(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状体の内部に一端側から他端側に向けて内容物を注入した物品を被検査体として、前記内容物の充填状態を検査する検査装置であって、
前記他端側での前記内容物の先頭の位置を想定し設定した標準位置および前記他端側での前記筒状体の端部の近傍位置を含んで近赤外光線を照射する光源と、
前記端部の端面に対向して配置されて、前記筒状体からの近赤外光線の反射光を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段が撮像した画像に基づいて、前記端面に現れる前記筒状体の横断面画像にて中空状態を反映して現われる穴の有無を確認し、前記穴が確認されないときに前記内容物が充填されている、そして前記穴が確認されたときには前記内容物の充填されていないとの判断をする判断手段とを、有している、ことを特徴とする筒状体の検査装置。
【請求項２】
前記光源は、前記被検査体の側面を照射する姿勢で配置され、少なくとも近赤外光線を含んでいる光源である、ことを特徴とする請求項１に記載の筒状体の検査装置。
【請求項３】
前記光源は、複数の点光源を含んだライン光源装置を含み、前記ライン光源の一端側位置は前記標準位置と対応させ、該ライン光源の他端側位置は前記筒状体の端部の近傍位置に対応させて、当該ライン光源装置が配置してある、ことを特徴とする請求項２に記載の筒状体の検査装置。
【請求項４】
前記近傍位置は、前記筒状体端部と同一位置、または前記同一位置よりも外側の位置である、ことを特徴とする請求項３に記載の筒状体の検査装置。
【請求項５】
前記判断手段は、前記撮像手段が撮像した画像を処理して前記筒状体の端部画像を形成する画像処理信号部と、該画像処理信号部が形成した前記端部画像での前記穴の有無に基づいて内容物の有無を判定する有無判定部とを含む、ことを特徴とする請求項１から４のいずれに記載の筒状体の検査装置。
【請求項６】
前記撮像手段はモノクロカメラである、ことを特徴とする請求項１から５のいずれに記載の筒状体の検査装置。
【請求項７】
前記筒状体はクッキーまたはビスケットからなる中空のスティックの焼き菓子であり、前記内容物は前記焼き菓子内に注入可能な流動性のある菓子である、ことを特徴とする請求項１から６のいずれに記載の筒状体の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近赤外線光を用いて筒状体を検査する検査装置に関する。より詳細には、中空である筒状体の内部に内容物が充填される製品（物品）を検査する装置に関し、特にその内容物が適量充填されていることを検査するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
内容物（中身）が充填される筒状型の製品としては、例えば細長いスティック状である菓子などがよく知られている。この種の菓子は、例えば細い筒状に焼き上げたクッキーまたはビスケットの筒内部に、内容物（中身）としてチョコレートなどが充填されて製品とされている。このような製品は、その製造時における検査項目として、筒状体（すなわち、スティック状のクッキーまたはビスケット）の筒内に内容物（チョコレートなど）が所定量、すなわち規定量を満して充填されているかの製品検査（充填状態検査）がなされる。この検査で所定量充填されていない製品が検出されると、規格外品として排除される。このような製品管理によって、ユーザの製品への信頼を得えることができる。
【０００３】
上記における内容物は、所定の充填装置を用いて流動状態のチョコレート等を、筒状体であるスティック状の菓子の一端側から注入して充填される。よって、充填する一端側（注入側）での内容物の充填不足の心配はない。しかし、他端側（押出され側）にあっては、過剰の内容物が注入されて流れ出すことがなく、かつ、内容物が所定位置まで充填されていることが求められる。
これについては、注入された内容物の先頭の位置（以下、充填境界位置、と称す）が、他端側の端部から所定長さ（寸法）の範囲内となるよう注入することで、上記した内容物の充填要求を満足するようにできる。そのため、従来から、他端側の端部から所定長さの範囲内に内容物が存在するか否かを確認することにより、内容物の充填状態検査がされている。
