特開 2024-111417 Ｘ線検査システム、Ｘ線検査システムの制御装置及びＸ線検査方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024111417

(43)【公開日】2024-08-19

(54)【発明の名称】Ｘ線検査システム、Ｘ線検査システムの制御装置及びＸ線検査方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 23/04 20180101AFI20240809BHJP

【ＦＩ】

G01N23/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023015916

(22)【出願日】2023-02-06

(71)【出願人】

【識別番号】000142791

【氏名又は名称】株式会社アトックス

(74)【代理人】

【識別番号】110000800

【氏名又は名称】デロイトトーマツ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】市村 健

(72)【発明者】

【氏名】田中 常稔

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 光吉

【テーマコード（参考）】

2G001

【Ｆターム（参考）】

2G001AA01

2G001BA11

2G001CA01

2G001DA01

2G001DA09

2G001FA08

2G001GA01

2G001JA06

(57)【要約】

【課題】均一でない構造を持つ構造体の内部の状態を的確に把握することができるＸ線検査システムを提供する。
【解決手段】Ｘ線検査システム１Ａは、構造体２を挟んでＸ線源１０とは反対側となる領域を移動しつつ、Ｘ線を検出する検出器１１と、検出器１１の動作を制御する制御装置１２と、制御装置１２で決定された動作態様に基づいて、検出器１１を動作させる動作機構１３とを備える。制御装置１２は、構造体２の構造に基づいて、検出器１１に入射するＸ線の計数を認識する計数認識部１２ｂと、認識されたＸ線の計数に基づいて、検出器１１が移動する各位置で検出器１１に入射するＸ線の計数が所定量以上になるように、検出器１１の動作態様を決定する動作態様決定部１２ｃとを有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

構造体の検査のために前記構造体の内部の状態を認識するためのＸ線検査システムにおいて、
前記構造体にＸ線を照射するＸ線源と、
前記構造体を挟んで前記Ｘ線源とは反対側となる領域を移動しつつ、前記構造体を透過したＸ線を検出する検出器と、
前記検出器の動作を制御する制御装置と、
前記制御装置で決定された動作態様に基づいて、前記検出器を動作させる動作機構と、
前記検出器で検出されたＸ線に基づいて、前記構造体の内部の状態を認識するためのデータを生成するデータ生成部とを備え、
前記制御装置は、前記構造体の構造に基づいて、前記検出器に入射するＸ線の計数を認識する計数認識部と、前記計数認識部で認識されたＸ線の計数に基づいて、前記検出器が移動する各位置で前記検出器に入射するＸ線の計数が所定量以上になるように、前記検出器の動作態様を決定する動作態様決定部とを有していることを特徴とするＸ線検査システム。

【請求項2】

請求項１に記載のＸ線検査システムにおいて、
前記動作態様決定部は、前記検出器の位置における移動速度を、前記計数認識部で認識されたＸ線の計数が少ない位置ほど遅くなるように決定し、
前記動作機構は、前記動作態様決定部が決定した速度となるように、前記検出器の速度を変更することを特徴とするＸ線検査システム。

【請求項3】

請求項１に記載のＸ線検査システムにおいて、
前記検出器は、前記構造体を透過したＸ線が入射する入射部を備え、
前記動作態様決定部は、前記検出器の位置における傾斜角度を、前記計数認識部で認識されたＸ線の計数が少ない位置ほど前記入射部が前記Ｘ線源側を向くように決定し、
前記動作機構は、前記動作態様決定部が決定した傾斜角度となるように、前記検出器の傾斜角度を変更することを特徴とするＸ線検査システム。

【請求項4】

請求項１に記載のＸ線検査システムにおいて、
前記動作態様決定部は、前記検出器の位置における前記Ｘ線源からの距離を、前記計数認識部で認識されたＸ線の計数が少ない位置ほど短くなるように決定し、
前記動作機構は、前記動作態様決定部が決定した距離となるように、前記検出器を移動させることを特徴とするＸ線検査システム。

【請求項5】

請求項１に記載のＸ線検査システムにおいて、
前記計数認識部は、前記構造体の構造に基づいて、前記検出器に入射するＸ線の計数を、予め推定して認識することを特徴とするＸ線検査システム。

【請求項6】

請求項１に記載のＸ線検査システムにおいて、
前記動作態様決定部は、前記検出器に入射するＸ線の計数が所定量以上になるように、且つ、一定に近づくように、前記検出器の動作態様を決定することを特徴とするＸ線検査システム。

【請求項7】

請求項１に記載のＸ線検査システムにおいて、
前記制御装置は、前記構造体の母材である第１構造物の内部に配置されている棒状の第２構造物の延設方向を認識する構造認識部を有し、
前記動作態様決定部は、前記第２構造物の延設方向と交差する方向に移動するように、前記検出器の動作態様を決定することを特徴とするＸ線検査システム。

【請求項8】

構造体にＸ線を照射するＸ線源と、前記構造体を挟んで前記Ｘ線源とは反対側となる領域を移動しつつ、前記構造体を透過したＸ線を検出する検出器と、前記検出器を動作させる動作機構とを備え、前記検出器で検出されたＸ線に基づいて、前記構造体の検査のために前記構造体の内部の状態を認識するためのＸ線検査システムの制御装置において、
前記構造体の構造に基づいて、前記検出器に入射するＸ線の計数を認識する計数認識部と、
前記計数認識部で認識されたＸ線の計数に基づいて、前記検出器が移動する各位置で前記検出器に入射するＸ線の計数が所定量以上になるように、前記動作機構による前記検出器の動作態様を決定する動作態様決定部とを備えていることを特徴とするＸ線検査システムの制御装置。

