CN1185481C - 射线检验设备和射线检验方法 - Google Patents

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Abstract

一种射线检验设备计算从射线探测器(3)输出的每一个像素的像素数据和其周围的每一个像素的像素数据之间的差。然后，该设备通过总计从相应于每一个像素的差值处理获得的灰度等级数据在灰度等级轮廓的预定灰度等级范围从XL到XH内的像素的数量、获得被检对象WA的总周边长度。由此，该设备根据该对象的总周边长度的值确定在该对象中是否出现裂缝或裂口。

Description

射线检验设备 和射线检验方法
                         技术领域
本发明涉及用于检验药品和食品的无损检验设备或方法。更具体地说，本发明涉及适于检验由于包装材料而使其内部无法用可见光查看的包装对象出现裂缝或裂口的射线检验设备和射线检验方法。
                         背景技术
到目前为止，对于检验包装食品出现裂缝或裂口的设备而言，使用可见光或红外光的检验设备是众所周知的。该种使用可见光或红外光的检验设备通常向包装的待检验对象发射可见光或红外光，然后通过使用CCD摄像机接收由该对象反射或发送的光。由此，检验设备获取关于包装内部的图像信息，并根据其形状确定容纳在包装内的对象是否出现比如裂缝或裂口的异常。
另外，最近几年，将多种不透光的铝箔和盒子用作包装食品和药品的方式。该使用光的检验设备对于检验包装对象所出现的裂缝或裂口无能为力。
而且，使用光的检验设备还存在如下缺陷，即使使用由透光材料构成的包装材料，检验结果也显著地受到包装材料表面颜色的影响。
通过使用采用诸如X射线的射线检验设备，足以查看用不透光材料制成的包装材料包裹的包装的内部状态。在传统的射线检验设备中，透过被检验对象的射线由一维或二维探测器检测。然后，使用像素信息通过执行图像处理，识别包含在包装中的对象的透视二维图像的图案。由此，传统的设备确定容纳在包装中的对象是否出现比如裂缝的异常。因此，传统的设备存在必须执行大规模的图像处理的问题，以便实现高速在线(inline)系统，并且设备的硬件和软件成本很高。
                           发明内容
鉴于上述现状完成了本发明。因此，本发明的目的是提供一种射线检验设备和射线检验方法，不需要传统设备所需的大规模图像处理，用于图像处理的硬件和软件相对简单，并能够以造价低廉的配置可靠地确定在不透光材料包装的对象中是否出现裂缝或裂口。
为了实现上述目的，提供一种根据本发明的射线检验设备，包括：射线生成器，用于生成射向被检对象的射线；射线探测器，以面对射线生成器的方式设置，用于检测透过被检对象的射线，并输出构成被检对象的图像的每一个像素的像素数据；以及数据处理单元，用于通过使用从射线探测器输出的像素数据，执行数据处理。在该设备中，数据处理单元计算从射线探测器输出的每一个像素的像素数据和其周围的每一个像素的像素数据之间的差，并通过总计从相应于每一个像素的差值处理获得的灰度等级(gray level)数据在预定灰度等级范围内的像素的数量，获得被检对象的总周边长度(circumference length)，以及根据该对象的总周边长度确定在该对象中是否出现裂缝或裂口。
本发明通过获取构成对象的图像的每一个像素的像素数据和其周围的每一个像素的像素数据之间的差，获取其中相应于该对象的轮廓部分的像素灰度等级不同于剩余部分的像素灰度等级的图像。本发明通过总计其像素灰度等级在预定灰度等级范围内的像素的数量、然后根据相应于轮廓部分的像素灰度等级与剩余部分的像素灰度等级不同这一事实从该类像素的总数量确定在该对象中是否出现裂缝或裂口，而不是通过从相应于轮廓部分的图像信息中识别图案，来实现所期望的目的。
