特許 7350243 非接触検査システム、非接触検査装置及び非接触検査方法

(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】

(24)【登録日】2023-09-15

(45)【発行日】2023-09-26

(54)【発明の名称】非接触検査システム、非接触検査装置及び非接触検査方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 29/036 20060101AFI20230919BHJP

   G01H 11/08 20060101ALI20230919BHJP

【ＦＩ】

G01N29/036

G01H11/08 D

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020021473

(22)【出願日】2020-02-12

(65)【公開番号】P2021128016

(43)【公開日】2021-09-02

【審査請求日】2022-12-20

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 ［公開の事実１］ 刊行物： 信学技法（ＩＥＩＣＥ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ）Ｖｏｌ．１１８，Ｎｏ．４５２，ＵＳ２０１８－１０８ 超音波（２０１９年２月２２日） 第１頁－４頁 発行日： 平成３１年 ２月 １５日 集会名： 電子情報通信学会技術報告（２０１９年２月２２日，桐蔭横浜大学） ［公開の事実２］ 刊行物： 日本音響学会２０１９年春季研究発表会講演論文集 １－３－４ 第７０５頁、７０６頁 発行日： 平成３１年 ２月 １９日 集会名： 日本音響学会２０１９年春季研究発表会（２０１９年３月５日，電気通信大学） ［公開の事実３］ 刊行物： 日本包装学会誌 ２０１９年 第２８巻 第３号 第１８７頁－１９８頁 発行日： 令和元年 ６月 １日 ［公開の事実４］ 刊行物： 川井重弥 博士論文 非接触音響探査法を用いた軟性容器内容物のための非破壊腐敗検査に関する研究 発行日： 令和元年 ６月 ２９日 集会名： 桐蔭横浜大学 大学院 博士論文発表会（令和元年６月２９日，桐蔭横浜大学） ［公開の事実５］ 刊行物： 日本包装学会第２８回年次大会講演予稿集ａ－０２ 発行日： 令和元年 ７月 １１日 集会名： 日本包装学会第２８回年次大会（令和元年７月１２日，東京大学）

(73)【特許権者】

【識別番号】593232206

【氏名又は名称】学校法人桐蔭学園

(73)【特許権者】

【識別番号】517228490

【氏名又は名称】プロテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100137589

【弁理士】

【氏名又は名称】右田 俊介

(74)【代理人】

【識別番号】100160864

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 政治

(72)【発明者】

【氏名】杉本 恒美

(72)【発明者】

【氏名】中川 裕

(72)【発明者】

【氏名】川井 重弥

(72)【発明者】

【氏名】嶋 隆志

【審査官】比嘉 翔一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－７９２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２５６２０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１１２０８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－１８６１４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－１７２９５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５８２１４２４（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許第５６８６６６１（ＵＳ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／０１３８６８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ２９／００－Ｇ０１Ｎ２９／５２

Ｇ０１Ｈ １／００－Ｇ０１Ｈ１７／００

Ｇ０１Ｍ ５／００－Ｇ０１Ｍ ７／０８

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内容物が充填された軟性容器に対して音波を照射する音響発信源と、
前記音波によって加振された前記軟性容器の表面の測定点に測定光を照射して、当該測定光の反射光により前記測定点の振動速度を計測する計測部と、
前記計測部によって計測された前記振動速度を解析して前記内容物の粘性を判定する解析装置と、を備え、
前記解析装置は、解析された前記振動速度のうち、前記軟性容器に前記音波が照射されている強制加振期間以降の自由振動期間における前記振動速度に基づいて、前記内容物の粘性を判定する、非接触検査システム。

【請求項2】

前記解析装置は、予め作成されている前記振動速度と前記内容物の粘性との関係を示す粘性判定データを、前記計測部によって計測された振動速度に基づく振動パラメータに対照して前記内容物の粘性を判定する、請求項１に記載の非接触検査システム。

