(57)【要約】【課題】  多様な形状の試料の搬入・搬出機能を持ちながら、コンパクトでコストアップを極力抑制することのできるＸ線ＣＴ装置を提供する。【解決手段】  Ｘ線源１とＸ線検出器２の間の撮影空間に対して試料Ｗをチャッキング装置６ｂでチャッキングして搬入・搬出するためのハンドリング手段６に、チャッキング装置６ｂを回転させる回転機構６ｃを設け、このハンドリング手段により、試料Ｗを撮影空間に位置決めして回転させつつＸ線透過データを採取するように構成することで、回転テーブルとこれを３次元方向に移動させる機構を含む試料ステージを実質的に不要とし、コンパクト化と低コスト化を達成する。【選択図】  図１
2005221460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向配置されたＸ線源とＸ線検出器の間の撮影空間に、試料を配置して回転を与えつつＸ線を照射し、所定の回転角度ごとに取り込んだＸ線透過データを用いて、上記回転の中心軸に直交する平面に沿った断層像を再構成する断層像演算手段を備えたＸ線ＣＴ装置において、
所定位置に置かれている試料をチャッキング装置によりチャッキングして上記Ｘ線源とＸ線検出器の間の撮影空間に移送し、かつ、その撮影空間から他の位置に移送するハンドリング手段を備えるとともに、このハンドリング手段は、上記チャッキング装置を回転させる回転機構を備え、試料を上記撮影空間でチャッキング装置によりチャッキングした状態で回転を与えつつＸ線を照射することにより、当該試料のＸ線透過データを取り込むように構成されていることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
上記チャッキング装置およびその回転機構を備えたハンドリング手段が、多軸ロボットであることを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種工業製品などの断層像を得るためのＸ線ＣＴ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線ＣＴ装置においては、一般に、互いに対向配置されたＸ線源とＸ線検出器の間に、測定に供すべき試料を配置し、その試料を回転させるか、あるいはＸ線源とＸ線検出器の対を試料の回りに回転させつつ、試料にＸ線を照射し、所定の回転角度ごとに試料のＸ線透過データを取り込む。そして、そのＸ線透過データを用いた断層像再構成演算によって、回転中心軸に直交する面でスライスした試料の断層像を構築する。
【０００３】
工業製品などの対象としたＸ線ＣＴ装置においては、通常、図３にその構成例を模式的に示すように、Ｘ線源３１とＸ線検出器３２の間に回転テーブル３３ａを設け、試料Ｗをその回転テーブル３３ａ上に載せて回転を与える構成が採用される。また、その回転テーブル３３ａには、試料Ｗを当該回転テーブル３３ａ上に固定すべくマニプレータやチャッキング機構（図示略）を設けるとともに、この回転テーブル３３ａを、Ｘ線の光軸Ｌの方向（ｘ方向）およびその方向に直交する平面で互いに直交する２方向（ｙ，ｚ方向）の合計３軸方向に移動させるためのテーブル移動機構３３ｂを備え、これらの各方向への回転テーブル３３ａの移動により、撮影倍率を変更し、更にはＸ線検出器３２の視野に対する試料Ｗの位置決めを行えるようになっている。そして、これらのマニプレータ等を含む回転テーブル３３ａおよびテーブル移動機構３３ｂによって試料ステージ３３を構成している（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１８５５９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、以上のような従来のＸ線ＣＴ装置において、測定に供すべき試料を回転テーブル３３ａの上に搬入したり、あるいは測定された試料を回転テーブル３３ａの上から他の位置に搬出することを自動化しようとする場合、多様な形状の試料に対応するためには、図４に例示するように、多軸ロボット４１を用いて、あらかじめ定められている試料載置部４２と回転テーブル３３ａとの間で試料Ｗをチャッキングして移動させる方法が考えられる。なお、この図４ではＸ線源３１とＸ線検出器３２の図示を省略している。
【０００５】
しかしながら、このような構成によると、回転テーブル３３ａとテーブル移動機構３３ｂとからなる試料ステージ３に加えて、多軸ロボット４１の稼働スペースが必要となり、大掛かりな装置となってしまう。また、このような構成によれば、試料の搬送機能を持たない通常のＸ線ＣＴ装置に対して、多軸ロボット４１を追加した分だけコストアップとなってしまう。
