JP2006329822A - Electromagnetic wave detector and inspection device therewith - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、検査対象となる物品に対してX線等の電磁波を照射し、透過した電磁波の検出信号に基づいて形成される画像に基づいて物品に関する検査を行う電磁波検出器等に搭載されるX線検出器等の電磁波検出器に関する。 The present invention is mounted on an electromagnetic wave detector or the like that irradiates an article to be inspected with an electromagnetic wave such as an X-ray and inspects the article based on an image formed based on a detection signal of the transmitted electromagnetic wave. The present invention relates to an electromagnetic wave detector such as an X-ray detector.
従来より、食品などの商品の生産ラインにおいては、商品への異物混入や商品の割れ欠けがある場合にその不良商品が出荷されることを防止するために、X線検査装置を用いた商品不良検査が行われている。このX線検査装置では、搬送コンベアによって連続搬送されてくる物品に対してX線を照射し、そのX線の透過状態をX線検出部において検出して、物品中に異物が混入していないかを判別する。 Conventionally, in the production line of products such as food, in order to prevent the defective product from being shipped when foreign matter is mixed into the product or the product is cracked or broken, the product has failed using an X-ray inspection device. Inspection is being conducted. In this X-ray inspection apparatus, X-rays are irradiated to an article that is continuously conveyed by a conveyor, and the X-ray transmission state is detected by an X-ray detection unit so that no foreign matter is mixed in the article. Is determined.
このようなX線検査装置において、検査対象となる商品に対して照射されたX線の透過光を検出する検出器では、フォトダイオードチップの直上に、X線を可視光に変換するシンチレータが設けられており、X線を変換した可視光をフォトダイオードにおいて検出する(特許文献1参照)。
しかしながら、上記従来の放射線検出器では、以下に示すような問題点を有している。
すなわち、上記公報に開示された放射線検出器においては、図9(a)に示すように、X線源からみてシンチレータ、フォトダイオードチップの順に配置されているため、波長領域が0.06nm〜0.01nm程度のエネルギーの低いX線が照射された場合には、図9(b)に示すように、シンチレータの表面で吸収されたX線が発光する。しかし、このような構成では、発光した光がシンチレータを通過する間に減衰、散乱等してフォトダイオードチップにおける隣接する画素に入射しやすくなるために画像の解像度が低下してしまう。この結果、低エネルギーのX線が照射された際には、高解像度のX線画像を作成することが困難になり、高効率、高精度な検査を実施することが困難になるおそれがある。
However, the conventional radiation detector has the following problems.
That is, in the radiation detector disclosed in the above publication, as shown in FIG. 9A, since the scintillator and the photodiode chip are arranged in this order as viewed from the X-ray source, the wavelength region is 0.06 nm to 0. When X-rays having a low energy of about .01 nm are irradiated, X-rays absorbed on the surface of the scintillator emit light as shown in FIG. 9B. However, in such a configuration, since the emitted light is attenuated and scattered while passing through the scintillator, it becomes easy to enter the adjacent pixels in the photodiode chip, so that the resolution of the image is lowered. As a result, when low-energy X-rays are irradiated, it is difficult to create a high-resolution X-ray image, and it may be difficult to perform a highly efficient and highly accurate inspection.
本発明の課題は、低いエネルギーのX線(電磁波)を照射して検査を行う場合でも、高感度でX線(電磁波)を検出し、高解像度の画像を作成して高精度な検査を実施することが可能な電磁波検出器を提供することにある。 The subject of the present invention is to detect X-rays (electromagnetic waves) with high sensitivity even when irradiating with low-energy X-rays (electromagnetic waves), and create a high-resolution image for high-precision inspection. An object of the present invention is to provide an electromagnetic wave detector capable of performing the above.
第1の発明に係る電磁波検出器は、物品に対して照射された電磁波のうち、物品を透過した電磁波を検出する電磁波検出器であって、照射器と、波長変換部と、検出部と、を備えている。照射器は、物品に対して第1電磁波を照射する。波長変換部は、物品を透過した第1電磁波を、第1電磁波よりも波長が長い第2電磁波に変換する。検出部は、第1電磁波を透過させるとともに、波長変換部において変換された第2電磁波を検出する。そして、検出部は、照射器と波長変換部との間に設けられている。 An electromagnetic wave detector according to a first invention is an electromagnetic wave detector for detecting an electromagnetic wave transmitted through an article among electromagnetic waves irradiated to the article, the irradiator, a wavelength conversion unit, a detection unit, It has. The irradiator irradiates the article with the first electromagnetic wave. The wavelength conversion unit converts the first electromagnetic wave transmitted through the article into a second electromagnetic wave having a longer wavelength than the first electromagnetic wave. The detection unit transmits the first electromagnetic wave and detects the second electromagnetic wave converted by the wavelength conversion unit. The detection unit is provided between the irradiator and the wavelength conversion unit.
