KR102267658B1 - 검사 장치, 검사 방법 및 검사 대상물의 제조 방법 - Google Patents

검사 장치, 검사 방법 및 검사 대상물의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

검사 장치는, 검사 대상물에 에너지선을 조사하는 선원과, 검사 대상물을 통과한 에너지선을 검출하는 검출부와, 검사 대상물 및 상기 선원 중 적어도 한쪽을 다른 쪽에 대해서 상대적으로 변위시켜, 검사 대상물과 선원의 상대 위치를 설정하는 변위 기구와, 검출부에 의해 검출된 에너지선의 검출량 분포에 기초해서, 검사 대상물의 내부 화상을 생성하는 내부 화상 생성부와, 검출부에서 검출된 에너지선의 검출량 분포에 기초하여, 변위 기구를 제어하는 제어부를 갖는다.

Description

검사 장치, 검사 방법 및 검사 대상물의 제조 방법
본 발명은, 검사 장치, 검사 방법 및 검사 대상물의 제조 방법에 관한 것이다.
X선을 이용해서 검사 대상으로 조사하고, 그 검사 대상을 통과한 X선을 검출하는 검사 장치가 알려져 있다(예를 들어 특허문헌 1). 검사 정밀도의 저하를 억제할 수 있는 검사 장치가 요망되고 있다.
미국 특허출원 공개 제2013/0083896호 명세서
제 1 태양에 의한 검사 장치는, 검사 대상물에 에너지선을 조사하는 선원과, 상기 검사 대상물을 통과한 에너지선을 검출하는 검출부와, 상기 검사 대상물 및 상기 선원 중 적어도 한쪽을 다른 쪽에 대해서 상대적으로 변위시켜, 상기 검사 대상물과 상기 선원의 상대 위치를 설정하는 변위 기구와, 상기 검출부에 의해 검출된 상기 에너지선의 검출량 분포에 기초해서, 상기 검사 대상물의 내부 화상을 생성하는 내부 화상 생성부와, 상기 검출부에서 검출된 상기 에너지선의 검출량 분포에 기초하여, 상기 변위 기구를 제어하는 제어부를 갖는다.
제 2 태양에 의한 검사 방법은, 선원으로부터 검사 대상물에 에너지선을 조사하는 것과, 상기 검사 대상물을 통과한 에너지선을 검출부에 의해 검출하는 것과, 상기 검출부에 의해 검출된 상기 에너지선의 검출량 분포에 기초하는 상기 검사 대상물의 내부 화상을 생성하는 것과, 변위 기구에 의해, 상기 검출부에 의해 검출된 상기 에너지선의 검출량 분포에 기초하여, 상기 검사 대상물 및 상기 선원 중 적어도 한쪽을 다른 쪽에 대해서 상대적으로 변위시켜, 상기 검사 대상물과 상기 선원을 설정하는 것으로 이루어진다.
제 3 태양에 의한 검사 방법은, 선원으로부터 검사 대상물에 에너지선을 조사하는 것과, 상기 검사 대상물을 통과한 에너지선을 검출부에 의해 검출하는 것과, 변위 기구에 의해, 상기 검사 대상물 및 상기 선원 중 적어도 한쪽을 다른 쪽에 대해서 상대적으로 변위시켜, 상기 검사 대상물과 상기 선원의 상대 위치를 설정하는 것과, 상기 검출부에 의해 검출된 상기 에너지선의 검출량 분포에 기초해서, 상기 검사 대상물의 내부 화상을 생성하는 것과, 상기 검출부에서 검출된 상기 에너지선의 검출량 분포에 기초하여, 상기 변위 기구를 제어하는 것을 갖는다.
제 4 태양에 의한 검사 대상의 제조 방법은, 제 1 태양의 검사 장치를 이용해서 내부 화상을 취득하여, 상기 내부 화상과 참조 화상을 비교한다.
도 1은, 제 1 실시형태의 X선 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2는, 피측정물의 구조를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 3은, 제 1 실시형태에 있어서의 X선 발생부와 피측정물과 검출기의 위치 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는, X선 발생부와 피측정물을 소정의 위치 관계가 되도록 변경하기 위한 사고 방식을 설명하는 도면이다.
도 5는, X선 발생부와 피측정물을 소정의 위치 관계가 되도록 변경하기 위한 사고 방식을 설명하는 도면이다.
도 6은, 제 1 실시형태의 X선 장치의 동작을 설명하기 위한 플로 차트이다.
도 7은, 변형예 1에 있어서의 피측정물과 X선 발생부의 위치 관계를 모식적으로 예시하는 도면이다.
도 8은, 변형예 2에 있어서의 X선 발생부와 피측정물과 검출기의 위치 관계를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 9는, 제 2 실시형태에 있어서의 제조 시스템의 주요부 구성을 모식적으로 나타내는 블럭도이다.
도 10은, 제 2 실시형태에 있어서의 제조 시스템의 동작을 설명하는 플로 차트이다.
-제 1 실시형태-
도면을 참조하면서, 제 1 실시형태에 의한 검사 장치로서의 X선 장치에 대해서 설명한다. X선 장치는, 피측정물에 X선을 조사하고, 피측정물을 투과한 투과 X선을 검출하는 것에 의해, 피측정물의 내부 정보(예를 들어 내부 구조) 등을 비파괴로 취득한다. 피측정물이, 예를 들어 기계 부품이나 전자 부품 등의 산업용 부품이 대상인 경우에는, X선 장치는 산업용 부품을 검사하는 산업용 X선 CT 검사 장치라고 불린다.
도 1은 본 실시형태에 의한 X선 장치(100)의 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 한편, 설명의 편의상, X축, Y축, Z축으로 이루어지는 좌표계를 도시한 대로 설정한다.
X선 장치(100)는, 케이스(1), X 선원(2), 탑재부(3), 검출기(4), 제어 장치(5) 및 프레임(6)을 구비하고 있다. 케이스(1)는, 공장 등의 바닥면에 XZ 평면과 실질적으로 평행(수평)이 되도록 배치되고, 내부에 X 선원(2)과, 탑재부(3)와, 검출기(4)와, 프레임(6)이 수용된다. 케이스(1)는, X선이 케이스(1)의 외부에 누설되지 않도록 하기 위해, 재료로서 납을 포함한다.
X 선원(2)은, 제어 장치(5)에 의한 제어에 따라, 도 1에 나타내는 출사점(P)을 정점으로 해서 Z축 ＋방향을 향하여 원추 형상으로 확산되는 확산 에너지선인 X선(이른바 콘 빔(cone beam))을 방사한다. 이 출사점(P)은 후술하는 X 선원(2) 내를 전반(傳搬)하는 전자선의 초점 위치와 일치한다. 한편, 이하의 설명에 있어서는, X선의 광축(Za)은, X 선원(2)의 전자선의 초점 위치인 출사점(P)으로부터 검출기(4)의 입사면에 직교해서 연장되는 축인 것으로 한다. 또한, X 선원(2)은 원추 형상의 X선을 방사하는 것 대신에, 부채꼴 형상의 X선(이른바 팬 빔(fan beam))이나 선 형상의 X선(이른바 펜슬 빔(pencil beam))을 방사하는 것이어도 된다. X 선원(2)은, 예를 들어 약 50eV의 울트라소프트 X선, 약 0.1∼2keV의 소프트 X선, 약 2∼20keV의 X선 및 약 20∼100keV의 하드 X선 중 적어도 1종의 X선을 출사한다.
탑재부(3)는, 피측정물(500)이 고정(탑재)되는 탑재대(31)와, 회전 구동부(32), X축 이동부(33), Y축 이동부(34) 및 Z축 이동부(35)로 이루어지는 매니퓰레이터부(36)를 구비하고 X 선원(2)보다도 Z축 ＋측에 마련되어 있다. 탑재대(31)는, 회전 구동부(32)에 의해 회전축(Zr)을 중심으로 해서 회전 가능하게 마련된다. 회전 구동부(32)는, X축 이동부(33), Y축 이동부(34) 및 Z축 이동부(35)의 이동에 수반해서 이동한다. 회전 구동부(32)는, 예를 들어 전동 모터 등에 의해서 구성되고, 후술하는 제어 장치(5)에 의해 제어되어서 구동한 전동 모터가 발생하는 회전력에 의해서, Z축으로 평행한 회전축(Zr)을 중심으로 해서 탑재대(31)를 회전시킨다. 또한, 탑재대(31)는, 후술하는 처킹(chucking) 기구에 의해 피측정물(500)을 유지할 수 있다. X축 이동부(33), Y축 이동부(34) 및 Z축 이동부(35)는, 제어 장치(5)에 의해 제어되어서, X 선원(2)으로부터 사출된 X선의 조사 범위 내의 적당한 위치에 피측정물(500)이 위치하도록, 탑재대(31)를 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향으로 각각 이동시킨다. 나아가, Z축 이동부(35)는, 제어 장치(5)에 의해 제어되어서, X 선원(2)부터 피측정물(500)까지의 거리가 원하는 크기로 검출기(4)에 투영되도록 탑재대(31)를 Z축 방향으로 이동시킨다.
