JP2009229431A - 検査装置および搬送システム - Google Patents

Abstract

【課題】対象物の状態を検査する装置を安価に提供する。
【解決手段】搬送機構２によって搬送される対象物９の状態を検査する検査装置１に、ＣＰＵ１０と、ＲＯＭ１１と、カラーセンサ１６とを設ける。カラーセンサ１６は、赤色光、緑色光、青色光の光量をそれぞれ出力する市販のセンサであり、当該対象物９からの反射光を受光する位置に配置される。ＣＰＵ１０は、カラーセンサ１６から得られた出力値と予めＲＯＭ１１に記憶している正常時の基準データとを比較することにより、対象物９の異常を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、生産物や製品あるいは商品といった様々な対象物について、その状態を判定する技術に関する。より詳しくは、対象物の状態を判定する装置のコストを抑制する技術に関する。

製品（対象物）の製造工程等においては、製造された製品の外観検査等が実行され、所定の品質を維持しているか、あるいは異物が混入していないか等が検査される。このような検査を自動化するために、製品をＣＣＤセンサを備えたデジタルカメラで撮像し、得られたデジタル画像に基づいて良否を判定する検査装置が知られている。

しかし、ＣＣＤセンサは、物体（被写体）の色のみならず、例えば、撮像領域内における物体の位置や形状等も検出可能な高度かつ高精度の装置であり、撮像領域を確定させるためのレンズ等の構成も必要となるため、装置が複雑かつ高価になる。また、それぞれの素子ごとに出力データ（画素データ）が得られ、そのデジタル画像を分析するためには、比較的処理能力の高いＣＰＵが必要となり、これもコスト増大の一因となる。すなわち、検査装置にＣＣＤセンサを用いると、装置全体のコスト高を招来するという問題がある。

そこで、従来より、比較的安価なカラーセンサによって、製品の色の違いを検出して判定する装置も提案されている。例えば、このような検査装置が特許文献１に記載されている。

特開２００２−０１４０５０号公報

ところが、特許文献１に記載されている技術は、シガレットの断面という限定された小領域を検査領域とし、かつ、たばこ葉の中骨（葉脈）やフィルタ屑、更には紙片といった極小の異物を検出しようとする技術であるため、カラーセンサに入射する光を予めレンズによって集光することが不可欠である。また、このような極小の異物を検出する場合、位置ずれによる精度低下を防止するために、同一位置からの光を同時に受光するように構成する必要があり、光路上に波長選択性のミラーが必要となる。すなわち、特許文献１に記載されている技術では、装置コストの抑制という面では不十分である。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、対象物の状態を検査する装置を安価に提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、対象物の状態を検査する検査装置であって、対象物の正常状態を示す基準データを記憶する記憶手段と、半導体素子から構成され、対象物の表面で反射した光を直接的に受光するカラーセンサと、前記カラーセンサからの出力信号に応じて、前記対象物の状態を表す状態データを生成する生成手段と、前記記憶手段に記憶された基準データと前記生成手段により生成された状態データとを比較することにより前記対象物の状態を判定する判定手段とを備えることを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る検査装置であって、対象物が色の異なる複数の部分から構成され、前記判定手段は、前記対象物における前記複数の部分の混合比を前記対象物の状態として判定することを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項２の発明に係る検査装置であって、前記判定手段は、前記混合比に応じて、前記複数の部分の少なくともいずれかについて欠品を判定することを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項２または３の発明に係る検査装置であって、前記カラーセンサは、当該カラーセンサに対して相対的に移動している対象物からの光を受光し、前記生成手段は、前記カラーセンサから経時的に得られる出力信号に応じて状態データを生成し、前記判定手段は、前記複数の部分の位置の適否を判定することを特徴とする。

また、請求項５の発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明に係る検査装置であって、前記カラーセンサは、当該カラーセンサに対して相対的に移動している対象物からの光を受光し、前記生成手段は、前記カラーセンサから経時的に得られる出力信号に応じて状態データを生成することを特徴とする。

また、請求項６の発明は、請求項５の発明に係る検査装置であって、前記判定手段は対象物の向きを判定することを特徴とする。

また、請求項７の発明は、搬送システムであって、対象物を上流側から下流側に向けて搬送する搬送機構と、前記搬送機構によって搬送される対象物の状態を検査する検査装置とを備え、前記検査装置は、対象物に関する基準データを記憶する記憶手段と、半導体素子から構成され、対象物からの光を直接的に受光するカラーセンサと、前記カラーセンサからの出力信号に応じて、前記対象物の状態を表す状態データを生成する生成手段と、前記記憶手段に記憶された基準データと前記生成手段により生成された状態データとを比較することにより前記対象物の状態を判定する判定手段とを備えることを特徴とする。

