JPH0875666A - 逆反射スクリーンを用いた表面検査装置 - Google Patents
逆反射スクリーンを用いた表面検査装置Info
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- JPH0875666A JPH0875666A JP6211352A JP21135294A JPH0875666A JP H0875666 A JPH0875666 A JP H0875666A JP 6211352 A JP6211352 A JP 6211352A JP 21135294 A JP21135294 A JP 21135294A JP H0875666 A JPH0875666 A JP H0875666A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】逆反射スクリーンを用いた表面検査装置におい
て、カメラ12の撮像角度θを大きくしても焦点のずれ
の少ない鮮明な画像が得られるようにし、欠陥検出感度
を高くする。 【構成】逆反射スクリーン3を経て冷延鋼板1から反射
された反射光をラインセンサカメラ4デ捕らえる。速度
計5からの冷延鋼板1の移動速度信号によりラインセン
サカメラ4の走査周期を制御し、撮像信号の強度を補正
しながら二次元画像を生成する。撮像角度θが大きくて
も画像のぼけが発生しない。
て、カメラ12の撮像角度θを大きくしても焦点のずれ
の少ない鮮明な画像が得られるようにし、欠陥検出感度
を高くする。 【構成】逆反射スクリーン3を経て冷延鋼板1から反射
された反射光をラインセンサカメラ4デ捕らえる。速度
計5からの冷延鋼板1の移動速度信号によりラインセン
サカメラ4の走査周期を制御し、撮像信号の強度を補正
しながら二次元画像を生成する。撮像角度θが大きくて
も画像のぼけが発生しない。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、逆反射スクリーンを用
いて凹凸性の表面欠陥を検出する装置に関するものであ
り、特に、冷延鋼板の製造プロセスのように、製造ライ
ンにおけるシート状の被検査表面をインプロセスにて検
査する装置に関するものである。
いて凹凸性の表面欠陥を検出する装置に関するものであ
り、特に、冷延鋼板の製造プロセスのように、製造ライ
ンにおけるシート状の被検査表面をインプロセスにて検
査する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】逆反射スクリーンを用いて表面の凹凸性
の欠陥を検出する原理については、文献Theory
and applications of a sur
face inspection technique
using double−pass retror
eflection(Optical Enginee
ring, September 1993, vo
l.32 No.9)に記載されており、本装置を用い
て自動車外板、プラスチック等に適用するための技術に
ついて、特開平6−26844号公報、特開平6−34
349号公報、特開平6−74913号公報、特開平6
−148082号公報に開示されている。
の欠陥を検出する原理については、文献Theory
and applications of a sur
face inspection technique
using double−pass retror
eflection(Optical Enginee
ring, September 1993, vo
l.32 No.9)に記載されており、本装置を用い
て自動車外板、プラスチック等に適用するための技術に
ついて、特開平6−26844号公報、特開平6−34
349号公報、特開平6−74913号公報、特開平6
−148082号公報に開示されている。
【0003】図7は逆反射スクリーンを用いた表面検査
装置の基本構成を示す図である。また、図2は被検査面
が平坦な場合の図7のYZ断面の概略図である。逆反射
スクリーンを用いた表面検査装置は、逆反射スクリーン
3と光源2と光源2の上部近くに配置したカメラ12と
から構成される。光源2と逆反射スクリーン3の間に被
検査材11を配置し、光源2の光が被検査材11の表面
で反射し、逆反射スクリーン3に向かうように配置され
