(57)【要約】  【課題】  異物混入により搬送系から外部に排出される被検査物の排出量を極力最少量に抑えることのできるＸ線異物検出装置を提供する。  【解決手段】  管状搬送路１１中を搬送される被検査物にＸ線を照射するＸ線照射手段１２と、被検査物を透過したＸ線を検出するＸ線検出手段１３と、検出された透過Ｘ線量に基づいて被検査物が異物を含むか否かを判定する判定手段３１と、被検査物を搬送路外に排出可能な排出手段１４と、判定手段の判定結果に基づいて排出指令信号を出力する排出制御手段３２とを備えたＸ線異物検出装置において、搬送路中を搬送される被検査物の流速を計測する流速計測部２１を設けて、排出制御手段３２が、流速計測手段２１の計測情報に基づいて、異物を含む被検査物を排出手段１４により搬送路外に排出する排出タイミングを、制御する。【選択図】  図１
2006098303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状の搬送路（１１）の中を搬送される流動性の被検査物あるいは流体と混合した被検査物にＸ線を照射するＸ線照射手段（１２）と、
前記Ｘ線照射手段から前記被検査物に照射されて前記被検査物を透過したＸ線を検出するＸ線検出手段（１３）と、
前記Ｘ線検出手段で検出された透過Ｘ線量に基づいて前記被検査物が異物を含むか否かを判定する判定手段（３１）と、
前記被検査物を前記搬送路の所定排出位置から該搬送路外に排出する排出動作が可能な排出手段（１４）と、
前記判定手段により前記被検査物が異物を含むと判定されたとき、該判定結果に基づいて、前記排出手段の排出動作を指令する排出指令信号を出力する排出制御手段（３２）と、を備えたＸ線異物検出装置において、
前記搬送路中を搬送される被検査物の流速を計測する流速計測手段（２１）を設けて、
前記排出制御手段が、前記流速計測手段の計測情報に基づいて、前記異物を含む被検査物を前記排出手段によって前記搬送路外に排出するタイミングを制御することを特徴とするＸ線異物検出装置。
【請求項２】
前記流速計測手段が、前記搬送路のうち、前記Ｘ線検出手段により前記被検査物を透過したＸ線を検出する位置と前記所定排出位置との間に配置されたことを特徴とする請求項１に記載のＸ線異物検出装置。
【請求項３】
前記流速計測手段が、前記搬送路中の被検査物の流速を非接触で計測することを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線異物検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査物中の異物をＸ線を用いて検出するＸ線異物検出装置、特に、流動性のある食品等のように管状の搬送路中を搬送される被検査物における貝殻、骨片、金属片その他の異物を検出するのに好適なＸ線異物検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線を用いるＸ線異物検出装置には、流動性のある食品のような被検査物、あるいは水等の搬送用流体と混合して取り扱うようにした被検査物（例えば質量比１／５〜１／７で水に混ぜた貝の剥き身）を、管路により所定の搬送経路で搬送するとともに、その搬送経路中の被検査物にＸ線を照射してそのときの透過Ｘ線量の分布を把握し、その透過Ｘ線量分布状態から異物の存在を検出するものがある。
【０００３】
従来のこの種のＸ線異物検出装置としては、例えば特許文献１に記載のように、複数のＸ線検出素子からなる１次元のマルチチャネルＸ線センサを搬送路と略直交するように配置し、被検査物の連続搬送中におけるこのＸ線センサの各チャネルの検出信号を異物検出用の閾値と比較して、異物の存在を所要の分解能で検出するようにしたものがある。また、この装置では、異物検出信号が出力されると、排出弁を作動させ、異物を含む被検査物を排出弁を通して外部に排出するようになっている。
