JP2019517668A - 容器を検査するための装置及び方法 - Google Patents

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Abstract

容器を検査するための装置及び方法が提案され、本装置は、少なくとも1つの容器(12)を光学的に検査するため少なくとも1つのカメラ(15)を備え、少なくとも1つの容器(12)は容器軸(7)を有し、検査される容器(12)を機械的に収容するための少なくとも1つの容器収容部(21)が設けられ、容器軸(7)に対して角度(α)の光路を有する、検査される容器(12)を透視するための少なくとも1つの透過光(19)が設けられ、カメラ(15)は、透過光(19)が透過した容器(12)の少なくとも1つの画像を撮像し、透過光(19)に加えて、検査される容器(12)を照明するための少なくとも1つの反射光(18、20)が設けられ、反射光(18、20)が、容器軸(7)に対する角度(β)であって、透過光(19)の角度(α)とは異なる上記角度(β)の光路により容器(12)に当たるよう配置されている。【選択図】図2

Description

本発明は、独立請求項の導入部に記載の容器を検査するための装置及び方法に関する。
上記導入部に記載の装置は、米国特許第7560720号明細書で開示されている。ここでは、容器が、供給部と、搬送コンベヤと、を介して様々な搬送ホイールに供給される。最終的に、検査される容器はカルーセル(Karussell)に達し、このカルーセルの中心には複数のカメラが配置されている。反射板が適切な形態で配置されているため、カメラは容器を検査することが可能である。代替的に、1つの容器の様々な領域を検査するためにカメラを2つ設けることも可能である。
本発明の根底には、上記システムを更に改善するという課題がある。本課題は、独立請求項の特徴によって解決される。
上記システムに対して、独立請求項の特徴に係る容器を検査するための本発明の装置及び本発明の方法には、検査の精度が向上するという利点がある。このために、一方では検査時間が拡大される。更に、隣合う検査システムの位相変更が同期化されることで、隣合うシステム同士の照明干渉により生じるエラー率が低減される。様々な形態の照明を利用することによって、本発明に基づいて異物が更に信頼性高く検出されうる。従って特に、反射する異物を確実に検出し反射光と呼ばれる更なる別の光源が、本発明に基づいて追加される。透過光の光路とは異なる角度の反射光の光路が容器に当たるように反射光が配置されることで、このようにして生ぜられる異物の反射を用いて、異物が高い確率で検出されうる。
有利な発展形態において、反射光と透過光とが異なる時点に作動され、好適に交互に作動されることが構想される。これにより、相互の干渉が低減され、装置の精度が更に向上する。特に有利に、様々な検査モジュールの照明部又はカメラが、様々な時点に作動されうる。この場合、特に装置での反射により引き起こされる干渉が低減されうる。例えば、1のステーションからの光が、直接的にであろうと、様々な機械表面での反射によってであろうと、意図されることなく他のステーションカメラセンサに当たって他のステーションの画像が損なわれるということが起こる可能性がある。このことが、反射光と透過光とが異なる時点に作動され、好適に交互に作動されることにより低減される。従って、潜在的に影響を受ける可能性がある個々のステーション同士の撮像が、ストロボスコープ(Stroboskop)モードにおいて、上記ステーションの撮像が常に時間的にずれて行われるように同期化される。これにより、妨害する作用が排除され、その際に例えば、個別ステーションごとに例えば機械的な遮光を使用する必要がない。
有利な発展形態において、反射光及び/又は透過光は、少なくとも2つの容器を同時に照明できるように構成されることが構想される。検査の解像度が二倍になり、例えば、50μmから25μmへと2倍になりうる。
有利な発展形態において、カメラにより特定の時点に撮像された少なくとも1つの画像から、第1の容器についての少なくとも1つの部分画像と、少なくとも1つの第2の容器についての他の部分画像と、が形成される。これにより、2つの容器についての一連の画像が、カメラを1つだけ用いて生成されうる。上記一連の画像への部分画像の対応付けは、画像処理ソフトウェアを介して行われ、例えば、容器の輪郭と関連付けて又は容器の既知の移動サイクルを利用して行われうる。
