JP6708857B2

JP6708857B2 - Ｘ線検査装置

Info

Publication number: JP6708857B2
Application number: JP2017200834A
Authority: JP
Inventors: 木下　修; 修木下
Original assignee: JED CO., LTD
Current assignee: JED CO., LTD
Priority date: 2017-10-17
Filing date: 2017-10-17
Publication date: 2020-06-10
Anticipated expiration: 2037-10-17
Also published as: EP3608658A1; JP2019074415A; EP3608658A4; US20200132611A1; WO2019077950A1

Description

本発明は、工業製品等の被検査体の内部を非破壊で検査するためのＸ線検査装置に関する。

従来、産業用のＸ線ＣＴ装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線発生器と、Ｘ線発生器との間で被撮像物を挟むように配置されるＸ線検出器と、被撮像物が載置される回転テーブルとを備えている。このＸ線ＣＴ装置では、回転テーブルに載置される被撮像物にＸ線発生器がＸ線を照射しつつ、回転テーブルが回転駆動して、微小回転角度ごとにＸ線検出器が被撮像物のＸ線画像を取得している。また、このＸ線ＣＴ装置では、取得した３６０°分の複数枚のＸ線画像に基づいて被撮像物のＣＴ画像を生成している。

特開２００８−１４５３９４号公報

本願発明者は、特許文献１に記載のＸ線ＣＴ装置と同様にＸ線発生器１０３とＸ線検出器１０４と回転テーブル１０５とを備えるとともに被検査体１０２のＣＴ画像を生成するＸ線検査装置において（図５参照）、被検査体１０２の検査効率を高めるために複数個の被検査体１０２を１個の回転テーブル１０５に一緒に載置して回転させながら、Ｘ線検出器１０４で複数の被検査体１０２のＸ線画像を同時に取得することを試みた。たとえば、２個の被検査体１０２を１個の回転テーブル１０５に一緒に載置して回転させながら、Ｘ線検出器１０４で２個の被検査体１０２のＸ線画像を同時に取得することを試みた。

しかしながら、この場合には、回転テーブル１０５が１回転する間に、Ｘ線発生器１０３とＸ線検出器１０４とが対向する方向においてＸ線発生器１０３とＸ線検出器１０４との間で２個の被検査体１０２が重なるため（たとえば、図５の二点鎖線参照）、２個の被検査体１０２をＸ線が透過するようにＸ線の強度を高めないと、回転テーブル１０５の回転角度によっては、２個の被検査体１０２の透視像をＸ線検出器１０４に写し出すことができないことが明らかになった。

また、この場合には、回転テーブル１０５が１回転する間に、Ｘ線発生器１０３とＸ線検出器１０４とが対向する方向においてＸ線発生器１０３とＸ線検出器１０４との間で２個の被検査体１０２が重なるため、仮に、回転テーブル１０５の全ての回転角度において２個の被検査体１０２の透視像をＸ線検出器１０４に写し出すことができて、２個の被検査体１０２のＸ線画像を取得することができたとしても、Ｘ線画像に基づいて生成されたＣＴ画像にメタルアーチファクトが発生することが明らかになった。

