JP4353871B2 - 粘着性を有する小塊状物体の検査方法及び検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、ベルトコンベヤ上を搬送される小塊状の被検査物に混入する異物を検査して排除する方法及び装置、特に柔らかく粘着性のある小塊状物体を被検査物とする検査方法及び検査装置に関する。

例えば、アロエの葉肉や蜜柑のさのう等の小塊状物体を加工して製品化する際、小塊状物体に混入する異物を検査して排除することが要求される。

このような被検査物中の異物除去技術として、べルト上を搬送される粒体をテレビカメラで撮影して異物を検出し、べルトの下流側で落下させて、空気噴出ノズルから高圧空気を噴出して異物を除去する技術がある（特許文献１参照。）。しかし、この技術は岩塩、穀類、鉱物等硬度が高く粘着性の低い粒体を検査対象としており、アロエの葉肉や蜜柑のさのう等柔らかく粘着性のある小塊状物体を被検査物とした場合には、小塊状物体がべルトに付着するため小塊状物体が円滑にべルトから落下せず、テレビカメラで撮影した状態から異物の位置が変動して、高圧空気のジェットで的確に異物を排除できなかった。また、被検査物が柔らかい場合、高圧空気のジェットにより異物とともに排除される被検査物が損傷して製品として選別再利用し難い課題があった。

また、農産物選別箱詰装置あるいはカレットの色別選別機として、移送される選別対象物をカメラで撮影及び識別し、識別結果に従って選別対象物を吸着後、移動して対象物を分類する技術がある（特許文献２、特許文献３参照。）。しかし、この種の技術は選別対象物を吸着装置の先端に吸付けて吸着装置と一体に装置外に移動させる必要があり、幅広のコンべヤ上を搬送される多数の選別対象物を連続して高能力で選別することに限界があった。また、小さい選別対象品や柔らかい小塊状物体を吸着装置の先端に吸着保持して、装置外に移動することは困難であった。

また、小塊状物体の検査方法及び装置として本発明と同一出願人による、小塊状の被検査物物体をべルトコンべヤ上に分散配置させ、カメラで撮像検査して混入する異物を移動自在な吸引部材（ロボット）によって、ベルトコンベヤ外に吸引して排除する技術がある（特許文献４参照。）。この技術は柔らかく粘着性のある小塊状物体中の異物検査に際して、異物を直接ベルトコンベヤ上から吸引排除するため．被検査物のベルトコンベヤへの付着の間題を解消し、また、小塊状物体損傷が少ない特徴があった。しかし、異物の排除に利用されている移動自在な吸引部材（ロボット）及びその制御装置が複雑かつ高価で、操作及び保守が困難な問題があった。また、幅広のベルトコンベヤ上を搬送される被検査物中に多数の異物が集中して検出されたとき、吸引部材（ロボット）の異物排除能力に制約があり検査装置の能力を高くできない課題があった。
特開平７−１１３７５１号公報 特開平７−２３７５２１号公報 特開平５−９６２５０号公報 特開２００１−７０８９１号公報

本発明は、前述の状況に鑑み提案されたものであって、小塊状の被検査物、特に柔らかく粘着性を有する小塊状の被検査物を対象として、被検査物中に混在する各種の異物を精度良く検出して高能力で排除し、また、異物とともに排除された被検査物体の損傷を防止し、必要に応じて異物とともに排除された粘着性を有する小塊状物体を選別処埋して製品としての利用を可能ならしめる、簡易で使い勝手の良い粘着性を有する小塊状物体の検査方法及び装置を提供することを目的とする。

すなわち、請求項１の発明は、粘着性を有する小塊状の被検査物を進行するベルトコンベヤ上に分散配置させ、被検査物を上方から撮像して前記被検査物中に混入する異物を検査し、前記撮像位置の下流において、ベルトコンベヤの幅方向を分担すべく配設され、前記異物のべルトコンべヤ幅方向位置に対応して吸引部先端を該ベルトコンベヤに上下移動可能に構成した複数の角型形状の吸引排除部材を個別に作動させて、ベルトコンベヤ上から前記異物を吸引及び排除することを特徴とする粘着性を有する小塊状物体の検査方法に係る。

