JP2007127611A - 異物検出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】搬送状態にある被検体内部の異物を検出するのに好適な装置を提供する。
【解決手段】被検体12を搬送するコンベア11と、コンベア11で搬送される被検体12にX線を照射するX線源1と、X線源1から照射されたX線の被検体12を透過する透過量を検出し、かつ互いに異なる検出感度を有する第1検出部及び第2検出部を備えるX線検出器4と、X線検出器4の第1検出部で検出されたX線の透過量に基づく第1画像、及びX線検出器4の第2検出部で検出されたX線の透過量に基づく第2画像を、同一の被検体12について取得するX線画像取得制御装置3と、第1画像及び第2画像を記憶する第1、第2画像記憶装置6、7と、第1画像及び第2画像について減算処理を行う演算処理装置8と、を備える異物検出装置100。
【選択図】図1
Description
本発明は、容器内に存在する異物をX線照射により検出する装置に関し、特に搬送状態にある被検体についての異物検出装置に関するものである。
従来、X線による異物検出装置としては、特許文献1に開示されたものが知られている。
特許文献1の異物検出装置は、以下のようにして異物を検出する。
はじめに、実際に検査を行う前に、予め、異物等が混入していない被検体を用いて、被検体の形状と異物の両方が撮影できる第1撮影条件と、異物には充分な輝度が得られないが、被検体の形状はある程度の輝度で撮影できる第2撮影条件で、撮影条件の異なる2つのX線画像(第1画像及び第2画像)を撮影する。得られた第1画像及び第2画像を用いて、これら2つの画像間の関係を減算処理用の演算係数として求める。
特許文献1の異物検出装置は、以下のようにして異物を検出する。
はじめに、実際に検査を行う前に、予め、異物等が混入していない被検体を用いて、被検体の形状と異物の両方が撮影できる第1撮影条件と、異物には充分な輝度が得られないが、被検体の形状はある程度の輝度で撮影できる第2撮影条件で、撮影条件の異なる2つのX線画像(第1画像及び第2画像)を撮影する。得られた第1画像及び第2画像を用いて、これら2つの画像間の関係を減算処理用の演算係数として求める。
次に、実際に異物混入の有無の検査を行う被検体について、同様に、被検体の形状と異物の両方が撮影できる第1撮影条件と、異物には充分な輝度が得られないが、被検体の形状はある程度の輝度で撮影できる第2撮影条件で、撮影条件の異なる2つのX線画像(第1画像(図20の符号aで示す)及び第2画像(図20の符号bで示す))を撮影する。この第1画像a及び第2画像bと、先に求めた演算係数とを用い、これら2つの画像の減算処理を行い、減算処理結果画像cを求める。すなわち、容器の形状変化等以外の異物等の混入による濃淡がある場合、先の演算係数を用いて第1画像aと第2画像b間の減算処理を行うと、演算処理結果画像cでは異物等の混入のみが強調されて抽出される。減算処理結果画像cに濃淡が抽出されれば、被検体中に異物の混入があると判定することができる。
撮影条件の異なる2つのX線画像(第1画像及び第2画像)を撮影するために、特許文献1は、X線源とX線検出器との距離を変えることを提案している。また、特許文献1は、X線源のエネルギ、つまり線源電圧又は線源電流を変更することにより、撮影条件の異なる2つのX線画像(第1画像及び第2画像)を撮影することを提案している。また、特許文献1は、X線に対するフィルタの有無により、撮影条件の異なる2つのX線画像(第1画像及び第2画像)を撮影することを提案している。
特許文献1の異物検出装置は、被検体が静止していることを前提としており、例えばコンベア上を相当の速度(30〜100m/min)で搬送されているペットボトル(被検体)について、第1画像及び第2画像を得ることは容易ではない。X線が照射されている短時間内に、X線源とX線検出器との距離を変えること、X線源の線源電圧又は線源電流を変更すること、さらにはフィルタの出し入れをすることが困難だからである。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、搬送状態にある被検体内部の異物を検出するのに好適な装置を提供することを目的とする。
かかる目的のもと、本発明による第1の異物検出装置は、被検体を搬送する搬送手段と、搬送手段で搬送される被検体にX線を照射するX線源と、X線源から照射されたX線の被検体を透過する透過量を検出し、かつ互いに異なる検出感度を有する第1検出部及び第2検出部を備えるX線検出器と、X線検出器の第1検出部で検出されたX線の透過量に基づく第1画像、及びX線検出器の第2検出部で検出されたX線の透過量に基づく第2画像を、同一の被検体について取得するX線画像取得制御装置と、第1画像及び第2画像を記憶する画像記憶装置と、第1画像及び前記第2画像について減算処理を行う演算処理装置と、を備えることを特徴とする。
本発明による第1の異物検出装置は、X線検出器を互いに異なる検出感度を有する第1検出部及び第2検出部を備えるものとした。したがって、X線源に対するX線検出器の距離を変更する、あるいはフィルタの出し入れをするといった操作を行わなくても、2つのX線画像を取得することができる。その結果、搬送状態にある被検体内部の異物を好適に検出することができる。
本発明による第1の異物検出装置は、X線検出器を互いに異なる検出感度を有する第1検出部及び第2検出部を備えるものとした。したがって、X線源に対するX線検出器の距離を変更する、あるいはフィルタの出し入れをするといった操作を行わなくても、2つのX線画像を取得することができる。その結果、搬送状態にある被検体内部の異物を好適に検出することができる。
本発明の異物検出装置において、X線検出器は、同一の検出感度を有するX線検出素子の集合体を備え、第1検出部及び第2検出部は、いずれか一方がX線に対するフィルタを備えることにより互いに異なる検出感度を有することができる。フィルタという簡易な手段により、互いに検出感度の異なる第1検出部及び第2検出部を構成することができる。なお、X線の透過率が異なるフィルタを設けることにより第1検出部及び第2検出部を構成することも可能であり、このような形態は本発明の範疇に属することはいうまでもない。さらに検出感度の異なる検出器の作製は、フィルタ以外に有感部分の結晶の種類と厚さを異なるものにしてもよい。
また、本発明の異物検出装置において、演算処理装置は、第1画像における被検体の形状に基づく輝度部分と、第2画像における被検体の形状に基づく輝度部分の輝度を一致させた後に第1画像及び第2画像について減算処理を行うことができる。この減算処理により、被検体の形状(例えば、凹凸)に基づく輝度部分は消去され、異物に基づく部分のみが濃淡として抽出することができる。
さらに、本発明の異物検出装置において、X線が照射された被検体内部に磁界を印加する磁界発生手段を備えることが好ましい。被検体内の底部に異物が滞留していると検出しづらいところがある。そこで、被検体内部に磁界を印加して金属からなる異物を流動させることにより、被検体底部に異物が滞留するのを防止しようというものである。
また、本発明の異物検出装置において、演算処理装置は、第1画像における被検体の形状に基づく輝度部分と、第2画像における被検体の形状に基づく輝度部分の輝度を一致させた後に第1画像及び第2画像について減算処理を行うことができる。この減算処理により、被検体の形状(例えば、凹凸)に基づく輝度部分は消去され、異物に基づく部分のみが濃淡として抽出することができる。
さらに、本発明の異物検出装置において、X線が照射された被検体内部に磁界を印加する磁界発生手段を備えることが好ましい。被検体内の底部に異物が滞留していると検出しづらいところがある。そこで、被検体内部に磁界を印加して金属からなる異物を流動させることにより、被検体底部に異物が滞留するのを防止しようというものである。
本発明による第2の異物検出装置は、被検体を搬送する搬送手段と、搬送手段で搬送される被検体に、1パルスが第1エネルギ領域及び第1エネルギ領域よりも高エネルギな第2エネルギ領域から構成されるパルス状のX線を照射するX線源と、X線源から照射されたX線の前記被検体を透過する透過量を検出するX線検出器と、X線検出器で検出された第1エネルギ領域に対応するX線の透過量に基づく第1画像、及びX線検出器で検出された第2エネルギ領域に対応するX線の透過量に基づく第2画像を、同一の被検体について取得するX線画像取得制御装置と、第1画像及び第2画像を記憶する画像記憶装置と、第1画像及び第2画像について減算処理を行う演算処理装置と、を備えることを特徴とする。
