JP7108564B2 - Ｘ線検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガイド部材で案内されつつ筐体内を搬送される被検査物にＸ線を照射して検査を行うとともに、筐体の出入り口にはユーザーが手などを差し入れる危険を排除するための検知センサを設けたＸ線検査装置に係り、特にユーザーにとっての安全性と、被検査物の高さの影響を受けない安定した搬送を両立させたＸ線検査装置に関するものである。

下記特許文献１にはＸ線異物検出装置の発明が開示されている。このＸ線異物検出装置によれば、搬入口と搬出口の高さに合わせて投受光素子４が設けられており、この投受光素子４によって監視領域を物体が通過するか否かを検知することができる。物体を検出した場合、制御手段は検出信号のレベルに基づいて当該物体が人体であるか被検査物Ｗであるかを判別し、人体と判別した場合にはＸ線曝射量を所定量未満に制御する。人体の搬送路内への侵入を検知してＸ線曝射量を制御することで人体をＸ線被曝から守ることができる。

下記特許文献２には、搬送路へ組み込まれるＸ線発生器とＸ線検出器の位置調整を容易に行えるようにしたことを特徴とするＸ線検査装置の発明が開示されている。このＸ線検査装置では、筐体内を搬送される被検査物を案内するために、筐体４の開口部７，８を貫通する連続した左右２本ずつの棒状のガイド部材が被検査物に合わせた高さに配置されている。

特開２００１－３１１６９９号公報 特開２０１８－１１６００１号公報

被検査物中の異物を発見する等の目的で、遮蔽構造の筐体内において被検査物を搬送しながら所定位置でＸ線を照射して検査を行うＸ線検査装置が広く使用されている。このようなＸ線検査装置においては、上記特許文献１に示すように、筐体の出入り口からＸ線が照射されている検査領域にユーザーが誤って手などを長時間差し入れた状態となることを防止するため、被検査物以外の外来物が光路を遮断することで検知を行う検知センサを筐体の出入り口に設けることがある。また、被検査物を転倒させることなく安定的に搬送して所定の姿勢で検査位置に運び込むために、上記特許文献２に示すように、被検査物の高さに合わせた棒状のガイド部材を筐体の出入り口を貫通して設けることがある。

このような検知センサとガイド部材を備えたＸ線検査装置において、例えば牛乳や酒等の紙パック製品等を検査対象とする場合には、以下に説明するような課題があった。牛乳や酒等の紙パック製品は、一般に同一底面形状で高さが異なる複数種類の紙パックが用意されており、要求される製品の種類（容量）に合わせて紙パックを選択して製造するため、検査ラインには、高さの異なる複数種類の被検査物が搬送されることが一般的であり、Ｘ線検査装置は高さの異なる複数種類の被検査物に対応する必要があった。

このため、Ｘ線検査装置の筐体の入口及び出口は背の高い製品に合わせた寸法となっており、そのような入口及び出口から挿入される可能性があるユーザーの手などの外来物の存在を検知するために、前述した検知センサは、入口及び出口において高さが異なる複数箇所に必要な向きで設ける必要があった。

また、前述したＸ線検査装置には、被検査物の高さに合わせた棒状のガイド部材が、筐体の入口及び出口を貫通し、かつ搬送される被検査物を挟むように入口及び出口の左右に設けられており、特にガイド棒の設置本数とその配置は、背の高低に係わらず被検査物を安定して案内できるようなものとする必要がある。一般的には、上記特許文献２に示すように少なくとも左右２本ずつとする必要があり、少なくとも１本は背の高い製品に合わせた配置とし、少なくとも他の１本は背の低い製品に合わせた配置とする必要がある。

ところが、検知センサの光はガイド棒により遮られたり減衰するため、検知センサの光路にガイド棒があるとこのガイド棒を外来物と誤って検出してしまうことがある。そこで、このような誤検出を避けるため、検知センサの光路と干渉する位置でガイド棒を部分的に切断することとすると、今度は搬送される被検査物が切断箇所に引っ掛かる等、被検査物の搬送が不安定になってしまうし、検知センサの光路を避けてガイド棒を配置しようとすると被検査物をガイドするための適切な高さに配置できないことがある。逆に、ガイド棒を避けて検知センサを配置しようとすると、外来物の検知に適切な位置や間隔で配置できないこともある。このように、検知センサはガイド棒によって光路が遮られないような配置とする必要があるし、逆に言えばガイド棒は検知センサの光路を遮断しないように配置しなければならず、狭い筐体の入口及び出口において、複数個の検知センサと複数対のガイド棒を、互いに機能的に干渉しないように設置することは困難であった。

