JP6225003B2 - Ｘ線検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線検査装置に関する。

従来のＸ線検査装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載のＸ線検査装置は、Ｘ線照射部から照射されたＸ線により被検査物の内部を撮像するＸ線撮像部と、Ｘ線撮像部により撮像された被検査物内部の撮像画像に基づいて、被検査物内の物品の有無を判断する判断部とを備えている。

特開平９−１５９７７０号公報

Ｘ線検査装置による検査対象の一つとして、例えばアイスクリームがある。アイスクリームには、棒状物が挿入されているものがあり、Ｘ線検査装置では、棒状物がアイスクリーム（本体）に適切に挿入されているか否かの検査を行うことが望まれている。しかしながら、本体に棒状物が挿入された物品では、本体及び棒状物が共に高密度である場合、本体と棒状物とにおいてＸ線の吸収量に差がほとんど生じず、透過したＸ線に濃淡がほとんど生じないことがある。この場合には、濃淡を画像化したＸ線透過画像において、本体と棒状物との濃淡の差がほとんど表れない。したがって、棒状物が挿入された物品において、棒状物の状態の検査を行うことが困難であった。

本発明は、棒状物が挿入された物品において、棒状物の状態の検査を行うことができるＸ線検査装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係るＸ線検査装置は、本体と当該本体に挿入された棒状物とを有する物品にＸ線を照射して、当該物品を透過したＸ線に基づいてＸ線透過画像を生成する画像生成部と、画像生成部により生成されたＸ線透過画像において、物品の本体と棒状物とを区別する処理を行う処理部と、本体において棒状物が存在しているべき領域を設定する領域設定部と、処理部により区別された棒状物と、領域設定部により設定された領域とに基づいて棒状物の状態の検査を行う検査部と、を備える。

このＸ線検査装置では、Ｘ線透過画像において物品の本体と棒状物とを区別する処理を行う。この処理としては、例えば、エッジ強調処理、画像強調処理等を行う。これにより、Ｘ線検査装置では、Ｘ線透過画像において本体と棒状物とに濃淡に差が出ない場合であっても、棒状物を特定することができる。また、Ｘ線検査装置では、本体において棒状物が存在しているべき領域を設定し、区別された棒状物と設定された領域とに基づいて棒状物の状態の検査を行う。そのため、Ｘ線検査装置では、棒状物が存在すべき位置において棒状物を精度良く特定して、棒状物の状態の検査を行うことができる。したがって、Ｘ線検査装置では、棒状物が挿入された物品において、棒状物の状態の検査を行うことができる。

一実施形態においては、処理部は、Ｘ線透過画像において本体及び棒状物のエッジの抽出を行い、エッジにより本体と棒状物とを区別してもよい。このように、Ｘ線検査装置では、本体及び棒状物のエッジを抽出することにより、本体と棒状物との差をエッジにより際立たせることができる。そのため、Ｘ線検査装置では、本体と棒状物との区別を的確に行うことができ、その結果、棒状物の状態の検査を良好に行うことができる。

一実施形態においては、処理部は、Ｘ線透過画像において本体及び棒状物の濃淡を強調する処理を行い、濃淡により本体と棒状物とを区別してもよい。このように、Ｘ線検査装置では、本体及び棒状物の濃淡を強調することにより、本体と棒状物との差を濃淡の差により際立たせることができる。そのため、Ｘ線検査装置では、本体と棒状物との区別を的確に行うことができ、その結果、棒状物の状態の検査を良好に行うことができる。

一実施形態においては、画像生成部は、棒状物の長手方向以外で当該棒状物をＸ線が透過する経路が最も長くなる方向から物品に対してＸ線を照射して、Ｘ線透過画像を生成してもよい。このように、棒状物の長手方向以外でＸ線が透過する経路が最も長くなる方向からＸ線を物品に照射すると、棒状物におけるＸ線の吸収量が多くなる。したがって、画像生成部では、本体及び棒状物が共に高密度である場合であっても、本体と棒状物との濃淡の差が表れたＸ線透過画像を生成できる。その結果、Ｘ線検査装置では、本体と棒状物との濃淡の差を有するＸ線透過画像に基づいて棒状物の状態の検査を行うため、棒状物が挿入された物品の検査を良好に行うことができる。

