JP7131792B2 - inspection system - Google Patents

inspection system Download PDF

Info

Publication number
JP7131792B2
JP7131792B2 JP2017207519A JP2017207519A JP7131792B2 JP 7131792 B2 JP7131792 B2 JP 7131792B2 JP 2017207519 A JP2017207519 A JP 2017207519A JP 2017207519 A JP2017207519 A JP 2017207519A JP 7131792 B2 JP7131792 B2 JP 7131792B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
inspection
central axis
needle portion
diameter
inspection head
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017207519A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2019078696A (en
Inventor
信悟 佐藤
大知 長谷川
研弥 山浦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nagano Automation Co Ltd
Original Assignee
Nagano Automation Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nagano Automation Co Ltd filed Critical Nagano Automation Co Ltd
Priority to JP2017207519A priority Critical patent/JP7131792B2/en
Priority to PCT/JP2018/039846 priority patent/WO2019083010A1/en
Publication of JP2019078696A publication Critical patent/JP2019078696A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7131792B2 publication Critical patent/JP7131792B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、検査ヘッドから被検査物に検査用のレーザー光を照射して表面を検査する検査システムに関するものである。 The present invention relates to an inspection system for inspecting the surface of an object to be inspected by irradiating the object with an inspection laser beam from an inspection head.

特許文献1には、先端にミラーが設けられた軸状の検査ヘッドを駆動機構により軸線の回りに回転させつつ軸線に沿って移動させるとともに、検査ヘッド内に前記軸線に沿って入射した検査光の光路をミラーにより変更し、光路が変更された検査光を被検査物に照射し、被検査物で反射して検査ヘッド内に再度入射した検査光の光量に基づいて検査物の表面状態を検出する表面検査装置において、検査ヘッドが、駆動機構に取り付けられるヘッド本体と、そのヘッド本体に対して着脱可能に設けられ且つミラーを保持する保持部と、を備えることが記載されている。 In Patent Document 1, a shaft-shaped inspection head provided with a mirror at its tip is moved along the axis while being rotated around the axis by a drive mechanism, and inspection light incident along the axis into the inspection head is detected. The optical path of is changed by a mirror, and the inspected object is irradiated with the inspection light whose optical path has been changed. In the surface inspection apparatus for detection, it is described that the inspection head includes a head body attached to a drive mechanism, and a holding section detachably provided on the head body and holding a mirror.

特開2007-315821号公報JP 2007-315821 A

近年、微細加工された物品の表面の検査が求められており、特に、直径が数mm程度の小径(極細)の孔が設けられた検査対象物(被検査物)の表面を検査することが要望されている。 In recent years, there has been a demand for the inspection of the surface of microfabricated articles. In particular, inspection of the surface of an inspection object (object to be inspected) having a small diameter (ultrafine) hole with a diameter of about several millimeters has become possible. is requested.

本発明の一態様は、中心軸に沿って棒状に延びた中空の検査ヘッドであって、中心軸の周りに回転される検査ヘッドと、検査ヘッド内を通じて、中心軸に沿って検査用のレーザー光を供給し、中心軸に沿って戻された被検査物の表面からの反射光を受光する光学システムとを有する検査システムである。検査ヘッドは、回転駆動される回転部と、回転部に装着された円筒状で前壁を備えたホルダー部と、前壁に中心軸に沿って取り付けられた極細で中空のニードル部とを含み、ニードル部は、先端に配置された光学素子であって、中心軸に対して、検査用のレーザー光を被検査物に向けて出射するとともに反射光を前記中心軸方向に導く光学素子を含む。 One aspect of the present invention is a hollow inspection head extending in a rod shape along a central axis, the inspection head being rotated around the central axis, and a laser for inspection along the central axis passing through the inspection head. an optical system for providing light and receiving reflected light from the surface of the inspected object returned along the central axis. The inspection head includes a rotating part that is driven to rotate, a holder part having a cylindrical front wall attached to the rotating part, and a very fine hollow needle part attached to the front wall along the central axis. , the needle portion is an optical element disposed at the tip, and includes an optical element that emits an inspection laser beam toward the object to be inspected with respect to the central axis and guides the reflected light in the direction of the central axis. .

直径数mmの小径(極細)の孔の内面を検査するためには、それよりも細い、例えば、直径が1mm前後の極細のヘッドを検査対象の孔に挿入し、小径(極細)の孔との干渉をさけるために、極細のヘッドを安定して回転させる必要がある。本発明においては、検査ヘッドの先端を、極細で中空のニードル状とし、それを太いホルダー部で支持して回転することにより、極細のニードル部を小径の孔の中でも安定して回転でき、小径の孔の内面を検査できる検査システムを提供する。 In order to inspect the inner surface of a small diameter (ultrafine) hole with a diameter of several millimeters, an ultrafine head with a diameter of about 1mm is inserted into the hole to be inspected. It is necessary to rotate the ultra-fine head stably in order to avoid interference with the In the present invention, the tip of the inspection head is formed in the shape of an ultra-thin hollow needle, which is supported by a thick holder and rotated. To provide an inspection system capable of inspecting the inner surface of a hole in a

