TWI454691B - 檢測待測物之缺陷深度之系統及方法 - Google Patents

檢測待測物之缺陷深度之系統及方法 Download PDF

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檢測待測物之缺陷深度之系統及方法
本發明是有關一種檢測缺陷之系統及方法，特別是一種檢測待測物之缺陷深度之系統及方法。
放射線檢測方法是一種習知之內部缺陷的非破壞檢測方法，此方法是在待測物表面照射一放射源，並在待測物之另一側擷取透射過待測物之放射源以形成一影像。藉由分析此影像，可獲得待測物內部缺陷的分佈、大小等資訊。然而，習知之放射線檢測方法是將待測物之內部缺陷藉由放射源投影於成像平面上，因此，操作者不易從二維影像中得知待測物內部缺陷的深度資訊。
有鑑於此，如何從放射線檢測方法所獲得之二維影像中獲得待測物內部缺陷之深度資訊便是目前極需努力的目標。
本發明提供一種檢測待測物之缺陷深度之系統及方法，其是將待測物之內部缺陷藉由不同位置之放射源投影至同一平面上，再藉由多個相似三角形關係計算得到待測物內部缺陷的深度資訊。
本發明一實施例之檢測待測物之缺陷深度之系統包含一第一放射源、一第二放射源、一顯像元件以及一計算單元。第一放射源設置於一待測物之一第一表面側，用以提供一第一放射線。第二放射源設置於待測物之第一表面側，用以提供一第二放射線，其中第一放射源以及第二放射源設置於待測物之第一表面側之位置相異。顯像元件設置於待測物之一第二表面側之一平面，其中第一表面以及第二表面彼此相對，顯像元件用以分別接收透射過待測物之第一放射線以及第二放射線，以顯現待測物中之一缺陷於顯像元件上之一第一缺陷位置以及 一第二缺陷位置。計算單元則以第一放射源之位置、第一放射源垂直投影至平面之一第一投影位置、第二放射源之位置、第二放射源垂直投影至平面之一第二投影位置、缺陷之位置、缺陷垂直投影至平面之一缺陷投影位置、第一缺陷位置以及第二缺陷位置所形成之多個三角形，利用相似三角形關係計算出待測物中之缺陷至平面間之一距離，其中缺陷至平面間之距離是利用以下公式至少其中之一計算而得：DDef =D1Ray (L1D /L1R )
DDef =D2Ray (L2D /L2R )
其中，DDef 為缺陷至平面間之距離，D1Ray 為第一放射源至平面之投影距離，L1D 為第一缺陷位置至缺陷投影位置之距離，L1R 為第一缺陷位置至第一投影位置之距離，D2Ray 為第二放射源至平面之投影距離，L2D 為第二缺陷位置至缺陷投影位置之距離，L2R 為第二缺陷位置至第二投影位置之距離。
本發明另一實施例之檢測待測物之缺陷深度之方法包含以一第一放射源照射一待測物之一第一表面，以得到待測物中之一缺陷顯現於待測物之一第二表面側之一平面之一第一缺陷位置，其中，待測物之第一表面以及第二表面彼此相對；以一第二放射源照射待測物之第一表面，以得到待測物中之缺陷顯現於平面之一第二缺陷位置，其中第一放射源以及第二放射源設置於待測物之第一表面側之位置相異；以及，以第一放射源之位置、第一放射源垂直投影至平面之一第一投影位置、第二放射源之位置、第二放射源垂直投影至平面之一第二投影位置、缺陷之位置、缺陷垂直投影至平面之一缺陷投影位置、第一缺陷位置以及第二缺陷位置所形成之多個三角形，利用相似三角形關係計算出待測物中之缺陷至平面間之一距離，其中缺陷至平面間之距離是利用以下公式至少其中之一計算而得：DDef =D1Ray (L1D /L1R )
DDef =D2Ray (L2D /L2R )
其中，DDef 為缺陷至平面間之距離，D1Ray 為第一放射源至平面之投影距離，L1D 為第一缺陷位置至缺陷投影位置之距離，L1R 為第一缺陷位置至第一投影位置之距離，D2Ray 為第二放射源至平面之投影距離，L2D 為第二缺陷位置至缺陷投影位置之距離，L2R 為第二缺陷位置至第二投影位置之距離。
