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JP7597818B2 - 異物検査装置 - Google Patents

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Description

本開示は、異物検査装置に関する。
現在、例えば食品製造の分野において、金属探知機やＸ線検査装置による非破壊の異物検査が行われている。例えば特許文献１に記載の包装体の検査装置は、外装体に内容物が収納された包装体を移動させる移動機構と、包装体にＸ線を照射する照射部と、包装体を透過したＸ線を検知する検知部と、包装体を照明する照明部と、包装体の光学画像を取得する光学検知部とを備えて構成されている。
国際公開第２０１５／０４９７６５号
上述のようなＸ線検査装置は、金属、石、ガラスといった硬物質による異物の発見を得手としている。一方、Ｘ線検査装置は、プラスチック、虫、毛髪、カビといった軟物質による異物の発見を不得手としている。軟物質による異物の発見に資する装置としては、例えば赤外線を利用した赤外線検査装置が挙げられる。しかしながら、Ｘ線検査装置の製造者と赤外線検査装置の製造者が全く別個であることを背景とし、双方の技術は別々の進歩を遂げている。このため、硬物質や軟物質を含む幅広い種類の異物の検査を実施するためには、Ｘ線検査装置と赤外線検査装置とを別個に配備する必要があり、コンパクトな異物検査装置の登場が望まれていた。
本開示は、上記課題の解決のためになされたものであり、硬物質や軟物質を含む幅広い種類の異物の検査をコンパクトに実施できる異物検査装置を提供することを目的とする。
本開示の一側面に係る異物検査装置は、検査対象物における異物の有無を検査する異物検査装置であって、検査対象物を所定の搬送方向に搬送する搬送部と、搬送部によって搬送される検査対象物にＸ線を照射するＸ線照射部と、検査対象物を透過したＸ線を検出し、検出結果に基づくＸ線画像データを出力するＸ線検出部と、搬送部によって搬送される検査対象物に赤外線を照射する赤外線照射部と、検査対象物からの赤外線を検出し、検出結果に基づく赤外線画像データを出力する赤外線検出部と、Ｘ線を遮蔽し、かつ赤外線を透過させる部材を有し、赤外線照射部及び赤外線検出部を覆うように設けられた保護部と、Ｘ線画像データに基づく検査対象物のＸ線画像を生成し、赤外線画像データに基づく検査対象物の赤外画像を生成する画像生成部と、を備える。
この異物検査装置では、検査対象物によって搬送される検査対象物に対し、Ｘ線の照射による異物の検査と、赤外線の照射による異物の検査とが順次実施される。したがって、Ｘ線検査装置と赤外線検査装置とを別個に配備する場合と比べて、硬物質や軟物質を含む幅広い種類の異物の検査をコンパクトに実施できる。また、Ｘ線及び赤外線の双方を用いるあたり、Ｘ線を遮蔽し、かつ赤外線を透過させる部材を有する保護部が赤外線照射部及び赤外線検出部を覆うように設けられている。したがって、Ｘ線の被曝によって赤外線照射部及び赤外線検出部に不具合が生じることが防止され、異物の検査を精度良く実施できる。
検査対象物へのＸ線の照射位置と赤外線の照射位置とが搬送方向に対して異なる位置となっており、Ｘ線検出部におけるＸ線の検出タイミングと、赤外線検出部における赤外線の検出タイミングとが同期してもよい。このように、Ｘ線の照射位置と赤外線の照射位置とを別にし、かつＸ線の検出タイミングと赤外線の検出タイミングとを同期させることで、検査対象物に一定の厚さがある場合でも、Ｘ線による検査位置と赤外線による検査位置とを一致させることができる。
Ｘ線検出部は、Ｘ線の検出タイミングに応じて赤外線検出部に同期信号を出力してもよい。これにより、Ｘ線検出部におけるＸ線の検出タイミングと、赤外線検出部における赤外線の検出タイミングとを好適に同期できる。
赤外線検出部は、赤外線の検出タイミングに応じてＸ線検出部に同期信号を出力してもよい。これにより、Ｘ線検出部におけるＸ線の検出タイミングと、赤外線検出部における赤外線の検出タイミングとを好適に同期できる。
異物検査装置は、Ｘ線検出部におけるＸ線の検出タイミングと、赤外線検出部における赤外線の検出タイミングとを同期させる同期部を更に備えていてもよい。これにより、Ｘ線検出部におけるＸ線の検出タイミングと、赤外線検出部における赤外線の検出タイミングとを好適に同期できる。
同期部は、パルスジェネレータによって構成されていてもよい。この場合、パルスジェネレータによって同期信号を精度良く生成できる。
同期部は、搬送部における検査対象物の移動量を検出するエンコーダによって構成されていてもよい。この場合、エンコーダによって同期信号を精度良く生成できる。
赤外線検出部は、検査対象物を反射した赤外線及び検査対象物を透過した赤外線の少なくとも一方を検出してもよい。これにより、検査対象物の一面側からの検査或いは他面側の検査を好適に実施できる。
