TWI608228B

TWI608228B - 檢查裝置

Info

Publication number: TWI608228B
Application number: TW102148826A
Authority: TW
Inventors: 河村陽一; 池田信義
Original assignee: 佐竹股份有限公司
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2017-12-11
Also published as: WO2014103767A1; JP6179752B2; KR102124678B1; CN104937398A; JP2014130080A; TW201433787A; KR20150103087A; CN104937398B

Description

檢查裝置

本發明係關於一種攝影裝置，用於在檢查區域中光學性檢查粒狀材料之中的不良品或異物之混入。就粒狀材料而言，係有：藥片、膠囊、米與麥等穀類、扁桃等堅果類、大豆等豆類、樹脂顆粒、以及葡萄乾等果菜類。

以往，已知有種選別機，其構成定為使米粒或樹脂顆粒等粒狀材料通過檢查區域，並在檢查區域中使來自光源的光線在粒狀材料進行反射，藉由受光機構來檢查超出正確適當光量範圍的不良物，並將該不良物藉由空氣噴出裝置等分離機構來分離至與正常物不同的路徑。就此種選別機而言，例如有專利文獻1所揭示者。

專利文獻1中具有一種光反射式的曲折光路形成機構，將檢查區域中的來自光源之反射光往光軸方向折回，並將折回的光線導引至受光機構。此光反射式之曲折光路形成機構如圖8A及圖8B(亦參照專利文獻1的圖16()、()。)所示，包含：第1光反射體10A，將檢查區域中的來自光源的反射光加以反射；第2光反射體11A，將該第1光反射體10A所反射的光線加以反射，導引至受光機構5A。並且，該第1光反射體10A的光反射面形成為凹面形狀，該第2光反射面11A形成為平面形狀或凸面形狀。

第1光反射體10A將光反射面形成為凹面形狀。因此，第1光反射體10A將來自檢查區域的光線加以反射後，檢查區域中的來自多數之單位受光對象範圍各者的光線，在凹面形狀的光反射面偏折(fold)反射成往檢查區域的路徑橫向寬度方向之中央側集中的狀態。結果成為在使檢查區域的像縮小的狀態下將光線加以反射。在該第1光反射體10A進行反射的光線，在將光反射面構成形成為平面形狀或凸面形狀的第2光反射體11A進行反射導引至受光機構5A。

使檢查區域中的來自多數之單位受光對象範圍各者的光線在盡量靠近受光機構5A之光軸方向的狀態下於第1光反射體10A進行反射。藉此形成曲折光路，可使檢查區域之像縮小的像在受光機構5A受光。藉由對象物輸送機構輸送粒狀體群成為通過檢查區域。此粒狀體群即使因為搬運混亂而在與路徑橫向寬度方向交叉的有位置偏差，將該偏差的粒狀體群誤評估為相鄰接的其他列的單位受光對象範圍之受光量的可能性也低。並且，相較於將第1光反射體10A構成為平面形狀者而言，第2光反射體11A之沿著路徑寬度方向的長度變短。因此，可使裝置緊湊(參照圖8A及圖8B)。

在上述曲折光路形成機構中，於凹面鏡之反射面將檢查區域之光線偏折反射成往路徑橫向寬度方向之中央側集中。如圖7所示，形成於檢查區域K的讀取線R，理想而言係元件符號R1所示的直線狀。但實際上具有凹面鏡110所致的光反射面110a之變形，將成為元件符號R2所示的圓弧狀。元件符號R2所示的圓弧狀線條，在路徑寬度的中央部C與左端L1及右端L2，與元件符號R1所示的理想之讀取線偏離。此種位置偏差在將光反射面110a形成為二維凹面反射鏡(僅在橫(水平)向具有曲率的凹面反射鏡)時會產生，在將光反射面110a形成為三維球面反射鏡(在橫(水平)向及縱(垂直)向具有曲率的凹面鏡)時也會產生。

此位置偏差，可認為是起因於藉由凹面反射鏡將檢查區域偏折成往路徑橫向寬度方向的中央側集中，縮小成小於原本像而加以反射所產生。但是，為了實現裝置小型化，無法避免使用凹面反射鏡。因此，必須解除位置偏差所致的不良物之偵測精度降低，或位置偏差所致的空氣噴出裝置之運作遲滯。

