JP2006337108A - Worked surface evaluator - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a non-contact type worked surface evaluator for giving a highly reliable measurement result, having no restraint imposed thereon as to a measuring object, and moreover, being used for evaluating roughness, etc. of a member surface in a relatively short period of time. <P>SOLUTION: This evaluator is equipped with: a light source for substantially vertically projecting light from a back surface of a replica, which corresponds to a surface reverse to a reflective surface, toward the reflective surface, with the replica having the reflective surface for reflecting the conditions of the worked surface; a microscope for receiving, by its light receiving surface, transmitted light projected and transmitted by the replica; a domain/shape determination part 501 for determining a domain where transmitted light of intensity not less than a prescribed value reaches out of a domain where transmitted light reaches on the receiving surface; and a roughness determination part 503 for determining the roughness of the worked surface based on the domain of the receiving surface determined by the determination part 501. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、加工された物体の表面を評価する加工表面評価装置にかかり、特に加工された表面を非接触で評価する加工表面評価装置に関する。   The present invention relates to a machined surface evaluation apparatus that evaluates the surface of a machined object, and more particularly to a machined surface evaluation apparatus that evaluates a machined surface in a non-contact manner.

現在、機械工作等の分野において、金属部品の表面を研磨加工することがなされている。金属部品表面の状態は、完成した機械の性能や外観に影響する。このため、研磨加工の精度には、ますます高い加工精度が要求されるようになっている。
ところで、研磨の加工精度が高まるにつれ、研磨加工された表面(加工表面)の状態を測定する技術も高精度化する傾向にある。現在の測定技術の多くは、凹凸の規模を粗さとして測定するものであって、主な測定の方法としては、加工表面への触針による接触式粗さ測定法、光干渉や光切断を利用した非接触式粗さ測定法がある。
Currently, in the field of machining and the like, the surface of metal parts is polished. The state of the metal part surface affects the performance and appearance of the finished machine. For this reason, higher processing accuracy is required for the accuracy of polishing processing.
By the way, as the processing accuracy of polishing increases, the technique for measuring the state of the polished surface (processed surface) also tends to increase in accuracy. Many of the current measurement techniques measure the scale of unevenness as roughness, and the main measurement methods include contact-type roughness measurement with a stylus on the processing surface, optical interference and optical cutting. There is a non-contact type roughness measurement method used.

また、粗さ測定にあっては、加工表面を直接測定するのではなく、加工表面の凹凸を再現したレプリカと呼ばれる試料部材を測定することがある。このような測定方法は、レプリカ測定方法といわれ、構造物や大型の部品の加工表面を測定する場合等に多く適用される。
一般的にレプリカは、加工表面を転写することによって加工表面を再現する。このため、再現された面は、基の加工表面の凹凸を反転した凹凸を有する。加工表面の凹凸を反転した面を測定することに不具合が生じる場合、レプリカの表面をさらに転写して測定試料を作成し、この表面を接触、非接触の方式によって測定してもよい。
In the roughness measurement, a sample member called a replica that reproduces the unevenness of the processed surface is sometimes measured instead of directly measuring the processed surface. Such a measuring method is called a replica measuring method, and is often applied to the case of measuring a processed surface of a structure or a large part.
Generally, a replica reproduces a processed surface by transferring the processed surface. For this reason, the reproduced surface has irregularities obtained by inverting the irregularities of the base processing surface. If there is a problem in measuring the surface of the processed surface with the irregularities reversed, the replica surface may be further transferred to create a measurement sample, and this surface may be measured by a contact or non-contact method.

表面粗さをレプリカ法によって計測する従来技術としては、例えば、特許文献1が挙げられる。また、タービン翼のロータ組み付け位置の欠陥を検査するためにレプリカを作成し、レーザ光を用いた非接触の測定法でレプリカ表面を測定することが特許文献2に記載されている。
特開平5−220811号公報 特開2003−294716号公報
As a conventional technique for measuring the surface roughness by the replica method, for example, Patent Document 1 is cited. Further, Patent Document 2 describes that a replica is created in order to inspect a defect at a rotor assembly position of a turbine blade, and a replica surface is measured by a non-contact measurement method using laser light.
Japanese Patent Laid-Open No. 5-220811 JP 2003-294716 A

しかしながら、触針による粗さ測定法では、針が表面にかける圧力によって測定精度が変化し、比較的高い圧力をかけた場合に測定精度が高まる傾向にある。ただし、圧力によっては表面が傷つき、正確な粗さを計測することができないおそれがある。また、触針による粗さ測定法は、粗さを測定するために複数の連続する点について高さを測定する必要があるので、測定に比較的時間がかかるという欠点を有する。   However, in the roughness measurement method using a stylus, the measurement accuracy changes depending on the pressure applied by the needle to the surface, and the measurement accuracy tends to increase when a relatively high pressure is applied. However, depending on the pressure, the surface may be damaged, and there is a risk that accurate roughness cannot be measured. In addition, the roughness measurement method using a stylus has a drawback in that it takes a relatively long time to measure because the height needs to be measured at a plurality of consecutive points in order to measure the roughness.

光切断を利用した粗さ測定法は、照射するスリット光の投影方法によってはμm程度まで表面粗さを測定することが可能である。しかし、このような測定方法は、スリット光の投影角度によって測定精度が変化するため、充分な信頼性がある測定値を得られない場合がある。
さらに、光干渉を利用した粗さ測定法は、測定の対象となる表面が、粗さが1μm以下であって反射率が比較的高い部材であることが好ましい。このため、測定対象の部材やレプリカの材料が制限される。
本発明は、以上述べた点に鑑みてなされたものであり、測定結果に高い信頼性が得られ、測定対象の制限を受けることがなく、しかも比較的短時間のうちに部材表面の状態を評価できる非接触式の加工表面評価装置を提供することを目的とする。
The roughness measurement method using light cutting can measure the surface roughness to about μm depending on the projection method of the slit light to be irradiated. However, in such a measurement method, the measurement accuracy varies depending on the projection angle of the slit light, and thus there may be cases where a measurement value with sufficient reliability cannot be obtained.
Furthermore, in the roughness measurement method using optical interference, the surface to be measured is preferably a member having a roughness of 1 μm or less and a relatively high reflectance. For this reason, the material of the measurement object and the replica are limited.
The present invention has been made in view of the above-described points. High reliability is obtained in the measurement results, the measurement target is not limited, and the state of the member surface is set within a relatively short time. An object of the present invention is to provide a non-contact type processing surface evaluation apparatus that can be evaluated.

以上の課題を解決するため、請求項1に記載の加工表面評価装置は、評価対象となる物体の加工表面の状態を反映する反映面を有する略透明な試料部材を使用し、加工表面の状態を評価する加工表面評価装置であって、前記試料部材に対し、反映面とは反対の面にあたる背面から反映面に向けて略垂直に光を照射する光照射手段と、前記光照射手段によって照射され、前記試料部材を透過した透過光を受光面で受光する受光手段と、前記受光手段の受光面において透過光が広がった範囲のうちの所定の強度以上の強度を持った透過光の範囲に基づいて加工表面の粗さを判定する粗さ判定手段と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above problems, the machined surface evaluation apparatus according to claim 1 uses a substantially transparent sample member having a reflecting surface that reflects the state of the machined surface of the object to be evaluated, and the state of the machined surface. And a light irradiating means for irradiating the sample member with light substantially perpendicularly from the back surface corresponding to the surface opposite to the reflecting surface to the reflecting surface, and irradiating with the light irradiating means. A light receiving means for receiving the transmitted light transmitted through the sample member at a light receiving surface, and a range of transmitted light having a strength greater than or equal to a predetermined intensity in a range in which the transmitted light spreads on the light receiving surface of the light receiving means. Roughness determining means for determining the roughness of the processed surface on the basis thereof.

このような発明によれば、加工表面の状態を反映する反映面の背面から略垂直に光を照射するので、光の照射方向等の調整や設定を簡易にし、測定結果の信頼性を高めることができる。また、照射されて反映面を透過した透過光を受光面で受光し、受光された透過光が広がった範囲に基づいて加工表面の粗さを判定するため、測定対象の反射率や表面状態の制限を受けることがなく、しかも比較的短時間のうちに加工された部材表面の状態である粗さを非接触で評価することが可能な加工表面評価装置を提供することができる。   According to such an invention, light is irradiated substantially perpendicularly from the back surface of the reflecting surface that reflects the state of the processed surface, so that adjustment and setting of the light irradiation direction and the like are simplified, and the reliability of the measurement result is increased. Can do. In addition, the transmitted light that has been irradiated and transmitted through the reflecting surface is received by the light receiving surface, and the roughness of the processed surface is determined based on the range in which the received transmitted light spreads. It is possible to provide a machined surface evaluation apparatus that can evaluate the roughness of the surface of a member machined in a relatively short period of time without being restricted, and can evaluate the roughness without contact.

また、請求項2に記載の加工表面評価装置は、評価対象となる物体の加工表面の状態を反映する反映面を有する略透明な試料部材を使用し、加工表面の状態を評価する加工表面評価装置であって、前記試料部材に対し、反映面とは反対の面にあたる背面から反映面に向けて略垂直に光を照射する光照射手段と、前記光照射手段によって照射され、前記試料部材を透過した透過光を受光面で受光する受光手段と、前記受光手段の受光面において透過光が広がった範囲の形状に基づいて加工表面の凹凸の形状を判定する表面形状判定手段と、を備えることを特徴とする。   Further, the machined surface evaluation apparatus according to claim 2 uses a substantially transparent sample member having a reflecting surface that reflects the machined surface state of the object to be evaluated, and machined surface evaluation for evaluating the machined surface state. A light irradiating means for irradiating the sample member with light substantially perpendicularly from the back surface, which is the surface opposite to the reflecting surface, to the reflecting surface; A light receiving unit that receives the transmitted light through the light receiving surface; and a surface shape determining unit that determines the shape of the unevenness of the processing surface based on the shape of the range in which the transmitted light spreads on the light receiving surface of the light receiving unit. It is characterized by.

このような発明によれば、加工表面の状態を反映する反映面の背面から略垂直に光を照射するので、光の照射方向等の調整や設定を簡易にし、測定結果の信頼性を高めることができる。また、照射された後に反映面を透過した透過光を受光面で受光し、受光された透過光が広がった範囲の形状に基づいて加工表面の凹凸の状態を判定するため、測定対象の反射率や表面状態の制限を受けることがなく、しかも比較的短時間のうちに加工された部材表面の凹凸の状態を非接触で評価することが可能な加工表面評価装置を提供することができる   According to such an invention, light is irradiated substantially perpendicularly from the back surface of the reflecting surface that reflects the state of the processed surface, so that adjustment and setting of the light irradiation direction and the like are simplified, and the reliability of the measurement result is increased. Can do. In addition, since the transmitted light that has passed through the reflecting surface after being irradiated is received by the light receiving surface, and the unevenness of the processed surface is determined based on the shape of the range in which the received transmitted light spreads, the reflectance of the measurement target In addition, it is possible to provide a machined surface evaluation apparatus that is capable of non-contacting evaluation of the unevenness state of the surface of a member that is processed within a relatively short time without being limited by the surface condition.