【特許文献１】特許第２５９１１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のようなＸ線異物検出装置では、異物を含む被検査物を排出弁を通して搬送路から外部に排出する際、異物が含まれる被検査物とその前後の被検査物を共に搬送系の外部に排出する必要があるが、被検査物の密度又は混合率の変動、供給タンクの液面高さ変動等に起因する被検査物の流速変動があるため、異物検出から排出位置までの搬送遅れの時間は短くし、排出時間は長く設定する必要があった。
【０００５】
そのため、異物と共に系外に排出されてしまう前後の良品の被検査物の量が多くなってしまい、その無駄のために被検査物となる製品の生産効率を低下させてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、かかる従来技術の問題を解決すべくなされたもので、異物混入により搬送系から外部に排出される被検査物の排出量を極力最少量に抑えることのできるＸ線異物検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的達成のため、管状の搬送路の中を搬送される流動性の被検査物あるいは流体と混合した被検査物にＸ線を照射するＸ線照射手段と、前記Ｘ線照射手段から前記被検査物に照射され前記被検査物を透過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、前記Ｘ線検出手段で検出された透過Ｘ線量に基づいて前記被検査物が異物を含むか否かを判定する判定手段と、前記被検査物を前記搬送路の所定排出位置から該搬送路外に排出する排出動作が可能な排出手段と、前記判定手段により前記被検査物が異物を含むと判定されたとき、該判定結果に基づいて、前記排出手段の排出動作を指令する排出指令信号を出力する排出制御手段と、を備えたＸ線異物検出装置において、前記搬送路中を搬送される被検査物の流速を計測する流速計測手段を設けて、前記異物を含む被検査物を前記搬送路外に排出する前記排出手段の排出タイミングを、前記流速計測手段の計測情報に基づいて、前記排出制御手段により制御することを特徴とするものである。
【０００８】
この構成により、異物を検出すると、被検査物の流速に基づいて、その異物を含む被検査物の搬送路中における移動状態を把握することが可能になり、異物の排出位置への到達タイミングに対応して排出手段の動作を制御し、被検査物の排出量を無駄の少ない最少量に抑えることが可能となる。
【０００９】
本発明のＸ線異物検出装置は、好ましくは、前記流速計測手段が、前記搬送路のうち、前記Ｘ線検出手段により前記被検査物を透過したＸ線を検出する位置と前記所定排出位置との間に配置されたものである。この構成により、異物を含む被検査物の流速を異物検出位置より排出手段側で正確に計測し、異物検出位置から排出手段による排出位置までの被検査物の移動状態をより正確に把握して、１回の排出量を最少量に抑えつつ、異物を確実に排出することが可能となる。
【００１０】
本発明のＸ線異物検出装置においては、前記流速計測手段が、前記搬送路中の被検査物の流速を非接触で計測するのがよい。この構成により、食品等の被検査物に悪影響を与える恐れがなく、メンテナンス性もよくなる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、異物を検出すると、被検査物の流速に基づいて、その異物を含む被検査物の搬送路中における移動状態を把握し、異物の排出位置への到達タイミングに対応して排出手段の動作を制御することができ、被検査物の排出量を無駄の少ない最少量に抑えることができる。その結果、異物を含む被検査物の前後の良品を無駄に排出することを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いながら説明する。
【００１３】
[第１の実施の形態] 
図１〜図４は本発明の第１の実施の形態に係るＸ線異物検出装置の概略構成を示す図である。
【００１４】
まず、その構成について説明する。
【００１５】
