JP5947674B2 - Ｘ線検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、筒状容器内の異物検査を行うＸ線検査装置に関する。

従来、Ｘ線検査装置を用いた缶詰等の筒状容器内の異物検査が実施されている。

筒状容器の端部側からＸ線を照射してＸ線画像を得る場合、Ｘ線源から扇状に広がるようにＸ線が投射されるため、Ｘ線画像には筒状容器の側壁部分が写りこむ。側壁部分にはＸ線が壁に対し浅い角度で入射するため、Ｘ線が壁を透過する距離が長くなり、Ｘ線が吸収されやすい。そのため、Ｘ線画像の中でも、側壁部分を透過したＸ線に対応する部分（以下、側壁対応部分）は、筒状容器の一端から多端へと透過したＸ線に対応する部分に比べ、濃度が濃く表れる。Ｘ線画像に濃く表れる部分は、異物と誤判定される可能性があるため、例えば特許文献１（特開２００１−２８１１７３号公報）のように、側壁対応部分のＸ線画像は、マスキング処理により検査が不要な情報として検査対象から除外されている。

しかし、側壁対応部分のＸ線画像が検査対象から除外されることで、筒状容器の形状や検査条件によっては、筒状容器内の体積の２０％以上が検査されない可能性があり、側壁対応部分のＸ線画像を検査対象に含めることで、Ｘ線検査の精度を向上させることができることを、本願発明者は見い出した。

本発明の課題は、筒状容器内の異物検査を精度よく実施可能なＸ線検査装置を提供することにある。

本発明に係るＸ線検査装置は、筒状容器に入った内容物を検査する。筒状容器は、筒状本体と、筒状本体の端部開口を塞ぐ上蓋及び下蓋と、筒状本体と上蓋及び下蓋との境界に設けられた上縁及び下縁と、を有する。Ｘ線検査装置は、照射部と、検出部と、画像生成部と、検査対象領域設定部と、マスク領域設定部と、判定部と、を備える。照射部は、筒状容器に対して、上蓋側からＸ線を照射する。検出部は、筒状容器を透過したＸ線を検出する。画像生成部は、検出部によるＸ線の検出結果を用いてＸ線画像を生成する。検査対象領域設定部は、Ｘ線画像内の、上縁の投影領域に相当する上縁相当領域、下縁の投影領域に相当する下縁相当領域、及び、上縁相当領域と下縁相当領域との間の、筒状本体の側壁の投影領域に相当する相当領域を、検査対象領域として設定する。マスク領域設定部は、上縁相当領域及び下縁相当領域をマスク領域として設定する。判定部は、検査対象領域内であってマスク領域外のＸ線画像を用いて異物の有無を判定する。

ここでは、従来、Ｘ線検査の対象外であったＸ線画像の側壁相当領域が検査対象領域に設定される。これまで、不要な画像情報として異物の有無の判定には利用されていなかった側壁相当領域のＸ線画像データをＸ線検査に利用することができるため、精度よく異物検査を実施することができる。

また、本発明に係るＸ線検査装置では、マスク領域設定部は、Ｘ線画像を用いて、画素の濃度に応じて二値化された第１画像を生成し、第１画像に対して収縮処理を行って第２画像を生成し、第１画像と第２画像とを比較して第１画像でのみ高濃度の画素が存在する領域をマスク領域として設定することが望ましい。

これにより、容易にマスク領域を設定することができる。

さらに、本発明に係るＸ線検査装置では、マスク領域設定部は、Ｘ線画像を画素の濃度に応じて二値化して第３画像を生成し、第３画像を収縮処理して第４画像を生成し、第４画像を膨張処理することで第１画像を生成することが望ましい。

これにより、細かな異物に対応する画像領域をマスク領域から除外することができ、精度のよい異物検査を実施することが可能である。

また、本発明に係るＸ線検査装置では、検査対象領域設定部は、下縁相当領域の内部の、下蓋の投影領域に相当する下蓋相当領域を、さらに検査対象領域として設定することが望ましい。

これにより、筒状容器を透過したＸ線の検出結果を用いて作成されたＸ線画像のうち、上縁相当領域及び下縁相当領域以外の全ての領域を異物検査に使用することができる。その結果、精度のよい異物検査を実施することができる。

さらに、本発明に係るＸ線検査装置では、判定部は、側壁相当領域における異物の有無を側壁相当領域のＸ線画像を用いて第１判定条件により判定し、下蓋相当領域における異物の有無を下蓋相当領域のＸ線画像を用いて第１判定条件と異なる第２判定条件により判定することが望ましい。

これにより、画像の濃度に差がある側壁相当領域と下蓋相当領域とにおいて、それぞれの領域に適した判定条件で検査を行うことができる。

さらに、本発明に係るＸ線検査装置では、第１判定条件は、Ｘ線画像の画素の濃度が第１値より大きい場合に異物が存在すると判定するものであって、第２判定条件は、Ｘ線画像の画素の濃度が第２値より大きい場合に異物が存在すると判定するものであって、第１値は、第２値よりも大きいことが望ましい。

なお、画像処理方法等によっては、Ｘ線画像の濃度関係を逆転させることが可能であるが、本質的には同一であるため、上記内容にはこのような場合も包含するものとする。つまり、第１判定条件は、Ｘ線画像の画素の濃度関連値が第１値より小さい場合に異物が存在すると判定するものであって、第２判定条件は、Ｘ線画像の画素の濃度関連値が第２値より小さい場合に異物が存在すると判定するものである場合には、第１値は、第２値よりも小さいことが望ましい。