本発明による第2の異物検出装置は、1パルスを第1エネルギ領域及び第1エネルギ領域よりも高エネルギな第2エネルギ領域から構成した。したがって、X線源に対するX線検出器の距離を変更する、あるいはフィルタの出し入れをするといった操作を行わなくても、1パルス分のX線を被検体に照射することにより2つのX線画像を取得することができる。その結果、搬送状態にある被検体内部の異物を好適に検出することができる。
なお、ここでいうエネルギとは、X線源のエネルギ、つまり線源電圧及び/又は線源電流を言うものとし、第1エネルギ領域と第2エネルギ領域とは、線源電圧及び/又は線源電流が相違する。
本発明による第2の異物検出装置は、1パルスを第1エネルギ領域及び第1エネルギ領域よりも高エネルギな第2エネルギ領域から構成した。したがって、X線源に対するX線検出器の距離を変更する、あるいはフィルタの出し入れをするといった操作を行わなくても、1パルス分のX線を被検体に照射することにより2つのX線画像を取得することができる。その結果、搬送状態にある被検体内部の異物を好適に検出することができる。
なお、ここでいうエネルギとは、X線源のエネルギ、つまり線源電圧及び/又は線源電流を言うものとし、第1エネルギ領域と第2エネルギ領域とは、線源電圧及び/又は線源電流が相違する。
本発明の異物検出装置において、X線画像取得制御装置は、搬送手段によって搬送が停止され、かつX線源からパルス状のX線が照射された被検体について第1画像及び第2画像の取得を行うことが好ましい。パルス状のX線を照射してX線画像を取得する場合、画像にブレを発生させないために、被検体を停止させるのが好ましい。
本発明による第3の異物検出装置は、被検体を搬送する搬送手段と、搬送手段上の第1位置における被検体にX線を照射する第1X線源と、第1位置とは異なる搬送手段上の第2位置に移動した被検体にX線を照射する第2X線源とを備えるX線源と、第1位置における被検体を透過するX線の透過量を検出する第1検出部と、第2位置における被検体を透過するX線の透過量を検出する第2検出部とを備えるX線検出器と、X線検出器の第1検出部で検出したX線の透過量に基づく第1画像、及び第2検出部で検出したX線の透過量に基づく第2画像を、同一の被検体について取得するX線画像取得制御装置と、第1画像及び第2画像を記憶する画像記憶装置と、第1画像及び第2画像について減算処理を行う演算処理装置と、を備えることを特徴とする。
第3の異物検出装置は、被検体が搬送(移動)されることにより被検体内部に存在する異物の相対的な位置が移動することを利用して、2つの画像を得ようというものである。つまり、第3の異物検出装置によって得られる2つの画像は、異物に対応する濃淡の位置が相違する。そのため、第3の異物検出装置は、搬送手段上の異なる位置(第1位置、第2位置)でX線画像を取得することとした。第1位置と第2位置の間隔等の関係は、被検体の種類、搬送速度等によって適宜定める事項である。
第3の異物検出装置は、被検体が搬送(移動)されることにより被検体内部に存在する異物の相対的な位置が移動することを利用して、2つの画像を得ようというものである。つまり、第3の異物検出装置によって得られる2つの画像は、異物に対応する濃淡の位置が相違する。そのため、第3の異物検出装置は、搬送手段上の異なる位置(第1位置、第2位置)でX線画像を取得することとした。第1位置と第2位置の間隔等の関係は、被検体の種類、搬送速度等によって適宜定める事項である。
第3の異物検出装置において、搬送手段が被検体を直線上に搬送するものであっても、被検体内部に存在する異物の相対的な位置を移動させることができる。搬送手段が被検体を円弧上を搬送する物である場合、被検体には遠心力が作用するため、異物の移動を容易にすることができる。
また、第3の異物検出装置において、第1位置における被検体に対する第1X線源からのX線照射条件及び第2位置における被検体に対する第2X線源からのX線照射条件が一致することが好ましい。異物の移動を除いて、第1画像及び第2画像を同一の条件で取得することが、異物検出を好適に行うために有利だからである。なお、第1X線源と第2X線源とは、共通のX線源を用いることができる。また、第1検出部と第2検出部とは、構造上一体の検出器を用いることができる。
また、第3の異物検出装置において、第1位置における被検体に対する第1X線源からのX線照射条件及び第2位置における被検体に対する第2X線源からのX線照射条件が一致することが好ましい。異物の移動を除いて、第1画像及び第2画像を同一の条件で取得することが、異物検出を好適に行うために有利だからである。なお、第1X線源と第2X線源とは、共通のX線源を用いることができる。また、第1検出部と第2検出部とは、構造上一体の検出器を用いることができる。
本発明による第4の異物検査装置は、被検体を搬送する搬送手段と、搬送手段で搬送される被検体にX線を照射するX線源と、X線源から照射されたX線の被検体を透過する透過量を検出するX線検出器と、X線検出器で検出されたX線の透過量に基づくX線画像の取得を行うX線画像取得制御装置と、X線画像を記憶するX線画像記憶装置と、X線画像が取得された状態で被検体の外観形状画像を取得する外観形状画像取得装置と、外観形状画像を記憶する外観形状画像記憶装置と、X線画像及び外観形状画像について減算処理を行う演算処理装置と、を備えることを特徴とする。
第4の異物検出装置は、X線画像と被検体の外観形状画像という2つの画像を取得する。したがって、X線源に対するX線検出器の距離を変更する、あるいはフィルタの出し入れをするといった操作を行わなくても、搬送状態にある被検体内部の異物を好適に検出することができる。
第4の異物検出装置は、X線画像と被検体の外観形状画像という2つの画像を取得する。したがって、X線源に対するX線検出器の距離を変更する、あるいはフィルタの出し入れをするといった操作を行わなくても、搬送状態にある被検体内部の異物を好適に検出することができる。
第4の異物検出装置において、演算処理装置は、外観形状画像についてX線透過率分布像を求め、X線画像における被検体の形状に基づく輝度部分と、X線透過率分布像における被検体の形状に基づく輝度部分の輝度を一致させた後に、X線画像及びX線透過率分布像について減算処理を行うことが好ましい。外観形状画像が判明すれば、被検体の材質、厚さ等は既知であるため、X線透過率分布像を求めることができる。このX線透過率分布像を利用して異物を抽出しようというものである。
以上説明したように、本発明のX線による異物検出装置では、以下の効果が得られる。
(1)X線検出器を互いに異なる検出感度を有する第1検出部及び第2検出部を備えるものとした。したがって、X線源に対するX線検出器の距離を変更する、あるいはフィルタの出し入れをするといった操作を行わなくても、2つのX線画像を取得することができる。その結果、搬送状態にある被検体内部の異物を好適に検出することができる。
(2)1パルスを第1エネルギ領域及び第1エネルギ領域よりも高エネルギな第2エネルギ領域から構成した。したがって、X線源に対するX線検出器の距離を変更する、あるいはフィルタの出し入れをするといった操作を行わなくても、1パルス分のX線を被検体に照射することにより2つのX線画像を取得することができる。その結果、搬送状態にある被検体内部の異物を好適に検出することができる。
(3)被検体が搬送(移動)されることにより被検体内部に存在する異物の相対的な位置が移動することを利用して、搬送手段上の異なる位置(第1位置、第2位置)でX線画像を取得することとした。この2つの画像は、異物に対応する濃淡の位置が相違するので、搬送状態にある被検体内部の異物を好適に検出することができる。
(4)搬送状態にある被検体について、X線画像と被検体の外観形状画像という2つの画像を取得することができる。したがって、X線源に対するX線検出器の距離を変更する、あるいはフィルタの出し入れをするといった操作を行わなくても、搬送状態にある被検体内部の異物を好適に検出することができる。
