JP2003130806A

JP2003130806A - 表面傷等の検出方法及び装置

Info

Publication number: JP2003130806A
Application number: JP2001330198A
Authority: JP
Inventors: Saburo Okada; 三郎岡田; Masaaki Imaide; 政明今出; Hidekazu Miyauchi; 秀和宮内; Masaru Itani; 優井谷
Original assignee: NIPPON SYST DESIGN KK; NIPPON SYSTEM DESIGN; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: NIPPON SYST DESIGN KK; NIPPON SYSTEM DESIGN; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2001-10-29
Filing date: 2001-10-29
Publication date: 2003-05-08

Abstract

(57)【要約】【課題】検査面の表面性状に合わせて内外の光ファイ
バー束を検査面から最適な距離に設定して検査精度を向
上させ、かつ傷の検出時間を短縮化する表面傷等の検出
方法を提供する。【解決手段】レーザ光のスポット光の周りに光ファイバ
ー束１２、１５を配置して反射散乱光を内側の光ファイ
バー束１５に、回析光を外側の光ファイバー束１２に入
射させ、内側の光ファイバー束１５を出入りさせて各光
ファイバー束１２、１５を検査面より最適な距離に離し
て測定する。外側の光ファイバー束１２は圧延痕等を検
出するブロックＡと、圧延痕等以外の傷を検出するブロ
ックＢに分け、各ブロックの受光量を測定する光検出器
２１、２２を２個設ける。内側の光ファイバー束１５の
受光量は一つの光検出器２３で測定する。一定範囲の光
量データよりメディアンフィルターを用いてフィルター
値を求め、それにオフセット値を加えてしきい値とし、
それを越えるか否かで傷判定を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、金属部品や製品表
面の傷や欠陥の有無及びその種類を検出する方法及び装
置に関する。

【０００２】

【従来技術】金属部品や製品表面の表面傷や欠陥（本明
細書では、単に「表面傷等」という）を検出する方法に
は、レーザ光を用いた光学的な方法と、テレビカメラを
用いた画像処理法がある。

【０００３】レーザ光を用いた前者の光学的な方法は、
レーザ光を検査面に照射して、その反射光や回折光を光
検出器で検出することにより行われる。すなわちレーザ
光を検査面に照射すると、検査面から表面の反射率に対
応した反射散乱光と傷がある場合、その傷により発生し
た回折光の二種類の性質の異なった光が返ってくる。こ
のうち、反射散乱光は、表面の反射率により光量が変化
すると共に、凹凸があれば、その傾きに応じて反射角度
も変化する。したがって光源と光検出器を近接して設置
し、光検出器の光量を監視することにより、表面の打痕
や窪みなどの凹凸を検出することができる。

【０００４】これに対して引掻傷（以下、「スクラッチ
傷」という）のような鋭い傷では、回折光が発生するの
で、回折光を検出することにより微小な傷を検出するこ
とができるが、傷は向きがまちまちで、傷と直交する方
向に発生する回折光の向きもまちまちとなるため、一般
の光検出器では検出することが困難で、特殊形状の光検
出器を用いる必要がある。

【０００５】以上のように、従来の検出方法では、反射
散乱光を検出する光検出器と、回折光を検出する特殊形
状の光検出器の二種類の光検出器が必要で、反射散乱光
と傷により発生した回折光を同時に測定することができ
ず、現状では熟練した検査員が目視検査している実状に
ある。

【０００６】一方、画像処理による検査方法は、広く用
いられているが、微小な傷を検出するためには、テレビ
カメラによる撮影箇所を細かく絞り込んで、得られた画
像を拡大する必要があり、検査面全体を検査するのに時
間がかゝる難点がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】特願２０００−３５３
１５３号には、一つの検出装置で金属部品や製品の表面
傷等を検出することができる方法及び装置が提案されて
いる。具体的には、レーザ光を検査面に照射したとき、
反射散乱光と回析光が返ってくるが、前者の反射散乱光
は比較的狭い範囲でしか拡がらないのに対し、後者の回
析光は広い範囲に拡がることに着目し、レーザ光のスポ
ット光の周りに光ファイバー束を同心円上に配置して反
射散乱光を内側の光ファイバー束に、回析光を外側の光
ファイバー束に入射させる。そして内外の光ファイバー
束をそれぞれ円周方向に十数分割して分割した各ブロッ
クごとに光検出器を設け、各光検出器で測定した受光量
の総量から平均値を求めて各ブロックでの受光量と比較
し、これにより各ブロックでの傷の有無と種類及び各ブ
ロックでの受光パターンから傷の形態と向きを検出する
ようにしており、圧延痕やツールマーク（以下、単に
「圧延痕等」という）は、その回析光が常に同じ向きに
表れることから、その回析光を検出する光検出器を予め
求めておいて、その検出データを除外しておくことによ
り圧延痕等を傷と誤認することがないようにしている。

