非破壊欠陥検査システム
【課題】 Ｘ線を用いた非破壊欠陥検査システムであって、内部の欠損や空孔の有無および位置を自動的に短時間で検出する非破壊欠陥検査システムを提供する。
【解決手段】 サンプル１を差し挟む位置にＸ線源２とＸ線検出器３を配し、サンプル１に２個以上の超音波探傷子４、５を付設し、Ｘ線検出器３から得られる投影画像および超音波探傷子４、５から得られる探傷エコーデータを基に演算装置７で処理を行うことにより欠陥の位置を特定する。
【解決手段】 サンプル１を差し挟む位置にＸ線源２とＸ線検出器３を配し、サンプル１に２個以上の超音波探傷子４、５を付設し、Ｘ線検出器３から得られる投影画像および超音波探傷子４、５から得られる探傷エコーデータを基に演算装置７で処理を行うことにより欠陥の位置を特定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製品の内部欠陥を非破壊で検査する検査システムに関し、特にＸ線と超音波で非破壊検査を行う非破壊欠陥検査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、金属の鋳物を鋳造する際には鋳造過程で内部に巣と呼ばれる空孔が生じることがある。例えば鋳造品がアルミ鋳物によるオートバイ汎用機エンジンの場合、巣が発生していてもエンジン機能に支障がない時はそのまま製品として出荷される。しかし、例えば冷却水流路の近傍に巣が形成されていると、エンジン運転中に高圧で流通する冷却水が流路の壁を圧壊して流路と巣を連通させることがある。流路と巣の連通により冷却水漏れが生じて冷却性能が低下し、最悪の場合エンジンが損壊する可能性がある。
【０００３】
そこで、エンジン製造の最終工程で冷却水流路に実際に高圧水を流通させて流路近傍の巣の存在をチェックし、不適合成品をラインから排除している。また、冷却水流路以外でも巣の発生部位によっては同様の危険性があるため、それぞれ検査工程が設けられており、不適合製品はピックアップされ、廃棄されている。
【０００４】
しかし、この製造工程では、エンジンを組み上げた後に各種の検査を行っているため、鋳造時に不適合が発生していてもエンジンの組み上げ工程が完了するまで不適合が判明しない。したがって、不適合品も一様に製造工程を通過しており、大変なコストロスが生じている。そこで、鋳造品内部に発生した巣の位置を初期段階で非破壊検査し、巣が製品性能に影響を与える部位に生じているか判断することができれば、欠陥エンジンを工程の早い段階で選別することができ、大幅なコストダウンにつながる。
【０００５】
同様の問題は、エンジン製造に限らずあらゆる工業分野で課題となっている。そこで、Ｘ線や超音波を用いて試料内部の探傷を行う機器、システムが開発されている。従来はＸ線や超音波で得たサンプル画像を点検員が目視により検査していたが、最近は例えば特許文献１のようにデジタル画像を画像処理することにより自動で点検するシステムも提供されている。
【０００６】
図５は特許文献１に開示された発明を説明する概念図である。Ｘ線源からサンプルにＸ線を照射し、イメージングプレート上に透過Ｘ線分布を得る。イメージングプレート上のＸ線分布をデータ処理用ＰＣでＡ／Ｄ変換しデジタル画像化する。得られたデジタル画像を画像処理用ＰＣで画像処理して評価し、サンプル内部の密度差や欠損を検出する。
このシステムによれば、微細な密度差や欠損を検出できるためより正確な検査が行える上、ライン上の工業製品を自動で検査することができるため、検査員が不要になり、コストを大幅に削減することができる。
【０００７】
しかし、このシステムではＸ線の２次元画像による検査を行っているため、密度差や欠損の有無を検出できても、瑕疵の位置を特定することは困難である。Ｘ線検査装置を２基用いて縦横２方向からＸ線透過画像を得、２枚の２次元画像から３次元画像を再構成して瑕疵の位置を特定することも考えられるが、例えばサンプル内に同種の瑕疵が２箇所以上ある場合は位置の確定が不可能になる。
【０００８】
そこで、同特許文献には、図６により説明されるＸ線ＣＴを用いた非破壊内部検査システムも開示されている。開示発明のＸ線ＣＴ検査は、サンプルを回転させながらＸ線を照射することで１断面についてあらゆる方面からのＸ線透過画像を得、得られた多数の透過画像を再構成処理することで試料内部を１断面を詳細に映像化するものである。サンプルを断層的にＣＴ撮影すると、サンプル内部の密度分布や欠損を非常に明確に検出できる。Ｘ線ＣＴ検査は工業的には半導体チップ等の内部検査に広く用いられるようになっている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−２０１４６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、Ｘ線ＣＴ検査はサンプルを様々な角度から撮影するために撮影時間が非常に長くかかる。現在の一般的な装置では１断面の画像を得るために数分かかるため、例えば３０ｃｍのサンプルを０．２ｍｍ刻みで撮影すれば数十時間必要になる。よって、数分あるいは数十秒での判別が要求されるライン検査に適用することは不可能である。
【００１１】
そこで、本発明が解決しようとする課題はＸ線を用いた非破壊欠陥検査システムであって、内部の欠損や空孔の有無および位置を自動的に短時間で検出する非破壊欠陥検査システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の非破壊欠陥検査システムは、投影撮影装置と測距装置と演算装置とからなる。
投影撮影装置は線源、受像装置、画像処理装置で構成され、サンプルを差し挟む位置に線源と受像装置をそれぞれ配し、線源からサンプルおよび受像装置に向けて透過線を照射し、サンプル内を透過させて受像装置上に投影させて得た画像を画像処理装置によりデジタル画像として取り込み、画像処理を行ってサンプル内部の欠陥の有無および２次元的位置を算出する。
測距装置は波源と検出器からなり、波源からサンプル内部に向けて探傷波を発し、欠陥で反射されたエコーを検出器により検知して検出点から欠陥までの距離を測定するものである。本発明ではサンプルの表面に２個以上の測距装置を当接するように配置して２点以上の検出点を設け、それぞれの検出点から欠陥までの距離を測定する。
【００１３】
演算装置は、画像処理装置により算出された２次元的位置から線源と欠陥を結ぶ直線を求め、この直線と測距装置により求めた検出点から欠陥までの距離とから欠陥の位置を算出する。演算装置は、欠陥の有無、個数およびその位置を提示する。
投影撮影装置に用いられる透過線は、サンプルの素材や形状により強光線やγ線、好ましくはＸ線が用いられる。また、測距装置に用いられる探傷波は、音波、衝撃波などが利用できるが、特に複数の探傷子を同時に使用するときは波長の選択性が良い超音波を利用するのが好ましい。投影撮影装置は２次元撮影装置を用いてもよいが、大型のサンプルを対照する際は２次元撮影装置も大型のものを使用すると装置が高額になるため、１次元撮影装置を用い、１次元撮影装置を走査して撮影することで２次元撮影を行ってもよい。