【請求項9】

構造体の検査のために前記構造体の内部の状態を認識するためのＸ線検査方法において、
前記構造体にＸ線を照射するＸ線源と、前記構造体を挟んで前記Ｘ線源とは反対側となる領域を移動しつつ、前記構造体を透過したＸ線を検出する検出器と、前記検出器の動作を制御する制御装置と、前記制御装置で決定された動作態様に基づいて、前記検出器を動作させる動作機構と、前記検出器で検出されたＸ線に基づいて、前記構造体の内部の状態を認識するためのデータを生成するデータ生成部とを備え、前記制御装置は、前記検出器に入射するＸ線の計数を認識する計数認識部と、前記検出器の動作態様を決定する動作態様決定部とを有しているＸ線検査システムを用いて、
前記計数認識部が、前記構造体の構造に基づいて、前記検出器に入射するＸ線の計数を認識するステップと、
前記動作態様決定部が、前記計数認識部で認識されたＸ線の計数に基づいて、前記検出器が移動する各位置で前記検出器に入射するＸ線の計数が所定量以上になるように、前記検出器の動作態様を決定するステップと、
前記動作機構が、前記動作態様決定部で決定された動作態様に基づいて、前記検出器を動作させるステップと、
前記データ生成部が、前記検出器で検出されたＸ線に基づいて、前記構造体の内部の状態を認識するためのデータを生成するステップとを備えていることを特徴とするＸ線検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、構造体の検査のために前記構造体の内部の状態を認識するためのＸ線検査システム、Ｘ線検査システムの制御装置及びＸ線検査方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、道路、橋梁といった社会インフラなどを構成する構造体の他、大型車両、航空機などを構成する構造体などについて、その内部の異常を非破壊で検査するための装置がある。この種の装置としては、その構造体を透過させたＸ線を上下方向に移動する検出器で検出し、検出されたＸ線に基づいて計測信号を生成し、その計測信号に基づいて構造体の内部の画像を生成するＸ線撮像システムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

【0003】

ところで、特許文献１に記載のようなＸ線検査システムを用いた検査では、ノイズ量を低減させたい（すなわち、Ｓ／Ｎ比を良好なものにしたい）という要望がある。そこで、このＸ線検査システムでは、検出器にＸ線を入射させやすくするために、検出器の検出素子がＸ線源を通る直線上に位置するように、高さ位置に応じて検出器の傾斜角度を変更している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６４１１７７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、構造体は、必ずしも均一な構造を持っているとは限らない。例えば、橋梁を構成する構造体は、母材であるコンクリートの内部に、鉄筋が埋設されている。そして、一般に、コンクリートと鉄筋とは、Ｘ線の透過のしやすさが異なる。そのため、構造体ごとにＸ線が透過しやすい領域も異なる。

【0006】

しかし、特許文献１のＸ線検査システムは、検出器の位置を考慮してＸ線源に対する検出器の傾斜角度を変更するだけのものであるので、そのような均一でない構造を持つ構造体の検査を行う際には、構造体に対する検出器の位置によっては十分な計数のＸ線を検出することができず、ひいては、その構造体の内部の状態についての十分な鮮明さを持つ画像を取得できず、適切な検査を行うことができないという問題があった。

【0007】

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、均一でない構造を持つ構造体の内部の状態を的確に把握することができるＸ線検査システム、Ｘ線検査システムの制御装置及びＸ線検査方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明のＸ線検査システムは、
構造体の検査のために前記構造体の内部の状態を認識するためのＸ線検査システムにおいて、
前記構造体にＸ線を照射するＸ線源と、
前記構造体を挟んで前記Ｘ線源とは反対側となる領域を移動しつつ、前記構造体を透過したＸ線を検出する検出器と、
前記検出器の動作を制御する制御装置と、
前記制御装置で決定された動作態様に基づいて、前記検出器を動作させる動作機構と、
前記検出器で検出されたＸ線に基づいて、前記構造体の内部の状態を認識するためのデータを生成するデータ生成部とを備え、
前記制御装置は、前記構造体の構造に基づいて、前記検出器に入射するＸ線の計数を認識する計数認識部と、前記計数認識部で認識されたＸ線の計数に基づいて、前記検出器が移動する各位置で前記検出器に入射するＸ線の計数が所定量以上になるように、前記検出器の動作態様を決定する動作態様決定部とを有していることを特徴とする。

【0009】

このように、本発明のＸ線検査システムは、構造体の構造に基づいて、検出器に入射するＸ線の計数を認識し、その認識されたＸ線の計数に基づいて、検出器が移動する各位置で検出器に入射するＸ線の計数が所定量以上になるように、検出器の動作態様（例えば、移動速度、傾斜角度、Ｘ線源からの距離など）を決定している。

【0010】

すなわち、このＸ線検査システムでは、構造体の構造を考慮して、十分な計数のＸ線を検出することができるように、検出器の動作態様が決定される。これにより、このＸ線検査システムでは、均一でない構造を持つ構造体であっても、位置によらず十分な計数のＸ線を検出することができる。その結果、そのような構造体の内部の状態について十分なデータを生成することができるので、その状態を的確に把握することができる。

【0011】

また、本発明のＸ線検査システムにおいては、
前記動作態様決定部は、前記検出器の位置における移動速度を、前記計数認識部で認識されたＸ線の計数が少ない位置ほど遅くなるように決定し、
前記動作機構は、前記動作態様決定部が決定した速度となるように、前記検出器の速度を変更することが好ましい。

【0012】

検出器の位置における移動速度が遅いほど、その位置で検出されるＸ線の計数は多くなる。そこで、このように、検出器の位置における移動速度を、計数認識部で認識されたＸ線の計数が少ない位置ほど遅くなるように決定すると、簡単な制御で、各位置で検出器に入射するＸ線の計数を所定量以上としやすくなる。ひいては、簡単な制御で、構造が均一ではない構造体の内部の状態について十分なデータを生成することができるようになる。

【0013】

また、本発明のＸ線検査システムにおいては、
前記検出器は、前記構造体を透過したＸ線が入射する入射部を備え、
前記動作態様決定部は、前記検出器の位置における傾斜角度を、前記計数認識部で認識されたＸ線の計数が少ない位置ほど前記入射部が前記Ｘ線源側を向くように決定し、
前記動作機構は、前記動作態様決定部が決定した傾斜角度となるように、前記検出器の傾斜角度を変更することが好ましい。

