JPH09297111A

JPH09297111A - 放射線透過試験装置

Info

Publication number: JPH09297111A
Application number: JP13749996A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Miyamoto; 宏宮本; Atsushi Matsuda; 松田　　淳; Kunihiko Shinoda; 邦彦篠田; Takuichi Imanaka; 拓一今中
Original assignee: HIHAKAI KENSA KK
Current assignee: HIHAKAI KENSA KK
Priority date: 1996-05-08
Filing date: 1996-05-08
Publication date: 1997-11-18

Abstract

(57)【要約】【課題】電子化された解像度の高い撮像を得ることが
できると共に、微細な亀裂等の欠陥をより鮮明に撮像す
ることの可能な放射線透過試験装置を提供することにあ
る。【解決手段】線源たるＸ線発生装置のターゲットＴ
と、鋼管Ｓを挟んでこの線源Ｔの反対側に位置する撮像
装置とを備える。撮像装置は、シンチレーター２１、こ
のシンチレーター２１による像を撮像するＣＣＤ素子及
びこのＣＣＤ素子を冷却するペルチェ素子等の冷却装置
を備えたカメラ本体を有する。相対移動手段は、カメラ
本体及び線源Ｔを鋼管Ｓの表面にほぼ沿う鋼管の長手方
向Ｌに微小距離ずつ相対移動させる。この相対移動手段
による各移動位置毎に前記ＣＣＤ素子により撮像された
複数の画像を画像記憶手段で記憶すると共にこれら複数
の画像を各移動位置毎に画像処理手段により合成し、解
像度の高い撮像を得る。線源Ｔを鋼管長手方向Ｌに移動
させることで、亀裂等Ｄと透過Ｘ線Ｘ２との方向を一致
させ易く、より鮮明な亀裂等Ｄの撮像を得ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放射線の線源と、
溶接部を有する鋼管等の試験体を挟んでこの線源の反対
側に位置する撮像装置とを備えた放射線透過試験装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、上述の如き放射線透過試験装置に
あっては、線源としてＸ線発生装置を用いると共に、撮
像装置としてＩＩ（イメージインテンシファイア）装置
や放射線フィルムを用いていた。そして、線源及び撮像
装置を鋼管等に対して固定した状態で、溶接部等の撮像
を行っていた。

【０００３】ところで、撮像装置にＩＩ装置を用いた場
合には、撮像を電子化できることから、放射線フィルム
を用いた場合に比較してリアルタイムに試験体の透過像
を可視化できると共に画像処理を行いやすい。しかし、
ＩＩ装置を用いた構成では、放射線フィルムに比較して
画像の質が劣っており、非常に微細な亀裂等を発見し難
いといった問題がある。また、上述の放射線透過試験装
置の如く線源及び撮像装置を鋼管等に対して固定する
と、線源から撮像装置に至る放射線の向きと亀裂等の向
きとが一致しなくなればなる程、撮像も不鮮明となり易
い問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】かかる従来の実状に鑑
みて、本発明の第一の目的は、電子化された解像度の高
い撮像を得ることの可能な放射線透過試験装置を提供す
ることにある。

【０００５】また、本発明の第二の目的は、微細な亀裂
等の欠陥をより鮮明に撮像することの可能な放射線透過
試験装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記第一の目的を達成す
るため、本発の特徴は、放射線の線源と、試験体を挟ん
でこの線源の反対側に位置する撮像装置とを備えた放射
線透過試験装置であって、前記撮像装置に、シンチレー
ター、このシンチレーターによる像を撮像するＣＣＤ素
子及びこのＣＣＤ素子を冷却する冷却装置を備えたカメ
ラ本体と、このカメラ本体及び前記線源を試験体の表面
にほぼ沿わせて微小距離ずつ相対移動させる相対移動手
段と、この相対移動手段による各移動位置毎に前記ＣＣ
Ｄ素子により撮像された画像を記憶する画像記憶手段
と、この画像記憶手段により記憶された画像を合成する
画像処理手段とを設けたことにある。