【先前技術文獻】

【專利文獻】

專利文獻1：日本特開2006-234744

本發明之技術問題在於提供一種攝影裝置，能實現裝置小型化並且解除檢查位置之偏差來達成提昇選別精度。

為解決上述問題，本發明係一種攝影裝置，包含：光源；攝影光學系統；攝影元件，使得該攝影光學系統所導引的材料之光學像進行成像；以及檢查區域，受到來自該光源的光線所照射，光學性檢查材料的區域；且係用於進行輸送材料並且在該檢查區域進行光學性檢查，其特徵在於，該攝影光學系統包含多數之光反射體，該多數之光反射體分別包含光反射面，並將至少一對光反射體之光反射面形成為凹面形狀，使該檢查區域中的從該光源照射至該材料的光線之反射光，藉由該多數之光反射體進行折回反射。

又，第二態樣之發明，該攝影光學系統包含：第1光反射體，使該檢查區域中的自該光源照射至該材料的光線之反射光進行折回反射；第2光反射體，將該第1光反射體所反射的光線加以反射；第3光反射體，將該第2光反射體所反射的光線加以反射；以及第4光反射體，將該第3光反射體所反射的光線導引至該攝影元件；且該第1光反射體及第3光反射體之光反射面形成為凹面形狀，該第2光反射體及第4光反射體之光反射面形成為平面形狀。

再者，第三態樣之發明，更包含凹面鏡支持構件，分別使該第1光反射體及第3光反射體受到該凹面鏡支持構件所支持而可在上下方向並排設置成一對。

並且，可使該多數之光反射體全部的光反射面形成為凹面形狀，或者可將該多數之光反射體之中，將最初使該檢查區域中的由該光源照射至該材料之光線的反射光進行反射的光反射體之光反射面，以及即將導引至該攝影元件之前的光反射體之光反射面，形成為凹面形狀。

依據第一態樣之發明，係一種攝影裝置，用於進行連續性輸送材料並且檢查不良品或異物之混入，該攝影裝置包含：攝影光學系統，藉由多數之光反射體將來自檢查區域的光線折回反射；攝影元件，使得該攝影光學系統所導引的材料之光學像進行成像；且該攝影光學系統藉由將該多數之光反射體之中至少一對光反射體之光反射面形成為凹面形狀，而能利用圓弧狀讀取線將上凸的圓弧與下凸的圓弧加以抵銷，形成不產生位置偏差的直線狀讀取線。藉此，能藉由凹面反射鏡之採用來實現裝置小型化，並且能解除位置偏差所致的不良物偵測精度不佳。

又，依據第二態樣之發明，係將凹面反射鏡與平面反射鏡加以組合來形成攝影光學系統，能在攝影元件形成不產生位置偏差的直線狀讀取線，並且藉由凹面反射鏡與平面反射鏡的併用使得製造成本便宜。

再者，依據第三態樣之發明，藉由使該第1光反射體及第3光反射體分別在凹面鏡支持構件受到支持而可在上下方向並排設置成一對，相較於單獨組裝各光反射體而言，能進一步提升組裝操作性。

1‧‧‧檢查裝置

2‧‧‧機架

3‧‧‧斜板

4‧‧‧貯存槽

5‧‧‧振動進料器

5A‧‧‧受光機構

6、6a、6b‧‧‧檢查部

7‧‧‧排出器噴嘴

8‧‧‧良品回收管

9‧‧‧不良品回收管

10‧‧‧輔助不良品回收管

10A‧‧‧第1光反射體

11、11a、11b‧‧‧箱體

11A‧‧‧第2光反射體

12、12a、12b‧‧‧相機(攝影裝置)

13、13a~13d‧‧‧可見光源

14、14a、14b‧‧‧近紅外線源

15、15a、15b‧‧‧背景體

16、16a、16b‧‧‧窗構件

17‧‧‧副槽

18‧‧‧配管

19‧‧‧電磁閥

20‧‧‧空氣管

21‧‧‧氣壓缸

22‧‧‧前門

23‧‧‧液晶顯示器

24‧‧‧不良品接收口

25‧‧‧良品接收口

26‧‧‧輔助不良品接收口

27‧‧‧樣品取出部

28‧‧‧光反射體(凹面鏡)

