JP3263594B2

JP3263594B2 - Ｘ線による異物検出装置

Info

Publication number: JP3263594B2
Application number: JP10096896A
Authority: JP
Inventors: 五輪男竹内; 睦佐藤
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1996-04-23
Filing date: 1996-04-23
Publication date: 2002-03-04
Anticipated expiration: 2016-04-23
Also published as: JPH09288071A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＸ線による異物検出
装置に関し、缶詰やハム等の食品中の異物検査や、溶接
中のタングステン巻込み等の検査に関する非破壊検査、
或いは、これら異物混入等の検査以外に、電子部品等に
おける内部構造の非破壊検査等にも適用可能なものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図５に従来の検査装置の構成図を示す。
同図において、従来の検査装置では、Ｘ線源１及び同Ｘ
線源１の照射タイミングや時間等を制御するＸ線源制御
装置１９と、Ｘ線検出器４及び同Ｘ線検出器４を制御す
るＸ線検出器制御装置５とを、更に撮影制御装置３によ
って制御しながら、台１３上の被検体１２及び参照２０
という２種類の対象についてＸ線透過画像を撮影する。
詳しくは、下記の通りである。

【０００３】まず、被検体１２の代わりに参照２０とし
て、通常は、異常が無い被検体と同等な物を撮影し、そ
の結果（参照画像）を参照画像記憶装置２１に記録す
る。

【０００４】次に、参照２０を撮影したと同じ条件で、
被検体１２を撮影し、その結果（検査画像）を検査画像
記憶装置２２に記録する。

【０００５】基本的に、これら被検体１２と参照２０の
撮影では、撮影条件を一致させる。そのために、同じＸ
線源１及び同じＸ線検出器４を用い、更に、Ｘ線源１と
Ｘ線検出器４間の距離や、Ｘ線源１及びＸ線検出器４の
動作条件を同一にして、参照２０と被検体１２の撮影を
順番に行う。

【０００６】次に、それぞれの画像記憶装置２２、２１
に記録された検査画像から参照画像を減算する演算処理
を演算処理装置９で行い、処理結果を表示装置１０に出
力し表示すると共に、処理結果記録装置１１に記録し保
存を行う。

【０００７】ここで、参照画像は基本的に異常の無い状
態でのＸ線透過の分布を表しているので、異常の有無が
不明である検査画像から参照画像を減算することによ
り、Ｘ線透過分布の異なる範囲が抽出され、異常が検出
できる。

【０００８】つまり、被検体１２に異物が混入している
等の異常が有る場合は、その部分を透過するＸ線の減衰
量が異物の種類によって増減するので、異物が無い場合
とは異なるＸ線透過量（＝画像の輝度値）の変化として
現れる。

【０００９】但し、被検体の形状が一様でなく厚みが変
化する部分でも、Ｘ線の透過量が異なり画像の輝度値が
変化するため、検査画像のみでは異物の混入による輝度
変化なのか、被検体１２の形状変化による輝度変化なの
か判別が出来ない。

【００１０】そこで、異物混入等の無い被検体と同様な
対象（＝参照２０）を撮影することにより、被検体１２
の形状変化に起因する輝度変化を、参照画像として予め
求めておき、この参照画像を検査画像から引算すること
で異物の混入等による異常部分のみを抽出する。

【００１１】従って、被検体１２と参照２０は、形状変
化の場所をも一致させて撮影するか、演算処理において
位置合わせを行う必要がある。

【００１２】なおＸ線検出器４としては、Ｘ線が当たる
ことによって可視光を発生する蛍光体を用いたイメージ
インテンシファイアや、Ｘ線カメラ等といった検出装置
がこれに相当する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述のように
構成された従来の異物検出のための検査装置では、異常
が無い被検体に相当する”参照２０”の選択の仕方によ
って、異物検出性能が大きく左右されるという問題があ
る。

【００１４】また、被検体１２が缶詰のように、内容物
が一様で無いばかりか、個々の被検体でも内容物に大き
なばらつきがある場合は、どのような物を”参照２０”
として選択しても、缶詰の中身の偏り等による輝度変化
が生じるので、このような輝度変化が参照画像との減算
処理によって抽出されてしまい、異物として誤検出され
ることとなる。