【０００７】本特徴によれば、冷却装置によりＣＣＤ素
子を冷却することで、ＣＣＤ素子における量子ノイズを
低減でき、その結果、複数の画像を重ね合わせても量子
ノイズの積算に起因する画像のぼけが非常に少なくな
り、画質が改善される。一方、カメラ本体及び前記線源
を試験体の表面にほぼ沿わせて微小距離ずつ相対移動さ
せることで、各移動位置毎に少しずつ異なる位置の試験
体の透過画像を撮像できる。そして、各移動位置毎に数
分間で多数の画像を撮像し、これらを画像処理手段によ
り重ね合わせて合成画像を生成すると、結果的に高解像
度の画像を得ることが可能となる。「カメラ本体及び前
記線源を試験体の表面にほぼ沿わせて微小距離ずつ相対
移動させる相対移動手段」とは、カメラ本体又は線源の
一方のみを試験体に対して移動させる手段と、これらカ
メラ本体及び線源の双方を試験体に対して移動させる手
段との双方を含む趣旨である。

【０００８】特に、前記線源を前記試験体の表面に沿っ
て移動させるように前記相対移動手段を構成すること
で、上記本発明の第一、第二の目的を達成することが可
能となる。すなわち、かかる構成によれば、亀裂等の向
きと、線源から当該亀裂等を透過してシンチレーターに
到達するＸ線等の放射線の向きとが一致し易くなり、亀
裂等のより鮮明な撮像を得ることが可能となる。

【０００９】加えて、前記相対移動手段が前記カメラ本
体と前記線源との双方を前記試験体の表面に沿って互い
に逆方向に移動させるようにしてもよい。かかる構成に
よれば、亀裂等の部分を透過する放射線と当該亀裂等と
の角度をかなり大幅に変化させることができ、さらに一
層鮮明な亀裂等の撮像を得易くなる。

【００１０】前記試験体は例えば溶接部を有する管であ
り、その場合には、前記カメラ本体又は前記線源を前記
管の長手方向に沿って移動させるものとして前記相対移
動手段を構成すれば良い。前記冷却装置にペルチェ素子
を用いれば、液体窒素等を用いる場合に比較して構成が
簡易となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、図面を参照しながら、本発
明の実施形態について説明する。図１に示すように、本
発明にかかる放射線透過試験装置１は、大略、Ｘ線を発
生する放射線の線源たる放射線発生装置２と、カメラ本
体２０を備えた撮像装置３と、これら放射線発生装置２
及びカメラ本体２０を鋼管Ｓの管の長手方向Ｌに対し移
動させるための相対移動手段４とを備えている。この相
対移動手段４は、鋼管Ｓの溶接部Ｓｗ近傍にターゲット
Ｔ及びカメラ本体２０のシンチレーター２１を位置させ
るように取り付けてある。相対移動手段４における固定
クランプ１１及び一対の回転クランプ１２，１２は、ヒ
ンジ１１ａ，１２ａを介して鋼管Ｓの直径方向に開閉可
能でありヒンジ１１ａ，１２ａの他端を鋼管Ｓに対する
取付後に閉鎖する。固定クランプ１１は、鋼管Ｓに対し
回転不能に固定される一方、一対の回転クランプ１２，
１２は、鋼管Ｓの中心軸周りで回転可能であり、固定ク
ランプ１１に対する回転クランプ１２の相対位置を図示
しない固定手段で固定することにより、溶接部Ｓｗ近傍
の円周方向における検査位置を適宜変更可能である。ま
た、回転クランプ１２，１２同士を四本のブリッジ１２
ｂで連結することにより、これら左右一対の回転クラン
プ１２，１２が鋼管Ｓの中心軸周りに一体的に回転でき
るように構成してある。

