JP2008116376A5 - - Google Patents

Description

Ｘ線検査装置

本発明は、被検査物にＸ線を照射して得られるＸ線透過情報を用いて、食品や各種製品の内部に異物等が混入していないか否か等を非破壊のもとに検査するＸ線検査装置に関する。

被検査物の内部を非破壊のもとに検査する装置として、被検査物をコンベア等の搬送装置で搬送しつつ、その搬送路上にＸ線源とＸ線ラインセンサを対向配置し、被検査物がこれらの間を通過する際に得られるＸ線透過データを用いて、被検査物のＸ線透過像を構築し、その透視画像を用いた画像処理により、被検査物内の異物の混入の有無などを検査する装置が知られている。

図８に従来のこの種のＸ線検査装置の構成例を示す。同図（Ａ）は被検査物の搬送方向側方から見た機械的構成を表す模式図と要部システム構成を表すブロック図とを併記して示す図で、同図（Ｂ）はその右側面から見た模式図である。

この例においては、Ｘ線源１とＸ線ラインセンサ２とが対向配置され、これらの間を被検査物Ｗを搬送する搬送装置３が設けられている。Ｘ線源１はスリット等を介することによりファンビーム状のＸ線を出力し、Ｘ線ラインセンサ２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が並ぶように配置されている。被検査物Ｗは搬送装置３によってファンビーム状のＸ線に対して垂直な方向に一定の速度で搬送される。

従って、被検査物ＷがＸ線源１とＸ線ラインセンサ２の間を通過する際に、Ｘ線ラインセンサ２に被検査物Ｗを透過したＸ線が入射し、その画素出力によって、Ｘ線ラインセンサ２の素子の配列方向と被検査物Ｗの搬送方向とを直交する二辺とする被検査物Ｗの２次元のＸ線透過像が得られることになる。

Ｘ線ラインセンサ２の出力は画像処理部４に取り込まれ、ここで被検査物Ｗの２次元Ｘ線透過像が構築されて表示器５に表示されると同時に、所要の画像処理により被検査物Ｗの内部に異物等が存在しているか否かが検査される。
特開２００６−６４５０８号公報

ところで、以上のような従来のＸ線検査装置においては、Ｘ線ラインセンサの画素出力をそのまま用いて画像処理を行っているが、Ｘ線ラインセンサで撮像されるＸ線透視像のＳ／Ｎは、Ｘ線の照射量の積分に相関するので、被検査物のＸ線透過量が少なかったり、あるいは搬送装置による搬送速度が速い場合には、Ｘ線ラインセンサに到達するＸ線量が少なくなるので、得られるＸ線透視像はノイズが多くなり、画像処理部における正確な検査処理が困難となってしまう。

このような場合、一般に、Ｘ線源の出力を上げることにより、他は同じ条件であってもＸ線ラインセンサに到達するＸ線量を多くすることができ、これによってＸ線透視像のＳ／Ｎを向上させる対策が採られている。しかしながら、このような対策には、Ｘ線源やＸ線漏洩防止機構が高価になるという問題が付随する。

また、小さな異物を検知する必要がある場合、Ｘ線ラインセンサの画素ピッチを細かくし、画素数を増やすことが必要である。このような場合、画像処理により自動検査を行う場合には、画像処理部にもＸ線ラインセンサと画素ピッチに対応したものが必要となり、検査処理に必要な回路規模や演算コストが上昇してしまうという問題もある。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、コストアップを抑制しながら、小さな異物でも確実に検知することができ、また、Ｘ線透過量の少ない被検査物や、搬送速度の速いラインにも対応することのできるＸ線検査装置の提供をその課題としている。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明のＸ線検査装置は、互いに対向配置されたＸ線源とＸ線ラインセンサと、これらのＸ線源とＸ線ラインセンサの間で被検査物を搬送する搬送装置と、その搬送装置の駆動により被検査物が上記Ｘ線源とＸ線ラインセンサの間を通過する際に取り込んだＸ線透過データを用いて、被検査物内の異物の有無を検査するとともに被検査物のＸ線透視像の表示を行う画像処理部を備えたＸ線検査装置において、上記Ｘ線ラインセンサからの出力を前処理して上記画像処理手段に供給するデータ前処理部を備え、上記データ前処理部の処理は、上記画像処理部が取り扱う画素数が上記Ｘ線ラインセンサの画素数の整数分の一となるように、上記Ｘ線ラインセンサの複数の画素の画素値を基に、上記画像処理部の一つ画素に割り当てることによって特徴づけられる。

