JP2021128016A - Non-contact inspection system, non-contact inspection device, and non-contact inspection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、非接触検査システム、非接触検査装置及び非接触検査方法に関する。 The present invention relates to a non-contact inspection system, a non-contact inspection device and a non-contact inspection method.
食品等の分野において、一定量の内容物を容器に封入して保存する、あるいは流通ルートに乗せることが行われている。食品等のメーカーは、食品の賞味期限や保管方法を決定するにあたり、内容物の品質と、保管期間や保管環境と、の関係を把握することが必要である。また、メーカーは、製品の出荷にあたり、内容量が封入された製品の品質検査をすることが好ましい。また、内容物に衝撃が加わることを防ぐ必要性が低い場合、容器には樹脂や金属箔により形成される軟性の容器が用いられることがある。軟性容器は、製品の体積を最小限にすることができるので、保存や販売時に占めるスペースを小さくすることに有利である。
内容物の品質検査を行うにあたり、容器を開けて内容物を取り出すとすると、検査にかかる時間や負荷が大きくなる。特に製品の出荷前の検査では、容器を開けることによって検査に使用された製品を出荷することができなくなるので検査対象の数が制限されていた。
In the field of foods and the like, a certain amount of contents are enclosed in a container and stored, or put on a distribution route. When determining the expiration date and storage method of food, it is necessary for food manufacturers to understand the relationship between the quality of the contents and the storage period and storage environment. In addition, it is preferable that the manufacturer inspects the quality of the product in which the content is enclosed before shipping the product. Further, when it is less necessary to prevent the contents from being impacted, a soft container made of resin or metal foil may be used as the container. Flexible containers can minimize the volume of the product, which is advantageous in reducing the space occupied during storage and sale.
When performing a quality inspection of the contents, if the container is opened and the contents are taken out, the time and load required for the inspection increase. In particular, in the pre-shipment inspection of products, the number of inspection targets is limited because the products used for inspection cannot be shipped by opening the container.
上記の点を解消するため、容器を開けずに行う非破壊検査が行われている。特許文献１には、包装体内容物の非破壊検査方法が記載されている。特許文献１に記載の非破壊検査方法は、流動性を有する正常内容物の包装体を振盪した後に超音波を照射し、内容物を透過または包装体の対面で反射した音波を単触針で測定するものである。このような方法は、内容物内部の気泡の上昇速度に異常が生じたときと正常なときとで相違することを利用している。すなわち、内容物が気泡を多く含む場合、照射された超音波が透過し難くなるために測定される音波は小さくなる。特許文献１に記載の非破壊検査方法は、この点を利用し、正常な状態の内容物と気泡の状態が異なる内容物とを判別することができる。
In order to solve the above points, non-destructive inspection is conducted without opening the container.
しかしながら、食品飲料物の分野において、内容物が腐敗することによってガスが発生する場合と、ガスが発生せずに内容物の粘度のみが変化する場合や離水が発生する場合とがある。ガスが発生せずに腐敗が起こる現象は、フラットサワーと呼ばれていて、腐敗が起こっても気泡の状態が変わらない。このため、気泡の状態の変化を使って非破壊検査を行う特許文献１の検査方法は、フラットサワー現象を検出することが困難である。
さらに、特許文献１に記載の非破壊検査方法は、物品に照射した超音波の透過若しくは容器対面で反射した超音波を、容器に接触させた探触面で捕えている。このため、この非破壊検査方法は、容器に探蝕面を接触させることによって容器表面に傷をつける可能性がある。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、粘性が変化して、かつ気泡の状態が変化し難い腐敗の現象を非接触で検出できる非接触検査システム、非接触検査装置及び非接触検査方法に関する。
However, in the field of foods and beverages, there are cases where gas is generated due to putrefaction of the contents, cases where only the viscosity of the contents changes without generating gas, and cases where water separation occurs. The phenomenon in which putrefaction occurs without generating gas is called flat sour, and the state of bubbles does not change even if putrefaction occurs. Therefore, it is difficult to detect the flat sour phenomenon in the inspection method of
Further, the non-destructive inspection method described in
The present invention has been made in view of the above points, and is a non-contact inspection system, a non-contact inspection device, and a non-contact inspection system capable of non-contactly detecting a phenomenon of putrefaction in which the viscosity changes and the state of bubbles does not easily change. Regarding non-contact inspection method.
本発明の非接触検査システムは、内容物が充填された軟性容器に対して音波を照射する音響発信源と、前記音波によって加振された前記軟性容器の表面の測定点に測定光を照射して、当該測定光の反射光により前記測定点の振動速度を計測する計測部と、前記計測部によって計測された前記振動速度を解析して前記内容物の粘性を判定する解析装置と、を備え、前記解析装置は、解析された前記振動速度のうち、前記軟性容器に前記音波が照射されている強制加振期間以降の自由振動期間における前記振動速度に基づいて、前記内容物の粘性を判定する。 In the non-contact inspection system of the present invention, an acoustic source that irradiates a soft container filled with contents with a sound wave and a measurement point on the surface of the flexible container that is vibrated by the sound wave are irradiated with measurement light. It is provided with a measuring unit that measures the vibration velocity of the measurement point by the reflected light of the measurement light, and an analysis device that analyzes the vibration velocity measured by the measuring unit and determines the viscosity of the contents. The analyzer determines the viscosity of the contents based on the vibration velocities in the free vibration period after the forced vibration period in which the soft container is irradiated with the sound waves among the analyzed vibration velocities. do.
