JP2000292366A - レーザ光による欠陥検出方法 - Google Patents
レーザ光による欠陥検出方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 汚れと亀裂や穴等の被検査物を貫通する欠陥
とを確実に区別するレーザ光による欠陥検出方法を提供
する。 【解決手段】 被検査物１をレーザ光４により照射して
その反射光を撮像素子５で撮像し、反射光を感知しない
範囲がある場合、その範囲を穴や亀裂等の被検査物１を
貫通する欠陥２と判定する。
とを確実に区別するレーザ光による欠陥検出方法を提供
する。 【解決手段】 被検査物１をレーザ光４により照射して
その反射光を撮像素子５で撮像し、反射光を感知しない
範囲がある場合、その範囲を穴や亀裂等の被検査物１を
貫通する欠陥２と判定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光により亀
裂や穴などの被検査物を貫通する欠陥を検出する方法に
関する。
裂や穴などの被検査物を貫通する欠陥を検出する方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】被検査物に発生した亀裂や穴などの欠陥
を検出する方法として、画像による検出方法がある。こ
れは検査対象面を照明してＣＣＤカメラ等で撮像し、亀
裂や穴等の被検査物を貫通した欠陥をネガティブ信号
（オプティカル・ブラック信号）として検出する方法で
ある。
を検出する方法として、画像による検出方法がある。こ
れは検査対象面を照明してＣＣＤカメラ等で撮像し、亀
裂や穴等の被検査物を貫通した欠陥をネガティブ信号
（オプティカル・ブラック信号）として検出する方法で
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法の場
合、油等の黒ずんだ汚れで反射率が低いものは、反射率
が０に近い穴や亀裂等の被検査物を貫通する欠陥と区別
がつけ難く、汚れを欠陥として、または欠陥を汚れとし
て、誤検出する場合が多かった。。
合、油等の黒ずんだ汚れで反射率が低いものは、反射率
が０に近い穴や亀裂等の被検査物を貫通する欠陥と区別
がつけ難く、汚れを欠陥として、または欠陥を汚れとし
て、誤検出する場合が多かった。。
【０００４】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、汚れ
と亀裂や穴等の被検査物を貫通する欠陥とを確実に区別
するレーザ光による欠陥検出方法を提供することにあ
る。
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、汚れ
と亀裂や穴等の被検査物を貫通する欠陥とを確実に区別
するレーザ光による欠陥検出方法を提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明では、被検査物にレーザ光を照射
し、その反射光を撮像素子で撮像し、反射光を感知しな
い範囲を被検査物を貫通する欠陥と判定する。
め、請求項１の発明では、被検査物にレーザ光を照射
し、その反射光を撮像素子で撮像し、反射光を感知しな
い範囲を被検査物を貫通する欠陥と判定する。
【０００６】照明光としてコヒーレンス性の高いレーザ
光（単波長で位相がそろった光）を物体面に当てると、
物体面において散乱した光が観測面において干渉しあっ
てスペックルパターンを形成する。これをスペックル現
象と言う。図２はスペックル現象を説明する図で、粗面
物体にレーザ光を照射する。粗面の凹凸は波長よりも数
波長大きいものとする。粗面からの光が結像系によって
結像されるが、回折による点像関数の拡がりが粗面の微
視的構造よりも大きければ、観測面の各点では多数の点
からの位相の異なる光が干渉しあう。通常の被検査物の
表面の凹凸はレーザ光に対してスペックル現象を発生さ
せる条件を満たしている。観測面には撮像素子が配列さ
れ干渉光の強度に応じた電圧を出力する。汚れた油のよ
うな物体でもスペックル現象は起こるが、亀裂や穴のよ
うに物体の存在しない場所からはレーザ光の散乱は起こ
らず、この部分からの光はないので、該当する撮像素子
の出力は低くなり（光が当たらなくても低い電流が流れ
る場合がある）かつ同じ、つまり低い平坦な出力にな
る。これにより撮像素子の出力が低く平坦なものは欠陥
を表していることが分かる。なお、汚れた油等からの干
渉光は弱くこの撮像素子の出力は低いが、スペックル現
