JP2020128890A - Tilted x-ray inspection method, tilted x-ray inspection apparatus and its accuracy evaluation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、大型で平板状のワークの内部欠陥を検出するに適した傾斜Ｘ線検査方法、傾斜Ｘ線検査装置及びその精度評価方法に関するものである。 The present invention relates to a tilted X-ray inspection method, a tilted X-ray inspection apparatus, and an accuracy evaluation method therefor, which are suitable for detecting internal defects in a large, flat work piece.
自動車部品として多用されている金属部品のうち、特に鋳造部品やダイカスト部品には、金属が凝固する際に生ずる空洞（鋳巣）が不可避的に含まれている。従来はこれらの部品を機械加工した後に表面を検査し、加工面に空洞が現れたものを不良品として跳ね出していた。 Among metal parts frequently used as automobile parts, particularly cast parts and die cast parts inevitably include cavities (cast holes) generated when the metal solidifies. In the past, after machining these parts, the surface was inspected, and those in which cavities appeared on the processed surface were ejected as defective products.
ところが部品の小型化、薄肉化を限界まで追求した次世代自動車部品においては、部品表面に現れない内部の空洞が亀裂の起点となる可能性があるため、部品内部に隠れた空洞をも検出することが求められる。金属部品の内部空洞を検出する方法としては、Ｘ線検査方法が適している。 However, in next-generation automobile parts that have pursued the miniaturization and thinning of parts to the limit, internal cavities that do not appear on the surface of the part may be the starting point of cracks, so even hidden cavities inside parts are detected. Is required. An X-ray inspection method is suitable as a method for detecting the internal cavity of the metal component.
従来のＸ線検査方法としては、図１に示す直交Ｘ線ＣＴ法が一般的である。この方法はＸ線源１とディテクタ２とを一直線上に並べてその途中の回転台３に検査対象となるワークＷを置き、Ｘ線源１とディテクタ２とを結ぶ直線に直交する垂直軸を回転軸としてワークＷを３６０度回転させ、ワークのＸ線透視画像を得る方法である。 As a conventional X-ray inspection method, the orthogonal X-ray CT method shown in FIG. 1 is generally used. In this method, the X-ray source 1 and the detector 2 are aligned on a straight line, a workpiece W to be inspected is placed on a rotary table 3 in the middle of the line, and a vertical axis orthogonal to a straight line connecting the X-ray source 1 and the detector 2 is rotated. This is a method of rotating the work W as an axis by 360 degrees and obtaining an X-ray fluoroscopic image of the work.
この直交Ｘ線ＣＴ法は、ワークＷが小型のものである場合には適している。しかしワークＷが大型である場合には、ワークの回転軌跡が大きな円を描くこととなる。このためＸ線源１とディテクタ２を大きく離して設置し、その全体をＸ線を防止する鉛を使用したＸ線防護ボックスで囲む必要が生じ、設備費用が高くなり、設備スペースも大きくなるという問題がある。また、平板状のワークＷをこの方法で検査する際には、Ｘ線がワークＷの内部を透過する距離が長くなるため、高出力のＸ線源１が必要となるという問題がある。 This orthogonal X-ray CT method is suitable when the work W is small. However, when the work W is large, the rotation locus of the work draws a large circle. Therefore, it is necessary to install the X-ray source 1 and the detector 2 at a large distance from each other, and to enclose the entire unit with an X-ray protection box that uses lead to prevent X-rays, which increases equipment costs and equipment space. There's a problem. Further, when inspecting the flat plate-shaped work W by this method, there is a problem that the X-ray source 1 having a high output is required because the distance through which the X-rays penetrate the inside of the work W becomes long.
