(57)【要約】【課題】既設構造物の検査に用いる可搬式のＸ線像撮影装置において、簡単な機構で一次元ラインディテクタをその軸に直角な方向に走査することを可能にし、ラインディテクタと走査機構を内蔵するＸ線検出器をできるかぎり薄型かつ軽量にする。【解決手段】ラインディテクタ１０を走査する駆動用モーター１４の軸が走査面上に位置するようにモーターを配置する。また、モーターの軸をラインディテクタの軸と平行にして、モーターの回転運動がその運動方向を変換することなく直接ラインディテクタの往復運動の駆動力として伝達されるように構成する。【選択図】  図２
2004340667.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸に沿ってＸ線検出素子列を有するラインディテクタを設けたＸ線検出器とＸ線放射源を備え、検査対象物を間に挟んで前記Ｘ線放射源と前記Ｘ線検出器を配置し、該検査対象物のＸ線透過像を撮影してその検査を行う可搬式のＸ線撮影装置であって、駆動用モーターによって駆動されて前記ラインデイテクタをその軸と直角な方向に往復走行させる走査機構を備え、前記駆動用モーターを前記ラインディテクタの走査領域外に配置しその駆動軸が該ラインディテクタの走査面上あるいはその近傍に位置するように設置したことを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項２】
前記走査機構が、前記ラインディテクタをその軸と直角な方向に移動させる案内機構と、前記モーターの駆動力を前記ラインディテクタに伝達する駆動力伝達機構を備え、前記モータをその軸が前記ラインディテクタの軸に平行になるように配置すると共に、前記駆動力伝達機構により前記モーターの回転運動がその運動方向を変換することなく直接に前記ラインディテクタの往後運動の駆動力として伝達されるように構成されていることを特徴とする請求項１記載のＸ線撮影装置。
【請求項３】
前記駆動力伝達機横が、プーリーとベルトの組み合わせからなることを特徴とする請求項２記載のＸ線撮影装置。
【請求項４】
さらに、前記ラインディテクタをその軸の周りに回転可能に支持する支持機構と、前記ラインディテクタをその軸の周りに回転させる回転駆動機構を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のＸ線撮影装置。
【請求項５】
前記回転駆動機構が、前記ラインディテクタの回転角を制御する制御機構を備えることを特徴とする請求項４記載のＸ線撮影装置。
【請求項６】
前記制御機構が、少なくとも前記ラインディテクタの走査面上における位置又はその走査速度のいずれかの情報及び前記Ｘ線放射源と前記Ｘ線検出器との距離に関する情報により算出される目標回転角に基づいて、前記ラインディテクタの回転角を制御するものである請求項５記載のＸ線撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線透過像の撮影装置に関し、とくに既設構造物の非破壊検査に好適な可搬式のＸ線撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力プラント、火力プラント、化学プラント等の既設構造物の欠陥、とくに既設配管のひび割れ、肉厚減耗、溶接欠陥等の検査は、一般にＸ線を用いた非破壊検査により行われる。これは、検査対象物を挟んで可搬式のＸ線発生器とＸ線検出器を配置し、Ｘ線透過平面画像により欠陥の有無を検査するもので、Ｘ線検出器として二次元センサが用いられることが多い。
【０００３】
かかるＸ線検査に用いる二次元センサには、従来のＸ線フィルムよりも感度や直線性の優れたイメージングプレートが多く用いられる。これは、輝尽性蛍光体を塗布したフィルム状センサにＸ線透過像を記録し、これをレーザー光等により読み取って、画像処理装置により平面透過画像を形成するものである。しかしこの方式は、イメージングプレートを収めた保持具自体が必ずしも軽量・小型でない上に、読取装置や画像処理装置を合わせると、自動車での運搬を必要とする装置規模になる。
【０００４】
また、近年イメージングプレートと画像読取部を一体に組み込んだ二次元センサも開発されているが、このセンサも重量が大で簡便に運搬できない上に、センサの厚みが５０ｃｍ程度と厚いために、検査対象物と障害物との間隙が狭いような場合には使用できないという問題がある。
