JP7324485B2 - Droplet measurement system, droplet measurement method, and program - Google Patents

Droplet measurement system, droplet measurement method, and program Download PDF

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Description

本発明は、ノズルから滴下する液滴の体積を測定する液滴測定システム、液滴測定方法、及びプログラムに関する。 The present invention relates to a droplet measuring system, a droplet measuring method, and a program for measuring the volume of a droplet dropped from a nozzle.

薬液や栄養剤等の液体(点滴液)を点滴する際には、予め決められた流量を維持することが重要である。従来、点滴の流量制御は、点滴筒内に滴下する液滴の数をカウントして単位時間あたりの滴下数を求め、液滴の体積が一定であるという前提で流量を算出し、液滴の滴下周期(滴下する時間間隔)を調節することにより行っていた。 When instilling a liquid (infusion liquid) such as a drug solution or a nutrient, it is important to maintain a predetermined flow rate. Conventionally, drip flow rate control counts the number of droplets dripping into the drip cylinder to determine the number of drips per unit time, calculates the flow rate on the assumption that the droplet volume is constant, and determines the number of droplets. This was done by adjusting the dropping cycle (time interval for dropping).

しかし、実際には、液滴の表面張力は粘度や環境温度等の条件に依存して変化するため、液滴1つあたりの体積は一定ではない。また、医療の現場においては、点滴中に患者が姿勢を変えてしまうことがあり、この場合、点滴液のヘッド差が変化して液滴の体積が変動してしまうことがある。そのため、液滴の滴下周期のみによって流量を制御する従来の方法においては、高精度な流量制御が困難であった。 However, in reality, the surface tension of droplets varies depending on conditions such as viscosity and environmental temperature, so the volume per droplet is not constant. In the medical field, the patient may change his/her posture during the infusion, and in this case, the head difference of the infusion liquid may change and the volume of the liquid droplet may fluctuate. Therefore, in the conventional method of controlling the flow rate only by the dropping period of droplets, it is difficult to control the flow rate with high accuracy.

このような問題に対し、滴下する液滴の体積を測定して流量制御に用いる技術が知られている。例えば特許文献1には、透明な点滴筒と、該点滴筒の外部の一側に配置された発光部と、該発光部と点滴筒を挟んで対向した位置に配置された二次元イメージセンサとを備え、点滴筒内の滴下ノズル先端と、該滴下ノズルから落ちる液滴の所定落下距離分を含むようにこの二次元イメージセンサの視野を設定した液滴検出装置が開示されている。 As a solution to this problem, a technique is known in which the volume of a dropped droplet is measured and used for flow rate control. For example, in Patent Document 1, a transparent drip cylinder, a light emitting unit arranged on one side of the outside of the drip cylinder, and a two-dimensional image sensor arranged at a position facing the light emitting unit with the drip cylinder interposed therebetween. , and the field of view of the two-dimensional image sensor is set so as to include the tip of a dripping nozzle in a drip tube and a predetermined falling distance of droplets falling from the dripping nozzle.

また、特許文献2には、ノズルの先端部と、該ノズルに垂下する液体全体とを視野に収めるように撮像装置を設置し、ノズルから液滴が滴下する様子が写った時系列順の画像のうち、液滴がノズルから離れたことが検出された画像である滴下検出画像を検出し、該滴下検出画像の所定フレーム前に生成され、ノズルに垂下する液体が写った画像である滴下前画像と、滴下検出画像以降の所定フレーム以内に生成され、滴下前画像において上記ノズルに垂下していた液体が滴下した後のノズルが写った画像と、に基づいて、滴下前画像においてノズルに垂下していた液体が滴下した液滴の体積を算出する液滴測定システムが開示されている。 Further, in Patent Document 2, an imaging device is installed so as to include the tip of a nozzle and the entire liquid hanging down from the nozzle in its field of view, and images in chronological order showing how droplets are dropped from the nozzle. Among them, the drop detection image, which is an image in which it is detected that the droplet has left the nozzle, is detected, and is generated a predetermined frame before the drop detection image, and is an image in which the liquid dripping down the nozzle is captured Based on the image and an image generated within a predetermined frame after the drop detection image and showing the nozzle after the liquid that was dripping onto the nozzle in the pre-drop image has been dropped, the liquid drops onto the nozzle in the pre-drop image. A droplet measurement system is disclosed that calculates the volume of a droplet deposited by a liquid that has been in contact with the object.

特開2011-62371号公報JP 2011-62371 A 特許第6406590号公報Japanese Patent No. 6406590

上記特許文献1においては、落下中の液滴の全体形状から液滴の体積を算出するため、滴下ノズルの先端から液滴の所定落下距離までの範囲を捉えることができるような大きなサイズを有し、且つフレームレートの高い二次元イメージセンサが必要になる。それにより、処理すべき画像データのデータ量が多くなるので、大量の演算処理及びメモリ操作を高速に処理できる高性能の処理装置が必要になってしまう。 In Patent Document 1, since the volume of the droplet is calculated from the overall shape of the falling droplet, it has a large size that can capture the range from the tip of the dropping nozzle to the predetermined falling distance of the droplet. and a two-dimensional image sensor with a high frame rate. As a result, the amount of image data to be processed increases, requiring a high-performance processor capable of processing a large amount of arithmetic processing and memory operations at high speed.

これに対し、上記特許文献2においては、少なくとも、ノズルの先端部と、該ノズルに垂下する液滴全体とを含む範囲を画像内に捉えることができれば良いので、それほど大きなサイズのイメージセンサを用いる必要はない。そのため、画像1枚あたりのデータ量を抑制することができ、それほど高性能の処理装置を用いることなく液滴の体積を精度良く算出することが可能となる。しかしながら、液滴の体積の測定精度やリアルタイム性をさらに向上させるためには、液滴がノズルから離れて落下し始めたタイミングの検出処理や、画像に写った液滴の領域を抽出する処理などについて、さらなる工夫が望まれる。 On the other hand, in Patent Document 2, an image sensor of such a large size is used because it is sufficient that the range including at least the tip of the nozzle and the entire droplet hanging down from the nozzle can be captured in the image. No need. Therefore, the amount of data per image can be suppressed, and the droplet volume can be accurately calculated without using a high-performance processing device. However, in order to further improve the accuracy and real-time measurement of the droplet volume, there are processes such as detecting the timing at which the droplet leaves the nozzle and begins to fall, and extracting the area of the droplet captured in the image. Further improvement is desired.

本発明は、ノズルから滴下する液滴の体積の測定精度やリアルタイム性を従来よりもさらに向上させることができる液滴測定システム、液滴測定方法及びプログラムを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a droplet measuring system, a droplet measuring method, and a program capable of improving the measurement accuracy and real-time performance of the volume of a droplet dropped from a nozzle.

上記課題を解決するために、本発明の一態様である液滴測定システムは、ノズルから滴下する液滴の体積を測定する液滴測定システムにおいて、被写体を撮像して画像データを出力する撮像装置であって、前記ノズルの先端部と、前記ノズルに垂下する液滴全体とを視野に収めるように設置される撮像装置と、前記撮像装置から出力される画像データに基づき、前記ノズルから液滴が滴下する様子を写した画像を時系列順に生成する画像生成部と、前記画像生成部により時系列順に生成される画像から、前記ノズルから液滴が離れて滴下し始めた状態を写した画像である滴下開始画像を検出する滴下検出部と、前記滴下開始画像の所定フレーム前の画像と、前記滴下開始画像の所定フレーム後の画像とに基づいて、前記滴下開始画像に写った液滴の体積を算出する体積算出部と、を備え、前記滴下検出部は、前記画像生成部により時系列順に生成される画像に対し、前記ノズルの先端部が写った位置から所定の距離だけ下方の位置に所定の大きさを有する矩形領域を設定し、該矩形領域内を監視することにより、前記ノズルの先端部に液滴が垂下している状態を写した画像である滴下待機画像を検出する滴下待機判定部と、前記滴下待機画像が検出された後、前記画像生成部により生成される画像における前記矩形領域内を監視することにより、前記滴下開始画像を検出する滴下開始判定部と、を有するものである。 In order to solve the above-described problems, a droplet measuring system according to one aspect of the present invention is an imaging device that captures an image of a subject and outputs image data in the droplet measuring system that measures the volume of a droplet dropped from a nozzle. An imaging device installed so as to include the tip of the nozzle and the entire droplet hanging down the nozzle within a field of view; and the droplet from the nozzle based on image data output from the imaging device. and an image depicting a state in which the droplet has separated from the nozzle and started to drip from the images generated in chronological order by the image generation unit. a dropping detection unit that detects the dropping start image, an image before a predetermined frame of the dropping start image, and an image after a predetermined frame of the dropping start image, the droplets reflected in the dropping start image a volume calculation unit configured to calculate a volume, wherein the droplet detection unit detects a position a predetermined distance below a position where the tip of the nozzle is captured in the images generated in chronological order by the image generation unit. A rectangular area having a predetermined size is set in the area, and the inside of the rectangular area is monitored to detect a drip standby image, which is an image showing a state in which a droplet is hanging at the tip of the nozzle. and a drip start determination unit that detects the drip start image by monitoring the rectangular region in the image generated by the image generator after the drip standby image is detected. It is.

上記液滴測定システムは、第1のバッファ記憶領域と第2のバッファ記憶領域とを含む記憶部をさらに備え、前記画像生成部は、前記撮像装置から出力される画像データに対して所定の処理を施し、該処理が施された画像データを前記第1のバッファ記憶領域に記憶させ、前記滴下検出部は、前記滴下開始画像が検出された際に、前記第1のバッファ記憶領域に記憶された画像データのうち、該滴下開始画像の前記所定フレーム前の画像及び前記所定フレーム後の画像の画像データを前記第2のバッファ記憶領域にコピーし、前記体積算出部は、前記第2のバッファ記憶領域に記憶された画像データに基づいて、前記液滴の体積を算出しても良い。 The droplet measurement system further includes a storage unit including a first buffer storage area and a second buffer storage area, and the image generation unit performs predetermined processing on image data output from the imaging device. and stores the processed image data in the first buffer storage area, and the dropping detection unit stores the image data in the first buffer storage area when the dropping start image is detected. of the image data obtained, the image data of the image before the predetermined frame and the image after the predetermined frame of the dropping start image are copied to the second buffer storage area, and the volume calculation unit stores the image data in the second buffer The volume of the droplet may be calculated based on the image data stored in the storage area.

上記液滴測定システムにおいて、前記滴下待機判定部は、前記矩形領域内において垂直方向に連続する液滴の像の領域を検出した場合に、判定対象の画像は前記滴下待機画像であると判定し、前記滴下開始判定部は、前記矩形領域内において垂直方向に分断された液滴の像の領域を検出した場合に、判定対象の画像は前記滴下開始画像であると判定しても良い。 In the above-described droplet measurement system, the droplet standby determination unit determines that the image to be determined is the droplet standby image when detecting an area of images of droplets that are continuous in the vertical direction within the rectangular area. The dropping start determining unit may determine that the image to be determined is the dropping start image when an area of the image of the droplet divided in the vertical direction is detected in the rectangular area.

上記液滴測定システムにおいて、前記滴下待機判定部は、前記矩形領域内において垂直方向に連続する液滴の像を検出した場合に、判定対象の画像は前記滴下待機画像であると判定し、前記滴下開始判定部は、前記矩形領域内において垂直方向に分断された液体の像を連続する複数フレームにわたって検出した場合に、該複数フレームの先頭の画像が前記滴下開始画像であると判定しても良い。 In the droplet measurement system, the droplet standby determination unit determines that the image to be determined is the droplet standby image when an image of droplets continuous in the vertical direction is detected in the rectangular area, and When the image of the liquid divided in the vertical direction within the rectangular area is detected over a plurality of continuous frames, the dripping start determination unit determines that the top image of the plurality of frames is the dripping start image. good.

上記液滴測定システムにおいて、前記滴下開始判定部は、前記滴下待機判定部が前記滴下待機画像を検出した後、前記画像生成部により時系列順に生成される画像の監視を開始し、前記滴下待機判定部は、前記滴下開始判定部が前記滴下開始画像を検出した後、前記画像生成部により時系列順に生成される画像の監視を再開しても良い。 In the above-described droplet measurement system, the dropping start determination unit starts monitoring the images generated in chronological order by the image generation unit after the dropping standby determination unit detects the dropping standby image, and detects the dropping standby image. After the drip start determination unit detects the drip start image, the determination unit may resume monitoring the images generated in chronological order by the image generation unit.

上記液滴測定システムは、前記画像生成部により生成される画像における前記ノズルの像の下端の位置を検出し、該下端の位置が所定範囲内に位置していない場合にエラー信号を出力するエラー判定部と、前記ノズルの液滴の滴下開始を制御する流量制御部と、外部からなされる操作に応じた信号を前記流量制御部に入力する操作入力部と、をさらに備え、前記流量制御部は、前記エラー判定部からエラー信号が出力された場合には、前記操作入力部から液滴の滴下開始を指示する信号が入力されたときであっても、前記ノズルからの液滴の滴下を開始させないこととしても良い。 The droplet measurement system detects the position of the lower end of the image of the nozzle in the image generated by the image generation unit, and outputs an error signal when the position of the lower end is not within a predetermined range. a determination unit; a flow control unit that controls the start of dropping of droplets from the nozzle; and an operation input unit that inputs a signal corresponding to an external operation to the flow control unit, wherein the flow control unit When an error signal is output from the error determination unit, droplets are not dropped from the nozzle even when a signal instructing the start of droplet dropping is input from the operation input unit. It is also possible not to start it.

上記液滴測定システムは、前記画像生成部により生成される画像における前記ノズルの像を認識し、該ノズルの像の形状と太さとの少なくともいずれかに基づいて、前記ノズルから滴下する液滴の標準的な流量の範囲を推定する流量推定部と、前記ノズルから滴下する液滴の流量を制御する流量制御部と、外部からなされる操作に応じて、前記ノズルから滴下させる液滴の流量の設定値を表す信号を前記流量制御部に入力する操作入力部と、をさらに備え、前記流量制御部は、前記設定値が、前記流量推定部により推定された前記標準的な流量の範囲に含まれない場合、前記ノズルからの液滴の滴下を開始させないこととしても良い。 The droplet measurement system recognizes the image of the nozzle in the image generated by the image generation unit, and determines the number of droplets dropped from the nozzle based on at least one of the shape and thickness of the image of the nozzle. A flow rate estimation unit that estimates a standard flow rate range, a flow rate control unit that controls the flow rate of droplets dropped from the nozzle, and a flow rate of the droplets dropped from the nozzle according to an external operation. an operation input unit that inputs a signal representing a set value to the flow rate control unit, and the flow rate control unit determines that the set value is included in the standard flow rate range estimated by the flow rate estimation unit. If not, the droplet may not start to drop from the nozzle.

上記液滴測定システムにおいて、前記画像生成部により生成される画像の垂直方向において、前記矩形領域の上端は、前記ノズルの像の先端よりも下方に設定され、前記矩形領域の下端は、前記滴下開始画像の所定フレーム前の画像に写った液滴の像の下端よりも上方となるように設定されても良い。 In the droplet measurement system described above, in the vertical direction of the image generated by the image generation unit, the upper end of the rectangular region is set below the tip of the image of the nozzle, and the lower end of the rectangular region is set below the droplet It may be set to be above the lower edge of the image of the liquid droplet captured in the image a predetermined frame before the start image.

上記液滴測定システムにおいて、前記ノズルから液滴を滴下させる条件を変化させた場合に、前記滴下開始画像においてノズルに付着する液滴の像の下端部と、前記滴下開始画像において落下する液滴の像の上端部との隙間が変化し、且つ、前記条件を変化させた場合に変化する前記隙間同士の間で共通する範囲が存在するとき、前記矩形領域の垂直方向のサイズは、前記隙間同士の間で共通する範囲を包含するように設定されても良い。 In the droplet measurement system, when the conditions for dropping droplets from the nozzle are changed, the lower end portion of the image of the droplet adhering to the nozzle in the dropping start image and the falling droplet in the dropping start image changes, and when there is a common range between the gaps that change when the conditions are changed, the size of the rectangular area in the vertical direction is equal to the gap may be set so as to encompass a common range between them.

上記液滴測定システムにおいて、前記ノズルから液滴を滴下させる条件を変化させた場合に、前記滴下開始画像においてノズルに付着する液滴の像の下端部と、前記滴下開始画像において落下する液滴の像の上端部との隙間が変化し、且つ、前記条件を変化させた場合に変化する前記隙間同士の間で共通する範囲が存在しないとき、前記矩形領域の垂直方向のサイズは、前記条件を変化させた場合における前記上端部のうち最も上方の位置と、前記条件を変化させた場合における前記下端部のうち最も下方の位置と、の間の範囲を包含するように設定されてもよい。 In the droplet measurement system, when the conditions for dropping droplets from the nozzle are changed, the lower end portion of the image of the droplet adhering to the nozzle in the dropping start image and the falling droplet in the dropping start image changes, and when there is no common range between the gaps that change when the condition is changed, the vertical size of the rectangular area is equal to the condition The uppermost position of the upper end when the is changed and the lowest position of the lower end when the condition is changed may be set to include a range between .

上記液滴測定システムにおいて、前記ノズルから液滴を滴下させる条件を変化させた場合に、前記滴下開始画像における液滴の像の幅が変化するとき、前記矩形領域の水平方向のサイズは、前記条件を変化させた場合に変化する前記幅のうち最も大きい幅を包含するように設定されても良い。 In the droplet measurement system, when the width of the droplet image in the droplet start image changes when the conditions for dropping droplets from the nozzle are changed, the horizontal size of the rectangular area is It may be set so as to include the largest width among the widths that change when conditions are changed.

上記液滴測定システムにおいて、前記滴下待機判定部は、前記矩形領域に二値化処理を施すことにより、液滴の像の少なくとも輪郭領域の画素の階調を第1の階調に変換すると共に、液滴の像の背景領域の画素の階調を第2の階調に変換し、前記矩形領域内を探索することにより、前記第1の階調を有する画素が存在する行を液滴存在行として抽出し、探索の結果、前記矩形領域の全ての行が液滴存在行である場合に、判定対象の画像は滴下待機画像であると判定しても良い。 In the above-described droplet measuring system, the droplet standby determination unit converts the gradation of pixels in at least the outline region of the droplet image to a first gradation by performing a binarization process on the rectangular region. and converting the gradation of the pixels in the background area of the droplet image into the second gradation, and searching the rectangular area to determine the row in which the pixel having the first gradation exists. It may be determined that the image to be determined is the dropping standby image when all the lines of the rectangular area are the droplet presence lines as a result of the search.

上記液滴測定システムにおいて、前記滴下待機判定部は、前記矩形領域に対して二値化処理を施すことにより、液滴の像の少なくとも輪郭領域の画素の階調を第1の階調に変換すると共に、液滴の像の背景領域の画素の階調を第2の階調に変換し、前記矩形領域内を探索することにより、前記第1の階調を有する複数の画素が連続して存在する行を液滴存在行として抽出し、探索の結果、前記矩形領域の全ての行が液滴存在行である場合に、判定対象の画像は滴下待機画像であると判定しても良い。 In the above-described droplet measuring system, the droplet standby determination unit converts the gradation of pixels in at least the outline region of the droplet image to the first gradation by performing binarization processing on the rectangular region. Then, by converting the gradation of the pixels in the background area of the droplet image to the second gradation and searching the rectangular area, a plurality of pixels having the first gradation are continuously generated. Existing rows may be extracted as droplet presence rows, and if all rows in the rectangular area are droplet presence rows as a result of the search, the image to be determined may be determined to be a drip standby image.

上記液滴測定システムにおいて、前記滴下開始判定部は、前記二値化処理が施された前記矩形領域内を探索し、全ての画素が前記第2の階調を有する行が検出された場合に、判定対象の画像は滴下開始画像であると判定しても良い。 In the above-described droplet measurement system, the dropping start determination unit searches the binarized rectangular area, and if a line in which all pixels have the second gradation is detected, , the image to be determined may be determined to be the dropping start image.

上記液滴測定システムにおいて、前記滴下開始判定部は、前記二値化処理が施された前記矩形領域内を探索し、全ての画素が前記第2の階調を有する行が連続して複数行にわたって検出された場合に、判定対象の画像は滴下開始画像であると判定しても良い。 In the above-described droplet measurement system, the dropping start determination unit searches the rectangular area subjected to the binarization process, and a plurality of rows in which all pixels have the second gradation are continuously arranged. It may be determined that the image to be determined is the dropping start image when the image is detected over the entire area.

上記液滴測定システムにおいて、前記滴下開始判定部は、全ての画素が前記第2の階調を有する行が検出された場合であっても、前記矩形領域の下端と連続する1つ以上の行が、全ての画素が前記第2の階調を有する行である場合には、判定対象の画像は滴下開始画像ではないと判定しても良い。 In the above-described droplet measurement system, the dropping start determination unit determines that one or more lines that are continuous with the lower end of the rectangular area are detected even if a line in which all pixels have the second gradation is detected. However, when all the pixels are rows having the second gradation, it may be determined that the determination target image is not the dropping start image.

上記液滴測定システムにおいて、前記滴下開始判定部は、前記二値化処理が施された前記矩形領域について、該矩形領域の下端と連続する複数行における前記第1の諧調を有する画素をカウントし、該画素の総数が、当該判定対象の画像の直前のフレームにおける前記総数から、所定の閾値を超えて減少している場合に、判定対象の画像は滴下開始画像であると判定しても良い。 In the droplet measurement system, the dropping start determination unit counts the pixels having the first gradation in a plurality of rows that are continuous with the lower end of the rectangular area in the rectangular area that has been subjected to the binarization process. , the image to be determined may be determined to be the dropping start image when the total number of pixels is less than the total number in the frame immediately preceding the image to be determined by exceeding a predetermined threshold. .

本発明の別の態様である液滴測定システムは、ノズルから滴下する液滴の体積を測定する液滴測定システムにおいて、被写体を撮像して画像データを出力する撮像装置であって、前記ノズルの先端部と、前記ノズルに垂下する液滴全体とを視野に収めるように設置される撮像装置と、前記撮像装置から出力される画像データに基づき、前記ノズルから液滴が滴下する様子を写した画像を時系列順に生成する画像生成部と、前記画像生成部により時系列順に生成される画像から、前記ノズルから液滴が離れて滴下し始めた状態を写した画像である滴下開始画像を検出する滴下検出部と、前記滴下開始画像の所定フレーム前の画像と、前記滴下開始画像の所定フレーム後の画像とに基づいて、前記滴下開始画像に写った液滴の体積を算出する体積算出部と、を備え、前記体積算出部は、前記所定フレーム前の画像に写った液滴の像の領域を抽出する領域抽出部と、前記領域抽出部により抽出された領域を回転体の投影像とみなし、該抽出された領域の各行について、画素数を直径とする円の面積を算出する円面積算出部と、前記円面積算出部により算出された面積を積算する積算部と、を含み、前記領域抽出部は、前記所定フレーム前の画像である第1の画像と、前記所定フレーム後の画像である第2の画像との差分画像を生成し、前記差分画像に対して二値化処理を施すことにより第3の画像を生成すると共に、該第3の画像に対して穴埋め処理を施すことにより得られる第4の画像を生成し、前記第3及び第4の画像に基づき、前記第1及び第2の画像の間で重なり合う液滴の像の部分を画定するための領域を設定し、該領域を前記第1の画像に適用することにより前記重なり合う液滴の像の部分を抽出し、前記重なり合う液滴の像の部分と、前記第4の画像から抽出される部分とを合成することにより、前記第1の画像に写った液滴の像全体の領域を抽出するものである。 A droplet measuring system according to another aspect of the present invention is an imaging device for imaging a subject and outputting image data in the droplet measuring system for measuring the volume of a droplet dropped from a nozzle, the imaging device comprising: An imaging device installed so that the tip and the entire droplet hanging down from the nozzle are within the field of view, and the appearance of the droplet dropping from the nozzle based on the image data output from the imaging device. An image generating unit that generates images in chronological order, and a dropping start image that is an image showing a state in which a droplet has separated from the nozzle and started to drop is detected from the images that are generated in chronological order by the image generating unit. and a volume calculation unit for calculating the volume of the droplet reflected in the drip start image based on the image before the predetermined frame of the drip start image and the image after the predetermined frame of the drip start image. and the volume calculating unit includes: an area extracting unit for extracting an area of the image of the liquid droplet captured in the image of the predetermined frame before; A circle area calculation unit that calculates the area of a circle having a diameter equal to the number of pixels for each row of the extracted region, and an integration unit that integrates the areas calculated by the circle area calculation unit, The region extraction unit generates a difference image between a first image that is an image before the predetermined frame and a second image that is an image after the predetermined frame, and performs binarization processing on the difference image. generating a third image by performing a filling process, generating a fourth image obtained by performing a hole-filling process on the third image, and generating the first image based on the third and fourth images; and extracting the overlapping droplet image portion by setting a region between a second image and applying the region to the first image to define the overlapping droplet image portion; By synthesizing the portion of the overlapping droplet image and the portion extracted from the fourth image, the entire area of the droplet image reflected in the first image is extracted.

上記液滴測定システムにおいて、前記円面積算出部は、前記領域抽出部により抽出された領域のうち、前記第4の画像から抽出された部分に対して、該部分に外接する矩形の枠を設定すると共に、該枠の垂直方向に延びる中心線を設定し、前記第4の画像から抽出された部分の各行について、前記中心線の左右の側のうち画素数が多い側の画素数の2倍を直径とする円の面積を算出しても良い。 In the droplet measuring system, the circular area calculator sets a rectangular frame circumscribing the portion extracted from the fourth image in the region extracted by the region extractor. Then, a center line extending in the vertical direction of the frame is set, and for each row of the portion extracted from the fourth image, the number of pixels on the left and right sides of the center line is twice the number of pixels on the side with the larger number of pixels. The area of a circle with a diameter of .

上記液滴測定システムにおいて、前記円面積算出部は、前記領域抽出部により抽出された領域のうち、前記第4の画像から抽出された部分に対し、前記第1の画像に写った前記ノズルの像の下端の中心を通る線を分割線として設定し、該分割線と直交する方向に延びる各行について、該分割線の両側のうち画素数が多い側の画素数の2倍を直径とする円の面積を算出しても良い。 In the droplet measuring system described above, the circular area calculation unit calculates the portion of the area extracted by the area extraction unit, which is extracted from the fourth image, for the area of the nozzle reflected in the first image. A line passing through the center of the lower end of the image is set as a dividing line, and for each row extending in a direction perpendicular to the dividing line, a circle whose diameter is twice the number of pixels on the side with the larger number of pixels among both sides of the dividing line You may calculate the area of .

上記液滴測定システムにおいて、前記円面積算出部は、前記ノズルの像の下端の中心を通り、且つ、前記第1の画像の垂直方向と平行な線を、前記分割線として設定しても良い。 In the droplet measuring system, the circular area calculator may set a line passing through the center of the lower end of the nozzle image and parallel to the vertical direction of the first image as the dividing line. .

上記液滴測定システムにおいて、前記ノズルの傾きを検出する角度センサをさらに備え、前記円面積算出部は、前記ノズルの像の下端の中心を通り、且つ、前記第1の画像の垂直方向と平行な線を前記角度センサによる検出結果に基づいて補正した線を、前記分割線として設定しても良い。 The droplet measurement system further includes an angle sensor that detects the inclination of the nozzle, and the circular area calculator passes through the center of the lower end of the image of the nozzle and is parallel to the vertical direction of the first image. A line obtained by correcting a line based on the detection result of the angle sensor may be set as the dividing line.

