JP2018031716A - Defect inspection device and defect inspection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、欠陥検査装置及び欠陥検査方法に係り、より詳細には、観測空間内の屈折率分布をシュリーレン法等により可視化することによって被検査物の欠陥を検出する欠陥検査装置及び欠陥検査方法に関する。 The present invention relates to a defect inspection apparatus and a defect inspection method, and more specifically, a defect inspection apparatus and a defect inspection method for detecting a defect in an inspection object by visualizing a refractive index distribution in an observation space by a Schlieren method or the like. About.
従来、容器等の被検査物のピンホールやクラックなどの欠陥を検出するために欠陥検査が行われてきた。下記の特許文献1に記載の密封容器の不良検査方法によれば、密封容器の被検査物を入れたチャンバ内部を減圧吸引し、ピンホール等の欠陥部から観測空間内に気体を噴出させ、噴出気流をシュリーレン法等で可視化することによって、密封容器を検査している。
Conventionally, defect inspection has been performed in order to detect defects such as pinholes and cracks in an inspection object such as a container. According to the sealed container defect inspection method described in
ところで、特許文献1記載の方法では、ピンホール等の欠陥が被検査物の陰になる部分に位置する場合には、噴出気流の検出が困難であった。また、噴出気流が弱い場合にも、噴出気流と観測空間内の雰囲気との密度差が小さいため、噴出気流の観測が困難であった。また、噴出気流を可視化する際にチャンバを介すため、チャンバの汚れや歪み、屈折等の影響による検出不良の懸念もあった。
By the way, in the method described in
そこで、例えば、被検査物の欠陥箇所から漏出した気体によって観測空間内にノズルから加熱気体が押し出されるようにすれば、欠陥部位に関係なく欠陥を検出することができ、また、加熱気体と観測空間内の気体との密度差により、噴出気流が弱い場合であっても欠陥を検出することができる。 Therefore, for example, if the heated gas is pushed out from the nozzle into the observation space by the gas leaked from the defective part of the object to be inspected, the defect can be detected regardless of the defective part. Due to the density difference from the gas in the space, it is possible to detect defects even when the jet airflow is weak.
しかしながら、観測空間内にノズルから加熱気体が押し出されるようにすると、押し出された加熱気体が風の影響を受けやすく、加熱気体が風によって拡散される結果、観測空間内の雰囲気に対する加熱気体の屈折率分布を可視化した画像の明るさが変動してしまい、欠陥検査を長時間安定的に行うことが困難となっていた。 However, if the heated gas is pushed out of the nozzle into the observation space, the extruded heated gas is easily affected by the wind, and the heated gas is diffused by the wind. As a result, the heated gas is refracted with respect to the atmosphere in the observation space. The brightness of the image that visualizes the rate distribution fluctuates, making it difficult to perform defect inspection stably for a long time.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、観測空間内の雰囲気に対する加熱気体の屈折率分布を可視化した画像の明るさの変動を抑制して、欠陥検査を長時間安定的に行うことができる欠陥検査装置及び欠陥検査方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and suppresses fluctuations in the brightness of an image obtained by visualizing the refractive index distribution of a heated gas with respect to the atmosphere in an observation space, so that defect inspection can be performed stably for a long time. An object of the present invention is to provide a defect inspection apparatus and a defect inspection method that can be performed.
上記の目的を達成するために、本発明の欠陥検査装置は、被検査物が欠陥を有するときにノズルから防風部材に覆われた観測空間内に押し出される加熱気体の観測空間内の雰囲気に対する加熱気体の屈折率分布を可視化光学系により可視化することによって、被検査物の欠陥を検出する欠陥検査装置であって、可視化光学系は、平行光束区間を構成する2つの光学部材を有し、欠陥検査装置は、2つの光学部材と共に観測空間を囲む防風部材とを備え、防風部材は、平行光束区間で観測空間を通過する平行光束に沿って配置されていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the defect inspection apparatus of the present invention is configured to heat the atmosphere in the observation space of the heated gas pushed out from the nozzle into the observation space covered by the windbreak member when the inspection object has a defect. A defect inspection apparatus for detecting a defect of an inspection object by visualizing a refractive index distribution of a gas by a visualization optical system, the visualization optical system having two optical members constituting a parallel light beam section, The inspection apparatus includes a windproof member surrounding the observation space together with two optical members, and the windproof member is arranged along a parallel light beam passing through the observation space in a parallel light beam section.
