CN107076683B - 测量处理装置、测量处理方法、测量处理程序和用于制造该装置的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于X射线检查装置的测量处理装置,所述X射线检查装置利用检测单元检测穿过试样的X射线,以基于所获取的透射图像顺序地检查多个试样,所述测量处理装置包括:设置单元,用于在所述试样的一部分上设置待检查区域;确定单元,用于通过使用穿过所述待检查区域的X射线的透射图像来确定所述待检查区域的非缺陷;校正单元,用于基于所述确定单元的确定结果对所述待检查区域执行校正;以及显示控制单元,用于显示由所述校正单元校正后的待检查的校正区域。
Description
技术领域
本发明涉及一种测量处理装置、测量处理方法、测量处理程序和用于制造该装置的方法。
背景技术
照惯例,为了进行非破坏性的内部检查,使用x射线测量装置对试样进行三维设计数据的比较和试样厚度和内部缺陷的评估技术是已知的(例如,专利文献1)。
引用列表
专利文献
专利文献1:日本专利4131400B
然而,存在的问题是,在检查过程中评估区域的位置或形状等无法获得的情况下,这可能导致检查精度的降低。
发明内容
根据本发明的第一方面,一种用于x射线检查装置的测量处理装置,所述x射线检查装置利用检测单元检测穿过试样的x射线,以基于所获取的透射图像顺序地检查多个试样,所述测量处理装置包括:设置单元,用于在所述试样的一部分上设置待检查区域;确定单元,用于通过使用穿过所述待检查区域的x射线的透射图像来确定所述待检查区域的非缺陷;校正单元,用于基于所述确定单元的确定结果对所述待检查区域执行校正;以及显示控制单元,用于显示由所述校正单元校正后的待检查的校正区域。
根据本发明的第二方面,在根据第一方面的测量处理装置中,在检查所述多个试样之后,所述显示控制单元显示与所述待检查区域或所述待检查的校正区域相对应的所述多个试样的非缺陷。
根据本发明的第三方面,在根据第二方面的测量处理装置中,所述显示控制单元显示随着所述多个试样的每次检查而改变的所述待检查区域的非缺陷的变化。
根据本发明的第四方面,在根据第三方面的测量处理装置中,所述确定单元根据基于所述用于非缺陷的x射线的透射图像获取的形状信息计算多个不同的非缺陷因子参数,并且所述确定单元基于所述不同的非缺陷因子参数执行非缺陷确定。
根据本发明的第五方面,在根据第二方面的测量处理装置中,所述显示控制单元显示并形成与其他位置的显示模式不同的所述校正后的待检查区域的显示模式。
根据本发明的第六方面,在根据第二方面的测量处理装置中,所述设置单元能够在所述试样的多个位置设置待检查区域;并且所述显示控制单元显示所述多个待检查区域中类似形状部分的非缺陷的并排显示。
根据本发明的第七方面,根据第一至第五方面中任一方面的测量处理装置还设置有:接受单元,用于接受外部操作;以及重置单元,用于当所述接受单元接受外部操作时,将所述待检查的校正区域重置到所述试样的一部分作为新的待检查区域。
根据本发明的第八方面,根据第一至第五方面中任一方面的测量处理装置还设置有:重置单元,用于根据所述校正单元的校正,将所述待检查的校正区域自动重置到所述试样的一部分作为新的待检查区域。
根据本发明的第九方面,根据第一至第八方面中任一方面的测量处理装置还设置有:形状信息获取单元,用于获取至少关于所述待检查区域外部的区域的所述试样的形状信息;以及附加设置单元,用于基于所述形状信息在所述试样的一部分上附加地设置新的待检查区域。
根据本发明的第十方面,在根据第九方面的测量处理装置中,所述确定单元通过使用所述形状信息来确定所述外部区域的非缺陷,并且从所述外部区域中选择所述非缺陷超过预定允许范围的区域;并且所述附加设置单元额外地将其中非缺陷超过所述预定允许范围的区域设置为新的待检查区域。
根据本发明的第十一方面,根据第九或第十方面的测量处理装置还设置有:信息存储控制单元,用于存储关于所述附加设置单元的附加设置的信息。
根据本发明的第十二方面,根据第七或第八方面的测量处理装置还设置有:历史存储控制单元,用于存储关于所述重置单元重置的所述待检查的校正区域的历史数据;并且所述显示控制单元将所述历史存储控制单元存储的所述待检查的校正区域的历史数据叠加在表示所述试样的图像上显示。
根据本发明的第十三方面,根据第一至第十二方面中任一方面的测量处理装置还设置有:确定结果存储控制单元,用于存储关于所述确定单元的非缺陷的确定结果的历史数据;并且所述校正单元基于由所述确定结果存储控制单元存储的关于非缺陷的确定结果的历史数据来执行对所述待检查区域的校正。
根据本发明的第十四方面,在根据第十三方面的测量处理装置中:所述试样是铸件;并且所述显示控制单元显示由所述确定结果存储控制单元存储的关于非缺陷的确定结果的历史数据,以及在制造所述试样时模具的使用更换时间。
根据本发明的第十五方面,在根据第一至第十四方面中任一方面的测量处理装置中:所述设置单元将由尺寸小于所述待检查区域的单元网格构成的三维网格应用于至少一个所述待检查区域的设置,并且将待检查的网格化评价区域设置到所述试样的一部分;所述确定单元确定待检查的网格化评价区域的非缺陷;所述校正单元对所述待检查的网格化评价区域进行校正;并且所述显示控制单元显示由所述校正单元校正的校正后的待检查的网格化评价区域。
根据本发明的第十六方面,在根据第十五方面的测量处理装置中:所述确定单元确定待检查的网格化评价区域的每个所述单元网格的非缺陷;并且所述校正单元对待检查的网格化评价区域的每个所述单元网格进行校正。
根据本发明的第十七方面,在根据第十六方面的测量处理装置中,其中:被所述确定单元确定超过预定允许范围的所述待检查的网格化评价区域的非缺陷网格存在于所述待检查的网格化评价区域的外周部分的情况下,所述校正单元校正待检查的网格化评价区域,以包括位于所述待检查的网格化评价区域中的外周部分周围的网格。
根据本发明的第十八方面,在根据第十六方面的测量处理装置中:所述校正单元校正所述待检查的网格化评价区域,以从所述待检查的网格化评价区域删除被所述确定单元确定为在预定允许范围内的待检查网格化评价区域的非缺陷网格。
根据本发明的第十九方面,根据第十七或第十八方面的测量处理装置还设置有:信息存储控制单元,用于存储关于由所述校正单元进行的校正信息。
根据本发明的第二十方面,在根据第十七或第十八方面的测量处理单元中:所述设置单元能够改变所述待检查的网格化评价区域中的单元网格的尺寸。
根据本发明的第二十一方面,在根据第一至第二十方面中任一方面的测量处理装置中:所述试样包括具有相似组成的第一和第二试样;所述确定单元确定所述待检查区域的非缺陷是否在预定允许范围内;所述确定单元基于所述确定单元针对所述第一试样的非缺陷的确定结果改变所述预定允许范围;并且所述确定单元基于所述改变的预定允许范围来确定所述第二试样的待检查区域的非缺陷。
根据本发明的第二十二方面,在根据第二十一方面的测量处理装置中:当基于所述第一试样的非缺陷的确定结果改变所述预定允许范围时,所述确定单元存储所述确定单元针对所述第一试样的非缺陷的确定结果以及所述第一试样的检查结果;并且
所述校正单元根据基于所述第一检查结果的预定允许范围和检查结果来校正所述第二试样上的校正后的待检查区域,以及校正所述第二试样的检查结果。
根据本发明的第二十三方面,一种测量处理方法包括:将待检查区域设置到试样的一部分上以利用检测单元来检测穿过所述试样的X射线,从而基于所获取的透射图像顺序地检查多个试样;通过使用穿过所述待检查区域的X射线的透射图像来确定所述待检查区域的非缺陷;基于所述确定的结果来执行所述待检查区域的校正;并且显示校正后的待检查区域。
根据本发明的第二十四方面,一种使计算机执行测量处理的程序,包括:设置处理程序,用于将待检查区域设置到试样的一部分上以利用检测单元来检测穿过所述试样的X射线,从而基于所获取的透射图像顺序地检查多个试样;确定处理程序,用于通过使用穿过所述待检查区域的X射线的透射图像来确定所述待检查区域的非缺陷;校正处理程序,用于基于所述确定处理的确定结果对所述待检查区域执行校正;以及显示控制处理程序,用于显示由所述校正处理程序校正后的待检查的校正区域。
根据本发明的第二十五方面,一种用于制造该结构的方法,包括:创建关于结构形状的设计信息;基于所述设计信息创建所述结构;通过使用根据第一至第二十一方面中的任一方面的X射线检查装置测量创建的结构形状来获取形状信息;并且比较所述获取的形状信息和所述设计信息。
根据本发明的第二十六方面,根据第二十五方面的用于制造结构的方法中,还包括:通过基于所述形状信息和所述设计信息之间的比较结果的实施来执行结构的再制造。
根据本发明的第二十七方面,根据第二十六方面的用于制造结构的方法中,所述结构的再制造包括基于所述设计信息再次执行所述结构的创建。
发明的有益效果:根据本发明,可以基于非缺陷的确定结果显示待检查的校正区域。
附图说明
图1示出了根据本发明的一个实施例的X射线检查装置及其检查处理装置的结构图。
图2示出了根据一个实施例的X射线检查装置和检查处理装置的主要元件配置的框图。
图3示出了当检查发动机的气缸体作为试样时设置的评价区域的示例图。
图4为网格示意图。
图5是在二维中网格化评价区域设置图。
图6示出了在三维中网格化评价区域设置图。
图7是示意性地示出了用于网格化评价区域的切面的选择图。
图8是示意性地示出了用于被转换为评价区域的多个网格的切面的选择图。
图9示出了当检查用于发动机的气缸体作为试样时,切面和切片范围选择的示例图。
图10是示意性地示出在评价区域具有可设置范围的情况下的切面的选择图。
图11是示意性地示出在评价区域具有可设置范围的情况下的切面的选择图。
图12示出了当检查用于发动机的气缸体作为试样时,在考虑到评价区域的可设置范围之后切面和切片范围的选择的示例图。
图13是示意性地示出对多个网格化评价区域进行分组的情况图。
图14示出了当检查用于发动机的气缸体作为试样时选择的切面和切片范围的示例图。
图15示出了根据聚类分析的分类示例图。
图16是示意性地示出聚类分析时的处理图。
图17是示意性地示出聚类分析时的处理图。
图18是示意性地示出聚类分析时的处理图。
图19是示意性地示出试样和放置台的位置图。
图20示出了根据其透射图像的比率对评价区域进行分组的图。
图21示出了当基于模拟的结果检查气缸体时选择的切面和切片范围。
图22示出了在检查之前执行的处理的流程图。
图23示出了在检查时准备的用于放置的治具的示例图。
图24示出了在检查发动机的气缸体时的状态图。
图25示出了在检查发动机的气缸体时伴随放置方向的变化时的状态图。
图26示出了检查处理的动作流程图。
图27是示意性地示出伪像的示例和伪像去除处理的概要的图。
图28示出了评价区域更新处理中的行为的流程图。
图29示出了根据体积比非缺陷水平和厚度非缺陷水平设置的非缺陷水平的示例图。
图30示出了评价区域分析处理中的行为的流程图。
图31是示意性地示出关于校正的评价区域的数据生成图。
图32示出了评价区域改变处理中的行为的流程图。
图33示出了宽区域分析处理中的行为的流程图。
图34示出了评价区域附加处理中的行为的流程图。
图35示出了根据多个实施例的结构制造系统的配置示例的框图。
图36示出了结构制造系统处理的流程图。
图37示出了用于提供程序产品的机构的整体配置图。
具体实施方式
参考附图,根据本发明的一个实施例,描述了X射线检查装置和用于X射线检查装置的检查处理装置。X射线检查装置通过在试样处发射X射线并检测穿过试样的透射X射线来非破坏性地获取试样的内部信息(例如,内部构造)。举例描述本实施例,其中使用X射线检查装置作为内部检查装置来获取诸如发动机缸体等铸件的内部信息并且对其进行非缺陷管理等。
注意,X射线检查装置100不限于诸如发动机缸体的铸件,并且当已使用粘合剂或焊接来接合各个构件时,还可以获取用于由塑料形成的物品的接合部的内部结构的形状信息,并且可以对其进行检查。
此外,本实施例用于详细地描述本发明的含义以用于理解,并且只要没有具体指定就不限制本发明。
图1示意性地示出根据本实施例的X射线检查装置100的构造示例图。注意,为了便于描述,在图中示出了由X轴、Y轴和Z轴组成的坐标系。
X射线检查装置100具备检查处理装置1、X射线源2、放置单元3、检测器4、控制装置5、显示监视器6以及输入操作单元11。注意,在本发明的一个方面包括与X射线检查装置100分开配置的检查处理装置1。X射线源2、放置单元3和检测器4存储在底座(图未示出)内,该底座设置为在工厂等的地板上的XZ平面中基本上水平。底座包含铅作为材料,使得X射线不会泄漏到外部。
根据控制装置5的控制,X射线源2沿着与Z轴平行的光轴Zr在Z轴+方向上发射扇形X射线(所谓的“扇形束”),其中图1所示的发射点Q作为顶点。发射点Q对应于X射线源2的焦点。也就是说,光轴Zr将发射点Q(其为X射线源2的焦点)与下文所述的检测器4的图像捕获区域的中心连接上。注意,对于X射线源2,代替发射扇形X射线的X射线源,本发明的一个方面还包括发射锥形X射线(所谓的“锥形束”)的X射线源。X射线源2可以发射例如以下中的至少一种:大约50eV的超软X射线,大约0.1至2keV的软X射线,大约2至20keV的X射线,以及约20至100keV的硬X射线,以及另外,100keV或更大能量的X射线。
放置单元3具有:放置试样S的放置台30;以及操纵器单元36,由旋转驱动部32、Y轴移动单元33、X轴移动单元34和Z轴移动单元35构成,设置在比X射线产生单元2更靠Z轴+侧。放置台30设置成能够通过旋转驱动单元32旋转,并且当旋转轴Yr由于旋转驱动单元32而在X轴、Y轴或Z轴方向上移动时,其也随之移动。
旋转驱动部32由例如电动机等构成,通过由后述的控制装置5控制并驱动的电动马达产生的旋转力使放置台30以与Y轴平行且通过放置单元30的中心的轴线作为旋转轴Yr而旋转。Y轴移动单元33、X轴移动单元34和Z轴移动单元35由控制装置5控制,并且分别在X轴方向、Y轴方向和Z轴方向上移动放置台30,使得试样S位于由X射线产生单元2发射的X射线的发射范围内。另外,Z轴移动单元35由控制单元5控制,并且使放置台30在Z轴方向上移动,使得从X射线源2到试样S的距离是所捕获的图像中的试样S处于期望的放大率的距离。
检测器4设置在比X射线源2和放置台30更靠Z方向+侧。也就是说,放置台30在Z方向上设置在X射线源2和检测器4之间。检测器4是所谓的线传感器,其具有在与XY平面平行的平面上沿着X方向延伸的入射面41;包括穿过放置在放置台30上的试样S的透射X射线的X射线,入射在入射表面41上。检测器4包括公知的闪烁物质、光电倍增管、光接收单元等的闪烁单元构成;它将入射在闪烁单元的入射表面41上的X射线的能量转换为诸如可见光或紫外光的光能,用光电倍增管将其放大,用上述光接收单元将放大的光能转换为电能,并将其作为电信号输出到控制装置5。
注意,检测器4可以将入射X射线的能量不转换为光能而转换为电能,并将其作为电信号输出。检测器4的组成中,其中闪烁单元、光电倍增管和光接收单元各自被分成多个像素。因此,其可以获取已经从X射线源2发射并且已经通过试样S的X射线的强度分布。注意,作为检测器4的组成,可以为:其中闪烁单元可以在光接收单元(光电转换单元)后直接形成,而不设置光电倍增管。
注意,检测器4不限于线传感器,还可以是二维平面检测器。也就是说,在本实施例中,用于检测器4的线传感器具有在平行于XY的平面上沿X方向延伸的入射表面41,但是在Y方向上仅设置一个入射表面41。此外,在XY平面中,多个入射表面41沿X方向设置。此外,多个入射表面41中的每一个可以独立地检测X射线的强度。在本实施例中,多个入射表面41可以在Y方向上对准。例如,在图1中的XY平面中,其可以是二维平面检测器,其中多个入射表面41设置在X方向和Y方向上。此外,在使用二维平面检测器的情况下,其可以用作线传感器,其中,在Y方向上排列的多个入射面41中,仅使用在Y方向上的预定位置处的X方向上的入射面41。在这种情况下,可以获取在Y方向上的预定位置处的X方向上的X射线在入射表面41上的强度分布,并且可以根据在Y方向上的预定位置处获取的X射线的强度分布来分析试样S的形状信息。此外,在这种情况下,当在Y方向上的多个位置处获取X方向上的入射表面41上的X射线的强度分布时,可以获取在Y方向上相互分离的位置处的X方向上的入射表面41上的X射线的强度分布。
X射线源2、放置台3和检测器4由框架(图中未示出)支撑。框架构造成具有足够的刚性。因此,可以在获取试样S的投影图像的同时稳定地支撑X射线源2、放置台3和检测器4。此外,框架由防振机构(图中未示出)支撑,以防止在外部产生的振动原样传递到框架。
输入操作单元11由键盘、多种按钮、鼠标等构成,在检查试样S时输入待检查区域的位置时进行操作,如即将在下文中描述的,或者由操作者更新待检查区域等。当操作者操作输入操作单元11时,与该操作对应的操作信号被输出到检查处理装置1。
控制装置5具有微处理器及其外围电路等,并通过读入并执行预先存储在图中未示出的存储介质(例如,闪存等)上的控制程序来控制X射线检查装置100的各个单元。控制装置5具备X射线控制单元51、移动控制单元52、图像生成单元53和图像重建单元54。X射线控制单元51控制X射线源2的行为,并且移动控制单元52控制操纵器36的移动行为。图像生成单元53基于从检测器4输出的电信号生成用于试样S的X射线投影图像数据,图像重建单元54执行公知的图像重建处理,并且在控制操纵器单元36的同时基于来自各个不同的投影方向的投影图像数据生成重建图像。该重建图像示出了位于X射线源2和检测器4之间的试样S的部分的内部结构的图像,并且作为像素数据输出。像素数据示出试样S的吸收系数分布。此外,在本实施例中,由设置在图像重建单元54内部的表面模型构建单元基于在Y方向上的不同位置处获取的重建图像生成作为试样S的内部结构的三维形状信息。在这种情况下,可以存在背投影、滤波反投影、迭代重建等作为图像重建处理。
如图2的框图所示,检查处理装置1具有微处理器及其外围电路等,如后所述,在检查试样S的一部分时通过读取并执行预先存储在附图中未示出的存储介质(例如,闪存等)上的控制程序来执行各种处理。检查处理装置1具备配置信息获取单元55、检查控制单元56、检查分析单元57和数据存储单元58。配置信息获取单元55获取关于试样S的诸如三维CAD的设计信息以及关于模拟获得的试样S的内部缺陷等信息。如后所述,检查控制单元56在检查试样S的一部分的待检查区域时,进行用于缩短检查时间的处理(以下称为检查时间缩短处理)。检查分析单元57分析根据作为试样S的检查结果的多个透射图像生成的试样S的形状信息,在以下检查中执行待检查试样的区域改变、添加、删除等。数据存储单元58是用于存储通过检查控制单元56和检查分析单元57的处理生成的各种数据的非易失性存储介质。注意,下面将详细描述检查控制单元56和检查分析单元57。
