JP2005017003A - バイアルの検査システム - Google Patents

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Abstract

【課題】バイアルにおいて検査が困難な部位の欠陥(異物,欠け等)を確実に且つ高速に検出することができるバイアルの検査システムを提供する。
【解決手段】バイアルを載置する透光性部材から成る載置部と、前記バイアルの底部を検査領域として、各光線が平行な第1の光線束を前記載置部の下方から前記バイアルの底面に照射して前記検査領域を照明する投光手段と、受光部の受光軸とバイアル底面とのなす角θを、前記バイアルからの透過光を受光して結像した時に少なくとも前記底部内面の輪郭線部分が消失した像が結像される角度として、前記検査領域を斜め上方から撮像する撮像手段と、前記撮像手段からの画像信号を処理して底部の欠陥を検査する底部検査手段とを備える。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、飲物や薬剤などの液体製品(液状製品を含む)に混入した異物,化学変化により生じた異物,容器の微細な傷や欠けなど、液体製品又はその容器の欠陥を検査するシステムに関し、特に、血液製剤などの特殊な医薬用の容器として使用されるバイアルを対象として、その内部の異物や欠け等の欠陥を高速かつ高精度に検査することができるバイアルの検査システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、HACCP(Hazard Analysis Critical Control Point System)方式の食品衛生法への適用やPL(Product Liability:製造物責任)法の施工に伴って、食品や薬品などの製品の製造/加工、製品の保存/流通を経て最終消費者が摂取するまでのあらゆる段階で発生する恐れのある微生物汚染や、その他金属、布、髪等の異物混入などの事故発生を未然に防止し、製品の一層の安全保障を図ることが義務付けられつつある。
【0003】
HACCPは、衛生管理システム手法として国際的に高く評価されているアメリカの危害分析・重要管理点方式である。このHACCP方式は、製造工程全般を通じて製品の安全性を図るようにした科学的な衛生管理方式であり、従来の衛生管理方式が最終製品の検査に重点を置いた方式であるのに対して、製造工程の予防措置に重点を置いている。HACCP方式は、危害分析(HA)と重要管理点(CCP)の2つの部分から成り立っており、食品の製造/加工,製品の保存/流通を経て、最終消費者が摂取するまでのあらゆる段階で発生する恐れのある微生物汚染などの危害を調査/分析し、危害予防のための重要管理点を設定すると共に、管理基準を定めて限度内で適正に措置されているかを、管理記録等をチェックして常時監視し、その他の危害については、一般衛生管理基準(PP: Pre−requisite Program)で運営管理することにより、製造工程における危害発生を見落としなく未然に防止し、製品の一層の安全性を図るようにしたものである。
【0004】
従来、製造工場などでの大量生産ラインにおいては、容器充填後の液体に混入した異物検査は、作業員の目視による検査などで行なわれている。かかる目視検査の場合は検査に時間と労力を要するため、あるまとまった数量毎に1本を抜き取って検査する抜き取り検査を行なうようにしている。このため、全ての製品に対する確実な検査ではないという問題があった。また、検査員を生産ラインに配備して行なう全品検査方式であっても、作業員の目視による判定で比較的大きな異物については検出することができるが、微小な異物については検出することができず、検出精度が劣るという問題がある。更に、高速化する生産ラインの速度に検査員の目視判定能力が追いつかず、検査能率が悪いものとなっているのが実情である。
【0005】
目視検査以外で液体充填後の容器内部に混入した異物を検出する方法としては、検査カメラを用いて容器を外部から撮影し、得られた画像情報に基づいて不良の有無を検出する方法が考えられている。また、その他の検出方法として、液体が充填された状態の容器を回転するなどして液体に動きを誘発することにより、それに伴う異物の移動の軌跡などを画像情報として捉え、異物を検出するという方法が知られている。しかし、この方法は、容器1つ当りの検査に要する時間が長過ぎるという点からも、飲料や薬品などの高速大量生産ラインには不適当であるという問題もある。
【0006】
上記のように、目視検査以外で液体充填後の容器の傷や異物等の欠陥を光学的に検査する場合、検査する瓶の部位(瓶の口部、胴部、底部など)の形状や異物の比重、容器や液体の透明度などの特性に応じて、特別の検査方式を採用するのが一般的である。また、容器を製造後、製品が充填される前の容器、あるいは使用後に回収されて再利用される容器(以下、瓶類を例として、液体充填後の瓶類を「実瓶」と言い、空の瓶類を「空瓶」と言う)についても、瓶の擦り傷や欠けが生じているものや、洗浄しきれずに異物が付着しているものがあるため、欠陥の有無を検査する必要がある。その場合、瓶の栓や液体が存在しないので、瓶の部位によっては空瓶特有の検査方式が採用されている。