【０００４】
上記のような充填状態検査は、外側を構成するクッキーまたはビスケットによる筒状体が可視光に対して、透過性あるいは半透過性を有することを前提とし、上記充填境界位置を予想した予想位置の周辺に可視光を照射し、その透過光や反射光を画像処理技術を用いて分析して内容物の充填状態を確認する技術が知られている。すなわち、この種の筒状体の検査装置では、白色光源（可視光光源）を被検査体となる筒状体の充填境界位置の周辺に照射して、その透過光や反射光を画像処理解析して内容物を確認していた。
【０００５】
ところが、被検査体となる筒状体からの透過光や反射光をモノクロカメラを用いて撮像したときに、例えば外観が黄色である筒状体を検査すると、その透過光と反射光とが同じ波長の光として撮像されるので、その区別が困難で検査精度が悪化することが確認された。これについて、本発明の発明者は、先にカラー画像を用いて内容物の充填状態を確認するように改善した検査装置を提案した。この検査装置は、被検査体となる筒状体（スティック状の菓子）の端面と側面とに、２つの光源から可視光を照射してカラーカメラでその端面側を撮像して内容物の充填状態を確実に判断できるよう改良したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３１７３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、近年における製品の多品種生産に伴って、筒状体の内部に充填される内容物（中身）にも種々のものがあり、例えば白チョコレートなどの様に、その可視光透過率が高い内容物が充填される場合がある。前述した従来の技術は、外側の筒状体をなすクッキーまたはビスケットと比較して、内容物の可視光透過率が低いこと。特に、この内容物が黒チョコレートのように可視光透過率が低い物質であることを前提にして、上記した充填境界位置に照射された可視光が確認されないこと（光が漏れ出ていないこと）に基づいて内容物の存在を検出していた。
しかしながら、白チョコレートのように視光透過率が高い内容物では、実際に筒状体内の上記充填境界位置に存在していても光が漏れ出てしまうので、その有無判断（充填状態の判断）の精度が低下することになる。また、被検査体が、前述したように焼き菓子であるような場合、その外観には焼きムラなどによる色変化があり、可視光を用いた検査結果で影響を及ぼすので、この点でも検査精度の低下が懸念される。
【０００８】
上述した課題は、カラー画像を用いて検査精度を向上させた前述した検査装置でも、検出が困難な場合があって、更なる技術の改善が望まれていた。
さらに、上記のような焼き菓子の場合、外側の筒状体（すなわち、クッキーまたはビスケットのスティック部分）にココアなどを混入する場合もあり、何も添加しないプレーンな筒状体とでは色味が異なる。このようなときに、ココア入りの筒状体と、プレーンの筒状体とを同じ検出レベル（レンジ）で検査すると、外観での色に差があるので検査精度が低下する。その影響を排除するため、例えば、色の濃いココア入りの筒状体と、これより色の淡いブレーンの筒状体とを別ラインで流す設備とすること、また製品の切換え時に検査レベルを変更すること、などの対応もある。しかし、これでは設備コストやメンテナンス管理のため製造コストが上昇してしまう。
【０００９】
本発明の目的は、簡易な構成で筒状体の色や内容物の色の影響を受けることなく、筒状体の内部に充填される内容物の有無を確実に検出して、充填状態を判断可能な筒状体の検査装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の目的は、筒状体の内部に一端側から他端側に向けて内容物を注入した物品を被検査体として、前記内容物の充填状態を検査する検査装置であって、