【００１４】
本発明の非破壊欠陥検査システムでは、透過線による投影撮影により投影像として内部の欠陥の２次元的位置を検出している。この２次元的位置は線源と欠陥を結ぶ直線が受像装置に到達する位置として得られる。したがって例えば欠陥が１カ所の場合、投影撮影により欠陥が検出された受像装置上の２次元的位置と線源とを結ぶ１本の直線が得られ、その直線上のどこかに欠陥が存在することがわかる。
【００１５】
また、測距装置は反射波を使って検出点から欠陥までの距離を測定するものである。したがって欠陥があると、欠陥毎に検出点を中心とし測定距離を半径とする１個の球が得られる。その球上に欠陥が存在する。測距装置を２個用いた場合、異なる２点の検出点から欠陥までの距離を測定するため、それぞれの測距装置について球の方程式が１個ずつ得られ、２個の球の方程式の共通解として欠陥が存在する円の方程式が算出される。
【００１６】
したがって、投影撮影により得られた直線と探傷により得られた円の交わる点として欠陥の存在位置を算出できる。算出結果をサンプル上に置き直すことでサンプル内部の欠陥の位置を確認できる。
なお、欠陥と測定装置との相対的位置によっては、投影撮影により得られる直線が探傷により得られた円を含む面の上に来て探傷円と２点で交わり欠陥の位置が一意に決められないことがある。このようなケースはまれであるが、探傷円の面に透過線が一致し難くするためには、２個の測距装置はサンプルの対向面に対称的に配置するより、前後に位置をずらしたり、同じ面に並べて配置するなど、適切な配慮をすることが好ましい。
また、欠陥は大きさをもつため、投影撮影により得られた直線の方程式と２個の測距装置により得られた２本の球の方程式は厳密には共通解を持たない。したがって、位置の算出には欠陥の大きさに相当する許容範囲を持たせている。
【００１７】
なお、上に説明した手法では、初めに２つの測距装置から得た距離情報に基づいて欠陥が存在する可能性のある円を算出して、その後に投影撮影装置から得られた線源と欠陥を通る直線との交点を求めているが、初めに１つの測距装置により得られた欠陥が表面に存在する球と線源と欠陥を通る直線との交点を求め、次にもう１個の測距装置により求められた球が通る方の交点を欠陥が存在する真の交点と判断する方法など、色々の解法がある。
【００１８】
欠陥が２個以上ある場合は、投影撮影装置、測距装置ともに最大で欠陥の個数分の結果が得られる。しかし、各測距装置で得られた距離情報はそれぞれどの欠陥に対応するかは分からない。そこで、投影撮影装置、２個の測距装置により得られた方程式のすべての組み合わせについて計算を行い、共通解を持つ組み合わせを見出すことにより、同一の欠陥を表す式と判断する。
例えば、欠陥が欠陥１、欠陥２の２個の場合、投影撮影装置により欠陥１、欠陥２それぞれを表す直線式Ａ1，Ａ2が得られる。また、２個の測距装置より球Ｂ1，Ｂ2，Ｃ1，Ｃ2が得られる。この時点では、測距装置から得られる球がどの欠陥に係るものかの判断は出来ない。３個の検査デバイスから得られた式Ａ1〜Ｃ2からそれぞれのデバイスごとに式を選出すると８通りの組み合わせが得られる。このすべての組み合わせについて共通解の計算を行うと、［Ａ1，Ｂ1，Ｃ1］、［Ａ2，Ｂ2，Ｃ2］の２通りの組み合わせについて互いに重なる共通解が得られる。この２個の共通解が欠陥の存在位置である。
【００１９】
実計算上は、まず投影撮影装置から得られた方程式と１方の測距装置から得られた方程式の共通解を求め、得られたそれぞれの解について、もう１方の測距装置から得られた方程式の解となりうるかを判定して結果を判断すればよい。
例えば３個の検査デバイスから得られた式Ａ1〜Ｃ2の中から欠陥の位置を検出する場合、１例としてまずＡ1とＢ1の共通解を算出し、得られる２個の共通解についてそれぞれＣ1およびＣ2の解となりうるかを計算することで、３本の方程式の共通解を算出する。共通解が存在する３本の方程式の組み合わせが同一の欠陥を示す方程式である。
【００２０】
欠陥は３次元的に分布しているので、欠陥の数が少ない場合は実際に欠陥が存在しない組み合わせで共通解が存在する可能性はほとんど無い。また、解がサンプル内部に存在するかを検討することで、大抵の偽の解を排除することができる。したがって、実用上は２個の測距装置を用いれば十分である。しかし、ポーラスセラミック材料など気孔を多量に含んでいるサンプルを用いる場合や、非常に小型のサンプルを検査する場合など、偽の解が発生するおそれがある場合は測距装置を３個以上に増やして検査を行うことで偽の解の発生を回避することができる。
【００２１】
なお、投影撮影装置は透過線がサンプルを通過する際の吸収・散乱係数の差を用いてサンプル内部の欠陥を検出するものである。受像装置上に投射された透過線の投影画像を、Ａ／Ｄ変換して例えば各画素につき１０ビット程度のデジタル画像データに変換して画像処理装置に取り込み、画像処理装置上で画像解析を行い、透過線の濃度差を基にサンプルの形状と区別することにより、欠陥の有無と位置を判断する。
【００２２】
この際、画像処理装置にあらかじめ欠陥のないマスター画像データを格納しておき、検査により得られたサンプル画像とマスター画像の差分を取って欠陥を検出すると、微少な欠陥も明確に検出できる。マスター画像は、欠陥を持たないサンプルを特別に作製して撮影することで得られるが、多数のサンプル画像の平均を取ることで欠陥を平準化して得ることもできるし、欠陥を持つサンプル画像から欠陥部分を差し引いて欠陥が存在しないマスター画像を得ることもできる。
【００２３】
また、測距装置により検出する探傷波データには、欠陥のほかにサンプル外壁から反射するエコーや、サンプル内部の正常な空孔から反射するエコーも含まれるため、多量のエコーの中に欠陥エコーが埋没して検出が困難になることがある。したがって、測距装置をサンプル上の定められた位置に設置して検査を行い、サンプルデータと欠陥のないサンプルや平準化演算などから得られるマスターデータの差分を取って欠陥エコーを明確化するとよい。
【００２４】
上記のように本発明の非破壊欠陥検査システムによれば、サンプル内部の欠陥の位置を自動で算出することができる。また、透過線による単純撮影および探傷波による探傷のみで結果を得ることができるため、数十秒程度で検査が完了する。したがって、本発明の非破壊欠陥検査システムを用いれば、検査時間およびコストを大幅に削減することができる。
【００２５】
また、本発明の非欠陥検査システムに、欠陥が生じると問題になる部位をあらかじめ設定しておき、かかる部位に欠陥が生じている時だけ不適合信号を発出するようにするとより便利である。例えば検査対象がアルミニウム製汎用機エンジンの場合、冷却水流路の近傍など欠陥としての空孔が生じると問題になる部位が限られ、他の部位に空孔が生じていても製品としてのエンジンの性能に影響を与えない。したがって、問題となる部位に欠陥が存在する時のみ不適合信号を発出させることで、欠陥製品のみをラインから排出することができる。
