(57)【要約】      （修正有）【解決手段】搬送コンベヤ２の搬送経路に検査位置Ａが設定されており、検査位置Ａを通過する物品３（菓子パン）に投光機構４から近赤外線が投光されて、該物品３を透過した透過光は受光機構５によって受光される。ここで、物品３における長手方向を５等分した箇所がそれぞれ検査領域となっており、各検査領域の透過光を基にして内部にクリームが充填されているか否かを検査する。クリームが充填されている検査領域とそうでない領域は、透過光を分光したスペクトルの波長毎の強度が異なってくる。そこで、制御機構６は、各検査領域について得られたスペクトルの波長毎の強度と予め記憶した比較データとを比較して、物品３内にクリームが充填されているか否かを判定するとともに、不良発生箇所を特定する。【効果】物品全体を対象とした内部状態の検査のみならず、不良発生箇所を特定することができる。【選択図】図１
2017101966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象となる物品に検査光を投光して、該物品を透過した透過光を受光することにより、物品内部の状態を検査する物品検査方法において、
物品に対して複数の検査領域を設定し、検査領域毎に透過光を受光するとともに、該受光した透過光を分光してスペクトルを得て、検査領域毎のスペクトルを解析することにより、物品内部の状態を検査することを特徴とする物品検査方法。
【請求項２】
検査対象となる物品に検査光を投光して、該物品を透過した透過光を受光することにより、物品内部の状態を検査する物品検査装置において、
物品を搬送するとともに搬送経路の途中に検査位置が設定された搬送機構と、検査位置における物品を挟んだ一方側に配置されて物品に検査光を投光する投光機構と、検査位置における物品を挟んだ他方側に配置されて物品を透過した透過光を受光する受光機構と、受光された透過光を分光して得られるスペクトルの強度を検出するスペクトル検出機構と、受光機構による受光タイミングを制御するタイミング制御機構とを備え、
上記検査位置を搬送される物品を透過した透過光を、異なるタイミングで上記受光機構によって複数回受光し、各回に検出されるスペクトルの強度に基づき、物品内部の状態を検査することを特徴とする物品検査装置。
【請求項３】
上記搬送機構により搬送される物品について、搬送方向に沿った物品の長さを認識する検査幅認識機構を備え、上記タイミング制御機構は物品の長さに応じて受光タイミングを制御することを特徴とする請求項２に記載の物品検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は物品検査方法と物品検査装置に関し、例えば加工食品の内部状態を検査する場合に好適な物品検査方法と物品検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、近赤外線やテラヘルツ波を用いて物品の内部検査を行う検査装置は公知である。そして、特に近赤外線は水への吸収率が高く果菜類の内部の性状や物質の判別が可能であり、かつ取り扱いが容易なため、近赤外線を用いれば安価な検査装置を構成することができる。そのため、従来、近赤外線を用いて果菜類の内部状態を検査する物品検査装置が提案されている（例えば特許文献１）。
特許文献１の検査装置においては、搬送中の瓜に近赤外光を照射して透過した近赤外光を受光し、受光された近赤外光の分散度を算出して、瓜の内部の空洞化を判定するようになっている。また、これとは別に、特許文献２においては、加工食品の内部状態を検査する検査装置が開示されている。具体的には菓子の端部に近赤外線を照射し、菓子を透過した近赤外線を撮像することによりチョコレートの充填状態を判断するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３９９４０号公報
【特許文献２】特開２０１３−１４８５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、加工食品の製造工程において、次のような不良状態を検査することが要望されている。例えば、内部にクリームが充填された細長い菓子パンについて、クリームが端まで充填されておらず途中で途切れている場合がある。また、具材の入ったおにぎりについて、具材が中央に詰められておらず片寄っている場合がある。さらに、果肉やナタデココが入ったゼリーなどで、果肉やナタデココが分散せず部分的に集中している場合がある。