極細のニードル部の直径Dnは以下の条件(1)を満たしてもよく、ホルダー部の前壁またはその近傍の直径Dhは以下の条件(2)を満たしてもよい。
0.5mm≦Dn≦1.5mm ・・・(1)
5≦Dh/Dn≦40 ・・・(2)
The diameter Dn of the ultrafine needle portion may satisfy the following condition (1), and the diameter Dh of the front wall of the holder portion or its vicinity may satisfy the following condition (2).
0.5mm≦Dn≦1.5mm (1)
5≦Dh/Dn≦40 (2)

また、ニードル部の直径Dnと、ホルダー部の前壁の厚みLとが以下の条件を満たしてもよい。
5≦L/Dn≦30 ・・・(3)
Also, the diameter Dn of the needle portion and the thickness L of the front wall of the holder portion may satisfy the following conditions.
5≦L/Dn≦30 (3)

光学システムは、ニードル部に挿入された光ファイバー束であって、非回転の光ファイバー束を含み、ニードル部は、光ファイバー束の先端と光学素子との間に配置された調光レンズであって、ニードル部とともに回転する調光レンズを含んでもよい。 The optical system includes a non-rotating fiber optic bundle inserted into the needle portion, the needle portion being a photochromic lens disposed between the tip of the fiber optic bundle and the optical element, the needle It may also include a photochromic lens that rotates with the unit.

検査システムは、検査ヘッドを中心軸の周りに回転する回転ユニットを有してもよい。検査システムは、さらに、ニードル部が挿入される中空部分を含む被検査物と検査ヘッドとを中心軸に沿って相対的に移動する移動ユニットを有していてもよい。検査対象となる中空部分の内径Diは以下の条件(4)を満たしてもよい。
Dn+0.5mm≦Di≦Dn+3.0mm ・・・(4)
The inspection system may have a rotation unit that rotates the inspection head around a central axis. The inspection system may further include a moving unit that relatively moves the inspection head and the inspection object including the hollow portion into which the needle portion is inserted along the central axis. The inner diameter Di of the hollow portion to be inspected may satisfy the following condition (4).
Dn+0.5 mm≦Di≦Dn+3.0 mm (4)

検査装置の概要を示す斜視図。The perspective view which shows the outline|summary of an inspection apparatus. 検査装置の概略構成を示す断面図(II-II断面図)。FIG. 2 is a cross-sectional view (II-II cross-sectional view) showing a schematic configuration of the inspection apparatus; 検査ヘッドの概要を示す斜視図。FIG. 2 is a perspective view showing an outline of an inspection head; 検査ヘッドの概略構成を示す断面図(IV-IV断面図)。FIG. 2 is a cross-sectional view (IV-IV cross-sectional view) showing a schematic configuration of an inspection head; 図4に示す検査ヘッドの先端の構成を拡大して示す断面図。FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing the configuration of the tip of the inspection head shown in FIG. 4 ; 図5に示す検査ヘッドのニードル部の構成をさらに拡大して示す断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a further enlarged configuration of a needle portion of the inspection head shown in FIG. 5;

図1に、検査装置(検査システム)1の外観を示し、図2に、検査装置1の概略の構成を、断面を用いて示している。この検査装置(表面検査装置)1は、被検査物2に設けられた孔、凹みなどの中空部分3の内面4の形状または状態を検査するために適している。中空部分3の一例は、直径数mmの貫通孔である。 FIG. 1 shows the appearance of an inspection apparatus (inspection system) 1, and FIG. 2 shows a schematic configuration of the inspection apparatus 1 using a cross section. This inspection apparatus (surface inspection apparatus) 1 is suitable for inspecting the shape or state of the inner surface 4 of a hollow portion 3 such as a hole or a recess provided in an object 2 to be inspected. An example of the hollow portion 3 is a through hole with a diameter of several millimeters.

検査装置1は、中心軸11に沿って棒状に延びた中空の検査ヘッド10と、検査ヘッド10を中心軸11の周りに回転する回転ユニット20と、検査ヘッド10内を通じて、中心軸11に沿って検査用のレーザー光を供給し、中心軸11に沿って戻された被検査物2の表面4からの反射光を受光する光学システム30と、検査ヘッド10と被検査物2とを中心軸11に沿って相対的に移動する移動ユニット25と、回転ユニット20、光学システム30および移動ユニット25を内蔵するハウジング5とを含む。 The inspection apparatus 1 includes a hollow inspection head 10 extending in a bar shape along a central axis 11 , a rotation unit 20 rotating the inspection head 10 around the central axis 11 , an optical system 30 for supplying inspection laser light and receiving reflected light from the surface 4 of the inspection object 2 returned along the central axis 11; 11, and a housing 5 containing the rotation unit 20, the optical system 30 and the movement unit 25. As shown in FIG.

