JP2009174972A - Radioscopic apparatus and three-dimensional observation method by radioscopy - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、物品にＸ線を照射し、その透過Ｘ線をＸ線検出器で検出することによって物品のＸ線透視を行う手法を用いて、物品を３次元観察する方法と、その３次元観察方法を用いたＸ線透視装置に関し、特に、例えばアルミダイキャスト部品の内部に存在するボイド等の欠陥検査等に適した方法並びに装置に関する。 The present invention relates to a method for three-dimensional observation of an article using a technique for irradiating the article with X-rays and detecting the transmitted X-rays with an X-ray detector to perform X-ray fluoroscopy of the article, and the three-dimensional The present invention relates to an X-ray fluoroscopic apparatus using an observation method, and more particularly, to a method and apparatus suitable for inspection of defects such as voids existing inside an aluminum die cast part.
例えばアルミダイキャスト部品のボイド等の検査や観測には、Ｘ線透視装置が多用されている。Ｘ線透視装置は、一般に、互いに対向配置されたＸ線源とＸ線検出器の間に、対象物を搭載する試料ステージが設けられた構造をもち、Ｘ線源からのＸ線を対象物に照射し、その透過Ｘ線をＸ線検出器で検出し、その出力を用いて対象物のＸ線透視像を表示器に表示する。 For example, X-ray fluoroscopes are frequently used for inspection and observation of voids in aluminum die-cast parts. In general, an X-ray fluoroscopic apparatus has a structure in which a sample stage on which an object is mounted is provided between an X-ray source and an X-ray detector that are arranged to face each other. The transmitted X-ray is detected by an X-ray detector, and an X-ray fluoroscopic image of the object is displayed on the display using the output.
ここで、Ｘ線透視においては、対象物の内部構造を素早く可視化することができる点において優れているが、Ｘ線透視により得られる像には、Ｘ線が透過した全ての部位の情報が重なって表示されるため、例えばアルミダイキャスト部品のボイドの検査ないしは観測をするに当たり、透視像上に現れたボイドがＸ線透視方向にどのような深さで存在しているのかを特定することはできない。 Here, X-ray fluoroscopy is superior in that the internal structure of an object can be quickly visualized, but the information obtained by X-ray fluoroscopy is overlapped with information on all parts through which X-rays have passed. For example, when inspecting or observing voids in aluminum die-cast parts, it is necessary to specify what depth the voids appear on the fluoroscopic image exist in the X-ray fluoroscopic direction. Can not.
このようなＸ線透視装置を用いて、ボイド等の３次元位置を把握するには、例えば透視方向を複数に変更し、観察者が各方向からの透視像上でボイドの像を見て、大まかな３次元位置を想像するしかない。 In order to grasp the three-dimensional position of a void or the like using such an X-ray fluoroscopic apparatus, for example, the fluoroscopic direction is changed to a plurality, and the observer views the void image on the fluoroscopic image from each direction, I can only imagine a rough three-dimensional position.
ここで、物品内部の構造等を３次元表示する手法としては、Ｘ線ＣＴ装置が存在するが、撮影や再構成演算に時間が掛かるため、迅速性を要求される検査等には使えないし、装置が高価なものとなる。 Here, there is an X-ray CT apparatus as a method for three-dimensionally displaying the internal structure of the article, but since it takes time for imaging and reconstruction calculations, it cannot be used for inspections that require rapidity, The device becomes expensive.
また，Ｘ線透視を用いて物品内部を３次元表示する方法として、従来、Ｘ線ステレオ表示と称される手法が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１におけるＸ線ステレオ表示は、Ｘ線源とＸ線検出器の間に、透視対象物を搭載してＸ線光軸に対して傾斜可能なする傾斜テーブルを配置し、その傾斜テーブルを互いに異なる２つの傾斜角度に設定した状態でそれぞれ透視対象物のＸ線透視像を取得し、各傾斜角度におけるＸ線透視像を、観察者の視差に擬して重畳表示して赤青メガネで観察するアナグリフ立体表示や、裸眼立体視による交差法立体表示等を行う方法である。
ところで、通常のＸ線透視装置を用いた透視においては、対象物内部のボイド等の欠陥が１個であれば、複数方向から透視した各Ｘ線透視像から、ボイドの３次元位置を観測者がある程度想像することができるが、ボイドが複数個存在すると、透視方向によってボイドの投影位置や形状が変わるので、例えば一つの透視方向からのＸ線透視像上で注目したボイドが他の透視方向からのＸ線透視像上でどのボイド像になるのか対応付けることが困難であり、その結果、ボイドの３次元位置を想像することは実質的に不可能である。 By the way, in fluoroscopy using a normal X-ray fluoroscopy device, if there is one defect such as a void inside the object, the three-dimensional position of the void is observed from each X-ray fluoroscopic image seen from a plurality of directions. However, if there are multiple voids, the projected position and shape of the void changes depending on the fluoroscopic direction, so for example, the voids noticed on the X-ray fluoroscopic image from one fluoroscopic direction are the other fluoroscopic directions. It is difficult to correlate which void image will be on the X-ray fluoroscopic image from the image, and as a result, it is practically impossible to imagine the three-dimensional position of the void.
