JPH0495862A - Ceramic defect detector - Google Patents

Ceramic defect detector

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JPH0495862A
JPH0495862A JP21368490A JP21368490A JPH0495862A JP H0495862 A JPH0495862 A JP H0495862A JP 21368490 A JP21368490 A JP 21368490A JP 21368490 A JP21368490 A JP 21368490A JP H0495862 A JPH0495862 A JP H0495862A
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隆 内藤
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NipponDenso Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To detect a defect existing on a surface or inside simply, securely and non-destructively by applying a convergent light beam on one of faces and sensing transmitted light from a position distant from a convergence center position of the light. CONSTITUTION:A laser beam emitted from a laser generator 11 is, via a light focusing device 12, focused on a rear unit of ceramic 14 which is placed on a mount 13, while transmitted light 15 which has passed through the ceramic 14 forms an image 16 and detected 17 at the laser beam level through a measurement window at a position distant from a convergence center position. Since the mount 14 rotates and moves with the ceramic 14 mounted thereon at this time, the measurement window part is displaced according to the movement. When there is a defect as a sufficiently large crack on the crack on the ceramic, light incident to the defect is reflected and refracted to depart from a scattered state and a state of an intensity distribution changes, so that the measurement of a change in the detection level allows the ceramic defect to be detected simply, securely and non-destructively.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、セラミックの表面あるいは内部に存在する
クラックのような欠陥を、非破壊で検出するセラミック
の欠陥検出装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a ceramic defect detection device that non-destructively detects defects such as cracks existing on the surface or inside of a ceramic.

[従来の技術] 例えば圧電素子として知られているPZT素子を、間に
電極層を挟んで複数枚積層し、印加電圧を制御すること
によって伸長制御するアクチュエータを構成することか
知られている。この様な構成のアクチュエータを構成す
る場合、多数積層して使用されるPZT素子の中の1個
にでも電流のリークがあると、高電圧を印加することが
できな(なり、アクチュエータとしての機能が無(なる
[Prior Art] For example, it is known that a plurality of PZT elements known as piezoelectric elements are stacked with electrode layers in between to form an actuator that controls expansion by controlling applied voltage. When configuring an actuator with such a configuration, if there is a current leak in even one of the PZT elements used in a large number of stacked layers, high voltage cannot be applied (and the function of the actuator is impaired). There is nothing (naru).

したがって、例えば80枚のPZT素子を積層してアク
チュエータを構成するようにした場合、PZT素子個々
の品質レベルは、アクチュエータとしての品質レベルよ
りも2桁高い信頼性が要求される。
Therefore, for example, when 80 PZT elements are stacked to form an actuator, the quality level of each PZT element is required to be two orders of magnitude higher in reliability than the quality level of the actuator.

しかし、PZT素子のようなセラミックは脆性材料であ
るため、その加工工程において加わる各種応力によって
、希に微細なりラックが発生し、この素子の絶縁耐圧が
低下して電流リークの原因となる。
However, since a ceramic such as a PZT element is a brittle material, microscopic racks are occasionally generated due to various stresses applied during the processing process, which lowers the dielectric strength of the element and causes current leakage.

脆性材料であるセラミックを構造材として利用した場合
、その表面あるいは内部に存在する微細な欠陥(クラッ
ク、異物等)が集中応力の起点となって、容易に破壊に
至ることも知られている。
It is also known that when ceramic, which is a brittle material, is used as a structural material, minute defects (cracks, foreign objects, etc.) existing on its surface or inside can become a starting point for concentrated stress, easily leading to fracture.

したがって、この様なセラミックに係る技術分野におい
ては、セラミックの表面あるいは内部の欠陥の有無を簡
単な設備を使用して、非破壊的に且つ確実に検出する技
術の確立が、広く望まれている。
Therefore, in the technical field related to ceramics, it is widely desired to establish a technology that non-destructively and reliably detects the presence or absence of defects on the surface or inside of ceramics using simple equipment. .

