JP7495703B2 - Defect Inspection Equipment - Google Patents

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Description

本発明は、平行に延びる複数の凹溝を有する検査対象物の欠陥検査装置に関するものである。 The present invention relates to a defect inspection device for an object having multiple parallel grooves.

固体高分子型の燃料電池のセルは、イオン交換膜からなる電解質膜を一対の電極で挟む膜電極接合体と、膜電極接合体を挟む一対のセパレータとを備えている。セパレータは薄板状をなすとともに、間隔を置いて平行に延びる多数の凹溝を有している。上記セルの内部にはセパレータの凹溝の内面と膜電極接合体の外面とによって流体流路が区画形成されている。そして、それら流体流路にはガス(燃料ガスや酸化剤ガス)が供給される。 A cell of a polymer electrolyte fuel cell comprises a membrane electrode assembly in which an electrolyte membrane made of an ion exchange membrane is sandwiched between a pair of electrodes, and a pair of separators that sandwich the membrane electrode assembly. The separators are thin plates with numerous grooves that run parallel to each other at intervals. Inside the cell, fluid flow paths are defined and formed by the inner surfaces of the separator grooves and the outer surface of the membrane electrode assembly. Gas (fuel gas and oxidant gas) is supplied to these fluid flow paths.

近年、燃料電池用のセパレータを検出対象物として、その欠陥(傷、異物の付着など)を検査する装置が求められている。欠陥検査装置としては、検査対象物を撮像した撮像画像を用いて欠陥検査を行うものが知られている(例えば特許文献1)。 In recent years, there has been a demand for devices that inspect fuel cell separators for defects (such as scratches or foreign matter). Known defect inspection devices perform defect inspection using captured images of the inspection object (for example, Patent Document 1).

特許文献1に記載の装置は、検査対象物に検出光を照射する照明装置と、同検査対象物を撮像する撮像カメラとを有する。検査対象物に欠陥があると、その部分における反射光の輝度が欠陥の無い検査対象物とは異なる値になる。特許文献1の装置では、撮像カメラによる撮像画像から、そうした反射光の輝度の違いを把握することで、検査対象物における欠陥の有無が判定される。 The device described in Patent Document 1 has an illumination device that irradiates the object to be inspected with detection light, and an imaging camera that captures the object to be inspected. If the object to be inspected has a defect, the brightness of the reflected light from that part will be a different value than an object without a defect. The device in Patent Document 1 determines whether the object to be inspected has a defect by grasping the difference in the brightness of the reflected light from the image captured by the imaging camera.

特開昭60-228943号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-228943

特許文献1に記載の装置において、検査対象物の凹溝の開口に向けて検出光を照射した場合、同検査対象物における凹溝の底面や、隣り合う凹溝に挟まれた部分の頂面は、検出光の入射角が小さくなるために反射光の輝度が大きくなり易い。そのため、この場合には上記底面や頂面は撮像画像において明るい部分になる。これに対し、凹溝の内側面は、照明装置から照射される検出光の入射角が大きくなるために反射光の輝度が小さくなり易く、撮像画像において比較的暗い部分になる。 In the device described in Patent Document 1, when detection light is irradiated toward the opening of a groove in an object to be inspected, the brightness of the reflected light tends to be high on the bottom surface of the groove in the object to be inspected and on the top surface of the portion sandwiched between adjacent grooves because the angle of incidence of the detection light is small. Therefore, in this case, the bottom surface and top surface become bright areas in the captured image. In contrast, the inner surface of the groove tends to have low brightness of reflected light because the angle of incidence of the detection light irradiated from the lighting device is large, and so becomes a relatively dark area in the captured image.

このことから、凹溝の底面や上記頂面の検査を適正に行うべく、底面や頂面が適度に明るくなるように照明装置から照射される検出光の強度を設定すると、凹溝の内側面が暗くなってしまい、同内側面の検査を適正に行うことができなくなるおそれがある。その一方で、凹溝の内側面の検査を適正に行うべく内側面が適度に明るくなるように検出光の強度を設定すると、同凹溝の底面や上記頂面が明るくなりすぎてしまう。そのため、この場合には凹溝の底面や上記頂面の検査を適正に行うことができなくなるおそれがある。 For this reason, if the intensity of the detection light irradiated from the lighting device is set so that the bottom and top surfaces of the groove are appropriately bright in order to properly inspect the groove, the inner surface of the groove will become dark, and there is a risk that it will not be possible to properly inspect the inner surface. On the other hand, if the intensity of the detection light is set so that the inner surface is appropriately bright in order to properly inspect the inner surface of the groove, the bottom and top surfaces of the groove will become too bright. Therefore, in this case, there is a risk that it will not be possible to properly inspect the bottom and top surfaces of the groove.

ここで、適度の明るさで検査面を照らした状態で同検査面を撮像するとの欠陥検査を、「凹溝の底面および上記頂面」、「凹溝の一方の内壁面」、「凹溝の他方の内壁面」といった3つの検査面について各別に実行することも考えられる。これにより、各検査面についての欠陥検査を、検査対象の検査面を適度に明るく照らした状態で実行することが可能になるため、それぞれ高い精度で実行することが可能になる。ただし、この場合には、互いの検出光が干渉しないように、「凹溝の底面および上記頂面」の欠陥検査と、「凹溝の一方の内壁面」の欠陥検査と、「凹溝の他方の内壁面」の欠陥検査とを異なるタイミングでに実行する必要がある。そのため、検査対象物の全体の欠陥検査にかかる時間が長くなってしまう。 Here, it is also conceivable to perform defect inspection, in which the inspection surface is illuminated with an appropriate brightness and an image of the inspection surface is taken, separately for each of the three inspection surfaces, namely, "the bottom surface and the top surface of the groove," "one inner wall surface of the groove," and "the other inner wall surface of the groove." This makes it possible to perform defect inspection for each inspection surface with an appropriately bright illumination of the inspection object, and therefore each can be performed with high accuracy. However, in this case, it is necessary to perform defect inspection for "the bottom surface and the top surface of the groove," defect inspection for "one inner wall surface of the groove," and defect inspection for "the other inner wall surface of the groove" at different times so that the detection light does not interfere with each other. This results in a long time required for defect inspection of the entire inspection object.

上記課題を解決するための欠陥検査装置は、間隔を置いて平行に並ぶ複数の凹溝を有する検査対象物の欠陥を検査する欠陥検査装置において、前記検査対象物における前記凹溝が形成された検査対象部分に向けて検出光を発する発光部と、前記発光部と前記検査対象部分との間で、前記発光部から発せられる検出光を、同検出光の波面を前記凹溝の延設方向において延びる面にする態様で直線偏光させる偏光子と、前記検出光が前記検査対象部分において反射した反射光を受光するとともに、該反射光の偏光状態を検出する偏光状態検出部と、前記偏光状態に基づいて前記反射光の直線偏光度を求めるとともに、該直線偏光度に基づいて前記検査対象物における欠陥の有無を判定する判定部と、を有する。 A defect inspection device for solving the above problem is a defect inspection device that inspects defects in an inspection object having a plurality of grooves arranged in parallel at intervals, the defect inspection device having: a light emitting unit that emits detection light toward an inspection object portion in which the grooves are formed in the inspection object; a polarizer that linearly polarizes the detection light emitted from the light emitting unit between the light emitting unit and the inspection object portion in such a manner that the wavefront of the detection light becomes a surface extending in the extension direction of the grooves; a polarization state detection unit that receives reflected light of the detection light reflected from the inspection object portion and detects the polarization state of the reflected light; and a determination unit that determines the degree of linear polarization of the reflected light based on the polarization state and determines the presence or absence of a defect in the inspection object based on the degree of linear polarization.

