JPS6016084A

JPS6016084A - Ｘ線透視検査装置

Info

Publication number: JPS6016084A
Application number: JP58123320A
Authority: JP
Inventors: Tadakazu Oguri; 小栗　忠和; Kozo Domon; 土門　幸造; Akihiro Iwama; 岩間　明弘
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1983-07-08
Filing date: 1983-07-08
Publication date: 1985-01-26

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】〔発明の利用分野〕本発明はＸ線透視検査装置に係り、特に固体撮像素子を
用いて、小型軽量かつ高い欠陥識別度で探傷を行なうの
に好適なＸ線透視検査装置に関する。

〔発明の背景〕

従来の撮像管を内蔵したＸ線透視カメラを用いたＸ線透
視検査装置は、装置が大型であるため小径管の密集して
いる狭隘部においては使用できない。そこで、装置の小
型化を図るため、固体撮像素子を用いたＸ線透視カメラ
の適用が考えられているが、量子ノイズの分解能が悪く
欠陥識別度が劣るという欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上述した従来技術の欠点をなくし、高
い欠陥識別度をもつ固体撮像素子を用いた小型軽量のＸ
線透視検査装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明の第１の特徴は、固体撮像素子への入射像を動か
すことにより量子ノイズが減少し、また固体撮像素子の
高いコントラストの過渡応答により画像のコントラスト
が向上するため欠陥の識別度が改善されることに着目す
る点にある。本発明の第２の特徴は、固体撮像素子を内
蔵するＸ線透視カメラの小型軽量化と被検体上を定速度
で回転あるいけ直線走査することにより狭隘部でも検査
が可能となることに着目する点にある。本発明の第３の
特徴は、量子ノイズの少ない映像は画像処理することに
より、さらに画質が改善されることを利用し、固体撮像
素子の動画像を画像処理してより高い欠陥識別度が得ら
れることに着目する点にある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図から第６図に示した実
施例を用いて詳細に説明する。

第１図は本発明のＸ線透視カメラの構成図で、１はＸ線
発生器、２けＸ線管球、３は透過Ｘ線、４は被検体、５
はＸ線透視カメラ、６は螢光板、７は可視光、８はミラ
ー、９はフィルター、１０はリレーレンズ、１１は光イ
メージインテンシファイア、１２け固体撮像素子、１３
は画像積分処理装置、１４はモニターテレビ、１５はビ
デオテープレコーダである。Ｘ線発生器１を介しＸ線管
球１から放射される透過Ｘ線３は、被検体４を透過し欠
陥の性状および形状に応じた強度をもってＸ線透視カメ
ラ５の螢光板６に入射し、可視光７に変換される。この
時、螢光板６には光量子が発生しているわけであるが、
Ｘ線−光変換によるノイズがランダムに生成される。こ
れを量子ノイズとよび欠陥の識別度を悪くする要因とな
る。量子ノイズを伴なって可視光７はミラー８により曲
げられ、フィルター９により絞られ微弱なノイズがカッ
トされた後リレーレンズ１０を通して光イメージインテ
ンシファイア１１に入射される。光イメージインテンシ
ファイア１１により５Ｘ１０３〜５Ｘ１０’　倍相度光
増幅された可視光７は、リレーレンズ１０全通して固体
撮像素子１２に入り画像化される。ミラー８を設けたの
は、Ｘ線透視カメラ５の奥行を小さくして狭隘部にも適
用可能とすることと固体撮像素子１２のＸａ、による破
壊を防止するためである。後者の理由により固体撮像素
子１２は可視光７の入射口を除き、鉛じゃへいされ、Ｘ
線透視カメラ５の長手方向の長さも可能な限り小さくさ
れ、小型化が図られる。固体撮像素子１２にて画像化さ
れた信号は、画像積分処理装置１３に送られ、ノイズが
除去された後、画像が重ね合わされてコントラストが改
善され、モニターテレビ１４に映し出される。この映倫
は、ビデオテープレコーダ１５に記録される。画像積分
処理装置１３は、量子ノイズの大きいＸ線透視画像に対
しては、ノイズと共に画像を除去してしまうため効果的
でない。フィルター９によりある程度微弱な量子ノイズ
は除去されるが、画像積分処理装置１３をさらに効果的
に活用するには、固体撮像素子１２における量子ノイズ
を除去する必要がある。