これにより、側壁相当領域においては、異物のない部分を異物があると誤判定することを防止できる。一方、下蓋相当領域については、精度のよい異物検査を実施可能である。

本発明に係るＸ線検査装置では、従来、Ｘ線検査の対象外であったＸ線画像の側壁相当領域が検査対象領域に設定される。これまで、不要な画像情報として異物の有無の判定には利用されていなかった側壁相当領域のＸ線画像データをＸ線検査に利用することができるため、精度よく異物検査を実施することができる。

本発明の一実施形態に係るＸ線検査装置の斜視図である。 図１のＸ線検査装置の検査対象である缶詰の容器を説明するための容器の断面斜視図である。 図１のＸ線検査装置が用いられるシステムの概略平面図である。 図１のＸ線検査装置のブロック構成図である。 図１のＸ線検査装置のシールドボックス内の概略斜視図である。 図５のシールドボックス内を図５の矢印VI方向から見た図である。 図１のＸ線検査装置の画像生成部により生成されるＸ線画像の例である。 図７のＸ線画像（背景部分を除く）を二値化した画像である。 図１のＸ線検査装置のマスク領域設定部が行う、Ｘ線画像の収縮処理及び膨張処理の概要を説明するための図面である。（ａ）は、画像処理前のＸ線画像の例である。斜線部分が黒色の画素を、斜線の無い部分が白色の画素を示す（ｂ）は、（ａ）のＸ線画像に対し、収縮処理を行うことで生成される画像である。（ｃ）は、（ａ）のＸ線画像に対し、膨張処理を行うことで生成される画像である。 図１のＸ線検査装置のマスク領域設定部による第１マスク領域の設定処理のフローチャートである。 （ａ）図８の画像に収縮処理を行って作成された画像である。（ｂ）（ａ）の画像に膨張処理を行って作成された画像である。（ｃ）（ｂ）の画像に収縮処理を行って作成された画像である。（ｄ）（ｂ）の画像と（ｃ）の画像とから作成された第１マスク領域である。 （ａ）容器の上縁に凹みがある缶詰のＸ線画像を二値化した画像の例である。（ｂ）（ａ）の画像に収縮処理及び膨張処理を行って作成された画像である。（ｃ）（ｂ）の画像に収縮処理を行って作成された画像の例である。（ｄ）（ｂ）の画像と（ｃ）の画像とから作成された第１マスク領域である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係るＸ線検査装置１０について説明する。なお、下記の実施形態は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

（１）全体構成
Ｘ線検査装置１０は、食品等の入った缶詰ＰにＸ線を照射することにより、缶詰Ｐの品質検査、特に缶詰Ｐ内の異物検査を行う装置である。図１にＸ線検査装置１０の斜視図を示す。

Ｘ線検査装置１０の検査対象である缶詰Ｐには、図２に示すような容器Ｃ内に食品等が入れられている。容器Ｃは、円筒状の容器である。容器Ｃは、図２のように、容器Ｃの側壁を形成する筒状の容器本体１０１と、容器本体１０１の端部開口を塞ぐ上蓋１０２及び下蓋１０３と、容器本体１０１と上蓋１０２及び下蓋１０３との境界に設けられた上縁１０４及び下縁１０５と、を有する。上縁１０４及び下縁１０５は、容器本体１０１と上蓋１０２及び下蓋１０３とを連結する部分であり、容器本体１０１、及び、上蓋１０２及び下蓋１０３より、厚みを持つように形成されている。なお、ここでの上下は、缶詰Ｐがコンベア１２で搬送されている状態（図５参照）における上下を意味し、缶詰Ｐの表面に施される印刷等から決定される容器Ｃの上下を意味するものではない。

Ｘ線検査装置１０は、例えば、図３に示すシステム内で用いられる。Ｘ線検査装置１０の検体となる缶詰Ｐは、前段コンベア６０によってＸ線検査装置１０まで搬送される。Ｘ線検査装置１０による缶詰Ｐの異物検査の結果は、Ｘ線検査装置１０の下流側に配置されている振分機構７０へと送信される。振分機構７０は、Ｘ線検査装置１０において良品（異物無し）と判定された缶詰Ｐを正規のラインコンベア８０へと送り、Ｘ線検査装置１０において不良品（異物あり）と判定された缶詰Ｐを不良品貯留コンベア９０へと送る。

Ｘ線検査装置１０は、図１、図４、図５及び図６に示すように、主として、シールドボックス１１と、コンベア１２と、Ｘ線照射器１３と、Ｘ線ラインセンサ１４と、光電センサ１５と、モニタ２０と、制御機器３０と、から構成されている。

（２）詳細構成
以下に、Ｘ線検査装置１０のシールドボックス１１と、コンベア１２と、Ｘ線照射器１３と、Ｘ線ラインセンサ１４と、光電センサ１５と、モニタ２０と、制御機器３０と、について詳述する。

なお、以下では、方向や位置関係を説明する際に「前（正面）」、「後（背面）」、「上」、「下」、「左」、「右」等の表現を用いる場合があるが、特に断りのない限り、図１の矢印に従って、「前（正面）」、「後（背面）」、「上」、「下」、「左」、「右」という表現を使用する。

（２−１）シールドボックス
シールドボックス１１の左右側面には、缶詰Ｐをシールドボックス１１の内外に搬入出するための開口１１ａが形成されている。開口１１ａは、シールドボックス１１の外部へのＸ線の漏洩を防止するために、遮蔽ノレン（図示せず）によって塞がれている。遮蔽ノレンは、鉛を含むゴムで成形されており、缶詰Ｐが開口１１ａを通過する際には缶詰Ｐによって押しのけられるようになっている。

シールドボックス１１内には、コンベア１２、Ｘ線照射器１３、Ｘ線ラインセンサ１４、制御機器３０等が収容されている。また、シールドボックス１１の正面上部には、モニタ２０の他、キーの差し込み口および電源スイッチ等が配置されている。