ここでは、照射器から照射されたX線等の電磁波(第1電磁波)の波長を変換し、波長変換後の電磁波(第2電磁波)を検出する電磁波検出器において、照射器からみて、検出部を波長変換部よりも手前側、つまり照射器、検出部、波長変換部の順に配置している。
ここで、電磁波には、X線等の放射線の他、電子線や可視光等が含まれる。そして、波長変換部には、例えば、X線(波長0.03nm程度)を吸収して可視光(波長420〜900nm程度)を放出するシンチレータ等が含まれる。また、検出部には、例えば、波長変換部において変換された可視光を検出するフォトダイオード等が含まれる。また、検出部は、例えば、Si薄膜等で形成されており、第1電磁波を透過させる性質あるいは構造を有している。照射器から検査対象となる物品に対して照射された第1電磁波は、上記物品を透過した後、最初に検出部を透過する。そして、検出部を通過した第1電磁波は、波長変換部に到達してここで波長変換が行われる。波長変換された第2電磁波は、例えば、X線から可視光に変換され、先程通過した検出部において検出される。
Here, in the electromagnetic wave detector that detects the electromagnetic wave (second electromagnetic wave) after wavelength conversion by converting the wavelength of the electromagnetic wave (first electromagnetic wave) such as X-rays emitted from the irradiator, the detection unit as viewed from the irradiator. Is arranged in front of the wavelength conversion unit, that is, the irradiator, the detection unit, and the wavelength conversion unit in this order.
Here, the electromagnetic waves include electron beams, visible light, and the like in addition to radiation such as X-rays. The wavelength conversion unit includes, for example, a scintillator that absorbs X-rays (wavelength of about 0.03 nm) and emits visible light (wavelength of about 420 to 900 nm). The detection unit includes, for example, a photodiode that detects visible light converted by the wavelength conversion unit. The detection unit is formed of, for example, a Si thin film or the like and has a property or a structure that transmits the first electromagnetic wave. The first electromagnetic wave irradiated to the article to be inspected from the irradiator passes through the article and then first passes through the detection unit. And the 1st electromagnetic wave which passed the detection part reaches | attains a wavelength conversion part, and wavelength conversion is performed here. The wavelength-converted second electromagnetic wave is, for example, converted from X-rays to visible light and detected by the detection unit that has just passed.
通常、密度の低い物品について検査を行う場合には、検出部における検出結果に基づいて作成される2次元画像のコントラストを向上させるためにエネルギーの低い電磁波が用いられる場合がある。しかし、照射器から照射された電磁波のエネルギーが低い場合には、波長変換部における表面付近で波長変換が行われる。このため、従来のX線検出器のように、波長変換部が検出部よりも照射器側に設けられている構成では、波長変換部の照射器側の表面において波長変換された第2電磁波は、検出部に到達するまでの波長変換部内を通過する間に減衰、散乱して、検出部において正確に検出できない場合がある。この結果、例えば、検出部における第2電磁波の検出結果に基づいて作成される画像の解像度が低下して高精度な検査を実施することが困難になるおそれがある。 Usually, when inspecting an article having a low density, an electromagnetic wave with low energy may be used to improve the contrast of a two-dimensional image created based on the detection result in the detection unit. However, when the energy of the electromagnetic wave emitted from the irradiator is low, wavelength conversion is performed near the surface of the wavelength conversion unit. For this reason, in the configuration in which the wavelength conversion unit is provided on the irradiator side of the detection unit as in the conventional X-ray detector, the second electromagnetic wave converted in wavelength on the surface on the irradiator side of the wavelength conversion unit is In some cases, the detection unit attenuates and scatters while passing through the wavelength conversion unit until it reaches the detection unit, and cannot be accurately detected by the detection unit. As a result, for example, the resolution of an image created based on the detection result of the second electromagnetic wave in the detection unit may be reduced, and it may be difficult to perform a highly accurate inspection.
そこで、本発明の電磁波検出器では、電磁波の波長変換が行われる波長変換部の照射器側の表面に対して検出部を近接配置している。
これにより、例えば、低密度の物品を検査対象として低エネルギーの電磁波が照射された場合でも、波長変換部における照射器側の表面において波長変換された第2電磁波を、その波長変換部における照射器側の表面に近接して配置された検出部において効率よく、正確に検出することができる。この結果、例えば、第2電磁波の検出結果に基づいて作成された画像によって異物検出等の検査を実施する場合でも、高解像度の画像を作成して高精度な検査を実施することが可能になる。
Therefore, in the electromagnetic wave detector of the present invention, the detector is disposed close to the surface on the irradiator side of the wavelength converter that performs wavelength conversion of the electromagnetic wave.
Thereby, for example, even when a low-energy electromagnetic wave is irradiated with a low-density article as an inspection target, the second electromagnetic wave that has been wavelength-converted on the surface on the irradiator side in the wavelength conversion unit is irradiated in the wavelength conversion unit. In the detection part arrange | positioned in the vicinity of the side surface, it can detect efficiently and correctly. As a result, for example, even when an inspection such as foreign object detection is performed using an image created based on the detection result of the second electromagnetic wave, a high-resolution image can be created and a high-precision inspection can be performed. .
第2の発明に係る電磁波検出器は、第1の発明に係る電磁波検出器であって、検出部を固定するための基板をさらに備えている。
ここでは、例えば、Si等で形成されたフォトダイオード等の検出部を、セラミック等で形成された基板に固定する。
これにより、検出部を安定して固定配置することができるため、検出部における検出を安定して行うことができる。
The electromagnetic wave detector which concerns on 2nd invention is an electromagnetic wave detector which concerns on 1st invention, Comprising: The board | substrate for fixing a detection part is further provided.
Here, for example, a detection unit such as a photodiode formed of Si or the like is fixed to a substrate formed of ceramic or the like.
