JP5824860B2

JP5824860B2 - Ｘ線制御装置

Info

Publication number: JP5824860B2
Application number: JP2011105111A
Authority: JP
Inventors: 悟郎神戸; 快彦岩尾
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2011-05-10
Filing date: 2011-05-10
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2031-05-10
Also published as: JP2012238416A; CN102781153A

Description

この発明は、Ｘ線を照射するＸ線照射手段を制御するＸ線制御装置に関する。

Ｘ線制御装置は、Ｘ線非破壊検査などのＸ線検査装置などに用いられる。Ｘ線検査装置では、Ｘ線管からＸ線を対象物に対して照射することによりＸ線検査を行う（例えば、特許文献１参照）。近年では、Ｘ線管や中央演算処理装置（ＣＰＵ）をユニット化したＸ線発生装置が採用されており、Ｘ線発生装置とそれを制御する上位制御器とをケーブルで電気的に接続する。

図３に示すように、Ｘ線発生装置Ｇと上位制御器Ｃとを、入出力専用であるＩ／Ｏ(Input/Output)バス専用のディスクリートＩ／Ｏのケーブルｃ_１や、誤操作等を防止するために一定の条件を満たさないと動作を禁止するインターロック制御用のケーブルｃ_２や、Ｘ線発生装置への電源供給用のケーブルｃ_３で電気的に接続する。これらのケーブルとしてＲＳ−２３２Ｃ規格のケーブルなどが用いられる。そして、Ｘ線検査装置では、Ｘ線発生装置Ｇに対して上位制御器Ｃから、電源供給、インターロック制御、ＲＳ−２３２Ｃ通信やディスクリートＩ／Ｏ等にてＸ線照射のＯＮ／ＯＦＦおよびＸ線管の管電圧／管電流の制御を行い、Ｘ線発生装置ＧからのＲＳ−２３２Ｃ通信やディスクリートＩ／Ｏ等の応答から上位制御器Ｃ側でＸ線発生装置Ｃの状態をモニタリングしている。

特開２００７−１１４０５８号公報

しかしながら、Ｘ線発生装置の単一故障が発生した場合、ＲＳ−２３２Ｃ通信やディスクリートＩ／Ｏの応答が実際の状態に対して不一致が生じ、上位制御器にてＸ線照射のＯＮ／ＯＦＦ状態が正常に検出することができないという問題がある。その結果、Ｘ線発生装置の故障を検出することができない場合がある。ここで「単一故障」とは、単一部品について故障が発生することを示す。実際には、複数の部品について故障が同時に発生することは確率的に極めて低いので、単一故障さえ検出することができれば、Ｘ線発生装置（Ｘ線照射手段）への制御を滞りなく行うことができる。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、Ｘ線照射手段側のＸ線照射のＯＮ／ＯＦＦ状態を検出する、あるいはＸ線照射手段側のＸ線照射の異常を検出することができるＸ線制御装置を提供することを目的とする。

発明者らは、上記の問題を解決するために鋭意研究した結果、次のような知見を得た。

すなわち、従来のＸ線制御装置はＸ線管やＸ線発生装置（Ｘ線照射手段）へ制御するときには、Ｘ線制御装置側からＸ線管やＸ線発生装置に対してＸ線照射のＯＮ／ＯＦＦを指令、あるいはＸ線照射条件を設定する。したがって、Ｘ線管やＸ線発生装置などのＸ線照射手段側で単一故障が発生した場合には、設定や指令をＸ線制御装置側からＸ線照射手段側へ行ったとしても、制御が正常に行えない。

一方、Ｘ線管やＸ線発生装置ではＸ線照射がＯＮ状態の場合には、Ｘ線照射がＯＦＦ状態（非照射状態）と比較して、消費電流が多く流れて、多くの電力を消費する。そこで、Ｘ線管やＸ線発生装置などのＸ線照射手段の消費電流をモニタリングすることを利用すれば、Ｘ線照射手段側で単一故障が発生したとしても、消費電流に基づいてＸ線照射のＯＮ／ＯＦＦ状態あるいはＸ線照射の異常を検出することができるという知見を得た。

