JP5789083B2 - 検査装置 - Google Patents
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Description
13 X線照射器(照射部)
14 X線ラインセンサ(受光部)
20 制御コンピュータ
21a,321a 画像生成部(生成部)
21b,121b,221b 領域特定部(特定部)
21c 重量推定部(推定部)
21d 重量診断部
21e 異物検査部
21f 総合診断部
321b,421b 空袋検査部
321c 異物検査部
321d 総合診断部
C1,C2,・・・,C6 個包装領域
M 連包品
N1,N2,・・・,N6 袋(個包装)
P X線画像
Q 2値化画像
図1に、本発明の第1実施形態にかかるX線検査装置10の外観を示す。X線検査装置10は、食品等の商品Gの生産ラインに組み込まれて商品Gの品質検査を行う装置の1つであって、連続的に搬送されてくる商品Gに対してX線を照射することにより商品Gの良否判断を行う装置である。
図1、図2および図5に示すように、X線検査装置10は、主として、シールドボックス11と、コンベア12と、X線照射器13と、X線ラインセンサ14と、タッチパネル機能付きのモニタ30と、制御コンピュータ20とから構成されている。
シールドボックス11の両側面には、商品Gをシールドボックス11の内外に搬入出させるための開口11aが形成されている。開口11aは、シールドボックス11の外部へのX線の漏洩を防止するために、遮蔽ノレン(図示せず)により塞がれている。この遮蔽ノレンは、鉛を含むゴムから成形されており、商品Gが開口11aを通過する際に商品Gによって押しのけられるようになっている。
コンベア12は、シールドボックス11内において商品Gを搬送するものであり、図1に示すように、シールドボックス11の両側面に形成された開口11aを貫通するように配置されている。そして、コンベア12は、コンベアモータ12a(図5参照)によって駆動される駆動ローラによって無端状のベルトを回転させながら、ベルト上に載置された商品Gを搬送する。
X線照射器13は、図2に示すように、コンベア12の上方に配置されており、下方のX線ラインセンサ14に向けて扇状の照射範囲XにX線を照射する。
X線ラインセンサ14は、図3に示すように、コンベア12の下方に配置されており、主として多数の画素センサ14aから構成されている。これらの画素センサ14aは、コンベア12による搬送方向に直交する向きに一直線に水平配置されている。また、各画素センサ14aは、商品Gやコンベア12を透過したX線を検出し、X線透視像信号を出力する。X線透視像信号は、X線の明るさ(濃度)を示すものである。
モニタ30は、フルドット表示の液晶ディスプレイであり、検査時に必要となる検査パラメータ等の入力をオペレータに促す画面を表示する。また、モニタ30は、タッチパネル機能も有しており、オペレータからの検査パラメータ等の入力を受け付ける。
制御コンピュータ20は、図5に示すように、CPU(中央演算処理装置)21、ROM(リードオンリーメモリ)22、RAM(ランダムアクセスメモリ)23、HDD(ハードディスク)25および記憶メディア等を挿入するためのドライブ24を搭載している。
制御コンピュータ20のHDD25には、画像生成モジュール、領域特定モジュール、重量推定モジュール、重量診断モジュール、異物検査モジュールおよび総合診断モジュールを含む検査プログラムが格納されている。そして、制御コンピュータ20のCPU21は、これらのプログラムモジュールを読み出して実行することにより、画像生成部21a、領域特定部21b、重量推定部21c、重量診断部21d、異物検査部21eおよび総合診断部21f(図5参照)として動作する。
画像生成部21aは、商品Gが扇状のX線の照射範囲X(図2参照)を通過するときにX線ラインセンサ14の各画素センサ14aから出力されるX線透視像信号を細かい時間間隔で取得し、取得したX線透視像信号に基づいて商品GのX線画像を生成する。なお、商品Gが扇状のX線の照射範囲Xを通過するタイミングは、光電センサ15からの信号により判断される。すなわち、画像生成部21aは、X線ラインセンサ14の各画素センサ14aから得られるX線の明るさに関する細かい時間間隔毎のデータをマトリクス状に時系列につなぎ合わせることにより、商品Gを写すX線画像を生成する。
