JPH0776751B2 - メタリック製品の表面欠点検出方式 - Google Patents

メタリック製品の表面欠点検出方式

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JPH0776751B2
JPH0776751B2 JP62198430A JP19843087A JPH0776751B2 JP H0776751 B2 JPH0776751 B2 JP H0776751B2 JP 62198430 A JP62198430 A JP 62198430A JP 19843087 A JP19843087 A JP 19843087A JP H0776751 B2 JPH0776751 B2 JP H0776751B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明はメタリック製品の表面欠点検出方式に関し、
たとえば、樹脂の表面に金属微粒子を付着したりまたは
混入したメタリック製品の表面上の微小凹凸などの欠点
を検出するようなメタリック製品の欠点検出方式に関す
る。
[従来の技術] 押出成形品を始めとして、装飾用その他の用途におい
て、メタリック製品の需要が増大しつつある。このよう
なメタリック製品において、品質管理上、その表面の微
小欠点を検出する必要がある。従来の表面欠点検出方法
としては、種々提案されているが、その一例として、シ
ート状物体の走査型表面欠陥検出方法(特開昭49−6448
5号公報)がある。この方法では、2個の受光器を用い
て、シート状物体の表面を走査する光を同時に受けてそ
れぞれの出力を取出し、さらにこれらの出力を加算減算
してそれぞれの出力波形をもって欠点検出を行なうもの
である。そして、この方法によれば、直進反射光と散乱
反射光をそれぞれの受光器で受光し、その反射光強度の
変動や相互演算によって表面欠点の有無を反射率の変化
として捕える。しかしながら、この方法では、形状の欠
点(微小凹凸など)と色欠点(色むら,汚れなど)との
分離が困難であるという欠点がある。
表面欠点検出方法の他の例として、特開昭61−286740号
公報に記載された表面欠陥検査方法がある。この方法
は、反射率を異にする2種類以上の素材を複合して作ら
れた被検査物に対する非接触光学式の表面欠陥検査方法
であって、反射率による反射光の偏光度の違いを利用
し、素材による反射率差の欠陥検出感度への影響を、偏
光フィルタなど偏光光学素子を用いて除去し、各素材よ
りなる検査対象面に対する検出感度を一定とするように
したものである。
[発明が解決しようとする問題点] 一方、メタリック製品においては、その表面欠点を検出
しようとした場合、アルミニウムなどの金属粒子による
金属反射光が受光される部分と受光されない部分で反射
光強度が激しく変動するというスパークリング効果を生
じるため、上述の表面欠陥検査方法においてはメタリッ
ク製品の欠点検出が困難であった。
それゆえに、この発明の主たる目的は、光学的手段を用
いて高精度かつ容易にメタリック製品の欠点を抽出でき
るようなメタリック製品の表面欠点検出方式を提供する
ことである。
[問題点を解決するための手段] この発明は金属粒子がその表面に塗布または混入された
メタリック製品の表面の欠点を検出する方式であって、
光点が金属粒子に対して十分大きくかつその光点内に多
数の金属粒子が含まれるように光源からの光を集束して
メタリック製品の被検査面に照射し、被検査面上での反
射光を偏光子を通して受光し、偏光の揺らぎに基づいて
被検査面上の欠点を検出するように構成したものであ
る。
[作用] この発明に係るメタリック製品の表面欠点検出方式は、
金属粒子に対して十分大きくかつその光点内に多数の金
属粒子が含まれるように光源からの光を集束して被検査
面に照射し、表面の欠点の有無を偏光の揺らぎとして偏
光子を通して受光するようにしたので、比較的簡単な波
形解析により高精度で表面の欠点を検出することができ
る。
[発明の実施例] 第1図はこの発明の一実施例の概念を説明するための図
であり、第2図はビームスポットサイズ調整手段の一例
を示す図であり、第3図そよび第4図はビームスポット
サイズを調整する方法の他の例を示す図であり、第5図