有利な発展形態において、容器収容部及び/又は回転手段が、カメラによる監査の前に容器が回転させられ検査の時点には減速させられているように、構成されることが構想される。これにより、製品の内部の可能な異物が動かされ、この後透過光でも反射光でも信頼性高く検出されうる。
有利な発展形態において、透過光の角度がほぼ90°であり及び/又は反射光の角度が25°〜50°の範囲内にあることが構想される。上記の角度範囲において、様々な形態の照明部による、特に信頼性の高い異物検出が可能である。
特に好適に、容器収容部は、カメラ及び/又は反射板に対して相対的に移動可能に構成される。有利な発展形態において、容器収容部へと少なくとも1つの容器を供給又は搬送するための少なくとも1つの他のホイールが設けられる。これにより、検査が高速で実施されうる。
他の有利な発展形態が、他の従属項及び以下の明細書の記載から明らかとなろう。
容器を検査するための装置及び方法の一実施例が図面に示され、以下で詳細に解説される。
検査装置が実装される装置全体の斜視図を示している。 透過光での検査の際の装置の概略的な側面図を示す。 反射光での検査の際の装置の概略的な側面図を示す。 検査の際の様々な工程の概略図を示す。
図1には、容器12を検査する装置10を備える装置1全体の斜視図が示されている。装置1は、少なくとも1つの供給部14を備え、この供給部14を介して、検査される容器12が供給される。供給部14は、例えば、第1のホイール22の検知領域へと十分な容器12を連続的に運ぶベルトコンベヤである。容器12は、例えば、例えば、アンプル、バイアル、ビン、カープル、又は注射器等の薬品容器である。原則的には、他の容器12も可能である。容器12がそれぞれ個別に第1のホイール22に達し、搬送ホイールとしてのこの第1のホイール22が、供給部14により供給された容器12を、当該ホイール22の外側で収容し、他のステーション又は他の搬送ホイールへと供給する。第1のホイール22では任意に同時に事前検査2が実行されうる。このために、例えば、検査される容器12の上方に、少なくとも1つの照明部と共にカメラが固定的に配置され、適切な検査、例えば光学的な検査を実施する。事前検査2の枠組みにおいて良好と判断された容器12のみ、第3のホイール24に達する。その他の場合には、既にこの場所で、第2のホイール23を介した第1の仮置き場31への仕分けが行われうる。
第1のホイール22は連続的に回転し、他のホイール24を介して、採取された容器12を、当該容器12を検査する装置10へと渡す。事前検査2と、容器12を検査する装置10と、の間で、第3のホイール24のところで、さらに少なくとも1つの別の検査モジュール3を設けることが可能であろう。この検査モジュール3は、例えば、容器12の所謂外観検査を実施することが可能であろう。この別の検査モジュール3も、例えば、照明部及びカメラを利用した光学的な原則に基づきうるであろう。更なる別の検査が必要に応じて可能である。
装置10は、例えば検査カルーセル(Inspektionskarussell)として構成される。装置10は、ここではほぼ円筒形状をしており、本実施形態では時計回りに回転する。装置10では、特定の照明部18、19、20と1つ以上のカメラ15を利用して、供給された容器12の点検が行われるが、このことは以下に図2〜図4で更に詳細に記載する。装置10は、第1の照明部18、19、20の検知領域から任意の他の照明部18’、19’、20’の検知領域へと、容器12を時計回りに移動させる。ここでは、それまでの検査経過の検証が行われうる。装置10は、ディスク状に形成された回転する検査台を備え、容器12はこの検査台で保持される。装置10の中央には、この検査台に対して固定的に配置された少なくとも1つのカメラ15及び/又は少なくとも1つの反射板11が存在する。
検査された容器12は、当該容器12の検出された状態に応じて、特に示されないホイール又は搬送ホイールを介して、装置10から様々な仮置き場31〜35に供給される。
図2には、容器12を検査する装置10がより詳細に示されている。検査される容器12は、好適に回転台、ホイール又はスターホイールである容器収容部21に存在する。容器収容部21は、搬送過程の枠組みにおいて機械的に容器12を収容する。容器収容部21は、光学的な検査が行われた後に引き続き動き又は回転し、従って、次に検査される容器12が、カメラ15の検知領域に達する。