本発明は以上説明した従来の技術と、その課題に鑑みてなされたものであり、外来物の検知センサと被検査物のガイド部材を、それぞれの機能を達成するために配置することができ、Ｘ線検査装置としての安全性を確保するとともに、被検査物の高さにかかわらず安定した搬送によって検査精度の向上を図ることができるＸ線検査装置を提供することを目的としている。

請求項１に記載されたＸ線検査装置１は、
被検査物Ｗの入口６と出口７が設けられた遮蔽構造の筐体２と、
搬送手段３により前記筐体２の内部で搬送方向Ｃに沿って前記入口６から前記出口７に向けて搬送される被検査物Ｗに横方向からＸ線を照射するＸ線照射手段４と、
被検査物Ｗを透過したＸ線を検出するＸ線検出手段５と、
を有するＸ線検査装置１であって、
前記筐体２の前記入口６と前記出口７の少なくとも一方の開口に設けられて光を照射し、該開口に存在する前記被検査物Ｗではない外来物を前記光の遮断時間によって検知する検知センサ１０と、
前記検知センサ１０が照射する光と前記Ｘ線照射手段４が照射するＸ線を透過しやすい材質で構成され、前記入口６から前記出口７へ前記搬送手段３で搬送される被検査物Ｗを案内する連続した長手板状のガイド部材１５，１６と、
を有することを特徴としている。

請求項２に記載されたＸ線検査装置１は、請求項１記載のＸ線検査装置１において、
被検査物Ｗを透過して前記Ｘ線検出手段５に到達したＸ線が前記ガイド部材１５，１６を透過しているように、前記ガイド部材１５，１６の高さを設定したことを特徴としている。

請求項１に記載されたＸ線検査装置によれば、被検査物のガイド部材は、検知センサが照射する光を透過しやすい材質で構成されている。従って、筐体の入口と出口に設けられる検知センサについては、筐体の入口と出口におけるガイド部材の配置との関係を考慮する必要がなく、その個数、位置、光路の向き等を外来物の効果的な検知のみを考慮して最適に設定することができる。また、ガイド部材はＸ線照射手段が照射するＸ線を透過しやすい材質で連続した板状に構成されているため、Ｘ線透過画像上では薄い影のように一様に現れ濃淡のエッジがほとんどないので、この透過画像による検査に影響を与えることもない。

従って、このＸ線検査装置によれば、被検査物は遮蔽構造の筐体の内部を搬送手段によって搬送されながら、Ｘ線照射手段によって横方向からＸ線を照射され、被検査物を透過したＸ線はＸ線検出手段に検出される。搬送中の被検査物は連続した長手板状のガイド部材に案内されているため安定しており、姿勢の変化や転倒が起きることはない。従って、Ｘ線の照射位置での姿勢は正規の状態で安定しており高い検査精度を維持できる。また、検知センサは、検知センサから発せられる光が遮断されている時間によって筐体の入口と出口に搬送手段により搬送されている被検査物ではない外来物が存在していることを検知することができる。

請求項２に記載されたＸ線検査装置によれば、
被検査物を透過してＸ線検出手段に到達したＸ線はガイド部材も透過しているようにガイド部材の高さが設定されている。このため、ガイドがＸ線を減衰させる条件は被検査物の高さの範囲内のすべての位置において実質的に同一かつ変動しないので、被検査物を透過してＸ線検出手段に到達したＸ線の中にガイド部材を透過していない部分がある場合とは異なり、検出結果を補正する必要がない。

本発明の実施形態であるＸ線検査装置の一部を透視して正面側から見た斜視図である。 実施形態のＸ線検査装置の筐体の入口付近の構成を示す右側面図である。 実施形態のＸ線検査装置において、筐体内の検査位置付近における構成と、Ｘ線照射範囲と被検査物の位置関係とを、右側面方向から示した第１例の模式図である。 実施形態のＸ線検査装置において、筐体内の検査位置付近における構成と、Ｘ線照射範囲と被検査物の位置関係とを、右側面方向から示した第２例の模式図である。