本発明の非欠陥検査システムを製造ライン上に設置し、欠陥を検出した際に欠陥製品を排除する手段を備えれば、インラインで非破壊検査を行い、自動的に不適合製品をラインから排除することができる。
【００２６】
特に、汎用機エンジンの製造ラインにおいて、アルミニウムの鋳造工程の下流に本発明の非破壊欠陥検査システムを配置すると、鋳造アルミニウム内に欠陥として発生する空孔の有無および位置を早期に検出することができる。したがって、エンジンの性能上問題となる欠陥が鋳造アルミニウムに生じていた場合に、その後の組み立て工程に進む前に欠陥を検出し排除することができるため、無駄な組み立てを行う必要が無くなり、コストを大幅に削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、実施例を用いて本発明の非破壊欠陥検査システムを詳細に説明する。
図１は本実施例の非破壊欠陥検査システムの原理を示す略式平面図、図２はその略式立面図である。本実施例はＸ線を用いた投影撮影装置と超音波を用いた測距装置とからなる非破壊欠陥検査システムである。
サンプル１を差し挟む位置にＸ線源２とＸ線検出器３を配し、また、サンプル１に超音波探傷子４，５を当接するように配置する。Ｘ線検出器３には画像処理装置６が付属し、演算装置７が画像処理装置６と超音波探傷子４，５に接続されている。演算装置７は表示装置を備え、演算結果は表示装置を介してオペレータに提示される。また、製造装置のインライン検査装置として使用されるときには、演算結果は製造装置の制御装置に送信される。
【００２８】
なお、画像処理装置６と演算処理装置７はそれぞれその全てあるいは一部を同じ電子計算機内に構成することができる。また、超音波探傷子４，５の検出回路もソフトウエア化して同じ電子計算機内に置くことができる。
Ｘ線源２から照射されたＸ線はサンプル１を透過してＸ線検出器３に投射される。Ｘ線検出器３で検出されたＸ線濃度はＡ／Ｄ変換され、例えば各画素につき１０ビット程度のデジタル画像データとして画像処理装置６に入力される。超音波探傷子４，５は検出命令があると超音波をサンプル内に発射し、エコーを検出し、応答時間に基づいてターゲットまでの距離を算出して検出データを演算装置７に入力する。
【００２９】
画像処理装置６にはあらかじめ欠陥のないサンプルのＸ線投影画像データおよび探傷エコーデータが記憶してある。画像処理装置６は、画像データおよびエコーデータが入力されると、あらかじめ記憶されたデータと入力されたデータの差分をとり、差が大きい部位を検出する。
サンプル内に異物あるいは空孔などの欠陥８が存在する場合、サンプル１を組成する物質と欠陥部分８とでＸ線の透過係数が異なるため、Ｘ線検出器３に投射されるＸ線の濃度差があらわれる。この濃度差を持つ部位がＸ線検出器３に投影され濃淡差信号９として表われ、欠陥８が存在する位置の２次元表現となる。また、異物や空孔などの欠陥８が存在すると、サンプル組成物質と欠陥部の境界部分で超音波が反射されるため、超音波探傷子４，５において超音波エコーとして欠陥８の存在が検出され、探傷子４，５と欠陥８の距離が算出される。
【００３０】
図３はサンプル１の断面上に検出結果を模式的に表した概念図である。
Ｘ線検出器３からのＸ線投影画像データでは、Ｘ線検出器３上のＸ線濃度差として欠陥が存在する２次元的位置９が表出される。これは、サンプル１内部であって、Ｘ線検出器３上に検出された２次元的位置と線源２を結ぶ直線１０上のいずれかの位置に欠陥が存在することを示している。
また、超音波探傷子４，５からの探傷データでは、探傷波エコーの帰還時間すなわちそれぞれの探傷子から欠陥までの距離が検出される。これは、探傷子を中心とし得られた距離を半径とする球１１，１２上に欠陥が存在することを示している。
【００３１】
したがって、Ｘ線検出器３により得られた直線１０上であり、かつ２個の超音波探傷子４，５で得られた２個の球１１，１２の表面上にある点に欠陥が存在することになる。本実施例の非破壊欠陥検査システムは、この条件に従い、Ｘ線検出器３および超音波探傷子４，５から得られる存在可能点を全て満たす点を算出することで欠陥の存在位置を検出するものである。
【００３２】
図３に示すように、Ｘ線検出器３の測定結果から、欠陥８を投影した２次元的位置９とＸ線源２を結んだ直線１０が得られる。また、第１の超音波探傷子４での検査により超音波探傷子４を中心とし検出された距離を半径とする球１１が、同様に第２の超音波探傷子５により球１２が得られる。直線１０、球１１、球１２の交点１３が欠陥が存在する位置である。したがって、直線１０、球１１、球１２を表す方程式の共通解を求めることで欠陥の存在位置を算出できる。
【００３３】
サンプル内の欠陥が１個の場合は、上記の方法で欠陥の存在位置を算出できる。しかし、欠陥が複数存在する場合は、Ｘ線検出器３、第１超音波探傷子４、第２超音波探傷子５それぞれについて最大で欠陥の個数分の直線、球の方程式が存在する。この時点では、それぞれの方程式がどの欠陥に対応するかは未確定である。
図４は複数の欠陥が存在するときの処理手法を説明する概念図である。
例えば欠陥が２個存在する場合、図４に示した通り、Ｘ線検出器３により２つの直線２０，２１が、第１超音波探傷子４により２つの球２２，２３が、第２超音波探傷子５により２つの球２４，２５がそれぞれ得られる。この場合は、直線２０が、第１超音波探傷子４により得られた２つの球２２，２３の両方と交わっており、どちらの交点が欠陥を示す解となるのか判断することができない。そこで、第２超音波探傷子５により検知された２つの球２４，２５についても同じ位置に交点を持つかを判定して真の欠陥の位置を確認する。
【００３４】
まず、直線２０の方程式と第１の球２２の方程式、第２の球２３の方程式それぞれの共通解２６，２７を計算する。続いて、得られた第１の共通解２６と第２の共通解２７のそれぞれについて、第２超音波探傷子５により得られる２つの球２４，２５の解となりうるかを順に検証する。図４中では、直線２０と第１の球２２の第１共通解２６が第２超音波探傷子による第４の球２５の解となっており、この第１共通解２６が欠陥の存在位置を示している。それ以外の組み合わせ［第１共通解２６、第２超音波探傷子による第３の球２４］、［第２共通解２７、第３球２４］、［第２共通解２７、第４球２５］については球の表面上に共通解が存在しないので、実際の欠陥を示さない偽の解と判断できる。
他の直線についても同様に計算を行い、全ての欠陥を検出する。図４上では第２の直線２１は第２球２３、第３球２４と１点で交わっていて他の位置では球と交差していないため、交点２８が欠陥の位置を示していることに疑いがないが、直線が球との交点を複数有する場合は同様に検証を行って欠陥の存在位置を決定する。なお、１本の直線が１個の球と２点で交わっている場合でも同様の解法で存在位置を確定できる。
【００３５】
図５は本実施例におけるアルゴリズムに従った検査手順のフロー図である。
検査開始指令により検査が開始され（Ｓ１）、サンプル１の位置が検出器に対して適正かを判断する（Ｓ２）。位置が正しくない場合は処理を中断し、画面にサンプル１のセッティングをやり直すよう表示する（Ｓ３）。
