TWI768027B - 檢查裝置、檢查方法及檢查對象物之製造方法 - Google Patents

檢查裝置、檢查方法及檢查對象物之製造方法 Download PDF

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Abstract

檢查裝置具有：射線源，其對檢查對象物照射能量線；檢測部，其檢測通過檢查對象物之能量線；位移機構，其使檢查對象物及上述射線源中之至少一者相對另一者而相對地位移，來設定檢查對象物與射線源之相對位置；內部圖像生成部，其基於由檢測部所檢測之能量線之檢測量分佈，來生成檢查對象物之內部圖像；以及控制部，其基於由檢測部所檢測之能量線之檢測量分佈，來控制位移機構。

Description

檢查裝置、檢查方法及檢查對象物之製造方法
本發明係關於一種檢查裝置、檢查方法及檢查對象物之製造方法。
已知使用X射線來照射檢查對象，檢測通過該檢查對象之X射線之檢查裝置(例如專利文獻1)。期望可抑制檢查精度之下降之檢查裝置。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：美國專利申請公開第2013/0083896號說明書
第1態樣之檢查裝置具有：射線源，其對檢查對象物照射能量線；檢測部，其檢測通過上述檢查對象物之能量線；位移機構，其使上述檢查對象物及上述射線源中之至少一者相對另一者而相對地位移，來設定上述檢查對象物與上述射線源之相對位置；內部圖像生成部，其基於由上述檢測部所檢測之上述能量線之檢測量分佈，來生成上述檢查對象物之內部圖像；控制部，其基於由上述檢測部所檢測之上述能量線之檢測量分佈，來控制上述位移機構。
第2態樣之檢查方法具有：由射線源對檢查對象物照射能量線；藉由檢測部來檢測通過上述檢查對象物之能量線；基於由上述檢測部所檢測之上述能量 線之檢測量分佈來生成上述檢查對象物之內部圖像；以及藉由位移機構，且基於由上述檢測部所檢測之上述能量線之檢測量分佈，使上述檢查對象物及上述射線源中之至少一者相對另一者而相對地位移，來設定上述檢查對象物與上述射線源。
第3態樣之檢查方法具有：由射線源對檢查對象物照射能量線；藉由檢測部來檢測通過上述檢查對象物之能量線；藉由位移機構，使上述檢查對象物及上述射線源中之至少一者相對另一者而相對地位移，來設定上述檢查對象物與上述射線源之相對位置；基於由上述檢測部所檢測之上述能量線之檢測量分佈，來生成上述檢查對象物之內部圖像；以及基於由上述檢測部所檢測之上述能量線之檢測量分佈，來控制上述位移機構。
第4態樣之檢查對象之製造方法係使用第1態樣之檢查裝置來取得內部圖像，且將上述內部圖像與參照圖像加以比較。
1‧‧‧筐體
2‧‧‧X射線源
3‧‧‧載置部
4‧‧‧檢測器
5‧‧‧控制裝置
6‧‧‧框架
31‧‧‧載置台
32‧‧‧旋轉驅動部
33‧‧‧X軸移動部
34‧‧‧Y軸移動部
35‧‧‧Z軸移動部
36‧‧‧操作器部
41‧‧‧入射面
51‧‧‧X射線控制部
52‧‧‧操作器控制部
53‧‧‧圖像生成部
54‧‧‧圖像再構成部
61‧‧‧除振機構
100‧‧‧X射線裝置
311‧‧‧三爪夾持機構
400‧‧‧製造系統
410‧‧‧製作裝置
420‧‧‧成形裝置
430‧‧‧控制系統
431‧‧‧記憶部
432‧‧‧檢查部
440‧‧‧修理裝置
500‧‧‧被測定物
501‧‧‧繞線架
502‧‧‧捲取對象
503‧‧‧邊界面
P‧‧‧出射點
Za‧‧‧光軸
Zr‧‧‧旋轉軸
圖1係示意性表示第1實施形態之X射線裝置之構成之圖。
圖2係示意性表示被測定物之結構之圖。
圖3係用以對第1實施形態中之X射線發生部及被測定物與檢測器之位置關係進行說明之圖。
圖4係用以對將X射線發生部與被測定物變更成為既定之位置關係之想法進行說明之圖。
圖5係用以對將X射線發生部與被測定物變更成為既定之位置關係之想法進行說明之圖。
圖6係用以對第1實施形態之X射線裝置之動作進行說明之流程表。
圖7係示意性例示變形例1中之被測定物與X射線發生部之位置關係之圖。
圖8係示意性示出變形例2中之X射線發生部及被測定物與檢測器之位置關係之圖。
圖9係示意性示出第2實施形態中之製造系統之主要部分構成之方塊圖。
圖10係對第2實施形態中之製造系統之動作進行說明之流程表。
-第1實施形態-
參照圖式，對作為第1實施形態之檢查裝置之X射線裝置進行說明。X射線裝置係藉由對被測定物照射X射線，檢測透過被測定物之透過X射線，而非破壞地取得被測定物之內部資訊(例如內部結構)等。於被測定物，例如機械零件或電子零件等產業用零件為對象之情形時，X射線裝置係稱為檢查產業用零件之產業用X射線CT(Computed Tomography，電腦斷層)檢查裝置。
圖1係表示本實施形態之X射線裝置100之構成之一例之圖。此外，為便於說明，將由X軸、Y軸、Z軸構成之座標系設定為如圖所示。
X射線裝置100具備：筐體1、X射線源2、載置部3、檢測器4、控制裝置5以及框架6。筐體1係以成為與XZ平面實質上平行(水平)之方式配置於工廠等之地板面上，且於內部收納有X射線源2、載置部3、檢測器4、及框架6。筐體1為使X射線不洩漏至筐體1之外部，而包含鉛作為材料。
X射線源2係根據控制裝置5之控制，放射出圖1所示之X射線(所謂錐形射束)，該X射線係以出射點P作為頂點而朝向Z軸+方向，以圓錐狀擴散之擴散能量線。該出射點P係與後述之於X射線源2內傳播之電子束之焦點位置一致。此外，於以下之說明中，X射線之光軸Za係設為從X射線源2之電子束之焦點位置，即出射點P起，與檢測器4之入射面正交而延伸之軸。又，X射線源2亦可為放射出扇狀之X射線(所謂扇形射束)或線狀之X射線(所謂筆 形射束)者，來代替放射出圓錐狀之X射線者。X射線源2射出例如約50eV之超軟X射線、約0.1~2keV之軟X射線、約2~20keV之X射線以及約20~100keV之硬X射線中之至少1種X射線。
