JP3881445B2

JP3881445B2 - 物品検査装置および物品検査プログラムを記録した記録媒体

Info

Publication number: JP3881445B2
Application number: JP05630998A
Authority: JP
Inventors: 一郎服部; 勇河合; 晃鈴木
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1997-03-19
Filing date: 1998-03-09
Publication date: 2007-02-14
Anticipated expiration: 2018-03-09
Also published as: JPH10318993A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は物品検査装置に関し、特に外観では区別することができない物品をその容器材質や中身の量などの差異の存在によって選別するようにした物品検査装置に関する。
【０００２】
従来より、たとえば物を製造するような分野において、物品が良品か不良品かの検査が行われている。この場合の検査は、主として、製造された物品に関して容器の外観形状が変形していないかまたは傷やひびがないかどうかによる選別、あるいは、中身の充填物が規定量充填されているかどうかによる選別である。そして、外観の違いで選別するか、中身の違いで選別するかに応じて選別時の検査には様々な検査方法が用いられている。
【０００３】
【従来の技術】
外観の違いで物品を選別しようとする場合には、光学的な検査方法が用いられている。たとえば、対象物の物品に光またはレーザー光を照射し、物品によって反射されたまたは遮られた光を検出し、その光を画像処理することにより、物品の形状が認識される。認識された物品の形状は、基準パターンとの比較判定により、形状的・サイズ的に異なる物品を不良品として選別することができる。また、光を照射した物品からの反射光の反射率を測定し、この反射率を利用して分析を行うことで、物品の選別を行うこともある。
【０００４】
また、物品の中身の違いを検査する場合は、Ｘ線、超音波など透視させることよる診断方法が知られている。診断結果により物品の中身の状態が判断され、これが物品の選別に利用されている。
【０００５】
一方、たとえば空き缶の回収装置のように、外観がまったく同じでもアルミ缶と鉄缶とでは容器材質が異なるので、この場合にも、材質の違いによる選別の必要性がある。このアルミ缶と鉄缶との選別には、一般に、磁石を利用した方法が用いられている。また、アルミ缶・鉄缶の別の選別方法としては、たとえば特公平７−８９３８８号公報に記載のように、缶を押し潰すときのモータの負荷電流の違いを利用する方法も知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、形状を認識する画像処理では一般に認識処理に時間がかかる。たとえば、ガラス製品の表面の傷などを検査する必要がある場合には、表面全部について検査する必要があるので、さらに、処理時間がかかることになる。また、Ｘ線または超音波診断により、物品の中身を検査する方法は、物品によっては利用できない場合がある。たとえば、Ｘ線または超音波照射により中身が変質するなどの影響が出る可能性のある物品や、焼結煉瓦のような焼き物の内部微小空洞（鬆の存在）の検査には利用することができないという問題点があった。
【０００７】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、物品選別のための物品の検査の処理時間が短く、検査によって物品に悪影響を与えることがなく、さらに、焼き物のような物品にも物品選別のための検査が可能な物品検査装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
図１は上記目的を達成する本発明の原理図である。本発明の物品検査装置は、検査しようとする物品に打撃を与える打撃音発生手段１と、この打撃音発生手段１による打撃音を検出する音検出手段２と、検出された音のスペクトル密度を時間的に連続して求めることで検出音の分析を行う検出音分析手段３と、周波数軸および時間軸の平面をセグメントに細分化し、各セグメントに対応する検出音のスペクトル密度を数値化することで検出音を３次元でパターン化する検出音パターン生成手段４と、物品ごとの検出音パターンをあらかじめ登録しておく基準パターン登録手段５と、検出音パターン生成手段４によって生成されたパターンを基準パターン登録手段５に登録されている基準パターンと照合するパターン照合手段６と、パターン照合の結果に従って物品を振り分ける物品振り分け手段７とを備えている。