赤外線検出部は、検査対象物からの赤外線の光路に対応して配置されたスリットを有していてもよい。これにより、赤外線の光路外からの赤外線検出部へのＸ線の入射を低減できる。
画像生成部は、Ｘ線画像と赤外画像とを重畳した重畳画像を生成してもよい。これにより、重畳画像においてＸ線による検査結果と赤外線による検査結果とを一度に確認できる。
画像生成部は、Ｘ線画像の画素数と赤外画像の画素数が一致するようにＸ線画像及び赤外画像の一方を補正した後、Ｘ線画像と赤外画像とを重畳してもよい。これにより、重畳画像を用いた異物の検出精度を向上できる。
搬送部によって搬送される検査対象物に紫外線を照射する紫外線照射部と、検査対象物からの紫外線を検出し、検出結果に基づく紫外線画像データを出力する紫外線検出部と、Ｘ線を遮蔽し、かつ紫外線を透過させる部材を有し、紫外線照射部及び紫外線検出部を覆うように設けられた保護部と、を更に備えていてもよい。この場合、例えば検査対象物の自家蛍光の検出などが可能となり、更に幅広い種類の異物の検査が可能となる。
本開示によれば、硬物質や軟物質を含む幅広い種類の異物の検査をコンパクトに実施できる。
本開示の第１実施形態に係る異物検査装置の構成を示す概略図である。 図１に示した異物検査装置の機能的な構成要素を示すブロック図である。 補正チャートの一例を示す平面図である。 本開示の第２実施形態に係る異物検査装置の構成を示す概略図である。 本開示の第３実施形態に係る異物検査装置の構成を示す概略図である。 図５に示した異物検査装置の機能的な構成要素を示すブロック図である。 検査方式と検査可能な異物との対応関係を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、保護部の変形例を示す概略図である。 （ａ）及び（ｂ）は、赤外線ラインセンサの別例を示す概略的な図である。 （ａ）及び（ｂ）は、赤外線ラインセンサの更なる別例を示す概略的な図である。
以下、図面を参照しながら、本開示の一側面に係る異物検査装置の好適な実施形態について詳細に説明する。
図１は、本開示の第１実施形態に係る異物検査装置の構成を示す概略図である。また、図２は、図１に示した異物検査装置の機能的な構成要素を示すブロック図である。この異物検査装置１は、Ｘ線Ｌ１及び赤外線Ｌ２の双方を用いて検査対象物Ｓにおける異物の混入の有無を連続的に検査する装置である。検査対象物Ｓとしては、例えば食品を包装した包装体などが挙げられる。異物検査装置１において検査対象となる異物は、硬物質及び軟物質の双方である。硬物質とは、例えば金属、石、ガラスといった密度の比較的高い物質である。軟物質とは、例えばプラスチック、虫、毛髪、カビといった密度の比較的低い物質である。
図１に示すように、異物検査装置１は、遮蔽箱２を備えている。遮蔽箱２は、検査に用いるＸ線Ｌ１が遮蔽箱２の外部に漏れないように、Ｘ線Ｌ１を遮蔽可能な鉛などの材料によって形成されている。遮蔽箱２において互いに対向する側面部分２ａ，２ａには、検査対象物Ｓを遮蔽箱２に導入する導入口３、及び検査対象物Ｓを遮蔽箱２から排出するための排出口４がそれぞれ設けられている。
図１及び図２に示すように、異物検査装置１は、搬送部５と、Ｘ線照射部６と、Ｘ線検出部７と、赤外線照射部８と、赤外線検出部９と、同期部１０と、画像生成部１１と、判定部１２と、表示部１３とを含んで構成されている。搬送部５は、検査対象物Ｓを所定の搬送方向に搬送する部分である。図１の例では、搬送部５は、遮蔽箱２の導入口３及び排出口４の位置に対応して水平配置された複数のベルトコンベア１４によって構成されている。複数のベルトコンベア１４により、複数の検査対象物Ｓが図１の紙面右側から紙面左側に向かって一定の速度かつ一定の間隔をもって搬送される。導入口３から遮蔽箱２内に導入された検査対象物Ｓは、遮蔽箱２内でＸ線Ｌ１及び赤外線Ｌ２による検査を受けた後、排出口４から遮蔽箱２外に排出される。
Ｘ線照射部６は、搬送部５によって搬送される検査対象物ＳにＸ線Ｌ１を照射する部分である。本実施形態では、Ｘ線照射部６は、例えばＸ線管１５によって構成され、遮蔽箱２内の排出口４側において搬送部５の上方に配置されている。Ｘ線管１５のＸ線焦点（点光源）で発生したＸ線Ｌ１は、Ｘ線管１５から下方に出射する。Ｘ線Ｌ１は、搬送部５上の検査対象物Ｓを透過した後、Ｘ線検出部７に入射する。本実施形態では、検査対象物ＳへのＸ線Ｌ１の照射位置においてベルトコンベア１４，１４間の隙間が位置している。これにより、検査対象物Ｓを透過したＸ線Ｌ１は、ベルトコンベア１４に当たらずにＸ線検出部７に向かうようになっている。