この様なセラミック材料の欠陥を検出する手段としては
、X線、超音波、染色等の非破壊検査方法が知られてい
る。しかし、X線を透過することによって欠陥を検出す
る検査方法にあっては、例えば蛇行した幅の狭いクラッ
クを検出することが困難であり、また人体に悪影響を与
えるX線を使用するものであるため、安全面に対する管
理運用も煩雑である。超音波を使用する探傷方法にあっ
ては、欠陥を発見することができても、その欠陥の種類
を把握することが困難である。また超音波伝搬媒質(水
、アルコール等)の汚れによる誤検出も発生するため媒
質の管理等も必要となる。さらに染色探傷法の場合には
、内部の欠陥を検出することは不可能であり、表面欠陥
であっても、染色、乾燥、洗浄、検査の工程が複雑で、
面粗度か粗い場合、染色液が残って誤検出も生ずるため
、その適用範囲が限定される。
Non-destructive testing methods such as X-rays, ultrasonic waves, and dyeing are known as means for detecting defects in such ceramic materials. However, with inspection methods that detect defects by transmitting X-rays, it is difficult to detect, for example, meandering, narrow cracks, and X-rays that have a negative impact on the human body are used. Therefore, management and operation regarding safety is also complicated. In flaw detection methods that use ultrasonic waves, even if defects can be discovered, it is difficult to determine the type of the defect. In addition, erroneous detection may occur due to contamination of the ultrasonic propagation medium (water, alcohol, etc.), so management of the medium is also required. Furthermore, in the case of dyeing flaw detection, it is impossible to detect internal defects, and even for surface defects, the dyeing, drying, cleaning, and inspection processes are complicated.
If the surface is rough, the staining solution may remain and cause false detections, which limits its applicability.

[発明が解決しようとする課題〕 この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、内部
さらに表面等の欠陥の発生位置や欠陥形状等に捕られれ
ることなく、簡単に且つ確実に欠陥の存在を検出するこ
とができる非破壊的なセラミックの欠陥検出装置を提供
しようとするものである。
[Problems to be Solved by the Invention] This invention has been made in view of the above points, and is capable of easily and reliably removing defects without being concerned about the location or shape of the defect inside or on the surface. The present invention aims to provide a non-destructive ceramic defect detection device capable of detecting the presence of.

[課題を解決するための手段〕 この発明に係るセラミックの欠陥検出装置は、被検査体
であるセラミックの一方の面に集束した例えばレーザ光
を当て、このレーザ光の集束中心位置から特定される距
離離れて設定された検出手段で前記セラミックを透過し
たレーザ光を検知し、セラミックを透過したレーザ光の
レベルが検出されるようにする。この場合、この検出手
段で検出される前記セラミックの検出位置を、前記レー
ザ光の集束中心位置に対して移動変化させ、検出レベル
の変化状態を計測するようにしている。
[Means for Solving the Problem] A ceramic defect detection device according to the present invention applies focused laser light, for example, to one surface of a ceramic that is an object to be inspected, and identifies the defect from the focused center position of the laser light. The laser light that has passed through the ceramic is detected by a detection means set at a distance, and the level of the laser light that has passed through the ceramic is detected. In this case, the detection position of the ceramic detected by the detection means is moved and changed with respect to the focusing center position of the laser beam, and the state of change in the detection level is measured.

[作用] この様に構成されるセラミックの欠陥検出装置において
、検出手段で検出されるセラミック上の位置が、レーザ
光の集束中心位置との関係で変化されると、セラミック
に存在するクラック等の欠陥位置に関連して、セラミッ
クを透過したレーザ光の強度が変化し、特定された位置
に設定された検出手段で検出されるレーザ光レベルが変
化する。
[Function] In the ceramic defect detection device configured as described above, when the position on the ceramic detected by the detection means is changed in relation to the focus center position of the laser beam, cracks etc. existing in the ceramic can be detected. In relation to the defect position, the intensity of the laser light that has passed through the ceramic changes, and the level of the laser light detected by the detection means set at the specified position changes.