前記他端側での前記内容物の先頭の位置を想定し設定した標準位置および前記他端側での前記筒状体の端部の近傍位置を含んで近赤外光線を照射する光源と、前記端部の端面に対向して配置されて、前記筒状体からの近赤外光線の反射光を撮像する撮像手段と、前記撮像手段が撮像した画像に基づいて、前記端面に現れる前記筒状体の横断面画像にて中空状態を反映して現われる穴の有無を確認し、前記穴が確認されないときに前記内容物が充填されている、そして前記穴が確認されたときには前記内容物の充填されていないとの判断をする判断手段とを、有している、ことを特徴とする筒状体の検査装置により達成される（請求項１）。
【００１１】
そして、前記光源は、前記被検査体の側面を照射する姿勢で配置され、少なくとも近赤外光線を含んでいる光源とするのが望ましい（請求項２）。
特に、前記光源は、複数の点光源を含んだライン光源装置を含み、前記ライン光源の一端側位置は前記標準位置と対応させ、該ライン光源の他端側位置は前記筒状体の端部の近傍位置に対応させて、当該ライン光源装置が配置してあるものにできる（請求項３）。
前記近傍位置は、前記筒状体端部と同一位置、または前記同一位置よりも外側の位置にするのが好ましい（請求項４）。
【００１２】
また、前記判断手段は、前記撮像手段が撮像した画像を処理して前記筒状体の端部画像を形成する画像処理信号部と、該画像処理信号部が形成した前記端部画像での前記穴の有無に基づいて内容物の有無を判定する有無判定部とを含むことができる（請求項５）。
【００１３】
そして、前記撮像手段はモノクロカメラとすることができる（請求項６）。また、前記筒状体はクッキーまたはビスケットからなる中空のスティックの焼き菓子であり、前記内容物は前記焼き菓子内に注入可能な流動性のある菓子とすることが好ましい（請求項７）。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による筒状体の検査装置では、可視光線より透過性の高い近赤外光線を用いるので、外観をなす筒状体の色による影響を殆ど受けずに検査できる。そして、筒状体内部における内容物の存在有無は、筒状体を透過して内部に進行し、内容物の先頭の位置（充填境界位置）に存在している内容物の前面にて反射される近赤外光線の反射光に基づいて、その判断をするようにしているので、これも内容物の色の影響を殆ど受けずに検査できる。よって、従来において、一般的な可視光線に替えて、近赤外光線を用いるという簡単な変更で内容物の有無を確実に検出して、充填状態を正確に判断できる筒状体の検査装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る検査装置が、検査部として適用された製造装置の要部を示した概略構成図である。
【図２】図１の検査部周辺の要部構成を示した斜視図である。
【図３】本発明に係る筒状体の検査装置により形成した検査部の要部構成と検査の様子を示すために示した断面図である。
【図４】光源として採用するのが好ましい光源装置、被検査体に対する好適な配置例を説明するために示した図である。
【図５】近赤外光線で撮影したときの様子を模式的に示した図で、（ａ）は内容物が充填されていない被検査体の端面の様子を示した図、（ｂ）は内容物が充填されている被検査体の端面の様子を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明に係る好適な実施形態となる検査装置について説明する。
図１は本発明に係る筒状体の検査装置を検査部に適用してある、スティック状の菓子を製造する製造装置１０の要部を示した概略構成図である。
この図においてＳは、検査対象となる被検査体である。この被検査体Ｓは、例えば、クッキーまたはビスケットを細長い中空の筒状体（スティック）として焼き固めて形成したもので、その一端側から流動性を備えたクリームの内容物（ここでは、白チョコレート）が充填されて、製品とされている。この被検査体Ｓは、図示しない前工程で製造されて、1本ずつが無端状のコンベア１１に順次に装填されて、後述する本発明が適用されている検査部２０に送り込まれるように構成してある。なお、コンベア１１は、被検査体Ｓを検査部２０に一つずつ横並びに搬送する役割を担っている。このコンベア１１は図示しないモータなどにより一方向に連続回転するようになっている。
【００１７】
さらに、図２は上記検査部２０周辺の要部構成を示した斜視図である。
