(57)【要約】【課題】内容物を包装材に収納してなるパッケージ品の内容物検査に関し、包装材が赤外線を透過しない材質であっても、内容物の状態の検査を行うことができるようにするとともに、簡素で且つ管理、運用および保守も容易な内容物検査のための構成を提供する。【解決手段】一様な第１温度にあるパッケージ品を、包装材が第１温度より低い第２温度の条件に曝し、その後の包装材の表面温度の分布に基づいて内容物を検査する。すなわち、赤外線の透過を前提としないので、包装材が赤外線を透過しない材質であっても内容物の状態の検査を行うことができるようになる。基本的な構成は、高低２つの温度に曝されたパッケージ品から赤外線画像を取得することのみであり、可視光や赤外線などの光源やＸ線源を要しないことから、検査を行う装置の構成が簡素なものとなり、管理、運用および保守も容易なものとなる。【選択図】図１
2018155648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内容物を包装材に収納してなるパッケージ品の内容物検査方法であって、
一様な第１温度にある前記パッケージ品を前記第１温度とは異なる第２温度の条件に曝し、
その後の前記包装材の表面温度の分布に基づいて前記内容物を検査する、
ことを特徴とするパッケージ品の内容物検査方法。
【請求項２】
前記包装材は前記内容物よりも熱容量の小さい材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のパッケージ品の内容物検査方法。
【請求項３】
前記第１の温度より低い前記第２温度の条件に曝した後の、前記内容物から前記包装材に伝わる伝導熱および／または輻射熱に起因して表れる前記包装材の表面温度の分布に基づいて前記内容物を検査することを特徴とする請求項２に記載のパッケージ品の内容物検査方法。
【請求項４】
赤外線カメラを用いて前記包装材の表面温度の分布を取得することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のパッケージ品の内容物検査方法。
【請求項５】
前記第１温度および前記第２温度の一方が環境温度であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のパッケージ品の内容物検査方法。
【請求項６】
前記包装材は赤外線を透過しない材料で形成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のパッケージ品の内容物検査方法。
【請求項７】
前記検査の対象となる前記内容物の状態には、前記内容物の形状、大きさ、個数、および前記包装材に対する収納位置の少なくとも１つが含まれることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のパッケージ品の内容物検査方法。
【請求項８】
内容物を包装材に封入してなるパッケージ品の内容物検査装置であって、
一様な第１温度にある前記パッケージ品を前記第１温度とは異なる第２温度の条件に曝す手段と、
その後の前記包装材の表面温度の分布に基づいて前記内容物を検査する手段と、
を具えたことを特徴とするパッケージ品の内容物検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッケージ品の内容物検査方法および検査装置に関し、特に光（可視光や赤外線）を透過しない包装材に封入された内容物の状態を検査するのに好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
パッケージ品の内容物すなわち包装材に収納された内容物（食品など）の検査を行う技術としては、パッケージ品に可視光や赤外線を照射し、内容物からの反射光を受光して内容物の状態を評価する技術が知られている。また、特許文献１には、内容物の収納状態の異常の有無（すなわちパッケージのシール部に内容物の欠片が異物となって噛み込まれているか否か）を検査する技術が開示されている。同文献には、パッケージを挟んで照明部およびカメラを配置し、パッケージを透過した像をカメラで取得する一方、その像および背景の像を二値化した画像に基づいて、シール部への異物の噛み込みの有無を判定する技術が記載されている。
【０００３】
また、特許文献２には食品用Ｘ線異物検査装置が開示されている。
【０００４】
さらに、特許文献３には、検査対象物に加熱と冷却の異なる熱要素を同時に加えて生じた温度分布を赤外線撮像装置で取得し、その温度分布に基づいて欠陥の有無および部位を特定する方法が開示されている。