（２−２）コンベア
コンベア１２は、缶詰Ｐを搬送する搬送部である。コンベア１２は、図１に示すように、シールドボックス１１の両側面に形成された開口１１ａを貫通するように配置されている。コンベア１２は、コンベアモータ１２ａ（図４参照）によって駆動される駆動ローラによって無端状のベルトを回転させ、ベルト上に載置された缶詰Ｐを搬送方向Ｄ１（図１における左から右）に搬送する。なお、搬送方向Ｄ１は例示であり、コンベア１２は、搬送方向Ｄ１とは逆方向に缶詰Ｐを搬送するものであってもよい。

コンベア１２による缶詰Ｐの搬送速度は、後述する制御機器３０によるコンベアモータ１２ａのインバータ制御により、後述するモニタ２０からオペレータにより入力された設定どおりになるように制御される。また、コンベアモータ１２ａには、図４のように、コンベア１２の搬送速度を検出し、制御機器３０に対して送信するエンコーダ１２ｂが設けられている。

（２−３）Ｘ線照射器
Ｘ線照射器１３は、図５及び図６に示すように、コンベア１２の中央上方に配置されている。Ｘ線照射器１３は、コンベア１２の下方に配されるＸ線ラインセンサ１４に向けてＸ線を照射する。

Ｘ線照射器１３から照射されたＸ線は、図示しないスリットを通過して、Ｘ線照射器１３を二等辺三角形の頂点とした略二等辺三角形状の照射範囲Ｙに広がる。なお、Ｘ線照射器１３から照射されるＸ線は、コンベア１２の搬送面に略垂直で、コンベア１２の搬送方向に略直交する面上で広がる。言い換えれば、Ｘ線照射器１３から照射されるＸ線は、コンベア１２の搬送ベルトの幅方向（図１における前後方向）に広がる。検査対象である缶詰Ｐは、コンベア１２により搬送され、Ｘ線の照射範囲Ｙ内を通過する。

上述のように、Ｘ線はＸ線照射器１３から照射範囲Ｙに広がるように照射されるため、缶詰Ｐの照射範囲Ｙ通過時に容器Ｃを透過するＸ線には、図６のように、上縁１０４を透過するＸ線Ｌ１、容器Ｃの容器本体１０１（容器Ｃの側壁）を透過するＸ線Ｌ２、容器Ｃの下縁１０５を透過するＸ線Ｌ３、及び容器Ｃの下蓋１０３を透過するＸ線Ｌ４が含まれる。

（２−４）Ｘ線ラインセンサ
Ｘ線ラインセンサ１４は、図５及び図６に示すように、コンベア１２の下方に配置されており、主として多数の画素センサ１４ａから構成されている。これらの画素センサ１４ａは、コンベア１２の搬送方向に略直交し、かつ、コンベア１２の搬送面に略平行な方向に、直線状に配置されている。各画素センサ１４ａは、缶詰Ｐやコンベア１２を透過したＸ線を検出し、Ｘ線透視像信号を出力する。Ｘ線透視像信号は、画素センサ１４ａが検出したＸ線の強度（透過Ｘ線量）が大きいほど、言い換えればＸ線照射器１３と画素センサ１４ａとの間にＸ線を遮るものが少ないほど、大きな値を示す。

（２−５）光電センサ
光電センサ１５は、缶詰ＰがＸ線の照射範囲Ｙを通過するタイミングを検知するための同期センサである。光電センサ１５は、図５のように、コンベア１２を挟んで配置される一対の投光器１５ａおよび受光器１５ｂから構成されている。

（２−６）モニタ
モニタ２０は、液晶ディスプレイであり、Ｘ線画像等の各種データが表示される。また、モニタ２０は、タッチパネル機能を有しており、オペレータから検査パラメータ等の各種データの入力を受け付ける。

（２−７）制御機器
制御機器３０は、コンベア１２のコンベアモータ１２ａ及びエンコーダ１２ｂ、Ｘ線照射器１３、Ｘ線ラインセンサ１４、光電センサ１５、及びモニタ２０を含むＸ線検査装置１０の各部に接続されている。また、制御機器３０は、Ｘ線検査装置１０の後段に配置される振分機構７０とも接続されている。制御機器３０は、主に、Ｘ線検査装置１０の各部の制御を行うと共に、Ｘ線検査装置１０の各部と各種信号及び各種情報の授受を行う。

制御機器３０は、図４に示すように、記憶部３１及び制御部３２を含む。記憶部３１は、主として、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＨＤＤ（ハードディスク）等によって構成されている。制御部３２は、主としてＣＰＵによって構成されている。

（２−７−１）記憶部
記憶部３１には、制御部３２に実行させる各種プログラムが記憶されている。また、記憶部３１には、モニタ２０からオペレータにより入力された検査パラメータ、デフォルト値として記憶されている検査パラメータ、及び異物検査の結果等が記憶される。

（２−７−２）制御部
制御部３２は、記憶部３１に記憶された各種プログラムを呼び出して実行し、Ｘ線検査装置１０の各部の制御を行う。例えば、制御部３２は、Ｘ線照射器１３のＸ線の照射タイミングやＸ線照射量、コンベア１２の缶詰の搬送速度等を制御する。

また、制御部３２は、記憶部３１に記憶された各種プログラムを呼び出して実行することで、画像生成部３３、検査領域設定部３４、マスク領域設定部３５、及び判定部３６として機能する。画像生成部３３は、Ｘ線ラインセンサ１４からＸ線の検出結果として出力されるＸ線透視像信号を用いてＸ線画像を生成する。検査領域設定部３４は、画像生成部３３により生成されたＸ線画像内で、異物検査に使用する領域を検査対象領域として設定する。マスク領域設定部３５は、検査領域設定部３４の設定した検査対象領域の中から、異物の有無の判定に使用しない領域をマスク領域として設定する。判定部３６は、検査対象領域内であってマスク領域外のＸ線画像を用いて、缶詰Ｐ内の異物の有無を判定する。