本発明の非接触検査装置は、内容物が充填された軟性容器を音波で加振させ、振動を光学的に計測した場合の振動速度を入力する入力部と、前記振動速度を解析して前記内容物の粘性を判定する解析部と、を備え、前記解析部は、解析された前記振動速度のうち、前記軟性容器に前記音波が照射されている強制加振期間以降の自由振動期間における前記振動速度に基づいて、前記内容物の粘性を判定する。 The non-contact inspection device of the present invention has an input unit for inputting a vibration velocity when a flexible container filled with contents is vibrated with a sound wave and the vibration is optically measured, and the vibration velocity is analyzed and described. The analysis unit includes an analysis unit for determining the viscosity of the contents, and the analysis unit includes the analysis unit in the free vibration period after the forced vibration period in which the sound wave is irradiated to the flexible container among the analyzed vibration velocities. The viscosity of the contents is determined based on the vibration velocity.
本発明の非接触検査方法は、内容物が充填された軟性容器に対して音波を照射する音響発信工程と、前記音波によって加振された前記軟性容器の表面の測定点に測定光を照射して、当該測定光の反射光により前記測定点の振動速度を計測する計測工程と、前記計測工程において計測された前記振動速度を解析して前記内容物の粘性を判定する解析工程と、を含み、前記解析工程においては、解析された前記振動速度のうち、前記軟性容器に前記音波が照射されている強制加振期間以降の自由振動期間における前記振動速度に基づいて、前記内容物の粘性を判定する。 The non-contact inspection method of the present invention includes an acoustic transmission step of irradiating a soft container filled with contents with a sound wave, and irradiating a measurement point on the surface of the flexible container vibrated by the sound wave with measurement light. A measurement step of measuring the vibration velocity of the measurement point by the reflected light of the measurement light and an analysis step of analyzing the vibration velocity measured in the measurement step to determine the viscosity of the contents are included. In the analysis step, among the analyzed vibration velocities, the viscosity of the contents is determined based on the vibration velocities in the free vibration period after the forced vibration period in which the soft container is irradiated with the sound waves. judge.
本発明は、粘性が変化して、かつ気泡の状態が変化し難い腐敗の現象を非接触で検出できる非接触検査システム、非接触検査装置及び非接触検査方法を提供することができる。 The present invention can provide a non-contact inspection system, a non-contact inspection device, and a non-contact inspection method capable of non-contactly detecting a phenomenon of putrefaction in which the viscosity changes and the state of bubbles does not easily change.
軟性容器に充填される内容物は、軟性容器と共に音によって振動し得るものであって、多くは液体や流動体を含んでいる。また、内容物は、ゼリーや豆腐等のゲル状のものであってもよいし、本実施形態で検査対象とする内容物は、例えば、食品や飲料、調味料、薬品、塗装剤、化粧剤等であってもよい。 The contents filled in the flexible container can be vibrated by sound together with the flexible container, and often contain a liquid or a fluid. Further, the content may be a gel such as jelly or tofu, and the content to be inspected in this embodiment is, for example, food or beverage, seasoning, chemicals, coating agent, cosmetic agent. And so on.
また、本実施形態は、内容物が充填された軟性容器に対して音波を照射し、音波によって加振された軟性容器の表面の測定点に測定光を照射する。そして、本実施形態は、この測定光の反射光により測定点の振動速度を計測することによって内容物の粘性を検査している。このような本実施形態は、例えば、ガスが発生せずに軟性容器の外観が変化しない場合にも内容物の変化、あるいは異常を判定することができる。
また、本発明は、内容物の混濁により異常を検出する方法が透明の軟性容器でなければ行えないことに比べ、光を通さない軟性容器に対して実施することができる。
Further, in the present embodiment, the soft container filled with the contents is irradiated with a sound wave, and the measurement point on the surface of the soft container vibrated by the sound wave is irradiated with the measurement light. Then, in this embodiment, the viscosity of the content is inspected by measuring the vibration velocity of the measurement point by the reflected light of the measurement light. In such an embodiment, for example, even when the appearance of the flexible container does not change without generating gas, it is possible to determine a change in the contents or an abnormality.
Further, the present invention can be applied to a soft container that does not allow light to pass through, as compared with a method of detecting an abnormality due to turbidity of the contents only in a transparent soft container.
また、アルミ箔を中間層に備えた飲料等の容器では、電磁インパルスによりアルミ箔を加振し、軟性容器内の内圧の変化による共振周波数及び振動音の変化を検出することが行われていた。しかし、この方法は、軟性容器が密閉されていて内圧の変化が得られない場合に測定が困難になる。本発明は、軟性容器内の内圧によらず粘性の変化を検出することができるので、密閉された軟性容器に対しても粘性の変化を検出することができる。 Further, in a container such as a beverage having an aluminum foil in the intermediate layer, the aluminum foil is vibrated by an electromagnetic impulse to detect a change in resonance frequency and vibration sound due to a change in internal pressure in the flexible container. .. However, this method becomes difficult to measure when the flexible container is sealed and a change in internal pressure cannot be obtained. Since the present invention can detect a change in viscosity regardless of the internal pressure inside the flexible container, it is possible to detect a change in viscosity even in a closed soft container.
