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JP2001281155A - Line inspection device for metal surface defect - Google Patents

Line inspection device for metal surface defect

Info

Publication number
JP2001281155A
JP2001281155A JP2000090123A JP2000090123A JP2001281155A JP 2001281155 A JP2001281155 A JP 2001281155A JP 2000090123 A JP2000090123 A JP 2000090123A JP 2000090123 A JP2000090123 A JP 2000090123A JP 2001281155 A JP2001281155 A JP 2001281155A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
metal surface
line sensor
reflection light
line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000090123A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Fujii
仁 藤居
Sumio Sakai
寿美雄 酒井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyowakiden Industry Co Ltd
Original Assignee
Kyowakiden Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyowakiden Industry Co Ltd filed Critical Kyowakiden Industry Co Ltd
Priority to JP2000090123A priority Critical patent/JP2001281155A/en
Publication of JP2001281155A publication Critical patent/JP2001281155A/en
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent deterioration in detection accuracy by uniformly illuminating an illumination spot line of a specified width on a metal surface with an equal amount of light for every part to avoid irregular illumination. SOLUTION: Condensing lenses 13 or condensing reflectors 14 are disposed on an optical path between a halogen lamp 9 and the metal surface, a surface 5 of an extruded aluminum section. The lenses 13 or the reflectors 14 condense a light flux emitted from a light source, the lamp 9, into a uniform light flux having a specified width, emit it to the surface 5, and focus regular reflection light therefrom to a point. A line sensor 10 is provided for highly resolving the reflection light flux of a specified width reflected by the surface 5 of the aluminum section. A focusing lens 11 for focusing the reflection light flux of the specified width onto the line sensor 10 is disposed on an optical axis on which the reflection light flux of the specified width is focused to the point between the line sensor 10 and the metal surface.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、金属表面例えばア
ルミ押出形材の表面に発生する欠陥を光学的手法を用い
て検知する金属表面欠陥ライン検査装置に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a metal surface defect line inspection apparatus for detecting defects generated on a metal surface, for example, the surface of an extruded aluminum material by using an optical method.

【0002】[0002]

【従来の技術】アルミ押出形材はサッシなどの建材とし
て幅広く利用されており、断面形状が複雑化するだけで
なく、表面仕上げも色や光沢を変えるなど、様々な仕様
のものが開発され、量産されている。アルミ押出工程で
は、ビレットと呼ばれるアルミ素材を加熱し、押出機を
通して所定の形状を作っているが、この形を決めるダイ
スという型枠を通るときに、アルミ表面に細かい傷が発
生することがある。この傷は次のアルマイト加工や着色
工程に入って、初めて光沢や着色むらとなり、クレーム
の対象になる。このような欠陥が発生すると、そのロッ
ト全部をもう一度全部作り直すことになり、アルミ形材
メーカーは大きな経済的、時間的損失を被っていた。
2. Description of the Related Art Extruded aluminum materials are widely used as building materials such as sashes, and not only have their cross-sections become more complex, but they have also been developed in various specifications, such as changing the color and gloss of the surface finish. Mass-produced. In the aluminum extrusion process, an aluminum material called a billet is heated and formed into a predetermined shape through an extruder.Small scratches may occur on the aluminum surface when passing through a die frame that determines this shape . Only after entering the next alumite processing and coloring step, the flaw becomes glossy and uneven coloring and becomes a subject of claims. When such a defect occurs, the entire lot must be re-created again, and aluminum section manufacturers have suffered significant economic and time losses.

【0003】アルミ押出形材の表面欠陥検査は、未だに
目視検査に頼っており、各押出機械の側に1名ずつ製品
検査をするベテランが張り付いているが、それでも判定
には個人差があり、傷が微細になるほど見落としが発生
し易い。また現状のような押出工程終了後の抜き取り検
査では、欠陥が見つかったとしても作り直しは避けられ
ず、工程開始初期の段階でインライン検査をしない限
り、生産性向上には寄与しない。近年アルミ形材表面の
品質管理が重要視され始めたにもかかわらず、その欠陥
検査技術のFA化、IT化は、全く未開拓の分野として
残っていた。
[0003] Inspection of the surface defects of extruded aluminum bars still relies on visual inspection, and there is a veteran who performs a product inspection one by one on each extruding machine side. In addition, oversight is more likely to occur as the scratches become finer. Also, in the current sampling inspection after the end of the extrusion process, even if a defect is found, re-creation is inevitable, and unless an in-line inspection is performed at an early stage of the process, it does not contribute to an improvement in productivity. Despite the recent emphasis on quality control of the surface of aluminum profiles, the use of FA and IT in defect inspection techniques has remained as an unexplored field.

