JP6964305B2 - Package content inspection method and inspection equipment - Google Patents
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本発明は、パッケージ品の内容物検査方法および検査装置に関し、特に光(可視光や赤外線)を透過しない包装材に封入された内容物の状態を検査するのに好適なものである。 The present invention relates to a method for inspecting the contents of a packaged product and an inspection device, and is particularly suitable for inspecting the state of the contents enclosed in a packaging material that does not transmit light (visible light or infrared rays).
パッケージ品の内容物すなわち包装材に収納された内容物(食品など)の検査を行う技術としては、パッケージ品に可視光や赤外線を照射し、内容物からの反射光を受光して内容物の状態を評価する技術が知られている。また、特許文献1には、内容物の収納状態の異常の有無(すなわちパッケージのシール部に内容物の欠片が異物となって噛み込まれているか否か)を検査する技術が開示されている。同文献には、パッケージを挟んで照明部およびカメラを配置し、パッケージを透過した像をカメラで取得する一方、その像および背景の像を二値化した画像に基づいて、シール部への異物の噛み込みの有無を判定する技術が記載されている。 As a technology for inspecting the contents of a packaged product, that is, the contents (food, etc.) stored in the packaging material, the packaged product is irradiated with visible light or infrared rays, and the reflected light from the contents is received to receive the contents. Techniques for assessing the condition are known. Further, Patent Document 1 discloses a technique for inspecting whether or not an abnormality in the stored state of the contents is present (that is, whether or not a piece of the contents is bitten as a foreign substance in the seal portion of the package). .. In the same document, a lighting unit and a camera are arranged across the package, and while the image transmitted through the package is acquired by the camera, foreign matter on the seal unit is based on the binarized image of the image and the background image. A technique for determining the presence or absence of biting is described.
また、特許文献2には食品用X線異物検査装置が開示されている。 Further, Patent Document 2 discloses a food X-ray foreign matter inspection device.
さらに、特許文献3には、検査対象物に加熱と冷却の異なる熱要素を同時に加えて生じた温度分布を赤外線撮像装置で取得し、その温度分布に基づいて欠陥の有無および部位を特定する方法が開示されている。
Further,
加えて、特許文献4には、位相画像を利用して内部の欠陥を検出するための技術が開示されている。 In addition, Patent Document 4 discloses a technique for detecting an internal defect using a phase image.
しかしながら、特許文献1に開示されたものも含め、従来のパッケージ品の内容物検査装置ないし方法は光の透過を利用するものであり、包装材は使用する光を透過可能であることが前提となる。これに対し、食品等を収納する包装材には、アルミ袋と称されるものや濃色の印刷を施したものなどがあり、これらは可視光および赤外線を透過しないため、特許文献1等に開示された技術によって内容物の検査を行うことはできない。これに対し、特許文献2に開示された食品用X線異物検査装置では、内容物の検査を行うことは可能であるものの、X線を用いるために厳重な管理、運用および保守が必要となる。 However, conventional content inspection devices or methods for packaged products, including those disclosed in Patent Document 1, utilize light transmission, and it is premised that the packaging material can transmit the light to be used. Become. On the other hand, packaging materials for storing foods and the like include those called aluminum bags and those with dark-colored printing, which do not transmit visible light and infrared rays, and are therefore referred to in Patent Document 1 and the like. The contents cannot be inspected by the disclosed technology. On the other hand, in the X-ray foreign matter inspection device for foods disclosed in Patent Document 2, although it is possible to inspect the contents, strict control, operation and maintenance are required in order to use X-rays. ..
また、特許文献3に開示された技術では、対象物表面のみの加熱あるいは加熱と冷却とが同時に行われるが、この場合、温度変化が生じるのは対象物の表面近傍に限定されるため、対象物の内部の欠陥や異物を精度よく検出することが困難となる。さらに、特許文献4に開示された技術では、一定周波数での繰り返し加熱と、その周波数と同期した画像信号の抽出処理とが必要になるなど、装置構成が複雑かつ高価になってしまう。しかも、これらの特許文献3および4に開示された技術は、大量生産されることが一般的な、食品などを収容するパッケージ品の内容物を迅速に検査するには向かないものである。
Further, in the technique disclosed in
一方で本発明者らは、非特許文献1に開示されているようなパッシブサーモグラフィ技術を適用することも考えたが、この技術は赤外線カメラの撮影対象の表面に現れる熱伝導状態を観測するものであって、撮影対象の背面側に非接触で存在している内容物の状態は観測できない。 On the other hand, the present inventors have also considered applying a passive thermography technique as disclosed in Non-Patent Document 1, but this technique observes the heat conduction state appearing on the surface of the object to be photographed by the infrared camera. Therefore, the state of the contents existing in non-contact on the back side of the object to be photographed cannot be observed.
