コンピュータ断層撮影を行なうための方法及び装置
【課題】コンピュータ断層撮影を行なうためのシステムにおいて、多数の部品を同時にスキャンするために使用できるようにすること。
【解決手段】コンピュータ断層撮影を行なうためのシステムは、放射線源２２と、放射線源２２から間隔を開けてあり放射線源２２から受信した放射線の強度を表わす出力信号を生成する少なくとも１個の放射線検出器２４と、放射線源２２と少なくとも１個の検出器２４の間に配置されて複数の部品３２を支持するためのテーブル３０と、少なくとも１個のテーブル３０と放射線源２２とが相対的に又少なくとも１個の検出器２４に対して移動可能にしてあることと、少なくとも１個の検出器２４からの出力信号を入力信号として受信し、プログラム制御下にテーブル上に支持された部品３２の内部構造の少なくとも一部を表わす出力を生成するプロセッサ４０と、を含む。
【解決手段】コンピュータ断層撮影を行なうためのシステムは、放射線源２２と、放射線源２２から間隔を開けてあり放射線源２２から受信した放射線の強度を表わす出力信号を生成する少なくとも１個の放射線検出器２４と、放射線源２２と少なくとも１個の検出器２４の間に配置されて複数の部品３２を支持するためのテーブル３０と、少なくとも１個のテーブル３０と放射線源２２とが相対的に又少なくとも１個の検出器２４に対して移動可能にしてあることと、少なくとも１個の検出器２４からの出力信号を入力信号として受信し、プログラム制御下にテーブル上に支持された部品３２の内部構造の少なくとも一部を表わす出力を生成するプロセッサ４０と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般にコンピュータ断層撮影を行なうための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
構成部品を検査して当該構成部品の内部構造が空洞又はその他のひび割れや寸法精度を含むかどうかを調べるのが非常に望ましい状況が多々存在する。自動車業界では構成部品が空洞又はその他のひび割れを含む場合自動車の運転全体を危険にさらすような多くの構成部品が存在する。例えば、エンジンブロックで燃焼室に非常に近い部分の空洞又はその他のひび割れは運転中のエンジンの完全な故障を発生するか、さもなくば安全性及び／又はエンジンの性能を脅かすようなことになりかねない。
【０００３】
部品のこのような内部のひび割れは部品の外部からは見ることができない。自動車業界では、自動車部品の内部欠陥については、部品を物理的に細かく分割できる部分では破壊検査によってあらかじめ目視検査している。破壊検査工程はサンプルを破壊し、裁断工程で新しい欠陥を発生し、大きなサンプル又は破片全部の検査ができないと言う欠点を有する。結局、これらの部品を検査するため、コンピュータ断層撮影装置（ＣＴ）が既知になっている。このようなＣＴ装置は代表的にＸ線源と１つまたはそれ以上のＸ線検出器又はＸ線フィルムを線源から離れた位置に含む。各々のＸ線検出器は出力信号を発生し、信号は放射源から受信した信号強度によってその大きさが変化する。
【０００４】
検査しようとする部品を放射線源と放射線検出器又は検出器群の間に配置する。放射線源及び放射線検出器に対して部品を回転させることにより部品をスキャンして、部品の密度を表わす部品の２次元（２Ｄ）Ｘ線画像を作製する。軸方向に離れた位置で部品に沿って部品を連続２Ｄ撮像することで個別の２Ｄスライスを作製し、これを組み合わせると部品の内部構造の３次元画像が得られる。実際には、部品の内部にある空洞は、部品の均質構造より空洞の方が必ず放射線吸収が少なくなることから２Ｄ撮像中に検出器によって検出された放射線の増加が見られる。
【０００５】
検出器からの出力をコンピュータ・システムへ接続し、コンピュータが検査に供している部品の内部構造の画像を生成する。部品内部にある空洞又はその他の欠陥は再構成画像で見ることができるようになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしこれら既知のＣＴ装置はどれも多数の共通した欠陥をもっている。ＣＴ装置の欠点の一つは、これまで任意の時点で単一の部品又は構成部品をスキャンすることしかできなかったことである。さらに、部品の完全なスキャンは相当の時間がかかり、時間は施行した２Ｄ画像の枚数の関数として変化する。
【０００７】
単一の部品の完全なＣＴスキャンは時間がかかるので、大量の部品がある状況では製造部品全部のスキャンを行なうのは現実的ではない。結果として、製品群からサンプル部品を単純に選択してＣＴ装置を用いこれらの部品を検査するのがこれまでの検査方法だった。しかし、検査していない部品に重大な空洞又はその他のひび割れが含まれ尚且つ検出されないことがあり得る。
【０００８】
個別の部品をＣＴ装置でスキャンするための既知の方法の更なる欠点は、検査しようとする部品を製造施設からＣＴ装置施設へ代表的に輸送することである。ＣＴ装置施設では、部品を梱包から取り出しＣＴ装置の放射線源と検出器の間の治具に取り付ける。部品の完全なスキャンが終わってから、部品をＣＴ装置から取外し、製造施設からの輸送カートンへもう一度箱詰し、製造工場へ送り返す。しかしこれらの手順は必ず手間がかかるもので人件費がかさむ。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は既知の装置の前述した欠点の全部を克服するようなＣＴスキャンのための方法ならびに装置の両方を提供する。
【００１０】
要約すると、本発明の装置は放射線源、代表的にはＸ線源と、放射線源から離れた少なくとも１個の放射線検出器とを含む。この放射線検出器は放射線源から受信した放射線の強度を表わす出力信号を発生する。
【００１１】
複数の部品を支持するための部品支持を放射線源と放射線検出器の間に配置する。望ましくは、部品支持は放射線源と放射線検出器の間のベクトルに対して大体垂直な軸の周囲を回転する回転テーブル上に配置する。
【００１２】
ＣＴスキャン中、部品支持に支持された部品全部が放射線源と放射線検出器によって同時にスキャンされる。同時スキャンの間に放射線検出器からの出力信号は放射線源から受信した放射線の強度を表わす出力信号を各々発生する。従来の方法では２Ｄ画像が部品の回転毎に作製され軸方向に離れた位置の連続スキャンで部品の３次元スキャンを行なっている。
【００１３】
放射線検出器からの出力を入力信号としてコンピュータ・システムへ接続する。コンピュータ・システムはプログラムの制御下で２Ｄ画像スライスを組み合わせ部品支持に装荷された部品全部の内部構造の３次元レポート又は画像を生成する。
【００１４】
望ましくは、部品は輸送容器内部に含まれるのがよい。部品は輸送容器内で対称的又は非対称的いずれかの方向に配置される。しかし、ＣＴスキャン操作中に、内包される部品とともに容器全体が同時にスキャンされ輸送容器から個別の部品を取り出すこれまでの必要性がなくなる。さらに、容器の仕切りを表わすスキャン・データが無視されることでデータ処理に必要な時間を短縮する。
【００１５】
多くの場合部品の一部だけにあるひび割れ又は空洞が部品の認容性において重要である。例えばエンジンブロックの燃焼室のすぐそばの空洞はその部品を容認できないものにするが、ブロックの他の部分の空洞は容認できる。つまり、本発明のさらなる態様として部品の重要な部分についてのデータだけがコンピュータで処理される。これによりコンピュータ処理時間の減少を図ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、多数の部品を同時にスキャンするために使用できるコンピュータ断層撮影を行なうための方法及び装置が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１及び図２Ａを最初に参照すると、ＣＴスキャン・システム２０の好適実施例の略図が示してあり、これには放射線源２２を含む。放射線源２２はＸ線放射線源が望ましく従来の構造のどれであっても良い。
【００１８】
複数の放射線検出器２４が放射線源２２から離れた位置に配置される。放射線検出器２４は互いに並列に線形配置され、放射線源２２の出力２６に中心を有する円弧に構成されるのが望ましい。更に各放射線検出器２４はその出力２８に出力信号を発生し、出力は放射線源２２から受信した放射線の強度に比例して変化する。放射線検出器２４は従来の構造のどれでも良く所定の電圧範囲内で個々の出力２８にアナログ出力信号を提供する。
【００１９】
図２Ｂを参照すると、放射線検出器２４はこれに代わって２次元アレイ２５に構成される。この場合、放射線源２２は一般に円錐形の出力を提供し放射線源２２からの放射線が２次元アレイ２５の放射線検出器２４の全部で同時に受信されるようにする。
