JP7046819B2 - 透明シリンダを検査するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、透明材料製のおよび長手方向軸および直径を有するシリンダのような透明シリンダのための検査システムに関する。特に、検査システムは、透明シリンダ内部の粒子または欠陥を検出するのに適する。本発明は、さらに、透明シリンダ内部の粒子および欠陥の検出方法に関する。

透明シリンダは、ビーカーもしくは計量シリンダの形の理化学用ガラス製品、桶（tub）もしくは瓶の形の食品容器、またはバイアル、カートリッジもしくはシリンジの形の医療用ガラス製品のような様々な分野において普及している。検討される分野が何であろうと、これらの様々な容器は、とりわけ、品質および／または清浄度の問題が患者および医療スタッフの安全性に直接的な影響を有する可能性がある医療用分野において、高度の品質および清浄度を必要とする。

実際に、ガラスまたはプラスチック製の透明シリンダは、材料それ自体にまたはその表面上に粒子または欠陥の形成をもたらす可能性のある複雑な製造プロセスによって生産される。したがって、そのような透明シリンダの注意深い検査ステップは、顧客への引き渡しの前に必要とされる。

そのような検査ステップは、通常、透明シリンダの後ろに位置付けられるバックエンド光を使用するカメラによって、自動的に行われる。しかしながら、この種の検査は、小サイズの表面的（cosmetic）欠陥および／またはガラス粒子の検出を可能にしない。その上、そのような検査システムは、異なる種類の観察された欠陥を識別することができないので、具体的ではない。

したがって、小ガラス粒子および表面的欠陥を検出することが可能な信頼性のあるシステムに対する要求がある。

本発明の目的は、小サイズのガラス粒子および欠陥を検出することができる改善された検査システムを提案することである。本発明の別の目標は、異なる種類の欠陥を判別することができる検査システムを提供することである。

本発明の実施形態は、透明シリンダ内の粒子を検出するための検査システムであり、透明シリンダは、長手方向軸および直径を有し、検査システムは、
－ 透明シリンダを照射可能な光源、
－ 光源から来る光の少なくとも一部を遮断可能なマスク
を含み、光源およびマスクは、透明シリンダが検査のためにシステム内に位置付けられたときに、光源、マスクおよび透明シリンダが前記透明シリンダの長手方向軸に対して垂直な検査軸に沿って実質的に位置合わせされるように配置されており、およびマスクは、透明シリンダの直径（Ｄ）よりも小さい幅を有する透明シリンダの第１の部分の照射を防止する一方で透明シリンダの第２の部分の照射を可能にするように、光源と透明シリンダとの間に間置され、マスクは、透明シリンダの第１の部分に存在しおよび透明シリンダの第２の部分によって屈折させられた光によって照射された粒子とのコントラストを提供するように構成されている。

実施形態によると、システムは、透明シリンダのイメージを取得するために、透明シリンダが検査のためにシステム内に位置付けられたときに取得手段が透明シリンダに対してマスクと反対側にあるように、検査軸に沿って光源およびマスクと実質的に位置合わせされた取得手段をさらに含む。

実施形態によると、システムは、長手方向軸が検査軸に対して垂直であるように透明シリンダを支持することができるホルダをさらに含む。

表現「実質的に位置合わせされる」は、光源、マスクおよび取得手段が検査軸上に位置合わせされることを意味するが、小さいズレは許容可能である。本発明による検査システムの具体的なセットアップは、取得手段によって取得されたイメージをチェックすることによって当業者によって容易に実現され得る。

理化学用ガラス製品、食品容器または医療用ガラス製品のような、あらゆる種類の透明シリンダを、本発明の検査システムを用いて検査することができる。そのようなシリンダの例は、ビーカー、計量シリンダ、瓶、ジャー、医療用バイアル、カートリッジまたはシリンジである。任意の他のシリンダを、それらが透明材料製である限り、検査することができる。透明シリンダの部分的な照射のおかげで、透明シリンダの非照射部内側のあらゆる粒子は、透明シリンダの照射部分によって屈折させられた間接光によって照射され、および暗い背景として作用するマスクの前で明瞭に見ることができる。そのような照射された粒子は、人の目またはビデオカメラのような取得手段によって容易に検出されることができる。