また、Ｘ線透視によるステレオ表示においては、複数個のボイドが存在していても、ある程度の３次元的な位置の推定が可能であるが、各ボイド相互の前後関係は把握できるものの、正確な３次元位置情報や、ボイドの立体的な概略形状は把握することができないという問題がある。 In stereo display by X-ray fluoroscopy, even if there are a plurality of voids, it is possible to estimate the three-dimensional position to some extent. There is a problem that the three-dimensional position information and the three-dimensional outline shape of the void cannot be grasped.
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、Ｘ線ＣＴ装置を用いることなく、Ｘ線透視を行うことにより、アルミダイキャスト部品のボイド等の欠陥をはじとめして、透視対象物の内部に存在する特異部位の３次元位置情報を正確に知ることができ、また、その３次元形状の概略を知ることが可能なＸ線透視による３次元観測方法と、その方法を用いたＸ線透視装置の提供をその課題としている。 The present invention has been made in view of such a situation. By performing X-ray fluoroscopy without using an X-ray CT apparatus, defects such as voids in an aluminum die-cast part are introduced, and a fluoroscopic object. 3D observation method by X-ray fluoroscopy, which can accurately know the 3D position information of a specific part existing in the interior, and can know the outline of the 3D shape, and X using the method The issue is to provide a fluoroscopic device.
上記の課題を解決するため、本発明のＸ線透視による３次元観測方法は、Ｘ線源とＸ線検出器の間に透視対象物を配置し、その透視対象物に対するＸ線源とＸ線検出器の相対位置を変化させることにより、透視方向を少なくとも３方向に相違させた透視対象物のＸ線透視像を取得し、その各Ｘ線透視像上で、あらかじめ設定されている特異部位の像を抽出するとともに、各透視方向のＸ線透視像上で抽出された特異部位の像を対応付けした後、各透視方向のＸ線透視像上の特異部位の像と、これらの各Ｘ線透視像を得たときのＸ線源とＸ線検出器の透視対象物に対する相対的な３次元位置情報とを用い、特異部位の３次元位置および／または３次元形状を算出することによって特徴づけられる（請求項１）。 In order to solve the above-described problems, the three-dimensional observation method using X-ray fluoroscopy according to the present invention arranges a fluoroscopic object between an X-ray source and an X-ray detector, and the X-ray source and X-ray for the fluoroscopic object. By changing the relative position of the detector, X-ray fluoroscopic images of the fluoroscopic object having different fluoroscopic directions in at least three directions are acquired, and on each X-ray fluoroscopic image, a predetermined specific part is set in advance. After extracting the images and associating the images of the singular parts extracted on the fluoroscopic images in the respective fluoroscopic directions, the images of the singular parts on the fluoroscopic images in the respective fluoroscopic directions and the respective X-rays Characterizing by calculating the three-dimensional position and / or the three-dimensional shape of the specific part using the X-ray source when obtaining the fluoroscopic image and the relative three-dimensional position information of the X-ray detector with respect to the fluoroscopic object. (Claim 1).
ここで、本発明においては、上記透視方向を相違させた少なくとも３方向からのＸ線透視像を取得する方法として、Ｘ線源とＸ線検出器を透視対象物に対して移動させ、その各移動位置においてＸ線透視像を取得する方法（請求項２）、あるいは、Ｘ線源とＸ線検出器に対して透視対象物を移動させ，その各移動位置においてＸ線透視像を取得する方法（請求項３）、もしくは、Ｘ線源とＸ線検出器の対を互いに異なる位置に３対以上設けることによって、透視方向を少なくとも３方向に相違させた透視対象物のＸ線透視像を取得する方法（請求項４）、のいずれかを採用することができる。 Here, in the present invention, as a method for acquiring X-ray fluoroscopic images from at least three directions with different fluoroscopic directions, the X-ray source and the X-ray detector are moved with respect to the fluoroscopic object, A method for acquiring an X-ray fluoroscopic image at a moving position (Claim 2) or a method for moving a fluoroscopic object relative to an X-ray source and an X-ray detector and acquiring an X-ray fluoroscopic image at each moving position (Claim 3) Or, by providing three or more pairs of X-ray source and X-ray detector at different positions, an X-ray fluoroscopic image of a fluoroscopic object having different fluoroscopic directions in at least three directions is acquired. Any one of the methods (Claim 4) to do is employable.
