JP2002022413A - 凹凸形状計測装置および凹凸形状計測方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 凹部または凸部の寸法をより正確に連続して
計測する。 【解決手段】 凹凸部材の凸部の推定中心に直交する２
方向の所定幅のライン状の光を照射して各々光照射画像
を撮影し（Ｓ１００〜Ｓ１０８）、隣接する凸部を領域
に含まない所定範囲を設定して直交する２方向の輝度分
布を位置に基づいて積和および微分演算し（Ｓ１１０，
Ｓ１１２）、得られた微分値に基づいて凸部の直交する
２方向の縁を検出する（Ｓ１１４）。そして、直交する
２方向の縁からその方向の凸部の長さと中心を計算する
（Ｓ１１６）。輝度分布を積和しその微分値を用いて縁
を検出するから、反射光に若干の濃淡しかなくても的確
に縁を検出することができる。この結果、凸部または凹
部の寸法をより正確に計測することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、凹凸形状計測装置
および凹凸形状計測方法に関し、詳しくは、表面に凹部
または凸部が形成された凹凸部材の該凹部または凸部の
寸法を計測する凹凸形状計測装置および凹凸形状計測方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の凹凸形状計測装置として
は、一列に複数並んだ認識対象に光を照射し、認識対象
からの反射光の輝度を前後の認識対象を含まない範囲で
列方向に投影処理すると共に認識対象からの反射光の輝
度を前後の認識対象を含む範囲で列に垂直な方向に投影
処理し、二つの投影処理の結果から認識対象物のエッジ
位置と中心位置を計測するものが提案されている（例え
ば、特開平９−２２２３０６号公報など）。この装置で
は、列方向に投影処理した結果から認識対象の列の幅方
向におけるエッジ位置を検出すると共に幅方向における
中心を計測し、列に垂直な方向に投影処理した結果から
認識対象の列方向におけるエッジ位置を検出すると共に
列方向における中心を計測している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た凹凸形状計測装置では、認識対象とその背面とに反射
光の濃淡差が少ない場合には、凹凸のエッジ位置を認識
できない場合がある。例えば凸部を複数備える部材の凸
部を計測する場合、対象となる凸部とその背面は同一素
材となるから、反射光の濃淡差は生じ難く、凸部のエッ
ジを認識し難くなってしまう。

【０００４】本発明の凹凸形状計測装置および凹凸形状
計測方法は、凹部または凸部の寸法をより正確に計測す
ることを目的の一つとする。また、本発明の凹凸形状計
測装置および凹凸形状計測方法は、規則的に配置された
凹部または凸部の寸法を連続的により正確に計測するこ
とを目的の一つとする。さらに、本発明の凹凸形状計測
装置および凹凸形状計測方法は、凹部または凸部の平面
的な寸法と深さまたは高さを同時に計測することを目的
の一つとする。

【０００５】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の凹凸形状計測装置および凹凸形状計測方法は、上
述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段
を採った。

【０００６】本発明の凹凸形状計測装置は、表面に凹部
または凸部が形成された凹凸部材の該凹部または凸部の
寸法を計測する凹凸形状計測装置であって、前記凹凸部
材の凹部または凸部に対して光を照射する光照射手段
と、該光照射手段により光が照射された凹部または凸部
からの反射光の輝度分布の分布度合を演算した結果に基
づいて前記凹部または凸部の縁を認識する縁認識手段
と、該認識された縁に基づいて前記凹部または凸部の寸
法を計測する寸法計測手段とを備えることを要旨とす
る。

【０００７】この本発明の凹凸形状計測装置では、光が
照射された凹部または凸部からの反射光の輝度分布の分
布度合を演算した結果に基づいて凹部または凸部の縁を
認識する。そして、認識された縁に基づいて凹部または
凸部の寸法を計測する。反射光の輝度分布の状態に基づ
いて凹部または凸部の縁を認識するから、より正確に凹
部または凸部の縁を認識することができる。この結果、
より正確に凹部または凸部の寸法を計測することができ
る。

【０００８】こうした本発明の凹凸形状計測装置におい
て、前記輝度分布の分布度合の演算は、前記反射光の輝
度分布の所定範囲に亘る積和演算であるものとすること
もできる。こうすれば、反射光の濃淡差が少ない場合で
も、より正確に凹部または凸部の縁を認識することがで
きる。この態様の本発明の凹凸形状計測装置において、
前記輝度分布の分布度合の演算は、前記積和演算の結果
に対する微分演算であるものとすることもできる。この
縁の認識は、凹部または凸部の縁における反射光の輝度
分布の積和の変化率が大きいことに基づく。

【０００９】輝度分布の所定範囲に亘る積和演算の結果
に基づいて縁を認識する態様の本発明の凹凸形状計測装
置において、前記所定範囲は、計測対象の凸部に隣接す
る凸部を領域に含まない矩形形状の範囲であるものとす
ることもできる。この態様の本発明の凹凸形状計測装置
において、前記所定範囲は、直交する二つの矩形形状の
範囲であるものとすることもできる。こうすれば、凹部
または凸部の直交する方向の縁を認識することができ
る。