上記液滴測定システムにおいて、前記円面積算出部は、前記ノズルの像の下端の中心と、前記第4の画像から抽出された部分の輪郭上の各点とを結ぶ線分のうち、最も長い線分を前記分割線としても良い。 In the liquid droplet measuring system, the circular area calculator calculates the longest of the line segments connecting the center of the lower end of the nozzle image and each point on the contour of the portion extracted from the fourth image. A line segment may be used as the dividing line.

上記液滴測定システムにおいて、前記円面積算出部は、前記第4の画像から抽出された部分のうち水平方向における幅が最大となる位置における幅の中心点と、前記ノズルの像の下端の中心とを結ぶ直線を前記分割線としても良い。 In the droplet measuring system described above, the circle area calculation unit calculates the width center point at the position where the width in the horizontal direction is the maximum in the portion extracted from the fourth image, and the center of the lower end of the nozzle image. may be used as the dividing line.

本発明のさらに別の態様である液滴測定システムは、ノズルから滴下する液滴の体積を測定する液滴測定システムにおいて、被写体を撮像して画像データを出力する撮像装置であって、前記ノズルの先端部と、前記ノズルに垂下する液滴全体とを視野に収めるように設置される撮像装置と、前記撮像装置から出力される画像データに基づき、前記ノズルから液滴が滴下する様子を写した画像を時系列順に生成する画像生成部と、前記画像生成部により時系列順に生成される画像から、前記ノズルから液滴が離れて滴下し始めた状態を写した画像である滴下開始画像を検出する滴下検出部と、前記滴下開始画像の所定フレーム前の画像と、前記滴下開始画像の所定フレーム後の画像とに基づいて、前記滴下開始画像に写った液滴の体積を算出する体積算出部と、を備え、前記体積算出部は、前記ノズルからの液滴の滴下を開始してから所定時間内に測定された液滴の体積を基準として、液滴の体積の上限値及び下限値を設定し、前記体積算出部により算出された液滴の体積が前記上限値及び下限値から外れている場合に、該算出された液滴の体積の代わりに、所定の暫定値を挿入する誤差補正部を有するものである。 A droplet measuring system according to still another aspect of the present invention is an imaging device for imaging a subject and outputting image data in the droplet measuring system for measuring the volume of a droplet dropped from a nozzle, wherein the nozzle and an imaging device installed so as to include the entire droplet hanging down from the nozzle in the field of view, and the state of the droplet dropping from the nozzle based on the image data output from the imaging device. an image generation unit that generates the images in chronological order; and a dropping start image, which is an image showing a state in which a droplet has separated from the nozzle and started to drop, from the images that are generated in chronological order by the image generation unit. Volume calculation for calculating the volume of the droplet reflected in the dropping start image based on the dropping detection unit to detect, the image before the predetermined frame of the dropping start image, and the image after the predetermined frame of the dropping start image. and the volume calculation unit calculates an upper limit value and a lower limit value of the volume of the droplet based on the volume of the droplet measured within a predetermined time after the droplet starts dropping from the nozzle. and inserts a predetermined provisional value instead of the calculated droplet volume when the droplet volume calculated by the volume calculator is out of the upper and lower limits. It has a corrector.

上記液滴測定システムにおいて、前記暫定値は、前記所定時間内に測定された液滴の体積の平均値であっても良い。 In the above droplet measuring system, the provisional value may be an average value of droplet volumes measured within the predetermined time.

上記液滴測定システムにおいて、前記暫定値は、前記上限値及び下限値から外れた液滴の体積が算出されたとき以前の所定回の間に算出された液滴の体積の平均値であっても良い。 In the above-described droplet measurement system, the provisional value is an average value of the droplet volumes calculated during a predetermined number of previous times when the droplet volumes deviating from the upper limit and the lower limit were calculated. Also good.

上記液滴測定システムにおいて、前記体積算出部は、前記ノズルから滴下する液滴の流量の設定値に応じて、前記下限値を設定しても良い。 In the droplet measuring system described above, the volume calculation unit may set the lower limit value according to a set value of the flow rate of droplets dropped from the nozzle.

上記液滴測定システムにおいて、前記体積算出部は、過去の複数回にわたって算出した液滴の体積の平均値を、液滴の体積の測定値として出力しても良い。 In the above-described droplet measurement system, the volume calculation unit may output an average value of droplet volumes calculated over a plurality of times in the past as the droplet volume measurement value.

上記液滴測定システムにおいて、前記体積算出部は、前記ノズルから滴下する液滴の流量の設定値に応じて、前記液滴の体積の平均を取る回数を設定しても良い。 In the above droplet measuring system, the volume calculator may set the number of times of averaging the volume of the droplets according to a set value of the flow rate of the droplets dropped from the nozzle.

本発明のさらに別の態様である液滴測定方法は、ノズルから滴下する液滴の体積を測定する液滴測定システムにおいて実行される液滴測定方法において、被写体を撮像して画像データを出力する撮像装置であって、前記ノズルの先端部と、前記ノズルに垂下する液滴全体とを視野に収めるように設置される撮像装置から出力される画像データに基づき、前記ノズルから液滴が滴下する様子を写した画像を時系列順に生成する画像生成ステップと、前記画像生成ステップにおいて時系列順に生成される画像から、前記ノズルから液滴が離れて滴下し始めた状態を写した画像である滴下開始画像を検出する滴下検出ステップと、前記滴下開始画像の所定フレーム前の画像と、前記滴下開始画像の所定フレーム後の画像とに基づいて、前記滴下開始画像に写った液滴の体積を算出する体積算出ステップと、を含み、前記滴下検出ステップは、前記画像生成ステップにおいて時系列順に生成される画像に対し、前記ノズルの先端部が写った位置から所定の距離だけ下方の位置に所定の大きさを有する矩形領域を設定し、該矩形領域内を監視することにより、前記ノズルの先端部に液滴が垂下している状態を写した画像である滴下待機画像を検出する滴下待機判定ステップと、前記滴下待機画像が検出された後、前記画像生成ステップにおいて生成される画像に対して前記矩形領域を設定し、該矩形領域内を監視することにより、前記滴下開始画像を検出する滴下開始判定ステップと、を有するものである。 A droplet measuring method according to still another aspect of the present invention is a droplet measuring method executed in a droplet measuring system for measuring the volume of a droplet dropped from a nozzle, in which an object is imaged and image data is output. An imaging device, wherein droplets are dropped from the nozzle based on image data output from an imaging device installed so as to include the tip of the nozzle and the entire droplet hanging down the nozzle within a field of view. an image generating step of generating images showing a state in chronological order; and dripping, which is an image showing a state in which a droplet has separated from the nozzle and started to drip from the images chronologically generated in the image generating step. Based on a drop detection step of detecting a start image, an image before a predetermined frame of the drop start image, and an image after a predetermined frame of the drop start image, the volume of the droplet reflected in the drop start image is calculated. and a volume calculation step, wherein the dropping detection step includes a predetermined position at a predetermined distance below the position where the tip of the nozzle is captured in the images generated in chronological order in the image generation step. A dropping standby determination step of setting a rectangular region having a size and monitoring the inside of the rectangular region to detect a dropping standby image, which is an image showing a state in which a droplet is hanging from the tip of the nozzle. and, after the dropping standby image is detected, the rectangular area is set for the image generated in the image generating step, and the inside of the rectangular area is monitored to detect the dropping start image. and a determination step.

本発明のさらに別の態様である液滴測定方法は、ノズルから滴下する液滴の体積を測定する液滴測定システムにおいて実行される液滴測定方法において、被写体を撮像して画像データを出力する撮像装置であって、前記ノズルの先端部と、前記ノズルに垂下する液滴全体とを視野に収めるように設置される撮像装置から出力される画像データに基づき、前記ノズルから液滴が滴下する様子を写した画像を時系列順に生成する画像生成ステップと、前記画像生成ステップにおいて時系列順に生成される画像から、前記ノズルから液滴が離れて滴下し始めた状態を写した画像である滴下開始画像を検出する滴下検出ステップと、前記滴下開始画像の所定フレーム前の画像と、前記滴下開始画像の所定フレーム後の画像とに基づいて、前記滴下開始画像に写った液滴の体積を算出する体積算出ステップと、を含み、前記体積算出ステップは、前記所定フレーム前の画像に写った液滴の像の領域を抽出する領域抽出部ステップと、前記領域抽出ステップにおいて抽出された領域を回転体の投影像とみなし、該抽出された領域に並ぶ画素の画素数に基づいて、前記回転体をスライスした円に相当する面積を算出する円面積算出ステップと、前記円面積算出部により算出された面積を積算する積算ステップと、を含み、前記領域抽出ステップは、前記所定フレーム前の画像である第1の画像と、前記所定フレーム後の画像である第2の画像との差分画像を生成し、前記差分画像に対して二値化処理を施すことにより第3の画像を生成すると共に、該第3の画像に対して穴埋め処理を施すことにより得られる第4の画像を生成し、前記第3及び第4の画像に基づき、前記第1及び第2の画像の間で重なり合う液滴の像の部分を画定するための領域を設定し、該領域を前記第1の画像に適用することにより前記重なり合う液滴の像の部分を抽出し、前記重なり合う液滴の像の部分と、前記第4の画像から抽出される部分とを合成することにより、前記第1の画像に写った液滴の像全体の領域を抽出するものである。 A droplet measuring method according to still another aspect of the present invention is a droplet measuring method executed in a droplet measuring system for measuring the volume of a droplet dropped from a nozzle, in which an object is imaged and image data is output. An imaging device, wherein droplets are dropped from the nozzle based on image data output from an imaging device installed so as to include the tip of the nozzle and the entire droplet hanging down the nozzle within a field of view. an image generating step of generating images showing a state in chronological order; and dripping, which is an image showing a state in which a droplet has separated from the nozzle and started to drip from the images chronologically generated in the image generating step. Based on a drop detection step of detecting a start image, an image before a predetermined frame of the drop start image, and an image after a predetermined frame of the drop start image, the volume of the droplet reflected in the drop start image is calculated. and a volume calculation step, wherein the volume calculation step includes a region extraction unit step of extracting a region of the droplet image captured in the image of the predetermined frame before; and rotating the region extracted in the region extraction step. a circle area calculating step of calculating an area corresponding to a circle obtained by slicing the body of revolution based on the number of pixels arranged in the extracted region, which is regarded as a projected image of the body; and an accumulating step of accumulating the area, wherein the area extracting step generates a difference image between a first image that is an image before the predetermined frame and a second image that is an image after the predetermined frame. and generating a third image by performing a binarization process on the difference image, and generating a fourth image obtained by performing a filling process on the third image, setting a region between the first and second images to define an overlapping drop image portion based on the third and fourth images, and applying the region to the first image; By extracting the portion of the overlapping droplet image by combining the portion of the overlapping droplet image and the portion extracted from the fourth image, the droplet reflected in the first image is to extract the area of the entire image.

本発明のさらに別の態様である液滴測定方法は、ノズルから滴下する液滴の体積を測定する液滴測定システムにおいて実行される液滴測定方法において、被写体を撮像して画像データを出力する撮像装置であって、前記ノズルの先端部と、前記ノズルに垂下する液滴全体とを視野に収めるように設置されるから出力される画像データに基づき、前記ノズルから液滴が滴下する様子を写した画像を時系列順に生成する画像生成ステップと、前記画像生成ステップにおいて時系列順に生成される画像から、前記ノズルから液滴が離れて滴下し始めた状態を写した画像である滴下開始画像を検出する滴下検出ステップと、前記滴下開始画像の所定フレーム前の画像と、前記滴下開始画像の所定フレーム後の画像とに基づいて、前記滴下開始画像に写った液滴の体積を算出する体積算出ステップと、を含み、前記体積算出ステップは、前記ノズルからの液滴の滴下を開始してから所定時間内に測定された液滴の体積を基準として、液滴の体積の上限値及び下限値を設定し、前記体積算出部により算出された液滴の体積が前記上限値及び下限値から外れている場合に、該算出された液滴の体積の代わりに、所定の暫定値を挿入することにより、誤差を補正するものである。 A droplet measuring method according to still another aspect of the present invention is a droplet measuring method executed in a droplet measuring system for measuring the volume of a droplet dropped from a nozzle, in which an object is imaged and image data is output. The imaging device is installed so that the tip of the nozzle and the entire droplet hanging down from the nozzle are within the field of view. an image generating step of generating the captured images in chronological order; and a dropping start image, which is an image representing a state in which a droplet has separated from the nozzle and started to drip from the images generated in chronological order in the image generating step. a drop detection step of detecting the drop start image, an image before a predetermined frame of the drop start image, and an image after a predetermined frame of the drop start image, and the volume of the droplet reflected in the drop start image is calculated. and a calculating step, wherein the volume calculating step calculates the upper limit and the lower limit of the volume of the droplet based on the volume of the droplet measured within a predetermined time after the droplet starts dropping from the nozzle. setting a value, and inserting a predetermined provisional value in place of the calculated droplet volume when the droplet volume calculated by the volume calculator is out of the upper and lower limits; By doing so, the error is corrected.

本発明のさらに別の態様であるプログラムは、ノズルから滴下する液滴の体積を測定する液滴測定システムにおいてコンピュータに実行させるプログラムにおいて、被写体を撮像して画像データを出力する撮像装置であって、前記ノズルの先端部と、前記ノズルに垂下する液滴全体とを視野に収めるように設置される撮像装置から出力される画像データに基づき、前記ノズルから液滴が滴下する様子を写した画像を時系列順に生成する画像生成ステップと、前記画像生成ステップにおいて時系列順に生成される画像から、前記ノズルから液滴が離れて滴下し始めた状態を写した画像である滴下開始画像を検出する滴下検出ステップと、前記滴下開始画像の所定フレーム前の画像と、前記滴下開始画像の所定フレーム後の画像とに基づいて、前記滴下開始画像に写った液滴の体積を算出する体積算出ステップと、を実行させ、前記滴下検出ステップは、前記画像生成ステップにおいて時系列順に生成される画像に対し、前記ノズルの先端部が写った位置から所定の距離だけ下方の位置に所定の大きさを有する矩形領域を設定し、該矩形領域内を監視することにより、前記ノズルの先端部に液滴が垂下している状態を写した画像である滴下待機画像を検出する滴下待機判定ステップと、前記滴下待機画像が検出された後、前記画像生成ステップにおいて生成される画像に対して前記矩形領域を設定し、該矩形領域内を監視することにより、前記滴下開始画像を検出する滴下開始判定ステップと、を含むものである。 According to still another aspect of the present invention, there is provided a program for imaging a subject and outputting image data in a program executed by a computer in a droplet measuring system for measuring the volume of a droplet dropped from a nozzle. , an image of a droplet dripping from the nozzle, based on image data output from an imaging device installed so as to include the tip of the nozzle and the entire droplet hanging down from the nozzle in a field of view; and detecting, from the images generated in chronological order in the image generating step, a dropping start image, which is an image showing a state in which the droplet has separated from the nozzle and started to drop. a dropping detection step; and a volume calculating step of calculating the volume of the droplet reflected in the dropping start image based on an image before the dropping start image by a predetermined frame and an image after the dropping start image by a predetermined frame. is executed, and the droplet detection step has a predetermined size at a position a predetermined distance below the position where the tip of the nozzle is captured with respect to the images generated in chronological order in the image generation step. a dropping standby determination step of setting a rectangular region and detecting a dropping standby image, which is an image showing a state in which a droplet is hanging from the tip of the nozzle, by monitoring the rectangular region; a dripping start determination step of detecting the dripping start image by setting the rectangular area for the image generated in the image generating step after the standby image is detected, and monitoring the rectangular area; includes.

本発明のさらに別の態様であるプログラムは、ノズルから滴下する液滴の体積を測定する液滴測定システムにおいてコンピュータに実行させるプログラムにおいて、被写体を撮像して画像データを出力する撮像装置であって、前記ノズルの先端部と、前記ノズルに垂下する液滴全体とを視野に収めるように設置される撮像装置から出力される画像データに基づき、前記ノズルから液滴が滴下する様子を写した画像を時系列順に生成する画像生成ステップと、前記画像生成ステップにおいて時系列順に生成される画像から、前記ノズルから液滴が離れて滴下し始めた状態を写した画像である滴下開始画像を検出する滴下検出ステップと、前記滴下開始画像の所定フレーム前の画像と、前記滴下開始画像の所定フレーム後の画像とに基づいて、前記滴下開始画像に写った液滴の体積を算出する体積算出ステップと、を実行させ、前記体積算出ステップは、前記所定フレーム前の画像に写った液滴の像の領域を抽出する領域抽出部ステップと、前記領域抽出ステップにおいて抽出された領域を回転体の投影像とみなし、該抽出された領域に並ぶ画素の画素数に基づいて、前記回転体をスライスした円に相当する面積を算出する円面積算出ステップと、前記円面積算出部により算出された面積を積算する積算ステップと、を含み、前記領域抽出ステップは、前記所定フレーム前の画像である第1の画像と、前記所定フレーム後の画像である第2の画像との差分画像を生成し、前記差分画像に対して二値化処理を施すことにより第3の画像を生成すると共に、該第3の画像に対して穴埋め処理を施すことにより得られる第4の画像を生成し、前記第3及び第4の画像に基づき、前記第1及び第2の画像の間で重なり合う液滴の像の部分を画定するための領域を設定し、該領域を前記第1の画像に適用することにより前記重なり合う液滴の像の部分を抽出し、前記重なり合う液滴の像の部分と、前記第4の画像から抽出される部分とを合成することにより、前記第1の画像に写った液滴の像全体の領域を抽出するものである。 According to still another aspect of the present invention, there is provided a program for imaging a subject and outputting image data in a program executed by a computer in a droplet measuring system for measuring the volume of a droplet dropped from a nozzle. , an image of a droplet dripping from the nozzle, based on image data output from an imaging device installed so as to include the tip of the nozzle and the entire droplet hanging down from the nozzle in a field of view; and detecting, from the images generated in chronological order in the image generating step, a dropping start image, which is an image showing a state in which the droplet has separated from the nozzle and started to drop. a dropping detection step; and a volume calculating step of calculating the volume of the droplet reflected in the dropping start image based on an image before the dropping start image by a predetermined frame and an image after the dropping start image by a predetermined frame. , and the volume calculation step includes: a region extracting unit step of extracting a region of the image of the droplet captured in the image of the predetermined frame before; a circle area calculation step of calculating an area corresponding to a circle obtained by slicing the body of revolution based on the number of pixels arranged in the extracted region; and the area extraction step generates a difference image between a first image that is an image before the predetermined frame and a second image that is an image after the predetermined frame, and generating a third image by subjecting the image to binarization processing, and generating a fourth image obtained by subjecting the third image to fill-in-the-blank processing; 4, setting an area between the first and second images to define a portion of the overlapping droplet image, and applying the area to the first image to obtain the overlapping liquid. By extracting the droplet image portion and synthesizing the overlapping droplet image portion and the portion extracted from the fourth image, the entire droplet image reflected in the first image is obtained. It extracts regions.

本発明のさらに別の態様であるプログラムは、ノズルから滴下する液滴の体積を測定する液滴測定システムにおいてコンピュータに実行させるプログラムにおいて、被写体を撮像して画像データを出力する撮像装置であって、前記ノズルの先端部と、前記ノズルに垂下する液滴全体とを視野に収めるように設置されるから出力される画像データに基づき、前記ノズルから液滴が滴下する様子を写した画像を時系列順に生成する画像生成ステップと、前記画像生成ステップにおいて時系列順に生成される画像から、前記ノズルから液滴が離れて滴下し始めた状態を写した画像である滴下開始画像を検出する滴下検出ステップと、前記滴下開始画像の所定フレーム前の画像と、前記滴下開始画像の所定フレーム後の画像とに基づいて、前記滴下開始画像に写った液滴の体積を算出する体積算出ステップと、を実行させ、前記体積算出ステップは、前記ノズルからの液滴の滴下を開始してから所定時間内に測定された液滴の体積を基準として、液滴の体積の上限値及び下限値を設定し、前記体積算出部により算出された液滴の体積が前記上限値及び下限値から外れている場合に、該算出された液滴の体積の代わりに、所定の暫定値を挿入することにより、誤差を補正するものである。 According to still another aspect of the present invention, there is provided a program for imaging a subject and outputting image data in a program executed by a computer in a droplet measuring system for measuring the volume of a droplet dropped from a nozzle. , an image depicting the state of droplets dropping from the nozzles is displayed based on the image data output from the apparatus installed so as to include the tip of the nozzles and the entire droplets hanging from the nozzles in the field of view. an image generation step for generating images in sequential order; drip detection for detecting a drip start image, which is an image showing a state in which a droplet has separated from the nozzle and started dripping, from the images generated in chronological order in the image generation step. and a volume calculation step of calculating the volume of the droplet reflected in the drip start image based on the image before the predetermined frame of the drip start image and the image after the predetermined frame of the drip start image. In the volume calculation step, the upper limit and the lower limit of the droplet volume are set based on the volume of the droplet measured within a predetermined time after the start of dropping the droplet from the nozzle. , by inserting a predetermined provisional value instead of the calculated droplet volume when the droplet volume calculated by the volume calculator is out of the upper limit value and the lower limit value is corrected.

本発明の1つの態様によれば、画像生成部により時系列順に生成される画像に対し、所定の位置に所定の大きさを有する矩形領域を設定し、該矩形領域内を監視することにより、滴下待機画像の検出と、滴下待機画像が検出された後の滴下開始画像を検出とを交互に行うので、順次生成される一連の画像から滴下開始画像を、大きな演算負荷を要することなく、効率良く検出することができる。従って、液滴の体積算出に用いられる画像をリアルタイムに抽出することが可能となる。 According to one aspect of the present invention, a rectangular area having a predetermined size is set at a predetermined position in the images generated in chronological order by the image generation unit, and the inside of the rectangular area is monitored. Since the detection of the drip standby image and the detection of the drip start image after the drip standby image is detected are alternately performed, the drip start image can be obtained from a series of images that are sequentially generated without requiring a large computational load. can be detected well. Therefore, it is possible to extract an image used for droplet volume calculation in real time.

また、本発明の別の態様によれば、滴下開始画像の所定フレーム前の画像と所定フレーム後の画像との差分画像に基づいて抽出された領域だけでなく、両画像において重なり合っているものの、本来液滴の像の一部として抽出されるべき領域も抽出することができるので、液滴の体積の測定精度を向上させることができる。 Further, according to another aspect of the present invention, not only the area extracted based on the difference image between the image before the predetermined frame of the dropping start image and the image after the predetermined frame, but also in both images, Since the area that should be extracted as part of the image of the droplet can be extracted, the measurement accuracy of the volume of the droplet can be improved.

また、本発明のさらに別の態様によれば、算出された液滴の体積が設定された範囲を外れた場合に、当該算出された値の代わりに所定の暫定値を挿入するので、イレギュラーな状態で液体が滴下して異常値が算出されてしまった場合であっても、この異常値が一連の液滴の体積測定に与える影響を抑制することができる。 Further, according to still another aspect of the present invention, when the calculated droplet volume is out of the set range, a predetermined provisional value is inserted instead of the calculated value. Even if the liquid drops in such a state and an abnormal value is calculated, the influence of the abnormal value on a series of droplet volume measurements can be suppressed.

本発明の実施形態に係る液滴測定システムの概略構成を示す図である。1 is a diagram showing a schematic configuration of a droplet measuring system according to an embodiment of the invention; FIG. 図1に示す情報処理装置の概略構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a schematic configuration of an information processing apparatus shown in FIG. 1; FIG. 本発明の実施形態に係る液滴測定システムの動作を概略的に示すフローチャートである。4 is a flow chart that schematically illustrates the operation of a droplet measurement system according to an embodiment of the invention; ノズルの位置出し処理を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing nozzle positioning processing. ノズルの位置出し処理を説明するための模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram for explaining nozzle positioning processing; ノズルの位置出し処理を説明するための模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram for explaining nozzle positioning processing; ノズル検知処理を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing nozzle detection processing; ノズル検知処理を説明するための模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram for explaining nozzle detection processing; ノズル検知処理を説明するための模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram for explaining nozzle detection processing; 本発明の実施形態における滴下状態の判定処理を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing a dripping state determination process according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における液滴体積の算出処理を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing droplet volume calculation processing in the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における滴下状態の判定処理の変形例を示すフローチャートである。9 is a flow chart showing a modification of the dropping state determination process according to the embodiment of the present invention. 監視領域の設定方法を説明するための模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a method of setting a monitoring area; 監視領域の設定方法を説明するための模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a method of setting a monitoring area; 監視領域の設定方法を説明するための模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a method of setting a monitoring area; 監視領域の設定方法を説明するための模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a method of setting a monitoring area; 本発明の実施形態における滴下待機画像の判定処理を示すフローチャートである。6 is a flow chart showing determination processing of a drip standby image in the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における滴下待機判定処理を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the drip standby determination process in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における滴下待機判定処理の変形例を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the modification of the drip standby determination process in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における滴下画像の判定処理を示すフローチャートである。6 is a flow chart showing determination processing of a droplet image in the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における滴下画像の判定処理を説明するための模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram for explaining the determination processing of the droplet image in the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態における滴下画像の判定処理の第2の変形例を示すフローチャートである。FIG. 11 is a flow chart showing a second modification of the droplet image determination process according to the embodiment of the present invention. FIG. 本発明の実施形態における滴下画像の判定処理の第2の変形例を説明するための模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a second modification of the droplet image determination process according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態における滴下画像の判定処理の第3の変形例を示すフローチャートである。FIG. 11 is a flow chart showing a third modification of the droplet image determination process according to the embodiment of the present invention. FIG. 本発明の実施形態における滴下画像の判定処理の第3の変形例を説明するための模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a third modification of the droplet image determination process according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態における滴下画像の判定処理の第3の変形例を説明するための模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a third modification of the droplet image determination process according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態における滴下画像の判定処理の第3の変形例を説明するための模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a third modification of the droplet image determination process according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態における液滴の像の領域の抽出処理を示すフローチャートである。5 is a flow chart showing extraction processing of a droplet image region in the embodiment of the present invention. 時系列順に生成された滴下開始画像前後の画像を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing images before and after a dropping start image generated in chronological order; 本発明の実施形態における液滴の像の領域の抽出処理を説明するための模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram for explaining extraction processing of a droplet image region in the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における液滴の像の領域の抽出処理を説明するための模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram for explaining extraction processing of a droplet image region in the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における液滴の像の領域の抽出処理を説明するための模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram for explaining extraction processing of a droplet image region in the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における抽出された領域の体積の算出処理を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing processing for calculating the volume of an extracted region according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態における抽出された領域の体積の算出処理の第1の変形例を示すフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart showing a first modified example of processing for calculating the volume of an extracted region according to the embodiment of the present invention; FIG. 時系列順に生成された滴下開始画像前後の画像を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing images before and after a dropping start image generated in chronological order; 抽出された領域の体積の算出処理の第1の変形例を説明するための模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a first modification of the process of calculating the volume of an extracted region; 抽出された領域の体積の算出処理の第1の変形例を説明するための模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a first modification of the process of calculating the volume of an extracted region; 本発明の実施形態における抽出された領域の体積の算出処理の第2の変形例を示すフローチャートである。10 is a flow chart showing a second modification of the process of calculating the volume of an extracted region according to the embodiment of the present invention; 抽出された領域の体積の算出処理の第2の変形例を説明するための模式図である。FIG. 12 is a schematic diagram for explaining a second modification of the process of calculating the volume of the extracted region; 抽出された領域の体積の算出処理の第3の変形例を説明するための模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a third modification of the process of calculating the volume of an extracted region; 抽出された領域の体積の算出処理の第4の変形例を説明するための模式図である。FIG. 14 is a schematic diagram for explaining a fourth modification of the process of calculating the volume of the extracted region; 抽出された領域の体積の算出処理の第4の変形例を説明するための模式図である。FIG. 14 is a schematic diagram for explaining a fourth modification of the process of calculating the volume of the extracted region; 液滴体積の算出処理の一例を説明するための模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram for explaining an example of droplet volume calculation processing; 液滴体積の算出処理の別の例を説明するための模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram for explaining another example of droplet volume calculation processing; 実施例1、2及び比較例1において滴下待機状態及び滴下開始状態を判定する際に設定された矩形領域を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing rectangular areas set when determining a dropping standby state and a dropping start state in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1; 実施例3、4及び比較例2において滴下待機状態及び滴下開始状態を判定する際に設定された矩形領域を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing rectangular areas set when determining a dropping standby state and a dropping start state in Examples 3 and 4 and Comparative Example 2; 実施例1、2及び比較例1の実験結果を示すグラフである。4 is a graph showing experimental results of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1. FIG. 実施例3、4及び比較例2の実験結果を示すグラフである。4 is a graph showing experimental results of Examples 3 and 4 and Comparative Example 2. FIG.

