JP2003254728A - 表面形状測定装置 - Google Patents
表面形状測定装置Info
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- JP2003254728A JP2003254728A JP2002056796A JP2002056796A JP2003254728A JP 2003254728 A JP2003254728 A JP 2003254728A JP 2002056796 A JP2002056796 A JP 2002056796A JP 2002056796 A JP2002056796 A JP 2002056796A JP 2003254728 A JP2003254728 A JP 2003254728A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、高速で移動する表面形状を高精度
で測定することができる表面形状測定装置を提供するも
のである。 【解決手段】被測定物７の移動方向(Ｘ軸方向)とほぼ直
交する測定基準軸方向（Ｙ軸方向）に対して、距離計測
検出部の仮想走査基準軸６ｉをθ°傾斜するように前記
距離計測検出部を配置する。距離計測検出部からの信号
を距離計測信号処理手段を介して位置ずれ補正して形状
判定手段により被測定物の表面形状を判定する。
で測定することができる表面形状測定装置を提供するも
のである。 【解決手段】被測定物７の移動方向(Ｘ軸方向)とほぼ直
交する測定基準軸方向（Ｙ軸方向）に対して、距離計測
検出部の仮想走査基準軸６ｉをθ°傾斜するように前記
距離計測検出部を配置する。距離計測検出部からの信号
を距離計測信号処理手段を介して位置ずれ補正して形状
判定手段により被測定物の表面形状を判定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，移動する板状物の
表面形状の測定や、例えばスラブ鋼材側面の表面形状の
測定に用いられる表面形状測定装置に関する。
表面形状の測定や、例えばスラブ鋼材側面の表面形状の
測定に用いられる表面形状測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】移動する板状物の表面形状を光学的に測
定する方式としては、定点型の三角測量方式や走査型の
三角測量方式がある。いずれも被測定物表面にレーザ光
線を照射し、被測定物表面からの反射光の位置変化を距
離の変化として捉え、被測定物の表面形状を測定するも
のである。高精度に形状を測定する場合は、形状の測定
基準軸方向に添って多数の測定点を用意しておく必要が
ある。
定する方式としては、定点型の三角測量方式や走査型の
三角測量方式がある。いずれも被測定物表面にレーザ光
線を照射し、被測定物表面からの反射光の位置変化を距
離の変化として捉え、被測定物の表面形状を測定するも
のである。高精度に形状を測定する場合は、形状の測定
基準軸方向に添って多数の測定点を用意しておく必要が
ある。
【０００３】三角測量方式以外の測定方式としては、光
切断方式がある。この方式は、レーザ光線の輝線を被測
定物表面に照射し、表面形状の変化を、この輝線の曲が
りをＣＣＤカメラで捉える方式で、高速で測定するため
には光線のエネルギー密度を大きくしておく必要があ
り、アルゴンレーザ光線等の大容量の光源が必要であっ
た。
切断方式がある。この方式は、レーザ光線の輝線を被測
定物表面に照射し、表面形状の変化を、この輝線の曲が
りをＣＣＤカメラで捉える方式で、高速で測定するため
には光線のエネルギー密度を大きくしておく必要があ
り、アルゴンレーザ光線等の大容量の光源が必要であっ
た。
【０００４】また、レーザの輝線を測定軸全長にわたり
シャープな形状に絞ることが光学的に困難で計測精度の
面でも不向きであり、このようなことから特に、高速で
移動する被測定物の表面形状の高精度な計測方式として
は、三角測量方式が一般的となっている。
シャープな形状に絞ることが光学的に困難で計測精度の
面でも不向きであり、このようなことから特に、高速で
移動する被測定物の表面形状の高精度な計測方式として
は、三角測量方式が一般的となっている。
【０００５】従来の三角測量方式による表面形状測定の
例を図７と図８に示す。図７は、定点型の三角測量方式
を示すもので、Ｘ軸方向に移動する被測定物７の高精度
な表面形状の測定を行う場合は、投光器１fと固定型受
光器１０fからなる距離計測装置を表面形状の測定基準
軸方向（Ｙ軸方向）と距離計測装置の仮想走査基準軸６
ｉ方向を一致させ、仮想走査基準軸６ｉ上に沿って前記
距離検出装置を多数配置する必要がある。
例を図７と図８に示す。図７は、定点型の三角測量方式
を示すもので、Ｘ軸方向に移動する被測定物７の高精度
な表面形状の測定を行う場合は、投光器１fと固定型受
光器１０fからなる距離計測装置を表面形状の測定基準
