CN113227781B - 缺陷检查装置和缺陷检查方法 - Google Patents

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Abstract

本缺陷检查装置(100)具备：激励部(1)，其激发弹性波；照射部(2)，其照射激光；测定部(3)，其测定干涉光；以及控制部(4)，其基于测定部(3)的测定结果，来获取表示测定区域内的被检查物体(7)的振动状态的图像(61)，从表示振动状态的图像(61)中检测测定区域内的振动状态的不连续部来作为缺陷(73)，基于检测出的缺陷的形状(62)和缺陷部的振动状态中的至少一方来确定缺陷的种类。

Description

缺陷检查装置和缺陷检查方法
技术领域
本发明涉及一种缺陷检查装置和缺陷检查方法。
背景技术
以往，已知一种缺陷检查装置和缺陷检查方法。缺陷检查装置和缺陷检查方法例如在日本特开2017-219318号公报中被公开。
在上述日本特开2017-219318号公报中公开了一种缺陷检查装置，该缺陷检查装置具备：激励部，其对被检查物体激发弹性波；照明部，其对被检查物体的表面的测定区域进行频闪照明的照射；以及位移测定部。位移测定部构成为通过控制弹性波的相位和频闪照明的定时，以弹性波的互不相同的至少3个相位对测定区域各点的前后方向上的位移进行批量测定。该日本特开2017-219318号公报的缺陷检查装置基于测定区域各点的振动状态(振幅和相位)，来制作利用图像的明暗差异示出振动的位移差异的图像，通过对该图像进行视觉观察或图像处理，检测振动状态的不连续部来作为缺陷。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-219318号公报
发明内容
发明要解决的问题
在上述日本特开2017-219318号公报所记载的缺陷检查装置中，基于测定区域各点的振动状态(振幅和相位)，来制作利用图像的明暗差异示出振动的位移差异的图像，通过对该图像进行视觉观察或图像处理，检测振动状态的不连续部来作为缺陷。然而，检查者需要通过视觉观察来判断缺陷的种类。因此，存在以下不便：不具有足够的与振动状态的空间分布图像(表示被检查物体的振动状态的图像)有关的知识的不熟练的检查者难以判断缺陷的种类。因此，存在难以容易地判断被检测出的缺陷的种类这样的问题。
本发明是为了解决如上所述的问题而完成的，本发明的一个目的在于提供一种能够容易地判断被检测出的缺陷的种类的缺陷检查装置和缺陷检查方法。
用于解决问题的方案
本发明的第一方面的缺陷检查装置具备：激励部，其对被检查物体激发弹性波；照射部，其对被激励部激发出弹性波的状态的被检查物体的测定区域照射激光；测定部，其使在测定区域的互不相同的位置处反射的激光发生干涉，并且测定干涉光；以及控制部，其基于测定部的测定结果，来获取表示测定区域内的被检查物体的振动状态的图像，从表示振动状态的图像中检测测定区域内的振动状态的不连续部来作为缺陷，基于检测出的缺陷的形状和缺陷部的振动状态中的至少一方来确定缺陷的种类。
在本发明的第一方面的缺陷检查装置中，设置控制部，该控制部基于检测出的缺陷的形状和缺陷部的振动状态中的至少一方来确定缺陷的种类。由此，控制部自动地进行缺陷的种类的确定，因此无需检查者根据表示振动状态的图像来确定缺陷的种类的作业。其结果，即使是不具有足够的与振动状态的空间分布图像有关的知识的不熟练的检查者，也能够根据表示振动状态的图像容易地判断被检测出的缺陷的种类。