このような知見に基づくこの発明は、次のような構成をとる。
すなわち、この発明に係るＸ線制御装置（前者の発明）は、Ｘ線を照射するＸ線管と、前記Ｘ線管に管電圧と管電流を与える高電圧発生部とを含むＸ線発生装置を制御するＸ線制御装置であって、前記Ｘ線管の管電圧と管電流の制御およびモニタリングを行う入出力部と、前記Ｘ線発生装置への電源供給用のケーブルを流れる電流を検出することで、前記Ｘ線発生装置が消費する消費電流を検出する消費電流検出手段と、前記消費電流に基づいて、前記Ｘ線発生装置が発生するＸ線照射のＯＮ／ＯＦＦ状態を検出する照射状態検出手段を備えることを特徴とするものである。

［作用・効果］この発明に係るＸ線制御装置（前者の発明）によれば、Ｘ線管の管電圧と管電流の制御およびモニタリングを行う入出力部に加えて、Ｘ線を照射するＸ線管と、Ｘ線発生装置への電源供給用のケーブルを流れる電流を検出することで、Ｘ線管に管電圧と管電流を与える高電圧発生部とを含むＸ線発生装置が消費する消費電流を検出する消費電流検出手段と、消費電流に基づいて、Ｘ線発生装置が発生するＸ線照射のＯＮ／ＯＦＦ状態を検出する照射状態検出手段とを備える。照射状態検出手段は消費電流に基づいて、Ｘ線発生装置が発生するＸ線照射のＯＮ／ＯＦＦ状態を照射状態検出手段が検出することで、Ｘ線発生装置が消費する消費電流をモニタリングすればＸ線発生装置側のＸ線照射のＯＮ／ＯＦＦ状態を検出することができる。

また、この発明に係るＸ線制御装置（後者の発明）は、Ｘ線を照射するＸ線管と、前記Ｘ線管に管電圧と管電流を与える高電圧発生部とを含むＸ線発生装置を制御するＸ線制御装置であって、前記Ｘ線管の管電圧と管電流の制御およびモニタリングを行う入出力部と、前記Ｘ線発生装置への電源供給用のケーブルを流れる電流を検出することで、前記Ｘ線発生装置が消費する消費電流を検出する消費電流検出手段と、前記消費電流に基づいて、前記Ｘ線発生装置が発生するＸ線照射の異常を検出する異常検出手段を備えることを特徴とするものである。

［作用・効果］この発明に係るＸ線制御装置（後者の発明）によれば、Ｘ線管の管電圧と管電流の制御およびモニタリングを行う入出力部に加えて、Ｘ線発生装置への電源供給用のケーブルを流れる電流を検出することで、Ｘ線を照射するＸ線管と、Ｘ線管に管電圧と管電流を与える高電圧発生部とを含むＸ線発生装置が消費する消費電流を検出する消費電流検出手段と、消費電流に基づいて、Ｘ線発生装置が発生するＸ線照射の異常を検出する異常検出手段とを備える。照射状態検出手段は消費電流に基づいて、Ｘ線発生装置が発生するＸ線照射の異常を異常検出手段が検出することで、Ｘ線発生装置が消費する消費電流をモニタリングすればＸ線発生装置側のＸ線照射の異常を検出することができる。

上述した前者の発明と後者の発明とを組み合わせて、消費電流に基づいてＸ線照射のＯＮ／ＯＦＦ状態を検出する（前者の発明における）照射状態検出手段を（後者の発明における）異常検出手段が兼用してもよい。

後者の発明において、異常検出手段によるＸ線照射の異常の具体的な一例は、以下の通りである。すなわち、異常検出手段は、消費電流とＸ線照射条件との比較に基づいて異常を検出する。設定されたＸ線照射条件における電流と、実際にモニタリングされている消費電流との間に不一致が生じる場合には、Ｘ線照射において異常が発生していると見なすことができる。

この発明に係るＸ線検査装置によれば、Ｘ線照射手段の消費電流に基づいて、Ｘ線照射のＯＮ／ＯＦＦ状態を照射状態検出手段が検出し、Ｘ線照射の異常を異常検出手段が検出することができる。