る。逆反射スクリーンはその表面に直径約60μmのビ
ーズ状反射球が敷き詰められているので、逆反射スクリ
ーン3に入射する光を入射光軸とほぼ同じ方向に反射す
る特性を有している。
装置の基本構成を示す図である。また、図2は被検査面
が平坦な場合の図7のYZ断面の概略図である。逆反射
スクリーンを用いた表面検査装置は、逆反射スクリーン
3と光源2と光源2の上部近くに配置したカメラ12と
から構成される。光源2と逆反射スクリーン3の間に被
検査材11を配置し、光源2の光が被検査材11の表面
で反射し、逆反射スクリーン3に向かうように配置され
る。逆反射スクリーンはその表面に直径約60μmのビ
ーズ状反射球が敷き詰められているので、逆反射スクリ
ーン3に入射する光を入射光軸とほぼ同じ方向に反射す
る特性を有している。
【0004】光源2からの光は被検査材11の表面で反
射し、逆反射スクリーン3のビーズ状反射球に入った
後、入射光軸とほぼ同じ方向に反射し、再び被検査材1
1のほぼ同じ位置の表面で反射して光源2の上部近くに
配置したカメラ12によって捕らえられる。この構成に
よって、被検査材11の表面の凹凸の変化が光学的に強
調されるために、カメラ12で撮像した画像により、凹
凸欠陥の検出を容易に行うことができる。
射し、逆反射スクリーン3のビーズ状反射球に入った
後、入射光軸とほぼ同じ方向に反射し、再び被検査材1
1のほぼ同じ位置の表面で反射して光源2の上部近くに
配置したカメラ12によって捕らえられる。この構成に
よって、被検査材11の表面の凹凸の変化が光学的に強
調されるために、カメラ12で撮像した画像により、凹
凸欠陥の検出を容易に行うことができる。
【0005】次に逆反射スクリーンを用いた表面検査装
置により、凹凸欠陥が光学的に強調される原理を図3で
説明する。被検査材11の表面のB−C点間に凹部があ
り、A点,D点は平坦である場合である。逆反射スクリ
ーン13に敷き詰められているビーズ状反射球21は入
射光31に対して図示するような指向性の反射光として
散乱し強度分布22を有する。
置により、凹凸欠陥が光学的に強調される原理を図3で
説明する。被検査材11の表面のB−C点間に凹部があ
り、A点,D点は平坦である場合である。逆反射スクリ
ーン13に敷き詰められているビーズ状反射球21は入
射光31に対して図示するような指向性の反射光として
散乱し強度分布22を有する。
【0006】光源の上部近くに矢印33方向に配置され
た図示しないカメラは逆反射スクリーン13からの反射
光32が被検査材11の表面で再反射する光を捕らえて
いる。カメラ方向から見ると、被検査材の平坦なA点,
D点では逆反射スクリーン13の各ビーズ状反射球の入
射光軸に対して反時計方向に角度αで反射される中間強
さの光で照射されているので、カメラの画像は中間的な
明るさとなる。
た図示しないカメラは逆反射スクリーン13からの反射
光32が被検査材11の表面で再反射する光を捕らえて
いる。カメラ方向から見ると、被検査材の平坦なA点,
D点では逆反射スクリーン13の各ビーズ状反射球の入
射光軸に対して反時計方向に角度αで反射される中間強
さの光で照射されているので、カメラの画像は中間的な
明るさとなる。
【0007】一方、カメラ方向から見ると、B点(カメ
ラからみて下り坂)では反射角βの強い光で照射され、
C点(カメラから見て上り坂)では反射角γの弱い反射
光で照射されている。従って、カメラ12の画像は平坦
なA点、D点に比較して、B点のカメラから見て下り坂
では明るく、C点のカメラから見て上り坂では暗くな
る。
ラからみて下り坂)では反射角βの強い光で照射され、
C点(カメラから見て上り坂)では反射角γの弱い反射
光で照射されている。従って、カメラ12の画像は平坦
なA点、D点に比較して、B点のカメラから見て下り坂
では明るく、C点のカメラから見て上り坂では暗くな
る。
【0008】このようにして、逆反射スクリーンを用い
た表面検査装置では、表面の凹凸や欠陥が光学的に強調
された画像として撮像できるので、被検査材11の欠陥
の検出を行うことができる。
た表面検査装置では、表面の凹凸や欠陥が光学的に強調
された画像として撮像できるので、被検査材11の欠陥
の検出を行うことができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】逆反射スクリーンを用
