JP2005043322A

JP2005043322A - Ｘ線内容量検査装置

Info

Publication number: JP2005043322A
Application number: JP2003280216A
Authority: JP
Inventors: Mitsunori Mori; 光徳森; Makoto Hamada; 良濱田; Kazuhiko Shibuya; 一彦渋谷; Tetsuya Tashiro; 哲也田代
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2003-07-25
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2005-02-17

Abstract

【課題】本発明は、検査精度の低下を防止しつつ、検査領域を拡大することができるＸ線内容量検査装置を得ることを目的とするものである。
【解決手段】Ｘ線検出器４は、Ｘ線を受けるＸ線センサを有している。Ｘ線センサは、容器１を透過し拡がりながら進むＸ線を受けるように、容器１の検査領域よりも広い検出領域を持つように配置されている。制御装置８は、検査領域に対する検出領域の拡がりに伴う制御装置８により検出された内容量の歪みを補正する拡大補正回路部が設けられている。拡大補正回路部は、検査領域全体を複数の分割領域に分割し、各分割領域を通過したＸ線量の合計を、検査領域に対する検出領域の拡大率で割ることにより、各分割領域に対応した補正データを求める。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えばペットボトルや缶等の容器内に入れられた内容物の量をＸ線により検査するＸ線内容量検査装置に関するものである。

従来のＸ線液量検査装置では、容器を透過したＸ線がＸ線検出器で受けられ、Ｘ線検出器からの出力信号が画像処理されて、容器内の透視画像がテレビモニタで表示される。これにより、容器内の液量が適量であるかどうか、即ち液面の位置が適正な範囲内にあるかどうかが確認される（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−３５７４７２号公報

上記のような従来のＸ線液量検査装置は、検査対象に応じた検査領域を持っているが、近年、検査領域をできるだけ広くし、基準となる内容量が異なる様々な検査対象に１台の検査装置で対応できるようにすることが望まれている。また、容器としてペットボトルや細い瓶を用いた場合、僅かな内容量の違いで液面の高さが大きく変化してしまう。このような液面高さの変化に対応するためにも、検査領域の拡大が望まれている。

この発明は、上記のような問題点を解決することを課題としてなされたものであり、検査精度の低下を防止しつつ、検査領域を拡大することができるＸ線内容量検査装置を得ることを目的とする。

この発明に係るＸ線内容量検査装置においては、容器を透過し拡がりながら進むＸ線を受けるように、容器の検査領域よりも広い検出領域を持つようにＸ線センサが配置されており、制御装置には、検査領域に対する検出領域の拡がりに伴うに伴う制御装置により検出された内容量の歪みを補正する拡大補正回路部が設けられている。

この発明のＸ線内容量検査装置は、容器の検査領域よりも広い検出領域を持つようにＸ線センサが配置されており、制御装置には、検査領域に対する検出領域の拡がりに伴う制御装置により検出された内容量の歪みを補正する拡大補正回路部が設けられているので、検査精度の低下を防止しつつ、検査領域を拡大することができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。

図１はこの発明の実施例１によるＸ線内容量検査装置を示す概略の構成図である。図において、検査対象となる容器１は、ベルトコンベア等の搬送装置２により図の矢印方向へ搬送される。容器１内には、内容物である飲料等の液体が入れられている。

容器１の搬送経路の途中には、容器１に対してＸ線を照射するＸ線源３が配置されている。Ｘ線源３から照射され容器１を透過したＸ線は、Ｘ線検出器４により受けられる。Ｘ線検出器４は、搬送装置２を挟んでＸ線源３に対向するように配置されている。

容器１の搬送経路１のＸ線源３よりも上流には、容器１の通過を検出する容器検出器５が配置されている。容器検出器５は、搬送装置２を挟んで互いに対向する投光器６及び受光器７を有している。Ｘ線源３、Ｘ線検出器４及び容器検出器５は、制御装置８に接続されている。制御装置８には、容器１の透視画像を表示するモニタ装置９が接続されている。

次に、Ｘ線内容量検査装置の全体的な動作について説明する。容器検出器５により容器１が検出されると、Ｘ線源３の前方を容器１が通過するタイミングで、Ｘ線源３からＸ線が照射される。Ｘ線は、容器１を透過してＸ線検出器４により受けられる。Ｘ線検出器４からの出力信号は、制御装置８で処理され、容器１内の液体の内容量（入味量）、即ち容器１内の液面レベルが適正な高さであるかどうかが判定される。また、容器１の透視画像がモニタ装置９により表示される。液面レベルが不適正であった場合、その容器１は、搬送経路の下流側に配置された排斥装置（図示せず）により製造ラインから排斥される。

