(57)【要約】【課題】筒状体の形状や色にバラツキがあっても影響されず、簡易な構成で、内部に充填された内容物の充填状態を判断可能な筒状体の検査装置を提供する。【解決手段】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であり、前記筒状体と前記内容物とが近赤外線光に対して異なる透過率を有するものを被検査体Ｓとして、前記内容物の充填状態を検査する検査装置２０であって、前記他端側での前記内容物の先頭の予想位置を少なくとも含むようにして近赤外光線をエリア照射する光源２１と、前記筒状体Ｓを間にして、前記光源とは反対側に配置されて、前記筒状体を透過した近赤外光線をエリアで撮像する撮像手段２２と、前記撮像手段が撮像した画像に基づいて、前記内容物の充填状態を判断する判断手段２３とを有している。【選択図】図１
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【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であり、前記筒状体と前記内容物とが近赤外線光に対して異なる透過率を有するものを被検査体として、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予想位置を少なくとも含むようにして近赤外光線をエリア照射する光源と、
前記筒状体を間にして、前記光源とは反対側に配置されて、前記筒状体を透過した近赤外光線をエリアで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、前記内容物の充填状態を判断する判断手段とを、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側面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側面画像により内容物の有無を判定する判定部とを含む、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または２記載の筒状体の検査装置。
【請求項４】
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３のいずれに記載の筒状体の検査装置。
【請求項５】
前記内容物は、前記筒状体より、近赤外線光の透過率が低い色を有している、ことを特徴とする請求項４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、特に筒状体の形状や色が一定でなく、いわゆるバラツキのある製品について内容物の充填状態を検査する装置に関する。
【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。これについては、上記充填境界位置の周辺で側面から強いスポット光を照射して、反対側でその光を受ける受光部を備えたフォトセンサを用いて内容物を検出したり、また白色光源（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、その内部から漏れ出てくる透過光や反射光を画像処理解析したりして、内容物を検出していた。
【０００５】
更に、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、被検査体となる筒状体が上記のようにスティック状のクッキーまたはビスケットなどである場合、外形におけるいわゆる「反り」や、外観におけるいわゆる「焼きムラ（色ムラ）」など（以下、これらを製品のバラツキ、と称する場合がある）が当然に、発生する。そのため、このような筒状体の筒内に充填された内容物の状態を精度よく確認することは困難がある。従来にあっては、上記のように充填境界位置の周辺に可視光線を照射して、その透過光や反射光を用いて内容物を確認するようにしていた。
しかし、可視光線の透過性には限界があるので、内容物の充填境界位置に仮に精度よく照射してもその検出精度には限界がある。そして、上記で指摘のように焼き菓子であるクッキーやビスケットは、頻繁に反り返った形状となるので、充填境界位置が不安定となる。端面から漏れ出る光を用いて内容物を検出する検査装置では、端面の向きが不安定であると、その検出が極めて難しくなる。
【０００８】
上記のような技術的な課題は従来から認識されて、筒状体の側面から光を広範囲に照射し、その側面のエリア画像を用いて内容物の充填状態を判断したいという要請があった。このようにすれば筒状体に反りなどの変形があっても、その充填境界位置の周辺を包含するようなエリア画像で筒状体の内容物を検出できる。
しかしながら、前述したように可視光線は透過性が低いため側面のエリア検査は極めて困難であり、またＸ線を用いた場合は可能と推測されるが導入コストやメンテナンスの面から実施が困難であった。
【０００９】
本発明の目的は、筒状体の形状や色にバラツキがあっても影響されず、簡易な構成で、内部に充填された内容物の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であり、前記筒状体と前記内容物とが近赤外線光に対して異なる透過率を有するものを被検査体として、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予想位置を少なくとも含むようにして近赤外光線をエリア照射する光源と、前記筒状体を間にして、前記光源とは反対側に配置されて、前記筒状体を透過した近赤外光線をエリアで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、前記内容物の充填状態を判断する判断手段とを、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側面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側面画像により内容物の有無を判定する判定部とによって形成できる（請求項２）。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３）。
