JP4483374B2 - Ｘ線透視システム - Google Patents

Description

本発明は、例えば工業製品等の透視検査を行うためのＸ線透視システムに関し、更に詳しくは、検査対象物をロボットで把持して透視位置に位置決めするＸ線透視システムに関する。

工業製品等の透視検査を行うＸ線透視装置においては、一般に、Ｘ線源に対向して例えばイメージインテンシファイアとＣＣＤカメラ等からなるＸ線検出器を配置し、これらの間に検査対象物を搭載して、少なくともＸ線光軸に交差する平面上で互いに直交する２軸方向に移動可能な、または通常はこれに加えてＸ線光軸方向に移動可能な、更にはＸ線光軸に沿って軸の回りに回転可能な試料ステージを配置した構造を採る。また、更に加えて、Ｘ線検出器を試料ステージに対して傾動させる構造を備えたものも知られている（例えば特許文献１参照）。

ところで、複雑な形状のアルミ鋳物や、溶接された物品の溶接ビード部の欠陥を検査すべく透視検査を行う場合、以上のような試料ステージでは鋳物の肉厚変化やビードの内部欠陥に対応することができない場合がある。

そこで、このような物品の透視検査には、検査対象物をＸ線源とＸ線検出器の間で自由に動かせるように、産業用ロボットを用いた検査対象物を把持し、透視したい位置へ搬送し、更には所要の姿勢に変化させ得るようにしたシステムが実用化されつつあり、このようなシステムの構築によって複雑なアルミ鋳物の内部欠陥等を発見することが可能となった。

このような産業用ロボットとＸ線透視装置を組み合わせたシステム例を図３に示す。Ｘ線源３１とＸ線検出器３２が対向配置され、Ｘ線源３１はＸ線コントローラ３３の制御下に置かれ、また、Ｘ線検出器３２の出力は画像処理装置３４に取り込まれて画像処理に供され、検査対象物ＷのＸ線透視像が表示器３５に表示される。このような構成からなるＸ線透視装置３０に隣接して、産業用ロボット３６が配置されている。この産業用ロボット３６はロボットコントローラ３７によって制御される汎用的なロボットであって、あらかじめ教示されている任意の複数のポイントに検査対象物Ｗを移動させることができ、これにより、検査対象物Ｗの任意の位置および任意の方向からの透視像を得ることができる。
特開２００１−２４９０８６号公報

ところで、以上のような産業用ロボットにより検査対象物を把持してＸ線源とＸ線検出器の間で移動させる従来のシステムでは、図３に示されるように、Ｘ線透視装置と産業用ロボットとは実質的に個別の装置を単に組み合わせたものであって、産業用ロボットは指定された透視ポイントまで検査対象物を搬送するだけである。また、その透視ポイントは固定されたポイントであって、透視ポイントを変更したり、あるいは透視ポイントの追加または削除を行うには、ロボットプログラムの変更を余儀なくされる。すなわち、ロボット３６を制御するティーチングデータおよび動作パターンはロボットコントローラ３７の内部にのみ記憶されており、それを変更するためには専用の言語ツールを用いて行う必要があった。

このようなことから、例え上位コンピュータを設けても、検査対象物の合否判定を行う装置で、例えばユーザーの指示あるいは画像処理装置からの指令で、ロボットの動きを変更し、例えば合格品と不合格品を異なる位置に振り分けて搬送したり、あるいはロボットの動作とＸ線源のＯＮ／ＯＦＦを連動させたり、更には例えばロボットに隣接して検査対象物を搬送するコンベアなどの周辺機器を同時に制御するなど、より自由度の高い動作をシステマティックな動作を行わせることは容易ではない。

また、ロボットのティーチング作業に関しては、通常、各社ロボットメーカーのティーチングボックス等を用いて行うため、オペレータはティーチングの経験が必要であり、一般ユーザーによる再ティーチングは困難であるという問題があった。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、ロボットを用いたＸ線透視システムをより高い自由度のもとにシステマティックに動作させることができると同時に、汎用化を高め、比較的容易にシステムの動作変更や追加等を行うことのできるＸ線透視システム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線透視システムは、Ｘ線源およびそのＸ線源に対向配置されたＸ線検出器と、そのＸ線検出器からの出力を用いて、上記Ｘ線源とＸ線検出器の間に存在する物体のＸ線透視像を構築する画像処理手段を備えるとともに、上記Ｘ線源とＸ線検出器の間で、検査対象物を把持してあらかじめ設定されている複数の位置および／または姿勢に変化させるロボットを備えたＸ線透視システムであって、上記ロボットを制御するロボットコントローラ、上記Ｘ線源を制御するＸ線コントローラ、および上記画像処理手段に対して信号授受可能なコンピュータを備え、このコンピュータは、上記ロボット、Ｘ線源および画像処理手段を含む当該システム全体を制御すべくその一連の動作手順および動作条件に係るデータを書き込むための動作フォーマットとその編集プログラムを有し、上記動作手順および動作条件には少なくともロボット位置データおよびポイント動作としての通過と停止と接点分岐を含み、そのデータが書き込まれた動作フォーマットは上記ロボットコントローラに転送され、このロボットコントローラは、その転送されたデータに従って上記ロボットを制御するとともに、この制御に際しては、当該ロボットコントローラの入出力ポートに供給される検査対象物の合／否判定信号に従い、ロボットがそれぞれに応じた動作を行うよう制御す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、上記ロボットと連動する他の搬送手段が設けられているとともに、上記ロボットコントローラは、転送された動作フォーマットに書き込まれているデータに従い、当該ロボットコントローラに設けられている入出力ポートを通じて上記搬送手段に対する制御信号を供給するように構成すること（請求項２）ができる。

