JP2013134101A - 異物検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】容器の表面に付着した異物および容器の表面の傷や汚れを精度良く検出することができる異物検査装置を提供する。
【解決手段】液体が充填された樹脂製容器１をコンベア２により搬送している間に、樹脂製容器１の外面を撮像し、得られた画像から容器１の外面に付着した異物を検出する異物検査装置であって、コンベア２の搬送方向に沿ってコンベア２の搬送面２ａを覆うように設置された箱体３と、箱体３の内部に配置された照明４と、箱体３の外部に配置され、箱体３に形成された窓３ｆを通して、コンベア２によって搬送される樹脂製容器１を撮像するカメラ５と、カメラ５で得られた画像を処理する画像処理装置とを備え、箱体３の内面は照明４からの照明光を反射する反射面を構成しており、箱体３をコンベア２の搬送方向に直交する方向で断面をとると、反射面は半円または半楕円または半長円で表される輪郭を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体製剤等が充填されたアンプル等の樹脂製容器の外面に付着した異物を検出する異物検査装置に関するものである。

液体製剤等の医薬品は、アンプル等の樹脂製容器に充填されて出荷されることが多い。近年、品質管理上の観点から、液体製剤を充填したアンプル等の樹脂製容器について、その表面に付着した毛髪等の異物、表面の傷や汚れを作業員の目視によらず自動的に検出することができる検査装置の需要が増加している。この場合、アンプル等の樹脂製容器は透明又は半透明であり、透明又は半透明の樹脂製容器を検査するには、検査対象の樹脂製容器を挟むように照明とカメラとを対向して配置し、容器の側方から照明光を容器に照射し、容器を透過した光をカメラにより撮像する方式が一般的である。場合によっては、カメラ側からもリング状あるいは直線状の光を樹脂製容器に照射して表面の傷や汚れを検出することもある。

特開２０１１−２３７２０２号公報

しかしながら、透明又は半透明の樹脂製容器に内容液が充填されているため、容器の内壁面に内容液のしぶきや凝結による細かな液滴が付着していることがあり、これら液滴はカメラの画像中で暗い影となって写ってしまい、異物や汚れと識別することができないという問題点がある。
本発明者らは、内容液のしぶきや凝結の影響を除くために、照明の光量を増やして画像全体を最大限まで明るくしたり、容器外面に形成されたリブの凹凸部分をゲートで検査領域外に設定するなどして、異物や汚れが付着していない良品の容器を不良品として排除してしまう無駄ばねを無くす試みを行ったが、これらの方法では異物の見逃しが発生しやすく検出精度が上がらなかった。

本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、内容液のしぶきや凝結の影響をなくして、樹脂製容器の表面に付着した異物および樹脂製容器の表面の傷や汚れを精度良く検出することができる異物検査装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明の異物検査装置は、液体が充填された樹脂製容器を直立状態でコンベアにより搬送している間に、樹脂製容器の外面を撮像し、得られた画像から容器の外面に付着した異物を検出する異物検査装置であって、前記コンベアの搬送方向に沿ってコンベアの搬送面を覆うように設置された箱体と、前記箱体の内部に配置された照明と、前記箱体の外部に配置され、前記箱体に形成された窓を通して、前記コンベアによって搬送される樹脂製容器を撮像するカメラと、前記カメラで得られた画像を処理する画像処理装置とを備え、前記箱体の内面は前記照明からの照明光を反射する反射面を構成しており、前記箱体を前記コンベアの搬送方向に直交する方向で断面をとると、前記反射面は半円または半楕円または半長円で表される輪郭を含むことを特徴とする。

本発明によれば、樹脂製容器は直立状態でコンベアにより搬送され、箱体内に入ると箱体内の照明から発せられた照明光は、箱体の内面に照射される。箱体の内面はその全面に亘って反射面を構成しているため、照明から箱体の内面の反射面に照射された照明光は反射面で乱反射し、箱体の内面の他の箇所に進行して乱反射を繰り返す。すなわち、照明から発せられた照明光は箱体の各部で乱反射し、球内面が白色拡散反射面として構成された積分球と同様に無影照明の効果を得ることができる。無影照明の効果により、樹脂製容器内のしぶきや凝結による影および容器外面のリブによる影が無くなる。このとき、カメラにより、箱体の窓を通して樹脂製容器を撮像する。したがって、カメラで樹脂製容器を撮影した画像中には、明るい背景の中に、樹脂製容器の表面に付着した毛髪等の異物や汚れにより生じた暗い影がはっきり映る。

