JP4742782B2

JP4742782B2 - Ｘ線検査装置

Info

Publication number: JP4742782B2
Application number: JP2005281990A
Authority: JP
Inventors: 嘉浩立澤
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2005-09-28
Filing date: 2005-09-28
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2025-09-28
Also published as: JP2007093343A

Description

本発明は、工業製品などの透視検査またはＣＴ検査などを行うためのＸ線検査装置に関し、さらに詳細には、同一形状の量産品を順次、Ｘ線測定視野内に移動して測定を行うＸ線検査装置に関する。

工業製品などの透視検査を行うＸ線検査装置では、Ｘ線発生装置のＸ線源に対向するようにして、イメージインテンシファイア（以下、ＩＩと略す）とＣＣＤカメラとを組み合わせたＸ線検出器を配置し、さらにＸ線源とＸ線検出器との間に移動可能なステージを配置して、ステージ上に被測定物を載置するようにしてある。そして、ステージを移動して測定視野内（Ｘ線通過領域）に被測定物を移動し、Ｘ線測定を行う。最近はＩＩ、ＣＣＤカメラからなるＸ線検出器に代えて、フラットパネルＸ線検出器を使用したＸ線検査装置も利用されている。

Ｘ線検査では、多数の測定点を次々と測定することがある。このような場合に、産業用ロボットに予め検査対象物の複数の測定点をティーチングしておき、産業用ロボットにより検査対象物を移動して各測定点の透視像を得るようにした装置が開示されている（特許文献１参照）。ティーチングとは、予め、搬送ロボットなどの装置の駆動機構を操作して測定部位を実際に測定視野内に移動し、そのときの位置情報（あるいは位置情報とともに他のＸ線条件や画像処理条件）を記憶させることをいう。

また、Ｘ線検査では同一品種の大量生産品を、次々と測定視野内に移動して測定を行うことも多い。このような場合に、同一品種の複数の製品をステージ上に搭載するためのパレットと呼ばれる専用の搭載治具が用いられる。パレットには、製品をパレット上で縦横に一定間隔で規則正しく配列し、かつ、製品の搭載位置が変動しないようにするための位置決め手段が設けられている。例えば図６に示すように、製品（被測定物Ｓ）の外形形状に合わせた凹部を一定間隔ごとに形成しておき、各々の凹部に製品を入れるようにして位置決めを行うようにしてある。

パレットに搭載した複数の製品のＸ線検査を行う場合は、まず、初回測定対象となる製品についての検査部位の位置座標をティーチングにより装置に記憶し、続いて、次回測定対象となる製品の位置座標について同様に検査部位をティーチングにより記憶し、以下同様にして、すべてのパレット搭載製品の検査部位について、ひとつひとつティーチングにより記憶する操作を行う。ティーチングにより取得した位置情報は、シーケンス情報として記憶され、Ｘ線測定が開始されると、このシーケンス情報に基づいてＸ線測定視野内に各検査部位を順次移動させて次々と測定を行う。
（特許文献１参照）。
特開２００１−１５３８１８号公報

パレットに搭載された多数の製品を、ティーチングを利用して次々と測定する場合、すべての製品に対し、ひとつひとつの製品の位置座標をティーチングにより記憶させておく必要があり、非常に手間がかかった。
また、パレット上には、同一形状の製品が規則正しく並んでおり、また、一般にＸ線検査装置の測定視野は狭く、表示装置の表示画面には、パレットの全体像ではなく局所的な透視Ｘ線画像が表示されるため、ティーチングの際に、その時点で表示画面に表示されている製品を誤って別の位置の製品であると認識し、その結果、測定されない製品が生じたり二重に測定される製品が生じたりするおそれがある。