本発明は、ロボットにより検査対象物をＸ線源とＸ線検出器の間で移動させて透視検査を行うＸ線透視システムにおいて、ロボットを含めた装置全体の一連の動作手順および動作条件を、上位コンピュータに所定のフォーマット（動作フォーマット）にて作り、ロボットコントローラはその上位コンピュータから転送されるデータに従ってロボットを制御し、しかも、入出力ポートを通じて供給される検査対象物の合／否判定信号に従ってそれぞれに定められている動作を行うようにロボットを制御することで、課題を解決しようとするものである。

すなわち、ロボットの動作を含むシステム全体の動作手順および動作条件をコンピュータに所定のフォーマットで作成し、ロボットコントローラに転送する。ロボットコントローラは、その転送されたデータに従ってロボットを制御する。この制御に際しては、ロボットコントローラにその入出力ポートを介して供給される検査対象物Ｗの合／否判定信号に従い、合および否のそれぞれに定められている動作を行うようにロボットを制御する。また、コンピュータに動作フォーマットの編集機能を持たせているため、例えばロボットの教示ポイントの変更等は、ロボットコントローラに対してティーチングボックス等を用いることなく、コンピュータの動作フォーマットに書き込まれているデータを変更することによって行われる。

また、ロボットと連動して、例えばベルトコンベア等の他の搬送手段を設ける場合、請求項２に係る発明のように、ロボットコントローラがコンピュータから転送されてきた動作フォーマットのデータに従って、当該ロボットコントローラに付属の入出力ポートを介して搬送手段に対する制御信号を供給するように構成することにより、搬送手段を制御するためのシーケンサ等が不要となる。

本発明によれば、ロボットを含むシステム全体の動作手順および動作条件をコンピュータに所定のフォーマット（動作フォーマット）のもとに作成することにより、そのフォーマットがロボットコントローラに転送され、その転送されたデータに従ってロボットを制御し、また、コンピュータが有している編集機能により動作フォーマットを自由に編集できるため、従来のこの種のシステムに比して、より高い自由度のもとにシステム全体をシステマティックに動作させることができる。しかも、ロボットの動作変更や動作の追加に際しても、ティーチングボックス等を用いた再ティーチングを行う場合のように特に経験を必要とすることなく、動作フォーマットのデータを変更することにより比較的簡単に動作変更等を行うことができる。

また、請求項２に係る発明のように、ロボット以外の搬送手段を備える場合、その搬送手段の制御信号をロボットコントローラが動作フォーマットに書き込まれているデータに従ってその入出力ポートから供給するように構成することにより、その搬送手段用のシーケンサ等の制御装置が不要となる。

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ある。

Ｘ線源１に対向して、例えばイメージインテンシファイアとＣＣＤとからなるＸ線検出器２が配置されている。Ｘ線源１はＸ線コントローラ３から供給される管電流および管電圧に応じたＸ線を出力する。Ｘ線検出器２の出力は、画像処理装置４に取り込まれる。画像処理装置４は、キャプチャーボード等の画像取込み回路５と、パーソナルコンピュータ６の画像処理部６１によって構成されている。なお、パーソナルコンピュータ６内の画像処理部６１および後述する通信・制御部６３は、実際には当該パーソナルコンピュータ６にインストールされているそれぞれに該当するプログラムの実行により実現する機能を表すものであって、図においては説明の便宜上、それぞれの機能を表すブロックによって示している。

画像処理装置４では、Ｘ線検出器２からの各画素出力を用いて、後述する動作フォーマットが指定した画像処理を行い、検査対象物ＷのＸ線透視像を構築し、表示器７に表示する。

