JP4948145B2 - Gas detector - Google Patents
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Description
本発明は、検査物に充填されたガスを検出するためのガス検出装置に関し、特に、検査物内の充填ガスを非接触且つ遠隔で効率よく検出することができるガス検出装置に関する。 The present invention relates to a gas detection device for detecting a gas filled in an inspection object, and more particularly to a gas detection device capable of efficiently detecting a filling gas in an inspection object in a non-contact and remote manner.
近年、生肉やハム・ソーセージ等、色々な食品の鮮度を長期間保持するために、二酸化炭素や窒素ガス等のガスを充填したガス充填包装が行われている。このようなガス充填包装では、包装(パック)内のガス濃度が品質に影響する。このため、従来では、注射器で包装内のガスを採取してガスの濃度を検査したり、減圧したチャンバー内でガス濃度を検出して包装のガス漏れを検査したりするようなことが行われている。しかし、前者の場合、破壊検査であるため全品検査ができず、1個でも不合格品があればロット単位での破棄となる。また、破壊検査のため検査対象商品は商品価値がなくなる。後者の場合は、全品検査ではあるが、包装のガス漏れを検査するもので充填ガスの濃度を検査するものではない。 In recent years, in order to maintain the freshness of various foods such as raw meat, ham and sausage for a long period of time, gas-filled packaging filled with gas such as carbon dioxide and nitrogen gas has been performed. In such gas-filled packaging, the gas concentration in the package (pack) affects the quality. For this reason, conventionally, a gas in a package is collected by a syringe and the concentration of the gas is inspected, or a gas concentration is detected in a decompressed chamber to inspect a gas leak in the package. ing. However, in the former case, since it is a destructive inspection, all products cannot be inspected, and even if there is even one rejected product, it is discarded in lot units. In addition, because of the destructive inspection, the product to be inspected has no commercial value. In the latter case, although it is an inspection of all products, it does not inspect the packing gas concentration, but inspects the gas leakage of the package.
ところで、従来のガス検出装置として、光(例えば赤外線)をガスに照射し、ガス分子による光のエネルギの吸収量を計測することによりガス濃度を検出する分子の吸光現象を利用したものがある(例えば、特許文献1、2参照)。そして、かかるガス検出装置をガス充填包装の充填ガス検査に用いることが考えられる。
しかしながら、分子の吸光現象を利用する従来のガス検出装置では、ガスのサンプルを採取して計測する方法が一般的であり、ガス検査を必要とする例えばガス充填包装した包装体のような検査対象物に対して直接光を照射し、遠隔でガスの検査を可能としたようなものは従来なかった。
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、ガスの充填された検査物の充填ガスを、非接触で簡易且つ効率良く検出可能なガス検出装置を提供することを目的とする。
However, in conventional gas detection devices that use molecular absorption phenomenon, a method of collecting and measuring a gas sample is generally used. There has never been anything that directly irradiates an object with light and can remotely inspect the gas.
The present invention has been made paying attention to the above problems, and an object of the present invention is to provide a gas detection device that can easily and efficiently detect a filling gas of a test object filled with a gas without contact.