【0007】
ここで、空瓶あるいは実瓶の口部又は底部を検査領域として、容器の欠けや異物等を光学的に検査する各種の検査方式について、従来の技術の例を示して説明する。
【0008】
空瓶の口部を検査する装置としては、例えば特許文献1に記載のものがある。
【0009】
特許文献1には、瓶の口部にリップ部(外方へ膨らんだ凸の曲面部分)を有するガラス瓶を検査対象として、そのリップ部の欠けを検査する技術が開示されている。この特許文献1に記載の検査装置は、図10に示すように、ガラス瓶1Aの瓶口部2に投光する投光手段3Aと、ガラス瓶1Aを挟んで投光手段3Aの反対側に設置されガラス瓶1Aの瓶口部2Aを斜め上方から撮影する撮影手段4Aと、撮影手段4Aで撮影された画像を処理する画像処理装置5Aとを備え、更に、投光手段3Aとガラス瓶1Aとの間に、投光手段3Aから瓶口部2Aに入射する光のうち、斜め上方および略水平方向から瓶口部2に入射する光を遮断する遮光手段6Aを設け、この遮光手段6Aによって、斜め下方からの光のみを瓶口部2Aに入射させて、凹の曲面から成るリップ下部の像を暗い帯状の画像として結像させるようにすることで、リップの欠け(明るい画像)を検出するようにしている(特許文献1参照)。
【0010】
【特許文献1】
特開2000−193605公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、血液製剤などの特殊な医薬用の容器として使用されるバイアルは、一般の液体製品が充填された瓶類と比較して、液体の密封性や保存性、化学変化を防止するために、特殊な方式で成型加工されると共に、特殊な形状を有する構造となっている。一般の瓶では、瓶の口部や底部の輪郭部分は、緩い曲面で形成されており、鋭角な部分が存在しないのに対して、バイアルは、面と面が交わる鋭いエッジ部分、例えば、面と面が交わる瓶口天面の内周部と外周部や、瓶底の内周部には、略線状の鋭いエッジ部分が存在し、その部分を捉えた画像は、黒い輪郭線となって現れる。そのため、特許文献1に開示されているような従来の検査方式では、曲面状の限られた範囲の部分は検査できるが、バイアルのように角張った部分がある容器を対象とした場合、面と面が交わる輪郭線上またはその近傍に微細な異物が存在していると、その異物を検出できないという問題がある。例えば、バイアルは、溶液の保存性や密封性を高めるため、容器の内壁がシリコンでコーティングされているが、殺菌のための熱処理工程において、熱による化学変化によってシリコンの黒焦げが生じる場合がある。このような黒焦げが輪郭線の中に埋もれると、従来の検査装置では検出することができなかった。そのため、従来、バイアルの異物や欠け等の検査は、ほとんど目視によって行なわれていた。
【0012】
また、バイアルは、栓に密着する瓶の口部の形状も一般的な瓶類とは異なり、栓と瓶の口部との間に隙間が生じない様、前述のように口部天面の内周部と外周部が鋭角に形成されると共に、栓の側面に密着する瓶口の内壁面が広くなるように形成されている。そして、液剤を充填した後に栓を螺旋方式で巻締めして瓶口に嵌着することで、完全に密封状態を保持するようにしている。このように、バイアルは、栓に係合する口部の部分を高精度で成形して密封性を保障するようにしているが、その部分に欠けが生じていて、外気の混入に伴う液剤の化学変化が生じたり、内部の気体または液剤が外部に漏れたりすると、一般の液体製品よりも非常に危険である。そのため、危害発生を未然に防止するには、バイアルを密封する栓との係合部分の欠けを高精度で検出する必要がある。
【0013】
このように、バイアルの口部の検査では、密封性の点において、口部の天面や内側の側面を検査することが非常に重要であるが、特許文献1に記載のものでは、リップ部の限られた範囲でしかも外側表面しか検査していない。そのため、バイアルの検査には不充分であり、密封性を検査する方式としては適用することができない。
【0014】
しかも、特許文献1に記載の装置のように、容器を自転させて検査する方式では、検査速度が遅くなり、生産ライン上の搬送速度に同期した速度で検査することができないため、高速な生産ラインで製品を大量生産する製造/加工工場には適用できないという問題がある。さらに、従来の検査方式は、充填液は透明又は半透明を前提としており、容器の中心より内側まで可視光が到達しない液体が充填された製品は検査できないため、バイアルの種類によっては適用できないと言う問題があった。
【0015】
