JP2009216679A - Ｘ線透視検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】透視観察作業の後でも、内部欠陥等の被検査物中での３次元位置情報等を容易に把握することを可能とし、検査後の検証作業等の容易化を達成することのできるＸ線透視検査装置を提供する。
【解決手段】Ｘ線発生装置１とＸ線検出器２の間に設けられた試料ステージ７に配置された被検査物Ｗを撮影する光学カメラ１０と、その光学カメラによる被検査物Ｗの外観像を用いて、被検査物ＷのＸ線透視像と併せてその刻々の透視観察位置および方向を表示器２５に表示する観察位置・方向表示手段を備え、表示器２５に表示されている被検査物ＷのＸ線透視像を経時的に連続もしくは断続して記録し、かつ、その刻々のＸ線透視像に対応して表示される観察位置・方向表示手段による表示内容を併せて記録する記録手段２９を設け、その記録内容を再生することで、透視観察時と同等の表示を随意に再現可能とし、被検査物Ｗ中の欠陥等の位置や構造等を立体的に把握する。
【選択図】図１

Description

本発明はＸ線を用いて各種工業製品等の被検査物を透視検査する産業用のＸ線透視検査装置に関し、特に、アルミダイカスト等の立体的な物品の内部欠陥等の検査を行うのに適したＸ線透視検査装置に関する。

被検査物にＸ線を照射し、その透過Ｘ線を用いて被検査物のＸ線透視像を構築して表示する産業用のＸ線透視検査装置においては、一般に、Ｘ線発生装置とＸ線検出器を対向配置し、その間に被検査物を配置するための試料ステージを設けた構造を採る。この種のＸ線透視検査装置においては、通常、試料ステージに回転テーブルやＸＹテーブル等を組み合わせて配置し、これらの回転テーブルやＸＹテーブルをオペレータの操作によって駆動することにより、被検査物をＸ線発生装置とＸ線検出器の間で回転あるいは移動させ、これによって被検査物の透視観察方向並びに透視観察位置を随意に変更できるように構成される。

この種のＸ線透視検査装置においては、通常、透視像が表示されている状態で指令を与えることにより、その透視像を静止画像として記憶する機能を有し、例えば欠陥が見出された透視像を記憶しておくことで、検査後に検証を行えるようにされている。

ここで、このようなＸ線透視検査装置においては、被検査物を高い倍率で透視して内部欠陥の有無等を検査する使用方法が多用されており、このような場合、透視視野は被検査物の一部となり、その透視像が被検査物上のどの部位を透視したものかがオペレータにとって判りにくい場合がある。また、透視観察方向についても、得られている透視像がどの方向から透視したものであるかが判りにくい場合がある。

このような問題を解決するために、従来、この種のＸ線透視検査装置にＣＣＤカメラ等の光学カメラを設け、透視検査に先立って試料ステージに配置された被検査物を光学カメラで撮影し、その外観像をＸ線透視像と併せて表示し、その外観像を用いて刻々の透視観察位置と方向を表示するようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。具体的には、被検査物を回転テーブル上に搭載して回転させ、その側方に置かれた光学カメラにより複数の方向から被検査物を撮影し、その各方向からの外観像を記憶しておき、透視検査時に回転テーブルを回転させて透視観察方向を変化させるごとに、その透視方向と同等の方向からの外観像を表示するとともに、その外観像上に透視観察位置（透視視野中心）を表すマークを重畳表示することにより、刻々の透視観察位置および方向をオペレータに報せるように構成することで、オペレータが透視観察位置と方向を直感的に把握できるようにしている。
特開２００６−９０７９２号公報

ところで、Ｘ線透視による物品の内部観察においては、物品を透過したＸ線には、その進行方向に存在する全ての部位の情報が含まれるため、例えばアルミダイカストなどの立体的な物品の内部を透視観察することにより、物品内部のボイドやクラックの有無、あるいは異物等の有無等、欠陥の検査を行う場合、透視観察中に観察位置や観察方向を固定した状態でのＸ線透視像上にボイド等の欠陥が認められても、その静止したＸ線透視像からは、当該欠陥のＸ線透視方向への位置情報（深さ情報）を得ることはできない。このような検査においては、オペレータの操作により回転テーブル等を適宜に駆動して透視観察方向を変化させながら、そのライブ透視画像上での欠陥の位置の推移を見ることにより、前記した透視観察位置および方向の表示と併せて、被検査物内での欠陥等の位置や形状・構造などの３次元情報を把握することができる。

