JP2000230814A - Shape measuring method using laser light - Google Patents

Shape measuring method using laser light

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JP2000230814A
JP2000230814A JP11031544A JP3154499A JP2000230814A JP 2000230814 A JP2000230814 A JP 2000230814A JP 11031544 A JP11031544 A JP 11031544A JP 3154499 A JP3154499 A JP 3154499A JP 2000230814 A JP2000230814 A JP 2000230814A
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JP
Japan
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image
measured
shape
reflected light
light
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP11031544A
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Japanese (ja)
Inventor
Tadashi Rokkaku
正 六角
Yoshimi Oda
芳美 小田
Yoshihiro Nakayama
善博 中山
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable highly precise shape measurements on objects to be measured of various surface shapes by changing the intensity of laser light to acquire each image and obtaining shape lines from their synthetic image. SOLUTION: A switch SW1 is turned to a weak side to reduce the light intensity (light quantity) of laser 2, and the surface of an object to be measured is irradiated with it to pick up the image of reflected light by a camera 5 to obtain an image X1 in a region in large reflected light. The image X1 is absent as an image in a region in little reflection and becomes intermittent lines. The intermittent lines are detected by a region determining part 31, and a switch SW2 is changed. In other words, the switch SW1 is changed to a strong side to obtain an image X2 of a multi-valued image even in a region in little reflected light by the reflected light of the light of the intensified laser 2. The region determining part 31 determines regions in which an image is present or absent from the image X1, and an image synthesizing part 12 interpolates and synthesizes the image X2 into the image X1 according to the results of the determination. A shape line extracted from the synthesized image by a line thinning device 8 is measured as the shape of the surface of the object to be measured by a shape measuring part 9.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、被測定物の表面に
レーザ光を照射し、その反射光の画像をカメラで撮像し
て被測定物の表面形状を非接触で測定する光切断法に基
づく表面形状測定法に関し、被測定物の表面状態にかか
わらず精度の高い反射光画像を撮像することができる形
状測定方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light cutting method for irradiating a surface of an object to be measured with a laser beam, capturing an image of the reflected light with a camera, and measuring the surface shape of the object without contact. More particularly, the present invention relates to a shape measuring method capable of capturing a highly accurate reflected light image regardless of the surface state of an object to be measured.

【0002】[0002]

【従来の技術】被測定物に非接触でその三次元形状を測
定する非接触三次元形状測定方法は、被測定物の表面に
プレート状のレーザ光を照射し、その反射光の画像をカ
メラで撮像し、取得した反射光の画像を処理して被測定
物の表面形状を測定する。プレート状のレーザ光の照射
位置を所定のピッチでずらして上記の測定を繰り返すこ
とにより、被測定物の三次元形状を測定することができ
る。
2. Description of the Related Art A non-contact three-dimensional shape measuring method for measuring a three-dimensional shape of an object without contacting the object is performed by irradiating a plate-like laser beam to the surface of the object to measure and reflecting an image of the reflected light. And processes the acquired reflected light image to measure the surface shape of the measured object. By repeating the above measurement while shifting the irradiation position of the plate-shaped laser light at a predetermined pitch, the three-dimensional shape of the object to be measured can be measured.

【0003】図1は、従来の非接触三次元形状測定方法
の原理図である。図示される凹凸形状を有する被測定物
1の表面に対し、鉛直上方からレーザ2により発光され
るプレート状のレーザスリット光3を照射する。そのレ
ーザスリット光3が被測定物1の表面で反射または散乱
し、表面上にレーザ光の線4を生成する。この線4は、
被測定物の表面形状、即ち断面形状を示す。従って、こ
の断面形状を示す線4を斜め上方に設置したカメラ5で
撮影し、その撮像した線4を示す反射光の画像を利用す
ることで、被接触で断面形状を測定することができる。
FIG. 1 is a principle diagram of a conventional non-contact three-dimensional shape measuring method. A plate-shaped laser slit light 3 emitted from a laser 2 is irradiated from above vertically onto the surface of the DUT 1 having the uneven shape shown in the figure. The laser slit light 3 is reflected or scattered on the surface of the DUT 1 to generate a laser light line 4 on the surface. This line 4
This shows the surface shape of the object to be measured, that is, the cross-sectional shape. Therefore, the cross-sectional shape can be measured in a contacted state by taking an image of the line 4 indicating the cross-sectional shape with the camera 5 installed diagonally above and using the image of the reflected light indicating the picked-up line 4.