透明シリンダの非照射部分は、透明シリンダの直径の２０％から８０％、好ましくは３０％から７０％およびより好ましくは５０％に及んでもよい。

マスクは、透明シリンダの長手方向軸周りの中央部の照射を防止するなどのために、透明シリンダの半径方向周囲（radial peripheries）のみが光源によって照射されるような方法で、透明シリンダに関する検査システム内に位置付けられていてもよい。検査システムのこの構成は、透明シリンダの表面または透明シリンダ自体の内側でガラス粒子を検出するのに特に適する。別の構成において、マスクは、透明シリンダの長手方向周囲の照射を防止するなどのために、透明シリンダの単一の半径方向周囲が光源によって照射されるような方法で、位置付けられていてもよい。好ましくは、透明シリンダの照射は、その直径の半分に関して防止されていてもよく、したがって、長手方向軸は、透明シリンダの照射部分と非照射部分との間の境界である。この構成は、スクラッチおよび粒子の両方の検出を可能にし、スクラッチは透明シリンダの照射された中央部において、および粒子は透明シリンダの非照射部分において、検出可能である。

検査システムの構成によると、粒子、または粒子およびスクラッチの両方が、単一の検査ステップの間に検出されてもよい。したがって、そのような検査システムは、スクラッチから粒子を識別することができ、これは、透明シリンダの精密な検査を可能にする。

実施形態において、マスクは、光源によって放射される光に対して不透明であり、および好ましくは黒色である。これは、３００μｍを超える粒子を容易に検出するための最適化されたコントラストを可能にする。マスクは、木、ボール紙、プラスチックまたは金属のような任意の適切な材料から作られていてもよい。

光源は、好ましくは、白い光を発生させることができる。ＬＥＤ、ハロゲン電球またはネオン管が使用されてもよい。

実施形態において、検査システムには、検査システムに関して透明シリンダを回転させまたは透明シリンダに関して検査システムを回転させることができる回転手段がさらに設けられている。検査システムの回転または検査されるシリンダの回転は、両方のケースにおいて、透明シリンダの急速かつ包括的な検査を可能にする。

本発明の別の実施形態は、粒子を検出するために、長手方向軸および直径を有する透明シリンダを検査するための方法であり、方法は、
－ 透明シリンダを照射可能な光源、および光源から来る光の少なくとも一部を遮断可能なマスク、を提供するステップ、
－ 光源、マスクおよび透明シリンダを検査軸上に、長手方向軸は検査軸に対して垂直でありおよびマスクは透明シリンダの直径よりも小さい幅を有する透明シリンダの第１の部分の照射を防止する一方で透明シリンダの第２の部分の照射を可能にするように、位置合わせするステップ、および
－ マスクによって提供された、透明シリンダの第１の部分に存在しおよび透明シリンダの第２の部分によって屈折させられた光によって照射された粒子とのコントラストによって、マスクの反対側の視点から透明シリンダのイメージを得るステップ、
を含む。

実施形態において、透明シリンダを検査するための方法は、マスクおよび光源に関する透明シリンダのその長手方向軸の周りにおける回転をさらに含む。

実施形態において、透明シリンダを検査するための方法は、透明シリンダの長手方向軸の周りにおけるマスクおよび光源の回転をさらに含む。

両方の回転は、透明シリンダの急速かつ包括的な検査を可能にする。

本発明による検査システムを用いて検査されるべき透明シリンダの例としてのシリンジを示す図である。 本発明による検査システムの概略図である。 図２による検査システムの作動原理を示す図である。 図２による検査システムによって検出された粒子を示す図である。 図１によるシリンジに関する図２による検査システムのマスクの異なる可能な位置を示す図である。 図１によるシリンジに関する図２による検査システムのマスクの異なる可能な位置を示す図である。 図１によるシリンジに関する図２による検査システムのマスクの異なる可能な位置を示す図である。 図５Ｃに位置付けられたようなマスクを用いて検出された際の粒子およびスクラッチを示す図である。 図２による検査システムの第１の実施形態を示す図である。 図２による検査システムの第２の実施形態を示す図である。 図２による検査システムの第３の実施形態を示す図である。