請求項２の発明は、請求項１において、前記被検査物が光透過性を有する小塊状物質であることを特徴とする粘着性を有する小塊状物体の検査方法に係る。

請求項３の発明は、粘着性を有する小塊状の被検査物をベルトコンベヤ上で搬送する被検査物搬送手段と、前記被検査物をベルトコンベヤ上に分散配置させる被検査物分散手段と、ベルトコンベヤ上を搬送される被検査物を上方から撮像して画像データを取得する画像データ取得手段と、前記撮像位置の下流側に配設されて、ベルトコンベヤの幅方向を複数の角型形状の吸引排除部材で分担して、前記被検査物に混入する異物を吸引排除する吸引部先端を該ベルトコンベヤに上下移動可能に構成した吸引排除手段と、前記画像データ及びベルトコンベヤの進行速度データを演算処理して、混入している異物の吸引排除に関する信号を前記吸引排除手段に伝達するデータ処理手段とを備えたことを特徴とする粘着性を有する小塊状物体の検査装置に係る。

請求項１に記載の発明によれば、粘着性を有する小塊状の被検査物を進行するベルトコンベヤ上に分散配置させて、被検査物を上方から撮像して前記被検査物中に混入する異物を検査するため、異物がベルトコンベヤ上に露出する機会が増大して、異物の検出確度を高めることができる。また、ベルトコンベヤの下流の指定箇所上方に設置された複数の吸引排除部材を利用し、異物のベルトコンベヤ幅方向位置に対応する吸引排除部材を個別に作動させて、進行する異物をべルトコンべヤ上から吸引排除する。

このため、異物は前記吸引排除部材によってベルトコンベヤ上から直接吸引され、特許文献１に記載される如くベルトの下流側で落下させないので、ベルトコンベヤに粘着する性質を有する被検査物も、検査時の画像データに基く異物排除位置から変動することなく、精度良く異物を吸引排除することができる。

また、ベルトコンベヤの幅方向全領域を複数の吸引排除部材が分担し、異物の進行下流位置にある吸引排除部材が異物を吸引して、外部の指定箇所に異物を搬送してベルトコンベヤ上から排除する。このため、前記吸引排除部材は、特許文献２、４に記載される異物位置に対応した吸着装置の平面的な移動、並びに、前記特許文献２、３に記載される選別対象物の装置外ヘの排除のための吸着装置の移動が不要となる。この結果、前記吸引排除手段の構造及び制御がいちじるしく簡易になり、安価で操作並びに保守が容易に実施できる。

また、幅広のベルトコンベヤ上を搬送される被検査物中に多数の異物が集中して検出されたときも、複数の吸引排除部材が複数の異物に対応して個々に作動するため、特許文献４に記載の移動自在な吸引部材（ロボット）の如き、多数の異物排除に対する多方面への急激な移動を要求されず、異物の排除能力を向上させることができる。この結果、吸引排除部材の耐久性が向上して保守が容易になるとともに、検査排除装置全体としての能力が向上する効果がある。

また、請求項２に記載の発明によれば、該被検査物が光透過性有する粘着性の小塊状の物質の場合、表面が白色等で光反射性の高いベルトコンベヤを利用する、あるいは、光透過性の高いベルトコンベヤを利用して照明光源をベルトコンベヤの下側に設置することにより、被検査物を上方から撮像した際に該被検査物の内部や裏側に混入している異物を精度良く高能力で検査して異物を排除することができる。このため、従来、異物混入の検査及び排除が困難であった各種の果肉、葉肉等の柔らかく粘着性と光透過性を有する多くの産品に対して、精度の良い高能力の検査方法を提供できる効果がある。

また、請求項３に記載の発明によれば、被検査物搬送手段のベルトコンベヤ上に粘着性を有する小塊状の被検査物を分散配置させる被検査物分散手段と、被検査物を撮像して画像データを取得する画像データ取得手段と、ベルトコンベヤの幅方向全領域を分担して覆う複数の吸引排除部材を備えた吸引排除手段と、前記吸引排除手段に異物の吸引排除信号を出すデータ処理手段を備えた小塊状物体の検査装置により、ベルトコンベヤに粘着する性質のある被検査物に対しても、画像データに基く演算位置からの位置ずれなしに精度良く異物を吸引して排除することができる。

また、特許文献４に記載される移動自在な吸引部材（ロボット等）を利用した場合に較べて、異物吸引排除手段の構造及び制御が簡単安価になり、操作並びに保守が容易に実施できる。さらに、幅広のベルトコンベヤ上を搬送される被検査物中に多数の異物が集中して検出されたときも、複数の吸引排除部材で分担して吸引排除するため、複数の異物を平行して容易に処理することが可能で、吸引排除部材の能力向上を通して検査装置全体としての能力を向上できる。また、粘着性を有する小塊状の被検査物の検査を精度良く実施できる。