図１において、内部に管状の搬送路を構成するパイプ１１は、図中の左方側から流動可能な被検査物（図示していない）が所定の流速および搬送方向（図中矢印Ｑで示す）で連続的に搬送されるようになっており、被検査物として、例えばレトルト食品等の具材や魚のすり身等の流動性若しくは伸展性のある食品や、貝の剥き身のような食品を水等の搬送用流体中に所定の希釈率で含んだものがパイプ１１中を通して搬送される。なお、ここでの稀釈率は、容量比であるが、質量から容量換算した比率又はその質量比率自体のいずれかを使用する。
【００１６】
このパイプ１１の近傍には、パイプ１１を通る被検査物にＸ線を照射するＸ線照射部１２（Ｘ線照射手段）と、Ｘ線照射部１２から被検査物に照射されその被検査物を透過したＸ線を検出するＸ線検出部１３とが、パイプ１１を挟んで対向配置されている。
【００１７】
これらＸ線照射部１２およびＸ線検出部１３は、公知のものであるが、Ｘ線照射部１２は、例えば陰極フィラメントからの熱電子をその陰極と陽極の間の高電圧により陽極ターゲットに衝突させ、Ｘ線を発生させる円筒状のＸ線管であり、その長手方向が搬送方向と直交するよう設けられている。そして、下方のＸ線検出部１３に向けて、Ｘ線を長手方向に沿った不図示のスリットを介し略三角形状のスクリーン状にして照射するようになっている。また、Ｘ線検出部１３は、例えば複数のＸ線検出素子をパイプ１１の径方向に並設し所定解像度でのＸ線検出を行なうＸ線ラインセンサカメラで、画像処理可能な所定ビット数の検出信号を出力するようになっている。
【００１８】
パイプ１１により形成される搬送路のうちＸ線照射部１２によるＸ線照射領域、すなわち搬送方向のＸ線検出位置より搬送方向下流側には、被検査物をＸ線検出位置から所定距離Ｌ１を隔てたパイプ１１の所定排出位置から搬送路外に排出する動作（以下、この動作を排出動作という）が可能なバルブ型選別機１４（排出手段）が設けられている。
【００１９】
このバルブ型選別機１４は、図２および図３に示すように、例えば空圧回動アクチュエータ１４ａおよびこれにより駆動される三方ボール弁１４ｂで構成され、内部は詳細に図示していないが、Ｔ字形の通路を持つその弁体が通常動作位置にあるときにパイプ１１内の検査領域側の搬送路をバルブ型選別機１４より下流側の良品排出管部１１ｃ内の搬送路に連通させる良品搬送路と、前記弁体が通常動作位置から排出動作位置に回動するよう切り換えられたときにパイプ１１内の検査領域側の搬送路をＮＧ排出管部１１ｄ内の搬送路に連通させて外部に排出・開放する異物混入品搬送路とを有している。なお、本実施形態では、前記所定排出位置はボール弁体の中心位置に相当し、前記所定排出位置からのバルブ型選別機１４の排出流路長Ｌ２は、そのボール弁体の半径となる。
【００２０】
このバルブ型選別機１４の切り換え制御は、制御回路３０によって実行される。
【００２１】
制御回路３０は、Ｘ線検出部１３からのＸ線検出信号（検査領域の各区域における被検査物を透過した透過Ｘ線量）に基づいて所定時間（被搬送物の搬送による移動距離が十分に小さい短時間）毎に被検査物が異物を含むか否かを判定し、異物が含まれると判定したとき異物検出信号を出力する判定部３１と、異物を含む被検査物を搬送路外に排出するバルブ型選別機１４の排出動作の開始タイミングおよび保持時間を決定し、それに対応する排出指令信号を出力する排出タイミング制御部３２（排出タイミング制御手段）と、排出タイミング制御部３２からの排出指令信号を入力しバルブ型選別機１４の空圧回動アクチュエータ１４ａを駆動し、バルブ型選別機１４の三方ボール弁１４ｂを前記通常動作位置および排出動作位置のうちいずれか一方に切り換え若しくはその位置を保持させる駆動回路部３３とを有している。
【００２２】
判定部３１は、Ｘ線検出部１３のＸ線検出信号を取り込んで所定の透過Ｘ線量分布描画のための画像処理や、検査領域の各区域における被検査物を透過した透過Ｘ線量の閾値判定等の処理を実行し、その処理結果に応じて、被検査物中に異物が含まれているか否かを判別する。
【００２３】
判定部３１および排出タイミング制御部３２は、具体的なハードウェア構成を図示していないが、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ(Read Only Memory)および入出力インターフェース回路(以下、Ｉ／Ｆ回路という)を含んだ構成とすることができ、駆動回路部３３は、例えばエアー切換え用の電磁弁やプログラマブルコントローラ等を含んでいる。
