JP2005070012A - 容器充填液体の異物検査方法とその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】容器に液体を充填した製品について充填液体中に混入の異物を検出する異物検査方法に関して、光透過率が充填液体のそれにきわめて近い光透過性の異物でも確実に検出することができるようにする。
【解決手段】異物検査方法は、容器Ｂに充填された液体Ｌｉ中に混入している異物を容器外部からの充填液体の撮影を通じて検出するようになっている。そして規則的なパターンにより異物についての像の形成を可能とする異物像形成手段を用い、異物像形成手段における規則的パターンを検査画像に取り込むように撮影をなすようにしている。
【選択図】図４

Description

本発明は、容器に液体を充填した製品について充填液体中に混入の異物を検出する異物検査方法とその装置、特に光透過性の容器に光透過性の液体を充填した製品の異物検査に適した方法と装置に関する。

光透過性の容器に光透過性の液体を充填した製品について充填液体への異物の混入の有無を検査するには、検査対象の製品を撮影して検査画像を取得し、その検査画像を処理して異物の検出をなすという検査画像による手法が広く用いられている。ただ、この検査画像手法では容器面の傷や容器面に付着の汚れと異物とを判別できるようにする必要がある。例えば特許文献１や特許文献２には、容器中の充填液体に回転を与え、それにより充填液体中の異物を動かすことで容器の傷や汚れと異物との判別をなせるようにしている。

具体的には、容器に回転（自転）を与えることで容器内の充填液体を回転させ、それから容器の回転を急激に停止させる。そうすると、容器が停止しても充填液体は慣性により回転した状態が得られるので、この状態で容器の外部から充填液体を複数回撮影して複数枚の検査画像を得る。そしてこれら複数の検査画像から画像処理などにより、容器の傷や汚れと区別して異物の有無を判定する。すなわち複数枚の検査画像は容器が停止し充填液体だけが動いている状態での画像である。したがって、充填液体中に混入している異物は、充填液体の回転で回転し、複数枚の検査画像において移動物として異なる位置に現れ、一方、容器の傷や汚れは、容器が停止しているため、複数枚の検査画像において同じ位置に現れる。そこで複数枚の画像に移動物の像があるか否かを判定することにより、異物の有無を判断する。その異物には、容器の製造工程で容器に入り込む例えばガラス片やプラスチック片あるいは金属片などがあり、また液体の製造工程で液体に混入する例えばフィルタ片や不純物などがある。

特開２００２−２６７６１３号公報 特開２００３−１０７０１１号公報

検査画像を用いて異物の検出を行う検査手法では、充填液体中の異物が検査画像に写ることが必要である。しかし異物のなかには例えばガラス片やプラスチック片などのように光透過性で、その光透過率が充填液体のそれにきわめて近く、単に照明光を当てただけではその異物の像を検査画像中に捉え難いものがあり、従来の検査技術ではこのような異物の検出が困難であった。

したがって本発明の目的は、光透過率が充填液体のそれにきわめて近い光透過性の異物でも確実に検出することを可能とする異物検査方法とそのための装置を提供することにある。

上記目的のために本発明では、容器に充填された液体への異物混入の有無を検査するについて、照明光源とカメラを含んでなる撮影系にて前記容器の外部から前記充填液体を撮影して検査画像を取得し、この検査画像を処理することにより前記異物の検出をなすようにされている異物検査方法において、規則的なパターンにより前記異物についての像の形成を可能とする異物像形成手段を用い、前記異物像形成手段における規則的パターンを前記検査画像に取り込むように前記撮影をなすようにしたことを特徴としている。

また本発明では上記目的のために、容器に充填された液体への異物混入の有無を検査するについて、照明光源とカメラを含んでなる撮影系にて前記容器の外部から前記充填液体を撮影して検査画像を取得し、この検査画像を処理することにより前記異物の検出をなすようにされている異物検査装置において、規則的なパターンにより前記異物についての像の形成を可能とする異物像形成手段を用い、前記異物像形成手段における規則的パターンを前記検査画像に取り込むように前記撮影をなすようにされていることを特徴としている。

上記のような異物検査方法ないし検査装置によれば、光透過率が充填液体のそれにきわめて近い異物でもその屈折率が充填液体と相違することを利用することで、異物像形成手段の規則的パターンが検査画像中に与える規則的パターン像の歪みとして異物の像を検査画像中に形成させることができる。そしてこのことにより、従来の検査画像手法ではその検出が困難であった異物でも容易に検出することができるようになり、異物検査の精度をより一層高めることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１に一実施形態による検査装置の構成を模式化して示す。本実施形態における検査装置は、例えばプラスチック容器やアンプルあるいはバイアル瓶などの光透過性の容器に例えば注射液や栄養剤あるいは清涼飲料などの光透過性の液体を充填した製品の製造ラインに組み込まれることを前提にした構成となっている。具体的には、検査のための搬送系として、製造ラインの上流側からの搬送コンベアＣに接続して検査対象の製品Ｍを受け入れる搬入ロータ１、搬入ロータ１で受け入れた製品Ｍを検査のために搬送する搬送ロータ２、検査を終えた製品Ｍを搬送ロータ２から良品・不良品に選別して送り出す選別部を兼ねた搬出ロータ３、搬出ロータ３に接続して良品を搬出する良品コンベア４、および同じく搬出ロータ３に接続して不良品を搬出する不良品コンベア５を備えている。

