JP2006090743A - 発泡体内部検査装置および方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 発泡体に内部欠陥としてボイドがあるか否かを検査者毎にばらつきなく非破壊でかつ内部欠陥の有無を容易に判断し得る発泡体内部検査装置および方法を提供する。
【解決手段】 発泡体1を挟んでX線源11と対峙する位置にX線検出装置12を配置し、発泡体1を透過したX線を検出する。X線検出装置12で検出した画像データを解析装置13に格納する。画像データはX線の透過量分布を示すので、気泡分布計算部13bで画像データを2値化して画素毎に黒白を決定し、X線の透過量の多い白の画素をつないで発泡体1内の気泡分布を計算する。判定処理部13cにより、計算した気泡分布で白の領域の面積を計算し、基準面積と比較して上記領域がボイドであるか否か判断して発泡体1が良品か否か判断する。
【選択図】 図1
【解決手段】 発泡体1を挟んでX線源11と対峙する位置にX線検出装置12を配置し、発泡体1を透過したX線を検出する。X線検出装置12で検出した画像データを解析装置13に格納する。画像データはX線の透過量分布を示すので、気泡分布計算部13bで画像データを2値化して画素毎に黒白を決定し、X線の透過量の多い白の画素をつないで発泡体1内の気泡分布を計算する。判定処理部13cにより、計算した気泡分布で白の領域の面積を計算し、基準面積と比較して上記領域がボイドであるか否か判断して発泡体1が良品か否か判断する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、例えば車両のインストルメントパネルなど発泡樹脂成形品の内部欠陥の有無を非破壊で検査する発泡体内部検査装置および方法に関する。
従来、車両部品であるインストルメントパネル等は、樹脂を発泡して成形されている。図9は、樹脂成形品100の断面を模式的に示した図である。インストルメントパネル等の樹脂成形品100は、基材101と表皮材102との間に発泡材103を充填させて製造されている。発泡材103は、樹脂などに発泡剤を混ぜて発泡させて成形している。よって、小さい気泡103aが一様に分布している。しかし、気泡103aより大きい空洞であるボイド103bが形成されると、樹脂成形品100の商品価値が低下する。そこで、基材101と表皮材102とに挟まれた発泡材103中にボイド103bが存在するかを、表皮材102を手で触って非破壊で確認していた。
ところで、特許文献1には、発泡体とこの表面を被覆する表皮とからなる複合発泡体に検査用横波を与え、この検査用横波が複合発泡体内部を伝播することで形成された伝播波を受信して、検査用横波と受信した伝播波とを比べて、発泡体内部にボイドが存在するか否かを判断する技術が開示されている。この技術は、発泡体内部にボイドが存在すると共振波が生じて伝播波に重なることを利用している。
また、特許文献2には、金属板やボルト等の異物が混入した廃棄プラスチックにX線を照射し、X線の透過像の影から異物を検出して、廃棄プラスチックから異物を除去する技術が開示されている。この技術は、原子番号の大きい元素はX線の透過性が悪いことを利用して、透過X線の画像データ上の影から異物の存在を確認している。
また、特許文献3には、実際の構造物の条件を想定して各種の非破壊検査を容易に比較評価するための、非破壊検査用コンクリート供試体が開示されている。
また、特許文献2には、金属板やボルト等の異物が混入した廃棄プラスチックにX線を照射し、X線の透過像の影から異物を検出して、廃棄プラスチックから異物を除去する技術が開示されている。この技術は、原子番号の大きい元素はX線の透過性が悪いことを利用して、透過X線の画像データ上の影から異物の存在を確認している。
また、特許文献3には、実際の構造物の条件を想定して各種の非破壊検査を容易に比較評価するための、非破壊検査用コンクリート供試体が開示されている。
前述のように、樹脂成形品100を表皮材102側から触って発泡材103内部にボイド103bの有無を確認する手法では、検査者の感覚や経験によることになり、検査者毎にバラツキが生じやすい、という課題がある。これにより、発泡材103内にボイド103bがあっても検査者の体調などにより、ボイド103bがないと誤認すると、ボイド103bを含んだ樹脂成形品100を正規に検査済みの商品として市場に流出することになる、という課題がある。
なお、特許文献1では、横波を発泡体に伝播して伝播波を解析することにより、ボイドの有無を判断しているが、伝播波からボイドの有無を判断することは容易ではない。
なお、特許文献1では、横波を発泡体に伝播して伝播波を解析することにより、ボイドの有無を判断しているが、伝播波からボイドの有無を判断することは容易ではない。
そこで、本発明は、上記課題に鑑み、発泡体に内部欠陥としてボイドがあるか否かを、検査者毎にばらつきなく、非破壊でかつ内部欠陥の有無を容易に判断することができる、発泡体内部検査装置および方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の発泡体内部検査装置の第1の構成は、発泡体の内部欠陥を検査する発泡体内部検査装置において、発泡体に対してX線を照射するX線源と、発泡体を透過したX線を検出して画像データを出力するX線検出装置と、X線検出装置から取得した画像データを解析する解析装置と、を備え、解析装置が、X線検出装置から取得した画像データに基づいて、発泡体内の気泡分布を計算する気泡分布計算部と、気泡分布計算部で計算した気泡分布から発泡体に内部欠陥が存在するか否かを判定する判定処理部と、を備えることを特徴とする.