以下、添付の図面に従ってこの発明を詳細に説明する。図１は本発明に係る粘着性を有する小塊状物体の検査装置の実施例としての平面図、図２は一部断面図を含む図１の正面図、図３は図１の吸引排除手段の拡大平面図、図４は吸引排除部材の作動状態を示す図３のＸ−Ｘ断面図、図５は図４のＹ−Ｙ断面図である。

図１の平面図に示す如く、粘着性を有する小塊状物体の検査装置１０は、被検査物搬送手段１１と、被検査物搬送手段１１を構成するベルトコンベヤ１２に被検査物Ｐを分散配置させる被検査物分散手段２０と、ベルトコンベヤ１２上を搬送される被検査物Ｐを上方から撮像して画像データを取得する画像データ取得手段３０と、ベルトコンベヤ１２上から異物ＰＩを吸引排除する吸引排除手段４０と、前記画像データ及びベルトコンベヤ１２の進行速度データを演算して、異物ＰＩの排除信号を吸引排除手段４０に伝達するデータ処理手段５０から構成されている。また、真空ポンプ１５及び異物貯留タンク１６は詳細後述の如く、吸引排除手段４０の一部として、べルトコンべヤ１２上の異物を吸引する。

図２の正面図において、コンベヤフレ−ム１３及び被検査物分散手段２０はそれぞれ内部断面を示しているが、被検査物搬送手段１１は架台１４上のコンベヤフレーム１３と幅広のベルトコンベヤ１２を備え、ベルトコンベヤ１２は図示省略の駆動装置で駆動されて所定の速度で矢印方向に進行している。

被検査物分散手段２０は、水槽２１と給水配管２２、並びに水面高さを制御する図示省略の水面制御装置を備え、水槽２１内の水面高さを公知の手段で検知し水供給量を制御して、水と浮遊する小塊状の被検査物Ｐを堰２３からベルトコンベヤ１２上にオーバーフローさせる。また、水槽２１の上部の配管２４から被検査物Ｐが、単位時間当たり略所定量ずつ水槽２１内に投入される。なお、必要に応じて水槽２１内には攪拌装置を備えて、投入された被検査物Ｐの水中における均等混合を図る。

前記の構成により、被検査物Ｐは水と一体に堰２３からオーバーフローして、ベルトコンベヤ１２上に略均等に分散して落下する。このとき、ベルトコンベヤ１２上における被検査物Ｐの分散密度は、水中に浮遊する被検査物Ｐの混合率、オーバーフロー水量及びベルトコンベヤ１２の進行速度等の運転条件によって決まり、被検査物Ｐが過密であれば異物ＰＩが小塊状物体の影に隠れる確度が高くなって検査精度が低下し、分散が過疎であれば異物検査装置の処理能力が低下する。このため、異物検査装置の運転能力と要求される検査精度を考慮して、適正な分散状態となるよう前記運転条件を設定する。なお、ベルトコンベヤ１２上に流下した水によって、被検査物Ｐがベルトコンベヤ１２の進行横方向に大幅に移動しないよう水槽出口ガイド２１ａを設けるとともに、ベルトコンベヤ１２の表面に小孔を設ける等により水が下方に透過する構成としている。

図２において、画像データ取得手段３０を構成するカメラ３１は、ベルトコンベヤ１２の上方に設置されて、搬送される被検査物Ｐを撮像して画像データをデータ処理手段５０に送信する。また、データ処理手段５０は、被検査物Ｐ中に混入する異物ＰＩを検出して、異物ＰＩの位置や排除するタイミング等、異物ＰＩの吸引排除に必要なデータを吸引排除手段４０に送信する。なお、画像データの取得方法には、カメラ３１による矩形領域の撮像の他、ラインセンサーによる線状領域の画像データの取得方法があり、また、異物ＰＩの検出には前記画像データの種類に対応して多くの公知の手段が利用できる。

また、カメラ３１による撮像に際して、本実施例では被検査物Ｐの上方から光を照射し、表面の光反射性の高いベルトコンベヤ１２を利用して、光透過性有するとともに粘着性を有する小塊状の物質の内部や裏側に隠れている異物も検出可能としているが、光透過性の高いベルトコンベヤ１２を利用し、照明光源をベルトコンベヤ１２の下側に設置して被検査物Ｐを上方から撮像することにより、被検査物Ｐの内部や裏側に混入している異物の検出精度をさらに高めることもできる。