また従来のＸ線検査方法として、図２に示す傾斜Ｘ線ＣＴ法も知られている。この方法ではＸ線源１とディテクタ２をワークＷの回転軸に対して傾斜させて配置している。しかしこの方法でもワークＷを回転させる必要があるため、図１の直交Ｘ線ＣＴ法と同様、ワークＷが大型である場合には設備費用が高くなり、設備スペースも大きくなる。なお傾斜Ｘ線ＣＴ法は、特許文献１、特許文献２にも記載されている。 As a conventional X-ray inspection method, the tilted X-ray CT method shown in FIG. 2 is also known. In this method, the X-ray source 1 and the detector 2 are arranged so as to be inclined with respect to the rotation axis of the work W. However, even in this method, since it is necessary to rotate the work W, similarly to the orthogonal X-ray CT method in FIG. 1, when the work W is large, the equipment cost is high and the equipment space is large. The tilted X-ray CT method is also described in Patent Document 1 and Patent Document 2.
このほか、図３に示すようにワークＷを固定したまま、その回りにＸ線源１とディテクタ２とを対向した状態を保ったまま３６０度回転させ、ワークのＸ線透視画像を得る回転Ｘ線ＣＴ法もある。この方法では、ワークＷを回転させる必要はないが、ワークＷの最大寸法の外側にＸ線源１とディテクタ２を配置して回転させねばならない。このためワークＷが大型である場合にはやはり設備費用が高くなり、設備スペースも大きくなる。また平板状のワークＷをこの方法で検査する際には、Ｘ線がワークＷの内部を透過する距離が長くなるため、高出力のＸ線源１が必要となるという問題がある。なお回転Ｘ線ＣＴ法は、特許文献３にも記載されている。このように従来方法では、ワークが大型で平板状のものである場合には、設備の大型化やＸ線源１の高出力化を避けることができなかった。 In addition, as shown in FIG. 3, while the work W is fixed, the X-ray source 1 and the detector 2 are rotated 360 degrees while keeping the X-ray source 1 and the detector 2 facing each other, and a rotation X for obtaining an X-ray fluoroscopic image of the work is obtained. There is also a line CT method. In this method, it is not necessary to rotate the work W, but the X-ray source 1 and the detector 2 must be arranged outside the maximum dimension of the work W and rotated. Therefore, when the work W is large, the equipment cost is also high and the equipment space is large. Further, when the flat work W is inspected by this method, there is a problem that a high-power X-ray source 1 is required because the distance through which the X-rays penetrate the work W becomes long. The rotating X-ray CT method is also described in Patent Document 3. As described above, in the conventional method, when the work is large and has a flat plate shape, it is inevitable to increase the size of the equipment and increase the output of the X-ray source 1.
従って本発明の目的は上記した従来技術の問題点を解決し、大型で平板状のワークの内部欠陥を、比較的小型の設備により効率よく検査することができる、傾斜Ｘ線検査方法、傾斜Ｘ線検査装置及びその精度評価方法を提供することである。 Therefore, the object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to efficiently inspect the internal defects of a large flat plate work with a relatively small equipment. A line inspection apparatus and an accuracy evaluation method thereof are provided.
上記の課題を解決するためになされた本発明の傾斜Ｘ線検査方法は、ワークを貫通する仮想直線上に、Ｘ線源とディテクタとをワークを挟んで正対させて配置し、ワークを固定したまま、かつ、Ｘ線源とディテクタとの正対関係を維持したまま、Ｘ線源とディテクタとを前記仮想直線に対して斜めに交差する回転軸線のまわりに同一角速度で回転させ、ワークのＸ線透視画像を得ることを特徴とするものである。なお、前記仮想直線がワークを斜めに貫通する直線であり、前記回転軸線が垂直線であることが好ましい。また、ワークが薄肉で大型の平板状部材であることが好ましい。 In the tilted X-ray inspection method of the present invention made to solve the above problems, an X-ray source and a detector are arranged to face each other across a work on a virtual straight line penetrating the work, and the work is fixed. The X-ray source and the detector are rotated at the same angular velocity around the rotation axis that obliquely intersects the virtual straight line while maintaining the direct relationship between the X-ray source and the detector, and The X-ray fluoroscopic image is obtained. It is preferable that the virtual straight line is a straight line that obliquely penetrates the work and the rotation axis is a vertical line. Further, it is preferable that the work is a thin and large flat plate member.
