(57)【要約】【課題】太陽電池パネル等の光電変換パネルに設けられる端子箱のポッティング充填部内に混入した異物の存在を容易かつ確実に検出する異物検出装置を提供する。【解決手段】太陽電池パネル２０の端子箱３０内に充填されたポッティング剤３１の中に存在する異物を検出する光電変換パネル用端子箱の異物検出装置１０が、端子箱３０内に充填されたポッティング剤３１の表面に、斜め上方の少なくとも２方向から赤外線照明光を照射する赤外線照明部１１Ｒと、赤外線照明光が照射されているポッティング剤３１の表面もしくは内部を撮影するカメラ１２と、カメラ１２によって撮影された画像を処理し、画像解析によりポッティング剤３１の中に存在している異物を検出する画像処理装置１３とを備えている。【選択図】図１
2011023412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換パネルの端子箱内に充填されたポッティング剤の中に存在する異物を検出する光電変換パネル用端子箱の異物検出装置であって、
前記端子箱内に充填された前記ポッティング剤の表面に、斜め上方の少なくとも２方向から赤外線照明光を照射する赤外線照明部と、
前記赤外線照明光が照射されている前記ポッティング剤の表面もしくは内部を撮影するカメラと、
前記カメラによって撮影された画像を処理し、画像解析により前記ポッティング剤の中に存在している異物を検出する画像処理装置と、
を具備して構成したことを特徴とする光電変換パネル用端子箱の異物検出装置。
【請求項２】
前記赤外線照射部は、前記赤外線照射光と切り換えて照射可能な白色光照明を備えていることを特徴とする請求項１に記載の光電変換パネル用端子箱の異物検出装置。
【請求項３】
前記カメラは、赤外線照射時に少なくとも８００ｎｍ以下をカットする赤外線フィルタを通して前記画像の撮影を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の光電変換パネル用端子箱の異物検出装置。
【請求項４】
前記赤外線照射部から照射される赤外線の波長が８５０〜９５０ｎｍを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光電変換パネル用端子箱の異物検出装置。
【請求項５】
前記赤外線照射部を４方向に設置して１または複数個を順番に点灯させることにより、点灯状況毎に撮影した複数の画像を比較して異物の検出を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光電変換パネル用端子箱の異物検出装置。
【請求項６】
前記画像処理装置は、前記画像の輝度データを所定の閾値で２極化した後、所定のマスクパターンを除去するマスク処理及びノイズ除去の処理を施す過程を備え、
前記マスク処理では、検出目的に応じて異なる複数の前記マスクパターンを予め用意して選択可能としたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の光電変換パネル用端子箱の異物検出装置。
【請求項７】
光電変換パネルの端子箱内に充填されたポッティング剤の中に存在する異物を検出する光電変換パネル用端子箱の異物検出方法であって、
前記端子箱内に充填された前記ポッティング剤の表面に、斜め上方の少なくとも２方向から赤外線照明光を照射する赤外線照明過程と、
前記赤外線照明光が照射されている前記ポッティング剤の表面もしくは内部を撮影する撮像過程と、
前記撮像過程で撮影された画像を処理し、画像解析により前記ポッティング剤の中に存在している異物を検出する画像処理過程と、
を経て異物検出を行うことを特徴とする光電変換パネル用端子箱の異物検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換パネルの端子箱検査に適用される異物や欠陥の検出装置及び検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題や省エネルギーに対する意識の高まりから、太陽光等の自然エネルギーを利用する技術、特に光電変換パネル（光電変換装置）を用いた太陽光発電技術に大きな期待が寄せられている。
光電変換パネルの代表的なものは、ガラス基板等の透明支持基板と、光電変換素子と、金属薄膜を樹脂薄膜で挟みこんでなる保護シートとを、ＥＶＡなどの封入シートで密閉してなり、この光電変換パネルの縁に、アルミニウム等の金属材料からなるフレーム枠を装着したものがある。
光電変換パネルは、たとえばシリコン系半導体材料を利用した光電変換素子に太陽光等の光を入射させることによって、光電変換素子の正極と負極との間に起電力を生じさせるものである。
【０００３】
このような光電変換パネルは、主に屋外に設置されるものであるから、光電変換パネルに湿分が浸入し漏電や光電変換素子の劣化が生じないようするため、ＪＩＳ規格などによって、光電変換パネルの製造工程において光電変換素子と他の部材との間での絶縁性能や耐電圧性能の検査を行うことが定められている。