さらに、電磁インパルスによる加振が行えない場合、軟性容器に接触振動を与えて液面の波動の変化を静電容量により測定する方法がある。このような測定では、軟性容器と振動を加える部材との距離を一定に保たなければならないために測定が煩雑であり、また、軟性容器の表面に接触の影響が出ることが懸念される。
非接触で測定対象物に振動を加える本実施形態は、上記の方法よりも検査が簡易に行えて、しかも軟性容器表面に影響を与えることがない。このような本実施形態は、例えば、果物等の表面が損傷を受け易いものを対象にして粘度を測定することにも好適である。
Further, when the vibration by the electromagnetic impulse cannot be performed, there is a method of applying contact vibration to the flexible container and measuring the change of the wave motion of the liquid surface by the capacitance. In such a measurement, the distance between the flexible container and the member to which the vibration is applied must be kept constant, which makes the measurement complicated, and there is a concern that the surface of the flexible container may be affected by contact.
In this embodiment, in which the object to be measured is vibrated in a non-contact manner, the inspection can be performed more easily than the above method, and the surface of the flexible container is not affected. Such an embodiment is also suitable for measuring the viscosity of, for example, a fruit or the like whose surface is easily damaged.
［非接触検査システム］
図１は、本実施形態の非接触検査システムを説明するための図である。図２は、図１に示す軟性容器１０の正面図、図３は、図１に示すスピーカー２０によって照射される音波を説明するための図である。
図１に示すように、本実施形態の非接触検査システム１は、内容物５（図２）が充填された軟性容器１０に対して音波Ｓ１を照射する音響発信源であるスピーカー２０と、音波Ｓ１によって加振された軟性容器１０の表面の測定点Ｐｍ（図２）に測定光Ｐ１を照射して、この測定光Ｐ１の反射光Ｐ２により測定点Ｐｍの振動速度を計測する計測部３０と、計測部３０によって計測された振動速度を解析して内容物の粘性を判定する非接触検査装置である解析装置４０と、を備えている。
また、解析装置４０は、解析された振動速度のうち、軟性容器１０に音波が照射されている強制加振期間以降の自由振動期間における振動速度に基づいて、内容物の粘性を判定する。なお、強制加振期間、自由振動期間については後に詳述する。
[Non-contact inspection system]
FIG. 1 is a diagram for explaining the non-contact inspection system of the present embodiment. FIG. 2 is a front view of the
As shown in FIG. 1, the
Further, the
また、本実施形態では、スピーカー２０と軟性容器１０の距離Ｌ１を４７３ｍｍ、軟性容器１０と計測部３０との距離Ｌ２を９００ｍｍとしている。スピーカー２０は、軟性容器１０に対し、軟性容器１０の音波の照射面と直交する中心線Ｌｃを基準にした角度θ１をなす位置に設定されている。また、計測部３０は、測定光Ｐ１、反射光Ｐ２が中心線Ｌｃと角度θ２をなす位置に設定されている。
Further, in the present embodiment, the distance L1 between the
軟性容器１０は、図２に示すように、開口部１２ｃ、四つの側面１２ａ、開口部１２ｃより面先が小さい底面１２ｄを有し、開口部１２ｃが蓋部１１によって封止される密閉容器である。内容物５は、軟性容器１０の半分以上の高さまで充填されている。図２中に示す軟性容器１０の正面の側面１２ａには計測部３０が振動を測定する測定点Ｐｍが設定されている。
As shown in FIG. 2, the
側面１２ａ、開口部１２ｃ、底面１２ｄ及び蓋部１１は、樹脂を材料として一体成型されている。側面１２ａ、開口部１２ｃ、底面１２ｄ及び蓋部１１の厚さは２２０μｍから２８０μｍであり、その平均値は凡そ２５０μｍである。本実施形態では、軟性容器１０の材料をポリスチレンとしている。図１に示す軟性容器１０では、上辺Ｂｕが一片１００ｍｍの正方形であり、下辺Ｂｌが一片９０ｍｍの正方形になっている。軟性容器１０の高さｈは６０ｍｍである。
The
本実施形態では、非接触検査システム１を内容物の腐敗の粘度変化の検査に使用することに先立って、非接触検査システム１が内容物５の粘性を検査可能であることを確認した。このため、内容物５としてそれぞれ粘性の異なる水を充填した軟性容器１０を複数用意している。内容物５はいずれも蒸留水であり、粘性の低い内容物５（以下、「低粘性内容物」と記す）は蒸留水を回転速度５００ｒｐｍで３分間プロペラを使って攪拌した脱気蒸留水である。粘性の高い内容物５（以下、「高粘性内容物」と記す）は、先の脱気蒸留水に糊（カルボキシメチルセルロースナトリウム）を混ぜて攪拌して作成される。カルボキシメチルセルロースナトリウムは比重が蒸留水と略同等である。粘度の異なる内容物５は、いずれも内容量が４００±０．０２ｇ、温度が２４．５℃±０．１℃の同条件になっている。
In the present embodiment, prior to using the
上記構成のうち、スピーカー２０は、加振用の音源であり、平面波となる音波を発生する。図１中で音波Ｓ１と交わる破線は、平面波の一周期を示している。スピーカー２０が軟性容器１０に音波Ｓ１を照射する照射角度は、音波Ｓ１が定在波によって影響をうけることを避ける角度に設定される。
音波Ｓ１は、図３に示すように、振動の群Ｓｂ１、Ｓｂ２・・・が離散的に発生するバースト波である。図３の横軸は時間（ｍｓｅｃ）、縦軸は振動強度を表している。各群Ｓｂ１、Ｓｂ２のパルス幅（一つの群の振動時間）Ｐｗは２０ｍｓｅｃ、群間のインターバル時間Ｔｉは２００ｍｓｅｃである。
In the above configuration, the
As shown in FIG. 3, the sound wave S1 is a burst wave in which vibration groups Sb1, Sb2, ... Are discretely generated. The horizontal axis of FIG. 3 represents time (msec), and the vertical axis represents vibration intensity. The pulse width (vibration time of one group) Pw of each group Sb1 and Sb2 is 20 msec, and the interval time Ti between the groups is 200 msec.
