JP2009168746A - 検査方法および検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】食品検査のスループットの向上が可能な検査方法および検査装置を提供する。
【解決手段】検査装置１は、検査対象物９０としての食品における異物の有無または品質を検査する装置であって、検査対象物を含む領域に近赤外領域の光を照射する照明部１０と、複数の受光素子を含み、近赤外領域の光の照射範囲において当該照射に伴って生じる光を或る時間間隔で繰り返して検出して受光する受光部２０と、受光部から受光強度に応じて出力される信号群を解析して複数の特徴点を抽出する解析部３０と、その抽出の結果として得られた特徴点を画面表示する表示部４０と、照射範囲のうち受光部による検出の範囲を可変に設定する検出範囲設定手段６０と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、検査対象物である食品における異物の有無または品質を検査する方法および装置に関するものである。

近年、食品に対する安全性の要求が高まりつつある。例えば食品の鮮度や品質についてインラインで分析する必要性が高まっている。肉眼で見分ける方法もあるが、個人差があり識別限界もある。一方、食品製造において異物混入は重要な問題であり、異物の混入形態は様々である。異物が食品と同色であったり、異物が食品に埋もれていたりする場合に対して、可視での異物の検出は困難になる。

このような問題点を解決することを意図した発明が例えば特許文献１〜４に開示されている。食品の品質検査や異物検査の方法として、透過性がよく可視の色の影響を受けない近赤外光を用いた分析が注目されている。さらに、複数波長の光を用いて各波長での測定データを解析することにより、食品の成分分析を行うこともできる。
特開２００４−３０１６９０号公報 特開２００７−０１０６４７号公報 特開２０００−１５７９３６号公報 特開２００１−０９９７８３号公報

しかし、例えばライン上を多数の食品が移動しているような場合に、これらの食品を上記の近赤外光を用いた方法によりインラインで検査しようとすると、大量のデータを高速に処理することが必要となる。それ故、食品検査のスループットの向上にも限界がある。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、食品検査のスループットの向上が可能な検査方法および検査装置を提供することを目的とする。

本発明に係る検査方法は、検査対象物である食品における異物の有無または品質を検査する方法であって、検査対象物を含む領域に近赤外領域の光を照射し、複数の受光素子を含む受光部により、近赤外領域の光の照射範囲において当該照射に伴って生じる光を或る時間間隔で繰り返して検出して受光し、受光部から受光強度に応じて出力される信号群を解析して複数の特徴点を抽出し、その抽出の結果として得られた特徴点を画面表示し、照射範囲のうち受光部による検出の範囲が可変であることを特徴とする。

本発明に係る検査方法では、照射範囲において当該照射に伴って生じる光を分光して、その分光後の各波長成分の光を受光部により受光するのが好適である。本発明に係る検査方法では、照射範囲において当該照射に伴って生じる光の空間的分布を受光部により受光するのが好適であり、また、照射範囲のうち受光部による検出の範囲を調整することで、受光部による検出の範囲のアスペクト比を２倍以上または１／２以下とするのが好適である。

本発明に係る検査方法では、照射範囲のうち受光部による検出の範囲を調整することで、受光部による検出の範囲を２以上の部分範囲からなるものとし、これら２以上の部分範囲において当該照射に伴って生じる光をまとめて受光部により受光するのが好適である。また、本発明に係る検査方法では、照射範囲において当該照射に伴って生じる光を第１受光アレイにより受光し、照射範囲のうち第１受光アレイによる受光強度が設定範囲にある部分範囲において生じる光を第２受光アレイにより受光するのが好適である。

本発明に係る検査装置は、検査対象物である食品における異物の有無または品質を検査する装置であって、検査対象物を含む領域に近赤外領域の光を照射する照明部と、複数の受光素子を含み、近赤外領域の光の照射範囲において当該照射に伴って生じる光を或る時間間隔で繰り返して検出して受光する受光部と、受光部から受光強度に応じて出力される信号群を解析して複数の特徴点を抽出する解析部と、その抽出の結果として得られた特徴点を画面表示する表示部と、照射範囲のうち受光部による検出の範囲を可変に設定する検出範囲設定手段と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る検査装置では、照射範囲において当該照射に伴って生じる光を分光する分光部を更に備え、受光部が分光部による分光後の各波長成分の光を受光するのが好適である。本発明に係る検査装置では、照射範囲において当該照射に伴って生じる光の空間的分布を受光部により受光するのが好適であり、また、検出範囲設定手段が、受光部による検出の範囲のアスペクト比を２倍以上または１／２以下とするのが好適である。