軸方向（Ｙ軸方向）と距離計測装置の仮想走査基準軸６
ｉ方向を一致させ、仮想走査基準軸６ｉ上に沿って前記
距離検出装置を多数配置する必要がある。
【０００６】図７では、Ａ、Ｃ、Ｅの３点を計測する場
合を図示しているが、さらに高精度に測定するために
は、仮想走査基準軸６ｉ上に沿って必要な測定点分に対
応した前記距離検出装置が必要となる。そのため装置が
大型になり、設置スペースの制約が生じるので多数の測
定点を必要とする高精度に表面形状を測定するには不向
きであった。
合を図示しているが、さらに高精度に測定するために
は、仮想走査基準軸６ｉ上に沿って必要な測定点分に対
応した前記距離検出装置が必要となる。そのため装置が
大型になり、設置スペースの制約が生じるので多数の測
定点を必要とする高精度に表面形状を測定するには不向
きであった。
【０００７】図８は、走査型三角測量方式を示す従来例
で、例えば、特開平６−２０７８２１号で提案されてい
るものである。この発明は、単一の光点走査器１と単一
の走査型受光器１０及び距離計測信号処理回路５で構成
されている。走査型受光器１０は、レンズ２、スリット
板３、光電変換器４で構成されており、測定基準軸方向
（Ｙ軸方向）の測定点は、スリット板３のスリット開口
数を増加することで可能としている。
で、例えば、特開平６−２０７８２１号で提案されてい
るものである。この発明は、単一の光点走査器１と単一
の走査型受光器１０及び距離計測信号処理回路５で構成
されている。走査型受光器１０は、レンズ２、スリット
板３、光電変換器４で構成されており、測定基準軸方向
（Ｙ軸方向）の測定点は、スリット板３のスリット開口
数を増加することで可能としている。
【０００８】図８に示す様に、Ａ、Ｃ、Ｅ３点からＡ、
Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ５点に細かくする場合でも走査型投光器
１ｆと走査型受光器１０を変更することなく前記スリッ
ト板３を変更することで測定点数を増加することが出来
る。この発明は、光切断方式や定点型三角測量方式で困
難であった、高精度な形状測定を高速で測定するための
測定点数の増加と装置の小型化を提供するものであっ
た。
Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ５点に細かくする場合でも走査型投光器
１ｆと走査型受光器１０を変更することなく前記スリッ
ト板３を変更することで測定点数を増加することが出来
る。この発明は、光切断方式や定点型三角測量方式で困
難であった、高精度な形状測定を高速で測定するための
測定点数の増加と装置の小型化を提供するものであっ
た。
【０００９】しかし、さらに高精度な形状測定の要求に
対しては、距離計測検出部の光学系の空間分解能の微細
化、距離計測信号処理回路の時間分解能をあげるための
高速な信号処理が必要で、容易に実現することは困難で
あった。すなわち、測定ピッチを細かくするには、走査
するレーザビーム径と計測ピッチを増やすための光学ス
リットをより微細化する必要があることや、一点当たり
の距離計測信号処理時間を短縮する必要があった。
対しては、距離計測検出部の光学系の空間分解能の微細
化、距離計測信号処理回路の時間分解能をあげるための
高速な信号処理が必要で、容易に実現することは困難で
あった。すなわち、測定ピッチを細かくするには、走査
するレーザビーム径と計測ピッチを増やすための光学ス
リットをより微細化する必要があることや、一点当たり
の距離計測信号処理時間を短縮する必要があった。
【００１０】例えば、５ｋHｚで走査することが必要な
光点走査器に対しは、測定ピッチを１００点から２００
点に向上するために距離計測処理時間を一点当たり２μ
Ｓから１μＳ早くする必要があり、そのための距離計測
信号処理用としてはＥＣＬ等の特殊な高速半導体素子を
採用することが必要である。
光点走査器に対しは、測定ピッチを１００点から２００
点に向上するために距離計測処理時間を一点当たり２μ
Ｓから１μＳ早くする必要があり、そのための距離計測
信号処理用としてはＥＣＬ等の特殊な高速半導体素子を
採用することが必要である。
【００１１】尚、この走査速度５ｋＨｚ（２００μｓｅ
ｃ／走査）は、被測定物の移動時間以上で測定するため
に必要な値で、例えば，１２０ｍ／ｍｉｎ（２ｍｍ／ｍ
ｓｅｃ）で移動する被測定物７の場合、０．４ｍｍの移
動時間内で走査が終了する。通常、この走査速度は、移
動速度に対して速く、従って光点走査位置は被測定物表
面で被測定物の移動方向に対しほぼ直行する様に設定さ
れている。
ｃ／走査）は、被測定物の移動時間以上で測定するため
に必要な値で、例えば，１２０ｍ／ｍｉｎ（２ｍｍ／ｍ
ｓｅｃ）で移動する被測定物７の場合、０．４ｍｍの移
動時間内で走査が終了する。通常、この走査速度は、移
動速度に対して速く、従って光点走査位置は被測定物表
