JP2010117262A - 異物排除装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検査対象物に含まれる異物を選択的に容易かつ確実に排除することができる異物排除装置を提供する。
【解決手段】異物排除装置１は、検査対象物９中に混在する異物を検出して該異物を排除する装置であって、ドラム１０、対象物供給部２０、第１撮像部３１、第２撮像部３２、解析部６０、分離部７０および加圧エアーノズル８１を備える。分離部７０は、ドラム１０から検査対象物９が落下する前に、加圧エアーノズル７１によりドラム１０の上方から検査対象物９に加圧エアーを吹き付けて、ドラム１０から検査対象物９を分離させ落下させる。加圧エアーノズル８１は、すなわち、ドラム１０から検査対象物９が落下しているときに、異物通過時に選択的に加圧エアーを噴射して、検査対象物９のうち異物を含まない部分と異物を含む部分とに分別する。
【選択図】図１

Description

本発明は、検査対象物中に混在する異物を検出して該異物を排除する装置に関するものである。

検査対象物（例えば食品・薬品など）中に混入している異物の検査を実施する技術として、可視光を用いる検査、金属探知機を用いる検査、磁気センサーを用いる検査、Ｘ線を用いる検査が知られている。しかし、これらの検査技術では、或る特定の異物だけの検査に限られていて、例えば金属を検査することができても毛髪を検査することができない。

具体的には、可視光を用いる検査では、同系色の異物に対しては、コントラストを得ることができず、検出を行うのが困難である。金属探知機を用いる検査では、金属異物の検査を容易に実施できる反面、非金属のものについては検査が不可能である。磁気センサーは、異物が磁性体である必要があり、対象が非磁性である場合の検査が不可能である。また、Ｘ線検査では、包装外部からの検査が可能であるものの、食品に放射線を当てるといった問題に加え、毛髪などのＸ線が透過してしまう異物の検査には不適である。

特許文献１，２には、検査対象物中に混在する異物を検査して、異物を排除する発明が開示されている。特許文献１，２に記載された異物排除技術は、回転ドラムの表面に供給されて該表面にある検査対象物を撮像し、その撮像により得られた画像を解析して異物の有無を判定し、異物が検出された場合には該異物を排除する。特許文献１に記載された異物排除技術は、ドラムから検査対処物が自由落下している状態で、その検査対象物に含まれる異物を排除する。一方、特許文献２に記載された異物排除技術は、ドラムの表面に検査対処物が存在している状態で、その検査対象物に含まれる異物を吸引して排除する。
特開平１０−２７２４２７号公報 特開平１１−１９０６９７号公報

特許文献２に記載された異物排除技術のようにドラムの表面に検査対処物が存在している状態で該検査対象物に含まれる異物を吸引して排除する場合には、個々の検査対象物の相互間距離が短いので、検査対象物に含まれる異物を選択的に排除することが容易でない。

一方、特許文献１に記載された異物排除技術のようにドラムから検査対処物が自由落下している状態で該検査対象物に含まれる異物を排除する場合には、個々の検査対象物の相互間距離が長くなるので、この点では、検査対象物に含まれる異物を選択的に排除することが容易である。

しかし、ドラムの表面にある検査対象物を撮像して得られた画像の解析結果に基づいて自由落下中の検査対象物から異物を選択的に排除するので、撮像から解析を経て異物排除までの遅延時間は正確に制御されなければならない。ところが、本発明者の知見によれば、上記のような遅延時間が正確に制御されたとしても、自由落下中の検査対象物から異物を排除できない場合がある。

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、検査対象物に含まれる異物を選択的に容易かつ確実に排除することができる異物排除装置を提供することを目的とする。

