放射線検査装置、放射線検査方法および放射線検査プログラム
【課題】肉厚と比較して小さな欠陥を検出しようとした場合、検査対象としての金属材の材料の粗密に起因して変化する透過放射線量（ノイズ）と、欠陥に起因して変化する透過放射線量との比が小さくなってしまい、ノイズを欠陥として過剰検出してしまっていた。
【解決手段】放射線を検査対象に照射し、検査対象と放射線の照射範囲との相対位置関係を変更してそれぞれ異なる位置で放射線透過画像を取得し、これら複数の放射線透過画像が取得された各位置および該複数の放射線透過画像に基づいて欠陥検出画像を生成し、欠陥検出画像に基づいて検査対象に欠陥が含まれるか否かを判定すると共に良否を判定する。
【解決手段】放射線を検査対象に照射し、検査対象と放射線の照射範囲との相対位置関係を変更してそれぞれ異なる位置で放射線透過画像を取得し、これら複数の放射線透過画像が取得された各位置および該複数の放射線透過画像に基づいて欠陥検出画像を生成し、欠陥検出画像に基づいて検査対象に欠陥が含まれるか否かを判定すると共に良否を判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線検査装置、放射線検査方法および放射線検査プログラムに関し、さらに詳しくは、放射線透過画像において、検査対象の材料の粗密の影響等によって生じる画像成分を巣（空洞）やクラック等の内部欠陥に起因する画像成分として誤検出することなく、微小な欠陥を検出することが可能な放射線検査装置、放射線検査方法および放射線検査プログラムに関する。
なお、本発明の検査対象とは、鋳造，鍛造，圧延，転造，焼結等により加工成形され、内部に巣やクラック等の欠陥を含む鉄やアルミニウム等からなる金属材を指す。
【背景技術】
【０００２】
従来より、Ｘ線等の放射線を金属材からなる検査対象に照射して透過放射線を検出し、その透過放射線の強度に対応した放射線透過画像から検査対象の内部の空隙等の欠陥を検出することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
上記特許文献１においては、検査対象としての鋳造製品の欠陥を検出するにあたり、Ｘ線を鋳造製品に照射し、鋳造製品を透過した透過Ｘ線を検出し、同検出された透過Ｘ線に基づいて上記鋳造製品が無欠陥である場合の透過Ｘ線を算出し、上記検出された透過Ｘ線と上記算出された無欠陥である場合の透過Ｘ線とを比較して上記検査対象の欠陥を検出することが提案されている。
内部欠陥の存在は、加工成形された金属材からなる検査対象の強度低下に直結するものである。そのため、金属材の製造技術においてもより小さな欠陥に納まるように工夫がなされており、内部欠陥の検査に関してもより小さな欠陥の検出に対する要求が高まっている。そして、上記金属材の内部欠陥検査は、存在し得る欠陥の大きさを保証するものであり、内部欠陥の大きさが小さいものであることを保証できることは、検査対象である金属材の強度を保証できることとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１０５７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のように、透過Ｘ線が一定の閾値よりも多い場合に欠陥とする方法は、図６（Ａ）に示すように、鋳造製品を含む金属材の検査部位の肉厚と比較して大きな欠陥を検出する場合には有効である。しかしながら、図６（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、肉厚と比較して小さな欠陥を検出しようとした場合、検査対象としての金属材の材料の粗密の影響等により変化する透過Ｘ線（ノイズ）と、欠陥に起因して変化する透過Ｘ線との比が小さくなってしまい、ノイズを欠陥として過剰検出してしまう状況が発生していた。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたもので、放射線透過画像において、金属材の材料の粗密の影響等によって生じる画像成分を欠陥に起因する画像成分として誤検出することなく、微小な欠陥を検出することが可能な放射線検査装置、放射線検査方法および放射線検査プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、以下の通りである。
１．放射線を検査対象に照射する放射線照射手段と、
前記検査対象と前記放射線の照射領域との相対位置を変更する相対位置変更手段と、
前記検査対象を透過した放射線に対応した放射線透過画像を取得する放射線透過画像取得手段と、
前記相対位置が変更された異なる撮像位置で取得された複数の前記放射線透過画像に基づいて欠陥を検出するための欠陥検出画像を生成する欠陥検出画像生成手段と、
前記欠陥検出画像に基づいて前記検査対象に欠陥が含まれるか否かを判定すると共に該検査対象の良否を判定する良否判定手段と、を備え、
前記欠陥検出画像は、前記複数の放射線透過画像が取得された各撮像位置に基づいて該複数の放射線透過画像相互を演算処理することにより前記検査対象の材料の粗密の影響によるノイズ成分が除去された画像であることを特徴とする放射線検査装置。
２．上記１．において、前記欠陥検出画像生成手段が、前記複数の放射線透過画像を２値化処理したのちに各画像間で論理積演算を実行することにより前記欠陥検出画像を生成することを特徴とする。
３．上記１．または２．において、前記相対位置変更手段が、前記検査対象を、前記放射線の照射領域の中心軸と直交する平面内を平行移動させて前記相対位置を変更することを特徴とする。
４．放射線を検査対象に照射する放射線照射工程と、
前記検査対象と前記放射線の照射領域との相対位置を変更する相対位置変更工程と、
前記検査対象を透過した放射線に対応した放射線透過画像を取得する放射線透過画像取得工程と、
前記相対位置が変更された異なる撮像位置で取得された複数の前記放射線透過画像に基づいて欠陥を検出するための欠陥検出画像を生成する欠陥検出画像生成工程と、
前記欠陥検出画像に基づいて前記検査対象に欠陥が含まれるか否かを判定すると共に該検査対象の良否を判定する良否判定工程と、を含み、
前記欠陥検出画像は、前記複数の放射線透過画像が取得された各撮像位置に基づいて該複数の放射線透過画像相互を演算処理することにより前記検査対象の材料の粗密の影響によるノイズ成分が除去された画像であることを特徴とする放射線検査方法。
５．上記４．において、前記欠陥検出画像生成工程が、前記複数の放射線透過画像を２値化処理したのちに各画像間で論理積演算を実行することにより前記欠陥検出画像を生成することを特徴とする。
６．上記４．または５．において、前記相対位置変更工程が、前記検査対象を、前記放射線の照射領域の中心軸と直交する平面内を平行移動させて前記相対位置を変更することを特徴とする。
７．放射線を検査対象に照射する放射線照射機能と、
前記検査対象と前記放射線の照射領域との相対位置を変更する相対位置変更機能と、
前記検査対象を透過した放射線に対応した放射線透過画像を取得する放射線透過画像取得機能と、
前記相対位置が変更された異なる撮像位置で取得された複数の前記放射線透過画像に基づいて欠陥を検出するための欠陥検出画像を生成する欠陥検出画像生成機能と、
前記欠陥検出画像に基づいて前記検査対象に欠陥が含まれるか否かを判定すると共に該検査対象の良否を判定する良否判定機能と、をコンピュータに実現させ、
前記欠陥検出画像は、前記複数の放射線透過画像が取得された各撮像位置に基づいて該複数の放射線透過画像相互を演算処理することにより前記検査対象の材料の粗密の影響によるノイズ成分が除去された画像であることを特徴とする放射線検査プログラム。
８．上記７．において、前記欠陥検出画像生成機能が、前記複数の放射線透過画像を２値化処理したのちに各画像間で論理積演算を実行することにより前記欠陥検出画像を生成することを特徴とする。
９．上記７．または８．において、前記相対位置変更機能が、前記検査対象を、前記放射線の照射領域の中心軸と直交する平面内を平行移動させて前記相対位置を変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の放射線検査装置によると、検査対象と放射線の照射範囲との相対位置が変更された異なる位置で複数の放射線透過画像を取得するようにし、これら複数の放射線透過画像が取得された各位置を参照し、複数の放射線透過画像に基づいて欠陥検出画像を生成するようにしている。このようにして得られた複数の放射線透過画像は、検査対象に対して、放射線を異なる透過方向で透過させた放射線透過画像である。これらの放射線透過画像において、透過放射線量の材料の粗密に起因して変化している部分の位置や大きさはそれぞれ異なっているが、透過放射線量の欠陥に起因して変化している部分の位置や大きさは、検査対象に存在する欠陥の位置や大きさに相当する位置や大きさであることに変わりはない。従って、これら複数の放射線透過画像が取得された各位置を参照して複数の放射線透過画像を比較することにより、検査対象としての金属材の材料の粗密の影響等によって生じる画像成分と欠陥に起因する画像成分とを容易に判別することができる。
【０００７】