容器収容部21は、容器12を少なくとも部分的に、例えば頭部の領域でぐるりと包囲している。容器12の底部には収容手段9が存在する。例えば、この収容手段9は、自身の上に存在する容器12を、容器12の回転軸又は容器軸7の周りで回転させることが可能であり、特に高速回転の場合には、好適に360°の倍数分の回転が行われる。
容器12は、好適に回転対称的に形成される。容器12は容器軸7を有する。容器軸7は、好適に、回転対称的な容器の回転軸に沿って又は容器12の長手方向軸に沿って通っており、その際に、長手方向軸は、容器12の頭部から底部へと通っている。容器12は光を透過させる。容器12は、製品8を含んでおり、好適に、液体又は液状の医薬品を含んでいる。異物13が概略的に示されている。容器12の内部に存在する製品8は、規定通りの状態について検査され、例えば、許容しえない異物13が含まれていないかについて検査される。このために、製品8は、様々な光源18、19、20で透視され、得られた画像がカメラ15によって撮像されて、続いて評価される。自身の容器軸7の周りの容器12の回転と、当該回転の突然の停止と、によって製品8が動かされ、これにより、容器12が停止した状態で、異物13も、対応する矢印で示すように引き続き動かされる。特にこのような異物13が、以下で記載するように検出される。
容器12の上方の横に少しずれたところに、対物レンズ17を備えたカメラ15が配置されている。カメラ15は光軸6を有し、光軸6は、容器軸7に対して平行に、かつ容器軸7から間隔を置いて通っている。カメラ15の光軸6は、対物レンズ17のほぼ中央を通っている。カメラ15は、光軸6が反射板11の中央に当たるように、位置決めされている。反射板11は、光軸6に対して傾けて配置されており、好適に45°傾けて配置されている。反射板11は、透過光19の光路をカメラ15へと転送するために役立つ。反射板11は、特に以下のことのために使用され、即ち、比較的大きな作業間隔で対物レンズ17の光路を方向転換し、これにより、設置場所を節約して検査カルーセルに光学的構造を収容するために使用される。
透過光19は、角度αにより光軸6及び/又は容器軸7にほぼ直交して方向が合わされた光路を生成し、即ち、容器12の側方に対して方向が合わされている。透過光19は、好適に容器12に沿って容器軸7に対して平行に延在しており、従って、容器12の完全な領域が確実に側方から透視される。本実施例では、透過光19は、容器収容部12の外に反射板11の高さに配置されており、その際に、容器12は透過光19と反射板11との間に配置されている。これにより、透過光19によって、容器12の全容積を確実に透視することが可能である。
更に、他の光源として、少なくとも1つの反射光18が設けられる。本実施例では、更に別の反射光20が配置されている。反射光18は、容器12より少し上方に以下のように配置されており、即ち、生成された光路が、特定の角度βにより容器軸7に対して及び/又は透過光19の光路に対して傾けられ、適切な帯域幅により例えば45°傾けられているように、配置されている。更に別の光源20は、容器12より少し下方に以下のように配置されており、生成された光路が、同様に特定の角度βにより容器軸7に対して及び/又は透過光19の光路に対して傾けられ、例えば水平面に対して約30°傾けられているように、配置されている。反射光18、20の配置で重要なことは、双方の照明部が液体又は製品8を最適にくまなく照らせることである。このために、例えば、下方の反射光20が、対応する光路が収容手段9又は容器収容部21の上方に真直ぐに通るように配置される。同時に、上方の反射光18の光路は、容器12の底部を良好にくまなく照らす。更に、双方の反射光18、20は、透過光19の光路に不必要に被さらないものとする。
