JP4262413B2 - Lighting device for inspection - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は疵検査用照明装置、特に帯状または板状の被検査材の表面を照明して疵を光学的に検査する疵検査用照明装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
帯状または板材の疵検査装置の一つとして、光学式疵検査装置がある。光学式疵検査装置は、被検査材の表面に線状の照明パターンを形成する照明装置を備えている。例えば、鋼板を長手方向に送りながら鋼板表面に線状の照明パターンを形成して、検査作業者が鋼板表面を直接目視して、またはモニタ画面上で疵を検査する。
【0003】
従来、蛍光灯を代表とする照明装置の棒状光源は、光量、集光性においてきわめて不十分であった。その上、被検査材との距離が取れないばかりか、温度変化に弱く、指向性がなく、長尺(例えば2m)の棒状光源を構成することは困難であり、高速ラインへの適用や、撮像分解能を上げることができなかった。このような問題を解決する照明装置として、光ファイバ照明が期待され、様々な光ファイバ照明装置が開発されている。
【0004】
光ファイバ照明装置は、光源と、多数の光ファイバ整列するシート状の光ファイバ束と、帯状または板状の被検査材の表面に線状の照射パターンを形成する集光レンズとからなっている。従来の光ファイバ照明装置は、市販の光ファイバ束と集光レンズ(円柱レンズ)とを組み合わせたものであるが、次のような問題があった。
【0005】
被検査材の幅に合わせて幅方向(光ファイバ光軸に垂直方向)に長く整列する光ファイバ束を必要とするため、幅500mm程度の光ファイバ束24の数個を幅方向に接合していた。光ファイバ束では光ファイバが複数段積み重ねられているが、図6および図7に示すように光ファイバユニット21保持する上板55および下板56が撓むため100μm程度のオーダーで光ファイバ束22の中央部が凹んだり、膨れ上がったりする。これら凹みや膨れのために、照明光の光線が不揃いとなる。集光レンズ40と被検査材との距離は数m程度になると、図8に示すように被検査材では数mm程度のオーダーで不揃いとなる。この結果、被検査材表面での照度が不均一となり、疵検出能が低下していた。
【0006】
なお、棒状光源を用いた照明装置として、例えば特開2000−65755号公報で開示された表面検査装置がある。光ファイバ束と集光レンズとを備えた照明装置として、例えば特開2000−149607号公報で開示された照明装置がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の課題は、照明光の光線が不揃いとなることなく被検査材表面を照射し、高い疵検出能により疵を検出することができる疵検査用照明装置を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の疵検査用照明装置は、帯状または板状の被検査材の表面に線状の照射パターンを形成する疵検査用照明装置において、多数の光ファイバが光ファイバの光軸に対して垂直方向に整列する複数の光ファイバ束からなり、光ファイバ束が前記整列方向に沿って並ぶように接合された光ファイバユニットと、円柱レンズからなる複数の集光レンズが前記光ファイバの整列方向に沿って並ぶように接合された集光ユニットとを備えている。
【0009】
また、本発明において、前記光ファイバユニットの撓みに合わせて前記集光ユニットを撓ませるようにしてもよい。集光レンズの撓みを調整することにより、光ファイバ束からの不揃いの光線を平行に整列することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1、図2および図3は、本発明の照明装置を模式的に示している。照明装置は、主として光源、ライトガイド部、および集光部からなっている。
【0011】
光源10は、高輝度点光源12と凹面鏡14とを備えている。高輝度点光源12として例えばメタルハライドランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプなどが用いられる。凹面鏡14として楕円面鏡、または放物面鏡が適している。
【0012】
ライトガイド部20は、光源10から光ファイバユニット21まで延びる光ファイバケーブル29を備えている。光ファイバケーブル29は、多数の光ファイバ26が束ねられ、プラスチックシースで被覆されている。光ファイバユニット21の内部において、光ファイバ26は光ファイバケーブル29の先端部から分岐整列して光ファイバ束22(図3に示す)を構成する。光ファイバ束22は多数の光ファイバ26を光軸に対し垂直方向(横方向)に整列し、複数段積み重ねられて構成されている。横方向に隣り合う光ファイバ束22どうしは、側端部が被検査材1の幅に合わせて接着剤でつなぎ合わされ、横方向に延びる帯状となっている。光ファイバユニット21は、上板31と下板32との間に挟まれて光ファイバ保持フレーム30に保持されている。
【0013】
集光部40は、複数の集光レンズ42からなる集光ユニット41を備えている。集光レンズ42として円柱レンズが用いられる。横方向に隣り合う集光レンズ42どうしは、側端部が光ファイバ束22と同様に接着剤でつなぎ合わされて横方向に細長となっている。集光レンズ42の接合部43は、光ファイバ束22の接合部23に対し横方向にずれるように位置している。このずれは、各光ファイバの中間部にレンズの接合部が位置するようにする。したがって、光ファイバ束22の接合部23と集光レンズ42の接合部43との重なりによる照度低下は生じない。
【0014】
上記のように構成された装置において、高輝度点光源12からの照明光は凹面鏡14で光ファイバケーブル29の入射端に集光される。照明光は、光ファイバケーブル29を介して光ファイバユニット21に導かれる。光ファイバユニット21を通って出射した照明光は、集光レンズ42で集光されて被検査体表面1に線状の照明パターン5を形成する。被検査体1はこれの長手方向Sに移動しており、疵Fはリニアアレイカメラ60で撮像される。疵Fはモニタ(図示しない)の画面で目視により、または映像信号を画像処理して検出される。光ファイバ束22の接合部23と集光レンズ42の接合部43との重なりによる照度低下は生じない。このために、被検査材表面を均一に照射し、高い疵検出能により疵を検出することができる
