JP2017167059A - 光検査装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】不良品を精度良く排出することができる光検査装置を提供する。【解決手段】光検査装置は、物品を搬送するレーンが複数隣接した搬送部と、搬送部により搬送される物品に光を照射する光照射部と、物品を透過した光を検出する光検出部と、光検出部から出力された信号に基づいて光透過画像を生成し、光透過画像に基づいて物品の良否を検査する検査部と、検査部により物品が不良と判定された場合、不良品の位置を取得し、取得された不良品の位置に基づいて不良品を排出するためのレーンを決定する制御部と、複数のレーンに対応し、レーンから不良品を排出する排出動作を行う複数の排出部と、を備え、制御部は、決定されたレーンに対応する排出部に排出動作を行わせる。【選択図】図3

Description

本発明は、光を利用して物品の検査を行う光検査装置に関する。
物品を透過したX線を検出することでX線透過画像を生成し、X線透過画像を用いて物品の合否判定を行い、不合格の物品を排出する光検査装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この装置は、搬送方向に延びる複数の検査領域と、隣接する検査領域の境界に設定された共通領域とのそれぞれで合否判定を行い、共通領域での合否判定結果が否の場合には、その共通領域を挟む両側の検査領域に対応する排除手段の双方が排除動作を行う。
特許第3804619号公報
特許文献1に記載のX線検査装置では、隣接する検査領域に跨がらない物品が不良品(異物混入、形状異常、欠品)の場合であって、不合格の要因である不良要因が共通領域に位置するときには、不良品が位置する検査領域に対応する排除手段だけでなく、当該検査領域と共通領域を挟むように隣接した検査領域に対応する排除手段も排除動作を行う。しかしながら、隣接する検査領域に跨がらない不良品は、不良品が位置する検査領域に対応する排除手段によって排除することができる。このため、隣接する検査領域の排除手段も動作させてしまうと、隣接する検査領域にて合格と判定された物品も排除してしまうおそれがある。
本発明は、不良品を精度良く排出することができる光検査装置を提供することを目的とする。
本発明に係る光検査装置は、物品を搬送するレーンが複数隣接した搬送部と、搬送部により搬送される物品に光を照射する光照射部と、物品を透過した光を検出する光検出部と、光検出部から出力された信号に基づいて光透過画像を生成し、光透過画像に基づいて物品の良否を検査する検査部と、検査部により物品の不良が判定された場合、不良要因を含む物品である不良品の位置を取得し、取得された不良品の位置に基づいて不良品を排出するためのレーンを決定する制御部と、複数のレーンに対応し、レーンから不良品を排出する排出動作を行う複数の排出部と、を備え、制御部は、決定されたレーンに対応する排出部に排出動作を行わせる。
この光検査装置は、検査部により物品の不良が判定された場合、不良品の位置を取得し、取得された不良品の位置に基づいて不良品を排出するためのレーンを決定する。このように、この光検査装置は、不合格の要因である不良要因の位置に基づいて物品を排出するためのレーンを決定するのではなく、不良品の位置に基づいて不良品を排出するためのレーンを決定するので、不良品を精度良く排出することができる。
光検査装置は、検査部により検査で用いられた光透過画像を生成順又は生成時刻と関連付けて記憶する記憶部を備え、制御部は、記憶部を参照し、検査部により物品が不良であると判定された光透過画像である判定画像と、判定画像が生成されたタイミングよりも前に生成された光透過画像、及び、判定画像が生成されたタイミングよりも後に生成された光透過画像の少なくとも一方に基づいて、物品の位置を決定する。このように構成することにより、1枚の光透過画像に物品全体が写されていない場合であっても、物品全体の位置を取得することができる。
制御部は、不良品の位置が複数のレーンに跨がる位置である場合、不良品が跨がる複数のレーンを、不良品を排出するためのレーンとして決定してもよい。このように構成することにより、1つのレーンの排出部に排出動作をさせる場合と比べて、不良品を精度良く排出することができる。