【０００６】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、多様な形状の試料の搬入・搬出機能を持ちながら、コンパクトでコストアップを極力抑制することのできるＸ線ＣＴ装置を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明のＸ線ＣＴ装置は、互いに対向配置されたＸ線源とＸ線検出器の間の撮影空間に、試料を配置して回転を与えつつＸ線を照射し、所定の回転角度ごとに取り込んだＸ線透過データを用いて、上記回転の中心軸に直交する平面に沿った断層像を再構成する断層像演算手段を備えたＸ線ＣＴ装置において、所定位置に置かれている試料をチャッキング装置によりチャッキングして上記Ｘ線源とＸ線検出器の間の撮影空間に移送し、かつ、その撮影空間から他の位置に移送するハンドリング手段を備えるとともに、このハンドリング手段は、上記チャッキング装置を回転させる回転機構を備え、試料を上記撮影空間でチャッキング装置によりチャッキングした状態で回転を与えつつＸ線を照射することにより、当該試料のＸ線透過データを取り込むように構成されていることによって特徴づけられる（請求項１）。
【０００８】
ここで、本発明においては、上記チャッキング装置および回転機構を備えたハンドリング手段を、多軸ロボットとする構成（請求項２）を好適に採用することができる。
【０００９】
本発明は、Ｘ線源とＸ線検出器の間の撮影空間に試料を搬入・搬送するためのハンドリング手段を、そのまま試料ステージとして利用することにより、所期の目的を達成しようとするものである。
【００１０】
すなわち、本発明においては、試料を回転させる回転テーブルと当該回転テーブルを３次元方向に移動させるテーブル移動機構をなくし、試料をチャッキング装置でチャッキングして撮影空間に対して搬入・搬出するハンドリング手段に、チャッキング装置を回転させる回転機構を設けて、このハンドリング手段によりチャッキングされた試料を撮影空間に位置決めして回転させつつＸ線を照射することにより、Ｘ線透視データを採取する。
【００１１】
この構成により、回転テーブルとその移動機構を主体とする試料ステージをなくした分だけ、単にハンドリング手段を追加する場合に比してコストダウンを達成することができると同時に、試料ステージを配置すべきスペースをハンドリング手段の配設位置もしくは稼働スペースとして用いることが可能となり、コンパクト化を達成することができる。
【００１２】
そして、以上のようなチャッキング装置とその回転機構を備えたハンドリング手段としては、専用装置として製作することも可能であるが、このような機能を備えたハンドリング手段としては、実用に供されている多軸ロボットを挙げることができ、これらの機能を備えた市販の汎用の多軸ロボットを用いて実験したところ、試料ステージを備えた通常のＸ線ＣＴ装置と遜色のない断層像が得られることが確かめられた。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、試料をＸ線源とＸ線検出器の間の撮影空間に搬入・搬出するハンドリング手段として、試料をチャッキングするチャッキング装置を回転させる回転機構を備えたものとし、このハンドリング手段でチャッキングした試料を撮影空間で回転させつつＸ線透視データを採取して、断層像の再構成演算を行うので、従来の回転テーブルとこれを３次元方向に移動させる移動機構等からなる試料ステージを設ける必要がなく、従来のＸ線ＣＴ装置に試料の搬入・搬出機能を持たせるべく単にハンドリング手段を追加する場合に比して、コストを低減させることができると同時に、試料ステージを配設すべきスペースをハンドリング手段の配設スペースないしは稼働スペースとして用いることが可能となり、コンパクト化をも達成することができる。
【００１４】
また、上記したハンドリング手段として、請求項２に係る発明のように多軸ロボットを用いると、例えば市販に供されている汎用の多軸ロボットの採用によるコスト低減を達成することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態の構成図で、機械的構成を表す模式図と電気的構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
【００１６】
Ｘ線源１はそのＸ線光軸Ｌが水平に向くように配置され、このＸ線源１に水平方向に対向して、例えばイメージインテンシファイアとＣＣＤカメラとを組み合わせてなるＸ線カメラ２が配置されている。Ｘ線源１はＸ線コントローラ３から供給される管電流および管電圧に応じたＸ線を出力する。Ｘ線カメラ２の出力は、Ｘ線透過データとして画像取込回路４を介してコンピュータ５の画像メモリ５ａに記憶され、同じくコンピュータ５の再構成演算部５ｂによる断層像の再構成演算に供される。再構成された断層像は、表示器８に表示される。なお、コンピュータ５内の再構成演算部５ａおよび後述する制御部５ｃは、実際には当該コンピュータ５にインストールされているそれぞれに該当するプログラムの実行により実現する機能を表すものであって、図１においては説明の便宜上、それぞれの機能をブロックによって表している。
