特開 2023-68623 映像分析を用いたディップコーティング塗布形状の測定装置及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023068623

(43)【公開日】2023-05-17

(54)【発明の名称】映像分析を用いたディップコーティング塗布形状の測定装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/952 20060101AFI20230510BHJP

   G01B 11/24 20060101ALI20230510BHJP

   G01B 11/28 20060101ALI20230510BHJP

【ＦＩ】

G01N21/952

G01B11/24 K

G01B11/28 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】16

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022161209

(22)【出願日】2022-10-05

(31)【優先権主張番号】10-2021-0148891

(32)【優先日】2021-11-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(31)【優先権主張番号】10-2022-0009361

(32)【優先日】2022-01-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(71)【出願人】

【識別番号】594023722

【氏名又は名称】サムソン エレクトロ－メカニックス カンパニーリミテッド．

(71)【出願人】

【識別番号】513246872

【氏名又は名称】ソウル大学校産学協力団

【氏名又は名称原語表記】ＳＥＯＵＬ ＮＡＴＩＯＮＡＬ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ Ｒ＆ＤＢ ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ジョ、エウイ ヒュン

(72)【発明者】

【氏名】リー、ジョン ホ

(72)【発明者】

【氏名】パク、ミュン ジュン

(72)【発明者】

【氏名】スン、ウー キュン

(72)【発明者】

【氏名】グ、ヒュン ヒー

(72)【発明者】

【氏名】ヨー、ジン イェオプ

(72)【発明者】

【氏名】キム、ジュン ヒェオン

(72)【発明者】

【氏名】パク、ジン スー

(72)【発明者】

【氏名】キム、ハ ジェオン

(72)【発明者】

【氏名】ナム、ジェ ウーク

(72)【発明者】

【氏名】ソン、ジ スー

(72)【発明者】

【氏名】ユ、ドン ケウン

(72)【発明者】

【氏名】イム、ミン ヒュク

(72)【発明者】

【氏名】ジャン、ジュン ヒェオン

(72)【発明者】

【氏名】アン、クァン グク

(72)【発明者】

【氏名】パク、ジュン ウォン

(72)【発明者】

【氏名】リー、ミュン ジェ

(72)【発明者】

【氏名】リー、ジュン モ

【テーマコード（参考）】

2F065

2G051

【Ｆターム（参考）】

2F065AA30

2F065AA51

2F065AA52

2F065AA58

2F065AA59

2F065BB05

2F065GG12

2F065JJ03

2F065JJ26

2F065QQ25

2F065QQ31

2F065QQ39

2G051AA90

2G051AB12

2G051CA04

2G051CB02

2G051EA11

2G051EA12

(57)【要約】      （修正有）

【課題】コンピュータビジョンを用いてコーティング工程映像を分析してコーティング層の厚さなどの形状指標を獲得することができる映像分析を用いたディップコーティング塗布形状の測定装置及び方法を提供する。
【解決手段】測定装置は、コーティングされていない基材イメージを獲得し、基材イメージから設定された領域を有するテンプレートを生成する基材イメージ獲得部と、コーティングされた基材に対するコーティングイメージ獲得部と、基材イメージとコーティングイメージとの間のテンプレートマッチングを介して、コーティングイメージから基材の位置情報を獲得する基材位置獲得部と、コーティングイメージから基材に連結されていない成分を除去するイメージ前処理部と、基材の位置情報を用いて、コーティングイメージから基材イメージを除去するコーティング層イメージ獲得部と、コーティング層の形状指標を獲得するコーティング層分析部と、を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コーティングされていない基材に対する基材イメージを獲得し、前記基材イメージから設定された領域を有するテンプレートを生成する基材イメージ獲得部と、
前記基材がコーティングされた後、コーティングされた基材に対するコーティングイメージを獲得するコーティングイメージ獲得部と、
前記基材イメージと前記コーティングイメージとの間のテンプレートマッチングを介して、前記コーティングイメージから前記基材の位置情報を獲得する基材位置獲得部と、
前記コーティングイメージから前記基材に連結されていない成分を除去するイメージ前処理を行うイメージ前処理部と、
前記基材の位置情報を用いて、前記イメージ前処理を介したコーティングイメージから前記基材イメージを除去して、コーティング層イメージを獲得するコーティング層イメージ獲得部と、
前記コーティング層イメージからコーティング層の形状を分析してコーティング層の形状指標を獲得するコーティング層分析部と、を含む、ディップコーティング塗布形状の測定装置。

【請求項2】

前記基材イメージ獲得部において、
前記テンプレートは、前記基材が機器に結合される結合部を含む、請求項１に記載のディップコーティング塗布形状の測定装置。

【請求項3】

前記基材位置獲得部は、
前記テンプレートマッチングの前に、前記基材イメージ及び前記コーティングイメージを２値化してモノクロイメージに変換し、前記基材イメージと前記コーティングイメージのそれぞれのモノクロイメージに基づいて、前記テンプレートマッチングを行う、請求項１に記載のディップコーティング塗布形状の測定装置。

【請求項4】

前記基材位置獲得部は、
前記基材イメージの前記モノクロイメージから基材に該当する４つの頂点を検出し、前記基材の４つの頂点を用いて前記基材の位置情報を獲得する、請求項３に記載のディップコーティング塗布形状の測定装置。

