WO2016063381A1 - 電磁波検知部と光学検知部を使用した検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】　電磁波検知部で得られた電磁波画像と光学検知部で得られた光学画像の大きさを一致させて、噛み込み検査を高精度にできるようにした包装体の検査装置を提供する。 【解決手段】　操作パネル４０の表示画面４０ａに修正操作画面４１を表示させる。検査装置に円板状の検査用被写体を通過させ、Ｘ線センサでＸ線画像Ｗａ１を取得し、光学センサで光学画像Ｗａ２を取得し、修正操作画面４１の被写体表示枠４２に２つの画像Ｗａ１，Ｗａ２を表示する。移動指示部４３を操作して２つの画像Ｗａ１，Ｗａ２の中心を一致させ、縦方向縮尺可変指示部４４と横方向縮尺可変指示部４５を操作して、２つの画像Ｗａ１，Ｗａ２の大きさを一致させる。

Description

電磁波検知部と光学検知部を使用した検査装置

　本発明は、Ｘ線などの放射線やテラヘルツ波を検知する電磁波検知部と、光学画像を取得する光学検知部の双方を使用して、包装体のシール部への噛み込み検査などができるようにした包装体の検査装置に関する。

　特許文献１ないし３には、Ｘ線検知部と光学検知部の双方を備えた検査装置が記載されている。

　特許文献１に記載された検査装置は、サンプルを透過したＸ線像がカメラで撮像されるとともに、同じサンプルに可視光が与えられて可視光の反射画像が前記カメラで撮像され、Ｘ線画像と可視光の反射画像とが同じディスプレイに表示される。この検査装置は、Ｘ線画像でのみ見えるサンプル内の金属板と、可視光線の反射画像でのみ見ることができるサンプル表面のマークとの相対位置をディスプレイ上で確認できるというものである。

　特許文献２に記載された検査装置は、被検査物を搬送する搬送ベルトを備えたＸ線異物検査装置を備えている。Ｘ線異物検査装置には、搬送ベルトを挟んで上側にＸ線源が設けられ下側にＸ線ラインセンサが設けられている。さらにＸ線異物検査装置には、被検査物の外観可視画像を撮像するＣＣＤカメラが設けられている。この検査装置は、外観可視画像を撮像することで被検査物に表示されているシリアル番号などの固有識別情報が取得され、Ｘ線検査の結果と前記固有識別情報とが結合された単一の合成検査画像が蓄積記録手段に記録される、というものである。

　特許文献３に記載された検査装置は、搬送コンベアの搬送経路上に、照明装置とＣＣＤカメラとを備えた撮像部、ならびにＸ線源とＸ線検査器とを備えたＸ線検査部とが配置されている。搬送コンベアで搬送されるワークは、複数のポケット部が一定の間隔で形成されたものであり、前記ポケット部の周囲が接着されたシール部と、ポケット部ごとに分離するためのミシン目が形成された分包シートである。この検査装置は、撮像部の光学的検査によりシール部のシール長が測定され、測定されたシール長に基づいてポケット部を含む検査領域が特定される。そして、Ｘ線検査器で得られた内容物とポケット部とが位置ずれしているかなどの検査が行われる。

特開平５－３２２８０３号公報 特開２００６－２０８０９８号公報 特開２００９－４２１７２号公報

　特許文献１ないし３に記載されている検査装置は、被検査物をＸ線と可視光の双方で検査している。

　しかし、この種の検査装置では、Ｘ線検知部で取得したＸ線画像と、光学検知部で取得した光学画像の画像データ量が必ずしも等しくならず、表示画面にＸ線画像と光学画像を表示させたときに、双方の画像の大きさが互いに相違することがあり得る。

　特許文献１と特許文献２に記載された発明は、可視光を使用した光学検査で、被検査物の表面に表示されているマークや固有識別情報の画像を取得することを目的としているため、Ｘ線画像と光学画像のデータ量が不一致となってもさほど問題にならない。

　しかし、特許文献３に記載のように、光学的検査によりワークの検査領域を特定し、この検査領域をＸ線検査に当てはめる検査方法では、Ｘ線画像と光学画像の大きさにずれが生じていると、検査領域を適正に把握できなくなる。

　本発明は上記従来の課題を解決するものであり、放射線またはテラヘルツ波の照射による電磁波画像と光学画像の双方を使用して噛み込み検査などを行うことができ、電磁波画像と光学画像のずれを補正できるようにした包装体の検査装置を提供することを目的としている。

　本発明は、被検査物に放射線またはテラヘルツ波を照射する電磁波照射部と、前記被検査物に照射された放射線またはテラヘルツ波を検知する電磁波検知部と、前記被検査物の光学画像を取得する光学検知部と、
　前記電磁波検知部で得られた電磁波画像データならびに前記光学検知部で得られた光学画像データを処理するデータ処理部と、
　同じ被写体を撮像した前記電磁波画像データに基づく電磁波画像ならびに前記光学画像データに基づく光学画像を表示する表示画面とが設けられており、
　前記表示画面に表示された前記電磁波画像と前記光学画像の大きさを一致させる修正機能を有することを特徴とするものである。

　または、本発明は、被検査物に放射線またはテラヘルツ波を照射する電磁波照射部と、前記被検査物に照射された放射線またはテラヘルツ波を検知する電磁波検知部と、前記被検査物の光学画像を取得する光学検知部と、
　同じ被写体を前記電磁波検知部で撮像した電磁波画像データおよび前記光学検知部で撮像した光学画像データを処理するデータ処理部と、が設けられており、
　前記データ処理部は、前記電磁波画像データ上での前記被写体の大きさと前記光学画像データ上での前記被写体の大きさを一致させる修正機能を有することを特徴とするものである。

　本発明は、前記修正機能が、前記電磁波画像と前記光学画像とを重ねる処理を含むようにしてもよい。

　本発明の検査装置は、前記表示画面に、修正操作画面が表示可能とされており、前記修正操作画面には、前記電磁波画像ならびに前記光学画像が表示される被写体表示部と、縮尺可変指示部とが表示され、前記縮尺可変指示部を操作することで、前記電磁波画像と前記光学画像の少なくとも一方を縮小させまたは拡大させることができるものとして構成できる。