【請求項3】

前記振動パラメータは、前記自由振動期間において計測された前記振動速度に基づく振動エネルギーである、請求項２に記載の非接触検査システム。

【請求項4】

前記振動パラメータは、前記自由振動期間において計測された前記振動速度に基づく変位量である、請求項２に記載の非接触検査システム。

【請求項5】

前記解析装置は、前記粘性判定データを作成する、請求項２から４のいずれか一項に記載の非接触検査システム。

【請求項6】

内容物が充填された軟性容器を音波で加振させ、振動を光学的に計測した場合の振動速度を入力する入力部と、
前記振動速度を解析して前記内容物の粘性を判定する解析部と、を備え、
前記解析部は、解析された前記振動速度のうち、前記軟性容器に前記音波が照射されている強制加振期間以降の自由振動期間における前記振動速度に基づいて、前記内容物の粘性を判定する、非接触検査装置。

【請求項7】

内容物が充填された軟性容器に対して音波を照射する音響発信工程と、
前記音波によって加振された前記軟性容器の表面の測定点に測定光を照射して、当該測定光の反射光により前記測定点の振動速度を計測する計測工程と、
前記計測工程において計測された前記振動速度を解析して前記内容物の粘性を判定する解析工程と、を含み、
前記解析工程においては、解析された前記振動速度のうち、前記軟性容器に前記音波が照射されている強制加振期間以降の自由振動期間における前記振動速度に基づいて、前記内容物の粘性を判定する、非接触検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、非接触検査システム、非接触検査装置及び非接触検査方法に関する。

【背景技術】

【0002】

食品等の分野において、一定量の内容物を容器に封入して保存する、あるいは流通ルートに乗せることが行われている。食品等のメーカーは、食品の賞味期限や保管方法を決定するにあたり、内容物の品質と、保管期間や保管環境と、の関係を把握することが必要である。また、メーカーは、製品の出荷にあたり、内容量が封入された製品の品質検査をすることが好ましい。また、内容物に衝撃が加わることを防ぐ必要性が低い場合、容器には樹脂や金属箔により形成される軟性の容器が用いられることがある。軟性容器は、製品の体積を最小限にすることができるので、保存や販売時に占めるスペースを小さくすることに有利である。
内容物の品質検査を行うにあたり、容器を開けて内容物を取り出すとすると、検査にかかる時間や負荷が大きくなる。特に製品の出荷前の検査では、容器を開けることによって検査に使用された製品を出荷することができなくなるので検査対象の数が制限されていた。

【0003】

上記の点を解消するため、容器を開けずに行う非破壊検査が行われている。特許文献１には、包装体内容物の非破壊検査方法が記載されている。特許文献１に記載の非破壊検査方法は、流動性を有する正常内容物の包装体を振盪した後に超音波を照射し、内容物を透過または包装体の対面で反射した音波を単触針で測定するものである。このような方法は、内容物内部の気泡の上昇速度に異常が生じたときと正常なときとで相違することを利用している。すなわち、内容物が気泡を多く含む場合、照射された超音波が透過し難くなるために測定される音波は小さくなる。特許文献１に記載の非破壊検査方法は、この点を利用し、正常な状態の内容物と気泡の状態が異なる内容物とを判別することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平５－２７３１８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、食品飲料物の分野において、内容物が腐敗することによってガスが発生する場合と、ガスが発生せずに内容物の粘度のみが変化する場合や離水が発生する場合とがある。ガスが発生せずに腐敗が起こる現象は、フラットサワーと呼ばれていて、腐敗が起こっても気泡の状態が変わらない。このため、気泡の状態の変化を使って非破壊検査を行う特許文献１の検査方法は、フラットサワー現象を検出することが困難である。
さらに、特許文献１に記載の非破壊検査方法は、物品に照射した超音波の透過若しくは容器対面で反射した超音波を、容器に接触させた探触面で捕えている。このため、この非破壊検査方法は、容器に探蝕面を接触させることによって容器表面に傷をつける可能性がある。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、粘性が変化して、かつ気泡の状態が変化し難い腐敗の現象を非接触で検出できる非接触検査システム、非接触検査装置及び非接触検査方法に関する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の非接触検査システムは、内容物が充填された軟性容器に対して音波を照射する音響発信源と、前記音波によって加振された前記軟性容器の表面の測定点に測定光を照射して、当該測定光の反射光により前記測定点の振動速度を計測する計測部と、前記計測部によって計測された前記振動速度を解析して前記内容物の粘性を判定する解析装置と、を備え、前記解析装置は、解析された前記振動速度のうち、前記軟性容器に前記音波が照射されている強制加振期間以降の自由振動期間における前記振動速度に基づいて、前記内容物の粘性を判定する。