【００２０】
もう一度図１を参照すると、回転テーブルが望ましい部品支持部３０は、放射線源２２と放射線検出器２４の間に配置される。複数の部品３２が部品支持部３０の上に配置され支持される。望ましくは、部品３２は部品支持部３０の外縁部周辺に配置されるようにして部品支持部３０の中心３４から半径方向に間隔をあけるようにする。
【００２１】
モータ等のアクチュエータ３６（模式的にのみ図示してある）が放射線源２２と放射線検出器２４の間のベクトルに対して大体直交する軸３８の周囲で部品支持部３０を回転させ、このようにすることで、放射線源２２からの放射線を通るように部品３２を回転させる。部品支持部３０の回転中に、部品３２は放射線源２２からの放射線の一部を吸収する。結果として個々の出力２８に現われる放射線検出器２４からの出力信号も同様に部品３２による放射線の吸収に合わせて変化する。しかし部品３２に含まれる何らかの空洞は部品の内部構造の均質な構造より少ない量の放射線を吸収するので、放射線検出器２４からの出力が大きくなる。
【００２２】
放射線検出器２４からの出力２８は入力信号として、コンピュータ・システム等のプロセッサ４０へ結合される。プロセッサ４０は放射線検出器２４からのデータを、すなわち部品支持部３０の回転位置の関数として放射線検出器２４からの出力信号を、分析するようにプログラムしてある。詳細には後述するようなデータ分析の後で、プロセッサ４０はビデオ画面等の表示装置４２へ、部品支持部３０に支持された部品３２の内部構造の画像を表わす出力信号を生成する。
【００２３】
具体的には、本発明のＣＴスキャン・システム２０は部品支持部３０の回転により２Ｄ画像スキャンを実行するので、部品支持部３０上に支持された部品３２の単一のスライスに対応する画像を生成する。部品３２の残りの部分をスキャンするには、第２のアクチュエータ４４（模式的にのみ図示してある）を部品支持部３０に結合し部品支持部３０とこれに支持された部品３２を一緒に、部品支持部３０の各々の回転が完了した時点で部品支持回転軸３８の方向に所定の増分だけ軸方向へ挙上する。結果として、３次元画像を生成するためには、プロセッサ４０が２Ｄ画像を組み合わせて３次元画像を形成し、これを表示装置４２に表示する。
【００２４】
放射線検出器２４の２次元アレイ２５（図２Ｂ）を用いていて２次元アレイ２５に部品の全部を透過する放射線を受信するだけの大きさがあれば、全体のＣＴスキャンを行なうのに部品支持部３０を軸方向へ挙上するのは不必要である。逆に、２次元アレイ２５が部品支持部３０の単純な回転中に部品全部についてのスキャン・データを受信するには不十分な大きさであれば、部品支持部３０の回転毎に２次元アレイ２５の垂直方向高さに対応する量だけ部品支持部３０を軸方向に移動する。
【００２５】
図１に図示してあるＣＴスキャン・システム２０では、部品３２は部品支持部３０上に単純に支持されている。望ましくは、部品３２は部品支持部３０の所定の位置に配置され部品支持部３０の上で適当な治具によってこれが行なわれるようにする。更に、アクチュエータ３６及びアクチュエータ４４がプロセッサ４０の制御下で作動してプロセッサ４０が部品支持部３０の回転位置と軸方向位置の両方を制御するようにする。
【００２６】
代表的な金属自動車部品である、４本のシリンダ１０３を有するエンジンブロック１０１の典型的なＣＴスキャンを図１１Ａと図１１Ｂに図示する。空洞又は空乏領域はシステムによって白色で出力され、一方エンジンブロックの金属構造は斜線領域として出力される。一つの燃焼室に近いエンジンブロック内の空洞１０５もまた検出される。空洞１０５はシリンダへ器に近いので、エンジンブロック１０１は不良部品として破棄されることになる。
【００２７】
図２Ａをここで参照すると、ＣＴスキャン・システム２０の変更が図示してあり、部品３２は容器５０内部に配置されており容器５０は部品支持部３０上に載置される。容器５０は複数の仕切り５２を含みこれらが互いに複数の区画５４を構成しており、各々の区画には一つの部品３２が配置されるようになっている。個別の区画５４内部で部品３２の位置は対称的又は非対称的のどちらでもよい。さらに、図３に図示してあるように、各区画５４はそれ自身の治具５６例えば一体成形のベース等を含み個別の区画５４内部で所定の方向に部品３２を向けるようにすることができる。
【００２８】
現実には容器５０もまた放射線源２２からの放射線を吸収する。そのため、容器５０とその仕切り５２に対応する放射線検出器２４からのデータを無視しなければならない。さらに、容器仕切りの放射線吸収の度合が分かっているか、又は少なくとも決定することができるので、仕切りに属するデータを識別できる。
【００２９】
図９を参照すると、図２の容器内の部品の放射線吸収を示すグラフ例１９８が図示してある。グラフ１９８のピーク２００では非常に低いレベルの放射線吸収が示されており、これは空気又は空洞に相当する。もっと低いピーク２０２は仕切り５２に相当する。仕切り５２はある程度の放射線を吸収するので、もっと低いピーク２０４したがってもっと大きな放射線吸収は、密度が高い部品を表わしている。結果として、仕切り５２は空気及び／又は高密度の部品から識別される通り放射線検出器で受信した放射線の大きさで認識される。図２の容器に相当する形状データは図１１に図示してある。
【００３０】
図４を参照すると、部品と容器の双方を含むスキャン・データを処理して容器の仕切り５２に相当するスキャン・データを破棄するフローチャートが図示してある。部品と容器がＮ個の２Ｄスライスとして完全にスキャンされて合成データがメモリ内に格納された後、ステップ５１で、変数Ｎを処理しようとする垂直スライス枚数にセットする、すなわち２Ｄスキャンの枚数にセットする。ステップ５１は次にステップ５３へ進み、ここで最初の２Ｄスキャンからのデータがメモリから呼び出される。ステップ５３は次にステップ５５へ進む。
【００３１】
ステップ５５では、最初の２Ｄスライスには容器の仕切り５２に相当するデータ例えば図１１に示したようなものが含まれているか否かをコンピュータ４０が判定する。この判定は図１０のグラフから分かるように放射線吸収の検証によって行なわれる。ステップ５２で入力されたデータが仕切り５２に相当する形状データを含む場合ステップ５５はステップ５６へ進む。それ以外の場合にはステップ５５はステップ５２へ戻り、仕切り５２の形状データが見つかるまで次の２Ｄデータスライスを検査する。
【００３２】
ステップ５６で容器仕切りに相当する形状データが、例えば図１０に図示される形状データ等が、メモリに格納される。このようなメモリはコンピュータのランダムアクセス及び／又は永久メモリ、独立したメモリ又はネットワークからアクセス可能なメモリである。ステップ５６はステップ５８へ進み、ここで変数ｉを１にセットし、ステップ５８がステップ６０へ進む。
【００３３】
ステップ６０ではコンピュータがｉ番目の２Ｄスキャンについてのデータを入力した後ステップ６２へ進む。ステップ６２では容器仕切りに相当する形状データとこれまでにステップ５６で格納したデータをｉ番目の２Ｄスキャンについてのデータに追加し、データ・スライスから仕切りデータを効率的に除外する。ステップ６２は次にステップ６４へ進み、ステップ５０に於いて、Ｎにセットしてあるスキャンしたデータ・スライスの全部が処理されて容器仕切り５２に相当するデータを除去する。それ以外では、ステップ６４はステップ６６へと進み、ここで変数ｉをインクリメントし、各々のデータ・スライスを処理して容器仕切りデータを除去するまで上記の手順を反復する。
【００３４】
Ｎが最終的にｉに等しくなった時点で、すなわち全てのデータ・スライスが処理されて容器仕切り５２を除去した時点で、ステップ５４はステップ６８へ進み、ここで容器５０内部の各部品に対応するデータが他の部品に相当するデータから分離される。例えば、図２に図示してある典型的な容器では、容器５０は６個の部品を含む。そのため、ステップ６８では個別の６個の部品各々についてのデータが他の部品から分離されてから、そのデータを分析する。ステップ６８は次にステップ７０へ進みここで最初の部品に対応するデータが分析される。
【００３５】
最初の部品からのデータを分析するために、ステップ７０はステップ７１へ進み、ここでコンピュータはソフトウェアの制御下で周辺画素より密度が低い画素を検索する。このような低い密度は部品内の空洞又はひび割れを表わす。ステップ７１は次にステップ７３へ進む。
【００３６】
