieren kann, der bzw. die zum Aufnehmen und Tragen des Pellets 602 ausgelegt ist. Das Pellet 602 kann auch eine Ausrichtungsmarkierung 604 beinhalten, die gewinkelt an der Körperausrichtungsmarkierung 510 an der Außenfläche der CT-Halterung 400 ausgerichtet werden kann. Zusätzlich oder alternativ kann die Ausrichtungsmarkierung 604 gewinkelt an der Ausrichtungsmarkierung 508 an der ersten Scheibenhalterung 402a ausgerichtet werden. Wie in 6B gezeigt, kann die Pellethalterung 404 über das Pellet 602 abgesenkt werden, um das Pellet 602 in der CT-Halterung 400 zu verkapseln. In einigen Ausführungsformen kann die Pellethalterung 404 eine Körperausrichtungsmarkierung 606 beinhalten, die an seiner Außenfläche positioniert ist. Die Pellethalterung 404 kann gedreht werden, bis die Körperausrichtungsmarkierung 606 an der Körperausrichtungsmarkierung 510 am Körper der CT-Halterung 400 ausgerichtet ist und anderweitig ein Teil desselben wird.

In einer Ausführungsform kann die Körperausrichtungsmarkierung 510 verwendet werden, um die CT-Halterung 400 für Abtastvorgänge präzise im CT-Scanner auszurichten. 6C stellt die korrekt montierte CT-Halterung 400 dar. Einschlägige Fachleute werden ohne Weiteres erkennen, dass die oben offenbarte Anzahl von Scheibenhalterungen und Kalibrierscheiben lediglich ein Beispiel ist und die Anzahl erhöht oder reduziert werden kann, ohne vom Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen.

Bezug nehmend auf 7 und weiterhin unter Bezugnahme auf 5A5C und 6A6C ist eine CT-Aufnahme 700 des Pellets 602 und der ersten und zweiten Kalibrierscheiben 502a, 502b nach einem CT-Scan gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen dargestellt. In einigen Ausführungsformen kann die CT-Aufnahme 700 2D sein, doch kann die CT-Aufnahme 700 in anderen Ausführungsformen auch 3D sein. Die CT-Aufnahme 700 kann analysiert werden, um Dichtedifferenzen (falls vorhanden) zwischen dem Pellet 602 und der ersten und zweiten Kalibrierscheibe 502a, 502b zu bestimmen. Da die entsprechenden Dichten der ersten und zweiten Kalibrierscheiben 502a, 502b bekannt sind, kann insbesondere unter Verwendung der Dichten der ersten und zweiten Kalibrierscheibe 502a, 502b ein Dichteprofil des Pellets 602 als Bezugspunkte bestimmt werden. Man wird verstehen, dass sich dies beim Auslegen einer zuverlässigeren Hohlladung als vorteilhaft erweisen kann.

In kann eine numerische Analyse an der CT-Aufnahme 700 durchgeführt werden, um zwischen kleineren Farbschwankungen in der Aufnahme zu unterscheiden, die nicht für das menschliche Auge wahrnehmbar sind. „Numerische Analyse” bezieht sich hier auf die Verwendung eines Zahlenbereichs zur Darstellung einer Farbskala. Wenn die Farbskala des CT-Scans potenziell beispielsweise bis zu 65.000 unterschiedliche Farben oder Graustufen aufweist, kann eine entsprechende numerische Analyse das Zuweisen eines Zahlenwerts zwischen 0 und 64.999 zu Pixeln der CT-Aufnahme beinhalten. Bei Graustufenaufnahmen kann ein niedriger Zahlenwert (z. B. 0) einem dunkelsten schwarzen Pixel entsprechen, während ein hoher Zahlenwert (z. B. 64.999) einem hellsten weißen Pixel entsprechen kann. Basierend auf den Farbdifferenzen in der CT-Aufnahme der Kalibrierscheibe und des Pellets können Dichtedifferenzen zwischen den Kalibrierscheiben und dem Pellet bestimmt werden. Dies kann wiederum die Dichte an verschiedenen Stellen im Pellet bestimmen.

