特許 6863196 気密性検査方法及び装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6863196

(24)【登録日】2021年4月5日

(45)【発行日】2021年4月21日

(54)【発明の名称】気密性検査方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   G01M 3/06 20060101AFI20210412BHJP

【ＦＩ】

   G01M3/06 G

【請求項の数】7

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2017-180789(P2017-180789)

(22)【出願日】2017年9月21日

(65)【公開番号】特開2019-56612(P2019-56612A)

(43)【公開日】2019年4月11日

【審査請求日】2020年5月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001748

【氏名又は名称】特許業務法人まこと国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】村越 仁

(72)【発明者】

【氏名】益田 栄二

(72)【発明者】

【氏名】海老納 康生

(72)【発明者】

【氏名】高水間 謙

(72)【発明者】

【氏名】川村 深雪

(72)【発明者】

【氏名】藤井 聡

【審査官】 森口 正治

(56)【参考文献】

【文献】 特開平8−5348（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2017−111077（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第5354999（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｍ ３／００−３／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液槽中に浸漬された被検査物の内部に加圧気体を充填し、該被検査物から漏れ出る気泡を検出することで、該被検査物の気密性を検査する気密性検査方法であって、
前記液槽の液面の上方で且つ前記被検査物の上方に光源を配置し、該光源から前記液槽の液面に対して円形又は正多角形のドット光が２次元配列されたパターンであるドット光パターンを照射する光照射工程と、
前記光照射工程によって照射したドット光パターンを構成する各ドット光の延びる方向をそれぞれ判定する方向判定工程と、
前記方向判定工程で判定した前記各ドット光の延びる方向のうち、所定数以上のドット光の延びる方向が、前記ドット光パターンを照射した前記液面の所定の領域を中心とする放射状である場合に、前記中心とする前記液面の領域に前記被検査物から漏れ出た気泡が浮上したと判定する気泡検出工程と、
を含むことを特徴とする気密性検査方法。

【請求項2】

前記光照射工程によって照射した前記ドット光パターンを撮像する撮像工程を更に含み、
前記方向判定工程において、前記撮像工程で撮像した前記ドット光パターンの撮像画像を画像処理することにより、前記ドット光パターンを構成する各ドット光に対応する画素領域であるドット光画素領域の延びる方向をそれぞれ判定し、
前記気泡検出工程において、前記方向判定工程で判定した前記各ドット光画素領域の延びる方向のうち、所定数以上のドット光画素領域の延びる方向が、前記撮像画像における所定の画素領域を中心とする放射状である場合に、前記中心とする画素領域に対応する前記液面の領域に前記被検査物から漏れ出た気泡が浮上したと判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の気密性検査方法。

【請求項3】

前記撮像工程において、前記ドット光パターンを複数回連続して撮像し、
前記方向判定工程において、前記複数回撮像した前記ドット光パターンの撮像画像をそれぞれ２値化して合成することで２値化合成画像を生成し、該生成した２値化合成画像における前記各ドット光画素領域の延びる方向を判定する、
ことを特徴とする請求項２に記載の気密性検査方法。

【請求項4】

前記方向判定工程において、前記２値化合成画像における前記各ドット光画素領域のうち、輪郭の長さが所定値以上であり、なお且つ、輪郭の近似楕円又は外接矩形の長辺／短辺が所定値以上であるドット光画素領域を抽出し、該抽出した各ドット光画素領域の輪郭の近似楕円又は外接矩形の長辺の方向が該抽出した各ドット光画素領域の延びる方向であると判定し、
前記気泡検出工程において、前記抽出した各ドット光画素領域の延びる方向のうち、所定数以上のドット光画素領域の延びる方向が、前記２値化合成画像における所定の画素領域を中心とする放射状である場合に、前記中心とする画素領域に対応する前記液面の領域に前記被検査物から漏れ出た気泡が浮上したと判定する、
ことを特徴とする請求項３に記載の気密性検査方法。

【請求項5】

前記気泡検出工程において、
前記２値化合成画像において抽出した各ドット光画素領域を含み、該各ドット光画素領域の輪郭の近似楕円又は外接矩形の長辺よりも長辺方向に長く、なお且つ、該各ドット光画素領域の輪郭の近似楕円又は外接矩形の短辺よりも短辺方向に長い判定画素領域を、前記抽出したドット光画素領域毎に特定し、
前記ドット光画素領域毎に特定した各判定画素領域のうち、所定数以上の判定画素領域が重複する画素領域を有する場合に、前記重複する画素領域に対応する前記液面の領域に前記被検査物から漏れ出た気泡が浮上したと判定する、
ことを特徴とする請求項４に記載の気密性検査方法。

【請求項6】

液槽と、
前記液槽中に浸漬された被検査物の内部に加圧気体を充填する加圧気体充填手段と、
前記液槽の液面の上方で且つ前記被検査物の上方に配置され、前記液槽の液面に対して円形又は正多角形のドット光が２次元配列されたパターンであるドット光パターンを照射する光源と、
前記照射したドット光パターンを撮像する撮像装置と、
前記撮像装置で撮像した前記ドット光パターンの撮像画像を用いて、前記被検査物から漏れ出た気泡を検出する解析装置とを備え、
前記解析装置は、
前記撮像装置で撮像した前記ドット光パターンの撮像画像を画像処理することにより、前記ドット光パターンを構成する各ドット光に対応する画素領域であるドット光画素領域の延びる方向をそれぞれ判定し、
前記判定した前記各ドット光画素領域の延びる方向のうち、所定数以上のドット光画素領域の延びる方向が、前記撮像画像における所定の画素領域を中心とする放射状である場合に、前記中心とする画素領域に対応する前記液面の領域に前記被検査物から漏れ出た気泡が浮上したと判定する、
ことを特徴とする気密性検査装置。