【００１０】また、本発明の凹凸形状計測装置におい
て、前記輝度分布の分布度合の演算は、前記反射光の輝
度分布の変化率演算であるものとすることもできる。こ
うすれば、反射光の濃淡差が少ない場合でも、より正確
に凹部または凸部の縁を認識することができる。

【００１１】さらに、本発明の凹凸形状計測装置におい
て、前記寸法計測手段は、前記認識された縁に基づいて
前記凹部または凸部の長さ，幅，中央位置の少なくとも
一つを計測する手段であるものとすることもできる。

【００１２】あるいは、本発明の凹凸形状計測装置にお
いて、前記凹凸部材は表面に少なくとも二つの凹部また
は凸部が形成された部材であり、前記光照射手段は前記
凹凸部材の表面に対して所定の角度をもったライン状の
光を照射する手段であり、前記光照射手段により前記ラ
イン状の光が前記二つの凹部または凸部の第１の所定位
置に照射された後に該二つの凹部または凸部の第２の所
定位置に照射されるよう照射位置を調節する照射位置調
節手段と、前記ライン状の光の照射位置が前記第１の所
定位置から前記第２の所定位置に調節される際の前記照
射位置調節手段による調節量に基づいて前記凹部または
凸部の深さまたは高さを計測する深高計測手段とを備え
るものとすることもできる。こうすれば、凹部または凸
部の長さ，幅，中央位置などの平面的な寸法に加えて凹
部または凸部の深さまたは高さをも同時に計測すること
ができる。この態様の本発明の凹凸形状計測装置におい
て、前記照射位置調節手段は、前記ライン状の光の照射
位置が前記第２の所定位置として前記二つの凹部または
凸部の間において前記第１の所定位置の延長線の位置と
なるよう調節する手段であるものとすることもできる。

【００１３】また、本発明の凹凸形状計測装置におい
て、前記凹凸部材は複数の凹部または凸部が規則的に配
置された部材であり、前記寸法計測手段により計測され
た結果に基づいて該計測対象の凹部または凸部に隣接す
る新たな計測対象としての凹部または凸部の位置を推定
し該推定された位置に基づいて該新たな計測対象として
の凹部または凸部の寸法が計測されるよう前記光照射手
段と前記縁認識手段と前記寸法計測手段とを制御する連
続計測制御手段を備えるものとすることもできる。こう
すれば、規則的に配置された凹部または凸部の寸法を連
続して高い精度で計測することができる。

【００１４】加えて、本発明の凹凸形状計測装置におい
て、前記凹凸部材は、燃料電池に用いられるセパレータ
であるものとすることもできる。

【００１５】本発明の凹凸形状計測方法は、表面に凹部
または凸部が形成された凹凸部材の該凹部または該凸部
の寸法を計測する凹凸形状計測方法であって、（ａ）前
記凹凸部材の凹部または凸部に対して光を照射し、
（ｂ）該光が照射された凹部または凸部からの反射光の
輝度分布の分布度合を演算した結果に基づいて前記凹部
または凸部の縁を認識し、（ｃ）該認識した縁に基づい
て前記凹部または凸部の寸法を計測することを要旨とす
る。

【００１６】この本発明の凹凸形状計測方法によれば、
反射光の輝度分布に対する輝度分布の分布度合を演算し
た結果に基づいて凹部または凸部の縁を認識するから、
より正確に凹部または凸部の縁を検出することができ
る。この結果、より正確に凹部または凸部の寸法を計測
することができる。

【００１７】こうした本発明の凹凸形状計測方法におい
て、前記ステップ（ｂ）は、前記輝度分布の分布度合の
演算として前記反射光の輝度分布の所定範囲に亘る積和
演算結果に対する微分演算を用いて前記縁を認識するス
テップであるものとすることもできる。こうすれば、反
射光の濃淡差が少ない場合でも、より正確に凹部または
凸部の縁を認識することができる。なお、この態様にお
ける縁の認識は、凹部または凸部の縁における反射光の
輝度分布の積和の変化率が大きいことに基づく。この態
様の本発明の凹凸形状計測方法において、前記ステップ
（ｂ）は、前記所定範囲として計測対象の凸部に隣接す
る凸部を領域に含まない矩形形状の範囲を用いて積和演
算するステップであるものとすることもできる。更にこ
の態様の本発明の凹凸形状計測方法において、前記ステ
ップ（ｂ）は、前記所定範囲として直交する二つの矩形
形状の範囲を用いて積和演算するステップであるものと
することもできる。こうすれば、凹部または凸部の直交
する方向における縁を認識することができる。

