缺陷检查装置和缺陷检查方法

技术领域

本发明涉及一种缺陷检查装置和缺陷检查方法。

背景技术

以往，已知一种缺陷检查装置。缺陷检查装置例如在国际公开第2017/221324号中被公开。

在上述国际公开第2017/221324号中公开了一种声波传播影像化装置(缺陷检查装置)，其具备：声波施加部，其对测定对象的表面施加声波(包括在气体、液体、固体中传播的所有弹性波)；脉冲激光光源，其向测定对象照射脉冲激光；散斑剪切干涉仪，其使来自被声波施加部施加了声波振动(以下简称为振动)的测定对象的互不相同的位置的、脉冲激光的反射光发生干涉；图像传感器，其拍摄发生了干涉的反射光；以及控制处理部，其基于由图像传感器拍摄到的发生了干涉的反射光，来生成与测定对象的振动的传播有关的运动图像。基于由该声波传播影像化装置生成的与振动的传播有关的运动图像，来获取测定对象的缺陷。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2017/221324号

发明内容

发明要解决的问题

在上述国际公开第2017/221324号的声波传播影像化装置(缺陷检查装置)中记载有将振动的传播不连续的部位探测为缺陷的内容。但是，由于在没有缺陷的对象物中的具有不连续的形状和构造的部分也会产生振动的传播的不连续，因此为了判别振动的传播的不连续实际上是否为缺陷，需要将振动的传播的信息与对象的形状及构造的信息进行对比。

本发明是为了解决如上所述的问题而完成的，本发明的一个目的在于提供如下一种缺陷检查装置和缺陷检查方法：能够容易地掌握振动检查对象中的振动的传播不连续的位置，并且能够容易地区分检查对象的形状及构造与缺陷。

用于解决问题的方案

为了实现上述目的，本发明的第一方面的缺陷检查装置构成为具备：激励部，其激励检查对象来使该检查对象产生声波振动；激光照明，其向检查对象照射激光；干涉部，其使来自被激励部进行了激励的检查对象的互不相同的位置的、激光的反射光发生干涉；摄像部，其拍摄发生了干涉的反射光；以及控制部，其基于由摄像部拍摄到的发生了干涉的反射光，来测定因检查对象的振动的传播而产生的、周期性地变化的物理量的空间分布，并且基于物理量的空间分布来提取振动的不连续部分，其中，控制部构成为进行以下控制：将提取出的振动的不连续部分以强调的方式重叠地显示于由摄像部拍摄到的检查对象的静止图像。

在本发明的第一方面的缺陷检查装置中，如上所述那样设置控制部，该控制部进行以下控制：将提取出的振动的不连续部分以强调的方式重叠地显示于由摄像部拍摄到的检查对象的静止图像。由此，能够一边根据静止图像来确认检查对象的形状、构造，一边确认从物理量的空间分布中提取出的振动的不连续部分。由此，能够容易地将检查对象的静止图像与振动的不连续部分的强调显示进行对比，因此能够容易地掌握检查对象中的振动的传播不连续的位置。另外，能够根据检查对象的静止图像来确认检查对象的形状。其结果，能够容易地掌握检查对象中的振动的传播不连续的位置，并且能够容易地区分检查对象的形状及构造与缺陷。

为了实现上述目的，在本发明的第二方面的缺陷检查方法中，激励检查对象来使该检查对象产生声波振动，向检查对象照射激光，使来自被激励的检查对象的互不相同的位置的、激光的反射光发生干涉，拍摄发生了干涉的反射光，基于拍摄到的发生了干涉的反射光，来测定因检查对象的振动的传播而产生的、周期性地变化的物理量的空间分布，基于物理量的空间分布来提取振动的不连续部分，将提取出的振动的不连续部分以强调的方式重叠地显示于拍摄到的检查对象的静止图像。

在本发明的第二方面的缺陷检查方法中，如上所述那样将提取出的不连续部分以强调的方式重叠地显示于拍摄到的检查对象的静止图像。由此，能够一边根据静止图像来确认检查对象的形状、构造，一边确认从物理量的空间分布中提取出的振动的不连续部分。由此，能够容易地将检查对象的静止图像与振动的不连续部分的强调显示进行对比，因此能够容易地掌握检查对象中的振动的传播不连续的位置。另外，能够根据检查对象的静止图像来确认检查对象的形状。其结果，能够提供如下一种缺陷检查方法：能够容易地掌握检查对象中的振动的传播不连续的位置，并且能够容易地区分检查对象的形状及结构与缺陷。

