JP5829087B2 - X線検査装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態に係るX線検査装置10の外観を示す斜視図である。また、図2に、X線検査装置10が組み込まれる検査ライン(X線検査システム)100の例を示す。検査ラインでは、菓子等の製品Gの検査が行われる。製品Gは、例えば、ポテトチップス、プレッツェル等の物品50と、物品50に添加されるシーズニング(seasoning:調味料)(粉粒物)とからなる被包装物を包装したもの(袋60)である。物品50は、塊状であり、シーズニングよりも大きな面積および体積を有する。言い換えると、物品50は、例えば、ポテトや小麦粉等が焼き固められたものであって、主に炭水化物からなる。一方、シーズニングは、塩素を含む物質(例えば、塩(NaCl))や、X線を吸収し易い物質、を主成分とする。被包装物の総重量は、図示しない組合せ計量器を用いて、所定の重量になるように計量され、袋60に充填されている。
図1または図3に示すように、X線検査装置10は、主として、シールドボックス11と、コンベアユニット12と、X線照射器(X線照射部)21と、X線ラインセンサ(X線検出部)22と、タッチパネル機能付きのモニタ30と、制御装置80とから構成されている。
シールドボックス11は、後述するコンベアユニット12、X線照射器21、X線ラインセンサ22、制御装置80等を収容するボックスである。シールドボックス11の正面上部には、モニタ30の他、キーの差し込み口および電源スイッチ等が配置されている。シールドボックス11の両側面には、開口11aが形成されている。開口11aは、製品Gをシールドボックス11の内外に搬入および搬出させるために用いられる。開口11aは、遮蔽ノレン(図示せず)によって塞がれている。遮蔽ノレンは、シールドボックス11の内部のX線が外部へ漏洩することを防止する。遮蔽ノレンは、鉛を含むゴムから成形されている。遮蔽ノレンは、製品Gが開口11aを通過する際に製品Gによって押しのけられるようになっている。
コンベアユニット12は、シールドボックス11内で製品Gを搬送する。コンベアユニット12は、図1に示すように、シールドボックス11の両側面に形成された開口11aを貫通するように配置されている。コンベアユニット12は、主として、無端状のベルトと、駆動ローラと、コンベアモータ12a(図5参照)とから構成されている。駆動ローラは、コンベアモータ12aによって駆動される。駆動ローラの駆動により、ベルトが回転され、ベルト上の製品Gが下流に搬送される。コンベアユニット12による製品Gの搬送速度は、オペレータによって入力された設定速度に応じて変動する。制御装置80は、設定速度に基づいてコンベアモータ12aをインバータ制御し、製品Gの搬送速度を細かく制御する。また、コンベアモータ12aには、コンベアユニット12による搬送速度を検出して制御装置80に送るエンコーダ12b(図5参照)が装着されている。
X線照射器21は、図3に示すように、コンベアユニット12の上方に配置されている。X線照射器21は、X線ラインセンサ22に向けて扇状の照射範囲XにX線を照射する。照射範囲Xは、コンベアユニット12の搬送面に対して垂直に延びる。また、照射範囲Xは、コンベアユニット12の搬送方向に対して交差する方向に扇状に広がる。すなわち、X線照射器21から照射されるX線は、ベルトの幅方向に広がる。