【0014】

検出器へＸ線が入射する入射部がＸ線源側を向いているほど、検出されるＸ線の計数は多くなる。そこで、このように、検出器の位置における傾斜角度を、計数認識部で認識されたＸ線の計数が少ない位置ほど入射部がＸ線源を向くように決定すると、簡単な制御で、各位置で検出器に入射するＸ線の計数を所定量以上としやすくなる。ひいては、簡単な制御で、構造が均一ではない構造体の内部の状態について十分なデータを生成することができるようになる。

【0015】

また、本発明のＸ線検査システムにおいては、
前記動作態様決定部は、前記検出器の位置における前記Ｘ線源からの距離を、前記計数認識部で認識されたＸ線の計数が少ない位置ほど短くなるように決定し、
前記動作機構は、前記動作態様決定部が決定した距離となるように、前記検出器を移動させることが好ましい。

【0016】

Ｘ線源から離れるほど、そのＸ線源から出射されたＸ線は弱くなるので、検出されるＸ線の計数も減少する。そこで、このように検出器の位置におけるＸ線源からの距離を、計数認識部で認識されたＸ線の計数が少ない位置ほど短くなるように決定すると、簡単な制御で、各位置で検出器に入射するＸ線の計数を所定量以上としやすくなる。ひいては、簡単な制御で、構造が均一ではない構造体の内部の状態について、十分なデータを生成することができるようになる。

【0017】

また、本発明のＸ線検査システムにおいては、
前記計数認識部は、前記構造体の構造に基づいて、前記検出器に入射するＸ線の計数を、予め推定して認識することが好ましい。

【0018】

道路、橋梁といった社会インフラを構成する構造体は、その構造を設計図などによって事前に把握することができる。すなわち、そのような構造体は、その設計図などを利用して、予め検出器に入射するＸ線の計数を推定することもできる。そして、そのように予め推定を行うと、例えば、同様の構造を持つ複数の構造体を連続的に検査する場合などには、構造体ごとにＸ線の計数を認識するよりも、スムーズに検査を行うことができるようになる。

【0019】

なお、推定を行うために用い得る構造体の構造としては、例えば、Ｘ線源と検出器との間における構造体の厚さ、構造体を構成する材料の種類又はその材料の配置位置などが挙げられる。

【0020】

また、本発明のＸ線検査システムにおいては、
前記動作態様決定部は、前記検出器に入射するＸ線の計数が所定量以上になるように、且つ、一定に近づくように、前記検出器の動作態様を決定することが好ましい。

【0021】

検出器に入射するＸ線の計数が所定量以上であり、構造体の内部の状態について十分なデータを生成することができる場合であっても、そのデータの詳細さ（例えば、そのデータによって生成される画像の鮮明さ）が、位置によって大きく異なっていると、そのデータに基づく異常を発見しにくくなってしまう場合がある。

【0022】

そこで、検出器に入射するＸ線の計数が所定量以上になるようにするだけではなく、一定に近づくように、検出器の動作態様を決定すると、得られたデータの詳細さが位置によって大きく異なってしまうことが抑制されるので、そのデータに基づく異常を発見しにくくなってしまうことを抑制できる。

【0023】

また、本発明のＸ線検査システムにおいては、
前記制御装置は、前記構造体の母材である第１構造物の内部に配置されている棒状の第２構造物の延設方向を認識する構造認識部を有し、
前記動作態様決定部は、前記第２構造物の延設方向と交差する方向に移動するように、前記検出器の動作態様を決定することが好ましい。

【0024】

一般に、橋梁などを構成する構造体では、コンクリートの母材に、棒状の鉄筋が埋設されているものが多数ある。そのような構造体では、コンクリートと鉄筋との線状の境界部分に何らかの異常が生じやすい。そのため、その線状の境界部分を詳細に観察したいという要望がある。

【0025】

一方、一般に用いられているラインセンサーのような検出器の検出領域は、複数の素子を検出器の移動方向に対して横に並べて構成されているものが多く、それらの素子の境界部分では、検出がしにくい。ひいては、その検出器を移動させつつ検出を行った場合には、その移動方向に沿って、検出のしにくい線状の領域が形成されてしまうおそれがある。そのため、そのような検出器で検出を行った場合、検出のしにくい線状の領域と詳細に観察したい線状の境界部分とが同じ方向を向いているので、それらを見分けにくくなってしまうおそれがあった。

【0026】

そこで、このように、構造体の内部に棒状の構造物が存在する場合には、その構造物の延設方向と交差する方向に検出器を移動させるようにすると、検出のしにくい線状の領域と詳細に観察したい線状の境界部分とが異なる方向を向くことになるので、それらを見分けやすくなり、鮮明に線状の境界部分の状態を把握しやすくなる。

【0027】

また、本発明のＸ線検査システムの制御装置は、
構造体にＸ線を照射するＸ線源と、前記構造体を挟んで前記Ｘ線源とは反対側となる領域を移動しつつ、前記構造体を透過したＸ線を検出する検出器と、前記検出器を動作させる動作機構とを備え、前記検出器で検出されたＸ線に基づいて、前記構造体の検査のために前記構造体の内部の状態を認識するためのＸ線検査システムの制御装置において、
前記構造体の構造に基づいて、前記検出器に入射するＸ線の計数を認識する計数認識部と、
前記計数認識部で認識されたＸ線の計数に基づいて、前記検出器が移動する各位置で前記検出器に入射するＸ線の計数が所定量以上になるように、前記動作機構による前記検出器の動作態様を決定する動作態様決定部とを備えていることを特徴とする。