その際に、反射光18、20の幅は、図3に示すように、少なくとも容器12の胴体部の完全な側面が照明されるように、選択される。反射光18、20の光路は、当該反射光18、20が反射板11には当たらずカメラ15によって直接的に結像されないように、選択される。通常の場合、容器12は、反射像では黒く出現する。これに対して、反射光18、20が、場合によっては存在しうる反射する異物13(又は、液体のメニスカス範囲)に当たった場合には、異物13(又はメニスカス)が、光又は反射光18、20を全ての方向に反射し、即ち、カメラ15の方向にも反射する。異物13(又は、メニスカス)は、画像では、暗い背景を背にした明るい物体として出現する。異物13は、場合によっては、反射板11の方向にも反射光18、20を反射する可能性があり、これをカメラが更なる評価のための画像として撮像する。反射光18、20は、透過光19の光路には存在しないように配置される。反射光18、20は、当該反射光18、20の光路が、透過光19とは異なった光路(容器12への入射角βが異なっている)を有するように、配置される。反射光18、20は、疑似的に(quasi)暗視野像が生成されるように容器12を照明し、上記暗視野像はカメラ15によって検出され、この暗視野像では、可能な異物13が、暗い背景を背にした明るい物体として出現する。これにより、システムの信頼性が改善する。
上記の検査装置10は、次のように機能する。以下では、図4に少なくとも3つの容器12.1、12.2、12.3を例示するが、液体又は製品8が充填された透明な容器12が、検査カルーセルに達する。検査カルーセルでは、容器12は直立した状態で、当該容器12の先端及び/又は底部が保持されることで、各容器収容部12内で保持される。各容器12は、所定の回転プロフィールに応じて速い速度で、時計回り又は反時計回りで回転させられる。これにより、液体又は製品8と可能な異物13との双方が容器12と一緒に回転することで、可能な異物13も製品8と共に動かされる。容器12は突然減速させられ、従って、容器12がカメラ15の視野17に達した時点には容器12はもはや回転しないが、容器12の内部に存在する液体又は製品8は、場合により存在しうる異物13と共に未だ高速で回転している。
この状態において、容器12が更にカメラ15の視野へと移動させられると、図4に示すように照明条件が交互に変わる状態で、容器12の一連の画像が撮像される。第1の工程で、フルスクリーンフォーマットで、同時に複数の容器12.1、12.2が映った原画像が撮像される。続いて各原画像から、以下に詳細に記載するように、少なくとも2つの画像の連なり31、32が形成される。
これらの画像は、可能な異物13又はそれ以外の破損が存在するかについて、対応する画像処理ソフトウェアによって解析される。従って、異物13は、例えば透過光では黒い斑点として検視されうるであろうし、反射光では異物13は明るい斑点として検出されるであろう。更なる別の検査が、各容器12関して相前後して撮像された画像同士を比較することによって可能である。異物13又は破損が検出された場合には、対応する容器12は不合格として分類され、それ以外は合格として分類される。
図4に対応して、カメラ15の視野は矩形に形成される。視野17は或るサイズを有し、従って、ほぼ2つの機械ピッチ分の少なくとも1コマ(これは、隣り合う2つの容器12.1、12.2の間の間隔である)、又は、隣り合った3つの容器12が確実に検知されうる。これにより検査時間が拡大されうる。容器12は、図3に例示したように、左から右へと、カメラ15の視野17を通過して、検査カルーセル又は対応する容器収容部12によって搬送される。図4は、容器12.1、12.2に該当する2つの完全な画像の連なり31、32の獲得を例示している。第3の容器12.3の第3の画像の連なり33は始まっているが、未だ完成していない。例示的に、画像の連なり31、32、33はそれぞれ、同一の容器12についての4つの画像を含み、2つの画像が透過光19によるものであり、2つの画像が反射光18、20によるものである。
時点t1に、検査される第1の容器12.1が、カメラ15の視野17へと運ばれる。時点t1に、透過光19が作動される。反射光18、20は停止された状態にある。時点t1に、容器12.1は第1の位置41に存在する。この時点t1又はこの位置41において、カメラ15が、第1の容器12.1に該当する第1の画像の連なり31のための第1の画像を撮像する。容器12.1の領域を厳密に含む部分画像が、上記の第1の画像から抽出されて、第1の連なり31の第1の位置41に挿入される。
容器12が引き続き左から右へと移動する。更なる別の各工程又は更なる別の各画像において、容器12.1、12.2、12.3、12、nが同様に左から右へと動かされて、相前後して画像に入って来る。時点t2に、反射光18、20が作動される。透過光19は停止される。カメラ15は新たに画像を撮像する。再度、容器12の平面を含む部分画像が抽出されて、第1の連なり31の第2の位置42に挿入される。部分画像として、例えば、その大きさがほぼ容器12.1の大きさに対応する矩形が切り出されて、第1の連なり31に挿入される。