いた表面検査装置においては、欠陥の検出感度を上げる
ためには、カメラ12の撮像角度をできるだけ大きくす
る方がよい。すなわち、図2に示す撮像角度、すなわち
被検査材11の表面の法線と撮像光とのなす角度θを大
きくし、カメラ12が被検査材11を斜めから撮像する
ことにより、被検査材11の表面における反射光の指向
性を高める効果が得られるからである。図4は、凹状の
欠陥、凸状欠陥に対してカメラ12の撮像角度θを変え
た場合の欠陥像の感度を調べたものである。ここでは、
欠陥の検出能を図5に示すような欠陥信号の輝度比を用
いて評価した。図4で明らかなように、撮像角度θが大
きくなるにつれて欠陥信号の輝度比が高くなり、欠陥の
検出能がよくなることが示されているが、あまりに撮像
角度θが大きくなると欠陥検出能が悪くなることもわか
る。これは、撮像角度θが大きくなるにつれてカメラ1
2の撮像レンズの焦点面と被検査材11の表面とのなす
角度が大きくなり、被検査材11の一部分しか焦点が合
わなくなるためである。
いた表面検査装置においては、欠陥の検出感度を上げる
ためには、カメラ12の撮像角度をできるだけ大きくす
る方がよい。すなわち、図2に示す撮像角度、すなわち
被検査材11の表面の法線と撮像光とのなす角度θを大
きくし、カメラ12が被検査材11を斜めから撮像する
ことにより、被検査材11の表面における反射光の指向
性を高める効果が得られるからである。図4は、凹状の
欠陥、凸状欠陥に対してカメラ12の撮像角度θを変え
た場合の欠陥像の感度を調べたものである。ここでは、
欠陥の検出能を図5に示すような欠陥信号の輝度比を用
いて評価した。図4で明らかなように、撮像角度θが大
きくなるにつれて欠陥信号の輝度比が高くなり、欠陥の
検出能がよくなることが示されているが、あまりに撮像
角度θが大きくなると欠陥検出能が悪くなることもわか
る。これは、撮像角度θが大きくなるにつれてカメラ1
2の撮像レンズの焦点面と被検査材11の表面とのなす
角度が大きくなり、被検査材11の一部分しか焦点が合
わなくなるためである。
【0010】本発明はカメラ12の撮像角度を大きくし
ても焦点ずれの少ない鮮明な画像が得られ、欠陥検出感
度を高くする手段を提供するものである。
ても焦点ずれの少ない鮮明な画像が得られ、欠陥検出感
度を高くする手段を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、逆反射スクリ
ーンと光源とを光源からの光が被検査材の表面で反射し
て前記逆反射スクリーンに向かう相対的な位置に配置
し、被検査材の表面を前記光源で照射したときの反射光
を、逆反射スクリーンで被検査材の表面に戻し、被検査
材の表面で再反射した光を光源の近くに配置したカメラ
で撮像することにより、被検査材の表面の欠陥部の凹凸
変化を強調された明暗画像として得る逆反射スクリーン
を用いた表面検査装置の改善に関するもので、その特徴
的な技術手段として、撮像素子が一次元状に並んだ撮像
手段と、被検査材の移動速度または被検査材の搬送速度
を検出する速度検出手段と、この速度検出手段からの信
号により前記撮像手段で撮像した撮像信号を処理する画
像処理装置とを備えたことを特徴とする逆反射スクリー
ンを用いた表面検査装置を提供するものである。
ーンと光源とを光源からの光が被検査材の表面で反射し
て前記逆反射スクリーンに向かう相対的な位置に配置
し、被検査材の表面を前記光源で照射したときの反射光
を、逆反射スクリーンで被検査材の表面に戻し、被検査
材の表面で再反射した光を光源の近くに配置したカメラ
で撮像することにより、被検査材の表面の欠陥部の凹凸
変化を強調された明暗画像として得る逆反射スクリーン
を用いた表面検査装置の改善に関するもので、その特徴
的な技術手段として、撮像素子が一次元状に並んだ撮像
手段と、被検査材の移動速度または被検査材の搬送速度
を検出する速度検出手段と、この速度検出手段からの信
号により前記撮像手段で撮像した撮像信号を処理する画
像処理装置とを備えたことを特徴とする逆反射スクリー
ンを用いた表面検査装置を提供するものである。
【0012】
【作用】本発明によれば、ラインセンサカメラによって
被検査材の幅方向、すなわち逆反射スクリーンと平行な
方向のみの画像信号が得られる。この画像信号はカメラ
の撮像角度θによらず、レンズの焦点があったボケのな