一実施形態においては、棒状物は、当該棒状物の長手方向から見て略長方形形状を呈し、長辺を有する一対の主面、及び短辺を有する一対の側面を有しており、画像生成部は、側面に交差する方向から物品に対してＸ線を照射して、Ｘ線透過画像を生成してもよい。このように、棒状物が略長方形形状である場合には、短辺を有する側面に交差する方向からＸ線を照射することにより、棒状物におけるＸ線の吸収量が多くなる。したがって、画像生成部では、本体及び棒状物が共に高密度である場合であっても、本体と棒状物との濃淡の差が表れたＸ線透過画像を生成できる。その結果、Ｘ線検査装置では、本体と棒状物との濃淡の差を有するＸ線透過画像に基づいて棒状物の状態の検査を行うため、棒状物が挿入された物品の検査を良好に行うことができる。

一実施形態においては、検査部は、領域内において本体と棒状物とが区別される境界の直線部分を抽出して棒状物を特定し、棒状物の状態の検査を行ってもよい。これにより、Ｘ線検査装置では、本体の領域内に位置する棒状物を精度良く特定することができる。したがって、Ｘ線検査装置では、棒状物が挿入された物品の検査をより良好に行うことができる。

一実施形態においては、検査部は、本体内に位置する棒状物の周囲長を求めて、当該周囲長に基づいて棒状物の状態の検査を行ってもよい。このように、Ｘ線検査装置では、本体内に位置する棒状物の周囲長を求めることにより、本体内における棒状物の折れや挿入長さ等といった棒状物の状態を検査することが可能となる。

一実施形態においては、物品は、アイスクリームに棒状物が挿入されているものであってもよい。Ｘ線検査装置は、アイスクリームに棒状物が挿入されている物品の検査に特に有効である。また、物品としては、氷菓、フランクフルト又はアメリカンドッグのように、棒状物が本体に挿入されているものであれば、Ｘ線検査装置での検査が有効である。

本発明によれば、棒状物が挿入された物品において、棒状物の状態の検査を行うことができる。

一実施形態に係るＸ線検査装置の外観を示す斜視図である。 商品を示す図である。 図１示すＸ線検査装置のシールドボックスの内部を示す斜視図である。 Ｘ線検査装置の機能的な構成を示す図である。 画像生成部で生成されたＸ線透過画像像を示す図である。 処理部で生成された画像を示す図である。 領域設定部で生成された画像を示す図である。 検査部で生成された画像を示す図である。 検査部で生成された画像を示す図である。 検査部で生成された画像を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、一実施形態に係るＸ線査装置の外観を示す斜視図である。図１に示すＸ線検査装置１は、食品等の商品の生産ラインにおいて商品の品質検査を行う装置である。Ｘ線検査装置１は、連続的に搬送されてくる商品に対してＸ線を照射して、商品を透過したＸ線の透過量に基づいて商品の不良判断を行う。

最初に、Ｘ線検査装置１により検査される商品について説明する。図２は、商品を示す図であり、（ａ）は商品の正面図、（ｂ）は（ａ）におけるｂ−ｂ線に沿った断面構成を示す図である。本実施形態では、商品（物品）Ｗは、アイスクリーム（本体）Ａに棒（棒状物）Ｓが挿入されているものである。図２（ｂ）に示すように、棒Ｓは、例えば木製であり、長手方向から見て（長手方向に直交する断面が）略長方形形状を呈している。棒Ｓは、長辺を有する一対の主面Ｓａ，Ｓｂと、短辺を有する一対の側面Ｓｃ，Ｓｄとを有している。本実施形態では、商品Ｗは、図４に示すように、箱Ｂ内に同一方向に揃えられて複数並置されている。

