JP2013003123A - 乾麺のクラック発生予測装置および分別システム - Google Patents

Abstract

【課題】乾麺におけるクラックの発生を事前に予測することができる乾麺のクラック発生予測装置を提供する。
【解決手段】光源部１のハロゲンランプ４から発せられた光が円偏光フィルタ５で円偏光に変換されると共にコンデンサレンズ６で集光されて試料Ｓに照射され、試料Ｓを透過した光が対物レンズ７で平行光に変換された後、楕円偏光解析器８を通してＣＣＤカメラ９に到達し、試料Ｓの複屈折性に起因して試料Ｓを透過する際に生じた位相差をコントラストに変換した位相差像がＣＣＤカメラ９で取得される。位相差像のデータに基づき、予測部３で、試料Ｓが有する複屈折位相差量が計測されると共に計測された複屈折位相差量から試料Ｓ内の残留応力の大きさが評価され、評価された残留応力の大きさに応じて、試料Ｓにおけるクラック発生の有無が予測される。
【選択図】図１

Description

この発明は、乾麺のクラック発生予測装置に係り、特に、パスタ等の乾麺におけるクラックの発生を予測する装置に関する。
また、この発明は、クラックの発生が予測された乾麺を分別する乾麺の分別システムにも関している。

一般に、パスタ等の乾麺は、その断面形状に対応する形状のノズル孔が形成されたダイスを用いて麺材料を押出成形した後、乾燥させることにより製造される。これらの乾麺は、それぞれの種類に応じた形状、色彩等を有しているが、製造ラインにおいて大量に乾麺を製造する際には、種々の要因により形状不良、色むら等を生じた欠陥品が発生することがある。

そこで、製造工場から出荷される製品の品質向上のために、製造された乾麺の外観検査を行う装置が使用されている。例えば、特許文献１には、即席ラーメンのカラー画像を取得することにより形状異常、色彩異常を検査する検査装置が開示され、特許文献２には、ＣＣＤカメラでパスタを撮影して色彩異常を生じたパスタを検出する装置が開示されている。

特開２００３−３５６７５号公報 特開２００５−３２４１０１号公報

特許文献１および２のように、乾麺の光学像を捉えることにより、製造された乾麺から外観異常を生じたものを検出することができる。
しかしながら、製造直後の外観には何ら異常が認められなかったにも関わらず、その後の時間の経過に伴って軸方向にクラックが発生する乾麺の存在が知られている。このようなクラックを生じる乾麺は、製品の見栄えを損なうこととなるが、製造直後にはクラックがまだ発生していないため、特許文献１および２に開示されているような装置を製造ラインに直結して外観検査を行っても、見つけることができなかった。

この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、乾麺におけるクラックの発生を事前に予測することができる乾麺のクラック発生予測装置を提供することを目的とする。
また、この発明は、このようなクラック発生予測装置でクラックの発生が予測された乾麺を分別する乾麺の分別システムを提供することも目的としている。

この発明に係る乾麺のクラック発生予測装置は、乾麺に偏光を照射する光源部と、光源部から照射された偏光に対する乾麺の透過光に基づいて乾麺の位相差像を取得する撮像部と、撮像部で取得された位相差像に基づいて乾麺が有する複屈折位相差量を計測すると共に計測された複屈折位相差量から乾麺内の残留応力を評価して乾麺におけるクラック発生の有無を予測する予測部とを備えたものである。

好ましくは、光源部は、ハロゲンランプと、ハロゲンランプからの光を円偏光に変換する円偏光フィルタと、円偏光フィルタで変換された円偏光を乾麺に集光するためのコンデンサレンズとを含み、撮像部は、乾麺からの光を平行光に変換する対物レンズと、対物レンズで変換された平行光から楕円偏光を解析するための楕円偏光解析器と、楕円偏光解析器を透過した光により乾麺の位相差像を取得するＣＣＤカメラとを含んでいる。
また、予測部は、計測された複屈折位相差量に基づいて乾麺の軸方向の残留応力を演算し、演算された残留応力が所定のしきい値を超えた場合に乾麺にクラックが発生すると予測することができる。

この発明に係る乾麺の分別システムは、乾麺を搬送する搬送手段と、搬送手段で搬送される乾麺におけるクラック発生の有無を予測する上記のクラック発生予測装置と、クラック発生予測装置でクラックの発生が予測された乾麺を搬送手段から分別する分別手段とを備えたものである。