Ｘ線源１とＸ線検出器２に隣接してロボット８が配置されている。このロボット８は、ロボットコントローラ９からの駆動制御信号に従い、検査対象物Ｗを把持して、Ｘ線現１とＸ線検出器２の間の空間内であらかじめ設定されている複数の教示ポイント（位置並びに姿勢）に移動させる。また、このロボット８に隣接して、例えばベルトコンベア等の他の搬送機器（図示せず）が配置されており、この搬送機器に対する制御信号は、ロボットコントローラ９に設けられている入出力ポート９ａを通じて出力され、また、搬送機器上に設けられて検査対象物Ｗの有無を検知するセンサ（図示せず）の出力についても、入出力ポート９ａを通じてロボットコントローラ９に入力される。更に、この入出力ポート９ａには、表示器７の検査対象物ＷのＸ線透視像を見たオペレータが、合／否判定スイッチ１０を操作することによって発生する合／否判定信号が供給される。

パーソナルコンピュータ６には、そのハードディスク等のデータ記憶部６２に、ロボット８やＸ線源１のＯＮ／ＯＦＦ、あるいはロボット８に隣接配置されているベルトコンベア等の搬送機器を含む、全てのシステムの動作手順および動作条件に係るデータが、所定のフォーマット（動作フォーマット）のもとに書き込まれている。この動作フォーマットに従って、システム中の各機器が制御されるのであるが、画像処理装置４とＸ線コントローラ３を除く機器、つまりロボット８とそれに隣接して配置されている搬送機器については、ロボットコントローラ９を通じて行われる。

すなわち、ロボットコントローラ９には、パーソナルコンピュータ６の動作フォーマットのデータが、ＴＣＰ／ＩＰ通信を使って転送される。ロボットコントローラ９では、その転送されたデータに従い、ロボット８を制御するとともに、入出力ポート９ａを通じて搬送機器に対して制御信号を供給する。

動作フォーマットは、［表１］に示すようなスタイルとされている。すなわち、ステップＮｏ．ラベル、ロボットポイント（位置）データ、動作番号、動作の引数１〜５を有している。なお、引数１のダウンロードはステップ停止時、および自動運転中以外のときにのみ受け付けられるものであり、他の９個のデータが必要ステップ分パーソナルコンピュータ６側に保存されている。

この動作フォーマットにおいて注目すべき点は、引数Ｎｏ．５の「ポイント動作」であり、この例では、２０種類のロボット動作を設定している。この中で、１〜７はロボット８の基本的な動作で必要となるものである。前記した合／否判定の際に必要となる「３０：判定」や周辺の搬送機器をコントロールするために必要な入出力ポート９ａからの出力を行うときに必要な「１４：接点出力」、更には前記した搬送機器に設けられて検査対象物Ｗの有無を検知するセンサ出力を入出力ポート９ａを通じて入力し、検査対象物Ｗが存在する場合はロボットを動作させ、そうでない場合は搬送機器を駆動する際に必要な「１１：接点分岐」が設定されている。

［表１］における引数Ｎｏ．６〜１０の「引数５の動作コマンドに対する引数１〜５」は、引数Ｎｏ．５の「ポイント動作」の引数（パラメータ）を与えるものである。主なものについて説明すると、例えば「１１：接点分岐」の引数には、引数６に入出力ポート９ａに割り当てられている接点番号、引数７に引数６の接点が０（Ｌレベル）のときのジャンプ先ラベル、引数８に引数６の接点が１（Ｈレベル）のときのジャンプ先ラベル、の３つの引数が入る。また、「３０：判定」の引数には、合／否判定信号が「否」であったときのジャンプ先ラベルなどであり、これにより、合／否判定信号が「合」である場合のロボット８の動作と、「否」である場合の動作を相違させることができ、例えば「否」の検査対象物Ｗを特定の場所に搬送するなどの動作が可能となる。このように、各ポイント動作に必要なデータがある場合にはそれらを引数Ｎｏ．６〜１０に書き込まれる。

このような動作フォーマットを用いることで、ロボット８の移動、待機、条件分岐、入出力ポート９ａからの出力による周辺の搬送機器の操作などをロボットプログラムの変更なしにパーソナルコンピュータ６のアプリケーションのＧＵＩ上で変更が可能となる。また、ロボット８の位置座標も動作フォーマットに含ませることにより、パーソナルコンピュータ６上で動作フォーマットを管理することにより、ロボットコントローラ９内部で記憶し得るデータ量以上のデータを保存できることになる。更に、バックアップも容易であることから、各種メディアに保存することでデータの消失の可能性も低くなると期待できる。

