JPH0410583B2 - - Google Patents

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JPH0410583B2
JPH0410583B2 JP58017148A JP1714883A JPH0410583B2 JP H0410583 B2 JPH0410583 B2 JP H0410583B2 JP 58017148 A JP58017148 A JP 58017148A JP 1714883 A JP1714883 A JP 1714883A JP H0410583 B2 JPH0410583 B2 JP H0410583B2
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JP
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optical system
reflected light
inspection surface
light
abnormality
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JP58017148A
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/952Inspecting the exterior surface of cylindrical bodies or wires

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は物体表面の異常検出方法および装置
に係り、特に、物体表面に投光し、その反射光の
反射率に基づいて光学的に物体表面の異常を検出
する方法および装置の改良に関する。
物体表面の異常、例えば、旋削作業中にバイト
先端欠損によつて生じるチツピング、或いは、ア
ルミ材等の押出成型時に、ワーク表面に生ずるす
じ、むしれ等は、従来は、検査員の目視によつて
行つていたが、検査のために、生産工程全体が長
くなり、非能率であるという問題点があつた。
これに対して、例えば、光フアイバを利用し
て、光フアイバから物体表面に投光し、且つその
反射光線を受光して、反射率の変化によつて連続
的且つ非接触で物体表面の異常を検出する方法が
考えられる。
しかしながら、このような光学的な物体表面の
異常検出方法は、該物体表面の反射率が低い場
合、或いは検出中に反射率が変動した場合、S/
N比が小さくなり、物体表面の異常を検出できな
い場合があるという問題点がある。
又、物体表面の正常部分と異常部分との反射率
の差が小さい場合も異常を検出できない場合があ
る。
この発明は上記従来の問題点に鑑みてなされた
ものであつて、物体表面の反射率が連続計測中に
変動した場合、全体の反射率が低い場合、又は物
体表面の正常部分と異常部分の反射率の差が小さ
い場合でも、感度よく、連続的且つ自動的に物体
表面の異常を検出できるようにした物体表面の異
常検出方法および装置を提供することを目的とす
る。
この発明は、光軸が検査面に対して垂直に配置
され、光の往路及び復路を備えた光フアイバーか
ら構成された第1光学系と、光軸が前記検査面に
対して鋭角に傾けて配置され、光の往路及び復路
を備えた光フアイバーから構成された第2光学系
と、からなる検出光学系を、前記検査面に対して
前記第1光学系の光軸と直角方向に相対移動さ
せ、前記第1光学系および第2光学系から前記検
査面に投光し、該検査面から前記第2光学系に受
光される傾斜反射光と、前記第1光学系に受光さ
れる正反射光と、をそれぞれ光電変換し、前者が
変換された傾斜反射光相当電気信号を、後者が変
換された正反射光相当電気信号により割算し、こ
の割算の商の一定以上の変化量から検査面の異常
を連続的に検出するようにして上記目的を達成す
るものである。
又この発明は、前記物体表面の異常検出方法に
おいて、前記検出光学系を、前記検査面に一定方
向に連続して直線状に出現するすじのすじ目方向
に対して直角方向に相対移動させるようにして上
記目的を達成するものである。
又この発明は、前記物体表面の異常検出方法に
おいて、前記検出光学系を、前記検査面に一定方
向に、間欠的に直線状に出現するむしれのむしれ
方向に対して、平行方向に相対移動させることに
より上記目的を達成するものである。
又この発明は、それぞれ往路および復路を備え
た光フアイバーから構成され、光軸が鋭角に交差
する第1光学系および第2光学系を備えた検出光
学系と、前記第1光学系および第2光学系の少な
くとも一方を介して検査面に投光する光源装置
と、前記検査面から前記第1光学系を介して受光
される正反射光を光電変換して正反射光相当電気
信号とする第1の光電変換器と、前記検査面から
前記第2光学系を介して受光される傾斜反射光を
光電変換して傾斜反射光相当電気信号とする第2
の光電変換器と、前記傾斜反射光相当電気信号を
前記正反射光相当電気信号で割算する割算器と、
この割算器による割算器出力と基準値と比較して
割算器出力が該基準値を越える時前記検査面の異
常として異常信号を出力する比較検出器とにより
物体表面の異常検出装置を構成して上記目的を達
成するものである。
又この発明は、前記物体表面の異常検出装置に
おいて、前記第1光学系および第2光学系の光の
往路及び復路を、同軸的に配置して上記目的を達
成するものである。
又この発明は、前記物体表面の異常検出装置に
おいて、前記割算器をアナログ演算器とすること
により上記目的を達成するものである。
