JPH03128407A - 立体形状の欠陥検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、立体的な計測を行ない立体形状物表面に発生
する欠陥を検出する表面欠陥検出装置に関するもので、
その目的とするところは、立体形状物の上面のみならず
側面も同時に、即ち複数面の欠陥を検出できるようにす
ることである。

〔従来の技術〕

被検物にスリット光を照射して得られる光切断信号線を
検知して表面状態を検査する検査装置は従来から考案さ
れている。例えば、特開昭５８−１１５３１２号公報、
特開昭５８−３３８９０号公報に開示されたものが見受
けられる。特開昭５８−１１５３１２号公報には光切断
線を容易に且つ正確に取り込む方法を考案した例であり
、第３図を用いてその概要を説明する。

第３図（ａｌはその光学系を示しており、光源の光をレ
ンズにより平行光線とし、反射ミラーおよびスリットを
介して被検物にスリット光りを照射して光切断信号を得
ている。第３図（ｂｌはその受光素子と回路を示してお
り、複数個の１次元ポジションセンサを並設した受光素
子を被検体上方斜め４５°から検知して表面状態を検査
する。ポジションセンサは端子からの距離Ｘｉに反比例
した電流■１を生じるので、これらの信号を電流−電圧
変換回路で電圧に変換しホールド回路に取り込み処理回
路で信号処理して表面状態を検査している。

又、特開昭５８−３３８９０号公報には印刷配線板に形
成された配線パターンの欠陥を検査するために考案され
た方法であり、第４図を用いてその概要を説明する。

第４図（ａｌはその要部構成を判り易く示した斜示図で
あり、光源、レンズ、スリットを用いてスリット光を作
成し、ハーフミラ−によって印刷配線板上方から照射す
る。光切断信号線は配線面の配線パターン面と絶縁基板
面により構成される段違い的な凹凸に従った位置に存在
し、斜上方から結像レンズを介して２次元センサカメラ
でとらえている。第４図（ｂ）は配線パターン例、第４
図（Ｃ）は配線パターン中Ｂ−Ｂ　’線上の断面図であ
り、このＢ−Ｂ’綿線上照射されたスリット光をカメラ
で撮像した光切断線を第４図（ｄ）に示す。目的とする
回路パターンに相当する光切断線だけを集め回路パター
ンを作成しているが、その抽出は、第４図（Ｃ）に示す
ように、光切断線の頻度分布をとれば回路パターン、絶
縁基板、他に分けられるので、頻度分布の谷となる図示
Ｉ、にて分けることにより回路パターンに相当する光切
断信号線のみ抽出している。

〔発明が解決しようとする問題点３ 以上説明した従来の検査装置によれば一方向上方からス
リット光を照射しているため、スリット光入射方向に垂
直な面に対しては光切断線が現われるので検査できる。

しかし、スリット光入射方向に平行な面に対しては光切
断線が生じないので、このような平行な面を検査するこ
とはできない。

例えば、長方体形状のものは６ケの平面から構成される
が従来の技術では各々の回毎に検査をしなければならず
装置は大規模になってしまい高価となる問題点があった
。

又、被検査体表面の欠陥の凹凸による光切断線の変化度
合は、スリット光を被検査体表面に垂直に入射するより
も、ある角度をもたせて入射した方が大きくなることが
わかっている。直方体被検査物の場合には隣接する３面
を同程度の傾きで入射し得る。しかしながら、２次元セ
ンサで被検査物表面に生じた光切断線を撮像すると、セ
ンサ片方の座標値を同じとする位置に１ケ以上の光切断
線が現われるため、前述した従来の検査装置では光切断
線を検知できない問題もあった。

本発明は、以上の問題点に鑑み、複数の表面を有する立
体形状物に対し、複数の面に発生する欠陥を同時に検出
する方法を提出することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の要点は、スリット光の成す平面が同一平面内に
収まり、かつ、被検査物に指向する複数の成分を持つス
リット光を用いる事により、スリット光平面を横切る直
方体被検査物の同じ頂点を含む隣接する３つの平面に一
度に光切断線が生じるようにし、かつ、スリット光平面
が被検査物表面に入射する角度を同程度になるように傾
むけることにより、各平面に発生した光切断線検知から
の被検査物形状認識精度を向上させる光学系を用い、こ
のような光学系で標準となる被検査物の形状を認識し記
憶しておき、検査となる被検査物の形状を認識し記憶し
た内容と比較することにより、被検査物表面に発生する
欠陥を検出するようにした点にある。

〔実施例〕

次に図を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す模式図である。

第１図において、１と２はスポット状のレーザー光をシ
リンドリカルレンズで線状に引き延ばしてスリット光３
，４を作るスリット光発生装置である。ただし、スリッ
ト光３，４を照射するという目的からは本実施例に限ら
ず、例えば、スポット光走査によるスリット光平面の作
成、或は、平行光をスリットに通すことでスリット光を
実現してもよい。

５は被検査物で説明のため長方体で図示している。なお
、被検査物の稜線に平行に被測定座標軸Ｘ、Ｙ、Ｚを設
けている。６は２次元センサであり、７は画像処理装置
、８はモニターである。以下、これらの配置について説
明する。