【００１２】カメラ本体２０は、その左右からそれぞれ
突出する第一スライド軸１４ａ，１４ｂと、左右の回転
クランプ１２，１２に設けられた第一ガイド部材１５
ａ，１５ｂとの摺動により左右へ移動可能に支持され
る。左側及び右側の第一スライド軸１４ａ，１４ｂは、
図１の紙面垂直方向に重なり合うように、カメラ本体２
０の左右にそれぞれ一対ずつ設けられている。左側の第
一ガイド部材１５ａには、ピニオンギヤを有するステッ
ピングモーターとして構成された第一モーター４１を設
けてあり、スライド軸１４ａの上面にはこのピニオンギ
ヤに噛合うラックを設けてある。そして、ステッピング
モーター４１の回転によりカメラ本体２０を左右へ微少
距離ずつ移動させることが可能である。放射線発生装置
２も、上記符号１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ，４１
に対応する第二ガイド軸１６ａ，１６ｂ、第二ガイド部
材１７ａ，１７ｂ及び第二モーター４２により、左右へ
微少距離ずつ移動制御可能である。

【００１３】図２は、放射線透過試験装置１の概略を示
す論理ブロック図である。放射線透過試験装置１は、放
射線発生装置２と撮像装置３とからなり、この撮像装置
３は、大略、相対移動手段４，カメラ本体２０及びパー
ソナルコンピュータ６０を備えている。

【００１４】放射線発生装置２は、高圧トランス２ａ及
びフィラメント２ｂにより熱電子を発生させる。そし
て、この熱電子を高電圧により加速してターゲットＴに
衝突させることによりＸ線を発生させる。

【００１５】鋼管Ｓの溶接部Ｓｗを透過したＸ線は、カ
メラ本体２０におけるシンチレーター２１に到達して光
信号に変換され、その光信号がミラー２２により反射さ
れ、レンズ２３を介してＣＣＤ素子２４に結像する。Ｃ
ＣＤ素子２４は、常時ペルチェ素子２５により冷却さ
れ、このペルチェ素子２５に接続した冷却フィン２６に
伝わる熱はブロア２７により強制冷却される。さらに、
カメラ本体２０内部には冷却器３２ａにより冷却空気が
吸入され、吸引機３２ｂによりカメラ本体２０からの強
制排気がなされる。ＣＣＤ素子２４は、−３０℃程度に
まで冷却されるように維持することが望ましい。

【００１６】ＣＣＤ素子２４により撮像された信号は、
インターフェース２８及びコントローラー２９を介して
パーソナルコンピュータ６０に送出される。また、レン
ズ２３よりＣＣＤ素子２４に到達する光信号は、インタ
ーフェース２８によって制御されるシャッターモーター
３０及シャッターび３１により１／３０秒程度の間隔で
撮像される。先の相対移動手段４におけるカメラ本体２
０及び放射線発生装置２を移動させる第一、第二モータ
ー４１，４２は、モータードライバー４３を介してパー
ソナルコンピュータ６０により制御される。

【００１７】パーソナルコンピュータ６０は、カメラ本
体２０によって撮像された画像をコントローラ２９及び
第一Ａ／Ｄコンバーター６１ａを介して画像記憶手段６
２に各撮像位置に記憶する。この記憶された画像を画像
処理手段６３により重ね合わせて合成画像を生成するよ
うに処理する。画像処理手段６３における画像の合成
は、座標制御部６４に蓄積された各撮像位置の情報に基
づき、各移動位置毎に多数の撮像を合成する。相対移動
手段４によるカメラ本体２０及び放射線発生装置２の位
置制御は、操作手段６５の操作に基づき第二Ａ／Ｄコン
バーター６１ｂ及びモータードライバー４３を介して行
われる。また、操作手段６５は、第三Ａ／Ｄコンバータ
ー６１ｃ及びスイッチング回路２ｃを介して先の放射線
発生装置２におけるＸ線の発生を制御する。画像処理手
段６３により合成された画像は、ビデオ回路６６により
ＣＲＴモニター６７に映像として表示される他、プリン
ター６８に印刷情報として出力される。

