JP5876116B1 - X線検査装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の一実施形態に係るX線検査装置10を含む検査システム100の概略図である。図2は、本発明の一実施形態に係るX線検査装置10の外観斜視図である。
X線検査装置10は、主として、シールドボックス11(図2参照)、コンベアユニット12(図3参照)、X線照射器13(図3参照)、第1ラインセンサ14(図3参照)、第2ラインセンサ15(図3参照)、タッチパネル式ディスプレイ30(図1参照)、およびコントローラ20(図5参照)を備える。
シールドボックス11(図2参照)は、X線検査装置10のケーシングである。シールドボックス11の中には、コンベアユニット12、X線照射器13、第1ラインセンサ14、第2ラインセンサ15、およびコントローラ20が収容される。また、シールドボックス11の正面上部には、タッチパネル式ディスプレイ30や、キーの差し込み口や電源スイッチ等が配置されている。
コンベアユニット12は、物品Pを搬送する搬送手段の一例である。コンベアユニット12は、図2に示すように、シールドボックス11の両側面に形成された開口11aを貫通するように配置されている。
X線照射器13は、X線源の一例である。X線照射器13は、コンベアユニット12により搬送される物品PにX線を照射する。X線照射器13は、図3に示すように、コンベアユニット12の上方に配置されている。X線照射器13は、コンベアユニット12の下方に配置される第1ラインセンサ14および第2ラインセンサ15に向けて、扇状の照射範囲YにX線を照射する。X線照射器13の照射範囲Yは、図3に示すように、コンベアユニット12の搬送面に対して垂直に延びる。また、照射範囲Yは、コンベアユニット12の搬送方向Dに直交する方向(ベルト12dの幅方向)に広がる。
第1ラインセンサ14および第2ラインセンサ15は、X線照射器13から照射され、物品Pやベルト12dを透過したX線を検出する。第1ラインセンサ14および第2ラインセンサ15は、それぞれ異なるエネルギー帯(波長)のX線を検出するセンサである。第1ラインセンサ14は、低エネルギー帯の(波長の比較的長い)X線を検出する。第2ラインセンサ15は、第1ラインセンサ14の検出するエネルギー帯とは異なる、高エネルギー帯の(波長の比較的短い)X線を検出する。
タッチパネル式ディスプレイ30は、タッチパネル機能を有する液晶ディスプレイである。タッチパネル式ディスプレイ30は、コントローラ20と電気的に接続されており、コントローラ20と信号の授受を行う。
コントローラ20は、X線検査装置10の各部の動作を制御する。また、コントローラ20は、第1および第2ラインセンサ14,15のX線透過量の検出結果に基づいて異物検査を行う。
記憶部21は、主に、ROM、RAM、HDD等によって構成され、制御部22により実行される各種プログラムや、X線検査装置10の各部を制御するための各種設定や各種情報を記憶する。記憶部21には、図5のように、輝度調整式記憶領域21a、補正パラメータ記憶領域21bが含まれる。
輝度調整式記憶領域21aには輝度調整式が記憶される。輝度調整式は、後述する制御部22の判定部22eが、後述する第2X線画像又は補正第2X線画像の各画素の輝度を調整するために用いる情報である。輝度調整式は、異物を含まない物品Pを透過したX線を第1ラインセンサ14および第2ラインセンサ15で検出し、検出結果に基づいて後述する第1X線画像と補正第2X線画像(又は第2X線画像)とを生成し、更に補正第2X線画像(又は第2X線画像)については輝度調整式で輝度を調整した場合に、物品Pの同一箇所を通過したX線に基づいて得られる第1X線画像および輝度調整後の補正第2X線画像(又は第2X線画像)の画素の輝度が一致するように決定されている。輝度調整式は、例えば、物品Pの種類毎に、予め輝度調整式記憶領域21aに記憶されている。ただし、これに限定されるものではなく、輝度調整式は、例えば、タッチパネル式ディスプレイ30から入力されてもよい。また、輝度調整式は、例えば、試運転時等に異物を含まないことが分かっている物品Pについて第1X線画像および補正第2X線画像(又は第2X線画像)を得ることで、制御部22により生成されてもよい。