また、前記欠陥検出画像生成手段が、前記複数の放射線透過画像を２値化処理したのちに各画像間で論理積演算を実行することにより前記欠陥検出画像を生成する場合は、透過放射線量の変化している部分が、欠陥に起因する部分であるのか、材料の粗密に起因する部分であるのかをより容易に判別することができる。
【０００８】
さらに、前記相対位置変更手段が、前記検査対象を、前記放射線の照射領域の中心軸と直交する平面内を平行移動させて前記相対位置を変更する場合は、相対位置の変更量と、その変更量に相当する放射線透過画像上の変更量とを容易に関連付けることができる。これにより、各放射線透過画像の比較をより簡易に行うことができる。
【０００９】
以上は、本発明が装置として実現される場合について説明したが、かかる装置を実現する方法やプログラム、当該プログラムを記録した媒体としても発明は実現可能である。また、以上のような放射線検査装置は単独で実現される場合もあるし、ある方法に適用され、あるいは同方法が他の機器に組み込まれた状態で利用されることもあるなど、発明の思想としてはこれに限らず、各種の態様を含むものである。従って、ソフトウェアであったりハードウェアであったりするなど、適宜、変更可能である。また、ソフトウェアの記録媒体は、磁気記録媒体であってもよいし光磁気記録媒体であってもよいし、今後開発されるいかなる記録媒体においても同様である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態にかかる放射線検査装置の概略ブロック図である。
【図２】本実施形態にかかる放射線検査処理のフローチャートを示す図である。
【図３】鋳造製品の材料の粗密および放射線透過方向を模式的に表した説明図である。
【図４】検査対象と放射線の照射範囲とを相対的に位置変更させ、それぞれ異なる撮像位置である場合に得られる放射線透過画像の例を模式的に示す説明図である。
【図５】本実施形態にかかる放射線検査処理において取得される画像等を説明するための説明図であり、（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ異なる位置で撮像された放射線透過画像、（Ｃ）および（Ｄ）は（Ａ）および（Ｂ）の画像にそれぞれ補正のための画像処理を施した画像、（Ｅ）は（Ｃ）および（Ｄ）の各画像間で論理積演算処理を施した画像の例をそれぞれ示す。
【図６】欠陥の大きさと肉厚との関係による透過放射線量の違いを説明するための説明図であり、（Ａ）は肉厚に比して欠陥が比較的大きい場合、（Ｂ）は（Ａ）と比較して欠陥の大きさが小さい場合、（Ｃ）は（Ａ）と比較して肉厚が大きい場合、をそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
ここでは、下記の順序に従い、本発明の実施の形態について鋳造製品を検査対象として説明する。
（１）本実施形態にかかる放射線検査装置の構成：
（２）放射線検査処理（放射線検査方法）：
【００１２】
（１）本実施形態にかかる放射線検査装置の構成：
図１は、本発明の一実施形態にかかる放射線検査装置１の概略ブロック図である。同図に示すように、放射線検査装置１は、放射線撮像機構部１０と放射線撮像制御部２０とを備えている。放射線撮像機構部１０は、放射線発生器１１と、位置決め機構１２と、放射線検出器１３とを備えている。放射線撮像制御部２０は、放射線制御部２１と、位置決め機構制御部２２と、放射線透過画像取得部２３と、ＣＰＵ２４と、入力部２５と、出力部２６と、メモリ２７とを備えている。この構成において、ＣＰＵ２４は、メモリ２７に記録された図示しないプログラムを実行し、各部を制御し、また、所定の演算処理を実施することができる。
【００１３】
メモリ２７はデータを蓄積可能な記憶媒体であり、放射線透過画像撮像時における条件（管電圧、照射時間、撮像倍率等）を示すデータである撮像条件データ２７ａと、検査対象となる鋳造製品において欠陥を検出すべき部位を示すデータである検査部位データ２７ｂとが予め記録されている。また、メモリ２７は検査処理過程で取得されたり、生成されたりする各種データを記憶可能で、放射線画像データ２７ｃ、補正画像データ２７ｄ、欠陥検出画像データ２７ｅ等のデータを記憶可能である。なお、メモリ２７は、データを蓄積可能であれば、半導体メモリやＨＤＤ等の二次記憶装置などリード／ライトが可能な如何様な形態の記録媒体であってもよい。
【００１４】
放射線制御部２１は、上記撮像条件データ２７ａを参照し、放射線発生器１１を制御して所定の放射線を発生させることができる。本実施形態では、放射線発生器１１より出力される放射線としてＸ線を採用しているが、利用できる放射線としてはＸ線に限られず、γ線等、検査対象となる鋳造製品１２ａを透過する種々の放射線を採用可能である。
【００１５】
位置決め機構制御部２２は、位置決め機構１２と接続されており、上記検査部位データ２７ｂに基づいて同位置決め機構１２を制御する。位置決め機構１２は、多軸ロボットであって、鋳造製品１２ａをクランプし、鋳造製品１２ａを所望の位置に配置し、所望の姿勢とする作業と、その姿勢を変更する作業とを実施できるように構成されている。また、位置決め機構制御部２２は、鋳造製品１２ａにおける指定された部位が放射線の照射領域に含まれるように鋳造製品１２ａを搬送することができる。さらに、位置決め機構制御部２２は、検査部位データ２７ｂを参照して、同一検査部位における複数の放射線透過画像取得の際の撮影方向を変更するために、鋳造製品１２ａの検査部位を、放射線発生器１１から出力される放射線の照射領域の中心軸に対して直交する平面内であって、予め撮像回毎に設定された所定の座標へ平行移動させる。
【００１６】
放射線透過画像取得部２３は放射線検出器１３に接続されており、放射線検出器１３から出力される透過放射線の強度を示す検出値の２次元分布から、その強度を輝度（濃淡）の差で表した放射線透過画像を取得する。取得した放射線透過画像は、放射線画像データ２７ｃとしてメモリ２７に記憶される。なお、放射線検出器１３としては、鋳造製品を透過した透過放射線の強度（放射線量）を検出することができれば良く、種々の構成を採用することができる。本実施形態における放射線検出器１３は、２次元的に分布したセンサを備え、撮影したデータをシリアル出力するフラットパネルセンサを採用しており、透過放射線の強度が検出値として検出される。
【００１７】
出力部２６は、ＣＰＵ２４での上記放射線透過画像等を表示するディスプレイであり、入力部２５は利用者の入力を受け付ける操作入力手段である。すなわち、利用者は入力部２５を介して種々の入力を実行可能であるし、ＣＰＵ２４の処理によって得られる種々の演算結果や画像、鋳造製品１２ａの良否判定結果等を出力部２６に表示することができる。
【００１８】
ＣＰＵ２４は、メモリ２７に蓄積された各種制御プログラムに従って所定の演算処理を実行可能であり、欠陥検出処理を行うために、図１に示す補正画像生成部２４ａと欠陥検出画像生成部２４ｂと良否判定部２４ｃとによる演算を実行する。
【００１９】
補正画像生成部２４ａは、撮像されメモリ２７に蓄積された複数の放射線画像データ２７ｃを取得し、これらに対して所定の画像処理を実行して各補正画像を生成する。生成された補正画像は、補正画像データ２７ｄとしてメモリ２７に記憶される。本実施形態では、後述の放射線検査処理に示すように、最終的に２値化された画像データを得る。上記所定の画像処理は、画像上に含まれる欠陥が検出され易いように施される画像処理であればよく、画像連続加算によるノイズ低減処理、画像間除算によるシェーディング補正処理、モデル画像と放射線透過画像との差分を算出して検査対象製品の形状に起因する検出強度を均一化する処理、２値化処理等の各種画像処理やこれら各画像処理等の組み合わせ等を採用可能である。
【００２０】
欠陥検出画像生成部２４ｂは、各放射線透過画像が取得された各撮像位置を参照し、これら複数の放射線透過画像に基づいて欠陥検出画像を生成する。生成された欠陥検出画像は、欠陥検出画像データ２７ｅとしてメモリ２７に記憶される。本実施形態では、欠陥検出画像は補正画像に基づいて生成される。すなわち、各放射線透過画像が取得された撮像位置のデータを含む撮像条件データ２７ａを参照し、各放射線透過画像に基づいて生成された各補正画像間において論理積演算を実行して欠陥検出画像を生成する。
良否判定部２４ｃは、欠陥検出画像に基づいて欠陥に相当する画像成分を検出すると共に、当該検出された欠陥に相当する画像成分に基づいて、鋳造製品１２ａが良品であるか、不良品であるかを判定する。
【００２１】
（２）放射線検査処理（放射線検査方法）：
本実施形態においては、上述の構成において図２に示すフローチャートに従って放射線検査処理を行う。
最初に、変数ｎを"１"に初期化する（ステップＳ１００）。この変数ｎは、最大値をＮとする整数であり、検査部位一箇所当たりの撮像回数である。
【００２２】