【００１８】また、本発明の凹凸形状計測装置におい
て、前記ステップ（ｂ）は、前記輝度分布の分布度合の
演算として前記反射光の輝度分布の変化率演算に基づい
て前記縁を認識するステップであるものとすることもで
きる。こうすれば、反射光の濃淡差が少ない場合でも、
より正確に凹部または凸部の縁を認識することができ
る。

【００１９】さらに、本発明の凹凸形状計測方法におい
て、前記ステップ（ｃ）は、前記認識した縁に基づいて
前記凹部または凸部の長さ，幅，中央位置の少なくとも
一つを計測するステップであるものとすることもでき
る。

【００２０】あるいは、本発明の凹凸形状計測方法にお
いて、前記ステップ（ａ）は前記凹凸部材の表面に対し
て所定の角度をもったライン状の光を照射するステップ
であり、更に、（ｄ）前記ライン状の光が隣接する二つ
の凹部または凸部の第１の所定位置に照射された後に該
二つの凹部または凸部の第２の所定位置に照射されるよ
う照射位置を調節するステップと、（ｅ）前記ライン状
の光の照射位置が前記第１の所定位置から前記第２の所
定位置に調節される際の調節量に基づいて前記凹部また
は凸部の深さまたは高さを計測するステップとを備える
ものとすることもできる。こうすれば、凹部または凸部
の長さ，幅，中央位置などの平面的な寸法に加えて凹部
または凸部の深さまたは高さをも同時に計測することが
できる。この態様の本発明の凹凸形状計測方法におい
て、前記ステップ（ｄ）は、前記ライン状の光の照射位
置が前記第２の所定位置として前記二つの凹部または凸
部の間において前記第１の所定位置の延長線の位置とな
るよう調節するステップであるものとすることもでき
る。

【００２１】また、本発明の凹凸形状計測方法におい
て、前記ステップ（ｃ）の計測結果に基づいて、該計測
対象の凹部または凸部に隣接する新たな計測対象として
の凹部または凸部の位置を推定し、該推定された位置に
対して前記ステップ（ａ）ないし（ｃ）を用いて該新た
な計測対象としての凹部または凸部の寸法を計測するも
のとすることもできる。こうすれば、凹部または凸部の
寸法を連続して高い精度で計測することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である
凹凸形状計測装置２０の構成の概略を示す構成図であ
る。実施例の凹凸形状計測装置２０は、図示するよう
に、表面に規則的に配置された凹部または凸部を有する
凹凸部材１０を載置する載置台２２と、凹凸部材１０の
表面に対して４５度の角度をもって直交する２方向に所
定幅のライン状のレーザ光を照射可能なレーザ投光器２
４と、レーザ光の照射された凹凸部材１０を撮影するカ
メラ２６と、このカメラ２６により撮影されるタイミン
グを制御する撮影タイミング制御装置２８と、装置全体
をコントロールすると共にカメラ２６により撮影された
画像とに基づいて凹凸部材１０の凹部や凸部の寸法を計
算するマイクロコンピュータ３０とを備える。

【００２３】凹凸部材１０は、複数の凹部または凸部が
規則的に表面に配置された部材であり、例えば、燃料電
池に用いられるセパレータなどである。

【００２４】載置台２２は、図示しないが、マイクロコ
ンピュータ３０からの駆動信号に基づいて載置した凹凸
部材１０を水平方向に移動可能な移動機構２２ａと、そ
の位置を計測する位置計測器２２ｂとを備える。実施例
では、移動機構２２ａとしてはステッピングモータによ
り載置台２２の載置面を移動させるものとして構成し、
位置計測器２２ｂとしてはリニアスケールを用いて計測
するものとした。

【００２５】撮影タイミング制御装置２８は、マイクロ
コンピュータ３０からの制御信号に基づいて所定のタイ
ミングでカメラ２６を駆動してレーザ投光器２４から凹
凸部材１０に向けて照射されたレーザ光の照射画像を撮
影すると共に撮影した照射画像をマイクロコンピュータ
３０に出力する。

【００２６】マイクロコンピュータ３０は、図示しない
が、ＣＰＵを中心として構成されており、処理プログラ
ムを記憶するＲＯＭや一時的にデータを記憶するＲＡ
Ｍ，入出力ポート等を備える。マイクロコンピュータ３
０には、撮影タイミング制御装置２８からの画像データ
や位置計測器２２ｂからの位置データが入力されてい
る。また、マイクロコンピュータ３０からは、移動機構
２２ａへの駆動信号や撮影タイミング制御装置２８への
制御信号などが出力されている。

【００２７】次に、こうして構成された実施例の凹凸形
状計測装置２０の動作について説明する。図２および図
３は、実施例の凹凸形状計測装置２０のマイクロコンピ
ュータ３０により実行される凸部寸法計測処理ルーチン
の一例を示すフローチャートである。このルーチンは、
複数の凸部が表面に形成された凹凸部材１０の凸部の寸
法を計測する際に実行されるものである。

