技術紹介

X 線 CT スキャン測定サービス
小林祐嗣 *1

Kobayashi Yuji

山崎裕大 *2

Yamazaki Yasuo

上島秀作 *3

Uejima Hidesaku

X 線 CT スキャン測定サービスでは、X 線 CT 装置で対象物の内部および外部の 3 次元形状を全て取得し、はCT 像から内部欠陥の観察や、部品の嵌め合い部の測定など、さまざまな検査・計測が可能である。本稿では、X 線 CT スキャンの原理および適用事例を紹介する。
キーワード：X 線 CT、3 次元計測、内部観察、3 次元 CT、リバースエンジニアリング、欠陥解析、CFRP

1. はじめに
現在、X 線検査技術は製品の内部欠陥、損傷、異物の探査に広く利用され、品質確保のツールとして必要不可欠となっている。当社においても、
図 1 のような溶接構造物や鋳造品の放射線検査な（1）

どの測定サービスに用いる放射線透過試験装置や、図 2 のような空港やイベント会場で使用されている手荷物検査装置の販売などを行っており、
X 線を用いた検査技術の適用範囲は幅広い。

図2*1：計測事業部*2：計測事業部*3：計測事業部

計測技術部
計測技術部
計測技術部

図1

手荷物用 X 線検査装置

磯子グループ磯子グループ 次長
部長 博士（工学） 技術士（建設部門）—

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放射線透過試験装置

一方で、医療用として実用化された CT 装置は、（ディテクタ）から構成される。回転テーブル上に産業用へも適用が拡大され進化を続けている。CT設置された計測対象に向けて照射された X 線は、とは Computed Tomography の略称で、X 線などの計測対象物に一部吸収され、残りは吸収されず透光源を利用して得られた対象物の内部断層撮像を過し、ディテクタまで到達する。計測対象物の材3 次元画像に再構築したものである。コンピュー質や厚さの違いはディテクタでの透過画像においタによる解析技術の高度化を背景に、物体の内部て濃淡となって現れる。また、異物や欠陥も、画構造を知る手段として急速に利用が進んでおり、像上、周辺と異なる濃淡を示すことで検出され利用拡大のニーズを受け、毎年のように高性能でる。また、CT 撮影では、計測対象を回転させて多高機能な装置が販売されている。3 次元的に製品方向から撮影し、多数（1000 ～ 2000 枚）の透過画イメージを認識しやすく、かつ内部全体の情報を像をコンピュータでデータ処理し、輪切りのよう精細に得ることができれば、メーカーにおける製な断層像や立体的な 3D 像を構築することができ品開発の段階や製品検査での欠陥の探査に向ける。これにより内部状況を視覚的に捉えることがて、X 線 CT は強力なツールとなり得る。一方で、できる 。

（2）装置導入に際しては費用の問題がある。使用頻度

X 線 CT 測定は有用性の認知が進み、ニーズがが多くない場合や、まれに試作品や製品損傷が起幅広くなってきたため、現在、さまざまな仕様のきた時などに手軽に内部構造を知りたい、急いで装置が販売されている。装置の仕様を示す指標と不具合の原因を明らかにしたいというケースも少しては、照射できるエネルギーとフォーカスサイなくない。このようなニーズを踏まえ、当社ではズが重要である。一般的に、照射できるエネル

産業用 X 線 CT 装置による X 線 CT スキャン測定

ギーが大きいと、フォーカスサイズは大きくなるサービスを実施している。

傾向がある。フォーカスサイズは、概して、ミリフォーカス、マイクロフォーカス、ナノフォーカ

2. 産業用 X 線 CT 装置の概要

スと分かれる。図 4 に示すように、フォーカスサ

図 3 に一般的な産業用 X 線 CT 装置の構成要素

イズが特定のサイズより大きいとぼやけた画像とを示す。装置は X 線源、回転テーブル、検出器なり、フォーカスサイズが小さいと鮮鋭な画像が

図3X 線 CT 装置—

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内部構成
IIC REVIEW/2021/10. No.66

図4フォーカスサイズと像の関係のイメージ得ることができる。したがって、精細な画像を得のような出力の装置を選択するのが一般的であるためにはフォーカスサイズの小さいものを選択る。ただ、撮影対象（製品や部品など）は立方体のする必要があるが、その場合、比較的厚いサンプように厚さが一定となることは少なく形状もさまルや重金属に対しては、X 線エネルギーが不足しざまである。目的に沿った画像を得るには、現状サンプルを透過できない場合があるので注意するではある程度の経験や試行錯誤が必要となる。

