JP2004530109A - 断層写真断面を取得し使用するため製品を操作し製品のレントゲン透視画像を処理する装置及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は製品のレントゲン透視のための任意の設備に組み込むことのできる組立体の形として製造される装置に関し、この装置は得るべき断層写真断面面に垂直な軸線（５ａ）のまわりで製品（５）を回転駆動させる手段と；軸線（５ａ）のまわりで製品（５）を回転駆動するために、製品（５）を回転駆動させる手段（１４）を制御するユニット（１５、１６）と；製品（５）が回転している間にデジタル形として製品（５）のレントゲン透視画像を自動的に取得及び記憶する手段、並びに、デジタル画像を処理し、計算アルゴリズムを使用して断層写真断面を構成する計算手段を含む画像取得及び処理ユニット（１６）とを有する。装置はシリンダヘッドの如き自動車産業の機械部品における欠陥制御又は幾何学的及び寸法的な制御を可能にする。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、製品、特に機械部品の断層写真断面を取得するため、製品を操作しレントゲン透視（radioscopy）設備において得られた製品の画像を処理する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
或る機械産業、特に自動車産業においては、新規な部品及び新規な鋳造方法が開発されており、それらは、新規なデザインとして製造され又は新規な方法により得られた部品を評価するために、非破壊的な検査手段を設けることを必要とする。詳細には、欠陥が存在するか否かを決定するための部品の材料に関する質的及び量的な検査、並びに従来の手段では接近できないような部品の区域、例えば部品内の空洞又はチャンネルにおける寸法的又は幾何学的な検査を実行することが必要である。
【０００３】
特に、シリンダヘッド、クランクケース又はステアリングコラムハウジングの如き自動車の構造に使用されるアルミニウム合金又は鋳鉄の鋳造物の場合は、新規なデザインを使用することにより又は新規な鋳造方法により得られる部品のバッチについて非破壊的な又は寸法的な検査を実行する必要がある。
【０００４】
鋳造物に関しては、部品内に存在する欠陥はＸ線透視、ガンマ線透視又は超音波検査により検出することができる。これらの検査手段は部品内の欠陥の有無に関して表示を与えるが、部品の適合性及びその材料の完全性の判断は、とりわけ質的である。
【０００５】
部品の内側部分の形状及び寸法のチェックが問題の場合は、幾何学的及び寸法的な検査は破壊的な方法で実行しなければならない。この場合、製造された部品は検査すべき構成（elements）が現れるような方法で切断され、カリパス又はマイクロメータの如き普通の寸法測定工具が使用される。
【０００６】
機械部品の断面の仮想画像（virtual images）を得るために、産業的な断層写真装置を使用することが知られる。そのような装置は、例えばＸ線を使用するレントゲン透視設備、レントゲン透視設備に関する機械部品の回転変位を行わせる手段、及び断層写真断面を得るために画像を利用する手段を含むが、これらは、高価であり、鋳造物製造環境内へ組み込むのが困難である。すべての産業的な断層写真方法は、レントゲン透視により得られる部品の画像の取得及び処理の原理に基づく。
【０００７】
レントゲン透視設備は、本質的に、機械部品を通過するのに十分なパワーを備えた例えばＸ線のような放射線源と、画像増感器の如き発光性スクリーンとを有する。部品は、放射線がこれを通過できるような方法で、放射線源とスクリーンとの間に置かれ、放射線の強度は、部品を通過するときに、放射線を通過させる材料の不透明度又は密度の関数として、減衰及び変調される。部品を通過した放射線は、スクリーン上に画像を形成し、この画像は放射線が通過した材料を表す。一般に、アナログ又はデジタルカメラがスクリーン上に形成されるレントゲン透視画像の取得を可能にする。
【０００８】
互いに平行な断面面に沿って部品の仮想の断層写真断面を得るために、部品のレントゲン透視画像の取得は、断層写真断面面に垂直な軸線のまわりで部品を回転させることにより得られる極めて多数の連続する方位に従って行われる。デジタル形式のレントゲン透視画像は、すべて同じ原理に基づくアルゴリズムを使用する計算機において処理され、この処理は部品の画像の濾波された後方投影とのラドン変換を実行する工程を含み、これに基づき、断層写真断面を得るために画像の再構成が実行される。
【０００９】
少なくとも１つの画像は、部品とレントゲン透視設備との間の相対単位回転の各々について形成され、これに続いて、シノグラム（synogram）を得るために画像の処理が行われ、この中間の画像は、次いで、断層写真断面を構成する仮想の画像を得るために再構成される。シノグラムは断層写真像を形成する断面面に対応する画像のラインを並置することにより得られる。
【００１０】
数個の断層写真像は三次元で部品の形状を再構成するような方法で断面面に垂直な方向における部品の一部の連続する断面に対応して形成することができる。本体又は物体を通る断面を得ることができるようにする走査されるレントゲン透視の方法は産業分野及び医療分野の双方において使用される。医療用途のためのスキャナーの場合は、全体のレントゲン透視装置は、断層写真断面を再構成するために利用される連続する画像を生じさせるために、患者のまわりで回転させられる。