X線ラインセンサ22は、図3および図4に示すように、コンベアユニット12の下方に配置されている。X線ラインセンサ22は、主として、多数のX線検出素子22aから構成されている。X線検出素子22aは、コンベアユニット12による搬送方向に直交する向きに一直線に水平配置されている。また、各X線検出素子22aは、製品Gやコンベアユニット12を透過したX線を検出し、検出したX線に基づくX線透過信号を出力する。言い換えると、X線透過信号は、透過したX線の強度に応じたX線透過信号を出力する。なお、透過したX線の強度は、透過したX線量(透過X線量)の大小によって変動する。X線透過信号により、X線画像の明るさ(濃淡値)が決定される(図4参照)。図4は、X線ラインセンサ22のX線検出素子22aによって検出されるX線の透過量の例を示すグラフである。グラフの横軸は、各X線検出素子22aの位置に対応する。また、グラフの横軸は、コンベア12の搬送方向に直交する方向の距離に対応する。また、グラフの縦軸は、X線検出素子22aで検出されたX線の透過量であり、透過量の多いところが明るい(淡い)X線画像として表示され、透過量が少ないところが暗い(濃い)X線画像として表示される。すなわち、X線画像の明暗(濃淡)は、X線の透過量に対応する。
モニタ30は、液晶ディスプレイである。モニタ30は、検査時に必要となる検査パラメータ等の入力をオペレータに促す画面を表示する。モニタ30は、タッチパネル機能も有しており、オペレータからの検査パラメータ等の入力を受け付ける。
制御装置80は、図5に示すように、主として、記憶部81および制御部82を含む。記憶部81は、ROM、RAM、およびHDD(ハードディスク)等によって構成されている。制御部82は、CPUによって構成されている。
記憶部81は、制御部82に実行させる各種プログラムや検査パラメータを記憶する。検査パラメータは、モニタ30のタッチパネル機能を使ってオペレータによって入力される。
X線画像記憶領域81aには、後述する画像生成部82aによって生成された画像に関するデータ(画像データ)が記憶される。画像データには、X線画像を構成する各画素の濃淡値等に関する情報が含まれる。
暗部情報記憶領域81bには、暗部に関連する情報が記憶されている。暗部に関連する情報とは、X線画像に含まれる暗部を判定するための複数の閾値データと、暗部面積に関するデータとを含む。
濃淡ピーク値関連情報記憶領域81cには、基準濃淡ピーク値に関するデータと、対象濃淡ピーク値に関するデータとが記憶されている。
境界閾値記憶領域81dには、後述する境界判定部82fによって用いられる境界閾値(第3の閾値)を記憶する。境界閾値は、X線画像における濃淡の境目(境界)を特定するための閾値である。境界は、所定の濃淡値差を有する隣り合う複数の画素によって構成される。濃淡値差は、X線画像を構成する画素のうち、任意の一の画素(特定画素)の濃淡値と、特定画素に隣接する画素(隣接画素)の濃淡値との差である。すなわち、境界閾値は、X線画像を構成する全画素のうち、隣接する画素(特定画素および隣接画素)の濃淡値差が所定の濃淡値差であるかどうかを判定するための閾値である。本実施形態において、境界閾値は、負の数(例えば、0より小さい値)とする。
隙間関連情報記憶領域81eには、隙間相当量に関連する情報が記憶されている。具体的に、隙間関連情報記憶領域81eには、隙間相当量判定値と、後述する隙間相当量判定部82gによって判定された隙間相当量とが記憶されている。
判定結果記憶領域81fには、後述する第1判定部82c、第2判定部82e、および第3判定部82hによって判定された結果が記憶される。具体的に、第1判定部82cによる判定結果として、暗部の総面積の適否に関する判定結果が記憶される。また、第2判定部82eによる判定結果として、対象濃淡ピーク値の適否に関する判定結果が記憶される。また、第3判定部82hによる判定結果として、隙間相当量の適否に関する判定結果が記憶される。
制御部82は、記憶部81に記憶されている各種プログラムを実行することにより、画像生成部82a、暗部特定部82b、第1判定部82c、濃淡ピーク値特定部82d、第2判定部82e、境界判定部82f、隙間相当量判定部82g、第3判定部82h、および総合判定部82iとして機能する。