次に、位置決め機構１２において鋳造製品１２ａをクランプさせる。そして、ＣＰＵ２４が検査部位データ２７ｂを取得し、位置決め機構制御部２２によって鋳造製品１２ａにおいて予め決められた複数の検査部位のうちの一箇所が放射線照射領域に位置するようにセットする。さらに、ＣＰＵ２４は、検査部位データ２７ｂを取得し、当該検査部位の中心がｎ番目の座標（Ｘｎ，Ｙｎ）に位置するように位置決め機構１２を駆動し、鋳造製品１２ａを移動させる（ステップＳ１０５）。上記座標（Ｘｎ，Ｙｎ）は、撮像回毎に予め設定されており、撮像回毎に異なっている。また、この移動は、検査部位中心から半径１０ｍｍ程度の範囲内の微小移動である。
【００２３】
ステップＳ１０５において鋳造製品１２ａを微小移動させて検査部位を撮像位置（Ｘｎ，Ｙｎ）にセットすると、放射線制御部２１は、撮像条件データ２７ａとして予め設定されている放射線発生器１１の撮像条件において放射線を照射させる。そして、放射線透過画像取得部２３は、放射線検出器１３により検出された鋳造製品１２ａの透過放射線に基づいて、その放射線透過画像を取得する（ステップＳ１１０）。取得した放射線透過画像Ｐｎは放射線画像データ２７ｃとしてメモリ２７に記録される。図５（Ａ）および（Ｂ）は、このようにして取得された各放射線透過画像を示す例である。
【００２４】
上述のようにして取得された放射線透過画像には、欠陥に相当する画像成分以外に、欠陥に相当する画像成分に類似したノイズに相当する画像成分も含まれている。そして、検査対象である鋳造製品１２ａの検査部位の肉厚に比して小さい欠陥を検出しようとする場合、この小さな欠陥に相当する画像成分と、ノイズに相当する画像成分との判別が困難となる場合がある。しかしながら、撮像位置を変化させて取得した複数の放射線透過画像間において、欠陥に相当する画像成分は、位置の違いに応じた位置であって実際の欠陥の大きさに応じた輝度や大きさで各画像に出現するが、ノイズに相当する画像成分は、各画像間でその位置や大きさが異なっている。従って、撮像位置が異なる複数の放射線透過画像を取得してこれらを比較することにより、各画像上の欠陥に相当する画像成分に類似した欠陥候補となる画像成分について、この画像成分が欠陥に起因するものであるのか、ノイズ成分であるのかを判別することができる。
【００２５】
なお、上述の各画像間でノイズに相当する画像成分の位置や大きさが異なっていることは、以下のようなことが一因であると考えられる。
一般的に、鋳造製品には部分的な粗密が生じている。図３に示すように、鋳造製品１２ａの材料を透過する透過放射線において、"粗"である部分を多く透過した場合の透過放射線はより大きくなると考えられる。また、この材料の粗密以外に、透過放射線の散乱、回折等の影響によっても変化が生じると考えられ、これらに起因する透過放射線量の変化が、放射線透過画像上のノイズ成分となるものと考えられる。しかし、図４（Ａ）および（Ｂ）にそれぞれ示すように、放射状に照射される放射線の照射範囲と鋳造製品１２ａの検査部位との相対位置を変化させると、放射線の透過方向も変化し、透過方向が変化すると、材料の粗密の影響による透過放射線量にも変化が生じるものと考えられる。このため、撮像位置を変化させて撮像した各放射線透過画像において、欠陥Ｖに相当する画像成分はそれぞれ撮像位置の違いに応じた位置であって実際の欠陥の大きさに応じた輝度や大きさとなり、ノイズＲに相当する画像成分は、その位置や大きさが不規則に変化するものと考えられる。
【００２６】
上述のようにしてｎ番目の放射線透過画像Ｐｎを取得すると、ステップＳ１１５においては、変数ｎが最大値Ｎに達しているか否か、すなわち、この検査部位において所定回数の放射線透過画像の撮像を行ったか否かが判別され、最大値Ｎに達していると判別されなければ、変数ｎをインクリメントし（ステップＳ１２０）、ステップＳ１０５以降の処理を繰り返す。変数ｎが最大値Ｎに達していると判別されれば、ステップＳ１２５へ移行する。
【００２７】
続いて、補正画像生成部２４ａは、各放射線透過画像Ｐ１〜ＰＮについて、画像内の欠陥候補となる画像成分をより特定し易くするための画像処理を施し、各補正画像Ｃ１〜ＣＮを生成する（ステップＳ１２５）。なお、上述のように、補正画像を生成する方法は既知の、または新規の画像処理方法を適宜採用可能であるが、以下にその一例を説明する。
【００２８】
最初に、放射線透過画像に対してシェーディング補正を行う。シェーディング補正は、画像のムラや撮像系固有のムラ等、画像上に出現する不均一な画像雑音の影響を除去する補正である。具体的には、検査対象を挿入せずに撮影した背景画像を用い、この背景画像に出現する上記画像雑音に基づいて、放射線透過画像上の画像雑音を除去する。
【００２９】
次に、上述のシェーディング補正された画像に対して厚み補正を行う。この厚み補正は、鋳造製品１２ａの厚みの変化に起因する透過放射線の検出強度を除去する補正である。具体的には、欠陥を含まない検査対象について予め撮像した放射線透過画像（モデル画像）に基づいて、モデル画像とシェーディング補正された画像との差分を算出する。これにより、欠陥またはノイズ成分に起因する画像成分のみを抽出することができる。
【００３０】
なお、上記モデル画像は、検査対象を撮像した放射線透過画像に基づいて生成するようにしてもよい。すなわち、上記特許文献１で開示されているように、実際に撮像された放射線透過画像に対してローパスフィルタを適用して欠陥やノイズに相当する画像成分を除去したり、透過放射線の空間的変化からその包絡線を形成したり、透過放射線の空間的変化に対して膨張／収縮処理を行ったりすることによりモデル画像を生成してもよい。
【００３１】
厚み補正がなされた画像に対して、今度は、極端に小さな欠陥やノイズ成分等を表す所定の輝度値以下の画像成分を除去するための２値化処理を実行する。すなわち、厚み補正がなされた画像において、予め設定された所定の閾値よりも大きな輝度を示す画像成分を"１"とし、それら以外の画像成分を"０"とした２値化画像を生成する。このようにして生成された各補正画像Ｃ１〜ＣＮは、補正画像データ２７ｄとしてメモリ２７に記録される。図５（Ｃ）および（Ｄ）は、上述のようにして生成された補正画像の例を示しており、それぞれ図５（Ａ）および（Ｂ）の放射線透過画像に画像処理を施して補正された画像である。
なお、上述の各画像処理に限られず、例えば、同一撮像位置において複数の放射線透過画像を取得し、これらを画素毎に平均化した画像を生成したり、また、複数の画像を連続加算したり等の画像の時間的ゆらぎに起因するノイズを低減する処理を実施するようにしてもよい。
【００３２】
ステップＳ１３０では、欠陥検出画像生成部２４ｂが各撮像位置座標を参照し、２値画像である各補正画像Ｃ１〜ＣＮ間で論理積演算することにより、欠陥検出画像を生成する。すなわち、欠陥検出画像生成部２４ｂは、上述の各補正画像データ２７ｄを取得し、それぞれに対応する撮像座標（Ｘ１，Ｙ１）〜（ＸＮ，ＹＮ）に基づいて各画像の位置を揃えて論理積演算を実行する。
【００３３】
図５（Ｃ）および（Ｄ）に示すように、各補正画像には、欠陥に相当する画像成分のほかに、材料の粗密に起因して生じるノイズに相当する画像成分も含まれている。しかしながら、このノイズに相当する画像成分は、その位置や大きさが放射線透過画像毎に異なっている。一方、図４に示す欠陥Ｖに相当する画像成分は、微小移動による撮像位置の変化に相当する画像上の位置が変化しているのみであるので、各補正画像データ２７ｄの元となる放射線透過画像が撮像された位置の座標に基づいて各補正画像間で論理積演算することにより、欠陥Ｖに相当する画像成分のみを抽出した画像を生成することができる。このようにして生成された画像は、欠陥検出画像データ２７ｅとしてメモリ２７に記録される。図５（Ｅ）は、このようにして生成された欠陥検出画像を示す例である。
【００３４】
次に、良否判定部２４ｃは、欠陥検出画像データ２７ｅを参照し、当該欠陥に相当する画像成分を抽出し、この画像成分に基づいて欠陥の位置、大きさ、形状等を特定する（ステップＳ１３５）。そして、検出、特定された欠陥に基づいて、予め決められた良品と判定されるための条件を満たしているか否かを判別し（ステップＳ１４０）、満たしていないと判定されれば、ステップＳ１４５にて不良と判定され、この鋳造製品１２ａについての放射線検査処理を終了する。
【００３５】
ステップＳ１４０にて良品条件を満たしていると判定された場合、ＣＰＵ２４は、上記検査部位データ２７ｂを参照し、予め決められた総ての検査部位について欠陥の有無を検査し、良否判定を行ったか否かを判別する（ステップＳ１５０）。ステップＳ１５０にて総ての検査部位について検査および良否判定を行っていないと判別された場合は、同一の鋳造製品１２ａの他の検査部位について、ステップＳ１００以降の処理を繰り返す。ステップＳ１５０にて総ての検査部位について検査を行ったと判別された場合は、この鋳造製品１２ａを良品と判定し（ステップＳ１５５）、放射線検査処理を終了する。
【００３６】