面で被測定物の移動方向に対しほぼ直行する様に設定さ
れている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】このように、光学系の
空間分解能を２倍に細かくするためには、走査レーザビ
ーム径も計測ピッチ以下に微小に絞りこむ必要があり、
高倍率のレーザコリメータ光学系とその光学部品が必要
であること、また、光学スリット板には２００点のスリ
ット径をミクロンオーダで加工する微細加工プロセスを
必要とするなどの課題があり、高速で移動する表面形状
を高精度に計測することの実現が望まれている。
空間分解能を２倍に細かくするためには、走査レーザビ
ーム径も計測ピッチ以下に微小に絞りこむ必要があり、
高倍率のレーザコリメータ光学系とその光学部品が必要
であること、また、光学スリット板には２００点のスリ
ット径をミクロンオーダで加工する微細加工プロセスを
必要とするなどの課題があり、高速で移動する表面形状
を高精度に計測することの実現が望まれている。
【００１３】本発明は，上記点に鑑みてなされたもの
で、高速で移動する被測定物の表面形状の高精度な測定
を可能とした表面形状測定装置を提供することを目的と
する。
で、高速で移動する被測定物の表面形状の高精度な測定
を可能とした表面形状測定装置を提供することを目的と
する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の表面形状測定装置によれば、移動する被測
定物の表面形状を光学的に走査し、所定のピッチで距離
を計測することにより得られる距離信号から被測定物の
表面形状を測定する表面形状測定装置において、光点走
査器および受光器で構成される距離計測検出部と、前記
距離計測検出部からの信号を第１の距離信号に変換する
距離計測信号処理手段と、前記第１の距離信号の被測定
物の移動方向に対してほぼ直交する測定基準軸向に対す
る位置ずれを補正する位置ずれ補正手段と、前記位置ず
れ補正後の第２の距離信号から被測定物の表面形状を判
定する形状判定手段とを有し、前記距離計測検出部は、
その仮想走査基準軸が前記被測定物の仮想基準面上で前
記測定基準軸方向に対して傾斜するように設定配置した
ことを特徴としている。
に、本発明の表面形状測定装置によれば、移動する被測
定物の表面形状を光学的に走査し、所定のピッチで距離
を計測することにより得られる距離信号から被測定物の
表面形状を測定する表面形状測定装置において、光点走
査器および受光器で構成される距離計測検出部と、前記
距離計測検出部からの信号を第１の距離信号に変換する
距離計測信号処理手段と、前記第１の距離信号の被測定
物の移動方向に対してほぼ直交する測定基準軸向に対す
る位置ずれを補正する位置ずれ補正手段と、前記位置ず
れ補正後の第２の距離信号から被測定物の表面形状を判
定する形状判定手段とを有し、前記距離計測検出部は、
その仮想走査基準軸が前記被測定物の仮想基準面上で前
記測定基準軸方向に対して傾斜するように設定配置した
ことを特徴としている。
【００１５】本発明によれば、被測定物の測定基準軸に
対して、表面形状測定装置の仮想走査基準軸を傾斜させ
て設定し、距離信号の測定位置ずれを補正する位置ずれ
補正手段を備えることにより、高速で移動する被測定物
の高精度な表面形状の測定を実現することができる。
対して、表面形状測定装置の仮想走査基準軸を傾斜させ
て設定し、距離信号の測定位置ずれを補正する位置ずれ
補正手段を備えることにより、高速で移動する被測定物
の高精度な表面形状の測定を実現することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下，本発
明による表面形状測定装置の第１の実施の形態を図１，
図２，図３，図４、図５を参照して説明する。図１は、
本発明の第１の実施の形態の構成図である。本発明の表
面形状測定装置は、距離計測検出部１１と信号処理部１
２で構成され、距離計測検出部１１は、距離の変化を検
出するための光点走査器１及び受光器１０から成る。信
号処理部１２は、前記距離計測検出部１１からの検出信
号を距離信号Ｓ5に変換する距離計測信号処理回路５と
前記距離信号Ｓ5の測定基準軸方向に対する個々の測定
点の位置ずれを補正する位置ずれ補正回路８及び位置ず
れ補正後の信号Ｓ8から被測定物７の表面の形状を判定
する形状判定回路９とから構成されている。
明による表面形状測定装置の第１の実施の形態を図１，
図２，図３，図４、図５を参照して説明する。図１は、
本発明の第１の実施の形態の構成図である。本発明の表
面形状測定装置は、距離計測検出部１１と信号処理部１
２で構成され、距離計測検出部１１は、距離の変化を検
出するための光点走査器１及び受光器１０から成る。信
号処理部１２は、前記距離計測検出部１１からの検出信
号を距離信号Ｓ5に変換する距離計測信号処理回路５と
前記距離信号Ｓ5の測定基準軸方向に対する個々の測定