【0004】図1に示される通り、レーザ2とカメラ5
は保持部材6により一体に固定され、複数の位置に静止
して対応する位置の断面形状を次々に測定し、それらの
複数の断面形状から被測定物1の表面の三次元形状を測
定することができる。カメラ5により撮像された線4の
画像は、多値化装置7によってその輝度に基づいて多値
化され、多値化画像に変換される。そして、多値化され
た画像に対して、細線化装置8は、例えば輝度が最も高
い位置を線4の位置とする細線化処理により線4の細線
化された画像を生成する。この細線化された画像が形状
線である。最後にこの画像に従って形状測定が行われ、
表示装置13にその画像及び測定結果が表示される。
As shown in FIG. 1, a laser 2 and a camera 5
Is integrally fixed by the holding member 6, stops at a plurality of positions, successively measures cross-sectional shapes at corresponding positions, and measures the three-dimensional shape of the surface of the DUT 1 from the plurality of cross-sectional shapes. Can be. The image of the line 4 captured by the camera 5 is converted into a multi-valued image by the multi-value conversion device 7 based on the luminance. Then, with respect to the multivalued image, the thinning device 8 generates an image in which the line 4 is thinned by a thinning process in which the position having the highest luminance is the position of the line 4. This thinned image is a shape line. Finally, shape measurement is performed according to this image,
The image and the measurement result are displayed on the display device 13.

【0005】図2は、レーザ光により形成される線4の
画像例を示す図である。図1,図2の例では、被測定物
1の表面は、凹凸の凸部分では反射光の強度が弱く、凹
部分では反射光の強度が強くかつ拡がるような状態であ
る。そのため、図2の画像11は、光強度が弱い部分1
1aと、光強度がやや強い部分11bと、光強度がより
強い部分11cとで構成される。そして、凸部分では弱
い光強度領域11aのみで画像11が構成され、凹部分
では光強度が強い部分から弱い部分を含んで画像11が
構成される。
FIG. 2 is a diagram showing an example of an image of a line 4 formed by a laser beam. In the examples of FIGS. 1 and 2, the surface of the DUT 1 is in a state where the intensity of the reflected light is weak at the convex portions of the unevenness, and the intensity of the reflected light is strong and spread at the concave portions. Therefore, the image 11 in FIG.
1a, a portion 11b having a slightly higher light intensity, and a portion 11c having a higher light intensity. In the protruding part, the image 11 is composed only of the weak light intensity region 11a, and in the concave part, the image 11 is composed of a part having a high light intensity to a part having a low light intensity.

【0006】かかる画像11に対して、図中の円12で
拡大された様に、画素毎に輝度の応じて多値化し、細線
化処理により、輝度が最も高い位置を形状代表位置(円
内の×で示された位置)とし、それらの形状代表位置を
結んで図2中の一点鎖線で示した細線10を求める。こ
の一点鎖線10が細線化画像として、被測定物の形状を
表す形状線の画像として利用される。
[0006] As shown in a circle 12 in the figure, the image 11 is multi-valued in accordance with the luminance for each pixel, and the thinnest processing is performed to change the position having the highest luminance to the shape representative position (in the circle). The position represented by x) is obtained, and those shape representative positions are connected to obtain a thin line 10 indicated by a dashed line in FIG. The dashed line 10 is used as a thinned image as an image of a shape line representing the shape of the measured object.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法では、一定の強度のレーザ光を照射して形状に対応
する反射光の画像を撮像しているので、被測定物の色、
表面状態、レーザ光やカメラに対する表面の角度などに
よって、レーザ光3が表面で強く反射してその反射光が
カメラ内に入射する部分と、あまり反射しないか反射光
がカメラ内に入射しない部分とが存在する。例えば、被
測定物の表面が黒い部分はあまり反射せず、白い部分は
反射が大きく、また、鏡面は散乱する反射が少なく、ざ
らついた表面は反射光が散乱してカメラに入射するなど
である。
However, in the conventional method, since the image of the reflected light corresponding to the shape is captured by irradiating the laser light of a constant intensity, the color of the object to be measured can be improved.
Depending on the surface condition, the angle of the laser light or the surface with respect to the camera, the portion where the laser light 3 is strongly reflected on the surface and the reflected light enters the camera, and the portion where the reflected light is not so reflected or the reflected light does not enter the camera. Exists. For example, the black part of the DUT does not reflect much, the white part reflects much, the mirror surface has little reflection, and the rough surface scatters the reflected light and enters the camera. .

【0008】従って、一定の強度のレーザ光を照射する
と、反射光の画像内にほとんど認識できないほど光量の
少ない領域が発生したり、反射光が強すぎて画像が太く
なりすぎる領域が発生したりする。レーザ光の強度を上
げると、太すぎる画像が取得され細線化による形状線の
検出の精度が落ち、レーザ光の強度を下げると画像自体
がなくなり形状線を検出できない。更に、反射光が強い
部分では、二次反射などの影響で虚像が発生し、画像ノ
イズとなって正しい形状線を検出できなくなる。
Therefore, when a laser beam having a constant intensity is irradiated, an area with a small amount of light is generated in the reflected light image so as to be hardly recognizable, or an area where the reflected light is too strong and the image becomes too thick occurs. I do. If the intensity of the laser beam is increased, an image that is too thick is obtained, and the accuracy of shape line detection is reduced due to thinning. If the intensity of the laser beam is decreased, the image itself disappears and the shape line cannot be detected. Further, in a portion where the reflected light is strong, a virtual image is generated due to the influence of secondary reflection or the like, which causes image noise and makes it impossible to detect a correct shape line.