上記構成により、X線源から発泡体にX線を照射し、発泡体を透過したX線をX線検出装置により検出する。そして、X線検出装置で得た透過X線の画像データに基づいて解析装置により画像データを解析する。よって、検査者に依存することなく客観的な検査結果を、非破壊で得ることができる。また、解析装置では、X線検出装置で得た画像データに基づいて気泡分布計算部で気泡分布を計算し、そして、判定処理部で気泡分布から内部欠陥の存否を判定するので、解析処理を容易に行うことができる。
上記構成により、X線源から発泡体にX線を照射し、発泡体を透過したX線をX線検出装置により検出する。そして、X線検出装置で得た透過X線の画像データに基づいて解析装置により画像データを解析する。よって、検査者に依存することなく客観的な検査結果を、非破壊で得ることができる。また、解析装置では、X線検出装置で得た画像データに基づいて気泡分布計算部で気泡分布を計算し、そして、判定処理部で気泡分布から内部欠陥の存否を判定するので、解析処理を容易に行うことができる。
好ましくは、X線源からのX線が外部に漏れないように、X線源とX線検出装置とが、遮蔽ボックス内に配置される。上記の構成により、X線を外部に漏洩しないため、検査者の身体に悪影響を与えないで発泡体の内部検査を行うことができる。
また、本発明の発泡体内部検査装置の第2の構成は、発泡体の内部欠陥を検査する発泡体内部検査装置において、X線を照射するX線源と、X線源からのX線の照射範囲を狭めるスリットと、スリットを介してX線源からX線が照射されるX線照射領域に、発泡体の先端部から後端部までを順次移動させる移動手段と、X線照射領域内にある発泡体の一部を透過したX線を検出して画像データを出力するX線検出装置と、X線検出装置から取得した画像データを解析する解析装置と、を備え、解析装置が、移動手段で発泡体の先端部から後端部までを順次X線照射領域内に移動させてX線検出装置で検出した一連の画像データを、X線検出装置から取得する画像取得部と、画像取得部で取得した一連の画像データを一つの画像データとして結合させる画像結合部と、画像結合部で結合して得た一つの画像データに基づいて、発泡体内の気泡分布を計算する気泡分布計算部と、気泡分布計算部で計算した気泡分布から発泡体に内部欠陥が存在するか否かを判定する判定処理部と、を備える。
上記構成により、スリットを配置してX線照射領域を限定し、この領域に発泡体の先端部から後端部を順に移動手段で移動させながら透過したX線を一連の画像データとしてX線検出装置で検出する。そして、解析装置の画像結合部で、上記一連の画像データを一つの画像データに結合させて、発泡体全体に透過したX線を検出して得る画像データと同一のデータを得ることができる。よって、検査対象である発泡体が長くても装置を大型にすることなく、発泡体を透過したX線の画像データを得ることができる。また、第1の構成と同様に、気泡分布計算部でX線の画像データに基づいて発泡体の気泡分布を計算し、判定処理部で気泡分布から内部欠陥の有無を認定するので、解析が容易である。
上記構成により、スリットを配置してX線照射領域を限定し、この領域に発泡体の先端部から後端部を順に移動手段で移動させながら透過したX線を一連の画像データとしてX線検出装置で検出する。そして、解析装置の画像結合部で、上記一連の画像データを一つの画像データに結合させて、発泡体全体に透過したX線を検出して得る画像データと同一のデータを得ることができる。よって、検査対象である発泡体が長くても装置を大型にすることなく、発泡体を透過したX線の画像データを得ることができる。また、第1の構成と同様に、気泡分布計算部でX線の画像データに基づいて発泡体の気泡分布を計算し、判定処理部で気泡分布から内部欠陥の有無を認定するので、解析が容易である。
好ましくは、前記移動手段が、ベルトコンベアである。この構成により、ベルトコンベアで発泡体の先端部から後端部までをX線照射領域に順次移動させることができ、また、ベルトコンベアのベルトの速度を調整してX線検出装置で検出するタイミングを図ることで、発泡体全体の透過X線の画像データを容易に得ることができる。
好ましくは、X線源からのX線が外部に漏れないように、X線源とスリットとX線検出装置とが、遮蔽ボックス内に配置されている。従って、X線を外部に漏洩しないため、検査者の身体に悪影響を与えないで発泡体の内部検査を行うことができる。
一方、本発明の発泡体内部検査方法の第1の構成は、発泡体の内部欠陥を検査する発泡体内部検査方法において、発泡体にX線を照射して、透過したX線の画像データを得る第1工程と、第1工程で得られた画像データに基づき、発泡体内の気泡分布を計算する第2工程と、第2工程で計算した気泡分布から、発泡体に内部欠陥が存在するか否かを判定する第3工程と、を行うことを特徴とする。
上記構成により、発泡体を透過したX線の画像データに基づき、発泡体の気泡分布を計算し、この計算結果から内部欠陥の存否を判定するので、発泡体の検査を容易に行うことができる。また、検査者に依存することなく、非破壊で検査を行うことができる。
上記構成により、発泡体を透過したX線の画像データに基づき、発泡体の気泡分布を計算し、この計算結果から内部欠陥の存否を判定するので、発泡体の検査を容易に行うことができる。また、検査者に依存することなく、非破壊で検査を行うことができる。
また、本発明の発泡体内部検査方法の第2の構成は、発泡体の先端部から後端部に順にX線を照射して、それぞれ透過したX線の画像データを得る第1工程と、第1工程で得られた各画像データを結合して、発泡体全体の画像データを生成する第2工程と、第2工程で生成した画像データに基づき、発泡体内の気泡分布を計算する第3工程と、第3工程で計算した気泡分布から、発泡体に内部欠陥が存在するか否かを判定する第4工程と、を行うことを特徴とする。
