JP5855269B1 - 錠剤検査装置、錠剤検査方法、錠剤検査プログラム - Google Patents

Abstract

実施形態によれば、錠剤検査装置は、錠剤の撮像画像の水平方向の微分画像である水平微分画像と垂直方向の微分画像である垂直微分画像とを生成する微分画像生成部と、錠剤の中心位置を中心とする同心円の接線方向を向くベクトルを有する基準画像と水平微分画像及び前垂直微分画像との内積に基づく内積画像を生成する内積画像生成部と、前記錠剤周辺部をマスクする周辺部マスクと前記内積画像との論路積に基づく論理積画像を生成する論理積画像生成部と、論理積画像を所定の閾値に基づいて２値化した閾値画像を生成する閾値画像生成部と、閾値画像に対するラべリング処理結果に基づいて前記錠剤の欠陥の有無を判定する判定部とを有する。

Description

本発明の実施形態は、錠剤を検査する技術に関する。

従来、医薬品の製造過程において、ＰＴＰ（Ｐｒｅｓｓ Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｐａｃｋａｇｅ）包装装置によってＰＴＰシートに包装された錠剤の表面の異物や欠けなどの欠陥を検出する検査が知られている。このような検査においては、可視光カメラを用いて錠剤を撮像した画像を２値化して欠陥を検出する方法が行われている。また、錠剤の欠陥を強調するために、ソーベルフィルタやラプシアンフィルターなどのフィルターが用いられている。

関連する技術として、特許文献１が開示されている。

特開２０１２−２４７３７６号公報

しかしながら、フィルターにより錠剤の欠陥を強調する方法によれば、錠剤の輪郭部分が強調されることにより、欠陥と輪郭との判別が難しくなり、特に輪郭近傍の欠陥の検出が困難となる。つまり、従来の錠剤の欠陥を検出する検査においては、強調された錠剤の輪郭部分の影響により欠陥の検出精度が低下してしまうという問題があった。

本発明の実施形態は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、錠剤の輪郭部分の影響による欠陥の検出精度の低下を防ぐことができる技術を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明の実施形態は、錠剤の撮像画像の水平方向の微分画像である水平微分画像と垂直方向の微分画像である垂直微分画像とを生成する微分画像生成部と、錠剤の中心位置を中心とする同心円の接線方向を向くベクトルを有する基準画像と水平微分画像及び前垂直微分画像との内積に基づく内積画像を生成する内積画像生成部と、前記錠剤周辺部をマスクする周辺部マスクと前記内積画像との論路積に基づく論理積画像を生成する論理積画像生成部と、論理積画像を所定の閾値に基づいて２値化した閾値画像を生成する閾値画像生成部と、閾値画像に対するラべリング処理結果に基づいて前記錠剤の欠陥の有無を判定する判定部とを備える。

実施の形態に係る錠剤包装システムの構成を示す概略図である。 錠剤検査装置の機能構成を示すブロック図である。 錠剤検査装置の動作を示すフローチャートである。 可視光カメラによる撮像画像を示す図である。 サーチパターンを示す図である。 撮像画像に設定された矩形領域を示す図である。 微分画像を示す図である。 微分画像から切り出される矩形画像を示す図である。 基準パターンＭｘ及びＭｙを示す図である。 Ｒｘ・Ｍｘ及びＲｙ・Ｍｙを示す図である。 画像Ｉｘｙを示す図である。 マスクＭｔｂｌｏｕｔを示す図である。 画像Ｉｍｏｕｔを示す図である。 閾値画像Ｉｂｉｎを示す図である。 判定処理の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。まず、本実施の形態に係る錠剤検査装置が組み込まれた錠剤包装システムの構成について、図１を参照しつつ説明する。図１は、錠剤包装システムの構成を示す概略図である。

図１に示されるように、錠剤包装システム１００は、プラスチックシート搬送部１１０、加熱装置１２０、成形装置１２１、錠剤充填装置１３０、蓋シート搬送部１４０、シール装置１５０、包装シート切り出し部１６０、取り出し部１７０、プレート１８０、可視光カメラ１９０、錠剤検査装置９０を有する。以下、錠剤包装システム１００による錠剤の包装過程を簡単に説明する。

