JPH03135754A - 光による固体の表面欠陥検出装置 - 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、光を利用して軸受、管等の円柱または円筒形
の部品や一部に一定の曲率の曲面が加工されている部材
等の固体外周の曲面における表面欠陥を検出する装置に
関する。なお本発明でいう固体とは、金属または非金属
（ガラス、セラミック、合成樹脂、ゴム等）であって光
が反射され得る物体をいう。

〔従来の技術〕

光を利用して固体表面の状態を検査することは従来から
多くの技術分野で行われているが、なかでも固体の表面
を斜方に設けた光源より平行光を照明しその反射光の検
出の有無により検査するいわゆる斜方照明法がよく知ら
れている。第４図はその概略説明図で、１は被検体、ｌ
ａは被検体１の検査される滑らかな平面、１ｂは平面１
ａに存在している表面欠陥である。２は表面欠陥１ｂの
上方でかつ該表面欠陥１ｂに相対して配置され、平面１
ａに斜方より照射された平行光線３のうち表面欠陥１ｂ
より正反射した反射光４のみを検出する撮像手段（たと
えばＣＯＤカメラや撮像管等）、５は表面欠陥１ｂの存
在していない健全な平面１ａより反射した正反射光で、
撮像手段２には検出されない光である。この場合におけ
る表面欠陥１ｂの検出は、撮像手段２に検出される表面
欠陥１ｂからの正反射光４のみを観察して行えばよく、
そのため正確かつ容易に検査を行うことができる。

そして平面１ａの全面の検査は撮像手段２に検出される
表面欠陥１ｂからの正反射光４が、表面欠陥１ｂの形状
２寸法および位置により反射の方向および光量が異なる
ため、被検体１の平面１ａと撮像手段２との相対距離を
維持したまま被検体１または撮像手段２のいずれか一方
を移動させて平面１ａの全面を検査することになる。こ
の表面欠陥１ｂを検出する斜方照明法を、一定の曲率を
有する固体（たとえば軸受、管等の円柱または円筒形の
部品など）の外周の曲面に適用した場合の装置例を第５
図に示す１図中すは円柱形の被検体、６ａは被検体６の
滑らかに仕上げられた表面（曲面）である。７は被検体
６に斜方より平行光を照射する一定位置に設置されてい
る照明用の光源である。そして撮像手段２が光源７より
照射された光の被検体６における反射光を検出できる位
置に被検体６に相対させて設置されている。光源７より
被検体６に対して平行光を照射すると、照射された光は
表面６ａの半円周を照射する。このとき表面６ａが欠陥
の存在しない健全な面である場合には照射された光の大
部分は散乱光となるが、表ｐ、Ｐ２が存在し、該範囲に
おける正反射光が撮像手段２に検出される。このため表
面６ａに欠陥がの輝度の低い散乱光による画像内に範囲
Ｐ、　ｐ、がらの正反射光による出力像１１が高い輝度
で出方される。一方、表面６ａに欠陥が存在している場
合Ｐ、ｐ２からの正反射光が同時に撮像手段２に入力さ
れることになる。したがって前記曲面の検査においては
欠陥からの反射光だけを検出することができないから、
欠陥と健全な面との画像上における判別が明確にできな
くなり、前記平面における表面欠陥検査のように表面欠
陥がらの反射光のみを観察して正確に検査をすることが
できない問題点を有していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記の如〈従来の光による固体表面の欠陥検出装置は、
被検体の被検出面が平面の場合には、その平面に存在す
る表面欠陥からの正反射光を観察することにより正確に
検査をすることができるが。

被検出面が一定の曲率を有する曲面の場合には。

その曲面に存在する表面欠陥からの反射光とともに健全
な面からの正反射光が撮像手段に同時に入力され、表面
欠陥からの反射光だけを検出することができず、そのた
め表面欠陥の正確な検出ができない問題点を有していた
。

本発明は、前記従来技術の問題点を解消するものであっ
て、一定の曲率を有する固体外周の曲面における表面欠
陥を、一般に慣用されている斜方照明法を使用し、平面
における検査と同様に表面欠陥からの反射光のみを観察
して該表面欠陥を正確かつ容易に検出することができる
装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、光による固体の表面欠陥検出装置において、
一定の曲率を有する固体の外周の曲面に斜方より平行光
を照射する照明用の光源と、該光源より照射された光の
前記曲面にて反射した反射光を検出する撮像手段と、前
記反射光のうち前記曲面の健全な面の正反射光を前記撮
像手段に検出不能に遮断する遮へい板とを備えたことを
特徴とすることにより、円柱または円筒形の如き一定の
曲率を有する曲面における表面欠陥を、該表面欠陥から
の反射光のみを観察して正確かつ容易に検出することが
できるようにしたものである。

〔作　用〕

一定の曲率の曲面を有する被検体に対して該被検体の斜
方に位置する光源より平行光を照射すると、照射された
光は被検体の曲面において入射方向とは異なるさまざま
な方向に反射する反射光となるが、本発明においては前
記曲面が健全な場合における照射された光の正反射光が
、撮像手段に検出されないように遮断する遮へい板を設
ける構成になっているため、撮像手段には前記正反射光
を除く反射光が入力されることになる。そして入力され
る反射光は、照射される光が遮へい板で遮断される範囲
以外の曲面に表面欠陥が無く健全な場合はその健全な曲
面からの散乱光のみとなり、一方、表面欠陥存在する場
合にはその表面欠陥からの正反射光および表面欠陥以外
の健全な面からの散乱光となる。入力される表面欠陥か
らの正反射光と健全な面からの散乱光とは、光束密度の
差から明瞭に輝度の差を生じ、表面欠陥からの正反射光
の輝度が画像データに高く表示されることになり１曲面
上の表面欠陥を正確かつ容易に検出することが可能にな
る。そして被検体を一定角度ずつ順次回転させ前記作用
を繰り返すことにより曲面全周の検査が行われる。

