JPH0640076B2 - ライン状光源を用いた欠陥検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、シート状材料を検査対象物として、それに存
在する傷等の欠陥の検出を目的とした欠陥検査装置に関
するものである。

〔従来の技術〕

表面が平滑なシート状材料に存在する傷等の欠陥の検出
を目的として、走行するそのシート状材料にライン状光
源から光を照射し、もし傷等の欠陥が存在した場合、そ
の傷によって例えば乱反射された散乱光をラインＣＣＤ
カメラ等のモニターカメラで読み取り、その信号を画像
処理して、検査対象物に傷等の欠陥が存在することを検
知する装置が、最近数多く使用されるようになってきて
いる。

このような欠陥検査装置による欠陥検出の原理を第６Ａ
図、第６Ｂ図及び第７Ａ図、第７Ｂ図を用いて説明す
る。

第６Ａ図及び第６Ｂ図の場合は、検査対象物６の検査面
は光をほぼ一様に反射するような鏡面であり、光はこの
検査面に対してθ_２の角度で照射される。但し、ライン
状光源７は図面の紙面に垂直な方向に延びて配されてい
る。もし、前記検査面に欠陥が無い場合には第６Ａ図の
ように入射光と対称な方向にのみ光が反射して、ＣＣＤ
カメラ８には光は入射しないが、検査面に傷等の欠陥１
２が存在する場合には第６Ｂ図のようにその欠陥１２の
部分で光は乱反射して散乱光が発生する。そしてこの散
乱光の一部がラインＣＣＤカメラ８に入射して、その傷
等の欠陥の存在を検知することができる。

また、検査対象物６が光を透過する材料である場合に
は、検査対象物６、光ファイバライン状光源７およびラ
インＣＣＤカメラ８を第７Ａ図に示すように配置して、
検査対象物６に光を透過させることによって検査対象物
６を検査することができる。この場合、欠陥のない部分
においては、透過光は同図のように進みラインＣＣＤカ
メラ８には入射しないが、傷等の欠陥１２がある部分で
は、第７Ｂ図に示すように欠陥１２によって発生する散
乱光の一部がラインＣＣＤカメラ８に入射して、その欠
陥を検出することができる。

上述のような欠陥検査装置において用いることのできる
ライン状光源としては、次のようなものがある。

蛍光灯 シート状材料の欠陥検査装置に用いる光源としては、３
０kHz 程度の高周波点灯のものが使用されている。

ライン状ハロゲンライト 光ファイバラインライト 光ファイバラインライトは、多数の光ファイバの一端を
円筒状に束ね、この円筒状端面より光を入射させ、他端
は一本一本をスポット光源として、これらを直線状に並
べて、直線状に並んだこれらのスポット光源より光を出
射させて、ライン状の光源を得るものである。

このようなライン状光源には、高輝度であること、検査
対象物が熱に弱い材質からできている場合には冷光源で
あることなどが要求されている。

しかし上記のような欠陥検査装置に従来用いられてきて
いるライン状光源およびについては、次のような問
題点があった。即ち、 の蛍光灯を用いた場合には、高輝度の光を得ることが
できなかった。

のライン状ハロゲンライトを用いた場合には、高輝度
の光を得ることはできるが、発熱するので冷光源ではな
かった。

一方、の光ファイバラインライトを用いた場合には、
高輝度の光を得ることができ、また冷光源であるので、
上記欠陥検査装置に用いて適切な光源である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、光ファイバから出射する光は指向性が強
いために次のような問題が生じていた。

これを第８図を用いて説明する。検査対象物に照射され
た光がその対象物に存在する傷によって散乱する強さ
は、光の照射方向と傷の存在する方向に依存する。即
ち、傷の方向が光の照射方向に対して垂直かこれに近い
場合は傷の検出精度は高いが、平行かこれに近い場合は
傷の検出精度は低くなってしまう。従来用いられてきた
光ファイバラインライトでは、第８図に示すように光フ
ァイバの光軸を一方向に揃えたものが用いられていた。
この場合、光は検査対象物６の平面上において第８図に
矢印で示した方向にのみ照射されるので、検査対象物６
に存在する傷ａのような方向の欠陥は検出できるが、傷
ｂのような方向の欠陥は、散乱光がほとんど発生しない
ため検出できなかった。なお、第８図において３は光フ
ァイバ、８はラインＣＣＤカメラである。

本発明の課題は、上述のような問題点を解消して、検査
対象物であるシート状材料に存在する様々な方向の傷等
の欠陥を精度良く検出できる欠陥検査装置を提供するこ
とである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題は本発明により次のようにして解決することが
できる。