領域特定部21bは、画像生成部21aと同様に、X線ラインセンサ14の各画素センサ14aからX線透視像信号を細かい時間間隔で取得する。そして、領域特定部21bは、多数の画素センサ14aのそれぞれから同様のタイミングで出力された画素センサ14a数分のX線の濃度値の平均値を算出し、算出した値をそのタイミングにおけるX線の濃度値の代表値とする。そして、当該代表値が所定の範囲内に収まっているか否かをチェックし、当該範囲内に収まっている場合を「TRUE」とし、当該範囲内に収まっていない場合を「FALSE」とする。この真偽判定処理において用いられる代表値の範囲としては、横シール部位S1が照射領域Xを通過したときの代表値のとり得る範囲が設定される。内容物は連包品Mの収納空間内で偏在し得るものの、横シール部位S1と重なることはないと考えられるため、横シール部位S1を透過したX線の減衰の程度は概ね一定となると予想される。したがって、横シール部位S1が照射領域Xを通過したときの代表値のとり得る範囲については、予め精度よく設定しておくことが可能である。
重量推定部21cは、領域特定部21bにより特定された各個包装領域C1,C2,・・・,C6に対して重量推定を行う。当該重量推定処理は、X線画像P上においてはX線の照射方向に厚みのある物質ほど暗く写るという性質を利用し、以下の原理に基づいて行われる。
I/I0=e-μt ・・・(1)
t=−1/μ×ln(I/I0) ・・・(2)
m=−αln(I/I0) ・・・(3)
重量診断部21dは、各袋N1,N2,・・・,N6内の内容物全体の重量値が所定の範囲内に収まっているか否かをチェックする。そして、全ての重量値が当該範囲内に収まっている場合には、その連包品Mを正常と診断し、いずれか1つの重量値でも当該範囲内に収まっていない場合には、その連包品Mを重量異常と診断する。
異物検査部21eは、画像生成部21aにより生成された連包品MのX線画像Pに対して2値化処理を施すことにより、連包品Mに含まれる異物を検出する。より具体的には、連包品MのX線画像P上に予め設定した閾値よりも暗く現れる領域が存在する場合には、その連包品Mに異物が混入していると判断し、その連包品Mを異常と判断する。
重量診断部21dも異物検査部21eも、連包品Mを異常と判断すると、直ちにその旨を示す信号を総合診断部21fに送る。総合診断部21fは、重量診断部21dから当該信号を受け取ると、連包品Mを不良品であると診断するとともに、直ちに異物検査部21eによる検査を終了させる。一方、異物検査部21eから当該信号を受け取った場合には、連包品Mを不良品であると診断するとともに、直ちに重量診断部21dによる検査を終了させる。異物が検出されただけの連包品Mであっても、重量異常の袋N1,N2,・・・,N6が検出されただけの連包品Mであっても出荷できないのであるから、他の検査結果にかかわらず当該連包品Mを不良品と結論付けることができるからである。また、総合診断部21fは、重量診断部21dおよび異物検査部21eの両方から異常が検出されなかった旨を示す信号を受け取った場合には、連包品Mを良品である診断する。そして、総合診断部21fは、診断結果を振分機構70へ送る。
〔1〕
X線検査装置10は、X線画像Pから個包装領域C1,C2,・・・,C6を特定し、特定した個包装領域C1,C2,・・・,C6ごとに重量推定を行う機能を備えており、連包品Mについての良否判断をより正確に行うことができるようになっている。個包装領域C1,C2,・・・,C6を特定する具体的方法としては、X線ラインセンサ14から出力されるX線透視像信号に基づいて横シール部位S1がX線画像P上に現われるタイミングを測定する方法が採用されている。横シール部位S1は、隣接する袋N1,N2,・・・,N6間の境界を構成する部位であるから、X線画像P上に現われる横シール部位S1の位置を特定することによって、X線画像P上の個包装領域C1,C2,・・・,C6の位置を特定することが可能になっている。
X線検査装置10は、重量検査とともに、異物検査を行うことができるようになっている。このように重量検査と異物検査とを1つの装置で行うことにより、連包品Mの生産ラインが省スペース化され、生産ラインの構築のためのコストが削減されることになる。