画像生成部82aは、X線ラインセンサ22によって検出された透過X線の量(あるいは、透過X線の強度)に基づいてX線画像を生成する。具体的に、画像生成部82aは、X線ラインセンサ22の各X線検出素子22aから出力されるX線透過信号を細かい時間間隔で取得する。画像生成部82aは、扇状のX線の照射範囲X(図3参照)を製品Gが通過するときに出力されるX線透過信号に基づいて、商品GのX線画像を生成する。一のX線検出素子22aによって出力されるX線透過信号によって1画素の濃淡値が定まる。製品Gの全体についてのX線透過信号を取得することにより、製品Gについての2次元のX線画像のデータが生成される。画像生成部82aは、X線透過信号に対応する濃淡値を、例えば、256階調に分類してX線画像を生成する。X線画像の明るさ(濃淡値)は、X線の透過量に依存するものとする。
暗部特定部82bは、暗部情報記憶領域81bに記憶されている第1の閾値に基づいて、X線画像記憶領域81aに記憶されているX線画像の暗部を特定する。具体的に、暗部特定部82bは、第1の閾値を用いて、X線画像を構成する全画素のうち所定の濃淡値を有する暗部を特定する。より具体的に、暗部特定部82bは、第1の閾値と、X線画像を構成する各画素の濃淡値とを比較し、各画素の濃淡値が第1の閾値以下かどうかを判断し、X線画像を二値化する。
第1判定部82cは、X線画像記憶領域81aに記憶されているX線画像と、暗部情報記憶領域81bに記憶されている第2の閾値とに基づいて、製品Gが正量品か否かを判定する。具体的に、第1判定部82cは、X線画像に含まれる暗部の総面積と、第2の閾値とを比較して、X線画像に含まれる暗部の総面積が、第2の閾値以下である場合には、検査対象の製品Gを正量品であるものと判定する。
濃淡ピーク値特定部82dは、検査対象となる製品GのX線画像の濃淡値のピーク値(対象濃淡ピーク値)を特定する。すなわち、濃淡ピーク値特定部82dは、X線画像を構成する全画素のうち、最も多くの画素が有する濃淡値を特定する。具体的に、濃淡ピーク値特定部82dは、所定幅の濃淡値(階調)毎に画素数をカウントする。濃淡ピーク値特定部82dは、最も多くの画素数を有する濃淡値(階調)を、濃淡ピーク値として特定する。
第2判定部82eは、濃淡ピーク値関連情報記憶領域81cに記憶されている基準濃淡ピーク値に基づき、検査対象の製品Gが正量品であるか否かを判定する。具体的に、第2判定部82eは、上述の濃淡ピーク値特定部82dによって特定された対象濃淡ピーク値と、基準濃淡ピーク値とを比較し、対象濃淡ピーク値が基準濃淡ピーク値(基準濃淡ピーク幅)に含まれる場合、製品Gを正量品であると判断する。また、第2判定部82eは、対象濃淡ピーク値と、基準濃淡ピーク値とを比較し、対象濃淡ピーク値が基準濃淡ピーク値(基準濃淡ピーク幅)から外れる場合、製品Gを不良品であると判断する。
境界判定部82fは、境界閾値記憶領域81dに記憶された境界閾値に基づいて、製品GのX線画像に含まれる境界を判定する。境界とは、上述したように、一のX線画像における色の濃淡の境目である。境界は、所定の濃淡値差を有する隣り合う画素によって構成される。濃淡値差は、X線画像を構成する画素のうち、任意の一の画素(特定画素)の濃淡値と、特定画素に隣接する画素(隣接画素)の濃淡値との差である。境界判定部82fは、X線画像を構成する全画素のうち、隣接する複数の画素(特定画素および隣接画素)の濃淡値差が、境界閾値を下回るかどうかを判定する。境界判定部82fは、隣接する複数の画素の濃淡値差が境界閾値を下回る場合には、特定画素と隣接画素とが境界を構成するものと判定する。一方、境界判定部82fは、隣接する画素の濃淡値差が境界閾値以上である場合には、特定画素と隣接画素との間に境界はないものと判定する。
隙間相当量判定部82gは、上記境界判定部82fによって判定された境界に基づき、X線画像に含まれる隙間相当量を判定する。隙間相当量は、上述したように、X線画像における物品50およびシーズニング52の隙間に相当する領域(隙間相当領域)に含まれる画素のうち、濃淡値差を有する画素の数である。言い換えると、隙間相当領域は、境界判定部82fによって判定された境界で囲まれた部分であり、隙間相当量は、境界で囲まれた部分から濃淡値差の無い画素を除いた、画素数である。