特許文献１、特許文献２の検査装置においては、このような各種加工食品内部の不良状態を検査することができなかった。より詳細には、特許文献１の検査装置においては、瓜の中央部に発生する空洞を検出するようになっているので、例えばパンの内部のクリームが充填されていない位置やおにぎり内の具材の片寄り、さらに果肉の分散度合いを検査することはできない。
他方、特許文献２の検査装置は、細長い加工食品の端に限定して検査をするものであり、加工食品内部の様々な位置の検査に対応することはできない。
そこで、本発明の目的は、物品全体を対象として内部状態の検査のみならず、不良発生箇所を特定することの可能な物品検査方法と装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した事情に鑑み、請求項１に記載した本発明は、検査対象となる物品に検査光を投光して、該物品を透過した透過光を受光することにより、物品内部の状態を検査する物品検査方法において、
物品に対して複数の検査領域を設定し、検査領域毎に透過光を受光するとともに、該受光した透過光を分光してスペクトルを得て、検査領域毎のスペクトルを解析することにより、物品内部の状態を検査するようにしたものである。
また、請求項２に記載した本発明は、検査対象となる物品に検査光を投光して、該物品を透過した透過光を受光することにより、物品内部の状態を検査する物品検査装置において、
物品を搬送するとともに搬送経路の途中に検査位置が設定された搬送機構と、検査位置における物品を挟んだ一方側に配置されて物品に検査光を投光する投光機構と、検査位置における物品を挟んだ他方側に配置されて物品を透過した透過光を受光する受光機構と、受光された透過光を分光して得られるスペクトルの強度を検出するスペクトル検出機構と、受光機構による受光タイミングを制御するタイミング制御機構とを備え、上記検査位置を搬送される物品を透過した透過光を、異なるタイミングで上記受光機構によって複数回受光し、各回に検出されるスペクトルの強度に基づき、物品内部の状態を検査するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００６】
このような構成によれば、物品全体を対象とした内部状態の検査のみならず、不良発生箇所を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施例を示す正面図。
【図２】図１の要部の平面図。
【図３】図１の要部の構成を示す図。
【図４】物品に対する検査領域を示す図。
【図５】検査位置Ａにおける検査状況を示す図であり、（ａ）は検査領域Ａ１における検査状況を示し、（ｂ）は検査領域Ａ３における検査状況を示している。
【図６】物品を透過した透過光の波長毎の強度を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図示実施例について本発明を説明すると、図１ないし図３において、物品検査装置１は、搬送コンベヤ２によって搬送される物品３に向けて近赤外線を投光し、物品３を透過した近赤外線の透過光を基にして物品３の内部の状態を検査できるようになっている。
物品検査装置１の検査対象となる物品３は加工食品（細長い菓子パン）であり、その長手方向が搬送コンベヤ２の搬送方向と同一となるように搬送コンベヤ２上に載置されて搬送されるようになっている。
物品３には、その長手方向に沿って側面から水平な切れ目３Ａが入れてあり、その切れ目３Ａ内の中央に長手方向にわたって直線状に、内容物としてのクリーム３Ｂが充填されている。ここで、切れ目３Ａの長手方向全域にわたって連続してクリーム３Ｂが充填されているものが良品であるが、物品３の中には切れ目３Ａ内に部分的にクリーム３Ｂが充填されていない不良品が生じることがある。そこで、本実施例は、切れ目３Ａ内の全域にクリーム３Ｂが充填されている良品と、部分的に充填されていない不良品とを近赤外線を用いて検査するようにしている。
【０００９】