このため、請求項1の発明は、ガスの充填された検査物の前記充填ガスを検出するガス検出装置であって、光を出射するレーザ光源と、前記出射光の前記検査物からの反射光を受光する受光手段と、前記レーザ光源に、略矩形状で波形頭部が漸増し波形の最初で前記レーザ光源の発光閾値電流以上の電流値を供給するような波形形状を有する駆動電流を間欠的に供給し、前記レーザ光源の出射光の波長を、前記充填ガスの1つの特定吸光波長のみを含む波長範囲となるよう前記レーザ光源を発光制御する制御手段と、前記受光手段の受光出力に基づいて前記特定吸光波長における光エネルギの吸収の有無を検出して前記充填ガスの有無を判定する判定手段と、前記レーザ光源の温度を検出して当該検出温度に応じてレーザ光源を一定温度に制御するレーザ光源温度制御手段と、前記受光手段の温度を検出して当該検出温度に応じて受光手段を一定温度に制御する受光手段温度制御手段と、を備えて構成したことを特徴とする。
For this reason, the invention of
かかる構成では、制御手段は、レーザ光源に、略矩形状で波形頭部が漸増し波形の最初でレーザ光源の発光閾値電流以上の電流値を供給するような波形形状を有する駆動電流を間欠的に供給し、レーザ光源の出射光の波長を検査物に充填された充填ガスの1つの特定吸光波長のみを含む波長範囲となるようレーザ光源を発光制御する。レーザ光源は、レーザ光源温度制御手段で一定温度に保持して前記波長範囲の光を出射し、この出射光の検査物からの反射光を受光手段温度制御手段で一定温度に制御した受光手段で受光する。判定手段は、受光手段の受光出力に基づいて特定吸光波長における光エネルギの吸収の有無を検出して充填ガスの有無を判定する。受光出力に、光エネルギの吸収による出力低下部分が存在すれば、充填ガスが存在していることになる。 In such a configuration, the control means intermittently applies a drive current having a waveform shape that supplies a current value equal to or greater than the emission threshold current of the laser light source at the beginning of the waveform, with the waveform head gradually increasing and the waveform head gradually increasing. The laser light source is controlled to emit light so that the wavelength of the light emitted from the laser light source falls within a wavelength range including only one specific absorption wavelength of the filling gas filled in the test object. The laser light source is a light receiving means that emits light in the above-mentioned wavelength range while maintaining a constant temperature by the laser light source temperature control means, and the reflected light from the inspection object of the emitted light is controlled to a constant temperature by the light receiving means temperature control means. Receive light. The determination means determines the presence or absence of the filling gas by detecting the presence or absence of absorption of light energy at the specific absorption wavelength based on the light reception output of the light reception means. If there is an output reduction portion due to the absorption of light energy in the received light output, the filling gas is present.
請求項2のように、前記判定手段は、前記光エネルギの吸収がある時、前記吸収の無い本来の受光出力値に対する前記吸収で低下した受光出力値の比率を吸収率として算出し、前記吸収率に基づいて前記充填ガスの濃度を求める構成とするとよい。
かかる構成では、検査物に充填された充填ガスの濃度を知ることができるようになる。
According to a second aspect of the present invention, when the light energy is absorbed, the determination means calculates a ratio of the light reception output value reduced by the absorption to the original light reception output value without the absorption as an absorption rate, and the absorption The concentration of the filling gas may be obtained based on the rate.
With this configuration, the concentration of the filling gas filled in the inspection object can be known.
請求項3のように、前記検査物に対して前記レーザ光源の出射光を走査する光走査手段を備える構成とするとよい。
かかる構成では、検査物の充填ガスの有無を2次元(平面)で検出できるようになる。
According to a third aspect of the present invention, the inspection object may include an optical scanning unit that scans the emitted light of the laser light source.
With such a configuration, the presence or absence of the filling gas of the inspection object can be detected two-dimensionally (planar).
請求項4のように、前記検査物内の充填ガスの濃度分布を求める構成とするとよい。この場合、請求項5のように、前記濃度分布を可視化処理して表示手段で表示する構成とするとよい。
According to a fourth aspect of the present invention, the concentration distribution of the filling gas in the inspection object may be obtained. In this case, as described in
請求項6のように、前記検査物が、ガス充填包装の食品包装体であり、搬送手段で搬送中の前記食品包装体に前記レーザ光源の出射光を照射可能な構成とするとよい。
かかる構成では、ガス充填包装の食品包装体内の充填ガスを非接触且つ容易に効率良く全品を検査することができるようになる。
According to a sixth aspect of the present invention, it is preferable that the inspection object is a food packaging body in gas-filled packaging, and the food packaging body being conveyed by the conveying means can be irradiated with the emitted light of the laser light source.
With such a configuration, all products can be inspected easily and efficiently without contact with the filling gas in the food packaging body of the gas-filled packaging.