本発明に係る検査装置では、検出範囲設定手段が、受光部による検出の範囲を２以上の部分範囲からなるものとし、これら２以上の部分範囲において当該照射に伴って生じる光をまとめて受光部により受光させるのが好適である。また、本発明に係る検査装置では、受光部が、照射範囲において当該照射に伴って生じる光を受光する第１受光アレイと、照射範囲のうち第１受光アレイによる受光強度が設定範囲にある部分範囲において生じる光を受光する第２受光アレイと、を含むのが好適である。

本発明によれば、食品検査のスループットの向上が可能となる。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、第１実施形態に係る検査装置１の構成図である。この図に示される検査装置１は、検査対象物９０としての食品における異物の有無または品質を検査する装置であって、照明部１０，受光部２０，解析部３０および表示部４０を備える。

検査対象物９０としての食品には、食品製造過程で扱われる素材または加工品が含まれる。また、検査対象物９０には食品の他に異物や夾雑物も含まれる場合があり、これらの具体的例としては、毛髪、繊維、素材の残り（植物の皮、種、動物の骨など）、虫が挙げられる。検査時には、検査対象物９０は、容器に容れられていたり、コンベアに載って移動していたり、空中に浮いたりしており、その位置が経時的に変化し、平行移動しているのが好ましい。

照明部１０は、検査対象物９０を含む領域に近赤外領域の光Ａを照射する。この照明部１０から出力される光Ａは、波長範囲９００ｎｍ〜２５００ｎｍに含まれる何れかの波長の光を少なくとも含み、他の波長の光を含んでいてもよい。

受光部２０は、複数の受光素子を含み、近赤外領域の光Ａの照射範囲において当該照射に伴って生じる光Ｂの空間的分布を或る時間間隔で繰り返して検出して受光する。この受光部２０は、近赤外領域の光を検出することが可能なＩｎＧａＡｓ，ＭＣＴ，ＰｂＳｅ，ＩｎＳｂ等の半導体からなる複数の受光素子がアレイ状に並べられて構成される。この受光部２０が受光する光Ｂは、検査対処物９０において光Ａが透過，反射または散乱されて生じた光である。

解析部３０は、受光部２０から受光強度に応じて出力される信号群を解析して複数の特徴点を抽出する。ここで、解析部３０からの出力の態様としては、受光部２０の各受光素子における受光強度を色調に変換して示す第１態様、受光部２０の各受光素子における受光強度が設定条件に合致するか否かを示す第２態様（例えば２値化表示）、および、受光部２０の各受光素子における受光強度を複数の設定条件によって分類して示す第３態様（例えば連結画素のグルーピング）、等が考えられる、また、解析部３０は、これらの処理を行う前にメディアンフィルタやラプラシアンフィルタなど２次元情報を生かした画像処理を行って、ノイズ除去やコントラスト向上を図ることが望ましい。

表示部４０は、解析部３０による抽出の結果として得られた特徴点を画面表示する。ここで、表示部４０における表示の態様としては、各画素の結果を表示することとしてもよいし、上記の解析部３０の第２態様または第３態様に応じて特定の設定条件を満たした画素の数を表示してもよい。また、解析部３０は、数値の形で得られる場合、アラーム音を出したり、別の装置にトリガ信号を行ったりすることも考えられる。例えば、除去装置にトリガ信号を送れば、異物を検出した時にその異物と思われるものを除去装置により除去することが可能となる。

図２は、第１実施形態に係る検査装置１のうち照明部１０から受光部３０までの構成を示す斜視図である。この図に示されるように、食品９１および異物（夾雑物を含む）９２を含む検査対象物９０は、ベルトコンベア９３に載って一定方向に平行移動している。このような検査対象物９０を含む領域に対して、照明部１０から出力された近赤外領域の光Ａが照射される。そして、近赤外領域の光Ａの照射範囲において当該照射に伴って生じる光Ｂは、複数の受光素子がアレイ配置された受光部２０により、或る時間間隔で繰り返して検出されて受光される。

図３は、第２実施形態に係る検査装置２の構成図である。この図に示される検査装置２は、検査対象物９０としての食品における異物の有無または品質を検査する装置であって、照明部１０，受光部２０，解析部３０，表示部４０および分光部５０を備える。図１に示された第１実施形態に係る検査装置１の構成と比較すると、この図３に示される第２実施形態に係る検査装置２は、分光部５０を更に備える点で相違する。

