JP4677694B2 - リング状パターンの扁平検出方法およびリング状パターンの扁平検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、中空糸内を通過する血液と、その外を通過する透析液により血液中の老廃物を除去する人工透析機に用いられる中空糸モジュールの検査装置に関し、特に両端が解放の円筒状容器に挿入され、材質が半透膜で両端が解放された多数の中空糸により構成される糸束の、両端面の糸束の隙間を樹脂で固めた部位の切断面での中空糸形状の扁平の有無を検出する中空糸モジュールの扁平検出方法および扁平検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
中空糸モジュールは両端が解放された円筒状の容器に材質が半透膜で両端が解放された多数の中空糸により構成される糸束を挿入し、両端面の糸束との隙間に樹脂を有したものである。
【０００３】
中空糸モジュールの組み立て工程において、通常は円形である糸束両端面での中空糸形状が、糸束の搬送時や端面切断時の不具合によりその形状が扁平した場合、人工透析の際に中空糸内での血液の流れが妨げられ、中空モジュールの透析性能が低下し、十分な人工透析ができなくなる可能性がある。
【０００４】
中空糸の扁平検出においては、中空糸モジュール端面を高解像度のＣＣＤカメラにより撮像して得た画像に対し、画像処理装置で微分フィルターをかけて中空糸部分を強調させ、画像を中空糸部分と、樹脂部分・糸の中空部分とに分ける２値化処理を行い、ラベリング処理によってラベル付けした中空糸の中空部分の扁平率（縦横比：領域の最大幅とそれに直交する長さの比）が定めた閾値を超えるか否かにより中空糸の扁平の有無を判定していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、中空糸モジュールの両端面の樹脂材で固めた中空糸束の切断面に発生し、透析性能の低下の原因となる扁平欠陥を精度よく検出することが可能な扁平検出装置を提供することにある。
【０００６】
中空糸モジュール端面画像の２値化処理画像にラベリング処理を実施すると、複数の中空糸に樹脂部分が囲まれた領域（模擬パターン）にもラベル付けされる。このような擬似パターンは中空糸が扁平した際の中空部分の形状と似ているため、パターン形状からの情報による擬似パターンと扁平パターンとの判別が難しく、判定の際に多くの擬似パターンが扁平と誤検出されている。
【０００７】
そこで本発明の他の目的は、このような誤検出を未然に防止するため、中空糸の切断形状のみを正確に検査可能な中空糸モジュールの扁平検出装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用する。すなわち、
（１）多数のリング状パターンが集合している検査面画像をリング部分と背景部分とで２値化処理し、前記処理画像内に存在する小領域郡を、円形パターンと円形以外のパターンおよび擬似パターンからなる非円形パターンとに分類し、円形パターン外周から一定距離内に存在する擬似パターンを扁平検出対象から除去し、残った全パターンの形状がある閾値を超えて扁平しているか否かを判定するリング状パターンの扁平検出方法。
（２）前記擬似パターンを検査対象から除去する方法が、円形パターンのみ取り出した画像においてリング幅とリング内円の直径をあわせた距離までパターンを膨張させる膨張処理を行った後、リング内円の直径の分だけ収縮処理を行って作成した距離マスク画像により、マスク領域内に存在する非円形パターンを除去する前記（１）に記載のリング状パターンの扁平検出方法。
（３）前記多数のリング状パターンが集合している検査面が、多数の中空糸で構成される中空糸束の両端面を樹脂材により固めた中空糸モジュールの端面である前記（１）または（２）に記載のリング状パターンの扁平検出方法。
（４）多数のリング状パターンが集合している検査面を撮像する画像入力手段と、画像処理手段を有し、前記画像処理手段が、前記（１）または（２）に記載の扁平検出方法を用いたものであるリング状パターンの扁平検出装置。
（５）前記多数のリング状パターンが集合している検査面が、多数の中空糸で構成される中空糸束の両端面を樹脂材により固めた中空糸モジュールの端面である前記（４）に記載のリング状パターンの扁平検出装置。
（６）前記中空糸モジュールの端面を切断した後、前記（１）〜（３）のいずれかに記載のリング状パターンの扁平検出方法、もしくは前記（４）または（５）に記載の検査装置を用いた検査により中空糸形状の良否を判定し、良品のみ後加工を行うものである中空糸モジュールの製造方法。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１の扁平検出装置は中空糸モジュールＭの支持装置１０１、光照射装置１０２、撮像装置１０３、画像処理装置１０４、操作指令装置１０５、表示装置１０６、およびモジュール移送装置１０７を備えている。この扁平検出装置は中空糸モジュールＭ端面に発生する中空糸の扁平欠陥５０１を検出する。以下に各部の構成と動作を説明する。