X射线检查装置100在进行试样S的内部组成的检查时,使放置台30在XYZ方向中的每个方向上移动,以将试样S定位在检查位置。然后,X射线检查装置100在随着放置台30的旋转驱动而旋转的试样S上从X射线源2在Y方向上发射具有预定宽度的狭缝光束。检测器4接收透射X射线(包括穿过试样S的X射线),并且获得与狭缝光束的Y方向上的宽度(例如,大约1mm)对应的试样S的横截面的形状信息。X射线检查装置100在放置台30的旋转驱动和在Y方向上的移动,即,试样S在Y方向上的移动期间朝向试样S反复执行狭缝光束的发射。当在延伸到放置于放置台30上的试样S的Y方向的长度的整个区域的范围内进行狭缝光束时,能够生成整个试样S的形状信息(以下称为全扫描)。在放置于放置台30上的试样S的Y方向的长度的一部分的范围内进行狭缝光束的射出的情况下,它可以获取该部分的透射图像,并基于透射图像生成试样S的一部分的形状信息(以下称为部分扫描)。
注意,在本说明书中,在下面的描述中,狭缝光束与试样S重叠的区域称为切面。在本实施例中,当试样S设置在由发射点Q和检测器4的入射表面41规定的区域中时,可以检测穿过试样S的X射线。在这种情况下,穿过试样S的X射线的可检测区域被称为切面。切面是具有预定宽度的区域。注意,在本实施例中,由检测器4的入射面41和发射点Q规定的区域与试样S重叠的区域是切面。当然,切面可以是例如连接发射点Q和检测器4的中心的区域。在本说明书中,切面的宽度对应于用于生成像素数据的区域,并且对应于像素为一个水平的区域,即,Y方向上的像素的对准数量为一个。此外,切片区域对应于用于生成像素数据的区域,并且对应于像素为一个水平或多个水平的区域,即,Y方向上的像素的对准数量为一个或多个。以下,在本说明书中的实施例的说明中,假设从通过放置台30的一次旋转驱动而取得的透射图像生成像素的区域是具有一个水平像素的切面。然而,切片位置的宽度是一个水平像素的假设具有便于理解本发明的目的,并且本发明中的切平面的宽度不限于上述。随着放置台30在Y方向的移动,狭缝平面相对于放置台30上的试样S的位置相对地在Y方向上移动。在下面的描述中,切面相对于试样S的这种移动被称为位移,并且此时的移动量被称为位移量。注意,在本实施例中,当在检测到预定位置中的预定区域之后放置台30在Y方向上移动时,在移动之前检测的预定区域和在移动之后检测的预定区域不重叠。当然,它们可以部分地重叠。
本实施例中的X射线检查装置100通过对具有类似形状的几个试样S执行全扫描或部分扫描来执行检查,例如,如在铸件中。全扫描是指在Y方向上以预定间隔产生重建图像以获取整个试样S的内部组成的测量操作。在例如在对试样S的铸件进行维护之后,当不进行批量生产制造时,在可以将相对大量的时间分配给检查时间的机会下执行。部分扫描是指仅对一个部分(包括从试样S内的下述评价区域)生成重建图像的测量操作。除了上述进行全扫描的定时之外,选择很可能发生内部缺陷的试样S的几个部分(以下称为评价区域)作为待检查的区域,并且在检查时执行。
根据X射线检查装置100的试样S的检查时间T由下式(1)确定。
检查时间T=Tr×Nr×Ns...式(1)
Nr是试样S以旋转轴Yr为中心进行一次旋转的同时在检测器4中获取透射图像数据的频率。Nr的值越大,换句话说,透射图像数据的获取频率变得越大,采集数据的角度切片变得越薄。Tr是获取一次数据旋转所需的时间,并且对应于根据检测器4接收的透射X射线生成透射图像数据所需的时间。Ns是切面数的总和,即,它是将试样S在Y方向上的移动量(位移量)的总和除以一个切面的厚度的值。从上述公式(1)可以理解,试样S的检查时间T随着切面的数量增加而增加。
如果切面的宽度为约1mm,并且检查一个切面所需的时间为2分钟,在对Y方向的尺寸为400mm的试样S进行全扫描的情况下,检查时间为400mm/1mm×2mi n=13小时,因此可以理解,需要极长的时间。
注意,由检查数据形成的试样S的三维数据的分辨能力与角分辨能力和旋转中心的距离有关。因此,即使使检查时的旋转角度的切片薄于所需的厚度,也会增加测量时间,特别地,在接近旋转中心的区域中的分辨能力将不会提高。为了提高分辨率,将试样S移动靠近X射线源2并提高放大率是有效的。
在本实施例中,检查控制单元56在通过选择适当的切面而对试样S进行部分扫描时进行检查时间缩短处理,用于缩短对试样S进行部分扫描的检查时间T。以下,将对检查时间缩短处理进行相关详细描述。
如图2的框图所示,检查控制单元56设置有评价区域设置单元561、网格设置单元562、切面选择单元563、检查单元564、分组单元565和放大率计算单元568。
评价区域设置单元561通过使用基于由组成信息获取单元55获取的设计信息或基于模拟的信息等进行评价区域设置处理,用于设置对试样S进行部分扫描时进行检查的评价区域。网格设置单元562将包括所设置的评价区域的区域划分为三维网格单元,并将其转换为网格,这降低了如下所述的选择切面的处理负荷。切面选择单元563执行切面和参考平面选择处理,用于在执行部分扫描时从检查时间缩短的角度,即切面,选择X射线的适当发射方向。
检查单元564经由控制装置5执行用于控制X射线源2、检测器4、操纵器单元36等的X射线CT检查处理,从而使得试样S以切面选择单元563选择的切面被检查。这里,可以为包括每个切面的内部结构的试样S生成形状信息。分组单元565基于多个评价区域的形状特性将这些评价区域分类(分组)为多个组,使得能够由切面选择单元563对适当的切面进行选择。当由切面选择单元563执行对适当切面的选择时,区域重置单元575基于包括以下描述的评价区域的可设置范围,将由区域设置单元561设置的评价区域的位置重置在可设置范围内。放大率计算单元568在检查设置的评价区域时执行位置匹配,并且在获取透射图像时计算放大率以生成评价区域的重建图像。
以下,将详细描述检查控制单元56、评价区域设置单元561、网格设置单元562、切面选择单元563、检查单元564、分组单元565和放大率计算单元568执行的每个处理。首先,将对术语进行定义,这是描述每个处理的前提。
1.术语定义
1.1.评价区域
评价区域是预期由试样S的结构或制造方法引起的在试样S中发生内部缺陷等的部位,是使用如下文所述的X射线的调查结果来评价其状态的区域。在本实施例中,评价区域由操作者在空间上指定为初始值,并且根据操作者的确定来执行空间位置的改变或删除。在试样S是发动机气缸体的情况下,以下的例子作为评价区域存在。
需要管理产品功能的区域
给出了气缸孔的部分内铸造的铸铁衬套,气缸体或舵框的曲轴轴颈部分内铸造的铸铁轴承盖,冷却通道的附近,螺栓紧固件的紧固部分等,以及油盘和变速箱的位置。
在制造试样S时使用内铸技术的位置处的铁材料和铝材料之间的粘附程度是待管理的重要事项;当衬套部分的粘附性差时,精密加工时孔的支撑力下降,这对孔的圆度有影响;而且,当发动机运转时,由于发热而产生的变形不均匀,这增加了活塞环的滑动阻力。在任一种情况下,这导致输出下降和燃料效率的恶化。对于轴承间隙,粘附程度当然是重要的,但是在存在许多气孔的情况下,由于该部分上承载的大载荷,因此这成为机构强度的问题。由于发动机运转引起的来自曲轴的载荷的增加最终可以连接到曲柄发生。
在冷却通道附近的薄部连续地出现空洞的情况下,冷却水泄漏的风险增加。因此,期望在冷却通道附近的特别薄的部分延伸的方向上设置评价区域。虽然可以在粗加工冷却通道之后,用泄漏测试仪检查所有发动机缸体,但是希望在粗加工之前的早期阶段就已知泄漏的风险。由于螺栓紧固件等的紧固部分是其上承载载荷的部分,因此需要检查裂纹的存在和气孔延伸成为裂纹的可能性。通常,使用浸渍检查的方法;X射线检查对于该部分的检查是有效的。对于油盘、变速箱等,仅对有限部位进行检查是有效的。
从维度管理的必要性得到的区域
在铸造中,所形成的物品的形状根据模具的组合精度而变化。因此,基于型芯的模具结构和管理结构设置评价区域。特别地,需要在模具维护后立即进行检查。
因为发动机缸体被做得越来越薄以减轻重量,所以需要管理厚度是否在公差内。由于对每个部分规定了厚度公差,所以将规定部位设置为评价区域,并且测量并输出该评价区域内的最小厚度。
由经验值决定的区域
发动机缸体的对应于模具的浇口附近和铸造拉销附近的区域被设置为评价区域。存在这样的可能性,即具有极端温度循环的模具上的铸造拉销将磨损,将使销弯曲或不会完全冷却;此外,热液体溶液以高速流过的浇口附近的磨损可能性高于其它地方。由于这个原因,对应于模具上的这些部分的发动机缸体的区域应当以高频率进行检查。可以基于通过经验获得的知识来对评价区域和评价时间的设置标准化。
通过模拟确定的区域
还需要制作这样的部分,其中在对评价区域的模拟中预测发生缺陷的可能性。还需要使热液体在热溶液和缩孔的汇合处,在厚度聚变到评价区域的部分中浇铸不足。
加工表面附近的区域
将假定在浇铸后进行后加工的加工表面的附近设置为评价区域。这是因为存在这样一个问题,即,在浇铸状态下不出现在表面上的孔会在后加工之后出现。
在图3中,示出了在发动机的气缸体是试样S的情况下的评价区域600的一个示例。在评价区域600中,包括各种三维形状。在发动机缸体内部,曲轴轴颈部附近的评价区域601是具有厚度的半圆弧形状。铸造拉销附近的评价区域602是包围铸造拉销的圆柱形。此外,管理厚度等的尺寸的评价区域603是包括尺寸测量目标的形状。在模拟中预测出发生缩孔的部分的评价区域是下文所述的不定形状。
注意,在以下的说明中,关于试样S设置由U轴、V轴、W轴构成的正交坐标系。
1.2.网格
图4中示出了网格650的一个示例。网格650沿着每个UVW方向设置成三维形状。多个网格650被散布在具有各种形状的试样S内的评价区域600,并且被提供用于计算放置在放置台30上的试样S的取向和X射线的照射方向之间的关系,以缩短用于评价区域的检查时间。
多个评价区域600中的每一个由网格650示出,网格被施加到具有各种三维形状和尺寸的评价区域600,如下文将描述的。也就是说,通过使用多个网格650划分评价区域600,可以简化从哪个UVW方向基于网格650对包括试样S的评价区域600的区域执行部分扫描,即如下文所述,当执行切面选择时处理。此外,当在调查分析单元57中分析试样S的调查结果时,可以通过处理网格650单元中的调查结果来计算网格的每单位体积的孔体积(体积比),如下所述。
网格650被设置为包括多个所谓的像素数据。像素数据是配置由图像重建单元54生成的三维数据的最小单位。每个网格650的尺寸(网格尺寸)被设置为例如评价区域6的尺寸的1/10或1/5,小于评价区域600的尺寸。即,将像素尺寸、网格尺寸和评价区域的尺寸的大小关系设置为像素尺寸<网格尺寸<评价区域的尺寸。
注意,对于上述像素数据,试样S越靠近X射线源2,可以获得试样S的像素数据的三维节距越精细。像素数据的粗糙度取决于X射线源2、试样S和检测器4的位置关系以及试样S在Y轴方向上的扫描节距(即,切面的厚度)。同时,评价区域600以各种尺寸和各种形状存在于试样S上的各个位置。因此,通过将网格650应用于评价区域600,可以有效地执行用于选择切面的处理。
2.检查时间缩短处理
以下将分别详细描述对评价区域的设置处理、网格的设置处理、切面和参考平面选择处理以及在执行部分扫描时包括检查时间缩短处理的X射线CT检查处理。
2.1.评价区域的设置处理
检查控制单元56的评价区域设置单元561设置试样S的评估区域600的位置和范围(尺寸)。评价区域设置单元561基于操作者和来自三维CAD等的设计信息、来自模拟结果的信息(如下所述)、基于过去执行的测量数据的信息等手动输入的信息来设置评价区域600的位置和范围。也就是说,评价区域设置单元561在设计信息中的三维坐标系中设置表示评价区域600的位置和范围的三维坐标数据,并将其存储在数据存储单元58中。
在模拟中,完全预测是不可能的,但是有效地利用诸如其中存在缩孔等的可能性的区域的信息。模拟所需的输入信息是表示试样S的形状的三维数据;从该三维数据创建用于计算的网状物,并且执行浇注和凝固模拟。模拟结果是表示存在可能出现的缩孔等的程度和位置的定量数据。关于缩孔,存在被称为Niyama参数的公知评价指数;使用N iyama参数,可以在一定程度上预测出现缩孔的位置。
2.2.网格的设置处理
网格设置单元562设置网格650,使得尺寸大于像素,并且小于评价区域600的尺寸,如上所述。当设置网格650时,网格设置单元562使得评价区域600成为网格,并且通过使用网格650划分包括评价区域600的区域来设置网格化评价区域610。
注意,网格设置单元562还可以根据操作者的操作来设置网格650。例如,在针对小评价区域600分析调查结果的情况下,通过设置比通常更小尺寸的网格650,能够得到高精度的分析结果。
在图5A至5D中示意性地示出了用于设置网格化评价区域610的概念。注意,图5A至5D为了便于理解,以二维形状示出了具有三维形状的评价区域600、网格650和网格化评价区域610。图5A示出了一个评价区域600,并且图5B示出了多个设置网格650。网格设置单元562将网格650应用(覆盖)到评价区域600。如上所述,单个网格650的尺寸小于评价区域600的尺寸。因此,如图5C所示,在多个网格650中,形成了在整个区域中与评价区域600叠加的网格651、在该区域的一部分中叠加的网格652以及不存在叠加区域的网格653。网格设置单元562使在整个区域中与评价区域600叠加的网格651和在该区域的一部分中叠加的网格652组合在一起。结果,如图5D所示,通过网格设置单元562设置使得评价区域600成为网格化评价区域610。
在图6A和6B中示意性地示出了在三维评价区域600上执行对网格化评价区域610的设置的情况下的示例。注意,在图6A和6B中,图中省略了试样S。图6A示出了例如设置了一个评价区域600的情况。图6B示出通过使得该评价区域600成为网格而生成的网格化评价区域610。注意,为了方便绘制,图6B省略了除了包括在网格化评价区域610中的网格之外的网格650。
当网格设置单元562将三维评价区域600形成为网格时,如上所述,将从存储在数据存储单元58中的评价区域600的三维坐标数据变换为由网格650的单元表示的UVW坐标系中的坐标值的数据也存储在数据存储单元58中。
2.3.切面和参考平面设置处理
切面设置单元561在部分扫描试样S时设置参考平面和切面。切面设置单元561设置参考平面,使得其由平面和包括来自例如三维CAD数据等的设计信息中的参考位置的点构成。该参考平面用于使来自三维CAD数据等的设计信息中的参考平面与在放置台30上放置并检查试样S时的参考平面匹配。此外,对于包括使用部分扫描或全扫描获取的参考平面的区域的三维形状信息也可以用于网格650和试样S的形状信息的位置匹配。
切面选择单元563根据下面描述的切面选择的过程选择切面来测量网格化评价区域610。以下,通过将其划分为以下(1)到(7)来进行切面选择的描述。
(1)存在被转换为评价区域的一个网格的情况;
(2)存在被转换为评价区域的多个网格的情况;
(3)可以将多个网格化评价区域看作一个评价区域的情况;
(4)评价区域具有可设置范围的情况;
(5)根据评价区域的延伸方向对评价区域进行分组的情况;
(6)根据透射图像的放大率对评价区域进行分组的情况;
(7)基于仿真结果的情况。
(1)存被转换为评价区域的一个网格的情况
图7A示意性地示出了投影平面P1、P2,每个投影平面在VW平面和WU平面中投影图6B所示的网格化评价区域610。通过使用与VW平面平行的投影平面P1,可以比较在W方向上位移的候选切面701和在V方向上位移的候选切面702。此外,通过将投影平面P2用于与WU平面平行的平面,可以比较在V方向上位移的候选切面702和在U方向上位移的候选切面703。注意,在图7A中,给出面向位移方向的箭头,其示出了每个候选切面701、702和703的位移方向。注意,在本实施例中,候选切面703选择相互交叉的切面作为候选。注意,在本实施例中,使用VW平面、WU平面和UV平面,并且每个相差90°。由每个平面形成的角度不限于90°,并且可以例如为80°、70°、60°、50°、40°、30°、20°、10°或5°。此外,候选切面703可以具有在正交于VW平面而不是VW平面的方向上具有预定宽度的预定区域。在从多个预定区域中选择切片候选平面703的情况下,多个预定区域中的每一个可以相交。例如,用于多个预定区域的表面的法线可以各自相交。
注意,在本说明书中,候选切面701、702、703用于描述目的,以描述切面选择的过程,实际上不用于选择切面的处理。
当候选切面701至703中的每个平面在与网格化评价区域610相交叉的状态中移位时,在从位移量中执行部分扫描时,将具有最小位移量的候选切面设置为切面700。接着,使用与VW平面平行的投影平面P1进行说明。
图7B示意性地示出投影平面P1,投影平面P1上的网格化评价区域610VW和候选切面701、702。网格化评价区域610VW由V方向的四个和W方向的两个网格650构成。注意,在图7B中,候选切面701和702的位移方向均用箭头示出。在通过候选切面701检查网格化评价区域610的情况下,作为候选切面701的位移方向的W方向上的长度w1,即沿着W方向对准的网格650的数量(在图7B中的示例中为两个)将是候选切面701相对于网格评价区域610的位移量。位移量与沿着W方向检查网格化评价区域610时所需的检查时间成比例。
当通过候选切面702扫描网格化评价区域610时,作为候选切面702的位移方向的V方向上的长度v1,即,沿着V方向对准的网格650的数量(在图7B中的示例中为四个)将是候选切面702相对于网格评价区域610的位移量。在图7B所示的示例中,与V方向上的候选切面702的位移量(对应于四个网格650)相比,候选切面701在W方向的位移量(对应于两个网格650)较小。如上所述,由于试样S的检查时间与切面700的位移量成比例,因此根据投影平面P1的评价,可以理解,在通过候选切面701进行检查的情况下,与通过候选切面702进行检查的情况相比,检查时间将更短。