補正パラメータ記憶領域21bには、後述する補正パラメータ生成部22cの算出部22cbが算出した補正パラメータが記憶される。補正パラメータは、後述する補正画像生成部22dが、第2ラインセンサ15の検出結果に基づいて得られた物品Pの第2X線画像を補正した補正第2X線画像を生成するために用いるパラメータである。
制御部22は、主にCPUによって構成され、記憶部21に記憶されたプログラムを実行することにより、X線検査装置10の各部の動作を制御する。また、制御部22は、記憶部21に記憶されたプログラムを実行することにより、第1ラインセンサ14および第2ラインセンサ15のX線透過量の検出結果に基づき異物検査を行う。
第1X線画像生成部22aは、第1ラインセンサ14によって検出された低エネルギー帯のX線の透過X線量に基づいて、透過画像として第1X線画像(低エネルギーX線画像)を生成する。
第2X線画像生成部22bは、第2ラインセンサ15によって検出された高エネルギー帯のX線の透過X線量に基づいて、透過画像として第2X線画像(高エネルギーX線画像)を生成する。
補正パラメータ生成部22cは、第1ラインセンサ14に対する、第2ラインセンサ15の水平方向および垂直方向の位置のズレを検知し、第2ラインセンサ15の位置のズレに応じて、補正画像生成部22dが補正第2X線画像を生成するための補正パラメータを生成する。なお、補正第2X線画像は、後述する判定部22eが、第1X線画像と第2X線画像との差分処理を実行するために、物品Pのある部分を通過したX線に基づく第1X線画像の画素と、物品Pの同一部分を通過したX線に基づくX線画像の画素とが重なり合うように、第2X線画像に補正処理を行った画像である。
補正画像生成部22dは、検知部22caの検知結果に基づいて、第2ラインセンサ15の検出結果に基づいて得られた物品Pの第2X線画像を補正した補正第2X線画像を生成する。具体的には、補正画像生成部22dは、検知部22caが第1ラインセンサ14に対する第2ラインセンサ15の位置のズレを検知している場合に、補正パラメータ記憶領域21bに記憶された補正パラメータを用いて、物品Pの第2X線画像を補正した補正第2X線画像を生成する。
判定部22eは、第1X線画像生成部22aにより生成された第1X線画像と、第2X線画像生成部22bにより生成された第2X線画像、又は、補正画像生成部22dにより生成された補正第2X線画像と、に基づき、物品Pへの異物混入の有無を判断する。
ここでは、コントローラ20が実行する処理、特に、補正パラメータ生成部22cによる処理と、補正画像生成部22dによる処理とについて説明する。
補正パラメータ生成部22cによる処理について説明する。
ここでは、第1ラインセンサ14は設計された所定位置に設置されている場合を例に説明を行う。また、ここでは、矩形状のサンプルSは、長辺がコンベアユニット12の搬送方向Dに沿って延びるような姿勢でベルト12d上に戴置される場合を例に説明を行う。ただし、これに限定されるものではなく、サンプルSは、任意の姿勢でベルト12d上に戴置されればよい。
検知部22caによる、第2ラインセンサ15の第1ラインセンサ14に対する垂直方向(上下方向)の位置のズレ(図13Aの矢印a方向のズレ)の検知と、第2ラインセンサ15の位置のズレが検知された場合の算出部22cbによる補正パラメータの算出について図7を用いて説明する。
検知部22caによる、第2ラインセンサ15の第1ラインセンサ14に対する水平方向の傾き(水平方向の位置の回転ズレ)の検知と、第2ラインセンサ15の位置のズレが検知された場合の算出部22cbによる補正パラメータの算出について図8を用いて説明する。第2ラインセンサ15の第1ラインセンサ14に対する水平方向の傾きとは、図13Cの矢印b方向の回転ズレを意味する。
検知部22caによる、第2ラインセンサ15の第1ラインセンサ14に対する搬送方向Dの上流側又は下流側への位置のズレ(図13Aの矢印c方向のズレ)の検知と、第2ラインセンサ15の位置のズレが検知された場合の算出部22cbによる補正パラメータの算出について図9を用いて説明する。
