JPS6036013B2 - 金属表面の欠陥検査方法 - Google Patents

金属表面の欠陥検査方法

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JPS6036013B2
JPS6036013B2 JP52116698A JP11669877A JPS6036013B2 JP S6036013 B2 JPS6036013 B2 JP S6036013B2 JP 52116698 A JP52116698 A JP 52116698A JP 11669877 A JP11669877 A JP 11669877A JP S6036013 B2 JPS6036013 B2 JP S6036013B2
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JP
Japan
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light component
reflected light
photoelectric converter
metal
irradiated
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JP52116698A
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JPS5451554A (en
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政一 佐藤
幸 五十嵐
重男 妹尾
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Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan
Original Assignee
Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan
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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

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  • Biochemistry (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、極めて細く絞ったレーザ光を金属表面に照射
し、その反射光または散乱光の光量変化から金属表面に
おける微細な欠陥を検査する方法に関するものである。
レーザ光を金属表面に照射すると反射光の干渉によりス
ペックルパターン呼ばれる輝点分布が生ずる。このスペ
ックルパターンを測定解析することによって金属被検査
体外表面に存在している欠陥の形状、寸法、および種類
等を検知することができる。つまり、細く絞ったレーザ
光を、回転、移動する金属表面にある角度方向に反射す
るよう点照射するか、走査照射すると、スペックルパタ
ーンを形成する反射光量は、欠陥の存在による散乱で減
光作用を受ける。従来は、この反射光をレンズ等を通し
て直接光検出器に入力させるか、あるいは反射光を鏡等
により分離して光検出器に入力させ、照射光の散乱によ
る強度減少を測定していた。
ところが、スペックルパターンには健全な表面の微細形
状に関する情報までも含まれているから、被検査体健全
部において存在する表面状態の変化、例えば形状変化、
や被検査体駆動時の振動等の影響を強く受けてしまい、
欠陥検出能力は著しく低いものであった。また、散乱成
分を検出しようとした場合には、欠陥による散乱光の空
間像が極めて鋭いものとなるため、欠陥の方向によって
は全く検出不能となる場合がある。本発明の目的は、か
かる従来技術の欠点を解消し、被検査体の健全部におけ
る形状変化や駆動時の振動等の影響を無くし、高感度で
金属表面に存在する欠陥を検出しうる方法を提供するこ
とにある。
本発明は被検査体表面からの光の空間強度レベルを光学
的手段によって平均化するものであって、表面が相面で
ある反射スクリーンを用いる反射法と、表面が同じく粗
面でかつ半透明の透過スクリーンを用いる透過法とから
なる。
以下図面に基づき本発明について更に詳しく説明する。
第１図は本発明方法の一つである反射法の一実施例の説
明図である。レーザ発振器１からの照射レーザ光２は、
レンズ等からなる光学系３で極めて細く絞られ、被検査
体４の表面に照射される。この実施例では、被検査体４
は円管状の、例えば原子炉用燃料被覆管等であり、その
中心から一定距離ｄだけ離れた位置に照射される。この
偏心量ｄは断面外形が円形である被検査体４の表面の欠
陥検出のため特に設定された値であり、散乱光５と直接
反射光成分６とを分離するためのものである。照射レー
ザ光の直接反射光成分６は反射スクリーン７に到達する
。反射スクリーン７はその反射面が比較的粗面になって
おり、反射光成分を平均化して、再度反射するために設
けられている。このように反射スクリーン７で再度散乱
されることにより平均化された反射光８は、光電変換器
９により電気信号に変換され、適当な信号処理装置１川
こより処理される。照射レーザ光２の被検査体４の表面
への照射位置を順次変化させれば、反射光量を計測する
ことにより、欠陥の有無、位置等を検出することができ
る。照射位置を変化せるには、被検査体を回転・移動さ
せるようにしても、レーザ光を走査照射するようにして
も、またはこれらを組合せてもよい。光電変換器９の出