透明な塩化ビニル等からなるプラスチックシート３００は、紙部材等からなるコイルに巻き付いた状態であり、プラスチックシート搬送部１１０は、このプラスチックシート３００を、コイルから巻き解きつつ、加熱装置１２０、成形装置１２１へ搬送する。加熱装置１２０は、搬送されたプラスチックシート３００を加熱し、成形装置１２１は、加熱されたプラスチックシート３００に、錠剤を一錠ずつ入れるための複数の凹部（以後、ポケットと称する）を空圧と鋳型とを用いて一定間隔で形成する。ポケットが形成されたプラスチックシート３００は、複数の搬送ローラを経由してプレート１８０まで搬送される。

錠剤充填装置１３０は、プレート１８０まで搬送されたプラスチックシート３００上のポケットに錠剤４００を一錠ずつ供給する。なお、本実施の形態における錠剤４００としては、素錠、コーティング錠などが挙げられるが、ポケットに供給された状態において撮像された場合に、撮像画像上で円形状になるような形状を有するものとする。

ポケットに錠剤４００が供給されたプラスチックシート３００は、シール装置１５０へ搬送される。蓋シート搬送部１４０は、アルミ箔等からなる蓋シート１４１を供給し、シール装置１５０まで搬送する。シール装置１５０は、蓋シート１４１と、ポケットに錠剤４００が供給されたプラスチックシート３００とを接合（シール）し、ＰＴＰシート５００とする。

可視光カメラ１９０は、シール装置１５０から包装シート切り出し部１６０への搬送経路上を搬送されるＰＴＰシート５００を、プラスチックシート３００側から所定区域ごとに撮像する。なお、この撮像された画像は、後述の錠剤検査装置９０により処理演算され、錠剤の欠陥を判定するために用いられる。また、この所定区域は、後述する包装シートごとのサイズにより決定される。

包装シート切り出し部１６０は、ＰＴＰシート５００を、所定の大きさ、すなわち錠剤の数が所定の数となるように切り出す。この切り出されたシートを包装シートと称する。取り出し部１７０は、切り出された包装シートを取り出す。ここで、取り出し部１７０は、欠陥錠剤、すなわち、異物が付着していたり、欠けを有するような錠剤を含むと錠剤検査装置９０に判定された包装シートを取り除く。

錠剤検査装置９０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）９１０、主記憶装置であるメモリ９１１、不揮発性の記憶装置９１２を少なくとも有するコンピュータであり、シール装置１５０から包装シート切り出し部１６０への搬送経路上を搬送される錠剤を検査対象とし、可視光カメラ１９０によって撮像された画像に対して処理演算することで、ＰＴＰシート５００に欠陥錠剤が含まれているか否かを判定する。

次に、錠剤検査装置の機能構成を、図２を参照して説明する。図２は、錠剤検査装置の機能構成を示すブロック図である。

錠剤検査装置９０は、画像取得部９０１、錠剤サーチ部９０２、微分画像生成部９０３、切り出し部９０４、内積画像生成部９０５、論理積画像生成部９０６、閾値画像生成部９０７、判定部９０８を備える。これら各機能は、予め上述の不揮発性の記憶装置９１２に保存されているプログラムが上述のメモリ９１１にロードされ、上述のＣＰＵ９１０がロードされたプログラムを演算実行することで実現される。

画像取得部９０１は、可視光カメラ１９０により撮像された錠剤の撮像画像を取得する。錠剤サーチ部９０２は、正規化相関により撮像画像上の錠剤をサーチする。微分画像生成部９０３は、撮像画像の水平方向ｘの微分画像Ｆｘと撮像画像の垂直方向ｙの微分画像Ｆｙとを生成する。切り出し部９０４は、微分画像Ｆｘ、微分画像Ｆｙのそれぞれについて、錠剤ごとに矩形画像Ｒｘ、Ｒｙを切り出す。内積画像生成部９０５は、撮像画像上の錠剤の中心位置を中心とする同心円の接線方向のベクトルのｘ成分を有する基準パターンＭｘ及びｙ成分を有する基準パターンＭｙと、矩形画像Ｒｘ及び矩形画像Ｒｙとの内積に基づく画像Ｉｘｙを生成し、また画像Ｉａｂｓを生成する。論理積画像生成部９０６は、撮像画像における錠剤周辺部をマスクするマスクＭｔｂｌｏｕｔと内積画像Ｉｘｙとの論理積を求め画像Ｉｍｏｕｔを生成し、またマスクＭｔｂｌｏｕｔを縮小したマスクＭｔｂｌｉｎと画像との論理積を求め画像Ｉｍｉｎを生成する。閾値画像生成部９０７は、画像Ｉｍｏｕｔを閾値Ｔ１により２値化して閾値画像を生成し、また画像Ｉｍｉｎを閾値Ｔ２により２値化して閾値画像を生成し、これらの閾値画像の論理和を求めて閾値画像Ｉｂｉｎを生成し、この閾値画像Ｉｂｉｎに対してラベリング処理を行う。判定部９０８は、ラベリング処理された閾値画像Ｉｂｉｎにおける各領域の面積に基づいて、錠剤の欠陥の有無を判定する。