図２は図１のＸ線検出器４へのＸ線の入射状態を模式的に示す説明図である。図において、Ｘ線検出器４は、Ｘ線を受けるＸ線センサ１１と、Ｘ線センサ１１からの出力信号を増幅する複数のアンプ１２と、アンプ１２からの１〜ｎチャンネルの信号を切り換えて出力するマルチプレクサ１３とを有している。

Ｘ線センサ１１は、容器１を透過し拡がりながら進むＸ線を受けるように、容器１の検査領域よりも広い検出領域を持つように配置されている。また、Ｘ線センサ１１には、等ピッチ（例えば０．８ｍｍピッチ）で直線状に整列された複数個（ｎ個）のセンサ素子が設けられている。センサ素子としては、入射Ｘ線強度に比例した電気信号を出力するフォトダイオードが用いられている。具体的には、容器１の高さ方向に配列された複数のフォトダイオードを含む複数のセンサアレイが容器１の高さ方向に並べて配置されている。

Ｘ線源３からのＸ線は、Ｘ線検出器４へ向けて放射状に広がりながら進む。このため、容器１の厚さを無視して容器１の中心を検査位置Ｃ（Ｘ線源３からの距離Ｌ１）とすると、検査位置Ｃにおける検査領域（Ｘ線透過範囲）Ｈ１に対して、Ｘ線センサ１１の検出面（Ｘ線源３からの距離Ｌ２）における検出領域Ｈ２は、幾何学的に拡大される。従って、Ｘ線センサ１１は、検査領域Ｈ１よりも広い範囲に渡って配置されている。また、検査領域Ｈ１に対する検出領域Ｈ２の拡大率αは、α＝Ｈ２／Ｈ１＝Ｌ２／Ｌ１である。

Ｘ線の強度は、容器１を透過することにより減少されるが、その減少の度合いは、容器１内の液面を境に変化する。即ち、液面よりも下を透過したＸ線の強度は、液面よりも上を透過したＸ線の強度よりも低くなる。また、Ｘ線検出器４から出力される１〜ｎチャンネルの信号は、容器１の高さ方向の位置に対応している。従って、どのチャンネルの信号で出力変化が生じるかを判定することにより、液面レベルを検出することができる。

次に、図３は図１の制御装置８を示すブロック図である。制御装置８は、Ａ／Ｄ変換器１４、基本補正回路部１５、拡大補正回路部１６、記憶装置１７、判定回路部１８、ＬＵＴ（ルックアップテーブル）１９、Ｄ／Ａ変換器２０、及びこれら全体を制御する中央制御部（図示せず）を有している。Ａ／Ｄ変換器１４は、Ｘ線検出器４からの出力信号をデジタル信号に変換する。基本補正回路部１５では、例えばオフセット補正や感度補正など、入力信号に対する基本的な補正が行われる。

拡大補正回路部１６では、図２に示したような幾何学的な拡大に対する補正が行われ、拡大により生じた画像データの歪みが取り除かれる。ここで、検査領域が比較的狭い場合は、Ｘ線源３からのＸ線をほぼ平行光とみなすことができるが、検査領域が広い場合は、上述の幾何学的拡大を無視することはできない。即ち、液面が検査領域の中心から離れていると、液面を透過したＸ線は、複数のフォトダイオードに分散して入射されるため、そのままのデータからでは液面レベルの判定が難しくなる。従って、拡大補正回路部１６により、Ｘ線の幾何学的拡大に対する補正が行われる。なお、補正方法の詳細については、後述する。

拡大補正回路部１６で補正されたデータは、画像データとして記憶装置１７に記憶される。判定回路部１８では、記憶装置１７内の画像データから、予め設定された合格範囲内に液面レベルが入っているかどうかを判定する。また、液面レベルが合格範囲外であったときには、判定回路部１８から排斥装置へ排斥指令信号が出力される。また、記憶装置１７内の画像データは、ＬＵＴ１９及びＤ／Ａ変換器２０を通してテレビ信号に変換され、モニタ装置９へ出力される。

