JPS59157544A - 表面欠陥検査方法 - Google Patents
表面欠陥検査方法Info
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- JPS59157544A JPS59157544A JP3069283A JP3069283A JPS59157544A JP S59157544 A JPS59157544 A JP S59157544A JP 3069283 A JP3069283 A JP 3069283A JP 3069283 A JP3069283 A JP 3069283A JP S59157544 A JPS59157544 A JP S59157544A
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- reflected light
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
- G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Pathology (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は非接触式の素面欠陥検査方法に関するもので、
一定方向に加工筋目を有する曲面を含む被検査面の表面
欠陥を容易に検出することができ（１） る検査方法を提供することを目的とする。
一定方向に加工筋目を有する曲面を含む被検査面の表面
欠陥を容易に検出することができ（１） る検査方法を提供することを目的とする。
従来、表面欠陥の検査方法としてはスポット光等を被検
査面に当て、その正反射光を受光して欠陥部による正反
射光の減少によシ欠陥部を検出するフライングスポット
方式や７２インクイメ一ジ方式が広く知られ、実用化さ
れている０また特殊な例としてスポット光の代わシに偏
光レーザを用いるとともに、受光側に偏光フィルタを設
け、正常面からの反射光を除去し、欠陥部からの散乱光
のみを受光するようにし、該散乱光の有無により欠陥部
を検出しようとするものが知られている０しかし、これ
らの方法はいずれも欠陥部以外の正常部における反射光
量の変化をなくするか、またはきわめて小さく保つこと
が欠陥検出能力を向上させる上で必要である。被検査面
が以下に述べるごとく限定されてしまりものであった。
査面に当て、その正反射光を受光して欠陥部による正反
射光の減少によシ欠陥部を検出するフライングスポット
方式や７２インクイメ一ジ方式が広く知られ、実用化さ
れている０また特殊な例としてスポット光の代わシに偏
光レーザを用いるとともに、受光側に偏光フィルタを設
け、正常面からの反射光を除去し、欠陥部からの散乱光
のみを受光するようにし、該散乱光の有無により欠陥部
を検出しようとするものが知られている０しかし、これ
らの方法はいずれも欠陥部以外の正常部における反射光
量の変化をなくするか、またはきわめて小さく保つこと
が欠陥検出能力を向上させる上で必要である。被検査面
が以下に述べるごとく限定されてしまりものであった。
すなわち、表面粗さ等の微細な面の傾きに伴なう反射光
の拡がヤや散乱は、欠陥検出を阻害するので、磁気ディ
スク等のごとく非常に平滑な表面（とくに平面）を有す
るものの表面欠陥検出には適しているが通常の工作物の
ように１μｍ以上の表面粗さを有するものの検査には必
ずしも好適ではない。また前二者の方法によれば、正反
射光を受光するための光軸の許容範囲が狭く、条件設定
が困離となるものであ漫、後者の方法によれば散乱光を
効率的に集光するための受光系の構成が複雑になる欠点
を有しておシ、さらに両従来方法ともに被検査面が曲面
の場合には欠陥部の検出が不能になる欠点を有していた
。
の拡がヤや散乱は、欠陥検出を阻害するので、磁気ディ
スク等のごとく非常に平滑な表面（とくに平面）を有す
るものの表面欠陥検出には適しているが通常の工作物の
ように１μｍ以上の表面粗さを有するものの検査には必
ずしも好適ではない。また前二者の方法によれば、正反
射光を受光するための光軸の許容範囲が狭く、条件設定
が困離となるものであ漫、後者の方法によれば散乱光を
効率的に集光するための受光系の構成が複雑になる欠点
を有しておシ、さらに両従来方法ともに被検査面が曲面
の場合には欠陥部の検出が不能になる欠点を有していた
。
本発明は上記問題点に鑑み、通常の加工物や成型物等の
表面欠陥を検査する方法を提供せんとするもので、加工
筋目等の一定方向に形状の規則性を有する面からの反射
光の空間分布形状を利用して正常部における反射光量の
変化を小さく保つことによシ欠陥部の検出を可能になし
たものである。
表面欠陥を検査する方法を提供せんとするもので、加工
筋目等の一定方向に形状の規則性を有する面からの反射