关于本发明的第二方面的缺陷检查方法，对被检查物体激发弹性波，对被激发出弹性波的状态的被检查物体的测定区域照射激光，使在测定区域的互不相同的位置处反射的激光发生干涉，并且测定干涉光，基于测定部的测定结果来获取表示测定区域内的被检查物体的振动状态的图像，从表示振动状态的图像中检测测定区域内的振动状态的不连续部来作为缺陷，基于检测出的缺陷的形状和缺陷部的振动状态中的至少一方来确定缺陷的种类。
在本发明的第二方面的缺陷检查方法中，基于检测出的缺陷的形状和缺陷部的振动状态中的至少一方来确定缺陷的种类。由此，控制部自动地进行缺陷的种类的确定，因此无需检查者根据表示振动状态的图像来确定缺陷的种类的作业。其结果，能够提供一种即使是不具有背景知识的不熟练的检查者也能够根据表示振动状态的图像容易地判断缺陷的有无和种类的缺陷检查方法。
发明的效果
根据本发明，如上所述，能够提供一种能够容易地判断被检测出的缺陷的种类的缺陷检查装置和缺陷检查方法。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式的缺陷检查装置的整体结构的示意图。
图2是示出由本发明的一个实施方式的缺陷检查装置的控制部得到的表示振动状态的图像的一例的图。
图3是示出由本发明的一个实施方式的缺陷检查装置的控制部提取出的缺陷的形状的一例的图。
图4是示出本发明的一个实施方式的显示部中显示的由表示缺陷的形状的图像和缺陷种类显示组合而成的图像的一例的图。
图5是用于说明由本发明的一个实施方式的缺陷检查装置的控制部进行的缺陷种类确定处理的流程图。
图6是示出本发明的一个实施方式的变形例的显示部中显示的由表示缺陷的形状的图像和缺陷种类显示组合而成的图像的图。
具体实施方式
以下，基于附图来说明将本发明具体化的实施方式。
(缺陷检查装置的结构)
首先，参照图1对第一实施方式的缺陷检查装置100的结构进行说明。
本实施方式的缺陷检查装置100具备振子1、激光照明2、散斑剪切干涉仪(日文：スペックル·シェアリング干渉計)3、控制部4、信号发生器5以及显示部6。此外，振子1是本发明的“激励部”的一例，激光照明2是本发明的“照明部”的一例。另外，散斑剪切干涉仪3是本发明的“测定部”的一例。
振子1及激光照明2经由线缆与信号发生器5连接。
振子1从信号发生器5接收交流电信号，对被检查物体7激发弹性波。振子1以与被检查物体7接触的方式配置，将来自信号发生器5的交流电信号变换为机械振动，来对被检查物体7激发弹性波。
激光照明2从信号发生器5接收电信号并照射激光。激光照明2包括未图示的激光光源和照明光透镜。照明光透镜用于将从激光光源照射出的激光扩散地向被检查物体7的表面的测定区域整体照射。
散斑剪切干涉仪3包括分束器31、移相器32、第一反射镜331、第二反射镜332、聚光透镜34以及图像传感器35。
分束器31是半透半反镜，配置于在被检查物体7的表面反射的激光要入射的位置。
第一反射镜331以相对于分束器31的反射面呈45度的角度的方式配置在被分束器31反射的激光的光路上。
第二反射镜332以相对于分束器31的反射面呈从45度的角度稍微倾斜的角度的方式配置在透过分束器31的激光的光路上。
移相器32配置在分束器31与第一反射镜331之间，通过控制部4的控制来使透射的激光的相位变化(偏移)。
图像传感器35具有许多检测元件，该图像传感器35配置于在被分束器31反射后被第一反射镜331反射并透过分束器31的激光(图1中的直线)以及在透过分束器31后被第二反射镜332反射并被分束器31反射的激光(图1中的虚线)的光路上。