また、請求項3に記載の加工表面評価装置は、前記受光手段の受光面において透過光が広がった範囲の形状と加工方法とを対応付けて示す加工方法情報を予め有し、表面形状判定手段は、前記受光手段の受光面において透過光が広がった範囲の形状と前記加工方法情報とを対照して前記加工表面を加工した加工方法を判定する加工方法判定手段を備えることを特徴とする。
このような発明によれば、透過光が広がった範囲の形状を加工方法情報と対照することによって部材表面を加工した方法を自動的に判定することができる。
Further, the machined surface evaluation apparatus according to claim 3 has machining method information indicating in advance the shape of the range in which transmitted light spreads on the light receiving surface of the light receiving unit and the machining method in association with each other, and the surface shape determining unit Comprises a processing method determining means for determining a processing method for processing the processed surface by comparing the shape of the range in which transmitted light spreads on the light receiving surface of the light receiving means and the processing method information.
According to such an invention, the method of processing the member surface can be automatically determined by comparing the shape of the range in which the transmitted light spreads with the processing method information.

また、請求項4に記載の加工表面評価装置は、前記受光手段の受光面において透過光が広がった範囲と粗さとを対応付ける粗さ情報を予め有し、前記受光手段の受光面において透過光が広がった範囲を前記粗さ情報に対照して加工表面の粗さを判定する粗さ判定手段を備えることを特徴とする。
このような発明によれば、受光された透過光が広がった範囲に基づいて加工表面の粗さを判定するため、測定対象の反射率や表面状態の制限を受けることがなく、しかも比較的短時間のうちに加工された部材表面の状態である粗さを非接触で評価することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the machined surface evaluation apparatus previously having roughness information that associates a range in which the transmitted light spreads on the light receiving surface of the light receiving unit with roughness, and the transmitted light is transmitted on the light receiving surface of the light receiving unit. Roughness determination means for determining the roughness of the processed surface by comparing the expanded range with the roughness information is provided.
According to such an invention, since the roughness of the processed surface is determined based on the range in which the transmitted light that has been received spreads, there is no limitation on the reflectance or surface condition of the measurement target, and it is relatively short. The roughness which is the state of the surface of the member processed over time can be evaluated without contact.

また、請求項5に記載の加工表面評価装置は、前記粗さ情報が、前記受光手段の受光面において透過光が広がった範囲と粗さとを加工方法ごとに対応付ける情報であって、前記粗さ判定手段は、前記加工方法判定手段によって判定された加工方法に該当する粗さ情報に、前記受光手段の受光面において透過光が広がった範囲を対照して加工表面の粗さを判定することを特徴とする   The processing surface evaluation apparatus according to claim 5, wherein the roughness information is information for associating a range in which transmitted light spreads on a light receiving surface of the light receiving unit with a roughness for each processing method. The determining means determines the roughness of the processing surface by comparing the roughness information corresponding to the processing method determined by the processing method determining means with a range in which transmitted light spreads on the light receiving surface of the light receiving means. Characterize

また、請求項6に記載の加工表面評価装置は、前記粗さ情報が、前記受光手段の受光面において透過光が広がった範囲のうち所定の値以上の強度を持つ透過光が広がった範囲と加工表面の粗さとを対応付けて示し、前記粗さ判定手段は、前記受光手段の受光面において前記所定の値以上の強度を持つ透過光が広がった範囲を粗さ情報に対照して加工表面の粗さを判定することを特徴とする。
このような発明によれば、所定の強度以下の透過光を加工表面の粗さを求めるための情報から除外することができる。このため、外乱光等が粗さ判定に及ぼす影響を低減し、粗さ判定の信頼性を高めることができる。
The processing surface evaluation apparatus according to claim 6, wherein the roughness information includes a range in which transmitted light having an intensity greater than or equal to a predetermined value in a range in which transmitted light spreads on a light receiving surface of the light receiving unit. The roughness determination unit is configured to correlate the range in which transmitted light having an intensity equal to or greater than the predetermined value spreads on the light receiving surface of the light receiving unit against the roughness information. The roughness is determined.
According to such an invention, transmitted light having a predetermined intensity or less can be excluded from the information for determining the roughness of the processed surface. For this reason, the influence which disturbance light etc. have on roughness determination can be reduced, and the reliability of roughness determination can be improved.

また、請求項7に記載の加工表面評価装置は、前記光照射手段が、照射光の前記反映面における強度分布が略均一なスポット光を照射することを特徴とする、
このような発明によれば、照射される光の強度分布等の特性が測定結果に影響することをなくし、加工表面の状態を正確に評価することができる。
The processing surface evaluation apparatus according to claim 7, wherein the light irradiation unit irradiates spot light having a substantially uniform intensity distribution on the reflection surface of the irradiation light.
According to such an invention, characteristics such as the intensity distribution of the irradiated light are not affected by the measurement result, and the state of the processed surface can be accurately evaluated.

また、請求項8に記載の加工表面評価装置は、前記試料部材が、加工表面を転写して得られる面、または加工表面を転写して得られる面をさらに転写して得られる面を反映面とするレプリカであることを特徴とする。
このような発明によれば、加工表面の形状を正確に再現したレプリカを使い、構造物等の現場に加工表面評価装置を持ち込んで計測できない対象の表面をも評価することができる。また、転写して得られる面をさらに転写したレプリカを使った場合、加工表面の凹凸の左右・上下の関係をも正確に再現したレプリカを使って加工表面を評価することができる。
The processing surface evaluation apparatus according to claim 8, wherein the sample member reflects a surface obtained by further transferring a surface obtained by transferring the processing surface or a surface obtained by transferring the processing surface. It is characterized by being a replica.
According to such an invention, it is possible to evaluate a target surface that cannot be measured by bringing a processing surface evaluation device into the site of a structure or the like using a replica that accurately reproduces the shape of the processing surface. In addition, when a replica obtained by further transferring a surface obtained by transfer is used, the processed surface can be evaluated using a replica that accurately reproduces the left / right / upper / lower relationship of the unevenness of the processed surface.

以下、図を参照して本発明にかかる加工表面評価装置の実施形態1、実施形態2を説明する。
(実施形態1)
図1及び図2は、実施形態1の加工表面評価装置の基本的な測定の原理を説明するための図であって、図1は基本的な構成を説明するための図、図2は図1に示した構成において起こる現象を説明するための図である。
図1に示した構成は、スクリーン105、スクリーン105と所定の距離L隔てて設置されたレプリカ104、レプリカ104に対して光を照射するためのHe−Neレーザ103、レプリカ104を透過した光のスクリーン105における受光状態を撮影するデジタルカメラ101でなる。このような構成は、レプリカ104の背面に光を照射して透過させ、物体の加工表面の状態を評価するものである。
Embodiments 1 and 2 of the machined surface evaluation apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
1 and 2 are diagrams for explaining the basic measurement principle of the processing surface evaluation apparatus according to the first embodiment. FIG. 1 is a diagram for explaining the basic configuration, and FIG. FIG. 2 is a diagram for explaining a phenomenon that occurs in the configuration shown in FIG.
The configuration shown in FIG. 1 includes the screen 105, the replica 104 installed at a predetermined distance L from the screen 105, the He—Ne laser 103 for irradiating the replica 104 with light, and the light transmitted through the replica 104. The digital camera 101 shoots the light reception state on the screen 105. In such a configuration, the rear surface of the replica 104 is irradiated with light and transmitted, and the state of the processed surface of the object is evaluated.

レプリカ104とは、物体の加工表面の状態を反映する面を有する略透明な試料部材であって、物体の加工表面の状態を反映する面(反映面)104aと、その背面104bとを有している。レプリカ104は略透明であって、背面104b表面は後に示す図3(c)の例を除いて平滑な平面である。なお、レプリカ104の詳細については後述する。
He−Neレーザ103を光源とするスポット光Psをレプリカの背面104bからレプリカ104に照射すると、スポット光Psは、レプリカ104の内部を背面104bから反映面104aに向けて透過する。そして、図2に示すように、反映面104a上で拡散あるいは一部散乱し、透過光Ptを生成する。透過光Ptは、受光面となるスクリーン105上において結像する。図3は、スクリーン105上で透過光Ptが結像した像をデジタルカメラ101によって撮影したものの例である。
The replica 104 is a substantially transparent sample member having a surface that reflects the state of the processing surface of the object, and has a surface (reflection surface) 104a that reflects the state of the processing surface of the object, and a back surface 104b. ing. The replica 104 is substantially transparent, and the surface of the back surface 104b is a flat surface except for the example shown in FIG. Details of the replica 104 will be described later.
When the replica 104 is irradiated with the spot light Ps using the He—Ne laser 103 as a light source from the back surface 104b of the replica, the spot light Ps is transmitted through the replica 104 from the back surface 104b toward the reflecting surface 104a. Then, as shown in FIG. 2, the transmitted light Pt is generated by diffusing or partially scattering on the reflecting surface 104a. The transmitted light Pt forms an image on the screen 105 serving as a light receiving surface. FIG. 3 shows an example in which an image formed by the transmitted light Pt on the screen 105 is taken by the digital camera 101.

反映面104bが回折格子となっている場合、図2に示したように、透過光Ptが出射する角度βは、以下の式(1)によって表される。また、スネルの法則により、式(2)が成立する。式(1)と式(2)とにより、式(3)が成立する。式(3)によれば、レプリカ104に入射した入射光は、回折格子の溝の断面形状に依存する角度β及び強度を持つ波長λの光となることが分かる。
Sainβ=mλ/d 式(1)
(Sainβ=Nmλ/d)
n・Sainθβ=Sain(θβ+β) 式(2)
θβ=tan(Nmλ/(n−(1−(Nmλ)21/2) 式(3)
ただし、
β:回折した光と回折格子法線とのなす角度
N:1mmあたりの回折格子数
m:回折次数(m=0,±1,2,…)
λ:スポット光の波長
n:レプリカの屈折率
θβ:ブレーズ角
When the reflecting surface 104b is a diffraction grating, as shown in FIG. 2, the angle β at which the transmitted light Pt is emitted is expressed by the following equation (1). Moreover, Formula (2) is materialized by Snell's law. Expression (3) is established by Expression (1) and Expression (2). According to Expression (3), it is understood that the incident light incident on the replica 104 becomes light having a wavelength λ having an angle β and an intensity depending on the cross-sectional shape of the groove of the diffraction grating.
Sain β = mλ / d Equation (1)
(Sainβ = Nmλ / d)
n · Sain θβ = Sain (θβ + β) Equation (2)
θβ = tan (Nmλ / (n− (1- (Nmλ) 2 ) 1/2 ) Equation (3)
However,
β: angle formed by diffracted light and diffraction grating normal line N: number of diffraction gratings per 1 mm m: diffraction order (m = 0, ± 1, 2,...)
λ: wavelength of spot light n: refractive index of replica θβ: blaze angle

なお、実施形態1のレプリカ104は、20mmの厚さを持つシリコン製の略透明な平板状の部材であって、背面104b、反映面104aが図2中に示した矢線Aの方向に沿って長い長方形状を有している。実施形態1では、以降の説明において矢線Aで示した方向をレプリカ104の縦、矢線Aに直交する方向をレプリカ104の横と記す。図2に示したレプリカ104は、反映面104a上に横方向の鋸歯状溝(ブレーズド回折格子)を有するものである。   The replica 104 of the first embodiment is a substantially transparent flat plate member made of silicon having a thickness of 20 mm, and the back surface 104b and the reflecting surface 104a are along the direction of the arrow A shown in FIG. And has a long rectangular shape. In the first embodiment, the direction indicated by the arrow A in the following description is referred to as the vertical direction of the replica 104, and the direction orthogonal to the arrow A is referred to as the side of the replica 104. The replica 104 shown in FIG. 2 has a sawtooth groove (blazed diffraction grating) in the horizontal direction on the reflecting surface 104a.