そこで、本発明は、同一形状の被測定物群（製品）を規則的に配列する搭載治具（パレット）を用いて、これら被測定物を次々と測定する場合に、すべての被測定物の測定点についてティーチングを行う手間をなくし、さらにティーチング時に生じやすい位置混同のミスをなくすようにしたＸ線検査装置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なされた本発明のＸ線検査装置は、同一形状の被測定物群を一定間隔ごとに規則的に配列する搭載治具を用いてステージ上に複数の被測定物群を載置し、ステージを挟んで対向配置されたＸ線源とＸ線検出器とからなるＸ線測定光学系の測定視野内に各被測定物が順次移動するようにステージ駆動機構を制御しつつステージ上の各被測定物の透視Ｘ線像を撮影するＸ線検査装置において、初回測定点位置、測定点間距離、測定繰り返し回数を含む測定位置情報の入力を促す測定位置情報入力制御部と、入力された測定位置情報に基づいて各測定点位置を算出する測定点位置算出部と、算出された各測定点位置を順次Ｘ線測定光学系の測定視野内に移動するステージ駆動機構制御部とを備えるようにしている。

本発明によれば、測定位置情報入力制御部は初回測定点位置、測定点間距離、測定繰り返し回数を含む測定位置情報の入力を促す。具体的には、測定位置情報の入力画面を表示して、操作者に初回測定点位置、測定点間距離、測定繰り返し回数の入力を促す。これら３つの入力パラメータうち、初回測定点位置の入力は、入力画面上に初回測定対象の被測定物が映る画像を表示し、入力画面上で位置を指定するようにするのが望ましいが、位置指定ができるのであれば他の方法でもよい。例えば、初回測定点の位置座標が予めわかっているのであれば、直接座標データを入力するようにしてもよい。また、測定点間距離、測定繰り返し回数の入力パラメータは、入力画面上から直接数値で入力するのが望ましいが、これに限られない。例えば、測定点間距離は、入力画面上に隣り合う２つの被測定物が映る画像を表示し、２つの被測定物それぞれの測定点を指定する操作により、２つの測定点の座標差から測定点間距離を導きだすようにしてもよい。
入力される測定点間距離は、搭載治具上の被測定物間の間隔に一致し、測定繰り返し回数は被測定物の配列数に一致する。なお、搭載治具上に被測定物が一次元配置される場合は、Ｘ方向の測定点間距離とＸ方向の測定繰り返し回数の入力を促し、被測定物が二次元配置される場合は、Ｘ方向とＹ方向との測定点間距離、測定繰り返し回数の入力を促す。操作者によるこれら入力パラメータの入力が完了すると、測定点位置算出部は、初回測定点位置を基準に、測定点間の移動距離、測定繰り返し回数に基づいて、次々と各測定点の位置座標を算出する。そして、ステージ駆動機構制御部は、算出された座標に対応する各測定位置を、順次、測定視野内に移動する。これにより、各測定点位置について測定が行えるようにする。

本発明によれば、実際に測定視野内に、測定位置がくるように移動させてティーチングを行う必要がなくなり、測定点数の大小に関わらず、簡単な入力操作で測定点を入力することができる。また、個々の測定点位置に移動してのティーチングを行わないため、ティーチング中の位置誤認によるティーチングミスを防ぐことができる。

（その他の課題を解決するための手段および効果）
上記発明において、測定位置情報としてステージの移動方向順に関する情報を含むようにしてもよい。具体的には、一次元配置される場合には、左端から右端に移動するか右端から左端移動するかを設定する。また、二次元配置される場合には、Ｘ方向に沿って左上端から右上端まで一方向に移動し、一行ずらして再び左端から右端に移動し、以下同様の移動を繰り返す横一方向移動（図７（ａ）参照）、Ｘ方向に沿って左上端から右上端まで一方向に移動し、一行ずらして右端から左端に逆方向に移動し、一行ずらして左端から右端に移動する横ジグザグ移動（図７（ｂ）参照））、右下端から右上端まで一方向に移動し、一列戻って下端から上端まで一方向に移動する縦一方向移動（図７（ｃ）参照）、その他様々な移動方向順を設定できるようにしてもよい。
これによれば、搭載治具上の被測定物の測定順を任意に設定できるので、測定順の自由度を高めることができ、例えば、Ｘ線検査装置による検査工程以外の別の工程で被測定物が搭載され、その搭載順にＸ線検査を行うことが望ましいときに搭載順に合わせて測定順を定めたりすることができる。

また、上記発明において、測定位置情報入力制御部は、初回測定点位置の入力を促す際に搭載治具上の被測定物群の全体像を表示装置の画面に表示するとともに、画面上に位置指定のマーカを表示するようにしてもよい。
これにより、入力画面に被測定物群の全体像を表示することによって、被測定物群の全体像を見ながら初回測定点位置を指定できるので、位置誤認することなく初回測定点位置を指定することができる。