点の位置ずれを補正する位置ずれ補正回路８及び位置ず
れ補正後の信号Ｓ8から被測定物７の表面の形状を判定
する形状判定回路９とから構成されている。
【００１７】受光器１０は、受光レンズ２、スリット板
３、光電変換器４で構成される。
３、光電変換器４で構成される。
【００１８】距離計測検出部１１の光点走査器１の走査
光入射面と、被測定物７の表面でからの反射光を受光す
る受光器１０の受光光軸平面は同一平面状に設定されて
いる。尚６は仮想基準面を示している。
光入射面と、被測定物７の表面でからの反射光を受光す
る受光器１０の受光光軸平面は同一平面状に設定されて
いる。尚６は仮想基準面を示している。
【００１９】図３は、このように構成された距離計測検
出部１１の被測定物７表面の移動方向（Ｘ軸方向）とほ
ぼ直交する方向の前記測定基準軸方向（Ｙ軸方向）に対
する設定姿勢を示すもので、距離計測検出部１１の前記
仮想走査基準軸６ｉは、測定基準軸方向に対しθ°傾斜
して設定されている。
出部１１の被測定物７表面の移動方向（Ｘ軸方向）とほ
ぼ直交する方向の前記測定基準軸方向（Ｙ軸方向）に対
する設定姿勢を示すもので、距離計測検出部１１の前記
仮想走査基準軸６ｉは、測定基準軸方向に対しθ°傾斜
して設定されている。
【００２０】このような設定態様により、図１の光点走
査器１からの走査ビームは，被測定物７の表面上で直線
走査され、被測定物７表面からの反射光は受光レンズ２
でスリット板３の表面に結像される。結像面位置のスリ
ット板３は，複数の開口を持ち，その開口を通過する光
をパルス信号に変換する単一の光電変換器４が配置され
ている。被測定物７の表面形状に凹凸があるとそれに対
応し反射光の結像位置が変化し、スリット板３を通過す
る光点の通過時間が変化するので、距離計測信号処理回
路５で走査開始から光電変換器４のパルス信号の発生時
点までの時間を計測する事により、被測定物７表面上の
光点の位置が判定され、被測定物７の表面形状が測定で
きるようになっている。
査器１からの走査ビームは，被測定物７の表面上で直線
走査され、被測定物７表面からの反射光は受光レンズ２
でスリット板３の表面に結像される。結像面位置のスリ
ット板３は，複数の開口を持ち，その開口を通過する光
をパルス信号に変換する単一の光電変換器４が配置され
ている。被測定物７の表面形状に凹凸があるとそれに対
応し反射光の結像位置が変化し、スリット板３を通過す
る光点の通過時間が変化するので、距離計測信号処理回
路５で走査開始から光電変換器４のパルス信号の発生時
点までの時間を計測する事により、被測定物７表面上の
光点の位置が判定され、被測定物７の表面形状が測定で
きるようになっている。
【００２１】図１と図２を用いてその作用を説明する。
スリット板３には、仮想基準面６上のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、
Ｅの各点の像が測定できる様に、それぞれに対応した開
口が設けられている。被測定物７の表面形状が図１に示
す様な凹凸形状をなしている場合、この表面上のａ、
ｂ、ｃ、ｄ、ｅを走査光点が通過するとき、スリット板
３上の各開口に結像された結像光点の通過する時間は、
仮想基準面上６上のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの各点を走査光
点が通過する時間に比べて早くなったり遅くなったりす
る。
スリット板３には、仮想基準面６上のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、
Ｅの各点の像が測定できる様に、それぞれに対応した開
口が設けられている。被測定物７の表面形状が図１に示
す様な凹凸形状をなしている場合、この表面上のａ、
ｂ、ｃ、ｄ、ｅを走査光点が通過するとき、スリット板
３上の各開口に結像された結像光点の通過する時間は、
仮想基準面上６上のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの各点を走査光
点が通過する時間に比べて早くなったり遅くなったりす
る。
【００２２】図２は、図１の光走査器１からの走査方向
がＡ点方向からＥ点方向に走査されているとする時の光
電変換器４から出力されるパルス信号を示している。
がＡ点方向からＥ点方向に走査されているとする時の光
電変換器４から出力されるパルス信号を示している。
【００２３】走査器１の走査開始パルス信号を（ａ）
に、仮想基準面６上を光点走査するときのＡ乃至Ｅ点に
対応するパルス信号を（ｂ）に、被測定物７表面のａ乃
至e点に対応するパルス信号を(ｃ)として示している。
に、仮想基準面６上を光点走査するときのＡ乃至Ｅ点に
対応するパルス信号を（ｂ）に、被測定物７表面のａ乃
至e点に対応するパルス信号を(ｃ)として示している。
【００２４】例えば、ａ点の位置は、仮想基準面６より
高い位置にあり、走査開始パルス信号から仮想基準面６
