JP2016061583A

JP2016061583A - Ｘ線撮像システム

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Publication number: JP2016061583A
Application number: JP2014187576A
Authority: JP
Inventors: 智裕鈴木; Tomohiro Suzuki; 巧堀切; Takumi Horikiri; 亨福嶋; Toru Fukushima; 英樹南; Hideki Minami
Original assignee: Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2014-09-16
Filing date: 2014-09-16
Publication date: 2016-04-25
Anticipated expiration: 2034-09-16
Also published as: JP6319002B2

Abstract

【課題】より鮮明な画像が得られるＸ線撮像システムを提供する。【解決手段】Ｘ線撮像システム（１０）は、溶接鋼管（３２）の溶接部（３２Ａ）を検査するために用いられる。Ｘ線撮像システム（１０）は、Ｘ線源（１２）と、梁（１４）と、Ｘ線検出器（２２）とを含む。梁（１４）は、Ｘ線源（１２）の下方に配置される。梁（１４）は、溶接鋼管（３２）内に挿通可能である。Ｘ線検出器（２２）は、梁（１４）に配置される。Ｘ線検出器（２２）は、Ｘ線源（１２）から照射され、溶接部（３２Ａ）を通過したＸ線を検出する。【選択図】図１

Description

本発明は、Ｘ線撮像システムに関し、詳しくは、溶接鋼管の溶接部を検査するためのＸ線撮像システムに関する。

溶接鋼管の溶接部を検査する方法として、溶接部を通過したＸ線の像を撮る方法がある。例えば、特開平９−３２９７００号公報には、鋼管の溶接部をＸ線撮影するための鋼管用Ｘ線撮影装置が開示されている。

上記公報に記載の撮影装置では、鋼管の外部にＸ線発生器を配置し、鋼管の内部にフィルムを配置する。フィルムは、Ｘ線を受像する。フィルムは、台車に載置される。台車は鋼管内を走行可能である。

特開平９−３２９７００号公報

近年、検査の質を向上させるため、溶接鋼管を通過したＸ線の像に鮮明さが求められている。しかしながら、フィルムを用いるＸ線撮影では、上記の要求を満たすことが難しくなってきている。

本発明の目的は、より鮮明な画像が得られるＸ線撮像システムを提供することである。

本発明の実施の形態によるＸ線撮像システムは、溶接鋼管の溶接部を検査するために用いられる。Ｘ線撮像システムは、Ｘ線源と、梁と、Ｘ線検出器とを含む。梁は、Ｘ線源の下方に配置される。梁は、溶接鋼管内に挿通可能である。Ｘ線検出器は、梁に配置される。Ｘ線検出器は、Ｘ線源から照射され、溶接部を通過したＸ線を検出する。

本発明の実施の形態によるＸ線撮像システムは、フィルムを用いる場合よりも鮮明な画像を得ることができる。

本発明の第１の実施の形態によるＸ線撮像システムの概略構成を示す模式図である。第１の実施の形態によるＸ線撮像システムにおいて、梁が溶接鋼管に挿通される前の状態を示す模式図である。第１の実施の形態によるＸ線撮像システムにおいて、梁が溶接鋼管に挿通され、且つ、梁が片持ちの状態であることを示す模式図である。第１の実施の形態によるＸ線撮像システムにおいて、梁が溶接鋼管に挿通され、且つ、梁が両持ちの状態であることを示す模式図である。第１の実施の形態によるＸ線撮像システムにおいて、溶接鋼管が昇降／回転機構によって支持されている状態であることを示す模式図である。本発明の第２の実施の形態によるＸ線撮像システムの概略構成を示す模式図である。第２の実施の形態によるＸ線撮像システムにおいて、接触部材が溶接鋼管の内面に接触していない状態を示す模式図である。第２の実施の形態によるＸ線撮像システムにおいて、接触部材が溶接鋼管の内面に接触している状態を示す模式図である。第２の実施の形態によるＸ線撮像システムにおいて、梁が溶接鋼管に挿通される前の状態を示す模式図である。第２の実施の形態によるＸ線撮像システムにおいて、梁が溶接鋼管に挿通され、且つ、梁が片持ちの状態であることを示す模式図である。第２の実施の形態によるＸ線撮像システムにおいて、梁が溶接鋼管に挿通され、且つ、梁が両持ちの状態であることを示す模式図である。第２の実施の形態によるＸ線撮像システムにおいて、溶接鋼管が昇降／回転機構によって支持されている状態であることを示す模式図である。第２の実施の形態によるＸ線撮像システムにおいて、溶接鋼管の内面に接触部材が接触している状態を示す模式図である。