複数の群において、各群の振動の周波数は２５Ｈｚずつ相違していて、各振動の群の周波数は、直前に生じた群の周波数よりも２５Ｈｚ大きくなっている。図３においては、群Ｓｂ１の振動の周波数が３２５Ｈｚ、群Ｓｂ２の振動の周波数が３５０Ｈｚである。 In the plurality of groups, the frequency of the vibration of each group is different by 25 Hz, and the frequency of each group of vibration is 25 Hz higher than the frequency of the group that occurred immediately before. In FIG. 3, the vibration frequency of the group Sb1 is 325 Hz, and the vibration frequency of the group Sb2 is 350 Hz.
計測部３０は、測定点Ｐｍに向けて測定光Ｐ１を照射し、反射光Ｐ２を受光する。また、受光された反射光Ｐ２の振動速度を計測する。このような計測部３０には、レーザードップラー流速計（Laser Doppler vibrometer:LDV）を用いている。レーザードップラー振動計は、レーザーのドップラー効果を利用して対象の表面の振動を非接触で測定する装置である。レーザードップラー振動計によれば、測定された振動を光学的に検出し、電気信号として取り出すことができる。
The
解析装置４０の解析は、上記したように、計測部３０によって計測された振動速度を解析して内容物５の粘性を判定する。ここで、解析は、振動速度や振動速度の変化を得る、得た値と時間との関係から変化の状態を求める、このような振動速度やそれに基づく情報を使って演算を行い、粘性に係るパラメータを求める処理をいう。
In the analysis of the
解析装置４０は、予め作成されている振動速度と内容物の粘性との関係を示す粘性判定データを、計測部によって計測された振動速度に基づく振動パラメータに対照して内容物の粘性を判定する。
すなわち、解析装置４０は、予め振動速度の値を測定し、測定された振動速度や変化の状態、さらには振動速度に基づく情報を取得したデータを保存する機能を有している。また、非接触検査の対象となる内容物５について測定された振動速度を取得し、この振動速度に基づく振動パラメータを作成する。そして、作成された振動パラメータを保存されている粘性判定データと比較する。
検査の対象となる内容物５の振動速度は、計測部３０からリアルタイムで取得されるものであってもよいし、計測部３０の測定完了まで保存し、完了後に取得するものであってもよい。
The
That is, the
The vibration velocity of the
粘性判定データは、解析装置４０で行うものであってもよい。また、粘性判定データは、他の機器で作成したものを解析装置４０の入力部４１で読み込むものであってもよい。解析装置４０において作成される粘性判定データと振動パラメータは、同様の処理によって作成された同様の物理量であってもよい。また、振動パラメータは、解析装置４０において処理されて粘性判定データと比較されるものであってもよい。
The viscosity determination data may be obtained by the
解析装置４０は、内容物５が充填された軟性容器１０を音波で加振させ、振動を光学的に計測した場合の振動速度を入力する入力部４１と、振動速度を解析して内容物の粘性を判定する解析部４２と、を備えている。解析部４２は、上記のように、解析された振動速度のうち、軟性容器に音波が照射されている強制加振期間以降の自由振動期間における振動速度に基づいて、内容物の粘性を判定する。
このような解析装置４０は、専用の測定装置としても構成することができる。また、解析装置４０は、汎用のパーソナルコンピュータ（Personal Computer:PC）を用いて構成することができる。
The
Such an
解析装置４０をＰＣにより構成する場合、入力部４１は、計測部３０が計測した振動速度を入力する入力ポートであってもよいし、計測された振動速度を保存する記録媒体を接続するものであってもよい。さらに、無線で振動速度を受信する通信部であってもよい。解析部４２は、ＰＣの公知のハードウェアと、ハードウェア上で動作して解析を行うプログラムが協同して実現される。ハードウェアとしては、ＰＣの演算装置（Central Processing Unit:CPU）や演算に使用されるデータを保存するメモリ、あるいは演算処理に使用されるワークメモリがある。
When the
図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）は、軟性容器１０に低粘性内容物を充填した低粘性サンプルで計測された振動速度と、軟性容器１０に高粘性内容物を充填した高粘性サンプルで計測された振動速度とを比較した結果を示す図である。図４（ａ）から図４（ｃ）は、いずれも横軸が時間（ｍｓｅｃ）を示し、縦軸が振動速度を示している。図４（ａ）は高粘性サンプルで得られた振動速度を示し、図４（ｂ）は低粘性サンプルで得られた振動速度を示し、図４（ｃ）は高粘性サンプルで得られた振動速度と、低粘性サンプルで得られた振動速度とを重ねて示した図である。
4 (a), 4 (b), and 4 (c) show the vibration velocity measured with a low-viscosity sample in which the
図４（ｃ）中に示すｔ０は、内容物１０の加振の開始のタイミングを示している。ｔ１は、加振の終了タイミングであり、ｔ２は、振動していた軟性容器１０が静止した後に充分な時間が経過したと判断されるタイミングを示している。なお、計測部３０は、少なくともｔ０からｔ２を含む期間において反射波の計測を行っている。ｔ０からｔ１は、内容物５が充填された１０（サンプル）に音波が照射されて、軟性容器１０が音波によって強制的に加振されている期間である強制加振領域Ｒｖ１である。また、ｔ１からｔ２は、音波による加振が停止された後にサンプルの振動が停止するまでの期間を含む自由加振領域Ｒｖ２である。図４（ｃ）においては、ｔ１は２５ｍｓｅｃ、ｔ２は１５０ｍｓｅｃである。
