(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動的に錠剤を瓶に充填するシステムであって、
ａ）錠剤を保存するホッパと、
ｂ）前記保存錠剤を複数の錠剤流に分岐させるフィーダと、
ｃ）前記フィーダからの前記複数の錠剤流を、検査ステーションを通り越して運搬するコンベヤとを備え、前記検査ステーションは、前記検査ステーションを通過する各錠剤を、色、形状およびサイズで検査し、各錠剤が既定の目標値を満足させるか否か、および錠剤の個数を示す第一信号を生成する手段を備え、さらに
ｄ）前記検査ステーションを通過する前記錠剤を受け取る錠剤ダイバータを備え、前記錠剤ダイバータは、前記錠剤を再利用流、不合格流、または瓶充填流へと分岐させるフラップを含み、各前記フラップは、前記検査ステーションからの前記第一信号に反応して、錠剤を前記流に分岐させ、さらに、
ｅ）前記既定目標値を満足し、前記瓶充填流に分岐された錠剤を受け取る瓶充填ステーションを備え、前記瓶充填ステーションは、
ｉ）充填用の少なくとも１本の空瓶を配置する、瓶エスケープ装置と、
ii）空瓶の流を前記瓶エスケープ装置に供給する、搬入瓶コンベヤと、
iii）充填済みの瓶を前記瓶エスケープ装置から受け取り、充填済みの瓶の流れを前記瓶エスケープ装置から分岐させる搬出瓶コンベヤとを含み、さらに
ｆ）錠剤を、自動的に前記ホッパから前記検査ステーションに供給し、検査し、前記再利用流、不合格流または瓶充填流のいずれかに分岐するように、前記フィーダ、前記検査ステーション、前記錠剤ダイバータを調整し、さらに、前記瓶充填流に分岐された錠剤を空瓶に連続的に充填するように、前記瓶充填ステーションを調整するコントローラとを備えるシステム。
【請求項２】
複数の錠剤流のそれぞれが、さらに、複数対の錠剤流を備え、錠剤流の各対が検査ステーション、錠剤ダイバータおよび瓶エスケープ装置を有する請求の範囲第１項に記載のシステム。
【請求項３】
前記フィーダが震動フィーダである請求の範囲第１項に記載のシステム。
【請求項４】
さらに、
ａ）前記錠剤ダイバータと前記瓶エスケープ装置との間に配置され、前記個数を示す第二信号を生成し、前記第二信号を前記コントローラに伝送する、前記瓶エスケープ装置に入る錠剤の個数を検出するための光センサと、
ｂ）前記瓶エスケープ装置の下流にある瓶ダイバータとを備え、
ｃ）前記コントローラが、前記第二信号を前記第一信号と比較し、前記光センサが検出した錠剤の前記個数が、前記錠剤ダイバータによって瓶充填へと分岐された錠剤の個数と一致しない場合は、充填済みの瓶を分岐させる請求の範囲第１項に記載のシステム。
【請求項５】
前記コンベヤシステムが、前記錠剤流用の、最大４本のコンベヤベルトを含む請求の範囲第１項に記載のシステム。
【請求項６】
前記検査手段が、さらに、前記錠剤を検査する検査用カメラを備える請求の範囲第１項に記載のシステム。
【請求項７】
さらに、前記ホッパと連絡する仕切り付きホッパを備え、前記仕切り付きホッパが、前記選別済み錠剤を複数の錠剤流に分割して、前記震動フィーダに送る請求の範囲第１項に記載のシステム。
【請求項８】
前記コントローラがまず、感知された色、形状またはサイズを、色およびサイズの既定目標値と比較し、検査した錠剤を再利用するか、不合格にするか、合格にするか、または異常な錠剤として識別するか示す前記第一信号を生成し、検査した錠剤が合格の場合は、次に、前記錠剤ダイバータを調節して、前記合格錠剤を、前記瓶エスケープ装置内にある前記対の瓶の一方に分岐させる請求の範囲第１項に記載のシステム。
【請求項９】
前記瓶エスケープ装置が、少なくとも１対の瓶受けステーションを有するスターホイールと、前記スターホイールを断続的に回転させて、空瓶を前記瓶充填ステーションの少なくとも１台に配置し、前記瓶充填流に分岐された錠剤を受け取る手段とを備える請求の範囲第１項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ホッパが、前記コントローラによって制御される、錠剤を前記フィーダに向けるための弁を有する請求の範囲第１項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記瓶エスケープ装置が、
ａ）ｉ）第一開口部、前記容器を受け取るサイズの第一凹部、および前記第一開口部と前記第一凹部とを相互接続する第一シュートと、
ii）第二開口部、前記容器を受け取るサイズの第二凹部、および前記第二開口部と第二凹部とを相互接続する第二シュートとを有する本体と、
ｂ）前記本体上で、前記本体を180゜のセグメントで回転させる駆動装置に前記本体を接続する手段とを備え、
ｃ）前記第一凹部と前記第二凹部とが、前記本体内で、前記本体がその縦軸と交差する線上に配置され、
ｄ）前記本体が前記180゜のセグメントで回転中に、前記第一または第二シュートのそれぞれを通過する前記錠剤を、前記第一または前記第二凹部のいずれかにある容器に連続的に充填できるよう、前記第一および第二開口部が、前記錠剤を受け取るようなサイズで、前記第一および第二シュートがそれを受け取るよう構成される請求の範囲第１項に記載のシステム。
【請求項１２】
さらに、前記本体を前記180゜のセグメントで回転させる装置を備える請求の範囲第11項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第一開口部が、前記本体の前記縦軸と整列し、前記第二開口部が、前記第一開口部を囲んで、前記本体の外周部の回りに延びる請求の範囲第11項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記本体が円筒形の形状で、前記第一および第二凹部が、前記本体の側面において半径方向で対向し、前記第一および第二開口部が、前記円筒形本体の一方端に配置される請求の範囲第11項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記既定目標値が、錠剤の形状のテンプレートを構成する請求の範囲第８項に記載のシステム。
【請求項１６】
自動的に瓶に錠剤を充填する方法であって、
ａ）錠剤の供給源を設けるステップと、
ｂ）前記錠剤供給源を複数の錠剤流に分離するステップと、
ｃ）前記錠剤流がそれぞれ、別個の錠剤の連続流を含むように、前記複数の錠剤流を供給するステップと、
ｄ）サイズ、形状、色および個数のうち少なくとも一つに関して、別個の錠剤をそれぞれ検査するステップと、
ｅ）前記検査ステップに基づいて、前記検査済み錠剤を、再利用流、不合格流、および合格流に分岐させるステップと、
ｆ）空瓶の連続流を設けるステップと、
ｇ）前記合格流から分岐された錠剤を受けるために、少なくとも１本の空瓶を配置して、前記空瓶を充填するステップと、
ｈ）前記充填済み瓶を回収するステップと、
ｉ）前記分離、供給、検査、分岐、設置、配置および回収ステップを制御して、前記空瓶に既定数およびタイプの錠剤を自動的に充填するステップとを含む方法。
【請求項１７】
前記検査ステップがさらに、異常な錠剤を識別し、前記異常錠剤が分岐されるまで、前記制御ステップが自動的な充填を中止する請求の範囲第16項に記載の方法。
【請求項１８】
さらに、前記検査ステップ中に、分岐後で前記空瓶の充填前に、錠剤の前記個数を確認するステップと、前記確認ステップによる個数が、前記検査ステップで得られた個数と異なる場合は、前記充填済み瓶を分岐させるステップとを含む請求の範囲第16項に記載の方法。
【請求項１９】
さらに、
ｉ）検査のために既定のサイズおよび色の目標錠剤を供給し、
ii）前記目標錠剤を検査し、
iii）前記目標錠剤のサイズおよび色が決定されるまで、前記目標錠剤を再利用し、
iv）前記検査ステップ中に検査する錠剤と比較するために、前記目標錠剤のサイズを貯蔵することによって、
目標錠剤のサイズ、形状および色を判別するステップを含む請求の範囲第16項に記載の方法。
【請求項２０】
