CN1932492A - X光检查装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种X光检查装置，可判断平台移动时被测定物与X光测定光学***的碰撞危险性，并设法防止碰撞。该X光检查装置包括：平台(14)，用以载置被测定物，使被测定物位于X光源(11)与X光检测器(12)之间；平台驱动机构(15)，与平台并进及旋转；光学相机(16)，对载置于平台(14)上的被测定物进行拍摄；碰撞危险区域设定部(32)，根据一边旋转平台(14)一边利用光学相机(16)拍摄被测定物时，图像数据中所包括的被测定物的轨迹数据，而设定被测定物与X光测定光学***的碰撞危险区域；以及碰撞判定部(33)，根据所设定的碰撞危险区域，判定平台移动时的碰撞危险性。

Description

X光检查装置

技术领域

本发明涉及用以对工业制品等进行透视检查或电脑断层(ComputedTomography，CT)检查等的X光检查装置。

背景技术

对工业制品等进行透视检查的X光检查装置中，与X光发生装置的X光源相对的位置配置有利用图像增强器(以下简称为II)与电荷耦合器件(Charge-coupled Device，以下简称为CCD)相机组合而成的X光检测器。最近，利用了使用平板X光检测器的X光检查装置，而取代由II、CCD相机构成的X光检测器。

上述多个X光检查装置将平台配置于X光源与X光检测器之间，并将被测定物载置于其上，进行透视X光图像的拍摄。

在X光检查装置的检查中，通常，为了对位或调整测定倍率、调整测定角度而进行视场移动。视场移动是一面通过使用鼠标(mouse)、操纵杆(joy stick)或键盘(keyboard)等输入装置的操作，以控制平台驱动机构而移动平台，一面对被测定物的透视X光动态图像进行拍摄，借此探测被测定物的检查位置。继而，发现检查位置时停止视场移动，并在此状态下观察动态图像。

在此，在透视X光测定中，透视X光图像只要在被测定物并不很小时，便成为穿透被测定物一部分的局部透视X光图像。因此，仅观察显示装置中所显示的透视X光图像，则无法了解X光测定光学***(X光源及X光检测器)与被测定物的位置关系。因此，操作者为避免X光测定光学***与被测定物的碰撞，必须从形成于覆盖X光照射区域的防护罩上的小窗窥视内部，目测确认被测定物与X光测定光学***的位置关系，再进行平台驱动机构的控制。

近年来，平台移动控制的动作速度高速化，导致因操作者细微的误操作而引起被测定物与X光测定光学***的碰撞危险增大。因此，必须具有用以防止碰撞的安全对策。

作为方法之一，揭示的是操作者对载置于平台上的被测定物与装置发生碰撞的区域预先进行适当的输入设定，以此避免碰撞(参照专利文献1)。

【专利文献1】日本专利特开2001-153818号公报

然而，操作者自己寻求并输入碰撞区域的作业较费工夫。设定值因平台上的载置位置也会发生变化，故而必须每次求出适当的设定值，较为烦杂。

作为其他方法，也考虑使用多台光学相机(摄像机(video camera)、数码相机(digital camera)等使用可见光拍摄的相机)，从多方向拍摄被测定物的光学图像，并从所获得的光学图像数据计算出接近实物的外观形状。但是，在X光检查装置中，为了对由防护罩所包围的X光照射区域内进行确认，在以1台光学相机观察时，不搭载多台相机，而因为安全对策需搭载追加相机，造成成本上升。搭载多台相机时，相机主体数量增加，并且包括各相机控制电路等的部件数量也倍增，使装置复杂。而且，必须具有用以从多方向光学图像中提取被测定物外观形状的运算法则(algorithm)。

发明内容

因此，本发明的目的在于，不搭载多台相机，而判定平台移动时被测定物与X光测定光学***的碰撞危险性，并设法防止碰撞。

而且，本发明的目的在于提供一种X光检查装置，能够通过简单的运算处理高速地进行碰撞判定。

为解决上述课题而研制的本发明的X光检查装置，包括：X光测定光学***，该X光测定光学***包括照射透视用X光的X光源、与拍摄被测定物的透视X光像的X光检测器；平台，用以载置被测定物，使被测定物位于X光源与X光检测器之间；以及平台驱动机构，与平台并进及旋转，并且调整载置于平台上的被测定物的位置而进行X光检查，此X光检查装置并且包括：光学相机，对载置于平台上的被测定物进行拍摄；碰撞危险区域设定部，根据一边旋转平台一边利用光学相机拍摄被测定物时，图像数据中所包括的被测定物的轨迹数据，而设定被测定物与X光测定光学***的碰撞危险区域；以及碰撞判定部，根据所设定的碰撞危险区域，判定移动平台时的碰撞危险性。