分光部５０は、検査対象物９０と受光部２０との間に設けられ、照明部１０による光Ａの照射範囲において当該照射に伴って生じる光Ｂを分光する。受光部２０は、分光部５０による分光後の各波長成分の光を受光して、光Ｂのスペクトルを表す信号を出力する。そして、解析部３０は、受光部２０から出力されるスペクトルを表す信号を入力して、これを解析する。

なお、分光器５０に入力される光Ｂは、検査対象物９０における１箇所の領域から生じたものとは限られず、検査対象物９０における複数箇所の領域から生じたものであってもよい。後者の場合、受光部２０より後段においては、波長および位置の軸からなる２次元情報として扱うことも可能である。

解析部３０からの出力の態様としては、選択した波長または波長帯域の強度を色調に変換して示す態様や、検量線を用いて定量化した結果を示す態様、が考えられる。また、解析部３０は、これらの処理を行う前に、スムージング，ベースライン補正，２次微分等のスペクトル前処理を行って、ノイズ除去やばらつき減少を図ることが望ましい。

上記のような検査装置１，２において、ライン上を多数の検査対象物９０が移動しているような場合に、これらの検査対象物９０を上記の近赤外光Ａを用いた方法によりインラインで検査しようとすると、解析部３０において大量のデータを高速に処理することが必要となり、それ故、食品検査の処理時間を短縮してスループットを向上させることが求められる。

検査対象物９０としての食品を画像検査する場合、不定形で個数が膨大である検査対象物９０は整列していない状態で検査することが必要である。また、加工品のように製造ラインの流れで整列した状態で検査できるものでも、複数のラインを同時に検査する必要が考えられる。さらに検査対象物９０が細長い場合は、特定方向のみ解像度の高さが必要になる場合が考えられる。以上のようなことから、全ての領域を均一に検査すると冗長なデータを多く拾ってしまう。また、食品をスペクトル検査する場合、各々の検査対象物９０の構成成分の存在によって見られる光吸収は限られた帯域に存在している。それ故、連続的なスペクトルを検出しても、その中に不要なデータが出てきてしまう。そこで、光Ａの照射範囲のうち受光部２０による検出の範囲を可変に設定する検出範囲設定手段を備えることにより、検出範囲を限定することによって高効率な検出を行う。

図４は、第３実施形態に係る検査装置３の構成図である。この図に示される検査装置３は、検査対象物９０としての食品における異物の有無または品質を検査する装置であって、照明部１０，受光部２０，解析部３０，表示部４０および検出範囲設定手段６０を備える。図１に示された第１実施形態に係る検査装置１の構成と比較すると、この図４に示される第３実施形態に係る検査装置３は、検出範囲設定手段６０を更に備える点で相違する。

検出範囲設定手段６０は、検査対象物９０と受光部２０との間に設けられ、光Ａの照射範囲のうち受光部２０による光Ｂの検出の範囲を可変に設定する。すなわち、検出範囲設定手段６０の作用により、受光部２０は、光Ａの照射範囲に対して絞った検出範囲から光Ｂを選択的に検出し受光することができる。光Ａの照射範囲のうち受光部２０による光Ｂの検出の範囲が可変である。以上の構成により、照射範囲全体のうちから検査対象物９０だけに照準を合わせて、受光部２０により検出することができる。したがって、処理すべきデータ量が削減されるので、検査対象物９０としての食品の検査のスループットの向上が可能となる。

図５は、第４実施形態に係る検査装置４の要部の構成図である。この検査装置４は、検査対象物９０Ａ，９０Ｂと受光部２０との間に検出範囲設定手段６０の構成要素としてミラー６１Ａ，ミラー６１Ｂ，ミラー６２Ａおよびミラー６２Ｂを備え、受光部２０より後段においては第１実施形態に係る検査装置１と同様の構成を有する。