Thereby, since a detection part can be stably fixedly arranged, the detection in a detection part can be performed stably.
第3の発明に係る電磁波検出器は、第1または第2の発明に係る電磁波検出器であって、電磁波は、X線である。
ここでは、検査対象となる物品に対して照射される電磁波としてX線を使用し、検出部において、物品に対して照射されたX線の透過光の波長を変換して得られる電磁波の量を検出する。
The electromagnetic wave detector which concerns on 3rd invention is an electromagnetic wave detector which concerns on 1st or 2nd invention, Comprising: Electromagnetic waves are X-rays.
Here, X-rays are used as electromagnetic waves irradiated to the article to be inspected, and the amount of electromagnetic waves obtained by converting the wavelength of transmitted light of X-rays irradiated to the articles in the detection unit is calculated. To detect.
これにより、検査装置に使用される電磁波として一般的なX線を使用することができ、例えば、低密度の物品についての検査を行う場合でもコントラストを向上させたX線画像を作成するために低エネルギーのX線を照射した場合でも、高解像度のX線画像を作成することができる。
第4の発明に係る電磁波検出器は、第3の発明に係る電磁波検出器であって、波長変換部は、X線を吸収して可視光を放出する。
As a result, general X-rays can be used as the electromagnetic waves used in the inspection apparatus. For example, in order to create an X-ray image with improved contrast even when inspection is performed on a low-density article. Even when energy X-rays are irradiated, a high-resolution X-ray image can be created.
The electromagnetic wave detector which concerns on 4th invention is an electromagnetic wave detector which concerns on 3rd invention, Comprising: A wavelength conversion part absorbs X-ray | X_line and discharge | releases visible light.
ここでは、検査対象となる物品に対してX線を照射してその透過光を検出するX線検出器において、波長変換部として、X線を吸収して可視光に変換するシンチレータ等を用いている。
ここで、X線の波長は、0.03nm程度であって、可視光の波長は420nm〜900nmである。
Here, in an X-ray detector that irradiates an object to be inspected with X-rays and detects the transmitted light, a scintillator that absorbs X-rays and converts it into visible light is used as a wavelength conversion unit. Yes.
Here, the wavelength of X-rays is about 0.03 nm, and the wavelength of visible light is 420 nm to 900 nm.
これにより、波長変換部として機能するシンチレータにおいては、照射器から照射されたX線の波長を、0.03nmから420〜900nmへ変換することで可視光に変換することができる。
第5の発明に係る電磁波検出器は、第4の発明に係る電磁波検出器であって、検出部は、可視光を検出するフォトダイオードである。
Thereby, in the scintillator which functions as a wavelength conversion part, the wavelength of the X-ray irradiated from the irradiator can be converted into visible light by converting from 0.03 nm to 420 to 900 nm.
The electromagnetic wave detector which concerns on 5th invention is the electromagnetic wave detector which concerns on 4th invention, Comprising: A detection part is a photodiode which detects visible light.
ここでは、第2電磁波(可視光)を検出する検出部として、フォトダイオードを用いている。
これにより、シンチレータ等の波長変換部においてX線の波長を変換して得られる可視光をフォトダイオードにおいて確実に検出することができる。
第6の発明に係る検査装置は、第1から第5の発明のいずれか1つに係る電磁波検出器と、画像作成部と、検査部とを備えている。画像作成部は、電磁波検出器における検出結果に基づいて2次元画像を作成する。検査部は、画像作成部において作成された2次元画像に基づいて物品の検査を行う。
Here, a photodiode is used as a detection unit for detecting the second electromagnetic wave (visible light).
Thereby, visible light obtained by converting the wavelength of X-rays in a wavelength converter such as a scintillator can be reliably detected in the photodiode.
An inspection apparatus according to a sixth aspect includes the electromagnetic wave detector according to any one of the first to fifth aspects, an image creation unit, and an inspection unit. The image creation unit creates a two-dimensional image based on the detection result in the electromagnetic wave detector. The inspection unit inspects the article based on the two-dimensional image created by the image creation unit.
ここでは、電磁波検出器における検出結果に基づいて作成された2次元画像を用いて物品の異物混入等の検査を行う検査装置において、上述した電磁波検出器を搭載している。
これにより、第2電磁波を高効率かつ高精度に検出して、解像度の高い2次元画像を作成することができる。この結果、解像度の高い2次元画像に基づいて各種検査を行うことで、高精度な検査を実施することができる。
Here, the above-described electromagnetic wave detector is mounted in an inspection apparatus that inspects foreign matters mixed in an article using a two-dimensional image created based on the detection result of the electromagnetic wave detector.
Thereby, the second electromagnetic wave can be detected with high efficiency and high accuracy, and a two-dimensional image with high resolution can be created. As a result, highly accurate inspection can be performed by performing various inspections based on a two-dimensional image with high resolution.
本発明の電磁波検出器によれば、例えば、低密度の物品を検査対象として低エネルギーの電磁波が照射された場合でも、波長変換部における照射器側の表面において波長変換された第2電磁波を、その波長変換部における照射器側の表面に近接して配置された検出部において、効率よくかつ正確に検出することができる。 According to the electromagnetic wave detector of the present invention, for example, even when low-energy electromagnetic waves are irradiated with a low-density article as an inspection target, the second electromagnetic wave that has been wavelength-converted on the surface on the irradiator side in the wavelength conversion unit, In the wavelength conversion unit, detection can be performed efficiently and accurately in the detection unit arranged close to the surface on the irradiator side.