以下、本発明の実施の形態に係る液滴測定システム、液滴測定方法、及びプログラムについて、図面を参照しながら説明する。なお、これらの実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、各図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。 A droplet measuring system, a droplet measuring method, and a program according to embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited by these embodiments. Also, in the description of each drawing, the same parts are indicated by the same reference numerals.

以下の説明において参照する図面は、本発明の内容を理解し得る程度に形状、大きさ、及び位置関係を概略的に示しているに過ぎない。即ち、本発明は各図で例示された形状、大きさ、及び位置関係のみに限定されるものではない。また、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。 The drawings referred to in the following description only schematically show shapes, sizes, and positional relationships to the extent that the contents of the present invention can be understood. That is, the present invention is not limited only to the shapes, sizes, and positional relationships illustrated in each drawing. Moreover, even between the drawings, there are cases where portions having different dimensional relationships and ratios are included.

(液滴測定システムの構成)
図1は、本発明の一実施形態に係る液滴測定システムの概略構成を示す図である。図1においては、本実施形態に係る液滴測定システム10を、輸液バッグ2に充填された液体(点滴液)点滴する点滴装置1に適用した例を示している。点滴装置1は、輸液バッグ2に接続された中間チューブ3、点滴筒4、及び輸液チューブ5を含み、点滴筒4内には
ノズル6が取り付けられている。液滴測定システム10は、このノズル6の先端部(以下、ノズル先端部ともいう)6aから滴下する液滴7の体積を測定すると共に、測定した体積をもとに点滴の流量を制御する。
(Configuration of droplet measurement system)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a droplet measuring system according to one embodiment of the present invention. FIG. 1 shows an example in which a droplet measuring system 10 according to the present embodiment is applied to an infusion device 1 for dripping a liquid (infusion liquid) filled in an infusion bag 2 . The infusion device 1 includes an intermediate tube 3 connected to an infusion bag 2, an infusion tube 4, and an infusion tube 5. A nozzle 6 is attached in the infusion tube 4. As shown in FIG. The droplet measuring system 10 measures the volume of the droplet 7 dropped from the tip portion (hereinafter also referred to as the nozzle tip portion) 6a of the nozzle 6, and controls the drip flow rate based on the measured volume.

もっとも、本実施形態に係る液滴測定システム10は、点滴装置1に限らず、例えば、所定量の液体を吐出するピペットなど、ノズルの先端から液滴を滴下する種々の機器に適用することが可能である。 However, the droplet measurement system 10 according to the present embodiment is not limited to the drip device 1, and can be applied to various devices that drip droplets from the tip of a nozzle, such as a pipette that ejects a predetermined amount of liquid. It is possible.

図1に示すように、輸液バッグ2は、薬液や栄養剤等の点滴液が充填された容器であり、点滴中には支持台等に吊り下げられて保持される。中間チューブ3は、一端において輸液バッグ2の排液ポート2aと接続され、他端において点滴筒4の上蓋4aに取り付けられたノズル6の一端と接続されている。このノズル6の他端は、点滴筒4内に突出するように設けられている。 As shown in FIG. 1, the infusion bag 2 is a container filled with an infusion liquid such as a drug solution or a nutrient, and is held by being suspended from a support base or the like during infusion. The intermediate tube 3 has one end connected to the drainage port 2 a of the infusion bag 2 and the other end connected to one end of a nozzle 6 attached to the upper lid 4 a of the drip tube 4 . The other end of this nozzle 6 is provided so as to protrude into the drip tube 4 .

輸液チューブ5は弾性材料によって形成されている。この輸液チューブ5の途中には、輸液チューブ5を径方向に押圧可能なクレンメ8と、クレンメ8を駆動するアクチュエータ9とが設けられている。 The infusion tube 5 is made of an elastic material. A clamp 8 capable of radially pressing the infusion tube 5 and an actuator 9 for driving the clamp 8 are provided in the middle of the infusion tube 5 .

アクチュエータ9は、電気的な制御の下でクレンメ8を駆動することにより、クレンメ8による輸液チューブ5に対する押圧力を変化させる。それにより、輸液チューブ5の内径が変化(開閉)し、輸液チューブ5内を流通する点滴液の流量を調節することができる。それに伴い、点滴筒4の内圧が変化し、ノズル6から滴下する液滴7の滴下周期、言い換えると単位時間あたりの液体の流量が変化する。 The actuator 9 changes the pressing force of the clamp 8 against the infusion tube 5 by driving the clamp 8 under electrical control. As a result, the inner diameter of the infusion tube 5 changes (opens and closes), and the flow rate of the infusion liquid flowing through the infusion tube 5 can be adjusted. Along with this, the internal pressure of the drip tube 4 changes, and the dropping cycle of the droplets 7 dropped from the nozzle 6, in other words, the flow rate of the liquid per unit time changes.

液滴測定システム10は、ノズル先端部6aの近傍を照明する光源11と、ノズル先端部6aの近傍を撮像して画像データを生成するカメラ12と、カメラ12が生成した画像データに基づいて液滴の体積を算出する情報処理装置100とを備える。また、液滴測定システム10は、液滴の体積の算出結果等を表示する表示装置13や、点滴筒4に取り付けられた傾きセンサ14をさらに備えても良い。 The droplet measurement system 10 includes a light source 11 that illuminates the vicinity of the nozzle tip 6a, a camera 12 that captures an image of the vicinity of the nozzle tip 6a to generate image data, and liquid based on the image data generated by the camera 12. and an information processing device 100 that calculates the volume of the droplet. Further, the droplet measurement system 10 may further include a display device 13 for displaying the calculation result of the droplet volume, etc., and an inclination sensor 14 attached to the drip tube 4 .

光源11は、例えばLED(Light Emitted Diode)等の発光素子と、該発光素子から出射した光が平行光となるように配光制御するフィルタやレンズ等の光学系とを備える。光源11は、カメラ12の視野と対向するように設置され、液滴が滴下するノズル先端部6aの近傍を、液滴7の背後から照明する。 The light source 11 includes, for example, a light emitting element such as an LED (Light Emitted Diode), and an optical system such as a filter and a lens that controls light distribution so that light emitted from the light emitting element becomes parallel light. The light source 11 is installed so as to face the field of view of the camera 12, and illuminates the vicinity of the nozzle tip 6a from which the droplets are dropped from behind the droplets 7. As shown in FIG.

カメラ12は、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子12aを有し、所定の撮像フレームレートで動画又静止画の撮像が可能な撮像装置である。撮像素子12aは、カメラ12に入射し、光学系により結像させられた光(被写体像)を受光面において受光し、光電変換を行うことにより電気信号を生成する。カメラ12は、この電気信号に対し、増幅、A/D変換等の所定の信号処理を施すことにより画像データを生成して出力する。 The camera 12 is an imaging device that has an imaging element 12a such as a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) and is capable of imaging moving images or still images at a predetermined imaging frame rate. The imaging device 12a receives light (object image) that is incident on the camera 12 and formed into an image by the optical system on its light receiving surface, and photoelectrically converts the light to generate an electric signal. The camera 12 generates and outputs image data by performing predetermined signal processing such as amplification and A/D conversion on the electrical signal.

カメラ12のスペックは、測定対象とする点滴装置1に応じて適宜構成することができる。一例として、点滴装置1が医療分野において一般的に用いられる装置である場合、点滴筒4を近距離から撮像することができ、且つユーザによる点滴操作の邪魔にならないように、カメラモジュールの外径が数mm~十数mm程度、且つ、焦点距離が数mm~数十mm程度の小型カメラを用いると良い。 The specifications of the camera 12 can be appropriately configured according to the drip device 1 to be measured. As an example, if the infusion device 1 is a device commonly used in the medical field, the camera module has an outer diameter of It is preferable to use a compact camera with a focal length of several mm to several tens of mm and a focal length of several mm to several tens of mm.

撮像素子12aとしては、トータルの画素数が50万画素以下の汎用の製品を用いることができる。詳細には、長手方向の画素数が480~800程度、短手方向の画素数が320~600程度であって、縦横比が1以上であれば良い。後述するように、本実施形態においては、撮像素子12aの長手方向が鉛直方向、短手方向が水平方向となるようにカメラ12を設置する。そのため、以下においては、撮像素子12aの長手方向を縦方向、短手方向を横方向という。 A general-purpose product having a total number of pixels of 500,000 pixels or less can be used as the image sensor 12a. Specifically, the number of pixels in the longitudinal direction should be about 480 to 800, the number of pixels in the width direction should be about 320 to 600, and the aspect ratio should be 1 or more. As will be described later, in the present embodiment, the camera 12 is installed such that the longitudinal direction of the imaging device 12a is the vertical direction and the short side direction is the horizontal direction. Therefore, hereinafter, the longitudinal direction of the imaging element 12a is referred to as the vertical direction, and the lateral direction thereof is referred to as the horizontal direction.

カメラ12の撮像フレームレートは、30~120fps(フレームレート/秒)程度の範囲であれば良い。ローコストを重視する場合、30fps程度のフレームレートであっても良い。この場合、設定された点滴の流量が高いとき(即ち、滴下周期が短いとき)には測定が困難になることもあるが、一般的な点滴において設定される流量であれば十分に対応可能であり、以下に説明するアルゴリズムは、低フレームレートによる精度の低下をカバーし得るものとなっている。また、特に精度を重視する場合や、高流量の点滴を測定する場合には、フレームレートを60fps以上としても良い。この場合、カメラのコストは高くなるが、フレームレートが高いほど性能の向上が期待できる。好ましくは、上記範囲内で撮像フレームレートが可変であると良い。 The imaging frame rate of the camera 12 may be in the range of about 30 to 120 fps (frame rate/second). A frame rate of about 30 fps may be used when low cost is emphasized. In this case, when the set flow rate of the drip is high (i.e., when the drip cycle is short), measurement may be difficult, but the flow rate set for general drips can be adequately handled. Yes, and the algorithm described below can cover the loss of accuracy due to low frame rates. In addition, the frame rate may be set to 60 fps or more when the accuracy is particularly important or when measuring a high-flow drip. In this case, the cost of the camera will be higher, but the higher the frame rate, the better the performance can be expected. Preferably, the imaging frame rate is variable within the above range.

カメラ12は、ノズル先端部6a及び該ノズル先端部6aから下方の所定範囲を視野に収めるように設置される。具体的には、滴下する直前にノズル先端部6aに垂下している液滴の全体が視野に収まれば良い。この際、ノズル先端部6aから離れて落下中の液滴については、その一部又は全部が視野から外れても良い。ノズル先端部6aに垂下する液滴の大きさは、ノズルの径、液体の粘度、滴下周期等の条件によって変化するため、ワークディスタンスWD(被写体からカメラ12のレンズ先端までの距離)を調節することにより、カメラ12の視野に収める被写体の範囲を決定すると良い。例えば、1mLを20滴で滴下するための大人用ノズル(20滴/mL用)を用いる場合、垂下する液滴は比較的大きくなるので、ワークディスタンスWDを長めにすると良い。また、1mLを60滴で滴下するための小児用ノズル(60滴/mL用)を用いる場合、垂下する液滴は比較的小さくなるので、ワークディスタンスWDは短めでも良い。 The camera 12 is installed so as to cover the nozzle tip 6a and a predetermined range below the nozzle tip 6a. Specifically, it is sufficient that the entire droplet hanging down on the nozzle tip portion 6a immediately before being dropped is within the field of view. At this time, part or all of the falling liquid droplets separated from the nozzle tip portion 6a may be out of the field of view. Since the size of the droplets hanging down from the nozzle tip 6a changes depending on conditions such as the diameter of the nozzle, the viscosity of the liquid, and the dropping cycle, the work distance WD (the distance from the subject to the tip of the lens of the camera 12) is adjusted. Therefore, it is preferable to determine the range of the subject to be included in the field of view of the camera 12 . For example, when using a nozzle for adults (for 20 drops/mL) for dropping 1 mL in 20 drops, the dripping drops are relatively large, so it is preferable to lengthen the working distance WD. Also, when using a nozzle for children (for 60 drops/mL) for dropping 60 drops of 1 mL, the working distance WD may be short because the dropping drops are relatively small.

好ましくは、カメラ12に対物側テレセントリックレンズを設けても良い。ここで、点滴筒4内におけるノズル6の位置や傾きは個体によって異なることがあるため、点滴筒4とカメラ12との標準的な距離を定めておいたとしても、実際のワークディスタンスWDが変化してしまうことがあり得る。このような場合、通常の集光レンズを介して撮像素子12aに光を入射させると、撮像素子12aの受光面における被写体像のサイズが変動してしまい、液滴7の体積算出処理において誤差が生じるおそれがある。これに対し、テレセントリックレンズを介して撮像素子12aに光を入射させることにより、ワークディスタンスWDが変化した場合であっても、受光面における被写体像のサイズの変動を抑制することができる。なお、カメラ12に結像側テレセントリックレンズを設けても良いが、必須ではない。 Preferably, the camera 12 may be provided with an object-side telecentric lens. Here, since the position and inclination of the nozzle 6 in the drip tube 4 may differ depending on the individual, even if the standard distance between the drip tube 4 and the camera 12 is determined, the actual working distance WD changes. It can happen. In such a case, if light is incident on the image sensor 12a through a normal condenser lens, the size of the subject image on the light receiving surface of the image sensor 12a will change, and an error will occur in the process of calculating the volume of the droplet 7. may occur. On the other hand, by allowing light to enter the image sensor 12a via a telecentric lens, it is possible to suppress the variation in the size of the subject image on the light-receiving surface even when the working distance WD changes. Note that the camera 12 may be provided with a telecentric lens on the imaging side, but it is not essential.

図2は、情報処理装置100の概略構成を示すブロック図である。情報処理装置100としては、液滴測定システム10専用に構成した機器の他、パーソナルコンピュータ(PC)やノートPC等の汎用の情報処理装置を用いることができる。図2に示すように、情報処理装置100は、入出力部101と、操作入力部102と、記憶部103と、演算部104とを備える。 FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the information processing apparatus 100. As shown in FIG. As the information processing device 100, a general-purpose information processing device such as a personal computer (PC) or a notebook PC can be used in addition to a device configured exclusively for the droplet measuring system 10. FIG. As shown in FIG. 2 , the information processing apparatus 100 includes an input/output unit 101 , an operation input unit 102 , a storage unit 103 and a calculation unit 104 .

入出力部101は、カメラ12や表示装置13等の各種外部機器との間で画像データや種々の信号の入出力を行う外部インタフェースである。 The input/output unit 101 is an external interface that inputs/outputs image data and various signals to/from various external devices such as the camera 12 and the display device 13 .

操作入力部102は、入力ボタン、スイッチ、キーボード、マウス、タッチパネル等の入力デバイスによって構成され、ユーザによりなされた操作に応じた信号を演算部104に入力する。操作入力部102に対してなされる操作には、カメラ12に撮像を開始させる操作又は終了させる操作や、点滴(ノズル6からの液滴の滴下)を開始させる操作又は終了させる操作や、点滴の流量の設定値を入力する操作等が挙げられる。 The operation input unit 102 is configured by an input device such as an input button, switch, keyboard, mouse, touch panel, etc., and inputs a signal according to the operation performed by the user to the calculation unit 104 . Operations performed on the operation input unit 102 include an operation to start or end imaging by the camera 12, an operation to start or end dripping (dripping of droplets from the nozzle 6), and an operation to start or end dripping. An operation of inputting a flow rate set value, etc., can be mentioned.

記憶部103は、ディスクドライブや、ROM、RAM等の半導体メモリなどのコンピュータ読取可能な記憶媒体を用いて構成される。記憶部103は、複数の物理デバイスを1つの論理デバイスにマッピングして構築しても良いし、1つの物理デバイスを複数の論理デバイスにマッピングして構築しても良い。記憶部103は、オペレーティングシステムプログラムやドライバプログラムの他、情報処理装置100に所定の動作を実行させるためのプログラムや、該プログラムの実行中に使用される各種データ及び設定情報等を記憶する。 The storage unit 103 is configured using a computer-readable storage medium such as a disk drive and semiconductor memory such as ROM and RAM. The storage unit 103 may be constructed by mapping multiple physical devices to one logical device, or may be constructed by mapping one physical device to multiple logical devices. The storage unit 103 stores an operating system program, a driver program, a program for causing the information processing apparatus 100 to execute a predetermined operation, various data and setting information used during execution of the program, and the like.

詳細には、記憶部103は、ノズル6から滴下する液滴の体積を測定するための液滴測定プログラムを記憶するプログラム記憶部111と、カメラ12から出力され、液滴の体積測定に用いられた画像の画像データを記憶する画像データ記憶部112と、液滴の体積測定に用いられる各種設定値を記憶する設定値記憶部113と、液滴の体積の測定値を記憶する測定値記憶部114と、画像データを一時的に記憶するバッファ記憶領域として設けられた滴下検出用画像バッファ115及び体積算出用画像バッファ116とを含む。滴下検出用画像バッファ(第1のバッファ記憶領域)115は、カメラ12から出力され、後述する画像生成部131により所定の画像処理が施された画像の画像データを一時的に記憶する。体積算出用画像バッファ(第2のバッファ記憶領域)116は、滴下検出用画像バッファ115に記憶された画像データのうち、液滴の体積測定に用いられる画像の画像データを一時的に記憶する。 Specifically, the storage unit 103 includes a program storage unit 111 that stores a droplet measurement program for measuring the volume of droplets dropped from the nozzle 6, and a program storage unit 111 that is output from the camera 12 and used for droplet volume measurement. An image data storage unit 112 for storing image data of an image obtained by the measurement, a setting value storage unit 113 for storing various setting values used for droplet volume measurement, and a measurement value storage unit for storing measurement values of the droplet volume. 114, and a droplet detection image buffer 115 and a volume calculation image buffer 116 provided as buffer storage areas for temporarily storing image data. The dropping detection image buffer (first buffer storage area) 115 temporarily stores image data of an image output from the camera 12 and subjected to predetermined image processing by an image generation unit 131, which will be described later. A volume calculation image buffer (second buffer storage area) 116 temporarily stores image data of an image used for droplet volume measurement among the image data stored in the drop detection image buffer 115 .

演算部104は、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)等のハードウェアを用いて構成され、プログラム記憶部111に記憶されているプログラムを読み込んで実行することにより、情報処理装置100の各部へのデータ転送や指示を行い、情報処理装置100の動作を統括的に制御する。また、演算部104は、プログラム記憶部111に記憶された液滴測定プログラムを実行することにより、カメラ12から取得した画像データに基づいて、ノズル6から滴下する液滴の体積を測定する演算処理を実行する。詳細には、演算部104が液滴測定プログラムを実行することにより実現される機能部には、撮像制御部121と、流量制御部122と、画像処理部123とが含まれる。 The arithmetic unit 104 is configured using hardware such as a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), and a DSP (Digital Signal Processor), and reads and executes a program stored in the program storage unit 111. As a result, data transfer and instructions to each unit of the information processing apparatus 100 are performed, and the operation of the information processing apparatus 100 is controlled as a whole. Further, the calculation unit 104 executes the droplet measurement program stored in the program storage unit 111 to perform calculation processing for measuring the volume of the droplet dropped from the nozzle 6 based on the image data acquired from the camera 12. to run. Specifically, the functional units implemented by the arithmetic unit 104 executing the droplet measurement program include an imaging control unit 121 , a flow control unit 122 , and an image processing unit 123 .

撮像制御部121は、カメラ12に対する撮像の開始及び終了を制御すると共に、所定の撮像フレームレートで撮像を実行するようにカメラ12の動作を制御する。また、撮像制御部121は、撮像素子12aの撮像領域を制限する制御を行っても良い。例えば、画素数が800×600画素の撮像素子12aに対し、実効的な撮像領域を(480~800)×(320~600)画素の範囲において可変で設定可能とし、設定された撮像領域内に配置された画素のみから画像信号を取得するように制御する。このように、撮像領域を可変とすることで、ノズルの径や点滴される液体の粘度や滴下周期等の条件によらず、ノズル6に垂下する液滴全体を視野に収めつつ、画像信号に対する処理の負荷を軽減することができる。 The imaging control unit 121 controls the start and end of imaging by the camera 12, and controls the operation of the camera 12 so as to perform imaging at a predetermined imaging frame rate. Further, the imaging control unit 121 may perform control to limit the imaging area of the imaging element 12a. For example, for the imaging device 12a having 800×600 pixels, the effective imaging area can be variably set within the range of (480 to 800)×(320 to 600) pixels, and Control is performed so that image signals are acquired only from the arranged pixels. By making the imaging area variable in this way, regardless of conditions such as the diameter of the nozzle, the viscosity of the liquid to be dripped, and the period of dripping, while keeping the entire droplet hanging down from the nozzle 6 within the field of view, Processing load can be reduced.

流量制御部122は、操作入力部102から入力される信号に応じてアクチュエータ9の動作を制御することにより、ノズル6からの液滴の滴下を開始及び終了させると共に、後述する画像処理部123により算出される液滴の体積に基づいて、予め設定された流量となるようにアクチュエータ9の動作を制御する。 The flow control unit 122 controls the operation of the actuator 9 in accordance with a signal input from the operation input unit 102 to start and end the dropping of droplets from the nozzle 6, and the image processing unit 123 described later. Based on the calculated droplet volume, the operation of the actuator 9 is controlled so as to achieve a preset flow rate.

画像処理部123は、画像生成部131と、エラー判定部132と、流量推定部133と、滴下検出部134と、体積算出部135とを有し、カメラ12から入力された画像データに対して所定の処理を行い、ノズル6から滴下する液滴の体積を算出する。 The image processing unit 123 includes an image generation unit 131, an error determination unit 132, a flow rate estimation unit 133, a drop detection unit 134, and a volume calculation unit 135, and performs image data input from the camera 12. A predetermined process is performed to calculate the volume of the droplet dropped from the nozzle 6 .

詳細には、画像生成部131は、カメラ12から順次入力される画像データに対してデモザイキング、ホワイトバランス処理、ガンマ補正等の所定の画像処理を施すことにより、ノズル6から液滴が滴下する様子が写った画像を時系列順に生成する。 Specifically, the image generation unit 131 applies predetermined image processing such as demosaicing, white balance processing, and gamma correction to image data sequentially input from the camera 12 , thereby causing droplets to drop from the nozzles 6 . To generate images showing the state in chronological order.

エラー判定部132は、画像におけるノズル先端部6aの像の位置に基づいて、ノズル6に対するカメラ12の相対的な位置が適性であるか否かを判定する。 The error determination unit 132 determines whether the position of the camera 12 relative to the nozzle 6 is appropriate based on the position of the image of the nozzle tip 6a in the image.

流量推定部133は、画像におけるノズル先端部6aの像の形状と太さとの少なくともいずれかに基づいて、ノズル6から滴下する液滴の標準的な流量を推定する。ここで、標準的な流量とは、20滴/mL、60滴/mLといったノズルの種類ごとに設定可能な流量値(範囲)のことである。 The flow rate estimator 133 estimates the standard flow rate of droplets dropped from the nozzle 6 based on at least one of the shape and thickness of the image of the nozzle tip portion 6a in the image. Here, the standard flow rate is a flow rate value (range) that can be set for each type of nozzle, such as 20 drops/mL and 60 drops/mL.

滴下検出部134は、画像生成部131により時系列順に生成される画像において、液滴がどのような状態にあるのかを判定することにより、ノズル6から液滴が離れて滴下し始めた状態を写した画像である滴下開始画像を検出する。詳細には、滴下検出部134は、滴下待機判定部141及び滴下開始判定部142を含む。 The droplet detection unit 134 determines the state of the droplet in the images generated in chronological order by the image generation unit 131, thereby detecting the state in which the droplet has left the nozzle 6 and started to drip. A dropping start image, which is a photographed image, is detected. Specifically, the drip detection unit 134 includes a drip standby determination unit 141 and a drip start determination unit 142 .

滴下待機判定部141は、画像生成部131により順次生成される画像に対し、ノズル先端部6aが写った位置から所定の距離だけ下方の位置に、所定の大きさを有する矩形領域を設定し、該矩形領域内を監視することにより、ノズル先端部6aに液滴が垂下している状態(滴下待機状態)を写した画像である滴下待機画像を検出する。滴下開始判定部142は、滴下待機画像が検出された後、画像生成部131により順次生成される画像における上記矩形領域内を監視することにより、ノズル6に垂下していた液滴がノズル6から離れて落下し始めた状態を写した画像である滴下開始画像を検出する。以下、滴下待機判定部141及び滴下開始判定部142が画像に設定する矩形領域のことを、監視領域という。 The drip standby determination unit 141 sets a rectangular area having a predetermined size at a position below the position where the nozzle tip 6a is captured by a predetermined distance in the images sequentially generated by the image generation unit 131, and By monitoring the inside of the rectangular area, a dropping standby image, which is an image showing a state (dropping standby state) in which a droplet hangs down on the nozzle tip portion 6a, is detected. After the dropping standby image is detected, the dropping start determination unit 142 monitors the rectangular region in the images sequentially generated by the image generating unit 131 to determine whether the droplets hanging down from the nozzle 6 are removed from the nozzle 6. A dropping start image, which is an image showing a state in which the droplet starts to fall apart, is detected. Hereinafter, the rectangular area set in the image by the dropping standby determination unit 141 and the dropping start determination unit 142 is referred to as a monitoring area.

体積算出部135は、滴下開始画像を含む連続する複数フレームの画像のうち、滴下開始画像の所定フレーム前の画像及び所定フレーム後の画像を用いて、滴下開始画像に写った(即ち、落下中の)液滴の体積を算出する。詳細には、体積算出部135は、滴下開始画像の所定フレーム前の画像に写った液滴の像の領域を抽出する領域抽出部143と、抽出された領域を回転体の投影像とみなし、該回転体をスライスした円の面積を算出する円面積算出部144と、算出された円の面積を積算する積算部145とを含む。また、体積算出部135は、算出された液滴の体積を補正する誤差補正部146と、液滴の流量の設定値に応じて液滴の体積算出アルゴリズムを調整する高流量調整部147とをさらに含んでも良い。 The volume calculation unit 135 uses an image of a predetermined frame before the drip start image and an image after the predetermined frame of the drip start image among the images of a plurality of continuous frames including the drip start image. ) to calculate the droplet volume. Specifically, the volume calculating unit 135 regards the region extracting unit 143 that extracts the region of the image of the droplet captured in the image a predetermined frame before the dropping start image, and the extracted region as the projected image of the rotating body, It includes a circle area calculator 144 that calculates the area of a circle obtained by slicing the body of revolution, and an accumulator 145 that integrates the calculated areas of the circles. The volume calculation unit 135 includes an error correction unit 146 that corrects the calculated droplet volume, and a high flow rate adjustment unit 147 that adjusts the droplet volume calculation algorithm according to the set value of the droplet flow rate. May contain more.