本発明の好ましい態様によれば、前記箱体の反射面は、白色拡散反射面で構成されていることを特徴とする。
本発明によれば、前記箱体の反射面を白色拡散反射面で構成しているため、箱体内に入射した光を多重反射させることができる。

本発明の好ましい態様によれば、前記白色拡散反射面は、前記箱体の内面につや消し白色塗料を塗布することにより形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、箱体の内面につや消し白色塗料を塗布することにより、箱体の内表面には微細な凹凸ができるため、より一層の乱反射効果が得られる。白色塗料には、例えば酸化チタンを含有する塗料が使用される。

本発明の好ましい態様によれば、前記箱体は、前記コンベアの搬送方向の前後端の開口部をふさぐ前後板部を備え、前記前後板部には樹脂製容器が通過できる孔が形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、箱体内面の反射面の効果を維持しつつ、検査対象の樹脂製容器の搬送を阻害することなく、樹脂製容器をコンベアにより搬送している間に検査することができる。

本発明の好ましい態様によれば、前記照明は、前記コンベアの一側部に配置され、前記照明の照明面は上方を向いていることを特徴とする。
本発明によれば、照明面を上方に向けることにより、箱体の内面の曲面に照明光を照射することができ、拡散反射効果を上げることができる。

本発明の好ましい態様によれば、前記照明から発せられた照明光は、前記箱体の天井部に照射され、前記天井部の反射面で乱反射されることを特徴とする。
本発明によれば、天井部の反射面で乱反射されることにより、箱体内部で乱反射を繰り返し、白色拡散反射面で構成される球内面における無影照明と同様の効果を得ることができる。
本発明の好ましい態様によれば、前記樹脂製容器は、複数本が互いに接続されて１組になっていることを特徴とする。

本発明は、以下に列挙する効果を奏する。
（１）内容液が充填されたアンプル等の透明又は半透明の樹脂製容器について、内容液のしぶきや凝結等の影響をなくして、容器表面に付着した毛髪等の異物や汚れを精度良く検出することができる。
（２）コンベアの上方および側方に無影照明の機能を備えた箱体を設置したため、照明の数や光量を増やすことなく、樹脂製容器内の内容液によるしぶきや凝結による影および容器外面のリブによる影を無くすことができる。したがって、容器全体を一様な感度で検査できるため、容器表面の異物や汚れの検出精度を上げることができる。
（３）樹脂製容器の大きさや形状に合わせて無影照明の機能を備えた箱体の寸法を変えることで様々な用途の容器に応用することができる。

図１は、本発明の異物検査装置の基本構成を示す斜視図である。 図２は、図１に示す照明を収容したかまぼこ型の箱体とカメラとからなる検査ユニットを２セット備えた異物検査装置を示す平面図である。 図３は、液体が充填された樹脂製容器を撮像して得た検査画像である。

以下、本発明に係る異物検査装置の実施形態を図１乃至図３を参照して説明する。図１乃至図３において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図１は、本発明の異物検査装置の基本構成を示す斜視図である。図１に示すように、検査対象の樹脂製容器１は６本１組となった状態で直立状態でコンベア２に載せられて搬送されるようになっている。樹脂製容器１は、液体製剤が充填されたアンプルが示されている。樹脂製容器１は飲料等を充填する容器であってもよい。アンプルの表側にはラベルが貼られている。毛髪等の異物はラベルの部分や隣接した２本の容器の接合部の溝（又は隙間）に挟まっていることが多い。コンベア２は６本１組となった樹脂製容器１を矢印方向に搬送するようになっている。

図１に示すように、コンベア２の搬送面２ａを覆うようにかまぼこ型の箱体３が設置されている。かまぼこ型の箱体３は、半円筒状の天井部３ａと、天井部３ａの両下端から下方に延びる平板状の側板部３ｂ，３ｃと、半円筒状の天井部３ａと平板状の側板部３ｂ，３ｃの前後の開口部をふさぐ平板状の前後板部３ｄ，３ｅとから構成されている。そして、側板部３ｂ，３ｃおよび前後板部３ｄ，３ｅの下端は、開口していてもよいし、コンベア２の部分を除いて板材で囲ってしまってもよい。また、前板部３ｄおよび後板部３ｅには、樹脂製容器１が通過できる孔ｈが形成されている。かまぼこ型の箱体３は、アルミニウム等からなる薄い金属板に板金加工を施すことにより形成してもよいし、樹脂材に成形加工を施すことにより形成してもよい。