【0004】従来の金属表面欠陥検出技術を大別する
と、接触法と非接触法に分けられる。前者は触針式に代
表される古典的な方法で、アルミのような柔らかい素材
に対しては、表面を逆に傷つけるため利用できない。後
者には光沢計や、レーザー計測ハンドブック(平成5年
9月25日発行:発行所:丸善株式会社)に記載されてい
るレーザー散乱を利用した表面欠陥検査法(例えば、川
鉄技法,18,No2,p.115(1986),鉄と
鋼、70,No.9(1986)等)があるが、いずれ
も測定スポットが小さいため、形材全体を調べるには何
らかの走査手段が必要になる。また散乱光の分布範囲を
二次元で測定する方式では、解析に時間を要するなど、
インライン検査を実現するには新しい手法を開発する必
要であった。
[0004] Conventional metal surface defect detection techniques can be roughly classified into a contact method and a non-contact method. The former is a classic method represented by the stylus type, and it cannot be used for soft materials such as aluminum because the surface is damaged in reverse. The latter include a gloss meter and a surface defect inspection method using laser scattering described in a laser measurement handbook (issued on September 25, 1993 by Maruzen Co., Ltd.) (for example, Kawatetsu technique, 18, No. 2). , P. 115 (1986), iron and steel, 70, No. 9 (1986)). However, since all the measurement spots are small, some kind of scanning means is required to examine the entire profile. In the method of measuring the distribution range of scattered light in two dimensions, analysis takes time,
To implement in-line inspection, a new method had to be developed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】一般的なアルミ形材
は、幅が5〜20cm程度まであり、その中に肉眼で微
かに見分けられる数10ミクロンのダイスマークを検知
するには、高い空間分解能が必要になる。また実際の工
程で機械から押し出される形材の速度は毎秒1mにも達
するので、相当速い信号処理技術が必要とされる。これ
らの課題を克服できて、初めてインライン検査が可能に
なる。
A general aluminum profile has a width of about 5 to 20 cm, and a high spatial resolution is required to detect a dice mark of several tens of microns that can be discerned by the naked eye. Is required. In addition, since the speed of a profile extruded from a machine in an actual process reaches as much as 1 m per second, a considerably high-speed signal processing technique is required. Only when these problems can be overcome, in-line inspection becomes possible.

【0006】インライン検査を視野に入れる場合は、非
接触測定、高速処理が可能な光学的手法が最適である。
目視検査では、アルミの表面を観察しながら、遠方にあ
る光源の像が明るく反射して見えていれば表面は平滑で
あり、暗い筋状のラインが見えればそこに傷があると判
断する。これは金属が粗面化することによって、正反射
光(鏡面反射光とも呼ぶ)の光量が低下する現象を利用
している。
In view of the field of in-line inspection, an optical method capable of non-contact measurement and high-speed processing is optimal.
In the visual inspection, while observing the surface of the aluminum, if the image of the distant light source is brightly reflected and seen, the surface is determined to be smooth, and if a dark streak-like line is seen, it is determined that there is a scratch there. This utilizes a phenomenon in which the amount of specularly reflected light (also referred to as specularly reflected light) decreases due to the roughening of the metal.

【0007】この手法をFA化するために、押出形材に
よる光散乱現象をもう少し詳しく調べよう。図1のよう
に平行光束1で金属表面2を入射角θで照明し、正反射
方向(反射角θ)に置いたスクリーン3上に投影される
スポットの光量分布を考える。図1のように金属表面2
がほとんど平滑な鏡面に近い場合は、スクリーンの中心
付近に正反射による小さなスポット4が生じる。また図
のx、y軸上の光強度分布は、それぞれ図2(a) 、(b)
のように変化する。光強度分布の強度絶対値の目安とな
る光強度分布の高さが低くなる。
[0007] In order to make this method FA, the light scattering phenomenon by the extruded material will be examined in more detail. As shown in FIG. 1, a parallel light flux 1 illuminates a metal surface 2 at an incident angle θ, and considers a light amount distribution of a spot projected on a screen 3 placed in a regular reflection direction (reflection angle θ). Metal surface 2 as shown in FIG.
Is nearly a smooth mirror surface, a small spot 4 is generated near the center of the screen due to regular reflection. The light intensity distributions on the x and y axes in the figure are shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), respectively.
It changes like The height of the light intensity distribution, which is a measure of the absolute value of the light intensity distribution, decreases.