同样地,通过在WU平面上使用投影平面P2,同样求出候选切面703的位移量,与上述候选切面701的位移量进行比较,选择位移量较小的候选切面作为切面。在候选切面701的位移量与候选切面703相比较小的情况下,选择候选切面701作为用于网格化评价区域610的切面700。换句话说,选择沿着网格化评价区域610的长度的方向(即,网格块650对准的方向)移位的候选切面作为切面700。通过如上所述选择切面700,如图7A和7B所示,由粗框包围的区域720是当通过切面700检查网格化评价区域610时将被扫描的区域(以下称为扫描区域)。
(2)存在多个网格化评价区域的情况
参考图8A和8B,描述了在多个网格化评价区域610被选择的情况下选择切面700的原理。图8A示出了设置两个网格化评价区域,即第一网格化评价区域610a和第二网格化评价区域610b的状态,每个网格化评价区域投影到平行于VW平面的投影平面P1上。第一被转换为的评价区域的网格601a由V方向的四个和W方向的两个网格650构成,第二网格化评价区域610b由V方向的两个和W方向的三个网格650构成。即,在第一网格化评价区域610a中,V方向的长度v1大于W方向的长度w1,在第二网格化评价区域610b中,V方向的长度v2比W方向的长度w2短。
对于第一被转换为的评价区域的网格601a,与图7的情况类似,比较候选切面701的位移量和候选切面702的位移量。因为第一被转换为的评价区域的网格601a具有沿W方向对准的较少网格650,所以选择在W方向上位移的候选切面701作为第一被转换为的评价区域的网格601a的第一切面700a。因此,对于第一被转换为的评价区域的网格601a,将在第一扫描区域720a的范围内进行扫描。
对于第二被转换为的评价区域的网格601b,也类似地比较候选切面701的位移量和候选切面702的位移量。由于第二被转换为的评价区域的网格601b具有沿V方向对准的较少网格650,所以选择在V方向上位移的候选切面702作为第二被转换为的评价区域的网格601b的第二切面700b。因此,对于第二被转换为的评价区域的网格601b,将在第二扫描区域720b的范围内进行扫描。即,在设置多个网格化评价区域610的情况下,对于每个网格化评价区域610,选择沿着长度最短的方向位移的候选切面作为切面700。
因此,在选择具有不同位移方向的多个切面700的情况下,需要在进行实际检查时改变放置台30上的试样S的放置方向,如下所述。
(3)可以将多个网格化评价区域看作一个评价区域的情况
在如图8A和8B所示设置多个网格化评价区域610的情况下,选择切面700,多个网格化评价区域610被视为一个网格化评价区域610。图8B示出了设置第一网格化评价区域610a和第二网格化评价区域610b的状态,每个网格化评价区域投影到与VW平面平行的投影平面P1上。第一被转换为的评价区域的网格601a在V方向上的长度v1对应于四个网格650,W方向上的长度w1对应于三个网格650。第二网格化评价区域610b在V方向上的长度v2对应于三个网格650,W方向上的长度w2对应于四个网格650。即,在第一网格化评价区域610a中,V方向的长度v1大于W方向的长度w1,在第二网格化评价区域610b中,V方向的长度v2比W方向的长度w2短。
在这种情况下,如果遵循使用图8A描述的过程,则对于第一网格化评价区域610a沿着W方向的位移量为w1的候选切面701以及对于第二网格化评价区域610b沿着V方向的位移量为v2的候选切面702均被选择为切面700。然而,在候选切面701移位由图8B中的虚线包围的区域711的情况下,将产生其中第一网格化评价区域610a的一部分和第二网格化评价区域610b的一部分一起存在于候选切面701上的状态。也就是说,如图8B所示用点表示的第一网格化评价区域610a的网格650a和第二网格化评价区域610b的网格650b存在于与W轴正交的同一切面上。此外,用点表示的网格化评价区域610a的网格650c和网格化评价区域610b的网格650d存在于与W轴正交的同一切面中。
在使用候选切面701来扫描投影平面P1的情况下,可以以相同的时间扫描网格化评价区域610a和610b中的网格650a和650b,并且可以以相同的时间扫描网格650c和650d。在这种情况下,确定第一网格化评价区域610a和第二网格化评价区域610b被组合并被视为一个网格化评价区域611的可能性,基于候选切面701在V方向上的位移量和候选切面702在W方向上的位移量来选择切面700。在图8B的示例中,网格化评价区域611在V方向上的长度v3对应于七个或更多个网格块650,W方向上的长度w3对应于五个网格块650。因此,第一网格化评价区域610a和第二网格化评价区域610b组合并被视为一个网格化评价区域611,确定的是,选择W方向的位移量较小的候选切面701,因为切面700将导致较短的检查时间,并且在扫描范围720中检查包括第一网格化评价区域610a和第二网格化评价区域610b的网格化评价区域611。
基于上述原理,切面选择单元563选择切面700用于设置在试样S上的评价区域600。切面选择单元563从数据存储单元58读出针对每个网格650的UVW坐标系中的网格化评价区域610的三维坐标数据。切面选择单元563使用针对U方向、V方向和W方向上的网格化评价区域610的长度的三维坐标数据来计算位移量,并选择在最短长度的方向上位移的切面700。
在设置了多个网格化评价区域610的情况下,切面选择单元563确定在不同的网格化评价区域610中是否存在这样的平面,即,网格化评价区域610的一部分和另一个网格化评价区域610的一部分同时存在于这样的平面上。也就是说,切面选择单元563确定U坐标值、V坐标值和W坐标值中是否有至少一个坐标数据在不同的网格化评价区域610中匹配。在不同的网格化评价区域610中,在至少一个坐标数据匹配的情况下,切面选择单元563选择通过组合被转换为的评价区域的网格601生成的一个网格化评价区域611沿着具有最短长度的方向移位的切面700。在不存在其中至少一个坐标值匹配的不同的网格化评价区域610的情况下,切面选择单元563选择对于各个网格化评价区域610在最短长度的方向上位移的切面700。
注意,即使在多个网格化评价区域的一部分一起存在于一个候选切面上的状态下,通过组合多个网格转换后的评价区域并将它们视为一个评价区域,可能不总是能够缩短检查时间。基于在分别检查多个网格转换区域的情况下的切面的总位移量与在组合多个网格化评价区域的情况下的切面的位移量的比较结果来确定是否组合多个网格化评价区域并将它们视为一个评价区域。
参考图9A和9B,描述了为发动机的气缸体作为试样S时,设置评价区域600的情况下的切面700的设置处理。如关于图3所述,三种类型被设置为评价区域600:曲轴轴颈部分的评价区域601,铸造拉销的评价区域602和衬套部分的评价区域603。四个位置被设定为曲轴轴颈部分(机械重要部位)的评价区域601,八个位置被设定为铸造拉销的评价区域602,并且六个位置被设定为衬套部分的评价区域603。注意,衬套部分的形状是圆柱形的,但是由于也可以在不是圆柱体的整个圆周的部分检查中确定粘附的程度,所以设置插入每个圆柱形状的两个位置,总共六个位置。
切面选择单元563根据以上基于各个评价区域600以及评价区域600的对准在哪个方向上延伸而描述的过程来设置切面700。如图9A所示,与设置VW平面或UV平面上的切面700的情况相比,在设置平行于WU平面并且在V方向上位移的切面700的情况下的切面700的位移量较小。图9B示出了用于检查根据设置的切面700确定的曲轴轴颈、铸造拉销和衬套部分的评价区域601、602、603中的每一个的切片范围720a、720b、720c。在对试样S进行部分扫描的情况下,如下所述在切片范围720a、720b、720c中照射X射线;对超出这些切片范围的范围不照射X射线。
注意,所选择的切面700和切片范围720被显示在显示监视器6上,并且一个被配置为使得切面720的选择状态和切片范围720可由操作者观察到的情况包括在本发明的一个方面中。
基于上述过程选择切面700,但是切面选择单元563可以考虑评价区域600的可设置范围并且通过重置由评价区域设置单元561设置的评价区域600的位置等来执行切面700的选择。可设置范围是即使评价区域600的位置和尺寸不一定正好是输入值,也允许位置和尺寸存在小偏差的范围。例如,由于发动机的气缸体上的曲轴轴颈部分在曲轴轴线方向(V方向)上具有一定程度的厚度,因此如果偏离该范围,则对评价区域601的影响小。换句话说,具有可设置范围的评价区域600可以移位(移动)可设置范围内的位置。通过在可设置范围内使评价区域600移位,可以缩短切面700的位移量,即切片范围720的宽度,从而可以缩短检查时间。注意,发动机的气缸体中的铸造拉销的评价区域602必须处于沿V方向设置的位置。也就是说,它是不具有可设置范围并且其位置不能移位的固定评价区域600。
注意,当设置上述评价区域600时,可设置范围也可以被配置为能够被输入。
(4)评价区域具有可设置范围的情况
参考图10A和10B以及图11A到11C,描述在考虑可设置范围的情况下切面700的选择。
图10A示出设置第一网格化评价区域610a和第二网格化评价区域610b,并且每个网格化评价区域都投影在与VW平面平行的投影平面P1上的状态,类似于图8A的情况。第一被转换为的评价区域的网格601a在V方向上的长度v1对应于四个网格650,W方向上的长度对应于两个网格;第二网格化评价区域610b在V方向上的长度v2对应于两个网格650,W方向上的长度w2对应于三个网格。假设第二网格化评价区域610b具有与均沿着V方向的+侧和-侧的三个网格块650对应的可设置范围R,并且第一网格化评价区域610a不具有可设置的范围。注意,在图10A中,用虚线示出了对应于可设置范围R的网格块650。
在本实施例中,在一个示例中描述了在V方向上设置可设置范围R的情况。在图10A中,设置了在V方向上关于第一网格化评价区域610a的位移量V1以及关于第二网格化评价区域610b的位移量V2。在这种情况下,如果在V方向上未设置可设置范围R,则切面在V方向上的位移量将为V1+V2。同时,在本实施例中,对于第二网格化评价区域610b,设置了在V方向的+侧三个网格,-侧三个网格的可设置范围R。在这种情况下,在第二网格化评价区域610b,从图10A所示的状态向V方向+侧移动三个网格的情况下,第一网格化评价区域610a和第二网格化评价区域610b的设置的切面在V方向上的位移量将为V1和V2。同时,在从图10A所示的状态向V方向的-侧移动三个网格的情况下,在由第一网格化评价区域610a设置的切面在V方向上移位的情况下,设置了不仅检测到第一网格化评价区域610a,而且检测到第二网格化评价区域610b的一部分的区域。在图10B所示的情况下,在第一网格化评价区域610a的V方向上设置的四个网格块区域中位于靠+侧最远的网格块以及位于靠第二网格化评价区域610b的-侧最远的网格块在V方向上重叠。因此,在图10B中,第一网格化评价区域610a和第二网格化评价区域610b组合在一起并被看作一个网格化评价区域611,并且基于候选切面701在V方向上的位移量和候选切面702在W方向上的位移量来选择切面700。
在图10B的示例中,网格化评价区域611在V方向上的长度v3对应于五个网格块650。因此,与第二网格化评价区域610b的可设置范围R的位移之前相比,能够减小V方向的位移量。即,在具有可设置范围R的网格化评价区域610的可设置范围R中设置有其他网格化评价区域610的情况下,能够使具有可设置范围R的网格化评价区域610位移,并且可以执行切面700的设置,以将它们视为一个网格化评价区域611。
将参考图11A到11C描述在多个网格化评价区域610设置在具有可设置范围R的网格化评价区域610的可设置范围R内的情况下选择切面700的过程。在图11A中,第二网格化评价区域610b具有可设置范围R,而第一网格化评价区域610a和第三网格化评价区域610c没有可设置范围R。第二网格化评价区域610b可以由V方向+侧和-侧的各自三个网格650位移作为可设置范围R。
图11B示出了第二网格化评价区域610b向V方向-侧仅位移对应于可设置范围R的三个网格650的情况。在这种情况下,用于第一网格化评价区域610a的网格650和用于以点图解的第二网格转换评价610b的网格650存在于相同候选切面702上。也就是说,如图所示,在第一网格化评价区域610a和第二网格化评价区域610b中,可以通过切片的候选平面702的位移以相似的定时检查沿V方向对准的两个网格650。因此,在位移后组合第一网格化评价区域610a和第二网格化评价区域610b的网格化评价区域611中,沿着V方向的候选切面702的位移量对应于四个网格。
图11C示出了第二网格化评价区域610b向V方向+侧移位对应于可设置范围R的三个网格650的情况。在这种情况下,在相同的候选切面702上存在用于第三网格化评价区域610a的网格650和用于以点示出的第二网格转换评价610b的网格650。也就是说,如图所示,在第三网格化评价区域610a和第二网格化评价区域610b中的每个区域中,可以通过切片的候选平面702的位移以相似的定时检查在V方向上对准的一个网格650。因此,在位移后组合第三网格化评价区域610c和第二网格化评价区域610b的网格化评价区域611中,沿着V方向的候选切面702的位移量对应于五个网格。
因此,在图11A到11C所示的情况下,如图11B所示,第二网格化评价区域610b在第一网格化评价区域610a的方向上移位,并且选择要在V方向上移位的候选切面702作为切面700。即,通过使具有可设置范围R的第二网格化评价区域610b移位,使得组合成一个的网格化评价区域611的长度变短,能够使切面700的位移量更小。
基于上述过程,考虑到具有在试样S上设置的可设置范围R的评价区域600的可设置范围R,区域重置单元567重置网格化评价区域610,切面选择单元563使用重置网格化评价区域610选择切面700。区域重置单元567从数据存储单元58以网格650单元读出UVW坐标系中的网格化评价区域610的坐标值。在针对网格化评价区域610设置了可设置范围R的情况下,区域重置单元567使用读出的坐标值来判断在可设置范围R中是否存在其他网格化评价区域610。也就是说,区域重置单元567确定具有可设置范围R的网格化评价区域610的边缘部分的坐标值与在UVW方向上固定的另一个网格化评价区域610的边缘部分的坐标值之间的差值是否小于可设置范围R。
在差值小于可设置范围R的情况下,区域重置单元567确定另一个网格化评价区域610存在于可设置范围R中,使具有可设置范围R的网格化评价区域610移位,并且重置网格化评价区域610使得在可设置范围R的方向上可共享的尺寸(网格650的数量)尽可能大。切面选择单元563计算由区域重置单元567在UVW坐标中的U方向、V方向和W方向上重置的网格化评价区域610的长度,并且选择在最短长度的方向上的位移量尽可能小的切面700。
注意,在上面的描述中,给出了其中具有可设置范围R的网格化评价区域610朝向不具有可设置范围R的网格化评价区域610移位的情况作为示例,但是具有可设置范围R的网格化评价区域610都移位的情况也包括在本发明的一个方面中。
将参考图12A和12B描述在发动机的气缸体是试样S并且设置评价区域600的情况下的切面700的设置处理。图12A示出了设置在试样S上的评价区域601、602、603,类似于图3所示的情况。如上所述,发动机的气缸体上的曲轴轴颈部分的评价区域601能够在可设置范围R内沿着V方向移位,但铸造拉销的评价区域602不能沿着V方向移位。区域重置单元567在V方向上使与评价区域601相对应的网格化评价区域610移位,并且使得在与评价区域601对应的网格化评价区域610和与评价区域602对应的网格化评价区域610之间共享V方向上的位置。因此,如图12B所示,切面选择单元563设置用于评价区域601和评价区域602的共享切片范围720d,代替设置用于评价区域601的切片范围720a(参见图9B)和用于评价区域602的切片范围720b(参见图9B)。然后,在对试样S进行部分扫描的情况下,如下所述通过X射线照射切片范围720c、720d;在超过切片范围720c、720d的范围内不进行X射线的照射。
(5)根据评价区域的延伸方向对评价区域进行分组的情况
将使用图13A和13B中所示的概念图给出描述。图13A示意性地示出在分布以V方向作为纵向的多个第一网格化评价区域610a以及以V方向作为纵向的多个第二网格转换区域610b的情况下的投影平面P1。在图13A所示的情况下,通过根据上述各种过程执行处理,设置在W方向上移位的切面700,并且如图所示设置切片范围720a、720b。
图13B示意性地示出了除了如图13A所示分散的第一网格化评价区域610a和第二网格化评价区域610b之外,以W方向作为纵向设置第三网格化评价区域610c。在图13B中,第三网格化评价区域610c具有与V方向上的一个网格650对应的尺寸,并且具有与W方向上的16个网格650相对应的尺寸。第三网格化评价区域610在W方向上的尺寸将被描述为几乎等同于W方向上的试样S的尺寸。
如图13B所示,在第一、第二和第三网格化评价区域610a、610b和610c分布的情况下,当切面700沿W方向移位时,其具有沿着构成第三网格化评价区域610c的W方向的网格650的数量(在图13B的示例中为16个)的位移量,基本上需要与执行全扫描的情况类似的检查时间。也就是说,在选择候选切面701作为切面700的情况下,切面700的位移量增加,这与上述第一网格化评价区域610a和第二网格化评价区域610b的位移量相比,导致检查时间的增加。
第三网格化评价区域610c在V方向上具有一个网格650。由于这个原因,在切面700和第三网格化评价区域610c被检查时,在候选切面702在V方向上移位的情况下,与切面701在W方向上移位的情况相比,位移量小。因此,当切面700在用于第三网格化评价区域610c的V方向上移位并且切面700在用于第一和第二网格化评价区域610a和610b的W方向上移位时,如上所述,能使在W方向上移位的切面(以下称为第一切面711)和在V方向上移位的切面(以下称为第二切面712)的位移量分别变小。在这种情况下,第一和第二网格化评价区域610a和610b被分组为第一组G1,并且第三网格化评价区域610c被分组为另一个第二组G2。也就是说,根据每个网格化评价区域610的纵向方向上的尺寸对多个网格化评价区域610进行分组,并且选择每个组的位移量变小的切面700和切片区域720。