例えば、欠陥位置がレーザ光の集束中心位置の方向に向
けて、検出手段の位置の外側がら接近するとき、欠陥位
置が検出手段の直前の位置に到来すると、レーザ光は欠
陥に反射されてレベルが高くなる。そして、欠陥位置と
検出手段の位置とが一致すると、レーザ光は検出手段に
入射されず、検出レベルが低下する。すなわち、検出手
段における検出レベルの変化を観Iノすることによって
、セラミック内の欠陥が確実に検出できる。
For example, when the defect position approaches the position of the detection means from the outside in the direction of the focus center position of the laser beam, when the defect position arrives at the position immediately in front of the detection means, the laser beam is reflected by the defect and leveled. becomes higher. When the defect position and the position of the detection means match, the laser beam is not incident on the detection means, and the detection level decreases. That is, defects in the ceramic can be reliably detected by observing changes in the detection level in the detection means.

[発明の実施例] 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。[Embodiments of the invention] Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は基本的な構成を示すもので、強い光を発生し照
射する手段の一種であるレーザ発生器11を備える。こ
のレーザ発生器11がら放射されたレーザ光は、光学レ
ンズ等による光集束装置12を介して、駆動装置を含む
載置台13に設定したセラミック14の裏面部に集束す
る。そして、このセラミック14を透過した透過光15
は、レンズ等による結像装置16で結像し、検出器17
で結像されたレーザ光レベルを検出し、電気的な信号に
変換させる。この検出器17で検出された信号は、コン
ピュータ等によって構成される制御回路18に入力され
、適宜ディジタル的に記憶処理され、欠陥検出処理に供
される。この制御回路18では、セラミック14を載置
した載置台13を駆動制御し、またレーザ発生器11の
制御も行う。
FIG. 1 shows the basic configuration, which includes a laser generator 11, which is a type of means for generating and irradiating strong light. Laser light emitted from this laser generator 11 is focused on the back surface of a ceramic 14 set on a mounting table 13 including a driving device via a light focusing device 12 such as an optical lens. Transmitted light 15 transmitted through this ceramic 14
is imaged by an imaging device 16 such as a lens, and a detector 17
The level of the focused laser light is detected and converted into an electrical signal. The signal detected by this detector 17 is input to a control circuit 18 constituted by a computer or the like, is digitally stored and processed as appropriate, and is subjected to defect detection processing. This control circuit 18 drives and controls the mounting table 13 on which the ceramic 14 is placed, and also controls the laser generator 11.

ここで、載置台13はセラミック14を乗せた状態で回
転され、また直線的に移動されるもので、第2図で示す
ように集束された入射レーザ光の中心位置Aに対して、
この中心位置から特定される距離Xo離れた位置に測定
ウィンドBが設定される。
Here, the mounting table 13 is rotated and linearly moved with the ceramic 14 placed thereon, and as shown in FIG.
A measurement window B is set at a position separated by a specified distance Xo from this center position.

この場合、載置台13によってセラミック14が移動さ
れ、このセラミック14を透過した光が結像される検出
器17においては、セラミック14の移動に伴って変化
する部位となる測定ウィンド部を透過したレーザ光強度
を検出させるようにする。
In this case, the ceramic 14 is moved by the mounting table 13, and in the detector 17 where the light that has passed through the ceramic 14 forms an image, the laser that has passed through the measurement window, which is a part that changes as the ceramic 14 moves, is Allow the light intensity to be detected.

第3図はより具体的にした構成を示すもので、半導体レ
ーザ111によってレーザ光を発生するもので、この半
導体レーザ111は制御回路18からの制御指令の与え
られるレーザ制御回路112によって駆動される。載置
台13は、モータ131によって駆動される例えばリン
グ状の回転ステージ132を備え、この回転ステージ1
32上には透明板133を乗せる。そして、この透明板
133の上に板状のセラミック14が載置設定されるよ
うにする。モータ131は制御回路18によって指令さ
れるモータ制御回路134によって回転制御され、セラ
ミック14はこのモータ131の回転によって、任意な
角度で回転可能な状態に設定される。
FIG. 3 shows a more specific configuration, in which laser light is generated by a semiconductor laser 111, and this semiconductor laser 111 is driven by a laser control circuit 112 that receives control commands from a control circuit 18. . The mounting table 13 includes, for example, a ring-shaped rotation stage 132 driven by a motor 131.
A transparent plate 133 is placed on top of 32. Then, a plate-shaped ceramic 14 is placed on top of this transparent plate 133. The rotation of the motor 131 is controlled by a motor control circuit 134 commanded by the control circuit 18, and the ceramic 14 is set to be rotatable at any angle by the rotation of the motor 131.