Ｘ線検出部７は、検査対象物Ｓを透過したＸ線Ｌ１を検出し、検出結果に基づくＸ線画像データを出力する部分である。Ｘ線検出部７は、例えばＸ線ラインセンサ１８によって構成され、Ｘ線照射部６の真下となる位置で搬送部５の下方に配置されている。Ｘ線検出部７は、検査対象物Ｓを透過したＸ線Ｌ１を検出し、検出結果に基づくＸ線画像データを生成する。そして、Ｘ線検出部７は、生成したＸ線画像データを画像生成部１１に出力する（図２参照）。Ｘ線検出部７を構成するＸ線ラインセンサは、シングルラインセンサであってもよく、マルチラインセンサであってもよい。Ｘ線検出部７は、ＴＤＩ（Time Delay Integration）センサによって構成されていてもよい。Ｘ線検出部７は、デュアルエナジーＸ線ラインセンサ等のマルチエナジーに対応した検出器であってもよい。検出方式は、シンチレータを用いた間接変換方式であってもよく、シンチレータを用いない直接変換方式であってもよい。
図１の例では、Ｘ線Ｌ１がベルトコンベア１４，１４間の隙間を通る態様となっているが、Ｘ線に対する透過性を有する材料によってベルトコンベア１４を構成することにより、ベルトコンベア１４に隙間を生じさせない態様としてもよい。また、Ｘ線管１５と検査対象物Ｓの間にＸ線を遮蔽する部材から構成されるスリットを設け、検査対象物Ｓ以外へのＸ線Ｌの照射を軽減してもよい。この場合、スリットは、Ｘ線Ｌ１を遮蔽可能な鉛やタングステン、鉄、ステンレス、銅などから形成され得る。
赤外線照射部８は、搬送部５によって搬送される検査対象物Ｓに赤外線Ｌ２を照射する部分である。赤外線照射部８は、例えば一対の赤外光源１６，１６によって構成されている。赤外光源１６としては、例えば発光ダイオード、ハロゲンランプ、レーザ光源などが用いられる。赤外線検出部９は、検査対象物Ｓからの赤外線Ｌ２を検出し、検出結果に基づく赤外線画像データを出力する部分である。赤外線検出部９は、例えばＩｎＧａＡｓラインセンサなどの赤外線ラインセンサ１７によって構成されている。ここでは、赤外線検出部９は、検査対象物Ｓで反射した赤外線Ｌ２の一部成分を検出し、検出結果に基づく赤外線画像データを生成する。そして、赤外線検出部９は、生成した赤外線画像データを画像生成部１１に出力する（図２参照）。赤外線検出部９を構成する赤外線ラインセンサ１７は、Ｘ線検出部７と同様に、シングルラインセンサであってもよく、複数のラインセンサを有するマルチラインセンサであってもよい。マルチラインセンサは、ラインセンサ毎に異なる感度波長を有していてもよい。赤外線ラインセンサ１７は、ＴＤＩセンサによって構成されていてもよい。赤外線検出部９としては、赤外線ラインセンサ１７以外にも、例えば可視波長から赤外波長まで分光可能なイメージング分光光学系と二次元の検出素子を組み合わせたイメージング分光カメラを用いることもできる。
本実施形態では、検査対象物ＳへのＸ線Ｌ１の照射位置と赤外線Ｌ２の照射位置とは、搬送方向に対して異なる位置となっている。図１の例では、検査対象物Ｓへの赤外線Ｌ２の照射位置が搬送方向の前段側となっており、検査対象物ＳへのＸ線Ｌ１の照射位置が搬送方向の後段側となっている。検査対象物Ｓの搬送方向に対する検査対象物ＳへのＸ線Ｌ１の照射位置と赤外線Ｌ２の照射位置の前後関係は、図１の例に対して反転していてもよい。すなわち、検査対象物Ｓへの赤外線Ｌ２の照射位置が搬送方向の後段側となっており、検査対象物ＳへのＸ線Ｌ１の照射位置が搬送方向の前段側となっていてもよい。
本実施形態では、図１及び図２に示すように、赤外線照射部８及び赤外線検出部９は、検査対象物Ｓの一面側を検査する赤外線照射部８Ａ及び赤外線検出部９Ａと、検査対象物Ｓの他面側を検査する赤外線照射部８Ｂ及び赤外線検出部９Ｂとによって構成されている。赤外線照射部８Ａ及び赤外線検出部９Ａは、遮蔽箱２内の導入口３側において搬送部５の下方に配置されている。赤外線照射部８Ａから上方に出射した赤外線Ｌ２の一部成分は、搬送部５上の検査対象物Ｓの一面側で反射した後、赤外線検出部９Ａに入射する。
本実施形態では、検査対象物Ｓの一面側への赤外線Ｌ２の照射位置においてベルトコンベア１４，１４間の隙間が位置しており、検査対象物Ｓに向かう赤外線Ｌ２及び検査対象物Ｓの一面側で反射した赤外線Ｌ２がベルトコンベア１４に当たらずに赤外線検出部９Ａに向かうようになっている。また、赤外線照射部８Ｂ及び赤外線検出部９Ｂは、赤外線照射部８Ａ及び赤外線検出部９Ｂの後段側において搬送部５の上方に配置されている。赤外線照射部８Ｂから下方に出射した赤外線Ｌ２の一部成分は、搬送部５上の検査対象物Ｓの他面側で反射した後、赤外線検出部９Ｂに入射する。図１の例では、赤外線Ｌ２がベルトコンベア１４，１４間の隙間を通るようになっているが、赤外線に対する透過性を有する材料によってベルトコンベア１４を構成することにより、ベルトコンベア１４に隙間を生じさせない態様としてもよい。
赤外線照射部８及び赤外線検出部９は、図１に示すように、保護部２１内に配置されている。この保護部２１は、赤外線照射部８及び赤外線検出部９を覆うように設けられている。保護部２１の本体部分２１ａは、例えば遮蔽箱２と同様に、Ｘ線Ｌ１を遮蔽可能な鉛、タングステン、鉄、ステンレス、銅などの材料によって形成されている。保護部２１の前面部分（赤外線照射部８からの赤外線Ｌ２及び検査対象物Ｓからの赤外線Ｌ２の光路上に位置する部分）には、Ｘ線Ｌ１を遮蔽し、かつ赤外線Ｌ２を透過させる部材によって形成された窓部２１ｂが設けられている。窓部２１ｂの形成材料としては、例えば鉛ガラスが挙げられる。また、窓部２１ｂの形成材料としては、鉛フリーの放射線遮蔽ガラスを用いることもできる。鉛フリーの放射線遮蔽ガラスは、例えばＳｒ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｂ、Ｗ、Ｓｉ、Ｇｄ、Ｚｒなどの重元素を含んでいてもよい。窓部２１ｂの形成材料は、ガラスに限られず、アクリルなどの樹脂であってもよい。