【０００５】
加えて、特許文献４には、位相画像を利用して内部の欠陥を検出するための技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−７５９７号公報
【特許文献２】特開２００９−２２９１００号公報
【特許文献３】特開２００８−２１６１５９号公報
【特許文献４】特開２０１７−３６９７７号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】http://www.avio.co.jp/products/infrared/lineup/ir-thermo/r300sr-ss/
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示されたものも含め、従来のパッケージ品の内容物検査装置ないし方法は光の透過を利用するものであり、包装材は使用する光を透過可能であることが前提となる。これに対し、食品等を収納する包装材には、アルミ袋と称されるものや濃色の印刷を施したものなどがあり、これらは可視光および赤外線を透過しないため、特許文献１等に開示された技術によって内容物の検査を行うことはできない。これに対し、特許文献２に開示された食品用Ｘ線異物検査装置では、内容物の検査を行うことは可能であるものの、Ｘ線を用いるために厳重な管理、運用および保守が必要となる。
【０００９】
また、特許文献３に開示された技術では、対象物表面のみの加熱あるいは加熱と冷却とが同時に行われるが、この場合、温度変化が生じるのは対象物の表面近傍に限定されるため、対象物の内部の欠陥や異物を精度よく検出することが困難となる。さらに、特許文献４に開示された技術では、一定周波数での繰り返し加熱と、その周波数と同期した画像信号の抽出処理とが必要になるなど、装置構成が複雑かつ高価になってしまう。しかも、これらの特許文献３および４に開示された技術は、大量生産されることが一般的な、食品などを収容するパッケージ品の内容物を迅速に検査するには向かないものである。
【００１０】
一方で本発明者らは、非特許文献１に開示されているようなパッシブサーモグラフィ技術を適用することも考えたが、この技術は赤外線カメラの撮影対象の表面に現れる熱伝導状態を観測するものであって、撮影対象の背面側に非接触で存在している内容物の状態は観測できない。
【００１１】
本発明は、以上のような背景技術が有する課題に鑑みてなされたものである。
【００１２】
すなわち本発明の目的は、赤外線を透過しない包装材に収納された内容物であっても、その状態の検査を行うことが可能な技術を提供することにある。
【００１３】
また、本発明の他の目的は、簡素で且つ管理、運用および保守も容易な、パッケージ品の内容物検査のためのシステムの構築に資することにある。
【００１４】
本発明のさらなる目的は、内容物の迅速な検査を可能とし、しかも包装材に接触していない状態の内容物の検査も可能とする技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
そのために、本発明は、内容物を包装材に収納してなるパッケージ品の内容物検査方法であって、一様な第１温度にある前記パッケージ品を前記第１温度とは異なる第２温度の条件に曝し、その後の前記包装材の表面温度の分布に基づいて前記内容物を検査する、ことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、内容物を包装材に封入してなるパッケージ品の内容物検査装置であって、一様な第１温度にある前記パッケージ品を前記第１温度とは異なる第２温度の条件に曝す手段と、その後の前記包装材の表面温度の分布に基づいて前記内容物を検査する手段と、を具えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、第２温度に曝した後に包装材表面に現れる、内容物からの伝導熱や輻射熱に起因した温度分布に基づいて内容物の検査が行われる。すなわち、赤外線の透過を前提としない構成であるので、包装材が可視光や赤外線を透過しないものであっても、内容物の検査を行うことが可能となる。また、基本的な構成は、高低２つの温度に曝されたパッケージ品から赤外線画像を取得することのみであり、可視光や赤外線などの光源やＸ線源を要しないことから、検査を行うシステムの構成が簡素なものとなり、その管理、運用および保守も容易なものとなる。さらに、内容物の検査を一連の流れで実施し得ることから、迅速な検査処理が可能となり、また、包装材表面には熱輻射による温度変化も現れることから、包装材に非接触の内容物があっても、その検査が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の基本概念を適用したパッケージ品の内容物検査装置の一例を示す模式図である。