本発明の一実施形態に係るX線検出器(電磁波検出器)およびこれを搭載したX線検査装置(検査装置)について、図1〜図7を用いて説明すれば以下の通りである。
[X線検査装置10全体の構成]
本実施形態のX線検査装置10は、図1に示すように、食品等の商品の生産ラインにおいて品質検査を行う装置の1つである。X線検査装置10は、連続的に搬送されてくる商品に対してX線を照射し、商品を透過したX線量を検出して作成されるX線画像に基づいて商品に異物が混入しているか否かの検査を行う。
An X-ray detector (electromagnetic wave detector) according to an embodiment of the present invention and an X-ray inspection apparatus (inspection apparatus) equipped with the same will be described below with reference to FIGS.
[Configuration of
As shown in FIG. 1, the
X線検査装置10の検査対象である商品(物品)Gは、図2に示すように、前段コンベア60によりX線検査装置10に運ばれてくる。商品Gは、X線検査装置10において異物混入の有無が判断される。このX線検査装置10での判断結果は、X線検査装置10の下流側に配置される振分機構70に送信される。振分機構70は、商品GがX線検査装置10において異物混入の無い良品と判断された場合には商品Gをそのまま正規のラインコンベア80へと送る。一方、商品GがX線検査装置10において異物混入のある不良品と判断された場合には、下流側の端部を回転軸とするアーム70aが搬送路を遮るように回動する。これにより、不良品と判断された商品Gを、搬送路から外れた位置に配置された不良品回収箱90によって回収することができる。
A product (article) G to be inspected by the
X線検査装置10は、図1に示すように、主として、シールドボックス11と、コンベア12と、遮蔽ノレン16と、タッチパネル機能付きのモニタ26と、を備えている。そして、その内部には、図3に示すように、X線照射器(照射器)13と、X線ラインセンサ(X線検出器、電磁波検出器)14と、制御コンピュータ(画像作成部、検査部)20(図5参照)とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
[シールドボックス11]
シールドボックス11は、商品Gの入口側と出口側の双方の面に、商品を搬出入するための開口11aを有している。このシールドボックス11の中に、コンベア12、X線照射器13、X線ラインセンサ14、制御コンピュータ20などが収容されている。
また、開口11aは、図1に示すように、シールドボックス11の外部へのX線の漏洩を防止するために、遮蔽ノレン16によって塞がれている。この遮蔽ノレン16は、鉛を含むゴム製のノレン部分を有しており、商品が搬出入される際に商品によって押しのけられる。
[Shield box 11]
The
Further, as shown in FIG. 1, the opening 11 a is closed by a
また、シールドボックス11の正面上部には、モニタ26の他、キーの差し込み口や電源スイッチ等が配置されている。
[コンベア12]
コンベア12は、シールドボックス11内において商品を搬送するものであって、図5の制御ブロックに含まれるコンベアモータ12fによって駆動される。コンベア12による搬送速度は、作業者が入力した設定速度になるように、制御コンピュータ20によるコンベアモータ12fのインバータ制御によって細かく制御される。
In addition to the
[Conveyor 12]
The
また、コンベア12は、図3に示すように、コンベアベルト12a、コンベアフレーム12bを有しており、シールドボックス11に対して取り外し可能な状態で取り付けられている。これにより、食品等の検査を行う場合においてシールドボックス11内を清潔に保つために、コンベアを取り外して頻繁に洗浄することができる。
コンベアベルト12aは、無端状ベルトであって、ベルトの内側からコンベアフレーム12bによって支持されている。そして、コンベアモータ12fの駆動力を受けて回転することで、ベルト上に載置された物体を所定の方向に搬送する。
As shown in FIG. 3, the
The
コンベアフレーム12bは、無端状のベルトの内側からコンベアベルト12aを支持するとともに、図3に示すように、コンベアベルト12aの内側の面に対向する位置に、搬送方向に対して直角な方向に長く開口した開口部12cを有している。開口部12cは、コンベアフレーム12bにおける、X線照射器13とX線ラインセンサ14とを結ぶ線上に形成されている。換言すれば、開口部12cは、コンベアフレーム12bにおけるX線照射器13からのX線照射領域に、商品Gを透過したX線がコンベアフレーム12bによって遮蔽されないように形成されている。
The
[X線照射器13]
X線照射器13は、図3に示すように、コンベア12の上方に配置されており、コンベアフレーム12bに形成された開口部12cを介して、コンベア12の下方に配置されたX線ラインセンサ14に向かって扇形形状にX線を照射する(図3の斜線部参照)。
[X線ラインセンサ14]
X線ラインセンサ14は、コンベア12(開口部12c)の下方に配置されており、商品Gやコンベアベルト12aを透過してくるX線(第1電磁波)を検出する。このX線ラインセンサ14は、図3および図4に示すように、コンベア12による搬送方向に直交する向きに一直線に水平配置された複数の画素14aから構成されている。
[X-ray irradiator 13]
As shown in FIG. 3, the
[X-ray line sensor 14]
The
なお、図4には、X線検査装置10内におけるX線照射状態と、その時のラインセンサ14を構成する各画素14aにおいて検出されるX線量を示すグラフとがそれぞれ示されている。
また、本実施形態のX線ラインセンサ14は、図6(a)および図6(b)に示すように、基板31と、フォトダイオード(検出部)32と、蛍光体(波長変換部)33とを有している。
4 shows an X-ray irradiation state in the
In addition, as shown in FIGS. 6A and 6B, the
基板31は、厚さ約1.6〜2.4mm程度のセラミック基板であって、フォトダイオード32を強固に固定してフォトダイオード32における可視光(第2電磁波)の検出を安定して行うために設けられている。そして、基板31には、開口31aが形成されており、開口31aの部分からフォトダイオード32が露出している。