検査済み錠剤のそれぞれが、１回だけ分岐される請求の範囲第16項に記載の方法。
【請求項２１】
前記分割ステップが、さらに、前記複数の錠剤流を複数対の錠剤流に分割するステップを含む請求の範囲第16項に記載の方法。
【請求項２２】
前記錠剤流の対のそれぞれが、別個の検査ステップを有する請求の範囲第21項に記載の方法。
【請求項２３】
前記検査ステップが、まず検査錠剤を再利用するか、不合格とするか、または合格とするか決定し、前記検査錠剤が合格の場合は、前記検査錠剤は、充填のために配置された２本の空瓶のうち一方に分岐される請求の範囲第16項に記載の方法。
【請求項２４】
前記制御ステップが、瓶の満杯時を感知し、前記合格錠剤を空瓶に分岐させる請求の範囲第22項に記載の方法。
【請求項２５】
前記再利用流に入った錠剤が、前記ホッパに向かう請求の範囲第16項に記載の方法。
【請求項２６】
前記配置ステップのために、複数の空瓶が設けられ、充填用に配置されなかった瓶が、その後の配置のために再利用される請求の範囲第16項に記載の方法。
【請求項２７】
前記空瓶１本が、瓶充填ステーションから瓶出口ステーションへ移動する間に、連続的に充填され、充填後は、前記瓶が排出され、その後の充填のために空瓶に置換される請求の範囲第16項に記載の方法。
【請求項２８】
前記検査ステップが、検査中の錠剤の形状の錠剤形状テンプレートを生成するステップを含む請求の範囲第16項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、錠剤容器を連続的に充填するため自動的に錠剤を供給し、検査し、分岐させるシステムおよび方法に関し、特に、直接配送するために、連続的な錠剤の流れを区分して、所定数の処方丸薬などの錠剤を自動的に充填することができるシステムおよび方法を対象とする。調合薬の場合、充填された容器は使用者または卸売業者への配送に適している。
発明の背景
先行技術では、移動する物品の連続的な流れを検査し、不合格の物品を移動流から分岐（divert）させることが提案されてきた。Jirik他の米国特許第3,283,896号は、ランプを使用してコーヒー豆の連続的な流れを検査し、望ましくないコーヒー豆や屑を望ましいコーヒー豆から選別するコーヒー豆選別装置を開示する。デフレクタアームは、検査システムに基づいて、コーヒー豆を適切なビンに向ける。
Sandbankの米国特許第4,168,005号および第4,324,336号は、コンベヤベルト、検査システムおよび分岐弁を使用して、穀物、土塊などの移動する物品の連続的な流れを分離させる分離装置を開示する。
錠剤またはカプセルを選別する装置が提案されている。Cane他の米国特許第5,238,124号は、回転コームを使用して、カプセルの構成に基づいて、移動するカプセルの連続的な流れを選別する装置を開示する。
Mayer他の米国特許第5,135,113号は、容量測定を利用して錠剤の重量を決定する高速錠剤選別機を開示する。検知した容量測定値によって、錠剤は２本の通路のうち一方に分岐され、適切な収集ビンへ向かう。
Jonesの米国特許第5,191,741号は、流動床の瓶充填システムを開示する。このシステムではばらの錠剤を瓶などの小さい容器に移す。通常、充填システムは、大量の流動錠剤の下を通過する、一連の溝付きスラットで構成される移動ビンを含む。溝は、さらにキャビティに分割され、キャビティが満杯になるまで、錠剤を各キャビティに１個ずつ落下させることができる。充填されたスラットが錠剤ビンの下から移動した後、錠剤は排出され、マニホルドシステムを回した運搬によって各瓶に供給される。
先行技術のシステムは、錠剤の容器を自動的に充填するよう提案されているが、製薬業レベルでは、多くの容器は、依然として所定の処方に基づいて手で充填されている。この充填方法は処方薬を充填した容器を正確かつ大量に提供することができるが、単調で、時間も費用もかかる。
Jonesの流動床瓶充填システムなどの自動システムは、所定の容器を充填するのに要する時間の点でメリットであるが、消費者が使用するには、正確な数およびタイプの錠剤を一貫して含む充填容器を提供できる能力の点で、欠陥がある。
以上の欠陥のために、錠剤容器を連続的に充填し、既定のパラメータの組に基づいて錠剤を供給し、検査し、分岐させて、適切な個数およびタイプの錠剤を含む錠剤容器を提供することができる、自動システムを提供する必要が生じた。
このニーズに応えて、本発明は、錠剤容器に自動的に錠剤を供給し、検査し、分岐させるシステムおよび方法を提供する。この方法では、薬剤師を必要とせず、本発明のシステムおよび方法を用いて、処方薬を自動的に充填し、服用者に郵送または与えることができる。
発明の概要
服用者に直接配送するために、錠剤容器を自動的かつ連続的に充填するシステムおよび方法を提供することが、本発明の第一の目的である。
充填作業中に錠剤を自動的に供給し、検査し、分岐させて、充填した容器が適切な個数およびタイプの錠剤を有することを保証するシステムおよび方法を提供することが、本発明の別の目的である。
本発明の別の目的は、すべての錠剤のサイズ、形状および色を検査することができ、識別の錠剤に固有の機械的部品を有さず、したがって、いかなる錠剤の形状も扱うことができるシステムおよび方法を提供することである。
さらに別の目的は、高速で作動することができ、錠剤に固有の道具類ではなくベルトを使用することによって、迅速に転換する能力を含むシステムを目指す。
製品品質の確実性を向上させ、操作、保守および人力に対するニーズを減少させ、製品の在庫を削減して充填容器の要件に対する対応性が上がる、より小さく経済的なロットサイズを生産する能力を有するシステムおよび方法を提供することが、本発明のさらに別の目的である。
新しい錠剤のサイズを自動的に較正して自己学習する感知（センシング）および制御機能に結合された単純な機械的構成を提供し、クリーニングおよび定期的保守のために容易にアクセスでき、錠剤の流れが部分的に中断しても、連続的に作動することができ、異なった瓶の形状に対応する能力を有し、通常の作業中にオペレータが直接関与することがないシステムおよび方法を提供することが、本発明の別の目的である。
本発明のさらに別の目的は、個々の瓶の連続した流れを、薬用の錠剤、ビタミン、あるいは瓶や容器に通常含まれるなんらかの材料のような物品の流れを、連続的に充填することができる瓶または容器充填システムを提供することである。
本発明の他の目的および利点は、その説明を進めるにつれて明らかになろう。
上記の目的および利点を満足させる上で、本発明は、錠剤を貯蔵するホッパと、貯蔵した錠剤を複数の錠剤流に分岐させるフィーダと、複数の錠剤流をフィーダから連続的に運搬して検査ステーションを通過させるコンベヤとを備える、自動的に錠剤を瓶詰めするシステムを含む。検査ステーションは、検査ステーションを通過する各錠剤の色、形状およびサイズ（面積）を検査して、各錠剤が既定の目標値を満たすか否かを指示する第一信号を生成し、さらに各錠剤を数える手段を含む。錠剤ダイバータは、フラップで再利用、排出、または瓶充填の流れに錠剤を分岐させるフラップ弁を含み、検査ステーションを通過する錠剤を受け取る。各フラップは、検査ステーションからの第一信号に応答して、錠剤を所定の流れに分岐させる。瓶充填ステーションは、瓶充填の流れを介して、既定の目標値を満たす錠剤を受け取る。瓶詰めステーションは、充填用の少なくとも１対の空瓶を配置する瓶エスケープ装置、空瓶の流れを瓶エスケープ装置に供給する瓶搬入コンベヤ、および前記瓶エスケープ装置から充填済みの瓶を受け取り、充填済み瓶の流れを蓋の取付け、ラベル貼り、出荷などの次の処理へと向ける瓶搬出コンベヤとを含む。制御装置は、錠剤をホッパから前記検査システムに自動的に供給し、検査し、再利用、排出または瓶充填の流れのいずれかに分岐することができるよう、フィーダ、検査ステーションおよび錠剤ダイバータを調整する。制御装置は、さらに、前記瓶充填流に分岐した錠剤を、空瓶に連続的に詰めることができるよう、瓶充填システムを調整する。
