JP7318402B2 - Defect inspection method and defect inspection device - Google Patents

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本発明は、欠点検査方法ならびに欠点検査装置に関する。より詳細には、本発明は、高精度で被検査物の指定深さ領域の欠点の有無を検出することのできる、検査方法ならびに検査装置に関する。 The present invention relates to a defect inspection method and a defect inspection apparatus. More particularly, the present invention relates to an inspection method and inspection apparatus capable of detecting the presence or absence of defects in a specified depth region of an object to be inspected with high accuracy.

近年、電子デバイスや複合材料、樹脂成形品をはじめとする工業製品は、微細化、複雑化が進み、さらに、高度な耐久性・堅固性が必要とされており、これら工業製品の安全性や品質に対する要求は、厳しさを増して来ている。被検査物の外観からは観測できない、被検査物内部の空隙やクラック、異物といった内部の欠点を、被検査物を破壊することなく検査するX線による非破壊検査は、これらの課題解決に有効な手段であり、X線非破壊検査に対するニーズが高まって来ている。 In recent years, industrial products such as electronic devices, composite materials, and resin molded products have become increasingly miniaturized and complicated. Demands on quality are becoming more stringent. Non-destructive inspection using X-rays, which inspects internal defects such as voids, cracks, and foreign matter inside an object that cannot be observed from the outside of the object, without destroying the object, is effective in solving these problems. The need for X-ray non-destructive inspection is increasing.

特表2014-501818号公報Japanese Patent Publication No. 2014-501818 特開平4-9606号公報JP-A-4-9606 特開2004-191112号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-191112

しかしながら、一般的なX線透過撮像により得られたX線検査画像においては深さ方向に情報が重なるため、欠点の高さ位置を情報として取り出すことが困難であるという課題がある。 However, since information overlaps in the depth direction in an X-ray inspection image obtained by general X-ray transmission imaging, there is a problem that it is difficult to extract the height position of the defect as information.

例えば、両面基板での電子部品実装において、接合不具合をX線透視により検査し、表面側(あるいは裏面側)の接合不具合のみを欠点と定義して検出したい場合でも、一般的なX線透過撮像においては、得られたX線検出画像において、裏面側(あるいは表面側)の欠点像が重なり、裏面側(あるいは表面側)の接合不具合も欠点として検出してしまう。すなわち、表面側の欠点と裏面側の欠点を分けて検出することが困難である。 For example, in the mounting of electronic components on a double-sided board, if you want to inspect bonding failures by X-ray fluoroscopy and define bonding failures only on the front side (or back side) as defects and detect them, you can use general X-ray transmission imaging. In the obtained X-ray detection image, the image of the defect on the back side (or front side) overlaps, and the bonding failure on the back side (or front side) is also detected as a defect. That is, it is difficult to separately detect defects on the front side and defects on the back side.

また、航空宇宙用途などへの適用が期待されている、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)は、積層板として用いられることが多く、繊維強化されている面内方向には高い剛性を有するものの、面外方向の剛性は弱く、異方性の高い材料である。面外方向へのストレスに対し、層間剥離が発生するという課題があるが、積層板の層間剥離について、どの層間で剥離が発生したかを知ることは、製品の品質管理、設計、改良上有用である。すなわち、例えば、第k層/第k+1層間の剥離のみを欠点と定義して、他の層間剥離と区別して検出したい場合があるが、一般的なX線透過撮像においては、全ての層間剥離の像が重なって検出されるため、第k層/第k+1層間に剥離があるかを判断することが困難である。 In addition, carbon fiber reinforced plastic (CFRP), which is expected to be applied to aerospace applications, is often used as a laminated plate, and although it has high rigidity in the in-plane direction where the fiber is reinforced, The outward stiffness is weak and the material is highly anisotropic. There is a problem that delamination occurs due to stress in the out-of-plane direction, but it is useful for quality control, design, and improvement of products to know which layer delamination occurred in laminates. is. That is, for example, it is sometimes desired to define only delamination between the kth layer/k+1th layer as a defect and detect it by distinguishing it from other delamination. Since the images are detected overlapping, it is difficult to determine whether there is delamination between the kth layer/k+1th layer.

また、近年注目を集める燃料電池電気自動車に搭載される高圧水素用タンクは、その一例を挙げると、軽量で成形性に優れた樹脂製のライナー部材と、ライナー部材の外側を覆う繊維強化樹脂層からなる。特許文献1に記載の成形品を用いて作製した高圧ガスタンクは、高圧ガス(特に高圧水素ガス)の充填および放圧を繰り返した際に、変形等が発生することがあり、歩留まり低下の要因となっていた。このような突発的な異常は、発生要因が不明であり、またその検査方法もなかった。そこで、本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、タンクの変形等の要因が、例えば2つの成形品に分けて製造される高圧タンク用部材を接合した部位に存在する不純物や空隙に因ることを突き止めた。樹脂成形品の接合に一般的に用いられる溶着による接合方法を用いた場合、十分に溶着させるために接合部を押し込む工程が発生する。この工程で接合部には溶融した樹脂の盛り上がり(以下、バリと記す)が生じる。このバリの中の空隙や不純物は高圧タンク用部材の変形等を発生させる要因とはならない。しかし、樹脂製成形品の内部の検査には、特許文献2に記載の検査方法にある通り、X線を透過させその透過量の変化によって内部の不純物や空隙の有無を検出することが一般的である。この実施の形態を図2、図3に示す。一般的なX線透過撮像による検査構成では判別出来ない欠点と非欠点部分の一例を説明するための模式図である。説明を簡便にするため、図3では、高圧タンク用部材2はX線放射手段1側の接合断面部のみを表示している。この構成では、X線放射手段1から放射されたX線は検査すべき接合部分とバリ部分の両方を透過するため、X線放射手段1から放射されたX線の透過量の変化が、接合部の空隙もしくは不純物によるものなのか、バリ部分の空隙もしくは不純物によるものなのかを判別することは難しかった。また、複数方向からのX線の照射によって欠点の発生位置を特定することも良く用いられるが、その発生位置からも、その部分がバリなのか、接合部なのかを判別することは難しかった。 In addition, high-pressure hydrogen tanks mounted on fuel cell electric vehicles, which have been attracting attention in recent years, include, for example, a resin liner member that is lightweight and has excellent moldability, and a fiber-reinforced resin layer that covers the outside of the liner member. consists of A high-pressure gas tank manufactured using the molded article described in Patent Document 1 may undergo deformation or the like when repeatedly filling and releasing high-pressure gas (especially high-pressure hydrogen gas), which is a factor in reducing yield. was becoming The cause of such sudden anomaly is unknown, and there is no inspection method for it. Therefore, the present inventors have made intensive studies in order to solve the above-mentioned problems, and as a result, factors such as deformation of the tank exist, for example, in the jointed portion of the high-pressure tank member which is manufactured by dividing into two molded products. It was found that it was caused by impurities and voids. When a welding method generally used for joining resin molded products is used, a step of pressing the joints in order to achieve sufficient welding occurs. In this process, a swell of molten resin (hereinafter referred to as burr) is generated at the joint. Gaps and impurities in the burrs do not cause deformation of the high-pressure tank member. However, for the inspection of the inside of a resin molded product, as in the inspection method described in Patent Document 2, it is common to transmit X-rays and detect the presence or absence of internal impurities and voids from changes in the amount of transmission. is. This embodiment is shown in FIGS. FIG. 4 is a schematic diagram for explaining an example of a defect and a non-defect portion that cannot be discriminated in an inspection configuration based on general X-ray transmission imaging; In order to simplify the explanation, FIG. 3 shows only the joint cross section of the high-pressure tank member 2 on the side of the X-ray radiation means 1 . In this configuration, since the X-rays emitted from the X-ray radiation means 1 pass through both the joint portion to be inspected and the burr portion, the change in the transmission amount of the X-rays emitted from the X-ray radiation means 1 affects the joint. It was difficult to determine whether it was due to voids or impurities in the burr portion or due to voids or impurities in the burr portion. In addition, it is often used to specify the location of the defect by irradiating X-rays from multiple directions, but it is difficult to determine whether the defect is a burr or a joint from the location of occurrence.

X線で深さ方向の情報を得る手段としてX線コンピュータ断層撮影(computed tomography、略称:CT)が知られている。X線CTはX線を利用して物体を走査しコンピュータを用いて処理することで、物体の内部画像を構成する技術である。CT機能により複雑な内部形状や欠点の位置情報を得ることができる。しかしながら、CTには、測定に時間を要する、被検査物の大きさに制限がある、装置が高価である、などの課題があり、生産ラインのインライン検査に用いることは困難である。 X-ray computed tomography (abbreviation: CT) is known as means for obtaining information in the depth direction using X-rays. X-ray CT is a technique for constructing an internal image of an object by scanning the object using X-rays and processing it using a computer. Complicated internal shapes and positional information of defects can be obtained by the CT function. However, CT has problems such as the time it takes to measure, the size of an object to be inspected is limited, and the apparatus is expensive, making it difficult to use for in-line inspection of a production line.

一方、異なる光学条件の複数の検査画像を撮像して、ニューラルネットワークの処理により被検査物の良否を判断する方法が特許文献3に開示されている。ニューラルネットワークは人間の脳内にある神経回路網を数式モデルで表現したものであり、画像認識の分野において近年注目を集めている。しかしながら、特許文献3に記載の検査方法は欠点候補の高さ位置を算出するアルゴリズムを具備していないため、欠点候補の高さ位置によって欠点の良否が分かれる場合には、適用することができない。 On the other hand, Patent Document 3 discloses a method of picking up a plurality of inspection images under different optical conditions and judging the quality of an object to be inspected by neural network processing. A neural network is a mathematical model representing a neural network in the human brain, and has recently attracted attention in the field of image recognition. However, since the inspection method described in Patent Document 3 does not have an algorithm for calculating the height position of the defect candidate, it cannot be applied when the quality of the defect depends on the height position of the defect candidate.

本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものであり、欠点候補の高さ位置によって欠点か否かを判別する必要のある工業製品等被検査物のX線非破壊検査において、高精度で欠点の有無を検出することができる、インライン検査に適合した検査方法ならびに検査装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and in the X-ray nondestructive inspection of an object to be inspected such as an industrial product in which it is necessary to determine whether a defect candidate is a defect or not based on the height position of the defect candidate, An object of the present invention is to provide an inspection method and an inspection apparatus suitable for in-line inspection, capable of detecting the presence or absence of defects with high accuracy.

すなわち、上記課題を解決する本発明の一態様に関する欠点検査装置は、互いに異なる複数の経路でX線を放射するX線放射手段と、被検査物を透過したX線を検出する1つ以上のX線検出手段と、画像処理手段、とを備え、前記画像処理手段は、前記X線検出手段が取得した1つ以上の画像に対して学習済みのニューラルネットワーク(a)を用いて欠点候補を検出する欠点候補検出手段と、前記X線検出手段が取得した複数の画像から学習済みのニューラルネットワーク(b)を用いて欠点候補の高さ位置を算出する高さ位置算出手段と、前記高さ位置から欠点候補の良否を判断する選別手段と、で構成されることを特徴とする。
That is, a defect inspection apparatus related to one aspect of the present invention for solving the above problems comprises X-ray emitting means for emitting X-rays through a plurality of paths different from each other , and one or more X-rays for detecting X-rays transmitted through an object to be inspected. X-ray detection means and image processing means, wherein the image processing means identifies defect candidates using a trained neural network (a) for one or more images acquired by the X-ray detection means. defect candidate detection means for detecting; height position calculation means for calculating height positions of defect candidates using a neural network (b) trained from a plurality of images acquired by the X-ray detection means; and a sorting means for judging whether the defect candidate is good or bad from the position.

本発明の欠点検査装置は、前記複数の画像を合成した1つの2次元画像データを説明変数とし、2次元の畳込みニューラルネットワークにより前記欠点候補の高さ位置を目的変数として回帰する、欠点候補の高さ位置算出手段を有することが好ましい。 The defect inspection apparatus of the present invention uses one two-dimensional image data obtained by synthesizing the plurality of images as an explanatory variable, and performs regression using a two-dimensional convolutional neural network using the height position of the defect candidate as an objective variable. height position calculating means.