また、上記発明において、算出された各測定点位置を表示装置の画面に一覧表示するとともに、画面上で各測定点位置の編集を行う測定点位置情報表示編集部を備えるようにしてもよい。
これにより、一旦設定した測定点位置を、画面上でいずれの測定点位置についても微調整をすることができるので、簡単かつ正確な測定点位置調整を行うことができる。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。

図１は、本発明の一実施形態であるＸ線検査装置の構成を示すブロック図である。このＸ線検査装置１は、Ｘ線発生装置１１とＸ線検出器１２とで構成されるＸ線測定光学系１３と、被測定物Ｓを載置するステージ１４と、複数の被測定物Ｓをステージ１４に載置する際に規則正しく配置するためのパレット１５と、ステージ１４をＸＹＺ方向（ステージ面をＸＹ面とする）に並進駆動およびＺ軸に沿って回転駆動するためのステージ駆動機構１６と、装置全体の制御を行う制御系２０とにより構成される。

制御系２０は汎用のコンピュータ装置により構成されるが、そのハードウェアをさらにブロック化して説明すると、ＣＰＵ２１と、キーボード２２と、マウス２３と、液晶パネルなどの表示装置２４と、メモリ２５とにより構成される。
また、ＣＰＵ２１が処理する機能をブロック化して説明すると、Ｘ線画像作成部３１、Ｘ線画像表示部３２、測定位置情報入力制御部３３、測定点位置算出部３４、ステージ駆動機構制御部３５、測定点位置情報表示編集部３６とに分けられる。
また、メモリ２５は、初回測定点位置記憶領域３８ａ、測定点間距離記憶領域３８ｂ、測定繰返し回数記憶領域３８ｃ、移動方向順記憶領域３８ｄ、算出測定点位置座標記憶領域３８ｅを有する測定位置情報記憶領域３８が設けられている。

Ｘ線測定光学系１３を構成するＸ線発生装置１１は、透視Ｘ線照射用のＸ線管を備えている。Ｘ線検出器１２は、Ｘ線管に対向するように配置されるＩＩと、このＩＩの後側に一体的に取り付けられたＣＣＤカメラとからなり、ＩＩが透視Ｘ線を検出することにより形成した蛍光像をＣＣＤカメラで撮影することにより、透視Ｘ線像の映像信号が出力されるようにしてある。

ステージ１４は、パレット１５が固定できるようにしてあり、ステージ１４を移動するとパレット１５も一体に移動するようになっている。
パレット１５は、従来例と同じものが用いられており（図６参照）、Ｘ方向に４列、Ｙ方向に３行、計１２個の被測定物Ｓの取り付け位置が形成してある。
ステージ駆動機構１６は、モータが搭載され、ＣＰＵ２１からの制御信号に基づいてステージ１４を並進駆動したり、回転駆動したりする。

次に、ＣＰＵ２１の各機能ブロックについて説明する。
Ｘ線画像作成部３１は、Ｘ線検出器１２から送られてきた透視Ｘ線像の映像信号を、次々とデジタル画像に変換し、コマ画像データを作成する制御を行う。
なお、後述する初回測定位置入力画面で、パレット１５の全体像を表示することができるようにするために、パレット１５の各部分のコマ画像データを蓄積し、これらを合成して全体像を作成する制御も行う。
Ｘ線画像表示部３２は、作成されたコマ画像データを表示装置２４に順次送って表示することにより、透視Ｘ線動画像を表示する。

測定位置情報入力制御部３３は、パレット１５の被測定物に対するＸ線測定を行う前に、操作者に初回測定点位置の入力を促す初回測定位置入力画面３３ａと、測定点間距離および測定繰返し回数、移動方向順の入力を促す測定点間距離・測定繰返し回数・移動方向順入力画面３３ｂとを表示装置２４に表示し、操作者によるキーボード２２あるいはマウス２３を用いたパラメータ入力を受け付ける制御を行う。
なお、移動方向順については、設定を変更しなければ、予め指定してある移動方向（例えば図７（ａ）の「横一方向移動」）にしておき、必要に応じて、測定点間距離・測定繰返し回数・移動方向順入力画面３３ｂにおいて、移動方向順についても入力変更できるようにしてある。
入力された各パラメータ情報は、測定位置情報記憶部３８の初回測定位置記憶領域３８ａ、測定点間距離記憶領域３８ｂ、測定繰返し回数記憶領域３８ｃ、移動方向順記憶領域３８ｄに蓄積される。