【００２４】
一方、パイプ１１内の搬送路における前記検査領域すなわちＸ線検出位置と、前記所定排出位置との間には、パイプ１１内を搬送される被検査物の流速（流量から求められるものを含む）を所定時間毎に計測する流速計測部２１（流速計測手段）が設けられている。ここで、所定時間は、例えばＸ線検出部１３の検出信号の取り込み時間と同一の短い時間であるが、バルブ型選別機１４の動作位置切換え中は流速計測しない（詳細は後述する）。
【００２５】
この流速計測部２１は、例えばパイプ１１内部に測定部を持たず、パイプ１１の外周部若しくはその近傍に設置される超音波式、光学式、電磁式等の非接触方式の流速計である。
【００２６】
排出タイミング制御部３２は、判定部３１から異物検出信号を受けたとき、その判定結果出力と、その判定結果出力時点における流速計測部２１の流速計測情報とに基づいて、前記Ｘ線検出位置から所定排出位置までの搬送等に基づく遅れ時間（搬送距離Ｌ１／流速Ｖ−排出動作位置への切換え時間）および排出に要する時間（排出流路長Ｌ２／流速Ｖ＋通常動作位置側への切換え時間）等を考慮したタイミングにて、異物を含む被検査物の排出量（以下、ＮＧ排出量という）を規定する排出時間Ｔ１だけ排出指令信号を出力する。
【００２７】
このときのＮＧ排出量は、搬送路の断面積Ｓ×流速Ｖ×排出時間Ｔ１となるが、より具体的には、図４に示すように、バルブ型選別機１４が通常動作位置から排出動作位置に切り換わる第１切換え時間ｔａと、バルブ型選別機１４が排出動作位置に保持される排出保持時間ｔｂと、バルブ型選別機１４が排出動作位置から通常動作位置に戻るよう第２切換え時間ｔｃとを考慮し、例えば第１切換え時間ｔａおよび第２切換え時間ｔｃのそれぞれの１／２の時間と排出保持時間ｔｂとを加え合わせた時間（ｔａ／２+ｔｃ／２+ｔｂ）を、被検査物の排出時間Ｔ１に設定する。ここで、第１、第２切換え時間ｔａ、ｔｃをそれぞれ１／２とするのは、弁開閉時の実質的なＮＧ排出量を算出するための処理であり、バルブ型選別機１４の開閉特性に応じて適宜算出条件を設定できるのはいうまでもない。また、そのような設定、更には前記希釈率、搬送速度（流速）の設定等は、入力部１５から手動で設定入力することができる。
【００２８】
異物が混入した被検査物が検査領域を通過し、異物と判定されたときには、その通過時点からわずかながら判定処理時間（例えば数十〜百ミリ秒程度）が経過しているので、バルブ型選別機１４は、判定結果出力としての異物検出信号の立ち上がり時点から所定排出位置までの被検査物（異物）の搬送に要する時間Ｔｆ（≒搬送距離Ｌ１／流速Ｖ）の経過時点を基準として、その時点から誤差時間ｔｅを考慮した所定時間（例えばｔｅ／２）前までに排出動作位置に切り換えられ、排出時間Ｔ１の経過後、通常動作位置に再度戻される。一方、異物が混入していない良品の被検査物が検査領域を通過するときは、被検査物に異物が混入していない限り、バルブ型選別機１４は、通常動作位置に切り換えられる。
【００２９】
ところで、図２および図３に示すように、被検査物は、製品受け箱４１からモーター４２ａで駆動されるポンプ４２により汲み出されてパイプ１１内に吐出され、搬送路断面積が前後よりも絞られたパイプ１１のＸ線検査部１１ａを通過し、さらに下流側に搬送され、異物混入の有無に応じてバルブ型選別機１４によりパイプ１１の良品排出管部１１ｃあるいはＮＧ排出管部１１ｄのいずれかに分配排出される。また、制御回路３０は、バルブ型選別機１４が異物を含むＮＧ品の被検査物をパイプ１１の外部に排出するとき、その動作状態を所定表示形式の画面１６への表示やプリント出力等の直接出力あるいは外部の表示器やプリンター類への情報出力（間接出力）を行なうようになっている。
【００３０】
