JP2014089094A - X線計数装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】容器内に格納された多数の物品の個数を正確に計測するX線計数装置を提供する。
【解決手段】X線によってセンサ上に描かれる各物品の輪郭が重ならないように位置決め手段15が被検査物3を第1方向に直交する平面内で1回以上移動させた場合に、画像作成手段20が移動後の各位置における被検査物の画像データを取り込んで当該各位置における画像を作成し、画像合成手段21が当該各画像を合成して被検査物内部の1枚の画像を作成する。被検査物を第1方向に直交する平面内で1回以上移動させて各位置における画像を作成することにより、物品に対してほぼ垂直にX線が入射する範囲内の画像を得られる。これら画像を1枚の全体画像に合成することで被検査物に格納された複数の物品が第1方向に直交する平面内に隣接して配置されている場合でも、X線によってラインセンサ上に描かれる各物品の輪郭が重なっていない鮮明な画像を得られる。
【選択図】図3

Description

本発明は、容器等の内部に格納された多数の物品の個数を正確に計測するX線計数装置に関する。
回路基板に実装される電子部品はトレイに格納されたり、リールに巻き取られた状態で格納されることが多い。
電子部品を取扱う工場等では、工場内に実在する電子部品の種類及び個数を管理するために一定頻度で計測を行うが、その方法に省力化や精度向上が求められている。
通常、トレイやリールに格納された電子部品の個数を目視によらず計測する手段としては、トレイやリール全体の重量と電子部品単体の重量とに基づいて算出する方法や、電子部品がリールに格納されている場合には、リールからキャリアテープを引き出し、他方のリールに巻き取りながら電子部品を一個ずつ周知の測定装置により計測する方法等が知られている。
周知の測定装置として例えば特許文献1には、図12に示すように、ベルトコンベア上に載置した被検査物に対して上方のX線源から扇状のX線(斜線範囲)を照射し、透過したX線をベルトコンベア下方のラインセンサで検出し、当該被検査物1個の画像を作成することで個数を計測するX線検査装置が開示されている。
また、特許文献2には、容器内において上下方向に重なり合う複数の内容物に対して上方からX線を照射し、ラインセンサに到達するX線の濃度値の差に基づいて内容物の個数を計測するX線検査装置が開示されている。
特許第3839658号公報 特開2010−38629号公報
ところが、上記従来技術では以下のような問題がある。
すなわち、トレイやリールの重量に基づいて電子部品の個数を計測する方法では、電子部品の個体差によってその重量にばらつきがある場合には精度が低下するという問題がある。
また、リールからキャリアテープを引き出して、他方のリールで巻き取りながら電子部品を一個ずつ計測する方法では、引き出し及び巻き取り時に電子部品に作用する外力によって電子部品が破損したり、キャリアテープから脱落するおそれがあり、また巻き取り作業に時間がかかるという問題がある。
また、特許文献1記載の技術は、ベルトコンベアを正逆方向に移動させながら、ベルトコンベアの上方に配置したX線源から、搬送方向(X方向)に直交する方向(Y方向)にのびるラインセンサに向けて扇状のX線を照射するものである。
ここで、図13(a)に示すように、X線源から照射されるX線について搬送方向(X方向)に沿った断面を見ると、被検査物の縁部分に対する入射角θ1は90度近くになるため、当該縁部分を透過したX線がX線ラインセンサに入射する位置(X線のX方向の中心線Lxからの距離)δ1は、当該縁部分からX方向にほとんど離れない。
一方、図13(b)に示すように、X線について搬送方向に直交する方向(Y方向)の断面を見ると、被検査物の縁部分に対する入射角θ2は90度よりも相当小さくなるため、当該縁部分を透過したX線がX線ラインセンサに入射する位置(X線のY方向の中心線Lyからの距離)δ2は、当該縁部分からY方向に相当離れてしまう。