測定点位置算出部３４は、入力された初回測定点位置、測定点間距離、測定繰返し回数に基づいて、初回測定点以外の各測定点の位置を算出する。算出された各測定点位置の座標は算出測定点位置座標記憶領域３８ｅに蓄積される。
ステージ駆動機構制御部３５は、ステージ１４を移動し、算出された各測定点を初回測定点から順次、測定視野に移動させる制御を行う。
測定点位置情報表示編集部３６は、測定点位置算出部３４により算出された各測定点位置の座標を表示装置２４の画面に一覧表示する。そして、キーボード２２による入力操作により、各測定点位置の座標値を変更することで、測定点位置を微調整できるようにしてある。

次に本装置によるＸ線測定動作について説明する。図２はＸ線検査装置１による測定動作を示すフローチャートである。
まず、ステージ１４上に被測定物Ｓ群を載置したパレット１５を設置し固定する（Ｓ１０１）。ステージ１４の透視Ｘ線像を撮影し、パレット１５全体の透視Ｘ線画像を作成する（Ｓ１０２）。パレット全体の透視Ｘ線画像は、パレット１５の局所的な透視Ｘ線画像を合成して作成するか、あるいは、撮影倍率を変えることによってパレット１５の全体像を撮影することが可能な場合には、一時的にパレット１５全体が撮影できる位置にステージ１４を移動して全体像を撮影するようにする。このようにして作成されたパレット全体の透視Ｘ線画像とステージ１４とは、位置関係が対応付けられており、透視Ｘ線画像上で特定の位置を指定すると対応するパレット位置が指定できるようにしてある。

続いて、測定位置情報の入力画面を表示する。ここでは、図３（ａ）に示すように、パレット１５に載置された被測定物は、Ｘ方向に一定間隔ａごと隔てて４列、Ｙ方向に一定間隔ｂごと隔てて３行配置され、これらを左上端（図中１の位置）から右上端（図中４の位置）まで移動し、１行ずらして右端(図中５の位置)から左端（図中８の位置）に戻るようにしてジグザグに移動する順(「横方向ジグザグ移動」という)で測定を行うものとする。

初回測定点位置を設定するために、図３（ｂ）に示すように、初回測定点位置の入力画面３３ａが表示装置２４の画面に表示され（Ｓ１０３）、入力待ち状態となる（Ｓ１０４）。初回測定点位置の入力画面３３ａには、パレット１５の透視Ｘ線画像の全体像４０と、マーカ４１とが表示され、マウス２３によりマーカ４１を移動して初回測定点の位置を指定する。マーカの位置が指定されると、その指定位置の座標が読み出され、初回測定点位置の座標として初回測定点位置記憶領域３８ａに記憶される。

続いて、測定点間距離および測定繰返し回数および移動方向順を設定するために、図３（ｃ）に示すように、測定点間距離・測定繰返し回数・移動方向順の入力画面３３ｂが表示装置２４の画面に表示され（Ｓ１０５）、入力待ち状態になる（Ｓ１０６）。キーボード２２によりＸ方向測定点間距離ａ、Ｘ方向測定繰返し回数４、Ｙ方向測定点間距離ｂ、Ｙ方向測定繰返し回数３とともに、移動方向として「横方向ジグザグ移動」を設定する。なお、このとき入力できる移動方向順をわかりやすくするために、例えば図４に示すように、それぞれの移動方向順を簡易表示する画面４２（横方向ジグザグ移動）、画面４３（縦方向一方向移動）などをメモリに蓄積しておき、表示装置２４の画面に表示して、操作者が画面を見ながら選択できるようにしてもよい。

入力画面３３ａ、３３ｂによる入力操作が終わると、各測定点位置が算出され、表示装置２４に、図５に示すような測定点位置情報表示画面が表示される（Ｓ１０７）。この画面上でキーボード２２による入力操作により、測定点位置の座標を変更する編集を行うことにより、測定点位置を微調整することもできる。