次に、錠剤検査装置の動作について説明する。図３は、錠剤検査装置の動作を示すフローチャートである。

画像取得部９０１により可視光カメラ１９０により撮像された図４に示すような撮像画像が取得されると、図３に示すように、錠剤サーチ部は正規化相関により撮像画像上の錠剤をサーチする（Ｓ１０１）。この錠剤のサーチは、図５に示すようなサーチパターンを用いた幾何学的形状マッチングによりなされるものとし、このようなサーチの結果として、図６に示すように、各錠剤の中心位置を中心とし、それぞれが各錠剤全体を含む複数の矩形領域が撮像画像に設定される。また、ここでサーチ対象となる画像としては、撮像画像のＲ（Ｒｅｄ），Ｇ（Ｇｒｅｅｎ），Ｂ（Ｂｌｕｅ），Ｈ（Ｈｕｅ），Ｓ（Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ），Ｉ（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ），Ｒ−Ｇ，Ｒ−Ｂ，Ｇ−Ｒ，Ｇ−Ｂ，Ｂ−Ｒ，Ｇ−Ｒなどの各成分画像または各差分画像が挙げられ、これらのうち最適なものがサーチ対象として選択されるものとする。サーチ対象として最適な画像の条件としては、錠剤とシートとのコントラストが高く、且つ錠剤と異物とのコントラストが高くなること、などが挙げられる。

次に、微分画像生成部９０３は、撮像画像に基づいて、図７（ａ）に示すようなｘ方向の微分画像Ｆｘ、図７（ｂ）に示すようなｙ方向の微分画像Ｆｙをそれぞれ生成する（Ｓ１０２）。具体的には、微分画像生成部に対する入力画像をＦｉｎとし、Kｘ，Kｙをそれぞれ、

とした場合、微分画像Ｆｘ、微分画像Ｆｙは、それぞれ、Ｆｘ＝Kｘ・Ｆｉｎ，Ｆｙ＝Kｙ・Ｆｉｎにより求められる。ここで、微分画像を生成する対象としては、撮像画像のＲ，Ｇ，Ｂ，Ｉなどの各成分画像が挙げられる。

次に、切り出し部９０４は、正規化相関によるサーチ結果に基づいてＲＯＩ（Ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）を設定し、図８（ａ）に示すように微分画像Ｆｘにおけるｉ番目の錠剤を矩形画像Ｒｘ（ｉ）として切り出し、また図８（ｂ）に示すように微分画像Ｆｙにおけるｉ番目の錠剤を矩形画像Ｒｙ（ｉ）として切り出す（Ｓ１０３）。これ以降の処理は、各錠剤について、より具体的には１つの包装シートに含まれる全ての錠剤の矩形画像Ｒｘ及び矩形画像Ｒｙについて順次なされるものであるが、簡単のため、１つの錠剤に対する処理として説明をする。

次に、内積画像生成部９０５は、図９（ａ）に示す基準パターンＭｘ及び図９（ｂ）に示す基準パターンＭｙと矩形画像Ｒｘ及び矩形画像Ｒｙとの内積に基づいて画像Ｉｘｙを生成するとともに、画像Ｉａｂｓを生成する（Ｓ１０４）。ここで、基準パターンＭｘ及びＭｙと画像Ｉｘｙ及び画像Ｉａｂｓの生成について具体的に説明する。画像中心の座標を（０，０）と表わした場合、基準パターンＭｘ及びＭｙは座標（０，０）を中心とする同心円の接線方向を向いたベクトルであり、ｋを係数とした場合、それぞれ、

となる。

ただし、中心（０，０）においては式が発散するため、同心円の半径をＲとした場合、１／２Ｒより小さい領域においては、Ｍｘ＝２ｋｙ／Ｒ，Ｍｙ＝２ｋｘ／Ｒに式を変更する。

