WO2020235525A1

WO2020235525A1 - 試験体とそれを用いた診断システムおよび物品検査装置

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Publication number: WO2020235525A1
Application number: PCT/JP2020/019636
Authority: WO
Inventors: 田村　淳一; 裕貴安齋; 仁込山
Original assignee: アンリツインフィビス株式会社
Priority date: 2019-05-22
Filing date: 2020-05-18
Publication date: 2020-11-26
Also published as: CN114206755A; CN114206755B; DE112020002456T5; US20220242676A1

Abstract

【課題】検査ラインの搬送系に起因する物品の動的挙動による検査機能不良を容易に診断することを可能にする物品検査装置を提供する。【解決手段】検査ライン上を搬送される物品の検査を行う物品検査装置１は、三次元の各軸方向の加速度及び角速度を検出するモーションセンサ１２を有する試験体２が搬送されたときに試験体２から得られる各軸方向の加速度及び角速度のデータに基づいて検査ラインの搬送系の診断を行う診断部２５ｃを備える。

Description

試験体とそれを用いた診断システムおよび物品検査装置

　本発明は、搬送装置にて検査ライン上を搬送される物品の検査を行う物品検査装置や検査ラインの搬送系の診断に用いる試験体とそれを用いた診断システムおよび物品検査装置に関する。

　従来、搬送装置にて検査ライン上を搬送される物品の検査を行う物品検査装置としては、例えば物品中の異物を検出する金属検出装置やＸ線異物検出装置、物品を重量別に選別する重量選別機などが知られている。

　ところで、この種の物品検査装置では、誤検出を低減して検出精度を保つため、物品の検査を行う前に試験体を用いて物品検査装置の動作を確認する作業を行っている。例えば下記特許文献１には、テストピースを用いた異物検出装置が開示されている。

　この特許文献１のテストピースは、試験用異物片が収納部材に収納され、試験用異物片を識別する識別情報が光学的に読み取り可能な情報として記録された情報記録部を有するものである。そして、この特許文献１の異物検出装置では、テストピースを搬送装置にて検査ライン上を搬送させ、テストピースから識別情報を光学的に読み取り、読み取った識別情報に基づいてテストピースの識別を行い、この識別結果によって動作の確認を行っている。

　このように、従来、物品検査装置の動作を確認するための試験体としては、所定の大きさの異物（特許文献１に開示される試験用異物片）を有するものや所定の重量から構成されるものが存在した。

特開２０１０－１０７３５７号公報

　しかしながら、従来の物品検査装置に用いられる試験体には、試験体自身にセンサを備えたものが存在しなかった。そのため、例えばコンベア乗継時など、搬送中の物品の動的挙動に起因する検査機能不良は、熟練のサービスマンが実際の生産現場で物品検査装置の搬送系を診断および調整しなければならず、物品検査装置の搬送系に起因する物品の動的挙動による検査機能不良を容易に診断できないという課題が残っていた。ここで搬送系とは、検査ライン（物品検査装置と、その上流および下流に設置される搬送装置を含む一続きの装置群）のうち、物品の搬送に関わる機構部分を意味している。

　そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、検査ラインの搬送系に起因する物品の動的挙動による検査機能不良を容易に診断することが可能な試験体とそれを用いた診断システムおよび物品検査装置を提供することを目的としている。

　上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載された試験体は、搬送部２１で搬送される物品の検査を行う物品検査装置１の搬送系の診断に用いるために、前記搬送部で搬送される試験体２であって、
　三次元の各軸方向の加速度及び角速度を検出するモーションセンサ１２と、
　該モーションセンサを保持する保持部材１１と、
　前記加速度及び前記角速度を含むデータを外部へ出力するための外部インタフェース部１５とを備えたことを特徴とする。

　請求項２に記載された試験体は、請求項１の試験体において、
　前記データを記憶する記憶部１４をさらに有し、
　前記外部インタフェース部１５は、前記記憶部のデータを所定のタイミングで出力することを特徴とする。

　請求項３に記載された試験体は、請求項１または２の試験体において、
　前記外部インタフェース部１５は、無線送信により前記データを外部に出力することを特徴とする。

　請求項４に記載された試験体は、請求項１～３の何れかの試験体において、
　環境診断用センサ１３をさらに備え、
　前記外部インタフェース部１５は、前記環境診断用センサによるデータを外部へ出力することを特徴とする。

　請求項５に記載された診断システムは、請求項１～４の何れかの試験体２と、
　該試験体が出力するデータを取得し、生成した前記三次元の各軸方向で時系列化した診断データに基づいて前記試験体を搬送した物品検査装置１の搬送系を診断する診断装置５とを備えたことを特徴とする。

　請求項６に記載された診断システムは、請求項５の診断システムにおいて、
　前記診断装置５は、前記診断データから波形を生成することを特徴とする。

　請求項７に記載された物品検査装置は、検査ライン上を搬送される物品の検査を行う物品検査装置１において、
　請求項１～４の何れかに記載の試験体２が前記検査ライン上を搬送されたときに該試験体から得られる前記各軸方向の加速度及び角速度のデータを取得するデータ取得部２５ａと、
　前記データに基づいて前記検査ラインの搬送系の診断を行う診断部２５ｃとを備えたことを特徴とする。

　請求項８に記載された物品検査装置は、請求項７の物品検査装置において、
　前記データ取得部２５ａは、前記試験体２が有する記憶部１４に記憶される前記データを、媒体を介して取得することを特徴とする。

　請求項９に記載された物品検査装置は、請求項７の物品検査装置において、
　前記データ取得部２５ａは、前記試験体２が有する通信部１５から無線送信を介して前記データを取得することを特徴とする。

　請求項１０に記載された物品検査装置は、請求項７～９の何れかの物品検査装置において、
　前記物品を搬送する搬送部２１をさらに有し、
　前記診断部２５ｃは、前記搬送部と、その上流または下流に設置されている搬送装置３との乗り継ぎ区間での前記データの変位量が所定範囲内であるか否かを判別することを特徴とする。