また、光電変換パネルに設けられた端子箱は、衝撃や振動に耐え、湿分浸入による配線部分の腐食や光電変換素子の劣化の要因を抑えるため、たとえばシリコン樹脂を主成分とするポッティング剤（充填剤）を端子箱内部に充填して、電気回路全体が密封されている。すなわち、光電変換素子で発電した電力を光電変換パネル外部へ取り出す配線と外部ケーブルとが接続される端子箱の内部は、ポッティング剤を充填して外界と通気しないように封止されている。
【０００４】
上述した光電変換パネルの端子箱に充填されるポッティング剤については、外界と通気の要因につながる気泡等の欠陥検査を定量的に行うことができるポッティング剤検査装置及びポッティング剤検査方法が提案されている。この従来技術は、ＬＥＤ白色照明とカメラとを備えた装置であり、検出した画像を用いてポッティング剤の気泡を自動検出できるようになっている。なお、ポッティング充填部の表面に発生した気泡の検出は、白色照明の調整を工夫することにより可能となっているが、赤外線を用いて内部の異物を検出することに関する言及は見当たらない。（たとえば、特許文献１参照）
また、太陽電池モジュール内部における接触不良箇所の有無や位置等を特定するため、簡便な検査方法が提案されている。この検査方法では、太陽電池モジュールの両出力端子間に逆電圧を印加して一定の電流を流し、両出力端子間の電圧値を計測して予め規定した所定の電圧値と比較して電気的接続の良否を判別することや、逆起電力を印加してモジュール内の接触不良個所を発熱させ、非接触式温度計（たとえば赤外線放射温度計）で観察することが記載されている。（たとえば、特許文献２参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２２５５５３号公報
【特許文献２】特開２００４−３６３１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した光電変換パネルの端子箱においては、特許文献１に開示された欠陥検査により、充填したポッティング剤の表面に生じた欠陥として気泡を検出することは可能である。しかし、ポッティング充填部には、たとえば端子配線部分の半田接続の際に、球状や棒状となる半田等の導電性異物等が残留したままポッティング剤を充填してしまう場合がある。このような異物の存在は、端子箱内で回路を短絡させたり、湿分が浸入する隙間を形成する原因となる。特に、ポッティング充填部内に導電性の異物が残存した場合、湿分の浸入により湿潤状態となったポッティング充填部内は絶縁不良となるおそれがあるため、光電変換パネルの信頼性を低下させる原因となる。
【０００７】
ここで、端子箱のポッティング充填部内に混入残留した半田等の異物については、ポッティング充填剤が半透明もしくは非透明であるため、特に底部の異物検査を目視で行うことには限界があり、気泡検出などの検査装置を利用して白色照明の輝度や角度を調整しても異物を検出することは困難である。このような背景から、光電変換パネルの端子箱においては、ポッティング充填部内に混入した異物の存在を容易かつ確実に検出する装置及び方法の開発が望まれる。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、光電変換パネルに設けられる端子箱のポッティング充填部内に混入した異物の存在を容易かつ確実に検出する異物検出装置及び異物検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係る光電変換パネル用端子箱の異物検出装置は、光電変換パネルの端子箱内に充填されたポッティング剤の中に存在する異物を検出する光電変換パネル用端子箱の異物検出装置であって、前記端子箱内に充填された前記ポッティング剤の表面に、斜め上方の少なくとも２方向から赤外線照明光を照射する赤外線照明部と、前記赤外線照明光が照射されている前記ポッティング剤の表面を撮影するカメラと、前記カメラによって撮影された画像を処理し、画像解析により前記ポッティング剤の中に存在している異物を検出する画像処理装置と、を具備して構成したことを特徴とするものである。
【０００９】
このような光電変換パネル用端子箱の異物検出装置によれば、端子箱内に充填されたポッティング剤の表面に、斜め上方の少なくとも２方向（好ましくは４方向）から赤外線照明光を照射する赤外線照明部と、赤外線照明光が照射されているポッティング剤の表面もしくは内部を撮影するカメラと、カメラによって撮影された画像を処理し、画像解析によりポッティング剤の中に存在している異物を検出する画像処理装置と、を具備して構成したので、赤外線照明部よりポッティング剤の表面に照射された赤外線照明光は、ポッティング剤表面で全反射されることなくポッティング剤内部へと進入する。この結果、ポッティング剤の内部に異物が存在する場合には、内部へと進入した赤外線照明光の反射光をカメラで撮影し異物を識別できる画像となり、この画像を適切に処理して解析すれば、ポッティング充填部内に混入した異物の有無を容易に判断することが可能になる。