도 1에 나타내는 검출기(4)는, 탑재대(31)보다도 Z축 ＋측에 마련된다. 즉, 탑재대(31)는, Z축 방향에 있어서, X 선원(2)과 검출기(4) 사이에 마련된다. 검출기(4)는, XY 평면에 평행한 입사면(41)을 갖고, X 선원(2)으로부터 방사되고, 탑재대(31) 상에 탑재된 피측정물(500)을 투과한 투과 X선을 포함하는 X선이 입사면(41)에 입사된다. 검출기(4)는, 공지의 신틸레이션 물질을 포함하는 신틸레이터부와, 신틸레이터부에 의해 방출된 광을 수광하는 수광부 등에 의해서 구성되고, 신틸레이터부의 입사면(41)에 입사된 X선을 광 에너지로 변환하고, 그 광 에너지를 상기의 수광부에서 전기 에너지로 변환하여, 전기 신호로서 제어 장치(5)에 출력한다. 한편, 검출기(4)는, 입사되는 X선을 광 에너지로 변환하지 않고, 전기 신호로 직접 변환해서 출력해도 된다. 또한, 검출기(4)는, 신틸레이터부와 수광부가 각각 복수의 화소로서 분할된 구조를 갖고 있고, 그들 화소는 2차원적으로 배열되어 있다. 이에 의해, X 선원(2)으로부터 방사되고, 피측정물(500)을 통과한 X선의 검출량 분포를 일괄로 취득할 수 있다. 그리고, 이 검출량 분포를 토대로 피검사물(500)의 내부 화상을 생성할 수 있다.
프레임(6)은, X 선원(2)과 탑재부(3)의 매니퓰레이터부(36)와 검출기(4)를 지지한다. 이 프레임(6)은, 충분한 강성을 갖고 구성된다. 따라서, 피측정물(500)의 투영상을 취득 중에, X 선원(2), 매니퓰레이터부(36) 및 검출기(4)의 상대 위치가 변화되지 않고 지지하는 것이 가능해진다. 또한, 프레임(6)은 제진(除振) 기구(61)에 의해 지지되어 있어, 외부에서 발생한 진동이 프레임(6)에 그대로 전달되는 것을 막는다.
제어 장치(5)는, 마이크로 프로세서나 그 주변 회로 등을 갖고 있고, 미도시의 기억 매체(예를 들어 플래시 메모리 등)에 미리 기억되어 있는 제어 프로그램을 읽어들여 실행하는 것에 의해, X선 장치(100)의 각 부를 제어한다. 제어 장치(5)는, X 선원(2)의 동작을 제어하는 X선 제어부(51), 매니퓰레이터부(36)의 구동 동작을 제어하는 매니퓰레이터 제어부(52), 검출기(4)로부터 출력된 전기 신호에 기초해서 피측정물(500)의 내부 정보를 갖는 내부 화상인 X선 투영 화상 데이터를 생성하는 화상 생성부(53)와, 매니퓰레이터부(36)를 제어하면서, 각각 투영 방향이 상이한 피측정물(500)의 투영 화상 데이터에 기초해서 공지의 화상 재구성 처리를 실시해서 피측정물(500)의 재구성 화상을 생성하는 화상 재구성부(54)를 기능으로서 구비한다. 화상 재구성 처리에 의해, 피측정물(500)의 내부 구조(단면 구조)인 3차원 데이터나 단층 화상 데이터가 생성된다. 이 경우, 화상 재구성 처리로서는, 역투영법, 필터 보정 역투영법, 축차 근사법 등이 있다.
도 2는, 본 실시형태의 X선 장치(100)에 의해 이물 등의 유무 등을 검사하는 검사 대상물로서의 피측정물(500)의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다. 피측정물(500)은, 예를 들어 필름 형상이나 섬유 형상의 것으로, 셀룰로스, 플라스틱 필름 등이 있다. 피측정물(500)은, 권취 틀(501)과 권취 대상(502)으로 이루어진다. 권취 틀(501)은, 예를 들어 원주 형상이나 원통 형상으로 형성되고, 원주나 원통의 측면에 권취 대상(502)이 권취된다. 본 실시형태에서는, 예를 들어 시트 형상으로 형성된 권취 대상(502)이 권취 틀(501)에 권회된 경우를 예로 들어 설명을 행한다. 권취 틀(501)과 권취 대상(502)은, 서로 재료가 상이하다. 이 때문에, 권취 틀(501)과 권취 대상(502)에서는, 각각의 X선 흡수 계수가 상이하다. 일반적으로, 권취 틀(501)은 권취 대상(502)보다도 강성이 높은 재료로 구성되어 있다. 그 때문에, 권취 틀(501)의 X선 흡수 계수가 권취 대상(502)보다도 높다. 따라서, 권취 대상(502)의 X선 투과율은 권취 틀(501)의 X선 투과율보다도 높다.
한편, 피측정물(500)은, 권취 틀(501)에 권취 대상(502)이 권회된 구조인 것으로 한정되지 않는다. 피측정물(500)은, 제 1 부재와, 제 1 부재와는 X선 흡수 계수가 상이한 제 2 부재를 갖고, 제 1 부재와 제 2 부재가 경계면을 갖고 접하는 구조를 갖는다. 예를 들어, 피측정물(500)은, 제 2 부재보다도 X선 흡수 계수가 높은 제 1 부재가 예를 들어 평판 형상으로 형성되고, 그 평판 형상의 제 1 부재 위에 제 2 부재가 적층된 구성을 가질 수 있다.
피측정물(500)의 제조 시, 예를 들어 권취 대상(502)을 권취 틀(501)에 권취하는 공정 시에, 이물 등이 권취 대상(502)과 권취 틀(501) 사이나, 권회되어서 층 형상이 된 권취 대상(502) 사이에 부착되거나, 권취 대상(502)에 흠집이 나거나 하는 등의 결함이 발생할 가능성이 있다. 본 실시형태의 X선 장치(100)는, 탑재대(31)에 마련된 처킹 기구에 의해 권취 틀(501)을 유지한 뒤에, 이 권취 틀(501)과 권취 대상(502)의 경계면(503), 즉 권취 틀(501)을 형성하는 원주나 원통의 측면이나, 권취 대상(502) 사이에 있어서의 이물 등이나, 권취 대상(502)에 생긴 흠집 등의 결함의 유무를 검사한다. X선 장치(100)는, 피측정물(500)의 검사를 행할 때에, 검출기(4)에 입사된 X선의 강도 분포에 따라 검출기(4)로부터 출력된 전기 신호에 기초해서, 피측정물(500)과 X 선원(2) 사이의 상대 위치를 설정한다. 이하, 상세하게 설명한다.
우선, 도 3을 참조하면서, 본 실시형태에 있어서의, 피측정물(500)과 X 선원(2)과 검출기(4) 사이의 위치 관계와, 권취 틀(501)의 경계면(503)과 그 근방을 전반하는 X선의 관계에 대해서 설명한다.
도 3(a)은, X 선원(2)으로부터의 X선의 광축(Za)이 권취 틀(501)의 영역을 지나는 경우를 모식적으로 예시한다. 이 경우, X 선원(2)으로부터 전반하는 X선 중, 에너지선(L11)은, 권취 틀(501)과 권취 대상(502)의 경계면(503)의 Z 방향 -측의 단부의 영역(503f)을 지나, 권취 대상(502)을 투과해서 검출기(4)의 위치(Y11)에 입사된다. 또한, 에너지선(L12)은, 권취 틀(501)을 투과하고, 경계면(503)의 Z 방향 ＋측 단부의 영역(503r)을 지나 검출기(4)의 위치(Y12)에 입사된다.
에너지선(L11)에서 Y 방향 -측을 통과하는 에너지선은, 권취 대상(502)만을 투과하고, 에너지선(L12)에서 Y 방향 ＋측이고 광축(Za) 사이를 통과하는 에너지선은, 권취 틀(501)만을 투과한다. 여기에서, 에너지선(L11)에서 Y 방향 -측을 통과하는 에너지선이 입사되는 검출기(4)의 영역으로부터 출력되는 전기 신호의 값(S1)과, 에너지선(L12)에서 Y 방향 ＋측을 통과하는 에너지선이 입사되는 검출기(4)의 영역으로부터 출력되는 전기 신호의 값(S3)을 비교한다. 전술한 바와 같이, 권취 틀(501)의 X선 흡수 계수는 권취 대상(502)의 X선 흡수 계수보다도 높다. 따라서, S1은 S3보다도 큰 값이 된다.
