JPH0420831A - 気密検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、内部に気密室を有する被測定部材の気密検査
を行う気密検査装置に関する。

［従来の技術］ 従来、内部に孔部や空間を有する部材の気密検査として
、これら孔部ヤ空間を所定のシール部材でシールして水
槽内に没入し、浮上する泡の有無や程度を目視して気密
の良否を判定していた。

また、他の方法としてシールされた上記孔部や空間に所
定圧力空気を封入し、一定時間放置した後の圧力を測定
していた。

［発明の解決しようとする課題］ ところが、このような気密検査は神経の高度の集中を要
する繰り返し作業であり、検査者は一定量の検査を行う
と疲労し、検査精度が低下するという問題があった。

この問題を解決するために光学的検査装置を用いて機械
的に検査を実施することが望まれるが、水面下に沈潜す
る被測定部材の形状が複雑であると、それと泡とを分別
するために画像処理プロセスが複雑となる問題がある。

また、水面変動による誤判定や部品形状の変更による画
像処理データの設定変更などの面倒な処理を必要とする
可能性も考えられる。

更に、上述の圧力測定方法は、微少な洩れの測定のため
に長時間（例えば数時間）放置する必要があり、能率が
悪かった。

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、簡単な
画像処理により高精度な気密検査が可能な装置を提供す
ることをその解決すべき課題としている。

［課題を解決するための手段］ 第１発明の気密検査装置は、内部に気密室が形成された
被測定部材を水面下に保持する水槽部と、前記水槽部の
上方に配設され所定照度照明下で前記水面を撮像して＊
＊信号を出力する二次元撮像部と、前記撮像信号の時間
変化量を抽出する水面変化抽出部と、 前記撮像信号の時間変化量と所定の時間変化しきい値と
を比較して前記時間変化量が大きい場合に前記被測定部
材を気密不良と判定する気密判定部とを備えることを特
徴としている。

この第１発明の気密検査装置の第１の好適な態様におい
て、水面変化抽出部は、撮像信号を二値信号に変換し、
この二値信号から所定面積以下の白レベル領域を抽出し
、抽出した全ての白レベル領域の時間変化量の合計を抽
出する。このようにすれば、外部の振動や被測定部材の
没入により水面に生じる波紋の影響を排除することがで
きる。

すなわち、これらの波紋は大きな面積をもつ。それに反
し、被測定部材から漏出する水泡は水面に小さな面積を
もつ。したがって、なんらかの外乱により水面に波紋が
生じても誤判定が生じるのが防止される。

この第１発明の気密検査装置の第２の好適な態様におい
て、水面変化抽出部は、撮像信号を二値信号に変換し、
二値信号から所定の二次元形状の白レベル領域を抽出し
、抽出した全ての白レベル領域の時間変化量の合計を抽
出する。このようにすれば、外部の撮動ヤ被測定部材の
没入により水面に生じる波紋の影響を排除することがで
きる。

すなわち、これらの波紋は長い縞模様に形成され、被測
定部材から漏出する水泡は水面に小円凹凸形状の模様を
形成し、両者の形状は明瞭に異なる。

したがって、なんらかの外乱により水面に波紋が生じて
も誤判定が生じるのが防止される。

第２発明の気密検査装置は、内部に気密室が形成された
被測定部材を水面下に保持する水槽部と、前記水槽部の
上方に配設され所定照度照明下で前記水面を！ａｌｌシ
てｔＩａ像信号を出力する二次元撮像部と、前記ＩｉＩ
像信号を二値信号とする二値化回路部と、静止水面から
得られる前記撮像信号を常に前記二値信号の一方値とす
る二値化しきい値を前記二値化回路部に供給する二値化
しきい値設定部と、前記二値信号の内の他方値が所定の
頻度しきい値より大きい頻度で発生する場合に前記被測
定部材を気密不良と判定する気密判定部とを備えること
を特徴としている。