〔実施例〕

本発明の実施例を第１図ないし第３図を参照して説明す
る。図中第５図と同じ符号のものは同じものを示す。第
１図は本発明に係わる装置の原理説明図、第２図は第１
図に示す装置で曲面上の表面欠陥を検出する説明図、第
３図は検出結果の画像データの例を示す図である。図に
おいて、８は光源７と被検体６との間に設けられている
遮へい板で、被検体６の表面（曲面）６ａが健全である
ることを遮断し、範囲Ｐ、Ｐ２からの正反射光が微速へ
い板８は範囲Ｐ、Ｐｚからの正反射光を撮像手段２に検
出し得ないようにできるものであればよく、その材質、
形状９寸法は自由であり、また設ける位置も前記光源７
と被検体６との間のみに限定されることはない、さらに
前記光の遮断は、遮板８で光を遮断すべき前記表面６ａ
上の範囲Ｐ、Ｐ２の各点の座標は以下のようにして求め
られる。すなわち第１図において被検体６の中心ｏｅｍ
点とし。

光源７の両端の座標をＬ＋　（Ｘｔ、＋ｙ　ｙＬＩ）　
ｐ　Ｌｍ　（ｘＬｚｔｙＬ２）、撮像手段２の両端の座
標をＣＩ（Ｘｃ＋＋　ｙＬＩ）　ｔＣｚ　Ｃｘｃｚｔ　
ｙｃｚ）とすれば、となる、ただしｒは被検体６の半径
である。この射光が検出され得る表面６ａ上の範囲は、
第１図に示す表面６ａ上のａｂのみとなる０点ａは光源
７の座標Ｌ１と遮へい板８の一端とを結ぶ点線で示す延
長線上の点であり、点すは光源７の座標り、より被検体
６に引いた点線で示す接線と表面６ａとの接点である。

しかし範囲ａｂに表面欠陥がなく健全である場合には光
源７より光を照射してもすべて散乱光となり、撮像手段
２にはその散乱光のみが検出され第３図（ａ）に示すよ
うに一様に輝度の低い画像が出力°される。ところが範
囲ａｂに第２図に示すように表面欠陥６ｂが存在する場
合には、表面欠陥６ｂにおいて光源７より照射された光
が正反射しその正反射光９が撮像手段２に入力される。

したがって撮像手段２には範囲ａｂに表面欠陥が存在す
る場合にだけその表面欠陥の信号のみが入力されること
になる。撮像手段２に入力された表面欠陥６ｂの信号は
、他の散乱光の入力信号に比べて光束密度が高く明瞭に
輝度の差を生じるから、第３図（ｂ）に示すように表面
欠陥６ｂの大きさ９位置等に応じて輝度の高い欠陥部の
像１０を低輝度の画像内にひときわ明瞭に表示する。範
囲ａｂの検査が終ると、被検体６を第１図に示す矢印方
向に範囲ａｂの中心角θだけ回転し前記検査を行う、こ
の被検体６の回転とその位置における検査を順次繰り返
して行うことにより表面６ａの全周検査を行うことがで
きる。なお被検体６の回転方向は逆方向でもよい。

前記実施例は、被検体の形状が円柱または円筒形の場合
について説明したが、一部に一定の曲率の曲面（たとえ
ば半円形の曲面）が加工されている部材等の場合につい
ても前記実施例の場合と同様に検査を行うことができる
のはもちろんである。

なお、前記実施例において被検体６に照射される光は、
光源７よりの光のみであって他の外部からの照射光はな
いものとする。

〔発明の効果〕

以上説明した如く、本発明は、一定の曲率を有する固体
の曲面に斜方より光を照射する光源と、曲面からの反射
光を検出する撮像手段と、前記反射光のうち健全な曲面
における正反射光が撮像手段に検出できないように遮断
する遮へい板とを備えた固体表面の欠陥検出装置とした
から、前記曲面における表面欠陥を、該表面欠陥からの
反射光のみを観察して正確かつ容易に検出することがで
きる実用上の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明に係わる固体の表面欠陥検
出装置の実施例の説明図で、第１図は装置の原理説明図
、第２図は第１図に示す装置で曲面上の表面欠陥を検出
する説明図、第３図は検出結果の画像データの例で、第
３図（ａ）は曲面上に表面欠陥がない場合の画像、第３
図（ｂ）は曲面上に表面欠陥が存在する場合の画像を示
す。 第４図は従来の平面に対する斜方照明法の概略説明図、
第５図は斜方照明法を曲面に適用した場合の装置の一例
を示す図、第６図は第５図の装置による検出結果の画像
データを示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一定の曲率を有する固体の外周の曲面に斜方より平
   行光を照射する照明用の光源と、該光源より照射された
   光の前記曲面にて反射した反射光を検出する撮像手段と
   、前記反射光のうち前記曲面の健全な面の正反射光を前
   記撮像手段に検出不能に遮断する遮へい板とを備えたこ
   とを特徴とする光による固体の表面欠陥検出装置。 ２、前記遮へい板を光源と固体との間に設置する構成に
   した特許請求の範囲第１項記載の光による固体の表面欠
   陥検出装置。