JP2005321331A - Ｘ線異物検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】瓶詰め製品の製造能率を低下することなく、且つ、死角を生じないようにして正確且つ確実にガラス瓶内の異物を検査し得るようにしたＸ線異物検査装置を提供する。
【解決手段】ガラス瓶１２に対して三次元方向からＸ線を照射するようにしたＸ線源１３ａ，１３ｂ，１３ｃと、Ｘ線源１３ａ，１３ｂ，１３ｃから照射されたＸ線を検出するＸ線検出器１４ａ，１４ｂ，１４ｃと、Ｘ線検出器１４ａ，１４ｂ，１４ｃで検出された画像を処理してガラス瓶１２内に異物４，５があるか否かを検出する画像処理部１６とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、死角を減少させることにより、異物検出の精度を向上させたＸ線異物検査装置に関するものである。

例えば、円筒形状のような断面形状が丸いガラス瓶等の場合、該ガラス瓶内に混入しているガラス片等の異物の検査は、被検体であるガラス瓶の上方からＸ線を照射することにより行なっていた。而して、この場合には、ガラス瓶内に死角が生じないため、Ｘ線を上方から照射するだけで充分正確に検査を行なうことができた。

しかるに、近年、ガラス瓶の外形は人目を引付けるデザインにするために曲面の多い複雑な形状に加工されるものが増加しており、その一例としては図８〜図１０に示すものがある。図中、１は外形の一部が略達磨形状の曲面１ａと曲面１ａよりも曲率半径の大きな略平坦に近い曲面１ｂを備えて異型で複雑な形状に形成されたガラス瓶本体、２はキャップ、３は粉末コーヒー、粉末ミルク等の粉状内容物、４，５はガラス瓶本体１内に収納された粉状内容物３内に混入されているガラス片等の異物である。

斯かる異型のガラス瓶の粉状内容物３内に異物４，５が混入しているか否かの検査を行なう場合には、一方向からＸ線を照射しても正確で精度の良い検査を行なうことは困難である。

すなわち、異物の検査のために、図１１に示すように、Ｘ線源６からガラス瓶本体１に向けて照射範囲θ≒約３５度で拡散照射されたＸ線は、経路イ〜ホにおいては、ガラス瓶本体１の曲面１ｂ、粉状内容物３、ガラス瓶本体１の曲面１ａを透過してＸ線検出器７により検出される。この場合、Ｘ線は照射範囲θの中央側では、曲面１ａ，１ｂに対して略直角に透過し、両側部では、曲面１ａ，１ｂに対して斜めに透過することになり、経路ハを透過したＸ線は、透過するガラス部距離Ｌ１，Ｌ２が小さいため損失量は少ないが、ガラス瓶本体１における角隅部の経路ホを透過したＸ線は、透過するガラス部距離Ｌ３，Ｌ４が大きくなり損失量が多くなる。

従って、Ｘ線透過強度（Ｅ）は図１２に示すように照射範囲θの範囲においては、経路ハで示す中央部で高く経路イ、ホで示す両側で低い山型の分布となり、従って、経路ハに位置する曲面１ａ内側の異物４は検出できるが、照射範囲θ内の外側部である経路イ、ホに位置する曲面１ａと曲面１ｂの角隅部にある異物５（図１１では経路ホ側に図示）は、該角隅部が死角となり、余程高密度の金属のような異物でない限り検出できず、異物がガラス片の場合、検出は不可能である。

すなわち、異物を検出できるか否かは、Ｘ線のガラス単位長さ当りの損失と、ガラス瓶本体１の厚さの積、粉状内容物３の密度、異物４，５の密度の比率に依存し、これらの比率に差があれば検出できるが、差がなければ検出できないことになる。

一方、上記したような異型のガラス瓶の粉状内容物に異物が混入しているか否か検査する場合、ガラス瓶を回転させつつ検査を行なえば、Ｘ線を一方向から照射する場合でも精度の良い正確な検査を行なうことができるが、検査に時間が掛かり、能率の良い検査を行なうことができない。又、食品の製造ラインでは、ガラス瓶を搬送装置で搬送しつつ、１分間に約６００本のガラス瓶に粉状内容物の充填を行なわなければならないため、粉状内容物充填後の後工程でガラス瓶を搬送しつつ回転させながら検査を行なうとなると、高速化が必要となり、現実的ではない。更に、検査の正確さを期するため検査速度を低下させると、製品の製造を能率良く行なうことができない。