ステップ７３で、プログラムはステップ７１で識別した互いに隣接している画素をマージする。このような画素は単一の２Ｄスライス内だけで隣接しているのではなくその部品に付いて隣接する２Ｄスキャン・スライス内でも隣接しているものである。ステップ７３は次にステップ７５へ進む。ステップ７５ではコンピュータがステップ７３でマージした領域を部品内の空洞として定義する。ステップ７５では、その空洞の位置と容積をメモリ内に格納してからステップ７２へ進み、例えば表示装置４２上に分析の結果を表示する、印刷レポート、印刷した画像及び／又はその他により、出力又はレポートする。例えば、部品内の空洞はビデオ・ディスプレイ上に又は印刷画像上に一つの色で表示され部品の均質な部分は別の色で表示される。同様に、印刷レポートは追加情報例えば空洞の位置、空洞のサイズ等部品の同様な欠陥の再発を含めた後の分析的分析のための情報を含むことができる。
【００３７】
ステップ７２はステップ７７へ進み、部品の全部を分析したか判定する。まだであれば、ステップ７７はステップ７９へ進み、次の部品番号をインクリメントしてからステップ７０へ戻り、ここで上記手順を反復する。部品の全部を正しく分析し終えてデータをユーザへ報告したら、ステップ７７から今度はステップ８１へ進みここでプログラムを終了する。
【００３８】
図４に図示したプログラムの主な利点は、ＣＴスキャンを実施するに先だってテーブル支持上の容器の位置を正確に知る必要がないことである。その代わり、図４に図示したプログラムがデータ自体から容器仕切りを識別し、その後データを補正してこれらの仕切りを除外するので、部品支持上の容器の方向は重要ではない。
【００３９】
ここで図５を参照すると、場合によってセパレータ又は仕切り５２の座標ならびに位置があらかじめ分かっていることがある。このような場合容器仕切り５２に相当する形状データを識別するためにＣＴスキャン中にデータを分析することは不要である。その代わり、容器仕切り５２についての形状データをあらかじめ決定しておく。
【００４０】
望ましくは、ペグ等の物理的位置決めメカニズムを用いて部品支持部３０上に容器５０を配置し、仕切り５２の位置がＣＴスキャンの開始時に設定されるようにするのが良い。これ以外では、容器３０上の金属製又は磁気マーカ９９（図２）を検出してＣＴスキャンの開始時に仕切り５２の位置を決定するようにしても良い。
【００４１】
この場合、図５のステップ９１が図４のステップ５３，５５，５６の代わりになる。ステップ９１では、容器仕切りに対応する形状データをメモリから読み込み、データを処理して部品内の空洞又はその他のひび割れを検出する。他のすべての点で、図５は図４と同一であるからこれ以上の説明は不要である。
【００４２】
容器仕切りに対応する形状データがあらかじめ決定される図５のプログラムの主な利点は、容器とその仕切りについての形状データを識別して決定するのに必要とされる処理時間がなくなることである。
【００４３】
更に、容器５０は決まった個数の水平方向に分けられた部品を有するように図示してあるが、容器は互いに積み重ねることができる及び／又は容器は水平方向の仕切りを有して複数の部品層を有するようにできることは理解されよう。
【００４４】
場合によって、部品の一部だけをスキャンしてその部品が欠陥か否かを判定する必要がある場合がある。例えば、部品がエンジンブロックを含む場合、個々の燃焼室又はチャンバに非常に近いところにある空洞は許容されない欠陥を構成する。逆に、エンジンブロックの他の部品での空洞は自動車に組み込まれた場合エンジンブロックの動作に悪影響を与えないことがある。結果として本発明のさらなる態様は検査中の部品の重要部分に対応するデータだけを処理又は分析してデータの残りの部分を破棄することである。
【００４５】
部品についてデータの一部だけ、例えば部品の重要部分に相当するデータだけを処理する場合、容器内の部品の方向はＣＴスキャンの前に決定すべきである。これは物理的にすなわち各部品の容器の治具によって又は何らか他の方法例えば部品にマーカを取り付けておくか又は部品をデジタル画像化してからデジタル画像を分析しＣＴスキャンの前に部品の方向を決定しておくことにより、実現することが可能である。
【００４６】
図６を参照すると、コンピュータ・システムによって検査中の部品の重要部分についてのデータだけを処理又は分析するフローチャートが図示してある。ステップ８０で、変数Ｎをそれまでに実行した２Ｄデータ・スキャン回数にセットし、ステップ８０はステップ８２に進み、放射線検出器２４からのスキャン・データがコンピュータ４０により入力される。ステップ８２は次にステップ８４へ進む。
【００４７】
ステップ８４でコンピュータ４０はメモリから注目部分の所定の形状を読み込む。この形状は、ＣＴスキャンの注目領域に相当するもので、あらかじめ決定してコンピュータ・メモリに保存してある。ステップ８４はステップ８６に進みここで変数ｉを１にセットしてから、処理はステップ８８へ進む。
【００４８】
ステップ８８では、プログラムは最初にｉがＮより小さいか又は等しいかを判定して、コンピュータ４０によって部品の所望するスライスの全部を処理したかどうかを判定する。違う場合にはステップ８８はステップ９０に進みステップ８４で判定された注目領域の形状との比較によりＣＴスキャンの特定のスライスが特定部品について注目しているスライスかどうかを判定する。違う場合、ステップ９０はステップ９２に進みｉをインクリメントしてからステップ８８へ戻る。逆に、ＣＴスキャン中に取得した特定のスライスが注目領域を含む場合にはステップ９０からステップ９４へ進み、ここでコンピュータによりメモリ内の新しいデータセットにデータを保存する。ステップ９４は次にステップ９２へ進み上記プロセスを反復する。
【００４９】
ＣＴスキャンのスライスの全部がステップ９４で新しいデータセットに格納されるか、あるいは破棄されるかしたあと、ステップ８８はステップ９６へ進み、ここでコンピュータ・システム４０が図４のステップ７１，７３，７５と同じように新規データセット内に格納したデータを分析する。ステップ９６はステップ９８へ進み、表示装置４２経由でデータが報告される。
【００５０】
結果として、図６のフローチャートから分かるように、注目領域とその注目領域に相当するＣＴスキャンの特定のスライスが新規データセット・コンピュータ・メモリに保存されてステップ９６で処理される一方データの残りの部分は破棄される。これはコンピュータがステップ９６で処理するのに必要なデータ量を最小限に抑えるので、ＣＴスキャンの分析に必要とされる時間量を最小限に抑さえることになる。更に、図６に図示したように注目領域にのみ属するデータを処理する方法を単一の部品を分析するか又は多数の部品を同時に分析することにも利用できる。
【００５１】
これ以外に、部品は注目領域だけがスキャンされるような方向に向けることができる。この場合ステップ９０を省略することが可能である。
【００５２】
図７及び図８を参照すると、本発明の更に別の実施例が図示してあり、これは小さい部品又は大きな部品の小さい部分を検査するのにとくに有効である。ＣＴスキャン装置１５０は少なくとも１個望ましくは数個の可動軸の周囲を移動可能なロボット・アーム１５２を含む。従来の方法で、ロボット・アーム１５２はベース１５４とロボット・ヘッド１５６とを含む。ロボット・ヘッド１５６は回転軸１５８の周囲を移動可能にするのが望ましい。
【００５３】
ＣＴスキャン・アセンブリ１６０はロボット・ヘッド１５６に装着され軸１５８の周囲を回転可能である。アセンブリ１６０は例えばＸ線源等の放射線源１６２と、放射線源１６２から離れた位置にある放射線検出器１６４の両方を含む。従来の方法で、放射線検出器１６４は出力信号を提供し、信号は放射線源１６２から受信した放射線の強度の関数として変化する。更に、放射線検出器１６４からの出力は、表示装置１６８を備えるコンピュータ・システム１６６へ電気的に結合され、コンピュータ・システムがすでに説明した方法で放射線検出器１６４からのデータを分析して表示する。
【００５４】
ここでとくに図７を参照すると、検査を希望する１つまたはそれ以上のライザー１７２を有する部品１７０が図示してある。図７に図示したスキャン装置１５０を用いるためには、ロボット・アーム１５２を操作してライザー１７２がスキャン・アセンブリ１６０の内部に配置されるようにする。ロボット１５２を作動させて軸１５８の周囲でアセンブリ１６０を回転させ、こうすることでライザー１７２の構造的完全性に関係するデータを収集する。
【００５５】
ライザー１７２の複数のデータ・スライスが希望の場合、ロボット・アーム１５２をプログラムして、ロボット・ヘッド１５６とこれに付属しているＣＴスキャン・アセンブリ１６０を一緒に、ＣＴスキャン・アセンブリ１６０の回転毎のあと軸１５８に沿って所定の距離だけ移動させる。この方法では、ライザー１７２について所望の個数のデータ・スライスを取得することができる。
【００５６】