X線検査装置10では、複数種類の検査が実行されるものの、いずれかの検査で異常が検出されると直ちに残りの検査が終了させられるよう、総合診断部21fによって管理されている。これにより、無駄な処理が排除され、X線検査装置10の処理負荷が軽減される。
〔1〕
第1実施形態の領域特定処理では、濃度値の代表値の時系列データの中から横シール部位S1に対応するデータを特定し、それ以外のデータを個包装領域C1,C2,・・・,C6に対応するデータとしている。しかしながら、それが安定して可能な場合には、横シール部位S1に対応するデータを特定することなく、個包装領域C1,C2,・・・,C6に対応するデータを直接特定するようにしてもよい。
第1実施形態の領域特定部21bによる代表値の決定処理は、上述した方法に限定されず、例えば、以下の方法で行われてもよい。
第1実施形態の領域特定部21bによる代表値の決定処理は、上述した方法に限定されず、例えば、以下の方法で行われてもよい。
第1実施形態の重量推定処理では、個包装領域C1,C2,・・・,C6に適用するマスクパターンを予め設定しておくことにより、例えば、連包品Mの背景に対応する領域Dに対して重量推定を避けることが可能である。この場合、誤差の低減および処理の簡素化が期待される。
続いて、本発明の第2実施形態にかかるX線検査装置110について説明する。
先ず、領域特定部121bは、画像生成部21aにより生成されたX線画像Pに対して2値化処理を施し、X線画像Pから連包品Mの横シール部位S1を示す領域B1を特定する。
X線検査装置110は、X線画像Pから個包装領域C1,C2,・・・,C6を特定し、特定した個包装領域C1,C2,・・・,C6ごとに重量推定を行う機能を備えており、連包品Mについての良否判断をより正確に行うことができるようになっている。個包装領域C1,C2,・・・,C6を特定する具体的方法としては、X線画像Pに対して画像処理を施す方法が採用されている。
〔1〕
第2実施形態の領域特定処理では、X線画像Pから個包装領域C1,C2,・・・,C6を抽出するために、2値化処理が採用されている。しかしながら、2値化処理に代えて又は加えて、その他の画像処理を採用することも可能である。
第2実施形態の領域特定処理では、先ず、X線画像Pの中から横シール部位S1に対応する領域B1を抽出し、領域B1を除いた残りの領域の中から個包装領域C1,C2,・・・,C6を抽出している。しかしながら、それが安定して可能な場合には、領域B1を抽出することなく、内容物に対応する領域A1,A2,・・・,A6を個包装領域C1,C2,・・・,C6として直接抽出してもよい。
続いて、本発明の第3実施形態にかかるX線検査装置210について説明する。
HDD25には、各袋N1,N2,・・・,N6の長さL1を示す値が予め記憶されている。長さL1は、コンベア12による搬送方向を基準としたものである。領域特定部221bは、HDD25が保持している長さL1を参照し、画像生成部21aにより生成されたX線画像Pを長さL1ごとにコンベア12による搬送方向に区切り、区切られた各領域を個包装領域C1,C2,・・・,C6とする(図10(b)参照)。
X線検査装置110は、X線画像Pから個包装領域C1,C2,・・・,C6を特定し、特定した個包装領域C1,C2,・・・,C6ごとに重量推定を行う機能を備えており、連包品Mについての良否判断をより正確に行うことができるようになっている。個包装領域C1,C2,・・・,C6を特定する具体的方法としては、HDD25に予め記憶されている検査パラメータ(各袋N1,N2,・・・,N6の長さL1)に基づいて算出する方法が採用されている。
〔1〕
第3実施形態では、個包装領域C1,C2,・・・,C6を特定するための検査パラメータとして、HDD25に各袋N1,N2,・・・,N6の長さL1が記憶されている。しかしながら、個包装領域C1,C2,・・・,C6を特定するための検査パラメータは、これに限定されない。例えば、連包品Mに含まれる袋N1,N2,・・・,N6の数を記憶しておき、連包品Mを写すX線画像Pを連包品Mの長手方向に均等に袋N1,N2,・・・,N6の数に分割するようにしてもよい。また、各袋N1,N2,・・・,N6がX線の照射範囲Xを通過するタイミングを記憶しておき、当該タイミングで取得されたX線透視像信号に基づくX線画像P上の領域を個包装領域C1,C2,・・・,C6としてもよい。