第２図に固体撮像素子における画像入力の過渡特性を示
す。固体撮像素子の画素１６に映し出された透視画像人
力１７を動かし、動画像入力１８を得た場合、固体撮像
素子の画素１６には第２図（ｂ）に示したように、動か
した直後に大きな電流が流れ動画像入力１８が強調され
る。このことは、固体撮像索子１２における画像のコン
トラストが増加し、欠陥の識別度が向上することを示す
。さらに、固体撮像素子１２への入射像を動かすと、ラ
ンダムに発生している量子ノイズが平均化される現象が
みられる。第３図は１°子ノイズの平均化特性である。

第３図（ａ）は、固体撮像素子１２への画像入力が静止
している場合で、量子ノイズによるランダムな電流が発
生している。１第３図（ｂ）は、固体撮像素子１２への
画像入力を動かした場合で、第２図（ａ）における透視
画像人力１７の量子ノイズと動画像入力１８の位置の量
子ノイズが重ね合わされ、すなわち量子ノイズが積分さ
れて平均化され、ランダムな量子ノイズのスパイクが動
画像入力１８では除去され、画像のコントラストが改善
されることになる。第４図は、固体撮像素子１２への入
射像を動かすことにより量子ノイズのスパイクを抑え、
また画像入力の過渡応答により画像のコントラストを向
上させる効果を示したものである。被検体４としては鋼
の平板を使用し板厚を変えて針金形透過度計の識別度を
測定した。固体撮像素子１２への入射像を動かす方法と
しては、Ｘ線透視カメラ５内のミラー８を扇形走査した
り固体撮像素子１２そのものを直線走査する機構やＸ線
透視カメラ５を走査することなどが考えられるが、第４
図では、Ｘ線透視カメラ５を被検体４に沿って直線走査
した場合を示す。曲線２２は静止画像における透過度計
識別度で、５〜６％の領域におちつく、モニターテレビ
１４に映る針金の画像は黒い帯となって現われるが、量
子ノイズのスパイクによりちぎれているため輪郭がボケ
でいる。画像積分処理装置１３を用いても、針金の黒い
帯は量子ノイズとともに消されてしまうので効果はない
。曲線２３はＸ線透視カメラ５を、１２０１１２１／ｉ
の速度で直線走査した場合で、透過度計識別度は３〜４
％に改善されるが、針金の黒い帯状の画像には、まだ若
干の量子ノイズが検出される。

曲線２４はＸ線透視カメラ５を４８０ＷｌｌＩＬＬ／／
−の速度で直線走査した場合で、透過度計識別度は２〜
３％となり、針金の黒い帯状の画像には、はとんど量子
ノイズが認められず、コントラストが非常によくなる。

このように、固体撮像素子１２への入射像を動かすこと
による画質の改善効果は著しいことが実際に確認されて
いる。Ｘ線透視カメラ５を小型化するために固体撮像素
子１２を使用しているが、そのかわりに撮像管を用いた
らどうか。

この場合、装置は大型化するが静止画像の透過度計識別
度は３〜４％と固体撮像素子１２を使用した場合の静止
画像の透過度計識別度５〜６％よりよい。撮像管に量子
ノイズの積分作用があるためであるが、画像を動かして
も残像が大きく透過度計識別度の向上は認められない。

固体撮像素子１２は、残像が少ないため、量子ノイズの
積分作用が効果的に機能し画像を動かすことにより撮像
管による透過度計識別度を上まわる結果が期待されるわ
けである。

第５図は小径管に適用されるＸ線透視検査装置の構成図
である。配管２５に固定される回転駆動用モータ２７に
より歯車を介して回転走査体２８が配管２５のまわりを
回転する。回転走査体２８にはＸ線管球２およびＸ線透
視カメラ５が取付けられている。Ｘ線透視カメラ５は直
線駆動用モータ２９により歯車付ボールスクリューを備
えた直線走査体３０に取付けられて配管２５の長手方向
を直線走査することもできる。溶接部２６の全周を検査
する方法を次に示す。まず、Ｘ線管球２をψ方向に調整
して溶接部２６の二重壁撮影法が可能なようにセットす
る。走査設定器３１を用いて、走査変換メモリ３２を介
し直線走査制御器３４に入力し直線駆動用モータを動か
してＸ線透視カメラ５をＸ方向に位置決めする。Ｘ線管
球２にＸ線を発生させ、溶接部２６の二重壁撮影位置を
Ｘ線透視カメラ５によシ確認する。確認が終ったら、Ｘ
方向にＸ線透視カメラ５ｋＸ方向に定速度で走査する。