【００１５】更に、同様に、缶詰など容器を開けるため
の爪やリップルがある場合には、参照２０の撮影時と、
検査対象である被検体１２の撮影時において、画像上に
映る爪等の位置を合わせておく必要がある。この位置が
ずれると、中身の偏りの場合と同様に、検査画像と参照
画像との演算処理によってこの位置ずれによる輝度変化
が抽出され、異物として誤検出されることとなる。

【００１６】特に、被検体の形状変化の位置ずれに起因
する輝度変化については、これを合わせるために、撮影
後の画像について画像の回転や移動を行い、形状変化の
場所を一致させる方法が取られることもあるが、単純な
減算処理ではない複雑な信号処理を行う必要がある他、
完全には一致しないこと、及び異物による輝度変化部と
は逆に合わせてしまうケースが生じること等、問題があ
った。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明では、前述の問題
点を解決するため、被検体のばらつき等に影響されない
Ｘ線による異物検出装置として、Ｘ線源と、このＸ線源
を制御するＸ線源制御装置と、前記Ｘ線源から照射さ
れ、被検体を透過するＸ線の透過量を検出するＸ線検出
器と、このＸ線検出器を制御するＸ線検出器制御装置
と、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との間の距離を変える
移動機構と、前記移動機構を制御して前記Ｘ線源と前記
Ｘ線検出器との距離を変更させることにより、撮影条件
を被検体の形状及び異物の両方を撮影できる第一撮影条
件と、異物には充分な輝度が得られないが、被検体の形
状は或る程度の輝度で撮影できる第二撮影条件に変え、
前記Ｘ線源制御装置及び前記Ｘ線検出器制御装置を制御
しながら、同一の被検体に対して、第一撮影条件と第二
撮影条件とで２つのＸ線画像の撮影を行う撮影制御装置
と、第一撮影条件で得られる第一画像と第二撮影条件で
得られる第二画像を記録するための画像記憶装置と、予
め異物の無い被検体についてのこれら撮影条件が異なる
第一、第二２つの画像間の関係を演算係数として記憶し
ておく演算係数記憶装置と、検査対象の被検体について
第一画像と第二画像を先の演算係数で減算処理を行い異
物を検出する演算処理装置とで構成されることを特徴と
する。

【００１８】更に、撮影条件を変更する手段として、例
えば、前記Ｘ線源制御装置が前記Ｘ線源に供給する線源
電圧及び線源電流のうち少なくとも一方が可変の回路を
有し、前記撮影制御装置で前記Ｘ線源制御装置を制御し
て線源電圧及び線源電流のうち少なくとも一方を変更さ
せることにより、撮影条件を変えて第一画像と第二画像
２つのＸ線画像の撮影を行うものであることを特徴と
し、或いは、Ｘ線に対するフィルタと、このフィルタを
前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との間に出し入れするフィ
ルタ挿入装置とを備え、前記撮影制御装置で前記フィル
タ挿入装置を制御して前記フィルタを出し入れさせるこ
とにより、撮影条件を変えて第一画像と第二画像２つの
Ｘ線画像の撮影を行うものであることを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】このように構成されたＸ線による
異物検出装置では、Ｘ線源とＸ線検出器をそれぞれＸ線
源制御装置及びＸ線検出器制御装置を通じて撮影制御装
置により制御して被検体のＸ線画像を撮影するが、その
際、撮影制御装置が移動機構を制御してＸ線源とＸ線検
出器との距離を変更させ、或いは、この距離変更に加え
て、Ｘ線源制御装置を制御してＸ線源に供給する線源電
圧及び線源電流のうち少なくとも一方を変更させ、或い
は、Ｘフィルタ挿入装置を制御してＸ線源とＸ線検出器
との間にフィルタを出し入れさせる等の調整をすること
で、同じ被検体について撮影条件を第一撮影条件と第二
撮影条件の２つに変えて撮影することができる。これに
より、形状変化等が同じ場所に存在する状態で、第一画
像及び第二画像という２種類のＸ線画像を得ることが可
能となり、形状変化の位置合わせ等が不要となる。

