JP6655570B2

JP6655570B2 - 物品検査装置およびその検査対象品種切替方法

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Publication number: JP6655570B2
Application number: JP2017042538A
Authority: JP
Inventors: 格宮崎
Original assignee: Anritsu Infivis Co Ltd
Current assignee: Anritsu Infivis Co Ltd
Priority date: 2017-03-07
Filing date: 2017-03-07
Publication date: 2020-02-26
Anticipated expiration: 2037-03-07
Also published as: JP2018146422A

Description

本発明は、食品等の製品に対する異物混入や内容物欠品等の不良の有無を調べる物品検査装置において、検査対象物の品種に適した検査条件を正確に設定できるようにするための技術に関する。

食品等を製造している工場では、製品に対する異物混入や内容物欠品等の不良の有無を調べるための物品検査装置を用い、その物品がコンベア等によって搬送される最中に自動的に検査を行い、良品と不良品を分けている。

特に、食品等の製品では、金属やプラスチック等の混入異物の有無を厳しく検査する必要があり、これに対処するために、近年ではＸ線を用いた物品検査装置が実現されている。

Ｘ線を用いた物品検査装置は、一般的に、被検査物の通過路に対しその通過方向と直交する方向に幅をもつＸ線を出射し、被検査物を透過したＸ線を被検査物通過方向と直交する方向に並んだ複数のＸ線センサで受け、Ｘ線に対する被検査物の各部位毎の透過率の違いを表す画像情報を求め、この画像情報に対する各種処理を行なうことで、異物混入の有無や、内容物の欠損、欠品等の有無を判定している。

このようなＸ線を用いた物品検査装置では、被検査物の品種により、検査に用いるＸ線の強さや画像処理のアルゴリズムとそれに用いるしきい値等の各種の検査条件が異なっている。

このため、被検査物の品種毎に最も適切な検査条件を予め装置に登録しておき、その登録されている品種の中から、これから検査を行なおうとする被検査物をオペレータが選択し、その選択された品種の検査条件で装置を稼働させている。

なお、このように、品種毎に最適な検査条件を登録しておき、その中からオペレータが選択した品種の検査条件で装置を稼働させる検査装置は、例えば、特許文献１に開示されている。

特開２００７−２３２５８６

しかしながら、近年では、多品種少量生産、生産ラインの集約化の傾向が高まっており、一つの製造ラインで検査する品種の数が増大し、また、品種切替頻度も多くなっている。

このため、装置側に登録される品種の数が膨大化し、その膨大化した品種の中から次に検査する被検査物の品種を正しく選択する作業を、頻繁な品種切替がおきる状況の中で行なうことはオペレータに大きな負担となり、品種間違いなどの問題が発生するという問題があった。

本発明は、この課題を解決し、検査対象物の品種に適した検査条件を正確に設定できる物品検査装置およびその検査対象品種切替方法を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の請求項１の物品検査装置は、
被検査物が通過する通過路に、異なる複数の波長領域の電磁波を出力する電磁波送信部（２２）と、
前記電磁波送信部から前記通過路に出力されて被検査物を透過した電磁波を受信する電磁波受信部（３０）と、
前記電磁波受信部の出力に対する信号処理により、前記異なる複数の波長領域の電磁波に対する被検査物の画像データを生成する画像データ生成手段（４０）と、
前記画像データ生成手段が生成した画像データから、被検査物の良否の判定処理を行なう判定手段（５０）と、
被検査物の検査に必要な前記電磁波送信部および前記電磁波受信部の動作条件、前記画像データ生成手段および前記判定手段の処理条件を含む検査条件のうち、少なくとも被検査物の品種に依存して変更する可能性のある品種ごとの検査条件が、予め登録された検査条件登録手段（６０）と、
前記電磁波送信部および前記電磁波受信部が所定の特徴データ取得動作条件のときに、被検査物が前記通過路を通過したときに得られる前記電磁波受信部の出力信号に基づいて、当該被検査物の品種と他品種との識別が可能であって、当該被検査物の前記複数の波長領域の電磁波に対する透過率が含まれる特徴データを取得する特徴データ取得手段（８０）と、
前記検査条件登録手段に登録されている被検査物の品種に対して、前記特徴データ取得手段によって予め取得された特徴データが登録されている特徴データ登録手段（９０）と、
検査対象の被検査物の品種切替の際に、新たな検査対象となる被検査物について前記特徴データ取得手段による特徴データの取得を新たに行なわせ、該新たに取得した特徴データが前記特徴データ登録手段に登録済みであることを確認して、当該特徴データに対応する品種についての検査条件を前記検査条件登録手段から読み出し、該読み出した検査条件で前記新たな検査対象となる被検査物についての検査条件を更新する品種切替手段（７０）とを備えている。

また、本発明の請求項２の物品検査装置は、請求項１記載の物品検査装置において、前記電磁波送信部が出力する前記電磁波の複数の異なる波長領域がＸ線領域にあることを特徴とする。