また上記の課題を解決するためになされた本発明の傾斜Ｘ線検査装置は、フレームの上下に設けられ垂直な回転軸線のまわりに同一角速度で回転する上部円盤及び下部円盤と、これらの上部円盤及び下部円盤にそれぞれ斜めに取り付けられたＸ線源とディテクタとからなり、これらのＸ線源とディテクタはワークを貫通する仮想直線上における正対関係を維持しつつ回転し、ワークのＸ線透視画像を得るものであることを特徴とする。 The tilted X-ray inspection apparatus of the present invention made to solve the above-mentioned problems is an upper disk and a lower disk that are provided above and below a frame and rotate at the same angular velocity around a vertical rotation axis, and these upper disks. The X-ray source and the detector are obliquely attached to the lower disk and the lower disk, respectively, and these X-ray source and the detector rotate while maintaining a direct relationship on an imaginary straight line penetrating the work, and X-ray fluoroscopy of the work. It is characterized in that an image is obtained.
さらに本発明の傾斜Ｘ線検査装置の精度評価方法は、上記の傾斜Ｘ線検査装置のＸ線源とディテクタが回転する際の理想的な円軌道からのずれと、ディテクタ上のＸ線受光位置のずれとの関係を示す演算式を作成し、ゲージとマイクロメータを用いてＸ線源とディテクタの理想的な円軌道からのずれを測定し、それらの測定値を演算式に代入して傾斜Ｘ線検査装置の検出精度を演算することを特徴とするものである。 Furthermore, the accuracy evaluation method of the tilted X-ray inspection apparatus according to the present invention provides a deviation from an ideal circular orbit when the X-ray source and the detector of the tilted X-ray inspection apparatus are rotated, and an X-ray receiving position on the detector. Deviation of the X-ray source and detector from the ideal circular orbit is measured by using a gauge and a micrometer. It is characterized in that the detection accuracy of the X-ray inspection apparatus is calculated.
本発明の傾斜Ｘ線検査方法及び装置によれば、ワークが薄肉で大型の平板状部材である場合にも、ワークの斜め上方と斜め下方に配置したＸ線源とディテクタを垂直軸の周りに回転させるだけでワークのＸ線透視画像を得ることができる。このためワークのサイズにかかわらず、Ｘ線源とディテクタの回転領域だけをＸ線防護ボックスで囲めばよく、設備の小型化を図ることができる。 According to the tilted X-ray inspection method and apparatus of the present invention, even when the work is a thin and large flat plate-like member, the X-ray source and the detector arranged obliquely above and below the work are provided around the vertical axis. An X-ray fluoroscopic image of the work can be obtained simply by rotating the work. Therefore, regardless of the size of the work, it is sufficient to enclose only the rotation region of the X-ray source and the detector with the X-ray protection box, and the equipment can be downsized.
また本発明の傾斜Ｘ線検査方法及び装置によれば、平板状のワークに対して斜め方向にX線を照射するため、X線がワークＷの内部を透過する距離が短くなり、低出力のＸ線源により検査を行うことができる。 Further, according to the tilted X-ray inspection method and apparatus of the present invention, since X-rays are radiated obliquely to the flat plate-shaped work, the distance through which the X-rays pass through the inside of the work W becomes short, and low output is achieved. The examination can be carried out with an X-ray source.
さらに本発明の傾斜Ｘ線検査装置の精度評価方法によれば、設備の寸法誤差とＸ線透視画像との関係を把握することができるので、求められる画像精度を得るためには設備の寸法精度をどのレベルに抑えねばならないかを知ることができる。また使用中における画像精度を検証することができるので、画像精度の低下による不良品の見落としをなくすことが可能となる。 Further, according to the accuracy evaluation method of the tilted X-ray inspection apparatus of the present invention, the relationship between the dimensional error of the equipment and the X-ray fluoroscopic image can be grasped, and therefore the dimensional accuracy of the equipment is required to obtain the required image accuracy. You can know what level you need to control. Further, since the image accuracy during use can be verified, it is possible to eliminate the oversight of defective products due to the deterioration of the image accuracy.
