JP2008039479A - 通気膜の水漏れ検査方法および検査装置、ならびに通気部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通気膜自身の形状や輝度の変化に左右されず、水漏れの有無を正確かつ迅速に判定できるようになる、通気膜の水漏れ検査方法および検査装置を提供する。
【解決手段】本発明にかかる検査方法は、通気膜２２に内部底面１８ｐ側から水圧をかける工程Ａと、通気膜２２による内部底面１８ｐの画像を時系列で取得する工程Ｂと、直近の過去に取得した画像と、現在取得した画像との差分画像に基づいて、外部底面１８ｑ側から内部底面１８ｐ側への水漏れの有無を判定する工程Ｃとを含む。通気膜２２に水圧をかけた状態を継続しつつ、（ｋ＋１）回の画像の取得に対して判定がｋ回実行されるように、工程Ｂによる画像の取得と工程Ｃによる判定とを交互に実行する。（ただしｋは２以上の整数である。）
【選択図】図３

Description

本発明は、通気膜の水漏れの有無を検査する方法、およびその方法に好適に用いることができる装置に関する。本発明は、さらに、その方法を用いた検査工程を含む通気部材の製造方法に関する。

水漏れ検査を実施する対象として、自動車のＥＣＵボックスやヘッドライトハウジングに取り付けられる通気部材がある。通気部材の代表例を図７Ａに示す。通気部材１８は、筒状の本体２０と、その本体２０に取り付けられた通気膜２２とを有する。この通気部材１８の水漏れ検査は、通気膜２２に外部底面１８ｑ側から水圧をかけ、内部底面１８ｐ側に水漏れが生ずるかどうかを調べる検査とされる。

水漏れ検査の方法として、目視による方法と画像処理による方法があるが、近年は画像処理による方法が主流になりはじめている。例えば、特許文献１には、水が赤外線を吸収することを利用した検査方法が記載されている。特許文献２には、可視画像および赤外画像を用いることにより、漏洩の種類を特定しうる検査方法が記載されている。
特許３３３１９３２号公報 特開平６−３３１４８０号公報

ところで、図７Ａに例示した通気部材１８の水漏れ検査の最中、水圧が加わることによって通気膜２２の形状や輝度が徐々に変化することがある。このような変化は、水漏れが発生していないときにも普通に起こる。したがって、画像処理による検査方法を採用するにあたっては、上記のような変化を誤ってＮＧ判定しないように対策を講ずることが重要である。

上記特許文献１に記載されている方法は、水漏れがないときの赤外線反射強度分布を基準として、水漏れの有無を判定している。そのため、通気膜自身の変化が誤判定を招くという問題に対しては、何ら解決策を提供することができない。

上記特許文献２（特に、段落０００８、図４および図５）には、差分画像を２値化することによって得た２値画像の面積値に基づいて漏洩の有無を判定する、と記載されている。特許文献２に記載されている方法は、図８のタイムチャートに概要を示すように、差分画像から得た２値画像を累積していき、その累積した２値画像を用いて漏洩の有無および種類を特定するというものである。この方法は、通気膜の形状や輝度の経時変化の影響が判定結果に及びにくいものの、２値画像の累積中は水漏れの発生を検出できないという問題がある。

そこで本発明は、通気膜自身の形状や輝度の変化に左右されず、水漏れの発生を迅速かつ正確に検出できるようになる、通気膜の水漏れ検査方法および検査装置を提供することを目的とする。また、その方法を用いた検査工程を含む通気部材の製造方法を提供する。

すなわち、本発明は、
水の通過を禁止し、気体の通過を許容する通気膜に、第１主面側から水圧をかける工程Ａと、
通気膜の第２主面の画像を時系列で取得する工程Ｂと、
直近の過去に取得した画像と、現在取得した画像との差分画像に基づいて、第１主面側から第２主面側への水漏れの有無を判定する工程Ｃと、を含み、
通気膜に水圧をかけた状態を継続しつつ、（ｋ＋１）回の画像の取得に対して判定がｋ回実行されるように、工程Ｂによる画像の取得と工程Ｃによる判定とを交互に実行する、水漏れ検査方法を提供する。（ただしｋは２以上の整数である。）