【0008】これに対し、図3のようにアルミ押出形材
5を照明すると、押出方向(y軸)と直角方向(x軸)
に発生した細かい表面の凹凸により、正反射光のスポッ
ト4の周囲にx軸方向に伸びた散乱光によるスポット6
が現れる。この時のx、y軸方向の光強度分布は図4
(a) 、(b) のようになり、方向の断x軸面では、散乱光
は金属表面5の凸凹に対応して原点付近の強いピークと
広く分布した裾野の二つの成分が重なったものになる。
また押出方向にはほとんど凹凸がないため、y軸方向に
は光束は広がらず、図1に示した金属表面2と同様なほ
とんど平滑な鏡面に近い正反射成分のみによるシャープ
なピークが現れる。表面に傷のない良品の場合は、通常
このような光量分布になる。
On the other hand, when the aluminum extrusion 5 is illuminated as shown in FIG. 3, a direction (x-axis) perpendicular to the extrusion direction (y-axis) is obtained.
Spots 6 caused by scattered light extending in the x-axis direction around the spot 4 of specularly reflected light due to the fine surface irregularities generated
Appears. The light intensity distribution in the x and y axis directions at this time is shown in FIG.
As shown in (a) and (b), on the x-axis plane of the direction, the scattered light overlaps the two components of the strong peak near the origin and the widely distributed base corresponding to the unevenness of the metal surface 5. become.
Further, since there is almost no unevenness in the extrusion direction, the light flux does not spread in the y-axis direction, and a sharp peak due to only a specular reflection component close to an almost smooth mirror surface similar to the metal surface 2 shown in FIG. 1 appears. In the case of a non-defective product having no scratch on the surface, such a light amount distribution is usually obtained.

【0009】これに対し図5のように、アルミ表面にダ
イスマークと呼ばれる深い傷7が入った場合は、この場
所で光が散乱され(すなわち傷が、x、y軸上に2 次元
状に存在するので、図3での傷の無いx軸で観察され
た)正反射光のスポットは消え、図のように散乱光のス
ポット6だけになる。また図6(a) 、(b) のように、
x、y軸方向の分布についても中心の正反射ピークは消
滅するのが解る。図6(a)と図6(b) の散乱光分布の広
がりの違いはx軸方向の傷の幅がy軸方向の傷の幅より
広いから、それに対応して図6(a) の散乱光分布の裾の
は広がるためである。
On the other hand, as shown in FIG. 5, when a deep flaw called a dice mark is made on the aluminum surface, light is scattered at this location (that is, the flaw is two-dimensionally formed on the x and y axes). Because of its presence, the specularly reflected light spot (observed on the flawless x-axis in FIG. 3) disappears, leaving only the scattered light spot 6 as shown. As shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b),
It can be seen that the center regular reflection peak disappears in the distribution in the x and y axis directions. The difference in the spread of the scattered light distribution between FIG. 6A and FIG. 6B is that the width of the flaw in the x-axis direction is wider than the width of the flaw in the y-axis direction. This is because the tail of the light distribution is widened.

【0010】また図7のようにアルミ表面にストリーク
8が発生すると、この部分は押出方向に粗面化している
ので、スクリーン上には正反射光のスポットは発生せ
ず、散乱光のスポット6だけになる。散乱光の分布も図
8(a) 、(b) のように、x、y軸両方に広がったものに
なる。図8(a)と図8(b)の散乱光分布の広がりが全く同じ
なのは, 図6で説明したと同じ理由である。即ち、図8
の場合はx軸y軸方向の傷の幅が同じだからである。
When a streak 8 is formed on the aluminum surface as shown in FIG. 7, this portion is roughened in the extrusion direction, so that no spot of specular reflection light is generated on the screen, and a spot of scattered light 6 is formed. Only. The distribution of the scattered light also spreads in both the x and y axes as shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b). The spread of the scattered light distribution in FIGS. 8A and 8B is exactly the same for the same reason as described with reference to FIG. That is, FIG.
This is because the width of the flaw in the x-axis and y-axis directions is the same in the case of (1).

【0011】目視で表面欠陥を検査するときも、このよ
うな光散乱の特性を利用しており、遠くにある光源をア
ルミ表面に映し、傷によって光が散乱し、正反射光が減
衰して、暗くなる度合いを判断基準にしている。図9の
ように光源のハロゲンランプ9からの光を、適当な角度
θで形材表面に向かって一様に照明し、その正反射方向
に置いた高分解能のラインセンサ10でアルミ表面を観
察しながら、傷による正反射光の窪みを検知すればよ
い。
When inspecting a surface defect visually, such a light scattering characteristic is utilized. A distant light source is projected on an aluminum surface, light is scattered by a scratch, and regular reflection light is attenuated. The degree of darkening is used as a criterion. As shown in FIG. 9, light from a halogen lamp 9 as a light source is uniformly illuminated at an appropriate angle θ toward the profile surface, and an aluminum surface is observed with a high-resolution line sensor 10 placed in the regular reflection direction. It is only necessary to detect the depression of the specular reflection light due to the scratch.

