JP6355232B2 - Ｘ線検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数種類の内容物が容器内に収納された物品に対しＸ線を照射し、得られたＸ線透過画像に基づいて複数種類の内容物の欠品検査を行うＸ線検査装置に関する。

Ｘ線検査装置は、容器内に収納された物品への異物混入検査や物品の割れ欠け検査に広く使用されている。また、容器内に収納された物品の個数検査が行われることもある。例えば、下記特許文献１では、クッキー等が容器内に整列収納されたものを検査対象とし、その欠品検査を行うときには、あらかじめ設定された濃淡範囲内の画素数を積算し、その積算結果から欠品検査を行うようにしている。

また、下記特許文献２では、検査対象物品の周囲を構成する画素の積算値を求め、その積算値から周囲長の合計を得て割れ欠け検査をするようにしている。

特開２００２−３１０９４４号公報 特開２００２−３１０９４６号公報

ところが、物品が複数種類の内容物から構成される場合には、ひとつの検査基準では、複数種類の内容物の検査ができない。そのため、上記特許文献に記載されたＸ線検査装置では、このような複数種類の内容物からなる物品に対しては、欠品検査や割れ欠け検査ができないという問題があった。

本発明は、検査対象物品が複数種類の内容物からなる場合であっても、内容物毎に検査することのできる新たなＸ線検査装置を提供することを課題とする。

本発明に係るＸ線検査装置は、複数種類の内容物を収納する物品にＸ線を照射して得られるＸ線透過画像に基づいて前記物品の検査を行うＸ線検査装置であって、前記Ｘ線透過画像上の各内容物の位置から各内容物を特定し、特定した各内容物の特徴に対応する検査基準でもって各内容物を検査する処理手段を備えたことを特徴とする。
ここで、各内容物の特徴とは、例えば、Ｘ線透過画像に写し出された各内容物の画素数（面積）とかその周囲長、或いは、各内容物の濃淡ピーク（その画像の中で最も多く検出される明るさ）や濃淡偏差（その画像の明るさのばらつき具合）等である。また、容器内での各内容物の収納位置が種類別に決まっていれば、各内容物の相対位置も特徴となる。こうした特徴量に良品としての許容範囲を加味したものを検査基準とし、その検査基準とＸ線透過画像から抽出した各内容物の特徴量とを比較することにより、各内容物の欠品検査や割れ欠け検査を行うのである。

また、前記処理手段は、Ｘ線透過画像上の各内容物の位置から各内容物を特定し、特定した内容物に対応する検査基準でもって各内容物の検査を行うことを特徴とする。
この場合において、各内容物に対応する画像の重心を求め、各重心の相対位置から各内容物を特定するように構成すると、収納容器の輪郭を基準として各内容物の位置を特定する必要がないから、容器がＸ線透過画像としては写らない場合や、Ｘ線透過画像上において容器の位置が一定しない場合等に有用となる。

また、Ｘ線透過画像を表示する表示部を備え、設定モードにおいて、表示されたＸ線透過画像上の何れかの内容物を指定すれば、指定された内容物の特徴が表示され、その特徴に基づいて、指定した内容物の検査基準が設定されることを特徴とする。
これにより、オペレーターが各内容物の検査基準を確認したり、調整したりすることができるから、各内容物の検査精度を適切に維持することができる。

本発明によれば、検査対象物品が複数種類の内容物からなる場合であっても、種類別に各内容物を検査することのできる新たなＸ線検査装置を提供することができる。

本発明に係るＸ線検査装置の一実施形態の概略構成図。 上記Ｘ線検査装置の一実施形態の構成ブロック図。 上記Ｘ線検査装置で撮像したＸ線透過画像の一例を示す図。 図３のＸ線透過画像を二値化した画像。 図４の二値化画像から各領域の重心を求めた図。 図５の二値化画像から基準領域を求める説明図。 図６の基準領域から各領域の相対位置を求める図。 容器が写り込んだ二値化画像から基準領域を求める説明図。 各内容物の検査基準を表示して設定する操作画面の一例。 上記実施形態の動作の一例を示すフローチャート。 図１０のステップＳ１の処理内容を示すフローチャート。

以下、本発明に係るＸ線検査装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、Ｘ線検査装置の一実施形態の概略構成図を示す。この図において、Ｘ線検査装置１の入口側には、搬入コンベア１０が接続され、出口側には、搬出コンベア２０が接続されている。そして、上流から搬送されてきた物品Ｂは、搬入コンベア１０を介してＸ線検査装置１に搬入され、そこで物品Ｂの収納個数の検査や、異物混入検査、欠品検査、割れ欠け検査等が行われて、搬出コンベア２０へ送り出される。送り出された物品Ｂは、下流の振分装置３０（図２参照）を介して梱包ラインへ搬送される。また、Ｘ線検査装置１の検査結果は、振分装置３０に送信されて、不良品は、ライン外へ、正常品は、そのまま梱包ラインへと搬送される。

