JP2002195816A

JP2002195816A - 食品良否判別法およびその装置

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Publication number: JP2002195816A
Application number: JP2000394982A
Authority: JP
Inventors: Tokuji Okada; 徳次岡田; Kazuya Kanda; 和也神田; Kazuo Ito; 和雄伊藤
Original assignee: ADEMAKKU KK
Current assignee: ADEMAKKU KK
Priority date: 2000-12-26
Filing date: 2000-12-26
Publication date: 2002-07-10

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】食品生地の割れ、および枚数を検知すること
により食品の良否を判別する方法および装置を提供す
る。【解決手段】コンベア２上の個装された複数の生地３
が受光素子上を通過する時間内で、受光素子が検知した
光量信号の１回目の立ち下がりから１回目の立ち上がり
までの間に変化するコンベアの移動量相当値を計測し、
また、２回目の立ち下がりがあり場合は２回目の立ち下
がりから２回目の立ち上がり間での間に変化するコンベ
アの移動量相当値を計測し、さらに立ち下がりがある場
合はすべての立ち下がりについて同様の移動量相当値を
計測してこれらのすべてを加算し、コンベアの移動方向
に対し直交方向に配されたすべての受光素子について同
様の演算を行い、移動量相当値の総和を生地ののべ面積
相当値とみなし、この値の大小により生地が所定ののべ
面積を有するか否かを判別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、透過光量を用いて穀物
を原料とした食品生地の割れおよび枚数、形状による食
品良否を判別する方法およびその装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、種々の穀類を原料とした食品、と
りわけ平面的な製品形状を有する食品においては工業製
品のように完全な立方体や球形をした定形の食品はほと
んどないので、検査の自動化は非常に困難であった。こ
れまで、食品の良否は機械式形状検査、光計測、重量選
別、画像処理なとによって判別されてきた。機械式形状
検査は、単純で安価な装置であるが、対象物をスリット
や穴に通すため、擦り傷がつきやすいという欠点を有す
る。光計測は光ビームをポリゴンミラーのなどで操作す
ることが多く、直径や高さなどの属性を関連させて測定
できる。これらをどうように組み合わせるかによってい
ろいろ判定の自由度があるといえるが、製品全体をとら
えて良否を判定するには至っていない。一方、画像処理
は、撮像装置を用いて、色、キズ、形状などの項目につ
いても検査しうる多機能型品質判定機として製造や組立
ラインへ実用化されれている。しかし、これらの方法で
は安価な食品の検査要求される低廉な設備で、スピー
ド、信頼性、検査コストの点で十分満足のいくものはな
かった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】食品の生産工程におけ
る検査内容は、積層（数量、配列）、大きさ（重量、体
積、面積）、品質（表面形態、形状、成分、構造、異物
混入）と多岐にわたり、中でも包装後の最終工程での製
品検査では総合的に判別される。最終工程での検査項目
は、枚数、面積（生地の欠け）、厚さ（厚薄）、色（焼
き、味付け）、形状（変形品）、異物混入、包装形態
（横ずれ、縦ずれ、製袋不良、噛み込み）、割れなど多
種にわたる。

【０００４】食品生地は通常、プラスチックフイルム、
紙等の包装材によって包装されて製品となる。１つの包
装された製品は１枚に限らず、２枚、あるいは３枚を重
ねて個装することが多い。包装工程への食品生地の供給
は、人手に頼る部分が多く枚数不足、枚数過多の問題が
発生する。また、包装工程に至る過程で、主に搬送工程
で衝撃を受け破損する場合があり、面積不足、体積不
足、具体的には生地の「割れ」という問題が発生する。

【０００５】食品製造に従事する作業員の人間の目によ
る目視検査では、工場施設において大量に製造されてベ
ルトコンベア等により順次切れ間なく搬送されることか
ら作業効率も低くしかも当然作業時間の経過と共に見落
としの危険も大きくなるおそれがある。本発明は、人手
に頼っていた食品生地の「割れ」「形状」「枚数の過不
足」についての検査を透過光量を利用することで可能に
した。

