JP2020187088A - Inspection device and method for generating image - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、検査装置及び画像生成方法に関する。 The present invention relates to an inspection device and an image generation method.
材料の強度や耐久性を評価するために、試験片に荷重をかけてどの程度の荷重で破壊されるのかを評価する引張試験・曲げ試験などが広く行われている。また、実際の使用条件に即した荷重を繰り返し試験片に付与して、どのぐらいの繰り返し回数で破壊されるかを評価する疲労試験や耐久試験なども広く行われている。
また、実際の製品では一定の荷重を繰り返し加える耐久試験を長期間繰り返すことで、最終的な寿命が要求仕様を満足しているかどうかを評価しているが、評価に長い時間を要するため、耐久試験時の変化をもとにＦＥＭ（有限要素法）などの解析と組み合わせて、短時間の試験で製品寿命を予測する方法も考案されている（例えば、特許文献１参照）。
In order to evaluate the strength and durability of a material, tensile tests and bending tests are widely performed to evaluate how much load is applied to a test piece to break it. In addition, fatigue tests and endurance tests are widely performed in which a load suitable for actual usage conditions is repeatedly applied to a test piece to evaluate how many times it is broken.
In addition, in actual products, it is evaluated whether the final life meets the required specifications by repeating the durability test in which a constant load is repeatedly applied for a long period of time, but it takes a long time to evaluate, so the durability A method of predicting the product life in a short test by combining with an analysis such as FEM (finite element method) based on the change at the time of the test has also been devised (see, for example, Patent Document 1).
荷重をかけた時に試験片が破壊に至るメカニズムとしては、応力によって微小なボイド・クラックが内部に発生し、それが拡大・つながることによって、最終的に破壊に至ると考えられている。そこで、耐久試験時の試験片内部の変化を可視化することが求められるが、従来の光学顕微鏡では試験片の内部を観察できず、Ｘ線透視装置を用いた検査方法では分解能が不足しており、破断の起点、根本原因である微小なボイド・クラックを可視化することができない。 As a mechanism by which the test piece breaks when a load is applied, it is considered that minute void cracks are generated inside due to stress, and when they expand and connect, they eventually break. Therefore, it is required to visualize the changes inside the test piece during the durability test, but the inside of the test piece cannot be observed with a conventional optical microscope, and the resolution is insufficient with the inspection method using an X-ray fluoroscope. , The origin of breakage and the root cause of minute void cracks cannot be visualized.
高分解能のマイクロＣＴであれば、微小なボイド・クラックを可視化できるが以下のような課題がある。
・１回の測定に数十分〜数時間という長い時間がかかる。
・測定できる領域の大きさが分解能を高くしたときには非常に狭くなる（例えばボクセルサイズ１ミクロンの場合、測定領域はおおよそ１ｍｍ３程度）。
・試験片を複数の方向から撮影する必要があるため、Ｘ線源と検出器を固定して試験片を回転させる、もしくは試験片を固定してＸ線源と検出器をセットにして回転させる必要があり、試験片のサイズが限定される。あまり大きな試験片だと回転させたときにＸ線源や検出器にぶつかってしまう。また、測定に大がかりな機構が必要である。
そのため、マイクロＣＴで引張試験などを行いながらｉｎ ｓｉｔｕ評価することは非常に難しい。しかし、今後製品をより軽量化・小型化するためには、部材を薄型・軽量にしつつ強度はより高めた新規材料を開発していく必要があり、そのためには破壊のメカニズムをより詳細に解明することが求められる。具体的には、破壊の起点やその時のその場所におけるボイド、クラックが進展していく様子などをより詳細に、かつ簡便に評価できる方法が求められている。
With a high-resolution micro CT, minute void cracks can be visualized, but there are the following problems.
・ It takes a long time of several tens of minutes to several hours for one measurement.
-The size of the measurable area becomes very narrow when the resolution is increased (for example, when the voxel size is 1 micron, the measurement area is about 1 mm 3 ).
-Since it is necessary to photograph the test piece from multiple directions, fix the X-ray source and the detector and rotate the test piece, or fix the test piece and rotate the X-ray source and the detector as a set. It is necessary and the size of the test piece is limited. If the test piece is too large, it will hit the X-ray source or detector when it is rotated. In addition, a large-scale mechanism is required for measurement.
Therefore, it is very difficult to evaluate in situ while performing a tensile test or the like with a micro CT. However, in order to make products lighter and smaller in the future, it is necessary to develop new materials with higher strength while making the members thinner and lighter, and for that purpose, the mechanism of fracture will be elucidated in more detail. Is required to do. Specifically, there is a need for a method that can evaluate in more detail and easily the starting point of fracture, the void at that time, and the state of crack growth.
例えば、非特許文献１に記載のように、シンクロトロンを利用したＸ線源（Ｘ線量が非常に強く分解能が高い）を利用すれば、試験片に荷重を付与した時に亀裂が進展する様子を撮影することができる。 For example, as described in Non-Patent Document 1, if an X-ray source using a synchrotron (X-ray dose is very strong and resolution is high) is used, a state in which cracks grow when a load is applied to the test piece can be seen. You can shoot.
しかし、シンクロトロンは、非常に大掛かりで高価なものであり、大学などの研究用途ならともかく、一般の製品開発で頻繁に使用することはできない。 However, synchrotrons are very large and expensive, and cannot be frequently used in general product development, apart from research applications such as universities.
本発明の課題は、大掛かりな装置を使用することなく、被写体に負荷を与えたときの、従来の吸収Ｘ線画像では見えないような被写体内部の変化を、より短い撮影時間でより広い視野で取得して観察できるようにすることである。 An object of the present invention is to change the inside of a subject, which cannot be seen in a conventional absorption X-ray image, in a shorter shooting time and in a wider field of view when a load is applied to the subject without using a large-scale device. It is to be able to acquire and observe.
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明の検査装置は、
放射線源と、複数の格子と、放射線検出器と、が放射線照射軸方向に並んで設けられ、前記放射線照射軸方向に配置された被検体に前記放射線源により放射線を照射して撮影を行うことにより得られるモアレ縞画像に基づいて、少なくとも前記被検体の小角散乱画像及び／又は微分位相画像を生成するタルボ撮影手段と、
前記被検体に負荷を与える付与手段と、
前記付与手段を制御して前記被検体に負荷を与え、前記負荷が与えられた前記被検体を前記タルボ撮影手段により撮影させて小角散乱画像及び／又は微分位相画像を生成させる制御手段と、
を備える。
In order to solve the above problems, the inspection device of the invention according to claim 1 is
A radiation source, a plurality of lattices, and a radiation detector are provided side by side in the irradiation axis direction, and a subject arranged in the irradiation axis direction is irradiated with radiation by the radiation source to perform imaging. A Talbot imaging means that generates at least a small-angle scattered image and / or a differential phase image of the subject based on the moire fringe image obtained by
The giving means that gives a load to the subject and
A control means that controls the imparting means to apply a load to the subject, and the subject to which the load is applied is photographed by the Talbot photographing means to generate a small angle scattered image and / or a differential phase image.
To be equipped.
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記制御手段は、前記付与手段により前記被検体に負荷を与えながら前記タルボ撮影手段により前記被検体を撮影して小角散乱画像及び／又は微分位相画像を生成させる制御を繰り返し実行する。
The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1.
The control means repeatedly executes a control of photographing the subject by the Talbot photographing means to generate a small-angle scattered image and / or a differential phase image while applying a load to the subject by the applying means.
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、
前記制御手段は、前記付与手段により前記被検体に与える負荷の大きさを変化させる毎に前記タルボ撮影手段により前記被検体を撮影させて小角散乱画像及び／又は微分位相画像を生成させる制御を繰り返し実行する。
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 2.
The control means repeats the control of photographing the subject by the Talbot photographing means and generating a small-angle scattered image and / or a differential phase image every time the magnitude of the load applied to the subject is changed by the applying means. Run.
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の発明において、
前記制御手段は、前記タルボ撮影手段による撮影後、予め定められた条件を満たした場合に、次の前記タルボ撮影手段による撮影が行われるよう制御する。
The invention according to claim 4 is the invention according to claim 2 or 3.
The control means controls so that the next shooting by the Talbot photographing means is performed when a predetermined condition is satisfied after the shooting by the Talbot photographing means.
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発明において、
前記タルボ撮影手段は、前記制御手段の制御に基づいて前記小角散乱画像及び／又は微分位相画像を生成する際に、さらに吸収画像を生成する。
The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4.
The Talbot photographing means further generates an absorption image when the small-angle scattered image and / or the differential phase image is generated based on the control of the control means.
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の発明において、
前記被検体の外観を撮影して前記被検体の撮影画像を取得する撮影手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記タルボ撮影手段による撮影時に、さらに前記撮影手段により前記被検体の外観を撮影させる。
The invention according to claim 6 is the invention according to any one of claims 1 to 5.
Further provided with a photographing means for photographing the appearance of the subject and acquiring a photographed image of the subject.
The control means further photographes the appearance of the subject by the photographing means at the time of photographing by the Talbot photographing means.
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の発明において、
前記被検体の温度分布画像を取得する温度分布画像取得手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記タルボ撮影手段による撮影時に、さらに前記温度分布画像取得手段により前記被検体の温度分布画像を取得させる。
The invention according to claim 7 is the invention according to any one of claims 1 to 6.
Further provided with a temperature distribution image acquisition means for acquiring the temperature distribution image of the subject,
The control means further acquires a temperature distribution image of the subject by the temperature distribution image acquisition means at the time of photographing by the Talbot photographing means.
請求項８に記載の発明は、請求項２〜７のいずれか一項に記載の発明において、
前記タルボ撮影手段は、前記制御手段の制御に基づいて前記小角散乱画像及び／又は微分位相画像を生成する際に、さらに吸収画像を生成し、
前記タルボ撮影手段により生成された前記被検体の複数の小角散乱画像、微分位相画像又は吸収画像を解析して複数の特徴点の位置を抽出し、抽出した前記複数の特徴点間の距離の変化量を算出することにより、前記被検体の内部の歪分布を算出する歪分布算出手段を備える。
The invention according to claim 8 is the invention according to any one of claims 2 to 7.
The Talbot photographing means further generates an absorption image when generating the small-angle scattered image and / or the differential phase image under the control of the control means.
The positions of the plurality of feature points are extracted by analyzing the plurality of small-angle scattered images, differential phase images, or absorption images of the subject generated by the Talbot photographing means, and the change in the distance between the extracted plurality of feature points. A strain distribution calculation means for calculating the strain distribution inside the subject by calculating the amount is provided.
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、
前記被検体には、複数のマーカーが配置され、
前記歪分布算出手段は、前記複数の小角散乱画像、微分位相画像、又は吸収画像を解析して前記複数のマーカーの位置を抽出し、抽出した前記複数のマーカー間の距離の変化量を算出することにより、前記被検体の内部の歪み分布を算出する。
The invention according to claim 9 is the invention according to claim 8.
A plurality of markers are arranged on the subject.
The strain distribution calculation means analyzes the plurality of small-angle scattered images, differential phase images, or absorption images to extract the positions of the plurality of markers, and calculates the amount of change in the distance between the extracted plurality of markers. Thereby, the strain distribution inside the subject is calculated.
請求項１０に記載の発明は、請求項８又は９に記載の発明において、
前記歪分布算出手段により算出された歪み分布に基づき歪分布画像を生成し、前記歪み分布画像における歪が大きい箇所を強調して表示手段に表示させる強調表示手段を備える。
The invention according to claim 10 is the invention according to claim 8 or 9.
A highlighting means is provided which generates a strain distribution image based on the strain distribution calculated by the strain distribution calculating means and highlights a portion of the strain distribution image where the distortion is large to be displayed on the display means.
請求項１１に記載の発明は、請求項２〜１０のいずれか一項に記載の発明において、
前記タルボ撮影手段は、前記制御手段の制御に基づいて前記小角散乱画像及び／又は微分位相画像を生成する際に、さらに吸収画像を生成し、
前記付与手段により前記被検体に負荷を与える前及び前記付与手段により前記被検体に負荷を与えることにより前記被検体が破断した後に前記タルボ撮影手段により撮影された複数の前記小角散乱画像、微分位相画像、又は吸収画像を解析し、前記被検体の内部の変化が弾性変形によるものか塑性変形によるものかを識別する識別手段を備える。
The invention according to claim 11 is the invention according to any one of claims 2 to 10.
The Talbot photographing means further generates an absorption image when generating the small-angle scattered image and / or the differential phase image under the control of the control means.
A plurality of small-angle scattered images, differential phases, taken by the Talbot photographing means before the subject is loaded by the imparting means and after the subject is broken by the loading means. An image or an absorption image is analyzed, and an identification means for discriminating whether the internal change of the subject is due to elastic deformation or plastic deformation is provided.
請求項１２に記載の発明は、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の発明において、
前記タルボ撮影手段により取得された前記被検体の小角散乱画像及び／又は微分位相画像を、撮影時に前記被検体に与えられた負荷を表す値、当該画像と併せて撮影又は取得された他の画像、及び／又は当該画像の解析結果に対応付けて表示手段に表示させる表示制御手段を備える。
The invention according to claim 12 is the invention according to any one of claims 1 to 11.
A small-angle scattered image and / or a differential phase image of the subject acquired by the Talbot imaging means, a value representing the load applied to the subject at the time of imaging, and other images captured or acquired together with the image. And / or a display control means for displaying the image on the display means in association with the analysis result of the image.
請求項１３に記載の発明は、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の発明において、
前記タルボ撮影手段により取得された前記被検体の小角散乱画像及び／又は微分位相画像を、撮影時に前記被検体に与えられた負荷を表す値、当該画像と併せて撮影又は取得された他の画像、及び／又は当該画像の解析結果に対応付けて記憶手段に記憶させる記憶制御手段を備える。
The invention according to claim 13 is the invention according to any one of claims 1 to 12.
A small-angle scattered image and / or a differential phase image of the subject acquired by the Talbot imaging means, a value representing the load applied to the subject at the time of imaging, and other images captured or acquired together with the image. And / or a storage control means for storing the analysis result of the image in the storage means.
請求項１４に記載の発明は、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の発明において、
前記タルボ撮影手段により生成された前記被検体の画像のコントラスト及び／又はブライトネスを、画像の種類ごとに一括して調整する調整手段を備える。
The invention according to claim 14 is the invention according to any one of claims 1 to 13.
An adjusting means for collectively adjusting the contrast and / or brightness of the image of the subject generated by the Talbot photographing means for each type of image is provided.
請求項１５に記載の発明は、請求項２〜１４のいずれか一項に記載の発明において、
前記制御手段は、前記付与手段により前記被検体に負荷を与えながら前記タルボ撮影手段により前記被検体を撮影して小角散乱画像及び／又は微分位相画像を生成させる制御を前記被検体が劣化するまで繰り返し実行し、
前記生成された複数の小角散乱画像又は微分位相画像のそれぞれから信号値が予め定められた閾値以上の領域を抽出し、抽出した領域の信号強度、大きさ、面内分布を、その小角散乱画像又は微分位相画像を撮影したときに前記付与手段により前記被検体に与えられた負荷を表す値と対応付けてデータベースに記憶させ、新たな被検体を前記タルボ撮影手段により撮影することにより得られた小角散乱画像又は微分位相画像と、前記データベースに蓄積されている情報に基づいて、前記新たな被検体の劣化度合いを推定する推定手段を備える。
The invention according to claim 15 is the invention according to any one of claims 2 to 14.
The control means controls to generate a small-angle scattered image and / or a differential phase image by photographing the subject by the Talbot photographing means while applying a load to the subject by the giving means until the subject deteriorates. Run repeatedly,
A region whose signal value is equal to or higher than a predetermined threshold is extracted from each of the generated plurality of small-angle scattered images or differential phase images, and the signal intensity, magnitude, and in-plane distribution of the extracted region are obtained from the small-angle scattered image. Alternatively, it was obtained by storing the differential phase image in a database in association with a value representing the load applied to the subject by the imparting means when the differential phase image was taken, and taking a new subject by the Talbot imaging means. An estimation means for estimating the degree of deterioration of the new subject is provided based on the small-angle scattered image or the differential phase image and the information stored in the database.
請求項１６に記載の発明の画像生成方法は、
被検体に負荷を与える付与手段により前記被検体に前記負荷を与え、前記負荷が与えられた前記被検体をタルボ撮影手段により撮影させて小角散乱画像及び／又は微分位相画像を生成させる。
The image generation method of the invention according to claim 16.
The load is applied to the subject by the applying means for applying the load to the subject, and the subject to which the load is applied is photographed by the Talbot imaging means to generate a small-angle scattered image and / or a differential phase image.
本発明によれば、大掛かりな装置を使用することなく、被写体に負荷を与えたときの、従来の吸収Ｘ線画像では見えないような被写体内部の変化を、より短い撮影時間でより広い視野で取得して観察できるようにすることが可能となる。 According to the present invention, changes inside the subject that cannot be seen in a conventional absorption X-ray image when a load is applied to the subject can be seen in a wider field of view in a shorter shooting time without using a large-scale device. It becomes possible to acquire and observe it.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
第１の実施形態では、被写体に与える負荷を荷重とした例について、第２の実施形態では、被写体に与える負荷を熱とした例について説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the first embodiment, an example in which the load applied to the subject is a load will be described, and in the second embodiment, an example in which the load applied to the subject is heat will be described.
［第１の実施形態］
（放射線撮影システムの構成）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る検査装置１００を模式的に示した図である。
検査装置１００は、試験片等の被検体（被写体Ｈ）に引張試験を行いながら被写体Ｈの撮影を行う装置である。
[First Embodiment]
(Configuration of radiography system)
FIG. 1 is a diagram schematically showing an inspection device 100 according to a first embodiment of the present invention.
The inspection device 100 is a device that photographs the subject H while performing a tensile test on a subject (subject H) such as a test piece.
図１に示すように、検査装置１００は、本体部１とコントローラー５を備える。
本体部１は、図１に示すように、放射線源１１と、マルチスリット１２及び付加フィルター・コリメーター１１２を含む第１のカバーユニット１２０と、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、及び放射線検出器１６を含む第２のカバーユニット１３０と、支柱１７と、基台部１９と、を有するタルボ・ロー干渉計を備える。本体部１のタルボ・ロー干渉計は縦型であり、放射線源１１、マルチスリット１２、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、放射線検出器１６は、この順序に重力方向であるｚ方向に配置されている。本体部１の第１のカバーユニット１２０と第２のカバーユニット１３０の間には、カメラ２１、ミラー２２が設けられている。また、被写体台１３には、引張試験機２３が設けられている。
As shown in FIG. 1, the inspection device 100 includes a main body 1 and a controller 5.
As shown in FIG. 1, the main body 1 includes a radiation source 11, a first cover unit 120 including a multi-slit 12 and an additional filter collimator 112, a subject base 13, a first grid 14, and a second grid 15. A Talbot low interferometer having a second cover unit 130 including a radiation detector 16 and a support 17 and a base 19. The Talbot low interferometer of the main body 1 is a vertical type, and the radiation source 11, the multi-slit 12, the subject stand 13, the first grid 14, the second grid 15, and the radiation detector 16 are in the direction of gravity in this order. It is arranged in the z direction. A camera 21 and a mirror 22 are provided between the first cover unit 120 and the second cover unit 130 of the main body 1. Further, the subject table 13 is provided with a tensile tester 23.
マルチスリット１２、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、放射線検出器１６は、同一の基台部１９に保持されて支柱１７に取り付けられている。基台部１９は、支柱１７に対してｚ方向に移動可能に構成されていてもよい。
また、支柱１７には、基台部１９のほか、放射線源１１が取り付けられている。放射線源１１は、緩衝部材１７ａを介して支柱１７に保持されている。緩衝部材１７ａは、衝撃や振動を吸収できる材料であれば何れの材料を用いてもよいが、例えばエラストマー等が挙げられる。放射線源１１は放射線の照射によって発熱するため、放射線源１１側の緩衝部材１７ａは加えて断熱素材であることが好ましい。
The multi-slit 12, the subject base 13, the first grid 14, the second grid 15, and the radiation detector 16 are held by the same base portion 19 and attached to the support column 17. The base portion 19 may be configured to be movable in the z direction with respect to the support column 17.
Further, a radiation source 11 is attached to the support column 17 in addition to the base portion 19. The radiation source 11 is held by the support column 17 via the buffer member 17a. As the cushioning member 17a, any material may be used as long as it can absorb shock and vibration, and examples thereof include an elastomer. Since the radiation source 11 generates heat when irradiated with radiation, it is preferable that the cushioning member 17a on the radiation source 11 side is additionally a heat insulating material.
放射線源１１は、Ｘ線管を備え、当該Ｘ線管によりＸ線を発生させてｚ方向（重力方向）にＸ線を照射する。Ｘ線管としては、例えばクーリッジＸ線管や回転陽極Ｘ線管を用いることができる。陽極としては、タングステンやモリブデンを用いることができる。
放射線源１１の焦点径は、０．０３〜３（mm）が好ましく、さらに好ましくは０．１〜１（mm）である。
なお、本実施形態では、Ｘ線を用いて撮影を行う場合を例にとり説明するが、他の放射線、例えば、中性子線、ガンマ線等を用いてもよい。
The radiation source 11 includes an X-ray tube, generates X-rays by the X-ray tube, and irradiates X-rays in the z direction (gravity direction). As the X-ray tube, for example, a coolant X-ray tube or a rotating anode X-ray tube can be used. Tungsten or molybdenum can be used as the anode.
The focal diameter of the radiation source 11 is preferably 0.03 to 3 (mm), more preferably 0.1 to 1 (mm).
In the present embodiment, the case where imaging is performed using X-rays will be described as an example, but other radiations such as neutron rays and gamma rays may be used.
第１のカバーユニット１２０は、放射線源１１の直下に設けられたユニットである。第１のカバーユニット１２０は、図１に示すように、マルチスリット１２、取付用アーム１２ｂ、付加フィルター・コリメーター１１２等を備えて構成されている。第１のカバーユニット１２０の各構成要素は、カバー部材に覆われて保護されている。 The first cover unit 120 is a unit provided directly below the radiation source 11. As shown in FIG. 1, the first cover unit 120 includes a multi-slit 12, a mounting arm 12b, an additional filter collimator 112, and the like. Each component of the first cover unit 120 is covered and protected by a cover member.
