JP2011203067A - 重量測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】環境変化や物品の成分変動によるＸ線吸収率の変化等があっても、物品重量を正しく測定できるようにする。
【解決手段】Ｘ線照射手段２３により測定対象の物品ＷにＸ線を照射し、その透過したＸ線をＸ線センサ２４で受け、その画像情報を画像メモリ２５に記憶する。Ｘ線吸収量算出手段２６は、記憶されたＸ線画像から物品ＷによるＸ線吸収量を求め、重量換算手段２８は、算出されたＸ線吸収量を、換算係数記憶手段２７に記憶されている換算係数によって重量値に換算する。一方、荷重検出型測定部４０は、物品Ｗの荷重を荷重センサ４１で受けて、その物品Ｗの重量を検出する。換算係数更新手段２９は、同一物品について重量換算手段２８で得られた重量値と荷重検出型測定部４０で得られた重量値とから、換算係数記憶手段２７に記憶されている換算係数を更新する。
【選択図】図１

Description

本発明は、物品の重量を測定する装置に関し、特に、Ｘ線を用いた重量測定装置で測定精度を向上する技術に関する。

食品などの製造ラインで製品重量を測定するために、従来からコンベアと荷重センサを組み合わせた計量コンベアが用いられていた。

この計量コンベアは、計量対象物品を搬送するコンベアにかかる荷重を荷重センサに与えて、その荷重に応じた電気信号を出力させるものである。

しかし、この計量コンベアで物品重量を測定する場合、物品がコンベアに搬入されたときの過渡応答が発生して、荷重センサの出力信号が安定するまでの時間が必要となる。

したがって、物品の計量効率が計量コンベアの信号安定時間によって制限され、それより短い間隔で物品が搬入されると、複数の物品の荷重が荷重センサに加わり、正しい重量検出を行えない。

また、近年では、１物品のケースに複数の物品収容部が設けられたものが出ており、計量コンベアでは、その内容物全体の重量は把握できるが、各物品収容部にそれぞれ収容された物品の重量は把握できず、各物品収容部内の物品量に大きなバラツキがある不良品を検出することができない。

このような問題から逃れることが可能な計量方式として、Ｘ線照射型の重量測定装置が提案されている。

Ｘ線照射型の重量測定装置は、測定対象の物品にＸ線を照射し、その透過Ｘ線の強度を検出し、物品によるＸ線の総吸収量を求め、Ｘ線吸収量と物品の質量とを関係付ける換算係数を用いて総吸収量を重量換算するというものである。

このようなＸ線照射型の重量測定装置は、物品に対するＸ線の透過画像から物品の輪郭を特定し、その輪郭内を小領域に細分化し、各領域のＸ線の吸収量（画像濃度で現れる）を求め、その総和を求めるものであるから、計量コンベアのような荷重センサの過渡応答の影響はなく、また、画像処理も物品形状が比較的単純で既知であるので高速処理が可能であり、短い間隔で高速に搬送される物品に対しても計量が行える。

また、１物品のケースに複数の物品収容部が設けられたものであっても、原理的に、各物品収容部にそれぞれ収容された物品の重量を把握でき、各物品収容部内の物品量に大きなバラツキがある不良品を検出することが可能である。