以上のように、本実施形態では、鋳造製品１２ａと放射線の照射範囲との相対位置が変更された異なる撮像位置で複数の放射線透過画像を取得するようにし、これら複数の放射線透過画像の各撮像位置を参照し、複数の放射線透過画像に基づいて欠陥検出画像を生成するようにしている。このようにして得られた複数の放射線透過画像は、鋳造製品１２ａに対して、放射線を異なる透過方向で透過させた放射線透過画像である。これらの放射線透過画像において、透過放射線量の材料の粗密に起因して変化している部分の位置や大きさはそれぞれ異なっているが、透過放射線量の欠陥に起因して変化している部分の位置や大きさは、検査対象となる鋳造製品内に存在する欠陥の位置や大きさに相当する位置や大きさであることに変わりはない。従って、これら複数の放射線透過画像が取得された各位置を参照して複数の放射線透過画像を比較することにより、鋳造製品１２ａの材料の粗密に起因して生じる透過放射線の変動と欠陥に起因する変動との大きさの比が小さくても、それらを容易に判別することができる。
ここで、上述の実施形態においては、内部欠陥の発生頻度が高い鋳造製品を検査対象の例として引用し説明を行ったが、以上の説明から本願発明が材料に粗密を有する金属材全般に対して適用可能なことは明らかであるため、以下においては鋳造製品を検査対象に表現を置き換えて説明する。
本実施形態では、厚みの変化に起因する透過放射線の検出強度に対する影響を除去するために厚み補正を行う方法を提案したが、厚みが均一で厚みによる影響が少ない検査対象に対しては、厚み補正の処理を省略することが可能である。
【００３７】
また、本実施形態では、欠陥検出画像生成部２４ｂにより、２値化された画像である各補正画像Ｃ１〜ＣＮ間の論理積を演算することにより欠陥検出画像を生成するようにしたので、透過放射線量の変化している部分について、欠陥に起因したものであるのか、材料の粗密に起因したものであるのかがより容易に判別されると共に、これにより欠陥に起因する画像成分のみが抽出された画像を生成することができるので、これに基づいた効率のよい検査処理を実行することができる。
【００３８】
さらに、本実施形態では、検査対象を放射線の照射領域の中心軸と直交する平面内で移動させて相対位置を変更するようにしたので、相対位置の変更量と、その変更量に相当する放射線透過画像上の変更量とを簡易に関連付けることができる。これにより、各放射線透過画像の比較をより簡易に行うことができる。
【００３９】
また、本実施形態では、補正画像生成部２４ａにより放射線透過画像に種々の画像処理を施すことによって、欠陥および材料の粗密に起因する画像成分と、それら以外の画像成分とが明瞭に判別可能な補正画像を生成するようにしている。その結果、これらに基づいて生成された欠陥検出画像により、より確実かつ効率的に欠陥に起因する画像成分を抽出することができ、より確実かつ効率的な検査を実行することができる。
【００４０】
なお、本発明においては、上述の実施形態に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施形態とすることができる。すなわち、上述の実施形態では、放射線検出器１３としてフラットパネルセンサを用いる例を説明したが、これに限定されず、例えば、イメージインテンシファイアを採用してもよいし、１次元的に配置したセンサによってスキャンを行うようにしてもよい。
【００４１】
また、上述の実施形態においては、複数の放射線透過画像を取得するとしたが、例えば、検査部位一箇所当たりの撮像回数Ｎ＝２として検査時間を短縮したり、また、Ｎを３以上に設定してノイズ成分の除去精度を高めたり等、タクトタイムや検査精度などを考慮してＮの値を設定すればよい。
【００４２】
さらに、上述の実施形態においては、位置決め機構１２を多軸ロボットとしたが、これに限られず、Ｘ‐Ｙステージ等を位置決め機構として採用してもよい。
【００４３】
また、上述の実施形態においては、検査対象を移動させることにより検査対象と放射線の照射領域との相対位置を変更して放射線の透過方向を変更するようにしたが、これに限定されず、例えば、放射線発生器１１および／または放射線検出器１３を移動させることにより検査対象と放射線の照射領域との相対位置を変更して放射線の透過方向を変更するようにしてもよい。
【００４４】
さらに、上述の実施形態においては、検査対象を放射線の照射領域の中心軸に対して直交する平面内を平行移動させて放射線の透過方向を変更するようにしたが、これに限定されず、例えば、検査対象または放射線の照射領域の中心軸が傾斜するように放射線発生器および放射線検出器をそれぞれ傾けて角度を変更したりなど、放射線の透過方向を変更させうる限り、如何様な方法を採用してもよい。
【００４５】
また、上述の実施形態においては、撮像回毎に予め設定された撮像位置の座標（Ｘｎ，Ｙｎ）に検査対象の検査部位を移動させるようにしたが、これに限定されず、例えば、撮像回毎に所定距離を移動させるようにしてもよい。
最後に、上述の実施形態においては、鋳造製品を検査対象として説明したが、これに限定されず、文頭において説明したとおり鍛造、圧延、転造、焼結等により加工成形された金属材に対しても本願発明を適用することが可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１；放射線検査装置、１０；放射線撮像機構部、１１；放射線発生器、１２；位置決め機構、１２ａ；鋳造製品、１３；放射線検出器、２０；放射線撮像制御部、２１；放射線制御部、２２；位置決め機構制御部、２３；放射線透過画像取得部、２４ａ；補正画像生成部、２４ｂ；欠陥検出画像生成部、２４ｃ；良否判定部、２５；入力部、２６；出力部、２７；メモリ、２７ａ；撮像条件データ、２７ｂ；検査部位データ、２７ｃ；放射線画像データ、２７ｄ；補正画像データ、２７ｅ；欠陥検出画像データ、Ｃｎ；補正画像、Ｐｎ；放射線透過画像、Ｒ；ノイズ、Ｖ；欠陥。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線検査装置、放射線検査方法および放射線検査プログラムに関し、さらに詳しくは、放射線透過画像において、検査対象の材料の粗密の影響等によって生じる画像成分を巣（空洞）やクラック等の内部欠陥に起因する画像成分として誤検出することなく、微小な欠陥を検出することが可能な放射線検査装置、放射線検査方法および放射線検査プログラムに関する。
なお、本発明の検査対象とは、鋳造，鍛造，圧延，転造，焼結等により加工成形され、内部に巣やクラック等の欠陥を含む鉄やアルミニウム等からなる金属材を指す。
【背景技術】
【０００２】
従来より、Ｘ線等の放射線を金属材からなる検査対象に照射して透過放射線を検出し、その透過放射線の強度に対応した放射線透過画像から検査対象の内部の空隙等の欠陥を検出することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
上記特許文献１においては、検査対象としての鋳造製品の欠陥を検出するにあたり、Ｘ線を鋳造製品に照射し、鋳造製品を透過した透過Ｘ線を検出し、同検出された透過Ｘ線に基づいて上記鋳造製品が無欠陥である場合の透過Ｘ線を算出し、上記検出された透過Ｘ線と上記算出された無欠陥である場合の透過Ｘ線とを比較して上記検査対象の欠陥を検出することが提案されている。
内部欠陥の存在は、加工成形された金属材からなる検査対象の強度低下に直結するものである。そのため、金属材の製造技術においてもより小さな欠陥に納まるように工夫がなされており、内部欠陥の検査に関してもより小さな欠陥の検出に対する要求が高まっている。そして、上記金属材の内部欠陥検査は、存在し得る欠陥の大きさを保証するものであり、内部欠陥の大きさが小さいものであることを保証できることは、検査対象である金属材の強度を保証できることとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１０５７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のように、透過Ｘ線が一定の閾値よりも多い場合に欠陥とする方法は、図６（Ａ）に示すように、鋳造製品を含む金属材の検査部位の肉厚と比較して大きな欠陥を検出する場合には有効である。しかしながら、図６（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、肉厚と比較して小さな欠陥を検出しようとした場合、検査対象としての金属材の材料の粗密の影響等により変化する透過Ｘ線（ノイズ）と、欠陥に起因して変化する透過Ｘ線との比が小さくなってしまい、ノイズを欠陥として過剰検出してしまう状況が発生していた。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたもので、放射線透過画像において、金属材の材料の粗密の影響等によって生じる画像成分を欠陥に起因する画像成分として誤検出することなく、微小な欠陥を検出することが可能な放射線検査装置、放射線検査方法および放射線検査プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、以下の通りである。
１．放射線を検査対象に照射する放射線照射手段と、
前記検査対象と前記放射線の照射領域との相対位置を変更する相対位置変更手段と、
前記検査対象を透過した放射線に対応した放射線透過画像を取得する放射線透過画像取得手段と、
前記相対位置が変更された異なる撮像位置で取得された複数の前記放射線透過画像に基づいて欠陥を検出するための欠陥検出画像を生成する欠陥検出画像生成手段と、
前記欠陥検出画像に基づいて前記検査対象に欠陥が含まれるか否かを判定すると共に該検査対象の良否を判定する良否判定手段と、を備え、