物品検査装置１は、物品３を載置して矢印方向に連続的に搬送し、かつ、搬送経路の途中に検査位置Ａが設定された搬送コンベヤ２と、検査位置Ａを搬送される物品３の上方側に設けられて、搬送コンベヤ２上の物品３に向けて上方側から近赤外線（検査光）を投光する投光機構４と、検査位置Ａにおいて物品３を挟んだ投光機構４の下方側に配置され、物品３を透過した近赤外線を受光する受光機構５と、上記投光機構４、受光機構５及び搬送コンベヤ２の作動を制御するコンピュータを備えた制御機構６と、現場のオペレータが所要の入力操作等を行う操作パネル７とを備えている。
【００１０】
搬送コンベヤ２は、長手方向に沿って左右一対のフレーム２Ａ、２Ａを備えるとともに、それらの間に隣り合わせて配置された２本の無端状ベルト２Ｂ、２Ｂを備えている。無端状ベルト２Ｂ、２Ｂは、一対の回転ローラ２Ｃ、２Ｃにわたって掛け渡されており、回転ローラ２Ｃの１つはモータ１１に連動している。隣り合う無端状ベルト２Ｂ、２Ｂは、所定間隔を維持して離隔させて配置されている。上記モータ１１が制御機構６の指令速度によって駆動されると、回転ローラ２Ｃが回転されるので、２本の無端状ベルト２Ｂが矢印方向に等速で循環走行されるようになっている。
図２に示すように、物品３は、その長手方向が搬送コンベヤ２の搬送方向と一致し、かつ、物品３の下部の左右両側が両無端状ベルト２Ｂ、２Ｂを跨ぐように両無端状ベルト２Ｂ、２Ｂ上に供給されるようになっている。そして、無端状ベルト２Ｂ、２Ｂが走行されるのに伴って、各物品３は搬送コンベヤ２の上流端の位置から搬送経路の途中の検査位置Ａを経由して下流端へ搬送されるようになっている。
【００１１】
搬送コンベヤ２の検査位置Ａの上流側の箇所には、物品３を検出する検出センサ１２が配置されており、検出センサ１２によって物品３が検出されると、制御機構６に検出信号が送信されるようになっている。
検出センサ１２は、一方のフレーム２Ａに設けられ、かつ搬送方向と直交方向にセンサ光を投光する投光器１２Ａと、他方のフレーム２Ａに設けられてセンサ光を受光する受光器１２Ｂとから構成されている。投光器１２Ａから常時投光されているセンサ光が物品３によって遮られる遮光状態となると、受光器１２Ｂによる検出信号が制御機構６に出力され、物品３が通過して遮光状態が解除されると解除信号が出力されるようになっている。
一方、上記回転ローラ２Ｃにはエンコーダ１３が接続されており、回転ローラ２Ｃが回転される際には、エンコーダ１３から出力されるパルス信号が制御機構６に送信されるようになっている。
本実施例においては、制御機構６がタイミング制御機構を兼ねており、制御機構６は、検出センサ１２とエンコーダ１３からの信号を基にして受光機構５による受光タイミングを決定し、受光機構５に受光指令を伝達するようになっている。より詳細には、制御機構６は、検出センサ１２による物品３の検出時からエンコーダ１３が出力するパルス信号をカウントするようになっており、検出センサ１２の位置から検査位置Ａまでの搬送距離に応じたパルス数に達するタイミングで、検査位置Ａを搬送される物品３を透過した透過光を受光機構５で受光するよう受光タイミングを制御している。それにより、物品３を透過して両無端状ベルト２Ｂ、２Ｂの間を通過した透過光を受光機構５によって受光させるようになっている。
また、本実施例では、受光機構５によって受光した透過光を分光器１４で分光させるようにしてあり、分光器１４で分光させたスペクトルの波長毎の強度に基づいて、制御機構６は物品３内の良否を判定するようになっている。分光器１４は、スペクトルを検出するためのスペクトル検出機構となっている。
【００１２】
本実施例では、検査対象となる物品３が細長い形状であることを考慮して、図４に示すように物品３の長手方向について５つの検査領域Ａ１〜Ａ５を設定するようにしてあり、それら長手方向の検査領域毎に受光機構５が受光した透過光を分光してスペクトルを得て、検査領域毎のスペクトルを解析して、内部のクリーム３Ｂの充填状態を検査し、良否を判定するとともに、不良箇所の発生位置を特定するようになっている。
より詳細には、検出センサ１２の検出信号が制御機構６に入力されると、制御機構６は内蔵しているタイマーにより物品３の通過時間の計時を開始するとともに、エンコーダ１３が出力するパルス信号のカウントを開始する。その後、物品３が搬送されて解除信号が制御機構６に入力されると、制御機構６は計時を終了して検出センサ１２の位置における物品３の通過時間を把握し、この通過時間とその時点の搬送コンベヤ２の搬送速度から、物品３の搬送方向に沿った長さを求める。このように、本実施例においては、制御機構６と検出センサ１２によって検査幅認識機構が構成されている。