また、本発明は、
水の通過を禁止し、気体の通過を許容する通気膜を支持するとともに、その第１主面側から水圧をかける検査治具と、
検査治具に支持された通気膜と対向する位置に配置され、通気膜の第２主面を撮像するカメラと、
通気膜の第２主面の画像をカメラから時系列で取得する手段と、直近の過去に取得した画像と、現在取得した画像との差分画像に基づいて第１主面側から第２主面側への水漏れの有無を判定する手段とを含む画像処理装置と、
を備え、
通気膜に水圧をかけた状態を継続しつつ、（ｋ＋１）回の画像の取得に対して判定がｋ回実行されるように、画像の取得と判定とを交互に実行する、水漏れ検査装置を提供する。（ただしｋは２以上の整数である。）

さらに、本発明は、
両端に開口部を有する筒状の本体と、本体に取り付けられて底面を形成する通気膜とを含む通気部材を製造する工程と、
通気部材に取り付けられた通気膜を検査対象として、上記した方法によって検査する工程と、
検査の結果に基づいて通気部材を良品と不良品とに選別する工程と、
を含む、通気部材の製造方法を提供する。

上記検査方法によれば、通気膜の第２主面を時系列で撮像する工程Ｂと並行して、直近の過去に取得した画像と、現在取得した画像との差分画像に基づいて、第１主面側から第２主面側への水漏れの有無を判定する工程Ｃを複数回繰り返し実施する。直近の過去に取得した画像と、現在取得した画像との差分画像は、この差分画像のもとになっている２つの画像が、時間的に近接したものとなるため、通気膜自身の変化の情報を含みにくい。つまり、差分画像を時系列で作成するとともに、それら差分画像を用いた判定を時間軸に沿って複数回繰り返し実施することにより、通気膜自身の微小な形状変化や輝度変化の影響を受けることなく、通気膜から漏れている水を検出することが可能となる。さらに、判定自体も時系列で実行することになるので、水漏れの発生が発生した場合には直ちにこれを検出することが可能である。また、画像の取得回数（撮像回数）を（ｋ＋１）回とし、差分画像を作成して判定を行う回数をｋ回とすることにより、画像処理を行うコンピュータの負担を最大限に軽減できる。

以下、添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。

図１は、通気膜の水漏れ検査装置の概要を示す模式図である。検査対象の一例は、自動車のＥＣＵボックスやヘッドライトハウジングに取り付けられる通気部材１８である。水漏れ検査装置１００は、通気部材１８を装着する検査治具１６と、検査治具１６に装着された通気部材１８に向けて光を照射する照明１５と、検査治具１６に装着された通気部材１８の内部底面１８ｐを撮像するカメラ１２と、カメラ１２から取得する画像を処理して水漏れの有無を判定する画像処理装置３８とを備えている。

図７Ａに示すごとく、通気部材１８は、両端に開口部を有する筒状の本体２０と、その本体２０の一端に取り付けられて内部底面１８ｐを形成する通気膜２２とを含む。通気膜２２が取り付けられた通気部材１８は、一端に通気膜２２からなる底部を有し、他端の開口部から内部底面１８ｐを視認可能である。

通気部材１８の本体２０は、例えばゴム弾性を有する樹脂からなる円筒部品である。通気膜２２は、水の通過を禁止し、気体の通過を許容する機能を持った樹脂多孔質膜であり、熱溶着により、または接着剤を用いて本体２０に固定されている。通気膜２２が本体２０にしっかり取り付けられているかどうか、言い換えれば、通気膜２２に水圧をかけても本体２０内に水が入り込まないかどうかを画像処理によって検査する。

通気膜２２に水圧をかけながらカメラ１２による撮像を行うために、検査治具１６を使用することができる。検査治具１６は、水を収容することが可能なチャンバ１６ｈが内部に形成され、通気部材１８を装着するための開口部１６１と、チャンバ１６ｈに水Ｗを注入するための注水口１６２とがチャンバ１６ｈの上下に設けられている。

