JPH0469512A - Ｘ線透視検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、移動する被検査物の欠陥を検出する方法に関
し、例えば、このＸ線透視検査によって鋼材の表面及び
内部欠陥等が検出される。

［従来の技術］ 被検査物の被破壊検査を行なうに際して、例えばＸ線透
視検査法は、フィルムの現像を伴なうＸ線フィルム法と
比較し、直ちに結果がフィートバンクできる大きな利点
を有している。

しかし、工業用被破壊検査では、ＪＩＳ規格（日本）ま
たはＡ　Ｓ　Ｍ　Ｅ規格（米国）等で像質が規定されて
おり、Ｘ線透視画像はＸ線フィルム画画像に比べて像質
が悪いため、上記各規格を満足することができない。Ｘ
線透視画像の像質が悪い主な原因は、Ｘ線量子ノイズと
イメージ増倍管の空間分解能による。イメージ増信管の
空間分解能は欠陥の投影面上の大きさが大きい場合はあ
まり問題にならず、Ｘ線量子ノイズの影響は多数の透視
画像を重ね合わせることによって改善することができる
。

多数の透視画像を被検査物の静止状態にて重ね合わせる
積分器は従来から存在し、また、先の積分器を移動する
被検査物のＸ線透視画像による検査に適用した例として
、特開昭６（ｌｉ２３７５４号公報がある。

従来は、上記のような方法で得た画像をもとにして、検
査員による目視検査により欠陥の検出を実施していた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような目視による検査は、生産ライ
ンに乗って搬送される被検査物を対象とするために熟練
を要し、また、検査員に大きな負担を強いることになる
。

そこで本発明においては、被検査物の欠陥検出を自動化
し得る高精度の欠陥検出方法を提供することを課題とす
る。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために、本発明においては、Ｘ線透
視検査において、所定の方向に移動する被検査物の、所
定検出範囲の物理的な特徴を示す特徴データに対し、所
定時間毎に移動した移動量を計測し、特徴データを移動
量分だけシフトさせて積分処理した特徴データを該検出
範囲の２次元的な位置に対応付けして抽出し、該特徴デ
ータを処理を加える方向に対応する方向に平滑化し、該
平滑したデータと元の特徴データとの差分データを求め
、該差分データに基づいて被検査物に生じた欠陥を検出
する。

［作用］ 本発明において、被検査材は所定の方向に所定の処理が
加えられるので、その処理が予定している被検査材の物
理的な特徴の変化はほぼ連続しているが、該被検査材に
欠陥を生じるとその変化が不連続になる。例えば、被検
査材に対しＸ線透視検査を実施した場合、その被検査材
の厚みは長さ方向にほぼ均一であるため、Ｘ線透視画像
の濃度はほぼ均一となるが、欠陥部では厚みに変化を生
じるため、Ｘ線透視画像の濃度変化が急峻になる。

つまり、本発明によれば、所定の方向に移動する被検査
物の、所定検出範囲の物理的な特徴を示す特徴データに
対し所定時間毎に移動した移動量を計測し、特徴データ
を移動量分だけシフトさせて積分処理することによりノ
イズ分を低減し画質の改善を行ない、また、移動速度の
変化による濃度むらの発生をなくした。積分処理された
特徴デ夕を処理を加える方向に平滑化して、被検査材に
加える処理が予定している物理的特徴の変化を予測し、
該予測と元の特徴データとの差分に基づいて該処理が予
定していなかった被検査材の物理的特徴の変化を検出し
ているので、被検査材に加えた処理の影響等を受けるこ
となく、高い精度で欠陥を検出することができる。

［実施例］ 第１図に、本発明を一例で実施する鋼管の欠陥検出装置
を模式的に示した。第１図において、１は、円筒状の被
検査材で矢印方向に移動している。

２は、Ｘ線管で被検査材１の溶接部３近傍にＸ線を照射
する。４は蛍光増倍管で被検査物１を透過したＸ線を受
けて電気信号に変換し、カメラコントローラ６により制
御されるＩＴＶカメラ５によりＸ線透視画像を得る。Ｘ
線管２の出力は、Ｘ線制御器７にて管電圧及び管電流を
設定し、その制御信号が高圧発生器８に入力されて決定
される。