そこで、ガラス瓶内に収納されている粉状内容物に混入している異物を検出するために、２方向からＸ線を照射するようにした異物検査装置が提案されており、斯かるＸ線検査装置としては特許文献１がある。特許文献１の異物検査装置は、ガラス瓶内のガラス片等の異物を検出するために、ガラス瓶の側面からＸ線を照射してシンチレータ付きライセンサでガラス瓶の側面を撮像する検出系統と、ガラス瓶の上部からＸ線を照射して、ガラス瓶の底面をコンベアの搬送面を通してシンチレータ付きライセンサで撮像する検出系統とを備えており、Ｘ線を二次元で使用して異物有無の検査を行なうようにしている。
実用新案登録第３０７９２０６号公報

しかしながら、特許文献１の異物検査装置にあっては、ガラス瓶内のガラス片の位置によっては、死角が生じて異物を検出できない虞がある。すなわち、Ｘ線を一方向から照射して検査を行なう場合と同様、Ｘ線がガラス瓶の曲面に対し直角に透過した箇所においては、Ｘ線の損失量が少ないため異物の検出は可能であるが、Ｘ線がガラスの曲面に対し斜めに透過した部分、例えばガラス瓶の角隅部においてはＸ線の損失量が大きく、従って、ガラス瓶の角隅部は死角となり異物の検出は困難となる虞がある。

本発明は、上述の実情に鑑み、容器詰め製品の製造能率を低下することなく、且つ、死角を生じないようにして正確且つ確実に容器内の異物を検出し得るようにしたＸ線異物検査装置を提供することを目的としてなしたものである。又、本発明は、本件発明者の研究の結果、三次元の物体の検査には、方向の異なる三方向、換言すれば三次元方向からのＸ線による検査が最適であると判明したため、斯かる観点をもとになしたものである。

請求項１のＸ線異物検査装置は、所定の容器に対して三次元方向からＸ線を照射するようにした３個のＸ線源と、対応するＸ線源から照射されたＸ線を検出するための３個のＸ線検出器と、Ｘ線検出器で検出された画像を処理して容器内に異物があるか否かを検出する画像処理部とを備えたものである。

請求項２のＸ線異物検査装置においては、画像処理部は、Ｘ線検出器からの画像を基に検出した信号検出部出力画像を出力するための信号検出部と、該信号検出部からの信号検出部出力画像を基に所定の演算を行い求めた演算部出力画像を濃淡画像として出力する演算部と、該演算部からの演算部出力画像を処理して求めた処理部出力画像を差画像として出力する処理部と、該処理部からの処理部出力画像を基に異物を検出する異物検出部とを備えたものである。

請求項３のＸ線異物検査装置における画像処理部の演算部においては、明部、暗部の複数の検査範囲に設定された、信号検出部からの信号検出部出力画像を基に、設定された夫々の検査範囲でデータ差を演算して演算部出力画像を求め得るよう構成構成されている。

請求項４のＸ線異物検査装置における画像処理部の異物検出部は、今の画素の電圧と次の画素の電圧との差による濃淡部の面積或は電圧、若しくは面積及び電圧が予め設定されている閾値を基準として低い場合は異物ありと判断され、高い場合は異物なしと判断されるよう構成されている。

請求項５のＸ線異物検査装置は、搬送装置により搬送されている容器に対し異物有無の検査を行ない得るよう構成したものである。

本発明においては、搬送装置により搬送されている容器に三次元方向からＸ線が照射され、照射されたＸ線はＸ線検出器で検出されて画像処理装置へ与えられ、画像処理装置において容器内に異物があるか否かが検出される。

画像処理装置の信号検出部においては、Ｘ線検出器からの画像を基に信号検出部出力画像が検出されて出力され、演算部においては、信号検出部からの信号検出部出力画像を基に演算が行われて演算部出力画像が濃淡画像として演算されて出力され、処理部においては、演算部からの演算部出力画像を処理して処理部出力画像が求められ、差画像として出力され、異物検出部では、処理部からの処理部出力画像を基に異物の有無が検出される。

