JP2018194361A

JP2018194361A - Ｘ線検査装置

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Publication number: JP2018194361A
Application number: JP2017096452A
Authority: JP
Inventors: 光悦角田; Koetsu Tsunoda
Original assignee: Anritsu Infivis Co Ltd
Current assignee: Anritsu Infivis Co Ltd
Priority date: 2017-05-15
Filing date: 2017-05-15
Publication date: 2018-12-06
Anticipated expiration: 2037-05-15
Also published as: JP6933497B2

Abstract

【課題】被検査物の内容量の検査精度を向上できるＸ線検査装置を提供すること。【解決手段】検査対象領域抽出部は、Ｘ線検出器が検出したＸ線に基づくＸ線画像における被検査物Ｗの上面と内容物の液面との間となる空包領域Ｗ３を含む所定の大きさの検査対象領域を抽出する。そして、判定部は、検査対象領域内で積算した濃度に基づいて、被検査物Ｗの内容量が正常であるか否かを判定する。検査対象領域抽出部は、予め指定された被検査物Ｗの上面からの長さに基づいて検査対象領域を抽出する。検査対象領域抽出部は、被検査物Ｗの外形を抽出する外形抽出部を有し、外形内の所定の大きさの検査対象領域を抽出する。【選択図】図４

Description

本発明は、容器に液体を含む内容物が充填された被検査物に対してＸ線発生器で発生したＸ線を照射し、被検査物を透過したＸ線をＸ線検出器により検出することで、内容物の内容量を検査するＸ線検査装置に関するものである。

従来のこの種のＸ線検査装置にあっては、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載のものは、内容物の液面位置を表す液面ポイントデータの平均値を仮想液面として算出し、この仮想液面が所定範囲内にあるか否かにより内容量を検査している。

特開平７−０２７５９４号公報

特許文献１に記載のものは、振動により内容物の液面だけが波打つことに対しては有効であるが、容器自体が上下動する場合には、液面のレベルを正しく検査することができない。

この問題に対しては、容器の下端から液面のレベルまでの全体を撮像して内容量を検査するようにすることで、容器自体が上下動する場合であっても正しく検査することが可能になる。

しかし、背が高いボトルのような容器を対象として内容量を検査する場合には、高さ方向のＸ線の出射角が広がり、容器の底面と液面とのＸ線透過量に差異が生じるため、内容量の検出精度が低下するという問題がある。

そこで、本発明は、前述のような従来の問題を解決するためになされたもので、被検査物の内容量の検査精度を向上できるＸ線検査装置を提供することを目的とする。

本発明に係るＸ線検査装置は、Ｘ線を発生するＸ線発生器と、Ｘ線を検出するＸ線検出器と、を備え、被検査物が水平方向に通過する搬送路を形成するコンベアを挟んで、前記Ｘ線検出器が前記コンベアの搬送面からの高さ方向を検出するように、前記Ｘ線発生器と前記Ｘ線検出器とが配置され、前記被検査物が容器に液体を含む内容物が充填されたものからなるＸ線検査装置であって、前記Ｘ線検出器が検出したＸ線に基づくＸ線画像における前記被検査物の上面と前記内容物の液面との間となる空包領域を含む所定の大きさの検査対象領域を抽出する検査対象領域抽出部と、前記検査対象領域内で積算した濃度に基づいて、前記被検査物の内容量が正常であるか否かを判定する判定部と、を備えることを特徴とする。

この構成により、検査対象領域内の濃度を積算した濃度積算値（または濃度平均値）を判定することで、搬送による被検査物の上下変動や内容物の傾き等の影響を低減し、被検査物全体の内容量の変動を正しく検出できるので、被検査物の内容量の検査精度を向上できる。