制御機構６は求めた物品３の長さに応じて、今回検査する複数の検査領域を設定する。すなわち、制御機構６には予め検査する物品３に関して、検査領域の分割数が設定されており、その数に応じて物品３を長手方向に等分割して区画することにより、複数の検査領域Ａ１〜Ａ５を設定する。これら各検査領域について、物品３の搬送方向先端から各検査領域の搬送方向における前後中間位置までの長さを求めておき、この前後中間位置が受光機構５の上方に到達するタイミングで、受光機構５が透過光を受光するように受光指令を出力する。
受光のタイミングは、エンコーダ１３が出力するパルス信号により計る。すなわち、エンコーダ１３はモータ１１と連動する回転ローラ２Ｃが所定角度回転する毎にパルス信号を出力するようになっており、出力されるパルス信号をカウントすることで回転ローラ２Ｃの回転量を検出して、搬送コンベヤ２の搬送距離を把握することができる。検出センサ１２から受光機構５の上方位置までの長さは既知であり、検出センサ１２の検出信号が制御機構６に入力された時点でカウントを開始したエンコーダ１３のパルス数が、その長さに対応する所定パルスに達することにより、物品３の先端が受光機構５の上方位置に到達したことを認識することができる。さらに、物品３の先端から各検査領域の搬送方向における前後中間位置までの長さは既に求めてあり、その長さに見合うパルス数をさらにカウントすることにより、各検査領域毎に透過光を受光するための異なる受光タイミングを制御することができる。
【００１３】
投光機構４は、４００〜３０００ｎｍ程度の波長域の光を発光するハロゲンランプからなり、常時点灯されている。そのため、物品３が検査位置Ａを通過する際には、投光機構４から物品３に向けて近赤外線が上方側から連続的に投光されるようになっている。
受光素子やシャッタ等から構成される受光機構５は、検査位置Ａにおける搬送コンベヤ２の下方側に配置されており、２本の無端状ベルト２Ｂ、２Ｂの間を通過した透過光を、上記制御機構６からの受光指令が届いたタイミングで受光し、電気信号に変換して制御機構６に出力するようになっている。本実施例では、物品３に長手方向に沿った５つの検査領域Ａ１〜Ａ５を設定するので、物品３が検査位置Ａを通過する際には、各検査領域Ａ１〜Ａ５毎に１回ずつ、合計５回にわたって受光機構５は透過光を受光するようになっている。
スペクトル検出機構としての分光器１４は、７００〜１２００ｎｍの近赤外線域の光を分光してスペクトルを得て、波長毎の強度を検出するようになっており、これに基づいて制御機構６は、各検査領域Ａ１〜Ａ５におけるクリーム３Ｂの有無を判定するようになっている。近赤外線は水分に吸収される性質を有しており、パン自体よりもクリーム３Ｂの方が含水量が高いため、仮にクリーム３Ｂが充填されていなければ、水分に吸収されやすい波長域の強度が高くなる。そこで、制御機構６による判定においては、予め検量線や閾値、所定のスペクトルモデル等の比較データを制御機構６に記憶しておき、これと各検査領域Ａ１〜Ａ５について得たスペクトルの検査結果を比較することにより解析して、クリーム３Ｂの充填の有無（良品、不良品）を判定するようになっている。
【００１４】
以上のように構成された物品検査装置１によって、次のようにして物品３の内部状態の検査が行われる。
先ず、搬送コンベヤ２が矢印方向に連続的に走行されており、かつ投光機構４から下方に向けて連続して近赤外線（検査光）が投光されている状態において、搬送コンベヤ２の上流端の位置に順次物品３が供給される。
検査対象となる物品３は、内部にクリーム３Ｂが充填された菓子パンであり、物品３は、その長手方向が搬送方向と同一方向となるように左右の無端状ベルト２Ｂ、２Ｂ上に載置される。
搬送コンベヤ２上に載置された物品３は、順次、搬送コンベヤ２によって検査位置Ａに向けて搬送され、その過程において物品３は検出センサ１２によって検出される。検出センサ１２は、物品３が通過することにより、検出信号と解除信号を制御機構６に送信するようになっている。
【００１５】
