JPH0348525Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、例えば自動車の車体パネル塗装面
や鏡面に近い機械加工物などの被検査物の表面欠
陥を検査するための表面欠陥検査装置に関する。

〔従来の技術〕

上記のような被検査物の表面における傷、突
起、ブツ、汚れ等の欠陥の検査は、非能率で個人
差のある作業員による目視検査から、例えば指向
性の強いレーザ光を利用した自動検査に移行する
傾向にある。

このようなレーザ光を利用した従来の表面欠陥
検査装置は、例えば６図に示すように、レーザ発
生器１から被検査物の表面２にスポツト光LSを
投射し、その反射光を検出器３における集光レン
ズ４で集光してレーザ用フオトダイオード等の光
電センサ５によつて光電変換して検出するように
なつていた。

そして、この装置により被検査物の表面を走査
した時、表面に傷やブツなどの欠陥があると投射
されたレーザスポツト光がそこで散乱するため、
光電センサ５の出力が変化するため、この出力の
大小によつて表面欠陥の有無を検査できる。

しかしながら、このような従来の表面欠陥検査
装置では、被検査物の表面からの正反射光を直接
集光レンズを介して光電センサによつて検出する
ようにしていたため、レーザ発生器１と検出器３
の光軸を３次元で非常に精度良く一致させておく
必要があるばかりか、レーザ発生器１と被検査物
の表面２と検出器３の相対位置関係も精度良く一
定に保つ必要があり、さらに集光レンズ４の焦点
調整も光精度で行なう必要があるなど検査条件が
厳しく、検査装置を構成する上での付帯設備が複
雑になる問題があり、特に検査装置を移動させな
がら表面欠陥を検査する検査仕様には不向きであ
つた。

そこで、このような問題を解決するため本出願
人は先に、光源から被検査物の表面にスリツト光
を投射してその反射光を一旦拡散板によるスクリ
ーンに投影し、そのスクリーン上の像を集光レン
ズを介してラインセンサにより検出することによ
つて表面欠陥を検出するようにした表面欠陥検査
装置を提案している（特願昭59−83890号）。

この表面欠陥検査装置について、図面の第７図
以降を参照して説明する。

第７図及び第８図はその外観の一例を示す正面
図と右側面図であり、基部６の一端部に光源とし
てレーザ発生器７を、他端部に検出器８を両者の
交差角がθ（鉛直方向に対する傾斜角度はそれぞ
れθ／２）となるように取り付けてある。

レーザ発生器７は、例えばHe−Neレーザ発生
器であり、先端部に発生したレーザビーム光をレ
ーザスリツト光に変換するレンズ系７ａを設けて
いる（ポリゴン〔回転多面鏡〕でスキヤンするよ
うにしても良い）。

検出器８は、集光レンズ９ａとラインセンサ
（一次元光電センサ）９ｂ等からなるカメラ部９
と、このカメラ部９の前端に取り付けられ、先端
に固着した透過型の拡散板によるスクリーン１０
を集光レンズ９ａの合焦位置に位置させる検出筒
１１とによつて構成されており、カメラ部９のラ
インセンサ９ｂは常にスクリーン１０上の所定部
位、すなわちレーザ発生器７から被検査物の表面
１２に投射されたスリツト光が正反射して投影さ
れる部位を撮像するようになつている。

なお、図に示す状態では、レーザ発生器７と検
出器８の光軸は一致している。また、６ａはこの
表面欠陥検査装置を図示しない固定部や移動装置
等に取り付けるための取付盤である。

この表面欠陥検査装置によれば、例えば第９図
に示すように、被検査物の表面１２上のスリツト
光投射位置に傷やブツ等の欠陥１２ａがあると、
レーザ発生器７から投射されたスリツト光LST
がそこで散乱するため、表面１２からの正反射光
を受けるスクリーン１０上には、図示のように欠
陥１２ａに対応するところで切れたスリツト像
SLが投影されることになる。

したがつて、このスクリーン１０上のスリツト
像SLが投影されている位置を常時撮影している
ラインセンサ９ｂによつて、表面１２のこの欠陥
１２ａを第１０図に示すようなセンサ出力の形で
検出することができる。