また、本発明の請求項３の物品検査装置は、請求項１または請求項２記載の物品検査装置において、
前記特徴データ取得手段が取得する特徴データには、前記電磁波送信部および前記電磁波受信部が前記所定動作条件のときに得られた被検査物の画像の濃度分布の形状または濃度総量または画像上の面積の少なくとも一つが含まれることを特徴とする。

また、本発明の請求項４の物品検査装置の検査対象品種切替方法は、
被検査物が通過する通過路に異なる複数の波長領域の電磁波を出力し、被検査物を透過した電磁波を受信し、その受信出力に対する信号処理により、前記異なる複数の波長領域の電磁波に対する被検査物の画像データを生成し、該生成した画像データから、被検査物の良否の判定処理を行なう物品検査装置の検査対象品種切替方法であって、
被検査物の検査に必要な前記電磁波の送受信の動作条件、前記画像データの生成および前記判定処理の処理条件を含む検査条件のうち、少なくとも被検査物の品種に依存して変更する可能性のある品種ごとの検査条件を予め登録しておく段階と、
所定の特徴データ取得動作条件下で被検査物が前記通過路を通過したときに得られる前記受信出力に基づいて、当該被検査物の品種と他品種との識別が可能であって、当該被検査物の前記複数の波長領域の電磁波に対する透過率が含まれる特徴データを取得して品種毎に登録しておく段階と、
検査対象の被検査物の品種切替の際に、新たな検査対象となる被検査物について前記特徴データの取得を新たに行なわせ、該新たに取得した特徴データが登録済みであることを確認し、当該特徴データに対応する品種について予め登録されている検査条件で、新たな検査対象となる被検査物についての検査条件を更新する段階とを含むことを特徴としている。

このように、本発明の物品検査装置では、電磁波送信部および電磁波受信部が所定動作条件のときに、被検査物が通過路を通過したときに得られる電磁波受信部の出力信号に基づいて、当該被検査物の品種と他品種との識別が可能な特徴データを取得して品種ごとに登録しておき、検査対象の被検査物の品種切替の際に、新たな検査対象となる被検査物について特徴データの取得を新たに行なわせ、その新たに取得した特徴データが登録済みであることを確認して、その特徴データに対応する品種についての検査条件を読み出して、新たな検査対象となる被検査物についての検査条件を更新するようにしている。

このため、たとえ多品種少量生産の状況下で品種切替が頻繁に行なわれる場合であっても、オペレータが手動操作で新たな品種を指定して検査条件を更新させる操作は不要となり、品種間違い等の発生を未然に防止できる。

本発明の実施形態の全体構成図Ｘ線センサから出力されるパルス信号と領域との関係を示す図本発明の実施形態の要部の構成図波高値の領域ごとに得られる３種類の画像データの例を示す図画像データの濃度分布のヒストグラムの例を示す図Ｘ線エネルギーに対する透過率の特性を示す図

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明を適用した物品検査装置２０の全体構成を示している。

この物品検査装置２０は、搬送装置２１、電磁波送信部２２、電磁波受信部３０、画像データ生成手段４０、判定手段５０、検査条件登録手段６０、品種切替手段７０、特徴データ取得手段８０および特徴データ登録手段９０を有している。

搬送装置２１は、被検査物Ｗを所定方向（図では紙面に直交する方向）に搬送するためのものであり、一般的には、コンベアのように被検査物Ｗを一定速度で水平に搬送するものが使用されるが、必ずしも動力源をもつ搬送装置を用いる必要はなく、被検査物の重さを利用して傾斜路を滑走させる方式や、上方から落下させる方式であってもよい。

電磁波送信部２２は、被検査物Ｗが通過する通過路に、異なる複数の波長領域の電磁波を出力する。ここで用いる電磁波は、被検査物自体だけでなく、その包装材等に対しても、適度な透過性を有する電磁波であればよく、例えば、波長が短い方から、Ｘ線（γ線も含む）、赤外線、マイクロ波等が候補となる。ここでは、電磁波送信部２２がＸ線を出力する場合について説明するが、それ以外の電磁波を用いることも可能である。

電磁波送信部２２は、この実施形態では、搬送装置２１によって搬送される被検査物Ｗの上方からその搬送路の幅方向に拡がるＸ線を出射するものとするが、Ｘ線の出射方向はこれに限らず、被検査物Ｗの側方から側面方向へ出射してもよい。

電磁波送信部２２には、Ｘ線源として、加熱したフィラメントから放出される電子を加速して陽極のターゲットに衝突させてＸ線を放出させる熱陰極Ｘ線管や、格子制御型熱陰極Ｘ線管が用いられ、その他にＸ線管を駆動するために必要な電源が含まれている。

