特許 6478474 粒状体検査装置

(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】6478474

(24)【登録日】2019年2月15日

(45)【発行日】2019年3月6日

(54)【発明の名称】粒状体検査装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/85 20060101AFI20190225BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/85 A

【請求項の数】6

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2014-82867(P2014-82867)

(22)【出願日】2014年4月14日

(65)【公開番号】特開2015-203620(P2015-203620A)

(43)【公開日】2015年11月16日

【審査請求日】2016年12月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001052

【氏名又は名称】株式会社クボタ

(74)【代理人】

【識別番号】110001818

【氏名又は名称】特許業務法人Ｒ＆Ｃ

(72)【発明者】

【氏名】黒水 泰守

(72)【発明者】

【氏名】砂畠 睦巳

(72)【発明者】

【氏名】池田 直人

【審査官】 小野寺 麻美子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−２９８６９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／０６９７３６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−０１１１１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０４４０５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２１／８４ − Ｇ０１Ｎ ２１／９５８

Ｂ０７Ｃ １／００ − Ｂ０７Ｃ ９９／００

Ｂ０２Ｂ １／００ − Ｂ０２Ｂ ７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被検査物である粒状体を所定の通過方向で通過させる通過経路と、
前記通過経路に規定された第１検査領域と、
前記通過経路に前記第１検査領域に対して前記通過方向で間隔をあけて規定された第２検査領域と、
前記通過方向に対して横断方向に延びる光軸を有するとともに前記第１検査領域に光学的照準を合わせた第１受光ユニットと、
前記第１受光ユニットに背を向けて前記第１検査領域を照明する第１正面照明ユニットと、
前記第１受光ユニットに向き合って前記第１検査領域を照明する第１背面照明ユニットと、
前記通過方向に対して横断方向に延びる光軸を有するとともに、前記第２検査領域に光学的照準を合わせた第２受光ユニットと、
前記第２受光ユニットに背を向けて前記第２検査領域を照明する第２正面照明ユニットと、
前記第２受光ユニットに向き合って前記第２検査領域を照明する第２背面照明ユニットと、
前記第１受光ユニット及び前記第２受光ユニットからの信号に基づいて前記被検査物の状態を評価する評価部と、が備えられ、
前記第１正面照明ユニットの前方に、前記第１正面照明ユニット側に向けて膨出している湾曲状の拡散部材が設けられているとともに、前記第２正面照明ユニットの前方に、前記第２正面照明ユニット側に向けて膨出している湾曲状の拡散部材が設けられ、かつ、前記拡散部材には、対応する受光ユニットの光軸が通過するスリットが形成され、
前記第１背面照明ユニット及び前記第２背面照明ユニットは、面発光体であり、
前記第１受光ユニットの光軸と前記第２受光ユニットの光軸との離間距離を、前記第１受光ユニット及び前記第２受光ユニットの光学的照準点である前記通過経路の中心から前記第１背面照明ユニット及び前記第２背面照明ユニットの照明面までの離間距離のそれぞれで除算した値が、１．５以上である粒状体検査装置。

【請求項2】

第２受光ユニットは、前記通過経路に関して前記第１受光ユニットとは反対側から前記第２検査領域に光学的照準を合わせている請求項１に記載の粒状体検査装置。

【請求項3】

前記第１背面照明ユニット及び前記第２背面照明ユニットは、導光部材を用いた面発光体である請求項１または２に記載の粒状体検査装置。

【請求項4】

前記導光部材と前記通過経路との間に光透過保護板が配置されており、前記光透過保護板の前記通過経路に向き合う面に反射防止膜が形成されている請求項３に記載の粒状体検査装置。

【請求項5】

前記第１正面照明ユニット及び前記第１背面照明ユニット及び前記第２正面照明ユニット及び前記第２背面照明ユニットの光量はそれぞれ調整可能である請求項１から４のいずれか一項に記載の粒状体検査装置。

【請求項6】

前記通過経路が直線であり、
前記第１受光ユニットの光軸と前記第１正面照明ユニットの照明中心となる光軸と前記第１背面照明ユニットの照明中心となる光軸とが、前記通過経路と直交しているとともに前記通過経路内で一致しており、かつ
前記第２受光ユニットの光軸と前記第２正面照明ユニットの照明中心となる光軸と前記第２背面照明ユニットの照明中心となる光軸とが、前記通過経路と直交しているとともに前記通過経路内で一致している請求項１から５のいずれか一項に記載の粒状体検査装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、所定の通過方向で通過経路を通過させるとともに照明を当てられた被検査物である粒状体からの光を検出し、その検出結果に基づいて粒状体を評価する粒状体検査装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、粒状体であるペレットの通過経路を挟んだ両側に光源を配置し、当該光源によって照明されたペレットからの光を受光手段（ラインセンサ）で検出し、その検出光量に基づいてペレットを評価する粒状体検査装置が開示されている。この粒状体検査装置では、各光源は、構成要素としてライン状光源（蛍光灯）と当該光源からの光を拡散する拡散透過板とペレットに近接する透過窓を備えており、両側の光源の照明中心となる光軸及び両側（前側と後側）のラインセンサの光軸は全て、通過経路の横断方向から見て一点（ライン光源なので実際には一直線）で交わるように設定されている。このような構成では、一方側のラインセンサに写り込むペレットの背景に他方側の光源の構成要素が含まれることになる。したがって、当該構成要素とその他の背景領域との間に明度ムラがあれば、例えば、影部分や白とび部があれば、その明度ムラがペレットにも映り込むことがあり、当該ペレットから光を受けるラインセンサの光量評価に悪影響を与える。特に、光源による照明光経路に、受光手段用のスリットが形成されているような場合では、当該スリットの内部が暗部となるため、その光源に向き合った側のラインセンサで受光されるペレットにその暗部に起因する影が写り込み、評価エラーの原因となる。