この検査装置1は、検査ヘッド(検査プローブ)10と被検査物2とを相対的に移動する移動ユニット25としてハウジング5に収納された検査ヘッド10の移動ユニット25を含む。移動ユニット25は、検査ヘッド10、回転ユニット20および光学システム30を搭載したキャリッジ28と、キャリッジ28を前後(図2の左右)に動かすボールねじ26および移動用のモータ27の組み合わせとを含む。検査ヘッド10は、基端となる固定部19と、固定部19に対して回転するように装着された回転部18とを含み、固定部19が搭載ユニット29を介してキャリッジ28に搭載されている。検査ヘッド10は先端に、中心軸(回転軸、軸心)11に沿って前方16に突き出た極細のニードル部12を含む。ニードル部12は、ニードル部12に対し太い円筒状のホルダー部14の前壁14aに、中心軸11に沿って突き出るように固定されており、ホルダー部14を介して回転部18に固定され、回転部18とともに中心軸11の周りに回転する。 The inspection apparatus 1 includes a moving unit 25 for the inspection head 10 housed in the housing 5 as a moving unit 25 for relatively moving the inspection head (inspection probe) 10 and the object 2 to be inspected. The moving unit 25 includes a carriage 28 on which the inspection head 10, the rotating unit 20 and the optical system 30 are mounted, and a combination of a ball screw 26 and a moving motor 27 for moving the carriage 28 back and forth (left and right in FIG. 2). The inspection head 10 includes a fixed portion 19 serving as a proximal end and a rotating portion 18 mounted so as to rotate with respect to the fixed portion 19. The fixed portion 19 is mounted on a carriage 28 via a mounting unit 29. there is The inspection head 10 includes, at its tip, a fine needle portion 12 protruding forward 16 along a central axis (rotational axis, axial center) 11 . The needle part 12 is fixed to the front wall 14a of a thick cylindrical holder part 14 so as to protrude along the central axis 11 with respect to the needle part 12, and is fixed to the rotating part 18 via the holder part 14. It rotates around the central axis 11 together with the rotating part 18 .

移動ユニット25の構成は一例であり、スライダー、移動テーブルなどであってもよい。移動ユニット25により、検査ヘッド10はハウジング5から前方に突き出た位置P1と、検査ヘッド10がハウジング5の内部に退避する位置P2とに移動する。検査ヘッド10を前後に動かす代わりに、あるいは検査ヘッド10を前後に動かすとともに被検査物2を、ロボット等を用いて動かしてもよい。 The configuration of the moving unit 25 is an example, and may be a slider, a moving table, or the like. The moving unit 25 moves the inspection head 10 between a position P<b>1 where the inspection head 10 projects forward from the housing 5 and a position P<b>2 where the inspection head 10 retreats inside the housing 5 . Instead of moving the inspection head 10 back and forth, or while moving the inspection head 10 back and forth, the object to be inspected 2 may be moved using a robot or the like.

光学システム30は、検査用のレーザー光を生成する半導体レーザー(レーザーダイオード、LD)31と、反射光を受光する受光素子(例えば、フォトダイオード、CCD、CMOSなど)32と、半導体レーザー31の駆動回路、受光素子32で受信した信号を処理する回路などを含む制御ユニット33とを含む。光学システム30で受信した信号は制御ユニット33を介して不図示のコンピュータ(パーソナルコンピュータ)に送られて、さらにデータ処理され、被検査物2の表面4の解析に用いられる。光学システム30は、さらに、検査プローブ10の内部に挿入された光ファイバー35を含む。 The optical system 30 includes a semiconductor laser (laser diode, LD) 31 that generates laser light for inspection, a light receiving element (for example, photodiode, CCD, CMOS, etc.) 32 that receives reflected light, and driving of the semiconductor laser 31. and a control unit 33 including circuits, circuits for processing signals received by the light receiving element 32, and the like. Signals received by the optical system 30 are sent to a computer (personal computer) (not shown) via the control unit 33, where they are further processed and used for analysis of the surface 4 of the object 2 to be inspected. Optical system 30 further includes an optical fiber 35 inserted inside inspection probe 10 .

回転ユニット20の一例は、キャリッジ28に搭載されたモータ21である。モータ21により駆動されるプーリ22が、検査ヘッド10の回転部18と駆動ベルト23で接続されており、モータ21が駆動ベルト23を介して検査ヘッド10の回転部18を中心軸11の周りに(中心軸11を回転中心として)高速で回転する。 An example of a rotating unit 20 is a motor 21 mounted on a carriage 28 . A pulley 22 driven by a motor 21 is connected to the rotating portion 18 of the inspection head 10 by a drive belt 23 , and the motor 21 rotates the rotating portion 18 of the inspection head 10 around the central axis 11 via the drive belt 23 . It rotates at high speed (with the central axis 11 as the center of rotation).