この場合、撮影対象領域を遮光箱で覆うなどして、外部照明等の光を遮断や減光した状態で撮影することが望ましい。
【００１０】
上記の発明において、前記赤外線照射部は、前記赤外線照射光と切り換えて照射可能な白色光照明を備えていることが好ましく、これにより、赤外線照明光を用いてポッティング剤の内部に存在する異物及び気泡などの欠陥を検出するだけでなく、同じ装置を用いて照明を切り換えるだけで、白色光を用いてポッティング剤の表面に存在する気泡を検出することも可能になる。
【００１１】
上記の発明において、前記カメラは、赤外線照射時に少なくとも８００ｎｍ以下をカットする赤外線フィルタを通して前記画像の撮影を行うことが好ましく、これにより、外部照明などの検査用照射光以外がカメラに入射することによるノイズを除去することができるので、撮影対象領域を覆う遮光箱の省略や簡略化が可能となる。
【００１２】
上記の発明において、前記赤外線照射部から照射される赤外線の波長が８５０〜９５０ｎｍを含むことが好ましく、これにより、安価な一般可視光用カメラ（たとえばＣＣＤカメラ）を使用することができる。すなわち、５００ｎｍ以下の波長で赤外光を照射してもポッティング剤内部へと進入できずに異物等の内容物を確認することは困難であり、一方、１５００ｎｍ以上の波長で赤外光を照射すると、赤外光に多く含まれる熱線の影響を受けてポッティング剤の内部が加熱され変質を生じる可能性があるためである。なお、ポッティング剤として好適なシリコン系材料の内部を、赤外光を用いて観察する場合には、シリコンのバンドキャップに相当する１０００ｎｍ以上の波長が一般的に使用されている。本発明では、安価な一般可視光用カメラ（たとえばＣＣＤカメラ）を使用することから、赤外線の波長を８５０〜９５０ｎｍが好ましいことを見出している。
この場合、好適な赤外線照明光としては、長寿命で安定した赤外線照明光が得られる光源として、赤外線ＬＥＤ（Light emitting diode）がある。
また、ポッティング剤の表面に対して、斜め上方から赤外線照明光を照射する好適な傾斜角度（θ）は、端子箱内ポッティング剤の表面と平行な方向に対して３０〜８０度であるが、最適な傾斜角度（θ）は６０度である。
また、この場合の赤外線フィルタは、前記赤外線照射部から照射される赤外線の波長が８５０〜９５０ｎｍであるから、少なくとも８００ｎｍ以下をカットすることが好ましい。また赤外線照明の波長下限とオーバーラップすることがさらに好ましく、８６０ｎｍ以下の波長を遮蔽するようなフィルタを選定することがさらに望ましい。
【００１３】
上記の発明において、前記赤外線照射部を４方向に設置して１または複数個を順番に点灯させることにより、点灯状況毎に撮影した複数の画像を比較して異物の検出を行うことが好ましく、これにより、ポッティング剤の内部に存在する異物の残留状況を３次元的に検出することが可能になる。
【００１４】
上記の発明において、前記画像処理装置は、前記画像の輝度データを所定の閾値で２極化した後、所定のマスクパターンを除去するマスク処理及びノイズ除去の処理を施す過程を備え、前記マスク処理では、検出目的に応じて異なる複数の前記マスクパターンを予め用意して選択可能とすることが好ましく、これにより、異物検出だけでなく、たとえば端子箱に設けた端子と太陽電池発電部からの電力出力用の銅箔とを半田接合している半田形状の異常を検出することもできる。
【００１５】
本発明に係る光電変換パネル用端子箱の異物検出方法は、光電変換パネルの端子箱内に充填されたポッティング剤の中に存在する異物を検出する光電変換パネル用端子箱の異物検出方法であって、前記端子箱内に充填された前記ポッティング剤の表面に、斜め上方の少なくとも２方向から赤外線照明光を照射する赤外線照明過程と、前記赤外線照明光が照射されている前記ポッティング剤の表面もしくは内部を撮影する撮像過程と、前記撮像過程で撮影された画像を処理し、画像解析により前記ポッティング剤の中に存在している異物を検出する画像処理過程と、を具備して異物検出を行うことを特徴とするものである。
【００１６】
このような光電変換パネル用端子箱の異物検出方法によれば、光電変換パネルの端子箱内に充填されたポッティング剤の中に存在する異物を検出する光電変換パネル用端子箱の異物検出方法であって、前記端子箱内に充填された前記ポッティング剤の表面に、斜め上方の少なくとも２方向（好ましくは４方向）から赤外線照明光を照射する赤外線照明過程と、前記赤外線照明光が照射されている前記ポッティング剤の表面もしくは内部を撮影する撮像過程と、前記撮像過程で撮影された画像を処理し、画像解析により前記ポッティング剤の中に存在している異物を検出する画像処理過程と、を経て異物検出を行うので、赤外線照明過程でポッティング剤の表面に照射された赤外線照明光は、ポッティング剤表面で全反射されることなくポッティング剤内部へと進入する。この結果、ポッティング剤の内部に異物が存在すると、撮像過程において内部を透過した赤外線照明光の反射光をカメラで撮影し異物を識別できる画像になる。従って、画像処理過程においては、撮像した画像を適切に処理して解析すれば、ポッティング充填部内に混入した異物の有無を容易に判断することができる。
