KR20080064987A - Ｘ선 검사 장치 및 ｘ선 검사 프로그램 - Google Patents

Ｘ선 검사 장치 및 ｘ선 검사 프로그램 Download PDF

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Abstract

X선의 에너지 특성이나, 고유 필터 등의 각종 불확정 요인의 영향을 배제하여 고정밀도로 물질의 질량을 추정하는 것이 가능한 X선 검사 장치를 제공하기 위하여, X선 검사 장치(10)에서는, 제어 컴퓨터(20)에 의하여 작성된 기능 블록으로서, 샘플 화상 취득부(31)와 이상 커브 작성부(32)와 커브 조정부(33)와 질량 추정부(34)를 포함한다. 샘플 화상 취득부(31)는, 미리 실질량을 알고 있는 상품(G)에 대하여 10매의 X선 투과 화상을 취득한다. 이상 커브 작성부(32)는, X선 투과 화상에 포함되는 영역의 밝기와 그 추정 질량의 관계를 나타내는 수학식에 기초하여 테이블을 작성한다. 커브 조정부(33)는, 입력된 각 X선 투과 화상의 실질량을 참조하여, 추정 질량이 실질량에 가까워지도록 테이블을 조정하여 간다. 질량 추정부(34)는, 조정 후의 테이블에 기초하여 단위 영역마다의 추정 질량을 구하고, 이들을 합계하여 상품(G)의 추정 합계 질량을 구한다.
X선 검사 장치, 제어 컴퓨터, 커브 작성부, 커브 조정부, 질량 추정부

Description

Ｘ선 검사 장치{X-RAY INSPECTION DEVICE}
본 발명은, 물질에 대하여 조사된 X선의 투과 화상에 기초하여 물질의 질량을 추정하는 X선 검사 장치에 관한 것이다.
근년, 피측정물에 대하여 X선을 조사하고, 그 투과 X선량에 기초하여 피측정물의 질량을 추정(산출)하는 X선 질량 추정 장치가 이용되고 있다.
이 X선 질량 추정 장치에서는, 피측정물의 X선 투과 화상을 취득하고, X선 투과 화상의 물질의 두께가 클수록 어둡게 비친다고 하는 성질을 이용하여, 그 X선 투과 화상에 포함되는 단위 영역당의 밝기에 따라, 예를 들면, 밝기가 낮으면 질량이 크고, 밝기가 높으면 질량이 작다고 하는 것으로부터 질량을 추정한다.
구체적으로는, 물질이 없을 때의 화상 밝기 I0, 물질을 X선이 투과한 부분의 화상 밝기 I, 물질의 두께 t로 하면, 이들의 관계는 이하의 수학식 1에 의하여 나타내진다.
I/I0 = e-μt
여기서, μ는, X선 에너지와 물질의 종류로 정해지는 선질량 계수이며, 값이 클수록 X선을 잘 흡수하는 것을 의미한다.
그리고 화상의 밝기로부터 물질의 두께를 추정하기 위해서는, 이하의 수학식 2가 이용된다.
t = -1/μ×In(I/I0)
이들을 질량 m으로 변환하기 위해서는, 적당한 계수를 곱한 이하의 수학식 3에 의하여 나타내진다.
m = ct = -c/μ×In(I/I0) = -αIn(I/I0)
(단, c는 물질의 두께를 질량 m으로 변환하기 위한 계수)
통상, X선 투과 화상은, 복수의 화소에 의하여 구성되어 있기 때문에, 각 화소마다 m을 구하고, 이들을 화상 전체에 대하여 서로 더하는 것으로 물질 전체의 질량을 추정하는 것이 가능하게 된다. 이것을 식으로 나타내면, 이하의 수학식 4에 의하여 나타내진다.
M = ΣΣm(x, y)
예를 들면, 특허 문헌 1에서는, 피측정물에 대하여 X선을 조사하고, 그 투과한 X선을 검출하여 투과 X선량에 기초하여 단위 투과 영역마다 피측정물의 질량을 소정의 식으로부터 산출하고, 산출된 피측정물의 단위 투과 영역마다의 단위 질량 을 투과 X선의 전투과 영역에 걸쳐 적분하여 피측정물의 전체 질량을 산출하는 X선 질량 추정 장치가 개시되어 있다.
[특허 문헌 1] 일본국 공개특허공보 특개2002-296022호 공보(2006년 10월 9일 공개)
그렇지만, 상기 종래의 X선 질량 추정 장치에서는 이하에 나타내는 바와 같은 문제점을 가지고 있다.
즉, 상기 공보에 개시된 X선 질량 추정 장치에서는, 단위 투과 영역마다 물질의 질량을 소정 식으로부터 산출하여, 단위 질량을 전 영역에 걸쳐 적분하여 전 질량을 구하고 있지만, X선 광자 에너지는 연속 스펙트럼이며 단일 에너지는 아닌 것으로부터, 수학식에 기초하는 질량 추정 방법에서는 고정밀도로 질량 추정을 행할 수 없다.
나아가, X선 투과 화상의 밝기는, 물질의 두께에 더하여, 예를 들면, 고유 필터, X선 검출 장치의 에너지 특성, 감마 보정 등의 화상 전처리 등의 불확정 요인의 영향에 의하여 변화하기 때문에, 검사 대상물의 정확한 질량을 추정할 수 없는 경우가 있다.
본 발명의 과제는, X선의 에너지 특성이나, 고유 필터 등의 각종 불확정 요인의 영향을 배제하여 고정밀도로 물질의 질량을 추정하는 것이 가능한 X선 검사 장치를 제공하는 것에 있다.
제1 발명에 관련되는 X선 검사 장치는, 검사 대상물에 대하여 조사된 X선의 투과량에 기초하여 검사 대상물의 중량을 추정하는 X선 검사 장치이고, 조사부와 X선 검출부와 샘플 화상 취득부와 입력부와 이상 커브 작성부와 커브 조정부와 질량 추정부를 구비하고 있다. 조사부는 검사 대상물에 대하여 X선을 조사한다. X선 검출부는 조사부로부터 조사되어 검사 대상물을 투과한 X선량을 검출한다. 샘플 화상 취득부는, 복수의 검사 대상물에 대하여 조사되어 X선 검출부에 있어서 검출된 X선량에 기초하여 각각의 X선 투과 화상을 취득한다. 입력부는 X선 투과 화상이 취득된 각각의 검사 대상물의 실질량이 입력된다. 이상 커브 작성부는, X선 투과 화상에 포함되는 단위 영역마다의 밝기와 이것에 대응하는 단위 영역마다의 질량의 관계를 도시하는 이상 커브를 작성한다. 커브 조정부는, 이상 커브 작성부에 있어서 작성된 이상 커브를, 입력부에 입력된 실질량에 기초하여 각 계조마다 조정한다. 질량 추정부는, 커브 조정부에 있어서 각 계조마다 조정된 이상 커브에 기초하여 검사 대상물의 질량을 추정한다.
여기에서는, 실질량을 알고 있는 복수의 검사 대상물에 대하여 X선을 조사하여, 각각의 샘플 화상(X선 투과 화상)을 취득한 후, 샘플 화상에 포함되는 단위 영역당의 질량과 그 단위 영역의 밝기의 관계를 도시하는 이상 커브를 작성한다. 그리고 이 이상 커브에 기초하여 추정되는 검사 대상물의 질량과 검사 대상물의 실질량을 비교하여, 검사 대상물의 추정 질량이 실질량에 가까워지도록 이상 커브를 조정하고, 조정 후의 커브에 기초하여, 실제로 검사를 행하여 취득된 X선 투과 화상에 포함되는 단위 영역마다의 밝기에 기초하여 검사 대상물의 질량을 추정한다.
여기서, 이상 커브란, 단위 영역당의 밝기와 그 질량의 관계를 도시하는 그래프 혹은 테이블에 의하여 나타내지는 것이며, 수학식에 의하여 나타내진다.
통상, 이와 같이 수학식에 의하여 나타내지는 단위 영역당의 밝기와 질량의 관계를 도시하는 이상 커브를 구하여 추정 질량을 구하는 방법에서는, 예를 들면, 고유 필터, X선 검출 장치의 에너지 특성, 감마 보정 등의 화상의 전처리 등의 수학식에는 포함되지 않는 각종 불확정 요인에 의하여, 실제의 질량과 이상 커브의 사이에 오차가 생겨 버리는 경우가 있다. 이 때문에, 이 수학식에 의하여 나타내지는 이상 커브에 의존한 질량 추정 방법에서는, 정확하게 질량을 추정하는 것은 곤란하였다.