上記構成では、非偏光の検出光についての反射光の強度を判定パラメータとして欠陥検査を実行する比較例の装置とは異なり、直線偏光した検出光についての反射光の直線偏光度を判定パラメータとして欠陥検査が実行される。そのため、発光部から検査対象部分の各部に同一の光量の検出光を発した場合において、同検査対象部分の各部における判定パラメータ(詳しくは、直線偏光度)の差を上記比較例の装置の判定パラメータ(反射光の強度)の差と比較して小さくすることができる。詳しくは、凹溝の底面や隣り合う凹溝に挟まれた部分の頂面における反射光の直線偏光度と同凹溝の内側面における反射光の直線偏光度との差を、上記比較例の装置の各面における反射光の強度の差と比べて小さくすることができる。 In the above configuration, unlike the comparative example device that performs defect inspection using the intensity of reflected light of non-polarized detection light as a judgment parameter, defect inspection is performed using the degree of linear polarization of reflected light of linearly polarized detection light as a judgment parameter. Therefore, when the same amount of detection light is emitted from the light emitting unit to each part of the inspection target part, the difference in judgment parameter (more specifically, the degree of linear polarization) at each part of the inspection target part can be made smaller than the difference in judgment parameter (intensity of reflected light) of the comparative example device. More specifically, the difference between the degree of linear polarization of reflected light at the bottom surface of the groove or the top surface of the part sandwiched between adjacent grooves and the degree of linear polarization of reflected light at the inner surface of the same groove can be made smaller than the difference in intensity of reflected light at each surface of the comparative example device.

これにより、発光部から検査対象部分の各部に同一の光量の検出光を発した状態で、凹溝の底面や上記頂面に対応する上記直線偏光度と、同凹溝の内側面に対応する上記直線偏光度とを、共に欠陥検査に適した適当な範囲の値にすることが可能になる。そのため、検査対象物の欠陥検査の実行に際して、発光部による検出光の照射態様を検査対象面(底面や、頂面、内側面)に応じて変更する必要がなくなる。したがって、検査対象物の欠陥検査を、高精度且つ短時間で実行することができる。 As a result, while the light-emitting unit emits the same amount of detection light to each part of the inspection target, it is possible to set the linear polarization degree corresponding to the bottom surface and top surface of the groove, and the linear polarization degree corresponding to the inner surface of the groove, to values within an appropriate range suitable for defect inspection. Therefore, when performing defect inspection of the inspection target, it is no longer necessary to change the irradiation mode of the detection light from the light-emitting unit depending on the inspection target surface (bottom surface, top surface, inner surface). Therefore, defect inspection of the inspection target can be performed with high accuracy and in a short time.

上記欠陥検査装置において、前記判定部は、前記偏光状態に基づいて前記反射光の偏光角を求めるとともに、該偏光角および前記直線偏光度に基づいて前記検査対象物における欠陥の有無を判定することが好ましい。 In the above defect inspection device, it is preferable that the judgment unit determines the polarization angle of the reflected light based on the polarization state, and judges the presence or absence of a defect in the inspection object based on the polarization angle and the degree of linear polarization.

上記構成によれば、複数の判定パラメータを用いて欠陥検査を実行することができるため、より多くの種類の欠陥を検査することができるようになる。
上記欠陥検査装置において、前記偏光子は、前記検出光の波面が延びる方向と前記凹溝の延設方向とを一致させる態様で、当該検出光を直線偏光させるものであることが好ましい。
According to the above configuration, since defect inspection can be performed using a plurality of judgment parameters, it becomes possible to inspect more types of defects.
In the above defect inspection device, it is preferable that the polarizer linearly polarizes the detection light in such a manner that the direction in which the wavefront of the detection light extends coincides with the extension direction of the groove.

上記構成によれば、検出光の波面が延びる方向と凹溝の並び方向とを一致させる態様で検出光が直線偏光される装置と比較して、検査対象物に欠陥が有る場合と無い場合とでの判定パラメータの差を大きくすることができる。そのため、検査対象物の欠陥検査を精度良く実行することができる。 With the above configuration, the difference in judgment parameters between cases where the object to be inspected has a defect and cases where it does not have a defect can be made larger than with a device in which the detection light is linearly polarized so that the direction in which the wavefront of the detection light extends coincides with the arrangement direction of the grooves. This makes it possible to perform defect inspection of the object to be inspected with high accuracy.

上記欠陥検査装置において、前記凹溝の内部形状は、同凹溝の幅方向の中心を通る中心面を対象面とする面対称の形状をなし、前記偏光子は、前記検出光の波面を前記凹溝の並び方向に直交する面とする態様で、当該検出光を直線偏光させるものであることが好ましい。 In the above defect inspection device, it is preferable that the internal shape of the groove is plane-symmetrical with respect to a central plane passing through the center of the groove in the width direction, and that the polarizer linearly polarizes the detection light in such a manner that the wavefront of the detection light is a plane perpendicular to the arrangement direction of the grooves.

上記構成によれば、一対の内側面において検出光を略同一の条件で反射させることができるため、それら内側面についての欠陥検査を共に精度良く実行することができる。
上記欠陥検査装置において、前記発光部および前記偏光子は、前記検査対象部分における前記凹溝の並び方向の全体に前記検出光を照射するものであり、前記偏光状態検出部は、前記検査対象部分における前記凹溝の並び方向の全体からの前記反射光を受光するものであることが好ましい。
According to the above configuration, the detection light can be reflected by the pair of inner surfaces under substantially the same conditions, so that defect inspection for both inner surfaces can be performed with high accuracy.
In the above-mentioned defect inspection device, it is preferable that the light emitting unit and the polarizer irradiate the detection light over the entire arrangement direction of the grooves in the inspection target portion, and the polarization state detection unit receives the reflected light from the entire arrangement direction of the grooves in the inspection target portion.

上記構成によれば、発光部および偏光子および偏光状態検出部と検査対象物との相対位置を、少なくとも凹溝の並び方向においては変更することなく、同検査対象物の全体の欠陥検査を実行することができる。そのため、上記相対位置を凹溝の並び方向において変更しつつ検査対象物の欠陥検査を行う装置と比較して、欠陥検査装置を簡素な構造にすることができる。 The above configuration allows for the entire inspection object to be inspected for defects without changing the relative positions of the light emitting unit, polarizer, and polarization state detection unit to the inspection object, at least in the direction of the arrangement of the grooves. Therefore, the defect inspection device can have a simpler structure than a device that inspects the inspection object for defects while changing the relative positions in the direction of the arrangement of the grooves.

上記欠陥検査装置において、前記発光部および前記偏光子および前記偏光状態検出部を有する検出装置と検査対象物との相対位置を前記凹溝の延設方向において変更する位置変更部を有することが好ましい。 In the above defect inspection device, it is preferable to have a position change unit that changes the relative position of the detection device having the light emitting unit, the polarizer, and the polarization state detection unit, and the object to be inspected in the extension direction of the groove.

上記構成によれば、上記相対位置を凹溝の延設方向において変更するとともに変更状態検出部による上記偏光状態の検出を実行するといった作業を繰り返すことにより、検査対象部分の全体における上記偏光状態の検出を行うことができる。 According to the above configuration, by repeating the process of changing the relative position in the extension direction of the groove and detecting the polarization state by the change state detection unit, it is possible to detect the polarization state in the entire inspection target area.

上記欠陥検査装置において、前記検出光の前記検査対象部分への入射角は10度以下になっていることが好ましい。
偏光状態検出部によって検出される偏光状態をもとに直線偏光度を木目細かく算出するうえでは、検出光におけるP偏光の反射率とS偏光の反射率とが共に高いことが好ましく、それら反射率の差が小さいことが好ましい。検査対象部分に対する検出光の入射角が小さい小角度領域では、同検出光におけるP偏光(検出光の波面と平行)の反射率とS偏光(検出光の波面に垂直)の反射率とが略同一になる。そして、上記入射角が小角度領域を外れて大きくなると、P偏光の反射率が小さくなる。しかも、上記入射角が小角度領域を外れて大きくなると、S偏光の反射率が徐々に大きくなるため、P偏光の反射率とS偏光の反射率との差が大きくなる。
In the above defect inspection apparatus, it is preferable that an incident angle of the detection light on the inspection target portion is 10 degrees or less.
In order to precisely calculate the degree of linear polarization based on the polarization state detected by the polarization state detector, it is preferable that the reflectance of both the P-polarized light and the S-polarized light in the detection light is high, and it is preferable that the difference between these reflectances is small. In a small angle region where the angle of incidence of the detection light on the inspection target part is small, the reflectance of the P-polarized light (parallel to the wavefront of the detection light) and the reflectance of the S-polarized light (perpendicular to the wavefront of the detection light) in the same detection light are approximately the same. When the incidence angle is larger outside the small angle region, the reflectance of the P-polarized light decreases. Moreover, when the incidence angle is larger outside the small angle region, the reflectance of the S-polarized light gradually increases, and the difference between the reflectance of the P-polarized light and the reflectance of the S-polarized light increases.