【００２８】凸部寸法計測処理ルーチンが実行される
と、マイクロコンピュータ３０のＣＰＵは、まず、計測
対象の凸部に対して推定された中心位置にレーザ投光器
２４からライン状のレーザ光を照射可能な位置に駆動す
る処理を実行する（ステップＳ１００）。計測対象の凸
部の中心位置は、このルーチンにおける後述する処理に
よって計算される。載置台２２に凹凸部材１０を載置し
た直後の最初の凸部に対しては、載置台２２の所定の位
置に凹凸部材１０を載置することを前提に、予め最初の
凸部の中心位置がマイクロコンピュータ３０のＲＯＭに
設定されているから、その中心位置が推定中心として用
いられる。位置の駆動処理は、具体的には、マイクロコ
ンピュータ３０から載置台２２の移動機構２２ａに駆動
信号を出力し、計測対象の凸部の推定中心にレーザ投光
器２４からライン状のレーザ光が照射されるよう計算さ
れた位置に凹凸部材１０を移動させることにより行な
う。

【００２９】続いて、レーザ投光器２４から所定方向の
所定幅のライン状のレーザ光を照射し（ステップＳ１０
２）、この状態の画像を第１照射画像としてカメラ２６
により撮影する（ステップＳ１０４）。図４は、凸部１
２ｂを計測対象として凸部１２ｂの推定中心１４ｂにレ
ーザ光２５を照射した際の様子を例示する説明図であ
る。レーザ投光器２４からのレーザ光２５は４５度の角
度をもって照射されるから、凸部１２ａ，１２ｂ，１２
ｃの間には凸部１２ａ，１２ｂ，１２ｃの頂部とは異な
る線上に照射されることになる。撮影処理は、具体的に
は、マイクロコンピュータ３０から撮影タイミング制御
装置２８に向けて制御信号を出力し、この制御信号を入
力した撮影タイミング制御装置２８がカメラ２６を駆動
することにより行なわれる。なお、撮影された第１照射
画像は、撮影タイミング制御装置２８からマイクロコン
ピュータ３０に入力され、マイクロコンピュータ３０の
図示しないＲＡＭの所定領域に書き込まれる。

【００３０】次に、レーザ投光器２４から計測対象の凸
部の推定中心にステップＳ１０２で照射した際の方向と
は９０度異なる方向の所定幅のライン状のレーザ光を照
射し（ステップＳ１０６）、この状態の画像を第２照射
画像としてカメラ２６により撮影する（ステップＳ１０
８）。図５は、凸部１２ｂを計測対象として凸部１２ｂ
の推定中心１４ｂに図４におけるレーザ光の方向とは９
０度異なる方向にレーザ光２５を照射した際の様子を例
示する説明図である。ステップＳ１０２では表面に対し
て４５度の角度をもってレーザ光は照射されたが、この
レーザ光と方向が９０度異なるから、図５に例示するよ
うに、レーザ投光器２４からのレーザ光２５は凸部１２
ａ，１２ｂ，１２ｃの頂部と間とが同一線上になる場合
もある。なお、第２照射画像の撮影処理については第１
照射画像の撮影処理と同様である。

【００３１】第２照射画像の撮影処理を終了すると、Ｒ
ＡＭの所定領域に書き込まれた第１照射画像と第２照射
画像に対して推定中心を含むよう設定された積和枠内の
輝度分布を位置方向毎に積和演算すると共に（ステップ
Ｓ１１０）、その積和値を微分演算し（ステップＳ１１
２）、凸部の直交する２方向の縁を検出する（ステップ
Ｓ１１２）。図６は凸部１２ｂを計測対象とした際の第
１照射画像に対して積和枠３２を用いての積和演算と微
分演算の様子を例示する説明図であり、図７は同じく凸
部１２ｂを計測対象とした際の第２照射画像に対して積
和枠３４を用いての積和演算と微分演算の様子を例示す
る説明図である。図示するように、積和枠３２，３４
は、隣接する凸部１２ａ，１２ｃ，１２ｅの一部を領域
に含まないよう矩形形状に設定されている。計測対象と
しての凸部１２ｂの第１照射画像では、前述したように
レーザ光２５が４５度の角度をもって照射されているか
ら、積和枠３２には凸部１２ｂと隣接する凸部との間の
レーザ光２５は含まれないことになる。このため、積和
値は、凸部１２ｂの頂部だけに現われ、縁部で急激に増
減する。この結果、微分値は、積和値が現われる縁部
（図６中、左側の縁）で正のピークを示し、他方の縁部
（図６中、右の縁）で負のピークを示す。したがって、
微分値の正のピークの始まりと負のピークの終了とを凸
部１２ｂの図４中左右方向の二つの縁として検出するこ
とができる。凸部１２ｂの第２照射画像では、レーザ光
２５が表面に対して４５度の角度をもって照射されるわ
けでなく、図７および図５に示すように同一線上となる
場合や同一線上にはないが延長戦の近傍になる場合もあ
る。この場合、積和枠３４には凸部１２ｂと隣接する凸
部との間のレーザ光２５も含まれることになる。このた
め、積和値は、凸部間でも現われることになる。しか
し、図７に示すように、凸部１２ｂの縁部近傍では、エ
ッジのダレなどにより反射光を検出しない部分が生じる
から、積和値としてはその部分だけ小さな値となる。こ
の結果、微分値は、凸部１２ｂの一方の縁（図７中、下
の縁）近傍で負のピークを示すと共にその縁で正のピー
クを示し、凸部１２ｂの他方の縁（図７中、上の縁）で
負のピークを示すと共にその縁の近傍で正のピークを示
す。したがって、微分値の始めの正のピークの始まりと
次の負のピークの終了とを凸部１２ｂの図５中上下方向
の二つの縁として検出することができる。