【0009】また、別の問題として、被測定物の表面が
照射されたレーザ光をほとんど反射せずに、レーザ光の
強度を上げても画像をカメラから取得することができな
い場合もある。図3は、被測定対象物が印刷ロール21
の場合の表面形状測定を示す図である。液晶表示パネル
の基板表面の配向膜印刷に利用される印刷ロール21
は、S部拡大図に示される通り、その表面に台錐形状の
複数の穴22が形成される。この穴22の体積が液晶の
配向膜に関係があり、穴22の体積を検査することによ
り、印刷ロール21の良否検査が行われる。
As another problem, there is a case where an image cannot be obtained from a camera even if the intensity of the laser light is increased without substantially reflecting the irradiated laser light on the surface of the object to be measured. FIG. 3 shows that the object to be measured is a print roll 21.
It is a figure which shows the surface shape measurement in the case of. Printing roll 21 used for printing an alignment film on the substrate surface of a liquid crystal display panel
As shown in the enlarged view of the S portion, a plurality of frustum-shaped holes 22 are formed on the surface thereof. The volume of the hole 22 is related to the alignment film of the liquid crystal. By inspecting the volume of the hole 22, the quality of the print roll 21 is inspected.

【0010】その場合、図中のA−Aに示される方向
に、図1に示したようなシート状のレーザ光3を照射
し、その反射光の画像をカメラで捉えて、画像処理によ
り形状を示す画像を取得することで、被接触の表面形状
測定を行う。しかし、かかる印刷ロール21表面の穴2
2は、ロール表面の図示しないニッケルメッキ膜に台錐
状の工具を打ち込んで形成されるので、いわゆるバニッ
シュ効果により穴の表面の一部が鏡面になる。かかる鏡
面では、レーザ光の散乱が発生せず、カメラで撮像した
画像から得られる形状線には一部欠落する部分が含まれ
る。鏡面に対しては、レーザ光の強度を上げたとして
も、反射光が一定方向に集中して反射するだけであり、
カメラでとらえることは困難である。
In this case, a sheet-like laser beam 3 as shown in FIG. 1 is irradiated in a direction indicated by AA in the figure, and an image of the reflected light is captured by a camera, and the shape is formed by image processing. By obtaining an image indicating the above, the surface shape of the contacted object is measured. However, the hole 2 on the surface of the printing roll 21
2 is formed by driving a truncated cone-shaped tool into a nickel plating film (not shown) on the roll surface, so that a part of the surface of the hole becomes a mirror surface due to the so-called burnish effect. In such a mirror surface, scattering of laser light does not occur, and a shape line obtained from an image captured by a camera includes a part that is partially missing. For a mirror surface, even if the intensity of the laser light is increased, the reflected light is only concentrated and reflected in a certain direction,
It is difficult to capture with a camera.

【0011】そこで、本発明の目的は、被測定物の表面
状態にかかわらず反射光の画像を取得することができ、
正確な被測定物の表面形状を検出することができる非接
触の形状測定方法を提供することにある。
An object of the present invention is to obtain an image of reflected light irrespective of the surface condition of an object to be measured,
It is an object of the present invention to provide a non-contact shape measurement method capable of accurately detecting the surface shape of an object to be measured.

【0012】更に、本発明の目的は、被測定物の表面が
レーザ光をほとんど反射しない場合でも、レーザ光を照
射してその反射光の画像から表面形状を測定することが
できる形状測定方法を提供することのある。
Still another object of the present invention is to provide a shape measuring method capable of irradiating a laser beam and measuring a surface shape from an image of the reflected light even when the surface of the object to be measured hardly reflects the laser beam. May be provided.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、被測定物の表面の同じ位置に対して、
レーザ光の強度を変化させて複数回照射し、被測定物の
表面状態に応じて最適な強度のレーザ光に対する反射光
の画像を撮像し、それらの合成画像によって被測定物の
表面の形状線を求めて表面形状を測定することを特徴と
する。このようにすることで、被測定物の全ての表面に
対して精度の高い画像を取得することができ、全ての表
面の形状を精度よく測定することができる。
In order to achieve the above object, the present invention provides a method for measuring the same position on the surface of an object to be measured.
Irradiation is performed several times with the intensity of the laser light changed, and an image of the reflected light with respect to the laser light having the optimum intensity is captured according to the surface condition of the object to be measured. And measuring the surface shape. By doing so, highly accurate images can be obtained for all surfaces of the object to be measured, and the shapes of all surfaces can be accurately measured.

【0014】また、上記の目的を達成するために、本発
明は、被測定物の表面がレーザ光の反射の散乱が少ない
鏡面の場合は、その表面上に有機物または無機物の微粒
子を分布させ、表面の反射光の散乱を多くして測定する
ことを特徴とする。例えば、電子印刷などで利用される
黄色のトナーなどの粒径が例えば0.1μm程度の微粒
子を表面に一様に分散させ、そこにレーザ光を照射す
る。その結果、表面が鏡面であってもその表面からの反
射光は適度に散乱するので、十分な光量を有する画像を
カメラから撮像することが可能になる。
Further, in order to achieve the above object, the present invention provides a method for distributing organic or inorganic fine particles on the surface of an object to be measured when the surface of the object is a mirror surface with little scattering of laser beam reflection. The measurement is performed by increasing the scattering of the reflected light from the surface. For example, fine particles having a particle diameter of, for example, about 0.1 μm, such as a yellow toner used in electronic printing or the like, are uniformly dispersed on the surface, and the surface is irradiated with laser light. As a result, even if the surface is a mirror surface, the reflected light from the surface is appropriately scattered, so that an image having a sufficient amount of light can be captured from the camera.