半導体レーザ111は、詳細は図示していないが先端に
集束レンズを備えているもので、この集束レンズで集束
された出力レーザ光は、回転ステージ132の下方向か
らセラミック14の裏面に照射される。この場合、例え
ば半値幅が約100μmのスポット照明が行われるよう
にする。
Although the details are not shown, the semiconductor laser 111 is equipped with a focusing lens at its tip, and the output laser beam focused by this focusing lens is irradiated onto the back surface of the ceramic 14 from below the rotation stage 132. . In this case, for example, spot illumination with a half width of about 100 μm is performed.

結像装af1Bは、対物レンズ161および鏡筒162
によって構成され、セラミック14を透過したレーザ光
か検出器を構成するCCDカメラ171の受光面に結像
されるようにする。すなわち、このCCDカメラ171
1鏡筒162、および対物レンズ181によってビデオ
カメラ付き顕微鏡が構成されるもので、この顕微鏡の焦
点がセラミック14の表面に合わせられるようになり、
このセラミック14の表面輝度をディジタル値に変換し
た後、制御回路18を構成するコンピュータの記憶装置
に記憶させるようにする。
The imaging device af1B includes an objective lens 161 and a lens barrel 162.
The laser beam transmitted through the ceramic 14 is imaged on the light receiving surface of a CCD camera 171 forming a detector. That is, this CCD camera 171
1 lens barrel 162 and objective lens 181 constitute a microscope equipped with a video camera, and the focus of this microscope is set on the surface of the ceramic 14.
After converting the surface brightness of the ceramic 14 into a digital value, it is stored in a storage device of a computer constituting the control circuit 18.

第4図はCCDカメラ171で撮像された画像を示して
いるもので、設定された計測視野(例えば約1.5+a
w2)の中央部分にレーザ光を集束させた光源20が設
定され、この光源20から少し離れた位置に数個所の計
測ウィンド211 、212 、・・・が設定される。
FIG. 4 shows an image taken by the CCD camera 171, which shows the set measurement field of view (for example, about 1.5 + a
A light source 20 that focuses a laser beam is set at the center of w2), and several measurement windows 211, 212, . . . are set at positions slightly away from this light source 20.

そして、その各ウィンド211.212、・・・それぞ
れの構成画素の輝度データを平均して検出信号とする。
Then, the luminance data of the constituent pixels of each window 211, 212, . . . are averaged and used as a detection signal.

この状態で回転ステージ132は特定される回転角、例
えば0.5”間隔で回転され、その各回転角それぞれに
対応する平均輝度データをプロットして、測定データと
する。
In this state, the rotation stage 132 is rotated at specified rotation angles, for example, at intervals of 0.5'', and average luminance data corresponding to each rotation angle is plotted and used as measurement data.

この第3図で示した装置では、カメラ171で撮像した
画像を、各回転角毎に画像記憶と共に各ウィンド内の平
均輝度を計算しなければならない。
In the apparatus shown in FIG. 3, the image taken by the camera 171 must be stored for each rotation angle, and the average brightness within each window must be calculated.

したがって、計測に時間を要することがある。Therefore, measurement may take time.

第5図はこの様な点を考慮した実施例を示すもので、回
転台30の上に乗せたセラミック14の外周部に、半導
体レーザ111から発生され集束されたレーザ光を、ミ
ラー31で反射して照射する。そして、セラミック14
を透過した光を、測定ウィンドに相当する大きさのフォ
トダイオード172上に結像させ、このダイオード17
2で検出されたレーザ光レベルに対応した信号を、適宜
増幅器32で増幅して出力させるようにする。
FIG. 5 shows an embodiment that takes these points into consideration. Laser light generated from a semiconductor laser 111 and focused is reflected by a mirror 31 onto the outer periphery of a ceramic 14 placed on a rotary table 30. and irradiate it. And ceramic 14
The light that has passed through is focused on a photodiode 172 of a size corresponding to the measurement window, and this diode 17
A signal corresponding to the laser light level detected in step 2 is appropriately amplified by an amplifier 32 and output.