直線走査による検査をモニターテレビ１４で実施した後
、走査設定器３１をセットし、走査変換メモリ３２を介
して回転走査制御器３３に入力し直線駆動用モータ２９
を作動して回転走査体２８をθ方向に回転して位置決め
する。回転による位置決めが終ったら、前と同様にＸ線
透視（９）カメラ５をＸ方向に直線走査し、溶接部２６を検査する
。このように、Ｘ線透視カメラ５を直線→回転のサイク
ルで走査するパターンをとりあげたが、逆に、回転→直
線のサイクルで走査するパターンもある。これらのパタ
ーンは、配管２５のサイズや溶接部２６の大きさなどに
応じて選定される。いずれにしても、固体撮像素子１２
への入射像は、１２０ｍ／−以上に動かす必要がある。

第６図は配管２５のサイズ（スケジュール８０の場合）
に応じ、溶接部２６の透過度計識別度を測定した結果を
示す。曲線３５は固体撮像素子１２への入射像を１２０
■／ｍの速度で動かした場合である。

透過度計識別度は３％前後と比較的よい結果がえられた
が、Ｘ線透過写真法の２％以下より劣り、さらに画質の
改善を図る必要がある。そこで、固体撮像素子１２の動
画像は量子ノイズが少なく、画像積分処理装置１３の効
果であることに着目する。すなわち、固体撮像素子１２
における動画像をビデオテープレコーダ１５で記録し、
静止画像に編成した後画像積分処理装置１３にかけて画
質（１０）をさらに改善する方法である。この方法による透過度計
識別度を曲線３６に示す。いずれも２％以下となり、Ｘ
線透過写真法と同等以上の識別度を確保することが可能
となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来適用されたことのない狭隘部にお
ける小径管溶接部のＸ線透視検査が可能となり、欠陥の
識別度も従来のＸ線透過写真法と同等以上の結果が得ら
れ、原子力発電プラントの信頼性は著しく向上する。ま
た、Ｘ線透過写真法と比較すると、写真フィルムの不要
なリアルタイムの検査なので検査工数は１／１０以下と
なり、効率も著しく向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、Ｘ線透視カメラの構成図、第２図は固体撮像
素子の画像入力の過渡特性、第３図は量子ノイズの平均
化特性、第４図は固体撮像素子の動画像における透過度
計識別度、第５図は小径管に適用されるＸ線透視検査装
置、第６図は画像処理による透過度計識別度の改善を示
す。（１１）１・・・Ｘ線発生器、２・・・Ｘ線管球、３・・・透過
Ｘ線、４・・・被検体、５・・・Ｘ線透視カメラ、６・
・・螢光板、７・・・可視光、８・・・ミラー、９・・
・フィルター、１０・・・リレーレンズ、１１・・・光
イメージインテンシファイア、１２・・・固体撮像素子
、１３・・・画像積分処理装置、１４・・・モニターテ
レビ、１５・・・ビデオテープレコーダ、１６・・・固
体撮像素子の画素、１７・・・透視画像入力、１８・・
・動画像入力、１９・・・固体撮像素子の入力映像の過
渡特性、２０・・・量子ノイズ、２１・・・量子ノイズ
の平均化特性、２２・・・静゛止画像の透過度計識別度
、２３・・・動画像の透過度計識別度、２４・・・動画
像の透過度計識別度、２５・・・配管、２６・・・溶接
部、２７・・・回転駆動用モータ、２８・・・回転走査
体、２９・・・直線駆動用モータ、３０・・・直線走査
体、３１・・・走査設定器、３２・・・走査変換メモリ
、３３・・・回転走査制御器、３４・・・直線走査制御
器、３５・・・動画像の透過度計識別度、（１２）８１図第３図第４図赦々（ダリ

Claims

【特許請求の範囲】１、固体撮像素子を用いたＸ線透視検査装置において、
前記固体撮像素子への入射像を定速度で走査する機構を
内蔵するＸ線透視カメラを備えていることを特徴とする
Ｘ線透視検査装置。２、固体撮像素子を用いたＸ線透視検査装置において、
前記固体撮像素子を内蔵するＸ線透視カメラおよびＸ線
管球が被検体上を定速度で回転あるいた直線走査する手
段を備えていることを特徴とするＸ線透視検査装置。３、固体撮像素子を用いたＸ線透視検査装置において、
前記固体撮像素子に映された動画像をビデオテープレコ
ーダに記録した後、静止画像に編成し画像積分処理する
機能を備えたＸ線透視検査装置。