專利名稱：射線檢驗設備和射線檢驗方法
技術領域：
本發明涉及用于檢驗藥品和食品的無損檢驗設備或方法。更具體地說，本發明涉及適于檢驗由于包裝材料而使其內部無法用可見光查看的包裝對象出現裂縫或裂口的射線檢驗設備和射線檢驗方法。
背景技術：
到目前為止，對于檢驗包裝食品出現裂縫或裂口的設備而言，使用可見光或紅外光的檢驗設備是眾所周知的。該種使用可見光或紅外光的檢驗設備通常向包裝的待檢驗對象發射可見光或紅外光，然后通過使用CCD攝像機接收由該對象反射或發送的光。由此，檢驗設備獲取關于包裝內部的圖像信息，并根據其形狀確定容納在包裝內的對象是否出現比如裂縫或裂口的異常。
另外，最近幾年，將多種不透光的鋁箔和盒子用作包裝食品和藥品的方式。該使用光的檢驗設備對于檢驗包裝對象所出現的裂縫或裂口無能為力。
而且，使用光的檢驗設備還存在如下缺陷，即使使用由透光材料構成的包裝材料，檢驗結果也顯著地受到包裝材料表面顏色的影響。
通過使用采用諸如X射線的射線檢驗設備，足以查看用不透光材料制成的包裝材料包裹的包裝的內部狀態。在傳統的射線檢驗設備中，透過被檢驗對象的射線由一維或二維探測器檢測。然后，使用像素信息通過執行圖像處理，識別包含在包裝中的對象的透視二維圖像的圖案。由此，傳統的設備確定容納在包裝中的對象是否出現比如裂縫的異常。因此，傳統的設備存在必須執行大規模的圖像處理的問題，以便實現高速在線(inline)系統，并且設備的硬件和軟件成本很高。
發明內容
鑒于上述現狀完成了本發明。因此，本發明的目的是提供一種射線檢驗設備和射線檢驗方法，不需要傳統設備所需的大規模圖像處理，用于圖像處理的硬件和軟件相對簡單，并能夠以造價低廉的配置可靠地確定在不透光材料包裝的對象中是否出現裂縫或裂口。
為了實現上述目的，提供一種根據本發明的射線檢驗設備，包括射線生成器，用于生成射向被檢對象的射線；射線探測器，以面對射線生成器的方式設置，用于檢測透過被檢對象的射線，并輸出構成被檢對象的圖像的每一個像素的像素數據；以及數據處理單元，用于通過使用從射線探測器輸出的像素數據，執行數據處理。在該設備中，數據處理單元計算從射線探測器輸出的每一個像素的像素數據和其周圍的每一個像素的像素數據之間的差，并通過總計從相應于每一個像素的差值處理獲得的灰度等級(gray level)數據在預定灰度等級范圍內的像素的數量，獲得被檢對象的總周邊長度(circumference length)，以及根據該對象的總周邊長度確定在該對象中是否出現裂縫或裂口。
本發明通過獲取構成對象的圖像的每一個像素的像素數據和其周圍的每一個像素的像素數據之間的差，獲取其中相應于該對象的輪廓部分的像素灰度等級不同于剩余部分的像素灰度等級的圖像。本發明通過總計其像素灰度等級在預定灰度等級范圍內的像素的數量、然后根據相應于輪廓部分的像素灰度等級與剩余部分的像素灰度等級不同這一事實從該類像素的總數量確定在該對象中是否出現裂縫或裂口，而不是通過從相應于輪廓部分的圖像信息中識別圖案，來實現所期望的目的。
也就是說，計算構成被檢對象的射線透視圖像的每一個像素的像素數據和其周圍的每一個像素的像素數據之間的差，從而相應于被檢對象的輪廓部分的每一部分具有與相應于其它部分的灰度等級不同的像素灰度等級，并通常具有比相應于其它部分的灰度等級值更深(或更黑)的值。由此，預先設置可能包括相應于輪廓部分的像素的灰度等級在內的灰度等級范圍。在差值計算之后，計算其灰度等級在預定灰度等級范圍之內的像素總數量。由此，獲得被檢對象的總周邊長度。在該對象中出現裂縫或裂口的情況下，該對象的總周邊長度大于在該對象中沒有裂縫或裂口的情況下的總周邊長度。所以，能夠更加簡單可靠地確定其中是否出現裂縫或裂口。此外，與用于對射線透視圖像執行圖像處理的圖案識別的軟件相比，用于執行該數據處理的軟件更加簡單。因此，該數據處理能夠使用相對低容量低速的硬件高速地執行。