図１は、本発明によるシステムによって検査することができる透明シリンダの実施例としてシリンジ１０を示す。透明シリンダの他の実施例は、カートリッジ、バイアルならびに瓶およびグラス、ビーカーまたは計量シリンダ（不図示）のようなガラス製品を含む。図１のシリンジ１０は、直径Ｄ、長手方向軸Ａを有し、および２つの末端（extremities）を有する管状チャンバ１２を画定する、円筒状透明バレル１１を含む。シリンジ１０の末端のうちの１つは、医療製品の注射のために使用される先端１３に相当し、およびこれには、突き刺して用いられる先のとがった針（staked needle）、または静脈ラインまたは任意の他のタイプのコネクタに接続するためのアダプタが設けられている。円筒状透明バレル１１の他の末端は、シリンジ１０を把持するために使用されるフランジ１４に相当する。シリンジ１０は、ガラスまたはプラスチック、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネートまたは環状ポリオレフィンおよびそれらの任意の組み合わせのような任意の透明材料から作られていてもよい。

図２において、概略的な検査システム１００は、黒いマスク１１０、光源１２０および取得手段１３０を含む。マスク１１０、光源１２０および取得手段１３０は、以下において検査軸と称される軸Ｂ上に位置合わせされる。検査を行うために、シリンジ１０は、その長手方向軸Ａが軸Ｂに対して垂直であるように、マスク１１０と取得手段１３０との間に配置される。取得手段１３０は、シリンダのイメージを得ることができる任意の取得手段、例えばオペレータの目またはビデオカメラであってもよい。

本発明による検査システム１００の動作原理は、図３を参照して記載される。既に述べたように、光源１２０、マスク１１０、検査中の透明シリンダ、例えばシリンジ１０、および取得手段１３０は、検査軸Ｂ上に位置合わせされ、シリンジ１０はマスク１１０と取得手段１３０との間に配置される。そのために、シリンジは、ホルダ（不図示）によって支持され、またはオペレータによって手で支えられてもよい。光源１２０がスイッチオンされたときに、放射された光ＥＬの部分はマスク１１０によって遮断され、および周辺光Ｌのみがマスク１１０の周りを通過し、したがってシリンジバレル１１に到達する。シリンジバレル１１の円筒状の形状のために、光は屈折させられて粒子、および例えば粒子Ｐを照射する。取得手段の視点からシリンジおよびマスクを示す図４に示されるように、照射された粒子Ｐは、黒色背景として作用する黒いマスクのおかげで、取得手段１３０によって取得されたイメージ上で容易に検出可能である。シリンジ１０のその長手方向軸Ａの周りにおける回転、またはシリンジ１０の長手方向軸Ａの周りにおける光源、マスクおよび取得手段の回転は、シリンジ１０の全周を検査するために好ましい。

光源１２０およびシリンジ１０に関するマスク１１０の幅および位置付けは、シリンジ１０の直径の２０％から８０％の照射を遮断するために選択されなければならない。図４に示されるように、好ましくはシリンジ１０の直径の３０％から７０％、より好ましくは５０％は照射されない。したがって、光源１２０およびシリンジ１０に関するマスク１１０の寸法および位置付けは、検査されるべき透明シリンダのサイズによる具体的な検査デバイスの各々に関して選択されてもよい。同様に、検査システム１００内へのマスク１１０、透明シリンダ１０、光源１２０および取得手段１３０の配置は、図４に示されるもののような取得されたイメージを得るために最適化されてもよい。

さらに、マスク１１０は、優先的に平板であり、および、そういうものとして、光源から光を受けるその露出された面の全体にわたって入射光を遮断するように構成されている。

加えて、図５Ａ～図５Ｃは、取得手段１３０によって見られた際の、シリンジ１０に関するマスク１１０の異なる位置決めを示す。図４および図５Ａにおいて、マスクは、シリンジ１０の長手方向軸Ａに対して中央に置かれている。これはシリンジの中央部の照射を防止し、およびこの具体的な構成は、透明バレル１１の真ん中において特に目に見えるガラス粒子の検出のために最適である。図５Ｂおよび図５Ｃにおいて、マスク１１０は、シリンジ１０の長手方向軸Ａに対して半径方向に偏心されており、および長手方向軸Ａの上または下の直径Ｄの半分を単に覆う。この位置は、長手方向バレル１１の直径Ｄの半分上の照射を防止し、および以下に説明されるように、スクラッチおよび粒子の両方の検出を可能にする。

