特許第6179752号(P6179752)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6179752
(24)【登録日】2017年7月28日
(45)【発行日】2017年8月16日
(54)【発明の名称】検査装置
(51)【国際特許分類】
   G01N 21/85 20060101AFI20170807BHJP
【FI】
   G01N21/85 A
【請求項の数】5
【全頁数】11
(21)【出願番号】特願2012-288023(P2012-288023)
(22)【出願日】2012年12月28日
(65)【公開番号】特開2014-130080(P2014-130080A)
(43)【公開日】2014年7月10日
【審査請求日】2015年10月16日
(73)【特許権者】
【識別番号】000001812
【氏名又は名称】株式会社サタケ
(72)【発明者】
【氏名】河村 陽一
(72)【発明者】
【氏名】池田 信義
【審査官】 平田 佳規
(56)【参考文献】
【文献】 特開2006−234744(JP,A)
【文献】 特開2003−255475(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G01N 21/84 − 21/958
G01B 11/00 − 11/30
G01N 33/10
A61J 3/07
B02B 7/00
B07C 5/342
H04N 1/028
H04N 1/04
H04N 5/222− 5/257
H04N 7/18
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
粒状材料を連続的に移送させる移送手段と、該移送手段から落下する粒状材料を検査領域においてその良・否を光学的に検査する検査部と、該検査部の検査の結果、良品に対して噴風を行わずにそのまま落下させて回収する一方、不良品に対して噴風を行って前記粒状材料から排除させて回収するエジェクターノズルと、を備えた検査装置であって、
前記検査部は、前記粒状材料の落下軌跡の前後を挟んで光学像を結像する撮像素子を備えた撮像装置と、光源と、バックグラウンドとを箱体内に内装した構成であり、
前記検査領域に形成される読み取りラインの中央部と両端部とにおいて、前記粒状材料の検査位置にずれが生じた場合に、前記エジェクターノズルのエア噴出の作動遅れを不要とするよう、
前記撮像装置は、複数の光反射体によって前記検査領域からの光を折り返して反射させる撮像光学系備えられ撮像光学系複数の光反射体のうち少なくとも一対の光反射体を凹面形状に形成されていることを特徴とする検査装置。
【請求項2】
前記撮像光学系は、検査領域からの光を折り返して反射させる第1の光反射体と、該第1の光反射体にて反射した光を反射する第2の光反射体と、該第2の光反射体にて反射した光を反射する第3の光反射体と、該第3の光反射体にて反射した光を前記撮像素子に導く第4の光反射体とを備えて構成され、前記第1及び第3の光反射体の光反射面を凹面形状に形成し、前記第2及び第4の光反射体の光反射面を平面形状に形成してなる請求項1記載の検査装置。
【請求項3】
前記第1及び第3の光反射体は、上下方向に一対で並設可能となるよう、それぞれを凹面鏡支持部材に支持させてなる請求項2記載の検査装置。
【請求項4】
前記撮像光学系は、前記複数の光反射体の全てを凹面形状に形成してなる請求項1記載の検査装置。
【請求項5】
前記撮像光学系は、前記複数の光反射体のうち前記検査領域からの光を最初に反射させる光反射体と、前記撮像素子に導く最後の光反射体とを凹面形状に形成してなる請求項1記載の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、錠剤、カプセル、米麦など穀類、アーモンドなどナッツ類、大豆など豆類、樹脂ペレット又はレーズンなど果菜類に係る粒状材料を連続的に移送させ、該粒状材料中の不良品又は異物の混入を検査領域において光学的に検査するための検査装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、米粒や樹脂ペレットなどの粒状材料を検査領域に通過させ、受光手段によって適正光量範囲を外れている不良物を検査し、当該不良物をエア噴出装置等の分離手段によって正常物とは異なる経路に分離させる構成とする選別機が知られており、例えば、特許文献1に開示されたものがある。
