JP2005070013A - 容器充填液体の異物検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】容器に液体を充填した製品について充填液体中に混入の異物を検出する異物検査方法として、充填液体の粘性が高い場合でも異物を効果的に検出することを可能とする異物検査方法を提供する。
【解決手段】異物検査方法は、容器Ｂに充填された液体Ｌｉ中に混入している異物ＡＬを容器外部からの充填液体の撮影を通じて検出するようになっている。そして充填液体と容器との間に相対的な回転を生じさせることのできるような容器の回転と容器の非回転状態においての検査画像の取得（Ｄｉ）とを交互になすようにしている。
【選択図】図５

Description

本発明は、容器に液体を充填した製品について充填液体中に混入の異物を検出する異物検査方法に関し、特に光透過性の容器に高粘性の光透過性の液体が充填された製品の検査に適した異物検査方法に関する。

光透過性の容器に光透過性の液体を充填した製品について充填液体への異物の混入の有無を検査するには、検査対象の製品を撮影して検査画像を取得し、その検査画像を処理して異物の検出をなすという検査画像による手法が広く用いられている。ただ、この検査画像手法では容器面の傷や容器面に付着の汚れと異物とを判別できるようにする必要がある。例えば特許文献１や特許文献２には、容器中の充填液体に回転を与え、それにより充填液体中の異物を動かすことで容器の傷や汚れと異物との判別をなせるようにしている。

具体的には、容器に回転（自転）を与えることで容器内の充填液体を回転させ、それから容器の回転を急激に停止させる。そうすると、容器が停止しても充填液体は慣性により回転した状態が得られるので、この状態で容器の外部から充填液体を複数回撮影して複数枚の検査画像を得る。そしてこれら複数の検査画像から画像処理などにより、容器の傷や汚れと区別して異物の有無を判定する。すなわち複数枚の画像は容器が停止し充填液体だけが動いている状態での画像である。したがって、充填液体内に混入している異物は、充填液体の回転で回転し、複数枚の検査画像において移動物として異なる位置に現れ、一方、容器の傷や汚れは、容器が停止しているため、複数枚の検査画像において同じ位置に現れる。そこで複数枚の画像に移動物の像があるか否かを判定することにより、異物の有無を判断する。その異物には、容器の製造工程で容器に入り込む例えばガラス片やプラスチック片あるいは金属片などがあり、また液体の製造工程で液体に混入する例えばフィルタ片や不純物などがある。

特開２００２−２６７６１３号公報 特開２００３−１０７０１１号公報

容器に液体を充填した製品には、その充填液体が例えばヒアルロン酸や油性製剤などのように粘性の高いものである場合もある。充填液体の粘性がある程度以上高くなると、容器の回転停止後に充填液体だけに回転を残すという状態を得るのが容易でなくなる。そのためこうした製品については、上記のような従来の検査手法では異物の検出が困難であった。

したがって本発明の目的は充填液体の粘性が高い場合でも異物を効果的に検出することを可能とする異物検査方法を提供することにある。

上記目的のために本発明では、容器に充填された液体中への異物混入の有無を検査するについて、照明光源とカメラを含んでなる撮影系にて前記容器の外部から前記充填液体を撮影して検査画像を取得し、この検査画像を処理することにより前記異物の検出をなすようにされている異物検査方法において、前記充填液体と前記容器との間に相対的な回転を生じさせることのできるような前記容器の回転と前記容器の非回転状態においての前記検査画像の取得とを交互になすようにしたことを特徴としている。

また本発明では上記のような異物検査方法について、前記検査画像の取得は、前記容器が前記回転前におけるのと同じ部位を前記カメラに対して向ける状態にしてなすようにしている。

本発明による異物検査方法では、上記のように、充填液体と容器との間に相対的な回転を生じさせることのできるような回転を容器に与える一方で、容器を回転させない状態において検査画像を取得するようにしている。このため充填液体が高粘性で、容器の回転停止後に異物に動きを与えるための回転を充填液体に残すことができない条件の場合でも、容器と充填液体との相対回転により、異物に動きを与えたのと同じ状態を得ることができ、この状態を容器非回転状態における検査画像の取得により捉えることにより、効果的に異物の検出を行えるようになる。