フォトダイオード32は、基板31と蛍光体33とに挟まれるような位置に配置されており、裏面側に貼り付けられた蛍光体33において発光した可視光(第2電磁波)を検出する。また、フォトダイオード32は、厚さ約0.1mm程度のSi薄膜によって形成されており、X線を透過させる性質を有する。なお、このフォトダイオード32に含まれる複数の画素32aは、上述した画素14aに相当する。
The
The
蛍光体33は、X線照射器13から見て、フォトダイオード32の下方に貼り付けられるようにしてフォトダイオード32に対して近接配置されている。そして、蛍光体33は、商品Gを透過した後で開口31aから露出したフォトダイオード31を透過して到達したX線を吸収して発光し、可視光を放出する。このとき、蛍光体33では、吸収したX線の波長(約0.03nm)を、約420〜900nmに変換する。これにより、蛍光体33は、波長約0.03nmのX線(第1電磁波)を波長約420〜900nmの可視光(第2電磁波)に変換する波長変換部として機能する。なお、蛍光体33においては、吸収するX線のエネルギーが高い場合には、比較的深層部まで到達して発光する一方、X線のエネルギーが低い場合(例えば、X線の波長領域が0.06nm〜0.01nmの場合)には、深層部までは到達することなく表面付近において発光する。
The
そして、本実施形態では、上述した各構成が、X線照射器13側から、基板31、フォトダイオード32、蛍光体33という順番で配置されている。このため、X線照射器13から照射されたX線は、搬送中の商品Gを透過した後、基板31の開口31aの部分からフォトダイオード32の部分に照射される。そして、このX線は、図7に示すように、Si薄膜によって形成されるフォトダイオード32を透過して蛍光体33へ到達する。このとき、蛍光体33では、X線のエネルギーに応じて変動するX線が吸収された深さ位置において、可視光を発光する。具体的には、照射されるX線のエネルギーが低い場合(例えば、X線の波長領域が0.06nm〜0.01nmの場合)には、蛍光体33の表層付近において発光する一方、X線のエネルギーが高い場合には、蛍光体33の深層部付近で発光する。フォトダイオード32では、蛍光体33において発光して放出される可視光を、その直上に近接するように配置されたフォトダイオード32に含まれる各画素32aにおいて検出することでX線の検出を行う。
And in this embodiment, each structure mentioned above is arrange | positioned in order of the board |
[モニタ26]
モニタ26は、フルドット表示の液晶ディスプレイである。また、モニタ26は、タッチパネル機能を有しており、初期設定や異物検出の判定等に関するパラメータ入力などを促す画面を表示する。
また、モニタ26は、X線ラインセンサ14における検出結果に基づいて作成された後、画像処理が施されたX線画像を表示する。これにより、商品Gに含まれる異物の有無、場所、大きさ等を、ユーザに対して視覚的に認識させることができる。
[Monitor 26]
The
The
[制御コンピュータ20]
制御コンピュータ20は、CPU21において、制御プログラムに含まれる画像処理ルーチン、検査判定処理ルーチンなどを実行する。また、制御コンピュータ20は、CF(コンパクトフラッシュ:登録商標)25等の記憶部に、不良商品に対応するX線画像や検査結果、X線画像の補正用データ等を保存蓄積する。
[Control Computer 20]
In the
具体的な構成として、制御コンピュータ20は、図5に示すように、CPU21を搭載するとともに、このCPU21が制御する主記憶部としてROM22、RAM23、およびCF25を搭載している。
CF25には、各種プログラムや異物混入検査の対象となるX線画像に関する情報、検出された異物の位置等に関する情報が格納されている。
As a specific configuration, as shown in FIG. 5, the
The
さらに、制御コンピュータ20は、モニタ26に対するデータ表示を制御する表示制御回路、モニタ26のタッチパネルからのキー入力データを取り込むキー入力回路、図示しないプリンタにおけるデータ印字の制御等を行うためのI/Oポート、外部接続端子としてのUSB24等を備えている。
そして、CPU21、ROM22、RAM23、CF25等は、アドレスバスやデータバス等のバスラインを介して相互に接続されている。
Further, the
The
さらに、制御コンピュータ20は、コンベアモータ12f、ロータリーエンコーダ12g、X線照射器13、X線ラインセンサ14、光電センサ15等と接続されている。
制御コンピュータ20では、コンベアモータ12fに装着されたロータリーエンコーダ12gにおいて検出されたコンベア12の搬送速度を受信する。
また、制御コンピュータ20は、コンベアを挟んで配置される一対の投光器および受光器から構成される同期センサとしての光電センサ15からの信号を受信して、被検査物である商品GがX線ラインセンサ14の位置にくるタイミングを検出する。
Furthermore, the
The
Further, the
<制御コンピュータ20による異物混入の判定>
[X線画像作成]
制御コンピュータ20は、光電センサ15からの信号を受けて、X線照射器13から照射された扇状のX線照射部分(図3に示す斜線部分参照)を商品Gが通過するときに、X線ラインセンサ14によるX線透視像信号を細かい時間間隔で取得する。そして、制御コンピュータ20は、それらのX線透視像信号に基づいて、X線ラインセンサ14の1ラインごとに商品Gとその背景部分とを含む2次元のX線画像を作成する。すなわち、X線ラインセンサ14の各画素14a(画素32a)から細かい時間間隔をあけて各時刻のデータを得て、それぞれのデータからX線画像が作成される。そして、これら複数のX線画像を時間経過順に組み合わせることで、商品Gの全体とその背景部分とを含む全体の2次元画像が形成される。
<Determination of contamination by the
[Create X-ray image]
When the
[マスク領域の設定]
本実施形態のX線検査装置10では、制御コンピュータ20によって形成された2次元画像に対して検査領域から除外する領域を指定するためのマスク領域の設定を行う。
具体的には、各画素における明るさに基づいて作成されたヒストグラムを利用して抽出された背景部分を、マスク領域として設定する。
[Mask area setting]
In the
Specifically, a background portion extracted using a histogram created based on the brightness in each pixel is set as a mask area.
