JP2001099632A - Normal reflection type surface shape measuring method and device with ccd camera - Google Patents

Normal reflection type surface shape measuring method and device with ccd camera

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JP2001099632A
JP2001099632A JP31730399A JP31730399A JP2001099632A JP 2001099632 A JP2001099632 A JP 2001099632A JP 31730399 A JP31730399 A JP 31730399A JP 31730399 A JP31730399 A JP 31730399A JP 2001099632 A JP2001099632 A JP 2001099632A
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JP
Japan
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image
fluctuation
reflection
rough
stainless steel
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JP31730399A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuhisa Shibata
和久 柴田
Hiroyuki Ishigaki
博行 石垣
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ARC Harima Co Ltd
Original Assignee
ARC Harima Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and device of measuring surface shape capable of measuring surface shape of coarse surface object mainly causing normal reflection more in detail direction of surface roughness, surface reflectance, color tone unevenness, flaw, etc., in addition to the conventional roughness parameter Ra. non-touch, quantitatively, accurately and easily. SOLUTION: By illuminating a reference pattern 2 with a light source 3, projecting the reference pattern to the surface of a coarse object 1, photographing the virtual image 4 due to normal reflection with a CCD camera 5, and image-processing the light intensity (image signal 6) received by an image element forming the reflection image 4 with a computer 8, data is converted to brightness distribution showing the fluctuation of the reflection image 4. This statistical quantity of the distribution is captured as the amplitude of the brightness value, and the standard deviation as the fluctuation is calculated. The surface coarseness Ra of the coarse surface object 1 measured in advance in plotted on the horizontal axis and the standard deviation is plotted on the vertical axis to get strong relation map. From this correlation line map, various information of the surface state such as surface roughness and the direction of the coarseness can be obtained.

Description

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

【001】[0101]

【産業上の利用分野】この発明は、主として正反射を起
こす面を有する粗面物体の表面性状測定方法及びその装
置に関し、さらに詳しくはステンレス鋼板仕上げ面の機
能的表面性状を定量的に、かつ簡易に測定する技術に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for measuring the surface properties of a rough object having a surface that causes specular reflection, and more particularly, to quantitatively and functionally determine the functional surface properties of a stainless steel plate finished surface. The present invention relates to a technology for easily measuring.

【002】[0092]

【従来技術】ステンレス鋼板は、その表面装飾性、耐食
性、加工性等に優れているため、建築用内外装材、食品
・化学・薬品製造プラント、厨房機器、洋食器、食品用
設備などに広く使用されているが、その機能表面性状、
すなわち機能を発揮する凹凸の微細形状などを定量的に
測定・評価する方法は末だ確立されていない。特に、鋼
板の商取引市場における検査・評価方法としては、例え
ば、試験片を基準片と蛍光灯などの下で反射像の写り具
合(ゆらぎ・ぼけの程度)や色調、輝度、傷などを視覚
的に比較・判断するといった、いわゆる目視外観検査法
が用いられている。そのため目視検査(定性的評価)と
いう人間の官能に依存した判断基準のあいまいさに起因
するトラブルが多発しており、取引業界では定量化でき
る測定・評価装置の開発が強く望まれている。また、鋼
板製造ライン及び鋼板仕上げ加工業界においても、同じ
く、製造または加工工程における検査の自動化、効率
化、省人化のために、これら鋼板の表面性状を自動的
に、定量的に、精度良く測定する方法及び装置の開発が
望まれている。
2. Description of the Related Art Stainless steel sheets have excellent surface decoration, corrosion resistance, workability, etc., and are widely used in building interior and exterior materials, food / chemical / chemical manufacturing plants, kitchen equipment, western dishes, food equipment, etc. Used, but its functional surface properties,
That is, a method of quantitatively measuring and evaluating the fine shape of the unevenness that exerts a function has not been established yet. In particular, as an inspection / evaluation method in the commercial market for steel sheets, for example, a test piece is visually inspected under a reference piece and a fluorescent lamp, etc. to determine the degree of reflection image (degree of fluctuation / blur), color tone, luminance, scratches, etc. A so-called visual appearance inspection method, such as comparing and judging, is used. For this reason, troubles due to the ambiguity of visual inspection (qualitative evaluation), which is a criterion depending on human sensuality, occur frequently, and there is a strong demand in the trade industry for the development of a quantifiable measurement / evaluation device. Similarly, in the steel plate manufacturing line and the steel plate finishing industry, the surface properties of these steel plates are automatically, quantitatively, and accurately determined in order to automate inspection, increase efficiency, and save labor in the manufacturing or processing process. There is a need for a method and apparatus for measuring.

【0003】従来から粗面物体の表面の性状、すなわち
表面の幾何学的形状を直接測定する方法としては、先端
の尖った触針で表面をなぞって(走査)粗さを測定する
触針式表面粗さ測定法が最も一般に用いられている。こ
の触針式は、断面曲線を迅速、正確に求めるのに最も適
しているばかりか、最近では、おおむね信号の計算処理
装置を粗さ計に内蔵しているので、大部分の粗さ測定器
はこの種触針式で占められている。触針は、先端曲率半
径1〜10μm程度のものが使用されている。
[0003] Conventionally, as a method for directly measuring the surface properties of a rough object, that is, the geometrical shape of the surface, a stylus type in which the surface is traced (scanning) with a stylus having a sharp tip to measure the roughness (scanning). Surface roughness measurements are most commonly used. This stylus type is most suitable not only for quick and accurate determination of the cross-sectional curve, but also recently, most of the roughness measuring instruments have a built-in signal processing unit in the roughness meter. Is occupied by this type of stylus. A stylus having a tip curvature radius of about 1 to 10 μm is used.

【0004】また、光を用いた非接触タイプの表面粗さ
測定法として、JIS B 0652−1973に規定
されている、標準反射鏡面と試料面とからの反射光の光
路程の光干渉を利用した「光波干渉式表面粗さ測定法」
があり、机上検査方法として一般的に用いられている。
この光波干渉式は、鏡面や軟質物体など、触針式が不適
当な場合をカバーし、触針式とともに、粗さ測定法とし
て不可欠な存在となっている。
As a non-contact type surface roughness measuring method using light, light interference in the optical path of light reflected from a standard reflecting mirror surface and a sample surface, specified in JIS B 0652-1973, is used. `` Light wave interference type surface roughness measurement method ''
And is generally used as a desk inspection method.
The light wave interference method covers cases where the stylus method is inappropriate, such as a mirror surface or a soft object, and is indispensable as a roughness measurement method together with the stylus method.

【0005】その他に、基準の焦点位置からの変位とし
て光学的に計測する全反射臨界法、三角測定原理により
表面凹凸を精密に計測する電子顕微鏡立体写真法などが
知られている。
[0005] In addition, a total reflection critical method for optically measuring displacement from a reference focal point position, and an electron microscopic three-dimensional photographing method for precisely measuring surface irregularities by the principle of triangulation are known.

【0006】一方、光の反射散乱光パターンを統計的に
解析して表面粗さを求める光散乱法として、散乱光の角
度分布から求めるARS法(Angle−Resolv
edScattering)やTIS法(Total
Integrated Scattering)が用い
られている。図15はARS法の測定原理を示す。同図
(A)は、比較的滑らかな表面を有する粗面物体1の表
面にレーザ光3aを照射し、その散乱光強度I(θ)の
ガウス型角度分布を得た後、角度分布の標準偏差に相当
する、角度θの平均値θ=0近傍の散乱光強度から表面
のZ(縦)方向の自乗平均平方根粗さRrms(<h
1/2)を、Y(横)方向(図示せず)のそれR′r
msはスカラー理論から導かれた散乱光強度I(θ)の
分散値SN=4/(KR′rms)から求められる。
同図(B)のものは、表面が比較的粗い粗面物体表面か
ら得られたガウス型角度分布であって、同様に、Rrm
s(縦方向)及び分散光SN=8/(Rrms/R′r
ms)からR′rmsを求めることができる。これら
の散乱光の角度分布は、現場では、被測定物の表面をリ
ニアイメージセンサで電気的に測定したり、または、小
さな開口を有する受光素子(Si光検出器)を被測定物
を回転中心軸として、その表面領域を走査して測定する
ことなどで得られている。
On the other hand, an ARS method (Angle-Resolv) obtained from the angular distribution of scattered light is used as a light scattering method for statistically analyzing the reflected scattered light pattern of light to determine the surface roughness.
edScattering) or TIS method (Total
(Integrated Scattering) is used. FIG. 15 shows the measurement principle of the ARS method. FIG. 2A shows that the surface of a rough object 1 having a relatively smooth surface is irradiated with a laser beam 3a to obtain a Gaussian-type angular distribution of the scattered light intensity I (θ), and then the standard angular distribution is obtained. The root mean square roughness Rrms (<h 2 ) in the Z (longitudinal) direction of the surface from the scattered light intensity near the average value θ = 0 of the angle θ corresponding to the deviation.
> 1/2 ) to R′r in the Y (lateral) direction (not shown).
ms is obtained from the variance SN = 4 / (KR′rms) 2 of the scattered light intensity I (θ) derived from the scalar theory.
FIG. 1B shows a Gaussian angular distribution obtained from a relatively rough surface of a rough object.
s (vertical direction) and dispersed light SN = 8 / (Rrms / R′r
ms) R′rms can be determined from 2 . In the field, the angular distribution of these scattered lights can be measured by electrically measuring the surface of the object to be measured with a linear image sensor, or by using a light receiving element (Si photodetector) having a small opening around the object to be rotated. The axis is obtained by scanning and measuring the surface area.