【請求項7】

前記光源は、同一平面上に２次元配列され、該平面に垂直な方向に光軸を有する複数のＬＥＤを具備し、
前記撮像装置は、前記平面に垂直な方向に視軸を有する、
ことを特徴とする請求項６に記載の気密性検査装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液槽に浸漬された被検査物の内部に加圧気体を充填し、被検査物から漏れ出た気泡を検出することで、被検査物の気密性を検査する方法及び装置に関する。特に、本発明は、被検査物から漏れ出た気泡が小さくても精度良く検出可能な気密性検査方法及び装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ガソリンタンクやラジエータ等の気密性を要する容器については、製品出荷前に、その気密性が保たれているかを検査する必要がある。
気密性の検査方法として、被検査物である容器を液槽中に浸漬して内部に加圧気体（例えば、圧縮空気）を充填し、気密性が不十分な場合に被検査物から漏れ出る気泡を検出することで、被検査物の気密性を検査する方法が知られている。

【0003】

従来、上記の気密性検査方法において、被検査物から漏れ出る気泡は、液槽の上方から作業者が液槽の液面に浮上した気泡を目視観察することで検出していた。しかしながら、このような作業者の目視観察による気泡の検出では、ヒューマンエラーが生じ易いことや、作業者の負担が大きいという問題があった。

【0004】

このため、光源と撮像装置とを用いて、漏れ出た気泡を光学的に検出する方法及び装置が種々提案されている（例えば、特許文献１〜５参照）。
しかしながら、特許文献１〜５に記載の方法及び装置は、気泡からの散乱光を受光する等、気泡そのものを撮像して直接検出するものであるため、被検査物に生じたピンホールのような微細な穴から漏れ出た極めて小さな気泡については、検出できずに見逃すおそれがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開昭５８−２６３０号公報

【特許文献2】特開昭６１−１４８３３８号公報

【特許文献3】特開平４−２０８３１号公報

【特許文献4】特開平４−１８８０３６号公報

【特許文献5】特開平１１−２６４７８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、上記従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、液槽中に浸漬された被検査物の内部に加圧気体を充填し、被検査物から漏れ出る気泡を検出することで、被検査物の気密性を検査する気密性検査方法及び装置であって、被検査物から漏れ出た気泡が小さくても精度良く検出可能な気密性検査方法及び装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討した結果、以下の知見を得た。
（１）被検査物から漏れ出た気泡が液槽の液面に浮上した場合、浮上した液面の領域（位置）を中心にして放射状に広がる波紋が生じる。漏れ出た気泡がたとえ小さくても、比較的大きな波紋が生じることになる。したがい、浮上した気泡に起因して生じた波紋を検出することで、小さな気泡を間接的に検出できる可能性がある。
（２）予め液槽の液面に対してドット光を照射しておくと、上記（１）の波紋が生じた場合、液面に照射したドット光が波紋の進行方向（気泡が浮上した液面の領域を中心にした放射状の方向）に延びた形状に変化して観察される。波紋の波高が高い場合、照射したドット光の一部が観察方向に反射しなくなることに起因して、１つのドット光が波紋の進行方向に沿って複数の部位に分断された状態で観察されることもある。この場合にも、分断された部位の集合体を考えると、この集合体は、波紋が生じていない場合の１つのドット光の形状と比べて、波紋の進行方向に延びた形状になる。照射するドット光の形状を円形又は正多角形にすれば、ドット光の延びた方向を認識し易い。
（３）上記（２）のドット光を例えばマトリックス状に２次元配列して照射すると、複数のドット光の延びる方向に基づき、各ドット光が共通する液面の領域を中心として放射状に延びているか否かを判定することができる。所定数以上のドット光が共通する液面の領域を中心として放射状に延びている場合には、その共通する液面の領域に被検査物から漏れ出た気泡が浮上したと判定可能である。

【0008】

本発明は、上記本発明者らの知見に基づき完成したものである。
すなわち、前記課題を解決するため、本発明は、液槽中に浸漬された被検査物の内部に加圧気体を充填し、該被検査物から漏れ出る気泡を検出することで、該被検査物の気密性を検査する気密性検査方法であって、前記液槽の液面の上方で且つ前記被検査物の上方に光源を配置し、該光源から前記液槽の液面に対して円形又は正多角形のドット光が２次元配列されたパターンであるドット光パターンを照射する光照射工程と、前記光照射工程によって照射したドット光パターンを構成する各ドット光の延びる方向をそれぞれ判定する方向判定工程と、前記方向判定工程で判定した前記各ドット光の延びる方向のうち、所定数以上のドット光の延びる方向が、前記ドット光パターンを照射した前記液面の所定の領域を中心とする放射状である場合に、前記中心とする前記液面の領域に前記被検査物から漏れ出た気泡が浮上したと判定する気泡検出工程と、を含むことを特徴とする気密性検査方法を提供する。