図１に示すごとく、通気部材１８は、通気膜２２がチャンバ１６ｈ内に露出し、反対側の開口部がチャンバ１６ｈ外に露出するように、検査治具１６の開口部１６１に装着される。開口部１６１には、検査治具１６と通気部材１８との隙間を埋めるシールリング１６３が配置されており、チャンバ１６ｈ内の水Ｗが隙間から漏れてこないようになっている。通気部材１８を開口部１６１に装着したのち、注水口１６２からチャンバ１６ｈに水Ｗを注入することにより、通気部材１８の通気膜２２に適切な水圧がかかる仕組みである。通気膜２２が損傷していたり、本体２０への接着が不十分だったりする場合には、水Ｗが内側に漏れてくるので、その漏れをカメラ１２でとらえる。

水漏れの有無の判定材料となる画像は、カメラ１２から取得する。通気部材１８が配置された領域を撮像するカメラ１２は、例えば２次元ＣＣＤを撮像素子として備えたものであり、検査治具１６に装着された通気部材１８と対向する位置に準備される。具体的には、通気部材１８の真上にカメラ１２を設置する。これにより、通気部材１８の内部底面１８ｐ全体を画像に収めることが可能となる。

照明１５は、例えば、蛍光灯、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、ＬＥＤランプ等であり、通気部材１８の内部底面１８ｐに斜め方向から光（可視光および／または赤外光）を照射する配置となっている。照明１５の種類は、撮像対象の通気膜２２の種類に応じて上記から選択することができる。また、通気部材１８の中心とカメラ１２の中心とを結ぶ線と略平行な方向から光を照射する配置を採用してもよい。

次に、図２に示すのは、図１に示す水漏れ検査装置１００のブロック図である。水漏れ検査装置１００は、カメラ１２、画像処理モジュール３０、解析用コンピュータ３２およびモニタ３４を含む。画像処理モジュール３０は、解析用コンピュータ３２のＰＣＩブリッジに接続されており、カメラ１２から取得した画像を解析用コンピュータ３２に転送する。解析用コンピュータ３２は、画像処理モジュール３０から転送されてくる画像を解析して水漏れの有無を判定する。また、解析用コンピュータ３２は、検査治具１６（図３参照）に注水を行うためのポンプ３６のコントローラも兼ねている。モニタ３４は、解析用コンピュータ３２の判定結果を出力する表示部として機能する。画像処理モジュール３０、解析用コンピュータ３２およびモニタ３４は、画像処理装置３８を構成する。

図３は、解析用コンピュータで実行される検査プログラムのフローチャートである。この検査プログラムが起動すると、まず、検査治具１６のチャンバ１６ｈに注水が行なわれる（ステップＳ１）。これにより、通気部材１８の通気膜２２に所定の水圧がかかる。通気膜２２に水圧がかかった状態は一定時間保たれる。その間に水漏れがないかをステップＳ２以下の処理でチェックする。

注水が完了したら、カメラ１２に撮像指令を与える。カメラ１２によって撮像された画像は、画像処理モジュール３０のメモリに格納される。解析用コンピュータ３２は、画像処理モジュール３０のメモリに格納された画像を第１組（ｎ＝１）の画像として取得し、自身のメインメモリに格納する（ステップＳ２）。次に、予め定めた所定時間（例えば数秒）待機するとともに、組番号ｎを計測するカウンタをインクリメントする（ステップＳ３，Ｓ４）。

所定時間Ｔｎ待機したのち、第２組（ｎ＝２）の画像を、第１組の画像と同様の手順で取得する（ステップＳ５）。このように、通気部材１８とカメラ１２との相対位置関係を維持しつつ、予め定めた時間スケジュールでカメラ１２による通気部材１８の撮像を行う。待機時間Ｔｎは、一定であってもよいし、画像の組ごとに異なっていてもよい。