【0007】

本発明の非接触検査装置は、内容物が充填された軟性容器を音波で加振させ、振動を光学的に計測した場合の振動速度を入力する入力部と、前記振動速度を解析して前記内容物の粘性を判定する解析部と、を備え、前記解析部は、解析された前記振動速度のうち、前記軟性容器に前記音波が照射されている強制加振期間以降の自由振動期間における前記振動速度に基づいて、前記内容物の粘性を判定する。

【0008】

本発明の非接触検査方法は、内容物が充填された軟性容器に対して音波を照射する音響発信工程と、前記音波によって加振された前記軟性容器の表面の測定点に測定光を照射して、当該測定光の反射光により前記測定点の振動速度を計測する計測工程と、前記計測工程において計測された前記振動速度を解析して前記内容物の粘性を判定する解析工程と、を含み、前記解析工程においては、解析された前記振動速度のうち、前記軟性容器に前記音波が照射されている強制加振期間以降の自由振動期間における前記振動速度に基づいて、前記内容物の粘性を判定する。

【発明の効果】

【0009】

本発明は、粘性が変化して、かつ気泡の状態が変化し難い腐敗の現象を非接触で検出できる非接触検査システム、非接触検査装置及び非接触検査方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態の非接触検査システムを説明するための図である。

【図2】図１に示す軟性容器の正面図である。

【図3】図１に示すスピーカーによって照射される音波を説明するための図である。

【図4】（ａ）は高粘性サンプルで得られた振動速度を示す図、（ｂ）は低粘性サンプルで得られた振動速度を示す図、（ｃ）は高粘性サンプルで得られた振動速度と低粘性サンプルで得られた振動速度とを重ねて示した図である。

【図5】（ａ）は振動エネルギーの総和量と内容物の粘性との関係を示す図、（ｂ）は変位の総和量ＤＣ_resと内容物の粘性との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

軟性容器に充填される内容物は、軟性容器と共に音によって振動し得るものであって、多くは液体や流動体を含んでいる。また、内容物は、ゼリーや豆腐等のゲル状のものであってもよいし、本実施形態で検査対象とする内容物は、例えば、食品や飲料、調味料、薬品、塗装剤、化粧剤等であってもよい。

【0012】

また、本実施形態は、内容物が充填された軟性容器に対して音波を照射し、音波によって加振された軟性容器の表面の測定点に測定光を照射する。そして、本実施形態は、この測定光の反射光により測定点の振動速度を計測することによって内容物の粘性を検査している。このような本実施形態は、例えば、ガスが発生せずに軟性容器の外観が変化しない場合にも内容物の変化、あるいは異常を判定することができる。
また、本発明は、内容物の混濁により異常を検出する方法が透明の軟性容器でなければ行えないことに比べ、光を通さない軟性容器に対して実施することができる。

【0013】

また、アルミ箔を中間層に備えた飲料等の容器では、電磁インパルスによりアルミ箔を加振し、軟性容器内の内圧の変化による共振周波数及び振動音の変化を検出することが行われていた。しかし、この方法は、軟性容器が密閉されていて内圧の変化が得られない場合に測定が困難になる。本発明は、軟性容器内の内圧によらず粘性の変化を検出することができるので、密閉された軟性容器に対しても粘性の変化を検出することができる。