載置部3具備：固定(載置)被測定物500之載置台31以及由旋轉驅動部32、X軸移動部33、Y軸移動部34及Z軸移動部35構成之操作器部36，且設置於較X射線源2更Z軸+側。載置台31係設置為能夠藉由旋轉驅動部32，以旋轉軸Zr為中心而旋轉。旋轉驅動部32係伴隨X軸移動部33、Y軸移動部34及Z軸移動部35之各自之移動而移動。旋轉驅動部32例如係由電動馬達等而構成，且利用由後述控制裝置5來控制驅動之電動馬達所產生之旋轉力，以與Z軸平行之旋轉軸Zr為中心而使載置台31旋轉。又，載置台31可藉由後述之夾持機構來保持被測定物500。X軸移動部33、Y軸移動部34及Z軸移動部35係由控制裝置5所控制，為使被測定物500位於由X射線源2射出之X射線之照射範圍內之適當位置，而使載置台31於X軸方向、Y軸方向及Z軸方向上分別移動。進而，Z軸移動部35係由控制裝置5所控制，為使自X射線源2至被測定物500為止之距離以所需之大小投影至檢測器4上，而使載置台31於Z軸方向上移動。
圖1所示之檢測器4係設置於較載置台31更Z軸+側。即，載置台31係於Z軸方向上，設置於X射線源2與檢測器4之間。檢測器4具有與XY平面平行之入射面41，由X射線源2放射且包含透過載置於載置台31上之被測定物500之透過X射線的X射線射入至入射面41上。檢測器4係由包含公知之閃爍物質之閃爍體部、以及接收由閃爍體部所發射之光的受光部等所構成，將射入至閃爍體部之入射面41上之X射線轉變為光能量，且將該光能量於上述受光部轉變為電能量，作為電信號而向控制裝置5輸出。此外，檢測器4亦可不將入射之X射線轉變為光能量，而直接轉變為電信號來輸出。又，檢測器4具有閃爍體部與受光部分別分割為複數個畫素之結構，該等畫素係二維地排列。藉此，可總括 地取得由X射線源2所放射且通過被測定物500之X射線之檢測量分佈。而且，可以該檢測量分佈為基礎而生成被檢查物500之內部圖像。
框架6係支承X射線源2、載置部3之操作器部36及檢測器4。該框架6係構成為具有充分之剛性。因此，取得被測定物500之投影像時，能夠於X射線源2、操作器部36及檢測器4之相對位置不變化之狀態下來支承。又，框架6係由除振機構61所支承，防止外部產生之振動直接傳遞至框架6。
控制裝置5具有微處理器或其周邊電路等，藉由讀入預先記憶於未圖示之記憶媒體(例如快閃記憶體等)中之控制程式而執行，來控制X射線裝置100之各部。控制裝置5具備以下構件作為功能：X射線控制部51，其控制X射線源2之動作；操作器控制部52，其控制操作器部36之驅動動作；圖像生成部53，其基於由檢測器4輸出之電信號，生成具有被測定物500之內部資訊之內部圖像，即X射線投影圖像資料；圖像再構成部54，其一面控制操作器部36，一面基於投影方向分別不同之被測定物500之投影圖像資料而實施公知之圖像再構成處理，來生成被測定物500之再構成圖像。藉由圖像再構成處理，生成作為被測定物500之內部結構(剖面結構)的三維資料或斷層圖像資料。於該情形時，圖像再構成處理有反投影法、濾波反投影法、逐次近似法等。
圖2係示意性示出作為利用本實施形態之X射線裝置100來檢查異物等之有無等之檢查對象物的被測定物500之一例之圖。被測定物500例如為膜狀或纖維狀者，有纖維素、塑膠膜等。被測定物500包含繞線架501及捲取對象502。繞線架501例如形成為圓柱形狀或圓筒形狀，於圓柱或圓筒之側面捲取有捲取對象502。本實施形態中，列舉例如形成為片狀之捲取對象502捲繞於繞線架501上之情形為例來進行說明。繞線架501與捲取對象502為相互不同之材料。因此，繞線架501與捲取對象502中，各自之X射線吸收係數不同。通常，繞線架501係由剛性高於捲取對象502之材料所構成。因此，繞線架501之X射線 吸收係數係高於捲取對象502。因此，捲取對象502之X射線透過率係高於繞線架501之X射線透過率。
此外，被測定物500並不限定為於繞線架501捲繞有捲取對象502之結構者。被測定物500具有第1構件、以及X射線吸收係數與第1構件不同之第2構件，並且具有第1構件與第2構件具有邊界面而接觸之結構。例如，被測定物500可具有如下構成：X射線吸收係數高於第2構件之第1構件形成為例如平板狀，且於該平板狀之第1構件上積層有第2構件。
於被測定物500之製造時，例如於將捲取對象502捲取於繞線架501上之步驟時，存在產生如下缺陷之可能性：異物等附著於捲取對象502與繞線架501之間、或捲繞而成為層狀之捲取對象502之間，或者於捲取對象502上產生傷痕等。本實施形態之X射線裝置100係藉由設置於載置台31上之夾持機構來保持繞線架501後，檢查如下缺陷之有無：於該繞線架501與捲取對象502之邊界面503、即形成繞線架501之圓柱或圓筒之側面，或捲取對象502之間之異物等，或捲取對象502上產生之傷痕等。於進行被測定物500之檢查時，X射線裝置100根據射入至檢測器4之X射線之強度分佈，且基於由檢測器4輸出之電信號，來設定被測定物500與X射線源2之間之相對位置。以下，進行詳細說明。
首先，參照圖3，對本實施形態中之被測定物500及X射線源2與檢測器4之間之位置關係、和於繞線架501之邊界面503及其近旁傳播之X射線之關係進行說明。
圖3(a)係示意性地例示出自X射線源2之X射線之光軸Za通過繞線架501之區域之情形。於該情形時，從X射線源2傳播之X射線中，能量線L11通過繞線架501與捲取對象502之邊界面503之Z方向一側之端部之區域503f，透過捲取對象502而射入至檢測器4之位置Y11。又，能量線L12透過繞線架501，通過邊界面503之Z方向+側端部之區域503r而射入至檢測器4之位置Y12。