本発明のガス検出装置によれば、ガスの充填された検査物の充填ガス検査を、非接触で簡単且つ効率良く行うことができる。従って、ガス充填包装の商品等を直接、非破壊の全品検査が可能となり商品の無駄をなくすことができると共に、商品の安全性を向上できる。また、レーザ光源の発光制御に、略矩形状で波形頭部が漸増し波形の最初でレーザ光源の発光閾値電流以上の電流値を供給するような波形形状を有する駆動電流を用いたので、吸収の無い本来の受光出力値に対する吸収で低下した受光出力値の比率を吸収率として算出して充填ガスの有無を判定する場合に、受光出力の基準値(受光出力零の点)を得るための基準信号が不要となり、1つの制御電流信号で済む利点がある。
また、充填ガス濃度分布を可視化して表示する構成とすれば、充填ガスのリーク状態等も容易に知ることができる利点がある。更に、出射光を走査することで、検査物が搬送手段で搬送されているような場合に検査物の位置がずれても確実に出射光を照射することができ、充填ガス検査されずに検査物が通過してしまうようなエラーを防止することができ、検査の信頼性を向上できる。
According to the gas detection device of the present invention, the filling gas inspection of the inspection object filled with the gas can be performed easily and efficiently without contact. Accordingly, non-destructive inspection of all products and the like in gas-filled packaging is possible, so that product waste can be eliminated and product safety can be improved. In addition, for the light emission control of the laser light source, a drive current having a waveform shape that supplies a current value equal to or higher than the light emission threshold current of the laser light source at the beginning of the waveform with the waveform head gradually increasing and the waveform head gradually increasing is absorbed. To obtain the reference value of the received light output (the point where the received light output is zero) when calculating the ratio of the received light output value reduced by the absorption with respect to the original received light output value with no absorption as the absorption rate. There is an advantage that a reference signal is not required and only one control current signal is required.
Further, if the configuration in which the filling gas concentration distribution is visualized and displayed, there is an advantage that the leakage state of the filling gas can be easily known. Furthermore, by scanning the emitted light, the emitted light can be reliably irradiated even if the position of the inspection object is shifted when the inspection object is being conveyed by the conveying means, and the inspection is performed without the filling gas inspection. It is possible to prevent an error that an object passes through and improve the reliability of inspection.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係るガス検出装置の一実施形態を示す構成図である。
図1において、本実施形態のガス検出装置は、レーザ光源1と、光走査系2と、受光素子3と、信号処理部4と、レーザ制御部5と、走査ミラー制御部6と、受光素子制御部7と、データ処理部8と、表示部9と、を備えて構成される。
前記レーザ光源1は、光を出射する光源となるもので、例えば赤外線半導体レーザダイオードである。レーザ光源1は、ペルチェ素子(図示せず)により温度制御可能な構成である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a gas detection device according to the present invention.
In FIG. 1, the gas detection apparatus of this embodiment includes a
The