図３は、図１示す検査装置のシールドボックスの内部を示す斜視図である。図４は、検査装置の機能的な構成を示す図である。図１及び図３に示すように、Ｘ線検査装置１は、シールドボックス３と、コンベア５と、Ｘ線照射器（画像生成部）７と、Ｘ線ラインセンサ（画像生成部）９と、モニタ１１と、を備えている。また、Ｘ線検査装置１は、図４に示すように、機能的な構成として、画像生成部２０と、処理部２２と、領域設定部２４と、検査部２６と、を備えている。検出装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random AccessMemory）及びＲＯＭ(Read Only Memory)等を含んで構成されており、画像生成部２０、処理部２２、領域設定部２４及び検査部２６は、プログラムとして実行される。

シールドボックス３の内部には、コンベア５、Ｘ線照射器７及びＸ線ラインセンサ９等が収容されている。図１に示すように、シールドボックス３の両側面には、商品Ｗをシールドボックス３内に搬入、又は、商品Ｗをシールドボックス３内から搬出する開口部３ａが設けられている。開口部３ａは、シールドボックス３の外部にＸ線が漏洩することを抑制するための遮蔽カーテン（図示しない）により塞がれている。遮蔽カーテンは、例えば、鉛を含むゴムにより形成されている。

コンベア５は、シールドボックス３内において商品Ｗを搬送する。図１に示すように、コンベア５は、シールドボックス３の両側面に形成された開口部３ａに位置するように配置されている。コンベア５は、図示しないコンベアモータ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て、ベルト上に載置された商品Ｗを搬送する。

Ｘ線照射器７は、Ｘ線を照射する。Ｘ線照射器７は、コンベア５の上方に配置されており、コンベア５の下方に配置されたＸ線ラインセンサ９に向けて扇状の照射範囲ＸにＸ線を照射する。本実施形態では、商品Ｗは、棒Ｓの側面Ｓｃ，Ｓｄがコンベア５のベルト面と対向するように、箱Ｂがコンベア５に載置されている。そのため、Ｘ線照射器７は、図２に示すように、商品Ｗに対して、棒Ｓの側面Ｓｃ，Ｓｄに交差する方向からＸ線を照射する。これにより、棒Ｓにおいて、Ｘ線が透過する経路が最も長くなる。

Ｘ線ラインセンサ９は、Ｘ線を検出する。Ｘ線ラインセンサ９は、コンベア５の下方に配置されており、商品Ｗ及び／又はコンベア５を透過したＸ線を検出する。図３に示すように、Ｘ線ラインセンサ９は、コンベア５の搬送方向に直交する方向に沿って一直線に配置された画素センサ９ａにより構成されている。Ｘ線ラインセンサ９は、画素センサ９ａにより検出されたＸ線の透過量を示すＸ線透過像信号を画像生成部２０に出力する。

モニタ１１は、液晶ディスプレイである。モニタ１１は、初期設定や検査時に利用される検査パラメータの入力等を操作者に促す画面を表示する。モニタ１１は、タッチパネル機能を有しており、操作者による初期設定や検査時に利用される検査パラメータの入力を受け付ける。また、モニタ１１は、商品Ｗの検査結果を表示する。

画像生成部２０は、商品Ｗを透過したＸ線に基づいてＸ線透過画像を生成する。画像生成部２０は、Ｘ線ラインセンサ９から出力されたＸ線透過像信号を受け取ると、図５に示すように、Ｘ線透過像信号に基づいてＸ線透過画像Ｐを生成する。画像生成部２０は、生成したＸ線透過画像Ｐの画像情報を処理部２２、領域設定部２４及び検査部２６に出力する。

処理部２２は、画像生成部２０により生成されたＸ線透過画像Ｐにおいて、商品ＷのアイスクリームＡと棒Ｓとを区別する処理を行う。具体的には、処理部２２は、Ｘ線透過画像Ｐ上において輝度が急激に変化するエッジを抽出し、アイスクリームＡと棒Ｓとを区別する。処理部２２は、エッジ抽出方法として、Ｘ線透過画像に例えばラプラシアン（２次微分）フィルタ処理（４方向又は８方向）を用いている。処理部２２は、図６に示すように、ラプラシアンフィルタ処理によりＸ線透過画像ＰにおいてアイスクリームＡのエッジＥａ及び棒ＳのエッジＥｓの抽出を行い、エッジＥａ，ＥｓによりアイスクリームＡと棒Ｓとを区別した画像Ｐ１を生成する。処理部２２は、生成した画像Ｐ１を検査部２６に出力する。