コンベア１１により１つずつ横並びに整列されて搬送された被検査体Ｓは、被検査体整列機構１２により上記被検査体Ｓの端面の位置が揃えられる。この被検査体整列機構１２は、無端状のベルト１２ａとこれを掛け回したプーリ１２ｂとで構成されている。ベルト１２ａは図示しない駆動源によりコンベア１１の移動速度と等しい速度で回転駆動されるようになっている。このようにして一方の端面Ｓａの位置が揃えられた被検査体Ｓは、コンベア１１により搬送されて検査部２０に送り込まれる。そして、検査部２０は、コンベア１１により搬送された筒状体の端面Ｓａ（筒状体に内容物を注入する一端側とは反対側である他端側の端面）の状態の検査がされる。検査部２０を構成する本発明に係る筒状体の検査装置は、近赤外線光を照射する光源２１、撮像手段としてモノクロカメラ２２、更にモノクロカメラ２２が撮像した画像に基づいて内容物の充填状態を判断する判断手段２３とを具備している。
【００１８】
図３は、本発明の検査装置による検査部２０の要部構成と検査の様子を示すために示した断面図である。この図で示すように、光源２１は被検査体Ｓの一方の端面Ｓａ側に前記内容物の先頭位置（充填境界位置）ＴＰを想定し設定した標準位置、および前記他端側での被検査体（筒状体）Ｓの端部の近傍位置を含んで近赤外光線ｎＩＲが照射されるように、固定位置に配置されている。
上記光源２１は、少なくとも近赤外光線を含む光源であればよく、他の波長を含む白色光源などを採用することも可能である。光源２１としては、例えば近赤外光線を発生させるＬＥＤ（Light Emitting Diode:発光ダイオード）などを好適に採用できる。
近赤外光線ｎＩＲは、可視光線より物品の透過性に優れるため、図３にて模式的に示すように、例えば被検査体Ｓの側面Ｓｂを照射する向きの姿勢で配置し、光源の照射角度ＲＥ内に上記先頭位置（ＴＰ）および筒状体の他端側の端面Ｓａを含む端部を同時に照射可能な１つの光源にて検査するようにしてもよい。ただし、光源周辺の構成は、図４で示すようなものとするのが、より好ましい。
【００１９】
図４は、光源２１として採用するのが好ましい光源装置と、被検査体Ｓに対する好適な配置例を説明するために示した図である。なお、図３と同じ部位には、同じ符号を付している。また、この図４で示している被検査体Ｓは、検査側の端部においてその端面Ｓａから１５ｍｍの位置を目標にして、内容物が反対側（図４において左側）から充填されたものである。
図４（ａ）は、光源として好ましいライン光源装置２１０を示している。このライン光源装置２１０は、内部に複数の点光源を備えたもので、これらを被検査体Ｓの軸方向に沿って一線上に配置してある。
前述したように、被検査体Ｓは、その検査側の端面Ｓａを揃えた状態で検査部に供給される。よって、充填目標が端面Ｓａから１５ｍｍの所であるから、この位置が先頭位置（充填境界位置）ＴＰを想定した位置となる。この想定した先頭位置（ＴＰ）を、標準位置ＳＰとして近赤外線光を照射して検査がされる。より具体的には、ライン光源の一端側（図４（ａ）で左側）位置２１１は標準位置ＳＰと対応させ、他端側位置２１２は被検査体（筒状体）Ｓの端部の近傍位置に対応させて、ライン光源装置２１０を配置するのが好ましい。ここで近傍位置とは、被検査体（筒状体）Ｓの端面Ｓａに近赤外光線を照射できる位置であり、図示のように前記被検査体（筒状体）Ｓ端部と同一位置Ｐ１、またはこの同一位置よりも僅かに外側の位置Ｐ２である。ここでは、Ｐ２とした場合を例示している。
【００２０】
図４（ａ）は、内容物Ｓ−２（ここでは、白チョコレート）がちょうど、目標まで充填されている場合を示している。この場合、可視光と比較し透過性や直進性に優れた近赤外線光が照射されるので、外側の被検査体Ｓを通過して内部（筒内）に確実に到達する。内部に入った近赤外線光は拡散し、その一部は内容物の前面Ｓｆにて反射するので、この反射光により内容物の存在が確認されることになる。
そして、図４（ｂ）は上記想定した先頭位置（ＴＰ）が右側に少しズレて、内容物の前面Ｓｆが端面Ｓａから９ｍｍとなった場合であるが、これも図４（ａ）と同様に反射光が得られ、内容物の存在が確認されることになる。