(1)X線検出器を互いに異なる検出感度を有する第1検出部及び第2検出部を備えるものとした。したがって、X線源に対するX線検出器の距離を変更する、あるいはフィルタの出し入れをするといった操作を行わなくても、2つのX線画像を取得することができる。その結果、搬送状態にある被検体内部の異物を好適に検出することができる。
(2)1パルスを第1エネルギ領域及び第1エネルギ領域よりも高エネルギな第2エネルギ領域から構成した。したがって、X線源に対するX線検出器の距離を変更する、あるいはフィルタの出し入れをするといった操作を行わなくても、1パルス分のX線を被検体に照射することにより2つのX線画像を取得することができる。その結果、搬送状態にある被検体内部の異物を好適に検出することができる。
(3)被検体が搬送(移動)されることにより被検体内部に存在する異物の相対的な位置が移動することを利用して、搬送手段上の異なる位置(第1位置、第2位置)でX線画像を取得することとした。この2つの画像は、異物に対応する濃淡の位置が相違するので、搬送状態にある被検体内部の異物を好適に検出することができる。
(4)搬送状態にある被検体について、X線画像と被検体の外観形状画像という2つの画像を取得することができる。したがって、X線源に対するX線検出器の距離を変更する、あるいはフィルタの出し入れをするといった操作を行わなくても、搬送状態にある被検体内部の異物を好適に検出することができる。
<第1実施形態>
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図1は、本発明に係るX線による異物検出装置100の構成例を示している。異物検出装置100は、コンベア11上を搬送される例えば飲料が収容されたペットボトルからなる被検体12内の異物を検出する装置である。なお、被検体12の走行方向は、図1紙面に対して垂直方向である。
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図1は、本発明に係るX線による異物検出装置100の構成例を示している。異物検出装置100は、コンベア11上を搬送される例えば飲料が収容されたペットボトルからなる被検体12内の異物を検出する装置である。なお、被検体12の走行方向は、図1紙面に対して垂直方向である。
異物検出装置100は、X線源1及びX線源制御装置2と、被検体12を透過するX線の透過量を検出するX線検出器4及びX線検出器制御装置5と、これらを制御しながら、被検体12に対し、X線画像の撮影、取得を行うX線画像取得制御装置3とを備えている。
また、異物検出装置100は、得られた2つのX線画像を記憶するための第1画像記憶装置6、第2画像記憶装置7と、第1画像と第2画像とを照合するための演算係数を記憶するとともに、被検体12の2つのX線画像(第1画像と第2画像)について当該演算係数を用いて減算処理することにより、異物を検出する演算処理装置8と、検出結果を表示する表示装置9と、検出結果を記憶する処理結果記憶装置10とを備えている。
X線源1は、X線照射タイミングや時間等の制御機能に加えてX線を発生するための線源電圧及び線源電流の可変回路を持つX線源制御装置2の制御によって、X線源1の撮影条件が変更可能なものとすることができる。例えば、線源電圧を高くすることにより、発生するX線のエネルギを高めることができ、X線が被検体12を透過し易くなる。
X線検出器4に本実施の形態の特徴がある。
X線検出器4は、図2に示すように、第1検出部41及び第2検出部42とから構成されている。第1検出部41及び第2検出部42は、各々、同一の検出感度を有する複数のX線検出素子の集合体から構成される。第1検出部41及び第2検出部42は、ともにX線源1から照射されて被検体12を透過したX線の量を検出するものであり、X線検出器制御装置5の制御によって、被検体12を透過したX線の強度分布を輝度の明暗値とする画像を得るものである点で共通する。第1検出部41及び第2検出部42の相違は、第1検出部41は検出面にフィルタFが配設されていることである。フィルタFは、第1検出部41の検出感度を低下させる機能を有する。この機能を有している限り、その材質は特に限定されない。例えば、金属板等を用いることができる。第1検出部41及び第2検出部42自体の検出感度が同一であっても、フィルタFを配設することにより、第1検出部41及び第2検出部42が異なる撮影条件を備えることになり、同一の被検体12について、第1画像及び第2画像という2つの画像を取得することができる。なお、第1検出部41及び第2検出部42の配置は、図2に限らない。例えば、図5に示すような千鳥格子状に第1検出部241及び第2検出部242を配設することもできる。
X線検出器4は、図2に示すように、第1検出部41及び第2検出部42とから構成されている。第1検出部41及び第2検出部42は、各々、同一の検出感度を有する複数のX線検出素子の集合体から構成される。第1検出部41及び第2検出部42は、ともにX線源1から照射されて被検体12を透過したX線の量を検出するものであり、X線検出器制御装置5の制御によって、被検体12を透過したX線の強度分布を輝度の明暗値とする画像を得るものである点で共通する。第1検出部41及び第2検出部42の相違は、第1検出部41は検出面にフィルタFが配設されていることである。フィルタFは、第1検出部41の検出感度を低下させる機能を有する。この機能を有している限り、その材質は特に限定されない。例えば、金属板等を用いることができる。第1検出部41及び第2検出部42自体の検出感度が同一であっても、フィルタFを配設することにより、第1検出部41及び第2検出部42が異なる撮影条件を備えることになり、同一の被検体12について、第1画像及び第2画像という2つの画像を取得することができる。なお、第1検出部41及び第2検出部42の配置は、図2に限らない。例えば、図5に示すような千鳥格子状に第1検出部241及び第2検出部242を配設することもできる。
X線検出器4はまた、2つの第1検出部41及び第2検出部42が並設されている点にも特徴がある。すなわち、第1検出部41及び第2検出部42を離間して設けることもでき、その形態であっても第1画像及び第2画像という2つの画像を撮影することができる。しかし、被検体12が例えばペットボトルの場合、ペットボトルはコンベア11上を搬送される過程で、振動等によってコンベア11に対する相対的な位置が不可避的に変化する。そのために、第1検出部41及び第2検出部42を離間して設けたのでは、X線源1、第1検出部41及び第2検出部42に対する被検体12の相対的な位置がずれてしまい、異物検出の精度を確保することができなくなる。そこで、本実施の形態では、第1検出部41及び第2検出部42を併設することにより、X線検出器4を一体化して、X線源1、第1検出部41及び第2検出部42に対する被検体12の相対的な位置が一定な状態で、しかも1度の撮影で第1画像及び第2画像の取得を可能にした。
X線画像取得制御装置3は、X線源制御装置2に対する線源電圧等を制御することによりX線源1のX線照射条件を決定する。また、X線画像取得制御装置3は、X線検出器4を制御することによって、被検体12を透過したX線の強度分布を輝度の明暗値とするX線画像として、第1画像は第1画像記憶装置6に記憶し、第2画像は第2画像記憶装置7に記憶する。
実際に検査を行う前に、予め、異物等が混入していない被検体12を用いて、第1検出部41及び第2検出部42により2つのX線画像、つまり第1画像及び第2画像を取得し、各々第1、第2各画像記憶装置6、7に記憶する。ここでは、得られた第1画像及び第2画像を用いて、演算処理装置8において、これら2つの画像間の関係を以下説明する方法で減算処理用の演算係数K(z)として求め、演算処理装置8に記憶する。
減算処理用の演算係数K(z)を求めることは、第1画像と第2画像に演算係数を掛けて減算した結果が0(ゼロ)となるような演算係数を求めることであり、例えば以下のような方法がある。
2つの画像を画像αと画像βとすると、これら2つの画像α、βの同一の画素(x,y)の値「画像α(x,y,z)、画像β (x,y,z)」を用いて、下記式(1)のように個々の画素毎に係数(x,y,z)を求める。さらに、下記式(2)のように各輝度値別に係数を加算し画素数分で割って平均値を得る。
