JP5356184B2

JP5356184B2 - 物品検査装置

Info

Publication number: JP5356184B2
Application number: JP2009253675A
Authority: JP
Inventors: 一浩栖原; 一幸杉本
Original assignee: Ishida Co Ltd
Current assignee: Ishida Co Ltd
Priority date: 2009-11-05
Filing date: 2009-11-05
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2029-11-05
Also published as: JP2011099725A

Description

本発明は物品検査装置に関し、特に、Ｘ線検査装置に関する。

一般的にＸ線検査装置は、物品搬送面を有するベルトコンベアと、物品搬送面の上方に配置され、物品搬送面の所定領域に向けて扇形状にＸ線を照射するＸ線照射部と、物品搬送面の下方に配置され、物品を透過したＸ線を検出するＸ線検出部とを備えて構成されている。

下記特許文献１には、物品を透過したＸ線量を所定のしきい値と比較することにより、物品内に混入している異物や、物品内に収容されている単位物の数量不足を検出するＸ線検査装置が開示されている。

特開２００２−９８６５３号公報

上記特許文献１に開示されたＸ線検査装置によると、物品を透過したＸ線量と比較するためのしきい値が、固定値として設定されている。ところが、物品の製造ラインにおいては、物品の製造日や製造ロット等の違いに起因して、良品に関する透過Ｘ線量が変動する事態が生じ得る。例えば、複数枚の海苔がパック内に収容された物品を対象として、各パック内に収容されている海苔の枚数の過不足を検査する場合には、たとえ規定枚数の海苔が収容されている物品であっても、１枚の海苔の厚さに応じて、物品を透過するＸ線量が変動する。従って、しきい値を固定値として設定した場合には、１枚の海苔の厚さが変動した場合に、良品が不良品と判定されたり、逆に不良品が良品と判定される可能性がある。

本発明はかかる事情に鑑みて成されたものであり、物品の製造日や製造ロット等の違いに起因して良品の画像に関する特徴値が変動する場合であっても、規定量に対する物品の過不足を適切に判定することが可能な物品検査装置を得ることを目的とするものである。

本発明の第１の態様に係る物品検査装置は、検査対象である物品に対して放射線を照射する照射部と、物品を透過した放射線を検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて物品の画像を作成し、当該画像に関する特徴値と、第１のしきい値とを比較することにより、規定量に対する物品の過不足を判定する処理部とを備え、前記処理部は、前の複数回の検査によって得られた複数の前記特徴値に基づいて、現在設定されている前記第１のしきい値を変更し、前記処理部は、前記画像の濃度値と、第２のしきい値とを比較することにより、物品内における異物の混入の有無を判定し、前記処理部は、前記第１のしきい値及び前記第２のしきい値のうち前記第１のしきい値のみを変更することを特徴とするものである。

第１の態様に係る物品検査装置によれば、処理部は、物品の画像に関する特徴値と、第１のしきい値とを比較することにより、規定量に対する物品の過不足を判定する。また、処理部は、前の複数回の検査によって得られた複数の特徴値に基づいて、現在設定されている第１のしきい値を変更する。従って、物品の製造日や製造ロット等の違いに起因して良品の画像に関する特徴値が変動する場合であっても、その変動に応じて第１のしきい値を逐次変更できるため、規定量に対する物品の過不足を適切に判定することが可能となる。

また、第１の態様に係る物品検査装置によれば、処理部は、物品の画像の濃度値と、第２のしきい値とを比較することにより、物品内における異物の混入の有無を判定する。また、処理部は、前の複数回の検査によって得られた複数の特徴値に基づいて、第１のしきい値を変更する一方、第２のしきい値は変更しない。第２のしきい値を固定値とすることにより、物品の製造日や製造ロット等に拘わらず、物品内における異物の混入の有無を同一条件で判定することが可能となる。

本発明の第２の態様に係る物品検査装置は、第１の態様に係る物品検査装置において特に、前記処理部は、前記画像に基づいて濃度値ごとの画素数を表すヒストグラムを作成し、当該ヒストグラムによって表される濃度分布特性を平滑化し、平滑化後の濃度分布特性におけるピークに対応する濃度値として、当該画像に関する前記特徴値を求めることを特徴とするものである。