본 발명의 X선 검사 장치에서는, 이상과 같은 검사 대상물의 질량을 추정하는데 있어서는, 이상 커브를 작성한 후, 이 이상 커브에 기초하여 산출되는 추정 질량이 실질량에 가까워져 가도록, 예를 들면, 각 계조마다 이상 커브를 조정한다.
이것에 의하여, 복수의 샘플 화상에 기초하여 취득되는 이상 커브를 실질량에 기초하여 적정하게 조정하는 것으로, 단위 영역당의 밝기와 질량을 정확하게 나타낸 이상 커브를 얻을 수 있다. 이 결과, 실제의 검사 대상물의 X선 투과 화상을 취득하고, 이 조정 후의 이상 커브에 기초하여 산출되는 단위 영역당의 질량을 합계하여 검사 대상물의 질량을 추정하는 것으로, 종래보다도 고정밀도의 추정 질량을 얻을 수 있다.
제2 발명에 관련되는 X선 검사 장치는, 제1 발명에 관련되는 X선 검사 장치이고, 커브 조정부는, 단위 영역당의 밝기 a에 대응하는 추정 질량 m(a)에 대하여, ±x%에 대하여 각각 추정 질량 m+(a) 및 m-(a)를 구하고, 이들의 추정 질량 중 가장 격차가 작은 것을 선택하여 추정 질량 m(a)를 치환하면서 이상 커브를 조정한다.
여기에서는, m(a)에 의하여 나타내지는 X선 투과 화상에 포함되는 단위 영역당의 검사 대상물의 추정 질량에 대하여, ±x%로 되는 추정 질량 m-(a) 및 m+(a)를 구하고, 이들 중에서 가장 격차가 적은 테이블(그래프)을 선택하여, 추정 질량 m(a)를 그 값으로 치환하는 것으로 이상 커브를 조정한다.
이것에 의하여, 추정 질량 m(a)를 조금씩 옮겨 가장 격차가 없는 테이블(그래프)을 선택하는 것으로, 이상 커브를 보다 적정하게 수정하여, 고정밀도의 추정 질량을 구할 수 있다.
제3 발명에 관련되는 X선 검사 장치는, 제2 발명에 관련되는 X선 검사 장치이고, 커브 조정부는 추정 질량 m(a)의 치환을 밝기 a가 소정 계조가 될 때까지 반복하여 행한다.
여기에서는, 예를 들면, 10계조씩 밝기 a를 크게 하면서 최소 10계조부터 최대 210계조까지, 상술한 추정 질량 m(a)의 치환을 반복하여 행한다.
이것에 의하여, 각 계조에 대하여 고르게 이상 커브를 실질량에 접근시키는 조정을 행할 수 있다. 이 결과, 이상 커브를 각 계조에 따라 적정하게 조정할 수 있기 때문에, 보다 고정밀도의 추정 질량을 얻을 수 있다.
제4 발명에 관련되는 X선 검사 장치는, 제2 또는 제3 발명에 관련되는 X선 검사 장치이고, 커브 조정부는 추정 질량 m(a)의 치환을 추정 질량 m(a)의 격차가 소정 범위 내가 될 때까지 반복하여 행한다.
여기에서는, 커브 조정부에 의한 이상 커브의 조정을, 추정 질량 m(a)의 격차가 소정 범위 내가 될 때까지 반복하여 행한다.
이것에 의하여, 추정 질량 m(a)가 격차가 없는 상태로 실질량에 가까워져 올 때까지 반복하여 커브의 조정을 행하는 것으로, 보다 적정하게 이상 커브의 조정을 행할 수 있다. 이 결과, 보다 고정밀도의 조정 후의 이상 커브를 취득하여, 실질량에 가까운 고정밀도의 추정 질량을 취득할 수 있다.
그리고 이 격차가 소정 범위 내가 될 때까지라고 하는 조건과, 소정 계조가 될 때까지라고 하는 조건을 조합한 경우에는, 전 계조에 걸쳐서 적정하게 조정되고 또한 격차가 작은 이상 커브의 조정을 실시할 수 있다. 이 결과, 한층 더 고정밀도의 조정 후의 이상 커브를 취득하여, 실질량에 가까운 고정밀도의 추정 질량을 취득할 수 있다.
제5 발명에 관련되는 X선 검사 장치는, 제2 내지 제4 발명 중 어느 하나에 관련되는 X선 검사 장치이고, 커브 조정부는 추정 질량 m(a)의 치환을 소정 횟수만큼 반복하여 행한다.
여기에서는, 커브 조정부에 의한 이상 커브의 조정을 소정 횟수분만큼 반복하여 행한다.
이것에 의하여, 소정 횟수분의 치환이 완료하면 확실히 치환 처리를 종료하기 때문에, 효율 좋게 이상 커브의 조정을 행할 수 있다. 이 결과, 고정밀도의 조정 후의 이상 커브를 효율 좋게 취득하여, 실질량에 가까운 고정밀도의 추정 질량을 취득할 수 있다. 그리고 상기 각종 종료 조건과 조합한 경우에는, 고정밀도로 조정된 이상 커브를 취득하여 정확하게 질량의 추정을 행하는 것이 가능하게 된다.
제6 발명에 관련되는 X선 검사 장치는, 제2 내지 제5 발명 중 어느 하나에 관련되는 X선 검사 장치이고, 커브 조정부는 추정 질량 m(a)의 치환을 소정 시간이 경과할 때까지 반복하여 행한다.
여기에서는, 커브 조정부에 의한 이상 커브의 조정을 소정 시간이 경과할 때까지 반복하여 행한다.
이것에 의하여, 소정 시간 경과하면 치환이 완료하기 때문에, 추정 질량 m(a)의 치환 처리가 장시간이 되어 버리는 일은 없다. 이 결과, 고정밀도의 조정 후의 이상 커브를 효율 좋게 취득하여, 실질량에 가까운 고정밀도의 추정 질량을 취득할 수 있다. 그리고 상기 각종 종료 조건과 조합한 경우에는, 고정밀도로 조정된 이상 커브를 취득하여 정확하게 질량의 추정을 행하는 것이 가능하게 된다.
제7 발명에 관련되는 X선 검사 장치는, 제1 내지 제6 발명 중 어느 하나에 관련되는 X선 검사 장치이고, 이상 커브 작성부는, 밝기 a를 10계조마다 변화시켜 추정 질량 m(a)를 산출하고, 그 사이의 값을 선형 보간(linear interpolation)하는 것으로 이상 커브를 작성한다.
여기에서는, 밝기 a를 10계조마다 이상 커브를 작성하기 위한 수학식에 대입하여 얻어진 추정 질량 m(a)의 사이의 값을 선형 보간하는 것으로 이상 커브를 작성한다.
이것에 의하여, 이상 커브를 효율 좋게 작성할 수 있기 때문에, 효율 좋게 고정밀도의 추정 질량을 취득할 수 있다.
제8 발명에 관련되는 X선 검사 장치는, 제1 내지 제7 발명 중 어느 하나에 관련되는 X선 검사 장치이고, 이상 커브 작성부는, X선 투과 화상에 포함되는 단위 영역당의 밝기 a와 그 추정 질량 m(a)의 관계를 도시하는 소정의 수학식에 기초하여, 밝기 a와 추정 질량 m(a)의 관계를 도시하는 테이블을 작성한다.
여기에서는, X선 투과 화상에 포함되는 단위 영역의 밝기 a와 그 영역에 대응하는 추정 질량 m(a)의 관계를 도시하는 소정의 수학식에 기초하여 테이블을 작성하고, 입력된 실질량에 기초하여 실질량에 가까워지도록 이 테이블을 조정한다.
이것에 의하여, 이 테이블에 기초하여 테이블에 포함되는 값의 사이를 보간하는 것으로, 이상 커브의 작성 및 이상 커브의 조정을 행할 수 있다. 이 결과, 수학식에 밝기 a를 대입하여 추정 질량 m(a)를 산출하는 경우와 비교하여, 추정 질량 m(a)의 산출 시간을 큰 폭으로 단축할 수 있다.
제9 발명에 관련되는 X선 검사 장치는, 제1 내지 제8 발명 중 어느 하나에 관련되는 X선 검사 장치이고, 단위 영역은 X선 투과 화상에 포함되는 1화소이다.
여기에서는, X선 투과 화상에 포함되는 화소 단위로, 각각의 밝기(계조)에 대응하는 질량을 추정한다.