さらに、半導体を用いた二次元センサもある。これはマトリックス状に半導体素子を配置し、入射したＸ線量に対応する電荷を半導体素子に与えるような機構を設けて、半導体素子に蓄積された電荷量をスイッチング素子等により読み出して、これを画像処理してリアルタイムでＸ線透過像を得るものである。しかし、かかる二次元センサは非常に高価であり、必ずしも軽量小型でない。また、一種の精密機器であるから、作業環境の悪い現場での使用に適さないという問題がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−８３２７７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述の各種のプラントでは、多数の配管が密集して並んでいたり地面又は壁面に沿って並列に配設されていることが多い。かかる場合には、側面からＸ線透過像を得ることができず、配管の間からＸ線を照射したり地面又は壁面に向かってＸ線を照射し、配管の間や地面又は壁面と配管との狭い間隙にＸ線検出器を配置せざるを得ない。したがって、既設構造物の検査においては、Ｘ線検出器の厚みが小さいことがきわめて重要な要件になる。また、自動車が近付けないような高所や屋内の配管等の検査が必要なことも少なくないから、Ｘ線撮影装置の各部が、人力で容易に運搬できる重量であることも重要である。
【０００７】
一方、二次元センサは一般に高価であるから、安価な一次元ラインセンサを用いて二次元透過画像を得る形式であって、現場使用に適したＸ線撮影装置を提供することが望まれている。この目的のためには、ラインセンサの走査機構を適切に構成し、この走査機構を内蔵するＸ線検出器を如何に薄型かつ軽量にするかが課題となる。
また、イオンチェンバー式のラインセンサの場合、その感度はＸ線の入射角に強く依存し、垂直に近い狭い角度範囲でしか安定した感度を有しない。そのため、上述のようにラインセンサを走査する場合に、走査機構と連動してラインセンサのＸ線検出面がＸ線源の方向を指向するような手段を設けることも重要な課題である。
【０００８】
そこで本発明は、検査対象の既設構造物を挟んで可搬式のＸ線源とラインセンサを配置し、ラインセンサを走査して二次元Ｘ線透過画像を得るＸ線撮影装置において、簡単な機構でラインセンサの走査を可能にし、ラインセンサとその走査機構を内蔵するＸ線検出器をできるかぎり薄型かつ軽量にする手段を提供することを目的とする。また、この走査機構と連動してラインセンサのＸ線検出面がＸ線源の方向を指向するような制御手段を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のＸ線撮影装置の第１は、軸に沿ってＸ線検出素子列を有するラインディテクタを設けたＸ線検出器とＸ線放射源を備え、検査対象物を間に挟んでＸ線放射源とラインディテクタを配置し、検査対象物のＸ線透過像を撮影してその検査を行う可搬式のＸ線撮影装置であって、駆動用モーターによって駆動されてラインディテクタをその軸と直角な方向に往復走行させる走査機構を備え、駆動用モーターを走査機構の走査面延長上においてその軸がラインディテクタの走査面状あるいはその近傍に位置するように配置したことを特徴とする。
これにより、ラインディテクタとその走査機構を内蔵したＸ線検出器の厚みを、ラインディテクタあるいは駆動用モーターの幅と同程度まで薄くすることができ、検査対象部と障害物との間隙が狭い場合にもＸ線像の撮影を可能にすることができる。
【００１０】
また、この装置は、前記の走査機構が、ラインディテクタをその軸と直角な方向に移動させる案内機構と、モーターの駆動力をラインディテクタに伝達する駆動力伝達機構を備え、モータの軸がラインディテクタの軸と平行になるように配置して、駆動力伝達機構によりモーターの回転運動がその運動方向を変換することなく直接にラインデイテクタの往復運動の駆動力として伝達されるように構成されていることが好ましい。
このように構成することにより、ラインディテクタの走査機構が簡易になるため、Ｘ線検出器の薄型化や軽量化を図ることができる。
