JP2005098810A - X線異物検査装置およびx線異物検査装置のための判定用パラメータ設定装置 - Google Patents

X線異物検査装置およびx線異物検査装置のための判定用パラメータ設定装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 実際に異物混入サンプルを作成することなく、異物の混入の有無を判定するためのパラメータを最適に設定することができ、また、経時的に物性等が変化する物品についても、事前の調整・検証を容易に行うことのできるX線異物検査装置を提供する。
【解決手段】 複数種の異物パターンを記憶手段57に記憶しておき、X線検出器2により撮像した異物の存在しない検査対象物WのX線透視像に、記憶手段57に記憶している複数種の異物パターンのうちの任意のものを選択的に画像合成して、異物が混入している検査対象物のX線透視像と同等の画像を得て、その合成画像を用いて判定用パラメータを設定することを可能とすることにより、実際の異物サンプルを用意することなく、かつ、X線透視像の撮像時以外においては検査対象物Wをも不要とし、判定用パラメータの設定に要する時間を短縮化するとともに、経時的に物性等が変化する物品でも容易に事前の調整・検証を可能とする。
【選択図】 図1

Description

本発明は、例えば食品等などの検査対象物のX線透視像の画像処理により、その内部に異物が存在しているか否かを判定するX線異物検査装置と、この種のX線異物検査装置のための判定用パラメータを任意に場所で設定することのできる判定用パラメータ設定装置に関する。
検査対象物の内部に異物が混入しているかいなかを検査する装置として、X線を用いて検査対象物の内部を透視し、その透視画像を画像処理することにより、検査対象物内の異物の存在の有無を検査する装置が知られている(例えば特許文献1参照)。
この種のX線異物検査装置は、図6にその構成例を模式的に示す。この図6において、(A)は検査対象物Wの搬送方向側方から見た機械的構成を表す模式図と電気的構成を表すブロック図とを併記して示す図であり、(B)はその右側面から見た機械的構成を表す模式図である。X線源61とX線検出器62を対向配置するとともに、これらの間に検査対象物Wを搬送する搬送装置63を配置した構成をとる。
X線源61はファンビーム状のX線を出力し、X線検出器62はそのファンビーム状のX線の広がり方向に複数の素子を並べてなる1次元検出器であり、検査対象物Wはそのファンビーム状のX線に対して垂直な方向に搬送される。そして、検査対象物WがX線源61とX線検出器62の配設位置に到来したことを光電センサ64aと反射板64bの対によって検出し、検査対象物WがX線源61とX線検出器62の間を通過し終えるまでの間に、X線検出器62の出力を刻々と画像処理装置65に取り込むことにより、画像処理装置65には検査対象物WのX線透視像が取り込まれることになる。
画像処理装置65では、検査対象物WのX線透視像を画像処理することによって異物Sが混入しているか否かを判別し、その判別結果(OK/NG)は、搬送装置63の下流側に設けた排除装置(図示せず)等に供給され、NGの場合にはその検査対象物Wを排除する。
画像処理装置65には、検査対象物WのX線透視像の表示手段と、異物有無の判定用のパラメータ等を設定するための入力手段が接続されており、この例では、これらの機能を併せ持ったモニタ付きタッチパネル65aが接続されている。
ここで、検査対象物Wを透過したX線の線量分布は、検査対象物Wの厚さや内容物等によって一定ではなく、画像処理装置65による異物の有無の判定は、通常、1つのしきい値を用いて、X線線量がある一定レベル以下の部位があるから異物有りと判定するような単純な方法を採用することができない。
よって、画像処理装置65による異物有無の判定には、一般に複数の判定用パラメータが設定される。例えば、図7に1次元X線検出器の各素子(位置)とその出力(X線の線量)との関係の例を示すグラフを用いて説明すると、2つのしきい値Th1とTh2と比較距離Lcを判定用パラメータとして用いる。このうち、しきい値Th1は、このレベルより下の部分が存在すれば異物有りと判定するためのものであり、しきい値Th2は、各素子出力に対して比較距離Lc内の素子出力との比較とを比較し、その差が当該しきい値Th2よりも大きい場合に異物有りと判定するためのパラメータである。