【0012】ただし図9のように、ハロゲンランプ9か
ら広がってくる光束でアルミ押出形材表面5を照射する
と、光束の中心部分は正反射して結像レンズ11を通過
するが、照射スポットライン12の周辺を照明して正反
射した光は、レンズ11を通過しない。従ってこのよう
な光源を用いた場合は、ラインセンサの出力信号は図1
0のように中心は高いが、両端では低くなり、検出精度
が落ちてしまう。
However, as shown in FIG. 9, when the aluminum extruded material surface 5 is illuminated with the light beam spread from the halogen lamp 9, the central portion of the light beam is specularly reflected and passes through the imaging lens 11, but the irradiation spot line Light that illuminates the periphery of the mirror 12 and is specularly reflected does not pass through the lens 11. Therefore, when such a light source is used, the output signal of the line sensor is as shown in FIG.
Although the center is high like 0, it is low at both ends, and the detection accuracy decreases.

【0013】本発明は、上記のような課題に鑑み、その
課題を解決すべく創案されたものであって、その目的と
するところは、金属表面の所定幅の照射スポットライン
に同一光量を均等に照射して照射むらを回避して検出精
度が低下するのを防ぐことのできる金属表面欠陥ライン
検査装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has been made in order to solve the problems. It is an object of the present invention to make the same light amount uniform on an irradiation spot line having a predetermined width on a metal surface. It is an object of the present invention to provide a metal surface defect line inspection apparatus capable of avoiding irradiation unevenness and preventing a decrease in detection accuracy.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、この発明は、光源からの放射光束を所定幅を有す
る均等光束に集束して金属表面に放射し且つその正反射
光を一点に結像させる集光レンズ又は集光反射鏡を光源
と金属表面との間の光路上に配置し、金属表面で反射し
た所定幅の正反射光束を高分解するラインセンサを設
け、ラインセンサと金属表面との間の正反射光を一点に
結像させる光軸上に、所定幅の正反射光束をラインセン
サ上に結像する結像レンズを配置した手段よりなるもの
である。
In order to achieve the above object, the present invention converges a light beam emitted from a light source into a uniform light beam having a predetermined width, radiates the light beam on a metal surface, and specularly reflects the light at one point. A condensing lens or a condensing reflector for forming an image is arranged on the optical path between the light source and the metal surface, and a line sensor for highly resolving a regular reflection light beam having a predetermined width reflected on the metal surface is provided. The optical system comprises means for arranging an image forming lens for forming an image of a specularly reflected light beam having a predetermined width on a line sensor on an optical axis for forming an image of the specularly reflected light from the metal surface at one point.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】即ち、前記のような欠点を克服す
るために、図11,図13のような光学系を考案した。
図において、光源としての例えばハロゲンランプ9と金
属表面としての例えばアルミ押出形材表面5との間の光
路上には、集光レンズ13(図11参照)又は集光反射
鏡14(図13参照)が配置されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In other words, in order to overcome the above-mentioned drawbacks, an optical system as shown in FIGS. 11 and 13 has been devised.
In the drawing, a condenser lens 13 (see FIG. 11) or a condenser reflector 14 (see FIG. 13) is provided on an optical path between, for example, a halogen lamp 9 as a light source and an extruded aluminum material surface 5 as a metal surface. ) Is arranged.

【0016】集光レンズ13又は集光反射鏡14は、光
源としての例えばハロゲンランプ9からの放射光束を所
定幅を有する均等光束に集束して金属表面としての例え
ばアルミ押出形材表面5に放射し且つその正反射光を1
点に結像させる位置に配置される。
The condensing lens 13 or the condensing reflector 14 converges a luminous flux from, for example, a halogen lamp 9 as a light source into a uniform luminous flux having a predetermined width and radiates the luminous flux on, for example, an extruded aluminum material surface 5 as a metal surface. And the specularly reflected light
It is arranged at a position where an image is formed on a point.