また、上記の駆動力伝達機構は、プーリーとベルトの組み合わせからなるものであることが好ましく、これによりＸ線検出器の一層の軽量化を図ることができる。
【００１１】
本発明のＸ線撮影装置の第２は、上記第１発明の構成に加えて、ラインディテクタをその軸の周りに回転可能に支持する支持機構と、ラインディテクタをその軸の周りに回転させる回転駆動機構を備えていることを特徴とする。
また、上記の回転駆動機構は、ラインディテクタの回転角を制御する制御機構を備えていることが好ましい。この制御機構は、少なくともラインディテクタの走査面上における位置又はその走査速度のいずれかの情報及びＸ線放射源とラインディテクタの中心との距離に関する情報により算出される目標回転角に基づいて、ラインディテクタの回転角を制御するものであってもよい。
【００１２】
この第２発明の構成によれば、走査面のいずれの位置においても、ラインディテクタのＸ線検出面がＸ線の入射方向と略直角になるようにし得るため、走査面全体で鮮明なＸ線透過画像を取得することができ、とくにイオンチェンバー式のＸ線検出素子を用いた場合に本発明による効果が大きい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、実施例に基づいて本発明のＸ線撮影装置を詳細に説明する。
図１は、本発明の１実施例であるＸ線撮影装置の構成を示す概念図で、図２は、この装置のＸ線検出器の構造を示す斜視図である。
この装置は、図１に示すように、Ｘ線像撮影の対象物１を挟んで配置された可搬式のＸ線源２とＸ線検出器３、画像処理装置４及び遠隔操作用コントローラ５等から構成される。画像処理装置４は、Ｘ線検出器３で測定されたＸ線透過量の信号を処理して、対象物１のＸ線透過平面画像を表示するもので、ディスプレイ６とキーボード７を備えたパソコン８であってもよい。
【００１４】
本発明の要部はＸ線検出器３にあり、これは軸に沿ってＸ線検出素子列９が配列されたラインディテクタ１０を、その軸と直角な方向に走査して、対象物１の二次元Ｘ線透過画像を取得するものである。
図２は、このＸ線検出器３の内部構造、とくにラインディテクタの走査機構を示す図で、この走査機構はラインディテクタ１０をその軸（Ｘ線検出素子列９の配列軸）と直角な方向に移動させる案内機構と、ラインディテクタの駆動機構からなっている。
【００１５】
本実施例において、案内機構はラインディテクタの軸と直角な方向に平行に配設された１対のガイドポール１１と、ラインディテクタ１０の両端を支持する１対のスライダ１２からなっている。ガイドポール１１の上下端は支持部材１３により固定され、スライダ１２の中央の孔にこのガイドポール１１が挿通されて、スライダ１２が自在に上下に摺動し得るようになっている。
【００１６】
ラインディテクタの駆動機構は、正逆回転可能なモーター１４と、その駆動力をラインディテクタに伝達する駆動力伝達機構からなっている。モーター１４はラインデイテクタの走査領域の外に配置され、その軸がラインディテクタ１０の軸と平行になるように置かれる。
このため、Ｘ線検出器の厚さは、ラインディテクタ１０の太さあるいはモーター１４の幅の程度まで薄くすることができ、従来数１０ｃｍあったＸ線検出器の厚さと比較すると、極めて狭い空隙に挿入して観察することができる。したがって本実施例のＸ線検出器を用いれば、入り組んだ部品や輻輳した配管についても簡単にＸ線画像観察をすることができる。
【００１７】
モータの駆動力はプーリーとベルトを用いて伝達される。すなわち、駆動力伝達機構は、駆動プーリー１５、案内プーリー１６、スプリング１９により付勢されるテンションプーリー１７及びその両端をスライダ１２に取り付けられたベルト１８から構成される。なお、案内プーリー１６とテンションプーリー１７は、もう一方のガイドポール１１にも同様に配置されている。案内プーリー１６は、いずれも軸受２０に支持された回転軸２１により、一方のプーリーに加えられた駆動力が他方のプーリーに伝達されるように構成されている。
【００１８】