一方、本発明のＸ線透視装置は、互いに対向配置されたＸ線源とＸ線検出器と、これらの間に配置され、透視対象物を搭載する試料ステージと、上記Ｘ線検出器の出力に基づく試料ステージ上の透視対象物のＸ線透過データを用いて、当該透視対象物のＸ線透視像を構築して表示器に表示する表示手段と、上記Ｘ線源、Ｘ線検出器、および試料ステージの相対位置を変化させることにより、試料ステージ上の透視対象物の透視方向を変化させる移動機構を備えたＸ線透視装置において、上記移動機構を駆動して上記試料ステージに対するＸ線源およびＸ線検出器の相対位置をあらかじめ設定されている位置に変化させることにより、透視方向を少なくとも３方向に相違させてＸ線透視像を取得し、記憶手段に記憶させる制御手段と、各透視方向のＸ線透視像から、あらかじめ設定されている特異部位の像を抽出する画像処理手段と、その各Ｘ線透視像上で抽出された特異部位の像を対応づけし、各透視方向のＸ線透視像上の特異部位の像と、これらの各Ｘ線透視像を取得したときのＸ線源とＸ線検出器の試料ステージに対する相対的な３次元位置情報とを用い、特異部位の３次元位置および／または３次元形状を算出する演算手段を備えていることによって特徴づけられる（請求項５）。 On the other hand, the X-ray fluoroscopic apparatus of the present invention includes an X-ray source and an X-ray detector that are arranged to face each other, a sample stage that is placed between them and on which a fluoroscopic object is mounted, and an output of the X-ray detector. Display means for constructing an X-ray fluoroscopic image of the fluoroscopic object using the X-ray transmission data of the fluoroscopic object based on the sample stage and displaying the X-ray fluoroscopic image on the display, the X-ray source, the X-ray detector, In the X-ray fluoroscopic apparatus having a moving mechanism that changes the fluoroscopic direction of the fluoroscopic object on the sample stage by changing the relative position of the sample stage, the X-ray source for the sample stage is driven by driving the moving mechanism And a control means for acquiring an X-ray fluoroscopic image by changing the relative direction of the X-ray detector to a preset position and at least three different fluoroscopic directions and storing the X-ray fluoroscopic image in a storage means; Direction Image processing means for extracting an image of a specific part set in advance from the X-ray fluoroscopic image and the image of the specific part extracted on each X-ray fluoroscopic image, Using the image of the specific part on the fluoroscopic image and the three-dimensional position information relative to the sample stage of the X-ray source and the X-ray detector when these X-ray fluoroscopic images are acquired, the three-dimensional of the specific part It is characterized by comprising a calculation means for calculating the position and / or the three-dimensional shape.
また、本発明のＸ線透視装置においては、上記各透視方向からのＸ線透視像を同時に、もしくは選択的に個別に表示するとともに、その各Ｘ線透視像のうち、任意の一つのＸ線透視像上で特異部位の像を指定することにより、他の透視方向からのＸ線透視像上に、指定された特異部位の像を指し示すマークを表示器に表示する表示制御手段を備えている構成（請求項６）を採用することができる。 Further, in the X-ray fluoroscopic apparatus of the present invention, the X-ray fluoroscopic images from the respective fluoroscopic directions are displayed simultaneously or selectively individually, and any one X-ray among the X-ray fluoroscopic images is displayed. By specifying an image of a specific part on the fluoroscopic image, display control means is provided for displaying on the display a mark indicating the image of the specific specific part on the X-ray fluoroscopic image from another fluoroscopic direction. The configuration (claim 6) can be adopted.
また、本発明のＸ線透視装置においては、上記に代えて、透視対象物のサーフェースモデルを表示するとともに、そのサーフェースモデルに重ね合わせて、上記演算手段により演算された特異部位の３次元位置および／または３次元形状を表示する表示制御手段を備えている構成（請求項７）を採用することもできる。 In the X-ray fluoroscopic apparatus of the present invention, instead of the above, a surface model of the fluoroscopic object is displayed and superimposed on the surface model, and the three-dimensional of the singular part calculated by the calculation means is displayed. A configuration including a display control means for displaying a position and / or a three-dimensional shape (claim 7) can also be adopted.
本発明は、透視対象物を互いに異なる少なくとも３方向から透視することにより、透視対象物内部に存在するボイド等の特異部位の像を３方向から撮影し、各透視時における透視対象物に対するＸ線源とＸ線検出器の位置３次元位置情報から、特異部位の３次元位置情報および／または３次元形状を求めることで、課題を解決しようとするものである。 According to the present invention, an image of a peculiar part such as a void existing inside a fluoroscopic object is photographed from three directions by fluoroscopying the fluoroscopic object from at least three different directions, and X-rays for the fluoroscopic object at the time of each fluoroscopy The object is to solve the problem by obtaining the three-dimensional position information and / or the three-dimensional shape of the specific part from the three-dimensional position information of the source and the X-ray detector.