8 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 800 zum Analysieren eines Pellets. Das Verfahren kann das Positionieren von wenigstens einer Kalibrierscheibe, die aus einem Sprengpulver hergestellt ist und eine bekannte Dichte aufweist, in einem Computertomografie(CT)-Scanner, wie bei 802, das Positionieren eines Pellets, das aus dem Sprengpulver hergestellt ist, im CT-Scanner, wie bei 804, das Abtasten der wenigstens einen Kalibrierscheibe und des Pellets unter Verwendung des CT-Scanners zum Erlangen einer oder mehrerer CT-Aufnahmen des Pellets und der wenigstens einen Kalibrierscheibe, wie bei 806, und das Vergleichen einer Dichte des Pellets mit der bekannten Dichte der wenigstens einen Kalibrierscheibe auf Grundlage der einen oder mehreren CT-Aufnahmen, wie bei 808, beinhalten.

9 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 900 zum Untersuchen eines Objekts. Das Verfahren kann das Positionieren wenigstens eines Referenzobjekts mit einer bekannten physikalischen Eigenschaft in einem Computertomografie(CT)-Scanner, wie bei 902, das Positionieren des Untersuchungsobjekts, das aus einem Material ähnlich dem Material des wenigstens einen Referenzobjekts hergestellt ist, in dem CT-Scanner, wie bei 904, das Abtasten des wenigstens einen Referenzobjekts und des Untersuchungsobjekts mit dem CT-Scanner, um wenigstens eine CT-Aufnahme zu erlangen, wie bei 906, und das Vergleichen einer physikalischen Eigenschaft des Untersuchungsobjekts mit der bekannten physikalischen Eigenschaft des Referenzobjekts auf Grundlage der wenigstens einen CT-Aufnahme, wie bei 908, beinhalten.

10 zeigt ein veranschaulichendes Verarbeitungssystem 1000 zum Konfigurieren und/oder Steuern eines CT-Scanners, der die CT-Aufnahmen der Kalibrierscheiben 502a, b und/oder das Pellet 602 erlangen kann, zum Analysieren der erlangten CT-Aufnahmen oder Durchführen anderer hier beschriebener Aufgaben. Diese Analysen können bestimmen, ob die Hohlladungen für hydraulisches Frakturieren verwendet werden können, ob die Pelletauslegung und -fertigung modifiziert werden sollten oder ob die Proben zurückgewiesen werden sollten. Außerdem können die Analysen das Führen einer Aufzeichnung der Pelletproduktion und Beobachten der Produktionstrends im Zeitverlauf ermöglichen.

Das System 1000 kann einen Prozessor 1010, einen Speicher 1020, eine Speichervorrichtung 1030 und eine Eingabe-/Ausgabevorrichtung 1040 beinhalten. Die einzelnen Komponenten 1010, 1020, 1030, und 1040 können beispielsweise über einen Systembus 1050 miteinander zusammengeschaltet sein. Der Prozessor 1010 kann Anweisungen zur Ausführung im System 1000 verarbeiten. In einigen Ausführungsformen ist der Prozessor 1010 ein einzelfädiger Prozessor, ein mehrfädiger Prozessor oder eine andere Art von Prozessor. Der Prozessor 1010 kann Anweisungen verarbeiten, die in dem Speicher 1020 oder auf der Speichervorrichtung 1030 gespeichert sind. Der Speicher 1020 und die Speichervorrichtung 1030 können Informationen im Computersystem 1000 speichern.

Die Eingabe-/Ausgabevorrichtung 1040 kann Eingabe-/Ausgabevorgänge für das System 1000 bereitstellen. In einigen Ausführungsformen kann die Eingabe-/Ausgabevorrichtung 1040 eine oder mehrere Netzschnittstellenvorrichtungen, z. B. eine Ethernet-Karte; eine serielle Kommunikationsvorrichtung, z. B. einen RS-232-Port; und/oder eine drahtlose Schnittstellenvorrichtung, z. B. eine 802.11-Karte, ein drahtloses 3G-Modem oder ein drahtloses 4G-Modem beinhalten. In einigen Ausführungsformen kann die Eingabe-/Ausgabevorrichtung Treibervorrichtungen beinhalten, die dazu konfiguriert sind, Eingabedaten zu empfangen und Ausgabedaten an andere Eingabe-/Ausgabevorrichtungen zu senden, z. B. Tastatur-, Drucker- und Anzeigevorrichtungen 1060. In einigen Ausführungsformen können mobile Rechenvorrichtungen, mobile Kommunikationsvorrichtungen und andere Vorrichtungen verwendet werden.