マルチスリット１２（Ｇ０格子）は回折格子であり、図２に示すように、放射線照射軸方向（ここではｚ方向）と直交するｘ方向に複数のスリットが所定間隔で配列されて設けられている。マルチスリット１２はシリコンやガラスといった放射線の吸収率が低い材質の基板上に、タングステン、鉛、金といった放射線の遮蔽力が大きい、つまり放射線の吸収率が高い材質により形成される。例えば、フォトリソグラフィーによりレジスト層がスリット状にマスクされ、ＵＶが照射されてスリットのパターンがレジスト層に転写される。露光によって当該パターンと同じ形状のスリット構造が得られ、電鋳法によりスリット構造間に金属が埋め込まれて、マルチスリット１２が形成される。 The multi-slit 12 (G0 grating) is a diffraction grating, and as shown in FIG. 2, a plurality of slits are arranged at predetermined intervals in the x direction orthogonal to the irradiation axis direction (here, the z direction). .. The multi-slit 12 is formed on a substrate made of a material having a low radiation absorption rate such as silicon or glass with a material having a large radiation shielding power such as tungsten, lead, or gold, that is, a material having a high radiation absorption rate. For example, the resist layer is masked in a slit shape by photolithography, and UV is irradiated to transfer the slit pattern to the resist layer. A slit structure having the same shape as the pattern is obtained by exposure, and metal is embedded between the slit structures by an electroforming method to form a multi-slit 12.
マルチスリット１２のスリット周期（格子周期）は１〜６０（μｍ）である。スリット周期は、図２に示すように隣接するスリット間の距離を１周期とする。スリットの幅（各スリットのスリット周期方向（ｘ方向）の長さ）はスリット周期の１〜６０（％）の長さであり、さらに好ましくは１０〜４０（％）である。スリットの高さ（ｚ方向の高さ）は１〜１５００（μｍ）であり、好ましくは３０〜１０００（μｍ）である。マルチスリット１２は、取付用アーム１２ｂに支持されて基台部１９に取り付けられている。 The slit period (lattice period) of the multi-slit 12 is 1 to 60 (μm). As the slit cycle, as shown in FIG. 2, the distance between adjacent slits is one cycle. The width of the slits (the length of each slit in the slit cycle direction (x direction)) is 1 to 60 (%) of the slit cycle, and more preferably 10 to 40 (%). The height of the slit (height in the z direction) is 1 to 1500 (μm), preferably 30 to 1000 (μm). The multi-slit 12 is supported by the mounting arm 12b and mounted on the base portion 19.
付加フィルター・コリメーター１１２は、放射線源１１から照射されるＸ線の照射領域を制限するとともに、放射線源１１から照射されるＸ線の中から撮影に寄与しない低エネルギー成分を除去するものである。 The additional filter collimator 112 limits the irradiation area of the X-rays emitted from the radiation source 11, and removes low-energy components that do not contribute to imaging from the X-rays emitted from the radiation source 11. ..
第２のカバーユニット１３０は、図１に示すように、被写体台１３、第１格子１４及び第２格子１５、移動機構１５ａ、放射線検出器１６等を備えて構成されている。第２のカバーユニット１３０は、上面が被写体台１３となっており、被写体台１３の周囲をカバー部材で覆うことにより、被写体Ｈや技師の接触によるダメージや塵埃の侵入から内部の構成要素を保護している。また、ユニット内の温度が外気の影響を受けにくくなるため、第１格子１４及び第２格子１５の熱膨張等による格子位置の変動を低減することができる。 As shown in FIG. 1, the second cover unit 130 includes a subject base 13, a first grid 14, a second grid 15, a moving mechanism 15a, a radiation detector 16, and the like. The upper surface of the second cover unit 130 is a subject base 13, and by covering the periphery of the subject base 13 with a cover member, internal components are protected from damage and dust intrusion due to contact with the subject H and a technician. doing. Further, since the temperature inside the unit is less affected by the outside air, it is possible to reduce the fluctuation of the lattice position due to thermal expansion of the first lattice 14 and the second lattice 15.
被写体台１３は、被写体Ｈを載置するための台である。
被写体台１３上には、引張試験機２３が設けられており、引張試験機２３に被写体Ｈが保持されるようになっている。
The subject stand 13 is a stand on which the subject H is placed.
A tensile tester 23 is provided on the subject table 13, and the subject H is held by the tensile tester 23.
第１格子１４（Ｇ１格子）は、マルチスリット１２と同様に、放射線照射軸方向であるｚ方向と直交するｘ方向に複数のスリットが配列されて設けられた回折格子である。第１格子１４は、マルチスリット１２と同様にＵＶを用いたフォトリソグラフィーによって形成することもできるし、いわゆるＩＣＰ法によりシリコン基板に微細細線で深掘加工を行い、シリコンのみで格子構造を形成することとしてもよい。第１格子１４のスリット周期は１〜２０（μｍ）である。スリットの幅はスリット周期の２０〜７０（％）であり、好ましくは３５〜６０（％）である。スリットの高さは１〜１００（μｍ）である。 Like the multi-slit 12, the first lattice 14 (G1 lattice) is a diffraction grating provided with a plurality of slits arranged in the x direction orthogonal to the z direction, which is the irradiation axis direction. Like the multi-slit 12, the first lattice 14 can be formed by photolithography using UV, or a silicon substrate is deeply dug with fine fine wires by the so-called ICP method to form a lattice structure only with silicon. It may be that. The slit period of the first lattice 14 is 1 to 20 (μm). The width of the slit is 20 to 70 (%) of the slit period, preferably 35 to 60 (%). The height of the slit is 1 to 100 (μm).
第２格子１５（Ｇ２格子）は、マルチスリット１２と同様に、放射線照射軸方向であるｚ方向と直交するｘ方向に複数のスリットが配列されて設けられた回折格子である。第２格子１５もフォトリソグラフィーにより形成することができる。第２格子１５のスリット周期は１〜２０（μｍ）である。スリットの幅はスリット周期の３０〜７０（％）であり、好ましくは３５〜６０（％）である。スリットの高さは１〜１００（μｍ）である。第２格子１５に隣接して、第２格子１５をｘ方向に移動させる移動機構１５ａが設けられている。移動機構１５ａは、モーター等の駆動により第２格子１５をｘ方向に直線送り可能であればどのような構成のものを用いてもよい。 Like the multi-slit 12, the second grating 15 (G2 grating) is a diffraction grating provided with a plurality of slits arranged in the x direction orthogonal to the z direction, which is the irradiation axis direction. The second grid 15 can also be formed by photolithography. The slit period of the second grid 15 is 1 to 20 (μm). The width of the slit is 30 to 70 (%) of the slit period, preferably 35 to 60 (%). The height of the slit is 1 to 100 (μm). Adjacent to the second grid 15, a moving mechanism 15a for moving the second grid 15 in the x direction is provided. As the moving mechanism 15a, any structure may be used as long as the second grid 15 can be linearly fed in the x direction by driving a motor or the like.
放射線検出器１６は、照射された放射線に応じて電気信号を生成する変換素子が２次元状に配置され、当該変換素子により生成された電気信号を画像信号として読み取る。放射線検出器１６の画素サイズは１０〜３００（μｍ）であり、さらに好ましくは５０〜２００（μｍ）である。放射線検出器１６は第２格子１５に当接するように基台部１９に位置を固定することが好ましい。第２格子１５と放射線検出器１６間の距離が大きくなるほど、放射線検出器１６により得られるモアレ縞画像がボケるからである。 In the radiation detector 16, a conversion element that generates an electric signal according to the irradiated radiation is arranged two-dimensionally, and the electric signal generated by the conversion element is read as an image signal. The pixel size of the radiation detector 16 is 10 to 300 (μm), more preferably 50 to 200 (μm). The radiation detector 16 is preferably positioned on the base 19 so as to abut the second grid 15. This is because the larger the distance between the second grid 15 and the radiation detector 16, the more blurred the moire fringe image obtained by the radiation detector 16.
放射線検出器１６としては、ＦＰＤ（Flat Panel Detector）を用いることができる。
ＦＰＤには、放射線をシンチレーターを介して光電変換素子により電気信号に変換する間接変換型、放射線を直接的に電気信号に変換する直接変換型があるが、何れを用いてもよい。
また、放射線検出器１６としては、第２格子１５の強度変調効果を与えた放射線検出器を使用しても良い。例えば、シンチレーターに第２格子１５のスリットと同等の周期および幅で不感領域を与えるために、シンチレーターに溝を掘り、格子状のシンチレーターとしたスリットシンチレーター検出器を放射線検出器１６として用いても良い（参照文献１：Simon Rutishauser et al.,「Structured scintillator for hard x-ray grating interferometry」，APPLIED PHYSICS LETTERS 98, 171107 (2011)）。この構成の放射線検出器１６は、第２格子１５と放射線検出器１６とを兼ね備えたものであるため、第２格子１５を別途設ける必要はない。即ち、スリットシンチレーター検出器を備えることは、第２格子１５と放射線検出器１６を備えていることと同じである。
As the radiation detector 16, an FPD (Flat Panel Detector) can be used.
The FPD has an indirect conversion type in which radiation is converted into an electric signal by a photoelectric conversion element via a scintillator and a direct conversion type in which radiation is directly converted into an electric signal, and either of them may be used.
Further, as the radiation detector 16, a radiation detector having an intensity modulation effect of the second grid 15 may be used. For example, in order to give the scintillator a dead region with the same period and width as the slit of the second lattice 15, a slit scintillator detector in which a groove is dug in the scintillator and used as a lattice-shaped scintillator may be used as the radiation detector 16. (Reference 1: Simon Rutishauser et al., "Structured scintillator for hard x-ray gradient interferometry", APPLIED PHYSICS LETTERS 98, 171107 (2011)). Since the radiation detector 16 having this configuration has both the second grid 15 and the radiation detector 16, it is not necessary to separately provide the second grid 15. That is, the provision of the slit scintillator detector is the same as the provision of the second grid 15 and the radiation detector 16.
なお、本体部１のタルボ・ロー干渉計は、上側に設けられた放射線源１１から下方の被写体Ｈに向けてＸ線を照射するように構成されている場合（いわゆる縦型の場合）として説明したが、これに限らず、下側に設けられた放射線源１１から上方の被写体Ｈに向けてＸ線を照射するように構成してもよい。また、Ｘ線を水平方向（いわゆる横型の場合）に照射するなど任意の方向に照射するように構成することも可能である。 The Talbot low interferometer of the main body 1 will be described as a case where it is configured to irradiate X-rays from the radiation source 11 provided on the upper side toward the subject H below (so-called vertical type). However, the present invention is not limited to this, and X-rays may be emitted from the radiation source 11 provided on the lower side toward the subject H above. Further, it is also possible to irradiate X-rays in an arbitrary direction such as irradiating in a horizontal direction (in the case of a so-called horizontal type).
カメラ２１は、撮像レンズ、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等のイメージセンサからなる撮像素子、Ａ／Ｄ変換回路等を備えて構成され、撮像レンズを通過した被写体Ｈの光学像を撮像素子により２次元の画像信号に変換し、被写体Ｈの外観を表す撮影画像を取得する撮影手段である。カメラ２１は、静止画撮影を行うものであってもよいし、動画撮影を行うビデオカメラであってもよい。
カメラ２１の位置は、被写体Ｈが撮影できる位置であればどこでもよいが、タルボ・ロー干渉計と同一光軸上であれば、カメラ２１により得られた撮影画像をタルボ・ロー干渉計による撮影により得られた小角散乱画像又は微分位相画像と比較するときに画像の歪み等がなくそのまま比較できるので好ましい。本実施形態では、放射線源１１による放射線の照射軸上にミラー２２を配置し、ミラー２２により被写体Ｈの光学像をカメラ２１の撮像レンズに導くようにしている。ミラー２２は、アルミニウム、ガラス等、放射線を遮蔽しないものとする。
The camera 21 is configured to include an image pickup lens, an image pickup element composed of an image sensor such as a CCD (Charge Coupled Device), an A / D conversion circuit, and the like, and the optical image of the subject H that has passed through the image pickup lens is two-dimensionally captured by the image pickup element. This is a photographing means for converting into the image signal of the above and acquiring a photographed image showing the appearance of the subject H. The camera 21 may be a camera that shoots a still image or a video camera that shoots a moving image.
The position of the camera 21 may be any position as long as the subject H can be photographed, but if it is on the same optical axis as the Talbot low interferometer, the captured image obtained by the camera 21 is photographed by the Talbot low interferometer. When compared with the obtained small-angle interferometric image or differential phase image, it is preferable because the image can be compared as it is without distortion of the image. In the present embodiment, the mirror 22 is arranged on the irradiation axis of the radiation from the radiation source 11, and the mirror 22 guides the optical image of the subject H to the image pickup lens of the camera 21. The mirror 22 is made of aluminum, glass, or the like and does not shield radiation.
引張試験機２３は、被写体Ｈを保持する治具を移動させることにより被写体Ｈに引張荷重を与えるものである。引張試験機２３は、被写体Ｈを両側から引っ張るように構成されており、引張試験時に被写体Ｈの中央が撮影視野から逃げないようになっている。引張試験機２３は、負荷を与える付与手段として機能する。 The tensile tester 23 applies a tensile load to the subject H by moving a jig that holds the subject H. The tensile tester 23 is configured to pull the subject H from both sides so that the center of the subject H does not escape from the field of view during the tensile test. The tensile tester 23 functions as an applying means for applying a load.
コントローラー５は、図３に示すように、制御部５１、操作部５２、表示部５３、通信部５４、記憶部５５を備えて構成されている。
制御部５１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成されている。制御部５１は、本体部１の各部（例えば、放射線源１１、放射線検出器１６、移動機構１５ａ、カメラ２１、引張試験機２３等）に接続されており、各部の動作を制御する。また、制御部５１は、記憶部５５に記憶されているプログラムとの協働により、後述する撮影処理Ａを始めとする各種処理を実行する。
制御部５１は、制御手段、歪分布算出手段、強調表示手段、識別手段、表示制御手段、記憶制御手段、調整手段、推定手段として機能する。また、放射線源、格子（マルチスリット１２、第１格子１４、第２格子１５）、放射線検出器１６等との協働によりタルボ撮影手段として機能する。
As shown in FIG. 3, the controller 5 includes a control unit 51, an operation unit 52, a display unit 53, a communication unit 54, and a storage unit 55.
The control unit 51 is composed of a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), and the like. The control unit 51 is connected to each part of the main body 1 (for example, a radiation source 11, a radiation detector 16, a moving mechanism 15a, a camera 21, a tensile tester 23, etc.) and controls the operation of each part. In addition, the control unit 51 executes various processes including the shooting process A described later in cooperation with the program stored in the storage unit 55.
The control unit 51 functions as a control means, a strain distribution calculation means, a highlighting means, an identification means, a display control means, a memory control means, an adjustment means, and an estimation means. In addition, it functions as a Talbot photographing means in cooperation with a radiation source, a grid (multi-slit 12, the first grid 14, the second grid 15,), a radiation detector 16, and the like.
操作部５２は、曝射スイッチや撮影条件等の入力操作に用いるキー群の他、表示部５３のディスプレイと一体に構成されたタッチパネルを備え、これらの操作に応じた操作信号を生成して制御部５１に出力する。
表示部５３は制御部５１の表示制御に従って、ディスプレイに操作画面、本体部１の動作状況等を表示する。
The operation unit 52 includes a touch panel integrated with the display of the display unit 53 in addition to a group of keys used for input operations such as an exposure switch and shooting conditions, and generates and controls operation signals corresponding to these operations. Output to unit 51.
The display unit 53 displays the operation screen, the operating status of the main body unit 1, and the like on the display according to the display control of the control unit 51.
通信部５４は、通信インターフェイスを備え、ネットワーク上の外部機器と通信を行う。
記憶部５５は、不揮発性の半導体メモリーやハードディスク等により構成され、制御部５１により実行されるプログラム、プログラムの実行に必要なデータを記憶している。
The communication unit 54 includes a communication interface and communicates with an external device on the network.
The storage unit 55 is composed of a non-volatile semiconductor memory, a hard disk, or the like, and stores a program executed by the control unit 51 and data necessary for executing the program.
（タルボ干渉計、タルボ・ロー干渉計による撮影）
ここで、タルボ干渉計、タルボ・ロー干渉計による撮影方法を説明する。
図４に示すように、放射線源１１から照射されたＸ線が第１格子１４を透過すると、透過したＸ線がｚ方向に一定の間隔で像を結ぶ。この像を自己像といい、自己像が形成される現象をタルボ効果という。自己像を結ぶ位置に第２格子１５が自己像と概ね平行に配置され、第２格子１５を透過したＸ線によりモアレ縞画像（図４においてＭｏで示す）が得られる。即ち、第１格子１４は、周期パターンを形成し、第２格子１５は周期パターンをモアレ縞に変換する。放射線源１１と第１格子１４間に被写体Ｈが存在すると、被写体ＨによってＸ線の位相がずれるため、図４に示すようにモアレ縞画像上のモアレ縞は被写体Ｈの辺縁を境界に乱れる。このモアレ縞の乱れを、モアレ縞画像を処理することによって検出し、被写体像を画像化することができる。これがタルボ干渉計の原理である。
(Photographed with Talbot interferometer and Talbot low interferometer)
Here, an imaging method using a Talbot interferometer and a Talbot low interferometer will be described.
As shown in FIG. 4, when the X-rays emitted from the radiation source 11 pass through the first lattice 14, the transmitted X-rays form an image at regular intervals in the z direction. This image is called a self-image, and the phenomenon in which a self-image is formed is called the Talbot effect. The second grid 15 is arranged substantially parallel to the self-image at the position where the self-image is formed, and a moire fringe image (indicated by Mo in FIG. 4) is obtained by X-rays transmitted through the second grid 15. That is, the first grid 14 forms a periodic pattern, and the second grid 15 converts the periodic pattern into moire fringes. When the subject H exists between the radiation source 11 and the first grid 14, the phase of the X-rays shifts depending on the subject H, so that the moire fringes on the moire fringe image are disturbed at the edge of the subject H as shown in FIG. .. The disorder of the moire fringes can be detected by processing the moire fringe image, and the subject image can be imaged. This is the principle of the Talbot interferometer.
本体部１では、放射線源１１と第１格子１４との間の放射線源１１に近い位置に、マルチスリット１２が配置され、タルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影が行われる。タルボ干渉計は放射線源１１が理想的な点線源であることを前提としているが、実際の撮影にはある程度焦点径が大きい焦点が用いられるため、マルチスリット１２によってあたかも点線源が複数連なってＸ線が照射されているかのような効果が得られる。これがタルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影法であり、焦点径がある程度大きい場合にも、タルボ干渉計と同様のタルボ効果を得ることができる。 In the main body 1, a multi-slit 12 is arranged between the radiation source 11 and the first lattice 14 near the radiation source 11, and X-ray imaging is performed by a Talbot low interferometer. The Talbot interferometer presupposes that the radiation source 11 is an ideal dotted line source, but since a focal point having a large focal diameter to some extent is used for actual photographing, it is as if a plurality of dotted line sources are connected by the multi-slit 12 and X. The effect is obtained as if the line is being irradiated. This is an X-ray imaging method using a Talbot low interferometer, and even when the focal diameter is large to some extent, the same Talbot effect as that of the Talbot interferometer can be obtained.
本実施形態の本体部１においては、被写体Ｈの再構成画像を生成するために必要なモアレ縞画像を、縞走査法により撮影する。縞走査とは、一般的には、格子（マルチスリット１２、第１格子１４、第２格子１５）のうちの何れか１枚（本実施形態では、第２格子１５とする）または２枚をスリット周期方向（ｘ方向）に相対的に動かしてＭ回（Ｍは正の整数、吸収画像はＭ＞２、微分位相画像と小角散乱画像はＭ＞３）の撮影（Ｍステップの撮影）を行い、再構成画像を生成するのに必要なＭ枚のモアレ縞画像を取得することをいう。具体的には、移動させる格子のスリット周期をｄ（μｍ）とすると、ｄ／Ｍ（μｍ）ずつ格子をスリット周期方向に動かして撮影を行うことを繰り返し、Ｍ枚のモアレ縞画像を取得する。 In the main body 1 of the present embodiment, the moire fringe image necessary for generating the reconstructed image of the subject H is photographed by the fringe scanning method. The fringe scanning generally refers to one or two grids (multi-slit 12, first grid 14, second grid 15) (referred to as the second grid 15 in this embodiment) or two grids. Shoot M times (M is a positive integer, absorption image is M> 2, differential phase image and small angle scattered image are M> 3) by moving relatively in the slit period direction (x direction) (M step shooting). This is to acquire M moire fringe images necessary for generating a reconstructed image. Specifically, assuming that the slit period of the grid to be moved is d (μm), the grid is repeatedly moved in the slit cycle direction by d / M (μm) to perform imaging, and M moire fringe images are acquired. ..
モアレ縞画像に基づいて生成される再構成画像には、小角散乱画像、微分位相画像、吸収画像がある。
小角散乱画像は、微小構造でのＸ線の散乱を画像化したもので、Ｘ線の散乱が大きいほど信号値が大きくなる。小角散乱画像では、画素サイズよりも小さい数um~数十umの微小構造集合体を捉えることができる。
微分位相画像は、被写体によるＸ線の屈折を画像化したもので、Ｘ線の屈折が大きいほど信号値が大きくなる。吸収画像では軽元素ほど感度が低くなるが、微分位相画像では軽元素でも感度を高く保てるため、吸収画像で捉えにくい物質の変化も捉えることができる。
吸収画像は、被写体によるＸ線の吸収を画像化したもので、従来からの単純Ｘ線画像と同等の画像である。
Reconstructed images generated based on the moire fringe image include a small-angle scattered image, a differential phase image, and an absorption image.
The small-angle scattered image is an image of X-ray scattering in a microstructure, and the larger the X-ray scattering, the larger the signal value. In the small-angle scattered image, it is possible to capture a microstructure aggregate of several um to several tens of um, which is smaller than the pixel size.
The differential phase image is an image of the refraction of X-rays by the subject, and the larger the refraction of X-rays, the larger the signal value. In the absorption image, the lighter the element, the lower the sensitivity, but in the differential phase image, the sensitivity can be kept high even with the light element, so that changes in substances that are difficult to capture in the absorption image can be captured.
The absorption image is an image of the absorption of X-rays by the subject, and is an image equivalent to a conventional simple X-ray image.