以下に画像生成部３３、検査領域設定部３４、マスク領域設定部３５、及び判定部３６について説明する。

（２−７−２−１）画像生成部
画像生成部３３は、Ｘ線ラインセンサ１４から出力されるＸ線透視像信号に基づいて、缶詰ＰのＸ線画像を生成する。

より具体的には、画像生成部３３は、缶詰ＰがＸ線照射器１３のＸ線の照射範囲Ｙを通過する時に、Ｘ線ラインセンサ１４の各画素センサ１４ａから出力されるＸ線透視像信号を所定の時間間隔で取得し、取得したＸ線透視像信号に基づいて缶詰ＰのＸ線画像を生成する。缶詰ＰがＸ線の照射範囲Ｙを通過するタイミングは、光電センサ１５からの信号により判断される。

すなわち、画像生成部３３は、Ｘ線ラインセンサ１４の各画素センサ１４ａから得られるＸ線の明るさ（Ｘ線の強度）に関する所定の時間間隔毎のデータを時系列につなぎ合わせることにより、缶詰Ｐを写すＸ線画像を生成する。Ｘ線画像には、Ｘ線透視増信号が大きな値を示す領域ほど濃度値が小さく（明るく）、Ｘ線透視増信号が小さな値を示す領域ほど濃度値が大きく（暗く）表れる。

画像生成部３３は、例えば図７のようなＸ線画像を生成する。

Ｘ線画像は、缶詰Ｐの投影領域に相当する缶詰相当領域Ａと、背景部分に相当する背景領域Ｂとからなる。缶詰通過領域Ａは、缶詰Ｐのどの部分が投影された領域かにより、上縁相当領域Ａ１、側壁相当領域Ａ２、下縁相当領域Ａ３及び下蓋相当領域Ａ４に分けられる。なお、図７のように、側壁相当領域Ａ２は、環状の上縁相当領域Ａ１と環状の下縁相当領域Ａ３との間に形成され、下蓋相当領域Ａ４は環状の下縁相当領域Ａ３の内部に形成される。また、缶詰Ｐ内に異物が存在する場合には、図７のように、Ｘ線画像中に異物領域Ｆとして表れる。

上縁相当領域Ａ１は、上縁１０４の投影領域に相当する領域であり、図６のＸ線Ｌ１による容器Ｃの投影領域に相当する。側壁相当領域Ａ２は、容器本体１０１の側壁の投影領域に相当する領域であり、図６のＸ線Ｌ２による容器Ｃの投影領域に相当する。下縁相当領域Ａ３は、下縁１０５の投影領域に相当する領域であり、図６のＸ線Ｌ３による容器Ｃの投影領域に相当する。下蓋相当領域Ａ４は、下蓋１０３の投影領域に相当する領域であり、図６のＸ線Ｌ４による容器Ｃの投影領域に相当する。

なお、上縁相当領域Ａ１及び下縁相当領域Ａ３は、厚みのある容器Ｃの上縁１０４及び下縁１０５を透過したＸ線Ｌ１，Ｌ３に対応する領域であるため、濃度値が大きい（高濃度である）。これに対し、下蓋相当領域Ａ４は、背景領域Ｂよりは濃度値が大きいものの、濃度値は比較的小さい（低濃度である）。側壁相当領域Ａ２は、下蓋相当領域Ａ４よりは濃度値が大きく、上縁相当領域Ａ１及び下縁相当領域Ａ３よりは濃度値が小さい。側壁相当領域Ａ２が下蓋相当領域Ａ４より濃度値が大きいのは、容器本体１０１の側壁を通過するＸ線Ｌ２は、容器本体１０１の側壁に対し浅い角度で入射するため側壁内を透過する距離が長く、側壁にＸ線が吸収されやすいためである。なお、ここでの側壁相当領域Ａ２及び下蓋相当領域Ａ４の濃度値の関係に関する説明には、両領域Ａ２，Ａ４内の異物領域Ｆの存在は考慮していない。

（２−７−２−２）検査領域設定部
検査領域設定部３４は、画像生成部３３の生成したＸ線画像内で、異物検査に使用する領域を検査対象領域として設定する。

検査領域設定部３４は、具体的には、Ｘ線画像の背景領域Ｂを除外した領域を検査対象領域として設定する。つまり、検査対象領域には、缶詰通過領域Ａ全体（上縁相当領域Ａ１、側壁相当領域Ａ２、下縁相当領域Ａ３及び下蓋相当領域Ａ４）が含まれる。

検査領域設定部３４は、Ｘ線画像から所定の閾値よりも濃度値の小さな領域を除外することで、Ｘ線画像から背景領域Ｂを除外する。

（２−７−２−３）マスク領域設定部
マスク領域設定部３５は、検査領域設定部３４の設定した検査対象領域内であって、異物の有無の判定に使用しない領域をマスク領域として設定する。

より具体的には、マスク領域設定部３５は、検査対象領域の中から、第１マスク領域Ｍ１と第２マスク領域Ｍ２とを設定する。第１マスク領域Ｍ１は、図７のように、上縁相当領域Ａ１及び下縁相当領域Ａ３からなる領域である。第２マスク領域Ｍ２は、図７のように、上縁相当領域Ａ１、側壁相当領域Ａ２及び下縁相当領域Ａ３からなる領域である。なお、第２マスク領域Ｍ２は、例えば特許文献１（特開２００１−２８１１７３号公報）のように、下蓋相当領域Ａ４だけを異物検査の対象とするために用いられるマスク領域である。

