WO2002014783A1 - Appareil et procede de test de liquide transparent, procede d'enduction de liquide transparent - Google Patents

Description

明 細 書

透明液体検査装置、 および透明液体検査方法、 および透明液体塗布 方法

、 技術分野

本発明は、 透明液体塗布後の塗布状態の検査に関する。 背景技術

本発明は、 例えば人間の血糖値を測定する血糖値センサの製造過 程において、 血液と反応させるための透明な試薬を電極上に塗布し た後にこの試薬の塗布状態 （前記透明液体の所定の塗布位置からの 変位量および前記透明液体の液面の拡がり） を検査する装置および その方法に関するものである。

従来、 図 6に示すように、 透明液体' 5 0の塗布された多数個取り 製品 2 2を一の.基材 7から多数個製造する過程において、 前記透明 液体の塗布状態の検査は、 検査員の目視検査によって行われている しかし、 上述の検査員による目視検査では検査精度や検査能率が 非常に悪いものとなり、 そのため製品に信頼性が生まれず、 また生 産速度が遅くなり大量生産の障害となっている。 このようなことか ら、 製品の信頼性を確保し生産能率を上げるために、 自動化機器を 用いた精度の高い塗布状態の検査が望まれている。 そこで、 画像処 理技術を利用した塗布状態の検査の自動化が試みられている。

塗布状態を画像処理技術にて自動的に檢査するためには、 前記基 材と前記透明液体との境界部分が識別できなければならず、 そのた め、 前記透明液体の表面張力を利用し、 照明を前記透明液体の端部 に照射し前記境界部分を浮き出させることで識別するという方法等 が考えられてきた。

しかし、 前記透明液体の表面張力が弱い場合には前記基材に前記 透明液体がなじんでしまい、 前記透明液体の端部に照朋を照射して も前記基材と前記透明液体との境界部分が浮き出さないため、 前記 透明液体の液面と前記基材との境界部分を識別すること (ま困難とな る。 さらに、 実際上前記基材には何らかの背景 （例えば、 血糖値セ ンサの場合は印刷された電極のパターン） があるため、 前記基材と 前記透明液体とのコントラス トだけでなく前記背景を加えたコント ラス トを考慮せねばならず、 画像処理技術による前記境界部分の識 別が益々困難となる。 そのため前記透明液体の塗布状態を画像処理 技術により 自動検査する方法はまだ確立されていない。 発明の開示

本発明は上記問題点を解決する ので、 基材上の多数個取り製品 に塗布される透明液体の表面張力が弱い場合であっても、 前記透明 液体の液面を鏡面としてそこに照明手段の形状を投影させ、 前記投 影像を撮像し、 撮像された画像を画像処理して解析を行うことによ り、 前記基材と前記透明液体との境界部分の識別ができ、 前記基材 の背景に影響されることなく前記透明液体の塗布状態を自動的に検 査できる透明液体検査装置を提供することを目的とする。

請求項 1に記載の透明液体検査装置は、 多数個取り製品それぞれ に透明液体が塗布された基材と、 前記透明液体に照明照射を行う照 明手段と、 前記透明液体の液面に投影された前記照明手段の形状を 撮像する撮像手段と、 前記撮像手段からの画像に基いて前記基材と 前記透明液体との境界部分の輝度成分を演算し、 前記輝度成分に基 いて前記透明液体の液面の拡がりを演算するとともに、 前記透明液 体の液面の拡がりのデータを統計的に処理し前記透明液体全体の所 定の塗布位置からの変位量を演算する演算手段とを備えることを特 徴とする。

請求項 2に記載の透明液体検査装置は、 請求項 1に記載の透明液 体検査装置において、 前記基材を前記撮像手段の撮像視野に合わせ て複数のプロックに分割し、 前記プロックに対応する前記撮像手段 および前記照明手段とを所望の数だけ備えることにより、 前記所望 の数だけの前記プロックを同時に撮像できることを特徴とする。 請求項 3に記載の透明液体検査方法は、 基材上の多数個取り製品 それぞれに塗布されている透明液体に照明を照射し、 前記透明液体 の液面に投影された照明照射する手段の形状を撮像し、 撮像された 画像に基いて前記基材と前記透明液体との境界部分の.輝度成分を演 算し、 前記輝度成分に基いて前記透明液体の液面の拡がりを演算.し 、 前記透明液体の液面の拡がりのデータを統計的に処理し、 前記透 明液体全体の所定の塗布位置からの変位量を演算することを特徴と する。

