JP5306682B2

JP5306682B2 - Ｘ線異物検査装置

Info

Publication number: JP5306682B2
Application number: JP2008081880A
Authority: JP
Inventors: 憲昭杉本
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2008-03-26
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2028-03-26
Also published as: JP2009236632A

Description

本発明は、被検査物に対してＸ線を照射することにより、被検査物の表面や内部の異物や空隙等を非破壊検査するＸ線異物検査装置に関するものである。

被検査物をコンベアによって搬送しながら非破壊検査するＸ線異物検査装置においては、Ｘ線の照射範囲や例えばエリアカメラなどのＸ線画像の撮像装置の大きさにより、被検査物の大きさが制限される。例えば大型の被検査物であっても検査できるようにしたものとしては、所定量移動する毎にパルスＸ線を照射するように構成されたものがある（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、上述のように被検査物を所定量移動させる毎にＸ線画像を得るようにした検査装置では、被検査物が、搬送方向に対し直交する幅方向の寸法が小さく、幅方向は全てＸ線画像の撮像をすることができるようなものに限って、被検査物の全体を検査することができる。換言すると、被検査物が、搬送方向だけでなく、幅方向の寸法も大きなものである場合には、上記のように所定量搬送する毎にＸ線画像の撮像可能な装置を用いても、被検査物の側部を検査することができない場合がある。幅方向に広範囲にＸ線画像の撮像を行うことができるようにするには、大型のエリアカメラ等を用いたり、互いに異なる部位を撮像するように配置されたＸ線光源とエリアカメラ等とのセットを複数設けることが考えられるが、この場合、Ｘ線異物検査装置の製造コストが高くなるという問題がある。
特開昭５０−１４１２１４号公報

本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、幅方向の寸法が大きい被検査物の全体について漏れなくＸ線画像の撮像をすることができる製造コストが低いＸ線異物検査装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、所定の照射角でＸ線を放射状に出射するＸ線源と、前記Ｘ線源から出射されたＸ線が入射するように配置された撮像手段と、前記Ｘ線源と前記撮像手段との間に設けられ、その上に載置された被検査物を所定の搬送経路に沿って搬送する搬送手段と、前記撮像手段によって撮像されたＸ線画像に基づいて、前記被検査物の表面又は内部の異物や欠陥の有無を判別する異物検出手段とを備えたＸ線異物検査装置において、前記搬送手段は、前記被検査物の幅方向中央部が、前記Ｘ線源の略真下に位置するように搬送し、前記撮像手段は、１つの前記Ｘ線源に対して、平面視点対称に配置された２つの撮像素子を含み、前記２つの撮像素子は、前記被検査物の搬送方向においては、前記Ｘ線源を中心として互いに重複しないように配置されており、かつ、前記搬送方向に直交する方向においては、前記Ｘ線源を中心として互いに部分的に重複するように配置されており、前記搬送方向から見て、前記２つの撮像素子の中心点を通る垂線が前記Ｘ線源を通るように、前記２つの撮像素子が互いに逆向きに傾斜して配置されているものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記撮像手段は、前記撮像素子は、Ｘ線エリアカメラであって、前記搬送手段は、前記Ｘ線エリアカメラによる前記被検査物の撮像範囲がオーバーラップするように、当該Ｘ線エリアカメラの受光面の前記搬送手段の搬送方向の長さよりも短い移動距離で、前記被検査物を間欠移動させるものである。

請求項１の発明によれば、１つのＸ線源に対して、２つの撮像素子が平面視点対称に配置され、被検査物の搬送方向においては、Ｘ線源を中心として互いに重複しないように配置されており、かつ、搬送方向に直交する方向においては、Ｘ線源を中心として互いに部分的に重複するように配置されているので、被検査物が２つの撮像素子の上を通過することにより、被検査物の全範囲をもれなく撮像することができる。また、２つの撮像素子が平面視点対称に配置され、かつ、２つの撮像素子の中心点を通る垂線がＸ線源を通るように、２つの撮像素子が互いに逆向きに傾斜して配置されているので、Ｘ線源から２つの撮像素子の中心点までの距離が等しくなり、２つの撮像素子のそれぞれの表面上に入射するＸ線の強度のばらつきが小さくなる。その結果、２つの撮像素子により撮像された画像のムラが小さくなり、被検査物の良否判定の精度を高くすることができる。

