JP6695078B2 - 検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、物品が収納された小袋をさらに大袋に収納してなる商品について、小袋が大袋のシール部分に噛み込まれているか否かを検査する検査装置に関する。

例えば、おかき等の米菓をそのまま大袋に収納すると、それらが擦れ合って割れたり欠けたりする。そのため、高級なおかき等は個々に包装され（これを小袋と称する。）、それをさらに大袋に詰めて販売する形態が採られている。

そうした袋詰め商品は、検査ラインのＸ線検査装置によって小袋に入った内容物の割れや欠け、大袋や小袋に混入した異物の有無等が検査される。また、大袋のシール部分の検査では、例えば下記特許文献に記載の近赤外線検査装置が用いられる。

特開２０１５−２３２４６０号公報

ところで、こうした袋詰め商品では、小袋の端が大袋のシール部分に噛みこまれることがある。しかし、これまでのＸ線検査装置では、小袋の包材の検出が難しいため、それが大袋のシール部分に噛み込まれていても、それを検出することができなかった。また、特許文献１に記載の装置では、大袋のシール部分の折れ曲がりを検出するものなので、小袋の噛み込みは検出していない。

本発明は、この問題を解決したもので、小袋の包材が大袋のシール部分に噛み込まれている場合に、それを精度よく検出することのできる新たな検査装置を提供することを課題とする。

本発明に係る検査装置は、複数の小袋が収納された大袋に電磁波を照射して、前記小袋を透過した電磁波に基づいて透過画像を生成する画像生成部と、生成された透過画像に基づいて大袋のシール領域への前記小袋の噛み込みの有無を検査する検査部とを備え、
前記検査部は、前記透過画像に写し出された前記小袋内の内容物の向きと、該内容物の前記大袋のシール領域からの距離とに基づいて、前記小袋の前記シール領域への噛み込みの有無を判断することを特徴とする。

ここで使用する電磁波は、例えば波長が１pm−１０nm程度のＸ線である。このＸ線を移動中の大袋に照射する場合は、ラインセンサで透過Ｘ線を検出する。ラインセンサは、Ｘ線検出素子を大袋の搬送方向と直交する方向に複数個並べたもので、各検出素子の出力を大袋の搬送に合わせて走査することにより、ライン毎の走査画像を出力する。画像生成部は、そうして出力されたライン毎の走査画像をメモリ上で二次元に展開して大袋全体の透過画像を生成する。ただし、ラインセンサに代えて、Ｘ線検出素子をマトリックス状に並べた二次元撮像センサで大袋全体を撮像することにより、二次元の透過画像を生成するようにしても良い。

こうして生成された透過画像には、小袋の包材は写し出されないが、内容物は写し出されるので、検査部は、その内容物から大袋のシール領域までの距離と、その内容物の向きとに基づいて、大袋のシール領域へ小袋が噛み込まれているか否かを検査する。

ここで、距離だけでなく、内容物の向きも調べるのは、小袋が大袋のシール領域に接近していても、内容物の向きによっては、噛み込まれていない場合があるからである。例えば、内容物が長方形や楕円形であれば、それを収納する小袋の長手方向両端部には、扁平なシール部分があり、その部分が大袋のシール部分に噛み込まれ易い。しかし、それと直交する方向の内容物の腹部分には、噛み込まれるだけの十分な包材がないため、内容物の向きが大袋のシール部分とほぼ並行であれば、例え小袋が大袋のシール部分に接近していても、その小袋が大袋に噛み込まれることはない。

そこで、検査部は、小袋の内容物が占める画像上の領域とその向きとから、内容物が収納された小袋の画像上の領域を推定し、推定した領域が大袋のシール領域に掛かっていれば噛み込みありと判断する。この場合、全ての内容物について調べる必要はなく、内容物が大袋のシール領域に接近しているものについて調べ、それらについて推定した小袋の領域が大袋のシール領域に掛かっていれば噛み込みあり、掛かっていなければ、噛み込みなしと判断する。

内容物の向きを調べるには、対象とした内容物の画像上の輪郭領域（輪郭線に沿った所定幅の領域）について、直線と見做せる部分を求め、求めた直線部分の傾きから内容物の向きを判断する。具体的には、内容物が写し出された画像上の輪郭線に沿った所定幅の領域についてハフ変換を行う。ハフ変換は、図形の特徴抽出法として汎用されており、これを使用すれば、内容物の直線部分を求めることができ、その直線部分の向きから内容物の向きを知ることができる。