本発明は上述のような事情から成されたものであり、本発明の目的は、バイアルにおいて検査が困難な部位の欠陥(異物,欠け等)を確実に且つ高速に検出することができるバイアルの検査システムを提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被検査体であるバイアルの欠陥を光学的に検査するバイアルの検査システムに関するものであり、本発明の上記目的は、前記バイアルを正立状態で載置する透光性部材から成る載置部を有する検査テーブルと、前記バイアルの底部内面の輪郭線部分を含む底部を検査領域として、各光線が平行な光線束を前記載置部の下方から前記バイアルの底面に対して照射して前記検査領域を照明する投光手段と、受光部の受光軸とバイアル底面とのなす角θを、前記バイアルからの透過光を受光して結像した時に少なくとも前記底部内面の輪郭線部分が消失した像が結像される角度として、前記検査領域を斜め上方から撮像する撮像手段と、前記撮像手段からの画像信号を処理して前記底部内面の輪郭線上の異物を含む底部の欠陥を検査する底部検査手段とを備えることによって達成される。
【0017】
更に、前記撮像手段の受光軸とバイアル底面とのなす角θを30度±10度としていること;前記投光手段から出射する光線束を、前記撮像手段の受光部の方向へ前記バイアルの底面に対する入射角を28度±10度として照射すること;前記投光手段による光照射を、波長750〜1000nmの赤外光としていること;前記検査テーブルが、生産ライン上の搬送速度に同期して高速回転し、前記透光性部材から成る載置部が回動軸の周りに周設されたロータリー式の検査テーブルであり、前記載置部に順次搬入されて搬送されて来る各バイアルの前記検査領域を前記投光手段により照明すると共に前記撮像手段により撮像し、前記底部検査手段により各バイアルの底部をリアルタイムに検査すること;によって、それぞれ一層効果的に達成される。
【0018】
あるいは、前記バイアルを密封する栓との係合部分を含む口部を検査領域として、各光線が平行な光線束を前記バイアルの口部の側方から口部側面に対して照射して前記検査領域を照明する投光手段と、前記バイアルの口部を介して前記投光手段の反対側に受光部が配置され、前記受光部の受光軸と前記バイアルの口部天面とのなす角θを、前記バイアルからの透過光を受光して結像した時に前記口部天面の外周及び内周の略線状のエッジ部分がそれぞれ幅を有する帯状の像として結像される角度として、前記検査領域を斜め上方から撮像する撮像手段と、前記撮像手段からの画像信号を処理して前記口部天面及びその外周及び内周の略線状のエッジ部分の点状の欠けを含むバイアル口部の欠陥を検査する口部検査手段とを備えることによって達成される。
【0019】
更に、前記撮像手段の受光軸と前記バイアルの口部天面とのなす角θを30度±10度としていること;前記投光手段による光照射を、波長750〜1000nmの赤外光としていること;前記検査テーブルが、生産ライン上の搬送速度に同期して高速回転し、前記透光性部材から成る載置部が回動軸の周りに周設されたロータリー式の検査テーブルであり、前記載置部に順次搬入されて搬送されて来る各バイアルの前記検査領域を前記投光手段により照明すると共に前記撮像手段により撮像し、前記口部検査手段により各バイアルの口部をリアルタイムに検査すること;によって、それぞれ一層効果的に達成される。
【0020】
【発明の実施の形態】
本発明では、バイアルのように口部や底部の部位に鋭いエッジ部分を有する瓶類を被検査体としており、光線を照射する方向と位置を工夫すると共に、撮像する方向と位置などを工夫し、底部の検査においては、瓶の底部内面の輪郭線部分(底面内壁と側面内壁とが交わる底部のエッジ部分)を含む内壁部が消える光学現象を発生させることによって、輪郭線上の異物又はその近傍の異物を鮮明に結像させ、瓶の底部のエッジ部分に存在する微細な異物であっても確実に検出できるようにしている。また、口部の検査においては、口部天面内周のエッジ部分及び口部天面外周のエッジ部分を、それぞれ幅を有する帯状の像として結像させて、それらのエッジ部分の欠けを含めて、栓に密着する部分の欠けを確実に検出できるようにしている。更に、照射光を所定の赤外光とし、該当の検査領域をCCDセンサ等から成る撮像手段で撮像して捉えることにより、充填される液体や容器が色付きで内部が見えない瓶についても、内部の異物や傷を確実に検出できるようにしている。また、生産ライン上の搬送速度に同期した速度で高速搬送されてくる瓶の全品をリアルタイムに検査するようにしている。
【0021】
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、被検査体としては、本発明が特に有効となるバイアルを例として説明する。以下に説明する底部検査での検出対象は、主に、コーティング材の焦げ、ガラス片、毛髪、繊維、虫など、任意の異物であり、口部検査での検出対象は、主にバイアルを密封する栓に係合する部分の欠け、割れ、ひび、変形など、容器の不良である。そして、検出精度は、25平方マイクロメートル(25μ)以上である。また、検査対応となる液体及びバイアルの容器は、色付きであっても良い。
【0022】
先ず、バイアルの底部の検査方式について説明する。
【0023】
