(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
包装済み製品を形成し、前記包装済み製品が適切に充填されていることを確実にするための方法であって、前記方法が、
ａ）製品を形成する工程と、
ｂ）前記製品をパッケージ内に導入し、それによって包装済み製品を形成する工程と、
ｃ）Ｘ線装置を利用して前記包装済み製品のＸ線画像を取得する工程と、
ｄ）プロセッサを利用して前記Ｘ線画像を解析し、前記Ｘ線画像に、前記包装済み製品のＸ線画像の一部としての領域のまわりの境界をなす各輪郭が存在するかどうかを特定する工程と、
ｅ）工程ｄ）で特定された前記輪郭のそれぞれに対して、前記輪郭により囲まれた領域の面積である有界面積に少なくとも部分的に基づいて、前記輪郭が許容不能な欠陥であるかどうかをプロセッサが決定する工程と、
ｆ）工程ｅ）で特定された許容不能な各欠陥に対して、前記プロセッサが前記許容不能な欠陥を複数の所定欠陥タイプの一つとして分類する工程と、
ｇ）前記許容不能な欠陥の前記少なくとも一つの分類に少なくとも部分的に基づいて、前記包装済み製品の前記許容不能な欠陥の少なくとも一つの原因を決定する工程と、を含む方法。
【請求項２】
工程ｆ）で、前記Ｘ線画像の包装済み製品部分の前記許容不能な欠陥の場所に少なくとも部分的に基づいて、前記プロセッサが前記許容不能な欠陥を前記複数の所定欠陥タイプの一つとして分類する、及び／または、
前記Ｘ線画像の包装済み製品部分の前記許容不能な欠陥の形状に少なくとも部分的に基づいて、前記プロセッサが前記許容不能な欠陥を前記複数の所定欠陥タイプの一つとして分類する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
工程ｅ）の前記許容不能な欠陥の前記特定が、前記有界面積の経験値に基づく、及び／または、前記Ｘ線画像の包装済み製品部分のトータルの面積に対する前記有界面積の比率に基づく、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記複数の所定欠陥タイプに、スピンホール、エアセル、および側部空隙が含まれる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法であって、
工程ａ）が、
ａ−１）複数の原料を混合機に供給する工程、および
ａ−２）前記複数の原料を混合して前記製品を形成する工程を含み、前記製品が粘性を持ち、
工程ｇ）が、前記許容不能な欠陥の少なくとも一つが、レトルトプロセスの間に形成されるエアセルまたは側部空隙として分類されることに基づいて、前記製品の粘性が、前記包装済み製品の前記許容不能な欠陥の前記少なくとも一つの原因であると決定することを含み、
前記方法が、ｈ）前記複数の原料の一つ以上の供給を調節して、前記混合機で形成される前記製品の粘性を調節し、その後の包装済み製品の許容不能な欠陥の形成を最小化および／または除去する工程をさらに含む、方法。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法であって、
工程ｂ）が、ある流量で前記製品を前記パッケージ内に分配することを含み、
工程ｇ）が、前記許容不能な欠陥の少なくとも一つがスピンホールであると分類されることに基づいて、工程ｂ）の前記流量が、前記包装済み製品の前記許容不能な欠陥の前記少なくとも一つの原因であると決定することを含み、
前記方法が、ｈ）工程ｂ）に分配される前記製品の前記流量を調節する工程をさらに含む方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法であって、工程ｆ）が、
ｆ−１）前記プロセッサが、前記許容不能な欠陥を複数の所定欠陥タイプの一つとして分類する工程と、
ｆ−２）前記包装済み製品に対して工程ｆ−１）で分類された許容不能な各欠陥の分類された欠陥タイプ、および工程ｆ−１）で分類された許容不能な各欠陥に対する重大度スコアを含むデータを含む、前記包装済み製品に対する出力を前記プロセッサが生成する工程とを含み、前記重大度スコアが前記輪郭に囲まれた前記有界面積に少なくとも部分的に基づく方法。
【請求項８】
包装済み製品を形成するためのシステムであって、前記システムが、
ゲルまたはペースト製品を形成するように構成された製品形成サブシステムと、
前記製品をパッケージ内に分配して包装済み製品を形成するように構成された充填サブシステムと、
前記包装済み製品のそれぞれのＸ線画像を生成するように構成されたＸ線装置と、
複数の所定欠陥タイプを保存するように構成された記憶装置と、
前記Ｘ線装置および前記記憶装置に動作可能に結合されたプロセッサとを備え、前記プロセッサが、（１）前記Ｘ線画像を解析して、前記包装済み製品のＸ線画像の一部としての領域のまわりの境界をなす各輪郭が前記Ｘ線画像内に存在するかどうかを決定する、（２）前記輪郭のそれぞれに対して、前記輪郭により囲まれた領域の面積である有界面積に少なくとも部分的に基づいて、前記輪郭が許容不能な欠陥であるかどうかを決定する、（３）前記許容不能な欠陥のそれぞれに対して、複数の所定欠陥タイプの一つとして前記許容不能な欠陥を分類する、および、（４）前記許容不能な欠陥の前記少なくとも一つの分類に少なくとも部分的に基づいて、前記包装済み製品の前記許容不能な欠陥の少なくとも一つの原因を決定するように構成されているシステム。