マスク領域設定部３５は、画像生成部３３により生成されたＸ線画像を二値化し、画像処理として収縮処理及び膨張処理を行うことで、第１マスク領域Ｍ１を設定する。

二値化は、Ｘ線画像内の、濃度値が所定の閾値以上の画素を黒色に、それ以外の画素を白色に変換する処理である。ここでは、Ｘ線画像内の背景領域Ｂ及び下蓋相当領域Ａ４が白色に、それ以外の領域は黒色に変換されるように閾値が決定されている。例えば、図７のＸ線画像を二値化することで、図８のような画像が得られる。なお、図８では、濃度値が所定の閾値以上の画素（黒色の画素）が存在する領域を斜線部で表している。

収縮処理及び膨張処理は、画像処理方法として一般に用いられる手法である。概括すれば、収縮処理は、二値化された画像に対し、ある画素の周辺に白色の画素が存在すればその画素を白色の画素に置き換える処理である。膨張処理は、二値化された画像に対し、ある画素の周辺に黒色の画素が存在すればその画素を黒色の画素に置き換える処理である。図を用いて簡単に説明すれば、図９（ａ）の画像（斜線部分が黒色の画素を、斜線の無い部分が白色の画素を示す）に収縮処理を行った場合には図９（ｂ）のような画像が、膨張処理を行った場合には図９（ｃ）のような画像が得られる。

マスク領域設定部３５による第１マスク領域Ｍ１の設定のフローについては、後述する。

また、マスク領域設定部３５は、Ｘ線画像の濃淡値に基づいてヒストグラムを作成して下蓋相当領域Ａ４を抽出し、Ｘ線画像の全領域から背景領域Ｂを除外した缶詰相当領域Ａから、下蓋相当領域Ａ４を更に除外することで、第２マスク領域Ｍ２を設定する。なお、第２マスク領域Ｍ２の設定方法は、この方法に限定されるものではなく、例えば、特許文献１（特開２００１−２８１１７３号公報）に開示されている方法で第２マスク領域Ｍ２が設定されてもよい。

（２−７−２−４）判定部
判定部３６は、検査領域設定部３４により設定された検査対象領域から、マスク領域設定部３５により設定されたマスク領域を除外した領域（検査対象領域から第１マスク領域Ｍ１を除外した領域及び検査対象領域から第２マスク領域Ｍ２を除外した領域のそれぞれ）について、画像生成部３３で作成されたＸ線画像を用いて缶詰Ｐ内の異物の有無を判定する。

異物の検出方法として、Ｘ線画像に含まれる画素を所定の濃度値を閾値として二値化することで、所定濃度よりも暗い画素を異物として検出する二値化処理による検出方法が用いられる。ただし、異物の検出方法は二値化処理による検出方法に限定されるものではなく、その他の一般的な異物判定方法が使用されてもよい。

判定部３６は、検査対象領域から第１マスク領域Ｍ１を除外した領域（すなわち側壁相当領域Ａ２と下蓋相当領域Ａ４とからなる領域）のＸ線画像には第１判定条件で、検査対象領域から第２マスク領域Ｍ２を除外した領域（すなわち下蓋相当領域Ａ４）のＸ線画像には第１判定条件と異なる第２判定条件で、それぞれ異物判定を行う。具体的には、検査対象領域から第１マスク領域Ｍ１を除外した領域のＸ線画像については第１閾値で、検査対象領域から第２マスク領域Ｍ２を除外した領域のＸ線画像については、第１閾値と異なる第２閾値で、二値化処理による検出方法を用いた異物判定を実行する。なお、第１閾値には、第２閾値よりも大きな値が使用される。言い換えれば、検査対象領域から第２マスク領域Ｍ２を除外した領域（すなわち下蓋相当領域Ａ４）のＸ線画像に対しては、検査対象領域から第１マスク領域Ｍ１を除外した領域（すなわち側壁相当領域Ａ２と下蓋相当領域Ａ４とからなる領域）のＸ線画像に対するよりも、厳しい検査基準で異物検査が行われる。

検査対象領域から第１マスク領域Ｍ１を除外した領域のＸ線画像に対して比較的大きな第１閾値が利用されるのは、異物判定が行われる領域に下蓋相当領域Ａ４よりも濃度値の大きい（高濃度の）側壁相当領域Ａ２が含まれるため、小さな閾値を用いると、異物の誤判定が発生する可能性が高くなるためである。逆に、検査対象領域から第２マスク領域Ｍ２を除外した領域のＸ線画像に対して比較的小さな第２閾値が利用されるのは、一般に濃度値が小さな（低濃度の）下蓋相当領域Ａ４については、厳しい検査基準で異物検査を実行するためである。

検査対象領域から第１マスク領域Ｍ１を除外した領域のＸ線画像及び検査対象領域から第２マスク領域Ｍ２を除外した領域のＸ線画像に対する異物判定のいずれかで、異物ありと判定された場合には、判定部３６は缶詰Ｐを不良品と判定する。いずれの異物判定でも異物なしと判定された場合には、判定部３６は缶詰Ｐを良品と判定する。

（３）第１マスク領域の設定処理
マスク領域設定部３５による、第１マスク領域Ｍ１の設定処理について説明する。

マスク領域設定部３５は、図１０に示すフローチャートに沿って第１マスク領域Ｍ１の設定を行う。

まず、ステップＳ１では、画像生成部３３により生成された図７のようなＸ線画像が、マスク領域設定部３５により、所定の閾値に対して二値化される。その結果、図８のように、背景領域Ｂと下蓋相当領域Ａ４とが白色の画素で、それ以外の部分（上縁相当領域Ａ１、側壁相当領域Ａ２、下縁相当領域Ａ３及び異物領域Ｆ）が黒色の画素で表された画像Ｇ１が生成される。