【００１８】図３に示すように、カメラ本体２０を構成
するケース本体３３の内面は、鉛シールド板３３ａによ
りＸ線から遮蔽されている。特に、鋼管Ｓの表面側に対
向する鉛シールド板３３ａは、Ｘ線の遮蔽効果を向上さ
せるために特に肉厚のものを用いている。カメラ本体２
０の内部は、仕切り板３５により左右に仕切られてお
り、その左側にはシンチレーター２１及びミラー２２を
配置しており、その右側にはカメラモジュール３４を配
置してある。シンチレーター２１は、光ファイバーの束
その繊維垂直方向に切り出したものであり、ケース本体
３３の下面に設けられた開口部に取り付けられている。
シンチレーター２１の表面に達したＸ線は、シンチレー
ター２１により光影像に変換される。そして、シンチレ
ーター２１により変換された光影像は、支持台２２ａ上
のミラー２２により反射して、仕切り板３５の開口部３
５ａを介しレンズ２３に到達する。仕切り板３５には、
放射線を遮蔽する一方、光影像のみをレンズ２３に到達
させるための鉛ガラス３５ｂを嵌め込んで封鎖してあ
る。

【００１９】カメラモジュール３４におけるケーシング
の外面は、先の冷却フィン２６を構成している。また、
そのケーシングの内部は、ＣＣＤ仕切り３４ａにより左
右に仕切ってあり、その右側の空洞部には、図示しない
底部の通気孔より空気を吸入すると共に通気孔２７ａよ
り空気を排出するための冷却用のブロア２７を設けてあ
る。また、ＣＣＤ仕切り３４ａにスペーサーを介して取
り付けられる回路基板３４ｂは、先のインターフェース
２８などを構成する。ＣＣＤ仕切り３４ａの右側の空洞
は、レンズ２３側からの光の取り入れ部を除き密閉され
ており、その内部にＣＣＤ素子２４、ペルチェ素子２
５、シャッタモーター３０及びシャッター３１を備えて
いる。ＣＣＤ素子２４を冷却するためのペルチェ素子２
５は、冷却効果向上のために板状素子を複数枚重ねたも
のを用いることが望ましい。また、ケース本体３３には
冷却空気の吸入孔３３ｂ及び先の吸引機３２ｂへ連結す
る排出口３３ｃが設けられ、冷却フィン２６及びブロア
２７による発熱をケース本体３３の外部へ放出する。

【００２０】ケース本体３３内部の上下に設けられた一
対のガイド３６ａ，３６ｂに対してスライダー３７上の
一対のスライド部３７ａ，３７ｂが横方向に摺動自在に
支持されている。また、先のカメラモジュール３４は、
このスライダー３７に取り付けられ、さらに、下側のロ
ーラー３９によりその傾きを規制されている。上側ガイ
ド３６ｂには、図３紙面垂直方向に向かって調整軸３８
ａを枢支する調整ノブ３８ｂが貫通し、この調整ノブ３
８ｂに一体的に設けたピニオンギヤ３８ｃと上側スライ
ダー３７ｂの上面に設けたラックとを噛合わせてある。
そして、調整ノブ３８ｂを回動させてカメラモジュール
３４及びレンズ２３を一体的にミラー２２から遠近移動
させることで、ＣＣＤ素子２４上に像が結像するように
微調整を行えるようにしてある。

【００２１】次に、図４を参照しながら鋼管Ｓにおける
溶接部Ｓｗの透過画像撮像手順について説明する。符号
Ｔ１，Ｔ２は、それぞれターゲットＴないし線源を示
し、符号Ｗ１，Ｗ２は、それぞれターゲットＴ１，Ｔ２
におけるＸ線の照射範囲を示す。また、符号Ａは、シン
チレーター２１の移動範囲を示す。

【００２２】シンチレーター２１を先の相対移動手段４
及び第一モーター４１により符号Ａの範囲で左右の一方
から他方に対し順次ステップ的に移動させながら撮影を
行う。先のシャッターモーター３０及びシャッター３１
によるＣＣＤ素子２４に対する画像の取り込み間隔は１
／３０秒程度であり、シンチレーター２１の各移動位置
毎に２〜３分の撮影を行うので、３６０〜５４０枚の単
位画像が各移動位置毎に撮影されることとなる。これら
多数の単位画像をシンチレーター２１の各移動位置毎に
順次合成して合成画像を得る。これによって、透過画像
の合成画像は、ノイズが低減されていることから重ね合
わせによる像のぼけもなく、シャープで感度の良い合成
画像が得られることとなる。各移動位置毎の合成画像
は、図２の操作手段６５を操作することにより、ＣＲＴ
６７等をもって切り換えて表示することが可能である。

