JPS58158544A - 光学的検査器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 不発明は、薬剤用カプセルの如き円筒状物体の外観検査
装置における光学的検査器に関するものである。

カプセルの表面には製造時傷を生じることがあシ、傷の
種類としては０．１φ〜２φ程就のピンホール、穴にな
る寸前の薄肉状態（スインスポット）など数多くの種類
がある。従来この種の傷は人間による目視で検査されて
いるが一部では自動外観検査装置による検査も提案され
ている。

カプセルの外観検査方式を大別するとカプセルをＩＴＶ
カメラなどを用いて撮影し、二次元像をとらえてから判
定処理を行なう方式と筒速で（ロ）転しているカプセル
を１個又１列のフォトセンサーを用いてカプセル全表面
を光学的に走査する方式があるが、本発明は後者に属す
る自動外観検査装置のフォトセンサー（光学的検査器）
に関するものである。

後者の方式に属する自動外観検査装置の公知例の１つと
しては特開昭５５−３９００１号“公報に記載のものが
ある。この装置はカプセルを高速で回転させながら搬送
し、カプセルの軸に対して特定の傾きをもって設けられ
た投光器を用いて照明し、又カプセルの軸に対して特定
の頑きをもって設けられた受光器を用いて光学的に走査
し、受光量の大小から傷の有無を判定している。

第１図（ＩＬ）　、　（ｂ）　、　（ｅ）はかかる従来
の外観検量装置における光学的検査器の構成説明図であ
る。

これらの図において、ｌは被検食物体であるカプセル、
２は投光器、３は受光器、を示す。すなわち第１図（ａ
）は、矢印方向に進行するカプセル１に対し、垂直方向
からβ度傾いて配置され念２１固の投光器２，２ａを示
している。第１図伽）は、同様に、矢印方向に進行する
カプセルｌに対し、垂直方向からγ度傾いて配置された
２個の受光器３゜３＆（光電変換器）を示している。第
１図（、）は、カプセル１の進行方向から見た投光器２
と受光器３の配ｆ説明図であシ、投光器２と受光器３は
角度αをなして配置されていることが判る。

投光器２と受光器３で１組の光学的検査器を構成し、投
光器２ａと受光器３ａでもう１組の光学的検査器を構成
している。光学的検査器（２ａ。

３ａ）は、カプセル１の丸味を帯びた先端が検査可能な
ように、すなわち該先端に投射された光がハレーション
を起こすことなく、シかも充分な光量をもった乱反射光
が安定的に受光器３ａＫ得られるように、角度β、α、
γをなして配置式れている。他方、もう１組の光学的検
査器（２，３）はカプセルｌの後端を特に検査可能なよ
うに、反対側へ角度β、γをなして配置されている。

このように、基本的に２組必要とする従来の光学的検査
器には次のような欠点があった。

１０　　そもそも基本構成として２ｆ固の受光器を必要
としているので、受光器以降の後処理回路、すなわち受
光器で光電変換して得られた電気信号の増巾回路、傷の
有無判定回路を２系列必要とすることになる。実際には
検査精度をあげるために１個のカプセルに対し数個の受
光器を用いておシ、受光器の数に相当する数の後処理回
路を要するので高価になる。

（２）　　カプセル表面上のある観察点に対して照明は
、投光器２によるか、２ａによるかの一方向からしかな
式れていないのでキャップ側投光器２ａ３− を用いてキャップ切口Ｓに近いボデー表面を観察すると
、キャップ肉厚部によシ影を生じ、この影によって傷信
号と類似の信号を得る。これを防止するには、投光器２
ａと受光器３ｍをキャップ専用の検査器とし、他方の投
光器２と受光器３をボデー専用の検査器として切換えて
使用する必要があ多、この結果カプセル搬送の際は、キ
ャップとボデーのどちらを先頭にするかの方向規制を行
ない、カプセルの向きを、キャップならキャップが常に
先頭にくるように一定に整列しなければならず、検査の
ための操作が煩雑になる。