【０００９】
このような物品検査装置によれば、まず、基準パターン登録手段５には、検査対象の物品に関し、打撃音発生手段１、音検出手段２、検出音分析手段３、および検出音パターン生成手段４を用いて物品の種類ごとにパターンを生成し、基準パターンとして登録されている。検査しようとする物品は打撃音発生手段１に供給され、ここで打撃が与えられる。打撃によって発生された打撃音は音検出手段２によって拾われ、検出音分析手段３にて分析される。分析された検出音は検出音パターン生成手段４によってパターン化される。このパターンはパターン照合手段６に入力され、ここで、基準パターン登録手段５に登録されている基準パターンと照合され、その照合の結果は物品振り分け手段７に渡され、照合の結果に従って物品が振り分けられる。物品の検査に打撃音を利用することにより、外観検査では区別が困難な物品をその材質に従って、または中身の分量に従って選別することが可能になる。
【００１０】
また、本発明によれば、コンピュータを、物品の打撃音のスペクトル密度を時間的に連続して求めることで打撃音の分析を行う打撃音分析手段、周波数軸および時間軸の平面をセグメントに細分化し、各セグメントに対応する前記打撃音のスペクトル密度を数値化することで打撃音を３次元でパターン化する打撃音パターン生成手段、検査する物品の基準となる打撃音パターンをあらかじめ生成して登録しておく基準パターン登録手段、および前記打撃音パターン生成手段によって生成されたパターンを前記基準パターン登録手段に登録されている基準パターンと比較し類似するかどうかを検査して前記物品を区別するパターン照合手段として機能させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
【００１１】
この媒体に記録された物品検査プログラムをコンピュータに実行させることにより、打撃音分析手段と、打撃音パターン生成手段と、基準パターン登録手段と、パターン照合手段と、の各機能がコンピュータによって実現できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の概略について図面を参照して説明する。
図１は物品検査装置の原理的な構成を示す図である。本発明によれば、物品検査装置は、検査しようとする物品に打撃を与えて打撃音を発生させる打撃音発生手段１と、この打撃音発生手段１による打撃音を検出する音検出手段２と、この音検出手段２により検出された音を分析する検出音分析手段３と、この検出音分析手段３の分析結果を基に検出された音をパターン化する検出音パターン生成手段４と、物品の種類ごとに検出音パターンをあらかじめ登録しておく基準パターン登録手段５と、検出音パターン生成手段４によって生成されたパターンと基準パターン登録手段５に登録されている基準パターンとを照合するパターン照合手段６と、パターン照合の結果に従って物品を振り分ける物品振り分け手段７とを備えている。
【００１３】
この物品検査装置では、まず、検査対象の物品に関し、打撃音発生手段１、音検出手段２、検出音分析手段３、および検出音パターン生成手段４を用いて物品の種類ごとにパターンを生成し、そのパターンを基準パターン登録手段５に基準パターンとして登録しておく。このとき、基準パターンとしては、物品の特徴を最も表している代表的な音を採用するか、または同じ種類の物品を複数個または複数回サンプリングした打撃音を平均化したものを採用して、パターン化したものでもよい。
【００１４】
検査しようとする物品は、打撃音発生手段１に供給される。打撃音発生手段１に供給された物品は、打撃が与えられて、打撃音を発生する。このとき、打撃音を発生させるハンマの材質、打撃の強さ、打撃位置、打撃時間などは、検査しようとする物品に応じて選択される。なお、打撃音を発生させるときには、打撃音を採取する場合を考慮して、周囲の雑音が混入しないように、物品を囲うようにしている。打撃音発生手段１で発生された打撃音は音検出手段２によって検出され、検出音分析手段３に入力される。検出音分析手段３では、入力された打撃音を分析し、その物品に固有な音の特徴が抽出される。検出音分析手段３で分析された結果は検出音パターン生成手段４に入力され、ここでパターン化される。このパターンはパターン照合手段６に入力される。パターン照合手段６は、また、基準パターン登録手段５に登録されている基準パターンを入力しており、検出音パターン生成手段４より入力されたパターンと基準パターン登録手段５に登録されている基準パターンとの照合が行われ、入力されたパターンがどの基準パターンに近いかを調べる。パターン照合手段６による照合の結果は物品振り分け手段７に渡される。物品振り分け手段７は照合の結果に従って物品を適当に振り分ける。