ステップＳ２では、マスク領域設定部３５により画像Ｇ１に対し収縮処理が行われ、図１１（ａ）のような画像Ｇ２が生成される。更に、ステップＳ３では、マスク領域設定部３５により画像Ｇ２に対し膨張処理が行われ、図１１（ｂ）のような画像Ｇ３が生成される。ステップＳ２及びステップＳ３が行われることで、上縁相当領域Ａ１、側壁相当領域Ａ２、及び下縁相当領域Ａ３は画像Ｇ１と略同一の形状及びサイズであり、画像Ｇ１中の異物領域Ｆの画素（図８参照）が白色の画素に置換された画像Ｇ３が作成される。これは、二値化された画像に対し収縮処理を行うと、他の画素から孤立した細かな黒色の画素は白色に置換され、膨張処理を行っても白色に置換された画素は、黒色に再置換されないためである。なお、本フローでは、ステップＳ２及びステップＳ３は１度しか実行されないが、これに限定されるものではなく、画像Ｇ１から異物領域Ｆの画素が白色に置換された画像Ｇ３を生成するため、ステップＳ２及びステップＳ３が所定回数繰り返されてもよい。

ステップＳ４では、画像Ｇ３に対し再び収縮処理が行われ、図１１（ｃ）のような画像Ｇ４が生成される。

ステップＳ５では、画像Ｇ３と画像Ｇ４とを比較した時に、画像Ｇ３だけに黒色の画素が存在する領域、言い換えれば画像生成部３３により生成されたＸ線画像の中で所定の閾値よりも高濃度の（濃度値が大きな）画素が存在する領域だけを抽出し、第１マスク領域Ｍ１として設定する。その結果、図１１（ｄ）のように、上縁相当領域Ａ１及び下縁相当領域Ａ３が、第１マスク領域Ｍ１として設定される。

以上の、二値化や、収縮処理及び膨張処理のための各種パラメータ（例えば、画像Ｇ３から画像Ｇ４への収縮率）は、第１マスク領域Ｍ１が適切に設定されるように、すなわち上縁相当領域Ａ１及び下縁相当領域Ａ３と第１マスク領域Ｍ１とが略一致するように、試運転時等にオペレータにより設定される。

なお、第１マスク領域Ｍ１の設定処理では、上記のステップＳ２及びステップＳ３を省略してもよい。つまり、ステップＳ１終了後、直ちにステップＳ４が実行され、ステップＳ４では、ステップＳ１で生成された画像Ｇ１から画像Ｇ４が生成されてもよい。ただし、ステップＳ２及びステップＳ３を省略した場合、特に異物領域Ｆに対応する画素が第１マスク領域Ｍ１に含まれてしまう可能性があるため、異物検査の精度を高く保つためには、ステップＳ２及びステップＳ３の収縮処理及び膨張処理が行われることが望ましい。

（４）特徴
（４−１）
上記実施形態に係るＸ線検査装置１０は、筒状の容器Ｃに入った内容物を検査する。筒状の容器Ｃは、筒状の容器本体１０１と、容器本体１０１の端部開口を塞ぐ上蓋１０２及び下蓋１０３と、容器本体１０１と上蓋１０２及び下蓋１０３との境界に設けられた上縁１０４及び下縁１０５と、を有する。Ｘ線検査装置１０は、照射部としてのＸ線照射器１３と、検出部としてのＸ線ラインセンサ１４と、画像生成部３３と、検査領域設定部３４と、マスク領域設定部３５と、判定部３６と、を備える。Ｘ線照射器１３は、容器Ｃに対して、上蓋１０２側からＸ線を照射する。Ｘ線ラインセンサ１４は、容器Ｃを透過したＸ線を検出する。画像生成部３３は、Ｘ線ラインセンサ１４によるＸ線の検出結果を用いてＸ線画像を生成する。検査領域設定部３４は、Ｘ線画像内の、上縁１０４の投影領域に相当する上縁相当領域Ａ１、下縁１０５の投影領域に相当する下縁相当領域Ａ３、及び、上縁相当領域Ａ１と下縁相当領域Ａ３との間の、容器本体１０１の側壁の投影領域に相当する側壁相当領域Ａ２を、検査対象領域として設定する。マスク領域設定部３５は、上縁相当領域Ａ１及び下縁相当領域Ａ３を第１マスク領域Ｍ１として設定する。判定部３６は、検査対象領域内であって第１マスク領域Ｍ１外のＸ線画像を用いて異物の有無を判定する。

ここでは、従来Ｘ線検査の対象外であった側壁相当領域Ａ２が検査対象領域に設定される。従来、不要な画像情報として異物の有無の判定には利用されていなかった側壁相当領域Ａ２の画像情報は、容器Ｃの形状及び検査条件によっては、容器Ｃの体積の２０％分以上に相当する場合があった。側壁相当領域Ａ２のＸ線画像データをＸ線検査に利用することで、精度のよい異物検査を実現できる。

（４−２）
上記実施形態に係るＸ線検査装置１０では、マスク領域設定部３５は、Ｘ線画像を用いて、画素の濃度に応じて二値化された第１画像としての画像Ｇ１又画像Ｇ３を生成し、画像Ｇ１又画像Ｇ３に対して収縮処理を行って第２画像としての画像Ｇ４を生成し、画像Ｇ１又画像Ｇ３と画像Ｇ４とを比較して画像Ｇ１又画像Ｇ３でのみ高濃度の画素（濃度値の大きな画素）が存在する領域を第１マスク領域Ｍ１として設定する。

これにより、容易に第１マスク領域Ｍ１を設定することができる。

特に、本発明に係るＸ線検査装置１０では、マスク領域設定部３５は、Ｘ線画像を画素の濃度に応じて二値化して第３画像としての画像Ｇ１を生成し、画像Ｇ１を収縮処理して第４画像としての画像Ｇ２を生成し、画像Ｇ２を膨張処理することで第１画像としてのＧ３を生成することが望ましい。画像Ｇ３に対して収縮処理を行って第２画像としての画像Ｇ４を生成し、画像Ｇ３と画像Ｇ４とを比較して画像Ｇ３でのみ高濃度の画素が存在する領域を第１マスク領域Ｍ１として設定することが望ましい。