象により出力分布がぎざぎざに変化しており、２次元画
像で見れば暗い中にも輝点が表れるので、一様に暗い部
分となる亀裂や穴等の欠陥と区別できる。このようにス
ペックル現象を利用することにより、亀裂や穴等の被検
査物を貫通する欠陥を汚れ等から確実に区別して検出す
ることができる。
光（単波長で位相がそろった光）を物体面に当てると、
物体面において散乱した光が観測面において干渉しあっ
てスペックルパターンを形成する。これをスペックル現
象と言う。図２はスペックル現象を説明する図で、粗面
物体にレーザ光を照射する。粗面の凹凸は波長よりも数
波長大きいものとする。粗面からの光が結像系によって
結像されるが、回折による点像関数の拡がりが粗面の微
視的構造よりも大きければ、観測面の各点では多数の点
からの位相の異なる光が干渉しあう。通常の被検査物の
表面の凹凸はレーザ光に対してスペックル現象を発生さ
せる条件を満たしている。観測面には撮像素子が配列さ
れ干渉光の強度に応じた電圧を出力する。汚れた油のよ
うな物体でもスペックル現象は起こるが、亀裂や穴のよ
うに物体の存在しない場所からはレーザ光の散乱は起こ
らず、この部分からの光はないので、該当する撮像素子
の出力は低くなり（光が当たらなくても低い電流が流れ
る場合がある）かつ同じ、つまり低い平坦な出力にな
る。これにより撮像素子の出力が低く平坦なものは欠陥
を表していることが分かる。なお、汚れた油等からの干
渉光は弱くこの撮像素子の出力は低いが、スペックル現
象により出力分布がぎざぎざに変化しており、２次元画
像で見れば暗い中にも輝点が表れるので、一様に暗い部
分となる亀裂や穴等の欠陥と区別できる。このようにス
ペックル現象を利用することにより、亀裂や穴等の被検
査物を貫通する欠陥を汚れ等から確実に区別して検出す
ることができる。
【０００７】請求項２の発明では、被検査物にレーザ光
を照射し、その反射光を撮像素子で撮像し、走査線上の
各撮像素子の出力の分布を求め、連続する素子の出力が
他よりも低くかつ平坦な分布を被検査物を貫通する欠陥
と判定する。
を照射し、その反射光を撮像素子で撮像し、走査線上の
各撮像素子の出力の分布を求め、連続する素子の出力が
他よりも低くかつ平坦な分布を被検査物を貫通する欠陥
と判定する。
【０００８】１次元撮像素子の場合は各素子の出力分布
を、２次元撮像素子の場合は１つの水平走査線上の出力
分布を取り出すと、スペックル現象の発生している部分
はぎざぎざの出力分布になり、亀裂や穴等の反射光を発
生せずスペックル現象を発生しない部分の出力分布は低
く平坦になる。これにより汚れ等の反射率の少ない部分
でもスペックル現象により、その撮像素子の出力は小さ
い値でもその分布はぎざぎざの形状となるので、亀裂や
穴の平坦な分布と明確に区別することができる。
を、２次元撮像素子の場合は１つの水平走査線上の出力
分布を取り出すと、スペックル現象の発生している部分
はぎざぎざの出力分布になり、亀裂や穴等の反射光を発
生せずスペックル現象を発生しない部分の出力分布は低
く平坦になる。これにより汚れ等の反射率の少ない部分
でもスペックル現象により、その撮像素子の出力は小さ
い値でもその分布はぎざぎざの形状となるので、亀裂や
穴の平坦な分布と明確に区別することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。図１は、実施形態のレーザ
光による欠陥検出装置を示し、（Ａ）は装置全体図、
（Ｂ）は被検査物の平面図、（Ｃ）はＣＣＤカメラの１
走査線上の出力分布を模式的に示した図である。被検査
物１は鋼板とするが、他の材質でもよい。２は欠陥で穴
とか亀裂のように被検査物１を貫通しているものを表
す。３は汚れで黒ずんだ油などのように反射率が低く被
検査物１の表面に付着したものを表す。４はレーザ光で
被検査物１の表面を照射する。５は撮像素子としてＣＣ
Ｄを用いたＣＣＤカメラで２次元ＣＣＤ素子を有する。
６は画像処理解析装置でＣＣＤカメラ５で撮像した画像
を処理し解析して欠陥２を検出する。７はモニタで画像
処理解析装置６での処理内容を画面表示する。
を図面を参照して説明する。図１は、実施形態のレーザ
光による欠陥検出装置を示し、（Ａ）は装置全体図、
（Ｂ）は被検査物の平面図、（Ｃ）はＣＣＤカメラの１
走査線上の出力分布を模式的に示した図である。被検査
物１は鋼板とするが、他の材質でもよい。２は欠陥で穴
とか亀裂のように被検査物１を貫通しているものを表
す。３は汚れで黒ずんだ油などのように反射率が低く被
検査物１の表面に付着したものを表す。４はレーザ光で