なお、演算部104のハードウェア構成は上述したものに限定されず、FPGA(Field Programmable Gate Array)などの回路を用いて、演算部104の各機能構成を実現しても良い。 Note that the hardware configuration of the computing unit 104 is not limited to that described above, and each functional configuration of the computing unit 104 may be realized using a circuit such as an FPGA (Field Programmable Gate Array).

表示装置13は、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイ等によって構成され、情報処理装置100の制御の下、情報処理装置100から出力された制御信号や、情報処理装置100により生成された画像や、液滴の測定値等を表示する。 The display device 13 is configured by a liquid crystal display, an organic EL display, or the like, and displays control signals output from the information processing device 100, images generated by the information processing device 100, and droplets under the control of the information processing device 100. display the measured values, etc.

傾きセンサ14は、例えば、ジャイロセンサや加速度センサによって構成され、鉛直方向の軸に対する点滴筒4の傾きを検出する。ここで、ノズル6は点滴筒4に固定されているため、点滴筒4の傾きはノズル6の傾きとほぼ等しいと考えて良い。 The tilt sensor 14 is composed of, for example, a gyro sensor or an acceleration sensor, and detects the tilt of the drip tube 4 with respect to the vertical axis. Here, since the nozzle 6 is fixed to the drip tube 4, it can be considered that the inclination of the drip tube 4 is substantially equal to the inclination of the nozzle 6. FIG.

(液滴測定システムの動作)
次に、液滴測定システム10の動作について説明する。図3は、液滴測定システム10の動作を示すフローチャートである。
点滴開始に先立って、ユーザは、点滴筒4の近傍に光源11及びカメラ12を設置する(図1参照)。この際、ユーザは、情報処理装置100を操作してカメラ12に撮像を実行させることにより画像を表示装置13に表示させ、画像を見ながら、ノズル先端部6a及びノズル先端部6aの下方の所定範囲が撮像素子12aの視野に入るように、光源11、点滴筒4、及びカメラ12の位置関係を調整すると良い。
(Operation of droplet measurement system)
Next, the operation of droplet measurement system 10 will be described. FIG. 3 is a flow chart illustrating the operation of droplet measurement system 10 .
Prior to starting the drip, the user installs the light source 11 and the camera 12 near the drip tube 4 (see FIG. 1). At this time, the user displays an image on the display device 13 by operating the information processing device 100 to cause the camera 12 to perform imaging, and while viewing the image, the user operates the nozzle tip portion 6a and a predetermined portion below the nozzle tip portion 6a. It is preferable to adjust the positional relationship of the light source 11, the drip tube 4, and the camera 12 so that the range falls within the field of view of the imaging element 12a.

ステップS10において、情報処理装置100は、操作入力部102から入力された信号に基づいて、ノズル6から滴下させる液滴7の流量を設定する。 In step S<b>10 , the information processing apparatus 100 sets the flow rate of the droplets 7 to be dropped from the nozzles 6 based on the signal input from the operation input unit 102 .

続くステップS20において、情報処理装置100は、点滴装置1の初期設定を行う。図4は、初期設定の1つとして実行されるノズルの位置出し処理を示すフローチャートである。図5及び図6は、ノズルの位置出し処理を説明するための模式図である。 In subsequent step S<b>20 , the information processing device 100 initializes the drip infusion device 1 . FIG. 4 is a flow chart showing the nozzle positioning process executed as one of the initial settings. 5 and 6 are schematic diagrams for explaining the nozzle positioning process.

ここで、カメラ12とノズル先端部6a(液滴の排出口)との相対位置が不定である場合、ノズル6から液滴7が離れて落下し始めたタイミングの検知が困難になる、液滴7の体積の測定精度が低下する、といった問題が生じるおそれがある。そのため、図5の(a)に示すように、カメラ12の画角のほぼ中心に液滴7の中心が位置するようにノズル6を配置する必要がある。それにより、図5の(b)に示すように、画像m10に、ほぼ正面から見たノズルの端部m12が写ると共に、液滴の像m11の形状の歪を極力低減できるからである。これに対し、図6の(a)に示すように、ノズル先端部6aがカメラ12の画角の端部に位置していると、ノズル6を斜め上から見ている状態になり、ノズル6から液滴7が離れる瞬間を明確に捉えることができなくなってしまう。また、図6の(b)に示すように、画像m13において、液滴の像m14の形状が大きく歪んでしまう。 Here, if the relative position between the camera 12 and the nozzle tip portion 6a (droplet discharge port) is indefinite, it becomes difficult to detect the timing at which the droplet 7 leaves the nozzle 6 and starts falling. There is a possibility that the problem that the measurement precision of the volume of 7 will fall will arise. Therefore, as shown in FIG. 5A, it is necessary to arrange the nozzle 6 so that the center of the droplet 7 is positioned substantially at the center of the angle of view of the camera 12. FIG. This is because, as shown in FIG. 5B, the end m12 of the nozzle seen from the front is reflected in the image m10, and the distortion of the shape of the droplet image m11 can be reduced as much as possible. On the other hand, as shown in FIG. 6(a), if the nozzle tip 6a is positioned at the end of the angle of view of the camera 12, the nozzle 6 is seen obliquely from above. It becomes impossible to clearly grasp the moment when the droplet 7 separates from the . In addition, as shown in FIG. 6B, in the image m13, the shape of the droplet image m14 is greatly distorted.

そこで、本実施形態においては、図4に示すように、点滴装置1をセットした後、点滴を開始する前の段階で、情報処理装置100がカメラ12に撮像を実行させ(ステップS101)、ノズル6が写った画像を生成する。 Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, the information processing apparatus 100 causes the camera 12 to perform image capturing (step S101) after setting the drip device 1 and before starting the drip (step S101). Create an image with 6 in it.

これに応じて、エラー判定部132は、生成された画像におけるノズルの下端の位置を検出する(ステップS102)。続いて、エラー判定部132は、ノズルの下端の位置が画像の所定範囲r1内にあるか否かを判定する(ステップS103)。 In response, the error determination unit 132 detects the positions of the lower ends of the nozzles in the generated image (step S102). Subsequently, the error determination unit 132 determines whether or not the position of the lower end of the nozzle is within the predetermined range r1 of the image (step S103).

ノズルの下端の位置が所定範囲r1内にある場合(ステップS103:Yes、図5参照)、エラー判定部132は、流量制御部122に対し、滴下開始を許可する(ステップS104)。その後、処理はメインルーチンに戻る。この場合、ユーザが操作入力部102を用いて点滴開始の操作を行うと、流量制御部122が設定された流量でアクチュエータ9の動作を開始させる。 If the position of the lower end of the nozzle is within the predetermined range r1 (step S103: Yes, see FIG. 5), the error determination unit 132 permits the flow control unit 122 to start dripping (step S104). After that, the process returns to the main routine. In this case, when the user operates the operation input unit 102 to start dripping, the flow rate control unit 122 starts operating the actuator 9 at the set flow rate.

他方、ノズルの下端の位置が所定範囲r1内にない場合(ステップS103:No、図6参照)、エラー判定部132はエラー信号を出力し(ステップS105)、その後、処理はステップS101に戻る。この場合、ユーザが点滴開始の操作を行っても、流量制御部122はアクチュエータ9の動作を開始させない。これにより、カメラ12とノズル先端部6aとの位置関係が不適切な状態で点滴が開始されるというエラーを防ぐことができる。この場合、ユーザはカメラ12とノズル6との相対位置を調整する必要がある。 On the other hand, if the position of the lower end of the nozzle is not within the predetermined range r1 (step S103: No, see FIG. 6), the error determination unit 132 outputs an error signal (step S105), and then the process returns to step S101. In this case, the flow controller 122 does not start the operation of the actuator 9 even if the user performs an operation to start dripping. As a result, it is possible to prevent an error that the drip is started in a state where the positional relationship between the camera 12 and the nozzle tip portion 6a is inappropriate. In this case, the user has to adjust the relative positions of the camera 12 and the nozzle 6 .

図7は、もう一つの初期設定(図3のステップS20)として実行されるノズル検知処理を示すフローチャートである。図8及び図9は、ノズル検知処理を説明するための模式図である。 FIG. 7 is a flow chart showing nozzle detection processing executed as another initial setting (step S20 in FIG. 3). 8 and 9 are schematic diagrams for explaining the nozzle detection process.

ここで、一般的な点滴装置としては、20滴/mL用と60滴/mL用との2種類が存在しており、点滴装置の種類ごとに、設定可能な流量の範囲(最低流量及び最高流量)が規定されている。流量の設定は、通常、ユーザが手動で行うが、設定された流量が規定範囲から外れる場合、正確な流量制御が困難となってしまう。 Here, there are two types of general drip devices, one for 20 drops/mL and one for 60 drops/mL. flow rate) is specified. The flow rate is usually manually set by the user, but if the set flow rate deviates from the specified range, it becomes difficult to accurately control the flow rate.

そこで、本実施形態においては、図4に示すノズルの位置出し処理を実行し、カメラ12とノズル先端部6aとの位置関係が適正に調整された後、図7に示すように、再び情報処理装置100がカメラ12に撮像を実行させ(ステップS111)、ノズル6が写った画像を生成する。 Therefore, in the present embodiment, the nozzle positioning process shown in FIG. 4 is executed, and after the positional relationship between the camera 12 and the nozzle tip portion 6a is appropriately adjusted, information processing is performed again as shown in FIG. The device 100 causes the camera 12 to take an image (step S111), and generates an image in which the nozzle 6 is captured.

これに応じて、エラー判定部132は、生成された画像からノズルの像を検出し、この像に基づいて、ノズルの先端部近傍の太さを測定する(ステップS112)。或いは、ノズルの先端部近傍の太さの代わりに、若しくは、太さと共に、先端部近傍の形状を検出しても良い。続いて、エラー判定部132は、ノズルの先端部近傍の太さ(及び/又は形状)に基づいて、ノズルを含む点滴装置に対して規定された流量の範囲(規定範囲)を取得する(ステップS113)。 In response to this, the error determination unit 132 detects the image of the nozzle from the generated image, and measures the thickness of the vicinity of the tip of the nozzle based on this image (step S112). Alternatively, instead of or in addition to the thickness near the tip of the nozzle, the shape near the tip may be detected. Subsequently, the error determination unit 132 acquires the flow rate range (specified range) specified for the drip device including the nozzle based on the thickness (and/or shape) of the vicinity of the tip of the nozzle (step S113).

例えば、図8に示す画像m20におけるノズルの像m21は、20滴/mL用のノズルを表している。また、図9に示す画像m22に写ったノズルの像m23は、60滴/mL用のノズルを表している。20滴/mL用のノズルと60滴/mL用のノズルとでは、太さ及び形状が異なっており、後者の方が細く、ストレートな形状となっている。そこで、画像m20、m22におけるノズルの像m21、m23の太さw1~w4を測定することにより、セットされたノズル6の太さや形状を検知し、用途(20滴/mL用、60滴/mL用など)を把握することが可能となる。 For example, the nozzle image m21 in the image m20 shown in FIG. 8 represents a nozzle for 20 droplets/mL. A nozzle image m23 shown in the image m22 shown in FIG. 9 represents a nozzle for 60 droplets/mL. The nozzle for 20 droplets/mL and the nozzle for 60 droplets/mL are different in thickness and shape, the latter being thinner and straighter. Therefore, by measuring the thickness w1 to w4 of the nozzle images m21 and m23 in the images m20 and m22, the thickness and shape of the set nozzle 6 can be detected. use, etc.).

続いて、エラー判定部132は、ステップS10(図3参照)において設定された流量が、ステップS113において取得された規定の流量の範囲内であるか否かを判定する(ステップS114)。流量の設定値が規定範囲内である場合(ステップS114:Yes)、エラー判定部132は、流量制御部122に対し、滴下開始を許可する(ステップS115)。その後、処理はメインルーチンに戻る。この場合、ユーザが操作入力部102を用いて点滴開始の操作を行うと、流量制御部122が設定された流量でアクチュエータ9の動作を開始させる。 Subsequently, the error determination unit 132 determines whether or not the flow rate set in step S10 (see FIG. 3) is within the specified flow rate range obtained in step S113 (step S114). If the set value of the flow rate is within the specified range (step S114: Yes), the error determination unit 132 permits the flow control unit 122 to start dripping (step S115). After that, the process returns to the main routine. In this case, when the user operates the operation input unit 102 to start dripping, the flow rate control unit 122 starts operating the actuator 9 at the set flow rate.

他方、流量の設定値が規定範囲外である場合(ステップS114:No)、エラー判定部132はエラー信号を出力し(ステップS116)、その後、処理はステップS111に戻る。この場合、ユーザが点滴開始の操作を行っても、流量制御部122はアクチュエータ9の動作を開始させない。これにより、不適切な流量で点滴を開始するというエラーを防ぐことができる。この場合、ユーザは、規定の流量の範囲内となるように流量を設定し直すか、又は、点滴装置1を交換する必要がある。 On the other hand, if the set value of the flow rate is outside the specified range (step S114: No), the error determination unit 132 outputs an error signal (step S116), and then the process returns to step S111. In this case, the flow controller 122 does not start the operation of the actuator 9 even if the user performs an operation to start dripping. This prevents the error of starting an infusion with an inappropriate flow rate. In this case, the user needs to either reset the flow rate so that it falls within the specified flow rate range, or replace the infusion device 1 .

再び図3を参照すると、ステップS20に続くステップS30において、情報処理装置100はカメラ12に撮像を開始させる。それにより、カメラ12から情報処理装置100に画像データが順次に入力される。情報処理装置100において、画像生成部131は、入力された画像データに基づく画像に対して所定の画像処理を施した上で、画像データを滴下検出用画像バッファ115に一時的に保存させる。 Referring to FIG. 3 again, in step S30 following step S20, the information processing apparatus 100 causes the camera 12 to start imaging. Accordingly, image data is sequentially input from the camera 12 to the information processing apparatus 100 . In the information processing apparatus 100 , the image generation unit 131 performs predetermined image processing on an image based on the input image data, and then temporarily stores the image data in the drop detection image buffer 115 .

続くステップS40において、情報処理装置100は、操作入力部102から入力される信号に従ってアクチュエータ9を制御することにより、液滴の滴下(点滴)を開始させる。 In subsequent step S40, the information processing apparatus 100 starts dripping (infusion) by controlling the actuator 9 according to the signal input from the operation input unit 102. FIG.

ステップS50において、情報処理装置100は、カメラ12から順次入力される画像データに基づいて、液滴の体積を測定する。ステップS50においては、滴下検出部134による液滴の滴下状態の判定処理と、体積算出部135による体積算出処理とが並列に実行される。 In step S<b>50 , the information processing device 100 measures the volume of the droplet based on the image data sequentially input from the camera 12 . In step S<b>50 , the droplet dropping state determination processing by the dropping detection unit 134 and the volume calculation processing by the volume calculation unit 135 are executed in parallel.

図10は、液滴体積の測定処理(図3のステップS50)のうち、滴下状態の判定処理を示すフローチャートである。まず、滴下検出部134は、滴下検出用画像バッファ115から画像データを取り込み(ステップS131)、滴下待機判定部141に、取り込んだ画像データに基づく画像が、ノズルに液滴が垂下している状態を写した画像であるか否かを判定させる(ステップS132)。この判定は、判定対象の画像に対し、ノズルの先端が写った位置から所定の距離だけ下方の位置に、所定の大きさを有する矩形の監視領域を設定し、該監視領域を監視することにより行われる。以下、ノズルに液滴が垂下している状態のことを滴下待機状態といい、この状態を写した画像のことを滴下待機画像ともいう。 FIG. 10 is a flowchart showing the dropping state determination process in the droplet volume measurement process (step S50 in FIG. 3). First, the drop detection unit 134 takes in image data from the drop detection image buffer 115 (step S131), and the drop standby determination unit 141 displays an image based on the taken image data in a state in which a droplet is hanging down the nozzle. (step S132). This determination is made by setting a rectangular monitoring area having a predetermined size at a position below the image of the nozzle tip by a predetermined distance from the image to be determined, and monitoring the monitoring area. done. Hereinafter, the state in which the droplets are hanging down from the nozzle is referred to as a drop standby state, and an image showing this state is also referred to as a drop standby image.

判定対象の画像が滴下待機画像でない場合(ステップS133:No)、処理はステップS131に戻る。この場合、判定済みの画像の次のフレームの画像に対し、同様の処理(ステップS131~S133)が実行される。他方、判定対象の画像が滴下待機画像である場合(ステップS133:Yes)、滴下検出部134は、現在は滴下待機状態であると認識する(ステップS134)。 If the determination target image is not the drip standby image (step S133: No), the process returns to step S131. In this case, similar processing (steps S131 to S133) is performed on the image of the next frame of the image that has already been determined. On the other hand, if the image to be determined is the drip standby image (step S133: Yes), the drip detection unit 134 recognizes that the drip standby state is present (step S134).

続いて、滴下検出部134は、ステップS132における判定対象の画像の次のフレームの画像データを滴下検出用画像バッファ115から取り込み(ステップS135)、滴下開始判定部142に、取り込んだ画像データに基づく画像が、ノズルに垂下していた液滴がノズルから離れて落下している状態を写した画像であるか否かを判定させる(ステップS136)。この判定も、ステップS132と同様に設定される領域を監視することにより行われる。以下、ノズルに垂下していた液滴がノズルから離れて落下している状態を写した画像のことを滴下画像ともいう。また、ノズルに垂下していた液滴がノズルから離れて落下し始めた状態のことを滴下開始状態といい、この状態を写した画像のことを滴下開始画像ともいう。 Subsequently, the drip detection unit 134 acquires the image data of the next frame of the determination target image in step S132 from the drip detection image buffer 115 (step S135), and the drip start determination unit 142 detects the acquired image data. A determination is made as to whether or not the image is an image showing a state in which the liquid droplets hanging down on the nozzle are separated from the nozzle and are falling (step S136). This determination is also made by monitoring the set area in the same manner as in step S132. Hereinafter, an image showing a state in which droplets that have been hanging down from the nozzle are separated from the nozzle and are falling is also referred to as a droplet image. Further, the state in which the droplet that has been hanging down from the nozzle has separated from the nozzle and has begun to fall is called a dropping start state, and an image showing this state is also called a dropping start image.

判定対象の画像が滴下画像でない場合(ステップS137:No)、処理はステップS135に戻る。この場合、判定済みの画像の次のフレームの画像に対し、同様の処理(ステップS135~S137)が実行される。他方、判定対象の画像が滴下画像である場合(ステップS137:Yes)、滴下検出部134は、滴下待機状態から滴下開始状態に遷移したと認識し(ステップS138)、当該滴下画像を滴下開始画像とする。 If the determination target image is not the drip image (step S137: No), the process returns to step S135. In this case, similar processing (steps S135 to S137) is performed on the image of the next frame of the image that has already been determined. On the other hand, if the image to be determined is the dripping image (step S137: Yes), the dripping detection unit 134 recognizes that the dripping standby state has transitioned to the dripping start state (step S138), and converts the dripping image to the dripping start image. and

続いて、滴下検出部134は、滴下検出用画像バッファ115に保存された画像データのうち、体積算出に用いられる画像の画像データを、体積算出用画像バッファ116にコピーする(ステップS139)。体積算出に用いられる画像は、滴下開始画像の所定フレーム前及び所定フレーム後の画像である。しかしながら、滴下検出部135は、体積算出に用いられる画像の画像データに加えて、滴下開始画像の画像データも体積算出用画像バッファ116にコピーしても良いし、滴下待機画像から滴下開始画像の所定フレーム後の画像に至る一連の画像の画像データをコピーしても良い。 Subsequently, the drop detection unit 134 copies the image data of the image used for volume calculation among the image data stored in the drop detection image buffer 115 to the volume calculation image buffer 116 (step S139). Images used for volume calculation are images before and after a predetermined frame of the dropping start image. However, the drip detection unit 135 may copy the image data of the drip start image to the volume calculation image buffer 116 in addition to the image data of the image used for volume calculation, or copy the drip start image from the drip standby image. Image data of a series of images up to an image after a predetermined frame may be copied.

その後、滴下検出部134は、撮像が終了したか否かを判断する。具体的には、操作入力部102に対して撮像終了を指示する操作が行われた、画像生成部131により生成される画像からノズル6の像が検出されなくなった、画像生成部131により生成される画像において、所定フレーム以上連続して液滴の像が検出されなくなった、といった場合に、滴下検出部134は、撮像が終了したと判断する。撮像が終了したと判断されない場合(ステップS140:No)、処理はステップS131に戻る。他方、撮像が終了したと判断された場合(ステップS140:Yes)、処理はメインルーチンに戻る。 After that, the drip detection unit 134 determines whether or not the imaging has ended. Specifically, the image generated by the image generating unit 131 when the image of the nozzle 6 is no longer detected from the image generated by the image generating unit 131 is operated to instruct the operation input unit 102 to end imaging. When the droplet image is no longer detected continuously for a predetermined number of frames or more in the image captured, the droplet detection unit 134 determines that the imaging has ended. If it is not determined that the imaging has ended (step S140: No), the process returns to step S131. On the other hand, if it is determined that the imaging has ended (step S140: Yes), the process returns to the main routine.

図11は、液滴体積の測定処理(図3のステップS50)のうち、体積算出処理を示すフローチャートである。まず、体積算出部135は、体積算出用画像バッファ116から画像データを取り込み(ステップS151)、取り込んだ画像データに基づく画像から、液滴の像の領域を抽出する(ステップS152)。続いて、体積算出部135は、画像から抽出された領域を回転体の投影像とみなすことにより、該領域(回転体)の体積を算出する(ステップS153)。 FIG. 11 is a flow chart showing the volume calculation process in the droplet volume measurement process (step S50 in FIG. 3). First, the volume calculation unit 135 fetches image data from the volume calculation image buffer 116 (step S151), and extracts a droplet image region from an image based on the fetched image data (step S152). Subsequently, the volume calculation unit 135 calculates the volume of the region (body of revolution) by regarding the region extracted from the image as a projected image of the body of revolution (step S153).

さらに、体積算出部135は、画像におけるノズルの像の画素数と実際のノズルのサイズとの比や、カメラ12における光学系の倍率及びワークディスタンス(ノズル6とカメラ12との距離)WD等に基づいて、画像から抽出された領域の体積を実際のスケールに換算することにより液滴の体積を算出し、出力する(ステップS154)。この際、体積算出部135は、算出した液滴の体積をそのまま、滴下開始画像に写った液滴の体積として出力しても良いし、今回算出した液滴の体積と、過去の所定回にわたって算出した体積との平均値を、当該滴下開始画像に写った液滴の体積として出力しても良い。出力された液滴の体積は、測定値記憶部114に記憶されると共に、表示装置13に表示される。 Furthermore, the volume calculation unit 135 calculates the ratio of the number of pixels of the nozzle image in the image to the actual size of the nozzle, the magnification of the optical system in the camera 12, and the work distance (the distance between the nozzle 6 and the camera 12) WD. Based on this, the volume of the area extracted from the image is converted to the actual scale to calculate and output the volume of the droplet (step S154). At this time, the volume calculation unit 135 may output the calculated volume of the droplet as it is as the volume of the droplet reflected in the dropping start image. The average value of the calculated volume may be output as the volume of the droplet reflected in the dropping start image. The output droplet volume is stored in the measured value storage unit 114 and displayed on the display device 13 .

その後、体積算出部135は、撮像が終了したか否かを判断する(ステップS155)。体積算出部135は、例えば、体積算出用画像バッファ116に新たな画像データが保存されなくなると、撮像が終了したと判断する。撮像が終了したと判断されない場合(ステップS155:No)、処理はステップS151に戻る。他方、撮像が終了したと判断された場合(ステップS155:Yes)、処理はメインルーチンに戻る。 After that, the volume calculation unit 135 determines whether or not the imaging has ended (step S155). For example, the volume calculation unit 135 determines that imaging has ended when new image data is no longer stored in the volume calculation image buffer 116 . If it is not determined that the imaging has ended (step S155: No), the process returns to step S151. On the other hand, if it is determined that the imaging has ended (step S155: Yes), the process returns to the main routine.

再び図3を参照すると、ステップS50における液滴体積の測定処理、即ち、滴下検出部134による液滴の滴下状態の判定処理と、体積算出部135による体積算出処理とが終了すると、液滴測定システム10は動作を終了する。 Referring to FIG. 3 again, when the droplet volume measurement processing in step S50, that is, the droplet dropping state determination processing by the droplet detection unit 134 and the volume calculation processing by the volume calculation unit 135 are completed, droplet measurement is performed. System 10 ends operation.

以上説明したように、本実施形態によれば、液滴の滴下を開始する前にノズルの位置出し処理を実行するので、ノズル6から液滴7が離れて落下し始めたタイミングを確実に検知できるようになると共に、液滴の体積の測定精度を向上させることが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, the nozzle positioning process is executed before starting the dropping of droplets, so the timing at which the droplet 7 leaves the nozzle 6 and begins to fall can be reliably detected. In addition, it becomes possible to improve the measurement accuracy of the droplet volume.

また、本実施形態によれば、液滴の滴下を開始する前に流量の設定値のエラー判定を行うので、点滴開始後に流量制御が不能になるという事態を防ぐことが可能となる。 Further, according to the present embodiment, an error determination of the set value of the flow rate is performed before starting dripping of droplets, so it is possible to prevent a situation in which flow rate control becomes impossible after starting dripping.

また、本実施形態によれば、撮像を繰り返しながら順次生成される画像データに基づいて滴下待機状態を認識し、滴下待機状態に入った後で滴下画像を判定する処理を実行するので、ノズルから液滴が滴下したタイミングを効率良く、且つ、正確に検出することができる。 Further, according to the present embodiment, the drip standby state is recognized based on the image data that is sequentially generated while the imaging is repeated, and the processing for determining the drip image is executed after the drip standby state is entered. It is possible to efficiently and accurately detect the timing at which the droplet is dropped.

さらに、本実施形態によれば、滴下検出用画像バッファ115及び体積算出用画像バッファ116を使い分け、液滴の滴下状態の判定処理と、液滴体積の測定処理とを並列で行うので、ノズルから順次滴下する個々の液滴の体積を高速且つリアルタイムに測定することが可能となる Furthermore, according to the present embodiment, the droplet detection image buffer 115 and the volume calculation image buffer 116 are selectively used, and the droplet droplet droplet state determination processing and the droplet volume measurement processing are performed in parallel. It is possible to measure the volume of individual droplets that are dropped sequentially in real time at high speed.