【発明の効果】
【００１７】
上述した本発明によれば、光電変換パネルの端子箱において、ポッティング充填部内に混入した異物の存在を、赤外線照明光を用いて撮像した画像から容易かつ確実に検出することが可能になる。この結果、ポッティング充填部に残留する異物の有無を製造ライン内に設置した検出装置によって自動的に検出できるようになり、従って、目視による検査作業を省くことで品質を維持したまま生産能力を向上させることができる。
また、ポッティング充填剤の効果とともにポッティング剤の半透明化や非透明化が進み、端子箱内部の目視における観察状況は変化するが、本発明の検出装置及び検出方法は、充填剤が硬化する前後に実施しても同等な作用効果を得られるので、検査を実施するタイミングに大きな自由度を有し、光電変換パネルの製造工程を阻害しないで検査が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る光電変換パネルの異物検出装置について、装置構成の一実施形態を示す構成図である。
【図２】図１に示した異物検出装置の画像取込を示す説明図であり、（ａ）は通常画像取込の状態、（ｂ）は赤外線画像取込の状態である。
【図３】図１に示した異物検出装置の検出手順を示すフローチャートである。
【図４】図１に示した異物検出装置の検査対象例として端子箱を備えた太陽電池パネルの構成例を示す図で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は端子箱が設けられたパネル裏面側から見た斜視図、（ｃ）はパネルを受光面側から見た斜視図である。
【図５】図４に示した太陽電池パネルの発電部構成例を示す断面図である。
【図６】異物検出手順の二値化処理に関する説明図である。
【図７】異物検出手順のマスク処理に関する説明図であり、（ａ）はポッティング剤の充填されていない領域をマスクパターンとして設定した状態、（ｂ）はマスクパターン領域を検査対象外にして不要な画像を除去した状態である。
【図８】異物検出手順において、ノイズ除去の処理を完了した状態を示す説明図である。
【図９】異物検出手順の異物判定に関する説明図であり、（ａ）はＢＬＯＢ解析における回転処理により最大長さを求めた状態、（ｂ）は（ａ）で得られた最大長さから異物と判定した状態、（ｃ）は異物を表示した状態である。
【図１０】図１に示した異物検出装置のカメラに関する光感度特性（撮影波長域）のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る光電変換パネル用端子箱の異物検出装置及び異物検出方法の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１及び図２に示す光電変換パネル用端子箱の異物検出装置１０は、たとえば太陽電池パネル２０のような光電変換パネル用端子箱の異物検出検査に適用される装置である。
図４は、異物検出装置１０による検査対象となる太陽電池パネル２０の一例としての概略構成例を示す図である。この太陽電池パネル２０は、図４（ａ）に示すように、透明基板２１と、太陽電池発電部２２（以下、「発電部」と呼ぶ）と、接着シート２３と、バックシート２４と、枠シール２５とを具備して構成される。すなわち、太陽電池パネル２０は、実際に発電を行う発電部２２が外部からの水分や埃の浸入によりダメージを受け易いので、表面をガラス等の透明基板２１により、そして、裏面側をバックシート等により、それぞれ被覆・密閉して保護する構造となっている。
【００２０】
発電部２２で発電した電力の取り出しは、バックシート２４の外側に設けた端子箱３０の内部で行われる。すなわち、発電部２２に接続した取出用配線２５は、バックシート２４に設けられた開口２７を介して外部へ引き出された後、この開口２７と一致する位置にある端子箱３０の内部において、外部ケーブル２８と電気的に接続させる。なお、バックシート２４は、図４（ｂ）に示すように、太陽光を受ける受光面とは反対側の面であり、従って、端子箱３０は太陽電池パネル２０の裏面側に位置している。
【００２１】
また、図５は、上述した発電部２２の断面構成例を示している。この発電部２２は、シリコン系太陽電池と呼ばれているものであり、基板１と、透明電極層２と、光電変換層３と、裏面電極層４と、を具備して構成される。この場合の光電変換層３は、第１セル層３ａと第２セル層３ｂとの間に、透明電極層３ｃが形成された構成となっている。なお、光電変換膜３は、第１セル層３aのみで構成されていてもよい。