請求項 4に記載の透明液体塗布方法は、 前記透明液体全体の所定 の塗布位置からの変位量を、 前記基材上の多数個取り製品に透明液 体を塗布する工程にフィー ドバヅクすることを特徴とする。

本発明によれば、 基材上の多数個取り製品に塗布される透明液体 の表面張力が弱い場合であっても基材と透明液体との境界部分の識 別ができ、 基材の背景に影響されることのない、 精度 · 安定度の高 い透明液体の塗布状態の検査を自動で高速に行うことができる。 図面の簡単な説明

図 1は本発明の実施の形態における透明液体検査装置の断面図、 図 2は本発明の実施の形態において基材をカメラにて分割取り込 みする際の動作説明図、

図 3は本発明の寒施の形態における任意の透明液体の液面状態を 示す概略図、

図 4は本発明の実施の形態における画像処理装置の画面に映し出 された任意の透明液体の液面状態を示す図、

図 5 ( a ) 、 図 5 ( b ) は本発明の実施の形態における透明液体 端部のヒストグラム処理結果を示す図、

図 6は透明液体が塗布された基材を表す概略図である。 発明を実施するための形態

以下、 本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する 図 1は本発明の実施の形態における透明液体検査装置の断面図で あり、 1は照明装置、 2は照明用光源 （照明手段） 、 3は照明用光 源 2を支持する支持具、 4 1〜 4 4は電子シャッター機能付きの力 メラ （撮像手段） 、 5 1〜 5 5は塗布された透明液体、 6は照明反 射板、 7は照明装置 1の下に設置された搬送装置であるコンベア （ 図示せず） により照明装置 1中を流れていく基材、 8はカメラ 4 1 〜 4 4によって得られた画像から透明液体の塗布状態を解析する画 像処理装置 （演算手段） 、 9は基材 7上の前記所定の位置に透明液 体を塗布する塗布装置である。

本実施の形態では、 透明液体の塗布された多数個取り製品を製造 するに際して、 図 1に示す透明液体検査装置を用い、 塗布装置 9に より所定の位置に所定量の透明液体が塗布された基材 7を搬送装置 によって流し、 該透明液体が予め定められた測定位置を通過すると き、 該透明液体上に照明用光源 2にて照明照射し、 該透明液体の液 面を鏡面としてそこに照明用光源 2の形状を投影し、. 該液面に写つ た投影像をカメラにて撮像し、 その画像を画像処理装置 8にて解析 することにより該透明液体の塗布状態を自動検査する。

照明装置 1は、 照明用光源 2 と支持具 3 と照明反射板 6によって 構成されている。 照明装置 1には、 照明用光源として高輝度でちら つきのない照明光が必要であるため、 インバー夕付きの蛍光灯が複 数本使用される。 前記蛍光灯は検査物である透明液,体の垂直上部に 縦，横直交させた状態で設置され、 支持具 3によって透明液体の塗 布パターン （配置状態） に合わせた縦 ·横 ·高さの微調整ができる 機構にしてある。 なお、 透明液体の検査精度を向上させるには、 照 明用光源 2の出力調整を行い透明液体の液面に写る投影像のコン ト ラス トを調整すれば良い。 また、 基材中央付近に塗布された透明液 体と基材周辺部に塗布された透明液体の照明照射量を同量とするた めに鏡による照明反射板 6を照明装置 1の両サイ ドの内側に設けて いる。

画像撮像のためのカメラ 4 1〜4 4は、 上部からの照明光を遮ら ないよう設置される。 つまり、 カメラ 4 1〜4 4の所定間隔を隔て た位置に、 前記照明用光源 2が設置されている。 また、 カメラ 4 1 〜 4 4は、 後述する画像取り込み分割ブロックの中心が各カメラの 撮像視野の中心軸線上にくるよう設置される。

図 2は本実施の形態において、 基材 7をカメラ 4 1〜4 4にて分 割取り込みする際の動作を説明する図である。 図 2において、 1 1 1、 1 1 2、 1 1 3、 1 1 4はカメラ 4 1の画像取り込み分割プロ ヅク、 1 0は基材 7の流れる方向を示している。

