JP2012088291A

JP2012088291A - Ｘ線検査装置

Info

Publication number: JP2012088291A
Application number: JP2010246925A
Authority: JP
Inventors: Fumio Kawahara; 文雄河原; Yoshihiro Kanematsu; 佳弘兼松
Original assignee: MEIWA E TEC KK; Meiwa eTec Co Ltd
Current assignee: MEIWA E TEC KK; Meiwa eTec Co Ltd
Priority date: 2010-09-23
Filing date: 2010-11-03
Publication date: 2012-05-10

Abstract

【課題】搬送される被検査物の欠陥等をインラインで正確に検出することが可能なＸ線検査装置を提供する。
【解決手段】通過する被検査物Ｍに対して直交する平面内でＸ線光源３１から拡散し被検査物Ｍを横断する帯状のＸ線Ｌを照射するＸ線発生器３と、被検査物Ｍを透過したＸ線Ｌを入光させてその受光強度に応じた出力信号を発するＸ線ラインセンサカメラ４とを備える。パソコン５は、上記出力信号より被検査物Ｍの透過画像を生成するとともに、サンプル被検査物のマスタ画像を記憶しておき、透過画像とマスタ画像の位置合せを行なった後、位置合せを行なった透過画像とマスタ画像についてその伸縮を略一致させ、伸縮を略一致させた透過画像とマスタ画像との差分画像を得る。
【選択図】図1

Description

本発明は、通過する被検査物に対し当該被検査物を横断するように線状にＸ線を照射して被検査物の通過に伴い当該被検査物の透過画像を得るようにしたＸ線検査装置に関する。

特許文献１には、Ｘ線発生器から出力されたＸ線を被検査物に透過させて、二次元的に分布したセンサを備えるＸ線検出器で透過Ｘ線の強度に応じた透過Ｘ線画像を得て、これをモデル画像と比較することによって被検査物たる鋳造製品中の欠陥の有無を検査するＸ線検査装置が示されている。

特許第４４７７９８０号

ところで、ベルトコンベア等によって搬送される被検査物中の欠陥や異物の有無をインラインで簡易かつ確実に検査できるＸ線検査装置が求められているが、この場合、Ｘ線光源から出力されるＸ線は光源からの発散光となっているために、被検査物の位置や高さによって撮影画像に伸縮を生じて正確な検査ができないという問題があった。

そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、搬送される被検査物の欠陥等をインラインで正確に検出することが可能なＸ線検査装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明のＸ線検査装置は、通過する被検査物（Ｍ）に対して直交する平面内でＸ線光源（３１）から拡散し被検査物（Ｍ）を横断する帯状のＸ線（Ｌ）を照射するＸ線出力手段（３）と、被検査物（Ｍ）を透過したＸ線（Ｌ）を入光させてその受光強度に応じた出力信号を発するＸ線入力手段（４）と、前記出力信号より前記被検査物（Ｍ）の透過画像を生成する画像生成手段（５４）と、サンプル被検査物のマスタ画像を記憶しておく画像記憶手段（５）と、前記透過画像とマスタ画像の位置合せを行なう画像位置合せ手段（５、ステップ１０２）と、位置合せを行なった透過画像とマスタ画像についてその伸縮を略一致させる伸縮調整手段（５、ステップ１０３）と、伸縮を略一致させた透過画像とマスタ画像との差分画像を得る差分画像取得手段（５、ステップ１０４）とを備えている。ここで、サンプル被検査物のマスタ画像としては、欠陥等の無い正常な被検査物(サンプル被検査物）にＸ線を照射して得られる透過画像を使用しても良いし、製作図面に描かれた被検査物(サンプル被検査物）等に基づいて作成しても良い。

本第１発明においては、透過画像とマスタ画像の位置合わせを行なった後、両者の伸縮を略一致させて、その後に透過画像とマスタ画像の差分画像を得るようにしているから、被検査物の位置や高さによる撮影画像の伸縮の影響を受けることなく、搬送される被検査物の欠陥等を上記差分画像よりインラインで正確に検出することができる。