測長装置９は、被検査材１に接触して回線するロラとこ
のローラの回転数を検出するエンコーダからなり、被検
査材１の移動量に応じた。＜ルス信号を出力する。プロ
コン（プロ七スコントローラ）１０より被検査材の管理
ナンバーが入出力装置１４へ送られ、画像処理装置１２
にて画像処理された結果はモニター１３に表示されると
ともに、入出ノＪ装置１４で整理された後、その結果を
プロコン１０に返送する。

第２図は、画像の移動積分処理の内容を示すブロック図
である。第２図において、ＩＴＶカメラ５は受光素子列
でなり、各受光素子は受光エネルギに応じた電気信号（
以下、濃度信号という「濃度高」は「エネルギ高」に対
応する）を、６４０Ｘ４８０画素区分で出力する（これ
において、水平方向に主走査し、垂直方向に副走査する
ラスクスキャンが行なわれ、副走査方向は被検査材の搬
送方向と平行になるものとする）。ＩＴＶカメラ５は１
／３０秒で１画面を撮像する。画像処理装置１２へ入力
されるＩＴＶカメラ５の濃度信号（アナログ信号）は、
Ａ／Ｄコンバータ１２１でデジタル信号に変換される。

初期状態においては、切り換えスイッチ１２２がａ側に
閉じることにより、第３ａ図に示すＸ線透視画像はスト
レートに画像メモリ１２７へ入力される。次回からは、
切り換えスイッチ１２２はｂ側に閉じ、次回の第３ｂ図
に示すＸ線透視画像は減算回路〕２４にて前回のＸ線透
視画像とで減算され、この減算結果に対し乗算回路１２
５で定数（Ｑ）を乗算し、更に、この乗算結果は加算回
路１２６にて、前回のＸ線透視画像に加算される。なお
、注目Ｘ線透視画像の入力画像（画面）データをＡ　（
ｎ）とし、注目Ｘ線透視画像の処理後の画像（画面）デ
ータをＢ（ｎ）　　とすると、 Ｂ（ｎ）＝Ｂ（ｎ−１）＋ａ　［Ａ（ｎ）−Ｂ（ｎ−１
）］　　　　・・・・（１）で与えられる。

被検査材の搬送移動距離は測長装置９にて計測を行ない
、シフト量演算器１２３にて１／３０秒間における被検
査材の移動量（Ｌ）だけシフトさせて画像メモリ１２７
にて積分処理される。以下、逐次同様の処理が繰り返し
行なわれ、第４図に示すように検査視野を水平方向に７
０ｍｍ、垂直方向に５２ｍｍとした場合５初期の検査視
野範囲では段階的に積分される画像の巨数が増え、次回
の検査視野範囲からは所定の積分回数処理されたＸ線透
視画像が得られることになる。例えば、被検査材の搬送
速度を４＋＋＋／ｍｉｎでは２３回、１ｍ／ｍｉｎでは
９３回の積分処理が可能であり、第５ａ図に示すように
積分処理を加えない場合には、ノイズを含んだＸ線透視
画像となるが、積分処理を加えることにより第５ｂ図に
示すように、ノイズが低減されたＸ線透視画像が得られ
る。ここで、画像メモリ１２７に第６ａ図に示すような
疵データを有した積分画像を得たものとすると、それと
第７ａ図に示したようなその平滑画像とを用いて第８ａ
図に示したような差分画像を作成し、更に２値化して第
９ａ図に示したような２値画像を得る。つまり、画像中
の疵を通り被検査材の搬送方向に平行な副走査ラインＬ
Ｖに注目してその方向の濃度変化を調べると、第６ａ図
に示した画像から第６ｂ図に示したように低周波で変化
する厚みのむらに対応する波形と高周波で変化する疵に
対応する波形とを合成したデータが得られ、第７ａ図に
示した画像から第７ｂ図に示したように低周波で変化す
る厚みのむらに対応するデータが得られる。

従って、第８ａ図に示したこれらの差分画像から高周波
で変化する疵のみに対応するデータが得られ、これを２
値化することにより、第９ｂ図に示したような副走査方
向の疵の位置を特定するブタが得られる。