【0014】

さらに、電磁インパルスによる加振が行えない場合、軟性容器に接触振動を与えて液面の波動の変化を静電容量により測定する方法がある。このような測定では、軟性容器と振動を加える部材との距離を一定に保たなければならないために測定が煩雑であり、また、軟性容器の表面に接触の影響が出ることが懸念される。
非接触で測定対象物に振動を加える本実施形態は、上記の方法よりも検査が簡易に行えて、しかも軟性容器表面に影響を与えることがない。このような本実施形態は、例えば、果物等の表面が損傷を受け易いものを対象にして粘度を測定することにも好適である。

【0015】

［非接触検査システム］
図１は、本実施形態の非接触検査システムを説明するための図である。図２は、図１に示す軟性容器１０の正面図、図３は、図１に示すスピーカー２０によって照射される音波を説明するための図である。
図１に示すように、本実施形態の非接触検査システム１は、内容物５（図２）が充填された軟性容器１０に対して音波Ｓ１を照射する音響発信源であるスピーカー２０と、音波Ｓ１によって加振された軟性容器１０の表面の測定点Ｐｍ（図２）に測定光Ｐ１を照射して、この測定光Ｐ１の反射光Ｐ２により測定点Ｐｍの振動速度を計測する計測部３０と、計測部３０によって計測された振動速度を解析して内容物の粘性を判定する非接触検査装置である解析装置４０と、を備えている。
また、解析装置４０は、解析された振動速度のうち、軟性容器１０に音波が照射されている強制加振期間以降の自由振動期間における振動速度に基づいて、内容物の粘性を判定する。なお、強制加振期間、自由振動期間については後に詳述する。

【0016】

また、本実施形態では、スピーカー２０と軟性容器１０の距離Ｌ１を４７３ｍｍ、軟性容器１０と計測部３０との距離Ｌ２を９００ｍｍとしている。スピーカー２０は、軟性容器１０に対し、軟性容器１０の音波の照射面と直交する中心線Ｌｃを基準にした角度θ１をなす位置に設定されている。また、計測部３０は、測定光Ｐ１、反射光Ｐ２が中心線Ｌｃと角度θ２をなす位置に設定されている。

【0017】

軟性容器１０は、図２に示すように、開口部１２ｃ、四つの側面１２ａ、開口部１２ｃより面先が小さい底面１２ｄを有し、開口部１２ｃが蓋部１１によって封止される密閉容器である。内容物５は、軟性容器１０の半分以上の高さまで充填されている。図２中に示す軟性容器１０の正面の側面１２ａには計測部３０が振動を測定する測定点Ｐｍが設定されている。

【0018】

側面１２ａ、開口部１２ｃ、底面１２ｄ及び蓋部１１は、樹脂を材料として一体成型されている。側面１２ａ、開口部１２ｃ、底面１２ｄ及び蓋部１１の厚さは２２０μｍから２８０μｍであり、その平均値は凡そ２５０μｍである。本実施形態では、軟性容器１０の材料をポリスチレンとしている。図１に示す軟性容器１０では、上辺Ｂｕが一片１００ｍｍの正方形であり、下辺Ｂｌが一片９０ｍｍの正方形になっている。軟性容器１０の高さｈは６０ｍｍである。

【0019】

本実施形態では、非接触検査システム１を内容物の腐敗の粘度変化の検査に使用することに先立って、非接触検査システム１が内容物５の粘性を検査可能であることを確認した。このため、内容物５としてそれぞれ粘性の異なる水を充填した軟性容器１０を複数用意している。内容物５はいずれも蒸留水であり、粘性の低い内容物５（以下、「低粘性内容物」と記す）は蒸留水を回転速度５００ｒｐｍで３分間プロペラを使って攪拌した脱気蒸留水である。粘性の高い内容物５（以下、「高粘性内容物」と記す）は、先の脱気蒸留水に糊（カルボキシメチルセルロースナトリウム）を混ぜて攪拌して作成される。カルボキシメチルセルロースナトリウムは比重が蒸留水と略同等である。粘度の異なる内容物５は、いずれも内容量が４００±０．０２ｇ、温度が２４．５℃±０．１℃の同条件になっている。