에너지선(L11)과 에너지선(L12) 사이의 에너지선에 대해서는, 에너지선(L11)으로부터 에너지선(L12)을 향해 가까워짐에 따라, 권취 틀(501)을 투과하는 거리가 증가한다. 이에 수반하여, X선 투과율은 저하되므로, 검출기(4)로부터 출력되는 전기 신호는, 위치(Y11)에 있어서의 S1로부터 위치(Y12)에 있어서의 S3을 향하여 저하된다. 즉, S2로 나타낸 바와 같이 변화된다. 이 상태를 도 3(b)에 나타낸다.
그러나, 경계면(503) 또는 그 근방에 이물(Pa)이 존재하는 경우, 이물(Pa)에 의한 X선 투과율의 변화가, 권취 틀(501)을 투과하는 거리의 변화에 의한 투과율의 변화와 겹치기 때문에, 이물(Pa)을 검출하는 것이 곤란해질 우려가 있다.
도 3(c)은, X 선원(2)으로부터의 X선의 광축(Za)이 권취 틀(501)을 지나지 않고 그의 Y 방향 ＋측을 지나는 경우를 모식적으로 예시한다. 이 경우, X 선원(2)으로부터 전반하는 X선 중, 에너지선(L21)은, 권취 대상(502)을 투과하고, 권취 틀(501)과 권취 대상(502)의 경계면(503)의 Z 방향 ＋측의 단부의 영역(503r)을 지난 후, 검출기(4)의 위치(Y21)에 입사된다. 또한, 에너지선(L22)은, 권취 틀(501)과 권취 대상(502)의 경계면(503)의 Z 방향 -측의 단부의 영역(503f)을 지나, 권취 틀(501)을 투과해서 검출기(4)의 위치(Y22)에 입사된다.
에너지선(L21)에서 Y 방향 -측을 통과하는 에너지선은, 권취 대상(502)만을 투과하고, 에너지선(L22)에서 Y 방향 ＋측을 통과하는 에너지선은, 권취 틀(501)만을 투과한다. 이 때문에, 도 3(a)에 대한 설명과 마찬가지의 이유에 의해, 에너지선(L21)에서 Y 방향 -측을 통과하는 에너지선이 입사되는 검출기(4)의 영역으로부터 출력되는 전기 신호의 값(S1)은, 에너지선(L22)에서 Y 방향 ＋측을 통과하는 에너지선이 입사되는 검출기(4)의 영역으로부터 출력되는 전기 신호의 값(S3)보다 크다. 또한, 에너지선(L21)과 에너지선(L22) 사이의 에너지선에 대해서는, 에너지선(L21)으로부터 에너지선(L22)을 향해 가까워짐에 따라, 권취 틀(501)을 투과하는 거리가 증가한다. 이에 수반하여, X선 투과율은 저하되므로, 검출기(4)로부터 출력되는 전기 신호는, 위치(Y11)에 있어서의 S1로부터 위치(Y12)에 있어서의 S3을 향하여 저하된다. 즉, S2와 같이 변화된다. 이 상태를 도 3(d)에 나타낸다. 이 경우에도, 경계면(503) 또는 그 근방에 이물(Pa)이 존재하는 경우, 이물(Pa)에 의한 X선 투과율의 변화가, 권취 틀(501)을 투과하는 거리의 변화에 의한 X선 투과율의 변화와 겹치기 때문에, 이물(Pa)을 검출하는 것이 곤란해질 우려가 있다.
도 3(e)은, X 선원(2)으로부터의 X선의 광축(Za)이 권취 틀(501)과 권취 대상(502)의 경계면(503)을 따라 전반하는 경우를 모식적으로 예시한다. 이 경우, X 선원(2)으로부터의 X선 중, 광축(Za)을 통과하는 에너지선(L3)은, 권취 틀(501)과 권취 대상(502)의 경계면(503)을 따라 투과한다. 에너지선(L3)에서 Y 방향 -측을 통과하는 에너지선은, 권취 대상(502)만을 투과하고, 에너지선(L3)에서 Y 방향 ＋측을 통과하는 에너지선은, 권취 틀(501)만을 투과한다. 즉, 검출기(4)로부터 출력되는 전기 신호의 값은, 에너지선(L3)의 입사 위치를 경계로, Y 방향 -측에서는 권취 대상(502)만을 투과한 에너지선이 입사되고, Y 방향 ＋측에서는 권취 틀(501)만을 투과한 에너지선이 입사된다. 그 때문에, 검출기(4)로부터 출력되는 전기 신호의 값은, S1과 S3 사이에서 급격하게 변화된다. 이 상태를 도 3(f)에 나타낸다. 이 경우에는, 경계면(503) 또는 그 근방에 이물(Pa)이 존재하는 경우로서, 이물에 의한 X선 투과율의 변화가, 권취 틀(501)을 투과하는 거리의 변화에 수반하는 X선 투과율의 변화와 겹치지 않고, 이물(Pa)에 의한 X선 투과율의 변화는, 권취 대상(502)의 투과율에 대해서만 검출되므로, 이물(Pa)을 정확하게 검출할 수 있다.
본 실시형태의 X선 장치(100)는, X 선원(2)과 피측정물(500)이 임의의 위치 관계에 있는 상태에서 X 선원(2)으로부터 피측정물(500)을 향하여 X선을 조사하고, 검출기(4)에 입사된 X선의 검출량 분포에 기초해서, X 선원(2)과 피측정물(500)의 상대 위치를 설정한다. 구체적으로는, X선 장치(100)는, 검출기(4)가 피측정물(500)의 권취 대상(502)을 투과한 X선만을 검출하는 위치 관계가 되도록 변위 기구인 매니퓰레이터(36)를 제어한다. 본 실시형태에 있어서는, X선 장치(100)는, 광축(Za)을 권취 틀(501)과 권취 대상(502)의 경계면(503)을 따른 방향이 되도록, 매니퓰레이터(36)를 제어한다. 즉, 피측정물(500)과 X 선원(2)을 도 3(e)에 나타내는 위치 관계가 되도록 설정한다.
본 실시형태에서는, X선 제어부(51)는, X 선원(2)과 피측정물(500) 사이의 Y 방향의 상대적인 위치 관계가 상이한 상태마다, X 선원(2)으로 하여금 X선을 피측정물(500)에 조사하게 한다. 매니퓰레이터 제어부(52)는, 위치 관계가 상이한 상태마다, X 선원(2)으로부터 조사되어서 X선이 검출기(4)에 입사되었을 때의, 검출기(4)에 있어서의 X선의 입사 위치와 검출량 분포(즉 피측정물(500)의 투영 화상의 휘도값)에 기초해서, 전술한 도 3(e)에 나타내는 위치 관계(이후, 목표 위치 관계라고 부름)를 얻기 위한 처리를 행한다.
이 목표 위치 관계를 얻기 위한 처리를 행하기 위한 사고 방식을 이하에 설명한다.
매니퓰레이터 제어부(52)는, 검출기(4)로부터 출력된 전기 신호에 기초하는 투영 화상의 휘도값의 분포 정보와, X선이 입사된 검출기(4) 상의 Y 방향의 위치에 기초해서, 휘도값이 위치에 따라 변화하는 영역에 있어서의 Y 방향의 거리(ΔY)를 산출한다. 동시에, 검출기(4)에 에너지선이 수직 입사되는 위치부터 Y12까지의 거리를 산출하고, 거리(ΔY)와 Y에 대해서 플로팅한다. 거리(ΔY)를 산출하기 위해서는, 검출된 휘도값과 Y 방향의 위치를 플로팅하는 것에 의해, 도 3(b), (d), (f)에 나타내는 바와 같은 그래프가 작성된다. 플롯의 결과를 3개의 직선으로 근사하는 것에 의해, 예를 들어 도 3(b)에 나타내는 그래프가 작성된 것으로 한다. 이 경우, 3개의 직선(도 3(b)의 부호 S1, S2, S3 참조) 중 2개의 직선의 교점, 즉 도 3(b)의 직선(S1, S2)의 교점 및 직선(S2, S3)의 교점의 위치로부터 거리(ΔY)를 산출할 수 있다. 즉, 직선(S1, S2)의 교점(Y11)과 직선(S2, S3)의 교점(Y12)의 차가, X 선원(2)과 피측정물(500)이 도 3(a)에 나타내는 위치 관계의 경우에 있어서의, 거리(ΔY)(도 3(b)에 나타내는 거리(ΔY1))로서 산출할 수 있다.
다음으로, X 선원(2)과 피측정물(500)의 위치 관계를 변경한 상태에 있어서도 마찬가지로 하여, 거리(ΔY)를 산출한다. X 선원(2)과 피측정물(500)의 위치 관계가 도 3(c)에 나타내는 관계로 변경된 것으로 하면, 거리(ΔY)로서, 도 3(d)에 나타내는 거리(ΔY2)가 산출된다. 산출된 복수의 거리(ΔY)와, 거리(ΔY)를 산출할 때에 사용한 검출기(4) 상의 Y 방향의 위치를 플로팅한다.