このようにX線ラインセンサに入射するX線の位置(δ1とδ2)を比較した場合に、δ2の方が相対的に大きくなるため、ラインセンサ上に形作られる被検査物の輪郭はY方向に大きく歪んで広がった形となる。
したがって、計数対象物品がトレイやリールに格納された電子部品の場合、特にY方向に隣接する2つの電子部品の輪郭がラインセンサ上で重なってしまうことがあり、これが画像処理段階において当該2つの電子部品の境界線を画定し辛くし、結果として計数エラーが生じるという問題がある。
また、特許文献2記載の技術は、物品が容器内において上下方向に重なり合っている場合に有効な技術であり、トレイやリールに格納された電子部品のようにXY方向(水平面内)に隣接配置された物品の計数には適していない。
なお、このような問題はトレイやリールに格納された電子部品だけでなく、XY方向に隣接配置される物品全般について生じ得るものである。
本発明はこのような問題に鑑み、容器内に格納された多数の物品の個数を正確に計測するX線計数装置を提供することを課題とする。
本発明のX線計数装置は、X線を用いて被検査物内に格納された多数の物品の個数を計測するX線計数装置において、被検査物を位置決めする位置決め手段と、被検査物に対して第1方向から扇状のX線を照射するX線照射手段と、前記第1方向に直交する平面内に配置されて被検査物に照射されたX線を検出するセンサと、前記センサによる検出結果に基づき被検査物内部の画像を作成する画像作成手段と、前記画像作成手段が作成した画像を必要に応じて合成する画像合成手段とを備え、X線によってセンサ上に描かれる各物品の輪郭が重ならないように前記位置決め手段が被検査物を前記第1方向に直交する平面内で1回以上移動させた場合に、前記画像作成手段が移動後の各位置における被検査物の画像データを取り込んで当該各位置における画像を作成し、前記画像合成手段が当該各画像を合成して被検査物内部の1枚の画像を作成することを特徴とする。
また、前記センサが、前記第1方向に直交する第2方向に沿って配置されるラインセンサであり、X線によってセンサ上に描かれる各物品の輪郭が重ならないように前記位置決め手段が被検査物を第2方向に1回以上移動させた場合に、前記画像作成手段が移動後の各位置における被検査物の画像データを取り込んで当該各位置における画像を作成し、前記画像合成手段が当該各画像を合成して被検査物内部の1枚の画像を作成することを特徴とする。
また、被検査物の寸法を計測する寸法計測手段と、前記寸法計測手段によって計測された寸法データに基づき、前記位置決め手段が被検査物を前記1回以上移動させる必要があるか否かを判定する判定手段とを備えることを特徴とする。
被検査物を第1方向に直交する平面内で1回以上移動させて各位置における画像を作成することにより、物品に対してほぼ垂直にX線が入射する範囲内の画像を得られる。したがって、これら画像を1枚の全体画像に合成することにより、被検査物に格納された複数の物品が第1方向に直交する平面内に隣接して配置されている場合でも、X線によってラインセンサ上に描かれる各物品の輪郭が重なっていない鮮明な画像を得ることができ、容器内に格納された多数の物品の個数を正確に計測できる。
また、X線計数装置が寸法計測手段と判定手段を備えることにすれば、計数作業の省力化を図ることができる。
X線計数装置の外観を示す斜視図 X線照射手段及びラインセンサの概略を示す斜視図 X線計数装置の構成を示すブロック図 被検査物の例を示す図(a)及び(b) 被検査物にX線を照射した状態を示すYZ平面図 被検査物にX線を照射した状態を示すYZ平面図 被検査物を第2方向に1回以上移動させた状態を示すYZ平面図(a)〜(c) 被検査物全体が写った1枚の内部画像を示す図 X線照射手段が円錐状のX線を照射し、これをエリアセンサで検出する場合の概略を示す斜視図 X線照射手段が扇状のX線を照射し、これをエリアセンサで検出する場合の概略を示す斜視図 センサとしてエリアセンサを用いた場合の被検査物の撮像範囲を示す図 従来のX線検査装置の概略図 従来のX線検査装置の問題点を示すXZ平面図(a)及びYZ平面図(b)