請求項１ないし請求項７に記載の発明は、対象物の正常状態を示す基準データを記憶する記憶手段と、半導体素子から構成され、対象物の表面で反射した光を直接的に受光するカラーセンサと、カラーセンサからの出力信号に応じて、対象物の状態を表す状態データを生成する生成手段と、記憶手段に記憶された基準データと生成手段により生成された状態データとを比較することにより対象物の状態を判定する判定手段とを備えることにより、集光手段（レンズ、ミラー等）を必要とせず、簡易な構成で状態判定を行うことができるため、装置コストを抑制できる。また、レンズやミラーを使用した場合におけるピント合わせや光路調整等が不要である。

請求項５に記載の発明は、カラーセンサは、当該カラーセンサに対して相対的に移動している対象物からの光を受光し、生成手段は、カラーセンサから経時的に得られる出力信号に応じて状態データを生成することにより、対象物の異なる位置に関する状態データを得ることができる。

請求項７に記載の発明は、対象物を上流側から下流側に向けて搬送する搬送機構と、搬送機構によって搬送される対象物の状態を検査する検査装置とを備え、対象物に関する基準データを記憶する記憶手段と、半導体素子から構成され、対象物からの光を直接的に受光するカラーセンサと、カラーセンサからの出力信号に応じて、対象物の状態を表す状態データを生成する生成手段と、記憶手段に記憶された基準データと生成手段により生成された状態データとを比較することにより対象物の状態を判定する判定手段とを備えることにより、対象物を下流工程に移動させる過程で状態判定を行うことができるため、生産効率が向上する。

以下、本発明の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しつつ、詳細に説明する。

＜１． 実施の形態＞
＜１−１． 構成および機能の説明＞
図１は、本発明に係る搬送システム１００の構成例を示す図である。図１に示すように、搬送システム１００は、対象物９の状態を検査する検査装置１と、上流側（図１における左側）から下流側（図１における右側）に向けて対象物９を搬送する搬送機構２とを備えている。なお、図１に示す例では、対象物９として、いわゆるバラ物とよばれる複数の物品９０が容器９１に投入された状態の混合物を示している。

検査装置１は、各種演算および制御信号の生成等を行うＣＰＵ１０、ＣＰＵ１０によって実行されるプログラムを格納するＲＯＭ１１、主にＣＰＵ１０のワーキングエリアとして使用されるＲＡＭ１２を備えている。

また、検査装置１は、オペレータからの指示を受け付ける入力部１３およびオペレータに各種データを提供する出力部１４を備えている。入力部１３としては各種ボタン類やキーボード、マウス、タブレット等が該当する。また、出力部１４としてはランプ、ＬＥＤ、液晶パネル、液晶ディスプレイ、ブザー、スピーカあるいはプリンタ等が該当する。

特に、検査装置１の出力部１４は、判定データ１２１（図３）を出力することにより、検査装置１の検査結果をオペレータに通報する機能を有する。なお、検査装置１は、タッチパネルディスプレイのように、入力部１３の機能と出力部１４の機能とを備えた構成を備えていてもよい。

また、検査装置１は、照明部１５、カラーセンサ１６および遮光カバー１７を備えている。

照明部１５は、ＣＰＵ１０からの制御信号に応じてＯＮ・ＯＦＦが切り替えられるＬＥＤであって、対象物９に向けて照明光を照射する。本実施の形態では、照明部１５として白色光を照射するＬＥＤを用いるが、これに限定されるものではない。例えば、単色光を照射するものでもよいし、ＬＥＤ以外の発光体が用いられてもよい。

照明部１５およびカラーセンサ１６を、図１に示すように配置することによって、カラーセンサ１６に入射する光としては、照明部１５から照射され対象物９の表面によって反射された光が多くなる。すなわち、照明部１５を設けることにより、検査装置１における検査条件をより定常化させることができる。

図２は、本実施の形態におけるカラーセンサ１６の構造を概略的に示す図である。カラーセンサ１６は、複数の光電変換素子１６０がｍ×ｍ（図２に示す例では、ｍ＝８）個のアレイ状に配列した構造を有している。ただし、光電変換素子１６０の数は６４個に限定されるものではない。

なお、本実施の形態では、光電変換素子１６０として半導体フォトダイオードを用いるがこれに限定されるものではない。逆に言えば、検査装置１は、市場において一般に流通している低価格のセンサをカラーセンサ１６として採用できるように構成したため、ＣＣＤ受光素子等を用いた従来の検査装置に比べ、装置コストが大幅に抑制される。

図２において、「Ｒ」を付した光電変換素子１６１は赤色のフィルタに覆われたフォトダイオードであり、入射する反射光のうちの赤色光の光量を検出するためのものである。また、「Ｇ」を付した光電変換素子１６２は緑色のフィルタに覆われたフォトダイオードであり、入射する反射光のうちの緑色光の光量を検出するためのものである。また、「Ｂ」を付し光電変換素子１６３は青色のフィルタに覆われたフォトダイオードであり、入射する反射光のうちの青色光の光量を検出するためのものである。さらに、図２において、単なる白丸で示す光電変換素子１６４はフィルタに覆われていないフォトダイオードである。