図3(a)、(b)、(c)、(d)は、レプリカ104aの反映面にスポット光Psを照射したときに得られる透過光Ptの状態が、反映面104aの形状に依存することを示した図である。図3(a)は、レプリカ104の背面104b、反映面104aが共に平滑な面であるときに得られる透過光Ptである。平滑な反映面104aを透過した光は、図2に示した0次光の進行方向に垂直な断面が円形の光となった。   3A, 3 </ b> B, 3 </ b> C, and 3 </ b> D, the state of the transmitted light Pt obtained when the reflecting surface of the replica 104 a is irradiated with the spot light Ps depends on the shape of the reflecting surface 104 a. It is the figure which showed that. FIG. 3A shows transmitted light Pt obtained when the back surface 104b and the reflecting surface 104a of the replica 104 are both smooth surfaces. The light transmitted through the smooth reflecting surface 104a has a circular cross section perpendicular to the traveling direction of the zero-order light shown in FIG.

図3(b)は、背面104bが平滑で、かつ反映面104aが横方向の溝を有するレプリカにスポット光Psを照射したときに得られる透過光Ptを示す。また(c)は、背面104bと反映面104aとがいずれも溝を有し、かつ背面104bと反映面104aとで溝の縦、横方向が異なるレプリカにスポット光Psを照射したときに得られる透過光Ptであり、(d)は、背面104bが平滑で、かつ反映面104aが縦方向の溝を有するレプリカにスポット光Psを照射したときに得られる透過光Ptを示している。   FIG. 3B shows the transmitted light Pt obtained when the spot light Ps is applied to the replica having the smooth back surface 104b and the reflecting surface 104a having a lateral groove. Further, (c) is obtained when the rear surface 104b and the reflecting surface 104a both have grooves, and the spot light Ps is irradiated to the replica in which the vertical and horizontal directions of the grooves are different between the rear surface 104b and the reflecting surface 104a. The transmitted light Pt, (d) shows the transmitted light Pt obtained when the spot light Ps is irradiated onto a replica having a smooth back surface 104b and a reflecting surface 104a having a longitudinal groove.

図3に示した例によれば、透過光Ptは、背面104bあるいは反映面104a上の溝の方向と直交する方向に長い像を結ぶことが分かる。本発明の発明者らは、以上の点を利用して反映面104aを透過した光が受光面において広がった範囲に基づいて加工表面の粗さを判定すると共に、受光面におけるこの範囲の形状に基づいて、加工表面の凹凸の形状(凹凸形状)を判定するものである。なお、凹凸形状とは、例えば、加工表面における溝の有無や溝の延びる方向をいうものとする。   According to the example shown in FIG. 3, it can be seen that the transmitted light Pt forms a long image in a direction orthogonal to the direction of the groove on the back surface 104b or the reflecting surface 104a. The inventors of the present invention determine the roughness of the processed surface based on the range in which the light transmitted through the reflecting surface 104a spreads on the light receiving surface using the above points, and the shape of this range on the light receiving surface. Based on this, the shape of the unevenness on the processed surface (irregular shape) is determined. In addition, uneven | corrugated shape shall mean the presence or absence of the groove | channel on the processing surface, and the direction where a groove | channel extends, for example.

以上述べたように、透過光の受光範囲の形状は、加工表面の細かな凹凸の形状を反映する。また、加工された金属等の表面の凹凸は、加工方法によって形状が異なる場合が多い。本発明の発明者らは、この点に着目し、所定の加工方法で加工された加工表面の凹凸形状を示す受光範囲の形状を示すデータを保存しておくものとした。そして、評価すべきレプリカを透過した透過光の受光範囲を保存されているデータと対照し、レプリカの基となった加工表面を加工した加工方法を判定するよう実施形態1の加工表面評価装置を構成した。   As described above, the shape of the light receiving range of transmitted light reflects the shape of fine irregularities on the processed surface. Further, the irregularities on the surface of the processed metal or the like often have different shapes depending on the processing method. The inventors of the present invention pay attention to this point, and store data indicating the shape of the light receiving range indicating the uneven shape of the processed surface processed by a predetermined processing method. Then, the processing surface evaluation apparatus according to the first embodiment is used to determine the processing method for processing the processing surface on which the replica is based, by comparing the light receiving range of the transmitted light transmitted through the replica to be evaluated with the stored data. Configured.

図4は、実施形態1の加工表面評価装置の構成を説明するための図である。加工表面評価装置は、レプリカ104に対し、背面104bから垂直(入射角度0)に光を照射する光照射手段である光源403と、光源403によって照射され、レプリカ104を透過して反映面104aから出射された透過光を受光する受光手段であるマイクロスコープ108を備えている。光源403は、反映面104a上において強度分布が一様なスポット光を照射するものであって、例えばレーザ光源が使用できる。また、マイクロスコープ108は、例えばCCD(Charge Coupled Device)といった撮像素子でなる受光面108aを備え、受光面108aによって透過光を受光している。   FIG. 4 is a diagram for explaining the configuration of the machined surface evaluation apparatus according to the first embodiment. The processed surface evaluation apparatus irradiates the replica 104 with light from a light source 403 that irradiates light perpendicularly (incidence angle 0) from the back surface 104b and the light source 403, passes through the replica 104, and reflects from the reflecting surface 104a. A microscope 108 is provided as a light receiving means for receiving the emitted transmitted light. The light source 403 irradiates spot light having a uniform intensity distribution on the reflection surface 104a, and for example, a laser light source can be used. Further, the microscope 108 includes a light receiving surface 108a made of an image pickup device such as a CCD (Charge Coupled Device), and the transmitted light is received by the light receiving surface 108a.

実施形態1では、光源403として、径が0.5mmの発光赤色ダイオード(λ=660nm)を用いている。マイクロスコープ108は、受光した透過光によって結像された像を倍率50倍で撮影する。また、実施形態1では、反映面104aとマイクロスコープ108との間隔Lを90mmとした。
また、実施形態1の加工表面評価装置は、パーソナルコンピュータ(PC)109を備えている。PC109は、マイクロスコープ108の受光面108aにおいて透過光が広がった範囲の形状に基づいて加工表面の凹凸の形状を判定する表面形状判定手段、受光面108aにおいて透過光が広がった範囲のうちの所定の強度以上の強度を持った透過光の範囲に基づいて加工表面の粗さを判定する粗さ判定手段として機能する。
なお、実施形態1では、PC109が加工表面評価装置全般を制御するものとし、PC109が光源403にも制御信号を出力して光源403をオン、オフさせるよう構成している。
In the first embodiment, a light emitting red diode (λ = 660 nm) having a diameter of 0.5 mm is used as the light source 403. The microscope 108 captures an image formed by the received transmitted light at a magnification of 50 times. In the first embodiment, the distance L between the reflecting surface 104a and the microscope 108 is 90 mm.
The processing surface evaluation apparatus according to the first embodiment includes a personal computer (PC) 109. The PC 109 is a surface shape determining unit that determines the shape of the unevenness of the processed surface based on the shape of the range in which the transmitted light spreads on the light receiving surface 108a of the microscope 108. It functions as a roughness determination means for determining the roughness of the processed surface based on the range of transmitted light having an intensity equal to or greater than the intensity of.
In the first embodiment, the PC 109 controls the entire processing surface evaluation apparatus, and the PC 109 outputs a control signal to the light source 403 so that the light source 403 is turned on / off.

図5は、PC109の構成を説明するための機能ブロック図である。図示するように、PC109は、受光面108aにおいて透過光が広がった範囲の形状を判定する範囲・形状判定部501を備えている。範囲・形状判定部501は、マイクロスコープ108で撮影された評価対象となるレプリカ104の画像の画像データdpを入力し、画像データdpに基づいて透過光の受光範囲を特定すると共に範囲の形状を判定する構成である。   FIG. 5 is a functional block diagram for explaining the configuration of the PC 109. As shown in the figure, the PC 109 includes a range / shape determination unit 501 that determines the shape of a range where transmitted light spreads on the light receiving surface 108a. The range / shape determination unit 501 receives the image data dp of the image of the replica 104 to be evaluated, which is captured by the microscope 108, specifies the light reception range of transmitted light based on the image data dp, and determines the shape of the range. It is the structure which determines.

なお、実施形態1では、画像データdpを範囲・形状判定部501と共に直接表示制御部504にも入力させ、解析画像としてディスプレイ109aに表示するものとした。
透過光の受光範囲は、例えば、透過光を示す輝点をカウントする、あるいは輝点が占める面積を求めることによって取得することができる。実施形態1では、受光範囲の計算にあたり、受光面108aにおいて所定の値以上の強度を持つ輝点だけを計数、あるいは面積の算出に使用し、所定の値以上の強度を持つ透過光が広がった範囲を受光範囲としている。なお、実施形態1では、ディスプレイ109aにおいて輝度200以上を所定の値として設定した。
In the first embodiment, the image data dp is directly input to the display control unit 504 together with the range / shape determination unit 501, and is displayed on the display 109a as an analysis image.
The light receiving range of the transmitted light can be acquired by, for example, counting the bright spots that indicate the transmitted light or determining the area occupied by the bright spots. In the first embodiment, when calculating the light receiving range, only bright spots having an intensity of a predetermined value or more on the light receiving surface 108a are used for counting or calculating the area, and transmitted light having an intensity of a predetermined value or more spreads. The range is the light receiving range. In the first embodiment, the luminance of 200 or more is set as a predetermined value in the display 109a.

