JP4424537B2 - 異物検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、たばこ原料中に混入した上記たばこ原料と同色系統の異物を確実に検出することのできる異物検査装置に関する。

たばこ刻や中骨、ラミナ等のたばこ原料への異物の混入を検査し、その異物の排除に用いられる異物検査装置は、専ら、その検査対象物の色に着目して異物検出を行っている。具体的には検査対象物を撮像して求められるカラー画像の色成分を求め、その色成分が検査対象物が持つ正常な色成分であるか、或いは検査対象物に混入する虞のある異物が持つ異常な色成分であるかをそれぞれ判定することで異物検出を行っている。

しかしながらたばこ葉（たばこ原料）は農産物であり、品種や産地、生産時期等に依存して多様な色成分を持つ。またたばこ原料に混入する異物は、通常、シガレットの製造に用いられる巻紙やフィルターの切り屑であり、たばこ原料と同色系の色成分を持つことも多い。この為、上述したカラー画像から異物を確実に検出することが困難である。
そこで本発明者等は、先に検査対象物のカラー画像における各色成分の出現頻度に基づいて該検査対象物の正常色の色成分領域を求め、この正常色の色成分領域から外れた領域の色成分（異常色）を第１の検査色情報として設定すると共に、前記各色成分の出現頻度に基づいて所定の出現頻度範囲に含まれる色成分をまとめ、その色成分領域を異物としての可能性のある色成分を示す第２の検査色情報として設定し、前記撮像手段により求められた検査対象物のカラー画像を色選別して上記第１および第２の検査色情報に該当する特定の色成分の画像領域を求め、特定の色成分の画像領域の大きさを判定して前記検査対象物に含まれる異物を検出することを提唱した（例えば特許文献１を参照）。
特開２０００−３５３２号公報

しかしながら上述した色情報の設定処理は、検査対象物のカラー画像を確認しながら人手により行われるので、設定者の個人差に起因するバラツキが生じ易い。しかも農産物であるたばこ原料の場合には、各色成分の出現頻度にバラツキが多く、検査色情報を登録する時点での色再現性と、たばこ原料を検査する時点での色再現性とに違いが生じ易いと言う問題がある。しかも色再現性を高めるには、例えばその照明光源やカラーセンサ（カラーカメラ）の色感度を調整したり、更には温度や湿度等の検査環境を一定化することが必要であり、その設備負担が非常に大きいと言う不具合がある。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、色再現性の問題を招来することなく、検査対象物に混入した該検査対象物と同色系の異物を簡易に、しかも確実に検出することのできる異物検査装置を提供することにある。
特に本発明は、シガレット製造装置から不良品として排出されたシガレットを分解して求められるたばこ刻や中骨、ラミナ等のたばこ原料に混入した、上記シガレットの製造に用いられた巻紙やフィルターの切り屑等の異物を確実に検出し、上記たばこ原料中から異物を排除するに好適な異物検査装置を提供することを目的としている。

本発明は、農産物であるたばこ刻や中骨、ラミナ等のたばこ原料に混入した異物、具体的にはシガレットの製造に用いられる巻紙やフィルターの切り屑は、その原料素材そのものの色ではなく、通常、その製造過程において漂白された色成分、換言すれば蛍光剤により染められた色成分を有しており、このような漂白物に紫外光を照射すると青白く発光することに着目している。

そこで上述した目的を達成するべく本発明に係る異物検査装置は、シガレットの製造に用いられた巻紙やフィルタ等の異物を含む、少なくともたばこ刻、中骨、ラミナの１つを含むたばこ原料からなる検査対象物を外光（可視光）から遮光して該検査対象物による光の反射を防止し、この状態で前記該検査対象物に紫外光（例えば波長３００〜４５０ｎｍの光）を照射し、この紫外光が照射された前記検査対象物を撮像して、その画像中の前記紫外光の照射により蛍光を発している部分の、予め設定した画素数以上のまとまりをなす蛍光領域を前記検査対象物に含まれる異物として検出し、当該蛍光領域の重心位置を異物の検出位置として求めることを特徴としている。尚、検査対象物については、例えばベルトコンベア上に互いに重なり合うことがない程度に薄く蒔き拡げて搬送しながら異物検査に供することが望ましい。

上述した如く構成された異物検査装置によれば、被検査物に紫外光を照射しても蛍光を発せず、また被検査物に混入している異物だけが蛍光を発することを利用して異物検査を行うので、色再現性の問題や検査環境の問題、更には色成分のバラツキの問題を招来することなしに簡易に、しかも確実に異物を検出することができる。特に被検査物を外光（可視光）から遮光し、いわゆる暗闇の環境下で被検査物に紫外光を照射するので、異物だけが蛍光を発し、蛍光を発しない被検査物についてはその存在自体を画像として捉えることができなくなる。従って検査対象物の色成分に拘わらず、更には異物が上記検査対象物と同色系の色成分を有するか否かに拘わることなく、検査対象物に混入している異物を確実に検出することができる等の実用上多大なる効果が奏せられる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る異物検査装置について説明する。
この異物検査装置は、シガレット製造装置から不良品として排出されたシガレットを分解（解体）して求められるたばこ刻や中骨、ラミナ等のたばこ原料に混入した異物、具体的には上記シガレットの解体に伴って生じる巻紙やフィルターの切り屑等を検出し、検出した異物を排除する異物選別装置に組み込まれて、異物選別の制御に用いられるものである。