請求項２の発明によれば、Ｘ線エリアカメラの受光面の寸法よりも短い移動距離で被検査物を間欠移動しつつＸ線画像を撮像することができるので、幅方向の寸法も搬送方向の寸法も共に大きな被検査物について確実にＸ線画像の撮像を行うことができる。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るＸ線異物検査装置の全体構成を示す。また、図２は、そのＸ線画像の撮像部の構成を示している。Ｘ線異物検査装置１は、Ｘ線を出射する１つのＸ線源２と、Ｘ線源２から出射されたＸ線が入射するように配置され、被検査物５０を透過したＸ線画像を撮像する２つのＸ線エリアカメラ（Ｘ線画像の撮像素子）３１，３２と、被検査物５０を搬送するコンベア（搬送手段）４０と、Ｘ線エリアカメラ３１，３２によって撮像された画像を解析することにより、被検査物５０内に異物が存在するかを判別する異物検出手段として機能する画像処理装置５と、Ｘ線源２を制御するＸ線制御装置２０と、コンベア４０を駆動する駆動機構（図示せず）等によって構成されている。

Ｘ線源２は、Ｘ線制御装置２０によって制御され、所定の照射角でＸ線を放射状に出射する。コンベア４０は、Ｘ線源２とＸ線エリアカメラ３１，３２との間に設けられ、載置された被検査物５０を所定の搬送経路に沿って搬送する。コンベア４０の制御は、例えば、コンベア４０の駆動機構の動作を制御するマイコン等により行われる。コンベア４０は、コンベア４０上を搬送される被検査物５０の幅方向中央部が、Ｘ線源２の略真下に位置するように構成されている。Ｘ線源２から出射されたＸ線は、被検査物５０及びコンベア４０を透過して、Ｘ線エリアカメラ３１，３２によって検知される。Ｘ線エリアカメラ３１，３２は、入射したＸ線を電気信号に変換して出力する。これにより、Ｘ線エリアカメラ３１，３２は、Ｘ線画像の撮像を行う。

Ｘ線画像を示す電気信号は画像処理装置５に入力される。ここで、例えば、被検査物５０の表面又は内部にＸ線透過率の異なる異物が存在している場合又は被検査物５０の内部に空隙等の欠陥が存在する場合には、Ｘ線エリアカメラ３１，３２に入射するＸ線量がその部分において他の部分とは異なる。そのため、Ｘ線エリアカメラ３１，３２によって撮像された画像内には、それらの異物又は空隙に対応するように斑点や線等が現れる。画像処理装置５は、画像内に現れた斑点等を異物等によるものか否かを判別することにより、Ｘ線画像に基づき被検査物５０の内部の異物の有無を判別し、非破壊検査を行う。

ここで、２つのＸ線エリアカメラ３１，３２は、コンベア４の中央に対し両側に一組に配置されている。すなわち、コンベア４の搬送方向（図２に黒矢印で示す）の上流側から下流側に望んで見たとき、Ｘ線エリアカメラ３１は、コンベア４の中央部よりも左寄りに、被検査物５０の左側部に対応するように配置されている。他方、Ｘ線エリアカメラ３２は、コンベア４の中央部よりも右寄りに、被検査物５０の右側部に対応するように配置されている。Ｘ線エリアカメラ３１，３２は、図１に示すように、それぞれ、コンベア４の搬送方向から見て、当該Ｘ線エリアカメラ３１，３２の中心点を通る垂線がＸ線源２を通るように、互いに逆向きに傾斜して配置されている。

ここで、本実施形態において、Ｘ線エリアカメラ３１，３２は、被検査物５０の搬送方向においては、Ｘ線源２を中心として互いに重複しないように配置されており、かつ、搬送方向に直交する方向においては、Ｘ線源２を中心として互いに部分的に重複するように配置されている。Ｘ線エリアカメラ３１は、側方から見て、Ｘ線源２の真下よりも搬送方向上流側に位置し、Ｘ線エリアカメラ３２は、Ｘ線源２の真下よりも搬送方向下流側に位置している。Ｘ線エリアカメラ３１，３２は、平面視で、Ｘ線源２について他方のＸ線エリアカメラ３２，３１に対して略点対称となるように配置されている。これにより、点光源であるＸ線源２から放射されるＸ線は、照射距離が各Ｘ線エリアカメラ３１，３２の全面において略等しく、Ｘ線エリアカメラ３１，３２の両方に略均等な強度で入射する。