根据本发明，使被测定物载置于平台上，并使被测定物位于X光源与X光检测器之间。接着，通过平台驱动机构与平台并进或者旋转，移动被测定物，而调整相对于被测定物的测定部位，但在此调整作业之前，预先通过碰撞危险区域设定部而设定碰撞危险区域。即，使平台一边旋转一边通过1台光学相机从一方向对被测定物整体进行拍摄。然后，从平台旋转1圈期间的被测定物的动态图像(多个慧差的慧差图像数据集合)或者连续图像中，提取被测定物的轨迹数据。此轨迹数据的提取可以使用图案识别软件而进行。而且，为了准确获得被测定物外观的轨迹，也可以生成载置被测定物状态下的图像数据与未载置状态下的图像数据(背景图像数据)的差分数据，并对差分数据中非零部分为被测定物轨迹的判定进行二值化处理。此时，被测定物的轨迹范围内即为使平台旋转时的碰撞范围。因此，根据轨迹数据，将包括该范围的区域，更优选的是稍微大于轨迹范围的区域作为碰撞危险区域而设定，并记忆。之后，并进移动平台时，使碰撞判定部也与碰撞危险区域同时并进移动，并计算出X光测定光学***是否重叠于移动后的碰撞危险区域，以此判定碰撞的危险性。

根据本发明，将被测定物载置于平台上之后，能够自动设定碰撞危险区域，故而不费工夫即可设定碰撞危险范围。操作者可以判定被测定物与X光测定光学***的碰撞危险性，因此可以在平台移动操作时避免碰撞。

在上述发明中，碰撞危险区域设定部也可以设定碰撞危险区域为近似旋转体图形，该旋转体图形包括上述图像数据中所包括的被测定物轨迹数据。

由此，即使被测定物具有复杂的外形形状，也能够以如下方式设定碰撞危险区域，即，作为单纯模式(model)近似为包括被测定物轨迹数据的旋转体图形，使碰撞判定的计算简化且高速化。

进而，碰撞危险区域设定部也可以使碰撞危险区域近似为，圆柱体、球体、旋转椭圆体、圆锥体中任一个或该些组合而成的图形。

以此，能够使碰撞危险范围设定的计算简单化，并且能够使碰撞范围设定简单化。

附图说明

图1是表示本发明的一实施形态即X光检查装置的结构方块图。

图2是说明图1中X光检查装置的碰撞危险区域设定操作的流程图。

图3是说明图1中X光检查装置的碰撞判定操作的流程图。

图4是对碰撞危险区域的高度设定的说明图。

图5是对碰撞危险区域的宽度设定的说明图。

[符号说明]

1         X光检查装置

11        X光发生装置

12        X光检测器

13        X光测定光学***

14        平台

15        平台驱动机构

16        光学相机

20        控制***

21        CPU

22        输入装置

23            显示装置

24            图像存储器

31            X光图像生成部

32            碰撞危险区域设定部

33            碰撞判定部

35            光学相机拍摄控制部

36            被测定物外观形状提取部

37            轨迹数据提取部

38            碰撞危险区域计算部

41            背景图像数据存储部

42            轨迹图像数据存储部

43            碰撞危险区域数据记忆部

A             碰撞危险区域

A/D           数字类比转换器

B             被测定物的轨迹

H             碰撞危险区域的高度

Rmax          距离

S             被测定物

Sc            假想屏幕

S101～S109    步骤

S201～S203    步骤

W             碰撞危险区域的宽度

具体实施方式

以下，利用图式，就本发明的实施形态进行说明。再者，本发明并未限定于以下所说明的实施形态，在不脱离本发明宗旨的范围内，各种形态自然也包括于本发明中。

图1是表示本发明的一实施形态即X光检查装置的结构方块图。该X光检查装置1包括：X光测定光学***13，该X光测定光学***13包括X光发生装置11以及X光检测器12；平台14，用以载置被测定物S；平台驱动机构15，用以在XYZ方向上(设平台面为XY面)并进驱动平台14以及沿着Z轴旋转驱动平台14；光学相机16，用以通过可见光对载置于平台上的被测定物S进行拍摄；以及控制***20，对装置整体进行控制。

