(57)【要約】【課題】Ｘ線ラインセンサを変更せずに選別が困難なサイズの被検体を問題なく判定するＸ線を用いた被検査対象物の判定装置を得る。【解決手段】Ｘ線を照射して被検査対象物を透過したＸ線の強度を検出する第１の検出領域を有するＸ線検出装置と、光を照射して被検査対象物のサイズを検出する、第１の検出領域内を分割した複数の第２の検出領域を有する光検出装置と、Ｘ線検出装置と光検出装置の検出結果に従い被検査対象物の判定を行う制御装置と、を備え、制御装置が、光検出装置の検出結果に基づく、第１の検出領域内の被検査対象物が占める割合に従って、Ｘ線検出装置で検出されたＸ線の強度の補正を行う強度補正部と、補正されたＸ線の検出強度と予め設定された基準値の比較に従って被検査対象物を判定する判定部と、を含む。【選択図】図１
2017167116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を照射して被検査対象物を透過した前記Ｘ線の強度を検出する第１の検出領域を有するＸ線検出装置と、
光を照射して前記被検査対象物のサイズを検出する、前記第１の検出領域内を分割した複数の第２の検出領域を有する光検出装置と、
前記Ｘ線検出装置と前記光検出装置の検出結果に従い前記被検査対象物の判定を行う制御装置と、
を備え、
前記制御装置が、
前記光検出装置の検出結果に基づく、前記第１の検出領域内の前記被検査対象物が占める割合に従って、前記Ｘ線検出装置で検出された前記Ｘ線の強度の補正を行う強度補正部と、
補正された前記Ｘ線の検出強度と予め設定された基準値の比較に従って前記被検査対象物を判定する判定部と、
を含む、Ｘ線を用いた被検査対象物の判定装置。
【請求項２】
前記強度補正部において補正された前記Ｘ線の検出強度Ｉｃを、前記第１の検出領域内の前記被検査対象物を検出した前記第２の検出領域の数をａとすると、
ａ≠０の時
Ｉｃ＝Ｉ０−(ｍ×ｎ／ａ)(Ｉ０−Ｉ)
但し
Ｉ０：前記Ｘ線検出装置の１素子への照射Ｘ線強度
Ｉ：前記Ｘ線検出装置の１素子の検出Ｘ線強度
ｍ：前記第１の検出領域中の前記第２の検出領域の縦方向の数
ｎ：前記第１の検出領域中の前記第２の検出領域の横方向の数
とする、請求項１に記載のＸ線を用いた被検査対象物の判定装置。
【請求項３】
Ｘ線を照射して被検査対象物を透過した前記Ｘ線の強度を検出する第１の検出領域を有するＸ線検出装置と、
光を照射して前記被検査対象物のサイズを検出する、前記第１の検出領域内を分割した複数の第２の検出領域を有する光検出装置と、
前記Ｘ線検出装置と前記光検出装置の検出結果に従い前記被検査対象物の判定を行う制御装置と、
を備え、
前記制御装置が、
前記光検出装置の検出結果に基づく、前記第１の検出領域内の前記被検査対象物が占める割合に従って、前記判定のために予め設定された基準値の補正を行う基準値補正部と、
補正された前記基準値と検出された前記Ｘ線の強度の比較に従って前記被検査対象物を判定する判定部と、
を含む、Ｘ線を用いた被検査対象物の判定装置。
【請求項４】
前記基準値補正部において補正された前記判定のための基準値Ｓｃを、前記第１の検出領域内の前記被検査対象物を検出した前記第２の検出領域の数をａとすると、
ａ≠０の時
Ｓｃ＝{ａ／(ｍ×ｎ)}Ｓ＋{(ｍ×ｎ−ａ)／(ｍ×ｎ)}Ｉ０
但し
Ｓ：予め設定された基準値
Ｉ０：前記Ｘ線検出装置の１素子への照射Ｘ線強度
ｍ：前記第１の検出領域中の前記第２の検出領域の縦方向の数
ｎ：前記第１の検出領域中の前記第２の検出領域の横方向の数
とする、請求項３に記載のＸ線を用いた被検査対象物の判定装置。
【請求項５】
前記制御装置の判定に従って前記被検査対象物を回収対象と除去対象とに選別する選別装置をさらに備えた、請求項１から４までのいずれか１項に記載のＸ線を用いた被検査対象物の判定装置。
【請求項６】
前記制御装置の判定に従って前記被検査対象物を回収対象と除去対象とに選別する選別装置をさらに備え、
前記制御装置が、
前記光検出装置の検出結果と前記強度補正部の結果を記憶する記憶部と、
前記光検出装置の検出結果に従って前記記憶部に記憶された結果を参照し、前記選別装置による選別タイミングを制御する選別制御部と、
を含む、請求項１または２に記載のＸ線を用いた被検査対象の判定装置。
【請求項７】
第１の検出領域を有するＸ線検出装置でＸ線を照射して被検査対象物を透過した前記Ｘ線の強度を検出し、
前記第１の検出領域内を分割した複数の第２の検出領域を有する光検出装置で光を照射して前記被検査対象物のサイズを検出し、
前記Ｘ線検出装置と前記光検出装置の検出結果に従い前記被検査対象物の判定を行い、  前記判定において、前記光検出装置の検出結果に基づく、前記第１の検出領域内の前記被検査対象物が占める割合に従って、前記Ｘ線検出装置で検出された前記Ｘ線の強度の補正を行い、
補正された前記Ｘ線の検出強度と予め設定された基準値の比較に従って前記被検査対象物を判定する、
Ｘ線を用いた被検査対象物の判定方法。
【請求項８】
補正された前記Ｘ線の検出強度Ｉｃを、前記第１の検出領域内の前記被検査対象物を検出した前記第２の検出領域の数をａとすると、
ａ≠０の時
Ｉｃ＝Ｉ０−(ｍ×ｎ／ａ)(Ｉ０−Ｉ)
但し
Ｉ０：前記Ｘ線検出装置の１素子への照射Ｘ線強度
Ｉ：前記Ｘ線検出装置の１素子の検出Ｘ線強度
ｍ：前記第１の検出領域中の前記第２の検出領域の縦方向の数
ｎ：前記第１の検出領域中の前記第２の検出領域の横方向の数
とする、請求項７に記載のＸ線を用いた被検査対象物の判定方法。
【請求項９】
第１の検出領域を有するＸ線検出装置でＸ線を照射して被検査対象物を透過した前記Ｘ線の強度を検出し、