この第２発明の気密検査装置の第１の好適な態様におい
て、気密判定部は、前記二値信号から所定面積以下の白
レベル領域を抽出し、抽出した全ての白レベル領域の面
積を前記使方値とする。このようにすれば、外部の振動
や被測定部材の没入により水面に生じる波紋の影響を排
除することができる。すなわち、これらの波紋は大きな
面積をもつ。それに反し、被測定部材から漏出する水泡
は水面に小さな面積をもつ。したがって、なんらかの外
乱により水面に波紋が生じても誤判定が生じるのが防止
される。

この第２発明の気密検査装置の第２の好適な態様におい
て、気密判定部は、前記二値信号から所定の二次元形状
の白レベル領域を抽出し、抽出した全ての白レベル領域
の面積を前記他方値とする。

このようにすれば、外部の振動や被測定部材の没入によ
り水面に生じる波紋の影響を排除することができる。す
なわち、これらの波紋は長い縞模様に形成され、被測定
部材から漏出する水泡は水面に小円凹凸形状の模様を形
成し、両者の形状は明瞭に異なる。したがって、なんら
かの外乱により水面に波紋が生じても誤判定が生じるの
が防止される。

［作用］ 第１発明の気密検査装置では、水面を撮像する二次元撮
像部から出力される撮像信号の時間変化を抽出する。例
えば時間軸方向に所定数の映像フレーム期間だけ離れた
二個の映像フレームの同一座標位置の両画素信号を比較
してその差の総和を求める。

水が透明である場合、被測定物の形状などの水面下の物
体形状はこの差分により除去される。水が非透明である
場合、水面下の被測定物の形状などは撮像されず、その
差はＯとなる。

また、水面への照明光の入射角（鉛直線に対する角度）
が小さく設定されている場合には水面での反射光は小さ
く水面（静止水面）は撮像されずその差はＯとなる。水
面への照明光の入射角が大きく設定されている場合には
水面での反射光が大きいが反射光が二次元撮像部に入射
するのを防止するように照明することは容易である。ま
た、照明光の変動を小ざくすることにより静止水面各部
から反射される反射光は時間的及び空間的に一定となり
、各部の時間的光量変化はＯとなる。

これらの結果、もし被測定部材に鋳造時又は成型時の巣
孔、割れ、ひびや、溶接時の溶接不良や、シール構造物
のシール不良などが存在すると、被測定部材内部から空
気が泡となって漏出して水面に達し、水面に明確な円形
の凹部を形成する。

このように泡により水面に凹部が形成されると、照明光
がこの凹部で乱反射し、撮像信号はこの凹部を明確に撮
像する。

この水面に達する泡の位置は時間的及び空間的に種々異
なるので、一定の時間間隔を隔てる２枚の撮像フレーム
（撮像信号）の差を抽出すると、泡を明瞭に検出するこ
とができ、それにより簡単確実に気密検査を行うことが
できる。

なあ、信号処理を簡単化するために、２枚の撮像フレー
ム（−枚の映像を構成する撮像信号）をそれぞれ二値化
した債、それらの差を抽出することが好ましい。

第２発明の気密検査装置では、水面を撮像する二次元ｉ
像部から出力される撮像信号を二値化変換部て二値化す
る。この二値化変換部は、静止水面から得られる撮像信
号が常に二値信号の内の一方値となる二値化しきい値を
もっていて、この二値化しきい値により撮像信号を二値
化する。そして、二値信号の内の使方値を生じる画素の
総和の大小により気密不良が判定される。

この発明によれば、上述した第１発明よりも更に信号処
理を簡単化することができる。すなわち、この発明では
静止水面から得られる撮像信号が常に二値信号の内の一
方値となる。したがって、もし泡がなければ二値信号の
内の他方値を生じる画素の総和はＯとなる。また、時間
軸方向に一定時間離れた２個の撮像フレーム間の信号差
を検出する必要がないので、大容量の記憶部を必要とし
ない。

静止水面から得られる撮像信号が常に二値信号の内の一
方値となるようにするためには、水面下の被測定部材な
どからの反射を抑止するか又は−律にする必要がある。

例えば、水槽の底部上面と被測定部材とを同一色とする
こと、又は、水を着色することはそのために有効な手段
である。また、水面への照明光の入射角を小さく設定し
て、水面に一定輝度を付与してもよい。