平滑データは、副走査ライン上の画素の濃度データを逐
次取り込みながら１次遅れ要素と２次遅れ要素により、
下側に隣接する画素の濃度データを予測した、予測デー
タである。つまり、差分データは、上側に連続する濃度
データから予測されなかったデータということになる。

具体的には、副走査ライン上に並ぶ画素の濃度データの
取り込みに主走査画素数（６４０）分のラインバッファ
１２１４及び１２】５を用いて、定数（×α）乗算回路
１２９と加算回路１２１０により１次遅れ要素を演算し
、加算回路１２１１により２次遅れ要素を演算しく本来
微分要素が含まれるが、ここではサンプリング周期を単
位としてその演算を省略している）、定数（×β）乗算
回路１２１２と加算回路１２１３により予測データを演
算している。この予測データを、そのとき注目している
画素（注目画素）の濃度データから減じたものが差分デ
ータでおり、その演算は減算回路１２８においてなされ
る。

なお、注目画素の濃度データを０（１）とし、そのとき
の予測データ（平滑データ）をＰ　（ｚ）とすると（２
は副走査アドレスを示す）、１次遅れ要素Ｓ（ズ）は、 Ｓ　（ｚ）＝　Ｐ　（ｚ）十ａ　［０（Ｚ）　−Ｐ　（
Ｚ）］　　　・・（２）２次遅れ要素Ｓ　’　（ｚ）は
、 Ｓ’（ｘ）＝Ｓ’（ｚ−１）＋ａ　［０（Ｚ）　−（＋
）］　　　・・（３）下側に隣接する次の画素の予測デ
ータＰ（２）は、Ｐ　（ｚ）　−５ｈ）十β−Ｓ　’　
（＋）　　　　　−（４）でそれぞれ与えられる。

差分データは、比較回路１２１６においてマイクロコン
ピュータ１２１９より与えられる２値化しきい値Ｓｌｈ
と比較され、それより濃度が低い（暗い）ときには「１
」、高い（明るい）ときにはｒＱＪ　として２値化され
る。この２値化データは、カウンタ１２１７に入力され
る。カウンタ１２１７は、副走査同期信号でリセットさ
れ、２値データの［ＯＪの立ち下がりでカウントアツプ
する。このカウントブタは、各主走査の終了時にシフト
レジスタ１２１８に入力される。従って、１フレームの
処理を終了したとき、シフトレジスタ１２１８には２値
画像の「０」画素を１本の副走査ライン上に投影したブ
タが得られる。つまり、例えば第１．　Ｏａ図に示した
ような「０」で与えられた疵を含む２値画像が得られた
ものとすると、シフトレジスタ１２１８には、第１．　
Ｏｂ図に示したように、副走査方向のｒＯｒ　＊素の出
現度を示したヒストグラムに対応する縦射影データＦ　
（りが得られる（但し、各縦射影データは副走査アドレ
ス２により特定される）。マイクロコンピユー々１２１
９では、この縦射影データＦ　（ｚ）と所定のしきい値
ｗｔｈとを比較し、副走査方向に連続して該しきい値を
越えるデータ群（第１．　Ｏｂ図のヒストグラムを２値
化して得られる第］、　Ｏｃ図の２値データに対応）の
それぞれに関して主走査方向の最大画素数を「幅」、副
走査方向の画素数を「高さ」、中央の副走査アドレスを
「位置」とする特徴量をプロコン１０より与えられた疵
判定規準に基づいて吟味し、各疵を検出する。

次に、本実施例装置の全体的な動作を説明する。

第１１図を参照されたい。

入出力装置１４は、プロコン１０より被検出材の外径、
板厚、パイプ番号及び溶接異常情報等が入力され、被検
査材の条件を設定し、測長装置９は被検査材の板厚より
Ｘ線管２の管電圧及び管電流をＸ線制御器７により設定
を行なう。画像処理装置１２は、入出力装置１４を介し
てオペレータにより画像処理条件が入力されると、２値
化しきい値ｓｔｈや疵判定基準（ＷＩＱ、ＴＩＱ）等に
関する画像処理条件を設定し、システムコントローラを
待機モードに設定する。