【０００８】本発明は、上記方法及び装置について、い
くつかの点に改良を加えたもので、第１の目的は、検査
面の粗さや光沢性等の表面性常に合わせて内外の光ファ
イバー束の端面を検査面から最適な距離に設定して検査
精度を向上させようとするものである。

【０００９】第２の目的は、上記装置の構造を簡素化す
ると共に、表面傷等の検出時間を短縮化しようとするも
のであり、第３の目的は、検出器で測定した受光量が設
定範囲内に納まるようにして検査面全体で検査感度を一
定に保つことができるようにするものである。

【００１０】更に第４の目的は、光検出器で測定された
光量データを処理して表面傷等を精度よくかつ的確に検
出しようとするものである。

【００１１】

【課題の解決手段】請求項１に係わる発明は、第１の目
的を達成する表面傷等の検出方法に関するもので、レー
ザ光のスポット光を金属部品や製品の検査面に照射し
て、その反射散乱光をスポット光を中心として二重の同
心円状に配置した光ファイバー束のうち、内側の光ファ
イバー束に、傷により発生した回折光を外側の光ファイ
バー束にそれぞれ入射させ、それぞれの光量を光検出器
で測定して、その光量データに基づいて表面傷等の有無
及びその種類を検出する表面傷等の検出方法において、
内外の光ファイバー束のうち、一方、好ましくは内側の
光ファイバー束をスライドさせてテレスコープ状に出し
入れできるようにすることを特徴とし、請求項２に係わ
る発明は、検出装置に関するもので、レーザ光を発光さ
せるレーザ光源と、該レーザ光源からのレーザ光を絞る
レンズと、該レンズで絞ったレーザ光を通す円筒体と、
該円筒体の一端に円筒体を中心として二重の同心円状に
配置される光ファイバー束と、該光ファイバー束より導
かれる光の光量を検出する光検出器とよりなり、レーザ
光源からのレーザ光をレンズにより絞って円筒体の軸孔
に通し、検査面に照射して反射光を内側の光ファイバー
束で、回折光を外側の光ファイバー束で受光する表面傷
等の検出装置において、内側の光ファイバー束を外側の
光ファイバー束に対し、テレスコープ状に出し入れでき
るようにしたことを特徴とする。

【００１２】内側の光ファイバーは、検査面が例えば光
沢性がよい場合、反射光の散乱範囲が狭いため検査面よ
り遠ざけ、光沢性が悪い場合は反射光の散乱範囲が広い
ため検査面に近付けることにより良い検査データが得ら
れる。これに対し、外側の光ファイバーは、端面を検査
面より遠ざけた方が回析光が十分に広がり、良い検査デ
ータが得られる。したがって外側の光ファイバーを検査
面より遠ざけ、内側の光ファイバーを外側の光ファイバ
ーより突出させて検査面に近付けることにより、よい検
査データが得られ、検査精度が向上する。なお、内外の
光ファイバーのうち、内側の光ファイバーを支持し、外
側の光ファイバーを出し入れすることも可能ではある
が、外側の光ファイバーを支持する方が支持し易く好ま
しい。