実施例に係るＸ線検査装置の概略構成図およびブロック図である。実施例に係るＸ線検査装置に用いられるＸ線制御装置（上位制御器）およびＸ線発生装置のブロック図である。従来のＸ線制御装置（上位制御器）およびＸ線発生装置のブロック図である。

以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
図１は、実施例に係るＸ線検査装置の概略構成図およびブロック図であり、図２は、実施例に係るＸ線検査装置に用いられるＸ線制御装置（上位制御器）およびＸ線発生装置のブロック図である。本実施例では、Ｘ線制御装置（上位制御器）は、Ｘ線非破壊検査などのＸ線検査装置に用いられる場合を例に採って説明する。

図１に示すように、本実施例に係るＸ線検査装置１は、対象物Ｏを撮像する撮像部２と、対象物Ｏを載置するステージ３と、そのステージ３を駆動するステージ駆動部４と、撮像部２を駆動する撮像駆動部５と、撮像部２のＸ線管２１に管電流や管電圧を与えるために高電圧を発生する高電圧発生部６と、撮像部２のＸ線検出器２２によって得られたＸ線検出信号に対して各種の画像処理を行ってＸ線透視像を出力する画像処理部７とを備えている。

撮像部２は、対象物ＯにＸ線を照射するＸ線管２１と、Ｘ線管２１から照射され対象物Ｏを透過したＸ線を検出するＸ線検出器２２とを備えている。Ｘ線検出器２２については、イメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ）やフラットパネル型Ｘ線検出器（FPD: Flat Panel Detector）などに例示されるように、特に限定されない。本実施例では、Ｘ線検出器２２としてフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）を例に採って説明する。高電圧発生部６およびＸ線管２１からなる（後述する）Ｘ線発生装置３１は、この発明におけるＸ線照射手段に相当する。

ＦＰＤは、画素に対応して縦横に並べられた複数の検出素子からなり、Ｘ線を検出素子が検出して、検出されたＸ線のデータ（電荷信号）をＸ線検出信号として出力する。このようにして、Ｘ線管２１からＸ線を対象物Ｏに向けて照射し、ＦＰＤからなるＸ線検出器２２がＸ線を検出してＸ線検出信号を出力することで、Ｘ線管２１およびＸ線検出器２２からなる撮像部２は対象物Ｏを撮像する。

ステージ駆動部４は、図示を省略するモータや駆動軸などから構成され、ステージ３を図中のＸ，Ｙ方向に水平移動、Ｚ方向に昇降移動、あるいはＺ軸心周りに水平面内で回転させる。ステージ３の移動によって対象物Ｏも移動して、対象物Ｏを撮像位置にまで移動させて撮像部２により撮像を行ってＸ線検査を行う。

撮像駆動部５は、ステージ駆動部４と同様に、図示を省略するモータや駆動軸などから構成され、撮像部２を図中のＸ，Ｙ方向に水平移動、Ｚ方向に昇降移動、あるいはＺ軸心周りに水平面内で回転させる。Ｘ線検出器２２にＸ線管２１が対向するようにそれぞれを移動させてからＸ線検査を行う。また、Ｘ線管２１またはＸ線検出器２２を鉛直方向（Ｚ方向）に昇降移動させて、Ｘ線検査における拡大率・縮小率を変更することも可能である。また、Ｘ線管２１またはＸ線検出器２２を傾斜させて、斜め方向から撮像することも可能である（図中の二点鎖線を参照）。

高電圧発生部６は、高電圧を発生させて管電流や管電圧をＸ線管２１に与えることで、Ｘ線管２１からＸ線が発生して、Ｘ線を照射する。画像処理部７は、ゲイン補正やラグ補正や階調補正等の画像処理をＸ線検出信号に施すことで、対象物Ｏに関するＸ線透視像を出力する。このようにして、撮像部２で撮像されたＸ線検出信号（すなわちＸ線検出器２２から出力されたＸ線検出信号）に対して画像処理部７が画像処理を行ってＸ線透視像を出力することで、対象物Ｏに対してＸ線透視撮影を行う。そして、対象物Ｏに対するＸ線検査を行う。