前記第１の検出領域内を分割した複数の第２の検出領域を有する光検出装置で光を照射して前記被検査対象物のサイズを検出し、
前記Ｘ線検出装置と前記光検出装置の検出結果に従い前記被検査対象物の判定を行い、  前記判定において、前記光検出装置の検出結果に基づく、前記第１の検出領域内の前記被検査対象物が占める割合に従って、前記判定のために予め設定された基準値の補正を行い、
補正された前記基準値と検出された前記Ｘ線の強度の比較に従って前記被検査対象物を判定する、
Ｘ線を用いた被検査対象物の判定方法。
【請求項１０】
補正された前記判定のための基準値Ｓｃを、前記第１の検出領域内の前記被検査対象物を検出した前記第２の検出領域の数をａとすると、
ａ≠０の時
Ｓｃ＝{ａ／(ｍ×ｎ)}Ｓ＋{(ｍ×ｎ−ａ)／(ｍ×ｎ)}Ｉ０
但し
Ｓ：予め設定された基準値
Ｉ０：前記Ｘ線検出装置の１素子への照射Ｘ線強度
ｍ：前記第１の検出領域中の前記第２の検出領域の縦方向の数
ｎ：前記第１の検出領域中の前記第２の検出領域の横方向の数
とする、請求項９に記載のＸ線を用いた被検査対象物の判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、Ｘ線を用いて被検査対象物の判定を行うＸ線を用いた被検査対象物の判定装置および判定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被検査対象物(以下、被検体)を非破壊で検査し、被検体に含まれる目的物以外の異物を選別するために、被検体がＸ線を吸収する量の違いを用いる手法が広く用いられている。
例えば、食品工場において金属異物を除去するための装置や、空港における持ち込み荷物の検査装置、樹脂リサイクル工程において樹脂の破砕片から異物を除去するための選別装置などがある。被検体のＸ線の吸収量を用いて選別する装置は、Ｘ線を照射するためのＸ線源と透過したＸ線の量を計測するためのＸ線センサを中心に構成される。
【０００３】
Ｘ線選別装置を構成するＸ線ラインセンサは、Ｘ線の量を検出するための素子が一列に複数並んだ形態をしている。Ｘ線選別装置は、１つ１つの素子が検出した信号を元に選別を行う。例えば、被検体を１つずつ選別する装置では、多数の素子からの信号からＸ線透過量の違いによって濃淡をつけた２次元の画像を構成し、選別を実施する。多数の被検体を並列で処理する装置では、素子１つ１つからの信号をそのまま選別のための判定に用いる。
【０００４】
Ｘ線選別装置の性能は、被検体から異物をいかに良く選別できるかという点にある。２次元の画像を構成し選別を実施する形式では異物がある場合のコントラスト差がつくほど感度が良くなるため、例えば下記特許文献１で開示されているように、Ｘ線ラインセンサ以外に被検体の画像を撮像し、それを元に照射するＸ線の強度を変化させることで感度を向上させる手法などがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０９−１２７０１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
多数の被検体を並列的に処理する形式のＸ線選別装置においては、Ｘ線ラインセンサの感度とは別に、Ｘ線ラインセンサの持つ分解能、すなわち選別可能な被検体のサイズも、Ｘ線選別装置の重要な性能となる。Ｘ線ラインセンサ中の１個の素子が検出する領域のすべてを被検体が覆えない場合、１個の素子がＸ線を検出する量の変化が相対的に小さくなるために、被検体が除去対象であっても区別することができない。簡単に言い換えると、被検体のサイズがＸ線選別装置を構成するＸ線ラインセンサの素子サイズに適さないほど小さい場合は、Ｘ線選別装置による選別がうまくいかなくなる。このような場合、上記特許文献１のように、Ｘ線の照射強度を変化させる手法では、検出素子の領域に照射するＸ線強度全体が変化してしまうため、課題の解決ができない。解決方法の１つとして、Ｘ線ラインセンサの素子のサイズをより小さいものにすることが考えられるが、そのようなＸ線ラインセンサの入手の困難さや素子感度の低下などの新たな課題が発生する。
【０００７】
そこでこの発明においては上記の課題を解消するために、Ｘ線ラインセンサを変更することなく、そのままでは選別が困難なサイズの被検体を問題なく判定する、Ｘ線を用いた被検査対象物の判定装置および判定方法等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、Ｘ線を照射して被検査対象物を透過した前記Ｘ線の強度を検出する第１の検出領域を有するＸ線検出装置と、光を照射して前記被検査対象物のサイズを検出する、前記第１の検出領域内を分割した複数の第２の検出領域を有する光検出装置と、前記Ｘ線検出装置と前記光検出装置の検出結果に従い前記被検査対象物の判定を行う制御装置と、を備え、前記制御装置が、前記光検出装置の検出結果に基づく、前記第１の検出領域内の前記被検査対象物が占める割合に従って、前記Ｘ線検出装置で検出された前記Ｘ線の強度の補正を行う強度補正部と、補正された前記Ｘ線の検出強度と予め設定された基準値の比較に従って前記被検査対象物を判定する判定部と、を含む、Ｘ線を用いた被検査対象物の判定装置等にある。
【発明の効果】
【０００９】