以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。
この実施例は、図に示されるように、光軸が鋭
角(θ)に交差する第1光学系11および第2光
学系12を備えた検出光学系10と、前記第1光
学系11および第2光学系12の両方を介して検
査すべき物体13の検査面13Aに投光する光源
装置14と、前記検査面13Aから前記第1光学
系11を介して受光される正反射光を光電変換し
て正反射光相当電気信号Aとする第1の光電変換
器15と、前記検査面13Aから前記第2光学系
12を介して受光される傾斜反射光を光電変換し
て傾斜反射光相当電気信号Bとする第2の光電変
換器16と、前記傾斜反射光相当電気信号Bを前
記正反射光相当電気信号Aで割算する割算器17
と、この割算器17による割算器出力B/Aと基
準値と比較して該割算器出力B/Aが該基準値を
越える時前記検査面13Aの異常として異常信号
を出力する比較検出器18とにより物体表面の異
常検出装置を構成したものである。
前記検出光学系10における第1光学系11お
よび第2光学系12は、第2図に示されるよう
に、中心に断面円形状に投光用フアイバ19を束
ね、又、その外周に同心リング状に受光用フアイ
バ20を束ねて光の往路および復路が形成されて
いる。
第1図の符号21は前記第1の光電変換器15
からの正反射光相当電気信号Aを増幅して割算器
17に送るアンプ、22は同様に第2の光電変換
器16からの傾斜反射光相当電気信号Bを増幅す
るアンプ、23は基準値設定器をそれぞれ示す。
この実施例において、表面が検査される物体1
3が、図に示されるように、断面円形の棒状部材
である場合は、この物体13を軸回りに回転させ
つつ検出光学系10と物体13をその軸線に沿つ
て相対的に移動させ、これによつて、物体13の
表面全部を連続的に検査できるようにする。
上記のような装置において、前記第1光学系1
1の光軸と第2光学系12の光軸との交差角度θ
を30゜として、例えば物体13をアルミ材とし、
且つ、異常条件としてバイトの刃先を故意に欠損
させて物体13の検査面13Aに所謂チツピング
を生じさせたものを検査した結果、正反射光相当
電気信号Aおよび傾斜反射光相当電気信号Bなら
びに割算器17の割算器出力B/Aは第3図およ
び第4図に示されるようになつた。
即ち、第3図に示されるように、正反射光相当
電気信号Aは、その出力が、正常面におけるより
も異常面において増大し、逆に、傾斜反射光相当
電気信号Bは異常面において正常面よりも減少
し、両者のS/N比は前者においては0.72、後者
においては0.78となつた。
又割算器17における割算器出力は0.85とな
り、前記2つの電気信号AおよびBよりもS/N
比が増大されている。
これは、検査面13Aにおける正常面から異常
面に移る時点での反射率の変化即ち正反射光相当
電気信号Aおよび傾斜反射光相当電気信号Bの出
力の微係数が逆となるためである。
従つて、前記比較検出器18の基準値を、例え
ば第4図における割算器出力B/Aが2.0ボルト
に設定すると、割算器出力がこの基準値を越える
ことにより、異常面を検出することができる。
特にこの実施例においては、2つの電気信号の
比に基づいて異常面を検出するようにしているの
で、物体13の検査面13Aにおける反射率が材
質等によつて全体的に低下して2つの電気信号の
出力の絶対値が低下した場合でも、正常面から異
常面への僅かの変化を捉えることができる。
又、物体13が黄銅の場合のように、第5図に
参照される如く、傾斜反射光相当電気信号Bが、
正常面と異常面とでその出力レベルの差が小さい
場合であつても、正反射光相当電気信号Aの出力
の差が大きく、且つ、両信号A,Bの微係数が異
なれば、割算器出力B/Aも正常面と異常面では
大きなレベルの差があり、従つて、検査面13A
の異常部分を容易に検出することができる。
又上記実施例は、前記割算器17をアナログ演
算器としているので、単純な構成で、且つ安価で
リアルタイムで検査面の異常を検出することがで
きる。
更に、この実施例の場合は、第1光学系11及
び光学系12が、共に、光の往路及び復路を備え
た投光用フアイバー19と受光用フアイバー20
とから構成されているので、投光及び受光の均一
化を図ることができると共に、2つの光学系の出
光、受光端部を物体表面に接近させて(例えば約
1.5mm)配置させることができ、高い開口数NAを
実現できると共に、装置の軽量、小型化及び光学
系のフレキシビリテイを増大させることができ
る。
次に上記実施例装置により押出成型したアルミ
材表面のすじおよびむしれを検出する場合につい
て説明する。
アルミ材23がダイスから押出される時に生じ
るすじは、第7図に示されるように押出し方向X
に沿つて連続的に形成され、その断面曲線は第8
図に示されるようになる。このようなアルミ材2
3のすじ24を検出する場合は、前記検出光学系
10をすじ24の方向に対して直角方向Yに相対
移動させることによつて(第7図参照)、第9図
に示されるような正反射光相当電気信号A、傾斜
反射光相当電気信号Bおよび割算器出力B/Aを
得ることができ、これによつて、すじ24を割算
器出力B/Aが一定値以上となることから検出す
ることができた。
又、第10図に示されるように、アルミ材23
の表面にその押出し方向Xに平行に間欠的に発生
する所謂むしれ25に対しては、検出光学系10
をアルミ材23の押出し方向と平行に相対移動さ
せることによつて、第12図に示されるような正
反射光相当電気信号A、傾斜反射光相当電気信号
Bおよび割算器出力B/Aを得ることができた。
