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JP2001099783A - 光学式異物検出装置 - Google Patents

光学式異物検出装置

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Publication number
JP2001099783A
JP2001099783A JP27825099A JP27825099A JP2001099783A JP 2001099783 A JP2001099783 A JP 2001099783A JP 27825099 A JP27825099 A JP 27825099A JP 27825099 A JP27825099 A JP 27825099A JP 2001099783 A JP2001099783 A JP 2001099783A
Authority
JP
Japan
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foreign matter
raw material
image
imaging
light
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP27825099A
Other languages
English (en)
Inventor
Sadaji Kawazoe
定次 河副
Shigeyuki Shinohara
茂行 篠原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Tobacco Inc
Original Assignee
Japan Tobacco Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Tobacco Inc filed Critical Japan Tobacco Inc
Priority to JP27825099A priority Critical patent/JP2001099783A/ja
Publication of JP2001099783A publication Critical patent/JP2001099783A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 食品原料をコンベア等で供給する行程におい
て、光学的に非接触で原料中に混入している異物を効率
よく検出する。 【解決手段】 第1移送手段1で食品原料2を移送し、
反射ミラー4で食品原料2を落下させて第2移送手段6
に供給する。光源3により反射ミラー4側に光を照射
し、食品原料2からの反射光をスキャンミラー14を介
して撮像手段11で撮像する。撮像素子10bで中赤外
線領域の画像を、撮像素子20bで近赤外線領域の画像
を、撮像素子30bで可視光領域の画像をそれぞれ撮像
する。画像処理手段17で画像処理し、データ処理部1
8で、各波長領域の吸光度に基づく画像の輝度から異物
を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、食品原料を供給す
る行程において、可視光、近赤外線および中赤外線の反
射および吸収特性を利用して、食品原料中に混入してい
る異物を検出する光学式異物検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、食品製造工場で、食品原料を供給
する工程において、食品原料内に異物が混入する場合が
あり、この異物を除去する必要がある。このような異物
には、金属類、プラスチック類、紙、ゴムなどがある
が、磁気金属類の異物については全て排除できる装置が
導入されている。しかし、上記その他の異物について
は、これを検出する装置の製造コストが高く、その信頼
性に欠けるので、異物検出装置が導入されるケースが少
ない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、主に食品原
料をコンベア等で供給する行程において、光学的に非接
触で原料中に混入している異物を効率よく検出すること
を課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになした本発明の請求項1の光学式異物検出装置は、
原料を移送する移送手段と、該移送手段で移送される原
料に広帯域光を照射する照射手段と、前記原料の前記広
帯域光を照射した部分の反射光または透過光により、中
赤外線領域、近赤外線領域、および、可視光領域の3の
