JPH0843077A - Surface inspection method and apparatus - Google Patents

Surface inspection method and apparatus

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JPH0843077A
JPH0843077A JP17894394A JP17894394A JPH0843077A JP H0843077 A JPH0843077 A JP H0843077A JP 17894394 A JP17894394 A JP 17894394A JP 17894394 A JP17894394 A JP 17894394A JP H0843077 A JPH0843077 A JP H0843077A
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JP
Japan
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measured
force
probe
component
measuring
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JP17894394A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuaki Adachi
光明 足立
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

PURPOSE:To objectively and quantitatively measure such surface characteristics as scratch and roughness. CONSTITUTION:The surface of an object 4 to be measured is scanned by making a small probe 3 into contact with the surface, the force acting on the probe 3 in this case, is detected as each component force of X, Y, and Z by a force detection part 2, and the scratch of the object 4 to be measured is evaluated by the neural network part of a judgment part 10 according to the amount of waveform characteristic of the component forces.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、被測定物の微小な傷の
検出、さらには表面ざらつき、滑らかさを評価する表面
検査装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface inspection device for detecting minute scratches on an object to be measured and for evaluating surface roughness and smoothness.

【0002】[0002]

【従来の技術】被測定物の表面にある微小な傷を検出し
たり、又は表面ざらつきや滑らかさを評価する場合は、
熟練作業者が被測定物の表面を直接手指などで触れた
り、必要に応じて容易された標準品を用いて接触の感覚
を比較し、その比較感覚により判定を行っている。
2. Description of the Related Art When detecting minute scratches on the surface of an object to be measured or when evaluating surface roughness or smoothness,
A skilled worker directly touches the surface of the object to be measured with a finger or the like, or compares a feeling of contact by using a standard product that is facilitated as necessary, and makes a judgment based on the comparative feeling.

【0003】このような人間の感覚による検査では、た
とえ標準品との比較を行うなどの工夫をしても、客観的
・定量的な判定を行うことは困難である。このため、例
えば機能部品の検査等では、性能検査と関係づけて厳密
な評価基準を決定することが不可能である。
In such an inspection by the human sense, it is difficult to make an objective and quantitative judgment even if the comparison with a standard product is made. For this reason, for example, in the inspection of functional parts, it is impossible to determine a strict evaluation standard in association with the performance inspection.

【0004】又、個人の感覚の鋭敏さの違い、体調や気
分の相違等により判定がばらつく虞がある。一方、表面
形状測定を自動化した触針式表面形状測定装置がある。
この測定装置は、触針を被測定物表面上に2次元的に走
査し、このときの触針の動きから被測定物の表面形状の
情報を得るのである。
Further, there is a possibility that the judgment may vary due to the difference in the sharpness of the individual's sense, the difference in the physical condition and the mood. On the other hand, there is a stylus type surface profile measuring device that automates surface profile measurement.
This measuring device two-dimensionally scans the surface of the object to be measured with a stylus, and obtains information on the surface shape of the object to be measured from the movement of the stylus at this time.

【0005】しかしながら、この測定装置では、被測定
物の表面形状の情報しか得ることができず、被測定部の
表面ざらつきや滑らかさを検出することは困難である。
このため、表面ざらつきや滑らかさを検出するには、人
間が指手などにより直接被測定物に触れて判定しなけれ
ばならない。又、触針を被測定物表面上に2次元的に走
査するために、被測定物の広範囲に亘っての評価には、
多大な時間がかかる。
However, this measuring apparatus can obtain only the information on the surface shape of the object to be measured, and it is difficult to detect the surface roughness and smoothness of the object to be measured.
Therefore, in order to detect surface roughness and smoothness, it is necessary for a person to directly touch the object to be measured with a finger or the like to make a determination. Further, since the probe is two-dimensionally scanned on the surface of the object to be measured, the evaluation of a wide range of the object to be measured is
It takes a lot of time.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】以上のように人間の感
覚による検査では、客観的・定量的な判定を行うことは
困難である。又、測定装置では、被測定物の表面形状の
情報しか得ることができず、被測定部の表面ざらつきや
滑らかさを検出することは困難である。そこで本発明
は、表面の傷やざらつきなどの表面特徴を客観的・定量
的に測定できる表面検査方法及びその装置を提供するこ
とを目的とする。
As described above, it is difficult to make an objective / quantitative judgment by an inspection based on human senses. Further, the measuring device can obtain only the information on the surface shape of the object to be measured, and it is difficult to detect the surface roughness and smoothness of the portion to be measured. Therefore, it is an object of the present invention to provide a surface inspection method and an apparatus therefor capable of objectively and quantitatively measuring surface characteristics such as surface scratches and roughness.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1によれば、被測
定物の表面に微小な測定子を接触させて走査させ、この
ときに測定子に作用する力を少なくとも2方向成分とし
て検出し、この検出された各方向成分に基づいて被測定
物の表面を検出するようにして上記目的を達成しようと
する表面検査方法である。
According to a first aspect of the present invention, a fine measuring element is brought into contact with the surface of an object to be measured to scan, and the force acting on the measuring element at this time is detected as at least a bidirectional component. The surface inspection method is intended to achieve the above object by detecting the surface of the object to be measured based on the detected directional components.