また、画像処理装置１２のマイクロコンピュータ１２Ｉ
９は、入出力ボートや内部レジスタ等を初期化した後、
画像処理条件を登録し、比較回路１２１６に２値化しき
い値Ｓ＋ｈを与えて待機モードに設定する。

この後、被検査材検知センサＴＳＥＮが被検査材の先端
を検知すると、システムコントローラ１１及び画像処理
袋ｆｌｉ１２のマイクロコンピュータ１２１９が立ち上
がり、画像処理の開始を指示する。

マイクロコンピュータ１２１９は、画像処理開始の指示
があると、そのときＩＴＶカメラ５が撮像した画面に対
する画像処理を行なう。第１２図は、移動する被検査材
に対してＩＴ〜７カメラ５より入力される画像を積分処
理するサブルーチンを示したフローチャートである。第
１２図を参照して説明する。

ＴＴＶカメラ５の副走査方向（査検査材の搬送される方
向に対して平行方向）の検査視野距離Ｈ９測長装置９の
１パルスカウント当りの距離り、及び画像の移動積分処
理定数αの読み込みを行なう。

被検査材の搬送が開始され、被検査材検知センサＴＳＥ
Ｎが検知動作を行なうと、被検査材１の移動量を測長装
置９にて計測を開始し、ＴＴＶカメラ５の撮像タイミン
グ信号である１／３０秒毎に被検査材の移動量としてパ
ルスカウント数Ｐ　（ｎ）を読み込み、画像のシフト量
Ｓ　（ｎ）をＬ　Ｘ　Ｐ　（Ｉ＋＞にて演算を行ない、
また、同タイミングにてＸ線透視画像Ａ（ｎ）の読み込
みを行なう（ステップ１〜７）。

読み込みを行なった画像が初期画像であれば、読み込み
を行なった画像Ａ　（ｎ）を画像Ｂ　（ｎ）として画像
メモリへ入力しモニター表示を行なう（ステップ８，９
．１２．１．３）。

画像シフ）・量の積算値ΣＳ　（ｎ）が検査視野距離Ｈ
より小さければ、ｎを１インクリメントして戻りパルス
カウント数Ｐ　（ｎ）、Ｘ線透視画像Ａ　（ｎ＞を読み
込み、画像処理後の画像Ｂ　（ｎ）をＢ　（ｎ−］）＋
α［Ａ　（ｎ）　−Ｂ　（ｎ−１）］より求め、画像を
Ｓ　（ｎ）分シフトして画ｆＩＡ′ｌモリに銃丸込みを
行ない積分処理する。画像シフト量の積算値ΣＳ　（ｎ
）が検査視野距離Ｈより小さければ、ｎを１インクリメ
ントして同様の処理を繰り返し行なう（ステップ５〜８
゜１０〜１５）。

画像シフト量の積算値ΣＳ　（ｎ）を検査視野距離Ｈと
比較し、等しいか大きければ、得られた積分処理画像を
１回目であるか比較を行ない、１回目であればｎをクリ
アし、元へ戻る。２回目以後であり、検査が完了してい
なければ次の欠陥判定処理を行なう（ステップ］　４．
、　１．６．　１．７．　１８）。

第１．３　ａ図及び第１３ｂ図は、欠陥判定処理のサブ
ルーチンを示したフローチャートである。このサブルー
チンは、システムコントローラ１１より欠陥判定処理実
行の指令があり、１視野分の移動積分処理終了時に起動
される。以下、順を追ってこの処理を説明する。

前述したように、１視野分の移動積分処理終了的に、縦
射影データ採取を開始し、シフトレジスタ】２１８の出
力端から縦射影データＦ（ｚ）が出力されるので、まず
ステップ２においてこのデータを読み取り、ステップ３
においてレジスタＴ、Ｗ。