前記欠陥検出画像は、前記複数の放射線透過画像が取得された各撮像位置に基づいて該複数の放射線透過画像相互を演算処理することにより前記検査対象の材料の粗密の影響によるノイズ成分が除去された画像であることを特徴とする放射線検査装置。
２．上記１．において、前記欠陥検出画像生成手段が、前記複数の放射線透過画像を２値化処理したのちに各画像間で論理積演算を実行することにより前記欠陥検出画像を生成することを特徴とする。
３．上記１．または２．において、前記相対位置変更手段が、前記検査対象を、前記放射線の照射領域の中心軸と直交する平面内を平行移動させて前記相対位置を変更することを特徴とする。
４．放射線を検査対象に照射する放射線照射工程と、
前記検査対象と前記放射線の照射領域との相対位置を変更する相対位置変更工程と、
前記検査対象を透過した放射線に対応した放射線透過画像を取得する放射線透過画像取得工程と、
前記相対位置が変更された異なる撮像位置で取得された複数の前記放射線透過画像に基づいて欠陥を検出するための欠陥検出画像を生成する欠陥検出画像生成工程と、
前記欠陥検出画像に基づいて前記検査対象に欠陥が含まれるか否かを判定すると共に該検査対象の良否を判定する良否判定工程と、を含み、
前記欠陥検出画像は、前記複数の放射線透過画像が取得された各撮像位置に基づいて該複数の放射線透過画像相互を演算処理することにより前記検査対象の材料の粗密の影響によるノイズ成分が除去された画像であることを特徴とする放射線検査方法。
５．上記４．において、前記欠陥検出画像生成工程が、前記複数の放射線透過画像を２値化処理したのちに各画像間で論理積演算を実行することにより前記欠陥検出画像を生成することを特徴とする。
６．上記４．または５．において、前記相対位置変更工程が、前記検査対象を、前記放射線の照射領域の中心軸と直交する平面内を平行移動させて前記相対位置を変更することを特徴とする。
７．放射線を検査対象に照射する放射線照射機能と、
前記検査対象と前記放射線の照射領域との相対位置を変更する相対位置変更機能と、
前記検査対象を透過した放射線に対応した放射線透過画像を取得する放射線透過画像取得機能と、
前記相対位置が変更された異なる撮像位置で取得された複数の前記放射線透過画像に基づいて欠陥を検出するための欠陥検出画像を生成する欠陥検出画像生成機能と、
前記欠陥検出画像に基づいて前記検査対象に欠陥が含まれるか否かを判定すると共に該検査対象の良否を判定する良否判定機能と、をコンピュータに実現させ、
前記欠陥検出画像は、前記複数の放射線透過画像が取得された各撮像位置に基づいて該複数の放射線透過画像相互を演算処理することにより前記検査対象の材料の粗密の影響によるノイズ成分が除去された画像であることを特徴とする放射線検査プログラム。
８．上記７．において、前記欠陥検出画像生成機能が、前記複数の放射線透過画像を２値化処理したのちに各画像間で論理積演算を実行することにより前記欠陥検出画像を生成することを特徴とする。
９．上記７．または８．において、前記相対位置変更機能が、前記検査対象を、前記放射線の照射領域の中心軸と直交する平面内を平行移動させて前記相対位置を変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の放射線検査装置によると、検査対象と放射線の照射範囲との相対位置が変更された異なる位置で複数の放射線透過画像を取得するようにし、これら複数の放射線透過画像が取得された各位置を参照し、複数の放射線透過画像に基づいて欠陥検出画像を生成するようにしている。このようにして得られた複数の放射線透過画像は、検査対象に対して、放射線を異なる透過方向で透過させた放射線透過画像である。これらの放射線透過画像において、透過放射線量の材料の粗密に起因して変化している部分の位置や大きさはそれぞれ異なっているが、透過放射線量の欠陥に起因して変化している部分の位置や大きさは、検査対象に存在する欠陥の位置や大きさに相当する位置や大きさであることに変わりはない。従って、これら複数の放射線透過画像が取得された各位置を参照して複数の放射線透過画像を比較することにより、検査対象としての金属材の材料の粗密の影響等によって生じる画像成分と欠陥に起因する画像成分とを容易に判別することができる。
【０００７】
また、前記欠陥検出画像生成手段が、前記複数の放射線透過画像を２値化処理したのちに各画像間で論理積演算を実行することにより前記欠陥検出画像を生成する場合は、透過放射線量の変化している部分が、欠陥に起因する部分であるのか、材料の粗密に起因する部分であるのかをより容易に判別することができる。
【０００８】
さらに、前記相対位置変更手段が、前記検査対象を、前記放射線の照射領域の中心軸と直交する平面内を平行移動させて前記相対位置を変更する場合は、相対位置の変更量と、その変更量に相当する放射線透過画像上の変更量とを容易に関連付けることができる。これにより、各放射線透過画像の比較をより簡易に行うことができる。
【０００９】
以上は、本発明が装置として実現される場合について説明したが、かかる装置を実現する方法やプログラム、当該プログラムを記録した媒体としても発明は実現可能である。また、以上のような放射線検査装置は単独で実現される場合もあるし、ある方法に適用され、あるいは同方法が他の機器に組み込まれた状態で利用されることもあるなど、発明の思想としてはこれに限らず、各種の態様を含むものである。従って、ソフトウェアであったりハードウェアであったりするなど、適宜、変更可能である。また、ソフトウェアの記録媒体は、磁気記録媒体であってもよいし光磁気記録媒体であってもよいし、今後開発されるいかなる記録媒体においても同様である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態にかかる放射線検査装置の概略ブロック図である。
【図２】本実施形態にかかる放射線検査処理のフローチャートを示す図である。
【図３】鋳造製品の材料の粗密および放射線透過方向を模式的に表した説明図である。
【図４】検査対象と放射線の照射範囲とを相対的に位置変更させ、それぞれ異なる撮像位置である場合に得られる放射線透過画像の例を模式的に示す説明図である。
【図５】本実施形態にかかる放射線検査処理において取得される画像等を説明するための説明図であり、（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ異なる位置で撮像された放射線透過画像、（Ｃ）および（Ｄ）は（Ａ）および（Ｂ）の画像にそれぞれ補正のための画像処理を施した画像、（Ｅ）は（Ｃ）および（Ｄ）の各画像間で論理積演算処理を施した画像の例をそれぞれ示す。
【図６】欠陥の大きさと肉厚との関係による透過放射線量の違いを説明するための説明図であり、（Ａ）は肉厚に比して欠陥が比較的大きい場合、（Ｂ）は（Ａ）と比較して欠陥の大きさが小さい場合、（Ｃ）は（Ａ）と比較して肉厚が大きい場合、をそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
ここでは、下記の順序に従い、本発明の実施の形態について鋳造製品を検査対象として説明する。
（１）本実施形態にかかる放射線検査装置の構成：
（２）放射線検査処理（放射線検査方法）：
【００１２】
（１）本実施形態にかかる放射線検査装置の構成：
図１は、本発明の一実施形態にかかる放射線検査装置１の概略ブロック図である。同図に示すように、放射線検査装置１は、放射線撮像機構部１０と放射線撮像制御部２０とを備えている。放射線撮像機構部１０は、放射線発生器１１と、位置決め機構１２と、放射線検出器１３とを備えている。放射線撮像制御部２０は、放射線制御部２１と、位置決め機構制御部２２と、放射線透過画像取得部２３と、ＣＰＵ２４と、入力部２５と、出力部２６と、メモリ２７とを備えている。この構成において、ＣＰＵ２４は、メモリ２７に記録された図示しないプログラムを実行し、各部を制御し、また、所定の演算処理を実施することができる。
【００１３】
メモリ２７はデータを蓄積可能な記憶媒体であり、放射線透過画像撮像時における条件（管電圧、照射時間、撮像倍率等）を示すデータである撮像条件データ２７ａと、検査対象となる鋳造製品において欠陥を検出すべき部位を示すデータである検査部位データ２７ｂとが予め記録されている。また、メモリ２７は検査処理過程で取得されたり、生成されたりする各種データを記憶可能で、放射線画像データ２７ｃ、補正画像データ２７ｄ、欠陥検出画像データ２７ｅ等のデータを記憶可能である。なお、メモリ２７は、データを蓄積可能であれば、半導体メモリやＨＤＤ等の二次記憶装置などリード／ライトが可能な如何様な形態の記録媒体であってもよい。
【００１４】
放射線制御部２１は、上記撮像条件データ２７ａを参照し、放射線発生器１１を制御して所定の放射線を発生させることができる。本実施形態では、放射線発生器１１より出力される放射線としてＸ線を採用しているが、利用できる放射線としてはＸ線に限られず、γ線等、検査対象となる鋳造製品１２ａを透過する種々の放射線を採用可能である。
【００１５】