のＡ点までの光パルス発生時間ＴAに対してΔＴａだけ
光パルスの発生位置が遅れて発生する。また、仮想基準
面位置より低い位置にあるｄ点は仮想基準面Ｄ点からの
光パルス発生位置ＴDに対してΔＴｄだけ早く発生す
る。
高い位置にあり、走査開始パルス信号から仮想基準面６
のＡ点までの光パルス発生時間ＴAに対してΔＴａだけ
光パルスの発生位置が遅れて発生する。また、仮想基準
面位置より低い位置にあるｄ点は仮想基準面Ｄ点からの
光パルス発生位置ＴDに対してΔＴｄだけ早く発生す
る。
【００２５】この様にして、各スリットからの光パルス
の発生位置の時間変化を距離計測信号処理回路５で距離
の変化に対応付け処理して、被測定物７の表面形状を計
測している。
の発生位置の時間変化を距離計測信号処理回路５で距離
の変化に対応付け処理して、被測定物７の表面形状を計
測している。
【００２６】位置ずれ補正回路８は、距離信号処理回路
５からの各スリットからの距離信号Ｓ5が測定基準軸方
向（Ｙ軸方向）に対し、位置がずれることを補正するた
めの位置ずれ補正機能を持っている。
５からの各スリットからの距離信号Ｓ5が測定基準軸方
向（Ｙ軸方向）に対し、位置がずれることを補正するた
めの位置ずれ補正機能を持っている。
【００２７】次に，上述のように構成された装置が測定
基準方向に対して、傾斜して測定している作用を図３で
説明する。
基準方向に対して、傾斜して測定している作用を図３で
説明する。
【００２８】被測定物７は、Ｘ軸方向に移動している。
Ｙ軸方向は，測定基準軸方向でこの軸に対し，仮想走査
基準軸６ｉはθ°傾斜して設定されているので、Ｙ軸方
向の測定ピッチをＣＯＳθ倍微細にすることができる。
Ｙ軸方向は，測定基準軸方向でこの軸に対し，仮想走査
基準軸６ｉはθ°傾斜して設定されているので、Ｙ軸方
向の測定ピッチをＣＯＳθ倍微細にすることができる。
【００２９】すなわち、
Ｐθ ＝ＰL×ＣＯＳθ
Ｐθ ：Ｘ軸方向に対する測定ピッチ
ＰL ：Ｙ軸方向の測定ピッチ
例えば、θを６０°として設置すれば、Ｙ軸方向の測定
分解能は２倍に向上する。角度θの選定は、測定条件に
よって選択することができる。この角度θは、大きくす
るほどＹ軸方向の分解能が微細に出来るが、このときＸ
軸方向に対しては、各測定ピッチのｔａｎθ分測定位置
ずれが生じる。そのため、Ｘ軸方向の各測定点の位置ず
れを位置ずれ補正回路８で補正し、測定軸方向での測定
位置が揃ったデータとする。
分解能は２倍に向上する。角度θの選定は、測定条件に
よって選択することができる。この角度θは、大きくす
るほどＹ軸方向の分解能が微細に出来るが、このときＸ
軸方向に対しては、各測定ピッチのｔａｎθ分測定位置
ずれが生じる。そのため、Ｘ軸方向の各測定点の位置ず
れを位置ずれ補正回路８で補正し、測定軸方向での測定
位置が揃ったデータとする。
【００３０】図４に位置ずれ補正方法の実施の態様を示
す。８-１は入力レジスタで、走査位置に対応する距離
信号Ｓ5は、走査終了毎に走査方向同期単位信号Ｃｓに
同期して測定点毎にそれぞれ記憶される。前記入力レジ
スタ８−１は、測定点数に対応した個数が必要で、図４
では、説明を容易にするため測定点Ａ〜Ｅの５点に対応
した５ｂｉｔの場合を図示している。
す。８-１は入力レジスタで、走査位置に対応する距離
信号Ｓ5は、走査終了毎に走査方向同期単位信号Ｃｓに
同期して測定点毎にそれぞれ記憶される。前記入力レジ
スタ８−１は、測定点数に対応した個数が必要で、図４
では、説明を容易にするため測定点Ａ〜Ｅの５点に対応
した５ｂｉｔの場合を図示している。
【００３１】入力レジスタ８−１は、シリアル入力、パ
ラレル出力の機能をもつレジスタで、記憶された各点の
距離信号Ｓ5を走査遅延回路８−２に送る。遅延回路８
−２は、入力レジスタ８-１のレジスタ出力信号を走査
単位に受けて，Ｘ軸方向に被測定物７の移動方向同期単
位信号ＣLで最新の測定点Ａの位置まで、それぞれの測
定点毎の位置ずれ分だけ走査遅延回路８−２で遅延し、
同一の測定軸上で計測したデータとして整列する。
ラレル出力の機能をもつレジスタで、記憶された各点の
距離信号Ｓ5を走査遅延回路８−２に送る。遅延回路８
−２は、入力レジスタ８-１のレジスタ出力信号を走査
単位に受けて，Ｘ軸方向に被測定物７の移動方向同期単
位信号ＣLで最新の測定点Ａの位置まで、それぞれの測
定点毎の位置ずれ分だけ走査遅延回路８−２で遅延し、
同一の測定軸上で計測したデータとして整列する。
【００３２】こうして、位置ずれ補正された各点の距離
データは、パラレル入力，シリアルアウト機能を持つ出
力レジスタ８−３で、移動方向単位信号ＣL毎に位置ず
れ補正後の信号Ｓ8として形状判定回路９に送られる。
データは、パラレル入力，シリアルアウト機能を持つ出
力レジスタ８−３で、移動方向単位信号ＣL毎に位置ず
れ補正後の信号Ｓ8として形状判定回路９に送られる。
【００３３】図５は、形状判定回路９の構成を示す機能