【0015】上記の目的を達成するために、本発明は、
被測定物の表面にレーザ光を照射し、その反射光の画像
をカメラで撮像して被測定物の表面形状を測定する形状
測定方法において、第1の強度のレーザ光を前記被測定
物の表面に照射した時の前記反射光による第1の画像を
取得する工程と、前記第1の画像で前記反射光の画像が
不十分な領域において、前記第1の強度よりも大きい第
2の強度のレーザ光を前記被測定物の表面に照射した時
の前記反射光による第2の画像を取得する工程と、前記
第1の画像に、前記第2の画像を補間して合成した合成
画像に従って、前記被測定物の表面形状を測定する工程
とを有することを特徴とする。
[0015] To achieve the above object, the present invention provides:
In a shape measuring method of irradiating a laser beam to a surface of an object to measure an image of the reflected light with a camera and measuring a surface shape of the object to be measured, a laser beam having a first intensity is applied to the surface of the object to be measured. Obtaining a first image by the reflected light when illuminating a surface; and a second intensity greater than the first intensity in a region where the image of the reflected light is insufficient in the first image. Acquiring a second image based on the reflected light when the surface of the object is irradiated with the laser light, and interpolating the second image with the first image according to a synthesized image obtained by interpolating the second image. Measuring the surface shape of the object to be measured.

【0016】また、上記の目的を達成するために、本発
明は、被測定物の表面にレーザ光を照射し、その反射光
の画像をカメラで撮像して被測定物の表面形状を測定す
る形状測定方法において、前記被測定物の表面に有機物
または無機物からなる超微粒子を分散させ、当該表面に
前記レーザ光を照射してその反射光の画像を撮像し、当
該画像に従って前記被測定物の表面形状を測定すること
を特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention irradiates a laser beam to the surface of an object to be measured, captures an image of the reflected light with a camera, and measures the surface shape of the object to be measured. In the shape measuring method, ultrafine particles made of an organic or inorganic substance are dispersed on the surface of the object to be measured, and the surface of the object is irradiated with the laser light to capture an image of reflected light, and the image of the object to be measured is taken according to the image. It is characterized in that the surface shape is measured.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態例を説明する。しかしながら、かかる実施の形
態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, such embodiments do not limit the technical scope of the present invention.

【0018】図4は、第1の実施の形態例における形状
測定装置の構成図である。第1の実施の形態例は、レー
ザ光の強度(光量)を「強」と「弱」の2段階に変化さ
せる例である。従来例と同様に、レーザ光を発光するレ
ーザ2と、反射光の画像を撮像するカメラ5と、細線化
装置8と、形状測定装置9と、表示装置13とが設けら
れる。レーザ2に対して強度大にしたり強度弱にしたり
するスイッチSW1と、それに対応してカメラの撮像さ
れた画像信号を2つの多値化装置7a,7bに供給する
スイッチSW2とが設けられる。更に、レーザ光の光量
が大きい(強度大)時の画像X2と、光量が少ない(強
度小)時の画像X1とを合成する画像合成部12を有す
る。
FIG. 4 is a configuration diagram of the shape measuring apparatus according to the first embodiment. The first embodiment is an example in which the intensity (light amount) of a laser beam is changed into two levels, “strong” and “weak”. As in the conventional example, a laser 2 that emits laser light, a camera 5 that captures an image of reflected light, a thinning device 8, a shape measuring device 9, and a display device 13 are provided. A switch SW1 for increasing or decreasing the intensity of the laser 2 and a switch SW2 for supplying an image signal captured by the camera to the two multi-level devices 7a and 7b are provided. Further, it has an image synthesizing unit 12 for synthesizing the image X2 when the light amount of the laser beam is large (high intensity) and the image X1 when the light amount is small (low intensity).

【0019】図5は、第1の実施の形態例における形状
測定方法のフローチャート図である。図6は、第1の実
施の形態例における画像を示す図である。この例では、
図1及び図2に示した様に、凹凸を有する被測定物1の
表面形状を測定する例であり、被測定物1の凸部は、例
えば鏡面仕上げされレーザ光の反射の散乱が少ない、或
いは黒色で反射光自体が少ない表面状態であり、凹部
は、例えばレーザ光の反射、散乱が適度にありその反射
率が高い表面状態である。
FIG. 5 is a flowchart of a shape measuring method according to the first embodiment. FIG. 6 is a diagram illustrating an image according to the first embodiment. In this example,
As shown in FIGS. 1 and 2, this is an example of measuring the surface shape of the DUT 1 having irregularities. The projection of the DUT 1 is, for example, mirror-finished and has less scattering of laser light reflection. Alternatively, the concave portion has a surface state in which the reflected light itself is small, and the concave portion has, for example, a mode in which laser light is appropriately reflected and scattered and the reflectance thereof is high.

