JP5292791B2

JP5292791B2 - Ｘ線検査装置

Info

Publication number: JP5292791B2
Application number: JP2007319621A
Authority: JP
Inventors: 勝雄山田; 宏和大河内
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2007-12-11
Filing date: 2007-12-11
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2027-12-11
Also published as: JP2009145062A

Description

本発明はＸ線を用いて被検査物の内部構造や欠陥等の有無を非破壊のもとに検査するＸ線検査装置に関し、更に詳しくは、Ｘ線透視像またはＸ線断層像、あるいはこれらの双方を構築することのできるＸ線検査装置に関する。

Ｘ線透視像やＸ線断層像を得るＸ線検査装置においては、一般に、Ｘ線発生装置とＸ線検出器の間に、被検査物を搭載するテーブルを配置した構造をとり、このテーブルと、Ｘ線発生装置およびＸ線検出器の対とを、相対的に回転、並進（平行移動）もしくは傾動させることにより、Ｘ線検出器による被検査物の透視方向や透視位置を変化させ得るように構成されている。

ここで、Ｘ線透視や断層像撮像に際しての透視ないしは撮影倍率を上げるためには、被検査物をＸ線発生装置に近づける必要がある。このような被検査物とＸ線発生装置の接近状態で、透視方向を変更するために、あるいは透視倍率を変更するために、テーブルをＸ線発生装置に対して相対的に回転、並進もしくは傾動させると、被検査物とＸ線発生装置とが衝突する恐れがある。この衝突の発生を防止するために、Ｘ線検査装置のケーシングに設けられた窓からオペレータが覗いたり、ケーシング内部に設けられている監視カメラによる映像を見ながら移動機構を操作する必要があるが、衝突を確実に防止することは困難であった。

このような衝突の問題を解決するために、従来、Ｘ線発生装置と被検査物とが衝突する恐れのある危険領域を、オペレータがあらかじめ設定する手法が知られているが、この手法では、実際の検査を行う前のオペレータによる準備作業に手間がかかる。

このような問題を解決する衝突防止手法として、従来、テーブル上に搭載した被検査物を光学カメラで撮影し、その撮影データを用いた処理により、上記の危険領域と同等の領域を自動的に設定する手法が提案されている。すなわち、テーブル上に被検査物を搭載し、これを回転させつつ、多方向から光学カメラで被検査物を撮影し、各方向から撮影した被検査物の光学像を画像処理することにより、被検査物の各方向から見た外観形状を抽出し、これらを回転させたときの軌跡データから被検査物の回転体図形を作成するとともに、その回転図形を全て包含するように、被検査物の周囲に衝突危険領域を設定して記憶する。Ｘ線透視ないしは断層像撮影に際してのＸ線発生装置とテーブルとの相対移動に際しては、これらの刻々の現在位置とあらかじめ記憶している衝突危険領域に基づき、Ｘ線発生装置が衝突危険領域に入っているか否かを判別し、Ｘ線発生装置の一部が衝突危険領域に入ったと判断した場合に警告を発する手法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開２００７−２０６０１９号公報

ところで、Ｘ線発生装置と被検査物との衝突を防止する前記した特許文献１に記載の技術では、複数方向から撮影した光学像を用いた複雑なデータ処理が必要となるという問題がある。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、オペレータに負担をかけることなく、しかも複雑な処理を要することなく、被検査物とＸ線発生装置等の装置側の構造物との衝突を確実に防止することのできるＸ線検査装置の提供をその課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明のＸ線検査装置は、互いに対向配置されたＸ線発生装置およびＸ線検出器と、これらの間に配置され、被検査物を搭載するテーブルと、制御手段からの駆動制御信号により、上記Ｘ線発生装置とＸ線検出器の対と上記テーブルとを相対的に回転、並進もしくは傾動させる移動機構と、上記テーブル上に被検査物を搭載した状態でＸ線を照射することによって上記Ｘ線検出器から出力される被検査物のＸ線透過データを用いて、被検査物の透過像および／または断層像を構築して表示器に表示する表示手段を備えたＸ線検査装置において、上記テーブルは取り付け用治具を介して被検査物を搭載するように構成されているとともに、その取り付け用治具は被検査物の大きさに応じて複数種が備えられ、上記テーブルには、その取り付け用治具の種類を検知するための検知手段が設けられ、上記制御手段は、その検知手段による治具の種類の検知結果に応じて、上記移動機構の移動範囲に制限を加えるために被検査物と上記Ｘ線発生装置との距離の最接近値を制限することによって特徴づけられる（請求項１）。

ここで、本発明においては、上記制御手段は、上記検知手段による治具の検知結果に応じて加えられる移動範囲の制限内で、上記テーブルが上記Ｘ線発生装置に最も接近した位置に上記移動機構を自動的に位置決めするように構成すること（請求項２）もできる。

本発明は、被検査物を取り付け用治具を介してテーブル上に搭載するものとし、その取り付け用治具は、被検査物の大きさに応じた種類のものを用いる一方、その用いられている取り付け用治具の種類をテーブルに設けた検知手段により検知し、その検知結果に基づいて移動機構の移動範囲を制限することで、課題を解決しようとするものである。