【００２０】第一画像としては、被検体の形状と異物の
両方が撮影できる第一撮影条件でＸ線撮影を行い、被検
体に対し混入する恐れのある異物等と、被検体の内容物
の偏り等による輝度差及び形状変化とを共に得て、画像
記録装置例えば、第一画像記録装置に記録する。

【００２１】第二画像としては、なるべく被検体の形状
のみが撮影できるように、異物には充分な輝度が得られ
ないが、被検体の形状は或る程度の輝度で撮影できる第
二撮影条件でＸ線撮影を行うことにより、被検体に対し
混入する恐れのある異物等はなるべく低い輝度で、被検
体の内容物の偏りや形状変化はなるべく高い輝度変化で
得て、画像記録装置例えば、第二画像記録装置に記録す
る。

【００２２】実際の検査に先立ち、予め、異物が混入し
ていないことが明らかな被検体を用いて第一画像と第二
画像を撮影し、得られた第一画像と第二画像を用いて、
第一画像と第二画像に演算係数を掛けて減算した結果が
０（ゼロ）となるような当該演算係数を求め、演算係数
記憶装置に記憶しておく。

【００２３】次に、実際の検査において、異物の混入の
有無が不明な被検体に対して第一画像と第二画像を撮影
し、得られた第一画像と第二画像について、先の演算係
数記憶部に記憶された演算係数を用いて演算処理装置で
減算処理を行い、混入した異物による輝度変化のみを抽
出して異物の有無を判定する。必要あれば、表示装置に
結果を出力し表示すると共に、処理結果記録装置に結果
を記録し保管する。

【００２４】このように、撮影条件を変えて得られる同
じ被検体の第一画像と第二画像を演算処理に用いること
により、個々の被検体のばらつきが２つの画像間で無く
なるために、ばらつきの影響を取り除くことができ、誤
検出が生じにくくなる。

【００２５】異物混入の無い被検体の２つのＸ線画像か
ら演算係数を求める方法としては、前述の「第一画像と
第二画像に演算係数を掛けて減算した結果が０（ゼロ）
となるような当該演算係数」を求めることであるため、
考え方によって幾つかの方法がある。

【００２６】その方法として、一つは単純に、２つの画
像を画像と画像とすると、これら２つの画像の
同一の画素（ｘ，ｙ）の値「画像（ｘ，ｙ）、画像
（ｘ，ｙ）」を用いて、下記数１の式のように個々の画
素毎に係数（ｘ，ｙ）を求める方法が有る。或いは下記
数２の式のように個々の画素で求められた係数を画像全
体で平均して一つの係数を求める方法が有り、その他、
画像の縦横を配列と見なし、係数も配列として求める方
法等が有る。後者の画像データを配列と見なす方法で
は、画像の配列を「配列：Ａ」と表し、画像の配列
を「配列：Ｂ」と表し、係数配列を「配列：Ｋ」と表す
と、下記数３の式のように「配列：Ａ」と「配列：Ｂ」
の逆行列とから係数配列Ｋを求める。

【００２７】

【数１】係数(x,y)＝画像(x,y)／画像(x,y) ・・・式(1)

【００２８】

【数２】係数＝［Σ｛画像(x,y)／画像(x,y)｝］／Ｎ・・・式(2) 但し、Ｎは画像の画素数。

【００２９】

【数３】配列：Ｋ＝（配列：Ａ）×（配列：Ｂの逆行列）・・・式(3)

【００３０】また、２つの画像間の減算処理は、下記数
４の式となる。

【００３１】

【数４】減算処理結果画像＝画像−画像×演算係数・・・式(3)