本発明の第１実施形態について図１～図４を参照して説明する。
まず、図１～図３を参照して本実施形態のＸ線検査装置１の構成を説明する。
図１に示すように、本実施形態のＸ線検査装置１は、入口６及び出口７が設けられたＸ線遮蔽構造の筐体２と、入口６及び出口７の開口から両端部が外に突出するように筐体２の内部に設けられ、検査領域Ｐを含む筐体２の内部で被検査物Ｗを所定の搬送方向Ｃに沿って搬送する搬送手段としての搬送コンベア３と、搬送コンベア３によって搬送される被検査物Ｗに検査領域ＰでＸ線を照射するＸ線照射手段４と、被検査物Ｗを透過したＸ線を検出するＸ線検出手段５を備えている。なお検査領域Ｐは、筐体２の内部であって、入口６と出口７の中間となる位置に設けられている。以上説明したＸ線検査装置１の全体は脚部８によって台床面上に設置されている。

図１及び図３において、Ｘ線照射手段４は、Ｘ線が発生する陽極ターゲットの位置を示す点又は丸印として模式的に示されており、筐体２内の検査領域Ｐにある搬送コンベア３上の被検査物Ｗに横方向からＸ線を照射する。また、Ｘ線検出手段５は、検査領域Ｐにある被検査物Ｗを挟んでＸ線照射手段４の反対側に配置されており、複数の検出素子５ａが縦方向に並ぶラインセンサによって構成されている。

さらに、図示はしないが、搬送コンベア３の上流側には搬入用搬送コンベアが設けられ、上流から送られた被検査物ＷをＸ線検査装置１に供給するように構成されている。また搬送コンベア３の下流側には搬出用搬送コンベアが設けられ、検査された被検査物ＷをＸ線検査装置１から搬出し、さらに下流側の次工程（例えば選別工程）に送るように構成されている。

図１に概略を示すように、筐体２の入口６と出口７の開口には、例えばユーザーの手のような、搬送コンベア３の搬送速度で開口を通過する被検査物Ｗではない外来物が誤って開口に存在する状態にあることを検知するために、検知センサ１０が設けられている。

図２に示すように、この検知センサ１０は回帰反射型の光電センサであり、ビーム状の光を投受光する投受光部１１と、投受光部１１からの光を反射して投受光部１１に回帰させる反射部１２からなり、投受光部１１と反射部１２の間に何らかの物体が進入して被検査物Ｗが開口の通過に要する時間を越えて継続して光路が遮られ続けると、図示しない制御部が外来物の存在を示す検知信号を発生するように構成されている。なお、検知センサ１０は、ビーム状の光を照射する投光部と、投光部からの光を受ける受光部からなる透過型の光電センサでもよい。

図２に示すように、この実施形態では、検知センサ１０は入口６及び出口７にそれぞれ５つが設けられている。各検知センサ１０は、入口６の開口内で各光路が水平となるように、かつ上下方向については所定間隔となるように配置されている。出口７においても同様の配置である。具体的には、搬送コンベア３の搬送面Ｓを基準として入口６及び出口７の開口高さをＨとすると、最も上にある検知センサ１０は、搬送面Ｓを基準にして（０．９×Ｈ）の位置に設けられ、最も下にある検知センサ１０は、同じく搬送面Ｓを基準にして（０．１×Ｈ）の位置に設けられ、その間に（０．２×Ｈ）ずつの間隔をおいて３つ設けられている。なお、容量が１０００ｍｌの牛乳パックの高さに合わせた開口高さＨは、２４ｃｍ乃至２５ｃｍ程度がよい。

図１及び図２に示すように、搬送コンベア３が搬送する被検査物Ｗを案内するための一対のガイド部材１５，１５が搬送コンベア３に沿って対向配置されている。一対のガイド部材１５，１５の各々は連続した長手板状であり、好ましくは搬送コンベア３と同等の長さにわたって継ぎ目なく配置するのがよい。一対のガイド部材１５，１５は、搬送面Ｓとの間に互いに当接しない程度の微小な隙間をおいた搬送コンベア３の上方であって、かつ搬送面Ｓ上にある被検査物Ｗを移動可能に挟む両側の位置に、搬送方向Ｃ及び鉛直方向に平行な姿勢で、被検査物と摺接しない程度の間隔をおいて互いに平行に配置されている。一対のガイド部材１５，１５は、搬送コンベア３のフレーム３ａ，３ａに取り付けられている。