上記構成によれば、上記入射角を小角度領域、すなわちP偏光の反射率が比較的大きくなる角度領域であって、且つP偏光の反射率とS偏光の反射率とが略同一になる角度領域の値にすることができる。これにより、直線偏光度を木目細かく算出することができるため、検査対象物の欠陥検査を精度良く実行することができる。 According to the above configuration, the incident angle can be set to a small angle region, i.e., an angle region where the reflectance of P-polarized light is relatively large and where the reflectance of P-polarized light and the reflectance of S-polarized light are approximately the same. This allows the degree of linear polarization to be calculated precisely, making it possible to perform defect inspection of the inspection object with high accuracy.

本発明によれば、平行に延びる凹溝を有する検査対象物の欠陥検査を高精度且つ短時間で実行することができる。 The present invention makes it possible to perform defect inspection of an object having parallel grooves with high accuracy and in a short time.

一実施形態の欠陥検査装置の概略構成を示す略図。1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a defect inspection apparatus according to an embodiment. セパレータの平面図。FIG. セパレータの図2の3-3線に沿った断面図。3 is a cross-sectional view of the separator taken along line 3-3 in FIG. 2. 照明装置および偏光カメラの配置態様を示す側面図。FIG. 4 is a side view showing the arrangement of an illumination device and a polarization camera. 偏光子によって直線偏光された検出光を概念的に示す略図。Schematic diagram conceptually showing detection light linearly polarized by a polarizer. 欠陥検査処理の実行手順を示すフローチャート。11 is a flowchart showing a procedure for executing a defect inspection process.

以下、欠陥検査装置の一実施形態について説明する。
図1に示すように、本実施形態の欠陥検査装置は、検査対象物としての燃料電池用のセパレータ10を搬送する搬送部21を有している。搬送部21はベルトコンベアによって構成されている。セパレータ10の検査に際しては、セパレータ10が搬送部21の上に置かれる。そして、セパレータ10は、その状態で搬送部21によって搬送されるようになっている。
An embodiment of a defect inspection apparatus will be described below.
As shown in Fig. 1, the defect inspection device of this embodiment has a transport unit 21 that transports a fuel cell separator 10 as an inspection target. The transport unit 21 is configured with a belt conveyor. When inspecting the separator 10, the separator 10 is placed on the transport unit 21. The separator 10 is then transported by the transport unit 21 in that state.

図2に示すように、セパレータ10は、金属製の薄板状部材にプレス加工によって起伏が付与されたものである。セパレータ10は、略長方形の板状をなしている。セパレータ10の長手方向(図2の左右方向)における両端部分にはそれぞれ、短手方向(図2の上下方向)に並ぶ3つの貫通孔11が設けられている。貫通孔11のうちの2つは冷却水が通過する冷却水流路の一部を構成し、他の2つは燃料ガス(例えば、水素ガス)が通過する燃料ガス流路の一部を構成し、残りの2つは酸化剤ガス(例えば、酸素ガス)が通過する酸化剤ガス流路の一部を構成する。 As shown in FIG. 2, the separator 10 is a metal thin plate member that has been given undulations by pressing. The separator 10 has a generally rectangular plate shape. Three through holes 11 aligned in the short direction (up and down direction in FIG. 2) are provided at both ends of the separator 10 in the longitudinal direction (left and right direction in FIG. 2). Two of the through holes 11 form part of the cooling water flow path through which the cooling water passes, the other two form part of the fuel gas flow path through which the fuel gas (e.g., hydrogen gas) passes, and the remaining two form part of the oxidizer gas flow path through which the oxidizer gas (e.g., oxygen gas) passes.

セパレータ10の長手方向における中央部分には、多数の凹溝12を有する凹溝部13が設けられている。凹溝12は、凹溝部13の長手方向における一方側の端部13Aと他方側の端部13Bとを繋ぐ態様で延びている。 A groove portion 13 having a number of grooves 12 is provided in the longitudinal center of the separator 10. The grooves 12 extend in a manner that connects one end 13A of the groove portion 13 in the longitudinal direction to the other end 13B.

図3に示すように、凹溝部13は、基本的には、凹溝12と突条14とが交互に並ぶ態様の起伏を有する形状をなしている。これら凹溝12および突条14には、燃料電池セルの内部に冷却水流路や、燃料ガス流路、酸化剤ガス流路を構成する役割がある。 As shown in FIG. 3, the groove portion 13 basically has an undulating shape in which the grooves 12 and the ridges 14 are arranged alternately. These grooves 12 and ridges 14 serve to form a cooling water flow path, a fuel gas flow path, and an oxidant gas flow path inside the fuel cell.

図2および図3に示すように、凹溝部13の長手方向における中央部分C(図2中に破線で示す)では、凹溝12がセパレータの長手方向において延びている。また、凹溝部13の中央部分Cでは、凹溝12が等間隔で平行に延びている。本実施形態では、こうした凹溝部13の中央部分Cが、セパレータ10の検査対象部分になっている。 As shown in Figures 2 and 3, in the central portion C of the groove portion 13 in the longitudinal direction (shown by a dashed line in Figure 2), the grooves 12 extend in the longitudinal direction of the separator. In addition, in the central portion C of the groove portion 13, the grooves 12 extend in parallel at equal intervals. In this embodiment, the central portion C of the groove portion 13 is the portion of the separator 10 to be inspected.

凹溝部13の中央部分Cは、詳しくは、次のように構成されている。図3に示すように、凹溝部13の中央部分Cは、断面形状がクランク状をなしている。凹溝12の底壁は、長手方向および短手方向に延在する略平板状をなしている。また突条14の頂壁は、長手方向および短手方向に延在する略平板状をなしている。凹溝12の底壁と突条14の頂壁との間の部分である斜壁部15は、斜め方向に延びている。この斜壁部15は、凹溝12の断面形状が底壁に向かうに連れて先細のテーパ形状をなす態様であり、且つ突条14の断面形状が頂壁に向かうに連れて先細のテーパ形状をなす態様で延びている。凹溝12の底壁および突条14の頂壁はそれぞれ、等間隔で平行に、セパレータ10の長手方向において延びている。 The central portion C of the groove portion 13 is specifically configured as follows. As shown in FIG. 3, the central portion C of the groove portion 13 has a crank-shaped cross section. The bottom wall of the groove 12 is generally flat and extends in the longitudinal and lateral directions. The top wall of the ridge 14 is generally flat and extends in the longitudinal and lateral directions. The inclined wall portion 15 between the bottom wall of the groove 12 and the top wall of the ridge 14 extends in an oblique direction. The inclined wall portion 15 extends in such a manner that the cross section of the groove 12 tapers toward the bottom wall, and the cross section of the ridge 14 tapers toward the top wall. The bottom wall of the groove 12 and the top wall of the ridge 14 extend in the longitudinal direction of the separator 10 in parallel at equal intervals.

図1および図4に示すように、本実施形態の欠陥検査装置は、セパレータ10を照らす照明装置22と、セパレータ10において反射した反射光を検出する偏光カメラ23とを有している。照明装置22および偏光カメラ23は、搬送部21の上方に、移動不能な状態で固定されている。本実施形態では、偏光カメラ23が偏光状態検出部に相当する。 As shown in Figures 1 and 4, the defect inspection device of this embodiment has an illumination device 22 that illuminates the separator 10 and a polarized camera 23 that detects the light reflected by the separator 10. The illumination device 22 and the polarized camera 23 are fixed above the conveying section 21 in an immovable state. In this embodiment, the polarized camera 23 corresponds to the polarization state detection section.

照明装置22は、有底の四角筒状をなすケース24を有している。ケース24は斜め下方に向けて開口する態様で配置されている。ケース24の内部には複数の発光素子(LED)からなる発光部25が設けられている。照明装置22では、ケース24内の発光部25が、搬送部21によって搬送されるセパレータ10(詳しくは、検査対象部分である中央部分C)に向けて検出光を発するようになっている。 The lighting device 22 has a case 24 in the shape of a rectangular cylinder with a bottom. The case 24 is arranged so that it opens diagonally downward. Inside the case 24, a light-emitting section 25 consisting of a plurality of light-emitting elements (LEDs) is provided. In the lighting device 22, the light-emitting section 25 inside the case 24 emits detection light toward the separator 10 (more specifically, toward the central portion C, which is the portion to be inspected) being transported by the transport section 21.