波長領域の画像を撮像する撮像手段と、該撮像手段で得
られた3の波長領域の画像情報から前記原料の撮像部分
における2次元の吸光度の分布をそれぞれ求め、該吸光
度の分布に基づいて前記原料中の異物の有無を判定する
判定手段と、を備えたことを特徴とする。
【0005】上記のように構成された請求項1の光学式
異物検出装置によれば、移送手段で移送される原料に照
射手段で広帯域光が照射され、撮像手段は、この原料か
らの反射光または透過光により、中赤外線領域、近赤外
線領域、および、可視光領域の3の波長領域の画像を撮
像する。そして、判定手段は、撮像手段で得られた3の
波長領域の画像情報から原料の撮像部分における2次元
の吸光度の分布をそれぞれ求め、この吸光度の分布に基
づいて前記原料中の異物の有無を判定する。
【0006】原料と、原料以外の異物とでは色や組成が
異なっている。色が異なっていれば可視光領域の吸光度
も異なる。また、原料と似たような色の異物でも近赤外
線領域、あるいは中赤外線領域の吸光度が異なったもの
となる。したがって、可視光領域、近赤外線領域、およ
び、中赤外線領域の3つの領域の、少なくともいずれか
において原料と異物とで吸光度が異なる可能性は大であ
る。このように、吸光度が異なっていれば、原料に広帯
域光を照射した部分の2次元の吸光度の分布は、原料に
対応する部分と異物に対応する部分とで異なったものと
なり、この吸光度の分布から異物を検出することができ
る。また、吸光度の分布は2次元の画像に対応している
ので、一度に広い範囲の異物検出を行うことができ、移
送中の食品原料でも、ほとんど異物を見逃すことがな
い。
【0007】本発明の請求項2の光学式異物検出装置
は、請求項1の構成を備え、前記判定手段は、前記撮像
手段で得られる3の波長領域の画像のうち、少なくとも
1つの画像において前記吸光度分布に所定以上の強度変
化があった場合に異物有りと判定することを特徴とす
る。
【0008】上記のように構成された請求項2の光学式
異物検出装置によれば、請求項1と同様な作用効果が得
られるとともに、少なくとも1つの波長領域で原料と異
物に吸光度差が有れば異物有りと判定するので、異物の
見逃しを低減できる。
【0009】
【発明の実施の形態】図4は本発明の一実施の形態の光
学式異物検出装置を適用した異物検出排除システムの概
略図および要部ブロック図である。なお、図4(B) は図
4(A) の撮像手段11、シュート4、スキャンミラー1
4および第2移送手段6の上面図である。第1移送手段
1はベルトコンベアで構成されており、測定対象物であ
る食品原料2を載置して図の矢印の方向に搬送する。
第1移送手段1の搬送路の終端には角度が一定角度で傾
斜した反射ミラーおよびコーティング板等のシュート4
が配設されており、第1移送手段1で搬送された食品原
料2は、均し手段13で表面が均されるとともに、シュ
ート4の上面を滑落してこのシュート4の下端から落下
する。なお、この実施の形態では第1移送手段1と傾斜
したシュート4が請求項1の移送手段を構成している。
【0010】シュート4の下方には、排除機構7および
第2移送手段6が配設されている。食品原料2に異物が
検出されていないときは、シュート4から落下する食品
原料2は、シュート4の下端近傍に配設されたホッパ7
1を介して第2移送手段6に供給する。なお、第2移送
手段6はベルトコンベアで構成されており、供給された
食品原料2を載置して次工程に供給する。一方、食品原
料2に異物が検出されたときは、排除機構7はデータ処
理部18から異物検出信号を受けて、ホッパ71を傾斜
させることにより異物が混入した食品原料2を異物ボッ
クス5に排除する。
【0011】シュート4と水平方向で対面する位置には
ハロゲンランプ31等を有する単独または複数の光源3
が配設され、また、シュート4の上方には幅方向に回動
可能なスキャンミラー14が配設され、このスキャンミ
ラー14の横には、撮像レンズ8,9をスキャンミラー
14に向けたCCDカメラ等の撮像手段11が配設され
ている。そして、光源3によりシュート4上の食品原料
2に光が照射され、スキャンミラー14を介して撮像手
段11によりシュート4上の食品原料2が撮像される。
また、シュート4は、食品原料2の間隙を透過した光お
よび食品原料2を透過した光を反射し、この反射した光
は再び食品原料2で透過吸収され、スキャンミラー14
を介して撮像手段11に向けられる。なお、スキャンミ
ラー14を回動することにより、シュート4上の食品原
料2の図4(B) の矢印方向の広い範囲に亘って撮像手
段11で撮像することができるため、この測定視野をカ
バーするカメラ台数が減少しコスト低減効果が得られ
る。