本実施の形態におけるカラーセンサ１６は、時分割でスイッチングを行うことにより、光電変換素子１６１の出力と、光電変換素子１６２の出力と、光電変換素子１６３の出力と、光電変換素子１６４の出力とを順次に切り替えて出力信号とし、当該出力信号はＣＰＵ１０に伝達される。本実施の形態では、カラーセンサ１６における切り替えを１０ｍｓごとに行い、４０ｍｓで全光電変換素子１６０からの出力信号を得るように構成する。なお、光電変換素子１６１，１６２，１６３，１６４の出力信号は必ずしも時分割で順次に出力されなくてもよい。すなわち、出力信号線をそれぞれが独立して備えている場合には、それぞれの出力信号が同時に出力されてもよい。

図１に示すように、本実施の形態における検査装置１のカラーセンサ１６には、対象物９からの光（対象物９の表面で反射された反射光）が直接的に入射し、受光される。ここに言う「直接的」とは、対象物９とカラーセンサ１６との間の光路上に、入射光を集光するレンズや、入射光の光路を変更するミラー等の光学系構造物が存在していないことを意味する。

特に、検査装置１では対象物９とカラーセンサ１６との間の光路上にレンズを設けていないため、対象物９の表面で反射する光が集光されることなくカラーセンサ１６に入射する。すなわち、検査装置１のカラーセンサ１６の受光領域（測定範囲）は、一定の範囲を均一に受光するといった一般的な視野とは異なり、対向して配置される対象物９をぼやっと広範囲に観測するものである。言い換えれば、対象物９について、特定領域に焦点を当てて詳細かつ高精度な検査を行うことを意図するものではなく、検査時における対象物９の状態が定常状態（正常状態）との間に何らかの違いを生じていることを検出するものである。

検査装置１は、従来の検査装置と異なり、レンズやミラーといった光学系構造物が不要な構成とされているため、装置コストを抑制することができる。また、ピント合わせや光路調整も不要であるため、検査装置１を簡易な構成で実現することができる。

遮光カバー１７は、カラーセンサ１６の下方（対象物９が配置される側）の周囲を覆うように配置されるとともに、下方に向けて開口しており、下方からカラーセンサ１６に入射する光（主に照明光が対象物９によって反射した光）を遮蔽しない形状とされている。遮光カバー１７は光を遮蔽する材質で構成される筒状の単純構造物であって、比較的低価格で製造可能な構造物である。

カラーセンサ１６および照明部１５を図１に示すように配置することによって、先述のように、周囲の環境の影響を低下させ、検査条件を定常化させることができる。しかし、遮光カバー１７を設け、対象物９からの光以外の光がカラーセンサ１６に入射することを抑制することにより、さらに、周囲の環境の影響を低下させ、検査装置１における検査条件を定常化させることができる。

検査装置１は、さらに検査装置１をネットワークに接続するための通信部１８を備えている。これにより、検査装置１は、搬送機構２との間でデータ通信が可能とされている。なお、このようなネットワークとしては、製造工場内に設置される構内ＬＡＮが該当するが、もちろんこれに限定されるものではなく、インターネットやその他の公衆網であってもよいし、専用のケーブルであってもよい。また、図１では、検査装置１の通信相手として搬送機構２のみを図示しているが、例えば、製造工場において生産システム全体を司るサーバ装置等との通信が可能とされていてもよい。

図３は、検査装置１の機能ブロックをデータの流れとともに示す図である。図３に示す生成部１０１および判定部１０２が、主にＣＰＵ１０がプログラムに従って動作することによって実現される機能ブロックである。

ＲＯＭ１１には、先述のプログラムとともに、図３に示すように、対象物９に関する基準データ１１０が予め記憶されている。基準データ１１０とは、対象物９の種別や、判定すべき状態の種別、搬送機構２の搬送速度等の検査条件に応じて予め実験によって取得されるデータである。基準データ１１０については後に詳述する。

生成部１０１は、カラーセンサ１６からの出力信号に応じて、検査時の対象物９の状態を表す状態データ１２０を生成する機能を有する。判定部１０２は、ＲＯＭ１１に記憶された基準データ１１０と生成部１０１により生成された状態データ１２０とを比較することにより対象物９の状態を判定して、判定結果を示す判定データ１２１を生成する。なお、生成部１０１および判定部１０２の動作についての詳細は後述する。