　また、前記縮尺可変指示部では、画像を、画面と平行な面内で互いに直交する２方向へ縮小させまたは拡大させることができる。

　さらに、前記修正操作画面に、前記電磁波画像と前記光学画像を重ねるための操作を行う移動指示部が設けられている。

　本発明の検査装置は、前記表示画面では、前記電磁波画像と前記光学画像とが重複している部分の表示形態が、それ以外の部分と相違するように表示されることが好ましい。

　本発明の検査装置は、画像またはデータの少なくとも一方において、前記被写体の大きさを自動的に一致させる処理を含むようにしてもよい 。 

　この場合に、前記修正機能は、前記電磁波画像と前記光学画像とを自動的に重ねる処理を含むこともできる。例えば、前記電磁波画像と前記光学画像とを２値化画像に変換した後に、両画像を自動的に重ねる。

　本発明は、前記被写体が、真円形で均一な厚さの検査用被写体である  ことが好ましい。

　本発明の検査装置は、前記被検査物を検査するときは、修正 結果を反映して、前記被検査物の電磁波画像と光学画像の大きさを一致させることが可能である。

　本発明の検査装置は、前記被検査物である包装体の電磁波画像と光学画像とを合成させて、包装体のシール部に内容物の一部が存在するか否かの噛み込み検査を行うことが可能である。

　本発明は、放射線またはテラヘルツ波を包装体などの非検査物へ照射して得られた電磁波画像と、光学検知部で取得される光学画像との間に、画像データ量の違いがあり、画像の大きさが相違している場合に、修正機能を立ち上げることで、電磁波画像と光学画像の大きさを一致させることができる。

　例えば、被検査物である包装体を検査するときに得られる電磁波画像と光学画像の大きさと形状を一致させて、電磁波画像と光学画像とを合成することによって、包装体のシール部に内容物の一部が挟まっているかを検知する噛み込み検査を高精度に行うことができるようになる。

本発明の第１の実施の形態の包装体の検査装置の外観を示す斜視図、 第１の実施の形態の包装体の検査装置の内部構造を示す正面図、 本発明の検査装置の回路ブロック図、 修正操作のときに操作パネルに表示される画像の説明図、 修正操作のときに操作パネルに表示される画像の説明図、 Ｘ線エネルギーの調整操作のときに操作パネルに表示される画像の説明図、 データ変換部による輝度分布の調整操作を行っているときに操作パネルに表示される画像の説明図、 図６の部分拡大図、 表示パネルに、噛み込み検査画像と異物検査画像とが並んで表示されている状態を示す説明図、 画像処理のフローチャート、 第２の実施の形態の包装体の検査装置において、照明部と放射線検知部の配置を示す断面図、

＜検査装置の構造＞
　図１に示すように、本発明の第１の実施の形態の検査装置１は被検査物の一例として包装体を検査するものであり、包装体移動領域２と、その上に設置された上部収納部３と、包装体移動領域２の下に配置された下部収納部４を有している。

　包装体移動領域２は、中間部筐体２ａの内部に形成されている。中間部筐体２ａには一方の側部に搬入口４ａが開口し、これに対向する他方の側部に搬出口４ｂが開口している。搬入口４ａと搬出口４ｂのそれぞれには、Ｘ線遮蔽シート５が設けられており、中間部筐体２ａの内部の包装体移動領域２は、Ｘ線遮蔽領域（電磁波遮蔽領域）となっている。

　包装体移動領域２に、移動機構６が設けられている。図１と図２に示すように、移動機構６は、上流側移動機構６ａと下流側移動機構６ｂとに分離されており、上流側移動機構６ａと下流側移動機構６ｂとの間に、移動方向に向けて間隔が空けられた間隙部６ｃが形成されている。

　上流側移動機構６ａは、上流側ローラ７ａと下流側ローラ７ｂを有し、両ローラ７ａ，７ｂの間に搬送ベルト８ａが巻かれている。上流側ローラ７ａと下流側ローラ７ｂの一方が駆動ローラで他方が従動ローラである。下流側移動機構６ｂは、上流側ローラ７ｃと下流側ローラ７ｄを有し、両ローラ７ｃ，７ｄの間に搬送ベルト８ｂが巻かれている。上流側ローラ７ｃと下流側ローラ７ｄの一方が駆動ローラで他方が従動ローラである。

　上流側の搬送ベルト８ａは光を透過可能なベルトである。たとえば、透明または半透明の合成樹脂で形成されたベルトであり、または多数の穴が規則的に形成されたゴムベルトである。下流側の搬送ベルト８ｂは光を透過可能であってもよいし、光を透過できないものであってもよい。

　上流側の搬送ベルト８ａと下流側の搬送ベルト８ｂは、同じ速度で周回している。上流側の搬送ベルト８ａの上流側端部に設置された包装体Ｗ０は、上流側の搬送ベルト８ａの周回によって、搬入口４ａから包装体移動領域（電磁波遮蔽領域）２の内部に搬入され、一定の速度で図示左方向（Ｆ方向）へ移動させられる。さらに、間隙部６ｃを通過して下流側の搬送ベルト８ｂに受け渡され、搬送ベルト８ｂの周回によって搬出口４ｂから搬出される。

　図１では、包装体Ｗ０の移動方向（Ｆ方向）がＹ方向であり、移動方向（Ｆ方向）と直交する方向がＸ方向である。また、移動方向（Ｆ方向）に対して垂直に延びる方向がＺ方向である。

　図１に示すように、上部収納部３に上部筐体３ａが設けられており、上部筐体３ａの内部にＸ線発生部１０が収納されている。Ｘ線発生部１０では、密閉容器１１の内部にＸ線管１２が収納されている。下部収納部４は下部筐体４ｃを有しており、その内部に図２に示すＸ線センサ１３が配置されている。本発明の実施の形態では、電磁波発生部の一例としてＸ線発生部１０が使用され、電磁波検知部の一例としてＸ線センサ１３が使用されている。Ｘ線センサ１３はラインセンサであり、センサ基板に複数のＸ線検知素子が、包装体Ｗ０の移動方向と直交する方向であるＸ方向に直線的に配列している。ただし、Ｘ線の代わりに他の透過性の放射線が使用されてもよいし、テラヘルツ波が使用されてもよい。