（検査装置１００の動作）
次に、検査装置１００の動作について説明する。
図５は、検査装置１００の制御部５１と記憶部５５に記憶されているプログラムとの協働により実行される撮影処理Ａを示すフローチャートである。撮影処理Ａは、引張試験機２３により被写体Ｈに与える荷重（引張荷重）又は引張長さを段階的に変化させていき、各段階ごと（引張ステップと呼ぶ）に被写体Ｈの撮影等を行う処理である。撮影処理Ａは、被写体Ｈが引張試験機２３にセットされ、操作部５２により検査条件（例えば、撮影ごとに被写体Ｈに付与する荷重又は引張長さ（引張試験機２３における被写体Ｈを保持する治具であるクランプの移動距離の設定値等）が入力され撮影実行が指示されることにより実行される。本実施形態では、撮影処理Ａの開始前に、被写体Ｈを引張試験機２３にセットしない状態、もしくは被写体Ｈを引張試験機２３ごと被写体台１３から除いた状態で、第２格子１５を移動させて被写体なしのモアレ縞画像（ＢＧ（Back Ground）モアレ縞画像と呼ぶ）をＭ枚（例えば、４枚）取得して記憶部５５に記憶していることとする。
(Operation of inspection device 100)
Next, the operation of the inspection device 100 will be described.
FIG. 5 is a flowchart showing the photographing process A executed in collaboration with the control unit 51 of the inspection device 100 and the program stored in the storage unit 55. In the photographing process A, the load (tensile load) or the tensile length applied to the subject H by the tensile tester 23 is changed stepwise, and the subject H is photographed at each step (referred to as a tensile step). Is. In the photographing process A, the subject H is set in the tensile tester 23, and the inspection conditions (for example, the load or the tensile length applied to the subject H for each photographing (the jig for holding the subject H in the tensile tester 23) are performed by the operation unit 52. It is executed when a set value of the moving distance of the clamp, which is a tool, etc.) is input and the shooting execution is instructed. In the present embodiment, the subject H is not set in the tensile tester 23 before the start of the shooting process A. In a state or in a state where the subject H is removed from the subject table 13 together with the tensile tester 23, the second lattice 15 is moved to obtain M moire fringe images (called BG (Back Ground) moire fringe images) without a subject (called BG (Back Ground) moire fringe images). For example, it is assumed that (4 sheets) are acquired and stored in the storage unit 55.
撮影処理Ａが開始されると、制御部５１は、引張試験機２３により荷重を付与する前の被写体Ｈの撮影を行う。
すなわち、制御部５１は、カメラ２１により被写体Ｈを撮影させ、撮影画像を取得する（ステップＳ１）。撮影画像には、画像を識別するための画像番号、撮影条件、撮影日時等が付帯される。
次いで、制御部５１は、放射線源１１、移動機構１５ａ、放射線検出器１６等を制御して、上述のタルボ効果を利用してモアレ縞画像を取得する撮影（タルボ撮影と呼ぶ）を行う。本実施形態においては、縞走査法により、格子（本実施形態では第２格子１５）をスリット周期方向に移動させながらＭ枚の被写体有りのモアレ縞画像（被写体モアレ縞画像と呼ぶ）を取得する。そして、予め取得されたＢＧ縞モアレ画像と、被写体モアレ縞画像に基づいて、再構成画像（小角散乱画像、微分位相画像、吸収画像）を生成する（ステップＳ２）。
When the photographing process A is started, the control unit 51 photographs the subject H before applying the load by the tensile tester 23.
That is, the control unit 51 causes the camera 21 to shoot the subject H and acquires the shot image (step S1). An image number for identifying the image, shooting conditions, shooting date and time, and the like are attached to the shot image.
Next, the control unit 51 controls the radiation source 11, the moving mechanism 15a, the radiation detector 16, and the like, and performs imaging (referred to as Talbot imaging) to acquire a moire fringe image by utilizing the above-mentioned Talbot effect. In the present embodiment, M moire fringe images (referred to as subject moire fringe images) with M subjects are acquired while moving the grid (second grid 15 in the present embodiment) in the slit periodic direction by the fringe scanning method. .. Then, a reconstructed image (small-angle scattered image, differential phase image, absorption image) is generated based on the BG fringe fringe image acquired in advance and the subject moiré fringe image (step S2).
再構成画像の生成は、例えば、まず、被写体モアレ縞画像に、オフセット補正処理、ゲイン補正処理、欠陥画素補正処理、Ｘ線強度変動補正等を施す。次いで、補正後の被写体モアレ縞画像及び構成画像生成用のＢＧモアレ縞画像に基づいて、再構成画像を生成する。吸収画像は、Ｍ枚の被写体モアレ縞画像の加算画像をＭ枚のＢＧモアレ縞画像の加算画像で割り算することにより生成される透過率画像を対数変換することにより生成される。微分位相画像は、被写体モアレ縞画像とＢＧモアレ縞画像のそれぞれについて縞走査法の原理を用いてモアレ縞の位相を計算することにより被写体有りの微分位相画像と被写体無しの微分位相画像をそれぞれ生成し、生成した被写体有りの微分位相画像から被写体無しの微分位相画像を減算することにより生成される。小角散乱画像は、被写体モアレ縞画像とＢＧモアレ縞画像のそれぞれについて縞走査法の原理を用いてモアレ縞のVisibilityを計算することにより（Visibility＝振幅÷平均値）、被写体有りの小角散乱画像と被写体無しの小角散乱画像をそれぞれ生成し、生成した被写体有りの小角散乱画像を被写体無しの小角散乱画像で割り算することにより生成される（参照文献２；Timm Weitkamp，Ana Diazand，Christian David, franz Pfeiffer and Marco Stampanoni, Peter Cloetens and Eric Ziegler,X-ray Phase Imaging with a grating interferometer,OPTICSEXPRESS，Vol.13, No.16,6296-6004(2005)、参照文献３；Atsushi Momose, Wataru Yashiro, Yoshihiro Takeda, Yoshio Suzuki and Tadashi Hattori, Phase Tomography by X-ray Talbot Interferometry for Biological Imaging, Japanese Journal of Applied Physics, Vol.45, No.6A, 2006, pp.5254-5262（2006）、参照文献４;F.Pfeiffer, M.Bech，O.Bunk, P.Kraft, E.F.Eikenberry, CH.Broennimann，C.Grunzweig, and C．David，Hard-X-ray dark-field imaging using a grating interferometer, nature materials Vol.7，134-137（2008）参照）。
再構成画像には、画像を識別するための画像番号、検査条件、タルボ撮影における撮影条件、撮影日時等が付帯される。
To generate the reconstructed image, for example, first, the subject moire fringe image is subjected to offset correction processing, gain correction processing, defect pixel correction processing, X-ray intensity fluctuation correction, and the like. Next, a reconstructed image is generated based on the corrected subject moire fringe image and the BG moire fringe image for generating the constituent image. The absorption image is generated by logarithmically converting the transmittance image generated by dividing the added image of the M subject moire fringe images by the added image of the M BG moire fringe images. The differential phase image generates a differential phase image with a subject and a differential phase image without a subject by calculating the phase of the moire fringes for each of the subject moire fringe image and the BG moire fringe image using the principle of the fringe scanning method. It is generated by subtracting the differential phase image without the subject from the generated differential phase image with the subject. The small-angle scattered image is a small-angle scattered image with a subject by calculating the visibility of the moire fringes for each of the subject moire fringe image and the BG moire fringe image using the principle of the fringe scanning method (Visibility = amplitude ÷ average value). It is generated by generating small-angle scattered images without subjects and dividing the generated small-angle scattered images with subjects by the small-angle scattered images without subjects (Reference 2; Timm Weitkamp, Ana Diazand, Christian David, franz Pfeiffer). and Marco Stampanoni, Peter Cloetens and Eric Ziegler, X-ray Phase Imaging with a gradient interferometer, OPTICSEXPRESS, Vol.13, No.16,6296-6004 (2005), Reference 3; Atsushi Momose, Wataru Yashiro, Yoshihiro Takeda, Yoshio Suzuki and Tadashi Hattori, Phase Tomography by X-ray Talbot Interferometry for Biological Imaging, Japanese Journal of Applied Physics, Vol.45, No.6A, 2006, pp.5254-5262 (2006), Reference 4; F.Pfeiffer , M.Bech, O.Bunk, P.Kraft, EFEikenberry, CH.Broennimann, C.Grunzweig, and C.David, Hard-X-ray dark-field imaging using a gradient interferometer, nature materials Vol.7, 134- See 137 (2008)).
The reconstructed image is accompanied by an image number for identifying the image, inspection conditions, shooting conditions in Talbot shooting, shooting date and time, and the like.
なお、ステップＳ１とＳ２の順序は逆であってもよいし、同時であってもよい。カメラ２１で撮影画像を取得する目的は、被写体Ｈを目視で観察したのと同様の画像、すなわち、被写体Ｈの外観を可視化した画像を取得することによって、タルボ撮影により取得される小角散乱画像や微分位相画像と比較検討するためのものであり、タルボ撮影とできるだけ同じタイミングで撮影することが好ましい。
また、カメラ２１は、静止画を撮影してもよいし、動画を撮影しても良い。動画を撮影する場合、動画のどのタイミングでタルボ撮影を行ったかが分かるような信号が同時に記録されていることが好ましい。例えば、タルボ撮影時に発光するインジケーターをカメラ２１の視野内に配置し、被写体Ｈと同時に撮影しても良いし、動画に付帯される動画記録時のタイムスタンプと再構成画像に付帯されるタルボ撮影の時間を比較するなど、色々な方法が考えられる。また、カメラ２１で撮影を行うのではなく、ステップＳ２でタルボ撮影に基づいて生成された吸収画像を小角散乱画像や微分位相画像との比較用の画像としてもよい。この場合は、ステップＳ１は省略できる。また、複数手段を用いて比較用の画像を取得しても良い。例えば、サーモグラフィー装置（温度分布画像取得手段）を別途備え、被写体Ｈの温度を変えるような場合は、サーモグラフィー装置で被写体Ｈの温度分布画像を同時に取得しても良い。
The order of steps S1 and S2 may be reversed or may be simultaneous. The purpose of acquiring the captured image with the camera 21 is to acquire an image similar to that of visually observing the subject H, that is, a small-angle scattered image acquired by Talbot imaging by acquiring an image that visualizes the appearance of the subject H. This is for comparison with a differential phase image, and it is preferable to shoot at the same timing as Talbot shooting as much as possible.
Further, the camera 21 may shoot a still image or a moving image. When shooting a moving image, it is preferable that a signal is simultaneously recorded so that the timing of the Talbot shooting of the moving image can be known. For example, an indicator that emits light during Talbot shooting may be arranged in the field of view of the camera 21 and shot at the same time as the subject H, or the time stamp at the time of moving image recording attached to the moving image and Talbot shooting attached to the reconstructed image. Various methods can be considered, such as comparing the time of. Further, instead of shooting with the camera 21, the absorption image generated based on the Talbot shooting in step S2 may be used as an image for comparison with the small-angle scattered image or the differential phase image. In this case, step S1 can be omitted. Further, an image for comparison may be acquired by using a plurality of means. For example, when a thermography device (temperature distribution image acquisition means) is separately provided and the temperature of the subject H is changed, the temperature distribution image of the subject H may be acquired at the same time by the thermography device.
次いで、制御部５１は、ステップＳ１で取得した撮影画像（温度分布画像を取得した場合は温度分布画像も含む）、ステップＳ２で取得した再構成画像をステップＳ１、Ｓ２の撮影時に引張試験機２３により被写体Ｈに与えた負荷の値に対応付けて記憶部５５に記憶させる（ステップＳ３）。なお、負荷の値としては、荷重そのものの値であってもよいし、引張試験機２３における被写体Ｈを保持する冶具であるクランプの移動距離（引張長さ、引張伸び量に対応）であってもよいし、その両方でもよい。また、応力の値であってもよい。 Next, the control unit 51 uses the captured image acquired in step S1 (including the temperature distribution image when the temperature distribution image is acquired) and the reconstructed image acquired in step S2 at the time of photographing in steps S1 and S2. The storage unit 55 stores the image in association with the value of the load applied to the subject H (step S3). The value of the load may be the value of the load itself, or the moving distance (corresponding to the tensile length and the amount of tensile elongation) of the clamp which is a jig for holding the subject H in the tensile tester 23. It may be good or both. It may also be a stress value.
次いで、制御部５１は、処理の終了条件を満たしたか否かを判断する（ステップＳ４）。処理の終了条件としては、例えば、
・引張試験機２３の荷重が目標値に達した
・引張試験機２３の引張長さが目標値に達した
・被写体Ｈが破断した
・異常発生（例えば、固定が不十分で被写体Ｈが引張試験機２３から外れてしまった等）
・所定の繰り返し回数の試験が終了した
などが挙げられる。
Next, the control unit 51 determines whether or not the processing end condition is satisfied (step S4). As a processing end condition, for example,
-The load of the tensile tester 23 has reached the target value.-The tensile length of the tensile tester 23 has reached the target value.-The subject H has broken.-An abnormality has occurred (for example, the subject H has been subjected to a tensile test due to insufficient fixing. It came off from the machine 23, etc.)
・ The test for a predetermined number of repetitions has been completed.
被写体Ｈが破断したか否かは、例えば、ユーザーにより、破断を検知したことを示す操作部５２の所定の操作が行われたか否か（例えば、破断を検知した場合に押下するためのボタンを設けておき、そのボタンが押下されたか否か等）により判断してもよいし、タルボ撮影に基づいて生成された再構成画像を解析することにより判断してもよい。あるいは、引張試験機２３において一定距離引っ張ったのに荷重が増えない、逆に減少してしまう等から破断が起こったことを判断しても良い。
また、異常が発生したか否かは、例えば、ユーザーにより、異常を検知したことを示す操作部５２の所定の操作が行われたか否か（例えば、異常を検知した場合に押下するためのボタンを設けておき、そのボタンが押下されたか否か等）により判断してもよいし、タルボ撮影に基づいて生成された再構成画像を解析することにより判断してもよい。あるいは、引張試験機２３の荷重が減少し、設定値以下になった等から異常が発生したことを判定してもよい。
Whether or not the subject H is broken is determined by, for example, whether or not the user has performed a predetermined operation of the operation unit 52 indicating that the breakage has been detected (for example, a button for pressing the button when the breakage is detected). It may be provided and judged by whether or not the button is pressed, etc.), or it may be judged by analyzing the reconstructed image generated based on the Talbot photography. Alternatively, it may be determined that the fracture has occurred because the load does not increase even though the tensile tester 23 pulls it for a certain distance, or conversely it decreases.
Further, whether or not an abnormality has occurred is determined by, for example, whether or not a predetermined operation of the operation unit 52 indicating that the abnormality has been detected has been performed by the user (for example, a button for pressing when the abnormality is detected). May be determined by providing, and whether or not the button is pressed, etc.), or by analyzing the reconstructed image generated based on the Talbot photography. Alternatively, it may be determined that an abnormality has occurred because the load of the tensile tester 23 is reduced and becomes equal to or lower than the set value.
処理の終了条件を満たしていないと判断した場合（ステップＳ４；ＮＯ）、制御部５１は、検査条件に基づいて、引張試験機２３の荷重もしくは引張長さの設定変更を行い、引張試験機２３により被写体Ｈに与える荷重を変化させる（ステップＳ５）。 When it is determined that the processing end condition is not satisfied (step S4; NO), the control unit 51 changes the setting of the load or the tensile length of the tensile tester 23 based on the inspection condition, and the tensile tester 23 changes the setting. (Step S5) changes the load applied to the subject H.
次いで、制御部５１は、引張試験機２３の荷重もしくは引張長さが設定値になったか否かを判断する（ステップＳ６）。
ここで、引張試験機２３は、ロードセル等の力を検出する力センサーを備え、この力センサーにより被写体Ｈに与えた荷重を測定して制御部５１に出力している。また、引張試験機２３は、被写体Ｈを保持する冶具であるクランプの移動距離を測定するセンサーを備え、このセンサーにより測定された移動距離を制御部５１に出力している。制御部５１は、これらのセンサーにより測定された荷重や移動距離に基づいて、ステップＳ６の判断を行う。
Next, the control unit 51 determines whether or not the load or the tensile length of the tensile tester 23 has reached the set value (step S6).
Here, the tensile tester 23 is provided with a force sensor that detects a force of a load cell or the like, measures the load applied to the subject H by the force sensor, and outputs the load to the control unit 51. Further, the tensile tester 23 includes a sensor for measuring the moving distance of the clamp, which is a jig for holding the subject H, and outputs the moving distance measured by this sensor to the control unit 51. The control unit 51 makes a determination in step S6 based on the load and the moving distance measured by these sensors.
引張試験機２３が被写体Ｈに与えた荷重もしくは引張長さが設定値になっていないと判断した場合（ステップＳ６；ＮＯ）、制御部５１は、荷重もしくは引張長さが設定値になるまで待機する。
引張試験機２３が被写体Ｈに与えた荷重もしくは引張長さが設定値になったと判断した場合（ステップＳ６；ＹＥＳ）、制御部５１は、ステップＳ７に移行する。
なお、引張試験機２３の設定値を荷重で設定する場合、設定値に到達したらその後停止する設定と、設定値に到達した後も設定値の荷重を常に保持し続けるように、引張長さを微調整し続ける設定の２種類がある。後者の場合、クリープ現象（物体に持続応力が作用すると、時間の経過とともに歪みが増大する現象）が大きな被写体Ｈの場合、引張長さが徐々に長くなってしまう。その場合、被写体Ｈの変形がどんどん大きくなる、つまり伸び続けることとなり、タルボ撮影時に画像がぼけてしまう、ひどい場合には画像が再構成できなくなり撮影に失敗する恐れがある。そのため、タルボ撮影と組み合わせる場合は、荷重が設定値に到達したら引張試験機２３のクランプの移動を停止する設定を用いることが好ましい。
When it is determined that the load or tensile length applied to the subject H by the tensile tester 23 has not reached the set value (step S6; NO), the control unit 51 waits until the load or tensile length reaches the set value. To do.
When it is determined that the load applied to the subject H by the tensile tester 23 or the tensile length has reached the set value (step S6; YES), the control unit 51 shifts to step S7.
When setting the set value of the tensile tester 23 with a load, the tensile length is set so that the set value is stopped after reaching the set value and the load of the set value is always maintained even after the set value is reached. There are two types of settings that keep fine-tuning. In the latter case, in the case of the subject H in which the creep phenomenon (a phenomenon in which the strain increases with the passage of time when a continuous stress acts on the object) is large, the tensile length gradually increases. In that case, the deformation of the subject H becomes larger and larger, that is, it continues to grow, and the image is blurred during Talbot shooting. In the worst case, the image cannot be reconstructed and the shooting may fail. Therefore, when combined with Talbot photography, it is preferable to use a setting that stops the movement of the clamp of the tensile tester 23 when the load reaches the set value.
ステップＳ７において、制御部５１は、放射線源１１の管球の温度が予め定められた基準より低いか否かを判断する（ステップＳ７）。
放射線源１１の管球の温度が予め定められた基準より低くないと判断した場合（ステップＳ７；ＮＯ）、制御部５１は、放射線源１１の管球の温度が予め定められた基準より低くなるまで待機する。
放射線源１１によりＸ線を照射した結果、放射線源１１の管球内部の陽極の温度が高くなった場合は、冷却されて温度が基準の値より下がるまで、次のＸ線照射を待つ必要がある。放射線源１１の管球の温度が予め定められた基準より低いか否かは、例えば、放射線源１１に設けられた温度計の値により判断してもよいし、放射線源１１に設定した電力と時間に基づいて管球の温度を予測して判断してもよい。また、冷却能力が高い、あるいは連続でＸ線を照射できる放射線源１１など、Ｘ線を長時間照射しても内部の温度が高くならず、冷却のための待ち時間が不要な場合は、このプロセスは不要である。
In step S7, the control unit 51 determines whether or not the temperature of the tube of the radiation source 11 is lower than a predetermined reference (step S7).
When it is determined that the temperature of the tube of the radiation source 11 is not lower than the predetermined standard (step S7; NO), the control unit 51 lowers the temperature of the tube of the radiation source 11 than the predetermined standard. Wait until.
If the temperature of the anode inside the tube of the radiation source 11 rises as a result of irradiating X-rays with the radiation source 11, it is necessary to wait for the next X-ray irradiation until it is cooled and the temperature drops below the standard value. is there. Whether or not the temperature of the tube of the radiation source 11 is lower than a predetermined standard may be determined, for example, by the value of a thermometer provided in the radiation source 11, or with the power set in the radiation source 11. The temperature of the tube may be predicted and judged based on the time. In addition, when the internal temperature does not rise even if X-rays are irradiated for a long time, such as a radiation source 11 having a high cooling capacity or capable of continuously irradiating X-rays, and a waiting time for cooling is unnecessary, this is used. No process is required.
放射線源１１の管球の温度が予め定められた基準より低いと判断した場合（ステップＳ７；ＹＥＳ）、制御部５１は、被写体Ｈの変形が安定したか否かを判断する（ステップＳ８）。
ここで、設定どおりに引張試験機２３による荷重の付与（クランプの移動）が完了しても、実際には、応力緩和により被写体Ｈの応力は徐々に減少していく。図６に、応力緩和の様子を示す。図６において、横軸は時間、縦軸は応力を示す。矢印のタイミングで引張試験機２３の設定値が変更され、被写体Ｈの応力が大きくなっている。局所ピークの時点で引張試験機２３の荷重の付与（クランプの移動）は終了しているが、その後徐々に応力が減少している様子が分かる。これは、引張試験機２３は動いていないが、被写体Ｈが徐々に伸びた結果、応力が減少していることを示している。この時、被写体Ｈは徐々に変形しており、この応力緩和による変形が大きく生じているタイミング（≒応力が大きく減少しているタイミング。図６のグラフの傾きが大きいタイミング。）でタルボ撮影を行っても、画像がぼけるあるいは撮影に失敗してしまう。そこで被写体Ｈの変形が安定している（≒応力の変化が小さい、飽和している。例えば、図６のグラフの傾きの絶対値が所定の閾値以下である。）ことを応力値の変化やカメラ２１の画像などで確認してから、次のステップであるカメラ撮影、タルボ撮影に進むことが望ましい。
なお、応力（Ｎ／ｍ２＝Ｐａ）は、引張試験機２３から出力される荷重（Ｎ）と被写体Hの断面積から算出することができる。
When it is determined that the temperature of the tube of the radiation source 11 is lower than a predetermined reference (step S7; YES), the control unit 51 determines whether or not the deformation of the subject H is stable (step S8).