【0008】請求項2によれば、被測定物の表面を接触
した状態で走査する微小な測定子と、この測定子に作用
する力を少なくとも2方向成分として検出する力検出手
段と、この力検出手段により検出された各方向成分に基
づいて被測定物の表面を検出する判定手段と、を備えて
上記目的を達成しようとする表面検査装置である。
According to a second aspect of the present invention, a minute probe that scans the surface of the object to be measured in contact with it, a force detecting means for detecting the force acting on the probe as at least two-direction components, and this force. A surface inspecting apparatus, which comprises: a determination unit that detects the surface of the object to be measured based on each direction component detected by the detection unit, and that achieves the above object.

【0009】請求項3によれば、測定子は、被測定物表
面との接触形態に応じて点接触タイプ、線接触タイプ、
面接触タイプのいずれかを取付ける。請求項4によれ
ば、被測定物の表面上を接触した状態で走査する微小な
複数の測定子、これら測定子に作用する力をそれぞれ少
なくとも2方向成分として検出する複数の力検出手段、
及びこれら測定子と力検出手段とを一体化して1次元的
又は二次元的に配置するベースから成る測定ヘッドと、
この測定ヘッドにより検出された複数の測定箇所におけ
るそれぞれの少なくとも2方向成分に基づいて被測定物
の表面を検出する判定手段と、を備えて上記目的を達成
しようとする表面検査装置である。
According to the third aspect, the probe is a point contact type, a line contact type, or a contact type depending on the contact form with the surface of the object to be measured.
Mount one of the surface contact types. According to the fourth aspect, a plurality of minute measuring elements that scan the surface of the object to be measured in contact with each other, and a plurality of force detecting means that detect forces acting on these measuring elements as at least two-direction components, respectively.
And a measuring head comprising a base on which the measuring element and the force detecting means are integrated and arranged one-dimensionally or two-dimensionally,
A surface inspecting apparatus, which comprises: a determination unit that detects the surface of the object to be measured based on at least two-direction components at each of the plurality of measurement points detected by the measurement head.

【0010】請求項5によれば、判定手段は、測定子に
作用する力の少なくとも2方向成分の波形特徴から少な
くとも被測定物の表面のざらつきを判定するニューラル
ネットワークを有している。
According to the fifth aspect, the determining means has a neural network for determining at least the surface roughness of the object to be measured from the waveform characteristics of at least two-direction components of the force acting on the probe.

【0011】請求項6によれば、判定手段は、測定子に
作用する力の少なくとも2方向成分をスペクトル分析
し、スペクトル分析結果から少なくとも被測定物の表面
のざらつきを判定するニューラルネットワークを有して
いる。
According to a sixth aspect of the present invention, the judging means has a neural network for spectrally analyzing at least two-direction components of the force acting on the tracing stylus, and judging at least the roughness of the surface of the object to be measured from the spectral analysis result. ing.

【0012】[0012]

【作用】請求項1によれば、被測定物の表面上に微小な
測定子を接触させて走査させたときに測定子に作用する
力を少なくとも2方向成分として検出して被測定物の表
面を検出することにより、被測定物表面の傷やざらつき
などの表面特徴を客観的・定量的に測定できる。
According to the first aspect of the present invention, the surface of the object to be measured is detected by detecting the force acting on the surface of the object to be measured as a component in at least two directions when a minute measuring element is brought into contact with the surface of the object to be scanned. By detecting, it is possible to objectively and quantitatively measure surface features such as scratches and roughness on the surface of the object to be measured.

【0013】請求項2によれば、被測定物の表面上に微
小な測定子を接触させて走査させ、このときに測定子に
作用する力を少なくとも2方向成分として力検出手段に
より検出し、この検出された各方向成分に基づいて判定
手段により被測定物の表面を検出する。
According to a second aspect of the present invention, a fine measuring element is brought into contact with the surface of the object to be measured for scanning, and the force acting on the measuring element at this time is detected by the force detecting means as at least two-direction components, The determination means detects the surface of the object to be measured based on each of the detected directional components.

【0014】請求項3によれば、測定子として、被測定
物表面との接触形態に応じて点接触タイプ、線接触タイ
プ、面接触タイプのいずれかが取付けられる。請求項4
によれば、複数の測定子を配列した測定ヘッドを被測定
物の表面上に接触した状態で走査すれば、これら測定子
に作用する少なくとも2方向成分が各力検出手段により
検出され、複数の測定箇所における各方向成分に基づい
て被測定物の表面が検出される。
According to the third aspect, any one of a point contact type, a line contact type, and a surface contact type is attached as the probe according to the contact form with the surface of the object to be measured. Claim 4
According to this, when the measuring head in which a plurality of measuring elements are arranged is scanned in contact with the surface of the object to be measured, at least two-direction components acting on these measuring elements are detected by each force detecting means, and a plurality of components are detected. The surface of the object to be measured is detected based on each direction component at the measurement location.

【0015】請求項5によれば、判定手段は、測定子に
作用する力の少なくとも2方向成分の波形特徴からニュ
ーラルネットワークを用いて少なくとも被測定物の表面
のざらつきを判定する。
According to the fifth aspect, the determining means determines at least the roughness of the surface of the object to be measured using the neural network from the waveform characteristics of at least two-direction components of the force acting on the measuring element.