本発明に係る異物排除装置は、検査対象物中に混在する異物を検出して該異物を排除する装置であって、(1) 円筒形状を有し水平な中心軸の周りに回転するドラムと、(2) ドラムの表面のうち検査対象物との間で滑りが生じない所定領域上に検査対象物を供給する対象物供給部と、(3) ドラムから検査対象物が落下する前に、検査対象物中における異物の有無を検出する検出部と、(4) ドラムから検査対象物が落下する前に、ドラムの上方から検査対象物に加圧エアーを吹き付けて、ドラムから検査対象物を分離させ落下させる分離部と、(5) 検出部による検出結果に基づいて、ドラムから検査対象物が落下しているときに、検査対象物のうち異物を含まない部分と異物を含む部分とに分別する分別手段と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る異物排除装置では、分離部が、ドラムの中心軸に平行なライン上の各位置から検査対象物に加圧エアーを吹き付けるのが好適である。本発明に係る異物排除装置では、分離部による加圧エアーの吹き付けの圧力が０.１ＭＰａ以下であるのが好適である。本発明に係る異物排除装置では、分離部による加圧エアーの吹き付けの方向が、ドラムの頂上部から２０°以上のドラムの表面上の位置に対して、その位置における接線に対して４０°〜５０°の範囲にあるのが好適である。本発明に係る異物排除装置では、ドラムの表面がフッ素コーティングされているのが好適である。

本発明に係る異物排除装置では、分別手段が、ドラムから落下している異物に対して選択的に加圧エアーを吹き付けて該異物を排除するのが好適であり、ドラムから落下している異物に対して選択的に吸引して該異物を排除するのも好適であり、また、ドラムから落下している異物に対して選択的に行路を機械的に変化させて該異物を排除するのも好適である。

本発明によれば、検査対象物に含まれる異物を選択的に容易かつ確実に排除することができる。

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、本実施形態に係る異物排除装置１の構成を示す側面図である。また、図２は、本実施形態に係る異物排除装置１の構成を示す斜視図である。異物排除装置１は、検査対象物９中に混在する異物を検出して該異物を排除する装置であって、ドラム１０、対象物供給部２０、第１撮像部３１、第２撮像部３２、第１照明部４１、第２照明部４２、第１吸収板５１、第２吸収板５２、解析部６０、分離部７０および加圧エアーノズル８１を備える。なお、図１において、解析部６０を除く他の構成要素については、円筒形状を有するドラム１０の中心軸の方向に見た図が示されている。

ドラム１０は、円筒形状を有し、水平な中心軸の周りに回転するものであって、透明な材料（例えば石英ガラス）からなる。ドラム１０の材料は、ドラム１０の内部に設けられた第２撮像部３２および第２照明部４２による検査対象物１０の観察がドラム１０を介して可能である程度に透明である必要がある。対象物供給部２０は、ドラム１０の表面のうち検査対象物９との間で滑りが生じない所定領域上に検査対象物９を供給する。

第１撮像部３１は、ドラム１０の外部に設けられ、ドラム１０の所定領域に含まれる第１撮像領域上にある検査対象物９をドラム１０の外部から撮像する。また、この第１撮像部３１による撮像のために、第１照明部４１がドラム１０の外部に設けられているのが好適であり、第１吸収板５１がドラム１０の内部に設けられているのが好適である。第１照明部４１は検査対象物９を照明し、この照明に伴う検査対象物９からの散乱光を第１撮像部３１が受光して撮像をする。第１吸収板５１は、第１撮像部３１による撮像の際の背景となるもので、その吸収面が第１撮像部４１に対向している。第１撮像部４１の光軸はドラム１０の中心軸に垂直であるのが好ましく、第１吸収板５１の吸収面は第１撮像部４１の光軸に直交するのが好ましい。