以下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。
請參照圖1以圖2，本發明之一實施例之檢測待測物之缺陷深度之系統1包含一第一放射源11、一第二放射源12、一顯像元件13以及一計算單元14。第一放射源11設置於一待測物20之一第一表面21側。第一放射源11用以提供一第一放射線以使待測物20內部之缺陷投影於一平面30上。舉例而言，待測物可為一混凝土。第二放射源12亦設置於待測物20之第一表面21側，且其位置與第一放射源11之位置相異。第二放射源12用以提供一第二放射線以使待測物20內部之缺陷投影於同一平面30上。於一實施例中，第一放射源11或第二放射源12可為伽瑪射線、X射線或游離輻射。舉例而言，第一放射源11或第二放射源12可為銥-192(Ir-192)、鈷-60(Co-60)或銫-137(Cs-137)，且放射強度為68Ci至82Ci(居里)。
顯像元件13設置於待測物20之一第二表面22側的平面30，其中待測物20之第一表面21以及第二表面22彼此相對。顯像元件13分別接收透射過待測物20的第一放射線以及第二放射線，以顯現待測物20中之缺陷於顯像元件13上之一第一缺陷位置以及一第二缺陷位置。由於顯像元件13是設置於平面30，因此，顯像元件13的第一缺陷位置以及第二缺陷位置可對應至平面30上之第一缺陷位置C以及第二缺陷位置R。於一實施例中，顯像元件13可貼近待測物20之第二表面22，甚至使顯像元件13與第二表面22間之距離等於零。
於一實施例中，顯像元件13可為一底片，以擷取透射過待測物20的第一放射線以及第二放射線而形成影像。或者，顯像元件13包含一感測器，其用以偵測第一放射線以及第二放射線，並輸出相對應之一偵測訊號。較佳者，顯像元件13更包含一顯示器。顯示器與感測器電性連接，並可依據感測器所輸出之偵測訊號顯示相對應的影像。
計算單元14即依據第一放射源11之位置A、第一放射源11垂直投影至平面30之一第一投影位置B、第二放射源12之位置P、第二放射源12垂直投影至平面30之一第二投影位置Q、缺陷之位置D、缺陷垂直投影至平面30之一缺陷投影位置E、第一缺陷位置C以及第二缺陷位置R所形成之多個三角形，利用相似三角形關係計算出待測物20中之缺陷至平面30間的距離。缺陷投影位置E可利用第一缺陷位置C以及第一投影位置B連線以及第二缺陷位置R以及第二投影位置Q連線之交叉點得知。
請參照圖2，由於∠ACB等於∠DCE，且∠ABC以及∠DEC皆為90度，所以三角形ABC以及三角形DEC互為相似三角形。因此，公式(1)即可成立：DDef /D1Ray =(L1D /L1R ) (1)
其中，DDef 為缺陷至平面30間之距離，D1Ray 為第一放射源11至平面30之投影距離，L1D 為第一缺陷位置C至缺陷投影位置E之距離，L1R 為第一缺陷位置C至第一投影位置B之距離。
改寫公式(1)，待測物20中之缺陷至平面30間之距離即可利用公式(2)計算而得：DDef =D1Ray (L1D /L1R ) (2)
同理，三角形PQR以及三角形DER互為相似三角形。因此待測物20中之缺陷至平面30間之距離即可利用公式(3)計算而得：DDef =D2Ray (L2D /L2R ) (3)
其中，DDef 為缺陷至平面30間之距離，D2Ray 為第二放射源12至平面30之投影距離，L2D 為第二缺陷位置R至缺陷投影位置E之距離(未標示)，L2R 為第二缺陷位置R至第二投影位置Q之距離(未標示)。
較佳者，計算單元14可再以待測物20之第一表面21至平面30之距離DSP 減去缺陷至平面30之距離DDef 以得到缺陷至待測物20之第一表面21之距離DSD 。於一實施例中，待測物20之第二表面22至平面30之距離為零，DDef 即為待測物20中之缺陷至第二表面22之距離。