上記Ｘ線撮像システムにおいては、Ｘ線検出器が用いられている。そのため、フィルムを用いる場合と比べて、鮮明な画像を得ることができる。

好ましくは、上記Ｘ線撮像システムは、第１接触部材をさらに備える。第１接触部材は、梁に配置され、溶接鋼管の内面に接触可能である。

例えば、梁が振動している状態を想定する。梁の振動は、例えば、Ｘ線検出器を梁上で移動させることで発生する。梁が振動していれば、鮮明な画像を得難くなる。

上記態様においては、第１接触部材を溶接鋼管の内面に接触させることにより、梁の振動を抑えることができる。その結果、梁の振動が自然に収まるのを待たなくてもよい。

好ましくは、第１接触部材をさらに備える態様において、梁は上面を含む。上面は、Ｘ線源に対向する。上面には、Ｘ線検出器が配置される。第１接触部材は、上面に配置される。

この場合、第１接触部材の上面からの高さを、Ｘ線検出器の上面からの高さよりも大きくすれば、梁が振動しているときに、Ｘ線検出器が溶接鋼管の内面に接触するのを回避できる。その結果、Ｘ線検出器が溶接鋼管の内面と接触することに起因する、Ｘ線検出器の破損を回避できる。

好ましくは、第１接触部材をさらに備える態様において、第２接触部材をさらに備える。第２接触部材は、梁に配置され、溶接鋼管の内面に接触可能である。第２接触部材は、溶接鋼管の軸方向で第１接触部材と異なる位置に配置される。Ｘ線検出器は、第１接触部材と第２接触部材との間に配置される。

この場合、第１接触部材と第２の接触部材の何れかを溶接鋼管の内面に接触させることができる。

好ましくは、上記Ｘ線撮像システムは、一対の支持部材をさらに備える。一対の支持部材は、梁の両端を支持する。一方の支持部材は、梁の溶接鋼管への挿通が許容される位置に移動可能である。

この場合、梁を両持ちの状態にすることができる。そのため、梁が片持ちである場合と比べて、梁に振動が発生し難くなる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。図中同一又は相当部分には、同一符号を付して、その説明は繰り返さない。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態によるＸ線撮像システム１０の概略構成を示す模式図である。Ｘ線撮像システム１０は、Ｘ線源１２と、梁１４と、梁１６と、支持部材１８と、支持部材２０と、Ｘ線検出器２２と、搬送装置２４と、昇降／回転装置２６と、制御装置２８と、ベース部材３０とを備える。

梁１４及び梁１６は、例えば、金属からなる。梁１４及び梁１６は、水平方向に延びる。梁１４及び梁１６は、上下方向に離れて配置される。図１に示す例では、梁１４は、梁１６と平行であるが、厳密な意味で平行である必要はない。

梁１４は、溶接鋼管３２に挿通される。溶接鋼管３２は、例えば、ＵＯＥ鋼管であってもよいし、スパイラル鋼管であってもよい。溶接鋼管３２は、溶接部３２Ａを有する。

支持部材１８及び支持部材２０は、例えば、金属からなる。支持部材１８及び支持部材２０は、上下方向に延びる。支持部材１８及び支持部材２０は、梁１４及び梁１６の長さ方向の両端を支持する。

支持部材１８の下端は、ベース部材３０に固定されている。ベース部材３０は、例えば、金属からなる。ベース部材３０は、例えば、梁１４及び梁１６と平行に延びる一対の部材３０Ａ、３０Ａと、当該一対の部材３０Ａ、３０Ａを連結する連結部材３０Ｂとを含む。連結部材３０Ｂに対して、支持部材１８の下端が固定される。