【００１７】
Ｘ線源１とＸ線カメラ２に隣接して多軸ロボット６が配置されている。この多軸ロボット６は、複数の関節を備えたアーム６ａの先端に、試料Ｗの形状等に応じて適宜に交換されるチャッキング装置６ｂを備えているとともに、そのチャッキング装置６ｂをその中心軸の回りに回転させる回転機構６ｃを備えた構造を有し、ロボットコントローラ７からの駆動制御信号に従いって動作する。
【００１８】
前記したＸ線コントローラ３およびロボットコントローラ７は、コンピュータ５の制御部５ｃに接続されており、この制御部５ｃは、多軸ロボット６の動作と、画像取込回路４を介してのＸ線透過データの取込み動作とが同期するようにこれらを制御する。
【００１９】
さて、多軸ロボット６の両側には、搬入ステージ９と搬出ステージ１０が設けられており、断層像を得るべき試料Ｗは搬入ステージ９に置かれる。多軸ロボット６は以下に示す動作を実行するようにあらかじめティーチングされる。
【００２０】
すなわち、搬入ステージ９上の試料Ｗをチャッキング装置６ｂによりチャッキングした後、Ｘ線源１とＸ線カメラ２の間のあらかじめ定められている位置に試料Ｗを位置決めし、その状態でチャッキング装置６ｂごと試料ＷをＸ線光軸に直交する鉛直軸の回りに設定角度ずつ回転させる。その間、コンピュータ５は各回転角度ごとに試料ＷのＸ線透過データを画像メモリ５ａに格納していく。やがて３６０°分のＸ線透視データが揃えば、チャッキング装置６ｂの回転を停止し、試料Ｗを搬出ステージ１０に搬出する。コンピュータ５は、画像メモリ５ａに格納した試料Ｗの３６０°分のＸ線透過データを用いて、再構成演算部５ｂにおいて公知の手法により試料Ｗの断層像を再構成し、表示器８に表示する。      
【００２１】
以上の実施の形態において特に注目すべき点は、試料ＷのＸ線透過データを採取すべく試料Ｗを回転させるための回転テーブルと、その回転テーブルを３次元方向に位置決めするテーブル移動機構を主体とする試料ステージを有さず、試料Ｗの回転および位置決めは、試料Ｗの搬入および搬出とともに多軸ロボット６が担う点である。これにより、搬入・搬出用の多軸ロボット６を備えながらも、比較安価でコンパクトな全自動タイプのＸ線ＣＴ装置が得られる。
【００２２】
ここで、以上の実施の形態においては、断層像を得る前の試料Ｗを搬入ステージ９に置き、断層像を得た後の試料を搬出ステージ１０に搬出する例を示したが、本発明はこれに限られることなく、例えば図２に要部平面図を模式的に示すように、多軸ロボット６の両側に搬入コンベア２１と搬出コンベア２２を配置し、搬入コンベア２１により連続的に搬入されてくる試料Ｗを順次ＣＴ撮影した後、搬出コンベア２２により順次装置外に搬出するように構成することもできる。
【００２３】
また、以上の実施の形態においては、試料Ｗの撮影空間への搬入と、その撮影空間での回転、および撮影空間外への搬出を多軸ロボット６を用いて行った例を示したが、本発明はこれに限定されることなく、これと同等の機能を有する専用の機構を用いてもよく、要は、搬入のために試料Ｗをチャッキングしたまま、撮影空間で回転させてＸ線透視データを採取し、そのチャッキングのまま撮影空間から搬出する機構であれば、任意の機構を採用することができる。
【００２４】
更に、以上の実施の形態においては、Ｘ線源かぱＸ線カメラに至るＸ線光軸を水平に配置する例を示したが、本発明はこれに限定されることなく、光軸は水平方向からやや傾斜した方向であってもよく、そのとき試料の回転軸は鉛直方向のままとしておくこともできる。更にまたＸ線光軸は鉛直方向であってもよく、その場合、試料の回転軸方向はおよそ水平方向となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態の構成図で、機械的構成を表す模式図と電気的構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
【図２】本発明の他の実施の形態の要部平面図を模式的に示す図である。
【図３】従来のＸ線ＣＴ装置の要部構成図である。
【図４】従来のＸ線ＣＴ装置に試料の搬入・搬出機能を追加する場合の例の説明図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  Ｘ線源
２  Ｘ線カメラ
３  Ｘ線コントローラ
４  画像取込回路
５  コンピュータ
５ａ  画像メモリ
５ｂ  再構成演算部
５ｃ  制御部
６  多軸ロボット
６ａ  アーム
６ｂ  チャッキング装置
６ｃ  回転機構
７  ロボットコントローラ
８  表示器
９  搬入ステージ
１０  搬出ステージ
Ｗ  試料
【図１】
2005221460.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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