第２撮像部３２は、ドラム１０の内部に設けられ、ドラム１０の所定領域に含まれる第２撮像領域上にある検査対象物９をドラム１０の内部から撮像する。また、この第２撮像部３２による撮像のために、第２照明部４２がドラム１０の内部に設けられているのが好適であり、第２吸収板５２がドラム１０の外部に設けられているのが好適である。第２照明部４２はドラム１０を通して検査対象物９を照明し、この照明に伴う検査対象物９からの散乱光を第２撮像部３２が受光して撮像をする。第２吸収板５２は、第２撮像部３２による撮像の際の背景となるもので、その吸収面が第２撮像部４２に対向している。第２撮像部４２の光軸はドラム１０の中心軸に垂直であるのが好ましく、第２吸収板５２の吸収面は第２撮像部４２の光軸に直交するのが好ましい。

解析部６０は、第１撮像部３１および第２撮像部３２それぞれによる撮像結果に基づいて、検査対象物９中における異物の有無を解析する。第１撮像部３１，第２撮像部３２および解析部６０は、ドラム１０から検査対象物９が落下する前に該検査対象物９中における異物の有無を検出する検出部を構成する。

分離部７０は、加圧エアーノズル７１を含み、ドラム１０から検査対象物９が落下する前に、加圧エアーノズル７１によりドラム１０の上方から検査対象物９に加圧エアーを吹き付けて、ドラム１０から検査対象物９を分離させ落下させる。

分別手段として作用する加圧エアーノズル８１は、検出部による検出結果（すなわち、解析部６０による解析結果）に基づいて、ドラム１０から検査対象物９が落下しているときに、異物通過時に選択的に加圧エアーを噴射して、検査対象物９のうち異物を含まない部分と異物を含む部分とに分別する。このとき、加圧エアーノズル８１による加圧エアー噴射は解析部６０からの指示に基づいて行われ、また、そのタイミングは種々の遅延時間が考慮されて決定される。異物を含む部分とは、異物のみであってもよいし、異物に加えて良品を含んでいてもよい。

このような異物排除装置１において、第１撮像部３１による第１撮像領域および第２撮像部３２による第２撮像領域それぞれは、ドラム１０の中心軸に平行なライン状の領域であるのが好ましい。なお、図２には、ライン状の第１撮像領域Ｌ_１および第２撮像領域Ｌ_２が示されている。

ドラム１０はガラスからなり、第１撮像部３１および第２撮像部３２それぞれは近赤外領域の光を受光して撮像するのが好ましい。また、第１撮像部３１および第２撮像部３２それぞれは、近赤外領域の光のスペクトルを取得することができるのが好ましい。このような第１撮像部３１および第２撮像部３２は、近赤外領域の光を分光する分光器（例えばプリズムや回折格子）と二次元受光素子とを備えて構成され、その二次元受光素子の受光面において特定方向が撮像位置を表し、特定方向に直交する方向が光の波長を表すようにすることで、実現され得る。

第１撮像部３１および第２撮像部３２それぞれが近赤外光のスペクトルを取得して検査対象物９中の異物を検査することにより、可視光では異物を識別することができない場合であっても近赤外光では異物を識別することができて、異物検出能が向上する。また、ドラム１０の内側および外側の双方から検査対象物９を撮像して検査対象物９中の異物を検査することにより、異物をより充分に検出することができる。

また、ドラム１０の表面のうち検査対象物９との間で滑りが生じない所定領域の第１撮像領域および第２撮像領域にある検査対象物９を撮像して異物を検査するので、ドラム１０から自由落下している検査対象物９を撮像する場合と比較して、撮像および解析のための時間を充分に確保することができ、また、第１撮像部３１および第２撮像部３２として応答が遅い近赤外光用のものを用いることができる。

ドラム１０の表面のうち検査対象物９との間で滑りが生じない所定領域上に対象物供給部２０が検査対象物９を供給するとともに、第１撮像部３１，第２撮像部３２がドラム１０の上記所定領域に含まれる第１撮像領域上，第２撮像領域上にある検査対象物９を撮像するためには、ドラム１０の外径が１００ｍｍ以上であり、ドラム１０の厚みが２０ｍｍ以下であるのが好ましい。このようにすることで、上記所定領域，第１撮像領域および第２撮像領域を充分に確保することができ、また、ドラム１０の内部に第２撮像部３２および第２照明部４２を配置する空間を充分に確保することができる。

