JPWO2005043149A1 - ハイブリッド型異物検知装置とそのトレサビリティ用システム - Google Patents

Abstract

ハイブリッド型金属異物検知装置（１）は、マグネットブースタ（５）、Ｘ線装置（７）、センサコイル（８）を含む。ベルトコンベヤ（４）で搬送されてくる被検出物（６）に混入された金属異物はマグネットブースタ（５）を通過するとき磁性が強くなりセンサコイル（８）で検知しやすくなる。Ｘ線装置（７）から発生するＸ線の焦点は、センサコイル（８）の感度が一番低下する領域に設定することによって、被検出物の表面、中央部分に混入した金属異物を良好に検知できる。

Description

本発明は、被検査物に混入した異物を検知する異物検知システムに関するものである。詳しくは、アルミニウム等の金属材料で包装されている被検査物に混入した金属異物を含む異物を検知する異物検知装置とそのトレサビリティ用システムに関する。

食品、医薬品などの製造過程において、搬送機、洗浄機、攪拌機、切断機、練機、蒸し器などの各種容器や刃物、篩などが金属疲労を受けてむくれ、破断、剥がれ、削れ、欠けなどして製品に異物として入り込む。これらの異物を検知し、排除することが重要である。被検査物に混入した金属異物を検知する手段として、電磁波型のセンサコイルを用いるものが提案されている。

従来の電磁波型のセンサコイルでは、高濃度の塩分溶液を有する液状食品を検知するとき誤検知が多い。これは、センサコイルから発生する電磁波が高濃度の塩分溶液に当たると、この溶液内に高周波電流が流れるためと考えられる。このために、このような液状食品を検知するときに、センサコイルの感度を大幅に下げなければならず、センサコイルの感度が下がると、食品中の金属異物を検知できない欠点がある。

高濃度の塩分溶液を有する液状食品や非金属、非磁性金属にはＸ線装置などが利用されている。金属異物は、上述の各種容器や刃物、篩などを構成するオーステナイト系ステンレスであることが多い。オーステナイト系ステンレスは塑性変形するとマルテンサイト変態を誘発し、弱い磁性を持つ結晶構造に変化する。

このため、センサコイル付近では、マグネットブースタを配置し、磁力線の反応を強化させて高い感度で検知が可能である。被検査物がマグネットブースタを通過するとき、マグネットブースタが発生する磁化の働きで磁性が一定の方向に向き、オーステナイト系ステンレスがマルテンサイト変態した弱磁性体被検査物が磁化される。

このマグネットブースタを利用した磁性体、非磁性体の異物を検知する方法およびその装置が特許文献１によって開示されている。Ｅ型などの鉄心に銅線コイルを巻いた１対のセンサコイルに交流電圧を印加すると交番磁界が発生する。このとき、１対のセンサコイルを平衡又は非平衡ブリッジ回路になるよう接続しておく。交番磁界が変化されない限りブリッジ回路の出力電流は一定である。

図４に図示するように、交番磁界を発生している１対のセンサコイル８の上下間を磁性体または磁化された金属異物を含む被検査物６が通過するとき、交番磁界の磁力線のフォーム（形成）が乱される。このときセンサコイルを流れる電流が変化し、平衡又は非平衡ブリッジ回路の出力電圧が変化する。この出力信号電圧の変化をもって金属異物が検知できる。

図６には、Ｘ線装置を用いて異物を検知する概要を図示している。Ｘ線装置は、基本的にＸ線発生器１０がＸ線を発生させて、スリット１１を通し被検査物６に照射し、被検査物６を透過したＸ線を受信系で受信する構成になっている。被検査物６はベルトコンベヤ４によって搬送されている。

受信系は、蛍光板１３とＣＣＤカメラ１２から構成されている。被検査物６を透過したＸ線が当たった蛍光板１３の部分が光り、これをＣＣＤカメラ１２で撮影する。ＣＣＤカメラ１２で撮影した画像を後段の工程で画像処理し異物を検知する。

また、図７に図示するように、ベルトコンベヤ４で被検査物１５、１６を搬送し、Ｘ線を通過させる。このとき、被検査物１５、１６を透過したＸ線をミラー１４で反射させてＣＣＤカメラ１２で撮影する。ＣＣＤカメラ１２で連続して撮影すると、被検査物１５、１６の移動に伴い、異物の位置が連続的に変化する。
ＷＯ ０３／０２７６５９ Ａ１

しかし、センサコイル８は、異物の位置がセンサコイル８の表面から離れるに従って検知感度が低下するという欠点がある。図５には、センサコイルの感度をグラフにしている。金属異物が、センサコイル８を構成する１対のセンサコイル８である上側と下側のセンサコイル８の近くでは、高感度で金属異物を検知できる。

これは、センサコイル８が発生する交番磁界が乱れ、その磁力線の反応が大きく変化するためである。一方、１対のセンサコイル８の中央部、中央部近傍では、磁力線の反応が小さく、出力電流の変化が小さい。このために、検知できる金属異物サイズが大きくなる欠点がある。