本第２発明のＸ線検査装置では、前記画像記憶手段（５）には複数のサンプル被検査物についてのマスタ画像がそれぞれ記憶されており、前記画像位置合せ手段（５、ステップ１０２）は前記透過画像と前記マスタ画像の位置合せを各マスタ画像について行うものであり、前記伸縮調整手段（５、ステップ１０３）は位置合せを行なった透過画像と各マスタ画像についてその伸縮を略一致させるものであり、前記差分画像取得手段（５、ステップ１０４）は伸縮を略一致させた透過画像と各マスタ画像との差分画像をそれぞれ得るものであり、さらに判定画像取得手段（５、ステップ１０６）を備えて、判定画像取得手段は複数の差分画像を重ねて判定画像を得るものである。ここで、差分画像を「重ねる」とは、複数の差分画像の各画素の画像データ値を加算し、あるいは差分画像を二値化して各画素の論理積を算出する等を意味している。

本第２発明においては、複数のサンプル被検査物についてのマスタ画像をそれぞれ記憶して、これらマスタ画像と透過画像とのそれぞれ差分画像を得て、複数の差分画像を重ねて判定画像としているから、搬送される被検査物の欠陥等を上記判定画像よりインラインでさらに正確に検出することができる。

本発明は方法として実現することもでき、本第３発明のＸ線検査方法では、通過する被検査物に対して直交する平面内でＸ線光源から拡散し被検査物を横断する帯状のＸ線を照射するステップと、被検査物を透過したＸ線を入光させてその受光強度に応じた出力信号を発するステップと、前記出力信号より前記被検査物の透過画像を生成するステップと、サンプル被検査物のマスタ画像を記憶するステップと、前記透過画像とマスタ画像の位置合せを行なうステップと、位置合せを行なった透過画像とマスタ画像についてその伸縮を略一致させるステップと、伸縮を略一致させた透過画像とマスタ画像の差分画像を得るステップとを備える。

本第４発明のＸ線検査装置では、被検査物に対してＸ線を照射するＸ線出力手段と、被検査物を透過したＸ線を入光させてその受光強度に応じた出力信号を発するＸ線入力手段と、前記出力信号より前記被検査物の透過画像を生成する画像生成手段と、サンプル被検査物のマスタ画像を記憶しておく画像記憶手段と、前記透過画像とマスタ画像の位置合せを行なう画像位置合せ手段と、位置合せを行なった透過画像とマスタ画像についてその伸縮を略一致させる伸縮調整手段と、伸縮を略一致させた透過画像とマスタ画像の差分画像を得る差分画像取得手段とを備える。

上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以上のように、本発明のＸ線検査装置によれば、搬送される被検査物の欠陥等をインラインで正確に検出することができる。

本発明のＸ線検査装置の構成を示す概略図である。Ｘ線検査装置のＸ線照射部の斜視図である。Ｘ線検査装置の制御プログラムのフローチャートである。Ｘ線検査装置のＸ線照射部の概略正面図である。透過画像の一例を示す正面図である。差分画像の一例を示す正面図である。

図１にはＸ線検査装置の全体構成を示す。図１において、コンベア等の搬送装置１によって被検査物Ｍが矢印で示すように図の右方へ搬送移動させられている。搬送装置１の途中にはＸ線を遮蔽する遮蔽ボックス２が設けられて、被検査物Ｍが遮蔽ボックス２内を順次通過している。遮蔽ボックス２内には上方位置にＸ線出力手段たるＸ線発生器３が設けてあり、一方、Ｘ線発生器３に対向させて遮蔽ボックス２内の下方位置にはＸ線入力手段としてのＸ線ラインセンサカメラ（以下、ラインセンサという）４が設けてある。

Ｘ線発生器３から下方へ出力されるＸ線は、被検査物Ｍに略直交する平面内でＸ線光源３１（図２参照）から拡散する扁平な光束Ｌとなって被検査物Ｍを横断するようにこれに照射される。そして、被検査物Ｍを透過したＸ線がラインセンサ４に入力して、ラインセンサ４から受光強度に応じた出力信号が発せられる。