照明装置22は、偏光フィルムからなる偏光子26を有している。偏光子26はケース24の開口部分の全体を覆う態様で設けられている。偏光子26は、発光部25とセパレータ10との間で、発光部25から発せられる検出光を直線偏光させるものである。図5に、偏光子26によって直線偏光された検出光を概念的に示す。図5に示すように、本実施形態では、検出光の波面Sの延びる方向とセパレータ10の凹溝12の延設方向とが同一になる態様で、偏光子26によって検出光が直線偏光される。 The lighting device 22 has a polarizer 26 made of a polarizing film. The polarizer 26 is provided in a manner that covers the entire opening of the case 24. The polarizer 26 linearly polarizes the detection light emitted from the light-emitting unit 25 between the light-emitting unit 25 and the separator 10. FIG. 5 conceptually shows the detection light linearly polarized by the polarizer 26. As shown in FIG. 5, in this embodiment, the detection light is linearly polarized by the polarizer 26 in a manner that the extension direction of the wavefront S of the detection light is the same as the extension direction of the groove 12 of the separator 10.

ここで、図3に示すように、セパレータ10の凹溝12の内部形状は、同凹溝12の幅方向の中心を通る中心面を対象面とする面対称の形状をなしている。図5に示すように、本実施形態では、偏光子26により、検出光の波面Sを凹溝12の並び方向に直交する面、すなわち凹溝12の延設方向および上下方向に延在する面とする態様で、検出光が直線偏光されるようになっている。 As shown in Fig. 3, the internal shape of the groove 12 of the separator 10 is plane-symmetrical with respect to a central plane passing through the center of the groove 12 in the width direction. As shown in Fig. 5, in this embodiment, the polarizer 26 linearly polarizes the detection light such that the wavefront S of the detection light is a plane perpendicular to the arrangement direction of the grooves 12, i.e., a plane extending in the extension direction of the grooves 12 and in the vertical direction.

図4に示すように、本実施形態では、照明装置22から発せられる検出光についてのセパレータ10に対する上記延設方向の入射角θが10度以下(具体的には、7度)になるように、照明装置22が配置されている。また、図1に示すように、照明装置22は前記搬送部21の幅方向において延びる細長い形状をなしている。照明装置22は、セパレータ10の中央部分Cにおける前記凹溝12の並びる方向の全体に検出光を照射するようになっている。 As shown in FIG. 4, in this embodiment, the illumination device 22 is arranged so that the incident angle θ of the detection light emitted from the illumination device 22 in the extension direction relative to the separator 10 is 10 degrees or less (specifically, 7 degrees). Also, as shown in FIG. 1, the illumination device 22 has an elongated shape extending in the width direction of the conveying section 21. The illumination device 22 is configured to irradiate the detection light over the entire direction in which the grooves 12 are arranged in the central portion C of the separator 10.

図1および図4に示すように、偏光カメラ23は、セパレータ10によって反射した反射光を受光する受光部27を有している。偏光カメラ23は、照明装置22から発せられてセパレータ10の中央部分Cにおいて正反射した反射光(具体的には、反射角θが7度の反射光)を上記受光部27によって受光することの可能な態様で設けられている。 As shown in Figures 1 and 4, the polarization camera 23 has a light receiving unit 27 that receives the reflected light reflected by the separator 10. The polarization camera 23 is provided in such a manner that the reflected light emitted from the lighting device 22 and specularly reflected at the center part C of the separator 10 (specifically, reflected light with a reflection angle θ of 7 degrees) can be received by the light receiving unit 27.

偏光カメラ23の受光部27を構成する各画素部は、セパレータ10の中央部分Cからの反射光を受光するとともに、同反射光についての偏光状態(後述する偏光輝度I0,I45,I90,I135)を検出するものである。偏光カメラ23の各画素部は、第1検出部、第2検出部、第3検出部、および第4検出部といった4つの検出部を有している。 Each pixel constituting the light receiving section 27 of the polarization camera 23 receives reflected light from the central portion C of the separator 10 and detects the polarization state of the reflected light (polarized intensities I0, I45, I90, and I135, described below). Each pixel of the polarization camera 23 has four detection sections, namely a first detection section, a second detection section, a third detection section, and a fourth detection section.

第1検出部は、反射光の0度(波面が検出光の波面Sと同一になる角度)成分を通過させる偏光子と、同偏光子を通過した反射光の輝度を検出する検出素子とを有する。この第1検出部により、反射光の0度偏光成分の輝度(以下、偏光輝度I0)が検出される。 The first detection unit has a polarizer that passes the 0 degree (angle at which the wavefront is the same as the wavefront S of the detection light) component of the reflected light, and a detection element that detects the brightness of the reflected light that has passed through the polarizer. This first detection unit detects the brightness of the 0 degree polarization component of the reflected light (hereinafter, polarized brightness I0).

第2検出部は、反射光の45度(検出光の波面Sから45度ずれた波面になる角度)成分を通過させる偏光子と、同偏光子を通過した反射光の輝度を検出する検出素子とを有する。この第2検出部により、反射光の45度偏光成分の輝度(以下、偏光輝度I45)が検出される。 The second detection unit has a polarizer that passes the 45-degree component of the reflected light (the angle at which the wavefront is shifted by 45 degrees from the wavefront S of the detection light), and a detection element that detects the brightness of the reflected light that has passed through the polarizer. This second detection unit detects the brightness of the 45-degree polarized component of the reflected light (hereinafter, polarized brightness I45).

第3検出部は、反射光の90度(検出光の波面Sから90度ずれた波面になる角度)成分を通過させる偏光子と、同偏光子を通過した反射光の輝度を検出する検出素子とを有する。この第3検出部により、反射光の90度偏光成分の輝度(以下、偏光輝度I90)が検出される。 The third detection unit has a polarizer that passes the 90-degree component of the reflected light (the angle at which the wavefront of the detection light is shifted by 90 degrees from the wavefront S of the detection light), and a detection element that detects the brightness of the reflected light that has passed through the polarizer. This third detection unit detects the brightness of the 90-degree polarized component of the reflected light (hereinafter, polarized brightness I90).

第4検出部は、反射光の135度(検出光の波面Sから135度ずれた波面になる角度)成分を通過させる偏光子と、同偏光子を通過した反射光の輝度を検出する検出素子とを有する。この第4検出部により、反射光の135度偏光成分の輝度(以下、偏光輝度I135)が検出される。 The fourth detection unit has a polarizer that passes the 135-degree component of the reflected light (the angle at which the wavefront of the detection light is shifted by 135 degrees from the wavefront S of the detection light), and a detection element that detects the brightness of the reflected light that has passed through the polarizer. This fourth detection unit detects the brightness of the 135-degree polarized component of the reflected light (hereinafter, polarized brightness I135).

偏光カメラ23の各画素部は、右下に第1検出部が配置され、右上に第2検出部が配置され、左上に第3検出部が配置され、左下に第4検出部が配置されるといったように、4つの検出部が並ぶ構造をなしている。偏光カメラ23は、こうした画素部が、短手方向および長手方向において並ぶように配置された構造の、いわゆるエリアカメラである。なお本実施形態では、短手方向に並ぶ一列の画素部によって検出された値(偏光輝度I0,I45,I90,I135)のみが用いられる。 Each pixel unit of the polarization camera 23 has a structure in which four detection units are arranged, with the first detection unit located at the bottom right, the second detection unit located at the top right, the third detection unit located at the top left, and the fourth detection unit located at the bottom left. The polarization camera 23 is a so-called area camera in which such pixel units are arranged in a line in the short side direction and the long side direction. Note that in this embodiment, only the values detected by a row of pixels arranged in the short side direction (polarized brightness I0, I45, I90, I135) are used.

