JP7231530B2 - Ｘ線検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、搬送される被検査物にＸ線を照射し、このＸ線を照射したときのＸ線の透過画像を用いて被検査物のシール部不良の検査を行うＸ線検査装置に関する。

Ｘ線検査装置は、例えば、生肉、魚、加工食品、医薬などを被検査物とし、被検査物にＸ線を照射したときのＸ線の透過画像を用いて被検査物の検査を行う装置として従来から知られている。

そして、この種のＸ線検査装置として、例えば下記特許文献１に開示されるＸ線検査装置では、被検査物にＸ線を曝射したときの透過画像から外形を抽出し、この抽出した外形を基準として、予め設定されたシール部情報に基づいて被検査物のシール部領域を算出し、この算出したシール部領域の画像の濃度レベルを用いてシール部不良の検査を行っている。

特開２００５－０２４５４９号公報

ところで、この種のＸ線検査装置の検査対象として、例えば内容物が収容された包装体の対向する２辺がシールされた被検査物がある。この種の被検査物は、例えば筒型帯状の包装体に内容物を一定間隔で収容し、各内容物の両端の包装体部分が熱圧着によりシールされ、その後シール部分を切断して個包装となった被検査物に対し、異物混入やシール部不良などの検査が行われる。

そして、特に軽量物を被検査物として搬送する場合や、歩留りの向上を図るために被検査物を高速搬送する場合には、例えばコンベア間での乗り継ぎにより姿勢が変化し、検査装置のコンベア上でのシール辺の向きがランダムに変化して姿勢が安定しない。このため、上述した特許文献１のＸ線検査装置では、シール辺の向きがランダムに変化して安定せずに搬送される被検査物に対し、透過画像から抽出した外形を基準として、予め設定されたシール部情報に基づいてシール部領域を算出して特定することができないという問題があった。

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、被検査物のシール方向がランダムに変化して搬入されてもシール部領域を特定して検査を行うことができるＸ線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Ｘ線検査装置は、内容物が収容された包装体の対向する２辺がシールされた被検査物Ｗを所定間隔おきに搬送しながらＸ線を照射し、前記被検査物を透過したＸ線を検出して得たＸ線画像を用いて、前記被検査物のシール不良の有無を検査するＸ線検査装置１であって、
前記シールされた２辺が前記被検査物の長手方向または短手方向のいずれにあるかを示すシール方向を設定するシール方向設定手段５ａと、
前記Ｘ線画像における前記被検査物の外形領域を抽出する外形領域抽出手段１２と、
前記外形領域と前記シール方向とに基づいて前記被検査物がシールされているシール辺を特定するシール辺特定手段１３と、
該特定したシール辺を基準とした所定長内側までのシール部領域を算出するシール部領域算出手段１４と、
該シール部領域内でシール不良の有無を判別するシール部不良判別手段１５とを備えたことを特徴とする。

請求項２に記載されたＸ線検査装置は、請求項１のＸ線検査装置において、
前記シール辺特定手段１３は、前記外形領域の前記シール方向に対応した辺をシール辺として特定することを特徴とする。

請求項３に記載されたＸ線検査装置は、請求項１のＸ線検査装置において、
前記シール辺特定手段１３は、前記外形領域の外接長方形の前記シール方向に対応した辺に平行な重心を通る直線と交差する前記外形領域の辺をシール辺として特定することを特徴とする。

請求項４に記載されたＸ線検査装置は、請求項１のＸ線検査装置において、
前記シール辺特定手段１３は、前記外形領域の外接円の前記シール方向に対応した軸と交差する前記外形領域の辺をシール辺として特定することを特徴とする。