【００１３】請求項３に係わる発明は、第２の目的を達
成する検出方法に関するもので、レーザ光のスポット光
を金属部品や製品の検査面に照射して、その反射散乱光
をスポット光を中心として二重の同心円状に配置した光
ファイバーのうち、内側の光ファイバー束に、傷により
発生した回折光を外側の光ファイバー束にそれぞれ入射
させ、それぞれの光量を光検出器で測定して、その光量
データに基づいて表面傷等の有無及びその種類を検出す
る表面傷等の検出方法において、外側の光ファイバーを
円周方向に分割して圧延痕等を検出するブロックと、圧
延痕等以外の傷を検出するブロックとに分け、外側の光
ファイバーを回転させて圧延痕等を検出するブロックを
予め求めておいた検査面の圧延痕等がある方向に合わ
せ、圧延痕等以外の傷を検出するブロック全体の受光量
の総量を一つの光検出器で測定して圧延傷等以外の傷の
有無を検出することを特徴とし、請求項４に係わる発明
は、検出装置に関するもので、レーザ光を発光させるレ
ーザ光源と、該レーザ光源からのレーザ光を絞るレンズ
と、該レンズで絞ったレーザ光を通す円筒体と、該円筒
体の一端に円筒体を中心として二重の同心円状に配置さ
れる光ファイバー束と、該光ファイバー束より導かれる
光の光量を検出する光検出器とよりなり、レーザ光源か
らのレーザ光をレンズにより絞って円筒体の軸孔に通
し、検査面に照射して反射光を内側の光ファイバー束
で、回折光を外側の光ファイバー束で受光する表面傷等
の検出装置において、表面傷等の検出装置において、外
側の光ファイバー束が回転可能で、円周方向に圧延痕等
を検出するブロックＡと、圧延痕等以外の傷を検出する
ブロックＢとに分けられ、また上記光検出器が各ブロッ
クＡ、Ｂに一つずつ設けられることを特徴とする。

【００１４】請求項３及び４に係わる発明によると、外
側の光ファイバー束は圧延傷等を検出するブロックＡ
と、それ以外のブロックＢに分割され、光検出器も各ブ
ロックＡ、Ｂに一つずつ計２個でよいから構造が簡単と
なり、データ量も少なくなって傷検出に要する時間が短
縮される。

【００１５】検査面の圧延傷等がある方向を予め求める
方法としては、例えば白い紙の中央にあけた孔を通して
レーザ光を検査面に照射し、その反射光を白い紙に当て
る。このとき回析光があれば、白い紙に筋状の模様が出
るため、筋状の模様の出た箇所が圧延痕等のある方向と
認識される。したがってこの場合には、圧延痕等を検出
するブロックＢが筋状の模様が出た向きに合わせられ
る。別の方法として、目視による観察によって圧延痕等
のある方向を求めることもできる。

【００１６】請求項５に係わる発明は、請求項３に係わ
る発明において、内側の光ファイバー束は全体の受光量
が一つの光検出器によって測定されることを特徴とし、
請求項６に係わる発明は、請求項４に係わる発明におい
て、内側の光ファイバー束全体の受光量を検出する一つ
の光検出器が設けられることを特徴とする。

【００１７】請求項５及び６に係わる発明によると、内
側の光ファイバー束全体の受光量が打痕や窪み等の凹凸
のない正常な表面からの受光量と比較されることにより
スポット光が当てられる箇所に打痕や窪み等の凹凸があ
るか否かが検出される。内側の光ファイバー束の受光量
を一つの光検出器で検出することにより、回路が更に簡
単となり、データ量が少なくなって傷検出に要する時間
が少なくなる。

【００１８】請求項７に係わる発明は、第３の目的を達
成する検出方法に関するもので、レーザ光のスポット光
を金属部品や製品の検査面に照射して、その反射散乱光
をスポット光を中心として二重の同心円状に配置した光
ファイバーのうち、内側の光ファイバー束に、傷により
発生した回折光を外側の光ファイバー束にそれぞれ入射
させ、それぞれの光量を光検出器で測定して、その光量
データに基づいて表面傷等の有無及びその種類を検出す
る表面傷等の検出方法において、光検出器で測定した受
光量が設定範囲内に納まるようにレーザ光光源の電圧を
制御することを特徴とし、請求項８に係わる発明は、レ
ーザ光を発光させるレーザ光源と、該レーザ光源からの
レーザ光を絞るレンズと、該レンズで絞ったレーザ光を
通す円筒体と、該円筒体の一端に円筒体を中心として二
重の同心円状に配置される光ファイバー束と、該光ファ
イバー束より導かれる光の光量を検出する光検出器とよ
りなり、レーザ光源からのレーザ光をレンズにより絞っ
て円筒体の軸孔に通し、検査面に照射して反射光を内側
の光ファイバー束で、回折光を外側の光ファイバー束で
受光する表面傷等の検出装置において、レーザ光源の電
圧を調整する電圧調整手段と、光検出器で測定した受光
量が設定範囲内であるか否かを判断し、設定範囲外であ
ると判断すると、電圧調整手段を制御し、レーザ光光源
の電圧を調整する制御手段とよりなることを特徴とす
る。