【００１１】
産業部品の検査の場合は、部品はその位置の調整及びその回転変位のためのマニピュレータ上に実質上固定される。すべての場合において、検査のために貸し切られたビル内で恒久的に実質上固定される高価で厄介な設備を使用する必要がある。製造から来るサンプルとしての鋳造物の検査を実行したい場合は、厄介で、高価で、恒久的に設置されたこのような装置は適さない。一方、従来のレントゲン透視設備は一般に製造からの部品のサンプルにおける欠陥をチェックするために部品の生産所において利用できる。
【００１２】
このような設備は限られた性能を有し、特に、部品を通る断面面においての、部品の材料の完全性の検査を許容しない。同様に、従来のレントゲン透視方法は部品の内部についての非破壊的な寸法的及び幾何学的検査の実行を許容しない。更に一般的には、例えば部品又は任意の他の製品とすることのできる産業製品のための生産ラインにおいては、製品の断層写真断面の実行を可能にする手段は普通利用できない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
それ故、本発明の目的は、製品を通過するのに十分なパワーの放射線源と、放射線感応性の発光性スクリーンと、放射線源と発光性スクリーンとの間に介在し、製品の変位のためのマニピュレータと、スクリーン上に形成されたレントゲン透視像の取得のためのカメラとを有するレントゲン透視設備において仮想の断層写真断面を得るために、製品を操作し、製品の画像を処理する装置であって、この装置は多目的形式のものであり、比較的安価で、製品の断層写真断面を得るような方法で簡単かつ迅速な作動で任意の産業的なレントゲン透視設備と関連することができ、可能なら別の産業箇所で別のレントゲン透視設備において使用するために試験運転後に取り外すことのできる装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目的を達成するため、本発明の操作処理装置は、任意のレントゲン透視設備へ組み込むことのできる組立体の形として製造され、
スクリーン及びカメラにより形成される検出器に関する製品の回転軸線のセンタリングを正確に調整する手段を有するマニピュレータ上に固定され、得るべき断層写真の断面面に垂直な軸線のまわりでの回転として製品の変位を生じさせる手段と；
極めて正確な角度位置決めで、回転軸線のまわりでの製品の回転を可能にするために、製品の変位の制御を行うユニットと；
画像の取得及び処理を行うユニットであって、カメラ及び部品の回転変位の制御を行う手段に接続された、製品の回転変位中に製品の断層写真画像の取得及び記憶を行う自動手段と、デジタル形として断層写真画像の処理を行い、製品の回転軸線の位置の計算及びマーク付けを行うためのアルゴリズムを使用して断層写真の断面の構成を行う自動計算手段とを有するユニットと；
を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の理解を補助するために、例示として、本発明の操作処理装置、並びに自動車の部品特にシリンダヘッドの仮想の断層写真断面を得るためのその使用を、添付図面を参照して説明する。
【実施例】
【００１６】
図１Ａにおいて、従来の形式の機械部品のレントゲン透視のための設備は、Ｘ線源１と、マニピュレータ組立体２と、発光性スクリーン３と、カメラ４とを有するものとして示される。機械部品５は、部品５の位置の調整を可能にし、軸線５ａのまわりで部品５を回転させるマニピュレータ上に固定される。Ｘ線源１は機械部品５を通過するように指向された光子ビーム１ａを発生させ、機械部品はそこを通過する区域の密度に応じて放射線を多少減衰する。
【００１７】
ビーム１ａが部品５を通過した後、ビームは、例えば画像増感器により構成される発光性スクリーン３上に、カメラ４により全体的又は部分的に取得できるレントゲン透視画像を形成する。マニピュレータ２は、部品の回転を連続的又は段階的に設定する装置を有し、異なる方位での部品の連続する画像を得ることを可能にする。連続する画像６ａ、…、６ｎ−１、６ｎの各々は部品の回転例えば１回転又は半回転の過程で小さな振幅（例えば１°）の角度段階だけ変化する部品の方位角度において得ることができる。
【００１８】
例えば、部品がすべての角度（ｎ＝３６０）でレントゲン透視像を生じさせるように完全な１回転を行う場合、図１の下方部分に符号６ａ乃至６ｎで概略的に示すような３６０個の連続する画像が形成される。画像６ａ、…、６ｎ−１、６ｎの各々はデジタル化され、図１に矢印７で記号化した画像の処理を可能にするように計算機内へ導入される。
【００１９】
部品のレントゲン透視画像は垂直軸線方向５ａにおける部品のスライスに対応する。部品の軸線５ａに垂直な横断面である形成すべき部品の断層写真断面は、画像６ａ乃至６ｎ内で異なる方位にて示されるスライスの内部である高さに位置する。画像６ａ乃至６ｎは、その高さに応じて、ある数のラインを有し、その数はレントゲン透視画像の鮮明度を画定する。
【００２０】
画像のラインの１つは部品５の断面面のレントゲン透視表示に対応する。部品の回転中は、画像６ａ乃至６ｎの同じラインにより常に表される断面面の像が形成される。画像の処理７は、画像の１つの特定のライン例えばライン２８８により各々構成されるｎ個のライン例えば３６０個のラインを有するシノグラム８を得るために、画像６ａ乃至６ｎの各々上の断面面に対応するラインを取り、これらを並置する工程を有する。シノグラム８に基づき、部品の仮想の横断方向の断層写真断面である画像１０を得るために、部品の画像の再構成が行われる。