＜モジュール支持装置＞
モジュール支持装置１０１は、中空糸モジュールＭを搭載するもので、中空糸モジュールＭ端面の軸心が後述するレンズ１０３ＡとＣＣＤカメラ１０３Ｂの光学中心軸と平行になるように中空糸モジュールＭの傾きを調整可能であるとともに、中空糸モジュールＭの外径および円筒長さが異なる品種毎に設置位置を上下左右に移動させることで前記光学中心軸に合致させることができる。この実施例では後述のラインセンサカメラで中空糸モジュール端面を撮像するため、モジュール支持装置電動ステージを設置し、所定の速度でモジュールを水平方向に移動させている。
＜光照射装置＞
光照射装置１０２は光源１０２Ａと光照射部１０２Ｂより構成される。光源１０２Ａは後述の操作指令装置１０５からの指令により光量の調整を行う。
光照射部１０２Ｂは光学中心軸に照射口１０２Ｂ１、照射口１０２Ｂ２が線対象に構成され、中空糸モジュールＭ端面の光学中心軸に対して同様な光照射角度θに設置する（図２参照）。
この実施例では光源１０２Ａにはハロゲンランプ光源を、光照射部１０２Ｂにはライン状で照射口が二股になっているライン型光ファイバライトガイドを用いている。
＜撮像装置＞
撮像装置１０３は前記支持装置１０１に搭載した中空糸モジュールＭ端面を測光して画像を得るためのもので、レンズ１０３Ａとカメラ１０３Ｂにより構成される。この撮像装置１０３により中空糸モジュールＭの端面画像を得る。この実施例では５０００画素のラインセンサカメラを用いている。
＜画像処理装置＞
画像処理装置１０４では前記撮像装置１０３により得られた中空糸モジュールＭ端面の撮像画像を処理し、中空糸の扁平検出を行う。これを図４の画像処理装置での処理の流れを示すフローチャートに基づいて説明する。
【００１０】
まず、画像処理装置１０４に入力された前記画像について、図５に示す中空糸の肉厚領域３０１が強調されるようにハイパスフィルター２０１による前処理を実施する。前記フィルター２０１により中空糸部分３０１は高輝度方向に、中空糸の中空部分３０２および樹脂部分３０３は低輝度方向に強調される。前記処理画像を定められた閾値により２値化処理２０２すると、中空糸部分３０１は白画素、中空糸の中空部分３０２および樹脂部分３０３は黒画素の図６に例示する２値化画像が得られる。
【００１１】
次に、ラベリング処理２０３により任意の面積範囲内にある黒画素領域に対してラベル付けを行う。前記ラベリング処理が行われたパターンには、正常な中空糸の中空部である円形パターン４０１、中空糸形状が異常で変形している円形以外のパターン４０２、複数の中空糸に囲まれた樹脂部分が一つの領域として認識された擬似パターン４０３とがある。これらのパターンを円形パターンと、それ以外の非円形パターンとに分類するための分類処理２０５を実施するため、下式（１）で表される、図１０に示すように長辺Ｄがパターン長の最大値となるようにパターンに外接する長方形４０４を求めた際の長辺Ｄと短辺Ｌとの比率α
α＝Ｌ／Ｄ・・・・・・（１）
と、パターンの外周長さρのとき、パターンが真円と仮定して算出されるパターン面積の計算値Ａ１と領域に存在するパターン画素数から求めるパターンの面積Ａ２の比率β
β＝Ａ１／Ａ２＝ρ／４πＡ２・・・・・・（２）
のどちらかの指標値算出２０４を行う。
【００１２】
そして、２つの指標値についてそれぞれ設定した閾値を下回るパターンは円形パターン４０１とし、どちらかの指標値を一つでも上回ったパターンはそれ以外の非円形パターン（円以外のパターン４０２、擬似パターン４０３）に分類するなお、パターンが真円の場合、指標値αおよびβは下式のようにどちらとも値は１となる。
【００１３】
α：真円の場合、Ｌ＝Ｄであるのでα＝１
β：真円の場合、Ａ１＝Ａ２＝πＲ２であるのでβ＝１
次に、前記擬似パターン４０３を除去する除去処理２０６を行う。擬似パターン４０３は複数の中空糸に囲まれた樹脂部分に発生するという性質上、下式（３）のように円形パターン４０１の外周からの距離Ｄ１は、必ず中空糸の中空部分同士の距離Ｄ２の２分の１以下になる（図９参照）。
Ｄ１≦Ｄ２／２・・・・・・（３）
そこで、円形パターン４０１から、擬似パターン４０３までの距離Ｄ１と円形以外のパターン４０２までの距離Ｄ２との違いを利用して、擬似パターン４０３を検査対象から除去する。
【００１４】
