JP2006090792A

JP2006090792A - Ｘ線透視装置

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Publication number: JP2006090792A
Application number: JP2004275240A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Kamegawa; 正之亀川; Yoshio Kuni; 嘉夫國
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2004-09-22
Filing date: 2004-09-22
Publication date: 2006-04-06
Anticipated expiration: 2024-09-22
Also published as: KR20070053759A; WO2006033225A1; US7477723B2; JP4143859B2; CN101023341A; CN101023341B; US20070286341A1; KR100876255B1

Abstract

【課題】透視倍率を下げて透視位置や透視方向等を確認する等の作業を行うことなく、透視対象物の透視方向や透視位置を常に直感的にかつ容易に把握することのできるＸ線透視装置を提供する。
【解決手段】試料ステージ３上の透視対象物Ｗを撮影する光学カメラ５を設けるとともに、その光学カメラ５により、透視作業に先立って試料ステージ３を駆動して複数の姿勢で透視対象物Ｗを撮影して記憶装置１４に記憶しておき、透視作業中には、記憶装置１４に記憶している光学像のなかから、現時点において透視方向から見た透視対象物Ｗの像に最も近い光学像Ｏを選択して表示器１３に表示することで、透視方向を直感的に把握することを可能とし、光学像Ｏに加えて、Ｘ線光軸Ｌの位置を表すマーカーＭを重畳表示することにより、透視位置を直感的に把握することをも可能とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、産業用のＸ線透視装置に関し、特にアルミ鋳物などの内部欠陥を非破壊のもとに観察するのに適したＸ線透視装置に関する。

アルミ鋳物などの物品の内部欠陥を非破壊のもとに検査する装置として、従来、Ｘ線源とＸ線検出器の間に、被検査物（透視対象物）を固定して移動並びに回動させる試料ステージを配置したＸ線透視装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

この種の装置においては、一般に、試料ステージの位置や回動角度に基づく透視対象物の位置や姿勢は、オペレータがＸ線透視画像を見ながら行うか、あるいは装置カバー等に設けられている観察窓から実際の透視対象物の位置や姿勢を確認しながら試料ステージの駆動機構を操作する。
特開２００３−２７９５０２号公報

ところで、以上のような従来のＸ線透視装置においては、例えば高い倍率で透視をしている状態などにおいて、それが透視対象物をどの方向から透視しているのか、更にはどの位置を透視しているのかが判らない場合、Ｘ線源と透視対象物間の距離を変えることにより透視倍率を下げて、例えば透視対象物の全体の透視像から、透視方向や視野中心の位置などを確認したうえで、再度倍率を上げて透視するという作業手順が一般的に行われており、このことが作業効率を低下させる一因となっている。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、倍率を下げて透視位置や透視方向等を確認する等の作業を行うことなく、透視対象物の透視方向を、加えて透視位置を常に直観的かつ容易に把握することのできるＸ線透視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線透視装置は、Ｘ線源とＸ線検出器とが対向配置され、これらの間に透視対象物を固定するための試料ステージが設けられているとともに、その試料ステージを上記Ｘ線源とＸ線検出器の対に対して相対的に移動および回動させる駆動機構を備えたＸ線透視装置において、上記試料ステージ上の透視対象物を撮影する光学カメラと、あらかじめ上記試料ステージを駆動して透視対象物を複数の方向から上記光学カメラで撮影した複数の光学像を記憶する記憶手段を備え、Ｘ線の透視画像の観察時に、上記試料ステージの位置および回動状態に基づき、上記記憶手段に記憶している複数の光学像のなかから、Ｘ線透視方向から見た透視対象物の状態に最も近い光学像を選択して表示器に表示する光学像表示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、上記光学像表示手段が、上記表示器の画面上に透視対象物の光学像に重畳させてＸ線光軸の位置および／または方向を表すマーカーを表示する構成（請求項２）を好適に採用することができる。

また、本発明においては、上記光学像表示手段が、Ｘ線透視方向から見た透視対象物の状態に最も近い光学像に加えて、その光学像と撮像方向が直交する光学像を上記表示器に同時もしくは切り換え可能に表示する構成（請求項３）を採用することができる。