なお、ここでのシリコン系とは、シリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）及びシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）を含む総称であり、さらに、薄膜シリコン系及び結晶質シリコン系を包含する。
【００２２】
以下では、図１に示す異物検出装置１０を具体的に説明する。
この異物検出装置１０は、太陽電池パネル２０の裏面に設けられて発電電力を外部へ取り出すための外部ケーブル２７を接続する端子箱３０において、端子箱３０の内部に充填されたポッティング剤３１の中に残存する半田や気泡等の異物や欠陥を検出する。ポッティング剤３１は、シリコン樹脂を主成分とする充填材（封止剤）であり、これを端子箱３０内に充填することによって、内部の電気回路全体が密封されている。すなわち、ポッティング剤３１は、端子箱３０内の電気部品が衝撃や振動に耐え、湿分浸入による配線部分の腐食や光電変換素子の劣化などによるトラブルを生じないようにするため、硬化性の樹脂を充填して回路全体を覆うものである。
なお、太陽電池パネル２０の端子箱３０に充填されるポッティング剤３１は、充填場所を移動させることで、端子箱内部に均一に気泡を生じないように充填工程が行なわれる。端子箱３０表面からの深さがたとえば９ｍｍ程度となるので、赤外線照射光はポッティング剤３１で一部が吸収されるも、多くは内部へと進入して端子箱３０底部まで達することができるので、異物の位置によらずに検出することができる。
【００２３】
異物検出装置１０は、端子箱３０内に充填されたポッティング剤３１の表面に、斜め上方の少なくとも２方向から赤外線照明光を照射する赤外線照明部１１Ｒと、赤外線照明光が照射されているポッティング剤３１の表面もしくは内部を撮影するカメラ１２と、このカメラ１２によって撮影された画像を処理し、画像解析によりポッティング剤３１の中に存在している異物や欠陥を検出する画像処理装置１３と、を具備して構成される。
なお、図中の符号１４は照明用電源を示しており、１５は表示用の液晶画面（ＬＣＤ）、１６は太陽電池パネル２０の搬送を制御するコンベア制御部、１７は画像処理装置１３の無停電電源（ＵＰＳ）である。
【００２４】
上述した赤外線照明部１１Ｒには、たとえば赤外線ＬＥＤ照明が使用される。また、本実施形態の赤外線照明部１１Ｒは、赤外線と白色光とを切り換えて照射可能とするため、ＬＥＤ白色照明等の白色照明部１１Ｗを備えている。すなわち、図示の構成例において、赤外線照明部１１Ｒ及び白色照明部１１Ｗは各々独自に点灯可能とされ、たとえば両照明部を上下に重ねて構成される照明部１１が、略矩形状となる端子箱３０の四方を囲むようにして４箇所に設置されている。従って、赤外線照明部１１Ｒを点灯させた場合は、画像処理装置１３による充填剤内部の異物や欠陥の検出が可能になり、白色照明部１１Ｗを点灯させた場合は、画像処理装置１３による充填剤表面の気泡検出が可能になるので、１台の異物検出装置１０により、異物や欠陥及び気泡の両方を検出することができる。
なお、このような赤外線照明部１１Ｒ及び白色照明部１１ＷにＬＥＤを採用し、照明用電源１４によりＬＥＤの点灯を制御すると、十分な光量を得られる長寿命で安定した照明部となる。
【００２５】
ポッティング剤３１の表面を撮影するカメラ１２には、たとえば一般的な監視用ＣＣＤカメラが使用される。このカメラ１２は、照明部１１によって照らされたポッティング剤３１の表面を上側から撮影するように、端子箱３０の上部（たとえば真上）に配置され、端子箱内ポッティング剤の表面と垂直な方向の入射光を撮影する。なお、カメラ１２及び撮影対象の周囲は、ノイズを省いて撮影後の画像処理を容易にするため、たとえば周囲を遮光箱や暗幕で覆うなどして、室内照明等の外部光を遮断や減光した状態で撮影することが望ましい。
上述したカメラ１２は、画像処理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（ＰＣ）、キャプチャボード及びＤＩ／Ｏボード等を備えた画像処理装置１３に接続されており、カメラ１２で撮影した画像は画像処理装置１３へ送信される。
【００２６】
続いて、上述した赤外線照明部１１Ｒについて、好適な赤外線ＬＥＤ照明について具体的に説明する。
この異物検出装置１０で使用する赤外線照明部１１Ｒは、波長が８５０〜９５０ｎｍの赤外線ＬＥＤ照明を、端子箱内ポッティング剤３１の表面と平行な方向に対して斜め上方の少なくとも２方向、好ましくは４方向から傾斜角度θ（図２参照）で照明する。これは、端子箱内ポッティング剤３１中の異物の存在方向が個々に異なっていることより、１方向のみの照明では異物に赤外照射光が届かない、もしくは異物からの反射光がポッチティング剤３１表面からカメラ１２の方へ向かわない場合があるためであり、検出の信頼性向上に照明は少なくとも２方向から必要となる。この場合に好適な傾斜角度θは、調整試験の結果、好ましくは略水平面となるポッティング剤３１の表面から３０°〜８０°傾斜させた角度、より好ましくは６０°傾斜させた角度となる。このような範囲で赤外線照明光を入射させると、赤外線照射光が異物に反射した際、真上方向（カメラ１２の方向）へ反射される確率が高くなり、後述する輝点を検出する際の精度がより良好となる。