本発明の欠陥検査装置によれば、可視化光学系の平行光束区間を構成する2つの光学部材と、平行光束区間で観測空間を通過する平行光束に沿って配置され防風部材とによって、観察空間を通過する平行光束が防風部材と交差しないようにしつつ、観測空間を囲んでいる。これにより、観察空間内を通過する平行光束に防風部材が影響することなく、加熱気体が風によって拡散されることを回避して、欠陥検査を長時間安定的に行うことができる。 According to the defect inspection apparatus of the present invention, the observation space is formed by the two optical members constituting the parallel light beam section of the visualization optical system and the windbreak member arranged along the parallel light beam passing through the observation space in the parallel light beam section. It surrounds the observation space while preventing the passing parallel light flux from crossing the windbreak member. Thus, the windproof member does not affect the parallel light flux passing through the observation space, and the heated gas can be prevented from being diffused by the wind, and the defect inspection can be performed stably for a long time.
ところで、観測空間が防風部材によって囲まれると、ノズルから押し出された加熱気体や加熱したノズルからの放熱により観測空間内の雰囲気温度が徐々に上昇してしまう。その結果、ノズルから出された気体と観測空間内の雰囲気との温度差が小さくなるため、両者の密度差が小さくなってしまう。このため、観測空間内の雰囲気温度の上昇に伴って、観測空間内の雰囲気に対する加熱気体の屈折率分布の可視化が困難となることがあった。また、観測空間内の雰囲気温度を下げるために観測空間の換気や冷却を行うと、観測空間内に乱流が発生し、観測空間内の気体の屈折率分布を可視化する際のノイズとなってしまっていた。 By the way, when the observation space is surrounded by the windproof member, the atmospheric temperature in the observation space gradually rises due to the heated gas pushed out from the nozzle or the heat radiation from the heated nozzle. As a result, since the temperature difference between the gas emitted from the nozzle and the atmosphere in the observation space is reduced, the density difference between the two is reduced. For this reason, as the atmospheric temperature in the observation space increases, it may be difficult to visualize the refractive index distribution of the heated gas with respect to the atmosphere in the observation space. In addition, if the observation space is ventilated or cooled to lower the atmospheric temperature in the observation space, turbulence will occur in the observation space, which becomes noise when visualizing the refractive index distribution of the gas in the observation space. I was sorry.
そこで、本発明においては、観測空間内の雰囲気が対流できるように互いに連通した上昇気流路と下降気流路とを隔てる隔壁を備え、ノズルの開口部を前記上昇気流路に配置することが好ましい。
これにより、防風部材に囲まれた観測空間内に隔壁を設け、ノズルの開口部が上昇気流中に位置するように観測空間内の雰囲気が上昇気流と下降気流とに分離して対流することによって、観測空間内に乱流を発生させることなく、観測空間内の雰囲気の温度上昇を抑制し、欠陥検査を長時間安定的に行うことができる。
Therefore, in the present invention, it is preferable to provide a partition wall that separates the ascending air channel and the descending air channel that communicate with each other so that the atmosphere in the observation space can convect, and the nozzle opening is disposed in the ascending air channel.
As a result, a partition wall is provided in the observation space surrounded by the windbreak member, and the atmosphere in the observation space is separated into an updraft and a downdraft so that the opening of the nozzle is located in the updraft. Without causing turbulence in the observation space, the temperature rise of the atmosphere in the observation space can be suppressed and defect inspection can be performed stably for a long time.