ブロック図である。形状判定回路９は、位置ずれ補正回
路８の位置ずれ補正後の距離信号Ｓ8を受けて、形状判
定単位エリア分の情報を順次記憶して得られる形状画像
を記憶する記憶回路９−１と、判定比較値を持つ形状判
定設定回路９−２と、前記記憶回路９−1の出力と前記
形状判定設定回路９−２の設定値を比較する比較判定回
路９−３を備えている。
ブロック図である。形状判定回路９は、位置ずれ補正回
路８の位置ずれ補正後の距離信号Ｓ8を受けて、形状判
定単位エリア分の情報を順次記憶して得られる形状画像
を記憶する記憶回路９−１と、判定比較値を持つ形状判
定設定回路９−２と、前記記憶回路９−1の出力と前記
形状判定設定回路９−２の設定値を比較する比較判定回
路９−３を備えている。
【００３４】このように構成された前記形状判定回路９
は、表面形状の良否や形状のタイプを判定することが出
来る。前期比較判定値は、被測定物の異なる表面毎に予
め決められているので測定時には自動的に良否が判定で
きるようになっている。また前記記憶回路９−１の画像
を映像として画像モニタ部９−４で、目視監視が出来る
ように構成することも出来る。この画像モニタ部９−４
を含めて形状判定回路９としても良い。
は、表面形状の良否や形状のタイプを判定することが出
来る。前期比較判定値は、被測定物の異なる表面毎に予
め決められているので測定時には自動的に良否が判定で
きるようになっている。また前記記憶回路９−１の画像
を映像として画像モニタ部９−４で、目視監視が出来る
ように構成することも出来る。この画像モニタ部９−４
を含めて形状判定回路９としても良い。
【００３５】このようにして構成された表面形状測定装
置は、高速で移動する一方向の詳細な形状を知りたい要
求に対して、距離計測検出部１１の変更をせず傾斜して
設定し、信号処理部１２に位置ずれ補正回路８を付加す
ることで容易に実現することが可能となり、表面形状の
品質保証や異常の発見が容易に実現される。 （第２の実施の形態）図６に、本発明の第２の実施の態
様を示す。本実施の態様は、鉄鋼圧延ラインで圧延方向
（Ｘ軸方向）に高速移動する被測定物（スラブ鋼材）１
３の側面の表面形状と幅の測定を示す構成図である。
置は、高速で移動する一方向の詳細な形状を知りたい要
求に対して、距離計測検出部１１の変更をせず傾斜して
設定し、信号処理部１２に位置ずれ補正回路８を付加す
ることで容易に実現することが可能となり、表面形状の
品質保証や異常の発見が容易に実現される。 （第２の実施の形態）図６に、本発明の第２の実施の態
様を示す。本実施の態様は、鉄鋼圧延ラインで圧延方向
（Ｘ軸方向）に高速移動する被測定物（スラブ鋼材）１
３の側面の表面形状と幅の測定を示す構成図である。
【００３６】本発明の表面形状測定装置は、被測定物１
３の両側面にＬcの設定距離をおいて配置された２台の
表面形状測定装置５１、５２と、被測定物１３の移動速
度に同期したパルス信号発信器１４及び、幅を求める幅
測定演算回路５３とから成る。前記両表面形状測定装置
５１、５２は、前記本発明の第１の実施の態様で説明し
た図１で構成される表面形状測定装置と同様の機能を備
えたもので、被測定物１３の測定基準方向（Ｙ軸方向）
に対してθ°傾斜した仮想走査基準軸６ｉに、前記各々
の表面形状測定装置５１と５２間の設定距離をＬwとし
て被測定物１３の両側面に設定配置されている。
３の両側面にＬcの設定距離をおいて配置された２台の
表面形状測定装置５１、５２と、被測定物１３の移動速
度に同期したパルス信号発信器１４及び、幅を求める幅
測定演算回路５３とから成る。前記両表面形状測定装置
５１、５２は、前記本発明の第１の実施の態様で説明し
た図１で構成される表面形状測定装置と同様の機能を備
えたもので、被測定物１３の測定基準方向（Ｙ軸方向）
に対してθ°傾斜した仮想走査基準軸６ｉに、前記各々
の表面形状測定装置５１と５２間の設定距離をＬwとし
て被測定物１３の両側面に設定配置されている。
【００３７】前記各々の表面形状測定装置の仮想基準軸
６ｉは、通常前記表面形状装置の走査光の干渉が生じな
い様に移動方向で位置をずらして設定配置されている。
６ｉは、通常前記表面形状装置の走査光の干渉が生じな
い様に移動方向で位置をずらして設定配置されている。
【００３８】このように設定された表面形状測定装置で
の被測定物１３の幅Ｗの測定は、被測定物１３と前記各
々の表面形状測定装置５１、５２の距離測定値Ｌd、Ｌw
と予め設定された設定距離Ｌcから、幅演算回路５３で
下記の様に演算して求めることができる。 Ｗ＝Ｌc―Ｌd―Ｌw この距離測定値Ｌｄ，Ｌｗは、前記各々の表面形状測定
装置５１、５２において前記被測定物１３の移動方向に
同期したパルス信号１４を取り込み、被測定物１３の移
動に同期し、かつ測定基準軸方向（Ｙ軸方向）に位置ず
れ補正した処理を行うことで、前記幅測定演算回路５３
では、移動方向（Ｘ軸方向）に同期した測定基準軸方向