【0007】図16はTIS法の測定原理図を示す。こ
の原理は、照明レーザ光の正反射光成分と散乱光成分を
光学的に分離し、散乱光のみを検出して表面粗さを求め
る。この測定装置はレーザ光源3a、回転鏡M、被測定
物表面からの全散乱光を集光するための積分球Sと2個
の検出器D1、D2からなる。検出器D1で被測定物表
面からの全散乱光強度Rを、検出器D2で光源の強度
=R+Rを、それぞれ測定する。これからRs
/Rが求められるので、試料面の凹凸のRrmsを得
ることができる。この方法は、Rrmsに直接比例した
量が得られるという長所がある。測定範囲としてはRr
ms<0.01μmの非常に滑らかな面の測定に有効で
ある。
FIG. 16 shows a measurement principle diagram of the TIS method. According to this principle, the specular reflection light component and the scattered light component of the illumination laser light are optically separated, and only the scattered light is detected to determine the surface roughness. This measuring device comprises a laser light source 3a, a rotating mirror M, an integrating sphere S for collecting all scattered light from the surface of the object to be measured, and two detectors D1 and D2. The detector D1 measures the total scattered light intensity RD from the surface of the object to be measured, and the detector D2 measures the light source intensity RD = RS + RD . From now on Rs
Since / RD is required, Rrms of the unevenness on the sample surface can be obtained. This method has the advantage that an amount directly proportional to Rrms is obtained. The measurement range is Rr
This is effective for measuring a very smooth surface with ms <0.01 μm.

【0008】その他に、スペックルのコントラスト変化
を計るスペックル・コントラスト法、スペックルのサイ
ズ変化を計るモーメント法、2光束照明によるスペック
ルの強度相関を計るスペックル相関法などがある。これ
らの方法は、表面の微細形状に類似性があれば、高精度
に測定可能である。
[0008] In addition, there are a speckle contrast method for measuring a change in speckle contrast, a moment method for measuring a change in speckle size, and a speckle correlation method for measuring an intensity correlation of speckle by two-beam illumination. These methods can measure with high accuracy if there is similarity in the fine shape of the surface.

【0009】他方、人間の視感により表面性状を識別・
合否判定する目視検査法は、ステンレス鋼板などの鋼材
の外観検査に原則として用いられている。この目視検査
方法としては、商取引市場または表面研磨加工の現場で
は、例えば鋼板試験片と基準片とを太陽光、蛍光灯など
の下で比較観察して合否判定する方法が多く用いられて
いる。また製造ラインでは検査員の目視により合否選別
するなどの方法が用いられている。
[0009] On the other hand, the surface texture can be identified by human sensation.
The visual inspection method for determining pass / fail is used in principle for the appearance inspection of a steel material such as a stainless steel plate. As this visual inspection method, in a commercial market or a site of surface polishing, for example, a method of judging pass / fail by comparing and observing a steel plate test piece and a reference piece under sunlight, a fluorescent lamp, or the like is often used. In the production line, a method such as a pass / fail selection is visually observed by an inspector.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、触針式
表面粗さ測定法では、被測定物表面に微細な傷をつける
こと、触針の先端曲率半径以下の粗さピッチ(波長)成
分がカットされること、測定時間も長く、一次元測定し
かできないなどの欠点がある。
However, in the stylus type surface roughness measuring method, fine scratches are formed on the surface of the object to be measured, and the roughness pitch (wavelength) component smaller than the radius of curvature of the tip of the stylus is cut. And the measurement time is long, and only one-dimensional measurement can be performed.

【0011】また、JIS B 0652−1973に
基づく光波干渉式表面粗さ測定法は、顕微鏡を使用する
ため視野の大きさに制限があること、測定可能な最大粗
さが数μmRy以内に制約されること、スペクトル幅の
やや広い光源を用いた場合、干渉縞を出すまでに調整が
なかなか難しいといった欠点がある。
In addition, the light interference type surface roughness measuring method based on JIS B 0652-1973 is limited in the size of the field of view because a microscope is used, and the maximum measurable roughness is limited to within several μmRy. In addition, when a light source having a relatively wide spectrum width is used, there is a drawback that adjustment is very difficult until interference fringes are generated.

【0012】その他、全反射臨界法、電子顕微鏡立体写
真法などは、その性能を発揮させるためには、測定時の
入念、精密な調整や確実な測定環境の整備を行わねばな
らないこと、機械構成が精密光学部品からなり大型装置
であること、測定に多くの時間を要することなどの欠点
がある。
[0012] In addition, the total reflection critical method, the electron microscopic three-dimensional photographing method, and the like require that careful attention must be paid to the measurement, precise adjustment and maintenance of a reliable measurement environment are required in order to exhibit their performance. Has disadvantages such as that it is a large-sized device made of precision optical parts, and that it takes a lot of time for measurement.

【0013】ARS法やTIS法などの光散乱法は、光
による物体表面からの散乱光情報の統計的解析により表
面粗さ、主として自乗平均平方根粗さRrmsも得るも
のであるが、正反射光成分の多い表面を有する粗面物
体、すなわち、ステンレス鋼板表面のように鏡面性の高
い材料に対しては適用できないという欠点がある。
The light scattering method such as the ARS method or the TIS method obtains surface roughness, mainly root mean square roughness Rrms, by statistical analysis of light scattered from the object surface due to light. There is a drawback that the method cannot be applied to a rough object having a surface having a large amount of components, that is, a material having a high specularity such as a stainless steel plate surface.

【0014】目視検査法は、目視という人間の官能に頼
って判別するため、判別の基準があいまいであること、
検査員の個人差による判定のばらつきがあること、生理
的に、心理的に周囲環境からの影響を受けやすいことな
どの欠点がある。また単純な検査にたいしても、高速・
連続といった状態には耐えられないことや疲れやすいと
いう欠点のために、機械による自動外観検査の実現が望
まれている。
In the visual inspection method, since the determination is made based on the human sensuality of visual inspection, the criteria for the determination are ambiguous.
There are drawbacks such as that there is variation in judgment due to individual differences among inspectors and that the examiner is physiologically and psychologically susceptible to the influence of the surrounding environment. Also, for simple inspections,
Due to the drawbacks of being unable to withstand continuous conditions and being easily fatigued, realization of automatic visual inspection by a machine is desired.

【0015】一方、近年におけるステンレス鋼板市場に
おける需要の多様化から、JISG4305に規定され
た表面処理のステンレス鋼板に加え、商品としての付加
価値を求める目的で、加飾研磨によってより高いレベル
の艶・光沢、しゅす仕上げや梨地仕上げなどの質感、筋
目模様、スクラッチパターンやヘアラインなどの装飾研
磨仕上げ等が付与された鋼板が上市されるようになっ
た。
On the other hand, in view of the diversification of demand in the stainless steel sheet market in recent years, in addition to the stainless steel sheet of the surface treatment specified in JIS G4305, for the purpose of seeking added value as a product, a higher level of luster is required by decorative polishing. 2. Description of the Related Art Steel sheets provided with gloss, texture such as finish and satin finish, decorative polishing finish such as streak pattern, scratch pattern, hairline, and the like have come on the market.

【0016】このようなステンレス鋼板の多様な表面性
状を測定する方法として、上述した各種の測定法では、
Ra、Ry、Rz、Rrmsなどの表面凹凸情報のパラ
メータを得るにとどまり、これら鋼板の多様化した機能
的表面性状を知ることは不可能であって、さらに適切な
測定手段の開発が待たれている。
As a method for measuring various surface properties of such a stainless steel sheet, the above-described various measuring methods include:
It is only possible to obtain parameters of surface unevenness information such as Ra, Ry, Rz, and Rrms, and it is impossible to know the diversified functional surface properties of these steel sheets, and the development of more appropriate measuring means is awaited. I have.

【0017】他方、生産面からみても、生産工程は、加
工・組立ともに自動化分野の進歩は著しく、人間の目視
による検査の介在が全体として流れに支障をきたす場合
も少なくなく、自動外観検査装置の開発が強く望まれて
いる。
On the other hand, from the production point of view, in the production process, the progress of automation in both processing and assembly is remarkable, and there are many cases where the intervention of the visual inspection by humans hinders the flow as a whole. The development of is strongly desired.

【0018】本発明は、前記従来の問題点を除くために
なされたものであって、主として正反射を起こす面を有
する粗面物体、特に商取引市場および生産・加工・組立
段階にあるステンレス鋼板の多様な機能的表面性状を、
より具体的には、従来の表面凹凸のパラメータに加え
て、表面の凹凸の振幅、方向性、傾斜分布、色調、む
ら、光沢、傷などを精度良く、定量的、かつ簡易に測定
可能な表面性状測定方法及びその装置を提供することを
目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to eliminate the above-mentioned conventional problems, and is intended mainly for a rough surfaced object having a surface which causes specular reflection, particularly for a stainless steel plate in a commercial market and in a production, processing and assembly stage. Various functional surface properties,
More specifically, in addition to the conventional parameters of surface irregularities, the surface, which can accurately, quantitatively, and easily measure the amplitude, directionality, inclination distribution, color tone, unevenness, gloss, scratches, and the like of the surface irregularities. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for measuring properties.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、目視検査
法の改良法として、ステンレス鋼板の表面反射率や光
沢、表面粗さの異なる多数のサンプルを用いて、その表
面に基準となるパターン(明暗の縞)を映し、その反射
像のゆらぎとサンプルの表面粗さとの関係について鋭意
種々の検討を行った。その結果、図14(B)に示すよ
うに、局所的には極めて滑らかで、鏡面反射(正反射)
を起こす凹凸の長波長成分の大きい面をもつ鋼板では、
その表面に映された基準パターンの反射像のゆらぎの状
態を電気信号として取り出して、縦軸に明暗の強度、横
軸に虚像面の位置を示す明暗の強度分布に変換し、さら
に明暗の強度の統計量として、例えば、振幅をとり、そ
の標準偏差を算出すると、この輝度値振幅の標準偏差と
表面粗さRaの値の間に強い相関があることを見い出し
た。
Means for Solving the Problems As an improvement of the visual inspection method, the present inventors use a large number of samples having different surface reflectivity, gloss, and surface roughness of a stainless steel plate, and use the surface as a reference. A pattern (bright and dark stripes) was projected, and various studies were conducted on the relationship between the fluctuation of the reflected image and the surface roughness of the sample. As a result, as shown in FIG. 14 (B), the surface is extremely smooth and has a specular reflection (specular reflection).
In a steel sheet with a surface with a large long wavelength component,
The fluctuation state of the reflection image of the reference pattern projected on the surface is extracted as an electric signal, and converted into a light-dark intensity distribution on the vertical axis and a light-dark intensity distribution indicating the position of the virtual image plane on the horizontal axis, and further the light-dark intensity For example, when the amplitude is taken as the statistic and the standard deviation is calculated, it has been found that there is a strong correlation between the standard deviation of the luminance amplitude and the value of the surface roughness Ra.