図1は、バイアルの底部の欠陥(特に異物)を検査する検査装置の一例を模式図で示しており、本実施の形態では、バイアル1を被検査体として、底部内面の輪郭線の部分(底面内周部)Raを含むバイアル底部を検査領域としている。図1において、投光手段20(20a)は、透光性部材から成る載置部(本例では硬質ガラス製の透明板)11の下方から、バイアル1の底面に対して光線束Lを照射して上記検査領域を照明する手段であり、本例では、平面状の投光面を有し、各光線が平行な光線束を照射する1つ又は複数のフラットライトから構成される。このような光線束Lをバイアル2の底面に対して照射することにより、外気、容器、液体を透過する際の光の屈折に伴う多重反射光による干渉を回避することができ、バイアル底部が均一な光で満たされ、異物や傷等を鮮明な像として結像させることができる。
【0024】
上記のような光線束Lを照射している状態でバイアル1の底部を斜め上方から見ると、視点側の外壁の輪郭線だけが見えて、外気と容器との境界面の内側の内壁部は存在しないかの如く見える。すなわち、底部内面の輪郭線Raの部分を含めてバイアル1の内壁部の像が消える光学現象が発生する。そこで、本実施の形態では、CCD(Charge−Coupled Device)センサ等から成る撮像手段30(30a)の受光部を、図1中に示すように、例えばバイアル底部内面の略中心を受光軸が通るように、斜め上方から底部を撮像する構成としている。その際、撮像手段30aの受光軸とバイアル底面とのなす角θを、上記の光学現象が発生する角度として、バイアル底部の検査領域を撮像するようにしている。上記の角度θは、底面内周のエッジ部分(底部内面の輪郭線Raを含む内壁部)が略消失する角度、言い替えると、検出対象であるコーティング材の黒焦げ等の異物を確実に判別できる輝度で容器内部が結像され、且つ、バイアルの肩部が検査領域と重ならない角度であれば良い。具体的には、略30度±10度であれば良く、望ましくは30度近辺である。
【0025】
また、投光手段20aから出射する光線束Lは、撮像手段30aの受光部の方向へ、発光面とバイアル底面とのなす角θ2、すなわち、バイアル底面に対する光線束Lの入射角θを28度±10度(最適な角度はθ=28度近辺)として照射する構成とするのが好ましい。なお、瓶底の肉厚によっては、第2の投光手段として、バイアル1の側方からバイアル底部を含む側面領域を照明する投光手段を追加するようにしても良い。例えば、瓶底が厚いバイアルの場合など、バイアル底面の下方からの照明だけでは光量が不充分な場合には、各光線が平行な光線束を撮像手段30aの反対側のバイアル側方からバイアル底部を含む側面に対して照射する形態とするのが好ましい。この場合の光線束とバイアル側面とのなす角は、90度±10度とするのが好ましい。
【0026】
図2は、撮像手段30aで撮像した画像を模式的に示しており、バイアル1の底部は、図1中の底部内面の輪郭線Raを含めて、底面内壁部分IW1と側面内壁部分IW2が消え、撮像カメラの視点から見て手前側(B側)の底部外面の輪郭線E1と側部外面の輪郭線E2だけが黒く結像される。そのため、コーティング材の黒焦げ等の異物が鮮明に結像され、底部内面のエッジ部分の微小な異物(図2中に示す輪郭線Ra上の異物M1及び輪郭線Raの近くの異物M2)を含めて、バイアル1の底部に存在する微細な異物も確実に識別することが可能となる。
【0027】
上記の撮像手段30aで撮像した画像信号は、画像処理回路や異物判定回路等から成る底部検査手段40aに入力される。底部検査手段40aでは、例えば、アナログの画像信号を微分して所定の閾値と比較し、微分値の変化量の大きい部分、すなわち信号の出力レベルが急激に変化する部分を強調処理した信号レベルと基準レベル(あるいは検査領域内の各画素を2値化した値の合計値と基準値)とを比較して、底部内面の輪郭線上の異物を含む底部の欠陥の有無を検査する。このように、本発明では、一般的な瓶類の検査方式では、黒い輪郭線となって撮像されるバイアル底部内面のエッジ部分が光学的に除去されて、バイアル内部の異物のみが鮮明に結像されるので、今まで検出ができなかったエッジ部分の異物も高精度で検出することが可能となる。
【0028】
なお、本実施の形態では、特許文献1のように被検査体を自転させずに、後述するロータリー式の検査用搬送機の検査テーブルに周設されている載置部の上にバイアルをフリーで乗せて、環状の経路に沿って搬送されて来るバイアルが当該位置に来たタイミングで撮像する方式をとっている。そのときの搬送速度は200bpm(bottle per minute)程度であり、フリーで乗せた状態でも被検査体のブレは生じない。そのため、従来の検査装置で生じる容器自体の回転に伴うバイアルの振れや、ローラやベルト等の挟持手段からの反射光による影響を受けること無く検査することができる。なお、底部検査に使用される投光手段の光源としては、後述する赤外光源を使用することで、充填される液剤又はバイアルの容器の一方、あるいは両者が色付きであっても、異物や傷を確実に検出できるようにしている。
【0029】
次に、バイアルの口部の検査方式について説明する。
【0030】