偏光カメラ23は、セパレータ10の中央部分Cにおける前記凹溝12の並び方向の全体からの反射光を受光して検出するようになっている。
図1に示すように、本実施形態の欠陥検査装置は、制御装置28(本実施形態では、パーソナルコンピュータ)を有している。制御装置28には、偏光カメラ23の検出信号、詳しくは各画素部によって検出される偏光輝度I0,I45,I90,I135が入力されている。制御装置28には、セパレータ10の欠陥の有無を検査するためのプログラムが予め記憶されている。本実施形態では、偏光カメラ23によって検出した反射光の偏光状態(偏光輝度I0,I45,I90,I135)に基づいて制御装置28による演算処理(画像処理)を実行するとともに、その演算結果をもとにセパレータ10の欠陥を検査するといったように、欠陥検査処理が実行される。本実施形態では、制御装置28が判定部に相当する。以下、本実施形態の欠陥検査処理について、詳しく説明する。
The polarized camera 23 receives and detects reflected light from the entire central portion C of the separator 10 in the direction in which the recessed grooves 12 are aligned.
As shown in FIG. 1, the defect inspection device of this embodiment has a control device 28 (a personal computer in this embodiment). The control device 28 receives the detection signal of the polarization camera 23, specifically, the polarization intensities I0, I45, I90, and I135 detected by each pixel unit. A program for inspecting the presence or absence of defects in the separator 10 is stored in advance in the control device 28. In this embodiment, the control device 28 executes a calculation process (image processing) based on the polarization state (polarization intensities I0, I45, I90, and I135) of the reflected light detected by the polarization camera 23, and the separator 10 is inspected for defects based on the calculation result, thus executing the defect inspection process. In this embodiment, the control device 28 corresponds to a judgment unit. The defect inspection process of this embodiment will be described in detail below.

図6は、上記欠陥検査処理の実行手順を示している。図6のフローチャートに示される一連の処理は、所定周期毎の処理として、制御装置28により実行される。
図6に示すように、この処理では先ず、偏光カメラ23により、セパレータ10の中央部分Cの各部についての偏光状態(偏光輝度I0,I45,I90,I135)が検出される(ステップS11)。
6 shows the procedure for executing the defect inspection process. The series of processes shown in the flowchart of FIG. 6 are executed by the control device 28 as processes at predetermined intervals.
As shown in FIG. 6, in this process, first, the polarization state (polarized intensities I0, I45, I90, I135) of each portion of the central portion C of the separator 10 is detected by the polarization camera 23 (step S11).

偏光カメラ23(図1)によって反射光の偏光状態を検出する領域は、凹溝12の延設方向と直交する方向、すなわちセパレータ10の短手方向に延びる形状をなしている。欠陥検査処理(図6)のステップS11では、搬送部21によるセパレータ10の搬送に合わせて、予め定められたタイミングで偏光カメラ23による偏光状態の検出が実行されるとともに、その検出データが制御装置28に記憶される。これにより、セパレータ10の中央部分Cの全体について、搬送方向における前側の部分から順に、偏光カメラ23による検出が実行されてその検出データが制御装置28に記憶されるようになる。なお本実施形態では、搬送部21が、発光部25および偏光子26および偏光カメラ23を有する検出装置とセパレータ10との相対位置を前記凹溝12の延設方向において変更する位置変更部に相当する。 The area where the polarization state of the reflected light is detected by the polarization camera 23 (FIG. 1) has a shape that extends in a direction perpendicular to the extension direction of the groove 12, i.e., in the short direction of the separator 10. In step S11 of the defect inspection process (FIG. 6), the polarization state is detected by the polarization camera 23 at a predetermined timing in accordance with the conveyance of the separator 10 by the conveyance unit 21, and the detection data is stored in the control device 28. As a result, the detection by the polarization camera 23 is performed for the entire central portion C of the separator 10, starting from the front portion in the conveyance direction, and the detection data is stored in the control device 28. In this embodiment, the conveyance unit 21 corresponds to a position change unit that changes the relative position of the separator 10 to the detection device having the light emitting unit 25, the polarizer 26, and the polarization camera 23 in the extension direction of the groove 12.

そして、偏光カメラ23によって検出された偏光輝度I0,I45,I90,I135に基づいて、セパレータ10の中央部分Cの各部についての直線偏光度DOLPおよび偏光角αが算出される(ステップS12)。直線偏光度DOLPおよび偏光角αは以下のように算出される。 Then, based on the polarization intensities I0, I45, I90, and I135 detected by the polarization camera 23, the linear polarization degree DOLP and the polarization angle α for each part of the central portion C of the separator 10 are calculated (step S12). The linear polarization degree DOLP and the polarization angle α are calculated as follows:

先ず、偏光カメラ23における同一の画素部によって検出された偏光輝度I0,I45,I90,I135に基づいて、以下の関係式(1)~(3)から、ストークスパラメータS0,S1,S2が算出される。 First, the Stokes parameters S0, S1, and S2 are calculated from the following relational expressions (1) to (3) based on the polarization intensities I0, I45, I90, and I135 detected by the same pixel unit in the polarization camera 23.


S0=(I0+I45+I90+I135)/2 …(1)
S1=I0-I90 …(2)
S2=I45-I135 …(3)

その後、ストークスパラメータS0,S1,S2に基づいて、以下の関係式(4)および(5)から、直線偏光度DOLPおよび偏光角αが算出される。なお、関係式(5)における「arctan」はアークタンジェントである。

S0 = (I0 + I45 + I90 + I135) / 2 ... (1)
S1 = I0 - I90 ... (2)
S2 = I45 - I135 ... (3)

Then, the degree of linear polarization DOLP and the polarization angle α are calculated based on the Stokes parameters S0, S1, and S2 from the following relational expressions (4) and (5): Note that "arctan" in relational expression (5) is an arc tangent.


直線偏光度DOLP=√(S1の二乗+S2の二乗)/S0 …(4)
偏光角α=arctan(S2/S1) …(5)

その後、セパレータ10の中央部分Cの全体について、その各部における直線偏光度DOLPおよび偏光角αの分布を示す画像データDTが作成される(ステップS13)。

Degree of linear polarization DOLP = √(S1 squared + S2 squared) / S0 ... (4)
Polarization angle α=arctan(S2/S1) (5)

Thereafter, image data DT is created that indicates the distribution of the degree of linear polarization DOLP and the polarization angle α in each portion of the entire central portion C of the separator 10 (step S13).

具体的には、セパレータ10の中央部分Cの各部における直線偏光度DOLPを青色(B)で表した画像データが作成される。この画像データでは、直線偏光度DOLPが100%に近い値であるほど、すなわち検出光の波面Sと同一の波面となる偏光成分が多いときほど薄い色が定められる。また、セパレータ10の中央部分Cの各部における偏光角αを緑色(G)で表した画像データが作成される。この画像データでは、偏光角αが0度に近い値であるほど、すなわち検出光の偏光角からの反射光の偏光角αのずれ量が小さいときほど薄い色が定められる。そして、セパレータ10の各部における直線偏光度DOLPを青色(B)で表した画像データと、偏光角αを緑色(G)で表した画像データとを重ね合わせることで検査用の画像データDTが作成される。本実施形態では、一つの検査用の画像データDTにおいて、青色(B)と緑色(G)との中間色により、セパレータ10の中央部分Cの各部における直線偏光度DOLPと偏光角αとが表される。 Specifically, image data is created in which the degree of linear polarization DOLP at each part of the central part C of the separator 10 is represented in blue (B). In this image data, the closer the degree of linear polarization DOLP is to 100%, that is, the more polarized components that have the same wavefront as the wavefront S of the detection light, the lighter the color is defined. Also, image data is created in which the polarization angle α at each part of the central part C of the separator 10 is represented in green (G). In this image data, the closer the polarization angle α is to 0 degrees, that is, the smaller the deviation of the polarization angle α of the reflected light from the polarization angle of the detection light, the lighter the color is defined. Then, the image data DT for inspection is created by superimposing the image data in which the degree of linear polarization DOLP at each part of the separator 10 is represented in blue (B) and the image data in which the polarization angle α is represented in green (G). In this embodiment, in one piece of test image data DT, the linear polarization degree DOLP and polarization angle α at each part of the central portion C of the separator 10 are represented by intermediate colors between blue (B) and green (G).

その後、上記検査用の画像データDTをもとにセパレータ10の欠陥の有無が判定される(ステップS14)。具体的には、上記検査用の画像データDTと欠陥の無い正常なセパレータに対応する画像データとが比較されるとともに、その比較結果をもとにセパレータ10における欠陥の有無が判定される。 Then, the presence or absence of defects in the separator 10 is determined based on the inspection image data DT (step S14). Specifically, the inspection image data DT is compared with image data corresponding to a normal separator without defects, and the presence or absence of defects in the separator 10 is determined based on the comparison result.