(滴下状態の判定処理の変形例)
図12は、本発明の実施形態における滴下状態の判定処理の変形例を示すフローチャートである。なお、図12のステップS161~S164における処理は、上記実施形態において説明した図10のステップS131~S134における処理と同様である。上記実施形態においては、滴下画像が最初に検出された際に滴下開始状態に遷移したと認識したが、本変形例においては、滴下画像が複数回検出された場合に、滴下開始状態に遷移したと認識する。
(Modification of drip state determination processing)
FIG. 12 is a flow chart showing a modification of the dropping state determination process according to the embodiment of the present invention. The processing in steps S161 to S164 in FIG. 12 is the same as the processing in steps S131 to S134 in FIG. 10 described in the above embodiment. In the above embodiment, it is recognized that the state has transitioned to the dripping start state when the dripping image is detected for the first time. Recognize.

即ち、ステップS164に続いて、滴下検出部134は、滴下画像の検出回数を表すカウンタkを初期化(k=0)する(ステップS165)。続いて、滴下検出部134は、ステップS162における判定対象の画像の次のフレームの画像データを滴下検出用画像バッファ115から取り込み(ステップS166)、滴下開始判定部142に、取り込んだ画像データに基づく画像が、滴下画像であるか否かを判定させる(ステップS167)。 That is, following step S164, the drop detection unit 134 initializes (k=0) a counter k that indicates the number of times a drop image has been detected (step S165). Subsequently, the drip detection unit 134 acquires the image data of the next frame of the image to be determined in step S162 from the drip detection image buffer 115 (step S166), and the drip start determination unit 142 acquires image data based on the loaded image data. It is determined whether or not the image is a droplet image (step S167).

判定対象の画像が滴下画像でない場合(ステップS168:No)、処理はステップS165に戻る。他方、判定対象の画像が滴下画像である場合(ステップS168:Yes)、滴下開始判定部142は、カウンタkをインクリメントする(ステップS169)。 If the determination target image is not the drip image (step S168: No), the process returns to step S165. On the other hand, if the image to be determined is the drip image (step S168: Yes), the drip start determination unit 142 increments the counter k (step S169).

続いて、滴下開始判定部142は、カウンタkが所定の閾値k0以上であるか否かを判定する(ステップS170)。カウンタkが閾値k0未満である場合(ステップS170:No)、処理はステップS166に戻る。他方、カウンタkが閾値k0以上である場合(ステップS170:Yes)、滴下検出部134は、滴下開始状態に遷移したと認識し(ステップS171)、カウンタk=0のときに(つまり最初に)検出された滴下画像を滴下開始画像とする。その後のステップS172~S173は、図10のステップS139~S140と同様である。 Subsequently, the dropping start determination unit 142 determines whether or not the counter k is equal to or greater than a predetermined threshold value k0 (step S170). If the counter k is less than the threshold k0 (step S170: No), the process returns to step S166. On the other hand, when the counter k is equal to or greater than the threshold value k 0 (step S170: Yes), the dropping detection unit 134 recognizes that the state has changed to the dropping start state (step S171), and when the counter k = 0 (that is, the first ) The detected dripping image is set as the dripping start image. Subsequent steps S172-S173 are the same as steps S139-S140 in FIG.

本変形例によれば、滴下待機状態になった後、滴下画像が複数回検出されたことをもって滴下開始状態に遷移したと判断するので、滴下開始状態の誤認識を低減することが可能となる。 According to this modified example, it is determined that the dropping start state has been entered when the dropping image is detected a plurality of times after entering the dropping standby state. .

(監視領域の設定)
次に、滴下待機画像の判定処理(図10のステップS132参照)及び滴下画像の判定処理(図10のステップS136及び図12のステップS167参照)を実行する際に設定される監視領域について詳細に説明する。図13~図16は、監視領域の設定方法を説明するための模式図である。
(Monitoring area setting)
Next, the monitor area set when executing the drip standby image determination process (see step S132 in FIG. 10) and the drip image determination process (see step S136 in FIG. 10 and step S167 in FIG. 12) will be described in detail. explain. 13 to 16 are schematic diagrams for explaining how to set the monitoring area.

まず、監視領域の垂直方向における最大範囲の設定方法を説明する。図13に示す画像m31~m33は、滴下開始画像の直前フレームの画像、即ち、滴下待機状態の最後の画像である。画像m31~m33の間では、滴下させる液体の種類や流量等の条件を変えているため、ノズルに垂下する液滴の像の大きさ(高さh1~h3)も異なっている。 First, a method for setting the maximum range in the vertical direction of the monitoring area will be described. Images m31 to m33 shown in FIG. 13 are the images of the frames immediately before the dropping start image, that is, the last images in the dropping standby state. Between the images m31 to m33, since the conditions such as the type and flow rate of the liquid to be dropped are changed, the sizes (heights h1 to h3) of the images of the droplets hanging from the nozzles are also different.

監視領域Rの上端は、ステップS20(図3参照)において位置出しされたノズルの像の先端位置よりも下方に設定される。他方、監視領域Rの下端は、滴下開始画像の直前フレームの画像においてノズルに垂下する液滴の像の下端よりも上方に設定される。つまり、少なくとも液滴が滴下する直前では、液滴の像が監視領域Rの上端から下端全体にかかるようにする。ここで、画像m31~m33に示すように、同じノズルを用いる場合であっても、液体の種類や流量等の条件を変化させると、ノズルに垂下する液滴の大きさが変わってくる。そのため、好ましくは、条件を変えた場合であっても共通の監視領域Rを利用できるように、当該ノズルを用いる場合に変化し得る液滴の像の高さh1、h2、h3のうち最も小さい高さh1を超えないように、監視領域Rの上端位置及び下端位置を設定すると良い。 The upper end of the monitoring region R is set below the tip position of the nozzle image positioned in step S20 (see FIG. 3). On the other hand, the lower end of the monitoring region R is set above the lower end of the image of the droplet hanging down the nozzle in the image of the frame immediately before the dropping start image. That is, at least immediately before the droplet is dropped, the image of the droplet covers the entire monitoring area R from the upper end to the lower end. Here, as shown in images m31 to m33, even if the same nozzle is used, the size of the droplet that hangs down from the nozzle changes when conditions such as the type of liquid and the flow rate are changed. Therefore, preferably, the height h1, h2, and h3 of the droplet image that can change when using the nozzle is the smallest, so that the common monitoring area R can be used even when the conditions are changed. It is preferable to set the upper end position and the lower end position of the monitoring area R so as not to exceed the height h1.

次に、監視領域の垂直方向における最小範囲の設定方法を説明する。図14に示す画像m34~m36は、滴下開始画像である。画像m34~m36の間では、滴下させる液体の種類や流量等の条件を変えているため、ノズルに付着する液滴の像の下端部とノズルから離れて落下する液滴の像の上端部との隙間d1~d3が異なっている。 Next, a method for setting the minimum range in the vertical direction of the monitoring area will be described. Images m34 to m36 shown in FIG. 14 are drip start images. Between the images m34 to m36, conditions such as the type and flow rate of the liquid to be dropped are changed. have different gaps d1 to d3.

監視領域Rは、ノズルに付着する液滴の像の下端部とノズルから離れて落下する液滴の像の上端部との隙間を含む範囲に設定される。ただし、画像m34~m36に示すように、同じノズルを用いる場合であっても、条件を変化させると上記隙間が変わってくる。そのため、条件を変えた場合であっても共通の監視領域Rを利用できるように、当該ノズルを用いる場合に変化し得る隙間d1、d2、d3の間で共通する領域dが存在する場合には、その共通する領域dを包含するように、監視領域Rを設定すると良い。図14においては、画像m36の隙間d3の上端と、画像m34の隙間d1の下端との隙間dが、監視領域Rの垂直方向における最小範囲となる。従って、この隙間dを包含するように、監視領域Rの上端位置及び下端位置を設定すると良い。 The monitoring area R is set to a range that includes a gap between the lower end of the image of the droplet adhering to the nozzle and the upper end of the image of the droplet falling away from the nozzle. However, as shown in images m34 to m36, even when the same nozzle is used, the above gap changes when the conditions are changed. Therefore, if there is a common area d among the gaps d1, d2, and d3 that can change when using the nozzle, so that the common monitoring area R can be used even when the conditions are changed. , the monitoring region R should be set so as to include the common region d. In FIG. 14, a gap d between the upper end of the gap d3 in the image m36 and the lower end of the gap d1 in the image m34 is the minimum range of the monitoring area R in the vertical direction. Therefore, it is preferable to set the upper end position and the lower end position of the monitoring region R so as to include the gap d.

次に、監視領域の垂直方向における最小範囲の別の設定方法を説明する。図15に示す画像m37~m39は、滴下開始画像である。画像m37~m39の間では、滴下させる液体の種類や流量等の条件の変化により、ノズルに付着する液滴の像の下端部とノズルから離れて落下する液滴の像の上端部との隙間d4~d6が異なっている。これらの隙間d4~d6の間では、条件によっては共通する領域が存在しない場合がある。そのような場合には、条件を変えた際にも共通の監視領域Rを利用できるように、ノズルに垂下する液滴の像の下端部が最も低い位置と、ノズルから離れて落下する液滴の像の上端部が最も高い位置との隙間d’を包含するように、監視領域Rを設定すると良い。図15においては、画像m39の隙間d6の上端と、画像37の隙間d4の下端との隙間d’を包含するように、監視領域Rの上端位置及び下端位置が設定される。 Next, another method for setting the minimum range in the vertical direction of the monitoring area will be described. Images m37 to m39 shown in FIG. 15 are dropping start images. Between the images m37 to m39, the gap between the lower edge of the image of the droplet adhering to the nozzle and the upper edge of the image of the droplet falling away from the nozzle due to changes in conditions such as the type and flow rate of the liquid to be dropped. d4 to d6 are different. Between these gaps d4 to d6, there may be no common area depending on conditions. In such a case, in order to use the common monitoring area R even when the conditions are changed, the position where the lower end of the image of the droplet hanging down the nozzle is the lowest and the position where the droplet falling away from the nozzle It is preferable to set the monitoring region R so that the upper end of the image of .DELTA. In FIG. 15, the upper end position and lower end position of the monitoring area R are set so as to include the gap d' between the upper end of the gap d6 of the image m39 and the lower end of the gap d4 of the image 37. In FIG.

次に、監視領域の水平方向における最小範囲の設定方法を説明する。図16に示す画像m40~m42は、滴下開始画像の直前フレームの画像である。画像m40~m42の間では、滴下させる液体の種類や流量等の条件の変化により、ノズルに垂下する液滴の幅w5~w7が異なっている。 Next, a method for setting the minimum range in the horizontal direction of the monitoring area will be described. Images m40 to m42 shown in FIG. 16 are images of frames immediately before the dropping start image. Between the images m40 to m42, the widths w5 to w7 of the droplets hanging from the nozzles are different due to changes in conditions such as the type of liquid to be dropped and the flow rate.

監視領域Rは、ノズルに垂下する液滴の像の幅を含む範囲に設定される。ただし、画像m40~m42に示すように、同じノズルを用いる場合であっても、条件を変化させると液滴の幅が変わってくる。そのため、条件を変えた場合であっても共通の監視領域Rを利用できるように、当該ノズルを用いる場合に変化し得る幅w5、w6、w7のうち、最も大きい幅w7を包含するように、監視領域Rの左端位置及び右端位置を設定すると良い。ただし、監視領域Rの幅が大きすぎると、監視領域Rに対する探索量が増えるため、最も大きい幅w7を包含しつつも、なるべく幅を小さく設定すると良い。 The monitoring area R is set to a range that includes the width of the image of the droplet hanging down from the nozzle. However, as shown in images m40 to m42, even if the same nozzle is used, the width of the droplet changes when the conditions are changed. Therefore, so that the common monitoring region R can be used even when the conditions are changed, it is possible to include the largest width w7 among the widths w5, w6, and w7 that can change when using the nozzle. It is preferable to set the left end position and the right end position of the monitoring area R. However, if the width of the monitoring region R is too large, the amount of search for the monitoring region R increases.

監視領域のサイズの具体例として、20滴/mL用のノズルを用いる場合、ノズルの像の先端から監視領域の上端までの距離を、画像におけるノズルの先端の幅の0.4倍~2.0倍程度、監視領域の水平方向の幅を同0.7倍~3.0倍程度、監視領域の垂直方向の長さを同0.3倍~1.5倍程度にすると良い。また、60滴/mL用のノズルを用いる場合、ノズルの像の先端から監視領域の上端までの距離を、画像におけるノズルの先端の幅の0.4倍~2.0倍程度、監視領域の水平方向の幅を同1.0倍~3.0倍程度、監視領域の垂直方向の長さを同1.0倍~3.0倍程度にすると良い。 As a specific example of the size of the monitoring region, when a nozzle for 20 droplets/mL is used, the distance from the tip of the nozzle image to the upper end of the monitoring region is 0.4 times to 2.0 times the width of the tip of the nozzle in the image. The width of the monitoring area in the horizontal direction should be about 0.7 to 3.0 times the same, and the length of the monitoring area in the vertical direction should be about 0.3 to 1.5 times the same. When using a nozzle for 60 droplets/mL, the distance from the tip of the nozzle image to the upper end of the monitoring area is about 0.4 to 2.0 times the width of the nozzle tip in the image. The width in the horizontal direction should be about 1.0 to 3.0 times the same, and the length in the vertical direction of the monitoring area should be about 1.0 to 3.0 times the same.

以上のように管理領域Rを設定し、時系列順に生成される画像の管理領域R内を監視することより、滴下待機画像及び滴下画像を確実且つ高速に検出することが可能となる。 By setting the management area R as described above and monitoring the inside of the management area R of the images generated in chronological order, it is possible to reliably and quickly detect the dripping standby image and the dripping image.

(滴下待機画像の判定処理)
次に、滴下待機画像の判定処理(図10のステップS132参照)について詳細に説明する。図17は、本実施形態における滴下待機画像の判定処理を示すフローチャートである。図18は、本実施形態における滴下待機画像の判定処理を説明するための模式図である。図18に示す画像m50~m53は、ノズルに垂下する液滴が徐々に大きくなる様子を時系列順に写した画像を表している。画像m50~m52においては、監視領域R内の探索済みの領域にグレーの網掛けを付している。
(Determination processing of drip standby image)
Next, the determination processing of the drip standby image (see step S132 in FIG. 10) will be described in detail. FIG. 17 is a flow chart showing determination processing of a drip standby image in this embodiment. FIG. 18 is a schematic diagram for explaining the determination processing of the drip standby image in this embodiment. Images m50 to m53 shown in FIG. 18 represent images in which droplets hanging down from the nozzles gradually increase in size in chronological order. In images m50 to m52, areas within the monitoring area R that have already been searched are shaded in gray.

まず、滴下待機判定部141は、判定対象の画像に設定された監視領域に対して二値化処理を施す(ステップS201)。本実施形態においては、画素の階調が0~255階調であるものとし、液滴の像の少なくとも輪郭領域の画素の階調が0階調(即ち、黒色)、液滴の像の背景領域の画素の階調が255階調(即ち、白色)となるように、二値化処理における閾値を設定する。 First, the drip standby determination unit 141 performs binarization processing on the monitoring region set in the determination target image (step S201). In this embodiment, the gradation of pixels is assumed to be 0 to 255 gradations, the gradation of pixels in at least the outline region of the droplet image is 0 gradation (that is, black), and the background of the droplet image is The threshold in the binarization process is set so that the gradation of the pixels in the area is 255 gradations (that is, white).

続いて、滴下待機判定部141は、判定対象の画像に監視領域を設定し、該監視領域における画素の行を表すカウンタi(i=1~imax)を1に設定する(ステップS202)。本実施形態においては、監視領域の上端の行を1行目とする。 Subsequently, the drip standby determination unit 141 sets a monitoring region in the image to be determined, and sets a counter i (i=1 to i max ) representing a row of pixels in the monitoring region to 1 (step S202). In this embodiment, the line at the top of the monitoring area is the first line.

続いて、滴下待機判定部141は、監視領域内のi行目の画素を水平方向に探索し(ステップS203)、i行目に0階調の画素が存在するか否かを判定する(ステップS204)。 Subsequently, the dropping standby determination unit 141 horizontally searches for pixels in the i-th row in the monitoring area (step S203), and determines whether or not there is a pixel of 0 gradation in the i-th row (step S204).

i行目に0階調の画素が存在しない場合(ステップS204:No)、即ち、当該行に液体の像の領域が存在しない場合、判定対象の画像は滴下待機画像ではないと判定し、処理はメインルーチンに戻る。例えば、図18に示す画像m50及び画像m51においては、i行目の画素が全て白色となっている。従って、画像m50及び画像m51は滴下待機画像ではないと判定される。 If there is no 0-tone pixel in the i-th row (step S204: No), that is, if there is no liquid image region in the row, it is determined that the image to be determined is not a drip standby image, and processing is performed. returns to the main routine. For example, in the image m50 and the image m51 shown in FIG. 18, the i-th row pixels are all white. Therefore, it is determined that the image m50 and the image m51 are not drip standby images.

他方、i行目に0階調の画素が存在する場合(ステップS204:Yes)、滴下待機判定部141は、当該i行目は液滴存在行であると判定する(ステップS205)。 On the other hand, if there is a pixel with gradation 0 in the i-th row (step S204: Yes), the dropping standby determination unit 141 determines that the i-th row is a droplet existing row (step S205).

続いて、滴下待機判定部141は、探索中の行(i行目)が、監視領域の最終行(imax行)に至ったか否かを判定する(ステップS206)。最終行に至っていない場合(ステップS206:No)、滴下待機判定部141はカウンタiをインクリメントし(ステップS207)、その後、処理はステップS203に戻る。 Subsequently, the dropping standby determination unit 141 determines whether or not the line being searched (i-th line) reaches the last line (i max line) of the monitoring area (step S206). If the last line has not been reached (step S206: No), the dropping standby determination unit 141 increments the counter i (step S207), and then the process returns to step S203.

他方、探索中の行が最終行に至った場合(ステップS206:Yes)、滴下待機判定部141は、滴下待機画像を検出したものと判定し(ステップS208)、処理はメインルーチンに戻る。例えば、画像m52においては、監視領域Rの全ての行が液滴存在行であるため、滴下待機画像であると判定される。 On the other hand, when the line being searched reaches the last line (step S206: Yes), the drip standby determination unit 141 determines that the drip standby image has been detected (step S208), and the process returns to the main routine. For example, in the image m52, since all rows of the monitoring region R are droplet presence rows, it is determined to be a dropping standby image.

次に、滴下待機画像の判定処理の変形例について説明する。図19は、本発明の実施形態における滴下待機画像の判定処理の変形例を説明するための模式図である。
ここで、図1に示すように、点滴筒4内においてノズル6から液滴を滴下させる場合、点滴筒4内に溜まった液体が跳ねて点滴筒4の内壁に付着し、内壁に付着した液体の像が監視領域Rに写ってしまうことがある。このような場合、0階調の画素が1つでも存在する行を液滴存在行として判定すると(図17のステップS204参照)、監視領域Rにおける液体の像の位置によっては、滴下待機画像の誤検出が生じてしまうおそれがある。
Next, a modified example of the determination processing of the drip standby image will be described. FIG. 19 is a schematic diagram for explaining a modification of the dropping standby image determination process according to the embodiment of the present invention.
Here, as shown in FIG. 1, when droplets are dropped from the nozzle 6 in the drip tube 4, the liquid accumulated in the drip tube 4 splashes and adheres to the inner wall of the drip tube 4, and the liquid adhered to the inner wall image may appear in the monitoring area R. In such a case, if a row in which at least one pixel of gradation 0 exists is determined as a droplet existing row (see step S204 in FIG. 17), depending on the position of the liquid image in the monitoring area R, the drop standby image may be displayed. False detection may occur.

例えば、図19に示す画像m50’、m51’は、画像に写った液滴の成長過程としては図18に示す画像m50、m51と同程度であるが、監視領域Rの下端を含む領域に、飛び跳ねた液体の像m54が写っている。この場合、画像m51’の段階で滴下待機画像と判定されてしまう。 For example, the images m50′ and m51′ shown in FIG. 19 are similar to the images m50 and m51 shown in FIG. An image m54 of the jumping liquid is shown. In this case, the image m51' is determined to be a drip standby image.

そこで、本変形例においては、監視領域Rのi行目の探索を行う際に、0階調の画素が所定数以上連続して存在する行を液滴存在行として判定する。連続する画素の数は、滴下する液体の種類、ワークディスタンス、画像のスケール等に基づき、点滴筒4の内壁に付着する液体の像の平均的なサイズよりも大きく、ノズルに垂下する液滴の像の平均的なサイズよりも小さくなるよう、適宜設定すれば良い。
本変形例によれば、滴下待機画像の誤検出を抑制することが可能となる。
Therefore, in this modified example, when searching for the i-th row of the monitoring area R, a row in which a predetermined number or more of grayscale pixels are continuously present is determined as a droplet existing row. The number of continuous pixels is larger than the average size of the image of the liquid adhering to the inner wall of the drip tube 4 based on the type of liquid to be dropped, the working distance, the scale of the image, etc. It may be appropriately set so as to be smaller than the average size of the image.
According to this modified example, it is possible to suppress erroneous detection of the drip standby image.

(滴下画像の判定処理)
次に、滴下画像の判定処理(図10のステップS136、図12のステップS167参照)について詳細に説明する。図20は、本発明の実施形態における滴下画像の判定処理を示すフローチャートである。図21は、本発明の実施形態における滴下画像の判定処理を説明するための模式図である。図21に示す画像m55~m58は、滴下待機画像が検出された後の画像を時系列順に示している。
(Determination processing of drip image)
Next, the droplet image determination processing (see step S136 in FIG. 10 and step S167 in FIG. 12) will be described in detail. FIG. 20 is a flow chart showing a droplet image determination process according to the embodiment of the present invention. FIG. 21 is a schematic diagram for explaining the droplet image determination process according to the embodiment of the present invention. Images m55 to m58 shown in FIG. 21 show the images after the drip standby image is detected in chronological order.

まず、滴下開始判定部142は、判定対象の画像に設定された監視領域に対して二値化処理を施す(ステップS301)。本処理においても、液滴の像の少なくとも輪郭領域の画素の階調が0階調(即ち、黒色)、液滴の像の背景領域の画素の階調が255階調(即ち、白色)となるように、二値化処理における閾値を設定する。 First, the dropping start determination unit 142 performs binarization processing on the monitoring region set in the determination target image (step S301). In this process as well, the gradation of pixels in at least the contour region of the droplet image is 0 gradation (that is, black), and the gradation of pixels in the background region of the droplet image is 255 gradation (that is, white). The threshold in the binarization process is set so that

続いて、滴下開始判定部142は、判定対象の画像に監視領域を設定し、該監視領域における画素の行を表すカウンタi(i=1~imax)を1に設定する(ステップS302)。 Subsequently, the dropping start determination unit 142 sets a monitoring region in the image to be determined, and sets a counter i (i=1 to i max ) representing a row of pixels in the monitoring region to 1 (step S302).

続いて、滴下開始判定部142は、監視領域内のi行目の画素を水平方向に探索し(ステップS303)、i行目の全ての画素が255階調の画素であるか否かを判定する(ステップS304)。言い換えると、i行目に0階調の画素が存在するか否かを判定する。 Subsequently, the dropping start determination unit 142 horizontally searches for pixels in the i-th row in the monitoring area (step S303), and determines whether or not all the pixels in the i-th row are 255-gradation pixels. (step S304). In other words, it is determined whether or not there is a 0-tone pixel in the i-th row.

i行目に0階調の画素が1つでも存在する場合(ステップS304:No)、続いて滴下開始判定部142は、探索中の行(i行目)が、監視領域の最終行(imax行)に至ったか否かを判定する(ステップS305)。最終行に至っていない場合(ステップS305:No)、滴下開始判定部142はカウンタiをインクリメントし(ステップS306)、その後、処理はステップS303に戻る。例えば、画像m55のi行目には0階調の画素が存在し、且つ、探索中の行がまだ最終行に至っていないため、さらに次の行に対する探索が行われる。 If even one pixel with gradation 0 exists in the i-th row (step S304: No), then the dropping start determination unit 142 determines that the row being searched (i-th row) is the last row (i max line) is determined (step S305). If the final line has not been reached (step S305: No), the dropping start determination unit 142 increments the counter i (step S306), and then the process returns to step S303. For example, since there is a 0-level pixel in the i-th row of the image m55 and the row being searched has not yet reached the final row, the next row is further searched.

他方、探索中の行が監視領域の最終行に至った場合(ステップS305:Yes)、処理はメインルーチンに戻る。この場合、判定対象の画像は滴下画像ではないと判定され(図10のステップS137:No、図12のステップS168:No)、次のフレームの画像に対して引き続き滴下画像の判定処理が行われる。例えば画像m55及び画像m56の監視領域Rの全ての行には0階調の画素が存在するため、画像m55及び画像m56は滴下画像ではない。 On the other hand, if the line being searched reaches the last line of the monitoring area (step S305: Yes), the process returns to the main routine. In this case, it is determined that the image to be determined is not the drip image (step S137 in FIG. 10: No, step S168 in FIG. 12: No), and the drip image determination process is continuously performed on the image of the next frame. . For example, the image m55 and the image m56 are not droplet images because pixels of 0 gradation exist in all rows of the monitoring region R of the image m55 and the image m56.

また、i行目の全ての画素が255階調である場合(ステップS304:Yes)、言い換えると、0階調の画素が1つも存在しない場合、滴下開始判定部142は、滴下画像を検出したと判定する(ステップS307)。その後、処理はメインルーチンに戻る。例えば、画像m57においては、ノズルに残留する液滴の像と落下する液滴の像との間に、全ての画素が白色となる行(液切れ行)が発生している。このような液切れ行が1行検出されると、判定対象の画像は滴下画像と判定される。 Further, when all the pixels in the i-th row are gradation 255 (step S304: Yes), in other words, when there is not even one pixel of gradation 0, the drip start determination unit 142 detects the drip image. (step S307). After that, the process returns to the main routine. For example, in the image m57, a row in which all the pixels are white (liquid-out row) is generated between the image of the droplet remaining in the nozzle and the image of the falling droplet. When one such liquid-out line is detected, the determination target image is determined to be a drip image.

このような本実施形態によれば、ノズルに垂下していた液滴が切れて落下し始めた瞬間を写した画像を、高精度に検出することが可能となる。 According to this embodiment, it is possible to detect, with high accuracy, an image that captures the moment when the droplet that has been hanging down from the nozzle breaks and begins to fall.

次に、滴下画像の判定処理の第1の変形例について説明する。
上記実施形態においては、液切れ行が1行でも検出されると、判定対象の画像は滴下画像であると判定した(図19のステップS304、S307参照)。しかしながら、液切れ行が連続する複数行にわたって検出された場合に、判定対象の画像は滴下画像であると判定しても良い。判定基準とする液切れ行の行数(閾値)は、滴下する液体の種類、ワークディスタンス、画像のスケール等に基づいて適宜設定すれば良い。
本変形例によれば、ノズルに垂下していた液滴が確実に切れた状態をもって滴下画像と判定することが可能となる。
Next, a first modification of the droplet image determination process will be described.
In the above-described embodiment, when even one line of liquid-outage lines is detected, it is determined that the image to be determined is a dripping image (see steps S304 and S307 in FIG. 19). However, it may be determined that the image to be determined is the dripping image when the liquid shortage line is detected over a plurality of continuous lines. The number of rows (threshold value) of liquid-outage rows used as a determination criterion may be appropriately set based on the type of liquid to be dropped, the work distance, the scale of the image, and the like.
According to this modified example, it is possible to determine that the image is a dropped image when the droplets hanging down on the nozzle are surely cut off.