ガイド部材１５は、検知センサ１０が照射する光と、Ｘ線照射手段４が照射するＸ線を透過しやすい材料で構成されている。採用可能な材料としては、例えばＰＥＴ、アクリル、ポリカーボネート等の樹脂板がある。ガイド部材１５の厚さは、移動していく被検査物Ｗを案内するのに必要な強度を保持することができ、搬送コンベア３のフレーム３ａ，３ａに取り付けられる重量とされるとともに、検知センサ１０とＸ線検出手段５が必要な機能を発揮できる程度に、透過する光とＸ線の強度を弱めないような厚さとされている。例えば、検知センサ１０における光の透過度で５０％以上、Ｘ線の透過度で８０％以上が確保されればよく、このような初期条件のもとで画像処理等の各種機能を正しく動作させるためのパラメータがＸ線検査装置で設定されるようになっている。

なお、搬送コンベア３による搬送方向Ｃは、図１においては矢印で示しており、その他の図では紙面に垂直な方向である。また図１に示すように、入口６及び出口７では搬送コンベア３の幅は一対のガイド部材１５，１５の間隔よりも若干小さい程度とされているが、図２に示すように筐体２内の検査領域Ｐの付近では、搬送コンベア３のフレーム３ａと一体である基台１３の幅は一対のガイド部材１５の間隔よりも広くなっている。

図２に示すように、ガイド部材１５の高さは、このＸ線検査装置１で検査されることが想定される被検査物Ｗのうち、最も背の高い製品よりも高く設定されている。具体的には、例えば牛乳の紙パック製品を被検査物Ｗとした場合、牛乳の紙パック製品には底面形状が同じで高さ及び容量が異なる５００ｍｌ入り及び１０００ｍｌ入りの２種類の製品がよく知られているが、このＸ線検査装置１のガイド部材１５の高さは、背の高い製品の高さよりも大きく設定されている。

図３を参照して、ガイド部材１５の高さを最も背の高い製品より高く設定した理由について説明する。図１を参照して先に説明したが、図３に示すように、このＸ線検査装置１では、被検査物Ｗの一方の横側にあるＸ線照射手段４からＸ線を横方向（図３中右方向）に照射し、被検査物Ｗを透過したＸ線を被検査物Ｗの他方の横側にあるＸ線検出手段５で検出するようになっている。ここで、被検査物Ｗを透過してＸ線検出手段５に到達したすべてのＸ線は、２枚のガイド部材１５も透過しているので、被検査物Ｗ以外の部材（すなわちガイド部材１５）によるＸ線の減衰は、高々Ｘ線がガイド部材１５を厚さ方向に透過する際にわずかに生じる程度であり、Ｘ線検出手段５の各検出素子５ａから得られるデータに基づき生成される透過画像には連続的になだらかに変化するオフセットとして現れるもののＸ線検査に不都合な濃淡差や濃淡エッジはなく、各検出素子５ａのばらつきを補正するための感度補正を一旦実施すれば、あらためて補正する必要が生じることはない。

ここで、仮に２枚のガイド部材１５の高さを、被検査物Ｗの上部が露出するような高さに設定したとする（例えばガイド部材１５の頂部を被検査物Ｗの下から２／３程度の位置とする。）。これでも被検査物Ｗの搬送中の安定性を確保することは可能であるが、被検査物Ｗを透過してＸ線検出手段５に到達したＸ線は、被検査物Ｗを透過した位置によって、ガイド部材１５から受けるＸ線の減衰の程度が異なってくる。すなわち、被検査物Ｗを透過してＸ線検出手段５に到達したＸ線のうち、被検査物Ｗの下部を透過したＸ線は２枚のガイド部材１５を透過しているが、これより上の一部分を透過したＸ線はＸ線照射手段４側のガイド部材１５のみを通過しており、さらにこれより上方の部分を透過したＸ線はガイド部材１５を全く透過することなくＸ線検出手段５に到達している。このように、Ｘ線をほとんど減衰させないガイド部材１５であっても、その端部（ここでは上端部）に対応する部分では、生成される透過画像上に筋のような濃淡エッジが現れる。この濃淡エッジの現れる部分は、ガイド部材１５に被検査物Ｗが接触したり、搬送コンベア３の動作により振動に伴い変動する。