また、PC109は、範囲・形状判定部501による対照の結果に基づいてレプリカの基となった加工表面を加工した加工方法を判定する加工方法判定部502を備えている。実施形態1の加工表面評価装置は、受光面108aにおいて透過光が広がった範囲の形状と加工方法とを対応付けて示す、例えば図7に示すグラフに対応する加工方法データ505を有している。加工方法データ505は、実施形態1の加工表面評価装置で予め計測されたデータであって、加工表面の評価に先立って加工表面評価装置に保存されているものである。実施形態1の加工データ505は、例えばラップ加工、放電加工といった複数の加工方法についての加工方法データ505a〜505gを含んでいる。   Further, the PC 109 includes a processing method determination unit 502 that determines a processing method for processing the processing surface that is the basis of the replica based on the result of the comparison by the range / shape determination unit 501. The processing surface evaluation apparatus according to the first embodiment includes processing method data 505 corresponding to, for example, the graph shown in FIG. . The processing method data 505 is data measured in advance by the processing surface evaluation apparatus of the first embodiment, and is stored in the processing surface evaluation apparatus prior to evaluation of the processing surface. The machining data 505 of the first embodiment includes machining method data 505a to 505g for a plurality of machining methods such as lapping and electric discharge machining, for example.

加工方法判定部502は、加工方法データ505a〜505gを順次読み込み、範囲・形状判定部501によって判定された受光範囲の形状を、加工方法データ505a〜505gと対照する構成である。そして、対照の結果、受光範囲の形状と一致する加工法データが特定された場合、レプリカ104が、特定された加工方法データに該当する加工方法によって加工された加工表面を基にして作成されたものであると判定する。   The processing method determination unit 502 is configured to sequentially read the processing method data 505a to 505g and contrast the shape of the light receiving range determined by the range / shape determination unit 501 with the processing method data 505a to 505g. Then, as a result of the comparison, when the processing method data that matches the shape of the light receiving range is specified, the replica 104 is created based on the processing surface processed by the processing method corresponding to the specified processing method data. Judge that it is.

なお、加工方法判定部502におけるデータの対照は、加工方法データ505a〜505gと受光範囲の形状とを、例えばパターンマッチングや画像の濃度分布を比べることによって行われる。
また、PC109は、受光面108aにおいて透過光が広がった範囲と加工表面の粗さとを対応付けて示す粗さ判定データ506を備えている。粗さ判定データ506は、実施形態1の加工表面評価装置で予め計測されたデータであって、加工表面の評価に先立って加工表面評価装置に保存されているものである。
The data comparison in the processing method determination unit 502 is performed by comparing the processing method data 505a to 505g and the shape of the light receiving range with, for example, pattern matching or image density distribution.
In addition, the PC 109 includes roughness determination data 506 that indicates the range in which the transmitted light spreads on the light receiving surface 108a and the roughness of the processed surface in association with each other. The roughness determination data 506 is data measured in advance by the processing surface evaluation apparatus according to the first embodiment, and is stored in the processing surface evaluation apparatus prior to the evaluation of the processing surface.

また、実施形態1の加工表面評価装置は、受光面108aにおいて透過光が広がった範囲とレプリカ104の反映面104aの粗さとを対応付ける粗さ判定データ506を有している。実施形態1の加工データ506は、例えばラップ加工、放電加工といった複数の加工方法について、加工方法ごとの粗さデータ506a〜506gを含んでいる。
PC109は、このような粗さデータ506a〜506gのうち、加工方法判定部502によって判定された加工方法に該当する粗さ判定データと透過光が広がった範囲とを対照して加工表面の粗さを判定する粗さ判定部503を備えている。
Further, the machined surface evaluation apparatus of the first embodiment has roughness determination data 506 that associates the range in which the transmitted light spreads on the light receiving surface 108a with the roughness of the reflecting surface 104a of the replica 104. The machining data 506 of the first embodiment includes roughness data 506a to 506g for each machining method for a plurality of machining methods such as lapping and electric discharge machining, for example.
The PC 109 compares the roughness determination data corresponding to the processing method determined by the processing method determination unit 502 among the roughness data 506a to 506g and the roughness of the processing surface by comparing the range in which the transmitted light spreads. A roughness determination unit 503 is provided.

粗さ判定部503は、粗さ判定データ506a〜506gのうち、加工方法判定部502が判定した加工方法に該当する粗さ判定データを読み込む。そして、範囲・形状判定部501から受け取った受光範囲のデータを、読み込まれた粗さ判定データと対照し、加工表面の粗さを判定する。
なお、以上の構成は、濃度変位計測ソフトによっても実現することが可能である。濃度変位計測ソフトは、画像の任意の領域の濃度を、時間を追って計測することができる。透過光の像の画像データは、光強度に応じた濃度を有するので、濃度変位計測ソフトを用いることによって透過光の強度及び強度の分布、さらには強度の経時的な変化までも計測することができる。なお、濃度変位計測ソフトは周知のソフトウェアプログラムであるので、これ以上の説明を省く。
The roughness determination unit 503 reads roughness determination data corresponding to the machining method determined by the machining method determination unit 502 among the roughness determination data 506a to 506g. Then, the data of the light receiving range received from the range / shape determining unit 501 is compared with the read roughness determination data to determine the roughness of the processed surface.
The above configuration can also be realized by density displacement measurement software. The density displacement measurement software can measure the density of an arbitrary region of the image over time. Since the image data of the transmitted light has a density according to the light intensity, it is possible to measure the intensity of the transmitted light and the distribution of the intensity, and even the change over time of the intensity by using density displacement measurement software. it can. Since the concentration displacement measurement software is a well-known software program, further explanation is omitted.

以上述べた構成を有する実施形態1の加工表面評価装置は、以下のように動作する。すなわち、実施形態1の加工表面評価装置は、オペレータがPC109を操作して加工表面を評価するプログラムを起動することによって動作を開始する。このとき、PC109は、光源403を制御して光を出射させる。出射された光は、レプリカ104の背面104bからレプリカ104を透過して反映面104aから出射する。そして、受光面108aで受光される。   The machined surface evaluation apparatus of Embodiment 1 having the above-described configuration operates as follows. That is, the processing surface evaluation apparatus according to the first embodiment starts the operation when the operator operates the PC 109 to start a program for evaluating the processing surface. At this time, the PC 109 controls the light source 403 to emit light. The emitted light passes through the replica 104 from the back surface 104b of the replica 104 and exits from the reflecting surface 104a. Then, the light is received by the light receiving surface 108a.

マイクロスコープ108は、受光された光を撮像して解析画像のデータdpを生成してPC109に入力する。範囲・形状判定部501は、生成された画像データの所定値以上の輝点をカウントし、解析画像が示す受光範囲と、その形状とを判定する。判定の結果得られた範囲の形状を示すデータは、加工方法判定部502において加工方法データ505に対照され、レプリカ104の基となった加工表面を加工した加工方法が判定される。   The microscope 108 captures the received light, generates analysis image data dp, and inputs it to the PC 109. The range / shape determination unit 501 counts bright spots that are equal to or greater than a predetermined value in the generated image data, and determines the light reception range indicated by the analysis image and its shape. Data indicating the shape of the range obtained as a result of the determination is compared with the processing method data 505 in the processing method determination unit 502, and a processing method for processing the processing surface on which the replica 104 is based is determined.

また、判定の結果得られた範囲は、粗さ判定部503に送られる。粗さ判定部503は、送られた範囲を粗さ判定部506に対照して加工表面の粗さを判定する。なお、加工方法データ及び粗さ判定データを複数有する実施形態1では、粗さ判定部503が、粗さ判定データ506a〜506gのうち、加工方法判定部502によって判定された加工方法に該当する粗さ判定データを加工表面の粗さの判定に用いるものとする。   Further, the range obtained as a result of the determination is sent to the roughness determination unit 503. The roughness determination unit 503 determines the roughness of the processed surface by comparing the sent range with the roughness determination unit 506. In the first embodiment having a plurality of processing method data and roughness determination data, the roughness determination unit 503 corresponds to the roughness determined by the processing method determination unit 502 among the roughness determination data 506a to 506g. The thickness determination data is used for determining the roughness of the processed surface.

以上の動作により、レプリカ104の基となった加工表面を加工した方法及び加工表面の粗さ判定が終了する。判定の結果は、表示制御部504を介してディスプレイ109aに表示される。
次に、実施形態1で用いられる加工方法データ505及び粗さ判定データ506について、より具体的に説明する。実施形態1では、加工方法データ505、粗さ判定データ506を作成するために複数の加工方法で加工された金属表面のレプリカを作成した。
With the above operation, the method of processing the processed surface that is the basis of the replica 104 and the determination of the roughness of the processed surface are completed. The result of the determination is displayed on the display 109a via the display control unit 504.
Next, the processing method data 505 and the roughness determination data 506 used in the first embodiment will be described more specifically. In the first embodiment, a replica of a metal surface processed by a plurality of processing methods is generated in order to generate the processing method data 505 and the roughness determination data 506.

レプリカは、以下のようにして作成された。すなわち、実施形態1では、複数の加工方法で金属の表面を加工し、この表面の各々について金型を作成した。そして、この金型に液状シリコンを流し込む。液状シリコンは、流動性に優れるために微細な隙間にも容易に流れ込み、精密な型取りが可能なことで知られる部材であって、金属の加工表面の凹凸を正確に再現することができる。   The replica was created as follows. That is, in Embodiment 1, a metal surface was processed by a plurality of processing methods, and a mold was created for each of the surfaces. Then, liquid silicon is poured into the mold. Since liquid silicon is excellent in fluidity, it is a member known to easily flow into fine gaps and be capable of precise molding, and can accurately reproduce irregularities on the metal processing surface.

固化した液状シリコンは、金型からはずされて各加工方法についてのレプリカとなる。実施形態1で作成されたレプリカは、厚さ20mmの平板形状であって、平板の一方の面が反映面、反映面と反対に位置する面が背面となる。
実施形態1では、上記した方法によって以下の各加工方法についてレプリカを作成した。なお、以下の加工方法で加工された加工表面を反映する反映面を持つレプリカを、以降、例えば、ラップ加工のレプリカ、放電加工のレプリカ等のように加工方法の名称を付して記すものとする。
・ラップ加工
・手仕上げ(ペーパ、やすり)
・放電加工
・精密鋳造
・研削
・形削り
The solidified liquid silicon is removed from the mold and becomes a replica for each processing method. The replica created in the first embodiment has a flat plate shape with a thickness of 20 mm, and one surface of the flat plate is a reflecting surface, and a surface positioned opposite to the reflecting surface is a back surface.
In Embodiment 1, replicas were created for the following processing methods by the above-described method. In the following, a replica having a reflecting surface that reflects the machining surface machined by the following machining method will be described with the name of the machining method, for example, a lap machining replica, an electric discharge machining replica, etc. To do.
・ Lapping ・ Hand finishing (paper, file)
・ Electric discharge machining ・ Precision casting ・ Grinding ・ Shaping

実施形態1では、作成されたレプリカを実施形態1の加工表面評価装置で撮像して解析画像を作成した。そして、作成された解析画像を加工方法ごとに加工方法データ505a〜505gとして保存している。さらに、実施形態1では、加工方法データ505〜505gに現われた輝度200以上の輝点を計数し、この計数値と加工表面の粗さとを対応付けたグラフを粗さ判定データ506a〜506gとして保存している。   In the first embodiment, the created replica is imaged by the processing surface evaluation apparatus of the first embodiment to create an analysis image. The created analysis image is stored as processing method data 505a to 505g for each processing method. Furthermore, in the first embodiment, bright spots with a luminance of 200 or more appearing in the processing method data 505 to 505g are counted, and a graph in which the counted value is associated with the roughness of the processing surface is stored as roughness determination data 506a to 506g. is doing.