この発明では、Ｘ線ラインセンサの素子のサイズを変更することなく、そのままのＸ線を使用した判定装置では判定できないサイズや形態の被検体を判定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１によるＸ線を用いた被検査対象物の判定方法における、被検査対象物の検査判定のフローチャートを示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１による検査方法における、Ｘ線センサ素子と光センサ素子の検出領域の比較を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１による判定方法における、被検査対象物を光検出装置が検出する様子を説明するための図である。
【図４】この発明の実施の形態１による判定方法における、被検査対象物に対する光検出装置の検出結果を画像データとして表現した図である。
【図５】この発明の実施の形態１による判定方法における、光画像の検出結果を２値化した状態を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１による判定方法における、被検査対象物とＸ線センサ素子の検出領域との関係を説明するための図である。
【図７】この発明の実施の形態１による判定方法における、被検査対象物と光センサとＸ線センサのサイズ比較を説明するための図である。
【図８】この発明の実施の形態１による判定方法における、ある時間における光センサとＸ線センサの出力結果を示す図である。
【図９】図１１に示した出力結果を元にＸ線センサの出力にこの発明による補正を行った後の結果を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態２によるＸ線を用いた被検査対象物の判定方法における、被検査対象物の検査判定のフローチャートを示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態３によるＸ線を用いた被検査対象物の判定装置の構成の一例を示す構成図である。
【図１２】この発明の実施の形態４によるＸ線を用いた被検査対象物の判定装置の構成の一例を示す構成図である。
【図１３】図１１，図１２の制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図１４】この発明におけるラインセンサおよびアレーセンサの構成を示す図である。
【図１５】この発明の実施の形態５によるＸ線を用いた被検査対象物の判定方法における、フローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明によるＸ線を用いた被検査対象物の判定装置および判定方法を各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各実施の形態において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。
【００１２】
なお、この発明において検査する対象のことを被検体(被検査対象物)と呼び、被検体にはＸ線の透過強度が異なる複数の種類の物品が含まれているものとする。以下の実施の形態においては、特に言及しない限り、説明の便宜上、被検体には２種類の物品、試料Ａと試料Ｂが含まれているとする。但し、被検体に含まれる試料の数はこれに限定されず、３種類以上の場合でもこの発明は適用可能である。また、この発明での説明に用いる光とは、可視光線、紫外線、赤外線の総称であるものとする。また、この発明での説明に用いるＸ線検出装置におけるＸ線を受けて検出するＸ線センサ、および光検出装置における光線を受けて検出する光センサはそれぞれに、検出センサ素子ＤＥが１列以上並んだ形態を有する図１４の(ａ)に示すラインセンサまたは(ｂ)に示すようなアレーセンサであるものとする。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、この発明を実施の形態１によるＸ線を用いた被検査対象物の判定方法における被検体物品の検査判定のフローチャートを示す図である。また図１１は、この実施の形態１の判定方法を実行する、後述する実施の形態３に係るＸ線を用いた被検査対象物の判定装置の構成の一例を示す図である。
【００１４】
最初に図１１に従ってこの発明による判定装置の構成を簡単に説明する。図１１において、被検体３を、ホッパーとフィーダーから構成される供給装置１によって、ベルトコンベヤー等で構成される搬送機２上へ供給する。被検体３は、回収対象としての有益な樹脂片と、除去対象としての不要な樹脂片または異物の混合物である。Ｘ線検出装置５は被検体３の成分を判定するために、Ｘ線照射器５ａから被検体３にＸ線を照射し透過したＸ線をＸ線センサ５ｂで検出する。光検出装置４は被検体３のサイズを判定するために、光照射器４ａから被検体３に光を照射し被検体３のない部分を通った光を光センサ４ｂで検出する。Ｘ線センサ５ｂ、光センサ４ｂはそれぞれライン状または２次元のアレー状に配列された複数の検出(光、Ｘ線)センサ素子で構成される。光センサ４ｂは光の量を検出するものであり、被検体３が検出領域に存在する場合に、光がさえぎられるために、検出される光量の低下という形で、被検体３の存在を検出する。Ｘ線センサ５ｂは被検体３でのＸ線の透過状態から被検体３の成分を判定するためにＸ線を検出する。
【００１５】
Ｘ線センサ５ｂおよび光センサ４ｂでの検出結果を示す信号は、例えばコンピュータで構成される制御装置７に入力される。制御装置７は機能ブロックで示されており、光数値取得部７０１、光数値処理部７０２、Ｘ線数値取得部７０５、強度補正部７０６ａ、判定部７０７、出力部７０８、記憶部Ｍを含む。そして出力部７０８の出力は除去器８１、除去用箱８２、回収用箱８３を有する選別装置８に送られる。