　図１に示すように、上部収納部３には、光学検知部である光学センサ１５が設けられ、図２に示すように下部収納部４には照明部１６が配置されている。光学センサ１５はラインセンサであり、複数の光検知素子が、包装体Ｗ０の移動方向と直交するＸ方向に直線的に配列して光検知ラインが構成されている。光学センサ１５は、Ｘ方向に延びる光検知ラインを１列のみ備えているものであってもよいし、複数列備えているものであってもよい。

　照明部１６はライン照明装置であり、照明基板に複数の発光素子がＸ方向に直線的に実装されて構成されている。複数の発光素子は、包装体Ｗ０の移動方向と直交するＸ方向に配列して照明ラインが形成されている。照明ラインは１列に形成されているものであってもよいし、複数列に形成されているものであってもよい。発光素子は発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、近赤外線あるいは青色の波長の光を発するものが使用される。

　図２には、Ｘ線センサ１３がＸ線を感知するＸ線検知範囲の中心線（Ｘ線検知撮像線）がＬ１で示されている。Ｘ線検知撮像線Ｌ１は、Ｘ線発生部１０とＸ線センサ１３の中心どうしが対向する対向線である。また、Ｘ線検知撮像線は、ラインセンサであるＸ線センサ１３のＸ線検知ラインから垂直に立ち上がっているＸ－Ｚ平面と平行な検知面であり、Ｘ線検知撮像面と言い換えることもできる。Ｘ線センサ１３のＸ線検知撮像線Ｌ１は、移動機構６の間隙部６ｃの内部を通過して、包装体Ｗ０の移動方向であるＹ方向と直交するＺ方向に延びている。

　図２には、光学センサ１５が光を感知する光検知範囲の中心線（光検知撮像線）がＬ２とＬ３で示されている。光検知撮像線Ｌ２，Ｌ３は、光学センサ１５と照明部１６の中心どうしが対向する対向線である。また、光検知撮像線Ｌ２，Ｌ３は、光学センサ１５の光検知ラインから延びてＸ方向に面方向が延びる検知面であり、光検知撮像面と言い換えることができる。

　図２に示すように、移動機構６の上方に反射部材１７が設けられている。反射部材１７の反射面の向きは、Ｘ－Ｚ面に対して４５度の傾きを有している。光学センサ１５の光検知撮像線Ｌ３は、Ｙ方向と平行に延び、反射部材１７の反射面１７ａにより下向きに曲げられて光検知撮像線Ｌ２となる。すなわち、照明部１６から発せられる照明光は、間隙部６ｃの上を通過する包装体Ｗ０に照射され、さらに反射面１７ａで反射されて光学センサ１５で受光される。

　Ｘセンサ１３と照明部１６は、移動機構６の下側で近接して配置されており、Ｘ線検査撮像線Ｌ１と光検知撮像線Ｌ２は、移動機構６の間隙部６ｃの内部で一致することなく平行に配置されている。

　図２に示す検査装置１は、Ｘ線検査撮像線Ｌ１と光検知撮像線Ｌ２とが、同じ間隙部６ｃに位置しているため、間隙部６ｃを通過する包装体Ｗ０に対し、Ｘ線の曝射で取得される画像データと、光学センサ１５で検知される光学的な画像データとを同じ条件で取得できる。

　図２に示すように、上流側移動機構６ａに、位置センサ１８が設けられている。位置センサ１８は光学センサであり、発光部１８ａと受光部１８ｂとが対向して構成されている。包装体Ｗ０の移動経路を挟んで上下のいずれか一方に発光部１８ａが配置され、他方に受光部１８ｂが対向している。上流側移動機構６ａを通過する包装体Ｗ０が位置センサ１８で検知されたときを基準として、Ｘ線センサ１３と光学センサ１５による撮像動作の開始のタイミングが設定される。

　図１に示すように、上部収納部３を構成する上部筐体３ａの前部に、操作パネル４０が配置されている。操作パネル４０は、カラー液晶パネルなどの表示パネルと、表示パネルの表示面に重ねて設けられた透光性のタッチパネルとを有している。タッチパネルは人の指が触れた位置を抵抗値の変化として検知し、または静電容量の変化として検知する。

＜回路構成＞
　図３に、検査装置１に備えられた電子回路の概要を示す回路ブロック図が示されている。

　データ処理部２０は、ＣＰＵとメモリなどから構成されており、図３に示されているデータ処理部２０の内部のブロックは、ＣＰＵにインストールされたソフトウエアを実行することにより構成される。

　Ｘ線センサ１３からの検知出力は、Ａ／Ｄ変換器２１ａでディジタル信号に変換され、入力インタフェース２２ａを経て、データ処理部２０内のラインデータ取得部２３に与えられる。ラインデータ取得部２３では、Ｘ線センサ１３のＸ線検知ラインで検知されたラインデータが１ライン毎に取得される。ラインデータ取得部２３で取得されたラインデータは電磁波画像データ生成部２４に与えられて累積され、１画面単位の輝度分布データで構成される電磁波画像データ２７が生成される。

　光学センサ１５からの検知出力は、Ａ／Ｄ変換器２１ｂでディジタル信号に変換され、入力インタフェース２２ｂを経て、データ処理部２０のラインデータ取得部２５に与えられる。ラインデータ取得部２５では、光学センサ１５の光検知ラインで検知された濃淡データが１ライン毎に取得される。ラインデータ取得部２５で取得されたライン単位の濃淡データは光学画像データ生成部２６に与えられて累積され、１画面単位の濃淡データで構成される光学画像データ２８が生成される。

　位置センサ１８からの検知出力は、Ａ／Ｄ変換器２１ｃでディジタル信号に変換され、入力インタフェース２２ｃを経て、タイミング信号２９となって判定部３１と画像合成部３２ならびに２つのラインデータ取得部２３，２５に与えられる。このタイミング信号２９にしたがって、ラインデータ取得部２３がラインデータを取得し、ラインデータ取得部２５が濃淡データを取得する。

　電磁波画像データ生成部２４で生成されたＸ線検知出力の輝度分布画像である電磁波画像データ２７は、データ変換部３６で輝度分布が変換させられて、判定部３１と画像合成部３２ならびに表示切替部３５に与えられる。光学画像データ生成部２６で生成された光検知出力の濃淡画像である光学画像データ２８は、濃淡処理部３７で画像全体の濃淡が調整された後に、判定部３１と画像合成部３２ならびに表示切替部３５に与えられる。判定部３１と画像合成部３２は、相互にデータの交換が可能である。