図6(a)、(b)、(c)は、上記した加工方法のうち、ラップ加工の加工方法データを示した図である。なお、図6(a)は、最大高さRyが0.2μmのレプリカの解析画像である。また、(b)は最大高さRy0.4μm、(c)は最大高さRy0.8μmのレプリカの解析画像である。各加工法データには、解析画像のデータと、図6(a)〜(c)に付して示した粗さとが含まれている。なお、図6及び後で示す図7に示した粗さは、探針法等の周知の測定方法でレプリカの反映面を計測して得た値である。
図6(a)〜(b)に示したように、受光範囲は、レプリカの反映面が粗くなるにつれて円形状から楕円形状に近づいている。このような現象は、ラップ加工で加工された加工面の表面粗さが粗くなるにつれて加工表面にスジ状の凹凸(溝)が発生するために起こる。
6A, 6B, and 6C are views showing processing method data for lapping among the above-described processing methods. FIG. 6A is an analysis image of a replica having a maximum height Ry of 0.2 μm. (B) is an analysis image of a replica having a maximum height Ry of 0.4 μm, and (c) is a replica of a maximum height Ry of 0.8 μm. Each processing method data includes analysis image data and the roughness shown in FIGS. 6 (a) to 6 (c). The roughness shown in FIG. 6 and FIG. 7 shown later is a value obtained by measuring the reflection surface of the replica by a known measurement method such as a probe method.
As shown in FIGS. 6A to 6B, the light receiving range approaches a circular shape to an elliptical shape as the reflecting surface of the replica becomes rough. Such a phenomenon occurs because streaky irregularities (grooves) are generated on the processed surface as the surface roughness of the processed surface processed by lapping is increased.

図7は、図6に示した加工方法データに基づくラップ加工の粗さ判定データを示した図であって、加工方法データである解析画像を濃度変位計測ソフト等によって処理することによって作成できる。実施形態1では、図6に示したように、ラップ加工について粗さの異なるレプリカを複数作成し、複数のレプリカを評価して複数の粗さに対応する受光範囲を取得している。グラフの縦軸は、輝度が200以上の画素(濃度物体画素)数であって、横軸はレプリカの反映面の粗さを示している。実施形態1では、計測値の信頼性を高めるために複数回濃度物体画素数と粗さとを計測していて、グラフのプロットの違いは、計測の回数の違いを表している。
図7に示したように、濃度物体画素数は、反映面の粗さが粗くなるにつれて増加する傾向にある。この理由は、反映面104aがより粗い場合に光の拡散の程度が大きくなって受光面108aにおける透過光を受光する範囲(受光範囲)が大きくなることによる。
FIG. 7 is a diagram showing lapping roughness determination data based on the processing method data shown in FIG. 6, and can be created by processing an analysis image, which is processing method data, with density displacement measurement software or the like. In the first embodiment, as illustrated in FIG. 6, a plurality of replicas having different roughnesses are created for lapping, and a plurality of replicas are evaluated to obtain a light receiving range corresponding to the plurality of roughnesses. The vertical axis of the graph indicates the number of pixels (density object pixels) having a luminance of 200 or more, and the horizontal axis indicates the roughness of the reflecting surface of the replica. In the first embodiment, the density object pixel number and the roughness are measured a plurality of times in order to increase the reliability of the measurement value, and the difference in the plot of the graph represents the difference in the number of measurements.
As shown in FIG. 7, the number of density object pixels tends to increase as the roughness of the reflecting surface becomes rough. The reason for this is that when the reflecting surface 104a is rougher, the degree of light diffusion becomes larger, and the range (light receiving range) for receiving the transmitted light on the light receiving surface 108a becomes larger.

図8、図9は、このような現象を説明するための図であって、図8は最大高さRy0.2μmの加工表面(図8(b))と、(b)に示した加工表面を反映した反映面の解析画像(図8(a))とを示している。また、図9は、最大高さRy0.8μmの加工表面(図9(b))と、(b)に示した加工表面を反映した反映面の解析画像(図9(a))とを示している。図8(b)、図9(b)から明らかなように、最大高さRy0.2μmの加工表面に溝はなく、最大高さRy0.8μmの加工表面には画面縦方向に溝が発生していることが分かる。   FIG. 8 and FIG. 9 are diagrams for explaining such a phenomenon. FIG. 8 shows a processed surface having a maximum height Ry of 0.2 μm (FIG. 8B) and a processed surface shown in FIG. FIG. 8 shows an analysis image (FIG. 8A) of the reflection surface reflecting the above. FIG. 9 shows a processed surface (FIG. 9B) having a maximum height Ry of 0.8 μm and an analysis image (FIG. 9A) of a reflecting surface reflecting the processed surface shown in FIG. 9B. ing. As apparent from FIGS. 8B and 9B, there is no groove on the processed surface with the maximum height Ry of 0.2 μm, and a groove is generated in the vertical direction of the screen on the processed surface with the maximum height of Ry 0.8 μm. I understand that

図3で説明したように、レプリカを透過した光は、反映面上の溝で回折し、溝と直交する方向に長い像を結ぶ。すなわち、ラップ加工された加工表面では、表面粗さが粗くなるにつれて溝が発生し、このために受光範囲の形状が楕円形状になる。
このような処理方法により、実施形態1の加工表面評価装置では、受光範囲が円あるいは楕円であるといった形状に基づいて、例えば、平滑性の程度または縦、横方向の溝があるといった加工表面の凹凸の形状を判定することができる。また、実施形態1の加工表面評価装置では、受光範囲を濃度物体画素数によって求め、この値に基づいて加工表面の粗さを判定することができる。
As described with reference to FIG. 3, the light transmitted through the replica is diffracted by the grooves on the reflecting surface, and forms a long image in the direction perpendicular to the grooves. That is, on the processed surface that is lapped, a groove is generated as the surface roughness becomes rough, and the shape of the light receiving range becomes an elliptical shape.
With such a processing method, in the machined surface evaluation apparatus according to the first embodiment, for example, based on the shape in which the light receiving range is a circle or an ellipse, The shape of the unevenness can be determined. In the processing surface evaluation apparatus of the first embodiment, the light receiving range can be obtained from the number of density object pixels, and the roughness of the processing surface can be determined based on this value.

次に、他の加工方法の加工方法データ及び粗さ判定データについて説明する。図10(a)、(b)、(c)、(d)、(e)は、いずれも紙やすり(ペーパ)を使った手動による研磨(手仕上げペーパ)の加工方法データである。図10(a)〜(e)によれば、手仕上げペーパにあっても、粗さが粗くなるにしたがって受光範囲の形状が横方向に延びる現象が起こり、反映面に図中縦方向の溝が発生していることが分かる。   Next, processing method data and roughness determination data of other processing methods will be described. FIGS. 10A, 10 </ b> B, 10 </ b> C, 10 </ b> D, and 10 </ b> E are processing method data for manual polishing (hand-finished paper) using sandpaper (paper). According to FIGS. 10A to 10E, even in the case of hand-finished paper, a phenomenon occurs in which the shape of the light receiving range extends in the horizontal direction as the roughness becomes rough, and a vertical groove in the drawing is formed on the reflecting surface. It can be seen that has occurred.

また、図11は、図10(a)〜(e)に示した加工方法データに基づく手仕上げペーパの粗さ判定データを示した図である。グラフの縦軸は、輝度が200以上の濃度物体画素数であって、横軸は輝度に応じたレプリカの粗さを示している。図10に示したグラフによれば、手仕上げペーパにあっても反映面の粗さが大きくなるほど受光範囲が大きくなり、濃度物体画素数が増えることが分かる。
また、手仕上げペーパでは、1回目から3回目の計測で得られた結果のばらつきが小さいことが分かる。このため、手仕上げペーパは、実施形態1の加工表面評価装置で評価した場合の信頼性が高い結果が得られ、本発明に適した加工方法であるといえる。
FIG. 11 is a diagram showing roughness determination data of hand-finished paper based on the processing method data shown in FIGS. The vertical axis of the graph represents the number of density object pixels having a luminance of 200 or more, and the horizontal axis represents the roughness of the replica according to the luminance. According to the graph shown in FIG. 10, it can be seen that the light receiving range is increased and the number of density object pixels is increased as the roughness of the reflecting surface is increased even in hand-finished paper.
It can also be seen that with hand-finished paper, the variation in the results obtained from the first measurement to the third measurement is small. For this reason, it can be said that the hand-finished paper is a processing method suitable for the present invention because a highly reliable result is obtained when evaluated by the processing surface evaluation apparatus of the first embodiment.

図12(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)、(h)は、いずれも放電加工の加工方法データである。放電加工とは、加工電極と工作物とを絶縁性の液体中にセットし、加工電極と工作物との間に微少なギャップを設けて電圧を加えることによりアーク放電を発生させ、工作物を溶融、溶融部分の除去をする加工方法である。図12(a)〜(h)によれば、放電加工では、粗さが粗くなるにしたがって受光範囲は大きくなる傾向があるものの、受光範囲の形状が縦あるいは横方向に延びることはない。このような結果により、実施形態1の加工表面評価装置は、放電加工では、表面が粗くなった場合にも溝が発生することがないことが分かる。   12 (a), (b), (c), (d), (e), (f), (g), and (h) are all machining method data of electric discharge machining. In electric discharge machining, a machining electrode and a workpiece are set in an insulating liquid, a small gap is provided between the machining electrode and the workpiece, and an electric arc is generated by applying a voltage. This is a processing method for removing the melted and melted portion. According to FIGS. 12A to 12H, in the electric discharge machining, the light receiving range tends to increase as the roughness increases, but the shape of the light receiving range does not extend in the vertical or horizontal direction. From these results, it can be seen that the machining surface evaluation apparatus of Embodiment 1 does not generate grooves even when the surface becomes rough in electric discharge machining.

また、図13は、図12(a)〜(h)に示した加工方法データに基づく放電加工の粗さ判定データを示した図である。グラフの縦軸は、輝度が200以上の濃度物体画素数であって、横軸は輝度に応じたレプリカの粗さを示している。図13に示したグラフによれば、放電加工にあっては反映面の粗さが大きくなると濃度物体画素数が減少していることが分かる。この理由は、表面が粗くなったことによって光の拡散が大きくなり、観測される光のうち200以上の輝度を持つ光が減少したことによると考える。   FIG. 13 is a diagram showing roughness determination data for electric discharge machining based on the machining method data shown in FIGS. The vertical axis of the graph represents the number of density object pixels having a luminance of 200 or more, and the horizontal axis represents the roughness of the replica according to the luminance. According to the graph shown in FIG. 13, it can be seen that in the electric discharge machining, the density object pixel number decreases as the reflection surface roughness increases. The reason for this is considered that the diffusion of light increases due to the roughened surface, and the light having a luminance of 200 or more is reduced among the observed light.