サンプル１の位置が適正である場合は演算装置７から各検出器に計測開始指令を発出する（Ｓ４）。計測開始指令によりＸ線源２からサンプル１に向けてＸ線を照射し（Ｓ５）、Ｘ線検出器３がＸ線を検出し（Ｓ６）、結果を演算装置６に転送する（Ｓ７）。同様に超音波探傷子４，５でそれぞれ超音波エコーの検出を行い（Ｓ８、Ｓ１０）、結果を演算装置７に転送する（Ｓ９、Ｓ１１）。
【００３６】
演算装置７では、３個の検出装置からデータを得（Ｓ１２）、あらかじめ記憶してある欠陥がないサンプルのＸ線投影画像データおよび探傷エコーデータとの差分を取って演算を行い（Ｓ１３）、欠陥の有無を判断する（Ｓ１４）。欠陥がなければ欠陥がない旨を画面に表示し、処理を完了する（Ｓ１５）。
欠陥がある場合は、演算装置７によりＸ線検出器３からの検出結果デジタル映像を基に欠陥が存在する可能直線を算出し、データαとする（Ｓ１６）。続いて超音波探傷子４，５からの超音波エコーデータを基に超音波探傷子から欠陥までの距離を算出し、データβ、γとする（Ｓ１７、Ｓ１８）。データα〜γから欠陥の存在位置を算出し（Ｓ１９）、処理を完了し画面に欠陥の存在位置を表示する（Ｓ２０）。
【００３７】
以上のように、本実施例の非破壊欠陥検査システムでは、Ｘ線検出器３、複数の超音波探傷子４，５からの検出結果を基にサンプル１内部の欠陥の位置を算出する。本実施例の非破壊欠陥検査システムは、サンプルを固定したまま１回のＸ線照射及び２点以上の検出点からの超音波探傷により内部検査を行うものであるため、非常に迅速に検査結果を得られる。１回の検査に要する時間は数十秒以下になる。また、検出開始から欠陥位置の算出までを全て演算装置が統率するため、点検員の負担が効果的に軽減される。
【００３８】
さらに、本実施例の非破壊欠陥検査システムでは、欠陥の有無だけでなく欠陥の存在位置も特定することができる。したがって、例えばアルミニウム製汎用エンジンなど、欠陥の位置により製品の適合不適合が分かれる製品の点検に非常に適しており、その応用範囲は工業全般に及ぶ。
【００３９】
本実施例の非破壊欠陥検査システムを製造ラインに組み込むと効率的に欠陥検査を行うことができる。本態様の製造ラインは、非破壊欠陥検査システムとサンプルの排除手段を備え、非破壊欠陥検査システムの検出結果をラインにフィードバックしてライン上の製品の選別をする。
サンプルがライン上流から非破壊欠陥検査システムの検査領域に流れてきたら、サンプルの位置調整を行い、検出器をセットする。サンプルの位置決めが完了したらＸ線及び超音波で内部検査を行い、欠陥がなければライン下流に搬出する。欠陥があれば欠陥存在位置の検定を行う。あらかじめ欠陥の存在を容認できない領域を指定しておき、欠陥がかかる範囲内にある場合はサンプルを不適合品として選別し除外し、これ以外の部位にある場合はサンプルを適合品としてライン下流に搬出する。
このように本態様の製造ラインは、組立前にサンプルの非破壊内部検査を行い、不適合品があれば自動的にラインから排除することができるので、無駄な組立作業を省いて効率よく製品の製造を行うことができる。
【００４０】
以上詳細に説明したとおり、本実施例の非破壊欠陥検査システムによれば内部の欠損や空孔の有無および位置を自動的に短時間で検知することができる。また、本実施例の非破壊欠陥検査システムを製造ラインに設置すれば、サンプルの非破壊内部検査をインラインで行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施例の非破壊欠陥検査システムの略式平面図である。
【図２】本実施例の非破壊欠陥検査システムの略式立面図である。
【図３】サンプルの断面上に検出結果を模式的に表した概念図である。
【図４】サンプルの断面上に検出結果を模式的に表した別の概念図である。
【図５】本実施例の非破壊欠陥検査システムの検査手順を表すアルゴリズム図である。
【図６】従来発明の非破壊欠陥検査システムを説明する概念図である。
【図７】従来発明の他の態様の非破壊欠陥検査システムを説明する概念図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ サンプル
２ Ｘ線源
３ Ｘ線検出器
４ 超音波探傷子
５ 超音波探傷子
６ 画像処理装置
７ 演算装置
８ 欠陥
９ 欠陥の２次元位置表示
１０，２０，２１ 直線
１１，１２，２２，２３，２４，２５ 球
１３ 交点
２６，２７ 共通解
２８ 交点
Ｓ１〜Ｓ２０ ステップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製品の内部欠陥を非破壊で検査する検査システムに関し、特にＸ線と超音波で非破壊検査を行う非破壊欠陥検査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、金属の鋳物を鋳造する際には鋳造過程で内部に巣と呼ばれる空孔が生じることがある。例えば鋳造品がアルミ鋳物によるオートバイ汎用機エンジンの場合、巣が発生していてもエンジン機能に支障がない時はそのまま製品として出荷される。しかし、例えば冷却水流路の近傍に巣が形成されていると、エンジン運転中に高圧で流通する冷却水が流路の壁を圧壊して流路と巣を連通させることがある。流路と巣の連通により冷却水漏れが生じて冷却性能が低下し、最悪の場合エンジンが損壊する可能性がある。
【０００３】
そこで、エンジン製造の最終工程で冷却水流路に実際に高圧水を流通させて流路近傍の巣の存在をチェックし、不適合成品をラインから排除している。また、冷却水流路以外でも巣の発生部位によっては同様の危険性があるため、それぞれ検査工程が設けられており、不適合製品はピックアップされ、廃棄されている。
【０００４】
しかし、この製造工程では、エンジンを組み上げた後に各種の検査を行っているため、鋳造時に不適合が発生していてもエンジンの組み上げ工程が完了するまで不適合が判明しない。したがって、不適合品も一様に製造工程を通過しており、大変なコストロスが生じている。そこで、鋳造品内部に発生した巣の位置を初期段階で非破壊検査し、巣が製品性能に影響を与える部位に生じているか判断することができれば、欠陥エンジンを工程の早い段階で選別することができ、大幅なコストダウンにつながる。
【０００５】
同様の問題は、エンジン製造に限らずあらゆる工業分野で課題となっている。そこで、Ｘ線や超音波を用いて試料内部の探傷を行う機器、システムが開発されている。従来はＸ線や超音波で得たサンプル画像を点検員が目視により検査していたが、最近は例えば特許文献１のようにデジタル画像を画像処理することにより自動で点検するシステムも提供されている。
【０００６】
図５は特許文献１に開示された発明を説明する概念図である。Ｘ線源からサンプルにＸ線を照射し、イメージングプレート上に透過Ｘ線分布を得る。イメージングプレート上のＸ線分布をデータ処理用ＰＣでＡ／Ｄ変換しデジタル画像化する。得られたデジタル画像を画像処理用ＰＣで画像処理して評価し、サンプル内部の密度差や欠損を検出する。