必要がある。例えば、Glass Fiber Reinforced Plastics

3. X 線 CT スキャン測定サービス（GFRP）や Carbon Fiber Reinforced Plastics（CFRP）の繊維配向を鮮明に撮影したい場合はナノフォー

X 線 CT スキャン測定において重要な点は依頼カスやマイクロフォーカス CT 装置で撮影、厚み者の測定の目的を踏まえて最適な装置を選定するがあるサンプルや重金属を撮影したい場合は、マことであるが、経験に基づく判断であるため依頼

イクロフォーカスやミリフォーカス CT 装置で撮者にとって難しい場合が多い。その部分を依頼者影するといったように、計測対象の特性に応じてに代わって選定、提案し、トラブルなどで早急に最適な出力を有する装置の選定が重要である。単結果が必要の際に、複数ある計測機関の中から素純なアルミ板を例とした場合、厚さに応じて図 5

早く結果を出せることが、X 線 CT スキャン測定サービスの付加価値であると考える。
現時点で当社が X 線 CT 測定に用いる装置は、ナノフォーカスからミリフォーカス CT 装置のラインアップがある。450kV の高出力でありながら、かつ、フォーカスサイズが小さいマイクロフォー
カス CT で、対象の大きさが 1m 以上でも計測可能である。当社では、今までにゴム材や樹脂製品、CFRP などの複合素材、金属材（アルミ、磁石、鋼）といったさまざまな製品に産業用 X 線 CT 装置を適用した受託測定サービスを行っている。さら

図5

厚さ（アルミ）を目安とした装置の選定—に、必要に応じて、CT 用ソフトウエアによる撮影12—データの分析も提供している。例えば、外部から細で、材質によるコントラストの差が明確であ確認できない内部の仕上がりや、欠陥の位置や大る。また、図 8 に示すように一部を拡大することきさなどである。このとき、当社のみならず IHIで、繊維状態を確認することも可能で、繊維配向グループで所有している材料試験データ、損傷対の隙間（図 8 赤枠内）などの情報も確認できる。

応の専門的な考察、結果を踏まえた構造解析など

CFRP 材は、繊維状態によりその機械的特性が変のエンジニアリングを提供する。

化するため、繊維状態を確認することは重要であ

4. CFRP 中の人工欠陥る。また、図 9 に示すように、X 線 CT で撮影し撮影事例

ここでは、X 線 CT 測定による検討の一例を示す。図 6 に示す幅 80mm、厚さ 10mm 程度の板状の CFRP 材に、模擬欠陥として厚さ 1mm の空隙（図 6 上部）とポリイミドフィルム（図 6 下部）を埋め込み、マイクロフォーカス CT 装置で撮影した。
撮影結果の CT 像と 3D 像を図 7 に示す。CFRP 材は濃い灰色の範囲、空隙は黒色、ポリイミドフィルムは薄い灰色として現れており、撮影画像は繊図8図6CFRP 材引張試験片繊維配向

CFRP サンプル材（人工欠陥あり）

図7CFRP サンプル材

図9（左：CT 像、右：3D 像）—13—

X 線 CT を用いたリバースエンジニアリング
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たデータから、STL（メッシュ）データを作成する

参考文献

ことで、CAD モデルの作成、さらには、FEM 解析に供する数値モデルの作成が可能である。すな（1） 中町鴻、佐藤雅保、田北雅彦：デジタル放射

わち、実物形状、内部状態を模擬した解析（CAE）

線透過試験（D-RT）についての IIC の取り組が行うことができ、開発や設計の支援としてリみ、IIC REVIEW、No.59、2018/04、pp.17-24（3）（2） 富澤雅美、原拓生：産業用 X 線 CT のしくみ

バースエンジニアリングが可能である 。と検査・測定できること, 測定誤差の要因とそ

5. おわりにの影響、非破壊検査、Vol.68、No.5、2019現時点で X 線 CT での撮影が難しいとされる異（3） 紋川亮、横山幸雄、月精智子、三浦由佳：X種材料接合部や一般の CT 装置では装置内に収ま線 CT による計測とリバースエンジニアリンらない大型品など、特異な材料や形状でも X 線

グへの応用、非破壊検査、Vol.68、No.5、2019

CT で計測を行えるように検討をすすめ、依頼者の目的や要望に幅広く応えることができるサービスを目指している。

計測事業部
計測技術部
磯子グループ

計測事業部
計測技術部 磯子グループ次長

小林 祐嗣

山崎 裕大

TEL. 045-759-2085
FAX. 045-759-2119

TEL. 045-759-2085
FAX. 045-759-2119

計測事業部
計測技術部 部長
博士（工学） 技術士（建設部門）

上島 秀作
TEL. 045-791-3518
FAX. 045-791-3541—

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