【００１９】検査面が鏡面と粗面では検査面からの反射
光量が１０倍以上変化するため光量調整手段がないと、
手動で光量を調整せなばならない。反射率も検査物によ
って、また同じ検査物でも場所によって変わることがあ
る。この場合、光量は通常、反射率の高い所で適正とな
るように合わせるため、反射率の低い所では光量が不足
し、傷検出性能が低下する。これに対し請求項７及び８
に係わる発明においては、反射光量の強弱により印加電
圧を調整し、これによりレーザ光の光量を変えることで
検査面全体の検査感度を一定に保つことができる。

【００２０】請求項９に係わる発明は、請求項１、３、
５及び７に係わる発明において、レーザ光を焦点距離の
長いレンズを通して検査面に照射させることを特徴とす
る。市販されている従来の反射型傷検出センサーは、図
１に示すように先端を検査面に近接させ、焦点距離の短
いレンズで急激に絞って照射しているため検査面に照射
されるレーザ光のスポット光は、数十μ程度まで絞り込
め、傷に対する感度も高いが、急激に絞ることの弊害と
して、検出器と検査面との距離が指定された距離から僅
かでもずれると、例えば検査面が図１の一点鎖線位置で
あると、感度が急激に低下し、傷検出性能が大幅に低下
する。そのため従来の反射型傷検出センサーでは、検査
中も距離が変化しないように絶えず監視する必要がある
が、本発明のように焦点距離の長いレンズを用いると、
レーザ光の絞り込みは少ないが、焦点深度が深いため検
査面が図１の一点鎖線位置となっても傷検出精度の低下
が少ない。なお、回析光の場合、レーザ光のスポット光
の直径は、傷検出性能にほとんど影響を及ぼさない。

【００２１】焦点距離の長いレンズを用いることによっ
てまた、図２に示すように傾斜した検査面１に対し、検
出部２を矢印方向に移動させることにより検出部２と、
検査面１との距離が拡大しても検査精度を低下させずに
傷検査を行うことができる。

【００２２】請求項１０に係わる発明は、請求項１、
３、５、７及び９に係わる発明において、鏡又はプリズ
ムを用いてレーザ光の光路を９０°方向転換して検査面
に照射させることを特徴とし、請求項１１に係わる発明
は、請求項１０に係わる発明を実施する検出装置に関す
るもので、請求項２、４、６及び８に係わる発明におい
て、レンズによって絞られたレーザ光の光路を９０°方
向転換する鏡又はプリズムを設けたことを特徴とする。
請求項１０及び１１に係わる発明によると、シリンダー
のような円筒体に対し、検出装置を挿入することにより
円筒体内面の傷を検出することができる。

【００２３】請求項１２に係わる発明は、第４の目的を
達成するデータ処理方法に関するもので、レーザ光のス
ポット光を金属部品や製品の検査面に照射して、その反
射散乱光をスポット光を中心として二重の同心円状に配
置した光ファイバー束のうち、内側の光ファイバー束
に、傷により発生した回折光を外側の光ファイバー束に
それぞれ入射させ、それぞれの光量を光検出器で測定し
て、その光量データからフィルターを用いて表面傷等の
有無及びその種類を検出する表面傷等の検出方法におい
て、上記光量データの一定範囲のデータをデータ値の大
きい順に並べて、その中央の値をフィルター値とし、そ
の上下の少なくとも一方にオフセット値を加えてしきい
値を設定し、該しきい値を越えるか否かで傷の有無を判
定することを特徴とする。

【００２４】本発明で用いるフィルターは、「メディア
ンフィルター」と称されるもので、一定範囲のＴ個のデ
ータをデータ値の大きい順に並べて１／２Ｔ番目のデー
タをフィルター値とするものである。