【0020】

上記構成のうち、スピーカー２０は、加振用の音源であり、平面波となる音波を発生する。図１中で音波Ｓ１と交わる破線は、平面波の一周期を示している。スピーカー２０が軟性容器１０に音波Ｓ１を照射する照射角度は、音波Ｓ１が定在波によって影響をうけることを避ける角度に設定される。
音波Ｓ１は、図３に示すように、振動の群Ｓｂ１、Ｓｂ２・・・が離散的に発生するバースト波である。図３の横軸は時間（ｍｓｅｃ）、縦軸は振動強度を表している。各群Ｓｂ１、Ｓｂ２のパルス幅（一つの群の振動時間）Ｐｗは２０ｍｓｅｃ、群間のインターバル時間Ｔｉは２００ｍｓｅｃである。

【0021】

複数の群において、各群の振動の周波数は２５Ｈｚずつ相違していて、各振動の群の周波数は、直前に生じた群の周波数よりも２５Ｈｚ大きくなっている。図３においては、群Ｓｂ１の振動の周波数が３２５Ｈｚ、群Ｓｂ２の振動の周波数が３５０Ｈｚである。

【0022】

計測部３０は、測定点Ｐｍに向けて測定光Ｐ１を照射し、反射光Ｐ２を受光する。また、受光された反射光Ｐ２の振動速度を計測する。このような計測部３０には、レーザードップラー流速計（Laser Doppler vibrometer:LDV）を用いている。レーザードップラー振動計は、レーザーのドップラー効果を利用して対象の表面の振動を非接触で測定する装置である。レーザードップラー振動計によれば、測定された振動を光学的に検出し、電気信号として取り出すことができる。

【0023】

解析装置４０の解析は、上記したように、計測部３０によって計測された振動速度を解析して内容物５の粘性を判定する。ここで、解析は、振動速度や振動速度の変化を得る、得た値と時間との関係から変化の状態を求める、このような振動速度やそれに基づく情報を使って演算を行い、粘性に係るパラメータを求める処理をいう。

【0024】

解析装置４０は、予め作成されている振動速度と内容物の粘性との関係を示す粘性判定データを、計測部によって計測された振動速度に基づく振動パラメータに対照して内容物の粘性を判定する。
すなわち、解析装置４０は、予め振動速度の値を測定し、測定された振動速度や変化の状態、さらには振動速度に基づく情報を取得したデータを保存する機能を有している。また、非接触検査の対象となる内容物５について測定された振動速度を取得し、この振動速度に基づく振動パラメータを作成する。そして、作成された振動パラメータを保存されている粘性判定データと比較する。
検査の対象となる内容物５の振動速度は、計測部３０からリアルタイムで取得されるものであってもよいし、計測部３０の測定完了まで保存し、完了後に取得するものであってもよい。

【0025】

粘性判定データは、解析装置４０で行うものであってもよい。また、粘性判定データは、他の機器で作成したものを解析装置４０の入力部４１で読み込むものであってもよい。解析装置４０において作成される粘性判定データと振動パラメータは、同様の処理によって作成された同様の物理量であってもよい。また、振動パラメータは、解析装置４０において処理されて粘性判定データと比較されるものであってもよい。

【0026】

解析装置４０は、内容物５が充填された軟性容器１０を音波で加振させ、振動を光学的に計測した場合の振動速度を入力する入力部４１と、振動速度を解析して内容物の粘性を判定する解析部４２と、を備えている。解析部４２は、上記のように、解析された振動速度のうち、軟性容器に音波が照射されている強制加振期間以降の自由振動期間における振動速度に基づいて、内容物の粘性を判定する。
このような解析装置４０は、専用の測定装置としても構成することができる。また、解析装置４０は、汎用のパーソナルコンピュータ（Personal Computer:PC）を用いて構成することができる。

