JPH0333000Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の利用分野〕 本考案は表面欠陥計測装置に係り、特に、各種
被計測物の表面欠陥の有無を計測するのに好適な
表面欠陥計測装置に関する。

〔考案の背景〕

各種被計測物の表面欠陥の有無を計測する装置
として、従来、光学式表面欠陥計測装置が用いら
れていた。この装置は、被計測物の表面に光線を
照射し、被計測物の表面に照射された光の反射光
を受光し、この受光量を基に被計測物の表面に欠
陥が生じたか否かを計測するように構成されてい
た。

しかるに、従来の装置は、被計測物の反射光の
受光量に基づいて被計測物の表面に欠陥が生じた
か否かを計測するように構成されていたため、被
計測物の表面にごみ等が付着されていた場合でも
被計測物の表面に傷等の欠陥が生じたこととして
判定し、傷等の無い良品のものでも不良品として
破棄される恐れがあつた。しかも従来の装置は、
被計測物の表面に欠陥が生じたものを検出するこ
とはできるが、被計測物のどの部位に欠陥が生じ
たか否かを表示することができないため、被計測
物を加工する加工機に欠陥情報をフイードバツク
することができなかつた。このため、加工機の欠
陥等によつて被計測物の表面に欠陥が生じても、
欠陥情報がフイードバツクされないので、加工機
が欠陥の生じるものを加工し続ける恐れがあつ
た。

〔考案の目的〕

本考案は、前記従来の課題に鑑みて為されたも
のであり、その目的は、表面欠陥発生部位及び異
物付着の位置を表示することができる表面欠陥計
測装置を提供することにある。

〔考案の概要〕

本考案は、光線により被計測物の表面を順次走
査し、被計測物の表面に照射された光線の反射光
に基づいて被計測物の表面欠陥の有無を計測する
表面欠陥計測装置において、被計測物の各走査点
からの反射光を受光し、各反射光の受光量と伝搬
路に応じてレベルが異なる２系統の電気信号を発
生する光電変換部と、光電変換部の各電気信号を
各走査点における和と差の計測データに順次変換
する計測データ生成部と、計測データ生成部で生
成された和の計測データと良品を示す第１の判定
基準値とを比較して各走査点の計測データが良品
を示すデータであるか否かを判定する第１判定部
と、和の計測データと差の計測データとの比を算
出する演算部と、演算部で算出された演算データ
と物の付着量として許容される上限値として設定
された第２の判定基準値とを比較し、第１判定部
で否定されたデータに対応した走査点の演算デー
タのうち第２の判定基準値以下の演算データを被
計測物の表面に傷等の欠陥が生じたときのデータ
として判定し、第２の判定基準値を越えた演算デ
ータのうち第１判定部で否定されたデータに対応
した走査点の演算データを被計測物の表面に物が
付着したときのデータとして判定する第２判定部
と、第１判定部と第２判定部から各走査点に関す
る判定結果を受けて各走査点に対する計測結果を
３種類に分けて表示する表示部とを含むことを特
徴とする。

〔考案の実施例〕

以下、図面に基づいて本考案の好適な実施例を
説明する。

第１図には、本考案の好適な実施例の構成が示
されている。同図において、レーザ管１０から発
生するレーザ光線がスキヤナ１２、走査レンズ１
４を介して被計測物（以下ワークと称する）１６
の表面に照射されている。スキヤナ１２は回動自
在な振動ミラー１８を有し、タイミング信号、走
査信号等を発生する信号発生装置２０からの走査
信号１００により所定角度での回動を繰り返すよ
うに構成されている。

信号発生装置２０には、基本クロツク発生装置
２２からのクロツク信号が供給されており、信号
発生装置２０はクロツク信号に基づいてタイミン
グ信号、走査信号等を出力するように構成されて
いる。このため、走査信号１００がスキヤナ１２
に供給されると、振動ミラー１８が所定角度の範
囲で回動を繰り返し、振動ミラー１８の回動に伴
なつてレーザ光線がワーク１６の表面を順次走査
することになる。この走査は、第２図に示される
ように、ワーク１６の横方向に沿つてなされ、一
走査周期でワーク１６の表面が64点の走査点に分
割される。