이것에 의하여, X선 투과 화상의 최소 단위인 화소마다 추정 질량을 구하여 이것을 합계하는 것으로, 검사 대상물의 추정 질량을 고정밀도로 구할 수 있다.
제10 발명에 관련되는 X선 검사 프로그램은, 검사 대상물에 대하여 조사된 X선의 투과량에 기초하여 검사 대상물의 중량을 추정하는 X선 검사 프로그램이고, 제1 ~ 제5 스텝을 구비한 X선 검사 방법을 컴퓨터에 실행시킨다. 제1 스텝에서는, 복수의 검사 대상물에 대하여 조사된 X선량을 검출하고, 검출된 X선량에 기초하여 각각의 X선 투과 화상을 취득한다. 제2 스텝에서는, 제1 스텝에 있어서 취득된 X선 투과 화상의 각각의 검사 대상물의 실질량이 입력된다. 제3 스텝에서는, X선 투과 화상에 포함되는 단위 영역마다의 밝기와 이것에 대응하는 단위 영역마다의 질량에 기초하여 나타내지는 이상 커브를 작성한다. 제4 스텝에서는, 제3 스텝에 있어서 작성된 이상 커브를, 제2 스텝에 있어서 입력된 실질량에 기초하여 각 계조마다 조정한다. 제5 스텝에서는, 제4 스텝에 있어서 각 계조마다 조정된 이상 커브에 기초하여 검사 대상물의 질량을 추정한다.
여기에서는, 실질량을 알고 있는 복수의 검사 대상물에 대하여 X선을 조사하여, 각각의 샘플 화상(X선 투과 화상)을 취득한 후, 샘플 화상에 포함되는 단위 영역당의 질량과 그 단위 영역의 밝기의 관계를 도시하는 이상 커브를 작성한다. 그리고 이 이상 커브에 기초하여 추정되는 검사 대상물의 질량과 검사 대상물의 실질량을 비교하여, 검사 대상물의 추정 질량이 실질량에 가까워지도록 이상 커브를 조정하고, 조정 후의 커브에 기초하여, 실제로 검사를 행하여 취득된 X선 투과 화상에 포함되는 단위 영역마다의 밝기에 기초하여 검사 대상물의 질량을 추정한다.
여기서, 이상 커브란, 단위 영역당의 밝기와 그 질량의 관계를 도시하는 그래프 혹은 테이블에 의하여 나타내지는 것이며, 수학식에 의하여 나타내진다.
통상, 이와 같이 수학식에 의하여 나타내지는 단위 영역당의 밝기와 질량의 관계를 도시하는 이상 커브를 구하여 추정 질량을 구하는 방법에서는, 예를 들면, 고유 필터, X선 검출 장치의 에너지 특성, 감마 보정 등의 화상의 전처리 등의 수학식에는 포함되지 않는 각종의 불확정 요인에 의하여, 실제의 질량과 이상 커브의 사이에 오차가 생겨 버리는 경우가 있다. 이 때문에, 이 수학식에 의하여 나타내지는 이상 커브에 의존한 질량 추정 방법에서는, 정확하게 질량을 추정하는 것은 곤란하였다.
본 발명의 X선 검사 프로그램에서는, 이상과 같은 검사 대상물의 질량을 추정하는데 있어서는, 이상 커브를 작성한 후, 이 이상 커브에 기초하여 산출되는 추정 질량이 실질량에 가까워져 가도록, 예를 들면, 각 계조마다 이상 커브를 조정한다.
이것에 의하여, 복수의 샘플 화상에 기초하여 취득되는 이상 커브를 실질량에 기초하여 적정하게 조정하는 것으로, 단위 영역당의 밝기와 질량을 정확하게 나타낸 이상 커브를 얻을 수 있다. 이 결과, 실제의 검사 대상물의 X선 투과 화상을 취득하고, 이 조정 후의 이상 커브에 기초하여 산출되는 단위 영역당의 질량을 합계하여 검사 대상물의 질량을 추정하는 것으로, 종래보다도 고정밀도의 추정 질량을 얻을 수 있다.
제11 발명에 관련되는 X선 검사 장치는, 제1 내지 제6 발명 중 어느 하나에 관련되는 X선 검사 장치이고, 이상 커브 작성부는, 밝기 a를 10계조마다 변화시켜 추정 질량 m(a)를 산출하고, 그 사이의 값을 선형 보간한 함수에 대하여 이동 평균을 산출하여 이상 커브를 작성한다.
이것에 의하여, 이상 커브를 매끄러운 곡선으로 할 수 있기 때문에, 단순하게 산출된 추정 질량치 m(a)를 연결하는 선형 보간하였을 뿐의 그래프와 비교하여, 질량 추정치 m(a)의 변동(불연속인 변화)을 저감하여, 보다 고정밀도로 추정 질량을 산출할 수 있다.
제12 발명에 관련되는 X선 검사 장치는, 제1 내지 제6 발명 중 어느 하나에 관련되는 X선 검사 장치이고, 이상 커브 작성부는, 밝기 a를 10계조마다 변화시켜 추정 질량 m(a)를 산출하고, 그 사이의 값을 곡선 보간(curve interpolation)하여 이상 커브를 작성한다.
여기서, 상기 곡선 보간은, 예를 들면, 베지어(Bezier) 곡선(n차 함수로 근사하는 방법), 스플라인(spline) 곡선 등을 이용한 보간 방법에 의하여 행하는 것이 가능하다.
이것에 의하여, 이상 커브를 매끄러운 곡선으로 할 수 있기 때문에, 단순하게 산출된 추정 질량치 m(a)를 연결하는 선형 보간하였을 뿐의 그래프와 비교하여, 질량 추정치 m(a)의 변동(불연속인 변화)을 저감하여, 보다 고정밀도로 추정 질량을 산출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관련되는 X선 검사 장치의 외관 사시도.
도 2는 도 1의 X선 검사 장치의 전후의 구성을 도시하는 도면.
도 3은 도 1의 X선 검사 장치의 실드 박스 내부의 간이 구성도.
도 4는 도 1의 X선 검사 장치에 따른 이물 혼입 검사의 원리를 도시하는 모식도.
도 5는 도 1의 X선 검사 장치가 구비하고 있는 제어 컴퓨터의 구성을 도시하 는 제어 블록도.
도 6은 도 5의 제어 컴퓨터에 포함되는 CPU가 X선 검사 프로그램을 읽어내는 것에 의하여 작성되는 기능 블록도.
도 7은 X선 투과 화상에 포함되는 단위 영역당의 화상의 밝기와 그 부분의 물질의 두께의 관계를 도시하는 그래프.
도 8은 도 1의 X선 검사 장치에 있어서 취득된 상품의 X선 투과 화상 10매를 도시하는 도면.
도 9는 도 1의 X선 검사 장치에 따른 X선 검사 프로그램에 기초하는 질량 추정 방법의 흐름을 도시하는 플로차트.
도 10의 (a)는 계수 α를 최적화하기 전의 테이블 m(a)를 도시하는 그래프, (b)는 계수 α를 최적화한 후의 테이블 m(a)를 도시하는 그래프.
도 11의 (a) ~ (c)는 변환 테이블 m(a)를 최적화하여 가는 과정을 도시하는 그래프.
도 12의 (a)는 상품(G)의 X선 투과 화상의 일례로서 봉지 내에서 분말이 대략 균등하게 존재하고 있는 것을 도시하는 도면, (b)는 봉지 내에서 분말이 일부에 치우친 상태로 존재하고 있는 것을 도시하는 도면.
도 13은 본 발명의 X선 검사 장치에 의하여 최적화된 변환 테이블 m(a)와 최적화 전의 변환 테이블을 이용하여 구한 도 12(a) 및 도 12(b)에 도시하는 상품의 추정 질량의 비교 결과를 도시하는 도면.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 관련되는 X선 검사 장치에 있어서 실행되 는 X선 검사 방법의 처리의 흐름을 도시하는 플로차트.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 관련되는 X선 검사 장치에 있어서 실행되는 X선 검사 방법의 처리의 흐름을 도시하는 플로차트.