スリット光発生装置ｌと２から発するスリット光３，４
の各々のスリット光平面は合致するように同一平面内に
あって、かつ、各々被検査物上面、側面両方に照射する
よう２方向の照射方向を有するスリット光平面を形成す
る。被測定系座標軸とこのスリット光平面の交差する点
をそれぞれＸＯ＋Ｙｏ　、Ｚｏとし、ｘ、＝ｙ、　−ｚ
、の関係を保つスリット光平面と被検査物平面が成す角
度は４５６に保たれ、どの面においても一定となる。２
次元センサー６は、その先軸がスリット光平面に垂直と
なるように配置し、かつ、２次元センサの座標軸ｘ、　
　ｙのうち片方の軸を被測定系座標ｘｙ平面とスリット
光平面が交わってできる直線Ｘ。Ｙｏの方向に平行にす
る。かかる配置においてはスリット光平面内の被測定座
標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と２次元センサ座標（ｘ、　　ｙ）の
関係は幾何学的に求まり、以下の式で表わせる。

Ｘ＝ｍ（−ｘ／ｖ／Ｔ−ｙ／ｖ／Ｔ）＋ａＹ＝ｍ（ｘ／
Ｊτ−ｙ／ｖ’Ｔ）　＋　ｂＺ＝ｍ（２／Ｖ／Ｔｙ）ｆ
ｃ ただし ａ＝ｂ＝ｃ＝定数 ｍ＝（２次元センサの撮像倍率）×（１／Ｖ／Ｔ）従っ
て、被検査物がスリット光平面を横切る時に被検査物表
面に生ずる光切断線９を２次元センサで撮像し、画像処
理にて光切断ｖＡ１０を検知し、光切断のＸｔ　　ｙ値
を上記式に代入することによって被測定座標値が求まる
。

被検査物を移動する毎に上記処理を繰返して被検査物形
状を求めることができる。

第２図は被検査物が移動してできる光切断線の現われ方
と２次元センサの撮像結果を示したものである。３パタ
ーンは大別される。（ａｌは被検査物の表面に各々光切
断線が稜線部で一部している場合であり、２次元センサ
ー（ｄｌには三角形となる。

（ｂ）はどの方向に移動してもよいが例えばｆａ）より
も更にＸ正の方向に移動した場合で光切断線の一部が切
れている。２次元センサ（ｅｌには２つの鋭角を伴った
光切断線ができる。ｆｃ）は更に移動した場合で、２次
元センサー（ｆ）には上面に相当する１本の直線しかで
きない。（ａｌ、　（ｂｌの場合には従来例では光切断
線を検知できないのは明らかである。

以上のようにして、被検査物の立体形状を被検査物座標
の値として記憶する。

被検査物の表面欠陥の検出は、標準となる被検査物の立
体形状を上記手続きで記憶し、検査は、検査対象の被検
査物の立体形状を同様の手続きで記憶し、両者の比較を
行なう事により成される。

なお、本実施例においては説明のため被測定座標に座標
変換して記憶する場合を示したが、２次元センサ座標の
値で記憶し、比較を行なっても良い。なお、この場合に
は欠陥検出限度は逆の座標変換を行なった値に直す必要
がある。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば次の効果がある。

（１）２次元センサーの分解能は例えば５１２×５１２
画素と有限である。本発明では被検査物表面の凹凸によ
る光切断線の変動量はｖ／Ｔ倍されるので撮像分解能を
ｖ’Ｔ倍する効果があり欠陥検出精度を高くできる。

（２）直方体形状では３面を同時に検査できるので検査
装置の複雑化、大規模化を１／３に減することができる
。

（３）直方体被検査物では稜線に発生する欠陥は２つの
面にまたがった欠陥が多であり、各々の面からだけでの
検査では不充分な事が多い。しがしながら、稜線を共有
する２面を同時に検査するので欠陥部形状を求めること
ができ、欠陥判断に融通性が持てる。

（４）２次元センサ座標で比較すれば、記憶メモリが２
７３に減り、比較処理も２／３に低減でき得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す模式図、第２図は被検
査物の移動に伴う光切断線の変化を示す図、第３図と第
４図は従来例の模式図を示す。 １ニスリツト光発生装置、２ニスリツト光発生装置、３
ニスリツト光、４ニスリツト光、５：被検査物、６；２
次元センサー、７：画像処理装置、８：モニター、９：
光切断線、１０：光切断締出 願 人 日 立金属株式会社 被検査物と光切断線 ２次元センサ撮像結果 第 図 （α） 第４ （ｂ） （ｄ） 刀駄支分皿

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　立体的な計測を行ない、立体表面に発生する欠陥を検
   出する表面欠陥検出装置において、複数の平面スリット
   光が合致するように同一平面内にあって、かつ複数の方
   向から被検査物に指向して照射する手段を用いることに
   より、スリット光平面を直方体被検査物の同じ頂点を含
   む隣接する複数の平面に一度に光切断線が生じるように
   し、かつ、スリット光平面が被検査物表面に入射する角
   度を傾むけることにより、各平面に発生した光切断線検
   知からの被検査物形状認識精度を向上させる光学系を用
   い、このような光学系で標準となる被検査物の形状を認
   識し記憶しておき、検査となる被検査物の形状を認識し
   記憶した内容と比較することにより、被検査物表面に発
   生する欠陥を検出する装置。