【0003】
特許文献1には、検査領域からの光を光軸方向に折り返して受光手段に導く光反射式の折り曲げ光路形成手段が備えられている。この光反射式の折り曲げ光路形成手段は、図8(特許文献1の図16(イ)、(ロ)も参照のこと。)で示すように、検査領域からの光を反射する第1の光反射体10Aと、その第1の光反射体10Aにて反射した光を反射して受光手段5に導く第2の光反射体11とを備え、前記第1の光反射体10Aの光反射面を凹面形状に形成し、前記第2の光反射面11を平面形状又は凸面形状に形成して構成したものである。
【0004】
以下、上記構成の作用を述べると、第1の光反射体10Aは光反射面を凹面形状に形成しているから、第1の光反射体10Aにて検査領域からの光が反射されると、検査領域における複数の単位受光対象範囲の夫々からの光は、凹面形状の光反射面にて検査領域の経路横幅方向の中央側に寄せ集めるように屈曲する状態で反射する。その結果、検査領域の像を縮小させる状態で光を反射させることになる。その第1の光反射体10Aにて反射した光を例えば光反射面を平面形状又は凸面形状に形成して構成されている第2の光反射体11にて反射して受光手段5に導くことになる。
【0005】
このように構成すると、検査領域における複数の単位受光対象範囲の夫々からの光を極力受光手段5の光軸方向に近い状態で第1の光反射体10Aにて反射させることで、検査領域の像を縮小した像を受光手段5にて受光できるように折り曲げ光路が形成されることになり、対象物移送手段にて検査領域を通過するように移送される粒状体群が搬送の乱れに起因して経路横幅方向と交差する方向に位置がずれることがあっても、隣接する別の列の単位受光対象範囲の受光量として誤って評価するおそれが少ないものにすることが可能となる。そして、第1の光反射体10Aを平面形状に構成するものに比べて、第2の光反射体11の経路幅方向に沿う長さを短くして装置をコンパクト化させることが可能となるといった利点もある(図8参照)。
【0006】
上記構成の折り曲げ光路形成手段にあっては、凹面鏡の反射面にて検査領域の光が、経路横幅方向の中央側に寄せ集めるように屈曲する状態で反射する。しかしながら、図7に示すように、検査領域Kに形成される読み取りラインRは、符号R1で示される直線状であることが理想的であるが、実際には凹面鏡110による光反射面110aの歪によって符号R2で示される円弧状となってしまう。すなわち、符号R2で示される円弧状のラインは、経路幅の中央部Cと左端L1及び右端L2とで検査位置がずれていることを示す。このような位置ずれは、光反射面110aを二次元凹面反射鏡(横(水平)方向にのみ曲率を有する凹面反射鏡)に形成した場合であっても、光反射面110aを三次元の球面反射鏡(横(水平)方向及び縦(垂直)方向に曲率を有する凹面鏡)に形成した場合であっても同様な現象が生じる。
この位置ずれは、凹面反射鏡によって検査領域を経路横幅方向の中央側に寄せ集めるように屈曲させ、本来の像よりも縮小して反射させることに起因すると考えられる。しかしながら、装置の小型化を実現するためには凹面反射鏡の採用は避けられず、位置ずれによる不良物の検出精度が劣る問題や、位置ずれによるエア噴出装置の作動遅れの問題を何らかの手段で解消する必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2006−234744
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は上記問題点にかんがみ、装置の小型化を実現することと、検査位置のずれを解消して選別精度の向上を図ることとを可能とする撮像装置を提供することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決するため本発明は、粒状材料を連続的に移送させる移送手段と、該移送手段から落下する粒状材料を検査領域においてその良・否を光学的に検査する検査部と、該検査部の検査の結果、良品に対して噴風を行わずにそのまま落下させて回収する一方、不良品に対して噴風を行って前記粒状材料から排除させて回収するエジェクターノズルと、を備えた検査装置であって、