前記光走査系2は、レーザ光源1の出射光(赤外線)を走査するもので、例えば図2に示すように、ガス充填包装の食品包装体等の検査物21を搬送する搬送手段である例えばベルトコンベア22を跨ぐように設置された支持台23に設ける。光走査系2は、図3に示すように、中心に穴を有する穴あきミラー2Aと、図中の矢印で示すように揺動可能な光走査手段として例えば半導体ガルバノミラー等からなる走査ミラー2Bと、反射ミラー2Cと、凹面鏡2Dと、集光レンズ2Eと、反射光に含まれるノイズをカットするためのバンドパスフィルタ2Fとを備える。かかる構成の光走査系2は、図示しないコリメートレンズを介したレーザ光源1からの例えば赤外線を穴あきミラー2Aの穴を介して走査ミラー2Bに導き、走査ミラー2Bの揺動動作で赤外線を走査し、この走査光を反射ミラー2C及び凹面鏡2Dを介して平行光とし、ベルトコンベア22上の検査物21に赤外線が略垂直に照射するようにし、その反射光を穴あきミラー2Aにより集光レンズ2E及びバンドパスフィルタ2Fを介して受光素子3に導くよう構成される。
尚、反射ミラー2C及び凹面鏡2Dを省略して走査ミラー2Bの走査光を直接検査物21に照射する構成でもよい。
The
Note that the
前記受光素子3は、レーザ光源1の赤外線の反射光を受光する受光手段であり、例えばフォトダイオード等を用いる。受光素子3は、レーザ光源1と同様にペルチェ素子(図示せず)により温度制御可能な構成である。信号処理部4は、受光素子3の受光出力を増幅しノイズをカットするもので、増幅器とフィルタを備えて構成される。
The light receiving
前記レーザ制御部5は、レーザ光源1の出射光の波長を、検査物21に充填された計測対象の充填ガス(例えばCO2、N2等)の1つの特定吸光波長のみを含む波長範囲となるようレーザ光源1の発光を制御するもので、制御手段として機能する。具体的には、レーザ光源1は温度と供給電流に比例して出射光の波長が変化する特性を有するので、本実施形態では、温度センサ10で検出したレーザ光源温度に基づいてペルチェ素子を制御してレーザ光源1を一定温度に保持した状態で、レーザ光源1に供給する制御電流を可変させる。そして、制御電流の可変範囲を、レーザ光源1から出射する赤外線の波長範囲が充填ガスの1つの特定吸光波長のみを含む波長範囲となるよう規制している。ここで、温度センサ10とレーザ制御部5とペルチェ素子でレーザ光源温度制御手段を構成する。
The
前記走査ミラー制御部6は、走査ミラー2Bに交流の駆動信号を供給して走査ミラー2Bの走査角度を制御する。
受光素子制御部7は、温度センサ11で検出した受光素子温度に基づいてペルチェ素子を制御して受光素子3を一定温度に保持して受光素子3の感度を一定に保持する。ここで、温度センサ11と受光素子制御部7とペルチェ素子で受光手段温度制御手段を構成する。
The
The light receiving
データ処理部8は、受光素子3の受光出力に基づいて充填ガスの1つの特定吸光波長における光エネルギの吸収の有無を検出して充填ガスの有無を判定するもので、判定手段としての機能を備える。具体的には、受光出力を所定間隔でサンプリングし、出力低下部分があれば充填ガスによる光エネルギの吸収があったと判定して充填ガス有りと判定する。また、光エネルギの吸収があった時は、吸収の無い本来の受光出力値に対する吸収で低下した受光出力値の比率を吸収率として算出し、データベースに予め記憶させた吸収率とガス濃度との関係から、算出した吸収率に該当する濃度値を検索して充填ガスの濃度を求める。更に、レーザ制御部5の制御電流信号、走査ミラー制御部6の駆動信号及び検査物21の移動速度に基づいて走査領域を画素分割し、得られた濃度を走査ミラー2Bの位置から各画素位置と関連付けて濃度分布を求め、求めた濃度分布データを表示手段である表示部9に送信し、前記表示部9は、入力した濃度分布データを可視化処理してその可視化データを表示する。
The
ここで、前述した濃度分布データの作成について図4を参照して簡単に説明する。
走査ミラー2Bの駆動信号の周波数をfGとし、レーザ光源1の制御電流信号の周波数をfLDとすると、図4(A)のようにベルトコンベア22で移動する検査物21をレーザ光(赤外線)で走査したときの走査方向の画素数は、
画素数=fG/(2×fLD)
である。
そして、1画素の大きさは、走査方向についてはレーザ光の走査幅をLとすると、
X=L/画素数
となり、走査方向に対して垂直な方向についてはベルトコンベア22の速度をVとすると、
Y=V/(2×fG)
となる。
尚、図4(A)で、黒丸はレーザ光の照射点を示し、四角は1つの画素を示す。
そして、図4(B)のように検査物21上を例えばジグザグ状にレーザ光を走査し、検査物21の端から端までの走査を1ラインとしてその濃度分布データを可視化処理して図4(C)のように可視化する。この際、1ラインで表した時の画素の走査方向に対して垂直な方向の大きさは図4(B)の長方形状として可視化する。更に、図4(C)のように各ラインの可視化データを結合して2次元の可視化データを作成して表示部9に表示する。
Here, the creation of the density distribution data described above will be briefly described with reference to FIG.
Assuming that the frequency of the drive signal of the
Number of pixels = f G / (2 × f LD )
It is.
And the size of one pixel is as follows. When the scanning width of the laser beam is L in the scanning direction,
X = L / number of pixels, and in the direction perpendicular to the scanning direction, if the speed of the
Y = V / (2 × f G )
It becomes.
In FIG. 4A, black circles indicate laser light irradiation points, and squares indicate one pixel.