Here, even if the load application (movement of the clamp) by the tensile tester 23 is completed as set, the stress of the subject H is actually gradually reduced due to stress relaxation. FIG. 6 shows the state of stress relaxation. In FIG. 6, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents stress. The set value of the tensile tester 23 is changed at the timing of the arrow, and the stress of the subject H is increased. It can be seen that the application of the load (movement of the clamp) of the tensile tester 23 is completed at the time of the local peak, but the stress is gradually reduced thereafter. This indicates that the tensile tester 23 is not moving, but the stress is reduced as a result of the subject H gradually extending. At this time, the subject H is gradually deformed, and Talbot photography is performed at the timing when the deformation due to this stress relaxation is large (≈ the timing when the stress is greatly reduced. The timing when the slope of the graph in FIG. 6 is large). Even if I go, the image is blurred or the shooting fails. Therefore, the deformation of the subject H is stable (≈ the change in stress is small and saturated. For example, the absolute value of the slope in the graph of FIG. 6 is equal to or less than a predetermined threshold value). After confirming with the image of the camera 21, it is desirable to proceed to the next step of camera shooting and Talbot shooting.
The stress (N / m 2 = Pa) can be calculated from the load (N) output from the tensile tester 23 and the cross-sectional area of the subject H.
被写体Ｈの変形が安定していないと判断した場合（ステップＳ８；ＮＯ）、制御部５１は、被写体Ｈの変形が安定するのを待機する。
被写体Ｈの変形が安定したと判断した場合（ステップＳ８；ＹＥＳ）、制御部５１は、ステップＳ１に戻り、撮影を行う。
制御部５１は、終了条件を満たすまで上述のステップを繰り返し実行し、終了条件を満たしたと判断したと判断した場合（ステップＳ４；ＹＥＳ）、撮影処理Ａを終了する。
When it is determined that the deformation of the subject H is not stable (step S8; NO), the control unit 51 waits for the deformation of the subject H to stabilize.
When it is determined that the deformation of the subject H is stable (step S8; YES), the control unit 51 returns to step S1 and takes a picture.
The control unit 51 repeatedly executes the above steps until the end condition is satisfied, and when it is determined that the end condition is satisfied (step S4; YES), the control unit 51 ends the shooting process A.
上記第１の実施形態の有効性を検証するため、（実施例１）〜（実施例３）の撮影を行った。
（実施例１）〜（実施例３）においては、検査装置１００において、試験片を被写体Ｈとして引張試験をしながらタルボ撮影を行い、得られた再構成画像から引張試験の最中に被写体Ｈの内部でどのようにマイクロクラックなどが成長していくのかを評価した。具体的には、被写体Ｈを引張試験機２３にセットして図５の撮影処理Ａを実行し、被写体Ｈに引張荷重を付与し、変形が安定したらタルボ撮影を行って再構成画像を生成する、という工程を複数回繰り返した。なお、図５のステップＳ１は省略し、比較用として吸収画像を用いた。
引張試験機２３としては、英国DEBEN社製小型引張試験機を用いた。使用した引張試験機は、被写体Ｈを両側から引っ張るようになっている。被写体Ｈとしては、３Ｄプリンターでダンベル形状に作製したABS樹脂などを用いた。（実施例１）〜（実施例３）は、使用した試験片及び検査条件（荷重等）が異なっている。以下、各実施例について説明する。
In order to verify the effectiveness of the first embodiment, the images of (Example 1) to (Example 3) were taken.
In (Example 1) to (Example 3), in the inspection device 100, a Talbot image is taken while performing a tensile test with the test piece as the subject H, and the obtained reconstructed image shows the subject H during the tensile test. We evaluated how microcracks grow inside the. Specifically, the subject H is set in the tensile tester 23, the photographing process A of FIG. 5 is executed, a tensile load is applied to the subject H, and when the deformation becomes stable, Talbot photography is performed to generate a reconstructed image. , Was repeated multiple times. Note that step S1 in FIG. 5 was omitted, and an absorption image was used for comparison.
As the tensile tester 23, a small tensile tester manufactured by DEBEN in the United Kingdom was used. The tensile tester used is designed to pull the subject H from both sides. As the subject H, ABS resin or the like produced in a dumbbell shape by a 3D printer was used. The test pieces used and the inspection conditions (load, etc.) are different between (Example 1) to (Example 3). Hereinafter, each embodiment will be described.
（実施例１）
３ＤプリンターでＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）樹脂を用いて試験片を作製し、これを被写体Ｈとして撮影処理Ａの手順で引張試験をしながらタルボ撮影を実施した。
図７に、試験片の形状（寸法）を示す。厚さは３ｍｍである。また、図８に、実施例１における引張試験による被写体Ｈの引張伸び量と応力のグラフを示す。図９に、実施例１におけるタルボ撮影により得られた吸収画像、小角散乱画像、微分位相画像を時系列に並べて示す。
(Example 1)
A test piece was prepared using ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) resin with a 3D printer, and Talbot photography was performed while performing a tensile test with this as the subject H in the procedure of imaging process A.
FIG. 7 shows the shape (dimensions) of the test piece. The thickness is 3 mm. Further, FIG. 8 shows a graph of the tensile elongation amount and stress of the subject H in the tensile test in Example 1. FIG. 9 shows the absorption image, the small-angle scattered image, and the differential phase image obtained by the Talbot photography in Example 1 side by side in chronological order.
図９に示すように、一般的なＸ線画像と同等の吸収画像では、（５）の亀裂が発生する段階、あるいは（６）の破断に至るまでほとんど変化が見られないのに対して、小角散乱画像では、破断に至る前の（２）の段階で、矢印で示すように、被写体Ｈの左右の端部分に白い筋が複数見られていることが分かる。また、（３）、（４）と引張長さを増やすことで、さらに、白い筋が端から内部に伸びていくとともに、新たに白い筋が表れている様子が分かる。小角散乱画像で白く映っている領域（高信号の領域）は、周囲に比べて散乱が大きいことを意味しており、これは被写体Ｈ内部に微小なクラック・ボイドなどが発生し、それによる散乱をとらえていると考えられる。（３）→（４）→（５）と引張伸び量を増やすに伴って、小角散乱画像で白く映っている領域の白さが増している（信号の強度が増加している）。これは、同じ場所でもよりクラック・ボイドが大きくなって散乱が強くなっていることを表しており、小角散乱画像を観察することで劣化の程度も判断できることが分かる。（４）の段階では、吸収画像でも被写体Ｈ左下のクラックは見えつつあるが、小角散乱画像では、それ以外の部分の劣化も捉えており、小角散乱画像の有効性を示している。最終的には、（５）に示すように、小角散乱画像では被写体Ｈの上下の端部から伸びてきた白い筋がつながって、（６）に示すように破断に至っている様子が分かる。微分位相画像でも、矢印で示すように、わずかにクラックの様子は捉えられているが、小角散乱画像ほど顕著ではない。
実施例１においては、タルボ撮影特有の小角散乱画像によって、破断に至る前の段階から被写体Ｈが劣化していく様子が捉えられており、引張試験を行いつつタルボ撮影を行って小角散乱画像を取得することにより、材料の劣化のメカニズムの検討や、より強い材料・構造の検討に有用な情報を得ることが可能となるということが確認された。
また、（６）の破断後の小角散乱画像を見ても破断個所以外に信号が強い場所が複数あり、これらの場所では破断には至っていないが内部では劣化が進行していると考えられる。すなわち、破断後の小角散乱画像を観察することにより、破断部以外に被写体Ｈのどの部分が劣化しているかについてもユーザーが認識することが可能となることが確認された。
As shown in FIG. 9, in the absorption image equivalent to the general X-ray image, almost no change is seen until the stage where the crack (5) occurs or the fracture (6). In the small-angle scattered image, it can be seen that a plurality of white streaks are seen at the left and right edges of the subject H as shown by the arrows at the stage (2) before the fracture. Further, by increasing the tensile lengths (3) and (4), it can be seen that the white streaks extend from the edges to the inside and new white streaks appear. The area that appears white in the small-angle scattered image (high signal area) means that the scattering is larger than that of the surroundings, which means that minute cracks and voids are generated inside the subject H, which causes scattering. It is thought that it is catching. As the amount of tensile elongation increases in the order of (3) → (4) → (5), the whiteness of the region appearing white in the small-angle scattered image increases (the signal intensity increases). This indicates that the crack voids are larger and the scattering is stronger even at the same place, and it can be seen that the degree of deterioration can be determined by observing the small-angle scattered image. At the stage (4), cracks in the lower left of the subject H are becoming visible in the absorption image, but in the small-angle scattered image, deterioration of other parts is also captured, demonstrating the effectiveness of the small-angle scattered image. Finally, as shown in (5), in the small-angle scattered image, it can be seen that the white streaks extending from the upper and lower ends of the subject H are connected to each other, resulting in fracture as shown in (6). In the differential phase image, as shown by the arrow, the appearance of cracks is slightly captured, but it is not as remarkable as the small-angle scattered image.
In Example 1, the small-angle scattered image peculiar to Talbot photography captures the deterioration of the subject H from the stage before the fracture, and the small-angle scattered image is obtained by performing Talbot photography while performing a tensile test. It was confirmed that the acquisition will make it possible to obtain useful information for studying the mechanism of material deterioration and studying stronger materials and structures.
Further, looking at the small-angle scattered image after the fracture in (6), there are a plurality of locations where the signal is strong other than the fractured portion, and it is considered that the fracture has not occurred at these locations but the deterioration is progressing inside. That is, it was confirmed that by observing the small-angle scattered image after the fracture, the user can recognize which part of the subject H is deteriorated other than the fractured portion.
（実施例２）
３ＤプリンターでＰＬＡ（ポリ乳酸）樹脂を使って試験片を作製し、これを被写体Ｈとして撮影処理Ａの手順で引張試験をしながらタルボ撮影を実施した。被写体Ｈの形状（寸法）は、図７に示すものと同様である。図１０に、実施例２における引張試験による被写体Ｈの引張伸び量と応力のグラフを示す。図１１に、実施例２におけるタルボ撮影により得られた吸収画像、小角散乱画像、微分位相画像を時系列に並べて示す。
(Example 2)
A test piece was prepared using PLA (polylactic acid) resin with a 3D printer, and Talbot photography was carried out while performing a tensile test with this as the subject H in the procedure of photography processing A. The shape (dimensions) of the subject H is the same as that shown in FIG. FIG. 10 shows a graph of the tensile elongation amount and stress of the subject H in the tensile test in Example 2. FIG. 11 shows the absorption image, the small-angle scattered image, and the differential phase image obtained by the Talbot photography in Example 2 side by side in chronological order.
図１１に示すように、実施例１と同様に、一般的なＸ線画像である吸収画像では亀裂・破断が発生する（５）の段階まで画像に変化が見られないのに対して、小角散乱画像ではその前の（３）や（４）の段階から、被写体Ｈの上下端部に白い筋が複数見えている（図３の矢印参照）。この白い筋の部分にマイクロクラックが発生していると考えられ、小角散乱画像では、劣化が始まる様子を吸収画像より早い段階でとらえていることが分かる。また、小角散乱画像では、（４）→（５）→（６）→（７）と引張伸び量を増やすにしたがって白い筋が進展して破断に至っている様子が見られる。さらに、破断後の（８）の小角散乱画像においては、破断場所以外にも白く映っている領域が見られ、破断した場所以外においても劣化が進展していると考えられる。
すなわち、実施例１と材料の異なる実施例２の被写体Ｈについても、タルボ撮影特有の小角散乱画像によって、破断に至る前の段階から被写体Ｈが劣化していく様子が捉えられており、引張試験を行いつつタルボ撮影を行って小角散乱画像を取得することにより、材料の劣化のメカニズムの検討や、より強い材料・構造の検討に有用な情報を得ることが可能となることが確認された。また、破断後の小角散乱画像を観察することにより、破断部以外に被写体Ｈのどの部分が劣化しているかについてもユーザーが認識することが可能となることが確認された。
As shown in FIG. 11, as in Example 1, in the absorption image which is a general X-ray image, no change is observed until the stage (5) where cracks and breaks occur, whereas the small angle is small. In the scattered image, a plurality of white streaks can be seen at the upper and lower ends of the subject H from the previous steps (3) and (4) (see the arrow in FIG. 3). It is considered that microcracks are generated in the white streaks, and it can be seen that the small-angle scattered image captures the onset of deterioration at an earlier stage than the absorption image. Further, in the small-angle scattered image, it can be seen that the white streaks develop and break as the amount of tensile elongation increases in the order of (4) → (5) → (6) → (7). Further, in the small-angle scattered image of (8) after the fracture, a white region is seen in the area other than the fractured place, and it is considered that the deterioration is progressing in the place other than the fractured place.
That is, with respect to the subject H of Example 2, which has a different material from that of Example 1, the small-angle scattered image peculiar to Talbot photography captures the deterioration of the subject H from the stage before the fracture, and the tensile test is performed. It was confirmed that it is possible to obtain useful information for studying the mechanism of material deterioration and studying stronger materials and structures by taking small-angle scattered images by performing Talbot photography while performing the above. Further, it was confirmed that by observing the small-angle scattered image after the fracture, the user can recognize which part of the subject H is deteriorated other than the fractured portion.
（実施例３）
ＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastic）板（厚さ1mm）で試験片を作製し、これを被写体Ｈとして引張試験をしながらタルボ撮影を実施した。
図１２に、試験片の形状（寸法）を示す。厚さは１ｍｍである。また、図１３に、実施例３における引張試験による試験片の引張伸びと応力のグラフを示す。図１４に、実施例３におけるタルボ撮影により得られた吸収画像、小角散乱画像、微分位相画像を時系列に並べて示す。
(Example 3)
A test piece was prepared from a CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastic) plate (thickness 1 mm), and Talbot photography was performed while performing a tensile test using this as the subject H.
FIG. 12 shows the shape (dimensions) of the test piece. The thickness is 1 mm. Further, FIG. 13 shows a graph of tensile elongation and stress of the test piece by the tensile test in Example 3. FIG. 14 shows the absorption image, the small-angle scattered image, and the differential phase image obtained by the Talbot photography in Example 3 side by side in chronological order.
図１４に示すように、実施例１、２と同様に、吸収画像では破断が発生する（８）の段階まで画像に変化が見られないのに対して、小角散乱画像では、破断する前の段階から亀裂が入っている様子が見られる。例えば、（２）の小角散乱画像を見ると、矢印で示した部分に白い縦筋が発生しており、マイクロクラックが発生していると考えられる。また、（３）→（４）と引張伸び量を増やすにしたがって試験片の白い縦筋が増加し、さらには、（５）において矢印で示すように試験片の細く削った部分だけでなく、幅が広い部分にも白い縦筋が発生し、（６）においてその数が増加し、最終的に破断に至っている。（８）の破断した後の小角散乱画像においても、白い筋が残存しており、このような場所は破断はしていないが劣化しており強度的に弱いと考えられる。
すなわち、実施例１、２と材料の異なる実施例３の試験片についても、タルボ撮影特有の小角散乱画像によって、破断に至る前の段階から被写体Ｈの内部が劣化していく様子が捉えられており、引張試験を行いつつタルボ撮影を行って小角散乱画像を取得することにより、材料の劣化のメカニズムの検討や、より強い材料・構造の検討に有用な情報を得ることが可能となることが確認された。また、破断後の小角散乱画像を観察することにより、破断部以外に試験片のどの部分が劣化しているかについてもユーザーが認識することが可能となることが確認された。
As shown in FIG. 14, as in Examples 1 and 2, no change is observed in the image until the stage (8) in which the absorption image breaks, whereas in the small-angle scattered image, before the break occurs. It can be seen that there are cracks from the stage. For example, looking at the small-angle scattered image in (2), it is considered that white vertical streaks are generated in the portion indicated by the arrow and microcracks are generated. In addition, the white vertical streaks of the test piece increase as the amount of tensile elongation increases from (3) to (4), and further, not only the finely cut portion of the test piece as shown by the arrow in (5), but also White vertical streaks also occur in the wide portion, and the number increases in (6), eventually leading to fracture. Even in the small-angle scattered image after the fracture in (8), white streaks remain, and it is considered that such a place is deteriorated and weak in strength although it is not fractured.
That is, even for the test pieces of Example 3 whose materials are different from those of Examples 1 and 2, the small-angle scattered image peculiar to Talbot imaging shows that the inside of the subject H deteriorates from the stage before the fracture. By taking a Talbot image while conducting a tensile test and acquiring a small-angle scattered image, it is possible to obtain useful information for studying the mechanism of material deterioration and studying stronger materials and structures. confirmed. In addition, it was confirmed that by observing the small-angle scattered image after the fracture, the user can recognize which part of the test piece is deteriorated other than the fractured portion.
このように、第１の実施形態の検査装置１００の構成及び動作によれば、大掛かりな装置を使用することなく、被写体Ｈに負荷を与えたときの、従来の吸収Ｘ線画像では見えないような被写体内部の変化を、より短い撮影時間でより広い視野で取得して観察することが可能となる。 As described above, according to the configuration and operation of the inspection device 100 of the first embodiment, it is not visible in the conventional absorption X-ray image when the subject H is loaded without using a large-scale device. It is possible to acquire and observe changes inside a subject in a wider field of view in a shorter shooting time.
以下、第１の実施形態の変形例について説明する。 Hereinafter, a modified example of the first embodiment will be described.
（画像解析による内部応力推定）
検査装置１００の制御部５１は、上記第１の実施形態の撮影処理Ａで得られる一連の撮影画像又は再構成画像（吸収画像、小角散乱画像、微分位相画像）を解析して、特徴的な点を複数抽出し、被写体Ｈに荷重を与えたときの特徴点間の距離の変化から、被写体内部に生じた応力の強さやその分布を演算して数値化したり、さらには、それらを画像化したりして、表示部５３に表示させても良い。
(Internal stress estimation by image analysis)
The control unit 51 of the inspection device 100 analyzes a series of captured images or reconstructed images (absorption image, small-angle scattered image, differential phase image) obtained by the imaging process A of the first embodiment, and is characteristic. A plurality of points are extracted, and the strength of the stress generated inside the subject and its distribution are calculated and quantified from the change in the distance between the feature points when a load is applied to the subject H, and further, they are imaged. It may be displayed on the display unit 53.
例えば、実施例２の場合なら、制御部５１は、図１１に示す複数の吸収画像、小角散乱画像、又は微分位相画像のそれぞれで見られる網目模様の交点１つ１つの位置や、小角散乱画像で捉えられたマイクロクラックを反映したと考えられる白い筋の位置を特徴点として抽出して各画像で数値化し（例えば、位置の座標情報を取得し）、各特徴点間の距離を演算する。次に、各引張ステップと引張前、もしくは前のステップ(１つ前でも、もっと前でも良い)の各特徴点間の相対距離の変化を演算することで、各引張ステップにおける被写体Ｈ内部の伸び量の大小を数値化する。この伸び量は、被写体Ｈ内部の歪量に対応する。歪量の大きさは、その部分に加わっている応力に対応するので、被写体Ｈ内部の歪量を内部応力として推定することができる。または、別途計測した、あるいは材料メーカーから入手した被写体Ｈの材料の伸び量と応力の関係を予め記憶部５５に記憶しておき、画像から演算した伸び量と、記憶部５５に記憶されている伸び量と応力の関係に基づいて、被写体Ｈの各点間の内部応力を推定してもよい。このようにして推定された被写体Ｈの各特徴点間の内部応力の分布から、制御部５１は、内部応力がどの部分で強く発生しているかを特定することができる。また、被写体Ｈの内部応力の分布をＣＡＤモデルのシミュレーション結果などと比較することで、設計の確からしさ、どのぐらいの応力が生じたときにマイクロクラックが発生するのか、あるいは破断時の応力などを解析することができる。 For example, in the case of the second embodiment, the control unit 51 determines the position of each intersection of the mesh pattern seen in each of the plurality of absorption images, the small-angle scattered image, or the differential phase image shown in FIG. 11, and the small-angle scattered image. The positions of the white streaks that are thought to reflect the microcracks captured in 1 are extracted as feature points and digitized in each image (for example, the coordinate information of the positions is acquired), and the distance between each feature point is calculated. Next, by calculating the change in the relative distance between each tension step and each feature point before or before the tension (which may be one or earlier), the elongation inside the subject H in each tension step is calculated. Quantify the magnitude of the amount. This amount of elongation corresponds to the amount of distortion inside the subject H. Since the magnitude of the strain amount corresponds to the stress applied to the portion, the strain amount inside the subject H can be estimated as the internal stress. Alternatively, the relationship between the amount of elongation of the material of the subject H, which is separately measured or obtained from the material manufacturer, and the stress is stored in advance in the storage unit 55, and the amount of elongation calculated from the image and the amount of elongation are stored in the storage unit 55. The internal stress between each point of the subject H may be estimated based on the relationship between the amount of elongation and the stress. From the distribution of the internal stress between each feature point of the subject H estimated in this way, the control unit 51 can specify in which portion the internal stress is strongly generated. In addition, by comparing the distribution of the internal stress of the subject H with the simulation results of the CAD model, it is possible to determine the accuracy of the design, how much stress is generated when microcracks occur, or the stress at break. Can be analyzed.
引張試験で得られた一連の再構成画像のうち、いくつかの引張ステップの画像だけを使って上記計算を行っても良い。例えば、図１１に示す画像であれば、引張前の（１）と、（３）、（５）、（７）だけを使って内部応力の分布を演算しても良い。
また、被写体Ｈ、もしくは検査装置１００のどちらかを回転させて複数角度からタルボ撮影（タルボＣＴ撮影）を行うことで３Ｄ画像を取得し、その３Ｄ画像をもとに上記演算を行っても良い。その場合、歪量（応力）の２次元面内分布ではなく、３次元分布を取得することができ、破壊メカニズムの解析やシミュレーション結果との比較をより詳細に行うことが可能となる。
上記演算結果の表示方法として、数値データで表示する以外に、歪量や応力の大小を色や矢印で示した歪分布画像や応力分布画像を作成しても良い。そして、歪分布画像や応力分布画像をカメラ２１により取得された撮影画像や再構成画像に重ねて表示しても良い。歪分布画像や応力分布画像において、歪量の数値データの大きい箇所をアノテーション等により強調表示することとしてもよい。
Of the series of reconstructed images obtained in the tensile test, the above calculation may be performed using only the images of some tensile steps. For example, in the case of the image shown in FIG. 11, the distribution of internal stress may be calculated using only (1) before tension and (3), (5), and (7).