また、赤外線検出部９は、図１に示すように、検査対象物Ｓからの赤外線Ｌ２の光路に対応して配置されたスリット２２を有している。スリット２２は、例えば遮蔽箱２と同様に、Ｘ線Ｌ１を遮蔽可能な鉛、タングステン、鉄、ステンレス、銅などの材料によって形成されている。スリット２２は、一定の厚さを有していてもよく、筒状になっていてもよい。スリット２２の厚さを増すことにより、散乱Ｘ線や赤外迷光の入射を防止でき、散乱Ｘ線や赤外迷光に起因するノイズを低減できる。これにより、ＳＮ比が向上し、検査精度の向上が図られる。スリット２２の形成材料は、窓部２１ｂと同様に、鉛ガラスや鉛フリーの放射線遮蔽ガラスであってもよい。本実施形態では、スリット２２は、保護部２１の内部において、赤外線検出部９における検出面の近傍に配置されている。スリット２２の先端部は、保護部２１（窓部２１ｂ）の外側に位置していてもよい。また、スリット２２の後端部が保護部２１（窓部２１ｂ）の外側に位置していてもよい。すなわち、スリット２２の全体が保護部２１（窓部２１ｂ）の外側に位置していてもよい。
同期部１０、画像生成部１１、及び判定部１２は、物理的には、例えばプロセッサ、メモリ等を含むコンピュータシステムによって構成されている。コンピュータシステムとしては、例えばパーソナルコンピュータ、マイクロコンピュータ、クラウドサーバ、スマートデバイス（スマートフォン、タブレット端末など）などが挙げられる。画像生成部１１は、ＰＬＤ（programmable logic device）によって構成されていてもよく、ＦＰＧＡ（Field-programmable gate array）等の集積回路によって構成されていてもよい。
同期部１０は、Ｘ線検出部７におけるＸ線Ｌ１の検出タイミングと、赤外線検出部９における赤外線Ｌ２の検出タイミングとを同期させる部分である。本実施形態では、同期部１０は、パルスジェネレータによって構成され、Ｘ線検出部７及び赤外線検出部９（９Ａ，９Ｂ）に対して通信可能に接続されている。この場合、同期部１０は、検査対象物Ｓが赤外線Ｌ２の照射位置からＸ線Ｌ１の照射位置に搬送されるまでに要する時間を遅延時間とする。同期部１０は、赤外線検出部９に同期信号を出力した後、赤外線検出部９における赤外線Ｌ２の検出時刻から遅延時間が経過したときにＸ線検出部７に同期信号を出力する。
画像生成部１１は、検査対象物Ｓの検査画像を生成する部分である。画像生成部１１は、Ｘ線検出部７からＸ線画像データを受け取り、赤外線検出部９（９Ａ，９Ｂ）から赤外線画像データを受け取る。画像生成部１１は、Ｘ線画像データに基づいて検査対象物ＳのＸ線画像を生成し、赤外線画像データに基づいて検査対象物Ｓの赤外画像を生成する。そして、画像生成部１１は、Ｘ線画像と赤外画像とを重畳した重畳画像を生成し、当該重畳画像を検査画像として判定部１２に出力する。重畳画像の生成の際、画像生成部１１は、Ｘ線画像の画素数と赤外画像の画素数が一致するようにＸ線画像及び赤外画像の一方を補正した後、Ｘ線画像と赤外画像とを重畳する。
Ｘ線画像と赤外画像との重畳にあたっては、Ｘ線画像の画素位置と赤外線画像の画素位置とを合わせる必要がある。この点に関し、本実施形態では、例えば図３に示すような補正チャート２５が用いられる。補正チャート２５は、例えば矩形のステンレス鋼板にマトリクス状の細孔２５ａを設けたものである。検査対象物Ｓの検査を実施する際の事前準備として、当該補正チャート２５を搬送部５によって搬送し、補正チャート２５のＸ線画像及び赤外画像を取得する。取得した補正チャート２５のＸ線画像及び赤外画像を変換することで、Ｘ線画像の画素位置と赤外線画像の画素位置とを合わせることができる。画像変換方法としては、例えばアフィン変換や射影変換などが挙げられる。
判定部１２は、検査画像に基づいて検査対象物Ｓにおける異物の有無を判定する部分である。判定部１２は、画像生成部１１から検査対象物Ｓの検査画像を受け取ると、当該検査画像に所定の画像処理などを施し、異物の有無を判定する。判定部１２は、判定結果を示す情報を検査画像と共に表示部１３に出力する。表示部１３は、例えばディスプレイであり、判定結果を示す情報を検査画像と共に表示する。異物検査装置１は、表示部１３のほか、検査対象物Ｓに異物があると判定された場合に、その旨を警告音などで報知する報知部を備えていてもよい。