2つの画像を画像αと画像βとすると、これら2つの画像α、βの同一の画素(x,y)の値「画像α(x,y,z)、画像β (x,y,z)」を用いて、下記式(1)のように個々の画素毎に係数(x,y,z)を求める。さらに、下記式(2)のように各輝度値別に係数を加算し画素数分で割って平均値を得る。
係数Kβ(x,y,z)=画像α(x,y,z)/画像β(x,y,z)…(1)
ただし、式(1)、式(2)において、zは輝度値である。輝度値zは第1画像記憶装置6、第2画像記憶装置7の中に離散的に保存されている。
Kβ(x,y,z)は第1画像の各画素から各々第2画像にある各画素の輝度値zで割って得られる値をx,y行列でまとめたものである。輝度値zは離散的になっているので低い値から順に同じ輝度値zの値をもつ画素を全画素から抽出し、係数Kβ(x,y,z)の平均を求める。これを全輝度値zにわたって平均値を求めると、例えば図21のようになる。第2画像の方が検出感度が低く撮影されたものとすると第1画像よりも小さいので、係数はすべて1よりも大きくなる。
以上のようにして得た係数K(z)は、実計測時には第2画像の画素ごとに保存される輝度値zに次式(3)のように係数K(z)を掛け合わせて第1画像と比較できる画像に演算処理する。
Kβ(x,y,z)は第1画像の各画素から各々第2画像にある各画素の輝度値zで割って得られる値をx,y行列でまとめたものである。輝度値zは離散的になっているので低い値から順に同じ輝度値zの値をもつ画素を全画素から抽出し、係数Kβ(x,y,z)の平均を求める。これを全輝度値zにわたって平均値を求めると、例えば図21のようになる。第2画像の方が検出感度が低く撮影されたものとすると第1画像よりも小さいので、係数はすべて1よりも大きくなる。
以上のようにして得た係数K(z)は、実計測時には第2画像の画素ごとに保存される輝度値zに次式(3)のように係数K(z)を掛け合わせて第1画像と比較できる画像に演算処理する。
z←z×K(z)…(3)
また、2つの画像間の減算処理は、下記式(4)となる。
減算処理結果画像=画像α−画像β×演算係数K(z)…式(4)
減算処理結果画像=画像α−画像β×演算係数K(z)…式(4)
次に、実際に異物混入の有無の検査を行う被検体12について、同様に、2つのX線画像を取得し、第1画像及び第2画像を各々第1画像記憶装置6、第2画像記憶装置7に記憶する。第1実施形態では、X線源1から一定エネルギのX線を連続時に発生し、ライン状のX線検出器4において被検体12を透過したX線を順次検出することにより、第1画像及び第2画像を取得する。
次いで、これら記憶された第1画像及び第2画像と、演算処理装置8に記憶されている演算係数K(z)とを用い、これら2つの画像の減算処理を前述した式(4)の方法で演算処理装置8において行い、減算処理結果の画像を求める。
次いで、これら記憶された第1画像及び第2画像と、演算処理装置8に記憶されている演算係数K(z)とを用い、これら2つの画像の減算処理を前述した式(4)の方法で演算処理装置8において行い、減算処理結果の画像を求める。
図3に、この演算処理の過程を視覚的に示している。すなわち、第2画像記憶装置7に記憶された第2画像14に係数K(z)をかけることにより第3画像15を得る。この第3画像15が、第1画像記憶装置6に記憶された第1画像13と、被検体(ペットボトル)12の凹凸による輝度が一致するようにK(z)が設定されている。
したがって、第1画像13から第3画像15を減算処理する、つまり両画像の輝度を差し引くと、演算処理結果画像16では異物Cの混入のみを強調して抽出することができる。
したがって、第1画像13から第3画像15を減算処理する、つまり両画像の輝度を差し引くと、演算処理結果画像16では異物Cの混入のみを強調して抽出することができる。
減算処理結果画像16に濃淡が抽出されれば、演算処理装置8はその被検体12中に異物Cの混入があると判定し、判定結果を表示装置9に出力し表示するとともに、処理結果記憶装置10に記憶し保存する。
以上のように、異物検出装置100は、コンベア11上を搬送される被検体12中の異物C等の混入の有無を判定することができる。
以上のように、異物検出装置100は、コンベア11上を搬送される被検体12中の異物C等の混入の有無を判定することができる。
以上の異物検出装置100において、被検体12の搬送をコンベア11のみで行う場合には、コンベア11がX線の透過に影響を与える。したがって、特に被検体12の底部に異物Cが存在しているような場合には、正確に異物検出を行えない虞がある。そこで、図18に示すように、X線が照射される領域は、コンベア11を用いることなく、被検体12を懸垂した状態で搬送することが好ましい。図18の例では、一対のコンベア17を設ける。このコンベア17は、鉛直方向に回転軸を有するローラRによって駆動されるものである。コンベア111で搬送されてきた被検体12は、所定位置に到達すると、その上端部が一対のコンベア17によって挟持される。コンベア111が途切れた領域では、被検体12は一対のコンベア17によって挟持されることにより懸垂状態で搬送される。この懸垂状態で搬送される過程でX線が照射される構成とすることにより、障害物のない状態で被検体12について第1画像、第2画像を取得することができる。被検体12は、一対のコンベア17によりさらに搬送され、所定位置に達するとコンベア112により搬送される。
また、本実施の形態では図19に示すように、被検体12内部に磁界を印加することにより、金属からなる異物Cを強制的に移動させることもできる。すなわち、被検体12の両側に電磁コイルECを配置し、この電磁コイルECに電流を流すことにより、被検体12内に矢印で示すように磁界を印加する。磁界内では金属は移動するため、金属からなる異物Cは被検体12の底部に滞留する可能性は極めて少ない。よって、コンベア11を用いて被検体12を搬送している過程であっても、実質的に被検体12の全体について適切に異物検出を行うことができる。
<第2実施形態>
次に、本発明による第2実施形態の異物検出装置200について説明する。
図4は、異物検出装置200の構成例を示している。異物検出装置200は、コンベア11により搬送される被検体12内の異物を検出する装置であり、その構成は先に説明した異物検出装置100と一致するところがある。異物検出装置100との主要な相違点は、X線源21及びX線検出器24である。そこで、図4において、異物検出装置100と同一の構成には図1と同様の符号を付してその説明を省略することがある。
次に、本発明による第2実施形態の異物検出装置200について説明する。
図4は、異物検出装置200の構成例を示している。異物検出装置200は、コンベア11により搬送される被検体12内の異物を検出する装置であり、その構成は先に説明した異物検出装置100と一致するところがある。異物検出装置100との主要な相違点は、X線源21及びX線検出器24である。そこで、図4において、異物検出装置100と同一の構成には図1と同様の符号を付してその説明を省略することがある。
異物検出装置200は、X線源21がX線源制御装置22の制御に基づいて、パルス状のX線を発生する。つまり、X線源21は、間欠的にX線を被検体12に対して照射する。
X線検出器24は、X線源21から照射されて被検体12を透過したX線の量を検出するものであり、X線検出器制御装置5の制御によって、被検体12を透過したX線の強度分布を輝度の明暗値とする画像を得るものである。このX線検出器24は、1パルス分のX線照射の間に被検体12全体を透過したX線の量を検出するため、図5に示すように、面状の検出面を有している。また、X線検出器24は、複数のX線検出素子から構成されていることは、第1実施形態のX線検出器4と同様である。複数のX線検出素子は、千鳥格子状に2系統に区分され、1系統にはフィルタFが配設されている。
X線検出器24において、フィルタFが配設されている部分が第1検出部241、フィルタFが配設されていない部分が第2検出部242である。このように、本実施の形態でも、第1検出部241及び第2検出部242を併設することにより、X線源21、第1検出部241及び第2検出部242に対する被検体12の相対的な位置が一定な状態で、しかも1度の撮影で第1画像及び第2画像の取得が可能である。