【0017】光源からアルミ押出形材表面5の幅方向に
放射される放射光は、集光レンズ13又は集光反射鏡1
4によって、所定幅を有する均等光束つまり同一の光量
に変換されて、例えばアルミ押出形材表面5の全幅の範
囲の照射スポットライン12上に照射されて、照射スポ
ットライン12上での照射むらが回避される。
The radiated light radiated from the light source in the width direction of the extruded aluminum material surface 5 is collected by the condenser lens 13 or the condenser reflector 1.
4, the light beam is converted into a uniform light beam having a predetermined width, that is, the same light amount, and is irradiated onto, for example, an irradiation spot line 12 in the entire width range of the extruded aluminum material surface 5, and irradiation unevenness on the irradiation spot line 12 is reduced. Be avoided.

【0018】さらに、光源からアルミ押出形材表面5の
幅方向に放射される放射光は、集光レンズ13又は集光
反射鏡14によって、アルミ押出形材表面5の全幅の照
射スポットライン12上で反射した後に、一点に結像さ
れる。この一点には後述の結像レンズが配置されてい
る。
Further, the radiated light emitted from the light source in the width direction of the extruded aluminum surface 5 is condensed by a condenser lens 13 or a condensing reflector 14 onto an irradiation spot line 12 having the entire width of the extruded aluminum surface 5. After being reflected by, an image is formed at one point. An imaging lens described later is disposed at this point.

【0019】この場合において、集光レンズ13を使用
する場合には、光源はアルミ押出形材表面5の上方の空
間に配置され、又集光レンズ13は上方の光源とアルミ
押出形材表面5との間の空間に配置される。
In this case, when the condensing lens 13 is used, the light source is disposed in a space above the surface 5 of the extruded aluminum member, and the condensing lens 13 is disposed between the light source above and the surface 5 of the extruded aluminum member 5. And the space between them.

【0020】また、集光反射鏡14使用する場合には、
光源はアルミ押出形材表面5の上方の空間以外の位置、
例えば上部側方やアルミ押出形材表面5と同じ高さにも
配置可能となり、光源の配置位置の自由度が高まる。
Further, when the condensing reflector 14 is used,
The light source is located at a position other than the space above the aluminum extrusion surface 5,
For example, it can be arranged at the upper side or at the same height as the surface of the extruded aluminum material 5, and the degree of freedom of the arrangement position of the light source is increased.

【0021】ラインセンサ10は、金属表面例えばアル
ミ押出形材表面5で反射した所定幅の正反射光束を高分
解能する機器で、アルミ押出形材表面5の上方に例えば
アルミ押出形材表面5の幅方向に平行に設けられてい
る。
The line sensor 10 is a device for performing high-resolution specular reflection light of a predetermined width reflected on a metal surface, for example, the aluminum extruded profile surface 5, and above the aluminum extruded profile surface 5, for example. It is provided in parallel with the width direction.

【0022】また、ラインセンサ10と金属表面として
の例えばアルミ押出形材表面5との間の正反射光を一点
に結像させる光軸上には、所定幅の正反射光束をライン
センサ10上に結像する結像レンズ11が配置されてい
る。結像レンズ11は上方のラインセンサ10とアルミ
押出形材表面5との間の空間に配置される。
On the optical axis where the specular reflection light between the line sensor 10 and the surface of the extruded aluminum material 5 as a metal surface is imaged at one point, a specular reflection light beam having a predetermined width is applied to the line sensor 10. An imaging lens 11 for forming an image is arranged. The imaging lens 11 is arranged in a space between the upper line sensor 10 and the surface 5 of the extruded aluminum material.

【0023】そして、上記の光学系により、光源として
の例えばハロゲンランプ9(または図示しない高輝度L
ED)から放射された光は、集光レンズ13により、所
定の幅を有する均一な同一光量の集束光に変換され、こ
れが金属表面の例えばアルミ押出形材表面5の全幅の照
射スポットライン12で反射した後、正反射光のみが結
像レンズ11を通過してラインセンサ10で検出され
る。これによりラインセンサ10の出力信号レベルは、
図12のように照射スポットライン12の全画素でほぼ
一様になり、感度むらを抑制することができる。このよ
うな集束光で照明する機能は、図13のような例えば球
面鏡からなる集光反射鏡14でも実現できる。
The optical system described above allows the light source, for example, a halogen lamp 9 (or a high luminance L (not shown)).
The light emitted from the ED) is converted by a condenser lens 13 into a uniform focused light beam having a predetermined width and the same light amount, which is applied to a full width irradiation spot line 12 on a metal surface, for example, an aluminum extruded material surface 5. After the reflection, only the regular reflection light passes through the imaging lens 11 and is detected by the line sensor 10. As a result, the output signal level of the line sensor 10 becomes
As shown in FIG. 12, all pixels on the irradiation spot line 12 become almost uniform, and sensitivity unevenness can be suppressed. The function of illuminating with such condensed light can also be realized by a converging / reflecting mirror 14 such as a spherical mirror as shown in FIG.

