(57)【要約】【課題】被測定物の表面に長い溝等の凹凸部がある場合の表面検査精度を向上させる。【解決手段】被測定物Ｗの凹凸部Ｗｅに直交するようにラインファイバ照明１０を配置し、被測定物Ｗからの反射光をラインセンサカメラ１１に入射させて画像信号を得る。凹凸部Ｗｅの斜面ではラインファイバ照明１０からの光の正反射光が少なくなるため、ラインファイバ照明１０の両側に複数の小型のファイバ照明１４、１５を設けて斜め方向から光を照射し、均一な照明による表面検査を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹凸部を有する被測定物の表面を検査する表面検査装置において、
前記被測定物の表面に対して第１の検査光を入射させる第１の光源と、
前記被測定物の表面に対して斜め方向から第２の検査光を入射させる第２の光源と、
前記第１及び前記第２の検査光を、前記被測定物によって反射させた反射光を検出する検出手段と、
前記検出手段の出力に基づく前記被測定物の画像を処理する画像処理装置と、
前記被測定物の前記凹凸部と残りの表面による前記反射光が均一になるように、前記第１及び前記第２の光源の相対位置及び光量をそれぞれ制御するための制御手段と、を有することを特徴とする表面検査装置。
【請求項２】
前記第１の光源はラインファイバ照明を有し、前記第２の光源は複数のファイバ照明を有することを特徴とする請求項１に記載の表面検査装置。
【請求項３】
前記凹凸部は、複数の溝を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の表面検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に長い溝等の凹凸部を持つ樹脂や硝子、金属製の被測定物に付着した異物やコーティング不良を検査するための表面検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ラインセンサを用いて検査をする場合、対象物の表面を均一に照明するために、特許文献１に開示されたように、ＬＥＤを多数並べて、被測定物の表面に均一な光をあてる構成等が知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２０２２９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、検査対象の表面がこの照明の長手方向と直交する方向に長い溝や山を有し、かつ、硝子やミラーのように光沢が強い検査対象では、ラインセンサの光軸に垂直な表面からの反射光は強く反射して帰ってくるが、溝等の斜面では反射光が弱くなる。そのため、検査領域全体で均一な映像信号を得ることができないといった問題点があった。
【０００５】
本発明は、表面に溝や山等の凹凸部を有する被測定物の表面検査を高精度で行うことのできる表面検査装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の表面検査装置は、凹凸部を有する被測定物の表面を検査する表面検査装置において、前記被測定物の表面に対して第１の検査光を入射させる第１の光源と、前記被測定物の表面に対して斜め方向から第２の検査光を入射させる第２の光源と、前記第１及び前記第２の検査光を、前記被測定物によって反射させた反射光を検出する検出手段と、前記検出手段の出力に基づく前記被測定物の画像を処理する画像処理装置と、前記被測定物の前記凹凸部と残りの表面による前記反射光が均一になるように、前記第１及び前記第２の光源の相対位置及び光量をそれぞれ制御するための制御手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
被測定物の平面部分を照射する第１の光源と、溝等の凹凸部の斜面を照射する第２の光源をそれぞれ独立して制御することで、全体を均一な光量で照射し、被測定物の画像信号を得ることができる。そのため、表面全体にわたって、一様な条件で欠陥の検出ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【０００９】
図１に示すように、表面に長い溝等の凹凸部Ｗｅがある被測定物Ｗの表面検出を行う表面検査装置は、凹凸部Ｗｅの長さ方向に直交するように被測定物Ｗの上に配置されたラインファイバ照明１０と、検出手段であるラインセンサカメラ１１と、を有する。また、ラインセンサカメラ１１の信号を画像処理する画像処理装置１２と、コンピュータ１３と、を備える。
【００１０】