このシステムによれば、微細な密度差や欠損を検出できるためより正確な検査が行える上、ライン上の工業製品を自動で検査することができるため、検査員が不要になり、コストを大幅に削減することができる。
【０００７】
しかし、このシステムではＸ線の２次元画像による検査を行っているため、密度差や欠損の有無を検出できても、瑕疵の位置を特定することは困難である。Ｘ線検査装置を２基用いて縦横２方向からＸ線透過画像を得、２枚の２次元画像から３次元画像を再構成して瑕疵の位置を特定することも考えられるが、例えばサンプル内に同種の瑕疵が２箇所以上ある場合は位置の確定が不可能になる。
【０００８】
そこで、同特許文献には、図６により説明されるＸ線ＣＴを用いた非破壊内部検査システムも開示されている。開示発明のＸ線ＣＴ検査は、サンプルを回転させながらＸ線を照射することで１断面についてあらゆる方面からのＸ線透過画像を得、得られた多数の透過画像を再構成処理することで試料内部を１断面を詳細に映像化するものである。サンプルを断層的にＣＴ撮影すると、サンプル内部の密度分布や欠損を非常に明確に検出できる。Ｘ線ＣＴ検査は工業的には半導体チップ等の内部検査に広く用いられるようになっている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−２０１４６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、Ｘ線ＣＴ検査はサンプルを様々な角度から撮影するために撮影時間が非常に長くかかる。現在の一般的な装置では１断面の画像を得るために数分かかるため、例えば３０ｃｍのサンプルを０．２ｍｍ刻みで撮影すれば数十時間必要になる。よって、数分あるいは数十秒での判別が要求されるライン検査に適用することは不可能である。
【００１１】
そこで、本発明が解決しようとする課題はＸ線を用いた非破壊欠陥検査システムであって、内部の欠損や空孔の有無および位置を自動的に短時間で検出する非破壊欠陥検査システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の非破壊欠陥検査システムは、投影撮影装置と測距装置と演算装置とからなる。
投影撮影装置は線源、受像装置、画像処理装置で構成され、サンプルを差し挟む位置に線源と受像装置をそれぞれ配し、線源からサンプルおよび受像装置に向けて透過線を照射し、サンプル内を透過させて受像装置上に投影させて得た画像を画像処理装置によりデジタル画像として取り込み、画像処理を行ってサンプル内部の欠陥の有無および２次元的位置を算出する。
測距装置は波源と検出器からなり、波源からサンプル内部に向けて探傷波を発し、欠陥で反射されたエコーを検出器により検知して検出点から欠陥までの距離を測定するものである。本発明ではサンプルの表面に２個以上の測距装置を当接するように配置して２点以上の検出点を設け、それぞれの検出点から欠陥までの距離を測定する。
【００１３】
演算装置は、画像処理装置により算出された２次元的位置から線源と欠陥を結ぶ直線を求め、この直線と測距装置により求めた検出点から欠陥までの距離とから欠陥の位置を算出する。演算装置は、欠陥の有無、個数およびその位置を提示する。
投影撮影装置に用いられる透過線は、サンプルの素材や形状により強光線やγ線、好ましくはＸ線が用いられる。また、測距装置に用いられる探傷波は、音波、衝撃波などが利用できるが、特に複数の探傷子を同時に使用するときは波長の選択性が良い超音波を利用するのが好ましい。投影撮影装置は２次元撮影装置を用いてもよいが、大型のサンプルを対照する際は２次元撮影装置も大型のものを使用すると装置が高額になるため、１次元撮影装置を用い、１次元撮影装置を走査して撮影することで２次元撮影を行ってもよい。
【００１４】
本発明の非破壊欠陥検査システムでは、透過線による投影撮影により投影像として内部の欠陥の２次元的位置を検出している。この２次元的位置は線源と欠陥を結ぶ直線が受像装置に到達する位置として得られる。したがって例えば欠陥が１カ所の場合、投影撮影により欠陥が検出された受像装置上の２次元的位置と線源とを結ぶ１本の直線が得られ、その直線上のどこかに欠陥が存在することがわかる。
【００１５】
また、測距装置は反射波を使って検出点から欠陥までの距離を測定するものである。したがって欠陥があると、欠陥毎に検出点を中心とし測定距離を半径とする１個の球が得られる。その球上に欠陥が存在する。測距装置を２個用いた場合、異なる２点の検出点から欠陥までの距離を測定するため、それぞれの測距装置について球の方程式が１個ずつ得られ、２個の球の方程式の共通解として欠陥が存在する円の方程式が算出される。
【００１６】
したがって、投影撮影により得られた直線と探傷により得られた円の交わる点として欠陥の存在位置を算出できる。算出結果をサンプル上に置き直すことでサンプル内部の欠陥の位置を確認できる。
なお、欠陥と測定装置との相対的位置によっては、投影撮影により得られる直線が探傷により得られた円を含む面の上に来て探傷円と２点で交わり欠陥の位置が一意に決められないことがある。このようなケースはまれであるが、探傷円の面に透過線が一致し難くするためには、２個の測距装置はサンプルの対向面に対称的に配置するより、前後に位置をずらしたり、同じ面に並べて配置するなど、適切な配慮をすることが好ましい。
また、欠陥は大きさをもつため、投影撮影により得られた直線の方程式と２個の測距装置により得られた２本の球の方程式は厳密には共通解を持たない。したがって、位置の算出には欠陥の大きさに相当する許容範囲を持たせている。
【００１７】
なお、上に説明した手法では、初めに２つの測距装置から得た距離情報に基づいて欠陥が存在する可能性のある円を算出して、その後に投影撮影装置から得られた線源と欠陥を通る直線との交点を求めているが、初めに１つの測距装置により得られた欠陥が表面に存在する球と線源と欠陥を通る直線との交点を求め、次にもう１個の測距装置により求められた球が通る方の交点を欠陥が存在する真の交点と判断する方法など、色々の解法がある。
【００１８】
欠陥が２個以上ある場合は、投影撮影装置、測距装置ともに最大で欠陥の個数分の結果が得られる。しかし、各測距装置で得られた距離情報はそれぞれどの欠陥に対応するかは分からない。そこで、投影撮影装置、２個の測距装置により得られた方程式のすべての組み合わせについて計算を行い、共通解を持つ組み合わせを見出すことにより、同一の欠陥を表す式と判断する。
例えば、欠陥が欠陥１、欠陥２の２個の場合、投影撮影装置により欠陥１、欠陥２それぞれを表す直線式Ａ1，Ａ2が得られる。また、２個の測距装置より球Ｂ1，Ｂ2，Ｃ1，Ｃ2が得られる。この時点では、測距装置から得られる球がどの欠陥に係るものかの判断は出来ない。３個の検査デバイスから得られた式Ａ1〜Ｃ2からそれぞれのデバイスごとに式を選出すると８通りの組み合わせが得られる。このすべての組み合わせについて共通解の計算を行うと、［Ａ1，Ｂ1，Ｃ1］、［Ａ2，Ｂ2，Ｃ2］の２通りの組み合わせについて互いに重なる共通解が得られる。この２個の共通解が欠陥の存在位置である。
【００１９】