【００１５】
本発明では、物品の比較可能な特徴を調べるのに、物品に打撃を与えることによって得られる打撃音を利用している。打撃音は、物品の材質、形状、寸法、中身の種類や量によって、それぞれ特徴ある音になる。これにより、外観検査では区別が困難な、材質の異なる物品、あるいは、中身の分量が異なる物品の選別に適用することができる。
【００１６】
次に、本発明の実施の形態を、同一形状・サイズの空き缶をアルミ缶と鉄缶とに分別して回収するような装置に適用した場合を例にして説明する。
図２は缶材質選別装置の概略構成を示すブロック図である。この缶材質選別装置によれば、最初にアルミ缶および鉄缶の混じった状態で空き缶が投入される缶整列装置１０が設けられている。この缶整列装置１０の出力には選別不能缶除去装置１２および缶頭・缶底振り分け装置１４が設けられている。缶頭・缶底振り分け装置１４の出力は２系統の処理装置、すなわち、缶頭側処理装置１６および缶底側処理装置１８に接続されている。これにより、缶頭・缶底振り分け装置１４によって振り分けられた缶が、穴の開いている缶頭側と打撃を与える場所である缶底側とにそれぞれ揃えられた形で振り分けられるので、二手に分けての選別処理が可能になり、処理時間の短縮を図ることができる構成となる。缶頭側処理装置１６および缶底側処理装置１８の出力には選別缶収納箱２０が接続されている。また、缶頭側処理装置１６および缶底側処理装置１８には、基準パターン登録装置２２が接続されている。ここで、缶頭側処理装置１６および缶底側処理装置１８はそれぞれ同じ構成を有しているので、それらの詳細な構成は缶頭側処理装置１６のみ示して缶底側処理装置１８の詳細な構成は省略する。
【００１７】
缶頭側処理装置１６は、缶頭・缶底振り分け装置１４から供給された缶を受けて、その缶に打撃を与える缶打撃装置２４が設けられている。この缶打撃装置２４には打撃音を検出するマイク２６が設けられ、その出力にはマイクアンプ２８が接続されている。マイクアンプ２８はＡＧＣ（automatic gain control）回路を備えており、缶ごとの打撃音のレベル差をなくすようにしている。マイクアンプ２８の出力にはバンドパスフィルタ３０が接続されている。このバンドパスフィルタ３０は打撃音以外にマイク２６が定常的に拾う周囲の背景雑音を除去するためのもので、その上側および下側の遮断周波数は打撃音の信号成分から決定される。マイク２６、マイクアンプ２８およびバンドパスフィルタ３０は音検出手段を構成している。
【００１８】
次に、バンドパスフィルタ３０の出力には、検出音分析手段としてトリガ検出回路３２および短時間ＦＦＴ（fast Fourier transform）分析装置３４が設けられている。この短時間ＦＦＴ分析装置３４の出力には、パターン生成装置３６が設けられている。パターン生成装置３６の出力は、パターン照合装置３８の一つの入力に接続されるとともに、基準パターン登録装置２２の登録用の入力にも接続されている。パターン照合装置３８の別の入力には、基準パターン登録装置２２の出力が接続され、このパターン照合装置３８の出力には、缶振り分け装置４０が設けられている。基準パターン登録装置２２は、缶の種類ごとに用意された基準パターン２２ａ，２２ｂを登録している。ここでは、形状と直径および長さのサイズとが同じアルミ缶と鉄缶とを判別することを前提とすることにしたので、基準パターン２２ａにはアルミ缶、基準パターン２２ｂには鉄缶の代表的な打撃音のパターンが登録されている。
【００１９】
次に、上記のように構成された缶材質選別装置の動作について以下のフローチャートを参照しながら説明する。