また、本発明の欠点検査装置は、前記複数の画像から1つの3次元画像データを構成し、該3次元画像データを説明変数とし、3次元の畳込みニューラルネットワークにより前記欠点候補の高さ位置を目的変数として回帰する、欠点候補の高さ位置算出手段を有することが好ましい。 Further, the defect inspection apparatus of the present invention constructs one three-dimensional image data from the plurality of images, uses the three-dimensional image data as an explanatory variable, and detects the height position of the defect candidate by a three-dimensional convolutional neural network. It is preferable to have defect candidate height position calculation means for regressing using as an objective variable.

また、本発明の欠点検査装置は、前記X線放射手段が、2つ以上のX線放射手段を備えていることが好ましい。 Also, in the defect inspection apparatus of the present invention, it is preferable that the X-ray radiation means comprises two or more X-ray radiation means.

また、本発明の欠点検査装置は、前記X線放射手段が、1つ以上のX線放射手段と、前記被検査物に対して2か所以上の異なる位置からX線を放射するよう前記少なくとも1つ以上のX線放射手段を移動させるX線放射位置移動手段と、を備えることが好ましい。 Further, in the defect inspection apparatus of the present invention, the X-ray radiation means includes one or more X-ray radiation means and the at least X-ray radiation position moving means for moving one or more X-ray radiation means.

また、本発明の欠点検査装置は、前記X線放射手段が、1つ以上のX線放射手段と、被検査物を2か所以上の位置に移動させる被検査物位置移動手段と、を備えることが好ましい。 Further, in the defect inspection apparatus of the present invention, the X-ray radiation means comprises one or more X-ray radiation means and inspected object position moving means for moving the inspected object to two or more positions. is preferred.

また、本発明の欠点検査装置は、被検査物が高圧タンク用部材であることが好ましい。 Further, in the defect inspection apparatus of the present invention, the object to be inspected is preferably a member for a high-pressure tank.



また、上記課題を解決する本発明の一態様に関する欠点検査方法は、互いに異なる複数の経路でX線を放射し、被検査物を透過したX線を1つ以上の位置で検出し、検出した1つ以上のX線画像に対して学習済みのニューラルネットワーク(a)を用いて欠点候補を検出し、検出した複数のX線画像に対して学習済みのニューラルネットワーク(b)を用いて欠点候補の高さ位置を算出し、前記高さ位置から欠点候補の良否を選別する、ことを特徴とする。


Further, a defect inspection method related to one aspect of the present invention for solving the above problems is to radiate X-rays through a plurality of paths different from each other , detect the X-rays transmitted through the object to be inspected at one or more positions, and detect the X-rays. Defect candidates are detected using a trained neural network (a) for one or more X-ray images, and defect candidates are detected for a plurality of detected X-ray images using a trained neural network (b). is calculated, and the quality of defect candidates is selected from the height position.

また、本発明の欠点検査方法は、前記複数の画像を合成した1つの2次元画像データを説明変数とし、2次元の畳込みニューラルネットワークにより前記欠点候補の高さ位置を目的変数として回帰する、欠点候補の高さ位置算出手段を有することが好ましい。 Further, in the defect inspection method of the present invention, one two-dimensional image data obtained by synthesizing the plurality of images is used as an explanatory variable, and a two-dimensional convolutional neural network performs regression using the height position of the defect candidate as an objective variable. It is preferable to have defect candidate height position calculation means.

また、本発明の欠点検査方法は、前記複数の画像から1つの3次元画像データを構成し、該3次元画像データを説明変数とし、3次元の畳込みニューラルネットワークにより前記欠点候補の高さ位置を目的変数として回帰する、欠点候補の高さ位置算出手段を有することが好ましい。 Further, in the defect inspection method of the present invention, one three-dimensional image data is constructed from the plurality of images, the three-dimensional image data is used as an explanatory variable, and height positions of the defect candidates are detected by a three-dimensional convolutional neural network. It is preferable to have defect candidate height position calculation means for regressing using as an objective variable.

また、本発明の欠点検査方法は、前記互いに異なる複数の経路でX線を放射する方法が、2つ以上の位置からX線を放射することが好ましい。
Further, in the defect inspection method of the present invention, the method of radiating X-rays through a plurality of paths different from each other preferably radiates X-rays from two or more positions.

また、本発明の欠点検査方法は、前記互いに異なる複数の経路でX線を放射する方法が、被検査物に対して2か所以上の異なる位置からX線を放射するよう、X線の放射位置を移動させることが好ましい。
Further, in the defect inspection method of the present invention, the method of emitting X-rays through a plurality of paths different from each other is such that the X-rays are emitted from two or more different positions on the object to be inspected. It is preferable to move the position.

また、本発明の欠点検査方法は、前記互いに異なる複数の経路でX線を放射する方法が、1つ以上の位置からX線を放射し、前記被検査物を2か所以上の位置に移動させることが好ましい。
Further, in the defect inspection method of the present invention, the method of radiating X-rays through a plurality of mutually different paths radiates X-rays from one or more positions, and moves the object to be inspected to two or more positions. It is preferable to let

また、本発明の欠点検査方法は、被検査物が高圧タンク用部材であることが好ましい。 Further, in the defect inspection method of the present invention, the object to be inspected is preferably a member for a high-pressure tank.

本発明によれば、深さ方向に欠点候補が複数存在する可能性があり、欠点候補の高さ位置によって欠点か否かを判別する必要のある被検査物に対して、欠点の有無を高精度で検出することができる、インライン検査に適合した、欠点検査装置および欠点検査方法を提供することができる。 According to the present invention, there is a possibility that a plurality of defect candidates exist in the depth direction. It is possible to provide a defect inspection device and a defect inspection method that are capable of accurate detection and suitable for in-line inspection.

図1は、本発明の一実施形態を説明するための模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram for explaining one embodiment of the present invention. 図2は、一般的なX線透過撮像による検査構成を説明するための模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an examination configuration by general X-ray transmission imaging. 図3は、一般的なX線透過撮像による検査構成では判別出来ない欠点と非欠点部分の一例を説明するための模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram for explaining an example of a defect and a non-defect portion that cannot be distinguished by an inspection configuration based on general X-ray transmission imaging. 図4は、複数の経路でX線を照射した場合の欠点と非欠点部分のX線検出手段における検出位置の違いを説明するための模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the difference in the detection positions of defect and non-defect portions detected by the X-ray detection means when X-rays are irradiated through a plurality of paths. 図5は、X線検出手段での取得画像の一例である。FIG. 5 is an example of an image acquired by the X-ray detection means. 図6は、画像処理手段の処理の流れを説明するためのフロー図である。FIG. 6 is a flowchart for explaining the processing flow of the image processing means. 図7は、X線検出手段での取得画像をセルに細分化した一例である。FIG. 7 is an example of subdividing an image acquired by the X-ray detection means into cells. 図8は、複数の経路でX線を照射して得られた複数のX線検出画像における特定セルを隣接して並べた模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram in which specific cells in a plurality of X-ray detection images obtained by irradiating X-rays through a plurality of paths are arranged adjacently. 図9は、欠点候補の高さ位置を出力するニューラルネットワークに入力する合成2次元画像の一例である。FIG. 9 is an example of a synthetic two-dimensional image input to a neural network that outputs height positions of defect candidates. 図10は、複数の経路でX線を照射して得られた複数のX線検出画像における特定セルを積層して並べた模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram in which specific cells in a plurality of X-ray detection images obtained by irradiating X-rays through a plurality of paths are stacked and arranged. 図11は、本発明の一実施形態において、X線放射手段を移動させる手段を設けた構成を説明するための模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a configuration provided with means for moving the X-ray radiation means in one embodiment of the present invention. 図12は、本発明の一実施形態において、被検査物を移動させる手段を設けた構成を説明するための模式図である。FIG. 12 is a schematic diagram for explaining a configuration provided with means for moving an object to be inspected in one embodiment of the present invention. 図13は、本発明の一実施形態において、その他の構成例1を説明するための模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram for explaining another configuration example 1 in one embodiment of the present invention. 図14は、本発明の一実施形態において、その他の構成例2を説明するための模式図である。FIG. 14 is a schematic diagram for explaining another configuration example 2 in one embodiment of the present invention. 図15は、高圧タンク用部材の接合部断面を拡大して示した模式図である。FIG. 15 is a schematic diagram showing an enlarged cross section of a joint portion of the high-pressure tank member. 図16は、高圧タンク用部材の接合部をX線放射手段1側から見た上面の模式図である。FIG. 16 is a schematic top view of the joint portion of the high-pressure tank member viewed from the X-ray radiation means 1 side. 図17は、高圧タンク用部材の接合部のX線検出画像の一例の模式図である。FIG. 17 is a schematic diagram of an example of an X-ray detection image of a joint portion of the high-pressure tank member. 図18は、実施例において、セルの配置方法を説明するための模式図である。FIG. 18 is a schematic diagram for explaining a method of arranging cells in the example. 図19は、実施例において、複数の経路でX線を照射して得られた複数のX線検出画像における特定セルを隣接して並べた模式図である。FIG. 19 is a schematic diagram of adjacently arranging specific cells in a plurality of X-ray detection images obtained by irradiating X-rays through a plurality of paths in the example. 図20は、実施例において、目視で計測した欠点候補高さ位置と、本発明による欠点候補高さ位置の予測値とをプロットして示した図である。FIG. 20 is a diagram plotting visually measured defect candidate height positions and predicted values of the defect candidate height positions according to the present invention in the embodiment. 図21は、実施例において、複数の経路でX線を照射して得られた複数のX線検出画像における特定セルを積層して並べた模式図である。FIG. 21 is a schematic diagram in which specific cells are stacked and arranged in a plurality of X-ray detection images obtained by irradiating X-rays through a plurality of paths in the example. 図22は、実施例において、目視で計測した欠点候補高さ位置と、本発明による欠点候補高さ位置の予測値とをプロットして示した図である。FIG. 22 is a diagram plotting visually measured defect candidate height positions and predicted values of the defect candidate height positions according to the present invention in the embodiment.

<高圧タンク用部材の検査装置>
以下、本発明の欠点検査装置に適用した実施形態を、被検査物が高圧タンク用部材である場合について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は本発明の一実施形態を例示するものであり、本発明は以下の説明に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、以下の実施例は改変することができる。
<Inspection device for high-pressure tank members>
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment applied to a defect inspection apparatus of the present invention will be described below with reference to the drawings for a case in which an object to be inspected is a member for a high-pressure tank. In addition, the following embodiment illustrates one Embodiment of this invention, and this invention is not limited to the following description. The following examples can be modified without departing from the scope of the present invention.

まず、検査対象である高圧タンク用部材および高圧タンクの概要について説明する。高圧タンクは、圧縮ガスや液化ガスなどの高圧ガスを充てんするための容器のことであり、たとえば高圧ガスが水素の場合では燃料電池自動車搭載用容器、高圧水素輸送用容器、および水素ステーション蓄圧器などがある。高圧タンクの構造は、特に限定されない。一例を挙げると、高圧タンクは、高圧タンク用部材であるライナー部材と、ライナー部材を覆う1または複数の補強層と、燃料電池に高圧ガスを供給するための供給系統(弁部材、各種配管系統等)からなる。 First, an outline of the high-pressure tank member and the high-pressure tank to be inspected will be described. A high-pressure tank is a container for filling high-pressure gas such as compressed gas or liquefied gas. For example, when the high-pressure gas is hydrogen, it can be used as a container for fuel cell vehicles, a container for transporting high-pressure hydrogen, and a hydrogen station pressure accumulator. and so on. The structure of the high pressure tank is not particularly limited. For example, a high-pressure tank includes a liner member that is a high-pressure tank member, one or more reinforcing layers that cover the liner member, and a supply system (valve member, various piping systems) for supplying high-pressure gas to the fuel cell. etc.).

高圧タンクの形状は特に限定されない。一例を挙げると、高圧タンクは、略円筒状である。高圧タンクは、タンク内へ高圧ガスを充填し、または、タンク内から高圧ガスを取り出すための開口部が形成されている。開口部は、供給系統によって閉止される。本発明において、高圧タンク用部材とは、高圧タンクを構成する部材のことであり、ライナー部材や、ライナー部材に補強層を形成した後の部材などが挙げられる。 The shape of the high pressure tank is not particularly limited. In one example, the high pressure tank is generally cylindrical. The high-pressure tank is formed with an opening for filling high-pressure gas into the tank or taking out high-pressure gas from the tank. The opening is closed by a supply system. In the present invention, the high-pressure tank member is a member constituting a high-pressure tank, and includes a liner member, a member after forming a reinforcing layer on the liner member, and the like.