実計算上は、まず投影撮影装置から得られた方程式と１方の測距装置から得られた方程式の共通解を求め、得られたそれぞれの解について、もう１方の測距装置から得られた方程式の解となりうるかを判定して結果を判断すればよい。
例えば３個の検査デバイスから得られた式Ａ1〜Ｃ2の中から欠陥の位置を検出する場合、１例としてまずＡ1とＢ1の共通解を算出し、得られる２個の共通解についてそれぞれＣ1およびＣ2の解となりうるかを計算することで、３本の方程式の共通解を算出する。共通解が存在する３本の方程式の組み合わせが同一の欠陥を示す方程式である。
【００２０】
欠陥は３次元的に分布しているので、欠陥の数が少ない場合は実際に欠陥が存在しない組み合わせで共通解が存在する可能性はほとんど無い。また、解がサンプル内部に存在するかを検討することで、大抵の偽の解を排除することができる。したがって、実用上は２個の測距装置を用いれば十分である。しかし、ポーラスセラミック材料など気孔を多量に含んでいるサンプルを用いる場合や、非常に小型のサンプルを検査する場合など、偽の解が発生するおそれがある場合は測距装置を３個以上に増やして検査を行うことで偽の解の発生を回避することができる。
【００２１】
なお、投影撮影装置は透過線がサンプルを通過する際の吸収・散乱係数の差を用いてサンプル内部の欠陥を検出するものである。受像装置上に投射された透過線の投影画像を、Ａ／Ｄ変換して例えば各画素につき１０ビット程度のデジタル画像データに変換して画像処理装置に取り込み、画像処理装置上で画像解析を行い、透過線の濃度差を基にサンプルの形状と区別することにより、欠陥の有無と位置を判断する。
【００２２】
この際、画像処理装置にあらかじめ欠陥のないマスター画像データを格納しておき、検査により得られたサンプル画像とマスター画像の差分を取って欠陥を検出すると、微少な欠陥も明確に検出できる。マスター画像は、欠陥を持たないサンプルを特別に作製して撮影することで得られるが、多数のサンプル画像の平均を取ることで欠陥を平準化して得ることもできるし、欠陥を持つサンプル画像から欠陥部分を差し引いて欠陥が存在しないマスター画像を得ることもできる。
【００２３】
また、測距装置により検出する探傷波データには、欠陥のほかにサンプル外壁から反射するエコーや、サンプル内部の正常な空孔から反射するエコーも含まれるため、多量のエコーの中に欠陥エコーが埋没して検出が困難になることがある。したがって、測距装置をサンプル上の定められた位置に設置して検査を行い、サンプルデータと欠陥のないサンプルや平準化演算などから得られるマスターデータの差分を取って欠陥エコーを明確化するとよい。
【００２４】
上記のように本発明の非破壊欠陥検査システムによれば、サンプル内部の欠陥の位置を自動で算出することができる。また、透過線による単純撮影および探傷波による探傷のみで結果を得ることができるため、数十秒程度で検査が完了する。したがって、本発明の非破壊欠陥検査システムを用いれば、検査時間およびコストを大幅に削減することができる。
【００２５】
また、本発明の非欠陥検査システムに、欠陥が生じると問題になる部位をあらかじめ設定しておき、かかる部位に欠陥が生じている時だけ不適合信号を発出するようにするとより便利である。例えば検査対象がアルミニウム製汎用機エンジンの場合、冷却水流路の近傍など欠陥としての空孔が生じると問題になる部位が限られ、他の部位に空孔が生じていても製品としてのエンジンの性能に影響を与えない。したがって、問題となる部位に欠陥が存在する時のみ不適合信号を発出させることで、欠陥製品のみをラインから排出することができる。
本発明の非欠陥検査システムを製造ライン上に設置し、欠陥を検出した際に欠陥製品を排除する手段を備えれば、インラインで非破壊検査を行い、自動的に不適合製品をラインから排除することができる。
【００２６】
特に、汎用機エンジンの製造ラインにおいて、アルミニウムの鋳造工程の下流に本発明の非破壊欠陥検査システムを配置すると、鋳造アルミニウム内に欠陥として発生する空孔の有無および位置を早期に検出することができる。したがって、エンジンの性能上問題となる欠陥が鋳造アルミニウムに生じていた場合に、その後の組み立て工程に進む前に欠陥を検出し排除することができるため、無駄な組み立てを行う必要が無くなり、コストを大幅に削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、実施例を用いて本発明の非破壊欠陥検査システムを詳細に説明する。
図１は本実施例の非破壊欠陥検査システムの原理を示す略式平面図、図２はその略式立面図である。本実施例はＸ線を用いた投影撮影装置と超音波を用いた測距装置とからなる非破壊欠陥検査システムである。
サンプル１を差し挟む位置にＸ線源２とＸ線検出器３を配し、また、サンプル１に超音波探傷子４，５を当接するように配置する。Ｘ線検出器３には画像処理装置６が付属し、演算装置７が画像処理装置６と超音波探傷子４，５に接続されている。演算装置７は表示装置を備え、演算結果は表示装置を介してオペレータに提示される。また、製造装置のインライン検査装置として使用されるときには、演算結果は製造装置の制御装置に送信される。
【００２８】
なお、画像処理装置６と演算処理装置７はそれぞれその全てあるいは一部を同じ電子計算機内に構成することができる。また、超音波探傷子４，５の検出回路もソフトウエア化して同じ電子計算機内に置くことができる。
Ｘ線源２から照射されたＸ線はサンプル１を透過してＸ線検出器３に投射される。Ｘ線検出器３で検出されたＸ線濃度はＡ／Ｄ変換され、例えば各画素につき１０ビット程度のデジタル画像データとして画像処理装置６に入力される。超音波探傷子４，５は検出命令があると超音波をサンプル内に発射し、エコーを検出し、応答時間に基づいてターゲットまでの距離を算出して検出データを演算装置７に入力する。
【００２９】
画像処理装置６にはあらかじめ欠陥のないサンプルのＸ線投影画像データおよび探傷エコーデータが記憶してある。画像処理装置６は、画像データおよびエコーデータが入力されると、あらかじめ記憶されたデータと入力されたデータの差分をとり、差が大きい部位を検出する。
サンプル内に異物あるいは空孔などの欠陥８が存在する場合、サンプル１を組成する物質と欠陥部分８とでＸ線の透過係数が異なるため、Ｘ線検出器３に投射されるＸ線の濃度差があらわれる。この濃度差を持つ部位がＸ線検出器３に投影され濃淡差信号９として表われ、欠陥８が存在する位置の２次元表現となる。また、異物や空孔などの欠陥８が存在すると、サンプル組成物質と欠陥部の境界部分で超音波が反射されるため、超音波探傷子４，５において超音波エコーとして欠陥８の存在が検出され、探傷子４，５と欠陥８の距離が算出される。
【００３０】
図３はサンプル１の断面上に検出結果を模式的に表した概念図である。
Ｘ線検出器３からのＸ線投影画像データでは、Ｘ線検出器３上のＸ線濃度差として欠陥が存在する２次元的位置９が表出される。これは、サンプル１内部であって、Ｘ線検出器３上に検出された２次元的位置と線源２を結ぶ直線１０上のいずれかの位置に欠陥が存在することを示している。
