JPH03107751A

JPH03107751A - 表面検査装置

Info

Publication number: JPH03107751A
Application number: JP24438089A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Shibata; 柴田　好弘
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 1989-09-20
Filing date: 1989-09-20
Publication date: 1991-05-08

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、工作物等の被検査物の表面を検査する表面
検査装置に関するものである。

〔従来技術およびその解決しようとする課題〕従来、工
作物等の被検査物の表面に、付着物等の欠陥が存在して
いるかどうかを検査する表面検査装置について、光を利
用したものが知られている。

第１０図にその一実施例を示すが、この表面検査装置は
、図中矢印の方向に移送部材（図示せず）によって移送
され、かつ平板状をなす被検査物２３の表面に光を投光
する光源２２と、前記被検査物２３の表面で反射した光
を受は取る受光部２５に連結されるとともに、コンピュ
ータなどの外部の回路（図示せず）に接続される画像部
２６とを具えている。

上記の構成の表面検査装置にあっては、その使用方法は
次のようなものである。

まず、被検査物２３を、矢印の方向に移送部材によって
移送する。

次に、光源２２を作動させ、被検査物２３の表面上に設
定した投光点に光を投光する。

すると、移送中の被検査物２３の表面に欠陥２７が存在
しない場合、光源２２からの光は、被検査物２３の表面
において反射する。

そして、反射した光は受光部２５に受は取られ、つづい
て画像部２６がこの光を受は取り、受は取った光の強さ
に応じて内部の受光素子（図示せず）が反応して、外部
の回路に、画像信号を出力する。

次に、被検査物２３の表面上に欠陥２７が存在していた
場合、図のようにこの欠陥２７が投光点に位置すると、
光源２２からの光は、欠陥２７によって散乱反射する。

すると、受光部２５が受は取る光は、欠陥２７が存在し
ない場合と比べてその強さが異なっており、そして画像
部２６がこの光を受は取り、光の強さに応じて内部の受
光素子が反応し、外部の回路に画像信号を出力する。

そして、この画像信号を、外部の回路が分析することで
、欠陥２７を確認することができることとなる。

しかしながら、従来のこのような表面検査装置において
、光源２２と受光部２５および画像部２６は互いに離間
した位置に設けられるので、表面検査装置全体が大きく
なってしまい、被検査物２３の形状が管状のものである
ような場合、その内壁を検査するのは困難であった。

また、被検査物２３が、光を十分に反射しないような材
ｆ（たとえば、高分子物、ゴム等）で形成されている場
合には、受光部２５が受は取る光の強さを所定の強さに
保つため、光源２２から投光する光の強さを強くしなけ
ればならないが、被検査物２３の表面が、光源２２に発
生する熱を受けて熱膨張を起こす恐れがあった。

さらに、この表面検査装置においては、受光部２５が受
は取った光を画像部２６に伝達する際に光の強さを調整
する、所謂分解能の倍率が一定であり、直接伝達するた
め、欠陥２７の大きさに応じて適切な分解能を設定する
ことができないという問題点を有していた。

本発明は上記の問題点を解決して、管状をなす被検査物
の内面も検査できるとともに、被検査物に熱を伝達する
ことがなく、また、分解能の倍率を調整でき、さらに、
投光点の位置を所望の位置に設定することのできる表面
検査装置を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記の問題点を解決するため、被検査物の表面
を検査する表面検査装置であって、この表面検査装置は
、光源からの光を集光する集光部と、この集光部に投光
用光ファイバを介して連結するとともに、被検査物に対
向して開口する検出端部と、この検出端部に受光用光フ
ァイバを介して連結され、外部に画像信号を出力する画
像部とを具え、また前記検出端部は、その内部に投光部
および受光部が形成され、この投光部および受光部は、
それぞれ凸レンズと、この凸レンズとの間をスペーサを
介して連結される凹レンズと、被検査物に対向するとと
もに二元軸に対して傾斜可能な凸レンズとを具え、前記
投光用光ファイバの光が、前記凸レンズに伝達されて前
記凸レンズから投光され、前記凸レンズに入光した前記
被検査物からの反射光が、前記凸レンズを介して前記受
光用光ファイバで伝達されるようになっている。