　請求項１１に記載された物品検査装置は、請求項７～９の何れかの物品検査装置において、
　前記診断部２５ｃは、前記モーションセンサ１２を取り付けたマスタワークが前記試験体２として搬送されたときに得られる検査領域における前記データの変位量が所定範囲内であるか否かを判別することを特徴とする。

　請求項１２に記載された物品検査装置は、請求項７～９の何れかの物品検査装置において、
　前記診断部２５ｃは、診断結果を記憶する記憶部２５ｂを有し、該記憶部に記憶された診断結果の推移を監視して性能低下や劣化を推定する予知保全機能を備えたことを特徴とする。

　本発明によれば、検査ラインや物品検査装置の搬送系に起因する物品の動的挙動による検査機能不良を容易に診断することが可能となる。

本発明に係る物品検査装置の概略構成を示すブロック図である。本発明に係る試験体と診断システムの概略構成を示すブロック図である。本発明に係る物品検査装置に向かって搬送装置により搬送される試験体の概略斜視図である。試験体の概略構成を示すブロック図である。試験体の搬送装置上の各軸の説明図である。パック製品の被検査物の一例を示す図である。図５Ａの被検査物に対応する試験体における保持部材の一例を示す図である。容器製品の被検査物の一例を示す図である。図５Ｃの被検査物に対応する試験体における保持部材の一例を示す図である。検査ライン上の搬送装置間の試験体の乗り継ぎの一例を側面視した説明図である。検査ライン上の搬送装置間の試験体の乗り継ぎの一例を平面視した説明図である。Ｙ軸方向の単位時間当たりの回転角の変化の一例を示す波形図である。Ｚ軸方向の単位時間当たりの回転角の変化の一例を示す波形図である。Ｘ線検査装置においてシールドカーテンがない場合の試験体の搬送状態を示す図である。Ｘ線検査装置においてシールドカーテンがある場合の試験体の搬送状態を示す図である。図８Ｂにおいて試験体の搬送方向の加速度の波形の一例を示す図である。図９の加速度の波形から得られる搬送速度の波形の一例を示す図である。図８Ｂにおいて試験体の目標通過時間と目標搬送距離に対する実際の通過時間の一例を示す図である。試験体の搬送速度が許容範囲内に収まっている場合の説明図である。試験体の搬送速度が許容範囲から外れている場合の説明図である。Ｚ軸方向の加速度の変化の一例を示す図である。ピッチ軸方向の角速度の変化の一例を示す図である。被検査物にモーションセンサを設けた試験体を搬送装置で搬送する場合の説明図である。被検査物にモーションセンサを設けた試験体の各軸方向のデータを補正するための傾き検出データの一例を示す図である。

　以下、本発明を実施するための形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。

　図１に示すように、本実施の形態の物品検査装置１は、例えば検査ラインの上流から搬送される物品（被検査物）の検査を行う金属検出装置、Ｘ線異物検出装置、重量選別機などで構成されるものであり、試験体２からのデータを取得して検査ラインの搬送系の診断を行う機能を有する。

　また、図２に示すように、本実施の形態の診断システム４は、物品検査装置１（例えば金属検出装置、Ｘ線異物検出装置、重量選別機など）に用いられる試験体２と、試験体２からのデータを取得して物品検査装置１が配置される検査ラインの搬送系の診断を行う診断装置５を備えて概略構成される。以下、試験体２、物品検査装置１、診断装置５の構成について説明する。

　［試験体の構成］
　試験体２は、例えば金属検出装置、Ｘ線異物検出装置、重量選別機などの被検査物（物品）の検査を行う物品検査装置１が配置される検査ラインの搬送系や物品検査装置１の搬送系の診断を行う際に用いる。試験体２は、図３Ａに示すように、検査ラインの搬送系の診断を行う場合、検査ライン上の物品検査装置１に向かって物品を搬送する例えばベルトコンベアなどの搬送装置３の搬送面３ａと接する面を底面とする保持部材１１に対し、図３Ｂのモーションセンサ１２、環境診断用センサ１３、記憶部１４、通信部１５が収容される。

　保持部材１１の一面には、試験体２を正規配置で搬送するため、図３Ａや図４に示すように、例えば矢印のマークからなる識別子１１ａが付されている。試験体２を正規配置する場合には、識別子１１ａが付された面を上にして識別子１１ａの矢印のマークを搬送方向Ａに一致させて搬送装置３の搬送面３ａ上に配置する。これにより、ユーザが試験体２を用いて診断を行う際に、試験体２が搬送装置３の搬送面３ａ上を誤った方向に搬送されるのを防ぐことができる。

　なお、保持部材１１は、検査対象となる被検査物（物品）の構造的・物理的な特徴を模した形状および材質で構成するのが好ましい。

　構造的・物理的な特徴とは、例えば重心位置、重心位置の自由度、機械的安定性、搬送装置３の搬送面３ａと接する基準面の形状や面積、基準面の硬度、基準面の摩擦係数などである。

　具体的に説明すると、例えば図５Ａに示すようなパック製品が被検査物Ｗの場合には、図５Ｂに示す保持部材１１が用いられる。図５Ｂの保持部材１１は、図５Ａの被検査物Ｗと同等の高さに重心Ｇが位置し、底面側が欠切されて搬送装置３の搬送面３ａと接する被検査物Ｗの基準面Ｗａ（図の斜線部分）と同じ形状および面積の基準面１１ｂ（図の斜線部分）が形成された略直方体形状の金属または樹脂で構成される。

　また、例えば図５Ｃに示すような容器製品が被検査物Ｗの場合には、図５Ｄに示す保持部材１１が用いられる。図５Ｄの保持部材１１は、図５Ｃの被検査物Ｗと同等の高さに重心Ｇが位置し、底面側が欠切されて搬送装置３の搬送面３ａと接する被検査物Ｗの基準面Ｗａ（図の斜線部分）と同じ形状および面積の基準面１１ｂ（図の斜線部分）が形成された略円柱形状の金属または樹脂で構成される。