第１の光源であるラインファイバ照明１０は、ラインセンサカメラ１１に平行な方向に長いライン状の第１の検査光を、被測定物Ｗの表面に対して照射するために、被測定物Ｗの上に配置される。
【００１１】
ラインファイバ照明１０の両側には、一対の第２の光源である小型のファイバ照明１４、１５が配置される。ファイバ照明１４、１５は、被測定物Ｗの凹凸部Ｗｅの斜面で正反射した反射光がラインセンサカメラ１１に入射するような、斜め方向から第２の検査光を入射させるため、ラインセンサカメラ１１の光軸に対して対称な位置に配置される。
【００１２】
ラインファイバ照明１０とその両側のファイバ照明１４、１５はそれぞれ独立して光量を調節することが可能である。また、ファイバ照明１４、１５は、ラインセンサカメラ１１の長さ方向に一直線上に複数並べて配置され、配置する角度等を独立に調整可能である。
【００１３】
制御手段であるコンピュータ１３によって、ラインファイバ照明１０及びファイバ照明１４、１５の光量及び角度等の相対位置を制御することで、被測定物Ｗの表面を検査するための均一な光（検査光）を照射することができる。
【００１４】
ファイバ照明１４、１５は、平行光線を放射する光源であって、被測定物Ｗの凹凸部Ｗｅの斜面の垂線に対してラインセンサカメラ１１の光軸と対称な角度から照明する。
【００１５】
従来では、検査対象の表面が照明の長手方向と直交する方向に長い溝や山を有し、かつ、硝子やミラーのように光沢が強い検査対象では、ラインセンサカメラの光軸と直交する表面からの反射光は強いが、検査対象の斜面の部分では反射光が弱くなっていた。その結果、検査領域全体で均一な映像信号を得ることができないという問題があった。本発明は、このような問題点を解決し、検査対象表面全体にわたって、一様な条件で欠陥の検出ができるため、光量変化の小さい欠陥に対する検出感度を向上させることができる。
【実施例１】
【００１６】
図１〜３は実施例１を説明するものである。被測定物Ｗは、表面に複数の長い溝又は山形状の凹凸部Ｗｅをもった細長い部材である。ラインセンサカメラ１１は、被測定物Ｗの長さ方向と直角の方向に配置したもので、結像レンズ１１ａを有し、検査対象である被測定物Ｗの表面の画像をラインセンサカメラ１１に結像させる。ラインファイバ照明１０は、ラインファイバ照明１０から照射された光が、被測定物Ｗの平面部又は山や溝の頂上部もしくは底部で正反射して結像レンズ１１ａに入射するような位置に配置されている。
【００１７】
一対の小型のファイバ照明１４、１５は、それぞれ、ファイバ先端にレンズが設けられていて強い指向性のある光を発生する。ラインファイバ照明１０と、ラインセンサカメラ１１の光軸の両側に複数ずつ配置された小型のファイバ照明１４、１５は、別々に輝度コントローラ１７、１８、１９を備え、それぞれ独立に照明輝度等を制御できる。ラインセンサカメラ１１からの画像信号は画像処理装置１２に入力され、ラインセンサカメラ１１の信号が２次元画像として信号処理され、被測定物Ｗの表面の状態を検知することができる。検出した信号はコンピュータ１３に出力され、図示しない上位生産ラインコントローラへ通信される。
【００１８】
検査対象である被測定物Ｗの表面は、図２に示すように、平らな平面部分だけでなく、凹凸部Ｗｅの山や溝のところに斜面が存在する。平面部分での正反射光Ｒ１は、平面部分に垂直に入射する入射光Ｌ１を反射するため、例えば同軸落射照明のような照明を用いることで明るい画像信号が得られる。しかしながら山のところや溝のところでは、山の頂上や溝の底の部分といった一部だけからの正反射光Ｒｅしか、平面と同様な反射は得られない。そのため、ライン状の照明だけを用いた場合に得られる信号波形は、図３（ａ）のグラフＡ１のようになり、左端の平面部分では明るい信号が得られるものの、斜面のところでは正反射光がないので暗くなる。このままでは検査対象の斜面部分に不良が存在した場合には検出信号が小さいので、欠陥の検出能力も小さくなる。
【００１９】
そこで、ファイバ照明１４、１５からの入射光Ｌ２により、溝等の左からと右からの両側から斜面を照明し、斜面での正反射光Ｒ２が結像レンズ１１ａに入射するように配置する。これにより、図３（ａ）のグラフＡ２、Ａ３で示すような斜面で反射する光による信号が得られる。グラフＡ２は左側のファイバ照明１４だけを点灯させたときのラインセンサ信号波形であり、グラフＡ３は右側のファイバ照明１５だけを点灯させたときのラインセンサ信号波形である。そこで、３方向からの照明を全て用いて、３つの光源の光量や角度等を調整することで、図３（ａ）のグラフＡ４のように、検査対象全体にわたって均一な反射光が得られるように制御する。このようにして、均一な条件の検出信号が得られる。