通過較能量線L11更Y方向一側之能量線僅透過捲取對象502，通過較能量線L12更Y方向+側且光軸Za之間之能量線僅透過繞線架501。此處，將從通過較能量線L11更Y方向一側之能量線所射入之檢測器4之區域中輸出之電信號之值S1、與從通過較能量線L12更Y方向+側之能量線所射入之檢測器4之區域中輸出之電信號之值S3加以比較。如上所述，繞線架501之X射線吸收係數高於捲取對象502之X射線吸收係數。因此，S1成為大於S3之值。
關於能量線L11與能量線L12之間之能量線，隨著從能量線L11向能量線L12接近，透過繞線架501之距離增加。隨之，X射線透過率下降，因此由檢測器4輸出之電信號從位置Y11中之S1向位置Y12中之S3下降。即，如S2所示般變化。將該狀態示於圖3(b)中。
但是，於在邊界面503或者其近旁存在異物Pa之情形時，由異物Pa引起之X射線透過率之變化與由透過繞線架501之距離之變化所引起之透過率之變化重疊，因此存在難以檢測出異物Pa之顧慮。
圖3(c)係示意性地例示自X射線源2之X射線之光軸Za不通過繞線架501，而通過其Y方向+側之情形。於該情形時，從X射線源2傳播之X射線中，能量線L21透過捲取對象502，且通過繞線架501與捲取對象502之邊界面503之Z方向+側之端部之區域503r後，射入至檢測器4之位置Y21。又，能量線L22通過繞線架501與捲取對象502之邊界面503之Z方向一側之端部之區域503f，且透過繞線架501射入至檢測器4之位置Y22。
通過較能量線L21更Y方向一側之能量線，僅透過捲取對象502，通過較能量線L22更Y方向+側之能量線僅透過繞線架501。因此，藉由與針對圖3(a)之說明相同之原因，從通過較能量線L21更Y方向一側之能量線所射入之檢測器4之區域中輸出之電信號之值S1係大於從通過較能量線L22更Y方向+側之能量線所射入之檢測器4之區域中輸出之電信號之值S3。又，關於能量 線L21與能量線L22之間之能量線，隨著從能量線L21向能量線L22接近，透過繞線架501之距離增加。隨之，X射線透過率下降，因此由檢測器4輸出之電信號從位置Y11中之S1向位置Y12中之S3下降。即，如S2般變化。將該狀態示於圖3(d)中。於該情形時，於在邊界面503或者其近旁存在異物Pa之情形時，由異物Pa引起之X射線透過率之變化與由透過繞線架501之距離之變化所引起之X射線透過率之變化重疊，因此亦存在難以檢測出異物Pa之顧慮。
圖3(e)係示意性地例示自X射線源2之X射線之光軸Za沿著繞線架501與捲取對象502之邊界面503而傳播之情形。於該情形時，自X射線源2之X射線中，通過光軸Za之能量線L3沿著繞線架501與捲取對象502之邊界面503而透過。通過較能量線L3更Y方向一側之能量線僅透過捲取對象502，通過較能量線L3更Y方向+側之能量線僅透過繞線架501。即，由檢測器4輸出之電信號之值係以能量線L3之入射位置為界，於Y方向一側射入僅透過捲取對象502之能量線，且於Y方向+側射入僅透過繞線架501之能量線。因此，由檢測器4輸出之電信號之值係於S1與S3之間急遽變化。將該狀態示於圖3(f)中。於該情形時，為在邊界面503或者其近旁存在異物Pa之情形，由異物引起之X射線透過率之變化不會與和透過繞線架501之距離之變化相伴的X射線透過率之變化重疊，僅針對捲取對象502之透過率而檢測出由異物Pa引起之X射線透過率之變化，因此可正確地檢測出異物Pa。
本實施形態之X射線裝置100係於X射線源2與被測定物500處於任意之位置關係之狀態下，從X射線源2向被測定物500照射X射線，基於射入至檢測器4之X射線之檢測量分佈，來設定X射線源2與被測定物500之相對位置。具體而言，X射線裝置100以成為檢測器4對透過被測定物500之捲取對象502之X射線進行檢測之位置關係之方式來控制作為位移機構之操作器36。於本實施形態中，X射線裝置100以使光軸Za成為沿著繞線架501與捲取對象502之邊 界面503之方向之方式來控制操作器36。即，將被測定物500與X射線源2設定為成為圖3(e)所示之位置關係。
於本實施形態中，X射線控制部51係於X射線源2與被測定物500之間之Y方向之相對位置關係不同之每個狀態下，由X射線源2對被測定物500照射X射線。操作器控制部52係於位置關係不同之每個狀態下，基於由X射線源2照射且X射線射入至檢測器4時的、檢測器4中之X射線之入射位置與檢測量分佈(即被測定物500之投影圖像之亮度值)，來進行用以獲得上述圖3(e)所示之位置關係(以後，稱為目標位置關係)之處理。
以下對用來進行用以獲得該目標位置關係之處理之想法進行說明。
操作器控制部52係根據基於由檢測器4輸出之電信號的投影圖像之亮度值之分佈資訊、以及X射線所射入之檢測器4上之Y方向之位置，來算出亮度值隨著位置而變化之區域中之Y方向之距離△Y。同時，算出從能量線垂直射入檢測器4中之位置至Y12為止之距離，對距離△Y及Y進行繪圖。為算出距離△Y，藉由將所檢測之亮度值與Y方向之位置進行繪圖，而製作如圖3(b)、(d)、(f)所示之圖表。藉由將繪圖之結果以3條直線來近似，從而製作例如圖3(b)所示之圖表。於該情形時，可根據3條直線(參照圖3(b)之符號S1、S2、S3)中之2條直線之交點，即圖3(b)之直線S1與S2之交點以及直線S2與S3之交點之位置來算出距離△Y。即，可算出直線S1與S2之交點Y11和直線S2與S3之交點Y12之差，來作為X射線源2與被測定物500為圖3(a)所示之位置關係之情形時的距離△Y(圖3(b)所示之距離△Y1)。