【0027】

解析装置４０をＰＣにより構成する場合、入力部４１は、計測部３０が計測した振動速度を入力する入力ポートであってもよいし、計測された振動速度を保存する記録媒体を接続するものであってもよい。さらに、無線で振動速度を受信する通信部であってもよい。解析部４２は、ＰＣの公知のハードウェアと、ハードウェア上で動作して解析を行うプログラムが協同して実現される。ハードウェアとしては、ＰＣの演算装置（Central Processing Unit:CPU）や演算に使用されるデータを保存するメモリ、あるいは演算処理に使用されるワークメモリがある。

【0028】

図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）は、軟性容器１０に低粘性内容物を充填した低粘性サンプルで計測された振動速度と、軟性容器１０に高粘性内容物を充填した高粘性サンプルで計測された振動速度とを比較した結果を示す図である。図４（ａ）から図４（ｃ）は、いずれも横軸が時間（ｍｓｅｃ）を示し、縦軸が振動速度を示している。図４（ａ）は高粘性サンプルで得られた振動速度を示し、図４（ｂ）は低粘性サンプルで得られた振動速度を示し、図４（ｃ）は高粘性サンプルで得られた振動速度と、低粘性サンプルで得られた振動速度とを重ねて示した図である。

【0029】

図４（ｃ）中に示すｔ０は、内容物１０の加振の開始のタイミングを示している。ｔ１は、加振の終了タイミングであり、ｔ２は、振動していた軟性容器１０が静止した後に充分な時間が経過したと判断されるタイミングを示している。なお、計測部３０は、少なくともｔ０からｔ２を含む期間において反射波の計測を行っている。ｔ０からｔ１は、内容物５が充填された１０（サンプル）に音波が照射されて、軟性容器１０が音波によって強制的に加振されている期間である強制加振領域Ｒｖ１である。また、ｔ１からｔ２は、音波による加振が停止された後にサンプルの振動が停止するまでの期間を含む自由加振領域Ｒｖ２である。図４（ｃ）においては、ｔ１は２５ｍｓｅｃ、ｔ２は１５０ｍｓｅｃである。

【0030】

図４（ａ）に示すように、高粘性サンプルで得られた反射波においては、強制加振領域Ｒｖ１と自由加振領域Ｒｖ２との境界を中心にして反射波群ｗａが生じ、続いて反射波群ｗｂが発生している。また、図４（ｂ）に示すように、低粘性サンプルにおいては、強制加振領域Ｒｖ１と自由加振領域Ｒｖ２との境界を中心にして反射波群ｗｃが生じ、続いて反射波群ｗｄが発生している。さらに、低粘性サンプルにおいては、反射波群ｗｄの後に反射波群ｗｅが発生している。
反射波群ｗｅは、高粘性サンプルの振動速度の測定で観測できなかった反射波である。このことから、反射波群ｗｅは、内容物の粘性の判定において有用な因子であると考えられる。

【0031】

反射波群ｗｂ、ｗｅの発生後、微小な震動が観測されるが、このような振動は加振に起因するものでなく、振動速度の測定においてはノイズとして観測される。
本実施形態では、振動の開始から終了までの後も充分な時間ｔ２をおいて振動速度を計測し、測定された振動速度に含まれるノイズについても考慮することが可能になる。

【0032】

図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、強制加振領域Ｒｖ１においては、高粘性サンプルと低粘性サンプルとの振動速度の変化の状態は概ね同様であるが、振動速度のピークは低粘性サンプルの方が高粘性サンプルよりわずかに大きくなっている。このような現象は、音波の照射中は振動が連続的に加わるために内容物の粘性による相違が振動に現れ難いために生じるものと考えられる。
また、強制加振領域Ｒｖ１が終了した後、低粘性サンプルは、高粘性サンプルよりも高速度で振動することが分かる。なお、振動停止のタイミングは、低粘性サンプル、高粘性サンプルのいずれにあっても凡そ同時である。