これらの結果、もし被測定部材の気密が鋳造時の巣孔、
割れ、ひびや、溶接時の溶接不良や、シール構造物のシ
ール不良が存在すると、被測定部材内部から空気が泡と
なって水面に達し、水面に明確な・凹部を形成し、かつ
、その波紋を生じる。

このように泡により水面に凹部が形成されると、照明光
がこの凹部で乱反射し、撮像信号はこの凹部を明確に撮
像する。撮像された凹部は二値化され、二値信号の内の
他方値が生じる。

したがって、二値信号の内の他方値の有無あるいは多少
により泡を明瞭に検出することができ、それにより簡単
確実に気密検査を行うことができる。

［発明の効果］ 第１発明の気密検査装置では、水面を撮像する二次元撮
像部から出力される撮像信号の時間変化を抽出する。も
し被測定部材に鋳造時又は成型時の巣孔、割れ、ひびや
、溶接時の溶接不良や、シル構造物のシール不良などが
存在すると、被測定部材内部から空気が泡となって漏れ
て水面に達し、水面に明確な凹部を形成し、かつ、その
波紋が生じる。

このように泡により水面に凹部が形成されると、照明光
がこの凹部で乱反射し、撮像信号はこの凹部を明確に撮
像する。

この水面に達する泡の位置は時間的及び空間的に種々異
なるので、一定期間を隔てる２枚の撮像フレーム（撮像
信号）の差を抽出すると、泡を明瞭に検出することがで
き、それにより簡単確実に気密検査を行うことができる
。

第２発明の気密検査装置では、水面を撮像する二次元撮
像部から出力される撮像信号を二値化変換部で二値化す
る。この二値化変換部は、静止水面から得られる撮像信
号が常に二値信号の内の一方値となる二値化しきい値を
もっていて、この二値化しきい値により撮像信号を二値
化する。そして、二値信号の内の他方値を生じる画素の
総和の大小により気密不良が判定される。

この発明によれば、上述した第１発明よりも更に信号処
理を簡単化して気密検査を行うことができる。すなわち
、静止水面から得られる撮像信号が常に二値信号の内の
一方値となり、もし泡がなければ二値信号の内の他方値
を生じる画素の総和はＯとなる。

もし被測定部材の気密が鋳造時の巣孔、割れ、ひびや、
溶接時の溶接不良や、シール構造物のシール不良が存在
すると、被測定部材内部から空気が泡となって水面に達
し、水面に明確な凹部を形成する。

このように泡により水面に凹部が形成されると、照明光
がこの凹部で乱反射し、撮像信号はこの凹凸を明確に撮
像する。撮像された凹部は二値化され、二値信号の内の
他方値が生じる。

したかって、二値信号の内の他方値の有無あるいは多少
により泡を明瞭に検出することができ、それにより簡単
確実に気密検査を行うことができる。

［実施例］ （第１実施例） 第２発明の気密検査装置の一実施例を第１図により説明
する。

この気密検査装置は、自動車用の排気マニホルドの管壁
の割れ、巣孔などを検査するものであって、所定量の水
を給水された水槽１と、白熱灯からなる照明装置２と、
２個のＣＣＤ型式のＴＶカメラ３ａ、３ｂ（以下、ＴＶ
カメラ３ａをＡカメラ、ＴＶカメラ３ｂをＢカメラとい
う）、信号処理部４とからなる。

水槽１の上端は開口されており、水槽１の底部上面は水
平に形成されている。水槽１の底部上には排気マニホル
ドＡ、Ｂが固定された治具５が載置されてあり、治具５
は平坦な基板５１と、基板５１上に設けられたシール板
５２〜５５からなる。