【請求項5】

前記イメージ前処理部は、
前記コーティングイメージとコーティングプールとの間に流体が連結された毛細管ブリッジ（Ｃａｐｉｌｌａｒｙ Ｂｒｉｄｇｅ）の存在有無を判断し、前記毛細管ブリッジが破断された場合に前記イメージ前処理を行う、請求項１に記載のディップコーティング塗布形状の測定装置。

【請求項6】

前記イメージ前処理部において、
前記基材に連結されていない成分は、前記コーティングプールを含む、請求項５に記載のディップコーティング塗布形状の測定装置。

【請求項7】

前記コーティング層分析部において、
前記コーティング層の形状指標は、コーティング層の断面積及びコーティング層の体積を含む、請求項１に記載のディップコーティング塗布形状の測定装置。

【請求項8】

前記コーティング層分析部において、
前記コーティング層の断面積及び体積は、前記コーティング層を構成する全ての点が個数を求めて、これに基づいてピクセル単位断面積及びピクセル単位体積を求める、請求項７に記載のディップコーティング塗布形状の測定装置。

【請求項9】

コーティングされていない基材に対する基材イメージを獲得し、前記基材イメージから設定された領域を有するテンプレートを生成する第１段階と、
前記基材がコーティングされた後、コーティングされた基材に対するコーティングイメージを獲得する第２段階と、
前記基材イメージと前記コーティングイメージとの間のテンプレートマッチングを介して、前記コーティングイメージから前記基材の位置情報を獲得する第３段階と、
前記コーティングイメージから前記基材に連結されていない成分を除去するイメージ前処理を行う第４段階と、
前記基材の位置情報を用いて、前記イメージ前処理を介したコーティングイメージから前記基材イメージを除去して、コーティング層イメージを獲得する第５段階と、
前記コーティング層イメージからコーティング層の形状を分析してコーティング層の形状指標を獲得する第６段階と、を含む、ディップコーティング塗布形状の測定方法。

【請求項10】

前記第１段階において、
前記テンプレートは、前記基材が機器に結合される結合部を含む、請求項９に記載のディップコーティング塗布形状の測定方法。

【請求項11】

前記第３段階では、
前記テンプレートマッチングの前に、前記基材イメージ及び前記コーティングイメージを２値化してモノクロイメージに変換し、前記基材イメージと前記コーティングイメージのそれぞれのモノクロイメージに基づいて前記テンプレートマッチングを行う、請求項９に記載のディップコーティング塗布形状の測定方法。

【請求項12】

前記第３段階では、
前記基材イメージの前記モノクロイメージから基材に該当する４つの頂点を検出し、前記基材の４つの頂点を用いて前記基材の位置情報を獲得する、請求項１１に記載のディップコーティング塗布形状の測定方法。

【請求項13】

前記第４段階では、
前記コーティングイメージとコーティングプールとの間に流体が連結された毛細管ブリッジ（Ｃａｐｉｌｌａｒｙ Ｂｒｉｄｇｅ）の存在有無を判断し、前記毛細管ブリッジが破断された場合に前記イメージ前処理を行う、請求項９に記載のディップコーティング塗布形状の測定方法。

【請求項14】

前記第４段階において、
前記基材に連結されていない成分は、前記コーティングプールを含む、請求項１３に記載のディップコーティング塗布形状の測定方法。

【請求項15】

前記第６段階において、
前記コーティング層の形状指標は、コーティング層の断面積及びコーティング層の体積を含む、請求項９に記載のディップコーティング塗布形状の測定方法。

【請求項16】

前記第６段階において、
前記コーティング層の断面積及び体積は、前記コーティング層を構成する全ての点が個数を求めて、これに基づいてピクセル単位断面積及びピクセル単位体積を求める、請求項１５に記載のディップコーティング塗布形状の測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、映像分析を用いたディップコーティング塗布形状の測定装置及び方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

一般的に、ディップコーティングは、チョコレート菓子から自動車部品に至るまで、非常に多様な形態の基材に溶液を塗布するために用いられる。最近では、微細な基材に複雑な流変物性を有する溶液を薄く均一に塗布する必要性が台頭しており、この場合、様々な工程条件に応じたコーティング層の形成過程を定量的に把握する必要がある。

【0003】

従来には、該当状況での塗布厚さの把握は、コーティングが完了した試料を検査することによって行われた。すなわち、従来には、有限深さディップコーティングにおいてコーティング層の厚さを評価するために、塗布が完了した基材を顕微鏡で観察する方法が用いられた。

【0004】

しかしながら、従来の方法は、工程後に別途の検査過程が必要であり、工程過程で起こる現象が把握できないという欠点がある。

【0005】

さらに、従来の方法は、有限深さディップコーティングにおいてコーティング層の変形を観察するための接近が行われていないという欠点がある。これにより、従来の方式では、経時によるコーティング層の変形が確認できないため、品質変化を即時に把握できないという欠点がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】韓国公開特許第１０－２０１３－００６０５０８号公報（公開日：２０１３．０６．１０）