前記検査部は、前記粒状材料の落下軌跡の前後を挟んで光学像を結像する撮像素子を備えた撮像装置と、光源と、バックグラウンドとを箱体内に内装した構成であり、
前記検査領域に形成される読み取りラインの中央部と両端部とにおいて、前記粒状材料の検査位置にずれが生じた場合に、前記エジェクターノズルのエア噴出の作動遅れを不要とするよう、
前記撮像装置は、複数の光反射体によって前記検査領域からの光を折り返して反射させる撮像光学系備えられ撮像光学系複数の光反射体のうち少なくとも一対の光反射体を凹面形状に形成する、という技術的手段を講じた。
【0010】
また、請求項2記載の発明は、前記撮像光学系を、検査領域からの光を折り返して反射させる第1の光反射体と、該第1の光反射体にて反射した光を反射する第2の光反射体と、該第2の光反射体にて反射した光を反射する第3の光反射体と、該第3の光反射体にて反射した光を前記撮像素子に導く第4の光反射体とを備えて構成し、前記第1及び第3の光反射体の光反射面を凹面形状に形成し、前記第2及び第4の光反射体の光反射面を平面形状に形成したものである。
【0011】
さらに、請求項3記載の発明は、前記第1及び第3の光反射体を、上下方向に一対で並設可能となるよう、それぞれを凹面鏡支持部材に支持させたものである。
【0012】
そして、前記複数の光反射体の全てを凹面形状に形成したり、前記複数の光反射体のうち前記検査領域からの光を最初に反射させる光反射体と、前記撮像素子に導く最後の光反射体とを凹面形状に形成したりすることが可能である。
【発明の効果】
【0013】
請求項1記載の発明によれば、粒状材料を連続的に移送させる移送手段と、該移送手段から落下する粒状材料を検査領域においてその良・否を光学的に検査する検査部と、該検査部の検査の結果、良品に対して噴風を行わずにそのまま落下させて回収する一方、不良品に対して噴風を行って前記粒状材料から排除させて回収するエジェクターノズルと、を備えた検査装置であって、前記検査部は、前記粒状材料の落下軌跡の前後を挟んで光学像を結像する撮像素子を備えた撮像装置と、光源と、バックグラウンドとを箱体内に内装した構成であり、前記検査領域に形成される読み取りラインの中央部と両端部とにおいて、前記粒状材料の検査位置にずれが生じた場合に、前記エジェクターノズルのエア噴出の作動遅れを不要とするよう、前記撮像装置は、複数の光反射体によって前記検査領域からの光を折り返して反射させる撮像光学系備えられ撮像光学系複数の光反射体のうち少なくとも一対の光反射体を凹面形状に形成することで、円弧状読み取りラインを上に凸の円弧と下に凸の円弧とで相殺させて、位置ずれが生じることのない直線状の読み取りラインを形成することができる。これにより、凹面反射鏡の採用により装置の小型化を実現しつつ、かつ、位置ずれによる不良物の検出精度が劣る問題を解消することができる。
【0014】
また、請求項2記載の発明によれば、凹面反射鏡と平面反射鏡とを組み合わせて撮像光学系を形成したものであり、撮像素子においては位置ずれが生じることのない直線状の読み取りラインを形成し、かつ、凹面反射鏡と平面反射鏡との併用により製造コストを安価にすることができる。
【0015】
さらに、請求項3記載の発明によれば、前記第1及び第3の光反射体を、上下方向に一対で並設可能となるよう、それぞれを凹面鏡支持部材に支持させることで、個々の光反射体を単独で組み付けるよりも、組立作業性を一段と向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
図1】本発明の撮像装置が適用される検査装置の概略縦断面図である。
図2】本発明の撮像装置が適用されるカメラの撮像光学系を示す概略図である。
図3】撮像光学系の光反射体の反射作用を示す模式図である。
図4】撮像光学系の別の実施例を示す概略図である。
図5】二枚の凹面鏡に連続して反射させたときの反射作用を示す模式図である。