また、第１撮像部３１によりドラム１０の外側から検査対象物９を撮像するとともに、第２撮像部３２によりドラム１０の内側から検査対象物９を撮像するためには、図３（ａ）に示されるように、対象物供給部２０はドラム１０の頂上部に検査対象物を供給し、第１撮像部３１はドラム１０の中心軸を含む鉛直平面に対する角度が０°〜１０°の方向を撮像し、第２撮像部３２はドラム１０の中心軸を含む鉛直平面に対する角度が１０°〜２０°の方向を撮像し、第１撮像部３１および第２撮像部３２それぞれの撮像方向の間の相対角度が５°以上であることが好ましい。このようにすることにより、第１撮像部３１および第２撮像部３２それぞれによる撮像の際の相互干渉が回避され得る。例えば、図３（ｂ）に示されるように、第１撮像部３１の撮像方向が８°であるとすると、第２撮像部３２の撮像方向は１３°〜２０°の範囲にあることが好ましい。

また、図２の斜視図に示されるように、対象物供給部２０によるドラム１０の頂上部への検査対象物９の供給が該頂上部ラインに沿った複数の位置に行われる場合には、分離部７０はドラム１０の中心軸に平行なライン上の各位置から検査対象物９に加圧エアーを吹き付けるのが好ましく、また、複数の供給位置に対応して複数の加圧エアーノズル８１ａ〜８１ｅが配置されることが好ましい。

また、分離部７０は、ドラム１０の表面にある検査対象物９に対して加圧エアーを吹き付ける加圧エアーノズル７１に加えて、該検査対象物９を除電する除電部７２をも含むことも好ましい。この場合、図２に示されるように、検査対象物９を除電する位置またはラインＬ_３は、検査対象物９に対して加圧エアーを吹き付ける位置またはラインＬ_４に対して、ドラム１０の表面上で上流側にあるのが好ましい。

図４は、本実施形態に係る異物排除装置１の要部構成を示す側面図である。この図には、ドラム１０の一部および分離部７０が示されている。この図に示されるように、分離部７０の加圧エアーノズル７１による加圧エアーの吹き付けの方向は、ドラム１０の頂上部からの角度θ_１が２０°以上のドラム１０の表面上の位置に対して、その位置における接線に対する角度θ_２が４０°〜５０°の範囲にあるのが好ましい。また、分離部７０の加圧エアーノズル７１による加圧エアーの吹き付けの圧力が０.１ＭＰａ以下であるのが好ましい。このようにすることにより、加圧エアー吹き付けによりドラム１０の表面から検査対象物９を分離する際に、ドラム１０の表面から検査対象物９が必要以上に浮き上がることが抑制され、ドラム１０からの検査対象物９の落下の行路が安定するので、好都合である。

図５および図６は、本実施形態に係る異物排除装置１において分別手段として吸引部８２を備える場合の構成を示す図である。図５は側面図を示し、図６は斜視図を示す。分別手段として作用する吸引部８２は、検出部による検出結果（すなわち、解析部６０による解析結果）に基づいて、ドラム１０から検査対象物９が落下しているときに、異物通過時に選択的に異物を吸引して、検査対象物９のうち異物を含まない部分と異物を含む部分とに分別する。このとき、吸引部８２による異物の吸引は解析部６０からの指示に基づいて行われ、また、そのタイミングは種々の遅延時間が考慮されて決定される。異物を含む部分とは、異物のみであってもよいし、異物に加えて良品を含んでいてもよい。加圧エアーノズル８１が異物を吹き飛ばすものであったのに対して、吸引部８２は異物を吸引するものであり、両者は異物の回収方向の点で異なる。