도 16은 도 15의 플로차트에 있어서 실시되는 곡선 보간의 개념을 도시하는 설명도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : X선 검사 장치 11 : 실드 박스
11a : 개구 12 : 컨베이어
12a : 컨베이어 벨트 12b : 컨베이어 프레임
12c : 개구부 12f : 컨베이어 모터
12g : 로터리 엔코더 13 : X선 조사기(조사부)
14 : X선 라인 센서(X선 검출부) 14a : 화소
15 : 광전 센서 16 : 차폐 커튼
20 : 제어 컴퓨터(샘플 화상 취득부, 이상 커브 작성부, 커브 조정부, 질량 추정부)
21 : CPU 22 : ROM
23 : RAM 24 : USB(외부 접속 단자)
25 : CF(compact flash : 등록 상표) 26 : 모니터(입력부)
31 : 샘플 화상 취득부 32 : 테이블 작성부(이상 커브 작성부)
33 : 테이블 조정부(커브 조정부) 34 : 질량 추정부
60 : 전단 컨베이어 70 : 배분 기구
70a : 암 80 : 라인 컨베이어
G : 상품(검사 대상물)
본 발명의 일 실시예에 관련되는 X선 검사 장치에 대하여, 도 1 ~ 도 13을 이용하여 설명하면 이하와 같다.
［X선 검사 장치(10) 전체의 구성］
본 실시예의 X선 검사 장치(10)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 식품 등의 상품의 생산 라인에 있어서, 예를 들면, 봉지들이 분말 스프 등의 상품(도 12(a) 등 참조)의 질량의 추정을 행하는 장치이다. X선 검사 장치(10)는, 연속적으로 반송되어 오는 상품에 대하여 X선을 조사하여, 상품을 투과한 X선량을 검출하여 작성되는 X선 화상에 기초하여 상품의 질량을 추정하고, 추정한 질량이 소정 범위 내인지 여부의 검사를 행한다.
X선 검사 장치(10)의 검사 대상인 상품(검사 대상물, G)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 전단(前段) 컨베이어(60)에 의하여 X선 검사 장치(10)로 운반되어 온다. 상품(G)은, X선 검사 장치(10)에 있어서 취득된 X선 투과 화상에 기초하여 질량이 추정된다. 이 X선 검사 장치(10)에서의 질량의 추정 결과는, X선 검사 장치(10)의 하류 측에 배치되는 배분 기구(70)로 송신된다. 배분 기구(70)는, 상품(G)이 X선 검사 장치(10)에 있어서 소정 범위 내의 질량이라고 판단된 경우에는 상품(G)을 그대로 정규의 라인 컨베이어(80)로 보낸다. 한편, 상품(G)이 X선 검사 장치(10)에 있어서 소정 범위 외의 질량이라고 판단된 경우에는, 하류 측의 단부를 회전 축으로 하는 암(arm, 70a)이 반송로를 차단하도록 회동(回動, 정방향 역방향으로 원운동함)한다. 이것에 의하여, 질량이 소정 범위 외라고 판단된 상품(G)을, 반송로로부터 떨어진 위치에 배치된 불량품 회수 상자(90)에 의하여 회수할 수 있다.
X선 검사 장치(10)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 주로, 실드 박스(shield box, 11)와 컨베이어(12)와 차폐(遮蔽) 커튼(16)과 터치 패널 기능을 가지는 모니터(입력부, 26)를 구비하고 있다. 그리고 그 내부에는, 도 3에 도시하는 바와 같이, X선 조사기(조사부, 13)와 X선 라인 센서(X선 검출부, 14)와 제어 컴퓨터(샘플 화상 취득부, 이상 커브 작성부, 커브 조정부, 질량 추정부, 20)(도 5 참조)를 구비하고 있다.
［실드 박스(11)］
실드 박스(11)는, 상품(G)의 입구 측과 출구 측의 쌍방의 면에, 상품을 반출입하기 위한 개구(開口, 11a)를 가지고 있다. 이 실드 박스(11) 내에, 컨베이어(12), X선 조사기(13), X선 라인 센서(14), 제어 컴퓨터(20) 등이 수용되어 있다.
또한, 개구(11a)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 실드 박스(11)의 외부로의 X선의 누설을 방지하기 위하여, 차폐 커튼(16)에 의하여 가려져 있다. 이 차폐 커튼(16)은, 납을 포함하는 고무제의 커튼 부분을 가지고 있고, 상품이 반출입될 때에 상품에 의하여 밀어내진다.
또한, 실드 박스(11)의 정면 상부에는 모니터(26) 외에 키의 삽입구나 전원 스위치 등이 배치되어 있다.
［컨베이어(12)］
컨베이어(12)는 실드 박스(11) 내에 있어서 상품을 반송하는 것이며, 도 5의 제어 블록에 포함되는 컨베이어 모터(12f)에 의하여 구동된다. 컨베이어(12)에 의한 반송 속도는, 작업자가 입력한 설정 속도가 되도록, 제어 컴퓨터(20)에 의한 컨베이어 모터(12f)의 인버터 제어에 의하여 상세하게 제어된다.
또한, 컨베이어(12)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 컨베이어 벨트(12a), 컨베이어 프레임(12b)을 가지고 있고, 실드 박스(11)에 대하여 떼어내는 것이 가능한 상태로 장착되어 있다. 이것에 의하여, 식품 등의 검사를 행하는 경우에 있어서 실드 박스(11) 내를 청결하게 유지하기 위하여, 컨베이어를 떼어내어 빈번히 세정할 수 있다.
컨베이어 벨트(12a)는 단이 없는 형상의 벨트이며, 벨트의 내측으로부터 컨베이어 프레임(12b)에 의하여 지지되어 있다. 그리고 컨베이어 모터(12f)의 구동력을 받아 회전하는 것으로, 벨트 상에 재치(載置, 물건의 위에 다른 물건을 올리는 것)된 물체를 소정의 방향으로 반송한다.
컨베이어 프레임(12b)은, 단이 없는 형상의 벨트의 내측으로부터 컨베이어 벨트(12a)를 지지하는 것과 함께, 도 3에 도시하는 바와 같이, 컨베이어 벨트(12a)의 내측의 면에 대향하는 위치에, 반송 방향에 대하여 직각인 방향으로 길게 개구한 개구부(12c)를 가지고 있다. 개구부(12c)는, 컨베이어 프레임(12b)에 있어서의, X선 조사기(13)와 X선 라인 센서(14)를 연결하는 선 상에 형성되어 있다. 바꾸어 말하면, 개구부(12c)는, 컨베이어 프레임(12b)에 있어서의 X선 조사기(13)로부터의 X선 조사 영역에, 상품(G)을 투과한 X선이 컨베이어 프레임(12b)에 의하여 차폐되지 않도록 형성되어 있다.
［X선 조사기(13)］
X선 조사기(13)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 컨베이어(12)의 상방(上方)에 배치되어 있고, 컨베이어 프레임(12b)에 형성된 개구부(12c)를 통하여, 컨베이어(12)의 하방(下方)에 배치된 X선 라인 센서(14)를 향하여 부채꼴 형상으로 X선을 조사한다(도 3의 사선부 참조).
［X선 라인 센서(14)］
X선 라인 센서(14)는, 컨베이어(12, 개구부(12c))의 하방에 배치되어 있고, 상품(G)이나 컨베이어 벨트(12a)를 투과하여 오는 X선을 검출한다. 이 X선 라인 센서(14)는, 도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 컨베이어(12)에 의한 반송 방향에 직교하는 방향으로 일직선으로 수평 배치된 복수의 화소(14a)로 구성되어 있다.
덧붙여, 도 4에는, X선 검사 장치(10) 내에 있어서의 X선 조사 상태와, 그 때의 라인 센서(14)를 구성하는 각 화소(14a)에 있어서 검출되는 X선량을 도시하는 그래프가 각각 도시되어 있다.
［모니터(26)］
모니터(26)는 풀 도트 표시의 액정 디스플레이이다. 또한, 모니터(26)는, 터치 패널 기능을 가지고 있고, 초기 설정이나 질량 추정 후의 판정 등에 관한 파라 미터 입력 등을 촉진하는 화면을 표시한다.
또한, 모니터(26)는, X선 라인 센서(14)에 있어서의 검출 결과에 기초하여 작성된 후, 화상 처리가 실시된 상품(G)의 X선 투과 화상을 표시한다. 이것에 의하여, 상품(G)의 봉지 내에 있어서의 분말의 치우침 등의 상태를, 사용자에 대하여 시각적으로 인식시킬 수 있다.
［제어 컴퓨터(20)］
제어 컴퓨터(20)는, CPU(21)에 있어서, 제어 프로그램에 포함되는 화상 처리 루틴, 검사 판정 처리 루틴 등을 실행한다. 또한, 제어 컴퓨터(20)는, CF(compact flash : 등록 상표, 25) 등의 기억부에, 불량 상품에 대응하는 X선 화상이나 검사 결과, X선 화상의 보정용 데이터 등을 보존 축적한다.