【0003】

粒状体である豆類の通過経路において、その通過方向で間隔をあけて第１検出位置と第２検出位置とを設けて、それぞれ独立した第１と第２の光学検出装置による品質評価が特許文献２に記載されている。第１と第２の光学検出装置は互いに独立した照明ランプと光検出器を備えており、相互間で光学的な影響を与えることは回避される。しかしながら、この検査装置では、第１の光学検出装置は豆類からの拡散・透過光を検出するように構成されており、第２光学検出装置は豆類からの反射光を検出するように構成されており、いずれもが一方側からのみ照射される照明光を用いている。また、第１と第２の光学検出装置とでは、検出すべき欠陥の種類も異なっている。つまり、この検査装置では、異なる欠陥を検出するために２つの光学検出装置が独立して配置されているだけである。また、被検査物である豆類に対して一方向からだけ照明光を照射しているため、光検出センサに向き合う被検査物の表面に影部が生じてしまうので、この影が光検出時に悪影響を与える可能性がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００１−２６４２５６号公報

【特許文献2】特開平７−９６２５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記実情に鑑み、より適切な光検出結果が得られるような照明系と受光系の構成を有する粒状体検査装置が要望されている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明による粒状体検査装置は、被検査物である粒状体を所定の通過方向で通過させる通過経路と、前記通過経路に規定された第１検査領域と、前記通過経路に前記第１検査領域に対して前記通過方向で間隔をあけて規定された第２検査領域と、前記通過方向に対して横断方向に延びる光軸を有するとともに前記第１検査領域に光学的照準を合わせた第１受光ユニットと、前記第１受光ユニットに背を向けて前記第１検査領域を照明する第１正面照明ユニットと、前記第１受光ユニットに向き合って前記第１検査領域を照明する第１背面照明ユニットと、前記通過方向に対して横断方向に延びる光軸を有するとともに、前記通過経路に関して前記第１受光ユニットとは反対側から前記第２検査領域に前記第２検査領域に光学的照準を合わせた第２受光ユニットと、前記第２受光ユニットに背を向けて前記第２検査領域を照明する第２正面照明ユニットと、前記第２受光ユニットに向き合って前記第２検査領域を照明する第２背面照明ユニットと、前記第１受光ユニット及び前記第２受光ユニットからの信号に基づいて前記被検査物の状態を評価する評価部とが備えられ、前記第１正面照明ユニットの前方に、前記第１正面照明ユニット側に向けて膨出している湾曲状の拡散部材が設けられているとともに、前記第２正面照明ユニットの前方に、前記第２正面照明ユニット側に向けて膨出している湾曲状の拡散部材が設けられ、かつ、前記拡散部材には、対応する受光ユニットの光軸が通過するスリットが形成され、前記第１背面照明ユニット及び前記第２背面照明ユニットは、面発光体であり、前記第１受光ユニットの光軸と前記第２受光ユニットの光軸との離間距離を、前記第１受光ユニット及び前記第２受光ユニットの光学的照準点である前記通過経路の中心から前記第１背面照明ユニット及び前記第２背面照明ユニットの照明面までの離間距離のそれぞれで除算した値が、１．５以上である。

【0007】

上記構成による粒状体検査装置では、被検査物である粒状体の通過経路に間隔をあけて２つの検査領域が設定され、それぞれの検査領域に独立した光学検査ユニットが割り当て配置されている。一方の光学ユニットは、第１検査領域の粒状体を照明する第１正面照明ユニット及び第１背面照明ユニットと、これらによって照明された粒状体からの光を受光する第１受光ユニットとから構成されている。第１受光ユニットは第１検査領域に光学的照準を合わせているので、検査対象となる粒状体を第１検査領域において正確に捉えることができる。例えば、第１受光ユニットがカメラユニットとすれば、フロントライトとバックライトによって照明された光の中の粒状体を正確に撮影することができる。第１正面照明ユニットは粒状体を第１受光ユニット側から照射し、第１背面照明ユニットは粒状体を反対側から照射するように配置されているので、検査対象となる粒状体は、第１検査領域内で反射する二次的な光も含めて種々の角度から照明され、粒状体からの光を受ける第１受光ユニットの受光面に、つまり被検査物である粒状体の受光画像（撮影画像）に周囲の明度ムラに起因する影や暗部が生じる可能性が低い。同様に、他方の光学ユニットは、第２検査領域の粒状体を照明する第２正面照明ユニット及び第２背面照明ユニット、これらによって照明された粒状体からの光を受光する第２受光ユニットとから構成されており、第２受光ユニットは第２検査領域に光学的照準を合わせているので、この第２検査領域においても、検査対象となる粒状体は、フロントライトとバックライトによって照明された光の中に位置する粒状体からの光が第２受光ユニット受光面に入り、その受光画像（撮影画像）に周囲の明度ムラに起因する影や暗部が生じる可能性が低い。また、第１検査領域と第２検査領域が間隔をあけているので、第２検査領域を形成している部材や第２検査領域のための光学ユニットの構成機器によって作り出される明暗部が第１検査領域に光学的照準を合わせている第１受光ユニットに入り込む可能性は小さいという利点がある。同様に、第１検査領域を形成している部材や第１検査領域のための光学ユニットの構成機器によって作り出される明暗ムラが第２検査領域に光学的照準を合わせている第２受光ユニットに入り込む可能性が小さいという利点がある。この結果、得られた受光情報は、従来に比べて品質の高い情報となり、その評価の信頼性も高くなる。
ここで、受光ユニットの受光面（撮影面）に関して被検査物（粒状体）の正面を照らすことになる（第１と第２との）正面照明ユニットからの照明光は、光量分布が均一であることが好ましいが、均一化のために照明光を拡散し過ぎると、被検査物を照らす光量が減少する。つまり、正面照明ユニットからの照明光に関しては、拡散しながらも被検査物に対して十分な光量を与えたいという二律背反する問題がある。また、被検査物から受光ユニットに向かう光は、正面照明ユニットを通過しなければならないので、正面照明ユニットにはその通過経路が必要となる。しかし、上記構成によれば、均質で十分な光量をもった照明光を被検査物の正面に当てた状態で被検査物から光を受光することができ、品質の良い撮影画像が得られる。また、拡散部材に設けられたスリットが被検査物から受光ユニットへの光の通過経路となる。
その際、第１検査領域と第２領域とは通過経路において間隔をあけて位置しているので、第１正面照明ユニットの拡散部材に形成されたスリットが第２受光ユニットからみての暗部となって被検査物に影を落とすといった不都合も解消される。同様に、第２正面照明ユニットの拡散部材に形成されたスリットが第１受光ユニットからみての暗部となって被検査物に影を落とすといった不都合も解消される。
被検査物に対する撮影照明において、正面からの照明だけでなく、背景からの照明も重要である。しかしながら、通常の商品撮影のように、被検査物の後側に単に光を反射させるようなレフ板を配置すると、周囲の暗部がレフ板から反射され、望ましくない背面照明となる可能性がある。また、背面照明は受光ユニットにとっては逆光となるので、光量分布の均一性は重要である。上記構成によれば、背面照明として面発光体を用いているため、光量分布の均一性と安定した光量を得ることができる。