【００３２】こうして計測対象の凸部の直交する２方向
の縁を検出すると、検出した縁の間隔から凸部の直交す
る２方向の長さを計算すると共にこの直交する長さの２
等分点の法線の交点として凸部の中心を計算する（ステ
ップＳ１１６）。

【００３３】次に、載置台２２の位置計測器２２ｂによ
り計測される位置を第１位置として入力し（ステップＳ
１１８）、レーザ投光器２４から第１照射画像を撮影し
たときと同様の所定方向の所定幅のライン状のレーザ光
を照射しながらレーザ光が所定の第２位置となるよう駆
動する処理を行なう（ステップＳ１２０）。ここで、所
定の第２位置は、凸部間のライン状のレーザ光が第１照
射画像における凸部頂部のライン状のレーザ光の延長線
上となる位置である。凸部１２ｂを計測対象としてレー
ザ光が所定の第２位置となるように照射された際の様子
を図８に示す。図８を図４と比較すると解るように、図
８のレーザ光２５は、計測対象の凸部１２ｂと隣接する
凸部１２ａ，１２ｃとの間のレーザ光の位置が図４にお
ける凸部１２ｂの頂部のレーザ光の延長線上となってい
る。

【００３４】所定の第２位置へ駆動されると、この状態
の画像を第３照射画像としてカメラ２６により撮影する
と共に（ステップＳ１２２）、載置台２２の位置計測器
２２ｂにより計測される位置を第２位置として入力する
（ステップＳ１２４）。

【００３５】そして、第１照射画像を画像処理してライ
ン状のレーザ光２５の凸部１２ｂの中心からのズレを第
１ズレとして計算すると共に第３照射画像を画像処理し
て凸部１２ｂと隣接する凸部１２ａ、１２ｃとの間に照
射されたライン状のレーザ光２５の延長の凸部１２ｂの
中心からのズレを第２ズレとして計算し（ステップＳ１
２６）、第１位置から第２位置への移動量に第１ズレと
第２ズレとを加算して凸部１２ｂの高さを計算する（ス
テップＳ１２８）。ライン状のレーザ光２５は凹凸部材
１０の表面に対して４５度の角度をもって照射されるか
ら、図４の凸部１２ｂの頂部における照射位置と凸部１
２ｂと隣接する凸部１２ａ，１２ｃとの間における照射
位置との間隔は、そのまま凸部１２ｂの高さとなる。し
かし、凸部１２ｂのエッジの切り立ち程度によっては、
エッジのダレのために凸部１２ｂと隣接する凸部１２
ａ，１２ｃとの間に照射されたレーザ光は直線とならず
に曲線となる場合があり、この場合、正確に凸部１２ｂ
の頂部における照射位置と凸部１２ｂと隣接する凸部１
２ａ，１２ｃとの間における照射位置との間隔を求める
ことができない。実施例では、こうした第１位置を撮影
した後に、凸部１２ｂと隣接する凸部１２ａ，１２ｃと
の間における第１位置の延長線上にライン状のレーザ光
２５が照射される第２位置となるよう移動する。この移
動は、凸部１２ｂのエッジのダレの影響により凸部１２
ｂと隣接する凸部１２ａ，１２ｃとの間において曲線と
なっていたレーザ光でもその中心を第１位置の延長線上
に合わせることによって行なうことができる。このと
き、その移動量がそのまま凸部１２ｂの高さとして計測
される。実施例では、さらに、第１位置における第１照
射画像に基づいてライン状のレーザ光２５の凸部１２ｂ
の中心からのズレと第２位置における第３照射画像に基
づいて凸部１２ｂと隣接する凸部１２ａ，１２ｃとの間
の照射されたライン状のレーザ光２５の延長の凸部１２
ｂの中心からのズレとを第１ズレと第２ズレとして計算
し、凸部１２ｂの高さとして計測される移動量に加える
ことにより、計測値の精度を高めている。即ち、移動量
に対して照射位置のズレを補正しているのである。な
お、実施例では、第１ズレおよび第２ズレの計算にステ
ップＳ１１６の処理で計算された凸部１２ｂの中心を用
いた。