【特許文献2】特開２００２－０８６５７２号公報（公開日：２００２．０３．２６）

【特許文献3】特開２０１９－０７１３５６号公報（公開日：２０１９．０５．０９）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の一実施形態は、コンピュータビジョンを用いてコーティング工程映像を分析してコーティング層の厚さなどの形状指標を獲得することができる映像分析を用いたディップコーティング塗布形状の測定装置及び方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一実施形態によって、コーティングされていない基材に対する基材イメージを獲得し、上記基材イメージから設定された領域を有するテンプレートを生成する基材イメージ獲得部と、上記基材がコーティングされた後、コーティングされた基材に対するコーティングイメージを獲得するコーティングイメージ獲得部と、上記基材イメージと上記コーティングイメージとの間のテンプレートマッチングを介して、上記コーティングイメージから上記基材の位置情報を獲得する基材位置獲得部と、
上記コーティングイメージから上記基材に連結されていない成分を除去するイメージ前処理を行うイメージ前処理部と、上記基材の位置情報を用いて、上記イメージ前処理を介したコーティングイメージから上記基材イメージを除去して、コーティング層イメージを獲得するコーティング層イメージ獲得部と、上記コーティング層イメージからコーティング層の形状を分析してコーティング層の形状指標を獲得するコーティング層分析部と、を含むディップコーティング塗布形状の測定装置が提案される。

【0009】

さらに、本発明の他の一実施形態によって、コーティングされていない基材に対する基材イメージを獲得し、上記基材イメージから設定された領域を有するテンプレートを生成する第１段階と、上記基材がコーティングされた後、コーティングされた基材に対するコーティングイメージを獲得する第２段階と、上記基材イメージと上記コーティングイメージとの間のテンプレートマッチングを介して、上記コーティングイメージから上記基材の位置情報を獲得する第３段階と、上記コーティングイメージから上記基材１１に連結されていない成分を除去するイメージ前処理を行う第４段階と、上記基材の位置情報を用いて、上記イメージ前処理を介したコーティングイメージから上記基材イメージを除去して、コーティング層イメージを獲得する第５段階と、上記コーティング層イメージからコーティング層の形状を分析してコーティング層の形状指標を獲得する第６段階と、を含むディップコーティング塗布形状の測定方法が提案される。

【発明の効果】

【0010】

本発明の一実施形態に係ると、コンピュータビジョンを用いてコーティング工程映像を分析してコーティング層の厚さなどの形状指標を獲得することができるなど、塗布後のコーティング層が経時によって平坦化する現象を定量化することができ、工程条件よる塗布厚さを別途の検査過程なしに即時に把握することができるため、工程条件が製品の品質に及ぼす影響を効率的に把握することができる。

【0011】

本発明によると、多様な形状の基材及び多様なコーティング溶液に対して適用可能であり、３次元的基材にディップコーティングを用いる電池素材などの精密部品の生産工程などの技術分野に適用することができ、簡単な設備を用いて、３次元の基材に塗布されたコーティング層の経時による形状変化を測定することができる。

【0012】

さらに、本発明によると、コーティング工程を撮影した映像からコーティング層の形状を直接定量化することができるため、多様な条件に応じたコーティング層の形状を迅速に測定することができ、工程過程で経時によるコーティング層の変化を測定することができるため、最適の工程時間を導出するために用いることができる。

【0013】

また、基材に付着した流体は、経時によって平らに再分配されるため、コーティング層の平坦度及び工程の所要時間は、トレード－オフ（ｔｒａｄｅ－ｏｆｆ）関係を有するため、本発明を適用すると、経時によるコーティング層の平坦度を定量化して最適の工程時間を導出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態に係るディップコーティング塗布形状の測定装置の一例示図である。

【図2】本発明の一実施形態に係るコーティング分析器の一例示図である。

【図3】本発明の一実施形態に係るディップコーティング塗布形状の測定方法の一例示図である。

【図4】図３の詳細図である。

【図5】基材イメージ及びコーティングイメージの例示図である。

【図6】基材イメージ及びテンプレート領域の例示図である。

【図7】基材の頂点検出過程に対する例示図である。

【図8】毛細管ブリッジの破断判断過程に対する例示図である。

【図9】毛細管ブリッジの存在及び不存在の例示図である。

【図10】コーティング層の断面積計算の例示図である。

【図11】コーティング層の体積計算の例示図である。

【図12】動画のフレーム全体に適用した動画分析フローチャートである。

【図13】動画の全てのフレームに対する分析結果によるコーティング層の断面積変化グラフである。

【図14】動画の全てのフレームに対する分析結果によるコーティング層の体積変化グラフである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下では、本発明は説明される実施形態に限定されず、本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、多様に変更され得ることが理解できる。

【0016】

なお、本発明の各実施形態において、一例として説明される構造、形状及び数値は、本発明の技術的事項の理解を助けるための例に過ぎないため、これに限定されるものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱せずに、多様に変更可能であることが理解できる。本発明の実施形態は、互いに組み合わせて、様々な新しい実施形態が行われる。

【0017】

そして、本発明に参照された図面において、本発明の全体内容に照らして実質的に同一の構成及び機能を有した構成要素は、同一符号を用いる。

【0018】

以下では、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できるようにするために、本発明の実施形態を添付した図面を参照して詳細に説明する。

【0019】

図１は、本発明の一実施形態に係るディップコーティング塗布形状の測定装置の一例示図である。

【0020】

図１を参照すると、ディップコーティング塗布形状の測定装置１０は、基材１１のコーティング層に対する分析のために、光源１４、カメラ１５及びコーティング形状測定器２０を含むことができる。