上記の説明から、本発明が既知の装置に対して多くの利点を実現するＣＴスキャン装置及び方法の改良を提供することが理解できよう。特に、本発明の方法は多数の部品を同時にスキャンするために使用できる。更に、多数の部品又は単一の部品のいずれかでＣＴスキャンを完了するのに必要な処理時間は、当該部品の特定の注目領域だけにデータ分析を制限することによるか、又はこれに代わって自動的にデータを変更することで容器の区切りに属するデータを排除することにより、減少する。
【００５７】
本発明について説明したが、添付の請求の範囲に規定した通り本発明の精神から逸脱することなく多くの変更を成し得ることは関係ある当業者に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１の好適実施例を表わす上面図である。
【図２Ａ】本発明の第２の好適実施例を表わす略立面図である。
【図２Ｂ】図２Ａと同様の図だが説明の変更を加えてある。
【図３】部品の典型的容器を示す断面図である。
【図４】本発明の一つの実施例の動作を示すフローチャートである。
【図５】図４と同様の図だがその変更を示す。
【図６】本発明の第２の好適実施例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の更なる好適実施例を示す略側面図である。
【図８】図７に図示した本発明の好適実施例の一部を示す略平面図である。
【図９】放射吸収の典型的グラフである。
【図１０】容器の典型的形状データである。
【図１１Ａ】典型的部品のＣＴスキャンの側面断面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａの線１１Ｂ−１１Ｂに沿ってみた断面図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般にコンピュータ断層撮影を行なうための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
構成部品を検査して当該構成部品の内部構造が空洞又はその他のひび割れや寸法精度を含むかどうかを調べるのが非常に望ましい状況が多々存在する。自動車業界では構成部品が空洞又はその他のひび割れを含む場合自動車の運転全体を危険にさらすような多くの構成部品が存在する。例えば、エンジンブロックで燃焼室に非常に近い部分の空洞又はその他のひび割れは運転中のエンジンの完全な故障を発生するか、さもなくば安全性及び／又はエンジンの性能を脅かすようなことになりかねない。
【０００３】
部品のこのような内部のひび割れは部品の外部からは見ることができない。自動車業界では、自動車部品の内部欠陥については、部品を物理的に細かく分割できる部分では破壊検査によってあらかじめ目視検査している。破壊検査工程はサンプルを破壊し、裁断工程で新しい欠陥を発生し、大きなサンプル又は破片全部の検査ができないと言う欠点を有する。結局、これらの部品を検査するため、コンピュータ断層撮影装置（ＣＴ）が既知になっている。このようなＣＴ装置は代表的にＸ線源と１つまたはそれ以上のＸ線検出器又はＸ線フィルムを線源から離れた位置に含む。各々のＸ線検出器は出力信号を発生し、信号は放射源から受信した信号強度によってその大きさが変化する。
【０００４】
検査しようとする部品を放射線源と放射線検出器又は検出器群の間に配置する。放射線源及び放射線検出器に対して部品を回転させることにより部品をスキャンして、部品の密度を表わす部品の２次元（２Ｄ）Ｘ線画像を作製する。軸方向に離れた位置で部品に沿って部品を連続２Ｄ撮像することで個別の２Ｄスライスを作製し、これを組み合わせると部品の内部構造の３次元画像が得られる。実際には、部品の内部にある空洞は、部品の均質構造より空洞の方が必ず放射線吸収が少なくなることから２Ｄ撮像中に検出器によって検出された放射線の増加が見られる。
【０００５】
検出器からの出力をコンピュータ・システムへ接続し、コンピュータが検査に供している部品の内部構造の画像を生成する。部品内部にある空洞又はその他の欠陥は再構成画像で見ることができるようになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしこれら既知のＣＴ装置はどれも多数の共通した欠陥をもっている。ＣＴ装置の欠点の一つは、これまで任意の時点で単一の部品又は構成部品をスキャンすることしかできなかったことである。さらに、部品の完全なスキャンは相当の時間がかかり、時間は施行した２Ｄ画像の枚数の関数として変化する。
【０００７】
単一の部品の完全なＣＴスキャンは時間がかかるので、大量の部品がある状況では製造部品全部のスキャンを行なうのは現実的ではない。結果として、製品群からサンプル部品を単純に選択してＣＴ装置を用いこれらの部品を検査するのがこれまでの検査方法だった。しかし、検査していない部品に重大な空洞又はその他のひび割れが含まれ尚且つ検出されないことがあり得る。
【０００８】
個別の部品をＣＴ装置でスキャンするための既知の方法の更なる欠点は、検査しようとする部品を製造施設からＣＴ装置施設へ代表的に輸送することである。ＣＴ装置施設では、部品を梱包から取り出しＣＴ装置の放射線源と検出器の間の治具に取り付ける。部品の完全なスキャンが終わってから、部品をＣＴ装置から取外し、製造施設からの輸送カートンへもう一度箱詰し、製造工場へ送り返す。しかしこれらの手順は必ず手間がかかるもので人件費がかさむ。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は既知の装置の前述した欠点の全部を克服するようなＣＴスキャンのための方法ならびに装置の両方を提供する。
【００１０】
要約すると、本発明の装置は放射線源、代表的にはＸ線源と、放射線源から離れた少なくとも１個の放射線検出器とを含む。この放射線検出器は放射線源から受信した放射線の強度を表わす出力信号を発生する。
【００１１】
複数の部品を支持するための部品支持を放射線源と放射線検出器の間に配置する。望ましくは、部品支持は放射線源と放射線検出器の間のベクトルに対して大体垂直な軸の周囲を回転する回転テーブル上に配置する。
【００１２】
ＣＴスキャン中、部品支持に支持された部品全部が放射線源と放射線検出器によって同時にスキャンされる。同時スキャンの間に放射線検出器からの出力信号は放射線源から受信した放射線の強度を表わす出力信号を各々発生する。従来の方法では２Ｄ画像が部品の回転毎に作製され軸方向に離れた位置の連続スキャンで部品の３次元スキャンを行なっている。
【００１３】
放射線検出器からの出力を入力信号としてコンピュータ・システムへ接続する。コンピュータ・システムはプログラムの制御下で２Ｄ画像スライスを組み合わせ部品支持に装荷された部品全部の内部構造の３次元レポート又は画像を生成する。
【００１４】
望ましくは、部品は輸送容器内部に含まれるのがよい。部品は輸送容器内で対称的又は非対称的いずれかの方向に配置される。しかし、ＣＴスキャン操作中に、内包される部品とともに容器全体が同時にスキャンされ輸送容器から個別の部品を取り出すこれまでの必要性がなくなる。さらに、容器の仕切りを表わすスキャン・データが無視されることでデータ処理に必要な時間を短縮する。
【００１５】
多くの場合部品の一部だけにあるひび割れ又は空洞が部品の認容性において重要である。例えばエンジンブロックの燃焼室のすぐそばの空洞はその部品を容認できないものにするが、ブロックの他の部分の空洞は容認できる。つまり、本発明のさらなる態様として部品の重要な部分についてのデータだけがコンピュータで処理される。これによりコンピュータ処理時間の減少を図ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、多数の部品を同時にスキャンするために使用できるコンピュータ断層撮影を行なうための方法及び装置が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１及び図２Ａを最初に参照すると、ＣＴスキャン・システム２０の好適実施例の略図が示してあり、これには放射線源２２を含む。放射線源２２はＸ線放射線源が望ましく従来の構造のどれであっても良い。
【００１８】
複数の放射線検出器２４が放射線源２２から離れた位置に配置される。放射線検出器２４は互いに並列に線形配置され、放射線源２２の出力２６に中心を有する円弧に構成されるのが望ましい。更に各放射線検出器２４はその出力２８に出力信号を発生し、出力は放射線源２２から受信した放射線の強度に比例して変化する。放射線検出器２４は従来の構造のどれでも良く所定の電圧範囲内で個々の出力２８にアナログ出力信号を提供する。
【００１９】