Ｘ線検査装置１は、Ｘ線を遮蔽するシールドボックス２と、シールボックス２の出入口間に架け渡された搬送コンベア３と、搬送される物品ＢにＸ線を照射するＸ線照射手段４と、照射されたＸ線を検出するラインセンサ５と、操作画面を操作して運転条件や検査基準の設定、さらには、検査に必要な種々の設定項目を入力するタッチパネル６と、これらを制御する後述の制御手段７と、シールドボックス２を含む装置全体を支持する支持脚８とを備えている。

搬送コンベア３は、シールドボックス２の入口と出口との間に架け渡されたベルトコンベアで構成され、設定速度でもって物品Ｂを搬送するように構成されている。また、その入口と出口には、Ｘ線の漏洩を防止する図示しない遮蔽暖簾が設けられている。

Ｘ線照射手段４は、シールドボックス２内に格納された図示しないＸ線管と、Ｘ線管から照射されるＸ線を物品Ｂの搬送方向Ｆと直行する方向に扇状に広げる図示しないコリメータとで構成されている。そして、ラインセンサ５に向けて照射されたＸ線は、物品Ｂと搬送コンベア３のベルトとを透過してラインセンサ５に入力される。

ラインセンサ５は、物品Ｂの搬送方向Ｆと直行する方向に直線状に配列された複数のフォトダイオードと、その上に重ねられた複数のシンチレータとで構成され、物品Ｂを透過したＸ線は、各シンチレータで光に変換され、その光が各フォトダイオードで電気信号に変換されて、Ｘ線透過信号として出力される。こうして出力されたＸ線透過信号は、図示しないＡ／Ｄ変換器でデジタル量に変換されて、後述の制御手段７に順次入力される。

タッチパネル６は、フルドット表示の液晶ディスプレイで構成され、そこに表示される操作画面を操作することにより、Ｘ線検査装置１の起動・停止、必要な運転条件や検査基準の設定、推定質量を最適化するための操作等ができるようになっている。また、運転開始前の初期画面では、搬送コンベア３の速度やＸ線照射手段４のＸ線強度等が設定可能であり、運転開始後の画面では、例えば、Ｘ線透過画像を処理するときの検出感度や、質量推定機能を働かせるためのＸ線出力や暗部強調の設定、さらには、検査対象物品の濃淡レベルと推定質量との対応関係を最適化させるための操作や、物品１個の実質量とその平面サイズとが設定できるようになっている。

図２は、Ｘ線検査装置１の構成ブロック図を示す。この図において、制御手段７は、コンピューターで構成され、搬送コンベア３、Ｘ線照射手段４、ラインセンサ５、タッチパネル６と接続されてこれらを制御するとともに、振分装置３０とも接続されて、その検査結果を振分装置３０に送信するようになっている。

制御手段７は、ＣＰＵ１１と、ＲＯＭ１２とＲＡＭ１３を搭載し、また、大容量のＣＦカード（フラッシュメモリ型メモリーカード）１４と記憶メディア挿入用のドライブ１５を備えている。そして、それらは、アドレスバスやデータバスを介して相互に接続されている。

ＲＯＭ１２には、異物混入検査、欠品検査、割れ欠け検査等の標準的な検査プログラムが格納され、ＣＦ１４には、複数種類の内容物毎に異なった基準にて検査する各種プログラムが格納されている。また、このＣＦ１４には、内容物毎の位置情報や特徴量も記憶されている。

図２の領域特定部１１ａと処理手段１１ｂは、ＣＰＵ１１が各種プログラムを実行することによって実現される機能を示している。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２やＣＦ１４から各種プログラムを読み出して、異物混入検査、欠品検査、割れ欠け検査等を実行するが、それらの検査は従来と変わらないので、ここでは、領域特定部１１ａと処理手段１１ｂが行う処理について詳述する。

ＣＰＵ１１は、ＣＦ１４から画像処理プログラムを読み出して実行することにより、ラインセンサ５から出力されたＸ線透過信号をＲＡＭ１３上に展開して、二次元のＸ線透過画像を形成する。次に、そのＸ線透過画像にマスク処理を施して、図３のような収納容器を消去したＸ線透過画像を形成する。続いて、そのＸ線透過画像を所定の閾値で二値化して、図４のような二値化された画像を形成する。