29‧‧‧光反射體(平面鏡)

30‧‧‧光反射體(凹面鏡)

31‧‧‧光反射體(平面鏡)

32‧‧‧攝影光學系統

33‧‧‧攝影元件(CCD固態攝影元件)

33a‧‧‧成像面

34‧‧‧攝影元件(NIR固態攝影元件)

34a‧‧‧成像面

35‧‧‧分色鏡

36‧‧‧透鏡

37‧‧‧透鏡

39‧‧‧凹面鏡支持構件

110‧‧‧凹面鏡

110a‧‧‧反射面

C‧‧‧中央部

K‧‧‧檢查區域

L1‧‧‧左端

L2‧‧‧右端

R1~R3‧‧‧讀取線

Φ1~Φ5‧‧‧入射角

圖1係應用有本發明實施形態之攝影裝置的檢查裝置之概略縱剖視圖。

圖2係顯示應用有本發明實施形態之攝影裝置的相機之攝影光學系統的概略圖。

圖3係顯示攝影光學系統之光反射體的反射作用之示意圖。

圖4係顯示攝影光學系統之其他實施例之概略圖。

圖5A係顯示在兩片凹面鏡連續進行反射時的反射作用之示意圖。

圖5B係顯示在兩片凹面鏡連續進行反射時的反射作用之示意圖。

圖5C係顯示在兩片凹面鏡連續進行反射時的反射作用之示意圖。

圖6係顯示攝影光學系統的其他實施例之概略圖。

圖7係形成於檢查區域K的讀取線之示意圖。

圖8A係顯示習知的曲折光路形成機構之概略圖。

圖8B係顯示習知的曲折光路形成機構之概略圖。

【實施發明之較佳形態】

以下參照圖式說明實施本發明的形態。圖1係應用有本實施形態之攝影裝置的粒狀材料之檢查裝置的概略縱剖視圖。

如圖1所示，粒狀材料之檢查裝置1於機架2內包含：斜板3，作為輸送機構；貯存槽4，用於貯存穀粒等粒狀材料；振動進料器5，用於將來自貯存槽4的粒狀材料搬運至斜板3；檢查部6，設為夾於從斜板3下端落下的粒狀材料之落下軌跡的前後；排出器噴嘴7，設為比檢查部6更下方；良品回收管8，接受正常的粒狀材料；不良品回收管9，豎立設於該良品回收管8，用於回收不良的粒狀材料；以及輔助不良品回收管10。斜板3係以水平位置起大致60度的角度來傾斜配置。良品回收管8位於與斜板3同傾斜線上，接收不承受來自排出器噴嘴7的噴風之正常的粒狀材料。不良的粒狀材料承受來自排出器噴嘴7的噴風而從正常的粒狀材料分離。輔助不良品回收管10係回收未順利承受來自排出器噴嘴7的噴風，碰撞周圍的構件而彈回之不良的粒狀材料。

檢查部6a、6b分別受到箱體11a、11b所圍繞。並且，位於粒狀材料之落下軌跡前側的箱體11a內裝有：相機12a，應用有本發明之攝影裝置；可見光源13a、13b，由螢光燈、LED等構成；近紅外線源14a，由鹵素燈、LED等構成；以及檢查部6b的相向用背景體15a。相機12a內裝有：可見光用的CCD固態攝影元件；以及近紅外線用的NIR固態攝影元件。位於粒狀材料的流下軌跡後側的箱體11b內裝有：相機12b，應用有本發明之攝影裝置；可見光源13c、13d，由螢光燈、LED等構成；近紅外線源14b，由鹵素燈、LED等構成；以及檢查部6a的相向用背景體15b。相機12b內裝有：可見光用的CCD固態攝影元件；以及近紅外線用的NIR固態攝影元件。並且，箱體11a、11b的粒狀材料之落下軌跡側嵌入有由透明玻璃構成的窗構件16a、16b。該窗構件16a、16b所圍繞的位置附近成為檢查區域K。

該排出器噴嘴7經由副槽17、配管18、電磁閥19而從空氣管20供給有來自未圖示之空壓機的空氣。該副槽17係暫時貯存來自空壓機的空氣。藉由設置該副槽17，即使從排出器噴嘴7消耗的空氣量較多時，也不虞陷入空氣不足。