図３（ａ）及び図４（ａ）は、側方から見た、コンベア４０上を搬送される被検査物５０を示す。また、図３（ｂ）、図４（ｂ）は、上方から見た、コンベア４０上を搬送される被検査物５０を示す。このＸ線異物検査装置１では、１つの被検査物５０について２つのＸ線エリアカメラ３１，３２によりＸ線画像を撮像することにより、非破壊検査を行うことができる。すなわち、先ず、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、被検査物５０が上流側のＸ線エリアカメラ３１の上方に搬送され、被検査物５０の幅方向左側部を透過したＸ線源２からのＸ線がＸ線エリアカメラ３１に入射する状態で、Ｘ線エリアカメラ３１によりＸ線画像を撮像する。これにより、図３（ｂ）にハッチングを施して示す、被検査物５０の左部分の第１撮像部分５１ａのＸ線画像を得ることができる。その後、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、被検査物５０が下流側のＸ線エリアカメラ３２の上方に搬送され、被検査物５０の幅方向右側部を透過したＸ線がＸ線エリアカメラ３２に入射する状態で、Ｘ線エリアカメラ３２によりＸ線画像を撮像する。これにより、図４（ｂ）に上記とは別種のハッチングを施して示す被検査物５０の右部分の第２撮像部分５２ａのＸ線画像を得ることができる。第１撮像部分５１ａと第２撮像部分５２ａとは、互いに重複する部分を有している。

このように、このＸ線異物検査装置１では、被検査物５０が２つのＸ線エリアカメラ３１，３２の上を通過することにより、被検査物５０の両側部をそれぞれ含む２つのＸ線画像を得ることができ、被検査物５０の全範囲を漏れなく撮像することができる。従って、被検査物５０の幅方向の大きさよりＸ線エリアカメラ３１，３２の大きさが小さくても、２つのＸ線画像に基づき被検査物５０の非破壊検査を行うことができる。１つのＸ線源と１つのＸ線エリアカメラとのセットを複数設けたり、大きなＸ線エリアカメラを用いる場合等と比較し、Ｘ線異物検査装置１の製造コストを低減することができる。また、Ｘ線源２からのＸ線の照射距離は、２つのＸ線エリアカメラ３１，３２の中心点までの距離が等しくなり、また、各Ｘ線エリアカメラ３１，３２の全面において略等しくなるので、２つのＸ線エリアカメラ３１，３２のそれぞれの表面上に入射するＸ線の強度のばらつきが小さくなる。その結果、２つのＸ線エリアカメラ３１，３２により撮像された画像のムラが小さくなり、被検査物５０の良否判定の制度を高くすることができる。

ここで、このＸ線異物検査装置１は、幅方向の寸法だけでなく、搬送方向の寸法が大きな被検査物１５０についても、全体をもれなく撮像することができるように構成されている。この場合、コンベア４０が、Ｘ線エリアカメラ３１，３２の受光面の寸法ｈよりも短い移動距離ｍで被検査物１５０を間欠移動させて、Ｘ線画像を撮像する。以下に、図５（ａ）乃至（ｄ）を参照して、このときの動作について説明する。

まず、上流側のＸ線エリアカメラ３１に関してのＸ線画像の撮像について説明する。図５（ａ）に示すように、被検査物１５０の搬送方向前端部を含む部位が上流のＸ線エリアカメラ３１の上方に位置するような状態になったとき、Ｘ線エリアカメラ３１により、１枚目のＸ線画像が撮像される。このとき、撮像される被検査物１５０の第１撮像部分１５１ａは、側面から見て、図にハッチングを施して示す部分となる。１枚目のＸ線画像を撮像すると、コンベア４０により被検査物１５０が搬送される。このとき、図５（ｂ）に示すように、被検査物１５０の移動距離ｍが、Ｘ線エリアカメラ３１の受光部の搬送方向の寸法ｈよりも小さく、１枚目のＸ線画像の撮像時にＸ線が透過し撮像された第１撮像部分１５１ａの一部が、再度撮像される範囲内に入るように移動される。図に示すように被検査物１５０が移動されると、Ｘ線エリアカメラ３１により、２枚目のＸ線画像が撮像される。このとき、撮像される被検査物１５０の第２撮像部分１５１ｂは、側面から見て、図に上記とは異なる種類のハッチングを施して示す部分となり、第１撮像部分１５１ａと第２撮像部分１５１ｂには、重複部分がある（図５（ｂ）のハッチングが重なる部分）。２回目のＸ線画像において被検査物１５０の搬送方向最後部が撮像されているので、この被検査物１５０についてのＸ線エリアカメラ３１によるＸ線画像の撮像は終了される。