上記構成により、発泡体の先端部から後端部に順次X線を照射して、それぞれ透過したX線の画像データを取得し、これらの画像データを結合することで発泡体全体の画像データを得る。よって、検査対象である発泡体が長くても、発泡体を透過したX線の画像データを得ることができる。また、結合した画像データに基づいて、発泡体の気泡分布を計算し、この計算結果から内部欠陥の存否を判定するので、発泡体の検査を容易に行うことができる。また、検査者に依存することなく、非破壊で検査を行うことができる。
上記構成により、発泡体の先端部から後端部に順次X線を照射して、それぞれ透過したX線の画像データを取得し、これらの画像データを結合することで発泡体全体の画像データを得る。よって、検査対象である発泡体が長くても、発泡体を透過したX線の画像データを得ることができる。また、結合した画像データに基づいて、発泡体の気泡分布を計算し、この計算結果から内部欠陥の存否を判定するので、発泡体の検査を容易に行うことができる。また、検査者に依存することなく、非破壊で検査を行うことができる。
本発明の発泡体内部検査装置では、発泡体を透過したX線をX線検出装置により画像データとして得て、気泡分布計算部がこの画像データに基づいて気泡分布の計算を行い、判定処理部がこの計算結果から内部欠陥の存否を判定する。よって、発泡体を非破壊で検査でき、X線検出装置による結果の解析が容易である。また、検査結果が検査者に依存しないため、検査者の体調などにより、内部欠陥がある発泡体を良品と誤認することがなくなる。よって、不良品の流出を防ぐことができる。スリットを用いてX線の照射領域を狭めることにより、検査者の身体に悪影響を及ぼすことがない。また、移動手段で発泡体の先端部から後端部までを順にX線照射領域に移動させて取得して各画像データを結合して一つの画像データとすることで、発泡体が長い場合でも装置を大型化する必要がない。
また、本発明の発泡体内部検査方法によれば、発泡体を透過したX線の画像データに基づいて気泡分布を計算し、その計算結果から内部欠陥の存否を判定する。よって、発泡体を非破壊で検査でき、透過したX線の画像処理により内部欠陥の有無を判断するので解析が容易である。また、検査結果が検査者に依存しないので、検査者の体調などにより、内部欠陥がある発泡体を良品と誤認することがなくなる。よって、不良品の流出を防ぐことができる。また、発泡体の先端部から後端部までを順に透過したX線の各画像データを結合して一つの画像データとすることにより、発泡体が長尺物であっても内部検査を行うことができる。また、この方法によれば、内部欠陥の場所や大きさなどが特定することができるので、その特定したデータを内部欠陥の発生のメカニズムの解明に用いて、内部欠陥の生じない発泡体の成形の条件設定をすることができる。
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。
図1は、本発明の発泡体内部検査装置10の概略構成図である。
本発明の発泡体内部検査装置10は、図1に示すように、検査対象物である発泡体1に対してX線を照射するX線源11と、発泡体1を挟んでX線源11と対峙する位置で、発泡体1を透過したX線を検出して画像データを出力するX線検出装置12と、X線検出装置12から取得した画像データを解析する解析装置13とを備えている。X線検出装置12にはX線カメラなどを用いることができる。X線源11とX線検出装置12とは遮蔽ボックス(図1には示さず)内に配置されて、遮蔽ボックス外に漏洩する線量を減少させる(図5(D)参照)。
本明細書中において、発泡体1とは、表皮と基材との間や袋状の表皮内で、発泡粒子を発泡させて製造されたものであり、例えば車両用のインストルメントパネルなどの発泡製品であってよいが、これに限定されるものではない。
図1は、本発明の発泡体内部検査装置10の概略構成図である。
本発明の発泡体内部検査装置10は、図1に示すように、検査対象物である発泡体1に対してX線を照射するX線源11と、発泡体1を挟んでX線源11と対峙する位置で、発泡体1を透過したX線を検出して画像データを出力するX線検出装置12と、X線検出装置12から取得した画像データを解析する解析装置13とを備えている。X線検出装置12にはX線カメラなどを用いることができる。X線源11とX線検出装置12とは遮蔽ボックス(図1には示さず)内に配置されて、遮蔽ボックス外に漏洩する線量を減少させる(図5(D)参照)。
本明細書中において、発泡体1とは、表皮と基材との間や袋状の表皮内で、発泡粒子を発泡させて製造されたものであり、例えば車両用のインストルメントパネルなどの発泡製品であってよいが、これに限定されるものではない。
上記解析装置13は、X線検出装置12から画像データを取得して格納する画像取得部13aと、画像取得部13aに格納した画像データに基づいて発泡体1内の気泡分布を計算する気泡分布計算部13bと、気泡分布計算部13bで計算した気泡分布から発泡体1にボイドが存在するか否かを判定する判定処理部13cと、を備える。
解析装置13は、例えば汎用性のコンピュータと、このコンピュータに読み取り可能な解析プログラムと、で実現される。この解析プログラムは、X線検出装置12から送信された画像データを解析するプログラムであって、コンパクトディスクなどの記録媒体で利用者に提供される。上記画像取得部13a,上記気泡分布計算部13bおよび判定処理部13cは、この解析プログラムの実行により実現される。解析装置13に汎用性の画像処理プログラムを格納しておき、上記解析プログラムを実行する際に適宜汎用性の画像処理プログラムを利用するようにしてもよい。
画像取得部13aは、X線検出装置12から画像データを取得する通信インターフェースや、取得した画像データを格納する各種メモリーなどから構成される。
解析装置13は、例えば汎用性のコンピュータと、このコンピュータに読み取り可能な解析プログラムと、で実現される。この解析プログラムは、X線検出装置12から送信された画像データを解析するプログラムであって、コンパクトディスクなどの記録媒体で利用者に提供される。上記画像取得部13a,上記気泡分布計算部13bおよび判定処理部13cは、この解析プログラムの実行により実現される。解析装置13に汎用性の画像処理プログラムを格納しておき、上記解析プログラムを実行する際に適宜汎用性の画像処理プログラムを利用するようにしてもよい。