구체적인 구성으로서 제어 컴퓨터(20)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, CPU(21)를 탑재하는 것과 함께, 이 CPU(21)가 제어하는 주기억부로서 ROM(22), RAM(23) 및 CF(25)를 탑재하고 있다.
CF(25)에는 각 부를 제어하기 위한 각종 프로그램이나, 질량 추정의 기초가 되는 X선 투과 화상에 관한 정보 등이 격납(格納)되어 있다.
나아가, 제어 컴퓨터(20)는, 모니터(26)에 대한 데이터 표시를 제어하는 표시 제어 회로, 모니터(26)의 터치 패널로부터의 키 입력 데이터를 받아들이는 키 입력 회로, 도시하지 않는 프린터에 있어서의 데이터 인자(印字)의 제어 등을 행하기 위한 I/O 포트, 외부 접속 단자로서의 USB(24) 등을 구비하고 있다.
그리고 CPU(21), ROM(22), RAM(23) CF(25) 등은 어드레스 버스나 데이터 버 스 등의 버스 라인을 통하여 서로 접속되어 있다.
나아가, 제어 컴퓨터(20)는, 컨베이어 모터(12f), 로터리 엔코더(12g), X선 조사기(13), X선 라인 센서(14), 광전 센서(15) 등과 접속되어 있다.
제어 컴퓨터(20)에서는, 컨베이어 모터(12f)에 장착된 로터리 엔코더(12g)에 있어서 검출된 컨베이어(12)의 반송 속도를 수신한다.
또한, 제어 컴퓨터(20)는, 컨베이어를 사이에 두고 배치되는 한 쌍의 투광기 및 수광기로 구성되는 동기(同期) 센서로서의 광전 센서(15)로부터의 신호를 수신하여, 피검사물인 상품(G)이 X선 라인 센서(14)의 위치로 오는 타이밍을 검출한다.
(제어 컴퓨터(20)에 의하여 작성되는 기능 블록)
본 실시예에서는, 제어 컴퓨터(20)에 포함되는 CPU(21)가, CF(25)에 격납된 X선 검사 프로그램을 읽어들여, 도 6에 도시하는 바와 같은 기능 블록을 작성한다.
구체적으로는, 제어 컴퓨터(20) 내에 기능 블록으로서, 도 6에 도시하는 바와 같이, 샘플 화상 취득부(31), 테이블 작성부(이상 커브 작성부, 32), 테이블 조정부(커브 조정부, 33) 및 질량 추정부(34)가 작성된다.
샘플 화상 취득부(31)는, 미리 질량을 알고 있는 봉지들이 분말 스프의 상품(G) 10개분에 대하여 X선 투과 화상을 취득한다(이하, 10개의 상품(G)의 각각의 질량을 「실질량」이라고 나타낸다).
테이블 작성부(32)는, 샘플 화상 취득부(31)에 있어서 취득된 단위 영역(1화소)마다의 밝기 a에 대하여, 그 영역에 있어서의 추정 질량 m을 산출하기 위한 이하의 수학식 3에 기초하여 테이블(이상 커브) m(a)를 작성한다.
m = ct = -c/μ×In(I/I0) = -αIn(I/I0)
(단, m : 추정 질량, c : 물질의 두께로부터 질량으로 변환하기 위한 계수, t : 물질의 두께, I : 물질이 없을 때의 밝기, I0 : 물질을 투과하였을 때의 밝기, μ : 선흡수 계수)
테이블 조정부(33)는, 모니터(26)를 통하여 입력된 10개의 상품(G)의 각각의 실질량과, 상기 테이블(이상 커브)에 의하여 구하여지는 각 계조의 추정 질량을 합계한 합계 추정 질량을 비교하여, 합계 추정 질량이 실질량에 가까워지도록 테이블을 조정한다.
질량 추정부(34)는, 테이블 조정부(33)에 있어서 조정된 테이블(이상 커브)에 기초하여, 각 단위 영역(1화소)마다의 밝기에 따라 각 단위 영역마다 추정 질량을 취득하고, 이들을 합계하여 상품(G)의 추정 질량을 산출한다.
덧붙여, 이들의 각 기능 블록에 의한 질량 추정의 방법에 대해서는 후단에서 상세히 서술한다.
＜제어 컴퓨터(20)에 의한 질량 추정의 흐름＞
일반적으로, 취득한 X선 투과 화상에 있어서 물질의 두께와 그 부분의 밝기(물질이 없을 때를 1.0으로서 정규화된 밝기)의 관계는, 상술한 수학식 1과 같은 지수 함수에 의하여 나타내지는 그래프(I/I0 = e-μt)와 실제의 질량을 도시하는 그래프를 비교하면, 도 7에 도시하는 바와 같은 오차가 생기는 것을 알 수 있다. 특히, 실제의 질량을 도시하는 그래프에서는, 두께 t가 비교적 작은 영역에 있어서 밝기가 급격하게 저하되고 있다. 이것은, 비교적 에너지가 작은 X선이 먼저 흡수되고, 물질을 통과할 때마다 X선의 선질이 딱딱해지는 것에 기인하는 것이다. 나아가, 상술한 바와 같이, X선 투과 화상의 밝기는, X선의 에너지 분포나 물질의 두께 이외에도, 고유 필터의 사용 유무, X선 검출 장치의 에너지 특성, 감마 보정 등의 화상 처리 등과 같은 불확정 요인을 포함하고 있다.
여기서, 도 8에는, 실질량이 8.0g인 상품(G)을 이용하여 추정 질량을 구한 10개의 X선 투과 화상이 도시되어 있다. 다른 X선 투과 화상과 비교하여 분말이 봉지 내에서 치우치고 있는 하단(下段) 좌단(左端) 및 하단 중앙의 X선 투과 화상에서는, 추정 질량이 실질량인 8.0g보다도 큰 수치로 되어 있는 것을 알 수 있다.
본 실시예의 X선 검사 장치(10)에서는, 이상과 같은 문제에 입각하여, 상품(G)에 대하여 봉지 내에 있어서의 분말의 치우침이나 각종의 불확정 요인 등의 영향을 배제하여 고정밀도의 질량의 추정을 행하기 위하여, 도 9에 도시하는 플로차트에 따라 질량의 추정을 행한다.
즉, 스텝 S1에서는, 상술한 수학식 3의 α에, 예를 들면 1.0을 대입하여, 화상 밝기(계조) a(0 ~ 220)에 대응하는 추정 질량 m(a)를 테이블화한다. 수학식 3에 기초하여 작성되는 테이블은, 우선, 밝기 a를 10계조마다 변화시켜 m(a)에 상당하는 테이블 상에 격납하고, 그 사이의 수치를 선형 보간에 의하여 구한다. 이것에 의하여, 제어 컴퓨터(20)의 테이블 작성부(32)에 있어서, 도 10(a)에 도시하는 바와 같은, 밝기와 추정 질량 m(a)의 관계를 도시하는 테이블(이상 커브)이 작성된다. 덧붙여, 수학식 3에 따라 각 밝기에 있어서의 추정 질량을 모두 구한 것으로는 시간이 너무 걸리는 것을 고려하여, 여기에서는 10계조마다 수학식 3에 의하여 추정 질량을 구한 후, 그 사이를 선형 보간에 의하여 구하고 있다.
스텝 S2에서는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 미리 실질량이 8.0g인 것을 알고 있는 10개의 상품(G)에 대하여 X선을 조사하여, 샘플 화상 취득부(31)에 있어서 10매의 X선 투과 화상을 취득한다. 그리고 취득한 10매의 X선 투과 화상에 대하여, 테이블 m(a) 변환으로 추정 질량을 산출하고, 이들의 평균치 Mave를 구한다. 덧붙여, 폭넓은 밝기의 데이터를 얻기 위하여, 10개의 샘플 화상은 봉지 내에 있어서 분말이 치우친 것이나 균일한 것 등이 혼재하고 있는 것이 바람직하다.