また、超音波探傷子４，５からの探傷データでは、探傷波エコーの帰還時間すなわちそれぞれの探傷子から欠陥までの距離が検出される。これは、探傷子を中心とし得られた距離を半径とする球１１，１２上に欠陥が存在することを示している。
【００３１】
したがって、Ｘ線検出器３により得られた直線１０上であり、かつ２個の超音波探傷子４，５で得られた２個の球１１，１２の表面上にある点に欠陥が存在することになる。本実施例の非破壊欠陥検査システムは、この条件に従い、Ｘ線検出器３および超音波探傷子４，５から得られる存在可能点を全て満たす点を算出することで欠陥の存在位置を検出するものである。
【００３２】
図３に示すように、Ｘ線検出器３の測定結果から、欠陥８を投影した２次元的位置９とＸ線源２を結んだ直線１０が得られる。また、第１の超音波探傷子４での検査により超音波探傷子４を中心とし検出された距離を半径とする球１１が、同様に第２の超音波探傷子５により球１２が得られる。直線１０、球１１、球１２の交点１３が欠陥が存在する位置である。したがって、直線１０、球１１、球１２を表す方程式の共通解を求めることで欠陥の存在位置を算出できる。
【００３３】
サンプル内の欠陥が１個の場合は、上記の方法で欠陥の存在位置を算出できる。しかし、欠陥が複数存在する場合は、Ｘ線検出器３、第１超音波探傷子４、第２超音波探傷子５それぞれについて最大で欠陥の個数分の直線、球の方程式が存在する。この時点では、それぞれの方程式がどの欠陥に対応するかは未確定である。
図４は複数の欠陥が存在するときの処理手法を説明する概念図である。
例えば欠陥が２個存在する場合、図４に示した通り、Ｘ線検出器３により２つの直線２０，２１が、第１超音波探傷子４により２つの球２２，２３が、第２超音波探傷子５により２つの球２４，２５がそれぞれ得られる。この場合は、直線２０が、第１超音波探傷子４により得られた２つの球２２，２３の両方と交わっており、どちらの交点が欠陥を示す解となるのか判断することができない。そこで、第２超音波探傷子５により検知された２つの球２４，２５についても同じ位置に交点を持つかを判定して真の欠陥の位置を確認する。
【００３４】
まず、直線２０の方程式と第１の球２２の方程式、第２の球２３の方程式それぞれの共通解２６，２７を計算する。続いて、得られた第１の共通解２６と第２の共通解２７のそれぞれについて、第２超音波探傷子５により得られる２つの球２４，２５の解となりうるかを順に検証する。図４中では、直線２０と第１の球２２の第１共通解２６が第２超音波探傷子による第４の球２５の解となっており、この第１共通解２６が欠陥の存在位置を示している。それ以外の組み合わせ［第１共通解２６、第２超音波探傷子による第３の球２４］、［第２共通解２７、第３球２４］、［第２共通解２７、第４球２５］については球の表面上に共通解が存在しないので、実際の欠陥を示さない偽の解と判断できる。
他の直線についても同様に計算を行い、全ての欠陥を検出する。図４上では第２の直線２１は第２球２３、第３球２４と１点で交わっていて他の位置では球と交差していないため、交点２８が欠陥の位置を示していることに疑いがないが、直線が球との交点を複数有する場合は同様に検証を行って欠陥の存在位置を決定する。なお、１本の直線が１個の球と２点で交わっている場合でも同様の解法で存在位置を確定できる。
【００３５】
図５は本実施例におけるアルゴリズムに従った検査手順のフロー図である。
検査開始指令により検査が開始され（Ｓ１）、サンプル１の位置が検出器に対して適正かを判断する（Ｓ２）。位置が正しくない場合は処理を中断し、画面にサンプル１のセッティングをやり直すよう表示する（Ｓ３）。
サンプル１の位置が適正である場合は演算装置７から各検出器に計測開始指令を発出する（Ｓ４）。計測開始指令によりＸ線源２からサンプル１に向けてＸ線を照射し（Ｓ５）、Ｘ線検出器３がＸ線を検出し（Ｓ６）、結果を演算装置６に転送する（Ｓ７）。同様に超音波探傷子４，５でそれぞれ超音波エコーの検出を行い（Ｓ８、Ｓ１０）、結果を演算装置７に転送する（Ｓ９、Ｓ１１）。
【００３６】
演算装置７では、３個の検出装置からデータを得（Ｓ１２）、あらかじめ記憶してある欠陥がないサンプルのＸ線投影画像データおよび探傷エコーデータとの差分を取って演算を行い（Ｓ１３）、欠陥の有無を判断する（Ｓ１４）。欠陥がなければ欠陥がない旨を画面に表示し、処理を完了する（Ｓ１５）。
欠陥がある場合は、演算装置７によりＸ線検出器３からの検出結果デジタル映像を基に欠陥が存在する可能直線を算出し、データαとする（Ｓ１６）。続いて超音波探傷子４，５からの超音波エコーデータを基に超音波探傷子から欠陥までの距離を算出し、データβ、γとする（Ｓ１７、Ｓ１８）。データα〜γから欠陥の存在位置を算出し（Ｓ１９）、処理を完了し画面に欠陥の存在位置を表示する（Ｓ２０）。
【００３７】
以上のように、本実施例の非破壊欠陥検査システムでは、Ｘ線検出器３、複数の超音波探傷子４，５からの検出結果を基にサンプル１内部の欠陥の位置を算出する。本実施例の非破壊欠陥検査システムは、サンプルを固定したまま１回のＸ線照射及び２点以上の検出点からの超音波探傷により内部検査を行うものであるため、非常に迅速に検査結果を得られる。１回の検査に要する時間は数十秒以下になる。また、検出開始から欠陥位置の算出までを全て演算装置が統率するため、点検員の負担が効果的に軽減される。
【００３８】
さらに、本実施例の非破壊欠陥検査システムでは、欠陥の有無だけでなく欠陥の存在位置も特定することができる。したがって、例えばアルミニウム製汎用エンジンなど、欠陥の位置により製品の適合不適合が分かれる製品の点検に非常に適しており、その応用範囲は工業全般に及ぶ。
【００３９】
本実施例の非破壊欠陥検査システムを製造ラインに組み込むと効率的に欠陥検査を行うことができる。本態様の製造ラインは、非破壊欠陥検査システムとサンプルの排除手段を備え、非破壊欠陥検査システムの検出結果をラインにフィードバックしてライン上の製品の選別をする。
サンプルがライン上流から非破壊欠陥検査システムの検査領域に流れてきたら、サンプルの位置調整を行い、検出器をセットする。サンプルの位置決めが完了したらＸ線及び超音波で内部検査を行い、欠陥がなければライン下流に搬出する。欠陥があれば欠陥存在位置の検定を行う。あらかじめ欠陥の存在を容認できない領域を指定しておき、欠陥がかかる範囲内にある場合はサンプルを不適合品として選別し除外し、これ以外の部位にある場合はサンプルを適合品としてライン下流に搬出する。
このように本態様の製造ラインは、組立前にサンプルの非破壊内部検査を行い、不適合品があれば自動的にラインから排除することができるので、無駄な組立作業を省いて効率よく製品の製造を行うことができる。
【００４０】
以上詳細に説明したとおり、本実施例の非破壊欠陥検査システムによれば内部の欠損や空孔の有無および位置を自動的に短時間で検知することができる。また、本実施例の非破壊欠陥検査システムを製造ラインに設置すれば、サンプルの非破壊内部検査をインラインで行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施例の非破壊欠陥検査システムの略式平面図である。