本発明のX線計数装置1の実施の形態について図面を用いて説明する。
本実施の形態においては、X線照射手段から扇状のX線を照射し、このX線をラインセンサで検出する場合について説明する。
図1〜図3に示すように、X線計数装置1はX線を用いて被検査物3内に格納された多数の物品の個数を計測する装置である。
X線計数装置1の筐体2内にはX線の遮蔽ボックスや制御手段10(制御用コンピュータ)が格納されており、筐体2外にはモニタ22aや必要に応じてバーコードリーダ22c等が配置される。
制御手段10はCPU11、制御プログラムおよび各種データなどを格納するROM12、ワーキングエリアを提供するRAM13及び周辺回路とのインターフェース部14等を備えており、これらがバスによって接続されている。
CPU11にはテーブル制御部15b、X線源制御部16b、ラインセンサ制御部17b、寸法計測用センサ制御部18b、判定手段19、画像作成手段20、画像合成手段21、表示制御部22b、計数手段23等が格納されており、CPU11が制御プログラムを実行することによりこれらの駆動が制御される。
被検査物3としては、図4(a)に示すような内部に電子部品4(物品)を巻き取った状態で格納したリール5や、図4(b)に示すような電子部品4を格子状に格納したトレイ6が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
図3及び図5に示すように、位置決め手段15は被検査物3を搬送方向(X方向)及び水平面内でX方向に直交する方向(Y方向)に位置決めするために設けられる。位置決め手段15は被検査物3を載置するためのテーブル15aと、テーブル15aを所定位置に移動させるためのテーブル制御部15bとを備える。位置決め手段15として周知のXYステージ装置を利用することができる。
X線照射手段16は被検査物3にX線を照射するために設けられる。X線照射手段16は、テーブル15aの上方に配置されて被検査物3に対して第1方向(本実施の形態においてはXY平面に直交するZ方向(上下方向))から扇状のX線をラインセンサ本体17aに向けて照射するX線源16aと、X線源16aからのX線の照射タイミング等を制御するX線源制御部16bとを備える。
X線源16aから照射されるX線16cは、そのXY平面での断面形状がラインセンサ本体17aの長手方向(次に述べる第2方向)にのびるほぼ長方形状になっており、下方に向かうにつれて当該長方形の短辺及び長辺が大きくなるようなほぼ扇型の形状になっている。
ラインセンサ17はX線照射手段16が照射したX線16cを検出するために設けられる。ラインセンサ17は、テーブル15aの下方において被検査物3に照射されたX線を検出するべくXY平面内において上記第1方向(Z方向)に直交する第2方向(Y方向)に沿って多数の画素を一列に配置して構成されるラインセンサ本体17aと、ラインセンサ本体17aの駆動を制御すると共に撮像したX線の画像データを出力するラインセンサ制御部17bとを備える。X線源16aから照射されたX線は被検査物3及びテーブル15aを透過してラインセンサ本体17aに至り、各画素において電荷に変換され、画像データとして画像作成手段20に出力される。
寸法計測手段18は被検査物3の寸法を計測するために設けられる。寸法計測手段18は、被検査物3の寸法を計測する寸法計測用センサ本体18aと、当該センサ本体18aの駆動を制御すると共に計測された被検査物3の寸法データを判定手段19に出力する寸法計測用センサ制御部18bとを備える。寸法計測用センサ本体18aは例えばテーブル15aに取り付けることにしてもよい。
判定手段19は、詳しい説明は後述するが、寸法計測手段18によって計測された寸法データを受け取り、位置決め手段15が被検査物3を第2方向に1回以上移動させる必要があるか否かを判定するために設けられる。
画像作成手段20はラインセンサ17による透過X線の検出結果に基づき被検査物3内部の画像を作成するために設けられる。画像作成手段20は、ラインセンサ制御部17bから出力された被検査物3の画像データを取り込んで処理することにより被検査物3の内部画像を作成し、モニタ22aに出力する。