い信号である。被検査材がシート状であり、製造ライン
にてインプロセス検査を行う場合は、ライン速度に応じ
てラインセンサカメラの操作タイミングを制御し、被検
査材の長手方向に常時一定の間隔で撮像信号を取り込ん
で重ね合わせるようにして二次元画像が得られる。この
ようにして得られた被検査材の二次元画像は、あたかも
カメラが被建材表面の法線方向から撮像するように、ピ
ントのずれない画像となっている。従って、被検査材の
移動速度を用いてラインセンサカメラを制御するような
画像処理装置を備えることによって、被検査材の凹凸性
欠陥を逆反射スクリーンによる欠陥検出原理に従って検
出することができるのである。また、例えば、プレス成
形後の自動車外板をバッチ的に検査するような例では、
被検査材を搬送テーブルに載せて移動し、この移動信号
を画像処理装置が受信することによって上述のインプロ
セス検査と同じ効果が得られる。
被検査材の幅方向、すなわち逆反射スクリーンと平行な
方向のみの画像信号が得られる。この画像信号はカメラ
の撮像角度θによらず、レンズの焦点があったボケのな
い信号である。被検査材がシート状であり、製造ライン
にてインプロセス検査を行う場合は、ライン速度に応じ
てラインセンサカメラの操作タイミングを制御し、被検
査材の長手方向に常時一定の間隔で撮像信号を取り込ん
で重ね合わせるようにして二次元画像が得られる。この
ようにして得られた被検査材の二次元画像は、あたかも
カメラが被建材表面の法線方向から撮像するように、ピ
ントのずれない画像となっている。従って、被検査材の
移動速度を用いてラインセンサカメラを制御するような
画像処理装置を備えることによって、被検査材の凹凸性
欠陥を逆反射スクリーンによる欠陥検出原理に従って検
出することができるのである。また、例えば、プレス成
形後の自動車外板をバッチ的に検査するような例では、
被検査材を搬送テーブルに載せて移動し、この移動信号
を画像処理装置が受信することによって上述のインプロ
セス検査と同じ効果が得られる。
【0013】
【実施例】図1は本発明による逆反射スクリーンを用い
た表面検査装置の一実施例の構成を示す図であり、冷延
鋼板の製造プロセスにおけるインライン検査に適用した
ものである。図1において、被検査材である冷延鋼板1
の表面にて光源2から発せられた光が反射し、逆反射ス
クリーン3によって再度冷延鋼板1の表面に照射され
る。図3に示すように、照射される光は、逆反射スクリ
ーン3の表面のビーズ状反射球によって、図3に示すよ
うな散乱強度分布22を有しており、冷延鋼板1の表面
で再反射した光がラインセンサカメラ4によって捕らえ
られる。ラインセンサカメラ4の撮像信号が凹凸を光学
的に強調された信号となっていることは、先に説明した
通りである。
た表面検査装置の一実施例の構成を示す図であり、冷延
鋼板の製造プロセスにおけるインライン検査に適用した
ものである。図1において、被検査材である冷延鋼板1
の表面にて光源2から発せられた光が反射し、逆反射ス
クリーン3によって再度冷延鋼板1の表面に照射され
る。図3に示すように、照射される光は、逆反射スクリ
ーン3の表面のビーズ状反射球によって、図3に示すよ
うな散乱強度分布22を有しており、冷延鋼板1の表面
で再反射した光がラインセンサカメラ4によって捕らえ
られる。ラインセンサカメラ4の撮像信号が凹凸を光学
的に強調された信号となっていることは、先に説明した
通りである。
【0014】さらに、製造ラインに設置されている鋼板
速度計5によって測定された被検査材である冷延鋼板1
の移動速度が画像処理装置6に伝送される。画像処理装
置6は冷延鋼板1の移動速度に応じてラインセンサカメ
ラ4の走査周期を制御し、かつ走査周期を制御すること
によって生じるラインセンサカメラ4の撮像素子の露光
時間の変化、すなわち、撮像信号の強度を補正しながら
順次撮像信号を合成し、二次元画像を生成する。このよ
うにして得られた二次元画像は、ラインセンサカメラ4
の焦点が常時図1に示す撮像部分に合致しているから、
斜め方向から撮像しても画像のボケは発生しない。画像
処理装置6はこのようにして得られた画像から欠陥検出
に必要な処理を施すことができるので、欠陥検出感度を
高くすることができる。また、ラインセンサカメラ4の
走査周期を制御することによって、冷延鋼板1の長手方