本発明に係るＸ線検査装置において、前記検査対象領域抽出部は、予め指定された前記被検査物の上面からの長さに基づいて前記検査対象領域を抽出することを特徴とする。

この構成により、正常品の内容物の高さ方向の変動を加味した最小限の高さの検査対象領域で内容量の検査を行うことができるので、Ｘ線が高さ方向に広がることによる検出精度の低下を最小限に抑えることができる。

本発明に係るＸ線検査装置において、前記検査対象領域抽出部は、前記被検査物の外形を抽出する外形抽出部を有し、前記外形内の所定の大きさの検査対象領域を抽出することを特徴とする。

この構成により、被検査物外の雰囲気の影響を受けにくくなり、より安定して検査精度を向上させることができる。

本発明は、被検査物の内容量の検査精度を向上できるＸ線検査装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係るＸ線検査装置の斜視図である。本発明の一実施の形態に係るＸ線検査装置の搬送方向に直交する断面における断面図である。本発明の一実施の形態に係るＸ線検査装置の動作を説明するフローチャートである。本発明の一実施の形態に係るＸ線検査装置における、検査対象領域抽出の手法を説明する図である。（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施の形態に係るＸ線検査装置における、検査対象領域抽出の手法の他の例を説明する図である。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず構成について説明する。

図１において、Ｘ線検査装置１は筐体４を備えている。筐体４は、被検査物Ｗを搬送するコンベア２に組み込まれている。コンベア２の上部空間は、被検査物Ｗが水平方向に通過する搬送路３を形成している。本実施の形態は、被検査物Ｗが飲料ボトルである場合を例示している。

コンベア２は、被検査物Ｗの生産設備の一部であり、Ｘ線検査装置１と別体に構成されている。本実施の形態は、コンベア２がトップチェーンコンベアからなる場合を例示している。トップチェーンコンベアは、無端状のチェーンに複数のプレートを設けたものであり、コンベア２の搬送部材２１となるプレートの上面で被検査物Ｗを搬送するようになっている。

このように、Ｘ線検査装置１は、別体のコンベア２に組み込まれる組み込み型のＸ線検査装置であり、図１で示すようなボトル搬送でよく使用されるトップチェーンコンベアやベルトコンベア等の被検査物Ｗを水平方向に搬送する既設のコンベアに組み込まれる。なお、ベルトコンベアによる被検査物Ｗの搬送の場合にはベルトが搬送部材２１となる。また、コンベア２は、Ｘ線検査装置１と一体に構成されていてもよい。

筐体４には、被検査物Ｗが搬入される開口部７と、被検査物Ｗが搬出される開口部８とが形成されている。コンベア２は、開口部７、８を通って筐体４を貫通している。筐体４は、ステンレス等のＸ線を遮蔽可能な金属からなる遮蔽カバー１６を、開口部７、８の周囲に備えており、遮蔽カバー１６は、開口部７、８から外部へのＸ線の漏洩を防止している。

コンベア２の上方にはガイド部材６１が設けられており、ガイド部材６１は、被検査物Ｗがコンベア２上の幅方向の中央の位置で搬送されるように被検査物Ｗを案内している。ガイド部材６１は、被検査物Ｗを幅方向で挟むように、左右で一対、合計４本設けられている。

ガイド部材６１は、Ｘ線発生器９のＸ線照射野に入り込まないように分断されている。なお、ガイド部材６１は、Ｘ線透過率の高い材質から構成し、コンベア２と同様に開口部７から開口部８まで貫通するように連続して設けられていてもよい。

図２において、Ｘ線検査装置１は、Ｘ線を発生するＸ線発生器９と、Ｘ線を検出するＸ線検出器１０と、総合制御部４０とを備えている。これらのＸ線発生器９、Ｘ線検出器１０および総合制御部４０は筐体４（図１参照）の内部に収納されている。

Ｘ線発生器９およびＸ線検出器１０は、コンベア２上の被検査物Ｗが搬送される搬送路３を挟むように、コンベア２の幅方向に対向して配置されている。すなわち、コンベア２を幅方向に挟んで対向するように、Ｘ線発生器９とＸ線検出器１０とが配置されている。