【0020】さらに、本発明者らは、上記光の正反射を
基本とした測定実験を、コンピュータ・シミュレーショ
ンにより行い、実験と同様の反射像が得られるかどうか
を確認した。上記実験装置と同じ粗面物体やパターンな
どからなる装置モデルを設定し、粗面物体の表面は微小
ミラーの集合体と見做し、かつサイン波形の凹凸が存在
するものと仮定して幾何光学のみを用いて計算を行い、
反射像(虚像)の強度分布および標準偏差を求めた。そ
の結果、図13に示すように、反射像の強度分布は実験
結果(図8の8a)と同様に振幅が減衰する現象がみら
れた。このように、シミュレーションによりステンレス
鋼板の表面凹凸の反射像とそのゆらぎの関係を理論的に
解析して本発明測定方法の妥当性を確認した。
Further, the present inventors conducted a measurement experiment based on the regular reflection of light by computer simulation and confirmed whether or not a reflection image similar to the experiment could be obtained. A device model consisting of the same rough surface object and pattern as the above experimental device was set, and the surface of the rough surface object was regarded as a set of micro mirrors, and geometrical optics was assumed to have sine waveform irregularities. Is calculated using only
The intensity distribution and the standard deviation of the reflection image (virtual image) were obtained. As a result, as shown in FIG. 13, a phenomenon was observed in which the amplitude of the intensity distribution of the reflected image was attenuated in the same manner as in the experimental result (8a in FIG. 8). As described above, the relationship between the reflection image of the surface irregularities of the stainless steel plate and its fluctuation was theoretically analyzed by simulation, and the validity of the measurement method of the present invention was confirmed.

【0021】すなわち、本発明の方法は、粗面物体の表
面性状を測定する方法において、主として正反射を起こ
す面を有する粗面物体の表面に基準パターンを投影して
反射像のゆらぎを結像させ、該反射像のゆらぎをCCD
カメラで撮影し、該CCDカメラの映像信号を画像処理
することにより前記反射像のゆらぎの輝度分布および該
反射像のゆらぎの大きさを算出し、その値から粗面物体
の表面性状を求めることを特徴とする。
That is, the method of the present invention is a method for measuring the surface properties of a rough object, which comprises projecting a reference pattern onto the surface of a rough object having a surface that causes regular reflection to form fluctuations in the reflected image. And the fluctuation of the reflected image is detected by a CCD.
Calculating the luminance distribution of the fluctuation of the reflected image and the magnitude of the fluctuation of the reflected image by performing image processing on a video signal of the CCD camera, and obtaining the surface properties of the rough object from the values. It is characterized by.

【0022】また、本発明を実施するための装置は、粗
面物体の表面に角度θで設けられた基準パターンと、該
基準パターンを照明するための光源と、該反射像のゆら
ぎを撮影するためのCCDカメラと、該CCDカメラの
映像信号を画像処理するためのコンピュータとを備えた
ことを特徴とする。
An apparatus for practicing the present invention captures a reference pattern provided at an angle θ on the surface of a rough object, a light source for illuminating the reference pattern, and a fluctuation of the reflected image. And a computer for performing image processing on a video signal of the CCD camera.

【0023】[0023]

【作用】本発明の光の正反射を基本とした測定方法によ
れば、基準パターン(図形)の反射像を映した粗面物体
の表面性状を、まず撮像素子で捉えることにより目視と
同一の精度で把握することができ、次にこれらの撮像素
子からの輝度分布の統計量を画像処理することにより反
射像のゆらぎの大きさ(実施例では反射像の輝度分布の
標準偏差)として得ることができるので、この値から上
記粗面物体表面の機能的表面性状、すなわち表面凹凸粗
さのみならず、表面凹凸の方向性、表面反射率などを非
接触で、定量的、高精度かつ簡易に測定できる。
According to the measuring method based on the regular reflection of light of the present invention, the surface property of a rough object on which a reflection image of a reference pattern (graphic) is projected is first captured by an image pickup device, thereby obtaining the same as visual observation. It is possible to obtain the magnitude of the fluctuation of the reflected image (in this embodiment, the standard deviation of the luminance distribution of the reflected image) by performing image processing on the statistics of the luminance distribution from these image sensors. From this value, not only the functional surface properties of the above-mentioned rough object surface, that is, not only the roughness of the surface unevenness, but also the directionality of the surface unevenness, the surface reflectivity, etc. can be measured in a non-contact manner, quantitatively, with high accuracy and easily. Can be measured.

【0024】また、本発明の装置によれば、基準パター
ン、光源、CCDカメラ、コンピュータなどで構成する
ことにより、小容積かつ可搬性の装置が得られる。
Further, according to the apparatus of the present invention, a small volume and portable apparatus can be obtained by comprising a reference pattern, a light source, a CCD camera, a computer and the like.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】本発明が適用できる粗面物体1と
しては、図14(B)に示すように、局所的に極めて滑
らかで、鏡面反射(正反射)を起こす凹凸の長波長成分
12の大きい面を持つもの、例えば、ステンレス鋼板、
各種金属板、プラスチック成型品、セラミック製品(タ
イルなど)、ガラス製品、塗装製品、メッキ製品などが
好適である。その他、主として正反射を起こす表面を有
する物、例えば、平面、曲面、球面などを有する板、円
筒、球面体などがあげられる。また、本発明は液面のゆ
らぎ現象への適用も可能である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As shown in FIG. 14 (B), a rough surface object 1 to which the present invention can be applied has a long wavelength component 12 of irregularities which are extremely smooth locally and cause specular reflection (specular reflection). Those with a large surface, for example, stainless steel plate,
Suitable are various metal plates, plastic molded products, ceramic products (such as tiles), glass products, painted products, plated products, and the like. In addition, an object having a surface that mainly causes regular reflection, for example, a plate, a cylinder, a sphere, or the like having a flat surface, a curved surface, a spherical surface, or the like can be given. Further, the present invention can be applied to a fluctuation phenomenon of a liquid surface.

【0026】本発明に使用する基準パターン2として
は、その反射像4のゆらぎが確認できるものであればよ
く、例えば直線、曲線、円、楕円、三角形、三つ葉、四
角形、菱形、六角形、星形、凹凸形などおよびそれらの
組み合わせなどから得られる任意の図形・形状のものを
用いることができる。基準パターン2は、図1又は図3
に示すように、粗面物体1の表面にその反射像4のゆら
ぎが映るように、その表面となす角度θで設置される。
この角度θは、CCDカメラ5の撮影方向により広い範
囲にとることができる。また、基準パターン2は、図3
に示すように、粗面物体1の表面に、例えば、ステンレ
ス鋼板ヘアライン仕上げ面のように、直線的筋目11が
あるような場合には、その筋目11と基準パターン2の
図形が直交、または平行になるように調節できるように
なっている(図4)。これらの基準パターン2は、歪み
のない平滑外面を有する剛直な板材料の表面に加工、ま
たは印刷などにより製作することができる。
The reference pattern 2 used in the present invention may be any pattern in which the fluctuation of the reflected image 4 can be confirmed. For example, a straight line, a curve, a circle, an ellipse, a triangle, a trefoil, a quadrangle, a rhombus, a hexagon, a star Arbitrary figures and shapes obtained from shapes, irregularities, combinations thereof, and the like can be used. The reference pattern 2 is shown in FIG.
As shown in (1), the surface of the rough object 1 is set at an angle θ with the surface so that the fluctuation of the reflection image 4 is reflected on the surface.
The angle θ can be set in a wider range depending on the shooting direction of the CCD camera 5. The reference pattern 2 is shown in FIG.
As shown in the figure, when there is a linear streak 11 on the surface of the rough object 1 such as, for example, a stainless steel hairline finished surface, the streak 11 and the graphic of the reference pattern 2 are orthogonal or parallel. (FIG. 4). These reference patterns 2 can be manufactured by processing or printing on the surface of a rigid plate material having a smooth outer surface without distortion.

【0027】本発明に使用する光源3としては、基準パ
ターン2の反射像4のゆらぎに対して間接的に適切な照
明を与える照明器であればよく、タングステン電球やハ
ロゲン電球などの一般白熱電球、白色蛍光ランプ、演色
改善形(白色)や3波長域発光形(昼白色)などの蛍光
ランプ、蛍光水銀ランプ、高圧水銀ランプ、メタルハイ
ドランプ、高圧ナトリウムランプなどの大型放電ランプ
などがあげられる。光源3は、図1に示すように水平方
向から基準パターン2を照らし、粗面物体1の表面に映
っている、その反射像4のゆらぎに十分な明るさを与え
る役割をする。
The light source 3 used in the present invention may be any illuminator that indirectly provides appropriate illumination to the fluctuation of the reflected image 4 of the reference pattern 2, and may be a general incandescent bulb such as a tungsten bulb or a halogen bulb. , Fluorescent lamps such as white fluorescent lamps, color rendering improved type (white) and three-wavelength emission type (neutral white), and large discharge lamps such as fluorescent mercury lamps, high-pressure mercury lamps, metal hydride lamps, and high-pressure sodium lamps. . The light source 3 illuminates the reference pattern 2 from the horizontal direction as shown in FIG. 1 and plays a role of giving sufficient brightness to the fluctuation of the reflected image 4 reflected on the surface of the rough object 1.