図２及び図３に示す如く、吸引排除手段４０を構成する吸引排除手段本体４１は、ベルトコンベヤ１２の下流側に配置され、構成要素としての複数の吸引排除部材４５が、吸気配管１７及び異物貯留タンク１６を介して真空ポンプ１５（図１）に接続されている。また、図３の拡大平面図に示す如く、ベルトコンベヤ１２の幅方向全域の異物を排除するために、複数の吸引排除部材４５は吸引排除部材部材４５ａ、４５ｂの如く２列で千鳥状に配設きれている。なお、吸引排除部材４５の配列は特に２列の千鳥状の配置に限定されるものではなく、対象とする被検査物Ｐの性質や装置の運転能力等に応じて、隣接する吸引排除部材４５を密着させて１列の配置とすることもできる。

また、図４（ａ）に示す断面図は、吸引排除部材４５を構成する吸引部品４６が上昇してベルトコンベヤ１２から離れた状態を示し、図４（ｂ）は吸引部品４６が下降して、吸引部品先端４６ａがベルトコンベヤ７に接近して異物ＰＩが吸引排除可能な状態を示す。図４（ａ）に示す如く、吸引部品４６は支持板４２に固定されたガイド部材４３に上下移動可能に保持されており、吸引部品４６の上部で結合されたエアシリンダ４４に駆動されて上下方向に移動する。また、吸引部品４６と気体の連通部を有するガイド部材４３には、配管部品４７が固定されてチューブ４８と接続しており、チューブ４８は図２に示した吸気配管１７を経由して真空ポンプ１５に接続されている。また、吸引排除部材４６の各チューブ４８の配管上流側には、データ処理手段５０からの指示に基づき、吸気配管１７からチューブ４８への負圧空気の接続または遮断を行う図示省略のソレノイドバルブが配置されている。

なお、図５の断面図に示される如く、吸引排除部材４５は異物ＰＩをコンベヤ上から効率良く吸引排除するために角型形状となっている。図３に示した如く、ベルトコンベヤ１２の上面においては、前記説明の角型形状の吸引部品４６の先端４６ａがベルトコンベヤ１２の幅方向に等間隔で一列に配置され、そのピッチ間を他の―列の吸引部品先端４６ａが千鳥状に配置されて、ベルトコンベヤ１２の幅方向全域において異物ＰＩを漏れなく吸引排除可能としている。

前記説明の構成により、本発明に係る粘着性を有する小塊状物質の検査装置１０は、ベルトコンベヤ１２上を搬送される分散した被検査物Ｐをカメラ３１で撮像してデータ処理手段５０に送信し、データ処理手段５０は画像データを処理して異物ＰＩを検出して、ベルトコンベヤ１２上における異物ＰＩの幅方向位置に従って、作動させる各吸引排除部材４５を選定する。そして、その異物ＰＩが選定した吸引排除部材４５の下方を進行するタイミングで、データ処理手段５０の信号にもとづいてエアシリンダ４４を作動させて、図４（ｂ）に示す如く吸引部品４６を下降させるとともに、対応するソレノイドバルブを作動させて吸引部品先端４６ａから異物ＰＩを負圧で吸引し、内部の配管を通してベルトコンベヤ１２上から排除する。

そして、吸引部品先端４６ａから吸引された異物ＰＩは、配管部品４７、チューブ４８及び吸気配管１７内を空気とともに搬送され、空気の流速が低下する異物貯蔵タンク１６内に落下して内部に貯留される。前記の如く、本発明に係る粘着性を有する小塊状物質の検査装置１０においては、被検査物Ｐに混入している異物ＰＩを検出し、下流部所で複数の吸引排除部材４５を、異物ＰＩのベルトコンベヤ１２幅方向の位置に対応して、個別に作動させて分担して異物ＰＩを吸引して排除する。

このため、幅広のベルトコンベヤ１２上を搬送される被検査物Ｐ中に多数の異物ＰＩが集中して検出されたときも、複数の吸引排除部材４５がそれぞれ分担して複数の異物を無埋なく排除して、異物の排除能力を向上させることができる。この結果、従来の技術に較べて異物の排除能力が向上し、検査排除装置としての能力を向上させることができる効果がある。また、吸引排除部材４５を平面的に移動させる必要がないため、ロボット等を使用した場合に較べて吸引排除部材４５の動作に無理がなく、異物吸引排除手段４０の構造及び制御がいちじるしく簡易になり、操作並びに保守が容易に実施できる。