画像合成手段21は、画像作成手段20が作成した画像を必要に応じて合成するために設けられる。詳しい説明は後述するが、判定手段19の判定に基づいて位置決め手段15が被検査物3を第2方向に1回以上移動させた場合に、画像作成手段20が作成した移動後の各位置における被検査物3の画像を画像合成手段21が合成処理することで被検査物3全体が写った1枚の内部画像を作成する。
表示手段22は被検査物3の種類、画像作成手段20及び画像合成手段21で作成された被検査物3の内部画像、計測された被検査物3の個数等の種々の情報を表示するために設けられ、モニタ22aと、モニタ22aの駆動を制御する表示制御部22bとを備える。モニタ22aにはタッチパネル機能を持たせてもよく、この場合、キー入力回路を介して使用者から各種情報の手入力が可能になる。
次に、X線計数装置1の動作について説明する。
まず、使用者は被検査物3をテーブル15aに載置する。
次に、寸法計測用センサ制御部18bが寸法計測用センサ本体18aを駆動させ、被検査物3のX,Y,Z方向の長さ(a,b,c)を計測する。計測した被検査物3の寸法データは寸法計測用センサ制御部18bによって判定手段19に出力される。
寸法データを受け取った判定手段19は、ROM12に格納されている参照テーブルを参照し、位置決め手段15が被検査物3を第2方向に1回以上移動させる必要があるか否かを判定する。
参照テーブルに含まれるパラメータとしては、例えば被検査物3内に格納されている物品のX,Y,Z方向の長さ(d,e,f)、Y方向に隣接する2つの物品間の距離g、X線源16aからラインセンサ本体17までの距離h等が挙げられる。また、被検査物3がリール5の場合にはその直径であってもよい。
これらパラメータは予めROM12に記憶されており、使用者が被検査物3の種類に応じてモニタ22aを介して適宜選択することにしてもよいし、あるいは被検査物3の一部に貼り付けたバーコードを使用者がバーコードリーダ22cで読み取ることでROM12に記憶されることにしてもよい。
図5に示すように、被検査物3のY方向の長さbが大きい場合には、被検査物3内に格納されている多数の電子部品4(物品)のうち、X線のY方向の中心線Lyからの距離が離れている電子部品4の縁部分に入射するX線の角度θ2が90度よりも相当小さくなる。そして、当該縁部分を透過したX線がラインセンサ本体17aに入射する位置が、当該縁部分からY方向に相当離れてしまう結果、Y方向に隣接する2つの電子部品4の輪郭がラインセンサ本体17a上で重なってしまうという問題がある(実線のX線16cと破線のX線16c参照)。
また、このような問題は電子部品4のZ方向の長さfが大きい(厚みが大きい)場合にも生じるし、また、Y方向に隣接する2つの電子部品間の距離gが小さい(間隔が狭い)場合にも生じる。更には、X線源16aからラインセンサ本体17aまでの距離hが小さい(間隔が狭い)場合にも同様の問題が生じ得る。
したがって、判定手段19は、被検査物3のX,Y,Z方向の長さ(a,b,c)やROM12に記憶されている各パラメータを総合的に考慮した上で、位置決め手段15が被検査物3を第2方向に1回以上移動させる必要があるか否かを判定する。
例えば、X線源16aからラインセンサ本体17aまでの距離hが変動しないという条件下において、Y方向に隣接する2つの電子部品4間の距離gと電子部品4のZ方向の長さfが分かれば、Y方向に隣接する2つの電子部品4の輪郭がラインセンサ本体17a上で重ならないY方向の距離範囲P(図6を参照)を算出することができる。すなわち、当該距離範囲Pは被検査物3内に格納された各電子部品4を重なりなくほぼ正確に撮像できる範囲といえる。
