JPH03267745A - 表面性状検出方法 - Google Patents
表面性状検出方法Info
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- JPH03267745A JPH03267745A JP2067839A JP6783990A JPH03267745A JP H03267745 A JPH03267745 A JP H03267745A JP 2067839 A JP2067839 A JP 2067839A JP 6783990 A JP6783990 A JP 6783990A JP H03267745 A JPH03267745 A JP H03267745A
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/89—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles
- G01N21/8901—Optical details; Scanning details
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。
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、金属板、ガラス板のような面状体表面のみな
らず、各種機械、電気製品等の段差のある表面について
も、傷、欠陥の位置、大きさ、種別を検出して、不良欠
陥品を高速かつ高精度に発見するための表面性状検出方
法に関するものである。
らず、各種機械、電気製品等の段差のある表面について
も、傷、欠陥の位置、大きさ、種別を検出して、不良欠
陥品を高速かつ高精度に発見するための表面性状検出方
法に関するものである。
[従来の技W41
素材や製品の表面の傷、欠陥の検査は、自動車、電気製
品をはじめとして、あらゆる産業分野において必要であ
る。この表面検査では、表面の傷、欠陥の位置、大きさ
を検出するだけでは不十冊で、傷や欠陥の種別を判別す
ることが要求され−でいる。
品をはじめとして、あらゆる産業分野において必要であ
る。この表面検査では、表面の傷、欠陥の位置、大きさ
を検出するだけでは不十冊で、傷や欠陥の種別を判別す
ることが要求され−でいる。
このため、従来の表面欠陥検出装置における光照射系に
は、レーザー光を用いたフライングスつ走査し、表面か
らの反射回折光を適当な受光検出系により検出している
。既存の受光検出系としては、マルチフォトセル法、回
折パターン投影法、ミラー集光法、拡散板集光法などが
あるが、いずれも被検体として表面の平らなガラス板、
金属板、フィルム等の面状体を対象としており、凹凸や
段差のある製品の表面検査には適用が困難である。すな
わち、段差のある被検体では、検査面の高さが場所によ
って変化するので、斜め方向から照射した走査光の検査
面からの反射位置(高さ)が変わり、受光検出系に反射
光が入射結像さの反射回折光の正確な回折パターンを検
出することが困難なため、傷や欠陥の種別を正確に判定
することができない。
は、レーザー光を用いたフライングスつ走査し、表面か
らの反射回折光を適当な受光検出系により検出している
。既存の受光検出系としては、マルチフォトセル法、回
折パターン投影法、ミラー集光法、拡散板集光法などが
あるが、いずれも被検体として表面の平らなガラス板、
金属板、フィルム等の面状体を対象としており、凹凸や
段差のある製品の表面検査には適用が困難である。すな
わち、段差のある被検体では、検査面の高さが場所によ
って変化するので、斜め方向から照射した走査光の検査
面からの反射位置(高さ)が変わり、受光検出系に反射
光が入射結像さの反射回折光の正確な回折パターンを検
出することが困難なため、傷や欠陥の種別を正確に判定
することができない。
第4図は、−例として従来のマルチフォトセル法による
検出装置の構成を示している。この装置は、レーザー発
振器31からの光ビームをフリメータレンズ32を通し
て振動ミラー33に投射することにより、光ビームの解
射方向を高速に変えて被検体34表面を光走査可能とし
、受光検出系には、反射光用と回折光用に2組の受光器
35.36を並設して、それらの出力を増幅器37.3
8を介してアナログ演算器39に入力できるようにした
ものである。
検出装置の構成を示している。この装置は、レーザー発
振器31からの光ビームをフリメータレンズ32を通し
て振動ミラー33に投射することにより、光ビームの解
射方向を高速に変えて被検体34表面を光走査可能とし
、受光検出系には、反射光用と回折光用に2組の受光器
35.36を並設して、それらの出力を増幅器37.3