図２Ｂを参照すると、放射線検出器２４はこれに代わって２次元アレイ２５に構成される。この場合、放射線源２２は一般に円錐形の出力を提供し放射線源２２からの放射線が２次元アレイ２５の放射線検出器２４の全部で同時に受信されるようにする。
【００２０】
もう一度図１を参照すると、回転テーブルが望ましい部品支持部３０は、放射線源２２と放射線検出器２４の間に配置される。複数の部品３２が部品支持部３０の上に配置され支持される。望ましくは、部品３２は部品支持部３０の外縁部周辺に配置されるようにして部品支持部３０の中心３４から半径方向に間隔をあけるようにする。
【００２１】
モータ等のアクチュエータ３６（模式的にのみ図示してある）が放射線源２２と放射線検出器２４の間のベクトルに対して大体直交する軸３８の周囲で部品支持部３０を回転させ、このようにすることで、放射線源２２からの放射線を通るように部品３２を回転させる。部品支持部３０の回転中に、部品３２は放射線源２２からの放射線の一部を吸収する。結果として個々の出力２８に現われる放射線検出器２４からの出力信号も同様に部品３２による放射線の吸収に合わせて変化する。しかし部品３２に含まれる何らかの空洞は部品の内部構造の均質な構造より少ない量の放射線を吸収するので、放射線検出器２４からの出力が大きくなる。
【００２２】
放射線検出器２４からの出力２８は入力信号として、コンピュータ・システム等のプロセッサ４０へ結合される。プロセッサ４０は放射線検出器２４からのデータを、すなわち部品支持部３０の回転位置の関数として放射線検出器２４からの出力信号を、分析するようにプログラムしてある。詳細には後述するようなデータ分析の後で、プロセッサ４０はビデオ画面等の表示装置４２へ、部品支持部３０に支持された部品３２の内部構造の画像を表わす出力信号を生成する。
【００２３】
具体的には、本発明のＣＴスキャン・システム２０は部品支持部３０の回転により２Ｄ画像スキャンを実行するので、部品支持部３０上に支持された部品３２の単一のスライスに対応する画像を生成する。部品３２の残りの部分をスキャンするには、第２のアクチュエータ４４（模式的にのみ図示してある）を部品支持部３０に結合し部品支持部３０とこれに支持された部品３２を一緒に、部品支持部３０の各々の回転が完了した時点で部品支持回転軸３８の方向に所定の増分だけ軸方向へ挙上する。結果として、３次元画像を生成するためには、プロセッサ４０が２Ｄ画像を組み合わせて３次元画像を形成し、これを表示装置４２に表示する。
【００２４】
放射線検出器２４の２次元アレイ２５（図２Ｂ）を用いていて２次元アレイ２５に部品の全部を透過する放射線を受信するだけの大きさがあれば、全体のＣＴスキャンを行なうのに部品支持部３０を軸方向へ挙上するのは不必要である。逆に、２次元アレイ２５が部品支持部３０の単純な回転中に部品全部についてのスキャン・データを受信するには不十分な大きさであれば、部品支持部３０の回転毎に２次元アレイ２５の垂直方向高さに対応する量だけ部品支持部３０を軸方向に移動する。
【００２５】
図１に図示してあるＣＴスキャン・システム２０では、部品３２は部品支持部３０上に単純に支持されている。望ましくは、部品３２は部品支持部３０の所定の位置に配置され部品支持部３０の上で適当な治具によってこれが行なわれるようにする。更に、アクチュエータ３６及びアクチュエータ４４がプロセッサ４０の制御下で作動してプロセッサ４０が部品支持部３０の回転位置と軸方向位置の両方を制御するようにする。
【００２６】
代表的な金属自動車部品である、４本のシリンダ１０３を有するエンジンブロック１０１の典型的なＣＴスキャンを図１１Ａと図１１Ｂに図示する。空洞又は空乏領域はシステムによって白色で出力され、一方エンジンブロックの金属構造は斜線領域として出力される。一つの燃焼室に近いエンジンブロック内の空洞１０５もまた検出される。空洞１０５はシリンダへ器に近いので、エンジンブロック１０１は不良部品として破棄されることになる。
【００２７】
図２Ａをここで参照すると、ＣＴスキャン・システム２０の変更が図示してあり、部品３２は容器５０内部に配置されており容器５０は部品支持部３０上に載置される。容器５０は複数の仕切り５２を含みこれらが互いに複数の区画５４を構成しており、各々の区画には一つの部品３２が配置されるようになっている。個別の区画５４内部で部品３２の位置は対称的又は非対称的のどちらでもよい。さらに、図３に図示してあるように、各区画５４はそれ自身の治具５６例えば一体成形のベース等を含み個別の区画５４内部で所定の方向に部品３２を向けるようにすることができる。
【００２８】
現実には容器５０もまた放射線源２２からの放射線を吸収する。そのため、容器５０とその仕切り５２に対応する放射線検出器２４からのデータを無視しなければならない。さらに、容器仕切りの放射線吸収の度合が分かっているか、又は少なくとも決定することができるので、仕切りに属するデータを識別できる。
【００２９】
図９を参照すると、図２の容器内の部品の放射線吸収を示すグラフ例１９８が図示してある。グラフ１９８のピーク２００では非常に低いレベルの放射線吸収が示されており、これは空気又は空洞に相当する。もっと低いピーク２０２は仕切り５２に相当する。仕切り５２はある程度の放射線を吸収するので、もっと低いピーク２０４したがってもっと大きな放射線吸収は、密度が高い部品を表わしている。結果として、仕切り５２は空気及び／又は高密度の部品から識別される通り放射線検出器で受信した放射線の大きさで認識される。図２の容器に相当する形状データは図１１に図示してある。
【００３０】
図４を参照すると、部品と容器の双方を含むスキャン・データを処理して容器の仕切り５２に相当するスキャン・データを破棄するフローチャートが図示してある。部品と容器がＮ個の２Ｄスライスとして完全にスキャンされて合成データがメモリ内に格納された後、ステップ５１で、変数Ｎを処理しようとする垂直スライス枚数にセットする、すなわち２Ｄスキャンの枚数にセットする。ステップ５１は次にステップ５３へ進み、ここで最初の２Ｄスキャンからのデータがメモリから呼び出される。ステップ５３は次にステップ５５へ進む。
【００３１】
ステップ５５では、最初の２Ｄスライスには容器の仕切り５２に相当するデータ例えば図１１に示したようなものが含まれているか否かをコンピュータ４０が判定する。この判定は図１０のグラフから分かるように放射線吸収の検証によって行なわれる。ステップ５２で入力されたデータが仕切り５２に相当する形状データを含む場合ステップ５５はステップ５６へ進む。それ以外の場合にはステップ５５はステップ５２へ戻り、仕切り５２の形状データが見つかるまで次の２Ｄデータスライスを検査する。
【００３２】
ステップ５６で容器仕切りに相当する形状データが、例えば図１０に図示される形状データ等が、メモリに格納される。このようなメモリはコンピュータのランダムアクセス及び／又は永久メモリ、独立したメモリ又はネットワークからアクセス可能なメモリである。ステップ５６はステップ５８へ進み、ここで変数ｉを１にセットし、ステップ５８がステップ６０へ進む。
【００３３】
ステップ６０ではコンピュータがｉ番目の２Ｄスキャンについてのデータを入力した後ステップ６２へ進む。ステップ６２では容器仕切りに相当する形状データとこれまでにステップ５６で格納したデータをｉ番目の２Ｄスキャンについてのデータに追加し、データ・スライスから仕切りデータを効率的に除外する。ステップ６２は次にステップ６４へ進み、ステップ５０に於いて、Ｎにセットしてあるスキャンしたデータ・スライスの全部が処理されて容器仕切り５２に相当するデータを除去する。それ以外では、ステップ６４はステップ６６へと進み、ここで変数ｉをインクリメントし、各々のデータ・スライスを処理して容器仕切りデータを除去するまで上記の手順を反復する。
【００３４】
Ｎが最終的にｉに等しくなった時点で、すなわち全てのデータ・スライスが処理されて容器仕切り５２を除去した時点で、ステップ５４はステップ６８へ進み、ここで容器５０内部の各部品に対応するデータが他の部品に相当するデータから分離される。例えば、図２に図示してある典型的な容器では、容器５０は６個の部品を含む。そのため、ステップ６８では個別の６個の部品各々についてのデータが他の部品から分離されてから、そのデータを分析する。ステップ６８は次にステップ７０へ進みここで最初の部品に対応するデータが分析される。
【００３５】
最初の部品からのデータを分析するために、ステップ７０はステップ７１へ進み、ここでコンピュータはソフトウェアの制御下で周辺画素より密度が低い画素を検索する。このような低い密度は部品内の空洞又はひび割れを表わす。ステップ７１は次にステップ７３へ進む。
【００３６】