本発明の別の態様では、自動的に瓶に錠剤を充填する方法は、錠剤供給源を設ける段階と、錠剤供給源を複数の錠剤流に分離する段階と、各錠剤流が、個々の錠剤の連続流を備えるように複数の錠剤流を供給する段階とを含む。個々の各錠剤は、少なくともサイズ、色および形状のいずれかが検査される。検査された錠剤は、検査段階に基づいて、再利用流、不合格流または合格流に分岐される。空瓶の連続的な流れが設けられ、ここで少なくとも１本の空瓶が、合格流から分岐した錠剤を受けて、充填されるように配置される。充填済みの瓶は、蓋の取付け、ラベル貼り、出荷など次の処理のため、回収される。分離し、供給し、検査し、分岐し、設け、配置し、受け取る諸段階は、既定の個数およびタイプの錠剤を空瓶に自動的に充填するように制御される。
さらに別の本発明の態様では、連続的に移動する流れとして移動する個々の容器に、連続流の個々の品目を充填するための装置を提供する。この装置は、第一開口部と、個々の容器を受けるようなサイズの第一凹部と、第一開口部と第一凹部とを相互接続する第一シュートとを有する本体を含む。本体は、第二開口部と、個々の容器を受けるようなサイズの第二凹部と、第二開口部と第二凹部とを相互接続する第二シュートも含む。本体を180゜のセグメントで回転させることができる駆動装置に本体を接続する手段が本体に設けられている。第一凹部および第二凹部は、本体の縦軸と交差する線上で、本体上に配置される。第一および第二開口部は、連続流の個々の品目を受け取るようなサイズであり、第一および第二シュートは、これを受け取るように構成され、本体は、その回転中に、第一凹部または第二凹部にある個々の容器に、第一または第二シュートを通して移動する個々の品目を連続して充填することができるように180゜のセグメントで回転する。
本体は、形状が円筒形で、第一および第二凹部は円筒形本体側面において半径方向で対向することが好ましい。この実施形態では、本体の頂部が第一および第二開口部を有する状態で、本体を回転させる駆動装置を受けるように、本体の底部を構成することができる。
一方の開口部が本体の縦軸に整列し、他方の開口部が、縦軸上に配置された開口部を少なくとも部分的に囲むことがより好ましい。
好ましい実施形態では、装置を使用して、処方薬に使用する錠剤を個々の容器に充填することができる。しかし、この装置は連続的に複数の個々の容器に順次充填するため、第一開口部と第二開口部との間で分岐することができる、別個の物品のいかなる連続流にも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
次に、本発明に添付の図面を参照する。
第１図は、システムの構成要素を示す概略図である。
第２図は、本発明のシステム内を移動する錠剤の１本の流れの検査を示す概略図である。
第３図は、本発明の瓶充填システムを示す概略図である。
第４図は、充填ステーション制御システムの一般的構造を描く概略図である。
第５図は、本発明の一方の制御システムの作動状態を示す概略図である。
第６図は、検査システムの間に見られる凹形境界状態の例を示す図である。
第７図は、検査システムの例示的なモジュール式構成の透視図である。
第８図は、例示的な錠剤ダイバータの断面図である。
第９図は、容器充填装置の前面透視図である。
第10図は、第９図の充填装置の断面図である。
第11図は、容器充填装置の別の実施形態の平面図である。
第12図は、第11図の線ｘ−ｘに沿った断面図である。
好ましい実施形態の説明
本発明のシステムおよび方法は、製品の品質を高め、効率的な小さいロットサイズのパッケージ類を提供する自動錠剤充填システムを対象とする。単純な機械的構成と洗練された感知および制御を用いて、検査システムを通して震動フィーダを使用し、錠剤をホッパから供給することができる。検査の後、錠剤を再利用、不合格または瓶詰めへと選別することができる。
本発明のシステムおよび装置は、システムの構成を変化させる必要なく、異なった錠剤のタイプおよび瓶のサイズに適用できるという点で、他の先行技術のデザインと比較して利点がある。その他の特徴には、新しい錠剤のタイプを自動的に較正して自己学習し、通常の作業中はオペレータが直接関与することがなく、一つまたは複数の錠剤の流れが使用できなくなった場合でも、瓶の充填を続行できることがある。
以上の特徴の結果、製品品質の確実さが向上し、バッチ間の転換が迅速になり、運転費、保守および人力に対するニーズが減少する。さらに、梱包ラインの効率および稼働率が向上し、製品の在庫を削減して対応性が向上する、より小さく経済的なロットサイズが得られる。
本発明のシステムおよび方法により、既定の個数およびタイプの錠剤を瓶に充填することが可能になる。
システムは多種多様な錠剤のサイズを処理できると予想されるが、好ましい錠剤の寸法は以下の通りである（これは円形の直径に基づく）。
錠剤の最大寸法:0.8インチまたは20mm
錠剤の最小寸法:0.2インチまたは5mm
錠剤の最小厚さ:0.1インチまたは2.5mm
同様に、いかなるサイズの瓶も本システムに適用可能と考えられる。30、75および120mlの瓶を使用することが好ましいが、250、または500mlもある瓶も使用することができる。
ここで、第１図を参照すると、本発明のシステムは、全体として参照番号10で示され、錠剤コンベヤシステム１、および検査システム３、錠剤ダイバータシステム５、瓶コンベヤシステム７および充填ステーション制御装置９を備える。錠剤コンベヤシステム１、錠剤ダイバータシステム５および瓶コンベヤシステム７は、破線の長方形の領域で識別される。上述したシステムおよび制御装置のそれぞれについて、以下で、別個の項目で説明する。
錠剤コンベヤシステム
錠剤コンベヤシステム１は、従来のいかなる錠剤供給源13を使用しても充填することができる錠剤ホッパ11を含む。錠剤ホッパ11はステンレス鋼製で、ピボットを使用してステンレスの枠に取り付けることができ、これによってホッパは、容易に洗浄できるよう垂直から水平まで旋回することができる。
錠剤ホッパ11を使用して、ホッパのゲート弁15からシュート（図示せず）の４本の別個の放出口を通して、震動フィーダ17に供給する。
ホッパは、充填する時期について信号を発する２個の低レベルセンサと、充填を停止する時期について信号を発する２個の高レベルセンサとを有することができる。センサは容量タイプで、必要に応じて取り外すことができるよう、センサにはプラグがあることが好ましい。ホッパの容量は、そのサイズに応じて変化するが、約80リットルであることが好ましい。
震動フィーダ17は、はっきりした個別化（singulated）された錠剤流21（ホッパのゲート弁15から発する４本の通路のそれぞれに２本）を生成する。この機能を達成するには、いかなるフィーダを使用してもよいが、震動フィーダが好ましい。フィーダ17は、ゴム製耐震取付台を使用して枠に取り付ける、ステンレス鋼タイプでよい。震動駆動装置は、完全に封止され、フィーダの震動路の下に吊り下げることができる。震動路の線速度は、震動駆動装置の振幅を調整することにより、異なる錠剤に対して自動的に変化させることができる。オプションで、小さい錠剤の破片や塵を収集ビンや吐出し真空器に落下させることができるシフトメッシュを、震動フィーダ上に設けることができる。
４対の錠剤流21が、コンベヤシステム23に供給される。コンベヤシステムは８本の錠剤流のそれぞれを、瓶充填の前に選別するため、検査システム３に移送する。
好ましい実施形態では、コンベヤシステムは枠上に取り付けることができ、FDAの基準を満たし適切な幅のベルトを、別個に最大４本または最大２対含むことができる。FDA認可の透明なPVCオーバーレィを施した、幅300mmの黒いシームレスPVCベルトが、一例である。洗浄を容易にするためには、ベルトが容易に交換されることが望ましい。各ベルトをバリアシステムで分離しておくことができるので、各ラインが異なる錠剤を梱包することができる。通常、ベルトは200mm/secの速度で走行するが、システムの変数に応じて他の速度を用いてもよい。