一方、Ｘ線照射部１２およびＸ線検出部１３による被検査物の検査領域とほぼ一致するパイプ１１のＸ線検査部１１ａは、例えばプラスチックからなるパイプ１１の一部をその弾性範囲内で上下から挟んで加圧し、図２に示すように、Ｘ線検査部１１ａの前後の所定搬送区間内で徐々に断面積を変化させ、検査領域で最小断面積の略小判型断面となるように扁平化した検査領域高さの一定化領域となっている。搬送中の被検査物は、パイプ１１内の搬送路断面積の変化に応じて各搬送位置にて流量Ｑ＝流路断面積Ｓ×流速Ｖがほぼ一定となるため、Ｘ線検査部１１ａの付近で流速を増すが、その後徐々に減速して前記所定搬送区間外に到達する前の速度にもどる。なお、パイプ１１のＸ線検査部１１ａは、前記扁平率を変えるように上下からの加圧高さを変え、その内部の搬送路断面積を可変設定することができる。また、搬送路断面積を可変設定しない仕様であれば、パイプ１１のＸ線検査部１１ａを弾性変形させる必要はない。流速計測部２１は、Ｘ線検査部１１ａとバルブ型選別機１４の間で、前記所定搬送区間外のパイプ断面積変化がなくなり、パイプ断面積の流速がほぼ一様となる位置でかつバルブ型選別機１４より所定量だけ上流側（良品搬送路又は異物混入品搬送路と連通状態のときに、バルブ型選別機１４の弁体内通路形状（Ｔ字形）の影響を受け易い範囲より上流側）に配置されている。その設置位置は、Ｘ線異物検出装置の運転条件が決定される設置時又はメンテナンス時に、実際に被検出物をパイプ１１内に流したり、Ｘ線検査部１１ａの上流側通路部１１ｂに設けた図示しない開閉式サンプル投入口から異物サンプルを投入したりして、誤選別の生じない範囲内でＮＧ排出量を最少にできる最適設置位置に設定されている。
【００３１】
次に、動作について説明する。
【００３２】
上述のように構成された本実施形態のＸ線異物検出装置では、被検査物が、製品受け箱４１からポンプ４２により汲み出されてパイプ１１内に吐出され、パイプ１１のＸ線検査部１１ａ前後の断面積変化区間を通過し、さらに下流側に搬送され、安定した速度になったところで、流速計測部２１により流速計測される。
【００３３】
また、Ｘ線照射部１２から検査領域内の被検査物に均一にＸ線が照射され、検査領域の幅方向の各区域において被検査物からの透過Ｘ線量がラインセンサであるＸ線検出部１３によって検出され、その所定ビット数の検出信号に基づいて制御回路３０内の判定部３１の画像処理回路で所定の画像処理が実行され、異物混入の有無が判定される。
【００３４】
そして、その判定結果に応じて、バルブ型選別機１４の空圧アクチュエータが駆動され、異物混入のない被検査物はパイプ１１の良品排出管部１１ｃから良品受け箱４３に搬出され、異物の混入した被検査物はＮＧ排出管部１１ｄから搬送系の外部に分配排出される。
【００３５】
このような本実施形態では、判定部３１の判定結果が異物混入ありで、判定部３１から異物検出信号が出力されたとき、排出タイミング制御部３２により、被検査物の流速計測情報に基づいて、その異物を含む被検査物の搬送路中におけるその流速が把握され、異物の排出位置までの搬送時間Ｔｆから排出位置への到達タイミングが算出され、図４に示すように、例えば異物検出信号出力時から搬送時間Ｔｆが経過するより所定時間ｔｅ／２だけ前の時点より、確実な異物排出が可能であって最少のＮＧ排出量を搬送路の断面積Ｓ×流速Ｖ×排出動作時間Ｔ１として規定するよう、排出指令信号が排出動作時間Ｔ１の間出力される。したがって、通常動作位置にあったバルブ型選別機１４が排出指令信号の立ち上がり時点から排出動作位置側に切り換えられ始めて、第１切換え時間ｔａ後に排出動作位置で開弁した状態となり、排出保持時間ｔｂの間は排出動作位置に保持され、排出動作時間Ｔ１（＝第１切換え時間ｔａ＋排出保持時間ｔｂ）の経過により排出指令信号がＯＦＦとなった時点より、排出動作位置から通常動作位置に戻され始め、第２切換え時間ｔｃの経過時に通常動作位置での開弁状態となる。なお、バルブ型選別機１４のアクチュエータにもよるが、ＮＧ排出量を最小化する場合、バルブ切換えに要する時間ｔａ，ｔｃは比較的大きく、保持時間ｔｂはそれより短い値になる場合が多いが、トータルの排出時間Ｔ１は数百ミリ秒程度内に抑えることができる。
【００３６】