【0016】請求項6によれば、判定手段は、測定子に
作用する力の少なくとも2方向成分をスペクトル分析
し、このスペクトル分析結果からニューラルネットワー
クにより少なくとも被測定物の表面のざらつきを判定す
る。
According to the sixth aspect, the judging means spectrally analyzes at least two-direction components of the force acting on the measuring element, and judges the roughness of at least the surface of the object to be measured by the neural network from the result of the spectral analysis.

【0017】[0017]

【実施例】【Example】

(1) 以下、本発明の第1の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は表面検査装置の構成図である。検出
部支持機構1には、力検出器2を介して測定子3が取り
付けられている。
(1) Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a surface inspection device. A probe 3 is attached to the detector support mechanism 1 via a force detector 2.

【0018】このうち検出部支持機構1は、例えばアー
ム機構やコンプライアンス機構が用いられている。又、
測定子3は、被測定物4の表面との接触形態に応じて点
接触タイプ、線接触タイプ、面接触タイプ(多点接触タ
イプ)のいずれかが取付けられる。
Of these, as the detection portion support mechanism 1, for example, an arm mechanism or a compliance mechanism is used. or,
One of a point contact type, a line contact type, and a surface contact type (multipoint contact type) is attached to the tracing stylus 3 depending on the contact form with the surface of the DUT 4.

【0019】図2はかかる測定子3の各タイプを示して
いる。各測定子3a、3bは点接触タイプであり、この
うち測定子3aは円錐形状、測定子3bは角錐形状に形
成されている。
FIG. 2 shows each type of the probe 3. Each of the tracing styluses 3a and 3b is a point contact type, of which the tracing stylus 3a is formed in a conical shape and the tracing stylus 3b is formed in a pyramid shape.

【0020】測定子3cは、線接触タイプであって、ナ
イフエッジ形状に形成されている。又、各測定子3d〜
3fは、面接触タイプであって、測定子3dは滑らかな
平面形状、測定子3eは鋸状の面形状、測定子3fは多
数の突起を付けた平面形状にそれぞれ形成されている。
The tracing stylus 3c is a line contact type and is formed in a knife edge shape. Also, each probe 3d-
3f is a surface contact type, and the tracing stylus 3d is formed in a smooth planar shape, the tracing stylus 3e is formed in a sawtooth surface shape, and the tracing stylus 3f is formed in a planar shape with many protrusions.

【0021】これら測定子3は、必ずしも金属やダイヤ
モンドのような剛な材質である必要はなく、特に面接触
タイプでは被測定物4の表面への接触性を考慮し、例え
ばゴム等の弾性体にすることが最適である。
The stylus 3 does not necessarily have to be a rigid material such as metal or diamond. Particularly, in the case of the surface contact type, in consideration of the contact property with the surface of the object 4 to be measured, an elastic body such as rubber is used. It is best to

【0022】力検出器2は、測定子3を被測定物4の表
面上に接触した状態で走査したときに、この測定子3に
作用する力Fを法線方向成分(Z成分)、走査方向成分
(X成分)、及び垂直方向成分(Y成分)の3成分力と
して検出する機能を有している。
The force detector 2 scans the force F acting on the measuring element 3 in the normal direction component (Z component) when the measuring element 3 is scanned in contact with the surface of the object 4 to be measured. It has a function of detecting as a three-component force of a directional component (X component) and a vertical component (Y component).

【0023】この力検出器2には、増幅器5を介して計
算機6が接続されている。この計算機6には、XYZの
各成分力別の各入力部7〜9及び判定部10が備えられ
ている。
A computer 6 is connected to the force detector 2 via an amplifier 5. The calculator 6 is provided with respective input units 7 to 9 and determination unit 10 for each XYZ component force.

【0024】このうち判定部10は、XYZの各方向成
分力に基づいて被測定物4の表面に付いた微小な傷、表
面のざらつき、滑らかさ等の表面特徴を評価する機能を
有している。
Of these, the determination unit 10 has a function of evaluating surface features such as minute scratches on the surface of the object 4 to be measured, surface roughness, and smoothness based on the XYZ component forces in each direction. There is.

【0025】図3は判定部10の具体的な構成図であ
る。特徴抽出部11は、各入力部7〜9を通して入力さ
れるXYZの各成分力出力を入力し、これら成分力出力
の波形の特徴量11aを抽出する機能を有している。
FIG. 3 is a specific configuration diagram of the determination unit 10. The feature extraction unit 11 has a function of inputting each XYZ component force output input through each of the input units 7 to 9 and extracting the feature amount 11a of the waveform of the component force output.

【0026】ニューラルネットワーク部12は、XYZ
の各成分力出力の波形の特徴量に対する被測定物4の傷
や表面ざらつき、滑らかさ等の階層ニューラルネットワ
ークを備え、特徴抽出部11により抽出されたXYZの
各成分力出力の波形の特徴量11aを受け、これら波形
の特徴量11aに基づいて情報処理して被測定物4の傷
を検出し、かつ被測定物4の表面ざらつき、滑らかさ等
といった表面特徴を評価する機能を有している。
The neural network unit 12 uses the XYZ
Of the XYZ component force output waveforms extracted by the feature extraction unit 11 and provided with a hierarchical neural network for scratches, surface roughness, smoothness, etc. of the DUT 4 with respect to the feature amounts of the respective component force output waveforms of 11a, information processing is performed based on these waveform feature amounts 11a to detect scratches on the DUT 4, and has a function of evaluating surface features such as surface roughness and smoothness of the DUT 4. There is.