聚光透镜34配置在分束器31与图像传感器35之间，用于使透过了分束器31的激光(图1中的直线)和被分束器31反射的激光(图1中的虚线)进行聚光。
在被检查物体7的表面上的A点741及第一反射镜331处反射的激光(图1中的直线)与在被检查物体7的表面上的B点742及第二反射镜332处反射的激光(图1中的虚线)相互干涉，并入射到图像传感器35的同一部位。
控制部4利用未图示的致动器使配置在散斑剪切干涉仪3内的移相器32工作，以使透过的激光的相位变化。由此，在A点741处反射的激光与在B点742处反射的激光的相位差变化。图像传感器35的各检测元件检测这两个激光发生干涉后的干涉光的强度。
控制部4经由信号发生器5控制振子1的振动和激光照明2的激光的照射定时，一边使相位偏移量变化一边拍摄图像。相位偏移量每次变化λ/4，拍摄在各相位偏移量(0、λ/4、λ/2、3λ/4)下与激光照射的定时j(j＝0～7)相应的32张图像和各相位偏移量(0、λ/4、λ/2、3λ/4)前后的5张熄灭时的图像共计37张图像。此外，λ是激光的波长。
控制部4按下述过程对来自各检测元件的检测信号进行处理，获取表示振动的状态的像(振动状态的空间分布图像)61。
根据激光照射的定时j(j＝0～7)相同且相位偏移量各相差λ/4的图像(各4张)的亮度值Ij0～Ij3，通过式(1)来求出光相位(相位偏移量为零时的两个光路间的相位差)Φj。
Φj＝-arctan{(Ij3-Ij1)/(Ij2-Ij0)}…(1)
通过最小二乘法对光相位Φj进行正弦波近似，来求出式(2)中的近似系数A、θ、C。
Φj＝Acos(θ+jπ/4)+C＝Bexp(jπ/4)+C…(2)
其中，B是复振幅，如式(3)那样表示。
B＝Aexp(iθ)：复振幅…(3)
在此，复振幅B是成为用于输出表示振动状态的图像61的基础的图像信息(复振幅的二维空间信息)。根据从式(2)中去除常数项C而得到的近似式，来构成显示振动在各相位时刻ξ(0≤ξ<2π)的光相位变化的运动图像(30帧～60帧)，并作为表示振动状态的图像61进行输出。此外，在上述过程中，为了去除噪声，也可以对复振幅B适当地应用空间滤波器。另外，相位偏移量、激光照射定时的步长(在上述例子中分别为λ/4和T/8，其中T为振动的周期)不限于此。在该情况下，计算式成为与上述式(1)～式(3)不同的式子。
控制部4应用空间滤波器，从上述的表示振动状态的图像61中检测振动状态的不连续区域来作为被检查物体7的缺陷73。此时，在被检查物体7本身的形状包含凹凸等的情况下，在平面部与凹凸部的边界处有时也会发生振动状态不连续，也可以一并考虑被检查物体7的形状信息来检测缺陷73，以免将它们检测为缺陷。另外，也可以使用成为用于输出图像61的基础的图像信息来检测缺陷73。
控制部4提取从表示振动状态的图像61中检测出的缺陷73的空间分布的形状来作为缺陷的形状62。之后，根据该形状来确定缺陷的种类。
具体地说，预先计算出利用所提取出的缺陷的形状62的面积与周长之比表示的参数或指标，基于该参数或指标，在缺陷的形状62为线状的情况下，将缺陷的种类确定为龟裂，在缺陷的形状62为面状的情况下，将缺陷的种类确定为剥离。
另外，也可以将缺陷部的振动的状态用于缺陷的种类的确定。例如，在剥离的情况下，振幅增大，在剥离的区域广的情况下，有时产生波长缩短之类的效果。既可以根据这种缺陷部的振动状态来确定缺陷的种类，也可以基于缺陷的形状62和缺陷部的振动状态这双方来确定缺陷的种类。
控制部4制作由与所确定的缺陷的种类对应的缺陷种类显示63和缺陷的形状62组合而成的图像，并显示于显示部6。