図３は缶材質選別装置の前処理動作の流れを示すフローチャートである。まず、缶を缶整列装置１０の缶投入口に投入する（ステップＳ１）。すると、缶整列装置１０は投入された缶を整列させて選別不能缶除去装置１２へ送り込む（ステップＳ２）。選別不能缶除去装置１２では、送り込まれた缶が缶頭側処理装置１６または缶底側処理装置１８で処理可能かどうかなどが検査される。すなわち、連続して送られてくる缶を１個ずつ検査するために、まず、１個の缶を缶検査台に乗せ（ステップＳ３）、缶径、缶長、缶重量を順次に、または同時にチェックする（ステップＳ４，５，６）。缶重量のチェックは缶に中身が残っていたり異物が混入していたりするのをチェックするためである。ここで、缶径、缶長または缶重量のいずれか一つでも不良が検出されると、その缶は選別対象外の缶であると判断され、その缶の払い出し処理が行われる（ステップＳ７）。また、缶径、缶長および缶重量のチェックの後、またはそれらのチェックと同時に缶の向きがチェックされる（ステップＳ８）。その後、缶は缶頭・缶底振り分け装置１４に送られる。缶頭・缶底振り分け装置１４では、ステップＳ８でチェックされた缶の向きが缶頭側かどうかが判断され（ステップＳ９）、その判断に基づいて、缶を缶頭側処理装置１６に送るか缶底側処理装置１８に送るかが決められる。
【００２０】
図４は缶材質選別装置の選別動作の流れを示すフローチャートである。このフローチャートにおいて、缶頭側処理装置１６および缶底側処理装置１８の処理シーケンスは同じであるので、缶頭側処理装置１６による処理シーケンスで説明する。缶頭・缶底振り分け装置１４によって振り分けられた缶は缶打撃装置２４に入れられ（ステップＳ１１）、続いて、この缶打撃装置２４の入口は防音用の蓋によって閉じられる（ステップＳ１２）。缶打撃装置２４は缶の底に打撃を与えて、打撃音を発生させ、その打撃音はマイク２６、マイクアンプ２８、バンドパスフィルタ３０およびトリガ検出回路３２を通して、短時間ＦＦＴ分析装置３４に入力され、この短時間ＦＦＴ分析装置３４にて缶の打撃音が分析される（ステップＳ１３）。短時間ＦＦＴ分析装置３４による分析の結果は、パターン生成装置３６に入力され、ここで、パターン化される（ステップＳ１４）。このパターンはパターン照合装置３８に入力され、パターン照合装置３８において、基準パターン登録装置２２に格納された、アルミ缶の打撃音をパターン化した基準パターン２２ａ、および鉄缶の打撃音をパターン化した基準パターン２２ｂとそれぞれ照合される（ステップＳ１５）。パターン照合装置３８によるパターン判定が終了すると、その缶は缶振り分け装置４０に送られる。缶振り分け装置４０では、パターン照合装置３８によるパターン判定にて缶が正しく判定されたかどうかが判断される（ステップＳ１６）。ここで、缶の材質がアルミであるか鉄であるかが明確に判断できなかった場合には、不良缶箱への払い出しが行われる（ステップＳ１７）。缶の材質がアルミまたは鉄のいずれかであると判断された場合には、次に、缶材質はアルミかどうかが判断される（ステップＳ１８）。缶材質がアルミの場合には、その缶はアルミ缶収納箱へ払い出され（ステップＳ１９）、缶材質がアルミでない場合は、その缶は鉄缶収納箱へ払い出される（ステップＳ２０）。また、前処理段階のステップＳ７において、選別対象外の缶であるとして払い出し処理が行われた缶は、ステップＳ１７にて、不良缶箱への払い出しが行われる。
【００２１】
次に、缶打撃装置２４にて発生された打撃音からパターン判定にて缶材質を判定する処理の詳細を以下に説明する。
図５は缶打撃装置による缶の打撃音の波形例を示す図である。缶打撃装置２４にて発生された打撃音は、マイク２６で拾われ、マイクアンプ２８で適当に増幅された後、バンドパスフィルタ３０で余分な信号成分が取り除かれると、図示のように、ある時刻ｔ０で大きな振幅を有し、そこから振幅が減衰していく波形の音声信号が得られる。この打撃音の信号は、トリガ検出回路３２に入力され、ここで、短時間ＦＦＴ分析装置３４が分析を開始する時刻ｔ０が検出される。
【００２２】
図６は短時間ＦＦＴ分析装置による分析結果の３次元表示例を示す図である。短時間ＦＦＴ分析装置３４は、打撃音の信号を分析することによって、図示の３次元表示のような分析結果を得ることができる。この図において、Ｘ軸は周波数を表し、Ｙ軸は時間を表し、そしてＺ軸はスペクトル密度を表している。周波数軸のスケールはリニアまたはログスケールで示され、時間軸のスケールは秒スケールで示され、スペクトル密度軸の周波数分析スケールは、特徴を捉えることができる密度（図示の例ではスペクトル密度の量子化値ｄ３）をスペクトル密度軸の中心付近までシフトさせたシフト付きリニアスケールで示される。打撃音の信号は、分析により、周波数に沿って変化するスペクトル密度が時間とともに連続して変化する状態で表現される。このような分析結果は、パターン生成装置３６によってパターン化される。