【請求項９】
請求項８に記載のシステムであって、
前記製品をその中に有する包装を閉じて封入するように構成された包装封入サブシステムと、
前記包装済み製品を調理するように構成されたレトルトサブシステムとをさらに備えるシステム。
【請求項１０】
請求項８または９に記載のシステムであって、
前記許容不能な欠陥についての、前記複数の所定欠陥タイプの一つとしての前記分類が、前記Ｘ線画像の包装済み製品部分の前記許容不能な欠陥の場所に基づく、及び／または、前記Ｘ線画像の包装済み製品部分の前記許容不能な欠陥の形状に少なくとも部分的に基づくシステム。
【請求項１１】
包装済み製品が適切に充填されていることを確実にするための方法であって、前記方法が、
ａ）前記包装済み製品のＸ線画像を生成する工程と、
ｂ）前記画像の少なくとも一つの、前記包装済み製品のＸ線画像の一部としての領域のまわりの境界をなす各輪郭を検出する工程と、
ｃ）工程ｂ）で検出された各輪郭に対して、（ｉ）前記輪郭により囲まれた領域の面積である有界面積を決定し、（ｉｉ）前記有界面積に基づいて前記輪郭が許容不能な欠陥であるかどうかを特定する工程と、
ｄ）工程ｃ）で特定された前記許容不能な欠陥のそれぞれに対して、（ｉ）前記有界面積に基づいて重大度スコアを計算し、（ｉｉ）前記許容不能な欠陥を複数の所定欠陥タイプの一つとして分類する工程と、
ｅ）前記重大度スコアおよび前記分類された欠陥タイプに基づいて、前記包装済み製品を排除する工程と、
ｆ）前記許容不能な欠陥の前記少なくとも一つの分類に少なくとも部分的に基づいて、前記包装済み製品の前記許容不能な欠陥の少なくとも一つの原因を決定する工程と、
を含む方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、
ｇ）複数の前記包装済み製品に対して工程ａ）〜ｄ）を反復する工程と、
ｈ）工程ａ）〜ｄ）の前記反復を中止する工程とをさらに含み、前記中止が前記計算された重大度スコアおよび前記分類された許容不能な欠陥に基づく方法。
【請求項１３】
包装済み製品が適切に充填されていることを確実にするためのシステムであって、前記システムが、
処理システムの前記包装済み製品のＸ線画像を生成するように構成されたＸ線装置と、
複数の所定欠陥タイプを保存するように構成された記憶装置と、
前記包装済み製品を前記処理システムから除去するように構成された排除機構と、
前記Ｘ線装置、前記記憶装置、および前記排除機構に動作可能に結合されたプロセッサとを備え、前記プロセッサが、
前記画像の少なくとも一つの、前記包装済み製品のＸ線画像の一部としての領域のまわりの境界をなす各輪郭を検出する、
前記輪郭のそれぞれに対して、（ｉ）前記輪郭により囲まれた領域の面積である有界面積を決定し、（ｉｉ）前記有界面積に基づいて前記輪郭が許容不能な欠陥であるかどうかを特定する、
前記特定された許容不能な欠陥のそれぞれに対して、（ｉ）前記有界面積に基づいて重大度スコアを計算し、（ｉｉ）前記許容不能な欠陥を複数の所定欠陥タイプの一つとして分類する、
前記許容不能な欠陥の前記少なくとも一つの分類に少なくとも部分的に基づいて、前記包装済み製品の前記許容不能な欠陥の少なくとも一つの原因を決定する、および、
前記排除機構に命令を送信して、前記処理システムから前記包装済み製品を除去するように構成されており、前記命令の前記送信が前記重大度スコアおよび前記分類された欠陥タイプに基づくシステム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のシステムであって、
前記許容不能な欠陥の前記特定が、前記有界面積の経験値に基づく、及び／または、前記Ｘ線画像の包装済み製品部分のトータルの面積に対する前記有界面積の比率に基づくシステム。
【請求項１５】
請求項１３または１４に記載のシステムであって、
前記複数の所定欠陥タイプに、スピンホール、エアセル、および側部空隙が含まれるシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
製品品質についての消費者の認識は購入意思決定に大きな影響を与える。従って品質管理は工業生産プロセスの重要な側面である。食品などのハイボリューム消費者製品の検査は特定の課題をもたらす。このような製品は一般的に高速での連続製造プロセスを使用して生産される。例えば、ペットフードの缶詰め作業は１分あたり缶８００〜９００個を製造しうる。
【背景技術】
【０００２】
品質管理に対する一つのアプローチは、製品のバッチからサンプルを取り、バッチの欠陥の発生率を推定するために統計的解析を使用してサンプルをオフライン検査することである。これは製品品質の予測を提供してくれるが、サンプリングプロセスは破壊的であり、製品の各単位を検査することは実行可能でない。よって、サンプリングに依存する方法は、許容不能な製品がサプライチェーンに入るリスクを完全には排除しない。
【０００３】