控制***20是利用通用的电脑装置而构成，并将其硬件进一步分块化(block)说明，此控制***20包括：中央处理单元21(Central Process Unit，以下简称为CPU)；键盘、鼠标、操纵杆等输入装置22；液晶面板等显示装置23；以及存储图像数据等的图像存储器24。

另外，将CPU 21的处理功能分块化说明，其分为：X光图像生成部31、碰撞危险区域设定部32、以及碰撞判定部33，其中将碰撞危险区域设定部32细分为：光学相机拍摄控制部35、被测定物外观形状提取部36、轨迹数据提取部37、以及碰撞危险区域计算部38。

而在图像存储器24中，将每个记忆内容分块化说明，其分为：背景图像数据存储部41、轨迹图像数据存储部42、以及碰撞危险区域数据记忆部43。

构成X光测定光学***13的X光发生装置11包括透视X光照射用的X光管。X光检测器12包括：相对于X光管而配置的图像增强器(以下简称为II)；以及一体安装于该II后侧的CCD相机，II利用CCD相机拍摄由检测透视X光而形成的荧光像，并以此输出透视X光图像的影像信号。

平台14包括：下部平台，可以滑动于平台面方向即XY方向及垂直于平台面的Z方向的三维方向上；上部平台，通过Z轴方向的旋转轴而可旋转地支撑于下部平台，将被测定物S载置于上部平台上。

平台驱动机构15搭载有马达，根据输入装置22的操作所对应产生的来自CPU 21的控制信号，旋转驱动或者并进驱动平台14。

光学相机16在偏离X光视场的位置，安装于能够拍摄到被测定物S的外观形状的位置上，使之不妨碍X光测定光学***13的透视X光图像测定，并对载置于平台14上的被测定物S进行拍摄。再者，光学相机16能够通过平台面的高度调整而调整相对位置，故而对应于被测定物S的大小，能够调整拍摄高度。所拍摄的影像信号经数字化处理并被发送至CPU 21。

其次，就CPU 21的各功能块进行说明。

X光图像生成部31进行如下控制，将从X光检测器12发送而来的透视X光图像的影像信号连续转换为数字图像，并生成X光慧差图像数据(X raycoma image data)。通过将所生成的X光慧差图像数据依次发送至显示装置23中并显示，而使透视X光动态图像显示于被测定物S的画面中。

以下就碰撞危险区域设定部32的各部分进行说明。光学相机拍摄控制部35控制平台驱动机构15与光学相机16，并进行如下控制，一边以固定速度旋转平台14，一边拍摄被测定物S的光学像(可见光像)，并以固定角度为单位旋转时拍摄慧差图像数据。

本实施形态中，预先在未载置被测定物S的状态下拍摄作为背景图像的慧差图像，接着，在载置有被测定物S的状态下拍摄慧差图像数据，并从相同方位的慧差图像数据的差分求出被测定物S的轨迹数据。为此，进行如下控制，将作为背景图像的慧差图像数据存储于背景图像数据存储部41中，然后，在载置有被测定物S的状态下，将所拍摄的慧差图像数据存储于轨迹数据存储部42中。再者，背景图像数据存储一次即足够，在已存储时，也可以利用以前所存储的数据。

被测定物外观形状提取部36，对分别存储于背景图像数据存储部41与轨迹图像数据存储部42中的相同方位的慧差图像数据加以比较，而计算出其差分数据，并进行二值化处理，以此生成将各慧差图像中所显示的被测定物S提取后的二值化外观数据。再者，被测定物外观形状提取部36在进行二值化处理以前，也可以进行众所周知的图像处理(拉普拉斯滤波(Laplace filter)等)，用以降低、消除装置内部的照明影响或反射、及影子的影响。而且，二值化处理中的阈值，可以参考预先设定的阈值，也可以通过统计处理加以判别分析而动态决定。