箱体３の内面は、その全面に亘ってつや消し白色塗料が塗布されている。すなわち、箱体３の内面は、つや消し白色塗料により白色拡散反射面を構成している。この場合、箱体３をコンベア２の搬送方向に直交する方向で断面をとると、前記白色拡散反射面は、半円または半楕円または半長円で表される輪郭を含んでいる。図１においては、箱体３の天井部３ａが半円の輪郭の反射面になっており、側板部３ｂ，３ｃが前記半円の輪郭より下方に延びる直線状の輪郭の反射面になっている。したがって、図１においては、箱体３をコンベア２の搬送方向に直交する方向で断面をとると、反射面は半長円で表される輪郭の反射面になっている。

図１に示すように、かまぼこ型の箱体３の側板部３ｂの内側に照明４が配置されている。照明４は多数のＬＥＤを水平面に沿ってマトリックス状に配列することにより構成されている。照明４の照明面４ａは上方を向いており、照明４から発せられた照明光はかまぼこ型の箱体３の半円筒状の天井部３ａの内面に照射されるようになっている。箱体３の内面は、その全面に亘ってつや消し白色塗料が塗布されて白色拡散反射面を構成しているため、照明４から天井部３ａの内面に照射された光は天井部３ａで乱反射した後に側板部３ｂ，３ｃおよび前後板部３ｄ，３ｅ等で乱反射を繰り返す。すなわち、照明４から発せられた照明光は箱体３の各部で乱反射し、球内面が白色拡散反射面として構成された積分球と同様に無影照明の効果を得ることができる。箱体３の高さ（Ｈ）と長さ（Ｌ）は、樹脂製容器１の高さの２〜３倍が望ましく、また箱体３の幅（Ｗ）は、コンベア２の幅（ｗ）の２倍程度が望ましい。

かまぼこ型の箱体３の側面には窓３ｆが形成されており、この窓３ｆの位置にＣＣＤカメラ５が配置されている。すなわち、ＣＣＤカメラ５は窓３ｆを介して箱体３内の樹脂製容器１を撮像することができるようになっている。ＣＣＤカメラ５は画像処理装置（図示せず）に接続されている。

図２は、図１に示す照明４を収容したかまぼこ型の箱体３とＣＣＤカメラ５とからなる検査ユニットを２セット備えた異物検査装置を示す平面図である。図２に示すように、照明４を収容したかまぼこ型の箱体３とＣＣＤカメラ５とからなる検査ユニットは、コンベア２の搬送方向に沿って２セット設置されている。そして、コンベアの上流側の検査ユニットＵ１における照明４およびＣＣＤカメラ５とコンベアの下流側の検査ユニットＵ２における照明４およびＣＣＤカメラ５とは、互いに反対位置に設置されている。これにより、上流側の検査ユニットＵ１によってラベルが貼られた樹脂製容器１の表側の検査を行い、下流側の検査ユニットＵ２によって樹脂製容器１の裏側の検査を行うようになっている。

次に、図１および図２に示すように構成された異物検査装置の作用を説明する。
図１に示すように、樹脂製容器１は６本１組となった状態で直立状態でコンベア２により搬送される。そして、６本１組の樹脂製容器１がかまぼこ型の箱体３内に入ると、箱体３内の照明４から発せられた照明光は、天井部３ａの内面に照射される。箱体３の内面は、その全面に亘ってつや消し白色塗料が塗布されて白色拡散反射面を構成しているため、照明４から天井部３ａの内面に照射された光は天井部３ａで乱反射した後に側板部３ｂ，３ｃおよび前後板部３ｄ，３ｅ等で乱反射を繰り返す。すなわち、照明４から発せられた照明光は箱体３の各部で乱反射し、球内面が白色拡散反射面として構成された積分球と同様に無影照明の効果を得ることができる。無影照明の効果により、樹脂製容器１内のしぶきや凝結による影および容器外面のリブによる影が無くなる。このとき、ＣＣＤカメラ５により、箱体３の窓３ｆを通して樹脂製容器１を撮像する。したがって、ＣＣＤカメラ５で樹脂製容器１を撮影した画像中には、明るい背景の中に、樹脂製容器１の表面に付着した毛髪等の異物や汚れにより生じた暗い影がはっきり映る。