【0008】

さらに、第１受光ユニットと第２受光ユニットとの配置に関して、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記第２受光ユニットは、前記通過経路に関して前記第１受光ユニットとは反対側から前記第２検査領域に光学的照準を合わせている。この構成では、一方の光学ユニットと、他方の光学ユニットとは、通過経路に関してそれぞれ逆側に配置されているので、一方の光学ユニットによって粒状体を一方側の面から検査することができ、他方の光学ユニットによって粒状体を他方側の面から検査することができる。

【0009】

【0010】

【0011】

本発明の好適な実施形態の１つでは、前記第１背面照明ユニット及び前記第２背面照明ユニットは、導光部材を用いた面発光体として構成されている。さらに、好適な実施形態の１つでは、前記導光部材と前記通過経路との間に光透過保護板が配置され、前記光透過保護板の前記通過経路に向き合う面に反射防止膜が形成されている。光透過保護板により、アクリルなどの樹脂製である導光部材が被検査物によって悪影響を受けることが防止される。
また、反射防止膜により、光透過保護板の表面で局部的に反射された反射光が受光ユニットに入って検出結果に悪影響を及ぼすことが抑制される。

【0012】

正面照明と背面照明との光量バランスが被検査物からの光検出結果（受光値ないしは撮影画像）に大きな影響を及ぼすので、被検査物の種類や検査すべき欠陥の種類によって微妙に調整することが好ましい。これは、被検査物の種類及び検査すべき欠陥の種類最適な調整によって、最適な光検出結果がもたらされるからである。また、各検査領域を構成する構成部材の幾何学的な条件から照明ムラが生じる場合、正面照明と背面照明との光量バランスを変えることで解消できることもある。このことから、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記第１正面照明ユニット及び前記第１背面照明ユニット及び前記第２正面照明ユニット及び前記第２背面照明ユニットの光量はそれぞれ調整可能に構成されている。

【0013】

さらに、上述したように正面照明において湾曲状の拡散部材を用いるとともに、背面照明に面発光体を用いることで、被検査物の背面からの光量が大きくなり、被検査物の正面は種々の方向からの光で照射されることで、平検査物での鏡面反射による白とびの発生も抑制される。

【0014】

第１検査領域と第２検査領域とは通過経路において間隔をあけて位置しているので、第１検査領域のための光学ユニット（第１光学ユニット）と第２検査領域のための光学ユニット（第２光学ユニット）とは互いに干渉する可能性が低いことから、それらの配置には高い自由度がある。例えば、通過経路が直線状である場合、構造的に簡単なものは、第１の光学ユニットの光軸（照明中心となる光軸や受光（カメラ）光軸）及び、第２の光学ユニットの光軸を通過経路に直交させる配置である。このことから、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記第１受光ユニットの光軸と前記第１正面照明ユニットの照明中心となる光軸と前記第１背面照明ユニットの照明中心となる光軸とが、前記通過経路と直交しているとともに前記通過経路内で一致し、かつ前記第２受光ユニットの光軸と前記第２正面照明ユニットの照明中心となる光軸と前記第２背面照明ユニットの照明中心となる光軸とが、前記通過経路と直交しているとともに前記通過経路内で一致するように構成されている。

【0015】

その際、第１光学ユニットの光軸と第２光学ユニットの光軸とは、上述した互いのスリットなどの暗部に起因する影響を受けない程度には離れておく必要ある。また、周囲の暗部やハイライト部が写り込まないように背景照明ユニットはできるだけ通過経路に近い方が好ましい。これに関して、本願発明者の知見によれば、第１光学ユニットの光軸と第２光学ユニットの光軸との間の距離をＰとし、通過経路の中心から背面照明ユニットの照明面までの距離をＤとした場合、Ｐ／Ｄが１.５以上となることが好適であることが明らかになっている。また、装置全体として通過経路の横断方向でのサイズを抑制したい場合は、第１光学ユニットの光軸と第２光学ユニットの光軸とを、通過経路に対して傾斜させてもよい。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の基本的な構成を説明するための模式的側面図である。