【００２１】
図１に示すような走査されるレントゲン透視設備は、図１に示す要素に加えて、矢印７により表される処理を実行するためにカメラの画像を処理し、シノグラム８に基づき部品の断層写真断面１０を再構成する手段を有する複雑な設備である。シノグラムに基づく画像の再構成は濾波された後方投影でのラドン変換、即ち、画像の要素の拡大及び仮想断面の再構成を行うために、画像の投影の変換とこれに続く画像の濾波及び逆変換を使用するアルゴリズムで実行される。
【００２２】
図１Ｂは本発明の、部品を操作し、画像を処理する装置を示し、この装置は符号１２で全体を示され、部品の断層写真断面を得るために従来の形式の産業レントゲン透視設備内へ数分で組み込むことのできるモジュールの形として製造される。装置１２は変位手段１４のターンテーブル１４ａ上に固定された、部品の回転変位のための手段１４と、ターンテーブルの回転及び部品の回転の制御のためのユニット１５と、マイクロコンピュータ１６とを有する。ターンテーブル１４ａは変位手段１４の管状ケーシング１４ｂ内に位置するモータにより回転駆動される。制御ユニット１５は電気的な設備ボックスの形として設けることができる。
【００２３】
本発明の装置１２を構成する要素を、特にその機能について、図２Ａ及び図４を参照して以下に説明する。電気的な設備ボックス１５は例えば第１のケーブル１５ａにより変位手段のモータの制御のための電子モジュールに接続され、例えば第２のケーブル１５ｂによりマイクロコンピュータ１６に接続される。
【００２４】
マイクロコンピュータ１６はまた、レントゲン透視設備へのマイクロコンピュータの接続を可能にする例えばコネクタを具備するケーブルである接続要素６ａを有する。マイクロコンピュータ１６は電気的な設備ボックス１５により画像の処理及び変位手段のターンテーブル１４ａの回転変位の制御を保証する。図１Ｂに示すような装置１２はモジュラー形として製造され、数分で産業レントゲン透視設備に設置及び接続できる。
【００２５】
図２Ａは普通のレントゲン透視設備及び図１Ｂに示すような本発明の操作処理装置を使用して、走査されるレントゲン透視の実行を可能にする装置を示す。この装置は機械部品の仮想の断層写真断面を生じさせるために機械部品のレントゲン透視のための任意の形式の設備に関連することのできる多目的組立体の形として製造される。
【００２６】
本発明の装置が関連する、機械部品のレントゲン透視のための普通の設備は任意のレントゲン透視設備に使用される要素を有し、これらの要素は図１Ａに示した走査されるレントゲン透視設備の要素と同じ符号で示す。これらの要素は特に、光子ビーム１ａを生じさせるＸ線の源１と、部品５の変位のためのマニピュレータ２と、画像増感器の如き発光性スクリーン３と、例えばデジタルカメラであるカメラとを含む。マニピュレータ２は水平面の２つの方向Ｘ、Ｙ及び可能なら垂直方向Ｚに部品５を変位させることができ、Ｘ線源１のビーム１ａに関して部品の位置を調整できるような方法で、ターミナル１１から制御することができる。
【００２７】
部品のこの位置決めは垂直方向５ａにおける部品５のスライスの画像を得ることを可能にし、この場合、断層写真断面面は部品の軸線５ａに垂直に位置する。本発明によれば、ターミナル１１により制御されるマニピュレータ２による部品の変位はまた、部品の軸線５ａのセンタリングを許容し、この軸線のまわりで、部品は、レントゲン透視設備内への本発明の装置の組み込みを達成するような方法で、スクリーン３及びカメラ４からなる検出器に関して、異なるレントゲン透視画像を得るために１回転又は１回転の一部だけ回転しなければならない。
【００２８】
源１と、マニピュレータ２と、スクリーン３と、カメラ４とを有するレントゲン透視設備１３は、カメラ４の形式に応じて、アナログ又はデジタル形として部品５の少なくともスライスのレントゲン透視画像を得ることを可能にする。このような普通のレントゲン透視設備１３は例えば機械部品における製造上の欠陥の非破壊的なチェック行うことを可能にする。レントゲン透視設備に関する唯一の必要事項は、Ｘ線源のパワーが部品５を通過できる光子ビーム１ａを得るのに十分なものとすべきことである。
【００２９】
レントゲン透視設備１３が自動車のシリンダヘッドの如き機械部品についての断層写真断面の形成に使用される場合、例えば、２６０乃至４５０ｋＶのパワーを有する源が使用される。普通のレントゲン透視設備において現在使用されているこのパワーは、仮想のレントゲン透視断面の処理及び再構成に容易に使用できる画像を得ることを可能にする。
【００３０】
製造時に部品の非破壊的なチェックに使用される１３の如きレントゲン透視設備は、図１Ａに示す設備と同様、連続するレントゲン透視画像の取得、これらの連続する画像の処理及び断層写真断面の再構成を許容する手段を含まず、この場合、走査されるレントゲン透視のために必要な手段は示されず；固定の要素の形で設備に組み込まれるこれらの手段は複雑で、高価である。
【００３１】
図２Ａは本発明の画像を操作し、処理するための装置を示し、この装置は符号１２で全体を示され、十分なパワーを有するＸ線源１を備えた任意の普通のレントゲン透視設備に関連させることのできる多目的組立体を構成する。図１Ｂに示した装置に類似する本発明の装置１２はその軸線５ａのまわりでの部品５の回転１４における変位のための手段と、駆動手段１４による部品５の回転の制御１５のためのユニットと、断層写真画像の処理及び再構成に適する形式のマイクロコンピュータからなる計算機１６とを含む。