支持部材２０は、上端部を中心にして、梁１６に対して揺動可能に配置される。駆動装置（図示せず）により、支持部材２０が揺動する。駆動装置は、例えば、電動モータ及び減速歯車列を含む。支持部材２０は、梁１４を支持する状態と、梁１４を支持しない状態とをとり得る。支持部材２０は、梁１４を支持する支持片２０Ａを含む。支持片２０Ａは、例えば、梁１４に対して着脱可能である。

Ｘ線源１２は、Ｘ線を照射する。Ｘ線源１２は、梁１６に配置される。Ｘ線源１２は、梁１６の下方に位置する。Ｘ線源１２は、梁１６の下面に沿って移動可能である。つまり、Ｘ線源１２は、駆動装置を含む。駆動装置は、例えば、電動モータ及び電動モータで駆動される車輪を含む。

Ｘ線検出器２２は、Ｘ線源１２が照射し、且つ、溶接鋼管３２を通過したＸ線を検出する。Ｘ線検出器２２は、検出したＸ線に基づく信号を制御装置２８に出力する。Ｘ線検出器２２は、梁１４の上面１４Ａに配置される。ここで、上面１４Ａは、Ｘ線源１２の下方に位置し、Ｘ線源１２と対向する。Ｘ線検出器２２は、上面１４Ａ上を移動する。つまり、Ｘ線検出器２２は、駆動装置を含む。駆動装置は、例えば、電動モータ及び電動モータで駆動される車輪を含む。

Ｘ線検出器２２は、例えば、パネルディテクタである。Ｘ線検出部２２は、複数の画素部を含む。複数の画素部は、例えば、マトリクス状に配置される。Ｘ線検出器２２は、例えば、基板と、基板上に配置された複数のスイッチング素子とを含む。画素部は、スイッチング素子を含む。スイッチング素子は、例えば、薄膜トランジスタである。Ｘ線検出器２２によるＸ線の検出は、直接変換方式であってもよいし、間接変換方式であってもよい。

直接変換方式の場合、Ｘ線検出器２２は、例えば、Ｘ線変換膜と、容量とをさらに備える。Ｘ線変換膜は、非結晶セレン（ａ−Ｓｅ）からなり、照射されたＸ線を電荷に変換する。容量は、スイッチング素子に接続され、電荷を蓄積する。容量に蓄積された電荷は、スイッチング素子を動作させることにより、読み出される。読み出された電荷に基づいて、画像信号が生成される。画像信号に基づいて、画像が生成される。

間接変換方式の場合、Ｘ線検出器２２は、例えば、シンチレータと、光電変換素子とをさらに備える。シンチレータは、照射されたＸ線をシンチレーション光に変換する。光電変換素子は、例えば、フォトダイオードである。光電変換素子は、スイッチング素子に接続される。シンチレーション光は、光電変換素子によって電荷に変換される。変換された電荷は、スイッチング素子を動作させることにより、読み出される。読み出された電荷に基づいて、画像信号が生成される。画像信号に基づいて、画像が生成される。

搬送装置２４は、溶接鋼管３２を搬送する。溶接鋼管３２の搬送方向は、溶接鋼管３２の軸方向である。搬送装置２４は、例えば、複数のローラ２４Ａを含む。複数のローラ２４Ａは、溶接鋼管３２の搬送方向に適当な間隔で並ぶ。複数のローラ２４Ａの各々は、例えば、一対の部材３０Ａ、３０Ａに対して、回転可能に配置される。複数のローラ２４Ａの各々は、例えば、駆動装置を含む。駆動装置は、例えば、電動モータ及び減速歯車列を含む。

昇降／回転装置２６は、溶接鋼管３２を昇降する。図１に示すように、昇降／回転装置２６が溶接鋼管３２を上昇させたとき、溶接鋼管３２は搬送装置２４から離れる。昇降／回転装置２６は、溶接鋼管３２を周方向に回転する。ここで、周方向とは、溶接鋼管３２の中心軸線周りの方向をいう。

昇降／回転装置２６は、複数の被駆動部２６Ａを含む。複数の被駆動部２６Ａは、搬送装置２４による溶接鋼管３２の搬送方向に適当な間隔で並ぶ。複数の被駆動部２６Ａの各々は、一対のローラ２７、２７を含む。昇降／回転装置２６が溶接鋼管３２を昇降／回転させているとき、溶接鋼管３２の外周面は、一対のローラ２７、２７に接している。