請參照圖3，於一實施例中，第一放射源11至平面30之投影距離等於第二放射源12至平面30之投影距離。由於三角形ABC以及三角形DEC互為相似三角形，且三角形PQR以及三角形DER互為相似三角形，因此，以下公式(4)即可成立：DRay /DDef =(L1R /L1D )=(L2R /L2D ) (4)
其中，DRay 為第一放射源11或第二放射源12至平面30之投影距離，其餘變數如前所述。此外，L1R 以及L2R 可分別以公式(5)以及公式(6)表示：L1R =L1D +L1DR (5)
L2R =L2D +L2DR (6)
其中，L1DR 為缺陷投影位置E至第一投影位置B之距離，L2DR 為缺陷投影位置E至第二投影位置Q之距離。將公式(5)以及公式(6)代入公式(4)可得到公式(7)：(L1D +L1DR )/L1D =(L2D +L2DR )/L2D (7)
將公式(7)簡化後即可得到公式(8)：L1DR /L1D =L2DR /L2D (8)
此外，∠CER以及∠BEQ互為對頂角，因此，三角形CER以及三角形BEQ互為相似三角形。如此，以下公式(9)即可成立：L1DR /L1D =LRR /LDD (9)
其中，LRR 為第一投影位置B至第二投影位置Q之距離，LDD 為第一缺陷位置C至第二缺陷位置R之距離。
由公式(9)中之L1DR 代入公式(5)並簡化後可得到公式(10)：L1D =L1R ×LDD /(LDD +LRR ) (10)
將公式(10)代入公式(2)並簡化後即可得到公式(11)：DDef =DRay ×LDD /(LDD +LRR ) (11)
由公式(11)可知，使用者僅需要知道第一放射源11或第二放射源12至平面30之投影距離DRay 、第一缺陷位置C至第二缺陷位置R之距離LDD 以及第一投影位置B至第二投影位置Q之距離LRR 即可計算缺陷至平面30間之距離DDef 。
需注意者，第一投影位置B至第二投影位置Q之距離LRR 等於第一放射源11之位置A至第二放射源12之位置P之距離，因此，使用者無須知道第一投影位置B以及第二投影位置Q的實際位置亦可計算得到缺陷至平面30間之距離DDef 。舉例而言，請參照圖4，第一放射源11垂直投影於平面30之第一投影位置B以及第二放射源12垂直投影於平面30之第二投影位置Q未落在顯像元件13之感測範圍內，因此，使用者缺少第一投影位置B以及第二投影位置Q之資訊。然而，依據公式(11)，使用者仍可計算出缺陷至平面30間之距離DDef 。
請參照圖5，本發明一實施例之檢測待測物之缺陷深度之方法包含以下步驟。首先，以一第一放射源11照射一待測物20之一第一表面21，以得到待測物20中之一缺陷顯現於待測物20之一第二表面22之一平面30之一第一缺陷位置C，其中，待測物20之第一表面21以及第二表面22彼此相對(S51)。接著，以一第二放射源12照射待測物20之第一表面21，以得到待測物20中之缺陷顯現於平面30之一第二缺陷位置R，其中第一放射源11以及第二放射源12設置於待測物20之第一表面21側之位置相異(S52)。最後，以第一放射源之位置A、第一放射源11垂直投影至平面30之一第一投影位置B、第二放射源12之 位置P、第二放射源12垂直投影至平面30之一第二投影位置Q、缺陷之位置D、缺陷垂直投影至平面30之一缺陷投影位置E、第一缺陷位置C以及第二缺陷位置R所形成之多個三角形，利用相似三角形關係計算出待測物20中之缺陷至平面30間之一距離(S53)。詳細之計算方法如前所述，在此不再贅述。
綜合上述，本發明之檢測待測物之缺陷深度之系統及方法將待測物之內部缺陷藉由不同位置之放射源投影至同一平面上，其不僅可得知待測物內部缺陷之平面位置，且可藉由多個相似三角形關係計算得到待測物內部缺陷之深度資訊。
以上所述之實施例僅是為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。
1‧‧‧檢測待測物之缺陷深度之系統
