JP2007147351A - Flatness measuring device and method - Google Patents

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誠司 荻原
Tetsuki Suzuki
哲樹 鈴木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flatness measuring device and a flatness measuring method capable of measuring each flatness in a plurality of directions of a measuring object member which is a measuring object with a simple constitution. <P>SOLUTION: A circular pattern is irradiated onto a measuring object belt 12, and a projection pattern projected onto the measuring object belt 12 is imaged, to thereby acquire image data of the projection pattern, and the flatness in an optional direction is determined, based on a strain amount in the radius direction of the projection pattern included in an image of the acquired image data to a circular reference pattern. Consequently, each flatness in a plurality of directions of the measuring object belt 12 can be determined easily with a simple constitution by one-time measurement. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、平面度測定装置及び平面度測定方法に係り、特に、電子写真複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの複合機等の電子写真方式を用いる画像形成装置や、各種装置に搭載される中間転写ベルトや搬送ベルト等のシート状のベルトを測定対象とする平面度測定装置及び平面度の測定方法に関する。   The present invention relates to a flatness measuring apparatus and a flatness measuring method, and in particular, is mounted on an image forming apparatus using an electrophotographic method such as an electrophotographic copying machine, a printer, a facsimile, and a composite machine thereof, and various apparatuses. The present invention relates to a flatness measuring apparatus and a flatness measuring method that use a sheet-like belt such as an intermediate transfer belt or a conveyance belt as a measurement target.

電子写真方式を利用した画像形成装置等の各種装置には、搬送部材として用いられる搬送ベルトや、像担持体上に形成されたトナー像が転写される転写ベルト等の各種ベルトが搭載されている。   Various apparatuses such as an image forming apparatus using an electrophotographic system are equipped with various belts such as a conveyance belt used as a conveyance member and a transfer belt onto which a toner image formed on an image carrier is transferred. .

これらの装置において用いられるベルトには、高い平面度が要求される場合があり、ベルト表面の平面度合いを評価する様々な装置が知られている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。   Belts used in these devices may require high flatness, and various devices for evaluating the flatness of the belt surface are known (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

特許文献1の技術によれば、被検査面に明暗のストライプ状の明暗パターンを映し出し、被検査面を撮像して得られた明暗パターンの明暗境界領域の幅のばらつき度合いから、被検査面の平滑性の度合いを評価している。しかし、特許文献3の技術では、平滑性の度合いを評価することは出来るものの、平面度を数値として測定することは困難であった。また、明暗パターンの幅方向のばらつきのみを評価するため、複数方向の平滑性の度合いを評価することは困難であった。   According to the technique of Patent Document 1, a light and dark stripe-like light and dark pattern is projected on the surface to be inspected, and the degree of variation in the width of the light and dark boundary region of the light and dark pattern obtained by imaging the surface to be inspected is determined. The degree of smoothness is evaluated. However, with the technique of Patent Document 3, although the degree of smoothness can be evaluated, it has been difficult to measure flatness as a numerical value. Further, since only the variation in the width direction of the light / dark pattern is evaluated, it is difficult to evaluate the degree of smoothness in a plurality of directions.

また、平面度の判別に適用可能な技術として、特許文献2では、測定対象物としてのペリクルに直線形状でなる光ビームを照射し、この直線形状でなる光ビームがペリクルに反射して生じる反射光を受光して、受光した反射光による光ビームの形状に歪みが生じているか否かを判別することにより、ペリクル表面が平面か否かを判別している。しかし、特許文献2の技術においても、測定対象物としてのペリクル表面が平面であるか否かを判別することは出来るものの、平面度を測定するには到っていなかった。また、光ビームは直線形状であることから、複数方向の平面度を評価することは困難であった。   Further, as a technique applicable to the determination of flatness, in Patent Document 2, a pellicle as a measurement object is irradiated with a light beam having a linear shape, and the light beam having a linear shape is reflected by the pellicle and is generated. By receiving light and determining whether or not the shape of the light beam caused by the received reflected light is distorted, it is determined whether or not the pellicle surface is flat. However, even in the technique of Patent Document 2, it is possible to determine whether or not the surface of the pellicle as a measurement object is a flat surface, but it has not yet been possible to measure the flatness. Further, since the light beam has a linear shape, it is difficult to evaluate the flatness in a plurality of directions.

測定対象部材の平面度を測定する測定装置及び測定方法として、特許文献3及び特許文献4の技術では、一対の軸によって張架された中間転写体について、軸方向にレーザ変位計を移動させたときの中間転写体表面の変位量の最大値と最小値の差分を平面度として算出している。   As a measuring device and a measuring method for measuring the flatness of a measurement target member, in the techniques of Patent Document 3 and Patent Document 4, a laser displacement meter is moved in the axial direction with respect to an intermediate transfer member stretched by a pair of shafts. The difference between the maximum value and the minimum value of the displacement amount on the surface of the intermediate transfer member is calculated as flatness.