そこで、本発明の課題は、被検査体の検査効率を高めることが可能であっても、複数の被検査体をＸ線が透過するようにＸ線の強度を高める必要がなく、かつ、生成されるＣＴ画像でのメタルアーチファクトの発生を防止することが可能なＸ線検査装置を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明のＸ線検査装置は、複数の被検査体にＸ線を照射するＸ線発生器と、Ｘ線発生器との間で複数の被検査体を挟むように配置される二次元のＸ線検出器と、複数の被検査体のそれぞれが載置される複数の回転テーブルと、Ｘ線検出器が接続される制御部とを備え、複数の回転テーブルは、複数の被検査体のそれぞれの透視像が重ならない状態でＸ線検出器に写し出される位置に配置され、複数の被検査体の検査時に、複数の回転テーブルは、同時に回転し、Ｘ線検出器は、複数の被検査体の透視像が写る二次元のＸ線画像を順次、複数枚取得し、制御部は、取得した複数枚のＸ線画像に基づいて複数の被検査体のそれぞれのＣＴ画像を生成するとともに、制御部は、取得した複数枚のＸ線画像に基づいて１個の被検査体のＣＴ画像を生成するときに、複数枚のＸ線画像のそれぞれの中の、ＣＴ画像が生成される１個の被検査体の透視像が含まれる部分のみを用いた所定の演算を行ってＣＴ画像を生成することを特徴とする。また、上記の課題を解決するため、本発明のＸ線検査装置は、複数の被検査体にＸ線を照射するＸ線発生器と、Ｘ線発生器との間で複数の被検査体を挟むように配置される二次元のＸ線検出器と、複数の被検査体のそれぞれが載置される複数の回転テーブルと、Ｘ線検出器が接続される制御部とを備え、複数の回転テーブルは、複数の被検査体のそれぞれの透視像が重ならない状態でＸ線検出器に写し出される位置に配置され、複数の被検査体の検査時に、複数の回転テーブルは、同時に回転し、Ｘ線検出器は、複数の被検査体の透視像が写る二次元のＸ線画像を順次、複数枚取得し、制御部は、取得した複数枚のＸ線画像に基づいて複数の被検査体のそれぞれのＣＴ画像を生成するとともに、制御部は、取得した複数枚のＸ線画像に基づいて１個の被検査体のＣＴ画像を生成するときに、複数枚のＸ線画像のそれぞれの中の、ＣＴ画像が生成される１個の被検査体の透視像が含まれる部分を切り出すとともに、切り出した部分のみを用いた所定の演算を行ってＣＴ画像を生成することを特徴とする。

本発明のＸ線検査装置では、Ｘ線発生器とＸ線検出器との間に複数の被検査体が配置されており、複数の被検査体のそれぞれは、回転テーブルに個別に載置されている。また、本発明では、複数の被検査体の検査時に、複数の回転テーブルは、同時に回転し、Ｘ線検出器は、複数の被検査体が写る二次元のＸ線画像を順次、複数枚取得し、制御部は、取得した複数枚のＸ線画像に基づいて複数の被検査体のそれぞれのＣＴ画像を生成している。そのため、本発明では、複数の被検査体の検査を同時に行うことが可能になり、その結果、被検査体の検査効率を高めることが可能になる。

また、本発明では、複数の回転テーブルは、複数の被検査体のそれぞれの透視像が重ならない状態でＸ線検出器に写し出される位置に配置されているため、複数の回転テーブルが１回転する間に、Ｘ線発生器とＸ線検出器とが対向する方向においてＸ線発生器とＸ線検出器との間で複数の被検査体が重なることがない。したがって、本発明では、１個の被検査体をＸ線が透過すれば良く、複数の被検査体をＸ線が透過するようにＸ線の強度を高める必要がない。また、本発明では、生成されるＣＴ画像でのメタルアーチファクトの発生を防止することが可能になる。

さらに、本発明では、複数の被検査体の透視像が共通のＸ線検出器に写し出されるため、複数の被検査体の透視像が個別に写し出される小型のＸ線検出器が複数設けられている場合と比較して、Ｘ線検査装置のコストを低減することが可能になる。また、小型のＸ線検出器が複数設けられている場合には、複数のＸ線検出器の調整が必要になるが、本発明では、共通の１個のＸ線検出器を調整すれば良い。また、小型のＸ線検出器が複数設けられている場合には、複数のＸ線検出器のそれぞれが故障するおそれがあるため、Ｘ線検査装置で故障が発生しやすくなるが、本発明では、故障が発生しにくくなる。

また、本発明では、制御部は、１個の被検査体のＣＴ画像を生成するときに、複数枚のＸ線画像のそれぞれの中の、ＣＴ画像が生成される１個の被検査体の透視像が含まれる部分のみを用いた所定の演算を行ってＣＴ画像を生成しているか、または、制御部は、１個の被検査体のＣＴ画像を生成するときに、複数枚のＸ線画像のそれぞれの中の、ＣＴ画像が生成される１個の被検査体の透視像が含まれる部分を切り出すとともに、切り出した部分のみを用いた所定の演算を行ってＣＴ画像を生成している。そのため、短時間で適切にＣＴ画像を生成することが可能になる。