また、画像Ｉｘｙは、Ｉｘｙ＝｜Ｒｘ・Ｍｘ＋Ｒｙ・Ｍｙ｜により求められる。ここで、Ｒｘ・Ｍｘ、Ｒｙ・Ｍｙは、それぞれ、図１０（ａ）、（ｂ）に示すような画像となり、画像Ｉｘｙは、図１１に示すような画像となる。なお、中心付近で｜Ｍｘ｜＋｜Ｍｙ｜が０に収束し、｜Ｉｘｙ｜が０に収束するので、１／２Ｒより小さい領域においては、Ｉａｂｓ＝（Ｒｘ・Ｒｘ＋Ｒｙ・Ｒｙ）ｋとして画像Ｉａｂｓを求める。ｋは適当な定数であり、あらかじめ人手で設定する。

次に、論理積画像生成部９０６は、マスクＭｔｂｌｏｕｔとマスクＭｔｂｌｉｎとを作成する（Ｓ１０５）。ここで、これらのマスクの作成方法について説明する。マスクＭｔｂｌｏｕｔは個々の錠剤に対して作成される画像Ｉｘｙ用のマスクである。このマスクＭｔｂｌｏｕｔは、図１２に示すように、錠剤部が画素値２５５で示され、錠剤の周辺部が画素値０で示されるサーチパターンにおいて、ｘ軸の所定方向にΔｘ１にだけシフトした錠剤部と、Δｘ１と逆方向にΔｘ２だけシフトした錠剤部との論理積により求められる。なお、ここでｘ軸は、撮像画像上において錠剤の搬送方向に相当する方向をｙ軸とした場合に、このｙ軸に直交する軸とする。また、Δｘ１及びΔｘ２は、それぞれ、包装シートにおける錠剤の位置や錠剤の品種に応じて適宜設定されるパラメータとする。また、マスクＭｔｂｌｉｎは、上述のように作成されたマスクＭｔｂｌｏｕｔをｎ回縮小することにより作成され、ここでｎは予め設定されるパラメータとする。

次に、論理積画像生成部９０６は、図１３に示すようにマスクＭｔｂｌｏｕｔと画像Ｉｘｙとの論理積を求めて画像Ｉｍｏｕｔを生成するとともに、マスクＭｔｂｌｉｎと画像Ｉａｂｓとの論理積を求めて画像Ｉｍｉｎを生成する（Ｓ１０６）。

画像Ｉｍｉｎの生成後、閾値画像生成部９０７は、画像Ｉｍｏｕｔを閾値Ｔ１により２値化するとともに、画像Ｉｍｉｎを閾値Ｔ２により２値化し、２値化した２つの閾値画像の論理和を求めて、図１４に示すような閾値画像Ｉｂｉｎを生成する（Ｓ１０７）。さらに、閾値画像生成部９０７は、生成した閾値画像Ｉｂｉｎに対してラべリング処理を行う（Ｓ１０８）。ここで閾値Ｔ１及び閾値Ｔ２は、いずれも予め設定されるパラメータとする。次に、判定部９０８は、閾値画像Ｉｂｉｎに対して、後述する判定処理を行う（Ｓ１０９）。

ここで、判定処理の動作について説明する。図１５は、判定処理の動作を示すフローチャートである。

図１５に示すように、まず、判定部９０８は、閾値画像Ｉｂｉｎにおいてラべリングされた領域のいずれかの面積が閾値Ｔｓ１以上であるか否かを判断する（Ｓ２０１）。

ラべリングされた領域のいずれかの面積が閾値Ｔｓ１以上ではない場合（Ｓ２０１，ＮＯ）、判定部９０８は、閾値画像Ｉｂｉｎにおいてラべリングされた領域の面積の総和が閾値Ｔｓ２位以上であるか否かを判断する（Ｓ２０２）。

ラべリングされた領域の面積の総和が閾値Ｔｓ２位以上ではない場合（Ｓ２０２，ＮＯ）、判定部９０８は、錠剤に欠陥が無い、と判定する（Ｓ２０３）。

一方、ラベリングされた領域の面積の総和が閾値Ｔｓ２以上である場合（Ｓ２０２，ＹＥＳ）、判定部９０８は、錠剤に欠陥が有る、と判定する（Ｓ２０４）。

また、ステップＳ２０１の判断において、ラべリングされた領域のいずれかの面積が閾値Ｔｓ１以上である場合（Ｓ２０１，ＹＥＳ）、判定部９０８は、錠剤に欠陥が有る、と判定する（Ｓ２０４）。

以上に説明した錠剤検査装置によれば、欠陥検出における輪郭の影響を除去することができ、球形のようなポケットにおいて姿勢が安定しない錠剤の欠陥検出性能を向上することができる。