画像取得部13aは、X線検出装置12から画像データを取得する通信インターフェースや、取得した画像データを格納する各種メモリーなどから構成される。
解析装置13による画像データの解析処理は、次の原理に基づいている。
X線検出装置12で出力される画像データはX線の透過画像データであるので、極端に多くX線が透過している箇所はボイドであると判断できる。発泡体1の内部の気泡のみでは、ムラは小さくなるが、発泡体1に気泡のみならず内部欠陥としてボイドもあると濃淡が一様ではなくなりムラが生じる。つまり、ムラの分布が気泡分布と同一になる。よってムラの程度により、発泡体1にボイドがあるか否かを判断する。
X線検出装置12で出力される画像データはX線の透過画像データであるので、極端に多くX線が透過している箇所はボイドであると判断できる。発泡体1の内部の気泡のみでは、ムラは小さくなるが、発泡体1に気泡のみならず内部欠陥としてボイドもあると濃淡が一様ではなくなりムラが生じる。つまり、ムラの分布が気泡分布と同一になる。よってムラの程度により、発泡体1にボイドがあるか否かを判断する。
図2は、図1のX線検出装置12で検出した画像データに施した処理に伴って変化する様子を示した図で、(A)はX線検出装置12から解析装置13に送信されて格納されたときの画像、(B)は気泡分布を計算する前処理として2値化処理後の画像である。画像取得部13aは、X線検出装置12で検出された透過X線の画像データを、例えば図2(A)に示すグレースケールの画像データとしてX線検出装置12から受信して格納する。格納した画像データは、画像データの画素毎に、黒白の濃淡に対応した濃度値が決められている。
気泡分布計算部13bは、画像取得部13aに格納した画像データに基づいて、発泡体1内の気泡分布を計算する。この画像データは、以下説明するようにX線の透過分布を示している。
一般に、X線が空気やプラスチックなどの物質に照射されると、物質によりX線が吸収され、透過量が減少する。すなわち、強度Io のX線が物質中を距離xだけ透過すると、X線の強度Iは、Io ×exp(−μx)となる。μは吸収係数で物質により異なる。
発泡体1は、例えば樹脂に発泡剤を入れて発泡させるので、良品な発泡体1では小さな気泡が一様に均等に生じる。そのため、X線の透過画像データにはムラが少なくなる。ところが、発泡体1内に気泡よりも大きな空洞であるボイドが生じた場合には、ボイドではX線の透過量が増加するので、画像データ上のムラは大きくなる。よって、画像データ上で濃淡の分布を計算することにより、発泡体1内の気泡分布を知ることができる。
一般に、X線が空気やプラスチックなどの物質に照射されると、物質によりX線が吸収され、透過量が減少する。すなわち、強度Io のX線が物質中を距離xだけ透過すると、X線の強度Iは、Io ×exp(−μx)となる。μは吸収係数で物質により異なる。
発泡体1は、例えば樹脂に発泡剤を入れて発泡させるので、良品な発泡体1では小さな気泡が一様に均等に生じる。そのため、X線の透過画像データにはムラが少なくなる。ところが、発泡体1内に気泡よりも大きな空洞であるボイドが生じた場合には、ボイドではX線の透過量が増加するので、画像データ上のムラは大きくなる。よって、画像データ上で濃淡の分布を計算することにより、発泡体1内の気泡分布を知ることができる。
気泡分布計算部13bは、以下のようにして気泡分布を計算する。
画像取得格納部13aには、前述のように図2(A)に示す画像データが格納されており、画像データには画素毎に黒白の濃淡に対応した濃度値が格納されている。よって、気泡分布計算部13bは、先ず、画像データ上で各画素を2値化処理する。すなわち、図2(B)に2値化処理後の画像データを示すように、各画素の濃度値につき閾値を基準に量子化して、各画素を白黒の二つに振り分ける。この閾値は、2値化レベルやスラッシュレベルとも呼ぶことができ、どの明るさで黒と白との境界を設定するかの設定値である。
画像取得格納部13aには、前述のように図2(A)に示す画像データが格納されており、画像データには画素毎に黒白の濃淡に対応した濃度値が格納されている。よって、気泡分布計算部13bは、先ず、画像データ上で各画素を2値化処理する。すなわち、図2(B)に2値化処理後の画像データを示すように、各画素の濃度値につき閾値を基準に量子化して、各画素を白黒の二つに振り分ける。この閾値は、2値化レベルやスラッシュレベルとも呼ぶことができ、どの明るさで黒と白との境界を設定するかの設定値である。
このようにして求めた気泡分布を基にして、判定処理部13cは、検査した発泡体1内にボイドの有無を判断する。これは、前述のように、透過X線の画像データがX線の透過分布となっているため、極端にX線が多く透過している部分をボイドと判断されるからである。
具体的には、判定処理部13cは、気泡分布計算処理部13bにより2値化された画像データを基にして、白の各画素で隣接する白の画素を繋ぎ合わせて、白の領域を求め、その面積を算出する。そして、算出した面積が基準面積より大きい場合には、上記白の領域がボイドであると認定して、発泡体1が不良品であると判定する。逆に、算出した面積が基準面積より小さい場合には、上記白の領域はボイドでないと認定し、2値化された画像データ上で白の領域が複数ある場合には、全てボイドでないと認定された場合に限り、発泡体1が良品であると判定する。
具体的には、判定処理部13cは、気泡分布計算処理部13bにより2値化された画像データを基にして、白の各画素で隣接する白の画素を繋ぎ合わせて、白の領域を求め、その面積を算出する。そして、算出した面積が基準面積より大きい場合には、上記白の領域がボイドであると認定して、発泡体1が不良品であると判定する。逆に、算出した面積が基準面積より小さい場合には、上記白の領域はボイドでないと認定し、2値化された画像データ上で白の領域が複数ある場合には、全てボイドでないと認定された場合に限り、発泡体1が良品であると判定する。
以上のように構成された発泡体内部検査装置10により、発泡体1を検査する手順について、説明する。
