JP3700577B2 - 異物検査装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線検査装置等の異物検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、食品等に混入した異物を検査するＸ線異物検査装置では、包装材に納められた検査体にＸ線を照射して透過Ｘ線をＸ線ラインセンサ等で検出する。Ｘ線ラインセンサからのデジタルデータは画像処理装置に入力され、画像処理装置により異物検出のための画像処理が行われる。その後、画像データから異物候補を抽出し、画素の連結情報等を用いて異物と判定する。そして、異物が検出された検査体はラインから排除される。
【０００３】
実際の製品を検査する場合には、予め異物混入のない良品を流して検査を行い、そのときの検査装置の検出レベルが最適となるように判定基準（しきい値）の調整が行われる。この判定基準の調整は、検査装置の操作パネルに設けられた操作スイッチを操作することにより行われ、表示モニタに表示された検出画像の状態を確認しながら判定基準の調整が行われていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した調整作業では、操作パネルと表示モニタとを交互に見て、判定基準の調整と検出画像の状態の確認とを行わなければならず、調整作業に手間がかかるという欠点があった。また、調整作業のための表示モニタが必要なためコストアップの要因にもなっていた。
【０００５】
本発明の目的は、装置のコスト低減が図れるとともに、容易に調整作業を行うことができる異物検査装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
発明の実施の形態を示す図１および図２に対応付けて説明する。
（１）請求項１の発明は、検査対象物１を撮像装置３，４により撮像して得られた画像データを複数のアルゴリズムで画像処理し、画像処理データに基づいて検査対象物１に混入している異物を検出する異物検査装置に適用され、異物検出判定基準に基づいて画像処理データを分析して異物混入の有無を判定する判定手段５，６１と、異物検出判定基準を設定するための設定操作手段９１ａ，９１ｂ，９２ａ，９２ｂと、設定操作手段９１ａ，９１ｂ，９２ａ，９２ｂにより設定された異物検出判定基準に基づく判定手段５，６１の判定結果を表示する表示手段９４とを備え、表示手段９４は判定結果を表示するタッチパネルであり、設定操作手段９１ａ，９１ｂ，９２ａ，９２ｂはタッチパネル上に表示されたスイッチであり、設定操作手段９１ａ，９１ｂ，９２ａ，９２ｂは複数のアルゴリズム毎に異物検出判定基準を設定し、判定手段５，６１は、複数のアルゴリズムを用いて画像処理データを各々分析して、各異物検出判定基準毎に異物混入の有無を判定し、表示手段９４は、タッチパネル上に各異物検出判定基準毎の判定結果をそれぞれバーグラフ表示により定量的に表示することを特徴とする。
（２）請求項２の発明は、請求項１に記載の異物検査装置において、検査対象物として良品を用いたときの判定手段５，６１の判定結果に基づいて、複数の異物検出判定基準をそれぞれ自動的に設定する自動調整部６２を備えたものである。
【０００７】
なお、上記課題を解決するための手段の項では、本発明を分かり易くするために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が発明の実施の形態に限定されるものではない。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図１０を参照して本発明の実施の形態を説明する。
−第１の実施の形態−
図１は本発明による異物検査装置の第１の実施の形態を示す図であり、装置の概略構成を示す図である。１は検査対象物（以下では検査体と呼ぶ）であり、例えば、包装食品や瓶詰め製品等である。検査体１は、ベルトコンベア２により４０（ｍ／min）程度の速度で図の左側から右側へと搬送される。搬送中の検査体１にはＸ線照射装置３によりＸ線が照射され、検査体１を透過したＸ線はＸ線ラインセンサ４により検出される。
【０００９】