初めに、図７に例示するようなパターン分布画像より円パターン４０１のみを取り出し、図８に示す円形パターンのみの分布画像を作成する。次に、前記画像について円形パターン４０１の外周から、中空糸の肉厚分設計値と中空糸の内円の半径設計値をあわせた距離だけ円形パターンの領域を大きくする膨張処理を行い、その後、中空糸の内径設計値の分だけ円形パターンの領域を小さくする収縮処理を行う。これにより、複数の中空糸に囲まれた領域である擬似パターン４０３が発生しうる領域は円形パターン４０１が膨張した白画素４０５により塗りつぶされるが、円形パターンから中空糸の肉厚の２倍以上離れている円形以外のパターン部分４０２の領域は黒画素のままとなり、図１１に例示する距離マスク画像が作成される。
【００１５】
前記マスク画像において白画素部分は円形パターン４０１に分類されたパターンと擬似パターン４０３が存在する領域を、黒画素部分は円形以外のパターン４０２が存在しうる領域となる。
【００１６】
この前記マスク画像と図７に示すパターン画像とを重ね合わせ、前記マスク画像の白画素部分と重なるパターン画像のパターンを除去すると、パターン画像の円形パターン４０１と擬似パターン４０３は削除され、円形以外のパターン４０２のみが残る図１２に示す画像が作成される。この円形以外のパターン分布画像と、図８に示す円形パターン画像との論理和をとると、円形・非円形を含む中空糸の中空部分のみが白画素となる図１３に示す中空糸の中空部分パターン画像が作成される。この中空糸パターン画像の全パターンについて、前記指標値αおよびβの算出処理２０７を実施し、予め定めた閾値よりもどちらか片方もしくは両方上回るパターンは扁平パターン５０１と判定し、図６に示す２値化画像の扁平パターン位置にマーキングを行い、図１４に示す扁平検出結果画像とする。
【００１７】
また、中空糸モジュールＭの端面に存在する前記扁平中空糸５０１の数をカウントし、予め定めた閾値を上回る場合は、検査対象の中空糸モジュールＭを欠陥モジュールとする。
＜操作指令装置＞
操作指令装置１０５では、
・モジュール外径・中空糸の外径および内径、組み立て方法などの違いに対応し、画像処理部１０４に指令を送って検査対象に適した検査指標値や２値化閾値、ハイパスフィルター係数などを設定する。
・前記光照射装置１０２へ指令を送り光量の調整を行う。
・前記モジュール支持装置１０１へ司令を送り、ラインセンサカメラでの撮像に適した速度でステージを横方向に移動させる。
＜表示装置＞
表示装置１０６では扁平検出結果として、扁平部分５０１をマーキングした図１４に示す結果画像の表示および中空糸モジュールの中空糸扁平数などの結果を出力する。
＜モジュール移送装置＞
扁平検出結果が判明した中空糸モジュールＭを、操作指令装置からの指令に従い、
・中空糸モジュールＭが正常な場合はモジュールＭを後工程へ移送する。
・中空糸モジュールＭが欠陥の場合は生産ラインから取り除く。
【００１８】
【実施例】
本発明の実施例を、図面を用いて説明する。
【００１９】
図１６の画像は中空糸モジュール端面を撮像した画像である。この画像について、前記画像処理装置１０４にて微分フィルターをかけた後、定めた閾値にて２値化処理を行うと図１７のような２値画像が得られる。この画像には、検査対象となる黒画素で構成される小パターンは１５３２３個あり、それぞれの小パターンについて長辺Ｄがパターン長の最大値となるようにパターンに外接する長方形を求めた際の長辺Ｄと短辺Ｌとの比率α（＝Ｌ／Ｄ）が０．７以下の円形以外のパターンは１３４０８個ある。この円形以外のパターンのうち、前記円形パターンからの距離が中空糸の肉厚長さの２倍である６画素より短い円形以外のパターンは１９０３個ある。これらのパターンは前記中空糸の中空部分ではない擬似パターンであるので、前記円形パターンを前記中空糸の内円の半径である６画素分だけ前記円パターンを膨張させた後、中空糸の肉厚分である３画素分だけ前記円パターン収縮することで得られる図１８に示す距離マスク画像の白画素部分と重なることから、扁平検査対象から除去される。残った円以外のパターンは中空糸の中空部分と判定されるため、図１９のように扁平と判定された部分にマーキングした検査欠陥画像を出力し、前記中空糸モジュール端面画像における中空糸扁平欠陥数は１２本となる。
【００２０】
【発明の効果】
請求項１〜３の方法と請求項４〜５の装置により、中空糸に囲まれて一つの領域を形成している背景部分である擬似パターンを扁平検出対象から除去し、擬似パターンによる誤判定をなくした正確な中空糸の扁平検出を実施することができる。
【００２１】
請求項６の中空糸モジュールの製造方法により、扁平中空糸が定める閾値より多く存在する欠陥中空糸モジュールを後工程に流さないようにすることで、欠陥中空糸モジュールについても残りの加工作業を行うような不合理を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における扁平検出機の構成図である。