其次，於將X射線源2與被測定物500之位置關係加以變更之狀態下，亦同樣地算出距離△Y。若X射線源2與被測定物500之位置關係變更為圖3(c)所示之關係，則算出圖3(d)所示之距離△Y2來作為距離△Y。將算出之 複數個距離△Y、與算出距離△Y時所使用之檢測器4上之Y方向之位置進行繪圖。
圖4(a)中示意性地示出複數個繪圖之一例。如圖4(a)所示，複數個繪圖係藉由2條直線S4、S5而近似，距離△Y具有極小值。對圖4(a)所示之圖表上距離△Y具有極小值之原因進行說明。圖4(b)係與圖3(a)之情形同樣，示意性表示自X射線源2之X射線之光軸Za通過繞線架501之情形時的X射線源2、被測定物500及檢測器4之圖。圖4(b)中，將被測定物500之繞線架501之Z方向之長度(厚度)設為△z，將自X射線源2至被測定物500為止之Z方向之距離設為z，且將自X射線源2至檢測器4之入射面41為止之距離設為FID。將來自X射線源2之X射線之光軸Za至繞線架501之邊界面503中的向Y方向+側之距離最大之邊界面503之Y方向之位置設為y。
於該情形時，透過繞線架501之Z軸+側之端部501r之X射線所射入之檢測器4上之位置Y、與距離△Y之關係式可藉由三角形之相似，而如以下之式(1)、(2)般來表示。
y/z=(Y+△Y)/FID……(1)
y/(z+△z)=Y/FID……(2)
可根據上述2個式(1)、(2)而求出以下之式(3)。
△Y=△z/z‧Y……(3)
△z為被測定物500之繞線架501之Z方向之長度(厚度)，z為自X射線源2至被測定物500為止之Z方向之距離，故於式(3)中，△z/z為常數。因此，於式(3)中，距離△Y與位置Y之關係成為一次方程式。
如圖3(b)、(d)所示，距離△Y係僅根據亮度值之變化量而算出，故距離△Y經常作為正值來處理。因此，將X射線之光軸Za、與被測定物500之邊界面503一致之位置y作為邊界，由一次方程式所表示之式(3)之傾斜 度之符號反轉，即距離△Y具有極小值。因此，如圖4(a)所示，複數個繪圖係藉由2條直線S4、S5而近似。因此，於圖4(a)中，藉由在距離△Y成為極小值時之位置y上使繞線架501之邊界面503一致，則X射線源2與被測定物500之位置關係成為圖3(e)所示之位置關係。即，距離△Y成為極小值時之位置y係X射線源2與被測定物500之目標位置關係。
操作器控制部52係依據上述想法，於每次設定為使X射線源2與被測定物500之Y方向之位置關係不同之狀態時，藉由在繞線架501之邊界面503及其近旁傳播之X射線所射入之檢測器4上之位置Y與式(3)來算出距離△Y。即，操作器控制部52係針對在載置台31與檢測器4之間的Y方向之複數個不同位置關係之每一個，基於所取得之X射線之檢測量分佈來算出距離△Y，控制Y軸移動部34。此時，操作器控制部52係使用由圖像生成部53所生成之內部圖像即投影圖像，基於亮度值來檢測出檢測器4中之位置Y。此外，操作器控制部52亦可使用由圖像再構成部54所生成之三維資料(斷層圖像資料)作為內部圖像，來檢測出檢測器4中之位置Y。操作器控制部52係使用所算出之複數個距離△Y，且基於圖4(a)所示之近似直線，來算出目標位置關係y。操作器控制部52算出用以成為該位置y之載置台31之移動量。於該情形時，使用上述之式(1)、(2)，藉由以下之式(4)，以移動量y之形式算出目標位置關係y。
移動量y=△t/(FID/z-FID/(z+△z))……(4)
操作器控制部52係將指示上述移動量y之移動的信號向Y軸移動部34輸出，使載置台31於Y方向上以移動量y來移動。
此外，於上述之說明中，使用於每次設定為使X射線源2與被測定物500之Y方向之位置關係不同之狀態時所取得之複數個檢測器4上之位置Y，來算出目標位置關係y。作為複數個位置Y，能夠根據2個不同之位置Y來算出目標位置關係y。於該情形時，亦藉由製作將2個不同之位置Y與距離△Y進行 繪圖而成之近似線，來算出距離△Y成為極小值時之目標位置關係y。
圖5(a)中，示意性地示出使用於圖3(a)所示之狀態下取得之檢測器4中之位置Y、及於圖3(c)所示之狀態下取得之檢測器4中之位置Y之情形時所製作之近似線之例。於該情形時，如圖5(a)所示，於所繪圖之2點Q1(Y1、△Y1)、Q2(Y2、△Y2)之間，存在距離△Y之極小值。於該情形時，藉由將2點Q1、Q2中之其中一者之距離△Y之符號設為負，而使其移動至相對△Y=0之軸成為對稱之位置。於圖5(a)中，例如示出使點Q2(Y2、△Y2)移動至點Q2'(Y2、-△Y2)之情形。將點Q1與點Q2'連結之近似線S6上，點Q3(Y3、0)中之Y3之值成為距離△Y達到極小值之目標位置關係y。
圖5(b)中，示意性地示出於圖3(a)所示之狀態下取得不同之2個檢測器4中之位置Y的情形時所製作之近似線之例。此外，即便是於圖3(c)所示之狀態下取得不同之2個位置Y之情形時所製作之近似線之情形，亦可應用以下之說明。如圖5(b)所示，於繪圖之2點Q4(Y4、△Y4)、Q5(Y5、△Y5)之間不存在極小值。於該情形時，將點Q4與點Q5連結之近似線S7成為△Y=0時之點Q6(Y6、0)中之Y6之值成為距離△Y達到極小值之目標位置關係y。
又，雖於以上之說明中，已列舉基於在使X射線源2與被測定物500之Y方向之位置關係不同之複數個狀態下取得的檢測器4中之複數個位置Y，來算出距離△Y達到極小值之目標位置關係y之情形為例，但並不限定於此。例如，於X射線源2與被測定物500為止之Z方向之距離z以及繞線架之厚度△z為已知之情形時，亦可基於不使X射線源2與被測定物500之Y方向之位置關係不同而取得之1個檢測器4中之位置Y，來算出達到距離△Y之極小值的目標位置關係y。於該情形時，操作器控制部52算出上述式(3)之傾斜度△z/z，製作通過所取得之距離△Y、與位置Y之傾斜度△z/z之近似直線。算出於該近似直線 上距離△Y成為0時之位置Y之值，來作為距離△Y達到極小值之目標位置關係y。