【0024】また結像レンズ11に高倍率のものを用い
れば、肉眼では判定しにくい細かい傷も、正反射光の光
量低下から検知することができる。その場合は検出長が
短くなるので、光源と結像系、ラインセンサ11を組み
込んだ検出ヘッドをステージに乗せ、押出方向に直角に
移動させながら測定を行い、部分的に取ったデータをつ
なぎ合わせることで解決できる。またインライン測定の
場合は形材が高速で移動するため、振動などによるブレ
が発生する可能性もある。その場合はハロゲンランプ9
の代わりにキセノン放電管などによるストロボ発光を使
うか、ラインセンサ11側で電子シャッタを使うことで
解決できる。
If a high-magnification lens is used as the imaging lens 11, even a fine scratch that is difficult to determine with the naked eye can be detected from a decrease in the amount of specularly reflected light. In that case, the detection length becomes short, so that the detection head incorporating the light source, the imaging system, and the line sensor 11 is mounted on the stage, and the measurement is performed while moving at right angles to the extrusion direction, and the partially obtained data is connected. Can be solved. In the case of in-line measurement, since the profile moves at high speed, there is a possibility that vibration due to vibration or the like may occur. In that case, halogen lamp 9
Can be solved by using strobe light emission by a xenon discharge tube or the like, or by using an electronic shutter on the line sensor 11 side.

【0025】[0025]

【実施例】図14は、本発明装置の実施例の一つであ
る。光源としての例えばハロゲンランプ9からの放射光
束を、集光レンズ13によりアルミ押出形材表面5に照
射スポットライン12として集光し、正反射光の光軸上
に置かれた結像レンズ11で、アルミ押出形材表面5の
照射スポットライン12を高分解能のラインセンサ10
上に結像する。これらの部品は検査ヘッド筐体15の内
部に取り付けられる。検査ヘッド筐体15はXYZステ
ージまたはロボットアームに取り付けられ、アルミ押出
形材表面5の上部に設置される。
FIG. 14 shows an embodiment of the apparatus according to the present invention. A luminous flux from, for example, a halogen lamp 9 as a light source is condensed as an irradiation spot line 12 on an aluminum extruded profile surface 5 by a condensing lens 13 and is focused by an imaging lens 11 placed on an optical axis of specularly reflected light. , An irradiation spot line 12 on the surface 5 of the extruded aluminum material is connected to a high-resolution line sensor 10.
Image on top. These components are mounted inside the inspection head housing 15. The inspection head housing 15 is attached to an XYZ stage or a robot arm, and is installed above the surface 5 of the extruded aluminum material.

【0026】インライン検査に用いる場合は、非検査面
自体が動くので、Y軸方向の駆動は不必要になる。Z軸
方向の駆動は、検査ヘッドの焦点合わせに必要になる。
また検査ヘッドは非検査面が傾いている場合に対応し
て、垂直面から角度φだけ傾けられるようになってい
る。また光束の入射角と正反射角θ(図1の2θ)を変
えると、傷の検出感度をある程度変えることができるの
で、検査ヘッド内にはそのような調節機構も設ける。
When used for in-line inspection, the non-inspection surface itself moves, so that driving in the Y-axis direction becomes unnecessary. Driving in the Z-axis direction is required for focusing the inspection head.
In addition, the inspection head can be tilted from the vertical plane by an angle φ corresponding to the case where the non-inspection surface is inclined. Further, if the incident angle of the light beam and the regular reflection angle θ (2θ in FIG. 1) are changed, the detection sensitivity of the flaw can be changed to some extent. Therefore, such an adjustment mechanism is also provided in the inspection head.

【0027】光源としての例えばハロゲンランプ9の代
わりに、図15のように高輝度LED16多数を、高輝
度LED16と集光レンズ13との間の所定位置に配置
された拡散板17に向かって照射し、これを二次光源と
して用いることもできる。この場合も集光レンズで13
でアルミ押出形材表面5に集束すれば、正反射光がライ
ンセンサ10上に一様に投影され、図14と同様の結果
が得られる。
Instead of, for example, the halogen lamp 9 as a light source, a large number of high-brightness LEDs 16 are radiated toward a diffusion plate 17 disposed at a predetermined position between the high-brightness LED 16 and the condenser lens 13 as shown in FIG. However, it can be used as a secondary light source. In this case as well, a 13
When the light is focused on the surface 5 of the extruded aluminum material, the regular reflection light is uniformly projected on the line sensor 10, and the same result as that of FIG. 14 is obtained.