以上の構成を有する異物検査装置１では、検査対象物Ｓによって搬送される検査対象物Ｓに対し、Ｘ線Ｌ１の照射による異物の検査と、赤外線Ｌ２の照射による異物の検査とが順次実施される。したがって、Ｘ線検査装置と赤外線検査装置とを別個に配備する場合と比べて、硬物質や軟物質を含む幅広い種類の異物の検査をコンパクトに実施できる。また、Ｘ線検査装置と赤外線検査装置とを別個に配置する場合と比べて、装置間の検査対象物Ｓの受け渡しなどで生じる搬送物のずれが少なくなり、検査精度を高めることができる。また、異物検査装置１では、Ｘ線Ｌ１及び赤外線Ｌ２の双方を用いるあたり、Ｘ線Ｌ１を遮蔽し、かつ赤外線Ｌ２を透過させる部材を有する保護部２１が赤外線照射部８及び赤外線検出部９を覆うように設けられている。したがって、Ｘ線Ｌ１の被曝によって赤外線照射部８及び赤外線検出部９に不具合が生じることが防止され、異物の検査を精度良く実施できる。
また、異物検査装置１では、検査対象物ＳへのＸ線Ｌ１の照射位置と赤外線Ｌ２の照射位置とが搬送方向に対して異なる位置となっており、Ｘ線検出部７におけるＸ線Ｌ１の検出タイミングと、赤外線検出部９における赤外線Ｌ２の検出タイミングとが同期部１０によって同期している。搬送方向に対して同一位置でＸ線Ｌ１及び赤外線Ｌ２を検査対象物Ｓに照射する場合、例えば赤外線Ｌ２を検査対象物Ｓの真上から照射する一方、Ｘ線を検査対象物Ｓの斜め上方から照射する必要がある。この場合、検査対象物Ｓに一定の厚さがあると、Ｘ線による検査位置と赤外線による検査位置とがずれてしまうことが考えられる。これに対し、異物検査装置１では、Ｘ線Ｌ１の照射位置と赤外線Ｌ２の照射位置とを別にし、かつＸ線Ｌ１の検出タイミングと赤外線Ｌ２の検出タイミングとを同期させることで、検査対象物Ｓに一定の厚さがある場合でも、Ｘ線Ｌ１による検査位置と赤外線Ｌ２による検査位置とを一致させることができる。
また、異物検査装置１では、同期部１０がパルスジェネレータによって構成されている。これにより、パルスジェネレータによって同期信号を精度良く生成できる。
また、異物検査装置１では、赤外線検出部９（９Ａ，９Ｂ）が検査対象物Ｓの一面側及び他面側で反射した赤外線Ｌ２をそれぞれ検出している。これにより、検査対象物Ｓの一面側からの検査及び他面側からの検査を好適に実施できる。
また、異物検査装置１では、赤外線検出部９は、検査対象物Ｓからの赤外線Ｌ２の光路に対応して配置されたスリット２２を有している。このようなスリット２２の配置により、赤外線Ｌ２の光路外からの赤外線検出部９へのＸ線Ｌ１の入射を低減できる。スリット２２は、一定の厚さを有していてもよく、筒状になっていてもよい。スリット２２の厚さを増すことにより、散乱Ｘ線や赤外迷光の入射を防止でき、散乱Ｘ線や赤外迷光に起因するノイズを低減できる。これにより、ＳＮ比が向上し、検査精度の向上が図られる。
また、異物検査装置１では、画像生成部１１がＸ線画像と赤外画像とを重畳した重畳画像を生成する。このような重畳画像を検査対象物Ｓの検査画像として用いることにより、重畳画像においてＸ線Ｌ１による検査結果と赤外線Ｌ２による検査結果とを一度に確認できる。
図４は、本開示の第２実施形態に係る異物検査装置の構成を示す概略図である。同図に示すように、第２実施形態に係る異物検査装置３１は、赤外線検出部９Ｂが検査対象物Ｓを透過した赤外線Ｌ２を検出する構成となっている点で第１実施形態と相違している。より具体的には、異物検査装置３１では、搬送部５を構成するベルトコンベア１４が赤外線Ｌ２に対する透過性を有する材料によって構成されている。また、赤外線照射部８Ｂは、当該ベルトコンベア１４の内側（搬送面の下側）に配置されている。赤外線照射部８Ｂは、Ｘ線Ｌを遮蔽する材料で防護されていてもよい。赤外線照射部８Ｂから出射した赤外線Ｌ２は、ベルトコンベア１４を透過した後、搬送部５上の検査対象物Ｓの一面側から他面側に透過し、赤外線検出部９Ｂに入射する。
このような異物検査装置３１においても、第１実施形態と同様に、硬物質や軟物質を含む幅広い種類の異物の検査をコンパクトに実施できる。また、Ｘ線Ｌ１の被曝によって赤外線照射部８及び赤外線検出部９に不具合が生じることが防止され、異物の検査を精度良く実施できる。異物検査装置３１では、検査対象物Ｓを透過した赤外線Ｌ２と、検査対象物Ｓの一面側で反射した赤外線Ｌ２とを組み合わせて異物の有無を検査するため、異物の検査精度の向上が図られる。
図４の形態では、ベルトコンベア１４が赤外線Ｌ２に対する透過性を有する材料によって構成され、赤外線照射部８Ｂが当該ベルトコンベア１４の内側に配置されているが、赤外線照射部８Ｂによる赤外線Ｌ２の照射位置においてベルトコンベア１４，１４間の隙間を位置させ、赤外線照射部８Ｂからの赤外線Ｌ２がベルトコンベア１４に当たらずに検査対象物Ｓに向かう構成としてもよい。また、図４の形態では、赤外線照射部８Ｂが検査対象物Ｓの下側から赤外線Ｌ２を照射しているが、赤外線照射部８Ｂが検査対象物Ｓの上側から赤外線Ｌ２を照射する構成としてもよい。