【００３２】
本発明の装置１２は、またマイクロコンピュータ１６に接続された、部品５のレントゲン透視画像を可視化するスクリーン１７を含むことができる。部品５の回転変位のための駆動手段は特に、その上で部品５を調整可能な位置に固定できるターンテーブル１４ａと、垂直回転軸線５ａのまわりで回転させるためにターンテーブル１４ａと係合するような方法で管状のケーシングの内部に位置するトルクモータ３０とを含み、この垂直軸線に沿って部品５の回転軸線が位置する。
【００３３】
交差運動を伴う持ち上げテーブルにより形成することのできるレントゲン透視設備のマニピュレータ２は、水平な上方テーブルを有し、回転１４における変位を行わせる駆動手段のための支持体１４ｂがこのテーブル上に固定される。
【００３４】
図２Ｂ、２Ｃに関連して説明する装置の調整の先行位相においては、ターンテーブル１４ａの回転軸線はレントゲン透視設備の検出器のスクリーン３及びカメラ４から得られた画像上で正確にマーク付けされる。事実、形成すべき断層写真断面の再構成のためのアルゴリズムは、本発明の枠組み内で使用され、普通の産業レントゲン透視設備に関連する本発明の装置のためにこれらの断面の形成を可能にするものであるが、断層写真画像の再構成の中心に関するターンテーブル１４ａ及び部品５の物理的な回転軸線５ａの知識を必要とする。
【００３５】
図２Ｂ、２Ｃに示すように、例えば真鍮から作られ先端部４０ａを有する（Ｘ線の吸収に関して）極めて高密度の材料のロッド４０は、ロッドの先端部４０ａが軸線５ａ上に位置するような方法で、（部品５が無いときの）ターンテーブル１４ａの軸線５ａに沿って固定される。
【００３６】
Ｘ線のビーム１ａはロッド４０上に仕向けられ、従って、ロッドのレントゲン透視画像が検出器上（スクリーン３及びカメラ４）上に形成される。図２Ｃに示すように、レントゲン透視画像上の先端部４０ａの投影の距離の（画素で表され、１画素前後での精度の）値Ｉは水平方向Ｘにおいて原点Ｏで記録される。原点Ｏは断層写真断面の再構成のための計算を実行する基準マークの原点即ち中心とすることができる。値Ｉは断層写真断面の再構成のための計算のためのコードにおける入力データとして作用する。
【００３７】
好ましくは、図１０に示すように、特に角度位置の極めて正確なマーク付けで小さな振幅の段階的な変位を可能にしなければならない部品５の回転１４における変位のための手段は、トルクモータ３０からなることができ、そのロータ３０は永久磁石を有し、ステータ３０ｂはターンテーブル１４ａの必要な回転を得るために電子制御の下で給電される巻線を有し、方位におけるターンテーブル１４ａの正確な位置は変位手段１４の管状支持体１４ｂの内部においてモータ３０に関連する高精度エンコーダ３１により測定される。
【００３８】
トルクモータ３０のロータ３０ａは管状形状のロータ支持体３３を有し、その上に永久磁石３４が固定される。ステータ３０ｂの巻線は狭いギャップを残して永久磁石３４と対向する、回転１４における駆動手段のための管状支持体１４ｂと一体のステータ支持体上に固定される。
【００３９】
回転１４における駆動手段のターンテーブル１４ａは第１のリム３５により固定されるロータ支持体３３に剛直に結合される。このようにして、ロータとターンテーブル１ａとの間にトルクの直接の伝達が得られ、ある周期の作動後にある遊びを生じさせることのある機械的な伝達手段の使用が回避される。これは、ターンテーブル１４ａの回転変位の状態及びその連続する位置の精度を改善する。ターンテーブル１４ａは単一の転がり軸受３６により管状支持体１４ｂ上で回転するように装着され、軸受３６及びモータ３０が同軸となるように、この軸受の内側リングはロータ支持体３３と第１のリム３５との間で固定され、外側リングは第２のリム３７と管状支持体１４ｂとの間で固定される。エンコーダ３１の回転部分はカップリング３２によりロータ支持体３３に接続される。
【００４０】
ステータ３０ｂの巻線は、ロータ３０ａ及びターンテーブル１４ａを段階的又は連続的に回転させるような方法でバリエータ（variator;調節器）１５の電子手段により給電される。エンコーダ３１はまたバリエータに電気的に接続され、それを介してマイクロコンピュータ１６に接続される。１回転当り極めて多数の測定位置（例えば、１回転当り３６，０００位置）を有するエンコーダ３１は、一方では、極めて高精度でターンテーブル１４ａ及び機械部品５の角度位置を決めるのを可能にし、他方では、規制ループを有するステータの巻線を給電するバリエータ１５によりターンテーブル１４ａの停止位置を改良することを可能にする。
【００４１】
ターンテーブル１４ａは種々の形状の部品５の固定を可能にするようにその表面全体に分布するネジ穴３８を有する。管状支持体１４ｂは回転１４における駆動手段の装着を許容するように２部品として製造される。トルクモータを制御し、ターンテーブル１４ａの位置を測定するための電子手段は、マイクロコンピュータ１６からの部品の回転変位の状態を調整するのを可能にし、マイクロコンピュータ１６にも接続されたカメラ４により、レントゲン透視ショットを、正確な方法で画定されマーク付けされたその軸線５ａのまわりでの回転における部品５の位置と同期させることを可能にするような方法で、光学繊維からなるリング１８によりマイクロコンピュータ１６に接続される。
【００４２】