被検査物１の表面を照射する。５は撮像素子としてＣＣ
Ｄを用いたＣＣＤカメラで２次元ＣＣＤ素子を有する。
６は画像処理解析装置でＣＣＤカメラ５で撮像した画像
を処理し解析して欠陥２を検出する。７はモニタで画像
処理解析装置６での処理内容を画面表示する。
【００１０】レーザ光の波長は撮像素子の検出範囲に応
じた範囲のものが用いられる。ＣＣＤ素子の場合、可視
範囲で用いられるので、波長範囲は４００〜８００ｎｍ
のものが用いられ、赤外線用の撮像素子を用いた場合
は、１０００〜２０００ｎｍ程度の波長のレーザ光が用
いられる。
じた範囲のものが用いられる。ＣＣＤ素子の場合、可視
範囲で用いられるので、波長範囲は４００〜８００ｎｍ
のものが用いられ、赤外線用の撮像素子を用いた場合
は、１０００〜２０００ｎｍ程度の波長のレーザ光が用
いられる。
【００１１】つぎに動作について説明する。レーザ光は
被検査物１の表面に当たり散乱してＣＣＤカメラ５の結
像系によりＣＣＤ素子上に結像する。各ＣＣＤ素子上で
は多数の点からの位相の異なる光が干渉しあう。油など
の汚れ３は鋼板より散乱光が少ないが散乱は行われる。
しかし欠陥２は物体がないので散乱しない。これにより
欠陥２に対応する位置のＣＣＤ素子には散乱し干渉した
光は当たらず、その出力は低い値となる。図１（Ｃ）は
（Ｂ）の中心線上のＣＣＤ素子の出力分布を模式的に示
したものである。散乱・干渉光の特徴は隣接する素子の
出力が異なりぎざぎざした出力分布になる。このきざぎ
ざの大きさは鋼板部分からのものは大きく、汚れ３部分
からのものは小さい。欠陥２部分からのＣＣＤ素子の出
力は低い値でしかもぎざぎざした分布はなく平坦な形状
となる。これにより汚れ３部分と欠陥２部分とを確実に
区別して判定することができる。
被検査物１の表面に当たり散乱してＣＣＤカメラ５の結
像系によりＣＣＤ素子上に結像する。各ＣＣＤ素子上で
は多数の点からの位相の異なる光が干渉しあう。油など
の汚れ３は鋼板より散乱光が少ないが散乱は行われる。
しかし欠陥２は物体がないので散乱しない。これにより
欠陥２に対応する位置のＣＣＤ素子には散乱し干渉した
光は当たらず、その出力は低い値となる。図１（Ｃ）は
（Ｂ）の中心線上のＣＣＤ素子の出力分布を模式的に示
したものである。散乱・干渉光の特徴は隣接する素子の
出力が異なりぎざぎざした出力分布になる。このきざぎ
ざの大きさは鋼板部分からのものは大きく、汚れ３部分
からのものは小さい。欠陥２部分からのＣＣＤ素子の出
力は低い値でしかもぎざぎざした分布はなく平坦な形状
となる。これにより汚れ３部分と欠陥２部分とを確実に
区別して判定することができる。
【００１２】スペックル現象を観察するには、１次元に
配列された撮像素子の出力分布がよいが、２次元画像を
そのまま見ても汚れ３と欠陥２との区別はできる。この
２次元画像は（Ｂ）のようになり、欠陥２は一様な暗い
部分として表れるが、汚れ３は、暗いがスペックル現象
による輝点の分布が見られるので、欠陥２と区別するこ
とができる。
配列された撮像素子の出力分布がよいが、２次元画像を
そのまま見ても汚れ３と欠陥２との区別はできる。この
２次元画像は（Ｂ）のようになり、欠陥２は一様な暗い
部分として表れるが、汚れ３は、暗いがスペックル現象
による輝点の分布が見られるので、欠陥２と区別するこ
とができる。
【００１３】なお、欠陥２の平坦の最小長さまたは面積
は、１次元の場合３画素（３素子）以上連続した場合、
２次元の場合３×３画素（３×３素子）以上連続した場
合、欠陥２として判断すればよい。
は、１次元の場合３画素（３素子）以上連続した場合、
２次元の場合３×３画素（３×３素子）以上連続した場
合、欠陥２として判断すればよい。
【００１４】次に欠陥２の計測画像を説明する。図３は
円形の穴の欠陥２を有する被検査物１にレーザ光を照射
した場合を示す。レーザ光の強度分布は図に示すように
欠陥２の部分で最大となるサイン曲線状のものを用い
た。なお、一様強度のレーザ光でもよい。図４は亀裂状
の欠陥２を有する被検査物１にレーザ光を照射した場合
を示す。レーザ光の強度分布は図に示すように欠陥２の
部分で最大となるサイン曲線状のものを用いた。
円形の穴の欠陥２を有する被検査物１にレーザ光を照射
した場合を示す。レーザ光の強度分布は図に示すように
欠陥２の部分で最大となるサイン曲線状のものを用い
た。なお、一様強度のレーザ光でもよい。図４は亀裂状
の欠陥２を有する被検査物１にレーザ光を照射した場合
を示す。レーザ光の強度分布は図に示すように欠陥２の