機架2前方的傾斜壁設有前門22。前門藉由氣壓缸21而可往上下方向轉動。藉此，能容易地進行清掃等保養作業。該前門22的下方設有液晶顯示器23。液晶顯示器23包含觸控面板，兼用作為操作面板與監視器。液晶顯示器23係配設於作業員的眼睛高度位置。藉此，能容易地進行機械操作，提昇操作性。

圖1的符號24係不良品接收口，符號25係良品接收口，符號26係輔助不良品接收口，符號27係樣品取出部。

圖2係顯示應用有本發明之攝影裝置的相機之光學系統的概略圖。

如圖2所示，相機12的主要部分係由下述者構成：攝影光學系統32；以及攝影元件33、34，使攝影光學系統32所導引的材料之光學像進行成像。攝影光學系統32藉由多數之光反射體28、29、30、31使來自檢查區域的光線折回反射。攝影元件33係：CCD固態攝影元件，特異性地使得光學像之中的可見光成分之波長的光線進行成像。攝影元件34係：NIR固態攝影元件，特異性地使得光學像之中的近紅外線成分之波長的光線進行成像。並且，光反射體31與攝影元件33、34之間配設有分色鏡35。藉此，攝影光學系統32所導引的由可見光成分構成的光學像受到分色鏡35所偏折，藉由透鏡36而在CCD固態攝影元件33之成像面33a使得像進行成像。攝影光學系統32所導引的由近紅外線成分構成之光學像穿透分色鏡35，並藉由透鏡37而在NIR固態攝影元件34的成像面34a使得像進行成像。

以下詳述攝影光學系統32。圖2所示的光反射體28係利用由拋物面鏡所構成的凹面鏡來形成。光反射體29係利用平面反射鏡來形成。光反射體30係利用由拋物面鏡所構成的凹面鏡來形成。光反射體31係利用平面反射鏡來形成。並且，由凹面鏡所構成的光反射體28及由凹面鏡所構成的光反射體30係於上下方向(相機12的框體內部的上下方向)並排設置成一對並安裝於凹面鏡支持構件39。如此，將光反射體28及30在上下方向並排設置成一對來安裝時，比起分別單獨組裝各個光反射體28、30而言，更能提昇組裝操作性。

其次敘述上述構成之作用。圖3係顯示攝影光學系統的光反射體之反射作用的示意圖。

在圖2及圖3中，從光源照射並於檢查區域K中在材料進行反射的光線，經由窗構件16而以入射角度Φ1進行入射。入射的光線藉由光反射體(凹面鏡)28以角度Φ2進行反射。此時，反射成往檢查區域K的路徑橫向寬度方向之中央側集中。

其次在光反射體(平面反射鏡)29以角度Φ3進行反射。此時(依序在凹面鏡與平面反射鏡進行反射時)，與習知相同，形成於檢查區域K的讀取線成為圓弧狀(參照圖3的元件符號。R2的上凸圓弧狀。)。

再者，藉由光反射體(凹面鏡)30以角度Φ4進行反射時，再度反射成往檢查區域K的路徑橫向寬度方向之中央側集中。此時(依序在第一片凹面鏡與平面反射鏡與第二片凹面鏡進行反射時)，如圖3所示，形成於檢查區域K的讀取線成為元件符號R3所示之下凸的圓弧狀。將第一片凹面鏡與第二片的凹面鏡加以組合時，往上凸的圓弧狀讀取線(元件符號R2、第一片凹面鏡28之作用。)與往下凸的圓弧狀讀取線(元件符號R3、第二片凹面鏡30之作用。)光學性抵銷。藉由此種光學性抵銷，而在入射至攝影元件33、34時，實質上以圖3的R1所示的直線狀之讀取線來進行辨識。

再者，參照圖2進行說明時，在光反射體(凹面反射鏡)30進行反射的光線，藉由光反射體(平面反射鏡)31以角度Φ5進行反射，入射至分色鏡35。入射至分色鏡35的光線之中，由可見光成分所構成的光學像受到90°偏折，藉由透鏡36而在CCD固態攝影元件33的成像面33a使得像進行成像。又，由近紅外線成分所構成的光學像穿透分色鏡35，藉由透鏡37而在NIR固態攝影元件34的成像面34a使得像進行成像。並且，於CCD固態攝影元件33的成像面33a及NIR固態攝影元件34的成像面34a形成有不產生位置偏差的直線狀讀取線。