11‧‧‧第一放射源
12‧‧‧第二放射源
13‧‧‧顯像元件
14‧‧‧計算單元
20‧‧‧待測物
21‧‧‧第一表面
22‧‧‧第二表面
30‧‧‧平面
A‧‧‧第一放射源之位置
B‧‧‧第一投影位置
C‧‧‧第一缺陷位置
D‧‧‧缺陷之位置
D1Ray ‧‧‧第一放射源至平面之投影距離
D2Ray ‧‧‧第二放射源至平面之投影距離
DDef ‧‧‧缺陷至平面間之距離
DRay ‧‧‧第一/第二放射源至平面之投影距離
DSD ‧‧‧缺陷至第一表面之距離
DSP ‧‧‧第一表面至平面之距離
E‧‧‧缺陷投影位置
L1D ‧‧‧第一缺陷位置至缺陷投影位置之距離
L2D ‧‧‧第二缺陷位置至缺陷投影位置之距離
LDD ‧‧‧第一缺陷位置至第二缺陷位置之距離
L1DR ‧‧‧缺陷投影位置至第一投影位置之距離
L2DR ‧‧‧缺陷投影位置至第二投影位置之距離
L1R ‧‧‧第一缺陷位置至第一投影位置之距離
L2R ‧‧‧第二缺陷位置至第二投影位置之距離
LRR ‧‧‧第一投影位置至第二投影位置之距離
P‧‧‧第二放射源之位置
Q‧‧‧第二投影位置
R‧‧‧第二缺陷位置
S51~S53‧‧‧檢測步驟
圖1為一方塊圖，顯示本發明一實施例之檢測待測物之缺陷深度之系統。
圖2為一示意圖，顯示本發明一實施例之放射源、缺陷以及其投影於平面之空間關係。
圖3為一示意圖，顯示本發明另一實施例之放射源、缺陷以及其投影於平面之空間關係。
圖4為一示意圖，顯示本發明又一實施例之放射源、缺陷以及其投影於平面之空間關係。
圖5為一流程圖，顯示本發明一實施例之檢測待測物之缺陷深度之方法。
1．．．檢測待測物之缺陷深度之系統
11．．．第一放射源
12．．．第二放射源
13．．．顯像元件
14．．．計算單元

Claims (17)

  1. 一種檢測待測物之缺陷深度之系統，包含：一第一放射源，其設置於一待測物之一第一表面側，用以提供一第一放射線；一第二放射源，其設置於該待測物之該第一表面側，用以提供一第二放射線，其中該第一放射源以及該第二放射源設置於該待測物之該第一表面側之位置相異；一顯像元件，其設置於該待測物之一第二表面側之一平面，該第一表面以及該第二表面彼此相對，該顯像元件用以分別接收透射過該待測物之該第一放射線以及該第二放射線，以顯現該待測物中之一缺陷於該顯像元件上之一第一缺陷位置以及一第二缺陷位置；以及一計算單元，其以該第一放射源之位置、該第一放射源垂直投影至該平面之一第一投影位置、該第二放射源之位置、該第二放射源垂直投影至該平面之一第二投影位置、該缺陷之位置、該缺陷垂直投影至該平面之一缺陷投影位置、該第一缺陷位置以及該第二缺陷位置所形成之多個三角形，利用相似三角形關係計算出該待測物中之該缺陷至該平面間之一距離，其中該缺陷至該平面間之該距離是利用以下公式至少其中之一計算而得：DDef =D1Ray (L1D /L1R ) DDef =D2Ray (L2D /L2R )其中，DDef 為該缺陷至該平面間之該距離，D1Ray 為該第一放射源至該平面之投影距離，L1D 為該第一缺陷位置至該缺陷投影位置之距離，L1R 為該第一缺陷位置至該第一投影位置之距離，D2Ray 為該第二放射源至該平面之投影距離，L2D 為該第二缺陷位置至該缺陷投影位置之距離，L2R 為該第二缺陷位置至該第二投影位置之距離。
  2. 如請求項1所述之檢測待測物之缺陷深度之系統，其中該第一放射源至該平面之投影距離等於該第二放射源至該平面之投影距離。
  3. 如請求項2所述之檢測待測物之缺陷深度之系統，其中該缺陷至該平 面間之該距離是利用以下公式計算而得：DDef =DRay ×LDD /(LDD +LRR )其中，DDef 為該缺陷至該平面間之該距離，DRay 為該第一放射源或該第二放射源至該平面之投影距離，LDD 為該第一缺陷位置至該第二缺陷位置之距離，LRR 為該第一投影位置至該第二投影位置之距離。