すなわち、被検査物の大きさに応じた取り付け用治具を用いるだけで、その治具の種類が自動的に検知され、移動機構の移動範囲に制限が加えられ、被検査物がＸ線発生装置をはじめとする装置の構造物に衝突することがない。

また、請求項２に係る発明のように、取り付け用治具の検知結果に基づいて決定した移動範囲の制限内で、テーブルがＸ線発生装置に最も接近した位置に自動的に位置決めする構成は、透視倍率ないしは撮影倍率を可能な限り拡大したい場合に有効であり、この構成の採用により、高い拡大率を得るべく被検査物をＸ線発生装置に接近させる操作が不要となり、オペレータの負担を軽減することができる。

本発明によれば、被検査物に応じた取り付け用治具を用いて当該被検査物をテーブルに搭載するだけで、移動機構の移動範囲が自動的に制限されるので、被検査物がＸ線発生装置等の装置の構造物と衝突する恐れを大幅に低減することができ、ひいては移動機構を駆動させるための操作時におけるオペレータの負担を軽減させることができる。

また、請求項２に係る発明のように、取り付け用治具の検知結果に基づいて決定した移動機構の移動範囲の制限の範囲内で、被検査物がＸ線発生装置に対して最も接近するように移動機構を自動的に駆動制御する構成を採用することにより、透視倍率ないしは撮影倍率を可及的に大きくして検査を行う必要がある作業において、オペレータによる位置決め作業を少なくすることができ、その負担を軽減することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明をＸ線ＣＴ装置に適用した実施の形態の構成図で、機械的構成を表す模式図とシステム構成の要部を表すブロック図とを併記して示す図である。

Ｘ線発生装置１はそのＸ線光軸Ｌを水平に向けた姿勢で配置されており、このＸ線発生装置１に水平方向に対向してＸ線検出器２が配置されている。これらのＸ線発生装置１とＸ線検出器２の間に、被検査物Ｗを搭載するための試料ステージ３が配置されている。

試料ステージ３は、被検査物Ｗを搭載してＸ線光軸Ｌに直交する鉛直方向に沿った回転軸Ｒを中心として回転する回転テーブル３ａと、その回転テーブル３ａを載せて互いに直交するｘ，ｙ，ｚ軸方向に移動する移動ステージ３ｂを備えている。なお、図１に示すように、ｘ軸は水平面内でＸ線光軸Ｌの方向、ｙ軸は水平面内でｘ軸に直交する方向、ｚ軸は鉛直方向を向いている。

回転テーブル３ａの駆動源であるモータ、移動ステージ３ｂの各軸方向への駆動源であるｘ，ｙ，ｚ軸用のモータは、それぞれ回転軸モータドライバ１１、ｘ軸モータドライバ１２、ｙ軸モータドライバ１３およびｚ軸モータドライバ１４からの駆動信号によって動作し、これらの各ドライバは、軸制御部１５の制御下に置かれている。

ＣＴ撮影時におけるＸ線検出器２の出力は画像データ取り込み回路１６を介してデータメモリ１７に記憶されたうえで、再構成演算部１８による再構成演算に供される。再構成演算により得られた断層像は表示器１９に表示される。

再構成演算部１８および前記した軸制御部１５は、それぞれシステム制御部２０の制御下に置かれている。このシステム制御部２０には、ジョイスティックやマウス、キーボード等からなる操作部２１が接続されており、この操作部２１を操作することにより、回転テーブル３ａを随意に回転させ、また、移動ステージ３ｂを随意に移動させることができる。なお、システム制御部２０、軸制御部１５および再構成演算部１８は、実際にはコンピュータとその周辺機器を主体として構成され、インストールされたプログラムに従った機能を実現するのであるが、図１では説明の簡素化のため、機能ごとのブロック図で示している。

ＣＴ撮影に当たっては、被検査物Ｗの所要部位の断層像を得るべく、移動ステージ３ｂを位置決めした後、Ｘ線発生装置１からのＸ線を照射しつつ回転テーブル３ａを回転させ、規定の微小角度ごとのＸ線投影データをデータメモリ１７に取り込んでいく。これらのＸ線投影データを再構成演算部１８で再構成演算することにより、被検査物Ｗの断層像を構築し、表示器１９に表示する。

さて、被検査物Ｗは、取り付け用治具５０を介して回転テーブル３ａ上に搭載される。取り付け用治具５０は、被検査物Ｗの大きさに応じて複数種用意されており、被検査物Ｗは対応する取り付け用治具５０を用いて回転テーブル３ａに搭載される。