領域設定部２４は、アイスクリームＡにおいて棒Ｓが存在しているべき領域を設定する。領域設定部２４は、画像生成部２０から出力されたＸ線透過画像Ｐを受け取ると、このＸ線透過画像Ｐにおいてマスキング処理を行い、箱Ｂの部分にマスクをかける。領域設定部２４は、マスクをかけたＸ線透過画像Ｐに２値化処理を実施し、アイスクリームＡの部分のみを示す画像を生成する。２値化処理は、Ｘ線透過画像Ｐの輝度値が予め設定した閾値値以上の場合には「白」、閾値未満の場合には「黒」に設定する処理である。

領域設定部２４は、２値化処理を実施してアイスクリームＡの部分のみが示された画像において、収縮処理を実施する。収縮処理は、アイスクリームＡの画像において画素を収縮させる処理である。領域設定部２４は、収縮処理によってアイスクリームＡの中心部付近を求め、図７に示すように、棒Ｓが存在しているべき領域Ｒを設定した画像Ｐ２を生成する。領域設定部２４は、生成した画像Ｐ２を検査部２６に出力する。

検査部２６は、処理部２２により区別された棒Ｓと、領域設定部２４により設定された領域Ｒとに基づいて棒Ｓの状態の検査を行う。検査部２６は、棒Ｓの状態として、棒Ｓの欠品、棒Ｓの折れ、アイスクリームＡにおける棒Ｓの挿入位置、アイスクリームＡに対する棒Ｓの挿入方向、アイスクリームＡに挿入された棒Ｓの挿入長等を検査する。

検査部２６は、処理部２２から出力された画像Ｐ１及び領域設定部２４から出力された画像Ｐ２を受け取ると、画像Ｐ１と画像Ｐ２との排他的論理和をとり、更にノイズ除去処理を行うことによって、図８に示すように、アイスクリームＡ内に位置する棒ＳのエッジＥｓを抽出した画像Ｐ３を生成する。すなわち、検査部２６は、画像Ｐ１と画像Ｐ２とにおいて重複する部分を抽出して、アイスクリームＡ内に位置する棒ＳのエッジＥｓのみを示す画像Ｐ３を生成する。

検査部２６は、生成した画像Ｐ３のノイズ処理を行う。図８に示すように、画像Ｐ３には、棒ＳのエッジＥｓの他に、エッジＥｓであるとして抽出されたノイズが存在する。検査部２６は、画像Ｐ３にハフ変換を実施して、ノイズを除去する。ハフ変換は、特徴抽出法の一つであり、画像Ｐ３において直線の検出を行う。検査部２６は、画像Ｐ３をハフ変換することにより、図９に示すように、領域Ｒ内においてアイスクリームＡと棒Ｓとが区別される境界の直線部分を検出（直線部分以外を除去）し、棒Ｓの直線的なエッジＥｓのみを抽出した画像Ｐ４を生成する。

検査部２６は、生成した画像Ｐ４のエッジＥｓをＸ線透過画像Ｐに重ねて、図１０に示すように、Ｘ線透過画像ＰにおいてアイスクリームＡ内に位置する棒Ｓの部分を強調（膨張）するマークＭをマーキングした画像Ｐ５を生成する。検査部２６は、画像Ｐ５に基づいて、棒Ｓの状態の検査を行う。詳細には、検査部２６は、マークＭがマーキングされた棒Ｓ、すなわちアイスクリームＡ内に位置する棒Ｓの周囲長を求める。検査部２６は、求めた棒Ｓの周囲長が閾値よりも大きい場合には、規格に準じた良品であると判定する。

一方、検査部２６は、求めた棒Ｓの周囲長が閾値よりも小さい場合には、棒ＳがアイスクリームＡ内で折れている、アイスクリームＡに対する棒Ｓの挿入方向がずれている、又は、棒ＳがアイスクリームＡに所定長さ挿入されてない等といった不良品であると判定する。また、検査部２６は、マークＭがマーキングされていない、つまり領域Ｒに棒Ｓが存在していない場合には、棒Ｓの欠品又はアイスクリームＡにおける棒Ｓの挿入位置が異なる等といった不良品であると判定する。検査部２６は、検査結果をモニタ１１に出力する。モニタ１１は、検査部２６から出力された検査結果を画面に表示する。