ステップ７３で、プログラムはステップ７１で識別した互いに隣接している画素をマージする。このような画素は単一の２Ｄスライス内だけで隣接しているのではなくその部品に付いて隣接する２Ｄスキャン・スライス内でも隣接しているものである。ステップ７３は次にステップ７５へ進む。ステップ７５ではコンピュータがステップ７３でマージした領域を部品内の空洞として定義する。ステップ７５では、その空洞の位置と容積をメモリ内に格納してからステップ７２へ進み、例えば表示装置４２上に分析の結果を表示する、印刷レポート、印刷した画像及び／又はその他により、出力又はレポートする。例えば、部品内の空洞はビデオ・ディスプレイ上に又は印刷画像上に一つの色で表示され部品の均質な部分は別の色で表示される。同様に、印刷レポートは追加情報例えば空洞の位置、空洞のサイズ等部品の同様な欠陥の再発を含めた後の分析的分析のための情報を含むことができる。
【００３７】
ステップ７２はステップ７７へ進み、部品の全部を分析したか判定する。まだであれば、ステップ７７はステップ７９へ進み、次の部品番号をインクリメントしてからステップ７０へ戻り、ここで上記手順を反復する。部品の全部を正しく分析し終えてデータをユーザへ報告したら、ステップ７７から今度はステップ８１へ進みここでプログラムを終了する。
【００３８】
図４に図示したプログラムの主な利点は、ＣＴスキャンを実施するに先だってテーブル支持上の容器の位置を正確に知る必要がないことである。その代わり、図４に図示したプログラムがデータ自体から容器仕切りを識別し、その後データを補正してこれらの仕切りを除外するので、部品支持上の容器の方向は重要ではない。
【００３９】
ここで図５を参照すると、場合によってセパレータ又は仕切り５２の座標ならびに位置があらかじめ分かっていることがある。このような場合容器仕切り５２に相当する形状データを識別するためにＣＴスキャン中にデータを分析することは不要である。その代わり、容器仕切り５２についての形状データをあらかじめ決定しておく。
【００４０】
望ましくは、ペグ等の物理的位置決めメカニズムを用いて部品支持部３０上に容器５０を配置し、仕切り５２の位置がＣＴスキャンの開始時に設定されるようにするのが良い。これ以外では、容器３０上の金属製又は磁気マーカ９９（図２）を検出してＣＴスキャンの開始時に仕切り５２の位置を決定するようにしても良い。
【００４１】
この場合、図５のステップ９１が図４のステップ５３，５５，５６の代わりになる。ステップ９１では、容器仕切りに対応する形状データをメモリから読み込み、データを処理して部品内の空洞又はその他のひび割れを検出する。他のすべての点で、図５は図４と同一であるからこれ以上の説明は不要である。
【００４２】
容器仕切りに対応する形状データがあらかじめ決定される図５のプログラムの主な利点は、容器とその仕切りについての形状データを識別して決定するのに必要とされる処理時間がなくなることである。
【００４３】
更に、容器５０は決まった個数の水平方向に分けられた部品を有するように図示してあるが、容器は互いに積み重ねることができる及び／又は容器は水平方向の仕切りを有して複数の部品層を有するようにできることは理解されよう。
【００４４】
場合によって、部品の一部だけをスキャンしてその部品が欠陥か否かを判定する必要がある場合がある。例えば、部品がエンジンブロックを含む場合、個々の燃焼室又はチャンバに非常に近いところにある空洞は許容されない欠陥を構成する。逆に、エンジンブロックの他の部品での空洞は自動車に組み込まれた場合エンジンブロックの動作に悪影響を与えないことがある。結果として本発明のさらなる態様は検査中の部品の重要部分に対応するデータだけを処理又は分析してデータの残りの部分を破棄することである。
【００４５】
部品についてデータの一部だけ、例えば部品の重要部分に相当するデータだけを処理する場合、容器内の部品の方向はＣＴスキャンの前に決定すべきである。これは物理的にすなわち各部品の容器の治具によって又は何らか他の方法例えば部品にマーカを取り付けておくか又は部品をデジタル画像化してからデジタル画像を分析しＣＴスキャンの前に部品の方向を決定しておくことにより、実現することが可能である。
【００４６】
図６を参照すると、コンピュータ・システムによって検査中の部品の重要部分についてのデータだけを処理又は分析するフローチャートが図示してある。ステップ８０で、変数Ｎをそれまでに実行した２Ｄデータ・スキャン回数にセットし、ステップ８０はステップ８２に進み、放射線検出器２４からのスキャン・データがコンピュータ４０により入力される。ステップ８２は次にステップ８４へ進む。
【００４７】
ステップ８４でコンピュータ４０はメモリから注目部分の所定の形状を読み込む。この形状は、ＣＴスキャンの注目領域に相当するもので、あらかじめ決定してコンピュータ・メモリに保存してある。ステップ８４はステップ８６に進みここで変数ｉを１にセットしてから、処理はステップ８８へ進む。
【００４８】
ステップ８８では、プログラムは最初にｉがＮより小さいか又は等しいかを判定して、コンピュータ４０によって部品の所望するスライスの全部を処理したかどうかを判定する。違う場合にはステップ８８はステップ９０に進みステップ８４で判定された注目領域の形状との比較によりＣＴスキャンの特定のスライスが特定部品について注目しているスライスかどうかを判定する。違う場合、ステップ９０はステップ９２に進みｉをインクリメントしてからステップ８８へ戻る。逆に、ＣＴスキャン中に取得した特定のスライスが注目領域を含む場合にはステップ９０からステップ９４へ進み、ここでコンピュータによりメモリ内の新しいデータセットにデータを保存する。ステップ９４は次にステップ９２へ進み上記プロセスを反復する。
【００４９】
ＣＴスキャンのスライスの全部がステップ９４で新しいデータセットに格納されるか、あるいは破棄されるかしたあと、ステップ８８はステップ９６へ進み、ここでコンピュータ・システム４０が図４のステップ７１，７３，７５と同じように新規データセット内に格納したデータを分析する。ステップ９６はステップ９８へ進み、表示装置４２経由でデータが報告される。
【００５０】
結果として、図６のフローチャートから分かるように、注目領域とその注目領域に相当するＣＴスキャンの特定のスライスが新規データセット・コンピュータ・メモリに保存されてステップ９６で処理される一方データの残りの部分は破棄される。これはコンピュータがステップ９６で処理するのに必要なデータ量を最小限に抑えるので、ＣＴスキャンの分析に必要とされる時間量を最小限に抑さえることになる。更に、図６に図示したように注目領域にのみ属するデータを処理する方法を単一の部品を分析するか又は多数の部品を同時に分析することにも利用できる。
【００５１】
これ以外に、部品は注目領域だけがスキャンされるような方向に向けることができる。この場合ステップ９０を省略することが可能である。
【００５２】
図７及び図８を参照すると、本発明の更に別の実施例が図示してあり、これは小さい部品又は大きな部品の小さい部分を検査するのにとくに有効である。ＣＴスキャン装置１５０は少なくとも１個望ましくは数個の可動軸の周囲を移動可能なロボット・アーム１５２を含む。従来の方法で、ロボット・アーム１５２はベース１５４とロボット・ヘッド１５６とを含む。ロボット・ヘッド１５６は回転軸１５８の周囲を移動可能にするのが望ましい。
【００５３】
ＣＴスキャン・アセンブリ１６０はロボット・ヘッド１５６に装着され軸１５８の周囲を回転可能である。アセンブリ１６０は例えばＸ線源等の放射線源１６２と、放射線源１６２から離れた位置にある放射線検出器１６４の両方を含む。従来の方法で、放射線検出器１６４は出力信号を提供し、信号は放射線源１６２から受信した放射線の強度の関数として変化する。更に、放射線検出器１６４からの出力は、表示装置１６８を備えるコンピュータ・システム１６６へ電気的に結合され、コンピュータ・システムがすでに説明した方法で放射線検出器１６４からのデータを分析して表示する。
【００５４】
ここでとくに図７を参照すると、検査を希望する１つまたはそれ以上のライザー１７２を有する部品１７０が図示してある。図７に図示したスキャン装置１５０を用いるためには、ロボット・アーム１５２を操作してライザー１７２がスキャン・アセンブリ１６０の内部に配置されるようにする。ロボット１５２を作動させて軸１５８の周囲でアセンブリ１６０を回転させ、こうすることでライザー１７２の構造的完全性に関係するデータを収集する。
【００５５】
ライザー１７２の複数のデータ・スライスが希望の場合、ロボット・アーム１５２をプログラムして、ロボット・ヘッド１５６とこれに付属しているＣＴスキャン・アセンブリ１６０を一緒に、ＣＴスキャン・アセンブリ１６０の回転毎のあと軸１５８に沿って所定の距離だけ移動させる。この方法では、ライザー１７２について所望の個数のデータ・スライスを取得することができる。