本発明によれば、検査装置のコンベアにシール方向がランダム搬入しても確実にシール部領域を特定して検査を行うことができる。

本発明に係るＸ線検査装置の概略構成を示すブロック図である。 短手方向にシールがある被検査物のシール部領域の特定方法の一例を示す説明図である。 図２のシール部領域の特定方法のフローチャートである。 長手方向にシールがある被検査物のシール部領域の特定方法の一例を示す説明図である。 図４のシール部領域の特定方法のフローチャートである。 長手方向にシールがある被検査物のシール部領域の特定方法の他の例を示す説明図である。 図６のシール部領域の特定方法のフローチャートである。

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。

本発明に係るＸ線検査装置は、例えば搬送ラインの一部に組み込まれ、被検査物を一定間隔おきに順次搬送しながらＸ線を照射し、被検査物を透過したＸ線を検出して得たＸ線画像を用いて、被検査物のシール部不良の有無を検査するものである。

なお、本発明に係るＸ線検査装置では、内容物が収容された包装体の対向する２辺がシールされた被検査物を検査対象としている。この種の被検査物は、例えば筒型帯状の包装体に内容物を一定間隔で収容し、各内容物の両端の包装体部分が熱圧着によりシールされ、その後シール部分を切断して個包装となった被検査物に対し、異物混入やシール部不良などの検査が行われる。

図１に示すように、本実施の形態のＸ線検査装置１は、搬送装置２、Ｘ線発生器３、Ｘ線検出器４、設定入力部５、信号処理部６、表示部７を含んで概略構成される。

搬送装置２は、検査対象の被検査物Ｗを搬送路上で所定間隔おきに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で構成される。

搬送装置としてのベルトコンベア２は、Ｘ線を透過しやすい材料（原子量の大きい元素以外の元素）からなる搬送ベルト２ａを備え、被検査物Ｗの検査を行うときに、不図示の搬送制御手段の制御に基づく駆動モータＭの回転により予め設定入力部５にて設定される搬送速度で搬送ベルト２ａを駆動する。これにより、搬入口から搬入された被検査物Ｗは、搬出口側に向けて図１の搬送方向Ｘに搬送される。

Ｘ線発生器３は、搬入口から搬出口に向かって搬送方向Ｘに搬送路上を搬送される被検査物ＷにＸ線を照射するもので、電圧を印可して加速させた電子をターゲットに射突させてＸ線を発生させる円筒状のＸ線管と、Ｘ線管が発生させたＸ線をＸ線検出器４に向けて照射するための照射スリットとを有する。

Ｘ線管は、例えば金属製の箱体内部に設けられる円筒状のＸ線管を絶縁油により浸漬した構成であり、Ｘ線管の陰極からの電子ビームを陽極ターゲットに照射させてＸ線を生成する。Ｘ線管は、その長手方向が被検査物Ｗの搬送方向（図１のＸ方向）の平面上で直交する方向に設けられ、生成したＸ線を、下方のＸ線検出器４に向けて、長手方向に沿った照射スリットによりスクリーン状にして照射する。

Ｘ線検出器４は、搬送される被検査物Ｗの搬送方向Ｘの平面上で搬送方向Ｘと直交する方向に複数の素子が一直線上に配置されたものである。さらに説明すると、Ｘ線検出器４は、ライン状に整列して配設された複数のフォトダイオードと、ライン状の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てアレイ状に構成される。

Ｘ線検出器４は、複数の素子（フォトダイオードとシンチレータのアレイ）によって被検査物Ｗおよび搬送ベルト２ａを透過するＸ線を検出し、この検出した検出データを素子毎に複数の素子数を１ラインとして信号処理部６に順次出力し、被検査物Ｗの搬送に伴い順次出力を繰り返す。

設定入力部５は、装置本体に設けられる例えばキー、押しボタン、スイッチ、表示部７の表示画面上のソフトキーなどで構成され、シール方向設定手段５ａ、シール幅設定手段５ｂを備える。