光検査装置では、光はX線であってもよい。このように構成することにより、物品が包装されている場合であっても、包材や、包材に施された印刷に影響されることなく、物品を検査することができる。
本発明によれば、不良品を精度良く排出することができる。
本発明の一実施形態の光検査装置であるX線検査装置の構成図である。 図1の搬送部及び排出部を説明する概要図である。 図1のX線検査装置の機能ブロック図である。 検査処理の一例を説明する図である。 位置取得処理の一例を説明する図である。 不良品の排出処理のフローチャートである。 データの加工処理を説明する図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
[X線検査装置の構成]
図1に示されるように、X線検査装置(光検査装置の一例)1は、装置本体2と、支持脚3と、シールドボックス4と、搬送部5と、X線照射部(光照射部の一例)6と、X線検出部(光検出部の一例)7と、表示操作部8と、排出部9と、主制御部10と、を備えている。X線検査装置1は、物品Gを搬送しつつ物品GのX線透過画像(光透過画像の一例)を取得し、当該X線透過画像に基づいて物品Gの検査(例えば、収納数検査、異物混入検査、欠品検査、割れ欠け検査等)を行う。
なお、検査前の物品Gは、搬入コンベア60によってX線検査装置1に搬入され、検査後の物品Gは、搬出コンベア61によってX線検査装置1から搬出される。X線検査装置1によって不良品と判定された物品Gは、X線検査装置1の排出部9によって生産ライン外に振り分けられ、X線検査装置1によって良品と判定された物品Gは、X線検査装置1の排出部9をそのまま通過する。排出部9の詳細は後述する。
装置本体2は、主制御部10等を収容している。支持脚3は、装置本体2を支持している。シールドボックス4は、装置本体2に設けられており、X線の漏洩を防止する。シールドボックス4には、搬入口4a及び搬出口4bが形成されている。検査前の物品Gは、搬入コンベア60から搬入口4aを介してシールドボックス4内に搬入され、検査後の物品Gは、シールドボックス4内から搬出口4b及び排出部9を介して搬出コンベア61に搬出される。搬入口4a及び搬出口4bのそれぞれには、X線の漏洩を防止するX線遮蔽カーテン(図示省略)が設けられている。
搬送部5は、シールドボックス4内に配置されており、搬入口4aから搬出口4bまで搬送方向Aに沿って物品Gを搬送する。搬送部5は、例えば、搬入口4aと搬出口4bとの間に掛け渡されたベルトコンベアである。搬送部5の詳細は後述する。
X線照射部6は、シールドボックス4内に配置されており、搬送部5によって搬送される物品GにX線(光の一例)を照射する。X線照射部6は、例えば、X線を出射するX線管と、X線管から出射されたX線を搬送方向Aに垂直な面内において扇状に広げるコリメータと、を有している。
X線検出部7は、シールドボックス4内に配置されており、物品G及び搬送部5を透過したX線を検出する。X線検出部7は、例えば、ラインセンサとして構成されている。具体的には、X線検出部7は、搬送方向Aに垂直な水平方向に沿って一次元に配列された複数のフォトダイオードと、各フォトダイオードに対してX線入射側に配置されたシンチレータと、を有している。この場合、X線検出部7では、シンチレータに入射したX線が光に変換され、各フォトダイオードに入射した光が電気信号に変換される。
表示操作部8は、装置本体2に設けられており、各種情報の表示及び各種条件の入力受付等を行う。表示操作部8は、例えば、液晶ディスプレイであり、タッチパネルとしての操作画面を表示する。この場合、オペレータは、表示操作部8を介して各種条件を入力することができる。
主制御部10は、装置本体2内に配置されており、X線検査装置1の各部の動作を制御する。主制御部10は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等で構成されている。主制御部10には、X線検出部7から出力されてA/D変換された信号が入力される。主制御部10は、当該信号に基づいて物品GのX線透過画像を生成し、当該X線透過画像に基づいて物品Gの検査を行う機能を有する機能する。