・ライナー部材
ライナー部材は、高圧タンクの筐体を構成するタンク容器の部材である。ライナー部材の形状は特に限定されない。一例を挙げると、ライナー部材は、略円筒状であり、内部に収容空間が形成されている。収容空間には、高圧ガスが充填される。ライナー部材には、上記の開口部が形成されている。ライナー部材は、1の部材から構成されてもよいが、製作の容易さから一般的には複数に分割された部材から構成される。この場合、複数に分割された部材は、接合等によって一体化され得る。また、ライナー部材を作製する方法は、ブロー成形、射出成形等が挙げられる。一方、本発明の欠点検査方法は、ライナー部材が射出成形によって複数に分割された部材を接合する接合面の検査に好適に用いられる。
- Liner member The liner member is a member of the tank container that constitutes the housing of the high-pressure tank. The shape of the liner member is not particularly limited. In one example, the liner member is generally cylindrical and has a storage space formed therein. The accommodation space is filled with a high-pressure gas. The opening is formed in the liner member. Although the liner member may be composed of one member, it is generally composed of a plurality of divided members for ease of manufacture. In this case, the divided members can be integrated by joining or the like. Moreover, the method for producing the liner member includes blow molding, injection molding, and the like. On the other hand, the defect inspection method of the present invention is suitably used for inspecting joint surfaces where a liner member is joined to a plurality of divided members by injection molding.

ライナー部材の材質は特に限定されない。一例を挙げると、ライナー部材は、樹脂製、アルミニウムや鉄等の金属製等である。これらの中でも、樹脂製のライナー部材は、接合部に空隙や不純物が形成された場合に、高圧タンクに成形された後で変形や破壊等が起こりやすい。しかしながら、本発明の欠点検査方法は、後述するとおり、空隙や不純物を適切に検出し得る。そのため、本発明の欠点検査方法は、ライナー部材が樹脂製である場合に、特に好適である。樹脂は、X線吸収率がより高く、後述するX線検出器によってライナー部材における不純物等がより精度よく検出される点から、ライナー部材に、ポリオレフィン樹脂、エチレン-ビニルアルコール共重合体およびポリアミド樹脂のうち少なくともいずれか1種を含むことが好ましい。 The material of the liner member is not particularly limited. For example, the liner member is made of resin, metal such as aluminum or iron, or the like. Among them, the resin liner member is likely to be deformed or destroyed after being formed into a high-pressure tank when voids or impurities are formed in the joint portion. However, the defect inspection method of the present invention can appropriately detect voids and impurities as described later. Therefore, the defect inspection method of the present invention is particularly suitable when the liner member is made of resin. Resin has a higher X-ray absorption rate, and impurities in the liner member can be detected more accurately by an X-ray detector, which will be described later. It is preferable to include at least one of

また、ライナー部材は、ポリアミド樹脂を含むことがより好ましい。ポリアミド樹脂は、X線吸収率が高いため、ポリアミド樹脂中の空隙や樹脂不純物等が検出されやすい。また特に、高圧ガスが水素ガスである場合、水素ガスは低分子量であるため、ライナー部材に溶け込みやすい。その結果、ライナー部材の接合部にわずかな空隙や不純物が存在する場合であっても、水素ガス用の高圧タンクは、接合部での変形や破壊等が生じやすい。後述する本発明の欠点検査方法によれば、このような空隙や樹脂不純物等は、容易に検出され得る。そのため、本発明の欠点検査方法は、ライナー部材がポリアミド樹脂製である場合に、特に不純物等が精度よく検出され、適切に判別され得る。 Moreover, it is more preferable that the liner member contains a polyamide resin. Since the polyamide resin has a high X-ray absorption rate, voids and resin impurities in the polyamide resin are easily detected. In particular, when the high-pressure gas is hydrogen gas, hydrogen gas easily dissolves into the liner member because of its low molecular weight. As a result, even if there is a slight void or impurities in the joint portion of the liner member, the high-pressure tank for hydrogen gas is likely to deform or break at the joint portion. According to the defect inspection method of the present invention, which will be described later, such voids and resin impurities can be easily detected. Therefore, when the liner member is made of polyamide resin, the defect inspection method of the present invention can detect impurities and the like with high accuracy and can appropriately discriminate them.

・補強層
ライナー部材は、ライナー部材を補強するために、1または複数の補強層によって外表面が覆われることが好ましい。補強層の材料は特に限定されない。一例を挙げると、補強層は、繊維強化樹脂層である。繊維強化樹脂層を構成する繊維強化樹脂としては、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)、ガラス繊維強化プラスチック等が例示される。これらの繊維強化樹脂は、併用されてもよい。また、それぞれの繊維強化樹脂からなる補強層がライナー部材を二重に覆ってもよい。繊維強化樹脂層は、繊維強化樹脂がたとえば、炭素繊維強化プラスチックである場合、ライナー部材の外表面に巻き付けられる炭素繊維強化プラスチック等の強化繊維と、強化繊維同士を結着する熱硬化性樹脂とから主に構成される。
- Reinforcing layer The outer surface of the liner member is preferably covered with one or more reinforcing layers in order to reinforce the liner member. The material of the reinforcing layer is not particularly limited. For example, the reinforcing layer is a fiber reinforced resin layer. Carbon fiber reinforced plastics (CFRP), glass fiber reinforced plastics, and the like are exemplified as fiber reinforced resins forming the fiber reinforced resin layer. These fiber reinforced resins may be used in combination. Moreover, the reinforcing layers made of the respective fiber-reinforced resins may cover the liner member doubly. When the fiber reinforced resin is, for example, carbon fiber reinforced plastic, the fiber reinforced resin layer consists of reinforcing fibers such as carbon fiber reinforced plastic wound around the outer surface of the liner member, and a thermosetting resin that binds the reinforcing fibers together. consists mainly of

検査方法の説明に戻る。本発明の欠点検査方法は、上記高圧タンクのうち、補強層が設けられる前のライナー部材の接合面に対して実施されることが好ましい。具体的な検査方法は、X線放射装置から、ライナー部材にX線を放射し、ライナー部材を透過したX線を、X線検出器を用いて検出することにより、ライナー部材が良品であるか不良品であるかを検査する。 Return to the description of the inspection method. The defect inspection method of the present invention is preferably carried out on the joint surface of the liner member before the reinforcing layer is provided in the high-pressure tank. A specific inspection method is to irradiate the liner member with X-rays from an X-ray radiation device and detect the X-rays transmitted through the liner member using an X-ray detector to determine whether the liner member is a non-defective product. Inspect for defective products.

本発明の欠点検査装置を説明するための模式図を図1に示す。X線放射手段1は、高圧タンク用部材2にX線を放射するための機器である。X線放射装置の形状および寸法は特に限定されない。また、X線放射手段1は、X線放射装置を駆動するための図示しない電源ケーブル等が付帯されてもよい。この場合、電源ケーブル等は、高圧タンク用部材2と干渉しない形状、寸法であることが好ましい。また放射されたX線は、複数の経路で高圧タンク部材にX線を照射する必要がある。本発明ではX線放射手段1a,1b,1cおよび1dの4つのX線放射手段によって、X線が放射される。放射されるX線は、X線放射手段側の高圧タンク用部材と、後述のX線検出手段側の高圧タンク用部材とを透過して、X線検出手段3によって検出される。なお、X線放射手段1の配置は特に規定しないが、複数のX線放射手段の少なくとも1つは、X線放射手段側の接合面とX線検出手段側の接合面との両方が透過経路とならないように配置することが好ましい。ここでは、高圧タンク用部材の接合面を挟み込む形でX線放射手段1a,1b,1cおよび1dが並行配置され、いずれもX線放射手段側の接合面とX線検出手段側の接合面との両方が照射経路とならないように配置されている。 FIG. 1 shows a schematic diagram for explaining the defect inspection apparatus of the present invention. The X-ray radiation means 1 is a device for radiating X-rays to the high-pressure tank member 2 . The shape and dimensions of the X-ray radiation device are not particularly limited. Also, the X-ray radiation means 1 may be accompanied by a power cable (not shown) for driving the X-ray radiation device. In this case, the power cable or the like preferably has a shape and dimensions that do not interfere with the high-pressure tank member 2 . Also, the emitted X-rays must irradiate the high-pressure tank member with X-rays through a plurality of paths. In the present invention, X-rays are emitted by four X-ray emitting means 1a, 1b, 1c and 1d. The emitted X-rays are detected by the X-ray detection means 3 after passing through the high-pressure tank member on the X-ray radiation means side and the high-pressure tank member on the X-ray detection means side, which will be described later. Although the arrangement of the X-ray radiation means 1 is not particularly specified, at least one of the plurality of X-ray radiation means has a transmission path on both the joint surface on the X-ray radiation means side and the joint surface on the X-ray detection means side. It is preferable to arrange so as not to Here, the X-ray radiation means 1a, 1b, 1c and 1d are arranged in parallel so as to sandwich the joint surface of the high-pressure tank member, and in each case the joint surface on the X-ray radiation means side and the joint surface on the X-ray detection means side are arranged. are arranged so as not to be an irradiation path.

高圧タンク用部材2は、2分割された樹脂成形品を円筒形に接合した高圧タンク用部材として例示されている。 The high-pressure tank member 2 is exemplified as a high-pressure tank member obtained by joining two divided resin moldings in a cylindrical shape.

X線検出手段3は、高圧タンク用部材2を透過したX線を検出するための機器である。X線検出手段は、少なくとも1つ以上のX線検出器で構成されればよく、1つのX線検出手段で複数のX線放射手段1からの放射されるX線を検出する場合は、複数のX線放射手段から異なるタイミングでX線を放射してX線を検出するのでもよいし、複数のX線放射手段1の個数に併せて、複数のX線検出手段を配置して、同時にX線を検出してもよいし、1つのX線検出手段で、複数のX線放射手段1から放出されるX線を検出できる位置に、X線検出手段を移動させてもよい。一般的には、空隙であればX線は透過しやすいため周囲よりも強く検出され、不純物であれば不純物の比重と高圧タンク用部材を構成する樹脂材料の比重の大小に応じて強弱いずれかで検出される。また、バリ部分は通常の高圧タンク部材よりも肉厚が増すため、全体的に弱く撮像される。なお、基準マーカ8は、高圧タンク用部材2の表面高さ位置を正確に求めるための基準であるので、X線検出手段に明確に検出できることが好ましいことから、樹脂で形成されることが多い高圧タンク用部材に対して、X線がより透過しにくい金属材料を用いることが好ましい。また、基準マーカ8は、高圧タンク用部材2の表面高さ位置を精度良く求めるために使用するものであるので、X線検出手段3で複数個が検出されるように複数個を配置しても良い。また、基準マーカ8による高圧タンク用部材の表面高さを精度良く求める手段としては、高圧タンク用部材の固定位置が機械的に高精度に位置決めされる機構(図示しない)を用意することで、基準マーカ8に類するものを配置せずに、あらかじめ定める高さ位置基準値を設定してもよい。また、高圧タンク用部材の固定位置の高さ位置を高精度に測定する測定手段(図示しない)を用いて、高さ位置基準値を逐次測定してもよい。なお、本発明の実施形態の説明としては、基準マーカ8がX線検出手段3の検出範囲内に入る位置に一つ配置されているものとして、以降説明する。 The X-ray detection means 3 is a device for detecting X-rays that have passed through the high-pressure tank member 2 . The X-ray detection means may be composed of at least one or more X-ray detectors. When one X-ray detection means detects X-rays emitted from a plurality of X-ray emission means 1, a plurality of X-ray detectors may be used. X-ray radiation means may emit X-rays at different timings and detect the X-rays, or a plurality of X-ray detection means may be arranged in accordance with the number of the plurality of X-ray radiation means 1 to simultaneously X-rays may be detected, or the X-ray detection means may be moved to a position where X-rays emitted from a plurality of X-ray radiation means 1 can be detected with one X-ray detection means. In general, voids are detected more strongly than the surroundings because X-rays easily pass through them, and impurities are detected to be stronger or weaker depending on the specific gravity of the impurities and the specific gravity of the resin material that constitutes the high-pressure tank member. detected by In addition, since the burr portion is thicker than a normal high-pressure tank member, it is imaged weakly as a whole. Since the reference marker 8 is a reference for accurately determining the surface height position of the high-pressure tank member 2, it is preferable that the reference marker 8 can be clearly detected by the X-ray detection means, so it is often made of resin. It is preferable to use a metal material that is more difficult for X-rays to pass through for the high-pressure tank member. Further, since the reference marker 8 is used to obtain the surface height position of the high-pressure tank member 2 with high accuracy, a plurality of the reference markers 8 are arranged so that the X-ray detection means 3 can detect a plurality of them. Also good. Further, as a means for accurately determining the surface height of the high-pressure tank member by the reference marker 8, by preparing a mechanism (not shown) for mechanically positioning the fixing position of the high-pressure tank member with high accuracy, A predetermined height position reference value may be set without arranging anything similar to the reference marker 8 . Further, the height position reference value may be sequentially measured using a measuring means (not shown) for measuring the height position of the fixing position of the high-pressure tank member with high accuracy. In the description of the embodiment of the present invention, it is assumed that one reference marker 8 is arranged at a position within the detection range of the X-ray detection means 3 .