以上の操作によって、入力作業を完了すると、測定が開始され（Ｓ１０８）、初回測定点位置についてＸ線測定がおこなわれる。以後、順次、設定された測定点に設定された順で移動し、すべての測定点の測定が終わるまで、測定が繰り返される（Ｓ１０９）。

このように、ステージを移動してティーチングを行うことなく、入力画面で初回測定点位置、測定点間距離、繰返し測定回数、必要に応じて移動方向順を入力するだけで、全測定点の位置を設定することができるので、手間がかからず、また、位置誤認による人的ミスを防ぐことができる。

上記実施形態では、透視Ｘ線画像によるパレット１５の全体像を用いて初回測定位置入力画面を作成したが、可視光による光学カメラをＸ線検出器１２の隣に取り付け、パレット１５の全体像を撮影し、可視光画像による初回測定入力画面を表示するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、１つの被測定物について１箇所の測定点位置を設定したが、被測定物が大きい場合等は、１つの被測定物ごとに複数の測定点位置を設定するようにしてもよい。この場合は、初回測定位置の入力画面３３ａにおいて、複数の測定点を設定することができるようにしておけばよい。

また、上記実施形態では、初回測定点位置の入力画面３３ａにおいてマーカ４１で測定範囲を指定しているが、その測定範囲のＸ方向の大きさｃ、Ｙ方向の大きさｄを抽出して、測定点間距離の初期設定値として予め入力するようにしてもよい。この場合は、初期設定値で測定を開始すれば、図８に示すようにパレット上を隙間なくＸ線測定するようにステージが移動することとなる。

本発明は、同一品種の被測定物のＸ線検査を次々と行うようにしたＸ線検査装置に利用することができる。

本発明の一実施形態であるＸ線検査装置の構成を示すブロック図。図１のＸ線検査装置による測定操作を説明するフローチャート。測定位置情報の入力画面を説明する図。移動方向順の簡易表示を行う画面を説明する図。各測定点位置を一覧表示するとともに、測定点位置を編集するための表示画面を説明する図。パレットの構成を示す図。いくつかの移動方向順の例を示す図。パレット上を隙間なくＸ線測定するときのステージ移動状態を説明する図。

符号の説明

１：Ｘ線検査装置
１１：Ｘ線発生装置（Ｘ線源）
１２：Ｘ線検出器
１３：Ｘ線測定光学系
１４：ステージ
１５：パレット
１６：ステージ駆動機構
２０：制御系
２１：ＣＰＵ
２２：キーボード
２３：マウス
２４：表示装置
２４：画像メモリ
３１：Ｘ線画像作成部
３２：Ｘ線画像表示部
３３：測定位置情報入力部
３４：測定点位置算出部
３５：ステージ駆動機構制御部
３６：測定点位置情報表示編集部
３８：測定点位置情報記憶領域

Claims

同一形状の被測定物群を一定間隔ごとに規則的に配列する搭載治具を用いてステージ上に複数の被測定物群を載置し、ステージを挟んで対向配置されたＸ線源とＸ線検出器とからなるＸ線測定光学系の測定視野内に各被測定物が順次移動するようにステージ駆動機構を制御しつつステージ上の各被測定物の透視Ｘ線像を撮影するＸ線検査装置において、
初回測定点位置、測定点間距離、測定繰り返し回数を含む測定位置情報の入力を促す測定位置情報入力制御部と、
入力された測定位置情報に基づいて各測定点位置を算出する測定点位置算出部と、
算出された各測定点位置を順次Ｘ線測定光学系の測定視野内に移動するステージ駆動機構制御部とを備えたことを特徴とするＸ線検査装置。
測定位置情報としてステージの移動方向順に関する情報を含むことを特徴とする請求項１に記載のＸ線検査装置。
測定位置情報入力制御部は、初回測定点位置の入力を促す際に搭載治具上の被測定物群の全体像を表示装置の画面に表示するとともに、画面上に位置指定のマーカを表示することを特徴とする請求項１に記載のＸ線検査装置。
算出された各測定点位置を表示装置の画面に一覧表示するとともに、画面上で各測定点位置の編集を行う測定点位置情報表示編集部を備えたことを特徴とする請求項１に記載のＸ線検査装置。