【００２７】
このような赤外線ＬＥＤ照明の波長及び傾斜角度を採用した赤外線照明部１１Ｒとすれば、深さを９ｍｍ程度としたポッティング剤３１の影響を受けることなく充填材内部を進入した照明光が充分に反射し、異物の有無を識別できる画像をカメラ１２により撮影して得られることが確認できた。
なお、この確認に使用したポッティング剤３１は、信越化学工業（株）製の製品名ＫＥ−２００を主剤とし、同じくＣＸ−２００を硬化剤として混合した二液型シリコンＲＴＶ（Room Temperature Vulcanizing）ゴムパウンドであり、二液混合状態で算出した構成成分比率は、シリコンが約９０％以上を占めるものある。
【００２８】
通常、ポッティング剤３１のようなシリコン系材料の内部を観察するには、シリコンのバンドギャップに相当する１０００ｎｍ以上の波長を用いることが一般的である。ところが、上述した異物検出装置１０では、カメラ１２を安価な一般的可視光観察用のＣＣＤカメラとするため、赤外線照明部１１Ｒに波長が８５０〜９５０ｎｍの赤外線ＬＥＤ照明を採用している。これは、波長が５００ｎｍ以下のＬＥＤ照明光を使用すると、照射された光は充填剤表面で反射されて、充填剤内部へと進入せずに多くが反射され、充填剤内に存在する異物を確認することができず、一方、波長が１５００ｎｍを超える赤外線は、熱線を多く含んでいるため充填剤内部が加熱を受け、ポッティング剤３１の変質が生じることが懸念され好ましくないためである。
【００２９】
また、上述したカメラ１２の前には、たとえば図２に示すように、ＣＣＤカメラに到達する赤外線の波長を制限する赤外線フィルタ１８が設置されている。この異物検出装置１０では、たとえば波長８６０ｎｍ以下の赤外線を遮蔽する赤外線フィルタ１８を設置して撮影した画像を用いて画像処理すれば、外部照明からのノイズを除去することができる。すなわち、カメラ１２及び撮影対象の周囲については、箱で覆うなどして室内照明等の外部光を遮断する必要がなくなるので、構造が簡素化するなどコスト面で有利になる。
また、図示の異物検出装置１０は、赤外線フィルタ１８をスライドさせるため、たとえばエアシリンダ１８ａ等のフィルタスライド機構を備えている。このエアシリンダ１８ａは、赤外線照明部１１Ｒ及び白色照明部１１Ｗを切り換えて使用するため、図２（ａ）に示す白色照明部１１Ｗの点灯時には、赤外線フィルタ１８をカメラ１２の撮影範囲から後退させ、図２（ｂ）に示す赤外線照明部１１Ｒの点灯時には、赤外線フィルタ１８をカメラ１２と撮影対象となるポッティング剤３１の表面との間に移動させるものである。
【００３０】
図１０は、上述したカメラ１２に用いている一般的な監視用ＣＣＤカメラについて、光感度特性（撮影波長域）を示すグラフであり、赤外線照明部１１Ｒから照射される赤外線ＬＥＤの波長領域（８５０〜９５０ｎｍ）と、赤外線フィルタ１８の遮断波長領域（８６０ｎｍ以下）とを重ねて示している。このカメラ１２は、もともとは可視光域での使用を目的としており、従って、赤外線域における感度は低い仕様にある。このため、赤外線照明の最大波長である９５０ｎｍ以上の光は検出されにくい。この結果、カメラ１２が撮影可能な赤外線波長は、赤外線フィルタ１８は少なくとも８００ｎｍ以下をカットすることが好ましい。また、赤外線照明の波長下限とオーバーラップすることがさらに好ましく、赤外線照射部から照射される赤外線の波長は８５０〜９５０ｎｍであるから、８６０ｎｍ以下の波長を遮蔽するようなフィルタを選定することがさらに望ましい。赤外線フィルタ１８が下限を８６０ｎｍに制限し、かつ、照射される赤外線の波長は上限が９５０ｎｍであるから、カメラの有効な撮影範囲の波長は８６０〜９５０ｎｍの範囲となる。
【００３１】
すなわち、本実施形態の異物検出装置１０は、カメラ１２で撮影可能な９００ｎｍ近傍のカメラ感度を向上させるために赤外線照明を行い、この赤外線照明の波長をさらに限定する赤外線フィルタ１８を使用してノイズを減少させているので、特定波長（８６０〜９５０ｎｍ）における高感度の検出が可能となる。換言すれば、赤外線照明部１１Ｒと赤外線フィルタ１８との組合せによって、ポッティング剤３１の充填部内に存在する異物の撮影が可能となる。
なお、赤外線フィルタ１８は必ずしも設置する必要はなく、たとえば周囲を遮光箱や暗幕等で囲って外乱光を遮断や減光してもよいし、あるいは、画像処理により外乱光等のノイズを除去してもよい。
【００３２】
上述した異物検出装置１０は、画像処理装置１３において、図３に示すフローチャートの手順により、検査位置にある太陽電池パネル２０の端子箱３０について、ポッティング剤３１の内部に存在する異物の検出を実施する。
最初に、ステップＳ１で制御フローがスタートすると、次のステップＳ２に進んで画像取込を実施する。この画像取込では、４箇所の赤外線照明部１１Ｒを全て点灯し、カメラ１２で端子箱３０に充填されたポッティング剤３１の表面を撮影する。こうして撮影した画像信号は、カメラ１２から画像処理装置１３に送信される。
