JP2018155540A - 光検査装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】被検査物の複数の面において異物を精度良く発見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10は、筐体11と、搬送部12と、異物Fに蛍光をはっせいさせるための励起光を被検査物Sに照射する光照射部13と、蛍光及び被検査物Sからの反射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検査画像を生成する画像処理部と、を備え、画像処理部は、生成した前記検査画像に基づいて、前記被検査物の表裏を判定する判定部を有する。【選択図】図1

Description

本発明は、被検査物に異物が含まれているか否かを検査するための光検査装置に関する。
従来、搬送装置により搬送される被検査物に励起光を照射し、励起光により被検査物に含まれる異物が発生する蛍光を検出し、その検出結果に基づいて被検査物に異物が含まれているか否かを検査する検査装置が知られている。
例えば、特許文献1(特開平1−311253号公報)には、コンベアにより搬送される魚等の切り身に励起光を照射し、励起光により切り身に含まれる寄生虫等の異物が発生する蛍光を検出し、その検出結果に基づいて切り身に異物が含まれているか否かを検査する検査装置が開示されている。
特開平1−311253号公報
水産工場等では、魚をフィレにしたのち、洗浄を行い、上述の検査装置において、フィレの残骨や寄生虫等の検査を行う。通常、寄生虫は、魚の身のみに生息するが、洗浄される過程で皮面に付着する場合があるため、フィレの身と皮と両面検査を行う必要がある。
フィレの両面を検査する場合、魚の種類によっては、皮の励起光の反射が強く、寄生虫からの発光と区別がしにくいものがある。そのため、検出感度を身と皮とでそれぞれに適した設定を行い、皮面においても精度よく寄生虫を検出する必要がある。検査工程としては、例えば身と皮とで個別の検査装置を用意し、それぞれに適した感度設定を行う。そして、前段で身の面を検査し、途中反転装置でフィレを反転させ、後段で皮面の検査を行う、といったことを行う。しかしながら、三枚おろし機から排出されるフィレは、必ずしも表裏(表を身の面、裏を皮面とする)がそろっておらず、また、フィレの洗浄工程でもさらに裏表がランダムになるため、身の面に適した感度設定を行っている検査装置の方に、身が上面になったフィレが搬送されてくるかどうかわからない。そういった場合、人手でフィレの表裏をそろえることが考えられるが、手間がかかるうえ、人員が確保できない場合は、検査漏れが発生する。
本発明の課題は、フィレが表裏ランダムに搬送されてくる場合であっても、精度よく寄生虫等の検査が可能である検査装置を提供することである。
本発明の光検査装置は、被検査物を検査する検査領域と、検査領域において、異物に蛍光を発生させるための励起光を照射する光照射部と、蛍光と励起光の反射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検査画像を生成する画像処理部と、を備え、画像処理部は、生成した検査画像に基づいて、被検査物の表裏を判定する判定部を有する。
この光検査装置では、生成した検査画像から、被検査物の表裏を判定する判定部が設けられている。これにより、被検査物の表裏がランダムに搬送されてきた場合においても、表裏を判定した結果に基づいて、適応した感度で検査を行うことができる。そのため、異物を精度よく発見することができる。
本発明の光検査装置では、判定部は、生成した検査画像の明度に基づいて、被検査物の表裏を判定してもよい。これにより、表面と判断する明度、又は裏面と判断する明度、あるいはその両方を事前に設定しておけば、複雑な処理をすることなく、被検査物の表裏判断を行うことができる。