検知部22caによる、平面視における、第2ラインセンサ15の第1ラインセンサ14に対する搬送方向Dに直交する方向への位置のズレ(図13Bの矢印d方向のズレ)の検知と、第2ラインセンサ15の位置のズレが検知された場合の算出部22cbによる補正パラメータの算出について図10を用いて説明する。
検知部22caによる、第2ラインセンサ15の第1ラインセンサ14に対する搬送方向Dに沿った垂直方向の傾き(垂直方向の位置の回転ズレ)の検知と、第2ラインセンサ15の位置のズレが検知された場合の算出部22cbによる補正パラメータの算出について図11を用いて説明する。第2ラインセンサ15の第1ラインセンサ14に対する搬送方向Dに沿った垂直方向の傾きとは、図13Aの矢印e方向の回転ズレを意味する。
検知部22caによる、第2ラインセンサ15の第1ラインセンサ14に対する、搬送方向Dに直交する方向に沿った垂直方向の傾き(垂直方向の位置の回転ズレ)の検知と、第2ラインセンサ15の位置のズレが検知された場合の算出部22cbによる補正パラメータの算出について図12を用いて説明する。第2ラインセンサ15の第1ラインセンサ14に対する、搬送方向Dに直交する方向に沿った垂直方向の傾きとは、図13Bの矢印f方向の回転ズレを意味する。
以下に、補正画像生成部22dによる補正第2X線画像の生成処理について説明する。なお、ここでは、図14に示した方向を用いて以下の説明を行う。図14に示した第2X線画像Eにおいて、方向D’’は、物品Pの搬送方向(コンベアユニット12の搬送方向D)と対応した方向である。以下の説明では、第2X線画像Eにおける方向を示すために、方向D’’の向かう方向を前方、方向D’’とは反対に向かう方向を後方、方向D’’を向いた時の右側を右方、方向D’’を向いた時の左側を左方と呼ぶ(図14参照)。
補正画像生成部22dは、第2X線画像Eを、補正パラメータ記憶領域21bに記憶された拡縮倍率Kで拡大又は縮小することで、補正第2X線画像を生成する。
補正画像生成部22dは、第2X線画像Eを、補正パラメータ記憶領域21bに記憶された角度θだけ時計方向に回転させることで(角度θが負の値なら反時計方向に回転させることで)、補正第2X線画像を生成する。
補正画像生成部22dは、第2X線画像Eを、補正パラメータ記憶領域21bに記憶された距離B1だけ後方に移動させることで(距離B1が負の値なら前方に移動させることで)、補正第2X線画像を生成する(図14参照)。言い換えれば、補正画像生成部22dは、第2X線画像Eを、補正パラメータ記憶領域21bに記憶された距離B1だけ、搬送方向Dの上流側又は下流側に対応する、方向D''の上流側又は下流側に移動させることで、補正第2X線画像を生成する(図14参照)。
補正画像生成部22dは、第2X線画像Eを、補正パラメータ記憶領域21bに記憶された距離B2だけ右方に移動させることで(距離B2が負の値なら左方)に移動させることで)、補正第2X線画像を生成する(図14参照)。言い換えれば、補正画像生成部22dは、第2X線画像Eを、補正パラメータ記憶領域21bに記憶された距離B2だけ、搬送方向Dに直交する方向に対応する、方向D''に直交する方向に移動させることで、補正第2X線画像を生成する(図14参照)。
補正画像生成部22dは、第2X線画像Eを、補正パラメータ記憶領域21bに記憶された拡縮倍率Mに基づいて、第2X線画像Eを前後方向に拡縮倍率Mだけ拡大/縮小し、補正第2X線画像を生成する。つまり、補正画像生成部22dは、第2X線画像Eを、第2ラインセンサ15の傾き方向(搬送方向D)に対応する方向D''に拡大又は縮小させることで、補正第2X線画像を生成する(図14参照)。