なお、X線検出手段3は汎用のX線検出器でもよい。一例を挙げると、X線検出手段3は直接変換方式のX線検出器でもよく、間接変換方式のX線検出器でもよい。より具体的には、X線検出手段3はX線フィルム、イメージインテンシファイア、コンピューテッドラジオグラフィ(CR)、フラットパネルディテクタ(FPD)等である。 Incidentally, the X-ray detection means 3 may be a general-purpose X-ray detector. For example, the X-ray detector 3 may be a direct conversion type X-ray detector or an indirect conversion type X-ray detector. More specifically, the X-ray detection means 3 is an X-ray film, image intensifier, computed radiography (CR), flat panel detector (FPD) or the like.

X線検出手段3のX線検出素子の配列は、2次元に検出素子が配列されたエリアセンサ方式でもよいし、1次元に検出素子が配列されたラインセンサ方式のX線検出器でもよい。いずれの検出方式を用いるかによって、検査範囲を順次変更する方式は最適化すればよい。エリアセンサ方式を採用する場合はエリアセンサの検査視野に応じて逐次的に視野を切り替える機構を用意すればよく、ラインセンサ方式を採用する場合は連続的に検査視野を移動させる機構を用意すればよい。 The arrangement of the X-ray detection elements of the X-ray detection means 3 may be an area sensor type X-ray detector in which the detection elements are arranged two-dimensionally, or a line sensor type X-ray detector in which the detection elements are arranged one-dimensionally. The method of sequentially changing the inspection range may be optimized depending on which detection method is used. When using the area sensor method, a mechanism for sequentially switching the field of view according to the inspection field of the area sensor should be prepared, and when using the line sensor method, a mechanism for continuously moving the inspection field should be prepared. good.

なお、X線検出手段3は、たとえばX線フィルムが用いられる場合と比べて現像工程等が不要となり、検査に要する時間が短縮化され得る点から、間接変換方式のFPDであることが好ましい。 The X-ray detection means 3 is preferably an indirect conversion type FPD in that the development process and the like are not required compared to the case where an X-ray film is used, and the time required for inspection can be shortened.

間接変換方式のFPDは、直接変換方式の検出器と比べて、使用可能温度等の制約がない。そのため、間接変換方式のX線検出器は、取扱性が優れる。さらに、間接変換方式のFPDは、セル方式シンチレータを備えることが好ましい。間接変換方式のFPDにおいては、放射線を可視光に変換するために、シンチレータパネルが使用される。シンチレータパネルは、ヨウ化セシウム(CsI)等のX線蛍光体を含み、放射されたX線に応じて、X線蛍光体が可視光を発光し、その発光をTFT(thin film transistor)やCCD(charge-coupled device)で電気信号に変換することにより、X線の情報をデジタル画像情報に変換する。しかしながら、間接変換方式のFPDは、X線蛍光体が発光する際に、蛍光体自体によって、可視光が散乱してしまう等により、画像の鮮鋭性が低くなりやすい。一方、セル方式シンチレータが採用されたFPDは、隔壁で仕切られたセル内に蛍光体が充填されており、光の散乱の影響を抑え得る。その結果、セル方式シンチレータを具備するFPDは、鮮鋭度が高く、高圧タンク用部材2中の不純物や空隙を高感度に検出し得る。 The indirect conversion type FPD is free from restrictions such as usable temperature compared to the direct conversion type detector. Therefore, the indirect conversion type X-ray detector is excellent in handleability. Further, the indirect conversion FPD preferably comprises a cellular scintillator. In indirect conversion FPDs, a scintillator panel is used to convert radiation into visible light. The scintillator panel contains an X-ray phosphor such as cesium iodide (CsI), and the X-ray phosphor emits visible light in response to emitted X-rays. X-ray information is converted into digital image information by converting it into an electrical signal with a (charge-coupled device). However, in the indirect conversion type FPD, when the X-ray phosphor emits light, visible light is scattered by the phosphor itself, and the sharpness of the image tends to be low. On the other hand, an FPD that employs a cellular scintillator has phosphors filled in cells partitioned by partition walls, and can suppress the influence of light scattering. As a result, the FPD equipped with the cellular scintillator has high sharpness and can detect impurities and voids in the high-pressure tank member 2 with high sensitivity.

本発明の欠点検査方法において使用されるX線検出手段3は、大面積かつ高鮮鋭なセル方式シンチレータを容易に形成し得る点から、ガラス粉末を含有する感光性ペーストを用いて、ガラスを主成分とする隔壁をフォトリソグラフィーにより加工して作製されたセル方式シンチレータであることがより好ましい。X線検出手段3のセンサーのピクセルサイズは特に限定されない。一例を挙げると、センサーのピクセルサイズは、20~300μmであることが好ましい。ピクセルサイズが20μm未満である場合、高圧タンク用部材2の変形や破壊に寄与しない微小な不純物まで検出し良品を不良品と誤って判断する傾向がある。また、このようなピクセルサイズでは、画像データが膨大となり、信号読み出し、画像処理に要する時間が長くなる傾向がある。一方、ピクセルサイズが300μmを超える場合、不純物等を充分に検出できない可能性がある。 The X-ray detection means 3 used in the defect inspection method of the present invention uses a photosensitive paste containing glass powder and is mainly made of glass because a large-area and high-sharp cellular scintillator can be easily formed. It is more preferable to use a cell-type scintillator produced by photolithographically processing a partition wall as a component. The pixel size of the sensor of the X-ray detection means 3 is not particularly limited. By way of example, the pixel size of the sensor is preferably 20-300 μm. If the pixel size is less than 20 μm, there is a tendency to detect minute impurities that do not contribute to deformation or destruction of the high-pressure tank member 2 and to erroneously determine good products as defective products. In addition, with such a pixel size, the image data tends to be enormous, and the time required for signal readout and image processing tends to be long. On the other hand, if the pixel size exceeds 300 μm, impurities and the like may not be sufficiently detected.

画像処理手段4は、X線検出手段3と接続されており、X線検出手段3によって取得される1つ以上の画像に対して学習済みのニューラルネットワーク(a)を用いて欠点候補を検出する欠点候補検出手段と、複数の画像から学習済みのニューラルネットワーク(b)を用いて欠点候補の高さ位置を算出する高さ位置算出手段と、前記高さ位置から欠点候補の良否を判断する選別手段と、で構成される。ニューラルネットワーク(a)と(b)とは、出力される目的変数が異なるため、一般には、ニューラルネットのニューロン同士のつながりの強さである“重み”や、畳込みフィルタ等が異なるネットワークとなる。学習係数,中間層のユニット数,層の段数等のハイパーパラメータもそれぞれ別に最適化設計してもよい。 画像処理手段4における処理の流れを、図6を用いて説明する。図6は、画像処理手段の処理の流れを説明するためのフロー図である。X線検出画像10a、10b、10c、10dは、それぞれ、X線照射手段1a、1b、1c、1dから放射されるX線をX線検出手段3で検出した検出画像である。検出画像は、X線の検出の強弱を輝度値で出力し、X線を強く検出した場所は輝度値が大きく(明るく)、X線を弱く検出した場所は輝度値が小さく(暗く)なる。 The image processing means 4 is connected to the X-ray detection means 3, and detects defect candidates using a trained neural network (a) for one or more images acquired by the X-ray detection means 3. defect candidate detection means; height position calculation means for calculating height positions of defect candidates using a neural network (b) that has been trained from a plurality of images; and screening for judging quality of defect candidates from the height positions means; Neural networks (a) and (b) differ in output objective variables, so in general, they are networks with different "weights", which are the strength of connections between neurons in the neural network, convolution filters, etc. . The hyperparameters such as the learning coefficient, the number of units in the intermediate layer, and the number of stages in the layer may also be optimized and designed separately. The flow of processing in the image processing means 4 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart for explaining the processing flow of the image processing means. The X-ray detection images 10a, 10b, 10c, and 10d are detection images obtained by detecting the X-rays emitted from the X-ray irradiation means 1a, 1b, 1c, and 1d by the X-ray detection means 3, respectively. In the detected image, the intensity of X-ray detection is output as a luminance value, and the luminance value is large (brighter) where X-rays are strongly detected, and the luminance value is smaller (darker) where X-rays are weakly detected.

S101は欠点候補検出手段で、X線検出画像から欠点候補となる領域を検出するものであり、2次元の画像データとして入力されるX線検出画像に対して学習済みのニューラルネットワーク(a)を用いて欠点候補を検出する。検出は複数のX線検出画像のうち少なくとも1つのX線検出画像に対して実施すればよく、本発明の実施例においては、X線放射手段1aにより放射されたX線を検出したX線検出画像10aに対して実施している。欠点候補検出について、その方法の一例を詳細に述べる。図7に示すように、広域のX線検出画像10aを複数のセルに分割し、セル内に欠点候補が存在する場合においても、その数が1つになるように細分化する。図7においては、11a、12a、13a、14aの4つのセルに分割して模式的に示した。X線検出画像10aのセル11a、12a、13a、14aに対して、欠点候補の有無をディープラーニングによるクラス分類アルゴリズムを用いて決定する。具体例を挙げると、各セルの2次元画像データを説明変数として2次元畳込みニューラルネットワークで構成したディープラーニングのモデルに入力し、分類のクラスを目的変数として出力することにより欠点候補の有無を判別する。具体的には、各セルを“欠点候補無し”というクラスと“欠点候補有り”という2つのクラスに分類する。前記クラス分類は、さらに、欠点候補の種類を分類するアルゴリズムを備えてもよい。すなわち、各セルを“欠点候補無し”というクラスと“欠点候補1有り”、“欠点候補2有り”、“欠点候補3有り”・・・、“欠点候補n有り”というn+1個のクラスに分類する。また、基準マーカ8が存在する場合には、基準マーカが有ることを示すクラス“基準マーカ有り”を追加する。なお、本ニューラルネットワークによるクラス分類アルゴリズムを実施するためには、事前学習が不可欠である。事前学習では、セルの2次元画像とそのクラス分類とを紐付けした教師データを複数用意し、教師データを正しく予測できるよう学習処理を行う。すなわち、ニューラルネットのニューロン同士のつながりの強さである“重み”や、畳込みフィルタ等を最適化することで、セルの2次元画像からクラス分類することが可能なモデルを構築する。なお、教師データにおけるセル画像のクラス分類は手動で行う。教師データとして必要なデータ数は、クラスの数やセル画像の複雑さにもよるため一概に言うことは難しいが、データ数が多いほど好ましく、クラス毎に50データ以上あると分類精度が高くなり、クラス毎に100データ以上であると分類精度がより高くなる。 S101 denotes defect candidate detection means for detecting a defect candidate area from an X-ray detection image. to detect defect candidates. Detection may be performed on at least one X-ray detection image among a plurality of X-ray detection images. It is performed on the image 10a. An example of the defect candidate detection method will be described in detail. As shown in FIG. 7, a wide-area X-ray detection image 10a is divided into a plurality of cells, and even if a defect candidate exists in a cell, the cell is subdivided so that the number of defect candidates becomes one. In FIG. 7, it is schematically shown divided into four cells 11a, 12a, 13a, and 14a. A class classification algorithm based on deep learning is used to determine the presence or absence of defect candidates for the cells 11a, 12a, 13a, and 14a of the X-ray detection image 10a. As a specific example, two-dimensional image data of each cell is input as an explanatory variable into a deep learning model configured with a two-dimensional convolutional neural network, and the classification class is output as an objective variable to determine the presence or absence of defect candidates. discriminate. Specifically, each cell is classified into two classes of "no defect candidate" and "with defect candidate". The classifying may further comprise an algorithm for classifying types of defect candidates. That is, each cell is classified into a class of "no defect candidate" and n+1 classes of "with defect candidate 1", "with defect candidate 2", "with defect candidate 3", ..., "with defect candidate n". do. Also, when the reference marker 8 exists, a class "reference marker present" indicating that the reference marker exists is added. Pre-learning is indispensable for implementing the class classification algorithm by this neural network. In the pre-learning, a plurality of teacher data are prepared in which two-dimensional images of cells and their class classifications are linked, and learning processing is performed so that the teacher data can be predicted correctly. That is, by optimizing the "weight", which is the strength of the connection between neurons in the neural network, and the convolution filter, etc., a model is constructed that enables class classification from the two-dimensional image of the cell. Note that class classification of cell images in training data is performed manually. The number of data required as training data depends on the number of classes and the complexity of cell images, so it is difficult to generalize. , the classification accuracy is higher when there are 100 data or more for each class.

