JP2023078759A - 異物検査方法及び異物検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ラベルが貼り付けられた容器であっても、収容された液体中の異物混入の有無を簡便に検査することができる異物検査方法、及び異物検査装置を提供すること。
【解決手段】容器１００に収容された液体中の異物混入の有無を検査する異物検査方法において、振とう機４によって把持手段６で把持した容器１００に振動を与え、容器１００内の液体を円軌道運動させた状態で、照明３により容器１００の下面から光を当てつつ前記液体を撮像し、得られた画像を用いて異物の有無を検査する。
【選択図】図３

Description

本発明は、異物検査方法及び異物検査装置に関する。

バイアル、アンプル等の容器に収容した収容物への異物の混入を検査する方法が知られている。例えば、粉末が充填された透明容器に縦方向の往復運動と横方向の往復運動を合成した振動を与え、異物を粉末と共に循環流動させながら撮像し、得られた画像を用いて異物の有無を検査する異物検査方法が提案されている（特許文献１）。また、粉末等の充填物を充填した透明容器を公転移動及び／又は往復運動させると共に振動させ、充填物を循環流動させながら撮像し、得られた画像を用いて異物の有無を検査する異物検査方法が提案されている（特許文献２）。

特許第５３０７４５９号公報 特開２０２０－８５６０４号公報

特許文献１、２のような従来の異物検査方法では、一般にラベル貼り付け前の容器に対し、その背面側から照明を当てつつ撮像が行われる。しかし、容器にラベルが貼られていると照明が遮られることによって画像が暗くなり、異物混入の判別が困難になる。また、異物混入の検査はラベル貼り付け前に限定されるため、生産ラインの柔軟性が低い。
また、容器に液体が収容される場合、沈殿している異物を浮上させようとすると気泡が発生しやすく、異物混入の判別の妨げになる問題がある。

本発明は、ラベルが貼り付けられた容器であっても、収容された液体中の異物混入の有無を簡便に検査することができる異物検査方法、及び異物検査装置を提供することを目的とする。

本発明は、以下の態様を有する。
［１］容器に収容された液体中の異物混入の有無を検査する異物検査方法であって、前記容器に振動を与え、前記容器内の液体を円軌道運動させた状態で、前記容器の下面から照明を当てつつ前記液体を撮像し、得られた画像を用いて異物の有無を検査する、異物検査方法。
［２］側面にラベルが貼り付けられている容器を検査対象とする、［１］に記載の異物検査方法。
［３］撹拌時間１０秒未満、撹拌回転数１０００ｒｐｍ未満の条件で前記液体を円軌道運動させる、［１］又は［２］に記載の異物検査方法。
［４］上下方向に往復運動する機構により前記容器に振動を与える、［１］～［３］のいずれかに記載の異物検査方法。
［５］容器に収容された液体中の異物混入の有無を検査するための異物検査装置であって、前記容器に振動を与え、前記容器内の液体を円軌道運動させる振動撹拌手段と、前記容器をその下面から照らす照明と、前記容器内の液体を撮像する撮像機と、を備える、異物検査装置。
［６］前記容器を把持して固定する把持手段をさらに備える、［５］に記載の異物検査装置。
［７］前記照明と前記振動撹拌手段がそれぞれ独立して設置されている、［５］又は［６］に記載の異物検査装置。

本発明によれば、ラベルが貼り付けられた容器であっても、収容された液体中の異物混入の有無を簡便に検査することができる異物検査方法、及び異物検査装置が提供される。

実施形態の異物検査装置の概略構成を示した斜視図である。 図１の異物検査装置の側面図である。 図１の異物検査装置を撮像機の反対側から見た図である。 把持手段の固定台の一例を示した斜視図である。 把持手段の天板、第１把持部及び第２把持部の一例を示した斜視図である。 例１の異物検査で撮像された静止画である。 例２の異物検査で撮像された静止画である。 例３の異物検査で撮像された静止画である。 例４の異物検査で撮像された静止画である。

［異物検査装置］
本発明の異物検査装置は、容器に収容された液体中の異物混入の有無を検査するための装置であって、本発明の異物検査方法に好適に使用できる。
以下、本発明の異物検査装置の実施形態の一例について説明する。
なお、以下の説明において例示される図の寸法等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