上記構造の電磁波送信部２２が出力するＸ線の光子のエネルギーは一定でなく、ばらつきがあり、Ｘ線の光子のエネルギーはＸ線の波長に依存している。つまり、電磁波送信部２２が出力するＸ線は、複数の異なる波長領域を含んでいる。電磁波送信部２２が出力するＸ線のエネルギーは、被検査物の検査に適した範囲に設定する必要がある。この設定は、一般的には、Ｘ線管に印加する管電圧や管電流の制御によって行なう。これらの制御に必要な品種ごとのパラメータは、後述する検査条件登録手段６０に予め登録されているものとする。

電磁波受信部３０は、それぞれがＸ線を受けて電気信号に変換する機能もつ複数ＮのＸ線センサ３１_１〜３１_Ｎからなり、これら複数ＮのＸ線センサ３１_１〜３１_Ｎが被検査物Ｗを透過したＸ線を受ける位置で、被検査物Ｗの通過方向（紙面と直交する方向）と交差（この例では直交）する方向に隙間がほとんど無い状態で一列に並んでいる。

なお、実際の装置としては、複数ＮのＸ線センサ３１_１〜３１_Ｎは、それぞれが一体的に連結された一本のラインセンサ構造になっており、搬送装置２１の搬送路の下面側に配置されている。ここで、例えばＸ線センサの幅を１ｍｍ、Ｘ線センサ同士の隙間を幅に対して無視できる程小さいとし、被検査物Ｗを搬送する搬送路の幅を２００ｍｍとすれば、概略２００個のＸ線センサを有するラインセンサを用いればよい。

物品検査装置等で従来から用いられるＸ線センサは、一般的に入射したＸ線により可視光を発生してこれをフォトセンサで受けて電気信号に変換するシンチレータ型フォトセンサであって可視光のエネルギーを積分した値が画像の濃淡を表すが、この物品検査装置２０の電磁波受信部３０で使用されているＸ線センサ３１_１〜３１_Ｎは、被検査物Ｗを透過したＸ線の光子が入力される毎に、その光子のエネルギーに対応した波高値のパルス信号を出力する光子検出型（ＣｄＴｅセンサ）であり、単位時間当りに出力するパルス数が画像の濃淡を表すことになる。

上記のように光子検出型のＸ線センサを用いた場合、Ｘ線センサに入力のＸ線の量（単位時間当りに出力される光子数）が多すぎると、Ｘ線センサから出力されるパルス信号同士の重なりにより、複数のパルス信号に対して一つのピーク値(波高値)しか得られない所謂パイルアップ現象が発生し、この現象が高い確率で発生すると、領域ごとの正しい計数結果が得られなくなる。

これを防ぐためには、前記したように、被検査物に応じて電磁波送信部２２から出射されるＸ線の量を適正範囲に設定するが、それでも不十分な場合、例えばＸ線センサの受光面の一部を覆う遮蔽板等を用いて入射するＸ線の量を適正な範囲に設定することがある。これらの制御に関しても、被検査物に適した検査条件の一部として検査条件登録手段６０に登録されているものとする。

画像データ生成手段４０は、電磁波送信部２２と電磁波受信部３０の間を被検査物Ｗが通過している間にＸ線センサ３１_１〜３１_Ｎからそれぞれ出力される信号を所定期間（以下スキャン時間という）ずつ区切って所定の信号処理を行い、被検査物Ｗの通過方向とＸ線センサの並び方向とで決まる２次元の位置の情報と、その位置毎の信号処理結果からなる被検査物の画像データを異なる波長領域ごとに生成する。なお、このスキャン時間は、被検査物に対する搬送方向の検出単位を決定するものであり、被検査物の長さを搬送速度で除算して得られる物品通過時間に対して十分短いものとする。このスキャン時間は、画像データ生成のための処理条件の一つである。

前記したように、光子検出型のＸ線センサ３１_１〜３１_Ｎは、一つの光子の入力に対して、その光子のエネルギーに対応した波高値のパルス信号を一つ出力するが、前記したように、電磁波送信部２２から出力されるＸ線の光子のエネルギーは一定でなくばらつきがあるため、それに応じて、図２に示すように、各Ｘ線センサから出力されるパルス信号Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３、…の波高値Ｈ_１、Ｈ_２、Ｈ_３、…にばらつきが生じる。これらバラツキをもつ波高値は、それぞれＸ線波長に対応している。

言い換えれば、エネルギー（波長に対応）の異なるＸ線が混在していることになり、スキャン時間内に一つのＸ線センサから出力されるパルス信号の波高値Ｈ_１、Ｈ_２、Ｈ_３、…が、予め波高値の出力範囲全体を複数Ｍ（図２ではＭ＝４）に区分けした領域Ｒ_１〜Ｒ_Ｍのいずれに入るかを判定し、スキャン時間内のパルス信号入力数を領域毎に累積すれば、Ｘ線透過エネルギーの範囲（即ち波長領域）が異なる複数の画像データを生成することができる。