其次，參照圖6所示之流程表，對用以設定X射線裝置100之X射線源2與被測定物500之Y方向之位置關係之動作進行說明。圖6之流程表中所示之各處理係由控制裝置5執行程式來進行。該程式儲存於記憶體(未圖示)中，由控制裝置5來啟動、執行。
步驟S1中，X射線控制部51係朝向由載置台31之夾持機構所保持之被測定物500而照射X射線，向步驟S2推進。此外，作為載置台31之夾持機構，若繞線架501為中空之環狀之結構體，則較佳為可***中空區域中之三爪夾持機構311。亦可在該三爪夾持機構311***繞線架501之中空區域中後，三爪夾持機構311向外側打開，將中空區域之內周面向外側按壓，由載置台31來保持繞線架501。此外，被測定物500之夾持方法並不限定於此例。又，載置於載置台31上之被測定物500與X射線源2之間之X軸、Y軸、Z軸之位置關係係設定於任意之位置。於該情形時，關於X射線源2與被測定物500之間之X軸及Z軸(即倍率方向)之位置關係，係設定於用戶所期望之位置，X射線源2亦可照射X射線。
步驟S2中，圖像生成部53係基於由檢測器4輸出之電信號而生成內部圖像，向步驟S3推進。步驟S3中，操作器控制部52係基於所生成之內部圖像之亮度值分佈資訊與位置Y之關係，算出亮度值變化之區域之檢測器4上之距離△Y，向步驟S4推進。步驟S4中，判定能否取得既定個數之位置Y與距離△Y。於取得既定個數之位置Y與距離△Y之情形時，步驟S4為肯定判定，向步驟S5推進，於未取得既定個數之位置Y與距離△Y之情形時，步驟S4為否定判定，向步驟S6推進。步驟S6中，操作器控制部52控制Y軸移動部34，使載置台31沿著Y方向而僅移動既定之移動量。
步驟S5中，操作器控制部52係使用所取得之複數個位置Y與距 離△Y來算出載置台31之目標位置關係y，向步驟S7推進。此外，於操作器控制部52基於1個位置Y與距離△Y來算出目標位置關係y之情形時，可不進行步驟S4之處理。步驟S7中，操作器控制部52係基於所算出之目標位置關係y來算出載置台31之向Y方向之移動量，控制Y軸移動部34，使載置台31沿Y方向移動而結束處理。
若進行上述處理來設定X射線源2與被測定物500之Y方向之位置關係，則X射線裝置100進行被測定物500之測量處理。本實施形態中，控制裝置5控制Z軸移動部35，使載置台31相對X射線源2及檢測器4而相對移動，以所期望之倍率使被測定物500定位。然後，操作器控制部52控制旋轉驅動部32，使支承被測定物500之載置台31以旋轉中心軸Zr為中心而旋轉。一面使載置台31旋轉，X射線控制部51一面控制X射線源2，對被測定物500照射X射線。
檢測器4係檢測於載置台31之每個既定之旋轉角度下透過被測定物500之透過X射線，作為電信號而向控制裝置5輸出。控制裝置5之圖像生成部53係基於針對載置台31之各旋轉角度之每一個所取得之電信號，生成連同各自之投影方向在內之被測定物500之整體之投影圖像資料。即，圖像生成部53生成被測定物500之整體之投影圖像資料。
如上所述，以X射線源2與被測定物500成為目標位置關係之方式進行設定而測量。因此，作為所生成之內部圖像之投影圖像包含：被測定物500之捲取對象502與繞線架501之邊界面503、層狀之捲取對象502之間、以及捲取對象502其本身之內部中之至少任一圖像。其結果，於進行捲取對象502中之異物、缺陷檢測時，亦能夠根據檢查時之X射線源2之X射線發射量，基於已確定之亮度值來設定閾值或相同X射線發射量時之參照圖像，僅將該閾值或者參照圖像與所生成之內部圖像進行比較，來檢查繞線架501與捲取對象502之邊界面503、或捲取對象502之間之異物等、或捲取對象502上產生之傷痕等缺陷之有 無。
依據以上所說明之第1實施形態，獲得以下之作用效果。
(1)操作器控制部52係基於由檢測器4所檢測之X射線之檢測量分佈，來控制Y軸移動部34。藉此，例如於對檢查對象物500中之吸收係數不同之構件之邊界附近之異物之有無等進行檢查之情形時，將被測定物500及X射線源2設定於適合檢查之相對位置，可抑制檢查不良。
(2)操作器控制部52，以成為檢測器4僅對被測定物500之捲取對象502進行檢測之位置關係之方式來控制Y軸移動部34。具體而言，操作器控制部52係以如下方式來控制Y軸移動部34：X射線源2與被測定物500之位置關係成為自X射線源2之X射線之一部分能量線，沿著繞線架501與捲取對象502之邊界面503而傳播之位置關係。藉此，可抑制所生成之內部圖像成為具有以下部分之圖像：受到自X射線之吸收係數大之繞線架501之影響的亮度值較低之暗部分以及繞線架501之影響較少之明亮部分。因此，可使用背景之明亮度成為整體一致之內部圖像，來檢查捲取對象502上產生之缺陷之有無，因此微小之缺陷亦容易檢測出，可提高檢查精度。
(3)操作器控制部52係基於在捲取對象502與繞線架501之邊界面503或者其近旁傳播之能量線之檢測量分佈，來控制Y軸移動部34。藉此，可算出用以使X射線沿著繞線架501之邊界面503來傳播之X射線源2與被測定物500之間之位置關係。
(4)Y軸移動部34係使載置檢查對象物之載置台31之載置面，相對檢測器4而在與能量線之傳播方向交叉之Y方向上位移。藉此，能夠設定用以使X射線沿著繞線架501之邊界面503來傳播之X射線源2與被測定物500之間之位置關係。
(5)操作器控制部52係對於載置台31與檢測器4之間不同之複 數個位置關係之每一個，取得能量線之檢測量分佈，且基於對於不同之複數個位置關係之每一個所取得之複數個能量線之檢測量分佈，來進行對Y軸移動部34之控制。藉此，可提高用以使X射線沿著繞線架501之邊界面503來傳播之X射線源2與被測定物500之間之位置關係之算出精度。