以下、本実施形態の欠陥検査装置による作用効果について説明する。
(1)本実施形態では、非偏光の検出光についての反射光の強度を判定パラメータとして欠陥検査を実行する比較例の装置とは異なり、直線偏光した検出光についての反射光の直線偏光度DOLPおよび偏光角αを判定パラメータとして欠陥検査が実行される。そのため、発光部25からセパレータ10の各部に同一の光量の検出光を発した場合において、同セパレータ10の各部における判定パラメータ(詳しくは、直線偏光度DOLPや偏光角α)の差を、上記比較例の装置と比較して小さくすることができる。詳しくは、凹溝12の底面や突条14の頂面における反射光の直線偏光度DOLP,偏光角αと同凹溝12の内側面における反射光の直線偏光度DOLP,偏光角αとの差を、上記比較例の装置の各面における反射光の強度の差と比べて小さくすることができる。
The effects of the defect inspection apparatus of this embodiment will be described below.
(1) In the present embodiment, unlike the comparative example device that performs defect inspection using the intensity of reflected light of non-polarized detection light as a judgment parameter, defect inspection is performed using the linear polarization degree DOLP and polarization angle α of reflected light of linearly polarized detection light as judgment parameters. Therefore, when the same amount of detection light is emitted from the light emitting unit 25 to each part of the separator 10, the difference in judgment parameters (specifically, the linear polarization degree DOLP and polarization angle α) at each part of the separator 10 can be made smaller than that of the comparative example device. In detail, the difference between the linear polarization degree DOLP and polarization angle α of reflected light at the bottom surface of the groove 12 and the top surface of the protrusion 14 and the linear polarization degree DOLP and polarization angle α of reflected light at the inner surface of the groove 12 can be made smaller than the difference in intensity of reflected light at each surface of the comparative example device.

これにより、発光部25からセパレータ10の各部に同一の光量の検出光を発した状態で、凹溝12の底面や突条14の頂面に対応する直線偏光度DOLP,偏光角αと、同凹溝12の内側面に対応する直線偏光度DOLP,偏光角αとを、共に欠陥検査に適した適当な範囲の値にすることができる。そのため、セパレータ10の欠陥検査の実行に際して、発光部25による検出光の照射態様を検査対象面(具体的には、凹溝12の底面、突条14の頂面、凹溝12の内側面)に応じて変更する必要がなくなる。したがって、セパレータ10の欠陥検査を、高い精度を維持しながら、短い時間で実行することができる。 As a result, while the light emitting unit 25 emits the same amount of detection light to each part of the separator 10, the linear polarization degree DOLP and polarization angle α corresponding to the bottom surface of the groove 12 and the top surface of the ridge 14, and the linear polarization degree DOLP and polarization angle α corresponding to the inner surface of the groove 12 can both be set to values within an appropriate range suitable for defect inspection. Therefore, when performing defect inspection of the separator 10, it is no longer necessary to change the irradiation mode of the detection light by the light emitting unit 25 depending on the surface to be inspected (specifically, the bottom surface of the groove 12, the top surface of the ridge 14, and the inner surface of the groove 12). Therefore, defect inspection of the separator 10 can be performed in a short time while maintaining high accuracy.

(2)本実施形態では、セパレータ10の欠陥検査に用いる判定パラメータとして、反射光の直線偏光度DOLPを採用することに加えて、同反射光の偏光角αが採用されている。そのため、反射光の直線偏光度DOLPのみを判定パラメータとして採用する場合と比較して、より多くの種類の欠陥を検査することができる。 (2) In this embodiment, in addition to using the degree of linear polarization DOLP of the reflected light as a judgment parameter for use in defect inspection of the separator 10, the polarization angle α of the reflected light is also used. Therefore, more types of defects can be inspected compared to the case where only the degree of linear polarization DOLP of the reflected light is used as a judgment parameter.

(3)本実施形態の装置では、検出光の波面Sが延びる方向と前記凹溝12の延設方向とを一致させる態様で、偏光子26によって検出光が直線偏光される。ここで仮に、検出光の波面が延びる方向と前記凹溝12の並び方向とを一致させる態様で、偏光子によって検出光が直線偏光される装置を比較例の装置とする。この場合に、発明者等による各種の実験やシミュレーションの結果から、次の内容が確認された。すなわち、本実施形態の装置では、上記比較例の装置と比較して、欠陥検査処理において作成される検査用の画像データDTにおける明度のコントラストが大きくなることが確認された。本実施形態の装置では、そうした画像データDTをもとにセパレータ10の欠陥の有無が判定される。そのため、この画像データDTにおける明度のコントラストが大きいほど、欠陥の有無についての高い判定精度が得られるようになると云える。この点をふまえて本実施形態では、偏光子26により、検出光の波面Sが延びる方向と前記凹溝12の延設方向とを一致させる態様で検出光を直線偏光させるようにしている。そのため、比較例の装置と比較して、セパレータ10の欠陥検査を精度良く実行することができる。 (3) In the device of this embodiment, the detection light is linearly polarized by the polarizer 26 in such a manner that the direction in which the wavefront S of the detection light extends coincides with the extension direction of the groove 12. Here, the device in which the detection light is linearly polarized by the polarizer in such a manner that the direction in which the wavefront of the detection light extends coincides with the arrangement direction of the groove 12 is assumed to be a comparative device. In this case, the following contents were confirmed from the results of various experiments and simulations by the inventors and others. That is, it was confirmed that in the device of this embodiment, the brightness contrast in the inspection image data DT created in the defect inspection process is larger than in the device of the comparative example. In the device of this embodiment, the presence or absence of defects in the separator 10 is determined based on such image data DT. Therefore, it can be said that the greater the brightness contrast in this image data DT, the higher the accuracy of determining the presence or absence of defects can be obtained. In light of this point, in this embodiment, the polarizer 26 linearly polarizes the detection light in such a manner that the direction in which the wavefront S of the detection light extends coincides with the extension direction of the groove 12. Therefore, compared to the comparative example, it is possible to perform defect inspection of the separator 10 with greater accuracy.

(4)セパレータ10の凹溝12の内部形状は、同凹溝12の幅方向の中心を通る中心面を対象面とする面対称の形状をなしている。そして、偏光子26は、検出光の波面Sを凹溝12の並び方向に直交する面とする態様で、同検出光を直線偏光させるようになっている。これにより、凹溝12における一対の内側面において検出光を略同一の条件で反射させることができるようになる。そのため、それら内側面についての欠陥検査を、略同一の条件のもとで実行して、共に精度良く実行することができる。 (4) The internal shape of the groove 12 of the separator 10 is plane-symmetrical with respect to a central plane passing through the center of the width of the groove 12. The polarizer 26 linearly polarizes the detection light such that the wavefront S of the detection light is a plane perpendicular to the arrangement direction of the grooves 12. This makes it possible to reflect the detection light under approximately the same conditions at a pair of inner surfaces of the groove 12. Therefore, defect inspection of these inner surfaces can be performed under approximately the same conditions with high accuracy.

(5)本実施形態の装置では、発光部25および偏光子26を有する照明装置22が、セパレータ10の中央部分Cにおける凹溝12の並び方向の全体に検出光を照射する態様で設けられている。また、偏光カメラ23が、セパレータ10の中央部分Cにおける凹溝12の並び方向の全体からの反射光を受光する態様で設けられている。そのため、照明装置22および偏光カメラ23とセパレータ10との相対位置を同セパレータ10の凹溝12の並び方向においては変更することなく、同セパレータ10の全体の欠陥検査を実行することができる。したがって、照明装置22および偏光カメラ23とセパレータ10との相対位置を凹溝12の並び方向において変更しつつ同セパレータ10の欠陥検査を行う装置と比較して、欠陥検査装置を簡素な構造にすることができる。 (5) In the device of this embodiment, the lighting device 22 having the light-emitting unit 25 and the polarizer 26 is provided in a manner that irradiates the detection light to the entire arrangement direction of the grooves 12 in the central part C of the separator 10. In addition, the polarized camera 23 is provided in a manner that receives reflected light from the entire arrangement direction of the grooves 12 in the central part C of the separator 10. Therefore, it is possible to perform defect inspection of the entire separator 10 without changing the relative positions of the lighting device 22 and the polarized camera 23 to the separator 10 in the arrangement direction of the grooves 12 of the separator 10. Therefore, the defect inspection device can have a simple structure compared to a device that performs defect inspection of the separator 10 while changing the relative positions of the lighting device 22 and the polarized camera 23 to the separator 10 in the arrangement direction of the grooves 12.