画像処理は、得られた画像をスキャン（走査）して明るい背景の中に暗い影があるか否かを判別するだけで済み、画像処理が極めて容易となる。通常の画像処理にあっては、樹脂製容器１の検査部分の輪郭を求め、求めた輪郭の中に検査ゲートを設定し、検査ゲート内に異物に対応した画像部分があるか否かを判別していたが、本発明にあっては、得られた画像全体の中で明るい背景の中に暗い影があるか否かを判別すればよいため、樹脂製容器１の検査部分の輪郭を求める必要もなく、検査ゲートを設定する必要もない。このため、極めて簡便な画像処理で毛髪等の異物や汚れを検出できる。

図３（ａ），（ｂ）は、液体が充填された樹脂製容器１をＣＣＤカメラ５により撮像して得た検査画像である。図３（ａ）は、本発明によるかまぼこ型の箱体３を使用しないで撮像した場合の樹脂製容器１の検査画像であり、図３（ｂ）は、本発明によるかまぼこ型の箱体３を使用した場合の樹脂製容器１の検査画像である。
図３（ａ）は、６本１組になった樹脂製容器１の一部に該当する部分の画像であるが、容器に貼られたラベル以外に、容器の上部から肩部・リブ及び各容器の連結部近辺が影となって写っている。さらに、検査画像中、丸で囲った部分には、容器の内壁への液体のしぶきや凝結部分が暗い影となって写っている。
一方、図３（ｂ）は、６本１組になった樹脂製容器１に該当する部分の画像であるが、容器に貼られたラベルの表示以外は、容器の形状に起因する影も無くなり（横長の丸で囲んだ部分）、液体のしぶきや凝結による影も無くなっている。
図３（ａ），（ｂ）から明らかなように、従来の照明装置により撮像した場合には、検査画像に容器の影や液体のしぶきや凝結の暗い影の部分が写ってしまうが、本発明によるかまぼこ型の箱体３及び照明４を使用しＣＣＤカメラ５で撮像した場合には、容器の影や液体のしぶきや凝結の暗い影が検査画像に写らない。

上述したように、コンベア２の搬送方向に沿って２セットの検査ユニットＵ１，Ｕ２が配置されているため、樹脂製容器１の表側と裏側とを検査することができる。
コンベア２上に設置する無影照明の機能を備えた箱体３は、全ての内壁面が樹脂製容器１に対して等距離になるような長楕円球形が望ましいが、製作が容易なかまぼこ型であっても充分に無影照明の効果を発揮することができる。

これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。

１ 樹脂製容器
２ コンベア
３ 箱体
３ａ 天井部
３ｂ，３ｃ 側板部
３ｄ 前板部
３ｅ 後板部
３ｆ 窓
４ 照明
４ａ 照明面
５ ＣＣＤカメラ
ｈ 孔
Ｕ１，Ｕ２ 検査ユニット

Claims (7)

1. 液体が充填された樹脂製容器を直立状態でコンベアにより搬送している間に、樹脂製容器の外面を撮像し、得られた画像から容器の外面に付着した異物を検出する異物検査装置であって、
   前記コンベアの搬送方向に沿ってコンベアの搬送面を覆うように設置された箱体と、
   前記箱体の内部に配置された照明と、
   前記箱体の外部に配置され、前記箱体に形成された窓を通して、前記コンベアによって搬送される樹脂製容器を撮像するカメラと、
   前記カメラで得られた画像を処理する画像処理装置とを備え、
   前記箱体の内面は前記照明からの照明光を反射する反射面を構成しており、前記箱体を前記コンベアの搬送方向に直交する方向で断面をとると、前記反射面は半円または半楕円または半長円で表される輪郭を含むことを特徴とする異物検査装置。
2. 前記箱体の反射面は、白色拡散反射面で構成されていることを特徴とする請求項１記載の異物検査装置。
3. 前記白色拡散反射面は、前記箱体の内面につや消し白色塗料を塗布することにより形成されていることを特徴とする請求項２記載の異物検査装置。
4. 前記箱体は、前記コンベアの搬送方向の前後端の開口部をふさぐ前後板部を備え、前記前後板部には樹脂製容器が通過できる孔が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の異物検査装置。
5. 前記照明は、前記コンベアの一側部に配置され、前記照明の照明面は上方を向いていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の異物検査装置。
6. 前記照明から発せられた照明光は、前記箱体の天井部に照射され、前記天井部の反射面で乱反射されることを特徴とする請求項５記載の異物検査装置。
7. 前記樹脂製容器は、複数本が互いに接続されて１組になっていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の異物検査装置。

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