図14(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)、(h)、(i)は、いずれも精密鋳造の加工方法データである。精密鋳造とは、鋳造にあって特に寸法精度が良いものをいい、例えば、ロストワックス法(インベストメントモールド法)などを指す。図14(a)〜(i)によれば、精密鋳造では、粗さが粗くなるにしたがって受光範囲は広がって疎になる傾向があるものの、受光範囲の形状が縦あるいは横方向に延びることはない。このような結果により、実施形態1の加工表面評価装置は、精密鋳造で製造された金属表面には表面粗さに関わらず溝がないことが分かる。   FIGS. 14 (a), (b), (c), (d), (e), (f), (g), (h), and (i) are all processing methods data for precision casting. The precision casting refers to a casting having particularly good dimensional accuracy, such as a lost wax method (investment mold method). According to FIGS. 14A to 14I, in precision casting, although the light receiving range tends to become wider and sparse as the roughness becomes rougher, the shape of the light receiving range extends in the vertical or horizontal direction. Absent. From these results, it can be seen that the machined surface evaluation apparatus of Embodiment 1 has no grooves on the metal surface manufactured by precision casting regardless of the surface roughness.

また、図15は、図14(a)〜(i)に示した加工方法データに基づく精密鋳造の粗さ判定データを示した図である。グラフの縦軸は、輝度が200以上の濃度物体画素数であって、横軸は輝度に応じたレプリカの粗さを示している。図15に示したグラフによれば、精密鋳造にあっては反映面の粗さが大きくなると、濃度物体画素数がいったん増加した後に減少する。そして、表面がさらに粗くなった場合には再び濃度物体画素数が増加していることが分かる。このような現象は、表面の粗さが大きくなったことによって透過光の拡散が大きくなって濃度物体画素数が増加する。ただし、さらに表面が粗くなった場合にはレプリカから出射される光量が減少して濃度物体画素数が減少する。また、さらに表面の凹凸が大きくなった場合には凹凸表面が滑らかであることによって透過光の光量が増加して再び濃度物体画素数が増加することによって起こる。   FIG. 15 is a diagram showing the precision casting roughness determination data based on the processing method data shown in FIGS. The vertical axis of the graph represents the number of density object pixels having a luminance of 200 or more, and the horizontal axis represents the roughness of the replica according to the luminance. According to the graph shown in FIG. 15, in precision casting, when the roughness of the reflecting surface increases, the number of density object pixels once increases and then decreases. Then, it can be seen that the number of density object pixels increases again when the surface becomes rougher. Such a phenomenon increases the number of density object pixels by increasing the diffusion of transmitted light due to the increased surface roughness. However, when the surface is further roughened, the amount of light emitted from the replica is reduced and the number of density object pixels is reduced. Further, when the surface unevenness is further increased, the uneven surface is smooth, and thus the amount of transmitted light increases and the number of density object pixels increases again.

図16(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)は、いずれも研削加工の加工方法データである。研削加工とは、被工作物を砥石で削る加工方法である。図16(a)〜(f)によれば、研削加工では、粗さが粗くなるにしたがって受光範囲が横に延び、前記したラップ加工と同様に縦方向の溝が形成されていることが分かる。
また、図17は、図16(a)〜(f)に示した加工方法データに基づく研削加工の粗さ判定データを示した図である。グラフの縦軸は、輝度が200以上の濃度物体画素数であって、横軸は輝度に応じたレプリカの粗さを示している。図17に示したグラフによれば、研削加工にあっては反映面104aの粗さにつれて濃度物体画素数が増加し、最大高さRyが12μm程度より大きくなると一定の値に近づいていくことが分かる。
16A, 16B, 16C, 16D, 16E, and 16F are all grinding method data. Grinding is a processing method of cutting a workpiece with a grindstone. According to FIGS. 16 (a) to 16 (f), it can be seen that in the grinding process, the light receiving range extends laterally as the roughness increases, and vertical grooves are formed as in the lapping process described above. .
FIG. 17 is a diagram showing roughness determination data for grinding based on the processing method data shown in FIGS. The vertical axis of the graph represents the number of density object pixels having a luminance of 200 or more, and the horizontal axis represents the roughness of the replica according to the luminance. According to the graph shown in FIG. 17, in the grinding process, the number of density object pixels increases with the roughness of the reflecting surface 104a, and approaches a certain value when the maximum height Ry is larger than about 12 μm. I understand.

図18(a)、(b)、(c)、(d)、(e)は、いずれも手仕上げヤスリ加工の加工方法データである。手仕上げヤスリ加工とは、手動のヤスリによる表面加工方法である。
また、図19は、図18(a)〜(e)に示した加工方法データに基づく研削加工の粗さ判定データを示した図である。グラフの縦軸は、輝度が200以上の濃度物体画素数であって、横軸は輝度に応じたレプリカの粗さを示している。図18(a)〜(e)、図19によれば、最大高さRy3.2〜6.3μmまでは表面が粗くなるにしたがって受光範囲の長さが横方向に延びる。しかし、さらに最大高さRy12.5μm程度まで表面が粗くなった場合には受光範囲の長さが短くなって濃度物体画素数が減少していることが分かる。このような現象は、濃度物体画素数が加工表面の粗さばかりでなく、溝の間隔や溝表面の形状の影響を受けて変化することによって起こるものと考えられる。
18 (a), (b), (c), (d), and (e) are all processing method data for hand-finishing file processing. Hand-finished file processing is a surface processing method by manual file.
FIG. 19 is a diagram showing grinding roughness determination data based on the machining method data shown in FIGS. The vertical axis of the graph represents the number of density object pixels having a luminance of 200 or more, and the horizontal axis represents the roughness of the replica according to the luminance. According to FIGS. 18A to 18E and FIG. 19, the length of the light receiving range extends in the lateral direction as the surface becomes rough up to the maximum height Ry of 3.2 to 6.3 μm. However, it can be seen that when the surface is further roughened to the maximum height Ry of about 12.5 μm, the length of the light receiving range is shortened and the number of density object pixels is reduced. Such a phenomenon is considered to occur when the number of density object pixels changes not only due to the roughness of the processed surface but also due to the influence of the groove interval and the groove surface shape.

図20(a)、(b)、(c)、(d)、(e)は、いずれも形削り加工の加工方法データである。形削り加工とは、工具の直線切削運動と工作物の直線送り運動とを組み合わせて面を削る加工方法をいう。また、図21は、図20(a)〜(e)に示した加工方法データに基づく形削り加工の粗さ判定データを示した図である。グラフの縦軸は、輝度が200以上の濃度物体画素数であって、横軸は輝度に応じたレプリカの粗さを示している。
図20(a)〜(e)、図21によれば、最大高さRy12.5μmを境にして濃度物体画素数が増加から減少の傾向に変化する。このような現象は、受光範囲は大きくなっているものの、200以上の輝度を持つ光がレプリカから出射されなくなることによるものと考える。
20 (a), (b), (c), (d), and (e) are all machining method data for shaping. Shape machining refers to a machining method in which a surface is cut by combining a linear cutting motion of a tool and a linear feed motion of a workpiece. Further, FIG. 21 is a diagram showing roughness determination data for the shaping process based on the machining method data shown in FIGS. The vertical axis of the graph represents the number of density object pixels having a luminance of 200 or more, and the horizontal axis represents the roughness of the replica according to the luminance.
According to FIGS. 20A to 20E and FIG. 21, the number of density object pixels changes from increasing to decreasing with the maximum height Ry of 12.5 μm as a boundary. Such a phenomenon is considered to be due to the fact that light having a luminance of 200 or more is not emitted from the replica although the light receiving range is increased.

以上述べた加工法データ及び粗さ判定データを備えた実施形態1の加工表面評価装置は、測定対象となるレプリカが、ラップ加工、手仕上げペーパ、手仕上げやすり、放電加工、精密鋳造、研削、形削りの加工方法のいずれのものであるかを判定することができる。さらに、判定された加工方法に該当する粗さ判定データに受光範囲を対照してレプリカの反映面104aの粗さを計測することができる。   In the processing surface evaluation apparatus of Embodiment 1 provided with the processing method data and roughness determination data described above, the replica to be measured is lapping, hand-finished paper, hand-finishing file, electric discharge machining, precision casting, grinding, It can be determined which of the shaping methods is used. Furthermore, the roughness of the reflecting surface 104a of the replica can be measured by comparing the light receiving range with the roughness determination data corresponding to the determined processing method.

以上述べた実施形態1の加工表面評価装置は、反映面の背面から略垂直に光を照射するので、光源403の設置角度や光学系の組み付けに要求される充分な精度を比較的容易に得ることができる。
また、実施形態1の加工表面評価装置は、レプリカを透過した透過光が広がった範囲に基づいて加工表面の粗さを判定し、さらに範囲の形状に基づいて加工表面の凹凸形状を自動的に判定することができる。このため、測定対象の反射率や表面状態の制限を受けることがなく、しかも比較的短時間のうちに非接触で加工された部材表面の状態を評価することができる。
Since the processing surface evaluation apparatus according to the first embodiment described above irradiates light substantially perpendicularly from the back surface of the reflection surface, it is relatively easy to obtain sufficient accuracy required for the installation angle of the light source 403 and the assembly of the optical system. be able to.
Further, the processing surface evaluation apparatus according to the first embodiment determines the roughness of the processing surface based on the range in which the transmitted light transmitted through the replica spreads, and automatically determines the uneven shape of the processing surface based on the shape of the range. Can be determined. For this reason, it is possible to evaluate the state of the surface of the member processed in a non-contact manner within a relatively short time without being limited by the reflectance and the surface state of the measurement target.

さらに、実施形態1の加工表面評価装置は、以上述べた構成に限定されるものではない。すなわち、実施形態1では、図7等に示したグラフにあって、200以上の輝度を持つ濃度物体画素数をカウントするものとしている。しかし、濃度物体画素数としてカウントする際の輝度のしきい値は、200以上に限定されるものでなく、任意の値であってよい。   Furthermore, the machined surface evaluation apparatus of Embodiment 1 is not limited to the configuration described above. That is, in the first embodiment, the number of density object pixels having a luminance of 200 or more is counted in the graph shown in FIG. However, the threshold value of luminance when counting as the number of density object pixels is not limited to 200 or more, and may be an arbitrary value.