（傾斜Ｘ線検査方法）
以下に本発明の内容を実施形態とともに詳細に説明する。図４は本発明の傾斜Ｘ線検査方法の原理図である。１０はワーク支持台であり、ワークＷはその上に固定される。１１はワークＷを貫通する仮想直線であり、この仮想直線１１上に、Ｘ線源１２とディテクタ１３とをワークＷを挟んで正対させて配置する。
(Inclined X-ray inspection method)
The contents of the present invention will be described in detail below together with the embodiments. FIG. 4 is a principle diagram of the tilted X-ray inspection method of the present invention. Reference numeral 10 denotes a work support, on which the work W is fixed. Reference numeral 11 is a virtual straight line penetrating the work W, and the X-ray source 12 and the detector 13 are arranged on the virtual straight line 11 so as to face each other across the work W.
そしてワークＷをワーク支持台１０上に固定したまま、Ｘ線源１２とディテクタ１３とを仮想直線１１に対して斜めに交差する回転軸線１４のまわりに同一角速度で回転させる。この回転軸線１４は垂直線とすることが好ましいが、必ずしもこれに限定されるものではない。 Then, with the work W fixed on the work support 10, the X-ray source 12 and the detector 13 are rotated at the same angular velocity around the rotation axis 14 that obliquely intersects the virtual straight line 11. The axis of rotation 14 is preferably a vertical line, but is not necessarily limited to this.
この回転中もＸ線源１２とディテクタ１３とは正対関係を維持したまま、すなわち仮想直線１１上に位置させたまま、仮想直線１１とともに回転させる。このようにしてＸ線源１２とディテクタ１３とを３６０度回転させれば、ワークＷを斜め方向に透視する３６０度のＸ線透視画像を得ることができる。仮想直線１１と回転軸線１４とがなす角度θは、３０度〜６０度の範囲とすることが好ましい。 Even during this rotation, the X-ray source 12 and the detector 13 are rotated together with the virtual straight line 11 while maintaining the direct facing relationship, that is, while being positioned on the virtual straight line 11. By thus rotating the X-ray source 12 and the detector 13 by 360 degrees, it is possible to obtain an X-ray fluoroscopic image of 360 degrees that allows the workpiece W to be seen in an oblique direction. The angle θ formed by the virtual straight line 11 and the rotation axis 14 is preferably in the range of 30 degrees to 60 degrees.
図４の原理図では図１〜図３との対比が明確となるようにワークＷを円柱形としたが、ワークＷが薄肉で大型の平板状部材である場合を図５に示す。図５から分かるように、ワークＷの上方と下方でＸ線源１２とディテクタ１３とを回転軸線１４のまわりに回転させればよいので、ワークＷが大型であっても装置全体を小さくまとめることができる。図５では仮想直線１１と回転軸線１４とが交差する部位の周囲がワークＷの撮影ポイント１５となるが、ワークＷを移動させれば撮影ポイント１５を移動させることができ、任意の部位を検査することができる。 In the principle diagram of FIG. 4, the work W has a cylindrical shape so that the comparison with FIGS. 1 to 3 is clear, but FIG. 5 shows a case where the work W is a thin and large flat plate-shaped member. As can be seen from FIG. 5, it is sufficient to rotate the X-ray source 12 and the detector 13 around the rotation axis 14 above and below the work W. Therefore, even if the work W is large, the entire apparatus should be small. You can In FIG. 5, the imaging point 15 of the work W is located around the portion where the virtual straight line 11 and the rotation axis 14 intersect, but the imaging point 15 can be moved by moving the work W, and an arbitrary portion is inspected. can do.
ワークＷを固定したまま、本発明の傾斜Ｘ線検査を行うと、図６に示すようにワークＷを全周から斜め方向に透視したＸ線透視画像群が得られる。これらの画像を３次元処理すると、図７に示す略円錐台形状の立体画像のボクセルデータが得られ、その内部の空洞を検出することができる。 When the tilted X-ray inspection of the present invention is performed with the work W fixed, an X-ray fluoroscopic image group in which the work W is seen obliquely from the entire circumference as shown in FIG. 6 is obtained. When these images are three-dimensionally processed, the voxel data of the substantially frustoconical stereoscopic image shown in FIG. 7 is obtained, and the cavity inside thereof can be detected.