【００２０】
ここで検査対象の表面に、例えば図２のＣで示すような異物があった場合、異物で正反射光が遮られるために、図３（ｂ）に示すようなラインセンサ信号波形になる。グラフＢ１はラインファイバ照明１０だけを用いたときの波形であり、グラフＢ２は左側のファイバ照明１４だけを用いたときの波形、そして、グラフＢ３は右側のファイバ照明１５だけを用いたときのラインセンサ信号波形である。そして３方向からの照明を全て用いると、グラフＢ４のように異物Ｃのところだけ暗く、他の良品部分は一様な明るさの画像信号が得られるので、異物検出能力が向上する。
【００２１】
なお、図１（ａ）の配置を側面からみると、（ｂ）に示すように、ラインファイバ照明１０は、検査対象の平面の垂線に対し、ラインセンサカメラ１１の光軸と対象な位置に配置され、正反射光が結像レンズ１１ａに入るようになっている。また、ラインファイバ照明１０の両側に配置した小型のファイバ照明１４、１５は、検査対象の斜面の正反射が結像レンズ１１ａに入る位置に配置されているので、ラインファイバ照明１０よりも大きい角度に配置してある。
【００２２】
また、図示しない固定手段により、レンズつきの小型のファイバ照明１４、１５はそれぞれ角度を独立して調整することができる。これは円柱に任意の角度で固定してもよく、回転ステージ等で高精度に固定してもよい。そして照射される指向性のある光線が検査対象で正反射して、効率よく結像レンズ１１ａに入射するように角度を設定する。
【００２３】
第２のラインファイバ照明２０は、正反射光が結像レンズ１１ａに入らない位置に寝かせて設置してある。これは、検査対象の表面に存在する散乱物体を明るい画像信号として検出するための光源である。
【実施例２】
【００２４】
図４は実施例２を示す。本実施例は、実施例１の複数の小型のファイバ照明１４、１５の代わりに、被測定物Ｗに平行光を照射する平行光源３４、３５で左右から照明する。この光は被測定物Ｗの凹凸部Ｗｅの斜面で正反射して、結像レンズ１１ａに入射し、ラインセンサカメラ１１に結像する。
【００２５】
この構成においても、実施例１と同様に、検査対象の表面にライン照明の長手方向と直交する方向の長い溝や山があり、かつ、硝子やミラーのように光沢が強い場合でも、検査領域全体にわたって、一様な光量レベルの信号が得られる。一様な条件で欠陥の検出ができるため、光量変化の小さい欠陥に対する検出感度を向上させることができる。
【実施例３】
【００２６】
図５は実施例３を示す。本実施例は、被測定物Ｗを点光源４４、４５で左右から照明する。点光源４４、４５は、検査範囲全体にわたって照明角度が一定とみなせるように、検査対象と光源の距離を離して配置する。点光源４４、４５からの光は被測定物Ｗの凹凸部Ｗｅの斜面で正反射して、結像レンズ１１ａに入射し、ラインセンサカメラ１１に結像する。
【００２７】
この構成においても、実施例１と同様に、検査対象の表面にライン照明の長手方向と直交する方向の長い溝や山があり、かつ、硝子やミラーのように光沢が強い検査対象でも、検査領域全体にわたって、一様な光量レベルの信号が得られる。一様な条件で欠陥の検出ができるため光量変化の小さい欠陥に対する検出感度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施例１を示すもので、（ａ）は表面検査装置の光学系を示す図であり、（ｂ）は（ａ）を側面からみた図である。
【図２】検査対象の凹凸部に対する検査光の反射を説明する図である。
【図３】ラインセンサカメラの出力を示すもので、（ａ）は正常部分のラインセンサ信号波形を説明するグラフ、（ｂ）は異物が存在するときのラインセンサ信号波形を説明するグラフである。
【図４】実施例２の光学系を示す図である。
【図５】実施例３の光学系を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０    ラインファイバ照明
１１    ラインセンサカメラ
１１ａ    結像レンズ
１２    画像処理装置
１３    コンピュータ
１４、１５    ファイバ照明
３４、３５    平行光源
４４、４５    点光源
【図１】
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【図２】
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【図３】
2009222614.tif 000005
【図４】
2009222614.tif 000006
【図５】
2009222614.tif 000007