製品品質の自動化された連続的モニタリングを提供することが望ましい。これを達成するためにさまざまな技術が提案されてきた。重要な例はＸ線検査の使用である。この方法では、システムは包装済み製品のＸ線画像を撮影する。金属、ガラスまたは骨などの異物はＸ線画像の暗い領域として現れる。これらの暗い領域は画像処理ソフトウェアを使用して検出でき、異物を含む製品は生産ラインから自動的に取り除かれる。画像処理には一般的にピクセルコントラストの解析を伴う。従って、Ｘ線画像化システムの較正が、これらの既存方法では非常に重要である。
【０００４】
包装済み製品が適切に充填されていることを確実にすることを含め、包装済み製品の消費者関連欠陥を検出するための改善された方法が、当技術分野でまだ必要とされている。
【発明の概要】
【０００５】
本開示による例示的実施形態は、包装済み製品を形成し、包装済み製品が適切に充填されていることを確実にするための方法およびシステムを対象とする。一つの態様では、方法は、（ａ）製品を形成する工程と、（ｂ）製品をパッケージ内に導入し、それによって包装済み製品を形成する工程と、（ｃ）Ｘ線装置を用いて包装済み製品のＸ線画像を取得する工程と、（ｄ）プロセッサを用いてＸ線画像を解析し、有界（囲み）輪郭がＸ線画像内に存在するかどうかを特定する工程と、（ｅ）工程（ｄ）で特定された有界輪郭のそれぞれに対して、有界輪郭の有界（囲み）面積に少なくとも部分的に基づいて、有界輪郭が閾値欠陥であるかどうかをプロセッサが決定する工程と、（ｆ）工程（ｅ）で特定された閾値欠陥のそれぞれに対して、プロセッサが複数の所定欠陥タイプの一つとして閾値欠陥を分類する工程と、（ｇ）閾値欠陥の少なくとも一つの分類に少なくとも部分的に基づいて、包装済み製品の閾値欠陥の少なくとも一つの原因を決定する工程とを含む。
【０００６】
別の態様では、本発明は、包装済み製品を形成するためのシステムとすることができ、システムは、ゲルまたはペースト製品を形成するように構成された製品形成サブシステム、製品をパッケージ内に分配し包装済み製品を形成するように構成された充填サブシステム、包装済み製品のそれぞれのＸ線画像を生成するように構成されたＸ線装置、複数の所定欠陥タイプを保存するように構成された記憶装置、ならびに、Ｘ線装置および記憶装置に動作可能に結合されたプロセッサを含み、プロセッサは、（１）Ｘ線画像を解析して、有界輪郭が前記Ｘ線画像内に存在するかどうかを決定する、（２）有界輪郭のそれぞれに対して、有界輪郭の有界面積に少なくとも部分的に基づいて、有界輪郭が閾値欠陥であるかどうかを決定する、および（３）閾値欠陥のそれぞれに対して、複数の所定欠陥タイプの一つとして閾値欠陥を分類するように構成されている。
【０００７】
別の態様では、本発明は、包装済み製品が適切に充填されていることを確実にするための方法でありえ、方法は、（ａ）包装済み製品のＸ線画像を生成する工程と、（ｂ）画像に少なくとも一つの有界輪郭を検出する工程と、（ｃ）工程（ｂ）で検出されたそれぞれの有界輪郭に対して、（ｉ）有界面積を決定し、（ｉｉ）有界面積に基づいて有界輪郭が閾値欠陥であるかどうかを特定する工程と、（ｄ）工程（ｃ）で特定された閾値欠陥のそれぞれに対して、（ｉ）有界面積に基づいて重大度スコアを計算し、（ｉｉ）複数の所定欠陥タイプの一つとして閾値欠陥を分類する工程と、（ｅ）重大度スコアおよび分類された欠陥タイプに基づいて、包装済み製品を排除する工程とを含む。
【０００８】
別の態様では、本発明は包装済み製品が適切に充填されていることを確実にするためのシステムでありえ、システムは、処理システムの包装済み製品のＸ線画像を生成するように構成されたＸ線装置、複数の所定欠陥タイプを保存するように構成された記憶装置、処理システムから包装済み製品を除去するように構成された排除機構、Ｘ線装置、記憶装置、および、排除機構に動作可能に結合されたプロセッサを含み、プロセッサは、画像で少なくとも一つの有界輪郭を検出し、有界輪郭のそれぞれに対して、（ｉ）有界面積を決定し、（ｉｉ）有界面積に基づいて有界輪郭が閾値欠陥であるかどうかを特定し、また、特定された閾値欠陥のそれぞれに対して、（ｉ）有界区画に基づいて重大度スコアを計算し、（ｉｉ）複数の所定欠陥タイプの一つとして閾値欠陥を分類し、命令を排除機構に送信して処理システムから包装済み製品を除去するように構成されており、命令は重大度スコアおよび分類された欠陥タイプに基づく。
【０００９】
本発明が適用可能である更なる領域は、以下で行う詳細な説明から明らかになるであろう。発明を実施するための形態及び特定の実施例は、本発明の好ましい実施形態を示しているものの、例示の目的のみを意図しており、本発明の範囲を限定することを意図していないと理解されるべきである。
【００１０】
本発明は、詳細な説明および添付図面からより完全に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態による、包装済み製品を形成するシステムのブロック図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態による、スピンホールが存在するＸ線画像である。
【図２Ｂ】本発明の実施形態による、エアセルが存在するＸ線画像である。
【図２Ｃ】本発明の実施形態による、側部空隙が存在するＸ線画像である。
【図３】本発明の実施形態による、輪郭解析のダイアグラムである。
【図４】所与の包装済み製品を排除するかどうかを決定するためのプロセスのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