以上のような各判定用パラメータTh1,Th2およびLc等の値を設定するには、従来、検査対象物と検出したい異物を用意し、異物を混入した検査対象物である異物混入サンプルを作成して、そのX線透過情報を用いて最適なパラメータの組み合わせを設定していた。このとき、検出したい異物の種類は、一般に複数種に及び、従って、複数種の異物を用意し、それぞれの異物について1つずつ検査対象物に混入させた異物混入サンプルを作成して、全ての異物混入サンプルについて異物有りと判定するようなパラメータ群を設定する必要がある。
特開2001−281173号公報
ところで、上記したような従来の判定用パラメータの設定に際しての異物混入サンプルの作成においては、実際には、正常な、つまり異物の混入していない検査対象物の入手は容易であるものの、検査すべき複数種の異物を直ちに入手することは困難である場合が多く、そのため、異物混入サンプルの作成とパラメータ設定には比較的長い時間を要し、その間、生産現場において装置の稼働を停止させなければならないという問題があった。
また、時間が経過することにより物性等が変化する物品、例えばアイスクリーム等、については、事前に上記のような異物混入サンプルを作成してパラメータ設定を行うことが実質的に不可能であるため、このような物品の異物を検査するための装置については、実ラインへの導入後に調整・検証さぜるを得ない場合が多く、そのため、検証不足での稼働による導入後のトラブルが発生することもあった。
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、実際に異物混入サンプルを作成することなく、判定用パラメータを最適に設定することができ、また、経時的に物性等が変化する物品についても事前の調整・検証を容易に行うことのできるX線異物検査装置と、実際のX線異物検査装置を用いることなく、任意の場所においてX線異物検査装置のための判定用パラメータを最適に設定することのできるシミュレーション装置の提供をその課題としている。
上記の目的を達成するため、本発明のX線異物検査装置は、互いに対向配置されたX線源とX線検出器の間に、搬送手段により検査対象物を搬送しつつX線を照射して得られる当該検査対象物のX線透視像を用いた画像処理により、検査対象物中の異物の有無を、設定手段によりあらかじめ設定されている判定用パラメータを用いて判定する画像処理手段を備えたX線異物検査装置において、複数種の異物パターンを記憶する記憶手段と、上記X線検出器により撮像した異物の存在しない検査対象物のX線透視像に、上記記憶手段に記憶されている複数種の異物パターンの任意のものを選択的に合成する画像合成手段を備え、その合成された画像を用いて、上記設定手段により判定用パラメータを設定し得るように構成されていることによって特徴づけられる(請求項1)。
また、本発明のX線異物検査装置のための判定用パラメータ設定装置は、検査対象物のX線透視像を用いた画像処理により、検査対象物中の異物の有無を、あらかじめ設定されている判定用パラメータを用いて判定するX線異物検査装置における画像処理手段で用いる異物判定用パラメータを設定するための装置であって、上記X線異物検査装置に用いられているものと同じ機能を有する画像処理手段と、複数の異物パターンを記憶する記憶手段と、X線異物検査装置により撮像した異物の存在しない検査対象物のX線透視像をロードするデータ取り込み手段と、その取り込んだ検査対象物のX線透視像と上記記憶手段に記憶されている複数種の異物パターンのうちの任意のものを選択的に合成する画像合成手段と、その合成された画像を用いて、上記画像処理手段で用いる判定用パラメータを設定する設定手段を備えていることによって特徴づけられる(請求項2)。