また容器に充填の液体中に混入している異物の検査のために製品Ｍを回転（自転）させる回転付与系として、搬送ロータ２に一定間隔で配列して設けられ、そこに載せられた製品Ｍに回転を与えることができるように形成された複数の回転ユニット１１、回転ユニット１１による製品Ｍの回転のタイミングなどを決めるのに用いられる搬送ロータ２の機械角度を検出する角度検出器１２、および回転ユニット１１の作動を制御する回転制御部１３を備えている。そしてその回転制御部１３には、角度検出器１２からの機械角度情報を処理する角度情報部１４、回転ユニット１１が有している後述のモータを制御するモータ制御部１５、および回転ユニット１１における後述のような回転パターンを指示・入力するための回転パターン指示部１６が設けられている。

さらに異物用の検査系として、検査のために製品Ｍの検査画像を撮影するカメラ２１、カメラ２１による撮影のための照明光源２２、および照明光源２２と製品Ｍの間に異物像形成手段として設けられる異物像形成板２３を含んでなる撮影系を備え、またカメラ２１からの検査画像を処理して異物の有無を判定する検査処理部２４を備えている。そしてその検査処理部２４には、画像間差分取得処理手段２５と異物検出処理手段２６が設けられている。この検査処理部２４でなされる処理と異物像形成板２３の構成については後述する。

回転ユニット１１は、一例として図２のような構成とされる。この例の回転ユニット１１は、容器Ｂに液体Ｌｉを充填してなる製品Ｍを載せて回転させる回転台３１、回転台３１上で製品Ｍを上から固定するように保持する保持キャップ３２、回転台３１を回転駆動するモータ３３、およびモータ３３の回転数を検出する回転数検出手段であるエンコーダ３４を有した構成となっている。そしてエンコーダ３４で得られる回転数情報は回転制御部１３に送られ、モータ３３は回転制御部１３による制御を受けて作動する。

以下では本検査装置でなされる異物検査について説明する。図３に異物検査処理の流れを示す。異物の検査においては、まず回転ユニット１１により製品Ｍつまり容器Ｂに回転を与える（処理１０１）。この回転は、容器Ｂの回転停止後にも容器Ｂ中の充填液体Ｌｉに十分な回転を残せるようなものとして行う。次いで容器Ｂの回転を停止させる（処理１０２）。それから容器Ｂが停止し、充填液体Ｌｉだけが容器Ｂ内で回転している状態で容器Ｂを透かして充填液体Ｌｉの静止画像を検査画像として複数枚撮影する（処理１０３）。この撮影は、図１における検査処理部２４からの制御を受けてカメラ２１を搬送ロータ２による製品Ｍ（容器Ｂ）の搬送に追従させる状態に動かしながら行う。またこのカメラ２１との動きに対応させて照明光源２２と異物像形成板２３も動かすようにするのが好ましい。

ここで、異物像形成板２３は、規則的なパターンが付された光透過性の平板体であり、その規則的なパターンにより、充填液体Ｌｉ中の光透過性の異物に像を形成させる。すなわち充填液体Ｌｉに混入している異物が光透過性でその光透過率が充填液体Ｌｉのそれと近いと、単なる照明光の透過や反射ではその像を検査画像中に形成させることができない。しかしそのような異物でもその屈折率は充填液体Ｌｉのそれと異なる場合がほとんどである。つまり屈折率についてみると、光透過性の異物が充填液体Ｌｉ中で異屈折率領域を形成しているといえる。このような異物による異屈折率領域が存在する充填液体Ｌｉを透過させるようにして異物像形成板２３の規則的パターンをカメラ２１で捉えるようにすると、その規則的パターンに異屈折率領域により歪みを生じる。つまり異物像形成板２３における規則的パターンの像の歪みとして検査画像中に光透過性の異物の像を形成させることができる。

このことから分るように、異物像形成手段である異物像形成板２３における規則的パターンは、充填液体Ｌｉに混入している異物のサイズよりも小さなパターン間隔を有していることが望ましい。一方、パターンそのものには特に制限はなく、例えば横縞パターンや格子パターンあるいはその他の適宜なパターンを用いることができる。ただ、画像処理などによりパターン像の歪みを検出する際に、その検出をより容易になせるようにするという点では、できるだけ単純なパターンが好ましく、その代表的な例は横縞パターンである。また異物像形成手段を異物像形成板２３として構成する場合には、図１に示すように、照明光源２２と製品Ｍの間に異物像形成板２３を設け、照明光源２２で背後から照らし出された異物像形成板２３の規則的パターンが充填液体Ｌｉを透過してカメラ２１で捉えられるという配置で撮影系を形成する必要がある。