カメラ４がデジタルカメラである場合、画像のデジタルデータはマイクロコンピュータ１６に直接伝達され、カメラ４がアナログカメラである場合は、マイクロコンピュータ１６の入力に関連するアナログ／デジタル変換ユニットが使用される。
【００４３】
図３は発光性スクリーン３上でのレントゲン透視画像の取得のためのカメラ４、表示スクリーン１７、及び、ターンテーブル１４ａでの回転１４における変位のための手段をその上に固定したマニピュレータ２を示す。
【００４４】
図３はまた、円２０、２１、２２、２３の形として、マイクロコンピュータの制御の下での部品５のレントゲン透視画像の取得中にカメラ４、表示スクリーン１７及びマニピュレータ２の回転１４における変位手段により実行される機能を示す。
【００４５】
機能は次の通りである。
２０：部品の回転中、カメラ４による連続する画像６ａ、…、６ｎの収集
２１：表示スクリーン１７上での画像の表示
２２：レントゲンショットの撮影と同期してのマニピュレータ２の回転１４における変位手段の制御
２３：部品５の角度方位位置で撮影された連続するショットに対応するデジタル画像のコンピュータ１６による計算
無秩序又は周期的な形式の画像の乱れを排除するために、決定された各角度位置において形成された少なくとも２つの画像を平均化することが重要である。図４は、矩形６、７、９の形として、画像の取得６及び処理７の工程並びに断層写真断面９の再構成の工程にそれぞれ対応する本発明の装置により履行される走査されるレントゲン透視の方法の異なる工程を示し、これらの工程は任意の走査されるレントゲン透視設備の使用に関連する図１の線図において矢印で表される。
【００４６】
取得工程６は本発明の設備の使用の枠組み内での設備の異なる要素により履行される機能に関連して図３に関して説明した。処理工程７は形成すべき断層写真断面面に対応する画像６ａ、…、６ｎのラインからシノグラム７を生じさせる工程を有し、工程９は上述したラドン変換による再構成の工程である。
【００４７】
矩形２４は方法のパラメータを固定し、この異なる工程を制御するために方法の操作者２５にアクセスできるマイクロコンピュータ１６のユーザーインターフェイスを表す。シノグラム８を構成するための画像６ａ、…、６ｎの処理は画像の取得の直後で次の画像の取得の前に実行することができ、シノグラム８は部品の回転中、例えば完全な１回転にわたって、漸進的に得られる。部品の回転は段階的又は連続的に実行することができる。
【００４８】
一般に、断層写真断面の取得及び再構成はリアルタイムに実行することができ又は延期することができ又は再構成のみを延期することができる。部品のスライスの三次元表示を得るために、スライスの数個の断面面に対応して、レントゲン透視画像に基づき、数個のシノグラムが形成され、三次元表示を提供するために並置することのできる部品の断層写真断面が再構成される。一般に、部品の各スライスに対して、異なるレベルでの複数のシノグラム及び複数の断層写真断面を形成することができる。操作者２５はまた、画像取得中の部品の回転の進行及びショットの撮影をチェックするために、表示スクリーン１７を使用する。
【００４９】
図５は、支持シリンダ１４ｂ及び管状支持体１４ｂの内部に位置する制御されたトルクモータ３０により回転駆動されるターンテーブル１４ａを含む、部品５の回転１４における変位手段を示す。その上に断層写真断面を形成すべきターンテーブル１４ａ上に固定された部品５はターンテーブル１４ａ上で垂直に配置される（すなわち、その長手方向が垂直に配置したモータのシリンダのラインに平行になる）シリンダヘッドである。
【００５０】
ターンテーブル上でのシリンダヘッド５の位置の調整は、ターンテーブルの軸線と合併する軸線５ａのまわりでのシリンダヘッドの回転が、完全なレントゲン透視画像が観察すべきシリンダヘッドの区域で得られるのを保証するような方法で、実行される。事実上、レントゲン透視設備のスクリーン及びカメラにより形成された検出器の寸法の関数として、シリンダヘッドのすべての横断面にわたって又は、逆に、この断面のほんの一部にわたってショットを撮影することが可能である。シリンダヘッドの観察できる断面の寸法は検出器の取得の区域の寸法に実質上等しい。
【００５１】
事実、軸線５ａのまわりでのシリンダヘッドの段階的な回転中に連続する各画像上に位置するシリンダヘッドの区域の外側で、このシリンダヘッドが軸線５ａのまわりで回転形状を有しないため、シリンダヘッドの段階的な回転中に撮影される画像のほんの一部上に位置する区域が存在する。これらの外部区域は、中央区域よりも鮮明度が少ない状態で、断層写真断面上で表すことができる。すべての場合において、マイクロコンピュータ１６内にローディングされる画像を処理するソフトウエアは部品の部分的な断層写真断面の形成を可能にし、部分的な断面の並置により完全な断面の再構成を可能にする。
【００５２】
図６は、シリンダヘッドの回転中に得られたシリンダヘッドのレントゲン透視画像６ｉの１つを示し、この画像はその垂直軸線５ａに沿ったシリンダヘッドのスライスに対応し、ライン２３０、３３０間に画像のほぼ１００個のラインを含む。
【００５３】
図６はまた形成すべき断層写真断面のレベルで位置するライン２８８を実線で示す。本発明の操作処理装置は、その軸線５ａのまわりでのシリンダヘッドの画像の取得の位置に各々対応する６ｉの如き多数の画像を形成することができ、例えば、シリンダヘッドのまわりでの１回転の過程で、３６０個の画像を形成することができ、各画像は先の画像に関して１度だけオフセットして撮影される。一層一般的には、画像の取得は試験されている部品即ち製品の複数の連続する位置において行うことができ、２つの連続する位置間の角度は任意の固定の値を有する。