【００２５】請求項１３に係わる発明は、別のデータ処
理方法に関するもので、Ｂ表面傷等の検出方法で用いら
れ、光検出器で測定された光量データからフィルターを
用いて表面傷等の有無を検出するデータ処理方法であっ
て、上記光量データの一定範囲のデータの平均値をフィ
ルター値とし、その上下の少なくとも一方にオフセット
値を加えてしきい値を設定し、該しきい値を越えるか否
かで傷の有無を判定することを特徴とする。

【００２６】反射光の場合、傷があるとレーザ光が散乱
し、反射光量が減少するのに対し、傷によって発生する
回析光は光量が増加する。そこで、上記各発明のいずれ
の場合でも傷の判定は、反射光の場合、フィルター値下
の下限しきい値を越えるか否かで行われ、回析光の場
合、フィルター値上の上限しきい値を越えるか否かで行
われ、上下のしきい値の範囲内にあるときは傷はない、
と判定される。

【００２７】傷のない正常な表面からの受光量の平均値
から適当なしきい値を設定し、それを越えるか否かで傷
の有無を判定する場合、場所により反射率が異なると、
或いはノイズがあると、誤判定を起し易いが、上記各発
明のようにフィルターを用いると、場所により反射率が
異なっても、またノイズがあっても精度よく傷判定を行
うことができる。

【００２８】請求項１４に係わる発明は、請求項１２又
は１３に係わる発明を選択して傷判定を行うことを特徴
とする。本発明者らの実験によると、微小な傷を検出す
るときには請求項１２に係わる発明を用いると、よい結
果が得られ、比較的幅の広い傷を検出するときには請求
項１３に係わる発明を用いると、よい結果が得られるこ
とが分かった。したがって傷の程度によって請求項１２
又は１３に係わる発明が選択される。

【００２９】

【発明の実施の形態】図３は、本発明に係わる検出装置
について示すもので、テーブル等に移動可能で、任意の
位置に設置される図示しない台と、該台に固定支持され
るリング状の固定部１１と、固定部１１に回転可能に嵌
挿され、光ファイバーをリング状に配置した光ファイバ
ー束１２を有する外筒１３と、外筒１３に出し入れ、か
つ回転可能に装着され、軸芯に軸孔１４と、その周りに
光ファイバーをリング状に配置した光ファイバー束１５
を有する内筒１６と、外筒内に配置されるレーザ光源１
７とよりなり、レーザ光源１７からのレーザ光を焦点距
離の長いレンズ１８により絞って内筒１６の軸孔１４に
通し、検査面に照射できるようにしてあり、シリンダー
のような円筒体の内面の傷を検出するときには内筒１６
の前方にレーザ光の光路を９０°方向転換する鏡又はプ
リズムが取付けられる。

【００３０】内側の光ファイバー束１２と外側の光ファ
イバー束１５は二重の同心円状に配置され、反射散乱光
が内側の光ファイバー束１２に、回析光が外側の光ファ
イバー束１５にそれぞれ入射するようにしてあり、外側
の光ファイバー束１５は、図４に示すようにＡブロック
とＢブロックに分割され、各ブロックＡ、Ｂの受光量を
測定する光検出器２１、２２が各ブロックＡ、Ｂに一つ
ずつ設けられ、また内側の光ファイバー束１２に対して
は、全体の受光量を検出する光検出器２３が一つ設けら
れている（図５）。

【００３１】検出装置はまた、図６に示すようにレーザ
光源１７の電圧を調整し、レーザ光の光量を調整する電
圧調整手段２４と、光検出器２１、２２、２３によって
測定された光量により電圧調整手段２４を制御する制御
手段としてのパソコン２５を有している。図中、２７は
光検出器２１、２２、２３より発信されたアナログ信号
をデジタル信号に変換してパソコン２５に送信するＡ／
Ｄ変換器である。

【００３２】本実施形態の検出装置は以上のように構成
され、検査面の傷の有無を検出するときには先ず、内筒
１６を引込めて外筒１３と一致させた状態で、中心にレ
ーザ光を通す孔をあけた白い紙を内筒１６と外筒１３の
先端面に軸孔１４と孔とが一致するようにして貼付す
る。次に検査面を装置と直交する向きに立てゝ、レーザ
光を照射し、その反射光を白い紙に当てる。圧延痕等に
よる回析光があると、白い紙に筋状の模様が出るため、
ブロックＡが筋状の模様の出た箇所と一致するように外
筒１３を手操作で回す。