【0028】

また、本発明のＸ線検査方法は、
構造体の検査のために前記構造体の内部の状態を認識するためのＸ線検査方法において、
前記構造体にＸ線を照射するＸ線源と、前記構造体を挟んで前記Ｘ線源とは反対側となる領域を移動しつつ、前記構造体を透過したＸ線を検出する検出器と、前記検出器の動作を制御する制御装置と、前記制御装置で決定された動作態様に基づいて、前記検出器を動作させる動作機構と、前記検出器で検出されたＸ線に基づいて、前記構造体の内部の状態を認識するためのデータを生成するデータ生成部とを備え、前記制御装置は、前記検出器に入射するＸ線の計数を認識する計数認識部と、前記検出器の動作態様を決定する動作態様決定部とを有しているＸ線検査システムを用いて、
前記計数認識部が、前記構造体の構造に基づいて、前記検出器に入射するＸ線の計数を認識するステップと、
前記動作態様決定部が、前記計数認識部で認識されたＸ線の計数に基づいて、前記検出器が移動する各位置で前記検出器に入射するＸ線の計数が所定量以上になるように、前記検出器の動作態様を決定するステップと、
前記動作機構が、前記動作態様決定部で決定された動作態様に基づいて、前記検出器を動作させるステップと、
前記データ生成部が、前記検出器で検出されたＸ線に基づいて、前記構造体の内部の状態を認識するためのデータを生成するステップとを備えていることを特徴とする。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】第１実施形態に係るＸ線検査システムの概略構成を示す模式図。

【図2】図１のＸ線検査システムの検出器の構成を模式的に示す縦断面図。

【図3】図１のＸ線検査システムの検出器及び動作機構の斜視図。

【図4】図１のＸ線検査システムの検出器の動作態様を模式的に示す側面図。

【図5】コンクリート製の構造体の厚みとＸ線強度及びＳ／Ｎ比との関係の一例を示すグラフ。

【図6】図１のＸ線検査システムにおける検出器の動作態様の一例及びそれに対応するＸ線の計数を示す説明図であり、図中左側のグラフは、位置に対するＸ線の計数の変化を示すグラフ、図中右側のグラフは、位置に対する検出器の移動速度の変化を示すグラフ。

【図7】図１のＸ線検査システムを用いたＸ線検査方法のフローチャート。

【図8】図１のＸ線検査システムによるＸ線検査の一例を示すグラフ。

【図9】図１のＸ線検査システムにより取得した構造体のＸ線透過画像、及び他のＸ線検査システムにより取得した構造体のＸ線透過画像。

【図10】第２実施形態に係るＸ線検査システムの概略構成を示す模式図。

【図11】図１０のＸ線検査システムにより取得した構造体のＸ線透過画像、及び他のＸ線検査システムにより取得した構造体のＸ線透過画像。

【発明を実施するための形態】

【0030】

［第１実施形態］
以下、図１～図９を参照して、第１実施形態に係るＸ線検査システム１Ａについて説明する。

【0031】

本実施形態では、ブロック状の構造体２を、検査対象とした場合について説明する。この構造体２は、図１などに示すように、コンクリート製の母材２０に、鉄筋２１が埋設された、いわゆる鉄筋コンクリートである。

【0032】

本実施形態では、Ｘ線検査システム１Ａを用いて、この構造体２の内部（特に、母材２０と鉄筋２１とが隣接している領域）で、鉄筋２１の腐食、母材２０と鉄筋２１との断裂などの不具合が生じていないかを、構造体２を破壊せずに検査する場合について説明する。

【0033】

なお、本発明のＸ線検査システムによって検査し得る構造体は、このような構成に限定されるものではなく、Ｘ線を透過可能なものであればよい。そのため、構造体は、例えば、道路といった橋梁以外の社会インフラなどを構成する構造体であってもよいし、大型車両、航空機などを構成する構造体であってもよい。

【0034】

［Ｘ線検査システムの構成機器］
まず、図１～図４を参照して、Ｘ線検査システム１Ａの構成機器について説明する。

【0035】

図１に示すように、構造体２にＸ線を照射するＸ線源１０と、Ｘ線源１０から照射され、構造体２を透過したＸ線を検出する検出器１１と、検出器１１の動作を制御する制御装置１２と、制御装置１２で決定された動作態様に基づいて、検出器１１を動作させる動作機構１３と、検出器１１で検出されたＸ線に基づいて、構造体２の内部の状態を把握するためのデータ処理を行うデータ処理装置１４とを備えている。

【0036】

Ｘ線源１０は、支持台（不図示）によって固定されており、動作機構１３側に向かって、放射状にＸ線を出射する。すなわち、Ｘ線源１０は、Ｘ線源１０と動作機構１３との間に配置されている構造体２に、Ｘ線を照射する。

【0037】

検出器１１は、後述する動作機構１３に移動自在に保持されている。これにより、検出器１１は、Ｘ線検査システム１Ａの固定具（不図示）に構造体２を設置した際に、その構造体２を挟んでＸ線源１０とは反対側となる領域を移動自在となっている。

【0038】

図２に示すように、検出器１１は、Ｘ線源１０側の面が開放されている直方体状の検出器用筐体１１ａと、検出器用筐体１１ａの内部に配置され、検出器用筐体１１ａに入射したＸ線を収束するコリメータ１１ｂ（入射部）と、コリメータ１１ｂによって収束されたＸ線による光を発するシンチレータ１１ｃと、シンチレータ１１ｃからの光に基づいて電気信号を生成する受光素子１１ｄとを有している。

【0039】

なお、本発明の検出器は、このような構成に限定されるものではなく、構造体を透過したＸ線を検出できるものであればよい。そのため、例えば、Ｘ線検査を行う構造体の種類によって、構成部材を適宜変更してよい。具体的には、本実施形態におけるコリメータ１１ｂを省略し、検出器用筐体１１ａの開放部を入射部としてもよい。