发明的效果

如上所述，根据本发明，能够容易地掌握检查对象中的振动的传播不连续的位置，并且能够容易地区分检查对象的形状及结构与缺陷。

附图说明

图1是示出本发明的一个实施方式的缺陷检查装置的结构的框图。

图2是用于说明本发明的一个实施方式的缺陷检查装置的缺陷的显示的图。

图3是示出本发明的一个实施方式的缺陷检查装置的显示的一例的图。

图4是用于说明由本发明的一个实施方式的缺陷检查装置的控制部进行的缺陷显示处理的流程图。

图5是示出本发明的一个实施方式的变形例的缺陷检查装置的结构的框图。

具体实施方式

下面，基于附图来说明将本发明具体化的实施方式。

(缺陷检查装置的结构)

参照图1和图2对本发明的一个实施方式的缺陷检查装置100的结构进行说明。缺陷检查装置100是对检查对象7的缺陷进行检查的装置。

本实施方式的缺陷检查装置100具备振子1、激光照明2、散斑剪切干涉仪3、控制部4、信号发生器5以及显示部6。此外，振子1是本发明的“激励部”的一例，散斑剪切干涉仪3是本发明的“干涉部”的一例。

振子1及激光照明2经由线缆而与信号发生器5连接。

振子1激励检查对象7来使该检查对象7产生振动(声波振动)。具体地说，振子1以与检查对象7接触的方式配置，将来自信号发生器5的交流电信号变换为机械振动，激励检查对象7来使该检查对象7产生振动(声波振动)。

激光照明2向检查对象7照射激光。激光照明2包括未图示的激光光源和照明光透镜。照明光透镜用于将从激光光源照射出的激光扩散地照射到检查对象7的表面的整个测定区域。另外，激光照明2基于来自信号发生器5的电信号，在规定的定时照射激光。也就是说，激光照明2与通过振子1产生的振动相对应地向检查对象7照射激光。

散斑剪切干涉仪3构成为使来自被振子1进行了激励的检查对象7的互不相同的位置的、激光的反射光发生干涉。另外，散斑剪切干涉仪3包括分束器31、移相器32、第一反射镜331、第二反射镜332、聚光透镜34以及图像传感器35。此外，图像传感器35是本发明的“摄像部”的一例。

分束器31包括半透半反镜。另外，分束器31配置于被检查对象7的表面反射的激光入射的位置。另外，分束器31使入射的激光向移相器32侧反射，并且使入射的激光向第二反射镜332侧透过。另外，分束器31使从第二反射镜332反射后入射的激光向聚光透镜34侧反射，并且使从第一反射镜331反射后入射的激光向聚光透镜34侧透过。

第一反射镜331以相对于分束器31的反射面呈45度的角度的方式配置在被分束器31反射的激光的光路上。第一反射镜331使从分束器31反射后入射的激光向分束器31侧反射。

第二反射镜332以相对于分束器31的反射面呈从45度的角度稍微倾斜的角度的方式配置在透过分束器31的激光的光路上。第二反射镜332使从分束器31反射后入射的激光向分束器31侧反射。

移相器32配置在分束器31与第一反射镜331之间，通过控制部4的控制来使透过的激光的相位发生变化(偏移)。具体地说，移相器32构成为使透过的激光的光路长度发生变化。

图像传感器35具有多个检测元件，该图像传感器35配置于在被分束器31反射后被第一反射镜331反射并透过分束器31的激光(图1中的直线)以及在透过分束器31后被第二反射镜332反射并被分束器31反射的激光(图1中的虚线)的光路上。图像传感器35例如包括CMOS图像传感器或CCD图像传感器等。图像传感器35构成为拍摄入射的激光。另外，图像传感器35构成为拍摄通过散斑剪切干涉仪3而发生了干涉的反射光。