【００３３】次に白い紙を取外し、内筒１６を外筒１３
より例えば２cm程度突出させてレーザ光を照射する。そ
して各光検出器２１、２２、２３で光量を測定してＡ／
Ｄ変換器２６でデジタル信号に変換し、パソコン２５に
入力する。かゝる測定が検査面を横方向に、ついで縦方
向に一定ピッチで送ることにより一定間隔ごとに行わ
れ、パソコン２５は例えば横方向の一ラインでブロック
Ｂより得られた全てのデータをデータ値の大きいものか
ら順に並べ、中央の値をフィルター値として、その上下
に予め設定しておいたオフセット値を加え、上限しきい
値と下限しきい値を算出する。そして各データごとに上
限しきい値と下限しきい値との間の範囲内にあるか否か
を判定し、範囲外にあるデータを見出すと、そのデータ
に対応する箇所に傷有りと判定し、パソコン２５の画面
にプロット表示する。

【００３４】内側の光ファイバー束１２から得られた光
量データについても同様の判定が行われ、傷の有無が判
定され、傷があるとパソコン画面にプロット表示する。
以上の判定が次ライン、次々ラインと次々に行われ、傷
のある箇所がパソコン２５の画面にプロット表示され、
プロットのパターンにより圧延痕等を除く表面傷等の種
類や形態、その大きさが認識できるようになる。

【００３５】以上は、得られたデータよりメディアンフ
ィルターを用いてフィルター値を求めた例を示すもので
あるが、移動平均フィルターを用いて算術平均によりフ
ィルター値を求めることにより同様にして傷の有無を判
定することもできる。シリンダーのような円筒体の内面
の傷の有無を検出するときには、内筒１６を引込め外筒
１３と一致させた状態で、その前方にプリズム又は鏡を
取付け、レーザ光をプリズム又は鏡に当て、９０°方向
転換させて円筒体内面に照射させる。そしてその反射光
の光量を測定する。

【００３６】円筒体は一定速度で回転され、一定角度ご
とに受光量が測定される。そして一回転すると、軸方向
に一定量送られ、同様の測定が繰り返される。以上のよ
うにして傷があれば、傷のある箇所がパソコン画面にプ
ロット表示され、プロットのパターンにより表面傷等の
種類や形態、その大きさが分かるようになる。

【００３７】

【発明の効果】請求項１及び２に係わる発明によると、
外側の光ファイバー束と内側の光ファイバー束をそれぞ
れ検査面より最適な距離離して測定することが可能で、
これにより検査精度を向上させることができる。

【００３８】請求項３及び４に係わる発明によると、外
側の光ファイバー束を圧得痕等を検出するブロックＡ
と、それ以外のブロックＢとに分け、ブロックＢで圧延
痕等以外の傷の有無を検出するようにして、光検出器を
各ブロックＡ、Ｂに一つずつ計２個にしたから構造が簡
単となり、データ量も少なくなって傷検出を短縮するこ
とができる。

【００３９】請求項５及び６に係わる発明によると、内
側の光ファイバーの受光量の測定が一つの光検出器で行
われるから構造がより簡単となり、データ量も更に少な
くなって傷検出が短時間で行える。請求項７及び８に係
わる発明によると、フィードバック制御により受光量を
一定にすることができ、検査面全体の感度を一定に保つ
ことができる。

【００４０】請求項９に係わる発明によると、焦点深度
が深いため検査面との距離が多少変化しても検査精度を
低下させずに傷検査を行うことができる。請求項１０及
び１１に係わる発明によると、シリンダーのような円筒
体内面の傷を検出することができる。

【００４１】請求項１２及び１３に係わる発明のよう
に、フィルターによりデータ処理すると、場所により反
射率が異なっても、またノイズがあっても精度よく傷判
定を行うことができる。請求項１４に係わる発明による
と、傷の大きさによってフィルターにメディアンフィル
ター或いは移動平均フィルターを用いることによりより
精度の高い検査が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】焦点距離の長いレンズを用いた場合と、短いレ
ンズを用いた場合のレーザ光の絞り態様を示す図。