図１に戻って、搬送機構２は、各種演算および制御信号の生成等を行うＣＰＵ２０、ＣＰＵ２０によって実行されるプログラムを格納するＲＯＭ２１、主にＣＰＵ２０のワーキングエリアとして使用されるＲＡＭ２２を備えている。

また、搬送機構２は、ＣＰＵ２０によって制御される回転モータ２３、互いに略平行に配置される複数の駆動ローラ２４および上面が略水平方向となるように配置される搬送ベルト２５および通信部２６を備えている。

具体的には、搬送機構２は、回転モータ２３が生成した駆動力を図示しないリンク部材によって各駆動ローラ２４に伝達する。これにより各駆動ローラ２４が回転し、搬送ベルト２５を所定の方向（図１に示す移動方向）に移動させる。そして、搬送ベルト２５の上面に対象物９が投入された容器９１が載置されると、所定の方向に移動する搬送ベルト２５によって、容器９１内の対象物９が当該所定の方向に移動する。すなわち、本実施の形態における搬送機構２は、いわゆるベルトコンベアとして構成されており、対象物９を検査装置１のカラーセンサ１６に対して相対移動させる機能を有している。

通信部２６は、搬送機構２を先述のネットワークに接続する機能を有する。これにより、搬送機構２は、検査装置１との間でデータ通信が可能となる。搬送機構２から検査装置１に送信されるデータとしては、例えば、搬送速度データなどがある。また、図１には図示していないが、搬送機構２が対象物９の位置を検出するセンサを備えている場合には、検出された位置データが検査装置１に送信される。

以上が搬送システム１００、検査装置１および搬送機構２の構成および機能の説明である。

＜１−２． 検査の具体例＞
次に、検査装置１による実際の検査を具体的な実験を例にして説明する。なお、以下では、検査条件として、搬送機構２の搬送ベルト２５を毎分２０ｍ程度で運転させた例で説明する。また、複数の物品９０として、絶縁被覆であるビニル部分の色が「赤」「黄」「青」の３種類のビニル絶縁付き丸形端子を用いる（以下、それぞれを「赤物品」「黄物品」「青物品」と略記する。）。さらに、容器９１として、白色樹脂製の矩形のトレーを使用する。すなわち、３種類の端子の少なくともいずれか（複数個あるいは複数種類投入されることもある）と、白色樹脂製トレーとが対象物９を構成する例で説明する。また、以下では、カラーセンサ１６の光電変換素子１６４の出力信号は判定に用いないが、もちろん光電変換素子１６４の出力信号を採用して判定するように構成してもよい。

＜１−２−１． 異物検査＞
まず、２つの異なる状態の対象物９について検査装置１による検査を５回ずつ行った。この結果をもとに、検査装置１によって異物検査を行う例について説明する。

なお、１つ目の状態は、「赤物品」をトレーの底が見えないように複数個トレーに投入した上に「黄物品」を１個だけ載せた状態（以下、「混在状態」と称する。）である。２つ目の状態は赤物品のみをトレーの底が見えないように複数個投入した状態（以下、「赤単独状態」と称する。）である。

図４は、混在状態のときの赤色光についての出力値を示す図である。また、図５は、混在状態のときの緑色光についての出力値を示す図である。さらに、図６は、混在状態のときの青色光についての出力値を示す図である。すなわち、図４ないし図６は、混在状態における光電変換素子１６１（図４），１６２（図５），１６３（図６）の出力値をそれぞれ示している。

一方、図７は、赤単独状態のときの赤色光についての出力値を示す図である。また、図８は、赤単独状態のときの緑色光についての出力値を示す図である。さらに、図９は、赤単独状態のときの青色光についての出力値を示す図である。すなわち、図７ないし図９は、赤単独状態における光電変換素子１６１（図７），１６２（図８），１６３（図９）の出力値をそれぞれ示している。

ここでは白色の容器９１に物品９０を投入する例で実験を行っている。したがって、図４ないし図９において、すべての色において光量が増大している時刻とは、容器９１の露出している白色部分（両端部）が検査装置１（カラーセンサ１６）の視野の大部分を占める位置に配置されている時刻と考えられる。

このように、カラーセンサ１６の出力から対象物９の搬送位置をおおむね検出することが可能であり、図４ないし図９では、対象物９の中央付近が通過していると考えられる時刻を基準（０．００）として示している。なお、対象物９の中央付近が通過する時刻は、基準位置を検出する位置センサを搬送機構２に設けて搬送機構２から検査装置１に通知するように構成してもよい。また、より厳密には、光電変換素子１６１，１６２，１６３，１６４からの各出力信号は、先述のように、タイムラグ（１０ｍｓごとに切り替えられる）がある。