図１は異物選別装置の概略構成を示す図で、１はたばこ刻や中骨、ラミナ等のたばこ原料（検査対象物）Ａを載置して搬送するベルトコンベア機構であり、異物検査装置１０はこのベルトコンベア機構１上に載置されて搬送される検査対象物Ａを光学的に検査するように設けられる。上記異物選別装置は、上記ベルトコンベア機構１が形成した搬送路の下流端に、ベルトコンベアの幅方向に沿って配列した複数のエアノズル２を備えている。これらのエアノズル２は、エアコンプレッサ３が生成した圧縮空気が後述する制御の下で開閉されるバルブ４を介して供給され、その圧縮空気を前記ベルトコンベア機構１から払い出されるたばこ原料（検査対象物）Ａに吹き付けることで上記たばこ原料Ａの回収経路から排除する役割を担う。

即ち、ベルトコンベア機構１に載置されて光学的な異物検査に供せられた検査対象物Ａは、該ベルトコンベア機構１の搬送慣性力によりその下流端から所定の速度が与えられて払い出され、仕切ガイド６により案内されて所定の回収ボックス５内に落とし込まれるようになっている。前記エアノズル２は、上記ベルトコンベア機構１の下流端上方から下側に向けて圧縮空気を吹き付けることで、前述した如くベルトコンベア機構１の下流端から払い出されるたばこ原料（検査対象物）Ａを前記ベルトコンベア機構１の下流端と仕切ガイド６との隙間に強制的に落とし込み、これによってたばこ原料Ａの回収経路（ベルトコンベア機構１の下流端から仕切ガイド６に至るたばこ原料Ａの払い出し経路）から排除するものとなっている。

尚、エアノズル２から圧縮空気が吹き付けられてたばこ原料Ａの回収経路から排除されたたばこ原料Ａ、特にたばこ原料（検査対象物）Ａ中に混入していた異物Ｂとその周囲に存在する微少量のたばこ原料Ａは、仕切ガイド６の下方に設けられた廃棄ダクト７内に落とし込まれて廃棄処理される。また上述したようにして異物Ｂが排除され、仕切ガイド６を介して回収ボックス５に落とし込まれたたばこ原料（検査対象物）Ａは、再度、シガレットの製造に供せられる。

さてベルトコンベア機構１上の検査対象物（たばこ原料）Ａを光学的に検査して該検査対象物Ａ中に含まれる異物Ｂを検出する異物検査装置１０は、図２にその要部概略構成を示すように、ベルトコンベア機構１上の検査対象物Ａに、例えば波長３００〜４５０ｎｍの紫外光を照射する紫外線ランプ１１と、その紫外光照射領域する撮像するビデオカメラ１２とを具備する。上記紫外線ランプ１１は、いわゆる直管型のものからなり、図１に示すようにビデオカメラ１２の視野領域を挟んでベルトコンベア機構１上を、つまりベルトコンベアに載置された検査対象物（たばこ原料）Ａを均一に照明するべく２本平行に設けられる。またビデオカメラ１２は、ベルトコンベア機構１上のベルトコンベアの全幅に亘る帯状の領域Ｓを一括して撮像するように設けられる。このビデオカメラ１２については、カラー方式のものであっても良いが、モノクロ型のものであっても良い。またビデオカメラ１２に代えて、ベルトコンベアの幅方向に沿って受光セルを配列したラインセンサをその撮像手段として用いることも可能である。

また上述した如くして紫外光が照射されるベルトコンベア機構１上の部位はカバー体１３により覆われており、このカバー体１３によって上記紫外光の照射領域への外光（可視光）の入射が阻止されている。そしてベルトコンベア機構１上の前記ビデオカメラ１２による視野領域は、外光が遮光され紫外線ランプ１１からの紫外光だけが照射された状態となっている。このような環境で前記ビデオカメラ１２にて撮像された前記検査対象物Ａの画像は、例えばマイクロコンピュータにより構築された画像処理装置１４に入力されて異物検査処理に供されるようになっている。

ここで前記ベルトコンベア機構１に載置されて搬送される検査対象物（たばこ原料）Ａの上述した如くして撮像される画像について述べると、農産物であるたばこ葉から切り出されたたばこ刻や中骨、ラミナ等のたばこ原料Ａは、図３(ａ)に示すように黄色から茶色に亘る色成分（正常色）を有しており、これに対して上記たばこ原料Ａに混入した巻紙やフィルタの切り屑等からなる異物Ｂは、白色から黄色に亘る上記たばこ原料Ａと同色系の色成分（異常色）を有している。これ故、例えば目視による色判別だけでは、これらの違いを明確に判定することは困難である。