第6図の(A)で示されるように欠陥の無いセラミック
14においても、例えば気孔35が存在する。
As shown in FIG. 6A, even in the ceramic 14 without defects, pores 35 are present, for example.

したがって、集束されたレーザ光が照射されると、この
入射光は気孔35によって散乱され、散乱光となって減
衰しながらセラミック14を透過する。したがって、こ
のセラミック14を透過する光のセラミック表面におけ
る単位面積当りの強度分布は、同図の(B)で示すよう
に入射レーザ光の集束中心位置で最も強く、この中心位
置から離れるにしたがって徐々に減衰している。
Therefore, when the focused laser beam is irradiated, the incident light is scattered by the pores 35, becomes scattered light, and passes through the ceramic 14 while being attenuated. Therefore, the intensity distribution per unit area of the light transmitted through the ceramic 14 on the ceramic surface is strongest at the focal point of the incident laser beam, as shown in (B) in the same figure, and gradually increases as the distance from this central position increases. It is attenuating.

また、第7図の(A)で示すように、気孔35より充分
に大きなりラックのような欠陥36が存在すると、この
欠陥36部に入射した散乱光は、欠陥3B部で反射、屈
折する影響を受けて、第6図で示した散乱状態から逸脱
した状態となり、セラミック14を透過した光の強度分
布は第7図の(B)で示すようになる。
Furthermore, as shown in FIG. 7(A), if there is a rack-like defect 36 that is sufficiently larger than the pore 35, the scattered light incident on the defect 36 will be reflected and refracted at the defect 3B. As a result, the scattering state deviates from that shown in FIG. 6, and the intensity distribution of the light transmitted through the ceramic 14 becomes as shown in FIG. 7(B).

すなわち、欠陥36の面に当った光は、この欠陥36の
面で反射されて、中心位置からの減衰曲線から異なる状
態となり、さらに欠陥36が存在する位置では、透過光
レベルが急激の立ち下がる。
In other words, the light that hits the surface of the defect 36 is reflected by the surface of the defect 36, resulting in a different state of attenuation curve from the central position, and furthermore, at the position where the defect 36 exists, the transmitted light level drops sharply. .

このため、載置台I3に乗せられたセラミック14が、
集束されたレーザ光の中心位置に対して移動されたとき
、すなわち欠陥36の位置と入射光の中心位置との相対
距離が変化されたとき、第7図で示した透過光の強度分
布の状態が変化する。
Therefore, the ceramic 14 placed on the mounting table I3 is
When the center position of the focused laser beam is moved, that is, when the relative distance between the position of the defect 36 and the center position of the incident light is changed, the state of the intensity distribution of the transmitted light shown in FIG. changes.

第8図はレーザ光の集束中心位置に対して、距離Xol
liすれた位置を透過した光を検出するフォトダイオー
ド等による光検出器40を設け、セラミック14を移動
させたときの透過光強度分布の状態を示すもので、まず
(A)図の状態では、欠陥36の位置が検出器40に対
して光の集束中心lより外側に位置する。この状態では
、集束中心Iからの光が欠陥36で反射されて検出器4
0に入射され、この検出器40において距離Xoに対応
する減衰曲線のレベルよりやや高いレベルの信号が検出
される。
Figure 8 shows the distance Xol with respect to the focusing center position of the laser beam.
This figure shows the state of the transmitted light intensity distribution when the ceramic 14 is moved with a photodetector 40 such as a photodiode that detects the light transmitted through the position where the light passes through the li. The position of the defect 36 is located outside the light focusing center l with respect to the detector 40. In this state, the light from the focusing center I is reflected by the defect 36 and detected by the detector 4.
0, and the detector 40 detects a signal at a level slightly higher than the level of the attenuation curve corresponding to the distance Xo.

具体的には図の左側から来た光が欠陥36によって散乱
されて、その左側はやや明るくなり、右側では逆に暗く
なる。このとき検出器40においては、その左側が明る
くなった影響を受けて出力が増加される。この現象はク
ラックのような欠陥36の存在によってのみ生ずる。
Specifically, light coming from the left side of the figure is scattered by the defect 36, making the left side slightly brighter and the right side darker. At this time, the output of the detector 40 is increased due to the influence of the left side becoming brighter. This phenomenon only occurs due to the presence of defects 36 such as cracks.