基板５１の側壁面５６は水槽１の内側壁１１に当接し、
基板５１の伯の側壁面（図示せず）は水槽１の内側壁１
２に当接して位置決めされている。

シール板５２．５４は基板５１に固定されており、基板
５１から所定角度で立設している。シール板５３．５５
は基板５１に水平方向移動可能に保持されている。更に
、基板５１にはシール板５３．５５の移動のために複数
の小型空圧シリンダ（図示せず）が設けられている。こ
れら小型空圧シリンダはシール板５３．５５を駆動して
、シール板５２．５３により排気マニホルドＡを挟持し
、シール板５４．５５により排気マニホルドＢを挟持し
、更に、排気マニホルドＡ、Ｂの各内部空間を気密に保
持している。更に、シール板５２．５５にはそれぞれ貫
通孔（図示せず）が設けられており、これら貫通孔は、
排気マニホルドＡ内部の気密空間と４気圧に加圧された
圧空ホース５７とを連通し、排気マニホルドＢ内部の気
密空間と４気圧に加圧された圧空ホース５８とを連通し
ている。

排気マニホルドＡ、Ｂは水槽１の外部において基板５１
上に載置され、シール板５２〜５５でクランプされた後
、図示しないハンドリング装置により水槽１の底部に沈
潜させられる。

照明装置２、Ａカメラ、Ｂカメラの各光軸は鉛直線方向
下向きに調整されており、Ａカメラ、Ｂカメラは照明装
置２を中心として左右対称に配置されている。Ａカメラ
、Ｂカメラはそれぞれ縦横２４５Ｘ３８４画素を有する
ノンインタレース方式（毎秒６０フレーム）のモノクロ
カメラであり、それぞれ水面１００を左右半分づつ撮像
している。

次に信号処理部４を第２図を参照して説明する。

信号処理部４は、Ａカメラ、Ｂカメラから出力されるア
ナログ撮像信号Ｓ１、Ｓ２のどちらかを選択するアナロ
グマルチプレクサ４１と、選択されたアナログ撮像信号
を二鉛化しきい値ｖｔｈと比較して二値信号とするコン
パレータ４２と、二値化しきい値ｙｔｈを所望の値に設
定する可変抵抗器４３と、二値信号を受取って気密の良
否を判定するマイコン４４とからなる。

以下、この装置の動作をマイコン４４の動作を示す第３
図のフローチャートを参照して説明する。

まず、マイコン４４は電源入力とともに初期設定される
（３１０）。この初期設定によりマイコン４４内部の必
要部分が初期値に設定される。また、電源入力とともに
、照明装置２が点灯され、Ａカメラ及びＢカメラが作動
される。

次に、マルチプレクサ４１を制御してＡカメラから出力
されるアナログ撮像信号Ｓ１を選択しく３１２）、この
アナログ撮像信号Ｓ１を所定の二値化しきい値電圧ｖｔ
ｈで二値化して形成された信号Ｓｄを１映像フレームだ
け積分する（Ｓ１４）。ただし、二値化しきい値電圧ｖ
ｔｈは静止する水面１００を撮像したアナログｌ像信号
Ｓ１を二値信号のＯレベル（黒レベル）に変換する。

次に、１映像フレ一ム期間だけ積分して形成された積分
値としきい値ＴＸとを比較しく５１６）、積分値がしき
い値Ｔｘより大きければ排気マニホルドＡを気密不良と
判定しく８１８）、積分値がしきい値ＴＸ以下であれば
排気マニホルドＡを気密段と判定する（３２０＞。

次に、マルチプレクサ４１を制御してＢカメラから出力
されるアナログｌ像信号Ｓ２を選択しく５２２）、上記
と同様に排気マニホルドＢの気密状態を判定する（Ｓ２
４〜３３０）。

上記説明したこの実施例の気密検査装置によれば、静止
水面をＩ像して二値信号の黒レベルを出力するように二
値化しきい値をセットしであるので、白レベル信号で泡
を検出することができ、簡単な信号処理で気密検査を行
うことができる。また、本実施例において、撮像信号を
二値信号に変換し、二値信号から所定の二次元形状の白
レベル領域を抽出するのは、情報−を圧縮するためであ
り、かつ、静止水面を二値信号の黒レベルに設定するの
が容易であるからである。すなわち、静止水面に所定の
入射角度で入射する光線が反射してＴＶカメラに入力す
るのを防止するように照明装置を配置するのは容易であ
り、また、水中に進入し再反射してＴＶカメラに入力す
る光線を減衰させるのも困難ではないからである。例え
ば、水槽１の内面を黒色塗装すればよく、また、排気マ
ニホルドＡ、Ｂを水槽深く水没させＴＶカメラ（Ａカメ
ラ、Ｂカメラ）の光軸を多少傾斜させて排気マニホルド
Ａ、Ｂを撮像しないようにすればよい。