本発明の光検査装置では、画像処理部は、被検査物の表と裏とでそれぞれ異なる設定値を用いて異物を検出してもよい。これにより、被検査物の表裏がランダムに搬送されてきた場合においても、判断結果に基づき、異物検査における設定値を変更することで、検査漏れすることなく、異物検査を行うことができる。
本発明の光検査装置では、画像処理部は、複数の被検査物がある場合、検査画像において、被検査物が存在する領域を抽出し、抽出した領域の画像に基づき、複数の被検査物の表裏を判定してもよい。これにより、一枚の検査画像に複数の被検査物が存在し、かつ被検査物の表裏がランダムに搬送される場合であっても、被検査物が存在する領域を抽出し、それぞれについて表裏を判定することで、表と判定した被検査物と裏と判定した被検査物を1枚の検査画像にて検査をすることができる。よって、検査漏れをすることなく、異物検査を行うことができる。
本発明の光検査装置では、画像処理部は、被検査物がアジ科の魚であった場合、検査画像において、稜鱗部分にマスク処理を行ってもよい。これにより、蛍光発光をする稜鱗を持つアジ科の魚であっても、該当部分にマスク処理を行うことにより、異物と混同することなく、精度よく異物検査を行うことができる。
本発明によれば、被検査物の表裏の両面において異物を精度良く発見することができる光検査装置を提供することが可能となる。
本発明の一実施形態の光検査装置の構成図である。 被検査物Sが1つの場合の異物検査フローチャート。 被検査物Sが検査画面に複数存在する場合の異物検査フローチャート。 被検査物Sが固まって搬送されてくる場合に、1つの被検査物Sが検知されてから、検知しなくなるまでの出力を用いて生成した検査画像。 被検査物Sが検査画像に複数存在する場合の、(a)被検査物Sの存在領域を抽出した画像。(b)(a)の画像の、表側(第1面S1)の被検査物Sをマスクした画像。(c)(a)の画像の、裏側(第2面S2)の被検査物Sをマスクした画像。 光検査装置10を並列に2台ならべ、その間に被検査物Sの裏表を転換させる転換機構を設けた光検査システム。
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、重複する部分を省略する。
図1に示されるように、光検査装置10は、筐体11と、搬送部12と、光照射部13と、光検出部14と、処理部15と、表示部16、を備えている。光検査装置10は、被検査物Sの表面である第1面S1及び裏面である第2面S2を検査面とし、被検査物Sに異物Fが含まれているか否かを検査するための装置である。光検査装置10は、被検査物Sを搬送しつつ被検査物Sの第1面S1、もしくは第2面S2を検査する。被検査物Sは、主に、サバ、アジ、イカ、イワシ、サケ、サンマ、ホッケ等の魚介類のフィレであり、異物Fは、主に、アニサキス、ブリ線虫等の寄生虫、又はうろこ、残骨等である。
筐体11は、外部の光(屋内の人工灯や自然光等)から検査領域Rを遮蔽する。筐体11には、検査領域Rに被検査物Sを搬入するための搬入口11a、及び検査領域Rから被検査物Sを搬出するための搬出口11bが形成されている。なお、筐体11内には、搬入口11a及び搬出口11b等を介して外部の光が進入し得るが、検査領域Rは、筐体11によって外部の光から十分に遮蔽されている。つまり、筐体11は、後述する蛍光の検出が阻害されないように外部の光から検査領域Rを遮蔽するものであればよく、外部の光から検査領域Rを完全に遮蔽するものである必要はない。
搬送部12は、検査領域Rにおいて、被検査物Sを搬送する。搬送部12は、XY平面(互いに直交するX軸及びY軸を含む平面であって、例えば、水平面)に平行な搬送面12aを有しており、無端状のコンベアベルト121によって、X軸に平行な搬送方向Aに沿って搬入口11aから搬出口11bまで被検査物Sを搬送する。