【0021】

光源１４は、上記コーティング形状測定器２０の制御によって動作し、基材１１に光を照射することができる。

【0022】

カメラ１５は、上記コーティング形状測定器２０の制御によって動作し、光源１４の動作と同期でき、コーティングされていない基材１１またはコーティングされた基材１１を撮影して基材イメージまたはコーティングイメージを上記コーティング形状測定器２０に提供することができる。

【0023】

一例として、コーティング形状測定器２０は、制御器２１及びコーティング分析器２２を含むことができる。上記制御器２１は、光源１４及びカメラ１５の動作を制御することができる。上記コーティング分析器２２は、上記カメラ１５から入力された基材イメージまたはコーティングイメージを用いてコーティング層を分析することができる。

【0024】

なお、図１において、１１ａは基材１１のコーティング層であり、１６はコーティングプール（ｃｏａｔｉｎｇ ｐｏｏｌ）であり、１６ａはコーティング溶液である。

【0025】

例えば、本発明に適用された基材１１は、円筒状のＳｉＯ_２基材となることができ、一例として、基材の直径は約３ｍｍであることができる。コーティング溶液１６ａはシリコーンオイルであることができ、コーティング溶液の粘度は１０，０００ｃＳｔであることができ、比重は０．９７５であることができる。

【0026】

一方、カメラ１５を用いた基材１１に対する撮影について例を挙げて説明すると、基材１１のイメージを撮影した後、基材１１を深さ１ｍｍのコーティングプール１６に１ｍｍ／ｓの速度で浸漬し、基材１１がコーティングプール１６の底に接してから２秒後に１ｍｍ／ｓの速度で基材１１を引き出した。同時に約５分間コーティング層１１ａの変化を動画で撮影した後、基材１１のコーティング層１１ａのピクセル単位断面積及びピクセル単位体積を計算し、この後にピクセル単位体積を実測単位体積に変換した後、実際に塗布されたコーティング層の体積と比較して長さ単位誤差率を計算した。これに対する詳細な説明は後述する。

【0027】

図２は、本発明の一実施形態に係るコーティング分析器の一例示図である。

【0028】

図２を参照すると、コーティング分析器２２は、基材イメージ獲得部１００、コーティングイメージ獲得部２００、基材位置獲得部３００、イメージ前処理部４００、コーティング層イメージ獲得部５００、及びコーティング層分析部６００を含むことができる。

【0029】

基材イメージ獲得部１００は、コーティングされていない基材１１に対する基材イメージＭ１を獲得し、上記基材イメージから設定された領域を有するテンプレートＴＰを生成して上記基材位置獲得部３００に出力することができる。

【0030】

コーティングイメージ獲得部２００は、上記基材１１がコーティングされた後、コーティングされた基材に対するコーティングイメージＭ２を獲得して上記基材位置獲得部３００に出力することができる。

【0031】

基材位置獲得部３００は、上記基材イメージＭ１と上記コーティングイメージＭ２との間のテンプレートＴＰマッチングを介して、上記コーティングイメージＭ２から上記基材１１の位置情報を獲得することができる。

【0032】

イメージ前処理部４００は、上記コーティングイメージＭ２から上記基材１１に連結されていない成分を除去するイメージ前処理を行うことができる。

【0033】

コーティング層イメージ獲得部５００は、上記基材の位置情報を用いて、上記イメージ前処理を介したコーティングイメージＭ２から上記基材イメージＭ１を除去して、コーティング層イメージＭ６を獲得することができる。

【0034】

コーティング層分析部６００は、上記コーティング層イメージＭ６からコーティング層の形状を分析してコーティング層の形状指標（例：断面積、体積）を獲得することができる。

【0035】

例えば、上記基材イメージ獲得部１００において、上記テンプレートＴＰは、上記基材１１が機器１に結合される結合部ＣＰを含むことができる。

【0036】

上記基材位置獲得部３００は、上記テンプレートＴＰマッチングの前に、上記基材イメージＭ１及び上記コーティングイメージＭ２を２値化してモノクロイメージに変換し、上記基材イメージＭ１及び上記コーティングイメージＭ２のそれぞれのモノクロイメージに基づいて、上記テンプレートＴＰマッチングを行うことができる。

【0037】

上記基材位置獲得部３００は、上記モノクロの基材イメージＭ１から基材に該当する４つの頂点を検出し、上記基材の４つの頂点を用いて上記基材の位置情報を獲得することができる。

【0038】

上記イメージ前処理部４００は、上記コーティングイメージＭ２とコーティングプール（ｃｏａｔｉｎｇ ｐｏｏｌ）１６との間に流体が連結された毛細管ブリッジ（Ｃａｐｉｌｌａｒｙ Ｂｒｉｄｇｅ：ＣＢ）の存在有無を判断し、上記毛細管ブリッジ（ＣＢ）が破断された場合に、上記イメージ前処理を行うことができる。

【0039】

上記イメージ前処理部４００において、上記基材１１に連結されていない成分は上記コーティングプール（ｃｏａｔｉｎｇ ｐｏｏｌ）を含むことができる。

【0040】

上記コーティング層分析部６００において、上記コーティング層の形状指標はコーティング層の断面積及びコーティング層の体積を含むことができる。一例として、上記コーティング層分析部６００において、上記コーティング層の断面積及び体積は、上記コーティング層を構成する全ての点が個数を求めて、これに基づいてピクセル単位断面積及びピクセル単位体積を求めることができる。