図２に取り付け用治具５０の例を示す。この図２において、（Ａ）は比較的小さい被検査物用のものを示し、（Ｂ）は比較的大きな被検査物用のものを示している。取り付け用治具５０は、フランジ部５１を挟んでその上方に被検査物搭載部５２が設けられ、下方には回転テーブル３ａに形成されている嵌合孔（図示せず）に挿入して位置決め固定するための嵌合部５３が設けられた構造を有し、フランジ部５１の下面には、その取り付け用治具５０の種類を表す突起５４ａ〜５４ｃが設けられている。この例では３箇所に突起の形成位置があり、この取り付け用治具５０の３箇所の突起の形成位置に対応して、回転テーブル３ａには、３つのセンサ６０ａ〜６０ｃが設けられている。取り付け用治具５０の３箇所の突起の形成位置に実際に突起を形成するか否かの組み合わせにより、８種類の識別が可能となる。

各センサ６０ａ〜６０ｃによる突起の有無の検出結果は、検知回路２２を介してシステム制御部２０に取り込まれる。一方、複数種の取り付け用治具５０のそれぞれに対応して、移動ステージ３ｂの移動範囲が定められており、その取り付け用治具５０の種類と移動範囲との関係は移動範囲記憶部２３にあらかじめ記憶されている。システム制御部２０では、検知回路２２からの取り付け用治具５０の種類の検知結果に基づき、移動範囲記憶部２３から該当の移動範囲を読み出し、移動ステージ３ｂを移動させるための軸制御部１５からの各モータドライバ１２〜１４への駆動制御信号によって、上記の移動範囲内に制限を加える。この例において、具体的には、回転テーブル３ａがＸ線発生装置１に接近する範囲を制限し、これによって被検査物ＷとＸ線発生装置１との距離Ｑの最接近値を制限する。これにより、被検査物ＷがＸ線発生装置１に衝突することを防止することができる。

ここで、被検査物Ｗの撮影倍率を最大とする用途にあっては、取り付け用治具５０の種類の検知結果に基づき、移動範囲記憶部２３に記憶している該当の移動範囲内で、回転テーブル３ａが最もＸ線発生装置１に接近した位置となるように、自動的に移動ステージ３ｂを駆動してもよい。この場合、オペレータが撮影倍率を最大とすべく移動ステージ３ｂを移動させる作業が不要となる。

また、例えば大きな被検査物Ｗの場合、ｙ軸方向に移動させることによって装置のケーシングに衝突する可能性もあり、この場合にはｙ軸方向への移動制限も加えてもよい。
更に、以上の実施の形態においては、Ｘ線ＣＴ装置に本発明を適用した例を示したが、Ｘ線透視を行う装置についても等しく本発明を適用することができる。その場合、Ｘ線発生装置１を傾動させる機能を持つものにあっては、取り付け用治具５０の検知結果と、傾動機構の傾動角度との組み合わせで移動ステージ３ｂの移動範囲を決定するといった応用も可能である。

本発明の実施の形態の構成図で、機械的構成を表す模式図とシステム構成を表すブロック図とを併記して示す図である。本発明の実施の形態において用いられる取り付け用治具５０の例を示す図で、（Ａ）は比較的小さい被検査物用、（Ｂ）は比較的大きい被検査物用の治具を示す図である。

符号の説明

１Ｘ線発生装置
２Ｘ線検出器
３試料ステージ
３ａ回転テーブル
３ｂ移動ステージ
１１回転軸モータドライバ
１２ｘ軸モータドライバ
１３ｙ軸モータドライバ
１４ｚ軸モータドライバ
１５軸制御部
１６画像データ取り込み回路
１７データメモリ
１８再構成演算部
１９表示器
２０システム制御部
２１操作部
２２検知回路
２３移動範囲記憶部
５０取り付け用治具
５１フランジ部
５２被検査物搭載部
５３嵌合部
５４ａ〜５４ｃ突起
６０ａ〜６０ｃセンサ
ＬＸ線光軸
Ｑ被検査物ＷとＸ線発生装置１との距離
Ｒ被検査物Ｗを搭載してＸ線光軸Ｌに直交する鉛直方向に沿った回転軸
Ｗ被検査物

Claims

互いに対向配置されたＸ線発生装置およびＸ線検出器と、これらの間に配置され、被検査物を搭載するテーブルと、制御手段からの駆動制御信号により、上記Ｘ線発生装置とＸ線検出器の対と上記テーブルとを相対的に回転、並進もしくは傾動させる移動機構と、上記テーブル上に被検査物を搭載した状態でＸ線を照射することによって上記Ｘ線検出器から出力される被検査物のＸ線透過データを用いて、被検査物の透過像および／または断層像を構築して表示器に表示する表示手段を備えたＸ線検査装置において、
上記テーブルは取り付け用治具を介して被検査物を搭載するように構成されているとともに、その取り付け用治具は被検査物の大きさに応じて複数種が備えられ、上記テーブルには、その取り付け用治具の種類を検知するための検知手段が設けられ、上記制御手段は、その検知手段による治具の種類の検知結果に応じて、上記移動機構の移動範囲に制限を加えるために被検査物と上記Ｘ線発生装置との距離の最接近値を制限することを特徴とするＸ線検査装置。
上記制御手段は、上記検知手段による治具の検知結果に応じて加えられる移動範囲の制限内で、上記テーブルが上記Ｘ線発生装置に最も接近した位置に上記移動機構を自動的に位置決めすることを特徴とする請求項１に記載のＸ線検査装置。