第3判定部82hは、隙間関連情報記憶領域81eに記憶された隙間相当量判定値に基づき、検査対象となる製品Gが正量品か否かを判定する。具体的に、第3判定部82hは、上述の隙間相当量判定部82gによって判定されたX線画像の隙間相当量と、隙間相当量判定値とを比較し、X線画像の隙間相当量が隙間相当量判定値に含まれる値か否かを判定する。
総合判定部82iは、判定結果記憶領域に記憶されている判定結果に基づき、検査対象である製品Gが正量品であるか否かを総合的に判断する。総合判定部82iは、ユーザによる設定に応じて、第1総合判定、第2総合判定、および第3総合判定の少なくともいずれか一つを実行可能である。
次に、図14〜図18を用いて、本実施形態に係るX線検査装置10によるシーズニング量の判定に係る処理を具体的に説明する。
まず、図14を用いて、画像生成部82aによるX線画像の生成処理について説明する。ステップS1では、製品GがX線ラインセンサ22上に来たかどうかが判断される。製品GがX線ラインセンサ22の上に来ると、X線検出素子22aから出力されるX線透過信号の電圧が変化する。したがって、ステップS1では、具体的には、X線透過信号の電圧が、所定の閾値以下であるかどうかが判断される。ステップS1において、X線透過信号の電圧が所定の閾値以下になると、製品GがX線ラインセンサ22上に来たと判断され、ステップS2に進む。一方、ステップS1において、X線透過信号の電圧が所定の閾値以下にならない場合は、製品GがX線ラインセンサ22上に来るまで待機する。
次に、図15を用いて、暗部面積の判定処理について説明する。ステップS11において、X線画像記憶領域81aに記憶されたX線画像が読み出される。このとき、直近に記憶されたX線画像が読み出される。言い換えると、検査対象である製品GのX線画像が読み出される。
次に、図16を用いて、濃淡ピーク値の判定処理について説明する。まず、ステップS21において、X線画像記憶領域81aに記憶されたX線画像が読み出される。このとき、直近に記憶されたX線画像が読み出される。言い換えると、検査対象である製品GのX線画像が読み出される。
次に、図17を用いて、隙間相当量の判定処理について説明する。まず、ステップS31において、X線画像記憶領域81aに記憶されたX線画像が読み出される。このとき、直近に記憶されたX線画像が読み出される。言い換えると、検査対象である製品GのX線画像が読み出される。
次に、図18を用いて、総合判定処理について説明する。まず、ステップS41において、総合判定部82iよって、ユーザによって設定された総合判定の種類が、第1総合判定かどうかが判断される。ステップS41において、種類の設定が、第1総合判定の場合には、ステップS42に進み、第1総合判定で無かった場合には、ステップS43に進む。
(4−1)
上記実施形態では、X線画像の暗部面積に基づいて、検査対象となる製品Gに含まれる物品50とシーズニング52との比率を判定する(第1総合判定)。製品Gは、検査対象となる製品Gは、ポテトチップスやプレッツェル等の物品50と、シーズニング(調味料)52とが袋60に充填されたものである。被包装物が、ポテトチップスやプレッツェル等のように油で揚げられた物品50と、物品50にまぶされるシーズニング52とからなる場合、被包装物の計量時に、物品50の油分によりシーズニング52が計量器に固着しやすい。その結果、計量器に固着したシーズニング52が、まとまって、袋60の内部に充填される場合がある。このようなとき、袋60に充填される物品50およびシーズニング52の比率は適当でない。すなわち、製品Gの総量は規定範囲内であった場合でも、製品Gに含まれるシーズニング52の比率が高く、物品50は適量充填されていないことになる。
上記実施形態では、X線画像の暗部面積に加えて、X線画像の濃淡ピーク値に基づいて、検査対象となる製品Gに含まれる物品50とシーズニング52との比率を判定する(第2総合判定)。X線画像の暗部面積に基づく判定に基づき、袋60内の物品50およびシーズニング52の比率を判定した場合、例えば、シーズニング52が袋60の内部で一箇所に集まっていた場合には暗部面積のみに基づくと、判定を誤る場合がある。