本発明のX線異物検査装置によれば、複数種の異物パターンを記憶手段に記憶し、そのうちの任意の異物パターンを、X線検出器により撮像した異物の存在しない検査対象物のX線透視像に対して合成して、その合成画像を用いて画像処理手段による判定のためのパラメータを設定することができるので、実際の検査対象物はX線検出器による撮像時にのみ必要であり、かつ、実際の異物のサンプルを用意することなく、判定用パラメータの設定を行うことができる。その結果、判定用パラメータの設定に要する一連の時間を従来に比して大幅に短縮化することができると同時に、異物混入サンプルを作成する作業も不要となる。
また、経時的に物性等が変化する物品についても、その物品が必要なのはX線透視像を撮像するだけであるが故に、通常の物品と全く同様にパラメータ設定を行うことができ、事前の調整・検証を容易に行うことができ、このような物品にもこの種のX線異物検査装置を導入しやすくなる。
一方、本発明のX線異物検査装置のための判定用パラメータ設定装置によると、例えば実際のX線異物検査装置のX線検出器により撮像した異物の存在しない検査対象物を撮像したX線透視像をロードすることにより、X線異物検査装置と離れた任意に場所において、上記と同様に、実際の異物のサンプルを用意することなく、異物パターンを検査対象物のX線透視像と合成した画像を用いて、画像処理手段のための判定用パラメータを設定することができ、実際のX線異物検査装置が組み込まれている生産ラインを停止させることなく、例えば次の検査対象物のための判定用パラメータを設定することが可能となり、生産効率を向上させることができる。
以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施の形態について説明する。
図1は本発明の実施の形態の構成図であり、機械的構成を表す模式図と電気的構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
互いに対向配置されたX線源1とX線検出器2、およびこれらの間で検査対象物Wを搬送する搬送装置3、その搬送装置3により搬送されてくる検査対象物WがX線源1とX線検出器2の配設位置に到来したことを検知する光電センサ4等を主体とする機械的構成は、前記図6に示した従来の装置と同じであり、1次元状に複数の素子を並べてなるX線検出器2からの出力は刻々と画像処理装置5に取り込まれる。この実施の形態の特徴は、以下に示す画像処理装置5の機能にある。
画像処理装置5は、X線検出器2からの出力をデジタル化するA−D変換器51、光電センサ4による検査対象物Wの検出信号を取り込み、当該光電センサ4により検査対象物Wの検知と同時にON,通りすぎた時点でOFFの信号を発生する制御部52、その制御部52からの信号がONとなっている状態においてA−D変換器51からの出力を取り込むことにより、検査対象物Wの2次元状のX線透視像を記憶する画像メモリ53、A−D変換器51からの出力並びに画像メモリ53に記憶した検査対象物WのX線透視像を、前記した図7に例示した複数の判定用パラメータを用いて、その検査対象物W内に異物が存在しているか否かを自動的に判定してOK/NGの判定結果を排除装置(図示せず)に対して供給する自動判定部54、タッチパネル5aを接続するためのタッチパネルインターフェース55、画像メモリ53に格納されている画像をビデオ信号としてタッチパネル5aに出力して表示するための表示制御部56、後述する手法によって異物サンプル像を記憶する不揮発性メモリ57、画像メモリ53内の画像や後述するように合成された画像等を記憶するローカルメモリ58、および全体を制御するCPU59を主体として構成されている。
次に、以上の構成からなる本発明の実施の形態の作用を、その使用方法とともに説明する。
まず、異物パターンを作成して記憶させる手順について述べる。この異物パターンの作成は、例えば装置の工場出荷時や据え付け時、あるいは据え付け後に随時に行うことができる。