显示部6显示由控制部4制作出的表示被检查物体7的振动状态的图像61、表示缺陷的形状的图像621以及缺陷种类显示63。
被检查物体7是在钢板71的表面涂装涂膜72而得到的涂装钢板。被检查物体7产生了缺陷73(龟裂731和剥离732)。
(表示振动状态的图像以及显示部的显示图像)
接着，参照图2～4对各图像和显示部6的显示进行说明。
图2示出由控制部4得到的表示振动状态的图像61的一例。控制部4将该表示振动状态的图像61的振动状态不连续的部分检测为缺陷73。
图3示出由控制部4提取出的缺陷的形状62。缺陷的形状62是控制部4提取所检测出的缺陷73的空间分布所得到的形状。基于该缺陷的形状62的面积(62的虚线内部的面积)和周长(62的虚线的长度)来确定结果的种类。
图4示出显示部6中显示的由缺陷的形状62和缺陷种类显示63组合而成的图像。缺陷种类显示63用于显示通过上述而确定的缺陷的种类，通过剥离、龟裂之类的文字的显示来显示缺陷的种类。另外，缺陷的形状62是上述控制部4所提取出的缺陷73的空间分布。
(缺陷种类确定处理)
接着，参照图5，基于流程图来说明由第一实施方式的缺陷检查装置100进行的缺陷种类确定处理。此外，由控制部4进行缺陷种类确定处理。
如图5所示，首先，在步骤101中，开始从振子1(激励部)向被检查物体7施加振动。由此，对被检查物体7激发弹性波。
然后，在步骤102中，从激光照明2向被检查物体7的测定区域照射激光。
然后，在步骤103中，一边使移相器32的偏移量变化一边获取干涉数据。由此，散斑剪切干涉仪3的移相器32工作以使激光的相位每次变化λ/4，利用图像传感器35检测各相位下的激光的干涉光的强度。来自图像传感器35的各检测元件的检测信号由控制部4进行处理。在完成获取所有相位下的数据之后，进入步骤104。
在步骤104中，结束从振子1(激励部)向被检查物体7施加振动。
然后，在步骤105中，制作表示振动状态的图像(振动状态的空间分布图像)61。
在步骤106中，从在步骤105中制作出的表示振动状态的图像61中检测缺陷73。
在步骤107中，提取被检测出的缺陷的形状62(缺陷的空间分布形状)。
在步骤108中，通过上述的方法来确定缺陷的种类。
在步骤109中，将与在步骤110中确定的缺陷的种类对应的缺陷种类显示63和表示缺陷的形状的图像621一并显示于显示部6。
(本实施方式的效果)
在本实施方式中，能够得到如下的效果。
在本实施方式中，如上所述那样，设置控制部4，该控制部4基于测定部的测定结果来获取表示测定区域内的被检查物体7的振动状态的图像61，从表示振动状态的图像61中检测测定区域内的振动状态的不连续部来作为缺陷73，基于检测出的缺陷的形状62和缺陷部的振动状态中的至少一方来确定缺陷的种类。由此，控制部4自动地进行缺陷的种类的确定，因此无需检查者根据表示振动状态的图像61来确定缺陷的种类的作业。其结果，即使是不具有足够的与振动状态的空间分布图像有关的知识的不熟练的检查者，也能够根据表示振动状态的图像61容易地判断被检测出的缺陷的种类。
另外，在本实施方式中，控制部4如上所述那样构成为进行以下控制：从表示振动状态的图像61中提取振动状态不连续的区域来作为缺陷的形状62，在缺陷的形状62为线状的情况下，将缺陷的种类确定为龟裂，在缺陷的形状62为面状的情况下，将缺陷的种类确定为剥离。由此，不需要检查者区分龟裂和剥离，因此能够容易地区分龟裂和剥离来识别缺陷。并且，如果是剥离，则能够根据被检查物体7的材质、性质来推测锈、粘接不良等的部位。