図6】撮像光学系の他の実施例を示す概略図である。
図7】検査領域Kに形成される読み取りラインを示す模式図である。
図8】従来の折り曲げ光路形成手段を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
本発明を実施するための形態を図面を参照しながら説明する。図1は本発明の撮像装置が適用される粒状材料の検査装置の概略縦断面図である。
【0018】
図1に示すように、粒状材料の検査装置1は、機枠2内に、水平位置から約60度の角度で傾斜して配置した移送手段としてのシュート3と、穀粒などの粒状材料を貯留するための貯留タンク4と、貯留タンク4からの粒状材料をシュート3に搬送するための振動フィーダ5と、シュート3下端から落下する粒状材料の落下軌跡の前後を挟んで設けられる検査部6と、さらに下方に設けたエジェクターノズル7と、該エジェクターノズル7下方において前記シュート3と同傾斜線上にあり、エジェクターノズル7からの噴風を受けずにそのまま落下軌跡の粒状材料を受ける良品回収樋8と、該良品回収樋8に並設され、エジェクターノズル7からの噴風を受けて正常な粒状材料から不良品を回収するための不良品回収樋9と、エジェクターノズル7からの噴風を受け損(そこ)ねて、周囲の部材に当たって跳ね返った不良品を回収するための補助不良品回収樋10とが備えられている。
【0019】
検査部6a,6bは、それぞれ箱体11a,11bにより囲繞されて形成されている。そして、粒状材料の落下軌跡の前側にある箱体11aには、本発明の撮像装置が適用された可視光用のCCD固体撮像素子及び近赤外光用のNIR固体撮像素子が内装されたカメラ12と、蛍光灯、LED等からなる可視光源13a,13bと、ハロゲンランプ、LED等からなる近赤外光源14aと、検査部6bの対向用バックグラウンド15aとが内装されている。一方、粒状材料の流下軌跡の後側にある箱体11bには、本発明の撮像装置が適用された可視光用のCCD固体撮像素子及び近赤外光用のNIR固体撮像素子が内装されたカメラ12bと、蛍光灯、LED等からなる可視光源13c,13dと、ハロゲンランプ、LED等からなる近赤外光源14bと、検査部6aの対向用バックグラウンド15bとが内装されている。そして、箱体11a,11bの粒状材料の落下軌跡側には、透明ガラスからなる窓部材16a,16bが嵌め込まれており、両窓部材16a,16bで囲まれる近辺が検査領域Kとなる。
【0020】
前記エジェクターノズル7には、図外のエアコンプレッサからの空気がサブタンク17、配管18、電磁弁19を介してエア管20から供給される。前記サブタンク17はエアコンプレッサからの空気をいったん貯留するものであり、該サブタンク17を設けることでエジェクターノズル7から消費されるエア量が多い場合であっても、エア不足に陥るおそれがない。
【0021】
機枠2の前方の傾斜壁には、エアシリンダ21によって上下方向に回動可能な前面ドア22が設けられ、これにより、清掃等のメンテナンス作業を容易に行うことが可能である一方、該前面ドア22の下方には、タッチパネルからなる操作盤及びモニタが兼用された液晶ディスプレイ23が設けられており、オペレータの目の高さ位置に液晶ディスプレイ23を配設することで機械操作を容易に行い得て、操作性の向上を図ることができる。
【0022】
図1の符号24は不良品受口であり、符号25は良品受口であり、符号26は補助不良品受口であり、符号27はサンプル取出部である。
【0023】
図2は本発明の撮像装置が適用されるカメラの光学系を示す概略図である。
【0024】
図2に示すように、カメラ12は、複数の光反射体28,29,30,31よって検査領域からの光を折り返して反射させる撮像光学系32と、この撮像光学系32によって導かれた材料の光学像を結像する撮像素子33,34とから主要部が構成される。撮像素子33は、光学像のうちの可視光成分の波長の光を特異的に結像するCCD固体撮像素子であり、撮像素子34は、光学像のうちの近赤外光成分の波長の光を特異的に結像するNIR固体撮像素子である。そして、光反射体31と撮像素子33,34との間には、ダイクロイックミラー35を配設する。これにより、撮像光学系32よって導かれる可視光成分からなる光学像はダイクロイックミラー35により屈曲され、レンズ36によりCCD固体撮像素子33の結像面33aに像を結像させ、一方で、撮像光学系32によって導かれる近赤外光成分からなる光学像はダイクロイックミラー35により透過され、レンズ37によりNIR固体撮像素子34の結像面34aに像を結像させることができる。