また、本実施形態では、加工表面評価装置が光源403を反映面104a上の1点に照射して解析画像を取得するものとしたが、光源403を反映面104aで走査する手段を加工表面評価装置に設け、反映面104aにおける直線上の粗さを測定することも可能である。
さらに、実施形態1の加工表面評価装置は、本実施形態1で例示した加工方法についての加工方法情報だけを保存しておくものに限定されるものでなく、他のどのような加工方法の加工方法情報を保存しておくものであってもよい。さらに、同一の加工方法についても、治具や加工の条件ごとに加工情報や粗さ情報を加工表面評価装置に保存しておき、計測結果と対照することによって加工表面の粗さをより正確に計測することができる。
In the present embodiment, the processing surface evaluation apparatus irradiates one point on the reflection surface 104a with the light source 403 to acquire an analysis image. However, the means for scanning the light source 403 with the reflection surface 104a is a processing surface evaluation. It is also possible to measure the straight line roughness on the reflecting surface 104a provided in the apparatus.
Furthermore, the processing surface evaluation apparatus according to the first embodiment is not limited to the one that stores only the processing method information about the processing method exemplified in the first embodiment, and processing by any other processing method is possible. The method information may be stored. Furthermore, even for the same machining method, machining information and roughness information are stored in the machining surface evaluation device for each jig and machining condition, and the roughness of the machining surface is more accurately compared with the measurement results. It can be measured.

また、実施形態1では、反映面104bが平滑な板状のレプリカを採用しているが、実施形態1の加工表面評価装置に適用できるレプリカは、このようなものに限定されるものではない。例えば、板状であって反映面104a、背面104bが共に表面に凹凸を有するレプリカを計測することもできる。このような場合、図3(c)に示すように、反映面104a、背面104bの両方の凹凸を反映した解析画像を得ることが可能である。   In the first embodiment, a plate-like replica having a smooth reflecting surface 104b is used. However, the replica that can be applied to the machined surface evaluation apparatus of the first embodiment is not limited to such a replica. For example, it is possible to measure a replica that is plate-shaped and both the reflecting surface 104a and the back surface 104b have irregularities on the surface. In such a case, as shown in FIG. 3C, it is possible to obtain an analysis image reflecting the unevenness of both the reflection surface 104a and the back surface 104b.

また、実施形態1は、レプリカの形状を板状に限定するものでなく、反映面以外の部位における散乱等が反映面を透過する透過光に影響しない形状であればどのような形状であってもよい。
さらに、実施形態1では、加工表面を転写して得られる面を反映面にしたレプリカを採用している。しかし、実施形態1はこのような構成に限定されるものではなく、転写して得た面をさらに転写した面を反映面としたレプリカを使ってもよい。このようなレプリカを採用した場合、加工表面の凹凸の左右・上下の関係をも正確に再現した反映面を使って加工表面を評価することができる。
In the first embodiment, the shape of the replica is not limited to a plate shape, and any shape may be used as long as scattering at a portion other than the reflecting surface does not affect the transmitted light that passes through the reflecting surface. Also good.
Furthermore, in the first embodiment, a replica is used in which a surface obtained by transferring the processed surface is a reflecting surface. However, the first embodiment is not limited to such a configuration, and a replica may be used in which a surface obtained by transferring the surface is further transferred. When such a replica is employed, the processed surface can be evaluated using a reflecting surface that accurately reproduces the left / right / up / down relationship of the unevenness of the processed surface.

(実施形態2)
次に、本発明の実施形態2について説明する。本発明の加工表面評価装置は、加工表面形状から加工方法を特定することなく、直接加工表面の形状及び粗さを判定するものである。このような実施形態2の加工表面評価装置は、例えば、金属表面の加工工程や検査工程において加工表面の状態を評価することに使用すること等に適している。
(Embodiment 2)
Next, Embodiment 2 of the present invention will be described. The machined surface evaluation apparatus of the present invention determines the shape and roughness of the machined surface directly without specifying the machining method from the machined surface shape. Such a machined surface evaluation apparatus according to Embodiment 2 is suitable for use in, for example, evaluating the state of a machined surface in a metal surface machining process or inspection process.

図22は、解析画像から加工表面の形状及び粗さを判定する加工表面評価装置を説明するための図である。
図22に示した加工表面評価装置は、評価すべき工程で加工された加工表面のレプリカを使って得られた解析画像データ2203を有している。本実施形態では、粗さの異なる加工表面を使って反映面の粗さが異なる複数のレプリカを作成し、各レプリカについて解析画像データを保存しておくものとする。このため、解析画像データ2203は、レプリカの粗さが異なる例えば7つの解析画像データ2203a〜2203gを有している。なお、図6等に示したように、解析画像データ2203a〜2203gは、解析画像と、解析画像に対応するレプリカ反映面の粗さとを含んでいる。
FIG. 22 is a diagram for explaining a machining surface evaluation apparatus that determines the shape and roughness of a machining surface from an analysis image.
The machined surface evaluation apparatus shown in FIG. 22 has analysis image data 2203 obtained using a replica of the machined surface machined in the process to be evaluated. In this embodiment, it is assumed that a plurality of replicas having different reflection surface roughness are created using processed surfaces having different roughnesses, and analysis image data is stored for each replica. For this reason, the analysis image data 2203 includes, for example, seven analysis image data 2203a to 2203g having different replica roughnesses. Note that, as illustrated in FIG. 6 and the like, the analysis image data 2203a to 2203g includes the analysis image and the roughness of the replica reflecting surface corresponding to the analysis image.

また、図22に示した加工表面評価装置は、解析画像データ2203が示す透過光が広がった範囲の形状に基づいて加工表面の凹凸の形状を判定する表面形状判定部2201、受光範囲に基づいて加工表面の粗さを判定する粗さ判定部2202を備えている。なお、図22において、図5に示した構成と同様の構成については同様の符号を付し、説明を一部略すものとする。   Further, the processing surface evaluation apparatus shown in FIG. 22 is based on the surface shape determination unit 2201 that determines the shape of the unevenness of the processing surface based on the shape of the range in which the transmitted light indicated by the analysis image data 2203 spread, A roughness determination unit 2202 for determining the roughness of the processed surface is provided. In FIG. 22, the same components as those shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is partially omitted.

範囲・形状判定部501は、画像データdpから受光範囲を特定し、範囲の大きさと形状とを判定する。受光範囲の形状は、表面形状判定部2201に送られ、範囲の大きさは粗さ判定部2201に送られる。表面形状判定部2201は、範囲・形状判定部501によって判定された形状と、解析画像データ2203a〜2203gが示す受光範囲の形状とを対照し、一致するものを特定する。   The range / shape determining unit 501 identifies a light receiving range from the image data dp, and determines the size and shape of the range. The shape of the light receiving range is sent to the surface shape determination unit 2201, and the size of the range is sent to the roughness determination unit 2201. The surface shape determination unit 2201 compares the shape determined by the range / shape determination unit 501 with the shape of the light receiving range indicated by the analysis image data 2203a to 2203g, and specifies a matching one.

また、本実施形態では、範囲・形状判定部501に受光範囲の形状と対応する溝発生、概ね平滑といった情報を持たせることも可能である。このような情報としては、例えば、特定された形状が略円とみなせる場合には平滑、あるいは形状を楕円とみなした場合の長径と短径との比がしきい値以上であった場合には縦溝発生等が考えられる。このように構成した場合、範囲・形状判定部501が、縦方向の溝が発生しているといった情報を、表示制御部504を介してディスプレイ109aに表示してもよい。   In the present embodiment, the range / shape determining unit 501 can also have information such as the generation of grooves corresponding to the shape of the light receiving range and the smoothness. As such information, for example, when the specified shape can be regarded as a substantially circle, it is smooth, or when the ratio of the major axis to the minor axis when the shape is regarded as an ellipse is equal to or greater than a threshold value. The generation of vertical grooves can be considered. In such a configuration, the range / shape determining unit 501 may display information such as the occurrence of a vertical groove on the display 109a via the display control unit 504.

粗さ判定部2202は、範囲・形状判定部501が判定した受光範囲と、解析画像データ2203a〜2203gが示す受光範囲とを対照し、一致するものを特定する。そして、特定された解析画像データに対応する粗さを、表示制御部504を介してディスプレイ109aに表示する。
さらに、本実施形態では、範囲・形状判定部501が受光範囲の形状と一致する解析画像データの候補を複数抽出し、抽出された解析画像データを粗さ判定部2202に通知する。そして、粗さ判定部2202が、通知された解析画像データのうちから受光範囲が一致するものを特定するようにしてもよい。このように構成した場合、より正確に計測によって得られた画像データdpと解析画像データとの一致を判定することができる。
The roughness determination unit 2202 compares the light reception range determined by the range / shape determination unit 501 with the light reception ranges indicated by the analysis image data 2203a to 2203g, and specifies a matching one. Then, the roughness corresponding to the specified analysis image data is displayed on the display 109 a via the display control unit 504.
Furthermore, in this embodiment, the range / shape determination unit 501 extracts a plurality of analysis image data candidates that match the shape of the light receiving range, and notifies the roughness determination unit 2202 of the extracted analysis image data. Then, the roughness determination unit 2202 may identify the received analysis image data that matches the light receiving range. When configured in this manner, it is possible to determine the coincidence between the image data dp obtained by measurement and the analysis image data more accurately.

以上述べた実施形態2によれば、加工された表面に溝が発生したこと、あるいは発生した溝の方向、さらには溝の発生の度合い等を評価することができる。このような実施形態2の加工表面評価装置は、加工方法が既知の加工工程において、加工の条件出しや治具の調整をすることに適している。
また、実施形態2の加工表面評価装置は、このような構成に限定されるものではない。すなわち、実施形態2の加工表面評価装置は、例えば、検査工程等で加工表面が合格とみなせる円滑性を有しているか否かだけを判別する場合、解析画像データ2203に検査工程で合格と判定される表面のデータ(ベストデータ)だけを保存しておく。
According to the second embodiment described above, it is possible to evaluate the generation of grooves on the processed surface, the direction of the generated grooves, the degree of generation of the grooves, and the like. Such a machined surface evaluation apparatus according to Embodiment 2 is suitable for determining machining conditions and adjusting jigs in a machining process with a known machining method.
Moreover, the processing surface evaluation apparatus of Embodiment 2 is not limited to such a configuration. That is, the processing surface evaluation apparatus of the second embodiment determines that the analysis image data 2203 is acceptable in the inspection process, for example, when determining only whether the processing surface has smoothness that can be regarded as acceptable in the inspection process or the like. Save only the surface data (best data).

このとき、表面形状判定部2201及び粗さ判定部2202は、範囲・形状判定部501によって判定された範囲及び範囲の形状とベストデータとをパターンマッチング等の方法によってマッチングする。そして、対象の結果、受光範囲の規模と形状とが共に一致するとみなせる場合にだけ検査の基準に合格したことを示すメッセージをディスプレイ109aに表示するよう構成することもできる。
このような加工表面評価装置によれば、加工表面が所定の加工品質を満たしているか否かをより短時間のうちに判断することができる。このため、検査工程において高い作業効率を得ることができる加工表面評価装置を構成することができる。
At this time, the surface shape determination unit 2201 and the roughness determination unit 2202 match the range and the shape of the range determined by the range / shape determination unit 501 with the best data by a method such as pattern matching. A message indicating that the inspection standard is passed can be displayed on the display 109a only when it can be considered that the size and the shape of the light receiving range coincide with each other as a result of the object.
According to such a machined surface evaluation apparatus, it can be determined in a shorter time whether or not the machined surface satisfies a predetermined machining quality. For this reason, the processing surface evaluation apparatus which can obtain high working efficiency in an inspection process can be constituted.