また、同じ課題を解決するため、請求項２に係る発明のＸ線検査装置は、互いに対向配置されたＸ線源とＸ線ラインセンサと、これらのＸ線源とＸ線ラインセンサの間で被検査物を搬送する搬送装置と、その搬送装置の駆動により被検査物が上記Ｘ線源とＸ線ラインセンサの間を通過する際に取り込んだＸ線透過データを用いて、被検査物内の異物の有無を検査するとともに被検査物のＸ線透視像の表示を行う画像処理部を備えたＸ線検査装置において、上記Ｘ線ラインセンサからの出力を前処理して上記画像処理手段に供給するデータ前処理部を備え、そのデータ前処理部は、上記Ｘ線ラインセンサからの出力に対して複数種の前処理を選択的に施すことが可能であり、上記データ前処理部での前処理の選択は、設定された上記搬送装置の搬送速度、被検査物のＸ線の透過のしやすさの両方または、いずれかに基づいて自動的に行うことによって特徴づけられる。

ここで、以上の請求項１および２に係る発明においては、上記データ前処理部での処理として、上記Ｘ線ラインセンサの画素出力を上記画像処理部で扱う画素に割り当てる際に、上記Ｘ線ラインセンサの該当の画素を含む周辺所定個数の画素の画素値を平均化して割り当てる処理を含み、かつ、その平均化に用いる画素数が可変である構成（請求項３）を採用することができる。

また、請求項１および２に係る発明においては、上記データ前処理部での処理として、上記Ｘ線ラインセンサの画素出力を上記画像処理部で扱う画素に割り当てる際に、上記Ｘ線ラインセンサの該当の画素を含む周辺所定個数の画素の画素値のうちの最低のものを割り当てる処理を含む構成（請求項４）を採用することができる。

本発明は、Ｘ線ラインセンサの出力をそのまま画像処理部で用いるのではなく、これらの間にデータ前処理部を設け、このデータ前処理部の処理により、画像処理部が取り扱う画素数をＸ線ラインセンサの画素数よりも少なくするか（請求項１）、あるいはそのデータ処理部における処理の内容を選択可能としておくこと（請求項２）で、課題を解決しようとするものである。

すなわち、請求項１に係る発明のように、画像処理部で取り扱う画像のＸ線ラインセンサ方向への画素数を、当該Ｘ線ラインセンサの画素数の整数分の一として、画像処理部で取り扱う一つの画素に割り当てることにより、特に後述の請求項４に係る発明との組み合わせにより、画像処理部の画素ピッチ（画像の分解能）を細かくすることなく小さな異物を確実に検出することが可能となる。

また、請求項２に係る発明のように、データ前処理部での前処理を複数種選択的に施すことを可能とするとともに、その選択を、搬送装置の搬送速度、および／または、被検査物のＸ線の透過のしやすさに基づいて自動的に行うように構成することで、オペレータがデータ前処理部における処理の内容を設定することなく、様々な被検査物に対応することができる。

そして、請求項１または２に係る発明において、例えば、請求項３に係る発明のように、画像処理部で取り扱う画素に対してＸ線ラインセンサの画素出力を割り当てるに際して、周辺所定個数の画素の画素値を平均化することにより、透視画像のＳ／Ｎを向上させることができ、その平均化に供する出力画素数を多くするほど低ノイズ化を図ることができる。

また、請求項４に係る発明のように、同じく画像処理部で取り扱う画素に対してＸ線ラインセンサの画素出力を割り当てるに際して、周辺所定個数の画素の画素値の最低（最暗）のものを用いることで、小さい異物でも確実に捕らえることが可能となる。