従って、上述のようにガイド部材１５が低いために被検査物Ｗがガイド部材１５よりも上方に大きく突出していると、Ｘ線検出手段５の各検出素子５ａから得られるデータを適宜に補正し、透過画像上に現れる濃淡エッジをなくすように補正しなければ、被検査物Ｗの透過検査結果を適正に評価することはできない。

しかしながら、本実施形態のＸ線検査装置１によれば、被検査物Ｗを透過してＸ線検出手段５に到達したすべてのＸ線は、２枚のガイド部材１５を透過しており、Ｘ線を減衰させる条件は実質的に同一かつ変動しないので、Ｘ線検出手段５の各検出素子５ａから得られるデータを補正する必要はなく、制御手段におけるデータの演算は比較的簡単に行える。なお、ガイド部材１５の高さを、予想される複数種類の被検査物のうち、最も高いものより大きく設定しておけば、背の高い製品及び背の低い製品の何れも安定的に案内できる効果も得られる。

次に、図１～図３を参照して本実施形態のＸ線検査装置１の作用を説明する。
このＸ線検査装置１は、前述したように背が比較的高い被検査物Ｗと、背が比較的低い被検査物Ｗの何れにも対応可能であるが、ここでは、例えば牛乳の紙パック製品のうち、比較的背の高いものを被検査物Ｗとし、これを検査する検査工程について説明する。

図１において、図示しない上流側（図中右側）の搬入用搬送コンベアによって被検査物Ｗが搬送コンベア３に送り込まれる。図２に示すように、搬送コンベア３の両側にある一対のガイド部材１５，１５は、被検査物Ｗの高さよりも高く、被検査物Ｗの幅よりも若干大きい間隔で互いに平行に配置されている。このため、比較的背が高くて転倒しやすい被検査物Ｗといえども、搬送中はコンベア投入時に定められた所定の検査姿勢で安定しており、搬送中に傾斜、転倒、位置ずれを起こすこともなく、筐体２の中央にある遮蔽された検査領域Ｐに送られる。

Ｘ線検査装置１が作動している間、検知センサ１０も常時作動状態にある。ガイド部材１５は検知センサ１０の光路の途中にあるが、検知センサ１０からの光は、光を透過しやすい材質のガイド部材１５に遮られることなく透過し、その透過した光量は検出に十分な値である。このため、光路が被検査物Ｗ以外の異物で遮られた場合の検出条件に問題はなく、異物の検出能力は安定している。従って、装置１を使用しているユーザーが、仮に誤って手などを入口６又は出口７から差し入れた場合が生じたとしても、検知センサ１０がこれを検知し、検知センサ１０からの出力を受けた制御手段がＸ線照射手段４の作動を直ちに停止させ、警報音又は光等により必要な報知を行う。これによって相応の安全性が確保される。

またガイド部材１５は、検知センサ１０が照射する光を透過しやすい材質で構成されているので、検知センサ１０を配置するに当たってはガイド部材１５の配置を考慮する必要がなく、その個数、位置、光路の向き等を異物の効果的な検知のみを考慮して最適に設定することができる。例えば、検知センサ１０の個数は図２に示す５個から増減してもよいし、光路は水平でなく斜めにしてもよいし、互いに平行でなく交差させてもよい。仮に、「背景技術」で説明したような棒状のガイド部材であると、これを避けるように光路を配置する必要が生じ、検知センサ１０の配置が制限されてしまう。

被検査物Ｗは搬送コンベア３に搬送されて筐体２で覆われた検査領域Ｐの中央部に入り、Ｘ線照射手段４からＸ線の照射を受ける。被検査物Ｗを透過したＸ線はＸ線検出手段５の各検出素子５ａによって検出される。制御手段は、Ｘ線検出手段５の出力に基づいて被検査物Ｗが異物を含んでいるか等についての検査を行う。