8を介してアナログ演算器39に入力できるようにした
ものである。
しかしながら、この装置の受光検出系では、回折光の光
量は求まるが、傷種の判定に必要な回折パターンの方向
を特定することはできない。
量は求まるが、傷種の判定に必要な回折パターンの方向
を特定することはできない。
また、第5図に示すような回折パターン投影法による場
合には、レーザー発振器41からの光ビー【発明が解決
しようとする課題] 本発明の技術的課題は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、被検体の表面に段差のある場合において
も、傷、欠陥、割れ、汚れ等を正確に検出測定できるば
かりでなく、それらの位測定のため、面的な情報を得る
には、被検体もしくは光学系を二次元的に移動走査する
必要があり、検査に時間を要する欠点がある。
合には、レーザー発振器41からの光ビー【発明が解決
しようとする課題] 本発明の技術的課題は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、被検体の表面に段差のある場合において
も、傷、欠陥、割れ、汚れ等を正確に検出測定できるば
かりでなく、それらの位測定のため、面的な情報を得る
には、被検体もしくは光学系を二次元的に移動走査する
必要があり、検査に時間を要する欠点がある。
したがって、上記した従来の表面欠陥検出方法では、段
差のある被検体表面の傷や欠陥の種別を正確かつ高速に
判定することは不可能であり、精度的にもよい検出方法
とはいえない。
差のある被検体表面の傷や欠陥の種別を正確かつ高速に
判定することは不可能であり、精度的にもよい検出方法
とはいえない。
出方法は、光源からの光ビームにより被検体表面を光走
査し、前記被検体表面からの回折光を受光手段で受光し
て得られる受光データにもとづいて、前記被検体表面の
各種表面欠陥を検出する方法において、被検体検査面の
上方に備えたTV左カメラより撮り込んだ走査光の反射
像から検査面の高さを検出し、その検出出力に基づき、
検査面に斜め方向から照射した走査光の反射回折光が常
に受光検出系に入射結像するように、被検体の上下方向
の位置を制御し、さらに、上記反射回折光を判定し、デ
ィスプレイ上に表示させる、ことを特徴とする同心円周
上に光ファイバーの受光端を並べた受光検出部の受光面
に投射し、光ファイバーの他端に設けた光電変換器によ
って、受光した反射回折光の光量測定を行い、上記受光
検出部におい丹て得られた情報と、前記TVカメラによ
り検出した検査面の凹凸、割れ等の情報を併用して、被
検体表面の傷、欠陥、割れ等の位置、大きさ、種別第1
図は本発明の表面性状検出方法の実施に使用する装置の
概略的構成を示している。
査し、前記被検体表面からの回折光を受光手段で受光し
て得られる受光データにもとづいて、前記被検体表面の
各種表面欠陥を検出する方法において、被検体検査面の
上方に備えたTV左カメラより撮り込んだ走査光の反射
像から検査面の高さを検出し、その検出出力に基づき、
検査面に斜め方向から照射した走査光の反射回折光が常
に受光検出系に入射結像するように、被検体の上下方向
の位置を制御し、さらに、上記反射回折光を判定し、デ
ィスプレイ上に表示させる、ことを特徴とする同心円周
上に光ファイバーの受光端を並べた受光検出部の受光面
に投射し、光ファイバーの他端に設けた光電変換器によ
って、受光した反射回折光の光量測定を行い、上記受光
検出部におい丹て得られた情報と、前記TVカメラによ
り検出した検査面の凹凸、割れ等の情報を併用して、被
検体表面の傷、欠陥、割れ等の位置、大きさ、種別第1
図は本発明の表面性状検出方法の実施に使用する装置の
概略的構成を示している。
この装置の投光系は、レーザービームを照射するレーザ
ー発振器1、レーザービーム径の大きさを調整するコリ
メータレンズ2、ビームの照射方向を高速に変えてY方
向に光走査を行う振動ミラー3、走査光を平行光に変換
する放物柱面鏡4により構成される。
ー発振器1、レーザービーム径の大きさを調整するコリ
メータレンズ2、ビームの照射方向を高速に変えてY方
向に光走査を行う振動ミラー3、走査光を平行光に変換
する放物柱面鏡4により構成される。
一方、受光検出系は、被検体11の検査面の直上に備え
たTVカメラ5.そのTVカメラに接続されて擾り込ん
だ画像の解析を行う画像処理部6.8、上記画像処理部
6および受光検出部8がらの情報に基づいて、傷、欠陥
1割れ等の位置、大きさ1種別を判定するデータ処理部
9、上記データ処理部9における判定の結果を傷種ごと
に表示するデイスプレィlOによって構成される。
たTVカメラ5.そのTVカメラに接続されて擾り込ん
だ画像の解析を行う画像処理部6.8、上記画像処理部