光照射部13は、検査領域Rにおいて、搬送部12によって搬送される被検査物Sに励起光を照射する。光照射部13は、筐体11の内壁面に取り付けられており、搬送面12aの一方の側(X軸及びY軸に直交するZ軸に平行な方向における搬送面12aの一方の側であって、例えば、鉛直方向における搬送面12aの上側)から被検査物Sに励起光を照射する。光照射部13は、光源131と、集光部132と、光学フィルタ133と、を有している。光源131は、Y軸に平行な方向に沿って配列された複数の発光素子(例えば、発光ダイオード)であって、励起光を出射する。集光部132は、光学素子(例えば、シリンドリカルレンズ)であって、光源131から出射された励起光を、Y軸に平行な方向に沿うように集光する。光学フィルタ133は、励起光を透過させる一方で、励起光の波長帯以外、特に長波長側の光を減衰させる。例えば、励起光が紫外域の波長帯を有する場合には、光学フィルタ133は、可視域の波長帯を有する光を減衰させる。
光検出部14は、検査領域Rにおいて、異物Fが発生する蛍光を検出する。光検出部14は、筐体11の内壁面に取り付けられており、搬送面12aの一方の側(X軸及びY軸に直交するZ軸に平行な方向における搬送面12aの一方の側であって、例えば、鉛直方向における搬送面12aの上側)から蛍光を検出する。光検出部14は、光学フィルタ141と、複数の光検出素子142と、を有している。光学フィルタ141は、蛍光を透過させる一方で、蛍光の波長帯よりも短波長側の光を減衰させる。例えば、蛍光が可視域の波長帯を有する場合には、光学フィルタ141は、紫外域の波長帯を有する光を減衰させる。複数の光検出素子142は、Y軸に平行な方向(搬送面12aに垂直な方向から見た場合に、搬送方向Aと交差する方向)に沿って配列されている。各光検出素子142は、受光素子(例えば、フォトダイオード)であって、光学フィルタ141を透過した蛍光を検出する。なお、光学フィルタ141は、蛍光の波長帯よりも短波長側の光の一部である励起光の反射光の一部を蛍光と共に透過させ、各光検出素子142は、光学フィルタ141を透過した励起光の反射光の一部を蛍光と共に検出する。つまり、光検出部14は、被検査物Sで反射された励起光の反射光を蛍光と共に検出する。
光照射部13が被検査物Sに照射する励起光は、異物Fに蛍光を発光させるための光であって、例えば、紫外域の波長帯を有する光である。励起光の照射によって異物Fから発光する蛍光は、励起光の波長とは異なる波長を有する光であって、例えば、可視域の波長帯を有する光である。なお、励起光の中心波長は、蛍光の中心波長に対してずれていればよい。つまり、励起光及び蛍光については、少なくとも互いの中心波長(ピーク波長)がずれていれば、互いの波長帯が完全にずれている必要はない。ただし、励起光の波長帯と蛍光の波長帯とは、完全にずれていることが好ましい。
処理部15は、光検出部14から出力された信号に基づいて被検査物Sの画像を生成する。表示部16は、処理部15によって生成された画像を表示する。
処理部15は、生成した画像に基づいて、例えば、被検査物Sの明度を検出することにより、被検査物Sの検査面が、表面である第1面S1か、もしくは裏面である第2面S2であるかを判定する。更に、処理部15は、判定結果に基づいて異物検査条件を逐次変更させ、生成した画像から、被検査物Sの検査面に異物Fが含まれているか否かを検査する。
処理部15は、図2のフローチャートに示すように、被検査物Sの存在領域を抽出し、その領域について、被検査物Sの表裏判定処理を行い、その後異物検出処理を行う。
ステップ1:被検査物Sの存在領域抽出
被検査物Sの存在する領域を抽出する方法について説明する。光検査装置の電源を入れ、光源の光量が安定したのち、被検査物Sが存在しない状態で、バックグラウンドとして検査画像を取得する。取得した検査画像から、バックグラウンドの明度を算出し、バックグラウンド設定を行う。そのあと、被検査物Sを光検査装置に供給し、検査画像を生成する。その検査画像より、被検査物Sの明度を算出し、被検査物Sが存在する明度の上限値よりも低い明度で閾値を設定する。これにより、閾値よりも明度が高い部分を被検査物Sが存在する領域と判定し、領域抽出を行う。この閾値設定では、被検査物Sの表裏にかかわらず、被検査物の存在領域を抽出する必要があるため、表側、裏側両方の被検査物Sの検査画像から、必ず被検査物Sを抽出できる閾値を設定する。