도 4(a)에, 복수의 플롯의 일례를 모식적으로 나타낸다. 도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 복수의 플롯은 2개의 직선(S4, S5)에 의해서 근사되고, 거리(ΔY)는 극소값을 갖는다. 도 4(a)에 나타내는 그래프 상에서 거리(ΔY)가 극소값을 갖는 이유에 대해서 설명한다. 도 4(b)는, 도 3(a)의 경우와 마찬가지로, X 선원(2)으로부터의 X선의 광축(Za)이 권취 틀(501)을 지나는 경우에 있어서의, X 선원(2)과 피측정물(500)과 검출기(4)를 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 4(b)에 있어서는, 피측정물(500)의 권취 틀(501)의 Z 방향의 길이(두께)를 Δz로 하고, X 선원(2)부터 피측정물(500)까지의 Z 방향의 거리를 z로 하고, X 선원(2)부터 검출기(4)의 입사면(41)까지의 거리를 FID로 한다. X 선원(2)으로부터의 X선의 광축(Za)에서 권취 틀(501)의 경계면(503) 중, Y 방향 ＋측으로의 거리가 가장 큰 경계면(503)의 Y 방향의 위치를 y로 한다.
이 경우, 권취 틀(501)의 Z축 ＋측의 단부(501r)를 투과한 X선이 입사된 검출기(4) 상의 위치(Y)와, 거리(ΔY)의 관계식은, 삼각형의 상사(相似)에 의해, 이하의 식(1), (2)와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112019106973954-pct00001
이 2개의 식(1), (2)로부터, 이하의 식(3)을 구할 수 있다.
Figure 112019106973954-pct00002
Δz는 피측정물(500)의 권취 틀(501)의 Z 방향의 길이(두께)이고, z는 X 선원(2)부터 피측정물(500)까지의 Z 방향의 거리이므로, 식(3)에 있어서, Δz/z는 상수이다. 따라서, 식(3)에 있어서, 거리(ΔY)와 위치(Y)의 관계는 일차식이 된다.
도 3(b), (d)에 나타낸 바와 같이, 거리(ΔY)는 휘도값의 변화량만으로 산출되므로, 거리(ΔY)는 항상 양의 값으로서 취급된다. 이 때문에, X선의 광축(Za)과, 피측정물(500)의 경계면(503)이 일치하는 위치(y)를 경계로 해서, 일차식으로 표시되는 식(3)의 기울기의 부호가 반전하는, 즉 거리(ΔY)는 극소값을 갖는다. 이 때문에, 도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 복수의 플롯은 2개의 직선(S4, S5)에 의해서 근사된다. 따라서, 도 4(a)에 있어서, 거리(ΔY)가 극소값이 될 때의 위치(y)에 권취 틀(501)의 경계면(503)을 일치시키는 것에 의해, X 선원(2)과 피측정물(500)의 위치 관계는, 도 3(e)에 나타내는 위치 관계가 된다. 즉, 거리(ΔY)가 극소값이 될 때의 위치(y)가 X 선원(2)과 피측정물(500)의 목표 위치 관계이다.
매니퓰레이터 제어부(52)는, 전술한 사고 방식에 따라서, X 선원(2)과 피측정물(500)의 Y 방향의 위치 관계를 상이하게 한 상태로 설정할 때마다, 권취 틀(501)의 경계면(503)과 그 근방을 전반한 X선이 입사되는 검출기(4) 상에 있어서의 위치(Y)와 식(3)에 의해 거리(ΔY)를 산출한다. 즉, 매니퓰레이터 제어부(52)는, 탑재대(31)와 검출기(4) 사이에서 Y 방향의 복수의 상이한 위치 관계마다, 취득된 X선의 검출량 분포에 기초해서 거리(ΔY)를 산출하고 Y축 이동부(34)를 제어한다. 이때, 매니퓰레이터 제어부(52)는, 화상 생성부(53)에 의해서 생성된 내부 화상인 투영 화상을 이용해서, 휘도값에 기초해서 검출기(4)에서의 위치(Y)를 검출한다. 한편, 매니퓰레이터 제어부(52)는, 화상 재구성부(54)에 의해 생성된 3차원 데이터(단층 화상 데이터)를 내부 화상으로서 이용해서, 검출기(4)에서의 위치(Y)를 검출해도 된다. 매니퓰레이터 제어부(52)는, 산출한 복수의 거리(ΔY)를 이용해서 도 4(a)에 나타내는 근사 직선에 기초해서, 목표 위치 관계(y)를 산출한다. 매니퓰레이터 제어부(52)는, 이 위치(y)가 되기 위한 탑재대(31)의 이동량을 산출한다. 이 경우, 상기의 식(1), (2)를 이용해서, 이하의 식(4)에 의해, 목표 위치 관계(y)를 이동량(y)으로서 산출한다.
Figure 112019106973954-pct00003
매니퓰레이터 제어부(52)는, 상기의 이동량(y)에 의한 이동을 지시하는 신호를 Y축 이동부(34)에 출력해서, 탑재대(31)를 Y 방향으로, 이동량(y)으로 이동시킨다.
한편, 전술의 설명에서는, X 선원(2)과 피측정물(500)의 Y 방향의 위치 관계를 상이하게 한 상태로 설정할 때마다 취득한 복수의 검출기(4) 상에서의 위치(Y)를 이용해서 목표 위치 관계(y)를 산출하는 것으로 했다. 복수의 위치(Y)로서, 2개의 상이한 위치(Y)에 의해 목표 위치 관계(y)를 산출하는 것이 가능하다. 이 경우도, 2개의 상이한 위치(Y)와 거리(ΔY)를 플로팅한 근사선을 작성하는 것에 의해 거리(ΔY)가 극소값이 될 때의 목표 위치 관계(y)가 산출된다.
도 5(a)에, 도 3(a)에 나타내는 상태에서 취득된 검출기(4)에서의 위치(Y)와, 도 3(c)에 나타내는 상태에서 취득된 검출기(4)에서의 위치(Y)를 이용하는 경우에 작성되는 근사선의 예를 모식적으로 나타낸다. 이 경우, 도 5(a)에 나타내는 바와 같이 플로팅된 2점 Q1(Y1, ΔY1), Q2(Y2, ΔY2) 사이에는, 거리(ΔY)의 극소값이 존재한다. 이 경우, 2점 Q1, Q2의 한쪽 거리(ΔY)의 부호를 음으로 함으로써 ΔY=0의 축에 대해서 대칭이 되는 위치로 이동시킨다. 도 5(a)에 있어서는, 예를 들어 점 Q2(Y2, ΔY2)를 점 Q2'(Y2, -ΔY2)로 이동시킨 경우를 나타낸다. 점 Q1과 점 Q2'를 잇는 근사선(S6)에 있어서, 점 Q3(Y3, 0)에 있어서의 Y3의 값이, 거리(ΔY)가 극소값이 되는 목표 위치 관계(y)가 된다.
도 5(b)에, 도 3(a)에 나타내는 상태에 있어서 상이한 2개의 검출기(4)에서의 위치(Y)가 취득된 경우에 작성되는 근사선의 예를 모식적으로 나타낸다. 한편, 도 3(c)에 나타내는 상태에 있어서 상이한 2개의 위치(Y)가 취득된 경우에 작성되는 근사선의 경우여도 이하의 설명을 적용할 수 있다. 도 5(b)에 나타내는 바와 같이 플로팅된 2점 Q4(Y4, ΔY4), Q5(Y5, ΔY5) 사이에는 극소값이 존재하지 않는다. 이 경우, 점 Q4와 점 Q5를 잇는 근사선(S7)이 ΔY=0이 될 때의 점 Q6(Y6, 0)에 있어서의 Y6의 값이, 거리(ΔY)가 극소값이 되는 목표 위치 관계(y)가 된다.
또한, 이상의 설명에서는, X 선원(2)과 피측정물(500)의 Y 방향의 위치 관계를 상이하게 한 복수 상태에서 취득된 검출기(4)에서의 복수의 위치(Y)에 기초해서, 거리(ΔY)가 극소값이 되는 목표 위치 관계(y)를 산출하는 경우를 예로 들었지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, X 선원(2)과 피측정물(500)까지의 Z 방향의 거리(z) 및 권취 틀의 두께(Δz)가 기존의 경우에는, X 선원(2)과 피측정물(500)의 Y 방향의 위치 관계를 상이하게 하지 않고 취득된 1개의 검출기(4)에서의 위치(Y)에 기초해서, 거리(ΔY)의 극소값이 되는 목표 위치 관계(y)를 산출해도 된다. 이 경우, 매니퓰레이터 제어부(52)는, 전술한 식(3)의 기울기(Δz/z)를 산출하고, 취득된 거리(ΔY)와, 위치(Y)를 통과하는 기울기(Δz/z)의 근사 직선을 작성한다. 이 근사 직선에 있어서 거리(ΔY)가 0이 될 때의 위치(Y)의 값을, 거리(ΔY)가 극소값이 되는 목표 위치 관계(y)로서 산출한다.