以上のように、本発明のＸ線検査装置では、被検査体の検査効率を高めることが可能であっても、複数の被検査体をＸ線が透過するようにＸ線の強度を高める必要がなく、また、生成されるＣＴ画像でのメタルアーチファクトの発生を防止することが可能になる。

本発明の実施の形態にかかるＸ線検査装置の概略構成を説明するための斜視図である。図１に示すＸ線検査装置の構成を説明するための概略図である。図２に示す制御部でのＣＴ画像の生成方法を説明するための図である。本発明の他の実施の形態にかかるＸ線検査装置の構成を説明するための概略図である。本発明の課題を説明するための図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

（Ｘ線検査装置の構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかるＸ線検査装置１の概略構成を説明するための斜視図である。図２は、図１に示すＸ線検査装置１の構成を説明するための概略図である。図３は、図２に示す制御部６でのＣＴ画像の生成方法を説明するための図である。

本形態のＸ線検査装置１は、工業製品等の被検査体２の内部を非破壊で検査するための装置である。このＸ線検査装置１は、複数の被検査体２にＸ線を照射する１個のＸ線発生器３と、Ｘ線発生器３との間で複数の被検査体２を挟むように配置される１個の二次元のＸ線検出器（エリアセンサ）４と、複数の被検査体２のそれぞれが載置される複数の回転テーブル５と、Ｘ線検出器４が接続される制御部６とを備えている。

本形態では、Ｘ線発生器３とＸ線検出器４との間に２個の被検査体２が配置されており、Ｘ線発生器３は、２個の被検査体２にＸ線を照射し、Ｘ線検出器４には、２個の被検査体２の透視像Ｐが写し出される。また、Ｘ線検査装置１は、２個の被検査体２のそれぞれが個別に載置される２個の回転テーブル５を備えており、２個の回転テーブル５のそれぞれに１個の被検査体２が載置されている。以下の説明では、２個の被検査体２を区別して表す場合には、２個の被検査体２のうちの一方の被検査体２を「被検査体２Ａ」とし、他方の被検査体２を「被検査体２Ｂ」とする。また、Ｘ線検出器４に映し出される２個の透視像Ｐを区別して表す場合には、被検査体２Ａの透視像Ｐを「透視像Ｐ１」とし、被検査体２Ｂの透視像Ｐを「透視像Ｐ２」とする。

Ｘ線発生器３は、２個の被検査体２に向かって円錐状のＸ線（コーンビーム）を射出する。Ｘ線発生器３は、射出するＸ線の光軸が水平方向と略平行になるように配置されている。Ｘ線検出器４は、Ｘ線検出器４の受光面が水平方向に直交するように、かつ、Ｘ線発生器３側を向くように配置されている。回転テーブル５には、回転テーブル５を回転させる回転機構が連結されている。回転テーブル５は、上下方向を回転の軸方向として回転する。被検査体２は、回転テーブル５の回転の軸Ｌ上に配置されている。なお、２個の回転テーブル５には、２個の回転テーブル５を一緒に回転させる共通の回転機構が連結されていても良いし、２個の回転テーブル５が個別に回転可能となるように、２個の回転テーブル５のそれぞれに個別の回転機構が連結されていても良い。

２個の回転テーブル５は、２個の被検査体２のそれぞれの透視像Ｐ１、Ｐ２が互いに重ならない状態でＸ線検出器４に写し出される位置に配置されている。すなわち、２個の回転テーブル５は、被検査体２Ａの透視像Ｐ１と被検査体２Ｂの透視像Ｐ２とが互いに重ならないように離れた状態（間隔をあけた状態）でＸ線検出器４に写し出される位置に配置されている。具体的には、Ｘ線発生器３とＸ線検出器４とが対向する図１のＸ方向を前後方向とし、上下方向と前後方向とに直交する図１のＹ方向を左右方向とすると、２個の回転テーブル５は、２個の回転テーブル５が１回転しても２個の被検査体２が前後方向で重ならないように、左右方向に間隔をあけた状態で配置されている。また、２個の回転テーブル５は、前後方向において同じ位置に配置されている。

Ｘ線検出器４には、互いに重ならないように離れた状態の透視像Ｐ１、Ｐ２が写し出される。また、本形態では、Ｘ線検出器４に、２個の被検査体２の全体の透視像Ｐ１、Ｐ２が写し出される。すなわち、Ｘ線検出器４には、２個の被検査体２の回転の軸（すなわち、回転テーブル５の回転の軸Ｌ）を含む２個の被検査体２の全体の透視像Ｐ１、Ｐ２が写し出される。