また、異物ＰＩが吸引排除部材４５によってベルトコンベヤ１２上から直接吸引排除されるため、粘着しやすい被検査物Ｐも撮像時のベルトコンベヤ１２の位置から変動せず、精度良く異物ＰＩを吸引排除することができる。また、被検査物Ｐが光透過性有する場合、光反射性の高いベルトコンベヤ等を利用して、被検査物Ｐの内部や裏側に混入している異物ＰＩを検出することができる。また、従来の高圧ジェットによる排除手段に較べて、異物ＰＩとともに吸引により排除された粘着性を有する小塊状物質は、柔らかい物質であっても損傷が少なく、必要に応じて異物貯蔵タンク１６内の良好な小塊状物質を別途、選別処理して製品として再利用することができる。

なお、前記説明において、粘着性の高い被検査物Ｐの分散手段２０として水槽２１を利用する方法を説明したが、粘着性が低い被検査物Ｐに対しては、水槽２１等を利用しないで小塊状物質を供給配管、あるいは上流のベルトコンベヤ等から直接ベルトコンベヤ１２上に供給して、被検査物Ｐの検査及び排除を実施することもできる。

また、本発明の技術は、必要に応じて、ベルトコンベヤ１２上への被検査物Ｐの分散配置工程を含めて、本発明の検査工程を複数回繰り返して、異物ＰＩの検出精度を向上させることもできる。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で実施される種々の変更、修正、改良等を加えた態様を含むものである。

本発明に係る粘着性を有する小塊状物体の検査装置の実施例としての平面図。 一部断面図を含む図１の正面図。 図１の吸引排除手段の拡大平面図。 吸引排除部材の作動状態を示す図３のＸ‐Ｘ断面図。 図４のＹ‐Ｙ断面図である。

１０ 検査装置
１１ 被検査物搬送手段
１２ ベルトコンベヤ
１３ コンベヤフレーム
１４ 架台
１５ 真空ポンプ
１６ 異物貯留タンク
１７ 吸気配管
２０ 被検査物分散手段
２１ 水槽
２１ａ 水槽出口ガイド
２２ 給水配管
２３ 堰
２４ 配管
３０ 画像データ取得手段
３１ カメラ
４０ 吸引排除手段
４１ 吸引排除手段本体
４２ 支持板
４３ ガイド部材
４４ エアシリンダ
４５，４５ａ，４５ｂ 吸引排除部材
４６ 吸引部品
４６ａ 吸引部品先端
４７ 配管部品
４８ チューブ
５０ データ処理手段
Ｐ 被検査物
ＰＩ 異物

Claims (3)

1. 粘着性を有する小塊状の被検査物を進行するベルトコンベヤ上に分散配置させ、
   被検査物を上方から撮像して前記被検査物中に混入する異物を検査し、
   前記撮像位置の下流において、ベルトコンベヤの幅方向を分担すべく配設され、前記異物のべルトコンべヤ幅方向位置に対応して吸引部先端を該ベルトコンベヤに上下移動可能に構成した複数の角型形状の吸引排除部材を個別に作動させて、ベルトコンベヤ上から前記異物を吸引及び排除することを特徴とする粘着性を有する小塊状物体の検査方法。
2. 請求項１において、前記被検査物が光透過性を有する小塊状物質であることを特徴とする粘着性を有する小塊状物体の検査方法。
3. 粘着性を有する小塊状の被検査物をベルトコンベヤ上で搬送する被検査物搬送手段と、
   前記被検査物をベルトコンベヤ上に分散配置させる被検査物分散手段と、
   ベルトコンベヤ上を搬送される被検査物を上方から撮像して画像データを取得する画像データ取得手段と、
   前記撮像位置の下流側に配設されて、ベルトコンベヤの幅方向を複数の角型形状の吸引排除部材で分担して、前記被検査物に混入する異物を吸引排除する吸引部先端を該ベルトコンベヤに上下移動可能に構成した吸引排除手段と、
   前記画像データ及びベルトコンベヤの進行速度データを演算処理して、混入している異物の吸引排除に関する信号を前記吸引排除手段に伝達するデータ処理手段
   とを備えたことを特徴とする粘着性を有する小塊状物体の検査装置。

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