この場合、ラインセンサ９ｂは集光レンズ９ａ
の合焦位置に配置したスクリーン１０で拡散され
た第１１図に示すような散乱光SCを受光するこ
とによつてスクリーン１０上の投影スリツト像
SLを撮像しているため、集光レンズ９ａの焦点
を常時固定にすることができるばかりか、拡散に
よつて投影スリツト像SLが拡大されるため、表
面欠陥の検出分解能が向上する。

また、レーザ発生器７と検出器８の光軸がずれ
たり、レーザ発生器７と検出器８と表面１２の相
対位置関係が変化したりして、スクリーン１０に
入射される反射光の光路が例えば第１１図にS₁〜
S₄で示すように変化しても、スクリーン１０から
の散乱光SCがラインセンサ９ｂに集光される限
りにおいては、欠陥検出が可能である。

したがつて、光軸調整や位置合せなどを精度良
く行なわなくても表面検査が可能になり、また、
二次元の投影スリツト像SLとラインセンサ９ｂ
との位置合せを行なえばよいので位置合せ軸数が
２軸で済み、それによつて検査条件を従来に比べ
て大幅に緩和することができ、光軸調整や位置合
せを行なうための図示しない付帯設備の簡素化を
計ることができる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような先に提案した表面欠
陥検査装置にあつては、スクリーンとして全面に
亘つて光の透過率が略均一なスリガラス等の拡散
板を使用していたため、スクリーン１０の直前の
光量分布が第１２図イに示すようにスクリーンの
全面に亘つて略均等であると、スクリーン１０を
透過した直後の光量分布も同図ロに示すように前
面に亘つて略均等になる。

ところが、このスクリーン１０の後方に設けた
集光レンズ９ａの結像特性のためにラインセンサ
９ｂの周辺部では光量が低下（cos⁴則）し、その
結果ラインセンサ９ｂの出力が第１２図ハに示す
ように、中央部を頂点として周辺部へいくに従つ
て低下する山なりになる。

そのため、この検出信号をそのまま２値化する
と表面欠陥の誤検知が発生し、それを防ごうとす
ると検出視野が狭くなるという問題点があつた。

この考案は、このような問題点を解決して、ス
クリーンへの入射光量が全面に均等な場合にはラ
インセンサの全検出範囲で略均等（フラツト）な
出力が得られるようにし、それによつて検出信号
の処理を容易にし、検出視野を拡大することを目
的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そのため、この考案は第７図乃至第１２図によ
つて説明したような表面欠陥検査装置において、
被検査物の表面から反射されるスイツト光を投影
するスクリーンを、光の透過率が中央部で最も小
さく周辺部へ行く程大きくなる拡散板によつて構
成することにより、上記の目的を達成したもので
ある。

〔作用〕

スクリーンの全面に亘る光透過率の変化特性と
集光レンズの結像特性とが逆特性になるため補完
し合い、結果としてラインセンサの全検出域に略
均等な光量が入射するようになり、フラツトな出
力特性が得られる。

〔実施例〕

以下、第１図乃至第５図に基づいてこの考案の
実施例を説明する。

なお、この考案による表面欠陥検査装置のスク
リーンを除く他の構成は第７図乃至第１１図によ
つて説明した先に提案した表面欠陥検査装置と同
様であるので、その説明は省略する。

第１図は、この考案の一実施例におけるスクリ
ーンを示す。

このスクリーン２０は、入力射面２０ａが径の
大きい凸面に形成され、射出面２０ｂが全面に均
一なスリガラス状の平面である凸レンズ状の着色
ガラスからなる拡散板である。

したがつて、このスクリーン（拡散板）の厚み
は、中央部が厚く周辺部へ行くに従がつて薄くな
る。そのため、このスクリーン２０を透過する光
量は、第１図ロに示すように中央では大きく減衰
し、周辺部では減衰が小さい。すなわち、光の透
過率は中央部で最も小さく周辺部へ行く程大きく
なる。

そのため、このスクリーン２０の直前の入射光
量の分布が第２図イに示すように全面に亘つて略
均等であると、スクリーン２０を透過した直後の
光量分布は同図ロに示すように中央部で小さく周
辺部で大きい凹曲線状の特性を示す。