【００２１】
上記図４（ａ）、（ｂ）に対し、図４（ｃ）は充填不足の場合で、内容物の前面Ｓｆが端面Ｓａから奥側に引っ込んで１８ｍｍとなっている。この場合、内部に入った近赤外線光は、照射幅内に前面Ｓｆが無いので反射しないので、反射光無しとなり、これをカメラで撮像すると、概ね円形である被検査体Ｓの横断断面の中央部に、穴状に抜けた画像が確認されることになる。よって、反射光が無いときに、穴が出現することに基づいて、内容物が存在しないとの判断できる。
なお、図４は内容物が白チョコレートの場合を説明しているが、一般的な黒チョコレートでも上記と同様の結果が得られる。
【００２２】
再度、図１〜３を参照して、検査部２０の他の構成を説明する。
上記被検査体Ｓの軸方向には、その端面Ｓａに対面してこれを撮像する撮像手段としてモノクロカメラ２２が設けられている。
このモノクロカメラ２２は、前記光源２１から出た近赤外線光が、被検査体Ｓの外側筒状体Ｓ−１を透過し、その筒体の内部に入り、内容物Ｓ−２があるとき、この内容物Ｓ−２の先頭の位置（充填境界位置）にある内容物の前面にて反射される近赤外光線の反射光を撮像できるように配置されている。ちなみに、モノクロカメラ２２のシャッタータイミングは、図示しないエンコーダ等によりモノクロカメラ２２の撮像領域に被検査体Ｓが到達したときになされるようになっている。
なお、モノクロカメラ２２は近赤外光線を撮像する手段として比較的安価に入手できる点で好ましい。前述した光源２１が近赤外光だけの光源であればその撮影画像をそのまま活用できる。しかし、光源２１が近赤外光以外の波長の光を含む場合には、不要な光線を除去するフィルタを介してモノクロカメラ２２に入射させる。すなわち、本発明における撮像手段は、筒状体内から反射する近赤外光線のみを撮像するための手段である。
【００２３】
前記モノクロカメラ２２の画像データは、判断手段２３に供給されている。判断手段２３は、モノクロカメラ２２の撮像画像に基づいて、筒状体の横断面画像にて穴の有無を確認し、この穴が確認されないときに内容物が充填されている、そして前記穴が確認されたときには前記内容物の充填されていないとの判断をする。これは、筒状体が中空のとき、すなわち筒内に内容物が存在せず近赤外光線の反射光が無いときに、上記のように「穴」として現れることに基づいて内容物の充填状態を判断するものである。
図１にて示すように、判断手段２３は、前記撮像手段が撮像した画像を処理して前記筒状体の端部画像を形成する画像処理信号部２４と、該画像処理信号部が形成した前記端部画像で中空を示している穴の有無に基づいて内容物の有無を判定する有無判定部２５とにより形成することができる。このような画像処理信号部２４と有無判定部２５とは、公知の画像形成技術を用いて形成できる。
【００２４】
近赤外線光は、その波長がおよそ０．７〜２．５μmであり赤色の可視光線に近い波長を持ち、その性質も可視光線に近い特性を持った目に見えない電磁波である。前述した構造の被検査体Ｓ、すなわち外側の焼き菓子（クッキーまたはビスケット）からなる筒状体で、その内部にチョコレート（本例では、白チョコレート）を充填してある物を、この近赤外線光を用いて検査すると次のようになる。
なお、検査対象物品が、例示のように焼き菓子であり、その内容物がチョコレート等であるとき、好ましい近赤外光線の波長は０．７〜１．４μmであり、より好ましい波長は０．７〜１．２μmである。
【００２５】
上記画像処理信号部２４により生成される端部画像、そしてこの端部画像で内容物の有無を判定する有無判定部２５を備えた判断手段２３による判定の様子を下記にて概略する。
近赤外線光は、可視光よりも透過性に優れる。そのため、被検査体Ｓの外側から近赤外線光を照射すると、外側の筒状体を通過して内部（筒内）に確実に到達する。仮に、内部に内容物が充填されていない被検査体Ｓに近赤外線光を照射して、これをモノクロカメラ２２で端面を撮影すると、図５（ａ）の様になる。すなわち、モノクロカメラによる画像では、筒状体の横断面（焼き菓子）は明部ＬＴ、その内部は暗部ＤＫ（前述した穴）となって現れる。