第3実施形態の領域特定処理では、X線画像Pに適用するマスクパターンを予め設定しておくことにより、例えば、個包装領域C1,C2,・・・,C6中に横シール部位S1に対応する領域B1や連包品Mの背景に対応する領域Dが含まれないようにすることも可能である。この場合、誤差の低減および処理の簡素化が期待される。
続いて、本発明の第4実施形態にかかるX線検査装置310について説明する。
制御コンピュータ20のHDD25には、画像生成モジュール、空袋検査モジュール、異物検査モジュールおよび総合診断モジュールを含む検査プログラムが格納されている。そして、制御コンピュータ20のCPU21は、これらのプログラムモジュールを読み出して実行することにより、画像生成部321a、空袋検査部321b、異物検査部321cおよび総合診断部321d(図11参照)として動作する。
画像生成部321aは、商品Gが扇状のX線の照射範囲X(図2参照)を通過するときにX線ラインセンサ14の各画素センサ14aから出力されるX線透視像信号を細かい時間間隔で取得し、これらのX線透視像信号に基づいて商品GのX線画像を生成する。なお、商品Gが扇状のX線の照射範囲Xを通過するタイミングは、光電センサ15からの信号により判断される。すなわち、画像生成部321aは、X線ラインセンサ14の各画素センサ14aから得られるX線の明るさに関する細かい時間間隔毎のデータをマトリクス状に時系列につなぎ合わせることにより、商品Gを写すX線画像を生成する。
空袋検査部321bは、画像生成部321aと同様に、X線ラインセンサ14の各画素センサ14aからX線透視像信号を細かい時間間隔で取得する。そして、空袋検査部321bは、多数の画素センサ14aのそれぞれから同様のタイミングで出力された画素センサ14a数分のX線の濃度値の平均値を算出し、算出した値をそのタイミングにおけるX線の濃度値の代表値とする。そして、当該代表値を閾値と比較し、当該閾値を上回る場合を「明状態」とし、当該閾値を下回る場合を「暗状態」とする。なお、明暗の判定処理に用いられる閾値としては、内容物の通過時と非通過時とを精度よく区別し得るような値が予め設定されている。こうした代表値の決定処理と明暗の判定処理とを、1組の濃度値のデータセット(同様のタイミングで出力された画素センサ14a数分のX線透視像信号)を受け取るたびに繰り返す。
異物検査部321cは、画像生成部321aにより生成された連包品MのX線画像Pに対して画像処理を施し、連包品Mに含まれる異物を検出する。当該異物検査では、2値化処理が実行される。すなわち、連包品MのX線画像P上に予め設定した閾値よりも暗く現れる領域が存在する場合に、その連包品Mに異物が混入していると判断し、その連包品Mを異常と判断する。
空袋検査部321bも異物検査部321cも、連包品Mを異常と判断すると、直ちにその旨を示す信号を総合診断部321dに送る。総合診断部321dは、空袋検査部321bから当該信号を受け取ると、連包品Mを不良品であると診断するとともに、直ちに異物検査部321cによる検査を終了させる。一方、異物検査部321cから当該信号を受け取った場合には、連包品Mを不良品であると診断するとともに、直ちに空袋検査部321bによる検査を終了させる。異物が検出されただけの連包品Mであっても、空袋が検出されただけの連包品Mであっても出荷できないのであるから、他の検査結果にかかわらず当該連包品Mを不良品と結論付けることができるからである。また、総合診断部321dは、空袋検査部321bおよび異物検査部321cの両方から異常が検出されなかった旨を示す信号を受け取った場合には、連包品Mを良品である診断する。そして、総合診断部321dは、診断結果を振分機構70へ送る。
〔1〕
X線検査装置310は、連包品Mに空袋が含まれているか否かを検査する機能を備えており、連包品Mについての良否判断をより正確に行うことができるようになっている。具体的には、X線ラインセンサ14の各画素センサ14aから細かい時間間隔で取得されるX線透視像信号に基づいて明状態から暗状態に切り替わった回数を判断することにより、間接的に連包品Mの内容物の塊の個数を判断している。すなわち、空袋の存在を、明暗の判定処理結果の時系列データ上における明状態および暗状態に対応するデータの出現パターンによって判断している。