次に、解析用コンピュータ３２は、メインメモリに格納されている第１組（ｎ＝１）の画像と、同じくメインメモリに格納されている第２組（ｎ＝２）の画像との差分画像を生成する（ステップＳ６）。生成した差分画像を、予め定めた閾値で２値化する（ステップＳ７）。こうして得られた２値化画像より、水漏れの有無を判定する（ステップＳ８）。つまり、直近の過去に取得した画像と現在取得した画像との差分画像に基づいて、内部底面１８ｐに欠陥（水漏れ）が生じているかどうかを判定する。水漏れありとの判定を下す基準は、例えば、２値化画像の面積または寸法が予め定めた所定値を上回ることである。

ステップＳ８において、水漏れありと判定した場合には、水漏れが発生している旨の目セージをモニタ３４に表示する（ステップＳ１０）。さらに、ステップＳ９において、規定の判定回数に達したかどうかを確かめ、達していない場合にはステップＳ３からの処理を繰り返し行う。判定回数は、例えば１０回程度に設定することができる。判定回数に代えて、所定の検査時間が経過したかどうかを検査終了の条件としてもよい。

検査の最中、水圧が加わることで通気膜２２の形状や輝度が徐々に変化する場合がある。このような変化は水漏れが発生していない場合にも起こる可能性があり、このような変化を誤ってＮＧと判定しないようにする工夫が必要である。図３のフローチャートに示す本実施形態によれば、時系列で取得した第ｎ組の画像と第（ｎ＋１）組の画像との差分画像を生成し、生成した差分画像を適切な閾値で２値化することによって得た２値化画像を用いて、水漏れの有無を判定する。

つまり、図３のタイムチャートに示すごとく、通気部材１８の通気膜２２に水圧をかけた状態を継続しつつ、予め定めた時間間隔で通気膜２２による内部底面１８ｐ（第２主面）の画像をカメラ１２より取得する処理を実行し、この処理と平行する形で、直近の過去に取得した画像と、現在取得した画像との差分画像に基づいて、外部底面１８ｑ側から内部底面１８ｐ側への水漏れの有無を判定する処理を複数回繰り返し実行する。

このように、決められた時間ごとに連続して（時系列で）画像を取得し、これらの画像間の違いを見出す。このような手法を採用すると、通気膜２２の変形が判定結果に影響をほとんど及ぼさず、誤判定の発生確率を相当低くできる。また、差分画像を時系列で生成して逐次判定を行うので、突発的に水漏れが発生した場合にも、これを見逃さずに、直ちにＮＧ判定を下すことができる。また、フローチャートに示される本実施形態の方法によれば、（ｋ＋１）回の撮像を行う間にｋ回の判定を行うので非常に効率的であり、画像処理装置３８の負荷軽減という観点からも好ましい（ただしｋは２以上の整数である）。

また、図５に示すように、撮像対象が複雑な形状を有していたとしても、過去の画像４０と現在の画像４１との差分画像を生成し、その差分画像の２値化を行うことで、簡単に欠陥４２（水漏れ）を抽出することが可能となる。

なお、本実施形態では、検査の開始から終了まで通気膜２２にかける水圧を一定としているが、チャンバ１６ｈへの注水量を徐々に増加したりすることによって、通気膜２２にかかる水圧が経時変化する（具体的には徐々に高くなる）ようにしてもよい。また、本実施形態では、判定回数が規定回数に達するまでは水漏れ判定を繰り返し行うようにしているが、水漏れを検出した時点で検査を停止するようにしてもよい。具体的には、図３のフローチャートに示す検査プログラムの実行を停止し、検査治具１６のチャンバ１６ｈ内の水を排水する。そのようにすれば、周囲に水が溢れ出し、装置に水がかかったり作業エリアが水で濡れたりすることを防止できる。

また、水圧をかけている期間における通気膜２２自身の変化が判定結果に及ぼす影響をさらに小さくするために、下記（１）（２）のような工夫を講ずることができる。
（１）水圧をかけ始めた後に、予め定めた待機時間が経過することを条件として、図３のフローチャートのステップＳ２からの処理を開始する。
（２）水圧をかけ始めた時点から一定時間が経過するまでの初期段階では画像取得の時間間隔を短くし、上記一定時間が経過した後は画像取得の時間間隔を長くする。