【0041】

一例として、上記基材イメージ獲得部１００、コーティングイメージ獲得部２００、基材位置獲得部３００、イメージ前処理部４００、コーティング層イメージ獲得部５００、及びコーティング層分析部６００の全ては、１つのプロセッサで実現できるか、別途の個別プロセッサで実現できる。

【0042】

上記基材イメージ獲得部１００、コーティングイメージ獲得部２００、基材位置獲得部３００、イメージ前処理部４００、コーティング層イメージ獲得部５００、及びコーティング層分析部６００のそれぞれにおける動作については、下記の説明を参照することができる。

【0043】

本発明の各図面について、同一符号及び同一機能の構成要素については、できるだけ不要な重複説明を省略することができ、相違点について説明することができる。

【0044】

上述した本発明の実施形態に係るディップコーティング塗布形状の測定装置に対する説明と、後述するディップコーティング塗布形状の測定方法に対する説明は、補完的に相互適用することができ、これによって重複説明は省略することができる。

【0045】

図３は、本発明の一実施形態に係るディップコーティング塗布形状の測定方法の一例示図であり、図４は、図３の詳細図であり、図５は、基材イメージ及びコーティングイメージの例示図である。

【0046】

図３及び図４を参照すると、本発明の一実施形態に係るディップコーティング塗布形状の測定方法は、基材イメージＭ１を獲得し、テンプレートＴＰを生成する第１段階（Ｓ１００）、コーティングイメージＭ２を獲得する第２段階（Ｓ２００）、基材１１の位置情報を獲得する第３段階（Ｓ３００）、イメージ前処理を行う第４段階（Ｓ４００）、コーティング層イメージＭ６を獲得する第５段階（Ｓ５００）、及びコーティング層の形状指標を獲得する第６段階（Ｓ６００）を含むことができる。

【0047】

図３を参照すると、第１段階（Ｓ１００）では、コーティングされていない基材１１に対する基材イメージＭ１を獲得し、上記基材イメージから設定された領域を有するテンプレートＴＰを生成することができる。一例として、第１段階（Ｓ１００）は、図２の基材イメージ獲得部１００によって行うことができる。例えば、コーティング工程を始める前に基材１１のシルエットイメージを撮影してシルエットイメージからテンプレートＴＰを生成することができる。

【0048】

第２段階（Ｓ２００）では、上記基材１１がコーティングされた後、コーティングされた基材に対するコーティングイメージＭ２を獲得することができる。一例として、第２段階（Ｓ２００）は、図２のコーティングイメージ獲得部２００によって行うことができる。例えば、コーティングイメージＭ２である実験イメージは、基材がコーティングプールのコーティング溶液でコーティングされた後に、コーティングされた基材に対するシルエットイメージをカメラ１５で撮影して獲得することができる。

【0049】

第３段階（Ｓ３００）では、上記基材イメージＭ１と上記コーティングイメージＭ２との間のテンプレートＴＰマッチングを介して、上記コーティングイメージＭ２から上記基材１１の位置情報を獲得することができる。一例として、第３段階（Ｓ３００）は、図２の基材位置獲得部３００によって行うことができる。

【0050】

例えば、上記テンプレートマッチングを介して実験イメージＭ２から基材１１の位置を把握する前に、テンプレートイメージ及びコーティングイメージをモノクロに２値化した後、２つのテンプレートイメージとコーティングイメージとの間でテンプレートマッチングを用いて基材の位置を見つけることができる。ここで、テンプレートマッチングは、コーティングイメージの中からテンプレートイメージと最も類似度の高い領域を探索する技法である。そして、類似度を計算する方法には、相関係数マッチング（Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ；ＣＣＯＥＦＦ）、相関関係マッチング（Ｃｒｏｓｓ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ；ＣＣＯＲＲ）、二乗差マッチング（Ｓｑｕａｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ；ＳＱＤＩＦＦ）などの方法のうち１つが適用されることができる。本例示では、ＣＣＯＥＦＦ方法が用いられたが、これに限定されず、テンプレートの位置がうまく計算できるなら、如何なる方法を用いても構わない。

【0051】

一方、図５を参照すると、Ｍ１は基材イメージであり、Ｍ２はコーティングイメージであり、Ｍ３はマッチング領域ＴＭＡが表示されたコーティングイメージであり、Ｍ４は前処理されたコーティングイメージであり、Ｍ５は前処理されたコーティングイメージからマッチング領域が除去された初期コーティング層イメージである。そして、Ｍ６は初期コーティング層イメージから後処理された最終コーティング層イメージである。

【0052】

第４段階（Ｓ４００）では、上記コーティングイメージＭ２から上記基材１１に連結されていない成分（例：コーティングプール）を除去するイメージ前処理を行うことができる。一例として、第４段階（Ｓ４００）は、図２のイメージ前処理部４００によって行うことができる。

【0053】

例えば、上記イメージ前処理では、コーティング層が塗布された基材イメージＭ３以外のコーティングプール１６などの全ての領域を除去することができる。図５において、Ｍ４はイメージ前処理されたコーティングイメージを示している。

【0054】

第５段階（Ｓ５００）では、上記基材の位置情報を用いて、上記イメージ前処理を介したコーティングイメージＭ２から上記基材イメージＭ１を除去してコーティング層イメージＭ５、Ｍ６を獲得することができる。一例として、第５段階（Ｓ５００）は、図２のコーティング層イメージ獲得部５００によって行うことができる。初期コーティング層イメージＭ５は後処理されると、最終コーティング層イメージＭ６が獲得できる。