Further, a 3D image may be acquired by rotating either the subject H or the inspection device 100 and performing Talbot imaging (Talbot CT imaging) from a plurality of angles, and the above calculation may be performed based on the 3D image. .. In that case, it is possible to acquire a three-dimensional distribution of the strain amount (stress) instead of the two-dimensional in-plane distribution, and it is possible to analyze the fracture mechanism and compare it with the simulation result in more detail.
As a method of displaying the above calculation result, in addition to displaying numerical data, a strain distribution image or a stress distribution image in which the amount of strain and the magnitude of stress are indicated by colors or arrows may be created. Then, the strain distribution image or the stress distribution image may be superimposed on the captured image or the reconstructed image acquired by the camera 21 and displayed. In the strain distribution image or the stress distribution image, the portion where the numerical data of the strain amount is large may be highlighted by annotation or the like.
上述の解析の対象となる再構成画像としては、例えば、図１５に示すように、繊維を含む被写体Ｈをタルボ撮影することにより得られた再構成画像を用いても良い。図１５は、ＣＦＲＴＰ（Carbon Fiber Reinforced Thermo Plastics：熱可塑性炭素繊維強化プラスティック）をタルボ撮影することにより得られた再構成画像を示す図である。図１５の（ａ）は吸収画像、（ｂ）は微分位相画像、（ｃ）は小角散乱画像である。図１５（ａ）〜（ｃ）に示すように、吸収画像では見えない内部の繊維が、微分位相画像や小角散乱画像では可視化できていることが分かる。このような、内部の繊維が可視化された、微分位相画像や小角散乱画像から繊維の特徴点を複数抽出して、上述のように、各引張ステップと引張前あるいは前のステップの各特徴点間の相対距離の変化を演算して演算結果を表示することで、各引張ステップにおける被写体Ｈの内部の歪量を可視化することができる。図１５に示す画像は２Ｄで撮影した結果であるが、被写体Ｈを複数の方向からタルボ撮影する（タルボＣＴ撮影する）ことにより３Ｄ画像を取得して、被写体Ｈの内部の歪量を３次元で求めても良い。取得した各特徴点の歪量≒応力の値は、カメラ撮影やタルボ撮影などの一連の撮影によって得られた２Ｄ画像や３Ｄ画像上に、歪量や応力に応じた矢印の向き、長さ、色、それらの組み合わせを重畳して歪分布画像や応力分布画像を作成して表示しても良い。歪分布画像や応力分布画像において、歪量の数値データの大きい箇所をアノテーション等により強調表示することとしてもよい。 As the reconstructed image to be analyzed as described above, for example, as shown in FIG. 15, a reconstructed image obtained by taking a Talbot image of the subject H containing fibers may be used. FIG. 15 is a diagram showing a reconstructed image obtained by taking a Talbot image of CFRTP (Carbon Fiber Reinforced Thermo Plastics). 15A is an absorption image, FIG. 15B is a differential phase image, and FIG. 15C is a small-angle scattered image. As shown in FIGS. 15A to 15C, it can be seen that the internal fibers that cannot be seen in the absorption image can be visualized in the differential phase image and the small-angle scattering image. A plurality of feature points of fibers are extracted from such a differential phase image or a small-angle scattered image in which internal fibers are visualized, and as described above, between each tension step and each feature point before or before tension. By calculating the change in the relative distance of and displaying the calculation result, it is possible to visualize the amount of distortion inside the subject H in each tension step. The image shown in FIG. 15 is the result of shooting in 2D. A 3D image is acquired by shooting the subject H in Talbot from a plurality of directions (Talbot CT shooting), and the amount of distortion inside the subject H is three-dimensional. You may ask at. The amount of strain ≒ stress value of each acquired feature point is the direction, length, and length of the arrow according to the amount of strain and stress on the 2D image or 3D image obtained by a series of shooting such as camera shooting and Talbot shooting. A strain distribution image or a stress distribution image may be created and displayed by superimposing colors and combinations thereof. In the strain distribution image or the stress distribution image, the portion where the numerical data of the strain amount is large may be highlighted by annotation or the like.
また、内部にマイクロボイドが発生している被写体Ｈをタルボ撮影すると、吸収画像では見えない内部の微小なボイドを反映したと考えられる信号が小角散乱画像や微分位相画像で可視化される。図１６は、２つのアルミダイキャスト部品を並べてタルボ撮影した画像であり、（ａ）は吸収画像、（ｂ）は微分位相画像、（ｃ）は小角散乱画像である。図１６（ｂ）、（ｃ）では、（ａ）の吸収画像では写っていない、微小なマイクロボイドを反映したと考えられる信号が捉えられている。そこで、微分位相画像や小角散乱画像のマイクロボイドを反映したと考えられる信号の箇所を特徴点として複数の特徴点を抽出し、各特徴点間の相対距離の変化を演算して、演算結果を表示してもよい。これにより、被写体内部の歪量を可視化できる。この場合も同様に、被写体Ｈを複数の方向からタルボ撮影する（タルボＣＴ撮影する）ことにより３Ｄ画像を取得して、被写体Ｈの内部の歪量を３次元で求めても良い。また、取得した各特徴点の歪量≒応力の値は、カメラ撮影やタルボ撮影などの一連の撮影によって得られた２Ｄ画像や３Ｄ画像上に、歪量や応力に応じた矢印の向き、長さ、色、それらの組み合わせを重畳して歪分布画像や応力分布画像を作成して表示しても良い。歪分布画像や応力分布画像において、歪量の数値データの大きい箇所をアノテーション等により強調表示することとしてもよい。 Further, when the subject H in which microvoids are generated inside is photographed by Talbot, a signal considered to reflect minute internal voids that cannot be seen in the absorption image is visualized in a small-angle scattered image or a differential phase image. 16A and 16B are images of two aluminum die-cast parts arranged side by side and photographed by Talbot. FIG. 16A is an absorption image, FIG. 16B is a differential phase image, and FIG. 16C is a small-angle scattered image. In FIGS. 16B and 16C, signals that are considered to reflect minute microvoids, which are not shown in the absorption image of (a), are captured. Therefore, a plurality of feature points are extracted with the signal points considered to reflect the microvoids of the differential phase image and the small-angle scattered image as feature points, the change in the relative distance between the feature points is calculated, and the calculation result is obtained. It may be displayed. As a result, the amount of distortion inside the subject can be visualized. Similarly, in this case as well, a 3D image may be acquired by taking a Talbot image of the subject H from a plurality of directions (Talbot CT image), and the amount of distortion inside the subject H may be obtained in three dimensions. In addition, the value of strain amount ≒ stress of each acquired feature point is the direction and length of the arrow according to the strain amount and stress on the 2D image or 3D image obtained by a series of shooting such as camera shooting and Talbot shooting. A strain distribution image or a stress distribution image may be created and displayed by superimposing colors and combinations thereof. In the strain distribution image or the stress distribution image, the portion where the numerical data of the strain amount is large may be highlighted by annotation or the like.
（画像解析による内部応力推定の実施例）
ここで、実施例２で得られた図１１に示す（１）〜（４）の小角散乱画像を用いて、上述の画像解析による内部応力推定を行った。具体的な処理は、以下の通りである。
・まず、図１１の（１）〜（４）の各小角散乱画像を画像処理ソフト（Media Cybernetics社製 Image-Pro Plus）で画像処理して、各画像ごとに、特徴点（ここでは、網目で囲まれた黒い領域の重心）の座標を抽出した。その際、特徴点が正しく抽出できるように、画像のコントラスト、ブライトネス、抽出時の画素値の閾値、抽出する特徴点の形状などを指定した。
・次いで、（１）〜（４）の小角散乱画像において、特徴点間の距離を算出し、（２）〜（４）の各特徴点間の距離が引張前の（１）のそれと比べてどのくらい変化したか（相対距離の変化）を（式１）により算出した。
（引張後の特徴点間の距離−引張前の特徴点間の距離）／引張前の特徴点間の距離
・・・（式１）
ここで、特徴点間の距離が変化するのは、被写体Ｈを引っ張ったことにより特徴点が移動したためである。すなわち、（式１）の値は、引張による被写体内部の各特徴点間の歪量に対応する。
・次いで、被写体Ｈ内の各場所ごとに歪量を対応するグレースケールで表示した画像（歪分布画像）を作成した。
(Example of internal stress estimation by image analysis)
Here, the internal stress was estimated by the above-mentioned image analysis using the small-angle scattered images of (1) to (4) shown in FIG. 11 obtained in Example 2. The specific processing is as follows.
-First, each small-angle scattered image of FIGS. 11 (1) to (4) is image-processed with image processing software (Image-Pro Plus manufactured by Media Cybernetics), and each image has a feature point (here, a mesh). The coordinates of the center of gravity of the black area surrounded by) were extracted. At that time, the contrast and brightness of the image, the threshold value of the pixel value at the time of extraction, the shape of the feature points to be extracted, and the like were specified so that the feature points could be extracted correctly.
-Next, in the small-angle scattered images of (1) to (4), the distance between the feature points is calculated, and the distance between the feature points of (2) to (4) is compared with that of (1) before tensioning. How much the change (change in relative distance) was calculated by (Equation 1).
(Distance between feature points after tension-Distance between feature points before tension) / Distance between feature points before tension ... (Equation 1)
Here, the reason why the distance between the feature points changes is that the feature points move due to the pulling of the subject H. That is, the value of (Equation 1) corresponds to the amount of distortion between each feature point inside the subject due to tension.
-Next, an image (distortion distribution image) was created in which the amount of distortion was displayed in the corresponding gray scale for each location in the subject H.
図１７は、図１１の（１）〜（４）の各小角散乱画像と、上記画像解析により生成された（２）〜（４）に対応する歪分布画像を並べて示した図である。なお、歪分布画像には、歪量とグレースケールとの対応関係を示すスケールバーが表示されている。
図１７に示す歪分布画像には濃淡が見られ、場所ごとに歪量が異なっていることが分かる。歪の大きさは、その部分に加わっている応力に対応するので、歪分布画像は、応力分布を可視化している応力分布画像であると考えることもできる。（２）→（３）→（４）と引張伸び量が大きくなるにしたがって、歪の絶対値が増加していることが、下のスケールバーの最大値が大きくなっていることから分かる。歪が強い部分（歪分布画像で白くなっている場所付近）と、小角散乱画像で白い筋が現れている場所（マイクロクラックが発生していると考えられる場所）がおおよそ対応していることが確認できる。
FIG. 17 is a diagram showing side by side the small-angle scattered images of FIGS. 11 (1) to (4) and the strain distribution images corresponding to (2) to (4) generated by the above image analysis. In the strain distribution image, a scale bar showing the correspondence between the amount of strain and the gray scale is displayed.
The strain distribution image shown in FIG. 17 shows shading, and it can be seen that the amount of strain differs depending on the location. Since the magnitude of the strain corresponds to the stress applied to the portion, the strain distribution image can be considered as a stress distribution image that visualizes the stress distribution. It can be seen from the fact that the maximum value of the scale bar below increases as the absolute value of strain increases as the amount of tensile elongation increases in the order of (2) → (3) → (4). The part where the distortion is strong (near the place where it is white in the distortion distribution image) and the place where white streaks appear in the small-angle scattered image (the place where microcracks are considered to occur) roughly correspond. You can check.
以上より、上述の画像解析によって、マイクロクラックが発生するときに被写体Ｈ内部でどのような歪分布（応力分布）が生じているのかを可視化することができ、破壊メカニズムを考察する上で有用な情報を得ることができることが確認できた。
なお、上記実施例では、小角散乱画像と歪分布を別々に表示したが、重ねて表示しても良いし、濃淡表示以外にカラー表示や矢印で表示しても良い。
From the above, by the above-mentioned image analysis, it is possible to visualize what kind of strain distribution (stress distribution) is generated inside the subject H when microcracks occur, which is useful for considering the fracture mechanism. It was confirmed that information could be obtained.
In the above embodiment, the small-angle scattered image and the distortion distribution are displayed separately, but they may be displayed in an overlapping manner, or may be displayed in color or as an arrow in addition to the shading display.
（配向状態の可視化）
内部に繊維状のものが含まれている被写体Ｈと格子（マルチスリット１２、第１格子１４及び第２格子１５）の相対角度を変えながらタルボ撮影した複数の画像を解析することで、被写体Ｈの内部の繊維配向を可視化できることが知られている。
そこで、例えば、検査装置１００において、放射線照射軸を中心として引張試験機２３を回転させる（すなわち、引張試験機２３にセットされた被写体Ｈを回転させる）回転機構（例えば、回転ステージ等）を備える。あるいは、引張試験機２３を固定して、引張試験機２３を除く検査装置１００装置全体を放射線照射軸を中心として回転させる機構を備える。そして、制御部５１は、上述の撮影処理Ａにおける引張試験機２３の各引張ステップにおいて、回転機構を制御して被写体Ｈもしくは検査装置１００（格子）を回転させながら、複数回、例えば格子と被写体の相対角度が０度、６０度、１２０度の３回撮影し、その画像を解析する。例えば、微分位相画像及び小角散乱画像において、格子のスリット延在方向（ｙ方向）と平行な方向に配向した物質は強い信号で表されるが、格子のスリット延在方向と直交する方向に配向した物質は弱い信号で表されるという特徴がある。そのため、撮影時の格子に対する被写体Ｈの向きによって、被写体の同じ個所を表す画素の信号値が変化する。そこで、格子に対する被写体Ｈの相対角度を変えて複数回撮影することにより得られた微分位相画像又は小角散乱画像を解析し、被写体Ｈの同じ個所が写っている対応する画素において信号値がピーク（最大）となる相対角度を求めることで、被写体Ｈに含まれる繊維等の配向方向を可視化することができる。
このように、引張試験を行いながら各引張ステップで被写体Ｈと格子の相対角度を変えて複数のタルボ撮影を行って得られた画像を解析することで、引張を行っているときに内部の繊維の状態がどのように変化しているか、その変化とマイクロクラックの発生や進展の様子、さらには繊維の様子等も可視化することができ、材料・デバイス開発に有効なデータを取得することができる。
(Visualization of orientation state)
By analyzing a plurality of images taken by Talbot while changing the relative angle between the subject H containing a fibrous material inside and the grid (multi-slit 12, the first grid 14 and the second grid 15), the subject H It is known that the fiber orientation inside the can be visualized.
Therefore, for example, the inspection device 100 includes a rotation mechanism (for example, a rotation stage or the like) that rotates the tensile tester 23 around the irradiation axis (that is, rotates the subject H set in the tensile tester 23). .. Alternatively, it is provided with a mechanism for fixing the tensile tester 23 and rotating the entire inspection device 100 except for the tensile tester 23 around the irradiation axis. Then, in each tensile step of the tensile tester 23 in the above-mentioned imaging process A, the control unit 51 controls the rotation mechanism to rotate the subject H or the inspection device 100 (grid) a plurality of times, for example, the grid and the subject. The relative angles of are 0 degrees, 60 degrees, and 120 degrees, and the images are analyzed. For example, in a differential phase image and a small angle scattered image, a substance oriented in a direction parallel to the slit extending direction (y direction) of the lattice is represented by a strong signal, but is oriented in a direction orthogonal to the slit extending direction of the lattice. The substance is characterized by being represented by a weak signal. Therefore, the signal value of the pixel representing the same part of the subject changes depending on the direction of the subject H with respect to the grid at the time of shooting. Therefore, the differential phase image or the small-angle scattered image obtained by changing the relative angle of the subject H with respect to the grid and taking a plurality of shots is analyzed, and the signal value peaks (the signal value is taken in the corresponding pixel in which the same part of the subject H is shown. By obtaining the relative angle that becomes (maximum), the orientation direction of the fibers and the like contained in the subject H can be visualized.
In this way, by performing a tensile test and analyzing the images obtained by performing a plurality of Talbot photographs by changing the relative angle between the subject H and the lattice in each tensile step, the fibers inside during tensioning are performed. It is possible to visualize how the state of the above is changing, the state of occurrence and progress of microcracks, and the state of fibers, etc., and it is possible to acquire effective data for material / device development. ..
（弾性変形と塑性変形の識別）
制御部５１は、上記撮影処理Ａにより取得された画像を解析して、被写体内部で弾性変形が起こった部分及び塑性変形が起こった部分を識別してもよい。
この場合、引張試験前の画像（例えば、実施例２の（１）の再構成画像のいずれか）と破断後の画像（例えば、実施例２の（８）の再構成画像のいずれか）を比較する。上述の（画像解析による内部応力推定）において説明したような特徴点間の距離が（１）と（８）でほぼ同じであれば、破断して応力がゼロになったことによって、元の長さに戻ったことを意味し、その部分（その特徴点間）は内部で弾性変形をしている、つまり、すべりや破壊などの現象が生じていないと判断することができる。
一方、引張試験前の画像と破断後の画像で特徴点間の距離が異なっている場合は、破断して応力がゼロになっても、もとの長さに戻っていない、つまり塑性変形していることを意味し、その部分は内部ですべりや破壊などの現象が生じていると判断することができる。
被写体Ｈ内の各特徴点ごとに上記比較を行うことで、弾性変形した部分と塑性変形した部分の分布を得ることができる。そして、例えば、タルボ撮影された（または、カメラ撮影された）画像上において、弾性変形した部分と塑性変形した部分を色分けして表示することで、弾性変形した部分と塑性変形した部分を可視化することができる。これにより、一連の試験によって被写体Ｈの面内がどのような態様で変形したのか（弾性変形したのか塑性変形したのか）を、より詳細に知ることができる。
上記の弾性変形と塑性変形の識別についても、２次元の画像に限らず、被写体Ｈを複数の方向からタルボ撮影する（タルボＣＴ撮影する）ことにより３Ｄ画像を取得して、三次元画像に基づいて行うこととしてもよい。これにより、厚さ方向も空間分解することが可能となり、弾性変形した領域と塑性変形した領域の３次元的な空間分布を知ることが可能となる。
(Discrimination between elastic deformation and plastic deformation)
The control unit 51 may analyze the image acquired by the photographing process A to identify a portion where elastic deformation has occurred and a portion where plastic deformation has occurred inside the subject.
In this case, the image before the tensile test (for example, any of the reconstructed images of (1) of Example 2) and the image after breaking (for example, any of the reconstructed images of (8) of Example 2) are displayed. Compare. If the distances between the feature points as explained in (Estimation of internal stress by image analysis) are almost the same in (1) and (8), the original length is obtained by breaking and the stress becomes zero. It means that the part has returned to the original state, and it can be judged that the part (between the feature points) is elastically deformed inside, that is, no phenomenon such as slippage or fracture has occurred.
On the other hand, if the distance between the feature points is different between the image before the tensile test and the image after fracture, the original length is not restored even if the stress becomes zero after fracture, that is, plastic deformation occurs. It can be judged that the part has a phenomenon such as slippage or destruction inside.
By performing the above comparison for each feature point in the subject H, it is possible to obtain the distribution of the elastically deformed portion and the plastically deformed portion. Then, for example, on an image taken by Talbot (or taken by a camera), the elastically deformed part and the plastically deformed part are displayed in different colors to visualize the elastically deformed part and the plastically deformed part. be able to. As a result, it is possible to know in more detail how the in-plane deformation of the subject H is deformed (whether it is elastically deformed or plastically deformed) by a series of tests.
Regarding the above-mentioned discrimination between elastic deformation and plastic deformation, not only a two-dimensional image but also a 3D image is acquired by taking a Talbot image (Talbot CT image) of the subject H from a plurality of directions and based on the three-dimensional image. You may do it. As a result, it is possible to spatially decompose the thickness direction as well, and it is possible to know the three-dimensional spatial distribution of the elastically deformed region and the plastically deformed region.
（弾性変形と塑性変形の識別の実施例）
ここで、実施例２で得られた図１１に示す（１）、（８）の小角散乱画像を用いて、上述の解析により、被写体Ｈ内部の弾性変形と塑性変形の識別を行った。具体的な処理は、以下の通りである。
・まず、図１１の（１）、（８）の各小角散乱画像を画像処理ソフト（Media Cybernetics社製 Image-Pro Plus）で画像処理して、各画像ごとに、特徴点（ここでは、網目で囲まれた黒い領域の重心）の座標を抽出した。その際、特徴点が正しく抽出できるように、画像のコントラスト、ブライトネス、抽出時の画素値の閾値、抽出する特徴点の形状などを指定した。
・次いで、（１）、（８）の各小角散乱画像において、特徴点間の距離を算出し、破断後の（８）の各特徴点間の距離が引張前の（１）のそれと比べてどのくらい変化したか（相対距離の変化）を上述の（式１）により算出した。ここで、特徴点間の距離が変化するのは、被写体Ｈを引っ張ったことにより特徴点が移動したためである。すなわち、（式１）の値は、引張による被写体Ｈの歪量に対応する。
・次いで、被写体Ｈ内の各場所ごとに歪量を対応するグレースケールで表示した画像（歪分布画像）を作成した。
(Example of Distinguishing Elastic Deformation and Plastic Deformation)
Here, using the small-angle scattered images of (1) and (8) shown in FIG. 11 obtained in Example 2, the elastic deformation and the plastic deformation inside the subject H were discriminated by the above analysis. The specific processing is as follows.
-First, each small-angle scattered image of (1) and (8) in FIG. 11 is image-processed with image processing software (Image-Pro Plus manufactured by Media Cybernetics), and each image has a feature point (here, a mesh). The coordinates of the center of gravity of the black area surrounded by) were extracted. At that time, the contrast of the image, the brightness, the threshold value of the pixel value at the time of extraction, the shape of the feature points to be extracted, and the like were specified so that the feature points could be extracted correctly.
-Next, in each small-angle scattered image of (1) and (8), the distance between the feature points was calculated, and the distance between each feature point of (8) after fracture was compared with that of (1) before tensioning. How much the change (change in relative distance) was calculated by the above-mentioned (Equation 1). Here, the reason why the distance between the feature points changes is that the feature points move due to the pulling of the subject H. That is, the value of (Equation 1) corresponds to the amount of distortion of the subject H due to tension.
-Next, an image (distortion distribution image) was created in which the amount of distortion was displayed in the corresponding gray scale for each location in the subject H.