　なお、実際に検査を行う被検査物Ｗを保持部材１１として用い、被検査物Ｗにモーションセンサ１２、記憶部１４、通信部１５を設けて試験体２を構成することもできる。また、実際に検査を行う被検査物Ｗに合わせて寸法、形状、密度などの代表特性を定義したマスタワークを保持部材１１として用い、このマスタワークにモーションセンサ１２、記憶部１４、通信部１５を設けて試験体２を構成してもよい。その際、環境診断用センサ１３を必要に応じて設けることもできる。

　モーションセンサ１２は、３軸加速度センサと３軸角速度センサから構成され、６軸のデータを出力するものである。３軸加速度センサは、図４のＸ軸（搬送面３ａの搬送方向Ａ）、Ｙ軸（搬送面３ａのＸ軸と直角をなす方向）、Ｚ軸（搬送面３ａの鉛直方向）それぞれの軸方向に対する加速度を検知する。３軸角速度センサは、図４のロール軸（搬送面３ａの搬送方向Ａ）、ピッチ軸（搬送面３ａのＸ軸と直角をなす方向）、ヨー軸（搬送面３ａの鉛直方向）それぞれの軸方向に対する角速度を検知する。モーションセンサ１２は、検知したデータを、３軸加速度センサが検知する加速度に比例した電圧や３軸角速度センサが検知する角速度に比例した電圧値をデジタル化して出力する。

　モーションセンサ１２は、検知目的に応じて保持部材１１内の所定位置に配置される。例えば乗り継ぎ時の衝撃の検知を目的とする場合には、搬送装置３の搬送面３ａに近い保持部材１１の底面寄りの位置にモーションセンサ１２を配置する。その際、保持部材１１の底面寄りの位置における中央や搬送方向Ａの前後左右の複数箇所にモーションセンサ１２を配置するのが好ましい。

　安定性の検知を目的とする場合には、保持部材１１の重心近傍にモーションセンサ１２を配置する。

　揺れの検知を目的とする場合には、保持部材１１の上面寄りの位置にモーションセンサ１２を配置する。その際、保持部材１１の上面寄りの位置における中央や搬送方向Ａの前後左右の複数箇所にモーションセンサ１２を配置するのが好ましい。

　環境診断用センサ１３は、例えば温度、湿度、気圧、圧力、風速、マイクロフォン（音）、磁気等の試験体２の周囲環境の物理量を検知するセンサである。例えば音のデータでは搬送時の異音診断が行え、気圧、風量データでは風などの環境診断にも適用できる。環境診断用センサ１３は、１つまたは複数のセンサを組み合わせて保持部材１１の内部に必要に応じて設けられる。環境診断用センサ１３が検知したデータは、各センサが検知して出力する値（電圧）をデジタル化して出力する。

　なお、環境診断用センサ１３は、モーションセンサ１２と一緒に保持部材１１の内部に設けることが可能な場合、モーションセンサ１２が検知したい情報（例えば乗り継ぎ時の衝撃、安定性、揺れなど）が得られる最適な位置を実験などにより求めて配置するのが好ましい。

　記憶部１４は、モーションセンサ１２が出力するデータを、所定周期（例えば５ｍｓ周期、２００Ｈｚ）で時系列的に取得して記憶するものであり、所定期間分のデータを記憶するＦＩＦＯ構造となっている。

　また、記憶部１４は、環境診断用センサ１３が出力するデータを、モーションセンサ１２の時間軸に対応させて記憶する。

　外部インタフェース部としての通信部１５は、自身を特定する試験体２の情報とともに記憶部１４のデータを所定のタイミングで無線で外部に転送するものである。通信部１５は、例えば国際無線通信規格「Ｗｉ－ＳＵＮ（Wireless Smarty Utility Network ）」などの産業用の特定小電力無線やブルートゥース（登録商標）（Bluetooth （登録商標））などの近距離無線通信、無線ＬＡＮの無線通信を可能とする。

　なお、通信部１５は、記憶部１４のデータを一括して転送する例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）規格の通信ケーブル（ＵＳＢケーブル）等を介した各種の有線通信方式の有線通信や、外部インタフェース部としてＵＳＢメモリなどの媒体を介してデータを転送するものであってもよい。

　また、データの記憶及び転送は、試験体２の搬送を検知（Ｘ軸方向（搬送方向Ａ）の加速度を検知）してリスタートするようにしてもよいし、試験体２に動作スイッチを設けて動作スイッチがＯＮ（リスタート）の状態のときに行うようにしてもよい。

　［物品検査装置の構成］
　図１に示すように、物品検査装置１は、搬送部２１、検査部２２、表示操作部２３、判定部２４、検査制御部２５を備えて概略構成される。

　搬送部２１は、例えば、生肉、魚、加工食品、薬品などの様々な品種の中から予め表示操作部２３で設定される品種の物品を被検査物Ｗとして順次搬送するもので、例えば装置本体に対して水平に配置されたベルトコンベアにより構成される。

　搬送部２１は、不図示の駆動モータにより駆動され、図１に示すように、検査ラインの上流の搬送装置３（３Ａ）から搬入された被検査物Ｗを、予め設定された所定の搬送速度で図１の矢印方向Ａ（右方向：搬送方向Ａ）に搬送面２１ａ上を搬送し、下流の搬送装置３（３Ｂ）に搬出する。

　検査部２２は、被検査物Ｗの品種状態を表す信号として、被検査物Ｗに含まれる異物の種類やサイズに応じた検出信号、または被検査物Ｗの重量に応じた検出信号などを出力する。

　さらに説明すると、物品検査装置１が金属検出装置として構成される場合の検査部２２は、所定周波数の交番磁界を発生し、交番磁界中を通過する被検査物Ｗによる磁界の変化に対応して振幅および位相が変化する信号を出力するような構成となっている。

　なお、被検査物Ｗに含まれる金属を磁石等で着磁し、磁化された金属の残留磁気を磁気センサで検出するような構成としてもよい。

　また、物品検査装置１がＸ線検査装置として構成される場合の検査部２２は、Ｘ線発生源とＸ線検出器とから構成され、Ｘ線発生源からＸ線が照射されたときに被検査物Ｗを透過したＸ線をＸ線検出器が検出し、その透過量に応じた検出信号を出力するような構成となっている。