Gemäß wenigstens einigen Ausführungsformen können die offenbarten Verfahren und Systeme im Zusammenhang mit dem Abtasten und Analysieren von Material in digitalen elektronischen Schaltungen oder in Computersoftware, -firmware oder -hardware implementiert werden, darunter den in dieser Beschreibung offenbarten Strukturen und ihren strukturellen Äquivalenten, oder in Kombinationen von einem oder mehreren derselben. Zu Computersoftware können beispielsweise eine oder mehrere Module von Anweisungen gehören, die auf einem computerlesbaren Speichermedium zur Ausführung durch ein Datenverarbeitungsgerät oder zur Steuerung des Betriebs desselben codiert sein können. Zu Beispielen eines computerlesbaren Speichermediums gehören ein nicht-transitorisches Medium wie etwa Schreib-/Lesezugriffspeicher(random access memory, RAM)-Vorrichtungen, Lesezugriffspeicher(ROM)-Vorrichtungen, optische Vorrichtungen (z. B. CDs oder DVDs) und Plattenlaufwerke.

Der Begriff „Datenverarbeitungsgerät” schließt alle Arten von Geräten, Vorrichtungen und Maschinen zum Verarbeiten von Daten ein, darunter beispielsweise einen programmierbaren Prozessor, einen Computer, ein System auf einem Chip, oder mehrere, oder Kombinationen der vorstehenden. Das Gerät kann spezielle logische Schaltungen beinhalten, z. B. ein FPGA (feldprogrammierbares Gate-Array) oder einen ASIC (anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis). Das Gerät kann zusätzlich zu Hardware auch Code beinhalten, der eine Ausführungsumgebung für das betreffende Computerprogramm erzeugt, z. B. Code, der Prozessorfirmware, einen Protokoll-Stack, ein Datenbankmanagementsystem, ein Betriebssystem, eine plattformübergreifende Runtime-Umgebung, eine virtuelle Maschine oder eine Kombination von einem oder mehreren derselben bildet. Das Gerät und die Ausführungsumgebung können verschiedene unterschiedliche Rechenmodellinfrastrukturen realisieren, wie etwa Webdienste, verteilte Rechen- und Grid-Computing-Infrastrukturen.

Ein Computerprogramm (auch bekannt als ein Programm, Software, Softwareanwendungen, Script oder Code) können in einer beliebigen Form von Programmiersprache geschrieben sein, darunter kompilierte oder interpretierte Sprachen, deklarative oder prozedurale Sprachen. Ein Computerprogramm kann, kann einer Datei in einem Dateisystem entsprechen, muss dies aber nicht tun. Ein Programm kann in einem Teil einer Datei, die andere Programme oder Daten enthält (z. B. ein oder mehrere Scripts, die in einem Markup-Sprachdokument gespeichert sind), in einer einzelnen Datei, die speziell für das betreffende Programm vorgesehen ist, oder in mehreren koordinierten Dateien gespeichert sein (z. B. Dateien, die ein oder mehrere Module, Unterprogramme oder Codeabschnitte speichern). Ein Computerprogramm kann auf einem Computer oder auf mehreren Computern ausgeführt werden, die an einem Standort angeordnet oder auf mehrere Standorte verteilt und durch ein Kommunikationsnetz zusammengeschaltet sein können.

Einige der in dieser Beschreibung beschriebenen Prozesse und logischen Abläufe können durch einen oder mehrere programmierbare Prozessoren durchgeführt werden, die ein oder mehrere Computerprogramme ausführen, um Handlungen durch Verarbeitungsvorgänge an Eingabedaten und Erzeugen von Ausgaben durchzuführen. Die Prozesse und logischen Abläufe können auch als spezielle logische Schaltungen, z. B. ein FPGA (feldprogrammierbares Gate-Array) oder einen ASIC (anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis) durchgeführt werden und Geräte können auch als diese implementiert werden.