【0020】図5のフローチャートに示される通り、ス
イッチSW1を「弱」側に設定して、レーザ光3の強度
(光量)を小さくして被測定物1の表面に照射し、その
時の反射光の画像をカメラ5から撮像し、第1の画像X
1を求める(S1)。この第1の画像X1は、図6
(1)に示される通り、比較的反射が大きい領域R1,
R3,R5の領域において、一定の輝度値を有する比較
的細い画像として求められる。反射が少ない領域R2、
R4では、反射される光の強さが弱いため、多値化装置
の最低輝度範囲でも捉えられることができず、図6
(1)に示される通り、画像が存在しない。従って、レ
ーザ光の強度を小さくした場合に取得される第1の画像
X1は、飛び飛びになった断続線になる。第1の画像X
1が断続線になっているか否かは、領域判定部31によ
り検出され、スイッチSW1,2の切り換えが行われ
る。
As shown in the flow chart of FIG. 5, the switch SW1 is set to the "weak" side, the intensity (light amount) of the laser beam 3 is reduced, and the surface of the DUT 1 is irradiated with the reflected light. Is taken from the camera 5 and the first image X
1 is obtained (S1). This first image X1 is shown in FIG.
As shown in (1), the region R1, which has relatively large reflection,
In the regions R3 and R5, a relatively thin image having a constant luminance value is obtained. A region R2 with little reflection,
In R4, since the intensity of the reflected light is weak, the reflected light cannot be captured even in the minimum luminance range of the multi-level quantization device.
As shown in (1), no image exists. Therefore, the first image X1 acquired when the intensity of the laser beam is reduced becomes a discontinuous intermittent line. First image X
Whether or not 1 is an intermittent line is detected by the area determination unit 31, and the switches SW1 and SW2 are switched.

【0021】スイッチSW1を「強」側に切り換えて、
レーザ光3の強度(光量)を大きくして被測定物1の表
面に照射し、反射光について第2の画像X2を取得する
(S2)。この時に得られる第2の画像X2は、図6
(2)に示す通り、領域R2,R4でも多値化装置の最
低輝度範囲以上の輝度を有し、その領域においても画像
を取得することができる。但し、領域R1,R3,R5
では、レーザ光の強度(光量)が強すぎて、多値化され
た画像は、輝度の高い領域から低い領域までを有する太
い画像として取得される。
By switching the switch SW1 to the "strong" side,
The intensity (light amount) of the laser beam 3 is increased to irradiate the surface of the DUT 1 to obtain a second image X2 of the reflected light (S2). The second image X2 obtained at this time is shown in FIG.
As shown in (2), even in the regions R2 and R4, the luminance is equal to or higher than the minimum luminance range of the multi-level quantization device, and an image can be obtained in those regions. However, regions R1, R3, R5
In this case, the intensity (light amount) of the laser light is too high, and the multi-valued image is obtained as a thick image having a region from a high luminance region to a low luminance region.

【0022】領域判定部31は、第1の画像X1から、
画像が存在する領域R1,R3,R5と存在しない領域
R2,R4とを判別する。この判別結果が画像合成部1
2に供給され、その判別結果に従って、画像合成部12
で第1の画像X1の領域R1,R3,R5の部分と、第
2の画像X2の領域R2,R4の部分とが合成される。
即ち、第1の画像X1に対して、画像が存在しない領域
R2,R4での画像X2が補間合成される。この合成さ
れた画像X1+X2は、図6(3)に示される通り、全
ての領域において、最適な輝度分布あるいは線幅を有す
る画像になる。そこで、合成された画像が従来と同様に
細線化装置8に供給され、合成画像から形状線が抽出さ
れる。この抽出された形状線が、形状測定部9に供給さ
れ、被測定物の表面の形状として測定され、その形状及
び測定結果が表示装置13に表示される(S3)。
The area determining section 31 calculates the first image X1
The regions R1, R3, and R5 where the image exists and the regions R2 and R4 where the image does not exist are determined. The result of this determination is the image synthesis unit 1
2 according to the result of the determination.
Then, the portions of the regions R1, R3, and R5 of the first image X1 are combined with the portions of the regions R2 and R4 of the second image X2.
That is, the image X2 in the regions R2 and R4 where no image exists is interpolated and synthesized with the first image X1. As shown in FIG. 6C, the combined image X1 + X2 is an image having an optimum luminance distribution or line width in all regions. Then, the synthesized image is supplied to the thinning device 8 as in the conventional case, and the shape line is extracted from the synthesized image. The extracted shape line is supplied to the shape measuring unit 9 and measured as the shape of the surface of the object to be measured, and the shape and the measurement result are displayed on the display device 13 (S3).