【０００６】本発明は、従来技術における上記の問題を
解決し、食品生地の、割れ、および枚数、形状を判別す
ることの困難性を解決した方法および装置である。大量
生産される食品の製造工程においてベルトコンベア等に
よる流れ作業により、順次搬送される食品の通過時間内
のリアルタイム処理ができるように、可視光を利用する
ことにより比較的簡単な方法と構造の装置で、製造コス
トも安価な検出装置を提供する。つまり、受光素子を配
置した検査通路を通過する食品に光を照射して食品の透
過光量を計測することにより食品生地の、割れ、および
枚数を判別する方法および装置を提供することを目的と
するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、人手に頼って
いた食品生地の「割れ」「形状」「枚数の過不足」につ
いての検査を透過光量の利用について研究した結果、受
光素子から得られるコンベア上の生地の透過光量信号が
生地の厚さと共に減少すると見なせるとき、前記透過光
信号において、複数の生地を個装する製品が前記受光素
子上を通過する時間内で、１回目の立ち下がりから１回
目の立ち上がりまでの間に変化するコンベアの移動量相
当値を計測し、また、２回目の立ち下がりがある場合
は、２回目の立ち下がりから２回目の立ち上がりまでの
間に変化するコンベアの移動量相当値を計測し、さらに
立ち下がりがある場合は、すべての立ち下がりについて
同様の移動量相当値をを計測し、これらをすべて加算
し、コンベアの移送方向に対し直交方向に離散的に配置
する受光素子について同様の演算を行い、移動量相当値
の総和を生地ののべ面積相当値とみなし、この値の大小
により生地が所定の、のべ面積を有するか否かを検出可
能にしたことによる食品の良否判別法である。

【０００８】本発明の透過光を利用する食品の良否判別
方法を実証する装置は、食品生地搬送用のコンベアの上
方に設けた光源を面状に配置した光射部と、食品生地搬
送用の２つのコンベアのつなぎ部分の下方にコンベアの
移送方向と直角方向に直線上に受光素子を配置した受光
部を設け、受光部で受光した食品生地からの透過光量信
号を比較、測長の各回路からなる検出部の３つで構成し
てなるものである。

【０００９】光照射部の光源は、屋内照明の影響を受け
にくく発熱量の少ないＬＥＤを用いる。さらに光量調整
のために３個のＬＥＤを１組としたうえで、ＬＥＤま自
己発熱および周囲温度の変動による発光量の影響を避け
るため電源を可変とし、光量モニター用の受光素子によ
り、この出力を照射用ＬＥＤ駆動回路に負帰還して発光
量が常に一定に保つようにする。

【００１０】受光部はＬＥＤの発光波長に高感度な受光
素子としてＰＤ（フォトダイオード）を使用し、生地の
流れ方向と直角に直線上に高密度に配置する。各ＰＤの
出力は受光部での照度のバラツキを補正するゲイン調整
を兼ね、増幅して比較、測長の各回路からなる検出部に
送られる。

【００１１】比較回路は、０枚、１枚、２枚、３枚用の
４つの閾値を設定し、増幅された信号をパルス化する。
パルス化された信号はＡ／Ｄ変換した後、測長回路に送
られ各信号をコンベア移動量検出用ロータリーエンコン
ダーの信号をカウンタ処理した信号と共に、ラッチ内で
処理され、各パルス信号を時間長に置き換える。

【００１２】測長回路内で置換された信号は、インター
フェースを介して信号演算回路であるＣＰＵに送られ、
この信号演算回路であるＣＰＵは、重畳枚数を計算し規
定数と比較する。また、のべ面積値の計算を行い、標準
面積と比較する。そして、食品生地の割れ、の有無検出
を行い個装食品としての総合的な良否判別処理を行い、
後段に信号を伝える。計測表示回路はＣＰＵの各演算結
果、判別結果を即時表示し、また、装置の運転停止、閾
値の設定は操作回路で行う。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明は、食品製造の製造工程に
おける食品生地の移送手段たるコンベアー上に設けた光
源からの照射光が、受光素子上を通過する食品生地を透
過して受光される透過光量を受光信号として検出して食
品生地の、のべ面積を計算し、これを標準面積と比較す
ることによって、食品生地の割れ、枚数の過不足，形状
による食品の良否を検知する方法およびその装置を実現
したものである。

【００１４】

【実施例】以下本発明を実施例を示す図１乃至図９にお
ける図面に基づいて詳細に説明する。従来、食品の製造
工程における食品の検査項目は多方面に渡って行なわれ
ているが、本発明においては、食品製造工程において最
も多発するプラスチックフイルムや紙等の包装材により
個装される食品の枚数の過不足、食品の破損、食品の面
積および体積不足の点に絞って、すなわち、食品製造工
程における食品について、特に、個装食品生地の枚数、
食品生地の割れ、および、食品生地総面積（以下のべ面
積と称する）の項目の検査方法およびその装置につき、
その実施例に基づいて説明する。