図５Ａ～図５Ｃにおいて、マスク１１０はバレル１１と同一の長さを有し、これは全バレル長の検査を可能にする。しかしながら、具体的な適用は、シリンジ１０の部分長のみを被覆するマスクを必要としてもよい。

その上、マスク１１０は、好ましくはシリンジ軸Ａに平行に位置付けられるが、しかしながら、小さなズレは許容可能であってもよい。

最後に、マスク１１０は、好ましくは、粒子Ｐとの可能な最大のコントラストを提供するために、光源によって放射される光に対して不透明であり、および黒色である。それは、金属、プラスチック、紙、またはボール紙のような任意の適当な材料から作られていてもよい。

マスク１１０のおかげで、シリンジ１０は、その直径Ｄの限定された部分のみにおいて照射され、マスク１１０は、光源１２０からの光の一部を遮断するのみならず、照射された粒子の検出のため暗い背景として作用もする。したがって、検査システム１００は、小サイズ粒子、例えば３００μｍを超える粒子を検出するための簡単で信頼できる方法を提供する。

粒子の検出に加えて、図５Ｂおよび図５Ｃに示される検査システムの構成は、また、スクラッチの検出をも可能にする。実際に、粒子がマスク１１０とのコントラストによって見え続ける場合、スクラッチは、光がマスク１１０によってマスクされていない部分において、直接照射の下、容易に見える。この事例は、図６に示され、そこで、取得手段１３０は、「白い」照射領域内のスクラッチＳおよび「黒い」非照射領域内の粒子Ｐの両方を同時に検出することができる。

光源１２０は、均質な光を生成する任意の光源であってもよい。好ましくは、光は、例えばＬＥＤ、ハロゲン電球またはネオン管で得られてもよい白色光である。

取得手段がビデオカメラを含む場合、取得された画像（pictures）は、粒子およびスクラッチを同定するように設計された商業的に入手可能なソフトウェアで処理されてもよい。そのようなソフトウェアは、また、検出された欠陥のサイズを測定してもよく、および目標とされる品質レベルに関して許容できない欠陥を有する円筒状容器を不合格とするのに役立つ。

図７に見られる本発明の第１の実施形態において、携帯型検査システム２００は、光源２２０および一体化されたマスク２１０を含む。検査システム２００には、スイッチボタン２０１および一体化された電池（不図示）がさらに設けられている。例えば、この携帯型検査システム２００は、製造ライン上でのランダムな手動による検査のためにオペレータによって手動で使用されてもよい。シリンジ１０は、図４または図６に示されるもののようなイメージを得るために、オペレータによって検査デバイス２００から適当な距離に位置付けられてもよい。また、シリンジ１０は、バレル全周を検査するためにオペレータによって適切に回転されてもよい。

図８に見られる本発明の第２の実施形態において、検査システム３００は、インライン製造プロセスにおいてシリンジ１０を検査するためにセットアップされている。シリンジ１０は、鉛直配置にシリンジを維持することができるプラグ３１のようなホルダを含む搬送システム３０上で運ばれる。検査システム３００は、回転可能軸３０１および 水平フレーム３０２を含む。マスク３１０、光源３２０および取得手段３３０は、水平フレーム３０２によって保持され、および検査軸Ｂ上に位置合わせされる。シリンジ１０が検査システム３００に提示されたときに、光源３２０はスイッチオンされ、および回転可能軸３０１は、マスク３１０、光源３２０および取得手段３３０をシリンジ１０の長手方向軸の周りにおいて回転させるために、電動モーター（不図示）によってモーター駆動される（motorized）。インライン製造プロセスから検査されたシリンジを取り除くことなく非常に短い時間でシリンジバレル１１の全周を検査するために、１組の画像（A set of pictures）が取得手段３３０によって取得される。最適な回転速度は、シリンジ自体のサイズ、検出されるべき欠陥のサイズ、ならびに取得手段の品質およびパラメータによる。例えば、１３ＭＰｘカメラを用いた６０個のイメージは１０秒から２０秒で取り込まれ得る。光源３２０の能力を低減させる可能性のある他の源から来る光を防止しまたは制限するために、ケーシング（不図示）が検査システム３００の周りに設けられていてもよく、したがって、ケーシングは、検査デバイス３００のコントラストおよび検出品質を高める。