光の空間分布形状を利用して正常部における反射光量の
変化を小さく保つことによシ欠陥部の検出を可能になし
たものである。
今、本発明の原理を図面にしたがって詳述すると、第１
図は測定方向と反射光量の変化の関係を示す説明図（Ａ
）およびそのグラフ（Ｂ）、また第２図は種種の被検査
面からの反射光量を表わしたグラフである。
図は測定方向と反射光量の変化の関係を示す説明図（Ａ
）およびそのグラフ（Ｂ）、また第２図は種種の被検査
面からの反射光量を表わしたグラフである。
光源（５）によシ検査対象物（１）を照射すると加工筋
目（２）等の一定方向に規則性を有する正常部からの反
射光の空間分布は加工筋目方向と同一方向に規則性を有
し、第１図に示すように、検査対象物（１）の正常部に
おける反射光量の変化（Ｎ）は（３） 加工筋目（２）と直角方向（θ＝ ９００）に計測した
場合（ｂ）に最も大きく表われ、加工筋目（２）と平行
方向（θ＝θ°）に計測した場合（ａ）に最も小さく表
われるものである。したがって、加工筋目（２）方向と
平行方向の反射光量に注目することで正常部での反射光
量の変化（Ｎ）を小さくすることができる。したがって
、表面欠陥検出は前述の正常部での反射光量の変化（Ｎ
）をもとにして、しきい値（正常部と欠陥部を区別する
量）を設定し、該しきい値を超える部分を欠陥部と判定
することによって検出できる。
目（２）等の一定方向に規則性を有する正常部からの反
射光の空間分布は加工筋目方向と同一方向に規則性を有
し、第１図に示すように、検査対象物（１）の正常部に
おける反射光量の変化（Ｎ）は（３） 加工筋目（２）と直角方向（θ＝ ９００）に計測した
場合（ｂ）に最も大きく表われ、加工筋目（２）と平行
方向（θ＝θ°）に計測した場合（ａ）に最も小さく表
われるものである。したがって、加工筋目（２）方向と
平行方向の反射光量に注目することで正常部での反射光
量の変化（Ｎ）を小さくすることができる。したがって
、表面欠陥検出は前述の正常部での反射光量の変化（Ｎ
）をもとにして、しきい値（正常部と欠陥部を区別する
量）を設定し、該しきい値を超える部分を欠陥部と判定
することによって検出できる。
しかし、上記原理を実施するに際し、検査対象物（１）
の被検査面が平面で、光源（５）によって全体が均一に
照明されている場合は、第２図（Ａ）に示すごとく、正
常部からの反射光量が一定であシ、（４） 前記しきい値（ＴＨｌ 、 ＴＨ２）はその平均光量（
Ｉａｙ・）の上下に対し、固定値として設定することが
可能であるが、被検査面に対する照明が不均一であった
シ（第２図Ｃ参照）、被検査面が曲面である（第２図Ｃ
参照）場合、正常部からの反射光量自身が、連続的に大
きく変化するため、固定したしきい値では正常部分と欠
陥部分の判定が不能になるものであシ、この対策として
たとえば （イ）分割された１画素毎に周囲画素の平均反射光量か
らしきい値を設定する方法。
の被検査面が平面で、光源（５）によって全体が均一に
照明されている場合は、第２図（Ａ）に示すごとく、正
常部からの反射光量が一定であシ、（４） 前記しきい値（ＴＨｌ 、 ＴＨ２）はその平均光量（
Ｉａｙ・）の上下に対し、固定値として設定することが
可能であるが、被検査面に対する照明が不均一であった
シ（第２図Ｃ参照）、被検査面が曲面である（第２図Ｃ
参照）場合、正常部からの反射光量自身が、連続的に大
きく変化するため、固定したしきい値では正常部分と欠
陥部分の判定が不能になるものであシ、この対策として
たとえば （イ）分割された１画素毎に周囲画素の平均反射光量か
らしきい値を設定する方法。
（四）反射光量曲線のマスターカーブを測定し、これを
もとに各点のしきい値をあらかじめ設定しておく方法。
もとに各点のしきい値をあらかじめ設定しておく方法。
上記方法等が考えられるが（イ）の場合には計算量が増
大し、しきい値設定回路が複雑になるもので、また（口
）の場合、円柱状の検査面には有効であるが検査対象物
（１）の高い位置決め精度が要求される等の問題点を生
ずる。
大し、しきい値設定回路が複雑になるもので、また（口
）の場合、円柱状の検査面には有効であるが検査対象物
（１）の高い位置決め精度が要求される等の問題点を生
ずる。
本発明はさらに上記問題点を解決するため、連続的に正
常面からの反射光量が変化するような面の表面欠陥を検
出するようにしたものである。
常面からの反射光量が変化するような面の表面欠陥を検
出するようにしたものである。
照明の不均一や検査面の彎曲等による正常部分からの反
射光量そのものの変化は、比較的周期の長い低周波の変
化であるため、変化量として見ればその影響を小さくす
ることが可能である。
射光量そのものの変化は、比較的周期の長い低周波の変
化であるため、変化量として見ればその影響を小さくす
ることが可能である。
これに対して、加工筋目等による反射光量の変化は、第