Ｘ線ラインセンサ４から出力されたデジタルデータは画像処理装置５に入力され、後述するような様々な画像処理が行われる。画像処理結果は制御装置６に入力され、異物判定部６１により検査体１に異物が混入しているか否かが判定される。検査体１に異物が混入していると判定されると、制御装置６は振分装置７を制御してその検査体１をベルトコンベア２から排除する。
【００１０】
８は操作部であり、検査体１に関する各種パラメータやベルトコンベア２の速度の設定や、異物検査の際の画像処理方法の設定等の操作が行われる。図２および図３は操作部８の詳細を説明する図であり、操作部８に設けられたタッチパネル式の操作パネル９を示す図である。図２は、ベルトコンベア２上に異物を含まない良品サンプルを流して、異物検査の判定基準（後述する感度や面積）を設定する際の設定画面を示したものである。この設定画面では、スイッチ９０ａ〜９０ｅを操作することにより、検査体１についてのパラメータ設定や検査レベルの設定等に関する設定画面を表示させることができる。本実施の形態では、画像処理する際のフィルタの種類に応じてレベル１，レベル２，レベル３と検査レベルを分類している。また、図３は、実際の検査体１を流して検査を行っている最中の画面表示を示したものである。
【００１１】
例えば、レベル１では、画像データを図４（ａ）の実線のように階調値で表して、感度Ｌ１以下の階調値を有する画素を異物として検出する。ここで、感度の項に示されている数値１１７はＬ１の値を表しており、図２のタッチスイッチ９１ａを操作することによりこの数値を減少させることができ、タッチスイッチ９１ｂを操作することにより数値を増加させることができる。また、面積の項の数値２は、感度Ｌ１以下の画素の連結数を表しており、感度Ｌ１以下の画素が２以上連結している場合には異物として検出される。スイッチ９２ａを操作すると面積の項の数値が減少し、スイッチ９２ｂを操作すると増加する。
【００１２】
レベル２は、例えば、微分フィルタを用いて画像処理を行う検査レベルであり、処理後の階調の変化がエッジの鋭さを表している。ここでは、階調変化が数値１０８で表す感度以下の画素が異物の画素として検出される。また、レベル３は、例えば、論理フィルタを用いて画像処理を行う検査レベルである。この論理フィルタの結果が数値６０で表す感度以上である画素を異物の画素として検出する。なお、感度および面積についてはレベル１と同様である。
【００１３】
スイッチ９３は、異物検査の際にレベル１〜３の各検査レベルをそれぞれ使用するか否かを設定するタッチスイッチである。レベル１およびレベル３は各検査レベルを使用するように設定されており、スイッチ９３の表示領域に「する」という表示がされている。一方、レベル２については検査レベルを使用しないように設定されていて、表示は「しない」となっている。スイッチ９３を操作する度に、「する」と「しない」との間の切換が行われる。
【００１４】
各検査レベルに関してスイッチ９３により「する」と設定されると、各検査レベルで異物として検出された画素数に応じたレベル表示９４ａ，９４ｂがレベルゲージ表示領域９４に表示される。図２では、レベル１およびレベル３が「する」でレベル２が「しない」に設定されているので、レベルゲージ表示領域９４にはレベル１およびレベル３のみのレベル表示（バー表示）９４ａ，９４ｂが表示されている。レベル表示９４ａ，９４ｂは１０段階で表示され、レベル１の表示９４ａは１０、レベル３の表示９４ｂは４となっている。
【００１５】
一方、検査体１をコンベア２で搬送して異物検査を行う場合には、図３に示すような表示が操作パネル９に表示される。このとき、操作パネル９には「運転中」という表示が大きく表示される。また、表示領域９６には、検査された検査体の累積数を示す「総検査数」、異物が検出されなかった検査体１の数を示す「ＯＫ数」、異物が検出された検査体１の数を示す「ＮＧ数」がそれぞれ表示される。なお、運転中におけるレベルゲージ表示領域９４のレベル表示に関しては、各検査体１の検査状況として表示を行っても良いし、また、レベル表示を行わないようにしても良い。
【００１６】
次に、各検査レベル１〜３の感度の設定方法について説明する。図５は、感度設定手順を示す図である。ステップＳ１では、コンベア２上に異物混入の無い良品サンプルを流す。ステップＳ２では、Ｘ線ラインセンサ４の出力データおよび各検査レベル１〜３の設定に基づいて画像処理を行う。このときの設定は初期設定となっている。ステップＳ３では、ステップＳ２の画像処理結果に基づいて図２に示すようなレベル表示９４ａ，９４ｂを行う。