本実施の形態において、錠剤検査プログラムは上述した錠剤検査装置９０の内部に予めインストールされているものとして記載したが、本発明における錠剤検査プログラムは記憶媒体に記憶されたものも含まれる。ここで記憶媒体とは、磁気テープ、磁気ディスク（ハードディスクドライブ等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤディスク等）、光磁気ディスク（ＭＯ等）、フラッシュメモリ等、錠剤検査装置９０に対し脱着可能な媒体や、さらにネットワークを介することで伝送可能な媒体等、上述した錠剤検査装置９０におけるコンピュータで読み取りや実行が可能な全ての媒体をいう。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

９０ 錠剤検査装置、９０１ 画像取得部、９０２ 錠剤サーチ部、９０３ 微分画像生成部、９０４ 切り出し部、９０５ 内積画像生成部、９０６ 論理積画像生成部、９０７ 閾値画像生成部、９０８ 判定部。

Claims (6)

1. シートに包装された錠剤の欠陥の有無を検査する錠剤検査装置であって、
   撮像装置により撮像された錠剤の撮像画像を取得する画像取得部と、
   前記撮像画像の水平方向の微分画像である水平微分画像と前記撮像画像の垂直方向の微分画像である垂直微分画像とを生成する微分画像生成部と、
   前記錠剤の中心位置を中心とする同心円の接線方向を向くベクトルを有する基準画像と前記水平微分画像及び前記垂直微分画像との内積に基づく内積画像を生成する内積画像生成部と、
   前記撮像画像における前記錠剤周辺部をマスクする周辺部マスクと前記内積画像との論路積に基づく論理積画像を生成する論理積画像生成部と、
   前記論理積画像を所定の閾値に基づいて２値化した閾値画像を生成する閾値画像生成部と、
   前記閾値画像に対するラべリング処理結果に基づいて前記錠剤の欠陥の有無を判定する判定部と
   を備える錠剤検査装置。
2. 前記判定部は、前記ラべリング処理によりラべリングされた領域のいずれかが、第１判定閾値以上の面積である場合、前記錠剤が欠陥を有すると判定することを特徴とする請求項１に記載の錠剤検査装置。
3. 前記判定部は、前記ラべリング処理によりラべリングされた全ての領域の和が、第２判定閾値以上の面積である場合、前記錠剤が欠陥を有すると判定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の錠剤検査装置。
4. 前記内積画像生成部は、予め設定されたサーチパターンを用いた正規化相関により前記錠剤の中心位置を求め、
   前記周辺部マスクは、前記錠剤を搬送する搬送装置による搬送方向に前記撮像画像において対応する方向に直交する所定方向に所定距離だけ前記サーチパターンを平行移動した第１サーチパターンと、前記所定方向とは逆方向に前記所定距離だけ前記サーチパターンを平行移動した第２サーチパターンとの論理積に基づくことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の錠剤検査装置。
5. シートに包装された錠剤の欠陥の有無の検査をコンピュータに実行させる錠剤検査方法であって、
   コンピュータが、
   撮像装置により撮像された錠剤の撮像画像を取得し、
   前記撮像画像の水平方向の微分画像である水平微分画像と前記撮像画像の垂直方向の微分画像である垂直微分画像とを生成し、
   前記錠剤の中心位置を中心とする同心円の接線方向を向くベクトルを有する基準画像と前記水平微分画像及び前記垂直微分画像との内積に基づく内積画像を生成し、
   前記撮像画像における前記錠剤周辺部をマスクする周辺部マスクと前記内積画像との論路積に基づく論理積画像を生成し、
   前記論理積画像を所定の閾値に基づいて２値化した閾値画像を生成し、
   前記閾値画像に対するラべリング処理結果に基づいて前記錠剤の欠陥の有無を判定する錠剤検査方法。
6. シートに包装された錠剤の欠陥の有無の検査をコンピュータに実行させる錠剤検査プログラムであって、
   撮像装置により撮像された錠剤の撮像画像を取得し、
   前記撮像画像の水平方向の微分画像である水平微分画像と前記撮像画像の垂直方向の微分画像である垂直微分画像とを生成し、
   前記錠剤の中心位置を中心とする同心円の接線方向を向くベクトルを有する基準画像と前記水平微分画像及び前記垂直微分画像との内積に基づく内積画像を生成し、
   前記撮像画像における前記錠剤周辺部をマスクする周辺部マスクと前記内積画像との論路積に基づく論理積画像を生成し、
   前記論理積画像を所定の閾値に基づいて２値化した閾値画像を生成し、
   前記閾値画像に対するラべリング処理結果に基づいて前記錠剤の欠陥の有無を判定する
   処理をコンピュータに実行させる錠剤検査プログラム。