【００１２】
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できる（請求項４）。また、前記内容物は、前記筒状体より近赤外線光の透過率が低い色を有している、ものとすることができる（請求項５）。
【発明の効果】
【００１３】
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内容物の先頭の予想位置（前述した充填境界位置を予想した位置）が含まれるように側面からエリアで照射して、その近赤外線光の透過光をエリア撮像した側面画像に基づいて内容物を検出する。近赤外線光を用いることで、筒状体の形状、厚み、そして色などのバラツキによる影響を殆ど受けずに内容物を検出できる。
本発明によると、従来において一般的な可視光線に換えて、近赤外光線をエリアで照射するという簡単な変更で、バラツキのある筒状体の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】
【００１４】
【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】近赤外光線で撮影したときの被検査体の様子を模式的に示した図で、（ａ）は近赤外線光によらない場合の様子を示した図、（ｂ）は近赤外線光による場合の様子を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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、一般的な黒チョコレート）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。
【００１６】
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、充填された内容物の先頭の予想位置を少なくとも含むようにして近赤外光線をエリア照射する光源２１、被検査体Ｓ（筒状体）を間にして、光源２１とは反対側に配置されて、被検査体Ｓを透過した近赤外光線をエリアで撮像する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が撮像した側面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。
なお、図２では複数例示した被検査体Ｓの内で、光源２１の下に位置した被検査体Ｓの端面Ｓａの端部周辺が変形した状態、すなわち前述した製品のバラツキがある様子も合わせて示してある。
【００１７】
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は充填される内容物の先頭を予想した予想位置ＴＰを少なくとも含むようにして被検査体（筒状体）Ｓの端部に近赤外光線ｎＩＲがエリア照射されるように配置されている。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、光源のエリア照射の範囲ＲＥ内に上記予想位置ＴＰを少なくとも含んで、更に筒状体の端面Ｓａ側の端部周辺が照射できれば、１つの光源で検査可能である。よって、例えば図示のように、光源２１は被検査体Ｓの側面Ｓｂを照射する向きの姿勢で、他端側の端面Ｓａ位置と内容物の予想位置ＴＰとの間に１つ配置すればよい。ただし、図３における光源２１は簡単かつ模式的に示したもので、光源２１として複数の点光源を備える光源装置を１つ採用するようにしてもよい。この場合にはスティック状である被検査体Ｓの長手方向（軸方向）に沿って、点光源がライン状に配置される光源装置などを好適に採用できる。
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。
【００１８】
被検査体（筒状体）Ｓを間にして、上記光源２１とは反対側に配置されて、被検査体Ｓを透過した近赤外光線をエリアで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から出て、被検査体Ｓの上記予想位置ＴＰを含んだ端部周辺を透過した近赤外線光をエリア撮像する。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、筒状体を透過した近赤外光線のみを撮像するための手段である。
【００１９】
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による側面でエリア画像に基づいて、内容物の充填状態を判断する。これは、外側をなす筒状体と、その内部に充填された内容物とが近赤外線光に対し、異なる透過率でありその差が側面画像に現れることに基づいて内容物を検出するものである。
ここでの例では、内容物が最もポピュラーな黒色系のチョコレートである。黒チョコレートは筒状体をなすクッキーまたはビスケットと比較して、近赤外線光に対する透過率が低いので、エリア撮像したモノクロカメラ２２の画像に基づいてこれら区別して容易に検出でき、判断手段２３が内容物の充填状態を判断できる。
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側面画像を形成する画像処理信号部２４と、該画像処理信号部２４が形成した側面画像により内容物の有無を判定する判定部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。
【００２０】
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、黒チョコレート）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、その内容物が黒チョコレート等の暗く、輝度の低い色であるとき、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０．７〜０．９μmである。