다음으로, 도 6에 나타내는 플로 차트를 참조하면서, X선 장치(100)에 의한 X 선원(2)과 피측정물(500)의 Y 방향의 위치 관계를 설정하기 위한 동작을 설명한다. 도 6의 플로 차트에 나타내는 각 처리는, 제어 장치(5)에서 프로그램을 실행해서 행해진다. 이 프로그램은, 메모리(미도시)에 저장되어 있고, 제어 장치(5)에 의해 기동되어 실행된다.
스텝(S1)에서는, X선 제어부(51)는, 탑재대(31)의 처킹 기구에 의해 유지된 피측정물(500)을 향하여 X선을 조사해서 스텝(S2)으로 진행된다. 한편, 탑재대(31)의 처킹 기구로서는, 권취 틀(501)이 중공의 환상의 구조체이면, 중공 영역에 삽입 가능한 3개 갈고리 처킹 기구(311)가 바람직하다. 이 3개 갈고리 처킹 기구(311)가 권취 틀(501)의 중공 영역에 삽입되면, 3개 갈고리 처킹 기구(311)가 외측에 열리고, 중공 영역의 내주면을 외측에 가압하도록 해서, 권취 틀(501)을 탑재대(31)에 의해 유지하도록 해도 된다. 한편, 피측정물(500)의 처킹 방법은 이 예로 한정되는 것은 아니다. 또한, 탑재대(31)에 탑재된 피측정물(500)은, X 선원(2)과의 사이의 X축, Y축, Z축의 위치 관계는, 임의의 위치로 설정되어 있다. 이 경우, X 선원(2)과 피측정물(500) 사이의 X축 및 Z축(즉 배율 방향)의 위치 관계에 대해서는 유저의 원하는 위치로 설정해서, X 선원(2)은 X선을 조사해도 된다.
스텝(S2)에서는, 화상 생성부(53)는 검출기(4)로부터 출력된 전기 신호에 기초해서 내부 화상을 생성해서 스텝(S3)으로 진행된다. 스텝(S3)에서는, 매니퓰레이터 제어부(52)는, 생성된 내부 화상의 휘도값 분포 정보와 위치(Y)의 관계에 기초해서 휘도값이 변화하는 영역의 검출기(4) 상에서의 거리(ΔY)를 산출해서 스텝(S4)으로 진행된다. 스텝(S4)에서는, 소정의 개수의 위치(Y)와 거리(ΔY)를 취득할 수 있었는지 여부를 판정한다. 소정의 개수의 위치(Y)와 거리(ΔY)가 취득된 경우에는, 스텝(S4)이 긍정 판정되어서 스텝(S5)으로 진행되고, 소정의 개수의 위치(Y)와 거리(ΔY)가 취득되어 있지 않은 경우에는, 스텝(S4)이 부정 판정되어서 스텝(S6)으로 진행된다. 스텝(S6)에서는, 매니퓰레이터 제어부(52)는, Y축 이동부(34)를 제어해서, 탑재대(31)를 Y 방향을 따라 소정의 이동량만 이동시킨다.
스텝(S5)에서는, 매니퓰레이터 제어부(52)는, 취득한 복수의 위치(Y)와 거리(ΔY)를 이용해서 탑재대(31)의 목표 위치 관계(y)를 산출해서 스텝(S7)으로 진행된다. 한편, 매니퓰레이터 제어부(52)가 1개인 위치(Y)와 거리(ΔY)에 기초해서, 목표 위치 관계(y)를 산출하는 경우에는, 스텝(S4)의 처리를 행하지 않아도 된다. 스텝(S7)에 있어서는, 매니퓰레이터 제어부(52)는, 산출한 목표 위치 관계(y)에 기초해서 탑재대(31)의 Y 방향으로의 이동량을 산출하고, Y축 이동부(34)를 제어해서 탑재대(31)를 Y 방향을 따라 이동시켜서 처리를 종료한다.
전술한 처리를 행해서 X 선원(2)과 피측정물(500)의 Y 방향의 위치 관계가 설정되면, X선 장치(100)는, 피측정물(500)의 계측 처리를 행한다. 본 실시형태에 있어서는, 제어 장치(5)는 Z축 이동부(35)를 제어해서, 탑재대(31)를 X 선원(2) 및 검출기(4)에 대해서 상대 이동시켜서, 원하는 배율로 피측정물(500)을 위치시킨다. 그리고, 매니퓰레이터 제어부(52)는, 회전 구동부(32)를 제어해서, 피측정물(500)을 지지한 탑재대(31)를 회전 중심축(Zr)을 중심으로 해서 회전시킨다. 탑재대(31)를 회전시키면서, X선 제어부(51)는 X 선원(2)을 제어해서, 피측정물(500)에 X선을 조사시킨다.
검출기(4)는, 탑재대(31)가 소정의 회전 각도마다 피측정물(500)을 투과한 투과 X선을 검출하고, 전기 신호로서 제어 장치(5)에 출력한다. 제어 장치(5)의 화상 생성부(53)는, 탑재대(31)의 각 회전 각도마다 취득된 전기 신호에 기초해서, 각각의 투영 방향마다의 피측정물(500)의 전체의 투영 화상 데이터를 생성한다. 즉, 화상 생성부(53)는, 피측정물(500)의 전체의 투영 화상 데이터를 생성한다.
전술한 바와 같이 X 선원(2)과 피측정물(500)이 목표 위치 관계가 되도록 설정되어서 계측이 행해지고 있다. 이 때문에, 생성된 내부 화상인 투영 화상은, 피측정물(500)의 권취 대상(502)과 권취 틀(501)의 경계면(503)과, 층 형상의 권취 대상(502) 사이와, 권취 대상(502) 그 자체의 내부 중 적어도 어느 하나의 화상이 포함된다. 이 결과, 권취 대상(502)에 있어서의 이물·결함 검출을 행할 때에는, 검사 시에 있어서의 X 선원(2)의 X선 방출량에 따라, 정해진 휘도값을 토대로 임계값이나 동일한 X선 방출량 시의 참조 화상을 설정하여, 그 임계값 또는 참조 화상과 생성된 내부 화상을 비교하는 것만으로, 권취 틀(501)과 권취 대상(502)의 경계면(503)이나, 권취 대상(502) 사이에 있어서의 이물 등이나, 권취 대상(502)에 생긴 흠집 등의 결함의 유무를 검사하는 것도 가능하게 된다.
이상에서 설명한 제 1 실시형태에 의하면, 이하의 작용 효과가 얻어진다.
(1) 매니퓰레이터 제어부(52)는, 검출기(4)에서 검출된 X선의 검출량 분포에 기초해서, Y축 이동부(34)를 제어한다. 이에 의해, 예를 들면, 검사 대상물(500) 중 흡수 계수가 상이한 부재의 경계 부근에 있어서의 이물의 유무 등을 검사하는 경우에, 피측정물(500)과 X 선원(2)을 검사에 적합한 상대 위치로 설정해서, 검사 불량을 억제할 수 있다.
(2) 매니퓰레이터 제어부(52)는, 검출기(4)가 피측정물(500)의 권취 대상(502)만을 검출하는 위치 관계가 되도록, Y축 이동부(34)를 제어한다. 구체적으로는, 매니퓰레이터 제어부(52)는, X 선원(2)과 피측정물(500)의 위치 관계가, 권취 틀(501)과 권취 대상(502)의 경계면(503)을 따라, X 선원(2)으로부터의 X선의 일부의 에너지선이 전반하는 위치 관계가 되도록 Y축 이동부(34)를 제어한다. 이에 의해, 생성되는 내부 화상이 X선의 흡수 계수가 큰 권취 틀(501)로부터의 영향을 받은 휘도값이 낮은 어두운 부분과 권취 틀(501)의 영향이 적은 밝은 부분을 갖는 화상이 되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 배경의 밝음이 전체적으로 균일하게 된 내부 화상을 사용해서, 권취 대상(502)에 생기는 결함의 유무를 검사할 수 있으므로, 미소한 결함도 검출하기 쉬워져, 검사 정밀도를 향상시킬 수 있다.
(3) 매니퓰레이터 제어부(52)는, 권취 대상(502)과 권취 틀(501)의 경계면(503) 또는 그 근방을 전반하는 에너지선의 검출량 분포에 기초해서, Y축 이동부(34)를 제어한다. 이에 의해, X선을 권취 틀(501)의 경계면(503)을 따라 전반시키기 위한 X 선원(2)과 피측정물(500) 사이의 위치 관계를 산출할 수 있다.