【００３６】こうして計測対象の凸部の高さを計算する
と、凹凸部材１０に次の計測対象の凸部が存在するか否
かを判定し（ステップＳ１３０）、次の計測対象の凸部
が存在するときには、それまでに計測した凸部の中心か
ら次の計測対象の凸部の中心位置を推定して（ステップ
Ｓ１３２）、ステップＳ１００の最初の処理に戻る。一
方、次の計測対象の凸部が存在しないときには、本ルー
チンを終了する。

【００３７】以上説明した実施例の凹凸形状計測装置２
０によれば、凸部の推定中心に対して照射された所定幅
のレーザ光の反射光に対する所定の領域の積和枠内の輝
度分布を位置毎に積和した積和値に基づいて凸部の縁を
検出することができる。特に積和値を微分演算すること
により凸部の縁をより明確に検出することができる。し
かも、凸部に対して直交する２方向にレーザ光を照射す
るから、凸部の直交する２方向の縁を検出することがで
きる。この結果、凸部の直交する２方向の長さと、凸部
の中心を計測することができる。

【００３８】また、実施例の凹凸形状計測装置２０によ
れば、照射位置を移動させることにより凸部の高さを計
測することができる。しかも、照射位置のズレを画像処
理により算出して加味するから、凸部の高さを精度よく
計測することができる。

【００３９】さらに、実施例の凹凸形状計測装置２０に
よれば、次の計測対象の凸部の中心位置を推定し、その
位置を用いて次の計測対象の凸部の寸法を計測するか
ら、凹凸部材１０の載置台２２への載置時における載置
誤差が生じても、その誤差が加算されることがなく、よ
り正確に連続して凸部の寸法を計測することができる。

【００４０】実施例の凹凸形状計測装置２０では、凸部
の直交する２方向の長さと中心，高さを計測するものと
したが、凸部の直交する２方向の長さおよび中心の計測
するものと凸部の高さを計測するものとを分離してもよ
い。凸部の直交する２方向の長さおよび中心を計測する
場合、図２および図３に例示する凸部寸法計測処理ルー
チンにおけるステップＳ１１８〜Ｓ１２８の処理は不要
となる。また、凸部の直交する２方向の長さおよび中心
を計測する場合、実施例では所定幅のレーザ光を直交す
る２方向として２回照射し、各々の照射画像に対して積
和枠３２，３４を用いて積和演算し、凸部の縁を検出し
たが、凸部全体に光を照射し、その照射画像に対して積
和枠３２，３４を用いて積和演算して凸部の縁を検出す
るものとしてもよい。

【００４１】実施例の凹凸形状計測装置２０では、凸部
に照射されたレーザ光の反射光に対する所定の領域の輝
度分布を位置毎に積和した積和値を更に微分した値に基
づいて凸部の縁を検出したが、同様のレーザ光の反射光
に対する位置毎の輝度分布の変化率に基づいて凸部を検
出するものとしてもよい。例えば、図６や図７に例示す
る照射画像に対して位置毎の輝度をデジタル化し、座標
軸における隣接する輝度の差分を求め、この差分が大き
い位置を凸部の縁として検出するものとしてもよい。な
お、デジタル化した輝度の差分演算は、輝度分布におけ
る微分演算に相当する。

【００４２】実施例の凹凸形状計測装置２０では、凸部
の直交する２方向の長さと中心，高さを計測するものと
したが、凸部の直交しない２方向の長さや一方向の長
さ，中心，中央，高さなど種々の計測種の組み合わせと
してもよい。

【００４３】実施例の凹凸形状計測装置２０では、複数
の凸部が規則的に配置された凹凸部材１０の凸部を連続
して計測するものとしたが、連続して計測しないものと
してもよく、単一の凸部が形成された凹凸部材１０の凸
部の寸法を計測するものとしてもよい。

【００４４】実施例の凹凸形状計測装置２０では、凸部
が表面に形成された凹凸部材１０の凸部の寸法を計測す
るものとしたが、凹部が表面に形成された凹凸部材の凹
部の寸法を計測するものとしてもよい。計測処理として
は凸部と凹部を入れ替えるだけでよい。

【００４５】実施例の凹凸形状計測装置２０では、円柱
形状の凸部の高さを計測するものとしたが、頂部が平坦
であれば如何なる形状の凸部でもかまわない。また、頂
部は対称性が高ければ平坦でなくても差し支えない。

【００４６】実施例の凹凸形状計測装置２０では、凸部
の高さを計測する際に第１位置から第２位置への移動量
に第１ズレと第２ズレとを用いて計測したが、第１位置
への正確な移動と第２位置への正確な移動を行なう場合
や高い精度を求めない場合には、第１ズレと第２ズレと
を加味しないものとしてもよい。