異物像形成板２３の規則的パターンとして横縞パターンを用いた場合の検査画像の例を模式化して図４に示す。容器Ｂ中で回転している充填液体Ｌｉは、その液面に凹面を形成する状態を呈している。一般的にそうであるように容器Ｂが円柱である場合、この充填液体Ｌｉは、そこを透過する光に対してレンズ効果を発揮する。そのため異物像形成板２３における横縞パターンＰの像Ｐｆは横方向に拡大された状態で検査画像に現れる。そして充填液体Ｌｉ中に光透過性の異物があれば、それが横縞パターンＰｆに歪みＰｄとして現れる。また歪みＰｄは、充填液体Ｌｉが回転しており、これに伴って異物も動いていることから、複数枚の検査画像において異なる位置に現れる。そこで、画像間差分取得処理手段２５により複数枚の検査画像間で差分をとり（処理１０４）、その結果に基づいて異物検出処理手段２６により異物の有無を判定する（処理１０５）。これは、上述したように、例えば容器Ｂに付着している汚れなども光透過性の異物と同様に異屈折率領域を形成する場合があり、それが異物として誤認されるのを防止するためである。それから最後に異物有無の判定結果に基づいて製品の選別を行う（処理１０７）。この選別処理で不良品とされた製品は、搬出ロータ３により機械的に選別されて不良品コンベア５へ向けられる。

以上のように、本発明では、規則的なパターンが付された異物像形成板を用いることにより、光透過率が充填液体のそれにきわめて近い異物でも検査画像中に捉えることができるようにしている。したがって本発明によれば、従来の検査画像手法ではその検出が困難であった異物でも容易に検出することができるようになり、異物検査の精度をより一層高めることが可能となる。なお検査装置は異物検査の他にもいくつかの検査をなせるようにされるのが通常であるが、それらについては図示を省略し、説明も省略する。

以上の実施形態は、規則的なパターンが付された光透過性の平板体の形態で形成した異物像形成板２３を異物像形成手段として用いる場合であったが、異物像形成手段には、このような異物像形成板２３の他に種々の形態が可能である。例えば液晶板で異物像形成板を形成し、それを電気的に制御して規則的なパターンを生成させる構成も可能である。また例えば照明光源２２に規則的なパターンを付すことで異物像形成手段を照明光源２２と一体化させて設けるような構成も可能である。さらに例えば液晶装置やＣＲＴ装置などを照明光源として用い、その照明光源自体に規則的パターンを生成させる形態も可能である。

本発明は、規則的なパターンにより異物についての像の形成を可能とする異物像形成手段を用いることにより、光透過率が充填液体のそれにきわめて近い異物でも検査画像中に捉えることができるようにしている。したがって本発明によれば、従来の検査画像手法ではその検出が困難であった異物でも容易に検出することができるようになり、異物検査の精度をより一層高めることが可能となる。このような検査技術は、例えば医薬品のように、より高度な品質管理が求められる製造分野に特に有効であり、そのような分野での製造技術の発展に大きく寄与することができる。

一実施形態による検査装置の構成を模式化して示す図である。 回転ユニットの構成例を模式化して示す図である。 異物検査処理の流を示す図である。 検査画像の例を模式化して示す図である。

符号の説明

１１ 回転ユニット
２１ カメラ
２２ 照明光源
２３ 異物像形成板（異物像形成手段）
２４ 検査処理部
Ｂ 容器
Ｌｉ 充填液体

Claims (2)

1. 容器に充填された液体への異物混入の有無を検査するについて、照明光源とカメラを含んでなる撮影系にて前記容器の外部から前記充填液体を撮影して検査画像を取得し、この検査画像を処理することにより前記異物の検出をなすようにされている異物検査方法において、
   規則的なパターンにより前記異物についての像の形成を可能とする異物像形成手段を用い、前記異物像形成手段における規則的パターンを前記検査画像に取り込むように前記撮影をなすようにしたことを特徴とする異物検査方法。
2. 容器に充填された液体への異物混入の有無を検査するについて、照明光源とカメラを含んでなる撮影系にて前記容器の外部から前記充填液体を撮影して検査画像を取得し、この検査画像を処理することにより前記異物の検出をなすようにされている異物検査装置において、
   規則的なパターンにより前記異物についての像の形成を可能とする異物像形成手段を用い、前記異物像形成手段における規則的パターンを前記検査画像に取り込むように前記撮影をなすようにされていることを特徴とする異物検査装置。
   

Images