フォトセンサ方式による自動外観検査装置の第２の公知
例として特公昭５４−１８９５５号公報に記載のものを
挙げることができる。該装置の構成概要を第２図に示す
。

第２図において、４は搬送ドラム、５はローラ、１はカ
プセル、７はランプ（投光器）、８はレンズ、９はフォ
トセル（受光器）、１０はレンズ、である。

第２図に於て、間欠的に回転している搬送ドラ４− ム４の円周上には数多くのローラ５が設けられ、隣接し
ているローラ間には、図示せざるカプセル供給装置より
キャップならキャップが先頭に位置するように整列され
たカプセルが供給される。カプセル１が隣接するローラ
間の間隙から吸引され友状態になったとき、ローラ５を
高速に回すとカプセル１もほぼ同じ速度で回転する。こ
のとき、ランプ７からレンズ８を通して光をカプセル１
に対して投射し、その反射光をレンズ１０全通してフォ
トセル９に受光することによシカプセル１の表面を光学
的に検査する。

第３図（１）乃至（ｄ）は、第２図に示した外観検査装
置の光学的検査器の詳細説明図である。すなわち、第３
図（＆）において、レンズ付きランプ（７，８）から投
射された光はカプセル１の表面で反射し、レンズ１０を
通シ、スリット板１１を通ってフォトセル９に達する。

第３図（Ｃ）はスリット板１１の平面図であシ、Ｍがス
リットを示す。光はスリン）ＭＬか通過しないから、カ
プセル１は、第３図（ｂ）Ｋ見られるように、その長さ
方向に沿ってスリット形状の部分毎に検査されることに
なる。

第３図（ｄ）において、Ｐ１〜Ｐ５はそれぞれ寸法ｔの
小フォトセルであシ、これら全体でフォトセル９を構成
している。つｔｂこの場合、フォトセル９は５個の小フ
ォトセルから成っているが、この小フォトセルの数を増
すほど検査の感度を高めることができる。今、フォトセ
ルＰ５に大きさｄの傷の影が投影したとする。フォトセ
ルＰ５の面積をＡＮＯ、傷の影の面積をＡＳとすると、
受光面積ＡＮ　”　ＡＮＯ−Ａｓとなる。従ってフォト
セルの数を検出感度は良くなるが、他方、フォトセルの
数を減らし、１個当９０面積ＡＮＯを大きくすれば、傷
が投影したときの受光面積の減り具合が小さくな如、検
出感度は鈍くなる。なお、カプセルｌの先端および後端
は図示せざる別の専用の光学的検査器を用いて検査して
いる。

上述した如き従来の光学的検査器には次のような欠点が
ある。

（１）　　非常に小さい傷を・検出しようとすると、数
多くの小フォトセルを必要とし、％７オトセル毎に後処
理回路を必要とするので高価になる。

（２）　　カプセルの側面領域、前端領域、後端領域と
各領域毎に専用の光学検査を行なうので、カプセルは常
にキャップならキャップを先頭にするという方向規制を
受けて供給されなければならず、操作が煩雑となる。

（３）傷の大きさｄに比較してｌ　ｊｌｉ！ｉｔの７オ
トセルの寸法ｔを同程度の大きさにすると、上記（１）
に述べた事情で高価になる。そこでｔ＞ａに７オトセル
の寸法を選定すると、検出感度が鈍くなる。

本発明は、上述した如き従来技術の欠点を克服するため
になされたものであシ、従って本発明の目的は、単一の
センサーでカプセルのキャップ側、ボデー側、前端、後
端等の全領域を検査可能であシ、従って被検査物である
カプセルの搬送時の方向規制を必要としない光学的検査
器を提供することにある。

本発明の構成の要点は、被検査部位に対し相互に対称的
な角度をなして光を投射する複数個の照明系と、その対
称的な角度の基準となる対称軸上に位置し被検査部位か
ら反射されてくる光を受光する光電変換器とを一体的に
形成したものから成シ、自転しながら進行してくるカプ
セル状の円筒物体に対し所定の位置にあって該物体の表
面を被検査部位として検査するようにした点にある。