Ｘ線発生器１０から発生するＸ線は広がり角度を持っており、円錐状に広がりながら被検査物６を通過し、蛍光板１３に照射する。図６に図示するように、被検査物６を所定のところにおいて、又は瞬時に検知すると、被検査物６の上の角のように漏れるところがある。

図７に図示するように被検査物１５、１６のように大きさと、中央部分と端側の厚さが異なる場合は、検知感度が異なる場所依存性と厚さ依存性、内容物依存性を持っている。それぞれの大きさと、厚さ、内容物によってＣＣＤカメラ１２の撮影をしなければならない欠点がある。また、Ｘ線装置では、細長い異物のとき、Ｘ線がその長さ方向（軸方向）に照射された場合は、照射面積が小さく検知感度が低下し検知できないことがある。

被検査物がアルミニウムなどの金属材料で包装されている場合、また、Ｘ線吸収率の高い包材や内容物（密度の大きい物質）等で構成されている被検査物の場合、包材を透過したＸ線の強度により、金属異物が同様に透過されてしまい、異物を検出できなくなる。同様に、Ｘ線照射方向に対して不定形で、厚さに大きなバラツキがあるような被検査物の場合、金属異物が被検査物の濃度に吸収されてしまい、異物を検出できなくなる。

Ｘ線装置で発生するＸ線強度は、包材や内容物が透過できる値に設定されるので、Ｘ線吸収率の高い包材や内容物により異物検知感度に限界がある。反面、センサコイル装置は異物の位置がセンサコイルの表面から離れるに従って検知感度が低下するという欠点はあるが、包材の厚さや内容物に全く影響されない特性を備えている。このようにＸ線装置の利点と欠点、センサコイル装置の利点と欠点は、互いの欠点を補完しあう特徴を備えている。

両装置の利点を機能的に結合して構成したハイブリッド装置は、理想的な金属包装内の食品等に混入した異物の検知が可能である。一方、食品等の生産、加工、流通等の各段階で原材料の出所や製造元、販売先等の記録を記帳・保管し、食品とその情報とを追跡できるようにするトレサビリティが重要視されている。従って、食品の安全性についての原因究明や問題食品の追跡・回収を容易にし、食品の安全性や品質、表示に対する消費者の信頼確保に役立てるものである。そのためには、製造された各商品を製造ラインごとに把握することが重要である。

食品に異物が混入したとき、どの製造ラインから異物が混入したかを把握することが重要である。例えば、製造食品には、ステンレスの破片の異物が混入したことを異物検知装置によって判明したとき、このステンレス破片がどの製造ラインで混入したかを推測し、製造ラインにフィードバックをかけることが重要である。

本発明は上述のような技術背景のもとになされたものであり、下記の目的を達成する。
本発明の目的は、磁気型の異物検知機能とＸ線型の異物検知機能を組み合わせたハイブリッド型異物検知装置を提供する。
本発明の他の目的は、金属包装内被検査物の表面および中央部分に混入した磁性及び非磁性金属並びに非金属異物を良好に検知できるハイブリッド型異物検知装置を提供する。
本発明の更に他の目的は、ハイブリッド型異物検知装置を用い、被検査物の商品に混入した異物を検知し、Ｘ線による画像情報分析とセンサコイルの磁気反応情報分析からこの異物がどの製造ラインから混入したかを明らかにするハイブリッド型異物検知装置を有するトレサビリティシステムを提供する。

本発明は、前記目的を達成するため、次の手段を採る。
本発明１のハイブリッド型異物検知装置は、被検査物を搬送するための搬送手段と、前記被検査物に混入した異物の中の磁性体異物を磁化するための磁化手段と、真空管に入っている陰極、陽極でＸ線を発生させるためのＸ線発生手段、及び前記被検査物を透過した前記Ｘ線を受信するためのＸ線受信手段とからなる前記異物の有無を検知するためのＸ線装置と、前記磁性体異物の有無を検知するための１対のセンサコイルからなる電磁波検知手段と、前記センサコイルの出力信号、及び前記Ｘ線装置から出力されるＸ線装置出力信号を並列的に処理して前記異物を検知する信号処理手段とからなる。

本発明２は、本発明１のハイブリッド型異物検知装置において、前記Ｘ線発生手段と前記Ｘ線受信手段は、１つの揺動軸に配置され、前記揺動軸を傾けることによって前記被検査物を垂直軸以外の角度から検知することを特徴とする。

本発明３は、本発明１又は２に記載のハイブリッド型異物検知装置において、前記Ｘ線発生手段は、前記陰極及び前記陽極が前記磁化手段の磁界による影響を受けることのない強磁性体により磁気シールドされていることを特徴とする。
本発明４は、本発明１ないし３のハイブリッド型異物検知装置において、前記Ｘ線装置が前記磁化手段と前記電磁波検知手段の間に配置されていることを特徴とする。

本発明５は、本発明１のハイブリッド型異物検知装置において、前記Ｘ線発生手段が発生するＸ線は、前記１対のセンサコイルの上下中央近傍に位置する前記異物を検知できるように最適化されたＸ線強度、波長のスペクトル線幅を有することを特徴とする。