２個の被検査体２の検査時には、Ｘ線発生器３は、２個の被検査体２にＸ線を照射する。また、２個の被検査体２の検査時には、被検査体２が載置された２個の回転テーブル５は、同時に回転するとともに等速度で回転する。さらに、２個の被検査体２の検査時には、Ｘ線検出器４は、２個の透視像Ｐ１、Ｐ２が写る二次元のＸ線画像Ｉ（図３参照）を順次、複数枚取得する。具体的には、Ｘ線検出器４は、２個の被検査体２が一定角度回転するごとに、Ｘ線画像Ｉを取得する。たとえば、Ｘ線検出器４は、２個の被検査体２が１°回転するごとに、Ｘ線画像Ｉを取得する。すなわち、Ｘ線検出器４は、２個の被検査体２の検査時に、３６０枚のＸ線画像Ｉを順次取得する。

制御部６は、取得した複数枚のＸ線画像Ｉに基づいて２個の被検査体２のそれぞれのＣＴ画像を生成する。たとえば、制御部６は、被検査体２ＡのＣＴ画像を生成するときには、複数枚のＸ線画像Ｉのそれぞれの中の、被検査体２Ａの透視像Ｐ１が含まれる部分Ｉ１のみを用いた所定の演算を行って被検査体２ＡのＣＴ画像を生成し、被検査体２ＢのＣＴ画像を生成するときには、複数枚のＸ線画像Ｉのそれぞれの中の、被検査体２Ｂの透視像Ｐ２が含まれる部分Ｉ２のみを用いた所定の演算を行って被検査体２ＡのＣＴ画像を生成する（図３（Ａ）参照）。すなわち、制御部６は、１個の被検査体２Ａまたは２ＢのＣＴ画像を生成するときに、複数枚のＸ線画像Ｉのそれぞれの中の、ＣＴ画像が生成される１個の被検査体２Ａまたは２Ｂの透視像Ｐが含まれる部分Ｉ１またはＩ２のみを用いた所定の演算を行ってＣＴ画像を生成する。

あるいは、制御部６は、たとえば、被検査体２ＡのＣＴ画像を生成するときには、複数枚のＸ線画像Ｉのそれぞれの中の、被検査体２Ａの透視像Ｐ１が含まれる部分Ｉ１を切り出すとともに、切り出した部分Ｉ１のみを用いた所定の演算を行って被検査体２ＡのＣＴ画像を生成し、被検査体２ＢのＣＴ画像を生成するときには、複数枚のＸ線画像Ｉのそれぞれの中の、被検査体２Ｂの透視像Ｐ２が含まれる部分Ｉ２を切り出すとともに、切り出した部分Ｉ２のみを用いた所定の演算を行って被検査体２ＡのＣＴ画像を生成する（図３（Ｂ）参照）。すなわち、制御部６は、１個の被検査体２Ａまたは２ＢのＣＴ画像を生成するときに、複数枚のＸ線画像Ｉのそれぞれの中の、ＣＴ画像が生成される１個の被検査体２Ａまたは２Ｂの透視像Ｐが含まれる部分Ｉ１またはＩ２を切り出すとともに、切り出した部分Ｉ１またはＩ２のみを用いた所定の演算を行ってＣＴ画像を生成する。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、Ｘ線発生器３とＸ線検出器４との間に２個の被検査体２が配置されており、２個の被検査体２のそれぞれは、回転テーブル５に個別に載置されている。また、本形態では、２個の被検査体２の検査時に、２個の回転テーブル５は、同時に回転し、Ｘ線検出器３は、２個の被検査体２の透視像Ｐが写るＸ線画像Ｉを順次、複数枚取得し、制御部６は、取得した複数枚のＸ線画像Ｉに基づいて２個の被検査体２のそれぞれのＣＴ画像を生成している。そのため、本形態では、２個の被検査体２の検査を同時に行うことが可能になり、その結果、被検査体２の検査効率を高めることが可能になる。