【図２】本発明の実施例における光照射装置の構成図である。
【図３】本発明の実施例における撮像装置の構成図である。
【図４】実施例における画像処理装置での処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】実施例における中空糸の繊維の形状を示す撮像画像である。
【図６】実施例における中空糸の繊維の形状を示す撮像画像の２値化処理結果図である。
【図７】２値化画像からラベル付けされたパターンを取り出したパターンのみの繊維の形状を示す画像である。
【図８】図７の画像から円形パターンのみを取り出した円形パターンのみの繊維の形状を示す画像である。
【図９】円形パターン、円形以外のパターンおよび擬似パターン間の距離Ｄ１，Ｄ２の違いを示した繊維の形状を示す画像である。
【図１０】パターンを外接する長方形で囲った際の長辺Ｄ、短辺Ｌを示した繊維の形状を示す画像である。
【図１１】図８の画像に膨張および収縮処理を実施して作成した距離マスクの繊維の形状を示す画像である。
【図１２】図１０のマスク範囲内に入らなかった円形以外のパターン４０２のみが残った繊維の形状を示す画像である。
【図１３】図７と図１１の論理和により作成した中空糸の中空部分パターンのみの繊維の形状を示す画像である。
【図１４】欠陥部分をマーキングした繊維の形状を示す検査結果出力画像である。
【図１５】操作指令装置におけるモジュール移送装置への指令手順を示すフローチャートである。
【図１６】中空糸モジュール端面の繊維の形状を示す撮像画像である。
【図１７】図１６の画像に微分フィルターをかけた後、２値化処理した繊維の形状を示す２値化画像である。
【図１８】図１７の２値化画像より円形パターンのみを取り出した画像に膨張および収縮処理を実施して作成した距離マスクの繊維の形状を示す画像である。
【図１９】図１８のマスク範囲内に入らなかった円形以外のパターンのみが残った繊維の形状を示す画像である。
【符号の説明】
１０１：モジュール支持装置
１０２Ａ：光照射装置 光源
１０２Ｂ：光照射装置 照射口
１０３Ａ：撮像装置 レンズ
１０３Ｂ：撮像装置 ＣＣＤカメラ
１０４：画像処理装置
１０５：操作指令装置
１０６：表示装置
１０７：モジュール移送装置
３０１：中空糸の肉厚部分
３０２：中空糸の中空部分
３０３：樹脂部分
４０１：円形パターン
４０２：円形以外のパターン
４０３：擬似パターン
４０４：パターンに外接する長方形
５０１：扁平中空糸の中空部分

Claims (6)

1. リング状パターンの扁平検出方法であって、多数のリング状パターンが集合している検査面画像をリング部分と背景部分とで２値化処理し、前記処理画像内に存在する小領域郡を、円形パターンと円形以外のパターンおよび擬似パターンからなる非円形パターンとに分類し、円形パターン外周から一定距離内に存在する擬似パターンを扁平検出対象から除去し、残った全パターンの形状がある閾値を超えて扁平しているか否かを判定することを特徴とするリング状パターンの扁平検出方法。
2. 前記擬似パターンを検査対象から除去する方法が、円形パターンのみ取り出した画像においてリング幅とリング内円の直径をあわせた距離までパターンを膨張させる膨張処理を行った後、リング内円の直径の分だけ収縮処理を行って作成した距離マスク画像により、マスク領域内に存在する非円形パターンを除去するものであることを特徴とする請求項１に記載のリング状パターンの扁平検出方法。
3. 前記多数のリング状パターンが集合している検査面が、多数の中空糸で構成される中空糸束の両端面を樹脂材により固めた中空糸モジュールの端面であることを特徴とする請求項１または２に記載のリング状パターンの扁平検出方法。
4. 多数のリング状パターンが集合している検査面を撮像する画像入力手段と、画像処理手段を有し、前記画像処理手段が、請求項１または２に記載の扁平検出方法を用いたものであることを特徴とするリング状パターンの扁平検出装置。
5. 前記多数のリング状パターンが集合している検査面が、多数の中空糸で構成される中空糸束の両端面を樹脂材により固めた中空糸モジュールの端面であることを特徴とする請求項４に記載のリング状パターンの扁平検出装置。
6. 請求項１〜３のいずれかに記載のリング状パターンの扁平検出方法、もしくは請求項４または５に記載の扁平検出装置を用いた検査により中空糸モジュール端面での中空糸形状の良否を判定し、良品のみ後加工を行うことを特徴とする中空糸モジュールの製造方法。

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