【００２３】また、同図から分かるように、亀裂Ｄを透
過するＸ線Ｘ１が、亀裂Ｄの向きに対してやや交差して
いる場合には、亀裂Ｄの像が不鮮明になり易い。このよ
うな場合には、ターゲットＴを符号Ｔ１から符号Ｔ２の
位置に移動させることによって、亀裂Ｄを透過するＸ線
Ｘ２と亀裂Ｄとの方向をほぼ一致させ、非常に鮮明な亀
裂Ｄの撮像を得ることが可能となる。すなわち、符号Ｔ
１にターゲットＴを位置させた状態での撮像時において
不明確な亀裂Ｄの像が得られた場合には、ターゲットＴ
を符号Ｔ２の位置まで管の長手方向Ｌ方向に沿って移動
させることにより、亀裂Ｄの鮮明な画像を得ることが可
能となる。一方、シンチレーター２１を固定し、ターゲ
ットＴないし線源の側のみを移動させ、ターゲットＴの
各移動位置毎に合成画像を得ることも有効である。

【００２４】さらに、図５に示すように、シンチレータ
ー２１とターゲットＴとの双方を互いに逆方向に管の長
手方向Ｌに沿って鋼管Ｓに対し移動させることも有効で
ある。例えば、シンチレーター２１を図５の位置から符
号Ａ３の範囲内において右側に移動させる一方、ターゲ
ットＴを符号Ｔ１の位置から符号Ｔ２の位置まで左側に
移動させる。ターゲットＴが符号Ｔ１から符号Ｔ２に移
動する間に、亀裂Ｄを通過するＸ線の向きは、符号Ｘ１
からＸ２に至るまで大きく振れることとなる。その結
果、撮像範囲において亀裂ＤとＸ線Ｘとの向きが一致す
る場合を含む確率が高くなり、亀裂Ｄの非常にシャープ
な画像を得易くなる利点がある。

【００２５】次に、本発明のさらに他の実施形態の可能
性について説明する。上記実施形態では、ＣＣＤ素子２
４の冷却装置としてペルチェ素子を用いたが、液体窒素
などを用いた冷却装置を用いることも可能である。但
し、取り扱いの簡易さ及び特性の安定性よりペルチェ素
子を用いることが望ましい。

【００２６】また、上記実施形態では、放射線発生装置
２としてＸ線を用いたが、試験体の性質によりこれら以
外の線源及び放射線手段を用いることも可能である。ま
た、シンチレーター２１とＣＣＤ素子２４との間に映像
増倍管を介在させてもよい。

【００２７】上記実施形態では、試験体として鋼管を用
いたが、鋼以外の試験体や、また、平板等に本発明を実
施することももちろん可能である。また、放射線発生装
置２とカメラ本体２０との相対移動方向は、管の長手方
向Ｌ方向に限らず管の中心軸に沿う円周方向としてもも
ちろん構わない。

【００２８】

【発明の効果】このように、上記本発明にかかる放射線
透過試験装置の特徴によれば、量子ノイズを低減させた
状態で透過放射線による試験体の多数の撮像を合成する
ことにより、実質的な解像度の非常に高い電子化された
合成撮像をえることが可能となった。そして、その結
果、より精密な放射線透過試験を行えるようになった。

【００２９】また、線源を試験体の表面に沿って移動さ
せること、及び、特にカメラ本体と線源との双方を互い
に逆方向に移動させることで、亀裂等の向きと、線源か
ら当該亀裂等を透過してシンチレーターに到達するＸ線
等の放射線の向きとが一致し易くなった。そして、亀裂
等のより鮮明な撮像を得ることが可能となり、さらに一
層、放射線透過試験の精度を向上させ得るに至った。

【００３０】なお、特許請求の範囲の項に記入した符号
は、あくまでも図面との対照を便利にするためのものに
すぎず、該記入により本発明は添付図面の構成に限定さ
れるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる放射線透過試験装置を試験体で
ある鋼管に取り付けた状態を示す側面図である。