Ｘ線発生器９は、その内部に設けられた図示しないＸ線管の陰極からの電子ビームを陽極のターゲットに照射させてＸ線を生成し、生成したＸ線を図示しないスリットにより略三角形状のスクリーン状に成形するようになっている。また、Ｘ線発生器９は、スクリーン状のＸ線照射野に成形したＸ線を、コンベア２上の搬送路３を幅方向に横切るようにして、Ｘ線検出器１０に向けて照射するようになっている。

したがって、Ｘ線発生器９から発生するＸ線は、Ｘ線発生器９を点光源として放射状に広がる。このため、コンベア２の上面である搬送面２Ａの近傍ではＸ線が搬送面２Ａと概ね平行に照射されるが、搬送面２Ａから離れた位置ほどＸ線が大きな角度で斜めに照射される。

本実施の形態において、被検査物Ｗは、縦方向に長いボトル状の容器Ｗ１に内容物Ｗ２を充填したものからなる。このため、被検査物Ｗの上端近傍における内容物Ｗ２の液面位置において、Ｘ線が被検査物Ｗの底部よりも大きな角度で斜めに照射される。

容器１内の内容物Ｗ１の上方には、内容物Ｗ２以外の領域である空包領域Ｗ３が形成される。空包領域Ｗ３は、被検査物Ｗの上面と内容物Ｗ２の液面との間の領域であり、空気または品質保持のために充填された窒素等からなる。

Ｘ線検出器１０は、複数の検出素子１０Ａをライン状に整列したＸ線ラインセンサからなる。Ｘ線検出器１０の検出素子１０Ａは、図示しないフォトダイオードと、このフォトダイオード上に設けられた図示しないシンチレータとからなり、Ｘ線をシンチレータにより光に変換し、この光をフォトダイオードにより検出している。

Ｘ線検出器１０の複数の検出素子１０Ａは、コンベア２の上面に対して垂直にｎ個配置されている。Ｘ線検出器１０の下端部の検出素子１０Ａから出力されるデータは、Ｘ線画像の下端部の１画素目の画像に対応する。

同様に、Ｘ線検出器１０の下端部からｎ個目の検出素子１０Ａから出力されるデータは、Ｘ線画像の下端部からｎ画素目の画像に対応する。なお、図２には、ガイド部材６１の位置が破線で示されているが、ガイド部材６１はＸ線発生器９のＸ線照射野に入り込んでいない。

このように構成されたＸ線検出器１０は、被検査物ＷがＸ線検出器１０を通過することで、被検査物Ｗを透過するＸ線の量（検出レベル）に応じたＸ線画像を出力する。Ｘ線検出器１０は、図示しないＡ／Ｄ変換部を備えており、このＡ／Ｄ変換部によりフォトダイオードからの輝度値データをデジタルデータに変換するようになっている。

なお、Ａ／Ｄ変換部から出力されるデータは、輝度値により明暗で表されるＸ線画像（明暗画像）であってもよいし、輝度値を所望の濃度となるように変換した濃度値により濃淡で表されるＸ線画像（濃淡画像）であってもよい。本実施例では、Ｘ線検出器１０のＡ／Ｄ変換部から出力されるＸ線画像は、検出レベルを濃淡で表した濃淡画像である。

本実施の形態において、Ｘ線発生器９は、Ｘ線照射野がコンベア２の上方となるように、設置作業により予め調整されている。また、Ｘ線検出器１０の下端部がコンベア２の上面とほぼ同じ高さになるように、Ｘ線検出器１０の位置が設置作業により予め調整されている。

Ｘ線検査装置１は、表示部５、設定操作部４５および総合制御部４０を備えている。

表示部５は、平面ディスプレイ等から構成されており、ユーザに対する表示出力を行うようになっている。表示部５は、総合制御部４０による検査結果等の画像を表示するようになっている。