異物検出装置200は、コンベア11上に一対のストッパ25が設けてある。このストッパ25は各々、コンベア11の外側に位置する端部を中心に回動可能に配設されている。このストッパ25は、コンベア11の運動を停止するスイッチとしての機能を有する。すなわち、コンベア11上を搬送される被検体12が一対のストッパ25に接触すると、その接触をコンベア制御装置26が検出し、コンベア11を停止させる。パルス状のX線を照射する方法では透過X線を面状に検出するため、被検体12が移動していると、X線の照射時間とX線検出素子の画素サイズに依存して、取得される画像にブレが発生してしまう。特に画素よりも異物が小さい場合には、複数のX線検出素子にわたって当該異物に対応する像が撮影されることになり、得られる輝度が低くなってしまう。そこで、コンベア11を一旦停止させ、被検体12が静止した状態で第1画像、第2画像を取得しようというものである。コンベア11を停止させる時間は、1パルス分のX線照射の時間と同等とすることが好ましい。コンベア制御装置26は、コンベア11を所定時間停止した後に、コンベア11の運転を再開する。コンベア11の運転再開により、当該被検体12はストッパ25を通過し、後続の被検体12がストッパ25に接触したならば、その接触をコンベア制御装置26が検出し、コンベア11を停止させる。以後、同様の動作が繰り返される。なお、コンベア11を停止させることが好ましいが、画像のブレが問題とならない程度にコンベア11の速度を低下させてもよい。
コンベア制御装置26は、被検体12が一対のストッパ25に接触したことを検出すると、そのことをX線画像取得制御装置23に通知する。X線画像取得制御装置23は、被検体12が一対のストッパ25に接触したことの通知を受けると、X線源制御装置22に対してX線の発生を指示する。X線源制御装置22は、この指示にしたがって、X線源21からパルス状のX線を照射する。パルス状のX線は、停止している被検体12に照射され、かつ被検体12を透過したX線をX線検出器24が検出する。
1パルス分のX線の照射が終了すると、コンベア11の運転が再開され、後続の被検体12がストッパ25に接触するまで、X線の照射は停止される。後続の被検体12がストッパ25に接触すると、後続の被検体12がコンベア11上で所定時間停止し、この停止と同時にX線源制御装置22は、X線源21からパルス状のX線を照射する。以後、同様の動作が繰り返される。
このように、異物検出装置200は、コンベア11の停止とパルス状のX線照射とを同期させながら、被検体12を透過したX線をX線検出器24にて検出する。
このように、異物検出装置200は、コンベア11の停止とパルス状のX線照射とを同期させながら、被検体12を透過したX線をX線検出器24にて検出する。
X線検出器24は、第1検出部241及び第2検出部242を備えているから、異物検出装置200は、2つのX線画像を同時に取得し、第1画像及び第2画像を各々第1画像記憶装置6、第2画像記憶装置7に記憶する。
次いで、これら記憶された第1画像及び第2画像と、演算処理装置8に記憶されている演算係数K(z)とを用い、第1実施形態の異物検出装置100と同様に、これら2つの画像の減算処理を前述した式(4)の方法で演算処理装置8において行い、減算処理結果の画像を求める。この演算処理の過程は、図3に示したものと同様であり、減算処理結果画像16に濃淡が抽出されれば、演算処理装置8はその被検体12中に異物の混入があると判定し、判定結果を表示装置9に出力し表示するとともに、処理結果記憶装置10に記憶し保存する。
以上のように、異物検出装置200は、コンベア11上を搬送される被検体12中の異物等の混入の有無を判定することができる。
次いで、これら記憶された第1画像及び第2画像と、演算処理装置8に記憶されている演算係数K(z)とを用い、第1実施形態の異物検出装置100と同様に、これら2つの画像の減算処理を前述した式(4)の方法で演算処理装置8において行い、減算処理結果の画像を求める。この演算処理の過程は、図3に示したものと同様であり、減算処理結果画像16に濃淡が抽出されれば、演算処理装置8はその被検体12中に異物の混入があると判定し、判定結果を表示装置9に出力し表示するとともに、処理結果記憶装置10に記憶し保存する。
以上のように、異物検出装置200は、コンベア11上を搬送される被検体12中の異物等の混入の有無を判定することができる。
以上で用いたストッパ25としては、X線を透過しやすい材料で構成することが好ましい。例えば、テフロン(商品名)から構成することが好ましく、この場合厚さ5mm程度、長さが被検体12と同等のものとすることが好ましい。
また、以上では、ストッパ25を用いてコンベア11停止のスイッチとして機能させたが、非接触式のスイッチを用いることもできる。例えば、気体、光を用いた非接触スイッチとすることができる。
また、以上では、ストッパ25を用いてコンベア11停止のスイッチとして機能させたが、非接触式のスイッチを用いることもできる。例えば、気体、光を用いた非接触スイッチとすることができる。
<第3実施形態>
第3実施形態による異物検出装置300は第2実施形態の変形例である。つまり、第2実施形態はフィルタFを用いることにより、第1画像及び第2画像という2つの画像を得ているが、第3実施形態はX線の照射条件を替えることにより、第1画像及び第2画像を得る。
図6は、異物検出装置300の構成を示すブロック図である。図6において、異物検出装置200と同様の部分については同一の符号を付している。
第3実施形態による異物検出装置300は第2実施形態の変形例である。つまり、第2実施形態はフィルタFを用いることにより、第1画像及び第2画像という2つの画像を得ているが、第3実施形態はX線の照射条件を替えることにより、第1画像及び第2画像を得る。
図6は、異物検出装置300の構成を示すブロック図である。図6において、異物検出装置200と同様の部分については同一の符号を付している。
異物検出装置300は、パルス状のX線を発生するが、1パルスの間にX線源21の電圧を変化させることができる。このX線源電圧の変化は、X線源制御装置32内の充放電回路321内の回路定数を調整することにより行うことができる。また、充放電回路321を、高電圧用及び低電圧用の2種類設け、両者を切り替えることによって、X線源電圧を変化させることもできる。
図7は、X線源21の線源電圧を変化させつつ、被検体12を透過したX線をX線検出器34にて検出、撮影するタイミングを示す図である。
図7に示すように、1パルスに相当する時間内に、X線源21の線源電圧を、当初は高電圧とし、途中から低電圧とする。高電圧から低電圧への変化は、前述したように、X線源制御装置32内の充放電回路321内の回路定数を調整すること、または、充放電回路321を、高電圧用及び低電圧用の2種類設け、両者を切り替えることによって実現することができる。
図7に示すように、1パルスに相当する時間内に、X線源21の線源電圧を、当初は高電圧とし、途中から低電圧とする。高電圧から低電圧への変化は、前述したように、X線源制御装置32内の充放電回路321内の回路定数を調整すること、または、充放電回路321を、高電圧用及び低電圧用の2種類設け、両者を切り替えることによって実現することができる。
X線検出器34は、X線源21から高電圧のX線が照射されている間、被検体12を透過したX線を検出する。X線画像取得制御装置33は、X線検出器34を制御することによって、被検体12を透過したX線の強度分布を輝度の明暗値とする高電圧X線画像(第1画像)として、第1画像記憶装置6に記憶する。
つぎに、X線検出器34は、X線源21から低電圧のX線が照射されている間、被検体12を透過したX線を検出する。X線画像取得制御装置33は、X線検出器34を制御することによって、被検体12を透過したX線の強度分布を輝度の明暗値とする低電圧X線画像(第2画像)として、第2画像記憶装置7に記憶する。
つぎに、X線検出器34は、X線源21から低電圧のX線が照射されている間、被検体12を透過したX線を検出する。X線画像取得制御装置33は、X線検出器34を制御することによって、被検体12を透過したX線の強度分布を輝度の明暗値とする低電圧X線画像(第2画像)として、第2画像記憶装置7に記憶する。
次いで、これら記憶された第1画像及び第2画像と、演算処理装置8に記憶されている演算係数K(z)とを用い、第1実施形態の異物検出装置100と同様に、これら2つの画像の減算処理を前述した式(4)の方法で演算処理装置8において行い、減算処理結果の画像を求める。この演算処理の過程は、図3に示したものと同様であり、演算処理結果画像16に濃淡が抽出されれば、演算処理装置8はその被検体12中に異物の混入があると判定し、判定結果を表示装置9に出力し表示するとともに、処理結果記憶装置10に記憶し保存する。