領域特定部１１ａは、この二値化された画像にラベリング処理を施して、図４に示すような内容物が写り込んだ領域Ｒ１〜Ｒ５を特定し、続いて、各領域Ｒ１〜Ｒ５から、それぞれの領域の特徴を抽出する。その特徴としては、例えば、各領域Ｒ１〜Ｒ５が占める画素数やその周囲長、各領域Ｒ１〜Ｒ５の濃淡ピークや濃淡偏差等がある。これらの特徴が異なっていれば、種類が異なり、同一であれば、同じ種類であると看做すことができる。したがって、処理手段１１ｂは、領域Ｒ１〜Ｒ５毎に、それぞれの内容物に対応する検査基準と検査プログラムをＲＡＭ１３やＣＦ１４から読み出して、欠品検査や割れ欠け検査を実行する。
なお、各領域Ｒ１〜Ｒ５の周囲長を求める場合は、各領域Ｒ１〜Ｒ５とその背景との境界の画素数を、左右に繋がっている画素は１を、斜めに繋がっている画素は１．４１４２をそれぞれ加算して求める。

各領域から抽出される特徴は、前述の画素数や周囲長等に限定されない。例えば、容器内の各内容物の収納位置が種類別に固定化されていれば、各内容物の相対位置を特徴として抽出することもできる。その場合には、各領域Ｒ１〜Ｒ５の中から基準となる領域を一つ選択し、その基準領域の重心と他の領域の重心との相対位置から各領域の内容物を特定する。この手法による場合は、各領域の相対位置は一定しているが、容器がＸ線透過画像に写らない場合とか、容器の位置がＸ線透過画像上で一定しない場合等に有用となる。

ここで、各領域Ｒ１〜Ｒ５の相対位置を求める手法を説明しておく。まず、図５に示すように、個々の領域Ｒ１〜Ｒ５の重心Ｃ１〜Ｃ５を求め、それらの重心から基準となる領域の重心を一つ選択する。例えば、図６のＸ線透過画像の左上Ｂ１から適度な大きさの正方形Ｓ１の範囲に領域Ｒ１の重心Ｃ１が入っているか否かを確認し、入っていなければ、その正方形の範囲を広げた次の正方形Ｓ２の範囲に重心Ｃ１が入っているか否かを確認する。こうした処理を繰り返して、重心Ｃ１が正方形の範囲に最初に入った領域を基準領域の重心として選択する。

この手法を使うときは、領域特定部１１ａは、例えば、図６の隅Ｂ１を原点とし、領域Ｒ１の重心座標が（Ｘ１、Ｙ１）で、値がＹ１＞Ｘ１とすると、領域Ｒ１については、数値の大きいＹ１をその領域Ｒ１の代表値とする。また、領域Ｒ２の重心座標が（Ｘ２、Ｙ２）で、値がＸ２＞Ｙ２とすると、数値の大きいＸ２をその領域Ｒ２の代表値とする。こうして各重心Ｃ１〜Ｃ５の代表値を求め、求めた各代表値の中から値の最も小さい代表値の領域を基準領域として選択する。このようにすれば、前述の正方形の範囲に領域の重心が最初に入った領域を基準とする図６の手法と等価となる。

次に、領域特定部１１aは、個々の領域Ｒ１〜Ｒ５の相対位置を図７で示すようにして求める。例えば、図７の領域Ｒ１の重心Ｃ１から領域Ｒ２の相対位置を求める場合は、
領域Ｒ２の横方向位置＝領域Ｒ２の重心Ｃ２の横方向位置（Ｘ２）−基準領域Ｒ１の重 心Ｃ１の横方向位置（Ｘ１）
領域Ｒ２の縦方向位置＝領域Ｒ２の重心Ｃ２の縦方向位置（Ｙ２）−基準領域Ｒ１の縦 方向位置（Ｙ１）
として求める。

この手法では、領域Ｒ１の重心Ｃ１を基準にして他の領域Ｒ２〜Ｒ５の相対位置を求めたが、容器や収納箱がＸ線透過画像に写し出される場合は、それらの一辺を基準とすることもできる。例えば、図８は、箱の一辺を基準位置とした場合の例である。箱の左上の位置Ｌ１を基準位置（原点）とし、領域Ｒ１の重心Ｃ１を原点からの相対位置（Q1、Q2）とする。