【００１５】具体的には、本発明の判別システム装置１
における搬送用コンベア２による移送方向に対し直交す
る線上を通過する食品生地３に向けて、光照射部４の光
源５によって常に光を上部から照射し、前記搬送用コン
ベア２に配置した受光素子１１により透過光を受光し，
食品生地３の移動時間に対する透過光量信号をパルス化
し、透過影像ののべ面積計算法を提案するものである。
ただし、受光素子１１は、２本の搬送用コンベア２のつ
なぎ部１０に移送方向に対し直交する方向に配置した受
光素子配置体１２上に複数個の受光素子１１を等間隔に
並べて配置し食品生地３の通過領域をカバーするように
配置される。

【００１６】（判別法）本発明の透過光量に基づく食品
生地の良否判別法は、食品生地１枚の面積の良否を判別
するために１枚当たりの投射面積を標準面積と定義し、
透明な包装フイルムを剥ぐことなく重畳する食品生地の
透過光量パターンを分類する。そして判別に有効な光量
分布を調べて評価し、食品生地の総面積（以下、のべ面
積と称する）の計算法を提案する。さらに、枚数および
割れの有無の検出法の説明をする。

【００１７】（食品生地の形状モデリング）食品生地の
形は、丸に限らず、角、長細など様々であるが、口に入
る食材であるために基本的には、１つの塊と見なせる。
本発明における判別法においては、以下の説明では、便
宜上丸みのある塊を取り上げる。食品生地の大半は型打
ちされるのでその面積に過不足はなく、若しも食品生地
の面積に過不足があるとすれば、割れによる欠けや破断
片であり、これによる食品生地の形状変化が不良品とな
る。

【００１８】この場合、生地の形状は基本的に線と円弧
の組み合せで構成される。ただし、厳密な表現は困難で
ある。ここで食品生地の図形の特徴は、一般に最大幅、
最小幅、および、これらの比によって記述されるが、食
品生地においては、手作り感を出すため故意に形状を歪
めている場合もあり、また、焼成過程で表面に凹凸がで
きることもあるからであり、さらに、食品生地には青果
物の等級のような選別精度が要求されるわけでもない。
以上のことから、食品生地の良否判別の対象は、形状の
厳密さよりもむしろ面積の充足にあると理解される。

【００１９】このことから、食品生地は、形が良いから
といって味が変わるものでもない。そこで、さきに定義
した標準面積に基づいて食品生地の良否判別する。事
実、食品生地に所定の面積があれば、歪んだ形状でも良
と判別する。破損による面積不足を調べると図１の５つ
の形状モデルとして食品生地３を用意すれば十分である
ことが判明する。これは、フィールドに流れる食品生地
３の１００個を無作為に取り出して調べ得られた結果で
ある。図１中の（ａ）は良品、（ｂ）〜（ｅ）は面積不
足により不良品に属する。角度θａ、θｂ、θｃ、θ
ｓ、θｔ、および距離Ｌｃ、Ｔ、Ｔａ、Ｔｂ、Ｒ、Ｒ’
の各パラメータはそれぞれ、破損部の広がりと角と長さ
を定める。

【００２０】（包装内食品生地の重畳パターン）食品生
地３の２枚を個装する場合の代表的な重畳パターンを分
類し、図２に示す。ただし、図２の上下の図は、平面と
側面の対を表している。（Ａ１、Ａ２）は良品２枚、
（Ｂ）は良品１枚、（Ｃ１〜Ｃ３）は良品と不良品各１
枚、（Ｄ１〜Ｄ４）は不良品２枚、（Ｅ）は良品と割れ
による不良品、（Ｆ１Ｆ〜４）は不良品１枚の場合を示
す。（Ａ）以外は包装された状態で不良品と判別される
べきパターンである。そこで、枚数が不足する場合と標
準面積に満たないか割れている不良品を含む場合を不良
（ＮＧ）にする。また、規定数以上の重畳も不良品とす
る。各重畳パターンの上下が逆の場合も全く同様なこと
が言える。しかも、図１中の不良品形状（ｂ）〜（ｅ）
を含む２枚の組み合せや、２枚の相対重畳関係を同じに
保つて中心距離や配列方向を変えるパターンは無数にあ
る。