次に、拡大補正回路部１６の詳細について説明する。図４は図３の拡大補正回路部１６の詳細を示すブロック図である。拡大補正回路部１６は、センサアドレス指令部２１、書き込みアドレス出力部２２、読み出しアドレス出力部２３、掛け率ＲＯＭ、マルチプレクサ２５、演算用メモリ２６、及び積和演算器２７を有している。

Ｘ線検出器４での検出データを演算用メモリ２６に書き込むときには、センサアドレス指令部２１からＸ線検出器４及び書き込みアドレス出力部２２にアドレス指令信号が出力される。これにより、アドレス指令信号に対応したチャンネルの検出データが、Ｘ線検出器４からＡ／Ｄ変換器１４及び基本補正回路部１５を介して演算用メモリ２６に送られる。また、演算用メモリ２６に対する検出データの書き込みアドレス情報が、書き込みアドレス出力部２２からマルチプレクサ２５を介して演算用メモリ２６に送られる。

また、補正演算を行うときには、センサアドレス指令部２１から読み出しアドレス出力部２３及び掛け率ＲＯＭ２４にアドレス指令信号が出力される。これにより、アドレスに対応した検出データと、アドレスに対応した掛け率データとが積和演算器２７に送られ、積和演算器２７により補正演算が行われる。

次に、具体的な補正演算の一例について説明する。図５は実施例１による拡大補正方法の一例を示す説明図である。例えば、隣接する２つのフォトダイオードの検出領域で検出されたＸ線量をそれぞれＳ１、Ｓ２とする。また、検査位置Ｃにおいて、検査領域全体を１個のフォトダイオードの検出領域と同じサイズで複数に等分割し分割領域とする。そして、２つのフォトダイオードの検出領域と同じ高さの分割領域をそれぞれＡ１、Ａ２とする。

ここで、Ｘ線の幾何学的な拡大率をα＝Ｌ２／Ｌ１＝１．４５であるとすると、隣接する２つの分割領域Ａ１、Ａ２を透過したＸ線は、Ｘ線センサ１１の検出面ではそれぞれ１．４５倍の領域に拡大投影されていることになる。従って、検査領域Ａ１を透過したＸ線は、２つのフォトダイオードで受けられる。即ち、検査領域Ａ１を透過したＸ線の検出面でのＸ線量の合計Ｑ１は、Ｑ１＝Ｓ１＋（０．４５×Ｓ２）となる。

実施例１における拡大補正回路部１６では、このＸ線量Ｑ１を拡大率１．４５で割る（圧縮する）ことにより、Ｘ線量を分割領域Ｓ１に対応したサイズに戻し、補正を行うものである。即ち、補正後データＭ１は、Ｍ１＝Ｑ１／１．４５により求められる。

次に、分割領域Ａ１に隣接する分割領域Ａ２を透過したＸ線についても、Ｘ線の検出面では１．４５倍に拡大されている。Ｘ線量Ｓ２のうち、４５％は検査領域Ａ１を透過した分としたので、Ｓ２の残りの５５％は検査領域Ａ２を透過した分である。さらに、隣接するフォトダイオードで検出されたＸ線量の９０％を加算すれば、合計のＸ線量は１４５％、即ち１．４５倍に拡大されたＸ線量となる。これを１．４５で割れば、分割領域Ａ２に対応した補正後のデータＭ２が得られる。
即ち、Ｍ２＝（０．５５×Ｓ２＋０．９×Ｓ３）／１．４５である。

このような演算式を分割領域毎に順次作成し掛け率ＲＯＭ２４に予め記憶させておくことにより、検査領域全体について幾何学的拡大に対する補正を行うことができる。

図６は図４の掛け率ＲＯＭ２４に記憶された補正演算式の一例を示す説明図である。この例では、検査領域を３４個の分割領域に分割して、上から順に分割領域Ａ１〜Ａ３４としている。また、分割領域Ａ１〜Ａ３４に対応する補正データをＭ１〜Ｍ３４としている。さらに、Ｘ線センサ１１には、５０個のフォトダイオードが用いられており、それぞれで検出されたＸ線量をＳ１〜Ｓ５０としている。なお、Ａ１〜Ａ３４、Ｍ１〜Ｍ３４、Ｓ１〜Ｓ５０は、図５におけるＡ１、Ａ２、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｍ１、Ｍ２とは直接対応していない。即ち、図５のＭ１、Ｍ２は、図６のＭ１７、Ｍ１６に相当している。