【００４７】実施例の凹凸形状計測装置２０では、載置
台２２の移動機構２２ａにより凹凸部材１０を並行移動
させるものとしたが、レーザ投光器２４を並行移動させ
てライン状のレーザ光が第１位置から第２位置となるよ
うにしてもよい。この場合、レーザ投光器２４の移動量
に基づいて凸部の高さを計測すればよい。また、レーザ
投光器２４を回転駆動することによりライン状のレーザ
光が第１位置から第２位置となるようにしてもよい。こ
の場合、レーザ投光器２４の回転角度に基づいて凸部の
高さを計測すればよい。

【００４８】実施例の凹凸形状計測装置２０では、レー
ザ投光器２４からライン状のレーザ光を照射するものと
したが、スリット光を照射するものとしてもよい。

【００４９】以上、本発明の実施の形態について実施例
を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例である凹凸形状計測装置２
０の構成の概略を示す構成図である。

【図２】 実施例の凹凸形状計測装置２０のマイクロコ
ンピュータ３０により実行される凸部寸法計測処理ルー
チンの前半部分を例示するフローチャートである。

【図３】 実施例の凹凸形状計測装置２０のマイクロコ
ンピュータ３０により実行される凸部寸法計測処理ルー
チンの後半部分を例示するフローチャートである。

【図４】 凸部１２ｂを計測対象として凸部１２ｂの推
定中心１４ｂにレーザ光２５を照射した際の様子を例示
する説明図である。

【図５】 凸部１２ｂを計測対象として凸部１２ｂの推
定中心１４ｂに図４におけるレーザ光の方向とは９０度
異なる方向にレーザ光２５を照射した際の様子を例示す
る説明図である。

【図６】 凸部１２ｂを計測対象とした際の第１照射画
像に対して積和枠３２を用いての積和演算と微分演算の
様子を例示する説明図である。

【図７】 凸部１２ｂを計測対象とした際の第２照射画
像に対して積和枠３４を用いての積和演算と微分演算の
様子を例示する説明図である。

【図８】 凸部１２ｂを計測対象としてレーザ光が所定
の第２位置となるように照射された際の様子を例示する
説明図である。

【符号の説明】

２０ 凹凸形状計測装置、２２ 載置台、２２ａ 移動
機構、２２ｂ 位置計測器、２４ レーザ投光器、２５
レーザ光、２６ カメラ、２８ 撮影タイミング制御
装置、３０ マイクロコンピュータ、３２，３４ 積和
枠。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA12 AA17 AA21 AA51 AA54 FF01 FF16 FF41 FF67 GG04 HH04 HH05 HH12 HH14 JJ03 JJ26 MM03 MM14 MM15 QQ01 QQ13 QQ14 QQ23 QQ24 QQ29 QQ31 5H026 AA00