補正画像生成部22dは、第2X線画像Eを、補正パラメータ記憶領域21bに記憶された拡縮倍率N1および拡縮倍率N2に基づいて、第2X線画像の左端を前後方向に拡縮倍率N1だけ拡大/縮小し、第2X線画像Eの右端を前後方向に拡縮倍率N2だけ縮小/拡大する。なお、補正画像生成部22dは、第2X線画像の左端と右端との間の中間部分については、第2X線画像の左端から右端に向かって拡縮倍率N1から拡縮倍率N2に連続的に変化するように決定された拡縮倍率で、前後方向に拡大/縮小する。さらに、補正画像生成部22dは、前後方向に拡大/縮小させた第2X線画像を、補正パラメータ記憶領域21bに記憶された拡縮倍率N3に基づいて、左右方向に拡縮倍率N3だけ拡大/縮小し、補正第2X線画像を生成する。つまり、補正画像生成部22dは、第2X線画像を、第2ラインセンサ15の傾き方向(搬送方向Dに直交する方向)に対応する、方向D''に直交する方向における一端側で拡大させ、他端側で縮小させることで、補正第2X線画像を生成する(図14参照)。また、補正画像生成部22dは、第2X線画像を、第2ラインセンサ15の傾き方向(搬送方向Dに直交する方向)に対応する、方向D''に直交する方向に拡大又は縮小させることで、補正第2X線画像を生成する(図14参照)。
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上記実施形態に係るX線検査装置10は、搬送手段としてのコンベアユニット12と、X線源としてのX線照射器13と、第1ラインセンサ14と、第2ラインセンサ15と、検知部22caと、補正画像生成部22dと、を備える。コンベアユニット12は、物品Pを搬送する。X線照射器13は、コンベアユニット12により搬送される物品PにX線を照射する。第1ラインセンサ14は、物品Pを透過したX線を低エネルギー帯で検出する。第2ラインセンサ15は、物品Pを透過したX線を、低エネルギー帯とは異なる高エネルギー帯で検出する。検知部22caは、第1ラインセンサ14に対する、第2ラインセンサ15の水平方向および垂直方向の位置のズレを検知する。補正画像生成部22dは、検知部22caの検知結果に基づいて、第2ラインセンサ15の検出結果に基づいて得られた物品Pの第2X線画像を補正した補正第2X線画像を生成する。
上記実施形態に係るX線検査装置10では、第2ラインセンサ15は、第1ラインセンサ14の下方に配置される。第2のエネルギー帯としての高エネルギー帯は、第1のエネルギー帯としての低エネルギー帯よりも高いエネルギー帯である。
上記実施形態に係るX線検査装置10では、検知部22caは、コンベアユニット12により搬送される既知の形状のサンプルSにX線照射器13からX線を照射し、サンプルSを透過したX線を第1ラインセンサ14および第2ラインセンサ15が検出した結果に基づき、第1ラインセンサ14に対する、第2ラインセンサ15の位置のズレを予め検知する。
上記実施形態に係るX線検査装置10では、検知部22caは、第2ラインセンサ15の第1ラインセンサ14に対する水平方向の傾きを検知する。補正画像生成部22dは、第2X線画像を回転させることで補正第2X線画像を生成する。
上記実施形態に係るX線検査装置10では、検知部22caは、第2ラインセンサ15の第1ラインセンサ14に対する、コンベアユニット12の搬送方向Dの上流側又は下流側へのズレを検知する。補正画像生成部22dは、第2X線画像を搬送方向Dの上流側又は下流側に対応する方向(方向D’’の上流側又は下流側)に移動させることで、補正第2X線画像を生成する。
上記実施形態に係るX線検査装置10では、検知部22caは、平面視における、第2ラインセンサ15の第1ラインセンサ14に対する、コンベアユニット12の搬送方向Dに直交する方向のズレを検知する。補正画像生成部22dは、第2X線画像を搬送方向D直交する方向に対応する方向(方向D’’に直交する方向)に移動させることで、補正第2X線画像を生成する。
上記実施形態に係るX線検査装置10では、検知部22caは、第2ラインセンサ15の第1ラインセンサ14に対する垂直方向の傾きを検知する。補正画像生成部22dは、第2X線画像を、第2ラインセンサ15の傾き方向に対応する方向(方向D’’と直交する方向)における一端側で拡大させ、他端側で縮小させることで、補正第2X線画像を生成する。
上記実施形態に係るX線検査装置10では、検知部22caは、第2ラインセンサ15の第1ラインセンサ14に対する垂直方向の傾きを検知する。補正画像生成部22dは、第2X線画像を、第2ラインセンサ15の傾き方向に対応する方向(方向D’’、又は、方向D’’と直交する方向)に拡大又は縮小させることで、補正第2X線画像を生成する。