【００２１】（のべ面積計算法）食品生地３の重なり数
を識別するための透過光量標準値（以下、閾値と称す
る）として、１枚用、２枚用、および３枚用のＣ１、Ｃ
２、およびＣ３を定める。図２中のＡ２のパターンを取
り上げ、生地の述べ面積演算法を明らかにする。この面
積は、実質上の２枚分の生地面積に等しく、提案する方
法は、２枚重ね生地の輪郭に関わる射影面積に、重なり
部の面積を加算して求められる。以下、これを実際に求
める方法を図３を用いて説明する。

【００２２】食品生地３が、重なると透過光量は一般に
弱まる。そこで、弱まる程度を縦軸に目盛ると、重畳生
地と光量との関係は図３で表される。ただし、図３にお
いて、（ａ）は生地重畳の平面図、（ｂ）は生地重畳の
断面図、（ｃ）は生地重畳を上から下に透過する光量信
号、（ｄ）および（ｅ）は（ｃ）を閾値Ｃ１とＣ２で比
較した結果を微分したパルスである。なお、暗信号を高
レベルで表示することにする。

【００２３】また図３中の（ａ）中にの直線は、フォト
ダイオード（以下、ＰＤと略す）の走査線を示す（実際
はＰＤが固定で生地か通過する通過する）。（ｃ）〜
（ｅ）の中の縦軸は電圧、横軸は時間を表す。文字Ｆ
（ｉｒｓｔ）は１枚の生地通過、また、Ｓ（ｅｃｏｎ
ｄ）は２枚重畳箇所通過に関する。生地通過の開始が２
枚重畳か１枚のみかの判断は閾値Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を使
って行う。そして、ＦとＳに関し、１番目の添字ｉはコ
ンベアの幅方向に線状に並ぶＰＤの順番を示す。また、
２番目の添字１と２は、開始と終了を区別する。（ａ）
の生地通過開始Ｆｉ１から終了Ｆｉ２まで、および２枚
重畳箇所の開始Ｓｉ１から終了Ｓｉ２までの透過光量信
号は（ｃ）となる。

【００２４】次に、ＰＤで得られる時間と共に変化する
光量をＱとする（図３中の（Ｃ）に相当）。そして、Ｑ
を閾値Ｃ１およびＣ２と比較して得られるＴＴＬレベル
の信号の立ち上がり、立ち下がり点を図３中の（ｄ）と
（ｅ）とのようにＵｉ１、Ｕｉ２およびＤｉ１、Ｄｉ２
とする。コンベア速度が一定とすれば、各点間の長さ
を、コンベアの移動量相当値（以下、信号長と呼ぶ）と
して見積ることができる。すなわち、各点をコンベアに
取り付けるエンコーダのカウント値Ｅで表すと、長さＬ
ｉ１＝Ｅ（Ｕｉ２）−Ｅ（Ｄｉ１）、Ｌｉ２＝Ｅ（Ｄｉ
２）−Ｅ（Ｕｉ１）を計算できる。結局、生地下のＰＤ
から信号長が得られる。そこで、前半と後半の生地面積
値をＡｆ、Ａｒとすると、それぞれ下記の式が与えられ
る。

【００２５】

【数１】

【００２６】

【数２】

【００２７】ただし、ｎは配置するＰＤの総数、Ｗ（ｍ
ｍ）はＰＤの間隔を示す。そして、ＡｆとＡｒの単純和
をのべ面積と定める。これは正しく、２枚重ね生地の輪
郭に関わる射影面積に、重なり部の面積を加算した値に
等しい。そして、得られる、のべ面積値Ａｆ＋Ａｒを標
準面積値と比較し、良否を判別する。

【００２８】（食品生地の枚数と割れの検出法）次に、
判別方法について食品生地３の枚数、割れ、検出の流れ
を説明する。生地通過を検出する全てのＰＤチャンネル
について、透過光量をＣ１、Ｃ２、Ｃ３と比較し、０
枚、１枚、２枚、３枚を識別する。すなわち、Ｑ＜Ｃ１
のとき０枚、Ｃ１＜Ｑ＜Ｃ２のとき１枚、Ｃ２＜Ｑ＜Ｃ
３のとき２枚、Ｃ３＜Ｑのとき３枚と判断する。０枚、
３枚となる場合は、不良（ＮＧ）と判断し、データを廃
棄する。１枚、２枚となる場合は、データを、のべ面積
計算に使用する。