上記の構成において、モーター１４の軸を一対のガイドポール１１の軸心を結ぶ線上に配置することにより、モーターの軸がラインディテクタ１０の走査面上に配置され、Ｘ線検出器３の厚みを薄くすることができる。すなわち、案内プーリー１６及びテンションプーリー１７は、その外周が上下の支持部材１３の幅の内側に入るような位置に配置されており、かつ上下の支持部材１３の幅は、モーター１４又はその基台２２の幅と同程度かそれ以下になるように構成されている。したがって、Ｘ線検出器３の厚みは、モーター１４又はラインディテクタ１０の幅（通常はモーターの幅の方が大）と同程度まで薄くすることができる。なお、モーター１４の軸は、厳密にラインディテクタ１０の走査面上にある必要はなく、これに近接してこれと平行な面上にあればよい。
【００１９】
遠隔操作用コントローラ５で操作されるモーター１４の駆動力は、変速機２３を介して駆動プーリー１５に伝えられ、ベルト１８が往復動して、スライダ１２を上下動させる。この際、駆動側の案内プーリー１６の駆動力が回転軸２１を介して他方の案内プーリーに伝えられ、非駆動側のスライダをより円滑に上下動させることに寄与する。このようにして、遠隔操作によりラインディテクタ１０を走査して、連続的に取得したＸ線検出素子列９の透過Ｘ線量の信号より、二次元のＸ線透過画像を得ることができる。
【００２０】
本実施例の装置は、モーター１４の軸がラインディテクタ１０の軸と平行に配列されているため、モーターの回転運動を、その運動方向を変換することなく直接にラインディテクタの往復運動の駆動力として伝達することができ、走査機構を簡略化することができる。また、モーターの駆動力の伝達にプーリーとベルトを用いるため走査機構が軽量化できて、現場での運搬、据付けの容易な可搬式のＸ線撮影装置を提供することができる。
【００２１】
なお、本発明において、ラインディテクタの案内機構や駆動機構を本実施例の構成に限定する必要はなく、例えば、案内機構として角柱にレールを設けたリニアガイドとこれに骸合するスライダを用いてもよい。また、プーリーシステムにおける案内プーリーの個数を減らしても差し支えない。例えば、下端の案内プーリーを大きくして、これと駆動プーリー１５及び小型のテンションプーリーのみでプーリーシステムを構成してもよい。また、必ずしも両側にプーリーを配する必要はなく、駆動側のみのプーリーシステムであってもよい。さらには、モーター１４の位置は、必ずしも上部ではなく下部であってもよい。
【００２２】
図３は、本発明の第２の実施例であるＸ線撮影装置のＸ線検出器の構造を示す斜視図である。この装置も、ラインディテクタを走査するための案内機構や駆動機構は、図２の装置と同様である。しかし、図２の装置ではラインディテクタのＸ線検出面の向きが不変であるのに対して、本実施例の装置では、これを可変にするためにラインデイテクタの回転機構を備えている点が相違する。
【００２３】
すなわち、この装置はラインディテクタをその軸の周りに回転可能に支持する支持機構と、ラインディテクタをその軸の周りに回転させる回転駆動機構を有している。図４は、この第２実施例の装置のラインディテクタの支持部及び回転駆動部の構造を例示する部分断面図である。同図に見られるように、ラインディテクタ１０の両端には支軸２４が設けられている。また、ガイドポール１１に案内されて上下動するスライダ１２の内側面には軸受２５が設けられ、これに支軸２４が骸合して回転可能に支持されている。なお、図４は一方のスライダのみ図示しているが、ラインディテクタの他端にも同様の軸受け構造が用いられている。
【００２４】
また、一方のスライダ１２には、制御用モーター２６が取付部材２７により取り付けられ、ラインディテクタ１０と一緒に上下動するように構成されている。制御用モーター２６の回転軸は、ラインディテクタの支軸２４と平行になるように（本実施例では、共に走査面上に位置するように）配置して、Ｘ線検出器の幅が徒に大きくならないようにしている。ラインディテクタの支軸２４にはプーリー２８が、制御用モーター２６の回転軸にはプーリー２９が取り付けられ、両プーリーはタイミングベルト３０で連結されて、制御用モーター２６の回転により、ラインディテクタ１０が支軸２４の周りに正確に回転するように構成されている。
【００２５】
このようなラインディテクタの回転機構は、Ｘ線検出素子列９の検出面（Ｘ線検出面）がＸ線入射方向と略直角になるように、ラインディテクタの走査に対応して、Ｘ線検出面の角度を変えることを目的とするものであるから、この目的に適合するようにラインディテクタの回転角を制御する制御機構が必要である。この制御には、少なくとも二つの情報が必要で、その一つはラインディテクタの走査位置又は走査速度に関する情報であり、他の一つはラインディテクタとＸ線源との距離に関する情報である。