図１及び図２に示すように、異物検査装置１は、基台２と、照明３と、振とう機４と、撮像機５と、把持手段６と、を備えている。照明３、振とう機４、撮像機５及び把持手段６は基台２に設置されている。

異物検査装置１においては、基台２上に振とう機４が設置され、振とう機４の上部に把持手段６が設置されている。
図３に示すように、この例の把持手段６は、振とう機４の上部に固定された固定台６０と、固定台６０上に設けられた第１把持部６１及び第２把持部６２と、を備えている。

固定台６０は、平面視形状が長方形の天板６３と、天板６３を支持する枠体６４とを備えている。
図４に示すように、枠体６４は、２つの矩形枠６４ａと、それらの矩形枠６４ａの上部の角部同士を架橋する架橋部６４ｂと、を備えている。矩形枠６４ａの上部の中央部分には、プランジャー受部６４ｃが設けられている。枠体６４は、振とう機４の上部に固定されている。

図５に示すように、天板６３における長さ方向の両端部には、枠体６４のプランジャー受部６４ｃに対応するようにプランジャー挿入部６３ａが設けられている。天板６３のプランジャー挿入部６３ａと枠体６４のプランジャー受部６４ｃの位置を合わせてプランジャーを挿し込むことにより、枠体６４上に天板６３が固定される。
固定台６０の材質としては、特に限定されず、例えば、ＳＵＳ３０４を例示できる。固定台６０の材質は、１種であってもよく、２種以上であってもよい。

天板６３の中央部には、開口６５が形成されている。開口６５の形状は、特に限定されず、円形、楕円形、矩形、五角形以上の多角形等を例示できる。容器１００を下面から照らしやすい点から、開口６５の形状は容器１００の下面の形状と同じであることが好ましく、円形がより好ましい。
開口６５の直径は、容器１００の下面の直径に応じて適宜設定でき、例えば、容器１００の下面の直径に対する開口６５の直径の比を１０ｍｍ～５０ｍｍとすることができる。開口６５の直径は、例えば４０ｍｍとすることができる。なお、開口６５の形状が円形でない場合、開口６５の直径とは、開口６５に対する外接円の直径を意味するものとする。

第１把持部６１及び第２把持部６２は、天板６３上に、開口６５を挟んで向かい合うように設けられている。
この例の第１把持部６１は、２つの柱部６１ａと、２つの傾斜部６１ｂと、連結部６１ｃと、２つの固定部６１ｄと、を備えている。２つの柱部６１ａは、開口６５における天板６３の長さ方向の一方の側の傍に、天板６３の幅方向に並んで、上下方向に平行して延びている。天板６３の幅方向において、２つの柱部６１ａの中間点は、開口６５の中心と一致する。２つの傾斜部６１ｂは、２つの柱部６１ａのそれぞれの上部から延び、第２把持部６２から遠ざかるにつれて高くなるように傾斜している。連結部６１ｃは、２つの傾斜部６１ｂの上部同士を連結している。２つの固定部６１ｄは、２つの柱部６１ａのそれぞれの下部から開口６５とは反対方向に延び、天板６３に対して長さ方向に位置調整が可能となるように接続されている。
第１把持部６１は、好ましくはＳＵＳ製ワイヤーからなるが、限定はされない。

第２把持部６２は、第１把持部６１の態様と同じであり、天板６３の長さ方向において開口６５を挟んで対称となるように設けられている。
把持手段６は、第１把持部６１と第２把持部６２の間に、下面が下向きとなるように容器１００を挟み込むことで、容器１００を把持して固定することができる。把持手段６の第１把持部６１と第２把持部６２によって把持された状態の容器１００は、その下面が開口６５に面している。

振とう機４は、容器１００に振動を与え、かつ容器１００内の液体を円軌道運動させるものである。この例では、振とう機４が把持手段６に振動を与えることにより、把持手段６を介して容器１００に振動を与えることができる。また、振とう機４が把持手段６を円軌道運動させることにより、容器１００内の液体を円軌道運動させることができる。
振とう機４としては、上下方向に往復運動する機構と、上方から見て円運動する機構とを有するものが好ましいが、限定はされない。振とう機４が有する上下方向に往復運動する機構と、上方から見て円運動する機構は、特に限定されず、公知の機構を採用することができる。
なお、本発明において、容器に振動を与え、容器内の液体を円軌道運動させる振動撹拌手段は、振とう機には限定されない。例えば、振動撹拌手段として、容器を把持した状態で、上下方向に振動する動きと円軌道運動を行えるロボットアームを採用してもよい。