即ち、本発明においては、ライン状光源として多数の光
ファイバの出射端を直線状に配列したスポット光源の列
を少なくとも二段設け、各列ごとに光ファイバ出射端か
ら出射する光の光軸方向を変えるようにしている。例え
ば、第１図に示すように、前記出射端の列を上下二段に
設け、これらの光ファイバ出射端の配列方向と各光ファ
イバ出射端から出射する光の光軸方向とのなす角度θ_０
を一方の列においては０゜＜θ_０＜９０゜、他方の列に
おいては９０゜＜θ_０＜１８０゜とする。

〔作用〕

本発明によれば、ライン状光源から出射する光の方向が
少なくとも二方向になるので、検査対象物の平面上にど
んな方向の傷等の欠陥が存在しても、この欠陥の方向と
平行でない方向から必ず光を照射することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例による欠陥検査装置を、第１図
〜第８図を参照しながら説明する。

第２図は、本実施例の欠陥検査装置の全体概略図であ
り、この装置を用いて次のようにしてシート状材料を検
査する。

即ち、シート状材料である検査対象物６は、図示省略し
た走行手段によって一定の速度で走行しており、この検
査対象物６の平面に向かってライン状光源７から光を照
射する。このとき、第６Ａ図に示した角度θ_２を例えば
４５゜とした。なおこの角度θ_２は０゜＜θ_２＜９０゜
の範囲で任意に設定することができる。

検査対象物６の表面上に傷等の欠陥が存在すると第６Ｂ
図に示したように散乱光が発生するが、この散乱光をラ
インＣＣＤカメラ８で検出し、その検出信号を画像処理
装置９で処理して欠陥の存在を検知する。その結果は、
例えばブラウン管のような画像表示装置１１に表示させ
ることができ、また、検出した欠陥についての必要なデ
ータの処理および欠陥検出の警報出力等はマイクロコン
ピュータ１０によって行うことができる。

第３Ａ図に本実施例において用いた光ファイバライン状
光源７の外観を示す。同図において光ファイバ３として
は、例えば三菱レイヨン(株)製のエスカ（商品名）と呼
ばれる径 0.5mmのものを用いることができる。この光フ
ァイバ３を多様用いて、一方の端部を円筒のバンドル状
に束ね、これをバンドル部口金４によって保持する。そ
して、それによって形成される端面５を光の入射端とす
る。光ファイバ３の他方の端部は、一本づつ直線状に配
列してライン部口金２の中に保持し、これらの端面１を
光の出射端とする。

なお、光の入射端である端面５における光ファイバの配
列および光の出射端である端面１における光ファイバの
配列は、光源班の影響を減少させるために互いにランダ
ムにしてある。

本実施例の光ファイバライン状光源７では、光ファイバ
出射端を直線状に配列して形成される列を、第３Ａ図の
ように上下方向に二列設けてある。そして、光ファイバ
出射端を直線状に配列した方向（第３Ａ図においてはラ
イン部口金２の長手方向）と光ファイバ中心軸との成す
角度θ_１は、第３Ｂ図に示すように光ファイバの上の列
では60゜、下の列では１２０゜としてある。

この場合、光の出射端である光ファイバの端面１は、第
３Ｂ図に示したようにライン部口金２の前面方向と一致
させてあるので、この端面１が光ファイバの中心軸とな
す角度θ_３はθ_１と等しい。従って、光が端面１から出
てくるときは、この端面１において光は屈折する。例え
ば、θ_１＝θ_３＝６０゜の場合には、光は第５図に示す
ようなパターンで放射されるので、光の出射角度θ_０は
同図に示すように６０゜よりかなり小さくなる。また、
θ_１＝θ_３＝１２０゜の場合の光の放射パターンは、第
５図に示す角度０゜の点と光ファイバ３の端面１の中心
点とを結ぶ線に関して、第５図に示したパターンと対称
になる。

本実施例のように、θ_１＝θ_３＝６０゜とした場合は、
第５図に示したようにθ_０はかなり小さくなるので、θ
_１（およびθ_３）をそれほど小さくしなくとも、光をか
なり横方向に出すことができる。一方、所望のθ_０に対
する光ファイバ３の傾斜角度θ_１を決定するときは、光
は端面１において上述のように屈折するので、このこと
を考慮に入れなければならない。