黒いシームレスベルトは、錠剤を捕捉する可能性を最小限に抑えるよう側面を折り返して、ベルトの外縁を越えて延びる台板の上を走行することができる。
好ましくは、ベルトコンベヤは、錠剤がベルトを離れる時に錠剤の脱出軌道を制御する回転ナイフエッジアセンブリ、ベルトテンショナ機構、および錠剤を受け取る時にベルトが必ずクリーンであるためのベルト洗浄機構を含むことができる。洗浄機構は、たとえば布または真空のシステムなど、周知のいかなるタイプでもよい。
複数の別個のベルトまたは対のベルトを設けることにより、他のベルトの作動時に各ベルトを独立して保守することができるので、柔軟性および生産性が向上する。
検査システム
検査システム３は、錠剤瓶充填システム10の品質管理の側面の一部である。各システムは、錠剤流がベルトを通過するにつれ、２本の複数の錠剤流を検査し、錠剤が正しい色、形状およびサイズであり、損傷を受けていないことを確認する。損傷およびサイズは、投与量の効率を保証するため確認される。錠剤の約10％が失われたら、錠剤１個を不合格とする。第１図で図示するように、平行な錠剤流21の１対ごとに、１台の検査システム３を設ける。４対の平行な流れがある場合は、合計で４台の検査システムを設ける。
システム３で個々の錠剤を検査したら、検査結果をダイバータ制御装置25に送り、これはこの情報を用いて、瓶充填のために錠剤ダイバータシステム５を制御する。
第２図は、検査システムの構成要素を詳細に示す。システムは、３台のライン走査カメラを使用する。１台のカメラ27は、形状および面積に関するデータおよび一色のデータを提供する。このカメラは損傷の判定も行う。他の２台のカメラ29は、他の二色のデータを提供する。カメラはフレームメモリおよび画像処理ハードウェア31に接続され、これは走査線データから縁および色の情報を抽出する。フレームメモリは、モニタ33を接続して画像を観察することができるインタフェースを含む。画像前処理ハードウェアからのデータは、先入れ先出しバッファを介してディジタル信号プロセッサに渡され、各走査線の端に、関連した割込みが発生する。割込みについては、後でより詳細に検討する。ディジタル信号プロセッサのサブシステムは、プロセッサ、データメモリ、プログラムデータメモリおよび非揮発性メモリで較正される。検査システムのコードは、非揮発性メモリに保存され、起動時に高速プログラムメモリにロードされる。感知したデータがディジタル信号プロセッサに処理されると、その結果は、錠剤の分岐のための通信先入れ先出しバッファを介してダイバータ制御装置25に送られる。
同様の錠剤の色合い間の違いを解像するのに必要な色の感度を達成するため、厳密に規定された色のチャネルと慎重に制御した照明が必要である。これは、別個のカメラ27および29のそれぞれで干渉帯域フィルタを使用することによって達成できる。いかなる３枚フィルタの組も使用することができるが、通常は三色カメラには、赤、緑および青のフィルタを使用する。
以下の走査線カメラを使用することが好ましい。カメラ29には、サイズ、形状および一色用の１×1024素子（高解像度）の時間遅延集積（TDI）CCDカメラ、
他の二色のカメラ27には、２×256素子（中解像度）のCCDカメラである。
ビームスプリッタとフィルタの組合せによって、３台のカメラ全部が同時に同じ眺めを見ることができる。各カメラは、それ自体のカラーフィルタ、集束レンズ、および虹彩絞りを有する。高解像度チャネルの倍率は、他の２チャネルより４倍大きい可能性がある。
流れの各対にある錠剤は、縦軸の各側に対称に配置された光ファイバの光ガイドからの２本の光線で照明する。この構成は、錠剤に最高強度の照明を与えながら、ベルトへの照明を最小限に抑える。ガイドの各対には、電子的に制御可能な単一の光源から電源を供給することができる。
画像収集は、コンベヤ23と関連するエンコーダを使用して、ベルト速度に合わせる。
画像処理アルゴリズムは、別個の形状、サイズおよび色のモデルをベースにしたモデルである。各モデルは、バッチの開始時に、以下で述べるTEACH手順の一部として自動的に学習される。この柔軟なアプローチによって、新しい錠剤のタイプをすべて、オペレータのプログラミングを必要とせず教えることができる。
錠剤のサイズ、形状および色は、以下のように判別される。
錠剤の面積は、各錠剤候補の画素の数を数えることによって測定する。
錠剤の形状は、Ｒ・θアルゴリズムによって測定する。これは、まず錠剤の第一区域の重心を計算し、次に幾つかの等角増分で中心に対して錠剤の半径を測定することによって働く。錠剤の形状テンプレートが、半径対角度としてシステム内に保存される。観察された物体（錠剤）は、テンプレートと照合して相関をとり、その一致誤差が計算される。形状試験は、次の２段階のプロセスである。
（１）テンプレートと物体のＲ・θプロフィールとの間の相関が高いことを確認する。
（２）相関プロフィール間の一致誤差が小さいことを確認する。
色試験は、TEACH手順中の統計的に有意の数値を平均することによって、錠剤と、各バッチの開始時に学習した色モデルとの間の色の違いを調べる。
色モデルは、「RGB」空間の色ベクトルの方向（色相）および大きさ（輝度）の両方である。
色の測定は、三色チャネルの画素の輝度レベルを平均化し、チャネルごとに単一の数字を出すので、処理は簡単である。輝度の限界を用いて、ハイライト部分と影とを除外する。これは、暗い領域およびハイライト領域では、色の測定が不正確だからである。
異常な錠剤（rogue tablets）は、色の相違によって検出することができる。というのは、形状は同じであるが色の異なる錠剤が梱包されるからである。異常な錠剤が検出されたら、ラインが停止する可能性がある。システム構成は、対象が破損した錠剤かもしれないので、サイズまたは形状によって（不合格の錠剤とは対照的に）異常な錠剤を検出することはしないが、ソフトウェアの変更は可能であり、システムはこの構成に限定されるものではない。
画像処理電子ハードウェア31は、カメラおよび光学機器とともに各フィーダチャネル21用の単一のモジュールに組み込まれる。単一の印刷回路基板であることが好ましい。カメラおよび光学機器の構成要素は、ジグ上で事前に整列させておくことができる。モジュールは交換可能で、セットアップは不要である。従って、現場でシステムをセットアップする場合は、ジグを供給することができる。各検査システムモジュールは、独自の電源および光源を有することができる。
検査システムは、ダイバータ制御装置25の制御下で作動し、決定結果をこれに出力する。各錠剤に対する決定結果は、以下の通りである。
−合格
−不合格
−再利用
−異常
各検査システム３は、錠剤ダイバータシステム５と相互作用し、各錠剤の検査で出された決定結果に基づいて各錠剤の進路を変更する。
錠剤ダイバータシステム
再び第１図を参照すると、コンベヤシステム23および検査システム３を出た錠剤流21の対ごとに、錠剤ダイバータシステム５が設けられている。錠剤ダイバータシステム５は、ダイバータ制御装置25からの信号に基づいて錠剤を再利用流37、不合格流39または合格流41に分岐させる、参照番号35で識別された第一錠剤ダイバータステップＩを含む。
第二の分岐は、参照番号43で指示され、各錠剤は瓶「Ａ」の流45または瓶「Ｂ」の流47に分岐される。
コンベヤシステム23からの一対の流れを示す流れ45および47は、シュート49によって結合され、瓶コンベヤシステム７への単一の供給流51または53を生成する。下記のような各錠剤分岐ステップのために、光路センサ55が設けられて、錠剤の各流45または47を検出する。これらの光路センサは、錠剤の個数を検証する。１次錠剤計数は、検査システムの結果から実施し、これらの追加のセンサは、錠剤がダイバータ機構によって正しく選別されたか検証する。これらのセンサで何らかの予想に反した物体が見られたら、それはエラーとして扱われ、瓶は不合格となる。