【００３３】
この後、次のステップＳ３では、画像データから特徴点である輝点を検出し、かつ、外形線等のように輝点から除外される画素を除外する２値化処理が実施される。すなわち、たとえば図６に示すように、図中に実線で示す閾値以上の輝点画素と、図中に破線で示す輝点から除外された画素（閾値より小さい輝点）とに分類される。
【００３４】
次に、ステップＳ４のマスク処理では、ポッティング剤３１が充填されていない領域をマスクパターンとして設定する。すなわち、ポッティング剤３１が充填されていない領域は予め分かっているので、これをマスクパターンとして登録しておく。このマスクパターンは、図７（ａ）にハッチングで示すように、２値化処理後の画像に被せられる。そして、マスクパターンと一致して重なった領域の画素については、図７（ｂ）に細線及び破線で示すように、異物検出に不要な画素として除外することでマスク処理が完了する。
【００３５】
次に、ステップＳ５のノイズ処理では、最初にマスク処理後に残った輝点の画像について、輝点の画素に囲まれた領域を埋める穴埋め処理が行われる。この結果、輝点の画素で囲まれた領域は、穴埋めの画素により埋められて輝点が連続する面となる。
この後、余分な線や点を消去する収縮処理が行われ、たとえば図８に太い実線で示すように、異物検出に必要な輝点画素により形成された面が残る。
【００３６】
この後、次のステップＳ６に進んで異物判定が行われる。この異物判定では、最初にＢＬＯＢ解析処理が行われる。このＢＬＯＢ解析処理は、図８に示すように、ノイズ処理で残った線や面の輝点画像を１つの図形と認識し、その座標、幅、高さ及び面積等を求めるとともに、図形を回転させて最大の縦横比を求めるものである。なお、図９（ａ）は、回転中の画像について最大高さを求めたイメージ図である。
続いて、異物判定処理を行い、たとえば図９（ｂ）に示すように、規定条件に該当する図形（想像線で示す楕円の中）を検出し、この図形の存在により異物の検出と判断する。この後、図９（ｃ）に示す異物表示処理に進み、異物と認識した輝点画素（想像線で示す楕円の中）については、異物の重心座標や寸法が、たとえば液晶画面１５等に表示される。また、異物の検出については、異常のアラームとして、上流の作業工程など必要箇所へ出力することもできる。
【００３７】
この結果、検査位置にある太陽電池パネル２０の端子箱３０については、一連の異物検出過程が終了し、次のステップＳ７に進んで制御フローはエンドとなる。すなわち、カメラ１２で撮影した画像データを画像処理装置１３に送信し、輝度データをある閾値で２極化してマスクパターンを除去するマスク処理及びノイズ除去の処置をすることで、より早い異物の検出が可能になる。なお、異物の検出結果は、太陽電池パネル２０の基板ＩＤと照合させ、検査記録として記録することができる。
また、ポッティング充填剤が硬化する前後に実施しても同等な結果が得られるので、検査実施タイミングに自由度があり、太陽電池パネル２０を次処理工程へと搬送途中などで、製造工程を阻害することなく検査が実施できる。
【００３８】
このようにして異物を検出する検査が終了すると、照明部１１が白色照明部１１Ｗを備えている場合には、そのままの位置で赤外線照明部１１Ｒを消灯して白色照明部１１Ｗを点灯する。そして、白色照明部１１Ｗの照明光を用いてカメラ１２によりポッティング剤３１の表面を撮影し、その画像信号を画像処理装置１３へ送信する。この結果、画像処理装置１３では、たとえば特許文献１に記載された制御過程を経て、ポッティング剤３１の表面に形成された気泡を検出することができる。
すなわち、従来の白色照明部１１Ｗを用いたポッティング剤３１の気泡検出と併合することで、ポッティング３１の充填部表面に存在する気泡だけでなく、内部に存在する気泡についても、太陽電池パネル２０を移動することなく１台のカメラ１２により異物とともに検出できるようになる。従って、異物検出装置１０の検出性能が向上し、１台のカメラ１２と画像処理装置１３を用いて、太陽電池パネル２０を移動することなく効率的な検査の実施が可能になる。
【００３９】
こうして異物及び気泡の検出が終了した太陽電池パネル２０については、コンベア制御部１６へ信号を出力することで次工程へ搬送される。同時に、次の太陽電池パネル２０がカメラ１２の下方となる検査位置に搬送されてくるので、同様の手順により異物及び気泡の検出が実施される。
この結果、ポッティング３１の充填部に残留する異物や気泡を製造ライン内で検出できるようになり、目視による検査作業を省くことができるため、品質を維持したまま生産能力を向上させることが可能になる。
【００４０】