上記実施形態に係るX線検査装置10では、検知部22caは、第2ラインセンサ15の第1ラインセンサ14に対する垂直方向のズレを検知する。補正画像生成部22dは、第2X線画像を、拡大又は縮小することで補正第2X線画像を生成する
ここでは、第1ラインセンサ14に対して第2ラインセンサ15が上下方向に位置ズレした場合にも、第2X線画像を画像処理により補正した補正第2X線画像を生成して、正確な検査結果を得ることができる。
以下に、上記実施形態の変形例を示す。以下の変形例は、互いに矛盾しない範囲で、他の変形例と組み合わされてもよい。
上記実施形態では、第2ラインセンサ15が、第1ラインセンサ14に対して、(3−1)で説明した(a)〜(f)のパターンのいずれかの位置のズレを有している場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。検知部22caは、(a)〜(f)のパターンの位置のズレの検知を組み合わせて行うことで、第1ラインセンサ14に対する第2ラインセンサ15の複合的な((a)〜(f)のパターンが複数組み合わさった)位置のズレを検知することができる。また、補正画像生成部22dは、(3−2)で説明した(a)〜(f)のパターンの補正第2X線画像の生成処理を組み合わせて行うことで、第1ラインセンサ14に対する第2ラインセンサ15の複合的な位置のズレに応じて、補正第2X線画像を生成することができる。
上記実施形態では、検知部22caは、(3−1)で説明した(a)〜(f)のパターンの、6種類の第2ラインセンサ15の第1ラインセンサ14に対する位置のズレを検知するが、これに限定されるものではない。例えば、ある種類の位置のズレが発生しにくいことが判明している場合には、検知部22caは、(a)〜(f)のパターンの位置のズレのうち、一部だけを検知するものであってもよい。
上記実施形態では、第1ラインセンサ14と第2ラインセンサ15とは、上下に並べて配置されるが、これに限定されるものではない。X線検査装置は、第1ラインセンサおよび第2ラインセンサがコンベアユニット12の搬送方向Dに並べて水平位置に配置されてもよい。
上記実施形態では、検知部22caは、第1ラインセンサ14に対する第2ラインセンサ15の位置のズレを検知し、補正画像生成部22dは、第2X線画像を補正した補正第2X線画像を生成するが、これに限定されるものではない。検知部22caは、第2ラインセンサ15に対する第1ラインセンサ14の位置のズレを検知し、補正画像生成部22dは、第1X線画像を補正した補正第1X線画像を生成するように構成されてもよい。
上記実施形態では、サンプルSとして平面視において矩形状の平板が用いられるが、サンプルSの形状は、これに限定されるものではない。サンプルSの形状は、平面視において、三角形状や楕円形状等であってもよい。
上記実施形態では、サンプルSを用いて予め第1ラインセンサ14に対する第2ラインセンサ15の位置のズレが検知されるが、これに限定されるものではない。例えば、検査対象である物品Pを用いて第1ラインセンサ14に対する第2ラインセンサ15の位置のズレが検知されてもよい。ただし、物品Pが、平面視において円形形状である場合や、複雑な形状である場合等、第2ラインセンサ15の位置のズレの検知に適した形状でない場合には、サンプルSを用いて予め第2ラインセンサ15の位置のズレが検知されることが好ましい。
上記実施形態では、X線検査装置10は物品Pの異物検査を行うが、検査の種類は異物検査に限定されるものではなく、補正第2X線画像を利用して各種検査を実行するものであればよい。
上記実施形態で示した検知部22caによる第2ラインセンサ15の位置のズレの検知方法や、算出部22cbによる補正パラメータの算出方法は例示であって、これに限定されるものではない。検知部22caは、第1領域A1と第2領域A2とが重ならない場合に、第1ラインセンサ14に対して第2ラインセンサ15の位置のズレがあると検知し、算出部22cbは、第2領域A2が第1領域A1に丁度重なるように補正パラメータを算出するよう構成されればよい。