【００２３】
図７はパターン生成装置が出力する量子化パターンの一例を示す図であって、（Ａ）は検出音量子化パターンを示し、（Ｂ）は登録された基準量子化パターンを示している。分析結果のパターン化は、周波数軸と時間軸とのＸＹ平面を時間軸に沿ってある幅で等間隔に分割し、かつ周波数軸に沿ってある幅で等間隔に分割してセグメントを形成し、各セグメントにはその位置に対応するスペクトル密度軸の量子化値を書き込むことによって行われる。ただし、時間軸方向に隣接するセグメントに特徴データが分散化されるように、時間軸方向に隣接するセグメントは周波数軸方向に半セグメント分シフトさせた配列パターンにしている。したがって、量子化パターンは、完全セグメントＮ１と周波数軸上端および下端に見られる半セグメントＮ２（完全セグメントＮ１の半分の領域を有する）とから構成されることになる。なお、各セグメント内の量子化値ｄｎはｄｎ＝｛ｄ０，ｄ２，・・・，ｄ７｝の８段階であり、検出音の量子化値はＦ（Ｄｉｊ）∈ｄｎ、登録された基準量子化パターンの量子化値はＦ（Ｓｉｊ）∈ｄｎで表す。このようにして、検出された打撃音がパターン化された後、パターン照合装置３８により基準のパターンとの照合が行われる。
【００２４】
図８はパターン照合装置の動作の流れを示すフローチャートである。パターン照合装置３８によるパターン照合では、まず、検出音の量子化パターンをパターン生成装置３６から受け取るとともに（ステップＳ３１）、基準パターン登録装置２２からアルミ缶用の基準パターン２２ａを第１の基準量子化パターンとして、鉄缶用の基準パターン２２ｂを第２の基準量子化パターンとしてそれぞれ読み出す（ステップＳ３２，Ｓ３３）。次いで、検出音の量子化パターンと第１の基準量子化パターンとのパターン比較を行い（ステップＳ３４）、検出音の量子化パターンと第２の基準量子化パターンとのパターン比較を行う（ステップＳ３５）。これらのパターン比較は、たとえば以下のようにして行われる。
【００２５】
すなわち、検出音の量子化パターンの各セグメントの量子化値と第１または第２の基準量子化パターンの対応するセグメントの量子化値とを比較して、その差Δｉｊを
【００２６】
【数１】
Δｉｊ＝｜Ｆ（Ｄｉｊ）−Ｆ（Ｓｉｊ）｜・・・（１）
として求める。そして、この差がある閾値ｅ１以下ならば、すなわち、Δｉｊ≦ｅ１ならば、両セグメントの量子化値は非常に類似しているものとして、完全セグメントについては、Ｎｉｊ＝１、半セグメントについては、Ｎｉｊ＝１／２を割り当てる。一方、Δｉｊ＞ｅ１ならば、両セグメントの量子化値はほとんど類似していないものとして、完全セグメント、半セグメントに関係なく、Ｎｉｊ＝０を割り当てる。以上の、操作はすべてのセグメントについて行われる。
【００２７】
次に、以上のようにして求められた類似度を表す値Ｎｉｊを積算して総合パターン値ｅＡ，ｅＢを求める（ステップＳ３６，Ｓ３７）。これらの総合パターン値ｅＡ，ｅＢは、それぞれ
【００２８】
【数２】

【００２９】
によって求められる。ただし、Ｎは全セグメントの数であり、完全セグメントＮ１の総数と半セグメントＮ２の総数の半分との和である。
次に、総合パターン値ｅＡは、ある閾値ｅ２（０＜ｅ２＜１）と比較される（ステップＳ３８）。ここで、総合パターン値ｅＡが閾値ｅ２より小さい場合には、総合パターン値ｅＢと閾値ｅ２との比較が行われる（ステップＳ３９）。ステップＳ３８，Ｓ３９のいずれにおいても、総合パターン値ｅＡ，ｅＢが閾値ｅ２より小さい場合には、検出音量子化パターンは登録されている基準パターン２２ａ，２２ｂのいずれにも類似していなく、判別不能と判断される（ステップＳ４０）。総合パターン値ｅＡ，ｅＢのいずれか一方が閾値ｅ２より大きい場合には、両者の比較が行われる（ステップＳ４１）。ここで、ｅＡ＞ｅＢならば、缶はアルミ缶であると判断され（ステップＳ４２）、ｅＡ＞ｅＢでなければ、缶は鉄缶であると判断される（ステップＳ４３）。
【００３０】
次に、以上の缶材質選別装置を構成する各装置の機械的な構成例について説明する。