〔作用〕

本発明は上記のような手段を採用したことにより、光源
からの光は、集光部および投光用光ファイバを介して検
出端部の投光部から被検査物の表面に投光され、この光
は被検査物の表面の欠陥で散乱反射するとともに前記検
出端部の受光部で受は取られ、受光用光ファイバを介し
て画像部に伝達され、画像部が画像信号として出力する
こととなるので、前記光源に発生する熱は被検査物には
伝達されず、光のみが被検査物に投光されることとなる
。

〔実施例〕

以下、本発明による表面検査装置およびその使用方法に
ついて、図面を参照しつつ説明する。

第１図、第２図、および第３図には、本発明による表面
検査装置が示されていて、第１図は表面検査装置の一部
概略断面図、第２図は第１図の■−■線に沿う断面図、
そして第３図は表面検査装置の全体図である。

この表面検査装置は、光源１ａからの光を集光する集光
部ｌと、この集光部ｌに連結された投光用光ファイバ２
を介して集光部１がらの光を工作物等の被検査物３に投
光するとともに、被検査物３で反射した光を受光する検
出端部４と、検出端部４からの光を受光用光ファイバ５
を介して受は取るとともに、画像信号を出力する画像部
６とを具え、前記投光用光ファイバ２および前記受光用
光ファイバ５は、コネクタ７によってまとめられている
。

さらに、前記画像部６は、コンピュータなどの外部の回
路（図示せず）に接続されているものである。

前記検出端部４は、第１図および第２図にその詳細が示
されているが、複数本の前記投光用光ファイバ２および
複数本の前記受光用光ファイバ５が連結されるケース８
を具えている。

このケース８は、内部が投光用光ファイバ２の先方の投
光側と受光用光ファイバ５の先方の受光側とに区分され
ており、さらに、それぞれ、投光用光ファイバ２および
受光用光ファイバ５と同数の区画室９が一列に形成され
ている。

そして、投光側と受光側とは互いに隣り合っており、ま
た、ケース８の先端は透光性を有する端面で閉塞されて
いる。

そして、投光側の一つの区画室９の内部には、投光部ｌ
Ｏが形成されており、この投光部１０は、投光用光ファ
イバ２からの光を収束する凸レンズ１１と、この凸レン
ズ１１の先方に設けられ、柱状をなすとともに投光性を
有し、長さの異なるものに交換可能なスペーサ１２と、
このスペーサ１２を介して前記凸レンズ１１に連結され
る凹レンズ１３と、この凹レンズ１３の先方に設けられ
、被検査物に対向するとともに光軸に対する傾斜角度が
調整可能である凸レンズ１４とを有している。

一方、受光側の一つの区画室９には、受光部１５が形成
されており、この受光部１５は、前記投光部１０と同様
の形状をなす凸レンズ１６．１９、スペーサ１７、凹レ
ンズ１８を有し、それぞれ区画室９内において、投光部
１０と同様の位置に設けられている。

また、前記検出端部４に受光用光ファイバ５を介して連
結される画像部６は、その内部に、受光素子２０（たと
えば、ＣＣＤ素子など）を有し、その数は、前記受光用
光ファイバ５と同数であり、たとえば、１２８個、５１
２個、１０２４個、２０４８個、４０９６個、の受光素
子２０が設けられ、受光用光ファイバ５と１対１に対応
している。

次に、上記の構成の表面検査装置の使用方法について説
明する。

まず、検出端部４を被検査物３の表面に対向させる。

そして被検査物３を矢印の方向に移送部材（図示せず）
を用いて移送する。

次に、光ｉｆ［１ａを作動させ、集光部１で光を集光し
たのち、投光用光ファイバ２を介して検出端部４の投光
部１０から光を被検査物３の表面上の所定の投光点に投
光する。