6および受光検出部8がらの情報に基づいて、傷、欠陥
1割れ等の位置、大きさ1種別を判定するデータ処理部
9、上記データ処理部9における判定の結果を傷種ごと
に表示するデイスプレィlOによって構成される。
第2図には、受光検出部8の受光面12における光ファ
イバー13の受光端13a、 13a、・・の配列状態
を示している。この受光面12においては、集光点およ
び集光点を中心とする同心円周上の右半分に光ファイバ
ー13の受光端13aが配置され、各光ファイバーの他
端はそれぞれ光電変換器(フォトマルチプライヤ) 1
4に接続される。この光電変換器14には、低雑音、高
感度のものを用い、微弱な回折光まで正確に検出可能に
する必要がある。
イバー13の受光端13a、 13a、・・の配列状態
を示している。この受光面12においては、集光点およ
び集光点を中心とする同心円周上の右半分に光ファイバ
ー13の受光端13aが配置され、各光ファイバーの他
端はそれぞれ光電変換器(フォトマルチプライヤ) 1
4に接続される。この光電変換器14には、低雑音、高
感度のものを用い、微弱な回折光まで正確に検出可能に
する必要がある。
さらに、被検体11の検査面の高さを常に一定に保持す
るため、被検体11を載置するためのステージ16の2
方向(上下方向)移動用の駆動モータ18を備えたスラ
イダー17と、上記ステージ16をX方−向に移動させ
るための駆動モータ20を備えたスラた光ビームは時間
的にその方向を変えながら放物柱面g= 4にあたり、
その位置から平行光に変換され、被検体の検査面に対し
て斜めに入射して、指定した範囲内を一定周期、一定速
度で順次光走査する。
るため、被検体11を載置するためのステージ16の2
方向(上下方向)移動用の駆動モータ18を備えたスラ
イダー17と、上記ステージ16をX方−向に移動させ
るための駆動モータ20を備えたスラた光ビームは時間
的にその方向を変えながら放物柱面g= 4にあたり、
その位置から平行光に変換され、被検体の検査面に対し
て斜めに入射して、指定した範囲内を一定周期、一定速
度で順次光走査する。
凹凸や段差のある被検体の表面検査を自動的に光源であ
るレーザー発振器lからのレーザビームは、コリメータ
レンズ2によりビーム径の調整を行い、放物柱面鏡4の
焦点位置に備えられた振動ミラー3によりその方向を変
える。
るレーザー発振器lからのレーザビームは、コリメータ
レンズ2によりビーム径の調整を行い、放物柱面鏡4の
焦点位置に備えられた振動ミラー3によりその方向を変
える。
予め決められた角度内を決められた周期で振動ミラー3
を振動させておくと、ミラー3で反射しの入射角度θは
予めわがっているので、被検体の各部の基準面からの高
さHは、次式により容易に求められる。
を振動させておくと、ミラー3で反射しの入射角度θは
予めわがっているので、被検体の各部の基準面からの高
さHは、次式により容易に求められる。
H= d tanθ
ここで、dは画像から検出したレーザー反射像の基準位
置からのずれ量である。
置からのずれ量である。
画像処理部6において基準面からの高さHを求めた後、
その検出出力に基づき、被検体11を載置したステージ
16を駆動モータ18付きのスライダー17により上下
に移動させ、検査面の高さが常に一定に保たれるように
その上下位置、を制御する。この機構により、凹凸や段
差があっても、検査面において反射回折したレーザー光
は、常に受光検出部8に入射される。
その検出出力に基づき、被検体11を載置したステージ
16を駆動モータ18付きのスライダー17により上下
に移動させ、検査面の高さが常に一定に保たれるように
その上下位置、を制御する。この機構により、凹凸や段
差があっても、検査面において反射回折したレーザー光
は、常に受光検出部8に入射される。
°−さらに、TV左カメラから撮り込んだレーザー走査
光の反射像を画像処理すると、検査面の高さとともに、
検査面の細かな凹凸や割れの位置、大を使用すると、X
方向とY方向で異なる倍率の画像が得られる。例えば、
X方向の倍率をY方向より10倍高くしておくと、被検
体表面の凹凸をlO倍精度よく検出することができる。
光の反射像を画像処理すると、検査面の高さとともに、
検査面の細かな凹凸や割れの位置、大を使用すると、X
方向とY方向で異なる倍率の画像が得られる。例えば、
X方向の倍率をY方向より10倍高くしておくと、被検
体表面の凹凸をlO倍精度よく検出することができる。
画像処理部6における画像処理によって求めた検査面の
細かい凹凸や割れや位置、大きさなどの情報は、データ
処理部9に送られ、以下に説明する反射回折光の検出結
果とあわせて、傷や欠陥の種別の判定に用いられる。
細かい凹凸や割れや位置、大きさなどの情報は、データ