先ず、図1に示すように、X線源11から検査対象たる発泡体1にX線を照射して、発泡体1を透過したX線をX線検出装置12で検出する。
次に、解析装置13の画像取得部13aがこの検出結果を画像データとして取得して格納する。このとき、X線検出装置12から画像取得部13aに送信されるときには、例えば図2(A)に示すように、グレースケールの画像となっている。
そして、解析装置13の気泡分布計算部13bは、図2(A)に示す画像データに対して2値化処理を施す。2値化処理を施した結果を示したのが、図2(B)である。これにより、画素毎に白黒の濃淡に応じて閾値を基準に白か黒かを判断する。そして、白の画素同士をつなげることで気泡分布を計算処理して、白の領域と黒の領域とに区別する。
最後に、解析装置13の判定処理部13cは、気泡分布計算部13bで計算処理された結果を基にして、白の領域の面積を計算し、基準面積より大きい場合には、その部分にはボイドがあると認定して、発泡体1が不良品であると判定する。逆に、白の領域が全て基準面積以下である場合には、発泡体1にはボイドがないとして良品と判定する。
先ず、図1に示すように、X線源11から検査対象たる発泡体1にX線を照射して、発泡体1を透過したX線をX線検出装置12で検出する。
次に、解析装置13の画像取得部13aがこの検出結果を画像データとして取得して格納する。このとき、X線検出装置12から画像取得部13aに送信されるときには、例えば図2(A)に示すように、グレースケールの画像となっている。
そして、解析装置13の気泡分布計算部13bは、図2(A)に示す画像データに対して2値化処理を施す。2値化処理を施した結果を示したのが、図2(B)である。これにより、画素毎に白黒の濃淡に応じて閾値を基準に白か黒かを判断する。そして、白の画素同士をつなげることで気泡分布を計算処理して、白の領域と黒の領域とに区別する。
最後に、解析装置13の判定処理部13cは、気泡分布計算部13bで計算処理された結果を基にして、白の領域の面積を計算し、基準面積より大きい場合には、その部分にはボイドがあると認定して、発泡体1が不良品であると判定する。逆に、白の領域が全て基準面積以下である場合には、発泡体1にはボイドがないとして良品と判定する。
ところで、解析装置13の気泡分布計算部13bで用いられる閾値は、次のように選定される。例えば、X線をボイドの存在が分かっている発泡体1に照射してX線検出装置12により画像データを取得する。そして、この発泡体1でボイドが存在する箇所と画像データ上の白い箇所とを対応させて、この白い箇所の濃度値を閾値とする。以上の処理を複数の発泡体1について行ってそれぞれ閾値を求め、例えばその平均値を算出することで、求める気泡分布の精度を向上させることができる。
また、解析装置13の判定処理部13cで用いられる基準面積は、次のように選定される。上記基準面積は発泡体1を構成する気泡とこの気泡より大きいボイドとを区別するための面積であるので、例えば、ボイドが存在することが分かっている発泡体1にX線を照射してX線検出装置12で画像データを得て、画像データ上でのボイドの大きさを算定する。そして、この処理を複数の発泡体1に対して行い、ボイドの大きさを平均化して、この平均値を基準面積とすることで、判定処理部13cでの判定の精度が向上する。
以上のように、先ず、発泡体1にX線を照射し、その透過X線をX線検出装置12で検出することで、透過X線の画像データを取得する。次に、この画像データに2値化処理を施して画素毎に黒白を決める。そして、各画素で白と判定された画素で隣接する画素同士を繋ぎ合わせ、白の領域を認定する。上記認定された白の領域の面積を計算し、計算した面積が所定の規準面積より大きい場合にはこの白の領域をボイドであると判断して、この発泡体内にはボイドが存在すると判定する。
よって、発泡体1の内部を検査者によらず画一的に、非破壊で検査することができる。また、画像データを2値化して各画素を黒白に二分し白の画素を繋ぎ合わせるという、簡便な画像処理により発泡体1内部にボイドがあるか否かを認定するので、解析が容易である。
よって、発泡体1の内部を検査者によらず画一的に、非破壊で検査することができる。また、画像データを2値化して各画素を黒白に二分し白の画素を繋ぎ合わせるという、簡便な画像処理により発泡体1内部にボイドがあるか否かを認定するので、解析が容易である。
図3は、図1とは異なる発泡体内部検査装置20の概略構成図で、図4は図3の要部を示す斜視図である。図3および図4において図1と同一又は実質的に同一のものには同一の符号を付し、以下、図1の発泡体内部検査装置10と異なる構成について説明する。
発泡体内部検査装置20では、図3や図4に示すように、検査対象物である発泡体1が移動手段としてのベルトコンベア24に載置される。ベルトコンベア24は両端のコンベヤプーリ24a,24aと、一本のループ状のベルト24bと、で構成され、コンベヤプーリ24a,24aが回転することによりベルト24bが移動する。このベルト24bの回転移動に伴い、発泡体1を後述するX線照射領域11aに通過させることができる。
発泡体内部検査装置20では、図3や図4に示すように、検査対象物である発泡体1が移動手段としてのベルトコンベア24に載置される。ベルトコンベア24は両端のコンベヤプーリ24a,24aと、一本のループ状のベルト24bと、で構成され、コンベヤプーリ24a,24aが回転することによりベルト24bが移動する。このベルト24bの回転移動に伴い、発泡体1を後述するX線照射領域11aに通過させることができる。
このように、移動手段としてのベルトコンベア24のコンベヤプーリ24a,24aを回転し、X線照射領域11aに発泡体1を移動させるので、発泡体1の先端部1aや後端部1bなどの発泡体1の一部を透過したX線を、X線検出装置12で検出する。このとき、ベルトコンベア24のコンベヤプール24a,24aの回転速度とX線検出装置12での透過X線の検出時間とタイミングを図ることが好ましい。これは後述するように、X線検出装置12により、発泡体1の先端部1aから後端部1bまで輪切りにして透過X線を検出するので、検出した各画像データを容易に結合することができるからである。また、発泡体1のボイドを画像データ上で容易に特定することができるためでもある。