【0025】
以下、撮像光学系32について詳述する。図2に示す光反射体28は放物面ミラーからなる凹面鏡、光反射体29は平面反射鏡、光反射体30は放物面ミラーからなる凹面鏡、光反射体31は平面反射鏡にそれぞれ形成されている。そして、前記凹面鏡からなる光反射体28及び凹面鏡からなる光反射体30は、上下方向(カメラ12の筐体内部における上下方向)に一対で並設可能となるよう、凹面鏡支持部材39に取り付けられている。このように、光反射体28及び30を上下方向に一対で並設すると、個々の光反射体28,30を単独で組み付けるよりも、組立作業性を一段と向上させることができる。
【0026】
次に、上記構成の作用を述べる。図3は撮像光学系の光反射体の反射作用を示す模式図である。
【0027】
図2及び図3において、検査領域Kからの光が窓部材16を介して入射角度φ1をもって入射すると、まず、光反射体(凹面鏡)28により一定の角度φ2をもって反射される。このとき、検査領域Kの経路横幅方向の中央側に寄せ集めるように屈曲する状態で縮小して反射される。
【0028】
次に、光反射体(平面反射鏡)29では一定の角度φ3をもって縮小することなく単純に反射される。この場合(凹面鏡と平面反射鏡とに順次反射させた場合)、従来と同様、検査領域Kに形成される読み取りラインは、円弧状(図3の符号R2参照。上に凸の円弧状。)となる。
【0029】
さらに、光反射体(凹面鏡)30により一定の角度φ4をもって反射させると、再び検査領域Kの経路横幅方向の中央側に寄せ集めるように屈曲する状態で縮小して反射される。この場合(一枚目の凹面鏡と平面反射鏡と二枚目の凹面鏡とに順次反射させたとき)、図3を参照すれば、検査領域Kに形成される読み取りラインは、符号R3で示される下に凸の円弧状の傾向を示す。しかしながら、一枚目の凹面鏡と二枚目の凹面鏡とを組み合わせると、上に凸の円弧状読み取りライン(符号R2、一枚目の凹面鏡28の作用。)と下に凸の円弧状読み取りライン(符号R3、二枚目の凹面鏡30の作用。)とが光学的に相殺されるものとなる。すなわち、撮像素子33,34に入射される際は、実質的に図3のR1で示す直線状の読み取りラインで認識されることになる。
【0030】
さらに、図2を参照して説明すると、光反射体(凹面反射鏡)30で反射された光は、光反射体(平面反射鏡)31により一定の角度φ5をもって縮小することなく単純に反射され、ダイクロイックミラー35に入射される。ダイクロイックミラー35に入射された光は、可視光成分からなる光学像が90°屈曲され、レンズ36によりCCD固体撮像素子33の結像面33aに像を結像される一方、近赤外光成分からなる光学像は透過され、レンズ37によりNIR固体撮像素子34の結像面34aに像を結像される。そして、CCD固体撮像素子33の結像面33a及びNIR固体撮像素子34の結像面34aにおいては、位置ずれが生じることのない直線状の読み取りラインを形成することができる。
【0031】
図4は撮像光学系の別の実施例を示す概略図である。図4に示す実施例は、光反射体28,29,30,31の全てに放物面ミラーからなる凹面鏡を採用した例である。図5は二枚の凹面鏡に連続して反射させたときの反射作用を示す模式図である。図5(A)は、一枚の凹面鏡により検査領域Kの粒状物の反射光を経路横幅方向の中央に集め、上方に屈曲させる際の下に凸の読み取りラインが固体撮像素子に結像される様子を示す作用図、図5(B)は、一枚の凹面鏡により検査領域Kの粒状物の反射光を経路横幅方向の中央に集め、下方に屈曲させる際の上に凸の読み取りラインが固体撮像素子に結像される様子を示す作用図、図3(C)は、2枚の凹面鏡を用いたときの反射作用を示す模式図である。
【0032】