このように、幾何学的拡大による歪みを補正することにより、複数のセンサ素子に跨るように分散したセンサ出力を、複数に分割された分割領域毎に対応した１つずつのセンサ出力として補正することができる。即ち、拡大補正回路部１６は、検査領域全体を複数の分割領域に分割し、各分割領域を通過したＸ線量の合計を、検査領域に対する検出領域の拡大率で割ることにより、各分割領域に対応した補正データを求めている。このような補正データを用いることにより、液面レベルをより明確に確認することができる。また、モニタ装置９における画像についても、液面をより明確に表示することができる。

従って、検査領域を拡大しても、容器１内の液面レベルをより正確に検出することができる。言い換えれば、検査精度の低下を防止しつつ、検査領域を拡大することができる。例えば、発明者らの実験によれば、従来１０ｍｍ程度であった検査領域を４５ｍｍまで拡大しても、十分な検査精度が得られた。これにより、通常の冷たい飲料用の容器と、液面レベルが比較的高い温かいお茶用の容器（いわゆるホットペットボトル）とを共通の装置で検査することもできる。

なお、上記の例では、拡大率のみによって補正演算式を作成したが、容器の形状や種類によっては、その他のパラメータを補正演算式に加味してもよい。例えば、容器がペットボトルである場合、キャップ取付部のフランジ部は、他の部分よりも厚さが大きく、Ｘ線吸収量が大きくなるので、液有りと誤判定される恐れがある。従って、ペットボトルの場合には、フランジ部の検出結果を無効化するように予め設定するなどしてもよい。

また、液面の揺れによる誤判定を防止するため、容器の搬送経路の複数箇所にＸ線源やＸ線検出器を配置し、複数のＸ線検出器からのデータを平均化してから判定を行うようにしてもよい。

次に、図７はこの発明の実施例２によるＸ線内容量検査装置の要部を示す側面図である。この実施例２では、容器１側が凹となるように湾曲したＸ線センサ３１が用いられている。これにより、センサ素子へのＸ線の入射角度をセンサ素子の位置によらず同等又はほぼ同等にすることができる。従って、検査領域を拡大することにより、検査領域に対する検出領域の拡大率が大きくなっても、検査精度の低下を防止することができる。

そして、実施例２のＸ線センサ３１を実施例１のＸ線内容量検査装置と組み合わせて用いることにより、検査精度をさらに向上させることができる。

なお、上記実施例１、２では、容器内の内容物が液体である場合について説明したが、内容物は液体に限定されるものではなく、例えば粉体等の固体や、ゲル状のものなどであってもよい。

この発明の実施例１によるＸ線内容量検査装置を示す概略の構成図である。図１のＸ線検出器へのＸ線の入射状態を模式的に示す説明図である。図１の制御装置を示すブロック図である。図３の拡大補正回路部の詳細を示すブロック図である。実施例１による拡大補正方法の一例を示す説明図である。図４の掛け率ＲＯＭに記憶された補正演算式の一例を示す説明図である。この発明の実施例２によるＸ線内容量検査装置の要部を示す側面図である。

符号の説明

１容器、３Ｘ線源、４Ｘ線検出器、８制御装置、１１，３１Ｘ線センサ、１６拡大補正回路部。

Claims

検査対象である容器に対してＸ線を照射するＸ線源、
複数個のセンサ素子が整列されているＸ線センサを有し、上記容器を透過したＸ線を受けるＸ線検出器、及び
上記Ｘ線検出器からの出力信号により上記容器内の内容物の内容量を検出する制御装置
を備え、
上記Ｘ線センサは、上記容器を透過し拡がりながら進むＸ線を受けるように、上記容器の検査領域よりも広い検出領域を持つように配置されており、上記制御装置には、上記検査領域に対する上記検出領域の拡がりに伴う上記制御装置により検出された内容量の歪みを補正する拡大補正回路部が設けられていることを特徴とするＸ線内容量検査装置。
上記拡大補正回路部は、上記検査領域全体を複数の分割領域に分割し、上記各分割領域に対応した補正データを求めることを特徴とする請求項１記載のＸ線内容量検査装置。
上記複数の分割領域の各領域を通過したＸ線量の合計を、上記検査領域に対する上記検出領域の拡大率で割ることを特徴とする請求項２記載のＸ線内容量検査装置。
上記Ｘ線センサは、上記容器側が凹となるように湾曲されていることを特徴とする請求項１記載のＸ線内容量検査装置。