스텝 S3에서는, 스텝 S2에 있어서 구하여진 평균치 Mave가, 이하의 수학식 5에 따라 검사물 질량 Mt와 동일해지도록 m(a)를 변경하여 가고, 도 10(b)에 실선으로 도시하는 바와 같은 변경 후의 테이블을 초기 테이블(이상 커브)로 한다. 덧붙여, 도 10(b)에서는, 파선으로 변경 전의 테이블, 실선으로 변경 후의 초기 테이블(이상 커브)을 도시하고 있다.
m(a) = m(a)×Mt/Mave
스텝 S4에서는, 수학식 3의 밝기 a에 10을 대입하여 추정 질량 m(a)를 구한다. 여기서, 밝기 a를 10부터 시작하여 20, 30, …으로 대입하여 가는 것은, 밝기 0에서는 추정 질량이 무한대로 되어 버리기 때문이다. 이 때문에, 밝기 a에 1을 대입하는 것으로부터 시작하여, 이하 11, 21, 31, …로 대입하여 추정 질량을 구하도록 하여도 무방하다.
스텝 S5에서는, 테이블 m(a)를 상하로 조금씩 옮겨 보고 어떻게 변화하는지를 조사하기 위하여, 테이블 m(a)를 ±2%하여 새롭게 테이블 m+(a)와 테이블 m-(a)를 작성한다. 이때, a-10과 a 사이의 테이블은, m(a-10)과 m(a)의 사이를 선형 보간하는 것으로 구하고, a와 a+10 사이의 테이블은 m(a)와 m(a+10) 사이의 선형 보간에 의하여 구하여, 각 테이블 m+(a), m-(a)를 작성한다.
스텝 S6에서는, 스텝 S5에 있어서 새롭게 작성한 2개의 테이블 m+(a) 및 m-(a)와, 원래의 테이블 m(a)에 기초하여, 각각 10매의 X선 투과 화상에 대하여 추정 질량을 산출한다.
스텝 S7에서는, 스텝 S6에 있어서 3개의 테이블 m(a), m+(a), m-(a)에 의하여 산출된 10매의 X선 투과 화상에 대한 추정 질량으로부터, 가장 표준 편차가 작은(격차가 적은) 테이블을 선택하여, 그 테이블을 m(a)와 치환한다.
예를 들면, 어느 밝기(계조) a에 있어서는, m(a)보다도 m+(a) 쪽이 표준 편차가 작은 경우에는, 그 밝기 a에 상당하는 부분에 대해서는, 테이블 m(a)를 테이블 m+(a)로 치환한다. 한편, m(a)가 m+(a)보다도 표준 편차가 작은 경우에는, 그 밝기 a에 상당하는 부분에 대해서는, 테이블 m(a)를 치환하는 것 없이 그대로 유지한다.
구체적으로는, 도 11(a)에 도시하는 바와 같이, 밝기 a = 10인 부분에 있어서, 실선으로 도시하는 테이블 m(10), 상측의 파선으로 도시하는 테이블 m+(10), 하측의 파선으로 도시하는 테이블 m-(10)의 표준 편차를 비교하여, 가장 표준 편차가 작은 m+(10)을 선택한다. 그러면, 도 11(b)에 도시하는 바와 같이, 밝기 a = 10 의 부분에 대해서는 테이블 m(10)이 테이블 m+(10)으로 치환된다.
스텝 S8에서는, 밝기 a가 210인지 여부를 판정하고, No인 경우에는 스텝 S10으로 진행되어 밝기 a를 10씩 늘리면서 a = 210이 될 때까지 상기 스텝 S7에 있어서의 m(a)의 치환 처리를 반복한다.
즉, 밝기 a = 20, 30, 40, …에 대하여 마찬가지로 하여 테이블의 치환을 반복하여 행하고, 도 11(c)에 실선으로 도시하는 바와 같은 테이블을 작성한다.
덧붙여, 이 스텝 S7에 있어서의 처리가, 테이블 조정부(33)에 의한 테이블, 즉 이상 커브의 조정 처리에 상당한다.
스텝 S9에서는, 치환 처리에 의하여 조정 후의 테이블 m(a)에 따라 10매의 X선 투과 화상의 질량을 구하고, 그 격차가 0.1g 이하가 되는지 여부를 판정한다. 여기서, 0.1g보다 큰 경우에는, 스텝 S4까지 되돌아와 격차가 0.1g 이하가 될 때까지 상술한 처리를 반복하여 행한다.
본 발명의 X선 검사 장치(10)에서는, 이상과 같은 처리를 거쳐, 상품(G)을 촬상(撮像)한 X선 투과 화상으로부터 상품(G)의 질량을 추정하기 위한 변환 테이블 m(a)(도 11(c) 참조)를 작성한다. 이것에 의하여, 도 11(c)에 도시하는 바와 같은 최적화된 조정 후의 변환 테이블 m(a)를 이용하여 검사 대상으로 되는 상품(G)의 질량의 추정을 행하는 것으로, 종래의 수학식에 의존한 질량 추정 방법과 비교하여, 고정밀도의 질량 추정 결과를 얻을 수 있다.
여기서, 실질량 10.0g의 상품(G)에 대하여, 최적화 전후에 있어서의 변환 테이블을 이용하여 검사를 행한 결과를 도 13에 도시한다.
변환 테이블 m(a)를 최적화하기 전의 결과에서는, 도 12(a) 및 도 12(b)에 도시하는 바와 같이, 봉지 내에서 분말이 균일한 것(10.34g)과 치우친 것(9.79g)으로 추정 질량의 오차가 0.55g 있었던 것에 대하여, 변환 테이블 m(a)를 상술한 도 9에 도시하는 플로차트에 따라 최적화한 후의 결과에서는, 봉지 내에서 분말이 균일한 것(10.03g)과 치우친 것(9.95g)으로 추정 질량의 오차가 0.08g로 작아진 것을 알 수 있다. 나아가, 최적화 후의 변환 테이블에 기초하여 구하여진 추정 질량 쪽이, 균일한 것, 치우친 것의 쌍방에 대하여, 실질량 10.0g에 대한 오차가, 종래의 0.34g, 0.21g로부터 0.03g, 0.05g로 큰 폭으로 작아져 있는 것을 알 수 있다.
이와 같이, 도 13에 도시하는 결과로부터, 도 9에 도시하는 플로차트에 따라 최적화된 변환 테이블 m(a)에 기초하여 추정 질량을 산출하는 것으로, 종래보다도 정확하게 상품(G)의 추정 질량을 구하는 것이 가능하게 되는 것을 알 수 있다.
［본 X선 검사 장치(10)의 특징］
(1)
본 실시예의 X선 검사 장치(10)에서는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 제어 컴퓨터(20)에 탑재된 CPU(21)가 CF(25)에 격납된 X선 검사 프로그램을 읽어들여, 도 6에 도시하는 바와 같은 기능 블록을 형성한다. 이 기능 블록은, 샘플 화상 취득부(31)와 테이블 작성부(32)와 테이블 조정부(33)와 질량 추정부(34)를 포함하고 있다. 샘플 화상 취득부(31)는, 미리 실질량을 알고 있는 상품(G)에 대하여 10매의 X선 투과 화상을 취득한다. 테이블 작성부(32)는, X선 투과 화상에 포함되는 단위 영역마다의 밝기와 그 부분의 추정 질량의 관계를 도시하는 상술한 수학식 3에 기 초하여, 테이블(이상 커브) m(a)를 작성한다. 테이블 조정부(33)는, 모니터(26)를 통하여 입력된 각 X선 투과 화상의 실질량을 참조하여, 10계조마다 추정 질량이 실질량에 가까워지도록 테이블 m(a)를 조정하여 간다. 질량 추정부(34)는, 조정 후의 테이블 m(a)에 기초하여, 단위 영역마다의 추정 질량을 구하고, 이들을 합계하여 상품(G)의 추정 합계 질량을 구한다.
이것에 의하여, 실질량을 참조하여 조정된 테이블 m(a)를 이용하여 추정 질량을 구하는 것으로, 수학식 3에 기초하여 작성된 테이블 m(a)를 그대로 이용하여 추정 질량을 구하는 종래의 방법과 비교하여, 보다 실질량에 가까운 고정밀도의 추정 질량을 구하는 것이 가능하게 된다.
(2)
본 실시예의 X선 검사 장치(10)에서는, 테이블 작성부(32)에 의하여 작성된 테이블 m(a)에 대하여, ±2%하여 새로운 테이블 m+(a), m-(a)를 작성하고, 도 11(a) ~ 도 11(c)에 도시하는 바와 같이, 이들의 테이블 m(a), m+(a), m-(a)를 소정 계조마다 비교하여 가장 표준 편차가 작은 것을 m(a)로 하여 반복하여 치환하면서 테이블 m(a)를 조정한다.
