JP2017041350A - X線発生装置及びx線検査装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の一実施形態に係る検査振分装置100の概略構成図である。本実施形態において、検査振分装置100は、食品(加工食品や生鮮食料品等)である物品P(検査対象物)の品質検査を行って良品と不良品とを振り分けるシステムである。特に、検査振分装置100は、品質検査として異物検査(物品Pにおける異物混入の有無に関する検査)を行う。なお、物品Pは、必ずしも食品には限定されず、他のもの(例えば工業製品や医薬品等)であってもよい。
検査振分装置100は、主として、物品Pを検査して不良品であるか否かを判定するX線検査ユニット20と、検査後の物品Pのうち不良品を振り分ける振分ユニット30と、X線検査ユニット20及び振分ユニット30の動作を制御するコントローラ40(図7参照)と、を有している。
図2は、X線検査ユニット20の外観斜視図である。X線検査ユニット20は、主として、シールドボックス21と、コンベアユニット22と、X線照射器23と、ラインセンサ24(図3参照)と、LCDディスプレイ25と、を有している。
シールドボックス21は、X線検査ユニット20を構成する各種機器(具体的にはコンベアユニット22、X線照射器23、及びラインセンサ24等)を収容するケーシングである。また、シールドボックス21の中には、コントローラ40が収容されている。また、シールドボックス21の正面上部には、LCDディスプレイ25や、キーの差し込み口や電源スイッチ等が配置されている。
コンベアユニット22は、上流側コンベア90から受け入れた物品Pを、シールドボックス21内を通過させてから下流側の振分ユニット30へと搬送する。コンベアユニット22は、シールドボックス21の両側面に形成された開口21aを貫通するように配置されている。
図3は、シールドボックス21内部の概略構成図である。X線照射器23は、ラインセンサ24及びコンベアユニット22の上方に配置されている。X線照射器23は、シールドボックス21内部において、X線を発生させ、搬送されてくる物品PにX線を照射する。より詳細には、X線照射器23は、コンベアユニット22の下方に配置されるラインセンサ24に向けて、扇状の照射範囲Y(図3のハッチング部分を参照)にX線を照射する。照射範囲Yは、コンベアユニット22の搬送面に対して垂直に延びる。また、照射範囲Yは、物品Pの搬送方向Dに直交する方向(すなわちコンベアベルト22dの幅方向)に広がる。
ラインセンサ24は、コンベアベルト22dの下方に配置されており、物品Pやコンベアベルト22dを透過したX線(透過X線)を検出し、検出結果に対応するX線透視像信号(図8参照)をコントローラ40へ出力する。換言すると、ラインセンサ24は、透過X線の強度に応じたX線透過信号をコントローラ40へ出力する。透過X線の強度は、透過X線量の大小に依存する。なお、X線透過信号(すなわち、透過X線の強度)に基づきコントローラ40(後述するX線画像生成部44)によってX線画像が生成される点については後述するが、生成されるX線画像の明るさ(輝度)についてはラインセンサ24が出力するX線透過信号に基づいて決定される。
LCDディスプレイ25は、タッチパネル(タッチ入力が可能な入力手段)を有する液晶ディスプレイ(いわゆるタッチスクリーン)である。LCDディスプレイ25は、コントローラ40と電気的に接続されており、コントローラ40と互いに信号の送受信を行う。
図4は、振分ユニット30(アーム31)が動作して物品Pが不良品回収ボックス95へ送られる様子を示した模式図である。振分ユニット30は、コントローラ40の指令に応じて、搬送されてくる物品Pのうち不良品を不良品回収ボックス95へ送る。
コントローラ40は、主として、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)等によって構成されるコンピュータである。コントローラ40は、X線検査ユニット20に含まれる各機器の動作を制御する。また、コントローラ40は、ラインセンサ24のX線透過量の検出結果に基づき、物品Pが不良品であるか否かの検査(異物検査)を行う。また、コントローラ40は、異物検査の結果、不良品と判定した物品Pについては、加工ラインから除外すべく振分ユニット30を駆動させて不良品回収ボックス95へと回収させる。また、コントローラ40は、X線管球50又はタンク53の交換等のメンテナンスが必要であるか否かを判定し、判定結果に応じて管理者に対し係るメンテナンスを促す報知を行う。