制御機構６は、検出信号が入力されるとエンコーダ１３が出力するパルス信号のカウントを開始するとともに、検出信号の入力から解除信号が入力されるまでの時間を、内蔵しているタイマーで計時し、当該物品３が検査位置Ａを搬送される際に該物品３を透過した透過光を受光機構５で受光するタイミングを決めるようになっている。この際、制御機構６は、合計５回にわたって異なるタイミングで順次受光機構５に受光指令を出すようになっている。それにより、物品３が検査位置Ａを通過する際に、物品３を透過して両無端状ベルト２Ｂ、２Ｂの間を通過した透過光が複数回連続して受光機構５によって受光される。受光機構５によって受光された透過光は、分光器１４に入力され、分光させてスペクトルを得るようにしている。
本実施例においては、図４に示すように、物品３を長手方向に５等分して、５つの検査領域Ａ１〜Ａ５を設定しており、各検査領域について物品３を透過した近赤外線の透過光を受光し、その透過光を分光器１４で分光してスペクトルを得るようにしている。ここで、図４、図５に示すように、仮に検査位置Ａを通過した検査対象の物品３（菓子パン）が長手方向中央にクリーム３Ｂが充填されていない場合には、検査領域Ａ３におけるスペクトルの波長毎の強度は、その他の検査領域Ａ１、Ａ２、Ａ４、Ａ５とは異なる結果が出る。
【００１６】
すなわち、図５（ａ）に示すように、内部にクリーム３Ｂが充填されている場合は、投光機構４から投光された近赤外線は、パンおよびクリーム３Ｂの部分を透過して受光機構５に受光される。この場合は、水分を多く含むクリーム３Ｂに近赤外線が吸収され、図６（ａ）に示すような強度分布が得られる。これに対し、図５（ｂ）に示すように、内部にクリーム３Ｂが充填されていない部分を含む場合は、近赤外線の吸収量は低下し、図６（ｂ）に示すように図６（ａ）よりも高い強度分布が得られる。
従って、図６（ａ）と図６（ｂ）の結果を比較し、これらを区別するような検量線や閾値を設定し、または、これら強度分布のスペクトルモデルを作成して、分光器１４で取得され解析されたスペクトルデータをこれらと比較して、良品であるか不良品であるかを判定する。
このように、一つの検査対象となる物品３に対して複数の異なる検査領域Ａ１〜Ａ５を設定して、各検査領域Ａ１〜Ａ５毎に透過光を受光するとともに各透過光のスペクトルを解析し、各検査領域Ａ１〜Ａ５毎のスペクトルの強度に基づいて良否を判定するため、検査対象の全体を対象に様々な箇所の内部状態を把握することができ、各検査領域Ａ１〜Ａ５毎に良否の判定を行うことで、不良発生箇所を特定することができる。
なお、不良品と判定された物品３については、良品と混同することがないよう、図示しない処理装置により穴を開けたり、シールを貼付することにより、外観で判別ができるようにした上で製造ラインから排出させる。
【００１７】
上記実施例においては、検査対象の物品３となる加工食品として、内容物としてクリームを内側に挟んだ細長い菓子パンを想定したが、検査対象はこれに限らず、内容物としてあんを内側に詰めた円形のあんパンであってもよく、異なる複数の検査領域を設定することで、上記実施例と同様の検査を行うことが可能である。また、他には、内容物として具材を詰めたおにぎりの具材の位置の偏りや、果肉入りゼリーの果肉の分散度合いを検査することも可能である。このように検査対象の物品３が細長いものではない場合には、搬送方向とは直交する方向に物品３または受光機構５を移動可能とすることで検査装置を構成することができる。また、検査対象となる物品に対して複数の検査領域を設定し、各検査領域毎に透過光を受光して得られるスペクトルを解析することで、物品の内容物の有無を区別することができるのであれば、物品に投光する検査光は近赤外線に限定されるものではない。
なお、投光機構４と受光機構５は、物品３を挟んだ上方側と下方側に配置する
構成に限定されるものではなく、物品３の形状や搬送形態に応じて、一方と他方の側方に配置することも可能である。
【符号の説明】
【００１８】
１‥物品検査装置            ２‥搬送コンベヤ
３‥物品                    ３Ｂ‥クリーム
４‥投光機構                ５‥受光機構
６‥制御機構（タイミング制御機構）
１４‥分光器（スペクトル検出機構）
Ａ‥検査位置                      Ａ１〜Ａ５‥検査領域
【図１】
2017101966.tif 000003
【図２】
2017101966.tif 000004
【図３】
2017101966.tif 000005
【図４】
2017101966.tif 000006
【図５】
2017101966.tif 000007
【図６】
2017101966.tif 000008