すなわち、各透視方向からのＸ線透視像から特異部位の像を抽出し、各Ｘ線透視像上での特異部位の像を対応づけする。特異部位が複数個あっても、後述する図８に示す手法等を用いることによって各特異部位ごとの対応づけが可能である。対応づけされた特異部位の像の透視方向が互いに異なる３方向からのＸ線透視像上での位置情報と、各Ｘ線透視像を取得したときの透視対象物に対するＸ線源とＸ線検出器の３次元位置情報を用いることで、後述する図９に例示する手法等を用いることで、特異部位の３次元位置情報を求めることができ、また、特異部位の概略の３次元形状を求めることができる。 That is, an image of a specific part is extracted from an X-ray fluoroscopic image from each fluoroscopic direction, and an image of the specific part on each X-ray fluoroscopic image is associated. Even if there are a plurality of specific parts, it is possible to associate each specific part by using the method shown in FIG. X-ray source and X-ray detection for the fluoroscopic object when each X-ray fluoroscopic image is acquired, as well as positional information on the X-ray fluoroscopic images from three different directions of the corresponding specific part images By using the three-dimensional position information of the vessel, the three-dimensional position information of the specific part can be obtained by using the method illustrated in FIG. 9 described later, and the approximate three-dimensional shape of the specific part is obtained. be able to.
本発明のＸ線透視装置において、演算手段により求められた特異部位の３次元位置情報を表示する手法としては、特に限定されることなく、例えは請求項６に係る発明のように、互いに異なる透視方向からのＸ線透視像を同時もしくは選択的に表示し、一つのＸ線透視像上で特異部位の像を指示することにより、他の透視方向からのＸ線透視像上で対応する特異部位の像を指し示すマークを表示する方法を採用することができ、この方法によれば、透視対象物内に複数のボイド等の特異部位が存在していても、オペレータは３つのＸ線透視像上で特定の特異部位の位置を知ることができ、透視対象物上の特異部位の実空間上での位置を感覚的に把握しやすい。なお、本発明においては、算出された特異部位の３次元座標の数値表示を併用することを妨げない。 In the X-ray fluoroscopic apparatus of the present invention, the method for displaying the three-dimensional position information of the specific part obtained by the calculation means is not particularly limited, and for example, different from each other as in the invention according to claim 6 X-ray fluoroscopic images from fluoroscopic directions are displayed simultaneously or selectively, and an image of a singular part is indicated on one X-ray fluoroscopic image, thereby corresponding singularities on X-ray fluoroscopic images from other fluoroscopic directions A method of displaying a mark indicating an image of a part can be adopted. According to this method, even if there are a plurality of specific parts such as a void in the fluoroscopic object, the operator can obtain three X-ray fluoroscopic images. It is possible to know the position of the specific part on the top, and it is easy to sensuously grasp the position of the specific part on the fluoroscopic object in the real space. In addition, in this invention, it does not prevent using together the numerical display of the calculated three-dimensional coordinate of the specific part.
また、演算手段により求められた特異部位の２次元位置情報を表示する他の手法としては、請求項７に係る発明のように、例えば３ＤＣＡＤデータ等のサーフェースモデルに、特異部位の像を重ね合わせて表示する方法を採用することができ、この場合、多数の特異部位が存在していても、オペレータは一目で各特異部位の透視対象物上での位置を把握することができる。
As another method for displaying the two-dimensional position information of the specific part obtained by the calculation means, as in the invention according to
本発明によれば、透視方向を少なくとも３方向に相違させて透視対象物を透視してＸ線透視像を取得することにより、透視対象物の内部に存在する欠陥等の特異部位の３次元位置情報、あるいは概略の３次元形状を知ることができ、Ｘ線ＣＴ装置を用いる場合に比して、その所要時間を大幅に短縮化することができる。特に、生産ラインにおける欠陥検査等においては、Ｘ線ＣＴ装置を用いる場合には抜き取り検査しかできなかったが、本発明方法ないしは装置の採用により、全数の検査が可能となる。 According to the present invention, a three-dimensional position of a peculiar part such as a defect existing inside a fluoroscopic object is obtained by differentiating the fluoroscopic direction in at least three directions and obtaining an X-ray fluoroscopic image through the fluoroscopic object. Information or an approximate three-dimensional shape can be known, and the required time can be greatly shortened as compared with the case of using an X-ray CT apparatus. In particular, in the defect inspection and the like on the production line, when the X-ray CT apparatus is used, only the sampling inspection can be performed. However, the use of the method or apparatus of the present invention makes it possible to perform all inspections.
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は本発明の実施の形態の外観図であり、図２はその全体のシステム構成を表すブロック図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an external view of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing the overall system configuration.