聚光透镜34配置在分束器31与图像传感器35之间，用于使透过分束器31的激光(图1中的直线)和被分束器31反射的激光(图1中的虚线)进行聚光。

在检查对象7的表面上的位置741及第一反射镜331处反射的激光(图1中的直线)与在检查对象7的表面上的位置742及第二反射镜332处反射的激光(图1中的虚线)相互干涉，并入射到图像传感器35的同一部位。位置741和位置742是彼此分离微小距离的位置。另外，同样地，来自检查对象7的各区域的位置中的互不相同的位置的、激光的反射光被散斑剪切干涉仪3引导，并分别向图像传感器35入射。

控制部4利用未图示的致动器使配置在散斑剪切干涉仪3内的移相器32工作，以使透过的激光的相位发生变化。由此，在位置741处反射的激光与在位置742处反射的激光的相位差发生变化。图像传感器35的各检测元件检测这两个激光发生干涉后的干涉光的强度。

控制部4经由信号发生器5控制振子1的振动和激光照明2的激光的照射定时，一边使相位偏移量发生变化一边拍摄图像。相位偏移量每次变化λ/4，在各相位偏移量(0、λ/4、λ/2、3λ/4)处拍摄共计37张图像，也就是与激光照射的定时j(j＝0～7)相应地拍摄到的32张图像以及各相位偏移量(0、λ/4、λ/2、3λ/4)前后的5张熄灭时的图像。此外，λ是激光的波长。

控制部4按下述过程对来自各检测元件的检测信号进行处理，获取表示振动的状态的运动图像。控制部4基于由图像传感器35拍摄到的发生了干涉的反射光，来测定因检查对象7的振动的传播而产生的、周期性地变化的物理量的空间分布。例如，控制部4基于由图像传感器35拍摄到的发生了干涉的反射光，来生成与检查对象7的振动的传播有关的运动图像。

控制部4根据激光照射的定时j(j＝0～7)相同且相位偏移量各相差λ/4的图像(各4张)的亮度值I

Φ

另外，控制部4通过最小二乘法对光相位Φ

Φ

其中，B是复数振幅，如式(3)那样表示。

B＝Aexp(iθ)：复数振幅…(3)

另外，控制部4基于从式(3)去除常数项C而得到的近似式，来构成显示振动的各相位时刻ξ(0≤ξ<2π)的光相位变化的运动图像(30帧～60帧)并输出。此外，在上述过程中，为了去除噪声，对复数振幅B适当地应用空间滤波器。另外，相位偏移量、激光照射定时的步骤(在上述例子中分别为λ/4和T/8，其中T为振动的周期)不限于此。在该情况下，计算式成为与上述式(1)～式(3)不同的式子。

控制部4应用空间滤波器，从上述的运动图像中检测振动状态的不连续区域来作为检查对象7的缺陷部分73。也就是说，控制部4基于物理量的空间分布来提取振动的不连续部分。在检查对象7本身的形状包括凹凸等的情况下，在平面部与凹凸部的边界有时也会产生振动状态的不连续，控制部4也可以还考虑检查对象7的形状信息来检测缺陷部分73，以免将这些检测为缺陷。

在此，在本实施方式中，如图2所示，控制部4构成为进行以下控制：将提取出的振动的不连续部分以强调的方式重叠地显示于由图像传感器35拍摄到的检查对象7的静止图像。控制部4构成为基于由摄像部拍摄到的多个静止图像来获取一张静止图像。具体地说，控制部4构成为：对为了生成与检查对象7的振动的传播有关的运动图像而拍摄到的多个静止图像进行平均化，来获取一张静止图像。在该静止图像中，能够确认检查对象7的构造中的变化部分75。此外，与检查对象7的振动的传播有关的运动图像虽然能够用于确认振动，但却难以通过视觉观察来确认检查对象7的构造。控制部4构成为进行以下控制：将提取出的振动的不连续部分以强调的方式重叠地显示于进行平均化所获取到的一张静止图像。