【００１６】
図１３には例えばコンピュータで構成される制御装置７の概略的なハードウェア構成の一例を示す。信号の入出力はインタフェース７１を介して行われる。メモリ７３には図１１の制御装置７の中に機能ブロックで示された各種機能のプログラム、および処理に必要な情報、データ等が予め格納されている。図１１の制御装置７の中の記憶部Ｍはメモリ７３に相当する。ＣＰＵ７２はインタフェース７１を介して入力された光センサ４ｂ、Ｘ線センサ５ｂの信号に対して、メモリ７３に格納された各種プログラム、情報、データに従って演算処理を行い、処理結果をインタフェース７１を介して出力する。
【００１７】
図１に戻って判定方法について説明すると、まず、ステップＳ１１において、光を光センサ４ｂの光センサ素子を用いて被検体３を検出し、被検体３の計測を行う。ステップＳ１１で使用する光センサ４ｂについては、光を検出する光センサ素子が少なくとも１列に並んだ形状を持つラインセンサであり、さらに複数の列を持つアレー状の２次元センサでもよい。光センサ４ｂを構成する１つの光センサ素子が検出する領域(第２の検出領域)のサイズは、Ｘ線センサ５ｂを構成する１つのＸ線センサ素子が検出する領域(第１の検出領域)のサイズよりも小さなものである必要がある。第１の検出領域内が複数の第２の検出領域で分割された状態にする。
【００１８】
図２に、Ｘ線センサ素子の検出領域５ｂｂが、縦に並んだ光センサ素子の３つ分の検出領域４ｂｂの３倍である場合の模式図を示す。図２の矢印Ａで示す縦方向がラインセンサ中で素子が並んでいる方向を、矢印Ｂで示す横方向は被検体３が搬送機２で搬送されて進行する方向を示す。光、Ｘ線にかかわらず、センサ素子が検出する領域の縦方向のサイズは素子のサイズによって決まり、横方向のサイズは素子のサンプリング速度によって決まる要素である。１個のＸ線センサ素子が検出する領域に対する、光センサ素子の縦方向Ａの個数をｍ個、横方向Ｂの個数(サンプリング回数)をｎ個とする。ｍ、ｎについてはステップＳ１５において用いる。
【００１９】
ステップＳ１１における計測の様子を模式的に示すと、図３のような結果となる。ここで、図３の縦方向Ａはセンサ素子の並び方向、横方向Ｂは被検体３の進行方向を示す。ある時刻ｔに光センサ４ｂであるラインセンサが検出するのは１ラインのデータだけである。図３では、分り易いように、時刻ｔ３にラインセンサが被検体の進行方向の後方端に存在するとして、ｔ３より前の時刻ｔ２、ｔ１にラインセンサが検査する領域を点線で示している。ここで示した計測結果は、Ｘ線センサ５ｂのラインセンサのセンサ素子が１回検出を行う単位時間に計測されたデータを１つのまとまりとしている。なお、この明細書におけるセンサによる計測データは、アナログ応答を示すものではなく、各センサが設定された時定数単位ごとに平均化して出力するデジタルデータのことを指すこととする。この場合、Ｘ線センサ５ｂのラインセンサの１つのセンサ素子ＤＥが１回サンプリングする領域(第１の検出領域)に対して、光センサ４ｂのラインセンサの１つのセンサ素子ＤＥが検出する領域(第２の検出領域)のサイズは１／(ｍ×ｎ)である。
【００２０】
図３の検出結果は横軸を時間軸として並べることで、画像データとして表現可能である。これを図４に示す。図４において、あるタイミングで光センサ４ｂの１つのセンサ素子が検出する間中、試料すなわち被検体３がセンサ素子を覆う場合は「斜めハッチング」で、一部覆う場合は「斑点ハッチング」で表現している。ステップＳ１１で検出した結果は、ステップＳ１２において２値化を実行する。図５に、図３、図４で示した検出結果を２値化したときのイメージ図を示す。すなわち、光センサ４ｂの各センサ素子が被検体３を検出したと判断するための基準値を設定しておき、その基準値に従って「０」か「１」かを出力する。この実施の形態においては、被検体３を検出した場合を「１」とする。本ステップＳ１２によって、光センサ４ｂの各センサ素子の出力が「０」か「１」のどちらかとなる。
【００２１】
次に、ステップＳ１３において、Ｘ線センサ５ｂの１つのＸ線センサ素子の検出領域に相当するものを１まとまりとして、光センサ４ｂの各光センサ素子の２値化した出力結果を統合する。従って、１まとまり当りに統合される光センサ素子の出力数はｎ×ｍ個である。ｎ×ｍ個の出力のうち、被検体３を検出した検出領域の個数をａとおく。この実施の形態においては、２値化した結果「１」を出力した個数がａである。図５に示した例の場合では、反応素子数ａ＝４となる。Ｘ線センサ５ｂの１つのＸ線センサ素子の検出領域当り、すなわちＸ線センサの素子１つあたりに一つのａの値が得られる。それぞれのａの値はＸ線センサ５ｂのそれぞれのＸ線センサ素子に紐付け、すなわち関連付けて、記憶する。
【００２２】
次に、ステップＳ１４において、被検体３に照射した後のＸ線の量をＸ線センサ５ｂの各Ｘ線センサ素子が検出する。このとき、Ｘ線センサ５ｂの各Ｘ線センサ素子について、Ｘ線センサ素子の検出領域よりも被検体３の方が大きく、Ｘ線センサ素子の検出領域全体を覆う場合は、想定通りのＸ線透過量が各Ｘ線センサ素子から出力される。ところが、図６の(ａ)に示すように、被検体３のサイズがＸ線センサ素子の検出領域よりも小さい場合や、(ｂ)に示すように、被検体３が２つのＸ線センサ素子の検出領域の境界にある場合においては、Ｘ線センサ素子の検出領域において、被検体３が存在しない領域が発生する。
このため、Ｘ線センサ素子が検出するＸ線量は、本来想定する値よりも大きな値をとる。
【００２３】