Prozessoren, die zur Ausführung eines Computerprogramms geeignet sind, beinhalten beispielsweise sowohl allgemeine als auch spezielle Mikroprozessoren und Prozessoren beliebiger Arten von Digitalcomputern. Allgemein empfängt ein Prozessor Anweisungen und Daten von einem Lesezugriffspeicher oder einem Schreib-/Lesezugriffspeicher oder beiden. Ein Computer beinhaltet einen Prozessor zum Durchführen von Handlungen gemäß Anweisungen und eine oder mehrere Speichervorrichtungen zum Speichern von Anweisungen und Daten. Ein Computer kann auch eine oder mehrere Massenspeichervorrichtungen zum Speichern von Daten, z. B. magnetische, magnetooptische Platten oder optische Platten beinhalten oder betriebsfähig zum Empfangen von Daten von diesen oder Senden von Daten an diese daran gekoppelt sein. Allerdings kann ein Computer solche Vorrichtungen auch nicht aufweisen. Vorrichtungen, die zum Speichern von Computerprogrammanweisungen und Daten geeignet sind, beinhalten alle Formen von nicht-flüchtigem Speicher, Medien und Speichervorrichtungen, darunter beispielsweise Halbleiterspeichervorrichtungen (z. B. EPROM, EEPROM, Flashspeichervorrichtungen und andere), magnetische Platten (z. B. interne Festplatten, Wechseldatenträger und andere), magnetooptische Platten und CD-ROM- und DVD-ROM-Disks. Der Prozessor und der Speicher können durch spezielle logische Schaltungen ergänzt oder in diese integriert sein.

Zum Ermöglichen der Interaktion mit einem Benutzer können Betriebsvorgänge auf einem Computer mit einer Anzeigevorrichtung (z. B. einem Monitor oder einer anderen Art von Anzeigevorrichtung) zum Anzeigen von Informationen an den Benutzer und einer Tastatur und einer Zeigevorrichtung (z. B. einer Maus, einem Trackball, einem Tablet, einem berührungsempfindlichen Bildschirm oder einer anderen Art von Zeigevorrichtung) implementiert werden, mit denen der Benutzer eine Eingabe an den Computer bereitstellen kann. Auch andere Arten von Vorrichtungen können verwendet werden, um Interaktion mit einem Benutzer zu ermöglichen; beispielsweise kann Feedback an den Benutzer eine beliebige Form von sensorischem Feedback sein, z. B. visuelles Feedback, akustisches Feedback oder taktiles Feedback; und Eingaben von dem Benutzer können in beliebiger Form empfangen werden, darunter akustische, Sprach- oder taktile Eingaben. Außerdem kann ein Computer mit einem Benutzer durch Senden von Dokumenten an und Empfangen von Dokumenten von einer Vorrichtung interagieren, die von dem Benutzer verwendet wird; beispielsweise durch Senden von Webseiten an einen Webbrowser auf einer Clientvorrichtung des Benutzers in Reaktion auf Anforderungen, die von dem Webbrowser empfangen werden.

Ein Computersystem kann eine einzelne Rechenvorrichtung oder mehrere Computer beinhalten, die in der Nähe oder allgemein entfernt voneinander arbeiten und in der Regel über ein Kommunikationsnetz. Zu Beispielen von Kommunikationsnetzen gehören ein lokales Netz („LAN”) und ein Weitverkehrsnetz („WAN”), ein Inter-Netz (z. B. das Internet), ein Netz, das eine Satellitenverbindung umfasst, und Peer-to-Peer-Netze (z. B. Ad-hoc-Peer-to-Peer-Netze). Eine Beziehung zwischen Client und Server kann sich ergeben, indem Computerprogramme auf den jeweiligen Computern ausgeführt werden und in einer Client-Server-Beziehung zueinander stehen.

Offenbarte Ausführungsformen beinhalten:

  • A. Ein Verfahren, das das Positionieren wenigstens einer Kalibrierscheibe in einem Computertomografie(CT)-Scanner, wobei die wenigstens eine Kalibrierscheibe aus einem Pulver hergestellt ist und eine bekannte Dichte aufweist, das Positionieren eines Pellets in dem CT-Scanner, wobei das Pellet aus dem Pulver hergestellt ist, das Abtasten der wenigstens einen Kalibrierscheibe und des Pellets unter Verwendung des CT-Scanners zum Erlangen einer oder mehrerer CT-Aufnahmen des Pellets und der wenigstens einen Kalibrierscheibe und das Vergleichen einer Dichte des Pellets mit der bekannten Dichte der wenigstens einen Kalibrierscheibe auf Grundlage der einen oder mehreren CT-Aufnahmen beinhaltet.
  • B. Ein Verfahren zum Untersuchen eines Untersuchungsobjekts, das das Positionieren wenigstens eines Referenzobjekts mit einer bekannten physikalischen Eigenschaft in einem Computertomografie(CT)-Scanner, Positionieren des Untersuchungsobjekts in dem CT-Scanner, wobei das wenigstens eine Referenzobjekt und das Untersuchungsobjekt aus einem ähnlichen Material hergestellt sind, Abtasten des wenigstens einen Referenzobjekts und des Untersuchungsobjekts mit dem CT-Scanner, um wenigstens eine CT-Aufnahme zu erlangen und Vergleichen einer physikalischen Eigenschaft des Untersuchungsobjekts mit der bekannten physikalischen Eigenschaft des Referenzobjekts auf Grundlage der wenigstens einen CT-Aufnahme beinhaltet.
  • C. Ein Computerprogrammprodukt mit einem nicht-transitorischen computerlesbaren Medium, auf dem computerlesbarer Computerprogrammcode gespeichert ist, der bei Ausführung durch einen Computer den Computer dazu konfiguriert, wenigstens eine Kalibrierscheibe und ein Pellet unter Verwendung eines CT-Scanners abzutasten, um eine oder mehrere CT-Aufnahmen des Pellets und der wenigstens einen Kalibrierscheibe zu erlangen, und auf Grundlage der einen oder mehreren CT-Aufnahmen eine Dichte des Pellets an einer oder mehreren Stellen des Pellets mit einer bekannten Dichte der wenigstens einen Kalibrierscheibe zu vergleichen, wodurch ein Dichtewert an der einen oder den mehreren Stellen berechnet wird.

Jede der Ausführungsformen A, B und C kann eines oder mehrere der folgenden Elemente in beliebiger Kombination aufweisen: Element 1: ferner umfassend Vergleichen der Dichte des Pellets an einer oder mehreren Stellen an oder in dem Pellet, um einen Dichtewert an der einen oder den mehreren Stellen zu erlangen.

Element 2: wobei das Pulver ein Sprengpulver ist und dem Positionieren des Pellets im CT-Scanner Einbringen einer Menge des Sprengpulvers in eine Formvorrichtung, Formen des Sprengpulvers zum Bilden des Pellets und Entfernen des Pellets aus der Formvorrichtung vorausgeht. Element 3: wobei die Formvorrichtung eine Form einer Hohlladung definiert, wobei das Verfahren ferner Formen des Sprengpulvers derart umfasst, dass die Form des Pellets mit der Form der Hohlladung übereinstimmt. Element 4: wobei die Formvorrichtung eine geteilte Matrize ist, die eine zweiteilige Struktur beinhaltet, und das Entfernen des Pellets aus der Formvorrichtung Trennen der zweiteiligen Struktur zum Entfernen des Pellets umfasst. Element 5: wobei das Pulver ein Sprengpulver ist und dem Positionieren der wenigstens einen Kalibrierscheibe im CT-Scanner Anordnen einer bekannten Masse des Sprengpulvers in einem Kalibrierscheibenwerkzeug, Pressen der bekannten Masse des Sprengpulvers mit dem Kalibrierscheibenwerkzeug unter Druck auf ein bekanntes Volumen und dadurch Bilden der wenigstens einen Kalibrierscheibe und Entfernen der wenigstens einen Kalibrierscheibe aus dem Kalibrierscheibenwerkzeug vorausgeht. Element 6: wobei die wenigstens eine Kalibrierscheibe und das Pellet in einer CT-Halterung gehalten werden, die eine erste Scheibenhalterung, eine zweite Scheibenhalterung und eine Pellethalterung beinhaltet, wobei die CT-Halterung aus einem Material mit einer niedrigeren Dichte als die Dichten des Pellets und der wenigstens einen Kalibrierscheibe hergestellt ist, und das Verfahren ferner Anordnen der wenigstens einen Kalibrierscheibe in der zweiten Scheibenhalterung, Stapeln der ersten Scheibenhalterung auf der zweiten Scheibenhalterung und Setzen eines Bodens des Pellets in die erste Scheibenhalterung, Absenken der Pellethalterung um das Pellet und Positionieren der CT-Halterung in dem CT-Scanner beinhaltet. Element 7: wobei die eine oder die mehreren CT-Aufnahmen die CT-Halterung beinhalten und das Verfahren ferner Ausschließen der CT-Halterung aus der einen oder den mehreren CT-Aufnahmen beim Berechnen der Dichte der wenigstens einen Kalibrierscheibe umfasst. Element 8: wobei die wenigstens eine Kalibrierscheibe, das Pellet, die erste Scheibenhalterung, die zweite Scheibenhalterung und die Pellethalterung jeweils einen ersten Satz von daran angeordneten Ausrichtungsmarkierungen aufweisen und die erste Scheibenhalterung, die zweite Scheibenhalterung und die Pellethalterung jeweils einen zweiten Satz von daran angeordneten Ausrichtungsmarkierungen aufweisen, wobei das Verfahren ferner Ausrichten des ersten Satzes von Ausrichtungsmarkierungen aneinander und des zweiten Satzes von Ausrichtungsmarkierungen aneinander beim Montieren der CT-Halterung umfasst. Element 9: wobei das Pulver ein Sprengpulver ist und die wenigstens eine Kalibrierscheibe eine erste Kalibrierscheibe und eine zweite Kalibrierscheibe beinhaltet, die jeweils aus Sprengpulver hergestellt sind und jeweils eine bekannte Dichte aufweisen, wobei das Verfahren ferner Positionieren der ersten und zweiten Kalibrierscheiben im CT-Scanner, Abtasten der ersten und zweiten Kalibrierscheiben und des Pellets unter Verwendung des CT-Scanners zum Erlangen der einen oder der mehreren CT-Aufnahmen des Pellets und der ersten und zweiten Kalibrierscheibe und Vergleichen der Dichte des Pellets mit den bekannten Dichten der ersten und zweiten Kalibrierscheiben auf Grundlage der einen oder mehreren CT-Aufnahmen umfasst. Element 10: wobei die jeweilige bekannte Dichte der ersten und der zweiten Kalibrierscheibe unterschiedlich ist.