下流側のＸ線エリアカメラ３２に関してのＸ線画像の撮像も、大まかにはＸ線エリアカメラ３１による撮像の場合と同様にして行われる。本実施形態においては、Ｘ線エリアカメラ３２はＸ線エリアカメラ３１に隣接して設けられているので、図５（ｃ）に示すように、上記Ｘ線エリアカメラ３１による２枚目のＸ線画像の撮像時において、被検査物１５０の搬送方向前端部がＸ線エリアカメラ３２の上方に位置している。そのため、Ｘ線エリアカメラ３２による１枚目のＸ線画像の撮像は、被検査物１５０がＸ線エリアカメラ３１による２枚目のＸ線画像の撮像と同じ位置にあるときに行われる。これにより、被検査物１５０を間欠移動させる回数が少なくなり、より高速に非破壊検査を行うことができるという効果がある。１枚目のＸ線画像の撮像時に撮像される被検査物１５０の第３撮像部分１５２ａは、側面から見て、図にハッチングを施して示す部分となる。Ｘ線エリアカメラ３２による１枚目のＸ線画像の撮像が行われると、図５（ｄ）に示すように、被検査物１５０が寸法ｈよりも小さく第３撮像部分５２ａの一部が再度撮像される範囲内に入るような移動距離ｍだけ移動され、２回目のＸ線画像の撮像が行われる。このとき、撮像される被検査物１５０の第４撮像部分１５２ｂは、側面から見て、図に上記とは異なる種類のハッチングを施して示す部分となり、上述と同様に、第３撮像部分５２ａと第４撮像部分１５２ｂとには、互いに重複する部分がある。図に示すように、２回目のＸ線画像の撮像時に、被検査物１５０の搬送方向後端部が撮像されているので、この被検査物１５０についてのＸ線エリアカメラ３２によるＸ線画像の撮像は終了され、コンベア４０により被検査物１５０が下流側に搬送される。

図６は、被検査物１５０について、上記のようにＸ線撮像が行われた場合の第１撮像部分１５１ａ乃至第４撮像部分１５２ｂの位置関係を示す。図の矢印は搬送方向を示す。被検査物１５０は、２つ一組に設けられたＸ線エリアカメラ３１，３２により、第１，第２撮像部分１５１ａ，１５１ｂ及び第３，第４撮像部分１５２ａ，１５２ｂに、互いのオーバーラップ部分を含むように、左右に分割して撮像される。また、被検査物１５０は、コンベア４０により間欠移動されることにより、Ｘ線エリアカメラ３１によって、前端部を含む第１撮像部分１５１ａと後端部を含む第２撮像部分１５２ｂとに分割して、また、Ｘ線エリアカメラ３２によって、前端部を含む第３撮像部分１５２ａと後端部を含む第４撮像部分１５２ｂとに分割して、それぞれ互いのオーバーラップ部分を含むように撮像される。従って、幅方向の寸法も搬送方向の寸法も共に大きな被検査物１５０について、これら４つのＸ線画像を撮像することにより漏れなく撮像することができ、より正確に非破壊検査を行うことができる。

なお、被検査物の搬送方向の寸法がさらに大きい場合には、移動距離がＸ線エリアカメラ３１，３２の受光部の寸法よりも短く互いに重複部分を含むような移動距離で被検査物の間欠移動を行いつつ、後端部の撮像が終了するまでＸ線画像の撮像をおこなえばよい。また、被検査物をもれなく撮像することができるように所定の移動距離だけ搬送させるように予め設定しておいてもよいし、予めコンベア４０に設けたセンサ等により取得した被検査物の搬送方向の長さに応じて、被検査物をもれなく撮像することができるように、適宜移動距離を算出して搬送させるように構成されていてもよい。移動距離は、Ｘ線エリアカメラ３１，３２の受光部の寸法と、Ｘ線源２からのＸ線エリアカメラ３１，３２への受光部へのＸ線の入射角度と、被検査物１５０の寸法等を考慮して、移動前後のＸ線画像に互いの重複部分が生じるように定めればよい。