ここで、被検査物３の表面に欠陥２１が存在しない場合
には、第１図に示すように、投光した光は被検査物３の
表面で反射し、受光部１５に受は取られ、受光用光ファ
イバ５を介して画像部６に受は取られるとともに、画像
部６内部の受光素子２０によって画像信号として出力さ
れる。

しかし、第４図に示すように、被検査物３の表面に欠陥
２１が存在した場合、欠陥２１が投光点に位置すると、
検出端部４から投光された光は欠陥２１によって散乱反
射する。

すると、受光部１５に受は取られる光は、欠陥２１が存
在しない場合と比べてその強さが異なっており、そして
受光用光ファイバ５を介して画像部６がこの光を受は取
るとともに、この光の強さに応じて内部の受光素子２０
が反応し、画像信号を出力する。

そして、外部の回路がこの画像信号を分析することで欠
陥２１が６１　ｉｌできることとなる。

ここで、被検査物３が光を十分に反射しない材質であっ
た場合には、検出端部４から投光する光の強さを強くす
る必要があるが、光源１ａの光の強さを強くしても、光
Ｈ１ａに発生する熱は直接被検査物３に伝達されないの
で、被検査物３には熱膨張が生ずる恐れがないものとな
る。

また第５図に示すように、被検査物３ａが管状をなすも
のであっても、検出端部４には投光部１０と受光部１５
がそれぞれ並設されているので、検出端部４は小型とな
っており、管状をなす被検査物３ａの内面の検査も可能
となるものである。

そして、検出端部４の投光部１０、受光部１５それぞれ
において、スペーサ１２．１７を長さの異なるものに変
えることで、本発明による表面検査装置は、受光部１５
が画像部６に伝達する除光の強さを調整する、所謂分解
能の倍率を変えることができるので、欠陥２１の大きさ
に応じて適切な分解能の倍率を設定することができるこ
ととなる。

なお、スペーサは、環状に形成されているものでもよい
ものである。

さらに、検出端部４の投光部１０、受光部１５それぞれ
において、光軸に対して傾斜角度が調整可能な凸レンズ
１４．１９を、その傾斜角度を変えることにより、検出
端部４と被検査物との距離が変化しても、投光点の位置
を適切に設定することができることとなる。

次に、具体的実施例について説明する。

まず、この表面検査装置を使用してシート状の被検査物
３ｂの表面を検査した。

その図を、第６図（ａ）、第６図（ｂ）、第７図（ａ）
、第７図（ｂ）に示す。

どの場合、画像部（図示せず）に接続される外部の回路
（図示せず）においては、画像信号を分析するのに、光
の強さによって２５６の階調に分析しており、Ｏ階調か
ら２５５階調までのレベルに分析される。

０階調は真黒として分析され、２５５階調は真白として
分析され、この間の階調は灰色として分析される。

そして第６図（ａ）、第６図（ｂ）のように被検査物３
ｂについて欠陥が存在しない状態で表面検査を実施した
ところ、１２５階調以上の値が得られた。

また、第７図（ａ）、第７図（ｂ）のように欠陥２１ａ
（この場合、径が１＋＋ｍで高さが０．　１閣のもの）
が存在する状態で被検査物３ｂについて表面検査を実施
したところ、０〜２０階調の範囲の値が得られた。

したがって、上記２つの階調の比、すなわち、欠陥２１
ａがある場合とない場合の反射光量の違いを示すＳ／Ｎ
比は６．２５以上であり、−船釣にＳ／Ｎ比は３以上で
あれば実用可能であることから、本発明による表面検査
装置は十分に実用可能なものである。