可使上述第1實施形態，以如下方式來變形。
(變形例1)
雖於上述實施形態中，已列舉載置台31能夠沿Y軸方向移動之情形為例進行說明，但並不限定於此例。例如，載置台31可由例如測角台(goniostage)等所構成，能夠構成為以相對X射線之傳播方向即Z軸而交叉之傾斜軸Xr(例如與X軸平行之軸)為中心，於YZ平面上旋轉。於該情形時，X射線裝置100之操作器控制部52亦以檢測器4僅對被測定物500之捲取對象502進行檢測之方式，來設定X射線源2與被測定物500之相對位置。
圖7中，示意性地例示出被測定物500與X射線源2之位置關係。圖7(a)係與圖3(a)之情形同樣，示意性地表示來自X射線源2之X射線之光軸Za通過繞線架501之情形，圖7(b)係示意性地表示自圖7(a)之狀態，使載置台31位移，使被測定物500旋轉之狀態。於該情形時，操作器控制部52係基於自X射線源2至檢測器4為止之距離FID、以及X射線所射入之檢測器4上之位置Y，來算出能量線與X射線之光軸Za所形成之角度θ。操作器控制部52係使載置台31以傾斜軸Xr為中心，僅旋轉驅動角度θ。即，於載置台31以角度θ來旋轉驅動之位置，X射線源2與被測定物500具有目標位置關係。藉此，能夠以相對能量線之傳播方向而交叉之方向之傾斜軸Xr為中心，使載置台31位移，將位置關係變更為被測定物500之繞線架501之邊界面503沿著能量線之傳播方向。
(變形例2)
可以如下方式來設定X射線源2及被測定物500與檢測器4之位置關係：由X 射線源2傳播之擴散能量線即X射線中之周緣部之能量線沿著被測定物500之繞線架501與捲取對象502之邊界面503而傳播，且到達檢測器4之入射面41中之檢測區域之邊緣部。
圖8(a)係示意性地示出檢測器4之入射面41、以及用以檢測自X射線源2之X射線之檢測區域42。圖8(a)所示之例中，於檢測器4之入射面41上，例如於矩形之區域中設置有檢測區域42，且基於射入至該檢測區域42中之X射線之強度，由檢測器4輸出電子信號而生成內部圖像。
圖8(b)係示意性表示變形例2中之X射線源2及被測定物500與檢測器4之位置關係之圖。圖8(b)中，為使來自X射線源2之X射線之周緣部之能量線Le到達檢測器4之檢測區域42之Y方向+側之邊緣部，而設定X射線源2與檢測器4之位置關係。於該狀態下，為使能量線Le沿著被測定物500之繞線架501之邊界面503來傳播，而使用上述第1實施形態之方法，來設定X射線源2與被測定物500之位置關係。藉此，可使透過被測定物500中之捲取對象502之X射線到達檢測器4之檢測區域42，因此可有效利用檢測器4之檢測區域42來生成捲取對象502之內部圖像。
此外，並不限定於使X射線之周緣部之能量線Le到達檢測器4之檢測區域42之邊緣部者。亦可為了使雖不為周緣部之能量線，但沿著被測定物500之繞線架501之邊界面503而傳播之能量線到達檢測器4之檢測區域42之邊緣部，來設定位置關係。於該情形時，透過繞線架501之能量線未到達檢測器4之檢測區域42，因此內部圖像中不包含繞線架501之投影像。因此，可有效利用檢測器4之檢測區域42，來生成捲取對象502之內部圖像。
此外，雖於上述之實施形態中，已列舉X射線源2、載置部3、及檢測器4係與工廠等之地板面平行地配置之X射線裝置100為例，但並不限定於此。例如，亦可在與工廠等之地板面垂直之方向上載置X射線源2、載置部3、及檢測器4。 於該情形時，亦可於X射線源2與檢測器4之間配置有載置部3。於該情形時可將X射線源2配置於地板面側，亦可將檢測器4配置於地板面側。日本專利特開2015-083932號公報中揭示有此種X射線源2、載置部3與檢測器4之配置之例。
-第2實施形態-
參照圖式，對本發明之實施形態之捲取對象之製造系統進行說明。本實施形態之捲取對象之製造系統係製造例如第1實施形態中所說明之由繞線架及捲取對象構成之成型品。
圖9係表示本實施形態之製造系統400之構成之一例之方塊圖。製造系統400具備第1實施形態或各變形例中所說明之X射線裝置100、製作裝置410、成形裝置420、控制系統430、及修理裝置440。
製作裝置410進行如下之製作處理：基於設計資訊等，製作捲取於繞線架上之捲取對象。成形裝置420進行如下之成形處理：藉由將由製作裝置410所製作之捲取對象捲繞於繞線架上而製作成形品。
X射線裝置100進行如下之測定處理：測定由成形裝置420所成形之成形品之形狀。X射線裝置100係生成表示對成形品進行測定之測定結果即成形品之內部資訊的內部圖像，且輸出至控制系統430。控制系統430具備記憶部431、及檢查部432。記憶部431中，預先記憶有作為良品之成形品之內部圖像來作為參照圖像。
檢查部432係判定由成形裝置420所成形之成形品是否依據設計資訊而成形。換言之，檢查部432係判定所成形之成形品是否為良品。於該情形時，檢查部432係進行檢查處理，即，讀出記憶部431中所記憶之參照圖像，將參照圖像與由X射線裝置100所生成之內部圖像加以比較。檢查部432係將與參照圖像中之成形品之座標對應之內部圖像中之成形品之座標加以比較，於參照圖像上之成形品之座標與內部圖像上之成形品之座標一致之情形時，判定為 依據設計資訊而成形之良品。於與參照圖像上之成形品之座標對應之內部圖像中之成形品之座標不一致之情形時，檢查部432判定座標之差分是否為既定範圍內，若為既定範圍內，則判定為可修復之不良品。