この発明によれば、撮像部が乾麺の位相差像を取得し、予測部がこの位相差像に基づいて乾麺が有する複屈折位相差量を計測すると共に複屈折位相差量から乾麺内の残留応力を評価するので、乾麺におけるクラックの発生を事前に予測することが可能となる。

この発明の実施の形態１に係る乾麺のクラック発生予測装置の構成を示すブロック図である。 残留応力と複屈折との関係を模式的に示す図である。 時間が経過してもクラックが発生しなかったパスタを示し、（Ａ）は位相差像、（Ｂ）は光学顕微鏡像を表す写真である。 時間の経過に伴ってクラックが発生したパスタを示し、（Ａ）は位相差像、（Ｂ）は光学顕微鏡像を表す写真である。 実施の形態２に係る乾麺の分別システムの構成を示すブロック図である。

以下、図面に示す好適な実施の形態に基づいて、この発明を詳細に説明する。
実施の形態１
図１に、この発明の実施の形態１に係る乾麺のクラック発生予測装置の構成を示す。クラック発生予測装置は、乾麺からなる試料Ｓに対向して配置された光源部１を有し、試料Ｓを挟むように光源部１に対向して撮像部２が配置されている。さらに、撮像部２に予測部３が接続されている。

光源部１は、試料Ｓに円偏光を照射するもので、ハロゲンランプ４と、ハロゲンランプ４から発せられた光を円偏光に変換する円偏光フィルタ５と、円偏光フィルタ５で変換された円偏光を試料Ｓに集光するためのコンデンサレンズ６を有している。円偏光フィルタ５は、干渉フィルタとポラライザと１／４波長板を順次光軸上に配列することで形成することができる。

また、撮像部２は、光源部１から照射された円偏光に対する試料Ｓの透過光に基づいて試料Ｓの位相差像を取得するもので、試料Ｓを透過した光を平行光に変換する対物レンズ７と、対物レンズ７で変換された平行光から楕円偏光を解析するための楕円偏光解析器８と、楕円偏光解析器８を透過した光により試料Ｓの位相差像を取得するＣＣＤカメラ９を有している。楕円偏光解析器８は、光軸上に配列された液晶光学素子とアナライザから形成されている。

予測部３は、撮像部２により取得された位相差像に基づいて試料Ｓが有する複屈折位相差量を計測し、計測された複屈折位相差量から試料Ｓ内の残留応力を評価して試料Ｓにおけるクラック発生の有無を予測するものである。

本発明者等は、種々の実験および検討を重ねた結果、ダイスに形成されたノズル孔から麺材料を押出成形してパスタ等の乾麺を製造する際に、図２に示されるように、乾麺に作用する軸方向の応力が残留応力として乾麺内に残り、この残留応力が所定量以上に大きくなると、時間の経過に伴って高い確率でクラックの発生につながることを見出した。
一般に、光学的に等方性の物質であっても、一方向に応力を受けると、複屈折性が発現し、応力が加えられた方向に振動成分を有する光の速度が低くなることが知られている。このため、図２に示されるように、軸方向の残留応力を有する乾麺に対し、軸方向に直角の振動面を有する偏光Ｐ１と軸方向の振動面を有する偏光Ｐ２を入射させると、残留応力の大きさに応じて乾麺内における偏光Ｐ２の伝搬速度が偏光Ｐ１の伝搬速度よりも低くなり、乾麺を透過した偏光Ｐ１と偏光Ｐ２の間に位相差が発生する。

そこで、本発明者等は、この実施の形態１に係るクラック発生予測装置のように、光源部１から試料Ｓに円偏光を照射し、撮像部２で試料Ｓを透過した後の楕円偏光を解析して位相差像を取得し、予測部３で位相差像から試料Ｓが有する複屈折位相差量を計測して試料Ｓ内の残留応力の大きさを評価することにより、その後のクラック発生の有無を予測することができることに想到した。

次に、図１に示した乾麺のクラック発生予測装置の動作について説明する。
まず、光源部１のハロゲンランプ４から発せられた光が円偏光フィルタ５で円偏光に変換されると共にコンデンサレンズ６で集光されて試料Ｓに照射される。試料Ｓを透過した光は、対物レンズ７で平行光に変換された後、楕円偏光解析器８を通してＣＣＤカメラ９に到達する。これにより、試料Ｓの複屈折性に起因して試料Ｓを透過する際に生じた位相差をコントラストに変換した位相差像がＣＣＤカメラ９で取得される。