4台のカメラ 4 1〜4 4は基材 Ίの水平方向 （流れる方向 1 0 と 直交する方向） に並んでいる画像取り込み分割 'プロックの垂直上部 に、 基材 7を水平方向 （流れる方向 1 0 と直交する方向） に 4分割 したときのそれぞれの分割領域に対応するように設置されている。 以上のように設置された各カメラ 4 1〜 4 4は、 基材 Ίの流れる 方向 1 0に対し、 検査するのに十分な解像度を保った測定視野であ る画像取り込み分割ブロックを決定する。 しかし、 各画像取り込み 分割ブロックに十分な光量を与えなければ、 十分な検査精度を保つ ことはできない。 そこで、 各画像取り込み分割ブロックに十分な光 量を与えるために、 先に述べたように、 各カメラ 4 1〜4 4毎に照 明用光源 2 としてィンバータ付きの蛍光灯を複数本使用して各カメ ラ 4 1〜4 4の所定間隔を隔てた位置に縦 ■横直交させた状態で設 置し、 透明液体の塗布パターンに合わせて照明用光源 2の配置の微 調整を行う。

上述のように基材 7が画像取り込み分割プロックで分割され、 方 向 1 0に流れている場合、 各カメラ 4 1〜4 4の垂直下部 （撮像視 野内） に各カメラ 4 1〜4 4と対応する画像取り込み分割プロヅク が納まると、 各カメラ 4 1〜4 4は同時に電子シャッターを切り、 各画像取りこみ分割ブロック上に塗布されている照明用光源 2の形 状が投影された透明液体を撮像する。 取り込まれた各撮像画像は画 像処理装置 8に転送され、 画像処理装置 8内のメモリ （図示せず） に一時的に記憶される。 画像処理装置 8は各撮像画像 （透明液体の 液面に投影されている照明用光源 2の形状） をもとに画像処理プロ グラムに沿った内容で各画像取りこみ分割プロック上の各透明液体 の塗布状態を検査する。

例えばカメラ 4 1の場合、 基材 Ίの流れる方向 1 0に対して画像 取り込みブロック 1 1 1、 1 1 2、 1 1 3、 1 1 4を決め、 画像取 り込み分割プロックの流れるタイ ミングに合わせて電子シャヅター を切り、 画像取り込みを行う。 具体的に説明すると、 画像取り込み ブロック 1 1 1がカメラ 4 1の撮像視野内に到着するとその瞬間に 竃子シャッターが切られ、 画像取り込み分割ブロック 1 1 1上の透 明液体の画像 （透明液体の液面に投影されている照明用光源 2の形 状） を取り込み、 その取り込んだ画像を画像処理装置 8によって解 析し、 画像取り込み分割ブロック 1 1 1上の各透明液体の塗布状態 の検査を行う。 次に、 搬送用のコンベア （図示せず） によって基材 7が流れ、. 画像取り込みブロック 1 1 2がカメラ 4 , 1の撮像視野内 に到着すると、'画像取り込みブロック 1 1 1のときと同様の処理動 作を行う。 この処理動作を基材 7の終わりまで繰り返す。 この処理 方法により工程の流れを止めることなく透明液体の塗布状態の検査 を行うことができ、 透明液体の乾燥プロセスに影響を及ぼさない設 計になっている。

以上のように本実施の形態では、 検査精度を満足したまま、 同時 にその液面に照明用光源 2の形状が投影された多くの透明液体を撮 像し、 短時間で多くの透明液体の塗布状態の検査ができる構成とな つている。 なお、 本実施の形態においては、 4台のカメラを基材に対し水平 方向に一列に配したが、 一列に限るものではなく列の数を増やして 良い。 また、 カメラの数は 4台に限るものではない。

図 3は、 本実施の形態における基材 7上の多数個取り製品に塗布 された任意の照明用光源の形状がその液面に投影された透明液体の 液面状態を示す概略図であり、 2は照明用光源、 1 2は任意の透明 液体、， 1 3は任意の透明液体 1 2の液面上に写った照明用光源 2に よる投影像である。 本実施の形態では、 図 3に示すように、 各透明 液体の液面に照明用光源 2の形状を投影させる。