図５は、本開示の第３実施形態に係る異物検査装置の構成を示す概略図である。また、図６は、図５に示した異物検査装置の機能的な構成要素を示すブロック図である。同図に示すように、第３実施形態に係る異物検査装置４１は、紫外線Ｌ３による検査を更に組み合わせている点で第１実施形態と相違している。より具体的には、異物検査装置４１では、赤外線照射部８Ａ及び赤外線検出部９Ａに代えて、紫外線照射部４２及び紫外線検出部４３が設けられている。紫外線検出部４３は、紫外線Ｌ３による検査対象物Ｓの自家蛍光を検出する場合には、当該蛍光（例えば可視光）を検出可能なシングルラインセンサ、マルチラインセンサ、ＴＤＩセンサ等によって構成されていてもよい。
紫外線照射部４２及び紫外線検出部４３は、保護部４４内に配置されている。ここでは、保護部４４の本体部分４４ａは、Ｘ線Ｌ１を遮蔽可能な鉛などの材料によって形成され、保護部４４の窓部４４ｂは、Ｘ線Ｌ１を遮蔽し、かつ紫外線Ｌ３を透過させる部材によって形成されている。また、保護部４４の内部において、紫外線検出部４３における検出面の近傍には、スリット４５が配置されている。スリット４５は、スリット２２と同様、一定の厚さを有していてもよく、筒状になっていてもよい。スリット４５の先端部は、保護部４４（窓部４４ｂ）の外側に位置していてもよい。また、スリット４５の後端部は、保護部４４（窓部４４ｂ）の外側に位置していてもよい。すなわち、スリット４５の全体が保護部４４（窓部４４ｂ）の外側に位置していてもよい。
紫外線照射部４２から上方に出射した紫外線Ｌ３の一部成分は、搬送部５上の検査対象物Ｓの一面側で反射した後、紫外線検出部４３に入射する。紫外線検出部４３は、検出結果に基づく紫外線画像データを出力する。画像生成部１１は、Ｘ線画像データに基づくＸ線画像と、赤外線画像データに基づく赤外画像と、紫外線画像データに基づく紫外線画像とを重畳した重畳画像を生成し、当該重畳画像を検査対象物Ｓの検査画像として判定部１２に出力する。
このような異物検査装置４１においても、第１実施形態と同様に、硬物質や軟物質を含む幅広い種類の異物の検査をコンパクトに実施できる。また、Ｘ線Ｌ１の被曝によって赤外線照射部８、赤外線検出部９、紫外線照射部４２、及び紫外線検出部４３に不具合が生じることが防止され、異物の検査を精度良く実施できる。紫外線Ｌ３を用いることで、例えば検査対象物Ｓの自家蛍光の検出などが可能となり、更に幅広い種類の異物の検査が可能となる。
図７は、検査方式と検査可能な異物との対応関係を示す図である。同図では、金属探知機、Ｘ線検出装置、赤外線検出装置、紫外線（自家蛍光）検出装置の４つの検査方式について検査可能な異物をまとめている。金属探知機は、参考例である。図中の「Ａ」は検査可能、「Ｂ（Ｂ１～Ｂ３）」は一定条件下で検査可能、「Ｃ」は検査困難を意味する。金属探知機では、鉄／ＳＵＳの検出が可能となっている。Ｘ線検出装置では、鉄／ＳＵＳ、石、ガラス、ゴム、及びボイドの検出が可能となっている。
赤外線検出装置では、鉄／ＳＵＳ、石、ゴム、プラスチック、水分、カビ、毛髪の検出が可能となっている。ガラスについては、透明のものは検出が難しいが、半透明のものであれば検出が可能である（図７のＢ１）。また、気泡については、検査対象物の包装体が透明である場合に検出が可能である（図７のＢ２）。紫外線（自家蛍光）検出装置では、埃、羽の検出が可能となっており、鶏などの軟骨の検出への適用も考えられる。また、種類によってはカビの検出も可能である（図７のＢ３）。したがって、上述した第１実施形態～第３実施形態のように、Ｘ線Ｌ１と赤外線Ｌ２とを組み合わせた検査、或いは更に紫外線Ｌ３を組み合わせた検査を行うことにより、硬物質や軟物質を含む幅広い種類の異物の検査を実施できることが分かる。
本開示は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、同期部１０がパルスジェネレータによって構成されているが、同期部１０は、エンコーダによって構成されていてもよい。この場合、エンコーダは、搬送部５における検査対象物Ｓの移動量を検出し、検査対象物Ｓが赤外線Ｌ２の照射位置からＸ線Ｌ１の照射位置まで搬送されたときにＸ線検出部７に同期信号を出力する。また、パルスジェネレータやエンコーダを用いず、Ｘ線検出部７から赤外線検出部９に同期信号を出力してもよく、赤外線検出部９からＸ線検出部７に同期信号を出力してもよい。紫外線検出部４３を配置する場合も同様である。
上記各実施形態において、搬送部５上の検査対象物Ｓのいずれの面からＸ線Ｌ１、赤外線Ｌ２、及び紫外線Ｌ３を照射するかについては、検査対象物Ｓの種類、形状等に応じて適宜変更が可能である。例えば上記各実施形態では、検査対象物Ｓの他面側から一面側に透過したＸ線Ｌ１を検出しているが、検査対象物Ｓの一面側から他面側に透過したＸ線Ｌ１を検出する態様としてもよい。
赤外線検出部９の配置数は、２体に限られず、１体でもよく、３体以上であってもよい。複数体の赤外線検出部９を配置する場合、一の赤外線検出部９から他の赤外線検出部９に同期信号を出力して同期をとるようにしてもよい。画像生成部１１は、検査対象物Ｓの各検査画像の画素数を合わせる処理のほか、各検査画像を無次元化して互いに比率を合わせる処理を行ってもよい。