図７および図８は、本実施形態に係る異物排除装置１において分別手段として行路変更板８３を備える場合の構成を示す図である。図７は側面図を示し、図８は斜視図を示す。分別手段として作用する行路変更板８３は、検出部による検出結果（すなわち、解析部６０による解析結果）に基づいて、ドラム１０から検査対象物９が落下しているときに、異物通過時に選択的に異物の行路を機械的に変更して、検査対象物９のうち異物を含まない部分と異物を含む部分とに分別する。このとき、行路変更板８３による異物の行路変更は解析部６０からの指示に基づいて行われ、また、そのタイミングは種々の遅延時間が考慮されて決定される。異物を含む部分とは、異物のみであってもよいし、異物に加えて良品を含んでいてもよい。

次に、図１〜図４に示される構成の異物排除装置１を用いて行った実験の結果について説明する。図９は、本実施形態に係る異物排除装置１を用いて行った実験の結果を示すグラフである。ここでは、ドラム１０の外径を４００ｍｍとし、ガラス１０の材質をガラスとした。分離部７０の加圧エアーノズル７１による加圧エアーの吹き付けの方向は、ドラム１０の頂上部からの角度θ_１が３０°であるドラム１０の表面上の位置に対して、その位置における接線に対する角度θ_２を４５°とした。また、分離部７０の加圧エアーノズル７１による加圧エアーの吹き付けの圧力を０.０８ＭＰａとした。検査対象物９としては、乾燥しているものと未乾燥のものとを用いた。また、ガラスからなるドラム１０の表面がフッ素コーティングされている場合についても実験を行った。そして、分離部７０の加圧エアーノズル７１による加圧エアーの吹き付けをした場合と、吹き付けをしない場合とで、ドラム１０からの検査対象物９の落下開始位置（ドラム１０の頂上部からの角度）を測定した。

図９（ａ）は、ドラム１０の表面がフッ素コーティングされていない場合であって、検査対象物９として乾燥しているものを用いたときの結果を示す。図９（ｂ）は、ドラム１０の表面がフッ素コーティングされていない場合であって、検査対象物９として未乾燥のものを用いたときの結果を示す。また、図９（ｃ）は、ドラム１０の表面がフッ素コーティングされている場合であって、検査対象物９として未乾燥のものを用いたときの結果を示す。

図９（ａ）に示されるように、ドラム１０の表面がフッ素コーティングされていない場合であって、検査対象物９として乾燥しているものを用いたとき、分離部７０の加圧エアーノズル７１による加圧エアーの吹き付けをしないと、ドラム１０からの検査対象物９の落下開始位置が３０°から７０°までの範囲で分布したが、分離部７０の加圧エアーノズル７１による加圧エアーの吹き付けをすることにより、ドラム１０からの検査対象物９の落下開始位置は３０°付近で安定した。

図９（ｂ）に示されるように、ドラム１０の表面がフッ素コーティングされていない場合であって、検査対象物９として未乾燥のものを用いたとき、分離部７０の加圧エアーノズル７１による加圧エアーの吹き付けをしたときも、吹き付けをしないときも、ドラム１０からの検査対象物９の落下開始位置は３０°から９０°までの範囲で分布した。

図９（ｃ）に示されるように、ドラム１０の表面がフッ素コーティングされている場合であって、検査対象物９として未乾燥のものを用いたとき、分離部７０の加圧エアーノズル７１による加圧エアーの吹き付けをしないと、ドラム１０からの検査対象物９の落下開始位置が３０°から６０°までの範囲で分布したが、分離部７０の加圧エアーノズル７１による加圧エアーの吹き付けをすることにより、ドラム１０からの検査対象物９の落下開始位置は３０°付近で安定した。