【００１７】
オペレータは、レベルゲージ領域９４に表示されたレベル表示９４ａ，９４ｂから感度が適切か否かを判断し、適正でない場合にはステップＳ５へ進んで感度を変更する。ステップＳ５で感度変更が行われると、ステップＳ２に戻って変更後の感度に基づいて画像処理が行われる。画像処理後、ステップＳ３においてレベル表示がなされる。オペレータは、表示されたレベル表示９４ａ，９４ｂから変更後の感度が適切か否かを判断する。以後、レベル表示９４ａ，９４ｂが適切となるまでステップＳ２〜ステップＳ５までの処理が繰り返し行なわれ、適切となったならば感度設定作業を終了する。
【００１８】
このときの設定方法を、図４（ａ）に示したレベル１の画像プロファイルを例に説明する。いま、良品サンプルについて図４（ａ）の実線で示すようなプロファイルが得られたとする。感度の設定がＬ１であった場合、Ａ１で示す部分画素の階調値は感度Ｌ１以下となっている。
【００１９】
そのため、感度Ｌ１のままで検査を行うと、異物を含んでいない検査体１までが異物を含むと判定されるおそれがある。そこで、感度をＬ１より小さなＬ２に変更する。図４（ａ）の破線は異物がある場合のプロファイルを示しており、Ａ２の部分は感度Ｌ２より低いので異物として判定される。すなわち、このような感度Ｌ２に設定すれば、異物でないＡ１は検出されず、Ａ２で示される異物のみが検出されることになる。
【００２０】
図４の（ｂ），（ｃ）は良品サンプルを検査した際のレベル表示を示したものであり、（ｂ）は感度Ｌ１の場合を、（ｃ）は感度Ｌ２の場合をそれぞれ示す。
感度Ｌ１の場合には図４（ａ）に示すようにＡ１の部分が検出されるので、Ａ１の部分の画素数に応じたバー表示が定量的に表示される。例えば、図４（ａ），（ｂ）のバー表示では、１０個の表示要素から成るが、画素数に比例した数だけ表示要素を点灯する。一方、感度Ｌ２の場合には、異物として検出されずバー表示もされない。すなわち、レベル表示が図４（ｃ）のようになるように感度を調整すれば良い。なお、ここでは図４（ｃ）のように全ての表示要素が消灯した場合に調整ＯＫとしているが、例えば、１つの表示要素が点灯した場合を調整ＯＫとなるような表示設定にしても良い。
【００２１】
スイッチ９１ａ，９１ｂにより感度を変更すると、変更後のレベル表示がレベルゲージ表示領域９４に表示される。なお、説明は省略するが、レベル２およびレベル３に関しても、上述したレベル１の場合と同様に感度調整が行われる。また、面積についても同様である。
【００２２】
以上のようにして、各検査レベル１〜３に関して感度の調整が終了したならば、検査体１をベルトコンベア２に流して異物検査を開始する。図２では、３つの検査レベル１〜３が表示され、検査レベル１および検査レベル３を使用して異物検査をする場合を示している。図１の異物判定部６１で異物混入の判定を行う際には、検査レベル１および検査レベル３の両者の検出結果に基づいて、検査体１に異物が混入しているか否かを総合的に判定する。このように、異物検査装置では異物が的確に検出できるように、検査体１の形態に応じた検査レベルの組み合わせで検査が行われる。検査レベルの種類に関しても、様々な検査体に対応できるように、上述した３種類に限らず種々のものが予め用意されている。
【００２３】
なお、検査体１の検査中にも図３のレベルゲージ表示領域９４にレベル表示が行われるように設定した場合には、検査体１がＸ線ラインセンサ４により検出される度に、図２のようなバー表示が表示される。そのため、オペレータがこの表示を確認することによって、検査体１が良品か不良品かだけでなく、不良品に近い良品なのか、不良品の度合いが軽いのか重いのか等を、リアルタイムに判別することができる。
【００２４】
図２に示した例では、レベル表示の形態をバー表示としたが、他に様々な形態が可能であり、図６にその具体例を示す。図６の（ａ），（ｂ）に示した表示例も１０段階で表示するタイプであり、（ａ）では段階１，２を「○」、段階３〜５を「△」、段階６〜１０を「×」で表示するようにした。一方、図６（ｂ）の例では、段階によりバー表示の色を変えるようにした。すなわち、段階１，２のバーは緑色で表示し、段階３〜４のバーは黄色で表示し、段階６〜１０は赤色で表示する。