再び第２図を参照すると、好ましい実施形態は、錠剤ダイバータシステム５はコンベヤ61の端から自由落下した錠剤59を受け取るダイバータ本体57を備える。ダイバータ本体57は、２本の錠剤流21のそれぞれに１組で、２組のシュー
トを有するが、第２図には１本の錠剤流および１組のシュートしか図示しない。ダイバータ本体57は、錠剤59が分岐するまで、それが側壁に接触しないよう、自由落下路を提供する。
各シュートは、それぞれ３枚の機械的フラップ63、65および67を有して、錠剤59を正しいシュートに分岐させる。２回以上分岐する錠剤はない。フラップは、フラップ操作用の回転式空気圧アクチュエータ69と噛み合ったキー付き端部で、軸に取り付けることができる。ダイバータ本体とフラップとは、洗浄のためにシステム全体から容易に取り外すことができる。
運転時には、空気圧で作動した機械的フラップが、錠剤を正しいシュートに分岐させる。これは、ダイバータ制御装置25によって実施され、その主たる機能は、検査の結果に基づいて錠剤を計数し、正しい目的地に経路指示する。ダイバータ制御装置が、二つの決定結果に基づいて、錠剤を選別する。
第一の決定は、錠剤が良好か、不合格にすべきか、あるいは再利用すべきか決定する、つまり第１図の錠剤ダイバータステップＩである。不合格または再利用とする必要がある場合は、それに応じてダイバータを配置する。つまり、第２図を参照すると、フラップ63が点線で図示したように配置され、錠剤59を再利用流に分岐させる。同様に、フラップ65は錠剤を必要に応じて不合格流に分岐させる。錠剤が良好な場合は、第二の決定を実行する必要があり、第１図の分岐ステップIIとなる。
第二の決定は、充填される瓶の可用性を検査する。いったん瓶、つまり瓶「Ａ」が充填され、瓶コンベヤシステム７で検出されると、フラップ67が切り替わり、瓶が可用であれば瓶「Ｂ」を充填することができる。以下で述べるように、満杯の瓶は瓶コンベヤシステムの瓶エスケープ機構から押し出されるので、空瓶を充填システムに配置することができる。可用な瓶がない場合は、コンベヤ上の瓶を再利用し、エラーメッセージを充填ステーション制御装置９に報告することができる。
不合格流39または再利用流37に入る錠剤は、ダイバータのフラップ位置が正しい位置であり、瓶へ他からの錠剤が入った様子が見られなかったか検査することによって、間接的に検査する。
瓶「Ａ」または瓶「Ｂ」へのフラップ67の分岐に応じて、瓶に供給する静止漏斗部分を使用して、２本の錠剤流を結合する。
再利用流37は、収集ビンに向けるか、第１図に見られるように、錠剤ホッパ11に戻すことができる。不合格の錠剤も、適切に処分するための収集ビンに向けることができる。
第８図を参照すると、好ましい錠剤ダイバータ本体は、全体的に参照番号57'で指定され、フラップ63'、65'および67'を含む。作動位置で図示されているフラップ63'は、錠剤を再利用ライン37に向ける。非作動位置で図示されているフラップ65'は、錠剤流を制御して、不合格ライン39に入れる。
フラップ67'は、瓶「Ａ」流45と瓶「Ｂ」流47との間で、錠剤流を制御する。光路または個数検証センサ55が、流45および47のそれぞれに設けられる。
流45または47に流れ込む錠剤は、次に、瓶充填用シュート（図示せず）を介して、ダイバータ本体57'内の平行の流と結合される。
瓶コンベヤシステム
第１図に戻ると、瓶コンベヤシステム７は、瓶を搬入瓶コンベヤ73に供給する瓶の供給源71を備える。搬入瓶コンベヤは、空瓶を瓶エスケープ機構75に搬送する。この機構を調整して、流51または53のいずれかからの錠剤を受け取るよう、空瓶を配置する。
瓶が充填されると、充填済み瓶を搬出瓶コンベヤ79によって瓶エスケープ機構75から除去する。充填が正しく実施されなかった瓶は、光路センサ55が生成した錠剤の個数とダイバータ制御装置25との不一致に基づき、瓶ダイバータ81に分岐することができる。瓶ダイバータ81は、充填が正しく実施されなかった瓶を不合格瓶流83に分岐することができる。充填が正しく実施された瓶は、充填瓶流85に入ることができる。
好ましい実施形態では、第３図を参照すると、瓶コンベヤシステム７は、以下を含むことができる。
長さ３メートルの搬入コンベヤ。搬入コンベヤシステム自体は、以下を備える。
−幅4 1/2インチの主搬入スラットチェーンコンベヤ
−幅3 1/4インチの再循環スラットチェーンコンベヤ
瓶は、各ダイバータチャネルの下で瓶を瓶エスケープ装置に配置する主搬入コンベヤ上に、直立姿勢で配置することができる。すべての瓶エスケープ装置に瓶が存在する場合には、すべてのエスケープ装置を通過した主搬入コンベヤ上の瓶は、第１図で再利用74と指示された再循環コンベヤに搬送され、次に上流に向かい、再び主搬入コンベヤに戻る。
各錠剤ダイバータ５は、独自の別個の瓶エスケープ機構75を有する。これは、180゜で二つの位置を有する単一の交換可能なスターホイールである。これは、流45および47の、それぞれの二つの瓶充填位置51または53に対応する。
第９図および第10図を参照すると、瓶エスケープ機構75は、スターホイールの本体121を含む。本体121の表面122からは、１対のシュート構造123および125が延びる。第10図から分かるように、シュート構造123は、瓶Ｂ流47と、瓶充填ステーションまたは凹部127に配置された瓶Ｂとを連絡する。同様の方法で、シュート構造125は、瓶Ａ流45と、瓶充填ステーション129に配置された瓶Ａとを連絡する。
スターホイール本体121は、以下で述べるように、スターホイールを回転させる駆動機構（図示せず）のスピンドル131を受ける穴128を有する。
スターホイールの動作は断続的である。つまり瓶が充填されると、スターホイールは180゜回転し、この動作は充填済みの瓶を、ステーションの下を移動する瓶搬出コンベヤに供給する。スターホイールの回転中に、他の瓶が充填される。
運転中には、錠剤コンバータ機構５で受け入れた錠剤が瓶Ａ流45に導入されるよう、ダイバータの弁67または67'が配置される。充填中、瓶充填ステーション129は、搬出瓶コンベヤ79に隣接して配置される。したがって、瓶Ａが充填されると、スターホイールが180゜回転し、この回転が充填済みの瓶Ａを搬出瓶コンベヤ79に沿って移動させる。第１図参照のこと。
それと同時に、いったん瓶Ａが充填されると、ダイバータのフラップ67または67'が移動し、流れる錠剤流を瓶Ｂ流47に分岐させる。その錠剤はスターホイール本体121のシュート構造123に向かい、瓶充填ステーション127に配置された瓶Ｂを充填する。瓶Ａが充填されて、スターホイールが瓶Ａを搬出瓶コンベヤ79に排出すると、瓶Ｂは、錠剤で充填されながら、スターホイール内で180゜回転することに留意されたい。
瓶Ｂがスターホイール内で回転する間、その時には空の瓶充填ステーション129は、搬入された瓶または瓶搬入コンベヤ73に隣接する位置で、空瓶を受け取る。この構成により、瓶Ａまたは瓶Ｂのいずれかが、シュート構造123または125を通る連続的な錠剤流を受け取る。したがって、錠剤の供給が中断せず、高速の瓶充填を達成することができる。
瓶Ａを瓶充填ステーション129で充填する間、搬入瓶コンベヤ上の空瓶を、分岐フラップまたは搬入瓶コンベヤ流内の同等品によって案内し、瓶充填ステーション127を埋めてからスターホイール本体121を回転させるまで、充填サイクルには十分な時間がある。
たとえば、スターホイールは回転に約１秒かかり、したがって、１瓶に100個の錠剤を充填するレベルでは、スターホイールは約７秒間静止する。これによって、瓶搬入コンベヤから空の充填ステーション129に別の空瓶を供給する、十分な時間が与えられる。
各スターホイールの駆動機構は、一方向割出しユニットに結合した空気圧セミロータリアクチュエータである。停止シリンダが180゜の移動を確保する。センサがエスケープ機構の位置および搬入位置にある瓶を検出する。