【００２６】
例えば、Ｘ線撮影前にＸ線源とＸ線検出器を配置する際に、Ｘ線源からＸ線検出器の面に下ろした垂線の長さ、すなわちＸ線検出器とＸ線源の距離ｄと、Ｘ線検出面中の垂線の足の位置の情報があれば、走査範囲の始点と終点においてＸ線検出素子列の面がＸ線源に向くときの傾斜角θ１，θ２（Ｘ線検出面の法線と走査面との間の角）を算定することができる。
さらに、走査中におけるラインディテクタの位置の情報に基づいて、各位置におけるθを計算することができる。なお、走査の始点と走査速度の情報があれば、これを走査位置の情報に変換できるから、同様に８を計算することができることはいうまでもない。
したがって、これらの情報を演算処理手段（通常は画像処理に用いるパソコン）に入力して、ラインディテクタの駆動と連動してＸ線検出面の目標傾斜角θを逐一計算し、このθに合致するように制御用モーター２６でラインディテクタの回転角を制御すればよい。
【００２７】
上述のように、ラインディテクタの回転機構と回転角の制御機構を設けることにより、走査面のいずれの位置においても、ラインディテクタのＸ線検出面がＸ線の入射方向と略直角になるようにし得るため、走査面全体で鮮明な画像を取得することができる。とくにイオンチェンバー式のＸ線検出素子では、Ｘ線の検出面に対する入射角が直角に近い数度程度の狭い角度範囲でしか安定した感度を示さないため、この回転機構無しでは走査面全体で鮮明な画像を得ることが難しかったが、本発明よりこの課題を解決することができる。
【００２８】
本発明において、ラインディテクタの回転機構は、この第二実施例の構成に限定する必要はなく、例えば、ラインディテクタのケースを二重構造にして、外側のケースに制御用モーターを取り付け、内側のケースのみ回転可能に支持するような構造であってもよい。また、制御用モーターで回転駆動する際の駆動力の伝達をプーリー以外の方法、例えばギアの組み合わせによってもよい。ただし、Ｘ線検出器の厚みを薄くするという目的から、制御用モーターの軸を走査面上又はこれと平行な面上に配置することが好ましいという点は、走査駆動用のモーターの場合と同様である。
【００２９】
【発明の効果】
本発明のＸ線撮影装置は、安価な一次元ラインセンサを用いているため、二次元センサを用いる場合よりＸ線検出器の設備コストを大幅に節減することができる。また、本発明のラインディテクタの走査機構及び回転機構によりＸ線検出器を薄型にしたので狭いところに挿入して観察することができる。さらに、装置が軽量になったので現場での運搬を容易にすることができる。走査機構や回転機構は簡単な構成であるので、保守が容易であって、振動・粉塵等により作業環境の悪い現場での使用に適するという特徴を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例であるＸ線撮影装置の構成を示す概念図である。
【図２】第一実施例の装置のＸ線検出器の構造を示す斜視図である。
【図３】本発明の第二の実施例であるＸ線撮影装置のＸ線検出器の構造を示す斜視図である。
【図４】第二実施例の装置のラインディテクタの支持部及び回転駆動部の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１  撮影対象物
２  Ｘ線源
３  Ｘ線検出器
４  画像処理装置
５  遠隔操作用コントローラ
６  ディスプレイ
７  キーボード
８  パソコン
９  Ｘ線検出素子列
１０  ラインディテクタ
１１  ガイドポール
１２  スライダ
１３  支持部材
１４  モーター
１５  駆動プーリー
１６  案内プーリー
１７  テンションプーリー
１８  ベルト
１９  スプリング
２０  軸受
２１  回転軸
２２  基台
２３  変速機
２４  支軸
２５  軸受
２６  制御用モーター
２７  取付部材
２８  プーリー
２９  プーリー
３０  ベルト
【図１】
2004340667.tif 000003
【図２】
2004340667.tif 000004
【図３】
2004340667.tif 000005
【図４】
2004340667.tif 000006