図3は、バイアルの口部の欠陥(特に欠け)を検査する検査装置の一例を模式図で示しており、本実施の形態では、バイアルを密封する栓に係合する部分(特に口部天面の近辺)を含む口部を検査領域としている。なお、検査装置の主要部の構成である投光手段10(10c)、撮像手段30(30b)、及び検査手段40(40b)のハードウェア構成は、上述した底部の検査装置と同等であり、説明を一部省略する。
【0031】
図3において、投光手段20bは、バイアル1の口部1aの側方から口部側面に対して光線束を照射して上記検査領域を照明する手段であり、本例では、各光線が平行な光線束を照射する1つ又は複数のフラットライトから構成される。このような各光線が平行な光線束を、口部側面に対する入射角を0度(±10度)として口部の側面に対して照射することにより、外気、容器を透過する際の光の屈折に伴う多重反射光による干渉を回避することができ、バイアル口部が均一な光で満たされ、鮮明な像を結像させることができる。このような光線束を照射している状態で、バイアルの天面の斜め上方から撮像した像は、口部天面の外周の輪郭部分R1及び内周の輪郭部分R2(略線状のエッジ部分)がそれぞれ幅を有する帯状の像(エッジ部の曲率に応じた暗い像)として結像される。
【0032】
本実施の形態では、撮像手段30bの受光部を、図3中に示すように、口部天面の直径方向の光線L11と口部天面の撮像手段側のエッジ部分R2との交点を受光軸が通るように、バイアルの口部を介して投光手段30bの反対側に配置する構成としている。そして、受光軸とバイアルの口部天面とのなす角θを、上記のように各輪郭部分R1,R2が幅を有する像(薄暗い像)として結像される角度としている。上記の角度θは、口部天面のエッジ部分の欠けを確実に判別できる輝度と幅でエッジ部分が結像され、且つ、撮像手段側の口部の壁部が検査領域と重ならない角度であれば良い。具体的には、略30度〜45度であれば良く、望ましくは45度近辺である。
【0033】
図4は、撮像手段30bで撮像した画像を模式的に示しており、バイアルの口部は、図3中の口部天面のエッジ部分R1、R2(撮像カメラの視点から見て奥側の略線状の曲面部分R1と手前の略線状の曲面部分R2)が帯状の像として結像される。そして、エッジ部分R1、R2の点状の欠けは、薄暗い帯状のエッジ部分R1、R2の中に白い点状の画像P1、P2として結像されるため、それらのエッジ部分の欠けP1,P2、幅広の口部天面の欠けM1、口部内面の欠けM2を含めて、口部領域の欠けが鮮明に結像され、密封性に影響する部分の欠けや傷を確実に識別することが可能となる。これに対して、受光軸とバイアルの口部天面とのなす角θを0度に近づけて行くと、図5に示すように、口部天面とエッジ部分R1、R2とが、黒い線となって結像され、エッジ部分R1、R2の点状の欠け(上記P1,P2)又は線状の欠けは識別することができず、0度になると、口部天面の小さな欠け(上記M1)も識別不能となる。
【0034】
上記の撮像手段30bで撮像した画像信号を入力した検査手段40bでは、底部検査と同様に基準レベル(あるいは検査領域内の各画素を2値化した値の合計値と基準値)とを比較することにより、口部天面とそのエッジ部分の欠けを含む口部の欠陥の有無を検査する。このように、本発明では、バイアル特有の口部の形状に応じた検査方式としており、1フレームの画像から、口部天面の欠けと外周及び内周の略線状のエッジ部分の点状や線状の欠けを含めて、密封性に影響する部分の欠けや傷を高精度で検出することが可能となる。なお、本実施の形態では、高速で且つ高精度で口部を検査するために、特許文献1に記載の検査方式のように被検査体を自転させずに、被検査体(バイアル)を密封する栓と係合する口部の全ての領域を投光及び撮像し得るように投光手段20bと撮像手段30bを所定の位置に配設し、複数の方向から撮像した撮像手段からの画像信号を口部検査手段40bにより処理して、口部の全ての領域を検査するようにしている。なお、底部検査に使用される投光手段30cの光源としては、口部検査と同様に赤外光源を使用することで、容器が色付きであっても、欠けや異物を確実に検出できるようにしている。
【0035】
次に、本発明の生産ラインへの応用例を説明する。
【0036】
バイアルの製造/加工工場に適用される検査システムは、上述した投光手段,撮像手段,及び検査手段から成る検査機と、検査用搬送機と、不良品を排除する排除装置と、操作パネル,監視モニタ,制御装置,及び各検査機本体などを収容し、システム全体の制御や監視をするためのシステム制御盤と、遠隔集中制御,遠隔保守,インタトラネット等の支援機能を有するFA(ファクトリー・オートメーション)サーバ(付加構成)などから構成される。
【0037】
以下、検査システムの主要部の構成を図に示して説明する。なお、ここでは、バイアルの底部検査に係る投光手段と撮像手段の配置構成の具体例を示して説明し、前述の口部検査や、その他の胴部検査等については説明を省略する。
【0038】
図6は、本発明に係る検査システムの検査用搬送機の構成例を平面図で示している。バイアルを検査する検査ステージには、図6に示すようなロータリー式の検査用搬送機100が設置されている。検査用搬送機100は、生産ライン上の搬送速度に同期して高速回転し、透光性部材から成る載置部11が回動軸の周りに周設されたロータリー式の検査テーブル10を備えている。