照明３は、照明固定治具３０によって、固定台６０の天板６３と振とう機４との間に設置されている。照明固定治具３０は、固定台６０における枠体６４の２つの矩形枠６４ａの開口部を通過するように設けられた長方形の固定板３１と、固定板３１の長さ方向の両端部を支持する２つの支持部３２と、を備えている。照明固定治具３０は、固定板３１の幅方向が水平となるように支持部３２を介して基台２に固定されている。そして、固定板３１上における天板６３の開口６５と対応する位置に照明３が固定されている。これにより、照明３により、開口６５を通して、把持手段６で把持した容器１００を下面から照らすことが可能になっている。

照明３が固定されている照明固定治具３０は、振とう機４、及び振とう機４に固定された把持手段６には固定されていない。このように、異物検査装置１においては、照明３と振とう機４がそれぞれ独立して基台２に設置されていることが好ましい。照明は一般に振動に対する耐性が低いが、照明３を振とう機４とは独立して設置することで、検査時に照明３が振動せず、照明３に不具合が生じにくくなる。

照明固定治具３０の材質としては、特に限定されず、例えば、ＳＵＳ３０４を例示できる。照明固定治具３０の材質は、１種であってもよく、２種以上であってもよい。
照明３としては、特に限定されず、容器の種類に応じて、公知の異物検査装置に用いられている照明を制限なく使用することができる。例えば容器１００が茶褐色の瓶の場合、照明３としては赤色ＬＥＤを用いることが好ましいが、限定はされない。

図１に示すように、一例では、撮像機５は、基台２上の照明３、振とう機４及び把持手段６における天板６３の幅方向の一方の側に配置されている。
撮像機５は、容器１００の側面から容器１００内の液体を撮像するものであって、この例では、カメラ５１と、カメラ５１の把持手段６側に設けられたレンズ５２と、カメラ５１及びレンズ５２の高さが把持手段６に把持された容器１００と同じ高さになるようにカメラ５１及びレンズ５２を支持する支持部材５３と、を備えている。

カメラ５１としては、特に限定されず、静止画を撮影できるものであってもよく、動画を撮影できるものであってもよく、静止画と動画の両方を撮影できるものであってもよい。カメラ５１の画素数は、検査の対象とする異物の大きさに応じて適宜選択すればよく、例えば２００万画素のカメラでは約３０μｍ以上の異物を検出可能である。カメラ５１の画像視野角は、容器１００内の液体を確認できる範囲で適宜調節すればよい。
レンズ５２としては、検査対象とする容器１００、液体、異物等に応じて適宜選択することができ、限定するものではないが、例えば倍率変化が少ないレンズを採用できる。

［異物検査方法］
本発明の異物検査方法は、容器に収容された液体中の異物混入の有無を検査する方法である。
以下、本発明の異物検査方法の一例として、前記した異物検査装置１を用いる方法について説明する。

好適な検査対象は、側面にラベルが貼り付けられ、内部に液体が収容された容器１００である。容器１００の側面側から容器１００内の液体を撮像するためには、容器１００は側面の少なくとも一部にラベルが貼り付けられていない領域を有する必要がある。下面を下にした状態の容器１００を側面側から見たとき、容器１００の側面におけるラベルが貼り付けられていない領域の横方向の長さは、１０ｍｍ以上、１５０ｍｍ以下が好ましいが、限定はされない。
なお、本発明では、側面にラベルが貼られていない容器を検査対象としてもよい。

容器１００の形態は、限定されるものではないが、典型的には有底円筒状である。容器１００は、通常、上部に蓋が装着されるが、蓋を有しないものであってもよい。容器１００の具体例としては、例えば、バイアル、アンプル等の試薬瓶が挙げられるが、限定はされない。
容器１００の色は、無色透明、茶褐色等が挙げられるが、限定されるものではなく、容器内の液体を撮像できる透明性を有するものであればよい。容器１００が蓋を備える場合、蓋は不透明であってもよい。
容器１００の容量は、限定するものではないが、例えば１０ｇ以上の容量のバイアルを例示できる。

収容される液体としては、限定するものではないが、例えばクロロホルム等の試薬であり得る。
検査対象となる異物は、繊維、黒炭、段ボール片等であり得るが、限定はされない。

