JPH0718813B2 - 表面検査装置 - Google Patents

表面検査装置

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JPH0718813B2
JPH0718813B2 JP23565486A JP23565486A JPH0718813B2 JP H0718813 B2 JPH0718813 B2 JP H0718813B2 JP 23565486 A JP23565486 A JP 23565486A JP 23565486 A JP23565486 A JP 23565486A JP H0718813 B2 JPH0718813 B2 JP H0718813B2
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    • 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
    • G01N21/89Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles
    • G01N21/8901Optical details; Scanning details

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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、種々の材料の表面欠陥を検査する表面検査装
置に係わり、特に走査光の強度変化,光電変換器の感度
変化等に影響されずに表面欠陥を検査する表面検査装置
に関する。
(従来の技術) 一般に、この種の装置は、被検査物表面の幅方向に光走
査しこのとき被検査物表面から得られる反射光を正反射
方向に設けた光電変換器で受光するとともに、この光電
変換器の出力側に利得制御手段を設け、ここで周囲の明
暗等に応じて利得を可変し非欠陥時の被検査物表面の出
力信号レベルが常に一定となる様に制御している。この
ように正反射光を用いて検査を行う理由は正反射光の強
度が高く、結果として検出感度が上げられるためであ
る。
ところで、以上のように正反射光を用いて検査を行うこ
とは、被検査物の品種,被検査物の表面に生じる欠陥状
態および特定の欠陥のみを抽出するときに必ずしも得策
な検査方法と言えない場合がある。例えば表面が梨地状
になっている被検査物では全体の検出レベルが平均化さ
れて非欠陥部分と欠陥部分との区別がつきにくく、また
掻きキズのような場合には乱反射光を検出した方が欠陥
の特徴を把握しやすいものである。従って、一般的には
正反射光の強度が高く欠陥を抽出するのに有効である
が、むしろ乱反射光を用いた方が検査上有利な場合があ
る。
しかし、乱反射光を用いた場合、光の強度が低い場合が
多く、このために正反射光受光方式のように利得制御を
行うことが難しくなる。そこで、やむを得ない理由によ
り一定の利得で制御することになるが、光強度が低いた
めに走査光の強度変化,光電変換器の感度変化および被
検査物の反射特性の違い等の影響を受け、同一の被検査
物であっても検出信号のレベルが異なってしまう。
(発明が解決しようとする問題点) 従って、以上述べたように従来の乱反射受光方式のもの
は、利得制御手段を用いて利得を制御することが困難で
あり、このため被検査物の表面が同一の状態であっても
走査光の強度変化,光電変換器の感度変化および被検査
物の反射特性の違い等により、検出信号のレベルが異な
り、検査の正確性および信頼性に欠ける問題があった。
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、比較的光強
度の弱い乱反射光成分を受光しても種々の要因に影響さ
れずに高精度に被検査物の表面欠陥を検査し得、検査結
果の信頼性を確保できる表面検査装置を提供することを
目的とする。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明による表面検査装置は、ライン走行中の帯状被検
査物の表面を幅方向に光走査し、その反射光を受光して
前記被検査物表面の欠陥を検査する表面検査装置におい
て、光源からの光を前記被検査物の幅方向に沿って被検
査物の幅以外の領域である走査域外から当該被検査物の
幅領域である走査領域を走査する光走査手段と、この光
走査手段からの前記走査域外の走査光を受けて光電変換
器に導く光導入手段と、前記被検査物の幅領域である走
査領域で反射した前記光走査手段からの走査光の反射光
のうち、乱反射光の方向に設けられ、乱反射光成分を受
光すると共に、前記光導入手段により導かれる前記光走
査手段からの前記走査域外の走査光を受光する光電変換
器と、この光電変換器から出力される前記光走査手段か
らの前記走査域外の走査光に相当する電気信号と被検査
物の品種に応じて定められている基準信号とを比較しそ
の偏差に応じて利得を制御する自動利得制御手段と、こ
の自動利得制御手段にて制御される利得に基づいて、前
記被検査物の幅領域である走査領域の走査光によって前
記光電変換器から出力される検出信号のレベルを、前記
走査光の強度変化、光電変換器の感度変化および被検査
物の反射特性の違いに拘らず、一定に保持するレベル保
持手段とを設けた構成である。
(作用) 従って、以上のような手段を講じたことにより、被検査
物の光走査域外に配置される光導入手段により走査光を
光電変換器に導き、ここで得られた光電変換器の出力と
被検査物の品種によって定められる基準信号とを自動利
得制御手段で比較しその偏差に応じて利得可変形増幅部
の利得を制御し、前記被検査物の幅領域である走査領域
の走査光によって光電変換器から出力される検出信号の
レベルを、前記走査光の強度変化、光電変換器の感度変
化および被検査物の反射特性の違いに拘らず、一定に保