また上記のように容器が回転前におけるのと同じ部位をカメラに対して向ける状態にして検査画像の取得をなすようにすることにより、各検査画像で捉えられる容器の傷や汚れの像の位置を各検査画像中で同じにすることができる。この結果、各検査画像を処理して充填液体中の異物と容器の傷や汚れとを区別する際にその区別をより容易になせるようになる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１に一実施形態による検査装置の構成を模式化して示す。本実施形態における検査装置は、例えばプラスチック容器やアンプルあるいはバイアル瓶などの光透過性の容器に例えばヒアルロン酸や油性製剤などのように粘性の高い光透過性の液体を充填した製品の製造ラインに組み込まれることを前提にした構成となっている。具体的には、検査のための搬送系として、製造ラインの上流側からの搬送コンベアＣに接続して検査対象の製品Ｍを受け入れる搬入ロータ１、搬入ロータ１で受け入れた製品Ｍを検査のために搬送する搬送ロータ２、検査を終えた製品Ｍを搬送ロータ２から良品・不良品に選別して送り出す選別部を兼ねた搬出ロータ３、搬出ロータ３に接続して良品を搬出する良品コンベア４、および同じく搬出ロータ３に接続して不良品を搬出する不良品コンベア５を備えている。

また容器に充填の液体中に混入している異物の検査のために製品Ｍを回転（自転）させる回転付与系として、搬送ロータ２に一定間隔で配列して設けられ、そこに載せられた製品Ｍに回転を与えることができるように形成された複数の回転ユニット１１、回転ユニット１１による製品Ｍの回転のタイミングなどを決めるのに用いられる搬送ロータ２の機械角度を検出する角度検出器１２、および回転ユニット１１の作動を制御する回転制御部１３を備えている。そしてその回転制御部１３には、角度検出器１２からの機械角度情報を処理する角度情報部１４、回転ユニット１１が有している後述のモータを制御するモータ制御部１５、および回転ユニット１１における後述のような回転パターンを指示・入力するための回転パターン指示部１６が設けられている。

さらに異物用の検査系として、検査のために製品Ｍの検査画像を撮影するカメラ２１とカメラ２１による撮影のための照明光源２２を含んでなる撮影系を備え、またカメラ２１からの検査画像を処理して異物の有無などを判定する検査処理部２４を備えている。そしてその検査処理部２４には、画像間差分取得処理手段２５と異物検出処理手段２６が設けられている。この検査処理部２４でなされる処理については後述する。

回転ユニット１１は、一例として図２のような構成とされる。この例の回転ユニット１１は、容器Ｂに液体Ｌｉを充填してなる製品Ｍを載せて回転させる回転台３１、回転台３１上で製品Ｍを上から固定するように保持する保持キャップ３２、回転台３１を回転駆動するモータ３３、およびモータ３３の回転数を検出する回転数検出手段であるエンコーダ３４を有した構成となっている。そしてエンコーダ３４で得られる回転数情報は回転制御部１３に送られ、モータ３３は回転制御部１３による制御を受けて作動する。

以下では本検査装置でなされる異物検査について説明する。図３に異物検査処理の流れを示す。異物の検査においては、図１における製品Ｍつまり図２における容器Ｂの回転と容器Ｂが非回転状態における検査画像の取得とを交互に繰り返す。そのために、まず容器Ｂを回転させない状態で検査画像（１枚目の検査画像）の取得を行う（処理１０１）。検査画像の取得は、容器Ｂを透かして充填液体Ｌｉを図１におけるカメラ２１で撮影して行う。この撮影は、検査処理部２４からの制御を受けてカメラ２１を搬送ロータ２による容器Ｂの搬送に追従させる状態に動かしながら行う。またこのカメラ２１との動きに対応させて照明光源２２も動かすようにするのが好ましい。

処理１０１に続いて図２の回転ユニット１１により容器Ｂに回転を与える（処理１０２）。この回転は、容器Ｂと充填液体Ｌｉとの間に相対的な回転を生じさせることのできるような加速を加えて行うものとする。つまり充填液体Ｌｉが容器Ｂの回転に取り残され、容器Ｂに遅れて回転するかあるいは充填液体Ｌｉが回転せず、その結果として容器Ｂと充填液体Ｌｉとの間に相対的な回転を生じて容器Ｂと充填液体Ｌｉとの間にずれを生じるような急速な加速を加えて回転させる。この回転の回転量は、処理時間の短縮ということから必要最小限にとどめるのが好ましい。必要量の回転をなさせたら容器Ｂを停止させ（処理１０３）、それから処理１０１での検査画像の取得と同様にして検査画像（２枚目の検査画像）の取得を行う（処理１０４）。検査画像は、処理１０１〜処理１０４を繰り返してｎ（ｎ≧２）枚取得するものとし、そのｎが大きいほど検査の精度を高めることができる。処理１０４に続く処理１０５では、検査画像がｎ枚になったかを判断し、否定的（ＮＯ）であれば処理１０１に戻って処理１０４までを繰り返し、肯定的（ＹＥ）であった場合にはｎ枚の検査画像間の差分を取得する処理を画像間差分取得処理手段２５で行う（処理１０６）。それから検査画像間差分取得処理の結果に基づいて異物の有無を異物検出処理手段２６で判定する（処理１０７）。そして最後に異物有無の判定結果に基づいて製品の選別を行う（処理１０８）。この選別処理で不良品とされた製品は、搬出ロータ３により機械的に選別されて不良品コンベア５へ向けられる。