圖1是用于說明根據本發明的實施例的射線檢驗設備的結構的圖；圖2A是用于說明通過使用從一維X射線探測器3輸出的像素數據獲得的被檢對象W的X射線透視圖像的圖；圖2B是用于說明在一維X射線探測器3位于預定位置情況下、從該一維探測器3輸出的每一個像素(或通道)的灰度等級的圖；圖2C是用于說明在圖2B所示的情況下差值處理之后、每一個像素的灰度等級的圖；圖2D是用于說明由差值處理所獲得的像素數據代表的圖像的圖；圖3是用于說明由根據本發明的實施例的數據處理單元5執行的、用來確定在該對象中是否出現裂縫或裂口的處理過程的流程圖；圖4A是用于說明出現裂縫時被檢對象WA的X射線透視圖像的圖；和圖4B是用于說明在圖4A所示的情況下、由對每一個像素執行差值處理所獲得的數據代表的圖像的圖。
具體實施例方式
下面將結合附圖描述本發明的實施例。
圖1是用于說明根據本發明的實施例的射線檢驗設備的結構的圖，同時示出表示該實施例的主要部分的機械結構的示意圖、以及表示該實施例的主要部分的系統控制流水線的方框圖。
被檢對象W放置在傳送系統1的循環帶11上，并以恒定速度被傳送。在傳送系統1上面，X射線管2布置在其中X射線光軸垂直向下的位置上。此外，一維X射線探測器3以面對X射線管2的方式垂直地布置在X射線管2的下面，其中傳送系統1的循環帶11插在X射線管2和一維X射線探測器3之間。
傳送系統1包括循環帶11、以及循環帶11在其上循環的主動輥12和多個從動輥13。適于響應通過操作配置在操作單元4上的開關從傳送驅動單元14供給的驅動信號而旋轉和驅動的馬達(未示出)向主動輥12提供旋轉。該主動輥12的旋轉使循環帶11在每一個輥子的引導下移動，并在該圖中的箭頭方向上以恒定速度傳送被檢對象W。
由X射線控制器21控制的高壓生成器22將一高電壓施加到X射線管2的陽極2a和陰極2b之間，以便X射線管2產生X射線。鉛縫部件23配置在X射線管2和傳送系統1之間。鉛縫部件23具有在其中形成的狹縫23a，在垂直于其中傳送系統1傳送被檢對象W的傳送方向上延伸。從X射線管2輸出的X射線通過狹縫23a，從而產生每一個在傳送系統1的寬度方向上發散的扇形X射線束。
一維X射線探測器3包括閃爍器(scintillator)和MOS圖像傳感器，在其上成行地排列多個器件。入射的X射線由閃爍器轉換成可見光，由每一個MOS圖像傳感器器件每隔非常短的恒定時間間隔檢測一次。每一個器件每隔一段時間輸出一個其電平相應于入射的X射線輻射量的檢測信號。
從一維X射線探測器3的每一個器件輸出的檢測信號被數據處理單元5接受。數據處理單元5在監視器51的屏幕上顯示其像素灰度等級信息由來自每一個器件的檢測信號代表的X射線透視圖像。此外，數據處理單元5使用每隔一段時間從一維X射線探測器3的每一個器件輸出的數據，通過執行一例程(將在下面描述)確定在被檢對象中是否出現裂縫或裂口。另外，根據確定的結果，當確定出現裂縫或裂口時，生成指示該決定的數據。此外，如后面將敘述的，報警蜂鳴器54發出聲音。或者可替代地，驅動排除單元55。另外，代表該決定的數據輸出到數據打印機52，并將代表該圖像的數據輸出給視頻打印機53。
接下來，在描述數據處理單元5確定是否出現裂縫或裂口的操作之前，下面先描述用于計算像素數據之間的差的差值處理。差值處理本身是公知的技術。數據處理單元5計算構成圖像的每一個像素的灰度等級數據和其周圍的每一個像素的灰度等級數據之間的差。當從一維X射線探測器3輸出的像素數據獲得的被檢對象W的X射線透視圖像表明在包裝中包含一個被檢對象WA時，如圖2A所示，則每一個像素(或通道)的灰度等級數據如圖2B所示，其中一維X射線探測器3處于圖2A所示的位置狀態下。此外，當一維X射線探測器3位于相同的位置獲得每一對每個像素(或通道)的毗鄰像素的灰度等級數據之間的差時，只有被檢對象WA的邊界部分(或輪廓部分)的像素的灰度等級為高(也就是說，只有這些像素為黑)，如圖2C所示。當差值處理之后一圖像由這樣的像素數據構成時，則以所示的方式獲得只有被檢對象WA的輪廓部分是黑色的圖像，如圖2D所示。灰度等級輪廓(profile)的灰度等級范圍從XL到XH(將在后面描述)設置為在差值處理之后獲得的如圖2C所示的像素數據之中、其中包括如圖2D所示的被檢對象WA的輪廓部分的像素的灰度等級在內的范圍。