これを実現するために、画像データ生成手段４０は、図３に示すように、各Ｘ線センサ３１_１〜３１_Ｎの出力信号を、それぞれＡ／Ｄ変換器４１_１〜４１_Ｎによってデジタルのデータ列に変換し、波高値検出手段４２_１〜４２_Ｎに入力する。

各波高値検出手段４２_１〜４２_Ｎは、入力されるデータ列からパルス信号の波高値を検出するためのものであり、例えば入力されるデータ列に対して微分処理を行い、微分値（信号の傾き）が所定以上の正の値から所定以下の負の値に切り換わるときのゼロクロスタイミングを検出し、そのゼロクロスイミングにおけるデータ値をパルス信号の波高値として検出し、それぞれ領域判定手段４３_１〜４３_Ｎに出力する。

領域判定手段４３_１〜４３_Ｎは、前記した波高値の出力範囲を複数Ｍの領域領域Ｒ_１〜Ｒ_Ｍに区分けする境界値領域Ｌ_１〜Ｌ_Ｍ−１と、波高値検出手段４２_１〜４２_Ｎで検出された波高値とを比較し、その波高値がいずれの領域に入るかを判定し、波高値が入る領域を表す領域識別信号を領域別累積手段４４_１〜４４_Ｎに出力する。

各領域別累積手段４４_１〜４４_Ｎは、スキャン時間内に領域判定手段４３_１〜４３_Ｎからそれぞれ出力される領域識別信号を受け、同一領域を示す領域識別信号の入力数をそれぞれ累積して、スキャン時間内における領域毎の累積数を求めて順次出力する。

この領域識別信号の累積数は、スキャン時間内に１つのＸ線センサから出力されるパルス信号のうち、その波高値が入る領域が同じパルス信号同士の累計数であり、上記計数手段からスキャン時間毎に出力される領域識別信号の累積数を、画像データメモリ４５に、並列的に且つ時系列に記憶することで、領域ごとの被検査物に対するＸ線透過画像データが得られる。

簡単な例として、スキャン時間を３単位、Ｘ線センサ数Ｎを３、波高値の領域数Ｍを３とし、パルス信号の累計数をＡ（波高値の領域の順位、スキャン時間の順位，センサの並び順位）で表すと、最初のスキャン時間Ｔ１内で、１番目のＸ線センサ３１_１が出力したパルス信号のうち、その波高値が領域Ｒ_１に入るものの累計数をＡ(1,1,1)、領域Ｒ_２に入るものの累計数をＡ(2,1,1)、領域Ｒ_３に入るもの累計数をＡ(3,1,1)とする。

また、同じスキャン時間Ｔ１内で２番目のＸ線センサ３１_２が出力したパルス信号のうち、その波高値が領域Ｒ_１に入るものの累計数をＡ(1,1,2)、領域Ｒ_２に入るものの累計数をＡ(2,1,2)、領域Ｒ_３に入るものの累計数をＡ(3,1,2)とする。

また、同じスキャン時間Ｔ１内で３番目のＸ線センサ３１_３が出力したパルス信号のうち、その波高値が領域Ｒ_１に入るものの累計数をＡ(1,1,3)、領域Ｒ_２に入るものの累計数をＡ(2,1,3)、領域Ｒ_３に入るものの累計数をＡ(3,1,3)とする。

同様に、次のスキャン時間Ｔ２内で、１番目のＸ線センサ３１_１が出力したパルス信号のうち、その波高値が領域Ｒ_１に入るものの累計数をＡ(1,2,1)、領域Ｒ_２に入るものの累計数をＡ(2,2,1)、領域Ｒ_３に入るものの累計数をＡ(3,2,1)とし、２番目のＸ線センサ３１_２が出力したパルス信号のうち、その波高値が領域Ｒ_１に入るものの累計数をＡ(1,2,2)、領域Ｒ_２に入るものの累計数をＡ(2,2,2)、領域Ｒ_３に入るものの累計数をＡ(3,2,2)とし、３番目のＸ線センサ３１_３が出力したパルス信号のうち、その波高値が領域Ｒ_１に入るものの累計数をＡ(1,2,3)、領域Ｒ_２に入るものの累計数をＡ(2,2,3)、領域Ｒ_３に入るものの累計数をＡ(3,2,3)とする。

さらに、次のスキャン時間Ｔ３内で、１番目のＸ線センサ３１_１が出力したパルス信号のうち、その波高値が領域Ｒ_１に入るものの累計数をＡ(1,3,1)、領域Ｒ_２に入るものの累計数をＡ(2,3,1)、領域Ｒ_３に入るものの累計数をＡ(3,3,1)とし、２番目のＸ線センサ３１_２が出力したパルス信号のうち、その波高値が領域Ｒ_１に入るもの累計数をＡ(1,3,2)、領域Ｒ_２に入るものの累計数をＡ(2,3,2)、領域Ｒ_３に入るものの累計数をＡ(3,3,2)とし、３番目のＸ線センサ３１_３が出力したパルス信号のうち、その波高値が領域Ｒ_１に入るものの累計数をＡ(1,3,3)、領域Ｒ_２に入るものの累計数をＡ(2,3,3)、領域Ｒ_３に入るものの累計数をＡ(3,3,3)とする。

