JP4241541B2 - 非破壊検査装置及び非破壊検査装置を有するクレーン - Google Patents

Description

本発明は、非破壊検査装置及びこの非破壊検査装置を有するクレーンに関するものである。

近年、コンテナの内部に不審物が隠されて密輸入されることが多くなってきている。そのため、コンテナの輸出入に際しては、特に港湾等のコンテナターミナルにおいて、コンテナ内部を検査して不審物等を速やかに発見・摘発することが、ますます重要となってきている。特に、検査労力の低減を図る、あるいは積み荷の状態を維持するという観点から、コンテナを開封することなく、外側から非破壊にて検査できる方法が望まれている。

コンテナ内部の不審物を非破壊にて検査する検査装置としては、例えば後記の特許文献１に記載されているような、ストラドル検査システムがある。このストラドル検査システムは、透過放射線源と放射線を検出する検出器とを、互いの間にコンテナを通過させることができるだけの間隔をおいてストラドルクレーンに設置し、このストラドルクレーンを自走させて透過放射線源と検出器との間でコンテナを相対的に移動させることによってコンテナの放射線透過像を得て、この放射線透過像に基づいて不審物等の有無を検査するものである。

特表２０００−５１４１８３号公報（図１及び図４等）

ここで、検出器は、その検出原理上、放射線の強度を検出することはできるが、放射線の入射方向を検出することはできない。すなわち、複数の透過放射線源から検出器に放射線が照射された場合、検出器は、どの放射線がどの透過放射線源に由来するものであるかを判別することができない。
このため、従来は、正確な放射線透過像を得るために、一つの検出器に対しては一つの透過放射線源からのみ放射線を照射して、コンテナの放射線透過像を得ている。そして、一つの透過放射線源では全体に透過放射線を照射できないような広範囲の検査を行う場合や、複数方向からの放射線透過像が必要な場合には、検出器と透過放射線源との対を複数対設けている。しかし、検出器は非常に高価であるので、このように検出器を複数設けた場合には、検査装置が非常に高価になってしまう。

また、透過放射線源はほぼ点状の線源であって、透過放射線源が発する透過放射線は、透過放射線源から離間するに従って次第に広がる。すなわち、コンテナの放射線透過像はコンテナよりも大きいので、検出器は、コンテナよりも大型となる。
このように大型の検出器を用いているので、従来の検査装置は非常に高価である。さらに、このように検出器が大型になると、検出器自体がその自重によってたわんでしまい、高精度な放射線透過像を得ることが困難となってしまう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、設備コストの低い非破壊検査装置及び非破壊検査装置を有するクレーンを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の非破壊検査装置及び非破壊検査装置を有するクレーンは以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる非破壊検査装置は、放射線源から放射線を検査対象物に照射して、該検査対象物を透過した放射線をディテクタによって検出し、該放射線の強度の情報とその検出位置の情報とに基づいて前記検査対象物の内部を非破壊にて検査する非破壊検査装置であって、前記ディテクタの全長が前記検査対象物の幅よりも短く、複数の前記放射線源が、同一の前記ディテクタに対して、間に前記検査対象物の進入する検査領域を挟んでそれぞれ異なる位置から前記放射線を照射するとともに、前記複数の放射線源のうち、前記検査領域の端部に前記放射線を照射する前記放射線源が、前記端部の正面位置か、もしくは該正面位置よりも外側の位置に配置されている構成とされており、前記各放射線源が発する前記各放射線にそれぞれ異なる変調を付与する変調装置と、前記ディテクタの出力に基づいて該ディテクタに入射した放射線に付与された変調を識別して、該放射線がどの前記放射線源から照射されたものであるかを判別する判別装置とを有していることを特徴とする。