図９は缶材質選別装置の一構成例を示す平面図、図１０は図９の構成の側面図である。図示の缶材質選別装置によれば、缶投入口５０があり、この下方位置には缶整列用のコンベア５２が設けられている。このコンベア５２はコンベアモータ５４によって駆動され、缶を搬送中に缶の方向を一定にして整列させる缶整列装置１０を構成している。コンベア５２の下流側には缶検査台が配置されている。この缶検査台は、たとえば差動トランス検出型の重量計５６と、缶を１個ずつ検査するために缶を１個ずつ受け入れるようにしたシャッタ５８と、このシャッタ５８を上下に移動させるエアシリンダ６０と、缶の一方の端面側に設けられてその端面が穴の開いている缶頭側か穴の開いていない缶底側かを検出する光学センサ６２と、缶の他方の端面側に設けられてその端面で缶長を測定するリミットスイッチ６４と、缶検査台の上部に設けられて缶径を測定するリミットスイッチ６６とから構成されている。
【００３１】
缶検査台の下流側には異物混入缶の排出用シュート６８が設けられ、その上端開口部には切換弁７０が設けられている。この切換弁７０は缶検査台における検査の結果に従って排出用シュート６８の上端開口部を開閉させるようモータ７２によって駆動される。缶検査台、排出用シュート６８、切換弁７０およびモータ７２は選別不能缶除去装置１２を構成している。
【００３２】
切換弁７０の下流側には、さらに、二つのシュート７４，７６が設けられており、それらの入口には切換弁７８が設けられている。この切換弁７８は、光学センサ６２による検査結果に従って、光学センサ６２のある側の缶の端面が缶底である場合には缶をシュート７４に導き、缶頭である場合には缶をシュート７６に導くようにモータ８０によって切換制御される。したがって、切換弁７８およびモータ８０は缶頭・缶底振り分け装置１４を構成していることになる。シュート７４の下端開口部は打撃装置８２に接続され、シュート７６の下端開口部は打撃装置８４に接続されている。各打撃装置８２，８４の缶入口部にはモータ８６，８８によって駆動される防音用蓋９０，９２が設けられ、出口部には振り分けコンベア９４，９６が設けられている。振り分けコンベア９４，９６の搬送方向両端にはアルミ缶収納箱９８，１００および鉄缶収納箱１０２，１０４が設置され、振り分けコンベア９４，９６の側部には不良缶箱１０６，１０８が設置されている。さらに、不良缶箱１０６，１０８が設置された側と反対側の振り分けコンベア９４，９６の側部にはエアシリンダ１１０，１１２が設けられている。また、排出用シュート６８の下端は、不良缶箱１０６に開口していて、選別不能な缶を払い出すようにしている。振り分けコンベア９４，９６およびエアシリンダ１１０，１１２は、打撃装置８２，８４によって発生された打撃音の分析・パターン比較結果に従って、缶をアルミ缶収納箱９８，１００または鉄缶収納箱１０２，１０４に送り出したり、不良缶箱１０６，１０８へ払い出したりするよう構成される。振り分けコンベア９４，９６およびエアシリンダ１１０，１１２は、缶振り分け装置４０を構成している。
【００３３】
上記の構成において、缶投入口５０に缶が投入されると、その缶はコンベア５２によって搬送され、その途中で搬送方向と直角な方向に向けられ、整列させられる。整列された缶は順次缶検査台に送られる。缶は、エアシリンダ６０がシャッタ５８を上方に移動させることにより缶検査台に乗せられ、エアシリンダ６０がシャッタ５８を下方に移動させることによって検査が開始される。この検査は、リミットスイッチ６６により缶径がチェックされ、リミットスイッチ６４により缶長がチェックされ、重量計５６により缶への異物混入がチェックされ、そして、光学センサ６２により缶の向きがチェックされる。
【００３４】
このようにしてチェックされた缶は、エアシリンダ６０がシャッタ５８を上方に移動させることによって次の缶が缶検査台に導入されると同時に缶検査台より排出される。このとき、切換弁７０は缶検査台による測定結果に従って切換制御されている。すなわち、リミットスイッチ６６があらかじめ定めた缶径を有していることを検出し、リミットスイッチ６４があらかじめ定めた缶長を有していることを検出し、かつ重量計５６が缶の標準的な重量値を検出した場合、切換弁７０は排出用シュート６８の上部開口部を閉じる位置に切り換え、リミットスイッチ６６があらかじめ定めた缶径に達していないことを検出し、リミットスイッチ６４があらかじめ定めた缶長に達していないことを検出し、または、重量計５６が異常重量値を検出したような場合には、切換弁７０は排出用シュート６８の上部開口部が開放する位置に切り換え制御される。したがって、缶検査台において、サイズおよび重量が異なると判断された缶は、基準パターン登録装置２２に基準パターンがあらかじめ登録されていない缶または内容の一部が残っているか異物が混入された缶であり、打撃音分析による選別は不可能であるとして、排出用シュート６８より不良缶箱１０６へ導かれ、打撃音分析を開始する前の段階で排除される。