１図に示すように筋目のピッチと同一周期であるため、
加工筋目（２）と直角方向（θ＝９０゜）に計測した場
合（ｂ）は周期が最も短かく高周波であるが、加工筋目
（２）方向（θ；０°）に計測した場合（ａ）は、その
周期が最も長く低周波の変化となるｏしたがって、加工
筋目（２）方向と平行方向の反射光量の微分値を用いる
ことで、照明不均一や曲面等の正常部からの反射光量の
連続的な変化の影響を小さくすることができ、表面欠陥
の検出を容易にするものである。
１図に示すように筋目のピッチと同一周期であるため、
加工筋目（２）と直角方向（θ＝９０゜）に計測した場
合（ｂ）は周期が最も短かく高周波であるが、加工筋目
（２）方向（θ；０°）に計測した場合（ａ）は、その
周期が最も長く低周波の変化となるｏしたがって、加工
筋目（２）方向と平行方向の反射光量の微分値を用いる
ことで、照明不均一や曲面等の正常部からの反射光量の
連続的な変化の影響を小さくすることができ、表面欠陥
の検出を容易にするものである。
以下、本発明の実施例を図面にしたがって説明するに、
第３図および第４図は第一の実施例を示すもので、検査
対象物（１）の加工筋目（２）を有する平面を被検査面
とする場合である。
第３図および第４図は第一の実施例を示すもので、検査
対象物（１）の加工筋目（２）を有する平面を被検査面
とする場合である。
光源（５）によって検査対象物（１）を照射し、テレビ
カメラ等の受光素子（３）を被検査面と垂直方向に配置
したとき、該受光素子（３）による反射光量の計測ライ
ン（４）（テレビカメラであればラスクスキャン方向、
ラインカメラであれば素子の配列方向）を（７） 加工筋目（２）と平行方向とし、測定した反射光量を光
電変換してビデオ信号として微分回路を含む欠陥抽出回
路（１０）に出力する。当該欠陥抽出回路（ｉｏ）は第
４図に示すごとく、前記ビデオ信号を夕り 変換器（１１）によって８ビツトのデジタル信号に％変
換し、シフトレジスタ（１２）に蓄積する。該シフトレ
ジスタ（１２）は２バイトの容量を有し、直前の光量値
を蓄えておシ、一つの光量値とその一つ前の光量値の差
をつぎの減算回路（１３）によって得ることによシ光量
値の変化率、すなわち微分値が得られる。したがって、
上記微分値をつぎの比較器（１４）によシ、あらかじめ
設定したしきい値と比較し、該しきい値を超える信号が
へカした時、これを欠陥部として信号を出力するように
なるもので、この欠陥抽出回路（１０）は図示しないサ
ンプル；ン（８） ト四−２によシ連続的に動作をするように構成される。
カメラ等の受光素子（３）を被検査面と垂直方向に配置
したとき、該受光素子（３）による反射光量の計測ライ
ン（４）（テレビカメラであればラスクスキャン方向、
ラインカメラであれば素子の配列方向）を（７） 加工筋目（２）と平行方向とし、測定した反射光量を光
電変換してビデオ信号として微分回路を含む欠陥抽出回
路（１０）に出力する。当該欠陥抽出回路（ｉｏ）は第
４図に示すごとく、前記ビデオ信号を夕り 変換器（１１）によって８ビツトのデジタル信号に％変
換し、シフトレジスタ（１２）に蓄積する。該シフトレ
ジスタ（１２）は２バイトの容量を有し、直前の光量値
を蓄えておシ、一つの光量値とその一つ前の光量値の差
をつぎの減算回路（１３）によって得ることによシ光量
値の変化率、すなわち微分値が得られる。したがって、
上記微分値をつぎの比較器（１４）によシ、あらかじめ
設定したしきい値と比較し、該しきい値を超える信号が
へカした時、これを欠陥部として信号を出力するように
なるもので、この欠陥抽出回路（１０）は図示しないサ
ンプル；ン（８） ト四−２によシ連続的に動作をするように構成される。
表１．は表面欠陥検査を行った結果の例を示すものであ
る。
る。
表１゜
この場合、加工筋目（２）を有する被検査面からの反射
光量の変化（Ｎ）は照明方向等の光学系の配置によって
大きく変わシ、その光束（Ｌ）が拡散反射照明でかつ加
工筋目（２）と平行方向からの照射である場合、最も小
さくなることが知られておル、この例では、その拡散反
射筋目方向照明を用いている。
光量の変化（Ｎ）は照明方向等の光学系の配置によって
大きく変わシ、その光束（Ｌ）が拡散反射照明でかつ加
工筋目（２）と平行方向からの照射である場合、最も小
さくなることが知られておル、この例では、その拡散反
射筋目方向照明を用いている。
受光素子（３）として、テレビカメラを使用し、被検査
面を０．０５ｍ Ｘ ０．０５−の大きさに分割するレ
ンズを備えている。
面を０．０５ｍ Ｘ ０．０５−の大きさに分割するレ
ンズを備えている。
検査対象物（１）は表面粗さ２〜４μｍＲｍａｘの黒色
高分子弾性体である。また表１．においてＳＮ比は欠陥
部による反射光量レベルの変化（８）と正常部での反射
光量レベルの変化（Ｎ）との比である０表１．を検討す