図3に検査ヘッド(検査プローブ)10を抜き出して示している。図4に検査ヘッド10の概略構成を、断面を用いて示している。さらに、図5に、検査ヘッド10の先端部分(前方部分)を拡大した断面を用いて示し、図6に、検査ヘッド10の先端のニードル部12の構成を拡大した断面を用いて示している。 The inspection head (inspection probe) 10 is extracted and shown in FIG. FIG. 4 shows a schematic configuration of the inspection head 10 using a cross section. Further, FIG. 5 shows an enlarged cross section of the tip portion (front portion) of the inspection head 10, and FIG. 6 shows an enlarged cross section of the configuration of the needle portion 12 at the tip of the inspection head 10. .

検査ヘッド10は、全体として回転軸11に沿って延びた中空の円筒体であり、基端の固定部19と、固定部19に対してベアリング17を介して回転するように同軸上に取り付けられ、先端16に向かって延びた回転部18とを含む。回転部18は回転駆動され、駆動ベルト23を介して回転力が伝達される比較的太い駆動部15と、駆動部15の前方16に取り付けられたホルダー部14と、ホルダー部14の前壁14aの中心から細く先端(前方)に向かって延びたニードル部(挿入部)12とを含む。ニードル部12の先端12aには、半径方向に向いた開口(切り欠き)13が設けられており、開口13を介して検査用のレーザー光(プローブ光)61が被検査物2の中空部分3の表面4に向けて出射され、被検査物2の表面4からの反射光62がニードル部12から検査ヘッド10に戻されるようになっている。 The inspection head 10 is a hollow cylindrical body that extends along the rotation axis 11 as a whole, and is coaxially attached to a fixed portion 19 at the proximal end so as to rotate with respect to the fixed portion 19 via a bearing 17 . , and a rotating portion 18 extending toward the tip 16 . The rotating portion 18 is rotationally driven and includes a relatively thick driving portion 15 to which rotational force is transmitted via a driving belt 23, a holder portion 14 attached to a front portion 16 of the driving portion 15, and a front wall 14a of the holder portion 14. and a needle portion (insertion portion) 12 extending thinly from the center of the needle portion (insertion portion) toward the tip (forward). An opening (notch) 13 directed radially is provided at the tip 12 a of the needle portion 12 , and an inspection laser beam (probe beam) 61 is emitted through the opening 13 to the hollow portion 3 of the object 2 to be inspected. , and reflected light 62 from the surface 4 of the object to be inspected 2 is returned from the needle portion 12 to the inspection head 10 .

検査ヘッド10の内部には、中心軸11に沿ってプローブ光61と反射光62とを導く光ファイバー束35が挿入されている。光学システム30を構成する光ファイバー束35は複数のファイバーのバンドルであり、LD31から射出されるプローブ光61を被検査物2に向かって導く投光ファイバー35aと、被検査物2からの反射光62を受光素子32へ導く受光ファイバー35bとを含む。さらに、光学システム30は、検査ヘッド10の内部に、光ファイバー35を束ねた状態で保持する保持筒34を含む。 An optical fiber bundle 35 is inserted inside the inspection head 10 to guide the probe light 61 and the reflected light 62 along the central axis 11 . The optical fiber bundle 35 that constitutes the optical system 30 is a bundle of a plurality of fibers. and a light receiving fiber 35 b leading to the light receiving element 32 . Furthermore, the optical system 30 includes a holding cylinder 34 that holds the optical fibers 35 in a bundled state inside the inspection head 10 .

ニードル部12は、ホルダー部14の前壁14aから中心軸11に沿って前方16に延び、先端(先端近傍)12aにプローブ光61の出射方向を制御する光学素子50が取り付けられている。光学素子50の一例は平面鏡であり、プリズムなどの他の光の出射方向および入射方向を制御できる反射面を有する光学素子であってもよい。本例の検査装置1においては、光学素子50の鏡面(反射面)51の角度を45度に設定し、光ファイバー35から中心軸11を光軸として出射されるプローブ光61を、中心軸(光軸)11に対して直交する方向に出射している。また、光学素子50の鏡面51により、検査対象の内面4から反射される光(反射光)62を中心軸11の光ファイバー35の方向に反射している。ニードル部12の内部には、保持筒34により支持された光ファイバー35が、先端12aより後退した位置まで挿入されており、光ファイバー35の先端35cと光学素子50とのほぼ中間に調光レンズ36がニードル部12に支持されるように取り付けられている。 The needle portion 12 extends forward 16 along the central axis 11 from the front wall 14a of the holder portion 14, and an optical element 50 for controlling the emission direction of the probe light 61 is attached to the tip (near the tip) 12a. An example of the optical element 50 is a plane mirror, and may be another optical element such as a prism that has a reflecting surface capable of controlling the direction of emergence and incidence of light. In the inspection apparatus 1 of this example, the angle of the mirror surface (reflecting surface) 51 of the optical element 50 is set to 45 degrees, and the probe light 61 emitted from the optical fiber 35 with the central axis 11 as the optical axis is directed to the central axis (light axis) 11 in a direction perpendicular to the direction. In addition, the mirror surface 51 of the optical element 50 reflects the light (reflected light) 62 reflected from the inner surface 4 to be inspected toward the optical fiber 35 of the central axis 11 . An optical fiber 35 supported by a holding cylinder 34 is inserted into the needle portion 12 to a position retracted from the tip 12a. It is attached so as to be supported by the needle portion 12 .