ところで、大袋に小袋を複数個充填する場合は、大袋の底に小袋が溜まるので、大袋の開口部である上部シール領域の近くに一部の小袋が残っていれば、その小袋は、大袋の上部シール領域に噛み込まれている可能性が高い。これに対し、全ての小袋が大袋の底に沈んでいれば、噛み込みは発生していないと判断できる。

そこで、前記検査部は、両端部にシール領域を有する大袋の一方のシール領域の近くに内容物の大半が写っている場合は、その内容物の中で、前記シール領域とは反対側のシール領域に近い内容物について、該内容物の向きを調べる前に、該内容物と前記反対側のシール領域との距離を求め、求めた距離が、噛み込みが発生しない距離であれば、該内容物の収納された小袋は、前記反対側のシール領域に噛み込まれていないと判断することを特徴とする。

しかし、求めた距離が、噛み込みが発生するかもしれない距離であるときは、反対側のシール領域に近い内容物について、さらにその内容物の向きを求め、求めた向きと距離とに基づいて、該内容物の噛み込みの有無を判断する。

ただし、内容物が円盤状の「せんべい」のようなものであるときは、内容物の向きが特定できないから、この場合には、大袋の中の小袋の偏在状態と、小袋の大袋のシール領域からの距離とに基づいて噛み込みの有無を判断する。

すなわち、前記検査部は、内容物の向きが特定できない小袋であるときに、両端部にシール領域を有する大袋の一方のシール領域の近くに一部の内容物が写り、他方のシール領域の近くに残りの内容物の大半が写っている場合は、前記一方のシール領域の近くに写っている内容物と前記一方のシール領域との距離に基づいて、前記小袋が前記大袋の一方のシール領域に噛み込まれているか否かを判断することを特徴とする。

これにより、内容物の向きが特定できない場合でも、小袋が大袋のシール領域へ噛み込まれているか否かを検査することができる。

本発明によれば、小袋の包材が透過画像に写し出されなくても、小袋の大袋のシール部分への噛み込みを精度よく検出することができる。

本発明に係る検査装置の一実施形態の外観斜視図。 上記実施形態に係る検査装置の内部の概略構成を示す斜視図。 上記検査装置の機能的な構成ブロック図。 小袋の一例を示す外観斜視図。 画像生成部で生成された透過画像の一例を示す図。 図５の透過画像を二値化した図。 小袋の内容物の向きから小袋が占める領域を求める説明図。 大袋の中の小袋の領域から小袋の噛み込みを検出する説明図。 大袋の底に小袋が偏在している場合の噛み込みの有無を判断する説明図。 円盤状の内容物を収めた小袋の領域から噛み込みを検出する説明図。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る検査装置の一実施形態を説明する。なお、以下に示す実施形態は、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

図１は、おかき等の最終検査ラインに導入される検査装置１の外観斜視図を示し、図２は、検査装置内部の概略構成を示す。これらの図において、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くる大袋Ｂ（図２参照）は、搬入コンベア１０から検査装置１内に搬入され、そこを通過する間に、異物混入検査、割れ欠け検査、小袋の噛み込み検査が行われて搬出コンベア２０へ送り出される。送り出された検査済の大袋Ｂは、下流の振分装置３０（図３参照）を経て梱包ラインへ搬送される。また、検査装置１での検査結果は、下流の振分装置３０に送信され、そこに到達した不良品は、ライン外へ、良品は、そのまま梱包ラインへと搬送される。

この検査装置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、搬送される大袋ＢにＸ線を照射する図２の照射部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条件の設定、さらには検査に必要な種々の設定項目を入力する図１のタッチパネル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。

図２の搬送コンベア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、設定された速度でもって大袋Ｂを搬送する。また、シールドボックス２の入口と出口には、Ｘ線の漏洩を防止する遮蔽暖簾９が設けられている。

照射部４は、Ｘ線を照射するＸ線管と、そこから照射されるＸ線を大袋Ｂの搬送方向Ｆと直交する方向に扇状に照射す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、大袋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、大袋Ｂの搬送方向Ｆと直交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、大袋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透過信号として出力される。こうして出力された透過信号は、図示しないＡ／Ｄ変換器でデジタル量に変換された後、後述の制御手段７に入力される。

図１のタッチパネル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、検査装置１に必要な運転条件や検査条件等が設定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の速度や照射部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、Ｘ線出力や暗部強調の設定、さらには、透過画像の濃淡レベルを最適化する操作や、小袋の平面サイズや大袋のシール部分の幅等が入力できるようになっている。

