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公開番号2021063714
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210422
出願番号2019188353
出願日20191015
発明の名称欠陥検出装置
出願人個人
代理人個人
主分類G01N 21/88 20060101AFI20210326BHJP(測定;試験)
要約【課題】表面にヘアラインが生じている被検査体の表面欠陥を確実に検出できる欠陥検出装置を提供する。
【解決手段】平行光照射手段は、光源1と、当該光源1からの射出光を入射させる板状のフィルタ部材2とで構成され、フィルタ部材2は、非透光性の板面に等間隔で円形の透光領域21を複数形成するとともにその板厚h1を透光領域21の幅d1の1.3倍〜5倍とする。平行光照射手段は、円形断面の複数の平行光の光束を等間隔で被検査体4の表面に照射する。被検査体4表面での反射光が撮像手段に入射し、干出手段6は、撮像された画像中の明暗変化の滲みや変形を抽出することで被検査体4表面の欠陥を検出する。
【選択図】 図1
特許請求の範囲【請求項1】
同一断面の複数の平行光の光束を等間隔で被検査体の表面に照射する平行光照射手段と、前記被検査体の表面で反射された平行光によって生じた画像を撮像する撮像手段と、当該撮像手段で撮像された前記画像中の明暗変化の滲みや変形を抽出することにより前記被検査体の表面の欠陥を検出する検出手段を備える欠陥検出装置。
続きを表示(約 290 文字)【請求項2】
前記平行光照射手段を、光源と、当該光源からの射出光を入射させる板状のフィルタ部材とで構成し、前記フィルタ部材は、非透光性の板面に等間隔で同形の透光領域を複数形成するとともにその板厚を前記透光領域の幅の1.0倍〜20倍、好ましくは1.2倍〜5倍とし、前記射出光を前記透光領域に通過させて前記同一断面の複数の平行光の光束を形成するものである請求項1に記載の欠陥検出装置。
【請求項3】
前記光源は拡散光源である請求項2に記載の欠陥検出装置。
【請求項4】
前記フィルタ部材の透光領域は円形である請求項2又は3に記載の欠陥検出装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は被検査体の表面に生じた欠陥を検出する欠陥検出装置に関するものである。
続きを表示(約 4,200 文字)【背景技術】
【0002】
被検査体表面の凹状や凸状の欠陥を検出する方法としては、透光領域と非透光領域を交互に規則正しく配列したフィルタ部材を使用し、光源から発した光をフィルタ部材に通して被検査体の表面に照射する。被検査体の表面に欠陥が生じている場合には照射画像を撮像した撮像画像における明暗変化の度合いを抽出することによって当該欠陥を検出することができる。その一例は例えば特許文献1に示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2001−21332
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、被検査体が圧延加工された鋼板やアルミ板の場合にはその表面に加工時に微細な線状の凹凸(ヘアライン)が生じて表面粗度が大きくなっている。ヘアライン自体はその凹凸高さが0.05mm程度であり欠陥にはならないが、このヘアラインがあることによって被検査体の表面が粗くなっているため、従来のフィルタ部材では欠陥検出が良好に行えないという問題があった。
【0005】
その一例を図5に示す。ここで使用したフィルタ部材7は厚さ0.2mmの非透光フィルム材7に透光領域71を有する角型格子を印刷したもので、四角の透光領域71とこれに隣接する一定幅の非透光領域72が規則的に形成されている。光源から発した拡散光をフィルタ部材7に通して被検査体たる圧延加工後の鋼板に照射しその照射画像を撮像すると、図6に示すように、ヘアラインの方向へ延びる格子線(図の左右方向)が薄くなってしまっており、これによって照射画像の明暗変化の滲みや変形の程度が正確に捉えられず、欠陥検出が妨げられる。
【0006】
そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、ヘアライン等によって表面粗度が大きくなっている被検査体の表面欠陥を確実に検出できる欠陥検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために、本第1発明では、同一断面の複数の平行光の光束を等間隔で被検査体(4)の表面に照射する平行光照射手段(1,2)と、前記被検査体(4)の表面で反射された平行光によって生じた画像を撮像する撮像手段(5)と、当該撮像手段(5)で撮像された前記画像中の明暗変化の滲みや変形を抽出することにより前記被検査体(4)の表面の欠陥を検出する検出手段(6)を備える。なお、ここで平行光とは完全な平行光(拡散成分がゼロ)を意味するものではなく、欠陥検出に必要な十分な平行成分を拡散成分に比して有する光をいう。
【0008】
本第1発明においては、被検査体の表面に平行光の光束を等間隔で照射するから、被検査体の表面粗度がヘアライン等で大きくなっていても被検査体表面の凹凸による光の散乱は小さく抑えられる。この結果、欠陥がある場合の当該欠陥での光の散乱により生じる、撮像された画像中の明暗の滲みや変形が確実に検出される。
【0009】
本第2発明では、前記平行光照射手段を、光源(1)と、当該光源(1)からの射出光を入射させる板状のフィルタ部材(2)とで構成し、前記フィルタ部材(2)は、非透光性の板面に等間隔で同形の透光領域(21)を複数形成するとともにその板厚(h1)を前記透光領域(21)の幅(d1)の1.0倍〜20倍、好ましくは1.2倍〜5倍とし、前記射出光(1a)を前記透光領域(21)に通過させて前記同一断面の複数の平行光(2a)の光束を形成するものである。なお、上記下限を下回ると本発明の効果が得られなくなり、一方、上記上限を上回ると製造の困難性が増す割には本発明の効果の大きな伸びは見られなくなる。