ステップ2:表裏判定処理
被検査物Sの存在領域を抽出した後、抽出した領域において、表裏判定処理を行う。その表裏判定処理について説明する。被検査物Sの検査を行う前に、初期設定として被検査物Sの表裏を判定する明度の閾値設定を行う。
被検査物Sの表面である第1面S1を上面にし、光検査装置に搬送し、検査画像を生成する。同様に、被検査物Sの裏面である第2面S2を上面にし、光検査装置に搬送し、検査画像を生成する。このようにして、第1面S1及び第2面S2の検査画像を所定枚数取得し、取得した検査画像から、第1面S1、及び第2面S2の明度分布を求める。求めた明度分布より、確実に第1面S1と判定される閾値T1、及び第2面S2と判定される閾値T2を決定し、設定を行う。
具体的には、裏面である第2面S1に皮がある場合は、表面の第1面S1よりも高い明度になるため、第2面S2であると判定するには、閾値T2以上の明度であること、第1面S1であると判定するには、閾値T1以上、T2未満の領域にあること、となる。よって、閾値はそれぞれ一意に決定した値でもよいし、範囲で設定でもよい。また、閾値の決定方法は、第1面S1、第2面S2の明度分布から目視で決定してもよいし、処理部15に演算させることもできる。
また、第1面S1閾値T1、又は第2面S1の閾値T2のどちらか一方のみを算出し、その閾値を基準に二値化処理を行い、処理後に明度が低くなった領域と、ステップ1で抽出した被検査物Sの存在領域の面積とを比較し、所定面積以上であれば、第2面S2、それ以外は第1面S1と判断する方法をとってもよい。
ステップ3:異物検出処理
被検査物Sの表裏を判定した後、異物検出処理を行う。その異物検出処理について説明する。まず、異物を検出するための閾値設定を行うが、被検査物Sの表と裏で表面の明度が異なるため、それぞれ個別に設定を行う必要がある。
最初に被検査物Sの表側である第1面S1の異物検出処理の設定を行う。異物F(もしくは疑似異物サンプル)を、被検査物Sの第1面S1上にセットし、光検査装置に搬送する。生成された検査画像より、被検査物S、及び異物Fの明度を算出する。被検査物Sの表側が魚の身側の場合、励起光の反射率が大きくないため、明度が低く、異物Fの蛍光発光の明度と十分な明度差が確保できる。よって、異物Fの明度変動範囲を考慮しつつ、異物閾値T01を設定する。
次に、被検査物Sの裏側である第2面S2の異物検出処理の設定を行う。第1面S1と同様に、異物F(もしくは疑似異物サンプル)を、被検査物Sの第2面S2上にセットし、光検査装置に搬送し、検査画像を生成する。生成した検査画像より、被検査物S、及び異物Fの明度を算出する。被検査物Sの裏側が魚の皮側の場合、励起光の反射率が大きいため、明度が高い。よって、表面の第1面S1と同様に閾値だけで異物Fを検出するような設定にすると、検出もれが発生する可能性がある。そのため、十分な明度差ができるように少なくとも1つ以上のフィルタ処理を行う。具体的には、コントラストを強調するソーベルフィルタ、収縮フィルタ、二値化処理などのフィルタを組合せる。そして、フィルタ処理後の検査画像において、異物閾値T02を設定する。これにより、被検査物Sの表側、裏側どちらの異物Fも精度よく検出することができる。
この異物検出処理設定時における異物は、実際の異物F、もしくは疑似異物サンプルの他に、画像上に異物Fを生成する手法をとってもよい。
次に、被検査物Sが固まって搬送されるため、検査画面上に被検査物Sが複数存在し、かつ表裏がランダムに供給される場合について説明する。この場合、図3のフローチャートのように処理を行う。
ステップa:被検査物Sの存在領域抽出