本発明は、以上のような背景技術が有する課題に鑑みてなされたものである。 The present invention has been made in view of the problems of the background technology as described above.
すなわち本発明の目的は、赤外線を透過しない包装材に収納された内容物であっても、その状態の検査を行うことが可能な技術を提供することにある。 That is, an object of the present invention is to provide a technique capable of inspecting the state of the contents stored in a packaging material that does not transmit infrared rays.
また、本発明の他の目的は、簡素で且つ管理、運用および保守も容易な、パッケージ品の内容物検査のためのシステムの構築に資することにある。 Another object of the present invention is to contribute to the construction of a system for inspecting the contents of packaged products, which is simple and easy to manage, operate and maintain.
本発明のさらなる目的は、内容物の迅速な検査を可能とし、しかも包装材に接触していない状態の内容物の検査も可能とする技術を提供することにある。 A further object of the present invention is to provide a technique that enables rapid inspection of the contents and also enables inspection of the contents in a state where they are not in contact with the packaging material.
そのために、本発明は、内容物を包装材に収納してなるパッケージ品の内容物検査方法であって、一様な第1温度にある前記パッケージ品を前記第1温度とは異なる第2温度の条件に曝し、その後の前記包装材の表面温度の分布に基づいて前記内容物を検査する、ことを特徴とする。 Therefore, the present invention is a method for inspecting the contents of a packaged product in which the contents are stored in a packaging material, wherein the packaged product at a uniform first temperature has a second temperature different from the first temperature. The contents are inspected based on the distribution of the surface temperature of the packaging material after being exposed to the above conditions.
また、本発明は、内容物を包装材に封入してなるパッケージ品の内容物検査装置であって、一様な第1温度にある前記パッケージ品を前記第1温度とは異なる第2温度の条件に曝す手段と、その後の前記包装材の表面温度の分布に基づいて前記内容物を検査する手段と、を具えたことを特徴とする。 Further, the present invention is an apparatus for inspecting the contents of a packaged product in which the contents are sealed in a packaging material, wherein the packaged product at a uniform first temperature has a second temperature different from the first temperature. It is characterized by including means for exposing the contents to conditions and subsequent means for inspecting the contents based on the distribution of the surface temperature of the packaging material.
本発明によれば、第2温度に曝した後に包装材表面に現れる、内容物からの伝導熱や輻射熱に起因した温度分布に基づいて内容物の検査が行われる。すなわち、赤外線の透過を前提としない構成であるので、包装材が可視光や赤外線を透過しないものであっても、内容物の検査を行うことが可能となる。また、基本的な構成は、高低2つの温度に曝されたパッケージ品から赤外線画像を取得することのみであり、可視光や赤外線などの光源やX線源を要しないことから、検査を行うシステムの構成が簡素なものとなり、その管理、運用および保守も容易なものとなる。さらに、内容物の検査を一連の流れで実施し得ることから、迅速な検査処理が可能となり、また、包装材表面には熱輻射による温度変化も現れることから、包装材に非接触の内容物があっても、その検査が可能となる。 According to the present invention, the contents are inspected based on the temperature distribution caused by the conduction heat and the radiant heat from the contents that appear on the surface of the packaging material after being exposed to the second temperature. That is, since the configuration is not premised on the transmission of infrared rays, it is possible to inspect the contents even if the packaging material does not transmit visible light or infrared rays. In addition, the basic configuration is only to acquire infrared images from packaged products exposed to two temperatures, high and low, and does not require a light source such as visible light or infrared light or an X-ray source, so an inspection system is performed. The configuration of the is simple, and its management, operation and maintenance are easy. Furthermore, since the contents can be inspected in a series of steps, quick inspection processing is possible, and the temperature change due to heat radiation also appears on the surface of the packaging material, so that the contents are not in contact with the packaging material. Even if there is, the inspection becomes possible.