また、この実施例では、水槽上に所定間隔で分散配置さ
れる複数の撮像部が出力する各撮像信号を順次選択して
気密判定用に出力する順次選択部が設けられる。このよ
うにすればＴＶカメラの個数に対して撮像信号を処理す
る信号処理部４の規模を圧縮することができ、−度の沈
没により複数の被測定部材を検査することができ検査能
率を向上することもできる。

−（実施例２） 第１発明の気密検査装置の一実施例を説明する。

この気密検査装置は、信号処理部４が第４図の構成を取
ることを除いて、実施例１の装置構成に等しい。

この実施例の信号処理部４ａは、第４図に示すように、
コンパレータ４２から出力される二値信号Ｓｄを２映像
フレームだけ記憶する二値フレムメモリ（Ｆ１ＦＯメモ
リ）４５を設けた点が実施例１の信号処理部４と異なっ
ている。この二値フレームメモリ４５は、マイコン４４
に制御されてコンパレータ４２から出力される二値信号
Ｓｄと撮像面上の同一空間座標の信号（２フレ一ム遅延
信号）を同時タイミングでマイコン４４に入力する。

以下、この装置の動作をマイコン４４の動作を示す第５
図のフローチャートを参照して説明する。

まず、マイコン４４は電源入力とともに初期設定される
（８３０）。この初期設定によりマイコン４４内部の必
要部分が初期値に設定される。また、電源入力とともに
、照明装置２が点灯され、Ａカメラ及びＢカメラが作動
される。

次に、マルチプレクサ４１を制御してＡカメラから出力
されるアナログ撮像信号Ｓ１を選択しく３３２）、この
アナログ撮像信号Ｓ１を所定の二値化しきい値電圧ｖｔ
ｈで二値化して形成された信号３ｄと、この信号Ｓｄの
２映像フレ一ム期間遅れた信号３ｍとの差を１映像フレ
ームだけ積分する（Ｓ３４）。ただし、二値化しきい値
電圧ｙｔｈは静止する水面１００を撮像したアナログ撮
像信号Ｓ１を二値信号の白レベルに変換する。

次に、１映像フレームだけ積分して形成された差Ｓｄ−
３ｍの積分値としきい値Ｔｙとを比較しく５３６）、積
分値がしきい値Ｔｙより大きければ排気マニホルドＡを
気密不良と判定しく５３８）、積分値がしきい値Ｔｙ以
下であれば排気マニホルドＡを気密良と判定する（５４
０）。

次に、マルチプレクサ４１を制御してＢカメラから出力
されるアナログ撮像信号Ｓ２を選択しく５４２）、上記
と同様に排気マニホルドＢの気密状態を判定する（８４
４〜３５０）。

この実施例によれば水面をＩＩ像してその時間変化量を
二値検出しているので、たとえ水面下に白色（反射）面
をもつ部材があっても、その影響を相殺することができ
る。

（第３実施例） 第２発明の他の実施例を説明する。

この実施例は、第１〜第３図に示す第１実施例と等しい
構成及び作動をもち、ただ、第３図のフローチャートの
３１４及び３２４において二値信号を積分する前に、公
知の画像処理技術を用いて所定面積以下の白レベル領域
を抽出し、そして、抽出した白レベル領域を１映像フレ
ームにわたって積分している。このような二値化データ
から所定の面積以下の白レベル領域を抽出するソフトウ
ェアは広く知られており（例えば、ＳＲ１アルゴリズム
）、説明は省く。このようにすれば、水泡の白レベル領
域が小面積であり、波紋などの白レベル領域か大面積で
あるので、波紋の影響による誤判定を防止することがで
きる。なお、この実施例の思想は第１発明にも適用する
ことができる。