位置決め機構制御部２２は、位置決め機構１２と接続されており、上記検査部位データ２７ｂに基づいて同位置決め機構１２を制御する。位置決め機構１２は、多軸ロボットであって、鋳造製品１２ａをクランプし、鋳造製品１２ａを所望の位置に配置し、所望の姿勢とする作業と、その姿勢を変更する作業とを実施できるように構成されている。また、位置決め機構制御部２２は、鋳造製品１２ａにおける指定された部位が放射線の照射領域に含まれるように鋳造製品１２ａを搬送することができる。さらに、位置決め機構制御部２２は、検査部位データ２７ｂを参照して、同一検査部位における複数の放射線透過画像取得の際の撮影方向を変更するために、鋳造製品１２ａの検査部位を、放射線発生器１１から出力される放射線の照射領域の中心軸に対して直交する平面内であって、予め撮像回毎に設定された所定の座標へ平行移動させる。
【００１６】
放射線透過画像取得部２３は放射線検出器１３に接続されており、放射線検出器１３から出力される透過放射線の強度を示す検出値の２次元分布から、その強度を輝度（濃淡）の差で表した放射線透過画像を取得する。取得した放射線透過画像は、放射線画像データ２７ｃとしてメモリ２７に記憶される。なお、放射線検出器１３としては、鋳造製品を透過した透過放射線の強度（放射線量）を検出することができれば良く、種々の構成を採用することができる。本実施形態における放射線検出器１３は、２次元的に分布したセンサを備え、撮影したデータをシリアル出力するフラットパネルセンサを採用しており、透過放射線の強度が検出値として検出される。
【００１７】
出力部２６は、ＣＰＵ２４での上記放射線透過画像等を表示するディスプレイであり、入力部２５は利用者の入力を受け付ける操作入力手段である。すなわち、利用者は入力部２５を介して種々の入力を実行可能であるし、ＣＰＵ２４の処理によって得られる種々の演算結果や画像、鋳造製品１２ａの良否判定結果等を出力部２６に表示することができる。
【００１８】
ＣＰＵ２４は、メモリ２７に蓄積された各種制御プログラムに従って所定の演算処理を実行可能であり、欠陥検出処理を行うために、図１に示す補正画像生成部２４ａと欠陥検出画像生成部２４ｂと良否判定部２４ｃとによる演算を実行する。
【００１９】
補正画像生成部２４ａは、撮像されメモリ２７に蓄積された複数の放射線画像データ２７ｃを取得し、これらに対して所定の画像処理を実行して各補正画像を生成する。生成された補正画像は、補正画像データ２７ｄとしてメモリ２７に記憶される。本実施形態では、後述の放射線検査処理に示すように、最終的に２値化された画像データを得る。上記所定の画像処理は、画像上に含まれる欠陥が検出され易いように施される画像処理であればよく、画像連続加算によるノイズ低減処理、画像間除算によるシェーディング補正処理、モデル画像と放射線透過画像との差分を算出して検査対象製品の形状に起因する検出強度を均一化する処理、２値化処理等の各種画像処理やこれら各画像処理等の組み合わせ等を採用可能である。
【００２０】
欠陥検出画像生成部２４ｂは、各放射線透過画像が取得された各撮像位置を参照し、これら複数の放射線透過画像に基づいて欠陥検出画像を生成する。生成された欠陥検出画像は、欠陥検出画像データ２７ｅとしてメモリ２７に記憶される。本実施形態では、欠陥検出画像は補正画像に基づいて生成される。すなわち、各放射線透過画像が取得された撮像位置のデータを含む撮像条件データ２７ａを参照し、各放射線透過画像に基づいて生成された各補正画像間において論理積演算を実行して欠陥検出画像を生成する。
良否判定部２４ｃは、欠陥検出画像に基づいて欠陥に相当する画像成分を検出すると共に、当該検出された欠陥に相当する画像成分に基づいて、鋳造製品１２ａが良品であるか、不良品であるかを判定する。
【００２１】
（２）放射線検査処理（放射線検査方法）：
本実施形態においては、上述の構成において図２に示すフローチャートに従って放射線検査処理を行う。
最初に、変数ｎを"１"に初期化する（ステップＳ１００）。この変数ｎは、最大値をＮとする整数であり、検査部位一箇所当たりの撮像回数である。
【００２２】
次に、位置決め機構１２において鋳造製品１２ａをクランプさせる。そして、ＣＰＵ２４が検査部位データ２７ｂを取得し、位置決め機構制御部２２によって鋳造製品１２ａにおいて予め決められた複数の検査部位のうちの一箇所が放射線照射領域に位置するようにセットする。さらに、ＣＰＵ２４は、検査部位データ２７ｂを取得し、当該検査部位の中心がｎ番目の座標（Ｘｎ，Ｙｎ）に位置するように位置決め機構１２を駆動し、鋳造製品１２ａを移動させる（ステップＳ１０５）。上記座標（Ｘｎ，Ｙｎ）は、撮像回毎に予め設定されており、撮像回毎に異なっている。また、この移動は、検査部位中心から半径１０ｍｍ程度の範囲内の微小移動である。
【００２３】
ステップＳ１０５において鋳造製品１２ａを微小移動させて検査部位を撮像位置（Ｘｎ，Ｙｎ）にセットすると、放射線制御部２１は、撮像条件データ２７ａとして予め設定されている放射線発生器１１の撮像条件において放射線を照射させる。そして、放射線透過画像取得部２３は、放射線検出器１３により検出された鋳造製品１２ａの透過放射線に基づいて、その放射線透過画像を取得する（ステップＳ１１０）。取得した放射線透過画像Ｐｎは放射線画像データ２７ｃとしてメモリ２７に記録される。図５（Ａ）および（Ｂ）は、このようにして取得された各放射線透過画像を示す例である。
【００２４】
上述のようにして取得された放射線透過画像には、欠陥に相当する画像成分以外に、欠陥に相当する画像成分に類似したノイズに相当する画像成分も含まれている。そして、検査対象である鋳造製品１２ａの検査部位の肉厚に比して小さい欠陥を検出しようとする場合、この小さな欠陥に相当する画像成分と、ノイズに相当する画像成分との判別が困難となる場合がある。しかしながら、撮像位置を変化させて取得した複数の放射線透過画像間において、欠陥に相当する画像成分は、位置の違いに応じた位置であって実際の欠陥の大きさに応じた輝度や大きさで各画像に出現するが、ノイズに相当する画像成分は、各画像間でその位置や大きさが異なっている。従って、撮像位置が異なる複数の放射線透過画像を取得してこれらを比較することにより、各画像上の欠陥に相当する画像成分に類似した欠陥候補となる画像成分について、この画像成分が欠陥に起因するものであるのか、ノイズ成分であるのかを判別することができる。
【００２５】
なお、上述の各画像間でノイズに相当する画像成分の位置や大きさが異なっていることは、以下のようなことが一因であると考えられる。
一般的に、鋳造製品には部分的な粗密が生じている。図３に示すように、鋳造製品１２ａの材料を透過する透過放射線において、"粗"である部分を多く透過した場合の透過放射線はより大きくなると考えられる。また、この材料の粗密以外に、透過放射線の散乱、回折等の影響によっても変化が生じると考えられ、これらに起因する透過放射線量の変化が、放射線透過画像上のノイズ成分となるものと考えられる。しかし、図４（Ａ）および（Ｂ）にそれぞれ示すように、放射状に照射される放射線の照射範囲と鋳造製品１２ａの検査部位との相対位置を変化させると、放射線の透過方向も変化し、透過方向が変化すると、材料の粗密の影響による透過放射線量にも変化が生じるものと考えられる。このため、撮像位置を変化させて撮像した各放射線透過画像において、欠陥Ｖに相当する画像成分はそれぞれ撮像位置の違いに応じた位置であって実際の欠陥の大きさに応じた輝度や大きさとなり、ノイズＲに相当する画像成分は、その位置や大きさが不規則に変化するものと考えられる。
【００２６】
上述のようにしてｎ番目の放射線透過画像Ｐｎを取得すると、ステップＳ１１５においては、変数ｎが最大値Ｎに達しているか否か、すなわち、この検査部位において所定回数の放射線透過画像の撮像を行ったか否かが判別され、最大値Ｎに達していると判別されなければ、変数ｎをインクリメントし（ステップＳ１２０）、ステップＳ１０５以降の処理を繰り返す。変数ｎが最大値Ｎに達していると判別されれば、ステップＳ１２５へ移行する。
【００２７】
続いて、補正画像生成部２４ａは、各放射線透過画像Ｐ１〜ＰＮについて、画像内の欠陥候補となる画像成分をより特定し易くするための画像処理を施し、各補正画像Ｃ１〜ＣＮを生成する（ステップＳ１２５）。なお、上述のように、補正画像を生成する方法は既知の、または新規の画像処理方法を適宜採用可能であるが、以下にその一例を説明する。
【００２８】
最初に、放射線透過画像に対してシェーディング補正を行う。シェーディング補正は、画像のムラや撮像系固有のムラ等、画像上に出現する不均一な画像雑音の影響を除去する補正である。具体的には、検査対象を挿入せずに撮影した背景画像を用い、この背景画像に出現する上記画像雑音に基づいて、放射線透過画像上の画像雑音を除去する。
【００２９】
次に、上述のシェーディング補正された画像に対して厚み補正を行う。この厚み補正は、鋳造製品１２ａの厚みの変化に起因する透過放射線の検出強度を除去する補正である。具体的には、欠陥を含まない検査対象について予め撮像した放射線透過画像（モデル画像）に基づいて、モデル画像とシェーディング補正された画像との差分を算出する。これにより、欠陥またはノイズ成分に起因する画像成分のみを抽出することができる。