　画像合成部３２では、電磁波画像データ２７がデータ変換部３６で変換された後のデータと、光学画像データ２８が濃淡処理部３７で調整された後のデータを参照して画像データ３３が生成される。表示切替部３５によって表示すべき画像が選択されると、前記画像データ３３は出力インタフェース２２ｄを介して、操作パネル４０に設けられた表示パネルに与えられて、画像が表示画面４０ａに表示される。

　前記のように操作パネル４０には、タッチパネルが設けられており、タッチパネルで検知された操作信号は、表示切替部３５と画像合成部３２ならびにデータ変換部３６と濃淡処理部３７に与えられる。

　図３に示すように、検査装置１にはＸ線発生部１０で発生されるＸ線エネルギーを調整するＸ線調整部３８が設けられており、前記操作パネル４０によってＸ線調整部３８が操作される。

＜修正操作（キャリブレーション）＞
　この検査装置１では、噛み込み検査用データが、Ｘ線画像である電磁波画像データ２７と光学画像データ２８とを合成することで生成される。しかし、電磁波画像データ２７のデータ量と、光学画像データ２８のデータ量は必ずしも一致しない。すなわち、Ｘ線センサ１３と光学センサ１５の撮像距離の違いや、両センサの画像取得時のデータ転送レートの違い、さらには光学センサ１５に設けられた撮像用レンズの精度などにより、同じ被写体を撮像したときに、電磁波画像データ２７において被写体の占める領域の画素数と、光学画像データ２８において同じ被写体の占める領域の画素数とが相違する現象が発生する。例えば、電磁波画像データ２７で被写体が占める画素数が６４０ピクセルで、光学画像データ２８で被写体が占める画素数が１０２４ピクセルとなることがある。

　例えば、噛み込み検査などのように、包装体の外形と内容物との相対位置の検査を行うためには、電磁波画像データ２７で表現される画像の大きさと、光学画像データ２８で表現される画像の大きさを一致させることが必要である。そこで、噛み込み検査などの検査工程の前の工程で、操作パネル４０に組み込まれたタッチパネルを操作し表示切替部３５を動作させて、図４Ａに示すように、操作パネル４０の表示画面４０ａに、修正操作画面（キャリブレーション操作画面）４１を表示させる。

　図４Ａに示すように、修正操作画面４１には、被写体表示部４２が表示され、その側方に移動指示部４３と、縦方向縮尺可変指示部４４と、横方向縮尺可変指示部４５と、縮尺率指示部４６とが表示される。これらは、液晶表示パネルなどで形成される１つの表示画面４０ａの内部で画像として表示されるものである。 

　操作パネル４０に修正操作画面４１が表示されているときに、検査装置１を始動させ、検査用被写体Ｗａを上流側移動機構６の搬送ベルト８ａによってＦ方向へ搬送させる。検査用被写体Ｗａは、搬送ベルト８ａから間隙部６ｃを通過して、下流側移動機構６ｂの搬送ベルト８ｂに受け渡される。

　検査用被写体Ｗａが、移動機構６の間隙部６ｃを通過するときに、Ｘ線発生部１０から発せられたＸ線が検査用被写体Ｗａに曝射され、検査用被写体Ｗａを透過したＸ線が、Ｘ線センサ１３で検知される。Ｘ線センサ１３の検知出力は、図３に示すデータ処理部２０のラインデータ取得部２３に与えられ、ライン画像データが電磁波画像データ生成部２４で蓄積されて電磁波画像データ２７が生成される。また、照明部１６から間隙部６ｃに照明光が照射される。照明光は間隙部６ｃを通過する検査用被写体Ｗａの下から照明される。この照明光は反射部材１７で反射されて光学センサ１５で検知される。光学センサ１５の検知出力は、データ処理部２０のラインデータ取得部２５に与えられ、ライン画像データが光学画像データ生成部２６で蓄積されて光学画像データ２８が生成される。

　また、検査用被写体Ｗａとして実際の包装体などの製品を使用する場合には、製品の縁部に金属箔などを貼って電磁波画像と光学画像を取得することが好ましい。

  図４Ａに示す修正操作画面４１では、被写体表示部４２に、電磁波画像データ２７から生成された検査用被写体ＷａのＸ線画像（電磁波画像）Ｗａ１と、光学画像データ２８から生成された検査用被写体Ｗａの光学画像Ｗａ２が表示される。図４ Ａでは、電磁波画像データ２７において被写体が占めるデータ量が、光学画像データ２８において被写体が占めるデータ量よりも少なく、Ｘ線画像Ｗａ１が光学画像Ｗａ２よりも小さく表示されている。

　修正操作（キャリブレーション操作）は、まずＸ線画像Ｗａ１と光学画像Ｗａ２の中心を一致させる。その操作は、Ｘ線画像Ｗａ１と光学画像Ｗａ２のうちの移動させる画像に指などをタッチして、選択した画像をハイライト表示させる。そして、移動指示部４３の４個の矢印表示のいずれかに指などをタッチし、移動指示部４３を操作して選択した画像を移動させ、Ｘ線画像Ｗａ１と光学画像Ｗａ２の中心を一致させる。あるいは、選択した画像に指をタッチして、選択した画像をハイライト表示させた後に、その指を移動させ、選択した画像を指とともに移動させて、Ｘ線画像Ｗａ１と光学画像Ｗａ２の中心を一致させることもできる。

　なお、表示画面で、Ｘ線画像Ｗａ１と光学画像Ｗａ２との重複部分を、他の部分と異なる表示形態で表示してもよい。例えば、重複部分が他の領域と異なる色相で表示され、または重複部分にハッチング線や交差線などの模様が表示される。

　次に、Ｘ線画像Ｗａ１と光学画像Ｗａ２のうちの大きさを変化させる画像に指などをタッチして、選択した画像をハイライト表示させる。そして、縦方向縮尺可変指示部４４の矢印表示と横方向縮尺可変指示部４５の矢印表示を操作し、選択している画像の縦と横の寸法を変化させて、Ｘ線画像Ｗａ１と光学画像Ｗａ２の大きさと形状を一致させる。または、Ｘ線画像Ｗａ１と光学画像Ｗａ２が共に真円状態で表示されているときは、指でタッチしていずれかの画像を選択した後に、縮尺率指示部４６を操作して、画像の縮尺倍率を数値で入力して、Ｘ線画像Ｗａ１と光学画像Ｗａ２とを一致させてもよい。