図5は、X線照射器23の概略構成を示した模式図である。X線照射器23は、X線管球50と、高圧電源51と、フィラメント電源52と、タンク53と、異常放電検出回路54と、を有している。
図7は、コントローラ40の概略構成と、コントローラ40に接続される機器を模式的に示したブロック図である。コントローラ40は、主として、コンベアモータ22aと、エンコーダ22bと、X線照射器23と、ラインセンサ24と、LCDディスプレイ25と、アーム駆動部32と、投光器33aと、受光器33bと、電気的に接続されている。コントローラ40は、主として、記憶部41と、入出力制御部42と、X線照射制御部43と、X線画像生成部44と、品質判定部45と、振分制御部46と、異常放電判定部47と、報知制御部48と、を有している。
記憶部41は、ROM、RAM、HDD、及びフラッシュメモリ等により構成されており、揮発性の記憶領域及び不揮発性の記憶領域を有する。記憶部41は、主として、所定の記憶容量を有するプログラム記憶領域411と、X線透視像信号記憶領域412と、X線画像記憶領域413と、報知情報記憶領域414と、第1異常放電情報記憶領域415と、物品検出フラグ416と、不良品判定フラグ417と、受光信号フラグ418と、XOR信号フラグ419と、AND信号フラグ420と、メンテナンス報知フラグ421と、を含んでいる。
入出力制御部42は、各種信号の入出力に係る制御を行う。例えば、入出力制御部42は、ラインセンサ24から出力された第1信号を受けて、物品検出フラグ416を立てる。また、入出力制御部42は、ラインセンサ24から出力された第2信号を受けて、物品検出フラグ416をクリアする。また、入出力制御部42は、ラインセンサ24から出力されたX線透視像信号を受けて、X線透視像信号記憶領域412に格納する。また、入出力制御部42は、光電センサ33から出力された受光信号を受けて、受光信号フラグ418を立てる。また、入出力制御部42は、光電センサ33から出力されていた受光信号が無くなると、受光信号フラグ418をクリアする。
X線照射制御部43は、X線照射器23の動作に係る制御を実行する。X線照射制御部43は、物品検出フラグ416が立てられた時(すなわち、シールドボックス21内において物品Pが搬送されラインセンサ24の上方位置(照射範囲Y)に来た時)に、X線照射器23における高圧電源51によってアノード電極56及びカソード電極57に所定の電圧を供給させるとともにフィラメント電源52によってカソード電極に加熱電流を供給させることで、X線を発生させ物品Pに照射させる。
X線画像生成部44は、X線透視像信号記憶領域412に記憶されている最新のX線透視像信号に基づき、X線画像を生成する処理を行う。X線画像生成部44は、X線透視像信号によって特定される透過X線量に基づいて、透過画像としてX線画像を生成する。より詳細には、X線画像生成部44は、各X線検出素子24aから得られるX線の強度に関する細かい時間間隔毎のデータをマトリクス状に時系列につなぎ合わせてX線画像を生成する。
品質判定部45は、X線画像記憶領域413に記憶されている最新のX線画像に基づき、物品Pが不良品であるか否かを判定する処理を行う。品質判定部45は、X線画像記憶領域413に新たなX線画像が格納されると、これを取得して、輝度が基準値SVを下回る部分が存在するか否かを判定する。品質判定部45は、X線画像において基準値SVを下回る部分が存在する場合には、当該X線画像に対応する物品Pに関して異物混入のある不良品と判定し、不良品判定フラグ417を立てる。なお、基準値SVは、検査対象である物品Pの種類等に応じて適宜設定される。
振分制御部46は、振分ユニット30におけるアーム駆動部32の動作に係る制御を実行する。振分制御部46は、不良品判定フラグ417が立てられている状態において受光信号フラグ418が立てられた時(すなわち、不良品と判定された物品Pが振分ユニット30に搬送されてきた時)に、搬送速度に応じたタイミング(具体的には、不良品と判定された物品Pがアーム31の動作範囲に到達すると想定されるタイミング)にて、アーム駆動部32に駆動電圧を供給してアーム31を駆動させる。その結果、不良品と判定された物品Pが、不良品回収ボックス95へと送られて加工ラインから除外される。