Ｇ、Ｚ、ｉ及び２をクリア（０）する。

レジスタＧは、副走査方向に連続してしきい値Ｗｌｈを
越える縦射影データＦ（χ）のグループを検出するため
のフラグであり、この値が０であればレジスタ２　（副
走査アドレスに対応）を逐次インクリメントしながらし
きい値ｗｔｈを越える縦射影データＦ（１）を探索する
（ステップ４，５，１．３゜１４）。この間にしきい値
ｗｔｈを越える縦射影データＦ　（２）が見つかると、
ステップ６においてレジスタＧの値を１にセントしてレ
ジスタｉを１インクリメントし、ステップ７においてレ
ジスタｌの値で特定されるレジスタＷ（ｉ）（ｌｕ下、
レジスタＷ（１）という“他についても同様）の値（当
初は０）とデータＦ　（Ｚ）より小さい値であれば、ス
テップ８においてレジスタＷ（１）にデータＦ　ｈ）を
を格納し、ステップ９においてレジスタＴ（１）の値を
１インクリメントし、ステップ１３においてレジスタ２
の値を１インクリメントしてステップ４に戻る。

今度は、レジスタＧの値が１であるので、ステップ１０
において縦射影データＦ（１）としきい値Ｗｌｈ以下に
なるまでステップ１０．７〜９，１３゜１４及び４を繰
り返す。この後、縦射影データＦ（２）がしきい値ｗ＋
ｈ以下になると、ステップ１１においてレジスタＧをク
リアし、ステップ１２においてレジスタ２の値からレジ
スタＴ（ｉ）の値の１／２を減じた値をレジスタＺ（１
）に格納する。

つまり、この時点で、しきい値Ｗｌｈを越える縦射影デ
ータＦ（りグループのうち、上から１番目のグループの
「幅（グループ内の最大画素数）」がレジスタＷ（１）
に、［高さ（グループの副走査方向の画素数）ｊがレジ
スタＴ（ｉ）に、「位置（グループの中心画素の副走査
アドレス）」がレジス。

りＺ（１〕に、それぞれ格納される。

縦射影データＦ　Ｃｔ）のすべてについて以上の処理を
行ない、しきい値Ｗｌｈを越える縦射影データＦ（りの
グループの特徴量をレジスタＷ　（ｉ）　、　Ｔ　（ｉ
）及びＺ（ｉ）に整理すると、次に特徴量と欠陥判定基
準との比較により各グループの吟味を行なう。

このとき検出したグループの数はレジスタ１の値で示さ
れるので、ステップ１５においてレジスタｌの値をレジ
スタＩに退避し、ステップ１６においてレジスタＡｗ、
Ａｔをクリア（０）Ｌ、　レジスタｉに１を格納する。

次に、ステップ１７においてレジスタＷ（１）に格納し
ているそのグルブの幅データと幅判定基’１ＰＵＷＩＱ
とを比較し、ステップ１８においてレジスタＴ（１）に
格納しているそのグループの高さデータと高さ判定基準
下ＩＱとを比較する。これらの比較において１幅デタが
幅判定基＄ＷＩＱを越え、且つ、高さデータが高さ判定
基４Ｎ（ＩＱを越える時には、その縦射影データＦ　ｈ
）のグループは欠陥に対応するものと判定し、ステップ
１９においてレジスタＡｗ（ｉ）にレジスタＷ　（ｉ　
）の値を、レジスタＡ　ｔ　（ｉ）にレジスタＴ（１）
の値をそれぞれ格納し、ステップ２０においてレジスタ
ｌの値を１インクリメントする。

上記の吟味をすべての縦射影データＦ　Ｃりのそのグル
ープについて行ない、検出した欠陥の特徴量（幅及び高
さ）をレジスタＡｗ及びＡｔに整理するとステップ２２
においてそれらのデータをフレーム番号に対応付けて記
憶（登録）する。

以上の処理を、被検査材検知七ンサＴＳＥＮが被検査材
なしを検出するまで、所定の撮像周期毎に繰り返す。

システムコントローラ１１は、被検査材検知七ンサＴＳ
ＥＮの被検査材なしを検出すると、画像処理装置】２の
マイクロコンピュータ１２１９に処理終了を出力する。

これにより、マイクロコンピュータ１２１９からフレー
ム番号に対応付けられて登録された欠陥に関するデータ
が転送されるので、画像処理装置】２では、フレーム番
号と欠陥を整理し、被検有材先端からの距離に対応付け
て各欠陥ならびに特徴量を入出力装置１４のデイスプレ
ィに表示し、仕せてプリンタを介してプリントアウトす
る。