【図2】本発明の基本的な構成を説明するための模式的平面図である。

【図3】図１に示した本発明の基本的な構成の変形例を示す模式的側面図である。

【図4】図１に示した本発明の基本的な構成のさらに別な変形例を示す模式的側面図である。

【図5】本発明による光学的検査を説明するための説明図である。

【図6】本発明による光学的検査における正常と異常の判定基準を説明するための説明図である。

【図7】本発明による粒状体検査装置の具体的な実施形態の１つである樹脂ペレット検査装置の全体側面図である。

【図8】第１検査領域と第２検査領域とにおける樹脂ペレット検査装置の縦断側面図である。

【図9】第１光学ユニット及び第２光学ユニットを示す斜視図である。

【図10】第１光学ユニット及び第２光学ユニットの光軸示す断面斜視図である。

【図11】検査コントローラを中心とする制御系の機能ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本発明による粒状体検査装置の具体的な実施形態を説明する前に、図１と図２とを用いて本発明を特徴付けている基本的な構成を説明する。図１は、粒状体検査装置の基本的な構成を説明するための模式的側面図であり、図２は模式的平面図である。
この粒状体検査装置は、上方から上下方向で直線状に延びた通過経路Ｇに沿って落下してくる被検査物である粒状体を、第１検査領域ＴＡ１と第２検査領域ＴＡ２の２箇所で光学的検査を行う。第１検査領域ＴＡ１と第２検査領域ＴＡ２とは、粒状体の通過方向で互いに重ならない様に間隔をあけている。第１検査領域ＴＡ１及び第２検査領域ＴＡ２での検査結果は検査コントローラ７の評価部７０で評価され、この評価結果に基づいて制御される分別機構ＳＤによって合格品と不合格品とに分けられて回収される。

【0018】

粒状体検査装置は、第１検査領域ＴＡ１において粒状体を光学的に検査する第１光学ユニット１Ａと、第２検査領域ＴＡ２において粒状体を光学的に検査する第２光学ユニット１Ｂとを備えている。第１光学ユニット１Ａは、第１正面照明ユニット４Ａと、第１背面照明ユニット５Ａと、第１受光ユニット６Ａとを備えており、第２光学ユニット１Ｂは、第２正面照明ユニット４Ｂと、第２背面照明ユニット５Ｂと、第２受光ユニット６Ｂとを備えている。第１光学ユニット１Ａの照明系及び撮影（受光）系の光軸ＯＡ１は共通しており、通過経路Ｇの横断方向に延びて第１検査領域ＴＡ１の中心を通過する。第２光学ユニット１Ｂの照明系及び撮影系の光軸ＯＡ２も共通しており、通過経路Ｇの横断方向に延びて第２検査領域ＴＡ２の中心を通過する。この配置により、第１受光ユニット６Ａは第１検査領域ＴＡ１の中心に光学的照準を合わせており、第１受光ユニット６Ａは、第１検査領域ＴＡ１に位置する粒状体からの光を受ける。第１正面照明ユニット４Ａは、第１受光ユニット６Ａに背を向けて第１検査領域ＴＡ１を照明する。第１背面照明ユニット５Ａは、第１受光ユニット６Ａに向き合って第１検査領域ＴＡ１を照明する。

【0019】

第１光学ユニット１Ａと第２光学ユニット１Ｂとは、実質的に同じ構造を有しているので、以下の説明では、特に区別する必要がない場合には、「第１と第２」の表記及び「ＡとＢ」の図番の添え字を外して、単に光学ユニット１、正面照明ユニット４、背面照明ユニット５、受光ユニット６といったように記述して、共通的に説明する。
正面照明ユニット４は、光軸ＯＡに対して上下に配置された上側のＬＥＤ列と下側のＬＥＤ列とからなるライン照明モジュール４１と、湾曲状の拡散部材４２と、光透過保護板であるガラス板４４とを有する。拡散部材４２は、その湾曲面がライン照明モジュール４１側に向けて膨出しているように配置されている。ガラス板４４は、拡散部材４２と通過経路Ｇとの間の境界壁となっている。ここでのライン照明モジュール４１は、ＬＥＤを１列以上で直線状に並べた光源である。拡散部材４２は、湾曲断面を有する半割れ筒体であり、ライン照明モジュール４１側に凸面が来るように配置されている。拡散部材４２の中央位置に光軸ＯＡが通る直線状のスリット４３が形成されている。粒状体からの光（反射光及び透過光）はこのスリット４３と通って受光ユニット６に入る。したがって、スリット４３は受光ユニット６の撮影幅（受光幅）に対応する長さを有する。

【0020】

背面照明ユニット５は、４つのＬＥＤリニアアレイモジュール５１と導光部材５２と光透過保護板としてのガラス板５４を有する。導光部材５２は、正面照明ユニット４の拡散部材４２に向き合うように配置された導光性を有る細長い長方形の樹脂板であり、大きな面積をもつ長方形表面が検査領域ＴＡに向き合う投光面となっている。ＬＥＤリニアアレイモジュール５１は、導光部材５２における長方形の４辺に対応する４つの側面のほぼ全域にＬＥＤ光が入射するように配置されている。導光部材５２の投光面に、ガラス板５４が装着されている。導光部材５２の縦長さ（粒状体通過方向の長さ）は拡散部材４２のより長く、１.５倍から２倍の長さを有している。導光部材５２の横長さは、スリット４３の長さを超えており、受光ユニット６による撮影範囲を大きく超える範囲を均一に照明することができる。ガラス板５４の通過経路Ｇに向き合う面には反射防止膜５４ａが形成されている。