（Ｙ方向）の幅Ｗが測定できる。
の被測定物１３の幅Ｗの測定は、被測定物１３と前記各
々の表面形状測定装置５１、５２の距離測定値Ｌd、Ｌw
と予め設定された設定距離Ｌcから、幅演算回路５３で
下記の様に演算して求めることができる。 Ｗ＝Ｌc―Ｌd―Ｌw この距離測定値Ｌｄ，Ｌｗは、前記各々の表面形状測定
装置５１、５２において前記被測定物１３の移動方向に
同期したパルス信号１４を取り込み、被測定物１３の移
動に同期し、かつ測定基準軸方向（Ｙ軸方向）に位置ず
れ補正した処理を行うことで、前記幅測定演算回路５３
では、移動方向（Ｘ軸方向）に同期した測定基準軸方向
（Ｙ方向）の幅Ｗが測定できる。
【００３９】また、前記各々の表面形状測定装置５１、
５２では、被測定物１３の側面の表面形状の測定と表面
形状の画像モニタが可能である。この作用は、前記第１
の実施態様で説明したものと同様であるので省略する。
５２では、被測定物１３の側面の表面形状の測定と表面
形状の画像モニタが可能である。この作用は、前記第１
の実施態様で説明したものと同様であるので省略する。
【００４０】このように構成された表面形状測定装置
は、圧延方向（Ｘ軸方向）とほぼ直角方向の測定基準軸
方向（Ｙ軸方向）の表面形状と幅を連続して高精度に測
定できる。従って、被測定物１３の幅Ｗの異常だけ出な
く、全長にわたる高精度な表面形状の測定ができるので
被測定物１３の表面の品質管理と圧延プロセスの異常を
早期に発見することができる。
は、圧延方向（Ｘ軸方向）とほぼ直角方向の測定基準軸
方向（Ｙ軸方向）の表面形状と幅を連続して高精度に測
定できる。従って、被測定物１３の幅Ｗの異常だけ出な
く、全長にわたる高精度な表面形状の測定ができるので
被測定物１３の表面の品質管理と圧延プロセスの異常を
早期に発見することができる。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高速で移動する被測定物の表面形状を高精度で測定する
ことができる。
高速で移動する被測定物の表面形状を高精度で測定する
ことができる。
【図１】 本発明の第１の実施の形態を示す表面形状測
定装置の構成図。
定装置の構成図。
【図２】 第１の実施の形態の作用を説明するタイミン
グチャート。
グチャート。
【図３】 第１の実施の形態の作用を説明する仮想走査
基準軸を説明する図。
基準軸を説明する図。
【図４】 第１の実施の形態の測定位置ずれ補正回路の
構成図。
構成図。
【図５】 第１の実施の形態に用いられる形状判定回路
の機能ブロック図
の機能ブロック図
【図６】 本発明の第２の実施の形態を示す表面形状測
定装置の構成図。
定装置の構成図。
【図７】 従来の定点型三角測量方式による表面形状測
定装置を示す構成図。
定装置を示す構成図。
【図８】 従来の走査型三角測量方式による表面形状測
定装置を示す構成図。
定装置を示す構成図。
１ 光点走査器
１ｆ 固定型光点投光器
２ レンズ
３ スリット板
４ 光電変換器
５ 距離計測信号回路
６ 仮想基準測定表面
６ｉ 仮想走査基準軸
７ 被測定物
８ 走査位置ずれ補正回路
８−１ 入力レジスタ
８−２ 遅延回路
８−３ 出力レジスタ
９ 形状判定回路
０ 走査型受光器
１０ｆ 固定型受光器
１１ 距離計測検出部
１２ 信号処理部
１３ 被測定物
１４ パルス信号発信器
５１ 表面形状測定装置
５２ 表面形状測定装置
５３ 幅測定演算回路
Ｓ5 距離信号
Ｓ8 位置ずれ補正後の距離信号
ＣS 走査方向同期単位信号
Ｃl 移動方向同期単位信号
Ｗ 被測定物（スラブ鋼材）の幅
Ｌc 設定距離
Ｌd 表面形状測定装置５１の距離測定値
Ｌw 表面形状測定装置５２の距離測定値
Claims (3)
- 【請求項１】 移動する被測定物の表面形状を光学的に
走査し、所定のピッチで距離を計測することにより得ら
れる距離信号から被測定物の表面形状を測定する表面形
状測定装置において、光点走査器および受光器で構成さ
れる距離計測検出部と、前記距離計測検出部からの信号
を第１の距離信号に変換する距離計測信号処理手段と、
前記第１の距離信号の被測定物の移動方向に対してほぼ
直交する測定基準軸向に対する位置ずれを補正する位置
ずれ補正手段と、前記位置ずれ補正後の第２の距離信号
から被測定物の表面形状を判定する形状判定手段とを有
し、前記距離計測検出部は、その仮想走査基準軸が前記
被測定物の仮想基準面上で前記測定基準軸方向に対して
傾斜するように設定配置したことを特徴とする表面形状
測定装置。 - 【請求項２】 前記形状判定手段は、前記光点走査器を
走査して得られる距離信号を順次移動方向に同期して記
憶する記憶手段、予め設定された形状判定設定手段、前
記記憶手段の記憶情報と前記形状判定設定手段の判定設
定値とを比較し形状を判定する比較判定手段、及び前記
記憶手段からの出力画像をモニタする画像モニタ手段で
構成されている請求項1記載の表面形状測定装置。 - 【請求項３】 被測定物の幅方向の両側面に表面形状測
