JP2007101366A - 液体自動注入装置及び液体自動注入装置における液体自動注入方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明では,標線付容器に液体を注入する際に位置させる空間を横方向に隔てて,二次元イメージセンサと,それに対向させて,面状投光部と,その左右側に配置し,面状投光部の投光色とは色を異ならせた配色部とから構成し面状照明手段を配置し,標線付容器を二次元イメージセンサにより撮像した二次元画像から水平方向の位置と,標線及び液面の夫々の位置を検出する検出手段と,それにより検出したそれらの位置に基づき液体注入手段を制御する制御手段を構成し,検出手段は,標線付容器の両端縁に線状に表れる配色部の像により,標線付容器の二次元画像上の水平方向の位置を検出する構成として課題を解決した。
【選択図】 図1
Description
1.特許文献1では,標線付容器をロボットアームにより所定位置まで移動して,正確に位置決めし,次いでレーザ光投光器とレーザ光受光器を,標線に対する所定位置に正確に位置決めする操作が必要である。このため,ロボットアームやレーザ光投光器,レーザ光受光器を高精度に制御することが必須である。
本発明は以上の課題を解決することを目的とするものである。
図1は本発明に係る液体自動注入装置の全体構成の一例を模式的に示す斜視図,図2は要部を模式的に示す側面図,図3は面状照明手段を模式的に示す正面図である。
符号1は基台であり,この基台1上に液体注入手段2と,標線付容器3を所定位置に移動させるためのターンテーブル4を設けている。
この液体自動注入方法においては,まずステップS1において,ターンテーブル4の凹部18に載置した標線付容器3を液体注入部(プローブニードル)9の下方に移動する。
次いでステップS2では,面状照明手段14によって背面側から照明された標線付容器3を二次元イメージセンサ13によって撮像して,上述したように,その二次元画像24から検出手段19により標線付容器3の二次元画像24中の位置を検出する。
次いでステップS3では,上述したように二次元画像24により標線22の位置を検出する。即ち,この時点では,まだ液体の注入を行っていないので,二次元画像24中には液面のメニスカス23の像は表れていない。
次いでステップS4では,検出手段19からの検出信号を制御手段20が監視しながら,注入制御手段10を制御して液体の注入を開始する。こうして標線付容器3に液体が次第に注入されていき,液面のメニスカス23が二次元画像24により検出できる位置まで上昇した時点で注入を停止する。
次いでステップS5では,注入を停止した時点の液面の位置を記憶した後,予め設定された所定量の液体を注入する。液面の位置の記憶は,検出手段19や制御手段20のいずれかに設けた記憶手段(図示省略)に記憶することができる。
次いでステップS6では,所定量の液体が注入された後の液面の位置を検出手段19により検出する。
ついでステップS7では,所定量の液体が注入された後の液面の位置と,記憶されている注入前の液面の位置の差から,所定量の液体の注入に対しての液面の上昇量を演算して記憶する。この演算は,制御手段20等に設けた演算手段26により行う。
次いでステップS8では,注入後の液面の位置から標線22までの所要上昇量を検出手段19により検出し,これを所定量の液体の注入に対しての液面の上昇量で除算した後,液体の所定量を乗算することにより,液面を標線22まで上昇させるための液体の注入量を演算手段26により演算して求める。
こうして液体の注入量を演算により求めた後,制御手段20は注入制御手段10を制御して,演算した注入量の液体を注入し,こうして標線22に基づく所定量の液体の注入を自動的に行うことができる。
この液体自動注入方法におけるステップS1〜S8までの流れは,先の液体自動注入方法における流れと同様であるため,重複する説明は省略する。
この液体自動注入方法では,ステップS8の次のステップS10において,ステップS8で演算した注入量よりも所定量少ない液体をまず注入する。このステップS10における液体の注入速度は,先の液体自動注入方法におけるステップS9と同様に速くすることができる。