ると本発明の方法（筋目方向と同一方向の反射光量の微
分値）によれば従来の筋目方向と同一方向の反射光量値
を用いる方法に比べＳＮ比で３０〜６０％向上している
ことになシ、それだけ欠陥検出能力が増大したことにな
る。
高分子弾性体である。また表１．においてＳＮ比は欠陥
部による反射光量レベルの変化（８）と正常部での反射
光量レベルの変化（Ｎ）との比である０表１．を検討す
ると本発明の方法（筋目方向と同一方向の反射光量の微
分値）によれば従来の筋目方向と同一方向の反射光量値
を用いる方法に比べＳＮ比で３０〜６０％向上している
ことになシ、それだけ欠陥検出能力が増大したことにな
る。
なお、本実施例では欠陥抽出回路（１０）をデジタル回
路で構成したが、アナログ回路でも同様に検出できるこ
とは、いうまでもない。
路で構成したが、アナログ回路でも同様に検出できるこ
とは、いうまでもない。
つぎに第５図は第二の実施例を示すもので、検査対象物
（１）がリング状の形状を有する場合の表面欠陥検査方
法であシ、検査対象物（１）の被検査面は平面（Ａ）、
傾斜面（Ｂ）および凸曲面（Ｃ’）からなる。
（１）がリング状の形状を有する場合の表面欠陥検査方
法であシ、検査対象物（１）の被検査面は平面（Ａ）、
傾斜面（Ｂ）および凸曲面（Ｃ’）からなる。
検査対象物（１）の垂直方向にラインカメラ等の受光素
子（３）を配置し、該検査対象物（１）の加工筋目（２
）と直又方向の反射光量を計測し、光電変換してビデオ
信号として欠陥抽出回路（１０）に出力する。
子（３）を配置し、該検査対象物（１）の加工筋目（２
）と直又方向の反射光量を計測し、光電変換してビデオ
信号として欠陥抽出回路（１０）に出力する。
上記欠陥抽出回路（１０）は前記第一の実施例と同様に
、ビデオ信号を８ビツトの％変換器（１１）によシ入力
したアナログ信号をデジタル値に変換し、（１１） シフトレジスタ（１２）に蓄える。
、ビデオ信号を８ビツトの％変換器（１１）によシ入力
したアナログ信号をデジタル値に変換し、（１１） シフトレジスタ（１２）に蓄える。
該シフトレジスタ（１２）はラインカメラの画素数＋１
のバイト容量を有し、ニライン分の光量値が蓄積されて
いる。したがって、１ライン前の同一画素の光量値との
差分が減算回路（１３）によって出力され、この値を比
較器（１４）によシ、あらかじめ入力したしきい値と大
小を比較して欠陥部分か否かを判定するようになる。
のバイト容量を有し、ニライン分の光量値が蓄積されて
いる。したがって、１ライン前の同一画素の光量値との
差分が減算回路（１３）によって出力され、この値を比
較器（１４）によシ、あらかじめ入力したしきい値と大
小を比較して欠陥部分か否かを判定するようになる。
また、上記計測と同時に検査対象物（１）を矢印Ｔ方向
に回転駆動することによフ、連続的に全周面上の表面欠
陥を検査することができる。
に回転駆動することによフ、連続的に全周面上の表面欠
陥を検査することができる。
とくに、本実施例の場合においても、照明を前記第一の
実施例と同様に拡散反射筋目方向の光束にした場合、受
光素子（３）が正常部からの正反射光を受光しないため
、検査対象物（１）が曲面であ（１２） つても反射光量の連続的変化が得られ易くなシ、本発明
の方法をよシ適用し易くなるものである。
実施例と同様に拡散反射筋目方向の光束にした場合、受
光素子（３）が正常部からの正反射光を受光しないため
、検査対象物（１）が曲面であ（１２） つても反射光量の連続的変化が得られ易くなシ、本発明
の方法をよシ適用し易くなるものである。
以上述べたように本発明によれば、表面欠陥の検出に際
して、とくに通常の表面粗さを有する加工面等の表面欠
陥の検出が容易になるもので、照明の不均一等の連続的
な反射光量の変化の影響を簡単な構成の回路によって排
除することができ、検出能力を増大するものであるとと
もに、安価な検査装置を提供することができる特徴を有
する。
して、とくに通常の表面粗さを有する加工面等の表面欠
陥の検出が容易になるもので、照明の不均一等の連続的
な反射光量の変化の影響を簡単な構成の回路によって排
除することができ、検出能力を増大するものであるとと
もに、安価な検査装置を提供することができる特徴を有
する。
また、本発明によれば、被検査面が曲面または傾斜面等
であっても検出が可能である等の特徴を有するもので、
本発明の実用性はきわめて大きい。
であっても検出が可能である等の特徴を有するもので、
本発明の実用性はきわめて大きい。
図面は本発明の方法を示すもので、第１図は筋目方向と
計測方向のなす角度に対する反射光量の変化を示す説明
図（Ａ）およびそのグ５７ ＣＢ） 、第２図（Ａ）
（Ｂ）および（Ｃ’）はそれぞれ反射光量としきい値の
関係を示すグラフ、第３図は第一の実施例を示す検出方
法の説明図、第４図は欠陥抽出回路のブロックダイヤグ