【００５４】
各位置は、ターンテーブルの回転変位のための手段のエンコーダのため、極めて高い精度で画定することができる。１回転の過程で、１度の１／１０の振幅を有する例えば３６００段階の如き３６０よりも大きな数の段階を実行することも同様に可能である。完全な１回転の代わりに、半回転又は１回転の一部だけシリンダヘッドを回転させることにより、断層写真断面を形成することが同様に可能である。上述のように、シリンダヘッドの単一の像を画定された角度位置で形成することができ又は少なくとも２つの画像を形成することができ、乱れを排除するためにこれらの画像の平均を形成する。
【００５５】
図６に示す６ｉの如き各画像において、ライン（例えばライン２８８）に関するデジタルデータが取られ、シリンダヘッドの１回転中に撮影されたレントゲン透視画像の３６０個のライン２８８の各々に対応する、図７に示すようなシノグラム８が形成される。上述のように、断層写真断面１０は、断層写真断面のあるアスペクトの精度を増大させるためにシノグラムの可能な濾波を伴って、シノグラム８に基づく再構成により得ることができる。濾波はまた、画像に対応する投影の第１の変換の後に、再構成工程において実行することができる。
【００５６】
図８Ａにおいて、断層写真断面１０は、走査されるレントゲン透視装置を使用する操作者の要求でマイクロコンピュータ１６のスクリーン１６ａ上に表示されることが分かる。図８Ｂは、シリンダヘッドの金属の内部の異なる寸法の空洞からなる欠陥２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、２６ｅ、２６ｆ、２６ｇを含むシリンダヘッドの断層写真断面の一部を示す。
【００５７】
本発明の方法によれば、部品の仮想の断層写真断面を形成することにより、極めて小さな寸法例えば１ミリメートルの１／１０冪程度の寸法の欠陥を検出することが可能である。再構成された画像上の寸法的な解像度は放出の性質及び放射線検出組立体の性質により主として条件づけられる。従って、数マイクロメートル程度の欠陥の検出を想定することができる。
【００５８】
同様に、図８Ｂに示すような断層写真断面を使用すると、全体的に接近できない部品の部分の寸法、例えば部品の内部のチャンネル又は空洞の寸法を極めて高い精度で測定することが可能である。断層写真断面上で測定された寸法と実際の寸法との間の縮尺比は、部品上で直接測定することのできる要素の断層写真断面上で測定された長さを使用して与えることができる。
【００５９】
従来技術によれば、横断面に沿って分布する内部欠陥を検出するために又は部品の内部部分の寸法を測定するために機械加工により部品を切断する必要があった。レントゲン透視試験後に仮想の断層写真断面１０の領域におけるシリンダヘッド５の機械加工により生じる断面の写真図を示す図９に示すように、欠陥は仮想の断面上及び実際の断面の上に同様の方法で現れる。
【００６０】
本発明の装置及び方法のため、レントゲン透視の使用の分野を幾何学的な分野へ容易に拡大することができ、この検査により得られた結果をＣＡＤ手段により供給されるデータにリンクすることができる。例えば、断層写真断面上の記録に基づいて部品の自動描写を行うことが可能であり、実際の部品とＣＡＤにより描かれた部品との間の比較を行うことが可能である。
【００６１】
それ故、本発明の装置を使用する断層写真断面の形成方法は、次のことを可能にする：
−非破壊的な方法での機械部品の材料の欠陥の検出及び測定；
−普通の手段により接近できない区域内で非破壊的な幾何学的測定を実行すること；
−一層頻繁な非破壊的検査により機械的部品の生産の良好な知識を得ること；
−破壊的な検査を実行するために部品のスライス化を回避することにより生産性を増大させること；
−レントゲン透視の使用の分野を、ＣＡＤハードウエア及びソフトウエアに関連する幾何学的な検査に拡大すること。
【００６２】
本発明の装置は、部品即ち製品を通過させるために光子フラックスの十分に強力な放射線源を有するレントゲン透視設備と関連するという条件で、検査すべき部品即ち製品の性質とは全体的に独立している。装置はまた、製品の寸法とは独立しており、これは、特に製品のレントゲン透視投影の寸法が利用される検出器の寸法よりも大きい場合に有用である。この場合、仮想の断層写真断面の再構成は検出器内に記入された投影の円内で行われる。
【００６３】
製品を操作し、レントゲン透視画像を処理する装置は簡単な適合作業により任意のレントゲン透視設備に組み込むことができる。特に、装置は鋳物工場の如き産業レントゲン透視環境内に位置するレントゲン透視設備と組み合わせて使用することができる。本発明は既に述べた実施の形態に厳密に限定されない。
【００６４】
従って、製品の回転変位のための手段は既に述べたトルクモータにより駆動されるターンテーブルとは異ならせることができる。製品の変位を保証するマニピュレータは部品の回転変位のための手段のみを有することができる。断層写真画像を処理し、再構成する手段は任意の形式の自動計算機及び任意の形式のソフトウエアを使用することができる。
【００６５】
本発明は、アルミニウム合金又は鋳鉄の鋳造により製造されるシリンダヘッド、ステアリングコラムハウジング、クランクケース又はクランクシャフトの如き自動車の構造物に使用される部品のレントゲン透視検査のみならず、幾何学的又は寸法的な検査を行う任意の製品又は材料の質的検査にさえ適用される。しかし、本発明の装置及び方法は、とりわけ、新規な形式の又は新規な方法で製造される部品即ち製品のデザインの枠組み内で適用される。