（傾斜Ｘ線検査装置）
図８と図９に本発明の傾斜Ｘ線検査装置の実施形態を示す。２０は剛性に優れた大型のフレームでありその中央部にワークＷが配置される。ワークＷは必ずしもワーク支持台１０に支持させる必要はなく、例えばロボットアームに支持させることも可能である。
(Tilt X-ray inspection device)
8 and 9 show an embodiment of the tilted X-ray inspection apparatus of the present invention. Reference numeral 20 is a large frame having excellent rigidity, and the work W is arranged in the center thereof. The work W does not necessarily have to be supported by the work support base 10, but can be supported by, for example, a robot arm.
フレーム２０の上部アーム２１の下側には上部円盤２２が設けられており、フレーム２０の下部アーム２３の上側には下部円盤２４が設けられている。これらの上部円盤２２と下部円盤２４は、垂直な回転軸線１４の周りを同一角速度で回転できる構造とする。上部円盤２２の下面には、Ｘ線源１２が好ましくは３０度〜６０度の角度で斜め下向きに取り付けられ、下部円盤２４の上面にはディテクタ１３が斜め上向きに取り付けられている。前述した通り、Ｘ線源１２とディテクタ１３は仮想直線１１上で正対するように配置されており、図１０に示すように上部円盤２２と下部円盤２４とを回転させると仮想直線１１も回転するが、Ｘ線源１２とディテクタ１３は常に仮想直線１１上で正対する関係を維持している。この結果、ワークＷの撮影ポイント１５の周囲について３６０度のＸ線透視画像を得ることができることとなる。 An upper disc 22 is provided below the upper arm 21 of the frame 20, and a lower disc 24 is provided above the lower arm 23 of the frame 20. The upper disk 22 and the lower disk 24 have a structure that can rotate around the vertical rotation axis 14 at the same angular velocity. The X-ray source 12 is attached to the lower surface of the upper disk 22 obliquely downward at an angle of preferably 30 to 60 degrees, and the detector 13 is attached to the upper surface of the lower disk 24 obliquely upward. As described above, the X-ray source 12 and the detector 13 are arranged so as to face each other on the virtual straight line 11, and when the upper disk 22 and the lower disk 24 are rotated, the virtual straight line 11 also rotates as shown in FIG. However, the X-ray source 12 and the detector 13 always maintain a direct facing relationship on the virtual straight line 11. As a result, it is possible to obtain an X-ray fluoroscopic image of 360 degrees around the imaging point 15 of the work W.
この構造とすれば、ワークＷを横移動させることにより、撮影ポイント１５を自由に変えることができる。またＸ線防護ボックスはワークＷのサイズに拘わらず、小さくすることができる。またＸ線の透過距離は短くてよいため、Ｘ線源１２は低出力のものとすることができる。
（傾斜Ｘ線検査装置の精度評価方法）
With this structure, the photographing point 15 can be freely changed by laterally moving the work W. Further, the X-ray protection box can be made small regardless of the size of the work W. Further, since the X-ray transmission distance may be short, the X-ray source 12 can have a low output.
(Accuracy evaluation method of inclined X-ray inspection device)
上記した通り本発明の傾斜Ｘ線検査装置は、Ｘ線源１２とディテクタ１３を常に仮想直線１１上に維持したまま上部円盤２２と下部円盤２４とを回転させるのであるが、回転機構が上下に分離されているため、実際には不可避的に生ずる装置の製作誤差により、Ｘ線源１２とディテクタ１３の回転面が水平方向に０〜１ｍｍ程度、上下方向にも０〜１ｍｍ程度ずれる可能性がある。このずれの影響によりＸ線透視画像群に乱れが生じ、得られた３次元の撮影データ（ボクセルデータ）にもずれが生じて鮮明な画像が得られなくなるおそれがある。 As described above, the tilted X-ray inspection apparatus of the present invention rotates the upper disk 22 and the lower disk 24 while keeping the X-ray source 12 and the detector 13 on the virtual straight line 11 at all times. Since they are separated, the rotational surfaces of the X-ray source 12 and the detector 13 may be displaced by about 0 to 1 mm in the horizontal direction and about 0 to 1 mm in the vertical direction due to the manufacturing error of the device that is actually unavoidable. is there. Due to the influence of the shift, the X-ray fluoroscopic image group is disturbed, and the obtained three-dimensional imaging data (voxel data) is also shifted, and a clear image may not be obtained.