【００３０】
なお、上記モデル画像は、検査対象を撮像した放射線透過画像に基づいて生成するようにしてもよい。すなわち、上記特許文献１で開示されているように、実際に撮像された放射線透過画像に対してローパスフィルタを適用して欠陥やノイズに相当する画像成分を除去したり、透過放射線の空間的変化からその包絡線を形成したり、透過放射線の空間的変化に対して膨張／収縮処理を行ったりすることによりモデル画像を生成してもよい。
【００３１】
厚み補正がなされた画像に対して、今度は、極端に小さな欠陥やノイズ成分等を表す所定の輝度値以下の画像成分を除去するための２値化処理を実行する。すなわち、厚み補正がなされた画像において、予め設定された所定の閾値よりも大きな輝度を示す画像成分を"１"とし、それら以外の画像成分を"０"とした２値化画像を生成する。このようにして生成された各補正画像Ｃ１〜ＣＮは、補正画像データ２７ｄとしてメモリ２７に記録される。図５（Ｃ）および（Ｄ）は、上述のようにして生成された補正画像の例を示しており、それぞれ図５（Ａ）および（Ｂ）の放射線透過画像に画像処理を施して補正された画像である。
なお、上述の各画像処理に限られず、例えば、同一撮像位置において複数の放射線透過画像を取得し、これらを画素毎に平均化した画像を生成したり、また、複数の画像を連続加算したり等の画像の時間的ゆらぎに起因するノイズを低減する処理を実施するようにしてもよい。
【００３２】
ステップＳ１３０では、欠陥検出画像生成部２４ｂが各撮像位置座標を参照し、２値画像である各補正画像Ｃ１〜ＣＮ間で論理積演算することにより、欠陥検出画像を生成する。すなわち、欠陥検出画像生成部２４ｂは、上述の各補正画像データ２７ｄを取得し、それぞれに対応する撮像座標（Ｘ１，Ｙ１）〜（ＸＮ，ＹＮ）に基づいて各画像の位置を揃えて論理積演算を実行する。
【００３３】
図５（Ｃ）および（Ｄ）に示すように、各補正画像には、欠陥に相当する画像成分のほかに、材料の粗密に起因して生じるノイズに相当する画像成分も含まれている。しかしながら、このノイズに相当する画像成分は、その位置や大きさが放射線透過画像毎に異なっている。一方、図４に示す欠陥Ｖに相当する画像成分は、微小移動による撮像位置の変化に相当する画像上の位置が変化しているのみであるので、各補正画像データ２７ｄの元となる放射線透過画像が撮像された位置の座標に基づいて各補正画像間で論理積演算することにより、欠陥Ｖに相当する画像成分のみを抽出した画像を生成することができる。このようにして生成された画像は、欠陥検出画像データ２７ｅとしてメモリ２７に記録される。図５（Ｅ）は、このようにして生成された欠陥検出画像を示す例である。
【００３４】
次に、良否判定部２４ｃは、欠陥検出画像データ２７ｅを参照し、当該欠陥に相当する画像成分を抽出し、この画像成分に基づいて欠陥の位置、大きさ、形状等を特定する（ステップＳ１３５）。そして、検出、特定された欠陥に基づいて、予め決められた良品と判定されるための条件を満たしているか否かを判別し（ステップＳ１４０）、満たしていないと判定されれば、ステップＳ１４５にて不良と判定され、この鋳造製品１２ａについての放射線検査処理を終了する。
【００３５】
ステップＳ１４０にて良品条件を満たしていると判定された場合、ＣＰＵ２４は、上記検査部位データ２７ｂを参照し、予め決められた総ての検査部位について欠陥の有無を検査し、良否判定を行ったか否かを判別する（ステップＳ１５０）。ステップＳ１５０にて総ての検査部位について検査および良否判定を行っていないと判別された場合は、同一の鋳造製品１２ａの他の検査部位について、ステップＳ１００以降の処理を繰り返す。ステップＳ１５０にて総ての検査部位について検査を行ったと判別された場合は、この鋳造製品１２ａを良品と判定し（ステップＳ１５５）、放射線検査処理を終了する。
【００３６】
以上のように、本実施形態では、鋳造製品１２ａと放射線の照射範囲との相対位置が変更された異なる撮像位置で複数の放射線透過画像を取得するようにし、これら複数の放射線透過画像の各撮像位置を参照し、複数の放射線透過画像に基づいて欠陥検出画像を生成するようにしている。このようにして得られた複数の放射線透過画像は、鋳造製品１２ａに対して、放射線を異なる透過方向で透過させた放射線透過画像である。これらの放射線透過画像において、透過放射線量の材料の粗密に起因して変化している部分の位置や大きさはそれぞれ異なっているが、透過放射線量の欠陥に起因して変化している部分の位置や大きさは、検査対象となる鋳造製品内に存在する欠陥の位置や大きさに相当する位置や大きさであることに変わりはない。従って、これら複数の放射線透過画像が取得された各位置を参照して複数の放射線透過画像を比較することにより、鋳造製品１２ａの材料の粗密に起因して生じる透過放射線の変動と欠陥に起因する変動との大きさの比が小さくても、それらを容易に判別することができる。
ここで、上述の実施形態においては、内部欠陥の発生頻度が高い鋳造製品を検査対象の例として引用し説明を行ったが、以上の説明から本願発明が材料に粗密を有する金属材全般に対して適用可能なことは明らかであるため、以下においては鋳造製品を検査対象に表現を置き換えて説明する。
本実施形態では、厚みの変化に起因する透過放射線の検出強度に対する影響を除去するために厚み補正を行う方法を提案したが、厚みが均一で厚みによる影響が少ない検査対象に対しては、厚み補正の処理を省略することが可能である。
【００３７】
また、本実施形態では、欠陥検出画像生成部２４ｂにより、２値化された画像である各補正画像Ｃ１〜ＣＮ間の論理積を演算することにより欠陥検出画像を生成するようにしたので、透過放射線量の変化している部分について、欠陥に起因したものであるのか、材料の粗密に起因したものであるのかがより容易に判別されると共に、これにより欠陥に起因する画像成分のみが抽出された画像を生成することができるので、これに基づいた効率のよい検査処理を実行することができる。
【００３８】
さらに、本実施形態では、検査対象を放射線の照射領域の中心軸と直交する平面内で移動させて相対位置を変更するようにしたので、相対位置の変更量と、その変更量に相当する放射線透過画像上の変更量とを簡易に関連付けることができる。これにより、各放射線透過画像の比較をより簡易に行うことができる。
【００３９】
また、本実施形態では、補正画像生成部２４ａにより放射線透過画像に種々の画像処理を施すことによって、欠陥および材料の粗密に起因する画像成分と、それら以外の画像成分とが明瞭に判別可能な補正画像を生成するようにしている。その結果、これらに基づいて生成された欠陥検出画像により、より確実かつ効率的に欠陥に起因する画像成分を抽出することができ、より確実かつ効率的な検査を実行することができる。
【００４０】
なお、本発明においては、上述の実施形態に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施形態とすることができる。すなわち、上述の実施形態では、放射線検出器１３としてフラットパネルセンサを用いる例を説明したが、これに限定されず、例えば、イメージインテンシファイアを採用してもよいし、１次元的に配置したセンサによってスキャンを行うようにしてもよい。
【００４１】
また、上述の実施形態においては、複数の放射線透過画像を取得するとしたが、例えば、検査部位一箇所当たりの撮像回数Ｎ＝２として検査時間を短縮したり、また、Ｎを３以上に設定してノイズ成分の除去精度を高めたり等、タクトタイムや検査精度などを考慮してＮの値を設定すればよい。
【００４２】
さらに、上述の実施形態においては、位置決め機構１２を多軸ロボットとしたが、これに限られず、Ｘ‐Ｙステージ等を位置決め機構として採用してもよい。
【００４３】
また、上述の実施形態においては、検査対象を移動させることにより検査対象と放射線の照射領域との相対位置を変更して放射線の透過方向を変更するようにしたが、これに限定されず、例えば、放射線発生器１１および／または放射線検出器１３を移動させることにより検査対象と放射線の照射領域との相対位置を変更して放射線の透過方向を変更するようにしてもよい。
【００４４】
さらに、上述の実施形態においては、検査対象を放射線の照射領域の中心軸に対して直交する平面内を平行移動させて放射線の透過方向を変更するようにしたが、これに限定されず、例えば、検査対象または放射線の照射領域の中心軸が傾斜するように放射線発生器および放射線検出器をそれぞれ傾けて角度を変更したりなど、放射線の透過方向を変更させうる限り、如何様な方法を採用してもよい。
【００４５】
また、上述の実施形態においては、撮像回毎に予め設定された撮像位置の座標（Ｘｎ，Ｙｎ）に検査対象の検査部位を移動させるようにしたが、これに限定されず、例えば、撮像回毎に所定距離を移動させるようにしてもよい。