　Ｘ線検出器としては、例えば搬送部２１によって搬送される被検査物Ｗの搬送方向Ａと直交する方向にライン状に配列された複数のフォトダイオードと、フォトダイオード上に設けられたシンチレータとを備えたアレイ状のラインセンサが用いられる。このようなＸ線検出器は、被検査物Ｗを透過したＸ線をシンチレータで受けて光に変換し、その光をその下部に配置されるフォトダイオードによって電気信号に変換して出力するようになっている。すなわち、Ｘ線の透過量に応じた電気信号が出力される。

　また、物品検査装置１が重量測定装置として構成される場合の検査部２２は、搬送部２１の一部を秤量台にし、その秤量台の下方に配置された、電磁平衡機構などのはかり機構で構成された荷重センサによって、秤量台に載った被検査物Ｗの荷重を計量し、荷重に応じた信号を出力するような構成となっている。

　なお、荷重センサは、重量を測定できるはかり機構であればよく、例えば、差動トランス機構や歪ゲージ機構などのはかり機構で構成してもよい。

　検査部２２の上流側には、搬送部２１により搬送される被検査物Ｗの通過を検知する搬入センサ２６が設けられている。搬入センサ２６は、搬送部２１を幅方向（図１の手前および奥方向）に跨ぐように対向して配置された図示しない一対の投光部および受光部からなる透過型光電センサでそれぞれ構成される。

　搬入センサ２６は、被検査物Ｗが各々の投光部と受光部の間を通過すると、被検査物Ｗにより受光部が遮光されるので、被検査物Ｗが通過して検査部２２に搬入が開始されたことを検出する。この搬入センサ２６からの検出信号は、検査制御部２５に出力される。

　表示操作部２３は、入力操作機能および表示機能を兼用するタッチパネルから構成される。表示操作部２３の入力操作としては、搬送部２１によって搬送される被検査物Ｗの品種の設定操作や、被検査物Ｗの異物検出、計量や動作確認に関する各種設定操作や指示操作を受け付ける。

　また、表示操作部２３の表示機能としては、被検査物Ｗの品種の設定操作が行なわれるときの設定値、指示操作が行なわれているときの指示値、各種判定結果、データ取得部２５ａにて取得した試験体２のモーションセンサ１２や環境診断用センサ１３のデータの個別表示や履歴表示、診断部２５ｃによる診断結果やグラフの表示など、種々の表示を行う。

　なお、表示操作部２３は、入力操作機能と表示機能とが独立した構成としてもよい。この場合、入力操作機能のために、設定や指示などの入力操作を受け付ける複数のキーやスイッチ等を設けるとともに、表示機能のために、液晶表示器等を設けた構成とすることができる。

　判定部２４は、検査部２２からの検出信号に基づいて、被検査物Ｗの中に異物が含まれているか否か、または被検査物Ｗの重量が所定範囲内であるか否か等の良否判定を行うとともに、判定結果を含む画面を表示操作部２３に表示させる。

　検査制御部２５は、物品検査装置１の全体の制御を行うものであり、データ取得部２５ａ、記憶部２５ｂ、診断部２５ｃ、軸補正部２５ｄ、制御部２５ｅを含む。

　データ取得部２５ａは、試験体２から無線で出力されるモーションセンサ１２や環境診断用センサ１３のデータを無線ＬＡＮなどのネットワークを介して取得する。

　なお、試験体２からのデータの取得は、例えばブルートゥース（登録商標）（Bluetooth （登録商標））などの近距離無線通信や国際無線通信規格「Ｗｉ－ＳＵＮ（Wireless Smarty Utility Network ）」などの産業用の特定小電力無線で試験体２から直接取得するようにしてもよいし、ネットワーク接続されているサーバやＰＣ上でデータを取得し、そこで取得したデータをＵＳＢメモリなどの媒体を介して取得するようにしてもよい。また、試験体２がＵＳＢ規格のポートを有しているものであれば、試験体２のＵＳＢのポートから有線または媒体を介して取得するようにしてもよい。

　記憶部２５ｂは、制御部２５ｅが物品検査装置１を制御するための各種プログラム、判定部２４が被検査物Ｗについて良否判定を行うための各種パラメータ、試験体２のモーションセンサ１２や環境診断用センサ１３から取得したデータや診断結果等を記憶する。

　診断部２５ｃは、データ取得部２５ａで取得した試験体２のモーションセンサ１２のデータ（それぞれ診断データともいう）を基に検査ラインの搬送系の診断を行う。例えば試験体２のモーションセンサ１２の各軸の測定値と最適な設定条件で予め測定されたモーションセンサ１２の各軸の規格値とを比較して搬送装置３や搬送部２１の搬送面３ａ，２１ａの高さ、搬送部２１とのギャップ（渡し板とのギャップ）が適切に調整されているか否かを診断する。また、物品検査装置１の機種ごとに定義された寸法の検査用マスタワークにモーションセンサ１２（必要に応じて環境診断用センサ１３を含む）を取り付けた試験体２を搬送装置３により搬送させ、試験体２から取得したデータから検査領域における基準からの変位量（波形にすると波高値）を求め所定範囲内であるか否か、および軸ごとの搬送特性を規格値と比較して合否を診断する。なお、診断部２５ｃによる診断の具体例については後述する。

　また、診断部２５ｃは、データ取得部２５ａで取得したデータの中に、環境診断用センサ１３のデータが含まれている場合、環境診断用センサ１３のデータから検査部２２における検査精度や特性の診断を行う。さらに、診断部２５ｃは、記憶部２５ｂに時系列的に記憶された試験体２のモーションセンサ１２や環境診断用センサ１３のデータ（診断データ）をグラフ化し、データの時間的な変化を示す波形を生成するようにもなっている。なお、グラフには、記憶部２５ｂに記憶されている各種閾値を合わせてグラフとすることもできる。この診断部２５ｃによる診断結果やグラフを表示操作部２３に表示すれば、ユーザは目視により診断結果やその状況を確認することができる。