図１に示すように、Ｘ線源１とＸ線検出器２は互いに対向した状態で共通の支持アーム３に支持されている。支持アーム３はコラム４に対して傾動機構５およびＺステージ６を介して支承されており、傾動機構５の駆動により、Ｘ線源１とＸ線検出器２は対向状態を維持しつつ水平軸の回りに傾動（旋回）するとともに、Ｚステージ６の駆動によって、Ｘ線源１とＸ線検出器２の対は同じく対向状態を維持しつつ、傾動機構５とともに鉛直方向（ｚ軸方向）に移動する。
As shown in FIG. 1, the
Ｘ線源１はコーンビーム状のＸ線を発生し、Ｘ線検出器２は例えばＦＰＤ（フラットパネルディテクタ）等の２次元Ｘ線検出器である。
The
コラム４に隣接して試料ステージ７が配置されている。試料ステージ７は透視対象物Ｗを搭載して鉛直の回転軸の回りに回転する回転テーブル８と、その回転テーブル８を水平面上で互いに直交する２軸方向に移動させるＸＹテーブル９を主体として構成されている。透視対象物ＷのＸ線透視を行うに当たっては、回転テーブル８上に搭載されている透視対象物ＷがＸ線源１とＸ線検出器２の間に位置するように支持アーム３をｚ軸方向移動させるとともに、ＸＹテーブル９をＸ線光軸に直交するｙ軸方向に位置決めして透視領域を定める。また、その透視倍率はＸＹテーブル９をＸ線光軸方向に移動させることによって変化させることができる。
A
図２に示すように、Ｘ線検出器の出力は画像データ取り込み回路２１を介して表示制御部２２に取り込まれ、透視対象物ＷのＸ線透視像が構築されて実質的にリアルタイムで表示器２３に表示される。表示制御部２２により構築されて表示器２３に表示されるＸ線透視像は、後述するタイミングで供給される制御部２４からの指令の発生時に画像メモリ２５にも転送されて記憶される。
As shown in FIG. 2, the output of the X-ray detector is captured by the
画像メモリ２５に記憶されたＸ線透視像は、制御部２４からの指令により画像処理部２６に送られ、この画像処理部２６では、後述するように透視対象物ＷののＸ線透視像上で、あらかじめ設定されている特異部位、例えばボイドをはじめとする欠陥等、の像を抽出する。
The X-ray fluoroscopic image stored in the
制御部２４は、上記した表示制御部２２、画像メモリ２５、画像処理部２６のほか、Ｘ線源１の管電流や管電圧をコントロールするＸ線コントローラ２７や、前記した傾動機構５、Ｚステージ６、回転テーブル８およびＸＹテーブル９をのアクチュエータに対して駆動制御信号を供給する軸制御部２８をも制御下に置いている。
In addition to the
また、制御部２４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２９が接続されており、この操作部２９の操作により、軸制御部２８を介して上記した傾動機構５、Ｚステージ６、回転テーブル８およびＸＹテーブル９に駆動制御信号を供給してこれらを随意に駆動することができる。また、この操作部２９の操作により、後述する動作に必要な各種設定値等を設定することができる。そして、制御部２４には演算部３０が接続されており、この演算部３０は、画像処理部２６により処理された画像データを用いて以下に示す演算を行い、特異部位の３次元位置情報や概略の３次元形状を算出する。なお、この演算部３０や制御部２４、画像処理部２６、表示制御部２２等は実際にはコンピュータとその周辺機器によって構成され、コンピュータにインストールされているプログラムの実行により動作するのであるが、図２では、説明の便宜上、インストールされているプログラムが有する主要な機能ごとのブロック図で表している。
In addition, an
次に、以上の構成からなる本発明の実施の形態の動作を、アルミダイキャスト部品内部のボイドの検査を行う場合を例にとって述べる。 Next, the operation of the embodiment of the present invention having the above configuration will be described by taking as an example the case of inspecting a void inside an aluminum die cast part.
まず、透視対象物Ｗを回転テーブル８の上に載せ、操作部２９を操作してＺステージ６、回転テーブル８、ＸＹテーブル９等を駆動し、透視対象物Ｗの全体もしくは所要領域のＸ線透視像が得られるように位置決めし、その状態を含めて合計３方向の透視方向を設定する。透視方向を３方向に変化させる手法としては、この実施の形態においては、傾動機構５ないしはＺステージ６を駆動してＸ線源１とＸ線検出器２の対を移動させるか、あるいは、試料ステージ７の回転テーブル８を駆動して透視対象物Ｗを回転させることによって行うことができる。図３（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）に３方向の透視方向の概念を、透視対象物Ｗを中心として表した図で示す。
First, the fluoroscopic object W is placed on the rotary table 8, and the
また、透視対象物Ｗを中心とした座標系を想定して空間座標を設定する。図４にその例を示す。なお、透視対象物Ｗを回転させて透視方向を変化させる場合には、観測される透視対象物Ｗが回転するに連れて実空間座標系が回転することになるので、実空間座標系の原点は回転テーブル９の回転中心軸上に設定しておくと便利である。 Also, the spatial coordinates are set assuming a coordinate system centered on the fluoroscopic object W. An example is shown in FIG. Note that when the fluoroscopic object W is rotated to change the fluoroscopic direction, the real space coordinate system rotates as the observed fluoroscopic object W rotates, so the origin of the real space coordinate system Is convenient to set on the rotation center axis of the rotary table 9.