また、本発明の欠陥検査方法は、被検査物が欠陥を有するときにノズルから防風部材に覆われた観測空間内に押し出される加熱気体の観測空間内の雰囲気に対する加熱気体の屈折率分布を可視化することによって、被検査物の欠陥を検出する欠陥検査方法であって、可視化光学系の平行光束区間を構成する2つの光学部材と、平行光束区間で観測空間を通過する平行光束に沿って配置された防風部材とによって観測空間を囲み、ノズルの開口部を上昇気流中に位置させた状態で、観測空間内の雰囲気を、局所的に冷却して下降気流を発生させて対流させることを特徴としている。 Further, the defect inspection method of the present invention visualizes the refractive index distribution of the heated gas with respect to the atmosphere in the observation space of the heated gas pushed out from the nozzle into the observation space covered with the windproof member when the inspection object has a defect. A defect inspection method for detecting a defect of an inspection object by arranging two optical members constituting a parallel light beam section of a visualization optical system and a parallel light beam passing through an observation space in the parallel light beam section The observation space is surrounded by a windproof member, and the atmosphere in the observation space is locally cooled and convection is generated by locally cooling the atmosphere in the observation space with the nozzle opening positioned in the upward flow. It is said.
本発明の欠陥検査方法によれば、可視化光学系の平行光束区間を構成する2つの光学部材と、平行光束区間で観測空間を通過する平行光束に沿って配置され防風部材とによって、観察空間を通過する平行光束が防風部材と交差しないようにしつつ、観測空間を囲んでいる。これにより、観察空間内を通過する平行光束に防風部材が影響することなく、加熱気体が風によって拡散されることを回避して、欠陥検査を長時間安定的に行うことができる。
そのうえ、防風部材に囲まれた観測空間内で、ノズルの開口部が上昇気流中に位置するように観測空間内の雰囲気が上昇気流と下降気流とに分離して対流することによって、観測空間内に乱流を発生させることなく、観測空間内の雰囲気の温度上昇を抑制し、欠陥検査を長時間安定的に行うことができる。
According to the defect inspection method of the present invention, the observation space is formed by the two optical members constituting the parallel light beam section of the visualization optical system and the windbreak member arranged along the parallel light beam passing through the observation space in the parallel light beam section. It surrounds the observation space while preventing the passing parallel light flux from crossing the windbreak member. Thus, the windproof member does not affect the parallel light flux passing through the observation space, and the heated gas can be prevented from being diffused by the wind, and the defect inspection can be performed stably for a long time.
In addition, in the observation space surrounded by the windbreak member, the atmosphere in the observation space is separated into the updraft and the downdraft so that the nozzle opening is located in the updraft. In this way, it is possible to suppress the temperature rise of the atmosphere in the observation space without generating turbulent flow and to perform defect inspection stably for a long time.