  4. 如請求項1所述之檢測待測物之缺陷深度之系統，其中該計算單元更以該待測物之該第一表面至該平面之距離減去該缺陷至該平面之距離以得到該缺陷至該第一表面之距離。
  5. 如請求項1所述之檢測待測物之缺陷深度之系統，其中該第一放射源以及該第二放射源至少其中之一包含伽瑪射線、X射線或游離輻射。
  6. 如請求項1所述之檢測待測物之缺陷深度之系統，其中該第一放射源以及該第二放射源至少其中之一包含銥-192、鈷-60或銫-137，且放射強度為68Ci至82Ci。
  7. 如請求項1所述之檢測待測物之缺陷深度之系統，其中該顯像元件貼近該待測物之該第二表面。
  8. 如請求項1所述之檢測待測物之缺陷深度之系統，其中該顯像元件包含一底片。
  9. 如請求項1所述之檢測待測物之缺陷深度之系統，其中該顯像元件包含一感測器，用以偵測透射過該待測物之該第一放射線以及該第二放射線並輸出相對應之一偵測訊號。
  10. 如請求項9所述之檢測待測物之缺陷深度之系統，其中該顯像元件更包含一顯示器，其與該感測器電性連接，用以依據該偵測訊號顯示該待測物之一影像。
  11. 一種檢測待測物之缺陷深度之方法，包含：以一第一放射源照射一待測物之一第一表面，以得到該待測物中之一缺陷顯現於該待測物之一第二表面側之一平面之一第一缺陷位置，其中，該待測物之該第一表面以及該第二表面彼此相對； 以一第二放射源照射該待測物之該第一表面，以得到該待測物中之該缺陷顯現於該平面之一第二缺陷位置，其中該第一放射源以及該第二放射源設置於該待測物之該第一表面側之位置相異；以及以該第一放射源之位置、該第一放射源垂直投影至該平面之一第一投影位置、該第二放射源之位置、該第二放射源垂直投影至該平面之一第二投影位置、該缺陷之位置、該缺陷垂直投影至該平面之一缺陷投影位置、該第一缺陷位置以及該第二缺陷位置所形成之多個三角形，利用相似三角形關係計算出該待測物中之該缺陷至該平面間之一距離，其中該缺陷至該平面間之該距離是利用以下公式至少其中之一計算而得：DDef =D1Ray (L1D /L1R ) DDef =D2Ray (L2D /L2R )其中，DDef 為該缺陷至該平面間之該距離，D1Ray 為該第一放射源至該平面之投影距離，L1D 為該第一缺陷位置至該缺陷投影位置之距離，L1R 為該第一缺陷位置至該第一投影位置之距離，D2Ray 為該第二放射源至該平面之投影距離，L2D 為該第二缺陷位置至該缺陷投影位置之距離，L2R 為該第二缺陷位置至該第二投影位置之距離。
  12. 如請求項11所述之檢測待測物之缺陷深度之方法，其中該第一放射源至該平面之投影距離等於該第二放射源至該平面之投影距離。
  13. 如請求項12所述之檢測待測物之缺陷深度之方法，其中該缺陷至該平面間之該距離是利用以下公式計算而得：DDef =DRay ×LDD /(LDD +LRR )其中，DDef 為該缺陷至該平面間之該距離，DRay 為該第一放射源或該第二放射源至該平面之投影距離，LDD 為該第一缺陷位置至該第二缺陷位置之距離，LRR 為該第一投影位置至該第二投影位置之距離。
  14. 如請求項11所述之檢測待測物之缺陷深度之方法，更包含：以該待測物之該第一表面至該平面之距離減去該缺陷至該平面之距離以得到該缺陷至該第一表面之距離。
  15. 如請求項11所述之檢測待測物之缺陷深度之方法，其中該平面貼近 該待測物之該第二表面。
  16. 如請求項11所述之檢測待測物之缺陷深度之方法，其中該第一放射源以及該第二放射源至少其中之一包含伽瑪射線、X射線或游離輻射。
  17. 如請求項11所述之檢測待測物之缺陷深度之方法，其中該第一放射源以及該第二放射源至少其中之一包含銥-192、鈷-60或銫-137，且放射強度為68Ci至82Ci。
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