【0040】

図１に戻り、本実施形態では、制御装置１２は、情報端末を用いて構成されている。その制御装置１２は、実装されたハードウェア構成及びプログラムの少なくとも一方により実現される機能（処理部）として、Ｘ線検査を行う構造体２の構造を認識する構造認識部１２ａと、認識された構造体２の構造に基づいて、検出器１１に入射するＸ線の計数を認識する計数認識部１２ｂと、検出器１１の動作態様を決定する動作態様決定部１２ｃとを有している。

【0041】

構造認識部１２ａは、Ｘ線検査を行う構造体２の構造を、その構造体２の設計図といった設計データなどに基づいて、推測して認識する。なお、構造認識部１２ａは、構造体２の構造を、検査を行う者などが直接入力した構造に関するデータ（例えば、数値のみのデータ）を用いて認識してもよい。

【0042】

計数認識部１２ｂは、構造認識部１２ａによって認識された構造体２の構造、既知の値であるＸ線検査システムを構成する機器の機能及びレイアウトに基づいて、検出器１１に入射するＸ線の計数を、予め推定して認識する。

【0043】

これは、このように予め推定を行うと、例えば、同様の構造を持つ複数の構造体を連続的に検査する場合などには、構造体ごとにＸ線の計数を認識するよりも、スムーズに検査を行うことができるようになるためである。ここで、推定を行うために用い得る構造体の構造としては、例えば、Ｘ線源と検出器との間における構造体の厚さ、構造体を構成する材料の種類又はその材料の配置位置などが挙げられる。

【0044】

また、計数認識部１２ｂによる認識は、検出器１１の状態ごとに行われる。検出器１１の状態としては、検出器１１の移動可能な位置、検出器１１の取ることのできる姿勢（すなわち、傾斜角度）などが挙げられる。

【0045】

なお、本発明の計数認識部は、このような構成に限定されるものではなく、検出器に入射するＸ線の計数を認識するものであればよい。そのため、例えば、計数認識部は、予めＸ線の計数を認識するのではなく、リアルタイムで、検出されたＸ線の計数を、検出器の状態とともに認識するものであってもよい。

【0046】

動作態様決定部１２ｃは、計数認識部１２ｂで認識されたＸ線の計数に基づいて、検出器１１の動作態様を決定する。その具体的な手法については後述する。

【0047】

図３に示すように、動作機構１３は、Ｘ線源１０側の面が開放されている直方体状の動作機構用筐体１３ａと、動作機構用筐体１３ａの内部に、上下方向に延びるようにして配置されている第１リニアアクチュエータ１３ｂ及び第２リニアアクチュエータ１３ｃと、第１リニアアクチュエータ１３ｂ及び第２リニアアクチュエータ１３ｃを駆動させる駆動源（不図示）と、第１リニアアクチュエータ１３ｂ及び第２リニアアクチュエータ１３ｃによって保持されている保持板１３ｄとを有している。

【0048】

第１リニアアクチュエータ１３ｂは、２つで１セットとなっている（図３において、手前側のものは図示省略している）。一対の第１リニアアクチュエータ１３ｂの各々は、動作機構用筐体１３ａのＸ線源１０側の面に対して側方となる２つの面の内側に、互いに対向するようにして配置されている。

【0049】

第２リニアアクチュエータ１３ｃは、２つで１セットとなっている（図３において、手前側のものは図示省略している）。一対の第２リニアアクチュエータ１３ｃの各々は、動作機構用筐体１３ａのＸ線源１０側の面に対して側方となる２つの面の内側に、互いに対向するようにして配置されている。その配置位置は、対応する第１リニアアクチュエータ１３ｂよりもＸ線源１０から離れた位置となっている。

【0050】

保持板１３ｄは、両側面で、一対の第１リニアアクチュエータ１３ｂに、回動自在に挟持されている。また、保持板１３ｄは、両側面のうち一対の第１リニアアクチュエータ１３ｂに挟持されている部分よりもＸ線源１０から離れた部分で、一対の第２リニアアクチュエータ１３ｃに、回動自在に挟持されている。保持板１３ｄは、その上面に検出器１１が載置されて固定される（図４参照）。

【0051】

ここで、一対の第１リニアアクチュエータ１３ｂの各々は、同様に動作する。また、一対の第２リニアアクチュエータ１３ｃの各々は、同様に動作する。ただし、一対の第１リニアアクチュエータ１３ｂと一対の第２リニアアクチュエータ１３ｃとは、独立して動作可能となっている。

【0052】

そのため、図４に示すように、第１リニアアクチュエータ１３ｂ及び第２リニアアクチュエータ１３ｃによって保持されている保持板１３ｄは、上下方向に移動自在、且つ、側面視で傾斜自在となっている。ひいては、保持板１３ｄに固定されている検出器１１も、上下方向に移動自在、且つ、側面視で傾斜自在となっている。また、その移動速度及び傾斜の変化速度も、適宜調整可能となっている。

【0053】

なお、本発明の動作機構は、このような構成に限定されるものではなく、制御装置で決定された動作態様に基づいて、検出器を動作させることができるものであればよい。そのため、例えば、リニアアクチュエータは１つでもよいし、保持板を用いずに筐体に検出器を直接取り付けてもよい。

【0054】

図１に戻り、本実施形態では、データ処理装置１４は、情報端末を用いて構成されている。そのデータ処理装置１４は、実装されたハードウェア構成及びプログラムの少なくとも一方により実現される機能（処理部）として、構造体２の内部の状態を認識するためのデータを生成するデータ生成部１４ａと、構造体２のＸ線透過画像を生成する画像生成部１４ｂとを有している。

【0055】

データ生成部１４ａは、検出器１１で検出されたＸ線の計数、変化の度合いなどに基づいて、検出器１１の位置ごとに、検出されたＸ線の内容をデータ化する。

【0056】

画像生成部１４ｂは、データ生成部１４ａで生成されたデータに基づいて、構造体２のＸ線透過画像を生成する（図９など参照）。

【0057】

なお、本実施形態においては、最終的に構造体２のＸ線透過画像を生成し、その画像を観察することによって、この構造体２の内部に断裂などの不具合が生じていないかを検査する。しかし、例えば、機械学習によって生成された予測モデルなどによって不具合の検査を行う場合には、画像ではなくデータを直接用いることもできるので、必ずしも画像を生成する必要がない。そのような場合には、画像生成部は省略してもよい。