図１において、Ｘ線発生器３はコントロールユニット５１とインターフェースユニット５２を介してパソコン５に接続されており、パソコン５からの信号によってＸ線の出力タイミングや出力強度が制御される。一方、ラインセンサ４には電源アダプタ５３より電源が供給されるとともに、制御線５ａによってパソコン５に接続されてラインセンサ４の出力信号の取込みタイミング等が制御されている。また、データ線５ｂによって上記出力信号がパソコン５に送られ、パソコン５内に組み込まれたインターフェース回路５４にて、被検査物Ｍの通過に伴いその透過画像が生成されてメモリに記憶される。

以下、パソコン５の制御プログラムによって実行される検査手順を、図３を参照して説明する。被検査物Ｍが鋳造品等である場合には、型成形の段階で被検査物Ｍに外形や厚みのバラツキを生じる。そこで本実施形態では、検査開始に先立って、鋳巣等の欠陥を生じていない、代表的な外形や厚みを有する複数の正常なサンプル被検査物について予め透過画像を得て、これらをマスタ画像としてメモリに記憶しておく。

検査開始後は、遮蔽ボックス２内のＸ線発生器３の下方を被検査物Ｍが通過する毎にその透過画像を取り込んで（ステップ１０１）ガウシアンフィルタ等によってノイズ除去を行なった後、透過画像を順次各マスタ画像と比較する。マスタ画像との比較は以下のステップ１０２〜１０４で行なわれる。すなわち、最初にマスタ画像と透過画像の画像の重心位置とモーメント特徴をそれぞれ計算して、アフィン変換等によって透過画像とマスタ画像のＸＹ方向と回転方向での位置合わせを行なう（ステップ１０２）。なお、この場合、マスタ画像と透過画像の局所特徴量をそれぞれ算出して、局所特徴量が合致するようにアフィン変換等によって位置合わせを行なうようにしても良い。

その後、本実施形態では同一位置かつ同一大の少なくとも一つの検査対象領域（以下、局所という）を透過画像とマスタ画像内にそれぞれ設定して、両局所内の画像データの差分を算出する。この場合、図４に示すように、Ｘ線発生器３から出力されるＸ線は光源３１から下方のラインセンサ４に向けて発散光となっており、途中で被検査物Ｍを透過してラインセンサ４に至っている。このため、ラインセンサ４の出力信号から得られる被検査物Ｍの透過画像は、光源３１を通る中央線Ｃに直交する同一水平面内で中央線Ｃから離れるほど、より拡大されたものとなり、また、被検査物Ｍの厚み方向では光源３１へ近づくほど、より拡大されたものとなる。

そこで、上記両局所内の画像データの差分を算出するのに先立って、ダイナミックプログラミングによって上記両局所内の画像の伸縮を算出して、両局所内の画像の伸縮が同程度になるように調整する（ステップ１０３）。これは具体的には、例えば上記両局所内の画像の、直線上に並ぶ各画素をその画素データの大きさによってａ，ｂ，ｃと分類した際に透過画像の局所では「ａｂｂｂｂｃｃ」となり、マスタ画像の局所では［ａａｂｃｃｃ］となった場合、ダイナミックプログラミングによる公知の最短経路演算によって、前者の「ａ」が後者の「ａａ」に、前者の「ｂｂｂｂ」が後者の「ｂ」に、前者の「ｃ」が後者の「ｃｃ」に、前者の「ｃ」が後者の「ｃ」に対応づけられて、部分的な伸縮が明らかになるから、この伸縮が同程度になるように両画像を調整するものである。この後、両局所内の画像データの差分を算出して差分画像を得る（ステップ１０４）。

ここで、図５には透過画像の一例を示す。図のＧ，Ｈで示す領域が、選択された局所である。局所Ｇには１．０ｍｍφ〜３．０ｍｍφのステンレス球を置いて異物とし、局所Ｈには０．３ｍｍφ〜０．８ｍｍφのステンレス球を置いて異物としてある。透過画像では異物の存在が特に局所Ｇ,Ｈともに明らかでない。これに対して、図６（１）、（２）にそれぞれ示す局所Ｇ，Ｈの差分画像では異物が明確に識別されるようになっている。