図３は、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、照射部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、下流の振分装置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。

制御部７は、ＣＰＵ１１と、ＲＯＭ１２、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、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やＣＦカード１４には、異物混入検査、割れ欠け検査、噛み込み検査等のプログラムが格納され、ＣＦ１４カードには、さらに小袋ｂ（図４参照）の平面サイズや大袋Ｂのシール部分の幅等の各種データが格納されている。

図３のＣＰＵ１１内は、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。画像生成部１１ａは、ラインセンサ５から入力された画像信号をＲＡＭ１３上に展開して二次元の透過画像を生成する。検査部１１ｂは、大袋Ｂのシール領域への小袋ｂの噛み込みの有無を検査する。割れ欠け検出部１１ｃは、小袋ｂに収納された内容物の割れや欠けを検出する。異物検出部１１ｄは、前記透過画像に基づいて大袋Ｂ内や小袋ｂ内の異物を検出する。これらの機能の内、検査部１１ｂを除く各機能は、従来装置にも備えられているので、以下では、検査部１１ｂの機能について詳述する。

図４は、図２の大袋Ｂ内に収納される小袋ｂの一例を示す。この小袋ｂは、薄いフイルムでもって両端部がシールされたもので、その中に、おかき等の米菓が一個ずつ収納されている。一方、大袋Ｂは、厚みのあるアルミ蒸着フイルムで上下の開口部がシールされている。したがって、小袋ｂが複数個収納された大袋Ｂの透過画像は、図５に示すように、小袋ｂの包材は写らず、大袋Ｂの外形と小袋ｂの内容物ｍだけが写り込んだ画像となる。

画像生成部１１ａは、図５の透過画像を所定の閾値で二値化して、図６に示すような二値化された画像を生成する。検査部１１ｂは、この二値化された画像からノイズを除去した後、大袋Ｂの上部シール領域Ｒ１に近い内容物ｍ１、ｍ２、ｍ３の領域をラベリング処理等によって特定する。続いて、特定された領域の境界部分、すなわち、内容物ｍ１、ｍ２、ｍ３の輪郭線に沿った所定幅の領域についてハフ変換を行う。

ハフ変換を実行すると、図７に示すように、内容物ｍの輪郭線に沿った領域において、直線と見做せる部分に白線で示す直線ＬＬを描くことができる。この実施形態では、並行な二本の直線ＬＬを現しているが、この直線ＬＬは、内容物ｍの形状によって異なる。こうして直線ＬＬが得られると、内容物ｍの向きが分かるから、内容物ｍの幅方向の中点Ａを求め、その中点Ａから予め設定された距離Ｌ１にある点Ｂを求める。この点Ｂは、小袋ｂの幅方向の端となる。次に、直線ＬＬに沿う方向の内容物ｍの先端部Ｃを起点とし、そこから予め設定された距離Ｌ２にある点Ｄを求める。この点Ｄは、小袋ｂの長手方向の端となる。こうして求めた点Ｂ、点Ｄを通る矩形の仮想線（一点鎖線）を描くと、描かれた領域が小袋ｂの領域となる。なお、ここで使用する距離Ｌ１、Ｌ２は、予め登録された小袋ｂの寸法から画像上の距離に変換されたものである。

次に、検査部１１ｂは、図８に示すように、内容物ｍ１、ｍ２、ｍ３について求めた小袋ｂ１、ｂ２、ｂ３の領域が大袋Ｂのシール領域Ｒ１に掛かっているか否かを調べる。具体的には、各小袋ｂ１、ｂ２、ｂ３の先端部からシール領域Ｒ１に至るまでの距離を求める。求めた距離がプラスであれば、噛み込みなし、マイナスであれば、噛み込みあり、と判断する。したがって、図８においては、検査部１１ｂは、小袋ｂ２が噛み込まれていると判断する。

こうして、検査部１１ｂが噛み込みありと判断すると、制御部７は、それを不良品として下流の振分装置３０に連絡する。振分装置３０は、不良品信号を受け取ると、その不良品がそこに到達したタイミングでそれをライン外へ排出する。排出された不良品は、作業員によって詳細に再検査され、噛み込みがあれば、大袋Ｂを開封して正常な小袋ｂを包装ラインに戻す。これにより不良品の出荷が防止される。