　この修正操作の結果に基づいて、電磁波画像データ２７と光学画像データ２８の少なくとも一方の、縮尺または拡大に関する数値データがメモリに記憶され、その後に包装体Ｗ０の検査を行うときには、前記数値データによって画像データが補正され、電磁波画像データ２７で生成されるＸ線画像と、光学画像データ２８で生成される光学画像が同じ大きさで処理され、同じ大きさで表示されるように設定される。

　図４Ｂは、修正操作（キャリブレーション）の他の実施の形態を示している。
　図４に示す修正操作では、被写体表示枠４２に、検査用被写体ＷａのＸ線画像Ｗａ１と光学画像Ｗａ２が並んで表示されている。詳しくは、被写体表示枠４２の右半分の領域にＸ線画像Ｗａ１が表示され、左半分の領域に光学画像Ｗａ２が表示される。また、右半分の領域の中央部に基準ポイントＰ１が表示され、左半分の領域の中央部に基準ポイントＰ２が表示されている。

　修正操作としては、操作画面４１ａを使用して、Ｘ画像Ｗａ１を、基準ポイントＰ１を基準として位置決めし、光学画像Ｗａ２を、基準ポイントＰ２を基準として位置決めする。検査用被写体Ｗａは円形であるため、Ｘ線画像Ｗａ１の中心部に基準ポイントＰ１が位置し、光学画像Ｗａ２の中心部に基準ポイントＰ２が位置するようにし、そのときのＸ線画像Ｗａ１と光学画像Ｗａ２のＸ－Ｙ方向の移動距離をメモリに記憶する。なお、被検査用被写体Ｗａが矩形状などである場合には、その角部などを基準ポイントＰ１またはＰ２に一致させてもよい。

　そして、Ｘ画像Ｗａ１と光学画像Ｗａ２の少なくとも一方の画像を拡大しまたは縮小して、Ｘ画像Ｗａ１と光学画像Ｗａ２の大きさを合わせる。この場合に、被写体表示枠４２の右側半分の領域と左側半分の領域のそれぞれに、スケールを表示しておき、このスケールを基準としてＸ画像Ｗａ１と光学画像Ｗａ２の大きさを一致させるようにするとよい。

　そして、Ｘ画像Ｗａ１と光学画像Ｗａ２の少なくとも一方の画像の拡大または縮小の比率をメモリに記憶しておく。

　その後に包装体Ｗ０を撮像するときに、前記メモリに記憶されていたデータを使用してＸ線画像と光学画像とで、包装体Ｗ０の画像の大きさを一致させる処理が行われる。

　なお、図４Ａ，図４Ｂの実施の形態において、検査用被写体Ｗａを、真円形ではなく、四角形などにすると、Ｘ線画像Ｗａ１と光学画像Ｗａ２との回転方向の位置ずれも検知できる。この場合には、画面上で、少なくとも一方の画像に複数の指をタッチして回転させる操作を行い、画像を回転させて、両画像を一致させることができる。

　なお、この修正操作は、図４Ａ，図４Ｂに示す操作パネル４０での操作による調整ではなく、画像処理またはデータ処理を使用して、Ｘ線画像Ｗａ１と光学画像Ｗａ２を自動的に重ね、さらに、Ｘ線画像Ｗａ１と光学画像Ｗａ２の形状と大きさを自動的に一致させるように制御することも可能である。

　自動的に画像の大きさ一致させる際の制御動作の一例としては、Ｘ線画像Ｗａ１と光学画像Ｗａ２を２値化処理して、検査用被写体Ｗａの外形を把握できるようにする。そしてＸ線画像Ｗａ１を２値化した画像と、光学画像Ｗａ２を２値化した画像の同じ個所（例えば円形の縁部のいずれか、あるいは円形の２値化画像の曲率中心など）に、表示画面に設定されるＸ－Ｙ座標の原点などを一致させる。そして、前記Ｘ－Ｙ座標のスケールを利用して、両２値化画像の大きさが一致するように、自動的に画像処理が行われる。

　また、修正処理を行った後に、Ｘ線画像Ｗａ１と光学画像Ｗａ２を当初の状態に復帰させる機能を有していてもよい。

＜Ｘ線エネルギー調整＞
　検査装置１は、操作パネル４０の操作によって、Ｘ線発生部１０から発せられるＸ線エネルギーを調整することが可能である。図５に示すように、この操作は、操作パネル４０の表示画面４０ａに、グラフ表示枠４８が表示され、その側方にエネルギー指示部４９が表示されている状態で行われる。

　グラフ表示枠４８に表示されているグラフは、横軸がＸ線管１２に与える管電圧Ｖを表し、縦軸がＸ線管１２から発せられるＸ線エネルギーＥを表している。エネルギー指示部４９で管電圧Ｖの大きさを変えることで、Ｘ線管１２に与えられる管電圧が変化させられる。

　例えば、管電圧を高い値Ｖ１に設定すると、発せられるＸ線エネルギーＥの強度分布が急峻になり、例えば、食品などの内容物の内部に金属などの異物が混入されているか否かを検知する異物検査に適したＸ線エネルギーとなる。管電圧を比較的低い値Ｖ２に設定すると、発せられるＸ線エネルギーＥの強度分布が緩やかになり、例えば、包装体のシール部に内容物の一部が挟まれているか否かを検査する噛み込み検査に適したＸ線エネルギーとなる。

＜画像の輝度分布設定＞
　図６では、操作パネル４０の表示画面４０ａに、輝度分布設定メニューが表示されている。この輝度分布設定メニューは、電磁波画像データ２７を取得したときのＸ線画像の輝度分布（濃度分布）を設定するための画面である。輝度分布設定メニューでは、表示画面４０ａに、Ｘ線画像表示枠５１と調整グラフ表示枠５２とが並んで表示される。