このようにして得られたデータから、領域Ｒ_１について得られた９つの累計数を、図４の（ａ）のように、横方向をスキャン時間の順、縦方向をセンサの並び順となるように３行３列に配置すれば、領域Ｒ_１に対応したエネルギー範囲（波長範囲）のＸ線による被検査物の９つの部位の画像データが得られる。

同様に、領域Ｒ_２について得られた９つの累計数を、図４の（ｂ）のように３行３列に配置すれば、領域Ｒ_２に対応したエネルギー範囲のＸ線による被検査物の画像データが得られ、領域Ｒ_３について得られた９つの累計数を、図４の（ｃ）のように３行３列に配置すれば、領域Ｒ_３に対応したエネルギー範囲のＸ線による被検査物の画像データが得られる。

実際には、異物検査に必要なスキャン数は、物品の搬送方向の長さを搬送速度で除して得られる搬送時間（例えば０．５秒）をスキャン時間（例えば１ミリ秒）で除算した値（例えば５００）となり、センサの並び方向の分割数はＸ線センサの数Ｎ（例えば２００）に対応している。

このようにして、波高値の領域にそれぞれ対応したエネルギー範囲（波長範囲）毎の画像データが得られれば、判定手段５０により、それら複数の画像データに対して従来から行なわれているサブトラクション処理を含む所定の画像処理を行なうことで、被検査物の異物の有無を判定することができる。

なお、上記の波高値の領域の区分けの仕方は任意であり、一つの例としては、電磁波送信部２２から出射されるＸ線の光子のエネルギーの最大値（Ｘ線管の場合、電子の加速電圧に依存する理論値）に対してＸ線センサが出力するパルス信号の波高値と、所定の基準値（例えば０）との間を複数に等分すればよい。また、領域数も２つ以上で任意であり、最初に多くの領域で画像データを生成しておき、その被検査物について異物の検出に最適な画像データの組合せを見つけ、その最適な画像データによるサブトラクション処理を含む所定の画像処理を行なってもよい。

具体的には、例えば、初期の領域数を１０として、それぞれの領域で画像データを生成しておき、エネルギーの大きい方から数えて１番目の領域を前述の領域Ｒ_１に割当て、３番目の領域を前述の領域Ｒ_２に割当て、……というように、初期の領域から最終的な領域に選択的に割り当てて、この割り当てられた領域の画像データを複数用いて、所定の画像処理を行なってもよい。また、エネルギーの大きい方から数えて１番目と２番目の領域の画像データを合成して、これを前述の領域Ｒ_１の画像データとし、３番目と４番目の領域の画像データを合成して、これを前述の領域Ｒ_２の画像データとし、……というように初期の複数の領域の画像データを合成して最終的な１つの領域の画像データとし、その合成された画像データを複数用いる、あるいは合成された画像データと、それを含まない初期の領域の画像データとを用いて所定の画像処理を行なってもよい。

上記具体例では、初期の領域の数だけ画像データを生成しておき、異物検出を含む検査に最適な画像データの組合せに応じて、領域の割当てや画像データの合成を行なうようにしているが、被検査物の検査に最適な画像データの組合せが既知の場合には、割当てられる領域についての画像データのみを生成すればよく、また、複数の画像データを合成する代わりに、複数の領域の領域識別信号の累積数を加算して、一つの画像データを生成してもよい。これにより、画像データの記憶領域を節約することができる。

ここで、サブトラクション処理について簡単に説明すると、同一部位について異なるエネルギー（波長）によるＸ線透過データが得られた場合、その差分処理を行なうと、その部位の厚さの影響が除去され、材質（透過率）の影響だけが現れ、Ｘ線エネルギーの違いに対する被検査物自体の材質の透過率変化と、異物の材質の透過率変化の差が顕著化する。これにより、異物に対する検出感度が高くなる。判定手段５０では、この処理の他に、ノイズの除去等のために各種のフィルタ処理などを行い、異物の検出をより高い精度で行なっている。

上記方法で得られた複数の画像データは、物品の通過方向と直交する方向に一列に並んだ複数のＸ線センサの出力から求めているので、二つのラインセンサを用いる従来方式に比べて、格段に精度の高い画像データが得られ、それにより、異物等の検出を正確に行なうことができ、しかも小型に構成できる。

なお、判定手段５０の判定結果（異物の有無や内容物欠品等を示す良否の判定信号）は、図示しない後続の選別装置に送られ、不良品と判定された物品が、良品の経路から排除されることになる。