이것에 의하여, 수학식 3에 기초하여 작성된 테이블 m(a)를, 보다 실질량에 가까운 질량을 추정할 수 있도록 최적화할 수 있기 때문에, 종래보다도 고정밀도의 추정 질량을 구하는 것이 가능하게 된다.
(3)
본 실시예의 X선 검사 장치(10)에서는, 도 9의 스텝 S8에 도시하는 바와 같 이, 상술한 테이블 m(a)의 최적화 처리(치환)를, 밝기 a가 10계조부터 10계조씩 늘려 210계조가 될 때까지 반복하여 행한다.
이것에 의하여, 테이블 m(a)의 최적화 처리의 종료 조건으로서 소정 계조수를 설정하는 것으로, 각각의 계조(밝기)마다 최적화된 테이블 m(a)를 얻을 수 있다. 이 결과, 보다 고정밀도의 추정 질량을 얻는 것이 가능하게 된다.
(4)
본 실시예의 X선 검사 장치(10)에서는, 도 9의 스텝 S9에 도시하는 바와 같이, 상술한 테이블 m(a)의 최적화 처리(치환)를, 10개의 X선 투과 화상에 대하여 구한 추정 질량의 격차가 0.1g 이하가 될 때까지 반복하여 행한다.
이것에 의하여, 추정 질량을 구하기 위한 기초가 되는 테이블 m(a)의 최적화 처리를 격차가 소정량 이하가 될 때까지 반복하여 행하는 것으로, 한층 더 상세하게 테이블 m(a)를 최적화하여 고정밀도의 추정 질량을 구하는 것이 가능하게 된다. 또한, 도 9의 스텝 S8, 스텝 S9에 도시하는 바와 같이, 테이블 m(a)의 최적화 처리의 종료 조건으로서, 소정 계조가 될 때까지라고 하는 제1 조건과, 격차가 소정량 이하가 될 때까지라고 하는 제2 조건을 조합하는 것으로, 보다 상세한 테이블 m(a)의 조정을 행할 수 있기 때문에, 한층 더 고정밀도의 추정 질량을 구할 수 있다.
(5)
본 실시예의 X선 검사 장치(10)에서는, 도 9의 스텝 S1에 도시하는 바와 같이, 밝기 a를 10계조씩 변화시켜 수학식 3에 기초하여 추정 질량을 산출하고, 그 사이를 선형 보간하는 것으로 테이블 m(a)를 작성한다.
이것에 의하여, 테이블 m(a)의 모든 계조에 대하여 수학식 3을 이용하여 테이블 m(a)를 작성하는 경우와 비교하여, 테이블 m(a)의 작성 시간을 큰 폭으로 단축하여, 효율 좋게 추정 질량을 구하는 것이 가능하게 된다.
(6)
본 실시예의 X선 검사 장치(10)에서는, 추정 질량을 구하기 위한 도구로서, X선 투과 화상에 포함되는 단위 영역마다의 밝기 a와 그 부분의 추정 질량의 관계를 도시하는 테이블 m(a)를 이용하고 있다.
이것에 의하여, 수학식에 기초하여 추정 질량을 구하는 방법과 비교하여, 큰 폭으로 추정 질량의 산출 시간을 단축할 수 있다.
(7)
본 실시예의 X선 검사 장치(10)에서는, X선 투과 화상에 포함되는 단위 영역으로서, 1화소마다 밝기 및 그 추정 질량을 구하고 있다.
이것에 의하여, X선 투과 화상에 포함되는 최소 단위인 1화소를 단위로 하여 추정 질량을 구하는 것으로, 보다 고정밀도의 추정 질량을 구하는 것이 가능하게 된다.
［다른 실시예］
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경이 가능하다.
(A)
상기 실시예에서는, X선 투과 화상에 포함되는 단위 영역에 있어서의 밝기 a와 그 영역의 추정 질량의 관계를 도시하는 테이블 m(a)를 작성하여 상품(G)의 추정 질량을 구하는 예를 들어 설명하였다. 그러나 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 테이블 m(a)에 대해서는 반드시 작성할 필요는 없고, 수학식에 의하여 나타내지는 부분에 대해서는 수학식을 이용하여도 무방하다. 단, 상기 실시예와 같이, 테이블 m(a)를 이용하여 추정 질량을 구한 경우에는, 수학식을 이용한 경우와 비교하여 추정 질량을 구하기 위한 처리 시간을 큰 폭으로 단축할 수 있는 점에서, 상기 실시예와 같이 테이블을 이용하는 것이 보다 바람직하다.
(B)
상기 실시예에서는, 도 9에 도시하는 바와 같이, 테이블 m(a)의 최적화 처리의 S5 ~ S8의 루프를, 밝기를 10계조씩 크게 하여 가며 220계조가 될 때까지 반복하여 행하는 예를 들어 설명하였다. 그러나 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.
최적화 처리의 종료 조건으로서는, 밝기가 220계조가 되는 것에 한정하지 않고, 예를 들면, 다른 계조수에 달한 것에 의하여 종료시켜도 무방하고, 소정 횟수 반복한 후, 혹은 소정 시간 경과 후에 종료시키도록 제어하여도 무방하다. 또는, 이들의 종료 조건을 복수 조합하여도 무방하다.
(C)
상기 실시예에서는, 도 9에 도시하는 바와 같이, 테이블 m(a)의 최적화 처리 의 S4 ~ S10의 루프를, 격차가 0.1g 이하가 될 때까지 반복하여 행하는 예를 들어 설명하였다. 그러나 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.
최적화 처리의 종료 조건으로서는, 격차가 0.1g 이하가 되는 것에 한정하지 않고, 예를 들면, 격차가 0.1g 이외의 다른 수치 이하가 되는 것으로 종료시켜도 무방하고, 소정 횟수 반복한 후, 혹은 소정 시간 경과 후에 종료시키도록 제어하여도 무방하다. 또는, 이들의 종료 조건을 복수 조합하여도 무방하다.
(D)
상기 실시예에서는, X선 투과 화상의 샘플 화상으로서, 미리 질량을 알고 있는 10개의 상품(G)에 대응하는 10매의 X선 투과 화상을 취득하는 예를 들어 설명하였다. 그러나 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.
샘플 화상의 수로서는, 10매에 한정되는 것이 아니고, 예를 들면 5매 이하여도 무방하고, 20매 이상이어도 무방하다.
(E)
상기 실시예에서는, 추정 질량 m(a), m+(a) 및 m-(a) 중, 가장 표준 편차가 작은 것을 선택하여, m(a)를 치환하는 처리를 행하는 예를 들어 설명하였다. 그러나 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 선택하는 수단으로서는 표준 편차에 한정하지 않고, 분산 등의 다른 격차의 요소를 보고 행할 수도 있다.
(F)
상기 실시예에서는, X선 검사 장치(10)에 대하여 본 발명을 적용한 예를 들 어 설명하였다. 그러나 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, X선 검사 장치의 기억부에 격납되어 있는 X선 검사 프로그램에 대하여 본 발명을 적용할 수도 있다. 이 경우에는, CPU가 이 X선 검사 프로그램을 읽어들여, 도 9에 도시하는 플로차트에 따라 처리를 행하는 X선 검사 방법을 컴퓨터에 실행시키면 된다.
(G)
상기 실시예에서는, 스텝 S5에 있어서, 테이블 m(a)를 상하로 조금씩 옮겨 보고 어떻게 변화하는지를 조사하기 위하여, 테이블 m(a)를 ±2%하여 새롭게 테이블 m+(a)와 테이블 m-(a)를 작성하고, a-10과 a 사이의 테이블은, m(a-10)과 m(a)의 사이를 선형 보간하는 것으로 구하고, a와 a+10 사이의 테이블은 m(a)와 m(a+10) 사이의 선형 보간에 의하여 구하여, 각 테이블 m+(a), m-(a)를 작성하는 예를 들어 설명하였다. 그러나 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 도 14에 도시하는 바와 같이, 스텝 S5의 후, 스텝 S5a를 삽입하여 선형 보간에 의하여 구하여진 테이블을 조정하여도 무방하다.
구체적으로는, 스텝 S5a에 있어서, 선형 보간한 테이블에 대하여, 이하의 수학식 6에 기초하여 이동 평균을 산출하여, 그래프화하였을 때에 매끄러운 곡선으로 되도록 하여, 테이블의 변동(추정 질량의 격차)을 저감한다.
Figure 112008036422391-PCT00001
이것에 의하여, 선형 보간에 의하여 작성된 테이블과 비교하여, 각 화소에 있어서의 밝기가 조금 변화한 것만으로 추정 질량이 불연속으로 변화하여 버리는 것을 방지할 수 있기 때문에, 보다 고정밀도로 추정 질량을 산출하는 것이 가능하게 된다.