　輝度分布の調整を行うときには、これから検査しようとする包装体Ｗ０を、上流側移動機構６ａから下流側移動機構６ｂへと移送して、包装体移動領域２内を通過させ、Ｘ線発生部１０から包装体Ｗ０にＸ線を曝射し、Ｘ線センサ１３でＸ線を検知し、電磁波画像データ生成部２４で電磁波画像データ２７を生成する。電磁波画像データ２７は、データ変換部３６に与えられて輝度分布を変化させるためのデータ変換が行われるが、図６に示す調整グラフ表示枠５２を指などで操作することで、データ変化部３６の変換係数を変えることができる。図６のＸ線画像表示枠５１には、電磁波画像データ２７がデータ変換部３６で変換された後の画像データに基づいて、包装体Ｗ０のＸ線透過画像Ｗ０１が表示される。

　ここで想定している包装体Ｗ０は、包装材料がアルミ箔や印刷された樹脂フィルムなどで形成された非透明構造であり、内容物を外部から光学的に認識できないものである。内容物はレトルト食品や菓子などの各種食品である。ただし、本発明では包装体Ｗ０の内容物が食品以外のものであってもよい。

　図７には、調整グラフ表示枠５２に表示されている調整グラフ５３の画像が拡大して示されている。

　この調整グラフ５３は、横軸が電磁波画像データ２７の実データＤ０の輝度分布である。例えば横軸は１２ビットで４０９２階調の輝度データを意味している。実データＤ０は階調が０に近づくほど輝度が低くなる。よって階調が０に近づくほど画素が濃い表示となり、階調が４０９２に近づくほど、画素が薄い表示となる。階調が４０９２になると画素の表示は白となる。実データＤ０における包装体の画像での各部の輝度の分布は、図５で調整したＸ線エネルギーＥの影響を受ける。そのため、調整グラフ５３による調整を行う前に、管電圧Ｖを調整してＸ線エネルギーＥの分布を最適なものにしておくことが好ましい。

　図７の調整グラフ５３の縦軸は、データ変換部３６で変換された後の変換データＤｅｘを示しており、変換データＤｅｘも階調が０に近づくほど画素が濃い表示となり、変換データＤｅｘの階調が４０９２に近づくにしたがって、画素が薄い表示となり、階調が４０９２であるとほぼ白い表示となる。

　調整グラフ５３に現れている曲線αはデータの変換曲線であり、この変換曲線αは対数関数または指数関数に基づいている。調整作業では、グラフの横軸と変換曲線αとの交点Ｐの部分に指などをタッチし、そのまま指を横軸に沿ってスライドさせる。交点Ｐを＋Ｐ方向または－Ｐ方向へ移動させるにしたがって、曲線αが変化していく。変化後の曲線αにしたがって、実データＤ０を変換する係数が変化する。

　例えば、図７に示す実データＤ０内の画素データＤａに着目すると、この画素データＤａが変換曲線α１で変換された画素データがＤａ１、変換曲線α２で変換された画素データがＤａ２、変換曲線α３で変換された画素データがＤａ３である。実データＤ０上での輝度分布では、画素データＤａはＸ線画像においてかなり薄く現れる領域（輝度が高い領域）に位置しているが、この画素データＤａを変換曲線α１で変換した後の画素データＤａ１は、Ｄａ２やＤａ３に比べて、かなり画像が濃くなる領域（輝度が低い領域）に現れている。この変換曲線α１を使用すると、実データＤ０において、かなり薄い画像データを濃く表示することができる。したがって、例えば、包装体のシール部に挟まっている小さく薄い物体の画像を濃い画像データとして強調することができる。よって、変換曲線α１は、噛み込み検査を行うときの変換係数に適している。

　これに対し、変換後の画素データＤａ２，Ｄａ３は、輝度が高く、画面ではほぼ白く現れてしまうので、シール部に挟まる小さな薄い物体はほとんど見えなくなる。よって、変換曲線α２，α３によるデータ変換は、噛み込み検査での使用が好ましくない。

　また、図７では、実データＤ０内の画素データＤｂを変換曲線α３で変換した後の変換データＤｅｘをＤｂ１で示し、画素データＤｃを変換曲線α３で変換した後の変換データＤｅｘをＤｃ１で示している。実データＤ０では、画素データＤｂと画素データＤｃは、輝度が低く、画像ではかなり濃く写る領域にある。そのため、画素データＤｂと画素データＤｃを変換曲線α１または変換曲線α２で変換したとすると、変換後のデータは共に輝度が０となり、画面では真っ暗に映るだけとなり、画素データＤｂと画素データＤｃを区別することはできない。

　一方で、実データＤ０での画素データＤｂと画素データＤｃを、変換曲線α３を使用して変換すると、変換データＤｅｘとしては、互いに輝度が相違するデータＤｂ１とデータＤｃ１として取り出すことができる。この変換を行うと、食品などの内容物の内部に金属などの異物が存在しているときに、内容物と異物とを異なるコントラストで表示させることができる。よって、異物検査を行うときは、変換曲線α３に設定することが好ましい。

　図７に示すグラフの横軸の交点Ｐに指を触れて＋Ｐ方向や－Ｐ方向へスライドさせると、そのスライド操作にともなって、データ変換部３６での変換係数が変えられて変換曲線αが変化していく。これに応じて、 図６に示すＸ線画像表示枠５１に現れているＸ線透過画像Ｗ０１の表示コントラストが変化する。Ｘ線透過画像Ｗ０１を見ながら交点Ｐを左右にスライドさせる操作を行うことで、検査の目的に適合するようにＸ線透過画像Ｗ０１のコントラストを調整することができる。

　図７に示す変換曲線αの例では、所定の輝度の同じ実データＤ０を変換したときに、変換曲線α１を使用したときよりも変換曲線α２、α３を使用したときの方が変換後の輝度が高くなる。また、変換曲線α１で変換可能な実データＤ０の輝度範囲（最も輝度が高い点を起点とした輝度範囲）が最も狭く、変換曲線α２と変換曲線α３の順に変換可能な実データＤ０輝度範囲が広くなる。

　図３に示すデータ変換部３６では、図７で説明した異なる変換曲線αを使用して同一の電磁画像データ２７の輝度分布が変換される。異なる変換曲線αで変換された複数種類の電磁画像データは、データ変換部内で一時記憶されるとともに、それぞれのデータが画像合成部３２と表示切替部３５に与えられる。

　例えば、データ変換部３６では、電磁波画像データ２７が変換曲線α１で変換されて第１の電磁波画像データとなり、この同一の電磁波画像データ２７が変換曲線α３で変換されて第２の電磁波画像データとなる。変換曲線α１で変換された第１の電磁波画像データは、例えば図９（Ｂ）に示すように、噛み込み検査用Ｘ線画像として使用され、変換曲線α３で変換された第２の電磁波画像データは、例えば図９（Ａ）に示すように、異物検査用Ｘ線画像として使用される。