本発明の欠陥検査装置及び欠陥検査方法によれば、観測空間内の雰囲気に対する加熱気体の屈折率分布を可視化した画像の明るさの変動を抑制して、欠陥検査を長時間安定的に行うことができる。 According to the defect inspection apparatus and the defect inspection method of the present invention, it is possible to stably perform defect inspection for a long time by suppressing fluctuations in the brightness of an image obtained by visualizing the refractive index distribution of the heated gas with respect to the atmosphere in the observation space. Can do.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図1に、本実施形態に係る欠陥検査装置の概略図を示す。同図に示す欠陥検査装置1は、気体検査手段2によって包装袋の被検査物10の内部に検査用気体11が供給され、被検査物10が陽圧になっている。また、被検査物10はチャンバ3に格納されており、被検査物10にピンホール等の欠陥があると、その欠陥部分からチャンバ3内へ気体12が漏出する。そして、チャンバ3内への気体12の漏出により、チャンバ3と連通した加熱手段4内に気体13が押し出され、さらに、加熱手段4と連通したノズル53から加熱気体14が観測空間70内に押し出される。そして、ノズル53から観測空間70内に押し出された加熱気体14を可視化光学系により可視化することにより、被検査物10の欠陥が検出される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic diagram of a defect inspection apparatus according to the present embodiment. In the
本実施形態では、可視化光学系としてシュリーレン光学系5を使用して、観測空間70内の雰囲気に対する加熱気体14の屈折率分布を可視化している。シュリーレン光学系5は、点光源51と、点光源51から出射した光束を平行光束にするコリメータレンズ52と、平行光束を集束させるフォーカスレンズ54と、フォーカスレンズ54の焦点に配置されたナイフエッジ55と、シュリーレン像を撮像する撮像手段56と、撮像手段56が撮像したシュリーレン像に基づいて欠陥を検出する演算部57と、ナイフエッジ55の位置を調整するアクチュエータ58とから構成されている。演算部57は、撮像されたシュリーレン像を画像解析し、ノズル53から押し出された加熱気体14を検出した場合に、被検査物10を不良品と判定する。
In the present embodiment, the refractive index distribution of the heated
観測空間70は、シュリーレン光学系の平行光束区間を構成するコリメータレンズ52とフォーカスレンズ54と共に、アクリル板の防風部材60によって囲まれている。防風部材70は、平行光束区間で観測空間を通過する平行光束に沿って配置されている。すなわち、アクリル板は、平行光束と平行に延在するように配置されている。このように、防風部材60は、観察空間70を通過する平行光束と交差しないように配置され、観測空間を囲んでいるため、防風部材60の汚れや歪み、屈折の影響を観察空間70内を通過する平行光束に与えることなく、風による加熱気体の拡散を防止することができる。
なお、防風部材60は、平行光束内に配置してもよいし、平行光束の外側に配置してもよい。
The
The
また、本実施形態では、ナイフエッジ55は、刃先を上に向けて配置され、アクチュエータ58によって上下に移動する。ナイフエッジ55の位置を変えることによって、焦点でナイフエッジ55によって遮蔽される光束量が調節される。ナイフエッジ55による遮蔽量が多いとシュリーレン像が暗くなり、遮蔽量が少ないとシュリーレン像が明るくなる。
In this embodiment, the
ところで、長時間の検査中、加熱気体14及びノズル53からの放熱のため、観測空間70の上部と下部とで温度差が生じる。その結果、観測空間70内の平行光束がわずかに下方に屈折し、焦点位置もわずかに下方に移動する傾向がある。このため、ナイフエッジ55の位置が固定されままだと、ナイフエッジ55による遮光量が徐々に増加して、シュリーレン像が暗くなる傾向がある。このため、ナイフエッジ55の位置を調節して、ナイフエッジ55による遮光量を最適量に維持する必要がある。
By the way, during the inspection for a long time, a temperature difference is generated between the upper part and the lower part of the
そこで、本実施形態では、撮像手段56によって撮像されたシュリーレン像の明るさを演算部57が検出する。演算部57は、検出した明るさが所定の明るさになるように、アクチュエータ58を制御して、ナイフエッジ55の位置を調節する。これにより、焦点位置が上下方向に移動した場合であってもナイフエッジ55の位置が上下方向で自動的に調節され、長時間にわたる安定的な欠陥検査の実現に寄与することができる。
Therefore, in the present embodiment, the
図2に、図1のA−A線に沿った、観測空間70の断面模式図を示す。観測空間70は、防風部材60によって囲まれ、上昇気流路71と下降気流路72とを隔てる隔壁(仕切り)61を備えている。隔壁61は、平行光束と平行な軸線を有する円筒形状を有し、隔壁61の上端部と下端部に開口部61a及び61bが形成されている。この開口部61a及び61bを介して、隔壁61の内側の上昇気流路71と、隔壁61の外側の下降気流路72とが連通し、観測空間70内の雰囲気が対流する。
FIG. 2 is a schematic sectional view of the
隔壁61の内側の上昇気流路71には、ノズル53の先端の開口部53aが配置されている。なお、ノズル53からの放熱を抑制するため、ノズル53は断熱材で覆われている。