【００２５】
例えば、感度調整の際には、レベル表示が「○」または緑色となるように調整する。また、検査体１の検査が行われる運転中の場合には、レベル表示が「○」や緑色であったならば検査体１が良品であることが、「×」や赤色であったならば異物が混入していることが認識される。このように、段階に応じて表示形態が変化するようにすれば、感度の調整状態の確認や検査体１の良・不良の把握が容易になる。
【００２６】
上述した第１の実施の形態では、操作パネル９に検査結果を定量的に表示するためのレベルゲージ表示領域９４を設けたので、このレベルゲージ表示領域９４のレベル表示９４ａ，９４ｂを確認しつつ感度の設定をすることができる。前述したように、従来は、画像表示用モニタと操作パネルとを交互に見ながら判定基準の調整を行うという煩わしさがあった。しかし、本実施の形態では、スイッチ９１ａ，９１ｂ，９２ａ，９２ｂとレベルゲージ表示領域９４とを同一の操作パネル９に設けたので、そのような煩わしさを解消することができる。さらに、判定基準の調整状況を定量的に把握できるので、調整状況の確認が容易となり短時間に調整作業を行うことができる。さらに、従来のような画像確認をするためのモニタが不要となるため、装置のコストダウンを図ることができる。
【００２７】
−第２の実施の形態−
図７は本発明による異物検査装置の第２の実施の形態を示す図であり、装置の概略構成を示す図である。なお、図１と同一部分には同一の符号を付し、以下では異なる部分を中心に説明する。本実施の形態では、感度を自動的に調整する自動調整部６２を制御装置６に設けた。そして、上述した第１の実施の形態と同様にマニュアルで感度の設定ができるとともに、自動調整もできるようにした。
【００２８】
図８は操作パネル９の設定画面を示したものであり、スイッチ９８を操作することにより感度の自動調整が行われる。このときの処理手順は、図９に示したフローチャートのようになる。なお、第２の実施の形態では図６（ａ）に示す表示形態を用いることとし、図１０（ａ）のように「○」表示が２つ表示された状態（段階２）を調整ＯＫとする。
【００２９】
図９のステップＳ１１では、図５のステップＳ１と同様に異物混入の無い良品サンプルをベルトコンベア２上に流す。ステップＳ１２では、感度を図４（ａ）のＬ１のように上げて上限値Ｌmaxに設定する。上限値Ｌmaxとしては、図１０（ｂ）のように段階１０まで表示されるような感度レベルが用いられる。ステップＳ１３では上限値Ｌmaxに基づいて画像処理が行われ、レベルゲージ表示領域９４にレベル表示が表示される。上限値Ｌmaxは上述したように設定されているので、レベル表示は図１０（ｂ）のように表示される。
【００３０】
ステップＳ１４では、レベル表示が段階２より大きいか否かを判定し、段階２より大きいと判定されるとステップＳ１５へ進む。ステップＳ１５では感度を所定値ΔＬだけ下げ、ステップＳ１３へ戻って画像処理を行う。その後、ステップＳ１４でＮＯと判定されるまでステップＳ１２〜ステップＳ１５の処理を繰り返し行い、レベル表示が図１０（ａ）のように段階２となるとステップＳ１４でＮＯと判定され、一連の調整処理を終了する。このような感度調整は、各検査レベル１〜３についてそれぞれ行われる。このように、本実施の形態では、自動調整部６２を設けて感度調整を自動的に行うことにより、異物検査装置の初期設定作業を省略することが可能となる。
【００３１】
なお、図９に示す調整手順では、感度をいったん上限値Ｌmaxとした後に、徐々に感度を下げて図１０（ａ）のような状態となるようにしたが、感度をいったん下限値Ｌminに下げて図１０（ｃ）のような表示とさせた後に、感度を徐々に上げて図１０（ａ）の状態にするようにしても良い。
【００３２】
なお、本実施の形態では自動調整部６２により感度調整が自動的に行われるが、操作パネル９のスイッチ９１ａ，９１ｂを手動操作することによっても調整を行うことができる。手動調整の場合には、自動調整と異なる任意の感度レベルに設定することができるという利点がある。
【００３３】