この検査装置４は、互いに離れた検出範囲にある検査対象物９０Ａ，９０Ｂで発生する光Ｂを纏めて受光部２０により検出し受光する。一方の検査対象物９０Ａで発生する光Ｂは、ミラー６１Ａおよびミラー６２Ａにより順次に反射されて、受光部２０の受光面の第１領域に入射される。また、他方の検査対象物９０Ｂで発生する光Ｂは、ミラー６１Ｂおよびミラー６２Ｂにより順次に反射されて、受光部２０の受光面の第２領域に入射される。なお、受光部２０の受光面の第１領域と第２領域とは互いに重なることはない。なお、ミラー６１Ａ，６１Ｂ，６２Ａ，６２Ｂに加えて、検査対象物９０Ａ，９０Ｂから受光部２０へ到る光Ｂの光路上にレンズが設けられてもよい。

すなわち、この検査装置４では、検出範囲設定手段９０としてのミラー６１Ａ，６１Ｂ，６２Ａ，６２Ｂは、受光部２０による光Ｂの検出の範囲を２以上の部分範囲からなるものとし、これら２以上の部分範囲において当該照射に伴って生じる光Ｂをまとめて受光部２０により受光させることができる。

したがって、この構成により、複数の受光部を必要としないためコスト削減に繋がる。また、複数の検査対象物からの光Ｂを１つの受光部２０により検出するので、処理すべきデータ量が削減され、検査対象物としての食品の検査のスループットの向上が可能となる。また、相対比較がしやすい。

図６は、第５実施形態に係る検査装置５の要部の構成を模式的に示す図である。この検査装置５は、受光部２０として受光アレイ２１〜２４を含み、受光部２０（受光アレイ２１〜２４）より後段においては第１実施形態に係る検査装置１と同様の構成を有する。

第１受光アレイ２１は、光Ａの照射範囲において当該照射に伴って生じる光Ｂを受光する。解析部３０は、光Ａの照射範囲のうち第１受光アレイ２１による受光強度が設定範囲にある部分範囲９０ａ〜９０ｃを判定する。そして、第２受光アレイ２２〜２４それぞれは、解析部３０により判定された部分範囲９０ａ〜９０ｃにおいて生じる光Ｂを選択的に受光する。

すなわち、第１の段階として、第１受光アレイ２１により、検査対象物９０を含む広い範囲を検出する。これに用いる第１受光アレイ２１としては、解像度が粗く、検査対象物９０と同等のサイズでも良い。この検出によって検査対象物９０の位置を特定する。第２段階として、検査対象物９０の凡その位置情報に基づいて、高解像度の第２受光アレイ２２〜２４をその位置まで移動させる。或いは、受光アレイの前にミラーを置いて対象位置に向けることで対応しても良い。或いは、１つの受光アレイ２２が移動し全ての対象物を連続的に検出しても構わない。

このことにより、高解像度の計測を広範囲にわたって行うことができる。以降の解析部３０の処理は、第２受光アレイ２２〜２４から出力される信号に基づいて為される。このようにすることで、処理すべきデータ量が削減され、検査対象物としての食品の検査のスループットの向上が可能となる。

図７は、第６実施形態に係る検査装置６の要部の構成を模式的に示す図である。この検査装置６は、受光部２０として受光アレイ２１，２２を含み、受光部２０（受光アレイ２１，２２）より後段においては第１実施形態に係る検査装置１と同様の構成を有する。

第１受光アレイ２１は、光Ａの照射範囲において当該照射に伴って生じる光Ｂを受光する。解析部３０は、光Ａの照射範囲のうち第１受光アレイ２１による受光強度が設定範囲にある部分範囲を判定するとともに、その方位をも判定する。そして、第２受光アレイ２２それぞれは、解析部３０により判定された部分範囲および方位に基づいて、その部分範囲において生じる光Ｂを選択的に受光する。

すなわち、第１の段階として、第１受光アレイ２１により、検査対象物９０を含む広い範囲を検出する。これに用いる第１受光アレイ２１としては、解像度が粗く、検査対象物９０と同等のサイズでも良い。この検出によって検査対象物９０の位置および方位を特定する。第２段階として、検査対象物９０の凡その位置情報に基づいて、高解像度の第２受光アレイ２２の向きを合わせ、この第２受光アレイ２２により、アスペクト比が２倍以上または１／２以下であって上記で特定した方位の部分範囲９０ｄにおいて生じる光Ｂを選択的に受光する。

以降の解析部３０の処理は、第２受光アレイ２２から出力される信号に基づいて為される。この検査装置６でも、処理すべきデータ量が削減され、検査対象物としての食品の検査のスループットの向上が可能となる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、第３実施形態以降の実施形態において、第２実施形態の場合と同様に、検査対象物９０と受光部２０との間に分光部５０を設けて、光Ａの照射範囲において当該照射に伴って生じる光Ｂを分光部５０により分光して、その分光後の各波長成分の光を受光部２０により受光することとしてもよい。