正しく充填されなかった瓶（ダイバータ制御装置とダイバータシュートのセンサとの不一致で検出）は、瓶搬出コンベヤ上で自動的に分岐され、待機領域または貯蔵所に入れられる。
第３図を参照すると、瓶エスケープ機構のシーケンスの代表的サイクルを、全体として参照番号300で指示し、錠剤ダイバータ（図示せず）から出た流45からの錠剤を瓶Ａに充填する第一ステップを示す。スターホイール121を、空のステーション127付きで示す。空瓶Ｂが、搬入コンベヤからステーション127に供給される。
瓶Ａが充填されると、錠剤は流47に分岐され、瓶Ｂを充填する。
次に、スターホイールが回転し、瓶Ａを排出する一方、ステーション127の瓶Ｂで充填を続行する。
次に、瓶Ａで示した別の空瓶が、瓶搬入コンベヤから空のステーション129に供給される。
瓶Ｂが充填されたら、錠剤は流45に分岐され、瓶Ａを充填する。
再びスターホイールを回転し、搬出瓶コンベヤに沿って瓶Ｂを排出する一方、回転中に瓶Ａで充填を続行する。瓶充填シーケンスは、第３図の再利用ライン46で示すように、別のサイクルを開始する。
第11図および第12図を参照すると、代替瓶エスケープ機構75'が図示される。この実施形態では、スターホイール121が、第９図および第10図で図示したようにスターホイール本体の上面から延びる別個の構造ではなく、その中に形成されたシュート123'および125'を有する。この実施形態では、シュート125'が、本体の周囲の一部に延びたトラフ131を有し、これによってスターホイール本体が回転中に、その下に配置された瓶を連続的に充填することができる。
第11図および第12図に図示した実施形態では、次に瓶Ｂは、スターホイール本体121'が回転して充填された後、瓶搬出コンベヤに搬出される。この回転中、瓶充填ステーション129'の瓶Ａが回転し、それと同時にシュート125'に分岐された錠剤での充填が開始される。次に、空の瓶充填ステーション127'は、瓶搬入コンベヤ73から別の空瓶を受け取り、瓶充填サイクルを続行する。
瓶エスケープ機構は、移動する物品の連続流に関わるいかなる用途でも、移動する空瓶の連続流を連続的に充填するのに、利用することができる。たとえば、ビタミン錠またはキャンディをスターホイールのシュート間で分岐させ、スターホイール本体の開口部または凹部に配置された容器を充填することができる。
制御システム
本発明のシステムおよび方法は、分散制御システムを有する。つまり、システムは分散した制御要素間でのデータ流を最適化するよう設計されている。第１図を参照すると、制御監視コンピュータは、IBMのPC386型が好ましく、これは、充填ステーション制御装置９として機能し、逐次インタフェースを介して、それぞれが独自のCPUを有する幾つかのカスタムインタフェース基板と連絡する。カスタムインタフェース基板は、錠剤コンベヤシステムの制御装置19、ダイバータの制御装置25および瓶コンベヤシステムの制御装置87に対応する。
充填ステーション制御装置９は、充填ステーションの運転に関する情報を表示するビデオ表示ユニット89と、キーボードの形のオペレータ入力装置91とを含む。充填ステーション制御装置は、主たる制御機能を以下のように実行する。
オペレータキーボードから命令を受け取る。
画面に情報を表示する。
分散した制御装置を連係させる。
検出されたエラー状況に応答する。
データを処理し、保存する。
ダイバータ制御装置25、瓶コンベヤシステム87、および錠剤コンベヤシステム制御装置19は、第１図で、長方形の点線で識別された全体的な錠剤システム、瓶コンベヤシステム、および錠剤コンベヤシステムをそれぞれ制御する。
第４図は、本発明のシステムおよび装置のための制御システムに関する、より詳細な結線図を示す。ダイバータ制御装置25は、ダイバータのフラップ63、65および67、瓶エスケープ機構75、震動フィーダ17、光路センサ55、および錠剤流21の対を監視する各検査システム３に関連したアナログおよびディジタルの入出力を制御する。
充填ステーション制御装置９は、錠剤コンベヤシステム制御装置とも連絡して、錠剤コンベヤ23、ホッパゲート弁15、震動フィーダ17の振幅、およびセンサが監視した錠剤ホッパレベルを制御する。この制御装置は、錠剤の補充が必要な場合は、充填ステーション制御装置にも指示を出す。
最後に、瓶コンベヤ制御装置87は、充填ステーション全体、特に瓶供給コンベヤ73および79およびその調整ゲート78に関連した入出力を制御する。瓶が詰まった場合は、オペレータがシステムを停止することができる。調整ゲート78は、任意のタイプのゲート、またはたとえばコンベヤ内に延びて瓶をつかみ、充填ステーションへ向けるフラップまたは板などの、瓶を瓶エスケープ機構に出し入れするダイバータでよい。あるいは、瓶コンベヤを充填ステーションの下に配置して、瓶をそこに供給するか、そこから瓶が出るのを容易にすることができる。
それぞれの充填システムに、検査システムが１台、ダイバータ機構が１台、錠剤流21の各対のための瓶エスケープ機構が１台ある。錠剤流が４対あるとすると、合計して４台の検査システム、錠剤ダイバータシステムおよび瓶エスケープ機構がある。これを第１図に示すが、ここでは１対の錠剤流21のみが検査システム３、錠剤ダイバータシステム５および瓶エスケープ機構75を通過するよう描かれている。瓶充填システムには、１台の錠剤コンベヤシステム制御装置19および瓶コンベヤシステム制御装置87が設けられる。
充填ステーション制御装置は、システム10を完全に自動化する周知のいかなる方法でも設計できるが、第５図に示す状態で運転することができる。その状態の多くは、システム全体の識別の運転状態を示す。
たとえば、保守レベルによって、保守技術者が検査システムを較正することができる。S/Wアクセス（ソフトウェアアクセス）のため、認定ユーザはプログラミングを変更することができる。
待機モードでは、機械の可動部品はすべて静止し、瓶エスケープ用出口の瓶は空である。
切換え状態は、オペレータが、ライン分解（strip−down）手順、錠剤の新バッチのデータ入力、およびラインのセットアップをできるよう設計されている。ライン分解とは、システムに関連した様々なホッパおよびビンを空にし、始動の前に構成要素を取り外したり、クリーニングしたりすることである。新バッチ錠剤データの入力によって、オペレータはシステム実行のため、バッチの量、１分当たりの瓶の本数、製品強度、錠剤の名目サイズ、使用期限、およびPSFコードを規定することができる。ラインセットアップ手順では、システムがすぐ運転できるよう、清掃のために取り外した構成要素を取り付ける。
学習状態では、システムは処理すべき現在の錠剤の錠剤モデルを学習する。この状態については、検査システムの運転についての検討に関連して、以下でより詳細に検討する。
ポーズ（pause）状態では、以下で検討するように、システムはエラーの検出によって一時的に停止した可能性がある。
ポーズド（paused）状態では、実行状態を入力することにより、生産を再開することができる。あるいは、クリア状態を選択すると、システムはサイクルステップを実行する。
最後に、以下で検討するように、緊急停止状態では、システム全体が停止する。緊急停止ループが終了すると、クリア状態を入力して、追加のシーケンスを開始することができる。
すべての状態により、下記の事象ログのフルページ表示が可能になる。
下表は、任意の状態における本発明のシステムの様々な構成要素の状態を識別する。
0003554332.tif 000002
利得、オフセットおよび位置に関する検査システムの較正について、以下で検討することを理解されたい。
充填ステーション制御装置は、システムの運転を監視する様々なエラー状態も含む。このようなエラーの例には、搬出コンベヤのバックアップ、搬出コンベヤの満杯、検査カメラの故障、錠剤の異常、錠剤の個数不良、低いホッパ、検査コンベヤなどがある。エラーの重大さに応じて、計画された保守を実行すべきであるというメッセージをオペレータ用端末89に表示するだけか、エラー修正のためにシステムを停止すべきかが決定される。