【図２】図１の構成による内容物の検査原理を説明するための図である。
【図３】本発明の一応用例を示す図であり、（ａ）は本発明に従った処理を経て得たパッケージの画像を、（ｂ）はパッケージの内容物の収納状態を示している。
【図４】本発明の他の応用例を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の基本概念を適用したパッケージ品の内容物検査装置の一例を示す模式図である。
【００２１】
パッケージ品１は、その一部を破断して示すように、包装材１１に複数の内容物１３を収納してなるものである。包装材１１には、可視光や赤外線を透過しない例えばアルミニウム箔を使用したラミネート袋（以下、アルミ袋）が用いられていてもよい。内容物１３は種々の形態を取り得、例えば小粒の菓子であってもよいが、本発明の原理に従うためには、包装材１１よりも比熱ないしは熱容量の高いものであることが強く望ましい。
【００２２】
パッケージ品１は当初、第１温度Ｔ１である環境温度に曝されており、したがって包装材１１および内容物１３は同じ温度Ｔ１を呈しているものとする。ここで、環境温度とは、例えば製造されたパッケージ品１の保管場所の環境温度でもよい。そのパッケージ品１は、例えばベルトコンベアＢＣによって検査装置側に向けて搬送される。
【００２３】
その搬送路には、内部の温度が第１温度Ｔ１よりも低い第２温度Ｔ２に保たれた低温チャンバ２０が配置されており、そこを通過することで、包装材１１が第１温度Ｔ１から第２温度Ｔ２に曝されるようにする。つまり本実施形態では、低温チャンバ２０が、包装材１１を第１温度より低い第２温度に曝す手段となる。なお、低温チャンバ２０としては、冷風が直接包装材１１の表面に当たらないように構成されたものであることが好ましく、例えばペルチェ素子などを配設したものとすることができる。ここで重要なことは、低温の影響が包装材１１のみに及ぶように通過時間および温度Ｔ２が設定されることである。低温チャンバ２０を通過したパッケージ品１は赤外線カメラ３０によって赤外線画像が撮影され、その画像に現れる温度分布に基づき、検査ユニット４０にて内容物１３の検査が行われる。
【００２４】
図２を用いて本実施形態の検査原理を説明する。包装材１１に収納されている内容物１３には、赤外線カメラ３０による撮影が行われる包装材側面１１ａに接しているもの（符号Ｃ１で示す）や、接していないもの（符号Ｃ２で示す）が存在し得る。アルミ袋である包装材１１は相対的に比熱ないしは熱容量が小さく、且つ一般に数十μｍ程度と厚みも小さいため温度変化に敏感に応答し、低温チャンバ２０を通過する過程で、簡単に第２温度Ｔ２に近い温度に低下する。これに対し、内容物１３は実質的に冷却されることなく、ほぼ第１温度Ｔ１を保ったまま低温チャンバ２０を通過する。
【００２５】
すると、包装材側面１１ａに対しては、これに接している内容物Ｃ１からは伝導により、また接していない内容物Ｃ２からは輻射により熱が伝わって温度が上昇し、直下に内容物が存在していない包装材側面１１ａの部分とに温度差が生じることになる。すなわち、包装材側面１１ａの表面において、伝導熱によって温度上昇が生じた領域Ｈｃと、輻射熱により温度上昇が生じた領域Ｈｒと、直下に内容物が存在していない領域Ｈｎとでは温度が異なり、且つこの順に温度が低くなる分布が現れる。なお、図示の内容物はレモン型をしたものを例示しているため、包装材側面１１ａに対する内容物Ｃ１の非接触部分からは輻射熱が伝わるものとなっている。
【００２６】
このような温度分布を呈する包装材側面１１ａの表面を赤外線カメラで撮影して温度分布の画像を取得し、検査ユニット４０で分析することで、内容物１３の状態を知ることができるようになる。
【００２７】
図３（ａ）は、本発明者らが実験によって得た赤外線画像を示している。これはアルミ袋である包装材１１にレモン型の菓子「グミ」を収納したパッケージ品を撮影したもので、相対的に温度が最も高い部分Ｒ、それより低い温度である部分Ｙ、温度が最も低い部分Ｂが分布している。従ってこれらの部分Ｒ、ＹおよびＢは、それぞれ、伝導熱によって温度上昇が生じた領域Ｈｃ、輻射熱により温度上昇が生じた領域Ｈｒ、およびそれら以外の領域に対応する。なお、本発明者らは、第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２との差が１０℃程度あれば、図３（ａ）のような画像を得るのに十分であることを確認している。