第１実施形態に係る検査装置１の構成図である。 第１実施形態に係る検査装置１のうち照明部１０から受光部３０までの構成を示す斜視図である。 第２実施形態に係る検査装置２の構成図である。 第３実施形態に係る検査装置３の構成図である。 第４実施形態に係る検査装置４の要部の構成図である。 第５実施形態に係る検査装置５の要部の構成を模式的に示す図である。 第６実施形態に係る検査装置６の要部の構成を模式的に示す図である。

符号の説明

１〜６…検査装置、１０…照明部、２０…受光部、３０…解析部、４０…表示部、５０…分光部、６０…検出範囲設定手段。

Claims (12)

1. 検査対象物である食品における異物の有無または品質を検査する方法であって、
   前記検査対象物を含む領域に近赤外領域の光を照射し、
   複数の受光素子を含む受光部により、近赤外領域の光の照射範囲において当該照射に伴って生じる光を或る時間間隔で繰り返して検出して受光し、
   前記受光部から受光強度に応じて出力される信号群を解析して複数の特徴点を抽出し、
   その抽出の結果として得られた特徴点を画面表示し、
   前記照射範囲のうち前記受光部による検出の範囲が可変である、
   ことを特徴とする検査方法。
2. 前記照射範囲において当該照射に伴って生じる光を分光して、その分光後の各波長成分の光を前記受光部により受光する、ことを特徴とする請求項１記載の検査方法。
3. 前記照射範囲において当該照射に伴って生じる光の空間的分布を前記受光部により受光する、ことを特徴とする請求項１記載の検査方法。
4. 前記照射範囲のうち前記受光部による検出の範囲を調整することで、前記受光部による検出の範囲のアスペクト比を２倍以上または１／２以下とする、ことを特徴とする請求項３記載の検査方法。
5. 前記照射範囲のうち前記受光部による検出の範囲を調整することで、前記受光部による検出の範囲を２以上の部分範囲からなるものとし、これら２以上の部分範囲において当該照射に伴って生じる光をまとめて前記受光部により受光する、ことを特徴とする請求項１記載の検査方法。
6. 前記照射範囲において当該照射に伴って生じる光を第１受光アレイにより受光し、前記照射範囲のうち前記第１受光アレイによる受光強度が設定範囲にある部分範囲において生じる光を第２受光アレイにより受光する、ことを特徴とする請求項１記載の検査方法。
7. 検査対象物である食品における異物の有無または品質を検査する装置であって、
   前記検査対象物を含む領域に近赤外領域の光を照射する照明部と、
   複数の受光素子を含み、近赤外領域の光の照射範囲において当該照射に伴って生じる光を或る時間間隔で繰り返して検出して受光する受光部と、
   前記受光部から受光強度に応じて出力される信号群を解析して複数の特徴点を抽出する解析部と、
   その抽出の結果として得られた特徴点を画面表示する表示部と、
   前記照射範囲のうち前記受光部による検出の範囲を可変に設定する検出範囲設定手段と、
   を備えることを特徴とする検査装置。
8. 前記照射範囲において当該照射に伴って生じる光を分光する分光部を更に備え、前記受光部が前記分光部による分光後の各波長成分の光を受光する、ことを特徴とする請求項７記載の検査装置。
9. 前記照射範囲において当該照射に伴って生じる光の空間的分布を前記受光部により受光する、ことを特徴とする請求項７記載の検査装置。
10. 前記検出範囲設定手段が、前記受光部による検出の範囲のアスペクト比を２倍以上または１／２以下とする、ことを特徴とする請求項７記載の検査装置。
11. 前記検出範囲設定手段が、前記受光部による検出の範囲を２以上の部分範囲からなるものとし、これら２以上の部分範囲において当該照射に伴って生じる光をまとめて前記受光部により受光させる、ことを特徴とする請求項７記載の検査装置。
12. 前記受光部が、前記照射範囲において当該照射に伴って生じる光を受光する第１受光アレイと、前記照射範囲のうち前記第１受光アレイによる受光強度が設定範囲にある部分範囲において生じる光を受光する第２受光アレイと、を含むことを特徴とする請求項７記載の検査装置。