下面,将参照图14A和14B描述具体的处理。图14A和图14B示出了除了在作为图3所示的试样S的发动机的气缸体上设置的评价区域601、602、603之外,两个冷却通道中的每一个也被另外设置为评价区域604。作为冷却通道的评价区域604在V方向上延伸例如300mm。如图14A所示,当将试样S放置在放置台30上并进行检查时,用于检查作为冷却通道的评价区域604的切面700的位移量为至少300mm。因此,检查时间增加。
用于图14A中所示的曲轴轴颈、铸造拉销和衬套的各个评价区域601、602、603大致在W方向上延伸,大致分布包含在WU平面中,并且在V方向上离散地对准。同时,作为冷却通道的评价区域604在V方向上延伸,并且包括在UV平面中。分组单元565使用例如聚类分析来对评价区域601、602、603、604中的每一个进行分组。
图15中示出了通过使用聚类分析表示每个评价区域601、602、603、604的变量的一个示例。如图15所示,每个评价区域601、602、603、604的各个特性(例如,厚度、厚度方向、延伸方向和延伸长度)和它们中多个评价区域的对准特性(例如,对准方向平面、面内数量,对准方向和对准数量)被显示为参数。分组单元565量化由评价区域设置单元562设置的评价区域600的位置和尺寸的UVW坐标中的三维信息,提取它们作为参数。切面设置单元560通过个体特性和对准特性对这些变量进行分类。
图15示出在平行于WU平面的平面是用于曲轴轴颈的评价区域601的列的上排中的对准平面的情况下,对关于评价区域601的三维信息进行分类的状态。也就是说,其示出了各个评价区域601在V方向上的厚度为2mm,在U方向上的厚度为70mm,一个评价区域601包括在与WU平面平行的一个平面中,并且在V方向上需要这样的四行平面。在用于评价区域601的列的下行上,示出了在与VW平面平行的平面是对准平面的情况下关于评价区域601的三维信息。其他评价区域602、603、604也具有类似地示出的三维信息。
将参照图16A至16C描述由分组单元565基于图15所示的聚类分析的结果执行的分组。图16A示出了在发动机缸体内的评价区域601、602、603、604以及具有UVW坐标的候选切面701、702、703的图,发动机缸体是图14A和14B所示的试样S。图16B示出了其中各自对应于评价区域601、602、603、604的网格化评价区域610a、610b、610c、610c被投影到平行于VW平面的投影表面P1上的状态。图16C示出了当与UV平面平行的候选切面701在W方向上移位时根据候选切面701的位移而改变的网格化评价区域610a、610b、610c、610c的候选切面701上的截面面积的变化。注意,图16C示出了切片的候选平面701在作为水平轴的W方向上的位移量,以及作为纵轴的网格化评价区域610a、610b、610c、610c的横截面面积。
候选切面701从W方向-侧向+侧移位,在从图16B所示的W1到W2的位移期间,候选切面701的W位置与对应于评价区域601的网格化评价区域610a相交。因此,如图16C所示,当候选切面的位置在W方向上从W1到W2(如图16C所示)时,与候选切面701相交的网格化评价区域610a的横截面积根据网格化评价区域610a的形状而变化。另外,当候选切面701向W方向+侧移位时,候选切面703和与评价区域604对应的网格化评价区域610d在W3至W4范围中相交(参见图16B),并且与候选切面701相交的截面面积根据网格化评价区域610d的形状而变化,如图16C所示。当候选切面701向W方向+侧移位时,如图16B所示,候选切面701和与评价区域603对应的网格化评价区域610c在W5至W7范围内相交,候选切面701和与分析区域602对应的网格化评价区域610b在W6至W8的范围内交叉,并且与候选切面701相交的网格化评价区域610c和610b的横截面面积如图16C所示变化。因此,检查网格化评价区域610a、610b、610c、610c所需的候选切面701的位移量将为(W2-W1)+(W4-W3)+(W8-W5)。
接下来,在图17A和17B中,示出了横截面面积的变化,其中当与UU平面平行的候选切面702在U方向上移位时,随着候选切面702的位移,分别对应于评价区域601、602、603、604的网格化评价区域610a、610b、610c、610c和候选切面702相交。在这种情况下,如图17B所示,当候选切面702从V1移位到V20时,对应于评价区域604的网格化评价区域604继续与候选切面702相交。因此,检查网格化评价区域610a、610b、610c、610c所需的候选切面702的位移量为(V20-V1)。
接下来,在图18A和18B中,示出了横截面面积的变化,其中当与VW平面平行的候选切面703在U方向上移位时,随着候选切面703的位移,分别对应于评价区域601、602、603、604的网格化评价区域610a、610b、610c、610c与候选切面703相交。在这种情况下,如图18B所示,在候选切面703从U1移位到U5时,候选切面703与分别对应于评价区域602、603、604的任何网格化评价区域610b、610c、610d相交。在候选切面703从U6移位到U7时,候选切面703与对应于评价区域601的网格化评价区域610a相交。在候选切面703从U8移位到U12时,候选切面703再次与分别对应于评价区域602、603、604的任何网格化评价区域610b、610c、610d相交。因此,检查网格化评价区域610a、610b、610c、610c所需的候选切面703的位移量将为
(U5-U1)+(U7-U6)+(U12-U8)。
分组单元565和切面选择单元563模拟如何将每个网格化评价区域610a、610b、610c、610c分组并且基于上述结果选择能够减少位移量的切面,对具有最小位移量的网格化评价区域610进行分组,并选择适用于每个组的切面。在这种情况下,分组单元565和切面选择单元563将各自对应于评价区域601、602、603的网格化评价区域610a、610b、610c分组为第一组G1,将与评价区域604对应的网格化评价区域610d分组为第二组G2,选择候选切面702作为第一组G1的第一切面712,并选择候选切面701作为第二组G2的第二切面711。如图14B所示,为720a、720b、720c选择第一组G1的切片范围,如图14D所示,为720e选择第二组G2的切片范围。
注意,将描述其中作为聚类分析的结果,两个或更多个组划分是候选的情况。也就是说,作为分组并计算每个位移量的总和的结果,在两个分组中获得相似的位移量的情况。在这种情况下,通过将横截面积和用于评价区域的位移量相加在一起来确定要选择的分组。例如,在图16C中,通过两个分组中的每一个获得被示为对应于评价区域601、602、603、604的部分的区域的总表面积,并选择具有较小总表面积的分组。这导致选择具有较少检查数据的分组,这导致检查数据的处理负担的减小。
(6)根据透射图像的放大率对评价区域进行分组的情况
除了经由如图1所示的操纵器单元36在旋转轴Yr上旋转之外,X射线检查装置100的放置台30还在X方向、Y方向和Z方向上移动。放置台30越靠近Z方向-侧,即,朝向X射线源2,试样S的透射图像的放大率增大得越多。此外,通过使放置台30在X方向上移动,进行位置匹配,使试样S上的希望位置适配到X射线的照射范围。
首先,将描述当对设置的评价区域600执行检查时的位置匹配的过程。
图19A示出了在对于作为试样S的发动机的气缸体选择在V方向上移位的切面700的情况下(如图9A所示)将评价区域601、602、603投影到平行于WU平面的投影平面P2上的状态。在图19A和19B中,由X射线源2在与XZ平面平行的平面上的照射范围900中照射X射线。在进行检查时,使试样S的V方向与X射线检查装置100的Y方向一致。即,使放置台的旋转轴Yr和试样S的V方向一致。结果,与WU平面平行的投影平面P2平行于与XZ平面平行的放置台30,并且切面700在平行于XZ平面的状态下在Y方向上移位。放置台30在X方向和Z方向上的位置被设置为使得投影在投影平面P2上的所有评价区域601、602、603包括在X射线的照射范围900中。也就是说,通过在通过切面700的检查期间固定放置台30在X方向和Z方向上的位置,可以抑制检查时间随着X方向或Z方向的移动而增加。
这里,假定包括内部的所有评价区域601、602、603的圆形区域901以及圆形区域902的中心902。在试样S被放置在放置台30上,并且随着放置台30的旋转,X射线照射圆形区域901内的评价区域601、602、603的情况下,中心902对应于旋转轴Yr。因此,如果放置台30的位置被设置在X方向和Z方向上,使得圆形区域901包括在X射线的照射范围900中,能够在放置台30的XZ方向的位置固定的状态下通过切面700进行检查。
图19A示出了圆形区域901被设置为使得X射线源2与X射线的照射范围900的中心902之间的距离尽可能小的情况。在这种情况下,不可能再对整个试样S进行检查,但是可以从可获取的透射图像中以高放大率获得所有评价区域601、602、603的透射图像。注意,在图19A中将其从图中省略,但是优选的是,圆形区域901和X射线的照射范围900的中心902的位置被确定使得试样S和X射线检查装置100的构造不发生干涉。
放大率计算单元568根据上述过程执行处理以定位匹配。放大率计算单元568从数据存储单元58读出所设置的评价区域600的坐标,并且计算中心902的坐标和圆形区域901的直径或半径。
将使用图19B描述放大率计算单元568计算圆形区域901的中心902的位置的概念。从X射线源2辐射的X射线的照射范围900,即图19B所示的角度θ,是已知的值。因此,放大率计算单元568使用计算的圆形区域901的直径D计算从X射线源2到中心902的距离p1为D/2si n(θ/2),如图19B所示。如上所述,在检查试样S时,由于以放置台30的中心902和旋转轴Yr匹配的方式放置试样S,从X射线源2到中心902的距离p1是在xz平面上从X射线源2到放置台30的距离。放大率计算单元568根据所计算的距离p1和从X射线源2到检测器4的距离p2,使用公知的p2/p1来计算透射图像的放大率。
接下来,将参考图20A和20B描述在根据评价区域600的尺寸以不同放大率执行检查的情况下的位置匹配。在下面的描述中,将说明设置新的评价区域605以监视作为试样S的发动机的气缸体中的孔的发生和原因的情况。孔的形状抓取是识别缩孔或气孔的一种方法。可以粗略地看出,粗糙形状的孔表面意味着由于收缩而形成的缩孔,并且平滑形状意味着气孔,但是对于该区别,希望能够区分小至0.1mm。由于这原因,在本实施例中,以高放大率进行评价区域600的检查。因此,与以低放大率进行评价区域600的检查的情况相比,能够增加构成检查结果中的评价区域600的像素的数量。因此,通过以高放大率检查评价区域600,能够以高分辨率区分评价区域600中的孔的形状。
图20A示出了这样一种状态,对于作为试样S的发动机的气缸体,类似于图19A,评价区域601、602、603、605被投影在与WU平面平行的投影平面P2上。注意,同样在图20A中,试样S被放置在放置台30上,使得平行于试样S的WU平面的平面平行于XZ平面。如上所述,评价区域605被设置为小区域。由于这个原因,当放置台30在X方向和Z方向上的位置被确定为使得包括评价区域601、602、603、605的圆形区域901包括在X射线的照射范围900中时,再也无法获得高放大率的评价区域605的透射图像。
在这种情况下,类似于图19A的情况,为评价区域601、602、603设置圆形区域901,并且为评价区域605设置包括评价区域605的圆形区域911。也就是说,设置小于圆形区域901的圆形区域911。然后,确定放置台30在X方向和Z方向上的位置,使得圆形区域911被包括在X射线的照射范围900中。因此,如图20B所示,圆形区域911设置在比圆形区域901更靠近X射线源2的一侧。
当具体描述时,分组单元565使用UVW方向上的坐标值来确定对于多个网格化评价区域610中的每一个,在与XZ平面平行的平面上的尺寸是否大于预定值。分组单元565基于确定的结果将大于预定值的网格化评价区域610分类为第三组G3,并将小于预定值的网格化评价区域610分类为第四组G4。放大率计算单元568针对由分组单元565设置的第三组G3和第四组G4中的每一个计算放置台30的位置和透射图像的放大率。
注意,本发明的一个方面包括这样的一种配置,其中在设置评价区域610时事先可设置以高放大率获取透射图像的信息。在这种情况下,分组单元565应当将具有设置信息的评价区域605分类为与评价区域601、602、603不同的组。
(7)基于仿真结果的案例
在图21A和21B中示出了区域671至674的一个示例,其中在发动机的气缸体作为试样S的情况下预测缩孔的出现(下文中称为预测出现区域)。曲轴轴颈、铸造拉销、衬套、冷却通道等,作为管理起来在功能上很重要的部位进行处理,是评价区域600,其是在设计中设置方向和位置的几何形状。相反,在模拟中导出的预测发生区域671至674在三维空间中具有不规则形状,并且在许多情况下,预测发生区域670不具有平面性或方向性。注意,在图21A和21B中,示意性地示出了预测出现区域671至674的形状。
在根据通过模拟导出的预测发生区域671至674确定包括评价区域600的切面700的情况下,切面选择单元563选择切面700如下。首先,切面选择单元563选择在曲轴轴颈的评价区域601、铸造拉销的评价区域602、衬套的评价区域603、冷却通道的评价区域604等处确定的切面700,这些评价区域作为管理起来在功能上很重要的部位进行处理。也就是说,如图14B所示,选择切面700和切片范围720。
然后,切面选择单元563重置切片范围720,使得预测出现区域671至674包括在与如图14B所示选择的切片范围720相同的范围中,或者在与切面700的位移方向正交的方向上延伸切片范围720的范围内。也就是说,切面选择单元563通过将预测出现区域671至674包括在已经选择的切片范围720中,或者在切面700的位移量不增加的方向上扩展的切片范围720中来共享切片范围720,这导致防止检查时间增加。然而,在已经选择的切片范围720不能被共享的情况下,切面选择单元563使用用于预测出现区域的上述方法重新选择切片范围720。
在图21B中,示出了重新选择或新选择的切片范围720和预测出现区域671至674。注意,在图21B中,为了绘图的方便,省略了除了重新选择或新选择的切片范围720之外的切片范围720。
在图21A和21B所示的示例中,使得预测出现区域671、672与图14B中所示的切片范围720b共享,并且重新选择新的切面720f,如图21B所示。切面选择单元563使得预测出现区域674包括在图14B所示的切片范围720e中。因为预测产生区域673没有能够共享的选择切片范围720,所以切面选择单元563选择包括预测出现区域674的新的切面720g。
将如上所述设置的评价区域600,所选择的切面700和切片区域720作为来自参考位置的三维数据存储并保存在数据存储单元58中。在由分组单元565执行分类的情况下,将评价区域600和包括评价区域600的组G关联上,并且存储并保存在数据存储单元58中。注意,上述每个数据的存储位置可以在检查处理装置1的外部,并且可以被结合在三维CAD数据中,或者可以结合在用X射线CT装置或三维坐标测量仪器测量的三维形状数据中。
将参考图22中的流程图描述由检查控制单元56进行的评价区域600的设置处理、网格的信息的设置处理以及切面和参考平面设置处理。执行图19A和19B中的流程图所示的每个处理的程序被预先存储在存储器(图中未示出)中,并且由检查控制单元56读出并执行。
在步骤S1中,评价区域设置单元561根据操作者基于来自三维CAD等的设计信息手动输入的信息、来自模拟结果的信息、基于过去进行的测量数据的信息等来设置评价区域600的位置和范围;在评价区域600具有可设置范围R的情况下设置可设置范围R,并且将该坐标值存储在数据存储单元58中,并且流程进行到步骤S2。
在步骤S2中,网格设置单元562如上所述地通过网格650划分评价区域600,并且生成网格化评价区域610,并且流程进行到步骤S3。在步骤S3中,切面选择单元563将一平面设置为部分扫描试样S时的基准(参考平面)。然后,切面选择单元563选择在从试样S的网格化评价区域610的XYZ方向中网格化评价区域610的最短方向上移位的切面700,选择将通过切面700检查的切片范围720,并且流程前进到步骤S4。注意,在步骤S3中,由分组单元565根据多个分布式网格化评价区域610的形状、分布方向等执行网格化评价区域610的分组。在步骤S4中,将所选择的切面700和切片范围720作为来自参考平面的三维数据存储在数据存储单元58中,并且处理结束。注意,在步骤S3中进行分组的情况下,关联并存储评价区域600和包括评价区域600的组G。
2.4.X射线CT检查处理
检查单元564使得X射线检查装置100经由通过切面和参考平面选择处理选择的切面700对切片范围720中的试样S执行部分扫描。在X射线CT检查期间,检查包括评价区域600的范围,并且通过检查包括参考平面的范围来执行位置匹配。
注意,因为包括参考平面的范围的检查误差直接连接到评价区域600的位置误差,可以例如通过增加CT的一次旋转的数据获取频率Nr以增加的分辨率执行检查,从而减小包含参考平面的范围内的参考平面计算误差。
注意,用于测量参考平面的装置不限于X射线装置。例如,在基于试样S的表面信息设置参考平面时,可以使用来自非接触测量装置或接触式测量装置的测量结果。非接触测量装置可以是利用线光的光切测量方法。接触测量装置可以使用接触探针。
下面给出检查准备和检查处理过程的描述。
(1)检验准备