制御システムには、システム運転の経歴ログを維持するために、内部のハードディスクドライブに書き込まれ、そこで更新されたASCIIテキストファイルも設けられている。経歴ログには、充填合格の瓶の本数、不合格の瓶の本数、１分当たりの瓶の本数、不合格の錠剤および再利用される錠剤などの、生産に関する表が含まれる。
経歴ログは、エラーメッセージ、運転状態の変化、オペレータの入力などを監視する事象ログも含むことができる。最後に、経歴ログは、錠剤の検査時に検査システムで使用される実際のモデルデータを記録する、錠剤モデルログも含むことができる。
第２図に戻ると、検査システムは、割込みサービスルーチン、割込みサービスルーチン制御コードおよびコアアルゴリズムを使用して動作する。基本的に、割込みルーチンサービスは、ライン走査カメラ27および29から生のデータを受け取り、これをオブジェクトと関連付け、次にそれを制御コードに送って確認する。制御コードは、幾つかのモードで実行可能なフォアグラウンドを管理し、さらにメッセージによってダイバータ制御装置25と連絡する。オブジェクトが割込みサービスルーチンから制御コードに渡されたら、コアアルゴリズムを使用してオブジェクトを処理し、確認する。
割込サービスルーチンでは、オブジェクトが２本の流れで、ベルト上、カメラの下を通過する。カメラのハードウェアは、ラインごとに流れを走査する。走査したラインが終了すると、ハードウェアはディジタル信号プロセッサへの割込みを生成する。割込みに応じて、ディジタル信号プロセッサは、現ラインの弦数のカウントを含むレジスタを読み取り、先入れ先出しバッファからの関連データを読み取る。このデータは、オブジェクトの弦（chords）の開始座標および各弦の範囲内に含まれた色に関する情報を含む。
各オブジェクトをその弦から構築するタスクは、コアアルゴリズムに指定される。このプロセスは、オブジェクト生成として知られ、弦のオブジェクトへの割当て、面積の合計、および色の合計を含む。
割込みサービスルーチンが終了したオブジェクトを発見すると、対象はフォアグラウンドコードに渡され、さらに処理される。オブジェクトが小さすぎるか長すぎる場合は、無効なオブジェクトとして扱われる。
オブジェクトをフォアグラウンドコードで受け取ると、色、サイズおよび形状について処理される。この処理の結果に応じて、ダイバータ制御装置25にメッセージが送られる。制御コードもダイバータ制御装置と連絡し、検査システムの操作モードを制御する。
オブジェクトの確認のために、コアアルゴリズムは制御コードに使用される。割込みサービスルーチンから供給されたコアデータは、境界の記述へ変換され、最終的には境界周辺の一定角度での半径記述に変換される。錠剤の色も計算される。操作モードに応じて、結果のデータをオブジェクトの学習に使用するか、オブジェクトの確認のために保存された参照先と比較する。検査システムに関わる処理ステップの記述を見ると、必要なソフトウェアの生成は、本技術分野の技術の範囲内と考えられる。
上述したハードウェアによってライン操作割込みが生成されると、検査システムの割込みサービスルーチンがこれを処理する。つまり、走査線ごとに以下のデータを読み取る。
ラインごとに、現ライン上の現数のカウント。
弦ごとに、弦のライン上の開始および終了位置、赤、緑および青の成分の合計、および色の情報を取得した面積の合計。
それぞれのオブジェクトの記述は、最初はカメラのハードウェアから供給された弦を使用して構築される。基本原理は、隣接する走査線上の２本の弦がｘ方向で重なった場合、それは同じオブジェクトの弦である、ということである。走査線の弦が以前の走査線の弦と一致しない場合、それは新しいオブジェクトの開始であり、オブジェクト錠剤の新しいオブジェクトが開始している。現走査線上で、構築中のオブジェクトについて弦が発見できない場合は、オブジェクトの記述が完了している。この規則の例外が、以下で検討する凹形境界を有するオブジェクトで生じることがある。
ｘ軸上の少なくとも一つの画素の位置が、２本の弦で共通の場合、その弦は重なっている。接続し合っているか、別の弦を介して接続している弦は、すべて同じオブジェクトの一部を形成する。
やや複雑な事例は、凹形境界を有する対象である。第６図の横方向のＹで一例を示す。検査システムが、最初にこのオブジェクトを見ると、弦が二つの異なった対象を形成するように見える。この弦は、第６図で示すように（たとえば）オブジェクトレベル１および２とマークが付けられる。走査線ｋで、対象はまだ二つのオブジェクトに見えるが、走査線（ｋ＋１）で弦は現オブジェクトの両方に接続する。新しい弦はオブジェクト１の弦としてマークが付けられ、オブジェクト表におけるオブジェクト２の関連変数は１に設定される。対象のその後の弦はすべて、オブジェクト１の一部としてマークが付けられる。弦の完全なセットは、フォアグラウンドコードによってまとめられる。
割込みサービスルーチンによって開始したオブジェクトごとに、割込みサービスルーチンによって以下の統計的数字が収集され、オブジェクト表に保存される。
−錠剤の面積
−赤、緑および青の色の成分の合計
−有効な色の情報を収集するオブジェクトの面積
−オブジェクトの長さ
−オブジェクトが完了したか、あるいは長すぎることを示すフラグ
−凹形によるオブジェクト間の関連
割込みサービスルーチンは、オブジェクトダイバータについて、走査線ごとに常に少なくとも１本の弦があるか検査することによって、検査ランプの故障も検査することができる。線上に弦がなければ、ランプの故障を示すフラグが立てられる。
線の弦のカウントが割込み間に処理できる数字を上回る場合、これはデータのオーバーロード状態を示す。この状態が検出されたら、フォアグラウンドタスクに知らせるフラグが立てられる。
ダイバータ制御装置から命令を受け取ることにより、様々な運転状態間で移動するよう、検査システムに指示することができる。検査システムがダイバータ制御装置にデータメッセージを戻さない期間は、定期的な状況メッセージをダイバータ制御装置に送らなければならない。主検査ランプは、ランプが不要な状態では減光される。
全部の状態が終了すると、検査システムは待機状態に戻る。
オフセット、利得および位置などの検査システムの変数は、以下のように較正することができる。較正状態を使用して、光学系の部品の較正を実施する。較正を呼び出す前に、ユーザーが正しい操作（目標をカメラの下に配置するなど）を実施したと仮定する。較正は正しいシーケンスで実施し、オフセットは利得の前に実施するとよい。カメラの要素が、予想した限界以外の値を読み取った場合は、このカメラに欠陥があると見なされ、この情報は較正のエンドメッセージで戻される。収集ハードウェアに画素フィルタリング（単独画素の抑制）機能がある場合、較正中はその機能を無効にしておかねばならない。
オフセット較正の目的は、光がカメラに入らない時に、カメラの要素からの出力をすべて相殺することである。カメラの各要素からの出力は、フレームメモリから読み取り、幾つかの走査線について平均をとり、その結果の値をオフセットハードウェアに入れ、非揮発性メモリにセーブする。
利得較正の目的は、光がカメラに入っている時に、カメラの要素からの出力を正規化することである。これは、個々のカメラの要素および走査線上の検査用光の強度の変動を補償するのに用いられる。個々の要素からの出力は、数本のラインにわたって平均をとらなければならない。次に、この平均値を用いて、利得補正ハードウェアに書き込む利得補正値を計算し、非揮発性メモリにセーブする。
位置較正の目的は、視覚ハードウェアを、カメラの位置合わせを補助する状態にすることである。これは、検査用光を明るくすることが含まれる。検査システムは、終了の命令がでるまで、この状態にある。