本発明によれば、低出力のＸ線源を用いて、Ｘ線の透過しにくい被検査物を高いＳ／Ｎのもとに画像処理をすることができ、また、細かい異物の有無を確実に検査することができるなど、様々な被検査物に対応することができ、低コストで適用範囲の広いＸ線検査装置が得られる。

また、前処理部における処理内容の選択を自動的に行うように構成することにより、オペレータによる設定や調整の困難性を伴うことなく、上記の効果を奏することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の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、機械的構成を表す模式図とシステム構成を表すブロック図とを併記して示す図である。

Ｘ線源１とＸ線ラインセンサ２とが対向配置されており、これらの間で被検査物Ｗを搬送するための搬送装置３が設けられている。Ｘ線ラインセンサ２の出力は、前処理部１０に取り込まれ、この前処理部１０で後述する処理が施された後、画像処理部４に供給される。画像処理部４では、従来のこの種の検査装置と同等の画像処理を行うことによって、被検査物ＷのＸ線透視像をモニタ兼操作部５に表示するとともに、被検査物Ｗの内部に異物が存在するか否か等を自動的に検査し、その結果を出力する。

前処理部１０は、複数の処理を選択的に実行することができ、その処理の選択は、後述するように制御部１１からの指令によって自動的に行われる。また、搬送装置３は搬送駆動回路１２からの駆動信号によって動作し、この搬送駆動回路１２は制御部１１の制御下に置かれている。制御部１１には、前記したモニタ兼操作部５が接続されており、このモニタ兼操作部５に表示される操作メニューを通じて、搬送装置３による被検査物Ｗの搬送速度の設定や各種指令を与えることができる。そして、この制御部１１は、以上の前処理部１０、搬送駆動回路１２のほか、Ｘ線ラインセンサ２および画像処理部４をも制御下に置いている。

画像処理部４が取り扱う１ライン分（Ｘ線ラインセンサ２の方向へのライン）の画素の数は、Ｘ線ラインセンサ２の画素数の１／２となっている。すなわち、例えばＸ線ラインセンサ２の画素数を１０２４とすると、画像処理部４のそのライン方向への画素数は５１２であり、この画素数のもとに被検査物ＷのＸ線透視像の構築と画像処理を行う。そして、この画像処理部４の各画素に対して、Ｘ線ラインセンサ２の画素出力を変換して割り当てる処理は、前処理部１０によって行われる。

この例においては、前処理部１０における処理の選択可能数は３であって、（１）ノーマル設定、（２）微小異物検出設定、および（３）低ノイズ設定の３種類の処理のうちのいずれかが設定される。

図２に示すように、Ｘ線ラインセンサ２の画素をｕ＝１，２，３・・とし、被検査物Ｗの搬送と同期して実行されるＸ線ラインセンサ２のスキャン回数をｔ＝１，２，３・・として、その画素をＸ（ｕ，ｔ）で表すものとする。一方、画像処理部４において取り扱う画素を、Ｘ線ラインセンサ２の方向への番号をｉ＝１，２，３・・、スキャン方向に沿った番号をｊ＝１，２，３・・としてその画素をＺ（ｉ，ｊ）で表すものとする。

さて、（１）ノーマル設定および（２）微小異物検査設定においては、それぞれ、Ｘ線ラインセンサ２の画素出力Ｘは以下のように画像処理部４における画素Ｚに割り当てられる。すなわち、図３に示すように、画像処理部４の画素Ｚ（ｉ，ｊ）には、Ｘ線ラインセンサ２の画素出力のうち、ライン方向並びにスキャン回数ともに２画素分ずつ、合計４個の画素出力Ｘ（ｕ，ｔ），Ｘ（ｕ＋１，ｔ），Ｘ（ｕ，ｔ＋１），Ｘ（ｕ＋１，ｔ＋１）が割り当てられる。