しかしながら、前記したように任意の時点での透視像を静止画像として記憶する機能を備えた装置を用い、ボイド等の欠陥が認められたＸ線透視像を記憶しても、後刻にその静止画像により欠陥を検証しようにも、その１枚の２次元のＸ線透視像上のボイド等の透視方向への位置を知ることができない。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、ライブでの透視観察後にも、ボイド等の欠陥の深さ情報を容易に把握することのできるＸ線透視検査装置の提供をその課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明のＸ線透視検査装置は、互いに対向配置されたＸ線発生装置とＸ線検出器の間に、被検査物を配置する試料ステージが配置され、その試料ステージに配置された被検査物を透過したＸ線の検出結果に基づく透視像を表示器に表示するとともに、上記Ｘ線発生装置とＸ線検出器の対と、上記試料ステージとの相対位置を変化させることにより被検査物の透視観察位置および方向を変化させる移動機構を備えたＸ線検査装置において、上記試料ステージに配置された被検査物を撮影する光学カメラと、その光学カメラによる被検査物の外観像を表示し、かつ、その外観像を用いて被検査物の透視観察位置および方向を表示する観察位置・方向表示手段を備えるとともに、上記表示器に表示される被検査物の透視像を経時的に連続もしくは断続して記憶し、かつ、その刻々の透視像に対応して表示される上記観察位置・方向表示手段による表示内容とを併せて記録する記録手段を備えていることによって特徴づけられる（請求項１）。

ここで、本発明においては、上記記録手段に記憶されている刻々の透視像とそれに対応して記憶されている上記外観像を用いた透視観察位置および方向の表示を再生する再生手段を備えている構成（請求項２）を好適に採用することができる。

そして、本発明においては、上記移動機構の具体的構成として、当該移動機構が、上記試料ステージに配置された被検査物を、上記Ｘ線発生装置とＸ線検出器とを結ぶ線に交差する軸の回りに回転させる回転テーブルを含み、その回転テーブルの駆動により透視観察方向を変化させるよう構成されているとともに、その回転テーブルを透視に先立って駆動して上記光学カメラによりあらかじめ複数方向から連続的もしくは断続的に撮影した被検査物の外観像を記憶する外観像記憶手段を備え、上記観察位置・方向表示手段は、Ｘ線による被検査物の透視時に、上記回転テーブルの回転による透視観察方向の変化に対応して、上記外観像記憶手段に記憶されている外観像のなかから、刻々の透視観察方向に一致もしくは最も近い方向から撮影した外観像を表示する構成（請求項３）を採用することができる。

本発明は、実際の透視観察時におけるオペレータによる透視観察方向や透視観察位置の変化に伴う被検査物の透視像の経時的変化を、連続的もしくは断続的に記録すると同時に、観察位置および観察方向の表示も同期して記録することにより、課題を解決しようとするものである。

すなわち、実際の透視観察時に表示器に表示される被検査物の透視像を、経時的に連続もしくは断続的に記録することにより、その記録の再生時には、実際の透視観察時においてオペレータの操作により適宜に透視観察方向等を変化させたときの透視像の変化が再現される。このような透視像の経時的な変化を見るだけでも、被検査物内での欠陥等の立体的な位置や形状情報を把握することができるが、本発明においては、それに加えて実際の透視観察時における刻々の透視観察位置および方向の表示が併せて記録されるため、再生時にはその透視観察位置と方向の表示が同期して表示されることになり、被検査物内での欠陥等の場所や構造等をイメージすることが容易となる。

このような透視像および透視観察位置および方向の表示の記録は、記録媒体を介して、あるいは回線を通じて、任意の位置に置かれたパーソナルコンピュータで再生することができるが、請求項２に係る発明のように、Ｘ線透視検査装置自体に再生機能を持たせるように構成してもよい。