また、例えば図４に示した第２実施形態では、検査対象物Ｓの一面側で反射した赤外線Ｌ２と、検査対象物Ｓの一面側から他面側に透過した赤外線Ｌ２とを検出しているが、検査対象物Ｓの他面側で反射した赤外線Ｌ２と、検査対象物Ｓの一面側から他面側に透過した赤外線Ｌ２とを検出する態様としてもよく、検査対象物Ｓの他面側から一面側に透過した赤外線を検出する態様としてもよい。紫外線Ｌ３の検出についても同様である。また、例えば図４に示した第２実施形態の態様に、検査対象物Ｓの一面側で反射した赤外線Ｌ２を検出する構成を追加してもよい。
上記各実施形態では、検査対象物Ｓに対して上側又は下側からＸ線Ｌ１、赤外線Ｌ２、紫外線Ｌ３を照射する態様（いわゆる縦型照射）について例示したが、検査方向はこれに限られない。例えば検査対象物Ｓに対して側面側からＸ線Ｌ１、赤外線Ｌ２、紫外線Ｌ３を照射する態様（いわゆる横型照射）であってもよい。
上記実施形態では、保護部２１が赤外線照射部８及び赤外線検出部９を覆うように構成されているが、図８（ａ）に示すように、赤外線照射部８を覆う保護部２１Ａと、赤外線検出部９を覆う保護部２１Ｂとによって保護部２１が構成されていてもよい。このような構成によれば、赤外線照射部８から出射される赤外線Ｌ２が保護部２１内を反射して赤外線検出部９で直接検出されてしまうことを防止できる。保護部４４についても同様であり、図８（ｂ）に示すように、紫外線照射部４２を覆う保護部４４Ａと、紫外線検出部４３を覆う保護部４４Ｂとによって保護部４４が構成されていてもよい。このような構成によれば、紫外線照射部４２から出射される紫外線Ｌ３が保護部４４内を反射して紫外線検出部４３で直接検出されてしまうことを防止できる。
赤外線検出部９を構成する赤外線ラインセンサ１７として、異なる波長域に感度を有する赤外線マルチラインセンサ１７Ａを用いてもよい。赤外線マルチラインセンサ１７Ａは、図９（ａ）に示すように、不感帯によって所定の間隔をもって配置された赤外線ラインセンサ１７１ａ及び赤外線ラインセンサ１７２ａを有している。赤外線マルチラインセンサ１７Ａは、赤外線ラインセンサ１７１ａ及び赤外線ラインセンサ１７２ａの延在方向が検査対象物Ｓの搬送方向に直交するように配置される。
図９（ｂ）に示すように、赤外線ラインセンサ１７１ａ上には、第１の赤外波長域の赤外線を透過する光学フィルタ１７１ｂが配置され、赤外線ラインセンサ１７２ａ上には、第２の赤外波長域の赤外線を透過する光学フィルタ１７２ｂが配置されている。第１の赤外波長域は、例えば９００ｎｍ以上１４００ｎｍ以下となっている。第２の赤外波長域は、例えば１４００ｎｍ以上１７００ｎｍ以下となっている。
赤外線マルチラインセンサ１７Ａでは、例えば食品内の虫、プラスチック、木片、ゴム等を異物として検出する場合、波長９００ｎｍ以上１４００ｎｍ以下の赤外線の画像と、波長１４００ｎｍ以上１７００ｎｍ以下の赤外線の画像との比若しくは差分をとることにより、食品と異物（虫、プラスチック、ゴム等）との判別が容易なものとなる。このことは、食品の赤外線の吸光度が波長１４００ｎｍ以上の領域では大きく変化するのに対して、異物の吸光度が同領域で大きく変化しないことに起因している。なお、第１の赤外波長域と第２の赤外波長域との一部同士が重畳していてもよい。
赤外線マルチラインセンサ１７Ａでは、赤外線ラインセンサ１７ａによる撮像を制御する第１の制御パルスと、赤外線ラインセンサ１７２ａによる撮像を制御する第２の制御パルスとが、不感帯の幅及び検査対象物Ｓの搬送速度に基づいて設定されていてもよい。この場合、不感帯の幅及び検査対象物Ｓの搬送速度に基づいて第１の制御パルスの周波数と第２の制御パルスの周波数が設定されていてもよく、第２の制御パルスの立ち上がりに対する第１の制御パルスの立ち上がりの遅延時間が不感帯の幅及び検査対象物Ｓの搬送速度に基づいて設定されていてもよい。これにより、検査対象物Ｓの同じ位置での赤外線画像を異なる波長によっても取得できる。
また、赤外線検出部９を構成する赤外線ラインセンサ１７として、異なる波長域に感度を有する赤外線マルチラインセンサ１７Ｂを用いてもよい。赤外線マルチラインセンサ１７Ｂは、図１０（ａ）に示すように、不感帯によって所定の間隔をもって配置された赤外線ラインセンサ１７１ａ、赤外線ラインセンサ１７２ａ、及び赤外線ラインセンサ１７３ａを有している。赤外線マルチラインセンサ１７Ａは、赤外線ラインセンサ１７１ａ、赤外線ラインセンサ１７２ａ、及び赤外線ラインセンサ１７３ａの延在方向が検査対象物Ｓの搬送方向に直交するように配置される。
図１０（ｂ）に示すように、赤外線ラインセンサ１７１ａ上には、第１の赤外波長域の赤外線を透過する光学フィルタ１７１ｂが配置され、赤外線ラインセンサ１７２ａ上には、第２の赤外波長域の赤外線を透過する光学フィルタ１７２ｂが配置され、赤外線ラインセンサ１７３ａ上には、第３の赤外波長域の赤外線を透過する光学フィルタ１７３ｂが配置されている。第１の赤外波長域は、例えば９００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下となっている。第２の赤外波長域は、例えば１２００ｎｍ以上１４００ｎｍ以下となっている。第３の赤外波長域は、例えば１４００ｎｍ以上１７００ｎｍ以下となっている。