その他に、Ｘ線検査装置１は、メモリ部８と入力部９と出力部１０と上位制御器１１とを備えている。上位制御器１１は、この発明におけるＸ線制御装置に相当する。

メモリ部８は、コントローラ１１を介して、画像処理部７で得られたＸ線透視像などのデータを書き込んで記憶し、適宜必要に応じて読み出して、上位制御器１１を介して、Ｘ線透視像を出力部１０に送り込んで出力する。メモリ部８は、ＲＯＭ（Read-only Memory）やＲＡＭ（Random-Access Memory）やハードディスクなどに代表される記憶媒体で構成されている。

入力部９は、オペレータが入力したデータや命令を上位制御器１１に送り込む。入力部９は、マウスやキーボードやジョイスティックやトラックボールやタッチパネルなどに代表されるポインティングデバイスで構成されている。

出力部１０は、モニタなどに代表される表示部やプリンタなどで構成されている。本実施例では、撮像部２での撮像結果を出力部１０のモニタに表示する。

上位制御器１１は、Ｘ線検査装置１を構成する各部分を統括制御する。画像処理部７で得られたＸ線透視像などのデータを、上位制御器１１を介して、メモリ部８に書き込んで記憶、あるいは出力部１０に送り込んで出力する。出力部１０が表示部の場合には出力表示し、出力部１０がプリンタの場合には出力印刷する。上位制御器１１の具体的な構成については後述する。

本実施例では、図２に示すように、高電圧発生部６やＸ線管２１や中央演算処理装置（ＣＰＵ）２３をユニット化してＸ線発生装置３１として構成している。本実施例では、上位制御器１１は制御基板で形成されている。

図３でも述べたように、図２では、Ｘ線発生装置３１と上位制御器１１とを、入出力専用であるＩ／Ｏ(Input/Output)バス専用のディスクリートＩ／Ｏのケーブルｃ_１や、誤操作等を防止するために一定の条件を満たさないと動作を禁止するインターロック制御用のケーブルｃ_２や、Ｘ線発生装置への電源供給用のケーブルｃ_３で電気的に接続する。これらのケーブルとしてＲＳ−２３２Ｃ規格のケーブルなどが用いられる。そして、Ｘ線検査装置１では、Ｘ線発生装置３１に対して上位制御器１１から、電源供給、インターロック制御、ＲＳ−２３２Ｃ通信やディスクリートＩ／Ｏ等にてＸ線照射のＯＮ／ＯＦＦおよびＸ線管２１の管電圧／管電流の制御を行い、Ｘ線発生装置３１からのＲＳ−２３２Ｃ通信やディスクリートＩ／Ｏ等の応答から上位制御器１１でＸ線発生装置３１の状態をモニタリングしている。

具体的には、上位制御器１１から電源電圧（例えば直流（ＤＣ）２４Ｖ）を、電源供給用のケーブルｃ_３を介してＸ線発生装置３１の高電圧発生部６に供給する。この電源供給によって、高電圧発生部６は高電圧を発生させて、管電流や管電圧をＸ線管２１に与えて、Ｘ線管２１からＸ線を照射する。実際のＸ線照射のＯＮでは、上位制御器１１からＯＮにする指令をＸ線発生装置３１のＣＰＵ２３に与えることで行い、Ｘ線照射のＯＦＦでは、上位制御器１１からＯＦＦにする指令をＣＰＵ２３に与えることで行う。また、上位制御器１１から、インターロック制御用のケーブルｃ_２を介してＸ線発生装置３１のＣＰＵ２３をインターロック制御する。このインターロック制御を行うことで、一定の条件を満たさないとＣＰＵ２３の動作を禁止して、誤操作等を防止する。また、Ｘ線発生装置３１と上位制御器１１との間で相互の通信が行われているか否かを確認するためにＲＳ−２３２Ｃ通信を、ディスクリートＩ／Ｏのケーブルｃ_１を介して行う。

さらに、本実施例では、図２に示すように、上位制御器１１は電流検出回路１１ａを備えている。電流検出回路１１ａは、上位制御器１１からＸ線発生装置３１へ供給される電源供給用のケーブルｃ_３の消費電流をモニタリングする。知見でも述べたように、Ｘ線管２１やＸ線発生装置３１ではＸ線照射がＯＮ状態の場合には、Ｘ線照射がＯＦＦ状態（非照射状態）と比較して、消費電流が多く流れて、多くの電力を消費する。