【0009】

本発明に係る気密性検査方法によれば、光照射工程において、円形又は正多角形のドット光が２次元配列されたパターンであるドット光パターンを照射することで、液槽の液面に被検査物から漏れ出た気泡に起因した波紋が生じた場合、各ドット光が放射状の波紋の進行方向に延びた形状に変化して観察されることになる。
このため、方向判定工程において、各ドット光の延びる方向を例えば目視でそれぞれ判定することが可能である。
次いで、気泡検出工程において、例えば目視で、所定数以上のドット光の延びる方向が、ドット光パターンを照射した液面の所定の領域を中心とする放射状であると確認できた場合には、その所定数以上のドット光が延びた要因が波紋によるものだと判定可能である。すなわち、放射状の中心となる液面の領域に、被検査物から漏れ出た気泡が浮上したと判定することができる。
本発明に係る気密性検査方法によれば、気泡そのものを直接検出するのではなく、気泡によって生じた波紋をドット光パターンを構成する各ドット光の変形に基づき検出するため、被検査物から漏れ出た気泡が小さくても、精度良く気泡を検出可能である。
なお、本発明において、「各ドット光の延びる方向」とは、１つのドット光が波紋の進行方向に沿って複数の部位に分断された状態で観察される場合には、分断された部位の集合体（分断された部位全体）の延びる方向を意味する。

【0010】

好ましくは、前記光照射工程によって照射した前記ドット光パターンを撮像する撮像工程を更に含み、前記方向判定工程において、前記撮像工程で撮像した前記ドット光パターンの撮像画像を画像処理することにより、前記ドット光パターンを構成する各ドット光に対応する画素領域であるドット光画素領域の延びる方向をそれぞれ判定し、前記気泡検出工程において、前記方向判定工程で判定した前記各ドット光画素領域の延びる方向のうち、所定数以上のドット光画素領域の延びる方向が、前記撮像画像における所定の画素領域を中心とする放射状である場合に、前記中心とする画素領域に対応する前記液面の領域に前記被検査物から漏れ出た気泡が浮上したと判定する。

【0011】

上記の好ましい方法によれば、ドット光パターンを撮像する撮像工程を更に含み、方向判定工程において撮像画像を画像処理することで、各ドット光に対応する画素領域であるドット光画素領域の延びる方向をそれぞれ自動判定することが可能である。次いで、気泡検出工程において、所定数以上のドット光画素領域の延びる方向が、撮像画像における所定の画素領域を中心とする放射状である場合には、その所定数以上のドット光画素領域の延びた要因が波紋によるものだと自動判定可能である。すなわち、放射状の中心となる画素領域に対応する液面の領域に、被検査物から漏れ出た気泡が浮上したと自動判定することができる。

【0012】

好ましくは、前記撮像工程において、前記ドット光パターンを複数回連続して撮像し、前記方向判定工程において、前記複数回撮像した前記ドット光パターンの撮像画像をそれぞれ２値化して合成することで２値化合成画像を生成し、該生成した２値化合成画像における前記各ドット光画素領域の延びる方向を判定する。

【0013】

上記の好ましい方法によれば、撮像工程において、ドット光パターンを複数回連続して撮像し、方向判定工程において、複数回撮像したドット光パターンの撮像画像をそれぞれ２値化する。ドット光が照射された液面の領域は、照射されていない液面の領域に比べて明るくなるため、撮像画像においてドット光に対応するドット光画素領域も明るくなり（濃度が大きくなり）、所定のしきい値（濃度）で２値化することで、ドット光画素領域を抽出可能である。
ただし、抽出した各ドット光画素領域は、撮像時の波紋の進行状況に応じて、延び方が異なる可能性がある。すなわち、撮像工程で用いる撮像手段の露光時間にも依存するが、撮像時にちょうど波紋が通過している液面の領域に照射されたドット光に対応するドット光画素領域の長さ（延びる方向の長さ）に比べて、撮像時には未だ波紋が到達していない液面の領域に照射されたドット光に対応するドット光画素領域の長さ（延びる方向の長さ）や、撮像時には既に波紋が通過し終わった液面の領域に照射されたドット光に対応するドット光画素領域の長さ（延びる方向の長さ）は小さい可能性がある。
したがい、上記の好ましい方法では、方向判定工程において、２値化した複数の撮像画像（２値化画像）を合成することで２値化合成画像を生成する。換言すれば、複数の２値化画像について、対応する各画素の論理和（ＯＲ）を算出し、算出結果を２値化合成画像における対応する各画素の濃度とする。この２値化合成画像におけるドット光画素領域は、単一の２値化画像におけるドット光画素領域に比べて、撮像時の波紋の進行状況の影響が緩和され、いずれのドット光画素領域についても、波紋に起因して延びた状態となっている可能性が高くなる。したがい、上記の好ましい方法では、方向判定工程において、２値化合成画像における各ドット光画素領域の延びる方向を精度良く判定することが可能である。

【0014】

好ましくは、前記方向判定工程において、前記２値化合成画像における前記各ドット光画素領域のうち、輪郭の長さが所定値以上であり、なお且つ、輪郭の近似楕円又は外接矩形の長辺／短辺が所定値以上であるドット光画素領域を抽出し、該抽出した各ドット光画素領域の輪郭の近似楕円又は外接矩形の長辺の方向が該抽出した各ドット光画素領域の延びる方向であると判定し、前記気泡検出工程において、前記抽出した各ドット光画素領域の延びる方向のうち、所定数以上のドット光画素領域の延びる方向が、前記２値化合成画像における所定の画素領域を中心とする放射状である場合に、前記中心とする画素領域に対応する前記液面の領域に前記被検査物から漏れ出た気泡が浮上したと判定する。

【0015】

上記の好ましい方法によれば、方向判定工程において、輪郭の長さが所定値以上であり、なお且つ、輪郭の近似楕円又は外接矩形の長辺／短辺が所定値以上であるドット光画素領域を抽出する。換言すれば、２値化合成画像における各ドット光画素領域のうち、波紋に起因して延びた状態となっている可能性が高い（延びた状態となっているため、輪郭の長さが所定値以上であり、なお且つ、輪郭の近似楕円又は外接矩形の長辺／短辺が所定値以上である）ドット光画素領域のみを、延びる方向を算出するために用いることになる。
したがい、上記の好ましい方法では、方向判定工程において、抽出した各ドット光画素領域の輪郭の近似楕円又は外接矩形の長辺の方向が抽出した各ドット光画素領域の延びる方向であると精度良く判定することが可能である。