【0028】本発明に使用するCCDカメラ5として
は、適切な照明条件を与えられた基準パターン2の反射
像4のゆらぎをレンズ系により撮像素子面に集光し、こ
れを光電変換し、電気信号(映像信号6)として取り出
せるものであればよく、反射像のゆらぎを明瞭に捉える
解像力の点から高画素数のものが好ましい。例えば、市
販の130万画素とか200万画素といった高画素数の
CCDカメラを適宜使用することができる。また、基準
像パターン2の代わりに液晶ディスプレイを用いること
もできる。しかし、この場合には、光源3は不要とな
る。CCDカメラ5は、粗面物体1の表面の背後の対象
位置に結像された基準パターン2の虚像4にピントを合
わせ撮影できるように、粗面物体1が視野に入る位置に
調節し、設置される。粗面物体1の虚像からの光学的情
報は、CCDカメラ5のレンズにより撮像素子上に結像
され、各画素ごとにその場所の明るさ(輝度)に応じた
レベルの映像信号6としてコンピュータ8に取り込まれ
る。
As the CCD camera 5 used in the present invention, the fluctuations of the reflected image 4 of the reference pattern 2 given the appropriate illumination conditions are condensed on the image pickup device surface by a lens system, and this is photoelectrically converted to an electric signal. Any signal can be extracted as a signal (video signal 6), and a pixel having a high number of pixels is preferable from the viewpoint of resolution for clearly capturing the fluctuation of the reflected image. For example, a commercially available CCD camera having a large number of pixels such as 1.3 million pixels or 2 million pixels can be used as appropriate. Further, a liquid crystal display can be used instead of the reference image pattern 2. However, in this case, the light source 3 becomes unnecessary. The CCD camera 5 is adjusted to a position where the rough object 1 enters the field of view so that the virtual image 4 of the reference pattern 2 formed at the target position behind the surface of the rough object 1 can be focused and photographed. Is done. Optical information from the virtual image of the rough object 1 is formed on the image pickup device by the lens of the CCD camera 5, and a video signal 6 of a level corresponding to the brightness (brightness) of the location is provided for each pixel by the computer 8. It is taken in.

【0029】本発明に使用するコンピューター8として
は、CCDカメラからの映像信号を特定の画像処理およ
び演算処理を施すことにより目的の画像パターンやその
画像パターンより導かれる定量的な量を出力ができるも
のであればよく、市販のコンピューターやマイクロコン
ピュータも適宜使用できる。CCDカメラからの明暗の
アナログ信号であるビデオ信号6はインターフェースに
よりA/D変換されデジタル信号としてコンピュータ8
に送り込まれる。コンピュータ8は、縦軸に明暗の強
度、すなわち輝度の大きさを横軸に、虚像面の座標を示
す輝度分布8a(図1・図8)に変換する。さらに、こ
の輝度分布8aの統計量として輝度値の振幅をとり、こ
の振幅量の標準偏差を算出する。そして、この標準偏差
を縦軸に、予め計測した同種類の粗面物体1、例えば、
ステンレス鋼板の表面粗さRaの値を横軸にプロットと
して両者の相関線図を描画する。
The computer 8 used in the present invention can output a target image pattern and a quantitative amount derived from the image pattern by subjecting the video signal from the CCD camera to specific image processing and arithmetic processing. Any commercially available computer or microcomputer can be used as appropriate. A video signal 6 which is a light / dark analog signal from a CCD camera is A / D converted by an interface and converted into a digital signal by a computer 8.
Sent to. The computer 8 converts the intensity of light and dark, that is, the magnitude of the luminance on the vertical axis, into a luminance distribution 8a (FIGS. 1 and 8) indicating the coordinates of the virtual image plane on the horizontal axis. Further, an amplitude of the luminance value is taken as a statistic of the luminance distribution 8a, and a standard deviation of the amplitude amount is calculated. The standard deviation is plotted on the vertical axis, and the rough surface object 1 of the same type measured in advance, for example,
The value of the surface roughness Ra of the stainless steel sheet is plotted on the horizontal axis, and a correlation diagram between the two is drawn.

【0030】[0030]

【実施例】以下、図面に基づいて、本発明の一実施例を
詳細に説明する。図1は本発明の粗面物体の表面性状測
定方法の測定原理およびその実施をする装置の構成を示
す図である。すなわち、この測定装置は、基準パターン
2、光源3、CCDカメラ5およびコンピュータ8とか
ら構成され、これを用いた測定方法は、主として正反射
を起こす面を有する粗面物体1の表面に基準パターン2
を反射させ、反射面の凹凸による反射角度のゆらぎを虚
像4の面上の虚像パターンのゆらぎに変換させ、この虚
像パターンをCCDカメラ5で撮影し、映像信号6をコ
ンピュータ8で画像処理して、まず、虚像パターン4の
輝度分布8aを求め、次に、この輝度分布8aの標準偏
差を求めてこれと粗面物体の表面粗さRaとから強い相
関線図8bを得るものである。したがって、本発明の方
法により同種の他の粗面物体1の輝度分布8aの標準偏
差を測定すれば、上記線図8bからその表面粗さRaを
直読することができる。
An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing the measurement principle of the method for measuring the surface texture of a rough object according to the present invention and the configuration of an apparatus for carrying out the method. That is, this measuring device is composed of a reference pattern 2, a light source 3, a CCD camera 5 and a computer 8, and a measuring method using the same is based on a method in which a reference pattern is mainly applied to the surface of a rough object 1 having a surface that causes regular reflection. 2
Is reflected, and the fluctuation of the reflection angle due to the unevenness of the reflecting surface is converted into the fluctuation of the virtual image pattern on the surface of the virtual image 4. This virtual image pattern is photographed by the CCD camera 5, and the video signal 6 is image-processed by the computer 8. First, a luminance distribution 8a of the virtual image pattern 4 is obtained, then a standard deviation of the luminance distribution 8a is obtained, and a strong correlation diagram 8b is obtained from the standard deviation and the surface roughness Ra of the rough object. Therefore, if the standard deviation of the luminance distribution 8a of another rough surface object 1 of the same kind is measured by the method of the present invention, the surface roughness Ra can be directly read from the diagram 8b.

【0031】本発明の測定方法は、図1に示すように、
まず、光源3により基準パターン2を照射し、粗面物体
1の表面に映っている基準パターン2の反射像4(虚
像)を間接的に照明する。そしてCCDカメラ5を用い
て虚像4にピントを合わせて反射像4を撮影する。
The measuring method of the present invention, as shown in FIG.
First, the reference pattern 2 is irradiated by the light source 3 to indirectly illuminate the reflection image 4 (virtual image) of the reference pattern 2 reflected on the surface of the rough object 1. Then, the reflected image 4 is photographed by focusing on the virtual image 4 using the CCD camera 5.

【0032】次に、測定対象である、主として正反射を
起こす面を有する粗面物体1の表面に、それとなす角度
θで設けられた基準パターン2を投影して、その背後の
対称位置に正反射による虚像4を結像する。この基準パ
ターン2の虚像4は、粗面物体1固有の表面微細性状に
密接に関係し、表面が滑らかであれば、基準パターン2
に近い像が得られ、表面が粗く、すなわち凹凸が粗くな
るにしたがって、基準パターン2が反射角度のばらつき
によってぼけが進み、輪郭が不鮮明な像、すなわち虚像
4のゆらぎ(図5)が得られる。
Next, a reference pattern 2 provided at an angle θ to the object is projected onto the surface of a rough object 1 having a surface which mainly causes regular reflection, which is a measurement object, and the reference pattern 2 is projected at a symmetrical position behind the reference pattern 2. A virtual image 4 due to reflection is formed. The virtual image 4 of the reference pattern 2 is closely related to the surface fine property unique to the rough surface object 1, and if the surface is smooth, the reference pattern 2
As the surface becomes rougher, that is, as the roughness becomes rougher, blurring of the reference pattern 2 progresses due to variations in the reflection angle, and an image with an unclear outline, that is, fluctuation of the virtual image 4 (FIG. 5) is obtained. .

【0033】続いて、CCDカメラ5からの映像信号6
(ビデオ信号)はインターフェース7を介してコンピュ
ータ8に取り込まれる。コンピュータ8により上記の反
射像4のゆらぎを形成する撮像素子が受けた光の強度
(映像信号6)を画像処理することにより図1・8aお
よび図8に示すように、反射像4のゆらぎを示す輝度分
布8aを算出・描画させる。
Subsequently, the video signal 6 from the CCD camera 5
The (video signal) is taken into the computer 8 via the interface 7. As shown in FIGS. 1 and 8A and FIG. 8, the fluctuation of the reflected image 4 is reduced by performing image processing on the intensity of the light (video signal 6) received by the image sensor that forms the fluctuation of the reflected image 4 by the computer 8. The calculated luminance distribution 8a is calculated and drawn.

【0034】さらに、画像処理により得られた上記輝度
分布8aの統計量として、図8に示す、輝度値の振幅量
最大値と最小値の差をとり、それらから標準偏差を算出
する。この場合の標準偏差は、各輝度値をX軸方向に入
力演算して得られる。
Further, as a statistic of the luminance distribution 8a obtained by the image processing, the difference between the maximum value and the minimum value of the amplitude value of the luminance value shown in FIG. 8 is obtained, and the standard deviation is calculated from them. In this case, the standard deviation is obtained by inputting and calculating each luminance value in the X-axis direction.