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に凹部または凸部が形成された凹凸
   部材の該凹部または凸部の寸法を計測する凹凸形状計測
   装置であって、 前記凹凸部材の凹部または凸部に対して光を照射する光
   照射手段と、 該光照射手段により光が照射された凹部または凸部から
   の反射光の輝度分布の分布度合を演算した結果に基づい
   て前記凹部または凸部の縁を認識する縁認識手段と、 該認識された縁に基づいて前記凹部または凸部の寸法を
   計測する寸法計測手段とを備える凹凸形状計測装置。
2. 【請求項２】 前記輝度分布の分布度合の演算は、前記
   反射光の輝度分布の所定範囲に亘る積和演算である請求
   項１記載の凹凸形状計測装置。
3. 【請求項３】 前記輝度分布の分布度合の演算は、前記
   積和演算の結果に対する微分演算である請求項２記載の
   凹凸形状計測装置。
4. 【請求項４】 前記所定範囲は、計測対象の凸部に隣接
   する凸部を領域に含まない矩形形状の範囲である請求項
   ２または３記載の凹凸形状計測装置。
5. 【請求項５】 前記所定範囲は、直交する二つの矩形形
   状の範囲である請求項４記載の凹凸形状計測装置。
6. 【請求項６】 前記輝度分布の分布度合の演算は、前記
   反射光の輝度分布の変化率演算である請求項１記載の凹
   凸形状計測装置。
7. 【請求項７】 前記寸法計測手段は、前記認識された縁
   に基づいて前記凹部または凸部の長さ，幅，中央位置の
   少なくとも一つを計測する手段である請求項１ないし６
   いずれか記載の凹凸形状計測装置。
8. 【請求項８】 請求項１ないし７いずれか記載の凹凸形
   状計測装置であって、 前記凹凸部材は、表面に少なくとも二つの凹部または凸
   部が形成された部材であり、 前記光照射手段は、前記凹凸部材の表面に対して所定の
   角度をもったライン状の光を照射する手段であり、 前記光照射手段により前記ライン状の光が前記二つの凹
   部または凸部の第１の所定位置に照射された後に該二つ
   の凹部または凸部の第２の所定位置に照射されるよう照
   射位置を調節する照射位置調節手段と、 前記ライン状の光の照射位置が前記第１の所定位置から
   前記第２の所定位置に調節される際の前記照射位置調節
   手段による調節量に基づいて前記凹部または凸部の深さ
   または高さを計測する深高計測手段とを備える凹凸形状
   計測装置。
9. 【請求項９】 前記照射位置調節手段は、前記ライン状
   の光の照射位置が前記第２の所定位置として前記二つの
   凹部または凸部の間において前記第１の所定位置の延長
   線の位置となるよう調節する手段である請求項８記載の
   凹凸形状計測装置。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし９いずれか記載の凹凸
    形状計測装置であって、 前記凹凸部材は、複数の凹部または凸部が規則的に配置
    された部材であり、 前記寸法計測手段により計測された結果に基づいて該計
    測対象の凹部または凸部に隣接する新たな計測対象とし
    ての凹部または凸部の位置を推定し、該推定された位置
    に基づいて該新たな計測対象としての凹部または凸部の
    寸法が計測されるよう前記光照射手段と前記縁認識手段
    と前記寸法計測手段とを制御する連続計測制御手段を備
    える凹凸形状計測装置。
11. 【請求項１１】 前記凹凸部材は、燃料電池に用いられ
    るセパレータである請求項１ないし１０いずれか記載の
    凹凸形状計測装置。
12. 【請求項１２】 表面に凹部または凸部が形成された凹
    凸部材の該凹部または該凸部の寸法を計測する凹凸形状
    計測方法であって、 （ａ）前記凹凸部材の凹部または凸部に対して光を照射
    し、 （ｂ）該光が照射された凹部または凸部からの反射光の
    輝度分布の分布度合を演算した結果に基づいて前記凹部
    または凸部の縁を認識し、 （ｃ）該認識した縁に基づいて前記凹部または凸部の寸
    法を計測する凹凸形状計測方法。
13. 【請求項１３】 前記ステップ（ｂ）は、前記輝度分布
    の分布度合の演算として前記反射光の輝度分布の所定範
    囲に亘る積和演算結果に対する微分演算を用いて前記縁
    を認識するステップである請求項１２記載の凹凸形状計
    測方法。
14. 【請求項１４】 前記ステップ（ｂ）は、前記所定範囲
    として計測対象の凸部に隣接する凸部を領域に含まない
    矩形形状の範囲を用いて積和演算するステップである請
    求項１３記載の凹凸形状計測方法。
15. 【請求項１５】 前記ステップ（ｂ）は、前記所定範囲
    として直交する二つの矩形形状の範囲を用いて積和演算
    するステップである請求項１４記載の凹凸形状計測方
    法。
16. 【請求項１６】 前記ステップ（ｂ）は、前記輝度分布
    の分布度合の演算として前記反射光の輝度分布の変化率
    演算を用いて前記縁を認識するステップである請求項１
    ２記載の凹凸形状計測方法。
17. 【請求項１７】 前記ステップ（ｃ）は、前記認識した
    縁に基づいて前記凹部または凸部の長さ，幅，中央位置
    の少なくとも一つを計測するステップである請求項１２
    ないし１６いずれか記載の凹凸形状計測方法。
18. 【請求項１８】 請求項１２ないし１７いずれか記載の
    凹凸形状計測方法であって、 前記ステップ（ａ）は、前記凹凸部材の表面に対して所
    定の角度をもったライン状の光を照射するステップであ
    り、 更に、 （ｄ）前記ライン状の光が隣接する二つの凹部または凸
    部の第１の所定位置に照射された後に該二つの凹部また
    は凸部の第２の所定位置に照射されるよう照射位置を調
    節するステップと、 （ｅ）前記ライン状の光の照射位置が前記第１の所定位
    置から前記第２の所定位置に調節される際の調節量に基
    づいて前記凹部または凸部の深さまたは高さを計測する
    ステップとを備える凹凸形状計測方法。
19. 【請求項１９】 前記ステップ（ｄ）は、前記ライン状
    の光の照射位置が前記第２の所定位置として前記二つの
    凹部または凸部の間において前記第１の所定位置の延長
    線の位置となるよう調節するステップである請求項１５
    記載の凹凸形状計測方法。
20. 【請求項２０】 請求項１２ないし１９いずれか記載の
    凹凸形状計測装置であって、 前記ステップ（ｃ）の計測結果に基づいて、該計測対象
    の凹部または凸部に隣接する新たな計測対象としての凹
    部または凸部の位置を推定し、該推定された位置に対し
    て前記ステップ（ａ）ないし（ｃ）を用いて該新たな計
    測対象としての凹部または凸部の寸法を計測する凹凸形
    状計測方法。