異物検査装置１を用いる方法では、まず把持手段６の第１把持部６１と第２把持部６２の間に、容器１００をその下面を下向きにして設置し、第１把持部６１と第２把持部６２の位置を調整して容器１００を把持させて固定する。このとき、把持された状態の容器１００の下面が開口６５に面するように位置を調整する。

振とう機４を駆動し、固定台６０、第１把持部６１及び第２把持部６２を介して容器１００に上下方向の振動を与えつつ、さらに容器１００内の液体を円軌道運動させる。
容器１００に円軌道運動と小刻みな上下振動の両方を加えることで、容器１００の中心近傍で異物を浮上させることができるため、異物の有無を判別することが容易になる。一方、異物が液体の円軌道運動に伴って容器１００の内壁面近傍を周回した場合には、撮像によって得られた画像において異物を認識しにくくなる。
また、円軌道運動と振動とを組み合わせることにより、液体の撹拌状態を制御することができるため、液体中の気泡の発生を抑制することができる。これにより、気泡が異物検出の妨げになることが抑制されるため、異物の有無を容易に判別することができる。

振とう機４による振動の加速度は、０．１ｍ／ｓ^２以上１．０ｍ／ｓ^２未満が好ましく、０．４～０．６ｍ／ｓ^２がより好ましい。振動の加速度が前記範囲内であれば、容器１００の中心近傍で異物を浮上させやすく、異物の有無を検査することが容易になる。

容器１００内の液体の円軌道運動は、容器１００の容量や液体の粘性に応じて、容器１００に対する撹拌時間及び撹拌回転数を調節することによって制御することができる。
撹拌時間は、１０秒未満が好ましく、３秒以上１０秒未満がより好ましい。
撹拌回転数は、１０００ｒｐｍ未満が好ましく、３００ｒｐｍ以上１０００ｒｐｍ未満が好ましく、５００ｒｐｍ以上１０００ｒｐｍ未満がより好ましい。
撹拌時間及び撹拌回転数が前記範囲内であれば、容器１００の中心近傍で異物を浮上させやすく、異物の有無を検査することが容易になる。

容器１００に振動及び円軌道運動を加えた後、振とう機４を停止し、容器１００内の液体が円軌道運動している状態で、照明３により開口６５を通して容器１００を下面から照らしつつ、撮像機５によって容器１００内の液体を撮像する。
撮像機５による液体の撮像は、容器１００の振動によるブレを抑制するため、振とう機４を停止してから所定の時間をあけて行うことが好ましい。振とう機４の停止から撮像までの時間は、例えば０．５～１秒とすることができるが、限定はされない。

撮像機５による撮像後、得られた画像を用いて異物の有無を検査する。
画像を用いて異物混入の有無を検査する方法は、限定するものではないが、例えば差分処理を行う方法が挙げられる。差分処理では、複数枚の静止画、例えば３秒間で１００枚程度の静止画を撮像し、それらの静止画間の差を分析する。容器１００内で円軌道運動している液体中で浮上した異物は液体の運動に伴って移動しているため、短時間で複数枚の静止画を撮像すると、それぞれの静止画で異物の位置が異なる。一方、異物が無ければ複数枚の静止画は同じ画像になる。そのため、複数枚の静止画の差から異物の有無を判別することができる。
差分処理の条件は、液体の粘性、検査対象とする異物のサイズ等に応じて適宜設定すればよく、例えば３～５秒の間に撮像した５～１５枚の静止画を用いることができるが、限定はされない。

以上説明したように、本発明では、容器に振動を与え、容器内の液体を円軌道運動させた状態で、容器の下面から照明を当てつつ液体を撮像し、得られた画像を用いて異物の有無を検査する。これにより、側面にラベルが貼り付けられた容器であっても、収容された液体中の異物混入の有無を簡便に検査することができる。また、従来の異物検査方法ではラベル貼り付け前の容器のみが検査対象であったが、本発明ではラベルを貼り付けた後の容器も検査対象になり得るため、検査工程の選択肢が広がり、生産ラインの柔軟性向上、及び生産性向上に繋がる。また、本発明は小型設備への搭載や卓上機への搭載も可能であり、さらにはロボットアーム採用による全自動型検査にも適用可能である。