【0035】このようにして得られた標準偏差を縦軸
に、予め計測した同種の粗面物体1の表面粗さRa(中
心線平均粗さ)の値を横軸にとって画像処理すれば、図
1・8b及び図9に示すように、両者の間に強い相関関
係を示す線図8bが得られる。この場合の近似直線は、
回帰分析により容易に得られる。
When the standard deviation obtained in this manner is plotted on the vertical axis, and the value of the surface roughness Ra (center line average roughness) of the rough object 1 of the same kind measured in advance is plotted on the horizontal axis, image processing is performed. As shown in FIG. 9 and FIG. 9, a diagram 8b showing a strong correlation between the two is obtained. The approximate straight line in this case is
It is easily obtained by regression analysis.

【0036】なお、上記の場合、反射像4のゆらぎ、す
なわち輝度分布の統計量として、輝度値の振幅量の標準
偏差を用いたが、このゆらぎの大きさを定量化する方法
としては、標準偏差以外の種々の評価関数が考えられ、
これを使用することができる。
In the above case, the standard deviation of the amplitude of the luminance value is used as the fluctuation of the reflection image 4, that is, the statistical value of the luminance distribution, but the standard method for quantifying the magnitude of this fluctuation is the standard. Various evaluation functions other than the deviation are considered,
You can use this.

【0037】実施例1 主として正反射を起こす面を有する粗面物体は、表面仕
上げされたステンレス鋼板(日新製鋼製品,商品名月星
印ステンレス,AISI番号SUS304・SUS43
0,サンプルサイズ80×50×0.49mm)とし
て、表面光沢の優れたNo.8仕上げ・BA仕上げ(S
US430)・No2B仕上げ(SUS430)・N
o.7仕上げ・BA仕上げと、直線的(研磨)筋目があ
り、方向性が強いHL(ヘアライン)仕上げ・ファイン
カラ仕上げ・No4仕上げと、表面凹凸が大きく、光沢
の弱いNo.2DR−2仕上げ・スターライトエンボス
の10種類を用いた。まず、上記各種のステンレス鋼板
の表面粗さRa(中心線平均粗さ)を触針式粗さ計(東
京精密製、SURFCOM570A)を用いて測定し
た。直線的筋目のある鋼板は、それに対し直交する方向
で表面粗さRaを求め、どの種類の鋼板からも、図6に
示すような局所的に滑らかな面をもつ断面形状(拡大
図)が得られた。次に、上記ステンレス鋼板を水平な台
盤(図示せず)上に戴せ、この表面に、図2に示す線パ
ターン(サイズ80×60×3mm)を角度θ=45°
で設置した。そして、線パターンは鋼板の直線的筋目と
直交、または平行に映るようにした。この線パターン
は、線幅0.35,0.70,1.05,1.40,
1.75および2.10mm(0.35mm刻み)の6
種類で、線間隔は線幅の2倍とした。この線パターン
は、アクリル板(厚さ3mm)の表面に図2の図案をプ
リントした紙を貼り付けて製作した。続いて、3個のク
リプトンランプ(5.2V×0.3A)を水平方向から
線パターンに照らし、鋼板表面に映っている線パターン
の反射像のゆらぎを、十分な明るさにしてから、CCD
カメラ(KOCOM社製KCC−310ND)で撮影
し、表面粗さ(Ra値)の違い(図5)や筋目の方向性
(図7)によって反射像のゆらぎ(像の鮮明さ、または
像のぼけによる不鮮明さ)の大きさの異なる撮影像が得
られた。さらに、この映像信号をコンピュータに取り込
み、画像処理として縦軸に輝度の強さを、横軸に像面上
の位置を描画させて、輝度分布(図8)を得た。さらに
加えて、この輝度分布の輝度値の振幅量をとり、その標
準偏差を算出した。この標準偏差を縦軸に、予め計測し
た鋼板の表面粗さRaの値を横軸にとって、標準偏差は
輝度値の平均で除して正規化し、表面粗さRa値は対数
で表わし、描画した相関線図(点線)を回帰分析するこ
とにより対数回帰直線を得た。
EXAMPLE 1 A roughened object mainly having a surface that causes regular reflection is made of a surface-finished stainless steel plate (Nisshin Steel Products, trade name: Moon Star Stainless Steel, AISI No. SUS304 / SUS43).
0, sample size 80 × 50 × 0.49 mm). 8 Finish / BA Finish (S
US430) ・ No2B finish (SUS430) ・ N
o. No. 7 finish, BA finish, HL (hairline) finish, fine color finish, No. 4 finish with straight (polished) streaks and strong directivity; Ten kinds of 2DR-2 finish and starlight emboss were used. First, the surface roughness Ra (center line average roughness) of each of the above stainless steel plates was measured using a stylus type roughness meter (SURFCOM570A, manufactured by Tokyo Seimitsu). For a steel plate having linear streaks, the surface roughness Ra is determined in a direction perpendicular to the straight line, and a cross-sectional shape (enlarged view) having a locally smooth surface as shown in FIG. Was done. Next, the stainless steel plate was placed on a horizontal base (not shown), and a line pattern (size 80 × 60 × 3 mm) shown in FIG.
It was installed in. Then, the line pattern was made to appear orthogonal or parallel to the linear streaks of the steel sheet. This line pattern has a line width of 0.35, 0.70, 1.05, 1.40,
1.75 and 2.10 mm (0.35 mm increments) 6
The line spacing was twice the line width. This line pattern was produced by pasting paper on which the pattern of FIG. 2 was printed on the surface of an acrylic plate (thickness: 3 mm). Subsequently, three krypton lamps (5.2 V × 0.3 A) are illuminated to the line pattern from the horizontal direction to make the fluctuation of the reflection image of the line pattern reflected on the steel plate surface sufficiently bright, and then the CCD
Images were taken with a camera (KCC-310ND manufactured by KOCOM), and the reflected image fluctuated (clearness of the image or blurred image) depending on the difference in surface roughness (Ra value) (FIG. 5) and the direction of the streaks (FIG. 7). (Unclearness caused by the above) were obtained. Further, the video signal was taken into a computer, and the luminance intensity was plotted on the vertical axis and the position on the image plane was plotted on the horizontal axis as image processing to obtain a luminance distribution (FIG. 8). In addition, the amplitude of the luminance value of this luminance distribution was taken and its standard deviation was calculated. The standard deviation is normalized by dividing the standard deviation by the average of the luminance values with the value of the surface roughness Ra of the steel sheet measured in advance on the horizontal axis, and the surface roughness Ra value is expressed in logarithm and drawn. A logarithmic regression line was obtained by regression analysis of the correlation diagram (dotted line).

【0038】図5は、表面粗さRaが異なる2種類のス
テンレス鋼板表面に映した線パターン反射像のゆらぎの
状態を示す写真である。図6は、それらの鋼板の計測さ
れた表面凹凸と微小部分を拡大した図である。図5から
表面粗さが大きい(Ra=0.233μm(HL仕上
げ))鋼板は、小さい〔Ra=0.113μm(No.
8仕上げ)〕ものに比べて、図14(A)に示す反射光
の散乱・回析・干渉などによって、像がボケて不鮮明に
なること、すなわち反射像が光学的にゆらぎ4aを生じ
ていることが観察される。特に、図7に示すように、直
線的筋目のある鋼板の場合には、その直線的筋目のある
方向に対し平行となるように線パターンを配置すれば
〔図4(b)〕、ゆらぎが大きすぎて、まったく不鮮明
になってしまう〔図5(d)〕。このように、粗面物体
表面の微細凹凸の形状や配置・配列などの諸特性を正反
射の反射像(虚像)のゆらぎとしてとらえることが、こ
の統計量に包含される多くの表面性状に関する情報を、
より詳細に、具体的に抽出しようとする本発明の基本要
件である。
FIG. 5 is a photograph showing a fluctuation state of a line pattern reflection image projected on two types of stainless steel plates having different surface roughnesses Ra. FIG. 6 is an enlarged view of the measured surface irregularities and minute portions of the steel plates. From FIG. 5, a steel plate having a large surface roughness (Ra = 0.233 μm (HL finish)) is small [Ra = 0.113 μm (No.
8 finish)], the image is blurred and unclear due to scattering, diffraction, interference, and the like of the reflected light shown in FIG. 14A, that is, the reflected image has optical fluctuations 4a. It is observed that In particular, as shown in FIG. 7, in the case of a steel plate having linear streaks, if a line pattern is arranged so as to be parallel to the direction in which the linear streaks are present [FIG. It is too large and becomes completely unclear (FIG. 5D). In this way, various characteristics such as the shape, arrangement, and arrangement of fine irregularities on the surface of a rough object are regarded as fluctuations of a specular reflection image (virtual image). To
This is a basic requirement of the present invention to be extracted in more detail and specifically.