本発明６は、本発明２のハイブリッド型異物検知装置において、前記Ｘ線発生手段は前記搬送手段の下側に、前記Ｘ線受信手段は、前記搬送手段の上側に設置され、前記揺動軸を垂直の方向から所定の角度（θ）で傾けて前記被検査物を検知することを特徴とする。

本発明７は、本発明１に記載のハイブリッド型異物検知装置において、前記１対のセンサコイルが平衡又は非平衡のブリッジ回路を構成するように接続され、前記ブリッジ回路に交流電圧が印加されて前記センサコイルが交番磁界を発生させ、前記磁性体異物が前記センサコイルの付近を通過するとき前記交番磁界が変化し、前記ブリッジ回路の出力電流／電圧が変化してセンサコイル出力信号となることを特徴とする。

本発明８は、本発明７のハイブリッド型異物検知装置において、前記センサコイルの励磁電源及び周波数は、前記被検査物を包装している金属包装に渦電流を発生させない程度の周波数と磁場強度の電流を用いることを特徴とする。

本発明９のハイブリッド型異物検知装置を有するトレサビリティ用システムは、本発明１〜８に記載のハイブリッド型異物検知装置において、商品を製造する製造工程、前記商品の製造に用いる機械設備、前記商品の製造に用いる材料についてのデータを予め格納し、かつ前記被検査物及び／又は前記異物についての情報を随時登録するためのデータベースと、前記商品の製造の履歴を追跡するトレサビリティのために単独で又は他のトレサビリティ用のシステムと連携をとり、前記データを用いて前記被検査物及び／又は前記異物についての情報を解析する電子計算機とからなることを特徴とする。

本発明によると、次の効果が奏される。
本発明は、Ｘ線装置および磁気センサコイルを組み合わせて被検査物を検知するため、異物が被検査物のどの位置に配置されていても良好に検知することが可能になった。

本発明のハイブリッド型異物検知装置は、Ｘ線装置をマグネットブースタとセンサコイルとの間に配置することで省スペースを図ることができた。また、包材および内容物を透過できるＸ線強度が、混入金属異物を検知できない微少な異物の場合でも、センサコイルにより検知することが可能になった。

Ｘ線発生器と、受信器は、一つの軸の上に配置されており、垂直方向から所定の角度θで傾くことが可能な設計になっている。この角度の傾きの程度は、被検査内容物の種類、その包装材料の種類、形状により調整され、Ｘ線が長さ方向（軸方向）に照射された方向に立った場合でも、検知感度が低下せずに検知可能になった。

本発明のハイブリッド型異物検知装置を有すトリサビリティ用システムは、異物のＸ線による画像情報分析とセンサコイルの磁気反応情報分析から、データベースに蓄積されている各種情報から異物混入過程を追跡できるようになった。

〔第１の実施の形態〕
以下、本発明の最良の実施の形態を図面によって具体的に説明する。
図１には、本発明の実施の形態１のハイブリッド型異物検知装置の概要を図示している。ハイブリッド型異物検知装置１は、支持台２、駆動モータ３、ベルトコンベヤ４、マグネットブースタ５、Ｘ線検出器７、センサコイル８、信号処理ユニット９から構成されている。マグネットブースタ５と、センサコイル８は１対ずつで、被検査物６がその間を通過できるような隙間を空けて、ベルトコンベヤ４の上下に設置されている。

ベルトコンベヤ４上に、被検査物６が搬送されてくる方向から順番に、マグネットブースタ５、Ｘ線検出器７、及びセンサコイル８が同一ライン上に配置されている。支持台２は、ハイブリッド型異物検知装置１を支持するためのものであり、下部に４つの脚を有する。支持台２は、ステンレス鋼等の非磁性体の金属で作られており、ベルトコンベヤ４の下側に、信号処理ユニット９と駆動モータ３を設置するための台を有する。駆動モータ３は、ベルトコンベヤ４を回転駆動するためのものである。

ベルトコンベヤ４は、被検査物６を搬送し、マグネットブースタ５、Ｘ線検出器７、及びセンサコイル８を順次通過させるためのものである。マグネットブースタ５は、金属異物の磁性を強める働きをするためのもので強力な磁石から構成される。塑性変形した弱い磁性のオーステナイト系ステンレスなどにマグネットブースタ５が発生する磁界が作用し、その磁気モーメントを一定方向に揃え磁性を強くし、センサコイル８で検知し易くする。

Ｘ線検出器７は、Ｘ線を発生させて被検査物６を透過させて蛍光板１３などの検知板でこれを受信し、蛍光板１３で発生する光をＣＣＤカメラ１２などで撮影する。ＣＣＤカメラ１２の映像を後段の信号処理ユニット９で画像処理して被検査物６に混入した異物を検知する。