另外，控制部4构成为进行以下控制：根据提取出的振动的不连续部分的物理量的变化使重叠地显示于静止图像的颜色发生变化来进行强调显示。具体地说，控制部4构成为进行以下控制：根据提取出的振动的不连续部分的各相位时刻的变化使重叠地显示于静止图像的颜色发生变化来进行强调显示。具体地说，控制部4构成为：根据振动的不连续部分的各相位时刻的变化，如图3所示的显示例那样使进行强调显示的颜色发生变化并重叠地显示于静止图像。此外，重叠地显示的实际的运动图像的帧间隔与图3所示的π/4不同。另外，控制部4构成为：进行控制，以使得存在在根据提取出的振动的不连续部分的物理量的变化使重叠地显示于静止图像的颜色发生变化时消除色调的定时。也就是说，在图3的例子中的π/2和3π/2的定时，进行强调显示的部分的色调消失。在该情况下，根据静止图像，能够通过视觉观察来容易地确认检查对象7的振动的不连续部分的构造。另外，提取出的振动的不连续部分周期性地变化。其结果，使振动的不连续部分的强调显示以一边相对于静止图像改变颜色一边闪烁的方式显示。例如，在图3的例子中的0、π/4、7π/4以及π、5π/4、3π/4处，强调显示的色调分别以反转的方式显示。此外，在图3的例子中示出了多个振动的不连续部分的显示的相位相同的例子，但变化的相位也可以根据部分而不同。

显示部6用于显示由控制部4制作出的表示检查对象7的振动状态的运动图像以及将提取出的振动的不连续部分以强调的方式重叠于静止图像所得到的图像。显示部6包括液晶显示器或有机EL显示器等。

检查对象7是在钢板71的表面涂装涂膜72而得到的涂装钢板。缺陷部分73包括龟裂、剥离等。

(缺陷显示处理)

接着，参照图4，基于流程图来说明由本实施方式的缺陷检查装置100进行的缺陷显示处理。此外，缺陷显示处理由控制部4进行。

在图4的步骤101中，开始从振子1向检查对象7施加振动。由此，激励检查对象7来使该检查对象7产生振动。在步骤102中，从激光照明2向检查对象7的测定区域照射激光。

在步骤103中，一边使移相器32的偏移量发生变化一边获取干涉数据。也就是说，拍摄通过改变相位而发生了干涉的多个图像。由此，使散斑剪切干涉仪3的移相器32以使激光的相位每次变化λ/4的方式工作，利用图像传感器35来检测(拍摄)各相位的激光的干涉光的强度。

在步骤104中，结束从振子1向检查对象7施加振动。在步骤105中，生成与检查对象7的振动的传播有关的运动图像。

在步骤106中，基于与检查对象7的振动的传播有关的运动图像来提取振动的不连续部分。在步骤107中，基于多个静止图像来获取一个静止图像。

在步骤108中，将提取出的振动的不连续部分以强调的方式重叠地显示于静止图像。之后，通过来自用户(操作者)的结束指示输入等，来结束缺陷显示处理。

(本实施方式的效果)

在本实施方式中，能够得到如下效果。

在本实施方式中，设置控制部4，如上述那样，该控制部4进行以下控制：将提取出的振动的不连续部分以强调的方式重叠地显示于由图像传感器35拍摄到的检查对象7的静止图像。由此，能够一边根据静止图像来确认检查对象7的形状、构造，一边确认从物理量的空间分布中提取出的振动的不连续部分。由此，能够容易地将检查对象7的静止图像与振动的不连续部分的强调显示进行对比，因此能够容易地掌握检查对象7中的振动的传播不连续的位置。另外，能够根据检查对象7的静止图像来确认检查对象7的形状。其结果，能够容易地掌握检查对象7中的振动的传播不连续的位置，并且能够容易地区分检查对象7的形状及构造与缺陷。

另外，在本实施方式中，如上述那样将控制部4构成为进行以下控制：将提取出的振动的不连续部分中的周期性地变化的物理量以运动图像的形式重叠地显示于静止图像。由此，根据重叠于静止图像的运动图像能够容易地确认周期性地变化的物理量的变化的情形。

另外，在本实施方式中，如上述那样将控制部4构成为进行以下控制：根据提取出的振动的不连续部分的物理量的变化使重叠地显示于静止图像的颜色发生变化来进行强调显示。由此，振动的不连续部分的颜色根据振动的不连续部分的物理量的变化而变化，因此能够容易地确认振动的不连续部分。