上述した実施の形態ではＸ線を用いた異物検査装置を例に説明したが、ＣＣＤカメラ等を用いて検査体１の表面に付着した異物を検査する様な装置にも適用することができる。例えば、図１のＸ線照射装置３，Ｘ線ラインセンサ４に代えてＣＣＤカメラを設置して、ＣＣＤカメラからの画像情報を画像処理装置５に取り込めば良い。その他の構成については図１の装置と同様である。ＣＣＤカメラでは、撮像された画像データはカラーの情報であるため、白黒のように濃淡（階調値）だけでなく、色情報を利用して異物検査を行うことができる。例えば、白い粉末状試料中の異物は白以外である場合が多いので、色情報によっても異物を検出できる。
【００３４】
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、Ｘ線照射装置３およびＸ線ラインセンサ４は画像装置を、画像処理装置５および異物判定部６１は判定手段を、スイッチ９１ａ，９１ｂ，９２ａ，９２ｂは設定手段を、レベルゲージ表示領域９４は表示手段をそれぞれ構成する。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、判定結果が表示手段に表示されるので、従来のようにモニタに表示された画像から異物検出判定基準の調整状態を判定する場合に比べ、判定結果から容易に調整状態を認識することができる。特に、バーグラフ表示を行うことにより、異物検出判定基準の調整状態を定量的に把握することができる。また、表示手段に表示される判定結果だけで判定基準の調整状態が分かるので、従来設けられていた画像表示用モニタを省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による異物検査装置の第１の実施の形態を示す図であり、装置の概略構成を示す図である。
【図２】操作パネル９の感度設定画面を示す図である。
【図３】実際の検査体１を流して検査を行っている最中の画面表示を示す図である。
【図４】感度設定方法を説明する図であり、（ａ）は画像プロファイルと感度Ｌ１，Ｌ２との関係を示す図で、（ｂ）は感度Ｌ１の場合のレベル表示を、（ｃ）は感度Ｌ２の場合のレベル表示をそれぞれ示す。
【図５】感度設定手順を示す図である。
【図６】レベル表示形態の他の例を示す図であり、（ａ）は第１の例を、（ｂ）は第２の例を示す。
【図７】本発明による異物検査装置の第２の実施の形態を示す図であり、装置の概略構成を示す図である。
【図８】第２の実施の形態における操作パネル９を示す図である。
【図９】第２の実施の形態における感度設定手順を示す図である。
【図１０】感度調整の際のレベル表示を説明する図であり、（ａ）は調整ＯＫの場合の表示を、（ｂ），（ｃ）は調整初期段階の表示を示す。
【符号の説明】
１ 検査体
３ Ｘ線照射装置
４ Ｘ線ラインセンサ
５ 画像処理装置
６ 制御装置
７ 排出装置
８ 操作部
９ 操作パネル
６１ 異物判定部
６２ 自動調整部
９４ レベルゲージ表示領域

Claims (2)

1. 検査対象物を撮像装置により撮像して得られた画像データを複数のアルゴリズムで画像処理し、画像処理データに基づいて検査対象物に混入している異物を検出する異物検査装置において、
   異物検出判定基準に基づいて前記画像処理データを分析して異物混入の有無を判定する判定手段と、
   前記異物検出判定基準を設定するための設定操作手段と、
   前記設定操作手段により設定された異物検出判定基準に基づく前記判定手段の判定結果を表示する表示手段とを備え、
   前記表示手段は前記判定結果を表示するタッチパネルであり、前記設定操作手段は前記タッチパネル上に表示されたスイッチであり、
   前記設定操作手段は前記複数のアルゴリズム毎に前記異物検出判定基準を設定し、
   前記判定手段は、前記複数のアルゴリズムを用いて前記画像処理データを各々分析して、前記各異物検出判定基準毎に異物混入の有無を判定し、
   前記表示手段は、前記タッチパネル上に前記各異物検出判定基準毎の前記判定結果をそれぞれバーグラフ表示により定量的に表示することを特徴とする異物検査装置。
2. 請求項１に記載の異物検査装置において、
   前記検査対象物として良品を用いたときの前記判定手段の判定結果に基づいて、前記複数の異物検出判定基準をそれぞれ自動的に設定する自動調整部を備えたことを特徴とする異物検査装置。

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