センサコイル８は、Ｅ型の鉄心に銅線を巻いた構造をしており、交流電圧を印加すると交番磁界を発生する。１対のセンサコイル８をブリッジ回路の２辺にすると、一定の交流電圧を印加されているときはブリッジ回路を流れる電流が変化なく、ブリッジ回路の出力電流が一定である。磁性材料がセンサコイル８の付近を通過するとき、交番磁界のフォームが乱れ、ブリッジ回路の出力電流が変化する。

この出力電流は、後段の信号処理ユニット９で信号処理され被検査物６中の異物として検知される。信号処理ユニット９は、センサコイル８からの信号を信号処理し、異物を検知する部分と、Ｘ線装置７からの画像を受信し、信号処理し異物をハイブリッド検知するための装置である。被検査物６は、ベルトコンベヤ４によって搬送される。

被検査物６は、ベルトコンベヤ４で搬送されてマグネットブースタ５を通過し、その次にＸ線検出器７から発生されるＸ線を通過する。そして、センサコイル８を通過する。ベルトコンベヤ４の搬送速度は、所定の範囲で調整可能である。被検査物６はマグネットブースタ５が発生する磁界を通過するとき、被検査物６中の金属異物が磁化される。

Ｘ線装置７はＸ線発生器１０、スリット１１、受信系などから構成される。受信系は、蛍光板１３、ミラー１４、ＣＣＤカメラ１２から構成されている。Ｘ線発生器１０から発生されたＸ線は、スリット１１を通過して絞り込まれた後、被検査物６を照射する。被検査物６を透過したＸ線は蛍光板１３に照射される。Ｘ線が照射されると、このＸ線により蛍光板１３が光り、この光をミラー１４で反射させてＣＣＤカメラ１２で撮影する。

ＣＣＤカメラ１２で撮影した被検査物６の画像には、金属異物が黒く写り、被検査物６の移動とともに黒い影を残しながら移動した画像になる。Ｘ線発生器１０から出力されるＸ線の強度、スリット１１の隙間は、センサコイル８の感度が一番低下する上下２つセンサの中央部、中央部近傍に位置する異物を検知できるように最適化して設定する。

図２には、Ｘ線発生器１０の構成を図示している。Ｘ線発生器１０は、ヒータ電源２０、Ｘ線管２２、電源２６などから構成されている。Ｘ線管２２は、ヒータコイル２１、カソード（陰極）２４、アノード（陽極）２５から構成され、カソード２４、アノード２５はニッケル管２３に封入されている。ニッケル管２３はニッケル膜に覆われており、発生したＸ線を通すための孔２７が開口されている。

電源２６の陰極（−極）はカソード２４に、陽極（＋極）はアノード２５に接続されて、カソード２４から飛び出した電子が加速されてアノード２５へ照射される。ヒータ電源２０によってヒータコイル２１をヒート（加熱）させてカソード２４を高温にすると、カソード２４から電子が飛び出してアノード２５へと加速されて飛ぶ。電子がアノード２５の表面のターゲット２８に当たるとＸ線が発生する。

発生したＸ線は、孔２７から出射し、被検査物に照射される。ターゲット２８としてタングステンを用いている。Ｘ線管２２は、マグネットブースタ５の影響を受けないように、またセンサコイル８に影響を与えないようにカソード、アノードは強磁性体で磁気シールドされている。

図３には、受信系の他の例を図示している。Ｘ線発生器１０から発生したＸ線はスリット１１、被検査物６を通過し、蛍光板１３に照射される。Ｘ線が当たった蛍光板１３が光り、この光が蛍光板１３に下に設けたアクリル樹脂１７に入射し、全反射を繰り返しながらアクリル樹脂１７の側面から出射しＣＣＤカメラ１２に入る。

〔第２の実施の形態〕
以下、本発明の第２の実施の形態を図面にもとづいて具体的に説明する。図８、９には、ハイブリッド型異物検知装置１０１の概要を図示している。ハイブリッド型異物検知装置１０１は、支持台１０２、駆動モータ１０３、ベルトコンベヤ１０４、マグネットブースタ１０５、センサコイル１０８、ラインセンサカメラ１０９、Ｘ線発生器１１０、ディスプレイ１１１、ラインセンサコントローラ１１２、Ｘ線制御装置１１３と電子計算機１１４などから構成されている。Ｘ線検出器は、Ｘ線発生器１１０、Ｘ線制御装置１１３、ラインセンサカメラ１０９、ラインセンサコントローラ１１２から構成される。

支持台１０２は、４つの車輪を有し、ハイブリッド型異物検知装置１０１の全体を支持するためのものである。支持台１０２の上側には、ベルトコンベヤ１０４のフレーム、マグネットブースタ１０５、Ｘ線検出器、センサコイル１０８などが設置されている。支持台１０２は、ベルトコンベヤ１０４の下側に、電子計算機１１４、ラインセンサコントローラ１１２とＸ線制御装置１１３を設置するための台を有する。

ベルトコンベヤ１０４は、被検査物１０６を搬送して、マグネットブースタ１０５、Ｘ線検出器、センサコイル１０８を通過させるためのものである。センサコイル１０８は、交流電圧を印加すると交番磁界を発生させるためのものである。電子計算機１１４は、ラインセンサコントローラ１１２、Ｘ線制御装置１１３、センサコイル１０８からの信号を元に信号処理を行って、被検査物１０６に異物が混入しているかを検出するための装置である。