【図２】放射線透過試験装置の論理ブロック図である。

【図３】カメラ本体の縦断面図である。

【図４】シンチレーター、鋼管の溶接部及び線源の関係
を示す説明図である。

【図５】第二の実施形態にかかる図４相当図である。

【符号の説明】

１放射線透過試験装置２放射線発生装置（放射線の線源）２ａ高圧トランス２ｂフィラメント２ｃスイッチング回路３撮像装置４相対移動手段１１固定クランプ１２回転クランプ１１ａ，１２ａヒンジ１２ｂブリッジ１４ａ，１４ｂ第一スライド軸１５ａ，１５ｂ第一ガイド部材１６ａ，１６ｂ第二スライド軸１７ａ，１７ｂ第二ガイド部材２０カメラ本体２１シンチレーター２２ミラー２２ａ支持台２３レンズ２４ＣＣＤ素子２５ペルチェ素子（冷却装置）２６冷却フィン２７ブロア２８インターフェース２９コントローラー３０シャッターモーター３１シャッター３２ａ冷却器３２ｂ吸引機３３ケース本体３３ａ鉛シールド板３３ｂ吸入口３３ｃ排出口３４カメラモジュール３４ａＣＣＤ仕切り３４ｂ回路基板３５仕切り板３５ａ開口部３５ｂ鉛ガラス３６ａ，ｂガイド３７スライダー３８ａ調整軸３８ｂ調整ノブ３８ｃピニオンギヤ３９ローラー４１、４２第一、第二モーター４３モータードライバー６０パーソナルコンピュータ６１ａ〜ｃ第一〜第三Ａ／Ｄコンバーター６２画像記憶手段６３画像処理手段６４座標制御部６５操作手段６６ビデオ回路６７ＣＲＴモニター６８プリンターＬ管の長手方向Ｓ試験体Ｓｗ溶接部Ｄ亀裂ＴターゲットＡシンチレーター移動範囲

フロントページの続き (72)発明者今中拓一大阪市西区北堀江１丁目18番14号非破壊検査株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放射線の線源（２，Ｔ）と、試験体
（Ｓ）を挟んでこの線源（２，Ｔ）の反対側に位置する
撮像装置（３）とを備えた放射線透過試験装置であっ
て、前記撮像装置（３）に、シンチレーター（２１）、
このシンチレーター（２１）による像を撮像するＣＣＤ
素子（２４）及びこのＣＣＤ素子（２４）を冷却する冷
却装置（２５）を備えたカメラ本体（２０）と、このカ
メラ本体（２０）及び前記線源（２，Ｔ）を試験体
（Ｓ）の表面にほぼ沿わせて微小距離ずつ相対移動させ
る相対移動手段（４）と、この相対移動手段（４）によ
る各移動位置毎に前記ＣＣＤ素子（２４）により撮像さ
れた画像を記憶する画像記憶手段（６２）と、この画像
記憶手段（６２）により記憶された画像を合成する画像
処理手段（６３）とを設けた放射線透過試験装置。
【請求項２】前記相対移動手段（４）が前記カメラ本
体（２０）を前記試験体（Ｓ）の表面に沿って移動させ
るものである請求項１に記載の放射線透過試験装置。
【請求項３】前記相対移動手段（４）が前記線源
（２，Ｔ）を前記試験体（Ｓ）の表面に沿って移動させ
るものである請求項１又は２のいずれかに記載の放射線
透過試験装置。
【請求項４】前記相対移動手段（４）が前記カメラ本
体（２０）と前記線源（２，Ｔ）との双方を前記試験体
（Ｓ）の表面に沿って互いに逆方向に移動させるもので
ある請求項１に記載の放射線透過試験装置。
【請求項５】前記試験体が溶接部（Ｓｗ）を有する管
（Ｓ）であり、前記相対移動手段（４）が前記カメラ本
体（２０）又は前記線源（２，Ｔ）を前記管の長手方向
に沿って移動させるものである請求項１〜４のいずれか
に記載の放射線透過試験装置。
【請求項６】前記冷却装置（２５）がペルチェ素子で
ある請求項１〜５のいずれかに記載の放射線透過試験装
置。