【0055】

例えば、コーティング層イメージＭ６は、テンプレートマッチング領域ＴＭＡに該当する基材の位置情報を用いて、コーティング層が塗布されたコーティングイメージＭ４からテンプレートマッチング領域ＴＭＡを除去して獲得することができる。図５において、Ｍ３及びＭ５を比較すると、Ｍ３のテンプレートマッチング領域ＴＭＡが除去されたことが確認できる。

【0056】

第６段階（Ｓ６００）では、上記コーティング層イメージＭ６からコーティング層の形状を分析してコーティング層の形状指標（例：断面積、体積）を獲得することができる。一例として、第６段階（Ｓ６００）は、図２のコーティング層分析部６００によって行うことができる。

【0057】

例えば、初期コーティング層イメージＭ５がイメージ後処理された後に生成された最終コーティング層イメージＭ６を分析することができる。ここで、イメージ後処理は、初期コーティング層イメージＭ５からまだ除去されていない不要な領域及びノイズを除去して、最終コーティング層イメージＭ６を確保することができる。このようなイメージ後処理は、第５段階で行われることもでき、第６段階で行われることもできる。

【0058】

この後、上記最終コーティング層イメージＭ６を用いて、コーティング層の厚さなどのコーティング層の形状指標を定量化することができる。

【0059】

図４を参照すると、第１段階（Ｓ１００）では、カメラ１５で撮影した基材イメージＭ１をローディングし、第２段階（Ｓ２００）では、カメラで撮影したコーティングイメージＭ３をローディングすることができる。上記基材イメージＭ１及びコーティングイメージＭ３は、荷電時にカメラ１５によって撮影され、コーティング分析器（図１の２２）の内部メモリに保存されることができる。

【0060】

この後、第３段階（Ｓ３００）では、図５に示したように、基材イメージＭ１において実際基材が位置する範囲及びテンプレートとして用いる領域ＴＭＡを設定することができる。このとき、基材イメージＭ１の範囲は、コーティング層イメージの確保のために横に広く設定されて予想されるコーティング層の左右末端を全て含むことができる。次に、基材イメージＭ１及びコーティングイメージＭ２の両方をモノクロに２値化することができる（Ｓ３１０、Ｓ３２０）。一例として、イメージの２値化は、全体イメージのコントラスト差を自動的に認識するアダプティブスレッショルド（ａｄａｐｔｉｖｅ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｉｎｇ）技法を用いることができる。その後、このような基材のモノクロイメージから基材の４つの頂点を検出して、その頂点の座標を内部メモリに保存することができる（Ｓ３３０）。これについては、図７を参照することができる。その後、テンプレートマッチング領域ＴＭＡとコーティングイメージＭ２との間のテンプレートマッチングによって基材の位置を把握することができる。

【0061】

次に、第４段階（Ｓ４００）では、カメラ（図１の１５）で撮影された動画（図９のＶ１、Ｖ２）は、基材がコーティングプール（図１の１６）から抜け出し始めた時点から撮影され、図９のＶ１のように、前半部には、基材１１の下端部とコーティングプールとの間にコーティング溶液１６ａが連結されている毛細管ブリッジ（ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｂｒｉｄｇｅ）ＣＢが存在することができる。このような毛細管ブリッジＣＢは、経時によって薄くなって破断され、該当時点以降から基材のコーティング層１１ａがコーティングプール１６から完全に分離された後、コーティング層分析が行われるようになる。これによって、コーティング層分析を行うためには、毛細管ブリッジ（ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｂｒｉｄｇｅ）が破断されたかを確認する段階が必要である（Ｓ４１０）。これについては、図８を参照することができる。

【0062】

例えば、毛細管ブリッジ（ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｂｒｉｄｇｅ）が破断されなかった場合、コーティング層分析に進むことなく終了されることができる。毛細管ブリッジ（ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｂｒｉｄｇｅ）が破断された場合、イメージ前処理過程が行われることができる。一例として、コーティングイメージの下端に連結されたコーティング流体を除去する過程は、コネクテッドコンポーネントラベリング（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｌａｂｅｌｉｎｇ）技法によって行われることができる。コネクテッドコンポーネントラベリング（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｌａｂｅｌｉｎｇ）技法は、イメージにおいて一つの「塊」で繋がっている物体と分離されている物体を分けて認識する映像分析技法である。

【0063】

この後、コーティングされた基材の領域とコーティング溶液の領域が完全に分離された後には、イメージ前処理過程が行われ、前段階で検出した基材の４つの頂点に基づいて基材の中心点を選定し（Ｓ４２０）、基材の中心点は必ず基材の内部に位置するため、該当頂点と連結されていない成分をコネクテッドコンポーネントラベリング（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｌａｂｅｌｉｎｇ）技法によって除去してイメージ前処理を行うことができる（Ｓ４３０）。

【0064】

次に、第５段階（Ｓ５００）では、前処理されたイメージから基材のイメージを除去し、図５のイメージＭ５に示したように、基材のイメージが除去されたコーティング層イメージＭ５を獲得することができ（Ｓ５１０）、またコーティング層イメージＭ５から基材範囲の上端、左側、右の外側のピクセルを除去して不要な領域を除去することができる（Ｓ５２０）。ここで、基材イメージの下端の外側のピクセルは除去しないが、これは該当イメージ領域にコーティング層が含まれるためである。