Then, as shown in FIG. 4B, the laser beam is scanned on the
次に、本実施形態によるデータ処理部8による充填ガス検出動作について図5のタイムチャート及び図6のフローチャートを参照して説明する。
まず、図5のタイムチャートで本実施形態の充填ガス検出原理を説明する。
レーザ制御部5は、図5(a)に示すような略矩形状で波形頭部が漸増する波形形状を有する制御電流信号を間欠的にレーザ光源1に供給する。即ち、充填ガスの1つの特定吸光波長のみを含む波長範囲となるよう波形の最初と最後の制御電流値を設定し、その制御電流範囲で連続的に制御電流を増大させるよう制御する。そして、レーザ光源1はある電流値までは発光せず前記電流値(発光閾値電流)以上で発光するので、波形の最初で前記発光閾値電流以上の電流を供給して発光させ、その後、制御電流を連続的に増加させる。これにより、レーザ光源1は、制御電流信号に合わせて間欠的に点滅して赤外線を出射すると共に、点灯時の赤外線の発光出力値は図5(b)のように連続的に増大する。この時、出射される赤外線の波長は、図5(c)のように制御電流値に応じて変化し、この変化幅は、充填ガスの1つの特定吸光波長のみを含む波長範囲である。また、受光出力も図5(b)の発光出力に比例して図5(d)のように増大する。そして、検査物21に充填ガスが存在すると、赤外線の波長が充填ガスの吸光波長と一致した時に吸光現象により赤外線の光エネルギの吸収が起こり、受光出力が図5(d)に示すように低下して充填ガスが存在することが判る。
Next, the filling gas detection operation by the
First, the filling gas detection principle of this embodiment will be described with reference to the time chart of FIG.
The
次に、図6のフローチャートに基づいてデータ処理部8の動作を説明する。
ステップ1(図中S1で示し、以下同様とする)では、走査ミラー制御部6の駆動信号に基づいて走査ミラー2Bの基準位置を検出したか否かを判定し、検出したらステップ2に進む。
ステップ2では、レーザ制御部5の制御電流信号に基づいて制御電流信号の基準位置を検出したか否かを判定する。ここでは、ステップ1で走査ミラー2Bの基準位置を検出した後、図5(a)の制御電流信号の最初の波形の立上りを検出すると制御電流信号の基準位置検出と判定してステップ3に進む。
ステップ3では、画素位置を特定する。具体的には、例えば「1」等の番号を付ける。
ステップ4では、制御電流信号の1つの波形を1画素分として、図5(d)の1つの波形の受光出力を所定のサンプリング間隔で読取る。
ステップ5で、受光出力を1画素分入力するまで受光出力の読取りを行い、入力したと判定するとステップ6に進む。
Next, the operation of the
In step 1 (indicated by S1 in the figure, the same shall apply hereinafter), it is determined whether or not the reference position of the
In
In
In
In
ステップ6では、充填ガスが有ったか否かを判定し、入力した1画素分の受光出力に出力低下があれば、光エネルギが吸収されたと判断して充填ガス有りと判定し、ステップ7に進む。
ステップ7では、ガス濃度を検出する。吸収の無い本来の受光出力値b(図5(d)参照)に対する吸収で低下した受光出力値a(図5(d)参照)の比率(a/b)を吸収率として算出し、データベースに予め記憶させた吸収率と充填ガスの濃度値との関係から、算出した吸収率(a/b)の値に該当する濃度値を検索して1番目の画素の充填ガス濃度とする。
ステップ8では、計測終了したか否かを判定し、計測が終了するまでステップ3〜7の動作を繰返して各画素のガス濃度を計測する。検査物21が光走査系2の位置を通過し、予め設定したライン数の計測が終了すると計測終了と判定してステップ9に進む。
ステップ9では、検出結果(濃度分布データ)を表示部9に出力する。これにより、表示部9は、入力した濃度分布データを可視化処理して2次元の可視化データを作成して表示する。
In
In
In
In step 9, the detection result (density distribution data) is output to the display unit 9. As a result, the display unit 9 visualizes the input concentration distribution data to create and display two-dimensional visualization data.