S102は高さ位置算出手段であり、複数のX線検出画像に検出された同一点の高さを測定する。この高さ位置算出の原理に対する理解を深めるため、図4および図5を用いて詳しく説明する。図4は、複数の経路でX線を照射した場合の欠点と非欠点部分のX線検出手段における検出位置の違いを説明するための模式図である。説明を簡便にするため、高圧タンク用部材2はX線放射手段1側の接合断面部のみを表示している。高圧タンク用部材2の接合部に接合部の空隙欠点6が存在し、バリ部分にバリ内の空隙7が存在し、さらに高圧タンク用部材2の表面に基準マーカ8が存在する場合、X線検出器3には、X線放射手段1aから放射されたX線によっては、接合部の空隙欠点6はX線検出器3上のXa1の座標位置に、バリ内の空隙7はXa2の座標位置に、基準マーカ8はXa3の座標位置に撮像され、図5に示すX線検出画像10aのような画像として検出される。X線放射手段1bから放射されたX線によっては、接合部の空隙欠点6はX線検出器3上のXb1の座標位置に、バリ内の空隙7はXb2の座標位置に、基準マーカ8はXb3の座標位置に撮像され、図5に示すX線検出画像10bのような画像として検出される。このとき、接合部の空隙欠点6の高さ位置Hd0は、X線放射手段1aおよびX線放射手段1bからX線検出器3までの距離をf、X線放射手段1aとX線放射手段1bとの間隔をwとすると、式1として算出される。
(式1)Hd0=f×w/(|Xa1-Xb1|)
また、バリ内の空隙7の高さ位置Hf0は、式2として算出される。
(式2)Hf0=f×w/(|Xa2-Xb2|)
それぞれの高さ位置HdおよびHfは、X線放射手段からの距離を示す値であるので、基準マーカ8の高さ位置に対してどの程度の高低差があるのかを高さ位置情報として有する必要があるため、基準マーカ8の高さ位置Hm0を、式3として算出する。
(式3)Hm0=f×w/(|Xa3-Xb3|)
これにより、欠点である接合部の空隙欠点6の高圧タンク用部材表面からの高さ位置Hd1は式4で求められる。
(式4)Hd1=Hd0-Hm0
同じように、欠点ではないバリ内の空隙7の高圧タンク用部材表面からの高さ位置Hf1は式5で求められる。
(式5)Hf1=Hf0-Hm0
この高さ位置算出処理を逐次的に実行するため、本発明の実施形態においては学習済みのニューラルネットワーク(b)を用いて処理を実行する。
S102 is height position calculation means, which measures the height of the same point detected in a plurality of X-ray detection images. In order to deepen the understanding of the principle of calculating the height position, a detailed description will be given with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the difference in the detection positions of defect and non-defect portions detected by the X-ray detection means when X-rays are irradiated through a plurality of paths. In order to simplify the explanation, only the cross section of the joint on the X-ray radiation means 1 side of the high-pressure tank member 2 is shown. If there is a void defect 6 at the joint of the high-pressure tank member 2, a void 7 inside the burr at the burr portion, and a reference marker 8 on the surface of the high-pressure tank member 2, X-ray On the detector 3, the X-rays emitted from the X-ray radiation means 1a detect the gap defect 6 in the joint at the Xa1 coordinate position on the X-ray detector 3, and the gap 7 in the burr at the Xa2 coordinate position. Then, the reference marker 8 is imaged at the coordinate position Xa3 and detected as an image such as the X-ray detection image 10a shown in FIG. Depending on the X-rays emitted from the X-ray radiation means 1b, the gap defect 6 of the joint is at the coordinate position Xb1 on the X-ray detector 3, the gap 7 in the burr is at the coordinate position Xb2, and the reference marker 8 is at the coordinate position Xb2. It is imaged at the coordinate position of Xb3 and detected as an image such as the X-ray detection image 10b shown in FIG. At this time, the height position Hd0 of the void defect 6 of the joint is defined by f, the distance from the X-ray radiation means 1a and 1b to the X-ray detector 3, the X-ray radiation means 1a and the X-ray radiation means 1b is calculated as Equation 1, where w is the interval between .
(Formula 1) Hd0=f×w/(|Xa1−Xb1|)
Also, the height position Hf0 of the gap 7 in the burr is calculated by Equation (2).
(Formula 2) Hf0=f×w/(|Xa2−Xb2|)
Since each of the height positions Hd and Hf is a value indicating the distance from the X-ray radiation means, it is necessary to have height position information indicating how much height difference there is with respect to the height position of the reference marker 8. Therefore, the height position Hm0 of the reference marker 8 is calculated using Equation (3).
(Formula 3) Hm0=f×w/(|Xa3−Xb3|)
As a result, the height position Hd1 from the surface of the high-pressure tank member of the void defect 6 at the joint, which is a defect, can be obtained by Equation (4).
(Formula 4) Hd1 = Hd0 - Hm0
Similarly, the height position Hf1 from the surface of the high-pressure tank member of the gap 7 in the burr, which is not a defect, can be obtained by Equation (5).
(Formula 5) Hf1 = Hf0 - Hm0
In order to sequentially execute this height position calculation processing, the processing is executed using a trained neural network (b) in the embodiment of the present invention.

ニューラルネットワーク(b)を用いた高さ位置算出について、その方法の一例を詳細に述べる。前記の欠点候補検出手段を用いて、“欠点候補有り”とクラス分類されたX線検出画像のセルにおいて、高さ位置算出を実行する。X線検出画像10a、10b、10c、10dのそれぞれセル12a、12b、12c、12dを例にして高さ位置算出方法を説明する。図8に示すようにセル12a、12b、12c、12dの4つの画像を並べて1つの画像(図9に示す2次元画像15)を合成する。合成した1つの2次元画像データ15を説明変数として2次元の畳込みニューラルネットワークで構成したディープラーニングのモデルに入力し、欠点候補の高さ位置を目的変数として回帰することにより高さ位置算出を行う。基準マーカ8の高さ位置についても、欠点候補の高さ位置算出方法と同様に、“基準マーカ有り”とクラス分類されたX線検出画像10a、10b、10c、10dのそれぞれセル13a、13b、13c、13dの4つの画像を並べて1つの画像を合成する。合成した1つの2次元画像データを説明変数として2次元の畳込みニューラルネットワークで構成したディープラーニングのモデルに入力し、基準マーカの高さ位置を目的変数として回帰する。 An example of the method for calculating the height position using the neural network (b) will be described in detail. Using the aforementioned defect candidate detection means, the height position calculation is executed in the cell of the detected X-ray image classified as "with defect candidate". A height position calculation method will be described using the cells 12a, 12b, 12c and 12d of the X-ray detection images 10a, 10b, 10c and 10d as examples. As shown in FIG. 8, four images of cells 12a, 12b, 12c, and 12d are arranged to synthesize one image (two-dimensional image 15 shown in FIG. 9). A single synthesized two-dimensional image data 15 is input as an explanatory variable into a deep learning model composed of a two-dimensional convolutional neural network, and the height position of the defect candidate is calculated by performing regression using the height position of the defect candidate as the objective variable. conduct. Regarding the height position of the reference marker 8, cells 13a, 13b, 13b, 13b, 13b, 13b, 13b, 13b, 13b, 13b, 13b, 13b, 13b, and 13d of the X-ray detection images 10a, 10b, 10c, and 10d classified as "with reference marker" are used in the same manner as in the defect candidate height position calculation method. The four images 13c and 13d are arranged to synthesize one image. One synthesized two-dimensional image data is input as an explanatory variable into a deep learning model configured with a two-dimensional convolutional neural network, and regression is performed using the height position of the reference marker as the objective variable.

また、高さ位置算出処理には、3次元の畳込みニューラルネットを用いてもよい。その場合、一例をあげると、図10に示すようにセル12a、12b、12c、12dの4つの2次元画像を積み重ねて、積み重ねた方向に4つの格子点を有する、1つの3次元画像データを構成する。例えば、1つのセルが64×64ピクセルの2次元画像データである場合、4つの2次元画像を積み重ねることで、64×64×4ボクセルの3次元画像データが得られる。該3次元画像データを説明変数として、3次元の畳込みニューラルネットワークで構成したディープラーニングのモデルに入力し、欠点候補の高さ位置、または基準マーカ8の高さ位置を目的変数として回帰する。 Also, a three-dimensional convolutional neural network may be used for the height position calculation process. In this case, as an example, four two-dimensional images of cells 12a, 12b, 12c, and 12d are stacked as shown in FIG. Configure. For example, if one cell is two-dimensional image data of 64×64 pixels, by stacking four two-dimensional images, three-dimensional image data of 64×64×4 voxels can be obtained. The three-dimensional image data is input to a deep learning model composed of a three-dimensional convolutional neural network as an explanatory variable, and regression is performed using the height position of the defect candidate or the height position of the reference marker 8 as the objective variable.

本ニューラルネットワークによる高さ位置算出アルゴリズムを実施するためには、事前学習が不可欠である。事前学習では、欠点候補のある前記4つのセル画像を並べて合成した1つの2次元画像(または、前記4つのセル画像を積み重ねて合成した1つの3次元画像)と、その高さ位置とを紐付けした教師データを複数用意し、教師データを正しく予測できるよう学習処理を行う。すなわち、ニューラルネットのニューロン同士のつながりの強さである“重み”や、畳込みフィルタ等を最適化することで、合成した2次元画像(または3次元画像)から高さ位置を算出することが可能なモデルを構築する。なお、教師データにおける高さ位置は手動で算出する。教師データとして必要なデータ数は、セル画像の複雑さにもよるため一概に言うことは難しいが、データ数が多いほど好ましく、200データ以上あると測定精度が高くなり、500データ以上であると測定精度がより高くなる。 Pre-learning is indispensable to implement the height position calculation algorithm by this neural network. In the pre-learning, one two-dimensional image obtained by arranging and synthesizing the four cell images having defect candidates (or one three-dimensional image obtained by stacking and synthesizing the four cell images) and its height position are linked. Prepare multiple sets of teacher data and perform learning processing so that the teacher data can be predicted correctly. In other words, it is possible to calculate the height position from the synthesized 2D image (or 3D image) by optimizing the "weight", which is the strength of the connection between neurons in the neural network, and the convolution filter. Building possible models. Note that the height position in the teacher data is calculated manually. The number of data required as teacher data depends on the complexity of the cell image, so it is difficult to generalize, but the larger the number of data, the better. Higher measurement accuracy.

この手法によって算出された高さ情報に対して、基準マーカ8に対応する部位の高さをHm0として取得し、各欠点候補の高さからHm0を差分すると、基準マーカ8よりも高い位置、すなわち高圧タンク用部材2における基準マーカ8が存在する表面よりもX線検出手段3側にある高さ部位は正の値を持つ高さ情報が出力され、基準マーカ8よりも低い位置、すなわち高圧タンク用部材2における基準マーカ8が存在する表面よりもX線放射手段1側にある高さ部位は負の値を持つ高さ情報が出力される。 With respect to the height information calculated by this method, the height of the part corresponding to the reference marker 8 is obtained as Hm0, and when Hm0 is subtracted from the height of each defect candidate, a position higher than the reference marker 8, that is, Height information having a positive value is output for a height portion of the high-pressure tank member 2 closer to the X-ray detection means 3 than the surface on which the reference marker 8 exists, and a position lower than the reference marker 8, that is, the high-pressure tank Height information having a negative value is output for a height portion on the X-ray radiation means 1 side of the surface of the member 2 on which the reference marker 8 exists.