【００３２】次に、図に示す具体的実施例を用いて、本
発明に係るＸ線による異物検出装置を説明する。

【００３３】図１は、本発明に係るＸ線による異物検出
装置の構成例を示し、この例の異物検出装置は、撮影条
件が変更可能なＸ線源１及びＸ線源制御装置２と、被検
体１２を透過するＸ線の透過量を検出するＸ線検出器４
及びＸ線検出器制御装置５と、これらを制御しながら、
同一の被検体に対し、被検体の形状と異物の両方が撮影
できる第一撮影条件と、被検体の形状のみが撮影できる
第一撮影条件とで、異なる２つのＸ線画像の撮影を行う
撮影制御装置３と、得られた２つのＸ線画像を記録する
ための第一、第二各画像記録装置６、７と、予め異物の
無い被検体でこれら２つのＸ線画像間の関係を求めた演
算係数を記憶しておく演算係数記憶装置８と、検査対象
の被検体の２つのＸ線画像を先に求めた演算係数で減算
処理を行い異物を検出する演算処理装置９と、検出結果
を表示する表示装置１０と、検出結果を記録する処理結
果記録装置１１とで構成される。被検体１２は台１３に
設置される。

【００３４】Ｘ線源１は、Ｘ線照射タイミングや時間等
の制御機能に加えてＸ線を発生するための線源電圧及び
線源電流の可変回路を持つＸ線源制御装置２の制御によ
って、同Ｘ線源１の撮影条件が変更可能なものである。
例えば、線源電圧を高くすることにより、発生するＸ線
のエネルギを高めることができ、Ｘ線が被検体１２を透
過し易くなる。従って、例えばＸ線のエネルギの大小に
より、同一の被検体に対して、被検体の形状及び異物の
両方を撮影できる第一撮影条件と、異物には充分な輝度
が得られないが、被検体の形状は或る程度の輝度で撮影
できる第二撮影条件とを選択して設定することができ
る。

【００３５】Ｘ線検出器４はＸ線源１から照射されて被
検体１２を透過したＸ線の量を検出するものであり、Ｘ
線検出器制御装置５の制御によって、被検体１２を透過
したＸ線の強度分布を輝度の明暗値とする画像が得られ
る。

【００３６】撮影制御装置３は、Ｘ線源制御装置２に対
して線源電圧等を変更させてＸ線源１の撮影条件等を制
御すると共に、Ｘ線検出器４並びにＸ線検出器制御装置
５を制御することによって、被検体１２を透過したＸ線
の強度分布を輝度の明暗値とするＸ線画像を、撮影条件
を変えて取り込み、第一画像は第一画像記憶装置６に記
録し、第二画像は第二画像記憶装置７に記録するもので
ある。

【００３７】そして実際に検査を行う前に、予め、異物
等が混入していない被検体を用いて、撮影制御装置３の
制御により上述した被検体の形状と異物の両方が撮影で
きる第一撮影条件と、異物には充分な輝度が得られない
が、被検体の形状は或る程度の輝度で撮影できる第二撮
影条件で、撮影条件の異なる２つのＸ線画像を撮影し、
第一画像及び第二画像を第一、第二各画像記憶装置６、
７に記録する。ここでは、得られた第一画像及び第二画
像を用いて、演算処理装置９において、これら２つの画
像間の関係を前述した数１〜３の式等の方法で減算処理
用の演算係数として求め、演算係数記憶装置８に記録す
る。

【００３８】次に、実際に異物混入の有無の検査を行う
被検体１２について、同様に、被検体の形状と異物の両
方が撮影できる第一撮影条件と、異物には充分な輝度が
得られないが、被検体の形状は或る程度の輝度で撮影で
きる第二撮影条件で、撮影制御装置３の制御により撮影
条件の異なる２つのＸ線画像を撮影し、第一画像及び第
二画像を第一、第二各画像記憶装置６、７に記録する。
今度は、これら記憶された第一画像及び第二画像と、先
の演算係数記憶装置８に記憶されている演算係数とを用
い、これら２つの画像の減算処理を前述した数４の式等
の方法で演算処理装置９において行い、減算処理結果の
画像を求める。

【００３９】図２に示すように、形状変化等以外の異物
等の混入による濃淡が有る場合は、先の演算係数を用い
て第一画像１４と第二画像１５間の減算処理を行うと、
演算処理結果画像１６では異物等の混入のみが強調され
て抽出される。