次に、ステップＳ１５において、ステップＳ１３において記憶したａの値を元に、Ｘ線センサ５ｂの出力であるステップＳ１４で検出された値を補正する。
【００２４】
ここで、補正に用いるための式について説明する。以下はＸ線センサ５ｂの単一のＸ線センサ素子について考える。Ｘ線センサ素子に入射されるＸ線の強度をＩ０とおく。また、Ｘ線センサ素子が検出するＸ線の強度をＩとおく。被検体がＸ線センサの素子の検出領域に存在しない場合には、入射Ｘ線の強度と検出するＸ線の強度は等しいため、Ｉ＝Ｉ０となる。Ｘ線センサの素子の検出領域全体に被検体が存在するとき、入射するＸ線に対する被検体の減弱係数をμ、被検体の厚さをｔとする。
【００２５】
以下の説明にも関連して各符号はそれぞれ以下のものを示す。
Ｉ０：Ｘ線センサ素子の検出領域に入射されるＸ線の強度
Ｉ：Ｘ線センサ素子が検出するＸ線の強度およびそれを示す出力
μ：入射するＸ線に対する被検体の減弱係数
ｔ：被検体の厚さ
ｍ：Ｘ線センサ５ｂの１つのＸ線センサ素子の検出領域内の縦方向の光センサ４ｂの光センサ素子数およびその検出領域数
ｎ：Ｘ線センサ５ｂの１つのＸ線センサ素子の検出領域内の横方向の光センサ４ｂの光センサ素子数およびその検出領域数
Ｉ０ｋ：ｎ×ｍ個の領域のうちのｋ番目の領域への入射強度
Ｉｋ：Ｉに対するｋ番目の領域の寄与分
ａ：被検体を検出した検出領域の個数(反応素子数)
Ｉｃ：補正した後の補正強度およびこれを示す出力値
なお、Ｉ０は、Ｘ線センサ素子の検出領域に入射されるＸ線の強度、すなわちＸ線検出装置５の照射Ｘ線強度である。また、ＩはＸ線検出装置の検出Ｘ線強度である。
【００２６】
このとき、次の式(１)の関係が成り立つ。
【００２７】
Ｉ＝Ｉ０ｅ(−μｔ)          (１)
【００２８】
ステップＳ１３について説明したように、Ｘ線センサ５ｂのＸ線センサ素子が検出する検出領域を光センサ４ｂの光センサ素子が検出する領域に小分けして考えると、Ｘ線センサ素子が検出する領域はｎ×ｍ個に分割される。分割されたそれぞれの領域について、式(１)の関係が成り立つため、Ｘ線センサ素子の出力Ｉは、ｎ×ｍ個の領域ごとのＩの値の和であると考えることができる。すなわち、ｎ×ｍ個の領域のうちのｋ番目の領域への入射強度をＩ０ｋ、出力Ｉに対するｋ番目の領域の寄与分をＩｋとすると、次の式(２)が成り立つ。
【００２９】
Ｉ＝ΣＩｋ          (２)
【００３０】
ここで、ｋ番目の領域に被検体３が存在する場合は、Ｉｋについて式(３)が成り立つ。
【００３１】
Ｉｋ＝Ｉ０ｋｅ(−μｔ)          (３)
【００３２】
この時、ｋ番目の領域についての光センサ素子の出力は「１」である。
ｋ番目の領域に被検体３が存在しない場合は、式(４)が成り立つ。
【００３３】
Ｉｋ＝Ｉ０ｋ          (４)
【００３４】
この時、ｋ番目の領域についての光センサ素子の出力は「０」である。
ステップＳ１３で記憶したａの値を用いて考えると、式(３)で表される領域の個数がａであると言える。また、式(４)で表される領域の個数はｎ×ｍ−ａである。
従って、式(２)、(３)、(４)から、次の式(５)が導出できる。
【００３５】
【数１】
2017167116.tif 000003
【００３６】
ここで、式(５)の右辺の第１項のΣは光センサ素子の出力が「１」である領域のＩｋの和を示し、第２項のΣは光センサ素子の出力が「０」である領域のＩｋの和を示す。
ｎ×ｍのすべての領域について、入射されるＸ線の強度は等しいことに基づき式(５)を計算すると、式(６)のようになる。
【００３７】
Ｉ＝{ａ／(ｍ×ｎ)}Ｉ０ｅ(−μｔ)＋{(ｍ×ｎ−ａ)／(ｍ×ｎ)}Ｉ０          (６)
【００３８】
この式(６)から、Ｘ線センサ素子の検出領域全体に被検体３があるのでなければ、被検体３を検査した時に本来得られると期待される出力である式(１)と比較して、出力Ｉの値が大きい値をとることが分かる。従って、被検体３のサイズが小さい場合にこれを補正するためには、式(６)での出力(Ｘ線強度)Ｉに対して、補正を加えることで、式(１)での出力結果と同じ値が得られれば良いことになる。補正した後の出力値をＩｃとすると、
【００３９】
Ｉｃ＝Ｉ０ｅ(−μｔ)          (７)
【００４０】
式(６)、式(７)から、ａ≠０の時、式(８)
【００４１】
Ｉｃ＝Ｉ０−(ｍ×ｎ／ａ)(Ｉ０−Ｉ)          (８)
【００４２】
が成立する。また、ａ＝０の時は、
【００４３】
Ｉｃ＝Ｉ＝Ｉ０
【００４４】
である。図１で示した一連のフローチャートの中で、ｍとｎは固定値であるため、ステップＳ１３で記憶したａの値と、ステップＳ１４で検出した出力Ｉをもとに、被検体３のサイズが小さいことによる出力への影響を補正した出力Ｉｃを得ることができる。
【００４５】
最後にステップＳ１６において、ステップＳ１５で得た補正出力をもとに、被検体３の検査を実行する。補正出力を元にした検査判定は、出力を補正しない場合と同じ検査判定方法を使用することが可能である。例えば、被検体３のうち、Ｘ線の吸収がより大きな元素を含有するものを除去対象として判定したい場合では、特定の基準値を事前に決めておき、Ｘ線センサ素子からの出力とその基準値とを比較する。出力が基準値よりも小さい方が、被検体３がより多くのＸ線を吸収していることを意味するので、Ｘ線センサ素子からの出力が基準値よりも小さい場合に、被検体３が除去対象であると判定できる。
【００４６】