この様な状態からセラミック14が矢印で示すように移
動され、同図の(B)で示すように欠陥36の位置が、
検出器40の集束中心lに近付いた位置に移動されたと
すると、レーザ光は欠陥3Bによって遮られ、検出器4
0に対する入射光量は低くなり、検出レベルが低下する
。欠陥36が検出器40によるウィンド部を横切ると、
検出器40に入射すべき光が欠陥3Bによって散乱され
てウィンド部分の平均輝度が低下する。
From this state, the ceramic 14 is moved as shown by the arrow, and the position of the defect 36 is changed as shown in (B) of the same figure.
If the laser beam is moved to a position close to the focusing center l of the detector 40, the laser beam is blocked by the defect 3B, and the detector 4
The amount of incident light relative to 0 becomes low, and the detection level decreases. When the defect 36 crosses the window by the detector 40,
The light that should be incident on the detector 40 is scattered by the defect 3B, reducing the average brightness of the window portion.

同図の(C)で示すように、欠陥36が集束中心I、す
なわち光源と検出器40との間を移動しているときは、
この検出器40に入射される光は常に欠陥36によって
散乱され、検出器40で検出される輝度は減少した状態
を保つようになる。
As shown in (C) of the figure, when the defect 36 is moving between the focusing center I, that is, between the light source and the detector 40,
The light incident on the detector 40 is always scattered by the defect 36, and the brightness detected by the detector 40 remains in a reduced state.

そして、(D)図で示すように欠陥36がレーザ光の集
束中心Iを通過するときは、欠陥36の両側から光が照
射されるような状態となり、欠陥36による光の散乱が
打ち消され、したがって欠陥が存在しない場合と等価な
状態が出現し、検出器40で検出される光の平均輝度が
やや増加する。さらにセラミック14が移動されて、(
E)図で示すように欠陥36が集束中心Iを通過すると
、この欠陥36による散乱光が光源に加わるようになり
、検出器40で検出される光の強度はやや増加する。
When the defect 36 passes through the focusing center I of the laser beam as shown in FIG. Therefore, a state equivalent to the case where no defect exists appears, and the average brightness of the light detected by the detector 40 increases slightly. Further, the ceramic 14 is moved (
E) As shown in the figure, when the defect 36 passes through the focusing center I, the light scattered by the defect 36 is added to the light source, and the intensity of the light detected by the detector 40 increases slightly.

すなわち、この図の右からきた光が欠陥36によって散
乱され、右側はやや明るくなると共に、左側は逆に暗く
なる。この場合、右側の明るい部分が検出器40の位置
まで影響し、この検出器40で検出される信号のレベル
が増加するようになる。この様な現象はクラックのよう
な欠陥36の存在によってのみ生ずる。そして、欠陥3
6かさらに集束中心Iから離れると、この集束中心の光
源からの光のみが検出器40で検出されるようになる。
That is, light coming from the right side of this figure is scattered by the defect 36, and the right side becomes slightly brighter, while the left side becomes darker. In this case, the bright portion on the right side influences the position of the detector 40, and the level of the signal detected by this detector 40 increases. Such a phenomenon occurs only due to the presence of defects 36 such as cracks. And defect 3
6 or further away from the focusing center I, only the light from the light source at this focusing center is detected by the detector 40.

したがって、この(A)〜(E)で示したようにセラミ
ック14が移動されるときに検出器40で検出される輝
度レベルの変化パターンは、同図のCF)で示すように
なって、欠陥36が存在する場合の独特のパターンを表
現するようになる。この(F)図の信号パターンは、表
面のごみあるいは異物等によって生ずることはない。こ
の信号パターンでa −e点は、それぞれ(A)図〜(
E)図の状態にそれぞれ対応する。
Therefore, when the ceramic 14 is moved as shown in (A) to (E), the change pattern of the brightness level detected by the detector 40 becomes as shown in CF in the same figure, and the defect is detected. A unique pattern is expressed when 36 exists. The signal pattern shown in Figure (F) is not caused by dust or foreign matter on the surface. In this signal pattern, points a to e are shown in (A) to (A), respectively.
E) Each corresponds to the state shown in the figure.