在开始检查之前,检查单元564经由运动控制单元52控制操纵器单元36,以移动放置台30,并且将放置台30的中心定位在由放大率计算单元568计算的位置p2。检查单元564使显示监视器6进行显示以用于将试样S放置在放置台30上,使得由放大率计算单元568计算的中心902与已经完成移动的放置台30的中心,即旋转轴Yr匹配。在这种情况下,检查单元564基于诸如三维CAD的设计信息和叠加在背景图像上的评价区域600使显示监视器6显示试样S的形状图像,示出了在X射线检查装置100的底座的内部空间以及从X射线源2辐射的X射线的照射范围900。可替代地,如果X射线检查装置100的底座顶板部分被构造成使得放置台30的附近可经由具有由CCD、CMOS等构成的成像元件的成像单元成像,可以执行如下的显示。检查单元564使显示监视器6显示示出所设置的评价区域600的图像以及圆形区域901和中心902的图像,这些图像由放大率计算单元568计算,被叠加在试样S的图像上,试样S的图像是通过经由成像单元对置于放置台30上的试样S的Y方向的正侧的平面成像来获取的。也就是说,在显示监视器6上显示对应于图19A的图像。以上述方式,操作者可以放置试样S使得中心902与放置台30的中心(即旋转轴Yr)匹配,同时确认显示在显示监视器6上的图像。
注意,希望提供一种用于放置的治具,从而可以依次再现待检查的其它试样S的定位状态。图20A和20B示出了具有放置在放置台30上的板状构件J1以及形成为与试样S的形状匹配的框架构件J2的示例作为治具J,用于通过支撑试样S来防止试样S在放置台30上的位置偏移。这样的治具J优选地不仅制备成与试样S的形状匹配,而且考虑到其中以不同的放置方向多次检查同一个试样S的情况来制备。如果在通过从设置评价区域600时的信息确定试样S的放置方向和位置的步骤中进行加工和准备,则治具J可以提高检查的工作效率。
(2)检查处理
首先,描述了分组单元565尚未对评价区域600执行分组的情况。
图24示出了如下情况的图,其中,对已经选择了切面700和切片范围720的试样S执行检查,如图9B所示。检查单元564经由运动控制单元52控制操纵器单元36,以在Y方向上旋转地驱动并移动放置台30,使得可以获得用于在检查评价区域601、602、603的切片范围720a、720b、720c生成重建的图像的透射图像。也就是说,检查单元564根据放置台30在Y方向上的移动使切面700在切片范围720a、720b、720c中移位。
如以上公式(1)所示,切面700的位移量对应于检查时间。试样S的曲轴轴颈部分的评价区域601在Y方向上具有2mm的厚度,其中四个评价区域布置在Y方向上。铸造拉销的评价区域602在Y方向上的厚度为10mm,其中四个评价区域布置在Y方向上。衬套部分的评价区域603在Y方向上具有2mm的厚度,其中三个评价区域布置在Y方向上。即,相对于切面700的评价区域601的位移量为:
8mm(=2mm×布置4个),相对于评价区域602的位移量为:
40mm(=10mm×布置4个),相对于评价区域603的位移量:
6mm(=2mm×布置3个)。因此,当部分地扫描试样S时,切面700需要移位总共54mm。如上所述,由于每1mm需要两分钟的检查时间,因此整个部分扫描的检查时间为1小时48分钟;与进行全扫描时的13小时左右的检查时间相比,可以大大缩短检查时间。
接下来,描述了分组单元565对评价区域600进行分组的情况。
首先,描述在根据评价区域600延伸的方向将评价区域600分组为第一组G1和第二组G2的情况下的检查处理。图25A和25B示出了如下情况的图,其中,对已经选择第一切面700a、第二切面700b和切片范围720的试样S执行检查,如图14B所示。图25A示出了如下情况,其中对已经被分组为第一组G1的评价区域601、602、603执行部分扫描并且以与上述图24中的情况类似的方式执行检查。因此,当部分地扫描试样S时,第一切面700a总共移位54mm,并且在大约1小时48分钟的检查时间内进行检查。
当完成对包括在第一组G1中的评价区域601、602、603的检查时,执行试样S的放置方向的改变,如图25B所示。放置方向的改变可以由操作者通过人力来执行,或者可以使用未示出的诸如机器人臂的操纵器来执行。当放置方向的改变完成时,检查单元564经由运动控制单元52控制操纵器单元36,以在Y方向上旋转地驱动并移动放置台30,使得可以在切片范围720e中获取透射图像,以扫描包括在第二组G2中的评价区域604。也就是说,扫描单元564根据放置台30在Y方向上的移动来移位切片范围720d中的第二切面700b。试样S的冷却通道的评价区域604在Z方向上具有10mm的厚度,并且因为它们中的一个布置在Z方向上,所以当部分地扫描试样S时,第二切面700b移位10mm,并且在大约20分钟的检查时间内进行检查。如果试样S的放置方向的变化花费大约5分钟的时间,则检查时间总共大约为2小时13分钟,与执行全扫描的情况相比,大大减少了检查时间。当检查以这种方式获得的具有不同延伸方向的多个评价平面600时,在改变试样S的放置之后进行检查,并且对执行位置匹配的所获得的检查数据进行合成。
注意,可以由操作者输入改变试样S的放置方向所需的时间。此外,可以估计改变试样S的方向、试样S的大小、重量等所需的时间,并且可以计算改变取向所需的时间。此外,可以根据过去改变放置方向所需的时间计算改变取向所需的时间。
注意,在上述说明中,在第一切面700a的检查之后进行第二切面700b的检查,但也可以在第二切面700b的检查之后进行第一切面700a的检查。
如在图12A和12B所示的情况下,当使具有可设置范围R的评价区域601和评价区域602共享并且设置切片范围720d时,第一切面700a相对于一个切片范围720d的位移量变为10mm,其是芯销的评价区域602的Y方向上的厚度。在四个位置处选择切片范围720d,总共为40mm。如上所述,由于评价区域603的Y方向的厚度的总和为6mm,当试样S被部分扫描时,第一切面700a总共移位46mm,并且在大约1小时32分钟的检查时间内进行检查。因此,总计用于改变试样S的放置方向(大约5分钟)和检查第二切面700b(大约20分钟)所需的时间,可以在约1小时57分钟内完成检查。
接下来,描述在根据透射图像的放大率将评价区域600分组为第三组G3和第四组G4的情况下的检查处理。
在这种情况下,对分组为第三组G3的评价区域601、602、603执行部分扫描,如上所述的图20A所示。当第三组G3的检查结束时,检查单元564经由运动控制单元54控制操纵器单元36并移动放置台30。移动放置台30,使得包括分组为第四组G4的评价区域605的圆形区域911包括在X射线的照射范围900中。因此,如图20B所示,由于在比被分组到第三组G3中的评价区域601、602、603更靠近X射线源2的一侧对评价区域605执行检查,可以获取高放大率透射图像。也就是说,尽管放置台30的移动需要一些时间,但是可以获取关于特定部位中的孔的高度详细的形状信息,并且其可以用于根据孔的形状确定其是缩孔还是气孔的目的。
注意,在上述描述中,从分组到第三组G3中的评价区域600执行检查,但是也可以从分组为第四组G4的评价区域600进行检查。
将描述根据评价区域600的延伸方向的差异以及透射图像的放大率将评价区域600分组为第一组G1至第四组G4的情况。
在这种情况下,检查单元564使用下面的第一方法或第二方法来执行部分扫描。是否使用第一方法或第二方法执行检查被配置为能够由操作者设置。注意,作为本发明的一个方面,包括使用一种方法(第一方法或第二方法)进行测量的X射线检查装置100。
第一方法
在第一方法中,执行检查,使得根据评价区域600的延伸方向给予分组结果优先级。检查单元564对来自第一组G1的评价区域600中的属于第三组G3的评价区域600进行检查。当第三组G3的评价区域600的检查完成时,检查单元564经由运动控制单元54控制操纵器单元36,并移动放置台30,然后执行第四组G4的评价区域600的检查。也就是说,通过第一切面700a在第三组G3的评价区域600和第四组G4的评价区域600上进行检查。
之后,改变试样S的放置方向,检查单元564对来自第二组G2的评价区域600的属于第四组G4的评价区域600进行检查。当第四组G4的评价区域600的检查完成时,检查单元564经由运动控制单元54控制操纵器单元36,并移动放置台30,然后执行第三组G3的评价区域600的检查。也就是说,通过第二切面700b在第三组G3的评价区域600和第四组G4的评价区域600上进行检查。
第二方法
在第二方法中,执行检查,使得根据透射图像的放大率给予分组结果优先级。检查单元564对来自第三组G3的评价区域600中的属于第一组G1的评价区域600进行检查。当第一组G1的评价区域600的检查结束,并且在试样S的放置方向改变之后,检查单元564执行第二组G2的评价区域600的检查。也就是说,检查单元564通过第一切面700a和第二切面700b对包括在圆形区域901中的评价区域600执行检查。
之后,检查单元564经由运动控制单元54控制操纵器单元36,并移动放置台30,然后执行对包括在圆形区域911中的评价区域600的检查。检查单元564对来自第四组G4的评价区域600中的属于第二组G2的评价区域600进行检查。当第二组G2的评价区域600的检查结束,并且在试样S的放置方向改变之后,检查单元564执行第一组G1的评价区域600的检查。也就是说,检查单元564通过第一切面700a和第二切面700b对包括在圆形区域911中的评价区域600执行检查。
注意,如上所述,第四组G4的评价区域600被设置为具有检查小孔的目的。为了使得孔形状趋于朝着预定方向的可能性小,检查单元564可以通过第一切面700a或第二切面700b中的一个来检查第四组G4的评价区域600。
参考图26的流程图描述检查控制单元56对评价区域600的X射线CT检查处理。用于执行图26的流程图中所示的每个处理的程序预先存储在存储器(未示出)中,并且由检查控制单元56读出并执行。
在步骤S11中,检查单元564经由运动控制单元52控制操纵器单元36,并且将放置台30移动到预定检查位置;流程然后进行到步骤S12。在步骤S12中,判断在检查期间试样S的放置方向是否有变化。当放置方向改变时,即,当通过切面选择单元563选择具有不同位移方向的多个切面700时,在步骤S12中做出肯定的确定;流程然后进行到步骤S14。当放置方向没有变化时,即,当通过切面选择单元563选择具有一个位移方向的切面700时,在步骤S12中作出否定确定;流程然后进行到步骤S13。在步骤S13中,通过X射线源2和运动控制单元52控制操纵器单元36,以在选定的切面700上和切片范围720中检查试样S;然后处理结束。
在步骤S14中,确定网格化评价区域610是否被分组为第一至第四组G1、G2、G3、G4。在该网格化评价区域被分组为第一至第四组G1、G2、G3、G4的情况下,在步骤S14中做出肯定的确定;流程然后进行到下面描述的步骤18。当该网格化评价区域被分组为第一组G1和第二组G2时,在步骤S14中作出否定确定;流程然后进行到步骤S15。在步骤S15中,通过X射线源2和运动控制单元52控制操纵器单元36,并且在选择的第一切面711上检查试样S;流程然后进行到步骤S16。
在步骤S16中,待机直到改变试样S的放置方向的作业结束为止,然后,流程进行到步骤S17。在步骤S17中,通过X射线源2和运动控制单元52控制操纵器单元36,并且在选择的第二切面712上检查试样S;然后处理结束。
在步骤S18中,确定是否设置了根据第一方法的检查。在根据第一方法执行检查的情况下,在步骤S18中做出肯定的确定;流程然后进行到步骤S19。在步骤S19中,通过X射线源2和运动控制单元52控制操纵器单元36,并且在第三组G3的评价区域600中在所选择的第一切面711处检查试样S。之后,经由运动控制单元52控制操纵器单元36,并且使放置台30沿Z方向移动;然后,通过X射线源2和运动控制单元52控制操纵器单元36,并且在第四组G4的评价区域600中在选择的第一切面711处检查试样S;流程然后进行到步骤S20。
在步骤S20中,类似于步骤S16,待机直到改变试样S的放置方向的作业结束为止;流程然后进行到步骤S21。在步骤S21中,通过X射线源2和运动控制单元52控制操纵器单元36,并且在第四组G4的评价区域600中在选择的第二切面712处检查试样S。之后,经由运动控制单元52控制操纵器单元36,并且使放置台30沿Z方向移动;然后,通过X射线源2和运动控制单元52控制操纵器单元36,并且在第三组G3的评价区域600中在选择的第二切面712处检查试样S;然后处理结束。
当未设置第一方法时,在步骤S18中做出否定确定;流程然后进行到步骤S22。在步骤S22中,通过X射线源2和运动控制单元52控制操纵器单元36,并且在第三组G3的评价区域600中在所选择的第一切面711处检查试样S;流程然后进行到步骤S23。在步骤S23中,待机直到改变试样S的放置方向的作业结束为止,流程然后进行到步骤S24。在步骤S24中,在第三组G3的评价区域600中,在所选择的第二切面712处检查试样S;流程然后进行到步骤S25。
在步骤S25中,经由运动控制单元52控制操纵器单元36,并且使放置台30沿Z方向移动;流程然后进行到步骤S26。在步骤S27中,通过X射线源2和运动控制单元52控制操纵器单元36,并且在第四组G4的评价区域600中在选择的第二切面712处检查试样S;流程然后进行到步骤S27。在步骤S27中,待机直到改变试样S的放置方向的作业结束为止,流程然后进行到步骤S28。在步骤S24中,在第四组G4的评价区域600中,在第一切面711处检查试样S;然后处理结束。
接着,对基于通过试样S的检查而取得的透射图像生成的重建图像的处理进行说明。作为与重建图像有关的处理,执行伪像去除处理和评价区域更新处理。下面描述每个处理。
伪像去除处理
图像处理单元59对如上所述从全扫描或部分扫描获取的试样S的重建图像执行去除处理。
对于通过对由低密度材料制成的厚试样S或由复合材料构成的试样S进行X射线CT检查处理而获取的重建图像,由于当X射线透射通过试样S时的透射能量密度的差异而产生伪像(在二维中产生的不是实际物质的图像)。这些伪像对于检查和检查处理期间的伪像缺陷的产生和边界平面的检查误差具有很大影响。图像处理单元59经由图像处理去除在重建图像中产生的伪像。
图27A至27D示出条纹伪像,其是线形的并且是频繁产生的噪声因子(参见图27A),以及环形形状的环形伪像(参见图27B)。图像处理单元59使用其形状的特性通过用周围区域的亮度的平均值填充这两种类型的伪像来减少噪声要素。这可以大大减少分析之前所需的图像编辑操作,这将在下文中描述。作为图27A中所示的条纹伪像的去除方法,图像处理单元59使用线形伪像的特性来执行图像处理。如图27C所示,图像处理单元59从重建图像中提取由直线要素组成的线形区域800,找出提取的直线要素的每个线形区域800的线宽方向两侧相邻的像素亮度的平均值,并且用所述亮度值应用并替换所提取的线形区域800的像素。在图27C中,为了便于说明,示出了线形区域800的亮度值越低,点被放置得越密集。注意,可以将待提取的线形区域800的边界条件的阈值设置为针对每个重建图像不同的阈值。此外,实际上,线形区域800的宽度方向由多个像素构成。
对于图27B所示的环状伪像的去除方法,图像处理单元59使用其中伪像是环形的并且由暗度水平产生的特性,从旋转中心沿径向扫描,并提取检测到不同的环形奇异点的圆形像素组。图像处理单元59找到在所提取的圆形像素组810的直径的方向上的两侧相邻的像素的亮度的平均值,并且用该亮度值应用并替换圆形像素组810。在图27D中,为了便于说明,示出了圆形像素组810的亮度值越低,点被放置得越密集。注意,可以设置待提取的圆度等的边界条件的阈值,使得其对于每个图像不同。此外,实际上,圆形像素组由多个像素构成。如上所述,因为确定了放置台30的旋转轴Yr与试样S的放置位置的关系,图像处理单元59可以通过使用关于旋转轴Yr相对于试样S的信息来容易地执行环状伪像的中心的识别。
通过去除如上所述的伪像,可以增加如下所述的定量性能,例如每单位体积或厚度的孔的体积比。也就是说,可以增加孔的厚度和体积比的检查精度。当缩小评价区域600时,可以缩短用于厚度、孔等的数据处理的时间。对于环状伪像,当环状伪像的中心在评价区域600的范围之外时,希望在包括中心的范围内在执行伪像去除处理之后对关于评价区域600的厚度、孔等执行数据处理。
注意,如上所述,伪像的产生在很大程度上取决于评价区域600中的试样的形状和结构。也就是说,当评价区域600中的试样的形状或结构是直线形状时,趋于产生条纹伪像,并且当评价区域600中的试样的形状或结构是圆形时,趋于产生环状伪像。当设置用于试样S的评价区域600时,希望将与适合于评价区域600的伪像消除图像处理有关的信息与关于评价区域600的数据关联上,以便执行适合于去除与评价区域600相关的透射图像的噪声伪像的去除图像处理。
作为检查试样S的结果,通过这种伪像去除处理来生成试样S的形状信息。基于稍后描述的非缺陷因素参数,确定针对每个网格单元确定所生成的试样S的形状信息是好还是坏;然后,在网格单元处显示非缺陷确定结果。此时,可以叠加在网格上来显示从伪像去除处理获得的试样S的形状数据(例如,CAD数据)或试样S的形状。此外,可以针对每个评价区域而不是网格单元执行非缺陷水平计算,并且可以执行其结果。在这种情况下,可以根据在评价区域600中设置的网格的非缺陷水平的平均值或离散值来计算评价区域600的非缺陷水平。
评价区域更新处理
基于通过全扫描检查的试样S的检查结果,或者基于通过部分扫描检查的试样S的检查结果,检查分析单元57执行评价区域更新处理。在评价区域更新处理中,分析基于从全扫描或部分扫描获取的试样S的多个透射图像而生成的形状信息,并且基于分析结果的历史,确定是否应当执行对以上述方式设置的评价区域600的更新,诸如形状改变、位置改变、删除、新添加等。确定结果显示在显示监视器6上,并且当已经检查了确定结果的操作者允许评价区域600的更新执行时,基于分析结果的历史来执行评价区域600的更新。在本实施例中,更新的评价区域600意味着基于从部分扫描获取的形状信息的检查结果来改变评价区域600的形状(区域扩大、区域缩小或区域删除),或基于从全扫描获取的形状信息的检查结果新添加评价区域600。