ここで、充填液体Ｌｉに混入している異物には沈降性のものもあり、１枚目の検査画像の撮影時にそれが容器Ｂの底に沈殿している場合もある。そこで１枚目の検査画像の撮影に先立って容器Ｂに適当な回転を与えることで沈殿異物を巻上げて浮遊状態にする処理を行うことも可能である。

以上のような異物検査における検査画像の撮影タイミングと容器の回転との関係を容器の回転パターンの例とともに模式化して図４に示す。この例ではまず容器非回転状態で検査画像の撮影を行った後に、急加速で所定回転速度まで上昇させるようにして容器を回転させ（急加速部、図面中に丸で囲った１）、次いで所定回転速度を保って所定時間の回転をなさせ（定回転部、図面中に丸で囲った２）、それから緩やかに減速して容器を停止させ（緩減速部、図面中に丸で囲った３）、そして容器が停止した後に次の検査画像の撮影を行うようになっている。なお図１におけるカメラ２１と照明光源２２の製品Ｍつまり容器への追従には一定の範囲があり、その追従範囲の間に撮影と回転パターンＰによる容器回転とを検査画像がｎ枚になるまで交互に繰り返す。

図５に、検査画像取得のようすを模式化して示す。図５における（ａ）〜（ｃ）は、いずれも、円筒状の容器Ｂに液体Ｌｉが充填さている状態を断面にして示す図であり、図４中における（ａ）〜（ｃ）に対応している。（ａ）は、容器Ｂに回転を与える前の状態を示しており、充填液体Ｌｉ中に異物ＡＬが混入しており、容器Ｂに汚れＳＴがあり、異物ＡＬと汚れＳＴには相対的な位置にθａの差があるものとしてある。この状態で容器Ｂは、図中には四角で囲んだＡ〜Ｄとして示す容器Ｂの各部位中の特定部位、図の例でＡ部位を図１のカメラ２１による撮影方向Ｄｉに向けている。（ｂ）は、急加速で所定回転速度まで上昇させた後にその回転速度を保って所定時間の定速回転（回転方向は図中に矢印で示す方向）を容器Ｂになさせている状態を示しており、その回転中でのある一瞬の状態を示している。この定速回転状態では、充填液体Ｌｉも容器Ｂとともに回転しており、したがって充填液体Ｌｉ中の異物ＡＬも汚れＳＴと同様に回転している。しかし、回転開始時においては急加速による容器Ｂの回転に充填液体Ｌｉが取り残されることで容器Ｂと充填液体Ｌｉの間に相対的な回転を生じており、この相対的回転により、異物ＡＬと汚れＳＴの相対的な位置差がθｂに変化している。（ｃ）は、容器Ｂが回転前と同じ部位（Ａ部位）を撮影方向Ｄｉに向けるようにして容器Ｂを停止させた状態を示している。（ｂ）の定速回転状態から容器Ｂを停止させる際には減速の仕方にもよるが、通常は容器Ｂの動きに充填液体Ｌｉが追随できずに、回転開始時と同様に容器Ｂと充填液体Ｌｉの間に相対回転を生じる。この結果、撮影方向Ｄｉに関して（ａ）の状態と同じ位置にある汚れＳＴに対する異物ＡＬの相対的な位置差がθｃに変化しているものの、その異物ＡＬの位置は撮影方向Ｄｉに関して（ａ）の状態とは異なる位置にある。