図９に開示される第３の実施形態において、検査システム４００は、シリンジ１０の自動化された検査のためにセットアップされている。この検査システム４００には、マスク４１０、光源４２０および取得手段４３０を支持するフレーム４０１が設けられている。シリンジ１０は、３つのホイール（２つだけが図９において見られ、３番目のホイールには、２つの目に見えるホイールによって隠されている）が設けられている２つの軸（不図示）を含む回転ホルダ４０２上に収容される。２つの軸のうちの少なくとも１つは、シリンジ１０を回転状態に維持するために、電動モーター（不図示）に結合されており、２番目の軸は、モーターが付けられているかまたは自由に回転できるかのいずれかである。この回転ホルダ４０２は、シリンジバレル１１の全周を検査するために、シリンジ１０のフル回転を可能にする。検査手段４３０は、検査手段３３０と同様のビデオカメラまたは直接的な視覚的検査のための拡大鏡のいずれかであってもよい。本実施形態による検査システム４００は、次に医療製品で充填することとなる、顧客への引き渡しの前の、高品質シリンジまたは透明シリンダの徹底検査に特に適する。

適用可能な場合は、個々の実施形態において示される全ての個々の特徴を、本発明の範囲を逸脱することなく、互いに組み合わせおよび／または交換することができる。

Claims (15)