(H)
상기 실시예에서는, 스텝 S1에 있어서, 밝기 a를 10계조마다 변화시켜 m(a)에 상당하는 테이블 상에 격납하여, 그 사이의 수치를 선형 보간에 의하여 구하고, 제어 컴퓨터(20)의 테이블 작성부(32)에 있어서, 도 10(a)에 도시하는 바와 같은, 밝기와 추정 질량 m(a)의 관계를 도시하는 테이블(이상 커브)을 작성하는 예를 들어 설명하였다. 그러나 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 도 15에 도시하는 바와 같이, 스텝 S5 대신에, 스텝 S5b를 삽입하여 곡선 보간에 의하여 구하여진 테이블을 조정하여도 무방하다.
구체적으로는, 스텝 S5b에 있어서, m(a)를 +10%하였을 때의 테이블 m+(a), -10%하였을 때의 테이블 m-(a)를 작성하고, a-10과 a 사이의 테이블은 m(a-10)과 m(a) 사이의 곡선 보간으로 구하고, a와 a+10 사이의 테이블은 m(a)와 m(a+10) 사이의 곡선 보간에 의하여 구한다.
곡선 보간의 방법으로서는, 도 16에 도시하는 바와 같은, n차 함수로 근사하는 이른바 베지어 곡선을 이용한 보간 방법을 이용할 수 있다. 이것에 의하면, N개의 제어점으로부터 베지어 곡선이라 불리는 보간 방법을 채용하면, N-1차 함수에 의하여 곡선 보간할 수 있다. 예를 들면, 4개의 제어점을 연결하는 곡선을 작성하면, 3차 함수에 의하여 나타내지는 곡선을 구할 수 있다. 즉, 도 16에 도시하는 P1 ~ P4의 4개의 제어점이 주어져 있는 경우에는, 우선, P1 ~ P2를 t : 1-t의 비율로 분할하는 점 P5를 설정한다. 그리고 똑같이 P2 ~ P3, P3 ~ P4에 대해서도 같은 비율로 분할하는 점 P6 및 P7을 설정한다. 다음으로, P5 ~ P6, P6 ~ P7에 대하여 같은 비율로 분할하는 점 P8, P9를 설정한 후, 마지막으로 이 P8 ~ P9를 같은 비율로 분할하는 점 P10을 구한다. 이 조작을, 0≤t≤1에 대하여 연속하여 실시하고, P10의 궤적을 따라 베지어 곡선을 그리는 것으로, 곡선 보간을 행할 수 있다.
이 결과, 선형 보간에 의하여 작성된 테이블과 비교하여, 각 화소에 있어서의 밝기가 조금 변화한 것만으로 추정 질량이 불연속으로 변화하여 버리는 것을 방지할 수 있기 때문에, 보다 고정밀도로 추정 질량을 산출하는 것이 가능하게 된다.
덧붙여, 곡선 보간을 행하는 방법으로서는, 상술한 다른 실시예 (G) 및 (H)에 있어서 설명한 방법에 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 스플라인 곡선 등에 의하여 보간하는 것도 가능하다.
본 발명의 X선 검사 장치는, 종래보다 고정밀도의 추정 질량을 얻을 수 있다고 하는 효과를 나타내는 것으로부터, X선 투과 화상에 포함되는 영역에 있어서의 밝기로부터 질량을 추정하는 X선 질량 추정 장치에 대하여 넓게 적용 가능하다.

Claims (12)

  1. 검사 대상물에 대하여 조사된 X선의 투과량에 기초하여 상기 검사 대상물의 중량을 추정하는 X선 검사 장치이고,
    상기 검사 대상물에 대하여 X선을 조사하는 조사부와,
    상기 조사부로부터 조사되어 상기 검사 대상물을 투과한 X선량을 검출하는 X선 검출부와,
    복수의 상기 검사 대상물에 대하여 조사되어 상기 X선 검출부에 있어서 검출된 X선량에 기초하여 각각의 X선 투과 화상을 취득하는 샘플 화상 취득부와,
    상기 X선 투과 화상이 취득된 각각의 상기 검사 대상물의 실질량이 입력되는 입력부와,
    상기 X선 투과 화상에 포함되는 단위 영역마다의 밝기와 이것에 대응하는 단위 영역마다의 질량의 관계를 도시하는 이상 커브를 작성하는 이상 커브 작성부와,
    상기 이상 커브 작성부에 있어서 작성된 상기 이상 커브를, 상기 입력부에 입력된 상기 실질량에 기초하여 각 계조마다 조정하는 커브 조정부와,
    상기 커브 조정부에 있어서 각 계조마다 조정된 상기 이상 커브에 기초하여 상기 검사 대상물의 질량을 추정하는 질량 추정부
    를 구비하고 있는 X선 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 커브 조정부는, 상기 단위 영역당의 밝기 a에 대응하는 추정 질량 m(a)에 대하여, ±x%에 대하여 각각 추정 질량 m+(a) 및 m-(a)를 구하고, 이들의 추정 질량 중 가장 격차가 작은 것을 선택하여 상기 추정 질량 m(a)를 치환하면서 상기 이상 커브를 조정하는,
    X선 검사 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 커브 조정부는 상기 추정 질량 m(a)의 치환을 상기 밝기 a가 소정 계조가 될 때까지 반복하여 행하는,
    X선 검사 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 커브 조정부는 상기 추정 질량 m(a)의 치환을 상기 추정 질량 m(a)의 격차가 소정 범위 내가 될 때까지 반복하여 행하는,
    X선 검사 장치.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커브 조정부는 상기 추정 질량 m(a)의 치환을 소정 횟수만큼 반복하여 행하는,
    X선 검사 장치.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커브 조정부는 상기 추정 질량 m(a)의 치환을 소정 시간이 경과할 때까지 반복하여 행하는,
    X선 검사 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이상 커브 작성부는, 상기 밝기 a를 10계조마다 변화시켜 상기 추정 질량 m(a)를 산출하고, 그 사이의 값을 선형 보간(linear interpolation)하는 것으로 상기 이상 커브를 작성하는,
    X선 검사 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이상 커브 작성부는, 상기 X선 투과 화상에 포함되는 상기 단위 영역당의 밝기 a와 그 추정 질량 m(a)의 관계를 도시하는 소정의 수학식에 기초하여, 상기 밝기 a와 상기 추정 질량 m(a)의 관계를 도시하는 테이블을 작성하는,
    X선 검사 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단위 영역은 상기 X선 투과 화상에 포함되는 1화소인,
    X선 검사 장치.
  10. 검사 대상물에 대하여 조사된 X선의 투과량에 기초하여 상기 검사 대상물의 중량을 추정하는 X선 검사 프로그램이고,
    복수의 상기 검사 대상물에 대하여 조사된 X선량을 검출하고, 상기 검출된 X선량에 기초하여 각각의 X선 투과 화상을 취득하는 제1 스텝과,
    상기 제1 스텝에 있어서 취득된 상기 X선 투과 화상의 각각의 상기 검사 대상물의 실질량이 입력되는 제2 스텝과,
    상기 X선 투과 화상에 포함되는 단위 영역마다의 밝기와 이것에 대응하는 단위 영역마다의 질량에 기초하여 나타내지는 이상 커브를 작성하는 제3 스텝과,
    상기 제3 스텝에 있어서 작성된 상기 이상 커브를, 상기 제2 스텝에 있어서 입력된 상기 실질량에 기초하여 각 계조마다 조정하는 제4 스텝과,
    상기 제4 스텝에 있어서 각 계조마다 조정된 상기 이상 커브에 기초하여 상기 검사 대상물의 질량을 추정하는 제5 스텝
    을 구비하고 있는 X선 검사 방법을 컴퓨터에 실행시키는 X선 검사 프로그램.
  11. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이상 커브 작성부는, 상기 밝기 a를 10계조마다 변화시켜 상기 추정 질량 m(a)를 산출하고, 그 사이의 값을 선형 보간한 함수에 대하여 이동 평균을 산출하여 상기 이상 커브를 작성하는,
    X선 검사 장치.
  12. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이상 커브 작성부는, 상기 밝기 a를 10계조마다 변화시켜 상기 추정 질량 m(a)를 산출하고, 그 사이의 값을 곡선 보간(curve interpolation)하여 상기 이상 커브를 작성하는,
    X선 검사 장치.
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