この異物パターンの作成に際しては、例えば図2(A)に示すように、異物として各種物品に混入する可能性のある材質・形状の物体を用意する。すなわち、ステンレス球S0、ステンレス線S1、樹脂(小)S2、樹脂(大)S3、ゴム(中)S4、ゴム(大)S5、ガラス球(中)S6、ガラス球(大)S7などである。また、これらとは別に、異物の背景が飽和しないように、背景用部材として所定の厚みを持つアクリル板等を用意し、図2(B)に示すように、そのアクリル板等からなる背景部材Aの上に、用意した異物S0〜S7のうちの一つ、例えば異物S0等を載せ、それを搬送装置3で搬送してそのX線透視像を読み込ませる。これにより、画像メモリ53にはその透視画像が記憶され、同時にタッチパネル5aのモニタには図2(C)に示すような透視画像が表示される。
この表示から、オペレータはタッチパネル5a上のモニタ画像から異物像をタッチする。これにより、CPU59はタッチパネルインターフェース55を介して画像上の位置情報を認識し、この位置に対応する画像メモリ53のアドレスをアクセスし、周囲の画像とレベル(線量データ)が異なる部分を抜き出し、異物パターンib0(u,v)として不揮発性メモリ57に記憶する。なお、(u,v)は異物パターン内のモニタ画面上でのx,y軸上への位置であり、ib0はその各位置(u,v)における異物S0のX線の吸収量に係るデータであって、背景部材Aの各位置におけるX線透過線量(X線検出データ)の平均値をAとし、異物S0の各位置でのX線透過線量(X線検出データ)をb(u,v)とすれば、X線検出器2がログ特性を有しているとすれば、
ib0(u,v)=A−b(u,v) ・・・・(1)
で表される。
以上の操作を、異物Sk(k=0〜7)について行うことにより、不揮発性メモリ57にibk(k=0〜7)の合計7個の異物パターンが格納される。この異物パターンの作成・記憶操作は、前記したようにあらかじめ実行しておくものであって、各異物パターンは不揮発性メモリ57に格納されるが故に、一旦作成しておくことによって、装置電源を切っても何度でも使用することができる。
さて、以上のような複数の異物パターンibk(u,v)を登録しておくことにより、実際の装置駆動に際しての異物有無の判定用のパラメータ設定は、以下の手順によって行うことができる。
最初に、正常な検査対象物W、つまり異物が混入していない良品の検査対象物Wを用意し、その検査対象物Wを搬送装置3によって搬送し、そのX線透視像を読み込ませる。画像処理装置5では、その正常な検査対象物WのX線透視像img(x,y)を画像メモリ53に記憶した後、そのデータをローカルメモリ58に転送する。なお、x,yはモニタ画面上の互いに直交する2軸方向への座標であり、imgはその各座標におけるX線透過データを表している。そして、この正常な検査対象物WのX線透視像と、不揮発性メモリ57に記憶している各異物パターンibkとを合成する。この合成方法の例について述べると、図3に示すように、ローカルメモリ58に記憶している正常な検査対象物WのX線透視像img(x,y)と、不揮発性メモリ57に記憶している各異物パターンibkのそれぞれを合成して、以下に示すような合成像Gn(x,y)を作成する。
Gn(x,y)=img(x,y)−igk(xp+u,yp+v) ・・・・(2)
この(2)式においてxp,ypは異物パターンigk(u,v)の検査対象物像img(x,y)内への組み込み位置を表す座標であって、検査対象物像img(x,y)内の領域をランダムに選択するものとし、例えばCPU59がランダム関数などを用いて発生し、その位置がimg(x,y)内であることは、img(xp,yp)の値(X線透過データ)がある一定値以下であることを確認すればよい。また、nは合成像の種類であり(n=1,2,・・・・)、各異物パターンibk(k=0〜7)について1つずつ合成像を作る場合には、n=1〜7となる。なお、合成像は、各異物パターンの検査対象物像に対する組み込み位置(xp,yp)を変更するなどして、1つの異物パターンに対して複数の合成像を作成する場合もある。このようにして作成された各異物存在検査対象物像Gn(x,y)は、それぞれローカルメモリ58に格納される。
以上の手順により各異物存在検査対象物像Gn(x,y)の作成を完了した後、これらを用いて自動判定部54における判定用パラメータを設定する。