又、ワーク１６は、信号発生装置２０からの駆
動信号１０２によつて作動するワーク移動装置２
４によつて縦方向に移動するように、ワーク移動
装置２４に連結されている。ワーク１６の縦方向
への移動は横方向の走査周期に同期して行なわ
れ、本実施例では、ワーク１６に対する計測で80
回の走査が繰返される。このためワーク１６の表
面は、64×80＝5120の走査点に分割される。

ワーク１６の表面に照射されたレーザ光線はワ
ーク１６の表面で反射し、集光レンズ２６，２８
を介して光電変換部３０へ伝搬する。光電変換部
３０は複数の光電変換素子で形成された受光面を
有し、ワーク１６からの反射光の受光量と反射光
の入射位置（伝搬路）に応じてレベルが変化する
２系統の電気信号を発生するように構成されてい
る。即ち、出力端子３２からは、第４図の特性
Vaの信号が出力され、出力端子３４からは特性
Vbの信号が出力される。各電気信号は判定部３
６のＡ／Ｄコンバータ３８を介して判定装置４０
へ供給され、２群の計測データとしてメモリに格
納される。

判定装置４０は、第３図に示されるように、デ
ータの書き込み処理を行なう処理回路４２、合否
判定処理、ワーク選択処理等を行なう演算器４
４、計測データ等を格納するメモリ４６、ワーク
１６の種類又は型番単位に有する合否判定用の判
定基準値を格納するメモリ４８，５０等から構成
されている。演算器４４はメモリ４６内の計測デ
ータを取り込むと共に、リミツトスイツチ５２か
らのワーク選択信号１０４によつてメモリ４８又
はメモリ５０内の判定基準値を取り込み、ワーク
１６の表面欠陥の有無を計測するための合否判定
処理を行なう。なお、リミツトスイツチ５２が
OFFのときにはメモリ４８内の判定基準値が演
算器４４に供給され、リミツトスイツチ５２が
ONのときにはメモリ５０内の判定基準値が演算
器４４に供給される。このため、本実施例におい
ては、２種類のワークについて合否判定処理がな
される。

光電変換部３０からの電気信号がＡ／Ｄコンバ
ータ３８に供給されると、各走査点の電気信号が
計測データに変換され、処理回路４２を介してメ
モリ４６の所定のアドレスに順次格納される。各
走査点の計測データがメモリ４６内に格納される
と、格納された後出力端子３２，３４の各出力信
号に対応した走査周期毎の２群の計測データを算
出する処理がなされる。即ち、演算器４４におい
て、メモリ４６内に格納された計測データを基
に、第４図の特性Va＋Vbに対応した計測データ
を検出する処理がなされ、これらの計測データは
メモリ４６内に格納される。そしてメモリ４６内
に格納された各群の和の計測データの中からパラ
メータα1（良品として許容される値の計測デー
タ、例えば、Va＋Vb＝10Vのとき、出力電圧が
6Vを超える計測データ）以上の計測データを抽
出し、抽出された計測データにパラメータα2（例
えば88〜90％の数値）を掛けて100で割つたもの
即ち、平均レベルの計測データを生成する。即
ち、Va＋Vb≧α1となるポイントの値の累計と有
効ポイント数をカウントして平均レベル｛平均レ
ベル＝（累計×α2）／（有効ポイント数×100）｝
を求める。この計測データは第５図に示されるス
ライスレベルSL1に対応した値であり、良品の下
限値を示す判定基準値としてメモリ４６内に格納
される。そして、各走査周期の和の計測データが
スライスレベルSL1に対応した判定基準値を越え
たときにはワーク１６が良品であることとして判
定され、この判定の内容に従つた信号が演算器４
４から表示装置５４に供給される。表示装置５４
に供給される信号は、ワーク１６の各走査点に対
応した信号で表示装置５４に供給される。

一方、ワーク１６の表面に傷等の欠陥が生じて
いたり、ワーク１６の表面に異物等が付着してい
たりしたときにはワーク１６からの反射光が第６
図に示されるような伝搬経路となる。

即ち、ワーク１６が良品であるときにはワーク
１６からの反射光は伝搬路１０６を介して光電変
換部３０へ伝搬するが、ワーク１６の表面に異物
等が付着しているときにはワーク１６からの反射
光は伝搬路１０８を介して光電変換部３０へ伝搬
し、ワーク１６の表面に傷等の欠陥が生じていた
ときにはワーク１６からの反射光は伝搬路１１０
を介して光電変換部３０へ伝搬する。このため、
ワーク１６の表面に異物が付着していたり、ある
いはワーク１６の表面に傷等の欠陥が生じていた
ときには、光電変換部３０からは、第７図に示さ
れるように、傷、異物に対応した走査点のレベル
が低下する電気信号が出力される。これらの計測
データはいずれも第５図に示されるスライスレベ
ルSL1以下になる計測データを含むものであり、
これらの計測データがメモリ４６内に格納される
と、演算器４４によつてワーク１６の表面に傷等
の欠陥が生じたか、あるいはワーク１６の表面に
異物等が付着したことが判定される。