本発明の請求項１〜５記載のＸ線異物検査装置によれば、容器内に充填されている粉状内容物にガラス片等の異物が混入しているか否かを三次元方向からＸ線照射して検査できるため、容器内の曲面部の内部や角隅部においても死角を生じることなく正確且つ確実に異物を検出することができて検査の信頼性が向上し、又、検査時に搬送されている容器を回転させる必要がないため、容器詰め製品の製造能率が低下することがない。

以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
図１〜図７は本発明を実施する形態の一例である。図１、図２中、１１はＸ線透過型のベルトを用いたベルトコンベヤであり、前工程で粉状内容物が充填されたガラス瓶１２はベルトコンベヤ１１により矢印Ｄ方向へ搬送されるようになっている。なお、４，５はガラス瓶１２に充填された粉状内容物に混入しているガラス片等の異物である。又ガラス瓶１２の形状は図８〜図１０に示すものと略同一形状である。

図２において、ベルトコンベヤ１１の搬送ラインの所定位置には、三次元方向（異なる３方向）からの検査を行なうことができるよう、３組のＸ線源１３ａ，１３ｂ，１３ｃとＸ線検出器１４ａ，１４ｂ，１４ｃとが配置されている。すなわち、Ｘ線源１３ａは検査位置においてガラス瓶１２の真上に位置するよう配置されており、Ｘ線検出器１４ａはベルトコンベヤ１１の搬送面の下方においてガラス瓶１２の真下に、受信面がベルトコンベヤ１１幅方向へ向かうよう、水平配置されている。

又、Ｘ線源１３ｂは例えば、ベルトコンベヤ１１の幅方向一側側において、Ｘ線源１３ａの鉛直状の軸心１５ａに対し軸心１５ｂが所定の角度で傾斜するよう配置されており、Ｘ線検出器１４ｂは、Ｘ線源１３ｂから照射されたＸ線を検出し得るよう、ベルトコンベヤ１１の搬送面の下方から他側部側上方において、受信面が軸心１５ｂに対し直交するよう、傾斜状に配置されている。

更に、Ｘ線源１３ｃは例えば、ベルトコンベヤ１１の幅方向他側側（Ｘ線源１３ｂに対しＸ線源１３ａを挟んで反対側）において、Ｘ線源１３ａの鉛直状の軸心１５ａに対し軸心１５ｃが、Ｘ線源１３ｂの軸心１５ｂとは反対方向に向け所定の角度で傾斜するよう配置されており、Ｘ線検出器１４ｃは、Ｘ線源１３ｃから照射されたＸ線を検出し得るよう、ベルトコンベヤ１１の搬送面の下方から一側部側上方側において、受信面が軸心１５ｃに対し直交するよう、傾斜状に配置されている。Ｘ線検出器１４ａ，１４ｂ，１４ｃは例えば、多数の素子が一列に並列されたシンチレータ付きライセンサであり、検査時においてもガラス瓶１２はベルトコンベヤ１１により搬送されているため、二次元の画像信号を検出できるようになっている。

各Ｘ線検出器１４ａ，１４ｂ，１４ｃで検出されたＸ線の画像信号は、画像処理部１６へ与え得るようになっている。図３には画像処理部１６の内部構成が示されている。図３においては、画像処理部１６の内部構成は都合上、Ｘ線源１３ｂ及びＸ線検出器１４ｂの系統について図示しているが、Ｘ線源１３ａ，１３ｃ及びＸ線検出器１４ａ，１４ｃの系統においても、Ｘ線源１３ｂ及びＸ線検出器１４ｂと同様な内部構成である。

図３中、１７はＸ線検出器１４ｂからの画像を基に検出した信号検出部出力画像を出力するための信号検出部、１８は信号検出部１７からの信号検出部出力画像を基に所定の演算を行い求めた演算部出力画像を濃淡画像として出力する演算部、１９は演算部１８からの演算部出力画像を処理して求めた処理部出力画像を差画像として出力する処理部、２０は処理部１９からの処理部出力画像を基に異物を求める異物検出部であり、異物検出部２０でガラス瓶１２内に充填された粉状内容物に異物が混入していると判断された場合には、異物検出部２０から図示してない排出機の駆動部に指令を送り、排出機を駆動させて異物の混入しているガラス瓶１２をベルトコンベヤ１１から除去し得るようになっている。

２１はドライブ回路で、検査開始時にＸ線検出器１４ｂに起動指令を与えると共に、信号検出部１７にＸ線検出器１４ｂからの画像を検出して出力するよう指令を与え得るようになっている。