【0016】

上記の好ましい方法において、ドット光画素領域の延びる方向が２値化合成画像における所定の画素領域を中心とする放射状であるか否かを判定する方法としては、種々の方法が考えられるが、例えば、以下のような方法を例示できる。
すなわち、好ましくは、前記気泡検出工程において、前記２値化合成画像において抽出した各ドット光画素領域を含み、該各ドット光画素領域の輪郭の近似楕円又は外接矩形の長辺よりも長辺方向に長く、なお且つ、該各ドット光画素領域の輪郭の近似楕円又は外接矩形の短辺よりも短辺方向に長い判定画素領域を、前記抽出したドット光画素領域毎に特定し、前記ドット光画素領域毎に特定した各判定画素領域のうち、所定数以上の判定画素領域が重複する画素領域を有する場合に、前記重複する画素領域に対応する前記液面の領域に前記被検査物から漏れ出た気泡が浮上したと判定する。

【0017】

上記の好ましい方法によれば、気泡検出工程において、抽出したドット光画素領域毎にドット光画素領域よりも広い（輪郭の近似楕円又は外接矩形の長辺よりも長辺方向に長く、なお且つ、輪郭の近似楕円又は外接矩形の短辺よりも短辺方向に長い）判定画素領域を特定する。このドット光画素領域毎に特定した判定画素領域は、各ドット光画素領域が波紋に起因して放射状に延びた状態である場合には、この放射状の中心で交差する、すなわち、重複する画素領域を有する可能性が高い。
このため、上記の好ましい方法によれば、気泡検出工程において、各判定画素領域のうち、所定数以上の判定画素領域が重複する画素領域を有する場合に、重複する画素領域に対応する液面の領域に被検査物から漏れ出た気泡が浮上したと精度良く判定することが可能である。

【0018】

また、前記課題を解決するため、本発明は、液槽と、前記液槽中に浸漬された被検査物の内部に加圧気体を充填する加圧気体充填手段と、前記液槽の液面の上方で且つ前記被検査物の上方に配置され、前記液槽の液面に対して円形又は正多角形のドット光が２次元配列されたパターンであるドット光パターンを照射する光源と、前記照射したドット光パターンを撮像する撮像装置と、前記撮像装置によって撮像した前記ドット光パターンの撮像画像を用いて、前記被検査物から漏れ出た気泡を検出する解析装置とを備え、前記解析装置は、前記撮像装置で撮像した前記ドット光パターンの撮像画像を画像処理することにより、前記ドット光パターンを構成する各ドット光に対応する画素領域であるドット光画素領域の延びる方向をそれぞれ判定し、前記判定した前記各ドット光画素領域の延びる方向のうち、所定数以上のドット光画素領域の延びる方向が、前記撮像画像における所定の画素領域を中心とする放射状である場合に、前記中心とする画素領域に対応する前記液面の領域に前記被検査物から漏れ出た気泡が浮上したと判定する、ことを特徴とする気密性検査装置としても提供される。

【0019】

本発明に係る気密性検査装置によれば、撮像装置によってドット光パターンを撮像し、解析装置においてドット光パターンの撮像画像を画像処理することで、各ドット光に対応する画素領域であるドット光画素領域の延びる方向をそれぞれ自動判定することが可能である。また、解析装置によって、所定数以上のドット光画素領域の延びる方向が、撮像画像における所定の画素領域を中心とする放射状である場合には、その所定数以上のドット光画素領域の延びた要因が波紋によるものだと自動判定可能である。すなわち、放射状の中心となる画素領域に対応する液面の領域に、被検査物から漏れ出た気泡が浮上したと自動判定することができる。

【0020】

好ましくは、前記光源は、同一平面上に２次元配列され、該平面に垂直な方向に光軸を有する複数のＬＥＤを具備し、前記撮像装置は、前記平面に垂直な方向に視軸を有する。

【0021】

本発明に係る気密性検査装置において、撮像装置の視軸を光源の光軸に対して傾けた状態で撮像する場合には、液槽の液面に気泡に起因した波紋が生じていない場合（液面が完全に平坦面である場合）であっても、光源から照射された円形又は正多角形のドット光が撮像装置の視軸の傾きに応じて変形して撮像されるため、ドット光画素領域の延びる方向を判定する際に所定の補正が必要になるおそれがある。
これに対し、上記の好ましい構成によれば、光源の光軸と撮像装置の視軸とが平行（双方共にＬＥＤが２次元配列されている平面に垂直）であるため、液槽の液面に波紋が生じていない場合、光源から照射された円形又は正多角形のドット光が、撮像装置によってほぼそのままの形状で撮像されることになる。したがい、上記の補正が不要であり、容易にドット光画素領域の延びる方向を判定可能である。
また、上記の好ましい構成によれば、光源が複数のＬＥＤを具備するため、各ＬＥＤの印加電流を調整することで、液面に照射される各ドット光の明るさを容易に調整可能である。この際、必要に応じて、各ＬＥＤの印加電流を個別に調整することで、各ドット光の明るさを個別に調整することも可能である。