次いでステップS11においては,液体の注入速度を落とし,標線22と液面の位置の検出信号を監視しながら,液体の注入を行い,標線22と液面の位置が一致した時点で液体の注入を停止することにより,標線22に基づき所定量の液体を正確に注入することができる。
1.標線付容器を液体注入部の下方空間に移動させた後,背面側から面状照明手段により照明されている標線付容器を二次元イメージセンサにより撮像し,その二次元画像から標線付容器の水平方向の位置と,標線及び液面の夫々の位置を検出する際,二次元画像中には,標線付容器の広角のレンズ作用によって,照明手段の面状投光部の左右側に配置した配色部の像が,標線付容器の両端縁に縦方向に線状に表れ,この配色部の色は面状投光部の色と異ならせているため明確に区別して検出することができ,こうして,これらの平行な線状の像を検出することにより,それらの線状の像が標線付容器の両端縁に対応するものとして,標線付容器の二次元画像上の水平方向の位置を正確に検出することができる。
2.このような標線付容器の水平方向の位置の検出は,二次元イメージセンサにより撮像した二次元画像により行うので,水平方向の位置決めには余り精度を必要とせず,しかも正確な位置の検出を行うことができる。
3.こうして,標線と液面の位置を検出しながら,液体の注入を行って,それらが一致した時点で液体の注入を停止することにより,標線に基づいた所定量の液体注入を正確に行うことができる。
4.標線と液面の位置の検出は,標線付容器の水平方向の位置の検出と同様に,二次元イメージセンサにより撮像した二次元画像により行うので,標線の位置が異なっている標線付容器に対しても,従来のようにセンサを標線の位置に応じて移動させたり,複数のセンサを設けたりする必要は全くない。
5.液面のメニスカスは,それよりも下方からの光に対して凸面鏡の作用を有するため,面状投光部よりも下方の個所,例えば,面状照明手段における面状投光部の下側,又は面状照明手段から標線付容器の底部に至る範囲の下側,又は標線付容器の底部の下側の,少なくともいずれかに面状投光部の投光色とは色を異ならせた配色部を構成することにより,液面のメニスカスに,これらの配色部の色が表れるため,面状投光部の照明光とは明確に区別することができ,従って,液面の位置の検出を,容易にそして正確に行うことができる。
6.二次元イメージセンサの入射側の光学系にテレセントリックレンズを設ければ,レンズと標線付容器との距離が異なっても,通常のレンズとは異なり,二次元イメージセンサにより撮像された標線付容器の像の高さが倍率変動等により変化して,標線付容器の周囲に渡ってリング状に形成されている標線の像や,液面のメニスカスの像が手前側と奥側とで二重に表れることがなく,常に一本の線状として表れるので,標線と液面の位置を常に精度良く検出することができる。またこのことからテレセントリックレンズを適用することにより,二次元イメージセンサに対しての奥行き方向の標線付容器の位置決め精度も余り高くする必要はない。
7.本発明の装置では,検出手段により標線と液面の位置を検出しながら,液体の注入を行って,それらが一致した時点で液体の注入を停止することにより,標線に基づいた所定量の液体注入を正確に行うことができるのであるが,液体の注入量と液面の上昇量との相対関係を用い,液面が標線に達するのに要する液体の注入量を推定して注入する手法を適用することにより,液体の注入に要する時間を短縮することができる。
8.7の手法は,標線と液面の位置を検出しながら,液体の注入を行って,それらが一致した時点で液体の注入を停止することにより,標線に基づいた所定量の液体注入を行う手法の前段階として行うこともでき,この場合には,液体の注入に要する時間の短縮と,より正確な注入に制御を行うことができる。
9.7と8の手法に使用する液体自動注入装置としては,以上に説明した本発明に係る液体自動注入装置を使用することにより,これらの手法を行う際に,標線付容器の水平方向の位置と,標線及び液面の夫々の位置の検出を確実に,しかも容易に行うことができる。
2 液体注入手段
3 標線付容器
4 ターンテーブル
5 シリンジポンプ
6,8 チューブ