上記実施形態では、X線画像の暗部面積および濃淡ピーク値に加え、X線画像の隙間面積に基づいて、検査対象となる製品Gに含まれる物品50とシーズニング52との比率を判定する(第3総合判定)。
(5−1)変形例A
上記実施形態では、第2総合判定として、第1判定結果と第2判定結果とに基づいて、正量品を判定した。しかし、第2総合判定として、第1判定結果と第3判定結果とを用いてもよい。
また、上記実施形態において、二つ以上の判定結果に基づいて正量品を判定する場合には、各判定結果をそのまま用いる方法だけでなく、各判定結果に重み付けをして総合的な判定を行ってもよい。例えば、第1判定部82cと第2判定部82eの判定結果を組み合わせる場合、第1判定部82cと第2判定部82eの判定結果を「正量品」、「正量品でない可能性がある」、「正量品でない可能性が高い」の3段階に分ける。そして、第1判定部82cの判定結果を重要とみなして、第1判定部82cの各段階に点数「0.6」,「0.3」,「0」を割り当てるとともに、第1判定部82cの各段階に点数「0.4」,「0.2」,「0.1」を割り当てる。総合判定部82iは、例えば、各判定結果の合計が所定以上(例えば、0.6以上)であれば正量品と判定することとしてもよい。なお、判定結果を複数の段階に分ける場合には、各段階の境界を示すことができるように閾値を複数設けるものとする。
上記実施形態では、物品50としてポテトチップスやプレッツェルを例示したが、物品50は、シーズニング(粉粒物)52の粒に比べて十分に大きな塊状物であれば、他のものであってもよい。また、物品50と粉粒物52とは、X線の透過度が異なるものであればよく、別の元素で構成されている必要はない。
上記実施形態では、X線検出素子22aが、コンベアユニット12による搬送方向に直交する向きに一直線に水平配置された。しかし、X線検出素子22aの配置は、上記態様に限られるものではない。また、コンベアユニット12で製品Gを移動させる代わりに、X線照射器21およびX線ラインセンサ22が移動する構成になっていてもよい。
上記実施形態において、X線画像記憶領域81aに記憶される画像データは、製品GのX線画像を構成しうるデータであれば、いかなるものでもよい。例えば、X線画像を構成する各画素の濃淡値の他、X線検出素子22aによって検出されたX線の透過量を示す値であってもよい。また、画像生成部82aは、X線画像に対して画像処理を施してもよい。例えば、スムージングやシャープネスなどの画像処理が施されるように構成されてもよい。
上記実施形態では、暗部特定部82bが第1の閾値によって、X線画像を2値化する場合について説明したが、暗部をさらに区分して、各区分で重み付けを行ってもよい。例えば、暗部を「暗い画素」と「比較的明るい画素」の2つに区分して、それぞれに「1」と「0.5」とを割り当てる。暗部特定部82bによって暗部面積が特定される際に、暗い画素を1と数え、比較的明るい画素は2つで1と数えるようにしてもよい。この場合、画素を、「暗い画素」と、「比較的明るい画素」と、「明るい画素」の3種類に分類するために2種類の第1の閾値が必要になる。
上記実施形態では、境界判定部82fがX線画像の明暗の境界を判定した。また、境界に囲まれる領域を隙間相当領域とし、隙間相当領域に含まれる全画素から濃淡値差の無い画素数を減算して隙間相当量が判定された。ここで、境界の長さが長くなると、境界の内側に含まれる画素数も増え、結果として得られる隙間相当量も増えることから、隙間相当量の大小を境界の長さの大小によって決定してもよい。これによっても、上記実施形態と同様に、袋60にシーズニング52が多量に混入していることを判定することができる。