另外，在本实施方式中，控制部4如上所述那样进行以下控制：基于所提取出的缺陷的形状62的面积和周长来确定缺陷的种类。由此，能够基于所提取出的缺陷的形状的面积和周长来容易地进行线状和面状的区分。其结果，能够容易地区分并确定龟裂和剥离。
另外，在本实施方式中，控制部4基于所提取出的缺陷的形状62的面积与周长之比来确定缺陷的种类。由此，能够根据圆形度(圆形度＝4π×面积/(周长)2)等由面积和周长表示的参数、指标来识别缺陷的形状62的复杂度等，因此能够更详细地掌握缺陷的形状62。其结果，缺陷的种类的确定变得更容易。
另外，在本实施方式中，如上所述那样还具备显示部6，该显示部6显示表示由控制部4确定的缺陷的种类的缺陷种类显示63，显示部6将表示缺陷的形状的图像621及表示振动状态的图像61中的至少一方的图像与缺陷种类显示63一并显示。由此，缺陷的种类(缺陷种类显示63)与表示缺陷的形状的图像621及表示振动状态的图像61中的至少一方一并显示，因此检查者能够容易地掌握缺陷的种类与缺陷的形状62及表示振动状态的图像61之间的关系。
另外，在本实施方式中，如上所述，表示振动状态的图像61是显示振动的位移的随时间变化的运动图像。由此，在显示了缺陷种类显示63时，易于在视觉上将所确定的缺陷的种类与振动的位移进行对应。其结果，即使是不熟练的检查者，也能够根据缺陷的种类来识别如何发生振动的位移。
[变形例]
此外，应该认为此次公开的实施方式在所有方面均为例示，而非限制性的。本发明的范围由权利要求书示出，并非由上述实施方式的说明示出，本发明的范围还包含与权利要求书同等的含义和范围内的所有变更(变形例)。
例如，在上述实施方式中，信号发生器5与振子1之间以及信号发生器5与激光照明2之间经由线缆(有线)连接，但本发明不限于此。在本发明中，信号发生器5与振子1之间以及信号发生器5与激光照明2之间也可以无线连接。
另外，在上述实施方式中，测定部使用了散斑剪切干涉仪3，但本发明不限于此。在本发明中，也可以利用其它光干涉仪来构成测定部。
另外，在上述实施方式中，使用了与被检查物体7的表面接触地使用的振子1，但本发明不限于此。在本发明中，也可以将放置在不与被检查物体7的表面接触的位置的强力的扬声器等用作振子1。
另外，在本发明中，为了保护光学部件、提高装置的SN比等，也可以在直到来自被检查物体7的反射光入射到图像传感器35为止的光路上配置窗、各种光学滤波器。
另外，在上述实施方式中，聚光透镜34配置在分束器31与图像传感器35之间，但本发明不限定于该配置。在本发明中，聚光透镜34也可以由多个透镜或多个透镜组构成。
另外，在上述实施方式中，基于缺陷的形状62的面积和周长来确定缺陷的种类，但本发明不限于此。在本发明中，也可以仅基于面积或仅基于周长来确定缺陷的种类。另外，在本发明中，也可以基于面积或周长与其它要素的组合来确定缺陷的种类。另外，在上述实施方式中，作为要特定的缺陷的种类，示出了龟裂和剥离的例子，但本发明不限定于此。作为缺陷的种类，例如也可以是悬起、窟窿、接合不良等。另外，也能够通过确定出剥离来估计导致发生剥离的下层的锈、腐蚀等的存在。
另外，在上述实施方式中，用文字显示缺陷种类显示63，但本发明不限于此。在本发明中，也可以如图6所示的变形例那样，通过如以下那样按缺陷的种类改变表示缺陷的形状的图像621的表示周长的线来表示缺陷的种类：在缺陷的种类为剥离的情况下，使表示缺陷的形状的图像621的表示周长的线为点划线，在缺陷的种类为龟裂的情况下，使表示缺陷的形状的图像621的表示周长的线为虚线。另外，在本发明中，也可以对缺陷的种类分别分配颜色，通过将该颜色表示为缺陷的形状62来显示缺陷的种类。