通常の処理では、検査画像は、検出部が被検査物Sを捉えた瞬間から、検出しなくなるまでの出力を使用した1枚の画像として生成される。しかし、被検査物Sが固まって搬送された場合、1つの被検査物Sについて同様の処理を行うと、別の位置(例えば、図4のS‘)にある被検査物Sが生成した検査画像から切れてしまう。そこで、被検査物Sが検査画像から切れてしまうことは状況によっては避けられないため、検査画像の生成を、被検査物Sの存在有無を起点にするのではなく、検出部からの出力を取得する基準時間を設定し、その時間分の出力を使用し、画像生成することにした。前の画像と次の画像にまたがる被検査物Sは、境界に存在する異物Fが検出しにくいため、次の画像は、前の画像の境界部分の所定時間分を含む基準時間で画像を生成する。このようにして検査画像を生成したのち、ステップ1と同様に、被検査物Sの存在領域を抽出する(図5(a))。
ステップb:表裏判定処理
ステップaで抽出した、被検査物Sが存在する領域について、被検査物Sが表か裏かを判定する。判定処理は、ステップ2と同様に行う。
ステップc:マスク処理(被検査物S表側)
ステップbで表側と判定した被検査物S存在領域について、マスク処理を行う。すると、ステップbで裏側と判定した被検査物Sの存在領域のみが残る検査画像Gが得られる(図5(b))。
ステップd:異物検査処理(被検査物S裏側)
ステップcで裏側を向いた被検査物Sの存在領域のみを抽出した検査画像Gについて、異物検査処理を行う。全て裏側(第2面S2)のため、裏側用の異物検査処理の設定を使用し、異物検出処理を行う。
ステップc‘:マスク処理(被検査物S裏側)
次に、ステップaで生成した、被検査物Sの存在領域を抽出した検査画像について、ステップbで裏側と判定した領域にマスク処理を行う。すると、ステップbで表側と判定した領域のみが残る検査画像G‘が得られる(図5(c))。
ステップd’:異物検査処理(被検査物S表側)
ステップc’で得られた検査画像G‘に対して、異物検査処理を行う。検査画像G’では、被検査物Sの表側のみが残っている為、表側用の異物検査処理の設定を使用し、異物検出処理を行う。
以上、説明したように、光検査装置10では、被検査物S、例えば魚のフィレの表裏がランダムに、また固まって搬送されてきた場合においても、表裏を判別し、表裏各々に合わせた異物検査処理を行うことで、精度よく異物Fを検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、上述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、被検査物Sは、魚介類の切り身以外の食肉等であってもよく、異物Fは寄生虫以外の骨、鱗、内臓等であってもよい。また、光検査装置10では、被検査物Sの表面である第1面S1及び裏面である第2面S2が検査面とされたが、例えば被検査物Sがブロック状である場合には、互いに隣り合う第1面と第2面とが検査面とされてもよい。また、励起光は、紫外域の波長帯を有する光に限定されず、異物Fに蛍光を発生させ得る波長を有する光であればよい。
また、図6に示されるように、光検査装置10を並列に2台ならべ、その間に被検査物Sの裏表を転換させる転換機構を設けることで、被検査物Sの表裏の両面を検査するように構成されていてもよい。転換装置にて被検査物Sが正常に反転しているか否かは、前段と後段の検査画像に基づき、姿勢、特徴点の位置、明度、面積等の判定基準でもって判断してもよい。
また、上記実施形態では、転換装置によって被検査物Sの検査面が、例えば第1面S1から第2面S2に転換されていないと判定された場合に、被検査物Sを通常ラインと異なる第1ラインに振り分ける第1振分装置と、被検査物Sの第1面S1及び第2面S2の少なくとも1つに異物Fが含まれていると判定された場合に、被検査物Sを通常ラインと異なる第2ラインに振り分ける第2振分装置が構成されていてもよい。同様に、第1ラインと第2ラインとが設けられていてもよい。
また、光検査装置10にて、異物Fが含まれていると判定された場合、作業者が、表示部16に表示された被検査物Sの検査画像を確認して、異物Fを除去することができる。また、異物Fが含まれていると判定された被検査物Sを振分装置にて通常ラインとは異なるラインに振り分け、表示部16に表示された被検査物Sの検査画像を別の表示部、または表示装置に表示させ、異物Fを除去することができる。