そして、（１）ノーマル設定では、これらの合計４個のＸ線ラインセンサ２の画素の画素値（明暗値）の平均値が画像処理部４の１つの画素に割り当てられる。

一方、（２）微小異物検査設定においては、上記の合計４個のＸ線ラインセン２の画素値のうち、最も暗い値が割り当てられる。このような前処理を施すことにより、微小な異物の画素情報が実質的に拡大された状態で画像処理部４における処理に供されることになり、確実にその存在を検知することができる。図４，図５に微小異物検査設定の状態で、ステンレス製の線と球をそれぞれ透視した場合の例を図示する。各図において（Ａ）は微小異物検査設定、（Ｂ）は従来のＸ線検査装置による画像をそれぞれ示し、線の太さ並びに球の直径が種々に相違するものを透視している。本発明の実施の形態における微小異物検査設定では、線や球がやや誇張されるものの、これらを確実に検知できることが確認された。

（３）低ノイズモードでは、画像処理部４で用いる画素Ｚ（ｉ，ｊ）は、Ｘ線ラインセンサ２からの画素出力の１６個の平均値を画素値とする。すなわち、Ｘ線ラインセンサ２の素子の配列方向に４画素分、スキャン回数４回分、合計１６個の画素の各画素値を平均化して１つの画素値とする。なお、この場合、画像処理部４で用いる画素の互いに隣接するものには、Ｘ線ラインセンサ２の画素の各画素値が一部重複することになる。

このような（３）低ノイズ設定によると、透視画像の細かなノイズをキャンセルすることができ、樹脂や骨などの低コントラストで比較的大きな異物の検知に有効である。図６に骨片を透視した場合の例を示す。図６（Ａ）に示すような透視画像において、同図に四角で示す領域の画素値を３次元表現すると、（Ｂ）が本発明の実施の形態における低ノイズ設定における画素値、（Ｃ）が従来のＸ線検査装置における画素値を表す通りとなる。このように、本発明の実施の形態における低ノイズモードでは、各画素値が平準化される結果、周囲ノイズが抑制される結果、低コントラストの異物でも誤検知の発生を防止することが可能となる。

以上の３種類の前処理は、制御部１１によって自動的に選択される。すなわち、まず、搬送装置３の搬送速度をモニタ兼操作部５の操作により設定すると、搬送装置３はその速度で動作するとともに、Ｘ線ラインセンサ２はその搬送速度に対応した走査速度でスキャンを繰り返す。次いで被検査物Ｗを搬送装置３上に載せて搬送する。Ｘ線源１とＸ線ラインセンサ２の間を被検査物Ｗが通過することにより、そのＸ線透視像が得られる。被検査物Ｗがない場合のＸ線ラインセンサ２のプロファイルが図７（Ａ）に例示する通りであり、被検査物Ｗの通過時におけるＸ線ラインセンサ２のプロファイルが（Ｂ）で表す通りであるとすると、図中ａで示す分が被検査物Ｗにより吸収ないしは散乱されたＸ線量であり、被検査物Ｗがない場合のＸ線量をｂとすると、（ｂ−ａ）／ｂが被検査物Ｗの見かけ上のＸ線透過率と見なすことができる。制御部１１では、この被検査物ＷのＸ線透過率と、設定されている搬送速度に基づき、例えば下記の［表１］に示す通りに前処理部１０における処理の内容を自動的に選択する。

このような前処理部１０における処理の自動選択を行った後、被検査物Ｗを搬送装置３で順次搬送することにより、Ｘ線ラインセンサ２の画素出力に対し、設定された搬送速度と被検査物ＷのＸ線透過率に応じた最適な前処理が施されたうえで、画像処理部４による処理に供される。

以上の実施の形態によると、従来のＸ線検査装置では検知しにくかった微小な異物の検知が必要であったり、あるいは、低コントラストの異物を検知する必要があるなど、様々な被検査物に対応することができ、しかも、Ｘ線源の出力を上げたり、あるいは画像処理部の画素数を多くすることなく、上記の作用効果を達成することができる。