【0065】

次に、第６段階（Ｓ６００）では、コーティング層分析の前にコーティング層イメージに対する後処理過程を行うことができる（Ｓ６０１、Ｓ６０２、Ｓ６０３）。コーティング層イメージＭ６から予想されるコーティング深さの上端のピクセルを除去してノイズを除去することができる。また、予想されるコーティング深さは、動画の最後のフレームのコーティング層の深さから求められ、動画の全てのフレームに対して同じ値が適用される。

【0066】

上述した過程を介して獲得されたコーティング層イメージからコーティング層の断面積及びコーティング層の体積を計算することができる。これについては、図１１を参照することができる。

【0067】

図６は、基材イメージ及びテンプレート領域の例示図である。

【0068】

図６を参照すると、上記第１段階（Ｓ１００）においては、基材イメージＭ１に基づいた上記テンプレートＴＰ（またはテンプレートイメージ）は、上記基材１１が機器１に結合される結合部ＣＰを含む。

【0069】

例えば、テンプレートＴＰは、基材１１が機器に結合された結合部ＣＰを含むことができ、このようなテンプレートＴＰはテンプレートマッチングを介してコーティングイメージ（または実験イメージ）から基材の位置を把握するために用いられることができる。また、テンプレートＴＰには、基材が機器に結合された結合部ＣＰが含まれる必要があるが、これは、該当情報に基づいて基材の高さ方向位置を計算するためである。

【0070】

図６において、下部の四角形態が基材１１に該当し、上部の平らな部分は基材１１が結合された機器１の一部分に該当する。

【0071】

図４、図５及び図６を参照すると、上記第３段階（Ｓ３００）では、上記テンプレートＴＰマッチングの前に、上記基材イメージＭ１及び上記コーティングイメージＭ２を２値化してモノクロイメージに変換し、上記基材イメージＭ１及び上記コーティングイメージＭ２のそれぞれのモノクロイメージに基づいて、上記テンプレートＴＰマッチングを行うことができる。

【0072】

図７は、基材の頂点検出過程に対する例示図である。

【0073】

図４及び図７を参照すると、上記第３段階（Ｓ３００）においては、上記モノクロの基材イメージＭ１において基材に該当する４つの頂点を検出し、上記基材の４つの頂点を用いて上記基材の位置情報を獲得することができる。

【0074】

例えば、上記第３段階（Ｓ３００）では、まず、基材のイメージＭ１から外郭境界線を抽出することができる（Ｓ３３１）。これは、一例として「Ｃａｎｎｙｅｄｇｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ」技法を用いて進行することができ、これに必要な変数は事前に設定されて、動画の全てのフレームに対して一括適用されることができる。

【0075】

この後、上記外郭境界線から直線を検出することができる（Ｓ３３３）。これは、一例として「Ｈｏｕｇｈ ｌｉｎｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ」技法を用いて進行されることができ、これに必要な変数は事前に設定されて、動画の全てのフレームに対して一括適用されることができる。

【0076】

この後、上記検出された直線から垂直、水平をなす直線を集めてから、基材イメージ領域の上端、左側、下端、右側に分類し、各領域で外郭境界線と最もうまく一致する直線が基材の４辺となることができる（Ｓ３３５）。

【0077】

そして、４辺の交点から頂点の座標を計算して基材イメージに頂点の座標を求めることができる（Ｓ３３７）。

【0078】

一例として、コーティング層イメージにおける頂点の座標は、基材イメージの頂点の座標にコーティング層イメージにおける基材の位置を加えて計算することができる。

【0079】

図８は、毛細管ブリッジの破断判断過程に対する例示図であり、図９は、毛細管ブリッジの存在及び不存在の例示図である。

【0080】

図４、図８及び図９を参照すると、上記第４段階（Ｓ４００）では、上記コーティングイメージＭ２とコーティングプール（ｃｏａｔｉｎｇ ｐｏｏｌ）１６との間に流体が連結された毛細管ブリッジ（Ｃａｐｉｌｌａｒｙ Ｂｒｉｇｄｅ：ＣＢ）の存在有無を判断し、上記毛細管ブリッジＣＢが破断された場合に上記イメージ前処理を行うことができる。一例として、上記基材１１に連結されていない成分は、上記コーティングプール（ｃｏａｔｉｎｇ ｐｏｏｌ）を含むことができる。

【0081】

例えば、図８及び図９を参照すると、まず第４段階（Ｓ４００）では、基材位置における下方の２つの頂点の座標を求める（Ｓ４１１）。そして、２点からコーティングイメージの下端までを検出領域に設定した後（Ｓ４１２）、該当領域内で黒色のみからなる列があるか否かを計算し、もし黒色のみからなる列があるとしたら、毛細管ブリッジ（ＣＢ）が破断していないものと判断し（Ｓ４１３）、そうでなければ、毛細管ブリッジ（ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｂｒｉｄｇｅ）が破断されたと判断することができる。

【0082】

図１０は、コーティング層の断面積計算の例示図であり、図１１は、コーティング層の体積計算の例示図である。

【0083】

例えば、図１０を参照すると、第６段階（Ｓ６００）では、コーティング層のみを抽出したイメージにおいて、コーティング層に該当するイメージのピクセルの総個数を数えて断面的に決定することができる（Ｓ６１０）。