【図２】傾斜した検査面に対するレーザ光の照射態様を
示す図。

【図３】本発明に係わる検出装置の斜視図。

【図４】内外筒の拡大側面図。

【図５】回析光と反射光のフローを示す図。

【図６】ブロック図。

【符号の説明】

１・・検査面２・・検出部１１・・固定部１２、１５・・光ファイバー束１３・・外筒１４・・軸孔１６・・内筒１７・・レーザ光源１８・・レンズ２１、２２、２３・・光検出器２４・・電圧調整手段２５・・パソコン２６・・Ａ／Ｄ変換器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡田三郎広島県呉市広末広２丁目２番２号独立行政法人産業技術総合研究所中国センター内 (72)発明者今出政明広島県呉市広末広２丁目２番２号独立行政法人産業技術総合研究所中国センター内 (72)発明者宮内秀和広島県呉市広末広２丁目２番２号独立行政法人産業技術総合研究所中国センター内 (72)発明者井谷優広島市南区出汐３丁目４番１号日本システムデザイン株式会社内Ｆターム(参考） 2G051 AA90 AB07 BA10 CA03 CB01 CB05 CC17 CD05 EA11 EC02 EC10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光のスポット光を金属部品や製品の
検査面に照射して、その反射散乱光をスポット光を中心
として二重の同心円状に配置した光ファイバー束のう
ち、内側の光ファイバー束に、傷により発生した回折光
を外側の光ファイバー束にそれぞれ入射させ、それぞれ
の光量を光検出器で測定して、その光量データに基づい
て表面傷等の有無及びその種類を検出する表面傷等の検
出方法において、内外の光ファイバー束のうち、一方の
光ファイバー束をテレスコープ状にスライドさせて他方
の光ファイバー束より突出させた状態で測定を行うこと
を特徴とする表面傷等の検出方法。
【請求項２】レーザ光を発光させるレーザ光源と、該レ
ーザ光源からのレーザ光を絞るレンズと、該レンズで絞
ったレーザ光を通す円筒体と、該円筒体の一端に円筒体
を中心として二重の同心円状に配置される光ファイバー
束と、該光ファイバー束より導かれる光の光量を検出す
る光検出器とよりなり、レーザ光源からのレーザ光をレ
ンズにより絞って円筒体の軸孔に通し、検査面に照射し
て反射光を内側の光ファイバー束で、回折光を外側の光
ファイバー束で受光する表面傷等の検出装置において、
内側の光ファイバー束を外側の光ファイバー束に対し、
テレスコープ状に出し入れできるようにしたことを特徴
とする表面傷等の検出装置。
【請求項３】レーザ光のスポット光を金属部品や製品の
検査面に照射して、その反射散乱光をスポット光を中心
として二重の同心円状に配置した光ファイバー束のう
ち、内側の光ファイバー束に、傷により発生した回折光
を外側の光ファイバー束にそれぞれ入射させ、それぞれ
の光量を光検出器で測定して、その光量データに基づい
て表面傷等の有無及びその種類を検出する表面傷等の検
出方法において、外側の光ファイバー束を円周方向に分
割して圧延痕等を検出するブロックＡと、圧延痕等以外
の傷を検出するブロックＢとに分け、外側の光ファイバ
ー束を回転させて圧延痕等を検出するブロックＡを予め
求めておいた検査面の圧延痕等がある方向に合わせ、圧
延痕等以外の傷を検出するブロックＢ全体の受光量を一
つの光検出器で測定して圧延傷等以外の傷の有無を検出
することを特徴とする表面傷等の検出方法。
【請求項４】レーザ光を発光させるレーザ光源と、該レ
ーザ光源からのレーザ光を絞るレンズと、該レンズで絞
ったレーザ光を通す円筒体と、該円筒体の一端に円筒体
を中心として二重の同心円上に配置される光ファイバー
束と、該光ファイバー束より導かれる光の光量を検出す
る光検出器とよりなり、レーザ光源からのレーザ光をレ
ンズにより絞って円筒体の軸孔に通し、検査面に照射し
て反射光を内側の光ファイバー束で、回折光を外側の光
ファイバー束で受光する表面傷等の検出装置において、