図１８は、図１１の（１）、（８）の各小角散乱画像と、上記識別処理により生成された歪分布画像を並べて示した図である。なお、歪分布画像には、歪量とグレースケールの濃淡との対応関係を示すスケールバーが表示されている。また、破断して被写体Ｈが２つに分かれているので歪量の解析結果である歪分布画像も大きく２つに分かれている。
弾性変形している箇所は、破断して応力がゼロになったときにはもとの状態に戻っており（引っ張ったゴムが手を離すと元に戻るのと同じ）、歪量としてはゼロに近い値になる。一方、塑性変形している箇所は、応力がゼロになっても元の状態には戻らないので、破断後も歪量がゼロに戻らない。
FIG. 18 is a diagram showing side by side the small-angle scattered images of FIGS. 11 (1) and 11 (8) and the strain distribution image generated by the identification process. In the strain distribution image, a scale bar showing the correspondence between the amount of strain and the shade of gray scale is displayed. Further, since the subject H is divided into two by breaking, the strain distribution image which is the analysis result of the strain amount is also largely divided into two.
The elastically deformed part returns to its original state when it breaks and the stress becomes zero (the same as when the pulled rubber returns to its original state when the hand is released), and the amount of strain is close to zero. Become a value. On the other hand, the plastically deformed portion does not return to the original state even when the stress becomes zero, so that the strain amount does not return to zero even after fracture.
図１８に示す歪分布画像には濃淡が見られ、場所ごとに歪量が異なっていることが分かる。図１８においてＡの部分の歪量が大きいのは亀裂が入っているためであり、当然この部分は塑性変形している。それ以外に、Ｂ、Ｃ、Ｄの部分も歪量が相対的に大きくなっており、塑性変形していると考えられる。一方Ｅ〜Ｇの部分は、歪量が小さく、弾性変形している可能性が高いと考えられる。
歪が強い部分（画像で白くなっている場所付近）と、小角散乱で白い筋が現れる場所（マイクロクラックが発生していると考えられる場所）がおおよそ対応しているように見て取ることができる。
The strain distribution image shown in FIG. 18 shows shading, and it can be seen that the amount of strain differs depending on the location. In FIG. 18, the strain amount of the portion A is large because there are cracks, and naturally this portion is plastically deformed. In addition to that, the strain amounts of the parts B, C, and D are also relatively large, and it is considered that they are plastically deformed. On the other hand, it is considered that the portions E to G have a small amount of strain and are highly likely to be elastically deformed.
It can be seen that the part where the distortion is strong (near the place where it is white in the image) and the place where white streaks appear due to small-angle scattering (the place where microcracks are considered to occur) roughly correspond.
以上より、上述の引張前と破断後の小角散乱画像を解析することにより、被写体Ｈ内部でどのような種類の変形が生じているのかを可視化することができ、破壊メカニズムやその部分がどの程度劣化しているのかを考察する上で有用な情報を得ることができることが確認できた。
なお、上記実施例では、小角散乱画像と歪分布を別々に表示したが、重ねて表示しても良いし、濃淡表示以外にカラー表示や矢印で表示しても良い。
From the above, by analyzing the above-mentioned small-angle scattered images before and after breaking, it is possible to visualize what kind of deformation is occurring inside the subject H, and to what extent the breaking mechanism and its parts are. It was confirmed that useful information can be obtained in considering whether or not it has deteriorated.
In the above embodiment, the small-angle scattered image and the distortion distribution are displayed separately, but they may be displayed in an overlapping manner, or may be displayed in color or as an arrow in addition to the shading display.
（取得画像の表示方法）
上述の撮影処理Ａにおいては、タルボ撮影の３つの再構成画像と、撮影画像（写真（静止画）・動画）、温度分布画像などが各引張ステップごとに取得される。制御部５１は、撮影処理Ａにおいてタルボ撮影により得られた被写体Ｈの小角散乱画像や微分位相画像を、その画像の撮影時に被写体Ｈに与えられた負荷を表す値（荷重の値、応力値、引張伸び量等）、当該画像と併せて撮影又は取得された他の画像（例えば、カメラ２１の撮影画像、温度分布画像、吸収画像等）、及び／又は当該画像の解析結果（例えば、歪分布の数値データや歪分布画像、弾性変形か塑性変形かの識別結果等）等に対応付けて表示部５３に表示する。これにより、撮影処理Ａにより取得された画像を見やすく表示することができる。
(Display method of acquired image)
In the above-mentioned shooting process A, three reconstructed images of Talbot shooting, a shot image (photograph (still image) / moving image), a temperature distribution image, and the like are acquired for each tension step. The control unit 51 uses the small-angle scattered image and the differential phase image of the subject H obtained by the Talbot photography in the photographing process A as values representing the load applied to the subject H at the time of photographing the image (load value, stress value, The amount of tensile elongation, etc.), other images taken or acquired together with the image (for example, the image taken by the camera 21, temperature distribution image, absorption image, etc.), and / or the analysis result of the image (for example, strain distribution). It is displayed on the display unit 53 in association with the numerical data of the above, the strain distribution image, the identification result of elastic deformation or plastic deformation, etc.). As a result, the image acquired by the shooting process A can be displayed in an easy-to-see manner.
図１９に、撮影処理Ａにおいて取得された画像の表示例を示す。図１９に示すように、例えば、各引張ステップごとに、小角散乱画像や微分位相画像を始めとする、取得された画像の全部もしくは一部を画面に配置し、かつ、測定日、測定時刻、試料名（被写体名）等の検査に関する基本情報や各引張ステップで被写体Ｈに与えられた負荷の値を同時に表示することが好ましい。
表示部５３に表示する画像の種類及び項目は、ユーザーによる操作部５２の操作等に応じて設定可能としてもよい。例えば、カメラ２１による撮影画像は表示せずにタルボ撮影により得られた３つの再構成画像だけを表示する設定としてもよいし、吸収画像と小角散乱画像だけを並べて表示する設定としてもよい。
撮影した画像を表示する際には、画像の一部分だけを拡大表示しても良い。その場合、制御部５１が３つの再構成画像で同一視野になるように自動で拡大表示範囲を設定することが好ましい。例えば、ユーザーが操作部５２により小角散乱画像で視野・倍率を決めたときに、制御部５１が吸収画像及び微分位相画像でも同じ視野・倍率になるように拡大表示範囲を自動設定することが好ましい。なお、カメラ画像・温度分布画像・歪解析結果も同時に表示し、その際同一視野が表示されるように自動で拡大表示範囲を設定しても良い。また設定した視野は、前後の別のステップの画像を表示する際にも反映することが好ましい。
さらに、画面上の矢印ボタンをクリックする、マウスをクリックする、ホイールを動かす等の操作に応じて、前のステップの表示に戻ったり、次のステップの表示に進んだりするよう制御することが好ましい。また、撮影処理Ａにより取得された一連の画像を動画・アニメーションとして連続表示しても良い。
FIG. 19 shows a display example of the image acquired in the shooting process A. As shown in FIG. 19, for example, for each tension step, all or a part of the acquired images including the small-angle scattered image and the differential phase image are arranged on the screen, and the measurement date, the measurement time, and the like. It is preferable to simultaneously display the basic information related to the inspection such as the sample name (subject name) and the value of the load applied to the subject H in each tension step.
The type and item of the image displayed on the display unit 53 may be set according to the operation of the operation unit 52 by the user or the like. For example, the image captured by the camera 21 may not be displayed, and only the three reconstructed images obtained by the Talbot image may be displayed, or only the absorbed image and the small-angle scattered image may be displayed side by side.
When displaying the captured image, only a part of the image may be enlarged and displayed. In that case, it is preferable that the control unit 51 automatically sets the enlarged display range so that the three reconstructed images have the same field of view. For example, when the user determines the field of view / magnification of the small-angle scattered image by the operation unit 52, it is preferable that the control unit 51 automatically sets the enlarged display range so that the field of view / magnification is the same for the absorption image and the differential phase image. .. The camera image, the temperature distribution image, and the distortion analysis result may be displayed at the same time, and the enlarged display range may be automatically set so that the same field of view is displayed at that time. It is also preferable that the set field of view is reflected when displaying images of different steps before and after.
Further, it is preferable to control the display of the previous step or the display of the next step in response to an operation such as clicking an arrow button on the screen, clicking a mouse, or moving a wheel. .. Further, a series of images acquired by the shooting process A may be continuously displayed as a moving image / animation.
（コントラスト・ブライトネス調整）
各引張ステップごとに画像のコントラストやブライトネス（明るさ）を個別に調整すると、表示したときに引張ステップごとに画像の明暗が変動し、比較しにくい。そこで、制御部５１は、自動的に、またはユーザーによる操作部５２の操作に応じて、画像の種類ごと（例えば吸収画像ごと、小角散乱画像ごと、微分位相画像ごと）に、一連の画像を一括して同じコントラスト・ブライトネスに調整することが好ましい。これにより、撮影により取得された一連の画像をアニメーション・動画表示した時に違和感がなくなる。なお、一連の画像において一括してコントラスト及びブライトネスを調整することが好ましいが、いずれか一方のみを調整してもよい。
(Contrast / brightness adjustment)
If the contrast and brightness of the image are adjusted individually for each tension step, the brightness of the image fluctuates for each tension step when displayed, making it difficult to compare. Therefore, the control unit 51 batches a series of images for each type of image (for example, for each absorption image, for each small-angle scattered image, for each differential phase image) automatically or in response to the operation of the operation unit 52 by the user. It is preferable to adjust to the same contrast and brightness. As a result, when a series of images acquired by shooting are displayed as an animation / moving image, there is no sense of discomfort. It is preferable to adjust the contrast and brightness in a series of images at once, but only one of them may be adjusted.
（トレンド補正）
タルボ撮影により得られた再構成画像では、例えば、格子が歪んでいる、格子が水平でない、Ｘ線強度が変動する等の装置由来のトレンド（データに本来備わっていない全体的なパターン、画像ムラ）が重畳することがあり、それを画像処理で補正するような処理を行う場合がある。特に引張試験を行いながらのタルボ撮影は長時間を要するため、途中で温度などの微妙な環境変化によって、トレンドが変化する可能性が考えられる。一連の撮影の途中でトレンドが変化すると、撮影により得られた一連の画像を表示・比較しようとしたときに、途中で画像の見た目が変わり違和感が生じる、比較した場合に誤った結果がでてしまう可能性があり、好ましくない。
これを解消するために、制御部５１は、タルボ撮影に基づいて生成された再構成画像に対し、トレンド補正を行っても良い。トレンド補正は、例えば、特許第５８３１６１４号公報に記載の手法等を用いて行うことができる。トレンドは、タルボ撮影中に生じるものであるため、全引張ステップを一括して行うよりも、各引張ステップの画像ごとに個別にトレンド補正を行っても良い。全ステップ一括で行った場合は、装置自体が持つ信号値の面内分布を補正できるため、それも有効である。
(Trend correction)
In the reconstructed image obtained by Talbot photography, for example, trends derived from the device such as the grid is distorted, the grid is not horizontal, and the X-ray intensity fluctuates (overall pattern not originally provided in the data, image unevenness). ) May overlap, and processing may be performed to correct it by image processing. In particular, it takes a long time to take a Talbot image while performing a tensile test, so it is possible that the trend may change due to subtle changes in the environment such as temperature during the process. If the trend changes in the middle of a series of shooting, when you try to display and compare the series of images obtained by shooting, the appearance of the images will change in the middle and you will feel a sense of discomfort. It is not preferable because it may end up.
In order to solve this problem, the control unit 51 may perform trend correction on the reconstructed image generated based on the Talbot photography. The trend correction can be performed, for example, by using the method described in Japanese Patent No. 5831614. Since the trend occurs during Talbot photography, the trend may be corrected individually for each image of each tensile step, rather than performing all the tensile steps at once. When all steps are performed at once, the in-plane distribution of the signal value of the device itself can be corrected, which is also effective.
（保存・読み出し）
制御部５１は、撮影処理Ａにおいてタルボ撮影により得られた一連の小角散乱画像や微分位相画像を、それぞれ検査日（測定日）、検査時刻（測定時刻）、被写体名などの検査情報や、その画像の撮影時に被写体Ｈに与えられた負荷を表す値（荷重の値、応力値、引張伸び量等）、当該画像と併せて撮影又は取得された他の画像（例えば、カメラ２１の撮影画像、温度分布画像、吸収画像等）、及び／又は当該画像の解析結果（例えば、歪分布の数値データや歪分布画像、弾性変形か塑性変形かの識別結果等）等に対応付けて（例えば、同じ検査ＩＤ及びステップＩＤを付与して）記憶部５５に記憶させる。これにより、撮影処理Ａにおいて同じタイミングでより取得された画像群を容易に読み出すことが可能となる。
また、上記コントラスト・ブライトネスを調整した一連の画像や動画、アニメーションを記憶部５５に保存することが好ましい。また、過去に保存した画像を再度読み出して、上記コントラスト・ブライトネス、表示視野、表示倍率などの設定を変更できることが好ましい。
(Save / Read)
The control unit 51 examines a series of small-angle scattered images and differential phase images obtained by Talbot imaging in the imaging process A with inspection information such as an inspection date (measurement date), an inspection time (measurement time), and a subject name, respectively. A value representing a load applied to the subject H at the time of taking an image (load value, stress value, tensile elongation amount, etc.), another image taken or acquired together with the image (for example, an image taken by the camera 21). In association with the temperature distribution image, absorption image, etc.) and / or the analysis result of the image (for example, numerical data of strain distribution, strain distribution image, discrimination result of elastic deformation or plastic deformation, etc.) (for example, the same It is stored in the storage unit 55 (by assigning an inspection ID and a step ID). This makes it possible to easily read out the image group acquired more at the same timing in the shooting process A.
Further, it is preferable to store a series of images, moving images, and animations whose contrast and brightness are adjusted in the storage unit 55. Further, it is preferable that the images saved in the past can be read out again to change the settings such as the contrast / brightness, the display field of view, and the display magnification.
（データベースの構築による劣化度合い推定）
タルボ撮影と引張試験を組み合わせることで、上述のように吸収画像ではわからない微小なマイクロボイド、マイクロクラックの発生やその進展を可視化することができる。そこで、上記撮影処理Ａにより得られた小角散乱画像や微分位相画像を解析してマイクロボイドやマイクロクラックの情報を取得し、解析結果をデータベースに登録しておくことで、新たな被写体Ｈを撮影した際に、その劣化度合いを推定することができる。
例えば、制御部５１は、被写体Ｈが破断するまで、上記の撮影処理Ａを行ってタルボ撮影を行い、各引張ステップで生成された小角散乱画像又は微分位相画像においてマイクロクラックが発生している領域（例えば、信号値が所定の閾値以上の領域）を抽出し、抽出した領域の信号強度、大きさ（面積、長さ）、位置（面内分布）等を各引張ステップ毎の荷重や応力の値に対応付けて基準としてデータベースに（記憶部５５に構築したデータベース）に記憶しておく。データベースには、１回の試験結果（検査結果）だけでなく、複数回の試験結果を蓄積してもよく、複数回の試験結果を統合した（例えば、平均した）ものを基準としてデータベースに記憶してもよい。
そして、制御部５１は、新たな被写体Ｈ（同じ材料の試験片でもよいし、材料や作成条件を変えて特性改善を狙って作成した試験片でもよい）に荷重をかけてタルボ撮影し、得られた小角散乱画像や微分位相画像でマイクロクラックが発生している領域（信号値が所定の閾値以上の領域）を抽出し、抽出した領域の信号強度、大きさ（面積、長さ）、面内分布、撮影時の荷重や応力値など取得してデータベースの値と比較することで、新たな試験片のその時点での劣化度合いや基準と比べた強弱等を、破断まで荷重をかけなくても推定することができる。劣化度合いは、例えば、新たな被写体Ｈに荷重をかけてタルボ撮影することにより生成された小角散乱画像又は微分位相画像におけるマイクロクラックが発生している領域（信号値が所定の閾値以上の領域）の信号強度、大きさ（面積、長さ）、位置（面内分布）等をデータベースの基準と比較し、基準においてどのくらいの荷重をかけたときの状態に近いかを求め、求めた荷重が破断したときの荷重の何パーセント（何割）に相当するか等を算出することにより求めることができる。
また使用中の部品をタルボ撮影し、その時の小角散乱画像又は微分位相画像においてマイクロクラックが発生している領域（信号値が所定の閾値以上の領域）の信号強度、大きさ、面内分布等をデータベースと比較することで、その部品の劣化度合いを推定したり、部品を交換すべきかどうか等の判断を行ったりしてもよい。
(Estimation of deterioration degree due to database construction)
By combining the Talbot photography and the tensile test, it is possible to visualize the occurrence and progress of minute microvoids and microcracks that cannot be seen in the absorption image as described above. Therefore, by analyzing the small-angle scattered image and the differential phase image obtained by the above-mentioned photographing process A to acquire the information of microvoids and microcracks, and registering the analysis result in the database, a new subject H is photographed. At that time, the degree of deterioration can be estimated.
For example, the control unit 51 performs the above-mentioned imaging process A until the subject H is broken to perform Talbot imaging, and the region where microcracks are generated in the small-angle scattered image or the differential phase image generated in each tensile step. (For example, a region where the signal value is equal to or higher than a predetermined threshold value) is extracted, and the signal strength, magnitude (area, length), position (in-plane distribution), etc. of the extracted region are determined by the load and stress of each tensile step. It is stored in the database (database constructed in the storage unit 55) as a reference in association with the value. Not only one test result (test result) but also a plurality of test results may be accumulated in the database, and the integrated (for example, average) of the multiple test results is stored in the database as a reference. You may.
Then, the control unit 51 applies a load to a new subject H (a test piece of the same material or a test piece created with the aim of improving the characteristics by changing the material and preparation conditions) and takes a Talbot image to obtain the result. A region where microcracks are generated (a region where the signal value is equal to or higher than a predetermined threshold value) is extracted from the small-angle scattered image or the differential phase image, and the signal strength, magnitude (area, length), and surface of the extracted region are extracted. By acquiring the internal distribution, load and stress value at the time of photography, and comparing with the database values, the degree of deterioration of the new test piece at that time and the strength and weakness compared to the standard can be checked without applying a load until fracture. Can also be estimated. The degree of deterioration is, for example, a region where microcracks occur in a small-angle scattered image or a differential phase image generated by applying a load to a new subject H and taking a Talbot image (a region where the signal value is equal to or higher than a predetermined threshold value). The signal strength, magnitude (area, length), position (in-plane distribution), etc. of the above are compared with the standard of the database, and how much load is applied in the standard is calculated, and the obtained load breaks. It can be obtained by calculating what percentage (percentage) of the load when the load is applied.
In addition, the component in use is photographed by Talbot, and the signal intensity, magnitude, in-plane distribution, etc. of the region where microcracks occur (the region where the signal value is equal to or higher than a predetermined threshold value) in the small-angle scattered image or differential phase image at that time are taken. May be compared with a database to estimate the degree of deterioration of the part, and to determine whether or not the part should be replaced.
（被写体の変動の検出）
上記実施形態では、引張試験機２３に荷重を設定後、クリープ現象による応力変化が安定するまで待ってから撮影するという作業フローについて説明したが、別の方法として以下の（１）〜（３）のいずれかの撮影の流れとしてもよい。
（１）応力値が安定しているかどうかに関係なく、一定時間間隔あるいは任意のタイミングでタルボ撮影を実施する。撮影により取得された画像を解析し、ぼけの度合い、一つ前に撮影された画像との特徴点の位置の移動量、一つ前に撮影された画像との一致度合い（類似度、相関係数）等を算出する。そして、ぼけや移動量が予め定められた閾値以下あるいは一致の度合いが予め定められた閾値以上のものだけを抽出して、記憶部５５に記憶したり、解析に使用したりする。一方、それ以外の、移動量が大きく誤差が含まれている画像は破棄する、もしくは残しても良いが誤差を含んでいることを示すフラグ等を付加して記憶部５５に記憶し、後から誤差が含まれていることが識別できるようにする。
（２）被写体Ｈの変形が安定しているかどうかに関係なく、一定時間間隔あるいは任意のタイミングで格子を移動させながら２回撮影を行う簡易撮影を行い、得られた画像を再構成した画像を解析し、ぼけの度合い、一つ前のタイミングに撮影された画像との特徴点の位置の移動量、一つ前に撮影された画像との一致度合い（類似度、相関係数）等を算出する。そして、ぼけや移動量が予め定められた閾値以下あるいは一致の度合いが予め定められた閾値以上である場合に、タルボ撮影を実施する。なお、この場合、予め２回の簡易撮影でのＢＧ画像を取得しておく必要がある。または、簡易撮影の代わりに、参照文献５（特開２０１７−１７６３９９号公報）に記載の簡易吸収画像撮影を行うこととしてもよい。簡易吸収画像撮影は、タルボ干渉計又はタルボ・ロー干渉計において、以下のいずれかの手法で１回の放射線撮影により得られたモアレ縞画像に基づいて吸収画像を生成する手法である。
・放射線源と放射線検出器との間の照射野内に散乱体を挿入することによりモアレ縞の鮮明度を低下させて放射線撮影を行う。
・複数の格子の少なくとも一つをタルボ撮影時の当該格子の位置に対して放射線照射軸周りに回転させた状態で撮影を行う。
・複数の格子の少なくとも一つをタルボ撮影時の当該格子の位置に対して放射線照射軸方向に移動させた状態で撮影を行う。
・複数の格子の少なくとも一つを格子のスリット周期方向にスリット１／４周期以上移動させながら撮影を行う。
（３）格子を動かさずに一定の間隔で２枚の画像を撮影する。変動がなければ、全く同じ画像が得られる。そこで２枚の画像を比較し、特徴点の移動量、一致度合い等を算出し、算出した移動量が予め定められた閾値以下、または一致度合いが予め定められた閾値以上である場合に、タルボ撮影を実施する。
(Detection of subject fluctuation)
In the above embodiment, the work flow of setting a load on the tensile tester 23, waiting until the stress change due to the creep phenomenon stabilizes, and then taking a picture has been described, but as another method, the following (1) to (3) It may be the flow of any one of the shooting.
(1) Talbot photography is performed at regular time intervals or at arbitrary timings regardless of whether the stress values are stable. The image acquired by shooting is analyzed, and the degree of blurring, the amount of movement of the position of the feature point with the previous image, and the degree of matching with the previous image (similarity, correlation) Number) etc. are calculated. Then, only those whose blur or movement amount is equal to or less than a predetermined threshold value or whose degree of coincidence is equal to or greater than a predetermined threshold value are extracted and stored in the storage unit 55 or used for analysis. On the other hand, other images with a large amount of movement and containing an error may be discarded or left, but a flag or the like indicating that the error is included is added and stored in the storage unit 55, and later. Make it possible to identify that an error is included.