また第８図（ａ）、第８図（ｂ）、第９閲（ａ）、第９
図（ｂ）には、表面が曲面に形成されている被検査物３
ｃの表面を検査する様子の図が示されている。

この場合にあっても、前記の実施例と同様に、前記実施
例の欠陥２１ａと大きさが同じ欠陥２１ｂが存在する場
合と、欠陥が存在しない場合について、被検査物３０表
面を検査したところ、Ｓ／Ｎ比は７以トの値を得ること
ができ、したがって表面が曲面となっている被検査物に
対しても十分に実用可能である。

〔発明の効果）本発明は、上記のような構成としたことにより、検出端
部が小型で応用範囲が拡大し、また被検査物に対して、
光源に発生する熱の影響を与えることがなく信頼性が向
上し、さらに、被検査物の欠陥の大きさに応じた適切な
投光ができ、精度が向上するなどのすぐれた効果を有す
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、および第３図は、本発明による表面検
査装置を示しており、第１図は表面検査装置の一部概略
断面図、第２図は第１図の■−■線に沿う断面図、第３
図は全体図、第４図および第５図は検出端部から被検査
物の表面に光を投光した状態を示す図、第６図（ａ）、
第６図（ｂ）、第７図（ａ）、第７図（ｂ）は表面が平
面の被検査物を検査する時の説明図、第８図（ａ）、第
８図（ｂ）、第９図（ａ）、第９図（ｂ）は表面が曲面
の被検査物を検査する時の説明図、第１０図は従来の技
術による表面検査装置の概略図である。１ａ、２２・・・・・・光源１・・・・・・集光部２・・・・・・投光用光ファイバ３．３　ａ、　３　ｂ、　３　ｃ、　２３−−被検査物
４・・・・・・検出端部５・・・・・・受光用光ファイバ６．２６・・・・・・画像部７・・・・・・コネクタ８・・・・・・ケース９・・・・・・区画室１０・・・・・・投光部１１．１４．１６．１９・・・・・・凸レンズ１２．１
７・・・・・・スペーサ１３．１８・・・・・・凹レンズ１５．２５・・・・・・受光部２０・・・・・・受光素子２１．２１ａ、２１ｂ、２７　・＝−・欠陥時許　　出　　願　　人工ヌオーケー株式会社第２図第３図他片、東１喰１ＳＪ４図第５図第６図（ａ）（ｂ）第７図（０）（ｂ）第８Ｉ７１（０）（ｂ）第９図（ａ）（ｂ）第１０口１メー２６″″− 平成２年９月２８日

Claims

【特許請求の範囲】（１）被検査物（３）（３ａ）（３ｂ）（３ｃ）の表面
を検査する表面検査装置であって、該表面検査装置は、
光源（１ａ）からの光を集光する集光部（１）と、該集
光部（１）に投光用光ファイバ（２）を介して連結する
とともに、被検査物（３）（３ａ）（３ｂ）（３ｃ）に
対向して開口する検出端部（４）と、該検出端部（４）
に受光用光ファイバ（５）を介して連結され、外部に画像信号を出力する画
像部（６）とを具えたことを特徴とする表面検査装置。（２）前記検出端部（４）は、その内部に投光部（１０
）および受光部（１５）が形成され、該投光部（１０）
および受光部（１５）は、それぞれ凸レンズ（１１）（
１６）と、該凸レンズ（１１）（１６）との間をスペー
サ（１２）（１７）を介して連結される凹レンズ（１３）
（１８）と、被検査物（３）（３ａ）（３ｂ）（３ｃ）に対向するとともに、光軸に
対して傾斜可能な凸レンズ（１４）（１９）とを具え、
前記投光用光ファイバ（２）の光が、前記凸レンズ（１１）に伝達されて前記
凸レンズ（１４）から投光され、前記凸レンズ（１９）
に入光した前記被検査物（３）（３ａ）（３ｂ）（３ｃ
）からの反射光が、前記凸レンズ（１６）を介して前記
受光用光ファイバ（５）で伝達されることを特徴とする
表面検査装置。