これら図９（ａ）〜（ｃ）から判るように、検査対象物９が乾燥したものであれば、ドラム１０の表面がフッ素コーティングされていなくても、分離部７０の加圧エアーノズル７１による加圧エアーの吹き付けをすることにより、ドラム１０からの検査対象物９の落下開始位置は安定するので、ドラム１０からの検査対象物９の落下の行路も安定して、検査対象物９に含まれる異物が選択的に容易かつ確実に排除され得る。一方、検査対象物９が未乾燥のものであっても、ドラム１０の表面がフッ素コーティングされていれば、分離部７０の加圧エアーノズル７１による加圧エアーの吹き付けをすることにより、ドラム１０からの検査対象物９の落下開始位置は安定するので、ドラム１０からの検査対象物９の落下の行路も安定して、検査対象物９に含まれる異物が選択的に容易かつ確実に排除され得る。

本実施形態に係る異物排除装置１の構成を示す側面図である。 本実施形態に係る異物排除装置１の構成を示す斜視図である。 本実施形態に係る異物排除装置１における第１撮像部３１および第２撮像部３２それぞれの撮像方向を説明する図である。 本実施形態に係る異物排除装置１の要部構成を示す側面図である。 本実施形態に係る異物排除装置１において分別手段として吸引部８２を備える場合の構成を示す側面図である。 本実施形態に係る異物排除装置１において分別手段として吸引部８２を備える場合の構成を示す斜視図である。 本実施形態に係る異物排除装置１において分別手段として行路変更板８３を備える場合の構成を示す側面図である。 本実施形態に係る異物排除装置１において分別手段として行路変更板８３を備える場合の構成を示す斜視図である。 本実施形態に係る異物排除装置１を用いて行った実験の結果を示すグラフである。

符号の説明

１…異物排除装置、１０…ドラム、２０…対象物供給部、３１…第１撮像部、３２…第２撮像部、４１…第１照明部、４２…第２照明部、５１…第１吸収板、５２…第２吸収板、６０…解析部、７０…分離部、７１…加圧エアーノズル、７２…除電部、８１…加圧エアーノズル、８２…吸引部、８３…行路変更板。

Claims (8)

1. 検査対象物中に混在する異物を検出して該異物を排除する装置であって、
   円筒形状を有し水平な中心軸の周りに回転するドラムと、
   前記ドラムの表面のうち前記検査対象物との間で滑りが生じない所定領域上に前記検査対象物を供給する対象物供給部と、
   前記ドラムから前記検査対象物が落下する前に、前記検査対象物中における異物の有無を検出する検出部と、
   前記ドラムから前記検査対象物が落下する前に、前記ドラムの上方から前記検査対象物に加圧エアーを吹き付けて、前記ドラムから前記検査対象物を分離させ落下させる分離部と、
   前記検出部による検出結果に基づいて、前記ドラムから前記検査対象物が落下しているときに、前記検査対象物のうち異物を含まない部分と異物を含む部分とに分別する分別手段と、
   を備えることを特徴とする異物排除装置。
2. 前記分離部が、前記ドラムの中心軸に平行なライン上の各位置から前記検査対象物に加圧エアーを吹き付ける、ことを特徴とする請求項１に記載の異物排除装置。
3. 前記分離部による加圧エアーの吹き付けの圧力が０.１ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１に記載の異物排除装置。
4. 前記分離部による加圧エアーの吹き付けの方向が、前記ドラムの頂上部から２０°以上の前記ドラムの表面上の位置に対して、その位置における接線に対して４０°〜５０°の範囲にある、ことを特徴とする請求項１に記載の異物排除装置。
5. 前記ドラムの表面がフッ素コーティングされていることを特徴とする請求項１に記載の異物排除装置。
6. 前記分別手段が、前記ドラムから落下している異物に対して選択的に加圧エアーを吹き付けて該異物を排除する、ことを特徴とする請求項１に記載の異物排除装置。
7. 前記分別手段が、前記ドラムから落下している異物に対して選択的に吸引して該異物を排除する、ことを特徴とする請求項１に記載の異物排除装置。
8. 前記分別手段が、前記ドラムから落下している異物に対して選択的に行路を機械的に変化させて該異物を排除する、ことを特徴とする請求項１に記載の異物排除装置。
   

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