【0027】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。測定子3は、被測定物4の表面との接触
形態に応じて点接触タイプ、線接触タイプ、面接触タイ
プのいずれかが力検出部2に取付けられる。
Next, the operation of the device configured as described above will be described. One of the point contact type, the line contact type, and the surface contact type of the probe 3 is attached to the force detection unit 2 depending on the contact form with the surface of the DUT 4.

【0028】検出部支持機構1に力検出部2及び測定子
3が支持された状態で、測定子3が被測定物4の表面上
に走査される。この測定子3の被測定物4の表面上の走
査により、測定子3には力Fが作用する。
The probe 3 is scanned on the surface of the DUT 4 while the force detector 2 and the probe 3 are supported by the detector support mechanism 1. A force F acts on the measuring element 3 by the scanning of the measuring element 3 on the surface of the DUT 4.

【0029】力検出部2は、測定子3に作用する力Fを
XYZの各成分力として検出し、これら成分力に応じた
各電気信号を出力する。これらXYZの各成分力の各電
気信号は、増幅器5により処理しやすいレベルに増幅さ
れて計算機6の各入力部7〜9に送られる。
The force detection unit 2 detects the force F acting on the probe 3 as each component force of XYZ and outputs each electric signal corresponding to these component forces. Each electric signal of each component force of XYZ is amplified to a level that can be easily processed by the amplifier 5 and sent to each input section 7 to 9 of the computer 6.

【0030】この計算機6における特徴抽出部11は、
各入力部7〜9を通して入力されるXYZの各成分力か
ら、これら成分力出力の波形の特徴量11aを抽出す
る。次にニューラルネットワーク部12は、特徴抽出部
11により抽出されたXYZの各成分力出力の波形の特
徴量11aを受け、これら波形の特徴量11aに基づい
て情報処理して被測定物4の傷を検出し、かつ被測定物
4の表面のざらつき、滑らかさ等といった表面特徴を評
価する。
The feature extraction unit 11 in this computer 6 is
From the XYZ component forces input through the input units 7 to 9, the feature amount 11a of the waveform of the component force output is extracted. Next, the neural network unit 12 receives the characteristic quantities 11a of the waveforms of the XYZ component force outputs extracted by the characteristic extracting section 11, performs information processing based on the characteristic quantities 11a of these waveforms, and scratches the DUT 4. Is detected, and surface characteristics such as roughness and smoothness of the surface of the DUT 4 are evaluated.

【0031】このように上記第1の実施例においては、
被測定物4の表面上に微小な測定子3を接触させて走査
させ、このときに測定子3に作用する力をXYZの各成
分力として検出し、これら成分力の波形特徴量からニュ
ーラルネットワーク部12を用いて被測定物4の傷等を
評価するようにしたので、被測定物4の表面の傷やざら
つき、滑らかさなどの感覚的に捕えていた表面特徴を客
観的・定量的に測定できる。
As described above, in the first embodiment,
A minute probe 3 is brought into contact with the surface of the object to be measured 4 to scan the force, and the forces acting on the probe 3 at this time are detected as XYZ component forces, and a neural network is obtained from the waveform feature quantities of these component forces. Since the scratches and the like on the DUT 4 are evaluated by using the portion 12, the surface features that are sensuously captured such as scratches, roughness and smoothness on the surface of the DUT 4 can be objectively and quantitatively measured. Can be measured.

【0032】又、測定子3は、点接触タイプ、線接触タ
イプ、面接触タイプのいずれかを取付ける構成としたの
で、被測定物4の表面との接触形態に応じて最適なタイ
プの測定子3を選択して高精度な測定ができる。
Further, since the probe 3 has a construction in which any one of a point contact type, a line contact type, and a surface contact type is mounted, the probe of the optimum type according to the contact form with the surface of the object 4 to be measured. 3 can be selected for highly accurate measurement.

【0033】従って、被測定物4の表面欠陥の有無やざ
らつき、滑らかさといった感覚的な特徴を人間の感覚に
左右されず、客観的かつ定量的に評価できる。又、評価
基準が一定なので、機能部品の検査に応用し、性能試験
と相関関係に基づく実際的かつ厳密な評価ができる。 (2) 次に本発明の第2の実施例について説明する。
Therefore, the sensory features such as the presence or absence of surface defects, the roughness and the smoothness of the object to be measured 4 can be objectively and quantitatively evaluated without being influenced by the human sense. Further, since the evaluation standard is constant, it can be applied to the inspection of functional parts, and the actual and strict evaluation based on the performance test and the correlation can be performed. (2) Next, a second embodiment of the present invention will be described.

【0034】図4は表面検査装置の構成図である。弾性
体のベース20には、複数の力検出部21が2次元的に
配置され、かつこれら力検出部21にそれぞれ測定子2
2が取り付けられて測定ヘッド23が構成されている。
FIG. 4 is a block diagram of the surface inspection apparatus. A plurality of force detectors 21 are two-dimensionally arranged on the elastic base 20, and the force gauge 2 is attached to each of the force detectors 21.
2 is attached to form the measuring head 23.