也就是说，计算构成被检对象的射线透视图像的每一个像素的像素数据和其周围的每一个像素的像素数据之间的差，从而相应于被检对象的轮廓部分的每一部分具有与相应于其它部分的灰度等级不同的像素灰度等级，并通常具有比相应于其它部分的灰度等级值更深(或更黑)的值。由此，预先设置可能包括相应于轮廓部分的像素的灰度等级在内的灰度等级范围。在差值计算之后，计算其灰度等级在预定灰度等级范围之内的像素总数量。由此，获得被检对象的总周边长度。在该对象中出现裂缝或裂口的情况下，该对象的总周边长度大于在该对象中没有裂缝或裂口的情况下的总周边长度。所以，能够更加简单可靠地确定其中是否出现裂缝或裂口。此外，与用于对射线透视图像执行图像处理的图案识别的软件相比，用于执行该数据处理的软件更加简单。因此，该数据处理能够使用相对低容量低速的硬件高速地执行。
                         附图说明
图1是用于说明根据本发明的实施例的射线检验设备的结构的图；
图2A是用于说明通过使用从一维X射线探测器3输出的像素数据获得的被检对象W的X射线透视图像的图；
图2B是用于说明在一维X射线探测器3位于预定位置情况下、从该一维探测器3输出的每一个像素(或通道)的灰度等级的图；
图2C是用于说明在图2B所示的情况下差值处理之后、每一个像素的灰度等级的图；
图2D是用于说明由差值处理所获得的像素数据代表的图像的图；
图3是用于说明由根据本发明的实施例的数据处理单元5执行的、用来确定在该对象中是否出现裂缝或裂口的处理过程的流程图；
图4A是用于说明出现裂缝时被检对象WA的X射线透视图像的图；和
图4B是用于说明在图4A所示的情况下、由对每一个像素执行差值处理所获得的数据代表的图像的图。
                        具体实施方式
下面将结合附图描述本发明的实施例。
图1是用于说明根据本发明的实施例的射线检验设备的结构的图，同时示出表示该实施例的主要部分的机械结构的示意图、以及表示该实施例的主要部分的系统控制流水线的方框图。
被检对象W放置在传送系统1的循环带11上，并以恒定速度被传送。在传送系统1上面，X射线管2布置在其中X射线光轴垂直向下的位置上。此外，一维X射线探测器3以面对X射线管2的方式垂直地布置在X射线管2的下面，其中传送系统1的循环带11插在X射线管2和一维X射线探测器3之间。
传送系统1包括循环带11、以及循环带11在其上循环的主动辊12和多个从动辊13。适于响应通过操作配置在操作单元4上的开关从传送驱动单元14供给的驱动信号而旋转和驱动的马达(未示出)向主动辊12提供旋转。该主动辊12的旋转使循环带11在每一个辊子的引导下移动，并在该图中的箭头方向上以恒定速度传送被检对象W。
由X射线控制器21控制的高压生成器22将一高电压施加到X射线管2的阳极2a和阴极2b之间，以便X射线管2产生X射线。铅缝部件23配置在X射线管2和传送系统1之间。铅缝部件23具有在其中形成的狭缝23a，在垂直于其中传送系统1传送被检对象W的传送方向上延伸。从X射线管2输出的X射线通过狭缝23a，从而产生每一个在传送系统1的宽度方向上发散的扇形X射线束。
一维X射线探测器3包括闪烁器(scintillator)和MOS图像传感器，在其上成行地排列多个器件。入射的X射线由闪烁器转换成可见光，由每一个MOS图像传感器器件每隔非常短的恒定时间间隔检测一次。每一个器件每隔一段时间输出一个其电平相应于入射的X射线辐射量的检测信号。
从一维X射线探测器3的每一个器件输出的检测信号被数据处理单元5接受。数据处理单元5在监视器51的屏幕上显示其像素灰度等级信息由来自每一个器件的检测信号代表的X射线透视图像。此外，数据处理单元5使用每隔一段时间从一维X射线探测器3的每一个器件输出的数据，通过执行一例程(将在下面描述)确定在被检对象中是否出现裂缝或裂口。另外，根据确定的结果，当确定出现裂缝或裂口时，生成指示该决定的数据。此外，如后面将叙述的，报警蜂鸣器54发出声音。或者可替代地，驱动排除单元55。另外，代表该决定的数据输出到数据打印机52，并将代表该图像的数据输出给视频打印机53。