また、この検査部１１ｂは、図９に示すように、両端部にシール領域Ｒ１、Ｒ２を有する大袋Ｂの一方のシール領域Ｒ２近くに内容物ｍの大半が写っている場合は、内容物ｍの向きを調べる前に、その内容物ｍの中で、シール領域Ｒ２とは反対側のシール領域Ｒ１に近い内容物ｍ１について、該内容物ｍ１と袋の上部となるシール領域Ｒ１との距離Ｌ３を求める。続いて、求めた距離Ｌ３が、噛み込みが発生しない十分な距離であれば、該内容物ｍ１の収納された小袋は、反対側のシール領域Ｒ１に噛み込まれていないと判断する。

しかし、求めた距離Ｌ３が、噛み込みが発生するかもしれない距離であるときは、検査部１１ｂは、続いて内容物ｍ１の向きを求め、求めた向きと内容物ｍ１の領域とに基づいて、その内容物ｍ１が収納された小袋ｂ１の領域を求める。そして、求めた領域がシール領域Ｒ１に掛かっていれば、噛み込みありと判断する。

しかし、内容物の形状が、図１０に示すような円盤状の「せんべい」である場合は、内容物の向きを特定することはできない。その場合は、検査部１１ｂは、両端部にシール領域Ｒ１、Ｒ２を有する大袋Ｂの一方のシール領域Ｒ１の近くに一部の小袋ｂの内容物ｍが写り、反対側のシール領域Ｒ２に内容物ｍの大半が写っている場合は、一部の小袋ｂが大袋Ｂのシール領域Ｒ１に噛み込まれている可能性が高い。

そこで検査部１１ｂは、一方のシール領域Ｒ１の近くに写っている内容物ｍについて、それがシール領域Ｒ１からどの程度離れているかを調べ、両者間の距離が、想定した小袋ｂの最大領域内に入っていれば、噛み込みありと判断する。このときの最大領域とは、図１０に示すように、小袋ｂの隅部がシール領域Ｒ１に最も近接している場合を最大とし、その状態のときの両者間の距離がマイナスであれば、噛み込みありと判断する。

そうした検査を実現するために、この検査装置１には、商品毎に小袋ｂの寸法が登録され、タッチパネル６で指定した商品の内容物が、図４に示すような楕円形や長方形であれば、内容物の向きと距離とに基づいて小袋の噛み込みを検査するプログラムが読み出されるようになっている。また、図１０に示すような円盤状であれば、大袋Ｂ内の小袋ｂの偏在状態と一方のシール領域Ｒ１に隣接する小袋ｂとの離間距離に基づいて、噛み込みを検査するプログラムが読み出されるようになっている。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれ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、小袋の形状によっては、大袋Ｂ内での小袋の偏在状態によって噛み込みの有無を判断できる場合もある。例えば、大袋Ｂの上部１／３〜１／４の領域には、小袋が写っていない場合は、上部シール領域には、小袋が噛み込まれていないと即断できる場合もある。そうした場合は、検査部は、大袋内の小袋の偏在状態を調べるだけで、噛み込みの有無を判断することもできる。そうすれば、噛み込み検査を早く終えることができる。

ｂ 小袋
Ｂ 大袋
ｍ 内容物
１１ａ 画像生成部
１１ｂ 検出部
Ｒ１ シール領域

Claims (3)

1. 複数の小袋が収納された大袋に電磁波を照射して、前記小袋を透過した電磁波に基づいて透過画像を生成する画像生成部と、生成された透過画像に基づいて大袋のシール領域への前記小袋の噛み込みの有無を検査する検査部とを備え、
   前記検査部は、前記透過画像に写し出された前記小袋内の内容物の向きと、該内容物の前記大袋のシール領域からの距離とに基づいて、前記小袋の前記シール領域への噛み込みの有無を判断することを特徴とする検査装置。
2. 前記検査部は、両端部にシール領域を有する大袋の一方のシール領域の近くに内容物の大半が写っている場合は、その内容物の中で、前記シール領域とは反対側のシール領域に近い内容物について、該内容物と前記反対側のシール領域との距離を求め、求めた距離が噛み込みの発生しない距離であれば、該内容物の収納された小袋は、前記反対側のシール領域に噛み込まれていないと判断することを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
3. 前記検査部は、前記内容物の向きが特定できない小袋であるときに、両端部にシール領域を有する大袋の一方のシール領域の近くに一部の内容物が写り、他方のシール領域の近くに残りの内容物の大半が写っている場合は、前記一方のシール領域の近くに写っている内容物と前記一方のシール領域との距離に基づいて、前記小袋が前記大袋の一方のシール領域に噛み込まれているか否かを判断することを特徴とする請求項１に記載の検査装置。