更に、本発明においては、上記表示器上でＸ線光軸の位置および／または方向を表すマーカーを移動させることにより、Ｘ線光軸と透視対象物との関係が移動後のマーカーの位置および／または方向に一致するよう、上記移動機構を自動的に駆動する制御手段を備えた構成（請求項４）を採用することもできる。

請求項１に係る発明の構成によると、装置内に設けた光学カメラにより透視（検査）作業の前に複数の方向から透視対象物の光学（外観像）を撮影して記憶しておき、透視作業中の試料ステージの位置や姿勢に応じて、その時点においてＸ線透視方向から見た透視対象物の状態に最も近い光学像を表示器に表示する。これにより、透視作業中においてオペレータは常にＸ線透視方向から見た透視対象物の姿を確認することができ、直感的にどの方向から透視対象物を透視しているのかを判断することができる。

また、請求項２に係る発明のように、上記の構成に加えて、表示器に表示されている光学像に、Ｘ線光軸の位置および／または方向を表すマーカーを重畳表示する機能を持たせると、透視対象物の透視方向に加えて透視の視野中心をも直感的に把握することができる。

更に、請求項３に係る発明のように、上記した光学像に加えて、その光学像と直交する方向から撮影した光学像を同時もしくは切り換え可能に表示すれば、表裏の判別がつきにくい透視対象物でも透視方向を容易に判断することができ、また、請求項２に係る発明におけるマーカー表示との組み合わせにおいて、Ｘ線光軸方向の表示が容易となる。

請求項４に係る発明のように、光学像とともに表示されているマーカーを移動させることにより、透視対象物とＸ線光軸の位置および／または方向の関係が、移動後のマーカーと透視対象物の位置および／または方向と一致するように、試料ステージを自動的に駆動するように構成すれば、透視方向・位置の変更をも直感的に行うことが可能となる。

本発明によれば、Ｘ線透視方向から見た透視対象物の光学像が表示器に表示されるので、オペレータは従来のように透視倍率を低下させて透視方向や位置を確認することなく、常にどの方向から透視対象物を透視しているのかを直感的に把握することができる。

また、請求項２に係る発明のように、Ｘ線透視方向から見た光学像に対して、Ｘ線光軸の位置および／または方向を表すマーカーを重畳表示するように構成すれば、透視方向のみならず透視の視野中心をも直感的に把握することができる。

請求項３に係る発明のように、Ｘ線透視方向から見た光学像に加えて、それに直交する方向から撮影した光学像を同時または切り換え可能に表示すれば、Ｘ線の透視方向をより確実に把握することができ、請求項２に係る発明におけるマーカーの表示も容易となる。

そして、請求項４に係る発明のように、光学像上のマーカーの移動により、実際の透視対象物とＸ線光軸との関係が移動後のマーカーと光学像の関係と一致するように試料ステージを自動的に駆動制御するように構成すれば、透視対象物の透視方向および／または透視位置の変更をも直感的に行うことが可能となる。

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、機械的構成を表す模式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線源１に水平方向に対向してＸ線検出器２が配置されており、これらの間に透視対象物Ｗを搭載するための試料ステージ３が配置されている。試料ステージ３は、Ｘ線源１からのＸ線光軸方向（ｘ軸方向）、水平面上でそのｘ軸方向に直交するｙ軸方向、および鉛直のｚ軸方向に移動のための移動機構を内蔵しているとともに、ｚ軸に平行な回転中心軸Ｒの回りの回転（φ）のための回転機構と、ｙ軸に平行な傾動中心軸Ｔの回りの傾動（θ）のための傾動機構をも内蔵している。これらの各機構は、パーソナルコンピュータ１１の制御下に置かれている５軸制御装置４からの駆動信号によって駆動制御される。

Ｘ線検出器２はイメージインテンシファイアとＣＣＤとを組み合わせたもの、もしくはパネル型検出器であって、その出力はパーソナルコンピュータ１１に組み込まれているキャプチャーボード１２ａに取り込まれ、表示器１３にＸ線透視画像としてライブ表示される。

