JP6639896B2 - 気密性検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車部品の気密性を検査する装置に関する。

気密性が要求される部品の検査装置として、特許文献１には、検査対象物を浸漬させる液体が収容された液槽と、液槽内にレーザビームを照射するレーザビーム光源と、液槽の側部から検査対象物の上部を撮像するＣＣＤカメラと、このＣＣＤカメラから得られた画像信号を解析する画像処理装置とを備えたものが開示されている。

この検査装置は、レーザビーム光源によって液槽内の液体にレーザビームを照射し、検査対象物の上部を過ぎるレーザビーム帯を形成した上で、この検査対象物の上部を、液槽の側壁部の外側に配したＣＣＤカメラによって撮像する。液体中にレーザビームを照射することにより、液体中に気泡が存在する場合にはこれを発光させることができ、ＣＣＤカメラで撮像したときに、その画像データに含まれる気泡を画像処理装置によって認識し易くなる。

特開平１１−２６４７８１号公報

従来の気密性検査装置では、液槽の側壁部の外側に配置されるＣＣＤカメラによって検査対象物の上部を撮像する構成であることから、液槽の側壁部は透明な板ガラスにより構成され、また、液槽に収容される液体は透明なものでなければならない。

しかしながら、自動車部品のように大量生産されるものを検査する場合には、加工時に部品に使用された切削液等の付着物が多数の部品とともに浸漬されることで、この液体の透明度が低下し、気泡を検出し難くなるという問題があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、多数の検査対象物の気密性を好適に検査することが可能な気密性検査装置を提供することを課題とする。

本発明は上記の課題を解決するためのものであり、検査対象物から漏れ出る気泡の有無により、その気密性を検査する装置において、前記検査対象物を浸漬させる液体を収容する液槽と、前記液槽の上方から前記液体の液面を所定時間撮像して複数の画像データを取得する撮像装置と、前記画像データにおける前記液面の輝度の変化により前記気泡の有無を認識する画像処理装置と、を備えることを特徴とする。

このように本発明は、液槽に収容される液体の液面を上方の撮像装置により所定時間撮像し、その画像データにおける輝度の変化を気泡として検出するものであるため、多数の検査対象物が液体に浸漬され、液体の透明度が低下したとしても、その影響を受けることなく長期にわたって気泡の有無、すなわち、多数の検査対象物における気密性の良否を判定することが可能になる。

また、前記画像処理装置は、前記撮像装置によって前記所定時間の経過とともに撮像された前記複数の画像データに含まれる前記気泡のうち、先に認識した第１の気泡と、後に認識した第２の気泡との輝度差を演算し、前記輝度差に基づいて前記検査対象物の気密性の良否を判定する演算処理部を備えることが望ましい。

第１の気泡と第２の気泡とが検査対象物から漏れ出たものである場合、その輝度は大きく変化しない。したがって、これらの輝度差が所定の基準値の範囲内にある場合には、検査対象物の気密性が不良であると判定できる。これにより、気密性検査装置における気泡の検出精度を向上させることができる。

また、前記液槽に収容される液体は、前記液面の反射率を５０％以下にする調整材を含むことが望ましい。

大量生産される部品を検査する場合、液槽内には多数の検査対象物（部品）が順次没入されることになる。これにより液面には、常に波紋が生じることになり、画像処理装置がこの波紋による液面の輝度の変化を気泡として誤認識するおそれがある。上記のように調整材を液体に添加して液面の反射率を低減させることで、この誤認識を可及的に防止でき、ひいては検査対象物から漏れ出た気泡を確実に捉えることができる。

本発明によれば、多数の検査対象物の気密性を好適に検査することが可能になる。

気密性検査装置の全体構成を示す側面図である。 液槽に収容される液面に気泡が生じた状態を示す平面図である。 画像処理装置の機能ブロック図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。図１乃至図３は、本発明に係る気密性検査装置の一実施形態を示す。

図１に示すように、気密性検査装置１は、検査対象物Ｗが浸漬される液体Ｌを収容する液槽２と、液体Ｌの液面Ｌａに光を照射する照明装置３と、液槽２の上方位置に配置される撮像装置４と、この撮像装置４により取得される画像データを解析する画像処理装置５とを備える。なお、この気密性検査装置１は、例えば工場等における工業製品の量産ラインにおいて使用されるものである。本実施形態では、検査対象物Ｗとして自動車のミッションケースを例示するが、これに限定されるものではない。