此外，參照圖像與內部圖像並不限定於投影圖像或三維資料或斷層圖像資料，亦可為例如俯瞰被測定物500之外觀而表示之俯瞰圖像、或畫素值分佈之輪廓資訊。所謂畫素值分佈之輪廓資訊，例如係將橫軸設定為被測定物500之位置資訊，且將縱軸設定為例如亮度值等畫素值資訊之圖表。檢查部432係於作為畫素值分佈之輪廓資訊之圖表上，於出現複數個極值之情形時判定為不良品，於極值為1個以下之情形時判定為良品即可。又，亦可不基於參照圖像，而是基於示出表示良品範圍之上限值或下限值之閾值資訊，來進行良否判定。
於判定為可修復之不良品之情形時，檢查部432將表示不良部位及修復量之修理資訊向修理裝置440輸出。不良部位係與參照圖像上之成形品之座標不一致之內部圖像上之成形品之座標，修復量係不良部位之參照圖像上之成形品之座標與內部圖像上之成形品之座標的差分。修理裝置440係進行如下之修理處理：基於所輸入之修理資訊，對成形品之不良部位進行再加工。修理裝置440係進行藉由修理處理而將成形品中之不良部位即缺陷去除之處理。
參照圖10所示之流程表，對製造系統400所進行之處理進行說明。
步驟S11中，製作裝置410係進行製作捲取對象之製作處理，向步驟S12推進。步驟S12中，成形裝置420進行如下之成形處理：藉由捲繞處理，將所製作之捲取對象捲繞於繞線架上而製作成形品，向步驟S13推進。步驟S13中，X射線裝置100進行測定處理，來測量成形品之形狀，輸出內部圖像，向步驟S14推進。
步驟S14中，檢查部432進行如下之檢查處理：將記憶部431中所 記憶之參照圖像、與由X射線裝置100所測定且輸出之內部圖像加以比較；向步驟S15推進。步驟S15中，基於檢查處理之結果，檢查部432判定由成形裝置420捲繞而成形之成形品是否為良品。於成形品為良品之情形時，即，參照圖像中之成形品之座標與內部圖像中之成形品之座標一致之情形時，步驟S15為肯定判定而結束處理。於成形品不為良品之情形時，即，參照圖像中之成形品之座標與內部圖像中之成形品之座標不一致之情形時，步驟S15為否定判定，向步驟S16推進。
步驟S16中，檢查部432判定成形品之不良部位是否可修復。於不良部位不可修復之情形時，即，不良部位之參照圖像中之成形品之座標與內部圖像中之成形品之座標之差分超出既定範圍之情形時，步驟S16為否定判定而結束處理。於不良部位可修復之情形時，即，不良部位之參照圖像中之成形品之座標與內部圖像中之成形品之座標之差分為既定範圍內之情形時，步驟S16為肯定判定，向步驟S17推進。於該情形時，檢查部432對修理裝置440輸出修理資訊。步驟S17中，修理裝置440係基於所輸入之修理資訊，對成形品進行修理處理，返回至步驟S13。
以上所說明之第2實施形態之製造系統400中，獲得以下之作用效果。
(1)X射線裝置100進行如下之測定處理：取得由製作裝置410及成形裝置420所製作之成形品之內部圖像；控制系統430之檢查部432進行如下之檢查處理：將藉由測定處理而取得之內部圖像、與記憶部431中所記憶之參照圖像加以比較。因此，藉由非破壞檢查而取得成形品之缺陷之檢查或成形品之內部之資訊，可判定成形品是否為如設計資訊般製作之良品，因此有助於成形品之品質管理。
(2)修理裝置440進行如下之修理處理：基於檢查處理之比較 結果，將基於內部圖像之捲取對象之缺陷部位去除。因此，於成形品之不良部分可修復之情形時，可去除缺陷部位，因此有助於製造接近設計資訊之高品質之成型品。
如下所述之變形亦為本發明之範圍內，亦可將變形例之一個、或者複數個與上述實施形態加以組合。
雖於上述之第1及第2實施形態之X射線裝置100中，已以載置有被測定物500之載置台31藉由Y軸移動部34、X軸移動部33、及Z軸移動部35而於X軸、Y軸及Z軸方向上移動之情形為例進行了說明，但並不限定於此。載置台31亦可不於X軸、Y軸及Z軸方向上移動，而是使X射線源2及檢測器4於X軸、Y軸及Z軸方向上移動，藉此相對被測定物S而使X射線源2及檢測器4相對移動。
又，上述第1及第2實施形態之X射線裝置100亦可為具備例如照射γ射線或中子束等作為能量線之射線源，來代替照射X射線作為能量線之X射線源2之構成。
只要不損及本發明之特徵，則本發明並不限定於上述實施形態，於本發明之技術性思想之範圍內能夠想到之其他形態亦包含於本發明之範圍內。
1‧‧‧筐體
2‧‧‧X射線源
3‧‧‧載置部
4‧‧‧檢測器
5‧‧‧控制裝置
6‧‧‧框架
31‧‧‧載置台
33‧‧‧X軸移動部
32‧‧‧旋轉驅動部
34‧‧‧Y軸移動部
35‧‧‧Z軸移動部
36‧‧‧操作器部
41‧‧‧入射面
61‧‧‧除振機構
100‧‧‧X射線裝置
311‧‧‧三爪夾持機構
500‧‧‧被測定物
51‧‧‧X射線控制部
52‧‧‧操作器控制部
53‧‧‧圖像生成部
54‧‧‧圖像再構成部
P‧‧‧出射點
Za‧‧‧光軸
Zr‧‧‧旋轉軸

Claims (24)

  1. 一種檢查裝置，其具有：射線源，其對檢查對象物照射能量線；檢測部，其檢測通過上述檢查對象物之能量線；位移機構，其使上述檢查對象物及上述射線源中之至少一者相對另一者而相對地位移，來設定上述檢查對象物與上述射線源之相對位置；內部圖像生成部，其基於由上述檢測部所檢測之上述能量線之檢測量分佈，來生成上述檢查對象物之內部圖像；以及控制部，其基於由上述檢測部所檢測之上述能量線之檢測量分佈，來控制上述位移機構。
  2. 如請求項1所述之檢查裝置，其中，上述控制部以成為如下之位置關係之方式來控制上述位移機構，即，僅對由第1構件、以及對上述能量線之吸收係數不同之第2構件構成之上述檢查對象物的上述第1構件進行檢測。
  3. 一種檢查裝置，其具有：射線源，其對檢查對象物照射能量線，該檢查對象物由第1構件、以及對能量線之吸收係數不同之第2構件構成；檢測部，其檢測通過上述檢查對象物之能量線；位移機構，其使上述檢查對象物及上述射線源中之至少一者相對另一者而相對地位移；以及控制部，以成為僅檢測上述檢查對象物之上述第1構件的位置之方式，控制上述位移機構。