[搬送部及び排出部の詳細]
図2は、搬送部5及び排出部9を説明する概要図である。図2に示されるように、搬送部5は、互いに隣接した複数の搬送コンベア5a〜5d(複数のレーンの一例)を有する。搬送コンベア5a〜5dそれぞれは、物品Gを搬送する。排出部9は、搬送コンベア5a〜5dそれぞれに対応し、搬送コンベア5a〜5dから不良品を排出する排出動作を行う振分装置(複数の排出部の一例)9a〜9dを有する。振分装置9a〜9dは、搬送面を下方に傾斜させることで、搬送コンベア5a〜5dから不良品を排出する。このように、搬送部5及び排出部9は、いわゆる多列振り分け構造となっている。なお、物品Gは整列されていない状態で搬送され、隣接する搬送コンベアの境界にはガイド等が設けられていないため、物品Gは隣接レーンに跨がる場合がある。
[主制御部の機能]
図3は、X線検査装置1の機能ブロック図である。図3に示されるように、主制御部10は、搬送部5、X線照射部6、X線検出部7、表示操作部8及び排出部9に接続されており、これらの構成と信号(制御信号又はデータ)の入出力をすることができる。主制御部10は、検査部11と、排出制御部(制御部の一例)12と、記憶部13とを有する。主制御部10において、検査部11及び排出制御部12は、ソフトウェアとしてとして構成される。ただし、検査部11及び排出制御部12は、ハードウェアとして構成されてもよい。
検査部11は、X線検出部7から出力された信号に基づいてX線透過画像を生成する。検査部11は、一定間隔の長さのX線透過画像を連続的に生成する。そして、検査部11は、生成されたX線透過画像に対して検査処理を行う。図4は、検査処理の一例を説明する図である。図4では、搬送部5の一部である隣り合う搬送コンベア5a及び5bが示されている。搬送コンベア5aは、物品G1〜G3を図中右側へ向けて搬送している。搬送コンベア5bは、物品を搬送していないが動作しているものとする。このような状況下においては、検査部11は、右から順に長さL1間隔でX線透過画像を連続的に生成する。検査部11は、生成されたX線透過画像を記憶部13に順次記憶する。検査部11は、生成されたX線透過画像と生成順又は生成時刻とを関連付けて記憶部13に記憶する。
検査部11は、生成されたX線透過画像に対して画像生成順に検査処理を行う。検査処理は、不良要因があるか否かを判定する処理である。不良要因とは、不合格の要因であり、物品の形状異常、異物混入、欠品などである。図4では、不良要因の位置として異物D1〜D3が混入した箇所を示している。
検査部11は、X線透過画像ごとに検査処理を行うため、物品Gの切り分けは行わない。つまり、検査部11は、検査処理の段階では物品Gの全体の大きさを把握することなく、不良要因の有無を判定する。例えば、図4に示された「検査1」「検査2」「検査3」において、検査部11は、物品Gの全体の大きさを認識することなく異物の有無をX線透過画像ごとに行う。以下では、異物が存在すると判定された根拠となるX線透過画像(異物が写されているX線透過画像)を判定画像ともいう。検査部11は、不良要因が存在すると判定した場合、つまり、物品Gの不良が判定された場合には、排出制御部12に不良品が存在することを示す信号を出力する。
排出制御部12は、検査部11により物品Gの不良が判定された場合、不良要因を含む物品である不良品の位置を取得する。不良品の位置とは、複数の搬送コンベア5a〜5bに対する位置であり、より詳細には、不良品の位置は、搬送コンベア5a〜5bに対する不良品の外縁の位置である。排出制御部12は、例えば、エッジ処理などの画像処理によって、判定画像に写された不良要因を囲むラインを検出し、不良品の全体の外縁(不良品の位置)を認識する。排出制御部12は、判定画像だけで不良品の外縁を認識できない場合には、記憶部13を参照し、連続するX線透過画像のうち、判定画像が生成されたタイミングを基準として前後に生成されたX線透過画像の少なくとも一方も用いて、不良品である物品Gを認識してもよい。