【発明の効果】

【0022】

本発明に係る気密性検査方法及び装置によれば、被検査物から漏れ出た気泡が小さくても精度良く検出可能であるため、精度の良い気密性検査を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の一実施形態に係る気密性検査装置の概略構成を示す図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る気密性検査方法の概略工程を示すフロー図である。

【図3】図２に示す方向判定工程を説明するための説明図である。

【図4】図２に示す気泡検出工程を説明するための説明図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る気密検査方法を用いた検査の結果の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明の一実施形態に係る気密性検査方法及び装置について説明する。
図１は、本実施形態に係る気密性検査装置の概略構成を示す図である。図１（ａ）は、全体構成図を示す。図１（ｂ）は、光源の下面と制御盤の内部構成を示す。
図１に示すように、本実施形態に係る気密性検査装置１００は、液槽１と、加圧気体充填手段２と、光源３と、撮像装置４と、解析装置５とを備えている。本実施形態の液槽１は、送吸液手段６に接続されている。本実施形態の解析装置５は、制御盤７内に収容されている。

【0025】

液槽１は、被検査物Ｔを液（例えば、水）Ｗに浸漬するためのものであり、必要に応じて、送吸液手段６から液Ｗが送液されると共に、送吸液手段６に液Ｗが吸液される。
送吸液手段６は、リザーブ液槽６１と、送液ポンプ６２と、吸液ポンプ６３とを具備する。液槽１内の液Ｗの体積が一定であれば、浸漬する被検査物Ｔの体積に応じて液槽１の液面（液槽１内の液Ｗの上面）の位置が変化するため、液面の位置を調整する等の必要に応じて、送液ポンプ６２を駆動し、リザーブ液槽６１内の液Ｗを液槽１に向けて送液することが可能である。同様に、必要に応じて、吸液ポンプ６３を駆動し、液槽１内の液Ｗをリザーブ液槽６１に吸液することが可能である。

【0026】

加圧気体充填手段２は、液槽１中に浸漬された被検査物Ｔの内部に加圧気体（例えば、圧縮空気）を充填するものである。本実施形態の加圧気体充填手段２は、コンプレッサー２１と、タンク２２と、圧力調整バルブ２３と、圧力メータ２４とを具備する。コンプレッサー２１によって生成された加圧気体は、タンク２２内に貯蔵され、圧力メータ２４の指示値が所望する値となるように圧力調整バルブ２３で圧力が調整された後、被検査物Ｔの内部に充填される。

【0027】

光源３は、液槽１の液面の上方で且つ被検査物Ｔの上方に配置され、液槽１の液面に対して円形又は正多角形のドット光が２次元配列されたパターンであるドット光パターンを照射するものである。本実施形態の光源３は、被検査物Ｔの何れの部位から気泡が漏れ出ても検出できるようにするため、複数（図１（ａ）に示す例では６つ）設けられており、複数の光源３によって、液槽１の液面全体にドット光パターンが照射される。

【0028】

本実施形態の光源３は、同一平面上に２次元配列され、該平面に垂直な方向に光軸を有する複数のＬＥＤ３２を具備する。具体的には、光源３は、板状の基台３１と、基台３１の法線方向に光軸が沿うように、基台３１上にマトリックス状に２次元配列された複数のＬＥＤ３２とを具備する。各ＬＥＤ３２は、制御盤７内に収容された電源３３に接続されており、電源３３から印加される印加電流によって発光する。ＬＥＤ３２の２次元配列の寸法は、必要とするドット光パターンの照射領域の大きさに応じて、適切な値に設定すればよい。ＬＥＤ３２の配列ピッチは、照射される各ドット光が変形しても互いに重ならない限りにおいて、できるだけ小さい方が気泡の検出精度が高まると考えられる。しかしながら、ＬＥＤ３２の配列ピッチを過度に小さくした状態で、ドット光パターンの照射領域を大きくすると、ＬＥＤ３２の個数が増大するため、コストやメンテナンスの手間が増大するという問題がある。このため、気泡の検出精度に影響が生じない程度に大きな配列ピッチに設定することが好ましい。ＬＥＤ３２の配列ピッチは、例えば、１０ｍｍ〜１００ｍｍ程度とされ、本実施形態では７５ｍｍに設定している。

【0029】

各ＬＥＤ３２は、出射面の外形が円形又は正多角形とされることにより、又は、各ＬＥＤ３２の出射面に円形又は正多角形の開口を有するフィルタを取り付けることにより、円形又は正多角形のドット光を出射することができる。本実施形態では、出射面の外形が円形のＬＥＤ３２を用いている。

【0030】

撮像装置４は、光源３によって照射したドット光パターンを撮像するものである。撮像装置４は、ＬＥＤ３２が２次元配列されている平面に垂直な方向に視軸を有する。具体的には、撮像装置４は、基台３１の法線方向に視軸が沿うように、基台３１上で且つＬＥＤ３２の２次元配列の略中心に配置されている。撮像装置４の視野は、１つの光源３から照射されたドット光パターンの全体が撮像可能なように設定されている。
撮像装置４としては、例えば、２次元ＣＣＤカメラを用いることが可能である。本実施形態の撮像装置４は、フレームレートが３０ｆｐｓで、露光時間が５ｍｓｅｃに設定された２次元ＣＣＤカメラである。

【0031】

解析装置５は、撮像装置４で撮像したドット光パターンの撮像画像を用いて、被検査物Ｔから漏れ出た気泡を検出するものである。具体的には、本実施形態の解析装置５は、後述の画像処理等を実行するためのプログラムがインストールされたパーソナルコンピュータから構成されている。また、本実施形態の解析装置５は、光源３の電源３３を駆動したり、撮像装置４を駆動する制御装置としての機能も奏する。