【図２】本実施例の非破壊欠陥検査システムの略式立面図である。
【図３】サンプルの断面上に検出結果を模式的に表した概念図である。
【図４】サンプルの断面上に検出結果を模式的に表した別の概念図である。
【図５】本実施例の非破壊欠陥検査システムの検査手順を表すアルゴリズム図である。
【図６】従来発明の非破壊欠陥検査システムを説明する概念図である。
【図７】従来発明の他の態様の非破壊欠陥検査システムを説明する概念図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ サンプル
２ Ｘ線源
３ Ｘ線検出器
４ 超音波探傷子
５ 超音波探傷子
６ 画像処理装置
７ 演算装置
８ 欠陥
９ 欠陥の２次元位置表示
１０，２０，２１ 直線
１１，１２，２２，２３，２４，２５ 球
１３ 交点
２６，２７ 共通解
２８ 交点
Ｓ１〜Ｓ２０ ステップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
線源と受像装置と画像処理装置を備えて透過線でサンプルの内部を投影撮影する投影撮影装置、欠陥までの距離を検知する測距装置、および演算装置からなる非破壊欠陥検査システムであって、前記サンプルを差し挟む位置に前記線源と前記受像装置をそれぞれ配し、該受像装置が該線源から発し該サンプル内を透過した透過線を受信して２次元透過像を得て、前記画像処理装置が該透過像を画像として取り込んで前記欠陥の２次元的位置を算出し、前記測距装置を前記サンプルの表面位置に２個以上当接させて２個以上の検出点とし、該測距装置が該検出点から前記欠陥までの距離を検出し、前記演算装置が前記投影撮影装置により得られた前記欠陥の２次元位置に基づいて該欠陥と前記線源を結ぶ直線を求めて、該直線と前記測距装置により得られた前記検出点から前記欠陥までの距離に基づいて該欠陥の位置を算定して提示することを特徴とする非破壊欠陥検査システム。
【請求項２】
前記投影撮影装置がＸ線を利用して前記サンプル内部の透過像を得るものであることを特徴とする請求項１に記載の非破壊欠陥検査システム。
【請求項３】
前記Ｘ線による投影撮影装置が１次元Ｘ線検出器であり、該１次元Ｘ線検出器を走査することにより前記サンプルの２次元透過像を得ることを特徴とする請求項２に記載の非破壊欠陥検査システム。
【請求項４】
前記画像処理装置に欠陥のない標準サンプルの透過像を記憶しておき、検査によって得られた透過像と記憶された標準サンプルの透過像との差分を得ることで欠陥の位置を算出することを特徴とする請求項１から３に記載の非破壊欠陥検査システム。
【請求項５】
前記測距装置が超音波探傷子であることを特徴とする請求項１から４に記載の非破壊欠陥検査システム。
【請求項６】
前記測距装置を前記サンプルに対して相対的に定められた位置に付設し、欠陥のない標準サンプルの探傷データを記憶しておき、検査によって得られた探傷データと記憶された標準サンプルの探傷データの差分を得ることで前記検出点から該欠陥までの距離を検出することを特徴とする請求項１から５に記載の非破壊欠陥検査システム。
【請求項７】
前記サンプル内部の特定の部位をあらかじめ登録しておき、該特定の部位に該欠陥が生じているか否かを判定することを特徴とする請求項１から６に記載の非破壊欠陥検査システム。
【請求項８】
請求項１から７に記載の非破壊欠陥検査システムを製造ライン上に備え、インラインで製品の非破壊欠陥検査を行うことを特徴とする製造ライン。
【請求項１】
線源と受像装置と画像処理装置を備えて透過線でサンプルの内部を投影撮影する投影撮影装置、欠陥までの距離を検知する測距装置、および演算装置からなる非破壊欠陥検査システムであって、前記サンプルを差し挟む位置に前記線源と前記受像装置をそれぞれ配し、該受像装置が該線源から発し該サンプル内を透過した透過線を受信して２次元透過像を得て、前記画像処理装置が該透過像を画像として取り込んで前記欠陥の２次元的位置を算出し、前記測距装置を前記サンプルの表面位置に２個以上当接させて２個以上の検出点とし、該測距装置が該検出点から前記欠陥までの距離を検出し、前記演算装置が前記投影撮影装置により得られた前記欠陥の２次元位置に基づいて該欠陥と前記線源を結ぶ直線を求めて、該直線と前記測距装置により得られた前記検出点から前記欠陥までの距離に基づいて該欠陥の位置を算定して提示することを特徴とする非破壊欠陥検査システム。
【請求項２】
前記投影撮影装置がＸ線を利用して前記サンプル内部の透過像を得るものであることを特徴とする請求項１に記載の非破壊欠陥検査システム。
【請求項３】
前記Ｘ線による投影撮影装置が１次元Ｘ線検出器であり、該１次元Ｘ線検出器を走査することにより前記サンプルの２次元透過像を得ることを特徴とする請求項２に記載の非破壊欠陥検査システム。
【請求項４】
前記画像処理装置に欠陥のない標準サンプルの透過像を記憶しておき、検査によって得られた透過像と記憶された標準サンプルの透過像との差分を得ることで欠陥の位置を算出することを特徴とする請求項１から３に記載の非破壊欠陥検査システム。
【請求項５】
前記測距装置が超音波探傷子であることを特徴とする請求項１から４に記載の非破壊欠陥検査システム。
【請求項６】
前記測距装置を前記サンプルに対して相対的に定められた位置に付設し、欠陥のない標準サンプルの探傷データを記憶しておき、検査によって得られた探傷データと記憶された標準サンプルの探傷データの差分を得ることで前記検出点から該欠陥までの距離を検出することを特徴とする請求項１から５に記載の非破壊欠陥検査システム。
【請求項７】
前記サンプル内部の特定の部位をあらかじめ登録しておき、該特定の部位に該欠陥が生じているか否かを判定することを特徴とする請求項１から６に記載の非破壊欠陥検査システム。
【請求項８】
請求項１から７に記載の非破壊欠陥検査システムを製造ライン上に備え、インラインで製品の非破壊欠陥検査を行うことを特徴とする製造ライン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−１８９３４９（Ｐ２００６−１８９３４９Ａ）
【公開日】平成１８年７月２０日（２００６．７．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１９５５（Ｐ２００５−１９５５）
【出願日】平成１７年１月６日（２００５．１．６）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月２０日（２００６．７．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月６日（２００５．１．６）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
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