この設定に際しては、CPU59はモニタ付きタッチパネル5aに図4に例示するような設定画面を表示させる。この図4において、Mは画像の表示部を示し、B1はその画像表示部Mに表示すべき画像(正常な検査対象物の像、もしくは異物パターンを合成した合成像Gn)の種類を選択するための入力ボックス、B2〜4はそれぞれしきい値Th1,Th2,および比較距離Lcを設定するための入力ボックスである。
オペレータは、この表示において、画像種類を指定するための入力ボックスB1を介して、正常な検査対象物Wの画像と、異物S0〜S7のいずれかを選択する。これにより、該当する画像データがローカルメモリ58から画像メモリ53にロードされ、モニタ付きタッチパネル5aの画像表示部Mにその画像が表示される。図4の例では、異物0を選択した状態を示している。同時に、自動判定部54はその画像データを処理して異物の有無を判定する。その際、入力ボックスB2〜B4を介してしきい値Th1,Th2および比較距離Lcを適宜に設定する。自動判定部54では、これらの判定用パラメータにより前記した図7において説明した異物検出処理を行い、異物と判定した部位に画像表示部M上で例えば赤マークを付し、NGメッセージを表示するとともに出力する。
オペレータは、異物S0〜S7が合成されてなる各合成像を選択した状態で全てNGメッセージが表示され、かつ、正常な検査対象物像を選択した状態でOKメッセージが表示されるように、入力ボックスB2〜B4を介して各判定用パラメータであるしきい値Th1,Th2および比較距離Lcの各値を調整して、設定操作を終了する。これにより、ラインで実際の検査を行ったとき、異物の存在しない正常な検査対象物Wが通過したときにOK、異物S0〜S7のいずれかに類似した異物が混入している検査対象物Wが通過したときにはNGのメッセージが出力されることになる。
以上のように、この実施の形態によると、実物の検査対象物WはそのX線透視像を得るべく1回だけ搬送装置3によりX線源1とX線検出器2の間を通過させるだけで、後は不要となるため、経時的に物性が変化してしまうアイスクリームのような食品に対するパラメータ設定も通常の物品と全く同等に行うことができ、また、異物パターンが不揮発性メモリ57に格納されているため、異物の実物のサンプルが不要となって、判定用パラメータの設定の手間を大幅に省略することができる。
ところで、以上の実施の形態では、X線異物検査装置により判定用パラメータの設定を行った例を示したが、実際にライン内で稼働するX線異物検査装置とは別のシミュレーション装置を用いて、任意の場所で上記した操作と同等の操作によって、ライン内で稼働するX線異物検査装置のための判定用パラメータを設定することもできる。
図5にそのシミュレーション装置の構成例を表すブロック図を示す。
この例において、画像メモリ53、自動判定部54、タッチパネルインターフェース55、表示制御部56、不揮発性メモリ57、ローカルメモリ58、およびCPU59は図1に示した画像処理装置5に用いているものと全く同等のものであり、タッチパネルインターフェース55を介してモニタ付きタッチパネル5aが接続されている点も同じであって、このモニタ付きタッチパネル5aの表示内容も先の例と同じである。
このシミュレーション装置と先の例における画像処理装置5との相違点は、A−D変換器51と制御部52に相当する機能を有していない点と、画像メモリ53に対してメモリカードインターフェース151を介してメモリカードの内容が読み込まれるようになっている点である。先の実施例における異物パターンibkは前もって不揮発性メモリ57に記憶されており、異物の存在しない正常な検査対象物WのX線透視像は、先の例と同じ手順によりX線異物検査装置のX線検出器によって読み取り、これをメモリカードに格納して、このシミュレーション装置の画像メモリ53に読み込む。そして、その検査対象物WのX線透視像img(x,y)と、不揮発性メモリ57内の異物パターンibk(u,v)とを合成してローカルメモリ58に記憶する手順以下は、先の例と全く同等の手順によって、判定用パラメータの調整を行うことができる。このようにして調整した判定用パラメータは、実際のX線異物検査装置に対して、手動により、あるいは適当な記憶媒体を通じて、更にはLAN等を通じて随時に設定することができる。