したがって、寸法計測手段18が計測した被検査物3のY方向の大きさbが当該距離範囲P以内の場合には、被検査物3を第2方向に移動させる必要がないと判定手段19が判定することにしてもよい。一方、被検査物3のY方向の大きさbが当該距離範囲Pを超えている場合、例えばb/Pが1より大きい場合、図7に示すように被検査物3をY方向に何回移動させれば被検査物3のY方向の全体を撮像できるか、換言すると距離範囲P内で被検査物3の内部画像を取得するためには、被検査物3をY方向に何回移動させればよいかを判定手段19が判定することにしてもよい。図7の場合は(a)の状態から(b)及び(c)の状態へと被検査物3を第2方向へ2回移動させている。
そして、判定手段19は、被検査物3を第2方向に移動させる必要がないと判定した場合には、テーブル制御部15bにその旨の信号を出力し、テーブル制御部15bはテーブル15aをX方向に移動させる。
次に、X線照射手段16が被検査物3へのX線照射を開始し、画像作成手段20はラインセンサ制御部17bから出力される被検査物3の画像データを取り込んで、これをシェーディング補正、平均化処理、2値化処理等の周知の手法で処理することにより、被検査物3全体が写った1枚の内部画像(図8を参照)を作成し、これを計数手段23及びモニタ22aに出力する。
一方、判定手段19が被検査物3を1回以上移動させる必要があると判定した場合には、テーブル15aを当該回数分移動させる。
そして、画像作成手段20は移動後の各位置における被検査物3の画像データを取り込み、これを処理することにより当該各位置における被検査物3の画像を作成し、これらを画像合成手段21に出力する。
画像合成手段21は、画像作成手段20が作成した移動後の各位置における被検査物3の各画像を合成処理することにより、被検査物3全体が写った1枚の内部画像を作成し、これを計数手段23及びモニタ22aに出力する。
計数手段23は被検査物3全体が写った1枚の内部画像に基づき、当該被検査物3に格納されている電子部品4の個数を計測し、計測結果をモニタ22aに出力すると共にROM12に記憶させる。そして、使用者は次の被検査物3をテーブル15aに載置する。
計数手段23による電子部品4の個数の計測方法は周知の手法を用いることができる。例えば、電子部品1個の寸法データをROM12やバーコードリーダから読み込んでおき、被検査物3全体が写った1枚の内部画像に対してエッジ検出により輪郭追跡を行い、この寸法データに最も近いものを基準物品として決定する。そして暗部輪郭検出やラベリング等の周知の手法を利用して基準物品と同じ輪郭となる部分の個数を計測することで電子部品4の個数を計測できる。
なお、計数手段23が電子部品4の個数の計測を行えなかった場合には、上記画像作成手段20による画像処理を再度行って被検査物3全体が写った1枚の新たな内部画像を作成し、再度計数手段23で計測することにすればよい。
なお、本実施の形態においてはX線計数装置1が寸法計測手段18と判定手段19を備えており、被検査物3の寸法データの計測や被検査物3を第2方向に移動させるか否かの判定を自動的に行うものとしたが、これに限らず、寸法データの計測や入力を使用者が行なったり、被検査物3の第2方向への移動の要否を使用者が判定することにしてもよい。
また、被検査物3を第2方向に移動させずに被検査物3全体が写った1枚の内部画像を一旦作成し、この画像で計数手段23が計数測定を行い、測定が正確に行える場合には判定手段19は被検査物3を第2方向に移動させない旨を判定し、計数が正確に行なえないことが判明した場合には判定手段19は被検査物3を第2方向に移動させる旨を判定することにしてもよい。
また、本実施の形態においては、X線源16aから扇状のX線を照射し、このX線をラインセンサ本体17aで検出する場合について説明したが、これに限らず、図9に示すようにX線源16aから円錐状のX線16dを照射し、このX線16dをエリアセンサ24で検出することにしてもよく、或いは図10に示すようにX線源16aから扇状のX線16cを照射し、このX線16cをエリアセンサ24で検出することにしてもよい。
X線源16aから円錐状のX線16dを照射する場合には、図5に示したようなY方向に隣接する2つの電子部品4の輪郭がラインセンサ本体17a上で重なってしまうという問題が、XY平面全体において生じてしまう。この場合、センサとしてエリアセンサ24を用いることにし、位置決め手段15は円錐状のX線16dによってエリアセンサ24上に描かれる各電子部品4の輪郭が重ならないように、被検査物3をXY平面内で複数回移動させることにすればよい。図11は被検査物3を8回移動させる場合の各撮像範囲A1〜A9を示している。