S103は選別手段である。 S103 is a sorting means.

選別手段5は、欠点候補の高さ位置算出値の情報から欠点候補が欠点であるか否かを選別する。具体的には、あらかじめ定める高さ閾値として、高さ上限値と下限値を設定し、この閾値の範囲内となる高さ位置算出値を有する欠点候補を、接合部に発生した欠点と判断し、この閾値の範囲内となる高さ位置算出値を有する欠点候補を、接合部の上下に存在するバリ内に存在する空隙や不純物、もしくは誤検出であると判断する。閾値としては、高圧タンク用部材の接合部の肉厚設計値を元にした下限値と上限値が好適に用いられる。すなわち、閾値の下限値には、接合面に空隙や不純物が生じても設計上許容される深さ値が用いられ、閾値の下限値には、接合部の肉厚設計値から深さ値を差し引いた値が用いられる。本発明の実施の形態においては、誤検出領域9およびバリ内の空隙7はあらかじめ定める高さ上限値を下回るため、欠点と判定されず、接合部の空隙欠点6のみが高さ上限値と下限値の範囲内となったため、欠点として選別される。 The selecting means 5 selects whether or not the defect candidate is a defect from the information of the height position calculated value of the defect candidate. Specifically, a height upper limit value and a height lower limit value are set as predetermined height thresholds, and a defect candidate having a height position calculated value within the range of these thresholds is determined as a defect occurring in the joint. , a defect candidate having a height position calculated value within the range of this threshold value is determined to be a void or impurity existing in burrs existing above and below the joint, or an erroneous detection. As the threshold value, a lower limit value and an upper limit value based on the thickness design value of the joint portion of the high-pressure tank member are preferably used. In other words, the lower limit of the threshold value is a depth value that is permissible in terms of design even if voids or impurities occur on the joint surface. Subtracted values are used. In the embodiment of the present invention, since the erroneously detected area 9 and the gap 7 in the burr are below the predetermined upper limit height, they are not determined as defects, and only the gap defect 6 at the joint is the upper limit height and the lower limit height. Since it is within the value range, it is sorted out as a defect.

以上、本発明の一実施形態について、複数のX線放射経路を得るためにX線放射手段1を複数個備えた構成を例にして図面を参照して説明した。本発明は、たとえば次のような変形実施形態を採用することができる。
(1)複数のX線放射経路を得るため、X線放射手段1を、X線検出手段3におけるX線の検出のたびに移動させる構成。模式図を図11に示す。図11は、本発明の一実施形態において、X線放射手段を移動させる手段を設けた構成を説明するための模式図である。X線放射手段を移動させる手段は、移動方向がX線検出手段3に対して平行な方向で、かつ接合面に直行する向きとなる構成であることが好ましい。
(2)複数のX線放射経路を得るため、被検査物(模式図では高圧タンク用部材2)を、X線検出手段3における検出のたびに移動させる構成。模式図を図12に示す。図12は、本発明の一実施形態において、被検査物を移動させる手段を設けた構成を説明するための模式図である。被検査物を移動させる手段は、移動方向がX線検出手段3に対して平行な方向で、かつ到着面に直行する向きにとなる構成であることが好ましい。
An embodiment of the present invention has been described above with reference to the drawings, taking as an example the configuration provided with a plurality of X-ray radiation means 1 in order to obtain a plurality of X-ray radiation paths. The present invention can adopt the following modified embodiments, for example.
(1) A configuration in which the X-ray emitting means 1 is moved each time an X-ray is detected by the X-ray detecting means 3 in order to obtain a plurality of X-ray radiation paths. A schematic diagram is shown in FIG. FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a configuration provided with means for moving the X-ray radiation means in one embodiment of the present invention. It is preferable that the means for moving the X-ray radiation means has a moving direction parallel to the X-ray detection means 3 and perpendicular to the joint surface.
(2) In order to obtain a plurality of X-ray radiation paths, the object to be inspected (the high-pressure tank member 2 in the schematic diagram) is moved each time detection is performed by the X-ray detection means 3 . A schematic diagram is shown in FIG. FIG. 12 is a schematic diagram for explaining a configuration provided with means for moving an object to be inspected in one embodiment of the present invention. It is preferable that the means for moving the object to be inspected has a moving direction parallel to the X-ray detecting means 3 and perpendicular to the arrival plane.

また、本発明の全ての実施形態は、例えば以下のいずれかのさらなる変形実施形態を組み合わせることもできる。
(1)X線放射手段を、被検査物の内部に挿入した構成。模式図を図13に示す。X線放射手段が検査対象の被検査物の開口部に対して小さい場合、本構成を実現することができる。被検査物が高圧タンク用部材の場合、本構成では、放射されたX線は高圧タンク用部材の1層のみしか通過しないため、X線放射手段1を高圧タンク用部材2の外側に設置する場合に比べてノイズが少なく、高精度な検査を実現できる。
(2)X線検出手段を、被検査物の内部に挿入した構成。模式図を図14に示す。X線検出手段が検査対象の被検査物の開口部に対して小さい場合、本構成を実現することができる。被検査物が高圧タンク用部材の場合、本構成においても、放射されたX線は高圧タンク用部材の1層のみしか通過しないため、X線検出手段3を高圧タンク用部材2の外側に設置する場合に比べてノイズが少なく、高精度な検査を実現できる。
All embodiments of the invention can also be combined with further variants, for example any of the following.
(1) A configuration in which the X-ray radiation means is inserted inside the object to be inspected. A schematic diagram is shown in FIG. This arrangement can be realized if the X-ray emitting means are small relative to the opening of the specimen to be inspected. When the object to be inspected is a high-pressure tank member, in this configuration, the emitted X-rays pass through only one layer of the high-pressure tank member. Noise is less than in the case of the conventional method, and high-precision inspection can be realized.
(2) A configuration in which the X-ray detection means is inserted inside the object to be inspected. A schematic diagram is shown in FIG. This configuration can be realized if the X-ray detection means is small with respect to the opening of the object to be inspected. When the object to be inspected is a high-pressure tank member, the X-ray detection means 3 is installed outside the high-pressure tank member 2 because the emitted X-rays pass through only one layer of the high-pressure tank member 2 in this configuration as well. Noise is less than in the case of using the laser, and high-precision inspection can be realized.

図12に模式図を示した変形例について、より具体的な実施形態を説明する。図12において、X線放射手段1からX線検出器3までの距離が323mm、X線放射手段1から高圧タンク用部材2の上部(図12の符号16で示す領域)の基準マーカ(図15の17aまたは18a)までの距離が51mmとなるように検査装置および被検査物である高圧タンク用部材を配置した。図15は、図12において、符号16で示す領域を拡大して示した模式図である。接合部における符号20および符号22の領域はバリであり、空隙があっても品質に問題はない。符号21の領域は空隙が存在してはならない接合部である。バリ内の空隙は欠点とは判定せず、接合部の空隙欠点のみを欠点として選別する。本実施例においては符号21の領域の厚みを2mmに設計したため、検出された欠点候補がX線放射手段1から51mm以上53mm以下の高さ位置に存在する場合に、欠点として選別する。 A more specific embodiment will be described with respect to the modified example whose schematic diagram is shown in FIG. 12 . In FIG. 12, the distance from the X-ray radiation means 1 to the X-ray detector 3 is 323 mm, and the reference marker (FIG. 15 The inspection device and the high-pressure tank member to be inspected were arranged so that the distance to 17a or 18a) of was 51 mm. FIG. 15 is a schematic diagram showing an enlarged area indicated by reference numeral 16 in FIG. Areas 20 and 22 in the joint are burrs, and there is no quality problem even if there is a gap. The area 21 is a joint where no air gap should exist. A gap in the burr is not determined as a defect, and only a gap defect in the joint is selected as a defect. In this embodiment, the thickness of the region 21 is designed to be 2 mm, so if the detected defect candidate exists at a height of 51 mm or more and 53 mm or less from the X-ray radiation means 1, it is selected as a defect.

前記記載の基準マーカの素材はステンレスであり、X線撮像前に予め、接合部近くに形成した。基準マーカの膜厚は、ミリメートルオーダーに対しては無視できる程度に十分薄くした。基準マーカ17aと基準マーカ18aとの中間に接合部が配置されるように基準マーカを位置決めした。また、図16に示すように、基準マーカは接合部の長手方向に沿って5mm間隔で複数配置した。なお、図16は接合部をX線放射手段1側から見た上面図である。X線検出手段3はセル方式シンチレータを具備するFPDを用いた。FPDの画素ピッチは縦方向および横方向にそれぞれ127μm間隔で、画素数は1920×1536である。 The fiducial marker described above is made of stainless steel and is formed near the junction in advance before X-ray imaging. The film thickness of the fiducial marker was thin enough to be ignored on the order of millimeters. The fiducial markers were positioned such that the junction was located midway between the fiducial markers 17a and 18a. Also, as shown in FIG. 16, a plurality of reference markers were arranged at intervals of 5 mm along the longitudinal direction of the joint. 16 is a top view of the joint viewed from the X-ray radiation means 1 side. The X-ray detection means 3 used an FPD equipped with a cellular scintillator. The pixel pitch of the FPD is 127 μm in the vertical and horizontal directions, and the number of pixels is 1920×1536.

高圧タンク用部材を図15の2aに示す位置から2bに示す位置まで3mm刻みで3度移動させ、2aの初期位置、および、3度の移動の度にFPDで撮像を行い、4つのX線検出画像を得た。2aの位置において、得られたX線検出画像の模式図を図17に示す。次に、図18に示すように、基準マーカ17a1と18a1、17a2と18a2、17a3と18a3、17a4と18a4、17a5と18a5、17a6と18a6、17a7と18a7のそれぞれ中点を通るように、80×80ピクセルのセルを24個一列に並べた(符号19a)。なお、セルの中心点の図18における横方向の座標が、基準マーカ間の中点の横方向の座標と一致するようにセルを配置する。このようにして、高圧タンク用部材を2aに配置したX線撮像により、24個のセル画像を得た。他の3つの移動位置におけるX線検出画像においても、同様の方法で基準マーカの中間に配置したセルにより、24個のセル画像を得た。4つのX線検出画像において、基準マーカからの相対位置が同じである各セルを図19の24a~24dに示す配置で画像合成し、160×160ピクセルの合成画像を計24個作成した。高圧タンク用部材の別の接合箇所についても、前記と同様の手順によりX線撮像を行い、図19と同様の合成画像を作成した。複数の接合箇所のX線撮像により、計2880個の合成画像を得た。なお、本実施例においては、X線検出画像を基準マーカ位置でオフセットし、欠点候補が存在する可能性があるエリアを基準マーカ間の80ピクセル幅に限定しているが、発明を実施するための形態で述べたようにオフセットやエリア限定を行わなくてもよい。 The high-pressure tank member is moved from the position shown in 2a of FIG. A detection image was obtained. FIG. 17 shows a schematic diagram of an X-ray detection image obtained at the position of 2a. Next, as shown in FIG. 18, 80× is applied so as to pass through the respective midpoints of the reference markers 17a1 and 18a1, 17a2 and 18a2, 17a3 and 18a3, 17a4 and 18a4, 17a5 and 18a5, 17a6 and 18a6, 17a7 and 18a7. Twenty-four 80-pixel cells were arranged in a line (reference numeral 19a). The cells are arranged such that the horizontal coordinates of the center point of the cell in FIG. 18 coincide with the horizontal coordinates of the midpoint between the reference markers. In this manner, 24 cell images were obtained by X-ray imaging with the high-pressure tank member arranged on 2a. Twenty-four cell images were obtained from the X-ray detection images at the other three moving positions as well, by cells arranged in the middle of the reference markers in the same manner. In the four X-ray detection images, each cell having the same relative position from the reference marker was image synthesized in the arrangement shown in 24a to 24d in FIG. 19 to create a total of 24 synthesized images of 160×160 pixels. Another joint portion of the high-pressure tank member was also subjected to X-ray imaging in the same procedure as described above, and a composite image similar to that of FIG. 19 was created. A total of 2880 composite images were obtained from X-ray imaging of multiple joints. In this embodiment, the X-ray detection image is offset at the reference marker position, and the area where the defect candidate may exist is limited to the width of 80 pixels between the reference markers. It is not necessary to perform offset or area limitation as described in the form of .