このとき、近赤外線光は可視光よりも、この種の筒状体に対して優れた透過性を有するので、筒状体を確実に検出できる。この筒状体は焼き菓子であるので焼きムラなどがあり、またココア粉の添加などより外観における色変化がある。しかし、近赤外線光によるとこれらの影響を受けず、外側の筒状体はリング形状に検出される。
【００２６】
そして、図５（ｂ）は、内容物として白チョコレートが充填されている被検査体Ｓに近赤外線光を照射して、これをモノクロカメラ２２で端面を撮影したときの図である。この図で示すように、図５（ａ）で暗部となっていた、内部ＬＴ−２が外側ＬＴ−１と同様に明部に変化している。よって、被検査体Ｓの横断面全体が明部ＬＴとなっている。
このように、筒状体の内部が明部に変化する理由は、前述したように、外側の筒状体Ｓ−１を透過した近赤外線光の一部が、内部を充填している内容物Ｓ−２の前面にて反射した反射光がモノクロカメラ２２によって検出されたからである。
【００２７】
なお、近赤外線光は内部に充填した内容物についても、その色の影響を大きく受けることがなく、に同様の反射挙動を示す。すなわち、ここでの例示は内容物として、従来において検出が難しい白チョコレートが充填された被検査体Ｓとしていた。しかし、図５（ｂ）で示す画像は、黒チョコレート、白チョコレートに緑茶を混ぜた緑チョコレートなど他の内容物でも同様の画像となる。よって、充填される内容物の色影響を受けることなく、内容物を検出できる。このようにして、画像処理信号部２４と有無判定部２５とを備えた判断手段２３により、被検査体Ｓの内容物を確実に検出できるので、前述した検査装置によれば内容物の充填状態を確実に判断できる。
【００２８】
以上説明したように、本発明による筒状体の検査装置によれば、可視光線より透過性の高い近赤外光線を用いるので、比較的簡易な構成で、内容物の有無を精度よく検出し、筒状体の内容物の充填状態を確実に判断できる。この検査装置は、外観をなす筒状体の色による影響や内容物の色の影響を受けることなく、内容物の有無を精度良く検出できる点でも従来の手法より優れる。
【００２９】
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、前述した実施例では、従来の検査装置で充填状態を検出するのが困難であった白チョコレートを内容物とした焼き菓子を被検査体としたがこれに限らない。充填する内容物は、黒チョコレートやカスタードクリーム、ジャム等の注入可能な流動性がある種々の菓子でも同様に検査可能であることは言うまでもない。
また、前述した実施例はスティック状の焼き菓子内に充填される内容物を検査するに好適な検査装置として説明したが、これに限らず前述したと同様に筒状体内に所定の内容物を詰める他の物品に適用してもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１０                製造装置
１１                コンベア
１２                被検査体整列機構
２０                検査部（筒状体の検査装置）
２１                光源
２２                モノクロカメラ
２３                判断手段
２４                画像処理信号部
２５                有無判定部
２１０              ライン光源装置
Ｓ                  被検査体
Ｓ−１              筒状体
Ｓ−２              内容物
Ｓａ                端面（内容物注入とは反対側となる他端側の端面）
ｎＩＲ              近赤外線光
ＴＰ                内容物の先頭位置（充填境界位置）
ＳＰ                標準位置
Ｓｆ                内容物の前面
【図１】
0005826644.tif 000002
【図２】
0005826644.tif 000003
【図３】
0005826644.tif 000004
【図４】
0005826644.tif 000005
【図５】
0005826644.tif 000006