異常放電判定部47は、X線照射器23において異常放電が生じているか否かを検出する処理を行う。より詳細には、異常放電判定部47は、異常放電が生じた際に、第1異常放電(X線管球50内における異常放電)及び第2異常放電(X線管球50外であってタンク53内における異常放電)のいずれが生じたかを判定し(すなわち、第1異常放電及び第2異常放電を個別に検出し)、当該判定結果に基づき、生じた異常放電がX線管球50の構造に起因する異常放電及び耐用年数の経過に起因する異常放電のいずれであるかを特定する。
報知制御部48は、メンテナンス報知フラグ421が立てられると、報知情報(管理者に対してX線管球50やタンク53の交換等のメンテナンスを促すテキスト情報や警告マーク等の画像情報)を生成して報知情報記憶領域414に格納する。これにより、生成された報知情報が入出力制御部42によってLCDディスプレイ25に出力されて、LCDディスプレイ25において表示される。
図10は、コントローラ40の処理の流れの一例を示したフローチャートである。コントローラ40は、電源を投入されると、以下のような流れで処理を実行する。なお、以下の処理の流れは、あくまでも一例であり、各処理の順序入れ換え、各処理を並列にする並べ替え、又は処理の追加や削除等の変更については、設計仕様や使用環境に応じて適宜可能である。
(6−1)
検査振分装置100では、コントローラ40の異常放電判定部47が、異常放電検出回路54から出力される信号に基づき、第1異常放電(第1放電)と第2異常放電(第2放電)とを個別に検出している。また、コントローラ40の報知制御部48が、第1異常放電又は第2異常放電の検出結果に応じて、報知情報を生成してLCDディスプレイ25に表示させている。これにより、検査振分装置100では、検査精度の低下が抑制されており、信頼性に優れている。
検査振分装置100では、コントローラ40の報知制御部48は、第2異常放電を検出した場合には、LCDディスプレイ25に報知情報を出力させている。これにより、第2異常放電(すなわち、耐用年数の経過に起因する異常放電)が生じた場合には直ちに報知が行われるようになっている。その結果、管理者に対してX線管球50やタンク53の交換等のメンテナンスを適切に促すことが可能となっており、検査精度の低下が抑制されている。
検査振分装置100では、コントローラ40の報知制御部48は、第1異常放電を検出した場合、所定期間P1内における第1異常放電の発生回数が第1閾値ΔTh1未満の時にはLCDディスプレイ25に報知情報を表示させず、所定期間P1内における第1異常放電の発生回数が第1閾値ΔTh1以上の時にはLCDディスプレイ25に報知情報を出力させるように、処理を実行している。
検査振分装置100では、コントローラ40の異常放電判定部47が第1電気回路59及び第2電気回路60の双方における電圧値の変化に基づき第1異常放電を検出しており、第1電気回路59及び第2電気回路60の一方における電圧値の変化に基づき第2異常放電を検出している。すなわち、検査振分装置100では、第1異常放電が生じた場合には第1電気回路59及び第2電気回路60の双方において電圧値の変化が生じること、及び第2異常放電が生じた場合には第1電気回路59及び第2電気回路60の一方において電圧値の変化が生じることに基づき、異常放電が生じた場合に、第1電気回路59及び第2電気回路60の一方において電圧値の変化が生じたか、或いは双方において電圧値の変化が生じたかに応じて、第1異常放電と第2異常放電とを区別して検出している。その結果、第1異常放電及び第2異常放電を個別に検出することが高精度に可能となっている。
検査振分装置100では、X線照射器23の動作を制御するコントローラ40のX線照射制御部43と、X線照射器23によって発生され物品Pを透過したX線(すなわち透過X線)を検出するラインセンサ24と、ラインセンサ24によって検出された透過X線の強度(X線透視像信号)に応じてX線画像を生成するコントローラ40のX線画像生成部44と、を備えている。すなわち、検査振分装置100はX線を発生させる「X線発生装置」として機能するのみならず、X線の照射結果に基づき特定の検査を行う「X線検査装置」としても機能している。つまり、検査振分装置100では、「X線検査装置」においてX線照射器23の耐用年数の経過によりX線管球50等が交換時機に達した場合に管理者に対して適切に報知を行うことが可能となるとともに、X線管球50やタンク53の交換に関して必要な場合に限って精度よく報知を行うことが可能となっている。