次に図を診照して本発明の一実施例を説明する。

第４図は不発明の一実施例を示す断面図である。

同図において、２１はランプ、２２はライトガイド、３
２．３３はライトガイド先端であり、これらによシ照明
系２３が構成されている。２４はフォトダイオード、２
５はレンズ、２６はアパーチャであり、これらによシ光
センサー２７が構成されている。本発明による光学的検
査器２ｏは照明系２３と光センサ−２７がら成っている
。

ランプ２１からの光は、光ファイバーから成るライトガ
イド２２を伝播し、ライトガイド先端３２゜３３からカ
プセルｌの被検査部に投射される。カプセル表面からの
乱反射光は、集光レンズ２５、円形または四角形の小穴
から成るアパーチャ２６を通ってフォトダイオード２４
に達する。カプセルｌは自転しながら矢印３４の方向に
進むので不検査器２０によってカプセル表面をらせん状
に光学走査することができる。光セン＋ｊ−２７の５１
１は、カプセル軸（矢印３４の方向にある）に対して７
１　’ｆ垂直をなしており、ライトガイド先端３２゜３
３Ｆｉ光軸に対してそれぞれα度の傾きをなしている。

第４Ａ図は、第４図の要部正面図、すなわちカプセル１
の進行方向から見た正面図であシ、ライトガイド先端３
２とカプセルｌの相対的位置関係を示すための図である
。

第４Ａ図から、ライトガイド３２．３３＞よび光センサ
−２７の各光軸は、カプセル軸から水平方向に距離ΔＲ
だけ離れた位置にある画直面上にあることが理解される
であろう。距離ΔＲは中心角θによシ決まり、角度θは
後述する理由にょ夛約１５〜３５度が適当である（その
結果、距離ΔＲはカプセル中径の３〜５１！ｔｌの距離
となる）。光センサー２７の光軸はカプセル軸に対して
ほぼ垂直であシ、ライトガイドの先端３２．３３は光セ
ンサー軸に対して角度αだけ傾けていることは先にも述
べた。アパーチャ２６の大きさｄａは、検出しようとす
る傷の大きさの最小値をｄｏ、光学系の倍率をｍとする
とａｌｌ””ｍｘｄｌ！　で表わされる。

ライトガイドとして光ファイバーを用いたのは、１個の
ランプによる照明光を必要な本数のガイドに容易に分配
でき、光学的検査器をコンパクトにまとめることが可能
になるという利点があるからである。

次に本発明による光学的検査器を用いてカプセル表面を
走査した場合にフォトダイオード２４から得られる出力
波形について説明する。

第５図（ＩＬ）は外観検査の対象となるカプセルの外観
図、第５図υ）は同カプセルを本発明による光学的検査
器を用いて走査することによシアオドダイオード２４か
ら得られる出力波形図、第５図（Ｃ）は同波形の微分出
力波形図、である。

第５図（ｂ）において信号Ｐ′は第５図（ａ）における
ピンホールＰに対応して出力されたものであり、時間Δ
ｔはピンホールＰを走査するに要する時間を示している
。また第５図０１１）に示す高出力レベル部分ｔは、第
５図（ａ）において、キャップとボデーが点線で示した
如く重なっていることによシ、強い反射光が得られた念
めに生じたものである。第５図の）に示した信号波形を
微分すれば第５図（ｃ）に示した如くなる。すなわち、
微分出力波形は、傷信号Ｐ′についてのみ、正と負のパ
ルスを連続的に生じるので、点線で示した如き適当な正
負のスライスレベルＵおよびＬを設定することによシ傷
信号Ｐ′を容易に抽出することができる。

但し、このように傷信号Ｐ′の検出が容易な出力波形（
第５図ｂ）が得られるのは、第４図、第４Ａ図に示した
角度α、θが適当な角度にある場合においてである。こ
れらの角度が不適当である場合には第５図（ｂ）に示す
ようなきれいな出力波形は得られない。このことを次に
具体的に説明する。