T0 shown in FIG. 4C indicates the timing of starting the excitation of the
図４（ａ）に示すように、高粘性サンプルで得られた反射波においては、強制加振領域Ｒｖ１と自由加振領域Ｒｖ２との境界を中心にして反射波群ｗａが生じ、続いて反射波群ｗｂが発生している。また、図４（ｂ）に示すように、低粘性サンプルにおいては、強制加振領域Ｒｖ１と自由加振領域Ｒｖ２との境界を中心にして反射波群ｗｃが生じ、続いて反射波群ｗｄが発生している。さらに、低粘性サンプルにおいては、反射波群ｗｄの後に反射波群ｗｅが発生している。
反射波群ｗｅは、高粘性サンプルの振動速度の測定で観測できなかった反射波である。このことから、反射波群ｗｅは、内容物の粘性の判定において有用な因子であると考えられる。
As shown in FIG. 4A, in the reflected wave obtained in the highly viscous sample, a reflected wave group wa is generated around the boundary between the forced excitation region Rv1 and the free excitation region Rv2, and then reflected. Wave group wb is generated. Further, as shown in FIG. 4B, in the low-viscosity sample, the reflected wave group wc is generated around the boundary between the forced vibration region Rv1 and the free vibration region Rv2, and then the reflected wave group wd is generated. It has occurred. Further, in the low-viscosity sample, the reflected wave group we is generated after the reflected wave group wd.
The reflected wave group we is a reflected wave that could not be observed by measuring the vibration velocity of the highly viscous sample. From this, it is considered that the reflected wave group we is a useful factor in determining the viscosity of the content.
反射波群ｗｂ、ｗｅの発生後、微小な震動が観測されるが、このような振動は加振に起因するものでなく、振動速度の測定においてはノイズとして観測される。
本実施形態では、振動の開始から終了までの後も充分な時間ｔ２をおいて振動速度を計測し、測定された振動速度に含まれるノイズについても考慮することが可能になる。
After the generation of the reflected wave groups wb and we, minute vibrations are observed, but such vibrations are not caused by vibration and are observed as noise in the measurement of vibration velocity.
In the present embodiment, it is possible to measure the vibration velocity after a sufficient time t2 from the start to the end of the vibration, and to consider the noise included in the measured vibration velocity.
図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、強制加振領域Ｒｖ１においては、高粘性サンプルと低粘性サンプルとの振動速度の変化の状態は概ね同様であるが、振動速度のピークは低粘性サンプルの方が高粘性サンプルよりわずかに大きくなっている。このような現象は、音波の照射中は振動が連続的に加わるために内容物の粘性による相違が振動に現れ難いために生じるものと考えられる。
また、強制加振領域Ｒｖ１が終了した後、低粘性サンプルは、高粘性サンプルよりも高速度で振動することが分かる。なお、振動停止のタイミングは、低粘性サンプル、高粘性サンプルのいずれにあっても凡そ同時である。
As shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), in the forced excitation region Rv1, the state of change in the vibration velocity between the high-viscosity sample and the low-viscosity sample is almost the same, but the vibration velocity peaks. Is slightly larger in the low-viscosity sample than in the high-viscosity sample. It is considered that such a phenomenon occurs because the vibration is continuously applied during the irradiation of sound waves, so that the difference due to the viscosity of the contents is unlikely to appear in the vibration.