好適な実施形態の以下の説明は、性質において単に例示的であり、かつ、いかなる点においても本発明、その用途、または使用を制限することは意図されていない。
【００１３】
本発明の原理による例示的な実施形態の説明は、添付図面に関連して読まれることが意図されており、該添付図面は、説明書全体の一部とみなすべきである。本明細書で開示する本発明の実施形態の説明において、方向または方位への任意の言及は、単に説明の便宜上意図されており、かつ、いかなる点においても、本発明の範囲を制限することは意図されていない。「下方」、「上方」、「水平」、「垂直」、「より上方の」、「より下方の」、「上」、「下」、「上部」および「下部」、ならびに、その派生語（例えば、「水平に」、「下方へ」、「上方へ」など）などの相対的な用語は、そのときに説明しているところの方位、または、論じている図面に示されているところの方位を指すと解釈されるべきである。これらの相対的な用語は、説明の便宜上ののみのためであり、明示的にこのようであると指示されていない限り、装置を特定の方位で構築または操作されることを必要とするものではない。「装着された」、「固着された」、「接続された」、「結合された」、「相互接続された」および類似の語は、関係を指すものであり、構造体は、別段の明示的な説明がない限り、介在する構造体、ならびに、移動可能または剛性である取り付け具もしくは連関を介して、直接、間接を問わず、互いに固定または装着される。さらに、本発明の特徴部および利点を、例証する実施形態の参照により例示する。したがって、本発明は、明示的に、単独でまたは特徴部の他の組み合わせで存在し得る特徴部の何らかの可能な非限定的な組み合わせを例示するそのような例示的な実施形態に限定されるべきでなく、本発明の範囲は、本明細書に添付された特許請求の範囲により定義される。
【００１４】
全体を通して使用されている通り、範囲は、その範囲内にある各値および全ての値を示すための省略表現として使用される。範囲内の任意の値を、その範囲の上下限として選択することができる。さらに、本明細書内で引用される参照文献は全て、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。本開示における定義と、引用された参照文献における定義に矛盾がある場合、本開示が律する。
【００１５】
図１を参照すると、包装済み製品１００を形成するためのシステムを示す。例示的実施形態では、システムは包装済み製品１００を検査し、製品１０１の空隙などの欠陥を検出する。以下で考察されるように、空隙は、相分離、使用される原料、混合速度、結果として生じる粘度、および、製品１０１がそのパッケージ１０３に分注される流量を含む多くの因子によって生じうる。
【００１６】
ペーストまたはゲルから形成される製品１０１は空隙を生じる傾向を示す。ペーストは液体中に固体材料を懸濁したものである。ペーストは、混合、および負荷応力などの因子に応じて、固体または液体として挙動する。これらの特性は、処理中に相分離を引き起こしうる。ゲルの形成は一般的に、容器中での液体前駆体のゲル化を伴う。工業生産では、ゲルが分注される流量、および、包装済み製品１００の動きなどの因子が、空隙の形成につながりうる。
【００１７】
図１のシステムは製品形成サブシステム１０４を含む。例示的実施形態では、形成される製品１０１はローフタイプのペットフードである。このようなペットフードは、非限定的な例では、ゼラチン基質（例えば、糊化デンプン）中に懸濁した、粉砕された肉製品である。その他の実施形態では、製品形成サブシステム１０４は、空隙を形成することができるその他の製品１０１を形成することができる。形成される製品１０１は、練り歯磨きもしくは歯磨きゲルなどの口腔ケア組成物、または瓶詰肉製品などのヒト用食品製品、またはパーソナルケア組成物もしくはクリームなどの化粧品でありうる。
【００１８】
例示的実施形態では、製品形成サブシステム１０４は、複数の原料を供給するように構成された原料供給装置を含む。製品形成サブシステム１０４は、供給された原料を混合するように構成された混合機も含む。製品形成サブシステム１０４の結果として生じる製品１０１は粘性を持つ。
【００１９】
例示的実施形態では、形成された製品１０１は、製品形成サブシステム１０４から充填サブシステム１０６に移動される。充填サブシステム１０６は、所与の流量で製品１０１をパッケージ１０３に分注し、それによって包装済み製品１００を形成するように構成されている。包装済み製品１００は、コンベアシステム１０２によって包装封入サブシステム１０８へと移動することができ、そこで、製品１０１がその中に入った状態でパッケージ１０３が封入される。
【００２０】
例示的実施形態では、コンベアシステム１０２は、包装済み製品１００を充填サブシステム１０６から包装封入サブシステム１０８へ、包装封入サブシステム１０８からレトルトサブシステム１１０へ、レトルトサブシステム１１０からＸ線装置１１２へと向かう方向Ｄに移動するように構成されたコンベアベルトである。その他の実施形態では、コンベアシステム１０２は、非機械的手段を含む、包装済み製品１００を一つの場所から別の場所へと移動する任意の手段でありうる。
【００２１】