第２の態様に係る物品検査装置によれば、処理部は、画像に基づいて濃度値ごとの画素数を表すヒストグラムを作成し、当該ヒストグラムによって表される濃度分布特性を平滑化し、平滑化後の濃度分布特性におけるピークに対応する濃度値として、当該画像に関する特徴値を求める。ヒストグラムによって表される濃度分布特性を平滑化することによって、画像内の最大濃度値に関する物品間のばらつきが吸収されるため、適正な特徴値を得ることができ、その結果、規定量に対する物品の過不足を適切に判定することが可能となる。

本発明の第３の態様に係る物品検査装置は、第１又は第２の態様に係る物品検査装置において特に、前記検出部は、主たる検出波長帯が可視光線の波長帯に設定された受光素子を有し、物品を透過した放射線を前記受光素子によって直接検出することを特徴とするものである。ここで「直接検出」とは、放射線から可視光線への変換を伴わずに放射線を検出することを意味する。

第３の態様に係る物品検査装置によれば、検出部は、主たる検出波長帯が可視光線の波長帯に設定された受光素子を有し、物品を透過した放射線を受光素子によって直接検出する。つまり、放射線を可視光線に変換する変換膜が受光素子上に配設されていない。受光素子上に変換膜が配設されていないことにより、通常であれば変換膜内で吸収されてしまう程度の低エネルギの放射線を検出部によって検出できる。そのため、厚みの薄い物品が検査対象である場合に、厚みの僅かな差に応じたコントラストを向上することができる。従って、規定量に対する過不足が生じた場合に、良品の画像に対する不良品の画像の明暗の差を大きくすることができ、その結果、規定量に対する物品の過不足を高精度に判定することが可能となる。

本発明によれば、物品の製造日や製造ロット等の違いに起因して良品の画像に関する特徴値が変動する場合であっても、規定量に対する物品の過不足を適切に判定することが可能となる。

本発明の実施の形態に係るＸ線検査装置の構成を示す正面図である。シールドボックスの内部を模式的に示す斜視図である。処理部の構成を示すブロック図である。画像作成部によって作成されたＸ線透過画像の一例を示す図である。ヒストグラム作成部によって作成されたヒストグラムの一例を示す図である。しきい値設定部によるしきい値の設定手法を示す図である。Ｘ線検出部が有するＸ線センサの構造を模式的に示す図である。海苔の収容枚数が異なる複数の物品を対象として代表階調値を測定した結果を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、異なる図面において同一の符号を付した要素は、同一又は相応する要素を示すものとする。

図１は、本発明の実施の形態に係るＸ線検査装置１の構成を示す正面図である。図１に示すようにＸ線検査装置１は、上部筐体２、シールドボックス３、及び下部筐体４を備えて構成されている。上部筐体２には、液晶表示装置等の表示部５が配設されている。シールドボックス３内には、搬送コンベア６、Ｘ線照射部７、及びＸ線検出部８が配設されている。シールドボックス３には、物品搬入口１３及び物品搬出口１４が形成されている。搬送コンベア６の上流端（図１では左端）は物品搬入口１３からシールドボックス３の外部に突出しており、下流端（図１では右端）は物品搬出口１４からシールドボックス３の外部に突出している。搬送コンベア６は、食品等の物品１２を上流端から下流端に向けて搬送する。下部筐体４内には、コンピュータ等の処理部９が配設されている。

搬送コンベア６の上流には搬送コンベア１０が配設されている。搬送コンベア１０は、物品１２を搬送コンベア６の上流端に供給する。搬送コンベア６の下流には搬送コンベア１１が配設されており、搬送コンベア１１には任意の振分装置１５が配設されている。振分装置１５は、Ｘ線検査装置１によって規定量からの過不足又は異物の混入が検出された物品１２を、良品の製造ラインから排除する。

図２は、シールドボックス３の内部を模式的に示す斜視図である。Ｘ線照射部７は、搬送コンベア６の物品搬送面の上方に配設されている。Ｘ線検出部８は、物品搬送面の下方に配設されている。Ｘ線照射部７は、Ｘ線検出部８に向かって扇形状にＸ線を照射する。搬送コンベア６は、搬送コンベア１０から供給された物品１２を、Ｘ線照射部７とＸ線検出部８との間のＸ線照射経路１００を通過するように搬送する。Ｘ線検出部８は物品１２を透過したＸ線を検出し、処理部９は、Ｘ線検出部８の検出結果から得られるＸ線透過画像に基づいて、規定量からの過不足及び異物の混入の有無を検査する。

図３は、処理部９の構成を示すブロック図である。図３の接続関係で示すように、処理部９は、画像作成部２０、ヒストグラム作成部２１、平滑化処理部２２、特徴値抽出部２３、記憶部２４、しきい値設定部２５、過不足判定部２６、異物判定部２７、及び記憶部２８を備えて構成されている。