【0032】

以下、上記の構成を有する気密性検査装置１００を用いた気密性検査方法について説明する。
本発明の一実施形態に係る気密性検査方法は、液槽１中に浸漬された被検査物Ｔの内部に加圧気体を充填し、被検査物Ｔから漏れ出る気泡を検出することで、被検査物Ｔの気密性を検査する方法である。
図２は、本発明の一実施形態に係る気密性検査方法の概略工程を示すフロー図である。
図２に示すように、本実施形態に係る気密性検査方法は、浸漬工程Ｓ１と、充填工程Ｓ２と、光照射工程Ｓ３と、撮像工程Ｓ４と、方向判定工程Ｓ５と、気泡検出工程Ｓ６とを含む。以下、各工程Ｓ１〜Ｓ６について順に説明する。

【0033】

＜浸漬工程Ｓ１＞
浸漬工程Ｓ１では、液Ｗで満たされた液槽１中に被検査物Ｔを浸漬する。この際、前述のように、必要に応じて、送吸液手段６の送液ポンプ６２を駆動し、リザーブ液槽６１内の液Ｗを液槽１に向けて送液する。また、必要に応じて、送吸液手段６の吸液ポンプ６３を駆動し、液槽１内の液Ｗをリザーブ液槽６１に吸液する。

【0034】

＜充填工程Ｓ２＞
充填工程Ｓ２では、加圧気体充填手段２により、液槽１中に浸漬された被検査物Ｔの内部に加圧気体を充填する。この際、前述のように、加圧気体充填手段２のコンプレッサー２１によって生成され、タンク２２内に貯蔵された加圧気体は、圧力メータ２４の指示値が所望する値となるように圧力調整バルブ２３で圧力が調整（例えば、２０〜３０ＭＰａ）された後、被検査物Ｔの内部に充填される。

【0035】

＜光照射工程Ｓ３＞
光照射工程Ｓ３では、液槽１の液面の上方で且つ被検査物Ｔの上方に配置した光源３から液槽１の液面に対して円形又は正多角形のドット光（本実施形態では円形のドット光）が２次元配列されたパターンであるドット光パターンを照射する。ドット光パターンは、浸漬工程Ｓ１及び充填工程Ｓ２が終了した後に照射を開始する他、浸漬工程Ｓ１を開始する前や、充填工程Ｓ２を開始する前又は充填工程Ｓ２を実行中に、予め照射しておく（浸漬工程Ｓ１及び充填工程Ｓ２が終了した後も継続して照射する）ことも可能である。

【0036】

＜撮像工程Ｓ４＞
撮像工程Ｓ４では、撮像装置４により、光照射工程Ｓ３によって照射したドット光パターンを撮像する。この際、本実施形態では、フレームレート３０ｆｐｓ、露光時間５ｍｓｅｃで、複数回連続して撮像する。

【0037】

＜方向判定工程Ｓ５＞
方向判定工程Ｓ５では、解析装置５により、撮像工程Ｓ４で撮像したドット光パターンの撮像画像を画像処理して、ドット光パターンを構成する各ドット光に対応する画素領域であるドット光画素領域の延びる方向をそれぞれ判定する。以下、図３を参照しつつ、方向判定工程Ｓ５について、より具体的に説明する。

【0038】

図３は、方向判定工程Ｓ５を説明するための説明図である。
方向判定工程Ｓ５では、まず、解析装置５により、複数回撮像したドット光パターンの撮像画像をそれぞれ所定のしきい値で２値化して２値化画像を生成する。図３（ａ）は、複数回連続して撮像した撮像画像を２値化することで生成される２値化画像４１を模式的に示す図である。図３（ａ）に示すように、各２値化画像４１では、ドット光パターンを構成する各ドット光に対応するドット光画素領域３４が抽出されている（ドット光画素領域３４が濃度２５５で、その他の領域が濃度０である）。

【0039】

次いで、方向判定工程Ｓ５では、解析装置５により、複数の２値化画像４１を合成して２値化合成画像を生成する。本実施形態では、２枚の連続する２値化画像４１を合成して２値化合成画像を生成する。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す２枚の連続する２値化画像４１を合成することで生成される２値化合成画像４２を模式的に示す図である。すなわち、図３（ａ）に示す各２値化画像４１について、対応する各画素の論理和（ＯＲ）が算出され、算出結果が図３（ｂ）に示す２値化合成画像４２における対応する各画素の濃度とされている。

【0040】

次いで、方向判定工程Ｓ５では、解析装置５により、２値化合成画像４２におけるドット光画素領域３４の輪郭を抽出する。輪郭の抽出には、例えば、公知の画像処理アルゴリズムである輪郭追跡処理が用いられる。

【0041】

次いで、方向判定工程Ｓ５では、解析装置５により、２値化合成画像４２における各ドット光画素領域３４のうち、輪郭の長さが所定値（本実施形態では２０）以上であり、なお且つ、輪郭の近似楕円又は外接矩形の長辺／短辺が所定値Ｒ（本実施形態では１．８）以上であるドット光画素領域３４を抽出する。図３（ｃ）は、抽出されたドット光画素領域３４のみが含まれている２値化合成画像４２を模式的に示す図である。図３（ｂ）に示すドット光画素領域３４のうち、ドット光画素領域３４ａ〜３４ｅは、上記の条件（輪郭の長さが所定値以上であり、なお且つ、輪郭の近似楕円又は外接矩形の長辺／短辺が所定値Ｒ以上である）を満足しないため、図３（ｃ）に示す２値化合成画像４２では抽出されずに削除されている。
なお、ドット光画素領域３４の輪郭の近似楕円は、例えば、輪郭を構成する点の座標を用いて最小二乗法で楕円にフィッティングすることで算出可能である。なお、近似楕円の場合の長辺及び短辺とは、それぞれ長軸及び短軸を意味する。
本実施形態では、輪郭の近似楕円を用いるため、以下では近似楕円についてのみ説明するが、輪郭の外接矩形を用いる場合も同様である。