制御装置２８は、支持制御部２８Ａと、昇降／回転制御部２８Ｂと、搬送制御部２８Ｃと、Ｘ線制御部２８Ｄと、検出制御部２８Ｅとを含む。支持制御部２８Ａは、支持部材２０による梁１４の支持状態を制御する。昇降／回転制御部２８Ｂは、昇降／回転装置２６による溶接鋼管３２の昇降／回転を制御する。搬送制御部２８Ｃは、搬送装置２４による溶接鋼管３２の搬送を制御する。Ｘ線制御部２８Ｄは、Ｘ線源１２によるＸ線の照射、及び、Ｘ線源１２の移動を制御する。検出制御部２８Ｅは、Ｘ線検出器２２によって検出されたＸ線に基づく画像の生成、及び、Ｘ線検出器２２の移動を制御する。

図２Ａ〜図２Ｄを参照しながら、Ｘ線撮像システム１０の動作を説明する。

先ず、支持制御部２８Ａが支持部材２０を揺動させる。これにより、図２Ａに示すように、支持部材２０による梁１４の支持状態が解除される。つまり、図２Ａに示す状態では、梁１４は片持ちの状態である。

続いて、搬送制御部２８Ｃが搬送装置２４を駆動する。これにより、溶接鋼管３２が搬送される。その結果、図２Ｂに示すように、梁１４が溶接鋼管３２に挿通される。

続いて、支持制御部２８Ａが支持部材２０を揺動させる。これにより、図２Ｃに示すように、支持部材２０による梁１４の支持状態が実現される。つまり、図２Ｃに示す状態では、梁１４は両持ちの状態である。

続いて、Ｘ線制御部２８ＤがＸ線源１２を移動させる。これにより、溶接鋼管３２の軸方向において、Ｘ線源１２の位置を調整できる。

続いて、検出制御部２８ＥがＸ線検出器２２を移動させる。これにより、溶接鋼管３２の軸方向において、Ｘ線検出器２２の位置を調整できる。

なお、Ｘ線源１２の位置調整と、Ｘ線検出器２２の位置調整とは、同じタイミングで行ってもよいし、異なるタイミングで行ってもよい。つまり、Ｘ線源１２の移動、及び、Ｘ線検出器２２の移動は、同期していてもよいし、同期していなくてもよい。

続いて、昇降／回転制御部２８Ｂが昇降／回転装置２６を駆動する。これにより、溶接鋼管３２が上昇する。その結果、図２Ｄに示すように、溶接鋼管３２は、搬送装置２４の上方において、昇降／回転装置２６によって支持される。

続いて、昇降／回転制御部２８Ｂが昇降／回転装置２６を駆動する。これにより、溶接鋼管３２が周方向に回転する。その結果、溶接鋼管３２の周方向において、Ｘ線源１２及びＸ線検出器２２の位置を調整できる。このようにして、Ｘ線源１２及びＸ線検出器２２の位置を調整することで、溶接鋼管３２においてＸ線を照射する部分（溶接部３２Ａ）が、Ｘ線源１２とＸ線検出器２２との間に位置する。

続いて、Ｘ線制御部２８ＤがＸ線源１２によるＸ線の照射を制御する。これにより、Ｘ線源１２がＸ線を照射する。

続いて、検出制御部２８ＥがＸ線検出器２２によって検出されたＸ線に基づく画像の生成を制御する。具体的には、先ず、Ｘ線が照射されたタイミングで、Ｘ線検出器２２によるＸ線の検出を開始する。Ｘ線検出器２２は、検出したＸ線に基づく信号（検出信号）を、検出制御部２８Ｅに出力する。検出制御部２８Ｅは、検出信号に基づいて、画像信号を生成する。検出制御部２８Ｅは、画像信号に基づいて、画像を生成する。画像は、例えば、表示装置（図示せず）に表示される。

Ｘ線撮像システム１０においては、Ｘ線検出器２２が出力する信号に基づいて、画像が生成される。そのため、従来のフィルムを用いる場合と比べて、鮮明な画像を得ることができる。