【００３５】
缶検査台による測定結果が打撃音分析による選別可能な缶であると判断された場合、缶が缶検査台より排出されるときには、切換弁７８は光学センサ６２の測定結果に従って回転位置が切り換えられている。これにより、光学センサ６２が設けられている側に缶底が来る缶はシュート７４に導かれ、光学センサ６２が設けられている側に缶頭が来る缶はシュート７６に導かれる。シュート７４，７６を介して打撃装置８２，８４に缶が供給されると、防音用蓋９０，９２が閉じられる。打撃装置８２，８４は防音用蓋９０，９２を閉じた状態で缶に打撃を与え、打撃音を発生させる。その打撃音は集音されて短時間ＦＦＴ分析装置３４により分析され、パターン生成装置３６でパターン化され、パターン照合装置３８にて基準パターン登録装置２２に登録された基準パターン２２ａ，２２ｂと比較検査される。その結果は、缶振り分け装置４０に与えられ、振り分けコンベア９４，９６を駆動する方向の決定、またはエアシリンダ１１０，１１２の動作の決定に使用される。このように、途中で、缶の向きによって、選別処理を２系統に分け、選別処理を同時に平行して実施していくことにより、処理時間を短くしている。
【００３６】
図１１は打撃装置の一構成例を示す図である。打撃装置８２，８４は同じ構成を有しているので、ここでは、打撃装置８２について説明する。打撃装置８２は、シュート７４を介して缶１１４が供給されると打撃装置８２への入口開口部を閉止する防音用蓋９０と、この防音用蓋９０を駆動するモータ８６と、缶１１４の缶底側に配置されたエアシリンダ１１６とから構成される。エアシリンダ１１６は２方向弁１１８に接続され、２方向弁１１８のエア供給口は圧力調整弁１２０を介してエアポンプ１２２に接続され、エア排出口は緩衝器１２４に接続されている。この打撃装置８２の出口には、打撃音を検出するマイク２６が設けられている。マイク２６の出力はマイクアンプ２８に接続されている。
【００３７】
打撃装置８２は、供給された缶１１４の底をエアシリンダ１１６の駆動棒の先に取り付けられたハンマーヘッドを突き当てることによって打撃音を発生させる。駆動棒が突き当てられた缶１１４はこの打撃装置８２から突き出されて振り分けコンベア９４の上に落とされる。なお、缶１１４を突き当てる力は圧力調整弁１２０を調整することによって変えられる。こうして発生された打撃音はマイク２６によって拾われ、マイクアンプ２８などを介して短時間ＦＦＴ分析装置３４に与えられて分析される。
【００３８】
以上、本発明をその好適な実施の形態について説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。たとえば、上記の実施の形態では缶のサイズが１種類の場合について説明したが、前処理段階で、缶径・缶長をチェックしているので、ここで缶のサイズの種類を絞り込み、さらに、それらのサイズに応じた基準パターンを登録させておくことにより、缶のサイズが違っても材質を認識することができ、アルミ缶および鉄缶の選別をすることができる。また、衝撃音の分析に、短時間ＦＦＴ分析装置を使用したが、これ以外にも、短時間ＦＦＴ分析装置よりも分析時間はかかるが選別度が高い、ウイグナー分布関数またはウエーブレット変換を利用した分析装置を利用することもできる。
【００３９】
さらに、上記の好ましい実施の形態では、空き缶をその材質により選別するのに適用したが、被選別物に打撃を与えることによって特徴ある打撃音を発生するすべての物品に適用することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、打撃音発生装置によって発生された打撃音を音検出手段で検出し、検出音分析手段で分析して検出音パターン生成手段によりパターン化し、パターン照合手段にて、このパターンと基準パターン登録手段にあらかじめ登録してある基準パターンとを照合し、その照合結果に従って物品振り分け手段により物品を振り分けるように構成した。このため、同一形状・サイズのアルミ缶と鉄缶のように外観だけでは判断できない容器材質の検出が可能になる。また、直接見ることはできない容器内の充填物の量をチェックしたり、他の選別装置では困難な、たとえば、西瓜などの果菜の熟れ具合による選別、あるいは焼き物の鬆の存在の検査などに適用することができる。