An ascending
また、隔壁61の外側の下降気流路72の上部には、冷却手段62が配置されている。冷却手段62は、例えば、ペルチェ素子で構成することができる。この冷却手段62によって観測空間70内の下降気流路72の雰囲気が局所的に冷却されて下降気流が発生し、観測空間70内の雰囲気が対流する。このとき、冷却手段62が下降気流路72の雰囲気を局所的に冷却するため、観測空間70内、特にノズル53の開口部53a付近に乱流は発生しない。
A cooling means 62 is disposed on the lower
ノズル53の開口部53aから観測空間70内に押し出された加熱気体14は、観測空間70の雰囲気よりも高温であるため、雰囲気よりも低い屈折率を有する。このため、加熱気体14と雰囲気との屈折率差が大きいため、屈折率分布が容易に可視化される。
The
そして、ノズル53の開口部53aは、上昇気流路71に配置されているため、開口部53a付近では、下降気流路72において冷却手段62で冷却された雰囲気が下方から対流している。このため、ノズル53の開口部53付近の雰囲気の温度上昇が抑制され、長時間安定的に欠陥検査を行うことが可能となる。
Since the
このように、本実施形態の欠陥検査装置及び欠陥検査方法によれば、ノズル53の開口部53aが上昇気流路71中に位置するように観測空間70内の雰囲気が上昇気流路71と下降気流路72とに隔壁61により分離されて対流することによって、観測空間70内に乱流を発生させることなく、観測空間70内の雰囲気の温度上昇を抑制し、欠陥検査を長時間安定的に行うことができる。
Thus, according to the defect inspection apparatus and the defect inspection method of the present embodiment, the atmosphere in the
なお、本実施形態では、冷却装置62を設けた例を説明したが、冷却装置62は省略することができる。冷却装置62がない場合であっても、下降気流路72の雰囲気が防風部材60により冷却されて下降気流が生じるため、観測空間70内の雰囲気を上昇気流と下降気流とに分離して対流させることができる。
In the present embodiment, the example in which the
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、特定の構成の欠陥検査装置を説明したが、本発明では、欠陥装置構成はこれに限定されず、被検査物が欠陥を有するときにノズルから観測空間内に加熱気体が押し出される構成であればよい。
また、上述した実施形態では、シュリーレン光学系において観測空間内の雰囲気に対する加熱気体の屈折率分布を可視化した例を説明したが、本発明では、屈折率分布の可視化方法はこれに限定されず、例えば、シャドウグラフ法やマッハツェンダー法などの任意好適な方法を利用することができる。
また、上述した実施形態では、被検査物として包装袋を検査した例を説明したが、本発明では、被検査物は包装袋に限定されず、種々の容器を検査対象とすることができ、また、ダイヤフラムなどの隔壁やフィルムも被検査物とすることができる。
また、上述した実施形態では、ノズルを水平に配置した例を説明したが、本発明では、ノズルが平行光束を横切るように配置されていればよく、例えば、ノズルの開口部を上に向けて配置してもよい。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the defect inspection apparatus having a specific configuration has been described. However, in the present invention, the defect apparatus configuration is not limited to this, and heating is performed from the nozzle into the observation space when the inspection object has a defect. What is necessary is just the structure by which gas is extruded.
In the above-described embodiment, the example in which the refractive index distribution of the heated gas with respect to the atmosphere in the observation space is visualized in the schlieren optical system has been described, but in the present invention, the method for visualizing the refractive index distribution is not limited to this, For example, any suitable method such as a shadow graph method or a Mach-Zehnder method can be used.
In the above-described embodiment, the example in which the packaging bag is inspected as the inspection object has been described. However, in the present invention, the inspection object is not limited to the packaging bag, and various containers can be inspected. A partition wall such as a diaphragm or a film can also be used as an object to be inspected.