【0035】これら測定子22は、被測定物の表面との
接触形態に応じて図2に示す点接触タイプ、線接触タイ
プ、面接触タイプのいずれかが取付けられる。各力検出
部21は、上記同様にそれぞれ各測定子22を被測定物
の表面上に接触した状態で走査したときに、この測定子
22に作用する力をZ成分、X成分、及びY成分の3成
分力として検出する機能を有している。
One of the point contact type, the line contact type, and the surface contact type shown in FIG. 2 is attached to these measuring elements 22 depending on the contact form with the surface of the object to be measured. Similarly to the above, each force detection unit 21 measures the force acting on the measuring element 22 when the measuring element 22 is scanned in contact with the surface of the object to be measured, the Z component, the X component, and the Y component. It has a function of detecting as a three-component force.

【0036】この測定ヘッド23には、増幅器24を介
して計算機25が接続されている。この計算機25に
は、XYZの各成分力別の各入力部26〜28及び判定
部29が備えられている。
A computer 25 is connected to the measuring head 23 via an amplifier 24. The calculator 25 is provided with respective input units 26 to 28 and determination unit 29 for each XYZ component force.

【0037】これら入力部27〜28は、各力検出部2
1により検出した各成分力をそれぞれ入力するものとな
っている。判定部29は、XYZの各方向成分力に基づ
いて被測定物の表面に付いた微小な傷、表面のざらつ
き、滑らかさ等の表面特徴を評価する機能を有するもの
で、上記第1の実施例と同様に、特徴抽出部、及びニュ
ーラルネットワーク部の各機能を有している。
These input units 27 to 28 are used for the respective force detection units 2
Each component force detected by 1 is input respectively. The determining unit 29 has a function of evaluating surface features such as minute scratches on the surface of the object to be measured, surface roughness, and smoothness based on the XYZ component forces in each direction. Similar to the example, it has the functions of the feature extraction unit and the neural network unit.

【0038】特徴抽出部は、各力検出部21ごとに検出
されたXYZの各成分力出力の波形の特徴量を抽出する
機能を有している。ニューラルネットワーク部は、特徴
抽出部により抽出された各力検出部21ごとのXYZの
各成分力出力の波形の特徴量を受け、これら波形の特徴
量に基づいて情報処理して被測定物の傷を検出し、かつ
被測定物の表面のざらつき、滑らかさ等といった表面特
徴を評価する機能を有している。
The feature extraction unit has a function of extracting the feature amount of the waveform of each XYZ component force output detected by each force detection unit 21. The neural network unit receives the characteristic amounts of the waveforms of the XYZ component force outputs of the force detecting units 21 extracted by the characteristic extracting unit, performs information processing based on the characteristic amounts of these waveforms, and scratches the object to be measured. It has a function of detecting the surface roughness and evaluating surface characteristics such as roughness and smoothness of the surface of the object to be measured.

【0039】このような構成であれば、複数の測定子2
2が被測定物の表面上に走査されると、これら測定子2
2にはそれぞれ力が作用する。このとき複数の力検出部
21は、複数の測定子22に作用する力をそれぞれXY
Zの各成分力として検出し、これら成分力に応じた各電
気信号を出力する。
With such a configuration, a plurality of measuring elements 2
2 is scanned on the surface of the object to be measured, these measuring elements 2
A force acts on each of the two. At this time, the plurality of force detection units 21 respectively detect the forces acting on the plurality of tracing stylus 22 in XY directions.
It detects as each component force of Z, and outputs each electric signal according to these component forces.

【0040】これらXYZの各成分力の各電気信号は、
増幅器24により処理しやすいレベルに増幅されて計算
機25の各入力部26〜28に送られる。この計算機2
5における特徴抽出部は、各入力部26〜28を通して
入力される複数の力検出部21により検出されたXYZ
の各成分力から、これら成分力出力の波形の特徴量を抽
出する。
Each electric signal of each component force of these XYZ is
It is amplified to a level that can be easily processed by the amplifier 24 and sent to each of the input units 26 to 28 of the computer 25. This calculator 2
The feature extraction unit in No. 5 is the XYZ detected by the plurality of force detection units 21 input through the input units 26 to 28.
From each component force of, the feature amount of the waveform of these component force outputs is extracted.

【0041】次にニューラルネットワーク部12は、特
徴抽出部により抽出された複数の力検出部21別のXY
Zの各成分力出力の波形の特徴量を受け、これら波形の
特徴量に基づいて情報処理して被測定物の傷を検出し、
かつ被測定物の表面のざらつき、滑らかさ等といった表
面特徴を評価する。
Next, the neural network unit 12 determines the XY for each of the plurality of force detection units 21 extracted by the feature extraction unit.
Receiving the characteristic quantities of the waveforms of the respective component force outputs of Z, performing information processing based on the characteristic quantities of these waveforms to detect flaws on the object to be measured,
In addition, surface characteristics such as roughness and smoothness of the surface of the object to be measured are evaluated.