次に、上記図示例の作動を説明する。Ｘ線源１３ａ，１３ｂ，１３ｃからベルトコンベヤ１１により搬送されているガラス瓶１２に照射されたＸ線は、Ｘ線検出器１４ａ，１４ｂ，１４ｃにより検出されて画像処理部１６に与えられ、画像処理部１６で所定の処理が行われて異物４，５の有無が判断される。なお、以下の説明では、異物の検出の過程はＸ線検出器１４ｂの系統について説明するが、Ｘ線検出器１４ａ，１４ｃの系統も同様である。

すなわち、上流側の行程で粉状内容物を充填されたガラス瓶１２はベルトコンベヤ１１により搬送されて検査位置に到達する。そうすると、ドライブ回路２１からはＸ線検出器１４ｂに指令が与えられ、Ｘ線源１３ｂから照射されたＸ線のＸ線検出器１４ｂによる検出が開始される共に、信号検出部１７に指令が与えられてＸ線検出器１４ｂで検出された画像は信号検出部１７により検出されることが開始される。

Ｘ線源１３ａから照射されてガラス瓶１２を透過したＸ線は、画像としてＸ線検出器１４ｂにより検出されて信号検出部１７へ与えられ、信号検出部１７では画像を基に検出した信号検出部出力画像が得られ（図４参照）、演算部１８へ出力される。信号検出部出力画像は、信号検出部１７からはＸ線の強弱が濃淡信号として出力され、異物は平均明るさの中で濃く出力される。図４において、１２ａは信号検出部１７で検出されたガラス瓶１２を示す画像、２２ａは同じく信号検出部１７で検出された暗部画像、２２ｂは同じく極暗部画像、２２ｃは同じく明部画像、４ａ，５ａは同じく異物等の画像、２４ａは同じくガラスに対するＸ線の透過した距離が異常に長い部分の画像である。

演算部１８においては、信号検出部１７からの信号検出部出力画像は明部、暗部の複数種類に検査ウインド（検査範囲）が自動的に設定されて夫々の範囲においてデータ差が求められ、演算部処理画像が得られる（図５参照）。すなわち、信号検出部１７からの信号検出部出力画像は明部、暗部に分けられたうえ、その信号を基に演算が行なわれて演算部処理画像が求められる。

演算部１８では、濃淡画像はアドレスの付いた信号電圧の変化になる（濃は電圧変化が低く、淡は電圧変化が高い）。而して、演算は電圧の四則演算により行われる。異物の電圧が周囲の部分の電圧とどのように違うかを求め易くするために、対数変換、３画素平均化等を用い、ハイパスフィルタを介して出力される画像が濃淡画像となる。図５において、１２ｂは演算部１８で演算されて求められたガラス瓶１２を示す画像、２３ａは同じく演算部１８で演算されて求められた濃淡画像の暗部ウインド、２３ｂは同じく極暗部ウインド、２３ｃは同じく明部ウインド、４ｂ，５ｂは同じく異物等の画像、２４ｂは同じくガラスに対するＸ線の透過した距離が異常に長い部分の画像である。

図５で演算されて得られた演算部処理画像は出力されて処理部１９へ与えられ、処理部１９では、画素間の差が取られて処理部出力画像が求められる（図６参照）。図６において、４ｃ，５ｃは処理部１９での処理により得られた処理部出力画像である異物等の画像、２４ｃは同じくガラスに対するＸ線の透過した距離が異常に長い部分の画像である。

処理部１９から出力されて異物検出部２０に与えられた処理部出力画像は、今の画素の電圧と次の画素の電圧とが比較されて濃淡が求められ、濃淡の面積或は電圧、若しくは面積及び電圧が予め設定されている閾値を基準として閾値より低い場合は異物と判断され、閾値より高い場合は異物なしと判断される（図７参照）。図７においては、図６の画像４ｃ，５ｃは残っており、異物と判断されるが、画像２４ｃは消えているためこの部分は異物ではないと判断される。Ｘ線検出器１４ａ，１４ｃの系統もＸ線検出器１４ｂと同様にして異物有無の検出が行なわれる。

而して、異物検出部２０で異物有りと判断された場合には、排出機の駆動部に指令が与えられて排出機が駆動され、異物のあるガラス瓶１２はベルトコンベヤ１１から取除かれる。