次に、滴下画像の判定処理の第2の変形例について説明する。図22は、本発明の実施形態における滴下画像の判定処理の第2の変形例を示すフローチャートである。図23は、本発明の実施形態における滴下画像の判定処理の第2の変形例を説明するための模式図である。図23に示す画像m60~m63は、滴下待機画像が検出された後の画像を時系列順に示している。なお、図22に示すステップS301~S306における処理は、上記実施形態において図20を参照しながら説明した処理と同様である。 Next, a second modification of the droplet image determination process will be described. FIG. 22 is a flowchart showing a second modification of the droplet image determination process according to the embodiment of the present invention. FIG. 23 is a schematic diagram for explaining a second modification of the droplet image determination process according to the embodiment of the present invention. Images m60 to m63 shown in FIG. 23 show the images after the drip standby image is detected in chronological order. Note that the processing in steps S301 to S306 shown in FIG. 22 is the same as the processing described with reference to FIG. 20 in the above embodiment.

ここで、ノズルに垂下する液滴は振動することがあるため、画像m60~m62に示すように、時系列順に取得された画像であっても、液滴の像の下端の位置が上下に変動する場合がある。そのため、一旦、滴下待機状態と判定され(画像m60参照)、滴下開始判定部142が滴下画像の判定処理を開始した後で、監視領域R内において液滴の像の下端が上方に移動すると(画像m61参照)、液切れ行が誤検出されてしまうことがある。 Here, since the droplets hanging down from the nozzle may vibrate, as shown in images m60 to m62, even if the images are acquired in chronological order, the position of the lower edge of the droplet image fluctuates up and down. sometimes. Therefore, once it is determined to be in a dripping standby state (see image m60), and after the dripping start determination unit 142 starts the dripping image determination processing, when the lower end of the droplet image moves upward in the monitoring region R ( (see image m61), the liquid shortage line may be erroneously detected.

そこで、本変形例においては、探索中の行(i行)の全ての画素が255階調であると判定すると(ステップS304:Yes)、滴下開始判定部142は続いて、当該i行が監視領域Rの下端の行(imax行)であるか否かを判定する(ステップS311)。当該i行が監視領域Rの下端の行である場合(ステップS311:Yes)、処理はそのままメインルーチンに戻る。この場合、判定対象の画像は滴下画像ではないと判定される。他方、当該i行が監視領域Rの下端の行でない場合(ステップS311:No)、滴下開始判定部142は、滴下画像を検出したと判定する(ステップS312)。その後、処理はメインルーチンに戻る。 Therefore, in this modification, when it is determined that all the pixels in the row being searched (row i) have 255 gradations (step S304: Yes), the dropping start determination unit 142 continues to monitor the i row. It is determined whether or not it is the bottom row (i max row) of the region R (step S311). If the i line is the bottom line of the monitoring area R (step S311: Yes), the process directly returns to the main routine. In this case, it is determined that the determination target image is not the droplet image. On the other hand, if the i line is not the line at the lower end of the monitoring region R (step S311: No), the dropping start determination unit 142 determines that the dropping image has been detected (step S312). After that, the process returns to the main routine.

本変形例によれば、液滴の振動に起因する滴下画像の誤検出を防ぐことが可能となる。なお、本変形例においても、上記第1の変形例と同様に、連続する複数行にわたって液切れ行が検出されたか否かを判定しても良い。この場合、連続する複数の液切れ行が監視領域Rの下端の行を含むとき、判定対象の画像は滴下画像ではないと判定される。 According to this modified example, it is possible to prevent erroneous detection of a droplet image due to vibration of a droplet. It should be noted that, in this modified example, similarly to the first modified example, it may be determined whether or not the out-of-liquid line is detected over a plurality of continuous lines. In this case, when a plurality of continuous liquid-out lines include the line at the bottom end of the monitoring region R, it is determined that the determination target image is not the drip image.

次に、滴下画像の判定処理の第3の変形例について説明する。図24は、本発明の実施形態における滴下画像の判定処理の第3の変形例を示すフローチャートである。図25~図27は、本発明の実施形態における滴下画像の判定処理の第3の変形例を説明するための模式図である。図25に示す画像m64~m67、図26に示す画像m68~m71、及び、図27に示す画像m72~m75はそれぞれ、滴下待機画像が検出された後の画像を時系列順に示している。 Next, a third modification of the droplet image determination process will be described. FIG. 24 is a flowchart showing a third modification of the droplet image determination process according to the embodiment of the present invention. 25 to 27 are schematic diagrams for explaining a third modification of the droplet image determination process according to the embodiment of the present invention. Images m64 to m67 shown in FIG. 25, images m68 to m71 shown in FIG. 26, and images m72 to m75 shown in FIG.

まず、滴下開始判定部142は、判定対象の画像に設定された監視領域Rのうち、下端を含む複数行、即ち、(imax-x)行目~imax行目における0階調(黒色)の画素の画素数Nkをカウントする(ステップS321)。 First, the dropping start determination unit 142 determines a plurality of rows including the lower end of the monitoring region R set in the image to be determined, that is, the 0 gradation (black ) is counted (step S321).

続いて、滴下開始判定部142は、カウントした画素数Nkと、直前フレームの画像の同じ領域における0階調の画素の画素数Nk-1との差ΔN=Nk-1-Nkが所定の閾値Shよりも大きいか否かを判定する(ステップS322)。 Subsequently, the dropping start determination unit 142 determines the difference ΔN=N k-1 −N k between the counted number of pixels N k and the number of pixels N k−1 of 0 gradation pixels in the same region of the image of the previous frame. is greater than a predetermined threshold value Sh (step S322).

ここで、滴下待機状態になった後、ノズルに垂下していた液滴が落下するまでの間、液滴は徐々に大きくなりつつ、形状を様々に変化させたり、振動したりする。そのため、図25~図27に示すように、監視領域R内の液滴の像の領域(即ち、0階調の画素の画素数)は増減する。これに対して、液滴がノズルから離れて落下すると、監視領域R内の下端付近((imax-x)行目~imax行目のx行の領域)における液滴の像の領域は激減する。ステップS322において用いられる閾値Shは、この下端付近の画素数がゼロ近傍まで大きく減少する場合を捉えるように、滴下する液体の種類、ワークディスタンス、画像のスケール等に基づいて適宜設定される。 Here, after the drop standby state is entered, the droplet gradually increases in size while changing its shape in various ways and vibrates until the droplet that has been hanging down on the nozzle is dropped. Therefore, as shown in FIGS. 25 to 27, the droplet image area (that is, the number of pixels of 0 gradation) in the monitoring area R increases or decreases. On the other hand, when the droplet separates from the nozzle and falls, the area of the image of the droplet in the vicinity of the lower end of the monitoring area R (the area from the (i max -x) to the i max x rows) is decrease sharply. The threshold Sh used in step S322 is appropriately set based on the type of liquid to be dropped, the work distance, the scale of the image, etc., so as to catch the case where the number of pixels near the lower end is greatly reduced to near zero.

差ΔN=Nk-1-Nkが所定の閾値Sh以下である場合(ステップS322:No)、滴下開始判定部142は、画素数Nkを保存する(ステップS323)。その後、処理はメインルーチンに戻る。この場合、判定対象の画像は滴下画像ではないと判定され(図10のステップS137:No、図12のステップS168:No)、次のフレームの画像に対して引き続き滴下画像の判定処理が行われる。 If the difference ΔN=N k−1 −N k is less than or equal to the predetermined threshold value Sh (step S322: No), the dropping start determination unit 142 saves the number of pixels N k (step S323). After that, the process returns to the main routine. In this case, it is determined that the image to be determined is not the drip image (step S137 in FIG. 10: No, step S168 in FIG. 12: No), and the drip image determination process is continuously performed on the image of the next frame. .

他方、差ΔN=Nk-1-Nkが所定の閾値Shよりも大きい場合(ステップS322:Yes)、即ち、監視領域Rの下端近傍に存在する0階調の画素の画素数が激減した場合、滴下開始判定部142は、判定対象の画像は滴下画像であると判定する(ステップS324)。その後、処理はメインルーチンに戻る。 On the other hand, if the difference ΔN=N k−1 −N k is greater than the predetermined threshold value Sh (step S322: Yes), that is, the number of 0 gradation pixels existing in the vicinity of the lower end of the monitoring region R has decreased sharply. In this case, the dripping start determination unit 142 determines that the determination target image is the dripping image (step S324). After that, the process returns to the main routine.

本変形例によれば、監視領域Rの下端付近における液滴の像の領域の変化を、0階調の画素の画素数をカウントすることにより定量的に検出するので、滴下画像であるか否かを高精度に判定することが可能となる。従って、例えば図26に示すように、液滴が振動することにより、監視領域R内における液滴の像の領域が大きく変化する場合であっても、誤判定を抑制することができる。また、図27に示すように、点滴筒の内壁に付着した液体が画像内に写っている場合であっても、このような液体の像の存在が判定に影響を及ぼすことはほとんどなくなるので、滴下画像の判定精度を向上させることが可能となる。 According to this modification, the change in the area of the droplet image near the lower end of the monitoring area R is quantitatively detected by counting the number of pixels of 0 gradation. It is possible to determine whether or not with high accuracy. Therefore, as shown in FIG. 26, for example, even if the area of the image of the droplet in the monitoring area R changes greatly due to vibration of the droplet, erroneous determination can be suppressed. In addition, as shown in FIG. 27, even if liquid adhering to the inner wall of the drip tube is captured in the image, the existence of such a liquid image hardly affects the determination. It is possible to improve the determination accuracy of the droplet image.

(液滴の像の抽出処理)
次に、画像に写った液滴の像の抽出処理(図11のステップS152参照)について詳細に説明する。図28は、図2に示す体積算出部135のうち領域抽出部143が実行する液滴の像の領域の抽出処理を示すフローチャートである。図29は、時系列順に生成された滴下開始画像前後の画像を示す図である。図30~図32は、本実施形態における液滴の像の領域の抽出処理を説明するための模式図である。
(Extraction processing of droplet image)
Next, a detailed description will be given of the process of extracting the image of the droplet in the image (see step S152 in FIG. 11). FIG. 28 is a flow chart showing a droplet image region extraction process executed by the region extraction unit 143 of the volume calculation unit 135 shown in FIG. FIG. 29 is a diagram showing images before and after the dropping start image generated in chronological order. 30 to 32 are schematic diagrams for explaining the process of extracting a droplet image region in this embodiment.

図29に示すように、滴下開始画像M2において落下している液滴の体積は、滴下開始画像M2の直前フレーム、即ち、滴下待機状態の最後の画像M1においてノズルに垂下している液滴の体積とほぼ等しいといえる。画像M2に写る液滴の像を抽出する方法としては、画像M1からノズルが写った画像を差し引くことにより差分画像を生成し、さらに、二値化処理、穴埋め処理、ブロブ(blob)処理を施す手法が考えられる。 As shown in FIG. 29, the volume of the droplet falling in the dropping start image M2 is hanging down to the nozzle in the frame immediately before the dropping start image M2 , that is, in the last image M1 in the dropping standby state. It can be said that it is almost equal to the volume of the droplet. As a method for extracting the image of the droplet reflected in the image M2 , a difference image is generated by subtracting the image in which the nozzle is reflected from the image M1 , and then binarization processing, hole filling processing, and blob processing are performed. can be considered.

ここで、光源11とカメラ12(図1参照)との間に位置する液滴は、あたかも凸レンズのように、当該液滴の中心に入射する光をほぼ真っ直ぐに透過させ、液滴の周縁部に入射する光を大きく屈折・散乱させる。液滴の像の領域は、この液滴の周縁部において光が屈折・散乱することにより形成される輪郭を検出することで抽出される。図30に示すように、差分画像DF1に二値化処理を施した二値画像BN1においては、液滴の像の中心部近傍の明るい部分に相当する領域が抜けた状態になる。そこで、二値画像BN1に対し、モフォロジー処理などの公知の手法を利用した穴埋め処理(孤立点除去処理)を行い、さらに、ブロブ処理を行うことにより、1つの面積塊として、液滴の像に相当する領域を抽出することができる。 Here, the droplet positioned between the light source 11 and the camera 12 (see FIG. 1), like a convex lens, transmits the light incident on the center of the droplet almost straight, and the peripheral edge of the droplet greatly refracts and scatters the light incident on the The area of the droplet image is extracted by detecting the contour formed by the refraction and scattering of light at the periphery of the droplet. As shown in FIG. 30, in the binary image BN1 obtained by subjecting the difference image DF1 to the binarization process, a region corresponding to a bright portion near the center of the droplet image is missing. Therefore, the binary image BN1 is subjected to hole-filling processing (isolated point removal processing) using a known method such as morphology processing, and further, by performing blob processing, as one area block, the image of the droplet. Corresponding regions can be extracted.

画像M1から差し引く画像として、具体的には、点滴を開始する前(例えば、ノズルの位置出し完了時)の画像や、滴下開始画像M2の所定フレーム後の画像(例えば、1フレーム後の画像M3又は2フレーム後の画像M4)が挙げられる。 Specifically, the image to be subtracted from the image M 1 includes an image before the start of dripping (for example, when nozzle positioning is completed) and an image after a predetermined frame of the dripping start image M 2 (for example, after one frame). image M 3 or image M 4 after two frames).

しかしながら、点滴を開始する前の画像を用いる場合、点滴筒の内壁に付着した液体の像など、画像M1に写った液滴以外の不要な像をキャンセルすることができないという問題がある。また、滴下開始画像M2の直後フレームの画像M3は、フレームレートなどの条件にもよるが、画像M1に写った液滴の像と、画像M3において落下する液滴の像の一部の位置が重なってしまうことがあり、この場合、画像M1に写った液滴の像のうち当該一部の領域がキャンセルされてしまう。そのため、限定はされないが、滴下開始画像M2の2フレーム後の画像M4を用いることがより好ましいといえる。 However, when using the image before the start of drip, there is a problem that unnecessary images other than the droplet reflected in the image M1 , such as the image of the liquid adhering to the inner wall of the drip cylinder, cannot be canceled. Further, the image M3 in the frame immediately after the drop start image M2 may be a combination of the image of the droplet in the image M1 and the image of the falling droplet in the image M3 , depending on conditions such as the frame rate. In this case, the part of the image of the droplet reflected in the image M 1 is canceled. Therefore, although not limited, it can be said that it is more preferable to use the image M4 two frames after the dropping start image M2 .

他方、滴下する液滴の流量が高い場合(言い換えると、液滴の滴下周期が短い場合)には、ノズルに垂下する液滴の成長も速くなる。そのため、画像M1と画像M4のように、フレーム間隔が若干開いた画像を用いる場合には、次のような問題が生じることがある。即ち、図30に示すように、画像M1から画像M4を差し引いた差分画像DF1においては、画像M1における液滴の像のノズル端近傍の領域が、画像M4において成長し始めた液滴の像の領域にキャンセルされてしまう。そのため、差分画像DF1を二値化し、さらに、二値画像BN1に対して穴埋め処理及びブロブ処理を施すと、それによって得られたブロブ画像BL1においては、画像M1に写った液滴の像のうち、本来抽出されるべきノズル端近傍の領域(領域Δy参照)がカットされた状態になってしまう。その結果、ブロブ画像BL1において抽出された領域に基づいて液滴の体積を算出すると、誤差が大きくなってしまう。 On the other hand, when the flow rate of the droplets to be dropped is high (in other words, when the droplet dropping period is short), the growth of the droplets hanging down to the nozzle is also fast. Therefore, the following problem may occur when using images with a slightly wide frame interval, such as images M 1 and M 4 . That is, as shown in FIG. 30, in the difference image DF1 obtained by subtracting the image M4 from the image M1 , the area near the nozzle end of the droplet image in the image M1 is the liquid that has begun to grow in the image M4 . It will be canceled in the area of the image of the droplet. Therefore, when the difference image DF1 is binarized, and the binary image BN1 is subjected to hole-filling processing and blob processing, in the blob image BL1 obtained by this, the image of the droplet reflected in the image M1 is Among them, the area near the nozzle end (see area Δy) that should be originally extracted is cut off. As a result, when the droplet volume is calculated based on the region extracted from the blob image BL1, the error becomes large.

そこで、本実施形態においては、本来抽出されるべき領域がカットされる前の画像(二値画像BN1)と、該領域がカットされた後の画像(ブロブ画像BL1)とに基づいて、カットされた領域を特定し、該カットされた領域を画像M1から再抽出することにより、画像M1に写った液滴の像全体の領域を再現する。 Therefore, in the present embodiment, an image (binary image BN1) before the area to be extracted is cut and an image (blob image BL1) after the area is cut are used as the basis for the cut image. By specifying the cut area and re-extracting the cut area from the image M 1 , the entire area of the image of the droplet reflected in the image M 1 is reproduced.

詳細には、図28に示すように、まず、領域抽出部143は、滴下待機状態の最後の画像M1と滴下開始画像の2フレーム後の画像M4との差分画像DF1を生成する(ステップS401)。続いて、領域抽出部143は、この差分画像DF1に対して二値化処理を施す(ステップS402)。続いて、領域抽出部143は、二値画像BN1に対して穴埋め処理及びブロブ処理を施す(ステップS403)。 Specifically, as shown in FIG. 28, the region extracting unit 143 first generates a difference image DF1 between the last image M1 in the dripping standby state and the image M4 two frames after the dripping start image (step S401). Subsequently, the region extracting unit 143 performs binarization processing on the difference image DF1 (step S402). Subsequently, the region extracting unit 143 performs hole-filling processing and blob processing on the binary image BN1 (step S403).

続いて、領域抽出部143は、図31に示すように、二値画像BN1及びブロブ画像BL1に基づいて、滴下待機状態の最後の画像M1に対して矩形領域R2を設定する(ステップS404)。この矩形領域R2は、二値画像BN1に残った液滴の領域E1の上端部(言い換えると、画像M1におけるノズルの下端部)を上端とし、ブロブ画像BL1において抽出された領域E2の上端部を下端とし、ブロブ画像BL1において抽出された領域E2の最大幅と同じ幅を有する領域である。 Subsequently, as shown in FIG. 31, the region extracting unit 143 sets a rectangular region R2 for the last image M1 in the dropping standby state based on the binary image BN1 and the blob image BL1 (step S404). . This rectangular region R2 has the upper end of the region E1 of the droplets remaining in the binary image BN1 (in other words, the lower end of the nozzle in the image M1 ), and the upper end of the region E2 extracted in the blob image BL1. , and has the same width as the maximum width of the region E2 extracted from the blob image BL1.

続いて、領域抽出部143は、滴下待機状態の最後の画像M1に設定された矩形領域R2に二値化処理を施す(ステップS405)。それにより得られた二値画像BN2においては、画像M1に写った液滴の像のうち、画像M4との差分を取ることによりキャンセルされてしまった領域E3が抽出されている。 Subsequently, the region extracting unit 143 performs binarization processing on the rectangular region R2 set in the last image M1 in the dropping standby state (step S405). In the binary image BN2 thus obtained, an area E3 that has been canceled by taking the difference from the image M4 is extracted from the image of the droplet in the image M1 .

続いて、領域抽出部143は、図32に示すように、ステップS403において得られたブロブ画像BL1と、ステップS405において得られた二値画像BN2とをマージし(ステップS406)、さらに、穴埋め処理及びブロブを施す(ステップS407)。このようにして得られた合成画像ME1においては、画像M1に写った液滴の像の全体の領域E4が抽出されている。その後、処理はメインルーチンに戻る。 Subsequently, as shown in FIG. 32, the area extracting unit 143 merges the blob image BL1 obtained in step S403 and the binary image BN2 obtained in step S405 (step S406), and further performs filling processing. and apply blobs (step S407). In the composite image ME1 obtained in this way, the entire area E4 of the image of the droplet reflected in the image M1 is extracted. After that, the process returns to the main routine.

このような本実施形態によれば、滴下待機状態の最後の画像M1に写った液滴の像の領域を不足なく抽出することができるので、液滴体積の測定誤差を低減することが可能となる。 According to this embodiment, it is possible to sufficiently extract the area of the image of the droplet captured in the final image M1 in the drop waiting state, so that the measurement error of the droplet volume can be reduced. becomes.

なお、上記実施形態においては、滴下開始画像の直前フレームの画像を用いて液滴の体積を算出することとしたが、例えば滴下周期に対してフレームレートが高いといった条件によっては、滴下開始画像の数フレーム(例えば2フレーム)前の画像を用いることも可能である。滴下開始画像の後の画像についても同様であり、条件によっては、滴下開始画像の2フレーム後の画像の代わりに、直後フレームの画像や、3フレーム後の画像を用いることも可能である。 In the above embodiment, the droplet volume is calculated using the image of the frame immediately before the dropping start image. It is also possible to use an image several frames (for example, two frames) before. The same applies to the image after the dropping start image, and depending on the conditions, instead of the image two frames after the dropping start image, it is possible to use the image of the immediately following frame or the image three frames after.

(抽出された領域の体積の算出処理)
次に、滴下待機状態の最後の画像から抽出された領域の体積の算出処理(図11のステップS153参照)について詳細に説明する。図33は、図2に示す体積算出部の135のうち、円面積算出部144及び積算部145が実行する抽出された領域の体積の算出処理を示すフローチャートである。
(Calculation processing of volume of extracted region)
Next, the process of calculating the volume of the region extracted from the last image in the dropping standby state (see step S153 in FIG. 11) will be described in detail. FIG. 33 is a flow chart showing a process of calculating the volume of the extracted region, which is executed by the circular area calculator 144 and the integrator 145 of the volume calculator 135 shown in FIG.

本実施形態において、体積算出部135は、抽出された領域(図32の合成画像ME1における領域E4参照)を、画像の垂直方向の軸を回転軸とする回転体の投影像とみなすことにより、回転体の体積を算出する。即ち、図33に示すように、円面積算出部144は、抽出された領域の各行について、画素数を直径とする円の面積を算出する(ステップS411)。続くステップS412において、積算部145は、算出された円の面積を積算する。その後、処理はメインルーチンに戻る。 In the present embodiment, the volume calculation unit 135 regards the extracted region (see region E4 in the composite image ME1 in FIG. 32) as a projected image of a body of revolution whose rotation axis is the vertical axis of the image. Calculate the volume of the body of revolution. That is, as shown in FIG. 33, the circle area calculation unit 144 calculates the area of a circle whose diameter is the number of pixels for each line of the extracted region (step S411). In subsequent step S412, the integration unit 145 integrates the calculated areas of the circles. After that, the process returns to the main routine.

(抽出された領域の体積の算出処理の第1の変形例)
次に、抽出された領域の体積の算出処理の第1の変形例について説明する。図34は、抽出された領域の体積の算出処理の第1の変形例を示すフローチャートである。図35は、時系列順に生成された滴下開始画像前後の画像を示す図である。図36及び図37は、抽出された領域の体積の算出処理の第1の変形例を説明するための模式図である。
(First Modification of Processing for Calculating Volume of Extracted Region)
Next, a first modified example of the processing for calculating the volume of the extracted region will be described. FIG. 34 is a flowchart showing a first modified example of processing for calculating the volume of an extracted region. FIG. 35 is a diagram showing images before and after the dropping start image generated in chronological order. 36 and 37 are schematic diagrams for explaining a first modification of the process of calculating the volume of the extracted region.

本変形例においては、領域抽出部143により、図37の(a)に示す領域E7が抽出されたものとして説明する。領域E7は、図36に示す滴下開始画像M11の直前フレームの画像M10(滴下待機状態の最後の画像)から、滴下開始画像M11の所定フレーム(ここでは2フレーム)後の画像M13を差し引いた差分画像DF3に基づいて抽出された領域E5と、滴下待機状態の最後の画像に対して矩形領域(図28のステップS404参照)を設定することにより直接抽出された領域E6とを合成したものである。 In this modification, it is assumed that the region E7 shown in FIG. 37(a) is extracted by the region extraction unit 143. FIG. An area E7 is an image M13 after a predetermined frame (here, two frames) of the drip start image M11 from the image M10 (the last image in the drip standby state) of the frame immediately before the drip start image M11 shown in FIG. and a region E6 directly extracted by setting a rectangular region (see step S404 in FIG. 28) for the last image in the dropping standby state. It is what I did.

ここで、点滴を開始してからある程度の時間が経過すると、点滴筒内に溜まった液体が跳ねて、点滴筒の内壁に付着することがある。そのような場合、図35の画像M10~M13に示すように、ノズル及び液滴の像の他、点滴筒の内壁に付着した液体の像が画像内に写り込んでしまう。そのような状態で、滴下開始画像M11の直前フレームの画像M10(滴下待機状態の最後の画像)から、滴下開始画像M11の所定フレーム後の画像(例えば画像M13)を差し引くと、図36の差分画像DF3に示すように、直前フレームの画像M10における液滴の像のうち、背景の液体の像と重なる部分がキャンセルされてしまう。このような差分画像DF3に二値化処理を施すと、二値画像BN3においては多くの欠けが発生してしまうので、穴埋め処理及びブロブ処理を施しても、最終的に得られるブロブ画像BL3において欠けた部分を補うことは困難である。 Here, when a certain amount of time elapses after starting drip infusion, the liquid accumulated in the drip tube may splash and adhere to the inner wall of the drip tube. In such a case, as shown in images M 10 to M 13 in FIG. 35, the image of the liquid adhering to the inner wall of the drip tube is reflected in the image in addition to the image of the nozzle and droplet. In such a state, subtracting an image after a predetermined frame (for example, image M 13 ) of the drip start image M 11 from the image M 10 (the last image in the drip standby state) of the frame immediately before the drip start image M 11 yields As shown in the difference image DF3 in FIG. 36, the portion of the droplet image in the image M10 of the previous frame that overlaps with the background liquid image is canceled. If such a difference image DF3 is subjected to binarization processing, many defects will occur in the binary image BN3. It is difficult to make up for the missing part.

そこで、円面積算出部144は、図37の(a)に示すように、領域抽出部143により抽出された領域E7のうち、差分画像DF3に基づいて抽出された領域E5(図36参照)については、この領域E5に外接する矩形領域R4を設定する(ステップS421)。 Therefore, as shown in (a) of FIG. 37, the circle area calculation unit 144 calculates a sets a rectangular area R4 circumscribing this area E5 (step S421).

続いて、円面積算出部144は、図37の(b)に示すように、矩形領域R4の垂直方向に伸びる中心線L1により、差分画像DF3に基づいて抽出された領域E5の各行を左右に分割する(ステップS422)。 Subsequently, as shown in FIG. 37(b), the circle area calculation unit 144 horizontally divides each row of the region E5 extracted based on the difference image DF3 by the center line L1 extending in the vertical direction of the rectangular region R4. Divide (step S422).

続いて、円面積算出部144は、上記領域E5の各行について、中心線L1の左右のうち画素数が多い側の画素数の2倍のサイズを直径とする円の面積を算出する(ステップS423)。例えば、図37に示すn行目においては、中心線L1の左側の画素数PLよりも右側の画素数PRの方が多い。そのため、当該行については、2×PR画素を直径とする円の面積が算出される。 Subsequently, the circle area calculation unit 144 calculates the area of a circle whose diameter is twice the number of pixels on the left and right sides of the center line L1, and which has the larger number of pixels, for each row of the region E5 (step S423). ). For example, in the n-th row shown in FIG. 37, the number of pixels P R on the right side of the center line L1 is greater than the number of pixels P L on the left side. Therefore, for this row, the area of a circle with a diameter of 2×P R pixels is calculated.