It can also be seen that after the forced excitation region Rv1 is completed, the low-viscosity sample vibrates at a higher speed than the high-viscosity sample. The timing of stopping the vibration is approximately the same for both the low-viscosity sample and the high-viscosity sample.
上記のことから、本実施形態では、強制加振領域Ｒｖ１以降の自由加振領域Ｒｖ２の振動速度に基づいて内容物の粘性を判定する。また、振動速度の測定は、測定値の大きい自由加振領域Ｒｖ２開始時から、低粘性サンプルに表れる反射波群ｗｅの発生後まで行うことが好ましい。また、強制加振領域Ｒｖ１から自由加振領域Ｒｖ２まで振動速度を測定し、強制加振領域Ｒｖ１の振動速度を後の演算等の処理から除くようにしてもよい。このようにすれば、自由加振領域Ｒｖ２の開始直後の振動速度を確実に観測することができる。さらに、本実施形態は、反射波群ｗｂ、ｗｄが発生するタイミングから反射波群ｗｅの発生後のタイミングまでに測定された振動速度を観測するようにしてもよい。
なお、強制加振領域Ｒｖ１、自由加振領域Ｒｖ２の合計時間は、図３に示すインターバル時間Ｔｉよりも充分短く設定されていて、連続して発生する群が測定に影響を与えることを回避している。
From the above, in the present embodiment, the viscosity of the content is determined based on the vibration velocity of the free vibration region Rv2 after the forced vibration region Rv1. Further, the vibration velocity is preferably measured from the start of the free vibration region Rv2 having a large measured value to after the generation of the reflected wave group we appearing in the low-viscosity sample. Further, the vibration velocity may be measured from the forced excitation region Rv1 to the free excitation region Rv2, and the vibration velocity of the forced excitation region Rv1 may be excluded from the processing such as the subsequent calculation. In this way, the vibration velocity immediately after the start of the free vibration region Rv2 can be reliably observed. Further, in the present embodiment, the vibration velocity measured from the timing when the reflected wave groups wb and wd are generated to the timing after the generation of the reflected wave group we may be observed.
The total time of the forced excitation region Rv1 and the free excitation region Rv2 is set sufficiently shorter than the interval time Ti shown in FIG. 3 to prevent the continuously occurring group from affecting the measurement. ing.
図４（ａ）から図４（ｃ）に示す結果は、スピーカー２０が低粘性サンプルと高粘性サンプルとを同一のエネルギーで同様に加振しているにも関わらず、サンプルの粘性によって振動のエネルギーが異なっていることを示している。このような結果は、粘弾性モデルである粘弾性モデル（Voigt model）の静的粘弾性式と比較してみると、静的自由振動領域での歪γ変位量が粘度ηの大きさに反比例した指数関数的な減衰特性を示すことから測定結果の傾向と整合する。
The results shown in FIGS. 4 (a) to 4 (c) show that the
解析部４２は、図４（ａ）、図４（ｂ）に示す振動速度のそれぞれに基づいて、振動パラメータを作成する。本実施形態の振動パラメータは、例えば、自由振動期間である自由加振領域Ｒｖ２において計測された振動速度に基づく振動エネルギーとすることができる。本実施形態では、振動パラメータを、自由加振領域Ｒｖ２における振動エネルギーの総和量ＦＥ_resとした。振動エネルギーの総和量ＦＥ_resは、以下の式（１）によって算出される。
また、振動パラメータは、自由振動期間において計測された振動速度に基づく変位量であってもよい。振動パラメータを変位量とする場合、本実施形態は、振動パラメータを、自由加振領域Ｒｖ２における変位の総和量ＤＣ_resとした。変位の総和量ＤＣ_resは、以下の式（２）によって算出される。
The
Further, the vibration parameter may be a displacement amount based on the vibration velocity measured in the free vibration period. When the vibration parameter is the displacement amount, in the present embodiment, the vibration parameter is the total displacement DC_res in the free vibration region Rv2. The total displacement DC_res is calculated by the following equation (2).
ただし、本実施形態は、振動エネルギーの総和量ＦＥ_res、変位の総和量ＤＣ_resを振動パラメータにするものに限定されるものではない。振動パラメータは、図４（ａ）、図４（ｂ）に示す振動速度の相違を表すものであればどのようなものであってもよい。振動速度の相違を示す他の例としては、例えば、図４（ａ）に示す振動速度と図４（ｂ）に示す振動速度との差分を自由加振領域Ｒｖ２において積分するものであってもよい。 However, this embodiment is not limited to those in which the total amount of vibration energy FE_res and the total amount of displacement DC_res are used as vibration parameters. The vibration parameter may be any vibration parameter as long as it represents the difference in vibration velocity shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). As another example showing the difference in vibration velocity, for example, even if the difference between the vibration velocity shown in FIG. 4 (a) and the vibration velocity shown in FIG. 4 (b) is integrated in the free excitation region Rv2. good.