パッケージ１０１は、缶、チューブ、またはパウチを含む、製品１０１を保持するのに適した任意の容器でありうる。例示的実施形態では、パッケージ１０３はペットフードを収納するための金属缶であり、パッケージ１０３の封入は気密空洞を形成する。その他の実施形態では、パッケージ１０３は、異なる材料から形成しうる、および／または部分的にのみ封入しうる。
【００２２】
例示的実施形態では、包装済み製品１００は次にレトルトサブシステム１１０へと移動される。レトルトサブシステム１１０は、包装済み製品１００を加熱または調理して製品１０１を滅菌し、微生物腐敗を防止するように構成されている。その他の実施形態では、特に非食品製品１０１を形成するためのシステムでは、レトルトサブシステム１１０は省略しうる。
【００２３】
レトルトサブシステム１１０の後、例示的実施形態の包装済み製品１００はＸ線装置１１２へと移動される。Ｘ線画像化により、包装済み製品１００の迅速で非破壊的な検査が可能となる。Ｘ線装置１１２は、包装済み製品１００のそれぞれのＸ線画像２０１を生成するように構成されている。このような画像２０１は、放射線を包装済み製品１００に向け、包装済み製品１００に向けられた放射線の少なくとも一部分を検出することによって生成されうる。Ｘ線画像化システムは典型的には、Ｘ線源およびＸ線検出器を含む。一般的に、Ｘ線源はＸ線管の形態である。シンクロトロン光源などのその他のＸ線源を使用することもできる。Ｘ線検出器は、例えば、直接遷移型半導体検出器またはシンチレーション計数器でありうる。その他のＸ線検出器には、写真乾板および輝尽性蛍光体が含まれる。
【００２４】
異なる密度を持つ材料は、Ｘ線をより多くまたは少なく吸収する。これによって、空隙および欠陥の存在を、Ｘ線画像２０１を使用して特定することが可能となる。空隙は製品１０１よりも吸収するＸ線が少なく、Ｘ線画像２０１の明るい領域として現れる。さらに、異なる相は異なる密度を持ち、互いに識別可能となる。暗い領域として現れる、骨または金属片などの異物も検出可能である。
【００２５】
包装済み製品１００のＸ線画像２０１の生成後に、例示的実施形態のＸ線装置１１２はＸ線画像２０１と関連するデータを（接続線１２２を介して）、画像２０１を解析するように構成されたプロセッサ１１８に転送する。プロセッサ１１８は（接続線１３４を介して）記憶装置１２０に動作可能に結合される。プロセッサ１１８は、Ｘ線装置１１２からのデータならびに記憶装置１２０に保存されたデータを受信して、欠陥があるかどうかおよび措置を講じる必要があるかどうかを決定する。以下に記述されるように、このような措置には、包装済み製品１００を排除すること、製品形成サブシステム１０４で原料供給を調節すること、および充填サブシステム１０６で流量を調節することが含まれうる。プロセッサ１１８は出力１２１も生成することができ、これは包装済み製品１００に関連するデータを含む表示またはレポートを含みうる。
【００２６】
プロセッサ１１８は、コンピュータプログラム命令（例えば、コード）を実行するように構成された、コンピュータまたはマイクロプロセッサなどの適正にプログラムされた処理装置の任意のタイプでありうる。プロセッサ１１８は、任意の適切なタイプのコンピュータおよび／またはサーバハードウェア（例えば、デスクトップ、ラップトップ、ノートブック、タブレット、携帯電話など）で具現化することができ、バス、ソフトウェアおよびデータストレージ（揮発性および不揮発性記憶装置など）、入力／出力装置、グラフィカルユーザーインターフェース（ＧＵＩ）、リムーバブルデータストレージ、および有線および／または無線通信インターフェース装置（Ｗｉ−Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ(登録商標)、ＬＡＮなど）を含むがこれらに限定されない機能的データ処理装置を形成するために必要なすべての通常の補助構成要素を含みうる。プロセッサ１１８は、特定のアルゴリズムと共に本明細書に記述された機能を実施できるように構成される。
【００２７】
記憶装置１２０は、チップまたはディスクを含む、データまたはプログラムを保存するための任意の装置でありうる。さらに、記憶装置１２０は、それ自体の装置を形成する必要がなく、プロセッサ１１８などの、その他の構成要素の部分を形成することができる。
【００２８】
Ｘ線画像２０１の欠陥を特定し、このような欠陥を分類するためのプロセスをこれから説明する。図２を参照すると、Ｘ線装置１１２で撮った３つのＸ線画像２０１を示しており、それぞれが異なるタイプの製品欠陥を持つ。理想的な例では、包装済み製品１００のＸ線画像２０１は均一な色を持ち、製品１０１の密度の変動がないことを示す。空隙に対応する低密度の区域は、明るい領域として現れる。消費者に対する空隙型欠陥の許容性は、欠陥のサイズ、場所、および形状などの因子に依存することが理解される。
【００２９】
図２Ａはスピンホール２０２が存在するＸ線画像２０１を示す。このような欠陥は、しばしば、製品パッケージ１０３の上部から下向きに延びる竜巻形状を持つ。このような欠陥は、製品の粘性に関連してあまりにも素早くパッケージ１０３に充填することによって生じうる。スピンホール２０２は、充填サブシステム１０６での充填速度を調節することによって防止できることがよくある。
【００３０】