図４の実空間座標系を説明すると、Ｘ線検出器２のキャリブレーションデータ、つまりＸ線検出器２の中心位置の実空間座標は［表１］に示す通りであり、Ｘ線検出器２の横方向１画素分の実空間変位量（寸法）および同じく縦方向１画素分の実空間変位量（寸法）はそれぞれ［表２］および［表３］に示す通りである。ここで、記号の末尾に付されている数字１，２，３は、透視方向を表している。
The real space coordinate system of FIG. 4 will be described. The calibration data of the
実際の検査作業に先立ち、透視対象物Ｗのボイドを抽出しやすいように、図５に例示するようにボイドの存在しない良品の透視画像をあらかじめ設定されている各透視方向１〜３ごとに透視撮影し、その各透視像を画像メモリ２５に記憶しておく。
Prior to the actual inspection work, in order to easily extract the voids of the fluoroscopic object W, a fluoroscopic image of a non-defective product having no voids as shown in FIG. A photograph is taken and each perspective image is stored in the
実際の検査作業においては、透視対象物Ｗを良品の撮影時と同じ位置・同じ姿勢で回転テーブル８上に載せて操作部２９から指令を与えることにより、制御部２４から軸制御部２８を経由してＸ線源１とＸ線検出器２の対、もしくは試料ステージ７に駆動制御信号を供給し、良品の撮影時と同様にあらかじめ設定されている透視方向１〜３から透視撮影する。各透視方向から透視撮影するごとに、その透視像は画像メモリ２５に記憶される。透視対象物Ｗにボイドが存在する場合には、図６に例示するような透視像が得られる。
In actual inspection work, the fluoroscopic object W is placed on the rotary table 8 at the same position and in the same posture as when photographing a non-defective product, and a command is given from the
次に、各透視方向１〜３からの対象物Ｗの透視像と、先に記憶している良品の該当方向からの透視像とが画像処理部２６において比較され、ボイドの像が抽出される。この抽出処理の方法は特に限定されるものではないが、例えば同じ方向からの良品の透視像と対象物の透視像を減算し、その絶対値をとり、あらかじめ設定したしきい値との大小関係によって２値化することにより、図７に示すようなボイド抽出画像が各透視方向ごとに得られる。この図７において黒い部分がボイドと認識される。
Next, the fluoroscopic images of the object W from the
画像処理部２６においては、次に、以下に示すように各ボイド抽出画像Ｂ１〜Ｂ３から、黒い部分（ボイドに対応する像）の重心を求める。すなわち、図７の透視方向１からのボイド抽出画像（Ｂ１）中における黒い部分、例えばｂ１−１に着目し、その重心の実空間位置を求める。ここで、黒い塊の抽出は画像処理で一般的なラベリング手法などで行うものとするが、特に限定されるものではない。画像Ｂ１におけるｂ１−１の重心の空間座標は簡単に求めることができる。例えば、透視方向１のＸ線検出器２上の２次元座標で、その重心位置がＸ線検出器２の中心からｘ方向にＮｘ画素目、ｙ方向にＮｙ画素目に位置していたとすると、ｂ１−１の実空間座標は以下の式（１）で表される。
Next, the
次に、以上の重心の実空間位置と透視方向１におけるＸ線源１の位置とを結ぶ直線を求める。この直線上にあるものは、透視方向１において、ｂ１−１の重心に結像することになる。ちなみに、この直線の方程式は２点を通る直線方程式により簡単に求まる。
Next, a straight line connecting the real space position of the center of gravity and the position of the
次に、以上の直線を、透視方向２におけるＸ線検出器２で観測したと仮定した線を、透視方向２におけるＸ線検出器２上の２次元座標系（透視方向２からのボイド抽出画像上）に引く。これが図８の透視方向２のボイド抽出画像（Ｂ２）に示される視軸線Ｂ２−ｂ１−１である。なお、Ｂ２−ｂ１−１は、透視方向２のＸ線検出器２の有感面と、前記式（２）で表される直線と透視方向２のＸ線源１の位置により決まる面との交線であるので、一意に決めることができる。
Next, a line assuming that the above straight line is observed by the
図８の透視方向２のボイド抽出画像（Ｂ２）によれば、視軸線Ｂ２−ｂ１−１のライン上に２つの黒い塊がある。ｂ２−１，ｂ２−２のどちらかがｂ１−１に対応するボイド像であるわけである。どちから不明であるので、透視方向２のＸ線検出器２上のｂ２−１，ｂ２−２の重心を求め、前記したｂ１−１の視軸線Ｂ１−ｂ１−１を引いた要領と同様に、透視方向３におけるＸ線検出器２上の２次元座標系に視軸線Ｂ３−ｂ２−１，Ｂ３−ｂ２−２を引く。また、式（２）の直線を透視方向３のＸ線検出器２上の２次元座標系に引く。図８の透視方向３のボイド抽出画像（Ｂ３）にこれらの視軸線が表されている。
According to the void extraction image (B2) in the
この図８の透視方向３のボイド抽出画像（Ｂ３）によれば、視軸線Ｂ３−ｂ１−１と視軸線Ｂ３−ｂ２−１の交点には、黒い塊が存在し、視軸線Ｂ３−ｂ１−１と視軸線Ｂ３−ｂ２−２の交点には黒い塊が存在しないことがわかる。視軸線の交点に黒い塊が存在することにより、ボイド抽出画像Ｂ１のボイド像ｂ１−１に対応するボイド像は、ボイド抽出画像Ｂ２のボイド像ｂ２−１、ボイド抽出画像Ｂ３のボイド像ｂ３−１であることが判明する。
According to the void extraction image (B3) in the
以上の処理を、ボイド抽出画像Ｂ１上の各黒い塊について実施することにより、各透視方向におけるボイド抽出画像において、各ボイド像どうしの対応付けを行うことができる。 By performing the above processing for each black block on the void extraction image B1, the void images can be associated with each other in the void extraction image in each perspective direction.