【0028】[0028]

【発明の効果】金属表面の欠陥はその後の工程で種々の
トラブルの発生原因となる。例えばアルミ押出工程で発
生する表面欠陥は、次の表面仕上げ工程で光沢や着色の
むらとなって現れる。このような事態になれば、そのロ
ットをもう一度全部作り直すことになり、大きな経済
的、時間的損失を被っていた。近年製品の品質管理が最
重要課題の一つとなり、インライン検査技術の向上が必
要不可欠になりつつある。機械的強度など、従来からあ
る検査項目はもちろん重要であるが、表面の細かい傷や
光沢など美観上の検査項目も、避けては通れない課題に
なり、検査技術の確立が求められている。
The defects on the metal surface cause various troubles in the subsequent steps. For example, surface defects generated in the aluminum extrusion process appear as uneven gloss and coloring in the next surface finishing process. In such a situation, the lot would have to be re-created again, with significant economic and time losses. In recent years, product quality control has become one of the most important issues, and improvement of in-line inspection technology is becoming essential. Conventional inspection items such as mechanical strength are of course important, but aesthetic inspection items such as fine scratches and gloss on the surface are also inevitable issues, and the establishment of inspection techniques is required.

【0029】本発明によるシステムを利用すれば、金属
処理加工、例えば何千種類にも及ぶアルミ形材の押出工
程において、製造開始の初期の段階で表面欠陥を自動的
に検知でき、ダイス交換やダイスの手直しなどにより、
無駄な工程を最小限に押さえることができる。これは生
産工程の迅速化、省エネ化に直結し、生産性の飛躍的な
向上と生産コストの削減につながるものである。現在目
視によって検査する工程も不要になり、人件費も節約で
きる。また表面欠陥の定量化が可能になることで、ダイ
スの設計技術にフィードバックされ、押出加工全体の技
術革新に寄与することも十分期待できる。
By using the system according to the present invention, surface defects can be automatically detected at the initial stage of production in metal processing, for example, in the process of extruding thousands of types of aluminum shapes, so that die exchange and the like can be performed. By reworking the dice, etc.
Useless processes can be minimized. This directly leads to faster production processes and energy savings, leading to a dramatic improvement in productivity and a reduction in production costs. The visual inspection process is no longer necessary, and labor costs can be saved. In addition, since the quantification of surface defects becomes possible, it can be expected that it will be fed back to the die design technology and contribute to the technological innovation of the entire extrusion process.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】平滑な金属面からの光反射の分布を示した説明
図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a distribution of light reflection from a smooth metal surface.

【図2】図1のスクリーン3上のx軸(a) 、y軸(b) に
沿った光量分布を示した図である。
FIG. 2 is a diagram showing a light amount distribution along an x-axis (a) and a y-axis (b) on a screen 3 of FIG.

【図3】アルミ形材表面からの光反射の分布を示した説
明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a distribution of light reflection from the surface of an aluminum profile.

【図4】図3のスクリーン3上のx軸(a) 、y軸(b) に
沿った光量分布を示した図である。
FIG. 4 is a view showing a light quantity distribution along an x-axis (a) and a y-axis (b) on the screen 3 of FIG.

【図5】アルミ形材表面に深いダイスマークが入ってい
る場合の反射光分布を示した説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a distribution of reflected light when a deep dice mark is formed on the surface of an aluminum profile.

【図6】図5のスクリーン3上のx軸(a) 、y軸(b) に
沿った光量分布を示した図である。
FIG. 6 is a view showing a light amount distribution along an x-axis (a) and a y-axis (b) on the screen 3 of FIG.

【図7】アルミ形材表面にストリークが入っている場合
の反射光分布を示した説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a reflected light distribution when a streak is present on the surface of an aluminum profile.

【図8】図7のスクリーン3上のx軸(a) 、y軸(b) に
沿った光量分布を示した図である。
8 is a diagram showing a light quantity distribution along an x-axis (a) and a y-axis (b) on the screen 3 in FIG.

【図9】アルミ形材を光源で直接照明した例を示す説明
図である。
FIG. 9 is an explanatory view showing an example in which an aluminum profile is directly illuminated by a light source.

【図10】図9のエリアセンサの出力分布が一様でない
ことを示した説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing that the output distribution of the area sensor of FIG. 9 is not uniform.

【図11】本発明の実施の形態を示すものであって、集
光レンズを用い、光源からの放射光を結像レンズの絞り
に向かって集束する光路の途中にアルミ形材を設置した
場合を示す説明図である。
FIG. 11 shows an embodiment of the present invention, in which a condensing lens is used and an aluminum profile is installed in the middle of an optical path for converging emitted light from a light source toward a stop of an imaging lens. FIG.