接下来，在描述数据处理单元5确定是否出现裂缝或裂口的操作之前，下面先描述用于计算像素数据之间的差的差值处理。差值处理本身是公知的技术。数据处理单元5计算构成图像的每一个像素的灰度等级数据和其周围的每一个像素的灰度等级数据之间的差。当从一维X射线探测器3输出的像素数据获得的被检对象W的X射线透视图像表明在包装中包含一个被检对象WA时，如图2A所示，则每一个像素(或通道)的灰度等级数据如图2B所示，其中一维X射线探测器3处于图2A所示的位置状态下。此外，当一维X射线探测器3位于相同的位置获得每一对每个像素(或通道)的毗邻像素的灰度等级数据之间的差时，只有被检对象WA的边界部分(或轮廓部分)的像素的灰度等级为高(也就是说，只有这些像素为黑)，如图2C所示。当差值处理之后一图像由这样的像素数据构成时，则以所示的方式获得只有被检对象WA的轮廓部分是黑色的图像，如图2D所示。灰度等级轮廓(profile)的灰度等级范围从XL到XH(将在后面描述)设置为在差值处理之后获得的如图2C所示的像素数据之中、其中包括如图2D所示的被检对象WA的轮廓部分的像素的灰度等级在内的范围。
图3是用于说明由数据处理单元5执行的、用来确定在该对象中是否出现裂缝或裂口的处理过程的流程图。下面参照图3描述在本发明的实施例中确定是否出现裂缝或裂口的操作。在该实例中，假定数据处理单元5在图2A示出的X射线透视图像的正常状态下，确定容纳在包装内的单个被检对象WA中是否出现裂缝或裂口。
在该流程图中，“i”表示在非常短的恒定时间间隔导致的、来自一维射线探测器3的信号输出(即，事件)的顺序，换句话说，表示时间，“j”表示一维射线探测器3的每一个器件(或通道)的序号。因此，被检对象W的X射线透视图像的每一个像素用Rij表示。
另外，在执行自动操作之前，通过操作设置在操作单元4上的数字键(tenkey)，设置将被记数的像素的灰度等级轮廓的灰度等级范围下限XL和上限XH(见图2C)。此外，根据对具有该灰度等级范围内的灰度等级的像素的记数结果，设置用于确定该对象是否出现裂缝或裂口的接受范围下限ML和上限MH。
另外，设置测量长度iMAX。该测量长度iMAX表示从一维X射线探测器3输出的、相应于单个被检对象W并由数据处理单元5接收的检测信号的数量。也就是说，当在传送系统1上传送的被检对象W的前端到达X射线辐射位置的紧前面(i＝1)时，数据处理单元5响应从物品检测传感器(未示出)输出的外部触发信号，开始接收一维X射线探测器3的输出。当接收的外部触发信号的数量达到测量长度iMAX的值时，数据处理单元5不再接收一维X射线探测器3的输出。
然后，发出开始自动操作的命令。接着，被检对象W提供到传送系统1上。当传送系统1开始传送对象W时，响应物品检测传感器的输出执行初始化，从而将变量i、j和M依次设置为i＝1，j＝1和M＝0。这里，当差值处理后的灰度等级数据包括在所设置的从XL到XH的灰度等级轮廓的灰度等级范围之内时，M是按1递增的计数器。然后，数据处理单元5接收在第一事件的情况下(即，在i＝1的情况下)的每一个像素R1j的像素信息。接着，数据处理单元5为在i＝1时相应于一维X射线探测器3的器件j(对应于“j”的值从1变化到最后一个通道的序号)接收的各个像素、分别计算每一个像素的灰度等级数据和其周围的每一个像素的灰度等级数据之间的差。然后，确定每一个差值Sij是否包括在范围从XL到XH的灰度等级轮廓的灰度等级范围之内。在每一个差值Sij包括在范围从XL到XH的灰度等级轮廓的灰度等级范围之内时，M递增1。
当相应于所有通道的每一个通道确定其差值是否包括在灰度等级范围之内完成时，数据处理单元5接着接收在第二事件的情况下(即，在i＝2的情况下)的每一个像素R2j的像素信息。与i＝1的情况类似，数据处理单元5分别计算对应于所有通道的差值Sij。然后，在每次出现包括在灰度等级范围内的差值时，M递增1。当变量“i”达到iMAX时，判断值M是否包括在范围从ML到MH的预定接受范围值之内。由此，可以从该决定中准确地知道包含在包装WB中的被检对象WA是否出现裂缝或裂口。
也就是说，在被检对象WA中没有出现裂缝和裂口的情况下，图像由构成对象WA的X射线透视图像的像素的像素数据之间的差构成，从而只有被检对象WA的轮廓部分是黑的，如图2D所示。包括在所设置的从XL到XH的灰度等级轮廓值的灰度等级范围之内的差值的总数量M，与被检对象WA的周边长度成正比。当没有裂缝或裂口出现时该数量M的值例如大约为100，则如下文中所述在被检对象WA中出现裂缝或裂口的情况下，该数量M的值是大于100的值。现在假定被检对象WA在包装中裂开，如图4A中所示的X射线透视图像，则可以构建由差值处理获得的差值构成的图像，如图4B所示。在这种情况下，包括在所设置的从XL到XH的灰度等级轮廓值的灰度等级范围之内的差值的总数量M，从没有裂缝出现时被检对象WA的周边长度增加由于裂缝造成的额外的轮廓部分的长度。由此，总数量M例如大约为160。因此，通过将在值ML到MH之间的接受范围设置为从90到110，能够正确地确定在该对象中是否出现裂缝或裂口。