如图2所示,检查分析单元57设置有网格转换单元570、体积比分析单元571、厚度分析单元572、非缺陷分析单元573、非缺陷确定单元574,区域校正单元575、区域添加单元576、区域重置单元577和显示控制单元578。网格转换单元570从通过部分扫描生成的试样S的形状信息中在与评价区域600相对应的区域上执行网格转换,从与网格化评价区域中重叠的评价区域600相同的位置显示形状信息。此外,网格转换单元570对从全扫描获取的试样S的形状信息和网格执行位置匹配。特别地,在部分扫描期间,由于仅针对评价区域600中设置的部位生成试样S的形状信息,提取使位置与产生的形状信息匹配的网格,执行与提取的网格相关的作为非缺陷检查参数的网格单元中的体积比和厚度的测量,并执行非缺陷分析。由于仅执行与设置了评价区域600的网格相关的一个分析处理串,预先设置评价区域600不仅可以减少扫描时间,而且可以防止后面将描述的不必要地增加分析处理时间。
体积比分析单元571针对从部分扫描获取的试样S的形状信息上的每个网格650计算内部缺陷(例如孔)的体积比,并根据体积比提供体积比非缺陷水平。体积比分析单元571针对从全扫描获取的试样S的形状信息计算与存在形状信息的所有网格650相关的每个网格650的内部缺陷(例如孔)的体积比,并且根据体积比提供体积比非缺陷水平。厚度分析单元572针对涉及从部分扫描获取的试样S的形状信息的可应用于与评价区域600相对应的位置的每个网格650来计算试样S的厚度,并且根据厚度提供厚度缺陷水平。厚度分析单元572针对从全扫描获取的试样S的形状信息对涉及存在形状信息的所有网格650的每个网格650计算试样S的厚度,并且根据厚度提供厚度缺陷水平。
非缺陷分析单元573基于由体积比分析单元571计算的体积比和由厚度分析单元572计算的厚度来设置示出每个网格650的非缺陷的非缺陷水平。
当获取通过相同工艺制造并具有基本上相同形状的多个样式S的形状信息时,非缺陷分析单元573根据从形状信息获得的与每个网格650有关的非缺陷水平的历史,计算与网格650有关的评价指标。非缺陷确定单元574基于由非缺陷分析单元573计算出的评价指标来确定是否需要评价区域600的改变、删除或新添加。当由非缺陷确定单元574确定需要评估区域600的改变时,区域校正单元575生成改变了评价区域600的校正后的评价区域的数据,并且显示控制单元578在显示监视器6上显示与校正后的评价区域的数据相对应的图像。
当确定需要新添加评价区域600时,区域添加单元576生成待添加的评价区域600的数据,并且显示控制单元578在显示监视器6上显示与作为待添加的评价区域600的附加评价区域的数据相对应的图像。当从操作者(他已经检查显示在显示监视器6上的校正的评价区域或添加的评价区域的图像)接收到输入操作单元11的操作时,区域重置部577将校正的评价区域或添加的评价区域设置为新的评价区域600,并将其存储在数据存储单元58中。
下面给出详细描述。
参照图28的流程图描述了试样S的评价区域的更新处理,在已经按照相同工艺制造并且基本上具有相同形状的试样S的批量制造时,X射线检查装置100使用执行连续非缺陷确定的结果对试样S执行检查。用于执行图28的流程图中所示的每个处理的程序预先存储在存储器(未示出)中,并且由检查分析单元57读出并执行。
在步骤S31中,确定所获取的试样S的形状信息已从部分扫描获得还是已从全扫描获得。在从部分扫描获得形状信息的情况下,在步骤S31中做出肯定的确定;流程然后进行到步骤S32;在从全扫描获得形状信息的情况下,在步骤S31中做出否定确定;流程然后进行到步骤S34。注意,如上所述,以非常低的频率执行通过从全扫描获得的形状信息对试样S的检查。这是因为全扫描需要非常长的时间来获取整个试样S的重建图像。与制造试样S的生产线上的周期时间相比,获取重建图像的检查时间非常长。因此,通过部分扫描执行试样S的大部分检查。可以对大量制造的所有试样S执行部分扫描,或者可以从大量制造的试样S中每隔几个(例如,五个或十个)执行部分扫描。
在步骤S32中,检查分析单元57执行评价区域分析处理,其涉及位于从部分扫描获得的评价区域600中的试样S的形状信息;流程然后进行到步骤S33。在步骤S33中,检查分析单元57进行评价区域改变处理,然后处理结束。注意,下面描述评价区域分析处理和评价区域改变处理的细节。在步骤S34,检查分析单元57对从全扫描获得的试样S的宽区域的形状信息(以下称为宽区域形状信息)进行宽区域分析处理;流程然后进行到步骤S35。在步骤S35中,执行评价区域添加处理;然后处理结束。注意,在全扫描的情况下,因为对于被设置为评价区域的区域获得形状信息,所以可以基于已经在评价区域上设置的形状信息进行非缺陷确定,并且可以执行对评价区域的删除或改变处理。下面描述宽区域分析处理和评价区域添加处理的细节。
在下面的描述中,将描述划分为评价区域分析处理、评价区域改变处理、宽区域分析处理和评价区域添加处理。
评价区域分析处理
在评价区域分析处理中,从位于从部分扫描获取的试样S的评价区域600的形状信息中检测诸如孔和厚度的内部缺陷,并且执行与试样S的非缺陷有关的分析,诸如由于检测到的孔,试样S是缺陷产品的可能性高,存在强度不足的可能性,存在发生泄漏的可能性等。下面给出详细描述。
当执行评价区域分析处理时,通过对与评价区域600的形状信息相关的网格650的单元执行处理来实现处理的简化。因此,网格转换单元570提取与评价区域600相对应的网格。然后,提取与提取出的网格对应的试样S的形状信息(以下称为评价区域形状信息),将每个网格和形状信息相关联。在这种情况下,网格转换单元570读出存储在数据存储单元58上的评价区域600的坐标值,并识别对应于评价区域600的坐标值的网格。此外,网格提取与设置在试样S上的参考平面对应的网格。同时,除了与参考区域600的位置相对应的形状信息之外,试样S的形状信息还包括与参考平面的位置对应的形状信息。此外,由于可以掌握两者的形状信息的位置关系,因此通过使与参考平面的形状信息对应的网格和参考平面的位置匹配,可以使在评价区域600上识别的网格和在相同位置的试样S的形状信息对应。以这种方式,网格被识别为分析处理的目标。
接下来,体积比分析单元571检测以上述方式识别的每个网格650中的孔的存在,并且在检测到孔的情况下,计算网格650中的孔的体积比。体积比分析单元571使用公知的方法来识别除适用于边界平面的多边形组以外的多边形组,其中试样S的外部(外部空气)作为边界平面,而试样S的内部缺陷的空心部分来自生成的多边形表面模型,并且生成组合这些多边形的气孔模型。体积比分析单元571找到与该气孔模型相关的每个网格650的孔的体积,并且将其除以网格650的体积来计算体积比。
网格650包括与孔模型部分重叠的网格和与孔模型完全重叠的网格。因此,对于每个网格650,孔的体积比是不同的。体积比分析单元571根据针对每个网格650计算的体积比,设置示出非缺陷的体积比非缺陷水平。在这种情况下,例如,可以设置为,当体积比为0%至20%时,体积比非缺陷水平为4;当体积比为20%至40%时,体积比非缺陷水平为3;当体积比为40%至60%时,体积比非缺陷水平为2;当体积比为60%至80%时,体积比非缺陷水平为1;当80%至100%时,体积比非缺陷水平为0。注意,在这种情况下表明,体积比非缺陷水平的值下降越多,则试样S中产生主要缺陷的可能性会越高。设置的体积比非缺陷水平与网格650的坐标值相关联并存储在数据存储单元58中。注意,关于与体积比相关的体积比非缺陷水平的值,允许操作者设置的配置也包括在本发明的一个方面中。
厚度分析单元572计算与网格化评价区域透射图像相关的每个网格650的厚度。厚度分析单元572使用公知的多边形表面模型,以基于从具有内部缺陷的空心部分的边界平面的每个位置设置的法线的方向上的距离来计算厚度。厚度分析单元572根据在每个网格650处计算的厚度与作为理想模型的试样S的形状信息之间的差异程度来设置示出非缺陷的厚度非缺陷水平(例如,诸如CAD的形状信息,由X射线检查装置100获取的、过去被确定为非缺陷的试样S的形状信息等)。在这种情况下,例如,可以设置与作为理想模型的试样S的形状信息有关的信息使得当所获取的试样S的厚度差在薄的方向上超过允许公差范围时,厚度非缺陷水平为0;当厚度差在薄的方向上在容许公差范围内,但是至少为容许公差范围的80%时,厚度非缺陷水平为1;并且当厚度差在薄的方向上在容许公差范围内并且小于容许公差范围的80%时,厚度非缺陷水平为2。注意,在这种情况下表明,厚度非缺陷水平的值下降越多,则试样S中产生主要缺陷的可能性会越高。设置的厚度非缺陷水平与网格650的坐标值相关联并存储在数据存储单元58中。注意,关于与厚度相关的厚度非缺陷水平的值,允许操作者设置的配置也包括在本发明的一个方面中。
非缺陷分析单元573根据由体积比分析单元571设置的体积比非缺陷水平和由厚度分析单元572设置的厚度非缺陷水平设置示出每个网格650的非缺陷的非缺陷水平。例如,非缺陷分析单元573对于每个网格650设置0到4的非缺陷水平。当非缺陷水平为0时,表明在试样S中引起缺陷的可能性非常高;当其为4时,引起试样S中的缺陷的可能性非常低。
在图29中示出了根据体积比非缺陷水平和厚度非缺陷水平设置的非缺陷水平的示例。注意,操作者能够设置具有图29中所示的关系的配置包括在本发明的一个方面中。
非缺陷分析单元573将针对从每个试样S测量的每个形状信息设置的非缺陷水平与网格650关联上,并将其存储在数据存储单元58中。通过对多个试样S进行测量,针对相同的网格650累积多个非缺陷水平的历史。当历史计数达到或超过预定数量时,即,当试样S的测量计数达到或超过预定计数时,多个非缺陷水平的历史用于计算每个网格650的评价指标。非缺陷分析单元573计算例如与评价系数相同位置的网格650的非缺陷水平的平均值或标准偏差。非缺陷水平等的时间变化率也可以用作评价系数。该评价系数对应于每个网格650,并且对于每个测量计数都更新评价系数。
当由非缺陷分析单元573计算出的网格650的评价系数大于或等于第一阈值时,或者当评价系数超过第一预定范围时,非缺陷确定单元574确定与该网格650相对应的试样S上的区域具有在试样S上产生缺陷的高可能性。此外,在由非缺陷分析单元573计算的网格650的评价系数小于第二阈值(<第一阈值)的情况下,或者当其在第二预定范围(例如,其中评价系数相比于第一预定范围表现出更高的非缺陷方向的范围)内时,非缺陷确定单元574确定与网格650相对应的试样S的区域将产生缺陷的概率低,并且可以从评价区域600中删除。基于非缺陷确定单元574的确定结果来执行下面描述的评价区域更新处理。
参照图30的流程图描述图28的步骤S32的评价区域分析处理。
在步骤S40中,网格转换单元570在评价区域600上设置网格650;流程然后进行到步骤S41。在步骤S41中,在部分扫描的情况下,网格转换单元570使基于透射图像生成的试样S的形状信息与网格位置匹配,并提取与在评价区域600上匹配的网格位置匹配的试样S的形状信息;流程然后进行到步骤S42。此外,在全扫描的情况下,网格转换单元570简单地使试样S的形状信息与网格650进行位置匹配。在步骤S42中,体积比分析单元571计算每个提取的网格650的体积比,并设置体积比非缺陷水平;流程然后进行到步骤S43。
在步骤S43中,厚度分析单元572计算每个提取的网格650的厚度,并设置厚度非缺陷水平;流程然后进行到步骤S44。在步骤S44中,非缺陷分析单元573根据针对同一网格650设置的体积比非缺陷水平和厚度非缺陷水平设置网格650的非缺陷水平,并对于每个网格650存储以下信息;流程然后进行到步骤S45。以下给出了存储的信息。它是与检查分析单元57的检查分析的数量、每个检查分析的体积比和厚度差以及是否被设置为用于每次检查的评价区域有关的信息。
在步骤S45中,检查分析单元57使计数器的计数N加1,该计数器对试样S上的检查分析次数计数;流程然后进行到步骤S46。在步骤S46中,检查分析单元57确定试样S的检查分析次数是否大于或等于预定次数。当检查分析的次数大于或等于预定次数时,即,当计数器的计数N大于或等于阈值第N时,在步骤S46中作出肯定的确定;流程然后进行到步骤S47。当检查分析的次数小于预定次数时,即,当计数器的计数N小于阈值第N时,在步骤S46中作出否定确定;然后处理结束。
在步骤S47中,非缺陷分析单元573计算网格650的评价系数;流程然后进行到步骤S48。在步骤S48中,非缺陷确定单元574确定所计算的评价系数是否大于或等于第一阈值(或者如果其超过第一预定范围)。当评价指标大于或等于第一阈值(或超过第一预定范围)时,在步骤S48做出肯定的确定;流程然后进行到步骤S33中的评价区域改变处理,其细节在下文中描述。注意,在这种情况下,表示希望将向评价区域600添加与网格650对应的试样S的区域的添加改变标志被设置为ON。
当评价系数小于第一阈值(或不超过第一预定范围)时,在步骤S48中作出否定判断;流程然后进行到步骤S49。在步骤S49中,非缺陷确定单元574确定评价系数是否小于第二阈值(或者在第二预定范围内)。当评价系数小于第二阈值(或在第二预定范围内)时,在步骤S49做出肯定的判断;流程然后进行到步骤S33中的评价区域改变处理,其细节在下文中描述。注意,在这种情况下,表示能够从评价区域600删除与网格650对应的试样S的区域的可能删除标志被设置为ON。当评价系数大于或等于第二阈值(或超过第二预定范围)时,在步骤S49作出否定确定;然后处理结束。
评价区域改变处理
在评价区域改变处理中,在显示监视器6上进行基于评价区域分析处理的结果向操作者推荐评价区域600的改变的显示。当由操作者进行用于对评价区域600执行改变的操作时,设置反映评价区域分析处理的结果的新的评价区域600,并且将其坐标值存储在数据存储单元58中。结果,在随后的时间和之后的测量期间,基于新的评价区域600执行上述的切面700和切片范围720的选择,并进行试样S的测量。下面给出详细描述。
关于由非缺陷确定单元574将添加改变标志设置为ON的网格650,当网格650存在于网格化评价区域透射图像的外周上时,区域校正单元575生成用于校正的评价区域的数据。在这种情况下,当存在添加改变标志被设置为ON的网格650时,区域校正单元575生成用于校正的评价区域的数据。注意,在以下描述中,将添加改变标志设置为ON的网格650称为计划将要改变的网格655。
在图31A至31D中示意性地示出了用于校正的评价区域的数据的生成。注意,实际处理是在三维中执行的,尽管它在图31A至31D中以二维中表示以理解本发明。当图31A所示的网格化评价区域680的外周,即,以斜线示出的网格650中的一个,超过第一阈值时,区域校正单元575生成用于校正的评价区域的数据。在图31B至31D中示意性地示出了由区域校正单元575生成的校正评价区域的数据681的示例。在图31B中,从网格化评价区域680中具有斜线的网格650是计划改变的网格655,并且假设网格650存在于网格化评价区域680的外部。此时,用虚线示出的三个区域656是围绕计划改变的网格655的网格656(下面称为附加网格)。当计划改变的网格655存在于图31C所示的位置中时,周边存在由虚线示出的五个附加网格656。当计划改变的网格655存在于以图31D所示的形状伸出的网格化评价区域680的位置中时,周边存在虚线所示的五个附加网格。区域校正单元575将附加网格656添加到网格化评价区域680,并且生成用于校正评价区域的数据681,使得其包括由用于评价区域600的附加网格656示出的区域。关于由非缺陷确定单元574将可能删除标志设置为ON的网格650,区域校正单元575从网格化评价区域680删除可能删除标志被设置为ON的网格650,并且生成用于校正的评价区域的数据681。
当生成用于校正的评价区域的数据681时,显示控制单元578在显示监视器6上显示与用于校正的评价区域的数据681相对应的图像。此时,显示控制单元578基于设计信息在表示试样S的形状的图像上显示与校正的评价区域的数据681相对应的图像。在这种情况下,显示控制单元578使得针对从网格化评价区域680改变的校正的评价区域的数据681的位置的显示模式不同于未改变的位置的显示模式。也就是说,当通过区域校正单元575添加附加网格656时,显示控制单元578使得与附加网格656对应的位置以例如红色显示,并且对应于其它网格650的位置以诸如绿色的改变的颜色显示。此外,当删除了由区域校正单元575将可能删除标志设置为ON的网格650时,显示控制单元578使得与网格650相对应的位置以例如蓝色显示,并且其他网格650以诸如绿色的改变的颜色显示。
注意,在不限于以不同颜色显示的情况下改变线宽和线型(实线、虚线、点划线)也包括在本发明的一个方面中。当在显示监视器6上显示用于校正的评价区域的数据681的历史数据时,可以并排显示具有类似形状的评价区域600的历史数据。例如,当显示用于一个曲轴轴颈单元的评价区域601的校正的评价区域的数据681的历史数据时,通过并排显示另一个曲轴轴颈单元的评价区域601的历史数据,可以确定铸造计划是好还是坏。
此外,对于由包括在同一评价区域600中的网格化评价区域的每个网格650计算的非缺陷水平,可以根据每个评价区域600的非缺陷水平平均值和非缺陷水平分布值,为整个评价区域600设置可能删除标志。在这种情况下,例如,可以以不同的颜色显示,以促进删除网格化评价区域或评价区域。
操作者通过从测量结果观察已经进行了上述显示的显示监视器6,可以掌握评价区域600应如何校正以便于测量试样S的内部缺陷(例如孔)。当经由区域校正单元575采纳网格化评价区域传输图像680的校正时,操作者通过使用例如构成输入操作单元11的鼠标等点击显示在显示监视器6上的“OK”按钮等来进行采纳操作。当根据操作者的采纳操作从输入操作单元11输出操作信号时,区域重置单元577将与由区域校正单元575生成的校正的评价区域的数据681对应的试样S上的区域设置为新的评价区域600,并将其坐标值存储在数据存储单元58中。此时,区域重置单元577将设置新的评价区域600的日期和时间、用于识别决定采纳新的评价区域600的操作者的信息(姓名、ID等)、新的评价区域600的位置(索引号等)、操作者输入的注释或备注等作为相关信息存储到数据存储单元58。