次に、上記のように対応付けられたボイド像ｂ１−１，ｂ２−１，ｂ３−１を用いて、実空間上でのボイド位置を特定するとともに、そのボイドのおおよその３次元形状を求める。 Next, using the void images b1-1, b2-1, and b3-1 associated as described above, the void position in the real space is specified, and an approximate three-dimensional shape of the void is obtained. .
図９にその手法の説明図を示す。図８の各透視方向からのボイド抽出画像Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３をラベリングしたデータよりｂ１−１，ｂ２−１，ｂ３−１の縦横のサイズを算出する。そのサイズをそれぞれｂ１−１Ｘ，ｂ１−１Ｙ、ｂ２−１Ｘ，ｂ２−１Ｙ、ｂ３−１Ｘ，ｂ３−１Ｙとする。このサイズと重心位置をもとに、ｂ１−１，ｂ２−１，ｂ３−１の近似楕円を底面とし、それぞれのＸ線源１を頂点とする楕円錐を実空間座標系において算出する。そして、これらの３つの楕円錐が重なった部分を実空間上のボイドと近似し、ｂ１とする。これによって透視方向１〜３においてｂ１−１，ｂ２−１，ｂ３−１として現れたボイドｂ１の実空間座標と、３次元近似形状が求められたことになる。
FIG. 9 is an explanatory diagram of the method. The vertical and horizontal sizes of b1-1, b2-1, and b3-1 are calculated from the data obtained by labeling the void extracted images B1, B2, and B3 from the perspective directions in FIG. The sizes are b1-1X, b1-1Y, b2-1X, b2-1Y, b3-1X, and b3-1Y, respectively. Based on this size and the position of the center of gravity, an elliptical cone with b1-1, b2-1, b3-1 approximate ellipses as the bottom and each
同様のことを各黒塊について対応付けを行ったうえで実行し、それぞれのボイドの実空間の位置と近似外形を求める。 The same process is executed after associating each black block, and the real space position and approximate outline of each void are obtained.
以上の手順により、複数のボイドの実空間上の位置と近似外形を求めることができ、その求めた結果の表示については、以下のものを採用することができる。 With the above procedure, the positions and approximate outlines of a plurality of voids in the real space can be obtained, and the following can be adopted for displaying the obtained results.
その一つは、例えば３ＤＣＡＤシステムと類似のシステムを装置に持たせるか、あるいは３ＤＣＡＤシステムとリンクさせ、図１０に例示するように、検査物のサーフェースモデルＭと重ね合わせて、ボイドの近似外形図Ｐを表示器２３に表示する。ここで言うサーフェースモデルとは、立体的な物品の輪郭を表す線画（ワイヤフレームモデル）に、面のデータを付け加えた立体表現方法に基づく３次元モデルである。
One of them is, for example, that the apparatus has a system similar to the 3D CAD system, or is linked to the 3D CAD system, and is superimposed on the surface model M of the inspection object as illustrated in FIG. FIG. P is displayed on the
また、他の一つは、図１１に例示するように、各透視方向１〜３からの対象物Ｗの透視像を個々に表示し、そのうちの一つの透視像上、例えば透視方向１の対象物透視像上でｂ１−１のボイド像をクリックすることにより、他の各対象物透視像上における対応するボイド像も含めて、矢印Ａ等を透視像上に重畳表示する方法も採用することができる。この各透視方向からの対象物透視像は、表示器２３に同時に表示してもよいし、操作部２９の操作により表示器２３に選択的に呼び出して表示してもよい。また、いずれの表示方法を採用するにしても、各ボイドの３次元位置情報を数値で表示することを併用することが好ましい。
In addition, as illustrated in FIG. 11, the other one individually displays a perspective image of the object W from each of the
ここで、以上の実施の形態において、例えばボイド像の抽出方法やその重心位置を求める方法としては、前記した方法のほか、他の公知の方法、例えばラインプロファイルを２次微分してそのピーク位置を求める等、を適宜に採用し得ることは勿論である。 Here, in the above embodiment, for example, as a void image extraction method and a method for obtaining the position of the center of gravity thereof, in addition to the above-described method, other known methods, for example, the peak position by secondarily differentiating the line profile. Needless to say, it is possible to adopt as appropriate.