はメタリック製品の断面を示す図であり、第6図はメタ
リック製品上の金属微粒子と光ビームスポットとの関係
を示す図である。
まず、第1図ないし第6図を参照して、この発明の一実
施例の概念について説明する。メタリック製品1は図示
しないXYテーブルに取付けられていて、後述の第7図に
示すXYテーブル駆動手段29によってX方向およびY方向
に駆動される。メタリック製品1の表面にレーザ光を照
射するためにレーザ光源2が設けられている。このレー
ザ光源2としては、He−Neレーザまたは半導体レーザな
どが用いられ、直線偏光のレーザ光を、集光レンズ3を
介してメタリック製品1の表面に照射する。なお、レー
ザ光源2は入射面に対して垂直方向の偏光を有するもの
を用いるのがより好ましい。集光レンズ3は第2図に示
すように、レンズホルダ7に取付けられていて、このレ
ンズホルダ7はステッピングモータ9によって回転する
フィーダスクリュー8により移動可能に構成されてい
る。したがって、ステッピングモータ9を駆動すること
により、集光レンズ3はメタリック製品1に近接したり
遠ざかったりして、メタリック製品1上でのビームスポ
ットサイズが調整される。
なお、ビームスポットサイズの調整方法としては、第3
図(a)に示すように、2つの凸レンズ31,32を設け、
一方の凸レンズ32を平行移動させることによってスポッ
トサイズを調整してもよく、あるいは第3図(b)に示
すように、凸レンズ33と凹レンズ34とを設け、凹レンズ
34を平行移動させるようにしてもよい。さらに、第4図
に示すように、絞り35によって、レーザ光源2からのレ
ーザ光を平行光もしくは平行に近い集束光となるように
してもよい。なお、レーザ光源のスポットサイズはたと
えば500μmφに選ばれる。その理由について後述す
る。また、レーザ光は入射角θ=20°で入射し、反射角
θ=20°で反射する。反射光は偏光子4を介してフォト
ダイオード5に入射される。偏光子4としては、入射面
に対して90°または0°偏光のものが用いられる。偏光
角90°の偏光子を用いた場合には、S偏光の光が通過
し、偏光角0°の偏光子を用いた場合には、P偏光の光
が通過する。フォトダイオード5の出力は波形処理部6
に与えられる。
メタリック製品1は第5図に示すように、樹脂10の中に
アルミ粒子のような金属粒子11と顔料13が含まれてお
り、金属粒子11に照射されたレーザ光は他の部分の反射
光とほぼ同じ偏光を保って反射するが、メタリック製品
上の傷や凹凸12に入射したレーザ光は、その偏光が大き
く揺らいで反射することになる。すなわち、フォトダイ
オード5の出力は、傷や凹凸12などの反射光は偏光が揺
らぎ、特定の偏光成分(P偏光またはS偏光)は増える
が、異なる偏光成分が減少するので、特定の偏光成分を
検出することによて、欠点の検出をすることができる。
第7図はこの発明の一実施例に含まれる波形処理部の概
略ブロック図である。
次に、第7図を参照して、波形処理部6の構成について
説明する。第1図に示したフォトダイオード5の受光出
力はA/Dコンバータ28に与えられて、ディジタル信号に
変換されてアイクロコンピュータ20に与えられる。マイ
クロコンピュータ20はCPU21とインプットポート22とア
ウトプットポート23と表示器24とキーボド25とRAM26とR
OM27とを含む。インプットポート22はA/Dコンバータ28
のディジタル出力をCPU21に与える。
CPU21はROM27に予め記憶されているプログラムに従って
動作を実行し、メタリック製品1上の表面の欠点を検出
するとともに、アウトプットポート23を介してXYテーブ
ル駆動手段29およびビームスポットサイズ調整手段30に
制御信号を与える。表示器24はCPU21から出力されるメ
タリック製品1上の表面欠点情報を表示する。キーボー
ド25は各種データを入力するものである。XYテーブル駆
動手段29はXYテーブルをX方向およびY方向に駆動する
ものである。ビームスポットサイズ調整手段30は前述の
第2図に示したステッピングモータ9を駆動するもので
ある。
第8図はこの発明の一実施例の動作を説明するためのフ
ロー図であり、第9図は欠点の大きさとそのときの最適