【0023】以上の通り、第1の実施の形態例では、被
測定物の表面が反射率大の領域と小の領域を混在してい
るなどの場合でも、最適のレーザ光の強度に対応して線
幅が細く適切な輝度分布を有する合成画像を取得するこ
とができるので、より正確な形状線を求めることがで
き、正確な表面形状の測定を行うことができる。
As described above, in the first embodiment, even when the surface of the object to be measured has a high reflectance area and a low reflectance area, the optimum laser light intensity can be obtained. As a result, it is possible to obtain a composite image having a narrow line width and an appropriate luminance distribution, so that a more accurate shape line can be obtained and an accurate measurement of the surface shape can be performed.

【0024】図7は、更に、第1の実施の形態例におけ
る改良例の形状測定方法のフローチャート図である。こ
の例では、被測定物の同じ位置にレーザ光を、その強度
(光量)を第1の強度から第nの強度まで徐々に強くな
るように変化させて照射し、それぞれの画像を取得する
(S10〜S13)。そして、レーザ光のそれぞれの強
度に対応する画像を適宜合成する。
FIG. 7 is a flow chart of an improved shape measuring method according to the first embodiment. In this example, the same position on the object is irradiated with laser light while changing its intensity (light amount) from the first intensity to the n-th intensity so as to gradually increase the intensity, thereby obtaining respective images ( S10 to S13). Then, images corresponding to the respective intensities of the laser beams are appropriately combined.

【0025】具体的には、第1のレーザ光強度に対応す
る第1の画像と、第1の画像取得領域以外の領域におけ
る第2のレーザ光強度に対応する第2の画像を合成し、
更に、第1及び第2の画像取得領域以外の領域における
第3のレーザ光強度に対応する第3の画像を補間合成す
る(S15)。かかる合成を、第nのレーザ光強度に対
応する第nの画像まで行うか、或いは全ての領域で画像
を取得できるまで行う(S16)。その結果、各領域の
表面状態に最適なレーザ光強度に対応する画像を取得し
て、合成することができる。従って、その合成された画
像を利用して、精度高く形状線を取得することができ、
精度の高い形状測定を行うことができる。
More specifically, a first image corresponding to the first laser light intensity and a second image corresponding to the second laser light intensity in an area other than the first image acquisition area are synthesized,
Further, a third image corresponding to the third laser light intensity in an area other than the first and second image acquisition areas is interpolated and synthesized (S15). This combination is performed up to the n-th image corresponding to the n-th laser beam intensity or until the image can be obtained in all the regions (S16). As a result, an image corresponding to the laser light intensity that is optimal for the surface state of each region can be acquired and synthesized. Therefore, the shape line can be obtained with high accuracy by using the synthesized image,
Highly accurate shape measurement can be performed.

【0026】図8は、第2の実施の形態例を説明するた
めの図である。また、図9は、第2の実施の形態例にお
ける形状測定方法のフローチャート図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining the second embodiment. FIG. 9 is a flowchart of a shape measuring method according to the second embodiment.

【0027】第2の実施の形態例は、従来例で示した液
晶表示パネルの配向膜形成に使用される印刷ロール21
の表面の形状検査を例にして説明する。図8に示される
通り、印刷ロール21の表面にプレート状のレーザ光3
を照射し、その表面に形成される形状線に沿った反射光
の画像を撮像カメラ5により撮像し、画像を取得する
(S20)。この場合、図中(a)に示す表面の形状に
対して、表面の穴22の一部がバニッシュ効果により鏡
面状態になっていて、反射光が散乱せずカメラ5が反射
光を検出することができない。その結果、得られた画像
は図中(b)の如く一部の領域で画像が欠落したものに
なる。
The second embodiment is directed to a printing roll 21 used for forming an alignment film of a liquid crystal display panel shown in the conventional example.
A description will be given by taking an example of the surface shape inspection of FIG. As shown in FIG. 8, a plate-like laser beam 3
And an image of the reflected light along the shape line formed on the surface is captured by the imaging camera 5 to obtain an image (S20). In this case, with respect to the shape of the surface shown in (a) in the figure, a part of the hole 22 on the surface is mirror-finished due to the Vanish effect, and the reflected light is not scattered and the camera 5 detects the reflected light. Can not. As a result, the obtained image has an image missing in a part of the area as shown in FIG.

【0028】この画像の欠落が検出される場合は(S2
1)、被測定物の表面に超微粒子を一様に分布させレー
ザ光が散乱可能な表面状態にし(S22)、再度レーザ
光を照射して反射光の画像を求める(S23)。図10
の被測定物の断面図に示される通り、被測定物21の表
面に微粒子27を一様に分布させることにより、その表
面に一様に微粒子27が付着し、鏡面状態の穴22内の
表面を、レーザ光の反射光が散乱される状態に変えるこ
とができる。
If this image loss is detected (S2
1) The ultrafine particles are uniformly distributed on the surface of the object to be measured to make the surface state in which the laser light can be scattered (S22), and the image of the reflected light is obtained by irradiating the laser light again (S23). FIG.
As shown in the cross-sectional view of the DUT, the fine particles 27 are uniformly distributed on the surface of the DUT 21 so that the fine particles 27 are uniformly attached to the surface of the DUT 21, and the surface inside the hole 22 in the mirror state is formed. Can be changed to a state in which the reflected light of the laser light is scattered.