Ｘ線発生器１１０は、Ｘ線を発生させるための装置である。Ｘ線発生器１１０は、陰極及び陽極がマグネットブースタ１０５の磁界による影響を受けることの無い強磁性体により磁気シールドされている。Ｘ線制御装置１１３は、Ｘ線発生器１１０を制御するための装置である。ラインセンサカメラ１０９は、Ｘ線発生器１１０から発生し、被検査物１０６を透過したＸ線を受信するための装置である。Ｘ線はベルトコンベア１０４のシャーシに設けられたスリットを通過し、被検査物１０６を透過してラインセンサカメラ１０９の受光部に当たる。

ラインセンサコントローラ１１２は、ラインセンサカメラ１０９の感度、ラインセンサカメラ１０９の上下動作を制御するための装置である。ラインセンサコントローラ１１２は、ラインセンサカメラ１０９で受信したデータを電子計算機１１４にデータ転送する機能も有する。ラインセンサコントローラ１１２は、電子計算機１１４が内蔵しているインターフェースボード（図示せず。）に通信ケーブルなどで接続されてデータの送受信を行う。

データ転送されたデータは、電子計算機１１４で画像処理されてディスプレイ１１１に画像表示されると共に、被検査物１０６に混入した異物の有無を判定するために利用される。Ｘ線発生器１１０、及びラインセンサカメラ１０９は、同一フレーム上に搭載され、このフレームの長手方向の中央部には揺動軸（図示せず）を備えている。この揺動軸は、支持台１０２に軸受で揺動自在に支持されている。この揺動軸を中心として垂直（鉛直）方向から所望の角度θで傾けその位置で固定するロッキ機構（図示せず）を備えておりその位置で固定することが可能な構造である。この角度の傾きの程度は、被検査物１０６の種類、その包装材料の種類、形状により調整される。

マグネットブースタ１０５は、被検査物１０６中に混入した金属異物の磁性を検出する前に強めるためのものである。支持台１０２の上部には、ベルトコンベヤ１０４のフレームが固定され、フレームの両端にローラが設置され、ベルトがこのローラに支持されてエンドレスに回転する構造になっている。このベルトは、図８では、左側から右側へと進行している。ベルトの一方の側には、動力源の駆動モータ１０３が設置されている。駆動モータ１０３のプーリとローラはベルトを介して動力伝動が行われる。

ベルトコンベヤ１０４の中央部には、ベルトの進行方向から、マグネットブースタ１０５、Ｘ線検出器、センサコイル１０８が直線上にそれぞれ配置されている。マグネットブースタ１０５とセンサコイル１０８は、上下で１対を成しており、被検査物６がその間を通過できるような隙間を空けて、ベルトコンベヤ４の上下に設置されている（図９参照）。

Ｘ線検出器のＸ線発生器１１０は、ベルトコンベヤ１０４の下側に設置されている。Ｘ線検出器のラインセンサカメラ１０９は、ベルトコンベヤ１０４の上側に設置されている。Ｘ線発生器１１０から発生するＸ線を外部へ漏洩させないためには、前述した各装置１０５、１０８、１０９、１１０を、板金製のカバー１１５、１１６、１１７、１１９で覆っている。カバー１１７は、ラインセンサカメラ１０９、マグネットブースタ１０５を覆うカバーであり、図８においては、２点鎖線で図示している。

また、Ｘ線発生器１１０から発生するＸ線を外部へ漏洩させないためには、被検査物１０６に照射される手前側にカバー１２０、被検査物１０６に照射された後方側にカバー１２１を設置している。Ｘ線発生器１１０及びラインセンサカメラ１０９が、所定の角度θで傾いてもＸ線が外部へ漏洩できないような設計になっている。

また、ハイブリッド型異物検知装置１０１の作動状況及び、制御情報を表示するための、ディスプレイ１１１がベルトコンベヤ１０４の上部に設置されている。マグネットブースタ１０５は、第１の実施の形態で説明したマグネットブースタ５と同様のものであり、詳細な説明はここで省略する。

〔動作〕
被検査物１０６は、ベルトコンベヤ１０４の上に搭載されて搬送され、マグネットブースタ１０５が発生する磁界を通過する。このとき、被検査物１０６中の金属異物が混入されている場合は、この金属異物が磁化される。そして被検査物１０６はベルトコンベヤ１０４によって搬送されてＸ線検出器を通る。このとき、Ｘ線発生器１１０からＸ線を発生させて被検査物１０６を透過させてラインセンサカメラ１０９で受信する。

Ｘ線発生器１１０が発生するＸ線は、１対のセンサコイル１０８の上下方向の中央部、中央部近傍に位置する異物を検知できるように最適化されたＸ線強度、波長のスペクトル線幅を有する。Ｘ線発生器１１０と、ラインセンサカメラ１０９が垂直の状態から所定の角度で傾くように制御することが可能である。被検査物１０６は、アルミニウム箔で作られた袋のような均質で、滑らかで柔らかな包装材料だけではなく、鉄缶のような円筒状で、厚い材料からできているもので包装されていることがある。