尚、図5(a)のように、制御電流信号の波形の最初の電流値を、レーザ光源1の発光閾値電流値以上とするのは、吸収率(a/b)を算出するために必要な受光出力の基準値(受光出力零の点)を得るためである。
As shown in FIG. 5A, it is necessary to calculate the absorption rate (a / b) that the initial current value of the waveform of the control current signal is not less than the light emission threshold current value of the
かかる構成によれば、ガス充填包装等の包装物内の充填ガス検査を、非接触で簡単且つ効率良く行うことができる。従って、ガス充填包装の商品を直接、非破壊の全品検査が可能となり商品の無駄をなくすことができると共に、商品の安全性を向上できる。また、充填ガス濃度分布を可視化して表示するので、充填ガスのリーク状態等も容易に知ることができる。また、レーザ光を走査するので、ベルトコンベア22上の検査物21の位置がずれても、確実にレーザ光を照射することができるので、検査物21が充填ガス検査無しで通過してしまうエラーを防止することができ、検査の信頼性を向上できる。
According to such a configuration, it is possible to easily and efficiently perform a filling gas inspection in a package such as a gas filling package without contact. Accordingly, non-destructive inspection of all products in gas-filled packaging can be performed directly, and the waste of the products can be eliminated, and the safety of the products can be improved. Further, since the filling gas concentration distribution is visualized and displayed, the leakage state of the filling gas can be easily known. Further, since the laser beam is scanned, the laser beam can be reliably irradiated even if the position of the
次に、本発明の第2実施形態を説明する。
第2実施形態は、レーザ光を走査せずに検査物21の1点に照射する例である。この場合、レーザ光は穴あきミラー2Aを介して直接検査物21に照射すればよいので、光走査系2の走査ミラー2B〜凹面鏡2Dまでと走査ミラー制御部6が不要となる。
次に、図7のフローチャートに基づいて第2実施形態のデータ処理動作を説明する。
ステップ11では、図6のステップ2と同様に、レーザ制御部5の制御電流信号に基づいて制御電流信号の基準位置を検出したか否かを判定し、検出したらステップ12に進む。
ステップ12では、図6のステップ4と同様にして図5(d)の1つの波形の受光出力を所定のサンプリング間隔で読取る。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
The second embodiment is an example in which one point of the
Next, the data processing operation of the second embodiment will be described based on the flowchart of FIG.
In
In
ステップ13で、図5(d)の1つの波形の受光出力データについてサンプリングが終了したか否かを判定し、終了したらステップ14に進む。
ステップ14では、充填ガスが有ったか否かを判定し、受光出力に出力低下があれば、光エネルギが吸収されたと判断して充填ガス有りと判定し、ステップ15に進む。
ステップ15では、図6のステップ7と同様にして吸収率(a/b)を算出し、データベースに予め記憶させた吸収率と充填ガスの濃度値との関係から充填ガスの濃度を検索する。
ステップ16では、検出結果を表示部9に出力する。これにより、表示部9で、ガス濃度や合格、不合格等の表示を行うようにすればよい。
In step 13, it is determined whether or not the sampling is completed for the light reception output data of one waveform in FIG. 5 (d).
In step 14, it is determined whether or not there is a filling gas. If there is a decrease in the light reception output, it is determined that the light energy has been absorbed and it is determined that there is a filling gas, and the process proceeds to step 15.
In step 15, the absorption rate (a / b) is calculated in the same manner as in
In step 16, the detection result is output to the display unit 9. Thereby, what is necessary is just to make it display on a display part 9, such as gas concentration, a pass, and a failure.
第1及び第2実施形態では、検出結果を表示部9で表示する構成としたが、これに限らず、例えば、警報装置を設け、検出結果に基づいて充填ガス無しや不十分な不合格品の場合には警報を発生させて通報したり、各検査物21に取付けたタグに検出結果を書込んだり、検査物を集中管理する中央管理装置にデータを登録したりするような構成が考えられる。
本発明のガス検出装置は、ガス充填包装の包装体の充填ガス検出に限らないことは言うまでもなく、あらゆる容器内の充填ガス検出に適用できるものである。
In 1st and 2nd embodiment, it was set as the structure which displays a detection result on the display part 9, However, It is not restricted to this, For example, an alarm device is provided and there is no filling gas based on a detection result, or an inadequate rejected product In such a case, a configuration may be considered in which an alarm is generated and notified, a detection result is written in a tag attached to each
Needless to say, the gas detection device of the present invention is not limited to the detection of a filling gas in a package of a gas-filled packaging, and can be applied to the detection of a filling gas in any container.