上記実施形態の検査振分装置100は、以下の変形例に示すように適宜変形が可能である。なお、各変形例は、矛盾が生じない範囲で他の変形例と組み合わせて適用されてもよい。
上記実施形態では、検査振分装置100は、振分ユニット30を含んでいた。しかし、検査振分装置100において、振分ユニット30は必ずしも必要ではなく、適宜省略が可能である。例えば、検査振分装置100において不良品と判定された物品Pを加工ラインから除外する振分装置を、振分ユニット30に代えて独立に配置してもよい。また、振分ユニット30が行っている振分処理を人為的に行ってもよい。すなわち、検査振分装置100は、X線を発生させる「X線発生装置」として機能するとともに、X線の照射結果に基づき特定の検査を行う「X線検査装置」としても機能するのに必要な要素のみで構成されてもよい。
上記実施形態では、検査振分装置100は、X線を発生させる「X線発生装置」として機能するのみならず、X線の照射結果に基づき特定の検査を行う「X線検査装置」としても機能していた。しかし、検査振分装置100は、「X線発生装置」としてのみ機能するように構成されてもよい。すなわち、検査振分装置100は、「X線発生装置」として機能するのに必要な要素のみで構成されて、「X線検査装置」として機能するのに必要な要素については省略して構成されてもよい。
上記実施形態では、異常放電検出回路54においてXOR回路64が配置されていた。しかし、異常放電検出回路54は、例えば図11に示す異常放電検出回路54´のように構成されてもよい。異常放電検出回路54´においては、異常放電検出回路54のXOR回路64に代えてOR回路66が配置されている。
上記実施形態では、コントローラ40の異常放電判定部47は、第1電気回路59及び第2電気回路60の一方における電圧値の変化に基づき第2異常放電を検出し、第1電気回路59及び第2電気回路60の双方における電圧値の変化に基づき第1異常放電を検出していた。しかし、これに限定されず、コントローラ40の異常放電判定部47は、第1電気回路59及び第2電気回路60の一方における電流値の変化に基づき第2異常放電を検出し、第1電気回路59及び第2電気回路60の双方における電流値の変化に基づき第1異常放電を検出するように構成してもよい。
上記実施形態では、異常放電判定部47は、第1異常放電が生じたと判定した場合(すなわち、AND信号フラグ420が立てられた場合)、第1異常放電情報記憶領域415に格納されている第1異常放電の検出時刻に基づいて、第1異常放電の発生頻度(所定期間P1における第1異常放電の発生回数が第1閾値ΔTh1以上であるか否か)を判定していた。
上記実施形態では、所定期間P1は168時間(1週間)に設定され、第1閾値ΔTh1は3(回)に設定されていた。しかし、所定期間P1及び第1閾値ΔTh1は、設計仕様や使用環境に応じて適宜変更が可能である。例えば、所定期間P1は、50時間に設定されてもよいし、200時間に設定されてもよい。また、例えば、第1閾値ΔTh1は、2(回)に設定されてもよいし、10(回)に設定されてもよい。
上記実施形態では、LCDディスプレイ25が、報知情報の「情報出力部」として機能していた。しかし、LCDディスプレイ25に代わる他の要素を、報知情報を出力する「情報出力部」として機能させてもよい。例えば、管理者が視認可能な位置に「情報出力部」としてのLEDランプを配置して、LEDランプを点灯又は点滅させることで、管理者に対するX線管球50又はタンク53の交換等のメンテナンスを促す報知情報を出力してもよい。または、管理者が認識可能な位置に「情報出力部」としてのスピーカを配置して、警告音を出力させることで管理者に対する報知情報を出力してもよい。
上記実施形態では、不良品と判定された物品Pは不良品回収ボックス95に送られた。しかし、これに限定されず、不良品回収ボックス95に代えて不良品搬送コンベアを配置して、係る不良品搬送コンベアに不良品を送ることで不良品を加工ラインから除外するように構成してもよい。
上記実施形態において、コントローラ40は、シールドボックス21内に配置されていた。しかし、コントローラ40は、必ずしもシールドボックス21内に配置される必要はなく、他のユニット内に配置されてもよいし、独立して配置されてもよい。