この場合は、垂直方向からＸ線を照射すると、円筒缶の壁についている異物の検出が難しい。このような円筒缶の壁を透過できる程度までにＸ線を強くすると、円筒缶内の被検査物１０６と、異物も含めてＸ線が透過し、ラインセンサカメラ１０９ではその程度、明暗の階調を把握できない状態になる。Ｘ線発生器１１０及びラインセンサカメラ１０９を、揺動軸を中心として垂直の状態から所定の角度で傾くように制御して、上記の円筒缶に照射するとＸ線の強度は特別に大きくする必要はなく対応することができる。

例えば、円筒缶内の異物を検知するためには、垂直方向からＸ線を照射するより、垂直方向から所定の角度で傾いた方向からＸ線を照射するほうが、円筒缶の壁を通過するようにＸ線の強度を強くする必要がなくなる。

被検査物１０６は、Ｘ線検出器を通った後は、センサコイル１０８の間を通過する。センサコイル１０８の前には、ビームセンサ１１８が設置されている（図９を参照）。ビームセンサ１１８は、被検査物１０６がその前を通過するとき、被検査物１０６を光学式のセンサで検出するための装置である。

ビームセンサ１１８は、センサコイル１０８の間を通過する被検査物１０６のタイミングを取得するために利用される。ビームセンサ１１８から出力される信号は、電子計算機１１４に送信されて、信号処理に利用される。センサコイル１０８の励磁電源及び周波数は、被検査物１０６を包装している金属包装に渦電流を発生させない程度の周波数と磁場強度の電流を用いると良い。センサコイル１０８は、第１の実施の形態で説明したセンサコイル８と同様なものであり、詳細な説明は省略する。

電子計算機１１４は、センサコイル１０８、ビームセンサ１１８からの信号を信号処理し、金属異物を検知する部分と、Ｘ線検出器からの画像を受信し、信号処理し異物を検知する部分とからなり、被検査物１０６中の異物をハイブリッド検知するための装置である。ベルトコンベヤ１０４の搬送速度は、所定の範囲で調整可能である。ハイブリッド型異物検知装置１０１によっては、Ｘ線検出器と、センサコイル１０８の感度によって種々の異物を検知することが可能である。

〔トレサビリティシステムの例〕
ハイブリッド型異物検知装置１０１を用いたトレサビリティの運用について説明する。食品製造の工程の一般的な例は、図１０に図示している。その作業の手順を図１１のフローチャートに示している。材料搬入工程１５０は、商品製造に必要な材料を搬入してくるための工程である。材料が材料メーカ又は、農産地などから搬入されてくる。材料としては、食品の材料、その食品を加工工程で必要な材料、そして出来上がった食品を包装する包装材料がある。

第１の製造工程１５１、第２の製造工程１５２は、商品を製造する工程を代表として例示している。包装工程１５３は、製造された商品を包装するための工程である。異物検知工程１５４は、包装された商品の中に異物が混入したか否かを検知するための工程である。異物の検知には、前記のハイブリッド型異物検知装置１０１を用いる。異物除去工程１５５は、包装された商品の中から異物検知工程１５４で異物があると判定された商品を取り除くための工程である。

取り除く手段としては、ライン上を流れる包装商品から異物を含有する商品をアーム式又は、エアー式の除去装置で行うことが可能である。パッケージ化工程１５６は包装された商品を複数個にまとめてパッケージ化し、箱詰めを行うための工程である。工場出荷工程１５７は、パッケージ化された商品を最終的にその数、配送先のアドレスチェックなどを検査し足りないラベルなどを貼って工場から出荷される状態にするための工程である。

工場出荷工程１５７から出荷されたパッケージ化された商品は、運送業者などによる搬送工程１５８によって、消費者へ搬送される。詳細検査工程１５９は、異物が混入した商品を再度詳細に検査するための工程である。この工程では、制度の良い各種の分析器を利用して検査するとよい。また、詳細検査工程１５９の結果をデータベースに登録する登録工程１６０を有すると良い。

各工程の作業手順を図１１のフローチャートを参照しながら説明する。材料搬入工程１５０によって、材料が工場に搬入される（Ｓ２００）。この材料を用いて、各製造工程１５１、１５２で順番に加工作業を行い、商品を製造する（Ｓ２０１、Ｓ２０２）。ここでは、第１及び第２の製造工程だけを代表として図示している。実際は、たくさんの製造工程からなる。出来上がったものを包装工程１５３で、所定量又は個数に小分けして包装する（Ｓ２０３）。

そして、包装された商品をハイブリッド異物検知装置１０１が配置されている異物検知工程１５４で、商品中に異物が混入しているか否かを検知する（Ｓ２０４、２０５）。ハイブリッド異物検知装置１０１で異物があると検知されたら、次の異物除去工程１５５でライン上を流れている包装商品から異物が混入している商品を取り除く（Ｓ２０５、Ｓ２０９）。