部分で最大となるサイン曲線状のものを用いた。
【００１５】図５は図３で示す走査線上のＣＣＤ素子の
出力分布をオッシログラフで表示したものである。縦軸
は出力（Ｖ）、横軸は時間（ｓｅｃ）で走査する時間を
表す。この走査時間は一定であるので、ＣＣＤ素子の位
置に対応する。全体としての出力分布はレーザ光強度分
布に対応しており、中央の平坦な低出力の部分が円形の
穴の欠陥２に対応している。欠陥２の出力Ｖ＝０．１４
０Ｖで、０Ｖより僅かに大きな出力が出ている。欠陥２
の長さはΔｔ＝１２６μｍ（ｓｅｃ）でこれは１８画素
（１８素子）に相当し、被検査物１の５ｍｍの長さに対
応している。このようにスペックル現象のない穴などの
欠陥２はほぼ０に近い低出力の平坦部として確実に検出
できる。
出力分布をオッシログラフで表示したものである。縦軸
は出力（Ｖ）、横軸は時間（ｓｅｃ）で走査する時間を
表す。この走査時間は一定であるので、ＣＣＤ素子の位
置に対応する。全体としての出力分布はレーザ光強度分
布に対応しており、中央の平坦な低出力の部分が円形の
穴の欠陥２に対応している。欠陥２の出力Ｖ＝０．１４
０Ｖで、０Ｖより僅かに大きな出力が出ている。欠陥２
の長さはΔｔ＝１２６μｍ（ｓｅｃ）でこれは１８画素
（１８素子）に相当し、被検査物１の５ｍｍの長さに対
応している。このようにスペックル現象のない穴などの
欠陥２はほぼ０に近い低出力の平坦部として確実に検出
できる。
【００１６】図６は図４で示す走査線上のＣＣＤ素子の
出力分布をオッシログラフで表示したものである。縦軸
は出力（Ｖ）、横軸は時間（ｓｅｃ）で走査する時間を
表す。この走査時間は一定であるので、ＣＣＤ素子の位
置に対応する。全体としての出力分布はレーザ光強度分
布に対応しており、中央の平坦な低出力の部分がきれつ
状の欠陥２に対応している。欠陥２の出力Ｖ＝０．１４
０Ｖで、０Ｖより僅かに大きな出力が出ている。欠陥２
の長さも図５の場合とほぼ同じ長さである。このように
スペックル現象のない亀裂状の欠陥２もほぼ０に近い低
出力の平坦部として確実に検出できる。
出力分布をオッシログラフで表示したものである。縦軸
は出力（Ｖ）、横軸は時間（ｓｅｃ）で走査する時間を
表す。この走査時間は一定であるので、ＣＣＤ素子の位
置に対応する。全体としての出力分布はレーザ光強度分
布に対応しており、中央の平坦な低出力の部分がきれつ
状の欠陥２に対応している。欠陥２の出力Ｖ＝０．１４
０Ｖで、０Ｖより僅かに大きな出力が出ている。欠陥２
の長さも図５の場合とほぼ同じ長さである。このように
スペックル現象のない亀裂状の欠陥２もほぼ０に近い低
出力の平坦部として確実に検出できる。
【００１７】
【発明の効果】上述したように、本発明は、レーザ光を
照射光とし、この反射光を撮像素子で撮像し、低出力の
平坦部を検出することにより、穴や亀裂等の被検査物を
貫通する欠陥を他の紛らわしい付着物等と明確に区別し
て検出することができる。
照射光とし、この反射光を撮像素子で撮像し、低出力の
平坦部を検出することにより、穴や亀裂等の被検査物を
貫通する欠陥を他の紛らわしい付着物等と明確に区別し
て検出することができる。
【図１】本発明の実施形態を示す図で、（Ａ）は装置全
体図、（Ｂ）は被検査物の平面図、（Ｃ）はＣＣＤカメ
ラの１走査線上の出力分布を模式的に示した図である。
体図、（Ｂ）は被検査物の平面図、（Ｃ）はＣＣＤカメ
ラの１走査線上の出力分布を模式的に示した図である。
【図２】スペックル現象を説明する図である。
【図３】円形穴欠陥とレーザ光照明を示す図である。
【図４】きれつ状欠陥とレーザ光照明を示す図である。
【図５】図３に示す走査線上の撮像素子の出力分布を示
す図である。
す図である。
【図６】図４に示す走査線上の撮像素子の出力分布を示
す図である。
す図である。
１ 被検査物 ２ 欠陥 ３ 汚れ ４ レーザ光 ５ ＣＣＤカメラ ６ 画像処理解析装置 ７ モニタ
Claims (2)
- 【請求項１】 被検査物にレーザ光を照射し、その反射
光を撮像素子で撮像し、反射光を感知しない範囲を被検
査物を貫通する欠陥と判定することを特徴とするレーザ
光による欠陥検出方法。 - 【請求項２】 被検査物にレーザ光を照射し、その反射
光を撮像素子で撮像し、走査線上の各撮像素子の出力の
分布を求め、連続する素子の出力が他よりも低くかつ平
坦な分布を被検査物を貫通する欠陥と判定することを特