ところで、計測データがスライスレベルSL1以
下になつたことを判定しただけではワーク１６の
表面に傷等の欠陥が生じたのか、あるいはワーク
１６の表面に異物等が付着したのかを判定するこ
とはできない。そこで、本実施例においては、ワ
ーク１６の表面に傷等が生じたときと、ワーク１
６の表面に異物等が付着したときとでは、和と差
の計測データの比を示す偏差Vo＝（Va−Vb）／
（Va＋Vb）が異なることに着目し、各走査周期
毎の各群の偏差の計測データを算出すると共に、
物の付着量として許容される上限値としての判定
基準値を定めるためのマスタリングデータをメモ
リ４８，５０に格納することとしている。このマ
スタリングデータは、第８図の破線で示される特
性に対応したデータとしてメモリ４８，５０に格
納されている。又さらにマスタリングデータを基
に第５図のスライスレベルSL2に対応した判定基
準値がメモリ４８，５０に格納されている。な
お、メモリ４８，５０に格納される判定基準値
は、ワーク１６の種類によつて異なる値が格納さ
れている。

このように本集施例においては、ワーク１６が
傷又は異物による欠陥として判定されたときに
は、第８図の実線で示される偏差VOに対応した
走査周期毎の各群の偏差の計測データを算出し、
各計測データとメモリ４８，５０内に格納された
マスタリングデータとの比較演算を行ない、第９
図に示される特性に対応した計測データを算出す
る。即ち、出力電圧＝0Vの点を中心として、直
線Ｙ＝aX＋ｃに沿つて電圧が変化する偏差Voの
計測データを算出する。なお、異物の発生した部
位の電圧Vo1は、第７図の計測値から次式によつ
て表せる。Vo1＝｛（Va3−△V3）−（Vb4−△
V4）／（Va3−△V3）＋（Vb4−△V4）｝ また、マスタリングモードで正常なワーク１６
を測定して得られたマスタリングデータ（直線Ｙ
＝aX＋ｃで表せられるデータ）と測定モードで
得られた偏差のデータVo（ｘ）との差Vo＝Vo
（ｘ）−（aX＋ｃ）を算出する。この差Voが第９
図の特性となる。そして、この計測データとスラ
イスレベルSL2に対応した判定基準値とを比較
し、各走査周期の偏差の計測データのうち、スラ
イスレベルSL2に対応した判定基準値以下のもの
があるときにはワーク１６の表面に傷等の欠陥が
生じたことを判定し、各走査周期の計測データの
うちスライスレベルSL2に対応した計測データが
あるときにはワーク１６の表面に物等が付着した
ことをそれぞれ判定し、各判定結果を傷等の欠陥
が生じた走査点又は物等が付着した走査点に対応
づけた信号を表示装置５４に供給するように構成
されている。

表示装置５４は、少なくとも64×80＝5120の画
素から構成されたCRTを有し、演算器４４から
の出力信号の内容によつて各走査点の計測結果
を、各走査点の位置に対応づけ、かつ判定の内容
によつて異なる図形で表示するように構成されて
いる。即ち、第１０図に示されるように、ワーク
１６の走査点が良品であるときには、良品である
走査点に対応したCRT56の位置に〇印のドツト
を表示し、傷等の欠陥が生じた走査点に対応した
CRT56の位置に×印を表示し、異物が付着した
走査点に対応した位置には△印を表示する。この
ため、本実施例においては、ワーク１６の表面に
傷等の欠陥が生じたり、ワーク１６の表面に異物
が付着したときには、欠陥又は物が付着した部位
を画像表示することができ、又欠陥又は異物が付
着した範囲を知ることができる。従つて表示装置
１４に表示された画像を基に加工機を調整するこ
とができ、加工機の故障等によつて欠陥が生じる
ワーク１６が加工し続けるのを防止することがで
き、ワーク１６の品質の向上及び生産性の向上に
寄与することができる。