上記実施形態において、検査振分装置100は、物品Pの異物検査を行い、異物混入の有無に応じて物品Pが不良品であるか否かを判定していた。しかし、検査振分装置100が行う検査については必ずしも物品Pの異物検査に限られず、検査振分装置100は他の検査を行うものであってもよい。例えば、検査振分装置100は、生成したX線画像に基づき公知の方法を用いて物品Pの重量、形状、又は個数等が正常であるか否かを検査し、検査結果が正常でない物品Pについては不良品と判定するように構成されてもよい。
21 :シールドボックス
21a :開口
23 :X線照射器
24 :ラインセンサ(X線検出部)
24a :X線検出素子
24b :シンチレータ
25 :LCDディスプレイ(情報出力部)
30 :振分ユニット
31 :アーム
32 :アーム駆動部
33 :光電センサ
33a :投光器
33b :受光器
40 :コントローラ
41 :記憶部
42 :入出力制御部
43 :X線照射制御部(制御部)
44 :X線画像生成部(画像生成部)
45 :品質判定部
46 :振分制御部
47 :異常放電判定部(異常放電検出部)
48 :報知制御部
50 :X線管球
51 :高圧電源
52 :フィラメント電源
53 :タンク
54、54´、54a :異常放電検出回路
55 :X線管本体
56 :アノード電極
57 :カソード電極
58 :X線照射窓
59 :第1電気回路
60 :第2電気回路
61 :絶縁油
62、62a :第1検出ユニット
63、63a :第2検出ユニット
64 :XOR回路
65 :AND回路
66 :OR回路
90 :上流側コンベア
91 :下流側コンベア
95 :不良品回収ボックス
100 :検査振分装置(X線発生装置、X線検査装置)
411 :プログラム記憶領域
412 :X線透視像信号記憶領域
413 :X線画像記憶領域
414 :報知情報記憶領域
415 :第1異常放電情報記憶領域
416 :物品検出フラグ
417 :不良品判定フラグ
418 :受光信号フラグ
419 :XOR信号フラグ
420 :AND信号フラグ
421 :メンテナンス報知フラグ
541 :電圧検出回路
542 :微分回路
543、543a :比較器
544、544a :パルス発生器
545 :電流検出回路
D :搬送方向
P :物品(検査対象物)
P1 :所定期間
SV :基準値
Y :照射範囲
ΔTh1 :第1閾値
Claims (5)
- アノード電極とカソード電極とを含むX線管球と、前記X線管球を収容するとともに絶縁油及び/又は固体絶縁体を封入されるタンクと、を有し、前記アノード電極及び前記カソード電極に所定の電圧を供給されることでX線を発生させるX線発生装置であって、
前記X線管球内での異常放電である第1放電と、前記X線管球外であって前記タンク内での異常放電である第2放電と、を個別に検出する異常放電検出部と、
管理者に対して前記X線管球又は前記タンクの交換を促す報知情報を出力する情報出力部と、
前記異常放電検出部による検出結果に応じて前記報知情報を前記情報出力部に出力させる報知制御部と、
を備える、X線発生装置。 - 前記報知制御部は、前記異常放電検出部によって前記第2放電が検出された場合には、前記情報出力部に前記報知情報を出力させる、
請求項1に記載のX線発生装置。 - 前記報知制御部は、前記異常放電検出部によって前記第1放電が検出された場合、所定期間内における前記第1放電の発生回数が第1閾値未満の時には前記情報出力部に前記報知情報を出力させず、前記所定期間内における前記第1放電の発生回数が前記第1閾値以上の時には前記情報出力部に前記報知情報を出力させる、
請求項1又は2に記載のX線発生装置。 - 前記異常放電検出部は、
前記アノード電極を含む第1電気回路及び前記カソード電極を含む第2電気回路の双方における電流又は電圧の値の変化に基づき前記第1放電を検出し、
前記第1電気回路及び前記第2電気回路の一方における電流又は電圧の値の変化に基づき前記第2放電を検出する、
請求項1から3のいずれか1項に記載のX線発生装置。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載のX線発生装置と、
前記X線発生装置の動作を制御する制御部と、
前記X線発生装置によって発生され検査対象物を透過したX線である透過X線を検出するX線検出部と、
前記X線検出部によって検出された前記透過X線に応じて画像を生成する画像生成部と、
を備える、
X線検査装置。
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