他方、円面積算出部144は、滴下待機状態の最後の画像M10から直接抽出された領域E6の各行について、画素数を直径とする円の面積を算出する(ステップS424)。 On the other hand, the circle area calculator 144 calculates the area of a circle having a diameter equal to the number of pixels for each line of the region E6 directly extracted from the last image M10 in the drip standby state (step S424).

積算部145は、ステップS423、S424において算出された円の面積を積算する(ステップS425)。それにより、図37の(c)に示すように、画像M10においてノズルに垂下していた液滴の像に相当する領域E7’を回転体とみなした場合の体積を取得することができる。 The integration unit 145 integrates the areas of the circles calculated in steps S423 and S424 (step S425). As a result, as shown in FIG. 37(c), it is possible to obtain the volume when the region E7' corresponding to the image of the droplet hanging down the nozzle in the image M10 is regarded as a rotating body.

本変形例によれば、液滴の像の領域を抽出する際の画像処理により、領域の一部が欠けてしまった場合であっても、当該欠けた部分が補間された状態で、回転体の体積を算出することが可能となる。 According to this modification, even if a part of the area is missing due to the image processing when extracting the droplet image area, the missing part is interpolated and the rotating body It is possible to calculate the volume of

(抽出された領域の体積の算出処理の第2の変形例)
次に、抽出された領域の体積の算出処理の第2の変形例について説明する。図38は、抽出された領域の体積の算出処理の第2の変形例を示すフローチャートである。図39は、抽出された領域の体積の算出処理の第2の変形例を説明するための模式図である。
(Second Modification of Processing for Calculating Volume of Extracted Region)
Next, a second modification of the process of calculating the volume of the extracted region will be described. FIG. 38 is a flow chart showing a second modification of the process of calculating the volume of the extracted region. FIG. 39 is a schematic diagram for explaining a second modification of the process of calculating the volume of the extracted region.

本変形例においては、領域抽出部143により、図39に示す領域E7が抽出されたものとして説明する。領域E7は、上記第1の変形例と同様、滴下待機状態の最後の画像と滴下開始画像の所定フレーム後の画像との差分画像に基づいて抽出された領域E5と、滴下待機状態の最後の画像から直接抽出された領域E6とを合成したものである。なお、図39においては、理解を助けるために、ノズルの像E8を図示しているが、領域E5、E6が抽出される画像において、ノズルの像E8は表示されない。 In this modified example, it is assumed that the region E7 shown in FIG. 39 is extracted by the region extraction unit 143. As in the first modification, the area E7 is the area E5 extracted based on the difference image between the last image of the dripping standby state and the image after a predetermined frame of the dripping start image, and the last image of the dripping standby state. It is synthesized with the region E6 directly extracted from the image. Although the nozzle image E8 is shown in FIG. 39 to facilitate understanding, the nozzle image E8 is not displayed in the image from which the regions E5 and E6 are extracted.

まず、円面積算出部144は、滴下待機状態の最後の画像に写ったノズルの像の下端の中心を通る垂直線を基準として分割線を設定する(ステップS431)。ここで、ノズルの像の下端は、滴下待機状態の最後の画像から直接抽出された領域E6の上端と一致するとみなせる。そこで、領域E6の上端ラインの中心P1を通る垂直線を分割線L2とする。 First, the circular area calculator 144 sets a dividing line based on a vertical line passing through the center of the lower end of the nozzle image captured in the last image in the drip standby state (step S431). Here, the lower end of the nozzle image can be considered to coincide with the upper end of the region E6 directly extracted from the last image in the drip standby state. Therefore, a vertical line passing through the center P1 of the upper end line of the region E6 is defined as a dividing line L2.

続いて、円面積算出部144は、分割線L2を中心として、抽出された領域の各行を左右に分割する(ステップS432)。続くステップS433~S435における処理は、図34のステップS423~S425と同様である。 Subsequently, the circle area calculation unit 144 divides each row of the extracted region into left and right sides with the division line L2 as the center (step S432). Processing in subsequent steps S433 to S435 is the same as steps S423 to S425 in FIG.

(抽出された領域の体積の算出処理の第3の変形例)
次に、抽出された領域の体積の算出処理の第3の変形例について説明する。図40は、抽出された領域の体積の算出処理の第3の変形例を説明するための模式図である。
(Third Modification of Processing for Calculating Volume of Extracted Region)
Next, a third modified example of the processing for calculating the volume of the extracted region will be described. FIG. 40 is a schematic diagram for explaining a third modification of the process of calculating the volume of the extracted region.

本変形例においては、領域抽出部143により、図40に示す領域E11が抽出されたものとして説明する。領域E11は、滴下開始画像の直前フレームの画像(滴下待機状態の最後の画像)と滴下開始画像の所定フレーム後の画像との差分画像に基づいて抽出された領域E9と、滴下待機状態の最後の画像に対して矩形領域(図28のステップS404参照)を設定することにより直接抽出された領域E10とを合成したものである。なお、図40の(a)においては、理解を助けるために、ノズルの像E12を図示しているが、領域E9、E10が抽出される画像において、ノズルの像E12は表示されない。 In this modified example, it is assumed that the region E11 shown in FIG. 40 is extracted by the region extraction unit 143. FIG. An area E11 is an area E9 extracted based on the difference image between the image of the frame immediately before the dripping start image (the last image of the dripping standby state) and the image after the predetermined frame of the dripping start image, and the last image of the dripping standby state. This image is combined with an area E10 directly extracted by setting a rectangular area (see step S404 in FIG. 28) for the image of . In FIG. 40(a), the nozzle image E12 is shown to aid understanding, but the nozzle image E12 is not displayed in the image from which the regions E9 and E10 are extracted.

ここで、液滴を滴下するノズル6(図1参照)が鉛直方向に対して傾いている場合、ノズルの像の下端の中心を通る垂直線は、必ずしも、領域E11の中心軸を通るわけではない。そこで、本変形例においては、図40の(a)に示すように、ノズルの像の下端(即ち、領域E12の上端ライン)の中心P2を通る垂直線L3を設定し、傾きセンサ14から入力された検出値に基づいて、中心P2を通り、且つ、垂直線L3をノズル6の傾きに応じた角度だけ傾けた線を分割線L4として設定する。そして、領域E11を回転体の投影像とみなし、分割線L4と直交する方向にスライスした円の面積を算出して積算する。 Here, when the nozzle 6 (see FIG. 1) that drops droplets is tilted with respect to the vertical direction, the vertical line passing through the center of the lower end of the nozzle image does not necessarily pass through the central axis of the region E11. do not have. Therefore, in this modified example, as shown in FIG. Based on the detected value, a line passing through the center P2 and inclined from the vertical line L3 by an angle corresponding to the inclination of the nozzle 6 is set as the dividing line L4. Then, the area E11 is regarded as a projected image of the rotating body, and the area of the circle sliced in the direction perpendicular to the dividing line L4 is calculated and integrated.

この際、図40の(b)に示すように、領域E9については、分割線L4と直交する方向において分割線L4の両側に並ぶ画素の画素数のうち、数が多い方の画素数の2倍を直径として円の面積を算出する。他方、領域E10については、分割線L4と直交する方向に並ぶ画素の画素数を直径として円の面積を算出する。そして、領域E9について算出された面積と、領域E10について算出され体積とを積算する。それにより、図40の(c)に示すように、滴下待機状態の最後の画像においてノズルに垂下していた液滴の像に相当する領域E9’を回転体とみなした場合の体積を取得することができる。 At this time, as shown in (b) of FIG. 40, for the area E9, among the pixels arranged on both sides of the dividing line L4 in the direction orthogonal to the dividing line L4, two pixels having a larger number of pixels are displayed. Calculate the area of the circle with the diameter doubled. On the other hand, for the region E10, the area of a circle is calculated using the number of pixels arranged in the direction perpendicular to the dividing line L4 as the diameter. Then, the area calculated for the region E9 and the volume calculated for the region E10 are integrated. As a result, as shown in (c) of FIG. 40, the volume is obtained when the region E9′ corresponding to the image of the droplet hanging on the nozzle in the last image in the drop waiting state is regarded as the body of rotation. be able to.

本変形例によれば、ノズル6の傾きに起因する体積の算出誤差を精度良く補正することが可能となる。 According to this modification, it is possible to accurately correct the volume calculation error caused by the inclination of the nozzle 6 .

(抽出された領域の体積の算出処理の第4の変形例)
次に、抽出された領域の体積の算出処理の第4の変形例について説明する。図41及び図42は、抽出された領域の体積の算出処理の第4の変形例を説明するための模式図である。上記第3の変形例においては、傾きセンサ14から出力された検出値に基づいて、領域11の分割線L4(図40参照)を設定することとした。しかしながら、傾きセンサ14が設けられていない場合には、抽出された領域の形状に基づいて分割線を設定することも可能である。
(Fourth Modification of Processing for Calculating Volume of Extracted Region)
Next, a fourth modification of the process of calculating the volume of the extracted region will be described. 41 and 42 are schematic diagrams for explaining a fourth modification of the process of calculating the volume of the extracted region. In the third modification described above, the dividing line L4 (see FIG. 40) of the area 11 is set based on the detection value output from the tilt sensor 14. FIG. However, if the tilt sensor 14 is not provided, it is also possible to set the dividing line based on the shape of the extracted area.

例えば、図41に示すように、ノズルの像の下端の中心P2、即ち、領域E11の上端ラインの中心から領域E11の輪郭上の各点までの距離のうち、距離が最も離れた点P3を通る線L5を分割線としても良い。或いは、図42に示すように、ノズルの像の下端の中心P2と、領域E11のうち水平方向における画素数が最も多い(即ち、最も幅が広い)行の中心P4とを通る線L6を分割線としても良い。 For example, as shown in FIG. 41, out of the distances from the center P2 of the bottom end of the nozzle image, that is, the center of the top line of the region E11 to each point on the contour of the region E11, the point P3 that is the farthest from A passing line L5 may be used as a dividing line. Alternatively, as shown in FIG. 42, a line L6 passing through the center P2 of the lower end of the nozzle image and the center P4 of the row having the largest number of pixels in the horizontal direction (that is, the widest width) in the region E11 is divided. It can be used as a line.

本変形例によれば、ノズル6の傾きを検出するセンサが設けられていない場合であっても、ノズル6の傾きに起因する体積の算出誤差を精度良く補正することが可能となる。 According to this modification, even if a sensor for detecting the inclination of the nozzle 6 is not provided, it is possible to accurately correct the volume calculation error caused by the inclination of the nozzle 6 .

(液滴体積の算出処理)
次に、画像から抽出された領域について算出された体積に基づいて液滴の体積を算出する処理(図11のステップS154参照)について説明する。
(Calculation process of droplet volume)
Next, the process of calculating the droplet volume based on the volume calculated for the region extracted from the image (see step S154 in FIG. 11) will be described.

上述したように、体積算出部135は、画像から抽出された領域の体積を画素数のスケールで算出し(ステップS153)、算出した値をスケール変換することにより、実際の液滴の体積を求める(ステップS154)。この際、体積算出部135は、スケール変換した値(体積算出値)を液滴の体積としてそのまま出力しても良いし、スケール変換した値(体積算出値)を複数回分蓄積し、これらの平均値を液滴の体積として出力しても良い。 As described above, the volume calculation unit 135 calculates the volume of the region extracted from the image on the scale of the number of pixels (step S153), and converts the scale of the calculated value to obtain the actual droplet volume. (Step S154). At this time, the volume calculation unit 135 may output the scale-converted value (volume calculation value) as it is as the volume of the droplet, or accumulate the scale-converted value (volume calculation value) for a plurality of times and average them. The value may be output as the volume of the droplet.

図43は、液滴体積の算出処理の一例を説明するための模式図である。図43に示すように、体積算出部135は、滴下検出部134により滴下開始画像が検出されるごとに、当該滴下開始画像の直前フレームの画像を用いて体積算出値v1、v2、…を算出し、さらに、過去の所定回(図43においては計5回)分の体積算出値の平均値を算出して、この平均値を液滴体積として出力する。具体的には、体積算出部135は、体積算出値v5を算出すると、体積算出値v1~v5の平均値を算出し、この平均値を次の体積算出タイミングt6において液滴体積vout6として出力し、続いて、体積算出値6を算出すると、体積算出値v2~v6の平均値を算出し、この平均値を次の体積算出タイミングt7において液滴体積vout7として出力する、という動作を順次実行する。なお、点滴開始直後で、平均値の算出に必要な数の体積算出値が得られていないときには、算出された体積算出値をそのまま出力することとしても良い。例えば、図43の場合、体積の算出タイミングt1~t5においては、体積算出値v1~v5がそのまま液滴体積vout1~vout5として出力される。 FIG. 43 is a schematic diagram for explaining an example of droplet volume calculation processing. As shown in FIG. 43, the volume calculation unit 135 calculates volume calculation values v1, v2, . Furthermore, an average value of volume calculation values for a predetermined number of past times (five times in total in FIG. 43) is calculated, and this average value is output as the droplet volume. Specifically, when the volume calculation value v5 is calculated, the volume calculation unit 135 calculates the average value of the volume calculation values v1 to v5, and uses this average value as the droplet volume v out 6 at the next volume calculation timing t6. Then, when the volume calculation value 6 is calculated, the average value of the volume calculation values v2 to v6 is calculated, and this average value is output as the droplet volume v out 7 at the next volume calculation timing t7. are executed sequentially. Note that when the number of volume calculation values necessary for calculating the average value is not obtained immediately after the start of drip infusion, the calculated volume calculation values may be output as they are. For example, in the case of FIG. 43, at the volume calculation timings t1 to t5, the calculated volume values v1 to v5 are directly output as the droplet volumes v out 1 to v out 5 .

図44は、液滴体積の算出処理の別の例を説明するための模式図である。体積算出部135は、体積算出値v1、v2、…の平均値を一定間隔で算出することとしても良い。例えば図44の場合、体積算出部135は、体積算出値v5を算出すると、体積算出値v1~v5の平均値を算出し、続く体積の算出タイミングt6~t10において体積算出値v6~v10を算出しつつ、この平均値を液滴体積vout6~vout10として出力し、体積算出値v10を算出すると、体積算出値v6~v10の平均値を算出し、続く体積の算出タイミングt11~t15において体積算出値v11~v15を算出しつつ、この平均値を液滴体積vout11~vout15として出力する、という動作を順次実行する。なお、図43の場合と同様、点滴開始直後で、平均値の算出に必要な数の体積算出値が得られていないときには、算出された体積算出値をそのまま出力することとしても良い。 FIG. 44 is a schematic diagram for explaining another example of droplet volume calculation processing. The volume calculation unit 135 may calculate an average value of the volume calculation values v1, v2, . . . at regular intervals. For example, in the case of FIG. 44, when the volume calculation value v5 is calculated, the volume calculation unit 135 calculates the average value of the volume calculation values v1 to v5, and calculates the volume calculation values v6 to v10 at subsequent volume calculation timings t6 to t10. While outputting this average value as droplet volumes v out 6 to v out 10 and calculating the volume calculation value v10, the average value of the volume calculation values v6 to v10 is calculated, and the following volume calculation timings t11 to t15 , the volume calculation values v11 to v15 are calculated, and the average values are output as the droplet volumes v out 11 to v out 15. As in the case of FIG. 43, when the number of volume calculation values required for calculating the average value is not obtained immediately after the start of drip infusion, the calculated volume calculation value may be output as it is.

(誤差補正部の動作)
次に、図2に示す誤差補正部146の動作について説明する。
液滴の滴下を開始してから時間が経過すると、点滴筒4(図1参照)内において液体が飛び跳ね、ノズル6に付着することにより液滴体積の測定誤差が生じたり、振動等により一時的にイレギュラーな状態となり、想定外の測定値が算出されたりすることがある。誤差補正部146は、このような異常値が算出される場合に備えて、点滴開始後の所定時間(例えば、数分~十数分間)に測定した液滴の体積を基準値として、適正な体積の範囲の上限値及び下限値を設定しておく。そして、誤差補正部146は、設定範囲を外れた異常値が算出された場合に、この異常値の代わりに暫定値を挿入する。暫定値としては、例えば、設定範囲を定める際に使用された基準値、この際に測定された液滴の体積の平均値、或いは、過去の所定時間内に測定された液滴の体積の平均値等を用いることができる。
(Operation of error corrector)
Next, the operation of the error corrector 146 shown in FIG. 2 will be described.
When time elapses after the start of dripping, the liquid splashes in the drip tube 4 (see FIG. 1) and adheres to the nozzle 6, causing a measurement error in the droplet volume. This may result in an irregular state, resulting in unexpected measurement values being calculated. In preparation for the case where such an abnormal value is calculated, the error correction unit 146 uses the volume of the droplet measured in a predetermined time (for example, several minutes to ten and several minutes) after the start of drip as a reference value. Set the upper and lower limits of the volume range. Then, when an abnormal value outside the set range is calculated, the error correction unit 146 inserts a provisional value instead of this abnormal value. As the provisional value, for example, the reference value used when determining the setting range, the average value of the volume of droplets measured at this time, or the average volume of droplets measured within a predetermined time in the past values, etc. can be used.

本変形例によれば、液滴の体積の測定誤差や、一時的にイレギュラーな状態となった際に算出された異常値が一連の液滴の体積測定に与える影響を抑制することができる。 According to this modification, it is possible to suppress the influence of droplet volume measurement errors and abnormal values calculated when a temporary irregular state occurs on a series of droplet volume measurements. .

(高流量調整部の動作)
次に、図2に示す高流量調整部147の動作について説明する。
上述したように、液滴体積の測定値としては、過去複数回にわたって算出された体積算出値1、2、…の平均値が用いられることがある。高流量調整部147は、この平均値を算出する際に用いられる体積算出値の数を、流量制御部122に対して設定された流量に応じて調整する。詳細には、高流量調整部147は、流量の設定値が所定値以上である場合に、平均値の算出に用いられる体積算出値の数を増加させる。
(Operation of high flow rate adjustment unit)
Next, the operation of the high flow rate adjusting section 147 shown in FIG. 2 will be described.
As described above, the average value of volume calculation values 1, 2, . The high flow rate adjustment unit 147 adjusts the number of volume calculation values used when calculating this average value according to the flow rate set for the flow rate control unit 122 . Specifically, the high flow rate adjustment unit 147 increases the number of volume calculation values used to calculate the average value when the set value of the flow rate is equal to or greater than a predetermined value.

ここで、液滴の流量が多くなると、カメラ12のフレームレートや撮像タイミングによっては、液滴体積の測定誤差が生じ易くなり、1滴あたりの体積のばらつきが大きくなる。そこで、平均を取る回数を増やすことで、個々の体積算出値のばらつきに起因する液滴体積の変動を抑制することができる。 Here, when the flow rate of droplets increases, depending on the frame rate of the camera 12 and the imaging timing, measurement errors in droplet volume are more likely to occur, and variations in volume per droplet increase. Therefore, by increasing the number of times that the average is taken, it is possible to suppress fluctuations in droplet volume caused by variations in individual calculated volume values.

また、高流量調整部147は、設定された流量が高い場合に、誤差補正部146が判定に用いる設定範囲を調整しても良い。具体的には、流量の設定値が所定値以上である場合に、設定範囲の下限値を引き上げることにより、当該範囲を狭くする。ここで、液滴の流量が高い場合には、液滴体積が過小に算出されるという測定誤差が多くなる。そこで、設定の下限値を引き上げ、設定範囲の下限値を下回る異常値が算出された場合には暫定値を挿入することにより、異常値が一連の液滴体積の測定に与える影響を低減することができる。 Further, the high flow rate adjusting section 147 may adjust the setting range used for the determination by the error correcting section 146 when the set flow rate is high. Specifically, when the set value of the flow rate is equal to or greater than a predetermined value, the range is narrowed by raising the lower limit of the set range. Here, when the flow rate of droplets is high, there are many measurement errors in which the droplet volume is calculated to be too small. Therefore, by raising the lower limit value of the setting and inserting a provisional value when an abnormal value below the lower limit value of the setting range is calculated, the influence of the abnormal value on a series of droplet volume measurements can be reduced. can be done.

(実施例)
ノズルから液滴を1時間にわたって連続して滴下し、画像に基づいて算出された液滴の体積と、実際に滴下された液滴の体積との誤差を算出する実験を行った。実験の条件は以下のとおりである。
(Example)
An experiment was conducted in which droplets were continuously dropped from the nozzle for one hour, and the error between the volume of the droplet calculated based on the image and the volume of the actually dropped droplet was calculated. The experimental conditions are as follows.

<実施例1>
ノズルの種類:20滴/mL
液滴の像の領域の抽出方法:滴下待機状態の最後の画像と滴下開始画像の2フレーム後の画像との差分画像に基づいて抽出した第1の領域と、滴下待機状態の最後の画像に矩形領域を設定することにより抽出した第2の領域とを合成した(図28参照)。
体積算出方法:第1及び第2の領域の各行の画素数を直径とする円の面積を算出し、これらの円の面積を積算した(図33参照)。
<Example 1>
Nozzle type: 20 drops/mL
Extraction method of the droplet image area: The first area extracted based on the difference image between the last image of the dripping standby state and the image after two frames of the dripping start image, and the last image of the dripping standby state A second area extracted by setting a rectangular area was synthesized (see FIG. 28).
Volume calculation method: The areas of circles having diameters corresponding to the number of pixels in each row of the first and second regions were calculated, and the areas of these circles were integrated (see FIG. 33).

<実施例2>
ノズルの種類:20滴/mL
液滴の像の領域の抽出方法:実施例1と同じ。
体積算出方法:第1の領域については、外接する矩形領域の垂直方向の中心線により左右に分割し、画素数が多い側の2倍のサイズを直径とする円の面積を算出し、積算した。第2の領域については、抽出された領域の各行の画素数を直径とする円の面積を算出し、積算した(図34参照)。
<Example 2>
Nozzle type: 20 drops/mL
Extraction method of droplet image area: Same as in Example 1.
Volume calculation method: The first region was divided into left and right sides by the vertical center line of the circumscribed rectangular region, and the area of a circle whose diameter was twice the size of the side with the larger number of pixels was calculated and integrated. . For the second region, the area of a circle whose diameter is the number of pixels in each row of the extracted region was calculated and integrated (see FIG. 34).

<実施例3>
ノズルの種類:60滴/mL
液滴の像の領域の抽出方法:実施例1と同じ。
体積算出方法:実施例1と同じ。
<Example 3>
Nozzle type: 60 drops/mL
Extraction method of droplet image area: Same as in Example 1.
Volume calculation method: Same as in Example 1.

<実施例4>
ノズルの種類:60滴/mL
液滴の像の領域の抽出方法:実施例1と同じ。
体積算出方法:実施例2と同じ。
<Example 4>
Nozzle type: 60 drops/mL
Extraction method of droplet image area: Same as in Example 1.
Volume calculation method: Same as in Example 2.

<比較例1>
ノズルの種類:20滴/mL
液滴の像の領域の抽出方法:滴下待機状態の最後の画像から滴下開始画像の2フレーム後の画像を差し引いた差分画像に対し、二値化処理及びブロブ処理を施した。
体積算出方法:実施例1と同じ。
<Comparative Example 1>
Nozzle type: 20 drops/mL
Extraction method of droplet image area: binarization processing and blob processing were performed on the difference image obtained by subtracting the image two frames after the drip start image from the final image in the drip standby state.
Volume calculation method: Same as in Example 1.

<比較例2>
ノズルの種類:60滴/mL
液滴の像の領域の抽出方法:比較例1と同じ。
体積算出方法:実施例1と同じ。
<Comparative Example 2>
Nozzle type: 60 drops/mL
Extraction method of droplet image area: Same as Comparative Example 1.
Volume calculation method: Same as in Example 1.

また、実施例1、2及び比較例1においては、図45に示すように、20滴/mL用のノズルの像m90の下方に設定した監視領域R10を監視することにより、滴下待機状態及び滴下開始状態を判定した。監視領域R10の実際のサイズは以下のとおりである。
画像内におけるノズルの先端の幅:125px
ノズルの先端から監視領域までの距離:119px(ノズルの幅の約0.95倍)
監視領域の横幅:181px(ノズルの幅の約1.45倍)
監視領域の縦の長さ:81px(ノズルの幅の約0.65倍)
Moreover, in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, as shown in FIG. Determined the starting state. The actual size of the monitoring area R10 is as follows.
Width of nozzle tip in image: 125px
Distance from nozzle tip to monitoring area: 119px (approximately 0.95 times the width of the nozzle)
Width of monitoring area: 181px (about 1.45 times the nozzle width)
Vertical length of monitoring area: 81px (approximately 0.65 times the width of the nozzle)

また、実施例3、4及び比較例2においては、図46に示すように、60滴/mL用のノズルの像m91の下方に設定した矩形領域R11を監視することにより、滴下待機状態及び滴下開始状態を判定した。監視領域R11の実際のサイズは以下のとおりである。
画像内におけるノズルの先端の幅:33px
ノズルの先端から監視領域までの距離:29px(ノズルの幅の約0.9倍)
監視領域の横幅:81px(ノズルの幅の約2.45倍)
監視領域の縦の長さ:81px(ノズルの幅の約2.45倍)
Moreover, in Examples 3 and 4 and Comparative Example 2, as shown in FIG. Determined the starting state. The actual size of the monitoring area R11 is as follows.
Width of nozzle tip in image: 33px
Distance from nozzle tip to monitored area: 29px (approximately 0.9 times the width of the nozzle)
Width of monitoring area: 81px (approximately 2.45 times the width of the nozzle)
Vertical length of monitoring area: 81px (approximately 2.45 times the width of the nozzle)

図47は、実施例1、2及び比較例1の実験結果を示すグラフである。図48は、実施例3、4及び比較例2の実験結果を示すグラフである。図47及び図48において、横軸は、流量の設定値を示し、縦軸は、画像に基づく液滴体積の測定値の誤差の比率(真値に対する誤差値(=測定値-真値)の比率)を示す。ここで、液滴体積の真値は、ノズルから滴下した液滴の重量を電子天秤で測定し、この重量を液滴の比重に基づいて体積に換算することにより求めた。 47 is a graph showing experimental results of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1. FIG. 48 is a graph showing experimental results of Examples 3 and 4 and Comparative Example 2. FIG. 47 and 48, the horizontal axis indicates the set value of the flow rate, and the vertical axis indicates the ratio of the error in the measurement value of the droplet volume based on the image (the ratio of the error value to the true value (=measured value−true value) ratio). Here, the true value of the droplet volume was obtained by measuring the weight of the droplet dropped from the nozzle with an electronic balance and converting this weight into volume based on the specific gravity of the droplet.

図47に示すように、20滴/mL用のノズルにおいては、流量が低い場合(約30mL/h、約80mL/h)、実施例1、2及び比較例1のいずれにおいても誤差は小さく、実施例1、2と比較例1との間であまり差はない。しかしながら、流量が高い場合(約630mL/h)には、実施例2の誤差が小さく抑えられているのに対し、比較例1の誤差は大幅に拡大している。また、実施例1の誤差は、低流量の場合と比べると大きくはなっているが、比較例1の誤差よりも大幅に小さい。 As shown in FIG. 47, in the nozzle for 20 droplets/mL, when the flow rate is low (about 30 mL/h, about 80 mL/h), the error is small in both Examples 1 and 2 and Comparative Example 1. There is not much difference between Examples 1 and 2 and Comparative Example 1. However, when the flow rate is high (approximately 630 mL/h), while the error in Example 2 is kept small, the error in Comparative Example 1 is greatly increased. Further, the error in Example 1 is larger than that in the case of low flow rate, but is significantly smaller than that in Comparative Example 1.