圖4係顯示攝影光學系統之其他實施形態的概略圖。圖4所示的實施形態，對於光反射體28、29、30、31全部採用由拋物面鏡所構成的凹面鏡。圖5A、圖5B、圖5C係顯示在2片凹面鏡連續進行反射時的反射作用之示意圖。圖5A係顯示藉由1片凹面鏡使得來自檢查區域K中的粒狀物之反射光往路徑橫向寬度方向的中央集中且往上方偏折時，下凸的讀取線在固態攝影元件進行成像的模樣之作用圖。圖5B係顯示藉由1片凹面鏡使得來自檢查區域K中的粒狀物之反射光往路徑橫向寬度方向的中央且往下方偏折時，上凸的讀取線在固態攝影元件進行成像的模樣之作用圖。圖5C係顯示將圖5A及圖5B所示的凹面鏡整合使用2片凹面鏡時的反射作用之示意圖。

以下參照圖4及圖5C，說明攝影光學系統的光反射體之反射作用。在圖4及圖5C中，來自檢查區域K中的粒狀物之反射光經由窗構件16而以入射角度Φ1進行入射後，首先藉由光反射體(凹面鏡)28而以角度Φ2進行反射。此時，反射成往檢查區域K的路徑橫向寬度方向之中央側集中。

其次，亦在光反射體(凹面鏡)29以角度Φ3來反射成往路徑橫向寬度方向的中央側集中。此時，形成於檢查區域K的讀取線將第一片凹面鏡28與第二片凹面鏡29加以組合時，與圖3相同，上凸的圓弧狀讀取線與下凸的圓弧狀讀取線光學性抵銷。藉由此光學性抵銷，而在入射至攝影元件33、34時，實質上以直線狀的讀取線來進行辨識。

再者，參照圖4來說明時，光反射體(凹面反射鏡)29所反射的光線，同樣地藉由光反射體(凹面反射鏡)30以角度Φ4進行反射。再者，藉由光反射體(凹面反射鏡)31以角度Φ5進行反射之後，入射至分色鏡35。入射至分色鏡35的光線之中，由可見光成分所構成的光學像受到90°偏折，藉由透鏡36而在CCD固態攝影元件33的成像面33a使得像進行成像。又，由近紅外線成分所構成的光學像穿透分色鏡35，藉由透鏡37而在NIR固態攝影元件34的成像面34a使得像進行成像。並且，在CCD固態攝影元件33的成像面33a及NIR固態攝影元件34的成像面34a中，形成有不產生位置偏差的直線狀讀取線。相較於圖2所示的實施形態而言，本實施形態可形成直線性更高的讀取線，但因為在全部的光反射體使用凹面反射鏡，所以製造成本變高。

圖6係顯示攝影光學系統的其他實施形態之概略圖。圖6所示的實施形態在從窗構件16入射的最初之光反射體28以及導引至攝影元件的最後之光反射體31，採用由拋物面鏡所構成的凹面鏡。本實施形態亦可期待具有與圖2所示的實施形態同樣之作用、效果，但因為無法並排設置由凹面鏡所構成的光反射體，所以組裝作業性變差。

如上所述，在本發明之實施形態中，將多數之光反射體28、29、30、31之中的至少一對光反射體28、30形成為凹面形狀。藉由此構成，將凹面鏡特有的圓弧狀讀取線利用上凸的圓弧與下凸的圓弧加以抵銷，而能形成不產生位置偏差的直線狀讀取線。又，能改善位置偏差所影響的不良物之偵測精度與位置偏差所影響的空氣噴出裝置之運作狀態。

另，本發明之攝影裝置不限於上述實施形態，可進行各種設計變更。

【產業上利用性】

本發明可應用於連續性輸送藥片、膠囊、米麥等穀類、樹脂顆粒、或果類等材料，並檢查材料中的不良品或異物之混入的攝影裝置。

12‧‧‧相機(攝影裝置)

16‧‧‧窗構件