(2) Regardless of whether the deformation of the subject H is stable or not, a simple shooting is performed by moving the grid at regular time intervals or at an arbitrary timing, and the obtained image is reconstructed. Analyze and calculate the degree of blur, the amount of movement of the position of the feature point with the image taken at the previous timing, the degree of coincidence with the previous image (similarity, correlation coefficient), etc. To do. Then, when the amount of blurring or movement is equal to or less than a predetermined threshold value or the degree of coincidence is equal to or greater than a predetermined threshold value, Talbot photography is performed. In this case, it is necessary to acquire the BG image by two simple shootings in advance. Alternatively, instead of the simple photographing, the simple absorption image photographing described in Reference Document 5 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-176399) may be performed. Simple absorption imaging is a method of generating an absorption image based on a moire fringe image obtained by one radiography by any of the following methods in a Talbot interferometer or a Talbot low interferometer.
-By inserting a scatterer in the irradiation field between the radiation source and the radiation detector, the sharpness of the moire fringes is reduced and radiography is performed.
-Shooting is performed with at least one of the plurality of grids rotated around the irradiation axis with respect to the position of the grid at the time of Talbot shooting.
-Shooting is performed with at least one of the plurality of grids moved in the irradiation axis direction with respect to the position of the grid at the time of Talbot shooting.
-Shooting is performed while moving at least one of the plurality of grids in the slit cycle direction of the grid for a slit 1/4 cycle or more.
(3) Two images are taken at regular intervals without moving the grid. If there is no variation, the exact same image will be obtained. Therefore, the two images are compared, the movement amount of the feature points, the degree of matching, etc. are calculated, and when the calculated movement amount is equal to or less than a predetermined threshold value or the degree of matching is equal to or more than a predetermined threshold value, Talbot Take a picture.
なお、（２）、（３）の簡易的な撮影の場合は、タルボ撮影に比べてＸ線の線量を下げても良い。それによって放射線源１１の管球への熱負荷を低減でき、温度上昇による待ち時間が削減できる、管球寿命が長くなる、被写体ＨへのX線照射量を低減でき、被写体Ｈの劣化・温度上昇などを低減できる、などのメリットがある。 In the case of the simple radiography of (2) and (3), the X-ray dose may be lower than that of the Talbot radiography. As a result, the heat load on the tube of the radiation source 11 can be reduced, the waiting time due to the temperature rise can be reduced, the life of the tube can be extended, the amount of X-ray irradiation to the subject H can be reduced, and the deterioration / temperature of the subject H can be reduced. There are merits such as being able to reduce the rise.
（ＤＩＣ法との組み合わせ）
被写体Ｈ上にランダムなマーカーを配置して、引張試験などを行ったときのマーカーの移動から面内の変位分布を可視化する技術であるＤＩＣ（デジタル画像相関法（Digital Image Correlation））という方法が知られている（例えば、特開２００６−３２９６２８号公報参照）。
そこで、被写体Ｈに対し、予めタルボ撮影で撮影可能な材料を用いてインクジェットプリンター等により複数のマーカーを配置（印刷）し、マーカーが配置された被写体Ｈを上記撮影処理Ａにより撮影してもよい。そして、制御部５１は、ＤＩＣ法により、タルボ撮影により得られた再構成画像のマーカーの位置を特徴点として抽出し、特徴点に基づいて、被写体Ｈの面内（ｘｙ平面）の歪分布を算出して可視化（算出値に応じて色を付けて表示部５３に表示）してもよい。このようにすれば、タルボ撮影しても何も特徴点が見い出せないような場合・場所、あるいはマイクロクラックなどが面内で発生して小角散乱画像などで検出できる前の段階でも、面内の歪分布を可視化することが可能となる。また、算出した歪分布に基づいて、面内の応力分布を算出したり可視化したりすることが可能となる。
なお、マーカーの印刷に用いるインクとしては、タルボ撮影できるものであればよい。例えば、重金属を含むインクであれば吸収画像で撮影できる。また直径0.1um~数百umの散乱微粒子、繊維を含むインクであれば小角散乱画像で撮影できる。あるいは被写体Ｈの表面にインクで水滴形状を形成すれば、微分位相画像で輪郭を撮影できる。これらの組み合わせでも良い。
(Combination with DIC method)
A method called DIC (Digital Image Correlation) is a technology that visualizes the displacement distribution in the plane from the movement of the marker when a random marker is placed on the subject H and a tensile test or the like is performed. It is known (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-329628).
Therefore, a plurality of markers may be arranged (printed) on the subject H by an inkjet printer or the like using a material that can be photographed by Talbot photography in advance, and the subject H on which the markers are arranged may be photographed by the above-mentioned photographing process A. .. Then, the control unit 51 extracts the position of the marker of the reconstructed image obtained by Talbot photography as a feature point by the DIC method, and based on the feature point, distorts the distortion distribution in the plane (xy plane) of the subject H. It may be calculated and visualized (colored according to the calculated value and displayed on the display unit 53). In this way, if no feature points can be found even after taking a Talbot image, or even in the in-plane even before microcracks occur in the plane and can be detected in a small-angle scattered image, etc. It is possible to visualize the strain distribution. Further, it is possible to calculate and visualize the in-plane stress distribution based on the calculated strain distribution.
The ink used for printing the marker may be any ink that can be photographed by Talbot. For example, if the ink contains heavy metals, an absorption image can be taken. In addition, small-angle scattered images can be taken with ink containing scattered fine particles and fibers with a diameter of 0.1 um to several hundred um. Alternatively, if a water droplet shape is formed on the surface of the subject H with ink, the contour can be photographed with a differential phase image. A combination of these may be used.
（定期的なＢＧ（バックグラウンド）撮影）
物理的な変化を加えながらのタルボ撮影は、ある程度の時間を要するため、その間に温度変動などで装置の状態が変化し、それが再構成画像のトレンド変化などを引き起こして画像を劣化させる可能性がある。
先に述べた通り、再構成画像上にあるトレンドは、トレンド補正などの画像処理である程度除去することも可能であるが、理想的には一連の測定の途中で、変動の影響を除去するために被写体Ｈがない状態でのタルボ撮影（ＢＧ撮影）を行うことが好ましい。
例えば、検査装置１００が引張試験機２３を移動させる移動ステージやロボットアームなどの移動機構を備える構成とし、制御部５１は、移動機構により任意のタイミングで被写体Ｈ及び引張試験機２３を撮影位置から退避させて、ＢＧ撮影を行う。任意のタイミングは、例えば、各引張ステップで荷重や引張長さを設定する直前や、被写体モアレ縞画像を撮影する直前又は直後でもよい。また、複数の引張ステップごとにＢＧを撮影することとしてもよい。そして、制御部５１は、各引張ステップごとに撮影した被写体モアレ縞画像及び最新のＢＧモアレ縞画像を用いて再構成画像を生成する。
なお、ＢＧ撮影は、視野全域で撮影できる必要はなく、撮影時に被写体Ｈが位置する部分だけ撮影できれば良い。よって、被写体Ｈ及び引張試験機２３を移動させる際は、視野から完全に取り除く必要はなく、撮影時に被写体Ｈが位置する領域が、被写体Ｈのない領域になる程度移動させれば良い。例えば、検査装置１００の場合、図２０の吸収画像に示すように、引張試験機２３に装着される被写体Ｈの周囲には、何もない開口部２４が存在している。よって視野から引張試験機２３全体が見えなくなるように長い距離移動させる必要はなく、被写体Ｈの幅＋α程度、引張試験機２３の引張方向と直交する方向に移動させてＢＧ撮影を行い、その後最初の位置に被写体Ｈを戻してタルボ撮影をすればよい。こうすることで移動量が小さくできるため、移動機構を小型化でき、移動による位置ずれを低減でき、好ましい。
(Regular BG (background) shooting)
Talbot photography while adding physical changes takes a certain amount of time, so the state of the device may change due to temperature fluctuations during that time, which may cause trends in the reconstructed image and deteriorate the image. There is.
As mentioned earlier, the trend on the reconstructed image can be removed to some extent by image processing such as trend correction, but ideally in order to remove the influence of fluctuations during a series of measurements. It is preferable to perform Talbot photography (BG photography) in the absence of the subject H.
For example, the inspection device 100 is configured to include a moving mechanism such as a moving stage or a robot arm for moving the tensile tester 23, and the control unit 51 moves the subject H and the tensile tester 23 from the photographing position at an arbitrary timing by the moving mechanism. Evacuate and perform BG shooting. Arbitrary timing may be, for example, immediately before setting the load or tension length in each tension step, or immediately before or immediately after taking the subject moire fringe image. Further, the BG may be photographed for each of a plurality of tensile steps. Then, the control unit 51 generates a reconstructed image using the subject moire fringe image and the latest BG moire fringe image taken for each tension step.
In BG shooting, it is not necessary to be able to shoot in the entire field of view, and it is sufficient that only the portion where the subject H is located can be shot at the time of shooting. Therefore, when moving the subject H and the tensile tester 23, it is not necessary to completely remove the subject H from the field of view, and the region where the subject H is located at the time of shooting may be moved to such an extent that there is no subject H. For example, in the case of the inspection device 100, as shown in the absorption image of FIG. 20, there is an empty opening 24 around the subject H mounted on the tensile tester 23. Therefore, it is not necessary to move the entire tensile tester 23 from the field of view for a long distance so that the entire tensile tester 23 cannot be seen, and the width of the subject H + α is moved in a direction orthogonal to the tensile direction of the tensile tester 23 to perform BG imaging. The subject H may be returned to the position of and the Talbot shooting may be performed. By doing so, the amount of movement can be reduced, so that the movement mechanism can be miniaturized and the displacement due to movement can be reduced, which is preferable.
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図２１は、第２の実施形態における検査装置２００を模式的に示した図である。
検査装置２００は、被検体（被写体Ｈ）に熱を与えて変化を見る熱負荷試験を行いながら被写体Ｈを撮影する装置である。
図２１に示すように、検査装置２００の本体部２は、被写体Ｈに熱を与える付与手段としての加熱装置２５、被写体Ｈの温度を計測する温度計２６を備えて構成されている。引張試験機２３は備えていなくてもかまわない。コントローラー５の制御部５１は、加熱装置２５に接続されており、加熱装置２５の制御が可能である。また、制御部５１は、温度計２６に接続されており、被写体Ｈの温度の取得が可能である。また、記憶部５５には、制御部５１が後述する撮影処理Ｂを実行するためのプログラムが記憶されている。その他の検査装置２００の構成は、第１の実施形態で説明した検査装置１００と同様であるので説明を援用し、以下、検査装置２００の動作について説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 21 is a diagram schematically showing the inspection device 200 according to the second embodiment.
The inspection device 200 is a device that photographs the subject H while performing a heat load test in which heat is applied to the subject (subject H) to observe changes.
As shown in FIG. 21, the main body 2 of the inspection device 200 includes a heating device 25 as a means for applying heat to the subject H and a thermometer 26 for measuring the temperature of the subject H. The tensile tester 23 may not be provided. The control unit 51 of the controller 5 is connected to the heating device 25, and can control the heating device 25. Further, the control unit 51 is connected to the thermometer 26 and can acquire the temperature of the subject H. Further, the storage unit 55 stores a program for the control unit 51 to execute the shooting process B described later. Since the other configurations of the inspection device 200 are the same as those of the inspection device 100 described in the first embodiment, the description will be incorporated, and the operation of the inspection device 200 will be described below.
図２２は、検査装置２００の制御部５１と記憶部５５に記憶されているプログラムとのにより実行される撮影処理Ｂを示すフローチャートである。この撮影処理Ｂは、加熱装置２５により被写体Ｈに与える加熱温度を段階的に変化させていき、各段階ごと（加熱ステップと呼ぶ）に被写体Ｈの撮影等を行う処理である。撮影処理Ｂは、被写体Ｈが被写体台１３にセットされ、操作部５２により検査条件（例えば、各撮影ごとの加熱装置２５の設定温度や昇温速度等）が入力され撮影実行が指示されることにより実行される。なお、以下の説明においては、検査条件として加熱装置２５の設定温度（被写体Ｈを加熱する温度）を設定して被写体Ｈを加熱する例について説明する。また、本実施形態では、撮影処理Ｂの開始前に、被写体Ｈを被写体台１３にセットしない状態で、第２格子１５を移動させて被写体なしのモアレ縞画像（ＢＧ（Back Ground）モアレ縞画像と呼ぶ）をＭ枚（例えば、４枚）取得して記憶部５５に記憶していることとする。 FIG. 22 is a flowchart showing a photographing process B executed by the control unit 51 of the inspection device 200 and the program stored in the storage unit 55. This photographing process B is a process in which the heating temperature given to the subject H is stepwise changed by the heating device 25, and the subject H is photographed or the like at each step (referred to as a heating step). In the shooting process B, the subject H is set on the subject stand 13, and the inspection conditions (for example, the set temperature of the heating device 25 for each shooting, the rate of temperature rise, etc.) are input by the operation unit 52, and the shooting execution is instructed. Is executed by. In the following description, an example in which the set temperature of the heating device 25 (the temperature for heating the subject H) is set as the inspection condition to heat the subject H will be described. Further, in the present embodiment, before the start of the shooting process B, the second grid 15 is moved in a state where the subject H is not set on the subject stand 13, and a moire fringe image without a subject (BG (Back Ground) moire fringe image). It is assumed that M sheets (for example, 4 sheets) are acquired and stored in the storage unit 55.
撮影処理Ｂが開始されると、制御部５１は、加熱装置２５による加熱前の被写体Ｈの温度の測定を温度計２６により行うとともに、加熱前の被写体Ｈの撮影を行う。
すなわち、制御部５１は、温度計２６により被写体Ｈの温度を取得するとともに、カメラ２１により被写体Ｈを撮影させ、撮影画像を取得する。撮影画像には、画像を識別するための画像番号、撮影条件、撮影日時等が付帯される（ステップＳ２１）。
次いで、制御部５１は、放射線源１１、移動機構１５ａ、放射線検出器１６等を制御してタルボ撮影を行い、Ｍ枚の被写体モアレ縞画像を取得する。タルボ撮影では、格子をスリット周期方向に移動させながら、例えば、４回撮影を行う。そして、予め取得されたＢＧモアレ縞画像と、被写体モアレ縞画像に基づいて、再構成画像（小角散乱画像、微分位相画像、吸収画像）を生成する（ステップＳ２２）。
When the photographing process B is started, the control unit 51 measures the temperature of the subject H before heating by the heating device 25 with the thermometer 26, and also photographs the subject H before heating.
That is, the control unit 51 acquires the temperature of the subject H by the thermometer 26, and also photographs the subject H by the camera 21 to acquire the photographed image. The captured image is accompanied by an image number for identifying the image, shooting conditions, shooting date and time, and the like (step S21).
Next, the control unit 51 controls the radiation source 11, the moving mechanism 15a, the radiation detector 16, and the like to perform Talbot photography, and acquires M subject moire fringe images. In Talbot photography, for example, four times of imaging are performed while moving the grid in the slit periodic direction. Then, a reconstructed image (small-angle scattered image, differential phase image, absorption image) is generated based on the BG moire fringe image acquired in advance and the subject moire fringe image (step S22).
再構成画像の生成は、第１の実施形態のステップＳ２で説明したものと同様であるので説明を援用する。再構成画像には、画像を識別するための画像番号、検査条件、タルボ撮影における撮影条件、撮影日時等が付帯される。 Since the generation of the reconstructed image is the same as that described in step S2 of the first embodiment, the description is incorporated. The reconstructed image is accompanied by an image number for identifying the image, inspection conditions, shooting conditions in Talbot shooting, shooting date and time, and the like.
なお、ステップＳ２１とＳ２２の順序は逆であってもよいし、同時であってもよい。また、カメラ２１の撮影画像は、タルボ撮影とできるだけ同じタイミングで撮影することが好ましい。
また、カメラ２１は、静止画を撮影してもよいし、動画を撮影しても良い。動画を撮影する場合、動画のどのタイミングでタルボ撮影を行ったかが分かるような信号が同時に記録されていることが好ましい。この手法については、第１の実施形態で説明したものと同様である。また、カメラ２１で撮影を行うのではなく、ステップＳ２２でタルボ撮影に基づいて生成された吸収画像を小角散乱画像や微分位相画像との比較用の画像としてもよい。この場合は、ステップＳ２１のカメラ撮影は省略できる。また、本実施形態において、カメラ２１は、一般的なデジタルカメラだけでなく、サーモグラフィー装置を備えることが好ましく、カメラ撮影と同時にサーモグラフィー装置で被写体Ｈの温度分布画像を撮影することが好ましい。
The order of steps S21 and S22 may be reversed or may be simultaneous. Further, it is preferable that the captured image of the camera 21 is captured at the same timing as the Talbot capture.
Further, the camera 21 may shoot a still image or a moving image. When shooting a moving image, it is preferable that a signal is simultaneously recorded so that the timing of the Talbot shooting of the moving image can be known. This method is the same as that described in the first embodiment. Further, instead of shooting with the camera 21, the absorption image generated based on the Talbot shooting in step S22 may be used as an image for comparison with the small-angle scattered image or the differential phase image. In this case, the camera shooting in step S21 can be omitted. Further, in the present embodiment, the camera 21 is preferably provided with a thermography device as well as a general digital camera, and it is preferable that the temperature distribution image of the subject H is taken by the thermography device at the same time as the camera shooting.
次いで、制御部５１は、ステップＳ２１で取得した撮影画像（温度分布画像を取得した場合は温度分布画像も含む）、ステップＳ２２で取得した再構成画像を撮影時の被写体Ｈの温度を表す値に対応付けて記憶部５５に記憶させる（ステップＳ２３）。 Next, the control unit 51 converts the captured image acquired in step S21 (including the temperature distribution image when the temperature distribution image is acquired) and the reconstructed image acquired in step S22 into values representing the temperature of the subject H at the time of photographing. It is stored in the storage unit 55 in association with each other (step S23).
次いで、制御部５１は、処理の終了条件を満たしたか否かを判断する（ステップＳ２４）。処理の終了条件としては、例えば、
・加熱装置２５の検査条件として設定された全ての温度での撮影が終了した
・被写体Ｈが十分変化・変質した（変形、融解、分解など）
・異常発生（想定していない事態の発生。例えば発煙、発火など）
・所定の繰り返し回数の撮影が終了した
などが考えられる。
異常が発生したか否かの判断は、例えば、ユーザーにより、異常を検知したことを示す操作部５２の所定の操作が行われたか否か（例えば、異常を検知した場合に押下するためのボタンを設けておき、そのボタンが押下されたか否か等）により判断してもよいし、カメラ２１により撮影された画像を解析することにより判断してもよい。あるいは、発煙や発火等の異常を検出するセンサーを設け、センサーの検知信号に基づいて判断してもよい。
Next, the control unit 51 determines whether or not the processing end condition is satisfied (step S24). As a processing end condition, for example,
・ Shooting at all temperatures set as inspection conditions for the heating device 25 has been completed. ・ Subject H has changed and deteriorated sufficiently (deformation, melting, decomposition, etc.).
・ Abnormal occurrence (occurrence of unexpected situation, for example, smoking, ignition, etc.)
・ It is possible that the shooting has been completed a predetermined number of times.
The determination of whether or not an abnormality has occurred is, for example, whether or not a predetermined operation of the operation unit 52 indicating that the abnormality has been detected has been performed by the user (for example, a button for pressing when the abnormality is detected). It may be determined by providing, and whether or not the button is pressed, etc.), or by analyzing the image taken by the camera 21. Alternatively, a sensor for detecting an abnormality such as smoke or ignition may be provided, and the determination may be made based on the detection signal of the sensor.
処理の終了条件を満たしていないと判断した場合（ステップＳ２４；ＮＯ）、制御部５１は、検査条件に基づいて、加熱装置２５の設定温度の変更を行い、加熱装置２５により被写体Ｈの加熱を行わせる（ステップＳ２５）。 When it is determined that the processing end condition is not satisfied (step S24; NO), the control unit 51 changes the set temperature of the heating device 25 based on the inspection condition, and the heating device 25 heats the subject H. Let it be done (step S25).
次いで、制御部５１は、温度計２６から得られる被写体Ｈの温度が設定温度の値になったか否かを判断する（ステップＳ２６）。
温度計２６により取得される被写体Ｈの温度が設定温度の値になっていないと判断した場合（ステップＳ２６；ＮＯ）、制御部５１は、被写体Ｈの温度が設定温度になるまで待機する。
温度計２６により取得される被写体Ｈの温度が設定温度の値になったと判断した場合（ステップＳ２６；ＹＥＳ）、制御部５１は、放射線源１１の管球の温度が予め定められた基準より低いか否かを判断する（ステップＳ２７）。
放射線源１１の管球の温度が予め定められた基準より低くないと判断した場合（ステップＳ２７；ＮＯ）、制御部５１は、放射線源１１の管球の温度が予め定められた基準より低くなるまで待機する。
Next, the control unit 51 determines whether or not the temperature of the subject H obtained from the thermometer 26 has reached the set temperature value (step S26).
When it is determined that the temperature of the subject H acquired by the thermometer 26 does not reach the set temperature value (step S26; NO), the control unit 51 waits until the temperature of the subject H reaches the set temperature.
When it is determined that the temperature of the subject H acquired by the thermometer 26 has reached the set temperature value (step S26; YES), the control unit 51 determines that the temperature of the tube of the radiation source 11 is lower than a predetermined reference. Whether or not it is determined (step S27).
When it is determined that the temperature of the tube of the radiation source 11 is not lower than the predetermined standard (step S27; NO), the control unit 51 lowers the temperature of the tube of the radiation source 11 than the predetermined standard. Wait until.