調光レンズ36は、光ファイバー35の先端35cから出力されたプローブ光61を、反射面51を介して検査対象面4に集光するために適した焦点距離を有する対物レンズである。調光レンズ36は、反射面51を介して検査ヘッド10に導入された反射光62を光ファイバー35の先端35cに集光する機能も含む。検査ヘッド10の中心軸11に沿ってプローブ光61を供給し、反射光62を検出する光学システム30は、光ファイバー35を使用したものに限定されず、ダイクロイックプリズムなどを備えた、光ピックアップなどとして公知の他の光学系であってもよい。極細のニードル部12の内部でプローブ光61および反射光62を入出力するには、光ファイバー35を用いた光学システム30が好適である。 The photochromic lens 36 is an objective lens having a focal length suitable for condensing the probe light 61 output from the tip 35c of the optical fiber 35 onto the inspection target surface 4 via the reflecting surface 51. FIG. The photochromic lens 36 also has a function of condensing the reflected light 62 introduced into the inspection head 10 via the reflecting surface 51 onto the tip 35 c of the optical fiber 35 . The optical system 30 that supplies the probe light 61 along the central axis 11 of the inspection head 10 and detects the reflected light 62 is not limited to the one using the optical fiber 35, and is equipped with a dichroic prism or the like, such as an optical pickup. Other known optical systems may be used. An optical system 30 using an optical fiber 35 is suitable for inputting and outputting the probe light 61 and the reflected light 62 inside the fine needle portion 12 .

近年、微細加工の精度が向上し、様々な用途で、例えば、液体などの流体が通過するノズルや経路、光学装置、機械装置において、極細の貫通孔あるいは有底の穴が加工された製品あるいは部品が製造される。極細の孔3の一例は、直径Diが数mm以下、例えば、5mm以下、あるいは3mm以下、さらには2mm以下である。そのような寸法の孔(中空部分)3の内面4にプローブ光61を照射し、反射光62を採取するためのニードル部12の直径Dnは、内面4とのクリアランスを考慮すると、条件(1)に示したように、1.5mm以下であることが要望される。特に、検査対象の孔3の直径Diが3mm程度あるいはそれ以下であると、ニードル部12の直径(外径)Dnは1.2mmあるいはそれ以下、例えば、1.0mmであることが望ましい。現在、このタイプの検査装置1において検査可能な孔3の直径(内径)Diは、1.0mm程度以上であり、クリアランスを含めると、式(4)に示した範囲が好ましい。 In recent years, the precision of microfabrication has improved, and products or products with ultrafine through holes or bottomed holes processed in various applications, such as nozzles and paths through which fluids such as liquids pass, optical devices, and mechanical devices. parts are manufactured. An example of the ultrafine hole 3 has a diameter Di of several mm or less, for example, 5 mm or less, or 3 mm or less, or even 2 mm or less. Considering the clearance from the inner surface 4, the diameter Dn of the needle portion 12 for irradiating the inner surface 4 of the hole (hollow portion) 3 with such dimensions with the probe light 61 and collecting the reflected light 62 is determined according to the condition (1 ), it is desired to be 1.5 mm or less. In particular, when the diameter Di of the hole 3 to be inspected is about 3 mm or less, the diameter (outer diameter) Dn of the needle portion 12 is preferably 1.2 mm or less, for example 1.0 mm. At present, the diameter (inner diameter) Di of the hole 3 that can be inspected by this type of inspection apparatus 1 is about 1.0 mm or more, and including the clearance, the range shown in Equation (4) is preferable.

ニードル部12の一例は、外径Dnが1.0mm、内径が0.8mmのステンレス製の針状の筒体である。このニードル部12を備えた検査装置1は、直径Diが3mm以下の孔3を対象として孔3の内面4の状況を検査できる。ニードル部12の内部には、直径(外径)が約0.6mmの非回転の保持筒34に支持された光ファイバー35が挿入されている。保持筒34は、ニードル部12からホルダー部14の内部14bに延びており、固定部19の前方に延びた部分19aに固定されている。一方、ニードル部12は、ホルダー部14を介して回転部18に繋がっており、回転ユニット20により中心軸(回転軸)11の周りに回転する。ニードル部12とともに、先端12aに取り付けられた(配置された)光学素子50が回転し、光学素子50で反射されたプローブ光61が開口13を介して半径方向に出射され、孔3の内面4を円周方向にスキャンする。内面4からの反射光62は開口13および光学素子50を介してニードル部12の内部に戻され、中心軸11に沿って反射され、光ファイバー35に入力される。 An example of the needle portion 12 is a stainless steel needle-like cylinder having an outer diameter Dn of 1.0 mm and an inner diameter of 0.8 mm. The inspection device 1 having this needle portion 12 can inspect the condition of the inner surface 4 of the hole 3 having a diameter Di of 3 mm or less. An optical fiber 35 supported by a non-rotating holding cylinder 34 having a diameter (outer diameter) of about 0.6 mm is inserted inside the needle portion 12 . The holding cylinder 34 extends from the needle portion 12 to the inside 14b of the holder portion 14 and is fixed to the forwardly extending portion 19a of the fixing portion 19 . On the other hand, the needle portion 12 is connected to the rotating portion 18 via the holder portion 14 and is rotated around the central axis (rotating shaft) 11 by the rotating unit 20 . The optical element 50 attached (arranged) to the tip 12a rotates together with the needle part 12, and the probe light 61 reflected by the optical element 50 is radially emitted through the aperture 13, and the inner surface 4 of the hole 3 is scanned in the circumferential direction. Reflected light 62 from the inner surface 4 is returned to the interior of the needle portion 12 via the aperture 13 and the optical element 50, reflected along the central axis 11, and input to the optical fiber 35. FIG.