シール方向設定手段５ａは、シールが被検査物Ｗの長手方向または短手方向のどちらにあるかを示すシール方向を設定する。

シール幅設定手段５ｂは、被検査物Ｗのシール辺を基準とし、シール辺から所定長内側までの長さをシール幅として設定する。

信号処理部６は、被検査物Ｗを透過するＸ線の透過画像を２値化した２値化画像と設定入力部５による設定情報に基づいて被検査物Ｗのシール部領域を特定し、シール部領域内でシール不良の有無を判定するもので、図１に示すように、記憶手段１１、外形領域抽出手段１２、シール辺特定手段１３、シール部領域算出手段１４、シール部不良判別手段１５を含んで構成される。

記憶手段１１は、Ｘ線検出器４からの各被検査物Ｗ毎のＸ線透過データを記憶する。Ｘ線透過データは、Ｘ線検出器４からの電気信号を不図示のＡ／Ｄ変換器によりＡ／Ｄ変換して得られる。さらに説明すると、記憶手段１１は、１つの被検査物Ｗの検査を行う毎に、Ｘ線検出器４の１ライン（Ｙ方向）あたり例えば数百個のＸ線透過データを、少なくとも搬送される被検査物Ｗの搬送方向の長さ（前端から後端までの検出期間に相当）に対応した所定ライン数（例えば数百ライン）だけ格納する。

外形領域抽出手段１２は、記憶手段１１に格納されたＸ線透過データから透過量が大きいほど淡いとした濃淡値に対応する濃度レベルをもつ全体の透過画像（被検査物Ｗとベルト面を含む画像）を作成し、この作成した全体の透過画像から設定入力部５に設定される閾値以上の濃度レベルの透過画像を被検査物Ｗの外形領域として抽出する。

シール辺特定手段１３は、外形領域抽出手段１２にて抽出された外形領域と、シール方向設定手段５ａにて設定されたシール方向とに基づいて被検査物Ｗがシールされているシール辺を特定する。

さらに説明すると、シール辺特定手段１３は、外形領域抽出手段１２にて抽出された外形領域が図２（ａ）に示すような長方形であれば、この長方形による外形領域のシール方向に対応した辺をシール辺として特定する。

シール辺特定手段１３は、外形領域抽出手段１２にて抽出された外形領域が図４（ａ）に示すような対向する長辺が内側に窪んだ形状であれば、この窪んだ形状による外形領域の外接長方形のシール方向に対応した辺に平行な重心を通る直線と交差する外形領域の辺をシール辺として特定する。

シール辺特定手段１３は、外形領域抽出手段１２にて抽出された外形領域が図６（ａ）に示すような対向する長辺が内側に窪んだ形状であれば、この窪んだ形状による外形領域の外接円のシール方向に対応した軸と交差する外形領域の辺をシール辺として特定する。

なお、外接長方形は、外形領域の輪郭から、この輪郭を形成する点の集合を囲む最小の矩形領域として求めることができる。すなわち、外形領域の各点を始点とし、始点と次の点を結んだ線をＸ軸とした場合の外接矩形領域の面積を順次算出して最小の矩形領域が求める外接長方形となる。

なお、２値画像のモーメントを用いて、外形領域が伸びている方向（主軸）を求め、この主軸をＸ軸とした座標系からｘ，ｙ座標の最大値－最小値が幅と高さとなる外形領域の外接四角形を外接長方形として求めるようにしてもよい。

画像処理では、２値化画像のモーメントを用いて外形領域の重心と傾きを求めることができる。

一般的に、モーメントとは物体を回転させる力の大きさを表すが、これを画像の統計量として捉えて、特徴量抽出に利用することもできる。２値画像のモーメント特徴とは、画素の位置の重みづけをして合計した数値である。

画像のモーメントは、一般的に下記式（１）で定義される（ｐ＋ｑ）次のモーメントＭ（ｐ，ｑ）を用いて計算される。

ここで、ｆ_ijは画素値であり、対象の画素は１で、対象より外側のバックグランドは０である。重心座標（Ｉ，Ｊ）を決定する場合、Ｉ＝Ｍ（１，０）／Ｍ（０，０）、Ｊ＝Ｍ（０，１）／Ｍ（０，０）が用いられる。すなわち、１次モーメントを用いて重心を求める（但し、面積は０次モーメント）。