液槽２は、例えば金属製又は樹脂製のものであり、上部に開口部を有する直方体状に構成されるが、液槽２の材質及び形状はこれに限定されるものではない。また、本実施形態では、液槽２に収容される液体Ｌとして水が使用されるが、これに限定されるものではない。

照明装置３は、液槽２の上方位置に配置されており、下方に位置する液槽２内の液体Ｌにおける液面Ｌａに向かってその光を照射する。なお、図１では、液槽２の上方に配置される二個の照明装置３を例示するが、照明装置３の数はこれに限定されない。

撮像装置４は、液槽２に収容される液体Ｌの液面Ｌａを撮像するためのものである。撮像装置４は、例えばＣＣＤカメラにより構成されるが、これに限らずＣＭＯＳカメラその他の各種撮像機器を使用できる。また、図１では、液槽２の上方に配置される二個の撮像装置４を例示するが、撮像装置４の数はこれに限定されない。撮像装置４は、画像処理装置５に接続されており、液面Ｌａを所定時間撮像することにより取得した複数の画像データを画像処理装置５に順次送信する。

画像処理装置５は、例えばＣＰＵ、ＭＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、モニタ、入力インタフェース等の各種ハードウェアを実装するＰＣにより構成されるが、これに限定されない。図３に示すように、画像処理装置５は、ＣＰＵ等により構成される演算処理部６と、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等により構成される記憶部７と、撮像装置４との通信を実行する通信制御部８とを主に備える。これらの各要素は図示しないバスにより相互に接続されている。

撮像装置４が取得した画像データには、検査対象物Ｗから漏れ出た気泡Ｂの他、検査対象物Ｗを液体Ｌに浸漬させる際に生じた気泡、液面Ｌａに生じる波紋、さらには液面Ｌａ上を浮遊する塵芥その他の異物の像が含まれる。画像処理装置５は、検査対象物Ｗから漏れ出た気泡Ｂを確実に認識するとともに、検査対象物Ｗを液体Ｌに浸漬させたときに生じる気泡、波紋及び液面Ｌａ上を浮遊する異物を、リークに係る気泡Ｂであるとの誤認識を行うことがないように構成される。

具体的には、演算処理部６は、撮像装置４により取得された画像データのうち、輝度に変化が生じた部分（輝度が大きくなった部分）の面積を演算により求め、この面積が所定の基準値（上限値及び下限値）の範囲内にあるか否かを判定する。演算処理部６は、輝度に変化が生じた部分の面積が、この基準値の範囲内にあるときに、この部分を気泡Ｂであると認定する。

また、演算処理部６は、上記のように液面Ｌａにおいて輝度に変化が生じた部分の面積が基準値の範囲内である場合、この部分を気泡Ｂと認定した後に、図２に示すように、この気泡Ｂの位置を含む所定の面積の検査領域（図２において二点鎖線の四角形で表示する領域）Ｘを設定し、その後は画像データの全てではなく、設定した検査領域Ｘの範囲内のみでの検査を行う。

この検査領域Ｘは、検査対象物Ｗから漏れ出た気泡Ｂが液面Ｌａに現れた場合、ほぼ同じ位置に次の気泡Ｂが現れるという規則性に鑑みて設定されるものである。このように検査領域Ｘを限定することにより、画像処理装置５の処理速度を向上させ、検査を短時間で行うことができる。

また、演算処理部６は、検出した輝度の変化が基準値の範囲外である場合、これを、検査対象物Ｗを液体Ｌに浸漬させたときに生じる気泡、波紋あるいは異物であると認識し、リークの有無の評価に加えない。

記憶部７は、撮像装置４により撮像された画像データを解析するプログラム及び気泡Ｂの有無を判断するための各種基準値等を記憶している。このプログラムは、検査対象物Ｗから漏れ出た気泡Ｂを画像データから検出し、時間の経過とともに生じた複数の気泡Ｂの輝度差を演算し、この輝度差が所定の基準を満たす場合に、検査対象物Ｗにリークが発生したことを認定するものである。また、記憶部７は、撮像装置４から送信された画像データを保存できる。

通信制御部８は、撮像装置４に接続されており、撮像装置４により取得された液面Ｌａの画像データを受信する。また、通信制御部８は演算処理部６からの指令により、制御信号を撮像装置４に送信し得る。なお、通信制御部８は、照明装置３に接続されてもよく、そのオン・オフに係る制御信号を照明装置３に送信し得る。