すなわち、Ｓ３４．５４４（第５図〉において上述した
と同様に所定面積以下の白レベル領域を求め、求めた白
レベル領域の差を積分すればよい。

（第４実施例） 第２発明の他の実施例を説明する。

この実施例は、第１〜第３図に示す第１実施例と等しい
構成及び作動をもち、ただ、第３図のフローチャートの
３１４及びＳ２４において二値信号を積分する前に、公
知の画像処理技術を用いて所定形状（ここではほぼ円形
）の白レベル領域を抽出し、そして、抽出した白レベル
領域を１映像フレームにわたって積分している。このよ
うな二値化データから略円形の白レベル領域を抽出する
ソフトウェアは広く知られており（例えばＳＲ１アルゴ
リズム）、説明は略く。このようにすれば、水泡の白レ
ベル領域が略円形であり、波紋などの白レベル領域が長
大形状であるので、その形状認識に基づいて波紋の影響
による誤判定を防止することができる。なお、この実施
例の思想は第１発明にも適用することができる。すなわ
ち、３３４．５４４（第５図）において上述したと同様
に略円形の白レベル領域を求め、求めた白レベル領域の
差を積分すればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の気密検査装置のブロック図、第２図
はその信号処理部４のブロック図、第３図はマイコン４
４０ドウサを表すフローチャート、第４図は他の実施例
に用いられる信号処理部４のブロック図、第５図は第４
図の作動を示すフローチャートである。 １・・・水槽（水槽部） ２・・・照明装置 ３ａ、３ｂ・・・ＴＶカメラ（二次元撮像部〉４４・・
・マイコン（水面変化抽出部）（気密判定部） 特許出願人　アイシン高丘株式会社

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部に気密室が形成された被測定部材を水面下に
   保持する水槽部と、 前記水槽部の上方に配設され所定照度照明下で前記水面
   を撮像して撮像信号を出力する二次元撮像部と、 前記撮像信号の時間変化量を抽出する水面変化抽出部と
   、 前記撮像信号の時間変化量と所定の時間変化しきい値と
   を比較して前記時間変化量が大きい場合に前記被測定部
   材を気密不良と判定する気密判定部と、 を備えることを特徴とする気密検査装置。
2. （２）前記水面変化抽出部は、前記撮像信号を二値信号
   に変換し、該二値信号から所定面積以下の白レベル領域
   を抽出し、抽出した全ての白レベル領域の時間変化量の
   合計を抽出するものである請求項１記載の気密検査装置
   。
3. （３）前記水面変化抽出部は、前記撮像信号を二値信号
   に変換し、該二値信号から所定の二次元形状の白レベル
   領域を抽出し、抽出した全ての白レベル領域の時間変化
   量の合計を抽出するものである請求項１記載の気密検査
   装置。
4. （４）内部に気密室が形成された被測定部材を水面下に
   保持する水槽部と、 前記水槽部の上方に配設され所定照度照明下で前記水面
   を撮像して撮像信号を出力する二次元撮像部と、 前記撮像信号を二値信号とする二値化回路部と、静止水
   面から得られる前記撮像信号を常に前記二値信号の一方
   値とする二値化しきい値を前記二値化回路部に供給する
   二値化しきい値設定部と、前記二値信号の内の他方値が
   所定の頻度しきい値より大きい頻度で発生する場合に前
   記被測定部材を気密不良と判定する気密判定部と、 を備えることを特徴とする気密検査装置。
5. （５）前記気密判定部は、前記二値信号から所定面積以
   下の白レベル領域を抽出し、抽出した全ての白レベル領
   域の面積を前記他方値とするものである請求項４記載の
   気密検査装置。
6. （６）前記気密判定部は、前記二値信号から所定の二次
   元形状の白レベル領域を抽出し、抽出した全ての白レベ
   ル領域の面積を前記他方値とするものである請求項４記
   載の気密検査装置。