【0039】図8は、図5の表面粗さの異なる2種のス
テンレス鋼板表面に映し出された線パターン反射像のゆ
らぎの輝度分布である。すなわち、反射像のゆらぎ4a
を構成する線(暗部の縞)と白地(明部の縞)の各位置
からくる明るさに応じた反射光の強さを、CCDカメラ
で捉え、これを輝度値に評価・換算して輝度分布グラフ
で表したものである。図5の反射像の鮮明な場合
〔(a)、(b)〕及び不鮮明で筋目のある場
〔(c)、(d)〕を参照すれば、図8からは(1)
〔(a)、(b)〕のように、反射像が鮮明であるよう
な表面の輝度分布は高い輝度値から低いそれへ移行する
勾配が顕著であり〔図8(a)〕、明暗の縞からの輝度
の差が大きいときは光沢感が強く、反対に〔(c)、
(d)〕のように反射像が不鮮明である場合は、勾配は
鈍く〔図8(b)〕、輝度の差が小さいと、光沢感が弱
く観察されること、(2)Raの値が小さい鋼板は輝度
値の振幅が大きく〔図8(a)〕、Ra値が大きいもの
は輝度値の振幅が小さくなる〔図8(b)〕こと、
(3)鋼板表面に筋目の方向性がある鋼板は線パターン
を映す方向によって、その輝度分布が異なり、直交の場
合は輝度値の振幅が大きいが、平行の場合は輝度の振幅
がかなり小さくなっていることなどが観察され、粗さと
の方向性も検出できる。図9は、各種鋼板とのRa値と
その輝度振幅幅の標準偏差との間に強い相関があること
を示している。すなわち、本発明の正反射情報を基にし
た表面性状測定法で測定すれば、Ra値が0.01から
5μm程度まで直読式表面粗さ測定装置の製作が可能で
あることを示唆している。このように輝度分布は、肉眼
で感知できる反射像のゆらぎの定性的情報を、明るさの
基準である輝度の定量的情報に変換したものである。す
なわち、この輝度分布は、その具体的な表面微細性状を
明示するものではないが、その表面性状に支配された多
くの反射光情報を数値(定量)的に表したものであり、
具体的表面性状を知る重要な手がかりを与えるものであ
る。従来法が表面の幾何学的性状を高精度に把握するこ
とに主眼が置かれていたのに対し、産業界ではこの幾何
学性状以外に二次元(面)的なむら(不均質性)、なら
びに機能的表面性状、すなわち、色調、方向性、光沢、
輝度などの特性を総合的に判断することが求められてい
る。CCDカメラは、本質的に色調、光沢、輝度などの
機能的性状に関しては、これらの特性を測定・評価しう
る機能を有するものであって、唯一末解決なのは表面粗
さに関する幾何学的性状評価の問題であった。本発明は
この問題を解決し、産業界が要望する表面性状の総合判
断の可能性を示唆するものである。
FIG. 8 shows the luminance distribution of the fluctuation of the reflection image of the line pattern projected on the surfaces of the two stainless steel plates having different surface roughnesses shown in FIG. That is, the reflected image fluctuation 4a
The intensity of the reflected light corresponding to the brightness coming from each position of the line (dark stripes) and the white background (bright stripes) that composes is captured by a CCD camera, which is evaluated and converted into a luminance value, and the luminance is calculated. This is represented by a distribution graph. Referring to the clear cases [(a) and (b)] of the reflection image in FIG. 5 and the unclear and streak cases [(c) and (d)], FIG. 8 shows (1).
As shown in [(a) and (b)], the luminance distribution on the surface where the reflected image is clear has a remarkable gradient from a high luminance value to a low luminance value [FIG. 8 (a)]. When the difference in luminance from the stripe is large, the glossiness is strong, and conversely, [(c),
(D)], when the reflected image is unclear, the gradient is gentle [FIG. 8 (b)], and when the difference in luminance is small, the glossiness is weakly observed. A small steel plate has a large amplitude of the luminance value (FIG. 8A), and a steel plate with a large Ra value has a small amplitude of the luminance value (FIG. 8B).
(3) The brightness distribution of a steel sheet having a streak direction on the steel sheet surface differs depending on the direction in which the line pattern is projected. The amplitude of the brightness value is large when the steel sheet is orthogonal, but significantly small when the steel sheet is parallel. Is observed, and the directionality with the roughness can be detected. FIG. 9 shows that there is a strong correlation between the Ra value with various steel plates and the standard deviation of the luminance amplitude width. That is, it indicates that it is possible to manufacture a direct-reading surface roughness measuring device having a Ra value of about 0.01 to 5 μm by measuring the surface texture based on the regular reflection information of the present invention. . As described above, the luminance distribution is obtained by converting the qualitative information of the fluctuation of the reflected image that can be sensed by the naked eye to the quantitative information of the luminance, which is a reference of the brightness. In other words, this luminance distribution does not explicitly indicate the specific surface microscopic properties, but numerically (quantitatively) represents a large amount of reflected light information governed by the surface properties.
It provides an important clue to know the specific surface properties. While the conventional method has focused on grasping the geometric properties of the surface with high accuracy, the industry has two-dimensional (plane) unevenness (heterogeneity) in addition to this geometric property. And functional surface properties, i.e., color, orientation, gloss,
It is required to comprehensively determine characteristics such as luminance. The CCD camera essentially has the function of measuring and evaluating the functional properties such as color tone, gloss and brightness, and the only solution is the geometric property evaluation related to surface roughness. Was the problem. The present invention solves this problem and suggests the possibility of comprehensive judgment of the surface properties desired by the industry.

【0040】〔参考例〕以下、図面を参照して、本発明
方法のシミュレーションによる実験を詳細に説明する。
図10〜図12は、本発明方法のシミュレーションの解
析モデルを示す図である。同図において、装置モデル
は、実施例と同じく、基準パターンをステンレス鋼板の
表面に対し、45°斜めに設け、その他光源(図示せ
ず)およびCCDカメラで構成した。ステンレス表面は
傾きの異なる微小ミラー群からなり、かつ、サイン波形
の凹凸を有するものと仮定した。基準パターンは、ま
ず、光源で照明されたパターン面上の微小部分としての
点光源を考え、次に線パターンを採用した。座標などに
関する計算は幾何学によった。
Reference Example Hereinafter, an experiment by simulation of the method of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 10 to FIG. 12 are diagrams showing analysis models of the simulation of the method of the present invention. In the same figure, the device model was provided with a reference pattern provided at an angle of 45 ° with respect to the surface of the stainless steel plate, as in the example, and configured with a light source (not shown) and a CCD camera. The stainless steel surface was assumed to be composed of a group of micro mirrors having different inclinations and to have a sinusoidal irregularity. As the reference pattern, first, a point light source was considered as a minute portion on the pattern surface illuminated by the light source, and then a line pattern was adopted. Calculations for coordinates and the like were based on geometry.

【0041】まず、図10に示すように、ある点光源
(Px,Py)からでた光が角度θだけ傾いた微小ミラ
ーの表面に投射されると、光は反射してその背後の対称
位置(fx,fy)に虚像を結像する。その虚像の座標
(fx,fy)は、微小ミラー表面の直線の式(I)、
それと垂直な式(II)および、それらの直交中点(Z
x,Zy)などの関係から、幾何学により として求められる。次いで、図11に示すように、パタ
ーン面をステンレス表面に対し角度45°斜めに設定
し、微小ミラーを角度θだけ傾けてステンレス表面上に
設定すれば、微小ミラーの座標は(Mx,O)、点光源
のそれは〔Px,Px(=Py)〕となる。さらに、θ
≪1とすると、 よって虚像の座標(fx,fy)は、 として得られる
First, as shown in FIG. 10, when light from a certain point light source (Px, Py) is projected on the surface of a micro mirror inclined by an angle θ, the light is reflected and the symmetrical position behind the light is reflected. A virtual image is formed on (fx, fy). The coordinates (fx, fy) of the virtual image are expressed by the formula (I) of a straight line on the surface of the micro mirror,
Equation (II) perpendicular to it and their orthogonal midpoint (Z
x, Zy) Is required. Then, as shown in FIG. 11, if the pattern surface is set at an angle of 45 ° with respect to the stainless steel surface and the micro mirror is set on the stainless steel surface at an angle θ, the coordinates of the micro mirror become (Mx, O). , And that of the point light source is [Px, Px (= Py)]. Furthermore, θ
Assuming ≪1, Therefore, the coordinates (fx, fy) of the virtual image are Obtained as

【0042】上記虚像の明るさ、すなわち、点光源の虚
像の光強度は、点光源によって微小ミラーで反射する光
の強度と等しく、微小長さdlと点光源とで形成される
立体角φに比例する。点光源(Px,Px)から微小ミ
ラーの中心(Mx,O)までの距離をLとし(図1
2)、dlが十分に小さいとすると、φも十分小さくな
るので、以下の式が成り立つ。 ゆえに よって、微小長さdlで反射する光の強度Ipは として得られる。しかし、実際にCCDカメラのレンズ
に入る光I(虚像の光強度)は、上記、点光源による微
小長さdlについての光強度Ipだけでなく、パターン
全面にわたる無数の点光源からの光がステンレス表面を
構成する微小ミラー群の面で反射する、絡み合った光の
集合体と見なすことができる。すなわち、パターン反射
像の強度Iは、上記微小長さdlについての点光源の光
強度Ipをパターン全面積およびステンレス全表面積に
ついて積分した値として得られる。細かな計算手順は省
略するが上記の積分を数値計算で求めた結果の一例を図
に示す。ただしステンレス面の粗さは図8で示した資料
の粗さをsinカーブで近似したものを用いた。
The brightness of the virtual image, that is, the light intensity of the virtual image of the point light source is equal to the intensity of the light reflected by the minute mirror by the point light source, and is equal to the solid length φ formed by the minute length dl and the point light source. Proportional. Let L be the distance from the point light source (Px, Px) to the center (Mx, O) of the micromirror (FIG. 1).
2) Assuming that dl is sufficiently small, φ also becomes sufficiently small, so that the following equation is established. therefore Therefore, the intensity Ip of the light reflected at the minute length dl is Is obtained as However, the light I (light intensity of the virtual image) actually entering the lens of the CCD camera is not only the light intensity Ip for the minute length dl by the point light source, but also the light from the countless point light sources over the entire pattern is stainless steel. It can be considered as an aggregate of entangled light reflected on the surface of the group of micromirrors constituting the surface. That is, the intensity I of the pattern reflection image is obtained as a value obtained by integrating the light intensity Ip of the point light source for the minute length dl with respect to the entire area of the pattern and the entire surface area of stainless steel. Although a detailed calculation procedure is omitted, an example of a result obtained by numerically calculating the above integral is shown in the figure. However, the roughness of the stainless steel surface used was that obtained by approximating the roughness of the material shown in FIG. 8 by a sin curve.