異物が混入していない商品は、その次のパッケージ化工程１５６でダンボール箱などに箱詰めされて（Ｓ２０６）、工場出荷工程１５７で最終的に個数、数量の検査を得て工場出荷される（Ｓ２０７、２０８）。出荷された商品は、搬送手段１５８によって消費者へ搬送される。除去された商品、商品中の異物は、Ｘ線による画像情報とセンサコイルの磁気反応情報による分析又は詳細検査工程１５９で、再度詳細な検査を受ける（２１０）。

この詳細検査工程での結果がデータベース３００（図１２を参照。）に格納される（Ｓ２１１）。このデータベース３００のデータを用いて、各製造工程での製造、商品のトレサビリティへのフィードバックを行う（Ｓ２１２）。データベース３００は、工場単位又は、工場を運営する会社単位で作成されているもので、商品を製造する各工程、各工程で商品を製造している条件、利用している設備、各設備についての詳細な情報、材料の履歴などが入っている。

図１２には、このデータベース３００の例を図示している。データベース３００は、商品データテーブル３０１、材料テーブル３０２、製造工程テーブル３０３、取引先テーブル３０４、異物検知テーブル３０５等のテーブルから構成されている。商品データテーブル３０１は、製造している商品についての情報が格納されているテーブルで、商品番号、商品にはどのような材料が入っているか、どの製造工程で製造されるか、また製造された商品には異物が混入している欠陥商品があったか等のデータが格納される。

材料テーブル３０２は、商品製造に必要な材料の種類、量、その仕入先、仕入日、現在の在庫量、保管条件などの情報を格納しているテーブルである。また、材料には、どのような異物が混入している可能性があるかなどの情報もあると良い。製造工程テーブル３０３は、製造工程の識別番号、その製造工程の各製造装置、各製造装置の材料等が入っているテーブルである。また、どの製造装置、搬送ラインからどのような異物が商品に混入する可能性があるかなどの情報も有すると良い。

例えば、材料を細かく切るための切断機の場合は、切断機の切断歯車の破片が商品に混入する可能性がある。この破片の種類、製造装置、製造工程の情報を製造工程テーブル３０３に格納しておくと、商品に混入している異物の断定に有効に利用される。取引先テーブル３０４は、材料の仕入先、商品の納入先等の取引先、取引先の取扱商品、その連絡先、連絡するときの方法、商品に異物等が混入していることが判明したときトレサビリティ情報の提供又は要求をするかなどの情報を格納するためのテーブルである。

異物検知テーブル３０５は、異物検知工程１５４、詳細検査工程１５９で検知した異物についての情報を格納したテーブルである。例えば、異物検知工程１５４、詳細検査工程１５９で異物を検知したときの識別番号、商品番号、異物の種類、異物の混入元に関する情報が異物検知テーブル３０５に格納される。また、異物検知テーブル３０５には、詳細検査工程１５９の検査結果が格納される。そして、トレサビリティのためのフィードバックの結果が格納されると良い。

これらのテーブル３０１〜３０５は、随時更新されて運用されている。このデータベース３００を検索することによって、どの商品が、どのような工程を経て製造されたか、また、商品に混入する可能性のある異物を検索することができる。言い換えると、商品から異物が検知され、その異物は金属の破片、プラスチック、髪の毛等と判定されたら、データベースを検索してこの異物がどの工程で混入したかを把握することができる。

また、詳細検査工程で検知された異物についての情報をこのデータベースに随時追加する。異物の履歴を検索する専用のプログラムによって、リアルタイムでどのような異物が検出されているかを把握し、この情報を異物が混入した製造ラインに送信することでフィードバックすることも可能である。データベース３００は、複数の工場、材料の仕入先、販売業者、消費者と共有化し、トレサビリティの円滑な運用をされても良い。

本発明は、食品、飲用、医薬品などの製造中、又は製造後の製品の異物検知に利用される。また、塗料などの工業品の製造分野にも利用しても良い。

図１は、本発明の実施の形態１のハイブリッド型異物検知装置の概要を図示した図である。 図２は、Ｘ線管の概要を図示した図である。 図３は、Ｘ線検出器の概要を図示した図である。 図４は、センサコイルで金属異物を検知する概要を図示した図である。 図５は、センサコイルの検知感度をグラフ化した図である。 図６は、Ｘ線装置の概要を図示した図である。 図７は、Ｘ線装置の概要を図示した図である。 図８は、本発明の実施の形態２のハイブリッド型異物検知装置の概要を図示した立体図である。 図９は、ハイブリッド型異物検知装置１０１の正面図である。 図１０は、食品製造の工程の一般的な例を図示している図である。 図１１は、図１０の食品製造の工程の各工程の作業手順を示すフローチャートである 図１２は、トレサビリティ用のデータベースの例を示す概念図である。