なお、本発明は、前記した異物検査装置１、及び異物検査装置１を用いる方法には限定されない。
本発明では、側面にラベルが貼り付けられていない容器を検査対象としてもよい。
異物検査装置においては、容器に振動を与え、液体を円軌道運動させた状態で、容器の側面側から液体を撮像できれば、容器を把持して固定する把持手段を備えていなくてもよい。振とう機に代えてロボットアームを採用してもよい。
その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の記載によっては限定されない。

［例１］
図１～５に例示した異物検査装置１を用いて、容器１００内の液体中の異物の有無を検査した。照明３としては、スポット照明を用いた。振とう機４としては、円軌道運動に振動を加えられる振とう機を用いた。天板６３に形成した開口６５の直径は４０ｍｍとした。検査対象の容器１００としては、側面にラベルが貼り付けられていない１０ｇ容量のバイアルを用いた。容器１００内に、液体として純水を１０ｇと、異物として繊維状の異物を収容した。
把持手段６の第１把持部６１と第２把持部６２により、容器１００をその下面を下向きにして把持させて固定した。振とう機４により、容器１００に上下方向の振動を与えつつ、さらに容器１００内の液体を円軌道運動させた。振動の加速度は０．６ｍ／ｓ^２とした。また、円軌道運動の撹拌時間は５秒、撹拌回転数５００ｒｐｍとした。
振とう機４を停止し、容器１００内の液体が円軌道運動している状態で、照明３により開口６５を通して容器１００を下面から照らしつつ、撮像機５によって容器１００内の液体を撮像した。得られた画像を図６に示す。

［例２］
照明の位置を容器の撮像機とは反対側に変更し、背面側から容器を照らしながら容器内の液体を撮像する以外は、例１と同様にして異物の有無を検査した。得られた画像を図７に示す。

［例３］
照明の位置を、容器を撮像機側から見て左側に変更し、左側面側から容器を照らしながら容器内の液体を撮像する以外は、例１と同様にして異物の有無を検査した。得られた画像を図８に示す。

［例４］
照明の位置を容器の上側に変更し、上方から容器を照らしながら容器内の液体を撮像する以外は、例１と同様にして異物の有無を検査した。得られた画像を図９に示す。

図６に示すように、容器を下面側から照らしつつ容器内の液体を撮像した例１では、液体中で浮上した異物を容易に確認することができた。
一方、図７に示すように、容器を背面側から照らしつつ容器内の液体を撮像した例２では、画像が白飛びし、異物を確認できなかった。図８に示すように、容器を左側面側から照らしつつ容器内の液体を撮像した例３では、容器の湾曲した側面で反射した光によって異物の確認が困難であった。図９に示すように、容器を上方から照らしつつ容器内の液体を撮像した例４では、光が蓋によって遮られて暗くなり、異物の確認が困難であった。

１…異物検査装置、２…基台、３…照明、４…振とう機（振動撹拌手段）、５…撮像機、６…把持手段、３０…照明固定治具、３１…固定板、３２…支持部、５１…カメラ、５２…レンズ、５３…支持部材、６０…固定台、６１…第１把持部、６２…第２把持部、６３…天板６３、６４…枠体、１００…容器。

Claims (7)

1. 容器に収容された液体中の異物混入の有無を検査する異物検査方法であって、
   前記容器に振動を与え、前記容器内の液体を円軌道運動させた状態で、前記容器の下面から照明を当てつつ前記液体を撮像し、得られた画像を用いて異物の有無を検査する、異物検査方法。
2. 側面にラベルが貼り付けられている容器を検査対象とする、請求項１に記載の異物検査方法。
3. 撹拌時間１０秒未満、撹拌回転数１０００ｒｐｍ未満の条件で前記液体を円軌道運動させる、請求項１又は２に記載の異物検査方法。
4. 上下方向に往復運動する機構により前記容器に振動を与える、請求項１～３のいずれか一項に記載の異物検査方法。
5. 容器に収容された液体中の異物混入の有無を検査するための異物検査装置であって、
   前記容器に振動を与え、前記容器内の液体を円軌道運動させる振動撹拌手段と、
   前記容器をその下面から照らす照明と、
   前記容器内の液体を撮像する撮像機と、
   を備える、異物検査装置。
6. 前記容器を把持して固定する把持手段をさらに備える、請求項５に記載の異物検査装置。
7. 前記照明と前記振動撹拌手段がそれぞれ独立して設置されている、請求項５又は６に記載の異物検査装置。

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