【００４１】
さらに、分析するために必要な信号は音信号であるので、その音を検出する検出装置はマイクとアンプとで構成することができ、他の選別装置に比べて検出装置を非常に簡単に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】物品検査装置の原理的な構成を示す図である。
【図２】缶材質選別装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】缶材質選別装置の前処理動作の流れを示すフローチャートである。
【図４】缶材質選別装置の選別動作の流れを示すフローチャートである。
【図５】缶打撃装置による缶の打撃音の波形例を示す図である。
【図６】短時間ＦＦＴ分析装置による分析結果の３次元表示例を示す図である。
【図７】パターン生成装置が出力する量子化パターンの一例を示す図であって、（Ａ）は検出音量子化パターンを示し、（Ｂ）は登録された基準量子化パターンを示している。
【図８】パターン照合装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【図９】缶材質選別装置の一構成例を示す平面図である。
【図１０】図９の構成の側面図である。
【図１１】打撃装置の一構成例を示す図である。
【符号の説明】
１打撃音発生手段
２音検出手段
３検出音分析手段
４検出音パターン生成手段
５基準パターン登録手段
６パターン照合手段
７物品振り分け手段

Claims

物品に打撃を与えて音を発生させる打撃音発生手段と、
前記打撃音発生手段により発生させた打撃音に基づいて当該物品を識別する物品識別手段と、
を備え、
前記物品識別手段は、発生された打撃音を検出する音検出手段と、検出された音のスペクトル密度を時間的に連続して求めることで検出音の分析を行う検出音分析手段と、周波数軸および時間軸の平面をセグメントに細分化し、各セグメントに対応する前記検出音のスペクトル密度を数値化することで前記検出音を３次元でパターン化する検出音パターン生成手段と、検査する物品の基準となる検出音パターンをあらかじめ生成して登録しておく基準パターン登録手段と、前記検出音パターン生成手段によって生成されたパターンを前記基準パターン登録手段に登録されている基準パターンと比較して類似するかどうかを検査するパターン照合手段とを有していることを特徴とする物品検査装置。
前記物品識別手段の識別結果に応じて当該物品を振り分ける物品振り分け手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の物品検査装置。
前記打撃音発生手段は、検査物品を周囲から囲うようにした防音手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の物品検査装置。
前記音検出手段は、打撃音を捉えるマイクと、前記マイクからの音声出力を増幅するマイクアンプと、背景雑音を除去する雑音除去回路とを有していることを特徴とする請求項１記載の物品検査装置。
前記パターン照合手段は、前記検出音のパターンと前記基準パターン登録手段に登録されたパターンとのそれぞれ対応するセグメントの数値化された値の差をそれぞれ求め、前記差の合計値により両パターンの一致を評価するようにしたことを特徴とする請求項１記載の物品検査装置。
前記打撃音発生手段に供給される物品が検査対象になり得るかどうかをあらかじめ検査する前処理手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１記載の物品検査装置。
コンピュータを、
物品の打撃音のスペクトル密度を時間的に連続して求めることで打撃音の分析を行う打撃音分析手段、
周波数軸および時間軸の平面をセグメントに細分化し、各セグメントに対応する前記打撃音のスペクトル密度を数値化することで打撃音を３次元でパターン化する打撃音パターン生成手段、
検査する物品の基準となる打撃音パターンをあらかじめ生成して登録しておく基準パターン登録手段、および
前記打撃音パターン生成手段によって生成されたパターンを前記基準パターン登録手段に登録されている基準パターンと比較し類似するかどうかを検査して前記物品を区別するパターン照合手段として機能させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。