(4) Y축 이동부(34)는, 검사 대상물을 탑재하는 탑재대(31)의 탑재면을 검출기(4)에 대해서, 에너지선의 전반 방향과 교차하는 Y 방향으로 변위시킨다. 이에 의해, X선을 권취 틀(501)의 경계면(503)을 따라 전반시키기 위한 X 선원(2)과 피측정물(500) 사이의 위치 관계를 설정하는 것이 가능하게 된다.
(5) 매니퓰레이터 제어부(52)는, 탑재대(31)와 검출기(4) 사이에서 상이한 복수의 위치 관계마다, 에너지선의 검출량 분포를 취득하고, 상이한 복수의 위치 관계마다 취득된 복수의 에너지선의 검출량 분포에 기초해서, Y축 이동부(34)에 대한 제어를 행한다. 이에 의해, X선을 권취 틀(501)의 경계면(503)을 따라 전반시키기 위한 X 선원(2)과 피측정물(500) 사이의 위치 관계의 산출 정밀도를 향상시킬 수 있다.
전술한 제 1 실시형태를, 다음과 같이 변형할 수 있다.
(변형예 1)
전술한 실시형태에 있어서는, 탑재대(31)는 Y축 방향을 따라 이동 가능한 경우를 예로 들어 설명했지만, 이 예로 한정되지 않는다. 예를 들어, 탑재대(31)는, 예를 들어 고니오 스테이지 등에 의해 구성되고, X선의 전반 방향인 Z축에 대해서 교차하는 경사축(Xr)(예를 들어 X축으로 평행한 축)을 중심으로 해서 YZ 평면상에 있어서 회전 가능하게 구성할 수 있다. 이 경우에 있어서도, X선 장치(100)의 매니퓰레이터 제어부(52)는, 검출기(4)가 피측정물(500)의 권취 대상(502)만을 검출하도록, X 선원(2)과 피측정물(500)의 상대적 위치를 설정한다.
도 7에, 피측정물(500)과 X 선원(2)의 위치 관계를 모식적으로 예시한다. 도 7(a)은, 도 3(a)의 경우와 마찬가지로, X 선원(2)으로부터의 X선의 광축(Za)이 권취 틀(501)을 지나는 경우를 모식적으로 나타내고, 도 7(b)은, 도 7(a) 상태로부터 탑재대(31)를 변위시켜, 피측정물(500)을 회전시킨 상태를 모식적으로 나타낸다. 이 경우, 매니퓰레이터 제어부(52)는, X 선원(2)부터 검출기(4)까지의 거리(FID)와, X선이 입사된 검출기(4) 상의 위치(Y)에 기초해서, 에너지선과 X선의 광축(Za)이 이루는 각도(θ)를 산출한다. 매니퓰레이터 제어부(52)는, 탑재대(31)를 경사축(Xr)을 중심으로 해서 각도(θ)만큼 회전 구동시킨다. 즉, 탑재대(31)가 각도(θ)로 회전 구동한 위치에 있어서, X 선원(2)과 피측정물(500)이 목표 위치 관계를 갖는다. 이에 의해, 에너지선의 전반 방향에 대해서 교차하는 방향의 경사축(Xr)을 중심으로 해서 탑재대(31)를 변위시켜서, 피측정물(500)의 권취 틀(501)의 경계면(503)이 에너지선의 전반 방향을 따르도록 위치 관계를 변경할 수 있다.
(변형예 2)
X 선원(2)으로부터 전반하는 확산 에너지선인 X선 중, 주연부의 에너지선이 피측정물(500)의 권취 틀(501)과 권취 대상(502)의 경계면(503)을 따라 전반하고, 검출기(4)의 입사면(41) 중 검출 영역의 가장자리부에 도달하도록, X 선원(2)과 피측정물(500)과 검출기(4)의 위치 관계가 설정되면 바람직하다.
도 8(a)은, 검출기(4)의 입사면(41)과, X 선원(2)으로부터의 X선을 검출하기 위한 검출 영역(42)을 모식적으로 나타낸다. 도 8(a)에 나타내는 예에 있어서는, 검출기(4)의 입사면(41)에는, 예를 들어 직사각형의 영역에서 검출 영역(42)이 마련되고, 이 검출 영역(42)에 입사된 X선의 강도에 기초해서, 검출기(4)로부터 전자 신호가 출력되어 내부 화상이 생성된다.
도 8(b)은 변형예 2에 있어서의 X 선원(2)과 피측정물(500)과 검출기(4)의 위치 관계를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 8(b)에 있어서는, X 선원(2)으로부터의 X선의 주연부의 에너지선(Le)이 검출기(4)의 검출 영역(42)의 Y 방향 ＋측의 가장자리부에 도달하도록, X 선원(2)과 검출기(4)의 위치 관계가 설정되어 있다. 이 상태에서, 에너지선(Le)이 피측정물(500)의 권취 틀(501)의 경계면(503)을 따라 전반하도록, 전술한 제 1 실시형태의 방법을 이용해서, X 선원(2)과 피측정물(500)의 위치 관계가 설정된다. 이에 의해, 검출기(4)의 검출 영역(42)에는, 피측정물(500) 중 권취 대상(502)을 투과한 X선을 도달시킬 수 있으므로, 검출기(4)의 검출 영역(42)을 유효하게 이용해서, 권취 대상(502)의 내부 화상을 생성할 수 있다.
한편, X선의 주연부의 에너지선(Le)을 검출기(4)의 검출 영역(42)의 가장자리부에 도달시키는 것으로 한정되지 않는다. 주연부의 에너지선은 아니지만 피측정물(500)의 권취 틀(501)의 경계면(503)을 따라 전반하는 에너지선이 검출기(4)의 검출 영역(42)의 가장자리부에 도달하도록 위치 관계가 설정되어도 된다. 이 경우에는, 권취 틀(501)을 투과하는 에너지선은, 검출기(4)의 검출 영역(42)에 도달하지 않으므로, 내부 화상에는 권취 틀(501)의 투영상은 포함되지 않게 된다. 따라서, 검출기(4)의 검출 영역(42)을 유효하게 이용해서, 권취 대상(502)의 내부 화상을 생성할 수 있다.
한편, 전술의 실시형태에 있어서는, X 선원(2)과, 탑재부(3)와, 검출기(4)가 공장 등의 바닥면과 평행으로 배치되는 X선 장치(100)를 예로 들었지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 공장 등의 바닥면과 수직 방향으로 X 선원(2)과, 탑재부(3)와, 검출기(4)가 탑재되어도 상관없다. 이 경우에, X 선원(2)과 검출기(4) 사이에 탑재부(3)가 배치되어 있어도 상관없다. 이 경우에 X 선원(2)을 바닥면측에 배치해도 되고, 검출기(4)가 바닥면측에 배치되어도 상관없다. 일본 특허공개 2015-083932호 공보에는, 이와 같은 X 선원(2)과 탑재부(3)와 검출기(4)의 배치의 예가 개시되어 있다.
-제 2 실시형태-
도면을 참조해서, 본 발명의 실시형태에 의한 권취 대상의 제조 시스템을 설명한다. 본 실시형태의 권취 대상의 제조 시스템은, 예를 들어 제 1 실시형태에서 설명한, 권취 틀과 권취 대상으로 이루어지는 성형품을 제조한다.
도 9는 본 실시형태에 의한 제조 시스템(400)의 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다. 제조 시스템(400)은, 제 1 실시형태나 각 변형예에서 설명한 X선 장치(100)와, 작성 장치(410)와, 성형 장치(420)와, 제어 시스템(430)과, 리페어 장치(440)를 구비한다.
작성 장치(410)는, 권취 틀에 권취되는 권취 대상을 설계 정보 등에 기초해서 작성하는 작성 처리를 행한다. 성형 장치(420)는 작성 장치(410)에 의해 작성된 권취 대상을 권취 틀에 권회하는 것에 의해 성형품을 작성하는 성형 처리를 행한다.
X선 장치(100)는, 성형 장치(420)에 의해 성형된 성형품의 형상을 측정하는 측정 처리를 행한다. X선 장치(100)는, 성형품을 측정한 측정 결과인 성형품의 내부 정보를 나타내는 내부 화상을 생성하여 제어 시스템(430)에 출력한다. 제어 시스템(430)은, 기억부(431)와, 검사부(432)를 구비한다. 기억부(431)에는, 양품으로 된 성형품의 내부 화상이 참조 화상으로서 미리 기억되어 있다.