図5は、位置取得処理の一例を説明する図である。図5では、搬送部5の一部である隣り合う搬送コンベア5a及び5bが示されている。搬送コンベア5aは、物品G1〜G3を図中右側へ向けて搬送している。搬送コンベア5bは、物品を搬送していないが動作しているものとする。つまり、図5では、右から順にX線透過画像が生成される。これにより、最初のX線透過画像により異物D4が不良要因として検出される。しかし、このX線透過画像では異物D4を含む物品G4の外縁は見切れており、次のX線透過画像を確認しなければ、物品G4の位置を決定することができない。このため、排出制御部12は、判定画像(異物D4が写されているX線透過画像)が生成されたタイミングよりも後に生成されるX線透過画像が記憶部13に記憶されるまで待機する。そして、排出制御部12は、判定画像の生成順又は生成時刻に基づいて記憶部13を参照することで、判定画像が生成されたタイミングよりも後に生成されたX線透過画像を取得する。そして、排出制御部12は、判定画像と取得したX線透過画像とに基づいて、不良品である物品G4の位置を取得する。
排出制御部12は、判定画像と取得したX線透過画像とに基づいて、不良品である物品の位置を取得できない場合には、判定に用いるX線透過画像を追加する。例えば、物品G5の位置を取得するためには、2枚のX線透過画像では足りない。このため、排出制御部12は、判定画像の生成順又は生成時刻に基づいて記憶部13を参照することで、判定画像及び取得済のX線透過画像が生成されたタイミングよりも後に生成されたX線透過画像をさらに取得する。
排出制御部12は、物品G6のように後端に異物D6が含まれている場合には、判定画像が生成されたタイミングよりも前に生成されたX線透過画像が必要になる。よって、上述した処理と同様に、排出制御部12は、判定画像の生成順又は生成時刻に基づいて記憶部13を参照することで、判定画像が生成されたタイミングよりも先に生成されたX線透過画像を取得する。なお、排出制御部12は、判定画像で得られた物品の形状に基づいて、前後何れのX線透過画像を取得すべきかを判定してもよいし、何ら判定することなく、前後のX線透過画像あるいは前後数枚のX線透過画像を取得してもよい。
排出制御部12は、取得された不良品の位置に基づいて不良品を排出するための搬送コンベアを決定する。排出制御部12は、不良品の全体の外縁が1つの搬送コンベアの搬送路内に位置している場合には、不良品が属する搬送路に対応した搬送コンベアを、不良品を排出するための搬送コンベアと決定する。一方、上述したように、隣接する搬送コンベアの境界にはガイド等が設けられていないため、物品Gは隣接する搬送コンベアに跨がる場合がある。例えば、図4では、搬送コンベア5aで搬送していた物品G1,G2が隣接する搬送コンベア5bを跨いだ状態となっている。排出制御部12は、不良品の外縁の位置が隣接する搬送コンベアの境界線を所定の閾値以上越えている場合には、不良品は隣接する搬送コンベアを跨いでいると判断する。そして、排出制御部12は、不良品が跨ぐ複数の搬送コンベアを、不良品を排出するための搬送コンベアとして採用してもよい。図4の場合では、物品G1、G2に対しては、不良品を排出するための搬送コンベアとして搬送コンベア5a及び5bの両方が決定され、物品G3に対しては不良品を排出するための搬送コンベアとして搬送コンベア5aのみが決定される。
排出制御部12は、不良品を排出するための搬送コンベアを決定した場合、決定された搬送コンベアに対応する排出部9に排出動作を行わせる。図2の場合、搬送コンベア5aに対応する装置は振分装置9a、搬送コンベア5bに対応する装置は振分装置9b、搬送コンベア5cに対応する装置は振分装置9c、搬送コンベア5dに対応する装置は振分装置9dである。
[主制御部の動作]
次に、X線検査装置1の不良品の排出処理を説明する。図6は、不良品の排出処理のフローチャートである。図6に示されるように、最初に、検査部11は、画像生成処理(S10)として、X線検出部7から出力された信号に基づいてX線透過画像を生成する。次に、検査部11は、検査処理(S12)として、S10の処理で生成されたX線透過画像を用いて物品Gの良否を判定する。次に、不良品判定処理(S14)では、検査処理(S12)において物品Gの不良が判定された場合、物品Gの位置取得処理(S16)へと処理が移行する。排出制御部12は、物品Gの位置取得処理(S16)として、不良要因を含む物品である不良品の位置を取得する。続いて、排出制御部12は、レーン決定処理(S18)として、S16の処理で取得された不良品の位置に基づいて不良品を排出するための搬送コンベアを決定する。そして、排出制御部12は、排出処理(S20)として、S18の処理で決定された搬送コンベアに対応する振分装置に排出動作を行わせる。以上で、X線検査装置1の不良品の排出処理を終了する。