向1a(この場合、鋼板の移動方向)に一定の分解能で
撮像できるので、撮像画像の大きさを補正する必要がな
い。
速度計5によって測定された被検査材である冷延鋼板1
の移動速度が画像処理装置6に伝送される。画像処理装
置6は冷延鋼板1の移動速度に応じてラインセンサカメ
ラ4の走査周期を制御し、かつ走査周期を制御すること
によって生じるラインセンサカメラ4の撮像素子の露光
時間の変化、すなわち、撮像信号の強度を補正しながら
順次撮像信号を合成し、二次元画像を生成する。このよ
うにして得られた二次元画像は、ラインセンサカメラ4
の焦点が常時図1に示す撮像部分に合致しているから、
斜め方向から撮像しても画像のボケは発生しない。画像
処理装置6はこのようにして得られた画像から欠陥検出
に必要な処理を施すことができるので、欠陥検出感度を
高くすることができる。また、ラインセンサカメラ4の
走査周期を制御することによって、冷延鋼板1の長手方
向1a(この場合、鋼板の移動方向)に一定の分解能で
撮像できるので、撮像画像の大きさを補正する必要がな
い。
【0015】図6は、本発明による効果を示すものであ
り、凹状欠陥について従来装置による撮像結果との比較
例を示している。図6の比較例では、ラインセンサカメ
ラの一画素当りの撮像分解能は、従来装置におけるカメ
ラの幅方向を分解能と一致するように設定した。また、
被検査材である欠陥サンプルを搬送テーブルで一定速度
で移動させながら、搬送テーブルを駆動させるモーター
ドライバーのパルス信号と同期させてラインセンサカメ
ラの走査周期を制御し、サンプルの移動方向についても
本発明による実施例の撮像分解能と従来装置におけるカ
メラ分解能が一致するようにした。図6に示すように、
撮影角度θ=75度を越えても欠陥画像輝度比は低下せ
ず、欠陥検出感度が向上していることが確かめられる。
り、凹状欠陥について従来装置による撮像結果との比較
例を示している。図6の比較例では、ラインセンサカメ
ラの一画素当りの撮像分解能は、従来装置におけるカメ
ラの幅方向を分解能と一致するように設定した。また、
被検査材である欠陥サンプルを搬送テーブルで一定速度
で移動させながら、搬送テーブルを駆動させるモーター
ドライバーのパルス信号と同期させてラインセンサカメ
ラの走査周期を制御し、サンプルの移動方向についても
本発明による実施例の撮像分解能と従来装置におけるカ
メラ分解能が一致するようにした。図6に示すように、
撮影角度θ=75度を越えても欠陥画像輝度比は低下せ
ず、欠陥検出感度が向上していることが確かめられる。
【0016】上述の実施例では、二次元画像を生成して
から欠陥検出処理を行うようにしたが、ラインセンサカ
メラ4の撮像信号を処理し、欠陥信号が抽出された部分
のみを画像処理して欠陥の種類、等級などを判定するよ
うにしてもよい。また、被検査材が連続的に移動してい
ない場合は、被検査材を搬送テーブルに載せて移動し、
搬送テーブルの移動信号を画像処理装置6が受信するこ
とによってインプロセス検査と同じに作用させることが
できる。
から欠陥検出処理を行うようにしたが、ラインセンサカ
メラ4の撮像信号を処理し、欠陥信号が抽出された部分
のみを画像処理して欠陥の種類、等級などを判定するよ
うにしてもよい。また、被検査材が連続的に移動してい
ない場合は、被検査材を搬送テーブルに載せて移動し、
搬送テーブルの移動信号を画像処理装置6が受信するこ
とによってインプロセス検査と同じに作用させることが
できる。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば、逆反射スクリーンを用
いた表面検査装置において、カメラの撮像角度を大きく
しても焦点ずれの少ない鮮明な画像が得られるので、検
査装置の欠陥検出感度を向上させることができる。
いた表面検査装置において、カメラの撮像角度を大きく
しても焦点ずれの少ない鮮明な画像が得られるので、検
査装置の欠陥検出感度を向上させることができる。
【図1】本発明による逆反射スクリーンを用いた表面検
査装置の一実施例の構成を示す図である。
査装置の一実施例の構成を示す図である。
【図2】従来の逆反射スクリーンを用いた表面検査装置
の機器構成を示す図である。
の機器構成を示す図である。
【図3】逆反射スクリーンによって凹凸が強調される原
理を説明する図である。