容器12.1、12.2、12.3が引き続き左から右へと移動する。時点t3には、第1の容器12.1の他に第2の容器12.2もカメラ15の視野17に存在する。時点t3には、透過光19が作動されて、2つの容器12.1、12.2を照射する。反射光18、20は停止されている。カメラ15が画像を撮像する。第1の容器12.1を含む部分画像が、第1の連なり31の第3の位置43に挿入される。第2の容器12.2のみを含む部分画像が、第2の連なり32の第1の位置41に挿入される。
時点t4に、反射光18、20が作動される。透過光19は停止される。カメラ15が画像を撮像する。第1の容器12.1を含む部分画像が、第1の連なり31の第4の位置44に挿入される。これは、第1の容器12.1がカメラ15の視野17を過ぎる前の、第1の連なり31の最後の画像である。撮影された画像から抽出された、第2の容器12.2の部分画像が、第2の連なり32の第2の位置42に挿入される。
時点t5、t6、tnに上記の工程が対応して繰り返され、対応する連なり32、33に挿入される。ここでは、時点t5にカメラ15の視野17に達した第3の容器12.3が示されている。
特に好適に、様々な検査モジュール2、3、10の照明部18、19、20:18‘、19’、20’又はカメラ15が、様々な時点に作動されうる。この場合に、例えば、装置での反射により引き起こされる干渉が低減されうる。例えば、1のステーションからの光が、直接的にであろうと又は様々な機械表面での反射によってであろうと、意図されることなく他のステーションのカメラセンサに当たって他のステーションの画像が損なわれるということが起こる可能性がある。このことが、様々な検査モジュール2、3、10の照明部18、19、20:18‘、19’、20’又はカメラ15が、様々な時点に作動されることにより回避される。従って、潜在的に影響を受ける可能性がある個々のステーション2、3、10の撮像が、ストロボスコープモードで以下のように同期化され、即ち、上記ステーション2、3、10による撮像が常に時間をずらして行われるように、同期化される。これにより、妨害する作用が排除され、その際に、各個別ステーション2、3、10ごとに機械的な遮光を使用する必要がない。
容器12を検査するための装置及び方法は、特に薬品業界において、容器12に充填された液体又は固体の薬剤を検査するために適している。しかしながら、適用はこれに限定されない。包装袋、チューブ状の袋、厚紙等の容器12で包装された他の製品、例えば食品等も、上記の装置10で、上記の方法によって検査することが可能であろう。

Claims (15)

  1. 容器(12)を検査する装置であって、
    少なくとも1つの容器(12)を光学的に検査するための少なくとも1つのカメラ(15)であって、前記容器(12)は容器軸(7)を有する、前記少なくとも1つのカメラ(15)と、
    検査される前記容器(12)を機械的に収容して搬送するための少なくとも1つの容器収容部(21)と、
    前記容器軸(7)に対して角度(α)の光路を有する、前記検査される容器(12)を透視するための少なくとも1つの透過光(19)であって、前記カメラ(15)は、透過光(19)が透過した前記検査容器(12)の少なくとも1つの画像を撮像する、前記透過光(19)と、
    を備える、前記装置において、
    前記透過光(19)に加えて、前記検査される容器(12)を照明するための少なくとも1つの反射光(18、20)が設けられ、前記反射光(18、20)が、前記容器軸(7)に対する角度(β)であって、前記透過光(19)の前記角度(α)とは異なる前記角度(β)の光路により前記容器(12)に当たるよう配置されることを特徴とする、装置。
  2. 前記反射光(18、20)と前記透過光(19)とは異なる時点(t1〜tn)に作動され、好適に交互に作動されることを特徴とする、請求項1に記載の装置。
  3. 前記反射光(18、20)は、以下のように配置され、即ち、前記反射光(18、20)により照明された前記容器(12)を前記カメラ(15)が暗画像として検知し、前記暗画像では、前記容器(12)の内部の可能な異物(13)が暗い背景を背にした明るい物体として出現するように、配置されることを特徴とする、請求項1〜2のいずれか1項に記載の装置。