第12図からも明確なように、正反射光相当電
気信号Aと傾斜反射光相当電気信号Bのむしれ2
5における出力の微係数が逆になるので、割算器
出力B/Aは、良好なS/N比を以てむしれ25
を検出できる。
尚上記実施例は、第1光学系11と第2光学系
12の交差角度θを30゜としたものであるが、本
発明はこれに限定されるものでなく、両者の交差
角度θは鋭角であればよい。
本発明は上記のように構成したので、物体表面
の反射率の変動、反射出力の低下が生じても、
S/N比の高い2系統の出力の割算出力から確実
に物体表面の異常を検出することができるという
優れた効果を有する。又、2系統の出力の差が大
きいので、僅かな異常でも検出できるという優れ
た効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る物体表面の異常検出方法
を実施するための装置の実施例を示すブロツク
図、第2図は同実施例における光学系の光フアイ
バの構成を示す拡大断面図、第3図は上記実施例
装置によつて得られたアルミ材表面からの反射光
出力を示す線図、第4図は第3図に示される2系
統の反射光出力の割算出力を示す線図、第5図は
上記実施例装置により黄銅材の表面から得られた
2系統の反射光出力を示す線図、第6図は第5図
の2系統の反射光出力の割算出力を示す線図、第
7図は押出成型される際にすじが形成されたアル
ミ材を示す斜視図、第8図は第7図の−線に
沿う断面曲線、第9図は前記実施例装置によつて
前記アルミ材のすじ部分を検査した場合の2系統
の反射光出力波形およびこれらの割算器出力波形
を示す線図、第10図は押出成型された際にむし
れが生じたアルミ材を示す斜視図、第11図は第
10図のXI−XI線に沿う断面曲線、第12図は同
実施例装置においてむしれの生じたアルミ材を検
査した場合の2系統の反射光出力波形およびこれ
らの出力の割算器出力波形を示す線図である。 10…検出光学系、11…第1光学系、12…
第2光学系、13…物体、13A…検査面、14
…光源装置、15…第1の光電変換器、16…第
2の光電変換器、17…割算器、18…比較検出
器、19…投光用フアイバ、20…受光用フアイ
バ、23…アルミ材、24…すじ、25…むし
れ、θ…傾き角、A…正反射光相当電気信号、B
…傾斜反射光相当電気信号、B/A…割算器出
力。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 光軸が検査面に対して垂直に配置され、光の
    往路及び復路を備えた光フアイバーから構成され
    た第1光学系と、光軸が前記検査面に対して鋭角
    に傾けて配置され、光の往路及び復路を備えた光
    フアイバーから構成された第2光学系と、からな
    る検出光学系を、前記検査面に対して前記第1光
    学系の光軸と直角方向に相対移動させ、前記第1
    光学系および第2光学系から前記検査面に投光
    し、該検査面から前記第2光学系に受光される傾
    斜反射光と、前記第1光学系に受光される正反射
    光と、をそれぞれ光電変換し、前者が変換された
    傾斜反射光相当電気信号を、後者が変換された正
    反射光相当電気信号により割算し、この割算の商
    の一定以上の変化量から検査面の異常を連続的に
    検出するようにした物体表面の異常検出方法。 2 前記検出光学系を、前記検査面に一定方向に
    連続して直線状に出現するすじのすじ目方向に対
    して直角方向に相対移動させることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の物体表面の異常検出
    方法。 3 前記検出光学系を、前記検査面に一定方向
    に、間欠的に直線状に出現するむしれのむしれ方
    向に対して、平行方向に相対移動させることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の物体表面の
    異常検出方法。 4 それぞれ往路および復路を備えた光フアイバ
    ーから構成され、光軸が鋭角に交差する第1光学
    系および第2光学系を備えた検出光学系と、前記
    第1光学系および第2光学系を介して検査面に投
    光する光源装置と、前記検査面から前記第1光学
    系を介して受光される正反射光を光電変換して正
    反射光相当電気信号とする第1の光電変換器と、
    前記検査面から前記第2光学系を介して受光され
    る傾斜反射光を光電変換して傾斜反射光相当電気
    信号とする第2の光電変換器と、前記傾斜反射光
    相当電気信号を前記正反射光相当電気信号で割算
    する割算器と、この割算器による割算器出力と基
    準値と比較して割算器出力が該基準値を越える時
    前記検査面の異常として異常信号を出力する比較
    検出器と、を有してなる物体表面の異常検出装
    置。 5 前記第1光学系および第2光学系の光の往路
    及び復路は、同軸的に配置されたことを特徴する
    特許請求の範囲第4項記載の物体表面の異常検出
    装置。 6 前記割算器をアナログ演算器としたことを特
    徴とする特許請求の範囲第4項または第5項記載
    の物体表面の異常検出装置。
JP1714883A 1983-02-04 1983-02-04 物体表面の異常検出方法および装置 Granted JPS59142442A (ja)

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