Ｘ線撮像システム１０においては、梁１４が両持ちの状態で、Ｘ線検出器２２が移動する。そのため、梁１４が片持ちの状態でＸ線検出器２２が移動する場合と比べて、梁１４に振動が発生し難くなる。

梁１４に振動が発生しても、当該振動が収まるまで、或いは、得られる画像に影響を及ぼさない程度に当該振動が収まるまで待つことにより、鮮明な画像を得ることができる。

［第１の実施の形態の応用例］
例えば、Ｘ線検出器２２として、フレキシブルタイプのパネルディテクタを採用してもよい。フレキシブルタイプのパネルディテクタは、例えば、スイッチング素子が配置される基板をフレキシブル基板とすることで実現できる。

フレキシブルタイプのパネルディテクタは、溶接鋼管３２の内面に接触させた状態でＸ線を検出することができる。したがって、梁１４に振動が発生しても、ディテクタそのものを溶接鋼管３２の内面に押し当てることで、梁１４の振動を抑えることができる。

［第２の実施の形態］
図３を参照しながら、本発明の第２の実施の形態によるＸ線撮像システム５０について説明する。Ｘ線撮像システム５０は、第１の実施の形態と比べて、２つの接触部材５２をさらに備える。

２つの接触部材５２は、梁１４の上面１４Ａに配置される。２つの接触部材５２は、梁１４の長さ方向に離れている。２つの接触部材５２は、梁１４の長さ方向に移動可能である。

図４Ａ及び図４Ｂを参照しながら、接触部材５２について説明する。接触部材５２は、ベース部材５２Ａと、車輪５２Ｂと、アクチュエータ５２Ｃと、リンク機構５２Ｄと、被駆動部材５２Ｅと、接触部５２Ｆとを含む。

ベース部材５２Ａは、アクチュエータ５２Ｃを支持する。ベース部材５２Ａには、車輪５２Ｂが回転可能に配置される。ベース部材５２Ａには、駆動装置が配置される。駆動装置は、例えば、車輪５２Ｂを駆動する電動モータを含む。

被駆動部材５２Ｅは、リンク機構５２Ｄを介して、ベース部材５２Ａに取り付けられている。リンク機構５２Ｄには、アクチュエータ５２Ｃの出力部材が取り付けられている。アクチュエータ５２Ｃが動作することにより、リンク機構５２Ｄが動作する。リンク機構５２Ｄが動作することにより、被駆動部材５２Ｅが昇降する。つまり、アクチュエータ５２Ｃの出力は、リンク機構５２Ｄを介して、被駆動部材５２Ｅに伝達される。

被駆動部材５２Ｅの上面には、接触部５２Ｆが配置される。接触部５２Ｆは、弾性材料からなる。図４Ａに示すように、リンク機構５２Ｄが動作していない状態では、接触部５２Ｆは溶接鋼管３２の内面から離れている。一方、図４Ｂに示すように、リンク機構５２Ｄが動作している状態では、接触部５２Ｆは溶接鋼管３２の内面に接触している。接触部５２Ｆが溶接鋼管３２の内面に接触していることにより、梁１４の溶接鋼管３２に対する相対変位が規制される。つまり、梁１４の振動が抑制される。

Ｘ線撮像システム５０において、制御装置２８は、接触制御部２８Ｆをさらに含む。接触制御部２８Ｆは、接触部材５２の移動、及び、アクチュエータ５２Ｃの動作を制御する。

図５Ａ〜図５Ｅを参照しながら、Ｘ線撮像システム５０の動作を説明する。

先ず、支持制御部２８Ａが支持部材２０を揺動させる。これにより、図５Ａに示すように、支持部材２０による梁１４の支持状態が解除される。このとき、リンク機構５２Ｄは動作していない。そのため、被駆動部材５２Ｅは、ベース部材５２Ａに対して最も接近した位置にある。

続いて、搬送制御部２８Ｃが搬送装置２４を駆動する。これにより、溶接鋼管３２が搬送される。その結果、図５Ｂに示すように、梁１４が溶接鋼管３２に挿通される。

続いて、支持制御部２８Ａが支持部材２０を揺動させる。これにより、図５Ｃに示すように、支持部材２０による梁１４の支持状態が実現される。

検出制御部２８ＥがＸ線検出器２２を移動させるときに、接触制御部２８Ｆが接触部材５２を移動させる。これにより、溶接鋼管３２の軸方向において、接触部材５２の位置を調整できる。