　制御部２５ｅは、記憶部２５ｂに記憶されたプログラムを実行して、判定部２４のパラメータの変更、物品検査装置１の各種制御等を行う。

　なお、軸補正部２５ｄは、後述するように、被検査物Ｗを保持部材１１として用い、モーションセンサ１２を後付けで被検査物Ｗに保持したものを試験体２として用いる場合に必要な構成であり、その処理内容については追って説明する。

　［診断装置の構成］
　診断装置５は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク装置等の記憶装置を備えたパーソナルコンピュータで構成され、予め格納されているプログラムを実行することにより各種の機能を実現するようになっている。

　診断装置５は、取得した試験体２のデータに含まれる各軸の時系列のデータである診断のための診断データに基づいて試験体２を搬送した物品検査装置１の搬送系の診断を行う装置であり、図２に示すように、入力部３１、制御部３２、表示部３３を備える。

　入力部３１は、例えばキーボードやマウス等の入力装置で構成され、物品検査装置１の搬送系の診断に必要な各種情報（例えば搬送装置３の搬送速度、搬送時間の許容範囲、試験体２のモーションセンサ１２で検知される加速度の各軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）ごとの閾値、角速度の各軸（ロール軸、ピッチ軸、ヨー軸）ごとの閾値、試験体２の環境診断用センサ１３で検知される物理量（例えば温度、湿度、気圧、圧力、風速、マイクロフォン（音）、磁気等）の閾値などが入力設定される。

　制御部３２は、診断装置５を統括制御するもので、データ取得部３２ａ、記憶部３２ｂ、診断部３２ｃ、軸補正部３２ｄを含む。

　データ取得部３２ａは、ネットワークに接続されて試験体２との間で通信を行い、試験体２のモーションセンサ１２や環境診断用センサ１３のデータを取得する。

　記憶部３２ｂは、例えばハードディスク装置等で構成され、データ取得部３２ａが取得した試験体２のモーションセンサ１２や環境診断用センサ１３のデータを記憶する。また、記憶部３２ｂは、モーションセンサ１２の各軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、ロール軸、ピッチ軸、ヨー軸）の規格値や閾値、環境診断用センサ１３の各物理量ごとの閾値、物品検査装置１の搬送系の診断に必要な計算式、診断部３２ｃによる診断結果などを記憶する。

　診断部３２ｃは、記憶部３２ｂに記憶された試験体２のモーションセンサ１２や環境診断用センサ１３のデータ（それぞれ診断データともいう）を基に物品検査装置１の搬送系の診断を行う。例えば試験体２のモーションセンサ１２の各軸の測定値と最適な設定条件で予め測定されたモーションセンサ１２の各軸の規格値とを比較して搬送装置３の搬送面３ａの高さ、搬送装置間のギャップ（渡し板とのギャップ）が適切に調整されているか否かを診断する。また、物品検査装置１の機種ごとに定義された寸法の検査用マスタワークにモーションセンサ１２（必要に応じて環境診断用センサ１３を含む）を取り付けた試験体２を搬送装置３により搬送させ、検査領域におけるセンサのデータが所定範囲内の値であるか否か、および軸ごとの搬送特性を規格値と比較して合否を診断する。なお、診断部３２ｃによる診断の具体例については後述する。

　また、診断部３２ｃは、記憶部３２ｂに時系列的に記憶された試験体２のモーションセンサ１２や環境診断用センサ１３のデータ（診断データ）をグラフ化し、データの時間的な変化を示す波形を生成するようにもなっている。さらに、グラフには、記憶部３２ｂに記憶されている各種閾値に合わせてグラフとすることもできる。この診断部３２ｃによる診断結果やグラフは、必要に応じて外部に出力される。例えば診断結果やグラフを物品検査装置１に出力して表示部３３に表示すれば、ユーザが目視により診断結果やその状況を確認することができる。

　なお、軸補正部３２ｄは、物品検査装置１の軸補正部２５ｄと同様に、被検査物Ｗを保持部材１１として用い、モーションセンサ１２を後付けで被検査物Ｗに保持したものを試験体２として用いる場合に必要な構成であり、その処理内容については後述する。

　表示部３３は、例えば液晶ディスプレイ等の表示器で構成され、データ取得部３２ａにて取得した試験体２のモーションセンサ１２や環境診断用センサ１３のデータの個別表示や履歴表示、診断部３２ｃによる診断結果やグラフの表示などを行う。

　［搬送系の診断］
　上記のように構成される物品検査装置１により試験体２を用いて検査ラインの搬送系の診断を行う場合や診断システム４により試験体２を用いて物品検査装置１の搬送系の診断を行う場合には、物品検査装置１の検査対象となる被検査物Ｗに合わせて用意した試験体２を搬送装置３の搬送面３ａ上に配置して搬送方向Ａに搬送させる。

　試験体２を搬送装置３の搬送面３ａ上に配置する際には、図３Ａや図４に示すように、識別子１１ａが付された面を上にして識別子１１ａの矢印のマークを搬送方向Ａに一致させて搬送装置３の搬送面３ａ上に試験体２を配置する。

　試験体２は、搬送装置３により搬送方向Ａに搬送されると、この搬送に伴い、モーションセンサ１２の３軸加速度センサが図４のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸それぞれの軸方向の加速度を検知し、３軸角速度センサが図４のロール軸、ピッチ軸、ヨー軸それぞれの軸方向の角速度を検知する。

　なお、試験体２に環境診断用センサ１３が設けられる場合には、搬送装置３による搬送方向Ａへの搬送に伴い、例えば温度、湿度、気圧、圧力、風速、マイクロフォン（音）、磁気等の試験体２の周囲環境の物理量を検知する。

　そして、物品検査装置１の診断部２５ｃや診断システム４の診断装置５は、試験体２との間の通信により、試験体２のモーションセンサ１２や環境診断用センサ１３の検知によるデータを取得し、取得したデータを分析して搬送系を診断する。