另外，在本实施方式中，如上述那样将控制部4构成为：进行控制，以使得存在在根据提取出的振动的不连续部分的物理量的变化使重叠地显示于静止图像的颜色变化时消除色调的定时。由此，振动的不连续部分的色调消失，由此能够以在静止图像中的振动的不连续部分未重叠强调显示的状态进行确认，因此能够通过视觉观察来容易地确认静止图像的振动的不连续部分。

另外，在本实施方式中，如上述那样将控制部4构成为进行以下控制：将提取出的振动的不连续部分以强调的方式重叠地显示于基于由图像传感器35拍摄到的多个静止图像获取到的一张静止图像。由此，能够同时进行用于生成与检查对象7的振动的传播有关的运动图像的图像的拍摄和静止图像的拍摄，因此与个别地进行拍摄的情况不同，能够抑制拍摄时间变长。

[变形例]

此外，应该认为此次公开的实施方式在所有方面均为例示，而非限制性的。本发明的范围由专利权利要求书示出，并非由上述实施方式的说明示出，本发明的范围还包含与专利权利要求书同等的含义和范围内的所有变更(变形例)。

例如，在上述实施方式中示出了以下结构的例子：对为了生成与检查对象的振动的传播有关的运动图像而拍摄到的多个静止图像进行平均化来获取一张静止图像，将提取出的振动的不连续部分以强调的方式重叠地显示于获取到的静止图像，但本发明不限于此。在本发明中，如图5所示的变形例那样，也可以设置向检查对象7照射非相干光的非相干照明21。而且，控制部4也可以构成为进行以下控制：将提取出的振动的不连续部分以强调的方式重叠地显示于在从非相干照明21照射出光的状态下由图像传感器35(摄像部)拍摄到的静止图像。由此，与通过相干照明来拍摄静止图像的情况不同，能够抑制因检查对象7的形状、构造、污垢、灰尘等导致光发生干涉而使得局部变暗、或者在静止图像中拍进干涉条纹。此外，非相干光是振幅、相位不一致的光，是观测不到干涉的光。

另外，也可以是，将提取出的振动的不连续部分以强调的方式重叠地显示于为了生成与检查对象的振动的传播有关的运动图像而拍摄到的多个静止图像中的一张静止图像。另外，也可以是，相对于为了生成与检查对象的振动的传播有关的运动图像而拍摄到的多个静止图像，个别地拍摄静止图像，将提取出的振动的不连续部分以强调的方式重叠地显示于个别地拍摄到的静止图像。

另外，在上述实施方式中示出了将信号发生器、振子(激励部)以及激光照明分别经由线缆(有线)进行了连接的结构的例子，但本发明不限于此。在本发明中，也可以将信号发生器、激励部以及激光照明分别通过无线进行连接。

另外，在上述实施方式中，示出了将散斑剪切干涉仪用作干涉部的例子，但本发明不限于此。在本发明中，作为干涉部，也可以使用其它光干涉仪。

另外，在上述实施方式中，示出了以使振子(激励部)接触检查对象的表面的方式来使用的例子，但本发明不限于此。在本发明中，也可以是以使激励部离开检查对象的表面的方式来使用。例如，也可以将强力的扬声器等用作激励部。

另外，在本发明中，为了保护光学部件、提高装置的SN比等，也可以在直到来自检查对象的反射光入射到摄像部为止的光路上配置窗、各种光学滤波器。

另外，在上述实施方式中，为了便于说明，使用按照处理流程依次进行处理的流程驱动型的流程图来对本发明的控制部的处理动作进行了说明，但本发明不限于此。在本发明中，也可以通过以事件为单位执行处理的事件驱动型(Event-driven型)的处理来进行控制部的处理动作。在该情况下，既可以利用完全的事件驱动型来进行处理动作，也可以将事件驱动和流程驱动相组合来进行处理动作。

附图标记说明

1：振子(激励部)；2：激光照明；3：散斑剪切干涉仪(干涉部)；4：控制部；7：检查对象；21：非相干照明；35：图像传感器(摄像部)；73：缺陷部分；100：缺陷检查装置。