JP6165426B2 - Ｘ線検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、乾燥剤や脱酸素剤が同封された加工食品、医薬品等の袋詰商品にＸ線を照射して、内容物に異物が含まれているか否かの検査を行うＸ線検査装置に関する。

この種のＸ線検査装置では、透過Ｘ線画像を処理するときに、検査に不要な部分にマスクを施して検査対象領域だけを切り出すマスク処理が行われることがある（例えば、下記特許文献１、２参照）。

このマスク処理では、マスクする領域をＸ線画像上で指定しなければならないが、同封された乾燥剤や脱酸素剤（以下、これらを総称して付帯物という。）は、粒体や粉体を袋詰したものが多く、そのため付帯物のＸ線画像上の形状が一定ではなく、袋内の収納位置も特定できないために、下記特許文献１、２に記載の技術では、マスク領域が指定できないという問題があった。

この問題を解決するために、下記特許文献３では、Ｘ線画像を設定閾値でもって付帯物に対応する領域とそれ以外の領域とに分割して、付帯物を除いた領域について異物を検査する技術を提案している。

特開２００２−２４３６６５号公報 特開２００５−００３４８０号公報 特開２００６−３０８３１５号公報

しかし、上記特許文献３では、設定した閾値でもって、付帯物の領域とそれ以外の領域とに分割するので、例えば、被検査物が粉体であって、そこに付帯物が同封されている場合には、付帯物の濃淡レベルと、被検査物の一部の濃淡レベルとがほぼ同じになることがある。そうなると、特許文献３の技術では、付帯物の領域とそれ以外の領域とを区別することができないので、マスク処理ができないという問題があった。

本発明は、こうした問題を解決するもので、マスクすべき付帯物の形状や収納位置が定まっていなくても、付帯物の領域を的確に捉えて、それ以外の領域のＸ線画像から被検査物の異物混入を検査することのできる新たなＸ線検査装置を提供することを課題とする。

本発明に係るＸ線検査装置は、被検査物を透過したＸ線画像を処理して前記被検査物内
の異物混入を検査するＸ線検査装置であって、前記Ｘ線画像の濃淡エッジを抽出するエッ
ジ抽出部と、エッジ抽出された領域と予め設定された付帯物を特定する条件とからビーズ
状の付帯物の領域を抽出する付帯物領域抽出部と、抽出された付帯物の領域をマスク領域
として設定する異物検査部とを備え、前記付帯物領域抽出部は、エッジ抽出された領域に
に膨張処理を施して、該領域の面積或いは周囲長と、予め登録された付帯物の面積或いは
周囲長とを比較して、付帯物の領域を特定することを特徴とする。

図１は、例えば、ジッパー付きの袋Ｂに収納された粉体Ａを被検査物とした場合のＸ線画像の一例を示したもので、複数の黒点が矩形状に集合した領域は、乾燥剤Ｃであり、粉体Ａ中に等間隔に映った大小の黒点は、テストピースＱである。このＸ線画像において、濃度値が急激に変化する濃淡エッジを微分フィルタで抽出した後、２値化すると、図２に示すように、テストピースＱの領域が白いリング状になり、乾燥剤Ｃの領域が複数の白点が集合した矩形画像となる。

この乾燥剤Ｃは、ビーズ状のシリカゲルであるため、図２に示すように、複数の白点が集合した画像となっているが、これが脱酸素剤であれば、エッジ部分が強調された矩形の輪郭画像となる。そこで、図２の白抜き部分を明確にするため、白抜き部分に膨張処理を施して、図３に示すような白色領域にする。脱酸素剤の場合は、矩形の輪郭で囲まれた内側を塗り潰すことによって、同じく図３に示すような白色領域にする。

こうして、白色領域が抽出されると、その白色領域の特徴（面積や周囲長）が予め設定された付帯物を特定する条件（面積や周囲長）に合致するか否かを検査する。合致すれば、その領域が付帯物の領域として特定される。こうして付帯物の領域が特定できれば、図４に示すように、その領域をマスク領域Ｍとして設定し、そのマスク領域を除くＸ線画像に基づいて異物を検査する。