【００４０】減算処理結果画像１６に濃淡が抽出されれ
ば、演算処理装置９はその被検体１２中に異物の混入が
有ると判定し、判定結果を表示装置１０に出力し表示す
るとともに、処理結果記録装置１１に記録し保存する。

【００４１】これらにより、被検体１２中の異物等の混
入の有無が判定され、リアルタイムのＸ線異物検出装置
として極めて有用である。

【００４２】次に、図３及び図４は、本発明に係るＸ線
による異物検出装置のそれぞれ別の構成例のブッロク図
を示しており、図１に示したＸ線による異物検出装置と
は、基本的に、撮影条件の変更方法だけが異なる。

【００４３】図３の例では、撮影条件をＸ線源１の制御
装置であるＸ線源制御装置により源線電圧等を変えるこ
とで変更するのではなく、Ｘ線源１を移動させる移動機
構１７を用い、Ｘ線源制御装置１９を通して撮影制御装
置３でＸ線源移動機構１７を制御することにより、Ｘ線
源１を図面上で上下方向に移動させ、Ｘ線源１と被検体
１２及びＸ線検出器４との距離を変えて撮影条件を変え
る。つまり、Ｘ線源１が発生するＸ線エネルギが一定で
あっても、Ｘ線源１と被検体１２及びＸ線検出器４との
距離を変更するとＸ線の透過強度が変わることを利用し
て、撮影条件を変更し、同一の被検体に対して第一と第
二２つの画像を得る構成となっている。得られた第一画
像と第二画像の処理部分については、図１に示したＸ線
による異物検出装置と同様に行われる。

【００４４】図４の例では、薄い鉄板等のフィルタ１８
Ａと、このフィルタ１８Ａを被検体１２とＸ線検出器４
との間に挿入するフィルタ挿入装置１８とを用い、撮影
制御装置３でフィルタ挿入装置１８を制御してフィルタ
１８Ａを被検体１２とＸ線検出器４との間に挿入したり
外させたり、或いは挿入度合を変えることにより、撮影
条件を変える。つまり、Ｘ線検出器４自体の感度が一定
であっても、フィルタ１８Ａの挿入によりＸ線検出感度
が等価的に低下することを利用して、撮影条件を変更
し、同一の被検体に対して第一と第二２つの画像を得る
構成となっている。得られた第一画像と第二画像の処理
部分については、図１に示したＸ線による異物検出装置
と同様に行われる。

【００４５】図３の変形例として、Ｘ線源移動機構１７
の代わりに、図示はしないがＸ線検出器４を移動させる
移動機構を用い、Ｘ線検出器制御装置５を通して撮影制
御装置３でＸ線検出器移動機構を制御してＸ線検出器４
を図面上で上下方向に移動させることにより、Ｘ線源１
と被検体１２及びＸ線検出器４との距離を変えて撮影条
件を変える。この場合も、Ｘ線源１と被検体１２及びＸ
線検出器４との距離の変更によりＸ線の透過強度が変わ
るので、撮影条件を変更することができる。

【００４６】図４の変形例として、これも図示はしない
が、フィルタ１８ＡをＸ線源１と被検体１２との間に挿
入する構成とする。この場合もフィルタ１８Ａの挿入の
有無によりＸ線検出感度が等価的に変わり、撮影条件を
変更することができる。

【００４７】図４の例に関連して、フィルタ１８Ａを用
いる代わりに、Ｘ線検出器４自体を感度変更可能なもの
とし、Ｘ線検出器制御装置５を通して撮影制御装置３で
Ｘ線検出器４自体の感度を電気的に変更させることによ
り撮影条件を変更するように構成しても良い。