なお、このようなＸ線照射型の重量測定装置は次の特許文献１に開示さされている。

特開２００９−８５８７６号公報

しかしながら、上記Ｘ線照射型の重量測定装置の場合、環境変化や物品の成分変動によるＸ線吸収率の変化等の要因で算出重量に誤差が生じる。

本発明は、この問題を解決し、環境変化や物品の成分変動によるＸ線吸収率の変化等があっても、物品重量を正しく測定できる重量測定装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の請求項１の重量測定装置は、
測定対象物品にＸ線を照射するＸ線照射手段（２３）と、
前記測定対象物品を透過したＸ線の画像を生成するＸ線画像生成手段（２４、２５）と、
前記Ｘ線画像から、前記測定対象物品によるＸ線吸収量を求めるＸ線吸収量算出手段（２６）と、
前記測定対象物品によるＸ線吸収量と重量換算のための換算係数を記憶している換算係数記憶手段（２７）と、
前記Ｘ線吸収量算出手段によって算出されたＸ線吸収量を、前記換算係数記憶手段に記憶されている換算係数によって重量値に換算する重量換算手段（２８）と、
測定対象物品の荷重を荷重センサで受けて、該物品の重量を検出する荷重検出型測定部（４０）と、
同一の測定対象物品について前記重量換算手段で得られた重量値と前記荷重検出型測定部で得られた重量値とから、前記換算係数記憶手段に記憶されている換算係数を更新する換算係数更新手段（２９）とを備えている。

また、本発明の請求項２の重量測定装置は、請求項１記載の重量測定装置において、
前記荷重検出型測定部における測定対象物品の単品の重量検出の成否を判定する単品計量判定手段（３１）を備え、
前記換算係数更新手段は、前記単品計量判定手段によって測定対象物品の単品の重量検出が成功したときのみ換算係数を更新する。

また、本発明の請求項３の重量測定装置は、請求項１または請求項２記載の重量測定装置において、
前記換算係数更新手段は、
同一の測定対象物品について前記重量換算手段で得られた重量値Ｗａと前記荷重検出型測定部で得られた重量値Ｗｂの比（Ｗａ／Ｗｂ）に応じて換算係数を更新する。

また、本発明の請求項４の重量測定装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の重量測定装置において、
測定対象物品は複数（Ｎ）に区分けされた物品収容部を有しており、
前記Ｘ線吸収量算出手段は、前記物品収容部毎のＸ線吸収量を求め、
前記重量換算手段は、物品収容部毎のＸ線吸収量と前記換算係数とを用いて、前記各物品収容部内の物品の個別重量（ｗ_１〜ｗ_Ｎ）とその総重量Ｗａと算出する。

また、本発明の請求項５の重量測定装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の重量測定装置において、
前記荷重検出型測定部は測定対象物品を搬送するためのコンベア（４２）を含み、該コンベア上に搬送されている測定対象物品の荷重を前記荷重センサで受ける構成となっており、
前記Ｘ線照射手段は、前記コンベアまたはそれに連続する搬送路上にＸ線を照射し、
前記単品計量判定手段は、前記荷重検出型測定部のコンベアに対する物品搬入間隔が、単品重量を検出可能な最短距離以上であれば単品重量検出が成功し、前記最短距離より短い場合には単品重量検出が失敗したと判定する。

このように、本発明の重量測定装置は、定常的にはＸ線照射による重量測定を行うので、物品搬入間隔に制限されない極めて効率的な測定処理を行うことができ、また、この種のラインでは、物品搬入のバラツキ等により荷重検出型測定部による単品計量が成功することが一定頻度で発生することを見込め、これを利用してＸ線照射による重量検出に用いる換算係数の更新を行っているので、物品の成分変動に伴う測定誤差を抑制することができ、Ｘ線照射型の重量測定の精度の安定化が計れる。

本発明の実施形態の構成図 本発明の実施形態の処理手順を示すフローチャート 本発明の実施形態の処理手順を示すフローチャート

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明を適用した重量測定装置２０の全体構成を示している。

この重量測定装置２０は、Ｘ線照射型測定部２１と荷重検出型測定部４０とを有している。

Ｘ線照射型測定部２１は、荷重検出型測定部４０のコンベア４２から搬出された測定対象物品Ｗ（以下物品Ｗと記す）を受けるコンベア２２を有し、そのコンベア２２を搬送する物品ＷにＸ線照射手段２３によりＸ線を照射する。ここで、Ｘ線は例えばコンベア２２の上方からコンベア２２の幅方向に沿って照射される。

コンベア２２による物品搬送路経路を挟んでＸ線照射手段２３と対向する位置には、Ｘ線の強度を検出するＸ線センサ２４が例えばコンベア２２の幅方向に沿って配置されている。Ｘ線センサ２４は画像メモリ２５とともにＸ線画像生成手段を構成するものであり、その出力は時系列に画像メモリ２５に記憶され、画像メモリ２５には物品を透過したＸ線の透過画像が生成されることになる。