【００６６】
本発明の装置はＸ線レントゲン透視設備のみならず、任意の形式の放射線又は任意の検査設備を使用する、例えば中性子フラックスを使用する他のレントゲン透視設備を備えることを可能にする。レントゲン透視設備のマニピュレータが機械的な回転変位のための手段を既に有する場合は、本発明の履行中製品の変位のためにこれを使用することが可能であり、本発明の装置にとって特定の手段によりその変位を回避することが可能である。一般に、レントゲン透視設備の放射線源はＸ線、中性子又は観察中の製品を通過するときに減衰できる他の形式の放射線を放出する源である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】図１Ａは走査されるレントゲン透視設備の携帯の部品の断層写真断面を形成するための設備の作動を示す説明図であり、図１Ｂは本発明の操作処理装置を示す概略図である。
【図２】図２Ａは本発明の操作処理装置が協働するレントゲン透視設備を示す概略図であり、図２Ｂは部品の回転軸線をマーク付けする前の位相中の本発明の装置の概略立面図であり、図２Ｃは図２ＢにおけるＣから見た平面図である。
【図３】図２に示す設備の要素の一部及び機械部品のレントゲン透視画像の取得中の作動を示す図である。
【図４】本発明の装置を使用する断層写真画像の取得、処理及び再構成の作動を示す機能線図である。
【図５】本発明の回転変位手段上に装着された自動車のシリンダヘッドの立面図である。
【図６】図２に示す装置を使用する方法の取得工程において形成されたシリンダヘッドのレントゲン透視画像である。
【図７】形成すべき断層写真断面のレベルにおけるレントゲン透視画像のラインに対応するシリンダヘッドのシノグラムである。
【図８】図８Ａは本発明の装置の処理ユニットのスクリーン上に再構成された仮想の断層写真断面を示す図であり、図８Ｂはシリンダヘッド内の欠陥を示す断層写真断面の部分図である。
【図９】先に形成された断層写真断面の近くにおけるシリンダヘッドの切断面を示す写真である。
【図１０】本発明の装置の部品回転変位手段の部分軸方向断面立面図である。

Claims (18)

1. 製品（５）を通過するのに十分なパワーの放射線源を有するレントゲン透視設備において製品の仮想の断層写真断面を得るために製品を操作し画像を処理する装置であって、
   レントゲン透視設備（１３）は、放射線感応性の発光性スクリーン（３）、放射線源と発光性スクリーン（３）との間に介在される製品（５）を変位させるマニピュレータ（２）、スクリーン（３）上に形成されるレントゲン透視画像の取得のためのカメラ（４）とを有し、
   前記装置は、任意のレントゲン透視設備（１３）内へ組み込むことのできる組立体（１２）の形として製造され、
   マニピュレータ（２）上に固定され、取得されるべき断層写真断面に垂直な回転軸線（５ａ）のまわりに製品（５）を回転変位させる変位手段（１４）と；
   高精度の角度位置決めで回転軸線（５ａ）のまわりに製品（５）を回転可能にするため製品（５）の変位を制御する制御ユニット（１５、１６）と；
   製品（５）の回転変位の間に製品（５）の断層写真画像の取得及び記憶を行う自動手段及び自動計算手段を有する画像の取得処理ユニット（１６）と、を含み、
   前記マニピュレータ（２）は、前記スクリーン（３）及びカメラ（４）により形成される検出器に対し製品（５）の回転軸線（５ａ）のセンタリングを正確に調整する手段を有し、
   前記取得処理ユニット（１６）は、前記カメラ（４）及び前記製品（５）を回転可能にするため製品（５）の変位を制御する前記制御ユニット（１５）に接続され、
   前記自動計算手段は、レントゲン透視画像をデジタル形式において処理し、製品（５）の回転軸線（５ａ）の位置の計算及びマーク付けを行うためのアルゴリズムを使用して断層写真の断面の構成を行うことを特徴とする装置。
2. 前記マニピュレータ（２）は、水平面の２つの方向（Ｘ、Ｙ）における製品（５）の変位のため交差する運動を行うと共に、前記変位手段（１４）に固定された製品（５）の回転軸線（５ａ）をセンタリングするためターミナル（１１）により制御される持ち上げテーブルであることを特徴とする請求項１の装置。
3. 前記放射線源（１）は、製品を通過するときに減衰され得るＸ線、中性子又は任意の他の放射線を放出する源である請求項１又は２の装置。
4. 前記放射線源（１）はＸ線発生器である請求項３の装置。
5. 機械的な製品（５）を回転変位させる前記変位手段（１４）は、単一の軸受（３６）により管状の支持体（１４ｂ）上で軸線のまわりを回転するように装着され、且つトルクモータ（３０）により回転駆動されるターンテーブル（１４ａ）を有し、永久磁石を備えたトルクモータのロータ（３０ａ）がターンテーブル（１４ａ）に直接結合され、前記製品（５）を回転変位させる変位手段（１４）の制御ユニットは、モータ（３０）のロータ（３０ａ）及びターンテーブル（１４ａ）の停止位置並びに画像の取得の位置の調整のために、ロータ（３０ａ）及びターンテーブル（１４ａ）の角度位置の測定のためのエンコーダ（３１）に接続された、回転駆動のための手段のトルクモータ（３０）の制御のための電子ユニットから成ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項の装置。