第６図（＆）はカプセルの外観図である。同図において
Ｈは、キャップとボデーがパチンと相互にａツクし合う
ためのロック孔を示し、該孔Ｈの拡大側面図を第６Ａ図
に示している。かかる第６図（＆）に示し文如きカプセ
ルの表面を、θ−０度とした場合の本発明による光学的
検査器を用いて走査すると、第６図（ｂ）に示す如き出
力波形が得られる。

すなわち第６図（ｂ）において、信号Ｔ′はカプセル先
端Ｔおよび後端Ｔからの正反射（ハレーション）により
生じた信号であり、またＨ′はロック孔Ｈによる正反射
のために生じた信号である。なおロック孔Ｈにおける正
反射（ハレーション）Ｏ模ａが第６Ａ図から判るであろ
う。第６図（ｂ）に示した如き出力波形からは傷信号の
検出は困難であることが理解されるであろう。

θ−１５〜３０度に選定すると、ロック孔Ｈ２よびカプ
セル先、後端Ｔでの正反射は起こらなくな）、カプセル
表面の粗さや反射率で決まる乱反射光のみを受光できる
ので、ノイズの少ない第５図（ｂ）に示した如き出力波
形を得ることができる。

θ〉′３５度とすると、今度はカプセル軸が光センサー
軸から僅かにずれても光の反射角が大きく変化し、ノイ
ズを多く含んだ出力波形となる。

第７図は本発明による光学的検査器２０を用いたカプセ
ル外観検査装置の構成例を示した断面図である。同図に
お・いて、搬送ドラム１２は、周辺に貫通穴１４を設け
た、中空円筒状に形成され、適当な回転駆動機構によシ
矢印の時計方向へ回転駆動されている。供給室１３は箱
状に形成され、カプセル１を一時保留しておき、搬送ド
ラムエ２の貫通穴１４へ確実に供給できるように設けて
いる。搬送ドラム１２の貫通穴Ｉ４に収納されたカプセ
ル１は、その下面をガイド板１６で支持され、このガイ
ド板１６の上を滑シながら搬送される。

ガイド板１６の端部には回転ローラ１７を設けるが、そ
の断面構造を第７Ａ図に拡大して示す。回転ローラ１７
は壁１８によって仕切られた負王室１９内に配置されて
おシ、回転ローラ上のカプセル１は回転ローラ１７に押
し付けられた状態となる。このため回転ローラ１７の回
転は確実にカプセル１へ伝達される。回転中のカプセル
１を検査する光学的検査器２０の詳細はすでに説明した
。

検査の結果、良品と判定されたカプセルは、排出部２９
において良品排出装置３０によってダクト３３へ排出さ
れ、不良品と判定されたカプセルは不良品排出装置３１
によってダクト３４中へ排出される。

なお第７Ａ図において、カプセル１が２例示されている
のは、カプセルが２個ずつ搬送されているためであｐ５
従って光学的検査も２個ずつ同時に行なわれる。かかる
同時検査のため、本発明による光学的検査器を２組並列
に設置した構造の断面図を第８図に示す。

本発明による光学的検査器は、カプセル長手方向前後に
、光センサーの光軸に対して対称的に成る角度をなして
２本の照明系を用いているので次の効果を期待すること
ができる。

（１）　　カプセルの搬送方向がキャップ先、ボデー先
のいずれの場合でも同一の波形を得られる。

（２）公知例１に見られた如き「キャップ切口に近いボ
デー表面にキャップ肉厚部による影を生じ、傷信号と類
似の信号を得る」こともない。従って公知例１．全公知
２に見られる無検査領域をなくすことができる。

（３）１個の光センサーで全表面を走査しているので光
センサーの数を・公知ｆｌｌｌの半数、公知ｆｔ１２の
数分の１以下で隣まずことができコスト低置になる。

（４）上記（１）と関連し、公知例１．全公知２で必要
としているカプセル搬送時の先頭方向の規制を必要とし
ない。

（５）公知例１では照明系、光センサー系の光軸を同一
平面上に設けられないが、本発明では同一平面に設ける
ことができるので構造が簡単であると共に、据付は時の
調整も容易となる。