Ｘ線吸収量算出手段２６は、画像メモリ２５に記憶されたＸ線画像から、前記測定対象物品によるＸ線吸収量Ｑを求める。このＸ線吸収量の算出方法は前記特許文献１と同様であり、特許文献１にあるように、物品のＸ線吸収量Ｑは物品重量（質量）に比例している。

換算係数メモリ２７には、測定対象物品によるＸ線吸収量を重量に換算するための換算係数αが記憶されている。

重量換算手段２８は、Ｘ線吸収量算出手段２６によって算出されたＸ線吸収量Ｑに、換算係数メモリ２７に記憶されている換算係数αを乗じて重量値Ｗａに換算する。

なお、ここで、物品Ｗは複数Ｎに区分けされた物品収容部を有しているものとし、Ｘ線吸収量算出手段２６は、物品収容部毎のＸ線吸収量ｑ_１〜ｑ_Ｎを求め、重量換算手段２８は、物品収容部毎のＸ線吸収量ｑ_１〜ｑ_Ｎと前記換算係数とを用いて、前記各物品収容部内の物品の個別重量（ｗ_１〜ｗ_Ｎ）とその総重量Ｗａとを算出する。

換算係数更新手段２９は、同一の物品Ｗについて重量換算手段２８で得られた重量値Ｗａと後述の荷重検出型測定部４０で得られた重量値Ｗｂから、換算係数メモリ２７に記憶されている換算係数αを更新する。ここでその更新は、現在の換算係数αに、重量値Ｗａ、Ｗｂの比β＝Ｗａ／Ｗｂを乗じた結果α・βを新たな換算係数αとする。

なお、換算係数を更新した場合、その更新に利用した物品Ｗの重量値（全体重量および個別重量）は、更新した換算係数を用いて算出し直す。

一方、荷重検出型測定部４０は、物品Ｗの荷重を荷重センサ４１で受けて、その重量を検出するものであり、コンベア２２の前段（上流側）に設けられた所定長のコンベア４２を荷重センサ４１で支持し、前段コンベア１０から搬出された物品Ｗをコンベア４２上に搬送させ、コンベア４２および搬入した物品Ｗの荷重を荷重センサ４１で検出する。

荷重センサ４１の出力は信号処理部４３に入力される。信号処理部４３は、コンベア４２に対する物品搬入タイミングを投受光器等による搬入センサ４４で検知してから、荷重センサ４１の信号が安定するまでに必要な時間が経過したタイミングに、その信号に対するサンプリングを行い、そのサンプル値からコンベア４２の重量および風袋重量を減じた物品内容物の重量値Ｗｂを出力する。

また、単品計量判定手段３１は、荷重検出型測定部４０における物品Ｗの単品の重量検出の成否を判定するためのものであり、例えば、荷重検出型測定部４０の搬入センサ４４の出力を監視し、コンベア４２に対する物品搬入間隔が、単品重量の検出が可能な最短距離以上であれば単品重量検出が成功し、前記最短距離より短い場合には単品重量検出が失敗したと判定し、その判定結果を換算係数更新手段２９に通知する。また、この単品計量の判定は、上記した物品搬入間隔そのものを監視する方法でなく、物品搬入から所定の計量タイミングに達したときの荷重センサ４１の出力を監視し、その出力が安定（直前の一定期間の出力偏差が許容値以内）で且つ単品重量と判定できる範囲にある場合に単品重量検出が成功し、荷重センサ４１の出力が不安定であるか、あるいは複数品重量と判定できる範囲にあるときに単品重量検出が失敗したものと判定することもできる。