また、解析装置４０は、入力部４１から取得した、または図示しないメモリに保存されている自由加振領域Ｒｖ２における粘性データを振動パラメータと比較する。本実施形態の粘性データは、振動パラメータと、振動パラメータが測定されたサンプルの粘性とを対応付けたものであってもよい。解析部４２は、例えば、振動パラメータを複数の粘性データと比較し、粘性データのうちから振動パラメータの値が最も大きいものに対応する粘性を選択する。選択された粘性は、解析装置４０の図示しない表示部に表示される、あるいは図示しないプリンターに出力される。
Further, the
以上説明した本実施形態の非接触検査システム１は、内容物５が充填された軟性容器１０に対して音波を照射する音響発信工程と、音波によって加振された軟性容器１０の表面の測定点Ｐｍに測定光Ｐ１を照射して、この測定光Ｐ１の反射光Ｐ２により測定点Ｐｍの振動速度を計測する計測工程と、計測工程において計測された振動速度を解析して内容物５の粘性を判定する解析工程と、を含んでいる。解析工程においては、解析された振動速度のうち、軟性容器１０に音波が照射されている強制加振領域Ｒｖ１以降の自由加振領域Ｒｖ２における振動速度に基づいて、内容物の粘性を判定する非接触検査方法を実行する。
The
図５（ａ）、図５（ｂ）は、非接触検査システム１で得られた振動パラメータと内容物５の粘性との関係を示す図である。図５（ａ）は、振動パラメータを振動エネルギーの総和量ＦＥ_resとし、図５（ｂ）は、振動パラメータを変位の総和量ＤＣ_resとしている。図５（ａ）、図５（ｂ）のいずれにあっても、横軸は振動パラメータ、縦軸は粘性を示している。図５（ａ）、図５（ｂ）のいずれにあっても、振動パラメータは、粘性と高い相関を有していることが分かる。
以上のことから、本実施形態の非接触検査システム１は、内容物５の気泡の状態によらず粘性の変化を非接触で検出することができるが分かる。このような本実施形態は、食品飲料が充填された軟性容器に適用することによって内容物腐敗による粘度変化を軟性容器の表面振動特性から検出することできる。
5 (a) and 5 (b) are diagrams showing the relationship between the vibration parameters obtained by the
From the above, it can be seen that the
さらに、本実施形態は、図１に示す軟性容器１０、スピーカー２０及び計測部３０の配置の自由度が大きいため、測定条件に適した非接触検査システム１を構築することができる。さらに、本実施形態の非接触検査システム１は、振動速度の計測から振動パラメータの及び粘性データの作成、さらには粘性の判定までの処理を行うことができる。このため、非接触検査システム１は、粘性判定の高速化も期待できて、検査ラインへ導入した場合により多くのサンプルを検査することができる。
Further, in the present embodiment, since the
上記実施形態は、以下の技術思想を包含するものである。
（１）内容物が充填された軟性容器に対して音波を照射する音響発信源と、前記音波によって加振された前記軟性容器の表面の測定点に測定光を照射して、当該測定光の反射光により前記測定点の振動速度を計測する計測部と、前記計測部によって計測された前記振動速度を解析して前記内容物の粘性を判定する解析装置と、を備え、前記解析装置は、解析された前記振動速度のうち、前記軟性容器に前記音波が照射されている強制加振期間以降の自由振動期間における前記振動速度に基づいて、前記内容物の粘性を判定する、非接触検査システム。
（２）前記解析装置は、予め作成されている前記振動速度と前記内容物の粘性との関係を示す粘性判定データを、前記計測部によって計測された振動速度に基づく振動パラメータに対照して前記内容物の粘性を判定する、（１）の非接触検査システム。
（３）前記振動パラメータは、前記自由振動期間において計測された前記振動速度に基づく振動エネルギーである、（２）の非接触検査システム。
（４）前記振動パラメータは、前記自由振動期間において計測された前記振動速度に基づく変位量である、（２）の非接触検査システム。
（５）前記解析装置は、前記粘性判定データを作成する、（２）から（４）のいずれか一つの非接触検査システム。
（６）内容物が充填された軟性容器を音波で加振させ、振動を光学的に計測した場合の振動速度を入力する入力部と、前記振動速度を解析して前記内容物の粘性を判定する解析部と、を備え、前記解析部は、解析された前記振動速度のうち、前記軟性容器に前記音波が照射されている強制加振期間以降の自由振動期間における前記振動速度に基づいて、前記内容物の粘性を判定する、非接触検査装置。
（７）内容物が充填された軟性容器に対して音波を照射する音響発信工程と、前記音波によって加振された前記軟性容器の表面の測定点に測定光を照射して、当該測定光の反射光により前記測定点の振動速度を計測する計測工程と、前記計測工程において計測された前記振動速度を解析して前記内容物の粘性を判定する解析工程と、を含み、前記解析工程においては、解析された前記振動速度のうち、前記軟性容器に前記音波が照射されている強制加振期間以降の自由振動期間における前記振動速度に基づいて、前記内容物の粘性を判定する、非接触検査方法。
The above embodiment includes the following technical ideas.