(6)本実施形態では、搬送部21によってセパレータ10を搬送することによって、照明装置22および偏光カメラ23を有する検出装置と同セパレータ10との相対位置が凹溝12の延設方向において変更される。そのため、上記相対位置を凹溝12の延設方向において変更するとともに偏光カメラ23による反射光の偏光状態の検出を実行するといった作業を繰り返すことにより、セパレータ10の中央部分Cの全体における反射光の偏光状態の検出を行うことができる。 (6) In this embodiment, the relative position between the separator 10 and the detection device having the illumination device 22 and the polarization camera 23 and the separator 10 is changed in the extension direction of the groove 12 by transporting the separator 10 by the transport unit 21. Therefore, by repeating the operation of changing the relative position in the extension direction of the groove 12 and detecting the polarization state of the reflected light by the polarization camera 23, it is possible to detect the polarization state of the reflected light in the entire central portion C of the separator 10.

(7)本実施形態では、照明装置22から発せられる検出光のセパレータ10への入射角θが「7度」になるように、同照明装置22が配置されている。
ここで、偏光カメラ23によって検出される偏光状態をもとに直線偏光度DOLPや偏光角αを木目細かく算出するうえでは、検出光におけるP偏光(検出光の波面Sと平行)の反射率とS偏光(検出光の波面Sに垂直)の反射率とが共に高いことが好ましい。また、偏光カメラ23によって検出される偏光状態をもとに反射光の直線偏光度DOLPや偏光角αを木目細かく算出するうえでは、P偏光の反射率とS偏光の反射率との差が小さいことが好ましい。
(7) In this embodiment, the illumination device 22 is disposed so that the incident angle θ of the detection light emitted from the illumination device 22 to the separator 10 is 7 degrees.
Here, in order to precisely calculate the degree of linear polarization DOLP and the polarization angle α based on the polarization state detected by the polarization camera 23, it is preferable that the reflectance of P-polarized light (parallel to the wavefront S of the detection light) and the reflectance of S-polarized light (perpendicular to the wavefront S of the detection light) in the detection light are both high. Also, in order to precisely calculate the degree of linear polarization DOLP and the polarization angle α of the reflected light based on the polarization state detected by the polarization camera 23, it is preferable that the difference between the reflectance of P-polarized light and the reflectance of S-polarized light is small.

セパレータ10の中央部分Cに対する検出光の入射角θが小さい小角度領域では、同検出光におけるP偏光の反射率とS偏光の反射率とが略同一になる。そして、上記入射角θが小角度領域を外れて大きくなると、P偏光の反射率が小さくなる。しかも、上記入射角が小角度領域を外れて大きくなると、S偏光の反射率が徐々に大きくなるため、P偏光の反射率とS偏光の反射率との差が大きくなる。発明者等による各種の実験やシミュレーションの結果から、検出光のセパレータ10への入射角θを10度以下に設定することで、上記P偏光の反射率とS偏光の反射率とが共に適度に高くなるとともに、それら反射率の差が適度に小さくなることが確認された。 In the small angle region where the incident angle θ of the detection light on the central portion C of the separator 10 is small, the reflectance of the P-polarized light and the reflectance of the S-polarized light in the same detection light are approximately the same. When the incident angle θ becomes larger outside the small angle region, the reflectance of the P-polarized light decreases. Furthermore, when the incident angle becomes larger outside the small angle region, the reflectance of the S-polarized light gradually increases, and the difference between the reflectance of the P-polarized light and the reflectance of the S-polarized light increases. From the results of various experiments and simulations conducted by the inventors, it was confirmed that by setting the incident angle θ of the detection light on the separator 10 to 10 degrees or less, the reflectance of both the P-polarized light and the S-polarized light becomes appropriately high, and the difference between these reflectances becomes appropriately small.

本実施形態によれば、上記入射角θを小角度領域、すなわちP偏光の反射率が比較的大きくなる角度領域であって、且つP偏光の反射率とS偏光の反射率とが略同一になる角度領域の値である「7度」にすることができる。これにより、反射光の直線偏光度DOLPや偏光角αを木目細かく算出することができるため、それら直線偏光度DOLPおよび偏光角αに基づくセパレータ10の欠陥検査を精度良く実行することができる。 According to this embodiment, the incident angle θ can be set to a small angle region, i.e., 7 degrees, which is an angle region where the reflectance of P-polarized light is relatively large and where the reflectance of P-polarized light and the reflectance of S-polarized light are approximately the same. This allows the linear polarization degree DOLP and polarization angle α of the reflected light to be calculated in detail, making it possible to perform defect inspection of the separator 10 with high accuracy based on the linear polarization degree DOLP and polarization angle α.

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。 The above embodiment can be modified as follows. The above embodiment and the following modifications can be combined as long as they are not technically inconsistent.

・偏光カメラ23として、前記第1検出部~第4検出部がそれぞれ凹溝12の並び方向において1列で並ぶ態様であって、且つ、第1検出部~第4検出部が4列で並ぶ態様で設けられた、いわゆるラインカメラを採用してもよい。 - The polarization camera 23 may be a so-called line camera in which the first to fourth detection units are arranged in a row in the direction in which the grooves 12 are aligned, and the first to fourth detection units are arranged in four rows.

・照明装置22から発せられる検出光のセパレータ10への入射角θは、任意に変更することができる。なお、上記入射角θは、反射光の直線偏光度DOLPや偏光角αを木目細かく算出するためには、10度以下に設定することが望ましい。上記構成では、入射角θの変更に合わせて、偏光カメラ23の位置を、検出光がセパレータ10において正反射した反射波を受光部27によって受光可能な位置であって、且つ、照明装置22と偏光カメラ23とが重ならない位置に変更すればよい。 The angle of incidence θ of the detection light emitted from the lighting device 22 on the separator 10 can be changed arbitrarily. Note that it is desirable to set the angle of incidence θ to 10 degrees or less in order to precisely calculate the degree of linear polarization DOLP and the polarization angle α of the reflected light. In the above configuration, in accordance with the change in the angle of incidence θ, the position of the polarization camera 23 can be changed to a position where the reflected wave of the detection light that is specularly reflected by the separator 10 can be received by the light receiving unit 27, and where the lighting device 22 and the polarization camera 23 do not overlap.

・搬送部21によるセパレータ10の搬送態様は任意に設定することができる。例えば、一定速度でセパレータ10を搬送するようにしてもよい。その他、反射光の偏光状態の検出のために検出位置で一時停止させるとともに検出完了後において次の検出位置まで移動させるといったように、間欠的にセパレータ10を搬送することも可能である。 The manner in which the separator 10 is transported by the transport unit 21 can be set as desired. For example, the separator 10 may be transported at a constant speed. Alternatively, the separator 10 may be transported intermittently, such as by pausing at a detection position to detect the polarization state of the reflected light, and then moving to the next detection position after detection is complete.

・照明装置22および偏光カメラ23とセパレータ10との相対位置を変更するために、搬送部21によってセパレータ10を移動させることに代えて、検査台に固定されたセパレータ10に対して照明装置22および偏光カメラ23を移動させるようにしてもよい。こうした構成によっても、セパレータ10の中央部分Cの全体についての偏光状態の検出を実行することができる。 -In order to change the relative positions of the separator 10 with the lighting device 22 and the polarization camera 23, instead of moving the separator 10 with the transport unit 21, the lighting device 22 and the polarization camera 23 may be moved with respect to the separator 10 fixed to the inspection table. With this configuration, it is also possible to detect the polarization state for the entire central portion C of the separator 10.