X線検査装置310は、空袋検査とともに、異物検査を行うことができるようになっている。このように異物検査と空袋検査とを1つの装置で行うことにより、連包品Mの生産ラインが省スペース化され、生産ラインの構築のためのコストが削減されることになる。
X線検査装置310では、複数種類の検査が実行されるものの、いずれかの検査で異常が検出されると直ちに残りの検査が終了させられるよう、総合診断部321dによって管理されている。これにより、無駄な処理が排除され、X線検査装置310の処理負荷が軽減される。
〔1〕
第4実施形態の空袋検査では、連包品Mに含まれる内容物の塊の数を数えるために、明状態から暗状態に切り替わる回数を数えている。しかしながら、暗状態から明状態に切り替わる回数を数えてもよい。暗状態から明状態に切り替わることは、内容物の塊の終端がX線の照射範囲Xを通過したことを意味する。したがって、暗状態から明状態に切り替わる回数も、連包品Mに含まれる内容物の塊の数を意味することになる。
第4実施形態では、明状態から暗状態に切り替わる回数と連包品Mに本来含まれるべき袋数とを比較することにより、空袋検査を行っている。しかしながら、明状態の連続する間隔を計測し、当該間隔が所定の閾値を上回る場合に当該連包品Mを異常と判断し、下回る場合に当該連包品Mを正常と判断するようにしてもよい。
第4実施形態の空袋検査における代表値の決定処理は、上述した方法に限定されず、例えば、以下の方法で行われてもよい。
第4実施形態の空袋検査における代表値の決定処理は、上述した方法に限定されず、例えば、以下の方法で行われてもよい。
続いて、本発明の第5実施形態にかかるX線検査装置410について説明する。
まず、空袋検査部421bは、画像生成部321aにより生成されたX線画像Pに対して2値化処理を施し、X線画像P上の領域を内容物を示す領域と、内容物以外を示す領域とに切り分ける。
X線検査装置410は、連包品Mに空袋が含まれているか否かを検査する機能を備えており、連包品Mについての良否判断をより正確に行うことができるようになっている。具体的には、X線画像Pに画像処理を施すことにより、連包品Mの内容物の塊の個数を判断している。これにより、異物検査部321c等が用いるべく元来備わっている機能を有効に利用しつつ、空袋検査を行っている。
〔1〕
第5実施形態の空袋検査では、2値化処理が採用されている。しかしながら、2値化処理に代えて又は加えて、その他の画像処理を採用することも可能である。
第5実施形態では、2値化画像Q上に黒く現われている領域F1の個数と連包品Mに本来含まれるべき袋数とを比較することにより、空袋検査を行っている。しかしながら、複数の領域F1間の搬送方向の間隔を計測し、当該間隔が所定の閾値を上回る場合には、当該連包品Mを異常と判断し、下回る場合には、当該連包品Mを正常と判断するようにしてもよい。
〔1〕
第1、第2および第3実施形態の重量検査は、第1、第2および第3実施形態の説明の中で例示した連包品M以外の態様の連包品に対しても用い得る。例えば、いわゆるストリップバックと呼ばれるタイプの連包品が用いられてもよい。ストリップバックとは、消費者が1つ1つ袋を取り外して購入しやすいように、帯体の細長いテープ(ストリップ)に複数の袋が所定の間隔で貼り付けられた態様の連包品である。また、袋N1,N2,・・・,N6は、ピロー型の袋である必要はなく、例えば、ガゼット型、ヘム型であってもよい。また、縦シール部位S2が連包品Mの短手方向の端部に形成される三方シール型であってもよい。
第1、第2、第3、第4および第5実施形態では、各種検査が、制御コンピュータ20のCPU21によって実現されている。しかしながら、各種検査は、その他のソフトウェア、ハードウェア、又はこれらの任意の組み合わせにより実現されるようになっていてもよい。
第1、第2、第3、第4および第5実施形態の異物検査において採用される画像処理の方式は、上述されたものに限定されることはなく、例えば、2値化処理の代わりに、トレース検出処理が実行されるようになっていてもよい。