図２Ｂはエアセル２０４が存在するＸ線画像２０１を示す。エアセル２０４は気泡状の空隙であり、一般的に製品パッケージ１０３の中心に向かって見られる。エアセル２０４は、典型的には、製品１０１の粘性が高すぎることによって生じる。エアセル２０４は、製品形成サブシステム１０４での製品混合を変更することによって防止できることがよくある。
【００３１】
図２Ｃは側部空隙２０６が存在するＸ線画像２０１を示す。側部空隙２０６は、エアセル２０４と類似しているが、パッケージ１０３の側部に位置する。エアセル２０４と同様に、側部空隙２０６は典型的に、製品１０１の粘性が高すぎることによって生じ、製品形成サブシステム１０４での混合を変更することによって防止できることがよくある。
【００３２】
前述の欠陥だけが包装済み製品１００で起こりうる欠陥ではないことが理解されよう。パッケージ１０３の下部または隅部の空隙は、特定しうるその他のタイプの欠陥の例である。
【００３３】
例示的実施形態では、プロセッサ１１８はＸ線画像２０１からのデータを使用して包装済み製品１００の欠陥を検出する。プロセッサ１１８は画像２０１を審査するためにピクセル解析を使用しうる。例示的実施形態では、プロセッサ１１８はＸ線画像２０１の輪郭解析をさらに利用する。また輪郭解析を使用することによって、Ｘ線画像２０１が収集される様式がより柔軟となる。画像化ハードウェア、またはさらにはハードウェア自体の較正の変動は容易に容認される。
【００３４】
輪郭解析による欠陥の検出は、画像２０１に存在する輪郭１０が、欠陥を特定するために必要な情報のすべてを含むという仮定に基づいている。システムは輪郭１０内の点で解析を行う必要はない。これは処理されるデータの量を減少させる。従って、ピクセル解析と輪郭解析の使用は、ピクセル解析のみの使用よりも計算コストを少なくすることができる。輪郭解析とピクセル解析との組み合わせ使用には、ピクセル解析のみに対して一般的に使用されるものよりも複雑性の低いアルゴリズムをも利用することができる。代替的実施形態で、開示したシステムはピクセル解析なしで輪郭解析を使用しうる。
【００３５】
輪郭１０は、２つの領域の間の境界、より具体的には、対象（欠陥）を背景（製品１０１）から区切るピクセルの集団として理解される。特定される輪郭１０は、画像２０１の境界の数学的記述の形態をとるであろう。図２Ａ〜２Ｃは、それぞれの欠陥２０２、２０４、２０６によって生成される輪郭２００を示す。これらの欠陥は、以下に論述する有界輪郭２００を形成する。
【００３６】
次に、図３を参照しつつ、例示的実施形態の輪郭解析について論述する。輪郭解析は、輪郭１０を示すピクセルをその入力として使用する。開始点１２が選択される。輪郭１０上の開始点１２と第二の点１６との間のオフセットを描写する単位長１４の基本ベクトルが特定される。輪郭１０の第二の点１６と第三の点２０との間のオフセットを描写するさらなる基本ベクトル１８などが次に生成される。輪郭１０は、それが完全に描写されるまで、このようにスキャンされる。各ベクトルは複素数ａ＋ｉｂの形態であり、ここで「ａ」は２つの隣接部分の間のｘ軸オフセットであり、「ｂ」は２点の間のｙ軸オフセットである。図３の輪郭１０を描写する一連のベクトルが、図の右側のボックスに示されている。
【００３７】
次に図４を参照すると、所与の包装済み製品１００を排除するかどうかを決定するプロセスが示されている。上述のように、まずＸ線画像２０１がＸ線装置１１２によって生成される（工程３０２）。
【００３８】
次に、上述の輪郭解析を使用して、例示的プロセスは、画像２０１の少なくとも一つの有界輪郭２００を検出する（工程３０４）。有界輪郭２００は、画像２０１の所与の領域の周りに境界を形成する輪郭１０として理解される。例えば、図２Ｃでは、輪郭２００はＸ線画像２０１の中心にある領域を取り囲み、それによってエアセル２０４を縁取る。有界輪郭２００の面積は有界面積２０８と呼ばれる。
【００３９】
有界輪郭２００は輪郭２００および製品１０１のパッケージ１０３の両方によって形成される可能性もあり、それによって輪郭２００およびパッケージ１０３の一部分が組み合わさって画像２０１の領域の周りに境界を形成する。図２Ａおよび２Ｃの欠陥は、有界輪郭２００が、部分的に輪郭２００によって、および部分的に製品１０１のパッケージ１０３によって形成される例である。閉じた境界を定める（かまたはパッケージ１０３と共に定める）ものでない輪郭１０は、欠陥に対応する可能性が低く、従ってさらなる解析から除外できる。
【００４０】
例示的プロセスの次の工程は、各有界輪郭２００に対して有界面積２０８を決定することである（工程３０６）。標準的プログラム技術を使用してこの決定を行うことができる。その他の実施形態では、この工程は省略できる。
【００４１】
次に、このプロセスは、各有界輪郭２００に対して、有界輪郭２００が閾値欠陥であるかどうかを決定する（工程３０８）。例示的実施形態では、有界輪郭２００が閾値欠陥であるかどうかのこの決定は、有界輪郭２００の有界面積２０８に基づく。具体的には、決定は、Ｘ線画像２０１の包装済み製品部分２１０のトータルの面積に対する有界面積２０８の比率に基づく。Ｘ線画像２０１の包装済み製品部分２１０は、包装済み製品１００に起因するＸ線画像２０１の部分として理解される。便宜上、図２Ａ〜２ＣのＸ線画像２０１は包装済み製品部分２１０のみを示している。
【００４２】