【0058】

［動作態様の決定手法］
次に、図５及び図６を参照して、制御装置１２が検出器１１の動作態様を決定する際に行う手法について説明する。

【0059】

まず、その手法の説明に先立ち、検出されるＸ線の計数を変化させる要因について説明する。

【0060】

図５に示すグラフは、構造体に一般的に用いられる構造体の厚みと、Ｘ線強度（すなわち、検出されるＸ線の計数）及びＳ／Ｎ比（ノイズ割合）との関係のグラフである。

【0061】

このグラフからもわかるように、構造体の厚みが増加するほど、Ｘ線の強度は減少し、Ｓ／Ｎ比は悪化（すなわち、ノイズが増加）する。なお、構造体の材質が異なる場合であっても、変化の度合いは異なるものの、同様に厚みが増すほど、Ｘ線の強度は低下し、Ｓ／Ｎ比は悪化する。すなわち、構造体の形状、構造体を構成する材質、構造体の内部構造などに応じて、検出器の各位置で検出されるＸ線の計数は変動する。

【0062】

また、通常、Ｘ線検査におけるＸ線源からのＸ線は、構造体に均一に照射されるわけではなく、所定の点から放射状に出射されて照射される（例えば、図１参照）。そして、Ｘ線検査を行う構造体が直方体状のものであるような場合、Ｘ線源が構造体の中央部に対向して配置されているのであれば、構造体の端部では、構造体の中央部に比べて構造体の厚みが相対的に厚くなるので、検出されるＸ線の計数は減少し、Ｓ／Ｎ比も悪化する。

【0063】

また、単純に、検出器の移動速度が速かったり、検出器へＸ線が入射する入射部がＸ線源側を向いていなかったり、Ｘ線源と検出器との距離が長かったりするほど、検出されるＸ線の計数は減少し、Ｓ／Ｎ比も悪化する。

【0064】

そのため、構造体を透過したＸ線を検出する検出器として、構造体の全面をカバーするようなもの（例えば、ＦＰＤ（フラットパネルディテクター）など）を採用した場合、検出時間は領域に関わらず一定であるので、検出されるＸ線の計数が少ない領域では、詳細なデータを得ることができない。

【0065】

また、構造体を透過したＸ線を検出する検出器として、いわゆるラインセンサーを採用した場合、その移動は、通常は、所定の軌道を所定の速度で行われるので、同様に、検出されるＸ線の計数が少ない領域では、詳細なデータを得ることができない。

【0066】

そこで、Ｘ線検査システム１Ａの制御装置１２では、計数認識部１２ｂによって推定して認識された検出器１１に入射するＸ線の計数に基づいて、動作態様決定部１２ｃが、検出器１１の動作態様（具体的には、検出器１１の各位置における移動速度及び傾斜角度）を決定する。

【0067】

ここで、Ｘ線検査システム１Ａでは、計数認識部１２ｂが予めＸ線の計数を推測して認識することによって、予め検出器１１の動作態様を決定している。しかし、本発明のＸ線検査システムは、このような構成に限定されるものではなく、計数認識部が検出器に入射するＸ線の計数をリアルタイムで認識し、それによって、検出器の動作態様をリアルタイムで決定してもよい。

【0068】

そして、検出器１１の動作態様を決定するに際し、動作態様決定部１２ｃは、検出器１１が移動する各位置で検出器１１に入射するＸ線の計数が所定量以上になるように、その動作態様を決定する。

【0069】

具体的には、図６に示すように、図中左側のグラフに示した、検出されるＸ線の計数の多い領域では、図中右側のグラフに示した移動速度のように、移動速度を速くし、検出されるＸ線の計数の少ない領域では、移動速度を遅くする。

【0070】

また、図中中央部に示す模式図のように、位置に関わらず、検出器１１の入射部がＸ線源１０側を向くように、検出器１１の傾斜角度を変化させる。

【0071】

すなわち、このＸ線検査システム１Ａでは、構造体２の構造を考慮して、十分な計数のＸ線を検出することができるように、検出器１１の動作態様が決定される。これにより、このＸ線検査システム１Ａでは、均一でない構造を持つ構造体２であっても、位置によらず、十分な計数のＸ線を検出することができる。その結果、そのような構造体２の内部の状態について十分なデータを生成することができるので、その状態を的確に把握することができる。

【0072】

ところで、検出器１１に入射するＸ線の計数が所定量以上であり、構造体２の内部の状態について十分なデータを生成することができる場合であっても、そのデータの詳細さ（例えば、そのデータによって生成される画像の鮮明さ）が、位置によって大きく異なっていると、そのデータに基づく異常を発見しにくくなってしまう場合がある。

【0073】

そこで、動作態様決定部１２ｃは、検出器１１に入射するＸ線の計数が所定量以上になるようにするだけではなく、一定に近づくように、検出器１１の動作態様を決定する。これにより、Ｘ線検査システム１Ａでは、得られたデータの詳細さが位置によって大きく異なってしまうことが抑制されるので、そのデータに基づく異常を発見しにくくなってしまうことを抑制できるようになっている。

【0074】

ただし、検出器１１が移動するすべての位置で検出器１１に入射するＸ線の計数が十分に大きい場合などには、検出器１１に入射するＸ線の計数を、一定に近づけなくてもよい。

【0075】

なお、前述のように、Ｘ線検査システム１Ａの動作態様決定部１２ｃでは、検出器１１の位置における移動速度を、計数認識部１２ｂで認識されたＸ線の計数が少ない位置ほど遅くなるように決定している。そして、動作機構１３は、その決定された動作態様に応じて、検出器１１の移動速度を変更する。これは、簡単な制御で、各位置で検出器に入射するＸ線の計数を所定量以上としやすくするためである。