これにより、細かな異物に対応する異物領域Ｆを、第１マスク領域Ｍ１から除外することができ、細かな異物についても検出可能な、精度のよい異物検査を実現できる。

（４−３）
上記実施形態に係るＸ線検査装置１０では、検査領域設定部３４は、下縁相当領域Ａ３の内部の、下蓋１０３の投影領域に相当する下蓋相当領域Ａ４を、さらに検査対象領域として設定する。

これにより、上縁相当領域Ａ１及び下縁相当領域Ａ３を除いた容器相当領域Ａ全体のＸ線画像が異物検査に使用され、精度のよい異物検査を行うことができる。

（４−４）
上記実施形態に係るＸ線検査装置１０では、判定部３６は、側壁相当領域Ａ２における異物の有無を側壁相当領域Ａ２のＸ線画像を用いて第１判定条件により判定する。また、判定部３６は、下蓋相当領域Ａ４における異物の有無を下蓋相当領域Ａ４のＸ線画像を用いて第１判定条件と異なる第２判定条件により判定する。

これにより、画像に濃度差がある側壁相当領域Ａ２と下蓋相当領域Ａ４とにおいて、それぞれの領域に適した判定条件で検査を行うことができる。

さらに、本発明に係るＸ線検査装置１０では、第１判定条件は、Ｘ線画像の画素の濃度値が第１閾値より大きい場合に異物が存在すると判定するものである。第２判定条件は、Ｘ線画像の画素の濃度が第２閾値より大きい場合に異物が存在すると判定するものである。第１閾値は、第２閾値よりも大きい。

これにより、もともと画像の濃度値が大きい（高濃度の）側壁相当領域Ａ２においては、異物領域Ｆのない領域において、異物領域Ｆがあると誤判定することを防止できる。一方、画像の濃度値が小さい（低濃度の）下蓋相当領域Ａ４については、精度のよい異物検出を行うことができる。

（５）変形例
以下に本実施形態の変形例を示す。なお、複数の変形例を適宜組み合わせてもよい。

（５−１）変形例Ａ
上記実施形態では、判定部３６は、検査対象領域から第１マスク領域Ｍ１を除いた領域のＸ線画像と、検査対象領域から第２マスク領域Ｍ２を除いた領域のＸ線画像と、について異物判定を行っているが、これに限定されるものではない。検査対象領域から第１マスク領域Ｍ１を除いた領域のＸ線画像についてのみ異物判定を行ってもよい。このような検査であっても、側壁相当領域Ａ２と下蓋相当領域Ａ４との両方を含むＸ線画像について異物検査を行うことができる。

ただし、側壁相当領域Ａ２は下蓋相当領域Ａ４よりも濃度値が大きいため、単一の判定条件では検査基準が甘くなる場合があることから、検査対象領域から第２マスク領域Ｍ２を除いた領域のＸ線画像（下蓋相当領域Ａ４のＸ線画像）について、判定条件を変えて（厳しい検査基準で）、異物の有無の判定を行うことが望ましい。

（５−２）変形例Ｂ
上記実施形態では、判定部３６は、検査対象領域から第１マスク領域Ｍ１を除いた領域のＸ線画像と、検査対象領域から第２マスク領域Ｍ２を除いた領域のＸ線画像と、について異なる閾値を用いることで判定条件を変更しているが、これに限定されるものではない。

例えば、検査対象領域から第１マスク領域Ｍ１を除いた領域のＸ線画像と、検査対象領域から第２マスク領域Ｍ２を除いた領域のＸ線画像とに対して、それぞれ異なる画像処理を実行することで判定条件を変更してもよい。例えば、検査対象領域から第１マスク領域Ｍ１を除いた領域のＸ線画像には濃度値の平均値が大きな画像に適した画像処理を、検査対象領域から第２マスク領域Ｍ２を除いた領域のＸ線画像には異物検査の精度を向上させる画像処理を実行し、これにより判定条件を変更してもよい。

また、例えば、検査対象領域から第１マスク領域Ｍ１を除いた領域のＸ線画像と、検査対象領域から第２マスク領域Ｍ２を除いた領域のＸ線画像とについて、異なる判定手法により異物判定を実行してもよい。例えば、検査対象領域から第１マスク領域Ｍ１を除いた領域のＸ線画像には濃度値の平均値が大きな画像に適した異物の判定手法を、検査対象領域から第２マスク領域Ｍ２を除いた領域のＸ線画像には異物検査の精度を向上させる判定手法を、それぞれ用いてもよい。

（５−３）変形例Ｃ
上記実施形態では、Ｘ線検査装置１０により円筒状の容器Ｃに入った缶詰Ｐの異物検査が行われるが、これに限定されるものではない。Ｘ線検査装置１０は、例えば角筒状の容器本体と、上蓋及び下蓋と、容器本体と上蓋及び下蓋との境界の上縁及び下縁と、を有する容器内の異物検査にも適用可能である。

（５−４）変形例Ｄ
上記実施形態では、Ｘ線検査装置１０により容器Ｃ内の異物検査が行われるが、マスク領域設定部３５により第１マスク領域Ｍ１を設定する処理を行うことで、容器Ｃの形状異常（上縁１０４又は下縁１０５の凹み）も検査可能である。