【００２９】さらに食品生地３の、割れ、を検出するた
め、信号Ｑの立ち上がりと立ち下がりの発生回数を調べ
る。これは２枚重畳の場合、２回の立が上りと立ち下が
りしかないことを根拠にして、２回以外を、ＮＧ（不
良）とする（図３（Ｃ）参照））。すなわち、パルス信
号のエッジ検出回数が４回を超える場合、２枚のうち、
どちらかが割れていると判別し、ＮＧ（不良）とする。

【００３０】（判別システムの開発）判別システムの全
体構成と具体的な信号処理について詳述する。

【００３１】（１）全体構成食品生地３の流れと判別作業を一体化する判別システム
装置１の構成を図４に示す。これは、食品生地３の２つ
の搬送用コンベア２と受光部９からなる。受光部９は、
受光素子配置体１２の上面に等間隔に複数個を並べて配
置したフォトダイオード（ＰＤ）からなる受光素子１１
とからなり、判別部１３を構成する。このように判別部
１３を構成する受光部９の受光素子１１は、２つの搬送
用コンベア２のつなぎ部１０に置かれ、食品生地３の流
れる方向と直角に直線状に受光素子１１のＰＤを、ま
た、該受光素子１１のＰＤの上方に光照射部４の面状の
光源５を遮光ボックス７内により遮光して配置する。光
照射部４の光源５は発光ダイオード（ＬＥＤ）６からな
り、該光源５の発光ダイオード（ＬＥＤ）６は、搬送用
コンベア２の上方に平行状態にした配置したフード８を
介して搬送用コンベア２の上方に平面状体で平行状態
に、かつ、食品生地３の流れる方向と直角方向に多数個
が配置され、該光照射部４の光源５から照射された投射
光が、搬送用コンベア２上を通過する食品生地３からの
透過光を受光素子１１のＰＤにより受光して透過光量を
として常時計測するものである。

【００３２】（２）判別部判別部１３の主要な機能は、１）発光部、２）受光増幅
部、３）比較、４）測長、５）信号演算にあり、これら
を受持つ回路の動作を図５を用いて説明する。１）発光部光源５として効率の高い、また、屋内照明の影響を受け
にくい、そして、発熱量の少ない発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）６（浜松ホトニクス製、Ｌ１９３９、波長８９０ｎ
ｍの近赤外光）を用いる。さらに、光量を調整するた
め、３個のＬＥＤを１組とし（全体では１０組）、これ
らに提供する電源は可変にする。ＬＥＤは、一般に自己
発熱および周囲温度の変動により光出力（発光量）を変
化させる特性をもつもので、この影響を避ける対策を施
した。すなわち、１つのＰＤを特別に設けて光量をモニ
タし、この出力を照射用ＬＥＤ駆動回路に負帰還して発
光量を調節して外周温度にも左右されないようにした。

【００３３】２）受光増幅部２）受光増幅部は、ＬＥＤ６の発光波長付近において最
高感度を有するフォトダイオード（ＰＤ）１１（浜松ホ
トニクス製、Ｓ２３８６ー１８Ｌ、ピーク波長９６０ｎ
ｍ）を使用する。ＰＤを高密度に配置することでＷの値
は小さくなり、のべ面積の計算精度は向上する。しか
し、実際の設計では利用できる素子のサイズに支配され
て高密度化にも限界がある。本発明においては使用する
ＰＤの外径は５．６ｍｍであるのでこれを１０ｍｍの間
隔で直線状に並べセンサアレイとした。なお、生地の通
過領域として包装フイルムの対角長約１５０ｍｍを考慮
し、コンベアの幅２００ｍｍを１００％利用することと
し、総数１６個のＰＤを配置した。各ＰＤの出力は増幅
されてＱとなり、後続の比較、測長回路で使われる。な
お増幅回路は、受光部９での照度のばらつきを補正する
ゼロレベル調整の役目も担っている。

【００３４】３）比較部比較部は、生地の枚数を識別するための３つの閾値Ｃ
１、Ｃ２、Ｃ３を基準データとして保存し、２）受光増
幅部で増幅された信号Ｑをパルス化する。０レベルを含
む４つのパルス化された信号はＡ／Ｄ変換し、後段に送
る。