　図８にも示すように、第２の電磁波画像データは第２の検査用データとなり、その画像は、異物検査用Ｘ線画像となってそのまま表示画面４０ａに表示される。

＜噛み込み検査用データ＞
　図３に示すように、光学画像データ２８は、濃淡処理部３７に与えられる。濃淡処理部３７では、まず光学画像データ２８が二値化され、包装体Ｗ０は全体が同じ輝度で表現される。そして、操作パネル４０での操作に応じて、二値化された光学画像データ２８の全体の濃淡（輝度）が変化させられる。この調整作業では、操作パネル４０の表示画面４０ａに包装体Ｗ０の光学画像と、調整指示部が表示される。調整指示部に指を触れて操作すると画像の濃淡が変化させられ、これに応じて表示画面４０ａに表示されている包装体Ｗ０の光学画像の全体の濃度（輝度）が変化する。

　想定している包装体Ｗ０は、包装材料がアルミ箔や印刷された樹脂フィルムなどで形成されて非透明なものであるため、この包装体Ｗ０の光学画像に内容物は現れない。すなわち、図２に示すように、光学センサ１５は、照明部１６で背部から照明された画像を検知するものであるため、光学画像では包装体の外形を示す縁線から内側はほぼ塗りつぶされた画像となる。この画像を二値化することで、包装体の全体形状が画像として現れる。

　噛み込み検査を行う準備工程として、操作パネル４０を操作し、濃淡処理部３７を制御することで、光学画像データである光学画像データ２８の全体の輝度を高くする。これにより、光学画像に現れる包装体は、その縁部の境界線が見える範囲で、できるかぎり薄く表示されることになり、図９（Ｃ）に示す包装外形画像として使用することが可能になる。

　噛み込み検査では、薄く変換された包装外形画像と、図７の変換曲線α１で変換された噛み込み検査用Ｘ線画像とが画像合成部３２で合成され、光学画像の包装体の輪郭の内側にＸ線画像で得られた内容物が重ねられた画像、すなわち噛み込み検査用データに基づく画像（図９の画像（Ｄ））が得られる。

　前記修正操作により、電磁波画像データ２７による画像と光学画像データ２８による画像とが、ほぼ完全に重なるように調整されているので、噛み込み検査用データに基づく画像では、光学画像で現れる包装体の全体形状にＸ線画像による内容物の画像が正確に重ねられたものとなる。しかも、Ｘ線画像は、図７に示す変換曲線α１で変換することで、小さく薄い内容物が強調表示されるように設定されているので、包装体のシール部付近に内容物が存在しているか否かを高精度に検知できるようになる。

　なお、光学画像データ２８を二値化することで、包装体の輪郭を抽出することができる。抽出された輪郭を基準として、光学画像で現れる包装外形画像と、Ｘ線画像とを位置合わせし、包装外形画像と内容物の画像を位置合わせして重ねて表示することもできる。

　また、二値化した光学画像２８から、包装体の輪郭のみを抽出し。この輪郭のみの画像とＸ線画像とを位置合わせして合成すると、包装体の輪郭と内容物との位置関係を把握できるようになる。

＜画像の実施例＞
　図９には、前記処理動作のフローチャートと、それぞれのステップで生成される画像の実施例が示されている。

　ステップ（ＳＴ１）では、包装体Ｗ０に対して電磁波画像データ２７が生成され、ＳＴ２では、データ変換部３６で電磁波画像データ２７が変換される。例えば、変換曲線α３で変換された第２の電磁波画像データに基づく異物検査用Ｘ線画像（Ａ）と、変換曲線α１で変換された第１の電磁波画像データに基づく噛み込み検査用Ｘ線画像（Ｂ）とが同時に生成される。前述のように異物検査用Ｘ線画像（Ａ）はそのまま異物検査用画像として表示される。

　一方、ＳＴ３では、同じ包装体Ｗ０に対して光学画像データ２８が取得され、ＳＴ４では、光学画像データ２８が濃淡処理部３７に与えられ、包装体Ｗ０の光学画像が二値化され且つ濃度が調整されて、包装体の輪郭を認識できる程度に薄く変換されて、包装体外形画像（Ｃ）が生成される。ＳＴ５では、画像合成部３２において、噛み込み検査用Ｘ線画像（Ｂ）と包装体外形画像（Ｃ）とが合成されて、噛み込み検査用データに基づく噛み込み検査用画像（Ｄ）が生成される。

　図８は、操作パネル４０の表示画面４０ａに検査画像が表示された状態を示している。表示画面４０ａに、異物検査用画像（Ａ）が表示される表示枠６１と、噛み込み検査用画像（Ｄ）が表示される表示枠６２が画像として現れる。

  異物検査用画像（Ａ）と噛み込み検査用画像（Ｄ）を並べて表示することで、２つの検査を同時に行うことができる。なお、表示画面４０ａに、異物検査用画像（Ａ）と噛み込み検査用画像（Ｄ）を選択して別々に表示させることもできる。または、表示画面４０ａに、異物検査用画像（Ａ）と噛み込み検査用画像（Ｄ）とを所定の周期で自動的に交互に表示してもよい。

　なお、図３に示す判定部３１では、異物検査用データと噛み込み検査用データを監視し、画像処理の解析で、内容物に異物が混入していると判定されたとき、またはシール部に内容物の一部が噛み込まれていると判定されたときには、表示パネル４０に警告信号が与えられて、表示画面４０ａに警告が表示される。

　例えば、図８の表示枠６１に異物検査用画像（Ａ）を表示し、表示枠６２に噛み込み検査用画像（Ｄ）を表示するとともに、表示画面４０ａに、ワークの総検査個数、個別の異物検査における「ＯＫ」または「ＮＧ」、個別の噛み込み検査における検査結果の「ＯＫ」または「ＮＧ」、さらには、異物検査でＯＫとされたワーク数とＮＧとされたワーク数、ならびに噛み込み検査でＯＫとされたワーク数とＮＧとされたワーク数が表示される。