上記実施形態では、検知部22caの処理の説明を、第1ラインセンサ14は設計された位置に設置されていると仮定して説明を行ったが、第1ラインセンサ14が設計された位置からずれている場合にも同様の処理を実行可能である。つまり、検知部22caは、第1領域A1と第2領域A2とが重ならない場合に、第1ラインセンサ14に対して第2ラインセンサ15の位置のズレがあると検知し、算出部22cbは、第2領域A2が第1領域A1に丁度重なるように補正パラメータを算出するよう構成されればよい。
12 コンベアユニット(搬送手段)
13 X線照射器(X線源)
14 第1ラインセンサ
15 第2ラインセンサ
22ca 検知部
22d 補正画像生成部
D 搬送方向
P 物品
S サンプル
Claims (9)
- 物品を搬送する搬送手段と、
前記搬送手段により搬送される前記物品にX線を照射するX線源と、
前記物品を透過したX線を第1のエネルギー帯で検出する第1ラインセンサと、
前記物品を透過したX線を、前記第1のエネルギー帯とは異なる第2のエネルギー帯で検出する第2ラインセンサと、
前記第1ラインセンサに対する、前記第2ラインセンサの水平方向および垂直方向の位置のズレの少なくとも一方を検知する検知部と、
前記検知部の検知結果に基づいて、前記第2ラインセンサの検出結果に基づいて得られた前記物品の第2X線画像を補正した補正第2X線画像を生成する補正画像生成部と、
を備える、X線検査装置。 - 前記第2ラインセンサは、前記第1ラインセンサの下方に配置され、前記第2のエネルギー帯は、前記第1のエネルギー帯よりも高いエネルギー帯である、
請求項1に記載のX線検査装置。 - 前記検知部は、前記搬送手段により搬送される既知の形状のサンプルに前記X線源からX線を照射し、前記サンプルを透過したX線を前記第1ラインセンサおよび前記第2ラインセンサが検出した結果に基づき、前記第1ラインセンサに対する、前記第2ラインセンサの位置のズレを予め検知する、
請求項1又は2に記載のX線検査装置。 - 前記検知部は、前記第2ラインセンサの前記第1ラインセンサに対する水平方向の傾きを検知し、
前記補正画像生成部は、前記第2X線画像を回転させることで前記補正第2X線画像を生成する、
請求項1から3のいずれか1項に記載のX線検査装置。 - 前記検知部は、前記第2ラインセンサの前記第1ラインセンサに対する、前記搬送手段の搬送方向の上流側又は下流側へのズレを検知し、
前記補正画像生成部は、前記第2X線画像を前記搬送方向の上流側又は下流側に対応する方向に移動させることで、前記補正第2X線画像を生成する、
請求項1から3のいずれか1項に記載のX線検査装置。 - 前記検知部は、平面視における、前記第2ラインセンサの前記第1ラインセンサに対する、前記搬送手段の搬送方向に直交する方向のズレを検知し、
前記補正画像生成部は、前記第2X線画像を前記搬送方向に直交する方向に対応する方向に移動させることで、前記補正第2X線画像を生成する、
請求項1から3のいずれか1項に記載のX線検査装置。 - 前記検知部は、前記第2ラインセンサの前記第1ラインセンサに対する垂直方向の傾きを検知し、
前記補正画像生成部は、前記第2X線画像を、前記第2ラインセンサの傾き方向に対応する方向における一端側で拡大させ、他端側で縮小させることで、前記補正第2X線画像を生成する、
請求項1から3のいずれか1項に記載のX線検査装置。 - 前記検知部は、前記第2ラインセンサの前記第1ラインセンサに対する垂直方向の傾きを検知し、
前記補正画像生成部は、前記第2X線画像を、前記第2ラインセンサの傾き方向に対応する方向に拡大又は縮小させることで、前記補正第2X線画像を生成する、
請求項1から3のいずれか1項に記載のX線検査装置。 - 前記検知部は、前記第2ラインセンサの前記第1ラインセンサに対する垂直方向のズレを検知し、
前記補正画像生成部は、前記第2X線画像を、拡大又は縮小することで前記補正第2X線画像を生成する、
請求項1から3のいずれか1項に記載のX線検査装置。
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