以上のことから分るように、各検査画像の撮影にあって、撮影方向Ｄｉに関する汚れＳＴの位置は常に同じであり、一方、撮影方向Ｄｉに関する異物ＡＬの位置は撮影の都度異なることになる。つまり複数の検査画像において異物ＡＬはその位置を変化させ、汚れＳＴはその位置を変化させない、というように、異物ＡＬと汚れＳＴはそれぞれに特有な現れ方で検査画像中に像を与える。したがってこのような異物ＡＬと汚れＳＴそれぞれの像の検査画像中における現れ方の特徴を利用して異物ＡＬと汚れＳＴを区別して異物ＡＬを検出することができる。すなわち、容器Ｂと充填液体Ｌｉとの間に相対的な回転を生じさせるような急加速による容器Ｂの回転と容器Ｂの非回転状態においての検査画像の取得とを交互になすようにしたことにより、充填液体Ｌｉが高粘性で、容器Ｂの回転停止後に異物ＡＬに動きを与えるための回転を充填液体Ｌｉに残すことができない条件の場合でも、急加速での回転による容器Ｂと充填液体Ｌｉとの相対回転により、異物ＡＬに動きを与えたのと同じ状態を得るとともに、この状態を容器Ｂの非回転状態における検査画像の取得により捉えることができるようになり、この結果として効果的に異物ＡＬの検出を行えるようになる。なお検査装置は異物検査の他にもいくつかの検査をなせるようにされるのが通常であるが、それらについては図示を省略し、説明も省略する。

ここで、上記した必要最小限の回転量は以下の条件を満たすように定めるものとする。第１の条件は、上記のようにして異物を容器の汚れなどと区別することから、各検査画像における異物像の位置が適切に異なる状態を得られるような相対回転を容器Ｂと充填液体Ｌｉとの間に生じさせることができるようにすることである。第２の条件は、図５の例のように、検査画像の撮影時に容器が回転前と同じ部位を撮影方向に向けるようにして容器を停止させることができるようにすることである。この第２の条件は、より好ましいものとして求められる条件である。すなわち検査画像の撮影時に撮影方向に対して容器が常に同じ部位を向ける状態にすることにより、各検査画像中での容器の汚れなどの像を常に同じ位置に捉えることができ、このことにより容器の汚れなどをより容易に特定することができるようになり、それだけ画像間差分取得処理手段２５における処理の負担を軽減できる、という点でより好ましい条件となる。以上のような条件を満たす必要最小限の回転量の例は、図４のような回転パターンの場合であれば、理論的には容器を１回転させるだけの量であり、実用的には容器を数回転させる程度とする場合もある。

図６に示すのは容器の回転に関する他のパターンの例である。このパターンでは、まず一つの方向（正転方向）に急加速で容器を回転させ、次いでその回転を停止させた後に逆方向（逆転方向）に必要量（これは容器が回転前と同じ部位を撮影方向に向けるようにするのに必要な回転量とするのが通常である）だけ回転させて容器を停止させるようになっている。このパターンにおける必要最小限の回転量の例は、正転方向と逆転方向それぞれについて容器の１／４回転程度である。

以上では回転開始時の加速を急速なものとすることにより容器と充填液体との間に相対回転を生じさせる場合を主体にして説明したが、これに限られず、回転停止時の減速を急速にすることによっても容器と充填液体との間に相対回転を生じさせることは可能であり、この手法を用いることもできるし、また回転開始時の急速加速と回転停止時の急速減速を組み合わせて用いるようにしてもよい。

本発明では、充填液体と容器との間に相対的な回転を生じさせることのできるような回転を容器に与える一方で、容器を回転させない状態において検査画像を取得するようにすることにより、充填液体が高粘性である場合でも、効果的に異物の検出を行えるようしている。したがって本発明を適用することにより、検査精度に優れた検査画像手法で検査可能な製品の範囲を拡げることができるようになる。このような検査技術は、例えば医薬品のように、より高度な品質管理が求められる製造分野に特に有効であり、そのような分野での製造技術の発展に大きく寄与することができる。

一実施形態による検査装置の構成を模式化して示す図である。 回転ユニットの構成例を模式化して示す図である。 異物検査処理の流れを示す図である。 検査画像の撮影タイミングと容器の回転との関係を容器の回転パターンの例とともに模式化して示す図である。 検査画像取得のようすを模式化して示す図である。 検査画像の撮影タイミングと容器の回転との関係を容器の回転パターンの他の例とともに模式化して示す図である。

符号の説明

１１ 回転ユニット
２１ カメラ
２２ 照明光源
Ｂ 容器
Ｌｉ 充填液体

Claims (2)

1. 容器に充填された液体中への異物混入の有無を検査するについて、照明光源とカメラを含んでなる撮影系にて前記容器の外部から前記充填液体を撮影して検査画像を取得し、この検査画像を処理することにより前記異物の検出をなすようにされている異物検査方法において、
   前記充填液体と前記容器との間に相対的な回転を生じさせることのできるような前記容器の回転と前記容器の非回転状態においての前記検査画像の取得とを交互になすようにしたことを特徴とする異物検査方法。
2. 前記検査画像の取得は、前記容器が前記回転前におけるのと同じ部位を前記カメラに対して向ける状態にしてなすようにした請求項１に記載の異物検査方法。
   

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