この位相差像のデータは、ＣＣＤカメラ９から予測部３に送られ、予測部３で、位相差像のデータに基づいて試料Ｓが有する複屈折位相差量が計測されると共に計測された複屈折位相差量から試料Ｓ内の残留応力の大きさが評価される。さらに、予測部３では、評価された残留応力の大きさが予め設定された所定のしきい値と比較され、残留応力の大きさが所定のしきい値以下である場合には、試料Ｓにクラックは発生しないという予測がなされ、一方、残留応力の大きさが所定のしきい値を超えている場合には、試料Ｓにクラックが発生するという予測がなされる。

ここで、製造時から時間が経過してもクラックが発生しなかったパスタと、製造後にクラックが発生したパスタからなる２つの試料Ｓについてそれぞれ撮像部２で取得された位相差像を図３および図４に示す。
図３は、クラックが発生しなかったパスタを示すもので、（Ａ）が位相差像、（Ｂ）は参考のために撮影された光学顕微鏡像を示す。位相差像には、複屈折性が発現されている兆候は見られず、光学顕微鏡像においても特に異常は見られない。

これに対し、図４は、時間の経過に伴ってクラックが発生したパスタを示すもので、図３と同様に、（Ａ）が位相差像、（Ｂ）が光学顕微鏡像である。光学顕微鏡像には明瞭に現れていないが、位相差像には、軸方向に沿って明らかにコントラストの異なる帯状部分を確認することができる。軸方向に沿った残留応力の存在により、帯状部分と他の領域との間で複屈折性が発現し、コントラストの差を形成しているものと思われる。このような残留応力に起因して、クラックの発生がもたらされる。

以上のように、撮像部２が試料Ｓの位相差像を取得し、予測部３が位相差像に基づいて試料Ｓが有する複屈折位相差量を計測すると共に複屈折位相差量から試料Ｓ内の残留応力を評価するので、試料Ｓにおけるクラックの発生を事前に予測することが可能となる。
なお、複屈折位相差量は、偏光が透過する試料Ｓの厚さにも影響を受けるので、試料Ｓの厚さが異なる場合には、それに伴って、残留応力の大きさを比較するための所定のしきい値の値を調整することが好ましい。

実施の形態２
図５に実施の形態２に係る乾麺の分別システムの構成を示す。分別システムは、試料Ｓを搬送する搬送コンベヤ１１と、この搬送コンベヤ１１を駆動する搬送コンベヤ駆動部１２を有しており、搬送コンベヤ１１の上方に、試料Ｓを１本ずつ搬送コンベヤ１１上に供給するフィーダー１３が配置されている。搬送コンベヤ１１による搬送方向に対して、フィーダー１３の下流側に、実施の形態１に示した乾麺のクラック発生予測装置が配置されている。クラック発生予測装置の光源部１が搬送コンベヤ１１の下方に位置し、搬送コンベヤ１１の上方には、光源部１に対向するように撮像部２が配置され、撮像部２に予測部３が接続されている。
なお、搬送コンベヤ１１のコンベヤベルトは、光源部１からの光を透過するように透光性を有すると共に光学的に等方性の材料から形成されている。

搬送コンベヤ１１の下流側には、載置された試料Ｓが滑落するような傾斜を有するシュート１４が配置され、さらに、シュート１４の下流側に、製品としての試料Ｓを排出する排出コンベヤ１５が配置され、排出コンベヤ１５に排出コンベヤ駆動部１６が接続されている。
また、シュート１４は、傾斜角がさらに大きくなるように回動可能に取り付けられており、このシュート１４を回動させるためのシュート駆動部１７がシュート１４に接続され、シュート１４の下方には、異常品と判定された試料Ｓを回収する回収部１８が配置されている。

そして、クラック発生予測装置の予測部３、搬送コンベヤ駆動部１２、フィーダー１３、排出コンベヤ駆動部１６およびシュート駆動部１７に制御部１９が接続されている。
なお、搬送コンベヤ１１、搬送コンベヤ駆動部１２、排出コンベヤ１５および排出コンベヤ駆動部１６により搬送手段が構成され、シュート１４とシュート駆動部１７により分別手段が構成されている。