こうして、各領域Ｒ１〜Ｒ５の画素数や周囲長、濃淡ピークや濃淡偏差等の特徴が抽出され、さらに、各領域Ｒ１〜Ｒ５の相対位置が特定されれば、領域特定部１１ａは、各領域Ｒ１〜Ｒ５の特徴（画素数、周囲長、濃淡ピーク、濃淡偏差等）と各領域Ｒ１〜Ｒ５の相対位置とを関連付けてＣＦ１４に記憶する。これにより、各内容物の収納位置が決まっている場合は、各領域Ｒ１〜Ｒ５の相対位置を特定するだけで、各領域Ｒ１〜Ｒ５の特徴をＣＦ１４から読み出すことができるが、そうでない場合は、Ｘ線透過画像から抽出した各領域の特徴から各内容物を特定することになる。

処理手段１１ｂは、各内容物に対応する検査基準でもって各内容物を検査するが、その際に使用する検査基準は、良品を試験的に流してＸ線透過画像を取得し、そこから抽出された各領域Ｒ１〜Ｒ５の特徴量（例えば、画素数、周囲長、濃淡ピーク、濃淡偏差等）に所定の上下限値、例えば、±５％を加えた範囲を、良品と判定するための検査基準としている。また、同じ種類の良品であっても、抽出した特徴量がバラつく場合は、複数の良品を流し、それぞれのＸ線透過画像から抽出された特徴量の上限値と下限値でもって良品と判定するための許容範囲としても良い。

また、抽出された特徴量をタッチパネル６の表示欄Ｔ１〜Ｔ４に表示し、その特徴量を手動で調整するようにしても良い。例えば、図９に示すように、タッチパネル６の左側表示画面にＸ線透過画像を、その右側に特徴量を表示する表示欄Ｔ１〜Ｔ４を設ける。そして、オペレーターが領域Ｒ１をタッチすると、その領域Ｒ１の特徴量の上下限値が各表示欄Ｔ１〜Ｔ４に表示されるようにする。そして、表示欄Ｔ１を指定して、図示しないアップキーやダウンキー、あるいは、テンキー等を操作すれば、画素数の上下限値を調整することができる。同様にして、周囲長や濃淡ピーク、さらには、濃淡偏差等の許容範囲も調整することができる。また、必要に応じて、各領域の領域分離回数も表示させて設定することができる。こうして、各領域Ｒ１〜Ｒ５の特徴量の許容範囲を設定した後、図示しない確定キーを操作すれば、それぞれの許容範囲が良品としての検査基準となる。

こうして得られた各領域の特徴量が、各領域の内容物を検査するための検査基準として登録されると、ＣＰＵ１１は、検査プログラムを実行して処理手段１１ｂを機能させる。この処理手段１１ｂは、領域特定部１１ａによって抽出された各領域の特徴や相対位置から、各領域の内容物に応じた検査基準でもって検査を実行する。そして、あるべき相対位置に内容物がなければ、欠品として処理し、各内容物が揃っていれば、各内容物について割れ欠け検査を実行する。また、各重心Ｃ１〜Ｃ５間の距離を求め、位置ズレの大きいものを不良品として処理する場合もある。

次に、この実施形態の動作を図１０と図１１のフローチャートに基づいて説明する。

検査対象物品を検査するためには、初期設定として、まず、良品Ｂを流してそのＸ線透過画像を取得し、そこから抽出される各内容物の特徴量を、各内容物を検査するための検査基準として設定しておく必要がある。
そこで、運転に際しては、まず、装置１を設定モードにして、図１０のステップＳ１の抽出処理を実行する。図１１は、その抽出処理の詳細を示す。この図１１において、Ｘ線検査装置１を起動すると、各コンベヤ３、１０、２０が駆動され、続いて、コンベア１０に良品Ｂを流すと、ラインセンサ５の出力が制御手段７に順次取り込まれて、ＲＡＭ１３上で二次元のＸ線透過画像が形成され、それが同時にタッチパネル６に表示される。そして、そのＸ線透過画像の濃淡レベルが大きく変化すると、その時点より少し前の時点からのＸ線透過画像がワーキングエリアに取り込まれ、濃淡レベルが変化しなくなると、良品Ｂがラインセンサ５を通過したと判断して、その時点までのＸ線透過画像が処理対象として特定される。続いて、処理対象とされたＸ線透過画像にマスク処理が施され、袋等の容器が写り込んだ部分がＸ線透過画像から消去される（ステップ１０）。