ニードル部12には、調光レンズ36が固定されており、調光レンズ36がニードル部12とともに、すなわち、光学素子50とともに中心軸11の周りに回転する。したがって、プローブ光61および反射光62は、ともに回転する(同期して回転する)調光レンズ36および光学素子50を介して内面4に対し入出力される。このため、調光レンズ36および光学素子50により構成される光路の回転角度の依存性は少なく、検査装置1では、プローブ光61および反射光62を角度の依存性の少ない状態で内面4に対して入出力でき、安定した信号を採取できる。直径Diが1mm程度で内径が1mmを下回る可能性がある極細のニードル部12の内部に、回転角度の依存性が少ない状態でレンズ36を固定することは難しい。本例の検査装置1においては、レンズ36をニードル部12に取り付けて回転させることにより、回転角度に対し同じ条件でプローブ光61および反射光62を入出力できるようにしている。 A photochromatic lens 36 is fixed to the needle portion 12 , and the photochromatic lens 36 rotates around the central axis 11 together with the needle portion 12 , that is, together with the optical element 50 . Therefore, the probe light 61 and the reflected light 62 are input to and output from the inner surface 4 via the photochromic lens 36 and the optical element 50 that rotate together (rotate synchronously). For this reason, the optical path formed by the photochromic lens 36 and the optical element 50 has little dependency on the rotation angle, and the inspection apparatus 1 directs the probe light 61 and the reflected light 62 to the inner surface 4 with little angle dependency. can be input and output at the same time, and a stable signal can be sampled. It is difficult to fix the lens 36 inside the very fine needle part 12, which has a diameter Di of about 1 mm and an inner diameter of less than 1 mm, with little dependency on the rotation angle. In the inspection apparatus 1 of this example, the probe light 61 and the reflected light 62 can be input and output under the same conditions with respect to the rotation angle by rotating the lens 36 attached to the needle portion 12 .

内径Diが数ミリ以下の孔3の内面4の状態を精度よく検査するためには、直径Dnが1.5mm以下のニードル部12を中心軸11の周りに精度よく、軸ずれしたり、歳差運動することなく回転させることが望ましい。このため、検査装置1においては、図5に拡大して示すように、扱いやすいサイズで、十分な厚みの前壁14aを備えたホルダー部14を供給し、その中心軸11に沿ってニードル部12の外径Dnにほぼ等しい内径が1mm前後で長さLの取付孔14cを設けている。ニードル部12の直径Dnに対して十分な長さLの取付孔14cでニードル部12を中心軸11に沿って支持することにより、極細のニードル部12を安定して回転させることができる。ニードル部12は、ホルダー部14に対し、専用の冶具により組み立てて出荷される。 In order to accurately inspect the state of the inner surface 4 of the hole 3 having an inner diameter Di of several millimeters or less, the needle portion 12 having a diameter Dn of 1.5 mm or less must be accurately displaced or aged around the central axis 11 . It is desirable to rotate without differential motion. For this reason, in the inspection apparatus 1, as shown in an enlarged view in FIG. A mounting hole 14c having an inner diameter approximately equal to the outer diameter Dn of 12 and a length L of about 1 mm is provided. By supporting the needle portion 12 along the central axis 11 with the mounting hole 14c having a length L sufficient for the diameter Dn of the needle portion 12, the ultrafine needle portion 12 can be stably rotated. The needle part 12 is assembled with the holder part 14 using a special jig and shipped.

ホルダー部14の直径(外径)Dhは、現場でハンドリングしやすい大きさであり、以下の条件(5)を満たすことが好ましい。
5mm≦Dh≦30mm ・・・(5)
条件(5)の下限は10mmであることが好ましく、一方、重量およびコスト等を考慮すると上限は20mmであることがさらに好ましい。したがって、ニードル部12の直径Dnに対するホルダー部14の外径Dhは上述した条件(2)を満たすことが好ましい。また、条件(2)の下限は10であることが好ましく、上限は30であることが好ましく、25であることがさらに好ましい。
The diameter (outer diameter) Dh of the holder portion 14 is a size that is easy to handle on site, and preferably satisfies the following condition (5).
5mm≦Dh≦30mm (5)
The lower limit of condition (5) is preferably 10 mm, while the upper limit is more preferably 20 mm in consideration of weight, cost, and the like. Therefore, the outer diameter Dh of the holder portion 14 with respect to the diameter Dn of the needle portion 12 preferably satisfies the condition (2) described above. The lower limit of condition (2) is preferably 10, the upper limit is preferably 30, and 25 is more preferable.