【0029】その結果、再度レーザ光を照射して反射光
の画像を取得すると、例えば、図8中の(c)に示され
るような欠落していた形状線の輪郭をあらわす点群が画
像に追加される。そこで、画像処理装置8において、画
像の断線した部分を補間処理して継続する画像にする
(S24)。そして、最後に、従来例と同様に細線化処
理を行って細線からなる形状線を抽出し、形状測定に利
用する(S25)。
As a result, when the image of the reflected light is obtained by irradiating the laser light again, for example, a point group representing the contour of the missing shape line as shown in FIG. Will be added. Therefore, in the image processing device 8, the broken portion of the image is subjected to the interpolation processing to obtain a continuous image (S24). Finally, a thinning process is performed in the same manner as in the conventional example to extract a shape line composed of a thin line, and is used for shape measurement (S25).

【0030】ここで、被測定物の表面に分布させる超微
粒子は、例えば電子印刷で用いられる黄色のトナーの有
機物微粒子が好ましい。この電子印刷用の有機物の超微
粒子は、平均粒径が約0.1μmであり、被測定物の表
面形状を変化させることはない。かかる電子印刷用の有
機物超微粒子を、アルコールやトルエンなどの揮発性溶
剤または石油系の乾燥可能な溶剤に混入し、十分微粒子
を拡散させる。その後、微粒子が拡散された溶剤を印刷
ロール21の表面上に滴下し、空気圧で拡散させ溶剤を
揮発または乾燥させると、被測定物の表面上に微粒子の
一様な分布を形成することができる。そのように微粒子
が一様に分布した表面にレーザ光が照射されると、表面
が鏡面状に仕上げられていても、超微粒子によりレーザ
光が散乱され、カメラにより何らかの画像をとらえるこ
とが可能になる。
The ultrafine particles to be distributed on the surface of the object to be measured are preferably, for example, organic fine particles of yellow toner used in electronic printing. The ultrafine particles of the organic substance for electronic printing have an average particle diameter of about 0.1 μm, and do not change the surface shape of the measured object. Such organic ultrafine particles for electronic printing are mixed with a volatile solvent such as alcohol or toluene or a petroleum-based dry solvent to sufficiently diffuse the fine particles. After that, the solvent in which the fine particles are diffused is dropped on the surface of the printing roll 21 and diffused by air pressure to volatilize or dry the solvent, whereby a uniform distribution of the fine particles can be formed on the surface of the measured object. . When laser light is applied to a surface where such fine particles are evenly distributed, the laser light is scattered by the ultrafine particles even if the surface is finished in a mirror-like shape, and a camera can capture any image. Become.

【0031】被測定物の表面に分布させる微粒子とし
て、黄色のトナーの他には、無機物であるアルミニウム
の微粒子、アルミナや窒化珪素などのセラミックの微粒
子なども利用可能である。但し、電子印刷に利用される
黄色のトナーなどの有機物の場合は、被測定物の形状を
測定した後に洗浄除去が比較的簡単に行えるので、無機
物よりも好ましい。
As the fine particles to be distributed on the surface of the object to be measured, in addition to the yellow toner, fine particles of an inorganic substance such as aluminum and fine particles of a ceramic such as alumina and silicon nitride can be used. However, an organic substance such as a yellow toner used for electronic printing is preferable to an inorganic substance because cleaning and removal can be performed relatively easily after measuring the shape of the measured object.

【0032】上記した第1の実施の形態例と第2の実施
の形態例とを組み合わせることも可能である。即ち、図
7において示した形状測定方法によっても、被測定物の
表面における反射光の画像を取得できない領域が存在す
る場合は、上記第2の実施の形態例により被測定物の表
面に微粒子を分布させて最高の強度(光量)のレーザ光
を照射することにより、かかる領域の画像を取得するこ
とができる。従って、第1及び第2の実施の形態例を組
み合わせることにより、より柔軟性のある形状測定方法
を提供することができる。
It is also possible to combine the above-described first embodiment and the second embodiment. That is, when there is an area where the image of the reflected light cannot be obtained on the surface of the object to be measured even by the shape measuring method shown in FIG. 7, fine particles are formed on the surface of the object to be measured according to the second embodiment. By irradiating the laser light with the highest intensity (light quantity) by distributing, it is possible to obtain an image of such an area. Therefore, by combining the first and second embodiments, a more flexible shape measuring method can be provided.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上、本発明によれば、被測定物の表面
にレーザ光を照射し、その反射光の画像を取得し、画像
処理により表面形状線を求める方法において、レーザ光
の強度(光量)を変化させてそれぞれの画像を取得し、
それらを合成した画像から形状線を求めるようにしたの
で、種々の表面状態の被測定物に対してより精度の高い
形状測定を行うことが可能になる。
As described above, according to the present invention, in the method of irradiating the surface of the object to be measured with laser light, acquiring an image of the reflected light, and obtaining the surface shape line by image processing, the intensity of the laser light ( Light amount) to acquire each image,
Since the shape line is obtained from the image obtained by synthesizing them, it is possible to perform more accurate shape measurement on the measured object having various surface states.