図１に示した一連のフローチャートは、ラインセンサからなるＸ線センサ５ｂの各Ｘ線センサ素子の１回のサンプリングごとに実行することができる。式(８)に従う出力補正方法は、Ｘ線ラインセンサの各Ｘ線センサ素子からの出力を統合した画像化処理などを必要としないため、Ｘ線ラインセンサのサンプリング速度を損なうことなく実行することが可能である。もちろん、補正した出力を用いて画像化処理などを行い、そのうえで被検体３が除去対象かどうかを判定する手法に用いても良い。
【００４７】
上記フローチャートに従って補正を行う場合のイメージ図を、図７、図８、図９に示す。これらの図における被検体３は、除去対象のものであるとする。また、補正の効果を示すため、被検体３のセンサ素子並び方向のサイズは、Ｘ線センサ５ｂの１つのＸ線センサ素子のセンサ素子並び方向のサイズよりも小さいものとする。
Ｘ線センサ５ｂ、光センサ４ｂ、被検体３のサイズを模式的に示したものが図７である。
図７のサイズ関係がある場合に、被検体３がそれぞれのセンサの進行方向中央に来た時の出力結果の対比図を図８に示す。光センサ４ｂは時刻ｔ４のサンプリング結果、Ｘ線センサ５ｂは時刻ｔ５のサンプリング結果を示している。ここでは、図２で示したｎ＝２、ｍ＝２の場合の図としている。
この実施の形態に記載の判定フローに従い、図８に示した時刻ｔ４、その次のサンプリングのタイミングであるとする時刻ｔ６の光センサ４ｂの出力を２値化し、その情報を元にＸ線センサ５ｂの時刻ｔ５での出力を補正した結果の模式図が図９である。図８に示すＸ線センサ５ｂの出力では、補正がないために被検体３のサイズの関係で、除去することができない。一方、図９に示すＸ線センサ５ｂの出力では、補正により、被検体３を除去対象であると判定することが可能である。このように、本判定フローによれば、Ｘ線センサ５ｂを変更することなく、より小さな被検体３を正しく判定することができる。本手法は、光センサを用いることで、Ｘ線センサの分解能を疑似的に向上できる手法であるといえる。
本実施の形態では、被検体を回収および除去のどちらかに判定したい場合を例として用いたが、本手法における判定は回収や除去に限らない。例えば、被検体３のうち、Ｘ線の吸収がより大きな元素を含むものを基準値との比較で特定することで、被検体３が含む元素の種別を判定してもよい。また、Ｘ線の吸収が被検体３の厚さにも依存することを利用して、被検体３の厚さが規定の範囲内であるかどうかの判定などに用いてもよい。
【００４８】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２においては、実施の形態１とは異なり、光センサ４ｂの光センサ素子から得られた情報を元に、Ｘ線センサによる出力ではなく判定のための基準値を変動させることによって、被検体３がより小さいサイズでも選別に行うことが可能となる方法について述べる。
【００４９】
図１０は、この発明を実施の形態２によるＸ線を用いた被検査対象物の判定方法における被検体物品の検査判定のフローチャートを示す図である。また図１２は、この実施の形態２の判定方法を実行する、後述する実施の形態４に係るＸ線を用いた被検査対象物の判定装置の構成の一例を示す図である。図１２の判定装置では図１１の判定装置に対して、制御装置７において、強度補正部７０６ａの代わりに基準値補正部７０６ｂが設けられている。図１２の制御装置７も図１１の制御装置７と同様にしてコンピュータで構成され得る。
【００５０】
図１０に戻って判定方法について説明すると、図１に示した実施の形態１におけるフローチャートと同一のステップについては、同一の番号を付与している。図１０におけるステップＳ１１−ステップＳ１３までは実施の形態１におけるフローチャートと同一である。ステップＳ２１において、記憶した反応素子数ａの値を元に、判定に用いる基準値を補正、変更する。
【００５１】
ここで補正に用いる計算式について説明する。被検体３のサイズがＸ線センサ５ｂの１つのＸ線センサ素子の検出領域の全体を覆うことのできるサイズであるときに、被検体３が除去対象かどうかを判定するための基準値をＳとおく。基準値Ｓは、判定のための標準物質のＸ線の吸収量を元に定めるものであると想定し、その標準物質の減弱係数をμ、厚さをｔとする。この標準物質をＸ線センサ５ｂのＸ線センサ素子を用いて検出した時の出力値が基準値Ｓであるので、基準値Ｓについて、式(１)と同様の式(９)が成立する。
【００５２】
Ｓ＝Ｉ０ｅ(−μｔ)          (９)
【００５３】
同様に、標準物質がＸ線センサ５ｂの１つのＸ線センサ素子の検出領域の全体を覆わない場合は、式(５)と同じ関係式が成立すると考えることができる。この場合の標準物質と同じサイズの被検体３を検査判定するときには、このサイズの標準物質を用いた時の出力値を基準値として用いることで、被検体３のサイズの影響がない状態で、基準値Ｓを用いた時と同等の効果が得られる。従って、この時の基準値を基準値Ｓｃとおく。式(８)と同様、Ｓｃについても式(６)と同じ関係式が成立すると考えることができるため、次の式(１０)が成立する。
【００５４】
Ｓｃ＝{ａ／(ｍ×ｎ)}Ｉ０ｅ(−μｔ)＋{(ｍ×ｎ−ａ)／(ｍ×ｎ)}Ｉ０    (１０)
【００５５】
式(９)と式(１０)から、ａの値によって基準値を補正するための式(１１)が得られる。
【００５６】
Ｓｃ＝{ａ／(ｍ×ｎ)}Ｓ＋{(ｍ×ｎ−ａ)／(ｍ×ｎ)}Ｉ０          (１１)
【００５７】
式の性質上、被検体３が無い場合、すなわちａ＝０の時、基準値はＸ線センサ５ｂへのＸ線入射強度Ｉ０と等しくなる。これは装置動作上好ましくない場合が多いため、この判定フローを装置に組み込む場合には、ａ＝０の時は判定を実施しない処理を加える方が望ましい。