また、本実施例の場合とは異なって、光の出射端となる
光ファイバの端面１をθ_３＝９０゜（即ち、端面１が光
ファイバ中心軸と直角）とすることもできる。この場合
には、第４図に示すように光が端面１で屈折しないの
で、θ_０＝θ_１となる。このときの光の出射角度θ
_０は、第５図の例の場合と比較して小さくなり得ず、も
し第５図の例におけるθ_０と同じ角度にする場合には、
θ_１を更に小さい角度にしなければならない。また、多
数の光ファイバの端面１を全て第４図の例のように揃え
るのは製造上困難なことが多い。

第５図に示した実施例の場合には、光ファイバをライン
部口金に保持してから光ファイバの端部を研摩すること
によって、所定の形状に端面１を容易に加工することが
できる。

以上の光ファイバライン状光源７を用いて、試験対象物
に光を出射した場合の平面図を、第１図に示す。同図に
示したように、光源７から光は互いに交差する方向に出
てくるので、本実施例の欠陥検査装置を用いた場合に
は、傷ａのような方向の欠陥のみならず、第８図で示し
たように従来の装置では検出できなかった傷ｂのような
方向の欠陥に対しても光が平行になることはなく、この
ような方向の欠陥も確実に検出できる。

また、更に光の出る方向を多様にするには、θ_１を何段
階にも変えてやればよいことは明らかである。

本発明による欠陥検査装置は、上述のような構成とする
ことによって欠陥を検出するのであるから、検査対象物
となるシート状材料は、金属材料、樹脂材料、フィルム
などのようにそれらの表面が平滑状態であって、光をほ
ぼ一様に反射できるものか、或いは光を透過できるもの
であればよい。また、検査対象となる欠陥は、通常、表
面に存在する欠陥であるが、光を透過する材料の場合に
は、表面欠陥のみならず、内部に存在する欠陥まで検出
することが可能である。

なお、本発明においては、光ファイバの直径が0.1 から
３mm前後のものまで使用できる。また、径の極めて細
い、例えば直径５〜２００μｍのような光ファイバを束
ねて一本にしたものを、各スポット光源として用いるこ
ともできる。

また、ライン状光源の長さは、検査対象物の幅に合せ
て、任意に選ぶことができる。

〔発明の効果〕

本発明は上述のような構成としているので、検査対象物
であるシート状材料に存在する欠陥がどんな方向であっ
ても、この欠陥の方向と平行でない方向から必ず光を照
射することができる。従って、欠陥の検出精度が、従来
の欠陥検査装置と比較して格段に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例による欠陥検査装置の光出射部の平面
図、第２図は同上の欠陥検査装置の全体図、第３Ａ図は
本実施例において用いた光ファイバライン状光源の外観
図、第３Ｂ図は同上の光ファイバの傾斜方向を示す概念
図、第４図はθ_３＝９０゜の場合の光ファイバからの光
の放射パターン図、第５図はθ_３＝６０゜の場合の光フ
ァイバからの光の放射パターン図、第６Ａ図および第６
Ｂ図は光が反射する場合の欠陥検出の原理を示した図、
第７Ａ図および第７Ｂ図は光が透過する場合の欠陥検出
の原理を示した図、第８図は従来の欠陥検査装置の光出
射部の平面図である。 なお図面に用いた符号において、 １……光ファイバ端面（出射端） ３……光ファイバ ５……光ファイバ端面（入射端） ６……検査対象物 ７……光ファイバライン状光源 ８……ラインＣＣＤカメラ ９……画像処理装置 １０……マイクロコンピュータ １１……画像表示装置 である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−11154（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−104872（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−128355（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−116256（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スポット光源を直線状に配列したライン状
   光源を用いてシート状材料に存在する欠陥を検出するよ
   うにした欠陥検査装置において、 前記ライン状光源として、多数の光ファイバの出射端を
   直線状に配列したものを用い、かつ、 この直線状に配列した前記光ファイバ出射端の列を複数
   段に設けて、 各列ごとに、前記光ファイバ出射端から出射する光の光
   軸方向を変えるようにしたことを特徴とする装置。
2. 【請求項２】直線状に配列した前記光ファイバ出射端の
   列を２段に設け、これらの光ファイバ出射端の配列方向
   と各光ファイバ出射端から出射する光の光軸方向とのな
   す角度θ_０を、一方の列においては０゜＜θ_０＜９０
   ゜、他方の列においては９０゜＜θ_０＜１８０゜とした
   ことを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】前記ライン状光源から前記シート状材料を
   経た光を検知する固体撮像装置と、この固体撮像装置か
   ら得られた信号を処理する画像処理装置とを夫々具備す
   ることを特徴とする請求項１又は２記載の装置。