また、被検査物3の種類としては、本実施の形態で説明したような電子部品4を格納したリール5やトレイ6のような、被検査物3内において複数の物品がXY方向(水平面内)に隣接配置されたものが挙げられる。例えば、包装容器内に多数の食品が水平面内に配置され封入された食品類であってもよい。
また、本発明のX線計数装置1は容器に格納されていない物品の計数にも利用できる。例えば、ビス、ボルト、ナット等の各種部品、錠剤やカプセル状の薬等の物品について、水平面内で移動させた場合にテーブル15a上を移動しないように、テーブル15aに粘着性のシート等を敷いてこの上に互いに重ならないように載置すれば計数が可能になる。
また、計測した物品の個数や計測日等の情報をラベルプリンターで出力し、ラベルを被検査物3に貼り付けることにしてもよい。
また、テーブル15aやX線源16aをZ方向にも移動可能な構成としてもよい。
本発明は容器内に格納された多数の物品の個数を正確に計測するX線計数装置であり、産業上の利用可能性を有する。
1 X線計数装置
2 筐体
3 被検査物
4 電子部品
5 リール
6 トレイ
10 制御手段
11 CPU
12 ROM
13 RAM
14 インターフェース部
15 位置決め手段
15a テーブル
15b テーブル制御部
16 X線照射手段
16a X線源
16b X線源制御部
16c X線
16d X線
17 ラインセンサ
17a ラインセンサ本体
17b ラインセンサ制御部
18 寸法計測手段
18a 寸法計測用センサ本体
18b 寸法計測用センサ制御部
19 判定手段
20 画像作成手段
21 画像合成手段
22 表示手段
22a モニタ
22b 表示制御部
22c バーコードリーダ
23 計数手段
24 エリアセンサ

Claims (3)

  1. X線を用いて被検査物内に格納された多数の物品の個数を計測するX線計数装置において、
    被検査物を位置決めする位置決め手段と、
    被検査物に対して第1方向からX線を照射するX線照射手段と、
    前記第1方向に直交する平面内に配置されて被検査物に照射されたX線を検出するセンサと、
    前記センサによる検出結果に基づき被検査物内部の画像を作成する画像作成手段と、
    前記画像作成手段が作成した画像を必要に応じて合成する画像合成手段とを備え、
    X線によってセンサ上に描かれる各物品の輪郭が重ならないように前記位置決め手段が被検査物を前記第1方向に直交する平面内で1回以上移動させた場合に、前記画像作成手段が移動後の各位置における被検査物の画像データを取り込んで当該各位置における画像を作成し、前記画像合成手段が当該各画像を合成して被検査物内部の1枚の画像を作成することを特徴とするX線計数装置。
  2. 前記X線照射手段が扇状のX線を照射するものであり、
    前記センサが前記第1方向に直交する第2方向に沿って配置されるラインセンサであり、
    X線によってセンサ上に描かれる各物品の輪郭が重ならないように前記位置決め手段が被検査物を第2方向に1回以上移動させた場合に、前記画像作成手段が移動後の各位置における被検査物の画像データを取り込んで当該各位置における画像を作成し、前記画像合成手段が当該各画像を合成して被検査物内部の1枚の画像を作成することを特徴とする請求項1に記載のX線計数装置。
  3. 被検査物の寸法を計測する寸法計測手段と、
    前記寸法計測手段によって計測された寸法データに基づき、前記位置決め手段が被検査物を前記1回以上移動させる必要があるか否か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又は2に記載のX線計数装置。
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