【0039】
図6において、生産ライン上で液剤が充填されたバイアル1(又は空のバイアル)は、スクリュー(ウォームギヤ)12の回転により直線移動する搬送コンベア13上を、図6中の矢印A方向から検査ステージへと、所定間隔で連続的に搬送されて来る。検査ステージに設置されている検査用搬送機100は、搬送コンベア13に連結された搬入/搬出用のスターホイール盤14a,14bと検査用の大径スターホイール盤から成る検査テーブル10とを備えており、検査ステージに流れて来る各バイアルは、これらの搬送手段によって図6中のR1,R2,R3の経路に沿って搬送される。そして、この検査ステージでは、R2の環状の経路を高速(例えば200本/分程度)で搬送中の被検査体の欠陥(本例ではバイアル1の傷や異物)の有無をリアルタイムに全品検査するようになっている。
【0040】
図7は、図6の検査用搬送機100の搬送機構部の構成を一部断面側面図で示している。図7の構成例では、図1中の投光手段20aが、投光性部材から成る載置部11の下方に配置されている。本例での検査テーブル10は、付加的な構成要素である前述の第2の投光手段を、図7中の破線部で示すように検査テーブルの内側に配置した場合に、その第2の投光手段20の端部の発光面が載置部11の載置面より低い位置に配置できるように、内側の部分が載置部11より低く形成された2段構造のテーブルとなっている。
【0041】
そして、検査テーブルの載置部11の外側には、搬送されて来る被検査体1の該当の検査領域を所定の方向から撮像して検査するための撮像手段30が配置される。撮像手段30は、垂直方向に昇降自在且つ水平方向に回動自在に軸支されると共に、水平方向及び垂直方向の角度が調整可能に軸支されている。撮像手段30として用いる撮像カメラは、上下に複数台配置できると共に、水平方向に複数台配置できるようになっており、検査領域に応じて1台又は複数台の撮像カメラが設置される。これらの撮像カメラは、例えば手動操作若しくは外部装置からの制御によって、被検査体の高さや形状に応じてカメラの位置と向きが調整されると共に、使用するカメラ(例えば各列の2段目,4段目のカメラ)が選択されるようになっている。なお、バイアル底部の検査では、図1に示した位置及び方位角となるように調整された撮像カメラが1台若しくは複数台設置される。
【0042】
なお、本実施の形態では、バイアルの口部検査は、空のバイアルを対象として説明したが、投光性の栓の場合は、栓で密封されたバイアルを対象として、同一の検査ステージで各部位(口部、胴部、底部)の検査をすることができる。
【0043】
上述のような構成の検査用搬送機において、バイアルの口部、底部、及び胴部の欠陥検査に係わる撮像手段30と照明手段20は、例えば図6中に示すような配置構成で環状の経路の所定位置に配置される。本例では、口部検査用の撮像手段として3台の撮像カメラ30bを搬送経路の上流側に配置し、それぞれ120度ずつ方位角を変えて3方向からバイアル口部を撮像して、口部の全域について欠け等を検査するようにしている。また、その下流に、底部検査用の撮像手段として2台の撮像カメラ30aを配置し、2方向からバイアルの底部を撮像して、底部の全域について沈殿異物等を検査するようにしている。さらに、その下流に、胴部検査用の撮像手段として2台の撮像カメラ30cを図6中に示すように配置し、同一のタイミングで2方向からバイアル胴部を撮像して、胴部の全域について浮遊異物等を検査するようにしている。
【0044】
このようにして本実施の形態では、高速で搬送されて来るバイアルの全品を対象としてバイアルの総合的な検査を同一の検査ステージでリアルタイムに実行し、自動的に不良品を排除して良品のみを搬出する方式としている。なお、各撮像カメラ等の配置構成及び台数は、図6の例に限るものではないが、液中異物(浮遊異物、沈殿異物)の撮像カメラと照明手段は、検査テーブル11の回転による遠心力によって移動した異物を撮像カメラの視点側で捉えるようにするため、円環状の搬送経路の下流側で且つ検査テーブル11の外側に撮像カメラを配置する構成とするのが好ましい。
【0045】
上述のようなシステム構成において、その動作例を説明する。検査システムの検査手段40(40a,40b)では、搬送されて来るバイアルの該当の検査領域を撮像した撮像手段30(30a,30b)からのアナログ映像信号を入力し、例えば、その映像信号を微分して所定の閾値と比較し、微分値の変化量の大きい部分を強調処理した信号レベルと基準レベルとを比較して、リアルタイムに異物を検出する。その際、2つの微分スライス(白色系異物帯域,黒色系異物帯域)を同時にかけて、黒色系、白色系2種類の異物を2つの違った輝度レベルで同時に検出することで、被検査体であるバイアルのコーティング材の黒焦げからガラス片までの多種の異物や欠けを検出できるようにしている。そして、異物や欠け等の欠陥が存在すると判定した場合は、不良品と判断し、A/D変換器を介して不良品としての検査結果(不良検査項目に対する数値データ等)を出力するようにしている。本発明に係わる検査システムでは、検査結果がコンピュータ等から成る制御手段に送信されて記録されると共に、制御手段の制御の下に、生産ラインを止めることなく、不良品が自動的に排除される構成となっている。図6の検査用搬送機100の構成例では、図6中の経路R3の搬出部に設けられている排除機構15により、不良品が排除用の経路側に押し出されて、排出ボトル回収トレイ部16に搬送されて回収されるようになっている。
