JPS58143250A - 板状物体の欠陥検出方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、板状物体の部分的な欠落や孔などの欠陥を、
光学的に走査して検出する欠陥検出方法だ関するもので
ある。

列 光源列と受光素子例の間に板状物体を通過させた時、も
し板状物体に部分的な欠落や孔などの欠陥があると、光
源からの光が板状物体に遮られることなく幾つかの受光
素子に当たるので、受光素子の出力信号から板状物体の
欠陥の有無を知ることができる。第１図は、この種の欠
陥検出装置の公知の原理構成を示すものである。

第１１図の装置においては、ｎ個の光源１ａ〜１ｎから
成る光源列に対向してｎ個の受光素子２３〜２ｎ　から
成る受光素子列が設けられている。この例では、光源と
受光素子は１対１の関係でｎ個ずつ設けられているが、
光源の数は受光素子の数とは異なっていてもよく、極端
な場合には１個でもよい。板状の試料３は矢印の進行方
向に進行して光源列と受光素子列の間を、光を遮る形で
通過する。受光素子２ａ〜２ｎの出力信号は信号処理装
置４に入力され、欠陥検出のために処理される。試料３
に欠落部３ａや孔３ｂなどの欠陥が存在すると、これら
の欠陥部が光源と受光素子の間を通過する時その受光素
子に光が当たるのでその受光素子の出力が変化する。こ
の変化に基づいて信号処理装置４は欠陥を検知し、その
検知結果を出力装置５に出力する。

信号処理装置４内に設けられる欠陥判定回路の一例を第
２図に示す。この回路は比較器５を備えており、ここで
受光素子２の出力信号Ｓと基準電源６によって発生され
た基準電圧Ｓｏ　との比較を行う。受光素子２の特性が
例えば光の増大と共に出力信号Ｓも増大するようなもの
である場合には、比較器５はＳ＞Ｓｏの時に「欠陥あり
」と判断して例えは”　１　”信号を出力する。

しかし、このような従来の欠陥検出方式には、検出精度
が基準電圧Ｓｏの設定精度のみに依存するという欠点が
ある。すなわち、装置据付は時などの初期調整の時に、
素子の製造ばらつきや素子の置かれる環境の相違などに
よる受光素子の出力特性のばらつきに合わせて、受光素
子１個ごとに基準電圧Ｓｏの調整を行ってやらなければ
ならない。

また経年変化によって受光素子の出力特性が変化した場
合も個々の基準電圧Ｓｏの再調整が必要となってくる。

これらの欠点は、検査される板状物体が完全に不透明な
ものであれば大して問題にならないかもしれないが、半
透明なものや細かい網状のもの（例えは海苔など）では
決して無視することができない。

本発明の目的は、上述の欠点を除去し、調整や管理が簡
単で、受光素子間の特性のばらつきなどに影響されない
高精度の欠陥検出方法を提供することにあ地。

この目的を達成するために本発明は、各受光素子ごとに
その出力データＤ（１）をすべて記憶し、試料を走査し
終ったら全データの平均値すの定数倍ｋＤｆ：計算し、
ｌ　Ｄ（ｉｌ−Ｄ　（ｉ　＋１　）　ｌとｋＤとの大小
比較をｊ−１，２，・・・、（ｍ−１）について行い、
もし１つでもＩＤ（ｉ）−Ｄ（ｉ＋１）Ｉ　＞ｋＤ　と
なるようなケースがあれば試料に欠陥ありと判断するよ
うにしたものである。

すなわち、以下本発明の原理を第３図のグラフに基すき
より具体的に説明する。同図（ａ）において、いｉ　Ｄ
（ｉ）をＤ（３）と仮定し°“欠陥部″′としてのＤ（
４）の判定を行なうと、許容範囲はＤｔ３）　’に基準
としたプラス−マイナスのしきい値ｋＤ　（図における
ハツチング部）で表わされる。一方、これと比較される
判定値ＩＤ（ｉ）−Ｄ（ｉ＋１）ｌ、すなわちＩＤ（３
１−Ｄ（４１１は図におけるＡに相当する。したがって
、許容範囲である・・ツチング部のプラス側しきい値Ｂ
と判定値Ａとの比較を行なえば、Ａ＞Ｂとなり判定値は
しきい値を超え、「欠陥あり」と判断さ逼 れる。次にＤ（７）　’ｋ　”欠陥部”　Ｄ（４１と仮
定すれば、しきい値の基準点はＤ（４）となり、比較は
許容範囲のマイナス側しきい値Ｂ′とｌ　Ｄｔ４）−Ｄ
　（５）　ｌで表わされる判定値との間で行なわれる。

このように本発明のしきい値は、その各時点において比
較する値を基準に設定されるため、光源ｆ！：１つで構
成した場合等に生じる素子全体の出力のばらつきにしき
い値が影響されることはない。