定装置を設定し、前記両表面形状測定装置の距離信号か
ら被測定物の幅と側面形状を測定する幅測定演算回路を
備えた請求項１または請求項２のいずれかに記載の表面
形状測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002056796A JP2003254728A (ja) | 2002-03-04 | 2002-03-04 | 表面形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002056796A JP2003254728A (ja) | 2002-03-04 | 2002-03-04 | 表面形状測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003254728A true JP2003254728A (ja) | 2003-09-10 |
Family
ID=28667221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002056796A Withdrawn JP2003254728A (ja) | 2002-03-04 | 2002-03-04 | 表面形状測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003254728A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006250540A (ja) * | 2005-03-08 | 2006-09-21 | Disco Abrasive Syst Ltd | 溝深さ測定方法 |
| JP2006250539A (ja) * | 2005-03-08 | 2006-09-21 | Disco Abrasive Syst Ltd | 溝深さ測定方法 |
| JP2010194660A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Mori Seiki Co Ltd | 工作機械における工作物測定装置およびその方法 |
| CN106017336A (zh) * | 2016-07-06 | 2016-10-12 | 绵阳高新区经纬达科技有限公司 | 一种smd自动测试机 |
| WO2019069933A1 (ja) * | 2017-10-06 | 2019-04-11 | ヘキサゴン・メトロジー株式会社 | 加工装置 |
| CN110388885A (zh) * | 2013-07-01 | 2019-10-29 | 萨科希瑞斯先进控制有限公司 | 用于光学地形状检测和/或检查物体的方法和设备 |
| JP2021170305A (ja) * | 2020-02-17 | 2021-10-28 | クリスタルメソッド株式会社 | 情報処理装置及び情報処理方法 |
-
2002
- 2002-03-04 JP JP2002056796A patent/JP2003254728A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006250540A (ja) * | 2005-03-08 | 2006-09-21 | Disco Abrasive Syst Ltd | 溝深さ測定方法 |
| JP2006250539A (ja) * | 2005-03-08 | 2006-09-21 | Disco Abrasive Syst Ltd | 溝深さ測定方法 |
| JP2010194660A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Mori Seiki Co Ltd | 工作機械における工作物測定装置およびその方法 |
| CN110388885A (zh) * | 2013-07-01 | 2019-10-29 | 萨科希瑞斯先进控制有限公司 | 用于光学地形状检测和/或检查物体的方法和设备 |
| CN106017336A (zh) * | 2016-07-06 | 2016-10-12 | 绵阳高新区经纬达科技有限公司 | 一种smd自动测试机 |
| CN106017336B (zh) * | 2016-07-06 | 2019-01-11 | 绵阳高新区经纬达科技有限公司 | 一种smd自动测试机 |
| WO2019069933A1 (ja) * | 2017-10-06 | 2019-04-11 | ヘキサゴン・メトロジー株式会社 | 加工装置 |
| JP2021170305A (ja) * | 2020-02-17 | 2021-10-28 | クリスタルメソッド株式会社 | 情報処理装置及び情報処理方法 |
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