[異物検出]
制御コンピュータ20では、上述したマスク領域が被せられて設定された商品Gに相当する領域について、異物が含まれているか否かの検査を行う。
具体的な検出方法としては、X線画像に含まれる画素を、所定の濃度を閾値として2値化することで所定濃度よりも暗い画素を異物として検出する2値化処理による検出方法や、ある画素についてその周囲の画素の濃度の平均値との差をとることで孤立した濃度の濃い領域を抽出して異物を検出する微分処理による検出方法等を用いることができる。
[Foreign matter detection]
The
As a specific detection method, there is a detection method based on a binarization process in which pixels included in an X-ray image are binarized using a predetermined density as a threshold to detect a pixel darker than the predetermined density as a foreign object. It is possible to use a detection method or the like based on a differential process that detects a foreign object by extracting an isolated dark region by taking a difference from the average value of the density of surrounding pixels.
これにより、物品に相当する領域に存在する異物を検出することができる。
[本X線検査装置10の特徴]
(1)
本実施形態のX線検査装置10では、図6(a)および図6(b)、図7に示すように、X線照射器13側からみて、フォトダイオード32、蛍光体33の順に配置している。
Thereby, the foreign material which exists in the area | region corresponded to articles | goods can be detected.
[Features of the X-ray inspection apparatus 10]
(1)
In the
従来のX線検査装置では、フォトダイオードを強固に基板に対して固定するという必要性等を考慮して、図9(a)に示すように、X線が照射される側から、蛍光体、フォトダイオードの順に配置された構成が一般的であり、蛍光体において発光した可視光をフォトダイオードにおいて検出した検出結果を電気信号として制御部等へ送信している。このような構成では、比較的高いエネルギーのX線が照射された場合には、図9(b)に示すように、蛍光体の深層部において発光して可視光を発するため、この可視光を比較的効率よくフォトダイオードにおいて検出することができる。一方、例えば、低い密度の商品Gの検査を行うときには、コントラストの高いX線画像を作成するために、波長領域が0.06nm〜0.01nm程度の低いエネルギーのX線が照射される場合がある。この場合には、同じく図9(b)に示すように、蛍光体における発光位置は表層に近い部分となるため、可視光は発光位置からフォトダイオードに到達するまでに蛍光体内部を透過する間に減衰、散乱して、効率よくフォトダイオードにおいて検出されなくなるおそれがある。 In the conventional X-ray inspection apparatus, in consideration of the necessity of firmly fixing the photodiode to the substrate, as shown in FIG. 9A, the phosphor, A configuration in which photodiodes are arranged in order is common, and a detection result obtained by detecting visible light emitted from a phosphor with a photodiode is transmitted as an electric signal to a control unit or the like. In such a configuration, when a relatively high energy X-ray is irradiated, as shown in FIG. 9B, light is emitted in the deep part of the phosphor to emit visible light. It can be detected in the photodiode relatively efficiently. On the other hand, for example, when a product G having a low density is inspected, low energy X-rays having a wavelength region of about 0.06 nm to 0.01 nm may be irradiated to create an X-ray image with high contrast. is there. In this case, as shown in FIG. 9B, the light emission position in the phosphor is a portion close to the surface layer, so that visible light passes through the phosphor from the light emission position until reaching the photodiode. May be attenuated and scattered, and may not be efficiently detected by the photodiode.