これは判定値を出力の差の絶対値としていることに起因
するものであるが、上記効果に相伴うものとして、しき
い値の定数ｋを見逃すことはできないＱ すなわち定数には許容範囲を決定するものであり、測定
における個々の条件により、あらかじめ設定されるもの
である。この条件には、装置側の精度によるものと、被
測定物の特性によるものとがあり、前者の例として素子
を太陽電池で構成することに伴なう出力のばらつき、後
者の例として被測定物を″食用のり″としたことによる
出力のばらつきがあげられる。第４図の例では、ｋ中０
．５として設定すること、により、各素子の出力のばら
つきに対応したが、このばらつきが小さい場合には、ｋ
を小さくして許容範囲の幅を狭め欠陥部の検出感度を高
めることが好ましい。

以上は、本発明が出力のばらつきに影響されないことを
説明するものであるが、本発明は素子の経年変化も考慮
したものであり、これを第３図（ｂ）に基づき説明する
。

すなわち、同図は第３図ｊａ）に示した素子の出力が、
経年変化により、全体的に低下した一例を示すものであ
る。

上記同様、Ｄ（３）とＤ（４）ｋ例にとって考えると、
素子の出力低下に伴ない判定値Ｉ　Ｄ（３）　−Ｄ（４
）　ｌ　　も小さくなっていることがわかる。ここでし
きい値が従来同様設定された値であれば、出力値Ｄ（４
）であられされた欠陥は検出されないであろう。しかし
ながら本発明におけるしきい値には、全体の出力唾の平
均すが変数として含まれており、素子の出力値としきい
値は密接な関係を有している。したがって、素子の出力
が全体的に低下すれば、しきい値もそれに伴って小さく
なり、図において／・ツチング部で示す部分が、この場
合め許容範囲に相当する。このだめ第３図（ａ）同様、
Ｄ（４）は欠陥部として検出されることになるＯ 本発明は、このような原理に基づき構成されるものであ
るが、次に本発明を実施する為の装置の一例を第４図に
基づき説明する０ 受光素子］ｌは入力光に応じた出力信号ＳｉＡ／Ｄ変換
器１２に入力する。一方、周波数固定の基準パルスの周
波数を分周器１３が１／ｑに分周して、システムのタイ
ミングパルスを発生する。すなわち分周器１３は基準パ
ルス９発ごとにスタート信号パルスＴを出してシステム
を基準パルス９発ごとに１動作させる。ｑの唾を変化さ
せることによってシステムの動作速度を調節することが
できる訳であり、場合によっては分周器１３は省略する
こともできる。Ａ／Ｄ変換器１２は分周器１３からＡＮ
Ｄゲート１０ヲ介して供給されるスタート信号Ｔにより
始動し、変換動作が終了すると変換終了信号ＥＯＣとデ
ータ信号Ｄｉ出力する。これらのデータ信号りはｍ個の
レジスタ２１，２２．・・・に入力され、順次記憶され
る。順次記憶のための制御は各レジスタに設けられてい
るＡＮＤゲートＡｌ、　Ａ２．・・によって行われる。

分局器１３の出力パルスはカウンタ１４によって初期値
零からカウントされる。カウンタ１４の２進出力信号Ｘ
はデコーダ１５によって１〜ｍ＋１の制御信号Ｙにテコ
ードされる。ここで１番目の制御信号はカウンタ１４の
２進出力が１に等しい時のみオンすなわち゛′１′′信
号となる。したがって、デコーダ１５は１からｍ＋１の
順に順番に”　１　”信号を出力する。

し・ジスタ２１，２２．・・・のうち、１番目のし・ジ
スタにはＡＮＤゲートＡｌ、　Ａ２．・・の作用により
、変換終了信号ＥＯＣ＝１　かつ１番目の制御信号−１
の時のみ、Ａ／Ｄ変換器１２によってＡ／Ｄ変換された
信号Ｓの値が書込まれる。つまり１番目にＡ／Ｄ変換さ
れた信号ＳのデータＤ（ｉ）は１番目のレジスタに記憶
され、最終的にレジスタ２１，２２．・・・にばｍ回Ａ
／Ｄ変換された信号Ｓのデータが時系列順に書込まれる
ことになる０このｍ回の変換は受光素子１１が試料の一
端から他端まで走査したことに相当する０信号Ｓの測定
ｉｍ回終了した次のタイミング、すなわちデコーダ１５
のｍ＋１出力が”　１　”となってＡ／Ｄ変換関係の一
連の動作は終了し、システムの動作は次の段階に移行す
る。すなわち、制御信号ｍ＋１によって加算器１６が始
動されると共に、ＡＮＤゲート１０はブロックされ、カ
ウンタ１４はホールドされる。加算器１６はレジスタ２
１，２２．・・・に書込まれているデータＤ（ｉ）の総
和を計算する。Ａ／Ｄ変換器１２の変換データを時系列
順にＤ（１１、Ｄ（２＋・・・。