注意,当显示上述校正的评价区域的数据681的图像时,显示控制单元578可以在显示监视器6上显示各种数据。作为此时待显示的数据,存在可能删除标记被设置为ON的附加网格656或网格650的非缺陷水平、体积比和厚度差(是用于确定非缺陷水平的因素)。此外,可以将已从过去的试样S的形状信息或检查分析获得的历史数据显示为待显示的数据。此外,可以将由光学相机拍摄的与试样S分开获取的照片作为一个历史数据累积。特别地,当网格650的位置与试样S的表面区域匹配时,希望将由光学相机拍摄的照片数据包括在历史数据中。作为历史数据,存在非缺陷水平、体积比和厚度的转变。在这种情况下,应当以图表格式显示,其中检查分析的数量是水平轴,根据非缺陷水平、体积比和从非缺陷水平找到的厚度差计算的评价系数的频率为纵轴。此外,作为历史数据,也可以叠加在试样S的形状的图像上显示评价区域600的形状变化的转变。在多次对评价区域600进行形状改变的情况下,希望使得每个评价区域600的图像的显示模式(颜色、线宽度、线类型等)不同。
注意,如上所述的历史数据不限于校正的评价区域,并且希望在不需要校正的评价区域中将其显示在网格650上。这是因为知道非缺陷的确定因素的变化有助于预测将来产生的缺陷产品。此外,为了减轻大量生产的货物对检查员的负担,可以以评价区域单元显示历史数据,而不是以网格单元显示历史数据。特别地,关于非缺陷水平,即使在相同的评价区域内,在单个网格650之间也可以不同。在这种情况下,应当根据在相同评价区域中的每个网格650处计算的非缺陷水平的平均值、离散度等来设置评价区域中的评价系数。此外,通过简单地向操作者显示历史数据的显示,而不管存在评价区域的校正过程,这带来了在大量生产货物的质量保证的检查过程中的节省劳动力的效果。
参照图32的流程图描述图28的步骤S33的评价区域改变处理。
在步骤S50中,区域校正单元575确定网格650的添加改变标志是否被设置为ON。当添加改变标志被设置为ON时,在步骤S50中做出肯定的确定;流程然后进行到步骤S51。在步骤S51中,确定网格650是否存在于网格化评价区域680的周边部分上。当该网格不在网格化评价区域680的周边部分时,在步骤S51中作出否定确定;然后处理结束。当该网格在网格化评价区域680的周边部分中时,在步骤S51中作出肯定确定;流程然后进行到步骤S53。
在步骤S50中,当添加改变标志被设置为OFF时,在步骤S50做出否定确定;流程然后进行到步骤S52。在步骤S521中,确定网格650的可删除标志是否被设置为ON。当可删除标志被设置为OFF时,在步骤S52中做出否定确定;然后处理结束。当可删除标志被设置为ON时,在步骤S52中做出肯定的确定;流程然后进行到步骤S53。在步骤S53中,区域校正单元575生成用于校正的评价区域的数据681;流程然后进行到步骤S54。
在步骤S54中,显示控制单元578在显示监视器6上显示叠加在对应于试样S的形状的图像上的校正的评价区域的数据681对应的图像;流程然后进行到步骤S55。在步骤S55中,确定操作者是否已经进行了采纳操作。当从输入操作单元11输入根据操作者的采纳操作的操作信号时,在步骤S55中作出肯定的确定;流程然后进行到S56。当没有从输入操作单元11输入根据所采纳的操作的操作信号时,在步骤S55中作出否定确定;然后处理结束。在步骤S56中,将与校正的评价区域的数据681对应的试样S上的区域设置为新的评价区域600,将其坐标值存储在数据存储单元58中,然后处理结束。
宽区域分析处理
在宽区域分析处理中,从全扫描获取的试样S的透射图像中检测除了评价区域600以外的区域中的内部缺陷,例如孔,并且执行与试样S的非缺陷相关的分析,诸如由于检测到的孔而导致试样S是缺陷产品的高可能性、存在强度不足的可能性、存在发生泄漏的可能性等。下面给出详细描述。
当执行宽区域分析处理时,通过对所获取的试样S的形状信息执行网格650单位的处理来获得处理简化。因此,网格转换单元570通过网格650划分包括除了从网格650的全扫描获取的评价区域600之外的区域的宽形状信息。下面,体积比分析单元571、厚度分析单元572、非缺陷分析单元573和非缺陷确定单元574进行与上述评价区域分析处理中描述的每个网格650的处理类似的处理。结果,在网格转换宽区域的形状信息中,当不同于与网格转换的宽形状信息中的评价区域600对应的区域的区域的网格650的评价系数大于或等于第一阈值时,非缺陷确定单元574确定与该网格650相对应的试样S的区域具有产生缺陷的高可能性。在这种情况下,非缺陷确定单元574将新的附加标志设置为ON,表示希望新添加网格650作为新的评价区域600。
参照图33的流程图描述图28的步骤S34的宽区域分析处理。
在步骤S60中,网格转换单元570设置用于基于从全扫描获得的透射图像生成的整个试样S的形状信息的网格650;流程然后进行到步骤S61。从步骤S61(体积比计算)到步骤S67(确定评价系数是否大于或等于阈值)的每个处理类似于图30的步骤S42(体积比计算)到步骤S47(确定评价系数是否大于或等于阈值)的每个处理。然而,即使对于与评价区域600对应的区域之外的区域,也对每个网格650执行上述处理。
在步骤S68中,确定与被确定为具有大于或等于第一阈值(或超过第一预定范围)的评价系数的网格650相对应的试样S上的区域是否是评价区域600外部的区域。当该区域是评价区域600以外的区域时,在步骤S68中作出肯定确定,流程然后进行到图28中的步骤35。在这种情况下,网格650的新添加标志被设置为ON。当与网格650对应的区域是评价区域600时,在步骤S68作出否定确定;然后处理结束。
注意,在宽区域分析处理中,可以对评价区域600中的网格650执行图30的步骤S48。在这种情况下,在步骤S66之后执行上述处理。
评价区域添加处理
在评价区域添加处理中,基于宽区域分析处理的结果,在显示监视器6上执行用于向操作者推荐添加新的评价区域600的显示。当由操作者进行用于执行评价区域600的新添加的操作时,另外设置新的评价区域600,并且将其坐标值存储在数据存储单元58中。结果,在随后的时间和之后的测量期间,基于新添加的评价区域600执行上述的切面700和切片范围720的选择,并进行试样S的测量。下面给出详细描述。
区域添加单元576将由非缺陷确定单元574设置为ON的新添加标志的网格650识别为用于新添加的评价区域的数据。当生成新添加的评价区域的数据时,显示控制单元578在显示监视器6上显示与新添加的评价区域的数据相对应的图像。此时,显示控制单元578基于设计信息在表示试样S的形状的图像上显示与新添加的评价区域的数据相对应的图像。注意,在这种情况下,显示控制单元578也可以以与针对评价区域校正处理描述的情况类似的方式显示各种数据和历史数据。
操作者通过从测量结果观察已经进行了上述显示的显示监视器6,可以掌握新的评价区域600应如何添加以便于测量试样S的内部缺陷(例如孔)。当经由区域添加单元576采纳添加新添加的评价区域的数据时,操作者通过使用例如构成输入操作单元11的鼠标等点击显示在显示监视器6上的“OK”按钮等来执行采纳操作。当根据操作者的采纳操作从输入操作单元11输出操作信号时,区域重置单元577将与由区域添加单元576生成的新添加的评价区域的数据对应的试样S上的区域设置为新的评价区域600,并将其坐标值存储在数据存储单元58中。此时,区域重置单元577存储设置新的评价区域600的日期和时间、用于识别决定采纳新的评价区域600的操作者的信息(姓名、ID等)、新的评价区域600的位置(索引号等)、操作者输入的注释或备注、示出此时的试样S的外观的图片(图像数据)等作为相关信息输入到数据存储单元58。
参照图34的流程图描述图28的步骤S35的评价区域添加处理。
在步骤S70中,区域添加单元576确定用于网格650的新添加标志是否为ON。当新添加标志被设置为OFF时,在步骤S70作出否定确定;然后处理结束。当新添加标志被设置为ON时,在步骤S70中做出肯定的确定;流程然后进行到步骤S71。
在步骤S71中,区域添加单元576将网格650识别为新添加的评价区域的数据,流程然后进行到步骤S72。在步骤S72中,显示控制单元578显示与叠加在对应于试样S的形状的图像上的新添加的评价区域的数据相对应的图像;流程然后进行到步骤S73。在步骤S73中,确定操作者是否执行了采纳操作。当从输入操作单元11输入根据操作者的采纳操作的操作信号时,在步骤S73中作出肯定的确定;流程然后进行到步骤S74。当没有从输入操作单元11输入根据采纳操作的操作信号时,在步骤S73中作出否定确定;然后处理结束。在步骤S74中,将与新添加的评价区域的数据对应的试样S上的区域设置为新的评价区域600,将其坐标值存储在数据存储单元58中,然后处理结束。
描述包括上述根据本发明实施例的X射线检查装置100的结构制造系统的实施例。结构制造系统产生模型部件,例如汽车的门部分,发动机部分或齿轮部分,或包含电路板等的电气部件。
图35示出了根据本实施例的结构制造系统400的配置的一个示例的框图。结构体制造系统400具备在本实施例中描述的X射线检查装置100、设计装置410、成型装置420、控制系统430以及修复装置440。
设计装置410是当创建与结构的形状相关的设计信息时由用户使用的装置,并且执行用于创建并存储设计信息的设计处理。设计信息是表示结构的每个位置的坐标的信息。设计信息被输出到成型装置420和控制系统430,如下所述。成型装置420使用由设计装置410创建的设计信息进行用于创建和成型结构的成型处理。在这种情况下,执行以3D打印技术、铸造加工、锻造加工和切割加工为代表的至少一种层压技术的成型装置420也包括在本发明的一个方面中。
X射线检查装置100进行用于检查由成型装置420成型的结构的形状的检查处理。X射线检查装置100向控制系统430输出表示作为检查结构的检查结果的结构的坐标的信息(以下称为“形状信息”)。控制系统430设置有坐标存储单元431和检查单元432。坐标存储单元431存储由上述设计装置410创建的设计信息。
检查单元432确定由成型装置420成型的结构是否根据由设计装置410创建的设计信息成型。换句话说,检查单元432确定成型结构是否是无缺陷产品。在这种情况下,检查单元432读出存储在坐标存储单元431中的设计信息,并执行对从X射线检查装置100输入的设计信息和形状信息进行比较的检查处理。对于检查处理,检查单元432比较例如由设计信息指示的坐标以及由形状信息指示的对应坐标,并如果该检查处理的结果示出设计信息的坐标和形状信息的坐标匹配则确定它是成型的无缺陷产品。当设计信息的坐标和形状信息的对应坐标不匹配时,检查单元432确定坐标之间的差是否在预定范围内,并且如果它在预定范围内,则确定其是可修复的缺陷产品。
当确定其是可修复的缺陷产品时,检查单元432将指示缺陷部位和修复量的修复信息输出到修复装置440。缺陷部位是与设计信息的坐标不匹配的形状信息的坐标,并且修复量是设计信息的坐标和缺陷部位处的形状信息的坐标之间的差值。修复装置440基于输入的修复信息执行用于重新加工结构的缺陷部位的修复处理。在修复处理中,修复装置440再次执行与由成型装置420执行的成型处理相似的处理。
参考图36所示的流程图描述由结构制造系统400执行的处理。
在步骤S81中,当用户设计结构并且通过设计处理创建并存储与结构的形状相关的设计信息时,使用设计装置410;流程然后进行到步骤S82。注意,其不仅限于由设计装置410创建的设计信息;当设计信息已经存在时,输入该设计信息以获取设计信息也包括在本发明的一个方面中。在步骤S82中,成型装置420通过成型处理基于设计信息创建并成型结构;流程然后进行到步骤S83。在步骤S83中,X射线检查装置100进行检查处理,以测量结构的形状并输出形状信息;流程然后进行到步骤S84。
在步骤S84中,检查单元432执行检查处理,以比较由设计装置410创建的设计信息和由X射线检查装置100检查和输出的形状信息;流程然后进行到步骤S85。在步骤S85中,检查单元432基于检查处理的结果来确定由成型装置420成型的结构是否是无缺陷产品。当结构是无缺陷产品时,即,当设计信息的坐标和形状信息的坐标匹配时,在步骤S85中作出肯定的确定;然后处理结束。当结构不是无缺陷产品时,即,当设计信息的坐标和形状信息的坐标不匹配时,或者当检测到设计信息中不存在的坐标时,在步骤S85中作出否定确定;流程然后进行到步骤S86。
在步骤S86,检查单元432确定结构的缺陷部位是否是可修复的。当缺陷部位不可修复时,即当设计信息的坐标与形状信息的坐标之间的差异超过缺陷部位的预定范围时,在步骤S86中作出否定确定;然后处理结束。当缺陷部位可修复时,即,当设计信息的坐标和形状信息的坐标之间的差异在缺陷部位的预定范围内时,在步骤S86中作出肯定的确定;流程然后进行到步骤S87。在这种情况下,检查单元432将修复信息输出到修复装置440。在步骤S87,修复装置440基于输入的修复信息对结构执行修复处理;流程然后返回到步骤S83。注意,如上所述,修复装置440在修复处理中再次进行与由成型装置420执行的成型处理类似的处理。
根据上述实施例,获得以下动作和效果。
(1)切面选择单元563对于与由评价区域设置单元561设置的三维评价区域600相对应的网格化评价区域610计算由候选切面701、702、703选择的多个切片区域的各自的位移量,并基于计算出的位移量从候选切面701至703中选择作为切片区域的切面700。因此,由于能够基于y方向的位移量自动地确定切断设置在试样S上的评价区域600的三维形状的切面700,与当操作者基于根据评价区域600的经验确定来设置切面700时相比,可以选择从测量时间的角度来看更有效的切面700。特别地,当在批量生产阶段测量试样S时,测量时间的效率提升有效地有助于提高生产率。
(2)切面选择单元563对于与多个评价区域600对应的每个网格化评价区域610计算由候选切面701、702、703选择的多个切片区域的各自的位移量,并基于与多个评价区域600对应的网格化评价区域610中的每一个计算出的位移量,从候选切面701至703中选择作为切片区域的切面700。因此,即使在试样S上设置多个评价区域600,也可以从测量的角度,效率良好地选择个别评价区域600的切面700。
(3)切面选择单元563从由候选切面701、702、703选择的多个切片区域的位移量中选择切面700,该切面是通过狭缝光束移动试样S的截面来检测评价区域600时移动量小的切片区域。因此,因为可以选择位移量小的切面700,所以可以缩短评价区域600的测量时间。因为缩短测量时间使得能够早期检测试样S的问题并及早解决该问题,特别是在批量生产阶段,可以提高生产率。
(4)分组单元565将与多个评价区域600相对应的网格化评价区域610分类为选择第一切面711的第一组G1,以及选择第二切面712的第二组G2。检查单元564控制X射线源2、检测器4和放置单元3,以通过X射线检测对与属于第一组G1的网格化评价区域610对应的每个评价区域600进行测量,然后通过X射线检测对与属于第二组G2的网格化评价区域610对应的每个评价区域600进行测量。因此,通过将在类似方向上延伸的多个评价区域600分类为属于同一组,可以防止由于在不同方向上延伸的评价区域600的影响造成切面700的位移量增加,以及防止测量时间增加,这使得能够缩短测量时间。此外,通过在属于另一组的多个评价区域600进行测量之前测量属于同一组的多个评价区域600,可以将试样S的放置方向的变化计数保持为最小,并且可以抑制伴随试样S的放置方向变化的测量时间的增加。
(5)如果在切面700在网格化评价区域610中移位时,在至少一个部分的位移位置中存在多个网格化评价区域610,切面选择单元563将相互网格化评价区域610组合成一个网格化评价区域611。因此,与针对各个评价区域600的切面700和切片区域720的选择相比,切面700和切片区域720的更高效的选择是可能的。此外,由于可以自动执行需要将多个评价区域600组合为一个评价区域以便缩短测量时间的经验的工作,所以可以提高方便性。
(6)分组单元565将属于第一组G1的多个网格化评价区域610分类为具有不同的透射图像放大率的第三组G3和第四组G4,并将属于第二组G2的多个网格化评价区域610分类为第三组G3和第四组G4。测量单元564针对与属于第一组G1中的第三组G3的网格化评价区域610对应的每个评价区域600进行测量,并且针对与属于第四组G4的网格化评价区域610对应的每个评价区域600进行测量。之后,测量单元564针对与属于第二组G2中的第四组G4的网格化评价区域610对应的每个评价区域600进行测量,并且针对与属于第三组G3的网格化评价区域610对应的每个评价区域600进行测量。因此,即使当用于测量孔的大评价区域600和小评价区域600处于混合分布中时,根据切面700的位移方向和透射图像的放大率进行分组是可能的,并且可以从小评价区域600以大的放大率获取透射图像,同时抑制测量时间的增加。
(7)分组单元565将与多个评价区域600对应的分组评价区域610分类为以不同的透射图像放大率测量的第三组G3和第四组G4。因此,即使当在多个评价区域600中包括用于测量孔的小评价区域600时,也可以针对小评价区域600获得具有大的放大率的透射图像并且可以详细地分析孔的产生条件等。
(8)分组单元565将属于第三组G3的多个网格化评价区域610分类为选择第一切面711的第一组G1以及选择第二切面712的第二组G2,并将属于第四组G4的多个网格化评价区域610分类为选择第一切面711的第一组G1以及选择第二切面712的第二组G2。因此,即使当在不同方向上延伸的多个评价区域600和小评价区域600混合分布时,也可以针对小评价区域600以大的放大率获取透射图像。
(9)多个网格变换的评价区域610包括具有在预定范围内可移位的可设置范围R的网格化评价区域610,并且区域重置单元567在预定范围内使具有可设置范围R的网格化评价区域610移位,使得具有可设置范围R的网格化评价区域610和其他网格化评价区域610都包括在切面700中,并且重置网格化评价区域610。因此,可以组合地测量存在于分离位置的评价区域600,以提高工作效率。
(10)区域重置单元567在预定范围内使具有可设置范围R的网格化评价区域610移位,以便增加能够通过所选择的切面700检测具有可设置范围R的网格化评价区域610和不具有可设置范围R的网格化评价区域610两者的位置。因此,可以减小切面700的位移量,以缩短测量时间。