【0021】

受光ユニット６は、それ自体はよく知られた、産業用撮影カメラであり、レンズ部６１やＣＣＤやＣＭＯＳからなるラインセンサ部６２を備えている。もちろん、一般的な撮影カメラを用いて、矩形センサのうちのライン状の受光素子をラインセンサとしてもちいてもよい。レンズ部６１の前面には、各種フィルタが装着可能である。

【0022】

なお、上述した本発明の基本的構成の説明では、第１光学ユニット１Ａの光軸ＯＡ１及び第２光学ユニット１Ｂの光軸ＯＡ２は通過経路Ｇに対して直角に交わっていたが、図３に示すように傾斜角θをもって交わるように構成してもよい。これによって、通過経路Ｇの横断方向での第１光学ユニット１Ａ及び第２光学ユニット１Ｂによる占有スペースが小さくなる。その際、背面照明ユニット５の照明光軸は通過経路Ｇに対して直交したままでもよいが、正面照明ユニット４の照明光軸は、光学ユニット１の光軸ＯＡ１つまり受光ユニット６の光軸と一致させることが好ましい。もちろん、受光ユニット６への光通過経路さえ確保できるなら、正面照明ユニット４の照明光軸も通過経路Ｇに対して直交したままでもよい。もちろん、光軸ＯＡ１、ＯＡ２の中間に１対のミラー６０を設けて、光軸ＯＡ１、ＯＡ２を折り曲げてもよい。

【0023】

また、上述した本発明の基本的構成の説明では、粒状体を一方側面（表面）と他方側面（裏面）とからの光を捉える（撮影する）ために、２箇所の検査領域ＴＡ１、ＴＡ２が設けられていたが、より検査品質を高めるために、検査領域をさらに増加させてもよい。例えば、図４では、４つの検査領域ＴＡ１、ＴＡ２、ＴＡ３、ＴＡ４が設けられており、それぞれに光学ユニット１が備えられている。

【0024】

次に、本発明による粒状体検査装置で採用されている光学的検査方法の原理を図５と図６とを用いて説明する。図５に示されたラインセンサ部６２と粒状体との関係から理解できるように、ラインセンサ部６２の各受光素子は、粒状体の通過方向に対する横断方向で延びた走査ラインで粒状体からの光を微小区画ｐで検出する。所定のサンプリング周波数で走査され、ラインセンサ部６２の各受光素子で生成された受光信号は、検査コントローラ７に送られ、必要な前処理を施された後、評価部７０で評価される。この評価方法の一例は、その受光量（信号振幅値）をしきい値と比較する方法である。このしきい値は、正常な粒状体において得られる受光量に基づいて設定される上限しきい値ＴＨＨと下限しきい値ＴＨＬとである。この上限しきい値ＴＨＨと下限しきい値ＴＨＬとの間を適正光量範囲ΔＥとし、測定された受光量がこの適正光量範囲ΔＥに入れば正常とみなされ、この適正光量範囲ΔＥを外れると、異常とみなされる。なお、ここでは、微小区画ｐ単位の受光量で粒状体の評価を行うのではなく、所定長さ分の微小区画ｐの集まりを評価単位として、評価される。このような評価単位は、検査対象物となる粒状体の種類や品質仕様によって設定される。

【0025】

例えば、粒状体の外周の一部の箇所に正常物と濃度が異なる異常箇所があるような場合に、その異常箇所からの反射光を受光した評価単位分のラインセンサ部６２の受光量が、上記適正光量範囲ΔＥを外れると、異常物の存在検出とみなされる。図６に異常物検出時のラインセンサ部６２の出力が模式的に示されている。図６において、ｅ０は、正常な粒状体からの標準的な反射光に対する出力電圧レベルである。受光素子の出力電圧が下限しきい値ＴＨＬよりも小さい出力電圧レベルであるｅ１やｅ２は、正常な粒状体よりも反射率が小さい異常体を示している。受光素子の出力電圧が上限しきい値ＴＨＨよりも大きい出力電圧レベルであるｅ３は、正常な粒状体よりも反射率が大きい異常体（例えば、明度が大きい白色の粒状体）を示している。

【0026】

次に本発明の具体的な実施形態を図７から図１０を用いて、説明する。この実施形態の粒状体検査装置は、半透明な樹脂ペレットを検査する装置であり、多数の樹脂ペレットを検査対象物として検査領域に送り込んで、正常物（合格品）であるか異常物（不合格品）であるかを光学的検査を用いて判別する判別処理と、正常物と異常物との分離処理を行なう。

【0027】

図７に示すように、上下方向で間隔をあけた第１検査領域ＴＡ１と第２検査領域ＴＡ２を、ペレットが一層で且つ幅広状態で通過するように流下案内する傾斜姿勢のシュータ１１が備えられている。ペレットは、シュータ１１の上部側に設けられた貯留ホッパ１２から振動フィーダ１３によって振動搬送され、シュータ１１に投入される。投入されたペレットはシュータ１１の上面を流下しながら、第１検査領域ＴＡ１の手前で放出され、第１検査領域ＴＡ１と第２検査領域ＴＡ２とを通過し、正常物と異常物とに選別される。