外側の光ファイバー束が回転可能で、円周方向に圧延痕
等を検出するブロックＡと、圧延痕等以外の傷を検出す
るブロックＢとに分けられ、また上記光検出器が各ブロ
ックＡ、Ｂに一つづつ設けられることを特徴とする表面
傷等の検出装置。
【請求項５】内側の光ファイバー束は全体の受光量が一
つの光検出器によって測定されることを特徴とする請求
項３記載の表面傷等の検出方法。
【請求項６】内側の光ファイバー束全体の受光量を検出
する一つの光検出器が設けられることを特徴とする請求
項４記載の表面傷等の検出装置。
【請求項７】レーザ光のスポット光を金属部品や製品の
検査面に照射して、その反射散乱光をスポット光を中心
として二重の同心円状に配置した光ファイバー束のう
ち、内側の光ファイバー束に、傷により発生した回折光
を外側の光ファイバー束にそれぞれ入射させ、それぞれ
の光量を光検出器で測定して、その光量データに基づい
て表面傷等の有無及びその種類を検出する表面傷等の検
出方法において、光検出器で測定した受光量が設定範囲
内に納まるようにレーザ光光源の電圧を制御することを
特徴とする表面傷等の検出方法。
【請求項８】レーザ光を発光させるレーザ光源と、該レ
ーザ光源からのレーザ光を絞るレンズと、該レンズで絞
ったレーザ光を通す円筒体と、該円筒体の一端に円筒体
を中心として二重の同心円状に配置される光ファイバー
束と、該光ファイバー束より導かれる光の光量を検出す
る光検出器とよりなり、レーザ光源からのレーザ光をレ
ンズにより絞って円筒体の軸孔に通し、検査面に照射し
て反射光を内側の光ファイバー束で、回折光を外側の光
ファイバー束で受光する表面傷等の検出装置において、
レーザ光源の電圧を調整する電圧調整手段と、光検出器
で測定した受光量が設定範囲内であるか否かを判断し、
設定範囲外であると判断すると、電圧調整手段を制御
し、レーザ光光源の電圧を調整する制御手段とよりなる
ことを特徴とする表面傷等の検出装置。
【請求項９】レーザ光を焦点距離の長いレンズに通して
検査面に照射させることを特徴とする請求項１、３、５
又は７記載の表面傷等の検出方法。
【請求項１０】鏡又はプリズムを用いてレーザ光の光路
を９０°方向転換して検査面に照射することを特徴とす
る請求項１、３、５、７又は９記載の表面傷等の検出方
法。
【請求項１１】レンズによって絞られたレーザ光の光路
を９０°方向転換する鏡又はプリズムを設けたことを特
徴とする請求項２、４、６又は８記載の表面傷等の検出
装置。
【請求項１２】レーザ光のスポット光を金属部品や製品
の検査面に照射して、その反射散乱光をスポット光を中
心として二重の同心円状に配置した光ファイバーのう
ち、内側の光ファイバー束に、傷により発生した回折光
を外側の光ファイバー束にそれぞれ入射させ、それぞれ
の光量を光検出器で測定して、その光量データからフィ
ルターを用いて表面傷等の有無及びその種類を検出する
表面傷等の検出方法において、上記光量データの一定範
囲のデータをデータ値の大きい順に並べて、その中央の
値をフィルター値とし、その上下の少なくとも一方にオ
フセット値を加えてしきい値を設定し、該しきい値を越
えるか否かで傷の有無を判定することを特徴とする表面
傷等の検出方法。
【請求項１３】レーザ光のスポット光を金属部品や製品
の検査面に照射して、その反射散乱光をスポット光を中
心として二重の同心円状に配置した光ファイバーのう
ち、内側の光ファイバー束に、傷により発生した回折光
を外側の光ファイバー束にそれぞれ入射させ、それぞれ
の光量を光検出器で測定して、その光量データからフィ
ルターを用いて表面傷等の有無及びその種類を検出する
表面傷等の検出方法において、上記光量データの一定範
囲のデータの平均値をフィルター値とし、その上下の少
なくとも一方にオフセット値を加えてしきい値を設定
し、該しきい値を越えるか否かで傷の有無を判定するこ
とを特徴とする表面傷等の検出方法。
【請求項１４】請求項１２又は１３記載の検出方法を選
択して傷判定を行うことを特徴とする表面傷等の検出方
法。