Ｘ線管２１の場合には、Ｘ線照射がＯＦＦ状態（非照射状態）以上の消費電流を電流検出回路１１ａがモニタリングしたときにはＸ線照射がＯＮ状態と検出する。Ｘ線照射が最小のＸ線照射条件時の消費電流未満を電流検出回路１１ａがモニタリングしたときにはＸ線照射がＯＦＦ状態（非照射状態）と検出する。このように、Ｘ線管２１も含めてＸ線発生装置３１の消費電流に基づいて、Ｘ線照射のＯＮ／ＯＦＦ状態を電流検出回路１１ａが検出する。電流検出回路１１ａは、この発明における照射状態検出手段に相当する。

また、本実施例では、この発明における照射状態検出手段に相当する電流検出回路１１ａは、この発明における異常検出手段を兼用している。すなわち、消費電流を電流検出回路１１ａがモニタリングし、消費電流とＸ線照射条件との比較に基づいて異常を検出する。このように、Ｘ線管２１も含めてＸ線発生装置３１の消費電流に基づいて、Ｘ線照射の異常を電流検出回路１１ａが検出する。電流検出回路１１ａは、この発明における異常検出手段にも相当する。

Ｘ線照射条件時の電流で設定されているにも関わらず、実際には、設定された電流とは異なる値の消費電流で電流検出回路１１ａによりモニタリングされている場合には、設定されたＸ線照射条件における電流と、実際にモニタリングされている消費電流との間に不一致が生じることになり、Ｘ線照射において異常が発生していると見なされる。

また、例えば、上述のようにＸ線照射がＯＮで設定されている（Ｘ線照射条件がＯＮ）にも関わらず、実際にはＸ線照射が最小のＸ線照射条件時の消費電流未満で電流検出回路１１ａによりモニタリングされている場合には、設定されたＸ線照射条件における電流と、実際にモニタリングされている消費電流との間に不一致が生じることになり、Ｘ線照射において異常が発生していると見なされる。逆に、Ｘ線照射がＯＦＦで設定されているにも関わらず、実際にはＸ線照射がＯＦＦ状態（非照射状態）以上の消費電流を電流検出回路１１ａによりモニタリングされている場合には、設定されたＸ線照射条件と、実際にモニタリングされている消費電流との間に不一致が生じることになり、Ｘ線照射において異常が発生していると見なされる。

上述の構成を備えた本実施例に係るＸ線制御装置（上位制御器１１）によれば、Ｘ線管２１も含めてＸ線発生装置３１の消費電流に基づいて、Ｘ線照射のＯＮ／ＯＦＦ状態を電流検出回路１１ａが検出することで、消費電流をモニタリングすればＸ線発生装置３１側のＸ線照射のＯＮ／ＯＦＦ状態を検出することができる。

本実施例では、Ｘ線管２１も含めてＸ線発生装置３１の消費電流に基づいて、Ｘ線照射の異常を電流検出回路１１ａが検出することで、消費電流をモニタリングすればＸ線発生装置３１側のＸ線照射の異常を検出することができる。

本実施例では、消費電流に基づいてＸ線照射のＯＮ／ＯＦＦ状態を検出する照射状態検出手段を、消費電流に基づいてＸ線照射の異常を検出する異常検出手段が兼用しており、電流検出回路１１ａによって実現している。

本実施例では、電流検出回路１１ａは、消費電流とＸ線照射条件との比較に基づいて異常を検出している。設定されたＸ線照射条件における電流と、実際にモニタリングされている消費電流との間に不一致が生じる場合には、Ｘ線照射において異常が発生していると見なすことができる。

この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）対象物としてはＸ線検査の対象となり得るものであれば、特に限定されない。上述したように、実装基板、多層基板のスルーホール／パターン／はんだ接合部、パレット上に配置された集積回路（ＩＣ）のような実装前の電子部品、金属などの鋳物、ビデオデッキのような成型品などに例示されるように、対象物に対してＸ線検査を行うのであればよい。