例えば、下縁１０５が内側に凹むように変形している場合、画像生成部３３により生成されたＸ線画像に対して二値化が行われることで、図１２（ａ）のような、黒色の画素が下蓋相当領域Ａ４側に突出した突出部Ｚを有する画像Ｈ１が生成される。このような画像Ｈ１に収縮処理及び膨張処理を実行すると、他の画素から孤立した黒色の画素は消去されるため、画像Ｈ１の突出部Ｚの先端の画素が白色に置換された図１２（ｂ）のような画像Ｈ３が生成される。更に、画像Ｈ３に対して収縮処理を実行すると、図１２（ｃ）のような画像Ｈ４が生成され、最終的には、第１マスク領域Ｍ１として図１２（ｄ）のような領域が設定される。つまり、画像Ｈ１の突出部Ｚの先端部分は、第１マスク領域Ｍ１から除外されるため、下縁１０５の凹みが異物として認識され、異物処理と併せて容器Ｃの形状異常も認識することができる。

（５−５）変形例Ｅ
上記実施形態では、判定部３６は、検査対象領域から第１マスク領域Ｍ１を除外した領域のＸ線画像に対して第１判定条件（Ｘ線画像の画素の濃度が第１閾値より大きい場合に異物が存在すると判定）で、検査対象領域から第２マスク領域Ｍ２を除外した領域のＸ線画像には第２判定条件（Ｘ線画像の画素の濃度が第２閾値より大きい場合に異物が存在すると判定）で、それぞれ異物判定を行う。第１閾値は、第２閾値よりも大きな値に設定される。

しかし、画像処理の方法やモニタ２０への表示方法によっては、Ｘ線画像において、Ｘ線ラインセンサ１４の画素センサ１４ａが検出したＸ線の強度が強いほど濃度関連値を大きく、Ｘ線の強度が弱いほど濃度関連値を小さく設定することも可能である。この場合には、第１判定条件は、Ｘ線画像の画素の濃度関連値が第１閾値より小さい場合に異物が存在すると判定するものとなり、第２判定条件は、Ｘ線画像の画素の濃度関連値が第２閾値より小さい場合に異物が存在すると判定するものとなる。第１閾値は、第２閾値よりも小さな値に設定される。

なお、変形例Ｅの内容は、本質的には上記実施形態と同じ内容である。

本発明は、缶詰などの筒状容器内の異物検査を精度よく実施可能なＸ線検査装置として有用である。

１０ Ｘ線検査装置
１３ Ｘ線照射器（照射部）
１４ Ｘ線ラインセンサ（検出部）
３３ 画像生成部
３４ 検査領域設定部
３５ マスク領域設定部
３６ 判定部
１０１ 容器本体
１０２ 上蓋
１０３ 下蓋
１０４ 上縁
１０５ 下縁
Ａ１ 上縁相当領域
Ａ２ 側壁相当領域
Ａ３ 下縁相当領域
Ａ４ 下蓋相当領域
Ｍ１ 第１マスク領域（マスク領域）
Ｇ１ 画像（第１画像，第３画像）
Ｇ２ 画像（第４画像）
Ｇ３ 画像（第１画像）
Ｇ４ 画像（第２画像）

特開２００１−２８１１７３号公報

Claims (6)

1. 筒状本体と、前記筒状本体の端部開口を塞ぐ上蓋及び下蓋と、前記筒状本体と前記上蓋及び前記下蓋との境界に設けられた上縁及び下縁と、を有する筒状容器に入った内容物を検査するＸ線検査装置であって、
   前記筒状容器に対して、前記上蓋側からＸ線を照射する照射部と、
   前記筒状容器を透過したＸ線を検出する検出部と、
   前記検出部によるＸ線の検出結果を用いてＸ線画像を生成する画像生成部と、
   前記Ｘ線画像内の、前記上縁の投影領域に相当する上縁相当領域、前記下縁の投影領域に相当する下縁相当領域、及び、前記上縁相当領域と前記下縁相当領域との間の、前記筒状本体の側壁の投影領域に相当する側壁相当領域を、検査対象領域として設定する検査対象領域設定部と、
   前記上縁相当領域及び前記下縁相当領域をマスク領域として設定するマスク領域設定部と、
   前記検査対象領域内であって前記マスク領域外の前記Ｘ線画像を用いて異物の有無を判定する判定部と、
   を備えるＸ線検査装置。
2. 前記マスク領域設定部は、前記Ｘ線画像を用いて、画素の濃度に応じて二値化された第１画像を生成し、前記第１画像に対して収縮処理を行って第２画像を生成し、前記第１画像と前記第２画像とを比較して前記第１画像でのみ高濃度の画素が存在する領域を前記マスク領域として設定する、
   請求項１に記載のＸ線検査装置。
3. 前記マスク領域設定部は、前記Ｘ線画像を画素の濃度に応じて二値化して第３画像を生成し、前記第３画像を収縮処理して第４画像を生成し、前記第４画像を膨張処理することで前記第１画像を生成する、
   請求項２に記載のＸ線検査装置。
4. 前記検査対象領域設定部は、前記下縁相当領域の内部の、前記下蓋の投影領域に相当する下蓋相当領域を、さらに前記検査対象領域として設定する、
   請求項１から３のいずれかに記載のＸ線検査装置。
5. 前記判定部は、前記側壁相当領域における異物の有無を前記側壁相当領域の前記Ｘ線画像を用いて第１判定条件により判定し、前記下蓋相当領域における異物の有無を前記下蓋相当領域の前記Ｘ線画像を用いて前記第１判定条件と異なる第２判定条件により判定する、
   請求項４に記載のＸ線検査装置。
6. 前記第１判定条件は、前記Ｘ線画像の画素の濃度が第１値より大きい場合に異物が存在すると判定するものであって、
   前記第２判定条件は、前記Ｘ線画像の画素の濃度が第２値より大きい場合に異物が存在すると判定するものであって、
   前記第１値は、前記第２値よりも大きい、
   請求項５に記載のＸ線検査装置。

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