以上説明したように、本実施形態に係るＸ線検査装置１は、Ｘ線透過画像Ｐにおいて商品ＷのアイスクリームＡと棒Ｓとを区別する処理を行う。これにより、Ｘ線検査装置１では、Ｘ線透過画像ＰにおいてアイスクリームＡと棒Ｓとに濃淡に差が出ない場合であっても、棒Ｓを特定することができる。また、Ｘ線検査装置１では、アイスクリームＡにおいて棒Ｓが存在しているべき領域Ｒを設定し、区別された棒Ｓと設定された領域Ｒとに基づいて棒Ｓの状態の検査を行う。そのため、Ｘ線検査装置１では、棒Ｓが存在すべき位置において棒Ｓを精度良く特定して、棒Ｓの状態の検査を行うことができる。したがって、Ｘ線検査装置１では、棒Ｓが挿入された商品Ｗにおいて、棒Ｓの状態の検査を行うことができる。

本実施形態では、処理部２２は、Ｘ線透過画像ＰにおいてアイスクリームＡ及び棒ＳのエッジＥａ，Ｅｓの抽出を行い、エッジＥａ，ＥｓによりアイスクリームＡと棒Ｓとを区別する。このように、Ｘ線検査装置１では、アイスクリームＡ及び棒ＳのエッジＥａ，Ｅｓを抽出することにより、アイスクリームＡと棒Ｓとの差をエッジＥａ，Ｅｓにより際立たせることができる。そのため、Ｘ線検査装置１では、アイスクリームＡと棒Ｓとの区別を的確に行うことができ、その結果、棒Ｓの状態の検査を良好に行うことができる。

本実施形態では、棒Ｓは、この棒Ｓの長手方向から見て略長方形形状を呈し、長辺を有する一対の主面Ｓａ，Ｓｂ、及び短辺を有する一対の側面Ｓｃ，Ｓｄを有している。画像生成部２０は、側面Ｓｃ，Ｓｄに交差する方向、すなわち棒Ｓの長手方向以外でＸ線が透過する経路が最も長くなる方向から商品Ｗに照射されて透過したＸ線に基づいてＸ線透過画像Ｐを生成している。このように、棒Ｓが略長方形形状である場合には、側面Ｓｃ，Ｓｄに交差する方向からＸ線を照射することにより、棒ＳにおけるＸ線の吸収量が多くなる。したがって、画像生成部２０では、アイスクリームＡ及び棒Ｓが共に高密度である場合であっても、アイスクリームＡと棒Ｓとの濃淡の差が表れたＸ線透過画像Ｐを生成できる。その結果、Ｘ線検査装置１では、アイスクリームＡと棒Ｓとの濃淡の差を有するＸ線透過画像Ｐに基づいて棒Ｓの状態の検査を行うため、棒Ｓが挿入された商品Ｗの検査を良好に行うことができる。

本実施形態では、検査部２６は、領域Ｒ内においてアイスクリームＡと棒Ｓとが区別される境界の直線部分を抽出して棒Ｓを特定し、棒Ｓの状態の検査を行う。これにより、Ｘ線検査装置１では、アイスクリームＡの領域Ｒ内に位置する棒Ｓを精度良く特定することができる。したがって、Ｘ線検査装置１では、棒Ｓが挿入された商品Ｗの検査をより良好に行うことができる。

本実施形態では、検査部２６は、アイスクリームＡ内に位置する棒Ｓの周囲長を求めて、棒Ｓの状態の検査を行う。このように、Ｘ線検査装置１では、アイスクリームＡ内に位置する棒Ｓの周囲長を求めることにより、アイスクリームＡ内における棒Ｓの折れや挿入長さ等といった棒状物の状態を検査することが可能となる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、箱Ｂに収容されている複数の商品Ｗの検査を行う形態を一例に説明したが、商品Ｗは１つであってもよい。