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の基本概念を適用したパッケージ品の内容物検査装置の一例を示す模式図である。 FIG. 1 is a schematic view showing an example of a content inspection device for a packaged product to which the basic concept of the present invention is applied.
パッケージ品1は、その一部を破断して示すように、包装材11に複数の内容物13を収納してなるものである。包装材11には、可視光や赤外線を透過しない例えばアルミニウム箔を使用したラミネート袋(以下、アルミ袋)が用いられていてもよい。内容物13は種々の形態を取り得、例えば小粒の菓子であってもよいが、本発明の原理に従うためには、包装材11よりも比熱ないしは熱容量の高いものであることが強く望ましい。
The package product 1 is formed by storing a plurality of
パッケージ品1は当初、第1温度T1である環境温度に曝されており、したがって包装材11および内容物13は同じ温度T1を呈しているものとする。ここで、環境温度とは、例えば製造されたパッケージ品1の保管場所の環境温度でもよい。そのパッケージ品1は、例えばベルトコンベアBCによって検査装置側に向けて搬送される。
It is assumed that the package product 1 is initially exposed to the environmental temperature which is the first temperature T1, and therefore the
その搬送路には、内部の温度が第1温度T1よりも低い第2温度T2に保たれた低温チャンバ20が配置されており、そこを通過することで、包装材11が第1温度T1から第2温度T2に曝されるようにする。つまり本実施形態では、低温チャンバ20が、包装材11を第1温度より低い第2温度に曝す手段となる。なお、低温チャンバ20としては、冷風が直接包装材11の表面に当たらないように構成されたものであることが好ましく、例えばペルチェ素子などを配設したものとすることができる。ここで重要なことは、低温の影響が包装材11のみに及ぶように通過時間および温度T2が設定されることである。低温チャンバ20を通過したパッケージ品1は赤外線カメラ30によって赤外線画像が撮影され、その画像に現れる温度分布に基づき、検査ユニット40にて内容物13の検査が行われる。
A
図2を用いて本実施形態の検査原理を説明する。包装材11に収納されている内容物13には、赤外線カメラ30による撮影が行われる包装材側面11aに接しているもの(符号C1で示す)や、接していないもの(符号C2で示す)が存在し得る。アルミ袋である包装材11は相対的に比熱ないしは熱容量が小さく、且つ一般に数十μm程度と厚みも小さいため温度変化に敏感に応答し、低温チャンバ20を通過する過程で、簡単に第2温度T2に近い温度に低下する。これに対し、内容物13は実質的に冷却されることなく、ほぼ第1温度T1を保ったまま低温チャンバ20を通過する。
The inspection principle of this embodiment will be described with reference to FIG. The
すると、包装材側面11aに対しては、これに接している内容物C1からは伝導により、また接していない内容物C2からは輻射により熱が伝わって温度が上昇し、直下に内容物が存在していない包装材側面11aの部分とに温度差が生じることになる。すなわち、包装材側面11aの表面において、伝導熱によって温度上昇が生じた領域Hcと、輻射熱により温度上昇が生じた領域Hrと、直下に内容物が存在していない領域Hnとでは温度が異なり、且つこの順に温度が低くなる分布が現れる。なお、図示の内容物はレモン型をしたものを例示しているため、包装材側面11aに対する内容物C1の非接触部分からは輻射熱が伝わるものとなっている。
Then, heat is transferred to the
このような温度分布を呈する包装材側面11aの表面を赤外線カメラで撮影して温度分布の画像を取得し、検査ユニット40で分析することで、内容物13の状態を知ることができるようになる。
The state of the
図3(a)は、本発明者らが実験によって得た赤外線画像を示している。これはアルミ袋である包装材11にレモン型の菓子「グミ」を収納したパッケージ品を撮影したもので、相対的に温度が最も高い部分R、それより低い温度である部分Y、温度が最も低い部分Bが分布している。従ってこれらの部分R、YおよびBは、それぞれ、伝導熱によって温度上昇が生じた領域Hc、輻射熱により温度上昇が生じた領域Hr、およびそれら以外の領域に対応する。なお、本発明者らは、第1温度T1と第2温度T2との差が10℃程度あれば、図3(a)のような画像を得るのに十分であることを確認している。
FIG. 3A shows an infrared image obtained by the present inventors by an experiment. This is a photograph of a packaged product in which a lemon-shaped confectionery "gummy" is stored in a
このようにして得た画像から、内容物13の形状、大きさおよび個数などの少なくとも1つを検査することができる。特に、図3(b)に示すように輪郭抽出を行えば形状の認識が容易となり、内容物13の欠損の有無などの判定に供することができる。あるいはまた、包装材11に対して内容物がどの位置にあるかを判定することで、包装材11のシール部の密封性を阻害し、腐敗の原因となり得るような内容物の噛み込みが生じているか否かを検査することも可能である。すなわち、例えば図4に示すように、線状に裂いた燻製などの内容物5に関して包装材3のシール部4に対する位置を確認すれば、シール部4に噛み込んでいる内容物6の存否を検査することができる。
From the image thus obtained, at least one of the shape, size, number, and the like of the
本実施形態は、たとえ可視光や赤外線を透過しない包装材に内容物が収納されているパッケージ品であっても、X線を用いることなくその内容物の状態の検査が可能となるという利点を有する。検査には光の透過を前提としないからである。また、基本的な構成は、高低2つの温度に曝されたパッケージ品から赤外線画像を取得することのみであり、可視光や赤外線などの光源やX線源を要しないことから、検査を行うシステムの構成が簡素なものとなり、その管理、運用および保守も容易なものとなる。さらに、図1に示したように、内容物13の検査を一連の流れで実施し得ることから、迅速な検査処理が可能となる。加えて、図2および図3(a)に示したように、包装材表面11aには熱輻射による温度変化も現れることから、包装材11に接触していない内容物C2があっても、その検査を行うことが可能となる。