持するようにしたので、被検査物表面から反射する光強
度の弱い乱反射光の強度に依存して変化する信号から被
検査物の欠陥を検査することができる。
(実施例) 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。第1図はライン斜め上側からライン方向を見たとき
の表面検査装置の構成を示す図である。同図において11
は所定のライン上を図示矢印イ方向にそって搬送される
被検査物であって、この被検査物11の上側には光走査手
段が配置されている。この光走査手段は例えばレーザ光
を出力するレーザ光源12およびこのレーザ光源12から出
力されたレーザ光を反射させて被検査物11の幅方向に光
走査する回転ミラー13等により構成されている。また、
被検査物の幅以外の走査域外で、かつ、光走査手段によ
る光走査幅内に位置して外側から被検査物11側へスター
ト信号発生器14,光導入手段としての反射ミラー15の順
序で配置されている。このスタート信号発生器14は光走
査中にレーザ光源12および回転ミラー13を通って入射さ
れる光を受けてスタート信号を発生する機能を有し、ま
た反射ミラー15は同じく回転ミラー13で反射されて入射
される走査域外の走査光を受けて光電変換器16の一部に
導く機能を持っている。この光電変換器16は第2図に示
すように被検査物表面から反射される乱反射光の出力方
向に設置され、その乱反射光を受光して電気信号に変換
する。図中,R1は正反射方向,R2は乱反射方向,R3は反
射ミラー15による反射方向を示す。
17は光電変換器16の出力を所望の利得でレベル調整する
自動利得制御手段であり、具体的には例えば第3図に示
すように構成されている。即ち、この自動利得調整手段
17は、利得可変形増幅部(以下、増幅部と指称する)17
1,前記スタート信号発生器14からのスタート信号を受け
て所定幅のゲート信号を作成し、かつ、このゲート信号
に基づいてオン動作して前記増幅部171の出力を通過さ
せるスイッチ回路172,被検査物11の品種に基づいて任意
に基準電圧信号を定めて出力する可変基準電圧源173,こ
の基準電圧信号と増幅部171の出力信号とを比較しその
偏差に応じて増幅部171の利得を制御する比較部174等に
よって構成されている。さらに、この自動利得調整手段
17によって制御される利得を、次回の走査域外の走査光
まで保持することにより、走査光の強度変化,光電変換
器の感度変化および被検査物の反射特性の変化に拘ら
ず、光電変換器の出力を一定レベルに保持できる構成と
することにより、被検査物表面から反射する光強度の弱
い乱反射光の強度に依存して変化する信号を取り出すこ
とができる。
次に、以上のように構成された装置の動作について第4
図を参照して説明する。被検査物11の欠陥検査に際し、
レーザ光源12からレーザ光を発生させて回転ミラー13に
入射すると、回転ミラー13の回転により被検査物表面の
幅方向に所定の光走査幅で光走査が行われる。このとき
例えば被検査物の幅以外である走査域外から被検査物幅
方向に光走査するものとすれば、回転ミラー13からの光
は先ずスタート信号発生器14に入射され、このスタート
信号発生器14から第4図に示すスタート信号S1が発生さ
れる。スイッチ回路172はスタート信号S1を受けると同
図に示す幅のゲート信号S2を作成し、かつ、このゲート
信号S2の発生期間中スイッチをオン動作させる。このと
き、回転ミラー13による走査光はスタート信号発生器14
から反射ミラー15へ移り、反射ミラー15から被検査物11
を経ない利得設定用反射光が光電変換器16に入射され
る。そして、この光電変換器16の出力信号S3はスイッチ
回路172を通って比較部174の一方入力端に与えられる。
この比較部174では予め可変基準電圧源173から被検査物
11の品種に応じた基準電圧信号が入力されているので、
増幅部171からの出力信号S3(V1)と基準電圧信号とを
比較し、その偏差に応じて増幅部171を所望の利得に設
定する。仮に、レーザ光源12のレーザ光の強度が高い場
合には信号S3のレベルは高レベルV2となるので、この場
合には利得を下げてレベルV1となるように利得を制御す
ることになる。因みに、光電変換器16の感度変化につい
ても信号S3のレベルが変わるので、同様な処理により増
幅部171の利得を制御する。
以上のようにして利得を制御した後、スイッチ回路172
がゲート信号S2の幅に相当する時間の経過とともにオフ
となり、その後、回転ミラー13からの光は本来の被検査
物11の光走査に移行する。ここで、被検査物11の乱反射
光は光電変換器16に入射され、自動利得制御手段17で被
検査物11の品種に応じ、かつ、走査光の強度変化および
光電変換器16の感度変化に影響されない最適なゲインで
増幅されて検出信号が出力される。第4図(a)は欠陥
無しの状態を示す図であって、P1−P2区間に現われた信
号S4は被検査物表面の光学的な性質によって生じたもの
であり、また第4図(b)は欠陥有りの状態を示す図で
あってS5はその欠陥信号を示している。なお、信号S3
信号S5の比は被検査物11の品種によって決まるので、自
動利得制御手段17の可変基準電圧源173の基準電圧は被
検査物11の品種に応じ、かつ、信号S5が増幅部171にお
いて飽和しない範囲で定められるものである。
従って、以上のような実施例の構成によれば、乱反射方
向に光電変換器16を設けて乱反射光を受光する構成とし
たので、正反射光の検出によって検査できない特定の欠
陥等について確実に検査することができる。また、被検
査物11の光走査による欠陥検査前に、走査域外の走査光
を利用してスタート信号発生器14からスタート信号を発
生し、かつ、反射ミラー15により被検査物11の走査域外
の走査光を用いて比較部174で被検査物11の品種に応じ