また、上記実施形態では、検査物21が同一形状で充填ガス空間厚さが同一であるものとして説明したが、例えば、容器にガスのみ充填されている検査物を検査する場合であって、容器形状が不定で高さが異なるような場合、ガスの吸収率が濃度とガス内の光路長の関数で検査物の高さによって吸収率が変化するため、例えば図1に破線で示すように検査物21の高さ検出用に測距センサ12を設け、測距センサ12の検出値に基づいて吸収率から求めた濃度値を補正する構成とするとよい。
In the above embodiment, the
本発明では、レーザ光源1を発光制御するためのレーザ制御部5の制御電流信号を図5(a)のような波形信号としたが、参考例として矩形波のパルス信号とした場合について説明する。この場合は、図8(a)のようにレーザ光源1から出射するレーザ光の波長が充填ガスの1つの特定吸光波長と同じ波長となる制御電流値(波高値)の矩形波パルス信号とする。そして、充填ガスが存在すると吸光現象により赤外線の光エネルギの吸収が起こり、受光出力値は図8(b)に示すように低下して充填ガスが存在することが判る。ただし、矩形波のパルス信号とした場合は、吸収率(a/b)を算出するために必要な吸収の無い本来の受光出力値bを得るために、吸光現象の生じない波長の制御電流値のパルス信号(基準信号)が別途必要になる。これに対して、図5(a)に示すような本発明の制御電流信号波形を用いれば、基準信号が不要で1つの制御電流信号で済む利点がある。尚、図8(a)の1パルスは図5(a)の1パルスに対応しており、濃度分布データを可視化処理するとき、1パルスが1画素に対応することになる。
In the present invention , the control current signal of the
1 レーザ光源
2 光走査系
2B 走査ミラー
3 受光素子
5 レーザ制御部
6 走査ミラー制御部
8 データ処理部
9 表示部
21 検査物
22 ベルトコンベア
DESCRIPTION OF
Claims (6)
光を出射するレーザ光源と、
前記出射光の前記検査物からの反射光を受光する受光手段と、
前記レーザ光源に、略矩形状で波形頭部が漸増し波形の最初で前記レーザ光源の発光閾値電流以上の電流値を供給するような波形形状を有する駆動電流を間欠的に供給し、前記レーザ光源の出射光の波長を、前記充填ガスの1つの特定吸光波長のみを含む波長範囲となるよう前記レーザ光源を発光制御する制御手段と、
前記受光手段の受光出力に基づいて前記特定吸光波長における光エネルギの吸収の有無を検出して前記充填ガスの有無を判定する判定手段と、
前記レーザ光源の温度を検出して当該検出温度に応じてレーザ光源を一定温度に制御するレーザ光源温度制御手段と、
前記受光手段の温度を検出して当該検出温度に応じて受光手段を一定温度に制御する受光手段温度制御手段と、
を備えて構成したことを特徴とするガス検出装置。 A gas detection device for detecting the filling gas of an inspection object filled with gas,
A laser light source that emits light;
A light receiving means for receiving reflected light from the inspection object of the emitted light;
The laser light source is intermittently supplied with a drive current having a substantially rectangular shape and having a waveform shape that gradually increases the waveform head and supplies a current value equal to or greater than the light emission threshold current of the laser light source at the beginning of the waveform. Control means for controlling the emission of the laser light source so that the wavelength of the light emitted from the light source falls within a wavelength range including only one specific absorption wavelength of the filling gas;
Determining means for detecting the presence or absence of the filling gas by detecting the presence or absence of absorption of light energy at the specific absorption wavelength based on the light reception output of the light receiving means;
Laser light source temperature control means for detecting the temperature of the laser light source and controlling the laser light source at a constant temperature according to the detected temperature;
A light receiving means temperature control means for detecting the temperature of the light receiving means and controlling the light receiving means at a constant temperature according to the detected temperature;
A gas detection device comprising:
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