徴とするレーザ光による欠陥検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11096137A JP2000292366A (ja) | 1999-04-02 | 1999-04-02 | レーザ光による欠陥検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11096137A JP2000292366A (ja) | 1999-04-02 | 1999-04-02 | レーザ光による欠陥検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000292366A true JP2000292366A (ja) | 2000-10-20 |
Family
ID=14157013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11096137A Pending JP2000292366A (ja) | 1999-04-02 | 1999-04-02 | レーザ光による欠陥検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000292366A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020023861A (ko) * | 2001-12-24 | 2002-03-29 | 장호섭 | 결함 변형 동시 계측용 휴대용 비접촉 비파괴 레이저계측기 |
| JP2002277384A (ja) * | 2001-03-19 | 2002-09-25 | Ishikawajima Inspection & Instrumentation Co | 欠陥検出方法及び装置 |
| JP2006071524A (ja) * | 2004-09-03 | 2006-03-16 | Kanto Auto Works Ltd | プレス成型品の亀裂検出装置 |
| JP2007333729A (ja) * | 2006-05-05 | 2007-12-27 | Asml Netherlands Bv | 検査方法およびそれを使用する装置 |
| JP2010117282A (ja) * | 2008-11-13 | 2010-05-27 | Jfe Steel Corp | スラブの表面欠陥検出方法およびスラブ表面欠陥検出装置 |
| JP2010117280A (ja) * | 2008-11-13 | 2010-05-27 | Jfe Steel Corp | スラブ表面欠陥検出方法およびスラブ表面欠陥検出装置 |
| US8243166B2 (en) | 2009-01-20 | 2012-08-14 | Lockheed Martin Corporation | Automatic detection of blocked field-of-view in camera systems |
-
1999
- 1999-04-02 JP JP11096137A patent/JP2000292366A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002277384A (ja) * | 2001-03-19 | 2002-09-25 | Ishikawajima Inspection & Instrumentation Co | 欠陥検出方法及び装置 |
| KR20020023861A (ko) * | 2001-12-24 | 2002-03-29 | 장호섭 | 결함 변형 동시 계측용 휴대용 비접촉 비파괴 레이저계측기 |
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| JP2007333729A (ja) * | 2006-05-05 | 2007-12-27 | Asml Netherlands Bv | 検査方法およびそれを使用する装置 |
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| US8243166B2 (en) | 2009-01-20 | 2012-08-14 | Lockheed Martin Corporation | Automatic detection of blocked field-of-view in camera systems |
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