第1、第2および第3実施形態の重量検査において採用される重量推定処理の方式は、上述されたものに限定されることはなく、例えば、上述の処理に空気中や包材を透過する際のX線の減衰などを考慮した補正処理が加えられてもよい。
X線検査装置10,110,210は、ある個包装領域C1,C2,・・・,C6に対して推定した重量値がゼロないしゼロに近い値となった場合に、当該連包品Mに空袋が含まれていると判断し、その旨を出力する機能を有していてもよい。これにより、このX線検査装置では、空袋の存在する連包品を不良品として取り扱うことができる。
第4および第5実施形態の空袋検査は、第4および第5実施形態の説明の中で例示した連包品M以外の態様の連包品に対しても用い得る。例えば、いわゆるストリップバックと呼ばれるタイプの連包品が用いられてもよい。ストリップバックとは、消費者が1つ1つ袋を取り外して購入しやすいように、帯体の細長いテープ(ストリップ)に複数の袋が所定の間隔で貼り付けられた態様の連包品である。また、袋N1,N2,・・・,N6は、ピロー型の袋である必要はなく、例えば、ガゼット型、ヘム型であってもよい。また、縦シール部位S2が連包品Mの短手方向の端部に形成される三方シール型であってもよい。
第1、第2、第3、第4および第5実施形態において制御コンピュータ20が実行する各種検査に係る処理は、X線検査装置だけでなく、テラヘルツ波を使用する検査装置にも適用することが可能である。言い換えると、商品を透過したテラヘルツ波又はそれに基づく検査画像にも、上記実施形態と同様の処理を施すことができる。
Claims (9)
- 複数の個包装が一列に連なった連包品を先行の個包装から順次検査する検査装置であって、
前記連包品を前記個包装の連なる方向に搬送する搬送部と、
前記個包装にX線である検査波を順次照射する照射部と、
前記照射部からの検査波を受光する受光部と、
前記受光部が受光した検査波に基づいて個包装の検査画像を順次生成する生成部と、
前記検査画像から前記個包装の内容物が存在し得る領域を特定する特定部と、
特定された前記領域に対して重量値を推定する推定部と、
前記重量値が所定範囲外となる場合、当該個包装が含まれる連包品全体を重量異常と診断する重量診断部と、
を備え、
前記重量診断部による処理は、前記推定部による処理に遅れて実行される、
検査装置。 - 前記特定部は、前記検査画像から前記連包品のシール部位に対応するシール領域を特定し、前記検査画像の前記シール領域以外から前記領域を特定する、
請求項1に記載の検査装置。 - 前記検査画像に基づいて前記連包品に対する異物検査を行う異物検査部を、
さらに備える、
請求項1または2に記載の検査装置。 - 少なくとも前記重量診断部が前記個包装を重量異常と診断した場合、あるいは、少なくとも前記異物検査部が前記個包装に異物が混入していると診断した場合、前記連包品を異常と診断する総合診断部、をさらに備える、
請求項1から3のいずれかに記載の検査装置。 - 前記重量診断部は、前記重量値に基づいて前記連包品に空袋が含まれるか否かを判断する、
請求項1から4のいずれかに記載の検査装置。 - 前記特定部、前記推定部、前記重量診断部は、連包品でない場合には、オペレータによってオフに設定される、
請求項3から5のいずれかに記載の検査装置。 - 複数の個包装が一列に連なった連包品を先行の個包装から順次検査する検査装置であって、
前記個包装にX線である検査波を順次照射する照射部と、
前記照射部からの検査波を受光する受光部と、
前記受光部が受光した検査波に基づいて個包装の検査画像を順次生成する生成部と、
前記検査画像から前記個包装の内容物が存在し得る内容物領域を抽出し、抽出された内容物領域の個数または間隔に基づいて、前記連包品に空袋が含まれているか否かを検査する空袋検査部と、
を備える、検査装置。 - 前記検査画像に基づいて異物の検査を行う異物検査部、
をさらに備える、
請求項7に記載の検査装置。 - 前記空袋検査部は、連包品でない場合には、オペレータによってオフに設定される、
請求項8に記載の検査装置。
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