これにより、濃淡レベルでは、付帯物の領域とそれ以外の領域とが区別できない部分があっても、的確に付帯物の領域を抽出してマスク処理を行うことができる。

本発明によれば、マスクすべき付帯物の形状や収納位置が定まっていなくても、付帯物の領域を的確に捉えて、それ以外の領域のＸ線画像から被検査物に含まれる異物の混入を検査することができる。

本発明に係るＸ線検査装置のＸ線画像の一例。 上記Ｘ線画像にエッジ抽出処理を行った後、２値化処理を行ったＸ線画像。 図２のＸ線画像に膨張処理を施したＸ線画像。 図３のＸ線画像から付帯物領域を抽出してマスク領域としたＸ線画像。 本発明に係るＸ線検査装置の制御系の基本構成図。 上記Ｘ線検査装置の制御ブロック図。

以下、本発明の一実施形態に係るＸ線検査装置を図面に基づいて説明する。

図５は、本発明の一実施形態としてのＸ線検査装置の制御系の基本構成図である。この図において、Ｘ線検査装置１は、シールドボックスＳ内に配置されたＸ線照射器２と、被検査物Ｐを搬送するベルトコンベア３と、このベルトコンベア３の上下のベルト３１間に挿入され、Ｘ線照射器２と対向する位置に配置されたラインセンサ４と、Ｘ線照射器２からラインセンサ４に向けて照射されるＸ線の照射領域の近傍に設けられた、被検査物Ｐの通過を検出する光電センサ５と、これらと電気的に接続された制御コンピュータ６とを備えている。

シールドボックスＳには、被検査物Ｐをベルトコンベア３に搬入・搬出する図示しない出入口が設けられ、その出入口には、Ｘ線を遮蔽する周知構成の遮蔽暖簾が取り付けられている。

Ｘ線照射器２は、ベルトコンベア３の上方に配置されて、下方のラインセンサ４に向けて扇状のＸ線を照射する。

ベルトコンベア３は、前後一対のプーリー３２，３３と、その間に掛け渡された無端状のベルト３１と、そのベルト３１にＳ字条に掛け渡されたアイドルローラー３４とテンションローラー３５とを備えている。また、駆動側のプーリー３３には、図示しない伝達機構を介してコンベアモータ３６の回転力が伝達されるようになっている。また、コンベアモータ３６は、インバータ制御により、制御コンピュータ６の指定速度でもって回転するようになっている。

ラインセンサ４は、被検査物Ｐを透過してきたＸ線を、被検査物Ｐの搬送方向と直行する方向に直線状に配列された複数の検出素子で検出するものである。各検出素子は、フォトダイオードと、フォトダイオード上に設けられたシンチレータとを備えたもので、被検査物Ｐとベルト３１を透過してきたＸ線をシンチレータで受けて光に変換し、変換された光は、その下部に配置されたフォトダイオードで受光されて電気信号に変換される。こうして変換された各検出素子の電気信号は、図示しないＡ／Ｄ変換器で順次デジタル量に変換された後、制御コンピュータ６内のメモリエリアに順次書き込まれる。

光電センサ５は、ベルト３１を挟んで対向配置された投光器と受光器とからなるもので、被検査物ＰがＸ線の照射領域に到達するタイミングで被検査物Ｐを検知して制御コンピュータ６に出力する。

制御コンピュータ６は、光電センサ５からの検出信号を受信すると、後述の画像生成部６１において、複数の検出素子から出力された１ライン毎の画像信号を時間軸に沿って２次元に展開することにより、被検査物Ｐの２次元のＸ線画像を生成する。この制御コンピュータ６は、図６の制御ブロック図に示すように、ＣＰＵ６６を搭載するとともに、このＣＰＵ６６が制御するＲＯＭ６７、ＲＡＭ６８、ＣＦ６９（コンパクトフラッシュ（登録商標））を備えている。そして、ＣＰＵ６６において、ＣＦ６９に記憶された各種プログラムを読み出して実行することにより、図５に示すような、画像生成部６１、エッジ抽出部６２、付帯物領域抽出部６３、マスク領域設定部６４、異物検査部６５の各機能プログラムが実行される。また、ＣＦ６９には、付帯物を特定するための条件として、付帯物のＸ線画像上の面積、その周囲長、或いは、縦横２辺の長さが付帯物の種類毎に記憶されている。