理を説明する図である。
【図4】カメラの撮像角度と欠陥像の感度の関係を示す
図である。
図である。
【図5】欠陥信号の輝度比を説明する図である。
【図6】本発明による効果を示す図である。
【図7】従来の逆反射スクリーンを用いた表面検査装置
の機器構成を示す図である。
の機器構成を示す図である。
1 冷延鋼板 2 光源 3 逆反射スクリーン 4 ラインセンサカメラ 5 鋼板速度計 6 画像処理装置 11 被検査材 12 カメラ 21 ビーズ状反射球 22 反射光強度分布 31 入射光 32 反射光 33 矢印
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G06T 1/00 7/60 9061−5H G06F 15/70 350 G
Claims (1)
- 【請求項1】 逆反射スクリーンを用いた表面検査装置
において、撮像素子が一次元状に並んだ撮像手段と、被
検査材の移動速度または被検査材の搬送速度を検出する
速度検出手段と、該速度検出手段からの信号により前記
撮像手段で撮像した撮像信号を処理する画像処理装置と
を備えたことを特徴とする逆反射スクリーンを用いた表
面検査装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6211352A JPH0875666A (ja) | 1994-09-05 | 1994-09-05 | 逆反射スクリーンを用いた表面検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6211352A JPH0875666A (ja) | 1994-09-05 | 1994-09-05 | 逆反射スクリーンを用いた表面検査装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0875666A true JPH0875666A (ja) | 1996-03-22 |
Family
ID=16604553
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6211352A Withdrawn JPH0875666A (ja) | 1994-09-05 | 1994-09-05 | 逆反射スクリーンを用いた表面検査装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0875666A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6850636B1 (en) | 1999-05-25 | 2005-02-01 | Nichiha Corporation | Surface inspection system |
JP2008292345A (ja) * | 2007-05-25 | 2008-12-04 | Kobe Steel Ltd | 圧延材の表面疵検査方法及び表面疵検査装置 |
JP2010151925A (ja) * | 2008-12-24 | 2010-07-08 | Hitachi High-Technologies Corp | 基板処理装置、フラットパネルディスプレイの製造装置およびフラットパネルディスプレイ |
-
1994
- 1994-09-05 JP JP6211352A patent/JPH0875666A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6850636B1 (en) | 1999-05-25 | 2005-02-01 | Nichiha Corporation | Surface inspection system |
JP2008292345A (ja) * | 2007-05-25 | 2008-12-04 | Kobe Steel Ltd | 圧延材の表面疵検査方法及び表面疵検査装置 |
JP2010151925A (ja) * | 2008-12-24 | 2010-07-08 | Hitachi High-Technologies Corp | 基板処理装置、フラットパネルディスプレイの製造装置およびフラットパネルディスプレイ |
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