圖3是用于說明由數據處理單元5執行的、用來確定在該對象中是否出現裂縫或裂口的處理過程的流程圖。下面參照圖3描述在本發明的實施例中確定是否出現裂縫或裂口的操作。在該實例中，假定數據處理單元5在圖2A示出的X射線透視圖像的正常狀態下，確定容納在包裝內的單個被檢對象WA中是否出現裂縫或裂口。
在該流程圖中，“i”表示在非常短的恒定時間間隔導致的、來自一維射線探測器3的信號輸出(即，事件)的順序，換句話說，表示時間，“j”表示一維射線探測器3的每一個器件(或通道)的序號。因此，被檢對象W的X射線透視圖像的每一個像素用Rij表示。
另外，在執行自動操作之前，通過操作設置在操作單元4上的數字鍵(tenkey)，設置將被記數的像素的灰度等級輪廓的灰度等級范圍下限XL和上限XH(見圖2C)。此外，根據對具有該灰度等級范圍內的灰度等級的像素的記數結果，設置用于確定該對象是否出現裂縫或裂口的接受范圍下限ML和上限MH。
另外，設置測量長度iMAX。該測量長度iMAX表示從一維X射線探測器3輸出的、相應于單個被檢對象W并由數據處理單元5接收的檢測信號的數量。也就是說，當在傳送系統1上傳送的被檢對象W的前端到達X射線輻射位置的緊前面(i＝1)時，數據處理單元5響應從物品檢測傳感器(未示出)輸出的外部觸發信號，開始接收一維X射線探測器3的輸出。當接收的外部觸發信號的數量達到測量長度iMAX的值時，數據處理單元5不再接收一維X射線探測器3的輸出。
然后，發出開始自動操作的命令。接著，被檢對象W提供到傳送系統1上。當傳送系統1開始傳送對象W時，響應物品檢測傳感器的輸出執行初始化，從而將變量i、j和M依次設置為i＝1，j＝1和M＝0。這里，當差值處理后的灰度等級數據包括在所設置的從XL到XH的灰度等級輪廓的灰度等級范圍之內時，M是按1遞增的計數器。然后，數據處理單元5接收在第一事件的情況下(即，在i＝1的情況下)的每一個像素R1j的像素信息。接著，數據處理單元5為在i＝1時相應于一維X射線探測器3的器件j(對應于“j”的值從1變化到最后一個通道的序號)接收的各個像素、分別計算每一個像素的灰度等級數據和其周圍的每一個像素的灰度等級數據之間的差。然后，確定每一個差值Sij是否包括在范圍從XL到XH的灰度等級輪廓的灰度等級范圍之內。在每一個差值Sij包括在范圍從XL到XH的灰度等級輪廓的灰度等級范圍之內時，M遞增1。
當相應于所有通道的每一個通道確定其差值是否包括在灰度等級范圍之內完成時，數據處理單元5接著接收在第二事件的情況下(即，在i＝2的情況下)的每一個像素R2j的像素信息。與i＝1的情況類似，數據處理單元5分別計算對應于所有通道的差值Sij。然后，在每次出現包括在灰度等級范圍內的差值時，M遞增1。當變量“i”達到iMAX時，判斷值M是否包括在范圍從ML到MH的預定接受范圍值之內。由此，可以從該決定中準確地知道包含在包裝WB中的被檢對象WA是否出現裂縫或裂口。
也就是說，在被檢對象WA中沒有出現裂縫和裂口的情況下，圖像由構成對象WA的X射線透視圖像的像素的像素數據之間的差構成，從而只有被檢對象WA的輪廓部分是黑的，如圖2D所示。包括在所設置的從XL到XH的灰度等級輪廓值的灰度等級范圍之內的差值的總數量M，與被檢對象WA的周邊長度成正比。當沒有裂縫或裂口出現時該數量M的值例如大約為100，則如下文中所述在被檢對象WA中出現裂縫或裂口的情況下，該數量M的值是犬于100的值。現在假定被檢對象WA在包裝中裂開，如圖4A中所示的X射線透視圖像，則可以構建由差值處理獲得的差值構成的圖像，如圖4B所示。在這種情況下，包括在所設置的從XL到XH的灰度等級輪廓值的灰度等級范圍之內的差值的總數量M，從沒有裂縫出現時被檢對象WA的周邊長度增加由于裂縫造成的額外的輪廓部分的長度。由此，總數量M例如大約為160。因此，通過將在值ML到MH之間的接受范圍設置為從90到110，能夠正確地確定在該對象中是否出現裂縫或裂口。
此外，在從X射線透視圖像中包裝的邊緣部分的差值中獲得的灰度等級包括在灰度等級輪廓的灰度等級范圍從XL到XH中時，預先估計在該部分中差值的近似數量。由此，將該估計的數量從總數量M中減去而獲得的數量與接受范圍值ML和MH之間的值進行比較足以滿足要求。或者可替代地，可以通過將該估計的數量考慮進去來設置接受范圍值ML到MH。