図２は、パーソナルコンピュータ６により動作フォーマットを一括管理し、編集することのできるアプリケーションのプログラム編集画面の表示例を示す図である。図において「ステップ」が各動作のステップＮｏ．で、「動作」が各ステップに登録できるロボット側の動作設定内容である。「ラベル」は各ステップに個別に付けられる別名であり、例えば「ジャンプ」という動作のパラメータにはジャンプ先の「ラベル」を指定する。「マクロ」は画像処理装置４（画像処理部６１）の画像処理動作のマクロＮｏ．を示している。また、「バー長さ」は表示器７に透視像とともに画面表示されるスケールの基準となる長さの設定欄である。パーソナルコンピュータ６のキーボードやマウス等の入力部６４を操作して、表示欄Ａにおいて各ステップを選択し、設定欄Ｂの該当の部分に書き込んで設定することにより、プログラムの各ステップを変更することができる。このプログラムの変更により、システム立ち上げ時に変更後のデータがロボットコントローラ９に転送され、以後、ロボット８を含むシステムの動作が変更されることになる。また、この編集機能においてはステップ間に新規ステップを挿入することが可能であり、検査ポイントを増やして、位置変更するといった作業も極めて容易に行うことができる。

更に、自動運転中にロボット８の再ティーチングを行うことができる。これは、動作フォーマット中における「２：停止」と設定されているステップであり、自動運転中にはこのステップにてロボット８は一時停止する。通常、この「停止」ポイントでは画像処理や自動、手動判定を行うのであるが、付加機能としてパーソナルコンピュータ６上から通信によりロボット８を微小移動させることが可能になる。従って、自動判定をする位置を若干変更したい場合、パーソナルコンピュータ８上で上下左右、各軸回りの回転についてティーチングボックスと同機能を持つソフトウエアにより操作してロボットを駆動し、位置が決まれば位置登録ボタンにて位置を再登録することができる。これにより、従来のこの種のシステムにおいて自動運転モードを手動運転モードに切り換え、ティーチングボックスで行っていた再ティーチング操作を飛躍的に効率化することができる。

更にまた、別メーカの産業用ロボットをこのシステムに組み込む場合でも、この動作フォーマットをほぼそのまま使用することで、パーソナルコンピュータ６側のアプリケーションの変更なしに対応することができる。なお、ロボットの位置座標に関しては各メーカごとにデータ型式が相違するため、データ変換ソフトが必要になると思われるが、データの流用が可能なことは明らかである。

なお、検査対象物ＷのＸ線透視像に基づく合／否判定は、オペレータが表示器７に表示されている画像に基づいてスイッチ等を操作してもよいし、画像処理装置４による画像処理により自動的に行ってもよいことは勿論である。

本発明の実施の形態の構成図である。 本発明の実施の形態のパーソナルコンピュータにおけるプログラム編集画面の表示例の説明図である。 従来のロボットを備えたＸ線透視システムの構成例を示す図である。

符号の説明

１ Ｘ線源
２ Ｘ線検出器
３ Ｘ線コントローラ
４ 画像処理装置
５ 画像取込み回路
６ パーソナルコンピュータ
６１ 画像処理部
６２ データ記憶部
６３ 通信・制御部
６４ 入力部
７ 表示器
８ ロボット
９ ロボットコントローラ
９ａ 入出力ポート
１０ 合／否定判定スイッチ
Ｗ 検査対象物

Claims (2)

1. Ｘ線源およびそのＸ線源に対向配置されたＸ線検出器と、そのＸ線検出器からの出力を用いて、上記Ｘ線源とＸ線検出器の間に存在する物体のＸ線透視像を構築する画像処理手段を備えるとともに、上記Ｘ線源とＸ線検出器の間で、検査対象物を把持してあらかじめ設定されている複数の位置および／または姿勢に変化させるロボットを備えたＸ線透視システムであって、
   上記ロボットを制御するロボットコントローラ、上記Ｘ線源を制御するＸ線コントローラ、および上記画像処理手段に対して信号授受可能なコンピュータを備え、このコンピュータは、上記ロボット、Ｘ線源および画像処理手段を含む当該システム全体を制御すべくその一連の動作手順および動作条件に係るデータを書き込むための動作フォーマットとその編集プログラムを有し、上記動作手順および動作条件には少なくともロボット位置データおよびポイント動作としての通過と停止と接点分岐を含み、そのデータが書き込まれた動作フォーマットは上記ロボットコントローラに転送され、このロボットコントローラは、その転送されたデータに従って上記ロボットを制御するとともに、この制御に際しては、当該ロボットコントローラの入出力ポートに供給される検査対象物の合／否判定信号に従い、ロボットがそれぞれに応じた動作を行うよう制御することを特徴とするＸ線透視システム。
2. 上記ロボットと連動する他の搬送手段が設けられているとともに、上記ロボットコントローラは、転送された動作フォーマットに書き込まれているデータに従い、当該ロボットコントローラに設けられている入出力ポートを通じて上記搬送手段に対する制御信号を供給するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のＸ線透視システム。

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