【0015】
図4は、本発明の照明装置の実施の形態を示している。図4(a)に示すように、集光ユニット49はレンズ保持フレーム50に保持されている。レンズ保持フレーム50に取り付けられたナット51に調節ねじ52がはめ合っている。調節ねじ52の先端部は集光レンズ49に押し当てられており、調節ねじ52により集光レンズ49の撓みを光ファイバ束の撓みに合わせる。集光レンズの撓みを調整することにより、光ファイバ束からの不揃いの光線を平行に整列することができる。図4(b)は被検査材表面上の照明パターンを示しており、集光レンズ49の撓みを調節することにより湾曲した光線軌跡8を規範直線7に修正することができる。
【0016】
【発明の効果】
本発明の疵検査用照明装置では、集光ユニットはレンズ保持フレームに保持されており、調節ねじにより集光レンズの撓みを光ファイバ束の撓みに合わせることができる。このように集光レンズの撓みを調整することにより、光ファイバ束からの不揃いの光線を平行に整列することができ、湾曲した光線軌跡を規範直線に修正することができる。その結果、照明光の光線が不揃いとなることなく被検査材表面が照射され、高い疵検出能により疵を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態である疵検査用照明装置を模式的に示す斜視図である。
【図2】 図1に示す照明装置の光学系を模式的に示す側面図である。
【図3】 図3(a)は図1に示す装置の正面図であり、(b)は平面図である。
【図4】 本発明の照明装置の実施の形態を示しており、(a)は正面図であり、(b)は照明パターンの模式図である。
【図5】 光ファイバ束の側端部における光ファイバの不揃いを模式的に示す平面図である。
【図6】 従来の疵検査用照明装置の1例を模式的に示す正面図である。
【図7】 図6に示す光ファイバ束の拡大図である。
【図8】 照明の光線の不揃いを説明する図面である。
【符号の説明】
1 被検査材
5 照明パターン
7 規範直線
8 光線軌跡
10 光源
12 高輝度点光源
14 凹面鏡
20 ライトガイド部
21 光ファイバユニット
22 光ファイバ束
23 接合部
26 光ファイバ
30 光ファイバ保持フレーム
31 上板
32 下板
40 集光部
41 集光ユニット
42 集光レンズ
43 接合部
49 集光レンズ
50 集光レンズ保持フレーム
51 ナット
52 調節ねじ
56 上板
F 疵[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE
[0002]
[Prior art]
As one of the band-shaped or plate-shaped wrinkle inspection apparatuses, there is an optical wrinkle inspection apparatus. The optical wrinkle inspection device includes an illumination device that forms a linear illumination pattern on the surface of a material to be inspected. For example, a linear illumination pattern is formed on the surface of the steel sheet while feeding the steel sheet in the longitudinal direction, and the inspection operator directly looks at the surface of the steel sheet or inspects the wrinkles on the monitor screen.
[0003]
Conventionally, a rod-shaped light source of an illuminating device typified by a fluorescent lamp has been extremely insufficient in light quantity and light collecting property. In addition, the distance to the material to be inspected cannot be taken, the temperature change is weak, there is no directivity, and it is difficult to construct a long (for example, 2 m) rod-shaped light source. The imaging resolution could not be increased. Optical fiber illumination is expected as an illumination device that solves such problems, and various optical fiber illumination devices have been developed.
[0004]
The optical fiber illuminating device includes a light source, a sheet-shaped optical fiber bundle in which a large number of optical fibers are aligned, and a condensing lens that forms a linear irradiation pattern on the surface of a strip-shaped or plate-shaped inspection material. . The conventional optical fiber lighting device is a combination of a commercially available optical fiber bundle and a condensing lens (cylindrical lens), but has the following problems.