このように構成される非破壊検査装置では、複数の放射線源によって、それぞれ異なる位置から、同一のディテクタに対して検査対象物越しに放射線が照射される。言い換えれば、一つのディテクタに、検査対象物を異なる方向から透過した放射線がそれぞれ入射する。
これら放射線は、変調装置によってそれぞれ放射線源ごとに異なる変調を付与されている。変調装置としては、例えば、放射線源が発する放射線を変調し、ディテクタに到達する放射線をその放射線源に特定の周期のパルス状放射線に変換するチョッパ等が用いられる。

このように変調された放射線がディテクタに入射した際のディテクタの出力には、入射した放射線に付与されている変調が反映される。例えば、変調装置として前記のチョッパを用いた場合、ディテクタの出力には、チョッパによる変調と同じ周期で出力が変動する周波数成分が含まれる。
このディテクタの出力に基づいて、ディテクタに入射した放射線に付与された変調が判別装置によって識別され、この変調の情報に基づいて、ディテクタに入射した放射線がどの放射線源から照射されたものであるかが判別される。判別装置としては、例えばディテクタの出力からチョッパによる変調と同じ周期の信号を取り出すロックインアンプ等が用いられる。

このように、この非破壊検査装置では、一つのディテクタで、複数の放射線源から照射された放射線を、たとえ照射位置が重複していたとしても、それぞれ放射線源ごとに個別に判別することができる。
これにより、この非破壊検査装置では、放射線源を複数設けて、検査領域を大きく設定したり、複数方向から検査対象物を検査する構成としながら、高価なディテクタの設置数を従来の非破壊検査装置に比べて少なく済ませたり、ディテクタとして従来の非破壊検査装置で用いるディテクタよりもさらに小型のものを用いることができる。
また、ディテクタとしてより小型のものを用いることで、ディテクタの自重による歪みも小さくなってディテクタの検出精度が高くなる。
さらに、非破壊検査装置自体も従来よりも小型となる。

検査領域の端部には、この端部の正面位置か、もしくはこの正面位置よりも外側の位置に配置された放射線源から放射線が照射される。すなわち、この非破壊検査装置では、検査領域の端部には、その正面または正面よりも外側の位置から放射線が入射するので、放射線透過像は、検査領域とほぼ同じ大きさの像、または検査領域よりも小さい像となる。
これにより、この非破壊検査装置では、ディテクタとして、検査対象物と同じ大きさか、もしくは検査対象物よりも小型のものを用いることができ、設置コストが低くて済む。

本発明にかかるクレーンは、請求項１に記載の非破壊検査装置を有していることを特徴とする。
このように構成されるクレーン、つまり船舶に対してコンテナ荷役を行うコンテナクレーンや、コンテナを蔵置するマーシャリングヤードでコンテナ荷役を行うヤードクレーン等の荷役機械では、本発明にかかる非破壊検査装置が設けられていることにより、少ない設備コストで、荷役作業または搬送作業（荷役搬送作業）の途中でコンテナの内部を検査することができ、荷役搬送効率を低下させることなく、内部に不審物等が混入していれば、速やかにかつ的確に発見し摘発することができる。

また、このクレーンは、コンテナクレーンとされていてもよい。
このように構成されるクレーンでは、コンテナターミナルと船舶との間でコンテナのやり取りをする際に、本発明にかかる非破壊検査装置によるコンテナの検査を行うことができる。すなわち、コンテナターミナルへの受入時の最初の段階でコンテナの検査を行って不審なコンテナを早期に発見したり、またはコンテナターミナルからの出荷時の最終段階でコンテナの検査を行って出荷時のコンテナの内容を保証することができる。