なお、Ａ／Ｄコンバータ３８及び判定装置４０
にはタイミング装置が供給されており、計測デー
タの変換及び計測データの比較演算等はタイミン
グ信号に同期して走査周期毎に行なわれる。

又、前記実施例においては、ワーク１６の表面
欠陥の有無を計測する際、ワーク１６の表面に物
が付着しているか、あるいはワーク１６の表面に
傷等が生じているか、又ワーク１６が良品である
か否かを判定し、各判定結果を表示装置５４の画
面上に図形等で表示するようにしているので、ワ
ーク１６にごみ等が付着していて良品のワークを
不良品として判定するのを防止することができ、
不良品を再検査する必要もなく、又前工程に洗浄
機を設置する必要もない。このため、本実施例に
よれば、歩留りの向上、再検査工数の低減、設備
投資額を低減することができる。

又、前記実施例によれば、目視によつてワーク
１６の表面欠陥を検査しなくてもワーク１６の表
面欠陥の有無を確実に計測できるため、計測作業
の能率の向上が図れると共に、品質の向上を図る
ことができる。

又、前記実施例においては、スライスレベル
SL1をワーク１６を計測する毎に算出するように
しているため、装置が設置された場所の環境がほ
こり、オイルミスト等によつて変化しても、ワー
ク１６の表面欠陥の有無を確実に計測することが
でき、信頼性の向上が図れる。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によれば、ワーク
１６の表面を複数の走査点に分けて計測し、各走
査点に対する計測結果を、良品、表面欠陥有り、
異物付着の３種類に分けて判定し、各走査点の計
測結果を、各走査点の位置に対応づけ、かつ判定
の内容によつて異なる図形等で表示するようにし
たため、欠陥及び異物の位置を判別することがで
き、加工機による欠陥の発生を抑制することがで
き、ワークの品質の向上に寄与することができる
という優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す構成図、第２
図はレーザ光線による走査方法を説明するための
図、第３図は第１図に示す判定装置の具体的構成
図、第４図は走査方向と出力電圧の関係を示す線
図、第５図はワークに傷又は異物が生じたときの
走査方向と出力電圧との関係を示す線図、第６図
はレーザ光線の伝搬路を説明するための図、第７
図はワークの表面に傷又は異物が生じたときのレ
ーザ光線の走査方向と光電変換部３０の出力電圧
との関係を示す線図、第８図は光電変換部の各出
力電圧の偏差とレーザ光線の走査方向との関係を
示す線図、第９図はレーザ光線の走査方向と出力
電圧との関係を示す線図、第１０図は表示装置５
４の画像表示例を示す図である。 １０……レーザ管、１２……スキヤナ、１６…
…ワーク、２４……ワーク移動装置、３０……光
電変換部、３６……判定部、３８……Ａ／Ｄコン
バータ、４０……判定装置、５２……リミツトス
イツチ、５４……表示装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 光線により被計測物の表面を順次走査し、被計
   測物の表面に照射された光線の反射光に基づいて
   被計測物の表面欠陥の有無を計測する表面欠陥計
   測装置において、被計測物の各走査点からの反射
   光を受光し、各反射光の受光量と伝搬路に応じて
   レベルが異なる２系統の電気信号を発生する光電
   変換部と、光電変換部の各電気信号を各走査点に
   おける和と差の計測データに順次変換する計測デ
   ータ生成部と、計測データ生成部で生成された和
   の計測データと良品を示す第１の判定基準値とを
   比較して各走査点の計測データが良品を示すデー
   タであるか否かを判定する第１判定部と、和の計
   測データと差の計測データとの比を算出する演算
   部と、演算部で算出された演算データと物の付着
   量として許容される上限値として設定された第２
   の判定基準値とを比較し、第１判定部で否定され
   たデータに対応した走査点の演算データのうち第
   ２の判定基準値以下の演算データを被計測物の表
   面に傷等の欠陥が生じたときのデータとして判定
   し、第２の判定基準値を越えた演算データのうち
   第１判定部で否定されたデータに対応した走査点
   の演算データを被計測物の表面に物が付着したと
   きのデータとして判定する第２判定部と、第１判
   定部と第２判定部から各走査点に関する判定結果
   を受けて各走査点に対する計測結果を３種類に分
   けて表示する表示部とを含むことを特徴とする表
   面欠陥計測装置。