・セパレータ10における検出光の照射範囲や、偏光カメラ23によって反射光を受光する受光範囲を、セパレータ10の中央部分Cにおける凹溝12の並び方向の全体にしなくてもよく、同並び方向の一部にしてもよい。同構成によっても、照明装置22および偏光カメラ23とセパレータ10との相対位置を凹溝12の並び方向に変更しつつ同偏光カメラ23による反射光の検出を行うことで、セパレータ10の中央部分Cの全体についての偏光状態の検出を実行することができる。 The irradiation range of the detection light in the separator 10 and the receiving range of the reflected light by the polarized camera 23 do not have to be the entire alignment direction of the grooves 12 in the central portion C of the separator 10, but may be a part of the same alignment direction. With this configuration, the relative positions of the lighting device 22 and the polarized camera 23 to the separator 10 are changed in the alignment direction of the grooves 12 while the polarized camera 23 detects the reflected light, thereby making it possible to detect the polarization state for the entire central portion C of the separator 10.

・偏光子によって直線偏光された検出光の波面Sが、上記凹溝12の並び方向に直交する面に対して同並び方向に若干傾いた面になる態様で、同偏光子による検出光の直線偏光を行うようにしてもよい。 - The detection light may be linearly polarized by the polarizer in such a manner that the wavefront S of the detection light linearly polarized by the polarizer is a plane that is slightly inclined in the same direction relative to a plane perpendicular to the arrangement direction of the grooves 12.

・偏光子によって直線偏光された検出光の波面Sの延びる方向が、上記凹溝12の延設方向に対して若干傾いた角度の面になる態様で、同偏光子による検出光の直線偏光を行うようにしてもよい。偏光子によって直線偏光された検出光の波面Sを凹溝12の延設方向において延びる面にする態様、詳しくは、検出光における電場の振動方向と凹溝12の延設方向とのなす角度が45度未満になる態様で、同偏光子によって検出光を直線偏光することが可能である。 - The detection light may be linearly polarized by the polarizer in such a manner that the extension direction of the wavefront S of the detection light linearly polarized by the polarizer is a plane that is slightly inclined with respect to the extension direction of the groove 12. The detection light can be linearly polarized by the polarizer in such a manner that the wavefront S of the detection light linearly polarized by the polarizer is a plane that extends in the extension direction of the groove 12, more specifically, in such a manner that the angle between the vibration direction of the electric field in the detection light and the extension direction of the groove 12 is less than 45 degrees.

・欠陥判定処理(図6)におけるセパレータ10の欠陥の有無の判定を、偏光角αを判定パラメータとして用いることなく、直線偏光度DOLPを判定パラメータとして用いて実行するようにしてもよい。 - The presence or absence of defects in the separator 10 in the defect determination process (Figure 6) may be determined using the degree of linear polarization DOLP as the determination parameter, rather than using the polarization angle α as the determination parameter.

・上記実施形態にかかる欠陥検査装置は、間隔を置いて平行に並ぶ複数の凹溝を有するセパレータであれば、任意の構造のセパレータに適用することができる。そうしたセパレータとしては、例えば7つ以上の貫通孔11を有するセパレータや、3つ以上の貫通孔11が冷却水流路の一部や、燃料ガス流路の一部、酸化剤ガス流路の一部を構成する構造のセパレータなどを挙げることができる。また、間隔をおいて平行に並ぶ複数の凹溝を有する物(検査対象物)であれば、燃料電池用のセパレータに限らず、上記実施形態にかかる欠陥検査装置を適用することができる。 The defect inspection device according to the above embodiment can be applied to any separator structure, so long as it has multiple grooves arranged in parallel at intervals. Examples of such separators include separators with seven or more through holes 11, and separators with a structure in which three or more through holes 11 form part of a cooling water flow path, part of a fuel gas flow path, or part of an oxidant gas flow path. In addition, the defect inspection device according to the above embodiment can be applied to any object (inspection object) that has multiple grooves arranged in parallel at intervals, not limited to separators for fuel cells.

10…セパレータ
12…凹溝
13…凹溝部
14…突条
15…斜壁部
21…搬送部
22…照明装置
23…偏光カメラ
25…発光部
26…偏光子
27…受光部
28…制御装置
REFERENCE SIGNS LIST 10 separator 12 groove 13 groove portion 14 protrusion 15 inclined wall portion 21 transport portion 22 lighting device 23 polarized camera 25 light emitting portion 26 polarizer 27 light receiving portion 28 control device

Claims (7)

間隔を置いて平行に並ぶ複数の凹溝を有する検査対象物の欠陥を検査する欠陥検査装置において、
前記検査対象物における前記凹溝が形成された検査対象部分に向けて検出光を発する発光部と、
前記発光部と前記検査対象部分との間で、前記発光部から発せられる検出光を、同検出光の波面を前記凹溝の延設方向において延びる面にする態様で直線偏光させる偏光子と、
前記検出光が前記検査対象部分において反射した反射光を受光するとともに、該反射光の偏光状態を検出する偏光状態検出部と、
前記偏光状態に基づいて前記反射光の直線偏光度を求めるとともに、該直線偏光度に基づいて前記検査対象物における欠陥の有無を判定する判定部と、
を有することを特徴とする欠陥検査装置。
1. A defect inspection apparatus for inspecting an object having a plurality of parallel grooves arranged at intervals, comprising:
a light emitting unit that emits detection light toward an inspection target portion of the inspection object where the recessed groove is formed;
a polarizer that linearly polarizes the detection light emitted from the light emitting unit between the light emitting unit and the inspection target portion in such a manner that a wavefront of the detection light is a surface extending in an extension direction of the groove;
a polarization state detection unit that receives reflected light of the detection light reflected at the inspection target portion and detects a polarization state of the reflected light;
a determination unit that determines a degree of linear polarization of the reflected light based on the polarization state, and determines whether or not there is a defect in the inspection object based on the degree of linear polarization;
A defect inspection device comprising:
前記判定部は、前記偏光状態に基づいて前記反射光の偏光角を求めるとともに、該偏光角および前記直線偏光度に基づいて前記検査対象物における欠陥の有無を判定する
請求項1に記載の欠陥検査装置。
2. The defect inspection device according to claim 1, wherein the determination section determines a polarization angle of the reflected light based on the polarization state, and determines the presence or absence of a defect in the inspection object based on the polarization angle and the degree of linear polarization.
前記偏光子は、前記検出光の波面が延びる方向と前記凹溝の延設方向とを一致させる態様で、当該検出光を直線偏光させるものである
請求項1または2に記載の欠陥検査装置。
3. The defect inspection device according to claim 1, wherein the polarizer linearly polarizes the detection light in such a manner that a direction in which a wavefront of the detection light extends coincides with a direction in which the groove extends.
前記凹溝の内部形状は、同凹溝の幅方向の中心を通る中心面を対象面とする面対称の形状をなし、
前記偏光子は、前記検出光の波面を前記凹溝の並び方向に直交する面とする態様で、当該検出光を直線偏光させるものである
請求項1~3のいずれか一項に記載の欠陥検査装置。
the internal shape of the groove is a plane-symmetric shape with respect to a center plane passing through the center of the groove in the width direction;
4. The defect inspection device according to claim 1, wherein the polarizer linearly polarizes the detection light such that the wavefront of the detection light is perpendicular to the arrangement direction of the grooves.
前記発光部および前記偏光子は、前記検査対象部分における前記凹溝の並び方向の全体に前記検出光を照射するものであり、
前記偏光状態検出部は、前記検査対象部分における前記凹溝の並び方向の全体からの前記反射光を受光するものである
請求項1~4のいずれか一項に記載の欠陥検査装置。
the light emitting unit and the polarizer irradiate the detection light over the entire area of the inspection target portion in a direction in which the recessed grooves are aligned,
5. The defect inspection device according to claim 1, wherein the polarization state detection section receives the reflected light from the entire area in the direction of arrangement of the grooves in the inspection target portion.
前記発光部および前記偏光子および前記偏光状態検出部を有する検出装置と検査対象物との相対位置を前記凹溝の延設方向において変更する位置変更部を有する
請求項5に記載の欠陥検査装置。
6. The defect inspection device according to claim 5, further comprising a position changing unit that changes a relative position between a detection device having the light emitting unit, the polarizer, and the polarization state detection unit, and an object to be inspected in an extension direction of the groove.
前記検出光の前記検査対象部分への入射角は10度以下になっている
請求項1~6のいずれか一項に記載の欠陥検査装置。
7. The defect inspection device according to claim 1, wherein an incident angle of the detection light on the inspection target portion is 10 degrees or less.
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