Ｄ（＋ｎ）とすると、加算器１６が行う演算は、　ΣＤ
（ｉ）１　”　１ である０ 相隣接する２組のレジスタ２１．２２以下レジスタ２２
．２３・・・・・・に対してそれぞれ減算器３１，３２
．・・・が設けられ、各減算器はそれぞれ両レジスタ記
憶データの差Ｄ（１）　　Ｄ（２１，Ｄ（２１−Ｄ（３
）、・＝、Ｄ（ｍ−＋）　　Ｄ（ｍ）を計算する。これ
らの差は各減算器に後置された絶対値形成回路４１．４
２　、・・・によって絶対値ＩＤ（１）−Ｄ（２ｉ　１
１Ｄ（２）　−Ｄ（３）ｌ、−−、ＩＤ（ｍ−ｔ）　Ｄ
（ｍ）１ノ に変換される。

加算器１６の出力ＺＤ（ｉ）は乗算器１７によってに７
ｍ倍され、ここで晶ΣＤ（［）−ｋ（ｍΣＤ（１）トに
心の計算が行われる。ここでｋは前述したように、個々
の条件に応じて定まるものであ５Ｄ−−ΣＤ　（ｉ）は
全データの平均値を意味する。

乗算器１７の出力信号の値ｋＤと各絶対値形成回路４１
，４２．・・・・・の出力信号の値ＩＤ（ｉ）　−Ｄ（
ｉ＋１）１との大小比較を比較器５１，５２．・・・・
　によって行う０各比較器はｋＤ＜　ＩＤ（ｉ）−Ｄ（
ｉ＋ｘ）Ｉであればその出力信号Ｂｉが“１″となり、
ＯＲゲート１８を介してシステム出力として、試料の欠
陥を表わす゛１″信号が出力される。なお、以上の演算
はマイクロコンピュータなどによって実行することもで
きる。

以上の回路動作をまとめると次のようになる。

まず試料の一端から他端まで走査して受光素子１１の出
力をｍ回Ａ／Ｄ変換する０　その変換結果をＤ（１）　
、　Ｄ（２）　、　−、Ｄ　（ｍ）　−Ｄ　（ｉ）とす
ルｏＤ（ｉ）は試料の端から端までの横方向の距離（幅
）をＷとすれは、Ｗ−土の位置の走査結果に相当する。

データをｍ個取り終わったら、データの平均恒心のに倍
すなわちｋｂ−ｋ（１ΣＤ（ｉ）　ｌを計算する。一方
、ＩＤ（ｉ）　　Ｄ　（ｉ＋を月を計算し、その計算結
果とｋｒ５トノ大小比較ヲ行イ、１ツテモＩ　Ｄ（ｉ）
−Ｄ（ｉ＋ｔ］）ｋＤ　となったら、それは欠陥部分が
通過したことに起因するものと判断して「欠陥あり」の
信号を出力するのである。

以上述べた本発明の検出方式によれば、データの変化量
ＩＤ（ｉ）　−Ｄ（ｉ＋ｌ）ｌ全欠陥の有無の判定値と
して用いると共に、データの平均値りの定数倍ｋＤ＝５
判定時のしきい値として用いることにより、素子のばら
つきや経年変化が検出精度に無関係になり、シたがって
高精度でありながら受光素子ごとの煩しい調整作業が不
要になるという利点がある。また、上記判定値はデータ
Ｄ（ｉ）の単なる絶対値ではなく、次のデータとの差の
絶対値ＩＤ（ｉ）−Ｄ（ｉ＋ｌ）Ｉを判定データとして
用いることにより、装置側の精度により生じる出力全体
の傾きにもしきい値が影響されないという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知の欠陥検出装置の原理構成を示す配置図、
第２図は第１図の信号処理回路部分の基本構成を示すブ
ロック図、第３図（ａ）、（ｂ）は本発明の詳細な説明
するグラフ、第４図は本発明を実施する装置の一例を示
すブロック図である。 ３・・・試料、１１・・・受光素子、１２・・・Ａ／Ｄ
変換器、１６・・・加算器、１７・・乗算器、　２１，
２２．・・・レジスタ、３１．３２・・・減算器、４１
．４２・・・絶対値形成回路、５１．５２・・・比較器
。 特許出願人　　株式会社富士電機総合研究所同　　　　
富士電機製造株式会社 （γノミ牡ｆＣ１扉 （γ）Ｌθ二千ａ”ｙ 欝 ２５５− 一喝 朶 掴

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）試料たる板状物体を光学的に走査して得られる受光
   素子の出力データから試料の欠陥を検出する欠陥検出方
   法において、各受光素子ごとに、受光素子から１走査サ
   イクル中に順次得られたデータＤ（ｉ）（ただし、ｉ　
   ＝　１．２．　・−、ｍとする）を記憶し、この記憶さ
   れた全データの平均恒心の定数に倍に相当するｋＤｆ：
   計算し、前記記憶データＤ（ｉ）に基づいてｌ　Ｄ（ｉ
   ）、−Ｄ　（ｉ　＋１　）　ｌを計算し、このＩＤ（ｉ
   ）　−Ｄ（ｉ＋１）ｌと前記ｋＤとの大小比較により試
   料の欠陥の有無全判断することを特徴とする板状物体の
   欠陥検出方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の方法において、とする
   板状物体の欠陥検出方法。