透明液体に対して垂直上部より照明光を照射すると、 例えば基材 7の素材が乳白色のぺッ トシ一トの場合、 基材 （ぺッ トシ一ト） Ί からの反射光が透明液体の液面からの反射光より強くなり、 カメラ 4 1〜4 4より取り込んだ撮像画像の輝度差としては、 前記液面部 分が暗くぺッ トシ— ト部が少し明るくなり、 前記液面の端部が識別 でき、 透明液体の塗布状態を検査することが可能である。

しかしながら透明液体を塗布する下地に力—ボン等の溶剤が塗布 されている場合には透明液体の液面の暗さより力一ボンのほうが暗 く、 透明液体の液面からの反射光が弱い中にあって基材からの反射 光も弱いため検査が困難になる。 そこで本実施の形態では、 照明用 光源としてインバ一夕付きの蛍光灯を用い、 透明液体の上部より照 明照射して各透明液体の液面にインバ—夕付きの蛍光灯による照明 用光源の形状を投影させる （図 3参照） 。 そして、 この照明用光源 の形状が投影された多数の透明液体をカメラによって撮像し、 画像 処理装置に転送する。 画像処理装置は、 各透明液体の液面に写って いる照明用光源の投影像から各透明液体の液面の拡がりを検知し、 その各透明液体の液面の拡がりを統計的に処理し、 撮影した透明液 体全体の所定の塗布位置からの変位量 （本来透明液体が塗布される べき所定の位置と実際の塗布位置とのずれ） を検査する。

以下図 4、 図 5を用い、 画像処理装置にて基材と透明液体との境 界部分を識別し、 透明液体の液面の拡がりを求める方法を説明する 。 図 4は、 カメラから転送される撮像画像に写っている透明液体の 中の任意の一つが、 画像処理装置の画面に映し出されている様子を 示している。 図 4において、 1 2は任意の透明液体、 1 3は任意の 透明液体 1 2の液面に写っている照明用光源の投影像、 1 4は画像 処理装置の画面、 1 5 1、 1 5 2、 1 5 3、 1 5 4は画像処理装置 の画面 1 4上の、 任意の透明液体 1 2が本来塗布されるべき所定の 位置の端部周辺に設定されている塗布検出力一ソルである。

液体の拡がりは縦幅と横幅を検知できれば十分であるため、 本実 施の形態では、 照明用光源 2の形状を縦 ·横直交した形状とし、 塗 布検出カーソルをそれぞれ 9 0 ° ずらした 4ケ所に配置し、 その 4 ケ所において基材 7と任意の透明液体 1 2の境界部分を識別してい る。 しかし、 識別しなければならない個所は今回提案した 4ケ所に 限られるものではなく、 縦 ·横の拡がりが検知できるような個所で あれば何処でも良い。 つまり、 照明用光源の形状が透明液体の縦 ， 横の拡がりに沿う形状をしており、 その形状を生かした識別位置を 設定すれば良く、 例えば星型形状のものを照明用光源として使用し 、 識別位置を星型の先端 （ 5ケ所） に設定しても良い。

基材 7と任意の透明液体 1 2の境界部分を識別するには、 画像処 理装置の画面 1 4上において、 投影像 1 3が各塗布検出カーソル 1 5 1、 1 5 2、 1 5 3、 1 5 4の各領域に重なって映し出されてい るかどうかで判断する。 具体的には、 各塗布検出カーソル 1 5 1、 1 5 2、 1 5 3、 1 5 4の各領域を下記のヒス トグラム処理するこ とによって、 基材 7と任意の透明液体 1 2の境界部分の識別を行つ ている。

例えば、 図 4において塗布検出カーソル 1 5 1、 1 5 2の各領域 には、 任意の透明液体 1 2の液面の拡がりが小さいために投影像 1 3が重なって映し出されておらず、 ヒス トグラム処理を行うと、 図 5 ( a ) に示すようなヒス トグラムデ一夕 1 6 となる。 このグラフ は縦軸に画素のピクセル数、 横軸に輝度レベルを取ったものである 。 この場合のヒス トグラム処理結果は基材 7の輝度成分によるデ— 夕 1 8の山ひとつとなり、 コントラス ト 2 1は小さくなる。