合成画像2880個を目視検査すると、欠点候補の存在する合成画像は172個であった。この172個を“欠点候補有り”というクラスに分類した。残りの合成画像の中から無作為に172個を選択し、“欠点候補無し”というクラスに分類した。“欠点候補有り”と分類された合成画像の例を図19に示す。図19の24aに示す初期位置の欠点候補位置から、24dに示す3度の移動後の欠点候補位置までの画像におけるシフト量α(単位:ピクセル)を“欠点候補有り”に分類された172個の合成画像について、目視で計測した。なお、欠点候補が基準マーカよりX線検出手段3側に存在する場合は欠点候補が図19の24a~24dに示したようにセル内を移動する。欠点候補の図19のシフト方向を正に定義する。欠点候補が基準マーカよりX線放射手段1側に存在する場合には、欠点候補のシフト量は負の値に観測される。 A visual inspection of 2880 composite images revealed that 172 composite images had defect candidates. These 172 pieces are classified into a class of "with defect candidate". 172 images were selected at random from the remaining synthesized images and classified into the class "no defect candidate". FIG. 19 shows an example of a composite image classified as "with defect candidate". 172 shift amounts α (unit: pixel) in the image from the defect candidate position at the initial position shown in 24a in FIG. , was measured visually. If the defect candidate exists closer to the X-ray detection means 3 than the reference marker, the defect candidate moves within the cell as indicated by 24a to 24d in FIG. The shift direction in FIG. 19 of the defect candidate is defined as positive. If the defect candidate exists closer to the X-ray emitting means 1 than the reference marker, the shift amount of the defect candidate is observed as a negative value.

αピクセルのシフト量を高さ位置Hに換算する方法を説明する。高圧タンク用部材を図15の2aに示す位置から2bに示す位置まで9mm移動させた際、X線検出器3において撮像される基準マーカの座標は変化し、その移動距離は式3を変形して以下の式6として算出される。X線放射手段1からX線検出器3までの距離f=323mm、図4におけるX線放射手段1aとX線放射手段1bとの間隔wは、被検査物の移動距離に相当し、w=9mm、基準マーカ8の高さ位置Hm0=51mmを入力すると、基準マーカのX線検出器における移動距離は57mmである。
(式6)|Xa3-Xb3|=f×w/Hm0=323×9/51=57mm
本実施例においては基準マーカ位置でオフセットした上でセル画像を切り出しており、セル画像から観察される欠点候補のシフト量がαピクセルの場合、オフセットする前の元のX線検出画像における欠点候補の移動距離ΔXは、式7として算出される。
(式7)ΔX=|Xa3-Xb3|-0.127α(mm)=57-0.127α(mm)
従って、欠点候補の高さ位置H(mm)は、式8で算出される。
(式8)H=f×w/ΔX=(323×9)/(57-0.127α)
Hが51mm以上53mm以下の場合に、欠点として選別する。
A method of converting the shift amount of α pixels into the height position H will be described. When the high-pressure tank member is moved by 9 mm from the position indicated by 2a in FIG. is calculated as Equation 6 below. The distance f from the X-ray radiation means 1 to the X-ray detector 3 is 323 mm, the distance w between the X-ray radiation means 1a and the X-ray radiation means 1b in FIG. When 9 mm and the height position Hm0 of the reference marker 8 of 51 mm are input, the moving distance of the reference marker in the X-ray detector is 57 mm.
(Formula 6) |Xa3-Xb3|=f×w/Hm0=323×9/51=57 mm
In this embodiment, the cell image is cut out after being offset at the reference marker position. is calculated as Equation 7.
(Formula 7) ΔX = |Xa3-Xb3|-0.127α (mm) = 57-0.127α (mm)
Therefore, the height position H (mm) of the defect candidate is calculated by Equation (8).
(Formula 8) H = f × w / ΔX = (323 × 9) / (57-0.127α)
If H is 51 mm or more and 53 mm or less, it is sorted out as a defect.

“欠点候補無し”に分類された172個の合成画像と、“欠点候補有り”に分類された172個の合成画像との、合計344個の合成画像から、比率80%に相当する275個の画像を無作為に選択し、“欠点候補無し”か“欠点候補有り”かをクラス分類する教師データとして2次元畳込みニューラルネットワーク(a)に学習させた。ニューラルネットワーク(a)はGoogle社が開発しオープンソースで公開しているTensorFlowを利用し、TensorFlow上で動くオープンソースニューラルネットワークライブラリであるKerasを用い、webページ(https://github.com/keras-team/keras/blob/master/examples/cifar10_cnn.py)に記載のサンプルコードをもとに発展させたコードで実装した。残りの比率20%に相当する69個の画像を検証データとして、学習済みの前記2次元畳込みニューラルネットワーク(a)に入力し、“欠点候補無し”か“欠点候補有り”かクラス分類したところ、分類の正答率は93%であった。教師データの数を増やせば、予測精度がさらに高まることが期待できる。なお、本実施例においては、4つのセル画像を合成した合成画像を入力データとしたが、例えば、2a位置におけるセル画像だけを用いてクラス分類するニューラルネットを構成することも可能である。 From a total of 344 synthesized images, 172 synthesized images classified as “no defect candidate” and 172 synthesized images classified as “with defect candidate”, 275 images corresponding to a ratio of 80% were obtained. A two-dimensional convolutional neural network (a) was trained by randomly selecting an image as teacher data for classifying "no defect candidate" or "with defect candidate". Neural network (a) uses TensorFlow, which is developed by Google and is open source, and uses Keras, an open source neural network library that runs on TensorFlow. -team/keras/blob/master/examples/cifar10_cnn.py) and implemented with code developed based on the sample code described. The 69 images corresponding to the remaining ratio of 20% are input to the trained two-dimensional convolutional neural network (a) as verification data, and classified into "no defect candidate" or "defect candidate present". , the correct answer rate for classification was 93%. If the number of training data is increased, it can be expected that the prediction accuracy will be further improved. In this embodiment, the input data is a synthesized image obtained by synthesizing four cell images, but it is also possible to construct a neural network that performs class classification using only the cell image at the position 2a, for example.

次に、“欠点候補有り”に分類された172個の合成画像と、その欠点候補の高さ位置データとを用意し、80%に相当する137個の画像を無作為に選択し、それぞれの欠点候補の高さ位置を回帰するよう2次元畳込みニューラルネットワーク(b)に学習させた。ニューラルネットワーク(b)はニューラルネットワーク(a)と同様に、前記webページに記載のサンプルコードをもとに発展させたコードで実装した。なお、サンプルコードは分類問題用であるが、欠点候補の高さ位置を回帰する回帰問題であるため、出力層ででは活性化関数をソフトマックス関数から線形関数に変更した。学習後、残り20%に相当する35個の画像を検証データとして欠点候補の高さ位置を予測させた。予め目視で計測した欠点候補高さ位置と、ニューラルネットワークによる欠点候補高さ位置の予測値とを、それぞれ、横軸および縦軸にプロットして図20に示す。実測値と予測値の相関の強さを表す決定係数Rを式9で算出するとR=0.59であった。なお、式9において検証データのサンプル数nは35である。
(式9)
Next, 172 composite images classified as “with defect candidate” and height position data of the defect candidates are prepared, 137 images corresponding to 80% are randomly selected, and each A two-dimensional convolutional neural network (b) was trained to regress the height positions of defect candidates. Like neural network (a), neural network (b) was implemented with code developed based on the sample code described on the web page. Although the sample code is for a classification problem, it is a regression problem in which the height position of defect candidates is regressed. Therefore, in the output layer, the activation function was changed from a softmax function to a linear function. After learning, 35 images corresponding to the remaining 20% were used as verification data to predict the height positions of defect candidates. FIG. 20 plots the height positions of the defect candidates visually measured in advance and the predicted values of the height positions of the defect candidates by the neural network, respectively, plotted on the horizontal axis and the vertical axis. A coefficient of determination R 2 representing the strength of the correlation between the actual measured value and the predicted value was calculated using Equation 9 and found to be R 2 =0.59. Note that the number of samples n of the verification data in Expression 9 is 35.
(Formula 9)

Figure 0007318402000001
Figure 0007318402000001

検証データの35個の欠点候補の中で、目視検査による高さ位置測定から欠点と選別されたデータは10個であり、欠点でないと選別されたデータは25個であった。ニューラルネットの予測値を用いて欠点か否かを選別した場合、欠点であるデータの分類正答率は80%、欠点でないデータの分類正答率も80%であった。本実施例においては、高さ位置算出のための教師データが137個であるが、教師データの数を増やせば、予測精度がさらに高まることが期待できる。 Of the 35 defect candidates in the verification data, 10 data were selected as defects and 25 data were selected as non-defects based on height position measurement by visual inspection. When the prediction value of the neural network was used to sort out whether or not there was a defect, the classification correct answer rate for data that was a defect was 80%, and the classification correct answer rate for data that was not a defect was also 80%. In this embodiment, there are 137 pieces of teacher data for calculating the height position, but if the number of teacher data is increased, it can be expected that the prediction accuracy will be further improved.

次に、“欠点候補有り”に分類された172個の2次元合成画像をそれぞれ合成前の4枚に再度分割した上で、4枚の2次元画像を積み重ねて、積み重ねた方向に4つの格子点を有する、1つの3次元画像データを構成する。以下では図を用いてより具体的に説明する。図19では4つのX線検出画像において、基準マーカからの相対位置が同じである各セル画像24a~24d(それぞれ80×80ピクセル)を隣接して平面に並べて、1つの160×160ピクセルの2次元合成画像を作成したが、図21に示すように各セル画像24a~24dを積み重ねて、積み重ねた方向に4つの格子点を有する、80×80×4ボクセルの1つの3次元画像データを構成する。以上のようにして、“欠点候補有り”に分類される172個の3次元合成画像データと、その欠点候補の高さ位置データとを用意し、80%に相当する137個の画像を無作為に選択し、それぞれの欠点候補の高さ位置を回帰するよう3次元畳込みニューラルネットワーク(b)に学習させた。3次元畳込みニューラルネットワーク(b)は2次元畳込みニューラルネットワーク(b)と同様に、前記webページに記載のサンプルコードをもとに発展させたコードで実装した。なお、サンプルコードは2次元畳込みニューラルネット用であるため、畳込みフィルタやプーリング層等を3次元に変更した。学習後、残り20%に相当する35個の画像を検証データとして欠点候補の高さ位置を予測させた。予め目視で計測した欠点候補高さ位置と、ニューラルネットワークによる欠点候補高さ位置の予測値とを、それぞれ、横軸および縦軸にプロットして図22に示す。実測値と予測値の相関の強さを表す決定係数Rを式9で算出するとR=0.50であった。なお、式9において検証データのサンプル数nは35である。 Next, each of the 172 two-dimensional synthesized images classified as “with defect candidate” is divided again into four images before synthesis, and the four two-dimensional images are stacked to form four grids in the stacking direction. Construct a piece of three-dimensional image data having points. A more specific description will be given below with reference to the drawings. In FIG. 19, in the four X-ray detection images, the cell images 24a to 24d (80×80 pixels each) having the same relative position from the reference marker are arranged adjacent to each other in a plane, and one 160×160 pixel two A dimensional composite image was created, and the cell images 24a to 24d were stacked as shown in FIG. 21 to form one three-dimensional image data of 80×80×4 voxels having four grid points in the stacking direction. do. As described above, 172 three-dimensional synthesized image data classified as "with defect candidate" and height position data of the defect candidate are prepared, and 137 images corresponding to 80% are randomly selected. and trained a three-dimensional convolutional neural network (b) to regress the height position of each defect candidate. Like the two-dimensional convolutional neural network (b), the three-dimensional convolutional neural network (b) was implemented with code developed based on the sample code described on the web page. Since the sample code is for a two-dimensional convolutional neural network, the convolution filters, pooling layers, etc. have been changed to three dimensions. After learning, 35 images corresponding to the remaining 20% were used as verification data to predict the height positions of defect candidates. FIG. 22 plots the height positions of defect candidates visually measured in advance and the predicted values of the height positions of defect candidates by the neural network, respectively, plotted on the horizontal axis and the vertical axis. A coefficient of determination R 2 representing the strength of the correlation between the actual measured value and the predicted value was calculated using Equation 9 and found to be R 2 =0.50. Note that the number of samples n of the verification data in Expression 9 is 35.