Element 11: wobei die physikalischen Eigenschaften des Untersuchungsobjekts und des wenigstens einen Referenzobjekts jeweilige Dichten des Untersuchungsobjekts und des wenigstens einen Referenzobjekts sind und das Verfahren ferner Vergleichen der Dichte des Untersuchungsobjekts mit der bekannten Dichte des wenigstens einen Referenzobjekts unter Verwendung der wenigstens einen CT-Aufnahme und Berechnen der Dichte des Untersuchungsobjekts auf Grundlage des Vergleichs umfasst. Element 12: ferner umfassend Formen des Untersuchungsobjekts aus einem Material, um eine erste gewünschte Form zu bilden, Anordnen des geformten Untersuchungsobjekts in einer CT-Halterung und Positionieren der CT-Halterung mit dem geformten Untersuchungsobjekt im CT-Scanner. Element 13: ferner umfassend Formen einer bekannten Masse eines Materials, das das wenigstens eine Referenzobjekt umfasst, zu einer zweiten gewünschten Form eines bekannten Volumens und dadurch Bilden des wenigstens einen Referenzobjekts, wobei das wenigstens eine Referenzobjekt die bekannte Dichte aufweist, und Anordnen des in der zweiten gewünschte Form geformten wenigstens einen Referenzobjekts in der CT-Halterung. Element 14: wobei die wenigstens eine CT-Aufnahme die CT-Halterung beinhaltet und das Verfahren ferner Ausschließen der CT-Halterung aus der wenigstens einen CT-Aufnahme beim Berechnen der Dichte des Untersuchungsobjekts umfasst.

Element 15: wobei die wenigstens einen Kalibrierscheibe eine überall gleichförmige Dichte aufweist. Element 16: wobei die wenigstens eine Kalibrierscheibe und das Pellet in einer CT-Halterung gehalten werden, die aus einem Material mit einer Dichte hergestellt ist, die niedriger als die Dichten des Pellets und der wenigstens einen Kalibrierscheibe ist, wobei das Computerprogrammprodukt den Computer ferner dazu konfiguriert, die CT-Halterung beim Berechnen des Dichtewerts an der einen oder den mehreren Stellen aus der einen oder den mehreren CT-Aufnahme auszuschließen. Element 17: wobei der Computer ferner dazu konfiguriert ist, gleichzeitig wenigstens zwei Kalibrierscheiben und das Pellet unter Verwendung des CT-Scanners abzutasten, um eine oder mehrere CT-Aufnahmen des Pellets und der wenigstens zwei Kalibrierscheiben zu erlangen, und die Dichte des Pellets an einer oder mehreren Stellen mit einer bekannten Dichte jeder der wenigstens zwei Kalibrierscheiben unter Verwendung der einen oder der mehreren CT-Aufnahmen zu vergleichen, wobei der Vergleich den Dichtewert an der einen oder den mehreren Stellen bereitstellt.