【００３５】４）測長部測長部は、ＴＴＬレベル化された各パルス信号を使って
コンベア移動量検出用ロータリーエンコーダ信号をカウ
ンタ処理し、信号長（Ｌｉ１、Ｌｉ２）を計算する。

【００３６】５）信号演算部信号演算部のＣＰＵは、食品生地３の重畳枚数を計算し
規定数と比較する。また、食品生地３の、のべ面積の計
算を行い、標準面積と比較する。そして、食品生地３
の、割れの有無を検出し、個装食品としての総合的な良
否判別処理を行う。表示回路は、ＣＰＵの演算結果、判
別結果を即時表示する。その他、装置のＯＮ／ＯＦＦ、
標準面積の設定変更行操作回路などとの間で情報を通信
する。

【００３７】（３）搬送部搬送部１４は、判別部１３をつなぐ２本の搬送用コンベ
ア２で構成される。２本の搬送用コンベア２の長さと幅
は、それぞれ長さＬ＝３００ｍｍ、幅ＷＤ＝２００ｍｍ
である。図６はＰＤ（フォトダイオード）１１と２本の
搬送用コンベア２の位置関係を側面から示すものであ
る。コンベアのローラー１５の径ｒは２０ｍｍ、間隔ｐ
は３０ｍｍである。また、ＰＤとＮＤフィルター１６取
り付け用の受光素子配置体１２であるアルミ材の各寸法
においてＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｄは、それぞれ２０ｍｍ、
１０ｍｍ、５．６ｍｍ、６ｍｍである。食品生地３の乗
り継ぎをスムーズにするため、搬送用コンベア２と判別
部１３の段差をなくした。また、透過光量は食品生地３
の枚数増加に伴い減衰し、１枚目の透過光量減衰が極端
に大きく、２枚目以降は指数関数的に減衰することが事
前の実験で判明している。そこで、２枚目以降の枚数検
出を困難にするため、フォトダイオード（ＰＤ）１１上
部に生地１枚に相当する残光性の少ないＮＤフィルター
１６（デュポン、人工大理石、コーリャン、グレーシア
ンホワイト、厚さ６．０ｍｍ）を、設置する。その結
果、ＰＤに入射する透過光量は、あらかじめ１枚分の減
衰をするため、実際、生地１枚、２枚重畳、３枚重畳に
よる減衰は指数関数的となり、増幅することによって閾
値の設定に幅をもたせて枚数検出を可能にする。搬送部
１４の後方には排出用エアジェットを設置し、ＮＧ信号
により不良品と判別された食品生地３を装置外に排出す
る。

【００３８】（実施例１）（４）判別実験食品生地の２枚包装にありがちな典型的不良品パターン
を正しく判別するに動作を確認し、また、実用機として
の精度確認をするため、フィールド実験を行なった。

【００３９】１）サンフル計測実験開発したシステムの評価をするため、判別システム装置
１に典型的な形状のダミーの食品生地（デュポン、人工
大理石、コーリャン、グレーシアンホワイト、厚さ３．
０ｍｍ）を用意し、これらをいいろいろ組合せて通過さ
せる。食品生地３の組み合せのサンプルとして図２のパ
ターンを用意する。生地寸法は図１中のパラメータを用
い、θａ＝３０、θｂ＝３０、θｃ＝１５、θｓ＝４
５、θｔ＝６０、およびＬｃ＝５０、Ｌｒ＝５０、Ｔ＝
２０、Ｔａ＝３０、Ｔｂ＝３０、Ｒ＝８０、Ｒ’＝５
０、と表される。ただし、長さとθ角度の単位はそれぞ
れｍｍ，ｄｅｇである。以上の実例により、Ａ１、Ａ２
の面積を１００％として、図２中の各パターンの面積は
それぞれ、Ｃ３は９５％、Ｄ３は９３％、Ｄ４は９０
％、Ｃ１，Ｃ２は８５％、Ｄ２は８０％、になる。実験
で面積値は、生地の回転角や裏表の違いの影響を強く受
けることが判明したので、これらを変えて、判別システ
ム装置１を２０回通過させ得られたダミーの食品生地
の、のべ面積をグラフ化した。図７はその結果である。
なお、横軸の指標Ｃ３’、Ｃ１’、Ｃ２’、Ｄ２’は図
２中のパターンＣ３、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ２を裏返す関係に
ある。Ａ１’、Ａ２、’Ｄ３’、Ｄ４’については、裏
表に大きな違いはないので省いている。図７から欠けの
量に応じて面積値が減るのを確認できる。図７中の線分
は、実測した面積計算値の範囲を示し、黒丸は実面積相
当値（実測による面積計算値は信号長を用いているため
単位系が明らかでない、そのため、先に与えられたパラ
メータを用いて得られた幾何学的面積計算値を１．６５
倍して実面積相当値としている）を示す。