なお、１次モーメントを用いた重心座標（Ｉ，Ｊ）は、Ｉ＝ｉ方向の１次モーメント／０次モーメント（ｉ方向の座標位置の合計／面積）、Ｊ＝ｊ方向の１次モーメント／０次モーメント（ｊ方向の座標位置の合計／面積）である。

主軸の方向を示すｔａｎθは、対象画像が伸びている方向を表し、２次モーメントと相乗モーメントを用いた下記式（２）によって計算される。但し、Ｍ（２，０）＝ｉ方向の２次モーメント、Ｍ（０，２）＝ｊ方向の２次モーメント、Ｍ（１，１）＝相乗モーメントである。

シール部領域算出手段１４は、シール辺特定手段１３にて特定されたシール辺と、シール幅設定手段５ｂにて設定されたシール幅とに基づいてシール部領域を算出する。すなわち、シール部領域算出手段１４は、シール辺特定手段１３にて特定されたシール辺を基準とし、シール幅設定手段５ｂにて設定されたシール幅分だけシール辺から内側までの領域をシール部領域として算出する。

シール部不良判別手段１５は、シール部領域算出手段１４にて算出されたシール部領域内でシール不良の有無を判別する。すなわち、シール部領域算出手段１４にて特定したシール部領域に対し、設定入力部５にて設定されたシール部不良を判定するための情報として例えば外形領域を抽出する閾値より大きい閾値を用い、この閾値を超える濃度レベルがシール部領域内にあるか否かによりシール部不良の有無を判定する。

表示部７は、例えば液晶表示器などの表示装置で構成され、被検査物Ｗの全体画像、判定結果に基づく被検査物Ｗを平面視したＸ線の透過画像、「ＯＫ」や「ＮＧ」の良否判定結果、総検査数、良品数、ＮＧ総数などの検査結果を設定入力部５の操作に基づいて表示画面に表示する。

次に、上記のように構成されるＸ線検査装置１を用いてシール部領域を特定する方法の具体例（例１、例２、例３）について説明する。

［例１］…短手方向にシールがある被検査物
例１における検査対象の被検査物Ｗは、平面視して長方形をなす形状の包装体に対し、厚さの薄い内容物が収容され、短手方向の両側がシールされたものである。図２（ａ）は被検査物Ｗの長辺が搬送方向Ｘと平行をなして搬入された場合の被検査物ＷのＸ線画像を示している。このＸ線画像では、４つの角Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４のうち角Ｐ３を原点とし、各角Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の座標をＰ１：（０，Ｙ）、Ｐ２：（Ｘ，Ｙ）、Ｐ３：（０，０）、Ｐ４：（Ｘ，０）としている。

今、図２（ｂ）に示すように、図２（ａ）の状態から傾いて搬入（搬送方向Ｘに対して所定角度傾いて搬入）した被検査物ＷのＸ線画像において、４つの頂点のうち、最上頂点をＡとし、左周りに各頂点をＢ，Ｃ，Ｄとする。また、頂点Ｂのｘ座標を０、頂点Ｃのｙ座標を０とし、各頂点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの座標をＡ：（ｘ１，ｙ１）、Ｂ：（０，ｙ２）、Ｃ：（ｘ３，０）、Ｄ：（ｘ４，ｙ４）とする。

まず、図２（ｂ）に示すように、傾いて搬入した被検査物のＸ線画像から外形領域を抽出する（ＳＴ１）。この外形領域は、被検査物ＷのＸ線画像（全体の透過画像）から設定入力部５に設定される閾値以上の濃度レベルの透過画像を抽出して行う。

次に、図２（ｃ）に示すように、被検査物ＷのＸ線画像の短手方向と同じ方向の辺を基準直線Ｌ１とし、この基準直線Ｌ１に隣接する２つの辺をシール辺として特定する（ＳＴ２）。