當數量M在從ML到MH的接受范圍內時，執行接受判定處理。相反，當數量M不在從值ML到MH的接受范圍內時，執行異常判定處理，比如報警蜂鳴器發聲或將該物品排除。接著，檢驗設備確定下一個被檢對象W中是否出現裂縫或裂口。
前述實施例的特別值得關注的地方在于，被檢對象WA中裂縫或裂口的存在/不存在是通過對像素數據執行差值處理、接著總計在通過差值處理獲得的灰度等級數據中具有包括在預定灰度等級范圍內的灰度等級數據的像素的數量、然后判定該總計的結果是否在接受范圍之內來確定的，而不是通過執行使用從一維X射線探測器3輸出的像素數據的圖像處理以便識別被檢對象WA的圖案、來確定在被檢對象WA中裂縫或裂口的存在/不存在。與用于根據圖案識別進行確定的軟件情況相比，根據本發明的用于確定的軟件采用上述的數據處理，非常簡單。由此，本發明的檢驗設備能夠使用相對簡單的硬件執行該軟件。
如上所述，根據本發明，射線照射到被檢對象上。由此，獲得對象的透視圖像。此外，計算構成透視圖像的每一個像素的像素數據和其周圍的每一個像素的像素數據之間的差。在計算該差之后，計算差值處理之后其灰度等級數據在預定的灰度等級范圍之內的像素的總數量。從該類像素的總數量的計算結果中獲取相應于包含在包裝中的被檢對象的總周邊長度的值。根據所獲得的相應于被檢對象的總周邊長度的值是否在預定的范圍之內，確定該對象中是否出現裂縫或裂口。由此，根據本發明的檢驗設備能夠用于檢驗包含在用不透光材料、比如鋁箔制成的包裝容器內的對象。此外，與通過識別射線透視圖像的圖案來檢驗對象的情況、如使用射線的傳統的外來對象檢驗設備相比，在本發明的檢驗設備的情況下，數據處理容易執行。因此，軟件和硬件都可以低造價地實現。使用該低造價結構，本發明的檢驗設備能夠可靠地確定在用不透光材料包裹的對象中是否出現裂縫或裂口。
權利要求
1.一種射線檢驗設備，包括射線生成器，用于生成射向被檢對象的射線；射線探測器，以面對所述射線生成器的方式設置，用于檢測透過被檢對象的射線，并輸出構成被檢對象的圖像的每一個像素的像素數據；以及數據處理單元，用于使用從所述射線探測器輸出的像素數據，執行數據處理，其中所述數據處理單元計算從所述射線探測器輸出的每一個像素的像素數據和其周圍的每一個像素的像素數據之間的差，并通過總計從相應于每一個像素的差值處理獲得的灰度等級數據在預定灰度等級范圍內的像素的數量、獲得被檢對象的總周邊長度，以及根據該對象的總周邊長度確定在該對象中是否出現裂縫或裂口。
2.根據權利要求1所述的射線檢驗設備，還包括傳送單元，用于在所述射線生成器和所述射線探測器之間傳送被檢對象。
3.根據權利要求1所述的射線檢驗設備，其中當該對象的總周邊長度超出接受范圍時，所述數據處理單元確定在該對象中出現裂縫或裂口。
4.一種射線檢驗方法，包括生成射向被檢對象的射線；檢測透過被檢對象的射線，以根據所檢測到的射線獲得構成被檢對象的圖像的每一個像素的像素數據；計算所述每一個像素的像素數據和其周圍的每一個像素的像素數據之間的差；通過總計從相應于每一個像素的差值處理獲得的灰度等級數據在預定灰度等級范圍內的像素的數量，獲得被檢對象的總周邊長度；以及根據該對象的總周邊長度確定在該對象中是否出現裂縫或裂口。
5.根據權利要求4所述的射線檢驗方法，其中當該對象的總周邊長度超出接受范圍時，確定在該對象中出現裂縫或裂口。
全文摘要
一種射線檢驗設備計算從射線探測器(3)輸出的每一個像素的像素數據和其周圍的每一個像素的像素數據之間的差。然后,該設備通過總計從相應于每一個像素的差值處理獲得的灰度等級數據在灰度等級輪廓的預定灰度等級范圍從XL到XH內的像素的數量、獲得被檢對象WA的總周邊長度。由此,該設備根據該對象的總周邊長度的值確定在該對象中是否出現裂縫或裂口。
文檔編號G01B15/00GK1381717SQ0210567
公開日2002年11月27日 申請日期2002年4月17日 優先權日2001年4月17日
發明者澤田良一 申請人:株式會社島津制作所