7 液体容器
9 液体注入部(プローブニードル)
10 注入制御手段
11 支持部
12 下方空間
13 二次元イメージセンサ
14 面状照明手段
15 撮像用光学系
16 面状投光部
17(17a,17b) 配色部
18 凹部
19 検出手段
20 制御手段
21a,21b 配色部
22 標線
23 液面のメニスカス
24 二次元画像
25 配色部の像
Claims (11)
- 標線付容器を液体注入手段の液体注入部の下方空間まで移動させ,標線付容器内に,標線に基づく所定の位置まで液体を注入する液体自動注入装置において,上記下方空間を横方向に隔てて,一方側に二次元イメージセンサを配置すると共に,他方側に,上記二次元イメージセンサに対向させて面状照明手段を配置し,面状照明手段は,面状投光部と,その左右側に配置し,面状投光部の投光色とは色を異ならせた配色部とから構成し,上記下方空間に位置させた標線付容器を二次元イメージセンサにより撮像した二次元画像から標線付容器の水平方向の位置と,標線及び液面の夫々の位置を検出する検出手段と,検出手段により検出した標線と液面の位置に基づき上記液体注入手段を制御する制御手段を構成し,検出手段は,標線付容器の両端縁に線状に表れる上記配色部の像により,標線付容器の二次元画像上の水平方向の位置を検出する構成としたことを特徴とする液体自動注入装置。
- 面状照明手段の投光部の下側に,面状投光部の投光色とは色を異ならせた配色部を構成したことを特徴とする請求項1に記載の液体自動注入装置。
- 面状照明手段から標線付容器の底部に至る範囲の下側に,面状投光部の投光色とは色を異ならせた配色部を構成したことを特徴とする請求項1又は2に記載の液体自動注入装置。
- 標線付容器の底部の下側に,面状投光部の投光色とは色を異ならせた配色部を構成したことを特徴とする請求項1〜3までのいずれか1項に記載の液体自動注入装置。
- 配色部は発光手段により構成したことを特徴とする請求項1〜4までのいずれか1項に記載の液体自動注入装置。
- 配色部は発光しない構成とすることを特徴とする請求項1〜4までのいずれか1項に記載の液体自動注入装置。
- 二次元イメージセンサの入射側の光学系にテレセントリックレンズを設けたことを特徴とする請求項1に記載の液体自動注入装置。
- 制御手段には,液体注入手段により一定量の液体を標線付容器に注入した際の液面の上昇量を検出手段により検出して,液面が標線に至るまでの注入量を演算する手段を構成したことを特徴とする請求項1に記載の液体自動注入装置。
- 標線付容器内に,液体注入手段により標線に基づく所定の位置まで液体を注入する液体自動注入装置において,液体注入手段の液体注入部の下方空間を横方向に隔てて,一方側に二次元イメージセンサを配置すると共に,他方側に,上記二次元イメージセンサに対向させて面状照明手段を配置し,上記下方空間に標線付容器を位置させて注入部から液体を注入する際,標線付容器を二次元イメージセンサにより撮像して,その二次元画像から検出手段により容器の水平方向の位置と,標線及び液面の夫々の位置を検出するものとし,液面を検出した後,液体注入手段による液体の注入を一時停止して,その時点の液面の位置を記憶し,次いで液体注入手段により所定量の液体を注入して,注入後の液面の位置を検出し,記憶している注入前の液面の位置とから,所定量の液体の注入に対する液面の上昇量を演算すると共に,注入後の液面の位置と,標線の位置と,上記液面の上昇量とから,液面を標線まで上昇させるための液体の注入量を演算し,この演算した注入量に基づいて液体注入手段を制御して液体の注入を行うことを特徴とする液体自動注入装置における液体自動注入方法。
- 演算した注入量よりも所定量少ない液体を注入した後,二次元画像により液面を監視しながら液体の注入を行うことを特徴とする請求項9に記載の液体自動注入装置における液体自動注入方法。
- 液体自動注入装置は請求項1〜8のいずれかに記載の構成を有するものとすることを特徴とする請求項9又は10に記載の液体自動注入装置における液体自動注入方法。
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