本発明にかかる非破壊検査装置及びこれを有するクレーンによれば、放射線源を複数設けて、検査領域を大きく設定したり、複数方向から検査対象物を検査する構成としながら、高価なディテクタの設置数を従来の非破壊検査装置に比べて少なく済ませたり、ディテクタとして従来の非破壊検査装置で用いるディテクタよりもさらに小型のものを用いることができるので、設備コストが低くて済む。
また、ディテクタとしてより小型のものを用いることで、ディテクタの自重による歪みも小さくなってディテクタの検出精度が高くなるので、より高精度な非破壊検査を行うことができる。
さらに、本発明にかかる非破壊検査装置は、それ自体が従来よりも小型となるので、設置場所の選択肢が多く、例えばクレーンに搭載することも可能となり、様々な用途に運用することができる。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。
本実施形態では、図１に示すように、本発明にかかる非破壊検査装置１を、港湾部に設置されたコンテナターミナルＴ内で、岸壁Ｑに接岸したコンテナ船Ｓに対して荷役作業を行うコンテナクレーン２に設置した例を示す。

コンテナクレーン２は、連結部材１３によって相互に連結されるとともに各々の下部側に車輪が設けられた前脚１１と後脚１２との上部に、コンテナ船の上側に突出するブーム１４が備えられた構成となっている。
ブーム１４には、コンテナＣが固定される吊具１５が吊り下げられるとともにブーム１４上を移動可能とされたトロリ１６と、吊具１５を巻上及び巻下するための巻上装置１７とが備えられており、これらによってコンテナＣを吊り下げ、巻上・巻下、及び移動させることで、コンテナ船Ｓと、コンテナクレーン２の下側で待機しているシャーシＶとの間で、コンテナＣの受け渡しを行うようになっている。

各前脚１１と各後脚１２とを接続する連結部材１３のうち、前脚１１と後脚１２との間に略水平にして設けられる連結部材１３ａ間には、これら連結部材１３ａ同士を接続する梁部１８が略水平にして設けられている。
また、後脚１２間には、後脚１２同士を接続する梁部１９が、連結部材１３ａ及び梁部１８と同じ高さで略水平にして設けられている。ここで、これら梁部１８，１９は、互いに平行にして配置されている。
このコンテナクレーン２では、コンテナＣの搬送経路は、連結部材１３ａと梁部１８，１９とによって囲まれる領域を通過するように設定されている。また、このコンテナクレーン２では、コンテナＣは、その長手方向が梁部１８，１９と略平行となるようにして搬送されるようになっている。

非破壊検査装置１は、このコンテナクレーン２において、コンテナＣの搬送経路上の、地上から離間した領域に設置されている。本実施形態では、非破壊検査装置１は、連結部材１３ａと梁部１８，１９とによって囲まれる領域に設置されている。
非破壊検査装置１は、γ線やＸ線等の放射線を発する放射線源２１と、放射線源２１との間に検査対象物であるコンテナＣの進入する検査領域Ａを挟んで配置されるディテクタ２２とを有している。
また、この非破壊検査装置１では、必要に応じて、周囲に放射線遮蔽用の防護壁が設けられる。
この非破壊検査装置１は、検査領域Ａに進入したコンテナＣに対して放射線源２１から放射線を照射して、コンテナＣを透過した放射線をディテクタ２２によって検出し、ディテクタ２２によって検出された放射線の強度の情報とその検出位置の情報とに基づいてコンテナＣの内部全体を非破壊にて検査するものである。

放射線源２１としては、一般的な放射線源、例えば、Ｃｏ_６０（コバルト６０）等の放射性同位元素（ＲＩ）を利用した放射線源や、Ｘ線発生装置が用いられる。
また、ディテクタ２２としては、放射線を用いた非破壊検査に一般的に用いられる放射線検出装置が用いられる。

本実施形態では、放射線源２１として、Ｃｏ_６０を利用した放射線源が用いられている。
また、ディテクタ２２としては、放射線検出器を複数配列してなる検出器アレイが用いられている。放射線検出器は、例えば、入射した放射線を可視光に変換するシンチレータとこのシンチレータが発生させた可視光を検出して電気信号に変換する光電子倍増管との対によって構成されるものである。検出器アレイは、この放射線検出器の配置される領域が検出領域であって、どの放射線検出器から出力が得られたかに基づいて検出領域における放射線の入射位置が求められ、また放射線検出器の出力の大きさに基づいて入射した放射線の強度が求められる。