画像作成部２０には、物品１２を透過したＸ線の強度を示すデータＳ１が、Ｘ線検出部８から入力される。画像作成部２０は、Ｘ線検出部８から順次入力されるデータＳ１に基づいて、物品１２に関するＸ線透過画像を作成する。

図４は、画像作成部２０によって作成されたＸ線透過画像の一例を示す図である。本実施の形態の例において、物品１２は、規定枚数（例えば５枚）の海苔を重ねてビニール製のパック内に収容した物品である。海苔に対応する部分は透過Ｘ線の強度が低くなるため
Ｘ線透過画像の濃度は小さく（暗く）なり、パックに対応する部分は透過Ｘ線の強度が高くなるためＸ線透過画像の濃度は大きく（明るく）なる。海苔に対応する部分のＸ線透過画像の濃度は、重なる海苔の枚数が多くなるほど小さくなり、また、一枚の海苔の厚さが厚くなるほど小さくなる。

図３を参照して、ヒストグラム作成部２１には、Ｘ線透過画像に関する画像データＳ２が、画像作成部２０から入力される。ヒストグラム作成部２１は、画像データＳ２に基づいて、Ｘ線透過画像内の海苔に対応する部分を対象として、濃度値ごとの画素数を表すヒストグラムを作成する。

図５は、ヒストグラム作成部２１によって作成されたヒストグラムの一例を示す図である。横軸は、濃度値を表すディジタルデータの階調値を示している。また、縦軸は、Ｘ線透過画像内の海苔に対応する部分を対象として、各階調値に対応する画素をカウントした結果として得られる画素数を示している。

図３を参照して、平滑化処理部２２には、ヒストグラムに関するデータＳ３が、ヒストグラム作成部２１から入力される。平滑化処理部２２は、ヒストグラムによって表される濃度分布特性を移動平均処理によって平滑化することにより、平滑化後の濃度分布特性を得る。

図５を参照して、平滑化処理部２２は、例えば、各階調値Ｎ１〜Ｎ５に対応する画素数の平均値を中央の階調値Ｎ３に対応する画素数Ｑ３として求め、また、各階調値Ｎ２〜Ｎ６に対応する画素数の平均値を中央の階調値Ｎ４に対応する画素数Ｑ４として求める。全ての階調値に対して同様の移動平均処理を行うことにより、平滑化後の濃度分布特性Ｋが得られる。なお、平滑化の手法は移動平均処理に限定するものではなく、加重平均処理等の他の平滑化手法を使用しても良い。

図３を参照して、特徴値抽出部２３には、濃度分布特性Ｋに関するデータＳ４が、平滑化処理部２２から入力される。特徴値抽出部２３は、濃度分布特性Ｋにおけるピークに対応する濃度値として、当該画像に関する特徴値を求める。具体的に、図５を参照して、特徴値抽出部２３は、濃度分布特性ＫにおけるピークＰに対応する階調値Ｍ（以下「代表階調値」と称す）を、当該画像に関する特徴値として求める。

図３を参照して、記憶部２４には、各画像の代表階調値Ｍに関するデータＳ５が、特徴値抽出部２３から順次入力される。記憶部２４は、直近の複数回の検査によって得られた、良品についての複数の代表階調値Ｍに関するデータＳ５を記憶する。以下の説明では、現在の検査対象の物品１２に関する代表階調値をＭ（ｔ）、１回前の検査における検査対象の物品１２に関する代表階調値をＭ（ｔ−１）、２回前の検査における検査対象の物品１２に関する代表階調値をＭ（ｔ−２）、・・・、ｎ回前の検査における検査対象の物品１２に関する代表階調値をＭ（ｔ−ｎ）と称す。

図６は、しきい値設定部２５によるしきい値の設定手法を示す図である。図３，６を参照して、しきい値設定部２５は、直近の複数回（以下の例では５回とする）の検査によって得られた、良品についての複数の代表階調値Ｍ（ｔ−１），Ｍ（ｔ−２），Ｍ（ｔ−３），Ｍ（ｔ−４），Ｍ（ｔ−５）に関するデータＳ５を、記憶部２４から読み出す。その後、しきい値設定部２５は、これら複数の代表階調値に関する平均値ＡＶを求め、その平均値ＡＶから所定の許容幅だけ増減した値として、上限しきい値ＴＨ２及び下限閾値ＴＨ１を設定する。