そして、図２（ｄ）に示すように、特定した２つのシール辺から外形領域の内側の所定長（Ｓ１）の領域をシール部領域Ｓとして算出する（ＳＴ３）。

［例２］…長手方向にシールがある被検査物
例２における被検査物Ｗは、平面視して長方形をなす形状の包装体に対し、例１よりも厚みのある内容物が収容され、短手方向の両側が内容物の厚みによって内側に窪んだ状態で長手方向の両側がシールされたものである。図４（ａ）は被検査物Ｗの短辺が搬送方向Ｘと平行をなして搬入された場合の被検査物ＷのＸ線画像を示している。このＸ線画像では、４つの角Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４のうち角Ｐ３を原点とし、各角Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の座標をＰ１：（０，Ｙ）、Ｐ２：（Ｘ，Ｙ）、Ｐ３：（０，０）、Ｐ４：（Ｘ，０）としている。

今、図４（ｂ）に示すように、図４（ａ）の状態から傾いて搬入（搬送方向Ｘに対して所定角度傾いて搬入）した被検査物ＷのＸ線画像において、４つの頂点のうち、最上頂点をＡとし、左周りに各頂点をＢ，Ｃ，Ｄとする。また、頂点Ｂのｘ座標を０、頂点Ｃのｙ座標を０とし、各頂点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの座標をＡ：（ｘ１，ｙ１）、Ｂ：（０，ｙ２）、Ｃ：（ｘ３，０）、Ｄ：（ｘ４，ｙ４）とする。

まず、図４（ｂ）に示すように、傾いて搬入した被検査物のＸ線画像から外形領域を抽出する（ＳＴ１１）。この外形領域は、被検査物ＷのＸ線画像（全体の透過画像）から設定入力部５に設定される閾値以上の濃度レベルの透過画像を抽出して行う。そして、抽出した外形領域の外接長方形を生成する（ＳＴ１２）。この外接長方形は、前述したように、例えば外形領域の輪郭から、この輪郭を形成する点の集合を囲む最小の矩形領域として生成される。

次に、図４（ｃ）に示すように、生成した外接長方形の重心Ｇを算出し（ＳＴ１３）、重心Ｇを通る長手方向と同じ向きの辺に平行な直線を基準直線Ｌ２とし、この基準直線Ｌ２が交差する辺をシール辺として特定する（ＳＴ１４）。

そして、図４（ｄ）に示すように、特定したシール辺から外形領域の内側の所定長（Ｓ１）の領域をシール部領域Ｓとして算出する（ＳＴ１５）

［例３］…長手方向にシールがある被検査物
例３における被検査物Ｗは、例２と同様に、平面視して長方形をなす形状の包装体に対し、例１よりも厚みのある内容物が収容され、短手方向の両側が内容物の厚みによって内側に窪んだ状態で長手方向の両側がシールされたものである。図６（ａ）は被検査物Ｗの短辺が搬送方向Ｘと平行をなして搬入された場合の被検査物ＷのＸ線画像を示している。このＸ線画像では、４つの角Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４のうち角Ｐ３を原点とし、各角Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の座標をＰ１：（０，Ｙ）、Ｐ２：（Ｘ，Ｙ）、Ｐ３：（０，０）、Ｐ４：（Ｘ，０）としている。

今、図６（ｂ）に示すように、図６（ａ）の状態から傾いて搬入（搬送方向Ｘに対して所定角度傾いて搬入）した被検査物ＷのＸ線画像において、４つの頂点のうち、最上頂点をＡとし、左周りに各頂点をＢ，Ｃ，Ｄとする。また、頂点Ｂのｘ座標を０、頂点Ｃのｙ座標を０とし、各頂点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの座標をＡ：（ｘ１，ｙ１）、Ｂ：（０，ｙ２）、Ｃ：（ｘ３，０）、Ｄ：（ｘ４，ｙ４）とする。