X線検出装置12は、例えば、図3に示すように、検出器本体12aと、配線12bで検出器本体12aに接続される電源部12cと、解析装置23に画像データを送信したり、解析装置23とで制御信号を送受信したりするための配線12d, 12eと、配線12dの間に介在したデータ変換部12fと、で構成される。
X線検出装置12は、例えば、図3に示すように、検出器本体12aと、配線12bで検出器本体12aに接続される電源部12cと、解析装置23に画像データを送信したり、解析装置23とで制御信号を送受信したりするための配線12d, 12eと、配線12dの間に介在したデータ変換部12fと、で構成される。
発泡体内部検査装置20では、図1の発泡体内部検査装置10とは異なり、X線検出装置12を、X線照射領域11aの位置でループ状のベルト24bに挿入して配置する。このX線検出装置12は、後述するように発泡体内部検査装置20ではスリット25を配置してX線照射領域11aが2次元方向に広がらないため、1次元方向のみセンサー素子を並べたラインセンサーであることが好ましい。
また、発泡体内部検査装置20では、図3に示すように、X線源11によるX線の照射側にスリット25を配置する。これにより、X線源11からのX線の照射範囲を限定して狭める。図4では図示の関係でスリット25は、X線源11に内蔵されている。
図5は、スリットの有無による違いを説明するための図で、(A)はスリット有の場合の照射領域を示した斜視図、(B)は(A)の場合外部へ漏洩するX線を模式的に示した図、(C)はスリットなしの場合の照射領域を示した斜視図、(D)は(C)の場合外部への漏洩するX線を模式的に示した図である。
図3および図4に示す発泡体内部検査装置20のように、スリット25を設けることにより、図5(A)に示すように、X線源11から発生したX線が1次元的に広がりながら放射され、この放射領域がX線照射領域11aとなる。図5(B)では、この領域11aは2本の点線で囲まれた領域に相当する。発泡体1の長さよりも狭い領域にしかX線が照射されていない。よって、スリット25を配置した場合には、X線検出装置12は1次元方向のみセンサー素子を並べたラインセンサーであることが好ましい。また、図5(B)に遮蔽ボックス26の左右開口部26a,26aから出ている矢印で示すように、遮蔽ボックス26から外部へのX線の漏洩を低減させることができる。
図3および図4に示す発泡体内部検査装置20のように、スリット25を設けることにより、図5(A)に示すように、X線源11から発生したX線が1次元的に広がりながら放射され、この放射領域がX線照射領域11aとなる。図5(B)では、この領域11aは2本の点線で囲まれた領域に相当する。発泡体1の長さよりも狭い領域にしかX線が照射されていない。よって、スリット25を配置した場合には、X線検出装置12は1次元方向のみセンサー素子を並べたラインセンサーであることが好ましい。また、図5(B)に遮蔽ボックス26の左右開口部26a,26aから出ている矢印で示すように、遮蔽ボックス26から外部へのX線の漏洩を低減させることができる。
逆に、スリットなしの場合には、図5(C)に示すように、X線源11から発生したX線は、あたかも四角錐状に放射され、この領域がX線照射領域11aとなる。図5(D)では、この領域は2本の点線で囲まれた領域に相当する。図5(A), (B)のスリット有りの場合と比べてX線照射領域は広い。また、図5(D)に遮蔽ボックス14の左右開口部14a,14aから出ている矢印で示すように、図5(B)のスリット25有りの場合と比べて遮蔽ボックス14から外部へのX線漏洩も大きい。
このように、図3及び図4に示した発泡体内部検査装置20では、X線源11からX線照射方向にスリット25を設けたことで、図4及び図5(A), (B)に示すように、検査対象たる発泡体1に一定の幅だけX線を照射することができる。よって、遮蔽ボックス26から漏洩するX線の量を大幅に減少させることができ、検査者の体に悪影響を及ぼさないようにすることができる。
図6は、図3に示す解析装置23の機能ブロック図である。また、図3および図4に示した発泡体内部検査装置20では、解析装置23内に、図1に示した発泡体内部検査装置10の画像取得部13a, 気泡計算処理部13bおよび判定処理部13cの他に、画像結合部23dを備える。画像結合部23dは、上記解析プログラムを実行することで実現できる。
解析装置23における画像取得部13aは、X線検出装置12としてのX線ラインセンサーカメラから、発泡体1の先端部1aから後端部1bまで順にスライス状でそれぞれ検出した画像データを取得して格納する。
画像結合部23dは、上記画像結合部13aに格納した各画像データを結合して、一つの画像データとする。これにより、あたかも発泡体1全体にX線を照射して透過X線を検出して画像データを得たのと同じになる。よって、発泡体1が長い場合でも、ベルトコンベア24で発泡体1の一部をX線照射領域11a内に順次移動させることで、発泡体1全体の画像データを得ることが可能となる。画像結合部23では、画像の結合に際して、汎用性の画像処理プログラムを用いてもよい。
上記画像結合部23で結合した一つの画像データを、気泡計算処理部13bで、発泡体1内の気泡分布を計算し、判定処理部13cが気泡分布からボイドの有無を認定して、良品か否かの判定を行う。気泡計算処理部13bでの計算処理や判定処理部13cでの判定処理は、図1の発泡体内部検査装置10と同様である。
画像結合部23dは、上記画像結合部13aに格納した各画像データを結合して、一つの画像データとする。これにより、あたかも発泡体1全体にX線を照射して透過X線を検出して画像データを得たのと同じになる。よって、発泡体1が長い場合でも、ベルトコンベア24で発泡体1の一部をX線照射領域11a内に順次移動させることで、発泡体1全体の画像データを得ることが可能となる。画像結合部23では、画像の結合に際して、汎用性の画像処理プログラムを用いてもよい。