放射線源１１の管球の温度が予め定められた基準より低いと判断した場合（ステップＳ２７；ＹＥＳ）、制御部５１は、被写体Ｈの変形が安定したか否かを判断する（ステップＳ２８）。
ここで、被写体Ｈが軟化・溶解などにより物理的な形状が変化している間にタルボ撮影を行うと、第１の実施形態と同様に、画像がぼけて撮影が失敗してしまう。そこで、被写体Ｈの変形が安定してからカメラ撮影やタルボ撮影に進むことが望ましい。
被写体Ｈの形状が安定したか否かは、例えば、ユーザーにより、形状が安定したことを検知したことを示す操作部５２の所定の操作が行われたか否か（例えば、形状が安定した場合に押下するためのボタンを設けておき、そのボタンが押下されたか否か等）により判断してもよいし、カメラ２１により所定時間間隔で撮影を行い、直前に撮影された画像との比較に基づいて被写体Ｈの形状が安定したか否かを判断することとしてもよい。例えば、直前に撮影された画像との類似度、相関係数が所定の閾値を超えた場合に、被写体Ｈの形状が安定したと判断することとしてもよい。
When it is determined that the temperature of the tube of the radiation source 11 is lower than a predetermined reference (step S27; YES), the control unit 51 determines whether or not the deformation of the subject H is stable (step S28).
Here, if the Talbot image is taken while the subject H is changing its physical shape due to softening or melting, the image is blurred and the image failure fails as in the first embodiment. Therefore, it is desirable to proceed to camera shooting or Talbot shooting after the deformation of the subject H is stable.
Whether or not the shape of the subject H is stable is determined by, for example, whether or not a predetermined operation of the operation unit 52 indicating that the shape is stable has been performed by the user (for example, when the shape is stable). A button for pressing the button may be provided, and it may be determined by whether or not the button has been pressed), or the camera 21 takes pictures at predetermined time intervals and is based on a comparison with the image taken immediately before. It may be determined whether or not the shape of the subject H is stable. For example, when the similarity and the correlation coefficient with the image taken immediately before exceed a predetermined threshold value, it may be determined that the shape of the subject H is stable.
被写体Ｈの変形が安定していないと判断した場合（ステップＳ２８；ＮＯ）、制御部５１は、被写体Ｈの変形が安定するのを待機する。
被写体Ｈの変形が安定したと判断した場合（ステップＳ２８；ＹＥＳ）、制御部５１は、ステップＳ２１に戻り、撮影を行う。
制御部５１は、終了条件を満たすまで上述のステップを繰り返し実行し、終了条件を満たしたと判断したと判断した場合（ステップＳ２４；ＹＥＳ）、撮影処理Ｂを終了する。
When it is determined that the deformation of the subject H is not stable (step S28; NO), the control unit 51 waits for the deformation of the subject H to stabilize.
When it is determined that the deformation of the subject H is stable (step S28; YES), the control unit 51 returns to step S21 and takes a picture.
The control unit 51 repeatedly executes the above steps until the end condition is satisfied, and when it is determined that the end condition is satisfied (step S24; YES), the control unit 51 ends the shooting process B.
（実施例４）
上記第２の実施形態の有効性を検証するため、実施例４の実験を行った。
実施例４においては、検査装置２００において、被写体Ｈを加熱しながらタルボ撮影を行い、得られた再構成画像から被写体Ｈ内部が加熱によりどのように変化していくのかを評価した。具体的には、被写体Ｈを被写体台１３にセットして図２２の撮影処理Ｂを実行した。なお、図２２のステップＳ２１のカメラ撮影は省略し、比較用として吸収画像を用いた。
被写体Ｈとしては、２種類のワックス（ワックスＷ１：アクアワックス、軟化点５０℃、ワックスＷ２：アピエゾンワックス、軟化点８０〜９０℃）を用いた。被写体台１３上で加熱を行い、その時の様子をタルボで撮影した。温度は被写体Ｈ近くに配置した温度計２６で読み取った。
(Example 4)
In order to verify the effectiveness of the second embodiment, the experiment of Example 4 was carried out.
In the fourth embodiment, the inspection apparatus 200 took a Talbot image while heating the subject H, and evaluated how the inside of the subject H changes due to the heating from the obtained reconstructed image. Specifically, the subject H was set on the subject stand 13 and the shooting process B of FIG. 22 was executed. The camera shooting in step S21 of FIG. 22 was omitted, and an absorbed image was used for comparison.
As the subject H, two types of wax (wax W1: aqua wax, softening point 50 ° C., wax W2: apiaison wax, softening point 80 to 90 ° C.) were used. Heating was performed on the subject stand 13, and the state at that time was photographed with Talbot. The temperature was read by a thermometer 26 placed near the subject H.
図２３に、実施例４におけるタルボ撮影により得られた吸収画像、小角散乱画像、微分位相画像を示す。
図２３に示すように、ワックスＷ１は、軟化点である５０℃を超えた（３）において、溶けて輪郭が不明瞭になっていると同時に、小角散乱画像と微分位相画像では、吸収画像では見えないワックス内部の気泡が観察できる。特に、微分位相画像では明瞭に見えている。さらに、（３）→（４）→（５）→（６）と温度を上げていくと、気泡が一か所に集まって消えていく様子が観察できる。また、温度が１１０℃以上となった（５）になると、ワックスＷ２も溶け始めて輪郭が不明瞭になる様子が、小角散乱画像と微分位相画像で観察できる。その後、加熱を止めて温度が低下した時には（（９）、（１０））、特に顕著な変化は見られないことも分かった。
FIG. 23 shows an absorption image, a small-angle scattered image, and a differential phase image obtained by Talbot imaging in Example 4.
As shown in FIG. 23, the wax W1 melts and the outline becomes unclear at (3) above the softening point of 50 ° C., and at the same time, in the small-angle scattering image and the differential phase image, the absorption image shows. Invisible air bubbles inside the wax can be observed. In particular, it is clearly visible in the differential phase image. Further, as the temperature is raised in the order of (3) → (4) → (5) → (6), it can be observed that the bubbles gather in one place and disappear. Further, when the temperature becomes 110 ° C. or higher (5), the wax W2 also begins to melt and the outline becomes unclear, which can be observed in the small-angle scattering image and the differential phase image. After that, when the heating was stopped and the temperature decreased ((9), (10)), it was also found that no particularly remarkable change was observed.
以上のように、被写体Ｈを加熱をしながらタルボ撮影をすることによって、被写体Ｈ内部の気泡の様子やその変化、被写体Ｈが溶ける様子などを従来の吸収画像よりも明瞭に観察することができることが確認できた。このような情報は、電子部品のはんだ付けの条件検討など、様々な検討に活用できる。なお、温度の測定に被写体Ｈ近傍に配置した温度計２６を用いたが、サーモグラフィー装置で温度分布を撮影・測定すると、被写体Ｈ内部の温度分布が分かり、好ましい。
このように、第２の実施形態の検査装置２００の構成及び動作によれば、大掛かりな装置を使用することなく、被写体Ｈに負荷を与えたときの、従来の吸収Ｘ線画像では見えないような被写体内部の変化を、より短い撮影時間でより広い視野で取得して観察することが可能となる。
As described above, by taking a Talbot image while heating the subject H, it is possible to observe the state of bubbles inside the subject H, their changes, the state of melting of the subject H, etc. more clearly than the conventional absorption image. Was confirmed. Such information can be used for various studies such as studying soldering conditions for electronic components. A thermometer 26 arranged in the vicinity of the subject H was used for the temperature measurement, but it is preferable that the temperature distribution inside the subject H can be found by photographing and measuring the temperature distribution with a thermography apparatus.
As described above, according to the configuration and operation of the inspection device 200 of the second embodiment, it is not visible in the conventional absorption X-ray image when the subject H is loaded without using a large-scale device. It is possible to acquire and observe changes inside a subject in a wider field of view in a shorter shooting time.
なお、第２の実施形態においても、第１の実施形態の変形例、例えば、（画像取得の表示方法）、（被写体の変動の検出）、（コントラスト・ブライトネス調整）、（トレンド補正）、（保存・読み出し）、（定期的なＢＧ撮影）等を適用することができる。 Also in the second embodiment, modifications of the first embodiment, for example, (image acquisition display method), (subject fluctuation detection), (contrast / brightness adjustment), (trend correction), ( (Save / Read), (Regular BG shooting), etc. can be applied.
以上、本発明の第１〜第２の実施形態及びその変形例について説明したが、上述した本実施形態における記述は、本発明に係る好適な一例であり、これに限定されるものではない。 The first and second embodiments of the present invention and modifications thereof have been described above, but the above description in the present embodiment is a preferable example according to the present invention, and the present invention is not limited thereto.
例えば、上記実施形態では、縞走査法による撮影時に第２格子１５をマルチスリット１２及び第１格子１４に対して移動させる方式のタルボ・ロー干渉計を用いた検査装置を例にとり説明したが、本発明は、縞走査法による撮影時にマルチスリット１２又は第１格子１４又は第２格子１５の何れか又はそのうちの二つの格子を移動させる方式のタルボ・ロー干渉計を用いた検査装置に適用してもよい。また、本発明は、第１格子１４又は第２格子１５の何れかを他の格子に対して移動させる方式のタルボ干渉計を用いた検査装置に適用してもよい。また、本発明は、マルチスリット１２又は第１格子１４の何れかを他の格子に対して移動させる方式のロー干渉計を用いた検査装置に適用してもよい。また、本発明は、縞走査を必要としないフーリエ変換法を用いたタルボ・ロー干渉計、タルボ干渉計、ロー干渉計に適用してもよい。 For example, in the above embodiment, an inspection device using a Talbot-low interferometer of a method in which the second grid 15 is moved with respect to the multi-slit 12 and the first grid 14 at the time of photographing by the fringe scanning method has been described as an example. The present invention is applied to an inspection device using a Talbot-low interferometer of a type that moves one of the multi-slit 12 or the first grid 14 or the second grid 15 or two of the grids when photographing by the fringe scanning method. You may. Further, the present invention may be applied to an inspection device using a Talbot interferometer of a type in which either the first grid 14 or the second grid 15 is moved with respect to another grid. Further, the present invention may be applied to an inspection device using a low interferometer of a type in which either the multi-slit 12 or the first grid 14 is moved with respect to another grid. Further, the present invention may be applied to a Talbot-low interferometer, a Talbot interferometer, and a low interferometer using a Fourier transform method that does not require fringe scanning.
また、上記実施形態では、タルボ撮影により得られたモアレ縞画像に基づいて、小角散乱画像、微分位相画像、及び吸収画像を生成する場合を例にとり説明したが、小角散乱画像及び／又は微分位相画像を生成するものであれば、本発明を実現することができる。 Further, in the above embodiment, a case where a small-angle scattered image, a differential phase image, and an absorption image are generated based on the moire fringe image obtained by Talbot imaging has been described as an example, but the small-angle scattered image and / or the differential phase has been described. The present invention can be realized as long as it generates an image.
また、上記実施形態においては、被写体Ｈに引張試験や熱負荷試験を行いながらタルボ撮影する場合を例にとり説明したが、圧縮試験や曲げ試験を行いながら被写体Ｈの変化の様子をタルボ撮影してもよい。また、被写体Ｈに一定の負荷を繰り返し与える疲労試験、耐久試験を行いながら、被写体Ｈに負荷を所定回数与える毎に被写体Ｈの変化の様子をタルボ撮影してもよい。また、試験片に与える負荷が複数の組み合わせ、例えば引張と加熱を同時に与えても良い。 Further, in the above embodiment, the case of taking a Talbot image while performing a tensile test or a heat load test on the subject H has been described as an example, but the state of change in the subject H is photographed by Talbot while performing a compression test or a bending test. May be good. Further, while performing a fatigue test and a durability test in which a constant load is repeatedly applied to the subject H, the state of change in the subject H may be photographed by Talbot every time the load is applied to the subject H a predetermined number of times. Further, a plurality of combinations of loads applied to the test piece, for example, tension and heating may be applied at the same time.
また、例えば、上記の説明では、本発明に係るプログラムのコンピューター読み取り可能な媒体としてハードディスクや半導体の不揮発性メモリー等を使用した例を開示したが、この例に限定されない。その他のコンピューター読み取り可能な媒体として、ＣＤ-ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を適用することが可能である。また、本発明に係るプログラムのデータを通信回線を介して提供する媒体として、キャリアウエーブ(搬送波)も適用される。 Further, for example, in the above description, an example in which a hard disk, a non-volatile memory of a semiconductor, or the like is used as a computer-readable medium of the program according to the present invention has been disclosed, but the present invention is not limited to this example. As another computer-readable medium, a portable recording medium such as a CD-ROM can be applied. A carrier wave is also applied as a medium for providing data of the program according to the present invention via a communication line.
その他、検査装置を構成する各装置の細部構成及び細部動作に関しても、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。 In addition, the detailed configuration and detailed operation of each device constituting the inspection device can be appropriately changed as long as the gist of the invention is not deviated.
１００、２００ 検査装置
１、２ 本体部
１１ 放射線源
１２ マルチスリット
１３ 被写体台
１４ 第１格子
１５ 第２格子
１５ａ 移動機構
１６ 放射線検出器
１７ 支柱
１７ａ 緩衝部材
１１１ 焦点
１１２ 付加フィルター・コリメーター
１２０ 第１のカバーユニット
１３０ 第２のカバーユニット
１９ 基台部
２１ カメラ
２２ ミラー
２３ 引張試験機
２４ 開口部
２５ 加熱装置
２６ 温度計
５ コントローラー
５１ 制御部
５２ 操作部
５３ 表示部
５４ 通信部
５５ 記憶部
100, 200 Inspection equipment 1, 2 Main body 11 Radiation source 12 Multi-slit 13 Subject stand 14 1st grid 15 2nd grid 15a Moving mechanism 16 Radiation detector 17 Support 17a Buffer member 111 Focus 112 Additional filter collimator 120 1st Cover unit 130 Second cover unit 19 Base 21 Camera 22 Mirror 23 Tensile tester 24 Opening 25 Heating device 26 Thermometer 5 Controller 51 Control unit 52 Operation unit 53 Display unit 54 Communication unit 55 Storage unit
Claims (16)
前記被検体に負荷を与える付与手段と、
前記付与手段を制御して前記被検体に負荷を与え、前記負荷が与えられた前記被検体を前記タルボ撮影手段により撮影させて小角散乱画像及び／又は微分位相画像を生成させる制御手段と、
を備える検査装置。 A radiation source, a plurality of lattices, and a radiation detector are provided side by side in the irradiation axis direction, and a subject arranged in the irradiation axis direction is irradiated with radiation by the radiation source to perform imaging. A Talbot imaging means that generates at least a small-angle scattered image and / or a differential phase image of the subject based on the moire fringe image obtained by
The giving means that gives a load to the subject and
A control means that controls the imparting means to apply a load to the subject, and the subject to which the load is applied is photographed by the Talbot photographing means to generate a small-angle scattered image and / or a differential phase image.
Inspection device equipped with.
前記制御手段は、前記タルボ撮影手段による撮影時に、さらに前記撮影手段により前記被検体の外観を撮影させる請求項１〜５のいずれか一項に記載の検査装置。 Further provided with a photographing means for photographing the appearance of the subject and acquiring a photographed image of the subject.
The inspection device according to any one of claims 1 to 5, wherein the control means further photographs the appearance of the subject by the photographing means at the time of photographing by the Talbot photographing means.
前記制御手段は、前記タルボ撮影手段による撮影時に、さらに前記温度分布画像取得手段により前記被検体の温度分布画像を取得させる請求項１〜６のいずれか一項に記載の検査装置。 Further provided with a temperature distribution image acquisition means for acquiring the temperature distribution image of the subject,
The inspection device according to any one of claims 1 to 6, wherein the control means further acquires a temperature distribution image of the subject by the temperature distribution image acquisition means at the time of photographing by the Talbot photographing means.
前記タルボ撮影手段により生成された前記被検体の複数の小角散乱画像、微分位相画像又は吸収画像を解析して複数の特徴点の位置を抽出し、抽出した前記複数の特徴点間の距離の変化量を算出することにより、前記被検体の内部の歪分布を算出する歪分布算出手段を備える請求項２〜７のいずれか一項に記載の検査装置。 The Talbot photographing means further generates an absorption image when generating the small-angle scattered image and / or the differential phase image under the control of the control means.
The positions of the plurality of feature points are extracted by analyzing the plurality of small-angle scattered images, differential phase images, or absorption images of the subject generated by the Talbot photographing means, and the change in the distance between the extracted plurality of feature points. The inspection apparatus according to any one of claims 2 to 7, further comprising a strain distribution calculation means for calculating the strain distribution inside the subject by calculating the amount.
前記歪分布算出手段は、前記複数の小角散乱画像、微分位相画像、又は吸収画像を解析して前記複数のマーカーの位置を抽出し、抽出した前記複数のマーカー間の距離の変化量を算出することにより、前記被検体の内部の歪み分布を算出する請求項８に記載の検査装置。 A plurality of markers are arranged on the subject.
The strain distribution calculation means analyzes the plurality of small-angle scattered images, differential phase images, or absorption images to extract the positions of the plurality of markers, and calculates the amount of change in the distance between the extracted plurality of markers. The inspection device according to claim 8, wherein the strain distribution inside the subject is calculated accordingly.
前記付与手段により前記被検体に負荷を与える前及び前記付与手段により前記被検体に負荷を与えることにより前記被検体が破断した後に前記タルボ撮影手段により撮影された複数の前記小角散乱画像、微分位相画像、又は吸収画像を解析し、前記被検体の内部の変化が弾性変形によるものか塑性変形によるものかを識別する識別手段を備える請求項２〜１０のいずれか一項に記載の検査装置。 The Talbot photographing means further generates an absorption image when the small-angle scattered image and / or the differential phase image is generated based on the control of the control means.
A plurality of small-angle scattered images, differential phases, taken by the Talbot photographing means before the subject is loaded by the imparting means and after the subject is broken by the loading means. The inspection apparatus according to any one of claims 2 to 10, further comprising an identification means for analyzing an image or an absorption image and identifying whether the internal change of the subject is due to elastic deformation or plastic deformation.
前記生成された複数の小角散乱画像又は微分位相画像のそれぞれから信号値が予め定められた閾値以上の領域を抽出し、抽出した領域の信号強度、大きさ、面内分布を、その小角散乱画像又は微分位相画像を撮影したときに前記付与手段により前記被検体に与えられた負荷を表す値と対応付けてデータベースに記憶させ、新たな被検体を前記タルボ撮影手段により撮影することにより得られた小角散乱画像又は微分位相画像と、前記データベースに蓄積されている情報に基づいて、前記新たな被検体の劣化度合いを推定する推定手段を備える請求項２〜１４のいずれか一項に記載の検査装置。 The control means controls to generate a small-angle scattered image and / or a differential phase image by photographing the subject by the Talbot photographing means while applying a load to the subject by the giving means until the subject deteriorates. Run repeatedly,
A region whose signal value is equal to or higher than a predetermined threshold is extracted from each of the generated plurality of small-angle scattered images or differential phase images, and the signal intensity, magnitude, and in-plane distribution of the extracted region are obtained from the small-angle scattered image. Alternatively, it was obtained by storing the differential phase image in a database in association with a value representing the load applied to the subject by the imparting means when the differential phase image was taken, and taking a new subject by the Talbot imaging means. The test according to any one of claims 2 to 14, further comprising an estimation means for estimating the degree of deterioration of the new subject based on the small-angle scattered image or the differential phase image and the information stored in the database. apparatus.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023203994A1 (en) * | 2022-04-19 | 2023-10-26 | コニカミノルタ株式会社 | State change tracing method and state change tracing system |
| WO2024128101A1 (en) * | 2022-12-14 | 2024-06-20 | コニカミノルタ株式会社 | Image processing method, image processing device, image processing system, and program |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5612540A (en) * | 1979-07-13 | 1981-02-06 | Hitachi Ltd | Plastics processing strain analysis by model |
| JP2007315874A (en) * | 2006-05-24 | 2007-12-06 | Chiba Univ | System for photographing dynamic state |
| JP2012143548A (en) * | 2010-12-21 | 2012-08-02 | Fujifilm Corp | Radiation image obtaining method, and radiation image capturing apparatus |
| JP2015150185A (en) * | 2014-02-14 | 2015-08-24 | コニカミノルタ株式会社 | X-ray imaging system and image processing method |
| JP2016142679A (en) * | 2015-02-04 | 2016-08-08 | 株式会社ジェイテクト | Infrared stress measurement method and infrared stress measurement device |
| JPWO2015049757A1 (en) * | 2013-10-03 | 2017-03-09 | 株式会社島津製作所 | Displacement field and strain field measurement method and material testing machine |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007001928B4 (en) * | 2007-01-12 | 2009-06-18 | Yxlon International X-Ray Gmbh | Method and device for the in-situ examination of mechanically loaded test objects by means of computed tomography |
| JP5612540B2 (en) | 2011-05-26 | 2014-10-22 | 日本電信電話株式会社 | Single crystal fiber laser equipment |
| JP2015049757A (en) | 2013-09-02 | 2015-03-16 | 株式会社東芝 | Station service system |
| WO2018074402A1 (en) * | 2016-10-18 | 2018-04-26 | 東洋紡株式会社 | Elastic conductive sheet, elastic wiring, elastic wiring-equipped fabric, and method for restoring conductivity |
-
2019
- 2019-05-17 JP JP2019093621A patent/JP7234795B2/en active Active
-
2023
- 2023-02-16 JP JP2023022070A patent/JP7452722B2/en active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5612540A (en) * | 1979-07-13 | 1981-02-06 | Hitachi Ltd | Plastics processing strain analysis by model |
| JP2007315874A (en) * | 2006-05-24 | 2007-12-06 | Chiba Univ | System for photographing dynamic state |
| JP2012143548A (en) * | 2010-12-21 | 2012-08-02 | Fujifilm Corp | Radiation image obtaining method, and radiation image capturing apparatus |
| JPWO2015049757A1 (en) * | 2013-10-03 | 2017-03-09 | 株式会社島津製作所 | Displacement field and strain field measurement method and material testing machine |
| JP2015150185A (en) * | 2014-02-14 | 2015-08-24 | コニカミノルタ株式会社 | X-ray imaging system and image processing method |
| JP2016142679A (en) * | 2015-02-04 | 2016-08-08 | 株式会社ジェイテクト | Infrared stress measurement method and infrared stress measurement device |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 山田隆介 他: "ADC12合金のミクロな偏析の位相イメージングと損傷挙動", 鋳造工学, vol. 89, no. 1, JPN7022004545, 25 January 2017 (2017-01-25), pages 10 - 16, ISSN: 0004881321 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023203994A1 (en) * | 2022-04-19 | 2023-10-26 | コニカミノルタ株式会社 | State change tracing method and state change tracing system |
| WO2024128101A1 (en) * | 2022-12-14 | 2024-06-20 | コニカミノルタ株式会社 | Image processing method, image processing device, image processing system, and program |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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