異物検査として、例えば、赤物品に他の色の物品（異物）が混入していないかを検査する場合、予め赤単独状態（正常と考えられる状態）の出力値（図７ないし図９に示す出力値）を、対象物９に関する基準データ１１０として取得し、ＲＯＭ１１に記憶しておく。このように基準データ１１０は、検査する対象物９が正常な状態のときのカラーセンサ１６の出力値に基づいて容易に作成することが可能である。ただし、基準データ１１０の元となるのは１回分の出力値に限定されるものではなく、例えば図７ないし図９に示す５回分（複数回分）の出力値の平均値や中央値等に基づいて作成してもよい。

検査装置１が検査を開始すると、生成部１０１がカラーセンサ１６から経時的に得られる出力値に基づいて状態データ１２０を生成する。次に、判定部１０２が生成部１０１によって生成された状態データ１２０と、基準データ１１０とを比較し、その比較結果に基づいて判定データ１２１を生成する。

もし、検査対象の対象物９（複数の物品９０および容器９１）において、赤物品の中に他の色の物品が混入していなければ、状態データ１２０は赤単独状態の出力値（図７ないし図９に示す出力値）となり、基準データ１１０とほぼ一致する。この場合、判定部１０２は、状態データ１２０と基準データ１１０とが一致したことを示す判定データ１２１を生成し、出力部１４が当該判定データ１２１を出力する。

一方、赤物品の中に他の色の物品が混入していればカラーセンサ１６に入射する反射光が変化し、状態データ１２０は赤物品のみの状態の出力値（基準データ１１０）とは異なる出力値となる。

例えば、黄物品が１個混入している状態での出力値は、図４ないし図６に示す出力値となる。ここで図４と図７とを比較すると、混在状態と赤単独状態とでは出力値の最低値がかなり異なることがわかる。あるいは、出力値の時間変化パターン（折れ線グラフのパターン）も異なっている。判定部１０２はこのような違いを検出すると、状態データ１２０と基準データ１１０とが一致しなかったことを示す判定データ１２１を生成し、出力部１４が当該判定データ１２１を出力する。この場合の出力とは赤物品に異物が混入したことを知らせる警告を含むものとする。

このように、検査装置１は、対象物９が他の色の物品（異物）を含まない正常な状態の出力値を基準データ１１０として記憶しておくことにより、他の色の物品が混入した状態を検出することができる。すなわち、図４ないし図９に示す実験により、簡易な構成の検査装置１を用いて、異物検査を行うことが充分に可能であることがわかる。

なお、ここに示す異物検査の例では、赤、緑および青の３つの色の光量についてそれぞれ比較する例で説明したが、例えば、そのうちの１色または２色のみについて比較するように構成してもよい。また、判定する手法は、パターンマッチング（出力値を経時的に取得することによって得られる光量の変化パターンを比較する方法）に限定されるものではなく、より簡易な方法として、例えば最低値等の代表値を閾値と比較する方法や、最低値とその前後の値（３つの値）を代表値として比較する３点比較法等の手法を用いて判定してもよい。

また、ここでは、赤物品に黄物品が混入したことを検出する例で異物検査について説明したが、同様の原理によって、検査装置１は対象物９の色ムラ検査（印刷の汚れや食品の焦げ等）も可能である。色ムラ検査を行う場合の対象物９は、上記に示したように必ずしも複数の物品から構成される混合物に限定されるわけではなく、一物品であってもよい。

また、ここに示す例は複数の物品９０を容器９１に投入することにより、対象物９の見かけ上の単位（区切り）を設けて評価したが、対象物９は検査の対象となる単位が明確なものでなくてもよい。例えば、搬送ベルト２５の上に連続的に赤物品が載置された状態で検査を行ってもよい。この場合は、搬送ベルト２５の運転速度等に基づいて決定される適当な周期で判定部１０２による判定を行って判定データ１２１を得るように構成すればよい。このように構成することによって、混入した黄物品がカラーセンサ１６の視野内に差し掛かったときに、カラーセンサ１６に入射する光の光量が赤物品のみの場合に比べて変化するので、検査装置１の判定部１０２が異常を検出することができる。

このように、本実施の形態における検査装置１は、レンズやミラー等の構成を必要とせず、簡易な構成で異物検査を行うことができ、装置コストを抑制できる。また、レンズやミラーを使用した場合におけるピント合わせや光路調整等が不要である。

＜１−２−２． 混合比検査＞
従来の技術において、数種類の色の商品が混ざり合っている度合いを測定するには、高解像度のカメラを用いて得られた画像を処理する必要があった。そのため、特に高価な装置が必要であったが、検査装置１を用いることによって簡易に低コストでこのような測定が可能である。