また、表示部５は、被検査物Ｗの良否判定結果を「ＯＫ」や「ＮＧ」等の文字または記号で表示するようになっている。また、表示部５は、総検査数、良品数、ＮＧ総数等の統計値を表示するようになっている。

表示部５の表示内容および表示態様は、既定設定、または設定操作部４５からの所定のキー操作による要求に基づいて決定される。

設定操作部４５は、総合制御部４０への各種パラメータ等の設定入力を行うものである。設定操作部４５は、ユーザが操作する複数のキーやスイッチ等で構成され、総合制御部４０への各種パラメータ等の設定入力等を行うものである。本実施の形態では、表示部５と設定操作部４５とがタッチパネル式表示器として一体化され、筐体４の前面上部に配置されている。

総合制御部４０は、Ｘ線画像記憶部４２、画像処理部４３、判定部４４および制御部４６を備えている。

Ｘ線画像記憶部４２は、Ｘ線検出器１０から受け取ったＸ線画像を一時的に記憶するようになっている。すなわち、Ｘ線画像記憶部４２は、Ｘ線画像のバッファメモリとして機能する。

画像処理部４３は、Ｘ線画像記憶部４２から読み出したＸ線画像に対して各種の画像処理アルゴリズム等を適用して画像処理を施すようになっている。ここで、画像処理アルゴリズムは、複数の画像処理フィルタを組み合わせたものからなる。

判定部４４は、画像処理部４３により画像処理されたＸ線画像に対して、被検査物Ｗの内容量を検査する。内容量とは、被検査物Ｗの内容物Ｗ２の量（体積）であり、入味量ともいわれる。

制御部４６は、ＣＰＵおよび制御プログラムの記憶領域または作業領域としてのメモリなどを有しており、Ｘ線検査装置１の全体を制御するようになっている。制御部４６の制御内容には、表示部５の表示内容および表示形態の制御が含まれる。

本実施の形態では、画像処理部４３には、検査対象領域抽出部４３Ａが設けられている。検査対象領域抽出部４３Ａは、Ｘ線検出器１０が検出したＸ線に基づくＸ線画像における被検査物Ｗの上面と内容物Ｗ２の液面との間となる空包領域Ｗ３を含む所定の大きさの検査対象領域を抽出する。そして、判定部４４は、検査対象領域内で積算した濃度に基づいて、被検査物Ｗの内容量が正常であるか否かを判定する。

判定部４４は、画像処理部４３により画像処理されたＸ線画像に対して、被検査物Ｗの内容量が正常であるか否かを判定する。

次に動作を説明する。図３のフローチャートに示すように、Ｘ線検査装置１は、Ｘ線画像を取り込む（ステップＳ１）。ここでは、図４に示すＸ線画像が取り込まれる。このＸ線画像は、内容物Ｗ２が正量の良品と、内容物Ｗ２の量が少ない−ＮＧ品をと並べて表している。

このＸ線画像には、コンベアの搬送部材２１の映り込みによる領域と、背景の領域と、被検査物Ｗの領域とを含んでいる。被検査物Ｗの領域は、容器Ｗ１の領域と、内容物Ｗ２の領域と、空包領域Ｗ３の領域とを含んでいる。空包領域Ｗ３の領域は、内容物Ｗ２の液面を斜めに通過したＸ線に基づく領域Ｗ３Ａを含んでいる。

このＸ線画像において、コンベアの搬送部材２１の映り込みによる領域が最も濃度が高く、背景の領域が最も濃度が低くなっている。また、被検査物Ｗの領域は、搬送部材２１の領域と背景の領域の間の濃度値となっている。