【0046】
ここで、撮像カメラ30a、30bによって撮像した実際の画像の例と、その画像を2値化処理した画像の例を示して、本発明に係るバイアルの検査システムにおいて、バイアル底部の異物やバイアル口部の欠けが画像中にどのように現れるかを説明する。
【0047】
図8(A)は、底部検査用の撮像カメラ30aで撮像した画像(生画像)を示し、図8(B)は、検査手段40aの画像処理部で2値化処理した画像(2値化画像)を示している。図8(A)の生画像中の矢印で示す異物の例のように、バイアルの底部内面の輪郭線部分が光学的に除去され、輪郭線上やその近辺の異物が明確なものとなる。そして、図8(B)に示すように、2値化処理後の画像では一層鮮明に異物が現れるため、底部検査用の検査手段40aの判定部によって異物判定を確実に行なうことができる。
【0048】
図9(A)は、口部検査用の撮像カメラ30bで撮像した画像(生画像)を示し、図9(B)は、検査手段40bの画像処理部で2値化処理した画像(2値化画像)を示している。図9(A)に示すように、口部天面の外周及び内周の略線状のエッジ部分がそれぞれ幅を有する帯状の像として結像され、検査が困難な輪郭線部分にある点状の欠け(矢印の部分の欠け)についても明確なものとなる。そして図9(B)に示すように、2値化処理後の画像では欠けた部分(本例では複数の点状の欠け)が一層鮮明にが現れるため、口部検査用の検査手段40bの判定部によって、バイアルを密封する栓との係合部分を含む口部の欠けの検出を確実に行なうことができる。
【0049】
なお、本実施の形態では、前述のように、投光手段の光源としては所定の赤外光を発する赤外光源を使用しており、照射光を所定の赤外光とすることにより、外部から見ることのできない異物や傷を検出できるようにしている。異物検査に所定の赤外光を使用する例は、本出願人による特願2000−357665、2001−18055に説明されている。即ち、波長750〜1000nmの赤外光を赤外光源よりパワー0.7mW〜100Wの範囲で照射し、被検査体からの透過光を対物レンズで集光してCCDセンサで受光すると、異物を検出することができる。CCDセンサは青から近赤外まで伸びた広く高い波長感度特性(受光器が反応する範囲の波長と感度)を有しており、光子を捉える量子効率が高い。写真の量子効率はせいぜい2〜3%であるが、CCDセンサでは90%にも達する。また、CCDセンサは同時に測定できる明るさの最低と最高の比(ダイナミックレンジ)が大きく、直線性が良いという特色を持つ。
【0050】
このような特徴を有する結果、CCDセンサ上に透過光が当たった時に自由電子が発生する現象(光電効果)を利用して区画の中に電子を貯め、一定の時間の露光の後にその電子を順番に読み出すだけで、水溶液のような光透過率の高い分子の場合には、水溶液が色付きや真っ黒でも水溶液を透明に変えてしまう作用を有することが分った。水溶液が透明で、容器が色付きの場合も同様である。
【0051】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、バイアル特有の検査が困難な部位を検査領域として、光の特性を利用した効果的な照明方式と撮像方式によって、検査が困難な部位の欠陥を鮮明な像として結像させるようにしているので、従来のように目視による異物検査などの検査作業を行なうこと無く、バイアルの欠陥を自動的に且つ確実に検出して、不良製品を排除することが可能となる。また、高精度で欠陥を検出することができるので、バイアルの密封性や保存性、安全性を保障することができると共に、欠陥品の出荷による危害発生を未然に防止することができる。特に、バイアルの底部検査においては、バイアルの底部内面の輪郭線を含む壁部が消失した画像が得られるので、輪郭線上の微細な異物を含む底部の欠陥を確実に検出することができる。また、バイアルの口部検査においては、密封性を要する口部天面及びその外周と内周の輪郭部分の微細な欠けを含む口部内壁面の欠けを確実に検出することができる。
【0052】
更に、ロータリー式の検査テーブルを用いて連続的に検査するようにしているので、高速大量生産ラインにおける加工製造後のバイアルや充填後製品の欠陥を全品検査することができ、信頼性及び歩留まりを向上させることができる。更に、所定の赤外光源を使用して、外部から見ることのできない異物や傷を検出できるようにしているので、充填される液剤又はバイアルの容器の一方、あるいは両者が色付きであっても、異物や傷を確実に検出することができると共に、目視では検査できなかった不良製品を確実に排除することができる。そのため、危害発生を未然に防止し、製品の一層の安全性を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るバイアルの底部を検査する検査装置の一例を示す模式的に示す斜視図である。