Ｘ線画像２０１の包装済み製品部分２１０のトータルの面積に対する有界面積２０８の比率についての閾値欠陥の決定に基づくことにより、システムは、閾値欠陥が包装済み製品１００全体のかなりの部分を占めるかどうかを決定することができる。その他の実施形態では、閾値欠陥の決定は、単に有界面積２０８の経験値、または場所または形状など、欠陥の面積に無関係の因子に基づきうる。処理される輪郭１０の数の減少により、本方法をより迅速に実行することが可能となる。小さな輪郭１０は小さな欠陥に対応するので、製品１０１の性質および消費者の期待に応じて、これらの欠陥を無視することが適切でありうる。希望通りに、輪郭１０の追加的フィルタリングを実行しうる。
【００４３】
例示的実施形態では、大きな輪郭２００によって縁取られた領域内にある任意の輪郭１０を解析から除外しうる。一般的に、欠陥の内部の特徴の解析は有用な情報をもたらさない。輪郭１０、２００をこのようにフィルタリングすることは、得られる結果に悪影響を与えることなく、その後に実施される計算の数を減少させる。
【００４４】
閾値欠陥がない場合、製品パッケージ１０３は包装サブシステム１１６に進むことができる（工程３１０）。しかし、閾値欠陥が検出された場合、各閾値欠陥に対して、本プロセスが重大度スコアを計算し、複数の所定欠陥タイプに基づいて欠陥タイプを分類する（工程３１２）。例示的実施形態では、重大度スコアは、有界輪郭２００の有界面積２０８、具体的には、Ｘ線画像２０１の包装済み製品部分２１０のトータルの面積に対する有界面積２０８の比率に基づく。代替的実施形態では、重大度スコアは有界面積２０８のみに、または欠陥の場所または形状などの別の因子に基づきうる。
【００４５】
複数の所定の欠陥タイプが記憶装置１２０に保存される。例示的実施形態では、欠陥タイプには前述のスピンホール２０２、エアセル２０４、および側部空隙２０６が含まれる。特定された各閾値欠陥に対して、プロセスは閾値欠陥を所定の欠陥タイプの一つとして分類する。分類は、Ｘ線画像２０１の包装済み製品部分２１０の閾値欠陥の場所に基づきうる。上述のように、図２Ａのスピンホール２０２は、包装済み製品部分２１０の上部に位置し、図２Ｂのエアセル２０４は包装済み製品部分２１０の中央の側に位置し、図２Ｃの側部空隙２０６は包装済み製品部分２１０の側部に位置する。その他の実施形態では、システムは、包装済み製品部分２１０の下部または隅部など、包装済み製品部分２１０のその他の場所に対応する所定欠陥タイプを含むように構成されうる。さらに、欠陥タイプまたは重大度スコアの分類は、例えば、異なる角度または場所から撮られた包装済み製品１００の画像２０１など、包装済み製品１００の複数の画像からのデータに基づきうる。
【００４６】
例示的実施形態では、閾値欠陥の分類は、Ｘ線画像２０１の包装済み製品部分２１０の閾値欠陥の形状にも基づく。上述のように、図２Ａのスピンホール２０２は竜巻形状を取る一方、図２Ｂのエアセル２０４は、より円形の気泡であり、図２Ｃの側部空隙２０６は長めの気泡である。その他の実施形態では、閾値欠陥の分類は、場所のみ、形状のみ、またはＸ線画像２０１から識別できるその他任意の因子または因子の組み合わせに基づきうる。
【００４７】
工程３１２の計算に基づいて、例示的プロセスは次に、製品充填が適切かどうかを決定する（工程３１４）。適切な場合、製品パッケージ１０３は包装サブシステム１１６に進むことができる（工程３１０）。適切でない場合、プロセッサ１１８は処理から包装済み製品１００を取り除くよう排除機構１１４に命令する（工程３１６）。図１は、（接続線１３４を介して）記憶装置１２０および（接続線１３２を介して）排除機構１１４と通信しているプロセッサ１１８を示す。（記憶装置１２０に保存されたデータに加えて）Ｘ線装置１１２からのデータが、製品パッケージ１０３が適切に充填されていないとプロセッサ１１８に結論付けさせた場合、プロセッサ１１８は包装済み製品１００を取り除くために排除機構１１４に命令を送信する。
【００４８】
例示的実施形態では、包装済み製品１００の排除は、計算された重大度スコアおよび分類された欠陥タイプに基づく。その他の実施形態では、排除は、代替的または追加的な因子に基づきうる。例えば、排除はさらに、特定された閾値欠陥の有界面積２０８の総計、または、この総計と、Ｘ線画像２０１の包装済み製品部分２１０のトータルの面積との比較に基づきうる。あるいは、排除は、異なる角度または場所から撮られた包装済み製品１００の複数の画像２０１に基づきうる。
【００４９】
例示的実施形態の排除機構１１４は、排除時、処理システムから包装済み製品１００をごみ入れへと機械的に取り除くように構成されている。その他の実施形態では、排除機構１１４は、包装済み製品１００を、検査システムまたは補正システムなどの任意の代替的行き先へと、切り換えて送ることができる。さらにこの除去は、さまざまな任意の手段によって実施することができる。
【００５０】
上記のプロセスは複数の包装済み製品１００に対して反復することができる。さらに、システムは画像解析に基づいてプロセスを中止するように構成されうる。このような場合、プロセッサ１１８は（接続線１３０を介して）コンベアシステム１０２に信号を送り、さらなる措置が講じられるまでプロセスを中止することができる。
【００５１】