換算係数更新手段２９は、単品計量判定手段３１によって単品の重量検出が成功したと判定されたときのみ換算係数を更新する。

図２、図３は、前記したように、測定対象の物品Ｗの複数の物品収容部に収容された物品の重量とその総和を正確に求めるための処理手順を示すフローチャートである。

始めに、荷重検出型測定部４０の処理および単品の重量検出の成否判定について説明する。

ここで、荷重検出型測定部４０のコンベア４２およびＸ線照射型測定部２１のコンベア２２による物品搬送速度は等しく一定とするが、物品Ｗの搬入間隔は、Ｘ線照射型測定部２１の重量検出能力を越えない範囲内でランダムであるものとする。これは物品Ｗの製造ラインで生じる間隔のバラツキや人手による物品の追加投入等に起因して生じるものである。

このような環境の下で、搬入物品Ｗの番号を示す変数ｉが０に初期化されてから、コンベア４２に対する物品Ｗの搬入が検知されると、変数ｉが１だけ増加更新され、荷重が安定して物品重量を検出するのに必要な時間Ｔにセットされたタイマーがスタートする（Ｓ１〜Ｓ４）。

そして、このタイマーがタイムアップするまでに、次の物品が搬入した時には、ｉ番目の物品の単品計量が失敗したという結果を通知する（Ｓ５〜Ｓ７）。

また、このタイマーがタイムアップするまでに、次の物品の搬入がなかったときには、ｉ番目の物品の単品計量が成功したという結果と測定された重量値Ｗｂｉを通知する（Ｓ８）。以下、上記処理が物品搬入する毎に繰り返される。

一方、Ｘ線照射型測定部２１では、図３に示すように、搬入物品を示す番号ｊを０に初期化し、コンベア４２からコンベア２２に搬入された物品ｉに対する搬入検知を行う（Ｓ１１、Ｓ１２）。

この搬入検知は、前記した荷重検出型測定部４０のような投受光器によるものや、Ｘ線センサの出力が減少したことを検知する。

物品の搬入が検知されると、番号ｊが１だけ増加更新され、その搬入物品のＸ線透過画像から、そのＸ線吸収量が求められる（Ｓ１３、Ｓ１４）。

ここで、前記したように、物品に複数の物品収容部がある場合には、Ｘ線透過画像の各物品収容部の領域毎のＸ線吸収量ｑ_１〜ｑ_Ｎを求める。

そして、これらのＸ線吸収量ｑ_１〜ｑ_Ｎの総和Ｑｊと、予め記憶されている換算係数αとにより、各物品収容部に収容されている物品の総重量Ｗａｊを算出する（Ｓ１５）。

そして、コンベア２２にｊ番目に搬入された物品について荷重検出型測定部４０で単品計量が成功しているか否かを調べ、成功している場合には、Ｘ線によって求めた重量Ｗａｊと単品計量結果Ｗｂｊの比β＝Ｗｂｊ／Ｗａｊの分だけ換算係数αを更新する（Ｓ１６、Ｓ１７）。

そしてこの更新された換算係数により、ｊ番目に搬入された物品の各物品収容部の物品重量およびその総重量（Ｗａｊに等しい）を算出し直して、後続ライン１１（例えば選別ライン）へ出力する（Ｓ１８）。

また、コンベア２２にｊ番目に搬入された物品について荷重検出型測定部４０で単品計量が失敗している場合には、Ｘ線によって求めた重量Ｗａｊを正しいものとして後続ライン１１（例えば選別ライン）へ出力する（Ｓ１９）。

このようにして、得られた物品Ｗの総重量および物品収容部毎の重量値は例えば選別ラインへ送られ、それぞれに対して予め決定された許容範囲にあるか否かの判定がなされ、その判定結果に応じた選別処理がなされる。

上記構成の重量測定装置２０は、定常的にはＸ線照射による重量測定を行うので、物品搬入間隔に制限されない極めて効率的な測定処理を行うことができ、また、この種のラインでは、物品搬入のバラツキ等により荷重検出型測定部４０による単品計量が成功することが、ある一定頻度で発生することを見込めるため、これを利用してＸ線照射による重量検出に用いる換算係数の更新を行うことで、物品の成分変動に伴う測定誤差を抑制することができ、Ｘ線照射型の重量測定の精度の安定化が計れる。