まず、図６（ｂ）に示すように、傾いて搬入した被検査物ＷのＸ線画像から外形領域を抽出する（ＳＴ２１）。この外形領域は、被検査物ＷのＸ線画像（全体の透過画像）から設定入力部５に設定される閾値以上の濃度レベルの透過画像を抽出して行う。そして、抽出した外形領域の外接円を生成する（ＳＴ２２）。

次に、図６（ｃ）に示すように、生成した外接円（楕円）の重心Ｇを算出し（ＳＴ２３）、重心Ｇを通る長軸（長手方向の軸）を基準直線Ｌ３とし、この基準直線Ｌ３が交差する辺をシール辺として特定する（ＳＴ２４）

そして、図６（ｄ）に示すように、特定したシール辺から外形領域の内側の所定長（Ｓ１）の領域をシール部領域Ｓとして算出する（ＳＴ２５）。

このように、本実施の形態によれば、シールが被検査物の長手または短手方向にあるかを示すシール方向を設定し、Ｘ線画像における被検査物の外形領域を抽出し、抽出した外形領域とシール方向とに基づいて被検査物がシールされているシール辺を特定し、特定したシール辺を基準とした所定長内側までのシール部領域内でシール不良の有無を判別するので、検査装置のコンベアにシール方向がランダム搬入しても確実にシール部領域を特定して検査を行うことができる。

また、本実施の形態では、充填される内容物により包装体が変形してもシール側が直線になることを利用し、外形領域の外接長方形のシール方向に対応した辺に平行な重心を通る直線と交差する外形領域の辺をシール辺として特定したり、外形領域の外接円のシール方向に対応した軸と交差する外形領域の辺をシール辺として特定すれば、シール辺でない辺が内容物によって窪んで直線とならなくてもシール辺を特定することができる。

以上、本発明に係るＸ線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 Ｘ線検査装置
２ 搬送装置
２ａ 搬送ベルト
３ Ｘ線発生器
４ Ｘ線検出器
５ 設定入力部
５ａ シール方向設定手段
５ｂ シール幅設定手段
６ 信号処理部
７ 表示部
１１ 記憶手段
１２ 外形領域抽出手段
１３ シール辺特定手段
１４ シール部領域算出手段
１５ シール部不良判別手段
Ｗ 被検査物
Ｓ シール部領域
Ｓ１ シール幅
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ 基準直線
Ｇ 重心

Claims (4)

1. 内容物が収容された包装体の対向する２辺がシールされた被検査物（Ｗ）を所定間隔おきに搬送しながらＸ線を照射し、前記被検査物を透過したＸ線を検出して得たＸ線画像を用いて、前記被検査物のシール不良の有無を検査するＸ線検査装置（１）であって、
   前記シールされた２辺が前記被検査物の長手方向または短手方向のいずれにあるかを示すシール方向を設定するシール方向設定手段（５ａ）と、
   前記Ｘ線画像における前記被検査物の外形領域を抽出する外形領域抽出手段（１２）と、
   前記外形領域と前記シール方向とに基づいて前記被検査物がシールされているシール辺を特定するシール辺特定手段（１３）と、
   該特定したシール辺を基準とした所定長内側までのシール部領域を算出するシール部領域算出手段（１４）と、
   該シール部領域内でシール不良の有無を判別するシール部不良判別手段（１５）とを備えたことを特徴とするＸ線検査装置。
2. 前記シール辺特定手段（１３）は、前記外形領域の前記シール方向に対応した辺をシール辺として特定することを特徴とする請求項１に記載のＸ線検査装置。
3. 前記シール辺特定手段（１３）は、前記外形領域の外接長方形の前記シール方向に対応した辺に平行な重心を通る直線と交差する前記外形領域の辺をシール辺として特定することを特徴とする請求項１に記載のＸ線検査装置。
4. 前記シール辺特定手段（１３）は、前記外形領域の外接円の前記シール方向に対応した軸と交差する前記外形領域の辺をシール辺として特定することを特徴とする請求項１に記載のＸ線検査装置。

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