　「ＮＧ」の判定となったときは、検査装置１の下流側に位置する包装体排除装置に指示信号が与えられ、異物が混入していると判定された包装体や、シール部に内容物が噛み込まれていると判定された包装体が、搬送ラインから排除される。

　なお、前記異物検査用画像（Ａ）と同じＸ線透過画像を使用して、 包装体の内容物の割れの存在の検査や、欠品検査、内容物の面積や重量の検査を行うこともできる。

　また、表示枠６２に噛み込み検査用画像（Ｄ）と同等の画像を表示することで、包装体の長さや幅の検査を行うことなども可能である。

　なお、前記検査装置１では、操作パネル４０の操作画面４０ａに各種切換え画面を表示させて切換え操作を行うことができる。

　この操作により、Ｘ線発生部とＸ線センサ１３の動作をＯＦＦにして、包装体Ｗ０の光学画像のみを取得し、透明な包装材を有する包装体の噛み込み検査を行うことができる。逆に、光学センサ１５をＯＦＦにして、Ｘ線画像のみを得ることができる。

　または、画像合成部３２の動作をＯＦＦにして、電磁波画像データ２７と光学画像データ２８を合成することなく、別々に取得してもよい。

＜他の実施の形態＞
　図１０に示す第２の実施の形態の検査装置１０１は、上流側移動機構６ａの上方に光学センサ１１５が配置されている。この光学センサ１１５は、ラインセンサではなくエリアセンサであり、１画面分の画像を同時に取得できる多数の画素を有している。

　上流側移動機構６ａの上下の透光性の搬送ベルトの間に照明部１１６が設けられている。照明部１１６は、その上を包装体Ｗ１が通過しているときに、包装体Ｗ１の全体を含む広い面積を照明できるようになっている。この検査装置１０２は、光学センサ１１５によって、包装体Ｗ１の全体画像を一度に取得できるため、制御部における画像の処理回路を簡略化できる。

　本発明のさらに他の実施の形態としては、図１０に示すように光学センサ１１５としてエリアセンサが使用され、照明部１１６が搬送ベルトよりも上方に配置され、包装体Ｗ０が上方から照明されるものであってもよい。

１，１０１　検査装置
２　包装体移動領域
６　移動機構
６ａ　上流側移動機構
６ｂ　下流側移動機構
６ｃ　間隙部
１０　Ｘ線発生部（電磁波発生部）
１３　Ｘ線センサ（電磁波検知部）
１５　光学センサ（光学検知部）
１６　照明部
１８　位置センサ
１９　表示装置
２０　データ処理部
２４　第１の画像データ生成部
２６　第２の画像データ生成部
３１　判定部
３２　画像合成部
３６　データ変換部
３７　濃淡処理部
４０　操作パネル
４１　修正操作画面
４２　被写体表示部
４４　縦方向縮尺可変指示部
４５　横方向縮尺可変指示部
Ｗ０　包装体
Ｗａ　検査用被写体
Ｗａ１　Ｘ線画像（電磁波画像）
Ｗａ２　光学画像

Claims (13)

1. 　被検査物に放射線またはテラヘルツ波を照射する電磁波照射部と、前記被検査物に照射された放射線またはテラヘルツ波を検知する電磁波検知部と、前記被検査物の光学画像を取得する光学検知部と、
   　同じ被写体を前記電磁波検知部で撮像した電磁波画像データおよび前記光学検知部で撮像した光学画像データを処理するデータ処理部と、が設けられており、
   　前記データ処理部は、前記電磁波画像データ上での前記被写体の大きさと前記光学画像データ上での前記被写体の大きさを一致させる修正機能を有することを特徴とする検査装置。
2. 　被検査物に放射線またはテラヘルツ波を照射する電磁波照射部と、前記被検査物に照射された放射線またはテラヘルツ波を検知する電磁波検知部と、前記被検査物の光学画像を取得する光学検知部と、
   　前記電磁波検知部で得られた電磁波画像データならびに前記光学検知部で得られた光学画像データを処理するデータ処理部と、
   　同じ被写体を撮像した前記電磁波画像データに基づく電磁波画像ならびに前記光学画像データに基づく光学画像を表示する表示画面とが設けられており、
   　前記表示画面に表示された前記電磁波画像と前記光学画像の大きさを一致させる修正機能を有することを特徴とする検査装置。
3. 　前記修正機能が、前記電磁波画像と前記光学画像とを重ねる処理を含む請求項２記載の検査装置。
4. 　前記表示画面に、修正操作画面が表示可能とされており、
   　前記修正操作画面には、前記電磁波画像ならびに前記光学画像が表示される被写体表示部と、縮尺可変指示部とが表示され、前記縮尺可変指示部を操作することで、前記電磁波画像と前記光学画像の少なくとも一方を縮小させまたは拡大させることができる請求項２記載の検査装置。
5. 　前記縮尺可変指示部では、画像を、画面と平行な面内で互いに直交する２方向へ縮小させまたは拡大させることができる請求項４記載の検査装置。
6. 　前記表示画面に、修正操作画面が表示可能とされており、
   　前記修正操作画面に、前記電磁波画像と前記光学画像を重ねるための操作を行う移動指示部が設けられている請求項３記載の検査装置。
7. 　前記表示画面では、前記電磁波画像と前記光学画像とが重複している部分の表示形態が、それ以外の部分と相違するように表示される請求項２ないし６のいずれかに記載の検査装置。
8. 　前記修正機能は、画像またはデータの少なくとも一方において、前記被写体の大きさを自動的に一致させる処理を含む請求項１ないし７のいずれかに記載の検査装置。
9. 　前記修正機能は、前記電磁波画像と前記光学画像とを自動的に重ねる処理を含む請求項３記載の検査装置。
10. 　前記電磁波画像と前記光学画像とを２値化画像に変換した後に、両画像を自動的に重ねる請求項９記載の検査装置。
11. 　前記被写体は、真円形で均一な厚さの検査用被写体である請求項１ないし１０のいずれかに記載の検査装置。
12. 　前記被検査物を検査するときは、修正結果を反映して、前記被検査物の電磁波画像と光学画像の大きさを一致させる請求項２ないし１１のいずれかに記載の検査装置。
13. 　前記被検査物である包装体の電磁波画像と光学画像とを合成させて、前記包装体のシール部に内容物の一部が存在するか否かの噛み込み検査が行われる請求項１２記載の包装体の検査装置。

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