図48に示すように、60滴/mL用のノズルにおいては、流量が低い場合(約10mL/h、約27mL/h)、実施例3、4及び比較例2のいずれにおいても誤差は小さく、実施例3、4と比較例2との間でそれほど変わらない。しかしながら、流量が高い場合(約140mL/h)には、実施例3、4に対し、比較例2の誤差が大きくなっている。 As shown in FIG. 48, in the nozzle for 60 droplets/mL, when the flow rate is low (about 10 mL/h, about 27 mL/h), the error is small in both Examples 3 and 4 and Comparative Example 2. There is not much difference between Examples 3 and 4 and Comparative Example 2. However, when the flow rate is high (approximately 140 mL/h), the error in Comparative Example 2 is greater than in Examples 3 and 4.

以上より、実施例1~4においては、誤差の少ない、精度の良い液滴体積を測定できることがわかった。また、実施例1~4においては、点滴の流量が高くなっても比較例1、2に対して液滴体積の誤差が小さく抑えられており、点滴の流量が高くなるほど顕著な効果が得られることがわかった。 From the above, it was found that, in Examples 1 to 4, the droplet volume can be measured with high accuracy and little error. In addition, in Examples 1 to 4, even if the flow rate of the drip is increased, the error in the droplet volume is kept small compared to Comparative Examples 1 and 2, and the higher the flow rate of the drip, the more remarkable effect is obtained. I understand.

以上説明した本発明は、上記実施形態及び変形例に限定されるものではなく、上記実施形態及び変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を形成することができる。例えば、上記実施形態及び変形例に示した全構成要素からいくつかの構成要素を除外して形成しても良いし、上記実施形態及び変形例に示した構成要素を適宜組み合わせて形成しても良い。 The present invention described above is not limited to the above embodiments and modifications, and various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments and modifications. can. For example, it may be formed by excluding some components from all the components shown in the above embodiments and modifications, or may be formed by appropriately combining the components shown in the above embodiments and modifications. good.

1…点滴装置
2a 排液ポート
2 輸液バッグ
3 中間チューブ
4 点滴筒
4a 上蓋
5 輸液チューブ
6 ノズル
6a ノズル先端部
7 液滴
8 クレンメ
9 アクチュエータ
10 液滴測定システム
11 光源
12 カメラ
12a 撮像素子
13 表示装置
14 センサ
100 情報処理装置
101 入出力部
102 操作入力部
103 記憶部
104 演算部
111 プログラム記憶部
112 設定値記憶部
113 画像データ記憶部
114 測定値記憶部
115 滴下検出用画像バッファ
116 体積算出用画像バッファ
121 撮像制御部
122 流量制御部
123 画像処理部
131 画像生成部
132 エラー判定部
133 流量推定部
134 滴下検出部
135 体積算出部
141 滴下待機判定部
142 滴下開始判定部
143 領域抽出部
144 円面積算出部
145 積算部
146 誤差補正部
147 高流量調整部

REFERENCE SIGNS LIST 1 drip device 2a drainage port 2 infusion bag 3 intermediate tube 4 drip cylinder 4a upper lid 5 infusion tube 6 nozzle 6a nozzle tip 7 droplet 8 clamp 9 actuator 10 droplet measurement system 11 light source 12 camera 12a imaging element 13 display device 14 sensor 100 information processing device 101 input/output unit 102 operation input unit 103 storage unit 104 calculation unit 111 program storage unit 112 set value storage unit 113 image data storage unit 114 measured value storage unit 115 dropping detection image buffer 116 volume calculation image Buffer 121 Imaging control unit 122 Flow control unit 123 Image processing unit 131 Image generation unit 132 Error determination unit 133 Flow rate estimation unit 134 Drop detection unit 135 Volume calculation unit 141 Drop standby determination unit 142 Drop start determination unit 143 Region extraction unit 144 Circle area Calculation unit 145 Integration unit 146 Error correction unit 147 High flow rate adjustment unit

Claims (21)

ノズルから滴下する液滴の体積を測定する液滴測定システムにおいて、
被写体を撮像して画像データを出力する撮像装置であって、前記ノズルの先端部と、前記ノズルに垂下する液滴全体とを視野に収めるように設置される撮像装置と、
前記撮像装置から出力される画像データに基づき、前記ノズルから液滴が滴下する様子を写した画像を時系列順に生成する画像生成部と、
前記画像生成部により時系列順に生成される画像から、前記ノズルから液滴が離れて滴下し始めた状態を写した画像である滴下開始画像を検出する滴下検出部と、
前記滴下開始画像の所定フレーム前の画像であって、ノズルに液滴が垂下している状態が写った画像と、前記滴下開始画像の所定フレーム後の画像であって、液滴が離れた後のノズルが写った画像とに基づいて、前記滴下開始画像に写った液滴の体積を算出する体積算出部と、
を備え、
前記滴下検出部は、
前記画像生成部により時系列順に生成される画像に対し、前記ノズルの先端部が写った位置から所定の距離だけ下方の位置に所定の大きさを有する矩形領域を設定し、該矩形領域内を監視することにより、前記ノズルの先端部に液滴が垂下している状態を写した画像である滴下待機画像を検出する滴下待機判定部と、
前記滴下待機画像が検出された後、前記画像生成部により生成される画像に対して前記矩形領域を設定し、該矩形領域内を監視することにより、前記滴下開始画像を検出する滴下開始判定部と、
を有し、
前記滴下待機判定部は、前記矩形領域内において垂直方向に連続する液滴の像の領域を探索し、該領域を検出した場合に、判定対象の画像は前記滴下待機画像であると判定し、
前記滴下開始判定部は、前記矩形領域内において垂直方向に分断された液滴の像の領域を探索する、液滴測定システム。
In a droplet measurement system that measures the volume of droplets dropped from a nozzle,
an imaging device for capturing an image of a subject and outputting image data, the imaging device being installed so as to include a tip portion of the nozzle and the entire droplet hanging down from the nozzle within a field of view;
an image generating unit that generates, in chronological order, images showing droplets dripping from the nozzle based on the image data output from the imaging device;
a dropping detection unit for detecting a dropping start image, which is an image showing a state in which a droplet has separated from the nozzle and started dropping, from the images generated in chronological order by the image generating unit;
An image before the dropping start image by a predetermined frame, in which the droplet hangs down on the nozzle, and an image after the dropping start image by a predetermined frame , after the droplet is separated. a volume calculation unit that calculates the volume of the droplet reflected in the drip start image based on the image in which the nozzle is reflected;
with
The dropping detection unit is
A rectangular area having a predetermined size is set at a position below the position where the tip of the nozzle is captured by a predetermined distance from the images generated in chronological order by the image generating unit, and the rectangular area is a dropping standby determination unit that detects a dropping standby image, which is an image showing a state in which a droplet hangs down from the tip of the nozzle, by monitoring;
After the drip standby image is detected, the drip start determination unit detects the drip start image by setting the rectangular area for the image generated by the image generation unit and monitoring the rectangular area. and,
has
The drip standby determination unit searches for an area of the droplet image that is continuous in the vertical direction within the rectangular area, and determines that the image to be determined is the drip standby image when the area is detected,
The droplet measurement system , wherein the droplet start determination unit searches for droplet image regions divided in the vertical direction within the rectangular region .
第1のバッファ記憶領域と第2のバッファ記憶領域とを含む記憶部をさらに備え、
前記画像生成部は、前記撮像装置から出力される画像データに対して所定の処理を施し、該処理が施された画像データを前記第1のバッファ記憶領域に記憶させ、
前記滴下検出部は、前記滴下開始画像が検出された際に、前記第1のバッファ記憶領域に記憶された画像データのうち、該滴下開始画像の前記所定フレーム前の画像及び前記所定フレーム後の画像の画像データを前記第2のバッファ記憶領域にコピーし、
前記体積算出部は、前記第2のバッファ記憶領域に記憶された画像データに基づいて、前記液滴の体積を算出する、請求項1に記載の液滴測定システム。
further comprising a storage unit including a first buffer storage area and a second buffer storage area;
The image generation unit performs predetermined processing on the image data output from the imaging device, stores the processed image data in the first buffer storage area,
When the dripping start image is detected, the dripping detection unit detects an image before the predetermined frame of the dripping start image and an image after the predetermined frame of the image data stored in the first buffer storage area. copying image data for an image to the second buffer storage area;
2. The droplet measurement system according to claim 1, wherein said volume calculator calculates the volume of said droplet based on the image data stored in said second buffer storage area.
記滴下開始判定部は、前記矩形領域内において垂直方向に分断された液滴の像の領域を検出した場合に、判定対象の画像は前記滴下開始画像であると判定する、
請求項1又は2に記載の液滴測定システム。
The drop start determination unit determines that the image to be determined is the drop start image when detecting an area of the droplet image divided in the vertical direction in the rectangular area.
Droplet measurement system according to claim 1 or 2.
記滴下開始判定部は、前記矩形領域内において垂直方向に分断された液体の像を連続する複数フレームにわたって検出した場合に、該複数フレームの先頭の画像が前記滴下開始画像であると判定する、
請求項1又は2に記載の液滴測定システム。
When the image of the liquid divided in the vertical direction in the rectangular area is detected over a plurality of consecutive frames, the dripping start determination unit determines that the leading image of the plurality of frames is the dripping start image. ,
Droplet measurement system according to claim 1 or 2.
記滴下待機判定部が前記滴下待機画像を検出した後、前記滴下開始判定部が前記画像生成部により時系列順に生成される画像の監視を開始すると共に、前記滴下待機判定部は監視を停止し、
記滴下開始判定部が前記滴下開始画像を検出した後、前記滴下待機判定部が前記画像生成部により時系列順に生成される画像の監視を再開する、
請求項1~4のいずれか1項に記載の液滴測定システム。
After the drip standby determination unit detects the drip standby image, the drip start determination unit starts monitoring the images generated by the image generation unit in chronological order, and the drip standby determination unit stops monitoring. death,
After the drip start determination unit detects the drip start image, the drip standby determination unit resumes monitoring the images generated in chronological order by the image generation unit.
Droplet measurement system according to any one of claims 1-4.
前記画像生成部により生成される画像における前記ノズルの像の下端の位置を検出し、該下端の位置が所定範囲内に位置していない場合にエラー信号を出力するエラー判定部と、
前記ノズルの液滴の滴下開始を制御する流量制御部と、
外部からなされる操作に応じた信号を前記流量制御部に入力する操作入力部と、
をさらに備え、
前記流量制御部は、前記エラー判定部からエラー信号が出力された場合には、前記操作入力部から液滴の滴下開始を指示する信号が入力されたときであっても、前記ノズルからの液滴の滴下を開始させない、請求項1~5のいずれか1項に記載の液滴測定システム。
an error determination unit that detects the position of the lower end of the image of the nozzle in the image generated by the image generation unit and outputs an error signal when the position of the lower end is not within a predetermined range;
a flow control unit that controls the start of dropping droplets from the nozzle;
an operation input unit for inputting a signal corresponding to an external operation to the flow control unit;
further comprising
When an error signal is output from the error determination unit, the flow rate control unit controls the flow rate of the liquid from the nozzle even when a signal instructing the start of droplet dropping is input from the operation input unit. Droplet measurement system according to any one of claims 1 to 5, which does not initiate the dropping of drops.
前記画像生成部により生成される画像における前記ノズルの像を認識し、該ノズルの像の形状と太さとの少なくともいずれかに基づいて、前記ノズルから滴下する液滴の標準的な流量の範囲を推定する流量推定部と、
前記ノズルから滴下する液滴の流量を制御する流量制御部と、
外部からなされる操作に応じて、前記ノズルから滴下させる液滴の流量の設定値を表す信号を前記流量制御部に入力する操作入力部と、
をさらに備え、
前記流量制御部は、前記設定値が、前記流量推定部により推定された前記標準的な流量の範囲に含まれない場合、前記ノズルからの液滴の滴下を開始させない、請求項1~5のいずれか1項に記載の液滴測定システム。
recognizing the image of the nozzle in the image generated by the image generating unit, and determining a standard flow rate range of droplets dropped from the nozzle based on at least one of the shape and thickness of the image of the nozzle; a flow rate estimator for estimating;
a flow rate control unit that controls the flow rate of droplets dropped from the nozzle;
an operation input unit for inputting a signal representing a set value of the flow rate of droplets to be dropped from the nozzle to the flow control unit according to an operation performed from the outside;
further comprising
6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the flow rate control unit does not start dropping droplets from the nozzle when the set value is not within the range of the standard flow rate estimated by the flow rate estimation unit. A droplet measurement system according to any one of the preceding claims.
前記画像生成部により生成される画像の垂直方向において、
前記矩形領域の上端は、前記ノズルの像の先端よりも下方に設定され、
前記矩形領域の下端は、前記滴下開始画像の所定フレーム前の画像に写った液滴の像の下端よりも上方となるように設定される、請求項1~7のいずれか1項に記載の液滴測定システム。
In the vertical direction of the image generated by the image generator,
the upper end of the rectangular area is set below the tip of the image of the nozzle;
8. The lower end of the rectangular region according to any one of claims 1 to 7, wherein the lower end of the rectangular area is set to be higher than the lower end of the image of the droplet captured in the image of the predetermined frame before the drip start image. Droplet measurement system.
前記ノズルから液滴を滴下させる条件を変化させた場合に、前記滴下開始画像においてノズルに付着する液滴の像の下端部と、前記滴下開始画像において落下する液滴の像の上端部との隙間が変化し、且つ、前記条件を変化させた場合に変化する前記隙間同士の間で共通する範囲が存在するとき、
前記矩形領域の垂直方向のサイズは、前記隙間同士の間で共通する範囲を包含するように設定される、請求項8に記載の液滴測定システム。
When the conditions for dropping droplets from the nozzle are changed, the lower end of the image of the droplet adhering to the nozzle in the dropping start image and the upper end of the image of the falling droplet in the dropping start image. When the gap changes and there is a common range between the gaps that changes when the conditions are changed,
9. The droplet measurement system of claim 8, wherein the vertical size of the rectangular areas is set to encompass the common extent between the gaps.
前記ノズルから液滴を滴下させる条件を変化させた場合に、前記滴下開始画像においてノズルに付着する液滴の像の下端部と、前記滴下開始画像において落下する液滴の像の上端部との隙間が変化し、且つ、前記条件を変化させた場合に変化する前記隙間同士の間で共通する範囲が存在しないとき、
前記矩形領域の垂直方向のサイズは、前記条件を変化させた場合における前記上端部のうち最も上方の位置と、前記条件を変化させた場合における前記下端部のうち最も下方の位置と、の間の範囲を包含するように設定される、請求項8に記載の液滴測定システム。
When the conditions for dropping droplets from the nozzle are changed, the lower end of the image of the droplet adhering to the nozzle in the dropping start image and the upper end of the image of the falling droplet in the dropping start image. When the gap changes and there is no common range between the gaps that change when the conditions are changed,
The size of the rectangular area in the vertical direction is between the uppermost position of the upper end when the condition is changed and the lowest position of the lower end when the condition is changed. 9. The droplet measurement system of claim 8, configured to encompass the range of .
前記ノズルから液滴を滴下させる条件を変化させた場合に、前記滴下開始画像における液滴の像の幅が変化するとき、
前記矩形領域の水平方向のサイズは、前記条件を変化させた場合に変化する前記幅のうち最も大きい幅を包含するように設定される、請求項8~10のいずれか1項に記載の液滴測定システム。
When the width of the image of the droplet in the droplet start image changes when the conditions for dropping the droplet from the nozzle are changed,
The liquid according to any one of claims 8 to 10, wherein the horizontal size of the rectangular area is set to include the largest width among the widths that change when the conditions are changed. Drop measurement system.
前記滴下待機判定部は、
前記矩形領域に二値化処理を施すことにより、液滴の像の少なくとも輪郭領域の画素の階調を第1の階調に変換すると共に、液滴の像の背景領域の画素の階調を第2の階調に変換し、
前記矩形領域内を探索することにより、前記第1の階調を有する画素が存在する行を液滴存在行として抽出し、
探索の結果、前記矩形領域の全ての行が液滴存在行である場合に、判定対象の画像は滴下待機画像であると判定する、請求項1~11のいずれか1項に記載の液滴測定システム。
The drip standby determination unit
By performing the binarization process on the rectangular area, the gradation of pixels in at least the outline area of the droplet image is converted to the first gradation, and the gradation of the pixels in the background area of the droplet image is converted to the first gradation. Convert to a second tone,
extracting rows in which pixels having the first gradation exist as droplet-existing rows by searching the rectangular region;
The droplet according to any one of claims 1 to 11, wherein when all rows of the rectangular area are droplet presence rows as a result of the search, the image to be determined is determined to be a drip standby image. measurement system.
前記滴下待機判定部は、
前記矩形領域に対して二値化処理を施すことにより、液滴の像の少なくとも輪郭領域の画素の階調を第1の階調に変換すると共に、液滴の像の背景領域の画素の階調を第2の階調に変換し、
前記矩形領域内を探索することにより、前記第1の階調を有する複数の画素が連続して存在する行を液滴存在行として抽出し、
探索の結果、前記矩形領域の全ての行が液滴存在行である場合に、判定対象の画像は滴下待機画像であると判定する、請求項1~11のいずれか1項に記載の液滴測定システム。
The drip standby determination unit
By subjecting the rectangular region to binarization processing, the gradation of pixels in at least the outline region of the droplet image is converted to the first gradation, and the gradation of pixels in the background region of the droplet image is converted to the first gradation. converting the tone to a second tone,
By searching the rectangular area, a row in which a plurality of pixels having the first gradation are continuously present is extracted as a droplet existing row;
The droplet according to any one of claims 1 to 11, wherein when all rows of the rectangular area are droplet presence rows as a result of the search, the image to be determined is determined to be a drip standby image. measurement system.
前記滴下開始判定部は、前記二値化処理が施された前記矩形領域内を探索し、全ての画素が前記第2の階調を有する行が検出された場合に、判定対象の画像は滴下開始画像であると判定する、請求項12又は13に記載の液滴測定システム。 The drip start determination unit searches the rectangular area subjected to the binarization process, and when a row in which all pixels have the second gradation is detected, the image to be determined is dripped. 14. Droplet measurement system according to claim 12 or 13, for determining a starting image. 前記滴下開始判定部は、前記二値化処理が施された前記矩形領域内を探索し、全ての画素が前記第2の階調を有する行が連続して複数行にわたって検出された場合に、判定対象の画像は滴下開始画像であると判定する、請求項12又は13に記載の液滴測定システム。 The dropping start determination unit searches the rectangular area subjected to the binarization process, and when lines in which all pixels have the second gradation are continuously detected over a plurality of lines, 14. The liquid droplet measurement system according to claim 12, wherein the determination target image is determined to be a dropping start image. 前記滴下開始判定部は、全ての画素が前記第2の階調を有する行が検出された場合であっても、前記矩形領域の下端と連続する1つ以上の行が、全ての画素が前記第2の階調を有する行である場合には、判定対象の画像は滴下開始画像ではないと判定する、請求項14又は15に記載の液滴測定システム。 Even when a row in which all pixels have the second gradation is detected, the dropping start determination unit determines that one or more rows continuous with the lower end of the rectangular area are determined to have all pixels 16. The droplet measurement system according to claim 14, wherein if the row has the second gradation, it is determined that the image to be determined is not the dropping start image. 前記滴下開始判定部は、前記二値化処理が施された前記矩形領域について、該矩形領域の下端と連続する複数行における前記第1の諧調を有する画素をカウントし、該画素の総数が、当該判定対象の画像の直前のフレームにおける前記総数から、所定の閾値を超えて減少している場合に、判定対象の画像は滴下開始画像であると判定する、請求項12又は13に記載の液滴測定システム。 The dropping start determination unit counts the pixels having the first gradation in a plurality of lines that are continuous with the bottom end of the rectangular area in the rectangular area subjected to the binarization process, and the total number of the pixels is 14. The liquid according to claim 12 or 13, wherein the determination target image is determined to be the dropping start image when the total number in the frame immediately preceding the determination target image has decreased by more than a predetermined threshold. Drop measurement system. 前記体積算出部は、過去の複数回にわたって算出した液滴の体積の平均値を、液滴の体積の測定値として出力する、請求項1~17のいずれか1項に記載の液滴測定システム。 The droplet measurement system according to any one of claims 1 to 17, wherein the volume calculation unit outputs an average value of droplet volumes calculated over a plurality of past times as a droplet volume measurement value. . 前記体積算出部は、前記ノズルから滴下する液滴の流量の設定値に応じて、前記液滴の体積の平均を取る回数を設定する、請求項18に記載の液滴測定システム。 19. The droplet measurement system according to claim 18, wherein said volume calculator sets the number of times of averaging the volume of said droplets according to a set value of the flow rate of droplets dropped from said nozzle. ノズルから滴下する液滴の体積を測定する液滴測定システムにおいて実行される液滴測定方法において、
被写体を撮像して画像データを出力する撮像装置であって、前記ノズルの先端部と、前記ノズルに垂下する液滴全体とを視野に収めるように設置される撮像装置から出力される画像データに基づき、前記ノズルから液滴が滴下する様子を写した画像を時系列順に生成する画像生成ステップと、
前記画像生成ステップにおいて時系列順に生成される画像から、前記ノズルから液滴が離れて滴下し始めた状態を写した画像である滴下開始画像を検出する滴下検出ステップと、
前記滴下開始画像の所定フレーム前の画像であって、ノズルに液滴が垂下している状態が写った画像と、前記滴下開始画像の所定フレーム後の画像であって、液滴が離れた後のノズルが写った画像とに基づいて、前記滴下開始画像に写った液滴の体積を算出する体積算出ステップと、
を含み、
前記滴下検出ステップは、
前記画像生成ステップにおいて時系列順に生成される画像に対し、前記ノズルの先端部が写った位置から所定の距離だけ下方の位置に所定の大きさを有する矩形領域を設定し、該矩形領域内を監視することにより、前記ノズルの先端部に液滴が垂下している状態を写した画像である滴下待機画像を検出する滴下待機判定ステップと、
前記滴下待機画像が検出された後、前記画像生成ステップにおいて生成される画像に対して前記矩形領域を設定し、該矩形領域内を監視することにより、前記滴下開始画像を検出する滴下開始判定ステップと、
含み、
前記滴下待機判定ステップは、前記矩形領域内において垂直方向に連続する液滴の像の領域を探索し、該領域を検出した場合に、判定対象の画像は前記滴下待機画像であると判定し、
前記滴下開始判定ステップは、前記矩形領域内において垂直方向に分断された液滴の像の領域を探索する、液滴測定方法。
In a droplet measurement method performed in a droplet measurement system for measuring the volume of a droplet dropped from a nozzle,
An imaging device that captures an image of a subject and outputs image data, wherein the image data output from the imaging device is installed so that the tip of the nozzle and the entire droplet hanging down from the nozzle are included in the field of view. an image generating step of generating in chronological order an image showing a state in which droplets are dropped from the nozzle, based on the
a dropping detection step of detecting a dropping start image, which is an image showing a state in which a droplet has separated from the nozzle and started dropping, from the images generated in chronological order in the image generating step;
An image before the dropping start image by a predetermined frame, in which the droplet hangs down on the nozzle, and an image after the dropping start image by a predetermined frame , after the droplet is separated. a volume calculation step of calculating the volume of the droplet reflected in the drip start image based on the image in which the nozzle is reflected;
including
The dropping detection step includes
A rectangular region having a predetermined size is set at a position lower by a predetermined distance from the position where the tip of the nozzle is captured in the images generated in chronological order in the image generating step, and the rectangular region is a dropping standby determination step of detecting a dropping standby image, which is an image showing a state in which a droplet hangs down from the tip of the nozzle, by monitoring;
A dropping start determination step of detecting the dropping start image by setting the rectangular area for the image generated in the image generating step after the dropping standby image is detected and monitoring the rectangular area. and,
including
The dropping standby determination step searches for an area of images of droplets that are continuous in the vertical direction within the rectangular area, and determines that the image to be determined is the dropping standby image when the area is detected,
The droplet measurement method, wherein the droplet start determination step searches for a droplet image region divided in the vertical direction within the rectangular region .
ノズルから滴下する液滴の体積を測定する液滴測定システムにおいてコンピュータに実行させるプログラムにおいて、
被写体を撮像して画像データを出力する撮像装置であって、前記ノズルの先端部と、前記ノズルに垂下する液滴全体とを視野に収めるように設置される撮像装置から出力される画像データに基づき、前記ノズルから液滴が滴下する様子を写した画像を時系列順に生成する画像生成ステップと、
前記画像生成ステップにおいて時系列順に生成される画像から、前記ノズルから液滴が離れて滴下し始めた状態を写した画像である滴下開始画像を検出する滴下検出ステップと、
前記滴下開始画像の所定フレーム前の画像であって、ノズルに液滴が垂下している状態が写った画像と、前記滴下開始画像の所定フレーム後の画像であって、液滴が離れた後のノズルが写った画像とに基づいて、前記滴下開始画像に写った液滴の体積を算出する体積算出ステップと、
を実行させ、
前記滴下検出ステップは、
前記画像生成ステップにおいて時系列順に生成される画像に対し、前記ノズルの先端部が写った位置から所定の距離だけ下方の位置に所定の大きさを有する矩形領域を設定し、該矩形領域内を監視することにより、前記ノズルの先端部に液滴が垂下している状態を写した画像である滴下待機画像を検出する滴下待機判定ステップと、
前記滴下待機画像が検出された後、前記画像生成ステップにおいて生成される画像に対して前記矩形領域を設定し、該矩形領域内を監視することにより、前記滴下開始画像を検出する滴下開始判定ステップと、
を含
前記滴下待機判定ステップは、前記矩形領域内において垂直方向に連続する液滴の像の領域を探索し、該領域を検出した場合に、判定対象の画像は前記滴下待機画像であると判定し、
前記滴下開始判定ステップは、前記矩形領域内において垂直方向に分断された液滴の像の領域を探索する、プログラム。
In a program to be executed by a computer in a droplet measurement system that measures the volume of droplets dropped from a nozzle,
An imaging device that captures an image of a subject and outputs image data, wherein the image data output from the imaging device is installed so that the tip of the nozzle and the entire droplet hanging down from the nozzle are included in the field of view. an image generating step of generating in chronological order an image showing a state in which droplets are dropped from the nozzle, based on the
a dropping detection step of detecting a dropping start image, which is an image showing a state in which a droplet has separated from the nozzle and started dropping, from the images generated in chronological order in the image generating step;
An image before the dropping start image by a predetermined frame, in which the droplet hangs down on the nozzle, and an image after the dropping start image by a predetermined frame , after the droplet is separated. a volume calculation step of calculating the volume of the droplet reflected in the drip start image based on the image in which the nozzle is reflected;
and
The dropping detection step includes
A rectangular region having a predetermined size is set at a position lower by a predetermined distance from the position where the tip of the nozzle is captured in the images generated in chronological order in the image generating step, and the rectangular region is a dropping standby determination step of detecting a dropping standby image, which is an image showing a state in which a droplet hangs down from the tip of the nozzle, by monitoring;
A dropping start determination step of detecting the dropping start image by setting the rectangular area for the image generated in the image generating step after the dropping standby image is detected and monitoring the rectangular area. and,
including
The dropping standby determination step searches for an area of images of droplets that are continuous in the vertical direction within the rectangular area, and determines that the image to be determined is the dropping standby image when the area is detected,
The program according to claim 1, wherein the dropping start determination step searches for a droplet image region divided in the vertical direction within the rectangular region .
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