なお、Ｘ線源１２の位置調整と、Ｘ線検出器２２及び接触部材５２の位置調整とは、同じタイミングで行ってもよいし、異なるタイミングで行ってもよい。

続いて、昇降／回転制御部２８Ｂが昇降／回転装置２６を駆動する。これにより、溶接鋼管３２が上昇する。その結果、図５Ｄに示すように、溶接鋼管３２は、搬送装置２４の上方において、昇降／回転装置２６によって支持される。

続いて、昇降／回転制御部２８Ｂが昇降／回転装置２６を駆動する。これにより、溶接鋼管３２が周方向に回転する。その結果、溶接鋼管３２の周方向において、Ｘ線源１２及びＸ線検出器２２の位置を調整できる。このようにして、Ｘ線源１２及びＸ線検出器２２の位置を調整することにより、溶接鋼管３２においてＸ線を照射する部分が、Ｘ線源１２とＸ線検出器２２との間に位置する。

続いて、接触制御部２８Ｅがアクチュエータ５２Ｃを駆動させる。これにより、リンク機構５２Ｄが動作する。その結果、被駆動部材５２Ｅが上昇する。被駆動部材５２が上昇することにより、接触部５２Ｆが溶接鋼管３２の内面に接触する。これにより、梁１４の溶接鋼管３２に対する相対変位、つまり、梁１４の振動が抑制される。

Ｘ線撮像システム５０においては、Ｘ線検出器２２が用いられているので、第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。

Ｘ線撮像システム５０においては、接触部材５２が梁１４の上面１４Ａに配置されている。そのため、梁１４の振動により、Ｘ線検出器２２が溶接鋼管３２の内面に接触するのを回避できる。その結果、Ｘ線検出器２２の損傷を防ぐことができる。

Ｘ線撮像システム５０においては、２つの接触部材５２の間にＸ線検出器２２が位置する。そのため、Ｘ線検出器２２を溶接鋼管３２の端部付近に移動させた場合であっても、何れかの接触部材５２によって梁１４の振動を抑制できる。

以上、本発明の実施の形態について、詳述してきたが、これらはあくまでも例示であって、本発明は、上述の実施の形態によって、何等、限定されない。

１０：Ｘ線撮像システム、１２：Ｘ線源、１４：梁、１４Ａ：上面、１８：支持部材、２０：支持部材、２２：Ｘ線検出器、３２：溶接鋼管、３２Ａ：溶接部、５２：接触部材

Claims

溶接鋼管の溶接部を検査するためのＸ線撮像システムであって、
Ｘ線源と、
前記Ｘ線源の下方であって、且つ、前記溶接鋼管内に挿通可能に配置される梁と、
前記梁に配置され、前記Ｘ線源から照射され、且つ、前記溶接部を通過したＸ線を検出するＸ線検出器とを含む、Ｘ線撮像システム。
請求項１に記載のＸ線撮像システムであって、さらに、
前記梁に配置され、前記溶接鋼管の内面に接触可能な第１接触部材を備える、Ｘ線撮像システム。
請求項２に記載のＸ線撮像システムであって、
前記梁は、
前記Ｘ線源に対向し、前記Ｘ線検出器が配置される上面を含み、
前記第１接触部材が前記上面に配置される、Ｘ線撮像システム。
請求項２又は３に記載のＸ線撮像システムであって、さらに、
前記梁において前記溶接鋼管の軸方向で前記第１接触部材と異なる位置に配置され、前記溶接鋼管の内面に接触可能な第２接触部材を備え、
前記Ｘ線検出器は、前記第１接触部材と前記第２接触部材との間に配置される、Ｘ線撮像システム。
請求項１〜４の何れか１項に記載のＸ線撮像システムであって、さらに、
前記梁の両端を支持する一対の支持部材を備え、
前記一対の支持部材の一方は、前記梁を前記溶接鋼管に挿通することを許容する位置に移動可能である、Ｘ線撮像システム。