(11)区域重置单元567在预定范围内移动具有可设置范围R的网格化评价区域610,使得具有可设置范围R的网格化评价区域610和不具有可设置范围R的网格化评价区域610重叠。因此,由于能够在一个评价区域600所需的测量时间内一次测量多个评价区域600,因此能够提高工作效率。
(12)放大率计算单元568使用由区域设置单元561设置的评价区域600的信息来计算当测量试样S的评价区域600时的放大率。因此,由于能够以高的放大率一次测量多个评价区域600,因此能够高效地进行测量。
(13)非缺陷确定单元574使用透射通过试样S的评价区域600的X射线的透射图像来确定评价区域600的非缺陷,区域校正单元575基于非缺陷确定单元574的确定结果校正评价区域600,并且显示控制单元578显示由区域校正单元575校正的校正后的评价区域的数据681的图像。因此,由于操作者能够视觉确认当前的评价区域600是否适合作为用于测量试样S的内部缺陷的位置,所以便于确定是否改变评价区域600。
(14)显示控制单元578通过改变校正的评价区域的校正的位置的显示模式和其他位置的显示模式来显示校正的评价区域的数据681的图像。也就是说,由于评价区域600的改变的位置变得容易确认,因此便于确定是否改变评价区域600。
(15)当输入根据由输入操作单元11采纳的操作的操作信号时,区域重置单元577将校正的评价区域的数据681重新设置为试样S的一部分作为新的评价区域600。也就是说,可以抑制评价区域600与操作者的意图相反地自动改变。
(16)基于表示在测量试样S的多个评价区域600之后获取的试样S的宽区域的形状的形状信息,在试样S的一部分上附加地设置新的评价区域600。在这种情况下,非缺陷确定单元574使用宽区域形状信息确定除评价区域600以外的区域的非缺陷,以及在除了评价区域600之外的区域中非缺陷超过预定公差的区域。区域添加单元576将非缺陷超过预定公差的区域另外设置为新的评价区域600。因此,在最初未预测的位置开始出现内部缺陷的位置可以作为评价区域600进行测量,这有助于早期检测试样S的问题。
(17)数据存储单元58存储与由区域重置单元577重置的评价区域600相关的历史数据,并且显示控制单元578基于存储在数据存储单元58中的评价区域600的历史数据,叠加在试样S的图像上显示校正的评价区域的数据681的图像。因此,由于可以在视觉上确认评价区域600的形状如何在试样S上改变,所以有助于预测未来内部缺陷位置等。
(18)数据存储单元58存储与非缺陷确定单元574的非缺陷的确定结果相关的历史数据,并且区域校正单元575基于由数据存储单元58存储的非缺陷的确定结果的历史数据来创建用于校正的评价区域的数据681。因此,便于掌握在某个评价区域600中发生的倾向高的内部缺陷类型。
(19)当在网格化评价区域680的外周部存在由非缺陷确定单元574确定网格化评价区域680的非缺陷超过规定公差的网格650时,区域校正单元575生成用于校正的评价区域的数据681,使得位于该外周部分中的附加网格655周围的计划改变的改变的网格656包括在网格化评价区域680中。当评价区域600的外周部分的缺陷的可能性高时,因为其影响到达评价区域600外部的可能性高,所以可以根据缺陷的状况来设置评价区域600。
(20)区域校正单元575从网格化评价区域透射图像中删除网格650,其中由非缺陷确定单元574确定网格化评价区域的非缺陷在预定公差内。因此,通过从评价区域600移除出现缺陷的可能性低的区域,防止执行不必要的测量。
(21)数据存储单元58存储与区域校正单元575的校正有关的信息。因此,可以在执行评价区域600的更新和新添加的操作者与另一个操作者之间共享信息。
(22)结构制造系统400的X射线检查装置100执行检查处理,用于基于设计装置410的设计处理获取由成型装置420创建的结构的形状信息,控制系统430的检查单元432进行用于比较在检查处理中获取的形状信息和在设计处理中创建的设计信息的检查处理。因此,可以通过非破坏性检查来获取结构中的缺陷检查和关于结构内部的信息,以确定结构是否是根据设计信息创建的无缺陷产品,这有助于结构的质量管理。
(23)修复装置440基于检查处理的比较结果执行对结构再次进行成型处理的修复处理。因此,当结构的缺陷部分可修复时,类似于成型处理的处理可以再次应用于此结构,这有助于制造接近设计信息的高质量的结构。
以下的变形例也包含在本发明的范围内,也可以将一个变形例或多个变形例与上述实施例组合。
(1)X射线检查装置100可以具有发射锥形束的X射线源以及不是线传感器并且具有二维地排列像素的结构的检测器4。在这种情况下,有利的是从来自检测器4的根据切面700的行排列的像素输出信号。通过这样的配置,切面700可以在除了y方向之外的方向上移位。
(2)也可以这样进行配置,使得可从输入操作部11输入当从第一组G1的测量切换为第二组G2的测量时改变试样S的放置方向所需要的时间,并且切面选择单元563也可以通过考虑该输入时间来选择切面700。也就是说,切面选择单元563保持用于改变试样S的放置方向所需的时间,当增加必要的时间增加总测量时间时,选择切面700,使得试样S的放置方向没有伴随的变化。
(3)代替在执行操作者的采纳操作之后改变评价区域600,优选地自动改变被设置为新的评价区域600并且被存储在数据存储单元58中的评价区域600。
(4)在检查与试样S的形状类似的另一个试样,例如,具有相同结构但排气量不同的发动机的气缸体、类似的铸造方案等时,当确定试样S的评价区域600的非缺陷时,可以将另一个试样的评价区域中的非缺陷的公差用作公差。结果,可以在短时间内优化评价区域600。此外,可以使用对相似形状的另一个试样上设置的评价区域的校正历史信息来显示校正的评价区域。特别地,这有助于操作者对由评价区域校正单元呈现的校正的评价区域的有效性进行相关确定。
(5)基于非缺陷水平的设置值的历史数据,可以针对这样的网格650显示历史数据,其中甚至在多次测量中一次确定存在产生缺陷的高可能性。可替代地,也可以针对这样的网格650显示网格650的历史数据,其非缺陷水平随着时间而恶化,或者其非缺陷水平被指示为长期接近阈值的值,尽管非缺陷水平没有恶化。
(6)显示控制单元578可以显示存储在数据存储单元58中的非缺陷的确定结果的历史数据和制造试样S时使用的模具的更换时间。在这种情况下,有利的是,确定当孔产生随时间增加超过预定常数时在试样S的模具中发生劣化,并且在显示监视器6上显示是时候该更换模具了。
(7)从全扫描中获取的数据生成的表面模型上设置的网格650的尺寸可以被设置为小于在部分扫描时的网格650的尺寸。结果,可以减少部分扫描时所需的处理负荷,并且由于信息不会变得过大,操作者可以容易地从显示监视器6进行各种类型的确定(更新的评价区域600等)。
相反,由于在全扫描中获得的数据的信息量增加到大于部分扫描的信息量,因此操作者可以详细地检查发生缺陷的原因。
(8)可以使网格650的尺寸随着每次测量而改变。然而,最大网格650的尺寸优选地是其他网格650的设置尺寸的最小公倍数的尺寸。特别地,在全扫描中,在测量和检查时间中预期有余量。在这种情况下,优选地将网格650设置为小于在部分扫描的检查时设置的网格650。此外,无论扫描范围的大小如何,优选的是,操作者能够在每次测量时设置网格650的尺寸。注意,网格尺寸650的尺寸越小,越可以提高缺陷产品预测的精度,从而详细地获取与非缺陷水平的位置分布有关的信息。
(9)网格650的形状不限于立方体。例如,对于涡轮叶片的叶片部、变速箱或差速器壳等中空形状的物品,检查所需的网格650的节距在结构的表面方向和厚度方向上不同。不需要使网格650在表面方向上非常小。同时,需要使网格650的节距在厚度方向上小。对于这样的物品,优选设置长方体形状的网格。
上述实施例中的检查处理装置1的一部分或变形例中的检查处理装置1(例如,检查控制单元56或检查分析单元57)的功能可以由计算机实现。在这种情况下,这可以通过在可由计算机读取的记录介质上记录用于实现该控制功能的程序并且使计算机系统读取并执行记录在记录介质上的与上述控制有关的程序来实现。注意,这里所指的“计算机系统”包括OS(操作系统)和诸如外围设备的硬件。此外,“可由计算机读取的记录介质”是指便携式记录介质,诸如软盘、磁光盘、光盘,或存储卡或诸如计算机系统内置的硬盘驱动器的存储设备。此外,“可由计算机读取的记录介质”还可以包括在短时间内动态保持程序的介质,例如当经由诸如因特网的网络发送程序时的通信线路或诸如电话线的通信线路,或者保持该程序一定时间量的介质,例如在这种情况下用作服务器或客户端的计算机系统内部的易失性存储器。此外,上述程序可以用于实现上述功能的一部分;上述功能可以通过与已经记录在计算机系统中的程序的组合来实现。
此外,当应用于个人计算机等时,可以通过诸如CD-ROM的记录介质或诸如因特网的数据信号来提供与上述控制有关的程序。图37示出了上述的图。个人计算机950接收经由CD-ROM 953提供的程序。此外,个人计算机950具有与通信线路951的连接功能。计算机952是提供上述程序并将该程序存储在诸如硬盘的记录介质中的服务器计算机。通信线路951是诸如因特网或个人计算机通信的通信线路;专用通信线路;等等。计算机952使用硬盘读出程序,并经由通信线路951将该程序发送到个人计算机950。即,通过作为数据信号的载波传送程序,并经由通信线路951发送该程序。以这种方式,程序可以被提供为可以由计算机以各种形式(诸如记录介质或载波)读取的计算机程序产品。
本发明不限于上述实施例,并且在不脱离本发明的精神的情况下可以进行各种修改。体现本发明的技术概念的其他实施例也包括在本发明的范围内。
参考符号列表
1 检查处理装置
2 X射线源
3 放置单元
4 检测器
5 控制装置
6 显示监视器
36 操纵器单元
56 检查控制单元
57 检查分析单元
58 数据存储单元
Claims (32)
1.一种用X射线检测试样的检查装置,包括:
设置单元,用于在所述试样上设置所述试样的待检查评价区域;
确定单元,用于通过使用所述X射线的透射图像所生成的所述评价区域的形状信息来确定所述评价区域的合格性;
校正单元,用于基于所述确定单元确定的所述评价区域的合格性,进行所述评价区域的改变、附加或删除中的任意一项;
显示控制单元,用于显示由所述校正单元进行了改变、附加或删除中的任意一项的所述评价区域。
2.根据权利要求1所述的检查装置,其特征在于:在对多个试样进行所述评价区域的确定之后,所述显示控制单元与所述评价区域相对应地显示所述多个试样的合格性。
3.根据权利要求2所述的检查装置,其特征在于:
所述显示控制单元将所述评价区域通过单元网格划分并显示。
4.根据权利要求1所述的检查装置,其特征在于:所述确定单元基于使用所述X射线的透射图像所生成的所述评价区域的所述形状信息计算多个不同的合格品检查参数,并且基于所述不同的合格品检查参数来确定合格性。
5.根据权利要求4所述的检查装置,其特征在于:
所述设置单元可以在所述试样的多个位置处设置所述评价区域;以及
所述显示控制单元以多个所述评价区域中的形状类似的部分彼此对应的方式来显示确定的结果。
6.根据权利要求2所述的检查装置,其特征在于:所述显示控制单元显示与其他位置的显示模式不同的通过所述校正单元进行改变、附加或删除中的任意一项的所述评价区域的显示模式。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的检查装置,其特征在于还包括:
接受单元,用于接受外部操作;以及
重置单元,用于当所述接受单元接受外部操作时,将通过所述校正单元进行了改变、附加或删除中的任意一项的所述评价区域重置到所述试样的一部分作为新的评价区域。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的检查装置,其特征在于还包括:重置单元,用于通过所述校正单元进行了改变、附加或删除中的任意一项的所述评价区域自动重置到所述试样的一部分作为新的评价区域。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的检查装置,其特征在于还包括:宽区域形状信息获取单元,用于获取至少关于所述评价区域外部的区域的所述试样的宽区域形状信息;以及
附加设置单元,用于基于所述宽区域形状信息在所述试样的一部分上附加地设置新的评价区域。
10.根据权利要求9所述的检查装置,其特征在于:所述确定单元通过使用所述宽区域形状信息来确定所述宽区域形状信息的合格性,并且从所述宽区域形状信息中选择所述合格性超过预定允许范围的区域;并且
所述附加设置单元附加地将所述合格性超过所述预定允许范围的区域设置为所述新的评价区域。
11.根据权利要求9所述的检查装置,其特征在于还包括:信息存储控制单元,用于存储关于所述附加设置单元的所述附加设置的信息。
12.根据权利要求7所述的检查装置,其特征在于还包括:历史存储控制单元,用于存储关于所述重置单元重置的所述评价区域的历史数据;其中
所述显示控制单元将所述历史存储控制单元存储的所述评价区域的历史数据叠加在表示所述试样的图像重叠上显示。
13.根据权利要求1至6中任一项所述的检查装置,其特征在于还包括:确定结果存储控制单元,用于存储关于所述确定单元对于所述合格性的确定结果的历史数据;
所述校正单元基于由所述确定结果存储控制单元存储的所述合格性的确定结果的历史数据来来进行所述评价区域的改变、附加或删除。
14.根据权利要求13所述的检查装置,其特征在于:
所述试样是铸件;并且
所述显示控制单元显示由所述确定结果存储控制单元存储的所述合格性的确定结果的历史数据以及在制造所述试样时使用的模具的更换时间。
15.根据权利要求1至6中任一项所述的检查装置,其特征在于:所述设置单元将由尺寸小于所述评价区域的单元网格构成的三维网格至少应用于所述评价区域的设置,并且将网格化评价区域设置到所述试样的一部分;
所述确定单元确定网格化评价区域的合格性;
所述校正单元进行所述网格化评价区域的改变、附加或删除;并且
所述显示控制单元显示由所述校正单元改变或附加后的校正的网格化评价区域。
16.根据权利要求15所述的检查装置,其特征在于:所述确定单元确定所述网格化评价区域的每个所述单元网格的合格性;并且
所述校正单元对所述网格化评价区域的每个所述单元网格进行改变、附加或删除。
17.根据权利要求16所述的检查装置,其特征在于:被所述确定单元确定超过预定允许范围的所述网格化评价区域的合格性的网格存在于所述网格化评价区域的外周部分的情况下,所述校正单元改变、附加或删除所述网格化评价区域,以使所述网格化评价区域包括位于所述网格化评价区域中的外周部分周围的网格。
18.根据权利要求16所述的检查装置,其特征在于:所述校正单元改变、附加或删除所述网格化评价区域,以从所述网格化评价区域删除被所述确定单元确定为在预定允许范围内的网格化评价区域的合格性的网格。
19.根据权利要求17或18所述的检查装置,其特征在于还包括:信息存储控制单元,用于存储关于由所述校正单元进行的改变、附加或删除的信息。
20.根据权利要求17或18所述的检查装置,其特征在于其中:所述设置单元能够改变所述网格化评价区域中的单元网格的尺寸。
21.根据权利要求1至6中任一项所述的检查装置,其特征在于其中:
所述试样包括具有相似组成的第一和第二试样;
所述确定单元确定所述评价区域的合格性是否在预定允许范围内;
所述确定单元基于所述确定单元针对所述第一试样的所述合格性的确定结果改变所述预定允许范围;并且
所述确定单元基于所述改变后的预定允许范围来确定所述第二试样的评价区域的合格性。
22.根据权利要求21所述的检查装置,其特征在于其中:
所述确定单元存储所述确定单元针对所述第一试样的所述合格性的确定结果以及基于所述第一试样的合格性的确定结果改变了所述预定允许范围时的所述第一试样的检查结果;并且
所述校正单元根据基于所述第一试样的检查结果、所述预定允许范围和所述检查结果以及所述第二试样的检查结果来校正所述第二试样的更正评价区域。
23.根据权利要求1所述的检查装置,其中,
所述评价区域基于所述试样的设计信息、根据模拟的结果的信息、及测量所述试样而得到的形状信息来进行设置。
24.根据权利要求1所述的检查装置,其中,
所述评价区域是三维形的评价区域。
25.根据权利要求1所述的检查装置,其中,
所述设置单元设置所述评价区域的位置及范围。
26.根据权利要求1所述的检查装置,其中,
所述校正单元通过改变所述评价区域的形状来执行所述评价区域的改变、附加或删除中的任意一项。
27.根据权利要求1所述的检查装置,其中,
使用所述X射线的透射图像所生成的所述评价区域的形状信息是使用多个所述X射线的透射图像所生成的三维形状信息。
28.一种检查方法,包括:
针对试样,设置所述试样的待检查评价区域;
使用通过检查单元检测透射所述试样的X射线而取得的透射图像来生成所述评价区域的形状信息;
通过使用所述X射线的透射图像所生成的所述评价区域的所述形状信息来确定所述评价区域的合格性;
基于上述确定结果,进行所述评价区域的改变、附加或删除中的任意一项;以及
显示由校正单元进行了改变、附加或删除中的任意一项的所述评价区域。
29.一种计算机可读存储介质,其上存储有检查处理程序,该处理程序被处理器执行时实现下述操作:设置处理,针对试样设置所述试样的待检查评价区域;
生成处理,使用通过检测单元检测透射所述试样的X射线而获得的透射图像来生成所述评价区域的形状信息;
确定处理,通过使用所述X射线的透射图像所生成的所述评价区域的所述形状信息来确定所述评价区域的合格性;
执行处理,基于上述确定结果,进行所述评价区域的校正的改变处理、进行附加的附加处理、或进行删除的删除处理中的任意一项;以及
显示处理,显示进行了改变、附加或删除中的任意一项的所述评价区域。
30.一种用于制造结构的方法,包括:
创建关于结构形状的设计信息;
基于所述设计信息创建所述结构;
通过使用权利要求1至27中任一项所述的检测装置测量创建的所述结构的形状来获取形状信息;并且
比较获取的所述形状信息和所述设计信息。
31.根据权利要求30所述的用于制造结构的方法,其特征在于还包括:通过基于所述形状信息和所述设计信息之间的比较结果的实施来执行结构的再制造。
32.根据权利要求31所述的用于制造结构的方法,其特征在于其中所述结构的再制造包括基于所述设计信息再次执行所述结构的创建。
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