本発明の実施形態1の加工表面評価装置の基本的な構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the fundamental structure of the processing surface evaluation apparatus of Embodiment 1 of this invention. 図1に示した構成において起こる現象を示した図である。It is the figure which showed the phenomenon which occurs in the structure shown in FIG. 図1に示したスクリーン上で透過光が結像した像をデジタルカメラによって撮影したものである。The image formed by the transmitted light on the screen shown in FIG. 1 is taken by a digital camera. 本発明の一実施形態の加工表面評価装置の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the processing surface evaluation apparatus of one Embodiment of this invention. 本発明の実施形態1に必要なPCの構成の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the structure of PC required for Embodiment 1 of this invention. 本実施形態の加工表面評価装置のラップ加工の加工方法データとなる解析画像である。It is an analysis image used as the processing method data of the lapping process of the processing surface evaluation apparatus of this embodiment. 図6に示した加工方法データに基づく粗さ判定データである。It is roughness determination data based on the processing method data shown in FIG. 最大高さRy0.2μmの加工表面と、この加工表面を基にして作成されたレプリカの本実施形態の加工表面評価装置による評価結果を示した図である。It is the figure which showed the evaluation result by the processing surface evaluation apparatus of this embodiment of the processing surface of maximum height Ry0.2micrometer, and the replica produced based on this processing surface. 最大高さRy0.8μmの加工表面と、この加工表面を基にして作成されたレプリカの本実施形態の加工表面評価装置による評価結果を示した図である。It is the figure which showed the evaluation result by the processing surface evaluation apparatus of this embodiment of the processing surface of maximum height Ry0.8micrometer, and the replica produced based on this processing surface. 本発明の一実施形態の加工表面評価装置で手仕上げペーパの加工方法データとなる解析画像である。It is an analysis image used as the processing method data of hand-finished paper in the processing surface evaluation apparatus of one embodiment of the present invention. 図10に示した加工方法データに基づく粗さ判定データである。It is roughness determination data based on the processing method data shown in FIG. 本発明の一実施形態の加工表面評価装置で放電加工の加工方法データとなる解析画像である。It is an analysis image used as processing method data of electric discharge machining with the processing surface evaluation device of one embodiment of the present invention. 図12に示した加工方法データに基づく粗さ判定データである。It is roughness determination data based on the processing method data shown in FIG. 本発明の一実施形態の加工表面評価装置で精密鋳造の加工方法データとなる解析画像である。It is an analysis image used as the processing method data of precision casting with the processing surface evaluation apparatus of one Embodiment of this invention. 図14に示した加工方法データに基づく粗さ判定データである。It is roughness determination data based on the processing method data shown in FIG. 本発明の一実施形態の加工表面評価装置で研削の加工方法データとなる解析画像である。It is an analysis image used as the processing method data of grinding with the processing surface evaluation apparatus of one embodiment of the present invention. 図16に示した加工方法データに基づく粗さ判定データである。It is roughness determination data based on the processing method data shown in FIG. 本発明の一実施形態の加工表面評価装置で手仕上げヤスリの加工方法データとなる解析画像である。It is an analysis image used as the processing method data of the hand-finishing file with the processing surface evaluation apparatus of one Embodiment of this invention. 図18に示した加工方法データに基づく粗さ判定データである。It is roughness determination data based on the processing method data shown in FIG. 本発明の一実施形態の加工表面評価装置で形削りの加工方法データとなる解析画像である。It is the analysis image used as the processing method data of shaping with the processing surface evaluation apparatus of one Embodiment of this invention. 図20に示した加工方法データに基づく粗さ判定データである。It is roughness determination data based on the processing method data shown in FIG. 本発明の実施形態2に必要なPCの構成の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the structure of PC required for Embodiment 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

101 デジタルカメラ、103 レーザ、104 レプリカ、104a 反映面
104b 背面、105 スクリーン、108 マイクロスコープ、108a 受光面
109 PC、109a ディスプレイ、403 光源
501 範囲・形状判定部、502 加工方法判定部、503 粗さ判定部
504 表示制御部、505 加工方法データ、506,2202 粗さ判定データ
2201 表面形状判定部、2203 解析画像データ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Digital camera, 103 Laser, 104 Replica, 104a Reflecting surface 104b Back surface, 105 Screen, 108 Microscope, 108a Light-receiving surface 109 PC, 109a Display, 403 Light source 501 Range / shape determination unit, 502 Processing method determination unit, 503 Roughness Determination unit 504 Display control unit, 505 Processing method data, 506, 2202 Roughness determination data 2201 Surface shape determination unit, 2203 Analysis image data

Claims (8)

評価対象となる物体の加工表面の状態を反映する反映面を有する略透明な試料部材を使用し、加工表面の状態を評価する加工表面評価装置であって、
前記試料部材に対し、反映面とは反対の面にあたる背面から反映面に向けて略垂直に光を照射する光照射手段と、
前記光照射手段によって照射され、前記試料部材を透過した透過光を受光面で受光する受光手段と、
前記受光手段の受光面において透過光が広がった範囲のうちの所定の強度以上の強度を持った透過光の範囲に基づいて加工表面の粗さを判定する粗さ判定手段と、
を備えることを特徴とする加工表面評価装置。
Using a substantially transparent sample member having a reflecting surface that reflects the state of the processing surface of the object to be evaluated, a processing surface evaluation device for evaluating the state of the processing surface,
A light irradiating means for irradiating light substantially perpendicularly from the back surface corresponding to the surface opposite to the reflecting surface to the reflecting surface;
A light receiving means for receiving the transmitted light irradiated by the light irradiating means and transmitted through the sample member at a light receiving surface;
Roughness determining means for determining the roughness of the processed surface based on a range of transmitted light having a strength equal to or higher than a predetermined intensity in a range where transmitted light spreads on the light receiving surface of the light receiving means;
A machined surface evaluation apparatus comprising:
評価対象となる物体の加工表面の状態を反映する反映面を有する略透明な試料部材を使用し、加工表面の状態を評価する加工表面評価装置であって、
前記試料部材に対し、反映面とは反対の面にあたる背面から反映面に向けて略垂直に光を照射する光照射手段と、
前記光照射手段によって照射され、前記試料部材を透過した透過光を受光面で受光する受光手段と、
前記受光手段の受光面において透過光が広がった範囲の形状に基づいて加工表面の凹凸の形状を判定する表面形状判定手段と、
を備えることを特徴とする加工表面評価装置。
Using a substantially transparent sample member having a reflecting surface that reflects the state of the processing surface of the object to be evaluated, a processing surface evaluation device for evaluating the state of the processing surface,
A light irradiating means for irradiating light substantially perpendicularly from the back surface corresponding to the surface opposite to the reflecting surface to the reflecting surface;
A light receiving means for receiving the transmitted light irradiated by the light irradiating means and transmitted through the sample member at a light receiving surface;
Surface shape determination means for determining the shape of the irregularities on the processing surface based on the shape of the range in which transmitted light spreads on the light receiving surface of the light receiving means;
A machined surface evaluation apparatus comprising:
前記受光手段の受光面において透過光が広がった範囲の形状と加工方法とを対応付けて示す加工方法情報を予め有し、表面形状判定手段は、前記受光手段の受光面において透過光が広がった範囲の形状と前記加工方法情報とを対照して前記加工表面を加工した加工方法を判定する加工方法判定手段を備えることを特徴とする請求項2に記載の加工表面評価装置。   Preliminarily having processing method information indicating the shape of the range in which the transmitted light spreads on the light receiving surface of the light receiving means and the processing method, the surface shape determining means has the transmitted light spread on the light receiving surface of the light receiving means. The processing surface evaluation apparatus according to claim 2, further comprising processing method determination means for determining a processing method for processing the processing surface by comparing a shape of a range with the processing method information. 前記受光手段の受光面において透過光が広がった範囲と粗さとを対応付ける粗さ情報を予め有し、前記受光手段の受光面において透過光が広がった範囲を前記粗さ情報に対照して加工表面の粗さを判定する粗さ判定手段を備えることを特徴とする請求項2または3に記載の加工表面評価装置。   Roughness information that correlates the range in which the transmitted light spreads on the light receiving surface of the light receiving unit with roughness is previously stored, and the range in which the transmitted light spreads on the light receiving surface of the light receiving unit is compared with the roughness information. The processing surface evaluation apparatus according to claim 2, further comprising a roughness determination unit that determines the roughness of the machining surface. 前記粗さ情報が、前記受光手段の受光面において透過光が広がった範囲と粗さとを加工方法ごとに対応付ける情報であって、前記粗さ判定手段は、前記加工方法判定手段によって判定された加工方法に該当する粗さ情報に、前記受光手段の受光面において透過光が広がった範囲を対照して加工表面の粗さを判定することを特徴とする請求項4に記載の加工表面評価装置。   The roughness information is information for associating the range in which transmitted light spreads on the light receiving surface of the light receiving unit with the roughness for each processing method, and the roughness determining unit is the processing determined by the processing method determining unit The machined surface evaluation apparatus according to claim 4, wherein the roughness of the machined surface is determined by comparing the roughness information corresponding to the method with a range in which transmitted light spreads on the light receiving surface of the light receiving unit. 前記粗さ情報は、前記受光手段の受光面において透過光が広がった範囲のうち所定の値以上の強度を持つ透過光が広がった範囲と加工表面の粗さとを対応付けて示し、前記粗さ判定手段は、前記受光手段の受光面において前記所定の値以上の強度を持つ透過光が広がった範囲を粗さ情報に対照して加工表面の粗さを判定することを特徴とする請求項4または5に記載の加工表面評価装置。   The roughness information indicates a range in which transmitted light having an intensity equal to or greater than a predetermined value in a range in which transmitted light spreads on a light receiving surface of the light receiving unit and a roughness of a processing surface in association with each other. The determination means determines the roughness of the processed surface against the roughness information in a range in which transmitted light having an intensity of the predetermined value or more spreads on the light receiving surface of the light receiving means. Or the processing surface evaluation apparatus according to 5; 前記光照射手段は、照射光の前記反映面における強度分布が略均一なスポット光を照射することを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の加工表面評価装置。   7. The machined surface evaluation apparatus according to claim 1, wherein the light irradiation unit irradiates a spot light having a substantially uniform intensity distribution on the reflection surface of the irradiation light. 前記試料部材は、加工表面を転写して得られる面、または加工表面を転写して得られる面をさらに転写して得られる面を反映面とするレプリカであることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の加工表面評価装置。   The sample member is a replica reflecting a surface obtained by transferring a processed surface or a surface obtained by further transferring a surface obtained by transferring a processed surface. The machined surface evaluation apparatus according to claim 1.
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