【0084】

図１１を参照すると、第６段階（Ｓ６００）では、上記基材の４つの頂点から基材の中央線を求める（Ｓ６２１）。基材は円筒形態で軸対称性を満たすため、コーティング層イメージの各ピクセルから基材の中央線までの距離を求める（Ｓ６２２）。この距離を半径に設定して円周を計算した後、これを全てのピクセルについて加え、このとき、中央線を起点として左の点と右の点が重複して計算されたため、合計を２で割ると、区分求積法の原理にしたがってコーティング層のピクセル単位体積が計算される（Ｓ６２３）。この後、基材の下方の２つの頂点間のピクセル距離と基材の幅からピクセル当たりの実測距離を計算し（Ｓ６２４）、これに基づいてコーティング層のピクセル単位体積をコーティング層の実測単位体積に換算することができる（Ｓ６２５）。

【0085】

図１２は、動画のフレーム全体に適用した動画分析フローチャートである。

【0086】

図１２を参照すると、第６段階（Ｓ６００）の動画分析において、動画のフレームに対して本発明の分析を適用して分析すると、まず全てのフレームが分析されたかを判断し（Ｓ６３１）、全てのフレームが分析された場合、本分析過程を終了し、そうでない場合、前のフレームで基材位置が伝達されたか否かを判断することができる（Ｓ６３２）。前のフレームで基材位置が伝達されていない場合には、テンプレートマッチング範囲をフレーム全体に設定する（Ｓ６３３）。前のフレームで基材位置が伝達された場合には、テンプレートマッチング範囲を前の基材位置から±１０ピクセルに設定する（Ｓ６３４）。この後、次のフレーム分析を行い（Ｓ６３５）、その分析結果を記録する（Ｓ６３６）。

【0087】

ここで、最初にフレームを分析するときには、全ての領域をテンプレートマッチングの範囲に設定した。前のフレームにおける基材の位置から±１０ピクセルの余白を加えた範囲をテンプレートマッチングの範囲に限定したが、これは、テンプレートマッチングの際に、探索するピクセルの個数を減らして分析速度を向上するためである。

【0088】

図１３は、動画の全てのフレームに対する分析結果によるコーティング層の断面積変化グラフであり、図１４は、動画の全てのフレームに対する分析結果によるコーティング層の体積変化グラフである。

【0089】

図１３及び図１４を参照すると、毛細管ブリッジ（Ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｂｒｉｄｇｅ）が破断された直後には、断面積と体積が大きい値から急速に減少する誤差を示しているが、この後に２つのデータの全てが安定した値を示している。

【0090】

図１３のピクセル単位断面積は、実測値を計算し難いため、データの定性的な傾向のみを確認する目的で用い、図１４のピクセル単位体積は、実際塗布された流体の体積と比較して誤差を検証した。実際の体積は、コーティング前後の基材の重量変化と流体の比重を用いて計算した。計算結果の体積単位誤差を長さ単位誤差に換算した結果、本実施例は、コーティング層の厚さを１０％～２０％の精密度であることが観測できた。

【0091】

上述のような本発明は、ディップコーティング過程の理論的な解釈のための諸知識として活用され、効果的な工程設計が可能であり、精密化・小型化されている製造業市場においてコーティング層の制御に対する関心は、継続的に増加している傾向にあるため、本発明が適用される市場も拡大すると予想される。

【0092】

一方、本発明の一実施形態に係るディップコーティング塗布形状の測定装置のコーティング分析器２２は、プロセッサ（例：中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィック処理装置（ＧＰＵ）、マイクロプロセッサ、特定用途向け半導体（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＡＳＩＣ）、Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙｓ（ＦＰＧＡ）など）、メモリ（例：揮発性メモリ（例えば、ＲＡＭなど）、不揮発性メモリ（例えば、ＲＯＭ、フラッシュメモリなど）、入力デバイス（例：キーボード、マウス、ペン、音声入力デバイス、タッチ入力デバイス、赤外線カメラ、ビデオ入力デバイスなど）、出力デバイス（例：ディスプレイ、スピーカー、プリンタなど）、及び通信接続装置（例：モデム、ネットワークインターフェースカード（ＮＩＣ）、統合ネットワークインタフェース、無線周波数送信機／受信機、赤外線ポート、ＵＳＢ接続装置など）が相互接続（例：周辺構成要素の相互接続（ＰＣＩ）、ＵＳＢ、ファームウェア（ＩＥＥＥ １３９４）、光学的バス構造、ネットワークなど）されたコンピューティング環境で実現できる。

【0093】

上記コンピューティング環境は、パーソナルコンピュータ、サーバコンピュータ、ハンドヘルドまたはラップトップデバイス、モバイルデバイス（モバイルフォン、ＰＤＡ、メディアプレーヤーなど）、マルチプロセッサシステム、消費者電子機器、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ、任意の上述されたシステムまたはデバイスを含む分散コンピューティング環境などで実現できるが、これに限定されない。

【0094】

以上では本発明を実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨から逸脱せずに当該発明が属する分野において通常の知識を有するものであれば、誰も様々な変形が可能である。

【符号の説明】

【0095】

１１ 基材
１００ 基材イメージ獲得部
２００ コーティングイメージ獲得部
３００ 基材位置獲得部
４００ イメージ前処理部
５００ コーティング層イメージ獲得部
６００ コーティング層分析部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】