This embodiment has the advantage that even if the contents are stored in a packaging material that does not transmit visible light or infrared rays, the state of the contents can be inspected without using X-rays. Have. This is because the inspection does not assume the transmission of light. In addition, the basic configuration is only to acquire infrared images from packaged products exposed to two temperatures, high and low, and does not require a light source such as visible light or infrared light or an X-ray source, so an inspection system is performed. The configuration of the is simple, and its management, operation and maintenance are easy. Further, as shown in FIG. 1, since the inspection of the
(その他)
なお、上述した実施形態では、包装材11としてアルミ袋を、内容物13として食品を例示したが、本発明はこれらの例示に限られない。包装材の材質等は特に限定されないが、本発明は赤外線を透過しない包装材に対しても有効に適用できるので、例えば、着色したプラスチック材でなるものであってもよい。また、内容物としては包装材よりも熱容量ないし比熱の大きいものであればよく、食品に限らず、錠剤などであってもよい。
(others)
In the above-described embodiment, the aluminum bag is exemplified as the
また、図1に示したシステム構成も単なる例示であって、第1温度T1を呈する領域から赤外線画像を取得する領域までパッケージ品が1基のベルトコンベアによって連続的に搬送(移送)される構成に限られるものではない。例えば一部の移送が手作業またはロボットアームの操作によって実行されるものであってもよい。さらに、赤外線カメラについても、パッケージ品の全体を一度に撮影するもののほか、ラインセンサ状の形態とし、パッケージ品の移動に伴って相対的に包装材側面11aの表面を相対的にスキャンするものであってもよい。
Further, the system configuration shown in FIG. 1 is also merely an example, and the packaged product is continuously conveyed (transferred) by one belt conveyor from the region exhibiting the first temperature T1 to the region where an infrared image is acquired. It is not limited to. For example, some transfers may be performed manually or by manipulating a robot arm. Further, the infrared camera also has a line sensor-like form in addition to a camera that captures the entire packaged product at a time, and relatively scans the surface of the
加えて、上述の実施形態では、第1温度T1を環境温度(保管場所の環境温度)とし、第2温度T2は低温チャンバ20によって提供されるものとした。しかし上記実施形態の構成では、要は相対的に高温である第1温度T1と、相対的に低温である(例えば10℃程度低い)第2温度T2とが提供されればよいので、第1温度T1を高温チャンバによって提供し、第2温度T2を環境温度(検査場所の環境温度)とすることも可能である。あるいは、第1温度T1および第2温度T2を提供する恒温チャンバをそれぞれ設けてもよい。これとは逆に、パッケージ品1の製造場所の温度がその外部環境の温度よりも十分に高く、且つ製造時点でパッケージ品1が一様な温度となっているのであれば、パッケージ品1を外部環境に引き出した後に検査を行うようにしてもよく、この場合は第1温度T1および第2温度T2を積極的に提供する手段が不要となり得る。また、第2温度に曝した後に包装材表面に現れる、内容物からの伝導熱や輻射熱に起因した温度分布が効果的に観測できるのであれば、T1<T2の関係が満たされるものでもよい。
In addition, in the above-described embodiment, the first temperature T1 is set to the environmental temperature (environmental temperature of the storage location), and the second temperature T2 is provided by the
1 パッケージ品
11 包装材
13、C1、C2 内容物
20 低温チャンバ
30 赤外線カメラ
40 検査ユニット
1
Claims (8)
前記包装材は、前記内容物よりも小さな熱容量の材料により作製されており、
一様な第1温度にある前記パッケージ品を前記第1温度よりも低い第2温度の条件に曝して前記包装材を前記内容物よりも低い温度に変化させた後に、
前記包装材の表面温度分布を取得して、
前記包装材に接触する前記内容物の熱量の影響を受けている当該包装材表面の温度変化領域と、前記包装材に接触していない前記内容物の熱量の影響を受けている当該包装材表面の温度変化領域と、を識別して前記内容物の状態を検査することを特徴とするパッケージ品の内容物検査方法。 It is a method of inspecting the contents of a packaged product in which the contents are stored in a packaging material.