【0012】撮像手段11は、撮像レンズ8,9の後方
に、2段のハーフミラー15−1,15−2を備え、撮
像レンズ8,9で集光された光は、ハーフミラー15−
1で反射されて第1撮像部10に導かれるとともに、ハ
ーフミラー15−1を透過しさらにハーフミラー15−
2を透過して第2撮像部20に導かれ、さらにハーフミ
ラー15−2で反射されて第3撮像部30に導かれる。
第1撮像部10は、CCD素子等の撮像素子10aの前
に特定波長領域の中赤外線を透過するフィルタ10bを
備えている。また、第2撮像部10は、CCD素子等の
撮像素子20aの前に特定波長域の近赤外線を透過する
フィルタ20bを備えている。また、第3撮像部30は
CCD素子等の撮像素子30aの前に特定波長域の可視
光線を透過するフィルタ30bを備えている。
【0013】第1撮像部10のフィルタ10bは波長が
3400nm近傍の中赤外線を透過する特性を有してお
り、第2撮像部20のフィルタ20bは波長が1700
nm近傍の近赤外線を透過する特性を有している。これ
により、第1撮像部10の撮像素子10aにより中赤外
線領域(波長が3400nm近傍)の画像が撮像され、
第2撮像部20の撮像素子20aにより近赤外線領域
(波長が1700nm近傍)の画像が撮像される。ま
た、第3撮像部30の撮像素子30aでは可視光領域の
画像が撮像される。なお、撮像素子10a、20a、3
0aはInSb、InGaAs、Si等で構成されてお
り、それぞれ、波長が3400nm近傍の中赤外線、波
長が1700nm近傍の近赤外線、および、可視光を検
出できるように構成されている。
【0014】撮像素子10a、撮像素子20a、および
撮像素子30aはAD変換器16に接続されており、A
D変換器16は時分割処理により、3つの撮像素子10
a,20a,30aの出力信号をそれぞれ個別にアナロ
グ/ディジタル変換し、中赤外線領域、近赤外線領域、
および、可視光領域の各画像に対応する画像データとし
て画像処理手段17に出力する。画像処理手段17は、
3画像分の画像データを記憶して所定の画像処理を行な
い、データ処理部18は画像処理されてデータに基づい
て異物の有無を検出する。そして、異物が検出されたら
排除機構7に異物検出信号を出力して異物の排除を行
う。
【0015】図5は画像処理手段17およびデータ処理
部18の処理動作を示すフローチャートであり、AD変
換器16でAD変換が終了すると、画像処理手段17は
ステップS1で3画像として画像データを記憶する原画
像処理を行い、ステップS2でモホロジィ処理を行な
う。このモホロジィ処理とは、平滑化、強調、微分、エ
ッジ強調等のフィルタ処理であり、画像の対象物に対し
て縮小・膨張を行うことによりノイズなどのを取り除く
画像のクリーニング処理を行う。次に、ステップS3で
二値化処理を行ない、異物が検出されない場合はステッ
プS2以降を繰り返す。二値化処理で異物が検出される
と、データ処理部18は、ステップS4で二値化された
画像データから、輝度の低い部分で所定の大きさの領域
を有する異常部分を検出するラベリング処理を行なう。
そして、このラベリング処理で異物が検出されなけれ
ば、ステップS2に戻り、異物が検出されたらステップ
S5で異物検出信号を出力する異物排除処理を行ってス
テップS2に戻る。
【0016】上記ラベリング処理では、中赤外線の画
像、近赤外線の画像、または、可視光の画像の少なくと
も何れかの画像から異常部分が検出されると、異物排除
処理で異物検出信号を出力する。したがって、3種類の
画像の何れかでしか検出されないような異物も排除する
ことができる。また、画像データは撮像した面の2次元
の吸光度分布を示すことになり、広い範囲の異物を検出
することができる。
【0017】図1は、食品原料としての「ちりめんじゃ
こ」とプラスチック片等の異物についての、中赤外線領
域(波長2500〜4500nm)の中赤外線に対する
反射率を示す図である。この中赤外線領域では、例えば
3400nmの波長の近傍で異物の吸光度が高く食品原
料の吸光度が低くなり、異物と食品原料との吸光度が著
しく異なっている。したがって、この場合、実施形態の
ように波長が3400nm近傍の中赤外線の画像におい
ては、異物の部分で輝度が低くなり食品原料の部分で輝
度が高くなり、二値化処理およびラベリング処理を行な
うことににより、異物の部分が異常部分として検出でき
る。
【0018】図2は、食品原料としての「ちりめんじゃ
こ」とプラスチック片等の異物についての、近赤外線領
域(波長1000〜2500nm)の近赤外線に対する
反射率を示す図である。この近赤外線領域では、例えば
1200nm、1300nm、1700nmの波長の近