実際の鋳造部品やダイカスト部品においては、小さな空洞（鋳巣）は１０個以下のボクセルデータの集まりとして検出され、大きな空洞（鋳巣）は数十個から数百個程度のボクセルデータの集まりとして検出される。このため多少の誤差があっても大きな空洞を見落とすことはないが、小さな空洞は検出できなくなるおそれがある。そこで本発明の精度評価方法では、Ｘ線源１２とディテクタ１３との回転ずれが検査装置の精度にどの程度影響するかを、演算で求められるようにした。以下にその具体的な内容を説明する。 In actual casting parts and die-cast parts, small cavities (cavities) are detected as a collection of 10 or less voxel data, and large cavities (cavities) are a collection of tens to hundreds of voxel data. To be detected. Therefore, even if there is some error, a large cavity will not be overlooked, but a small cavity may not be detected. Therefore, in the accuracy evaluation method of the present invention, it is possible to calculate how much the rotational deviation between the X-ray source 12 and the detector 13 affects the accuracy of the inspection apparatus. The specific contents will be described below.
理想的な状態においては、Ｘ線源１２とディテクタ１３を３６０度回転させたとき、ワークＷ中の座標（ｘ,ｙ,ｚ）で表される注目点（撮影ポイント）を通るＸ線の受光点は、図１１に示すようにディテクタ１３上で楕円軌跡を描く。しかし実際の装置ではＸ線源１２とディテクタ１３との円軌道が理想的な円軌道から僅かながらずれるので、ディテクタ１３上における楕円軌跡も僅かにずれる。このずれ量を図１２に示すように、ΔＰy(t),ΔPｚ(t)とする。 In an ideal state, when the X-ray source 12 and the detector 13 are rotated 360 degrees, the reception of X-rays passing through a target point (imaging point) represented by the coordinates (x, y, z) in the work W The points draw an elliptical locus on the detector 13 as shown in FIG. However, in an actual device, the circular orbit of the X-ray source 12 and the detector 13 is slightly deviated from the ideal circular orbit, and the elliptical locus on the detector 13 is also slightly deviated. As shown in FIG. 12, these amounts of deviation are ΔPy(t) and ΔPz(t).
また図１３に示すように、Ｘ線源１２の理想回転半径をＲＦとし、実際の回転軌道の半径誤差をΔＲＦとする。この回転円の中心の理想点からの３次元的なずれを、ΔＸＦ,ΔＹＦ,ΔＺＦとする。またこの円軌道のＸ軸に対する傾きずれをΔΨＦ、Ｙ軸に対する傾きずれをΔΘＦ、Ｚ軸に対する傾きずれをΔΦＦとする。 Further, as shown in FIG. 13, the ideal rotation radius of the X-ray source 12 is R F, and the radius error of the actual rotation trajectory is ΔR F. The three-dimensional deviation of the center of the rotation circle from the ideal point is ΔX F, ΔY F, ΔZ F. Further, the inclination deviation of this circular orbit with respect to the X axis is ΔΨ F , the inclination deviation with respect to the Y axis is ΔΘ F , and the inclination deviation with respect to the Z axis is ΔΦ F.
同様にディテクタ１３についても図１４に示すように、理想回転半径をＲＩとし、実際の回転軌道の半径誤差をΔＲＩとする。この回転円の中心の理想点からの３次元的なずれを、ΔＸＩ,ΔＹＩ,ΔＺＩとする。またこの円軌道のＸ軸に対する傾きずれをΔΨＩ、Ｙ軸に対する傾きずれをΔΘＩ、Ｚ軸に対する傾きずれをΔΦＩとする。また図１５に示すように、ディテクタ受光面のＸ軸に対する傾きずれをΔψＩ、Ｙ軸に対する傾きずれをΔθＩ、Ｚ軸に対する傾きずれをΔφＩとする。 Similarly, regarding the detector 13, as shown in FIG. 14, the ideal radius of rotation is R I and the radius error of the actual rotation trajectory is ΔR I. The three-dimensional deviation of the center of the rotation circle from the ideal point is represented by ΔX I, ΔY I, ΔZ I. Further, the inclination deviation of this circular orbit with respect to the X axis is ΔΨ I , the inclination deviation with respect to the Y axis is ΔΘ I , and the inclination deviation with respect to the Z axis is ΔΦ I. Further, as shown in FIG. 15, the inclination deviation of the detector light-receiving surface with respect to the X axis is Δφ I , the inclination deviation with respect to the Y axis is Δθ I , and the inclination deviation with respect to the Z axis is Δφ I.