また、被検査物Ｗの領域においては、内容物Ｗ２の領域が最も濃度が高く、空包領域Ｗ３における領域Ｗ３Ａ以外の領域が最も濃度が低くなっている。また、容器Ｗ１の領域と領域Ｗ３Ａの領域の濃度が同等の濃度であり、内容物Ｗ２の領域より薄い濃度値となっている。

次いで、Ｘ線検査装置１は、このＸ線画像において、濃度閾値に基づいて被検査物Ｗの上面を抽出する（ステップＳ２）。ここでは、容器Ｗ１の上面が被検査物Ｗの上面として抽出される。

次いで、Ｘ線検査装置１は、図４、図５を参照して後述するように、被検査物Ｗの上面から下方への画素カウントを行うことで、検査対象領域を抽出する（ステップＳ３）。

次いで、検査対象領域内の濃度を積算して濃度積算値を算出する（ステップＳ４）。

次いで、算出した濃度積算値と判定リミットに基づいて内容量の量について判定を行う（ステップＳ５）。

上記の動作の具体的手法としては、予め設定操作により指定された矩形の背景が含まれる検査対象領域を用いる手法がある。

具体的には、図４に示すように、被検査物Ｗの上面から下方への長さを、高さ（ｈ１）として設定操作により予め指定しておく。この高さ（ｈ１）と幅（Ｗ）を有する矩形の検査対象領域の面積Ｓ（＝ｈ１ｘＷ）は、設定時の領域の面積（画素数）と一致する。そのため、その検査対象領域（検査対象領域画素数）内の濃度積算値が、設定時の領域の面積内の濃度を積算した値に対応させて指定される許容範囲内にあるか否かにより被検査物Ｗの内容量を検査することができる。

なお、この手法は、濃度積算に背景を含んでおり、背景の領域の濃度が殆どないため、検査対象領域Ｓの濃度積算値が実質的に被検査物Ｗだけの濃度積算値となる場合や、内容量の検査精度に余裕がある場合などに実施することが好ましい。

また、上記の動作の具体的手法としては、背景を含まない被検査物Ｗの外形内を検査対象領域とする手法がある。

具体的には、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、まず、設定時に指定された高さ（ｈ２）と外形（太線の囲み部分）とに基づいて検査対象領域を抽出する。この外形は、所定の閾値で背景から被検査物Ｗを分離した後に、さらに被検査物Ｗから外形を分離することで得ることができる。

そして、抽出した検査対象領域の面積Ｓが、設定時に指定された領域の面積（画素数）と一致するように検査対象領域を調整する。このようにすることで、調整した一定面積の検査対象領域内の濃度積算値を使い、この濃度積算値が指定される許容範囲内にあるか否かにより被検査物Ｗの内容量を検査することができる。

ここで、調整した一定面積の検査対象領域内の濃度積算値は、例えば、外形から得られる設定時に指定された上面からの高さ（ｈ２）の領域を仮検査対象領域とし、この仮検査対象領域の面積Ｓと、設定時に指定された領域の面積との差分だけ仮検査対象領域の下底部を加減して、設定時に指定された領域の面積に一致する検査対象領域を求める。そして、その検査対象領域内の濃度を加算して濃度積算値を求める。また、Ｘ線画像上の被検査物Ｗの上面の上流側を基準として、外形内の搬送方向、下方へと設定時に指定された画素数に一致するまで、濃度を加算しながらＸ線画像の画素をスキャンするようにして、検査対象領域を抽出すると同時に濃度積算値を求めるようにしてもよい。

なお、他の手法として、設定時に指定された高さ（ｈ２）と外形から特定される領域の濃度平均値が、許容範囲内にあるか否かにより被検査物Ｗの内容量を検査するようにしてもよい。この場合、高さ（ｈ２）と外形から特定される領域の面積Ｓがばらついても、濃度平均値を用いることにより、そのばらつきの影響を受けずに被検査物Ｗの内容量を検査することができ、比較対象となる検査対象領域の微調整が不要となる。