上記画像結合部23で結合した一つの画像データを、気泡計算処理部13bで、発泡体1内の気泡分布を計算し、判定処理部13cが気泡分布からボイドの有無を認定して、良品か否かの判定を行う。気泡計算処理部13bでの計算処理や判定処理部13cでの判定処理は、図1の発泡体内部検査装置10と同様である。
以上のように、移動手段としてのベルトコンベア24上に発泡体1を載置して、コンベヤプーリ24a,24aを回転させ、発泡体1の先端部1aから後端部1bまで透過したX線をそれぞれX線検出装置12としてのX線ラインセンサーカメラで検出し、各画像データを解析装置23に送信する。そして、解析装置23の画像結合部23dで、画像取得部13aに格納されている各画像データを結合することによって、あたかも、発泡体1全体にX線を同時に照射し透過X線を検出して画像データを得たことになる。
以上のように構成された発泡体内部検査装置20により、発泡体1内部を検査する手順について、説明する。
図7は図3の発泡体内部検査装置20による発泡体1の検査手順を示すフロー図で、ST1〜ST6は発泡体内部検査装置20の使用手順で、ST7〜ST10は解析装置23での内部処理のフローである。
先ず、図7に示すように、ベルトコンベア24を起動し(ST1)、X線源11によるX線照射を開始する(ST2)とともに、検査対象物である発泡体1を載せたベルトコンベア24で発泡体1が遮蔽ボックス26内に搬入される(ST3)。
発泡体1が遮断ボックス26内に搬入されると、X線源11からスリット25を介して発泡体1の先端部1aにX線が照射され、発泡体1の先端部1aを透過したX線をX線検出装置12としてのX線ラインセンサーカメラで検出する。また、任意の時間が経過する毎に、発泡体1の先端部1aより後側の一部が順次X線照射領域11aに入るので、その都度、発泡体1のその領域を透過したX線をX線検出装置12で検出する。
その後、発泡体1が遮蔽ボックス26から搬出されると(ST4)、X線源11からのX線照射を停止する(ST5)とともにベルトコンベア24を停止する(ST6)。
図7は図3の発泡体内部検査装置20による発泡体1の検査手順を示すフロー図で、ST1〜ST6は発泡体内部検査装置20の使用手順で、ST7〜ST10は解析装置23での内部処理のフローである。
先ず、図7に示すように、ベルトコンベア24を起動し(ST1)、X線源11によるX線照射を開始する(ST2)とともに、検査対象物である発泡体1を載せたベルトコンベア24で発泡体1が遮蔽ボックス26内に搬入される(ST3)。
発泡体1が遮断ボックス26内に搬入されると、X線源11からスリット25を介して発泡体1の先端部1aにX線が照射され、発泡体1の先端部1aを透過したX線をX線検出装置12としてのX線ラインセンサーカメラで検出する。また、任意の時間が経過する毎に、発泡体1の先端部1aより後側の一部が順次X線照射領域11aに入るので、その都度、発泡体1のその領域を透過したX線をX線検出装置12で検出する。
その後、発泡体1が遮蔽ボックス26から搬出されると(ST4)、X線源11からのX線照射を停止する(ST5)とともにベルトコンベア24を停止する(ST6)。
また、解析装置23の画像取得部13aは、X線検出装置12で発泡体1の各一部を透過して得た各画像データを格納する(ST7)。
次に、画像結合部23dは、ST7で格納した一連の画像データを結合して、発泡体1の先端部1aから後端部1bまで全体を透過したX線の検出結果と同一の画像データを生成する(ST8)。
そして、気泡分布計算部13bにおいて、ST8で生成した画像データを解析処理して発泡体の気泡分布を求める(ST9)。すなわち、結合画像データの画素毎に閾値を基準に白黒の何れかを決定し、白の画素が隣接しあう画素を判断して、白の隣接しあう画素同士を一つの領域と定める。
最後に、判定処理部13cは、ST9による気泡分布計算部13bでの処理結果に基づいて、発泡体1が良品か否かを判定する(ST10)。すなわち、ST9で一つの領域と定められた白の領域の面積を求め、上記基準面積との大小を比較し、基準面積より大きい場合には、この箇所がボイドであると認定して、発泡体1を不良品と判定する一方、基準面積より小さい場合にはこの箇所にはボイドがないと認定し、画像データ上で白の領域の面積が全て基準面積より小さい場合には発泡体1を良品と判断する。
次に、画像結合部23dは、ST7で格納した一連の画像データを結合して、発泡体1の先端部1aから後端部1bまで全体を透過したX線の検出結果と同一の画像データを生成する(ST8)。
そして、気泡分布計算部13bにおいて、ST8で生成した画像データを解析処理して発泡体の気泡分布を求める(ST9)。すなわち、結合画像データの画素毎に閾値を基準に白黒の何れかを決定し、白の画素が隣接しあう画素を判断して、白の隣接しあう画素同士を一つの領域と定める。
最後に、判定処理部13cは、ST9による気泡分布計算部13bでの処理結果に基づいて、発泡体1が良品か否かを判定する(ST10)。すなわち、ST9で一つの領域と定められた白の領域の面積を求め、上記基準面積との大小を比較し、基準面積より大きい場合には、この箇所がボイドであると認定して、発泡体1を不良品と判定する一方、基準面積より小さい場合にはこの箇所にはボイドがないと認定し、画像データ上で白の領域の面積が全て基準面積より小さい場合には発泡体1を良品と判断する。
図8は、発泡体1としての発泡樹脂成形部品を上記フローに従って検査した時の結果を示すもので、(A)はX線検出装置12による透過X線画像を示す図、(B)は解析装置23の解析結果を示した図である。
