JPS62232545A

JPS62232545A - 表面欠陥検出方法

Info

Publication number: JPS62232545A
Application number: JP7623686A
Authority: JP
Inventors: Kiyouji Odagi; 小田木　彊茲; Kenji Maruyama; 丸山　健二; Minoru Nagai; 長井　実; Masaru Akao; 赤尾　勝
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1986-04-01
Filing date: 1986-04-01
Publication date: 1987-10-13

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】（産業上の利用分野）この発明はアルミ圧延板などの表面疵の検出に利用され
る表面欠陥検出方法に関する。

（従来の技術とその問題点）この種の表面欠陥検出方法として、第６図に示すように
レーザー発振器１から投光されるレーザービーム２を集
光器３．ミラー４を経て回転ミラー５に照射し、回転ミ
ラー５で反射するレーザービーム２により被検体６の表
面を矢符号Ａで示すように一定方向に走査して、被検体
６の表面でのレーザービーム２の反射光を集光レンズ７
、マスクプレート８を介して光電子増倍管９で受は電気
信号に変換して出力し、受光量に相当する出力レベルか
ら表面疵などの有無を検出するものが一般的である。そ
して、この場合、レーザービーム２のビーム径が検出動
作の途中で変化すると検出出力が変動して、検出出力を
所定のしきい値と比較して行う弁別処理が意味を持たな
くなるので、上記ビーム径に限らず、被検体６の表面で
の入反射角θ、走査力°向などは常に一定に保って行な
われる。

ところが、上記のようにビーム径、入反射角度。

走査方向を一定にした場合、その測定条件下ではある種
の表面欠陥に対しては検出出力が大きいが、別の表面欠
陥に対しては検出能力が小さくなるといった傾向となる
。すなわち、測定条件が変わると検出できる表面欠陥の
種類も変ってしまう。例えばビーム径についていえば、
ビーム径（短径×長径）を０．３ＪｌｆｆｉＸ　３Ｍの
楕円とした場合には、第７図に（１）で示す汚れや同図
に（２）で示す地紙の大きなものに対しては検出能力は
大きいが、同図に（３）に示す擦り疵や（４）で示す擦
り押しに対しては検出能力を持たない。逆にビーム径を
絞ると、擦り疵、擦り押しに対する検出能力は高まるも
のの、汚れに対する検出能力は弱まるといった傾向を示
す。なお、第７図において（ａ）は（１）〜（４）の各
表面欠陥の平面図を（ｂ）はそれらの断面図をそれぞれ
示す。以下の表１はビーム径がＱ、３５Ｘ３ｍ、　　０
．１１＋１１１Ｘ　２＃ＩＩ１．　０．５ｍ１ｌＸ　５
１１１１１の３種類の場合の各種表面欠陥に対する検出
能力の程度を実測した結果を示したものである。同表中
、○印は検出能力が高い、Δ印は検出能力が中程度、Ｘ
印は検出不能であることを意味する。

（以下余白）表　　１また、ある走査方向に対して大きい検出出力の得られて
いたある種の表面疵が、走査方向を逆にすると検出でき
なくなるといった傾向も見られる。

すなわら、走査方向が変わると検出できる表面欠陥の種
類も変るのである。例えば第８図に（１）で示すような
左右の傾斜がほぼ等しい断面形状の疵の場合、矢符号ａ
、ｂのいずれの方向に走査しても検出出力は同じである
のに対して、同図の（２）で示すような左側の傾斜の緩
かな断面形状の疵の場合は矢符号ａの走査方向での検出
出力の方が矢符号すの走査方向での検出出力より大きく
なり、逆に同図の（３）で示すような右側の傾斜の緩か
な断面形状の疵の場合では矢符号のｂの走査時の検出出
力の方が大きくなるということが起こり得る。

したがって、上記した従来の表面欠陥検出方法では多種
類の表面欠陥を一度に検出することは不可能であり、必
ずしも精度の高い検出方法であるとはいえない。

（発明の目的）この発明は、上記問題を解決するためになされたもので
、多種類の表面欠陥を一度に検出することのできる精度
の高い表面欠陥検出方法を提供することを目的とする。

（目的を達成するための手段）この発明の表面欠陥検出方法は、被検体表面をレーデ−
ビームで走査してその反射光量から表面疵などを検出す
るものであって、上記目的を達成するために、各表面欠
陥種に対して検出能力の異なるそれぞれのビーム径を有
する複数のレーザービームで被検体表面を少くとも一方
方向に走査し、被検体表面の同一位置での上記各レーザ
ービームの反射光量に基づいて表面欠陥の有無を検出す
るようにしたことを特徴とするものである。