6. 前記画像の取得及び処理ユニットは、デジタル形式のレントゲン透視画像（６ａ、…、６ｎ−１、６ｎ）を受け取るためにカメラ（４）に接続されるマイクロコンピュータ（１６）を含み、該マイクロコンピュータ（１６）は、レントゲン透視画像（６ａ、…、６ｎ−１、６ｎ）の各々の少なくとも１ラインに基づき少なくとも１つのシノグラム（８）を作成するため及びラドン変換を使用する計算アルゴリズムの助けで少なくとも１つのシノグラム（８）に基づき少なくとも１つの断層写真の断面を再構成するためデジタル形式の画像（６ａ、…、６ｎ−１、６ｎ）の処理のための計算ソフトウエアを含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項の装置。
7. 前記マイクロコンピュータ（１６）は、製品（５）の回転変位の連続する段階の各々間で少なくとも１つのショットを撮影するように、カメラ（４）による発光性スクリーン（３）上でのレントゲン透視画像の撮影を製品（５）の段階的な回転変位と同期させるために、製品（５）の回転（１４）変位のための手段のバリエータ（１５）に接続されることを特徴とする請求項６の装置。
8. 前記マイクロコンピュータ（１６）に接続され、レントゲン透視画像（６ａ、…、６ｎ−１、６ｎ）を表示するスクリーン（１７）を更に有する請求項６及び７のうちのいずれか１項の装置。
9. 製品（５）を通過するのに十分なパワーの放射線源（１）と、放射線感応性の発光性スクリーン（３）と、放射線源（１）と発光性スクリーン（３）との間に介在し、製品（５）の変位のためのマニピュレータ（２）と、スクリーン（３）上に形成されたレントゲン透視画像の取得のためのカメラ（４）とを有するレントゲン透視設備を使用して、製品（５）の断層写真断面を得るために機械部品を操作し、製品のレントゲン透視画像を処理する方法であって、
   製品（５）の回転軸線（５ａ）の位置が発光性スクリーン（３）及び取得カメラ（４）からなる検出器に関して製品を配置するように正確な方法でマーク付けされ、
   製品（５）が、軸線（５ａ）のまわりでの製品（５）の極めて正確な角度位置決めで、形成すべき断層写真断面の面に垂直な軸線（５ａ）のまわりで回転させられ、
   回転における製品（５）の連続的な位置の各々に対して、デジタル形式の製品のレントゲン透視画像を得るために、少なくとも１つのレントゲン透視取得が実行され、
   回転における製品（５）の連続する位置で得られた各デジタル画像が、レントゲン透視画像の少なくとも１つのラインを抽出するために及び製品（５）のデジタル画像（６ａ、…、６ｎ−１、６ｎ）から抽出されたラインに基づき少なくとも１つのシノグラム（８）を再構成するために処理され、
   製品（５）の少なくとも１つの断層写真断面が少なくとも１つのシノグラム（８）からの再構成により形成される方法。
10. 前記カメラ（４）及びスクリーン（３）に関する製品（５）の回転軸線（５ａ）の位置にマーク付するために、高密度の材料から作られ先端部（４０ａ）を有するロッド（４０）が、その先端部（４０ａ）が製品（５）の回転軸線（５ａ）上に位置するように、製品（５）の回転変位を生じさせるターンテーブル（１４）の回転軸線に沿って配置され、
    ロッドのレントゲン透視画像が形成され、基準地点（Ｏ）に関するレントゲン透視画像上のロッド（４０）の先端部（４０ａ）の投影の距離Ｉが記録され、
    この距離Ｉが断層写真断面の再構成のための計算のためのコードの入力データとして使用される請求項９の方法。
11. 少なくとも２つのレントゲン透視画像の取得が、機械部品（５）の回転の取得における連続する位置の各々に対して行われ、製品（５）の取得のために各角度位置で得られた少なくとも２つのレントゲン透視画像に基づいて平均画像が計算される請求項９及び１０のうちのいずれか１項の方法。
12. 複数のラインが複数のシノグラム（８）を得るために軸線（５ａ）に沿って延びる製品のスライスとして各レントゲン透視画像（６ａ、…、６ｎ−１、６ｎ）から抽出され、製品（５）のスライスの複数の断層写真断面は、三次元における製品（５）のスライスを表すような方法で、複数のシノグラム（８）の各シノグラム（８）に基づいて再構成される請求項９乃至１１のいずれか１項の方法。
13. 製品（５）は、完全な１回転又は１回転の一部だけ軸線（５ａ）のまわりで回転させられ、レントゲン透視ショットが製品（５）の画像の取得の複数の位置の各々において撮影される請求項９乃至１２のいずれか１項の方法。
14. 取得（５）の２つの連続する位置間の前記角度が所定の固定振幅を有する請求項１３の方法。
15. 製品（５）の一部のみのレントゲン透視画像の取得が製品（５）の取得の連続する位置の各々において実行され、製品（５）の一部の画像の各々が発光性スクリーン（３）及びカメラ（４）により形成される画像検出器の取得の最大寸法を有する請求項９乃至１４のいずれか１項の方法。
16. 製品（５）の材料内の欠陥を検出するための、請求項１乃至８のいずれか１項の装置又は請求項９乃至１２のいずれか１項の装置の使用。
17. 外部から接近できない製品（５）の部分の幾何学的な又は寸法的な検査を実行するための、請求項１乃至８のいずれか１項の装置又は請求項９乃至１２のいずれか１項の方法の使用。
18. 自動車産業のための鋳造物、シリンダヘッド、クランクケース、クランクシャフト、ステアリングコラムハウジングのうちの１つの機械的部品の検査のための、請求項１乃至８のいずれか１項の装置又は請求項９乃至１２のいずれか１項の装置の使用。