エッジ抽出部６２は、画像生成部６１で生成された２次元のＸ線画像の濃淡エッジを微分フィルタで抽出するものである。例えば、被検査物ＰのＸ線画像が、図１に示すようなジッパー付きの袋Ｂに収納された粉体Ａである場合に、その濃淡エッジを抽出して２値化すると、図２に示すようなＸ線画像となる。

付帯物領域抽出部６３は、エッジ抽出された領域と予め設定された付帯物を特定する条件とから付帯物の領域を抽出する。例えば、図２、図３において、エッジ抽出された領域には、テストピースＱが映し出された領域と、乾燥剤Ｃが映し出された領域とがあるが、それらの各領域の面積、或いは周囲長と、予め登録された乾燥剤の面積、或いは周囲長とを比較して、乾燥剤Ｃが映し出された領域を抽出する。

なお、図１のＸ線画像では、粉体Ａの領域と乾燥剤Ｃの領域とが明確に分かれているが、脱酸素剤の場合は、その一部分が粉体Ａの薄肉部分に重なることにより、粉体Ａの厚肉部分の濃淡レベルと重なった脱酸素剤の濃淡レベルとがほぼ同一となる場合も考えられる。そうした場合には、エッジ抽出を行っても、脱酸素剤の輪郭が矩形にならずに、１辺が欠けたコの字状や２辺が欠けたＬ字状になる場合が想定されるが、そうした場合は、互いに直交する２辺の長さから脱酸素剤の領域を抽出する。

マスク領域設定部６４は、こうして抽出された付帯物Ｃの領域を図４に示すようなマスク領域Ｍとして設定する。

異物検査部６５は、こうして設定されたマスク領域Ｍを除くＸ線画像に基づいて異物を検査する。すなわち、図１のＸ線画像において、付帯物Ｃの領域をマスクし、それ以外の領域について、異物の有無を検査する。これにより、図１のＸ線画像については、予め混入されたテストピースＱが検出される。なお、このテストピースＱは、Ｘ線検査装置１の検出感度の調整に使用されるものである。

制御コンピュータ６のＣＰＵ６６、ＲＯＭ６７、ＲＡＭ６８、ＣＦ６９は、アドレスバスやデータバス等のバスラインを介して相互に接続されている。また、制御コンピュータ６は、外部接続端子６０を備えるとともに、Ｘ線照射器２、ラインセンサ４、光電センサ５、コンベアモータ３６、タッチパネル７、振分装置８等と接続されている。

タッチパネル７は、液晶のディスプレイで構成された入力機能と表示機能を併せ備えたもので、初期設定や付帯物を特定する条件（面積、周囲長、縦横２辺の長さ）を入力することができ、また、運転中は、図１〜４のＸ線画像や検査結果を表示する。

振分装置８は、ベルトコンベア３の下流側に配置されて、Ｘ線検査装置１の検査結果に基づいて、不良品と良品とを選別するものである。

次に、このＸ線検査装置１による初期設定とそれに続く運転動作について説明するが、このＸ線検査装置１は、袋詰商品（被検査物Ｐ）の最終の検査ラインに組み込まれているものとする。

まず、検査ラインを動かす前に、タッチパネル７を操作して被検査物Ｐの予約画面を呼び出す。予約画面には、照射するＸ線の強度やコンベア速度、撮像条件、画像のコントラスト等が登録されており、それらに併せて、付帯物を特定する条件が登録されている。この付帯物特定条件が登録されていなければ、登録画面に切り替えて、付帯物の面積、周囲長、縦横２辺の長さ等を登録して元の画面に戻る。

こうして、初期設定が完了すると、Ｘ線照射器２とベルとコンベア３を起動し、続いて検査ラインを起動して被検査物Ｐを一定間隔でベルトコンベア３に送り込む。すると、被検査物ＰがＸ線照射領域を通過する度に、画像生成部６１がラインセンサ４の出力を２次元に展開して図１に示すようなＸ線画像を生成する。

続いて、エッジ抽出部６２が、Ｘ線画像の濃淡エッジを抽出した後、それを２値化して、図２に示すような、エッジが強調されたＸ線画像を生成する。続いて、付帯物領域抽出部６３が、エッジが強調された白抜き部分に膨張処理を施して、図３に示すようなＸ線画像を生成し、続いて、Ｘ線画像の各白色領域の面積と登録された付帯物Ｃの面積とを比較して、付帯物Ｃの領域を抽出する。こうして抽出された領域は、図４に示すようなマスク領域Ｍの画像として、タッチパネル７に表示される。このマスク領域Ｍの表示は、オペレータに確認させるためのものである。