なお、以上の実施の形態においては、前処理部における処理の内容を制御部が自動的に設定する例を示したが、オペレータが設定するように構成してもよい。

本発明の実施の形態の構成図で、機械的構成を表す模式図とシステム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おけるＸ線ラインセンサによる画素出力の表し方の説明図である。 本発明の実施の形態におけるノーマル設定および微小異物検査設定でのＸ線ラインセンサの画素出力を画像処理部での画素に割り当てる方法の説明図である。 本発明の実施の形態における微小異物検査設定状態での各種太さのステンレス製の線を透視した場合の例（Ａ）と、従来の検査装置により同じものを透視した場合の例（Ｂ）の説明図である。 同じく本発明の実施の形態における微小異物検査設定状態での各種直径のステンレス製の球を透視した場合の例（Ａ）と、従来の検査装置により同じものを透視した場合の例（Ｂ）の説明図である。 本発明の実施の形態における低ノイズ設定状態での作用の説明図で、（Ａ）は透視像の例を示し、（Ｂ）は（Ａ）において四角で囲んだ領域について、本発明の実施の形態の低ノイズ設定状態での画像処理部で用いる画素値を３次元で表した図、（Ｃ）は同領域について、従来の検査装置の画像処理部で用いる画素値を３次元で表した図である。 本発明の実施の形態における制御部での被検査物のＸ線透過率の求め方の例の説明図である。 従来のＸ線検査装置の構成例の説明図で、（Ａ）は機械的構成を表す模式図と要部システム構成を表すブロック図とを併記して示す図で、（Ｂ）は（Ａ）の側面から見た模式図である。

１ Ｘ線源
２ Ｘ線ラインセンサ
３ 搬送装置
４ 画像処理部
５ モニタ兼操作部
１０ 前処理部
１１ 制御部
１２ 搬送駆動回路
Ｗ 被検査物

Claims (4)

1. 互いに対向配置されたＸ線源とＸ線ラインセンサと、これらのＸ線源とＸ線ラインセンサの間で被検査物を搬送する搬送装置と、その搬送装置の駆動により被検査物が上記Ｘ線源とＸ線ラインセンサの間を通過する際に取り込んだＸ線透過データを用いて、被検査物内の異物の有無を検査するとともに被検査物のＸ線透視像の表示を行う画像処理部を備えたＸ線検査装置において、
   上記Ｘ線ラインセンサからの出力を前処理して上記画像処理手段に供給するデータ前処理部を備え、
   上記データ前処理部の処理は、上記画像処理部が取り扱う画素数が上記Ｘ線ラインセンサの画素数の整数分の一となるように、上記Ｘ線ラインセンサの複数の画素の画素値を基に、上記画像処理部の一つ画素に割り当てることを特徴とするＸ線検査装置。
2. 互いに対向配置されたＸ線源とＸ線ラインセンサと、これらのＸ線源とＸ線ラインセンサの間で被検査物を搬送する搬送装置と、その搬送装置の駆動により被検査物が上記Ｘ線源とＸ線ラインセンサの間を通過する際に取り込んだＸ線透過データを用いて、被検査物内の異物の有無を検査するとともに被検査物のＸ線透視像の表示を行う画像処理部を備えたＸ線検査装置において、
   上記Ｘ線ラインセンサからの出力を前処理して上記画像処理手段に供給するデータ前処理部を備え、そのデータ前処理部は、上記Ｘ線ラインセンサからの出力に対して複数種の前処理を選択的に施すことが可能であり、
   上記データ前処理部での前処理の選択は、設定された上記搬送装置の搬送速度、被検査物のＸ線の透過のしやすさの両方または、いずれかに基づいて自動的に行うことを特徴とするＸ線検査装置。
3. 上記データ前処理部での処理として、上記Ｘ線ラインセンサの画素出力を上記画像処理部で扱う画素に割り当てる際に、上記Ｘ線ラインセンサの該当の画素を含む周辺所定個数の画素の画素値を平均化して割り当てる処理を含み、かつ、その平均化に用いる画素数が可変であることを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線検査装置。
4. 上記データ前処理部での処理として、上記Ｘ線ラインセンサの画素出力を上記画像処理部で扱う画素に割り当てる際に、上記Ｘ線ラインセンサの該当の画素を含む周辺所定個数の画素の画素値のうちの最低のものを割り当てる処理を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線検査装置。