検査システムは、所与の錠剤の流れのために監視すべきパラメータが何かを学習するために、学習機能も実施する。学習状態では、システムは現在の錠剤の錠剤モデルを学習する。学習は二つの部分で実行される。つまり、モデルを開始する有効な初期オブジェクトの発見と、初期オブジェクトから開始した参照モデルの構築である。有効な初期オブジェクトの位置を識別するため、学習機能は任意に開始オブジェクトを取り上げ、次の10個の対象のうち他の２個のオブジェクトで、サイズおよび形状を５％以内で付き合わせる。一致しなければ、学習機能は一致するまで任意の開始オブジェクトを取り上げ続ける。有効な初期オブジェクトが発見されたら、学習機能は、より多数のオブジェクト（〜25個）でサイズ、形状および色を突き合わせ、次にそれとモデルが一致したら、加重平均法を用いてモデルに加算する。学習状態では、以下の情報が得られる。
錠剤のＲ・θプロフィール
錠剤の面積
RGB空間の色のベクトルおよび一致限界
ハイライトおよび黒の閾値
正しい数からモデルが構築されるか、あるいは検査システムの対象が学習モードを終了するよう要求されると、学習状態は終了する。学習状態は、システムが正しく較正されている場合にのみ実行される。学習中は、すべての錠剤を再利用するとよい。学習モードは、モデルを構築する検査システムの下を通過する錠剤全部を使用してはならない。学習操作が首尾よく終了すると、最大のベクトルが錠剤の第一位置にあるようＲ・θプロフィールが回転し、モデルのデータが充填ステーション制御装置に送られる。
さらに、学習状態は、梱包されている識別の錠剤の標準値をマスターレコードと照合して検査し、機械が不正サンプルに合わせて較正されることを防止する。
運転状態では、検査システムは、瓶充填について学習したパラメータに基づき、錠剤流の対を監視する。運転状態中、錠剤を学習状態から得られたモデルと照合して検査する。オブジェクトが検査システムの下を通過すると、検査結果および錠剤に関連したタイミング情報が、ダイバータ制御装置に送られる。各オブジェクトについて、タイミング情報は、前端の時刻記録（Ts）と、前のオブジェクトの後端からの時間（Tb）とで構成される。検査システムが扱うと予想されるオブジェクトのタイプについて、以下で述べる。
−２本の良好なオブジェクトの流れ
オブジェクトごとに、検査システムは、オブジェクトが有効なオブジェクトであることを宣言するメッセージを、ダイバータ制御装置に送る。
−面積が小さすぎるオブジェクト
面積が2mm未満のオブジェクトは、小さすぎるとして検査システムに無視され、したがって、それについてダイバータ制御装置にメッセージは送られない。
−入力のオーバーロード
１本の走査線で生成された遷移数が、割込み間で処理できる数字を上回る場合、またはアクティブなオブジェクトの数がオブジェクト表の数を上回る場合、これは検査システムが入力データでオーバーロード状態であることを示す。この状態は、例外状態であり、例外状態として扱われる。ダイバータ制御装置は、再利用メッセージを送り、再び有効なオブジェクトメッセージを受け取るまで、すべて（両方の流）を再利用するとよい。検査システムは、オブジェクト表を空にし、作入れ先出しバッファの取得したデータは、次の走査線の開始時に自動的にクリアされる。
−破損したオブジェクト
色が一致しているが、サイズまたは形状が一致しないオブジェクトについては、ダイバータ制御装置に不合格メッセージが送られる。オブジェクトの画像がフレームメモリに凍結される。
−異常なオブジェクト
オブジェクトの色が一致しない場合、ダイバータ制御装置に異常オブジェクトメッセージが送られる。オブジェクトの画像がフレームメモリで凍結され、システムは待機状態に移行して、オペレータが認識するのを待つ。
−重複したオブジェクト
１本の流れでオブジェクトが重複した場合は、ダイバータ制御装置に再利用メッセージが送られる。
−長すぎるオブジェクト
オブジェクトが長すぎることが検出されたら、ダイバータ制御装置に再利用メッセージが送られる。
検査用電球の寿命の間に、その出力スペクトルは変化する（スペクトルの赤方端に移動する）。運転状態の間に、受入基準を移行させて色の偏移を辿ることにより、この色の変化に合わせてシステムを調整する必要がある場合もある。その場合は、良好なオブジェクトで検出された色の不一致の平均値で受入色のベクトルを調節することによって実施する。
検査中、コンベヤは通常、公称速度200mm/秒で走行する。走査線の幅を50ミクロンとすると、走査線の割込み率は4kHz（250μｓ毎）となる。
50nsサイクルで動作するディジタルプロセッサを使用すると、割込み間に5,000（250μs/50ns）の命令を実行することができる。システムが機能するには、ディジタル信号プロセッサは、割込みと割込みとの間で走査線割込みからのデータをすべて読み取って前処理し、平均すると、フォアグラウンドで終了したオブジェクトを処理するのに十分な時間を残しておくことができねばならない。検査システムを初期コード化し、割込みごとに平均で10対の走査線を読み取って処理する必要があると仮定すると、プロセッサの時間で検査システムが使うのは、30％未満となる。
検査システムが扱うと予想される最大の錠剤は、長さ約2cmである。このサイズの錠剤は、400本の走査線（2cm/5μ）にまたがる。走査線１本につき10遷移対、１遷移対につきデータが３語で、視野に重複する錠剤が２個あるとすると、主バッファは24,000語（400×10×３×２）の長さが必要である。
システム中のアクティブなオブジェクトの最大数は、錠剤流ごとに32個と考えられる。それを超えるとオブジェクトが「長すぎる」とされる閾値は、通常は25mmである。
上述のように、検査システムは最大４本の錠剤流を監視し、ダイバータ制御装置を介して錠剤ダイバータシステムを示して、錠剤を再利用流、不合格流、瓶「Ａ」流または瓶「Ｂ」流に分岐させる。さらに、異常な錠剤がシステムを停止させることもある。
次に第７図を参照すると、例示的なモジュール式錠剤充填システムの透視図が、参照番号100で示され、ホッパ101、震動フィーダ103、コンベヤベルト105、錠剤感知モジュール107、錠剤ダイバータ109、瓶エスケープ機構111、瓶搬入コンベヤ113および瓶搬出コンベヤ115を含んでいる。瓶搬出および搬入コンベヤ115および113は、いかなる数のシステムも処理することができる。たとえば、第７図は合計４台のシステムを示す。上述したように、システムの構成要素はそれぞれ、清掃およびセットアップを容易にするため、容易に取り外し、交換することができる。
各錠剤流のオブジェクトの数を増減させるべく、錠剤ホッパ101の震動の振幅を増減させるために、錠剤検査システムから震動フィーダ103へのフィードバックループもある。
本発明のシステムにより、既定の数およびタイプの錠剤を瓶に自動的に充填し、次に、これを最終エンドユーザに直接配送することができる。本発明のシステムは、各瓶を正しく充填して、エンドユーザの安全を保障する高品質保証の運転を提供する。
このように、以上で述べた本発明の目的のそれぞれおよび全部を満たし、制御下で瓶に錠剤を充填する新しく改良型の自動システムを提供する好ましい実施形態に関して、本発明を開示してきた。
言うまでもなく、当業者には、本発明の意図する精神および範囲から逸脱することなく、本発明の教示から様々な変更および修正が考えられる。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるものとする。
【図１】
0003554332.tif 000003
【図２】
0003554332.tif 000004
【図３】
0003554332.tif 000005
【図４】
0003554332.tif 000006
【図５】
0003554332.tif 000007
【図６】
0003554332.tif 000008
【図１１】
0003554332.tif 000009
【図７】
0003554332.tif 000010
【図８】
0003554332.tif 000011
【図９】
0003554332.tif 000012
【図１０】
0003554332.tif 000013
【図１２】
0003554332.tif 000014