　［診断の具体例］
　次に、試験体２を用いた検査ラインや物品検査装置１の搬送系の診断の具体例として例１～３について説明する。なお、以降の説明では、物品検査装置１の診断部２５ｃや診断装置５の診断部３２ｃが診断データから生成した波形のグラフ（図７、図９～図１５）を用いて説明する。

　［例１：搬送装置間の乗り継ぎ時の姿勢変化］
　図６Ａ，図６Ｂに示すように、搬送方向Ａに並んで上流側の搬送装置３Ａと下流側の物品検査装置１の搬送部２１とが配置され、搬送装置３Ａから搬送部２１に試験体２が受け渡される際の乗り継ぎ時の姿勢変化について説明する。

　物品検査装置１や診断装置５は、搬送装置３Ａから搬送部２１への試験体２の乗り継ぎ区間での波形が所定範囲内の波高値（変位量）であるか否かにより姿勢変化を判別する。具体的には、試験体２のモーションセンサ１２の検知によるデータからＹ軸方向の角速度の変化について、搬送装置３Ａから搬送部２１への試験体２の乗り継ぎ時にＹ軸方向の角速度Ｇｙによる回転が無ければ、図７Ａの実線で示す振幅の小さな波形を得るので、Ｙ軸方向の回転による試験体２の姿勢変化は殆ど無いと判別する。これに対し、図６Ａの矢印Ｃで示すように、搬送装置３Ａから搬送部２１への試験体２の乗り継ぎ時にＹ軸方向の角速度Ｇｙによる回転が有ると、図７Ａの点線で示すように、Ｙ軸方向の角速度Ｇｙによる回転が無いときよりも振幅が大きい波形を得るので、Ｙ軸方向の回転による試験体２の姿勢変化が有ると判別する。

　また、物品検査装置１や診断装置５は、試験体２のモーションセンサ１２の検知によるデータからＺ軸方向の角速度の変化について、搬送装置３Ａから搬送部２１への試験体２の乗り継ぎ時にＺ軸方向の角速度Ｇｚによる回転が無ければ、図７Ｂの実線で示すように、ほとんど振幅の変化が無い波形を得るので、Ｚ軸方向の回転による試験体２の姿勢変化は殆ど無いと判別する。これに対し、搬送装置３Ａから搬送部２１への試験体２の乗り継ぎ時にＺ軸方向の角速度Ｇｚによる回転が有ると、図７Ｂの点線で示すように、搬送装置３Ａから搬送部２１への試験体２の乗り継ぎ時に対応して振幅が変化した波形を得るので、Ｚ軸方向の回転による試験体２の姿勢変化が有ると判別する。

　このように、試験体２のモーションセンサ１２の検知によるデータ、すなわち、Ｙ軸方向の角速度ＧｙおよびＺ軸方向の角速度Ｇｚの回転に伴う波形の振幅の大きさ（変位量）から搬送装置３Ａと搬送部２１との間の乗り継ぎ時の試験体２の姿勢の変化を診断することができる。そして、この診断結果により、例えば搬送装置３Ａや搬送部２１の搬送ベルトのテンション状態、搬送装置３Ａや搬送部２１の搬送ベルトの水平度の調整状態などを診断でき、物品検査装置１の設置時や保全時の調整作業をアシストすることが可能となる。

　［例２：Ｘ線検査装置のシールドカーテンを通過する際の搬送乱れ］
　図８Ａ，図８Ｂに示すように、物品検査装置１としてのＸ線検査装置にシールドカーテン１ａが無い場合と有る場合の搬送乱れについて説明する。

　Ｘ線検査装置１にシールドカーテン１ａが無い場合、図８Ａに示すように、搬送部２１の入口Ｐ０にある試験体２は、搬送部２１の搬送ベルトが速度Ｖｃで駆動されると、速度Ｖ０を保って搬送部２１の出口Ｐ１まで搬送方向Ａに搬送される。

　これに対し、Ｘ線検査装置１にシールドカーテン１ａが有る場合、図８Ｂに示すように、搬送部２１の入口Ｐ０にある試験体２は、搬送部２１の搬送ベルトが速度Ｖｃで駆動されると、速度Ｖ０を保ってシールドカーテン１ａに到達するまで搬送方向Ａに搬送される。しかし、試験体２は、シールドカーテン１ａを通過するときに抵抗を受けて速度がＶ１（＜Ｖ０）に落ち、シールドカーテン１ａ通過による遅れが生じた状態で搬送部２１の出口Ｐ１まで搬送される。

　Ｘ線検査装置１や診断装置５は、シールドカーテン１ａが有る場合、図９に示すように、搬送方向Ａに対して加速度Ａｘの変動が生じたデータを取得し、この取得したデータの加速度の積分値（加速度波形の面積）から試験体２の搬送速度を算出する。このとき、図９の加速度のデータから算出（生成）される試験体２の搬送速度の波形を図１０に示す。

　そして、Ｘ線検査装置１や診断装置５は、図１１の点線で示すように、図１０の試験体２の搬送速度のデータから試験体２が入口Ｐ０から出口Ｐ１に到達するまでの時間における搬送距離Ｌｘを算出する。

　ここで、試験体２に加速度の変動が無ければ、図１１の実線で示すように、試験体２が搬送部２１の入口Ｐ０から出口Ｐ１までの距離（図１１の搬送距離Ｌ１）を移動するのに要する時間がＴ１となる。

　これに対し、試験体２に図９に示す加速度の変動が有ると、図１１の点線で示すように、試験体２が搬送部２１の入口Ｐ０から出口Ｐ１までの距離（図１１の搬送距離Ｌ１）に到達するまでに要する時間がＴ１’と算出され、試験体２に加速度の変動が無い場合の時間Ｔ１に対して遅れ時間（変位量）ｔが生じる。

　そして、Ｘ線検査装置１や診断装置５は、図１２に示すように、遅れ時間（変位量）ｔが許容＋と許容－との間（許容範囲）に収まっている場合には、試験体２がシールドカーテン１ａを通過する際の搬送遅れ（搬送乱れ）が許容範囲内であると診断する。