以下、この非破壊検査装置１の詳細な構成について説明する。
コンテナクレーン２において、後脚１２、連結部材１３ａ及び梁部１９との接続部のうちの一方に放射線源２１ａが設置されており、他方に放射線源２１ｂが設置されている。
そして、梁部１８の中間部には、一つのディテクタ２２が、検出領域を梁部１９側に向けた状態にして設置されている。
以下、この非破壊検査装置１において、放射線源２１ａ，２１ｂの配列方向（梁部１８，１９の長手方向）を幅方向とし、梁部１８から梁部１９に向かう方向を奥行き方向とする。

放射線源２１ａ，２１ｂは、図２に二点鎖線で示すように、それぞれ検査領域Ａに向けて、略水平面上で略扇形に広がるように放射線を照射する構成とされている。すなわち、この非破壊検査装置１では、これら放射線源２１ａ，２１ｂが、同一のディテクタ２２に対して、それぞれ異なる位置から放射線を照射する構成とされている。また、これら放射線源２１ａ，２１ｂによる放射線の照射範囲は、前記奥行き方向も含めて検査領域Ａ全体をカバーするように設定されているので、各放射線源２１ａ，２１ｂの放射線の照射領域は重複している。

各放射線源２１ａ，２１ｂは、それぞれ検査領域Ａの端部の正面位置よりも前記幅方向の外側の位置に配置されていて、ディテクタ２２には、コンテナＣの放射線透過像が、前記幅方向において検査領域Ａよりも小さい領域に投影されるようになっている。
ディテクタ２２は、放射線検出器を前記幅方向に複数配列してなる検出器アレイとされており、その検出領域は、前記幅方向に沿った帯状をなしている。また、ディテクタ２２の前記幅方向の寸法は、検査領域Ａの前記幅方向の寸法よりも短く設定されている。

また、この非破壊検査装置１には、各放射線源２１ａ，２１ｂが発する各放射線にそれぞれ異なる変調を付与する変調装置２６と、ディテクタ２２の出力に基づいてディテクタ２２に入射した放射線に付与された変調を識別して、この放射線がどの放射線源２１から照射されたものであるかを判別する判別装置２７とが設けられている。

変調装置２６は、放射線源２１ａの発する放射線に変調を付与する変調装置２６ａと、放射線源２１ｂの発する放射線に変調を付与する変調装置２６ｂとを有している。
本実施形態では、これら変調装置２６ａ，２６ｂとしては、チョッパが用いられている。チョッパは、放射線源２１が発する放射線を検査領域Ａの手前側で変調し、ディテクタに到達する放射線をその放射線源に特定の周期のパルス状放射線に変換するものである。
変調装置２６ａは、放射線源２１ａの発する放射線を、周期ｆ１のパルス状放射線に変換する構成とされており、変調装置２６ｂは、放射線源２１ｂの発する放射線を、周期ｆ２（但しｆ２≠ｆ１）のパルス状放射線に変換する構成とされている。

判別装置２７は、ディテクタ２２の出力から放射線源２１ａに特定の周期ｆ１で繰り返される成分を取り出すロックインアンプ２７ａと、ディテクタ２２の出力から放射線源２１ｂに特定の周期ｆ２で繰り返される成分を取り出すロックインアンプ２７ｂと、これらロックインアンプ２７ａ，２７ｂのそれぞれが取り出した成分に基づいて、放射線源２１ａが発した放射線による放射線透過像と、放射線源２１ｂが発した放射線による放射線透過像とをそれぞれ形成する演算装置２７ｃとを有している。