【0043】図19(b)から明らかなように、HL仕
上げなどステンレス表面が粗くなると、表面は定性的に
は微小ミラーによるサイン波形と見做してはいるが、そ
の反射像の輝度値振幅がパターン面との距離が遠くなる
につれて減衰していく傾向は、実験結果〔図8(b)〕
と酷似している。これは、光の正反射を基本とした本発
明の考え方が基本的に正しいことを証明するものであ
る。
As is clear from FIG. 19 (b), when the stainless steel surface becomes rough such as in HL finishing, the surface is qualitatively regarded as a sine waveform by a micro mirror, but the brightness value amplitude of the reflected image is obtained. The tendency of the decay to decrease as the distance from the pattern surface increases is shown in the experimental results (FIG. 8B).
Is very similar to This proves that the concept of the present invention based on regular reflection of light is basically correct.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、主として正反射を起こす面を有する粗面物体、例え
ばステンレス鋼板の表面性状のCCDカメラによる映像
(定性)を、輝度の分布統計量(定量)に変換してその
統計量から、粗さRaという表面性状の一つを得ること
にとどまらず、凹凸の振幅、方向性および、その二次元
的な面における粗さのむらも得ることができ、さらには
色調、色調のむら、光沢、輝度などの測定の可能性を示
唆したことである。また、本発明の装置は、従来の測定
装置と比較して、基準パターン、光源、CCDカメラ、
マイクロコンピュータなどで構成した携帯型装置とした
ため、低価格かつ小容積、小専有面積という、経済的か
つ簡易にして軽量可搬な諸効果を奏する。
As described above, according to the present invention, an image (qualitative) obtained by a CCD camera having a surface texture of a surface of a stainless steel plate, such as a stainless steel plate, is mainly used for statistical distribution of luminance. Converting to a quantity (quantitative value) and obtaining not only one of the surface properties called roughness Ra from the statistics, but also obtaining the amplitude and directionality of the unevenness and the unevenness of the roughness on the two-dimensional surface. And suggested the possibility of measurement of color tone, uneven color tone, gloss, brightness, and the like. In addition, the apparatus of the present invention has a reference pattern, a light source, a CCD camera,
Since the portable device is constituted by a microcomputer or the like, various economical, simple, lightweight, and portable effects such as low cost, small volume, and small occupied area can be obtained.

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

【図1】本発明の粗面物体の表面性状測定方法の原理お
よび装置の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing the principle of a method for measuring the surface properties of a rough object according to the present invention and the configuration of an apparatus.

【図2】線パターンを示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a line pattern.

【図3】線パターン、ステンレス鋼板、虚像、反射像、
ゆらぎの位置関係を示す一部拡大斜視図である。
FIG. 3 is a line pattern, a stainless steel plate, a virtual image, a reflection image,
It is a partially expanded perspective view which shows the positional relationship of fluctuation.

【図4】(a)ステンレス鋼板の直線的筋目と線パター
ンを直交して配置した状態を示す斜視図である。 (b)直線的筋目と線パターンを平行に配置した場合を
示す。
FIG. 4A is a perspective view showing a state in which linear streaks and a line pattern of a stainless steel plate are arranged orthogonally. (B) A case where a linear streak and a line pattern are arranged in parallel.

【図5】2種の粗面粗さRa値をもつステンレス鋼板表
面の直交又は平行の場合の反射像のゆらぎ写真である。
FIG. 5 is a photograph of a fluctuation of a reflection image when a surface of a stainless steel plate having two types of rough surface roughness Ra values is orthogonal or parallel.

【図6】(a)No.8仕上げステンレス鋼板の表面凹
凸と微小部分拡大の図である。 (b)HL仕上げステンレス鋼板の表面凹凸と微小部分
拡大の図である。
FIG. 6 (a) No. It is a figure of the surface unevenness of a 8 finish stainless steel plate, and a microscopic part enlarged. (B) It is a figure of the surface unevenness of a HL finish stainless steel sheet, and a minute part expansion.

【図7】ステンレス鋼板表面凹凸の縦方向の直線的筋目
と及び横方向の断面形状の模式図である。
FIG. 7 is a schematic view of a vertical linear streak and a horizontal cross-sectional shape of a stainless steel plate surface unevenness.

【図8】表面粗さの異なる2種のステンレス鋼板表面の
反射像のゆらぎを輝度分布に変換・表示したグラフであ
る。
FIG. 8 is a graph in which the fluctuations of the reflection images on the surfaces of two types of stainless steel sheets having different surface roughnesses are converted into luminance distribution and displayed.

【図9】10種のステンレス鋼板の本発明方法で得られ
た輝度値の標準偏差と表面粗さとの関係を示す対数回帰
直線である。
FIG. 9 is a logarithmic regression line showing the relationship between the standard deviation of the luminance value and the surface roughness of ten stainless steel sheets obtained by the method of the present invention.

【図10】点光源と微小ミラーによる虚像との位置関係
を示すシミュレーション解析モデルの図である。
FIG. 10 is a diagram of a simulation analysis model showing a positional relationship between a point light source and a virtual image formed by a micromirror.

【図11】パターン面とステンレス表面との設定を示す
シミュレーション解析モデルの図である。
FIG. 11 is a diagram of a simulation analysis model showing settings of a pattern surface and a stainless steel surface.

【図12】(a)No.8仕上げステンレス鋼板のシミ
ュレーションによる反射像の強度分布のグラフである。 (b)HL仕上げステンレス鋼板の場合のシミュレーシ
ョンによる強度分布のグラフである。
FIG. 12 (a) No. It is a graph of the intensity distribution of the reflection image by simulation of an 8 finish stainless steel plate. (B) It is a graph of intensity distribution by the simulation in case of HL finish stainless steel sheet.

【図13】(A)微細な凹凸形状の表面における光によ
る散乱の状態を示す垂直模示図である。 (B)局所的に平滑な面のある、凹凸形状の表面におけ
る光の正反射(鏡面反射)の場合の垂直模示図である。
FIG. 13A is a vertical schematic diagram showing a state of scattering by light on a surface having fine irregularities. FIG. 4B is a vertical schematic diagram in the case of regular reflection (mirror reflection) of light on an uneven surface having a locally smooth surface.

【図14】角度分布から表面粗さを求める光散乱法(A
RS法)の原理図である。
FIG. 14 shows a light scattering method (A) for obtaining surface roughness from an angular distribution.
It is a principle diagram of (RS method).

【図15】全散乱光から自乗平均平方根粗さを求める光
散乱法(TIS法)の原理図である。
FIG. 15 is a principle diagram of a light scattering method (TIS method) for obtaining a root mean square roughness from total scattered light.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 粗面物体 11 ステンレス鋼板の直線的筋目 1s ステンレス鋼板 2 基準パターン 2a 線パターン 3 光源 3a レーザー光 3b 入射光 4 反射像(虚像) 4a ゆらぎ 5 CCDカメラ 5a レンズ 6 映像信号 7 インターフェイス 8 コンピュータ 8a 輝度分布 8b 相関線図 9 正反射光 10 散乱光 11 散乱光パターン 12 凹凸波長成分 13 ガウス型角度分布 d 線間幅 d1 微小ミラーの微小長さ fx,fy 虚像の座標 h 中心線からの表面までの高さ w 線幅 x 表面の縦方向の座標 z 表面の高さ方向の座標 A アパーチュア D1,D2 検出器 I(θ) 散乱光強度 I 光の強度 Ip 微小長さあたりの光強度 L 点光源から微小ミラーまでの距離 M 回転鏡 Mx,My 微小ミラーの中心座標 Px,Py 点光源の座標 Ra 中心線平均粗さ Rrms,R′rms 自乗平均平方根粗さ Ry 最大高さ粗さ S 積分球 α,θ 角度 φ 立体角 I 微小ミラー面の直線の式 II Iの式と垂直な直線の式 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rough surface object 11 Straight line of stainless steel plate 1s Stainless steel plate 2 Reference pattern 2a Line pattern 3 Light source 3a Laser light 3b Incident light 4 Reflected image (virtual image) 4a Fluctuation 5 CCD camera 5a Lens 6 Video signal 7 Interface 8 Computer 8a Brightness Distribution 8b Correlation diagram 9 Specularly reflected light 10 Scattered light 11 Scattered light pattern 12 Irregular wavelength component 13 Gaussian angle distribution d Interline width d1 Micromirror minute length fx, fy Coordinate of virtual image h From centerline to surface Height w Line width x Coordinates in the vertical direction of the surface z Coordinates in the height direction of the surface A Aperture D1, D2 Detector I (θ) Scattered light intensity I Light intensity Ip Light intensity per minute length L From point light source Distance to minute mirror M Rotating mirror Mx, My Center coordinates of minute mirror Px, Py Coordinates of point light source Ra Core line average roughness Rrms, R'rms Root mean square roughness Ry Maximum height roughness S Integrating sphere α, θ angle φ Solid angle I Micromirror straight line formula II I formula and perpendicular straight formula

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成11年12月24日(1999.12.
24)
[Submission date] December 24, 1999 (1999.12.
24)

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】図面の簡単な説明[Correction target item name] Brief description of drawings

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

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

【図1】本発明の粗面物体の表面性状測定方法の原理お
よび装置の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing the principle of a method for measuring the surface properties of a rough object according to the present invention and the configuration of an apparatus.

【図2】線パターンを示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a line pattern.

【図3】線パターン、ステンレス鋼板、虚像(反射像)
の位置関係を示す一部拡大斜視図である。
Fig. 3 Line pattern, stainless steel plate, virtual image (reflection image)
FIG. 3 is a partially enlarged perspective view showing the positional relationship of FIG.