以上のように、異物検出装置300は、コンベア11上を搬送される被検体12中の異物等の混入の有無を判定することができる。
以上のように、異物検出装置300は、コンベア11上を搬送される被検体12中の異物等の混入の有無を判定することができる。
第3実施形態は、図5で示したX線検出器24を用いることができる。しかし、1パルス内の線源電圧を変動させることにより、第1画像及び第2画像を取得することができるので、フィルタFを用いる必然性はない。したがって、第3実施形態では、図8に示すように、複数の単位検出素子を面状に配設した形態のX線検出器34を用いることができる。
ただし、図5で示したX線検出器24を用いることもできることはいうまでもない。この場合の異物検出の手法としては、X線源電圧を変動させることにより得られた2つの画像から上述した方法により異物検出を行うのと併行して、フィルタ有無により得られた2つの画像から上述した方法により異物検出を行うことにより、いずれか一方の方法により異物が検出された場合に、異物が被検体12内に存在すると判定することができる。
<第4実施形態>
図9に、第4実施形態による異物検出装置400の構成を示す。
異物検出装置400は、異物検出領域SA1を除いて、異物検出装置100と同様の構成を備えている。そのため、異物検出装置100と同様の構成部分については同一の符号を付している。
図9に、第4実施形態による異物検出装置400の構成を示す。
異物検出装置400は、異物検出領域SA1を除いて、異物検出装置100と同様の構成を備えている。そのため、異物検出装置100と同様の構成部分については同一の符号を付している。
図10は、異物検出領域SA1の構成を示す平面図である。
図10に示すように、異物検出装置400において、被検体12は点線で示す円弧上を搬送される。被検体12が円弧状を搬送される過程で、同一の被検体12についてX線を2度照射することにより、2つのX線画像(第1画像、第2画像)を取得する。第4実施形態では、第1画像及び第2画像の撮影を同一の条件で行なった場合でも、異物の検出を行うことができる。これは、被検体12内に異物が存在する場合、被検体12が円弧状を搬送される過程で当該異物に遠心力が作用し、被検体12内における存在位置が移動することを利用し、移動前後で2つのX線画像(第1画像、第2画像)を取得するのである。
図10に示すように、異物検出装置400において、被検体12は点線で示す円弧上を搬送される。被検体12が円弧状を搬送される過程で、同一の被検体12についてX線を2度照射することにより、2つのX線画像(第1画像、第2画像)を取得する。第4実施形態では、第1画像及び第2画像の撮影を同一の条件で行なった場合でも、異物の検出を行うことができる。これは、被検体12内に異物が存在する場合、被検体12が円弧状を搬送される過程で当該異物に遠心力が作用し、被検体12内における存在位置が移動することを利用し、移動前後で2つのX線画像(第1画像、第2画像)を取得するのである。
図10において、円弧の中心にX線源41が配設されており、被検体12はこのX線源41を中心にその周囲を搬送される。被検体12が搬送される円弧の外側には、X線検出器441及びX線検出器442が配設されている。X線検出器441及びX線検出器442は、X線源41を中心にして同一円弧上に所定角度隔てて配設され、かつ各々の検出面はともに被検体12が搬送される円弧の接線に平行である。また、X線検出器441及びX線検出器442は、同一の検出感度を有しているものである。したがって、X線検出器441及びX線検出器442に対するX線源41からのX線照射条件、つまりX線画像の撮影条件は一致する。
さて、被検体12(網掛けを施している)がX線検出器441の前を通過する際に、X線源41から照射され、かつ被検体12を透過したX線をX線検出器441が検出する。X線画像取得制御装置3は、X線検出器441を制御することによって、被検体12を透過したX線の強度分布を輝度の明暗値とする第1画像を取得し、第1画像記憶装置6に記憶する。
第1画像の取得後、被検体12は、円弧上を搬送されX線検出器442の前に到達する。被検体12のX線源41に対する相対的な位置関係は、被検体12がX線検出器441の前に位置するときと変わらない。このとき、X線源41から照射され、かつ被検体12を透過したX線をX線検出器442が検出する。X線画像取得制御装置3は、X線検出器442を制御することによって、被検体12を透過したX線の強度分布を輝度の明暗値とする第2画像を取得し、第2画像記憶装置7に記憶する。被検体12は、その後、X線検出器442を通過して、次工程へと搬送される。
第1画像の取得後、被検体12は、円弧上を搬送されX線検出器442の前に到達する。被検体12のX線源41に対する相対的な位置関係は、被検体12がX線検出器441の前に位置するときと変わらない。このとき、X線源41から照射され、かつ被検体12を透過したX線をX線検出器442が検出する。X線画像取得制御装置3は、X線検出器442を制御することによって、被検体12を透過したX線の強度分布を輝度の明暗値とする第2画像を取得し、第2画像記憶装置7に記憶する。被検体12は、その後、X線検出器442を通過して、次工程へと搬送される。
次いで、これら記憶された第1画像及び第2画像を用い、これら2つの画像の減算処理を演算処理装置8において行い、減算処理結果の画像を求める。なお、第4実施形態では、演算係数を用いることなく演算処理を行うことができる。
図11に、この演算処理の過程を視覚的に示している。すなわち、第1画像記憶装置6に記憶された第1画像43と第2画像記憶装置7に記憶された第2画像44とは、異物Cの位置が変化している点を除いて一致している。この第1画像43から第2画像44を減算処理する、つまり両画像の輝度を差し引くと、演算処理結果画像45が得られる。
演算処理結果画像45では、正・負に強調された異物Cだけが画像として特定される。演算処理装置48が正・負各々に閾値を設定しておき、その閾値を超えるものを異物Cとして判定することができる。この判定結果は、表示装置9に出力し表示するとともに、処理結果記憶装置10に記憶し保存することができる。
異物検出領域SA1における被検体12の搬送手段は限定されない。例えば、図12に示すように、X線源41を通る鉛直線を回転軸とするハンドリング装置46により被検体12を搬送することができる。このハンドリング装置46は、被検体12を懸垂状態で把持する懸垂アーム47を備えている。ハンドリング装置46は、被検体12を懸垂アーム47で把持しながら円弧上を搬送する。また、ターンテーブルを用いて被検体12を搬送することもできる。被検体12を懸垂状態で搬送する手段によれば、X線源41から照射されたX線が、コンベア11を透過することなく、X線検出器441(442)で検出することができる利点がある。
第4実施形態において、第1実施形態のように連続的にX線を発生するようにしてもよいし、第2実施形態のようにパルス状にX線を発生するようにしてもよい。連続的にX線を発生する場合、ライン状のX線検出器441、442を用いる。パルス状にX線を発生する場合、面状のX線検出器441、442を用いる。また、パルス状にX線を発生する場合、第2実施形態のように、被検体12を停止させた状態で第1画像、第2画像を撮影することができる。
さらに、第4実施形態において、第1画像43及び第2画像44を異なる条件で撮影することにより、異物Cの移動がない場合でも、異物Cの検出を行うことができる。第1画像43及び第2画像44を異なる条件で撮影するとは、第1実施形態のようにいずれか一方のX線画像がフィルタFを用いて撮影された場合、第3実施形態のように第1画像及び第2画像が異なるX線源電圧により撮影された場合、を少なくとも含んでいる。
<第5実施形態>
図13に、第5実施形態による異物検出装置500の構成を示す。
異物検出装置500は、異物検出領域SA2を除いて、異物検出装置100と同様の構成を備えている。そのため、異物検出装置100と同様の構成部分については同一の符号を付している。
図13に、第5実施形態による異物検出装置500の構成を示す。