処理部9に送られ、以下に説明する反射回折光の検出結
果とあわせて、傷や欠陥の種別の判定に用いられる。
上述したように、高さを一定に保持された被検体11の
検査面において反射回折したレーザー走査光は、検査面
の表面性状(傷、欠陥、汚れ、割1.Jする。
検査面において反射回折したレーザー走査光は、検査面
の表面性状(傷、欠陥、汚れ、割1.Jする。
ご、・
−従来の研究から、被検体表面の表面性状(傷、欠陥、
汚れ)と回折パターンの形状の間には密接な相関関係が
あることが知られている。第3図A−Dに代表的な回折
パターンの例を示す。正常部の場合、第3図Aに示すよ
うに、回折パターンはほとんどあられれない。一方、傷
や欠陥がある場合は、傷の種類、方向、巾、深さによっ
て、特有の回折パターンを生ずる。第3図Bは汚れがあ
る場合の回折パターン、同図Cはカキキズがある場合の
回折パターン、同図りは押込みキズがある場合の回折パ
ターンを示している。
汚れ)と回折パターンの形状の間には密接な相関関係が
あることが知られている。第3図A−Dに代表的な回折
パターンの例を示す。正常部の場合、第3図Aに示すよ
うに、回折パターンはほとんどあられれない。一方、傷
や欠陥がある場合は、傷の種類、方向、巾、深さによっ
て、特有の回折パターンを生ずる。第3図Bは汚れがあ
る場合の回折パターン、同図Cはカキキズがある場合の
回折パターン、同図りは押込みキズがある場合の回折パ
ターンを示している。
したがって、上記受光検出部8において、回折光の方向
と光量を検出することにより、傷の種別を判別すること
ができる。また、一般に回折パの回折パターンの解析結
果をデータ処理部9に送り、検査面の表面の凹凸、回折
パターンから傷や欠陥、割れ等の位置、大きさ、種別を
判定し、判定結果をデイスプレィl口に傷種ごとに色分
けしてカラーグラフィック表示させる。検査員は、表示
された色の分布から、容易に傷種を知ることがで、−t
する光ファイバー13の配列は、第2図に示すよう−;
−−、 い、検査面全体の表面性状の検出を行う必要がある。そ
の際、最終的な製品の良不良の判定は、検斎貝により上
記装置による検査結果を見ながら総合的に判定される。
と光量を検出することにより、傷の種別を判別すること
ができる。また、一般に回折パの回折パターンの解析結
果をデータ処理部9に送り、検査面の表面の凹凸、回折
パターンから傷や欠陥、割れ等の位置、大きさ、種別を
判定し、判定結果をデイスプレィl口に傷種ごとに色分
けしてカラーグラフィック表示させる。検査員は、表示
された色の分布から、容易に傷種を知ることがで、−t
する光ファイバー13の配列は、第2図に示すよう−;
−−、 い、検査面全体の表面性状の検出を行う必要がある。そ
の際、最終的な製品の良不良の判定は、検斎貝により上
記装置による検査結果を見ながら総合的に判定される。
そこで、上記装置では、TV左カメラにより撮り込んだ
画像、ならびに反射光能となる場合がある。このような
場合でも、上記装置では、TVカメラで撮り込んだ画像
を用いるゴことによって、測定不能部の幾何学的な形状
に関−する情報が得られる利点がある。
画像、ならびに反射光能となる場合がある。このような
場合でも、上記装置では、TVカメラで撮り込んだ画像
を用いるゴことによって、測定不能部の幾何学的な形状
に関−する情報が得られる利点がある。
[発明の効果]
以上のように、本発明の表面性状検出方法によれば、大
きな凹凸や段差のある被検体においても、検査面を一定
高さに保持しながら検査を行うことが可能となり、さら
に、検出系として、TVカメラと高感度の光電変換器を
併用することにより、欠陥、傷種の判別を正確かつ高精
度に行うことのできる表面性状検出方法を得ることがで
きる。
きな凹凸や段差のある被検体においても、検査面を一定
高さに保持しながら検査を行うことが可能となり、さら
に、検出系として、TVカメラと高感度の光電変換器を
併用することにより、欠陥、傷種の判別を正確かつ高精
度に行うことのできる表面性状検出方法を得ることがで
きる。
第1図は本発明の一実施例である表面性状検出方法の実
施に使用する装置の概略構成図、第2図は上記装置にお
ける光ファイバーの受光端面の正−面図、第3図は各種
欠陥による回折パターンにっ10・ 12・ 3a ・受光検出部、 ・デイスプレィ。 ・受光面、 ・受光端、 11 ・ 3− 14 ・ ・データ処理部、 ・被検体、 ・光ファイバー ・光電変換器。 図面の浄書 第3図 手 続 (甫 正 書 ( 方 式 ) 事件の表示 平成2年特許願第6 39号 2 。 発明の名称 表面性状検出方法 3 。 補正をする者 事件との関係
施に使用する装置の概略構成図、第2図は上記装置にお
ける光ファイバーの受光端面の正−面図、第3図は各種