【００５６】
上記の説明から、本発明が既知の装置に対して多くの利点を実現するＣＴスキャン装置及び方法の改良を提供することが理解できよう。特に、本発明の方法は多数の部品を同時にスキャンするために使用できる。更に、多数の部品又は単一の部品のいずれかでＣＴスキャンを完了するのに必要な処理時間は、当該部品の特定の注目領域だけにデータ分析を制限することによるか、又はこれに代わって自動的にデータを変更することで容器の区切りに属するデータを排除することにより、減少する。
【００５７】
本発明について説明したが、添付の請求の範囲に規定した通り本発明の精神から逸脱することなく多くの変更を成し得ることは関係ある当業者に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１の好適実施例を表わす上面図である。
【図２Ａ】本発明の第２の好適実施例を表わす略立面図である。
【図２Ｂ】図２Ａと同様の図だが説明の変更を加えてある。
【図３】部品の典型的容器を示す断面図である。
【図４】本発明の一つの実施例の動作を示すフローチャートである。
【図５】図４と同様の図だがその変更を示す。
【図６】本発明の第２の好適実施例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の更なる好適実施例を示す略側面図である。
【図８】図７に図示した本発明の好適実施例の一部を示す略平面図である。
【図９】放射吸収の典型的グラフである。
【図１０】容器の典型的形状データである。
【図１１Ａ】典型的部品のＣＴスキャンの側面断面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａの線１１Ｂ−１１Ｂに沿ってみた断面図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線源と、
前記放射線源から間隔を開けてあり前記放射線源から受信した放射線の強度を表わす出力信号を生成する少なくとも１個の放射線検出器と、
前記放射線源と前記少なくとも１個の検出器の間に配置されて複数の部品を支持するためのテーブルと、
少なくとも１個の前記テーブルと前記放射線源とが相対的に又前記少なくとも１個の検出器に対して移動可能にしてあることと、
前記少なくとも１個の検出器からの前記出力信号を入力信号として受信し、プログラム制御下に前記テーブル上に支持された部品の内部構造の少なくとも一部を表わす出力を生成するプロセッサと、
を含むことを特徴とするコンピュータ断層撮影を行なうためのシステム。
【請求項２】
前記テーブルは部品を入れる容器を含むことを特徴とする請求項１に記載のコンピュータ断層撮影を行なうためのシステム。
【請求項３】
前記テーブルは回転テーブルを含み、前記テーブルが前記回転テーブル上に配置され、さらに所定の軸の周囲で前記テーブルを回転させるアクチュエータを含むことを特徴とする請求項１に記載のコンピュータ断層撮影を行なうためのシステム。
【請求項４】
前記テーブル軸は前記放射線源と前記検出器の間のベクトルに対して実質的に直交することを特徴とする請求項３に記載のコンピュータ断層撮影を行なうためのシステム。
【請求項５】
前記テーブルの回転毎に前記テーブル軸の方向に所定の増分だけ前記テーブルを移動する第２のアクチュエータを含むことを特徴とする請求項４に記載のコンピュータ断層撮影を行なうためのシステム。
【請求項６】
前記コンピュータ・システムは前記テーブルに対応する前記検出器からの出力信号を破棄するようにプログラムしてあることを特徴とする請求項１に記載のコンピュータ断層撮影を行なうためのシステム。
【請求項７】
前記コンピュータ・システムは対象物各々の一部分だけの内部構造の画像を再構成するようにプログラムしてあることを特徴とする請求項１に記載のコンピュータ断層撮影を行なうためのシステム。
【請求項８】
前記容器内に収容された部品に対する所定の位置で前記容器に取り付けられたマーカを含むことを特徴とする請求項２に記載のコンピュータ断層撮影を行なうためのシステム。
【請求項９】
前記容器は複数の部品を収容する区画に前記容器の内部を区切る複数の仕切りを含むことを特徴とする請求項８に記載のコンピュータ断層撮影を行なうためのシステム。
【請求項１０】
複数の放射線検出器を含み、前記放射線検出器は前記放射線源を中心とする円弧上に配置されることを特徴とする請求項１に記載のコンピュータ断層撮影を行なうためのシステム。
【請求項１１】
前記放射線検出器は２次元アレイに配列されることを特徴とする請求項１０に記載のコンピュータ断層撮影を行なうためのシステム。
【請求項１２】
前記部品は数なくとも部分的に金属から作製されることを特徴とする請求項１に記載のコンピュータ断層撮影を行なうためのシステム。
【請求項１３】
放射線源と、
前記放射線源から受信した放射線の強度を表わす出力信号を発生する少なくとも１個の放射線検出器と、
少なくとも動き自由度１を有し、前記放射線源と前記少なくとも１個の放射線検出器を載架するようにしてあるロボット・アームと、
前記ロボット・アームは前記少なくとも動き自由度１に沿って移動するようにプログラムしてあり、検査中の部品の少なくとも一部が前記放射線源と前記少なくとも１個の放射線検出器の間に来るようにしてあり、
前記少なくとも１個の検出器からの前記出力信号を入力信号として受信して、プログラム制御下で検査中の前記部品の一部の内部構造の画像を生成するコンピュータ・システムと
を含むことを特徴とするコンピュータ断層撮影を行なうためのシステム。
【請求項１４】
前記部品は少なくとも部分的に金属から作製されることを特徴とする請求項１３に記載のコンピュータ断層撮影を行なうためのシステム。
【請求項１５】
放射線源と複数の放射線検出器の間に配置された回転テーブルを用いて複数の部品についてコンピュータ断層撮影を行なう方法であって、前記複数の検出器は前記検出器で受信した放射線の強度を表わす出力信号を発生し、
前記テーブルの回転毎に前記テーブルの回転中に前記複数の部品に応じて前記放射線検出器のデータを回収するステップと、
前記テーブル上に載置された前記部品の少なくとも一部分の内部構造の少なくとも一部分を表わす出力を前記回収したデータから再構成するステップと、
を含むことを特徴とするコンピュータ断層撮影を行なう方法。
【請求項１６】
前記再構成ステップは空洞に相当する隣接領域を識別するステップと、前記識別された領域どうしを併合するステップとを更に含むことを特徴とする請求項１５に記載のコンピュータ断層撮影を行なう方法。
【請求項１７】
前記テーブルの軸は前記放射線源と前記少なくとも１個の放射線検出器の間のベクトルに対して実質的に直交しており、前記テーブルの回転毎に前記軸に沿って所定の増分だけ前記テーブルを移動するステップを更に含むことを特徴とする請求項１５に記載のコンピュータ断層撮影を行なう方法。
【請求項１８】
前記部品の前記少なくとも一部分以外の前記部品の部分について前記検出器からのデータを破棄するステップを更に含むことを特徴とする請求項１５に記載のコンピュータ断層撮影を行なう方法。
【請求項１９】
前記部品は仕切りを有する容器に収容され、前記破棄するステップは前記仕切りに相当するデータを破棄するステップを含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記テーブルの少なくとも１回転の間に前記検出器から空のテーブルの構造を表わすデータを収集するステップを含み、前記再構成するステップは前記回収したデータから前記収集したテーブルのデータを減算するステップを含むことを特徴とする請求項１５に記載のコンピュータ断層撮影を行なう方法。
【請求項２１】
前記部品は少なくとも部分的に金属から作製されることを特徴とする請求項１５に記載のコンピュータ断層撮影を行なう方法。
【請求項２２】
放射線源と複数の放射線検出器の間に配置される回転テーブルを用いて部品についてコンピュータ断層撮影を行なうための方法であって、前記複数の検出器は前記検出器で受信した放射線の強度を表わす出力信号を発生し、
前記部品の所定の部分についてのみ、前記テーブルの回転毎に前記テーブルの回転中に少なくとも１個の放射線検出器からデータを回収するステップと、
前記テーブル上に載置された前記部品の前記所定部分の内部構造を表わす出力を前記回収したデータから再構成するステップと、
を含むことを特徴とするコンピュータ断層撮影を行なう方法。
【請求項２３】
前記少なくとも１個の部品は仕切りを有する容器に載置され、
仕切りに相当するデータを排除するように前記回収したデータを変更するステップと、