以上のように、本実施の形態のＸ線検査装置１において、検査対象領域抽出部４３Ａは、Ｘ線検出器１０が検出したＸ線に基づくＸ線画像における被検査物Ｗの上面と内容物Ｗ２の液面との間となる空包領域Ｗ３を含む所定の大きさの検査対象領域を抽出する。そして、判定部４４は、検査対象領域内で積算した濃度に基づいて、被検査物Ｗの内容量が正常であるか否かを判定する。

ここで、検査対象領域内で濃度積算値を比較することは、検査対象領域内の空包量と内容量との構成比率を比較することに相当する。このため、例えば、被検査物Ｗが傾いて内容量が広がったＸ線画像となっても、内容量に対する濃度の積算値と、内容量が正常のＸ線画像における濃度の積算値は、同一領域内で同じとなる。しかし、全体の内容量が所定量からずれると、その変化に応じて空包量と内容量との構成比率も変動することになる。

したがって、上記のように、検査対象領域内の濃度を積算した濃度積算値（または濃度平均値）を判定することで、搬送による被検査物Ｗの上下変動や内容物Ｗ２の傾き等の影響を低減し、被検査物Ｗ全体の内容量の変動を正しく検出して内容量検査の精度を向上させることができる。

また、本実施の形態のＸ線検査装置１において、検査対象領域抽出部４３Ａは、予め指定された被検査物Ｗの上面からの長さに基づいて検査対象領域を抽出する。

この構成により、正常品の内容物Ｗ２の高さ方向の変動を加味した最小限の高さの検査対象領域で内容量の検査を行うことができるので、Ｘ線が高さ方向に広がることによる検出精度の低下を最小限に抑えることができる。

また、本実施の形態のＸ線検査装置１において、検査対象領域抽出部４３Ａは、被検査物Ｗの外形を抽出する外形抽出部４３Ｂを有し、外形内の所定の大きさの検査対象領域を抽出する。

以上のように、本発明に係るＸ線検査装置は、被検査物の内容量の検査精度を向上できるという効果を有し、Ｘ線発生器から照射されて被検査物を透過したＸ線をＸ線検出器により検出して異物を検出するＸ線検査装置として有用である。

１Ｘ線検査装置
２コンベア
５表示部
９Ｘ線発生器
１０Ｘ線検出器
４３Ａ検査対象領域抽出部
４３Ｂ外形抽出部
Ｗ被検査物
Ｗ１容器
Ｗ２内容物
Ｗ３空包領域

Claims

Ｘ線を発生するＸ線発生器（９）と、
Ｘ線を検出するＸ線検出器（１０）と、を備え、
被検査物（Ｗ）が水平方向に通過する搬送路（３）を形成するコンベア（２）を挟んで、前記Ｘ線検出器が前記コンベアの搬送面（２Ａ）からの高さ方向を検出するように、前記Ｘ線発生器と前記Ｘ線検出器とが配置され、
前記被検査物が容器（Ｗ１）に液体を含む内容物（Ｗ２）が充填されたものからなるＸ線検査装置（１）であって、
前記Ｘ線検出器が検出したＸ線に基づくＸ線画像における前記被検査物の上面と前記内容物の液面との間となる空包領域を含む所定の大きさの検査対象領域を抽出する検査対象領域抽出部（４３Ａ）と、
前記検査対象領域内で積算した濃度に基づいて、前記被検査物の内容量が正常であるか否かを判定する判定部（４４）と、を備えることを特徴とするＸ線検査装置。
前記検査対象領域抽出部は、予め指定された前記被検査物の上面からの長さに基づいて前記検査対象領域を抽出することを特徴とする請求項１に記載のＸ線検査装置。
前記検査対象領域抽出部は、前記被検査物の外形を抽出する外形抽出部（４３Ｂ）を有し、前記外形内の所定の大きさの検査対象領域を抽出することを特徴とする請求項１に記載のＸ線検査装置。