なお、得られた差分画像についてさらに特徴抽出を行なってもよく、例えばソーベルフィルタによって横方向（Ｘ方向）エッジと縦方向（Ｙ方向）エッジを抽出して、これらを合成した画像を差分画像とすると良い。このような差分画像を、透過画像と全てのマスタ画像との間で差分を算出して得た後（ステップ１０５）、これら差分画像を重ねて画像データを加算した判定画像を得る（ステップ１０６）。そして、判定画像の画像データの値を所定の閾値と比較して、閾値を超えた画像データ部分の平面的大きさに基づいて、鋳巣等の欠陥や異物の有無を判定する（ステップ１０７）。また、上記実施形態ではラインセンサを使用して被検査物を移動させることによって透過画像を得たが、エリアセンサを使用して被検査物を移動させることなく透過画像を得るようにしても良い。

３…Ｘ線発生器（Ｘ線出力手段）、３１…Ｘ線光源、４…Ｘ線ラインセンサカメラ（Ｘ線入力手段）、５…パソコン（画像記憶手段、画像位置合せ手段、伸縮調整手段、差分画像取得手段、判定画像取得手段）、Ｌ…Ｘ線、Ｍ…被検査物。

Claims

通過する被検査物に対して直交する平面内でＸ線光源から拡散し被検査物を横断する帯状のＸ線を照射するＸ線出力手段と、被検査物を透過したＸ線を入光させてその受光強度に応じた出力信号を発するＸ線入力手段と、前記出力信号より前記被検査物の透過画像を生成する画像生成手段と、サンプル被検査物のマスタ画像を記憶しておく画像記憶手段と、前記透過画像とマスタ画像の位置合せを行なう画像位置合せ手段と、位置合せを行なった透過画像とマスタ画像についてその伸縮を略一致させる伸縮調整手段と、伸縮を略一致させた透過画像とマスタ画像の差分画像を得る差分画像取得手段とを備えるＸ線検査装置。
前記画像記憶手段には複数のサンプル被検査物についてのマスタ画像がそれぞれ記憶されており、前記画像位置合せ手段は前記透過画像と前記マスタ画像の位置合せを各マスタ画像について行うものであり、前記伸縮調整手段は位置合せを行なった透過画像と各マスタ画像についてその伸縮を略一致させるものであり、前記差分画像取得手段は伸縮を略一致させた透過画像と各マスタ画像の差分画像をそれぞれ得るものであり、さらに判定画像取得手段を備えて、前記判定画像取得手段は複数の差分画像を重ねて判定画像を得るものである請求項１に記載のＸ線検査装置。
通過する被検査物に対して直交する平面内でＸ線光源から拡散し被検査物を横断する帯状のＸ線を照射するステップと、被検査物を透過したＸ線を入光させてその受光強度に応じた出力信号を発するステップと、前記出力信号より前記被検査物の透過画像を生成するステップと、サンプル被検査物のマスタ画像を記憶するステップと、前記透過画像とマスタ画像の位置合せを行なうステップと、位置合せを行なった透過画像とマスタ画像についてその伸縮を略一致させるステップと、伸縮を略一致させた透過画像とマスタ画像の差分画像を得るステップとを備えるＸ線検査方法。
被検査物に対してＸ線を照射するＸ線出力手段と、被検査物を透過したＸ線を入光させてその受光強度に応じた出力信号を発するＸ線入力手段と、前記出力信号より前記被検査物の透過画像を生成する画像生成手段と、サンプル被検査物のマスタ画像を記憶しておく画像記憶手段と、前記透過画像とマスタ画像の位置合せを行なう画像位置合せ手段と、位置合せを行なった透過画像とマスタ画像についてその伸縮を略一致させる伸縮調整手段と、伸縮を略一致させた透過画像とマスタ画像の差分画像を得る差分画像取得手段とを備えるＸ線検査装置。