発泡体1としての発泡樹脂成形部品を発泡体内部検査装置20で検査すると、先ず、解析装置23の画像取得部13aは、X線検出装置12から一連の画像データを得て、画像結合部23dによりこの一連の画像データを結合して図8(A)に示すように一つのX線透過画像を得る。これは、解析装置23に設けられた図示しないモニターに表示させることもできる。図8(A)に示す透過X線画像では、濃淡の違いが生じてムラができていることが分かる。解析装置23の気泡分布計算部13bにより気泡分布が計算され、その結果に基づいて判定処理部13cでボイドの有無の判定を行い、モニターに表示させて、図8(B)に示すようにボイドが生じた部分を白枠30で囲んで示すこともできる。
発泡体1としての発泡樹脂成形部品を発泡体内部検査装置20で検査すると、先ず、解析装置23の画像取得部13aは、X線検出装置12から一連の画像データを得て、画像結合部23dによりこの一連の画像データを結合して図8(A)に示すように一つのX線透過画像を得る。これは、解析装置23に設けられた図示しないモニターに表示させることもできる。図8(A)に示す透過X線画像では、濃淡の違いが生じてムラができていることが分かる。解析装置23の気泡分布計算部13bにより気泡分布が計算され、その結果に基づいて判定処理部13cでボイドの有無の判定を行い、モニターに表示させて、図8(B)に示すようにボイドが生じた部分を白枠30で囲んで示すこともできる。
以上説明したように、発泡体1にX線を照射しその透過画像を解析することにより、ボイドの有無を、画像データの黒白に対応させて判定することで、客観的にかつ効率良く、発泡体1が良品であるか否かを判断することができる。また、ベルトコンベア24などの移動手段を用いて、発泡体1をあたかもスライス状にして透過X線画像を得て、それを結合処理部23dで結合させるので、発泡体内部検査装置20を大型化する必要がない。この場合には、スリット25を設けてX線を局部的に照射することで、漏洩するX線の量を低減することができる。
1 発泡体
1a 先端部
1b 後端部
10, 20 発泡体内部検査装置
11 X線源
11a X線照射領域
12 X線検出装置
12a 検出器本体
12b,12d,12e 配線
12c 電源部
12f データ変換部
13, 23 解析装置
13a 画像取得部
13b 気泡分布計算部
13c 判定処理部
23d 画像結合部
14, 26 遮蔽ボックス
14a,26a 開口部
24 ベルトコンベア
24a コンベヤプーリ
24b ベルト
25 スリット
1a 先端部
1b 後端部
10, 20 発泡体内部検査装置
11 X線源
11a X線照射領域
12 X線検出装置
12a 検出器本体
12b,12d,12e 配線
12c 電源部
12f データ変換部
13, 23 解析装置
13a 画像取得部
13b 気泡分布計算部
13c 判定処理部
23d 画像結合部
14, 26 遮蔽ボックス
14a,26a 開口部
24 ベルトコンベア
24a コンベヤプーリ
24b ベルト
25 スリット
Claims (7)
- 発泡体の内部欠陥を検査する発泡体内部検査装置において、
上記発泡体に対してX線を照射するX線源と、
上記発泡体を透過したX線を検出して画像データを出力するX線検出装置と、
該X線検出装置から取得した画像データを解析する解析装置と、を備え、
上記解析装置が、
上記X線検出装置から取得した画像データに基づいて、上記発泡体内の気泡分布を計算する気泡分布計算部と、
該気泡分布計算部で計算した気泡分布から上記発泡体に内部欠陥が存在するか否かを判定する判定処理部と、
を備えることを特徴とする、発泡体内部検査装置。 - 前記X線源からのX線が外部に漏れないように、X線源と前記X線検出装置とが、遮蔽ボックス内に配置されることを特徴とする、請求項1に記載の発泡体内部検査装置。
- 発泡体の内部欠陥を検査する発泡体内部検査装置において、
X線を照射するX線源と、
該X線源からのX線の照射範囲を狭めるスリットと、
該スリットを介して上記X線源からX線が照射されるX線照射領域に、上記発泡体の先端部から後端部までを順次移動させる移動手段と、
上記X線照射領域内にある上記発泡体の一部を透過したX線を検出して画像データを出力するX線検出装置と、
該X線検出装置から取得した画像データを解析する解析装置と、を備え、
上記解析装置が、
上記移動手段で上記発泡体の先端部から後端部までを順次上記X線照射領域内に移動させて上記X線検出装置で検出した一連の画像データを、上記X線検出装置から取得する画像取得部と、
該画像取得部で取得した一連の画像データを一つの画像データとして結合させる画像結合部と、
該画像結合部で結合して得た一つの画像データに基づいて、上記発泡体内の気泡分布を計算する気泡分布計算部と、
該気泡分布計算部で計算した気泡分布から上記発泡体に内部欠陥が存在するか否かを判定する判定処理部と、
を備えることを特徴とする、発泡体内部検査装置。 - 前記移動手段が、ベルトコンベアであることを特徴とする、請求項3に記載の発泡体内部検査装置。
- 前記X線源からのX線が外部に漏れないように、前記X線源と前記スリットと前記X線検出装置とが、遮蔽ボックス内に配置されていることを特徴とする、請求項3または4に記載の発泡体内部検査装置。
- 発泡体の内部欠陥を検査する発泡体内部検査方法において、
上記発泡体にX線を照射して、透過したX線の画像データを得る第1工程と、
該第1工程で得られた画像データに基づき、上記発泡体内の気泡分布を計算する第2工程と、
該第2工程で計算した気泡分布から、上記発泡体に内部欠陥が存在するか否かを判定する第3工程と、を行うことを特徴とする発泡体内部検査方法。 - 発泡体の内部欠陥を検査する発泡体内部検査方法において、
上記発泡体の先端部から後端部に順にX線を照射して、それぞれ透過したX線の画像データを得る第1工程と、
上記第1工程で得られた各画像データを結合して、上記発泡体全体の画像データを生成する第2工程と、
上記第2工程で生成した画像データに基づき、上記発泡体内の気泡分布を計算する第3工程と、
上記第3工程で計算した気泡分布から、上記発泡体に内部欠陥が存在するか否かを判定する第4工程と、を行うことを特徴とする発泡体内部検査方法。
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