【0042】このように上記第2の実施例においては、
複数の測定子22を配置した測定ヘッド23を被測定物
の表面上に走査させるので、同時に複数の測定箇所にお
いて被測定物表面上の傷、被測定物の表面の傷やざらつ
き、滑らかさなどの感覚的に捕えていた表面特徴を客観
的・定量的に測定でき、高速に表面特徴に関する測定が
できる。
As described above, in the second embodiment,
Since the measuring head 23 having a plurality of measuring elements 22 arranged thereon is scanned on the surface of the object to be measured, at the same time, scratches on the surface of the object to be measured, scratches and roughness on the surface of the object to be measured, smoothness, etc. It is possible to objectively and quantitatively measure the surface features that have been captured sensuously, and to perform high-speed measurement of surface features.

【0043】なお、測定ヘッド23に配置する複数の測
定子22は、1次元的に配列しても同様の効果を奏する
ことができる。 (3) 次に本発明の第3の実施例について説明する。な
お、図3と同一部分には同一符号を付してその詳しい説
明は省略する。
The plural measuring elements 22 arranged on the measuring head 23 can achieve the same effect even if they are arranged one-dimensionally. (3) Next, a third embodiment of the present invention will be described. The same parts as those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0044】図5は表面検査装置における計算機の構成
図である。スペクトル分析部30は、各入力部7〜9を
通して入力される測定子3に作用するXYZの各成分力
をスペクトル分析し、このスペクトル分析の結果を学習
のためのニューラルネットワーク部12の入力とする機
能を有している。
FIG. 5 is a block diagram of a computer in the surface inspection apparatus. The spectrum analysis unit 30 performs a spectrum analysis on each component force of XYZ acting on the tracing stylus 3 input through each input unit 7 to 9, and uses the result of this spectrum analysis as an input to the neural network unit 12 for learning. It has a function.

【0045】ニューラルネットワーク部12は、スペク
トル分析の結果を入力とし、かつ人間の評価結果を教師
信号として学習する機能を有している。このような構成
であれば、測定子3が被測定物4の表面上に走査される
と、この測定子3には力が作用し、この力が力検出部2
によりXYZの各成分力として検出され、これら成分力
に応じた各電気信号が計算機の各入力部7〜9に送られ
る。
The neural network unit 12 has a function of inputting the result of spectrum analysis and learning the human evaluation result as a teacher signal. With such a configuration, when the probe 3 is scanned on the surface of the DUT 4, a force acts on the probe 3, and this force is applied to the force detector 2.
Is detected as each component force of XYZ, and each electric signal corresponding to these component forces is sent to each input section 7 to 9 of the computer.

【0046】この計算機において特徴抽出部11は、各
入力部7〜9を通して入力されるXYZの各成分力か
ら、これら成分力出力の波形の特徴量11aを抽出し、
さらにニューラルネットワーク部12は、XYZの各成
分力出力の波形の特徴量11aに基づいて情報処理して
被測定物4の傷を検出し、かつ被測定物4の表面ざらつ
き、滑らかさ等といった表面特徴を評価する。
In this computer, the feature extraction unit 11 extracts the feature amount 11a of the waveform of the component force output from each of the XYZ component forces input through the input units 7 to 9,
Further, the neural network unit 12 performs information processing based on the characteristic amount 11a of the waveform of each component force output of XYZ to detect the scratches on the DUT 4, and the surface of the DUT 4 such as roughness and smoothness. Evaluate the features.

【0047】一方、スペクトル分析部30は、各入力部
7〜9を通して入力される測定子3に作用するXYZの
各成分力をスペクトル分析する。図6はかかるスペクト
ル分析結果を示しており、四角形の大きさが該当する時
間及び周波数での信号の大きさを示している。
On the other hand, the spectrum analysis unit 30 performs a spectrum analysis on each component force of XYZ acting on the tracing stylus 3 input through each of the input units 7 to 9. FIG. 6 shows the result of such spectrum analysis, in which the size of the quadrangle indicates the size of the signal at the corresponding time and frequency.

【0048】スペクトル分析部30は、このスペクトル
分析の結果を学習のためのニューラルネットワーク部1
2への入力とする。この結果、ニューラルネットワーク
部12は、スペクトル分析結果を入力とし、かつ人間の
評価結果を教師信号として学習を行い、例えば階層ニュ
ーラルネットワークの重み係数を変更する。
The spectrum analysis unit 30 uses the neural network unit 1 for learning the result of the spectrum analysis.
Input to 2. As a result, the neural network unit 12 learns by using the spectrum analysis result as an input and the human evaluation result as a teacher signal, and changes the weighting coefficient of the hierarchical neural network, for example.

【0049】このように上記第3の実施例によれば、上
記第1の実施例の効果に加えて、スペクトル分析部30
のスペクトル分析結果を用いてニューラルネットワーク
部12の学習ができる。 (4) 次に本発明の第4の実施例について説明する。な
お、図1と同一部分には同一符号を付してその詳しい説
明は省略する。
As described above, according to the third embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the spectrum analysis unit 30
Learning of the neural network unit 12 can be performed using the spectrum analysis result of. (4) Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0050】図7は表面検査装置の構成図である。この
装置は、被測定物としてエッジ部40の感触検査に適用
したものである。計算機41は、力検出部2により検出
される測定子3のエッジ部40に対する押付け方向(Z
成分に該当)、及び走査方向(Y成分に該当)の2成分
力を入力する。
FIG. 7 is a block diagram of the surface inspection apparatus. This apparatus is applied to the feel test of the edge portion 40 as the object to be measured. The calculator 41 presses the pressing direction (Z direction) against the edge portion 40 of the probe 3 detected by the force detection unit 2.
2 component force in the scanning direction (corresponding to the Y component).