このように、本実施形態においては、確実な異物排出が可能な最少排出量を排出動作時間Ｔ１の制御により可変制御するので、被検査物のＮＧ排出量を無駄の少ない最少量に抑えることができる。また、流速計測部２１が、前記搬送路のうち、被検査物を透過したＸ線がＸ線検出部１３により検出されるＸ線検出位置とバルブ型選別機１４による所定排出位置との間に配置されているので、異物を含む被検査物の流速を異物検出位置よりバルブ型選別機１４側で正確に計測することができ、異物検出位置から排出位置までの被検査物の移動状態をより正確に把握して、１回のＮＧ排出量を最少量に抑えつつ、異物を確実に排出することができる。
【００３７】
さらに、流速計測部２１が、前記搬送路中の被検査物の流速を非接触で検出するので、食品等の被検査物に悪影響を与える恐れがなく、Ｘ線異物検出装置のメンテナンス性をよくすることができる。
【００３８】
なお、上述の実施形態においては、第１切換え時間ｔａ、第２切換え時間ｔｃの間はそれぞれバルブ型選別機１４の開度が小さくなる（排出動作位置と通常動作位置の中間ではバルブ型選別機１４が閉止したブロック状態となる）ため、流速計測部２１から排出タイミング制御部３２への流速計測情報の取り込みはその間なされない。ただし、異物検出は常時継続され、第１切換え時間ｔａ、第２切換え時間ｔｃの間に、異物検出信号が出力された場合には、あるいは、今回の搬送時間Ｔｆ内に後続の異物が検出された場合には、その異物検出時点を基準にして排出指令信号をＯＦＦとするタイミングが決定される。したがって、排出時間Ｔ１が延長される場合が生じ、その場合に、後続の異物を含む被検査物について流速計測情報が取り込めないときには、直前の被検査物についての流速計測情報を使って保持時間ｔｂの延長時間が決定され、排出動作時間Ｔ１がその分だけ延長される。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上説明したように、本発明は、異物を検出すると、被検査物の流速に基づいて、その異物を含む被検査物の搬送路中における移動状態を把握し、異物の排出位置への到達タイミングに対応して排出手段の動作を制御することができ、被検査物の排出量を無駄の少ない最少量に抑えることができるという効果を奏するものであり、流動性のある被検査物（伸展性のあるものを含む）中の異物を搬送路（流路）中でＸ線を用いて検出するＸ線異物検出装置全般に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＸ線異物検出装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るＸ線異物検出装置を含む異物検査システムの全体概略構成を示す正面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るＸ線異物検出装置を含む異物検査システムの全体概略構成を示す平面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るＸ線異物検出装置の異物から排出動作までの動作タイミングの設定条件を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００４１】
１１    パイプ（搬送路）
１１ａ    Ｘ線検査部
１１ｃ    良品排出管部
１１ｄ    ＮＧ排出管部
１２    Ｘ線照射部（Ｘ線照射手段）
１３    Ｘ線検出部（Ｘ線検出手段）
１４    バルブ型選別機（排出手段）
１４ａ    空圧回動アクチュエータ
１４ｂ    三方ボール弁
１５    入力部
１６    表示・記録出力部
２１    流速計測部（流速計測手段）
３０    制御回路
３１    判定部（判定手段）
３２    排出タイミング制御部（排出制御手段）
３３    駆動回路部
【図１】
2006098303.tif 000003
【図２】
2006098303.tif 000004
【図３】
2006098303.tif 000005
【図４】
2006098303.tif 000006