【0028】

図７に示すように、外部からペレットが供給されて貯留される貯留ホッパ１２は、側面視で下端側ほど先細の筒状に形成され、振動フィーダ１３は、貯留ホッパ１２の下部から排出されるペレットを受止める受止め載置部１４と、その受止め載置部１４に振動を与える振動発生器１３Ａとを備えている。振動発生器１３Ａによって受止め載置部１４に振動を与えることで、受止め載置部１４の一端部からペレットが、シュータ１１の幅方向全幅に亘って実質的に一層状態で広がってシュータ１１上に供給される。シュータ１１は、幅方向全幅に亘って平坦な流下案内面を形成している平面板状のシュータ１１として構成されており、ペレットの通過経路Ｇの前半経路を形成している。

【0029】

図８に拡大して示されているように、シュータ１１により流下案内されるペレットはシュータ１１から飛び出している間に検査を受ける。したがって、通過経路Ｇの検査経路であるこの飛び出し経路において、流下中のペレットを検査する、互いに流下方向で間隔をあけて第１検査領域ＴＡ１と第２検査領域ＴＡ２とが配置されている。第１検査領域ＴＡ１と第２検査領域ＴＡ２とを通過した正常なペレットは下方側の正常物回収部１６にそのまま落下して回収され、異常物は、分別機構ＳＤとしてのエアー吹き付け装置１５による吹き付け作用によって方向転換されることによって分別され、異常物回収部１７に回収される。

【0030】

なお、シュータ１１は、ペレットを流下案内面に沿ってスムーズに流下するように、この実施形態では約１５°〜２０°の傾斜角度αで傾斜しており、通過経路Ｇも同じ傾斜角度αで傾斜している。

【0031】

この実施形態においても、第１検査領域ＴＡ１に対応する位置にペレットを検査するための第１光学ユニット１Ａが備えられ、第２検査領域ＴＡ２に対応する位置にペレットを検査するための第２光学ユニット１Ｂが備えられている。この実施形態においても、第１光学ユニット１Ａと第２光学ユニット１Ｂとは、図１と図２とを用いて説明した基本的な構造を有している。第１光学ユニット１Ａは、図７及び図８で示された側面図における通過経路Ｇを挟んだ右側、つまり装置後側に第１正面照明ユニット４Ａ及び第１受光ユニット６Ａが配置され、通過経路Ｇを挟んだ左側つまり装置前側に第１背面照明ユニット５Ａが配置されている。第１光学ユニット１Ａの光軸ＯＡ１は、通過経路Ｇに対して直交しているので、結果的には第１光学ユニット１Ａの光軸ＯＡ１は、水平線に対して傾斜角度αで傾斜している。また、第２光学ユニット１Ｂは、図７の側面図における通過経路Ｇを挟んだ左側つまり装置前側に第２正面照明ユニット４Ｂ及び第２受光ユニット６Ｂ、通過経路Ｇを挟んだ右側つまり装置後側に第２背面照明ユニット５Ｂを配置している。第２光学ユニット２Ａの光軸ＯＡ２も、通過経路Ｇに対して直交しているので、結果的には第２光学ユニット１Ｂの光軸ＯＡ２も、水平線に対して傾斜角度αで傾斜している。

【0032】

図８〜図１０に示されているように第１光学ユニット１Ａと第２光学ユニット１Ｂとは、ボックス状の収納ケース１８にほぼ全周を囲まれるように収められているが、扁平な断面を有する通過経路Ｇを貫通させるために天板領域と底板領域とには細長い開口が形成されている。さらに通過経路Ｇにおける第１検査領域ＴＡ１及び第２検査領域ＴＡ２に対する良好なアクセスを許すために左右の側板領域には、開口１８Ａが形成されており、第１検査領域ＴＡ１及び第２検査領域ＴＡ２の保守点検がし易くなっている。

【0033】

第１光学ユニット１Ａと第２光学ユニット１Ｂとは、通過経路Ｇで位置ずれしており、通過経路Ｇに対して斜めに向き合う位置関係で取り付けられているが、その構造は実質的に同じなので、ここでは第１光学ユニット１Ａだけを説明して、第２光学ユニット１Ｂは省略する。

【0034】

図８及び図１０では、模式的に示されているだけであるが、第１正面照明ユニット４Ａは、ライン照明モジュール４１として、その照明中心線でもある光軸ＯＡ１を挟んで２つのＬＥＤリニアアレイモジュール４１ａ、４１ｂが配置され、この２つのＬＥＤリニアアレイモジュール４１ａ、４１ｂの照射側を覆うように、２つのＬＥＤリニアアレイモジュール４１ａ、４１ｂに向けて膨出している湾曲状で板状の拡散部材４２が配置されている。ＬＥＤリニアアレイモジュール４１ａ、４１ｂは、それぞれ、ＬＥＤ素子が、１列以上でかつ通過経路Ｇの幅に対応する長さで並んでいる形態を有する。ＬＥＤリニアアレイモジュール４１ａ、４１ｂと拡散部材４２とは、取付フレーム１８ａに固定されている。その際、拡散部材４２は凸状となっている湾曲面側をＬＥＤリニアアレイモジュール４１ａ、４１ｂと向き合う姿勢となっており、拡散部材４２の頂部を照明中心線でもある光軸ＯＡ１が通過している。拡散部材４２の凹状となっている湾曲面側、つまり第１検査領域ＴＡ１側は、ペレットの進入を阻止するためにガラス板４４がはめ込まれている。