ここでは、物品９０として赤物品と青物品とを白色の丸い容器９１に投入し、検査装置１によって、これらの混合状態（混合比）を求める例について説明する。なお、以下の実験では、８つの混合状態（赤物品７０個のみの状態、赤物品６０個と青物品５個とを混合した状態、赤物品５０個と青物品１０個とを混合した状態、赤物品４０個と青物品１５個とを混合した状態、赤物品３０個と青物品２０個とを混合した状態、赤物品２０個と青物品２５個とを混合した状態、赤物品１０と青物品３０個とを混合した状態、および青物品３５個のみの状態）について測定を行った。また、それぞれの混合状態につき、１回測定を行うごとに物品９０を混ぜ返しつつ５回の測定を行った。

図１０は、赤色光の混合状態の違いにおける変化を示す図である。また、図１１は、緑色光の混合状態の違いにおける変化を示す図である。さらに、図１２は、青色光の混合状態の違いにおける変化を示す図である。なお、図１０ないし図１２では、１回の測定における出力値のうちの低い方から３つの値を平均し、さらに、その平均値を同一混合状態の５回分について平均した値をプロットしたものである。

混合比検査を行う場合、検査装置１は、例えば、図１０ないし図１２に示すようなデータを予め基準データ１１０として記憶しておく。また、混合比に応じて、対象物９が正常か異常かを判定する場合は、正常な混合状態がいずれの状態であるかについても記憶しておく。

検査装置１が検査を開始し、生成部１０１によって状態データ１２０が生成されると、判定部１０２は、各色ごとに、出力値の低い方から３つの値を平均し、赤緑青のそれぞれの値が図１０ないし図１２に示すどの状態の値に最も近似しているかを判定する。

図１３は、赤色光の時間変化を示す図である。また、図１４は、緑色光の時間変化を示す図である。さらに、図１５は、青色光の時間変化を示す図である。なお、図１３ないし図１５は、いずれも赤物品４０個と青物品１５とを混合した状態を５回測定したものである。

すなわち、図１３ないし図１５に示すような出力値が状態データ１２０として得られた場合は、判定部１０２は混合状態が赤物品４０個と青物品１５個とを混合した状態であると検出でき、かつ、検出した混合比（混合状態）が正常な混合状態であるか否かについても判定できる。

このような検査の応用としては、複数色（種類）のドロップの１つの容器内における偏りを検査する場合等が考えられるが、対象物９としては物品ごとに色が異なるものに限定されるわけではない。１つの対象物９における異なる色の複数の部分について検査する例としては、「牛肉」を想定できる。牛肉には脂肪部分（白色）と赤身部分（赤色）とが含まれているから、この場合の対象物９（牛肉）は複数の部分から構成されている。そして、牛肉の脂肪部分と赤身部分との混合比を判定し、一定基準（基準データ１１０）よりも白色部分（脂肪部分）が多ければ、当該対象物９（牛肉）を「霜降り肉」と判定するといった利用が可能である。すなわち、検査装置１を牛肉の等級検査装置として応用することもできる。

このように、検査装置１は、新たにコスト上昇を招くような構成を追加することなく、対象物９の混合比検査を行うことができ、検査装置１の汎用性が向上する。

＜１−２−３． 欠品検査＞
検査装置１は、上記の混合比検査を応用することによって、対象物９における欠品検査を行うことも可能である。すなわち、混合比検査と同様の手法を用いて赤物品と青物品との混合比を判定した結果、青物品の混合比が「０」と判定されたとき、青物品が欠品であると判定することにより、欠品検査が可能である。

あるいは、既に説明した異物検査を応用することによっても欠品検査を行うことができる。例えば、赤物品の上に黄物品を載せた状態（混在状態）で得られるデータ（図４ないし図６に示すデータ）を基準データ１１０として記憶しておく。そして、実際の検査において、図７ないし図９に示す状態データ１２０（赤単独状態で得られるデータ）が得られると、判定部１０２は状態データ１２０と基準データ１１０とが不一致と判定し、当該対象物９には黄物品が欠品していると判定すればよい。

なお、第１の基準データ１１０として赤物品の上に黄物品を載せた状態で得られるデータを格納しておくとともに、第２の基準データ１１０として赤物品のみの状態で得られるデータを格納しておき、実際の検査において得られた状態データ１２０が第１の基準データ１１０と一致せず、かつ、第２の基準データ１１０と一致した場合に、黄物品が欠品していると判定してもよい。すなわち、検査装置１は、二段階の比較判定を行ってもよい。

このように、検査装置１は、新たにコスト上昇を招くような構成を追加することなく、対象物９の欠品検査を実現でき、検査装置１の汎用性が向上する。

＜１−２−４． 向き検査＞
検査装置１は、搬送機構２によって搬送される対象物９について向き検査を行うことも可能である。例えば、赤色部分を先頭に搬送される場合と、黄色部分を先頭に搬送される場合とでは、同一の対象物９であっても、経時的に得られる光量変化パターンは異なる。