そこで、このスクリーン２０を前述の表面欠陥
検査装置におけるスクリーン１０に代えて使用す
ると、その特性が第１１図の集光レンズ９ａの結
像特性と補完し合つて、すなわち周辺部の光量が
低下して、ラインセンサ９ｂの全検出範囲に略均
等な光量を入射させる。

それによつて、ラインセンサ９ｂの出力は第２
図ハに示すように全域に亘つて略フラツトなもの
となる。

なお、このスクリーン２０として使用する拡散
板の材質は、ガラスに限らず、透明着色樹脂等の
他の透明着色材料を用いてもよい。

第３図は、この考案の他の実施例におけるスク
リーンを示す。

このスクリーン３０は、入射面３０ａに全面均
一なスリガラス加工が旋され、射出面３０ｂには
中央部が密で長手方向の周辺部に向かつて連続的
に粗となるスリガラス加工が施されたスリガラス
板による拡散板である。

したがつて、このスクリーン３０を前述の表面
欠陥検査装置におけるスクリーン１０に代えて使
用すると、レーザスリツト光LSTの被検査物の
表面１２からの反射光がこのスクリーン３０に投
影されるが、その中央部での拡散状態は第４図イ
に示すようになり、長手方向の周辺部での拡散状
態は同図ロに示ようになる。

この図から明らかなように、集光レンズ９ａに
よつて受光可能な角度範囲α内の光量が中央では
少なく、周辺部の方が多くなる。

そこで第２図と同様に、スクリーン３０の直前
及び透過後の光量分布と、ラインセンサ９ｂの出
力を線図に示すと、第５図イ，ロ，ハに示すよう
になり、やはり全域に亘つてフラツトなセンサ出
力が得られる。

〔考案の効果〕

以上説明してきたように、この考案による表面
欠陥検査装置は、被検査物の表面から反射される
スリツト光を投影するスクリーンを、光の透過率
が中央部で最も小さく周辺部へ行く程大きくなる
拡散板としたので、集光レンズの結像特性と補完
し合い、ラインセンサの出力としては全域に亘つ
てフラツトなものが得られる。

そのため、センサ出力信号の処理が容易になる
と共に、２値化した信号の不安定さがなくなるの
で周辺部をマスクする必要がなくなり、検出視野
を拡大することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図イはこの考案の一実施例におけるスクリ
ーンのみを示す平面図、同図ロはイのＡ−Ａ線に
沿う断面及び作用説明図、同図ハはイのＢ−Ｂ線
に沿う断面図、第２図イ，ロ，ハは同じくそのス
クリーン直前の光量分布、スクリーン透過後の光
量分布、及びラインセンサ出力をそれぞれ示す線
図である。第３図イはこの考案の他の実施例にお
けるスクリーンのみを示す平面図、同図ロはイの
Ｃ−Ｃ線に沿う断面及び作用説明図、同図ハはイ
のＤ−Ｄ線に沿う断面図、第４図イ，ロは同じく
そのスクリーンの中央部と周辺部における投影さ
れたレーザスリツト光の拡散状態をそれぞれ示す
光路図、第５図イ，ロ，ハは同じくそのスクリー
ン直前の光量分布、スクリーン透過後の光量分
布、及びラインセンサ出力をそれぞれ示す線図で
ある。第６図は従来のレーザ光を用いた表面欠陥
検査装置の原理図である。第７図及び第８図はこ
の考案を適用する表面欠陥検査装置の例を示す正
面図及び右側面図、第９図乃至第１２図は同じく
その作用説明に供する説明図である。 ６……基部、７……レーザ発生器（光源）、８
……検出器、９……カメラ部、９ａ……集光レン
ズ、９ｂ……ラインセンサ、１０……従来のスク
リーン、１１……検出筒、１２……被検査物の表
面、２０，３０……この考案におけるスクリーン
（拡散板）、２０ａ，３０ａ……入射面、２０ｂ，
３０ｂ……射出面。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 光源から被検査物の表面にスリツト光を投射し
   てその反射光をスクリーンに投影し、該スクリー
   ン上の像を集光レンズを介してラインセンサによ
   り検出することによつて前記被検査物の表面欠陥
   を検査する表面欠陥検査装置において、 前記スクリーンを光の透過率が中央部で最も小
   さく周辺部へ行く程大きくなる拡散板によつて構
   成したことを特徴とする表面欠陥検査装置。