本形態では、２個の回転テーブル５は、被検査体２Ａの透視像Ｐ１と被検査体２Ｂの透視像Ｐ２とが重ならない状態でＸ線検出器４に写し出される位置に配置されており、回転テーブル５が１回転する間に、前後方向においてＸ線発生器３とＸ線検出器４との間で２個の被検査体２が重なることがない。したがって、本形態では、１個の被検査体２をＸ線が透過すれば良く、２個の被検査体２をＸ線が透過するようにＸ線の強度を高める必要がない。また、本形態では、生成されるＣＴ画像でのメタルアーチファクトの発生を防止することが可能になる。

本形態では、１個のＸ線検出器４に２個の被検査体２の透視像Ｐが写し出される。そのため、本形態では、２個の透視像Ｐが個別に写し出される小型のＸ線検出器４が２個設けられている場合と比較して、Ｘ線検査装置１のコストを低減することが可能になる。また、本形態では、Ｘ線発生器３の数が１個であるため、小型のＸ線発生器３が２個設けられている場合と比較して、Ｘ線検査装置１のコストを低減することが可能になる。

また、小型のＸ線検出器４が２個設けられている場合には、２個のＸ線検出器４の調整が必要になるが、本形態では、１個のＸ線検出器４を調整すれば良い。また、小型のＸ線検出器４が２個設けられている場合には、２個のＸ線検出器４のそれぞれが故障するおそれがあるため、Ｘ線検査装置１で故障が発生しやすくなるが、本形態では、故障が発生しにくくなる。また、被検査体２ＡにＸ線を照射するＸ線発生器３と被検査体２ＢにＸ線を照射するＸ線発生器３とが個別に設けられている場合には、２個のＸ線発生器３の調整が必要になるが、本形態では、１個のＸ線発生器３を調整すれば良い。また、Ｘ線発生器３が２個設けられている場合には、２個のＸ線発生器３のそれぞれが故障するおそれがあるため、Ｘ線検査装置１で故障が発生しやすくなるが、本形態では、故障が発生しにくくなる。

本形態では、制御部６は、１個の被検査体２Ａまたは２ＢのＣＴ画像を生成するときに、複数枚のＸ線画像Ｉのそれぞれの中の、ＣＴ画像が生成される１個の被検査体２Ａまたは２Ｂの透視像Ｐが含まれる部分Ｉ１またはＩ２のみを用いた所定の演算を行ってＣＴ画像を生成している。あるいは、本形態では、制御部６は、１個の被検査体２Ａまたは２ＢのＣＴ画像を生成するときに、複数枚のＸ線画像Ｉのそれぞれの中の、ＣＴ画像が生成される１個の被検査体２Ａまたは２Ｂの透視像Ｐが含まれる部分Ｉ１またはＩ２を切り出すとともに、切り出した部分Ｉ１またはＩ２のみを用いた所定の演算を行ってＣＴ画像を生成している。そのため、本形態では、短時間で適切にＣＴ画像を生成することが可能になる。

（他の実施の形態）
上述した形態において、Ｘ線検出器４に、２個の被検査体２の一部の透視像Ｐ１、Ｐ２が写し出されても良い（図４参照）。この場合であっても、Ｘ線検出器４には、２個の被検査体２の回転の軸（回転テーブル５の回転の軸Ｌ）を含む２個の被検査体２の一部の透視像Ｐ１、Ｐ２が写し出される。なお、図４に示す例では、図４に示す被検査体２の大きさは図２に示す被検査体２の大きさよりも大きくなっているが、図４に示す被検査体２の大きさと図２に示す被検査体２の大きさとが等しくなっていても良い。この場合には、２個の回転テーブル５は、図２に示す位置よりもＸ線発生器３に近い位置に配置されており、Ｘ線検出器４に、２個の被検査体２の一部の透視像Ｐ１、Ｐ２が写し出される。

上述した形態において、Ｘ線発生器３とＸ線検出器４との間に配置される被検査体２の数は、３個以上であっても良い。この場合には、Ｘ線検査装置１は、３個以上の被検査体２のそれぞれが個別に載置される３個以上の回転テーブル５を備えており、３個以上の回転テーブル５のそれぞれには、１個の被検査体２が載置されている。また、この場合には、Ｘ線発生器３は、３個以上の全ての被検査体２にＸ線を照射し、Ｘ線検出器４には、３個以上の被検査体２の全ての透視像Ｐが互いに重ならないように離れた状態で写し出される。