異物検出装置500は、異物検出領域SA2を除いて、異物検出装置100と同様の構成を備えている。そのため、異物検出装置100と同様の構成部分については同一の符号を付している。
図14は、異物検出領域SA2の構成を示す平面図である。
図14において、被検体12はコンベア11上を矢印方向に搬送される。
コンベア11上を搬送される被検体12に対してX線を照射するX線源51は、電子ビーム発生源511及び陽極512を備えている。陽極512は、第1X線発生部513及び第2X線発生部514を有しており、第1X線発生部513及び第2X線発生部514は電子ビームが照射されるとX線を発生する。第1X線発生部513及び第2X線発生部514に照射される電子ビームは、X線源制御装置2の指示にしたがって、電子ビーム発生源511から発生される。電子ビーム発生源511は、第1X線発生部513及び第2X線発生部514に対して電子ビームを交互に照射する。したがって、
第1X線発生部513及び第2X線発生部514は、交互にX線を発生する。第1X線発生部513及び第2X線発生部514から発生されるX線はエネルギが一致している。
図14において、被検体12はコンベア11上を矢印方向に搬送される。
コンベア11上を搬送される被検体12に対してX線を照射するX線源51は、電子ビーム発生源511及び陽極512を備えている。陽極512は、第1X線発生部513及び第2X線発生部514を有しており、第1X線発生部513及び第2X線発生部514は電子ビームが照射されるとX線を発生する。第1X線発生部513及び第2X線発生部514に照射される電子ビームは、X線源制御装置2の指示にしたがって、電子ビーム発生源511から発生される。電子ビーム発生源511は、第1X線発生部513及び第2X線発生部514に対して電子ビームを交互に照射する。したがって、
第1X線発生部513及び第2X線発生部514は、交互にX線を発生する。第1X線発生部513及び第2X線発生部514から発生されるX線はエネルギが一致している。
異物検出装置500は、X線源51の第1X線発生部513及び第2X線発生部514から発生され、かつコンベア11上の被検体12を透過したX線を検出するX線検出器541及び542が備えてある。
X線源51の第1X線発生部513からX線検出器541までの垂線第2X線発生部514からX線検出器542までの垂線は、平行であり、かつ長さが等しい。また、上述したように、第1X線発生部513及び第2X線発生部514から発生されるX線はエネルギが一致している。したがって、X線検出器541に対する第1X線発生部513からのX線照射条件と、X線検出器542に対する第2X線発生部514からのX線照射条件は一致する。
X線源51の第1X線発生部513からX線検出器541までの垂線第2X線発生部514からX線検出器542までの垂線は、平行であり、かつ長さが等しい。また、上述したように、第1X線発生部513及び第2X線発生部514から発生されるX線はエネルギが一致している。したがって、X線検出器541に対する第1X線発生部513からのX線照射条件と、X線検出器542に対する第2X線発生部514からのX線照射条件は一致する。
さて、図14において、被検体12がX線検出器541の前に搬送されると、X線源制御装置2の制御にしたがって電子ビーム発生源511は陽極512の第1X線発生部513に対して電子ビームを照射する。電子ビームが照射された第1X線発生部513は、当該被検体12(網掛けしている)に対してX線を照射する。被検体12を透過したX線は、X線検出器541に検出される。X線画像取得制御装置3は、X線検出器541を制御することによって、被検体12を透過したX線の強度分布を輝度の明暗値とする第1画像を取得し、第1画像記憶装置6に記憶する。
第1画像の撮影後、被検体12は、コンベア11上を搬送されX線検出器542の前まで移動する。この移動の過程で、被検体12内に異物が存在する場合、被検体12内における存在位置は、通常移動する。X線源制御装置2の制御にしたがって電子ビーム発生源511は陽極512の第2X線発生部514に対して電子ビームを照射する。電子ビームが照射された第2X線発生部514は、当該被検体12(網掛けしている)に対してX線を照射する。被検体12を透過したX線は、X線検出器542に検出される。X線画像取得制御装置3は、X線検出器542を制御することによって、被検体12を透過したX線の強度分布を輝度の明暗値とする第2画像を取得し、第2画像記憶装置7に記憶する。被検体12は、その後、X線検出器542を通過して、次工程へと搬送される。
次いで、これら記憶された第1画像及び第2画像を用い、これら2つの画像の減算処理を演算処理装置58において行い、減算処理結果の画像を求める。この演算処理は、第4実施形態にて説明したように、視覚的には図11に示した過程を経て、演算処理結果画像45を得ることができる。演算処理結果画像45では、正・負に強調された異物Cだけが画像として特定される。演算処理装置58が正・負各々に閾値を設定しておき、その閾値を超えるものを異物Cとして判定することができる。この判定結果は、表示装置9に出力し表示するとともに、処理結果記憶装置10に記憶し保存することができる。
第5実施形態による異物検出装置500において、被検体12の搬送手段としてコンベア11を説明したが、これに限定されることはない。第4実施形態で説明した懸垂式の搬送手段を用いることもできる。
また、第1X線発生部513及び第2X線発生部514からのX線の発生は、第4実施形態と同様に、連続的、パルス状のいずれであってもよい。
さらに、第4実施形態において言及したように、第1画像43及び第2画像44を異なる条件で撮影することにより、異物の移動がない場合でも、異物Cの検出を行うことができる。
また、第1X線発生部513及び第2X線発生部514からのX線の発生は、第4実施形態と同様に、連続的、パルス状のいずれであってもよい。
さらに、第4実施形態において言及したように、第1画像43及び第2画像44を異なる条件で撮影することにより、異物の移動がない場合でも、異物Cの検出を行うことができる。
<第6実施形態>
図15に、第6実施形態による異物検出装置600の構成を示す。
異物検出装置600は、形状検出器61、形状検出制御装置62及び形状認識画像記憶装置63を備えていることを除いて、異物検出装置100と同様の構成を備えている。そのため、異物検出装置100と同様の構成部分については同一の符号を付している。
図15に、第6実施形態による異物検出装置600の構成を示す。
異物検出装置600は、形状検出器61、形状検出制御装置62及び形状認識画像記憶装置63を備えていることを除いて、異物検出装置100と同様の構成を備えている。そのため、異物検出装置100と同様の構成部分については同一の符号を付している。
異物検出装置600は、形状検出器61を備えている。この形状検出器61は、ビームスキャニング式レーザ光等の可視光を被検体12に対して照射し、図示しない撮像装置により、2次元でその着点での光の位置を検出することにより、その3次元形状を認識する。このような3次元形状の認識は、公知である。レーザースキャンは時系列に着点位置を変えるために行う。また、レーザはビームを小さく絞るために有効である。
形状検出器61は、形状検出制御装置62の制御にしたがって、可視光を被検体12に対して照射することにより、三次元形状認識像を撮影する。撮影された三次元形状認識像は、形状認識画像記憶装置63に記憶される。
形状検出器61は、形状検出制御装置62の制御にしたがって、可視光を被検体12に対して照射することにより、三次元形状認識像を撮影する。撮影された三次元形状認識像は、形状認識画像記憶装置63に記憶される。
三次元形状認識像を撮影している一方で、X線源1からX線を発生することにより、異物混入の有無の検査を行う被検体12について、X線画像を撮影し、X線画像記憶装置66に記憶する。
次いで、形状認識画像記憶装置63に記憶された三次元形状認識像、X線画像記憶装置66に記憶されたX線画像を用い、以下示すように、演算処理装置68において減算処理結果の画像を求める。図16にこの演算処理の過程を視覚的に示している。形状認識画像記憶装置63に記憶された三次元形状認識像70について、その厚さtから推定されるX線透過率分布像71を求める。このX線透過率分布像71は、以下の式(5)に基づいて求めることができる。