[0005]
In order to require an optical fiber bundle that is aligned long in the width direction (perpendicular to the optical axis of the optical fiber) according to the width of the material to be inspected, several
[0006]
As an illumination device using a rod-shaped light source, for example, there is a surface inspection device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-65555. As an illuminating device including an optical fiber bundle and a condensing lens, for example, there is an illuminating device disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-149607.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The subject of this invention is providing the illuminating device for a wrinkle inspection which can irradiate the surface of a to-be-inspected material, and can detect wrinkles with high wrinkle detection ability, without the rays of illumination light becoming uneven.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The illuminating device for wrinkle inspection of the present invention is a illuminating device for wrinkle inspection in which a linear irradiation pattern is formed on the surface of a strip-shaped or plate-shaped material to be inspected. A plurality of optical fiber bundles aligned in a direction, an optical fiber unit joined so that the optical fiber bundles are aligned along the alignment direction, and a plurality of condensing lenses including cylindrical lenses in the alignment direction of the optical fibers. And a light collecting unit joined so as to line up.
[0009]
Moreover, in this invention, you may make it bend the said condensing unit according to the bending of the said optical fiber unit. By adjusting the deflection of the condenser lens, irregular light rays from the optical fiber bundle can be aligned in parallel.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1, 2 and 3 schematically show the illumination device of the present invention. The illuminating device mainly includes a light source, a light guide part, and a light collecting part.
[0011]
The
[0012]
The
[0013]
The
[0014]
In the apparatus configured as described above, the illumination light from the high-intensity
FIG. 4 shows an embodiment of the illumination device of the present invention. As shown in FIG. 4A, the
[0016]
【The invention's effect】
In the lighting device for eyelid inspection according to the present invention, the condensing unit is held by the lens holding frame, and the bending of the condensing lens can be matched with the bending of the optical fiber bundle by the adjusting screw. By adjusting the deflection of the condensing lens in this way, irregular light rays from the optical fiber bundle can be aligned in parallel, and the curved light ray trajectory can be corrected to a reference straight line. As a result, the surface of the material to be inspected is irradiated without unevenness of the illumination light beam, and soot can be detected with high soot detection ability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a wrinkle inspection illumination device according to an embodiment of the present invention.
2 is a side view schematically showing an optical system of the illumination device shown in FIG. 1. FIG.
3A is a front view of the apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 3B is a plan view.
FIGS. 4A and 4B show an embodiment of a lighting device of the present invention, where FIG. 4A is a front view, and FIG. 4B is a schematic diagram of an illumination pattern.
FIG. 5 is a plan view schematically showing optical fiber irregularities at the side ends of the optical fiber bundle.
FIG. 6 is a front view schematically showing an example of a conventional wrinkle inspection illumination device.
7 is an enlarged view of the optical fiber bundle shown in FIG. 6. FIG.
FIG. 8 is a diagram for explaining unevenness of illumination light rays;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (1)
多数の光ファイバが光ファイバの光軸に対して垂直方向にかつ被検査材の幅方向に整列する複数の光ファイバ束からなり、光ファイバ束が前記整列方向に沿って並ぶように接合された光ファイバユニットと、
円柱レンズからなる複数の集光レンズが前記光ファイバの整列方向に沿って並ぶように接合された集光ユニットとを備え、
前記集光ユニットが前記光ファイバユニットの出射側に配置され、
前記光ファイバユニットの、光軸に対して垂直方向かつ光ファイバユニットの整列方向に対して垂直方向の撓みに合わせて、前記集光ユニットを、前記光ファイバ束からの光線を平行に整列する様に撓わませていることを特徴とする疵検査用照明装置。In the illumination device for wrinkle inspection that forms a linear irradiation pattern on the surface of a strip-shaped or plate-shaped inspection material,
A plurality of optical fibers are composed of a plurality of optical fiber bundles aligned in the direction perpendicular to the optical axis of the optical fiber and in the width direction of the material to be inspected, and the optical fiber bundles are joined so as to be aligned along the alignment direction. An optical fiber unit;
A plurality of condensing lenses composed of cylindrical lenses, and a condensing unit joined so as to be aligned along the alignment direction of the optical fiber,
The condensing unit is disposed on the exit side of the optical fiber unit;
Of the optical fiber unit, in accordance with the deflection of the direction perpendicular to the alignment direction of the vertically and the optical fiber unit to the optical axis, the light collecting unit, as to parallel alignment of the light beam from the optical fiber bundle A wrinkle inspection illumination device characterized by being bent.
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