そこで、本実施形態のX線検査装置10では、図9(a)等に示す従来の構成と比較して、蛍光体33とフォトダイオード32の配置順を反対にしている。すなわち、図6(a)および図7等に示すように、X線照射器13側からみて、フォトダイオード32、蛍光体33の順に配置して、X線ラインセンサ14を構成している。
これにより、低いエネルギーのX線(第1電磁波)を照射して検査を行う場合でも、蛍光体33の表面付近で発光した可視光(第2電磁波)が蛍光体33内を通過することなくフォトダイオード32において検出されるため、蛍光体33を通過するまでの可視光の減衰、散乱を防止することができる。そして、蛍光体33における可視光の発光位置とフォトダイオード32における可視光の検出位置とが近くなるため、透過X線が本来入射すべきフォトダイオード32の画素の隣接する画素へ入射してしまう、いわゆるクロストークの発生を防止することができる。この結果、商品Gを透過したX線を効率よく検出することができるため、S/N比が向上し、解像度の高いX線画像を作成して高精度な検査を実施することが可能になる。
Therefore, in the
As a result, even when inspection is performed by irradiating low-energy X-rays (first electromagnetic waves), visible light (second electromagnetic waves) emitted in the vicinity of the surface of the
(2)
本実施形態のX線検査装置10では、図6(a)および図6(b)に示すように、Si薄膜によって形成されるフォトダイオード32のチップを固定するための基板31を備えている。
これにより、フォトダイオード32が、厚さ約0.1mmのSi薄膜によって形成されている場合でも、基板31に対して貼り付けるようにして固定することで、安定した状態で可視光の検出を行うことができる。
(2)
As shown in FIGS. 6A and 6B, the
Thereby, even when the
また、本実施形態のX線検査装置10では、従来のX線検出器と比較して、フォトダイオードと蛍光体との配置順を入れ替えているが、図6(a)等に示すように、基板31に開口31aを形成する等の構成とすることにより、基板31に対してフォトダイオード32を強固に固定することができる。
(3)
本実施形態のX線検査装置10では、検査対象となる商品Gに対して照射する電磁波としてX線を用いている。
Further, in the
(3)
In the
これにより、非破壊検査に一般的に使用されるX線を用いることで、検査時における使い勝手がよく、低エネルギーのX線を照射した場合でも高効率な検出を行うことが可能な検出器を提供できる。
(4)
本実施形態のX線検査装置10では、第1電磁波としてのX線を第2電磁波としての可視光へと変換する波長変換部として、X線を吸収して可視光を発する蛍光体33を用いている。
Thus, by using X-rays generally used for non-destructive inspection, it is easy to use at the time of inspection, and a detector capable of performing high-efficiency detection even when irradiated with low-energy X-rays. Can be provided.
(4)
In the
これにより、蛍光体33において、X線の波長(約0.03nm)を、可視光の波長域(約420〜900nm)へと変換してフォトダイオード32において可視光を検出することで、間接的にX線の検出を行うことができる。
(5)
本実施形態のX線検査装置10では、第2電磁波としての可視光を検出する検出部として、フォトダイオード32を用いている。
Thereby, in the
(5)
In the
これにより、波長変換部としての蛍光体33においてX線から変換された可視光を、蛍光体33に近接するように配置されたフォトダイオード32において検出することができる。
(6)
本実施形態のX線検査装置10では、制御コンピュータ20が、X線ラインセンサ14におけるX線の検出結果に基づいてX線画像を作成するとともに、このX線画像に基づいて異物混入の検査を行う。
Thereby, the visible light converted from the X-rays in the
(6)
In the
これにより、低エネルギーのX線を照射して商品Gについての検査を行う場合でも、フォトダイオード32における検出効率を低下させることなく、高精度なX線検出が可能になる。この結果、S/N比が向上し、解像度の高いX線画像を作成して高精度な検査を実施することが可能になる。
[他の実施形態]
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
As a result, even when the product G is inspected by irradiating low-energy X-rays, high-precision X-ray detection can be performed without reducing the detection efficiency of the
[Other Embodiments]
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the summary of invention.
(A)
上記実施形態では、基板31の下方にフォトダイオード32および蛍光体32を貼り付けた構成を有するX線ラインセンサ14を用いた例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、図8(a)および図8(b)に示すように、基板31の中央部付近に欠き込みを形成し、その中に蛍光体32を埋め込むように配置し、蛍光体32と基板31上にフォトダイオード32を貼り付けた構成のX線ラインセンサ(X線検出器、電磁波検出器)44を用いてもよい。
(A)
In the embodiment described above, an example using the
For example, as shown in FIGS. 8A and 8B, a notch is formed near the center of the
この場合でも、フォトダイオード32と蛍光体33との位置関係を維持しつつ、基板31に対してフォトダイオード32を確実に固定することができる。
(B)
上記実施形態では、電磁波としてX線を用いるとともに、電磁波検出器としてX線ラインセンサ14を用いた例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
Even in this case, the
(B)
In the said embodiment, while using X-ray as electromagnetic waves, the example which used the
例えば、X線以外の放射線(例えば、γ線等)や電子線等を用いるとともに、これらを検出する電磁波検出器を用いてもよい。この場合でも、低エネルギーの電磁波を照射して検査を行った場合において、効率よく物品を透過した電磁波を検出して高解像度の2次元画像を作成することができるといった上記と同様の効果を得ることができる。
(C)
上記実施形態では、X線を吸収して可視光を発するシンチレータを、波長変換部として用いた例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
For example, radiation other than X-rays (for example, γ-rays), electron beams, and the like may be used, and an electromagnetic wave detector that detects them may be used. Even in this case, when an inspection is performed by irradiating a low-energy electromagnetic wave, an effect similar to the above can be obtained in which a high-resolution two-dimensional image can be created by efficiently detecting the electromagnetic wave transmitted through the article. be able to.
(C)
In the said embodiment, the scintillator which absorbs an X-ray and emits visible light was given and demonstrated as the wavelength conversion part. However, the present invention is not limited to this.