また、取付用の孔14cの長さ(前壁14aの壁厚)Lは、ニードル部12を安定して保持するためには、ニードル部12の外径Dnに対し、上述した条件(3)を満たすことが好ましい。さらに、条件(3)の下限は、10であることが好ましく、重量およびコスト等を考慮すると、上限は、20であることが好ましい。具体的には、取付用の孔14cの長さ(前壁14aの厚み)Lは以下の条件(6)を満たすことが好ましい。
5mm≦L≦30mm ・・・(6)
条件(6)の下限は10mmであることが好ましく、上限は20mmであることが好ましい。
In order to stably hold the needle portion 12, the length of the mounting hole 14c (the wall thickness of the front wall 14a) L should be set in relation to the outer diameter Dn of the needle portion 12 in the condition (3) described above. is preferably satisfied. Furthermore, the lower limit of condition (3) is preferably 10, and the upper limit is preferably 20 considering weight, cost, and the like. Specifically, the length (thickness of the front wall 14a) L of the attachment hole 14c preferably satisfies the following condition (6).
5mm≦L≦30mm (6)
The lower limit of condition (6) is preferably 10 mm, and the upper limit is preferably 20 mm.

以上に説明したように、本発明に係る検査装置(検査システム)1は、検査ヘッド(検査プローブ)10の先端に極細の、直径1mm前後のニードル部12を装着し、直径数mm程度、例えば直径3mmあるいはそれ以下の中空部分3の内面4の検査を可能とし、その内面(表面)の状態を評価することができる。 As described above, the inspection apparatus (inspection system) 1 according to the present invention has an extremely fine needle portion 12 with a diameter of about 1 mm attached to the tip of an inspection head (inspection probe) 10, and has a diameter of several millimeters, for example. It is possible to inspect the inner surface 4 of the hollow portion 3 with a diameter of 3 mm or less, and to evaluate the state of the inner surface (surface).

1 検査装置(検査システム)、 10 検査ヘッド 1 inspection device (inspection system), 10 inspection head

Claims (5)

中心軸に沿って棒状に延びた中空の検査ヘッドであって、前記中心軸の周りに回転される検査ヘッドと、
前記検査ヘッド内を通じて、前記中心軸に沿って検査用のレーザー光を供給し、前記中心軸に沿って戻された被検査物の表面からの反射光を受光する光学システムとを有し、
前記検査ヘッドは、回転駆動される回転部と、前記回転部に装着された円筒状で十分な厚みLの前壁を備えたホルダー部と、前記前壁に前記中心軸に沿って取り付けられた直径Dnの極細で中空のニードル部とを含み、前記ニードル部は、前記ホルダー部の前記前壁のみに、前記中心軸に沿って設けられた前記厚みLと同じ長さで前記ニードル部の前記直径Dnに等しい内径の極細の取付孔により取り付けられており、前記ニードル部は、先端に配置された光学素子であって、前記中心軸に対して、前記検査用のレーザー光を前記被検査物に向けて出射するとともに前記反射光を前記中心軸方向に導く光学素子を含み、前記ホルダー部の前記前壁の前記厚みLと、前記ニードル部の前記直径Dnと、前記ホルダー部の前記前壁またはその近傍の直径Dhとが以下の条件を満たす、検査システム。
5≦L/Dn≦30
0.5mm≦Dn≦1.5mm
5≦Dh/Dn≦40
a hollow inspection head extending in a bar shape along a central axis, the inspection head being rotated around the central axis;
an optical system for supplying inspection laser light along the central axis through the inspection head and receiving reflected light from the surface of the object to be inspected returned along the central axis;
The inspection head includes a rotating portion that is driven to rotate, a holder portion that is mounted on the rotating portion and has a cylindrical front wall with a sufficient thickness L, and a holder portion that is attached to the front wall along the central axis. and a very thin hollow needle portion having a diameter Dn, the needle portion having the same length as the thickness L provided along the central axis only on the front wall of the holder portion. The needle portion is an optical element disposed at the tip, and the needle portion is an optical element that directs the inspection laser light to the object to be inspected with respect to the central axis. and an optical element that guides the reflected light in the central axis direction, the thickness L of the front wall of the holder portion, the diameter Dn of the needle portion, and the front wall of the holder portion or an inspection system in which the diameter Dh of its vicinity satisfies the following conditions.
5≦L/Dn≦30
0.5mm≤Dn≤1.5mm
5≤Dh/Dn≤40
請求項において、
前記光学システムは、前記ニードル部に挿入された光ファイバー束であって、非回転の光ファイバー束を含み、
前記ニードル部は、光ファイバー束の先端と前記光学素子との間に配置された調光レンズであって、前記ニードル部とともに回転する調光レンズを含む、検査システム。
In claim 1 ,
the optical system comprises a non-rotating fiber optic bundle inserted into the needle portion;
The inspection system according to claim 1, wherein the needle portion includes a photochromic lens disposed between the tip of the optical fiber bundle and the optical element, the photochromic lens rotating together with the needle portion.
請求項1または2において、さらに、
前記検査ヘッドを前記中心軸の周りに回転する回転ユニットを有する検査システム。
In claim 1 or 2 , further,
An inspection system comprising a rotation unit that rotates the inspection head around the central axis.
請求項1ないし3のいずれかにおいて、
前記被検査物は、前記ニードル部が挿入される中空部分を含み、
前記検査ヘッドと前記被検査物とを前記中心軸に沿って相対的に移動する移動ユニットをさらに有する、検査システム。
In any one of claims 1 to 3 ,
The object to be inspected includes a hollow portion into which the needle portion is inserted,
An inspection system, further comprising a moving unit that relatively moves the inspection head and the object to be inspected along the central axis.
請求項において、
前記中空部分の内径Diは以下の条件を満たす、検査システム。
Dn+0.5mm≦Di≦Dn+3.0mm
In claim 4 ,
An inspection system, wherein the inner diameter Di of the hollow portion satisfies the following conditions.
Dn+0.5 mm≦Di≦Dn+3.0 mm
JP2017207519A 2017-10-26 2017-10-26 inspection system Active JP7131792B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017207519A JP7131792B2 (en) 2017-10-26 2017-10-26 inspection system
PCT/JP2018/039846 WO2019083010A1 (en) 2017-10-26 2018-10-26 Inspection system and inspection method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017207519A JP7131792B2 (en) 2017-10-26 2017-10-26 inspection system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019078696A JP2019078696A (en) 2019-05-23
JP7131792B2 true JP7131792B2 (en) 2022-09-06