請求項３に係る発明は、透視観察方向等を変化させるための移動機構と、透視観察位置および方向を表示する透視観察位置・方向表示手段を具体化したものであり、Ｘ線発生装置とＸ線検出器の間に、これらを結ぶ線に交差する軸の回りに被検査物を回転させる回転テーブルを設け、この回転テーブルの回転により透視観察方向を変化させ得るように構成するとともに、実際の透視観察に先立って回転テーブルを駆動して被検査物を回転させ、光学カメラにより複数の方向から断続的に、あるいは連続的に被検査物を撮影して記憶しておき、実際の透視観察時にはオペレータの操作による回転テーブルの回転に対応して、従って透視観察方向の変化に対応して、同じ方向から撮影した外観像、あるいは最も近い方向から撮影した外観像を表示することによって、透視観察方向の表示とする。この構成によると、再生時に透視像上の欠陥等の被検査物全体中での立体的な位置等を把握しやすいという利点がある。

本発明によれば、実際の透視観察時に表示器に表示された被検査物の透視像が、その刻々の透視観察位置および方向の表示とともに経時的に連続もしくは断続して記録されるので、その記録の再生により、被検査物内のボイド等の欠陥の位置や構造などを容易に把握することができ、検査結果の検証や確認作業の精度を大幅に向上させることができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態の構成図で、装置構造を表す斜視図とシステム構成を表すブロック図とを併記して示す図である。

Ｘ線発生装置１とＸ線検出器２は互いに対向した状態で共通の支持アーム３に支持されている。支持アーム３はコラム４に対して傾動機構５およびＺステージ６を介して支承されており、傾動機構５の駆動により、Ｘ線発生装置１とＸ線検出器２は対向状態を維持しつつ水平軸の回りに傾動（旋回）するとともに、Ｚステージ６の駆動によって、Ｘ線発生装置１とＸ線検出器２の対は同じく対向状態を維持しつつ、傾動機構５とともに鉛直方向（ｚ軸方向）に移動する。

Ｘ線発生装置１はコーンビーム状のＸ線を発生し、Ｘ線検出器２は例えばＦＰＤ（フラットパネルディテクタ）等の２次元Ｘ線検出器である。

コラム４に隣接して試料ステージ７が配置されている。試料ステージ７は被検査物Ｗを搭載して鉛直の回転軸の回りに回転する回転テーブル８と、その回転テーブル８を水平面上で互いに直交する２軸方向（ｘ，ｙ軸方向）に移動させるＸＹテーブル９を主体として構成されている。被検査物ＷのＸ線透視を行うに当たっては、回転テーブル８上の規程位置に被検査物Ｗを搭載した状態でＸ線発生装置１からのＸ線を照射する。被検査物Ｗ上での透視観察位置の変更は、Ｚステージ６を駆動してＸ線発生装置１とＸ線検出器２の対をｚ軸方向に移動させ、ＸＹテーブル９をｙ軸方向に移動させることによって行うことができる。また、透視観察方向の変更は、回転テーブル８を回転させることによって行うことができ、傾動機構５を駆動して支持アーム３を旋回させることによっても行うことができる。

試料ステージ７を挟んでコラム４と対向する位置に、ＣＣＤカメラ１０が装置フレーム（図示せず）に固定された状態で配置されている。このＣＣＤカメラ１０は、回転テーブル８上の被検査物Ｗを撮影するためのものであり、被検査物Ｗの透視観察に先立って、回転テーブル８を３６０°にわたって回転させ、一定の回転角度ごとに断続的に被検査物Ｗを撮影する。このようにして得られた被検査物Ｗの複数方向からの外観像は、キャプチャーボード等の画像データ取り込み回路２１を介して制御部２２を経由して外観像記憶部２３に記憶される。

また、前記したＸ線検出器２の出力は、同じく画像データ取り込み回路２４を介して取り込まれ、制御部２２を通じて表示器２５にライブ画像として表示される。

制御部２２は、前記したＸ線発生装置１の管電流や管電圧をコントロールするＸ線コントローラ２６を制御下に置いているとともに、ＣＣＤカメラ１０も駆動制御する。また、この制御部２２には、ジョイスティックやマウス、キーボード当からなる操作部２７が接続されており、この操作部２７の操作により、軸制御部２８を介して前記した傾動機構５、Ｚステージ６、回転テーブル８およびＸＹテーブル９に対して駆動制御信号を供給し、これらを随意に駆動することができる。オペレータは、被検査物Ｗの透視観察時に、この操作部２７の操作により、透視観察位置と透視方向、および透視拡大率を任意の変化させることができる。