ビーム径との関係を示す図であり、第10図はこの発明に
よる実験データを示す図であり、第11図ないし第13図は
フォトダイオードの受光出力波形を示す図である。
次に、第1図ないし第13図を参照して、この発明の一実
施例の具体的な動作について説明する。まず、CPU21は
アウトプットポート23を介してビームスポットサイズ調
整手段30に制御信号を与え、ビームスポットサイズを調
整する。すなわち、第6図に示すように、ビームスポッ
トサイズaが金属粒子11に対して少なくとも10倍となる
ような径に調整される。一般に、金属粒子11がアルミニ
ウム粒子であれば、その直径は5μmφないし50μmφ
であるので、その10倍として、たとえば500μmφとな
るように調整される。
ビームスポットサイズが調整されたことによって、レー
ザ光源2で発生されたレーザ光は集光レンズ3によって
集束され、メタリック製品1上で反射し、偏光子4を介
してフォトダイオード5によってその反射光が受光され
る。このフォトダイオード5の受光出力はA/Dコンバー
タ28に与えられ、2値化信号としてのディジタル信号に
変換される。このディジタル信号はインプットポート22
を介ししてCPU21に与えられる。CPU21はそのディジタル
信号を表示器24に表示させる。続いて、CPU21はアウト
プットポート23を介してXYテーブル駆動手段29に制御信
号を与える。
XYテーブル駆動手段29はXYテーブルをX方向に移動させ
る。そして、移動した位置における反射光がフォトダイ
オード5によって読取られ、上述の説明と同様にして、
2値化されたデータが表示器24に表示される。この動作
を繰返し、メタリック製品1のX方向の表面の欠点が順
次検出される。XYテーブル1がX方向の一端から他端ま
で駆動されると、今度はY方向に駆動され、そのY方向
の位置において、順次X方向の表面の欠点が検出され
る。
ここで、ビームスポットサイズと欠点径との関係につい
て説明する。この発明に基づいて、サンプルAとサンプ
ルBの欠点を検出するために、ビームスポットサイズを
変えて測定した結果を第10図に示す。まず、サンプルA
は塗布されているアルミニウム粒子の平均した径が10μ
mφであり、このようなアルミニウム粒子が比較的粗に
分布している。そして、ビームスポットサイズを100,30
0,500,1000,1500μmφに変化させて、800μmφ径の欠
点を検出できるかどうかを実験した。
その結果、ビームスポットサイズが300,500,1000μmφ
に選んだ場合に800μm径の欠点を検出することができ
た。特に、ビームスポットサイズを500μmφに選んだ
ときの検出出力は、欠点部があるときの出力Sと欠点部
がないときの出力Nとの比がS/N>3となり、最も良好
に欠点を検出することができた。また、ビームスポット
サイズを300,1000μmφに選んだときには、2<S/N≦
3となり、ビームスポットサイズが100,1500μmφの場
合には、S/N≦1となり、欠点部を検出することができ
なかった。
また、サンプルBは、アルミニウム粒子の径が10μmφ
であり、比較的密に分布していて、欠点が1100μmφで
あって、この場合にもビームスポットサイズを500μm
φに選んだときに、S/N>3となった。また、ビームス
ポットサイズを300,1000μmφに選んだときには、2<
S/N≦3となり、ビームスポットサイズを1500μmφに
選んだときには、1<S/N≦2となり、ビームスポット
サイズを100μmφに選んだときには、S/N≦1となっ
た。
上述の実験結果から、ビームスポットサイズを300μm
φないし1000μmφに選べば、アルミニウム粒子の分散
程度の如何にかかわらず、欠点を検出できることがわか
る。なお、第9図から明らかなように、欠点径が200μ
mφ以下になると、この発明では、欠点の検出ができな
くなる。また、大きな欠点を検出するにもかかわらず、
ビームサズをあまり小さくすると、不経済となるので、
検出しようとする欠点のサイズに応じて、ビームスポッ
トサイズを300μmφないし1000μmφの範囲内に選ぶ
のが好ましい。
上述のごとく、ビームスポットサイズを300μmφない
し1500μmφの範囲内に選んだとき、欠点部を良好に検