【0033】

上記のことから、本実施形態では、強制加振領域Ｒｖ１以降の自由加振領域Ｒｖ２の振動速度に基づいて内容物の粘性を判定する。また、振動速度の測定は、測定値の大きい自由加振領域Ｒｖ２開始時から、低粘性サンプルに表れる反射波群ｗｅの発生後まで行うことが好ましい。また、強制加振領域Ｒｖ１から自由加振領域Ｒｖ２まで振動速度を測定し、強制加振領域Ｒｖ１の振動速度を後の演算等の処理から除くようにしてもよい。このようにすれば、自由加振領域Ｒｖ２の開始直後の振動速度を確実に観測することができる。さらに、本実施形態は、反射波群ｗｂ、ｗｄが発生するタイミングから反射波群ｗｅの発生後のタイミングまでに測定された振動速度を観測するようにしてもよい。
なお、強制加振領域Ｒｖ１、自由加振領域Ｒｖ２の合計時間は、図３に示すインターバル時間Ｔｉよりも充分短く設定されていて、連続して発生する群が測定に影響を与えることを回避している。

【0034】

図４（ａ）から図４（ｃ）に示す結果は、スピーカー２０が低粘性サンプルと高粘性サンプルとを同一のエネルギーで同様に加振しているにも関わらず、サンプルの粘性によって振動のエネルギーが異なっていることを示している。このような結果は、粘弾性モデルである粘弾性モデル（Voigt model）の静的粘弾性式と比較してみると、静的自由振動領域での歪γ変位量が粘度ηの大きさに反比例した指数関数的な減衰特性を示すことから測定結果の傾向と整合する。

【0035】

解析部４２は、図４（ａ）、図４（ｂ）に示す振動速度のそれぞれに基づいて、振動パラメータを作成する。本実施形態の振動パラメータは、例えば、自由振動期間である自由加振領域Ｒｖ２において計測された振動速度に基づく振動エネルギーとすることができる。本実施形態では、振動パラメータを、自由加振領域Ｒｖ２における振動エネルギーの総和量ＦＥ_resとした。振動エネルギーの総和量ＦＥ_resは、以下の式（１）によって算出される。
また、振動パラメータは、自由振動期間において計測された振動速度に基づく変位量であってもよい。振動パラメータを変位量とする場合、本実施形態は、振動パラメータを、自由加振領域Ｒｖ２における変位の総和量ＤＣ_resとした。変位の総和量ＤＣ_resは、以下の式（２）によって算出される。

【0036】

【数1】

【0037】

ただし、本実施形態は、振動エネルギーの総和量ＦＥ_res、変位の総和量ＤＣ_resを振動パラメータにするものに限定されるものではない。振動パラメータは、図４（ａ）、図４（ｂ）に示す振動速度の相違を表すものであればどのようなものであってもよい。振動速度の相違を示す他の例としては、例えば、図４（ａ）に示す振動速度と図４（ｂ）に示す振動速度との差分を自由加振領域Ｒｖ２において積分するものであってもよい。

【0038】

また、解析装置４０は、入力部４１から取得した、または図示しないメモリに保存されている自由加振領域Ｒｖ２における粘性データを振動パラメータと比較する。本実施形態の粘性データは、振動パラメータと、振動パラメータが測定されたサンプルの粘性とを対応付けたものであってもよい。解析部４２は、例えば、振動パラメータを複数の粘性データと比較し、粘性データのうちから振動パラメータの値が最も大きいものに対応する粘性を選択する。選択された粘性は、解析装置４０の図示しない表示部に表示される、あるいは図示しないプリンターに出力される。

【0039】

以上説明した本実施形態の非接触検査システム１は、内容物５が充填された軟性容器１０に対して音波を照射する音響発信工程と、音波によって加振された軟性容器１０の表面の測定点Ｐｍに測定光Ｐ１を照射して、この測定光Ｐ１の反射光Ｐ２により測定点Ｐｍの振動速度を計測する計測工程と、計測工程において計測された振動速度を解析して内容物５の粘性を判定する解析工程と、を含んでいる。解析工程においては、解析された振動速度のうち、軟性容器１０に音波が照射されている強制加振領域Ｒｖ１以降の自由加振領域Ｒｖ２における振動速度に基づいて、内容物の粘性を判定する非接触検査方法を実行する。