【0051】すなわち、計算機41は、Z成分力及びY
成分力を入力する各入力部42、43、及び判定部44
の各機能を備えている。判定部44は、各入力部42、
43を通して入力されるZYの各成分力出力を入力し、
これら成分力出力の波形の特徴量を抽出する特徴抽出部
と、この特徴抽出部により抽出されたZYの各成分力出
力の波形の特徴量に基づいて情報処理してエッジ部40
の傷を検出し、かつエッジ部40の表面のざらつき、滑
らかさ等といった表面特徴を評価するニューラルネット
ワーク部との各機能を有している。
That is, the computer 41 calculates the Z component force and the Y component force.
The input units 42 and 43 for inputting the component force and the determination unit 44
It has each function of. The determination unit 44 includes the input units 42,
Input each component force output of ZY input through 43,
A feature extraction unit that extracts the feature amount of the waveform of the component force output, and information processing based on the feature amount of the waveform of each ZY component force output extracted by the feature extraction unit to perform edge processing.
It has the functions of a neural network section for detecting scratches on the edge and evaluating surface characteristics such as roughness and smoothness of the surface of the edge section 40.

【0052】このような構成であれば、エッジ部40に
対する感触検査を行う場合、測定子3に作用するZ成分
力、Y成分力が計算機41に入力する。この計算機41
の判定部44は、これら成分力出力の波形の特徴量を抽
出し、これら波形の特徴量に基づいて情報処理してエッ
ジ部40の傷を検出し、かつエッジ部40の表面のざら
つき、滑らかさ等といった表面特徴を評価する。
With such a configuration, when the feel test is performed on the edge portion 40, the Z component force and the Y component force acting on the probe 3 are input to the calculator 41. This calculator 41
The determination unit 44 of extracts the feature amounts of the waveforms of these component force outputs, performs information processing based on the feature amounts of these waveforms to detect scratches on the edge portion 40, and also makes the surface of the edge portion 40 rough and smooth. Evaluate surface features such as size.

【0053】このように上記第4の実施例によれば、エ
ッジ部40に対する感触検査を行う場合、測定子3に作
用するZ成分力、Y成分力を用いることにより、エッジ
部40の傷の検出、エッジ部40の表面のざらつき、滑
らかさ等といった表面特徴の評価ができる。
As described above, according to the fourth embodiment, when the feel test is performed on the edge portion 40, by using the Z component force and the Y component force acting on the probe 3, the scratch on the edge portion 40 can be obtained. Surface characteristics such as detection and surface roughness of the edge portion 40, smoothness, etc. can be evaluated.

【0054】なお、本発明は、上記各実施例に限定され
るものでなく次の通り変形してもよい。例えば、測定子
3は、通常、上記の如くアーム機構やコンプライアンス
機構のような検出部支持機構1により概略一定の押付け
力により被測定物4の表面に接触しており、測定子3の
応答性は検出部支持機構1の動特性により一意に定まり
可変することはできない。
The present invention is not limited to the above embodiments, but may be modified as follows. For example, the tracing stylus 3 is normally in contact with the surface of the DUT 4 by the detection unit supporting mechanism 1 such as the arm mechanism or the compliance mechanism as described above by a substantially constant pressing force, and the responsivity of the tracing stylus 3 is increased. Is uniquely determined by the dynamic characteristics of the detection part support mechanism 1 and cannot be varied.

【0055】これに対し、図8に示すように例えばPZ
T等のアクチュエータ50を設けてこれをアクチュエー
タ駆動装置51により駆動し、かつ力検出部2により検
出されるZ成分力を増幅器52を通して補償要素53に
送り、この補償要素53の伝達特性を変化させることに
より目標値との偏差をアクチュエータ駆動装置51に送
ってフィードバック制御する構成としてもよい。これに
より、測定子3の動特性を任意に設定することが可能と
なる。
On the other hand, as shown in FIG.
An actuator 50 such as T is provided and driven by an actuator driving device 51, and the Z component force detected by the force detection unit 2 is sent to a compensating element 53 through an amplifier 52 to change the transfer characteristic of this compensating element 53. Thus, the deviation from the target value may be sent to the actuator driving device 51 to perform feedback control. This allows the dynamic characteristics of the tracing stylus 3 to be set arbitrarily.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、表
面の傷やざらつきなどの表面特徴を客観的・定量的に測
定できる表面検査方法及びその装置を提供できる。
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a surface inspection method and apparatus for objectively and quantitatively measuring surface characteristics such as surface scratches and roughness.

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

【図1】本発明に係わる表面検査装置の第1の実施例を
示す構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a surface inspection apparatus according to the present invention.

【図2】測定子の各タイプを示す図。FIG. 2 is a diagram showing each type of probe.

【図3】判定部の具体的な構成図。FIG. 3 is a specific configuration diagram of a determination unit.