（実施例）第１図はこの発明の一実施例である表面欠陥検出方法の
実施に使用する装置のブロック図、第２図、第３図はそ
の要部の斜視図を示す。

上記装置は、それぞれビーム径（短径×長径）が０．３
１＋＋１Ｘ　２１１１１．　　Ｏ８３ｍＸ　３ｍ＋、お
よびｏ、ｓｌｌｌｌｌｘ５１ｍ＋のレーザービームａ　
〜ａ　を投光する３台のレーザー発振器１０ａ、１０ｂ
、１０ｃと、上記したものとそれぞれ同じビーム径のレ
ーザービームａ１’〜ａ３’　を投光する別の３台のレ
ーザー発振器１０ａ’　、１０ｂ’　、１０ｃ’を備え
、一群のレーザービームａ　　””　ａ　３は図示しな
い集光器、ミラーなどを介して第２図に示す一方の回転
ミラ一群１１の各回転ミラー１１８．１１ｂ。

１１Ｃにそれぞれ照射され、他の一群のレーザービーム
ａ　′〜ａ　′は同じく図示しない集光器。

ミラーなどを介して第２図に示す使方の回転ミラ一群１
１′の各回転ミラー１１ａ’　、１１ｂ’　。

１１０′にそれぞれ照射されるように構成されている。

上記各回転ミラ一群１１．１１’は、それぞれの回転ミ
ラー１１ａ〜１１ｃ、ｌｌａ’〜１１ｃ′の各反射面が
同一方向に揃うように重ねて配置され、一方の回転ミラ
一群１１はモーター２により矢符号Ｒの方向に、また他
方の回転ミラ一群１１′はモーター３により上記回転ミ
ラ一群１１′と逆の矢符＠Ｒ′の方向に等速度の軸回転
が与えられ、これにより回転ミラー１１ａ〜１１ｃ、１
１ａ’〜１１Ｃ′で反射される各レーザービームａ１〜
ａ３　、　ａｌ　’〜ａ　′が被検体１４の表面をそれ
ぞれ矢符号ｐ　”−ｐ　、　ｐｌ　’〜ｐ３′で示すよ
うに被検体１４の幅方向に向けて走査するように構成さ
れている。

また、回転ミラ一群１１．１１’から被検体１４の表面
に至る各レーザービームａ−ａ、ａ′〜ａ　′の光路の
途中にはそれぞれ入射色調整品１５．１５’が配置され
ており、これにより各レーザービームａ１〜ａ３．ａ’
〜ａ３′の被検体１４表面での入射角θを調整できるよ
うに構成されている。上記入射角調整器１５．１５’は
、第３図に示すように２つのプリズム１６．１７の組合
わせからなり、例えば一方のプリズム１７にその配置角
度を調整する操作ダイヤル１８が設けられ、その回動操
作により被検体１４表面への各レーザービームａ　　”
ａ３　、　ａｌ　’〜ａ３’の入射角θを調整するよう
に構成されている。

一方、被検体１４表面での各レーザービームａ１〜ａ３
．ａ１’〜ａ３’の反射角の方向にはこれらの各反射光
を個別に受光する光電変換器１９ａ〜１９Ｃ１１９ａ′
〜１９０′がそれぞれ配置されている。また、各光電変
換器１９ａ〜１９ｃ。

１９ａ′〜１９Ｃ′の次段には、それらから出力される
電気信号を増幅する増幅器２０ａ〜２０Ｃ１２０ａ′〜
２００′、その増幅出力を微分処理する微分回路２１　
ａ　〜２１　ｃ、２１　ａ’　〜２１　ｃ’　、それら
の微分処理信号を、それらの波形の被検体１４表面の同
一走査点に相当する部分が互いに同期するように処理す
る同期回路２２ａ〜２２Ｃ１２２ａ′〜２２０′がそれ
ぞれ接続され、各出力は次段の加算器２３で加算して、
その加算値を比較器２４により所定のしきい値と比較す
るように構成されている。

上記装置による表面欠陥検出は次のようにして行なわれ
る。

第４図に（１）〜（３）で示すように、幅５０〜２００
μｍの表面疵Ａに対する検出出力のレベルは、ビーム径
ｏ１１１１１１ｘ　２＃ｌＩのレーザービームａｔ、ａ
１′、ビーム径０．３履×３麿のレーザービームａ２゜
ａ２′、ビーム径０．５ｍ＋＋Ｘ　５ｇのレーザービー
ムａ３．ａ３’の順に大きいが、これら６種類のレーザ
ービームａ　〜ａ　　、ａ　　’〜ａ　′の検出出力の
総和として得られる加算器２３の出力は、同図に（４）
で示すように比較器２４のしきい値ＳＨより十分大きく
なり、比較器２４からは表面欠陥ありどの判定出力が得
られる。また、幅１＃ｌＩ１程度の表面疵Ｂに対しては
、同じく第４図の（１）〜（３）で示すようにレーザー
ビームａ３．ａ３’　、レーザービームａ　、８２′、
レーザービームａｌ、ａ１’　の順に検出出力のレベル
が大きいが、これらの総和である加算器２３の出力は同
図に（４）で示すようにしきい値ＳＨより十分大きく、
比較器２４からは同様に表面欠陥ありどの判定出力が得
られる。１０嗣φのうすい汚れＣに対しても、第４図に
（１）〜（３）で示すようにレーザービームａ３．ａ’
、レーザービームａ２　、　ａ２　’　、し−ザービー
ムａ１　、　ａｌ　’の順に検出出力が太きいが、加算
器２３はこれらの総和を出力するので、その出力は同図
に（４）で示すようにしきい値ＳＨより十分大きく、比
較器２４から表面欠陥ありとの判定出力が得られる。