（６）光センサー前に設けたアパーチャの形状は、公知
例２に見られた制約条件がないので自由にてきＳ／Ｎを
悪くすることもない。

本発明は医薬用カプセルの他に円柱状又は円筒状の半製
品や製品の表面欠陥検査用にも利用できる。

【図面の簡単な説明】

１５− 第１図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）は従来の外観検
査装置における光学的検査器の構成説明図、第２図はカ
プセル自動外観検査装置の構成概要図、第３図（ａ３乃
至（ｄ）は第２図に示した外観検査装置の光学的検査器
の詳細説明図、第４図は本発明の一実施例を示す断面図
、第４Ａ図は第４図の要部正面図、第５図（ａ）はカプ
セルの外観図、第５図（ｂ）は該カプセルを本発明によ
る光学的検査器を用いて走査することによシ得られる出
力波形図、第５図（Ｃ）は同波形の微分出力波形図、第
６図（ａ）＃′ｉカブ七ル外観図、第６図山）は同カプ
セルを本発明による光学的検査器（但し、角度α、θの
調整不適）によ如走査して得られる出力波形図、第６Ａ
図は第６図における要部の拡大側面図、８１！７図は本
発明による光学的検査器を用いたカプセル外観検査装置
の構成例を示した断面図、第７Ａ図は第７図における要
部の拡大断面図、第８図は本発明による光学的検査器を
２組並列に設置した構造の断面図、である。 符号説明 ２０・・・本発明による光学的検査器、２１・・・ラン
１６− プ、２２・・・ライトガイド、２３・・・照明系、２４
・・・フォトダイオード、２５・・・レンズ、２６・・
・アパーチャ、２７・・・光センサ−，３２，３３・・
・ライトガイド先端 代理人　弁理士　並　木　昭　夫 代理人　弁理士　松　崎　　　清 第１　図（０）　　　　第１　図（ｂ）第１図（ｃ）第
２図 第３　図（Ｇ）　　　　第３　図（ｂ）　　　第３　図
（Ｃ）第５図 第７図 ３ 第７Ａ図 第８図 一二旧ゴ　　２４ Ｃ六１□ ２ ３ １ １２、−にシ文＝ 手続補正書 昭和５７年７月７　日 特許庁長官若杉和夫殿 １、事件の表示 昭和５７年特許願第０４０１８３号 ２、発明の名称　光学的検査器 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　川崎市川崎区田辺新田１番１号氏名　（５２３
）富士電機製造株式会社代表者阿部栄夫 ４、代理人 住　所　東京都港臨υ門二丁目５番４号大塚ビル３階５
、　補正命令の日付　自発 ６、　補正によシ増加する発明の数　なし７、　補正の
対象　　明細書の「特許請求の範囲の欄」８、補正の内
容　別紙のとおシ 特許請求の範囲 １）被検査部位に対し相互に対称的な角度をなして光を
投射する複数個の照明系と、その対称的な角度の基準と
なる対称軸上に位置し被検査部位から反射されてくる光
を受光する光電変換器とから成υ、自転しながら進行し
て（るカブてル状の円筒物体に対し所定の位置において
配置され、該物体の表面を被検査部位として検査するよ
うにしたことを特徴とする光学的検査器。 ２、特許請求の範囲第１項記載の光学的検査器において
、照明系および光電変換器の各光軸は円筒物体の軸か・
ろ水平方向に所定距離だけ離れた位置にある垂直面上に
あることを特徴とする光学的検査器。 ＝２６１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）被検査部位に対し相互に対称的な角度をなして光を
   投射する複数１固の照明系と、その対称的な角度の基準
   となる対称軸上に位置し被検査部位から反射されてくる
   光を受光する光電変換器とを一体的に形成して成シ、自
   転しながら進行してくるカプセル状の円筒物体に対し所
   定の位置において配置され、該物体の表面を被検査部位
   として検査するようにしたことｔｌ−特徴とする光学的
   検査器。 ２、特許請求の範囲第１項記載の光学的検査器において
   、照明系および光！変換器の各光軸は円筒物体の軸から
   水平方向に所定距離だけ離れた位置にある垂直面上にあ
   ることを特徴とする光学的検査器。