【００２１】
上記画像処理信号部２４により生成される側面画像、そしてこの側面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によって実行され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）に確実に到達し、その筒内に近赤外線光に対する透過性が低い内容物が存在する場合、これを検出できる。
図４（ａ）は、３本の被検査体Ａ、Ｂ、Ｃを模式的に示した図である。それぞれは外形が異なり、また形状や色も一致していない。ここでは、発明を理解し易いように、被検査体Ａ、Ｂ、Ｃの断面を模式的に示すが、実際のスティックを可視光下で内部を確認するのは困難である。なお、図中で、被検査体の筒状体Ｓ−１の断面にはハッチング付し、内部の内容物（黒チョコレート）Ｓ−２は格子で示している。
【００２２】
図４（ａ）の例示で、被検査体Ａは筒内部に内容物が充填されていない筒状体、すなわちクッキーまたはビスケットからなる中空のスティックである。よって、この被検査体Ａは不良品とされるべきものである。また、被検査体Ｂは、筒状体の内部に端部Ｓａから所定長さの所にまでに十分に黒チョコレートが充填されていない。よって、これも充填不良の不良品である。
上記に対して、被検査体Ｃは、筒状体の内部に端部Ｓａから所定長さの所までに黒チョコレートが充填された合格品である。
このように合格品は被検査体Ｃだけであるにも拘わらず、製品の形状や色のバラツキや可視光を用いることの限界から、従来にあっては内容物の状態を確実に確認することが困難であった。
【００２３】
上記に対して、図４（ｂ）は、上記３本の被検査体Ａ、Ｂ、Ｃに近赤外線光をエリア照射して、その透過光に基づいて得られる側面のエリア画像の様子を模式的に示した図である。なお、図４（ｂ）では外側の筒状体Ｓ−１を点線で示しているが、近赤外線光による撮像では筒状体は影のように薄く確認できる程度の像になる。
この図で示すように、本発明の近赤外線光を用いて被検査体の側面から検査する検査装置によると内部の内容物Ｓ−２を精度よく検出できる。これは、近赤外線光が筒状体のバラツキの影響を受けず、これを透過して筒内に至り、その内部に透過率が低い色を有する内容物（黒チョコレートなどにように、相対的に暗い色で、輝度の低い色を有するもの）があるときにはその側面画像が撮像手段によって撮像されるためである。
【００２４】
ところで、図４で示していないが、先に指摘した製品に発生するバラツキ形態の以外にも、筒状体の端部開口が焼き上げ時にその素材（クラッカーやビスケット）自体で閉塞されてしまう形態がある。端部開口が閉塞された形態の筒状体が被検査体Ｓであった場合、従来の検査装置では、開口が塞がれているので内容物ありと誤判断される可能性がある。
しかし、本発明による検査装置によると、充填境界位置を含んだ領域を近赤外線光を用いたエリア画像で確認するので、上記のように筒状体内の内容物を精度よく検出して、被検査体の内容物の充填状態の適否を判断できる。
【００２５】
上記のように一端が閉じた筒状体にチョコレートを注入する場合には反対側が閉じているので、充填不良となる場合も多い、このような場合には閉塞端部から所定長さ内に内容物（黒チョコレート）が無いので不合格品である。しかし、閉塞端部となっていても、その閉塞端部から所定長さまで内容物（黒チョコレート）が充填されていた場合には合格品としても問題はない。ここで説明した事例は、被検査体の外観からは全く判断できず、従来の検査装置でその検出が極めて困難であった。
しかし、図１から図３に示した検査装置によれば、筒状体のバラツキによる影響を受けない近赤外線光を用いて内容物を精度よく検出できるため、実際の内容物の充填状態に応じて被検査体Ｓの合格、不合格を判断することができる。
【００２６】
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側面からエリア照射して、これをエリアで撮像し、このエリア画像に基づいて側面から筒状体の内容物を検出する。この検査装置は、比較的簡易な構成で、筒状体のバラツキ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。よって、本発明の検査装置によれば、内容物の充填状態を確実に判断できる筒状体の検査装置を提供できる。
【００２７】
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、筒状体より近赤外線光に対する透過率が低い黒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。筒状体より近赤外線光に対する透過率が高い白チョコレートを、近赤外線光に対する透過率が異なることに基づいて検出することも可能である。
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】
【００２８】
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（撮像手段）
２３                判断手段
２４                画像処理信号部
２５                有無判定部
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
【図１】
2013148547.tif 000003
【図２】
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【図３】
2013148547.tif 000005
【図４】
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