検証データの35個の欠点候補の中で、目視検査による高さ位置測定から欠点と選別されたデータは10個であり、欠点でないと選別されたデータは25個であった。ニューラルネットの予測値を用いて欠点か否かを選別した場合、欠点であるデータの分類正答率は80%、欠点でないデータの分類正答率は72%であった。本実施例においては、高さ位置算出のための教師データが137個であるが、教師データの数を増やせば、予測精度がさらに高まることが期待できる。 Of the 35 defect candidates in the verification data, 10 data were selected as defects and 25 data were selected as non-defects based on height position measurement by visual inspection. When the predicted value of the neural network was used to determine whether or not the data had defects, the classification correct answer rate for data with defects was 80%, and the classification correct answer rate for data without defects was 72%. In this embodiment, there are 137 pieces of teacher data for calculating the height position, but if the number of teacher data is increased, it can be expected that the prediction accuracy will be further improved.

1 X線放射手段
1a X線放射手段
1b X線放射手段
1c X線放射手段
1d X線放射手段
2 高圧タンク用部材
3 X線検出手段
4 画像処理手段
5 選別手段
6 接合部の空隙欠点
7 バリ内の空隙
8 基準マーカ
9 誤検出領域
10a X線放射手段aによるX線検出画像a
10b X線放射手段bによるX線検出画像b
10c X線放射手段cによるX線検出画像c
10d X線放射手段dによるX線検出画像d
11a X線検出画像aのセル11
11b X線検出画像bのセル11
11c X線検出画像cのセル11
11d X線検出画像dのセル11
12a X線検出画像aのセル12
12b X線検出画像bのセル12
12c X線検出画像cのセル12
12d X線検出画像dのセル12
13a X線検出画像aのセル13
13b X線検出画像bのセル13
13c X線検出画像cのセル13
13d X線検出画像dのセル13
14a X線検出画像aのセル14
14b X線検出画像bのセル14
14c X線検出画像cのセル14
14d X線検出画像dのセル14
15 合成2次元画像
16 検査箇所
17a 基準マーカ
17b 基準マーカ
18a 基準マーカ
18b 基準マーカ
17a1 基準マーカ
17a2 基準マーカ
17a3 基準マーカ
17a4 基準マーカ
17a5 基準マーカ
17a6 基準マーカ
17a7 基準マーカ
18a1 基準マーカ
18a2 基準マーカ
18a3 基準マーカ
18a4 基準マーカ
18a5 基準マーカ
18a6 基準マーカ
18a7 基準マーカ
19a セル
20 バリ領域
21 接合部領域
22 バリ領域
23 接合部
24a 被検査物の初期位置でのX線検出画像から切り出したセル画像
24b 被検査物を3mm移動させた位置でのX線検出画像から切り出したセル画像
24c 被検査物を6mm移動させた位置でのX線検出画像から切り出したセル画像
24d 被検査物を9mm移動させた位置でのX線検出画像から切り出したセル画像
1 X-ray radiation means 1a X-ray radiation means 1b X-ray radiation means 1c X-ray radiation means 1d X-ray radiation means 2 High-pressure tank member 3 X-ray detection means 4 Image processing means 5 Sorting means 6 Void defect 7 at joint portion Burr Internal gap 8 Reference marker 9 False detection area 10a X-ray detection image a by X-ray radiation means a
10b X-ray detection image b by X-ray radiation means b
10c X-ray detection image c by X-ray radiation means c
10d X-ray detection image d by X-ray radiation means d
11a Cell 11 of X-ray detection image a
11b Cell 11 of X-ray detection image b
11c Cell 11 of X-ray detection image c
11d Cell 11 of X-ray detection image d
12a Cell 12 of X-ray detection image a
12b Cell 12 of X-ray detection image b
12c Cell 12 of X-ray detection image c
12d Cell 12 of X-ray detection image d
13a Cell 13 of X-ray detection image a
13b Cell 13 of X-ray detection image b
13c Cell 13 of X-ray detection image c
13d Cell 13 of X-ray detection image d
14a Cell 14 of X-ray detection image a
14b Cell 14 of X-ray detection image b
14c Cell 14 of X-ray detection image c
14d Cell 14 of X-ray detection image d
15 Composite two-dimensional image 16 Inspection location 17a Reference marker 17b Reference marker 18a Reference marker 18b Reference marker 17a1 Reference marker 17a2 Reference marker 17a3 Reference marker 17a4 Reference marker 17a5 Reference marker 17a6 Reference marker 17a7 Reference marker 18a1 Reference marker 18a2 Reference marker 18a3 Reference marker 18a4 Reference marker 18a5 Reference marker 18a6 Reference marker 18a7 Reference marker 19a Cell 20 Burr region 21 Joint region 22 Burr region 23 Joint 24a A cell image 24c extracted from the X-ray detection image at a position shifted by 3 mm A cell image 24d extracted from the X-ray detection image at a position shifted by 6 mm X at a position shifted by 9 mm Cell image extracted from line detection image

Claims (14)

互いに異なる複数の経路でX線を放射するX線放射手段と、被検査物を透過したX線を検出する1つ以上のX線検出手段と、画像処理手段、とを備え、前記画像処理手段は、前記X線検出手段が取得した1つ以上の画像に対して学習済みのニューラルネットワーク(a)を用いて欠点候補を検出する欠点候補検出手段と、前記X線検出手段が取得した複数の画像から学習済みのニューラルネットワーク(b)を用いて欠点候補の高さ位置を算出する高さ位置算出手段と、前記高さ位置から欠点候補の良否を判断する選別手段と、で構成され
前記X線検出手段が取得した複数の画像が互いに異なる複数の経路で放射されたX線を検出して取得されたものである、欠点検査装置。
X-ray emitting means for emitting X-rays through a plurality of paths different from each other, one or more X-ray detecting means for detecting X-rays transmitted through an object to be inspected, and image processing means, said image processing means is a defect candidate detection means for detecting defect candidates using a trained neural network (a) for one or more images acquired by the X-ray detection means; and a plurality of defects acquired by the X-ray detection means. A height position calculation means for calculating the height position of a defect candidate using a neural network (b) that has been learned from an image, and a selection means for determining the quality of the defect candidate from the height position .
A defect inspection apparatus, wherein the plurality of images acquired by the X-ray detection means are obtained by detecting X-rays radiated through a plurality of paths different from each other.
前記複数の画像を合成した1つの2次元画像データを説明変数とし、2次元の畳込みニューラルネットワークにより前記欠点候補の高さ位置を目的変数として回帰する、欠点候補の高さ位置算出手段を有する、請求項1に記載の欠点検査装置。 Defect candidate height position calculation means for performing regression using one two-dimensional image data obtained by synthesizing the plurality of images as an explanatory variable and using the height position of the defect candidate as an objective variable by a two-dimensional convolutional neural network. , The defect inspection device according to claim 1. 前記複数の画像から1つの3次元画像データを構成し、該3次元画像データを説明変数とし、3次元の畳込みニューラルネットワークにより前記欠点候補の高さ位置を目的変数として回帰する、欠点候補の高さ位置算出手段を有する、請求項1に記載の欠点検査装置。 constructing one three-dimensional image data from the plurality of images, using the three-dimensional image data as an explanatory variable, and performing regression using a three-dimensional convolutional neural network using the height position of the defect candidate as an objective variable; 2. The defect inspection apparatus according to claim 1, further comprising height position calculation means. 前記X線放射手段が、2つ以上のX線放射手段を備えている、請求項1~3のいずれか1項に記載の欠点検査装置。 The defect inspection device according to any one of claims 1 to 3, wherein said X-ray radiation means comprises two or more X-ray radiation means. 前記X線放射手段が、1つ以上のX線放射手段と、被検査物に対して2か所以上の異なる位置からX線を放射するよう前記少なくとも1つ以上のX線放射手段を移動させるX線放射位置移動手段と、を備える、請求項1~3のいずれか1項に記載の欠点検査装置。 Said X-ray emitting means moves said at least one or more X-ray emitting means so as to emit X-rays from two or more different positions with respect to said object to be inspected. 4. The defect inspection apparatus according to claim 1, further comprising X-ray radiation position moving means. 前記X線放射手段が、1つ以上のX線放射手段と、被検査物を2か所以上の位置に移動させる被検査物位置移動手段と、を備える、請求項1~3のいずれか1項に記載の欠点検査装置。 4. Any one of claims 1 to 3, wherein said X-ray radiation means comprises one or more X-ray radiation means and inspected object position moving means for moving the inspected object to two or more positions. The defect inspection device according to the item. 被検査物が高圧タンク用部材である請求項1~6のいずれか1項に記載の欠点検査装置。 The defect inspection apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the object to be inspected is a member for a high-pressure tank. 互いに異なる複数の経路でX線を放射し、被検査物を透過したX線を1つ以上の位置で検出し、検出した1つ以上のX線画像に対して学習済みのニューラルネットワーク(a)を用いて欠点候補を検出し、検出した複数のX線画像に対して学習済みのニューラルネットワーク(b)を用いて欠点候補の高さ位置を算出し、
前記検出した複数のX線画像が互いに異なる複数の経路で放射されたX線を検出して取得されたものである、
前記高さ位置から欠点候補の良否を選別する、欠点検査方法。
A neural network that emits X-rays through a plurality of paths different from each other, detects X-rays that have passed through an object to be inspected at one or more positions, and has been trained for one or more detected X-ray images (a) to detect a defect candidate, and calculate the height position of the defect candidate using a trained neural network (b) for the detected plurality of X-ray images,
wherein the plurality of detected X-ray images are obtained by detecting X-rays radiated through a plurality of paths different from each other;
A defect inspection method for sorting out whether the defect candidate is good or bad from the height position.
前記複数のX線画像を合成した1つの2次元画像データを説明変数とし、2次元の畳込みニューラルネットワークにより前記欠点候補の高さ位置を目的変数として回帰する、欠点候補の高さ位置算出手段を有する、請求項8に記載の欠点検査方法。 Defect candidate height position calculation means for performing regression using one two-dimensional image data obtained by synthesizing the plurality of X-ray images as an explanatory variable and using the height position of the defect candidate as an objective variable by a two-dimensional convolutional neural network. The defect inspection method according to claim 8, comprising: 前記複数のX線画像から1つの3次元画像データを構成し、該3次元画像データを説明変数とし、3次元の畳込みニューラルネットワークにより前記欠点候補の高さ位置を目的変数として回帰する、欠点候補の高さ位置算出手段を有する、請求項8に記載の欠点検査方法。 constructing one three-dimensional image data from the plurality of X-ray images, using the three-dimensional image data as an explanatory variable, and performing regression using a three-dimensional convolutional neural network using the height position of the defect candidate as an objective variable; 9. The defect inspection method according to claim 8, further comprising candidate height position calculation means. 前記互いに異なる複数の経路でX線を放射する方法が、2つ以上の位置からX線を放射する、請求項8~10のいずれか1項に記載の欠点検査方法。 11. The defect inspection method according to any one of claims 8 to 10, wherein the method of radiating X-rays through a plurality of paths different from each other radiates X-rays from two or more positions. 前記互いに異なる複数の経路でX線を放射する方法が、被検査物に対して2か所以上の異なる位置からX線を放射するよう、X線の放射位置を移動させる、請求項8~10のいずれか1項に記載の欠点検査方法。 8 to 10, wherein the method of emitting X-rays through a plurality of paths different from each other moves the X-ray emission position so that the X-rays are emitted from two or more different positions with respect to the object to be inspected. The defect inspection method according to any one of . 前記互いに異なる複数の経路でX線を放射する方法が、1つ以上の位置からX線を放射し、被検査物を2か所以上の位置に移動させる、請求項8~10のいずれか1項に記載の欠点検査方法。 11. Any one of claims 8 to 10, wherein the method of emitting X-rays through a plurality of paths different from each other emits X-rays from one or more positions and moves the object to be inspected to two or more positions. The defect inspection method described in the item. 被検査物が高圧タンク用部材である請求項8~13のいずれか1項に記載の欠点検査方法。
The defect inspection method according to any one of claims 8 to 13, wherein the object to be inspected is a high-pressure tank member.
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