【００４０】（実施例２）２）フィールド実験ダミーの食品生地を用いた実験で、図７のようにのべ面
積計算値を実測することができたが、フィールドで試作
システムがどのような結果を出すかは不明である。そこ
で、実生産ラインに本発明の判別システム装置１の試作
機を組み込み、判別基準となる面積値や焼き色などにわ
ずかな変化を含んでいる約５０，０００個の包装食品の
食品生地３を対象に実験を行った。食品の実生産ライン
は、属性、品質を支配する要素の変動が避けられない問
題としてあり、安定した計測と装置の経時変化を確認す
るため、日時を変えて行った。得られた面積値のヒスト
グラムを図８に表示する。結果は全て一般的なガウス分
布となる。製品のばらつきによる面積の変動があるにも
かかわらずこのような結果を得たことで、本発明の判別
システム装置１の、のべ面積の計測が安定に作動してい
ることが確認できる。

【００４１】また、同時にフィールド上で判別精度を確
認する実験も行ないたかったが、実量産ラインにおいて
はＰＬ法の施行、ＩＳＯの認証取得などにより、作業管
理、品質管理が行き届いており、ほとんど不良品が流れ
てこない。そのため、実験そのものが困難である。そこ
で、本発明の判別システム装置１で判別すべき典型的不
良品パターンを図２に基づいて故意に作り判別率を求め
ることにした。実際の食品生地３を用いているため、正
確な値ではないが、標準面積に対し、Ｃ１：７０、Ｃ
１’：８０、Ｃ１”：９０、Ｃ２：６５、Ｃ２’：９
５、Ｃ３：９５、Ｃ３’：７５、Ｄ１：５０、Ｄ２：８
５、Ｄ３：５５、Ｄ４：６０になる。ただし、それぞれ
の単位は％である。Ｃ１、Ｃ１”、Ｃ２’、Ｃ３’は、
判別率を確認するためにＣ１、Ｃ２、Ｃ３の不良品の欠
けの量を変えて用意した組み合せである。それぞれ、判
別システム装置１を５０回通過させ、判別率をグラフ化
した。図１０はその結果である。欠けの量に応じて判別
率が変化するのが確認できる。とくに、欠けの量が３０
％を超える場合には確実に判別できるが、１５％を下回
ると判別率が低下する。これは、ＰＤの配置ピッチが原
因の１つと考えられる。また、枚数判別のＢについて
は、１００％判別できた。割れ判別のＥは、割れている
生地の間隔が１０ｍｍを超えると、１００％判別できた
が、１０ｍｍを下回ると判別率が低下し、５ｍｍ以下で
は、ほとんど判別不能であった。

【００４２】３）実験の考察実施例における実験の結果から、ダミーの食品生地にお
いて、２枚分の標準面積に対して１０％の不足で安定し
た判別が可能であることがわかった。フィールド実験で
得られた面積値のヒストグラムから分布が明確になり、
判別基準の明確化がなされる。実験室において、故意に
試作した不良品を基に実験を行なった結果、欠けの量が
１／３を超える場合は安定して判別できることがわかっ
た。しかし、生産ラインは、一貫した供給源をもたない
ことが多く、時間による変動、人為的要因による変動が
わずかであるが生じる。このため、たとえば、少し淡い
生地などが量産ライン上を流れることが考えられ、閾値
の設定により判別率が変動すると考えられる。しかし、
以上の実験から枚数過不足、約１／２以上の欠けの量の
もつ不良品については、確実に判別できるものと考えら
れる。

【００４３】割れ判別については、定量的な表現は難し
いが、大きな幅をもつ割れの判別はできるが、割れ間隔
が狭い場合は、困難であることが判った。食品生地につ
いての３項目全ての判別結果から、実用化に向けての必
要データを示すことができた。実験結果からも明らかな
ように、間値を固定する場合に比べ、平均移動値を間値
にすると良品除去率が改善される。また、移動平均値の
サンプリング数を小さくすることで、良品除去率を０．
５３％まで低減することができ、装置の実用化に見通し
をつけることができた。