【0035】

第１受光ユニット６Ａは、撮影カメラで構成されており、レンズ部６１を内蔵したレンズ筒体６３と、ラインセンサ部６２を内蔵したセンサパック６４とからなる。レンズ筒体６３のすぐ前方には、フィルタ６６が配置されている。フィルタ６６は、収納ケース１８に固定されたフィルタブラケット６７に取り付けられた挟持枠体６７ａによって挟み込み支持されている。挟持枠体６７ａはネジによってフィルタ６６を締め付け固定しているので、接着剤で接合していようなものに比べて温度負荷に対して強い。この第１受光ユニット６Ａの光軸ＯＡ１は１対の細長板形状のミラー６０によって屈折されている。ミラー６０は、カメラを固定するカメラホルダ１８ｂにブラケット片６０ａを用いて固定されている。

【0036】

この第１受光ユニット６Ａの光軸ＯＡ１は、第１正面照明ユニット４Ａの上下のＬＥＤリニアアレイモジュール４１ａと４１ｂとの間を通り抜け、さらに拡散部材４２の頂部に形成されたスリット４３及びガラス板４４を通過して、第１検査領域ＴＡ１に達する。スリット４３には、通過経路Ｇ側の面に分割処理膜４６ａが形成された光透過体４６がはめ込まれている。光透過体４６は、板ガラスあるいはアクリルなど有機ガラスである。分割処理膜４６ａは、有機ガラスの側面に錫や銀をめっきあるいは蒸着することによって構成され、第１検査領域ＴＡ１に向かう方向で分割処理膜４６ａに入射する入射光を反射光と透過光とに分割する分割処理を行う。つまり、光が光透過体４６を透過する際、分割処理膜４６ａによって第１検査領域ＴＡ１に届く透過光と、第１検査領域ＴＡ１に届かない反射光とに分割処理される。これにより、第１受光ユニット６Ａ側から第１検査領域ＴＡ１に届く光が弱くなり、第１受光ユニット６Ａ側からの影がペレットに写り込み難くなる。
また、光透過体４６の第１受光ユニット６Ａ側の面には、反射防止膜４６ｂとしてのＡＲコートが形成されている。これにより光透過体４６において第１受光ユニット６Ａに向かう状態で発生する反射光を弱く抑制できる。

【0037】

第１背面照明ユニット５Ａは、面発光ユニット５３を用いており、面発光ユニット自体は良く知られており、本発明では特定の形態に限定されていない。この実施形態において、板状の導光部材５２の４つの側面に、それぞれＬＥＤリニアアレイモジュール５１が取り付けられた面発光ユニット５３が使用されている。また、導光部材５２の投光面側に光透過保護板としてのガラス板５４が配置されている。このガラス板５４の通過経路Ｇに向き合う面には反射防止膜５４ａが形成されている。面発光ユニット５３及びガラス板５４は、ブラケット５５によって収納ケース１８に固定されている。通過経路Ｇにおけるペレットの流れ方向に関しての面発光ユニット５３の長さは、第１正面照明ユニット４Ａの発光板として機能する拡散部材４２の長さに比べて、約１.５倍となっており、被写体であるペレットにバックライトとしての均一で豊かな光量を与えている。

【0038】

図８を参照して、第１光学ユニット１Ａと第２光学ユニット１Ｂとの通過経路Ｇにおける好適な位置関係を説明する。図８に示されているが、通過経路Ｇにおける第１光学ユニット１Ａの光軸と第２光学ユニット１Ｂの光軸との間の距離をＰとし、第１光学ユニット１Ａ及び第２光学ユニット１Ｂの光学的照準点である通過経路Ｇの中心から第１背面照明ユニット５Ａ及び第２背面照明ユニット５Ｂの照明面であるガラス板５４の表面までの距離をＤとする。ここで、本願発明者による実験結果から、Ｐ／Ｄが１.５以上であれば、高品質の受光結果が得られることが明らかになっている。

【0039】

なお、第１背面照明ユニット５Ａの４つのＬＥＤリニアアレイモジュール５１及び第１正面照明ユニット４Ａの２つのＬＥＤリニアアレイモジュール４１ａ、４１ｂに用いられているＬＥＤ素子は、白色ＬＥＤ発光素子であり、白色ＬＥＤ発光素子から発せられる光を集光する集光部や光を拡散させる拡散部も備えられているが、よく知られて構造であるので、ここでの詳しい説明は省略する。

【0040】

図１１に示すように、４つのＬＥＤリニアアレイモジュール５１及び２つのＬＥＤリニアアレイモジュール（ライン照明モジュール）４１（４１ａ、４１ｂ）の各光量は、検査コントローラ７からの制御信号によって調整可能である。このため、第１正面照明ユニット４Ａ及び第１正面照明ユニット４Ａは、正面光量調整回路７１を介して検査コントローラ７に接続されており、第１背面照明ユニット５Ａ及び第２背面照明ユニット５Ｂは、背面光量調整回路７２を介して検査コントローラ７に接続されている。検査コントローラ７には、タッチパネルを組み込んだ操作パネル８０（図７参照）も接続されており、操作パネル８０を介して光量調整のためのマニュアル操作信号が検査コントローラ７に入力される。検査コントローラ７は、入力されたマニュアル操作信号に基づいて、正面光量調整回路７１または背面光量調整回路７２に制御信号を出力する。正面光量調整回路７１は、受け取った制御信号に基づいて、第１正面照明ユニット４Ａ及び第２正面照明ユニット４Ｂの各ＬＥＤリニアアレイモジュール４１ａ、４１ｂを個別に駆動制御し、その光量を調整する。同様に、背面光量調整回路７２は、受け取った制御信号に基づいて、第１背面照明ユニット５Ａ及び第２背面照明ユニット５Ｂの各ＬＥＤリニアアレイモジュール５１を個別に駆動制御し、その光量を調整する。