図３を参照して、過不足判定部２６には、現在の検査対象の物品１２に関する代表階調
値Ｍ（ｔ）が、データＳ５として特徴値抽出部２３から入力される。また、過不足判定部２６には、上限しきい値ＴＨ２及び下限閾値ＴＨ１に関するデータＳ６が、しきい値設定部２５から入力される。過不足判定部２６は、代表階調値Ｍ（ｔ）と上限しきい値ＴＨ２及び下限閾値ＴＨ１とを比較する。そして、過不足判定部２６は、代表階調値Ｍ（ｔ）が上限しきい値ＴＨ２以下かつ下限しきい値ＴＨ１以上である場合は、当該物品１２は良品（正量品）であると判定し、代表階調値Ｍ（ｔ）が上限しきい値ＴＨ２超である場合は、当該物品１２は不良品（過量品）であると判定し、代表階調値Ｍ（ｔ）が下限しきい値ＴＨ１未満である場合は、当該物品１２は不良品（少量品）であると判定する。過不足判定部２６による判定の結果は、データＳ７として表示部５及び振分装置１５に入力される。

異物判定部２７には、現在の処理対象の物品１２についてのＸ線透過画像に関する画像データＳ２が、画像作成部２０から入力される。また、物品１２内への異物の混入の有無を判定するために用いるしきい値（以下「異物判定しきい値」と称す）が予め設定されて、記憶部２８に記憶されている。異物判定部２７には、異物判定しきい値に関するデータＳ８が、記憶部２８から入力される。異物判定しきい値は、下限しきい値ＴＨ１よりも十分に小さな値に設定されており、また、直近の複数回の検査結果に基づく変更を行わない固定値として設定されている。

異物判定部２７は、濃度値が異物判定しきい値未満である画素がＸ線透過画像内に存在しない場合には、当該物品１２は良品であると判定し、一方、濃度値が異物判定しきい値未満である画素がＸ線透過画像内に存在している場合には、当該物品１２は不良品（異物混入品）であると判定する。異物判定部２７による判定の結果は、データＳ９として表示部５及び振分装置１５に入力される。

図７は、Ｘ線検出部８が有するＸ線センサの構造を模式的に示す図である。受光素子列３０は、フォトダイオード等の複数の受光素子が所定方向（図中のＸ軸方向）に沿って並設された構造を有している。受光素子は、その主たる検出波長帯が可視光線の波長帯に適合するように設定されている。一般的な間接型のＸ線センサにおいては、図７の（Ｂ）に示すように、Ｘ線を可視光線に変換するためのシンチレータ３１が、受光素子列３０の受光面上に配設されている。これに対して本実施の形態に係るＸ線検出部８においては、図７の（Ａ）に示すように、受光素子列３０の受光面上にシンチレータ３１が配設されていない状態でＸ線センサとして使用する。つまり、Ｘ線検出部８は、主たる検出波長帯が可視光線の波長帯に設定された受光素子を有し、物品１２を透過したＸ線を受光素子によって直接検出する。ここで「直接検出」とは、Ｘ線から可視光線への変換を伴わずに放射線を検出することを意味する。受光素子はその主たる検出波長帯が可視光線の波長帯に適合設計されているとはいえ、受光素子へのＸ線入射に伴う電離作用によって、入射Ｘ線量に対応した出力を得ることができる。検出波長帯がＸ線の波長帯に適合設計されたＸ線センサと比較するとある程度の検出感度の低下は生じるが、図７の（Ａ）に示した構造によっても、物品１２を透過したＸ線を検出することは可能である。

図８は、図７の（Ａ）及び（Ｂ）にそれぞれ示したＸ線センサを用い、海苔の収容枚数が異なる複数の物品１２を対象として代表階調値を測定した結果を示す図である。図７の（Ａ）に示したＸ線センサ（シンチレータなし）を用いた場合は、図７の（Ｂ）に示したＸ線センサ（シンチレータあり）を用いた場合と比較して、海苔の収容枚数の差が代表階調値の差に与える影響が大きいことが分かる。例えば、海苔の収容枚数が５枚の場合と６枚の場合とに着目すると、図７の（Ｂ）に示したＸ線センサを用いた場合には代表階調値の差は僅かであるが、図７の（Ａ）に示したＸ線センサを用いた場合には代表階調値の差が大きくなっていることが分かる。