しかしたばこ原料Ａおよび異物Ｂに紫外光を照射すると、異物Ｂはその原料素材を製造過程において漂白した（蛍光剤により染められた）ものであるので、その蛍光成分が青白く発光する。従ってこの青白く発光した異物Ｂの蛍光発光色成分を検出すれば、基本的には蛍光を発することのないたばこ原料Ａに混入した異物Ｂを検出することが可能となる。しかしながら異物Ｂに含まれている蛍光成分がどの程度であるかは定かではなく、またその蛍光発光強度も異物Ｂの材質等に依存するので、例えばクリーム色のような白味がかったたばこ原料Ａが多い場合、その違いを明確に識別できない虞がある。

そこで本装置においては前述したようにカバー体１３を用いて前記ビデオカメラ１２の視野領域への外光（可視光）の入力を阻止し、これによって図３(ｂ)に示すようにたばこ原料Ａ自体の色成分（反射光）が生じないようにしている。そしてビデオカメラ１２においては、紫外光の照射による前記異物Ｂの蛍光発光成分だけを画像として捉えて検査画像とし、これを画像処理装置１４に与えて異物検査に供するものとなっている。

この画像処理装置１４における異物検査処理は、例えば図４に示す手順に従い、ベルトコンベア機構１による検査対象物（たばこ原料）Ａの搬送距離に同期して行われる。具体的にはビデオカメラ１２による検査対象物（たばこ原料）Ａの撮像は、ベルトコンベアが前記撮像視野領域Ｓを移動する毎に繰り返し行われ、これによってベルトコンベア上の検査対象物（たばこ原料）Ａが途切れを生じることなしに所定の周期で連続的に撮像されるようになっている。そして画像処理装置１４においては、このようにして撮像される個々の検査画像に対して、所定の大きさ以上の画素のまとまりからなる蛍光発光領域を異物Ｂの存在として検出し［ステップＳ１］、例えば上記蛍光発光領域の重心位置を当該異物Ｂの存在位置として検出している［ステップＳ２］。

そしてこの異物Ｂの検出位置情報に従い、当該位置に存在していた異物Ｂがベルトコンベア機構１の下流端から払い出されるタイミングを見込んで異物排除指令を発し［ステップＳ３］、前述したバルブ４を制御して前記エアノズル２から圧縮空気を噴き出すことにより、異物Ｂとその周囲に存在する微少量のたばこ原料Ａを、その回収経路から排除するものとなっている。尚、バルブ４の制御による前記エアノズル２からの圧縮空気の噴き出しは、異物Ｂを検出したベルトコンベアの幅方向の位置に応じて、該当する位置に設けられたエアノズル２を選択的に駆動することによって行われる。

かくして上述したように検査対象物（たばこ原料）Ａ中に含まれる異物Ｂを検出する本装置によれば、シガレットの製造に用いられる巻紙やフィルタの切り屑等からなる異物Ｂの色成分が前記検査対象物（たばこ原料）Ａと同色系統であっても、該異物Ｂが有する材料特性を有効に利用して異物検出を確実に行うことができる。しかも検査対象領域を外光（可視光）から遮光し、その環境下において紫外光を照射して異物Ｂの蛍光発光を画像として捉えると言う簡単な構成にて異物検出精度を十分に高めることができる。またこの場合には、高価なカラーカメラを用いなくても異物検出を行うことが可能となるので、その設備コストを安価に抑えることが可能となる等の効果も奏せられる。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば異物の排出機構については、前述したエアノズル２を用いた圧縮空気の吹き付け以外の手法を用いることも勿論可能である。またビデオカメラ１２による撮像視野領域Ｓ等は、ベルトコンベア機構１の搬送速度等に応じて定めれば良いものである。また必ずしも検査対象物Ａを搬送しながら異物検査しなくても良いことは言うまでもない。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明に係る異物検査装置の概略構成と、この異物検査装置を組み込んで構成される異物選別装置の概略構成を示す図。 図１に示す異物検査装置の要部構成を示す斜視図。 検査対象物と異物の色成分、および異物の蛍光発光色成分を対比して示す図。 異物検査処理の概略的な処理手順を示す図。

符号の説明

１ ベルトコンベア機構
２ エアノズル
１１ 紫外線ランプ
１２ ビデオカメラ
１３ カバー体
１４ 画像処理装置
Ａ 検査対象物（たばこ原料）
Ｂ 異物

Claims (1)

1. 不良品として排出されたシガレットを分解して求められる、少なくともたばこ刻、中骨、ラミナの１つを含むたばこ原料からなる検査対象物を画像検査し、前記検査対象物に含まれる、前記シガレットの製造に用いられた巻紙やフィルタ等の異物を検出する異物検査装置であって、
   前記検査対象物を外光から遮光して該検査対象物による光の反射を防止して前記検査対象物に紫外光を照射する光源と、
   上記紫外光が照射された前記検査対象物の画像を取り込む撮像手段と、
   取り込んだ画像中の前記紫外光の照射により蛍光を発している部分の、予め設定した画素数以上のまとまりをなす蛍光領域を前記検査対象物に含まれる異物として検出し、当該蛍光領域の重心位置を異物の検出位置として求める画像処理手段と
   を具備したことを特徴とする異物検査装置。

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