図７は、本実施形態の一変型例に係るＸ線異物検査装置のＸ線画像の撮像部を示す。上記では、幅方向の寸法が大きな被検査物５０，１５０について非破壊検査を行う場合について説明したが、幅方向の寸法が小さな被検査物２５０について非破壊検査を行う場合には、コンベア４０よりもＸ線源２に近くＸ線エリアカメラ３１，３２から遠い位置にコンベア２４０を設けることにより、より詳細にＸ線画像を撮像することができる。すなわち、この場合、Ｘ線源２が点光源であるため、上述のコンベア４０上で搬送する場合と比較して被検査物２５０のＸ線画像の拡大率を大きくし、被検査物２５０の同範囲における画像の解像度を向上させることができる。そのうえで、上述と同様に、１つのＸ線エリアカメラではなく、２つ一組のＸ線エリアカメラ３１，３２によりＸ線画像を撮像するので、１つのＸ線エリアカメラを用いるような従来の場合と比較して、非破壊検査をより正確に行うことができる。

なお、本発明は上記実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を変更しない範囲で適宜に種々の変形が可能である。例えば、１つのＸ線源と２つ一組のＸ線エリアカメラ及びコンベアの組み合わせの個数は、上述したような一組の構成に限られることなく、複数設けられていてもよい。

本発明の一実施形態によるＸ線異物検査装置の全体構成を示す正面図。同装置のＸ線画像の撮像部を示す斜視図。（ａ）は上記装置による被検査物の左側部のＸ線画像の撮像時を示す側面図、（ｂ）は同状態を示す上面図。（ａ）は上記装置による被検査物の右側部のＸ線画像の撮像時を示す側面図、（ｂ）は同状態を示す上面図。（ａ）乃至（ｄ）は、それぞれ、上記装置による別の被検査物の第１乃至第４撮像部分の撮像時を示す側面図。上記別の検査物の第１乃至第４撮像部分を示す上面図。上記実施形態の一変型例に係るＸ線画像の撮像部を示す正面図。

符号の説明

１Ｘ線異物検査装置
２Ｘ線源
５画像処理装置（異物検出手段）
３１，３２Ｘ線エリアカメラ（撮像手段）
４０，２４０コンベア（搬送手段）
５０，１５０，２５０被検査物

Claims

所定の照射角でＸ線を放射状に出射するＸ線源と、
前記Ｘ線源から出射されたＸ線が入射するように配置された撮像手段と、
前記Ｘ線源と前記撮像手段との間に設けられ、その上に載置された被検査物を所定の搬送経路に沿って搬送する搬送手段と、
前記撮像手段によって撮像されたＸ線画像に基づいて、前記被検査物の表面又は内部の異物や欠陥の有無を判別する異物検出手段とを備えたＸ線異物検査装置において、
前記搬送手段は、前記被検査物の幅方向中央部が、前記Ｘ線源の略真下に位置するように搬送し、
前記撮像手段は、１つの前記Ｘ線源に対して、平面視点対称に配置された２つの撮像素子を含み、
前記２つの撮像素子は、前記被検査物の搬送方向においては、前記Ｘ線源を中心として互いに重複しないように配置されており、かつ、前記搬送方向に直交する方向においては、前記Ｘ線源を中心として互いに部分的に重複するように配置されており、
前記搬送方向から見て、前記２つの撮像素子の中心点を通る垂線が前記Ｘ線源を通るように、前記２つの撮像素子が互いに逆向きに傾斜して配置されていることを特徴とするＸ線異物検査装置。
前記撮像素子は、Ｘ線エリアカメラであって、
前記搬送手段は、前記Ｘ線エリアカメラによる前記被検査物の撮像範囲がオーバーラップするように、当該Ｘ線エリアカメラの受光面の前記搬送手段の搬送方向の長さよりも短い移動距離で、前記被検査物を間欠移動させることを特徴とする請求項１記載のＸ線異物検査装置。