ステップＳ２１で基準値を計算した後は、実施の形態１と同様に、ステップＳ１４にてＸ線センサ５ｂによる検出を行う。
最後に、ステップＳ２２にて、ステップＳ１４で検出した結果と、ステップＳ２１で計算した基準値を元に、被検体３の判定を実施する。
【００５８】
実施の形態３．
実施の形態３は、実施の形態１の図１のフローチャートに従って被検体の判定、選別を行うこの発明によるＸ線を用いた被検査対象物の判定装置について説明する。図１１は、具体的な判定装置構成の例として、被検体がプラスチックリサイクル工程における樹脂片及び異物であり、樹脂片ごとのＸ線の吸収量の違いをもとに、回収対象としての有益な樹脂片と、除去対象としての不要な樹脂片または異物に選別するための判定装置の構成図を示す。以下に、図１１をもとに、この実施の形態における判定装置の動作を説明する。なお、()内は図１の対応するステップを示す。
【００５９】
まず、被検体３を、ホッパーとフィーダーから構成される供給装置１によって、ベルトコンベヤーなどで構成される搬送機２上へ供給する。被検体３は、回収対象としての有益な樹脂片と、除去対象としての不要な樹脂片または異物の混合物である。搬送機２によって搬送された被検体３は、ラインセンサまたはアレーセンサからなる光センサ４ｂを備える光検出装置４によって検出される。光センサ４ｂは光の量を検出するものであり、被検体３が検出領域に存在する場合に、光がさえぎられるために、検出される光の量の低下という形で、被検体３の存在を検出する。ラインセンサに含まれる光センサ素子の動作については、実施の形態１の図３で説明した通りである。(ステップＳ１１)
【００６０】
制御装置７では、光数値取得部７０１において、光センサ４ｂが検出した信号から出力の数値を取得し、光数値処理部７０２において、図５で説明したとおりに、それぞれの光センサ素子における出力を２値化する。(ステップＳ１２)
【００６１】
光数値処理部７０２にて得られた値は、光数値処理部７０２においてさらに、実施の形態１で説明した通り、図１に示すフローチャートのステップＳ１３の処理を実施して、反応素子数としてのａの値を記憶部Ｍに記憶する。(ステップＳ１３)
【００６２】
次に、被検体３は、Ｘ線検出装置５のＸ線源からなるＸ線照射器５ａによって、Ｘ線が照射される。そして被検体３を透過したＸ線を、Ｘ線照射器５ａの直下に設置したラインセンサからなるＸ線センサ５ｂによって検出する。(ステップＳ１４)
【００６３】
そしてＸ線センサ５ｂの出力を、制御装置７におけるＸ線数値取得部７０５によって取得する。取得した数値は、記憶部Ｍに記憶した反応素子数ａ等の値をもとに、強度補正部７０６ａにて補正を実行する。強度補正部７０６ａで使用する補正式は式(８)である。なお、記憶部Ｍに記憶した反応素子数ａの値が「０」の場合は、補正を実行しない。(ステップＳ１５)
【００６４】
そして強度補正部７０６ａで補正した出力と、記憶部Ｍに予め記憶された選別のための基準値の値を、判定部７０７で比較する。補正した出力が例えば基準値以上か基準値未満に従って判定を行う。比較した結果、被検体３が除去対象であると判定された場合のみ、出力部７０８から選別装置８に信号を出力する。なお、記憶部Ｍに記憶した反応素子数ａが「０」の場合は、被検体３がＸ線センサ５ｂの上空に存在しない場合であるので、判定部７０７における判定を行わなくてもよい。(ステップＳ１６)
【００６５】
選別装置８は、出力部７０８から信号を受け取った場合に被検体３を空気で吹き飛ばすためのエアガンなどから構成される除去器８１と、除去器８１によって吹き飛ばされた被検体３を集めるための除去用箱８２と、吹き飛ばされなかったものを回収対象として集めるための回収用箱８３から構成される。
判定部７０７にて、被検体３が除去対象であると判定された場合には、除去器８１が出力部７０８からの信号を受信し、被検体３を除去用箱８２に向けて吹き飛ばす。除去器８１が出力部７０８からの信号を受信しなかった場合、被検体３は搬送機２の終端で空中へ放出された軌道のまま進み、回収用箱８３へと回収される。
【００６６】
なお、選別装置８はこの発明による判定装置に付随する装置であり、判定装置の出力部７０８の出力の利用の一例である。
【００６７】
以上のように、実施の形態３に示す判定装置の構成は実施の形態１に示したフローチャートの判定方法を実行可能な装置構成であり、被検体３のサイズがＸ線センサ５ｂに好適なサイズより小さい場合においても、被検体３を回収対象と除去対象とに判定し、さらには例えば選別することが可能である。
【００６８】
実施の形態４．
実施の形態４は、実施の形態２の図１０のフローチャートに従って被検体の判定、選別を行うこの発明によるＸ線を用いた被検査対象物の判定装置について説明する。実施の形態４においても、実施の形態３と同様、被検体がプラスチックリサイクル工程における樹脂片及び異物であるときに好適な装置構成を例に用いる。
【００６９】
図１２は実施の形態４による、被検体である樹脂片及び異物について、被検体のＸ線の吸収量の違いをもとに、回収対象としての有益な樹脂片と、除去対象としての不要な樹脂片または異物に選別するための判定装置の構成図である。なお、()内は図１０の対応するステップを示す。
【００７０】
制御装置７以外の装置構成については実施の形態３と同様であり、実施の形態２の特徴である、判定に用いる基準値を補正するための構成が、制御装置７の中に組み込まれている。
【００７１】
光検出装置４の光センサ４ｂからの出力をもとに、反応素子数ａを記憶部Ｍに記憶するまでの流れは、図１１をもとに説明した動作と同一である。(ステップＳ１１−Ｓ１３)