【0042】

最後に、方向判定工程Ｓ５では、解析装置５により、抽出した各ドット光画素領域３４の輪郭の近似楕円の長辺の方向が抽出した各ドット光画素領域の延びる方向であると判定する。

【0043】

＜気泡検出工程Ｓ６＞
気泡検出工程Ｓ６では、解析装置５により、方向判定工程Ｓ５で判定した各ドット光画素領域３４の延びる方向のうち、所定数以上のドット光画素領域の延びる方向が、撮像画像（２値化合成画像４２）における所定の画素領域を中心とする放射状である場合に、中心とする画素領域に対応する液面の領域に被検査物Ｔから漏れ出た気泡が浮上したと判定する。以下、図４を参照しつつ、気泡検出工程Ｓ６について、より具体的に説明する。

【0044】

図４は、気泡検出工程Ｓ６を説明するための説明図である。図４では、便宜上、ドット光画素領域３４に代えて、ドット光画素領域３４の輪郭の近似楕円３４Ｐを図示している。
気泡検出工程Ｓ６では、まず解析装置５により、２値化合成画像４２において抽出した各ドット光画素領域３４を含み、各ドット光画素領域３４の輪郭の近似楕円３４Ｐの長辺よりも長辺方向に長く、なお且つ、各ドット光画素領域３４の輪郭の近似楕円３４Ｐの短辺よりも短辺方向に長い判定画素領域４４を、抽出したドット光画素領域３４毎に特定する。
具体的には、まず解析装置５により、図４（ａ）に示すように、２値化合成画像４２を横方向にＧ_Ｗ個、縦方向にＧ_Ｈ個の複数の画素領域Ａに分割する。すなわち、２値化合成画像４２の横方向の画素数をＷ、画素領域Ａの横方向の画素数をＡ_Ｗとすると、Ｗ＝Ａ_Ｗ×Ｇ_Ｗが成立する。同様に、２値化合成画像４２の縦方向の画素数をＨ、画素領域Ａの縦方向の画素数をＡ_Ｈとすると、Ｈ＝Ａ_Ｈ×Ｇ_Ｈが成立する。なお、Ｗ、Ｈ、Ｇ_Ｗ、Ｇ_Ｈとしては、以下の値を例示できる。
Ｗ＝４００画素、Ｈ＝３６０画素、Ｇ_Ｗ＝Ｇ_Ｈ＝４０画素

【0045】

次いで、解析装置５により、図４（ｂ）に示すように、各ドット光画素領域３４の輪郭の近似楕円３４Ｐの中心を通り、近似楕円３４Ｐの長辺方向に延びる線分４３（図４（ｂ）において太破線で示す線分）を作成する。この線分４３は、近似楕円３４Ｐの中心から両側に同じ長さだけ延び、片側の長さが（１＋ｒ−Ｒ）×Ｌである。ここで、上記の式において、ｒは各ドット光画素領域３４の輪郭の近似楕円３４Ｐの長辺／短辺を意味し、Ｒは前述の方向判定工程Ｓ５でドット光画素領域３４を抽出するためのしきい値を意味し、Ｌは所定の固定値（例えば１００画素）を意味する。ただし、線分４３の長さはこれに限るものではなく、単純に固定値のＬとすることも可能である。
図４（ｂ）では、図４（ａ）に示す近似楕円３４Ｐａを例に挙げて図示しているが、図４（ａ）に示す他の近似楕円３４Ｐについても同様に線分４３を作成する。換言すれば、抽出したドット光画素領域３４毎に線分４３を作成する。

【0046】

最後に、解析装置５により、画素領域Ａの中心から線分４３までの距離が（Ａ_Ｗ＋Ａ_Ｈ）／２未満である画素領域Ａの集合体を判定画素領域４４（図４（ｂ）において太実線で囲んだ画素領域）として特定する。前述のように、線分４３は抽出したドット光画素領域３４毎に作成されるため、判定画素領域４４も抽出したドット光画素領域３４毎に特定されることになる。以上のようにして特定される判定画素領域４４は、図４（ｂ）からも分かるように、抽出した各ドット光画素領域３４を含み、各ドット光画素領域３４の輪郭の近似楕円３４Ｐの長辺よりも長辺方向に長く、なお且つ、各ドット光画素領域３４の輪郭の近似楕円３４Ｐの短辺よりも短辺方向に長い画素領域となる。

【0047】

次いで、気泡検出工程Ｓ６では、解析装置５により、ドット光画素領域３４毎に特定した各判定画素領域４４のうち、所定数以上（本実施形態では４以上）の判定画素領域４４が重複する画素領域を有する場合に、重複する画素領域に対応する液面の領域に被検査物Ｔから漏れ出た気泡が浮上したと判定する。
具体的には、例えば、解析装置５により、ドット光画素領域３４毎に特定した各判定画素領域４４を構成する全ての画素領域Ａ（例えば、図４（ｂ）においてハッチングを施した画素領域Ａ）に１点のスコアを付す。ある画素領域Ａが一の判定画素領域４４を構成すると同時に、他の一の判定画素領域４４を構成する場合には、この画素領域Ａには合計で２点のスコアが付されることになる。このようなスコア付けを行った場合に、合計で４点以上のスコアが付された画素領域Ａは、４以上の判定画素領域４４が重複する画素領域Ａであることを意味する。以上のようにして、解析装置５により、所定数以上の判定画素領域４４が重複する画素領域を有するか否かを判定可能である。図４（ｃ）は、図４（ａ）に示す２値化合成画像４２におけるドット光画素領域３４毎に特定した各判定画素領域４４のうち、所定数以上（４以上）の判定画素領域４４が重複する画素領域（図４（ｃ）においてハッチングを施した画素領域。以下、この重複する画素領域を重複画素領域という）４５を有することを模式的に示す図である。重複画素領域４４を有する場合、前述の通り、解析装置５により、重複画素領域４４に対応する液面の領域に被検査物Ｔから漏れ出た気泡が浮上したと判定する。