【0041】

この照明光量の調整にあたっては、基本的には、光反射特性と光透過特性が均一な基準ペレットが第１検査領域ＴＡ１と第２検査領域ＴＡ２とにおいて、第１受光ユニット６Ａのラインセンサ部６２と第２受光ユニット６Ｂのラインセンサ部６２とが同じ検出値を出力するように光量調整される。ラインセンサ部６２及びラインセンサ部６２からの検出信号も検査コントローラ７に入力されているので、検査コントローラ７に自動光量調整プログラムを構築し、照明光量の調整を自動化することも可能である。

【0042】

第２検査領域ＴＡ２の下方に配置されているエアー吹き付け装置１５は通過経路Ｇに開口した噴射ノズル１５ｂを有する（図８及び図１０参照）。この噴射ノズル１５ｂへのエアー供給をオンオフする電磁弁１５ａへの駆動信号は、検査コントローラ７から出力される。つまり、エアー吹き付け装置１５は、評価部７０で不合格ペレット（例えば、樹脂処理過程で焼けて着色したペレットや、色の違うペレット等）と判定されたペレットがその噴射ノズル１５ｂの前を通過するときに噴射ノズル１５ｂからエアーを吹き付けて、当該ペレットを異常物回収部１７の方に偏向させる。

【0043】

通過経路Ｇにおける、第２検査領域ＴＡ２とエアー吹き付け装置１５との境界領域に、両側から通過経路Ｇの中心に向かって延びている傾斜庇状の反射板１９(図８参照)が設けられている。この反射板１９は、２つの機能を有している。その一つは、第１検査領域ＴＡ１と第２検査領域ＴＡ２から、特に第２検査領域ＴＡ２から下方に抜け出ようとする光を、その上面で反射させて、第２検査領域ＴＡ２に戻すことである。このため、反射板１９の上面には白色のセラミックコートを施すことが好ましい。他の一つは、エアー吹き付け装置１５の噴射ノズル１５ｂの上方における通過経路Ｇの流れ断面積が小さくなること、つまりエアー吹き付け方向での通過幅を狭くなることで、不合格と判定されたペレットに効率的にエアーを吹き付けられることである。

【0044】

次に、この実施形態での粒状体検査装置の全体支持構造について説明する。
図７に示すように、脚部２０を備えた底部２１、底部２１から立設された前部縦枠２２、後部縦枠２３、左右両側部においてそれらを連結する斜め方向の横枠２４等により架台が構成されている。振動フィーダ１３の振動発生器１３Ａは、取付部材を介して横枠２４に支持されている。底部２１上には、エアー吹き付け装置１５に対してエアーを供給するための図示しないエアー供給源からのエアーの圧力を調整するための調圧装置ＡＨ等が設置されている。

【0045】

底部２１の後部には箱状の支持台２６が立設しており、この支持台２６の前上端からの斜め上方に横枠２５が延びて前部縦枠２２に連結している。第１光学ユニット１Ａ及び第２光学ユニット１Ｂを収納する収納ケース１８は横枠２５に支持されている。前部縦枠２２の上部斜め部分を覆う前部カバー２７には、操作パネル８０が設置されている。後部カバー２８の内側面には、検査コントローラ７や電源回路などが取り付けられている。装置内部の点検等を行うことができるように、前部カバー２７及び後部カバー２８は左右方向に開閉自在に構成されている。

【0046】

〔別実施形態〕（１）上記した実施形態では、第１正面照明ユニット４Ａ及び第２正面照明ユニット４Ｂのライン照明モジュール４１としてＬＥＤリニアアレイモジュールが用いられていたが、照明用光源としてＬＥＤ素子に代えて、蛍光灯等の他の種類の照明用のランプを用いて構成してもよい。
（２）上記した実施形態では、ライン照明モジュール４１は、その照明光軸が通過経路Ｇに対して直交するように配置されていたが、照明光軸が湾曲状の拡散部材４２の湾曲面の鉛直軸となるように配置してもよい。
（３）上記した実施形態では、分別機構ＳＤとしてエアー吹き付け装置１５が用いられていたが、揺動板のような方向切換機構によって分別してもよい。また、異常物を分別機構ＳＤによって分別するのではなく、正常物を分別するような構成を採用してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0047】

本発明は、樹脂ベレットを検査対象物とする粒状体検査装置の他、籾などの各種の粒状体を検査対象物とする粒状体検査装置に利用可能である。

【符号の説明】

【0048】

１Ａ：第１光学ユニット
１Ｂ：第２光学ユニット
１３：振動フィーダ
ＳＤ：分別機構
１５：エアー吹き付け装置
１６：正常物回収部
１７：異常物回収部
１８：収納ケース
４Ａ：第１正面照明ユニット
４Ｂ：第２正面照明ユニット
４１：ライン照明モジュール（ＬＥＤリニアアレイモジュール）
４２：拡散部材
４３：スリット
４４：ガラス板（光透過保護板）
４６：光透過体
４６ａ：分割処理膜
４６ｂ：反射防止膜
５Ａ：第１背面照明ユニット
５Ｂ：第２背面照明ユニット
５１：ＬＥＤリニアアレイモジュール
５２：導光部材
５３：面発光ユニット
５４：ガラス板（光透過保護板）
５４ａ：反射防止膜
６Ａ：第１受光ユニット（撮影カメラ）
６Ｂ：第２受光ユニット（撮影カメラ）
７：検査コントローラ
７０：評価部
７１：正面光量調整回路
７２：背面光量調整回路
ＯＡ１：第１受光ユニットの光軸
ＯＡ２：第２受光ユニットの光軸
ＴＡ１：第１検査領域
ＴＡ２：第２検査領域
Ｇ：通過経路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】