【００７２】
記憶部Ｍに予め記憶した判定のための上述の基準値Ｓと、検出に基づいて求めた記憶した反応素子数ａをもとに、基準値補正部７０６ｂにて基準値の補正を実行する。ここでの補正は、式(１１)を用いて実行する。Ｘ線センサ５ｂの出力を取得することなく、基準値補正部７０６ｂにて基準値の補正、変更を実行できる。(ステップＳ２１)
被検体３を透過したＸ線の強度をＸ線センサ５ｂにて検出し、Ｘ線数値取得部７０５にて取得する。(ステップＳ１４)
取得したＸ線の強度の数値と、基準値補正部７０６ｂで補正した基準値との比較を判定部７０７にて行う。(ステップＳ２２)
【００７３】
以降の、判定部７０７で判定した結果をもとに、被検体３を除去または回収する動作については、実施の形態３と同一である。このように、判定部７０７で使用する基準値を、補正した基準値とすることで、実施の形態２で示した、被検体３のサイズの影響を受けずに被検体３を適切に判別し、さらには例えば除去または回収の選別をすることが可能である。
【００７４】
実施の形態５．
実施の形態５は、実施の形態１または２の形式ではある被検体３の判定について複数回の判定が実施されるものを、光センサ４ｂの検出結果をもとにひとまとまりのデータとして取り扱う方法を説明する。
【００７５】
図１５は実施の形態５におけるフローチャートを示す図である。ここでは、実施の形態１と同様に被検体３の判定を実施する場合で示している。ステップＳ３１は、図１のステップＳ１１からＳ１６の実行一回分をまとめて示したステップである。ステップＳ３２では、ステップＳ３１の実行結果の内、ステップＳ１３とステップＳ１５の結果を記憶する。次に、ステップＳ３３ではステップＳ１３の結果を参照する。ステップＳ１３の結果すなわち反応素子数が０でない限りは、ステップＳ３１に戻り、ステップＳ１３の結果が０となるまで、ステップＳ３１からステップＳ３３を繰り返す。
【００７６】
ステップＳ１３の結果が０になれば、単一の被検体３がセンサ部分を通り抜けたと判断できるので、繰り返し中にステップＳ３２で記憶した結果を単一の被検体のデータとしてひとまとまりとして取り扱う(ステップＳ３４)。
【００７７】
ステップＳ３４でひとまとまりとしたデータのうち、ステップＳ１５の結果すなわちステップＳ１３において記憶したａの値を元に、Ｘ線センサ５ｂの出力であるステップＳ１４で検出された値の補正値の最小値を抽出することで、単一の被検体３のうちＸ線吸収が最も大きい箇所のデータを蓄積することが可能となる。図１５で示したフローチャートによらず、すべてのステップＳ１５の結果を蓄積する場合は、サイズの大きな被検体３ほど蓄積数が多くなってしまうため、被検体３のサイズで重みづけされた蓄積データとなってしまう。図１５のフローチャートに従うことで、被検体１つに対して１つのＸ線吸収値を得ることができるため、１ロットで大量の被検体３を判定する場合においても、当該ロットの被検体３のＸ線吸収の傾向について正確に把握することが可能となる。
【００７８】
また、実施の形態３で示した選別装置８に実施の形態５の手法を組み込むことも可能である。実施の形態３では、ステップＳ１６の判定結果ごとに出力部７０８から信号の出力を実施するが、本実施の形態５ではステップＳ３４に至るまで出力部７０８からの信号の出力は実施しない。ステップＳ３４に至ってから、得られたひとまとまりのデータのうち、ステップＳ１６の判定結果を抽出する。抽出の結果、判定の結果が除去となる値が時間的に連続して得られている場合に、例えばその連続部分の中央のみで出力部７０８からの信号の出力を実施する。そうすることで、単一の被検体３に対する除去器８１の動作回数を低減することが可能となるため、除去器８１としてエアガンを使用した場合に生じる、回収用箱８３内に収容されるべき回収対象を除去用箱８２内に収容される除去対象と一緒に誤って除去してしまう回数を低減することが可能となる。また同時に、除去器８１の寿命を長くする効果が得られる。なおこの制御は、例えば図１１の判定部７０７内に図示を省略した、光検出装置の検出結果に従って記憶部に記憶された結果を参照して、選別装置による選別タイミングを制御する選別制御部を設けて行う。光センサ４ｂおよびＸ線センサ５ｂの配置位置と、除去器８１の配置位置との間に距離があり、その距離を考慮したタイミングで、連続部分の中央のみで出力部７０８からの信号の出力を実施する。
なおこの発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、これらの全ての可能な組み合わせも含む。
【符号の説明】
【００７９】
１  供給装置、２  搬送機、３  被検体(被検査対象物)、４  光検出装置、
４ａ  光照射器、４ｂ  光センサ、４ｂｂ  検出領域、５  Ｘ線検出装置、
５ａ  Ｘ線照射器、５ｂ  Ｘ線センサ、５ｂｂ  検出領域、７  制御装置、
８  選別装置、７１  インタフェース、７２  ＣＰＵ、７３  メモリ、８１  除去器、
８２  除去用箱、８３  回収用箱、７０１  光数値取得部、７０２  光数値処理部、
７０５  Ｘ線数値取得部、７０６ａ  強度補正部、７０６ｂ  基準値補正部、
７０７  判定部、７０８  出力部、ＤＥ  検出センサ素子、
Ｍ  記憶部。
【図１】
2017167116.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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