自動車部品のように大量生産されるものを検査する場合、液槽２内には多数の検査対象物Ｗが一個又は複数個ずつ順次没入される。これにより液面Ｌａには、常に大小の波紋が生じることになる。また、検査対象物Ｗの種別によっては、加工の際に切削液（クーラント）等が付着したままの状態で液体Ｌに浸漬される場合がある。

この場合、切削液が液体Ｌに混入することによって液体Ｌが白濁するという傾向が、本発明者により確認されている。このように液体Ｌが白濁して透明性が失われると、液面Ｌａの反射率が高まる。この場合、照明装置３から照射される光の反射の如何によっては、液面Ｌａに生じた波紋を画像処理装置５が気泡Ｂであると誤認識するおそれがある。

上記のような不具合を防止するために、液体Ｌには、液面Ｌａの反射率を調整する調整材が添加されている。この調整材は、液体Ｌに添加されることで、液体Ｌを変色させることによって液面Ｌａの反射率を低下させる。この調整材により、液面Ｌａの反射率は、波長４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲において、５０％以下に調整され、より好ましくは３０％以下に調整される。本実施形態では、調整材として黒色のインクが使用されるが、これに限定されるものではない。具体的には、白濁化した液体Ｌに黒色のインクを添加し、この液体Ｌを黒色化することにより、その液面Ｌａの反射率を３０％以下に調整している。

以下、上記構成の気密性検査装置１による検査の方法について説明する。

本方法では、検査対象物Ｗは、その内部に空気が圧入された後に、液槽２に収容されている液体Ｌに浸漬される。あるいは、検査対象物Ｗは、液体Ｌに浸漬された後にその内部に空気が圧入される。なお、液槽２内の液体Ｌには、予め調整材である黒色のインクが添加されている。

検査対象物Ｗを液槽２内に浸漬させると、液面Ｌａに波紋が発生する。この波紋を可及的に小さくするために、所定時間（例えば７秒）、この状態のまま待機する。その後、照明装置３が点灯し、液面Ｌａの撮像が開始する（撮像工程）。撮像装置４は、所定時間（例えば５秒）で、所定の時間間隔（例えば０．１秒）にて液面Ｌａを撮像し、得られた複数の画像データを画像処理装置５へと送信する。撮像装置４は、このような所定時間における液面Ｌａの撮像を複数回（例えば合計３回）繰り返す。

画像処理装置５は、通信制御部８により画像データを受信すると、この画像データを記憶部７に保存するとともに、演算処理部６による画像データの解析を開始する。画像処理装置５は、時間の経過とともに取得された複数の画像データから、液面Ｌａの輝度（ｃｄ／ｍ^２）が変化する部分を検出する。

画像処理装置５の演算処理部６は、時間の経過とともに輝度が変化する液面Ｌａの部分を検出した場合、その部分の面積を演算する。さらに演算処理部６は、演算した面積を記憶部７に記憶される基準値（上限値及び下限値）と比較して、この面積の値が基準値の範囲値内にある場合にのみ、これを気泡Ｂであると認定する。

演算処理部６は、時間の経過とともに認識した気泡Ｂのうち、最初に気泡（以下「第１の気泡」という）Ｂ１を検出すると、第１の気泡Ｂ１の周辺に検査領域Ｘ（図２参照）を設定する。

演算処理部６は、第１の気泡Ｂ１の後に、検査領域Ｘ内で輝度及び面積の基準を満たす気泡（以下「第２の気泡」という）Ｂ２を検出すると、第１の気泡Ｂ１の輝度と第２の気泡Ｂ２の輝度との差を演算する。演算処理部６は、演算した輝度差が記憶部７に記憶される所定の基準値の範囲内にある場合に、検査対象物Ｗにリークが生じていると判定し、輝度差とこの判定結果とをモニタに表示させる。検査が終了した検査対象物Ｗは、液槽２から引き上げられ、新たな検査対象物Ｗが液体Ｌに没入される。

以上説明した本実施形態に係る気密性検査装置１によれば、液槽２に収容される液体Ｌの液面Ｌａを撮像装置４により所定時間撮像し、その画像データにおける輝度の変化を気泡Ｂとして検出するものであるため、多数の検査対象物Ｗが液体Ｌに浸漬され、液体Ｌの透明度が低下したとしても、気密性検査装置１は、その影響を受けることなく検査対象物Ｗのリークの有無を判定することができる。したがって、量産ラインにおいて、サイクルタイムが短い場合でも、多数の検査対象物Ｗにおけるリークの有無を確実に検査することができる。