以上をまとめると図１６及び数１、数２の通りとなる。ただし注目点の座標（ｘ,ｙ,ｚ）は（0,0,0）とした。ＨとＷはディテクタ１３のサイズである。 The above is summarized as shown in FIG. 16 and Equations 1 and 2. However, the coordinates (x, y, z) of the point of interest were (0, 0, 0). H and W are the sizes of the detector 13.
また軌跡誤差ΔＰy(t),ΔPｚ(t)は数３の通りとなり、３６０度の積分を計算して求めた平均軌跡誤差は数４の通りとなる。なお詳細な説明は省略するが、この系の自由度は１１である。 Also, the locus errors ΔPy(t) and ΔPz(t) are as shown in Formula 3, and the average locus error obtained by calculating the integral of 360 degrees is as shown in Formula 4. Although a detailed description is omitted, the system has 11 degrees of freedom.
実用的な寸法として、ＲＦ=300mm、ＺＦ=300mm、ＲＩ=300mm、ＺＩ=300mm、Ｗ=100mm、Ｈ=150mmを用いてみる。このときθ=45度、拡大率Ｍ=2となる。画素サイズはマイクロフォーカスをイメージして75μｍとすると、欠陥のサイズが0.5ｍｍの撮像画像のピクセル数は13.3ピクセルとなる。欠陥の検出を行うには、平均起動誤差の５倍くらいの欠陥でないと抽出は難しいため、平均軌道誤差は200μｍ以下にする必要がある。 As practical dimensions, R F =300 mm, Z F =300 mm, R I =300 mm, Z I =300 mm, W=100 mm, H=150 mm will be used. At this time, θ=45 degrees and the enlargement ratio M=2. If the pixel size is 75 μm in the image of micro focus, the number of pixels of the captured image with the defect size of 0.5 mm is 13.3 pixels. In order to detect defects, it is necessary to set the average trajectory error to 200 μm or less because it is difficult to extract unless the defect is about 5 times the average starting error.
200μｍを系の自由度である11で割ると18.2μｍとなるから、上記した平均軌道誤差の式の各項の誤差を18.2μｍ以下としたい。このためには、夫々の誤差の数値を数５に示すようにすることが求められる。 If 200 μm is divided by 11 which is the degree of freedom of the system, it will be 18.2 μm, so the error of each term in the above formula of average trajectory error should be 18.2 μm or less. For this purpose, it is required to set the numerical values of the respective errors as shown in Expression 5.
傾斜Ｘ線検査装置を組み立てたり調整するときに各因子の誤差を測定し、数4の式に代入すれば、平均軌道誤差のΔＰy,ΔPｚを求めることができ、その5倍以上が装置の撮影分解能と考えることができる。ここにディテクタ１３の画素サイズを考え合わせれば、装置の検出精度が得られる。 By measuring the error of each factor when assembling or adjusting the tilt X-ray inspection device and substituting it in the formula of Equation 4, ΔPy and ΔPz of the average trajectory error can be obtained, and more than 5 times of that is taken by the device. It can be considered as resolution. If the pixel size of the detector 13 is considered here, the detection accuracy of the device can be obtained.