上述した形態において、Ｘ線検査装置１は、たとえば、１個のＸ線発生器３と、Ｘ線発生器３との間で２個の被検査体２を挟むように配置される１個のＸ線検出器４と、Ｘ線発生器３との間で別のもう２個の被検査体２を挟むように配置される別のもう１個のＸ線検出器４と、４個の被検査体２のそれぞれが載置される４個の回転テーブル５とを備えていても良い。すなわち、Ｘ線検査装置１は、１個のＸ線発生器３と２個のＸ線検出器４と４個の回転テーブル５とを備えていても良い。この場合には、Ｘ線発生器３は、４個の被検査体２にＸ線を照射し、一方のＸ線検出器４には、互いに重ならない状態の２個の透視像Ｐが写し出され、他方のＸ線検出器４にも、互いに重ならない状態の２個の透視像Ｐが写し出される。

上述した形態において、Ｘ線発生器３が射出するＸ線の光軸は、上下方向（鉛直方向）と略平行になっていても良いし、上下方向および水平方向に対して傾斜していても良い。また、上述した形態において、２個の回転テーブル５の回転速度が異なっていても良い。また、上述した形態において、２個の回転テーブル５は、前後方向でずれていても良い。

１Ｘ線検査装置
２、２Ａ、２Ｂ被検査体
３Ｘ線発生器
４Ｘ線検出器
５回転テーブル
６制御部
ＩＸ線画像
Ｐ、Ｐ１、Ｐ２透視像

Claims

複数の被検査体にＸ線を照射するＸ線発生器と、前記Ｘ線発生器との間で複数の前記被検査体を挟むように配置される二次元のＸ線検出器と、複数の前記被検査体のそれぞれが載置される複数の回転テーブルと、前記Ｘ線検出器が接続される制御部とを備え、
複数の前記回転テーブルは、複数の前記被検査体のそれぞれの透視像が重ならない状態で前記Ｘ線検出器に写し出される位置に配置され、
複数の前記被検査体の検査時に、複数の前記回転テーブルは、同時に回転し、前記Ｘ線検出器は、複数の前記被検査体の前記透視像が写る二次元のＸ線画像を順次、複数枚取得し、前記制御部は、取得した複数枚の前記Ｘ線画像に基づいて複数の前記被検査体のそれぞれのＣＴ画像を生成するとともに、
前記制御部は、取得した複数枚の前記Ｘ線画像に基づいて１個の前記被検査体の前記ＣＴ画像を生成するときに、複数枚の前記Ｘ線画像のそれぞれの中の、前記ＣＴ画像が生成される１個の前記被検査体の前記透視像が含まれる部分のみを用いた所定の演算を行って前記ＣＴ画像を生成することを特徴とするＸ線検査装置。
複数の被検査体にＸ線を照射するＸ線発生器と、前記Ｘ線発生器との間で複数の前記被検査体を挟むように配置される二次元のＸ線検出器と、複数の前記被検査体のそれぞれが載置される複数の回転テーブルと、前記Ｘ線検出器が接続される制御部とを備え、
複数の前記回転テーブルは、複数の前記被検査体のそれぞれの透視像が重ならない状態で前記Ｘ線検出器に写し出される位置に配置され、
複数の前記被検査体の検査時に、複数の前記回転テーブルは、同時に回転し、前記Ｘ線検出器は、複数の前記被検査体の前記透視像が写る二次元のＸ線画像を順次、複数枚取得し、前記制御部は、取得した複数枚の前記Ｘ線画像に基づいて複数の前記被検査体のそれぞれのＣＴ画像を生成するとともに、
前記制御部は、取得した複数枚の前記Ｘ線画像に基づいて１個の前記被検査体の前記ＣＴ画像を生成するときに、複数枚の前記Ｘ線画像のそれぞれの中の、前記ＣＴ画像が生成される１個の前記被検査体の前記透視像が含まれる部分を切り出すとともに、切り出した部分のみを用いた所定の演算を行って前記ＣＴ画像を生成することを特徴とするＸ線検査装置。