Ｘ線源１に隣接してＣＣＤカメラ５が配置されている。このＣＣＤカメラ５の光軸は、Ｘ線源１からのＸ線光軸Ｌと同じ水平面上に位置し、かつ、その水平面上で既知の角度αだけずれた位置に設定されている。このＣＣＤカメラ５は、以下に示すようにＸ線透視に先立って試料ステージ３上の透視対象物Ｗを複数の方向から撮影するためのものであって、その出力はパーソナルコンピュータ１１に組み込まれている別のキャプチャーボード１２ｂに取り込まれ、各方向から撮影した透視対象物Ｗの光学像（外観像）は記憶装置１４に格納される。

次に、以上の構成からなる本発明の実施の形態の使用方法並びに動作について述べる。透視対象物Ｗを試料ステージ３に載せた後、そのＸ線透視に先立ち、試料ステージ３を駆動して透視対象物Ｗの姿勢を逐次変更しながら、図２に例示するように、ＣＣＤカメラ５により複数の姿勢の外観像を撮影する。この撮影動作はパーソナルコンピュータ１１にその旨の指令を与えることによって自動的に行われる。すなわち、例えば、試料ステージ３が原点位置に位置している状態で、回転軸Ｒの回りにφを例えば数°〜十数°間隔で３６０°にわたって回転させて透視対象物Ｗの外観を撮影し、また、φの各角度において傾動軸Ｔの回りにθを数°刻みで数段階に傾動させて透視対象物Ｗの外観を撮影し、これらの記憶装置１４に記憶する。ここで、透視対象物Ｗの大きさによっては光学像が過大もしくは過小となる可能性があるが、これはＣＣＤカメラ５にズーム機能を持たせるか、あるいはパーソナルコンピュータ１１によりデジタルズーム機能を備えることによって対処することができる。

以上の外観像の撮影が終了した後、Ｘ線透視を行う。このとき、表示器１３には、図３に例示するように、透視対象物ＷのＸ線透視像とともに、記憶装置１４に記憶している透視対象物Ｗの光学像（外観像）のなかから、Ｘ線透視方向から見た透視対象物Ｗに最も近い光学像Ｏが選択されて表示に供される。この選択は、試料ステージ３の回転角度φについては、現時点における回転角度φをＸ線光軸Ｌに対するＣＣＤカメラ５の光軸のＸ線検出器２側の角度（π−α）分を補正したものを用い、また、現時点における試料ステージ３の傾動角度θと同じ傾動角度で撮影した光学像を選択することによって行われる。

そして、このような光学像Ｏに重畳させて、Ｘ線光軸Ｌの位置をマーカーＭによって表示する。このマーカーＭは常に光学像Ｏの画面の中心に位置するものとし、試料テーブル３を原点位置からｙ，ｚ軸方向に移動させたときには、透視対象物Ｗの光学像Ｏをスクロールにより該当寸法だけ画面上で移動させる。あるいは、光学像Ｏは固定してマーカーＭの位置を移動させてもよい。なお、試料ステージ３をｘ軸方向に移動させて透視拡大率を変化させた場合には、光学像およびマーカーＭは移動させない。

以上のような光学像の表示により、オペレータは試料ステージ３をＸ線源１側にｘ軸方向に接近させて高透視倍率のもとに透視対象物Ｗを透視していても、透視対象物Ｗのどの部位を視野中心として透視しているかを感覚的に把握することができる。

ここで、以上の実施の形態においては、あらかじめ記憶装置に記憶する光学像として、２つのパラメータφおよびθをそれぞ複数に変化させたものを撮影したが、例えばφを５°間隔で変化させて撮影した場合にはそれだけで７２枚の画像が必要となり、その各角度においてθを変化させたものを撮影すると、光学像Ｏの必要枚数が多大なものとなる。これを避けるために、パラメータはφだけとし、θについてはマーカーの表示の仕方で対処することができる。

以下にその例を示す。図４はその表示例の説明図であり、この表示は、図５に示すように透視対象物Ｗをθだけ傾けた状態に対応している。すなわち、この例では、光学像として、先の例と同様のＸ線透視方向から見た光学像Ｏ１と、それに直交する方向から撮影した光学像Ｏ２を表示し、これらの各光学像Ｏ１，Ｏ２に、Ｘ線光軸を表すマーカーＭ１，Ｍ２を重畳表示する。光学像Ｏ１に重畳するマーカーＭ１は先の例と同様にＸ線光軸Ｌの位置を表すポイントとし、光学像Ｏ２に重畳するマーカーＭ２は、図５に示す傾動角度θθに対応する角度を付与した線とする。これにより、試料ステージ３をθだけ傾動させたとき、それに対応する光学像を表示することなく、マーカーＭ２の姿勢により透視方向がθだけ傾いていることをオペレータに知らしめることができる。