(1) An acoustic transmission source that irradiates a soft container filled with contents with a sound wave and a measurement point on the surface of the flexible container that is vibrated by the sound wave are irradiated with the measurement light to obtain the measurement light. The analysis device includes a measurement unit that measures the vibration velocity of the measurement point by reflected light, and an analysis device that analyzes the vibration velocity measured by the measurement unit to determine the viscosity of the contents. A non-contact inspection system that determines the viscosity of the contents based on the vibration velocities in the free vibration period after the forced vibration period in which the soft container is irradiated with the sound waves among the analyzed vibration velocities. ..
(2) The analyzer compares the viscosity determination data, which is prepared in advance and shows the relationship between the viscosity of the contents, with the vibration parameters based on the vibration velocity measured by the measuring unit. The non-contact inspection system of (1) for determining the viscosity of the contents.
(3) The non-contact inspection system according to (2), wherein the vibration parameter is vibration energy based on the vibration velocity measured during the free vibration period.
(4) The non-contact inspection system according to (2), wherein the vibration parameter is a displacement amount based on the vibration velocity measured during the free vibration period.
(5) The non-contact inspection system according to any one of (2) to (4), wherein the analysis device creates the viscosity determination data.
(6) The soft container filled with the contents is vibrated with a sound wave, and the input unit for inputting the vibration speed when the vibration is optically measured and the vibration speed are analyzed to determine the viscosity of the contents. An analysis unit is provided, and the analysis unit is based on the vibration velocity in the free vibration period after the forced excitation period in which the flexible container is irradiated with the sound wave among the analyzed vibration velocities. A non-contact inspection device that determines the viscosity of the contents.
(7) An acoustic transmission step of irradiating a soft container filled with contents with a sound wave, and irradiating a measurement point on the surface of the flexible container vibrated by the sound wave with a measurement light to obtain the measurement light. The analysis step includes a measurement step of measuring the vibration velocity of the measurement point by reflected light and an analysis step of analyzing the vibration velocity measured in the measurement step to determine the viscosity of the contents. , Non-contact inspection to determine the viscosity of the contents based on the vibration velocity in the free vibration period after the forced excitation period in which the sound wave is irradiated to the flexible container among the analyzed vibration velocities. Method.
１・・・非接触検査システム
５・・・内容物
１０・・・軟性容器
１１・・・蓋部
１２ａ・・・側面
１２ｃ・・・開口部
１２ｄ・・・底面
２０・・・スピーカー
３０・・・計測部
４０・・・解析装置
４１・・・入力部
４２・・・解析部
1 ...
Claims (7)
前記音波によって加振された前記軟性容器の表面の測定点に測定光を照射して、当該測定光の反射光により前記測定点の振動速度を計測する計測部と、
前記計測部によって計測された前記振動速度を解析して前記内容物の粘性を判定する解析装置と、を備え、
前記解析装置は、解析された前記振動速度のうち、前記軟性容器に前記音波が照射されている強制加振期間以降の自由振動期間における前記振動速度に基づいて、前記内容物の粘性を判定する、非接触検査システム。 An acoustic source that irradiates a flexible container filled with contents with sound waves,
A measurement unit that irradiates a measurement point on the surface of the flexible container vibrated by the sound wave with measurement light and measures the vibration velocity of the measurement point by the reflected light of the measurement light.
It is provided with an analysis device that analyzes the vibration velocity measured by the measuring unit and determines the viscosity of the contents.
The analyzer determines the viscosity of the contents based on the vibration velocities in the free vibration period after the forced vibration period in which the flexible container is irradiated with the sound waves among the analyzed vibration velocities. , Non-contact inspection system.
前記振動速度を解析して前記内容物の粘性を判定する解析部と、を備え、
前記解析部は、解析された前記振動速度のうち、前記軟性容器に前記音波が照射されている強制加振期間以降の自由振動期間における前記振動速度に基づいて、前記内容物の粘性を判定する、非接触検査装置。 An input unit that inputs the vibration speed when the flexible container filled with the contents is vibrated with sound waves and the vibration is measured optically.
An analysis unit that analyzes the vibration velocity and determines the viscosity of the contents is provided.
Among the analyzed vibration velocities, the analysis unit determines the viscosity of the contents based on the vibration velocities in the free vibration period after the forced vibration period in which the flexible container is irradiated with the sound waves. , Non-contact inspection device.
前記音波によって加振された前記軟性容器の表面の測定点に測定光を照射して、当該測定光の反射光により前記測定点の振動速度を計測する計測工程と、
前記計測工程において計測された前記振動速度を解析して前記内容物の粘性を判定する解析工程と、を含み、
前記解析工程においては、解析された前記振動速度のうち、前記軟性容器に前記音波が照射されている強制加振期間以降の自由振動期間における前記振動速度に基づいて、前記内容物の粘性を判定する、非接触検査方法。 An acoustic transmission process that irradiates a flexible container filled with contents with sound waves,
A measurement step of irradiating a measurement point on the surface of the flexible container excited by the sound wave with measurement light and measuring the vibration velocity of the measurement point by the reflected light of the measurement light.
Including an analysis step of analyzing the vibration velocity measured in the measurement step to determine the viscosity of the contents.
In the analysis step, among the analyzed vibration velocities, the viscosity of the contents is determined based on the vibration velocities in the free vibration period after the forced vibration period in which the flexible container is irradiated with the sound waves. Non-contact inspection method.
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