上記構成の検査装置で、被検査物に対する検査を正しく行なえるようにするには、電磁波送信部２２が出力する電磁波のエネルギー、電磁波受信部３０に入力する電磁波のエネルギーや受信感度、画像データ生成手段４０による画像データ生成処理に必要な各種パラメータ、判定手段５０による被検査物の異物検出処理などに必要な各種パラメータ等を含む検査条件を適正に設定する必要があるが、これらの検査条件には、被検査物の品種に依存しない共通の検査条件と、被検査物の品種に依存して変更する可能性のある品種別の検査条件が含まれる。

品種に依存しない共通の検査条件についてはその検査条件を定常的に設定（共通の検査条件で更新する場合も含む）をしておき、被検査物の品種に依存して変更する可能性のある品種別の検査条件については、品種の切替時に更新する必要がある。

したがって、被検査物の検査に必要な電磁波送信部２２の動作条件（電磁波の出力エネルギー等を決める動作条件）、電磁波受信部３０の動作条件（電磁波の入力エネルギーや受信感度等を決める動作条件）、画像データ生成手段４０の画像データ生成の処理条件、判定手段５０の判定処理条件を含む検査条件のうち、少なくとも品種に依存して変更する可能性のある品種別の検査条件（前記した品種に依存しない共通の検査条件を含めてもよい）を、その被検査物の品種ごとに予め求めて装置内の検査条件登録手段６０に登録しておき、被検査物の品種切替の際に、品種切替手段７０により、登録済みの品種の検査条件から次の検査対象の品種の検査条件を選択して、その検査条件を、電磁波送信部２２、電磁波受信部３０、画像データ生成手段４０、判定手段５０のうちの必要な部分に更新設定する必要があり、実施形態の物品検査装置２０の品種切替手段７０は、この手動による品種切替が可能になっている。

ただし、前述したように、この品種選択の操作をオペレータが全て手動で行なうことは負担が大きく、選択操作の間違い等が発生しやすい。これを解決するために、実施形態の物品検査装置２０は、品種切替手段７０に自動切替モード（実際はオペレータによるサンプル品搬入操作が含まれるので半自動切替モード）を設けるとともに、被検査物の品種識別を可能にするための特徴データ取得手段８０および特徴データ登録手段９０が備えられている。

特徴データ取得手段８０は、品種切替手段７０からの指示を受け、電磁波送信部２２および電磁波受信部３０が所定動作条件の状態で、被検査物が通過路を通過したときに得られる電磁波受信部３０の出力信号に基づいて、品種識別が可能な特徴データを取得する。この所定動作条件とは、被検査物の特徴データを取得する際に用いる動作条件であり、全ての被検査物について共通の動作条件であってもよいし、被検査物の品種の大まかな分類、例えば、ギョーザ、シリアル等に対して、それぞれ共通的に決められた動作条件であってもよい。

ここでは説明を簡単にするために、品種に限らず共通の動作条件（前記したＸ線管の管電圧、管電流、Ｘ線センサに対する受光面の大きさ等）で特徴データを取得するものとする。

この特徴データとしては、被検査物の画像の濃度分布についての分布形状、濃度総量、画像上の面積、被検査物の波長に対する透過率の変化特性、被検査物の内容物の輪郭形状や面積等である。被検査物の画像の濃度分布については、ある波長領域で得られた生の画像データあるいは複数の波長領域で得られた画像データ同士の差分処理で得られた画像データについて、その濃度に関するヒストグラムを求める。この処理の場合、画像データ生成手段４０の機能を一部利用してもよい。

被検査物の画像のヒストグラムの一例を図５に示す。図５の（ａ）のヒストグラムは、被検査物が「ギョーザ」の例、図５の（ｂ）のヒストグラムは、被検査物が「シリアル」の例であり、両者は左右にピークを有している点で共通しているが、左右のピークの間の変化が、「ギョーザ」では略Ｕ字型にほぼ対称に変化しているのに対し、「シリアル」では略Ｌ字型で非対称に変化している点で相違している。また、左右のピークの差が「ギョーザ」では少ないのに対し、「シリアル」では大きな差がある。したがって、このヒストグラムの形状の大まかな違いから、被検査物が「ギョーザ」であるか「シリアル」であるかの識別が可能である。また、図示しないが、同じ「ギョーザ」でも、内容物として肉の割合が多い「肉ギョーザ」と野菜の割合が多い「野菜ギョーザ」では、ヒストグラムに差が生じるので、このヒストグラムの差から、「肉ギョーザ」と「野菜ギョーザ」の識別が可能である。