出できたが、その理由について、第11図ないし第13図を
参照して以下に説明する。
ビームスポットサイズを100μmφに選びかつ第1図に
示した偏光子4を挿入しない場合には、第11図に示すよ
うに、スパークリング効果のために、反射光強度が激し
く変動し、欠点部の信号が反射光強度の変動に埋もれて
しまい、検出することができない。次に、偏光子4を挿
入すると、第12図に示すように、反射光強度の変動は平
均されて、欠点部の信号は現われるが、メタリック製品
固有の光変動も現われており、結局光変動部分と欠点部
の信号の識別が困難である。これに対して、偏光子4を
挿入しかつビームスポットサイズを300μmφに選ぶ
と、第13図に示すように、反射光強度の変動がさらに平
均化され、欠点部の信号が顕著に現われる。
なお、上述の実施例では、A/Dコンバータ28によって受
光出力を単純二値化するようにしたが、浮動二値化、微
分した後二値化、統計演算して二値化するようにしても
よい。
[発明の効果] 以上のように、この発明によれば、光点が金属粒子に対
して十分大きくかつその光点内に多数の金属粒子が含ま
れるように光源からの光を集束してメタリック製品の被
検査面に照射し、被検査面上での反射光を、偏光子を通
して受光し、偏光の揺らぎに基づいて被検査面上の欠点
を検出するようにしたので、比較的単純な波形解析によ
り、高精度でかつ簡単に表面の欠点を検出することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の概念を説明するための図
である。第2図はビームスポットサイズ調整手段の一例
を示す図である。第3図および第4図はビームスポット
サイズを調整する方法の他の例を示す図である。第5図
はメタリック製品の断面を示す図である。第6図はメタ
リック製品上の金属微粒子と光スポットとの関係を示す
図である。第7図はこの発明の一実施例に含まれる波形
処理部の概略ブロック図である。第8図はこの発明の一
実施例の動作を説明するためのフロー図である。第9図
は欠点部の大きさとそのときの最適ビーム径との関係を
示す図である。第10図はこの発明による実験データを示
す図である。第11図ないし第13図はフォトダイオードの
受光出力波形を示す図である。 図において、1はメタリック製品、2はレーザ光源、3
は集光レンズ、4は偏光子、5はフォトダイオード、6
は波形処理部、7はレンズホルダ、8はフィーダスクリ
ュー、9はステッピングモータ、20はマイクロコンピュ
ータ、21はCPU、22はインプットポート、23はアウトプ
ットポート、24は表示器、25はキーボード、26はRAM、2
7はROM、28はA/Dコンバータ、29はXYテーブル駆動手
段、30はビームスポットサイズ調整手段を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属粒子が塗布されまたは混入されたメタ
    リック製品表面の欠点を検出する方式であって、 光点が前記金属粒子に比較して十分大きくかつその光点
    内に多数の金属粒子が含まれるように光源からの光を集
    束して、前記メタリック製品の被検査面に照射し、被検
    査面上での反射光を、偏光子を通して受光し、偏光の揺
    らぎに基づいて、該被検査面上の欠点を検出するように
    したことを特徴とする、メタリック製品の表面欠点検出
    方式。
JP62198430A 1987-08-07 1987-08-07 メタリック製品の表面欠点検出方式 Expired - Lifetime JPH0776751B2 (ja)

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JPS6441847A JPS6441847A (en) 1989-02-14
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JP2003042965A (ja) * 2001-05-11 2003-02-13 Byk Gardner Gmbh 反射体の特性を決定する装置及びその方法

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