【0010】
本第2発明によれば、簡易な構造で平行度の高い平行光を生成することができる。
【0011】
本第3発明では、前記光源(1)は発散光源である。
【0012】
本第3発明によれば、発散光源を使用して平行光を生成できるから、欠陥検出装置を安価に実現できる。
【0013】
本第4発明では、前記フィルタ部材(2)の透光領域(21)は円形である。
【0014】
本第4発明によれば、透光領域を円形としたから、透光領域の形成が容易であるとともに、透光領域の縁部における光の回折がある程度生じても全周で均等であるから、良質な平行光の光束が得られる。
【0015】
上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を参考的に示すものである。
【発明の効果】
【0016】
以上のように、本発明の欠陥検出装置によれば、表面にヘアラインが生じている被検査体の表面欠陥を確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
欠陥検出装置の全体構成を示す概略側面図である。
フィルタ部材の平面図と当該平面図のA−A線に沿ったその断面図である。
表面欠陥の無い鋼板表面の照射画像である。
表面欠陥の有る鋼板表面の照射画像である。
従来のフィルタ部材の部分平面図である。
従来の鋼板表面の照射画像である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
なお、以下に説明する実施形態はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が行う種々の設計的改良も本発明の範囲に含まれる。
【0019】
図1は欠陥検出装置の全体構成を示す概略側面図である。欠陥検出装置は面光源1を備え、当該面光源1から水平に出力される拡散射出光1aはフィルタ部材2を経てハーフミラー3に入射し、ここで下方へ反射させられて被検査体たる圧延後のヘアラインを生じた鋼板4に入射する。入射光は鋼板4面で上方へ反射され、ハーフミラー3を通過してその上方に位置する撮像手段5の集光レンズ51を経て撮像素子52上に入射する。反射光の入射により、撮像素子52にはフィルタ部材2の画像が結像する。
【0020】
フィルタ部材2の一例を図2に示す。本実施形態ではフィルタ部材2は一定厚h1の非透光性の板体で、その板面には等間隔で透光領域たる同形円形の貫通穴21が形成されている。各貫通穴21の径d1は検出すべき鋼板4面の凹状欠陥ないし凸状欠陥D(図1参照)の最大幅に応じて決定される。フィルタ部材2の板厚h1は貫通穴21の径d1の1.0倍〜20倍とするのが良く、より好ましくは1.2倍〜5倍とするのが良い。また、本実施形態では隣り合う貫通穴の間隔h2は貫通穴の径d1と等しくしてある。このようなフィルタ部材2の一例は、貫通穴21の径d1が0.2mm、板厚h1が0.8mmである。
【0021】
このようなフィルタ部材2を使用すると、面光源1からの拡散射出光1aはフィルタ部材2の貫通穴21を通過した後は平行射出光2aとなる。そして、このような平行射出光2a(図1)を、へアラインを生じた表面欠陥の無い鋼板4に入射させて、その反射光4aを集光レンズ51で撮像素子52に結像させると、撮像素子52で得られる画像には、図3に示すように、ヘアラインが延びる方向と直交する方向(図3の上下方向)へへアラインでの光の散乱によると思われるやや明るい帯状滲み域Zは生じるものの、フィルタ部材2の板面に形成された貫通穴21の形状や配置が良く保たれた高輝度領域を有する格子模様Lが生じる。
【0022】
図4には、このような欠陥検出装置を使用して凸状欠陥D(図1参照)のある鋼板4面を撮像して得られた画像を示す。図4より明らかなように、格子模様Lは滲んで大きく崩れる。そこで、この格子模様Lの崩れを検出手段6(図1)で画像処理し検出することによって欠陥の存在を確実に検出することができる。なお、この画像処理の際に、欠陥の無い場合の照射画像をテンプレート画像としてこれとの差分画像を得るような手法を用いると、より正確な欠陥検出ができる。
【0023】
(その他の実施形態)
上記フィルタ部材の貫通穴は円形である必要は無く、四角等の角形や細長いスリット形、あるいはそれ以外の形状であっても良い。なお、隣り合う貫通穴の間隔はほぼ貫通穴の径と同じとするが、貫通穴を通過した光が穴縁で回折して、照射画像の高輝度領域が実際の穴径よりも大きくなることがあるから、これを考慮して貫通穴の径(あるいは幅)を隣り合う貫通穴の間隔よりもやや小さくして、照射画像上の高輝度領域の最大幅が、隣り合う高輝度領域の間隔と同じになるようにすると良い。
【0024】
上記実施形態では光源からの拡散射出光をフィルタ部材の貫通穴に入射させて平行光にした後に射出させるようにしたが、フィルタ部材を使用せず、同一断面の複数の平行光の光束を等間隔で被検査体の表面に照射できる光源を使用しても良い。また、光源から平行射出光を出力してこれをフィルタ部材の貫通穴に入射させるようにすれば、さらに平行度の高い(すなわち拡散度の低い)平行光を鋼板面に照射することができる。
【0025】
なお、被検査体は鋼板に限られず、他の金属板であっても良く、さらに被検査体の材料は金属に限られない。また板体に限られず立体でも良い。被検査体は圧延に限らず、鍛造、鋳造等によって製造されたものでも良く、また塗装品であっても良い。
また、被検査体の表面に油膜等の透明液の液膜を塗布等によって形成すると、被検査体表面での光の散乱が抑えられてその反射率(正反射率)が向上する結果、表面欠陥のさらに良好な検出を行うことができる。
被検査体の表面欠陥は上記実施形態で説明した凸状や凹状の点状欠陥以外に面状の欠陥や線状の欠陥であっても良い。
【符号の説明】
【0026】
1…光源、1a…射出光、2…フィルタ部材、2a…平行光、21…透光領域。

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