上記実施形態においてシールドボックス11の開口11aは、遮蔽ノレンによって塞がれていた。ここで、開口11aには、さらに、緩衝板11cが設けられていてもよい。緩衝板11cは、SUS製の板状部材である。例えば、図19に示すように、緩衝板11cは、遮蔽ノレン11bに対して、シールドボックス11の内側に配置される。緩衝板11cは、遮蔽ノレン11bと同様、上方から下方に延びるように取り付けられる。ここで、緩衝板11cは、所定長さを有することが好ましい。所定長さとは、遮蔽ノレン11bよりも短い長さであって、コンベアユニット12のベルトに接触しないような長さである。具体的には、箱詰めされた物品50が検査対象である場合に、コンベアユニット12によって搬送される箱の上辺の下側の位置に、緩衝板11cの先端がくるように、緩衝板11cの長さは決定される。
上記実施形態に係るX線検査装置10は、図20に示すように、X線照射器21から照射されたX線をX線ラインセンサ22に導く誘導部22bを備えている。誘導部22bは、ベルトの幅方向に延びる矩形部材である。誘導部22bには、長手方向に沿ってスリットが形成されている。物品を透過したX線は、当該スリットを通ってX線ラインセンサ22に検出される。また、上記実施形態に係るX線検査装置10は、誘導部22bの下方、かつ、X線ラインセンサ22の上方に、X線を透過させる透過窓22cを備える。透過窓22cは、軽元素で構成され、非金属である。透過窓22cは、物品50を透過したX線のコントラストを調整可能する機能を有する。
21 X線照射器(X線照射部)
22 X線ラインセンサ(X線検出部)
30 液晶モニタ
80 制御装置
81 記憶部
81d 境界閾値記憶領域(第3閾値記憶領域)
81e 隙間関連情報記憶領域
82 制御部
81a 画像生成部
82b 暗部特定部
82c 第1判定部
82d 濃淡ピーク値特定部
82e 第2判定部
82g 隙間相当量判定部
82h 第3判定部
Claims (3)
- 第1のX線透過度を有する物品と前記第1のX線透過度とは異なる第2のX線透過度を有する粉粒物とがそれぞれ適量包装された正量品を判定するためのX線検査装置であって、
前記物品および前記粉粒物を含む被検査物にX線を照射するX線照射部と、
前記被検査物を透過したX線を検出するX線検出部と、
前記X線検出部によって検出された透過X線の強度に応じてX線画像を生成する画像生成部と、
第1の閾値に基づいて前記X線画像のうち所定の濃淡値を有する暗部を特定する暗部特定部と、
前記X線画像に含まれる前記暗部の総面積と第2の閾値とに基づいて、前記正量品を判定する第1判定部と、
前記正量品に関するX線画像を構成する画素について各濃淡値を有する画素数をカウントした場合に最も画素数が多い濃淡値である基準濃淡ピーク値、を記憶する第1記憶領域と、
前記画像生成部によって生成された前記X線画像を構成する画素について各濃淡値を有する画素数をカウントした場合に最も画素数が多い濃淡値である対象濃淡ピーク値、を特定する濃淡ピーク値特定部と、
前記基準濃淡ピーク値および前記対象濃淡ピーク値に基づき、前記正量品を判定する第2判定部と、
前記X線画像を構成する第1画素の濃淡値と前記第1画素に隣接する隣接画素の濃淡値との差である濃淡値差に基づいて判断される前記物品の隙間相当量を判定する隙間相当量判定部と、
前記X線画像に含まれる前記隙間相当量に基づき、前記正量品を判定する第3判定部と、
を備えるX線検査装置。 - 前記基準濃淡ピーク値は、複数の前記正量品に関するX線画像に基づいて決定された基準濃淡ピーク値の範囲であり、
前記第2判定部は、前記対象濃淡ピーク値が前記範囲に含まれるか否かを判定する、
請求項1に記載のX線検査装置。 - 前記濃淡値差に関する閾値である第3の閾値を記憶する第3閾値記憶領域と、
前記X線画像に含まれる前記隙間相当量の適否を判定するための隙間相当量判定値を記憶する隙間関連情報記憶領域と
をさらに備え、
前記隙間相当量判定部は、前記第3の閾値に基づき、前記X線画像に含まれる前記隙間相当量の総量を判定し、
前記第3判定部は、前記隙間相当量判定値に基づいて、前記隙間相当量の総量が所定範囲に含まれるか否かを判定する、
請求項1又は2に記載のX線検査装置。
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