轨迹数据提取部37根据各方位的二值化外观数据，而提取被测定物S的轨迹数据。

碰撞危险区域计算部38根据所提取的轨迹数据设定碰撞危险区域，使之完全包括被测定物S的轨迹。此处，设定为圆柱形状的碰撞危险区域。即，设想一通过轨迹数据的最外周点、最高点的假想圆柱，进而，假设一通过旋转中心并面对光学相机16的假想屏幕，形成将假想圆柱投影至假想屏幕上时的投影像(长方形)，并将该投影像旋转一周时所通过的区域近似为碰撞危险区域A。

例如，如图4所示，以测定直径200mm、高度400mm的圆柱型被测定物S为例进行说明，将被测定物S置于平台14的旋转中心，如图所示，在将光学相机16设置于高度200mm、且偏离中心450mm的位置时，投影至通过中心的假想屏幕Sc上的像的高度为460mm。将该投影像的高度设定为近似圆柱的碰撞危险区域A的高度H。以此方式，通过使投影像的高度为碰撞危险区域A的高度H，即使被测定物S被置于偏离平台14的旋转中心的位置时，也必然设定包括被测定物S的高度的碰撞危险区域A。

而且，将被测定物S载置于偏离平台14的旋转中心的位置时，从上方观察平台14如图5所示，被测定物S的轨迹B成为环状或者圆柱状(图中虚线阴影部分)。此时使从旋转中心至最外周点为止的距离Rmax为半径的圆柱侧面成为被测定物S的轨迹的最外周面。因此，使该圆柱投影至通过旋转中心的假想屏幕Sc时的投影像宽度，设定为近似圆柱的碰撞危险区域A(图中实线阴影部分)的宽度W。通过使投影像宽度为碰撞危险区域A的宽度W，无论被测定物S被置于平台上何处，该碰撞危险区域A也必然包括被测定物S的宽度。

再者，根据被测定物S的外观形状，通过近似为包括被测定物S的球、圆锥而取代近似圆柱，也能够进一步设定适当的碰撞危险区域A。

总之，通过近似为以平台14的旋转轴为旋转中心的旋转体图形，而可以设定碰撞危险区域A，使之完全包括被测定物S。

所设定的碰撞危险区域A被记忆于碰撞危险区域数据记忆部43。使碰撞危险区域A近似简单的旋转体图形时，能够由算式(圆柱方程式、球方程式等)记忆，在此情形下可以容易进行碰撞判定的运算处理。

碰撞判定部33根据碰撞危险区域设定部32所设定的碰撞危险区域A，在之后平台进行并进、旋转操作时，也使碰撞危险区域A移动，并判定被测定物S与X光测定光学***13是否发生碰撞。即，根据以后的驱动信号，当X光测定光学***13的X光源11或者X光检测器12的一部重叠于碰撞危险区域A时，判定为存在碰撞危险性，而停止平台移动，并且在显示装置23中显示警告，通过未图示的警报装置产生信号音等而通知操作者。

其次，利用图2的流程图，说明该X光检查装置1的碰撞危险区域A的设定操作。

首先，在未载置被测定物S的状态下，对于一边使平台旋转一边进行拍摄的背景图像数据是否存储于背景图像数据存储部41中进行确认(S101)，已存储有背景图像时进入S103，未存储有背景图像时进入S102。

未存储有背景图像数据时，在未载置被测定物S的状态下，一边使平台14旋转，一边利用光学相机16进行拍摄，将背景慧差图像数据存储于背景图像数据存储部41(S102)。

接着，在将被测定物S载置于平台14上的状态下，一边使平台14旋转，一边利用光学相机16进行拍摄，将被测定物S的慧差图像数据存储于轨迹图像数据存储部42中(S103)。