このように構成されるコンテナクレーン２を用いたコンテナＣの非破壊検査は、コンテナＣをコンテナクレーン２の搬送経路に沿って搬送する過程で、コンテナＣの搬送と並行して行われる。
具体的には、コンテナＣを搬送して、搬送経路上の検査領域Ａを通過させることで、コンテナＣの搬送方向前方側から搬送方向後方までの各部が、放射線源２１と検出器２２との間に順次曝されてゆく。非破壊検査装置１は、このコンテナクレーン２の動作と連動して動作させられて、コンテナＣの下端から上端までにわたって、非破壊検査装置１によるコンテナＣ内部の非破壊検査が行われる。

すなわち、このコンテナクレーン２では、荷役作業の途中でコンテナＣの非破壊検査を行うことができるので、荷役搬送効率を低下させることなく、コンテナＣの検査を行うことができる。また、コンテナターミナルＴへの受入時の最初の段階でコンテナＣの検査を行って不審なコンテナＣを早期に発見したり、またはコンテナターミナルＴからの出荷時の最終段階でコンテナＣの検査を行って出荷時のコンテナＣの内容を保証することができる。
また、このコンテナクレーン２では、非破壊検査装置１の検査領域Ａを、コンテナクレーン２によるコンテナＣの搬送経路上に設定しているので、コンテナターミナルＴにおいて検査のために使用するスペースを減らすことができる。
さらに、このコンテナクレーン２では、非破壊検査装置１が地上から離間した位置に設けられているので、非破壊検査装置１の周囲に不用意に人が近づきにくい。このため、非破壊検査装置１周辺への人の立ち入りも管理しやすく、非破壊検査装置１の安全管理が容易である。
また、このように非破壊検査装置１を地上から離間させて設けることで、コンテナターミナルＴにおいて非破壊検査装置１の下方の空間を活用することができる。

以下、本実施形態にかかる非破壊検査装置１によるコンテナＣの非破壊検査について、詳細に説明する。
この非破壊検査装置１では、放射線源２１ａ，２１ｂによって、それぞれ異なる位置から、同一のディテクタ２２に対してコンテナＣ越しに放射線が照射される。言い換えれば、一つのディテクタ２２に、コンテナＣを異なる方向から透過した放射線がそれぞれ入射する。

これら放射線は、変調装置２６ａ，２６ｂによってそれぞれ放射線源ごとに異なる変調を付与されている。
このように変調された放射線がディテクタ２２に入射した際のディテクタ２２の出力には、入射した放射線に付与されている変調が反映される。
この非破壊検査装置１では、ディテクタ２２の出力に基づいて、ディテクタ２２に入射した放射線に付与された変調が判別装置２７によって識別され、この変調の情報に基づいて、ディテクタ２２に入射した放射線がどの放射線源から照射されたものであるかが判別される。

具体的には、ディテクタ２２の出力から、ロックインアンプ２７ａによって周期ｆ１で繰り返される信号が抽出され、この抽出信号に基づいて、演算装置２７ｃが放射線源２１ａが発した放射線によるコンテナＣの放射線透過像を形成する。
同様にして、ロックインアンプ２７ｂによって周期ｆ２で繰り返される信号が抽出され、この抽出信号に基づいて、演算装置２７ｃが放射線源２１ｂが発した放射線によるコンテナＣの放射線透過像を形成する。

このように、この非破壊検査装置１では、一つのディテクタ２２で、各放射線源２１ａ，２１ｂから照射された放射線、しかも照射位置が重複している放射線を、それぞれ放射線源ごとに個別に判別することができる。
これにより、この非破壊検査装置１では、放射線源２１を二つ設けて、検査領域Ａを大きく設定しながら、ディテクタ２２の設置数を一台に抑えることができ、従来の非破壊検査装置に比べて高価なディテクタ２２の設置数を少なく済ませることができる。