ところで、上述した異物検出装置１０の第１変形例では、４方向に設置した赤外線照明部１１Ｒについて、１つまたは複数個を順番に点灯させて得られる複数の画像を比較するようにしてもよい。すなわち、異なる赤外線照明部１１Ｒを点灯させてカメラ１２が順次撮影した複数の画像は、上述したものと同様の画像処理を経てステップＳ６の異物判定（異物表示）に進み、画像毎に得られる異物の重心座標や寸法、縦横比から、異物の存在を３次元的に検出することができる。従って、たとえば深さが９ｍｍ程度となるポッティング剤３１の充填部において、異物の位置情報を３次元で得られるため、補修の判断が容易になる。
なお、異物の存在を３次元で検出する必要がない場合など、カメラ１２による撮影で必要な画像を得るためには、赤外線照明部１１Ｒを含む照明部１１が少なくとも２箇所あればよい。
【００４１】
また、上述した第１変形例において、ポッティング剤３１を充填後に何らかの影響で端子箱３１内の回路で発生した銅箔の半田接合異常について、画像処理におけるマスクパターンを変更し、半田接合部の形状を３次元的に検出することで、端子箱３０に設けられた端子と太陽電池発電部２２からの電力出力用の銅箔を接着している半田形状の異常を検出することも可能になる。すなわち、上述した画像処理装置１３は、画像の輝度データを所定の閾値で２極化する２値化処理（図３のステップＳ３）の後、所定のマスクパターンを除去するマスク処理（図３のステップＳ４）及びノイズ除去（図３のステップＳ５）の処理を施す過程を備えており、このうちマスク処理では、検出目的に応じて異なる複数のマスクパターンを予め用意して選択可能としてもよい。このようにすれば、上述した異物検出だけでなく、端子と銅箔とを電気的に接合している半田形状の異常を検出することもできる
【００４２】
上述したように、本発明の異物検出装置１０は、太陽電池パネル２０の端子箱３０内に充填されたポッティング剤３１の中に存在する異物を検出するため、下記の異物検出方法を採用している。
すなわち、異物検出装置１０による異物検出方法は、端子箱３０内に充填されたポッティング剤３１の表面に、斜め上方の少なくとも２方向から赤外線照明部１１Ｒにより赤外線照明光を照射する赤外線照明過程と、赤外線照明光が照射されているポッティング剤３１の表面を撮影するカメラ１２で撮影する撮像過程と、撮像過程で撮影された画像を処理し、画像解析によりポッティング剤３１の中に存在している異物を画像処理装置１３で検出する画像処理過程とを具備して異物検出を行うものである。
【００４３】
このような異物検出方法を採用することにより、赤外線照明過程でポッティング剤３１の表面に照射された赤外線照明光は、ポッティング剤３１の表面から影響を受けることなく、ポッティング剤３１の内部まで進入する。この結果、ポッティング剤３１の内部に異物が存在すると、撮像過程において内部を進入した赤外線照明光の反射光から、カメラ１２が異物を識別できる画像を撮影できるようになる。従って、画像処理過程においては、撮像した画像を適切に処理して解析することにより、ポッティング剤３１を充填した端子箱３０の内部について、混入した異物の有無を容易に判断することができる。
また、ポッティング剤３１を充填した端子箱３０の内部に混入した異物は、半田材に限ることなく、内部気泡などの欠陥を同様に判断することも可能である。
【００４４】
上述したように、本発明の異物検出装置１０及び異物検出方法によれば、太陽電池パネル２０のような光電変換パネルの端子箱３０において、ポッティング剤３１を充填して密封した充填剤の内部に混入した異物があれば、赤外線照明光を用いて撮像した画像から容易かつ確実に検出することができる。この結果、ポッティング剤３１の充填部に残留する異物の有無を、製造ライン内に設置した異物検出装置１０によって自動的に検出できるようになる。従って、本発明の異物検出装置１０及び異物検出方法により、目視による検査作業を省くことで、さらには目視による検査作業が困難な検査を本発明で実施することで、品質を維持したまま光電変換パネルの生産能力を向上させることができる。
【００４５】
また、本発明の異物検出装置１０及び異物検出方法は、ポッティング剤３１が硬化する前後に実施しても同等な作用効果を得られるので、検査を実施するタイミングに大きな自由度を有しており、製造ラインの構築が容易になる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１０    異物検出装置
１１    照明部
１１Ｒ    赤外線照明部
１１Ｗ    白色照明部
１２    カメラ
１３    画像処理装置
１８    赤外線フィルタ
２０    太陽電池パネル（光電変換パネル）
２１    透明基板
２２    太陽電池発電部（発電部）
２３    接着シート
２４    バックシート
２５    枠シール
２６    取出用配線
２７    開口
２８    外部ケーブル
３０    端子箱
３１    ポッティング剤（充填剤）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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