此外，在从X射线透视图像中包装的边缘部分的差值中获得的灰度等级包括在灰度等级轮廓的灰度等级范围从XL到XH中时，预先估计在该部分中差值的近似数量。由此，将该估计的数量从总数量M中减去而获得的数量与接受范围值ML和MH之间的值进行比较足以满足要求。或者可替代地，可以通过将该估计的数量考虑进去来设置接受范围值ML到MH。
当数量M在从ML到MH的接受范围内时，执行接受判定处理。相反，当数量M不在从值ML到MH的接受范围内时，执行异常判定处理，比如报警蜂鸣器发声或将该物品排除。接着，检验设备确定下一个被检对象W中是否出现裂缝或裂口。
前述实施例的特别值得关注的地方在于，被检对象WA中裂缝或裂口的存在/不存在是通过对像素数据执行差值处理、接着总计在通过差值处理获得的灰度等级数据中具有包括在预定灰度等级范围内的灰度等级数据的像素的数量、然后判定该总计的结果是否在接受范围之内来确定的，而不是通过执行使用从一维X射线探测器3输出的像素数据的图像处理以便识别被检对象WA的图案、来确定在被检对象WA中裂缝或裂口的存在/不存在。与用于根据图案识别进行确定的软件情况相比，根据本发明的用于确定的软件采用上述的数据处理，非常简单。由此，本发明的检验设备能够使用相对简单的硬件执行该软件。
如上所述，根据本发明，射线照射到被检对象上。由此，获得对象的透视图像。此外，计算构成透视图像的每一个像素的像素数据和其周围的每一个像素的像素数据之间的差。在计算该差之后，计算差值处理之后其灰度等级数据在预定的灰度等级范围之内的像素的总数量。从该类像素的总数量的计算结果中获取相应于包含在包装中的被检对象的总周边长度的值。根据所获得的相应于被检对象的总周边长度的值是否在预定的范围之内，确定该对象中是否出现裂缝或裂口。由此，根据本发明的检验设备能够用于检验包含在用不透光材料、比如铝箔制成的包装容器内的对象。此外，与通过识别射线透视图像的图案来检验对象的情况、如使用射线的传统的外来对象检验设备相比，在本发明的检验设备的情况下，数据处理容易执行。因此，软件和硬件都可以低造价地实现。使用该低造价结构，本发明的检验设备能够可靠地确定在用不透光材料包裹的对象中是否出现裂缝或裂口。

Claims (5)

1.一种射线检验设备，包括：
射线生成器，用于生成射向被检对象的射线；
射线探测器，以面对所述射线生成器的方式设置，用于检测透过被检对象的射线，并输出构成被检对象的图像的每一个像素的像素数据；以及
数据处理单元，用于使用从所述射线探测器输出的像素数据，执行数据处理，
其中所述数据处理单元计算从所述射线探测器输出的每一个像素的像素数据和其周围的每一个像素的像素数据之间的差，并通过总计从相应于每一个像素的差值处理获得的灰度等级数据在预定灰度等级范围内的像素的数量、获得被检对象的总周边长度，以及根据该对象的总周边长度确定在该对象中是否出现裂缝或裂口。
2.根据权利要求1所述的射线检验设备，还包括：
传送单元，用于在所述射线生成器和所述射线探测器之间传送被检对象。
3.根据权利要求1所述的射线检验设备，其中当该对象的总周边长度超出接受范围时，所述数据处理单元确定在该对象中出现裂缝或裂口。
4.一种射线检验方法，包括：
生成射向被检对象的射线；
检测透过被检对象的射线，以根据所检测到的射线获得构成被检对象的图像的每一个像素的像素数据；
计算所述每一个像素的像素数据和其周围的每一个像素的像素数据之间的差；
通过总计从相应于每一个像素的差值处理获得的灰度等级数据在预定灰度等级范围内的像素的数量，获得被检对象的总周边长度；以及
根据该对象的总周边长度确定在该对象中是否出现裂缝或裂口。
5.根据权利要求4所述的射线检验方法，其中当该对象的总周边长度超出接受范围时，确定在该对象中出现裂缝或裂口。
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