最後に、上述の実施形態においては、鋳造製品を検査対象として説明したが、これに限定されず、文頭において説明したとおり鍛造、圧延、転造、焼結等により加工成形された金属材に対しても本願発明を適用することが可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１；放射線検査装置、１０；放射線撮像機構部、１１；放射線発生器、１２；位置決め機構、１２ａ；鋳造製品、１３；放射線検出器、２０；放射線撮像制御部、２１；放射線制御部、２２；位置決め機構制御部、２３；放射線透過画像取得部、２４ａ；補正画像生成部、２４ｂ；欠陥検出画像生成部、２４ｃ；良否判定部、２５；入力部、２６；出力部、２７；メモリ、２７ａ；撮像条件データ、２７ｂ；検査部位データ、２７ｃ；放射線画像データ、２７ｄ；補正画像データ、２７ｅ；欠陥検出画像データ、Ｃｎ；補正画像、Ｐｎ；放射線透過画像、Ｒ；ノイズ、Ｖ；欠陥。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を検査対象に照射する放射線照射手段と、
前記検査対象と前記放射線の照射領域との相対位置を変更する相対位置変更手段と、
前記検査対象を透過した放射線に対応した放射線透過画像を取得する放射線透過画像取得手段と、
前記相対位置が変更された異なる撮像位置で取得された複数の前記放射線透過画像に基づいて欠陥を検出するための欠陥検出画像を生成する欠陥検出画像生成手段と、
前記欠陥検出画像に基づいて前記検査対象に欠陥が含まれるか否かを判定すると共に該検査対象の良否を判定する良否判定手段と、を備え、
前記欠陥検出画像は、前記複数の放射線透過画像が取得された各撮像位置に基づいて該複数の放射線透過画像相互を演算処理することにより前記検査対象の材料の粗密の影響によるノイズ成分が除去された画像であることを特徴とする放射線検査装置。
【請求項２】
前記欠陥検出画像生成手段は、前記複数の放射線透過画像を２値化処理したのちに各画像間で論理積演算を実行することにより前記欠陥検出画像を生成する請求項１記載の放射線検査装置。
【請求項３】
前記相対位置変更手段は、前記検査対象を、前記放射線の照射領域の中心軸と直交する平面内を平行移動させて前記相対位置を変更する請求項１または２記載の放射線検査装置。
【請求項４】
放射線を検査対象に照射する放射線照射工程と、
前記検査対象と前記放射線の照射領域との相対位置を変更する相対位置変更工程と、
前記検査対象を透過した放射線に対応した放射線透過画像を取得する放射線透過画像取得工程と、
前記相対位置が変更された異なる撮像位置で取得された複数の前記放射線透過画像に基づいて欠陥を検出するための欠陥検出画像を生成する欠陥検出画像生成工程と、
前記欠陥検出画像に基づいて前記検査対象に欠陥が含まれるか否かを判定すると共に該検査対象の良否を判定する良否判定工程と、を含み、
前記欠陥検出画像は、前記複数の放射線透過画像が取得された各撮像位置に基づいて該複数の放射線透過画像相互を演算処理することにより前記検査対象の材料の粗密の影響によるノイズ成分が除去された画像であることを特徴とする放射線検査方法。
【請求項５】
前記欠陥検出画像生成工程は、前記複数の放射線透過画像を２値化処理したのちに各画像間で論理積演算を実行することにより前記欠陥検出画像を生成する請求項４記載の放射線検査方法。
【請求項６】
前記相対位置変更工程は、前記検査対象を、前記放射線の照射領域の中心軸と直交する平面内を平行移動させて前記相対位置を変更する請求項４または５記載の放射線検査方法。
【請求項７】
放射線を検査対象に照射する放射線照射機能と、
前記検査対象と前記放射線の照射領域との相対位置を変更する相対位置変更機能と、
前記検査対象を透過した放射線に対応した放射線透過画像を取得する放射線透過画像取得機能と、
前記相対位置が変更された異なる撮像位置で取得された複数の前記放射線透過画像に基づいて欠陥を検出するための欠陥検出画像を生成する欠陥検出画像生成機能と、
前記欠陥検出画像に基づいて前記検査対象に欠陥が含まれるか否かを判定すると共に該検査対象の良否を判定する良否判定機能と、をコンピュータに実現させ、
前記欠陥検出画像は、前記複数の放射線透過画像が取得された各撮像位置に基づいて該複数の放射線透過画像相互を演算処理することにより前記検査対象の材料の粗密の影響によるノイズ成分が除去された画像であることを特徴とする放射線検査プログラム。
【請求項８】
前記欠陥検出画像生成機能は、前記複数の放射線透過画像を２値化処理したのちに各画像間で論理積演算を実行することにより前記欠陥検出画像を生成する請求項７記載の放射線検査プログラム。
【請求項９】
前記相対位置変更機能は、前記検査対象を、前記放射線の照射領域の中心軸と直交する平面内を平行移動させて前記相対位置を変更する請求項７または８記載の放射線検査プログラム。
【請求項１】
放射線を検査対象に照射する放射線照射手段と、
前記検査対象と前記放射線の照射領域との相対位置を変更する相対位置変更手段と、
前記検査対象を透過した放射線に対応した放射線透過画像を取得する放射線透過画像取得手段と、
前記相対位置が変更された異なる撮像位置で取得された複数の前記放射線透過画像に基づいて欠陥を検出するための欠陥検出画像を生成する欠陥検出画像生成手段と、
前記欠陥検出画像に基づいて前記検査対象に欠陥が含まれるか否かを判定すると共に該検査対象の良否を判定する良否判定手段と、を備え、
前記欠陥検出画像は、前記複数の放射線透過画像が取得された各撮像位置に基づいて該複数の放射線透過画像相互を演算処理することにより前記検査対象の材料の粗密の影響によるノイズ成分が除去された画像であることを特徴とする放射線検査装置。
【請求項２】
前記欠陥検出画像生成手段は、前記複数の放射線透過画像を２値化処理したのちに各画像間で論理積演算を実行することにより前記欠陥検出画像を生成する請求項１記載の放射線検査装置。
【請求項３】
前記相対位置変更手段は、前記検査対象を、前記放射線の照射領域の中心軸と直交する平面内を平行移動させて前記相対位置を変更する請求項１または２記載の放射線検査装置。
【請求項４】
放射線を検査対象に照射する放射線照射工程と、
前記検査対象と前記放射線の照射領域との相対位置を変更する相対位置変更工程と、
前記検査対象を透過した放射線に対応した放射線透過画像を取得する放射線透過画像取得工程と、
前記相対位置が変更された異なる撮像位置で取得された複数の前記放射線透過画像に基づいて欠陥を検出するための欠陥検出画像を生成する欠陥検出画像生成工程と、
前記欠陥検出画像に基づいて前記検査対象に欠陥が含まれるか否かを判定すると共に該検査対象の良否を判定する良否判定工程と、を含み、
前記欠陥検出画像は、前記複数の放射線透過画像が取得された各撮像位置に基づいて該複数の放射線透過画像相互を演算処理することにより前記検査対象の材料の粗密の影響によるノイズ成分が除去された画像であることを特徴とする放射線検査方法。
【請求項５】
前記欠陥検出画像生成工程は、前記複数の放射線透過画像を２値化処理したのちに各画像間で論理積演算を実行することにより前記欠陥検出画像を生成する請求項４記載の放射線検査方法。
【請求項６】
前記相対位置変更工程は、前記検査対象を、前記放射線の照射領域の中心軸と直交する平面内を平行移動させて前記相対位置を変更する請求項４または５記載の放射線検査方法。
【請求項７】
放射線を検査対象に照射する放射線照射機能と、
前記検査対象と前記放射線の照射領域との相対位置を変更する相対位置変更機能と、
前記検査対象を透過した放射線に対応した放射線透過画像を取得する放射線透過画像取得機能と、
前記相対位置が変更された異なる撮像位置で取得された複数の前記放射線透過画像に基づいて欠陥を検出するための欠陥検出画像を生成する欠陥検出画像生成機能と、
前記欠陥検出画像に基づいて前記検査対象に欠陥が含まれるか否かを判定すると共に該検査対象の良否を判定する良否判定機能と、をコンピュータに実現させ、
前記欠陥検出画像は、前記複数の放射線透過画像が取得された各撮像位置に基づいて該複数の放射線透過画像相互を演算処理することにより前記検査対象の材料の粗密の影響によるノイズ成分が除去された画像であることを特徴とする放射線検査プログラム。
【請求項８】
前記欠陥検出画像生成機能は、前記複数の放射線透過画像を２値化処理したのちに各画像間で論理積演算を実行することにより前記欠陥検出画像を生成する請求項７記載の放射線検査プログラム。
【請求項９】
前記相対位置変更機能は、前記検査対象を、前記放射線の照射領域の中心軸と直交する平面内を平行移動させて前記相対位置を変更する請求項７または８記載の放射線検査プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２８１６４８（Ｐ２０１０−２８１６４８Ａ）
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３４５２４（Ｐ２００９−１３４５２４）
【出願日】平成２１年６月３日（２００９．６．３）
【出願人】（０００２４３８８１）名古屋電機工業株式会社 (107)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月３日（２００９．６．３）
【出願人】（０００２４３８８１）名古屋電機工業株式会社 (107)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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