其次，提取所存储的各方位的被测定物S的慧差图像数据与背景慧差图像数据的差分数据(S104)。

从差分数据进行拉普拉斯滤波等图像处理，去除装置内部的照明影响或反射、影子的影响等不要的成分(S105)。

继而，通过与预先设定的阈值加以比较，而进行二值化处理，生成各方位的二值化外观数据(S106)。

然后，合成各方位的二值化外观数据，生成平台14旋转1周时被测定物S的轨迹数据(S107)。该轨迹数据成为旋转体图形。

接着，以包括被测定物S的轨迹数据的方式，设定碰撞危险区域A近似为圆柱，(S108)，并对所设定的碰撞危险区域A进行记忆(S109)。

以上，完成碰撞危险区域A的设定处理。

其次，利用图3的流程图，说明碰撞危险区域设定后所进行的碰撞判定操作。

根据从CPU 21向平台驱动机构15发送的平台驱动信号的有无，确认是否移动平台(S201)，在未移动平台时，返回S201，重复操作。

在移动平台时，根据碰撞危险区域A进行碰撞判定(S202)，当存在碰撞危险性时，发送停止移动平台的警告，否则返回S201，再次重复相同的操作。

通过以上说明，根据自动设定的碰撞危险区域A，可以判断X光测定光学***13与被测定物S的碰撞危险性，故而能够避免因碰撞造成的破损。

上述实施形态中，使碰撞危险范围近似为圆柱，但并不限定于此，也可以根据被测定物S的形状，近似为适当的旋转体图形。

另外，通过以算式表达碰撞危险区域，能够使运算处理进一步高速化。

本发明可以利用于包括平台的X光检查装置，该X光检查装置包括旋转驱动机构。

Claims (10)

1.一种X光检查装置，包括：

X光测定光学***，该X光测定光学***包括照射透视用X光的X光源、与拍摄被测定物的透视X光图像的X光检测器；

平台，用以载置所述被测定物，使所述被测定物位于所述X光源与所述X光检测器之间；

平台驱动机构，与平台并进及旋转，并且调整载置于所述平台上的所述被测定物的位置而进行X光检查，

其特征在于所述X光检查装置还包括：

光学相机，对载置于所述平台上的所述被测定物进行拍摄；

碰撞危险区域设定部，根据一边旋转所述平台一边利用所述光学相机拍摄所述被测定物时，图像数据中所包括的被测定物的轨迹数据，而设定所述被测定物与所述X光测定光学***的碰撞危险区域；以及

碰撞判定部，根据所设定的碰撞危险区域，判定移动所述平台时的碰撞危险性。

2.如权利要求1所述的X光检查装置，其特征在于：所述碰撞危险区域设定部设定碰撞危险区域为近似旋转体图形，该旋转体图形包括所述图像数据中所包括的被测定物轨迹数据。

3.如权利要求2所述的X光检查装置，其特征在于：所述碰撞危险区域设定部设定碰撞危险区域为，近似圆柱体、球体、旋转椭圆体、圆锥体中任一个或该些组合而成的图形。

4.如权利要求1所述的X光检查装置，其特征在于：所述X光检测器还包括：

相对于所述X光源而配置的图像增强器；以及

一体安装于所述图像增强器后侧的电荷耦合器件相机。

5.如权利要求1所述的X光检查装置，其特征在于所述平台还包括：

下部平台，适于在所述平台面方向及垂直于所述平台面方向进行滑动；以及

上部平台，通过垂直于所述平台面方向的旋转轴而可旋转地支撑于所述下部平台，且所述被测定物载置于所述上部平台上。

6.如权利要求1所述的X光检查装置，其特征在于所述X光检查装置还包括：

控制***，对所述X光检查装置整体进行控制，其中，所述控制***具有存储图像数据的图像存储器，而所述图像存储器还包括：背景图像数据存储部、轨迹图像数据存储部、以及碰撞危险区域数据记忆部。

7.如权利要求6所述的X光检查装置，其特征在于：所述碰撞危险区域设定部还包括：

被测定物外观形状提取部，对分别存储于所述背景图像数据存储部与所述轨迹图像数据存储部中的相同方位的慧差图像数据加以比较，而计算出其差分数据，并进行二值化处理，以此生成将各慧差图像中所显示的所述被测定物提取后的二值化外观数据。

8.如权利要求7所述的X光检查装置，其特征在于：所述碰撞危险区域设定部还包括：

轨迹数据提取部，根据各方位的二值化外观数据，而提取所述被测定物的轨迹数据。

9.如权利要求8所述的X光检查装置，其特征在于：所述碰撞危险区域设定部还包括：碰撞危险区域计算部，根据所提取的轨迹数据设定碰撞危险区域，使之完全包括所述被测定物的轨迹。

10.如权利要求1所述的X光检查装置，其特征在于：所述碰撞危险区域设定部还包括：光学相机拍摄控制部，对所述平台驱动机构与所述光学相机进行控制。

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