また、付帯物Ｃが脱酸素剤の場合は、エッジ抽出された領域が白抜きの矩形の輪郭となるので、付帯物領域抽出部６３がその輪郭で囲まれた領域に対して塗りつぶし処理を実行した後、塗りつぶされた領域の面積と登録された付帯物Ｃの面積とを比較して、付帯物Ｃの領域を抽出する。

続いて、異物検査部６５が、抽出された付帯物Ｃの領域をマスク領域Ｍとして設定し、その領域Ｍを除く他の領域に対して、異物検査を実行する。こうした一連の動作は、個々の被検査物Ｐに対して、制御コンピュータ６が、画像生成部６１、エッジ抽出部６２、付帯物領域抽出部６３、マスク領域設定部６４、異物検査部６５の各プログラムを実行することによって自動的に行われる。

そして、異物が検出されると、不良品信号を振分装置８に送信する。振分装置８は、その不良品が到達するタイミングでそれを検査ラインから排除する。

以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は、この実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で種々の態様も採用可能である。例えば、この実施形態では、Ｘ線画像の濃度値が急激に変化するエッジを抽出した後、それを２値化して膨張処理を施すようにしたが、これは、付帯物Ｃがエージレス等の乾燥剤の場合に行う処理であるから、エッジ抽出された輪郭から付帯物Ｃの領域が特定できる場合には、こうした２値化とその後の膨張処理を省略することができる。また、付帯物Ｃが脱酸素剤の場合は、エッジ抽出された矩形の輪郭を塗りつぶして、脱酸素剤の領域を明確にしたが、この場合も同様に、エッジ抽出された矩形の輪郭から付帯物Ｃの領域が特定できる場合には、こうした塗りつぶし処理を省略することができる。

また、上記実施形態では、光電センサ５が、被検査物ＰがＸ線の照射領域に到達するタイミングで被検査物Ｐを検知すると、画像生成部６１がＸ線画像を生成していたが、ラインセンサ４の検出素子から出力される画像信号から、被検査物ＰがＸ線の照射領域を通過していることを検知してもよい。具体的には、ラインセンサ４の検出素子から出力される画像信号が所定値以下となった場合には、被検査物ＰがＸ線の照射領域を通過していると判断し、Ｘ線画像を生成する。この場合、光電センサ５は不要となる。

また、上記実施形態では、異物検査部６５は、マスク領域Ｍを除く領域についてのみ異物を検査していたが、マスク領域Ｍについては、マスク領域Ｍを除く領域とは異なる検査条件（設定閾値、検出感度等）でもって異物の検査を行ってもよい。例えば、マスク領域Ｍについては、マスク領域Ｍを除く領域よりも、検査条件を緩和させておくことで、付帯物Ｃ内の乾燥剤や脱酸素剤を異物として検出せず、明らかな異物については検出できるようにすることもできる。

１ Ｘ線検査装置
６１ 画像生成部
６２ エッジ抽出部
６３ 付帯物領域抽出部
６４ マスク領域設定部
６５ 異物検査部
Ｐ 被検査物
Ｃ 付帯物（乾燥剤、脱酸素剤）
Ｍ マスク領域

Claims (1)

1. 被検査物を透過したＸ線画像を処理して前記被検査物内の異物混入を検査するＸ線検査
   装置であって、
   前記Ｘ線画像の濃淡エッジを抽出するエッジ抽出部と、
   エッジ抽出された領域と予め設定された付帯物を特定する条件とからビーズ状の付帯物
   の領域を抽出する付帯物領域抽出部と、
   抽出された付帯物の領域をマスク領域として設定するマスク領域設定部と、
   設定されたマスク領域を除くＸ線画像に基づいて異物を検査する異物検査部とを備え、
   前記付帯物領域抽出部は、エッジ抽出された領域に膨張処理を施して、該領域の面積或
   いは周囲長と、予め登録された付帯物の面積或いは周囲長とを比較して、付帯物の領域を
   特定する、
   ことを特徴とするＸ線検査装置。