【0034】また、被測定物の表面が鏡面状態で反射光
の画像を撮像することができない場合でも、微粒子を表
面上に分布させることで画像を取得することができ、よ
り広い範囲の被測定物の表面形状を測定することが可能
になる。
Further, even when the image of the reflected light cannot be captured when the surface of the object to be measured is a mirror surface, the image can be obtained by distributing the fine particles on the surface, and a wider range of the object to be measured can be obtained. It becomes possible to measure the surface shape of an object.

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

【図1】従来の非接触三次元形状測定方法の原理図であ
る。
FIG. 1 is a principle diagram of a conventional non-contact three-dimensional shape measuring method.

【図2】レーザ光により形成される線4の画像例を示す
図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of an image of a line 4 formed by a laser beam.

【図3】被測定対象物が印刷ロール21の場合の表面形
状測定を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating surface shape measurement when a measurement target is a printing roll 21;

【図4】第1の実施の形態例における形状測定装置の構
成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram of a shape measuring device according to the first embodiment.

【図5】第1の実施の形態例における形状測定方法のフ
ローチャート図である。
FIG. 5 is a flowchart of a shape measuring method according to the first embodiment.

【図6】第1の実施の形態例における画像を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram illustrating an image according to the first embodiment.

【図7】第1の実施の形態例における改良例の形状測定
方法のフローチャート図である。
FIG. 7 is a flowchart of a shape measuring method according to an improved example of the first embodiment.

【図8】第2の実施の形態例を説明するための図であ
る。
FIG. 8 is a diagram for explaining a second embodiment.

【図9】第2の実施の形態例における形状測定方法のフ
ローチャート図である。
FIG. 9 is a flowchart of a shape measuring method according to the second embodiment.

【図10】被測定物の表面に微粒子を分布させた時の断
面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view when fine particles are distributed on the surface of an object to be measured.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 被測定物 2 レーザ 3 レーザ光 4 形状線、反射光の画像 5 カメラ X1,X2 第1及び第2の画像 27 微粒子 REFERENCE SIGNS LIST 1 object to be measured 2 laser 3 laser beam 4 image of shape line and reflected light 5 camera X1, X2 first and second images 27 fine particles

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 善博 広島県広島市西区観音新町四丁目6番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 Fターム(参考) 2F065 AA04 AA53 BB05 CC00 DD09 FF01 FF02 FF04 FF09 GG04 HH05 JJ03 JJ19 JJ26 NN02 QQ03 QQ31 QQ32 SS02 SS13 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Yoshihiro Nakayama Inventor 4-62 Kannon Shinmachi, Nishi-ku, Hiroshima City, Hiroshima Prefecture Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Hiroshima Laboratory F-term (reference) 2F065 AA04 AA53 BB05 CC00 DD09 FF01 FF02 FF04 FF09 GG04 HH05 JJ03 JJ19 JJ26 NN02 QQ03 QQ31 QQ32 SS02 SS13

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被測定物の表面にレーザ光を照射し、その
反射光の画像をカメラで撮像して被測定物の表面形状を
測定する形状測定方法において、第1の強度のレーザ光
を前記被測定物の表面に照射した時の前記反射光による
第1の画像を取得する工程と、 前記第1の画像で前記反射光の画像が不十分な領域にお
いて、前記第1の強度よりも大きい第2の強度のレーザ
光を前記被測定物の表面に照射した時の前記反射光によ
る第2の画像を取得する工程と、 前記第1の画像に、前記第2の画像を補間して合成した
合成画像に従って、前記被測定物の表面形状を測定する
工程とを有することを特徴とする形状測定方法。
In a shape measuring method for irradiating a laser beam onto a surface of an object to be measured and capturing an image of the reflected light with a camera to measure the surface shape of the object to be measured, a laser beam having a first intensity is emitted. A step of acquiring a first image by the reflected light when irradiating the surface of the object to be measured; and in a region where the image of the reflected light is insufficient in the first image, the first intensity is higher than the first intensity. A step of acquiring a second image by the reflected light when the surface of the object to be measured is irradiated with a laser beam having a large second intensity; and interpolating the second image to the first image. Measuring the surface shape of the measured object according to the synthesized image.
【請求項2】被測定物の表面にレーザ光を照射し、その
反射光の画像をカメラで撮像して被測定物の表面形状を
測定する形状測定方法において、 前記被測定物の表面に有機物または無機物からなる超微
粒子を分散させ、当該表面に前記レーザ光を照射してそ
の反射光の画像を撮像し、当該画像に従って前記被測定
物の表面形状を測定することを特徴とする形状測定方
法。
2. A shape measuring method for irradiating a laser beam onto a surface of an object to be measured and capturing an image of the reflected light with a camera to measure the surface shape of the object to be measured. Or, a shape measuring method comprising: dispersing ultrafine particles made of an inorganic substance; irradiating the surface with the laser light to capture an image of the reflected light; and measuring the surface shape of the measured object according to the image. .
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