Als nicht einschränkendes Beispiel beinhalten beispielhafte Kombinationen für A, B und C: Element 2 mit Element 3; Element 2 mit Element 4; Element 6 mit Element 7; Element 6 mit Element 8; Element 9 mit Element 10; Element 11 mit Element 12; Element 12 mit Element 13; und Element 12 mit Element 14.

Daher eignen sich die offenbarten Systeme und Verfahren gut, um die genannten sowie darin inhärenten Ziele und Vorteile zu erreichen. Die jeweiligen offenbarten Ausführungsformen sind nur veranschaulichend, und die Lehren der vorliegenden Offenbarung können in unterschiedlicher, aber äquivalenter Weise abgewandelt und ausgeübt werden, wie es für Fachleute mit dem Vorteil der vorliegenden Lehren auf der Hand liegen wird. Darüber hinaus sind hinsichtlich der Einzelheiten der hier gezeigten Konstruktion oder Auslegung keine anderen Einschränkungen als die in den nachfolgenden Ansprüchen beschriebenen vorgesehen. Es ist somit deutlich, dass die oben offenbarten jeweiligen veranschaulichenden Ausführungsformen geändert, kombiniert oder abgewandelt werden können und dass alle derartigen Variationen als in den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung fallend betrachtet werden. Die hier veranschaulichend offenbarten Systeme und Verfahren können in geeigneter Weise unter Weglassung beliebiger Elemente, die hier nicht spezifisch offenbart wurden, und/oder beliebiger hier offenbarter fakultativer Elemente ausgeübt werden. Obwohl Zusammenstellungen und Verfahren als verschiedene Komponenten oder Schritte „umfassend”, „enthaltend” oder „beinhaltend” beschrieben wurden, können die Zusammenstellungen und Verfahren auch aus den verschiedenen Komponenten und Schritte „im Wesentlichen bestehen” oder „bestehen”. Alle oben offenbarten Zahlen und Bereiche können um eine gewisse Menge variieren. Immer wenn ein numerischer Bereich mit einem unteren Grenzwert und einem oberen Grenzwert offenbart ist, ist auch jede Zahl und jeder darin enthaltene Bereich, die bzw. der in diesen Bereich fällt, ausdrücklich offenbart. Insbesondere gilt jeder hier offenbarte Wertebereich (der Form „von etwa a bis etwa b” oder äquivalent „von ungefähr a bis b” oder äquivalent „von ungefähr a–b”) als jede Zahl und jeden Bereich aufführend, die bzw. der in den breiter gefassten Wertebereich fällt. Außerdem tragen die Begriffe in den Ansprüchen ihre einfache, gewöhnliche Bedeutung, sowie nicht durch den Patentinhaber ausdrücklich und deutlich anders definiert. Die unbestimmten Artikel „ein”, „eine”, „einer”, „eines”, „einem” in den Ansprüchen sind dabei derart definiert, dass sie eins oder mehr als eins der Elemente bezeichnen, denen sie vorangestellt sind. Falls ein Widerspruch in der Verwendung eines Worts oder Begriffs in dieser Beschreibung und einem oder mehreren Patent- oder anderen Dokumenten auftritt, die durch Querverweis einbezogen wurden, sind die Definitionen in Übereinstimmung mit dieser Beschreibung anzuwenden.

Im hier verwendeten Sinne modifiziert der Ausdruck „wenigstens eins von” vor einer Reihe von Elementen mit den Begriffen „und” oder „oder” zum Trennen der Elemente die Liste insgesamt und nicht die einzelnen Teile der Liste (d. h. jedes Element). Der Ausdruck „wenigstens eins von” lässt eine Bedeutung zu, die wenigstens eins von beliebigen der Elemente und/oder wenigstens eine einer beliebigen Kombination der Elemente und/oder wenigstens eines von jedem der Elemente beinhaltet. Beispielsweise beziehen sich die Ausdrücke „wenigstens eins von A, B und C” oder „wenigstens eins von A, B oder C” jeweils nur auf A, nur auf B oder nur auf C; eine beliebige Kombination von A, B und C; und/oder wenigstens eins von jedem von A, B und C.