傍で異物の吸光度が高く食品原料の吸光度が低くなって
いる。したがって、この場合、例えば実施形態のように
波長が1700nm近傍の近赤外線の画像において、異
物の部分で輝度が低くなり食品原料の部分で輝度が高く
なり、前記同様に異物の部分が異常部分として検出でき
る。
【0019】図3は、食品原料としての「ちりめんじゃ
こ」とプラスチック片等の異物についての、可視光領域
(波長400〜800nm)の光に対する反射率を示す
図である。この可視光領域では、色の違いによって異物
の吸光度が高く食品原料の吸光度が低く、異物と食品原
料との吸光度が著しく異なっている。したがって、この
場合、可視光領域の画像においては、異物の部分で輝度
が低くなり食品原料の部分で輝度が高くなり、前記同様
に異物の部分が異常部分として検出できる。
【0020】なお、食品原料として、お茶の葉および海
苔など各種のものに適用できる。
【0021】以上の実施形態では近赤外線として波長が
1700nm近傍のものを用いているが、1200nm
近傍、あるいは1300nm近傍の近赤外線でもよい。
また、これらの波長を複数用いるようにしてもよい。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項1の
光学式異物検出装置によれば、食品原料をコンベア等で
供給する行程において、光学的に非接触で原料中に混入
している異物を効率よく検出することができる。
【0023】また、本発明の請求項2の光学式異物検出
装置によれば、請求項1と同様な効果が得られるととも
に、少なくとも1つの波長領域で原料と異物に吸光度差
が有れば異物有りと判定するので、異物の見逃しを低減
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態における食品原料と異物につ
いての中赤外線に対する反射率を示す図である。
【図2】本発明の実施形態における食品原料と異物につ
いての近赤外線に対する反射率を示す図である。
【図3】本発明の実施形態における食品原料と異物につ
いての可視光に対する反射率を示す図である。
【図4】本発明の実施形態における光学式異物検出装置
を適用した異物検出排除システムの概略図および要部ブ
ロック図である。
【図5】本発明の実施形態におけるフローチャートであ
る。
【符号の説明】
1 第1搬送手段 2 食品原料 3 光源 4 シュート 11 撮像手段 17 画像処理手段 18 データ処理部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA49 AA61 BB15 CC00 DD06 FF42 FF46 GG02 GG12 GG13 GG24 HH12 HH15 JJ03 JJ05 JJ08 JJ26 LL00 LL04 LL13 LL22 LL62 MM16 PP17 QQ00 QQ03 QQ04 QQ13 QQ24 QQ32 QQ33 TT03 2G051 AA01 AA90 AB20 BA08 BA20 BB11 CA03 CA04 CA07 CB01 CB02 CC07 CC15 DA06 DA17 EA08 EA11 EA12 EB01 EC03 ED14 ED15 ED30

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原料を移送する移送手段と、 該移送手段で移送される原料に広帯域光を照射する照射
    手段と、 前記原料の前記広帯域光を照射した部分の反射光または
    透過光により、中赤外線領域、近赤外線領域、および、
    可視光領域の3の波長領域の画像を撮像する撮像手段
    と、 該撮像手段で得られた3の波長領域の画像情報から前記
    原料の撮像部分における2次元の吸光度の分布をそれぞ
    れ求め、該吸光度の分布に基づいて前記原料中の異物の
    有無を判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする
    光学式異物検出装置。
  2. 【請求項2】 前記判定手段は、前記撮像手段で得られ
    る3の波長領域の画像のうち、少なくとも1つの画像に
    おいて前記吸光度分布に所定以上の強度変化があった場
    合に異物有りと判定することを特徴とする請求項1記載
    の光学式異物検出装置。
JP27825099A 1999-09-30 1999-09-30 光学式異物検出装置 Withdrawn JP2001099783A (ja)

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