欠陥による回折パターンにっ10・ 12・ 3a ・受光検出部、 ・デイスプレィ。 ・受光面、 ・受光端、 11 ・ 3− 14 ・ ・データ処理部、 ・被検体、 ・光ファイバー ・光電変換器。 図面の浄書 第3図 手 続 (甫 正 書 ( 方 式 ) 事件の表示 平成2年特許願第6 39号 2 。 発明の名称 表面性状検出方法 3 。 補正をする者 事件との関係
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、光源からの光ビームにより被検体表面を光走査し、
前記被検体表面からの回折光を受光手段で受光して得ら
れる受光データにもとづいて、前記被検体表面の各種表
面欠陥を検出する方法において、 被検体検査の上方に備えたTVカメラにより■り込んだ
走査光の反射像から検査面の高さを検出し、その検出出
力に基づき、検査面に斜め方向から照射した走査光の反
射回折光が常に受光検出系に入射結像するように、被検
体の上下方向の位置を制御し、 さらに、上記反射回折光を放物柱面鏡で集光して、集光
点と集光点を中心とする同心円周上に光ファイバーの受
光端を並べた受光検出部の受光面に投射し、光ファイバ
ーの他端に設けた光電変換器によって、受光した反射回
折光の光量測定を行い、 上記受光検出部において得られた情報と、前記TVカメ
ラにより検出した検査面の凹凸、割れ等の情報を併用し
て、被検体表面の傷、欠陥、割れ等の位置、大きさ、種
別を判定し、ディスプレイ上に表示させる、 ことを特徴とする表面性状検出方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2067839A JPH0695075B2 (ja) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | 表面性状検出方法 |
US07/669,998 US5125741A (en) | 1990-03-16 | 1991-03-15 | Method and apparatus for inspecting surface conditions |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2067839A JPH0695075B2 (ja) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | 表面性状検出方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03267745A true JPH03267745A (ja) | 1991-11-28 |
JPH0695075B2 JPH0695075B2 (ja) | 1994-11-24 |
Family
ID=13356522
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2067839A Expired - Lifetime JPH0695075B2 (ja) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | 表面性状検出方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5125741A (ja) |
JP (1) | JPH0695075B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07151699A (ja) * | 1993-11-26 | 1995-06-16 | Nec Corp | 配線パターン検査装置 |
JP2007322173A (ja) * | 2006-05-30 | 2007-12-13 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | ダメージチェックシステム及びダメージチェック方法 |
WO2008001731A1 (fr) * | 2006-06-27 | 2008-01-03 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Appareil d'examen de surface et procédé d'examen de surface |
CN100437220C (zh) * | 2004-01-22 | 2008-11-26 | Ntn株式会社 | 微小图案观察装置及采用该装置的微小图案修正装置 |
Families Citing this family (59)
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