검사부(432)는, 성형 장치(420)에 의해 성형된 성형품이 설계 정보에 따라서 성형되었는지 여부를 판정한다. 환언하면, 검사부(432)는, 성형된 성형품이 양품인지 여부를 판정한다. 이 경우, 검사부(432)는, 기억부(431)에 기억된 참조 화상을 읽어내어서, 참조 화상과 X선 장치(100)에 의해 생성된 내부 화상을 비교하는 검사 처리를 행한다. 검사부(432)는, 참조 화상에 있어서의 성형품의 좌표와 대응하는 내부 화상에 있어서의 성형품의 좌표를 비교하여, 참조 화상 상에서의 성형품의 좌표와 내부 화상 상에서의 성형품의 좌표가 일치하고 있는 경우에는 설계 정보에 따라서 성형된 양품이라고 판정한다. 참조 화상 상에서의 성형품의 좌표와 대응하는 내부 화상에 있어서의 성형품의 좌표가 일치하고 있지 않는 경우에는, 검사부(432)는, 좌표의 차분이 소정 범위 내인지 여부를 판정하고, 소정 범위 내이면 수복 가능한 불량품으로 판정한다.
한편, 참조 화상과 내부 화상은, 투영 화상이나 3차원 데이터나 단층 화상 데이터로 한정되지 않고, 예를 들어 피측정물(500)의 외관을 부감(俯瞰)해서 나타내는 부감 화상이나, 화소값 분포의 프로파일 정보여도 된다. 화소값 분포의 프로파일 정보란, 예를 들어 가로축을 피측정물(500)의 위치 정보, 세로축을 예를 들어 휘도값 등의 화소값 정보로서 설정한 그래프이다. 검사부(432)는, 화소값 분포의 프로파일 정보인 그래프 상에, 복수의 극값이 나타난 경우에는 불량품으로 판정하고, 극값이 1개 이하인 경우에 양품으로 판정하면 된다. 또한, 참조 화상은 아니고, 양품 범위를 나타내는 상한값 또는 하한값을 나타내는 임계값 정보를 토대로, 양부(良否) 판정을 행해도 된다.
수복 가능한 불량품으로 판정한 경우에는, 검사부(432)는, 불량 부위와 수복량을 나타내는 리페어 정보를 리페어 장치(440)에 출력한다. 불량 부위는 참조 화상 상에서의 성형품의 좌표와 일치하고 있지 않는 내부 화상 상에서의 성형품의 좌표이고, 수복량은 불량 부위에 있어서의 참조 화상 상에서의 성형품의 좌표와 내부 화상 상에서의 성형품의 좌표의 차분이다. 리페어 장치(440)는, 입력한 리페어 정보에 기초해서, 성형품의 불량 부위를 재가공하는 리페어 처리를 행한다. 리페어 장치(440)는, 리페어 처리로 성형품에 있어서의 불량 부위인 결함을 제거하는 처리를 행한다.
도 10에 나타내는 플로 차트를 참조하면서, 제조 시스템(400)이 행하는 처리에 대해서 설명한다.
스텝(S11)에서는, 작성 장치(410)는 권취 대상을 작성하는 작성 처리를 행해서 스텝(S12)으로 진행된다. 스텝(S12)에서는, 성형 장치(420)는 권회 처리에 의해, 작성된 권취 대상을 권취 틀에 권회해서 성형품을 작성하는 성형 처리를 행해서 스텝(S13)으로 진행된다. 스텝(S13)에 있어서는, X선 장치(100)는 측정 처리를 행해서, 성형품의 형상을 계측하고, 내부 화상을 출력해서 스텝(S14)으로 진행된다.
스텝(S14)에서는, 검사부(432)는, 기억부(431)에 기억된 참조 화상과, X선 장치(100)에 의해 측정되어 출력된 내부 화상을 비교하는 검사 처리를 행해서, 스텝(S15)으로 진행된다. 스텝(S15)에서는, 검사 처리의 결과에 기초해서, 검사부(432)는 성형 장치(420)에 의해 권회되어서 성형된 성형품이 양품인지 여부를 판정한다. 성형품이 양품인 경우, 즉 참조 화상에서의 성형품의 좌표와 내부 화상에서의 성형품의 좌표가 일치하는 경우에는, 스텝(S15)이 긍정 판정되어서 처리를 종료한다. 성형품이 양품이 아닌 경우, 즉 참조 화상에서의 성형품의 좌표와 내부 화상에서의 성형품의 좌표가 일치하지 않는 경우에는, 스텝(S15)이 부정 판정되어서 스텝(S16)으로 진행된다.
스텝(S16)에서는, 검사부(432)는 성형품의 불량 부위가 수복 가능한지 여부를 판정한다. 불량 부위가 수복 가능하지 않는 경우, 즉 불량 부위에 있어서의 참조 화상에서의 성형품의 좌표와 내부 화상에서의 성형품의 좌표의 차분이 소정 범위를 초과하고 있는 경우에는, 스텝(S16)이 부정 판정되어서 처리를 종료한다. 불량 부위가 수복 가능한 경우, 즉 불량 부위에 있어서의 참조 화상에서의 성형품의 좌표와 내부 화상에서의 성형품의 좌표의 차분이 소정 범위 내인 경우에는, 스텝(S16)이 긍정 판정되어서 스텝(S17)으로 진행된다. 이 경우, 검사부(432)는 리페어 장치(440)에 리페어 정보를 출력한다. 스텝(S17)에 있어서는, 리페어 장치(440)는, 입력한 리페어 정보에 기초해서, 성형품에 대해서 리페어 처리를 행해서 스텝(S13)으로 되돌아간다.
이상에서 설명한 제 2 실시형태에 의한 제조 시스템(400)에 있어서는, 이하의 작용 효과가 얻어진다.
(1) X선 장치(100)는, 작성 장치(410) 및 성형 장치(420)에 의해 작성된 성형품의 내부 화상을 취득하는 측정 처리를 행하고, 제어 시스템(430)의 검사부(432)는, 측정 처리로 취득된 내부 화상과, 기억부(431)에 기억된 참조 화상을 비교하는 검사 처리를 행한다. 따라서, 성형품의 결함의 검사나 성형품의 내부의 정보를 비파괴 검사에 의해서 취득하여, 성형품이 설계 정보 대로 작성된 양품인지 여부를 판정할 수 있으므로, 성형품의 품질 관리에 기여한다.
(2) 리페어 장치(440)는, 검사 처리의 비교 결과에 기초해서, 내부 화상에 기초하는 권취 대상의 결함 부위를 제거하는 리페어 처리를 행하도록 했다. 따라서, 성형품의 불량 부분이 수복 가능한 경우에는, 결함 부위를 제거할 수 있으므로, 설계 정보에 가까운 고품질의 성형품의 제조에 기여한다.
다음과 같은 변형도 본 발명의 범위 내이고, 변형예 중 하나, 또는 복수를 전술의 실시형태와 조합하는 것도 가능하다.
전술한 제 1 및 제 2 실시형태의 X선 장치(100)에서는, 피측정물(500)이 탑재되는 탑재대(31)가 Y축 이동부(34)와, X축 이동부(33)와, Z축 이동부(35)에 의해서 X축, Y축 및 Z축 방향으로 이동되는 경우를 예로 설명을 행했지만, 이에 한정되지 않는다. 탑재대(31)는 X축, Y축 및 Z축 방향으로 이동하지 않고, X 선원(2) 및 검출기(4)를 X축, Y축 및 Z축 방향으로 이동시키는 것에 의해, 피측정물 S에 대해서 X 선원(2) 및 검출기(4)를 상대 이동시켜도 된다.
또한, 전술한 제 1 및 제 2 실시형태의 X선 장치(100)가, 에너지선으로서 X선을 조사하는 X 선원(2) 대신에, 예를 들어 γ선이나 중성자선 등을 에너지선으로서 조사하는 선원을 구비하는 구성이어도 된다.
본 발명의 특징을 손상시키지 않는 한, 본 발명은 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 생각되는 그 밖의 형태에 대해서도, 본 발명의 범위 내에 포함된다.
2…X 선원, 3…탑재부, 4…검출기,
5…제어 장치, 31…탑재대, 32…회전 구동부,
33…X축 이동부, 34…Y축 이동부, 35…Z축 이동부,
36…매니퓰레이터부, 51…X선 제어부, 52…매니퓰레이터 제어부,
53…화상 생성부, 54…화상 재구성부, 100…X선 장치,
400…제조 시스템, 410…작성 장치, 420…성형 장치,
430…제어 시스템, 431…기억부, 432…검사부,
440…리페어 장치, 500…피측정물, 501…권취 틀,
502…권취 대상, 503…경계면

Claims (24)

  1. 제 1 부재와 제 2 부재를 포함하는 검사 대상물에 에너지선을 조사하는 선원과,
    상기 검사 대상물을 통과한 에너지선을 검출하는 검출부와,
    상기 검사 대상물 및 상기 선원 중 적어도 한쪽을 다른 쪽에 대해서 상대적으로 변위시켜, 상기 검사 대상물과 상기 선원의 상대 위치를 설정하는 변위 기구와,
    상기 검출부에 의해 검출된 상기 에너지선의 검출량 분포에 기초해서, 상기 검사 대상물의 내부 화상을 생성하는 내부 화상 생성부와,
    상기 검출부에서 검출된 상기 에너지선의 검출량 분포로부터 취득한 상기 제 1 부재와 상기 제 2 부재의 경계의 위치에 기초하여, 상기 변위 기구를 제어하는 제어부를 갖는 검사 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제 1 부재와, 상기 에너지선에 대해서 흡수 계수가 상이한 상기 제 2 부재로 이루어지는 상기 검사 대상물의 상기 제 1 부재만을 검출하는 위치 관계가 되도록, 상기 변위 기구를 제어하는 검사 장치.