赤外線マルチラインセンサ１７Ｂでは、例えば食品内の虫、複数種類のプラスチック、木片、ゴム等を異物として検出する場合、波長９００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の赤外線の画像と、波長１２００ｎｍ以上１４００ｎｍ以下の赤外線の画像と、波長１４００ｎｍ以上１７００ｎｍ以下の赤外線の画像との比若しくは差分をとることにより、食品と異物（虫、プラスチック、ゴム等）との判別が容易なものとなる、また、食品内の虫、複数種類のプラスチック、木片、ゴム等の種類の判別が可能になる。なお、第１の赤外波長域と第２の赤外波長域との一部同士が重畳していてもよく、第２の赤外波長域と第３の赤外波長域との一部同士が重畳していてもよい。
１，３１，４１…異物検査装置、５…搬送部、６…Ｘ線照射部、７…Ｘ線検出部、８（８Ａ，８Ｂ）…赤外線照射部、９（９Ａ，９Ｂ）…赤外線検出部、１０…同期部、１１…画像生成部、２１（２１Ａ，２１Ｂ），４４（４４Ａ，４４Ｂ）…保護部、２２…スリット、４２…紫外線照射部、４３…紫外線検出部、Ｌ１…Ｘ線、Ｌ２…赤外線、Ｌ３…紫外線、Ｓ…検査対象物。

Claims (12)

  1. 検査対象物における異物の有無を検査する異物検査装置であって、
    前記検査対象物を所定の搬送方向に搬送する搬送部と、
    前記搬送部によって搬送される前記検査対象物にＸ線を照射するＸ線照射部と、
    前記検査対象物を透過した前記Ｘ線を検出し、検出結果に基づくＸ線画像データを出力するＸ線検出部と、
    前記搬送部によって搬送される前記検査対象物に赤外線を照射する赤外線照射部と、
    前記検査対象物からの前記赤外線を検出し、検出結果に基づく赤外線画像データを出力する赤外線検出部と、
    前記赤外線照射部及び前記赤外線検出部を覆うように設けられた保護部と、
    前記Ｘ線画像データに基づく前記検査対象物のＸ線画像を生成し、前記赤外線画像データに基づく前記検査対象物の赤外画像を生成する画像生成部と、を備え、
    前記保護部は、前記赤外線の光路に位置する部分に、前記Ｘ線を遮蔽し、かつ前記赤外線を透過させる部材によって形成された窓部を有している、異物検査装置。
  2. 前記検査対象物への前記Ｘ線の照射位置と前記赤外線の照射位置とが前記搬送方向に対して異なる位置となっており、
    前記Ｘ線検出部における前記Ｘ線の検出タイミングと、前記赤外線検出部における前記赤外線の検出タイミングとが同期する請求項１記載の異物検査装置。
  3. 前記Ｘ線検出部は、前記Ｘ線の検出タイミングに応じて前記赤外線検出部に同期信号を出力する請求項２記載の異物検査装置。
  4. 前記赤外線検出部は、前記赤外線の検出タイミングに応じて前記Ｘ線検出部に同期信号を出力する請求項２記載の異物検査装置。
  5. 前記Ｘ線検出部における前記Ｘ線の検出タイミングと、前記赤外線検出部における前記赤外線の検出タイミングとを同期させる同期部を更に備える請求項２記載の異物検査装置。
  6. 前記同期部は、パルスジェネレータによって構成されている請求項５記載の異物検査装置。
  7. 前記同期部は、前記搬送部における前記検査対象物の移動量を検出するエンコーダによって構成されている請求項５記載の異物検査装置。
  8. 前記赤外線検出部は、前記検査対象物を反射した前記赤外線及び前記検査対象物を透過した前記赤外線の少なくとも一方を検出する請求項１～７のいずれか一項記載の異物検査装置。
  9. 前記赤外線検出部は、前記検査対象物からの前記赤外線の光路に対応して配置されたスリットを有している請求項１～８のいずれか一項記載の異物検査装置。
  10. 前記画像生成部は、前記Ｘ線画像と前記赤外画像とを重畳した重畳画像を生成する請求項１～９のいずれか一項記載の異物検査装置。
  11. 前記画像生成部は、前記Ｘ線画像の画素数と前記赤外画像の画素数が一致するように前記Ｘ線画像及び前記赤外画像の一方を補正した後、前記Ｘ線画像と前記赤外画像とを重畳する請求項１０記載の異物検査装置。
  12. 前記搬送部によって搬送される前記検査対象物に紫外線を照射する紫外線照射部と、
    前記検査対象物からの前記紫外線を検出し、検出結果に基づく紫外線画像データを出力する紫外線検出部と、
    前記Ｘ線を遮蔽し、かつ前記紫外線を透過させる部材を有し、前記紫外線照射部及び前記紫外線検出部を覆うように設けられた保護部と、を更に備える請求項１～１１のいずれか一項記載の異物検査装置。
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