【0040】

図５（ａ）、図５（ｂ）は、非接触検査システム１で得られた振動パラメータと内容物５の粘性との関係を示す図である。図５（ａ）は、振動パラメータを振動エネルギーの総和量ＦＥ_resとし、図５（ｂ）は、振動パラメータを変位の総和量ＤＣ_resとしている。図５（ａ）、図５（ｂ）のいずれにあっても、横軸は振動パラメータ、縦軸は粘性を示している。図５（ａ）、図５（ｂ）のいずれにあっても、振動パラメータは、粘性と高い相関を有していることが分かる。
以上のことから、本実施形態の非接触検査システム１は、内容物５の気泡の状態によらず粘性の変化を非接触で検出することができるが分かる。このような本実施形態は、食品飲料が充填された軟性容器に適用することによって内容物腐敗による粘度変化を軟性容器の表面振動特性から検出することできる。

【0041】

さらに、本実施形態は、図１に示す軟性容器１０、スピーカー２０及び計測部３０の配置の自由度が大きいため、測定条件に適した非接触検査システム１を構築することができる。さらに、本実施形態の非接触検査システム１は、振動速度の計測から振動パラメータの及び粘性データの作成、さらには粘性の判定までの処理を行うことができる。このため、非接触検査システム１は、粘性判定の高速化も期待できて、検査ラインへ導入した場合により多くのサンプルを検査することができる。

【0042】

上記実施形態は、以下の技術思想を包含するものである。
（１）内容物が充填された軟性容器に対して音波を照射する音響発信源と、前記音波によって加振された前記軟性容器の表面の測定点に測定光を照射して、当該測定光の反射光により前記測定点の振動速度を計測する計測部と、前記計測部によって計測された前記振動速度を解析して前記内容物の粘性を判定する解析装置と、を備え、前記解析装置は、解析された前記振動速度のうち、前記軟性容器に前記音波が照射されている強制加振期間以降の自由振動期間における前記振動速度に基づいて、前記内容物の粘性を判定する、非接触検査システム。
（２）前記解析装置は、予め作成されている前記振動速度と前記内容物の粘性との関係を示す粘性判定データを、前記計測部によって計測された振動速度に基づく振動パラメータに対照して前記内容物の粘性を判定する、（１）の非接触検査システム。
（３）前記振動パラメータは、前記自由振動期間において計測された前記振動速度に基づく振動エネルギーである、（２）の非接触検査システム。
（４）前記振動パラメータは、前記自由振動期間において計測された前記振動速度に基づく変位量である、（２）の非接触検査システム。
（５）前記解析装置は、前記粘性判定データを作成する、（２）から（４）のいずれか一つの非接触検査システム。
（６）内容物が充填された軟性容器を音波で加振させ、振動を光学的に計測した場合の振動速度を入力する入力部と、前記振動速度を解析して前記内容物の粘性を判定する解析部と、を備え、前記解析部は、解析された前記振動速度のうち、前記軟性容器に前記音波が照射されている強制加振期間以降の自由振動期間における前記振動速度に基づいて、前記内容物の粘性を判定する、非接触検査装置。
（７）内容物が充填された軟性容器に対して音波を照射する音響発信工程と、前記音波によって加振された前記軟性容器の表面の測定点に測定光を照射して、当該測定光の反射光により前記測定点の振動速度を計測する計測工程と、前記計測工程において計測された前記振動速度を解析して前記内容物の粘性を判定する解析工程と、を含み、前記解析工程においては、解析された前記振動速度のうち、前記軟性容器に前記音波が照射されている強制加振期間以降の自由振動期間における前記振動速度に基づいて、前記内容物の粘性を判定する、非接触検査方法。

【符号の説明】

【0043】

１・・・非接触検査システム
５・・・内容物
１０・・・軟性容器
１１・・・蓋部
１２ａ・・・側面
１２ｃ・・・開口部
１２ｄ・・・底面
２０・・・スピーカー
３０・・・計測部
４０・・・解析装置
４１・・・入力部
４２・・・解析部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】