また、被検査物のＸ線エネルギー（波長に依存）に対する透過率（相対値）の特性を図６に示す。この特性は、被検査物が「ギョーザＡ」、「ギョーザＢ」、「シリアルＡ」、［シリアルＢ」の４品目の特性であり、Ｘ線エネルギーが低い（波長が長い）領域で、４品目の特性が、識別可能な状態に分離している。したがって、被検査物が「ギョーザ」あるいは「「シリアル」のいずれかであることがわかっている状態であれば、その被検査物について得られた透過率の特性が図６のいずれに近似されるかを調べることで、４品目の一つと確定できる。また、このＸ線エネルギーに対する透過率特性と、前記した画像データの濃度分布のヒストグラムの形状との組合せから、品種を特定することができる。

また、前記したように、濃度分布の形状だけでなく、ヒストグラムの濃度総量（濃度×頻度の総和）、濃度分布画像上の面積や、画像データから得られる被検査物の内容物の輪郭形状や面積等を含めてもよく、それらの任意の組合せであってもよい。

なお、以下の説明では、被検査物についての特徴データが、前記した画像の濃度に関するヒストグラムの形状の情報Ｈｉと、透過率特性の情報Ｔｉの組合せ（Ｈｉ，Ｔｉ）であるとして説明する。

この特徴データを取得する時期は、大きく分けて２通りあり、その一つは、新規品種に関して最適な検査条件を登録する際に取得する場合であり、別の一つは、品種切替の際の検査条件の切替を装置に自動的に行なわせる場合である。

新規に特徴データを登録する場合、電磁波送信部２２と電磁波受信部３０が所定動作条件に設定されて、オペレータに新規登録対象の被検査物のサンプル品を電磁波送信部２２と電磁波受信部３０の間に搬送させるように指示する。

この指示にしたがって、特徴データ登録対象の被検査物Ｗｉが搬送されると、その被検査物Ｗｉについての特徴データ（Ｈｉ，Ｔｉ）が取得されて、検査条件登録手段６０に検査条件が登録済みの品種のコードｉにそれぞれ対応付けされて特徴データ登録手段９０に登録されることになる。以下、同様に、検査条件登録手段６０に検査条件が登録済みの品種について、特徴データ登録対象の被検査物Ｗｉの特徴データ（Ｈｉ，Ｔｉ）を特徴データ登録手段９０に登録しておく。

このようにして、検査される可能性のある被検査物についての特徴データが登録されている状態で、品種の切替えが必要になった場合、オペレータは物品検査装置２０を操作して自動品種切替を指定する。

この指定を受けた物品検査装置２０の品種切替手段７０は、特徴データ取得手段８０に対して特徴データの取得を指示し、オペレータに対して次の検査対象の品種のサンプル品を搬入するように指示する。

そして、このサンプル品Ｗｘについての特徴データ（Ｈｘ，Ｔｘ）が特徴データ取得手段８０で新規に得られたとき、品種切替手段７０は、画像の濃度のヒストグラムの形状がＨｘにほぼ一致し、且つ透過率特性がＴｘにほぼ一致する特徴データ（Ｈｉ，Ｔｉ）を探し、その組合せが特徴データ登録手段９０に登録されていれば、その特徴データ（Ｈｉ，Ｔｉ）の品種コードｉについての検査条件を検査条件登録手段６０から読み出し、その検査条件で、電磁波送信部２２の動作条件、電磁波受信部３０の動作条件、画像データ生成手段４０の画像データ生成の処理条件、判定手段５０の判定処理条件を含む検査条件のうち、少なくとも品種に依存して変更される可能性のある検査条件を更新し、オペレータに、次の検査対象となる品種名（コードｉ）の被検査物Ｗｉに対する検査ができる状態に切り換わったことを表示や音声で通知する。

これによって、オペレータが、検査条件登録手段６０に登録されている品種の中から、次の検査対象の被検査物の品種を探して、その品種の検査条件を指定する操作を全くしなくてよくなり、多品種を頻繁に切り替える状況の中でも、正しく検査条件の切替を行なうことができる。

なお、検査条件登録手段６０に検査条件が未登録の全く新規の品種に切り替える場合には、上記した自動的な品種切替の処理は行なわれず、当該被検査物に関する検査条件の新規登録の処理を行なうことになる。この処理については、詳述しないが、サンプル品を何度か搬入させることで、物品検査装置２０がその被検査物に最適な検査条件を見つけ、品種名とともに検査条件登録手段６０に新規登録するとともに、前記したように、所定動作条件で特徴データを取得して、特徴データ登録手段９０に新規登録させる。

前記実施形態では、被検査物の検査に用いる電磁波としてＸ線を用い、その受信部として、ラインセンサ型のＸ線センサ（デュアルエナジＸ線センやマルチエナジＸ線センサ）を用いていたが、２線源２センサデュアルエナジイメージングも使用でき、また、ラインセンサ型の他に、高精細Ｘ線センサ（素子ピッチ１００μｍ以下のＸ線ＴＤＩセンサや、Ｘ線フラットパネルディテクタ等）も使用できる。