また、画像処理装置５は、撮像装置４によって所定時間の経過とともに撮像された複数の画像データに含まれる気泡Ｂのうち、先に認識した第１の気泡Ｂ１と、後に認識した第２の気泡Ｂ２との輝度差を演算し、基準値と比較する。このようにして検査対象物Ｗにおけるリークの有無を判定することで、リークの検出精度を高めることができる。さらに、調整材によって液槽２内に収容される液体Ｌにおける液面Ｌａの反射率が低くなるように調整することによっても、リークの検出精度を向上させることができる。

以上によれば、この気密性検査装置１は、量産部品のように多数の検査対象物Ｗを効率良く検査することが可能であり、これによって製品の製造効率を飛躍的に高め、製造コストを大幅に削減することが可能になる。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、また、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

上記の実施形態において、撮像装置４によって撮像される複数の画像データに含まれる複数の気泡Ｂのうち、先に認識した第１の気泡Ｂ１と、後に認識した第２の気泡Ｂ２との輝度の差に基づいて、検査対象物Ｗの気密性の良否を判定する画像処理装置５の例を示したが、これに限定されない。例えば、画像処理装置５は、第１の気泡Ｂ１と、第２の気泡Ｂ２の後に液面Ｌａに現れる第３の気泡、第４の気泡との輝度差に基づいて、検査対象物Ｗの気密性の良否を判定することも可能である。

また、画像処理装置５は、第１の気泡Ｂ１と第２の気泡Ｂとの輝度差に基づくことなく、液面Ｌａに輝度の変化が生じた場合に、輝度が大きくなった部分の面積を求め、この面積が所定の基準値の範囲内にあるときに、これを検査対象物Ｗから漏れ出た気泡Ｂであると認定し、気密性の不具合を判定することも可能である。

上記の実施形態では、画像処理装置５が第１の気泡Ｂ１を検出した後に、所定面積の検査領域Ｘを画像データに設定する例を示したが、これに限定されない。画像処理装置５は、当然に画像データの全ての領域を検査することが可能である。この場合、画像処理装置５は、画像データに含まれる異物を以下のように検出し得る。画像処理装置５がその検出対象とする気泡Ｂは、液面Ｌａに到達した時点で消失する。これに対し、異物の場合には、液面Ｌａに留まって浮遊した状態となる。画像処理装置５は、この異物の存在を輝度の変化として検出した場合であっても、この異物の変化が一定時間、液面Ｌａ上で一定距離を移動した時点で、これを気泡Ｂではないものとして検出対象から除外することができる。これにより、量産ラインに使用される気密性検査装置１のロバスト性を向上させることができる。

１ 気密性検査装置
２ 液槽
４ 撮像装置
５ 画像処理装置
６ 演算処理部
Ｌ 液体
Ｗ 検査対象物
Ｂ 気泡
Ｂ１ 第１の気泡
Ｂ２ 第２の気泡

Claims (3)

1. 検査対象物から漏れ出る気泡の有無により、その気密性を検査する装置において、
   前記検査対象物を浸漬させる液体を収容する液槽と、
   前記液槽の上方から前記液体の液面を所定時間撮像して複数の画像データを取得する撮像装置と、
   前記画像データにおける前記液面の輝度の変化により前記気泡の有無を認識する画像処理装置と、を備え、
   前記画像処理装置は、前記撮像装置によって前記所定時間の経過とともに撮像された前記複数の画像データに含まれる前記気泡のうち、先に認識した第１の気泡と、後に認識した第２の気泡との輝度差を演算し、前記輝度差に基づいて前記検査対象物の気密性の良否を判定する演算処理部を備えることを特徴とする気密性検査装置。
2. 前記液槽に収容される前記液体は、前記液面の反射率を５０％以下にする調整材を含む請求項１に記載の気密性検査装置。
3. 検査対象物から漏れ出る気泡の有無により、その気密性を検査する装置において、
   前記検査対象物を浸漬させる液体を収容する液槽と、
   前記液槽の上方から前記液体の液面を所定時間撮像して複数の画像データを取得する撮像装置と、
   前記画像データにおける前記液面の輝度の変化により前記気泡の有無を認識する画像処理装置と、を備え、
   前記液槽に収容される前記液体は、前記液面の反射率を５０％以下にする調整材を含むことを特徴とする気密性検査装置。

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