図4及び図5(C)を参照し撮像光学系の光反射体の反射作用を説明する。図4及び図5(C)において、検査領域Kからの光が窓部材16を介して入射角度φ1をもって入射すると、まず、光反射体(凹面鏡)28により一定の角度φ2をもって反射される。このとき、検査領域Kの経路横幅方向の中央側に寄せ集めるように屈曲する状態で縮小して反射される。
【0033】
次に、光反射体(凹面鏡)29においても、一定の角度φ3をもって経路横幅方向の中央側に寄せ集めるように屈曲する状態で縮小して反射される。この場合、検査領域Kに形成される読み取りラインは、一枚目の凹面鏡28と二枚目の凹面鏡29とを組み合わせると、図3と同様、上に凸の円弧状読み取りラインと下に凸の円弧状読み取りラインとが光学的に相殺されるものとなり、撮像素子33,34に入射される際は、実質的に直線状の読み取りラインで認識されることになる。
【0034】
さらに、図4を参照して説明すると、光反射体(凹面反射鏡)29で反射された光は、同様に光反射体(凹面反射鏡)30により一定の角度φ4をもって反射され、さらに、光反射体(凹面反射鏡)31により一定の角度φ5をもって反射された後にダイクロイックミラー35に入射される。ダイクロイックミラー35に入射された光は、可視光成分からなる光学像が90°屈曲され、レンズ36によりCCD固体撮像素子33の結像面33aに像を結像される一方、近赤外光成分からなる光学像は透過され、レンズ37によりNIR固体撮像素子34の結像面34aに像を結像される。そして、CCD固体撮像素子33の結像面33a及びNIR固体撮像素子34の結像面34aにおいては、位置ずれが生じることのない直線状の読み取りラインを形成することができる。上記の例であれば、より直線性の高い読み取りラインを形成することができる一方、全ての光反射体に凹面反射鏡を用いるため、製造コスト高となる点に難点がある。
【0035】
図6は撮像光学系の他の実施例を示す概略図である。図6に示す実施例は、窓部材16から入射される最初の光反射体28と、撮像素子に導く最後の光反射体31とに放物面ミラーからなる凹面鏡を採用した例である。この例であっても図2と同様の作用・効果が期待できるが、凹面鏡からなる光反射体を並設できないため、組立作業性に難点がある。
【0036】
以上のように、複数の光反射体28,29,30,31のうち少なくとも一対の光反射体28、30を凹面形状に形成することで、凹面鏡に特有の円弧状読み取りラインが、上に凸の円弧と下に凸の円弧とで相殺され、位置ずれが生じることのない直線状の読み取りラインを形成することができる。これにより、これにより、位置ずれによる不良物の検出精度が劣る問題を解消することができ、ひいては、位置ずれによるエア噴出装置の作動遅れの問題を解消することができる。
【0037】
なお、本発明の撮像装置は、上記実施の形態に限らず、種々の設計変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【0038】
本発明は、錠剤、カプセル、米麦などの穀類、樹脂ペレット又は果物などの材料を連続的に移送させ、材料中の不良品又は異物の混入を検査するための撮像装置に適用することができる。
【符号の説明】
【0039】
1 検査装置
2 機枠
3 シュート
4 貯留タンク
5 振動フィーダ
6 検査部
7 エジェクターノズル
8 良品回収樋
9 不良品回収樋
10 補助不良品回収樋
11 箱体
12 カメラ(撮像装置)
13 可視光源
14 近赤外光源
15 バックグラウンド
16 窓部材
17 サブタンク
18 配管
19 電磁弁
20 エア管
21 エアシリンダ
22 前面ドア
23 液晶ディスプレイ
24 不良品受口
25 良品受口
26 補助不良品受口
27 サンプル取出部
28 光反射体(凹面鏡)
29 光反射体(平面鏡)
30 光反射体(凹面鏡)
31 光反射体(平面鏡)
32 撮像光学系
33 撮像素子(CCD固体撮像素子)
34 撮像素子(NIR固体撮像素子)
35 ダイクロイックミラー
36 レンズ
37 レンズ
39 凹面鏡支持部材
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8