【００４８】更に、線源電圧等を変更することによりに
よりＸ線源１が発生するＸ線エネルギ自体を変更して撮
影条件を変更する図１の撮影条件変更手段、Ｘ線源１又
はＸ線検出器４を移動して撮影条件を変更する図３及び
その変形例の撮影条件変更手段、フィルタ１８Ａの出し
入れで撮影条件を変更する図４及びその変形例の撮影条
件変更手段、並びにＸ線検出器４自体の感度を電気的に
変更して撮影条件を変更する手段の何れか複数を併用し
て撮影条件を変更する構成としても良い。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のＸ線によ
る異物検出装置では、下記(1)〜(3)の効果が得られる。（１）個々の被検体にばらつきがあっても、同じ被検体
で撮影条件の異なる２つのＸ線画像を撮影して減算処理
を行うため、上記ばらつきが処理結果に影響しないとい
う利点がある。（２）同様に、被検体の形状変化等に起因するＸ線画像
の濃淡が、基本的に、同じ被検体に対する撮影条件の異
なる２つのＸ線画像中の同じ場所現れるので、従来のよ
うな被検体と参照の間で形状変化が存在する位置を合わ
せるための処理や制約が無くて済む。（３）異物の混入によるＸ線画像の輝度変化（＝Ｘ線透
過量の変化）のみを抽出することができるため、異物検
出の効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るＸ線による異物検査
装置の第一実施例の構成を示すブロック図。

【図２】本発明に係る画像間の減算処理を示す模式図。

【図３】本発明の実施の形態に係るＸ線による異物検査
装置の第二実施例の構成を示すブロック図。

【図４】本発明の実施の形態に係るＸ線による異物検査
装置の第三実施例の構成を示すブロック図。

【図５】従来の異物検査装置の構成を示すブロック図。

【符号の説明】

１Ｘ線源２Ｘ線源制御装置（線源電圧及び線源電流可変回路）３撮影制御装置４Ｘ線検出器５Ｘ線検出器制御装置６第一画像記憶装置７第二画像記憶装置８演算係数記憶装置９演算処理装置１０表示装置１１処理結果記録装置１２被検体１３台１４第一画像１５第二画像１６演算処理結果画像１７Ｘ線源移動機構１８フィルタ挿入装置１８Ａフィルタ１９Ｘ線源制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 23/00 - 23/227 A61B 6/00 - 6/14 313

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ線源と、このＸ線源を制御するＸ線源
制御装置と、前記Ｘ線源から照射され、被検体を透過す
るＸ線の透過量を検出するＸ線検出器と、このＸ線検出
器を制御するＸ線検出器制御装置と、前記Ｘ線源と前記
Ｘ線検出器との間の距離を変える移動機構と、前記移動
機構を制御して前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との距離を
変更させることにより、撮影条件を被検体の形状及び異
物の両方を撮影できる第一撮影条件と、異物には充分な
輝度が得られないが、被検体の形状は或る程度の輝度で
撮影できる第二撮影条件に変え、前記Ｘ線源制御装置及
び前記Ｘ線検出器制御装置を制御しながら、同一の被検
体に対して、第一撮影条件と第二撮影条件とで２つのＸ
線画像の撮影を行う撮影制御装置と、第一撮影条件で得
られる第一画像と第二撮影条件で得られる第二画像を記
録するための画像記憶装置と、予め異物の無い被検体に
ついてのこれら撮影条件が異なる第一、第二２つの画像
間の関係を演算係数として記憶しておく演算係数記憶装
置と、検査対象の被検体について第一画像と第二画像を
先の演算係数で減算処理を行い異物を検出する演算処理
装置とで構成されることを特徴とするＸ線による異物検
出装置。
【請求項２】前記Ｘ線源制御装置は前記Ｘ線源に供給
する線源電圧及び線源電流のうち少なくとも一方が可変
の回路を有し、前記撮影制御装置は前記Ｘ線源制御装置
を制御して線源電圧及び線源電流のうち少なくとも一方
を変更させることにより、撮影条件を変えて第一画像と
第二画像２つのＸ線画像の撮影を行うものであることを
特徴とする請求項１に記載のＸ線による異物検出装置。
【請求項３】Ｘ線に対するフィルタと、このフィルタ
を前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との間に出し入れするフ
ィルタ挿入装置とを備え、前記撮影制御装置は前記フィ
ルタ挿入装置を制御して前記フィルタを出し入れさせる
ことにより、撮影条件を変えて第一画像と第二画像２つ
のＸ線画像の撮影を行うものであることを特徴とする請
求項１または２に記載のＸ線による異物検出装置。