The packaging material is made of a material having a heat capacity smaller than that of the contents.
After exposing the packaged product at a uniform first temperature to a second temperature condition lower than the first temperature to change the packaging material to a temperature lower than the contents.
Obtaining the surface temperature distribution of the packaging material,
The temperature change region of the surface of the packaging material that is affected by the amount of heat of the contents that are in contact with the packaging material, and the surface of the packaging material that is affected by the amount of heat of the contents that are not in contact with the packaging material. A method for inspecting the contents of a packaged product, which comprises identifying the temperature change region and inspecting the state of the contents.
前記包装材に接触する前記内容物の熱量の影響を受けている前記包装材の温度変化は、前記内容物からの伝導熱に起因して温度変化するものである、ことを特徴とする請求項1または2に記載のパッケージ品の内容物検査方法。 The temperature change of the packaging material, which is affected by the amount of heat of the content that is not in contact with the packaging material, is due to the radiant heat from the content.
The claim is characterized in that the temperature change of the packaging material, which is affected by the amount of heat of the content in contact with the packaging material, is caused by the conduction heat from the content. The method for inspecting the contents of a packaged product according to 1 or 2.
前記内容物は、前記包装材に接触している状態のもの、および、前記包装材に接触していない状態のものを含み、
前記包装材は、前記内容物よりも小さな熱容量の材料により作製されており、
一様な第1温度にある前記パッケージ品を前記第1温度よりも低い第2温度の条件に曝して前記包装材を前記内容物よりも低い温度に変化させる手段と、
前記包装材の表面温度分布を取得する赤外線カメラと、
前記第2温度に曝された後に、前記包装材に接触する前記内容物の熱量の影響を受けている当該包装材表面の温度変化領域と、前記包装材に接触していない前記内容物の熱量の影響を受けている当該包装材表面の温度変化領域と、を識別して前記内容物の状態を検査する手段と、
を具えたことを特徴とするパッケージ品の内容物検査装置。 It is a content inspection device for packaged products in which the contents are enclosed in a packaging material.
The contents include those in contact with the packaging material and those in contact with the packaging material.
The packaging material is made of a material having a heat capacity smaller than that of the contents.
Means for exposing the packaged product at a uniform first temperature to a second temperature condition lower than the first temperature to change the packaging material to a temperature lower than the contents.
An infrared camera that acquires the surface temperature distribution of the packaging material,
A temperature change region on the surface of the packaging material that is affected by the amount of heat of the content that comes into contact with the packaging material after being exposed to the second temperature, and the amount of heat of the content that is not in contact with the packaging material. A means for identifying the temperature change region on the surface of the packaging material affected by the above and inspecting the state of the contents.
A device for inspecting the contents of packaged products, which is characterized by being equipped with.
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