被検査物ＷのＸ線透視像は、前記したようにライブ画像として表示器２５に表示されるが、この表示器２５には、ＣＣＤカメラ１０によりあらかじめ撮影した被検査物Ｗの外観像を用いて、刻々の透視観察位置と透視観察方向が表示される。また、この表示器２５の表示内容は、この実施の形態においては、後述するように操作部２７を操作することによって経時的に連続的に、従って動画として表示画像記憶部２９に記憶される。

なお、上記した制御部２２や外観像記憶部２３，表示画像記憶部２９等は、実際にはコンピュータとその周辺機器によって構成され、インストールされているプログラムに基づいて各種機能を実現するのであるが、図１では説明の簡素化のために、機能ごとのブロックによって表している。

さて、図２に本発明の実施の形態の表示器２５による表示態様の例を示す。表示器２５の画面には、現在の透視視野に基づくＸ線透視像の表示領域ＡＸと、ＣＣＤカメラ１０で撮影して外観像記憶部２３に記憶している複数方向からの外観像のうち、その時点における回転テーブル８の回転位置に基づく透視観察方向に最も近い方向から撮影した外観像を表示する正面外観像表示領域ＡＯ１と、その右側面図に相当する方向から撮影した右側面外観像表示領域ＡＯ２とが設定されている。具体的には、ＣＣＤカメラ１０の光軸と、Ｘ線発生装置１とＸ線検出器２とを結ぶＸ線光軸とのなす角度が、例えば９０°であったとすると、その時点における回転テーブル８の回転角度に対して、９０°だけずれた回転角度においてあらかじめ撮影した外観像を選択して、正面外観像表示領域ＡＯ１に表示する。この正面外観像表示領域ＡＯ１に表示される外観像から、オペレータは回転テーブル８の回転方向への透視観察方向、つまりｚ軸の回りでの透視観察方向を把握することができる。

また、この正面外観像表示領域ＡＯ１には、被検査物Ｗの外観像に重畳して、その時点におけるＸ線検出器２の視野中心を表すマークＭＣが表示される。このマークＭＣの位置は、ＣＣＤカメラ１０により外観像を撮影したときのＸＹテーブル９のｙ軸方向位置と、Ｚステージ６のｚ軸方向位置を基準として、その時点におけるＸＹテーブル９のｙ軸位置の変化、およびＺステージ６のｚ軸位置変化に基づいて決定することができる。このマークＭＣから、高い透視倍率のもとの被検査物Ｗの透視像を表示して、その透視像が被検査物Ｗの局部のみのものであっても、オペレータはその透視視野が被検査物Ｗの全体のどの位置を透視しているのかを把握することができる。

一方、側面外観像表示領域ＡＯ２には、被検査物Ｗの外観像に重畳して、傾動機構５の傾動角度に基づく透視観察方向を表す矢印マークＭＡが表示される。この矢印マークＭＡは傾動機構５の傾動角度から一意的に決定することができ、この矢印マークＭＡの表示により、オペレータはその時点における傾動機構５の傾動方向への透視観察方向、つまりｘ軸の回りでの透視観察方向を把握することができる。

さて、表示器２５の画面には、当該表示画面を記録、再生等を行うためのボタン群３０が表示されており、操作部２７のマウスを用いてこれらのボタンを操作することによって、該当の動作を行うように構成されている。すなわち、ボタン群３０は、記録ボタン３１、再生ボタン３２，停止ボタン３３、早送りボタン３４、巻き戻しボタン３５および繰り返しボタン３６によって構成されている。記録ボタン３１をマウスの操作でクリックすると、表示器２５に表示されている全ての画像が経時的に連続して表示画像記憶部２９に記憶される。

オペレータは、被検査物Ｗの透視観察に際しては、操作部２７の操作によって透視観察位置や透過観察方向を適宜に変化させて、例えば被検査物Ｗとしてのアルミダイカスト部品中にボイド等の欠陥の有無を検査し、ある時点の透視像上に欠陥等が見出された場合、画面に直交する方向への位置情報（Ｘ線透視方向への位置情報）を探るべく、回転テーブル８を回転させて透視観察方向を変化させ、そのときの欠陥等の画面上での位置の推移を見る。この操作に際して、例えば回転テーブル８の回転により透視観察方向を変化させたときには、正面外観像表示領域ＡＯ１および側面外観像表示領域ＡＯ２の表示は、図２の状態から図３（Ａ），（Ｂ）に例示するように変化し、透視観察方向の変化が表示される。このような透視観察方向の変化の表示と、透視像上での欠陥等の位置の推移とから、被検査物Ｗ中の位置を立体的にイメージすることができる。