次に塗布検出カーソル 1 5 3、 1 5 4の各領域では、 任意の透明 液体 1 2が正常に塗布されており、 投影像 1 3が重なって映し出さ れている。 この塗布検出力一ソル 1 5 3、 1 5 4の各領域をヒス ト グラム処理すると、 図 5 ( b ) に示すようなヒス トグラムデ一夕 1 7 となり、 この場合のヒス トグラム処理結果は基材 7の輝度成分 1 9 と投影像 1 3の輝度成分 2 0による二つの山が得られ、 この塗布 検出力一ソル 1 5 3、 1 5 4の各領域におけるコントラス ト 2 1は 大きくなる。 このように、 ヒス トグラム処理を行い、 コントラス ト 2 1のデータの大小から基材と透明液体との境界部分を識別し、 透 明液体の液面の拡がりを求めている。

また、 基材 7の四隅における透明液体の拡がりのデ一夕から、 そ の透明液体の液面に写っている投影像の重心位置を求め、 前記重心 デ一夕を統計的に処理することで、 透明液体全体の所定の塗布位置 からの変位量 （本来透明液体が塗布されるべき所定の位置と実際の 塗布位置とのずれ） を演算し、 塗布装置 9へフィードバックしてい o

なお、 透明液体の液面に投影されている照明用光源による投影像 をラベリ ング処理し、 縦 ·横の拡がりを検知することにより透明液 体の液面の拡がり と所定の位置からの変位量とを求めることも可能 である。 ラベリング処理とは、 前記投影像を検知する際に、 前記投 影像が途切れるところまでを一つの塊として判断する処理方法であ o

以上のように構成された本実施の形態における透明液体検査装置 は、 照明用光源 2によって照射され、 照明用光源 2の形状が投影さ れた透明液体の液面をカメラ 4 1〜4 4によって撮像し、 その撮像 された画像を画像処理装置 8が画像処理し前記透明液体の塗布状態 を自動検査する。

また、 本実施の形態においては、 透明液体の所定の塗布位置から の変位量を塗布装置 9にフィードバックすることで塗布装置 9を制 御している。 そのため、 透明液体の塗布位置が所定の位置からずれ を生じても即座に対応ができ、 安定した透明液体の塗布が行える （ 図 1参照） 。

, 以上のように本発明によれば、 基材上の多数個取り製品に塗布さ れた透明液体上部に照明装置を設置し、 前記透明液体に照明照射し 、 前記透明液体の液面に前記照明装置の形状を投影させ、 前記投影 像を撮像して画像処理することによって、 精度， 安定度が高く、 自 動で高速に透明液体の塗布状態を検査することができる。 そのため 、 例えば血糖値センサを製造する工程において、 電極上に形成され た C M C 'カルボキシメチルセルロース等やグルコースォキシ夕ーゼ からなる透明な試薬の塗布状態の検査を自動で高速に行うことがで きる o

Claims

請求の範囲

1 . 多数個取り.製品それぞれに透明液体が塗布された基材と、 前記透明液体に照明照射を行う照明手段と、

前記透明液体の液面に投影された前記照明手段の形状を撮像する 撮像手段と、

前記撮像手段からの画像に基いて前記基材と前記透明液体との境 界部分の輝度成分を演算し、 前記輝度成分に基いて前記透明液体の 液面の拡がりを演算するとともに、 前記透明液体の液面の拡がりの デ一夕を統計的に処理し前記透明液体全体の所定の塗布位置からの 変位量を演算する演算手段と

を備えることを特徴とする透明液体検査装置。

2 . 前記基材を前記撮像手段の撮像視野に合わせて複数のプロ ックに分割し、 前記プロックに対応する前記撮像手段および前記照 明手段とを所望の数だけ備えることにより、 前記所望の数だけの前 記プロックを同時に撮像できることを特徴とする請求項 1に記載の 透明液体検査装置。

3 . 基材上の多数個取り製品それぞれに塗布されている透明液 体に照明を照射し、

前記透明液体の液面に投影された照明照射する手段の形状を撮像 し、

撮像された画像に基いて前記基材と前記透明液体との境界部分の 輝度成分を演算し、

前記輝度成分に基いて前記透明液体の液面の拡がりを演算し、 前記透明液体の液面の拡がりのデータを統計的に処理し、 前記透明液体全体の所定の塗布位置からの変位量を演算する ことを特徴とする透明液体検査方法。

4 . 前記透明液体全体の所定の塗布位置からの変位量を、 前記 基材上の多数個取り製品に透明液体を塗布する工程にフィ一 ドバッ クすることを特徴とする透明液体塗布方法。