上記実施形態では、処理部２２において、エッジ抽出にラプラシアンフィルタ処理を用いた方法を一例に説明しているが、エッジの抽出には他の方法を用いてもよい。エッジの抽出方法は、商品Ｗの本体及び棒状物の特性に応じて適宜選択されればよい。

上記実施形態では、処理部２２において、アイスクリームＡと棒Ｓとを区別する処理としてエッジ抽出を一例に説明しているが、アイスクリームＡと棒Ｓとを区別する処理としては、Ｘ線透過画像ＰにおいてアイスクリームＡと棒Ｓとの濃淡を強調する画像強調を用いてもよい。要は、処理部２２では、アイスクリームＡと棒Ｓとを区別する何かしらの処理が実施されればよい。

上記実施形態では、検査部２６がアイスクリームＡ内の棒Ｓの周囲長を求めて棒Ｓの状態を検査しているが、検査部２６は、アイスクリームＡ内の棒Ｓの面積、アイスクリームＡ内の棒Ｓの長さ等により検査を行ってもよいし、予め設定された良品のパターンとのマッチングにより検査を行ってもよい。

上記実施形態では、商品ＷとしてアイスクリームＡに棒Ｓが挿入されているものを一例に説明したが、商品Ｗは氷菓、フランクフルト、又はアメリカンドック等であってもよい。商品Ｗの本体としては、一体化されているものが好ましい。また、棒Ｓが木製である構成を一例に説明したが、棒Ｓは、竹、紙、金属、プラスチック等の材料から形成されていてもよい。棒Ｓの形状も特に限定されない。

１…Ｘ線検査装置、７…Ｘ線照射器（画像生成部）、９…Ｘ線ラインセンサ（画像生成部）、２０…画像生成部、２２…処理部、２４…領域設定部、２６…検査部、Ａ…アイスクリーム（本体）、Ｓ…棒（棒状物）、Ｗ…商品（物品）。

Claims (8)

1. 本体と当該本体に挿入された棒状物とを有する物品にＸ線を照射して、当該物品を透過した前記Ｘ線に基づいてＸ線透過画像を生成する画像生成部と、
   前記画像生成部により生成された前記Ｘ線透過画像において、前記物品の前記本体と前記棒状物とを区別する処理を行う処理部と、
   前記本体において前記棒状物が存在しているべき領域を設定する領域設定部と、
   前記処理部により区別された前記棒状物と、前記領域設定部により設定された前記領域とに基づいて前記棒状物の状態の検査を行う検査部と、を備える、Ｘ線検査装置。
2. 前記処理部は、前記Ｘ線透過画像において前記本体及び前記棒状物のエッジの抽出を行い、前記エッジにより前記本体と前記棒状物とを区別する、請求項１記載のＸ線検査装置。
3. 前記処理部は、前記Ｘ線透過画像において前記本体及び前記棒状物の濃淡を強調する処理を行い、前記濃淡により前記本体と前記棒状物とを区別する、請求項１記載のＸ線検査装置。
4. 前記画像生成部は、前記棒状物の長手方向以外で当該棒状物を前記Ｘ線が透過する経路が最も長くなる方向から前記物品に対して前記Ｘ線を照射して、前記Ｘ線透過画像を生成する、請求項１〜３のいずれか一項記載のＸ線検査装置。
5. 前記棒状物は、当該棒状物の前記長手方向から見て略長方形形状を呈し、長辺を有する一対の主面、及び短辺を有する一対の側面を有しており、
   前記画像生成部は、前記側面に交差する方向から前記物品に対して前記Ｘ線を照射して、前記Ｘ線透過画像を生成する、請求項４記載のＸ線検査装置。
6. 前記検査部は、前記領域内において前記本体と前記棒状物とが区別される境界の直線部分を抽出して前記棒状物を特定し、前記棒状物の状態の検査を行う、請求項１〜５のいずれか一項記載のＸ線検査装置。
7. 前記検査部は、前記本体内に位置する前記棒状物の周囲長を求めて、当該周囲長に基づいて前記棒状物の状態の検査を行う、請求項１〜６のいずれか一項記載のＸ線検査装置。
8. 前記物品は、アイスクリームに前記棒状物が挿入されているものである、請求項１〜７のいずれか一項記載のＸ線検査装置。