[作用及び効果]
本実施形態に係るX線検査装置1は、検査部11により物品Gの不良が判定された場合、不良品の位置を取得し、取得された不良品の位置に基づいて不良品を排出するための搬送コンベア5a〜5dを決定する。このように、このX線検査装置は、不合格の要因である不良要因の位置に基づいて物品Gを排出するための搬送コンベア5a〜5dを決定するのではなく、不良品の位置に基づいて不良品を排出するためのレーンを決定するので、不良品を精度良く排出することができる。
上記効果を詳細に説明するために、共通領域を用いて不良品を排出する検査装置と対比する。このような検査装置は、例えば図4に示されるとおり、隣接する搬送コンベア5a、5bに跨がる共通領域R1を設定する。そして、検査装置は、共通領域R1に異物が存在するときに、当該共通領域を挟む測定領域の双方に対応する振分装置を動作させる。しかしながら、このような動作を行った場合、物品G1の場合、異物D1が共通領域R1に存在しないので、振分装置9aのみが動作することとなり、搬送コンベア5a,5bに跨がる物品G1を排除できない可能性がある。また、物品G3の場合、異物D3が共通領域R1に存在するので、振分装置9aのみならず、振分装置9bも動作してしまう。このため、搬送コンベア5bの良品を無駄に排出するおそれがある。
これに対して、本実施形態に係るX線検査装置1は、物品Gの位置と搬送コンベア5a,5bの位置とに基づいて、動作させる振分装置9a〜9dが決定される。このため、X線検査装置1は、搬送コンベア5a,5bに跨がる物品G1については、振分装置9a及び振分装置9bの両方を動作させることができるため、不良品を精度良く排出することができる。また、X線検査装置1は、搬送コンベア5a,5bに跨がらない物品G3については、異物D3が共通領域R1に存在するとしても振分装置9aのみを動作させることができるため、搬送コンベア5bの良品を無駄に排出することを回避することができる。
また、本実施形態に係るX線検査装置1は、検査部11により検査で用いられたX線透過画像を生成順又は生成時刻と関連付けて記憶する記憶部13を備えているため、1枚の光透過画像に物品全体が写されていない場合であっても、物品全体の位置を取得することができる。例えば、図5に示されるように、異物D4が検出されたX線透過画像では、物品G4は搬送コンベア5a,5bに跨がっていない。同様に、異物D5が検出されたX線透過画像では、物品G5は搬送コンベア5a,5bに跨がっていない。しかし、物品G5は、後端側が搬送コンベア5a,5bに跨がっている。つまり、物品全体の位置を取得する処理を行うことにより、異物を含む物品が隣接する搬送コンベアに跨がっているか否かを精度良く判定することができる。よって、不良品を精度良く排出し、良品を無駄に排出することを回避するという効果をさらに向上させることができる。
また、本実施形態に係るX線検査装置1は、不良品の位置が複数の搬送コンベアに跨がる位置である場合、不良品が跨がる複数の搬送コンベアを、不良品を排出するためのレーンとして決定する。これにより、1つの搬送コンベアの振分装置に排出動作をさせる場合と比べて、不良品を精度良く排出することができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
[変形例]
本発明は、物品を透過した光(近赤外線、その他の電磁波)を検出することで光透過画像を生成し、当該光透過画像に基づいて物品の検査を行う、X線検査装置以外の光検査装置に適用可能である。ただし、光としてX線を利用する場合には、物品Gが包装されている場合であっても、包材や、包材に施された印刷に影響されることなく、物品Gの欠けを検査することができる。