【００４４】本発明は、判別システムを用いた判別方法
とその装置についてのフィールド実験を中心とする評価
実験ににより、透過光量信号による透過影像のべ面積の
算出にある。対象物が光を透過するということが条件と
してあるが、評価実験からも明らかなように、穀物を原
料とする食物生地に対して実用化可能な装置の開発がで
きた。しかし、また、食品が元来もつ形状、色、大き
さなど不均一さ、ゆらぎに、対応するため、移動平均値
を基準値とすることを提案し、量産ラインで要求される
判別基準に近づくことができた。本発明では、ＰＤの間
隔を狭めることにより、より精度の高い面積値の計測が
可能になることも判明した。

【００４５】

【発明の効果】本発明は上記の如く構成したから、穀類
等の食材を原料とし、蒸煮、焙煎、焼成等の製造工程を
経て製品化される食品製造の特徴から、他の精密な工業
製品に比較して完全で均一な立方体や球形という定形を
殆ど有せず、形状や外観等が略不揃いの状態を呈する製
造食品を、食品製造における搬送工程において照射光を
利用することにより食品生地からの透過光量を検知する
という方法と装置によって、プラスチックフイルムや紙
等の包装材により個装された食品生地であっても非接触
で食品生地の割れ、枚数、形状を検出し食品の良否判別
を食品の大量生産現場における搬送工程で、即時にかつ
効率的にしかも正確に実現できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】食品生地のモデル形状の態様を表した説明図で
ある。

【図２】個装された食品生地の包装態様を示す説明図で
ある。

【図３】２枚重畳された状態の食品生地に対する透過光
量の検出データの説明図である。

【図４】判別システム装置の要部の斜視図である。

【図５】判別システムの動作を構成する回路図である。

【図６】搬送用コンベアのつなぎ部に設けた判別部の要
部の断面図である。

【図７】実施例の食品生地を用いたのべ面積計算値のデ
ータを示すグラフである。

【図８】実施例の食品生地を用いた面積値のヒストグラ
ムのデータを示すグラフである。

【図９】実施例の食品生地を判別システムによる判別率
のデータを示すグラフである。

【符号の説明】

１判別システム装置２搬送用コンベア３食品生地４光照射部５光源６発光ダイオード（ＬＥＤ）７遮光ボックス８フード９受光部１０つなぎ部１１受光素子１２受光素子配設体１３判別部１４搬送部１５搬送用コンベアのローラ１６ＮＤフィルター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｇ０６Ｍ 9/00 Ｇ０６Ｍ 9/00 ＺＦターム(参考） 2F065 AA58 BB01 BB15 BB17 CC00 FF02 FF46 FF67 GG07 GG15 HH13 JJ02 JJ05 JJ09 JJ25 MM03 NN13 PP12 UU05 2G051 AA01 AB03 AC21 BB03 CA03 CB02 DA06 EA16 EB05 EC01 3F079 AC00 CA23 CA26 CA41 CB25 CB32 CB34 CB35 CC11 DA12 4B031 CA00 CL11 CM02 CM06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】受光素子から得られるコンベア上の生地
の透過光量信号は、生地の厚さと共に減少するとみなせ
る時、前記透過光量信号において、複数の生地を個装す
る製品が前記受光素子上を通過する時間内で、１回目の
立ち下がりから１回目の立上りまでの間に変化するコン
ベアの移動量相当値を計測し、また、２回目の立ち下が
りがある場合は、２回目の立ち下がりから２回目の立ち
上りまでの間に変化すコンベアの移動量相当値を計測
し、さらに、立ち下がりがある場合は、すべての立ち下
がりについて同様の移動量相当値を計測し、これらをす
べて加算し、コンベアの移送方向に対し直交方向に離散
的に配置するすべての受光素子について同様の演算を行
ない、移動量相当値の総和を生地ののべ面積相当値とみ
なし、この値の大小により生地が所定ののべ面積を有す
るか否かを検出可能にしたことを特徴とする食品良否判
別法。
【請求項２】食品生地搬送用のコンベアの上方に設け
た光源を面状に配置した光射部と、食品生地搬送用の２
つのコンベアのつなぎ部分の下方にコンベアの移送方向
と直角方向に直線上に受光素子を配置した受光部を設
け、受光部で受光した食品生地からの透過光量信号を比
較、測長の各回路からなる検出部の３つで構成した判別
装置により請求項１の食品良否判別法を実証する装置。