また、ここでは、本発明をＩＴＶカメラによる撮像を用
いた被検査材のＸ線透視検査における欠陥検出に適用し
た例を説明したが、他の手段にょノ採取した被検査材の
物理的な特徴データ用いる欠陥検出にも同様に適用する
ことができる。

［発明の効果］ 以上説明したとうり、本発明においては、所定の方向に
移動する被検査材の、所定検出範囲の物理的な特徴を示
す特徴データに対し所定時間毎に移動した移動量を計測
し、特徴データを移動量分だけシフトさせて積分処理し
た特徴データを該検出範囲の２次元的な位置に対応付け
して抽出し、該特徴データを処理を加える方向に対応す
る方向に平滑化し、該平滑したデータと元の特徴データ
との差分データを求め、該差分データに基づいて被検査
材に生じた欠陥を検出している。

つまり、所定の方向に移動する被検査材の、所定検出範
囲の物理的な特徴を示す特徴データに対し所定時間毎に
移動した移動量を計測し、特徴ブタを移動量分だけシフ
トさせて積分処理することにより、ノイズを低減し画質
の改善を行ない、また、移動速度の変化による濃度むら
の発生をなくした。積分処理された特徴データを処理を
加える方向に平滑化して、被検査材に加える処理が予定
している物理的特徴の変化を予測し、該予測と元の特徴
データとの差分に基づいて該処理が予定していなかった
被検査材の物理的特徴の変化を検出しているので、被検
査材に加えた処理の影響を受１フることなく高い精度で
欠陥を検出することができる。

なお、実施例に示した装置では、実際の欠陥検１」月こ
おいて被検査材の板厚４０ｍｍにて深さ３ｍｍの欠陥の
検出が可能という高い信頼性が得られている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を一態様で実施する被検査材の欠陥検
出装置の構成を示す模式図である。 第２図は、実施例の装置に備わる画像処理装置１２の詳
細な構成を示すブロック図である。 第３ａ図、第３ｂ図、第３ｃ図及び第３ｄ図は画像処理
装置１２で行なわれる画像の移動積分処理の画像を示す
平面図、第４図は画像処理装置１２で移動積分処理され
る画像の位置を示す模式図である。 第５ａ図及び第５ｂ図は、それぞれ、移動積分処理未実
施時のＸ線透視画像と移動積分処理実施時のＸ線透視画
像を示す平面図である。 第６ａ図、第６ｂ図、第７ａ図、第７ｂ図、第８８図、
第８ｂ図、第９ａ図及び第９ｂ図は、画像処理装置１２
で行なわれる欠陥検出処理における各画像を示す平面図
である。 第１０ａ図、第Ｊｏｂ図及び第１Ｏｃ図は、画像処理装
置で行なわれる欠陥の特徴データの抽出処理の内容を示
す平面図である。 第１１図は、実施例の装置の全体動作を示すフローチャ
ートである。 第１２図は、画像処理装置１２で行なわれる移動積分処
理を示すフローチャートである。 第１３ａ図及び第１３ｂ図は、画像処理装置１２で行な
われる欠陥検出処理を示すフローチャートである。 １゛バイブ　　　　　　２　Ｘ線管 ３゛溶接部（ビード）　４　蛍光増倍管５　■Ｔ〜′カ
メラ　　　６　カメラコントローラ７：Ｘ線制御装置　
　　８゛高圧生器 ９：測長装置　　　　　１０　プロコン１１゛システム
コントローラ １２　画像処理装置　　１３：モニター１４：入出力装
置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｘ線透視検査において、所定の方向に移動する被検査物
   の、所定検出範囲の物理的な特徴を示す特徴データに対
   し、所定時間毎に移動した移動量を計測し、特徴データ
   を移動量分だけシフトさせて積分処理した特徴データを
   該検出範囲の２次元的な位置に対応付けして抽出し、該
   特徴データを処理を加える方向に対応する方向に平滑化
   し、該平滑したデータと元の特徴データとの差分データ
   を求め、該差分データに基づいて被検査物に生じた欠陥
   を検出する、Ｘ線透視検査方法。