なお、上記実施形態は、１物品に複数の物品収容部がある場合について説明したが、Ｘ線照射型測定部２１は、必ずしもこのような物品だけでなく、単一の収容部に内容物が収容された物品についても、収容部毎の重量算出が省かれるだけで他の処理は同じである。

また、上記実施形態は、コンベアを用いて物品を搬送しながら荷重検出に基づく重量算出処理およびＸ線照射によって得られた画像に基づく重量算出処理を行っていたが、本発明は上記コンベア搬送方式のものに限らず、上下に並んだホッパを用い、物品を上方から順次落下させつつ、荷重検出およびＸ線照射による重量算出処理を行うものであってもよい。

２０……重量測定装置、２１……Ｘ線照射型測定部、２２……コンベア、２３……Ｘ線照射手段、２４……Ｘ線センサ、２５……画像メモリ、２６……Ｘ線吸収量算出手段、２７……換算係数メモリ、２８……重量換算手段、２９……換算係数更新手段、３１……単品計量判定手段、４０……荷重検出型測定部、４１……荷重センサ、４２……コンベア、４３……信号処理部、４４……搬入センサ

Claims (5)

1. 測定対象物品にＸ線を照射するＸ線照射手段（２３）と、
   前記測定対象物品を透過したＸ線の画像を生成するＸ線画像生成手段（２４、２５）と、
   前記Ｘ線画像から、前記測定対象物品によるＸ線吸収量を求めるＸ線吸収量算出手段（２６）と、
   前記測定対象物品によるＸ線吸収量と重量換算のための換算係数を記憶している換算係数記憶手段（２７）と、
   前記Ｘ線吸収量算出手段によって算出されたＸ線吸収量を、前記換算係数記憶手段に記憶されている換算係数によって重量値に換算する重量換算手段（２８）と、
   測定対象物品の荷重を荷重センサで受けて、該物品の重量を検出する荷重検出型測定部（４０）と、
   同一の測定対象物品について前記重量換算手段で得られた重量値と前記荷重検出型測定部で得られた重量値とから、前記換算係数記憶手段に記憶されている換算係数を更新する換算係数更新手段（２９）とを備えた重量測定装置。
2. 前記荷重検出型測定部における測定対象物品の単品の重量検出の成否を判定する単品計量判定手段（３１）を備え、
   前記換算係数更新手段は、前記単品計量判定手段によって測定対象物品の単品の重量検出が成功したときのみ換算係数を更新することを特徴とする請求項１記載の重量測定装置。
3. 前記換算係数更新手段は、
   同一の測定対象物品について前記重量換算手段で得られた重量値Ｗａと前記荷重検出型測定部で得られた重量値Ｗｂの比（Ｗａ／Ｗｂ）に応じて換算係数を更新することを特徴とする請求項１または請求項２記載の重量測定装置。
4. 測定対象物品は複数（Ｎ）に区分けされた物品収容部を有しており、
   前記Ｘ線吸収量算出手段は、前記物品収容部毎のＸ線吸収量を求め、
   前記重量換算手段は、物品収容部毎のＸ線吸収量と前記換算係数とを用いて、前記各物品収容部内の物品の個別重量（ｗ_１〜ｗ_Ｎ）とその総重量Ｗａと算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の重量測定装置。
5. 前記荷重検出型測定部は測定対象物品を搬送するためのコンベア（４２）を含み、該コンベア上に搬送されている測定対象物品の荷重を前記荷重センサで受ける構成となっており、
   前記Ｘ線照射手段は、前記コンベアまたはそれに連続する搬送路上にＸ線を照射し、
   前記単品計量判定手段は、前記荷重検出型測定部のコンベアに対する物品搬入間隔が、単品重量を検出可能な最短距離以上であれば単品重量検出が成功し、前記最短距離より短い場合には単品重量検出が失敗したと判定することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の重量測定装置。

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