開示されたシステムおよび方法は、閾値欠陥の原因を決定するようにも構成されうる。例示的実施形態では、この決定は閾値欠陥の分類に基づく。
【００５２】
上述のように、エアセル２０４または側部空隙２０６は、典型的には、包装済み製品１００の粘性が高すぎることによって生じる。このような欠陥は、製品形成サブシステム１０４での混合を変更することによって防止できることがよくある。例示的実施形態では、閾値欠陥の少なくとも一つが、レトルトプロセスの間に形成されるエアセル２０４または側部空隙２０６として分類されることに基づいて、システムは、製品１０１の粘性が、包装済み製品１００の閾値欠陥の少なくとも一つの原因であると決定する。さらに、プロセスは、複数の原料の一つ以上の供給を調節して、混合機で形成される製品１０１の粘性を調節し、その後の包装済み製品１００のエアセル２０４または側部空隙２０６の形成を最小化および／または除去することを含みうる。このような調節は、製品形成サブシステム１０４のバルブまたはポンプまたはその他の機構を調節することによって実行できる。
【００５３】
これも上述のように、スピンホール２０２はあまりにも素早くパッケージ１０３に充填することによって生じる可能性があり、充填サブシステム１０６の流量を調節することによって防止できることがよくある。例示的実施形態では、閾値欠陥の少なくとも一つがスピンホール２０２として分類されることに基づいて、システムは、充填サブシステム１０６の流量が、包装済み製品１００の閾値欠陥の少なくとも一つの原因であると決定する。さらに、プロセスは、充填サブシステム１０６の流量を調節して未来の欠陥を防止し、その後の包装済み製品１００の閾値欠陥の形成を最小化および／または除去することを含みうる。流量は、充填サブシステム１０６のバルブまたはポンプまたは類似の機構を調節することによって変更できる。
【００５４】
原因の決定は、プロセッサ１１８によって行うことができ、プロセッサ１１８が接続線１２８を介して製品形成サブシステム１０４に、または接続線１２６を介して充填サブシステム１０６に命令を送ることによって自動的に実施できる。その他の実施形態では、人間のオペレーターが閾値欠陥の分類に基づいて閾値欠陥の原因を決定することができる。さらに、人間のオペレーターは製品形成サブシステム１０４または充填サブシステム１０６での調節を実行することができる。
【００５５】
プロセッサ１１８は、一つの包装済み製品１００または複数の包装済み製品１００に対して出力１２１を生成するようにさらに構成でき、出力１２１は接続１２４を介して送信される。例示的実施形態では、出力１２１は、各閾値欠陥に対する分類欠陥タイプおよび重大度スコアを含むデータを含む。出力１２１は、欠陥の疑わしい原因、Ｘ線画像２０１の時間、および包装済み製品１００の識別子などの追加的データを含みうる。この出力データは様々な方法で利用しうる。データは、オペレーターが再検討するために電子ディスプレイ上に表示しうる。あるいはデータは印刷されたレポートとして使用されうる。データは（最小限の処理の）生の形式で示すことができ、または解析して、結果を要約した表もしくはチャート、または特定の問題についてオペレーションに知らせる警告などの代替的な形式で示すことができる。
【００５６】
システムは処理された画像２０１に関連するデータを記憶装置１２０に保存するように構成されうる。保存されたデータは、処理された各画像２０１に対する重大度スコアおよび分類された欠陥タイプを含みうる。システムは、例えば、欠陥の各タイプの発生頻度を特定するなど、保存データの統計的解析をさらに提供しうる。このようなデータは、生産の問題を特定するため、および生産プロセスに対する変更の効果を追跡するために有用である。
【００５７】
前述のプロセスはコンピュータプログラムとして提供されるか、または方法を実施するためのコンピュータ実行可能命令を含むコンピュータ可読媒体として保存される。コンピュータ可読媒体の性質は特に制限されない。媒体は、磁気、光学、光磁気、フラッシュストレージ、ネットワークアクセスストレージなどでありうる。他の媒体を使用することもできる。
【００５８】
例示的実施形態へのさまざまな変更を行いうる。システムの構成要素間の上述の接続は、有線または無産接続を含むさまざまな形態をとることができる。さらに、構成要素の二つ以上を互いに一体的に形成しうる。例えば、プロセッサ１１８および記憶装置１２０は、Ｘ線装置１１２と一体的に形成しうる。さらに、排除機構１１４などの構成要素は選択的である。排除機構１１４の変形も使用しうる。例えば、排除機構１１４は、プロセッサ１１８からの命令に基づいて包装済み製品１００を分類することで、置き換えうる。
【００５９】
本発明を実行する現時点の好適な方法を含む特定の実施例に関して説明してきたが、当業者は、上述したシステムおよび技術の多数の変形例および置換があることを認識するであろう。他の実施形態が利用され得、構造上および機能上の変更が本発明の範囲から逸脱することなく行われ得ることを理解されたい。したがって、本発明の意図および範囲は、添付の特許請求の範囲に記載されるように広義に解釈されるべきである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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