  3. 제 1 부재와, 에너지선에 대해서 흡수 계수가 상이한 제 2 부재로 이루어지는 검사 대상물에, 에너지선을 조사하는 선원과,
    상기 검사 대상물을 통과한 에너지선을 검출하는 검출부와,
    상기 검사 대상물 및 상기 선원 중 적어도 한쪽을 다른 쪽에 대해서 상대적으로 변위시키는 변위 기구와,
    상기 검사 대상물의 상기 제 1 부재만을 검출하는 위치가 되도록, 상기 변위 기구를 제어하는 제어부를 갖는, 검사 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제 1 부재와, 상기 에너지선에 대해서 흡수 계수가 상이한 상기 제 2 부재로 이루어지는 상기 검사 대상물의 상기 제 1 부재와 상기 제 2 부재의 경계를 따라, 상기 선원으로부터의 에너지선의 일부가 전반(傳搬)하는 위치 관계가 되도록 상기 변위 기구를 제어하는 검사 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제 1 부재와 상기 제 2 부재의 경계 부분 또는 그 근방을 전반하는 상기 에너지선의 검출량 분포에 기초해서, 상기 변위 기구를 제어하는 검사 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 에너지선은, 상기 선원으로부터 방사 형상으로 전파하는 방사 에너지선이고, 상기 방사 에너지선의 주연부에 있어서의 에너지선은, 상기 검출부의 가장자리부에 도달하는 에너지선으로 하고, 상기 제어부는, 상기 방사 에너지선의 주연부에 있어서의 에너지선이 상기 제 1 부재와 상기 제 2 부재의 경계면을 따라 전반하도록, 상기 변위 기구를 제어하는 검사 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 변위 기구는, 상기 선원 및 상기 검사 대상물을 탑재하는 탑재대의 탑재면 중 적어도 한쪽을 상기 검출부에 대해서, 상기 에너지선의 전반 방향과 교차하는 방향으로 변위시키는 검사 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 변위 기구는, 상기 에너지선의 전반 방향에 대해서 교차하는 방향으로 경사축을 갖고, 상기 경사축을 중심으로 상기 탑재대를 변위시켜서, 상기 탑재대의 상기 탑재면과 상기 에너지선의 전반 방향이 이루는 각도를 변경하는 검사 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 탑재대와 상기 검출부 사이에서 상이한 복수의 위치 관계마다, 상기 에너지선의 상기 검출량 분포를 취득하고, 상기 상이한 복수의 위치 관계마다 취득된 복수의 상기 검출량 분포에 기초해서, 상기 변위 기구에 대한 제어를 행하는 검사 장치.
  10. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 부재는 권취 틀이고, 상기 제 2 부재는 상기 권취 틀에 권취된 권취 대상인 검사 장치.
  11. 선원으로부터 제 1 부재와 제 2 부재를 포함하는 검사 대상물에 에너지선을 조사하는 것과,
    상기 검사 대상물을 통과한 에너지선을 검출부에 의해 검출하는 것과,
    상기 검출부에 의해 검출된 상기 에너지선의 검출량 분포로부터 취득한 상기 제 1 부재와 상기 제 2 부재의 경계의 위치에 기초하는 상기 검사 대상물의 내부 화상을 생성하는 것과,
    변위 기구에 의해, 상기 검출부에 의해 검출된 상기 에너지선의 검출량 분포에 기초하여, 상기 검사 대상물 및 상기 선원 중 적어도 한쪽을 다른 쪽에 대해서 상대적으로 변위시켜, 상기 검사 대상물과 상기 선원을 설정하는 것으로 이루어지는 검사 방법.
  12. 선원으로부터 제 1 부재와 제 2 부재를 포함하는 검사 대상물에 에너지선을 조사하는 것과,
    상기 검사 대상물을 통과한 에너지선을 검출부에 의해 검출하는 것과,
    변위 기구에 의해, 상기 검사 대상물 및 상기 선원 중 적어도 한쪽을 다른 쪽에 대해서 상대적으로 변위시켜, 상기 검사 대상물과 상기 선원의 상대 위치를 설정하는 것과,
    상기 검출부에 의해 검출된 상기 에너지선의 검출량 분포에 기초해서, 상기 검사 대상물의 내부 화상을 생성하는 것과,
    상기 검출부에서 검출된 상기 에너지선의 검출량 분포로부터 취득한 상기 제 1 부재와 상기 제 2 부재의 경계의 위치에 기초하여, 상기 변위 기구를 제어하는 것을 갖는 검사 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 부재와, 상기 에너지선에 대해서 흡수 계수가 상이한 상기 제 2 부재로 이루어지는 상기 검사 대상물의 상기 제 1 부재만을 검출하는 위치 관계가 되도록, 상기 변위 기구를 제어하는 검사 방법.
  14. 제 1 부재와, 에너지선에 대해서 흡수 계수가 상이한 제 2 부재로 이루어지는 검사 대상물에, 선원으로부터 에너지선을 조사하는 것과,
    상기 검사 대상물을 통과한 에너지선을 검출부에 의해 검출하는 것과,
    상기 검사 대상물 및 상기 선원 중 적어도 한쪽을 다른 쪽에 대해서, 변위 기구에 의해 상대적으로 변위시키는 것과,
    상기 검사 대상물의 상기 제 1 부재만을 검출하는 위치가 되도록, 상기 변위 기구를 제어하는 것으로 이루어지는 검사 방법.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 부재와, 상기 에너지선에 대해서 흡수 계수가 상이한 상기 제 2 부재로 이루어지는 상기 검사 대상물의 상기 제 1 부재와 상기 제 2 부재의 경계를 따라, 상기 선원으로부터의 에너지선의 일부가 전반하는 위치 관계가 되도록 상기 변위 기구를 제어하는 검사 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 부재와 상기 제 2 부재의 경계 부분 또는 그 근방을 전반하는 상기 에너지선의 검출량 분포에 기초해서, 상기 변위 기구를 제어하는 검사 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 에너지선은, 상기 선원으로부터 방사 형상으로 전파하는 방사 에너지선이고,
    상기 방사 에너지선의 주연부에 있어서의 에너지선은, 상기 검출부의 가장자리부에 도달하는 에너지선으로 하고, 상기 방사 에너지선의 주연부에 있어서의 에너지선이 상기 제 1 부재와 상기 제 2 부재의 경계면을 따라 전반하도록, 상기 변위 기구를 제어하는 검사 방법.
  18. 제 12 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 변위 기구는, 상기 선원 및 상기 검사 대상물을 탑재하는 탑재대의 탑재면 중 적어도 한쪽을 상기 검출부에 대해서, 상기 에너지선의 전반 방향과 교차하는 방향으로 변위시키는 검사 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 변위 기구는, 상기 에너지선의 전반 방향에 대해서 교차하는 방향으로 경사축을 갖고, 상기 경사축을 중심으로 상기 탑재대를 변위시켜서, 상기 탑재대의 상기 탑재면과 상기 에너지선의 전반 방향이 이루는 각도를 변경하는 검사 방법.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 탑재대와 상기 검출부 사이에서 상이한 복수의 위치 관계마다, 상기 에너지선의 상기 검출량 분포를 취득하고, 상기 상이한 복수의 위치 관계마다 취득된 복수의 상기 검출량 분포에 기초해서, 상기 변위 기구에 대한 제어를 행하는 검사 방법.
  21. 제 12 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 부재는 권취 틀이고, 상기 제 2 부재는 상기 권취 틀에 권취된 권취 대상인 검사 방법.
  22. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 검사 장치를 이용해서 내부 화상을 취득하여, 상기 내부 화상과 참조 화상을 비교하는 검사 대상물의 제조 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 내부 화상과 상기 참조 화상의 비교 결과에 기초해서, 상기 검사 대상물을 재가공하는 검사 대상물의 제조 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 검사 대상물의 재가공은, 상기 내부 화상에 기초해서 상기 검사 대상물의 결함 부위의 제거를 행하는 검사 대상물의 제조 방법.
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