Family

ID=66628724

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017207519A Active JP7131792B2 (en) 2017-10-26 2017-10-26 inspection system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7131792B2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009128156A (en) 2007-11-22 2009-06-11 Kirin Techno-System Co Ltd Inspection head for surface inspection device and assembling method of inspection head
JP2009128157A (en) 2007-11-22 2009-06-11 Kirin Techno-System Co Ltd Inspection system of surface inspection device
JP2010145283A (en) 2008-12-19 2010-07-01 Kirin Techno-System Co Ltd Inspection head of surface inspection apparatus
US20110080588A1 (en) 2009-10-02 2011-04-07 Industrial Optical Measurement Systems Non-contact laser inspection system

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9581556B1 (en) * 2012-11-15 2017-02-28 Industrial Optical Measurement Systems, LLC Laser probe for use in an inspection system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009128156A (en) 2007-11-22 2009-06-11 Kirin Techno-System Co Ltd Inspection head for surface inspection device and assembling method of inspection head
JP2009128157A (en) 2007-11-22 2009-06-11 Kirin Techno-System Co Ltd Inspection system of surface inspection device
JP2010145283A (en) 2008-12-19 2010-07-01 Kirin Techno-System Co Ltd Inspection head of surface inspection apparatus
US20110080588A1 (en) 2009-10-02 2011-04-07 Industrial Optical Measurement Systems Non-contact laser inspection system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019078696A (en) 2019-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101013005B1 (en) Inspection head supporting structure in surface inspecting apparatus, and surface inspecting apparatus
JP6462140B2 (en) Equipment for measuring weld seam depth in real time
EP1653477B1 (en) Surface texture measuring instrument
US4963728A (en) Coordinate measuring apparatus having an optical sensing head
JP4426516B2 (en) Apparatus for focusing a laser beam
US20080079933A1 (en) Surface inspection apparatus and surface inspection head apparatus
JP2008264488A (en) Operation microscope equipped with oct system
JP7131792B2 (en) inspection system
JP2010227159A (en) Optical fiber probe device
JP2008043771A (en) Attachment module for fundus examination and operation microscope with it
WO2019083009A1 (en) Inspection system and inspection method
WO2012033022A1 (en) Surface inspection device
JP2009520955A (en) Scanning system for surface scanning of objects, especially for coordinate measuring machines
JP2007309696A (en) Surface inspection head device
EP3974768A1 (en) Inspection system
US7362501B2 (en) Microscope apparatus
KR102419488B1 (en) Apparatus and method for guiding the rotation and linear displacement of the laser beam in order to change the eccentricity of the laser beam
JP5265290B2 (en) Surface inspection device
JP2010139432A (en) Surface inspection device
JP2007315821A (en) Surface inspection device
JP5638195B2 (en) Inspection head of surface inspection equipment
JP6944192B2 (en) Inspection system and method
CN107242850B (en) Three-dimensional collaborative scanning optical coherence tomography handheld probe
EP3401669A1 (en) Endoscopic immersion probe end optics for laser spectroscopy
JP2020187052A (en) Optical measuring device and optical measuring method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200703

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210819

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211015

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220309

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220418

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220729

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220818

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7131792

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150