  4. 如請求項1或3所述之檢查裝置，其中，上述控制部以成為如下之位置關係之方式來控制上述位移機構，即，沿著 由第1構件、以及對上述能量線之吸收係數不同之第2構件構成之上述檢查對象物的上述第1構件與上述第2構件之邊界，來自上述射線源之能量線之一部分進行傳播。
  5. 如請求項4所述之檢查裝置，其中，上述控制部係基於在上述第1構件與上述第2構件之邊界部分或者其近旁傳播之上述能量線之檢測量分佈，來控制上述位移機構。
  6. 如請求項4所述之檢查裝置，其中，上述能量線係由上述射線源以放射狀傳播之放射能量線，上述放射能量線之周緣部之能量線係作為到達上述檢測部之邊緣部之能量線，並且上述控制部，以使上述放射能量線之周緣部之能量線沿著上述第1構件與上述第2構件之邊界面而傳播之方式來控制上述位移機構。
  7. 如請求項3所述之檢查裝置，其中，上述位移機構係使上述射線源以及載置上述檢查對象物之載置台之載置面中之至少一者，相對上述檢測部而於與上述能量線之傳播方向交叉之方向上位移。
  8. 如請求項7所述之檢查裝置，其中，上述位移機構係於相對上述能量線之傳播方向而交叉之方向具有傾斜軸，且以上述傾斜軸為中心而使上述載置台位移，來變更上述載置台之上述載置面與上述能量線之傳播方向所夾之角度。
  9. 如請求項7所述之檢查裝置，其中，上述控制部係針對上述載置台與上述檢測部之間不同之複數個位置關係之每一個，取得上述能量線之上述檢測量分佈，且基於對於上述不同之複數個位置關係之每一個所取得之複數個上述檢測量分佈，來進行對上述位移機構之控 制。
  10. 如請求項3所述之檢查裝置，其中，上述第1構件為繞線架，且上述第2構件係捲取於上述繞線架上之捲取對象。
  11. 一種檢查方法，其具有：由射線源對檢查對象物照射能量線；藉由檢測部來檢測通過上述檢查對象物之能量線；基於由上述檢測部所檢測之上述能量線之檢測量分佈而生成上述檢查對象物之內部圖像；以及藉由位移機構，且基於由上述檢測部所檢測之上述能量線之檢測量分佈，使上述檢查對象物及上述射線源中之至少一者相對另一者而相對地位移，來設定上述檢查對象物與上述射線源。
  12. 一種檢查方法，其具有：由射線源對檢查對象物照射能量線；藉由檢測部來檢測通過上述檢查對象物之能量線；藉由位移機構，使上述檢查對象物及上述射線源中之至少一者相對另一者而相對地位移，來設定上述檢查對象物與上述射線源之相對位置；基於由上述檢測部所檢測之上述能量線之檢測量分佈，來生成上述檢查對象物之內部圖像；以及基於由上述檢測部所檢測之上述能量線之檢測量分佈，來控制上述位移機構。
  13. 如請求項12所述之檢查方法，其中，以成為如下之位置關係之方式來控制上述位移機構，即，僅對由第1構件、以及對上述能量線之吸收係數不同之第2構件構成之上述檢查對象物的上 述第1構件進行檢測。
  14. 一種檢查方法，其由以下動作構成：自射線源對檢查對象物照射能量線，該檢查對象物由第1構件、以及對能量線之吸收係數不同之第2構件構成；藉由檢測部檢測通過上述檢查對象物之能量線；藉由位移機構使上述檢查對象物及上述射線源中之至少一者相對另一者而相對地位移；以及以成為僅檢測上述檢查對象物之上述第1構件的位置之方式，控制上述位移機構。
  15. 如請求項12至14中任一項所述之檢查方法，其中，以成為如下之位置關係之方式來控制上述位移機構，即，沿著由第1構件、以及對上述能量線之吸收係數不同之第2構件構成之上述檢查對象物的上述第1構件與上述第2構件之邊界，來自上述射線源之能量線之一部分進行傳播。
  16. 如請求項14所述之檢查方法，其中，基於在上述第1構件與上述第2構件之邊界部分或者其近旁傳播之上述能量線之檢測量分佈，來控制上述位移機構。
  17. 如請求項14所述之檢查方法，其中，上述能量線係由上述射線源以放射狀傳播之放射能量線，上述放射能量線之周緣部之能量線係作為到達上述檢測部之邊緣部之能量線；並且以使上述放射能量線之周緣部之能量線沿著上述第1構件與上述第2構件之邊界面而傳播之方式，控制上述位移機構。
  18. 如請求項13、14、16、17中任一項所述之檢查方法，其中， 上述位移機構係使上述射線源以及載置上述檢查對象物之載置台之載置面中之至少一者，相對上述檢測部，於與上述能量線之傳播方向交叉之方向位移。
  19. 如請求項18所述之檢查方法，其中，上述位移機構係於相對上述能量線之傳播方向而交叉之方向具有傾斜軸，且以上述傾斜軸為中心使上述載置台位移，來變更上述載置台之上述載置面與上述能量線之傳播方向所夾之角度。
  20. 如請求項18所述之檢查方法，其中，針對上述載置台與上述檢測部之間不同之複數個位置關係之每一個，取得上述能量線之上述檢測量分佈，且基於針對上述不同之複數個位置關係之每一個所取得之複數個上述檢測量分佈，來進行對上述位移機構之控制。
  21. 如請求項13、14、16、17中任一項所述之檢查方法，其中，上述第1構件為繞線架，且上述第2構件係捲取於上述繞線架上之捲取對象。
  22. 一種檢查對象物之製造方法，其係使用如請求項1至10中任一項所述之檢查裝置來取得內部圖像，並且將上述內部圖像與參照圖像加以比較。
  23. 如請求項22所述之檢查對象物之製造方法，其中，基於上述內部圖像與上述參照圖像之比較結果，對上述檢查對象物進行再加工。
  24. 如請求項23所述之檢查對象物之製造方法，其中，上述檢查對象物之再加工係基於上述內部圖像，來進行上述檢查對象物之缺陷部位之去除。
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