　これに対し、Ｘ線検査装置１や診断装置５は、図１３に示すように、遅れ時間（変位量）ｔが許容＋と許容－との間（許容範囲）に収まっていない場合には、試験体２がシールドカーテン１ａを通過する際の搬送遅れ（搬送乱れ）が許容範囲から超えていると診断する。

　このように、目標の搬送速度Ｖ０に対する試験体２の実際の速度変動を算出し、搬送遅れ（搬送乱れ）の要因が搬送部２１のどの区間で発生しているかを判断し、搬送遅れが許容範囲に収まっているか否かを診断することができる。

　［例３：予知保全］
　試験体２からのデータにより物品検査装置１の搬送系を定期的に監視して予知保全する場合について説明する。

　物品検査装置１や診断装置５は、試験体２のモーションセンサ１２や環境診断用センサ１３から取得したデータや診断結果を記憶部２５ｂ，３２ｂに記憶し、記憶したデータや診断結果に基づいて予知保全する機能を有する。

　具体的に、試験体２を搬送させる試験を月日ごとに定期的に行い、その際に試験体２のモーションセンサ１２から取得したデータを記憶部２５ｂ，３２ｂに記憶しておく。そして、物品検査装置１は、月日ごとのＺ軸方向の加速度を記憶部２５ｂ，３２ｂに記憶されたデータから読み出し、図１４に示すように、Ｚ軸方向の加速度の履歴を閾値（Ｚ軸：図中の点線）とともに表示操作部２３や表示部３３に表示する。図１４の表示例では、Ｚ軸方向の加速度が月日の経過とともに徐々に増して閾値に近づいていることが判る。

　また、物品検査装置１や診断装置５は、月日ごとのピッチ軸方向の角速度を記憶部２５ｂ，３２ｂに記憶されたデータから読み出し、図１５に示すように、ピッチ軸方向の角速度の履歴を閾値（ピッチ軸：図中の点線）とともに表示操作部２３や表示部３３に表示する。図１５の表示例では、ピッチ軸方向の角速度が月日の結果とともに増え、ある時期ｔ１に閾値を超えたことが判る。

　このように、記憶部２５ｂ，３２ｂに記憶された試験体２のモーションセンサ１２（環境診断用センサ１３を含む）のデータや診断結果の推移を監視し、その結果から物品検査装置１の搬送系に伴う性能低下や劣化を推定して予知保全することができる。

　［変形例について］
　変形例として、図１６に示すように、実際に検査される被検査物Ｗを保持部材１１として用い、通信部１５とモーションセンサ１２とが一体となったモーションセンサユニットを被検査物Ｗに取り付けて（貼付して）保持することにより試験体２を構成することができる。この試験体２を用いれば、物品検査装置１が重量選別機の場合、搬送装置３や秤量コンベアの平面度や水平度だけでなく、搬送装置３と秤量コンベアとの間の乗り継ぎ時の揺れやモーションセンサ１２の各軸の振動や変動値を測定し、重量波形との相関を周波数や振幅、波形形状から判定して計量精度に与える乗り継ぎ要因の割合も求めて診断を行うことができる。

　但し、このモーションセンサ１２を被測定物Ｗに取り付けた試験体２を用いた診断を行う場合、図１６に示すように、モーションセンサ１２の各軸は、図３Ａのモーションセンサ１２を収容した保持部材１１のように搬送装置３の搬送面３ａと搬送方向Ａを基準とした場合の軸と異なる。このため、物品検査装置１の検査制御部２５は、被測定物Ｗにモーションセンサ１２を取り付けた試験体２から得られる各軸方向のデータに対し、各軸方向の軸を補正して診断データとする軸補正部２５ｄを備える。同様に、診断装置５の制御部３２は、被測定物Ｗにモーションセンサ１２を取り付けた試験体２から得られる各軸方向のデータに対し、各軸方向の軸を補正して診断データとする軸補正部３２ｄを備える。

　軸補正部２５ｄ，３２ｄは、被検査物Ｗに取り付けたモーションセンサ１２がＤＣ成分を検出してデータを出力する場合、保持部材１１に収容されたモーションセンサ１２の加速度センサ（ＤＣ検出タイプ）の傾き検出データ（図１７のデータ）を使用して、被検査物Ｗに取り付けたモーションセンサ１２の取り付け向きを把握して各軸方向の軸を補正する。すなわち、被検査物Ｗにモーションセンサ１２を取り付けて、停止状態の搬送装置３の搬送面３ａ上に配置したときの重力加速成分を検知して補正する。例えば図１６においてモーションセンサ１２を被測定物Ｗに取り付けた試験体２の流れ方向がＺ＋の場合、図１７の傾き検出データに示すように、加速度センサのＹ軸方向の重力加速成分を＋１ｇとして補正する。

　また、軸補正部２５ｄ，３２ｄは、被検査物Ｗに取り付けたモーションセンサ１２がＡＣ成分を検出してデータを出力する場合、予めデータを取得したモーションセンサ１２を正規配置で停止状態の搬送装置３の搬送面３ａ上に配置する。そして、停止状態から所定の速度で搬送装置３を作動させたときのＸ軸方向の加速度データに対し、ＸＹ角とＸＺ角を所定の角度で少しずつずらして分解した３軸の分解データを得る。そして、この３軸の分解データの中で、停止状態の搬送装置３の搬送面３ａ上に被検査物Ｗにモーションセンサ１２を貼り付けた試験体２を配置して同一の搬送条件で搬送装置３を作動する。これにより、得られる各軸方向の加速度データが最も近いときのＸＹ角とＸＺ角を補正量として求めて軸を補正する。

　このように、本実施の形態によれば、センサ（モーションセンサ１２、環境診断用センサ１３）を有する試験体２の搬送中のセンシング結果（データ）を取得することにより、検査ラインの搬送系や物品検査装置１の搬送系に起因する物品の動的挙動による検査機能不良を容易に診断することができる。また、環境診断用センサ１３のセンシング結果をデータ化することにより、物品検査装置１が設置環境から受けるストレス変動（温度、振動、風、音など）を分析することができる。そして、これらのセンシング結果から物品検査装置１の検査性能について、静的特性と動的特性をそれぞれ個別に検証およびバリデーションすることが可能となる。