【0076】

しかし、本発明のＸ線検査システムの制御装置の動作態様決定部は、このような構成に限定されるものではなく、計数認識部で認識されたＸ線の計数に基づいて、検出器が移動する各位置で検出器に入射するＸ線の計数が所定量以上になるように、検出器の動作態様を決定するものであればよい。

【0077】

そのため、例えば、動作態様決定部は、本実施形態の動作態様決定部１２ｃのように検出器の位置における傾斜角度を検出器の入射部が常にＸ線源に向くように決定するのではなく、計数認識部で認識されたＸ線の計数が少ない位置においてだけ検出器の入射部がＸ線源側を向くように決定するものであってもよい。

【0078】

また、例えば、動作態様決定部は、検出器の位置におけるＸ線源からの距離を、計数認識部で認識されたＸ線の計数が少ない位置ほど短くなるように決定するものであってもよい。

【0079】

さらには、動作態様決定部は、計数認識部で認識されたＸ線の計数に基づいて、移動速度、傾斜角度、Ｘ線源からの距離の変化を組み合わせて、検出器が移動する各位置で検出器に入射するＸ線の計数が所定量以上になるように、検出器の動作態様を決定するものであればよい。

【0080】

また、動作態様決定部は、移動速度、傾斜角度、Ｘ線源からの距離の変化量を決定する要因として、Ｘ線の光軸から検出器までの距離を参照してもよい。

【0081】

これは、一般に、Ｘ線源からのＸ線は放射状に出射されるものが多く、そのようなＸ線では、中心軸線（すなわち、Ｘ線の光軸）と検出器との距離に応じて、検出されるＸ線の計数が変動するためである。そして、このような構成を採用した場合には、さらに簡単な制御で、検出器が移動する各位置で検出器に入射するＸ線の計数が所定量以上にしやすくなる。

【0082】

［検査手順］
次に、図１、図７を参照して、Ｘ線検査システム１Ａを用いて、構造体２の検査のために、構造体２の内部の状態を認識するためＸ線検査方法について説明する。

【0083】

このＸ線検査方法においては、まず、制御装置１２の構造認識部１２ａが、Ｘ線検査の対象である構造体２の構造を認識する（図９／ＳＴＥＰ１）。

【0084】

具体的には、構造認識部１２ａは、Ｘ線検査を行う構造体２の構造を、構造体２の設計データなどに基づいて、推測して認識する。なお、構造認識部１２ａは、構造体２の構造を、検査を行う者などが直接入力した構造に関するデータ（例えば、数値のみのデータ）を用いて認識してもよい。また、リアルタイムでＸ線の計数を計測して動作態様を決定する構成の場合には、このＳＴＥＰ１は省略してよい。

【0085】

次に、制御装置１２の計数認識部１２ｂが、認識された構造体２の構造に基づいて、検出器１１に入射するＸ線の計数を認識する（図９／ＳＴＥＰ２）。

【0086】

次に、制御装置１２の動作態様決定部１２ｃが、認識されたＸ線の計数に基づいて、検出器１１の動作態様を決定する（図９／ＳＴＥＰ３）。

【0087】

具体的には、前述のように、動作態様決定部１２ｃは、検出器１１に入射するＸ線の計数が所定量以上になるようにするだけではなく、一定に近づくように、検出器１１の動作態様（具体的には、検出器１１の各位置における移動速度及び傾斜角度）を決定する。

【0088】

次に、動作機構１３が、決定された動作態様に基づいて、検出器１１を動作させる（図９／ＳＴＥＰ４）。

【0089】

次に、データ処理装置１４のデータ生成部１４ａが、検出されたＸ線の計数に基づいて、構造体２の内部の状態を認識するためのデータを生成する（図９／ＳＴＥＰ５）。

【0090】

次に、データ処理装置１４の画像生成部１４ｂが、生成されたデータに基づいて、画像を生成し（図９／ＳＴＥＰ６）、今回の処理を終了する。

【0091】

なお、前述のように、画像の観察ではなく機械学習によっての構造体２の内部に断裂などの不具合が生じていないかを検査するような場合には、ＳＴＥＰ６に代わり、そのデータを機械学習によって生成された予測モデルに入力し、検査結果を出力させることになる。

【0092】

［実験データ］
次に、図８及び図９を参照して、前述のＸ線検査システム１Ａを用いて行うＸ線検査方法によって取得した実験データを示す。

【0093】

図８に示すグラフは、構造体２（鉄筋２１が埋設されたコンクリート製の母材２０）の厚さに対する、全検査領域の平均Ｓ／Ｎ比を表すものであり、Ｘ線検査システム１Ａを用いて行うＸ線検査方法により、検出器１１としてラインセンサーを用いて計測を行ったデータ（実施例１）と、検出器１１として構造体２の全面をカバーするＦＰＤ（フラットパネルディテクター）を用いて計測を行ったデータ（比較例１）である。

【0094】

このデータからもわかるように、本実施形態に係る実施例１は、構造体２の厚みが約６００ｍｍ超えると、比較例１に比べて、Ｓ／Ｎ比が良好になっている。

【0095】

また、図９に示す画像は、図８に示すグラフのＡ～Ｆ点に対応する画像であり、Ａ～Ｃが実施例１に係る画像、Ｄ～Ｆが比較例１に係る画像である。

【0096】

これらの画像からも明らかなように、本実施形態に係る実施例１は、構造体２の厚みが同じ場合、比較例１に比べ、鮮明な画像となっている。

【0097】

［第２実施形態］
以下、図１０を参照して、第２実施形態に係るＸ線検査システム１Ｂについて説明する。

【0098】

なお、本実施形態のＸ線検査システム１Ｂは、検出器１１の動作態様の決定手法が異なることを除き、第１実施形態のＸ線検査システム１Ａと同様の構成を備えている。そのため、以下の説明においては、その動作態様の決定手法についてのみ説明する。また、第１実施形態のＸ線検査システム１Ａと同一の構成又は対応する構成については、同一の符号を付すとともに、詳細な説明は省略する。