この信号パターンで現れた2個所のピーク点aおよびe
は、欠陥36による散乱光の増加に起因するものである
のに対して、0点の落ち込み部分は、欠陥36が検出器
40の位置に到達しようとする透過光を遮るために生ず
る。したがって、この光が遮られる距離は、集束光源に
よるスポット光と検出器40との間隔のみによって定ま
るものであり、欠陥36を信号レベルの変化量ΔIと信
号幅りによって判断することができる。これは他の疑似
欠陥(ごみ、面粗度異常等)と明瞭に区別できる。
The two peak points a and e that appeared in this signal pattern
is caused by an increase in scattered light due to the defect 36, whereas the depressed portion at the 0 point occurs because the defect 36 blocks transmitted light attempting to reach the position of the detector 40. Therefore, the distance at which this light is blocked is determined only by the distance between the spot light from the focused light source and the detector 40, and the defect 36 can be determined based on the amount of change ΔI in the signal level and the signal width. This can be clearly distinguished from other pseudo defects (dust, abnormal surface roughness, etc.).

あるいはパターン認識技術によって、(F)図のパター
ンのみを検出することによっても区別することができる
Alternatively, discrimination can be made by detecting only the pattern shown in Figure (F) using pattern recognition technology.

第9図は欠陥検出信号パターンの実際の例を示している
FIG. 9 shows an actual example of a defect detection signal pattern.

第10図は欠陥36を検出した検出信号パターンの強度
変化量ΔIが、集束中心位置に対応する光源と検出器4
0との相対位置で最大値を持つことを示している。
FIG. 10 shows that the amount of intensity change ΔI of the detection signal pattern that detected the defect 36 corresponds to the light source and detector 4 corresponding to the focal center position.
It shows that it has a maximum value at a position relative to 0.

光源から放射される光量が一定であるとしたとき、検出
器40が光源から受は取る散乱光の強度および強度変化
量ΔIは、検出器40が光源に近付くにしたがって指数
関数的に増加する。しかし、光源の光の広がりの範囲内
にまで検出器40が接近する状態となると、欠陥36の
移動に伴う光の散乱が、必ずしも検出器40への光の伝
搬を遮らないため、散乱光の強度は増加するが、強度変
化量ΔIは増加しない。検出器40がさらに光源に近付
くようになると、散乱光の強度はさらに増加するように
なるが、逆に強度変化量ΔIが益々減少する。したがっ
て、光源の広がりの外周部においてのみ、欠陥検出信号
の強度変化量ΔIが最大となる。
Assuming that the amount of light emitted from the light source is constant, the intensity of the scattered light that the detector 40 receives from the light source and the amount of change in intensity ΔI increase exponentially as the detector 40 approaches the light source. However, when the detector 40 approaches within the range of the light spread of the light source, the scattering of light accompanying the movement of the defect 36 does not necessarily block the propagation of the light to the detector 40. Although the intensity increases, the intensity change amount ΔI does not increase. As the detector 40 comes closer to the light source, the intensity of the scattered light further increases, but conversely, the amount of change in intensity ΔI decreases more and more. Therefore, the intensity change amount ΔI of the defect detection signal is maximum only at the outer periphery of the spread of the light source.

第11図は光源と検出器40との間隔XOと信号幅りと
の関係を示している。
FIG. 11 shows the relationship between the distance XO between the light source and the detector 40 and the signal width.

セラミックを透過した光によって欠陥を検出すること、
また光量の変化を光検出器によって検出することも従来
から知られているが、実施例で示した装置にあっては、
欠陥36に光を照射すると共にこの欠陥36を移動させ
、検出器40で検出された光量の変化のパターンを観測
するようにしている。
detecting defects by light transmitted through the ceramic;
It has also been known for a long time to detect changes in the amount of light using a photodetector, but in the device shown in the example,
The defect 36 is irradiated with light and the defect 36 is moved, and the pattern of change in the amount of light detected by the detector 40 is observed.

そして、この信号パターンの状況によって、クラックの
ような欠陥40の存在を観測するようにして、クラック
欠陥のみが、表面のごみ、異物等と明確に識別されて検
出されるようにしている。
The presence of defects 40 such as cracks is then observed depending on the condition of this signal pattern, so that only crack defects can be clearly distinguished from surface dust, foreign matter, etc. and detected.