（２）上述した実施例では、対象物に対してＸ線透視撮影を行うことで対象物に対するＸ線検査を行ったが、対象物に対してＣＴ撮影を行うことで対象物に対するＸ線検査を行う場合に適用してもよい。また、Ｘ線透視撮影およびＣＴ撮影を組み合わせてＸ線検査を行う場合に適用してもよい。

（３）上述した実施例では、Ｘ線制御装置（上位制御器）は、Ｘ線非破壊検査などのＸ線検査装置に用いられる場合を例に採って説明したが、医用における医用診断装置（例えばＸ線透視撮影装置、Ｘ線断層撮影装置、Ｘ線ＣＴ装置）などにも適用することができる。

（４）上述した実施例では、消費電流に基づいてＸ線照射のＯＮ／ＯＦＦ状態を検出する照射状態検出手段を、消費電流に基づいてＸ線照射の異常を検出する異常検出手段が兼用しており、電流検出回路１１ａによって実現していたが、電流検出回路１１ａは、Ｘ線照射のＯＮ／ＯＦＦ状態を検出する照射状態検出手段の機能のみを備えてもよい。

（５）上述した実施例では、消費電流に基づいてＸ線照射のＯＮ／ＯＦＦ状態を検出する照射状態検出手段を、消費電流に基づいてＸ線照射の異常を検出する異常検出手段が兼用しており、電流検出回路１１ａによって実現していたが、電流検出回路１１ａは、Ｘ線照射の異常を検出する異常検出手段の機能のみを備えてもよい。

（６）上述した実施例では、図２に示すように、高電圧発生部６やＸ線管２１やＣＰＵ２３をユニット化してＸ線発生装置３１として構成したが、Ｘ線を照射するＸ線照射手段としては、ＣＰＵや高電圧発生部を必ずしも備える必要はなく、Ｘ線管単独であってもよい。また、ＣＰＵをＸ線制御装置（実施例では上位制御器）に組み込んで制御装置を１つにしてもよいし、高電圧発生部をＸ線制御装置に組み込んでもよい。

（７）上述した実施例では、Ｘ線照射手段（実施例では高電圧発生部６、Ｘ線管２１）とＸ線制御装置（実施例では上位制御器）とを別々にしたが、Ｘ線制御装置内にＸ線照射手段を組み込んでもよい。

１ … Ｘ線検査装置
６ … 高電圧発生部
１１ … 上位制御器
１１ａ … 電流検出回路
２１ … Ｘ線管
３１ … Ｘ線発生装置

Claims

Ｘ線を照射するＸ線管と、前記Ｘ線管に管電圧と管電流を与える高電圧発生部とを含むＸ線発生装置を制御するＸ線制御装置であって、
前記Ｘ線管の管電圧と管電流の制御およびモニタリングを行う入出力部と、
前記Ｘ線発生装置への電源供給用のケーブルを流れる電流を検出することで、前記Ｘ線発生装置が消費する消費電流を検出する消費電流検出手段と、
前記消費電流に基づいて、前記Ｘ線発生装置が発生するＸ線照射のＯＮ／ＯＦＦ状態を検出する照射状態検出手段を備えることを特徴とするＸ線制御装置。
Ｘ線を照射するＸ線管と、前記Ｘ線管に管電圧と管電流を与える高電圧発生部とを含むＸ線発生装置を制御するＸ線制御装置であって、
前記Ｘ線管の管電圧と管電流の制御およびモニタリングを行う入出力部と、
前記Ｘ線発生装置への電源供給用のケーブルを流れる電流を検出することで、前記Ｘ線発生装置が消費する消費電流を検出する消費電流検出手段と、
前記消費電流に基づいて、前記Ｘ線発生装置が発生するＸ線照射の異常を検出する異常検出手段を備えることを特徴とするＸ線制御装置。
請求項２に記載のＸ線制御装置において、
前記異常検出手段は、前記消費電流に基づいてＸ線照射のＯＮ／ＯＦＦ状態を検出する照射状態検出手段を兼用していることを特徴とするＸ線制御装置。
請求項２または請求項３に記載のＸ線制御装置において、
前記異常検出手段は、前記消費電流とＸ線照射条件との比較に基づいて前記異常を検出することを特徴とするＸ線制御装置。