また、被検査物Sがアジ科の魚の場合、稜鱗を有しており、その部分が励起光照射により蛍光を発するため、異物Fと誤認してしまう恐れがある。よって、稜鱗部分にマスク処理を施してから、上述の異物検査処理を行う構成にしてもよい。具体的には、事前に稜鱗部分の蛍光発光の明度を取得し、その値に基づき閾値を設定する。そして、被検査物Sの検査画像を取得毎に、設定した閾値で二値化処理を行い、さらに異物Fが画面上から消える程度の回数の収縮フィルタをかける。その後、稜鱗部分を十分覆う面積になる回数の膨張フィルタをかけ、当該検査画像の異物検出処理後の画像と論理和をとり、稜鱗部分の誤検知をキャンセルする。また、アジ科の稜鱗に限らず、被検査物に誤検知になるような反射光や蛍光が含まれ、その明度や位置が特定されている場合、同様の処理を行ってもよい。
また、実施例に示した被検査物Sの領域抽出、表裏判定処理、等の処理は、処理を行いやすいよう、検査画像の明暗を適宜反転させて行ってもよい。
最後に、異物Fごとに、好適な励起光の波長の範囲、及びそれにより発生する蛍光の波長の範囲を例示する。
異物Fがアニサキスである場合、好適な励起光の波長の範囲は、300〜400nm(より好ましくは、330〜350nm)であり、それにより発生する蛍光の波長の範囲は、380〜500nm(より好ましくは、420〜450nm)である。
異物Fがブリ線虫である場合、好適な励起光の波長の範囲は、350〜450nm(より好ましくは、370〜390nm)であり、それにより発生する蛍光の波長の範囲は、420〜530nm(より好ましくは、440〜470nm)である。
異物Fがサバの骨である場合、好適な励起光の波長の範囲は、320〜380nm(より好ましくは、320〜340nm)であり、それにより発生する蛍光の波長の範囲は、380〜430nm(より好ましくは、380〜400nm)である。
異物Fがタイの鱗である場合、好適な励起光の波長の範囲は、300〜400nm(より好ましくは、320〜340nm)であり、それにより発生する蛍光の波長の範囲は、380〜500nm(より好ましくは、380〜400nm)である。
異物Fがタイの内臓である場合、好適な励起光の波長の範囲は、320〜500nm(より好ましくは、360〜380nm)であり、それにより発生する蛍光の波長の範囲は、480〜580nm(より好ましくは、510〜530nm)である。
10…光検査装置、11…筐体、12…搬送部、13…光照射部、14…検出部、15…処理部、16…表示部、31…転換装置、F…異物、S…被検査物、S1…第1面、S2…第2面。

Claims (5)

  1. 被検査物を検査する検査領域と、
    前記検査領域において、異物に蛍光を発生させるための励起光を照射する光照射部と
    前記蛍光と前記励起光の反射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検査画像を生成する画像処理部と、
    を備え、
    前記画像処理部は、生成した前記検査画像に基づいて、前記被検査物の表裏を判定する判定部を有することを特徴とする、光検査装置。
  2. 前記判定部は、前記検査画像の明度に基づいて、前記被検査物の表裏を判定する、請求項1に記載の光検査装置。
  3. 前記画像処理部は、前記被検査物の表と裏とでそれぞれ異なる設定値を用いて異物を検出する、請求項1、又は2に記載の光検査装置。
  4. 前記画像処理部は、複数の前記被検査物がある場合、前記検査画像において、前記被検査物が存在する領域を抽出し、前記領域の画像に基づき、複数の前記被検査物の表裏を判定する、請求項3に記載の光検査装置。
  5. 前記画像処理部は、前記被検査物が稜鱗を有する魚類であった場合、前記検査画像において、前記稜鱗部分にマスク処理を行うことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の光検査装置。
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