したがって、例えば、対象物９を縦方向で搬送する場合には、正常に縦方向で搬送されたときに生成部１０１によって生成される状態データ１２０を基準データ１１０として予め記憶しておく。そして、実際の検査では、他の検査と同様に、カラーセンサ１６から得られる出力値に基づいて生成部１０１が状態データ１２０を生成し、判定部１０２が予め記憶されている基準データ１１０と、生成された状態データ１２０とを比較する。判定部１０２による比較結果が一致すれば、検査されている対象物９の向きが正しく縦方向であると判定し、比較結果が一致しなければ、当該対象物９の向きが誤っていると判定する。

このように、検査装置１は、新たにコスト上昇を招くような構成を追加することなく、対象物９の向き検査を実現でき、検査装置１の汎用性が向上する。

なお、検査装置１によって実現される向き検査の応用としては、搬送先の異なる同一の対象物９を向きによってそれぞれの行き先に振り分けるといった構成が考えられる。例えば、上流側において、対象物９を搬送ベルト２５に載置する際に、行き先に応じて対象物９の向きを変更しておけば、検査装置１の判定結果に応じて、下流側で同一物品の行き先を適切に振り分けることが可能である。

＜１−２−５． 位置検査＞
検査装置１は、対象物９内における物品９０の位置検査を行うことも可能である。例えば、図４を見れば、中央に黄物品が載置されているために、時刻「０．００」における光量が赤物品のみの場合に比べて増加している（赤物品に比べて黄物品の方が反射率が高い）。したがって、黄物品による光量の増加が、変化パターンのどの時点で発生するかを検出することによって、対象物９における黄物品（物品９０）の位置を検査することができる。

このように、検査装置１は、新たにコスト上昇を招くような構成を追加することなく、対象物９における物品９０の位置検査を実現でき、検査装置１の汎用性が向上する。

なお、このような位置検査の応用としては、包装材を筒状にして袋を形成する場合における貼り合わせ位置の検査が考えられる。これにより、当該部分の重なり具合を検査することにより対象物９が完全に包装されているか否かを検査することができる。また、白いクリームが塗られたケーキの上面におけるイチゴやチョコの配置位置を検査するのに用いることもできる。

＜１−３． 効果＞
以上のように、本実施の形態における検査装置１は、対象物９の状態を検査する装置であって、対象物９に関する基準データ１１０を記憶するＲＯＭ１１と、半導体素子から構成され、対象物９の表面で反射した光を直接的に受光するカラーセンサ１６と、カラーセンサ１６からの出力信号に応じて、対象物９の状態を表す状態データ１２０を生成する生成部１０１と、ＲＯＭ１１に記憶された基準データ１１０と生成部１０１により生成された状態データ１２０とを比較することにより対象物９の状態を判定する判定部１０２とを備えることにより、検査時における対象物９の定常状態（正常状態）との違いを検出することができる。すなわち、レンズやミラー等を必ずしも必要としない構成で実現可能となり、簡易な構成で状態判定を行うことができるため、装置コストを抑制できる。また、レンズやミラーを使用した場合におけるピント合わせや光路調整等が不要である。

また、検査装置１は、対象物９が色の異なる複数の部分（部品）から構成されている場合において、当該対象物９における複数の部分の混合比を対象物９の状態として判定する。これにより検査装置１の汎用性が向上する。

また、混合比に応じて、複数の物品９０の少なくともいずれかについて欠品を判定する。これにより検査装置１の汎用性が向上する。

また、カラーセンサ１６に対して相対的に移動している対象物９からの光を受光し、当該カラーセンサ１６から経時的に得られる出力信号に応じて状態データ１２０を生成し、複数の部分（物品）の位置の適否を判定する。これにより検査装置１の汎用性が向上する。また、対象物９の異なる位置に関する状態データ１２０を得ることができるため、検査精度が向上する。

また、対象物の向きを判定することにより、検査装置１の汎用性が向上する。

さらに、本実施の形態における搬送システム１００は、対象物９を上流側から下流側に向けて搬送する搬送機構２と、搬送機構２によって搬送される対象物９の状態を検査する検査装置１とを備えることにより、対象物９を下流工程に移動させる過程で状態判定を行うことができるため、生産効率が向上する。

＜２． 変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。

例えば、上記実施の形態では、各光電変換素子１６０の受光領域を概念的に円形で示している（図２参照）が、受光領域の形状はこれに限定されるものではない。各光電変換素子１６０の受光領域の形状は、例えば、矩形であってもよい。

また、上記実施の形態では、搬送ベルト２５を支持する駆動ローラ２４が、すべて回転モータ２３に連結されており、全ての駆動ローラ２４に対して当該回転モータ２３の駆動力が伝達されるとして説明した。しかし、搬送ベルト２５を支持するローラのうちの一部をいわゆる従動ローラ（駆動力が伝達されないローラ）としてもよい。