このように本実施の形態に係るＸ線検査装置１（物品検査装置）によれば、処理部９が
備える過不足判定部２６は、物品１２のＸ線透過画像に関する代表階調値（特徴値）と、上限しきい値ＴＨ２及び下限閾値ＴＨ１（第１のしきい値）とを比較することにより、規定量に対する物品の過不足を判定する。また、処理部９が備えるしきい値設定部２５は、直近の複数回の検査によって得られた複数の代表階調値に基づいて、現在設定されている上限しきい値ＴＨ２及び下限閾値ＴＨ１を変更する。従って、物品の製造日や製造ロット等の違いに起因して良品の画像に関する代表階調値が変動する場合であっても、その変動に応じて上限しきい値ＴＨ２及び下限閾値ＴＨ１を逐次変更できるため、規定量に対する物品の過不足を適切に判定することが可能となる。

また、本実施の形態に係るＸ線検査装置１によれば、処理部９が備える異物判定部２７は、物品１２のＸ線透過画像における各画素の濃度値と、異物判定しきい値（第２のしきい値）とを比較することにより、物品内における異物の混入の有無を判定する。また、処理部９は、直近の複数回の検査によって得られた複数の代表階調値に基づいて上限しきい値ＴＨ２及び下限閾値ＴＨ１を変更する一方、異物判定しきい値は変更しない。異物判定しきい値を固定値とすることにより、物品の製造日や製造ロット等に拘わらず、物品内における異物の混入の有無を同一条件で判定することが可能となる。

また、本実施の形態に係るＸ線検査装置１によれば、処理部９が備えるヒストグラム作成部２１は、Ｘ線透過画像に基づいて濃度値ごとの画素数を表すヒストグラムを作成し、処理部９が備える平滑化処理部２２は、当該ヒストグラムによって表される濃度分布特性を平滑化し、処理部９が備える特徴値抽出部２３は、平滑化後の濃度分布特性ＫにおけるピークＰに対応する濃度値（代表階調値Ｍ）として、当該画像に関する特徴値を求める。ヒストグラムによって表される濃度分布特性を平滑化することによって、画像内の最大濃度値に関する物品間のばらつきが吸収されるため、適正な特徴値を得ることができ、その結果、規定量に対する物品の過不足を適切に判定することが可能となる。

また、本実施の形態に係るＸ線検査装置１によれば、Ｘ線検出部８は、主たる検出波長帯が可視光線の波長帯に設定された受光素子列３０を有し、物品１２を透過したＸ線を受光素子列３０によって直接検出する。つまり、Ｘ線検出部８においては、Ｘ線を可視光線に変換するためのシンチレータ３１（変換膜）が受光素子列３０上に配設されていない。受光素子列３０上にシンチレータ３１が配設されていないことにより、通常であればシンチレータ３１内で吸収されてしまう程度の低エネルギのＸ線をＸ線検出部８によって検出できる。そのため、厚みの薄い物品が検査対象である場合に、厚みの僅かな差に応じたコントラストを向上することができる。従って、規定量に対する過不足が生じた場合に、良品の画像に対する不良品の画像の明暗の差を大きくすることができ、その結果、規定量に対する物品の過不足を高精度に判定することが可能となる。

１Ｘ線検査装置
７Ｘ線照射部
８Ｘ線検出部
９処理部
１２物品
２０画像作成部
２１ヒストグラム作成部
２２平滑化処理部
２３特徴値抽出部
２５しきい値設定部
２６過不足判定部
２７異物判定部

Claims

検査対象である物品に対して放射線を照射する照射部と、
物品を透過した放射線を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて物品の画像を作成し、当該画像に関する特徴値と、第１のしきい値とを比較することにより、規定量に対する物品の過不足を判定する処理部と
を備え、
前記処理部は、前の複数回の検査によって得られた複数の前記特徴値に基づいて、現在設定されている前記第１のしきい値を変更し、
前記処理部は、前記画像の濃度値と、第２のしきい値とを比較することにより、物品内における異物の混入の有無を判定し、
前記処理部は、前記第１のしきい値及び前記第２のしきい値のうち前記第１のしきい値のみを変更する、物品検査装置。
前記処理部は、前記画像に基づいて濃度値ごとの画素数を表すヒストグラムを作成し、当該ヒストグラムによって表される濃度分布特性を平滑化し、平滑化後の濃度分布特性におけるピークに対応する濃度値として、当該画像に関する前記特徴値を求める、請求項１に記載の物品検査装置。
前記検出部は、主たる検出波長帯が可視光線の波長帯に設定された受光素子を有し、
物品を透過した放射線を前記受光素子によって直接検出する、請求項１又は２に記載の物品検査装置。