一方、ある種の疵りに対して、右回転する回転ミラ一群
１１で反射されるレーザービームａ１〜ａ３の検出出力
のレベルが第５図に（１）で示すように大きいときに、
左回転する回転ミラ一群１１′で反射されるレーザービ
ームａ　′〜ａ　′すなわち、上記レーザービームａ　
　−ａ３と走査方向を逆にしたときの検出出力は同図に
（２）で示すように小さくなることがあるが、加算器２
３ではこれらの総和が出力として得られるので、同図に
（３）で示すようにその出力レベルはしきい値ＳＨより
十分大きく、比較器２４がらは表面欠陥ありとの判定出
力が得られる。また逆に、左回転する回転ミラ一群１１
′で反射されるレーザービームａ　′〜ａ　′が別の疵
Ｅに対して第５図に（２）で示すように大ぎい検出レベ
ルを示すとき、右回転する回転ミラ一群１１で反射され
るレーザービームａ１〜ａ３による検出出力のレベルは
小さくなることがあるが、やはりこれらの総和として加
算器２３の出力が得られるので、この場合も正しく表面
欠陥ありどの判定出力が比較器２４より得られる。

このように、各種表面欠陥に対する検出能力の異なる６
種類のレーザービームａ−ａ、ａ１′〜ａ　′が互いに
それらの能力を補い合って多種類の表面欠陥の検出が行
なわれるものである。

また、レーザービームａ　〜ａ　　、ａ　　’〜ａ′の
被検体１４表面への入射角が変化すると検出できる表面
欠陥の種類が変るような場合には、レーザービームａ　
−８３群に対する入射角調整器１５と、レーザービーム
ａ１’〜ａ３’群に対応する入射角調整器１５′とを操
作して、互いの入射角θを異なら仕ることにより、これ
らの各種表面欠陥もまた一度に検出することができる。

なお、第１因の同期回路２２ａ〜２２ｂ′については、
レーザービームａ３′の検出信号を基準にしているので
、レーザービームａ　　／　、　ａ　２１の各検出信号
についてはその走査区間のずれの分だけ信号を遅延させ
ればよいが、レーザービームａ　〜ａ３の各検出信号に
ついては、レーザービ−ムａ３′の検出信号との間で、
走査区間のずれに対する遅延処理のほかに、互いの走査
方向が逆の関係にあるのを調整するために各走査ごとに
始点と終点が逆になるような処理が必要である。

また、ここではビーム径の異なる複数のレーザービーム
ａ１〜ａ３を用いるだけでなく、走査方向も逆釜レーザ
ービームａ１′〜ａ３′も加えて行なっているが、走査
方向を一定としてビーム径だけを異ならせた複数のレー
ザービームだけを用いて、すなわち例えば上記の例でレ
ーザービームａ１〜ａ３だけで同様の検出を行なっても
多種類の表面欠陥を一度にに検出できることは勿論であ
る。

（発明の効果）以上のように、この発明の表面欠陥検出方法によれば、
レーザービームのビーム径や走査方向のの如何によって
検出の可能性が左右される各種の表面欠陥を一度に検出
することができるので、検出精度が大幅に向上するとい
う効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である表面欠陥検出方法の
実施に使用する装置のブロック図、第２図、第３図はそ
れぞれその装置の要部を示す斜視図、第４図、第５図は
それぞれその装置による検出信号の波形図、第６図は従
来例の説明図、第７図（ａ）、　（ｂ）は各種表面欠陥
の平面図および断面図第８図は走査方向による検出出力
の差異を示す説明図である。ａ　　−ａ　　’　・・・レーザービーム１０ａ〜１０
ｃ′・・・レーザー発振器１１ａ〜１１０′・・・回転
ミラー１４・・・被検体１９ａ〜１９０′・・・光電変換器２１ａ〜２１０′・・・微分回路２２ａ〜２２０′・・・同期回路２３・・・加ｎ器２４・・・比較器

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被検体表面をレーザービームで走査してその反射
光量から表面疵などを検出する表面欠陥検出方法におい
て、各表面欠陥種に対して検出能力の異なるそれぞれの
ビーム径を有する複数のレーザービームで被検体表面を
少くとも一方方向に走査し、被検体表面の同一位置での
上記各レーザービームの反射光量に基づいて表面欠陥の
有無を検出するようにしたことを特徴とする表面欠陥検
出方法。