【図4】本発明に係わる表面検査装置の第2の実施例を
示す構成図。
FIG. 4 is a configuration diagram showing a second embodiment of the surface inspection apparatus according to the present invention.

【図5】本発明に係わる表面検査装置の第3の実施例を
示す計算機の機能ブロック図。
FIG. 5 is a functional block diagram of a computer showing a third embodiment of the surface inspection apparatus according to the present invention.

【図6】スペクトル分析結果を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a spectrum analysis result.

【図7】本発明に係わる表面検査装置の第4の実施例を
示す構成図。
FIG. 7 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of the surface inspection apparatus according to the present invention.

【図8】本発明の変形例を示す構成図。FIG. 8 is a configuration diagram showing a modified example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…検出部支持機構、2…力検出器、3…測定子、4…
被測定物、6…計算機、10…判定部、11…特徴抽出
部、12…ニューラルネットワーク部、20…ベース、
21…力検出部、22…測定子、23…測定ヘッド、2
5…計算機、29…判定部、30…スペクトル分析部、
41…計算機、44…判定部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Detection part support mechanism, 2 ... Force detector, 3 ... Measuring element, 4 ...
Object to be measured, 6 ... Calculator, 10 ... Judgment unit, 11 ... Feature extraction unit, 12 ... Neural network unit, 20 ... Base,
21 ... Force detection unit, 22 ... Measuring element, 23 ... Measuring head, 2
5 ... Calculator, 29 ... Judgment unit, 30 ... Spectrum analysis unit,
41 ... Calculator, 44 ... Judgment unit.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被測定物の表面に微小な測定子を接触さ
せて走査させ、このときに前記測定子に作用する力を少
なくとも2方向成分として検出し、この検出された各方
向成分に基づいて前記被測定物の表面を検出することを
特徴とする表面検査方法。
1. A fine measuring element is brought into contact with the surface of the object to be measured to scan the surface, and the forces acting on the measuring element at this time are detected as at least two directional components, and based on each detected directional component. A surface inspection method for detecting the surface of the object to be measured.
【請求項2】 被測定物の表面を接触した状態で走査す
る微小な測定子と、 この測定子に作用する力を少なくとも2方向成分として
検出する力検出手段と、 この力検出手段により検出された各方向成分に基づいて
前記被測定物の表面を検出する判定手段と、を具備した
ことを特徴とする表面検査装置。
2. A minute measuring element that scans the surface of the object to be measured in contact with the surface of the object, force detecting means for detecting forces acting on the measuring element as at least two-direction components, and the force detecting means. And a determination means for detecting the surface of the object to be measured based on each direction component.
【請求項3】 前記測定子は、前記被測定物表面との接
触形態に応じて点接触タイプ、線接触タイプ、面接触タ
イプのいずれかを取付けることを特徴とする請求項2記
載の表面検査装置。
3. The surface inspection according to claim 2, wherein the probe is attached with any one of a point contact type, a line contact type, and a surface contact type according to a contact form with the surface of the object to be measured. apparatus.
【請求項4】 被測定物の表面上を接触した状態で走査
する微小な複数の測定子、これら測定子に作用する力を
それぞれ少なくとも2方向成分として検出する複数の力
検出手段、及びこれら測定子と力検出手段とを一体化し
て1次元的又は二次元的に配置するベースから成る測定
ヘッドと、 この測定ヘッドにより検出された複数の測定箇所におけ
るそれぞれ少なくとも2方向成分に基づいて前記被測定
物の表面を検出する判定手段と、を具備したことを特徴
とする表面検査装置。
4. A plurality of minute measuring elements for scanning the surface of an object to be measured in contact with each other, a plurality of force detecting means for detecting forces acting on these measuring elements as at least two-direction components, and these measurements. A measuring head composed of a base in which the child and the force detecting means are integrated and arranged one-dimensionally or two-dimensionally, and the measured object based on at least two-direction components at a plurality of measuring points detected by the measuring head. A surface inspection apparatus comprising: a determination unit that detects the surface of an object.
【請求項5】 前記判定手段は、前記測定子に作用する
力の少なくとも2方向成分の波形特徴から少なくとも前
記被測定物の表面ざらつきを判定するニューラルネット
ワークを有することを特徴とする請求項2又は4記載の
表面検査装置。
5. The determination means includes a neural network for determining at least the surface roughness of the object to be measured from the waveform characteristics of at least two-direction components of the force acting on the probe. 4. The surface inspection device according to 4.
【請求項6】 前記判定手段は、前記測定子に作用する
力の少なくとも2方向成分をスペクトル分析し、このス
ペクトル分析結果から少なくとも前記被測定物の表面ざ
らつきを判定するニューラルネットワークを有すること
を特徴とする請求項2又は4記載の表面検査装置。
6. The determination means includes a neural network that spectrally analyzes at least two-direction components of the force acting on the probe, and determines at least the surface roughness of the object to be measured from the result of the spectral analysis. The surface inspection apparatus according to claim 2 or 4.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102692456A (en) * 2012-05-02 2012-09-26 江苏大学 Method for identifying position of microcrack in forming metal drawing part
KR101219691B1 (en) * 2006-05-03 2013-01-09 현대자동차주식회사 crack discrimination device

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