【図12】本発明の実施の形態を示すものであって、図
11の場合は、正反射光が効率よく結像レンズを通り、
エリアセンサの出力がフラットになることを示した説明
図である。
FIG. 12 illustrates an embodiment of the present invention, and in the case of FIG. 11, specularly reflected light efficiently passes through an imaging lens;
It is explanatory drawing which showed that the output of an area sensor became flat.

【図13】本発明の実施の形態を示すものであって、図
12で集光レンズの代わりに、球面鏡を用いて同様に正
反射光を結像レンズに集められることを示した説明図で
ある。
13 is a view showing an embodiment of the present invention, and is an explanatory view showing that specularly reflected light can be similarly collected on an imaging lens by using a spherical mirror instead of a condenser lens in FIG. 12. FIG. is there.

【図14】本発明の実施例を示すものであって、アルミ
形材の表面欠陥インライン検査装置の実施例を示した説
明図である。
FIG. 14, which shows an embodiment of the present invention, is an explanatory view showing an embodiment of an apparatus for in-line inspection of surface defects of aluminum profiles.

【図15】本発明の実施例を示すものであって、図14
でハロゲンランプの代わりに高輝度LEDと拡散板を用
いた二次光源の実施例である。
FIG. 15 shows an embodiment of the present invention, and FIG.
This is an embodiment of a secondary light source using a high-brightness LED and a diffusion plate instead of a halogen lamp.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 平行光束 2 平滑な金属面 3 スクリーン 4 正反射スポット 5 アルミ押出形材表面 6 散乱光の広がったスポット 7 アルミ表面の深い傷 8 ストリーク 9 ハロゲンランプ 10 ラインセンサ 11 結像レンズ 12 照射スポットライン 13 集光レンズ 14 集光反射鏡 15 検査ヘッド筐体 16 高輝度LED 17 拡散板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Parallel light flux 2 Smooth metal surface 3 Screen 4 Regular reflection spot 5 Extruded aluminum material surface 6 Spot where scattered light spread 7 Deep scratch on aluminum surface 8 Streak 9 Halogen lamp 10 Line sensor 11 Imaging lens 12 Irradiation spot line 13 Condensing lens 14 Condensing reflector 15 Inspection head housing 16 High brightness LED 17 Diffusion plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA49 BB05 BB13 BB15 CC00 DD06 FF42 GG02 GG07 GG12 HH04 HH05 HH12 HH17 JJ03 JJ08 JJ25 LL04 LL08 LL19 MM03 PP04 PP05 PP25 2G051 AA37 AB07 BB09 BB11 CA03 CB01 CD07  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2F065 AA49 BB05 BB13 BB15 CC00 DD06 FF42 GG02 GG07 GG12 HH04 HH05 HH12 HH17 JJ03 JJ08 JJ25 LL04 LL08 LL19 MM03 PP04 PP05 PP25 2G051 AA11 CB09 BB09 BB09 CB09

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源からの放射光束を所定幅を有する均
等光束に集束して金属表面に放射し且つその正反射光を
一点に結像させる集光レンズ又は集光反射鏡を光源と金
属表面との間の光路上に配置し、金属表面で反射した所
定幅の正反射光束を高分解するラインセンサを設け、ラ
インセンサと金属表面との間の正反射光を一点に結像さ
せる光軸上に、所定幅の正反射光束をラインセンサ上に
結像する結像レンズを配置したことを特徴とする金属表
面欠陥ライン検査装置。
1. A light-collecting lens or a light-reflecting mirror for converging a light beam emitted from a light source into a uniform light beam having a predetermined width, radiating the light beam on a metal surface, and forming an image of specular reflection light at one point. An optical axis is arranged on the optical path between the line sensor and a line sensor for highly resolving a regular reflection light beam of a predetermined width reflected on the metal surface, and forms an image of the regular reflection light between the line sensor and the metal surface at one point. A metal surface defect line inspection apparatus, further comprising an imaging lens for imaging a regular reflection light beam having a predetermined width on a line sensor.
【請求項2】 光源としての高輝度LEDと集光レンズ
又は集光反射鏡との間の所定位置には拡散板が配置され
ている請求項1記載の金属表面欠陥ライン検査装置。
2. The metal surface defect line inspection apparatus according to claim 1, wherein a diffusion plate is disposed at a predetermined position between the high-brightness LED as a light source and the condenser lens or the condenser mirror.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103399016A (en) * 2013-07-26 2013-11-20 齐鲁工业大学 Online detection system for surface defects of coldly-rolled aluminum plate and detection method of online detection system

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