符号の説明

１、１０１…ハイブリッド型異物検知装置
２、１０２…支持台
３、１０３…駆動モータ
４、１０４…ベルトコンベヤ
５、１０５…マグネットブースタ
６、１０６…被検査物
７…Ｘ線検出器
８、１０８…センサコイル
９…信号処理ユニット
１０、１１０…Ｘ線発生器
１１…スリット
１２…ＣＣＤカメラ
１３…蛍光板
１４…ミラー
１５、１６…被検査物
１７…アクリル樹脂
２０…ヒータ電源
２１…ヒータコイル
２２…Ｘ線管
２３…ニッケル管
２４…カソード
２５…アノード
２６…電源
２７…孔
２８…ターゲット
１０９…ラインセンサカメラ
１１１…ディスプレイ
１１２…ラインセンサコントローラ
１１３…Ｘ線制御装置
１１４…電子計算機
１１８…ビームセンサ
３００…データベース
１５０…材料搬入工程
１５１…第１の製造工程
１５２…第２の製造工程
１５３…包装工程
１５４…異物検知工程
１５５…異物除去工程
１５６…パッケージ化工程
１５７…工場出荷工程
１５８…搬送工程
１５９…詳細検査工程
１６０…登録手段
３０１…商品データテーブル
３０２…材料テーブル
３０３…製造工程テーブル
３０４…取引先テーブル
３０５…異物検知テーブル

Claims (9)

1. 被検査物を搬送するための搬送手段と、
   前記被検査物に混入した異物の中の磁性体異物を磁化するための磁化手段と、
   真空管に入っている陰極、陽極でＸ線を発生させるためのＸ線発生手段、及び前記被検査物を透過した前記Ｘ線を受信するためのＸ線受信手段とからなる前記異物の有無を検知するためのＸ線装置と、
   前記磁性体異物の有無を検知するための１対のセンサコイルからなる電磁波検知手段と、
   前記センサコイルの出力信号、及び前記Ｘ線装置から出力されるＸ線装置出力信号を並列的に処理して前記異物を検知する信号処理手段と
   からなることを特徴とするハイブリッド型異物検知装置。
2. 請求項１に記載のハイブリッド型異物検知装置において、
   前記Ｘ線装置が前記磁化手段と前記電磁波検知手段の間に配置されていることを特徴とするハイブリッド型異物検知装置。
3. 請求項１又は２に記載のハイブリッド型異物検知装置において、
   前記Ｘ線発生手段と前記Ｘ線受信手段は、１つの揺動軸に配置され、前記揺動軸を傾けることによって前記被検査物を垂直軸以外の角度から検知する
   ことを特徴とするハイブリッド型異物検知装置。
4. 請求項１又は３に記載のハイブリッド型異物検知装置において、
   前記Ｘ線発生手段は前記搬送手段の下側に、前記Ｘ線受信手段は、前記搬送手段の上側に設置され、前記揺動軸を垂直の方向から所定の角度（θ）で傾けて前記被検査物を検知する
   ことを特徴とするハイブリッド型異物検知装置。
5. 請求項１又は３に記載のハイブリッド型異物検知装置において、
   前記Ｘ線発生手段は、前記陰極及び前記陽極が前記磁化手段の磁界による影響を受けることの無い強磁性体により磁気シールドされている
   ことを特徴とするハイブリッド型異物検知装置。
6. 請求項１又は３に記載のハイブリッド型異物検知装置において、
   前記Ｘ線発生手段が発生するＸ線は、前記１対のセンサコイルの上下中央近傍に位置する前記異物を検知できるように最適化されたＸ線強度、波長のスペクトル線幅を有する
   ことを特徴とするハイブリッド型異物検知装置。
7. 請求項１又は６に記載のハイブリッド型異物検知装置において、
   前記１対のセンサコイルが平衡又は非平衡のブリッジ回路を構成するように接続され、
   前記ブリッジ回路に交流電圧が印加されて前記センサコイルが交番磁界を発生させ、前記磁性体異物が前記センサコイルの付近を通過するとき前記交番磁界が変化し、前記ブリッジ回路の出力電流／電圧が変化してセンサコイル出力信号となる
   ことを特徴とするハイブリッド型異物検知装置。
8. 請求項７に記載のハイブリッド型異物検知装置において、
   前記センサコイルの励磁電源及び周波数は、前記被検査物を包装している金属包装に渦電流を発生させない程度の周波数と磁場強度の電流を用いる
   ことを特徴とするハイブリッド型異物検知装置。
9. 請求項１〜８の中から選択される１項に記載のハイブリッド型異物検知装置において、
   商品を製造する製造工程、前記商品の製造に用いる機械設備、前記商品の製造に用いる材料についてのデータを予め格納し、かつ前記被検査物及び／又は前記異物についての情報を随時登録するためのデータベースと、
   前記商品の製造の履歴を追跡するトレサビリティのために単独で又は他のトレサビリティ用のシステムと連携をとり、前記データを用いて前記被検査物及び／又は前記異物についての情報を解析する電子計算機と
   からなることを特徴とするハイブリッド型異物検知装置を有するトレサビリティ用システム。

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