【００２８】
このようにして得た画像から、内容物１３の形状、大きさおよび個数などの少なくとも１つを検査することができる。特に、図３（ｂ）に示すように輪郭抽出を行えば形状の認識が容易となり、内容物１３の欠損の有無などの判定に供することができる。あるいはまた、包装材１１に対して内容物がどの位置にあるかを判定することで、包装材１１のシール部の密封性を阻害し、腐敗の原因となり得るような内容物の噛み込みが生じているか否かを検査することも可能である。すなわち、例えば図４に示すように、線状に裂いた燻製などの内容物５に関して包装材３のシール部４に対する位置を確認すれば、シール部４に噛み込んでいる内容物６の存否を検査することができる。
【００２９】
本実施形態は、たとえ可視光や赤外線を透過しない包装材に内容物が収納されているパッケージ品であっても、Ｘ線を用いることなくその内容物の状態の検査が可能となるという利点を有する。検査には光の透過を前提としないからである。また、基本的な構成は、高低２つの温度に曝されたパッケージ品から赤外線画像を取得することのみであり、可視光や赤外線などの光源やＸ線源を要しないことから、検査を行うシステムの構成が簡素なものとなり、その管理、運用および保守も容易なものとなる。さらに、図１に示したように、内容物１３の検査を一連の流れで実施し得ることから、迅速な検査処理が可能となる。加えて、図２および図３（ａ）に示したように、包装材表面１１ａには熱輻射による温度変化も現れることから、包装材１１に接触していない内容物Ｃ２があっても、その検査を行うことが可能となる。
【００３０】
（その他）
なお、上述した実施形態では、包装材１１としてアルミ袋を、内容物１３として食品を例示したが、本発明はこれらの例示に限られない。包装材の材質等は特に限定されないが、本発明は赤外線を透過しない包装材に対しても有効に適用できるので、例えば、着色したプラスチック材でなるものであってもよい。また、内容物としては包装材よりも熱容量ないし比熱の大きいものであればよく、食品に限らず、錠剤などであってもよい。
【００３１】
また、図１に示したシステム構成も単なる例示であって、第１温度Ｔ１を呈する領域から赤外線画像を取得する領域までパッケージ品が１基のベルトコンベアによって連続的に搬送（移送）される構成に限られるものではない。例えば一部の移送が手作業またはロボットアームの操作によって実行されるものであってもよい。さらに、赤外線カメラについても、パッケージ品の全体を一度に撮影するもののほか、ラインセンサ状の形態とし、パッケージ品の移動に伴って相対的に包装材側面１１ａの表面を相対的にスキャンするものであってもよい。
【００３２】
加えて、上述の実施形態では、第１温度Ｔ１を環境温度（保管場所の環境温度）とし、第２温度Ｔ２は低温チャンバ２０によって提供されるものとした。しかし上記実施形態の構成では、要は相対的に高温である第１温度Ｔ１と、相対的に低温である（例えば１０℃程度低い）第２温度Ｔ２とが提供されればよいので、第１温度Ｔ１を高温チャンバによって提供し、第２温度Ｔ２を環境温度（検査場所の環境温度）とすることも可能である。あるいは、第１温度Ｔ１および第２温度Ｔ２を提供する恒温チャンバをそれぞれ設けてもよい。これとは逆に、パッケージ品１の製造場所の温度がその外部環境の温度よりも十分に高く、且つ製造時点でパッケージ品１が一様な温度となっているのであれば、パッケージ品１を外部環境に引き出した後に検査を行うようにしてもよく、この場合は第１温度Ｔ１および第２温度Ｔ２を積極的に提供する手段が不要となり得る。また、第２温度に曝した後に包装材表面に現れる、内容物からの伝導熱や輻射熱に起因した温度分布が効果的に観測できるのであれば、Ｔ１＜Ｔ２の関係が満たされるものでもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１  パッケージ品
１１  包装材
１３、Ｃ１、Ｃ２  内容物
２０  低温チャンバ
３０  赤外線カメラ
４０  検査ユニット
【図１】
2018155648.tif 000003
【図２】
2018155648.tif 000004
【図３】
2018155648.tif 000005
【図４】
2018155648.tif 000006