また、Ｘ線だけでなく、被検査物の内容物や包装材などに対して適度な透過率をもち、食品などに対して安全な波長の電磁波であれば、他の波長の電磁波、例えば、紫外光、（遠、近）赤外光、マイクロ波等の範囲でも可能であり、その場合も、異なる波長領域を含む電磁波の送受信を行ない、各波長領域ごとの画像データを生成し、それらに対する差分処理などにより被検査物の異物検出等を含む検査を前記同様に行なうことが可能である。なお、紫外光、（遠、近）赤外光のような「光」の波長範囲の電磁波を用いる場合、Ｘ線の場合と同様に、光子検出型のセンサを使用できる。また、マイクロ波の場合、その波長範囲が広いが、被検査物の幅に比べて十分狭い波長（例えば数ｍｍ以下）の電磁波を用い、受信部側にマイクロ波用のアレー型のアンテナを用いることで対応できる。

２０……物品検査装置、２１……搬送装置、２２……電磁波送信部、３０……電磁波受信部、４０……画像データ生成手段、４５……画像データメモリ、５０……判定手段、６０……検査条件登録手段、７０……品種切替手段、８０……特徴データ取得手段、９０……特徴データ登録手段

Claims

被検査物が通過する通過路に、異なる複数の波長領域の電磁波を出力する電磁波送信部（２２）と、
前記電磁波送信部から前記通過路に出力されて被検査物を透過した電磁波を受信する電磁波受信部（３０）と、
前記電磁波受信部の出力に対する信号処理により、前記異なる複数の波長領域の電磁波に対する被検査物の画像データを生成する画像データ生成手段（４０）と、
前記画像データ生成手段が生成した画像データから、被検査物の良否の判定処理を行なう判定手段（５０）と、
被検査物の検査に必要な前記電磁波送信部および前記電磁波受信部の動作条件、前記画像データ生成手段および前記判定手段の処理条件を含む検査条件のうち、少なくとも被検査物の品種に依存して変更する可能性のある品種ごとの検査条件が、予め登録された検査条件登録手段（６０）と、
前記電磁波送信部および前記電磁波受信部が所定の特徴データ取得動作条件のときに、被検査物が前記通過路を通過したときに得られる前記電磁波受信部の出力信号に基づいて、当該被検査物の品種と他品種との識別が可能であって、当該被検査物の前記複数の波長領域の電磁波に対する透過率が含まれる特徴データを取得する特徴データ取得手段（８０）と、
前記検査条件登録手段に登録されている被検査物の品種に対して、前記特徴データ取得手段によって予め取得された特徴データが登録されている特徴データ登録手段（９０）と、
検査対象の被検査物の品種切替の際に、新たな検査対象となる被検査物について前記特徴データ取得手段による特徴データの取得を新たに行なわせ、該新たに取得した特徴データが前記特徴データ登録手段に登録済みであることを確認して、当該特徴データに対応する品種についての検査条件を前記検査条件登録手段から読み出し、該読み出した検査条件で前記新たな検査対象となる被検査物についての検査条件を更新する品種切替手段（７０）とを備えた物品検査装置。
前記電磁波送信部が出力する前記電磁波の複数の異なる波長領域がＸ線領域にあることを特徴とする請求項１記載の物品検査装置。
前記特徴データ取得手段が取得する特徴データには、前記電磁波送信部および前記電磁波受信部が前記所定動作条件のときに得られた被検査物の画像の濃度分布の形状または濃度総量または画像上の面積の少なくとも一つが含まれることを特徴とする請求項１または請求項２記載の物品検査装置。
被検査物が通過する通過路に異なる複数の波長領域の電磁波を出力し、被検査物を透過した電磁波を受信し、その受信出力に対する信号処理により、前記異なる複数の波長領域の電磁波に対する被検査物の画像データを生成し、該生成した画像データから、被検査物の良否の判定処理を行なう物品検査装置の検査対象品種切替方法であって、
被検査物の検査に必要な前記電磁波の送受信の動作条件、前記画像データの生成および前記判定処理の処理条件を含む検査条件のうち、少なくとも被検査物の品種に依存して変更する可能性のある品種ごとの検査条件を予め登録しておく段階と、
所定の特徴データ取得動作条件下で被検査物が前記通過路を通過したときに得られる前記受信出力に基づいて、当該被検査物の品種と他品種との識別が可能であって、当該被検査物の前記複数の波長領域の電磁波に対する透過率が含まれる特徴データを取得して品種毎に登録しておく段階と、
検査対象の被検査物の品種切替の際に、新たな検査対象となる被検査物について前記特徴データの取得を新たに行なわせ、該新たに取得した特徴データが登録済みであることを確認し、当該特徴データに対応する品種について予め登録されている検査条件で、新たな検査対象となる被検査物についての検査条件を更新する段階とを含むことを特徴とする物品検査装置の検査対象品種切替方法。