ラム、第５図は検査対象物がリング状態の場合の検出方
法を示す実施例を示すもので、（Ａ）（Ｂ）および（Ｃ
’）はそれぞれ該検査対象物の正断面図である。 （１）検査対象物 （２）加工筋目（３）受光素子（
４）反射光量の受光ライン （５）光源（１０）欠陥
抽出回路 （１１）％変換器（１２）シフトレジスタ
（１３）減算器 （１４）比較器（１５） ３１９− 襲；：に！−国璃ｅ２
計測方向のなす角度に対する反射光量の変化を示す説明
図（Ａ）およびそのグ５７ ＣＢ） 、第２図（Ａ）
（Ｂ）および（Ｃ’）はそれぞれ反射光量としきい値の
関係を示すグラフ、第３図は第一の実施例を示す検出方
法の説明図、第４図は欠陥抽出回路のブロックダイヤグ
ラム、第５図は検査対象物がリング状態の場合の検出方
法を示す実施例を示すもので、（Ａ）（Ｂ）および（Ｃ
’）はそれぞれ該検査対象物の正断面図である。 （１）検査対象物 （２）加工筋目（３）受光素子（
４）反射光量の受光ライン （５）光源（１０）欠陥
抽出回路 （１１）％変換器（１２）シフトレジスタ
（１３）減算器 （１４）比較器（１５） ３１９− 襲；：に！−国璃ｅ２
Claims (1)
- 非接触光学式表面欠陥横歪において、加工筋目等の規則
性を有する表面粗さを含む検査対象物の検査面から受光
した反射光について、検査面の加工筋目と平行な方向の
反射光量を計測し、その微分値の変化量により欠陥部の
信号を得て表面欠陥の検出を行なうことを特徴とする表
面欠陥検査方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3069283A JPS59157544A (ja) | 1983-02-28 | 1983-02-28 | 表面欠陥検査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3069283A JPS59157544A (ja) | 1983-02-28 | 1983-02-28 | 表面欠陥検査方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59157544A true JPS59157544A (ja) | 1984-09-06 |
Family
ID=12310727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3069283A Pending JPS59157544A (ja) | 1983-02-28 | 1983-02-28 | 表面欠陥検査方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59157544A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6384752B1 (en) | 1998-07-23 | 2002-05-07 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Absolute encoder |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51104884A (ja) * | 1975-03-13 | 1976-09-17 | Tokyo Shibaura Electric Co | Ketsukankensasochi |
| JPS5414789A (en) * | 1977-07-05 | 1979-02-03 | Mitsubishi Electric Corp | Surface inspecting apparatus |
-
1983
- 1983-02-28 JP JP3069283A patent/JPS59157544A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51104884A (ja) * | 1975-03-13 | 1976-09-17 | Tokyo Shibaura Electric Co | Ketsukankensasochi |
| JPS5414789A (en) * | 1977-07-05 | 1979-02-03 | Mitsubishi Electric Corp | Surface inspecting apparatus |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6384752B1 (en) | 1998-07-23 | 2002-05-07 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Absolute encoder |
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