【図4】(a)ステンレス鋼板の直線的筋目と線パター
ンを直交して配置した状態を示す斜視図である。 (b)直線的筋目と線パターンを平行に配置した場合を
示す。
FIG. 4A is a perspective view showing a state in which linear streaks and a line pattern of a stainless steel plate are arranged orthogonally. (B) A case where a linear streak and a line pattern are arranged in parallel.

【図5】表面粗さの異なるRa値をもつ2種のステンレ
ス鋼板表面の直交又は平行の場合の反射像のゆらぎ写真
である。
FIG. 5 is a fluctuation photograph of a reflection image of two types of stainless steel plates having different surface roughnesses and having different Ra values when the surfaces are orthogonal or parallel.

【図6】(a)No.8仕上げステンレス鋼板の表面凹
凸と微小部分拡大の図である。 (b)HL仕上げステンレス鋼板の表面凹凸と微小部分
拡大の図である。
FIG. 6 (a) No. It is a figure of the surface unevenness of a 8 finish stainless steel plate, and a microscopic part enlarged. (B) It is a figure of the surface unevenness of a HL finish stainless steel sheet, and a minute part expansion.

【図7】ステンレス鋼板表面凹凸の縦方向の直線的筋目
と横方向の起伏形状の模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram of a linear linear streak and a horizontal undulating shape of a surface unevenness of a stainless steel plate.

【図8】表面粗さの異なる2種のステンレス鋼板表面の
反射像のゆらぎを輝度分布に変換・表示したグラフであ
る。
FIG. 8 is a graph in which the fluctuations of the reflection images on the surfaces of two types of stainless steel sheets having different surface roughnesses are converted into luminance distribution and displayed.

【図9】10種のステンレス鋼板の本発明方法で得られ
た輝度値の標準偏差と表面粗さとの関係を示す対数回帰
直線である。
FIG. 9 is a logarithmic regression line showing the relationship between the standard deviation of luminance values obtained by the method of the present invention and the surface roughness of ten stainless steel sheets.

【図10】点光源と微小ミラーによる虚像との位置関係
を示すシミュレーション解析モデルの図である。
FIG. 10 is a diagram of a simulation analysis model showing a positional relationship between a point light source and a virtual image formed by a micromirror.

【図11】パターン面とステンレス表面との設定を示す
シミュレーション解析モデルの図である。
FIG. 11 is a diagram of a simulation analysis model showing settings of a pattern surface and a stainless steel surface.

【図12】点光源から微小ミラーにあたる光の強度のシ
ミュレーション解析のモデルの図である
FIG. 12 is a model diagram of a simulation analysis of the intensity of light impinging on a micromirror from a point light source.

【図13】(a)No.8仕上げステンレス鋼板のシミ
ュレーションによる反射像の強度分布のグラフである。 (b)HL仕上げステンレス鋼板の場合のシミュレーシ
ョンによる強度分布のグラフである。
FIG. 13 (a) No. It is a graph of the intensity distribution of the reflection image by simulation of an 8 finish stainless steel plate. (B) It is a graph of intensity distribution by the simulation in case of HL finish stainless steel sheet.

【図14】(A)微細な凹凸形状の表面における光によ
る散乱の状態を示す垂直模示図である。 (B)局所的に平滑な面のある、凹凸形状の表面におけ
る光の正反射(鏡面反射)の場合の垂直模示図である。
FIG. 14A is a vertical schematic diagram showing a state of scattering by light on a surface having fine irregularities. FIG. 4B is a vertical schematic diagram in the case of regular reflection (mirror reflection) of light on an uneven surface having a locally smooth surface.

【図15】(A)比較的滑らかな表面の反射角度分布か
ら表面粗さを求める光散乱法(ARS法)の原理を示す
垂直模式図である。 (B)比較的粗い表面の場合における光散乱法の原理を
示す垂直模式図である。
FIG. 15A is a vertical schematic diagram illustrating the principle of a light scattering method (ARS method) for obtaining surface roughness from a relatively smooth surface reflection angle distribution. (B) is a vertical schematic diagram showing the principle of the light scattering method in the case of a relatively rough surface.

【図16】全散乱光から自乗平均平方根粗さを求める光
散乱法(TIS法)の原理図である。
FIG. 16 is a principle diagram of a light scattering method (TIS method) for obtaining a root mean square roughness from total scattered light.

【符号の説明】 1 粗面物体 11 ステンレス鋼板の直線的筋目 1s ステンレス鋼板 2 基準パターン 2a 線パターン 3 光源 3a レーザー光 3b 入射光 4 反射像(虚像) 4a ゆらぎ 5 CCDカメラ 5a レンズ 6 映像信号 7 インターフェース 8 コンピュータ 8a 輝度分布 8b 相関線図 9 正反射光 10 散乱光 11 散乱光パターン 12 凹凸波長成分 13 ガウス型角度分布 d 線間幅 dl 微小ミラーの長さ fx,fy 虚像の座標 h 中心線からの表面までの高さ w 線幅 x 表面の縦方向の座標 z 表面の垂直方向の座標 A アパーチュア D1,D2 検出器 I(θ) 散乱光強度 L 点光源から微小ミラーまでの距離 M 回転鏡 Mx,My 微小ミラーの中心座標 Px,Py 点光源の座標 Ra 中心線平均粗さ Rrms 自乗平均平方根粗さ S 積分球 Zx,Zy 式(I),(II)の交点座標 α,θ 角度 φ 立体角 I 微小ミラー面の直線の式 II Iの式と垂直な直線の式[Description of Signs] 1 Rough surface object 11 Straight line of stainless steel plate 1s Stainless steel plate 2 Reference pattern 2a Line pattern 3 Light source 3a Laser light 3b Incident light 4 Reflected image (virtual image) 4a Fluctuation 5 CCD camera 5a Lens 6 Video signal 7 Interface 8 Computer 8a Luminance distribution 8b Correlation diagram 9 Specular reflection light 10 Scattered light 11 Scattered light pattern 12 Irregular wavelength component 13 Gaussian angle distribution d Line width dl Length of minute mirror fx, fy Coordinate of virtual image h From center line Height to surface w Line width x Vertical coordinate of surface z Vertical coordinate of surface A Aperture D1, D2 Detector I (θ) Scattered light intensity L Distance from point light source to micromirror M Rotating mirror Mx , My Center coordinates of micro mirror Px, Py Coordinates of point light source Ra Center line average roughness Rrms Square roughness S integrating sphere Zx, Zy formula (I), the intersection coordinates alpha, theta angle φ formula perpendicular straight line of the formula II I of the straight solid angle I micro mirror surface of (II)

フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA49 AA50 BB26 CC06 FF42 FF61 FF63 GG03 HH06 HH12 HH17 JJ03 JJ08 JJ26 LL41 QQ03 QQ17 QQ41 QQ42 2G051 AA37 AB07 AB20 BA01 BA20 CA03 CA04 CB01 EA09 EA12 EB01 EB02 EC02 EC03 EC06 5B057 BA02 BA11 DA03 DB02 DB09 DC23 DC30 DC33 Continued on front page F-term (reference) 2F065 AA49 AA50 BB26 CC06 FF42 FF61 FF63 GG03 HH06 HH12 HH17 JJ03 JJ08 JJ26 LL41 QQ03 QQ17 QQ41 QQ42 2G051 AA37 AB07 AB20 BA01 BA20 CA03 CA02 EC02 BA03 EC02 DB09 DC23 DC30 DC33

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】粗面物体の表面性状を測定する方法におい
て、主として正反射を起こす面を有する粗面物体の表面
に基準パターンを投影して該基準パターンの反射像のゆ
らぎを結像し、該反射像のゆらぎをCCDカメラで撮影
し、該CCDカメラの映像信号を画像処理することによ
り前記反射像のゆらぎの輝度分布および該反射像のゆら
ぎの大きさを算出し、その値から粗面物体の表面性状を
求めることを特徴とする粗面物体の表面性状測定方法。
In a method for measuring the surface properties of a rough object, a reference pattern is projected onto a surface of a rough object having a surface which mainly causes regular reflection, and a fluctuation of a reflection image of the reference pattern is formed. The fluctuation of the reflected image is photographed with a CCD camera, and the image signal of the CCD camera is subjected to image processing to calculate the luminance distribution of the fluctuation of the reflected image and the magnitude of the fluctuation of the reflected image. A method for measuring the surface properties of a rough object, comprising determining the surface properties of the object.
【請求項2】反射像のゆらぎの大きさが、輝度値の振幅
量の標準偏差である請求項1記載の粗面物体の表面性状
測定方法。
2. The method according to claim 1, wherein the magnitude of the fluctuation of the reflected image is a standard deviation of the amplitude of the luminance value.
【請求項3】粗面物体がステンレス鋼板である請求項1
記載又は請求項2記載の粗面物体の表面性状測定方法。
3. The rough surface object is a stainless steel plate.
The method for measuring the surface texture of a rough object according to claim 2 or 3.
【請求項4】主として正反射を起こす面を有する粗面物
体の表面にその反射像のゆらぎを映すために角度θで設
けられた基準パターンと、該基準パターンを照明するた
めの光源と、前記粗面物体表面に映された反射像のゆら
ぎを撮影するためのCCDカメラと、該CCDカメラか
らの映像信号を画像処理するためのコンピュータとを備
えたことを特徴とする粗面物体の表面性状測定装置。
4. A reference pattern provided at an angle .theta. For reflecting a fluctuation of a reflected image on a surface of a rough object having a surface which mainly causes regular reflection, a light source for illuminating the reference pattern, A surface property of a rough object, comprising: a CCD camera for photographing a fluctuation of a reflection image reflected on the surface of the rough object; and a computer for image processing a video signal from the CCD camera. measuring device.
【請求項5】粗面物体がステンレス鋼板である請求項4
記載の粗面物体の表面性状測定装置。
5. The rough surface object is a stainless steel plate.
The surface texture measuring device for a rough object according to the above.
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