另外，在上述实施方式中，将表示缺陷的种类的缺陷种类显示63和表示缺陷的形状的图像621组合地显示，但本发明不限于此。在本发明中，既可以将缺陷种类显示63和表示振动状态的图像61组合地显示，也可以将缺陷种类显示63、表示缺陷的形状的图像621以及表示振动状态的图像61组合地显示。另外，在本发明中，也可以不将它们组合地显示，而是在显示部6中并排地显示多个画面，将缺陷种类显示63、表示缺陷的形状的图像621以及表示振动状态的图像61分别显示于不同的画面。
另外，在上述实施方式中，为了便于说明，使用按照处理流程依次进行处理的流程驱动型的流程图来对本发明的控制部4的处理动作进行了说明，但本发明不限于此。在本发明中，也可以通过以事件为单位执行处理的事件驱动型(Event-driven型)的处理来进行控制部4的处理动作。在该情况下，既可以利用完全的事件驱动型来进行处理动作，也可以将事件驱动和流程驱动相组合来进行处理动作。
附图标记说明
1：振子(激励部)；2：激光照明(照明部)；3：散斑剪切干涉仪(测定部)；4：控制部；6：显示部；7：被检查物体；61：表示振动状态的图像；62：缺陷的形状；63：缺陷种类显示；621：表示缺陷的形状的图像。

Claims (6)

1.一种缺陷检查装置，具备：
激励部，其对被检查物体激发弹性波；
照射部，其对被所述激励部激发出弹性波的状态的所述被检查物体的测定区域照射激光；
测定部，其使在所述测定区域的互不相同的位置处反射的所述激光发生干涉，并且测定干涉光；以及
控制部，其基于所述测定部的测定结果，来获取表示所述测定区域内的所述被检查物体的振动状态的图像，从表示所述振动状态的图像中检测所述测定区域内的振动状态的不连续部来作为缺陷，基于检测出的缺陷的形状和缺陷部的振动状态中的至少一方来确定缺陷的种类，
其中，表示所述振动状态的图像是显示振动的位移的随时间变化的运动图像。
2.根据权利要求1所述的缺陷检查装置，其中，
所述控制部从表示所述振动状态的图像中提取振动状态不连续的区域来作为所述缺陷的形状，在所述缺陷的形状为线状的情况下，将所述缺陷的种类确定为龟裂，在所述缺陷的形状为面状的情况下，将所述缺陷的种类确定为剥离。
3.根据权利要求2所述的缺陷检查装置，其中，
所述控制部基于所提取出的所述缺陷的形状的面积和周长来确定所述缺陷的种类。
4.根据权利要求3所述的缺陷检查装置，其中，
所述控制部基于所提取出的所述缺陷的形状的面积与周长之比来确定所述缺陷的种类。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的缺陷检查装置，其中，
还具备显示部，所述显示部显示表示由所述控制部确定的所述缺陷的种类的缺陷种类显示，
所述显示部将表示所述缺陷的形状的图像及表示所述振动状态的图像中的至少一方的图像与所述缺陷种类显示一并显示。
6.一种缺陷检查方法，包括以下步骤：
对被检查物体激发弹性波；
对被激发出弹性波的状态的所述被检查物体的测定区域照射激光；
使在所述测定区域的互不相同的位置处反射的所述激光发生干涉，并且测定干涉光；以及
基于测定结果来获取显示振动的位移的随时间变化的运动图像作为表示所述测定区域内的所述被检查物体的振动状态的图像，从所述显示振动的位移的随时间变化的运动图像中检测所述测定区域内的振动状态的不连续部来作为缺陷，基于检测出的缺陷的形状和缺陷部的振动状态中的至少一方来确定缺陷的种类。
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