さらに、各放射線源２１ａ，２１ｂは、それぞれ検査領域Ａの端部の正面位置よりも前記幅方向の外側の位置に配置されていて、ディテクタ２２には、コンテナＣの放射線透過像が、前記幅方向において検査領域Ａよりも小さい領域に投影されるようになっている。
このため、ディテクタ２２の全長をコンテナＣの幅よりも短くすることができ、設備コストが少なくて済む。
さらに、非破壊検査装置１自体も従来よりも小型となる。
また、このようにディテクタ２２としてより小型のものを用いることで、ディテクタ２２の自重による歪みも小さくなってディテクタ２２の検出精度が高くなり、より鮮明な放射線透過像を得ることができるので、より高精度な検査が可能となる。

また、この非破壊検査装置１では、検査領域Ａには、異なる二方向から放射線が照射されるので、コンテナＣの異なる二方向からの放射線透過像が得られる。すなわち、この非破壊検査装置１では、ディテクタ２２の設置数を一台としながら、コンテナＣを異なる二方向から検査して、コンテナＣの前記奥行き方向の情報も得ることができる。
これにより、この非破壊検査装置１では、設置コストを抑えたままで、一方向からのみの検査では見落としていた異常も発見することが可能となり、より高精度な検査を行うことが可能となる。

また、上記実施形態では、ディテクタ２２を、入射した放射線を可視光に変換するシンチレータと、このシンチレータが発生させた可視光を検出して電気信号に変換する光電子倍増管とを有し、この光電子倍増管の出力に基づいて放射線強度を検出する構成としたが、これに限られることなく、ディテクタ２２の構成として、他の構成を採用してもよい。例えば、ディテクタ２２は、シンチレータの代わりに半導体検出素子、例えばＳｉ（シリコン）放射線検出素子やＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）放射線検出素子等も適用可能である。また、ディテクタ２２で得られた信号を検出する方法についても、ロックインアンプを用いた方法に限られることなく、例えばフォトンカウンタをロックインモードで使用することにより放射線の強度を検出する構成としてもよい。

また、上記実施の形態では、本発明にかかる非破壊検査装置１を、コンテナクレーンに設置した例を示したが、これに限られることなく、非破壊検査装置１は、ヤードクレーン等、コンテナターミナルＴ内で用いられる他のクレーンに設置してもよく、また非破壊検査装置１を単独で設置してもよい。

本発明の一実施形態にかかるコンテナクレーンの構成を示す斜視図である。 本発明の一実施形態にかかる非破壊検査装置の構成を示す平面図である。

符号の説明

１ 非破壊検査装置
２ コンテナクレーン
２１ 放射線源
２２ ディテクタ
２６ 変調装置
２７ 判別装置
Ａ 検査領域
Ｃ コンテナ（検査対象物）

Claims (3)

1. 放射線源から放射線を検査対象物に照射して、該検査対象物を透過した放射線をディテクタによって検出し、該放射線の強度の情報とその検出位置の情報とに基づいて前記検査対象物の内部を非破壊にて検査する非破壊検査装置であって、
   前記ディテクタの全長が前記検査対象物の幅よりも短く、
   複数の前記放射線源が、同一の前記ディテクタに対して、間に前記検査対象物の進入する検査領域を挟んでそれぞれ異なる位置から前記放射線を照射するとともに、
   前記複数の放射線源のうち、前記検査領域の端部に前記放射線を照射する前記放射線源が、前記端部の正面位置か、もしくは該正面位置よりも外側の位置に配置されている構成とされており、
   前記各放射線源が発する前記各放射線にそれぞれ異なる変調を付与する変調装置と、
   前記ディテクタの出力に基づいて該ディテクタに入射した放射線に付与された変調を識別して、該放射線がどの前記放射線源から照射されたものであるかを判別する判別装置とを有していることを特徴とする非破壊検査装置。
2. 請求項１に記載の非破壊検査装置を有していることを特徴とするクレーン。
3. 前記クレーンがコンテナクレーンとされていることを特徴とする請求項２に記載のクレーン。

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