X線透過率=exp(−μ・ρ・t)…(5)
μ:被検体12を構成する物質の減衰係数
ρ:被検体12を構成する物質の密度
t:被検体12の厚さ
μ:被検体12を構成する物質の減衰係数
ρ:被検体12を構成する物質の密度
t:被検体12の厚さ
X線透過率分布像71の輝度がX線画像記憶装置6に記憶されたX線画像72と一致するように、X線透過率分布像71の輝度を換算することにより、比較画像73を得る。この比較画像73は、異物が混入していない被検体12について得られた画像とみなすことができる。そこで、X線画像72から比較画像73を減算処理する、つまり両画像の輝度を差し引くと、得られる演算処理結果画像74では異物等の混入のみを強調して抽出することができる。
異物検出装置600が用いるX線検出器64を図17に示しているが、第1実施形態のようにフィルタを配設する必要はない。このX線検出器64は、ライン状の検出器であり、X線源1から連続的にX線を照射する場合に適用される。ただし、第2実施形態の異物検出装置200に示したように、X線をパルス状に発生させて異物検出を行うこともできる。さらに、X線をパルス状に発生させて異物検出を行う場合には、被検体12を一旦停止させることもできる。
<補足事項>
以上説明した第1実施形態〜第6実施形態において異物検出作業を行い、異物検出がなされなかった被検体12については、その表面に「検査済み」といった表示を印字することができる。製品検査がなされたことの明確化のためである。
以上説明した第1実施形態〜第6実施形態において異物検出作業を行い、異物検出がなされなかった被検体12については、その表面に「検査済み」といった表示を印字することができる。製品検査がなされたことの明確化のためである。
1,21,41,51…X線源、2,22,32…X線源制御装置、321…充放電回路、3,23,33…X線画像取得制御装置、4,24,34,441,442,541,542…X線検出器、41,241…第1検出部、42,242…第2検出部、5…X線検出器制御装置、6…第1画像記憶装置、66…X線画像記憶装置、7…第2画像記憶装置、8,48,58,68…演算処理装置、9…表示装置、10…処理結果記憶装置、11,17,111,112…コンベア、12…被検体、13,43…第1画像、14,44…第2画像、16,45…演算処理結果画像、100,200,300,400,500,600…異物検出装置、C…異物、F…フィルタ、EC…電磁コイル
Claims (11)
- 被検体を搬送する搬送手段と、
前記搬送手段で搬送される前記被検体にX線を照射するX線源と、
前記X線源から照射されたX線の前記被検体を透過する透過量を検出し、かつ互いに異なる検出感度を有する第1検出部及び第2検出部を備えるX線検出器と、
前記X線検出器の前記第1検出部で検出されたX線の透過量に基づく第1画像、及び前記X線検出器の前記第2検出部で検出されたX線の透過量に基づく第2画像を、同一の前記被検体について取得するX線画像取得制御装置と、
前記第1画像及び前記第2画像を記憶する画像記憶装置と、
前記第1画像及び前記第2画像について減算処理を行う演算処理装置と、
を備えることを特徴とする異物検出装置。 - 前記X線検出器は、
同一の検出感度を有するX線検出素子の集合体を備え、
前記第1検出部及び前記第2検出部は、いずれか一方がX線に対するフィルタを備えることにより互いに異なる検出感度を有することを特徴とする請求項1に記載の異物検出装置。 - 前記演算処理装置は、
前記第1画像における前記被検体の形状に基づく輝度部分と、前記第2画像における前記被検体の形状に基づく輝度部分の輝度を一致させた後に前記第1画像及び前記第2画像について減算処理を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の異物検出装置。 - X線が照射された前記被検体内部に磁界を印加する磁界発生手段を備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の異物検出装置。
- 被検体を搬送する搬送手段と、
前記搬送手段で搬送される前記被検体に、1パルスが第1エネルギ領域及び前記第1エネルギ領域よりも高エネルギな第2エネルギ領域から構成されるパルス状のX線を照射するX線源と、
前記X線源から照射されたX線の前記被検体を透過する透過量を検出するX線検出器と、
前記X線検出器で検出された前記第1エネルギ領域に対応するX線の透過量に基づく第1画像、及び前記X線検出器で検出された前記第2エネルギ領域に対応するX線の透過量に基づく第2画像を、同一の前記被検体について取得するX線画像取得制御装置と、
前記第1画像及び前記第2画像を記憶する画像記憶装置と、
前記第1画像及び前記第2画像について減算処理を行う演算処理装置と、
を備えることを特徴とする異物検出装置。 - 前記X線画像取得制御装置は、前記搬送手段によって搬送が停止され、かつ前記X線源からパルス状のX線が照射された前記被検体について前記第1画像及び前記第2画像の取得を行うことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の異物検出装置。
- 被検体を搬送する搬送手段と、
前記搬送手段上の第1位置における前記被検体にX線を照射する第1X線源と、前記第1位置とは異なる前記搬送手段上の第2位置に移動した前記被検体にX線を照射する第2X線源とを備えるX線源と、
前記第1位置における前記被検体を透過するX線の透過量を検出する第1検出部と、前記第2位置における前記被検体を透過するX線の透過量を検出する第2検出部とを備えるX線検出器と、
前記X線検出器の前記第1検出部で検出したX線の透過量に基づく第1画像、及び前記第2検出部で検出したX線の透過量に基づく第2画像を、同一の前記被検体について取得するX線画像取得制御装置と、
前記第1画像及び前記第2画像を記憶する画像記憶装置と、
前記第1画像及び前記第2画像について減算処理を行う演算処理装置と、
を備え、
前記X線源は、前記搬送手段上の第1位置における前記被検体にX線を照射する第1X線源と、前記第1位置とは異なる前記搬送手段上の第2位置に移動した前記被検体にX線を照射する第2X線源とを備えることを特徴とする異物検出装置。 - 前記搬送手段は、前記被検体を直線上又は円弧上を搬送することを特徴とする請求項7に記載の異物検出装置。
- 前記第1位置における前記被検体に対する前記第1X線源からのX線照射条件及び前記第2位置における前記被検体に対する前記第2X線源からのX線照射条件が一致することを特徴とする請求項7又は8に記載の異物検出装置。
- 被検体を搬送する搬送手段と、
前記搬送手段で搬送される前記被検体にX線を照射するX線源と、
前記X線源から照射されたX線の前記被検体を透過する透過量を検出するX線検出器と、
前記X線検出器で検出されたX線の透過量に基づくX線画像の取得を行うX線画像取得制御装置と、
前記X線画像を記憶するX線画像記憶装置と、
前記X線画像が取得された状態で前記被検体の外観形状画像を取得する外観形状画像取得装置と、
前記外観形状画像を記憶する外観形状画像記憶装置と、
前記X線画像及び前記外観形状画像について減算処理を行う演算処理装置と、
を備えることを特徴とする異物検出装置。 - 前記演算処理装置は、前記外観形状画像についてX線透過率分布像を求め、
前記X線画像における前記被検体の形状に基づく輝度部分と、前記X線透過率分布像における前記被検体の形状に基づく輝度部分の輝度を一致させた後に、前記X線画像及び前記X線透過率分布像について減算処理を行うことを特徴とする請求項10に記載の異物検査装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005322874A JP2007127611A (ja) | 2005-11-07 | 2005-11-07 | 異物検出装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2005
- 2005-11-07 JP JP2005322874A patent/JP2007127611A/ja not_active Withdrawn
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