【図2】本発明における底部検査での撮像画像の一例を示す模式図である。
【図3】本発明に係るバイアルの口部を検査する検査装置の一例を模式的に示す一部側面断面図である。
【図4】本発明における口部検査での撮像画像の一例を示す模式図である。
【図5】一般的な検査方式における口部検査での撮像画像の一例を示す模式図である。
【図6】本発明に係る検査システムの検査搬送機の構成例を示す平面図である。
【図7】図6の検査用搬送機の一部断面側面図である。
【図8】本発明によるバイアルの底部検査での撮像画像の一例を示す画像図である。
【図9】本発明によるバイアルの口部検査での撮像画像の一例を示す画像図である。
【図10】従来の検査装置の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
1 被検査体(バイアル)
10 検査テーブル
11 載置部(透明板)
12 スクリュー
13 搬送コンベア
14a,14b スターホイール盤
20 投光手段
20a 底部検査用投光手段
20b 口部検査用投光手段
30 撮像手段
30a 底部検査用撮像手段
30b 口部検査用撮像手段
40 検査手段
40a 底部検査手段
40b 口部検査手段
100 検査用搬送機

Claims (9)

  1. 被検査体であるバイアルの欠陥を光学的に検査するバイアルの検査システムであって、前記バイアルを正立状態で載置する透光性部材から成る載置部を有する検査テーブルと、前記バイアルの底部内面の輪郭線部分を含む底部を検査領域として、各光線が平行な光線束を前記載置部の下方から前記バイアルの底面に対して照射して前記検査領域を照明する投光手段と、受光部の受光軸とバイアル底面とのなす角θを、前記バイアルからの透過光を受光して結像した時に少なくとも前記底部内面の輪郭線部分が消失した像が結像される角度として、前記検査領域を斜め上方から撮像する撮像手段と、前記撮像手段からの画像信号を処理して前記底部内面の輪郭線上の異物を含む底部の欠陥を検査する底部検査手段とを備えたことを特徴とするバイアルの検査システム。
  2. 前記撮像手段の受光軸とバイアル底面とのなす角θを30度±10度としている請求項1に記載のバイアルの検査システム。
  3. 前記投光手段から出射する光線束を、前記撮像手段の受光部の方向へ前記バイアルの底面に対する入射角を28度±10度として照射するようにしている請求項1に記載のバイアルの検査システム。
  4. 前記投光手段による光照射を、波長750〜1000nmの赤外光としている請求項1に記載のバイアルの検査システム。
  5. 前記検査テーブルが、生産ライン上の搬送速度に同期して高速回転し、前記透光性部材から成る載置部が回動軸の周りに周設されたロータリー式の検査テーブルであり、前記載置部に順次搬入されて搬送されて来る各バイアルの前記検査領域を前記投光手段により照明すると共に前記撮像手段により撮像し、前記底部検査手段により各バイアルの底部をリアルタイムに検査するようにしている請求項1に記載のバイアルの検査システム。
  6. 被検査体であるバイアルの欠陥を光学的に検査するバイアルの検査システムであって、前記バイアルを密封する栓との係合部分を含む口部を検査領域として、各光線が平行な光線束を前記バイアルの口部の側方から口部側面に対して照射して前記検査領域を照明する投光手段と、前記バイアルの口部を介して前記投光手段の反対側に受光部が配置され、前記受光部の受光軸と前記バイアルの口部天面とのなす角θを、前記バイアルからの透過光を受光して結像した時に前記口部天面の外周及び内周の略線状のエッジ部分がそれぞれ幅を有する帯状の像として結像される角度として、前記検査領域を斜め上方から撮像する撮像手段と、前記撮像手段からの画像信号を処理して前記口部天面及びその外周及び内周の略線状のエッジ部分の点状の欠けを含むバイアル口部の欠陥を検査する口部検査手段とを備えたことを特徴とするバイアルの検査システム。
  7. 前記撮像手段の受光軸と前記バイアルの口部天面とのなす角θを30度±10度としている請求項6に記載のバイアルの検査システム。
  8. 前記投光手段による光照射を、波長750〜1000nmの赤外光としている請求項6に記載のバイアルの検査システム。
  9. 前記検査テーブルが、生産ライン上の搬送速度に同期して高速回転し、前記透光性部材から成る載置部が回動軸の周りに周設されたロータリー式の検査テーブルであり、前記載置部に順次搬入されて搬送されて来る各バイアルの前記検査領域を前記投光手段により照明すると共に前記撮像手段により撮像し、前記口部検査手段により各バイアルの口部をリアルタイムに検査するようにしている請求項6に記載のバイアルの検査システム。
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