[発明の効果コ 以上のようにこの発明に係る欠陥検出装置によれば、セ
ラミックの内部に存在するクラックのような欠陥が、非
破壊的な手法によって明確に且つ簡単に識別して検出で
きるものであり、各種セラミック素子部材の品質管理に
効果的に使用できるようになる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the defect detection device of the present invention, defects such as cracks existing inside a ceramic can be clearly and easily identified and detected by a non-destructive method. Therefore, it can be effectively used for quality control of various ceramic element members.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の一実施例に係るセラミックの欠陥検
出装置を概略的に説明する構成図、第2図は測定レーザ
光と測定ウィンドとの関係を説明する図、第3図はより
具体的にした実施例を示す図、第4図はこの実施例にお
けるCCDカメラの画像の状態を説明する図、第5図は
さらに他の実施例を説明する構成図、第6図は欠陥の無
いセラミックにおける光散乱の状態を説明する図、第7
図はセラミックに欠陥が存在する場合の光散乱の状態を
説明する図、第8図の(A)〜(E)はそれぞれ欠陥部
分を移動させた状態における透過光の強度パターンを示
す図、同図の(F)は検出信号パターンを示す図、第9
図は信号パターンの具体例を示す図、第10図は検出器
の位置に対する検出強度変化の関係を説明する図、第1
1図は検出器の位置に対する信号の関係を説明する図で
ある。 1ル一ザ発生器、111・・・半導体レーザ、12・・
・光集束装置、13・・・載置台、14・・・セラミッ
ク(被検出体)、15・・・透過光、16・・・結像装
置、17.40・・・検出器、171 ・CCDカメラ
、172・・・フォトダイオード、18・・・制御回路
。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第 図 第 図 第4 図 第 図 第6図 第 図 移動距離X 第9 図 第10園
FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a ceramic defect detection device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram illustrating the relationship between a measurement laser beam and a measurement window, and FIG. 3 is a more detailed diagram. FIG. 4 is a diagram illustrating the state of the image of the CCD camera in this embodiment. FIG. 5 is a configuration diagram illustrating another embodiment. FIG. Diagram explaining the state of light scattering in ceramic, No. 7
The figure is a diagram explaining the state of light scattering when a defect exists in the ceramic, and (A) to (E) in Figure 8 are diagrams showing the intensity pattern of transmitted light when the defective part is moved, respectively. (F) in the figure shows the detection signal pattern, No. 9
The figure shows a specific example of a signal pattern.
FIG. 1 is a diagram illustrating the relationship of signals to the position of a detector. 1 laser generator, 111... semiconductor laser, 12...
- Light focusing device, 13... Mounting table, 14... Ceramic (object to be detected), 15... Transmitted light, 16... Imaging device, 17.40... Detector, 171 - CCD Camera, 172...Photodiode, 18...Control circuit. Applicant's representative Patent attorney Takehiko Suzue Figure Figure 4 Figure Figure 6 Figure Travel distance X Figure 9 Figure 10

Claims (1)

【特許請求の範囲】 光を発生する光発生手段と、 この手段で発生された光を被検出体であるセラミックの
一方の面に集束する光集束手段と、前記セラミックを透
過した光を、前記光の集束中心位置から特定される距離
離れた位置で検知し、その検知レベルに対応した信号に
変換する検出手段と、 この検出手段で検出される前記セラミックの検出位置を
、前記光の集束中心位置に対して移動変化させる制御手
段とを具備し、 前記セラミックの検出位置の変化に伴い、前記検出手段
で検出される光強度の変化を測定するようにしたことを
特徴とするセラミックの欠陥検出装置。
[Scope of Claims] A light generating means for generating light; a light focusing means for focusing the light generated by the means on one surface of a ceramic which is a detected object; a detection means for detecting a position a specified distance away from the center of light convergence and converting it into a signal corresponding to the detection level; A control means for moving and changing the ceramic according to the position thereof, and a change in light intensity detected by the detection means is measured as the detection position of the ceramic changes. Device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117782823A (en) * 2024-02-23 2024-03-29 易事特智能化系统集成有限公司 Photovoltaic material detection equipment

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