【0048】

以上に説明した本実施形態に係る気密性検査方法によれば、光照射工程Ｓ３において、円形又は正多角形のドット光が２次元配列されたパターンであるドット光パターンを照射することで、液槽１の液面に被検査物Ｔから漏れ出た気泡に起因した波紋が生じた場合、各ドット光が放射状の波紋の進行方向に延びた形状に変化した状態で撮像されることになる。
このため、方向判定工程Ｓ５において、各ドット光（ドット光画素領域）の延びる方向をそれぞれ判定することが可能である。
次いで、気泡検出工程Ｓ５において、所定数以上のドット光（ドット光画素領域）の延びる方向が、ドット光パターンを照射した液面の所定の領域を中心とする放射状である場合には、その所定数以上のドット光（ドット光画素領域）が延びた要因が波紋によるものだと判定可能である。すなわち、放射状の中心となる液面の領域に、被検査物Ｔから漏れ出た気泡が浮上したと判定することができる。
本実施形態に係る気密性検査方法によれば、気泡そのものを直接検出するのではなく、気泡によって生じた波紋をドット光パターンを構成する各ドット光の変形に基づき検出するため、被検査物Ｔから漏れ出た気泡が小さくても、精度良く気泡を検出可能である。

【0049】

なお、本実施形態では、解析装置５により、各ドット光画素領域の延びる方向を自動判定し、所定数以上のドット光画素領域の延びる方向が、重複画素領域４５を中心とする放射状である場合には、重複画素領域４５に対応する液面の領域に、被検査物Ｔから漏れ出た気泡が浮上したと自動判定する場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限るものではない。
例えば、撮像装置４を用いた撮像工程Ｓ４を実行せずに、照射されたドット光パターンを直接目視して各ドット光の延びる方向を判定し、所定数以上のドット光の延びる方向が、所定の領域を中心とする放射状であると確認できた場合には、放射状の中心となる液面の領域に、被検査物Ｔから漏れ出た気泡が浮上したと判定することも可能である。
また、例えば、撮像装置４を用いた撮像工程Ｓ４は実行するものの、解析装置５による気泡浮上の自動判定は行わず、撮像画像、２値化画像及び２値化合成画像のうちの何れかの画像を解析装置５が具備するモニタに表示して、このモニタを作業者が目視することで、被検査物Ｔから漏れ出た気泡が浮上したことを判定することも可能である。

【0050】

図５は、本実施形態に係る気密検査方法を用いた検査の結果の一例を示す図である。図５（ａ）は、被検査物Ｔから気泡が漏れ出た状況を模擬するために、内径０．３ｍｍのテフロン（登録商標）ニードルを用いて液槽１に気泡を発生させた場合の結果を示す。液槽１の液面における気泡の寸法（外径）は約３．９ｍｍであった。図５（ｂ）は、液槽１の上方をクレーンが移動した場合の結果を示す。図５（ｃ）は、被検査物Ｔから気泡が漏れ出た状況を模擬するために、内径０．２１ｍｍの金属ニードルを用いて液槽１に気泡を発生させると共に、風が液槽１の液面を揺らした場合の結果を示す。液槽１の液面における気泡の寸法（外径）は約２．３ｍｍであった。図５（ａ）〜（ｃ）の左側に示す図は、撮像工程Ｓ４で撮像したドット光パターンの撮像画像（２値化前の撮像画像）であり、図５（ａ）〜（ｃ）の右側に示す図は、左側の撮像画像に対応する２値化合成画像４２における判定画素領域４４及び重複画素領域４５である。

【0051】

図５（ａ）に示すように、外径約３．９ｍｍの気泡を発生させた場合、２次元合成画像４２に重複画素領域４５が生じており、本実施形態に係る気密検査方法によって気泡を精度良く検出可能であることを確認できた。
また、図５（ｂ）に示すように、クレーンの移動による振動では、液槽１の液面に波紋が殆ど生じず、２次元合成画像４２に重複画素領域４５が生じなかったため、誤検出が発生しなかった。
さらに、図５（ｃ）の２次元合成画像４２の上部に示すように、風に起因した液面の揺れで波紋は生じているものの、波紋の方向が一方向（ほぼ横方向）であり、重複画素領域４５が生じなかったため、誤検出が発生しなかった。一方、図５（ｃ）の２次元合成画像４２の下部に示すように、外径約２．３ｍｍの気泡を発生させた箇所には、重複画素領域４５が生じており、本実施形態に係る気密検査方法によって気泡を精度良く検出可能であることを確認できた。

【符号の説明】

【0052】

１・・・液槽
２・・・加圧気体充填手段
３・・・光源
４・・・撮像装置
５・・・解析装置
３２・・・ＬＥＤ
１００・・・気密性検査装置
Ｔ・・・被検査物
Ｗ・・・液

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】