例えば、X線を吸収して赤外線を発するような波長変換部や、X線以外の他の電磁波を可視光や赤外線等に変換する波長変換部を用いてもよい。この場合でも、上記と同様に、低エネルギーの電磁波を照射して検査を行った場合において、効率よく物品を透過した電磁波を検出して高解像度の2次元画像を作成することができる。
(D)
上記実施形態では、X線検査装置10において、異物混入の検査を行う例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
For example, a wavelength conversion unit that absorbs X-rays to emit infrared rays, or a wavelength conversion unit that converts electromagnetic waves other than X-rays into visible light, infrared rays, or the like may be used. Even in this case, similarly to the above, when an inspection is performed by irradiating a low-energy electromagnetic wave, it is possible to efficiently detect the electromagnetic wave transmitted through the article and create a high-resolution two-dimensional image.
(D)
In the above-described embodiment, the
例えば、商品Gに含まれる物品の個数を確認するための検査や、脱酸素剤等の物品が存在しているか否かの検査を行う検査装置に対して本発明を適用することもできる。
(E)
上記実施形態では、X線ラインセンサ14における検出結果に基づいて2次元のX線画像を作成し、このX線画像を参照して異物混入の検査を行う例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
For example, the present invention can also be applied to an inspection apparatus that performs an inspection for confirming the number of articles included in the product G and an inspection of whether or not an article such as an oxygen scavenger exists.
(E)
In the embodiment described above, an example has been described in which a two-dimensional X-ray image is created based on the detection result of the
例えば、X線ラインセンサ14における検出結果に基づいて、X線画像を作成することなく各種検査を行ってもよい。
For example, various inspections may be performed based on the detection result in the
本発明の電磁波検出器は、低いエネルギーの電磁波を照射して検査を行う場合でも、検査対象となる物品を透過した電磁波を効率よく検出することができるという効果を奏することから、電磁波を照射して検査を行う各種検査装置に対して広く適用可能である。 The electromagnetic wave detector of the present invention has an effect of efficiently detecting an electromagnetic wave transmitted through an article to be inspected even when an inspection is performed by irradiating a low energy electromagnetic wave. The present invention can be widely applied to various inspection apparatuses that perform inspection.
10 X線検査装置(検査装置)
11 シールドボックス
11a 開口
12 コンベア
12a コンベアベルト
12b コンベアフレーム
12c 開口部
12f コンベアモータ
12g ロータリーエンコーダ
13 X線照射器(照射器)
14 X線ラインセンサ(X線検出器、電磁波検出器)
14a 画素
15 光電センサ
16 遮蔽ノレン
20 制御コンピュータ(画像作成部、検査部)
21 CPU
22 ROM
23 RAM
24 USB(外部接続端子)
25 CF(コンパクトフラッシュ:登録商標)
26 モニタ
31 基板
31a 開口
32 フォトダイオード(検出部)
32a 画素
33 蛍光体(波長変換部)
44 X線ラインセンサ(X線検出器、電磁波検出器)
60 前段コンベア
70 振分機構
70a アーム
80 ラインコンベア
G 商品(物品)
10 X-ray inspection equipment (inspection equipment)
11
14 X-ray line sensor (X-ray detector, electromagnetic wave detector)
21 CPU
22 ROM
23 RAM
24 USB (external connection terminal)
25 CF (Compact Flash: registered trademark)
26
44 X-ray line sensor (X-ray detector, electromagnetic wave detector)
60
Claims (6)
前記物品に対して第1電磁波を照射する照射器と、
前記物品を透過した第1電磁波を、前記第1電磁波よりも波長が長い第2電磁波に変換する波長変換部と、
前記第1電磁波を透過させて前記波長変換部において変換された前記第2電磁波を検出するとともに、前記照射器と前記波長変換部との間に設けられている検出部と、
を備えている、
電磁波検出器。 An electromagnetic wave detector for detecting an electromagnetic wave transmitted through the article among the electromagnetic waves irradiated to the article,
An irradiator that irradiates the article with a first electromagnetic wave;
A wavelength converter that converts the first electromagnetic wave transmitted through the article into a second electromagnetic wave having a longer wavelength than the first electromagnetic wave;
Detecting the second electromagnetic wave transmitted through the first electromagnetic wave and converted in the wavelength conversion unit, and a detection unit provided between the irradiator and the wavelength conversion unit;
With
Electromagnetic wave detector.
請求項1に記載の電磁波検出器。 A substrate for fixing the detection unit;
The electromagnetic wave detector according to claim 1.
請求項1または2に記載の電磁波検出器。 The electromagnetic wave is X-ray.
The electromagnetic wave detector according to claim 1 or 2.
請求項3に記載の電磁波検出器。 The wavelength conversion unit absorbs the X-ray and emits visible light.
The electromagnetic wave detector according to claim 3.
請求項4に記載の電磁波検出器。 The detection unit is a photodiode that detects the visible light.
The electromagnetic wave detector according to claim 4.
前記電磁波検出器における検出結果に基づいて2次元画像を作成する画像作成部と、
前記画像作成部において作成された2次元画像に基づいて前記物品の検査を行う検査部と、を備えた、
検査装置。 The electromagnetic wave detector according to any one of claims 1 to 5,
An image creation unit for creating a two-dimensional image based on a detection result in the electromagnetic wave detector;
An inspection unit that inspects the article based on the two-dimensional image created in the image creation unit,
Inspection device.
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-
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