また、以上の実施の形態においては、透視方向を３方向に変化させる方法として、Ｘ線源１とＸ線検出器２の対と、透視対象物Ｗとの相対位置を変化させる方法を採用したが、３対のＸ線源とＸ線検出器を設け、一つの透視対象物Ｗに対してこれらの各対のＸ線源とＸ線検出器の対で透視する方法も採用することができる。
In the above embodiment, as a method of changing the fluoroscopic direction in three directions, a method of changing the relative position between the pair of the
更に、以上の説明においては、透視方向を３方向としたが、それよりも多い方向から透視を行い、その各透視方向からの透視像のうち、よりボイドが明確に現れている任意の３つの透視像を用いて、上記した説明と同等の方法によってボイドの位置や近似外形を求めてもよく、この方法の採用により、精度をより向上させることができる。 Furthermore, in the above description, the fluoroscopic direction is three directions, but fluoroscopy is performed from more than that direction, and any three of the fluoroscopic images from the respective fluoroscopic directions have more clearly appeared voids. Using the perspective image, the position of the void and the approximate outer shape may be obtained by the same method as described above, and the accuracy can be further improved by employing this method.
また、以上はアルミダイキャスト部品内に存在するボイドを特異部位として、その検査を行う場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されることなく、透視対象物は任意の物品とすることができ、その内部の特異部位としては、他の欠陥や特定の構造部位等とし得ることは勿論である。 In addition, the case where the inspection is performed with the void existing in the aluminum die cast part as a specific part has been described above as an example, but the present invention is not limited to this, and the fluoroscopic object is an arbitrary article. Of course, it is possible to use other defects, specific structural sites, and the like as specific sites in the interior.
１ Ｘ線源
２ Ｘ線検出器
３ 支持アーム
４ コラム
５ 傾動機構
６ Ｚステージ￥
７ 試料ステージ
８ 回転テーブル
９ ＸＹテーブル
２１ 画像データ取り込み回路
２２ 表示制御部
２３ 表示器
２４ 制御部
２５ 画像メモリ
２６ 画像処理部
２７ Ｘ線コントローラ
２８ 軸制御部
２９ 操作部
３０ 演算部
Ｗ 透視対象物
1 X-ray
7
Claims (7)
上記移動機構を駆動して上記試料ステージに対するＸ線源およびＸ線検出器の相対位置をあらかじめ設定されている位置に変化させることにより、透視方向を少なくとも３方向に相違させてＸ線透視像を取得し、記憶手段に記憶させる制御手段と、各透視方向のＸ線透視像から、あらかじめ設定されている特異部位の像を抽出する画像処理手段と、その各Ｘ線透視像上で抽出された特異部位の像を対応づけし、各透視方向のＸ線透視像上の特異部位の像と、これらの各Ｘ線透視像を取得したときのＸ線源とＸ線検出器の試料ステージに対する相対的な３次元位置情報とを用い、特異部位の３次元位置および／または３次元形状を算出する演算手段を備えていることを特徴とするＸ線透視装置。 An X-ray source and an X-ray detector that are arranged opposite to each other, a sample stage that is placed between them and on which the fluoroscopic object is mounted, and an X of the fluoroscopic object on the sample stage based on the output of the X-ray detector By changing the relative positions of the display means for constructing an X-ray fluoroscopic image of the fluoroscopic object and displaying it on the display, using the X-ray transmission data, and the X-ray source, X-ray detector, and sample stage In the X-ray fluoroscopic apparatus provided with a moving mechanism for changing the fluoroscopic direction of the fluoroscopic object on the sample stage,
By driving the moving mechanism and changing the relative positions of the X-ray source and the X-ray detector with respect to the sample stage to preset positions, the fluoroscopic direction is changed in at least three directions and X-ray fluoroscopic images are displayed. The control means that is acquired and stored in the storage means, the image processing means that extracts an image of a specific part set in advance from the X-ray fluoroscopic images in the respective fluoroscopic directions, and the X-ray fluoroscopic images extracted from the X-ray fluoroscopic images. The images of the singular parts are associated, the images of the singular parts on the fluoroscopic images in the respective fluoroscopic directions, and the relative positions of the X-ray source and the X-ray detector with respect to the sample stage when these fluoroscopic images are acquired. An X-ray fluoroscopy apparatus comprising a calculating means for calculating a three-dimensional position and / or a three-dimensional shape of a specific part using specific three-dimensional position information.
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