まず、制御部１９によりシュート駆動部１７が制御されて、図５に実線で示されるように、シュート１４が搬送コンベヤ１１の下流端と排出コンベヤ１５の上流端との間をほぼつなぐ回動位置Ａに維持されると共に、制御部１９の制御の下で、搬送コンベヤ駆動部１２および排出コンベヤ駆動部１６により搬送コンベヤ１１および排出コンベヤ１５がそれぞれ駆動される。
この状態で、フィーダー１３から試料Ｓが１本ずつ搬送コンベヤ１１上に供給される。試料Ｓが搬送コンベヤ１１により搬送されてクラック発生予測装置の光源部１の直上にまで到達すると、光源部１から発せられた偏光が透光性を有するコンベヤベルトを介して試料Ｓに照射され、撮像部２で位相差像が取得され、予測部３で試料Ｓ内の残留応力が評価され、試料Ｓにおけるクラック発生の有無が予測される。

予測部３における予測結果は、制御部１９に出力され、制御部１９は、時間が経過してもクラックは発生しないと予測された試料Ｓに対して、シュート１４を回動させることなく、搬送コンベヤ１１から排出コンベヤ１５へと搬送させる。すなわち、試料Ｓは、搬送コンベヤ１１の下流端から回動位置Ａに維持されているシュート１４上に搬送され、シュート１４の上面を滑落して排出コンベヤ１５の上流端に至り、排出コンベヤ１５によって排出される。

一方、時間の経過に伴ってクラックが発生すると予測された試料Ｓに対しては、制御部１９は、シュート駆動部１７を制御してシュート１４を図５に破線で示された回動位置Ｂにまで回動する。これにより、試料Ｓは、搬送コンベヤ１１の下流端から排出コンベヤ１５の上流端に到達することができず、異常品として、シュート１４の下方に配置された回収部１８に回収される。
クラックの発生が予測された試料Ｓが回収部１８に落下した後、シュート１４はシュート駆動部１７により回動位置Ａに戻される。

このようにして、クラックが発生しないと予測された試料Ｓのみを排出コンベヤ１５から排出し、クラックの発生が予測された試料Ｓを回収部１８に回収することができる。
なお、この発明に係る乾麺のクラック発生予測装置および乾麺の分別システムは、スパゲティ等のパスタの他、そば、うどん、ラーメン等の各種の乾麺に広く適用することができる。

１ 光源部、２ 撮像部、３ 予測部、４ ハロゲンランプ、５ 円偏光フィルタ、６ コンデンサレンズ、７ 対物レンズ、８ 楕円偏光解析器、９ ＣＣＤカメラ、１１ 搬送コンベヤ、１２ 搬送コンベヤ駆動部、１３ フィーダー、１４ シュート、１５ 排出コンベヤ、１６ 排出コンベヤ駆動部、１７ シュート駆動部、１８ 回収部、１９
制御部、Ｓ 試料。

Claims (4)

1. 乾麺に偏光を照射する光源部と、
   前記光源部から照射された偏光に対する前記乾麺の透過光に基づいて前記乾麺の位相差像を取得する撮像部と、
   前記撮像部で取得された位相差像に基づいて前記乾麺が有する複屈折位相差量を計測すると共に計測された複屈折位相差量から前記乾麺内の残留応力を評価して前記乾麺におけるクラック発生の有無を予測する予測部と
   を備えたことを特徴とする乾麺のクラック発生予測装置。
2. 前記光源部は、ハロゲンランプと、前記ハロゲンランプからの光を円偏光に変換する円偏光フィルタと、前記円偏光フィルタで変換された円偏光を前記乾麺に集光するためのコンデンサレンズとを含み、
   前記撮像部は、前記乾麺からの光を平行光に変換する対物レンズと、前記対物レンズで変換された平行光から楕円偏光を解析するための楕円偏光解析器と、前記楕円偏光解析器を透過した光により前記乾麺の位相差像を取得するＣＣＤカメラとを含む請求項１に記載の乾麺のクラック発生予測装置。
3. 前記予測部は、計測された複屈折位相差量に基づいて前記乾麺の軸方向の残留応力を演算し、演算された残留応力が所定のしきい値を超えた場合に前記乾麺にクラックが発生すると予測する請求項１または２に記載の乾麺のクラック発生予測装置。
4. 乾麺を搬送する搬送手段と、
   前記搬送手段で搬送される乾麺におけるクラック発生の有無を予測する請求項１〜３のいずれか一項に記載のクラック発生予測装置と、
   前記クラック発生予測装置でクラックの発生が予測された乾麺を前記搬送手段から分別する分別手段と
   を備えたことを特徴とする乾麺の分別システム。