力信号の一例を第２図に示す。以上は被検査体４が円筒
形の場合であるが、平板状のような被検査体の場合にも
本発明方法を適用できること勿論である。このような場
合には反射スクリーンを懐けることによって散乱光成分
と直接反射光成分とを分離することができる。被検査体
の形状如何にかかわらず、本発明はこのように照射した
レーザ光の被検査体表面からの反射光成分を再度散乱さ
せることにより、反射光の空間における強度分布を平均
化し、被検査体健全部の変化の影響を受けないようにな
っているのである。第３図は本発明の方法の他の一つで
ある透過法の一実施例の説明図である。
この実施例は被検査体１４が第１図の実施例のときと同
様、円筒状の場合であるが、平面状のものについても適
用できること無論である。レーザ発振器１１からの照射
レーザ光１２は光学系１３により極めて微細に絞られ、
被検査体１４である金属管表面に照射される。この実施
例においても照射レージ光１２は被検査体１４の中心か
らｄ′だけ偏心した位置に向けて照射され、散乱光成分
１５、直接反射光成分１６を分離し、透過スクリーン１
７側へ向ける。この透過スクリーン１７は、表面が相面
で、かつ半透明のものである。光電変換器１９（直接反
射光電変換器１９ａ、散乱光電変換器１９ｂ，１９ｃ，
１９ｄ，・・・）が透過スクリーン１７の透過側の適当
な位置に設置され、該光電変換器１９の出力信号は信号
処理装置２０で処理される。透過スクリーン１７はその
表面が相面であるため、得られる光学像はレナつして鮮
明ではなく平均化された像となる。従って、散乱光電変
換器１９ｂを被検査体１４の健全部により発生する像中
心付近の輝度の高い部分をさげて設置することにより、
欠陥により散乱された成分をかなり広い範囲にわたり検
出することが可能とある。得られた信号の一例を第４図
に示す。パルス状に光量が増大しているのが欠陥信号で
ある。また、直接反射光電変換器１９ａを輝度の高い中
心部に設置することにより、反射光の強度変化を検出で
き、表面研磨の状態を知ることができる。更にはまた、
第５図に示すように、複数個の光電変換器１９ａ，１９
ｂ，１９ｃ，１９ｄ，・・・を透過スクリーン１７の透
過側の輝度の高い部分２１およびその周辺の適当な位置
に配置し、相互の信号を比較することにより欠陥につい
てのさまご・まの情報、例えばその大きさや位置のみな
らず種類判別、を得ることが可能である。
本発明は上記のように構成された金属表面の欠陥検査方
法であって、被検査体表面からの反射光または散乱光を
表面が相面である反射スクリーンまたは透過スクリーン
を用いて平均化しているので、被検査体健全部の形状変
化や被検査体駆動時の振動等の影響を無くすことができ
、従来の一次反射光検出に比較しＳ／Ｎ比が改善され、
高感度で金属表面における欠陥の有無、その位置、大き
さ等を検査することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る反射法の一実施例の説明図、第２
図は第１図の光電変換器からの出力信号の一例を示す図
、第３図は本発明に係る透過法の一実施例の説明図、第
４図は第３図の光電変換器１９ｂからの出力信号の一例
を示す図、第５図は光電変換器の配置説明図である。 １，１１・・・レーザ発振器、４，１４・・・被検査体
、５，１５・・・散乱光、６，１６・・・直接反射光成
分、７・・・反射スクリーン、１７・・・透過スクリー
ン９，１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ・・・光電変換
器。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 被検査材である金属材の表面に細く絞つたレーザ光
    を、被照射位置が移動していく状態で照射し、該金属材
    表面からの直接反射光成分を表面が粗面である反射スク
    リーンで再度散乱反射させて直接反射光成分の空間にお
    ける強度分布を平均化した後、その平均化された散乱反
    射光の光量変化を光電変換器で測定して金属表面の欠陥
    を検査することを特徴とする金属表面の欠陥検査方法。 ２ 被検査材である金属材の表面に細く絞つたレーザ光
    を、被照射位置が移動していく状態で照射し、該金属材
    表面からの直接反射光成分および散乱光成分を表面が粗
    面でありかつ半透明の透過スクリーンを透過させて直接
    反射光成分および散乱光成分を平均化した後、前記直接
    反射光成分の透過光量の変化を直接反射光電変換器で測
    定しわ金属表面の研磨状態を検査し、かつ前記散乱光成
    分の透過光量の変化を直接反射光電変換器の周辺に配置
    した散乱光電変換器で測定し、各光電変換器からの出力
    信号を相互比較して金属表面の欠陥を検査することを特
    徴とする金属表面の欠陥検査方法。
JP52116698A 1977-09-30 1977-09-30 金属表面の欠陥検査方法 Expired JPS6036013B2 (ja)

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US05/945,070 US4227809A (en) 1977-09-30 1978-09-22 Method of detecting flaws on the surface of metal
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GB (1) GB2005015B (ja)

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