さて、以上のような透過観察動作の前に、記録ボタン３１をクリックして表示画面の記録を指定すると、上記した表示器２５上の透視像表示領域ＡＸと正面外観像表示領域ＡＯ１および側面外観像表示領域ＡＯ２の表示が動画として表示画面記憶部２９に取り込まれる。

従って、透過観察動作の後、随時に再生ボタン３２を操作することにより、透過観察動作時の表示画面がそのまま再現されることになり、被検査物Ｗ内の欠陥等の位置や構造等を、透視観察時と同様に立体的に容易にイメージすることができ、検査結果の検証等に極めて有効なツールとなる。

なお、以上の実施の形態においては、透視像を動画として記憶した例を示したが、例えば一定の微小間隔ごとの静止画像の集合として記憶してもよく、この場合にも透視観察時とほぼ同等の感覚のもとに検証等を行うことができる。

また、以上の実施の形態においては、表示器２５の表示画面を記録する機能のほかに、再生機能をも持たせた例を示したが、再生機能は必ずしも必要ではなく、記録内容の再生については、記録内容を適宜の記憶媒体を用いて任意のパーソナルコンピュータで再生したり、あるいはＬＡＮケーブル等を通じて任意のパーソナルコンピュータに記録内容を転送して再生するように構成してもよい。

本発明の実施の形態の構成図で、装置構造を表す斜視図とシステム構成を表すブロック図とを併記して示す図である。 本発明の実施の形態における表示器の表示態様の例の説明図である。 本発明の実施の形態による透視観察時に、回転テーブル８を回転させたときの正面外観像表示領域ＡＯ１および側面外観像ＡＯ２の変化の例の説明図である。

符号の説明

１ Ｘ線発生装置
２ Ｘ線検出器
３ 支持アーム
４ コラム
５ 傾動機構
６ Ｚステージ
７ 試料ステージ
８ 回転テーブル
９ ＸＹテーブル
１０ ＣＣＤカメラ
２１，２４ 画像データ取り込み回路
２２ 制御部
２３ 外観像記憶部
２５ 表示器
２６ Ｘ線コントローラ
２７ 操作部
２８ 軸制御部
２９ 表示画像記憶部
３０ ボタン群
ＡＸ 透視像表示領域
ＡＯ１ 正面外観像表示領域
ＡＯ２ 側面外観像表示領域

Claims (3)

1. 互いに対向配置されたＸ線発生装置とＸ線検出器の間に、被検査物を配置する試料ステージが配置され、その試料ステージに配置された被検査物を透過したＸ線の検出結果に基づく透視像を表示器に表示するとともに、上記Ｘ線発生装置とＸ線検出器の対と、上記試料ステージとの相対位置を変化させることにより被検査物の透視観察位置および方向を変化させる移動機構を備えたＸ線検査装置において、
   上記試料ステージに配置された被検査物を撮影する光学カメラと、その光学カメラによる被検査物の外観像を表示し、かつ、その外観像を用いて被検査物の透視観察位置および方向を表示する観察位置・方向表示手段を備えるとともに、上記表示器に表示される被検査物の透視像を経時的に連続もしくは断続して記憶し、かつ、その刻々の透視像に対応して表示される上記観察位置・方向表示手段による表示内容とを併せて記録する記録手段を備えていることを特徴とするＸ線透視検査装置。
2. 上記記録手段に記憶されている刻々の透視像とそれに対応して記憶されている上記外観像を用いた透視観察位置および方向の表示を再生する再生手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載のＸ線透視検査装置。
3. 上記移動機構が、上記試料ステージに配置された被検査物を、上記Ｘ線発生装置とＸ線検出器とを結ぶ線に交差する軸の回りに回転させる回転テーブルを含み、その回転テーブルの駆動により透視観察方向を変化させるよう構成されているとともに、その回転テーブルを透視に先立って駆動して上記光学カメラにより複数方向から連続的もしくは断続的に撮影した被検査物の外観像を記憶する外観像記憶手段を備え、上記観察位置・方向表示手段は、Ｘ線による被検査物の透視時に、上記回転テーブルの回転による透視観察方向の変化に対応して、上記外観像記憶手段に記憶されている外観像のなかから、刻々の透視観察方向に一致もしくは最も近い方向から撮影した外観像を表示することを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線透視検査装置。