搬送部5は、複数の搬送コンベア5a〜5dに替えて、1つの搬送コンベアで構成され、その搬送面に複数のレーンが設定されていてもよい。また、排出制御部12は、X線透過画像ではなく、搬送コンベア5a〜5dの搬送面を撮像するカメラなどから画像を取得して不良要因を含む物品である不良品の位置を取得してもよい。また、排出部9は、X線検査装置1から離れた位置に存在していてもよい。例えば、排出部9は、搬出コンベア61よりも下流に設けられてもよい。これらの場合であっても、不良品を精度良く排出し、良品を無駄に排出することを回避するという効果を奏する。
また、検査部11は、X線透過画像と生成順又は生成時刻とを関連付けて記憶部13に記憶する際に、データを加工する処理を行ってもよい。例えば、記憶部13がHDD(Hard Disk Drive)の場合、セクタ(4096バイト)単位でデータが記憶される。このため、データそのものをセクタ単位で割り切れるように圧縮することで、HDD容量に無駄な空き容量が発生することを抑制することができる。特に、近年では、トレーサビリティに対応するシステムが増加しており、X線透過画像又はこれに準ずる結果データを一定期間保存する必要がある。このような背景に伴い、検査装置分野において、有限の記憶容量を効率良く活用することが望まれている。図7は、データの加工処理を説明する図である。図7の(A)は、X線透過画像の輝度値のヒストグラムである。横軸が輝度値であり、縦軸がピクセル数である。横軸において、左に向かうほど暗いピクセルを表し、右に向かうほど明るいピクセルを表している。このようなヒストグラムの色階調を間引くことで、データ量を低減させることができる。色階調の間引きは、一定間隔であってもよいし、近い階調のもので近似してもよいし、例えば図7の(B)に示すように明るさに応じてピクセルを間引くようにしてもよい。また、一般的に、異物は暗いピクセルとなる。このため、暗いピクセルよりも明るいピクセルを間引くことで、重要な情報は極力削除することなくデータを圧縮することができる。また、コンベアの搬送面などは、複数の階調があったとしても一つの階調で表現しなおしてもよい。この場合、比較的重要でない情報を積極的に削除してデータを圧縮することができる。
1…X線検査装置(光検査装置)、5…搬送部、6…X線照射部(光照射部)、7…X線検出部(光検出部)、9…排出部、11…検査部、G,G1〜G6…物品、D1〜D6…異物。

Claims (4)

  1. 物品を搬送するレーンが複数隣接した搬送部と、
    前記搬送部により搬送される前記物品に光を照射する光照射部と、
    前記物品を透過した光を検出する光検出部と、
    前記光検出部から出力された信号に基づいて光透過画像を生成し、前記光透過画像に基づいて前記物品の良否を検査する検査部と、
    前記検査部により前記物品の不良が判定された場合、不良要因を含む前記物品である不良品の位置を取得し、取得された前記不良品の位置に基づいて前記不良品を排出するためのレーンを決定する制御部と、
    前記複数のレーンに対応し、前記レーンから前記不良品を排出する排出動作を行う複数の排出部と、
    を備え、
    前記制御部は、決定された前記レーンに対応する前記排出部に前記排出動作を行わせる、
    光検査装置。
  2. 前記検査部により検査で用いられた前記光透過画像を生成順又は生成時刻と関連付けて記憶する記憶部を備え、
    前記制御部は、前記記憶部を参照し、前記検査部により前記物品の不良が判定された前記光透過画像である判定画像と、前記判定画像が生成されたタイミングよりも前に生成された光透過画像、及び、前記判定画像が生成されたタイミングよりも後に生成された光透過画像の少なくとも一方と、に基づいて、前記物品の位置を決定する請求項1に記載の光検査装置。
  3. 前記制御部は、前記不良品の位置が複数のレーンに跨がる位置である場合、前記不良品が跨がる前記複数のレーンを、前記不良品を排出するためのレーンとして決定する請求項1又は2に記載の光検査装置。
  4. 前記光はX線である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光検査装置。
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