1. 長手方向軸（Ａ）および直径（Ｄ）を有する透明シリンダ（１０）内の粒子を検出するための検査システム（１００、２００、３００、４００）であって、前記検査システムは、
   － 透明シリンダ（１０）を照射可能な光源（１２０、２２０、３２０、４２０）、
   － 前記光源から来る光の少なくとも一部を遮断可能なマスク（１１０、２１０、３１０、４１０）、
   を含み、
   前記光源（１２０、２２０、３２０、４２０）および前記マスク（１１０、２１０、３１０、４１０）は、前記透明シリンダ（１０）が検査のために前記システム内に位置付けられたときに、前記光源、前記マスクおよび前記透明シリンダが前記透明シリンダの前記長手方向軸（Ａ）に対して垂直な検査軸（Ｂ）に沿って実質的に位置合わせされるように配置されており、および
   前記マスク（１１０、２１０、３１０、４１０）は、前記透明シリンダの第１の部分に対して前記光源によって照射される光による直接照射を遮断する一方で前記光源によって照射される光による前記透明シリンダの第２の部分の直接照射を可能にするように、前記光源（１２０、２２０、３２０、４２０）と前記透明シリンダ（１０）との間に間置され、
   前記マスクは、前記透明シリンダの前記第１の部分内に存在する粒子であって前記透明シリンダの前記第２の部分によって屈折させられた光によって照射される粒子が、前記マスクとのコントラストによって、前記透明シリンダのイメージを取得するために、前記透明シリンダ（１０）が検査のために前記システム内に位置付けられたときに前記透明シリンダに対して前記マスクと反対側にあるように前記検査軸（Ｂ）に沿って前記光源および前記マスクと実質的に位置合わせされた位置に配置される取得手段の視点から見えるように構成されており、
   前記透明シリンダの前記第１の部分は、前記取得手段の視点から見た際に、前記透明シリンダの前記直径（Ｄ）よりも小さい幅を有する前記透明シリンダの部分であることを特徴とする検査システム。
2. 前記取得手段をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の検査システム。
3. 前記長手方向軸（Ａ）が前記検査軸（Ｂ）に対して垂直であるように前記透明シリンダ（１０）を支持可能なホルダ（３１、４０２）をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の検査システム。
4. 前記マスク（１１０、２１０、３１０、４１０）は、前記透明シリンダの非照射部分の幅が前記透明シリンダ（１０）の前記直径（Ｄ）の２０％から８０％に及ぶように配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の検査システム（１００、２００、３００、４００）。
5. 前記マスク（１１０、２１０、３１０、４１０）は、前記透明シリンダの非照射部分の幅が前記透明シリンダ（１０）の前記直径（Ｄ）の５０％と等しいように配置されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の検査システム（１００、２００、３００、４００）。
6. 前記マスクは、前記透明シリンダの非照射部分が前記透明シリンダ（１０）の中央部であるように配置されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の検査システム。
7. 前記マスクは、前記透明シリンダの非照射部分が前記透明シリンダ（１０）の側部に延びるように、配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の検査システム。
8. 前記マスク（１１０、２１０、３１０、４１０）は、前記光源によって放射される光に対して不透明であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の検査システム（１００、２００、３００、４００）。
9. 前記マスク（１１０、２１０、３１０、４１０）は黒色であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の検査システム（１００、２００、３００、４００）。
10. 前記光源（１２０、２２０、３２０、４２０）は、白い光を発生させることができることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の検査システム（１００、２００、３００、４００）。
11. 前記透明シリンダ（１０）を、前記光源および前記マスクに関して、その長手方向軸（Ａ）に沿って回転させることができ、または前記光源および前記マスクを前記透明シリンダ（１０）の前記長手方向軸（Ａ）の周りで回転させることができる回転手段をさらに含むことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の検査システム（１００、２００、３００、４００）。
12. 検査されるべき前記透明シリンダ（１０）をその長手方向軸（Ａ）の周りで回転させるように意図された回転ホルダ（４０２）がさらに設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の検査システム（４００）。
13. 粒子を検出するための長手方向軸（Ａ）および直径（Ｄ）を有する透明シリンダ（１０）を検査するための方法であって、
    － 前記透明シリンダを照射可能な光源（１２０、２２０、３２０、４２０）、および前記光源（１２０、２２０、３２０、４２０）から来る光の少なくとも一部を遮断可能なマスク（１１０、２１０、３１０、４１０）を提供する工程、
    － 前記光源（１２０、２２０、３２０、４２０）、前記マスク（１１０、２１０、３１０、４１０）および前記透明シリンダ（１０）を、検査軸（Ｂ）上に位置合わせさせる工程であって、前記長手方向軸（Ａ）が前記検査軸（Ｂ）に対して垂直であるように、および前記マスクが、前記透明シリンダの第１の部分に対して前記光源によって照射される光による直接照射を遮断する一方で前記光源によって照射される光による前記透明シリンダの第２の部分の直接照射を可能にするように、位置合わせさせる工程、
    － 前記位置合わせされた前記透明シリンダに対して前記マスクと反対側にあるように前記検査軸（Ｂ）に沿って前記光源および前記マスクと実質的に位置合わせされた位置に配置された、前記透明シリンダのイメージを取得するための取得手段によって、前記透明シリンダのイメージを取得する工程であって、前記透明シリンダの前記第１の部分に存在する粒子であっておよび前記透明シリンダの前記第２の部分によって屈折させられた光によって照射された粒子は、当該粒子と前記マスクとの間のコントラストによって検出される、前記透明シリンダのイメージを取得する工程、を含み、
    前記透明シリンダの前記第１の部分は、前記取得手段の視点から見た際に、前記透明シリンダの前記直径（Ｄ）よりも小さい幅を有する前記透明シリンダの部分であることを特徴とする方法。
14. 前記マスク（１１０、２１０、３１０、４１０）および前記光源（１２０、２２０、３２０、４２０）に関する前記透明シリンダ（１０）のその長手方向軸（Ａ）の周りにおける回転をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の透明シリンダを検査するための方法。
15. 前記透明シリンダ（１０）の前記長手方向軸の周りにおける前記マスク（１１０、２１０、３１０、４１０）および前記光源（１２０、２２０、３２０、４２０）の回転をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の透明シリンダを検査するための方法。

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