　また、試験体２から取得したデータを診断データとして物品検査装置１で分析することにより、物品検査装置１の搬送系の状態（搬送装置３と搬送部２１との間の乗り継ぎ調整の状態、搬送ベルトの搬送面の水平度の調整状態など）を診断でき、物品検査装置１の設置時や保全時の調整作業をアシストすることが可能となる。

　これにより、ユーザや海外代理店の保守員など、熟練のサービスマンでなく装置や保守スキルの低い人でも正しく設置・調整が可能となる。また、精度不良トラブル時に精度阻害要因の特定が可能となることで、ダウンタイム低減の効果が見込める。

　さらに、試験体２を用いた場合の検査性能の結果と実際の生産の結果を比較することにより、実際に生産される被検査品の構造的・物理的な特徴のばらつきを把握することが可能となる。

　また、試験体２を動作確認用マスタワークとして使用すれば、設置時からの搬送装置３や搬送部２１の搬送状態の変化を確認でき、性能低下や劣化を早期に発見することで予知保全機能としても使用することができる。

　さらに、試験体２を使用した動作確認時に試験体２がＮＧワークとして排出されたことを、試験体２のセンサ（モーションセンサ１２、環境診断用センサ１３）のデータから判断し、試験体２が選別されたか否かを、人による確認から物品検査装置１側で確認できるようになり、無人化ラインの実現が可能になる。

　なお、物品検査装置１に試験体２専用の格納場所を設けておけば、稼働中は物品検査装置１に備わる設置環境特性（例えば温度、湿度、振動、風速など）をセンシングするセンサとして用いることが可能となる。

　以上、本発明に係る試験体とそれを用いた診断システムおよび物品検査装置の最良の形態について説明したが、この形態による記述及び図面により本発明が限定されることはない。すなわち、この形態に基づいて当業者等によりなされる他の形態、実施例及び運用技術などはすべて本発明の範疇に含まれることは勿論である。

　１　物品検査装置
　２　試験体
　３（３Ａ，３Ｂ）　搬送装置
　３ａ　搬送面
　４　診断システム
　５　診断装置
　１１　保持部材
　１１ａ　識別子
　１１ｂ　基準面
　１２　モーションセンサ
　１３　環境診断用センサ
　１４　記憶部
　１５　通信部
　２１　搬送部
　２１ａ　搬送面
　２２　検査部
　２３　表示操作部
　２４　判定部
　２５　検査制御部
　２５ａ　データ取得部
　２５ｂ　記憶部
　２５ｃ　診断部
　２５ｄ　軸補正部
　２５ｅ　制御部
　２６　搬入センサ
　３１　入力部
　３２　制御部
　３２ａ　データ取得部
　３２ｂ　記憶部
　３２ｃ　診断部
　３２ｄ　軸補正部
　３３　表示部
　Ａ　搬送方向
　Ｗ　被検査物（物品）
　Ｗａ　基準面
　ｔ　遅れ時間

Claims

搬送部（２１）で搬送される物品の検査を行う物品検査装置（１）の搬送系の診断に用いるために、前記搬送部で搬送される試験体（２）であって、
　三次元の各軸方向の加速度及び角速度を検出するモーションセンサ（１２）と、
　該モーションセンサを保持する保持部材（１１）と、
　前記加速度及び前記角速度を含むデータを外部へ出力するための外部インタフェース部（１５）とを備えたことを特徴とする試験体。
前記データを記憶する記憶部（１４）をさらに有し、
　前記外部インタフェース部（１５）は、前記記憶部のデータを所定のタイミングで出力することを特徴とする請求項１に記載の試験体。
前記外部インタフェース部（１５）は、無線送信により前記データを外部に出力することを特徴とする請求項１または２に記載の試験体。
環境診断用センサ（１３）をさらに備え、
　前記外部インタフェース部（１５）は、前記環境診断用センサによるデータを外部へ出力することを特徴とする請求項１～３の何れかに記載の試験体。
請求項１～４の何れかの試験体（２）と、
　該試験体が出力するデータを取得し、生成した前記三次元の各軸方向で時系列化した診断データに基づいて前記試験体を搬送した物品検査装置（１）の搬送系を診断する診断装置（５）とを備えたことを特徴とする診断システム。
前記診断装置（５）は、前記診断データから波形を生成することを特徴とする請求項５に記載の診断システム。
検査ライン上を搬送される物品の検査を行う物品検査装置（１）において、
　請求項１～４の何れかに記載の試験体（２）が前記検査ライン上を搬送されたときに該試験体から得られる前記各軸方向の加速度及び角速度のデータを取得するデータ取得部（２５ａ）と、
　前記データに基づいて前記検査ラインの搬送系の診断を行う診断部（２５ｃ）とを備えたことを特徴とする物品検査装置。
前記データ取得部（２５ａ）は、前記試験体（２）が有する記憶部（１４）に記憶される前記データを、媒体を介して取得することを特徴とする請求項７に記載の物品検査装置。
前記データ取得部（２５ａ）は、前記試験体（２）が有する通信部（１５）から無線送信を介して前記データを取得することを特徴とする請求項７に記載の物品検査装置。
前記物品を搬送する搬送部（２１）をさらに有し、
　前記診断部（２５ｃ）は、前記搬送部と、その上流または下流に設置されている搬送装置（３）との乗り継ぎ区間での前記データの変位量が所定範囲内であるか否かを判別することを特徴とする請求項７～９の何れかに記載の物品検査装置。
前記診断部（２５ｃ）は、前記モーションセンサ（１２）を取り付けたマスタワークが前記試験体（２）として搬送されたときに得られる検査領域における前記データの変位量が所定範囲内であるか否かを判別することを特徴とする請求項７～９の何れかに記載の物品検査装置。
前記診断部（２５ｃ）は、診断結果を記憶する記憶部（２５ｂ）を有し、該記憶部に記憶された診断結果の推移を監視して性能低下や劣化を推定する予知保全機能を備えたことを特徴とする請求項７～９の何れかに記載の物品検査装置。