次に、領域特定部１１ａが働いて、Ｘ線透過画像を二値化した後、それにラベリング処理を施して、図４に示すような、内容物が写り込んだ領域Ｒ１〜Ｒ５を特定する（ステップＳ１１、Ｓ１２）。次に、各領域Ｒ１〜Ｒ５の画素数や周囲長、濃淡ピークや濃淡偏差等の特徴量を抽出する（ステップＳ１３）。続いて、領域Ｒ１の重心Ｃ１を求め、各領域Ｒ２〜Ｒ５の重心Ｃ２〜Ｃ５を、領域Ｒ１の重心Ｃ１に基づいて相対位置に変換する（ステップＳ１４）。そして、個々の領域Ｒ１〜Ｒ５の相対位置と、各領域Ｒ１〜Ｒ５の特徴量とを関連付けて記憶する。（ステップＳ１５）。これにより、各領域Ｒ１〜Ｒ５の特徴量の抽出処理が終了する。
ここで、物品Ｂの搬送コンベヤ３上での向きとそれを撮像するタイミングは、毎回、異なってくるから、各領域Ｒ１〜Ｒ５の内容物の位置を、図６の左上のＢ１を基準にした絶対位置で表すと、各領域Ｒ１〜Ｒ５の位置が特定できなくなる。そこで、前述のような相対位置に変換している。

こうして、Ｘ線透過画像上の各領域Ｒ１〜Ｒ５の相対位置と特徴量とを抽出した後、タッチパネル６に表示される確定ボタンを押すと、抽出された相対位置と特徴量とが検査基準として設定登録される。（ステップＳ２）。ただし、ここでの検査基準は、抽出された特徴量に所定の上下限値を加えた許容範囲である。また、以上では、一つの良品Ｂから特徴量を抽出したが、複数の良品Ｂから、幅のある特徴量を求め、その上下限値で特徴量の許容範囲を自動設定しても良い。また、それらの許容範囲をタッチパネルから手動で入力したり、調整したりしても良い。

こうして、良品Ｂの各内容物の相対位置と特徴量が検査基準として設定されると、通常モードに切替えて、Ｘ線検査装置１の運転を開始する。運転を開始して、検査対象物品Ｂを順次送り込むと、領域特定部１１ａが働いて、前述のステップＳ１の処理が実行され、各領域Ｒ１〜Ｒ５の相対位置と特徴量とが抽出される。

次に、処理手段１１ｂが作動して、各領域Ｒ１〜Ｒ５から抽出された相対位置と特徴量とが、設定登録された相対位置と特徴量の許容範囲内に入っているか否かがチェックされる。そして、決められた位置に内容物がなければ、欠品と判定し、内容物があり、かつ、その特徴量が許容範囲内に入っていれば、それを良品として判定する（ステップ３）

こうして求められた検査結果は、タッチパネル６に表示されるとともに、毎回の検査結果は、ＣＦ１４に記録される。
こうした一連のステップが、物品が搬入される度に繰り返さてれ、運転停止キーが操作されると、以上の処理を終了する（ステップＳ４）。

本発明は、例えば、複数種類のお菓子の詰め合せとか、弁当、或いは、材質の異なる複数の玩具などが収納された製品などの良・不良の検査に使用することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、これらに限定されるものではなく、その他の実施形態も採用可能である。例えば、同一種類の内容物については、共通の検査基準を設定し、それに基づいて同一種類の内容物をまとめて検査するようにしても良い。 また、二値化するときの「しきい値」も内容物毎に設定することができる。また、良品かどうかを判別するための検査基準としては、前述の他に、各内容物の推定重量も設定することができる。さらに、検査内容としては、欠品検査や割れ欠け検査だけでなく、異物混入検査も併せて行うことができる。

１ Ｘ線検査装置
４ Ｘ線照射手段
５ ラインセンサ
６ タッチパネル
７ 制御手段
１１ａ 領域特定部
１１ｂ 処理手段
Ｂ 物品

Claims (3)

1. 複数種類の内容物を収納する物品にＸ線を照射して得られるＸ線透過画像に基づいて前記物品の検査を行うＸ線検査装置であって、
   前記Ｘ線透過画像上の各内容物の位置から各内容物を特定し、特定した各内容物の特徴に対応する検査基準でもって各内容物を検査する処理手段を備えたことを特徴とする、Ｘ線検査装置。
2. 前記特徴が前記Ｘ線透過画像上の各内容物の画素数やその周囲長であり、前記検査基準が良品のＸ線透過画像から抽出された各内容物の画素数や周囲長の良品としての許容範囲である、請求項１に記載のＸ線検査装置。
3. 前記Ｘ線透過画像を表示する表示部を備え、設定モードにおいて、表示された前記Ｘ線透過画像上の何れかの内容物を指定すれば、指定された内容物の特徴が表示され、その特徴に基づいて、指定した内容物の検査基準が設定されることを特徴とする、請求項１または請求項２の何れかに記載のＸ線検査装置。