また、より高精度な検査を行うためには、撮像するべき通気部材１８の内部に影が生じないように照明することが望ましい。例えば、図６に示すごとく、ハーフミラー２４を用いた同軸落射照明によれば、そうした影が通気部材１８の内部に生じないので、本発明の方法に好適である。

本実施形態の検査方法を通気部材１８の製造工程に適用する場合には、通気部材１８を製造する工程をまず行う。次に、通気膜２２を含む通気部材１８を検査対象として、本実施形態の方法によって水漏れ検査を行う（検査工程）。そして、その検査工程の結果に基づいて、通気部材１８を良品と不良品とに選別する（選別工程）。

良品として選別された通気部材１８には、図７Ｂに示す通気部材１８Ｂのように、通気膜２２を保護するカバー２１を取り付ける工程をさらに実施することができる。カバー２１は、検査工程で水漏れが認められず、良品として選別された通気部材１８にのみ取り付けられる。図７Ｂの通気部材１８Ｂからみると、図７Ａの通気部材１８は中間製品なので、その中間製品の時点で良否を判定することにより、カバー２１が無駄にならずに済む。

本発明にかかる検査方法は、単独の通気膜の検査や通気部材以外の通気膜を用いた製品にも好適に採用できる。

本発明にかかる検査方法の概要を示す模式図 検査装置のブロック図 検査プログラムのフローチャート 図３のフローチャートに対応するタイムチャート ＮＧ判定となる画像例 光源の好適な配置を示す模式図 検査対象である通気部材の断面図 通気部材の他の例の断面図 従来の検査方法の概要を示すタイムチャート

符号の説明

１２ カメラ
１６ 検査治具
１８ 通気部材
２０ 本体
２２ 通気膜
１８ｐ 内部底面
１８ｑ 外部底面
３０ 画像処理モジュール
３２ 解析用コンピュータ
３４ モニタ
３８ 画像処理装置
１００ 水漏れ検査装置
Ｗ 水

Claims (4)

1. 水の通過を禁止し、気体の通過を許容する通気膜に、第１主面側から水圧をかける工程Ａと、
   前記通気膜の第２主面の画像を時系列で取得する工程Ｂと、
   直近の過去に取得した前記画像と、現在取得した前記画像との差分画像に基づいて、前記第１主面側から前記第２主面側への水漏れの有無を判定する工程Ｃと、を含み、
   前記通気膜に前記水圧をかけた状態を継続しつつ、（ｋ＋１）回の前記画像の取得に対して前記判定がｋ回実行されるように、前記工程Ｂによる前記画像の取得と前記工程Ｃによる前記判定とを交互に実行する、水漏れ検査方法。（ただしｋは２以上の整数である。）
2. 前記工程Ｃにおいて、前記差分画像を予め定めた閾値で２値化することによって得た２値化画像の面積が所定値以上である場合に水漏れありと判定する、請求項１記載の水漏れ検査方法。
3. 水の通過を禁止し、気体の通過を許容する通気膜を支持するとともに、その第１主面側から水圧をかける検査治具と、
   前記検査治具に支持された前記通気膜と対向する位置に配置され、前記通気膜の第２主面を撮像するカメラと、
   前記通気膜の第２主面の画像を前記カメラから時系列で取得する手段と、直近の過去に取得した前記画像と、現在取得した前記画像との差分画像に基づいて前記第１主面側から前記第２主面側への水漏れの有無を判定する手段とを含む画像処理装置と、を備え、
   前記通気膜に前記水圧をかけた状態を継続しつつ、（ｋ＋１）回の前記画像の取得に対して前記判定がｋ回実行されるように、前記画像の取得と前記判定とを交互に実行する、水漏れ検査装置。（ただしｋは２以上の整数である。）
4. 両端に開口部を有する筒状の本体と、前記本体に取り付けられて底面を形成する通気膜とを含む通気部材を製造する工程と、
   前記通気部材に取り付けられた前記通気膜を検査対象として、請求項１または請求項２に記載の方法によって検査する工程と、
   前記検査の結果に基づいて前記通気部材を良品と不良品とに選別する工程と、
   を含む、通気部材の製造方法。

Images