た基準電圧信号と比較し増幅部171のゲインを設定する
ようにしたので、被検査物11の品種,走査光の強度変化
および光電変換器16の感度変化等に応じて最適ゲインに
設定でき、これに伴って上記各種の阻害要因の影響を排
除でき、光強度の弱い乱反射光を用いて確実に欠陥を検
査することができる。また、可変基準電圧源173は被検
査物11の品種のみならず、欠陥信号のレベルが飽和しな
いような値に定められているので精度良く欠陥の状態を
検知できる。
なお、上記実施例は反射ミラー15を用いて利得設定用光
信号を光電変換器16に供給するようにしたが、例えば第
5図に示すように光フアイバ15aを用いて光を導く構成
としてもよい。また、スイッチ回路172のオン制御は例
えば回転ミラー13の回転信号を利用するとかあるいは被
検査物11と反射ミラー15の間にスタート信号発生器14を
配置し、それに代えてスイッチ回路172の信号処理手段
を適宜変えれば同様に所定のタイミングでスイッチをオ
ン制御できるものである。また、走査光はレーザ光に限
らないことは言うまでもない。その他、本発明はその要
旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
[発明の効果] 以上詳記したように本発明によれば、比較的光強度の弱
い乱反射光成分を受光しても種々の要因に影響されずに
高精度に被検査物の表面欠陥を検査し得、信頼性の高い
検査を行うことができる表面検査装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第4図は本発明に係わる表面検査装置の一
実施例を説明するために示したもので、第1図は本発明
装置の概略構成を示す斜視図、第2図は反射光と光電変
換器との関係を示す図、第3図は自動利得制御手段の一
具体例を示す構成図、第4図は動作を説明する波形図、
第5図は他の実施例を示す図である。 11…被検査物、12…レーザ光源、14…スタート信号発生
器、15…反射ミラー、15a…光フアイバ、16…光電変換
器、17…自動利得制御手段。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ライン走行中の帯状被検査物の表面を幅方
    向に光走査し、その反射光を受光して前記被検査物表面
    の欠陥を検査する表面検査装置において、 光源からの光を前記被検査物の幅方向に沿って被検査物
    の幅以外の領域である走査域外から当該被検査物の幅領
    域である走査領域を走査する光走査手段と、 この光走査手段からの前記走査域外の走査光を受けて光
    電変換器に導く光導入手段と、 前記被検査物の幅領域である走査領域で反射した前記光
    走査手段からの走査光の反射光のうち、乱反射光の方向
    に設けられ、乱反射光成分を受光すると共に、前記光導
    入手段により導かれる前記光走査手段からの前記走査域
    外の走査光を受光する光電変換器と、 この光電変換器から出力される前記光走査手段からの前
    記走査域外の走査光に相当する信号と被検査物の品種に
    応じて定められている基準信号とを比較しその偏差に応
    じて利得を制御する自動利得制御手段と、 この自動利得制御手段にて制御される利得に基づいて、
    前記被検査物の幅領域である走査領域の走査光によって
    前記光電変換器から出力される検出信号のレベルを、前
    記走査光の強度変化、光電変換器の感度変化および被検
    査物の反射特性の違いに拘らず、一定に保持するレベル
    保持手段と、 を具備したことを特徴とする表面検査装置。
  2. 【請求項2】光導入手段は、被検査物の幅以外である走
    査域外に反射ミラーが設置され、被検査物の走査域外を
    走査する走査光を受けて反射し前記光電変換器の一部に
    導入するものである特許請求の範囲第1項記載の表面検
    査装置。
  3. 【請求項3】光導入手段は、被検査物の幅以外である走
    査域外に光ファイバが配置され、前記被検査物の走査域
    外を走査する走査光を入射端で受けて出射端側より前記
    光電変換器の一部に導入するものである特許請求の範囲
    第1項記載の表面検査装置。
  4. 【請求項4】自動利得制御手段は、前記光電変換器の出
    力を増幅する利得可変形増幅部と、この利得可変形増幅
    部の出力側に接続されたスイッチ回路と、被検査物の走
    査域外を走査する走査光が光導入手段に導入されている
    とき、前記スイッチ回路をオン動作させるための信号を
    発生するスタート信号発生手段と、前記被検査物の品種
    に応じて定められている基準信号と前記スイッチ回路の
    オン時に利得可変形増幅部からスイッチ回路を介して入
    力される電気信号とを比較しその偏差に応じて利得可変
    形増幅部の利得を制御する比較部とを有するものである
    特許請求の範囲第1項記載の表面検査装置。
JP23565486A 1986-10-03 1986-10-03 表面検査装置 Expired - Lifetime JPH0718813B2 (ja)

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Publication Number Publication Date
JPS6390743A JPS6390743A (ja) 1988-04-21
JPH0718813B2 true JPH0718813B2 (ja) 1995-03-06

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JPS6390743A (ja) 1988-04-21

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