前記容器内の前記部品の内部構造の画像を前記変更された回収データから再構成するステップと、
を更に含むことを特徴とする請求項２２に記載のコンピュータ断層撮影を行なう方法。
【請求項２４】
前記再構成するステップは前記部品の前記内部構造を表わす画像を形成するステップを更に含むことを特徴とする請求項２２に記載のコンピュータ断層撮影を行なう方法。
【請求項２５】
前記画像を形成するステップは部品密度の違い毎に前記画像に別の色を用いるステップを含むことを特徴とする請求項２４に記載のコンピュータ断層撮影を行なう方法。
【請求項１】
放射線源と、
前記放射線源から間隔を開けてあり前記放射線源から受信した放射線の強度を表わす出力信号を生成する少なくとも１個の放射線検出器と、
前記放射線源と前記少なくとも１個の検出器の間に配置されて複数の部品を支持するためのテーブルと、
少なくとも１個の前記テーブルと前記放射線源とが相対的に又前記少なくとも１個の検出器に対して移動可能にしてあることと、
前記少なくとも１個の検出器からの前記出力信号を入力信号として受信し、プログラム制御下に前記テーブル上に支持された部品の内部構造の少なくとも一部を表わす出力を生成するプロセッサと、
を含むことを特徴とするコンピュータ断層撮影を行なうためのシステム。
【請求項２】
前記テーブルは部品を入れる容器を含むことを特徴とする請求項１に記載のコンピュータ断層撮影を行なうためのシステム。
【請求項３】
前記テーブルは回転テーブルを含み、前記テーブルが前記回転テーブル上に配置され、さらに所定の軸の周囲で前記テーブルを回転させるアクチュエータを含むことを特徴とする請求項１に記載のコンピュータ断層撮影を行なうためのシステム。
【請求項４】
前記テーブル軸は前記放射線源と前記検出器の間のベクトルに対して実質的に直交することを特徴とする請求項３に記載のコンピュータ断層撮影を行なうためのシステム。
【請求項５】
前記テーブルの回転毎に前記テーブル軸の方向に所定の増分だけ前記テーブルを移動する第２のアクチュエータを含むことを特徴とする請求項４に記載のコンピュータ断層撮影を行なうためのシステム。
【請求項６】
前記コンピュータ・システムは前記テーブルに対応する前記検出器からの出力信号を破棄するようにプログラムしてあることを特徴とする請求項１に記載のコンピュータ断層撮影を行なうためのシステム。
【請求項７】
前記コンピュータ・システムは対象物各々の一部分だけの内部構造の画像を再構成するようにプログラムしてあることを特徴とする請求項１に記載のコンピュータ断層撮影を行なうためのシステム。
【請求項８】
前記容器内に収容された部品に対する所定の位置で前記容器に取り付けられたマーカを含むことを特徴とする請求項２に記載のコンピュータ断層撮影を行なうためのシステム。
【請求項９】
前記容器は複数の部品を収容する区画に前記容器の内部を区切る複数の仕切りを含むことを特徴とする請求項８に記載のコンピュータ断層撮影を行なうためのシステム。
【請求項１０】
複数の放射線検出器を含み、前記放射線検出器は前記放射線源を中心とする円弧上に配置されることを特徴とする請求項１に記載のコンピュータ断層撮影を行なうためのシステム。
【請求項１１】
前記放射線検出器は２次元アレイに配列されることを特徴とする請求項１０に記載のコンピュータ断層撮影を行なうためのシステム。
【請求項１２】
前記部品は数なくとも部分的に金属から作製されることを特徴とする請求項１に記載のコンピュータ断層撮影を行なうためのシステム。
【請求項１３】
放射線源と、
前記放射線源から受信した放射線の強度を表わす出力信号を発生する少なくとも１個の放射線検出器と、
少なくとも動き自由度１を有し、前記放射線源と前記少なくとも１個の放射線検出器を載架するようにしてあるロボット・アームと、
前記ロボット・アームは前記少なくとも動き自由度１に沿って移動するようにプログラムしてあり、検査中の部品の少なくとも一部が前記放射線源と前記少なくとも１個の放射線検出器の間に来るようにしてあり、
前記少なくとも１個の検出器からの前記出力信号を入力信号として受信して、プログラム制御下で検査中の前記部品の一部の内部構造の画像を生成するコンピュータ・システムと
を含むことを特徴とするコンピュータ断層撮影を行なうためのシステム。
【請求項１４】
前記部品は少なくとも部分的に金属から作製されることを特徴とする請求項１３に記載のコンピュータ断層撮影を行なうためのシステム。
【請求項１５】
放射線源と複数の放射線検出器の間に配置された回転テーブルを用いて複数の部品についてコンピュータ断層撮影を行なう方法であって、前記複数の検出器は前記検出器で受信した放射線の強度を表わす出力信号を発生し、
前記テーブルの回転毎に前記テーブルの回転中に前記複数の部品に応じて前記放射線検出器のデータを回収するステップと、
前記テーブル上に載置された前記部品の少なくとも一部分の内部構造の少なくとも一部分を表わす出力を前記回収したデータから再構成するステップと、
を含むことを特徴とするコンピュータ断層撮影を行なう方法。
【請求項１６】
前記再構成ステップは空洞に相当する隣接領域を識別するステップと、前記識別された領域どうしを併合するステップとを更に含むことを特徴とする請求項１５に記載のコンピュータ断層撮影を行なう方法。
【請求項１７】
前記テーブルの軸は前記放射線源と前記少なくとも１個の放射線検出器の間のベクトルに対して実質的に直交しており、前記テーブルの回転毎に前記軸に沿って所定の増分だけ前記テーブルを移動するステップを更に含むことを特徴とする請求項１５に記載のコンピュータ断層撮影を行なう方法。
【請求項１８】
前記部品の前記少なくとも一部分以外の前記部品の部分について前記検出器からのデータを破棄するステップを更に含むことを特徴とする請求項１５に記載のコンピュータ断層撮影を行なう方法。
【請求項１９】
前記部品は仕切りを有する容器に収容され、前記破棄するステップは前記仕切りに相当するデータを破棄するステップを含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記テーブルの少なくとも１回転の間に前記検出器から空のテーブルの構造を表わすデータを収集するステップを含み、前記再構成するステップは前記回収したデータから前記収集したテーブルのデータを減算するステップを含むことを特徴とする請求項１５に記載のコンピュータ断層撮影を行なう方法。
【請求項２１】
前記部品は少なくとも部分的に金属から作製されることを特徴とする請求項１５に記載のコンピュータ断層撮影を行なう方法。
【請求項２２】
放射線源と複数の放射線検出器の間に配置される回転テーブルを用いて部品についてコンピュータ断層撮影を行なうための方法であって、前記複数の検出器は前記検出器で受信した放射線の強度を表わす出力信号を発生し、
前記部品の所定の部分についてのみ、前記テーブルの回転毎に前記テーブルの回転中に少なくとも１個の放射線検出器からデータを回収するステップと、
前記テーブル上に載置された前記部品の前記所定部分の内部構造を表わす出力を前記回収したデータから再構成するステップと、
を含むことを特徴とするコンピュータ断層撮影を行なう方法。
【請求項２３】
前記少なくとも１個の部品は仕切りを有する容器に載置され、
仕切りに相当するデータを排除するように前記回収したデータを変更するステップと、
前記容器内の前記部品の内部構造の画像を前記変更された回収データから再構成するステップと、
を更に含むことを特徴とする請求項２２に記載のコンピュータ断層撮影を行なう方法。
【請求項２４】
前記再構成するステップは前記部品の前記内部構造を表わす画像を形成するステップを更に含むことを特徴とする請求項２２に記載のコンピュータ断層撮影を行なう方法。
【請求項２５】
前記画像を形成するステップは部品密度の違い毎に前記画像に別の色を用いるステップを含むことを特徴とする請求項２４に記載のコンピュータ断層撮影を行なう方法。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【公開番号】特開２００６−８４４６７（Ｐ２００６−８４４６７Ａ）
【公開日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２６３３２２（Ｐ２００５−２６３３２２）
【出願日】平成１７年９月１２日（２００５．９．１２）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月１２日（２００５．９．１２）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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