  4. 前記反射光(18、20)及び/又は前記透過光(19)は、少なくとも2つの容器(12.1、12.2)を同時に照明できるように構成されることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の装置。
  5. 前記カメラ(15)により特定の時点(t1、t2、…、tn)に撮像された少なくとも1つの画像から、第1の容器(12.1)についての少なくとも1つの部分画像と、少なくとも1つの第2の容器(12.2)についての他の部分画像と、が形成されることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の装置。
  6. 前記透過光(19)又は前記反射光(18、20)が作動されている場合には、前記カメラ(15)は、或る時点(t1、t3、t5)に少なくとも1つの画像を撮像することと特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の装置。
  7. 前記容器収容部(21)及び/又は前記回転手段(9)は、前記カメラ(15)による監査の前に前記容器(12)が回転させられ前記検査の時点には減速させられているように、構成されることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の装置。
  8. 前記反射光(18、20)又は前記透過光(19)とは異なる時点に作動される少なくとも1つの他の照明部(18’、19’、20’)が設けられることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の装置。
  9. 前記透過光(19)の前記角度(α)がほぼ90°であり、及び/又は、前記反射光(18、20)の前記角度(β)が25°〜50°の範囲内にあることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の装置。
  10. 光学的な検査のための少なくとも1つのカメラ(15)が、少なくとも1つの容器(12)の少なくとも1つの画像を撮像し、前記容器(12)は容器軸(7)を有し、
    少なくとも1つの容器収容部(21)は、検査される前記容器(12)を機械的に収容して搬送し、
    少なくとも1つの透過光(19)が、前記容器軸(7)に対して角度(α)の光路により、前記検査される容器(12)を透過し、
    前記カメラ(15)は、前記透過光(19)が透過した前記容器(12)の少なくとも1つの画像を撮像する、方法において、
    少なくとも1つの反射光(18、20)が、前記容器軸(7)に対する角度(β)であって、前記透過光(19)の前記角度(α)とは異なる前記角度(β)の光路により前記容器(12)に当たるように、配置されることを特徴とする、方法。
  11. 前記反射光(18、20)と前記透過光(19)とは異なる時点(t1〜tn)に作動され、好適に交互に作動されることを特徴とする、請求項10に記載の方法。
  12. 前記カメラ(15)は、少なくとも2つの容器(12.1、12.2)の少なくとも1つの画像を、少なくとも前記透過光(19)で生成し及び少なくとも前記落射光(18、20)で生成することを特徴とする、請求項10又は11に記載の方法。
  13. 前記カメラ(15)により特定の時点(t1、t2、…、tn)に撮像された少なくとも1つの画像から、第1の容器(12.1)についての少なくとも1つの部分画像と、第2の容器(12.2)についての他の部分画像と、が形成されることを特徴とする、請求項10〜12のいずれか1項に記載の方法。
  14. 少なくとも2つの容器(12.1、12.2)が、前記カメラ(15)の視野(17)へと移動させられ、前記容器(12.1、12.2)は、透過光(19)又は反射光(18、20)で照明され、前記カメラ(15)は、照明された前記容器(12)の少なくとも1つの画像を撮像することを特徴とする、請求項10〜13のいずれか1項に記載の方法。
  15. 前記容器(12.1、12.2)が更に移動させられ、反射光(18、20)及び/又は透過光(19)で照明され、前記カメラ(15)が少なくとも1つの別の画像を撮像することを特徴とする、請求項10〜14のいずれか1項に記載の方法。
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