In the above-described embodiment, the example in which the nozzles are horizontally disposed has been described. However, in the present invention, the nozzles only need to be disposed so as to cross the parallel light flux. For example, the nozzle opening portion faces upward. You may arrange.
1 欠陥検査装置
2 気体供給手段
3 チャンバ
4 加熱装置
5 シュリーレン光学系
10 被検査物(包装袋)
11 検査用気体
12 漏出気体
13 加熱手段内の気体
14 加熱気体
51 点光源
52 コリメータレンズ
53 加熱ノズル
53a 開口部
54 フォーカスレンズ
55 ナイフエッジ
56 撮像手段
57 演算手段
58 アクチュエータ
60 防風部材
61 隔壁(仕切り)
62 冷却手段
70 観測空間
71 上昇気流路
72 下降気流路
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
62 Cooling means 70
Claims (7)
前記可視化光学系は、平行光束区間を構成する2つの光学部材を有し、
前記欠陥検査装置は、前記2つの光学部材と共に前記観測空間を囲む防風部材とを備え、
前記防風部材は、前記平行光束区間で前記観測空間を通過する平行光束に沿って配置されている
ことを特徴とする欠陥検査装置。 When the inspection object has a defect, the refractive index distribution of the heated gas pushed out from the nozzle into the observation space with respect to the atmosphere in the observation space is visualized by a visualization optical system, thereby detecting the defect of the inspection object. A defect inspection device,
The visualization optical system has two optical members constituting a parallel light beam section,
The defect inspection apparatus includes a windproof member surrounding the observation space together with the two optical members,
The defect inspection apparatus, wherein the windproof member is arranged along a parallel light beam passing through the observation space in the parallel light beam section.
前記ノズルの開口部を前記上昇気流路に配置した
ことを特徴とする、請求項1記載の欠陥検査装置。 A partition that separates the rising air channel and the descending air channel that communicate with each other so that the atmosphere in the observation space can be convected;
The defect inspection apparatus according to claim 1, wherein an opening of the nozzle is disposed in the rising air flow path.
ことを特徴とする、請求項1又は2記載の欠陥検査装置。 The defect inspection apparatus according to claim 1, further comprising a cooling unit at an upper portion of the downflow passage.
ことを特徴とする、請求項1又は2記載の欠陥検査装置。 The defect inspection apparatus according to claim 1, further comprising a temperature adjusting unit that heats or cools the atmosphere in the observation space.
ことを特徴とする、請求項1〜4の何れか一項に記載の欠陥検査装置。 The defect inspection apparatus according to claim 1, wherein the visualization optical system is a Schlieren optical system.
前記検出手段によって検出された明るさが所定の明るさになるように、前記シュリーレン光学系を構成するナイフエッジの位置を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする、請求項5記載の欠陥検査装置。 Brightness detection means for detecting brightness of an image obtained by visualizing the refractive index distribution by the Schlieren optical system;
6. The control unit according to claim 5, further comprising a control unit configured to control a position of a knife edge constituting the Schlieren optical system so that the brightness detected by the detection unit becomes a predetermined brightness. Defect inspection equipment.
前記可視化光学系の平行光束区間を構成する2つの光学部材と、前記平行光束区間で前記観測空間を通過する平行光束に沿って配置された防風部材とによって前記観測空間を囲み、
前記ノズルの開口部を上昇気流中に位置させた状態で、前記観測空間内の雰囲気を局所的に冷却して下降気流を発生させて対流させる
ことを特徴とする、欠陥検査方法。 A defect for detecting a defect in the inspection object by visualizing a refractive index distribution of the heated gas pushed out from the nozzle into the observation space when the inspection object has a defect with respect to the atmosphere in the observation space by a visualization optical system. An inspection method,
Surrounding the observation space by two optical members constituting a parallel light beam section of the visualization optical system, and a windproof member arranged along the parallel light beam passing through the observation space in the parallel light beam section,
A defect inspection method, wherein an atmosphere in the observation space is locally cooled in a state where an opening of the nozzle is positioned in an updraft to generate a downdraft and convection.
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