【0099】

［動作態様の決定手法］
一般に、橋梁などを構成する構造体では、コンクリートの母材に、棒状の鉄筋が埋設されているものが多数ある（例えば、図１及び図１０参照）。そのような構造体では、コンクリートと鉄筋との線状の境界部分に何らかの異常が生じやすい。そのため、その線状の境界部分を詳細に観察したいという要望がある。

【0100】

一方、一般に用いられている検出器の検出領域は、複数の素子を検出器の移動方向に対して横に並べて構成されているものが多く、それらの素子の境界部分では、検出がしにくい。ひいては、その検出器を移動させつつ検出を行った場合には、その移動方向に沿って、検出のしにくい線状の領域が形成されてしまうおそれがある。そのため、そのような検出器で検出を行った場合、検出のしにくい線状の領域と詳細に観察したい線状の境界部分とが同じ方向を向いているので、それらを見分けにくくなってしまうおそれがあった。

【0101】

そこで、Ｘ線検査システム１Ｂでは、検出器１１の動作態様を決定するに際し、第１実施形態のＸ線検査システム１Ａと同様に、検出器１１に入射するＸ線の計数が所定量以上になるよう、且つ、一定に近づくようにすることに加えて、構造体２の構造をより考慮して、検出器１１の動作態様を決定する。

【0102】

具体的には、まず、制御装置１２の構造認識部１２ａが、構造体２の構造を認識するに際し、構造体２の母材２０であるコンクリート（第１構造物）の内部に配置されている棒状の鉄筋２１（第２構造物）の延設方向を確認する。

【0103】

そして、その延設方向を考慮したうえで、制御装置１２の動作態様決定部１２ｃは、検出器１１に入射するＸ線の計数が所定量以上になるように、且つ、一定に近づくように、且つ、図１０に示すようにその鉄筋２１の延設方向と交差する方向に移動するように、検出器１１の動作態様を決定する。

【0104】

このように、構造体２の内部に棒状の構造物が存在する場合には、その構造物の延設方向と交差する方向に検出器を移動させるようにすると、検出のしにくい線状の領域と詳細に観察したい線状の境界部分とが異なる方向を向くことになるので、それらを見分けやすくなり、鮮明に線状の境界部分の状態を把握しやすくなる。

【0105】

なお、Ｘ線検査システム１Ｂにおいても、動作態様決定部１２ｃは、検出器１１が移動する各位置の全てで検出器１１に入射するＸ線の計数が十分に大きい場合などには、検出器１１に入射するＸ線の計数を、一定に近づけなくてもよい。

【0106】

［実験データ］
次に、図１１を参照して、前述のＸ線検査システム１Ｂを用いて行うＸ線検査方法によって取得した実験データを示す。

【0107】

図１１に示す画像のうち左側の画像（実施例２）は、検出器１１を鉄筋２１の延設方向と交差するように移動させて取得した画像であり、右側の画像（比較例２）は、検出器１１を鉄筋２１の延設方向に沿って移動させて取得した画像である。

【0108】

これらの画像からも明らかなように、本実施形態に係る実施例２は、比較例２とは異なり、観察すべき領域である母材２０と鉄筋２１との境界部分の延びる方向が受光素子１１ｄの境目による境界部分の延びる方向と交わっているので、観察すべき領域の状態を、比較例２の画像に比べて明確に観察することができる。

【0109】

［その他の実施形態］
以上、図示の実施形態について説明したが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。

【0110】

例えば、上記実施形態では、Ｘ線検査システム１Ａ，１Ｂを、１か所に設けた機器によって構成している。しかし、本発明のＸ線検査システムは、そのような構成に限定されるものではなく、構成する機器を設ける場所は適宜設定してよい。

【0111】

そのため、例えば、実際の検査に係る作業を行う機器と、データ処理を行う機器を、異なる場所に設け、それらの機器を、インターネット網、公衆回線などを通じて、相互に情報通信可能に構成してもよい。具体的には、本実施形態における制御装置１２及びデータ処理装置１４の少なくとも一方を、Ｘ線源１０、検出器１１及び動作機構１３と異なる場所に設けてもよい。

【0112】

そして、そのように実際の検査に係る作業を行う機器と、データ処理を行う機器とを、異なる場所に設けた場合には、それらの機器を扱う者は必ずしも同一のものでなくてもよい。すなわち、本発明のＸ線検査システムは、Ｘ線検査の全てを必ずしも単一の者が行う必要はない。

【0113】

そのため、例えば、構造体の構造を解析して検出器の動作態様に関するデータを提供する者、提供されたデータを用いて構造体を透過したＸ線の計数を調査する者、及び調査されたＸ線の計数に基づいて解析を行って構造体の検査を行う者が、それぞれ異なっていてもよい。

【0114】

具体的には、図１に示す制御装置１２を保有する者、上記実施形態におけるＸ線源１０、検出器１１及び動作機構１３を使用する者、及びデータ処理装置１４を保有する者が、それぞれ異なっていてもよい。このとき、制御装置１２には、少なくとも計数認識部１２ｂ、動作態様決定部１２ｃを有していればよい。

【符号の説明】

【0115】

１Ａ、１Ｂ…Ｘ線検査システム、２…構造体、１０…Ｘ線源、１１…検出器、１１ａ…検出器用筐体、１１ｂ…コリメータ（入射部）、１１ｃ…シンチレータ、１１ｄ…受光素子、１２…制御装置、１２ａ…構造認識部、１２ｂ…計数認識部、１２ｃ…動作態様決定部、１３…動作機構、１３ａ…動作機構用筐体、１３ｂ…第１リニアアクチュエータ、１３ｃ…第２リニアアクチュエータ、１３ｄ…保持板、１４…データ処理装置、１４ａ…データ生成部、１４ｂ…画像生成部、２０…母材、２１…鉄筋。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】