この検査工程において、被検査物Ｗを透過してＸ線検出手段５に到達したすべてのＸ線は、２枚のガイド部材１５を透過しており、Ｘ線検出手段５による検出結果は、被検査物Ｗの全ての位置について実質的に同一の条件で得られたものとなる。このため、Ｘ線検出手段５の各検出素子５ａから得られたデータを補正する必要はなく、制御手段におけるデータの演算は比較的簡単である。なお、ガイド部材１５は、Ｘ線照射手段４が照射するＸ線を透過しやすい材質で構成されているため、Ｘ線の減衰が検査に影響を与える可能性を考慮する必要もない。仮に、「背景技術」で説明したような棒状のガイド部材であると、被検査物Ｗを透過したＸ線のなかには、ガイド部材を透過したものと透過していないものがあり、またガイド部材を透過したものについても透過したガイド部材の本数が異なる場合があり、これら種々の条件が混在することになる。従って、Ｘ線検出手段の各検出素子が出力したデータは実質的に同一の条件下で得られたものとはならず、複雑な補正演算が必要になる。

検査を受けた被検査物Ｗは搬送コンベア３によって搬送されて出口７から筐体２を出る。その後、検査済みの被検査物Ｗは、図示しない搬出用搬送コンベアによって下流側の次工程（例えば選別工程）に送られる。

次に、図４を参照してガイド部材１５の構造が異なる実施形態の変形例を説明する。
図４に示す変形例では、Ｘ線がガイド部材を透過する条件を一定化するために、Ｘ線検出手段５の側にあるガイド部材１５だけを被検査物Ｗよりも高くし、Ｘ線照射手段４の側にあるガイド部材１６の高さは被検査物Ｗと同じか、やや小さい程度とした。これでも、被検査物Ｗを透過してＸ線検出手段５に到達するＸ線は２枚のガイド部材１５，１６も透過することになり、Ｘ線検出手段５の各検出素子５ａから得られるデータを補正する必要はない。

そして、この変形例では、検査領域Ｐのみにおいて、Ｘ線検出手段５の側にあるガイド部材１５を被検査物Ｗより高くするものとし、検査領域Ｐ以外の部分では、２枚のガイド部材の高さは何れも被検査物Ｗと同等の比較的低い寸法（ガイド部材１６の高さ）に揃えるものとした。このようにすれば、被検査物Ｗは一対のガイド部材１５，１６の間に挟まれているとはいえ、その頂部には容易にアクセスできるため、何らかの理由で搬送コンベア３上の被検査物Ｗをガイド部材１５，１６の外に取り出したい場合には有利になる。また、比較的低いガイド部材１６の高さに合わせて筐体２の入口６と出口７の高さも低くできるため、外部に対してＸ線を遮蔽する点でより有利になる。

１…Ｘ線検査装置
２…筐体
３…搬送手段としての搬送コンベア
４…Ｘ線照射手段
５…Ｘ線検出手段
５ａ…検出素子
６…入口
７…出口
１０…検知センサ
１５…ガイド部材
１６…ガイド部材
Ｗ…被検査物
Ｃ…搬送方向
Ｓ…搬送面
Ｐ…検査領域

Claims (2)

1. 被検査物（Ｗ）の入口（６）と出口（７）が設けられた遮蔽構造の筐体（２）と、
   搬送手段（３）により前記筐体の内部で搬送方向（Ｃ）に沿って前記入口から前記出口に向けて搬送される被検査物に横方向からＸ線を照射するＸ線照射手段（４）と、
   被検査物を透過したＸ線を検出するＸ線検出手段（５）と、
   を有するＸ線検査装置（１）であって、
   前記筐体の前記入口と前記出口の少なくとも一方の開口に設けられて光を照射し、該開口に存在する前記被検査物ではない外来物を前記光の遮断時間によって検知する検知センサ（１０）と、
   前記検知センサが照射する光と前記Ｘ線照射手段が照射するＸ線を透過しやすい材質で構成され、前記入口から前記出口へ前記搬送手段で搬送される被検査物を案内する連続した長手板状のガイド部材（１５，１６）と、
   を有することを特徴とするＸ線検査装置（１）。
2. 被検査物（Ｗ）を透過して前記Ｘ線検出手段（５）に到達したＸ線が前記ガイド部材（１５，１６）を透過しているように、前記ガイド部材の高さを設定したことを特徴とする請求項１記載のＸ線検査装置（１）。

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