また、対象物９の搬送方向（移動方向）は水平方向に限定されるものではなく、例えば、垂直方向であってもよいし、傾斜した方向であってもよい。対象物９の移動方向は、対象物９の特性や、製造工場における装置レイアウト等に応じて決定することが好ましい。

また、対象物９を移動させる構成としては、ベルトコンベアに限定されるものではなく、駆動するローラが直接対象物９に当接して搬送するコロ搬送や、アームが対象物９を握持しつつ搬送するロボット搬送、あるいはシャトルが対象物９を下方から水平支持しつつ移動するシャトル搬送等が採用されてもよい。

また、上記実施の形態では、判定データ１２１は出力部１４によってのみ出力されるが、判定データ１２１は通信部１８およびネットワークを介して搬送機構２に伝達されてもよい。その場合は、搬送機構２のＣＰＵ２０が判定データ１２１に応じて回転モータ２３を制御するように構成してもよい。すなわち、検査装置１によって異常が検出された場合に、搬送機構２が対象物９の搬送を停止させる等の対応を採るようにしてもよい。

本発明に係る搬送システムの構成例を示す図である。 本実施の形態におけるカラーセンサの構造を概略的に示す図である。 検査装置の機能ブロックをデータの流れとともに示す図である。 混在状態のときの赤色光についての出力値を示す図である。 混在状態のときの緑色光についての出力値を示す図である。 混在状態のときの青色光についての出力値を示す図である。 赤単独状態のときの赤色光についての出力値を示す図である。 赤単独状態のときの緑色光についての出力値を示す図である。 赤単独状態のときの青色光についての出力値を示す図である。 赤色光の混合状態の違いにおける変化を示す図である。 緑色光の混合状態の違いにおける変化を示す図である。 青色光の混合状態の違いにおける変化を示す図である。 赤色光の時間変化を示す図である。 緑色光の時間変化を示す図である。 青色光の時間変化を示す図である。

符号の説明

１ 検査装置
１０ ＣＰＵ
１００ 搬送システム
１０１ 生成部
１０２ 判定部
１１ ＲＯＭ
１１０ 基準データ
１２ ＲＡＭ
１２０ 状態データ
１２１ 判定データ
１３ 入力部
１４ 出力部
１５ 照明部
１６ カラーセンサ
１６０，１６１，１６２，１６３，１６４ 光電変換素子
１７ 遮光カバー
１８ 通信部
２ 搬送機構
９ 対象物
９０ 物品
９１ 容器

Claims (7)

1. 対象物の状態を検査する検査装置であって、
   対象物の正常状態を示す基準データを記憶する記憶手段と、
   半導体素子から構成され、対象物の表面で反射した光を直接的に受光するカラーセンサと、
   前記カラーセンサからの出力信号に応じて、前記対象物の状態を表す状態データを生成する生成手段と、
   前記記憶手段に記憶された基準データと前記生成手段により生成された状態データとを比較することにより前記対象物の状態を判定する判定手段と、
   を備えることを特徴とする検査装置。
2. 請求項１に記載の検査装置であって、
   対象物が色の異なる複数の部分から構成され、
   前記判定手段は、前記対象物における前記複数の部分の混合比を前記対象物の状態として判定することを特徴とする検査装置。
3. 請求項２に記載の検査装置であって、
   前記判定手段は、前記混合比に応じて、前記複数の部分の少なくともいずれかについて欠品を判定することを特徴とする検査装置。
4. 請求項２または３に記載の検査装置であって、
   前記カラーセンサは、当該カラーセンサに対して相対的に移動している対象物からの光を受光し、
   前記生成手段は、前記カラーセンサから経時的に得られる出力信号に応じて状態データを生成し、
   前記判定手段は、前記複数の部分の位置の適否を判定することを特徴とする検査装置。
5. 請求項１ないし３のいずれかに記載の検査装置であって、
   前記カラーセンサは、当該カラーセンサに対して相対的に移動している対象物からの光を受光し、
   前記生成手段は、前記カラーセンサから経時的に得られる出力信号に応じて状態データを生成することを特徴とする検査装置。
6. 請求項５に記載の検査装置であって、
   前記判定手段は対象物の向きを判定することを特徴とする検査装置。
7. 搬送システムであって、
   対象物を上流側から下流側に向けて搬送する搬送機構と、
   前記搬送機構によって搬送される対象物の状態を検査する検査装置と、
   を備え、
   前記検査装置は、
   対象物に関する基準データを記憶する記憶手段と、
   半導体素子から構成され、対象物からの光を直接的に受光するカラーセンサと、
   前記カラーセンサからの出力信号に応じて、前記対象物の状態を表す状態データを生成する生成手段と、
   前記記憶手段に記憶された基準データと前記生成手段により生成された状態データとを比較することにより前記対象物の状態を判定する判定手段と、
   を備えることを特徴とする搬送システム。

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