従って、このシミュレーション装置を用いることにより、例えばライン内で稼働しているX線異物検査装置の検査対象物の種類を変更する場合等において、X線異物検査装置自体は稼働を続けたまま、次の検査対象物のための判定用パラメータを未然に決定しておき、ラインにおいて検査対象物を変更すると同時にX線異物検査装置に設定することが可能となり、判定用パラメータ設定のためにラインを止める時間を可及的に少なくすることができる。
なお、以上の実施の形態においては、正常な検査対象物のX線透視像データをメモリカードを介してシミュレーション装置の画像メモリに格納する例を示したが、インターネットやLANなどを介してX線透視像データをシミュレーション装置に送信するように構成し得ることは勿論である。
本発明の実施の形態の構成図であり、機械的構成を表す模式図と電気的構成を表すブロック図とを併記して示す図である。 本発明の実施の形態による異物パターンの作成方法の説明図であり、(A)は用意すべき異物の例の説明図で、(B)はその異物のX線透視情報をX線検出器で読み取る際の説明図、(C)は(B)の状態で読み取ったときのX線透視像の例の説明図である。 本発明の実施の形態における検査対象物のX線透視像の異物パターンとの合成手法の説明図である。 本発明の実施の形態により判定用パラメータを設定する際にモニタ付きタッチパネル5aに表示される画面の例の説明図である。 本発明に係るシミュレーション装置の構成例を示すブロック図である。 従来のX線異物検査装置の構成例を示す図であり、(A)は検査対象物Wの搬送方向側方から見た機械的構成を表す模式図と電気的構成を表すブロック図とを併記して示す図であり、(B)はその右側面から見た機械的構成を表す模式図である。 この種のX線異物検査装置で用いられる判定用パラメータの例を説明するためのグラフである。
符号の説明
1 X線源
2 X線検出器
3 搬送装置
4 光電センサ
5 画像処理装置
51 A−D変換器
52 制御部
53 画像メモリ
54 自動判定部
55 タッチパネルインターフェース
56 表示制御部
57 不揮発性メモリ
58 ローカルメモリ
59 CPU
151 メモリカードインターフェース
W 検査対象物
S 異物

Claims (2)

  1. 互いに対向配置されたX線源とX線検出器の間に、搬送手段により検査対象物を搬送しつつX線を照射して得られる当該検査対象物のX線透視像を用いた画像処理により、検査対象物中の異物の有無を、設定手段によりあらかじめ設定されている判定用パラメータを用いて判定する画像処理手段を備えたX線異物検査装置において、
    複数種の異物パターン像を記憶する記憶手段と、上記X線検出器により撮像した異物の存在しない検査対象物のX線透視像に、上記記憶手段に記憶されている複数種の異物パターン像の任意のものを選択的に合成する画像合成手段を備え、その合成された画像を用いて、上記設定手段により判定用パラメータを設定し得るように構成されていることを特徴とするX線異物検査装置。
  2. 検査対象物のX線透視像を用いた画像処理により、検査対象物中の異物の有無を、あらかじめ設定されている判定用パラメータを用いて判定するX線異物検査装置における画像処理手段で用いる異物判定用パラメータを設定するための装置であって、
    上記X線異物検査装置に用いられているものと同じ機能を有する画像処理手段と、複数の異物パターンを記憶する記憶手段と、X線異物検査装置により撮像した異物の存在しない検査対象物のX線透視像をロードするデータ取り込み手段と、その取り込んだ検査対象物のX線透視像と上記記憶手段に記憶されている複数種の異物パターン像のうちの任意のものを選択的に合成する画像合成手段と、その合成された画像を用いて、上記画像処理手段で用いる判定用パラメータを設定する設定手段を備えていることを特徴とするX線異物検査装置のための判定用パラメータ設定装置。
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