また、以上のようなマーカーＭあるいはＭ１，Ｍ２を光学像ＯあるいはＯ１，Ｏ２上でマウス等を用いて移動させたとき、その移動後の光学像とマーカーとの関係に、実際の透視対象物ＷとＸ線光軸Ｌとの関係が一致するように、５軸制御装置４に対してパーソナルコンピュータ１１から制御指令を発生するして試料ステージ３を自動的に移動させることができる。具体的は、マーカーＭないしはＭ１を画面上でｙ，ｚ方向へ移動させたとき、それに追随して光学像ＯないしはＯ１，Ｏ２がスクロールしてマーカーＭ，Ｍ１は画面中央に戻ると同時に、試料ステージ３がそのスクロール量に対応する量だけｙ，ｚ方向に移動する。また、マーカーＭ２の角度を変化させたとき、その変化量に応じた角度だけ試料ステージ３を傾動させる。このような機能を持たせることにより、オペレータは光学像の画面を見ながら透視方向や透視位置を直感的に変化させることが可能となる。

なお、図４の例では、互いに直交する光学像Ｏ１，Ｏ２を同時に表示した例を示したが、表示エリアに制約がある場合などはこれらの光学像Ｏ１, Ｏ２を選択的に切り換えて表示するように構成してもよい。
また、以上の実施の形態においては、試料ステージ３に傾動機構を設けた例を示したが、この傾動については、Ｘ線源１とＸ線検出き２をＣ形のフレーム等で一体に保持し、これらの対を試料ステージ３に対して傾動させることによって実現することもできる。

本発明の実施の形態の構成図で、機械的構成を表す模式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ＣＣＤカメラ５による透視対象物Ｗの外観を撮影した光学像の例を示す図である。本発明の実施の形態における表示器１３の表示例の説明図である。本発明の他の実施の形態における表示器の表示例の説明図である。図４の表示状態における透視対象物ＷとＸ線光軸Ｌの関係を示す図である。

符号の説明

１Ｘ線源
２Ｘ線検出器
３試料ステージ
４５軸制御装置
５ＣＣＤカメラ
１１パーソナルコンピュータ
１２ａ，１２ｂキャプチャーボード
１３表示器
１４記憶装置
Ｒ回転中心軸
Ｔ傾動中心軸
Ｗ透視対象物

Claims

Ｘ線源とＸ線検出器とが対向配置され、これらの間に透視対象物を固定するための試料ステージが設けられているとともに、その試料ステージを上記Ｘ線源とＸ線検出器の対に対して相対的に移動および回転させる駆動機構を備えたＸ線透視装置において、
上記試料ステージ上の透視対象物を撮影する光学カメラと、あらかじめ上記試料ステージを駆動して透視対象物を複数の方向から上記光学カメラで撮影した複数の光学像を記憶する記憶手段を備え、Ｘ線の透視画像の観察時に、上記試料ステージの位置および回動状態に基づき、上記記憶手段に記憶している複数の光学像のなかから、Ｘ線透視方向から見た透視対象物の状態に最も近い光学像を選択して表示器に表示する光学像表示手段を備えていることを特徴とするＸ線透視装置。
上記光学像表示手段は、上記表示器の画面上に透視対象物の光学像に重畳させてＸ線光軸の位置および／または方向を表すマーカーを表示することを特徴とする請求項１に記載のＸ線透視装置。
上記光学像表示手段は、Ｘ線透視方向から見た透視対象物の状態に最も近い光学像に加えて、その光学像と撮像方向が直交する光学像を上記表示器に同時もしくは切り換え可能に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線透視装置。
上記表示器上でＸ線光軸の位置および／または方向を表すマーカーを移動させることにより、Ｘ線光軸と透視対象物との関係が移動後のマーカーの位置および／または方向に一致するよう、上記移動機構を自動的に駆動する制御手段を備えていることを特徴とする請求項２または３に記載のＸ線透視装置。