本図示例によれば、ガラス瓶１２内に充填されている粉状内容物にガラス片等の異物４，５が混入しているか否かを三次元方向からＸ線照射して検査できるため、ガラス瓶１２内の曲面部の内部や角隅部においても死角を生じることなく正確且つ確実に異物４，５を検出することができて検査の信頼性が向上し、又、検査時に搬送されているガラス瓶１２を回転させる必要がないため、瓶詰め製品の製造能率が低下することもない。

なお、本発明のＸ線異物検査装置においては、ガラス瓶に対し適用する場合について説明したが、ガラス瓶以外の容器、例えばペットボトル、スチール缶、アルミ缶に対しても適用することができること、瓶に限らずカップ状の容器に対しても適用することができること、ガラス瓶内の内容物は粉状の場合について説明したが、粉状に限るものではないこと、粉状内容物は粉末コーヒーや粉末ミルクに限るものではないこと、食品以外に対しても適用することができること、容器はいかなる形状のものに対しても適用することができること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明のＸ線異物検査装置の一例を示す斜視図である。 図１に示すＸ線源及びＸ線検出器をベルトコンベヤの搬送方向と平行な方向から見た正面図である。 本発明のＸ線異物検査装置に適用する画像処理部の一例を示すブロック図である。 画像処理部の信号検出部で得られる信号検出部出力画像の一例を示す模式図である。 画像処理部の演算部で得られる演算部出力画像の一例を示す模式図である。 画像処理部の処理部で得られる処理部出力画像の模式図である。 画像処理部の異物検出部で得られる異物検出部出力画像の模式図である。 Ｘ線を一次元方向或は二次元方向から照射した場合に死角が生じ易いガラス瓶の一例を示す正面図である。 図８のＩＸ−ＩＸ方向矢視図である。 図９のＸ−Ｘ方向矢視図である。 曲面が複雑な異型のガラス瓶内に充填されている内容物にガラス片等の異物が混入している場合に、ガラス瓶内の角隅部においては異物の検出が困難な理由を説明するための模式図である。 図１１に示すガラス瓶を透過したＸ線透過強度とＸ線経路との関係を示すグラフである。

符号の説明

１１ ベルトコンベヤ（搬送装置）
１２ ガラス瓶（容器）
１３ａ Ｘ線源
１３ｂ Ｘ線源
１３ｃ Ｘ線源
１４ａ Ｘ線検出器
１４ｂ Ｘ線検出器
１４ｃ Ｘ線検出器
１６ 画像処理部
１７ 信号検出部
１８ 演算部
１９ 処理部
２０ 異物検出部
２３ａ 暗部ウインド（検査範囲）
２３ｂ 極暗部ウインド（検査範囲）
２３ｃ 明部ウインド（検査範囲）

Claims (5)

1. 所定の容器に対して三次元方向からＸ線を照射するようにした３個のＸ線源と、対応するＸ線源から照射されたＸ線を検出するための３個のＸ線検出器と、Ｘ線検出器で検出された画像を処理して容器内に異物があるか否かを検出する画像処理部とを備えたことを特徴とするＸ線異物検査装置。
2. 画像処理部は、Ｘ線検出器からの画像を基に検出した信号検出部出力画像を出力するための信号検出部と、該信号検出部からの信号検出部出力画像を基に所定の演算を行い求めた演算部出力画像を濃淡画像として出力する演算部と、該演算部からの演算部出力画像を処理して求めた処理部出力画像を差画像として出力する処理部と、該処理部からの処理部出力画像を基に異物を検出する異物検出部とを備えた請求項１記載のＸ線異物検査装置。
3. 演算部においては、明部、暗部の複数の検査範囲に設定された、信号検出部からの信号検出部出力画像を基に、設定された夫々の検査範囲でデータ差を演算して演算部出力画像を求め得るよう構成した請求項２記載のＸ線異物検査装置。
4. 異物検出部は、今の画素の電圧と次の画素の電圧との差による濃淡部の面積或は電圧、若しくは面積及び電圧が予め設定されている閾値を基準として低い場合は異物ありと判断され、高い場合は異物なしと判断されるよう構成されている請求項２記載のＸ線異物検査装置。
5. 搬送装置により搬送されている容器に対し異物有無の検査を行ない得るよう構成した請求項１、２、３又は４記載のＸ線異物検査装置。

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