上記した説明は理論的なものであるが、実際の装置においては回転中心や軌道の位置のデータを知ることは容易ではない。そこで実際には、ゲージを用いて精度を測定することができる。例えば図１７に示すようにフレーム２０にゲージ３０を取り付ける。円盤３１はＸ線源１２の軌道測定用であり、円盤３２はディテクタ１３の軌道測定用である。これらは完全な同心度を保証されたゲージである。 Although the above description is theoretical, it is not easy to know the data of the position of the center of rotation and the position of the orbit in an actual device. Therefore, in practice, accuracy can be measured using a gauge. For example, as shown in FIG. 17, a gauge 30 is attached to the frame 20. The disk 31 is for measuring the trajectory of the X-ray source 12, and the disk 32 is for measuring the trajectory of the detector 13. These are gauges with guaranteed perfect concentricity.
また図１８に示すように、装置の上部円盤２２の下方に測定アーム３３を取り付け、上下方向と水平方向（半径方向）の変位を測定するためのマイクロメータ３４，３５を取り付ける。同様に、図１９に示すように、装置の下部円盤２４に測定アーム３６を取り付け、上下方向と水平方向（半径方向）の変位を測定するためのマイクロメータ３７、３８を取り付ける。そして装置の上部円盤２２と下部円盤２４とを回転させながらこれらのマイクロメータが示す変位の数値を記録すれば、数４の式に必要な数値を求めることができる。 Further, as shown in FIG. 18, a measuring arm 33 is attached below the upper disk 22 of the apparatus, and micrometers 34 and 35 for measuring the displacement in the vertical direction and the horizontal direction (radial direction) are attached. Similarly, as shown in FIG. 19, a measuring arm 36 is attached to the lower disk 24 of the apparatus, and micrometers 37 and 38 for measuring the displacement in the vertical direction and the horizontal direction (radial direction) are attached. Then, by recording the numerical values of the displacements indicated by these micrometers while rotating the upper disk 22 and the lower disk 24 of the device, it is possible to obtain the numerical values necessary for the equation (4).
このように本発明の傾斜Ｘ線検査装置の精度評価方法を用いれば、装置の上下の円盤２２、２４を回転させながら半径方向と高さ方向の変位を測定し、それらの変位の数値を数４の式に代入することによって、ディテクタ上におけるＸ線受光位置の誤差を算出することができ、装置の検出精度を確認することが可能となる。 As described above, according to the accuracy evaluation method of the tilted X-ray inspection apparatus of the present invention, the displacements in the radial direction and the height direction are measured while rotating the upper and lower disks 22 and 24 of the apparatus, and the numerical values of the displacements are calculated. By substituting into the equation (4), the error of the X-ray receiving position on the detector can be calculated, and the detection accuracy of the device can be confirmed.
以上に説明したように、本発明の傾斜Ｘ線検査方法及び装置によれば、大型で平板状のワークの内部欠陥を、比較的小型の設備により効率よく検査することができる。また本発明の精度評価方法によれば、その検出精度を確認することができる。 As described above, according to the tilted X-ray inspection method and apparatus of the present invention, it is possible to efficiently inspect an internal defect of a large and flat work with a relatively small facility. Further, according to the accuracy evaluation method of the present invention, the detection accuracy can be confirmed.
Ｗ ワーク
１ X線源（従来技術）
２ ディテクタ（従来技術）
３ 回転台（従来技術）
１０ ワーク支持台
１１ 仮想直線
１２ Ｘ線源
１３ ディテクタ
１４ 回転軸線
１５ 撮影ポイント
２０ フレーム
２１ 上部アーム
２２ 上部円盤
２３ 下部アーム
２４ 下部円盤
３０ ゲージ
３１ 円盤
３２ 円盤
３３ 測定アーム
３４ マイクロメータ
３５ マイクロメータ
３６ 測定アーム
３７ マイクロメータ
３８ マイクロメータ
W work 1 X-ray source (prior art)
2 detectors (prior art)
3 turntable (prior art)
10 Work Support 11 Virtual Straight Line 12 X-ray Source 13 Detector 14 Rotation Axis 15 Imaging Point 20 Frame 21 Upper Arm 22 Upper Disk 23 Lower Arm 24 Lower Disk 30 Gauge 31 Disk 32 Disk 33 Measuring Arm 34 Micrometer 35 Micrometer 36 Measurement Arm 37 micrometer 38 micrometer
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