ここで、電子写真方式を利用した画像形成装置の各種装置に搭載される各種ベルトには、ベルト表面の幅方向のみ、または周方向のみではなく、ベルト表面全面の平面度が良好であることが求められる。しかし、特許文献3及び特許文献4の技術では、ベルト幅方向の平面度を測定するため、複数方向における平面度を一度の測定で測定することは困難であった。   Here, various belts mounted on various apparatuses of an image forming apparatus using an electrophotographic method have good flatness on the entire belt surface, not only in the width direction or the circumferential direction of the belt surface. Desired. However, in the techniques of Patent Document 3 and Patent Document 4, since the flatness in the belt width direction is measured, it is difficult to measure the flatness in a plurality of directions at a time.

特許文献5の技術では、測定対象物としてのミラーに略垂直に光ビームを入射する光源と、ミラーにより反射した反射ビームを受光し反射ビームスポットの位置ずれを検出する光センサと、の一対からなる投受部を、ミラーと平行な面上に複数配置して、各投受光部の光センサにおける反射ビームスポットの位置ずれを検出することによって、ミラーの平面度を測定している。特許文献5の技術によれば、複数の投受部による検知結果に基づいてミラー表面上の複数方向の平面度を算出することが可能である。
特開平9―126744号公報 特開平10―38814号公報 特開2002―148899号公報 特開2004―181731号公報 特開平5―40027号公報
In the technique of Patent Document 5, a pair of a light source that enters a light beam substantially perpendicularly to a mirror as a measurement object and an optical sensor that receives a reflected beam reflected by the mirror and detects a positional deviation of the reflected beam spot A plurality of projecting / receiving units are arranged on a plane parallel to the mirror, and the flatness of the mirror is measured by detecting the positional deviation of the reflected beam spot in the optical sensor of each projecting / receiving unit. According to the technique of Patent Document 5, it is possible to calculate flatness in a plurality of directions on the mirror surface based on detection results by a plurality of projecting and receiving units.
JP-A-9-126744 JP 10-38814 A JP 2002-148899 A JP 2004-181731 A Japanese Patent Laid-Open No. 5-40027

しかしながら、特許文献5の技術では、測定対象部材が鏡面を有する構成以外である場合に適用することは困難であると共に、測定対象部材全面または測定対象部材全面における所定方向の平面度を測定するには、複数の光源と光センサとを測定対象部材の全面に渡って設ける必要があり、装置構成が複雑になるという問題があった。   However, the technique of Patent Document 5 is difficult to apply when the measurement target member has a configuration other than a mirror surface, and measures the flatness in a predetermined direction on the entire measurement target member or the entire measurement target member. However, it is necessary to provide a plurality of light sources and optical sensors over the entire surface of the measurement target member, which causes a problem that the apparatus configuration is complicated.

本発明は、上記事実を考慮してなされたものであり、測定対象となる測定対象部材の複数方向の平面度を、簡易な構成で測定可能な平面度測定装置及び平面度測定方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of the above facts, and provides a flatness measuring apparatus and a flatness measuring method capable of measuring the flatness in a plurality of directions of a measurement target member to be measured with a simple configuration. For the purpose.

上記目的を達成するために、本発明の平面度測定装置は、円形状のパターンを測定対象部材表面に投影する投影手段と、撮像によって、前記測定対象部材上に投影された投影パターンを示す画像データを取得する撮像手段と、前記円形状のパターンに相似する予め定められた基準パターンに対する、前記撮像手段によって取得された画像データの投影パターンの半径方向の歪み量を、円周方向に所定間隔で算出する歪量算出手段と、前記歪量算出手段によって算出された歪み量の、互いに相反する方向の歪み量の最大値と最小値との差の絶対値に基づいて、該互いに相反する方向に対応する前記測定対象部材の方向の平面度を算出する平面度算出手段と、を備えている。   In order to achieve the above object, the flatness measuring apparatus of the present invention includes a projection unit that projects a circular pattern onto the surface of the measurement target member, and an image that indicates the projection pattern projected on the measurement target member by imaging. The amount of distortion in the radial direction of the projection pattern of the image data acquired by the imaging unit with respect to a predetermined reference pattern similar to the circular pattern and the imaging unit for acquiring data is set at a predetermined interval in the circumferential direction. Based on the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the strain amount in the directions opposite to each other, of the strain amount calculated by the strain amount calculating means Flatness calculation means for calculating the flatness in the direction of the measurement target member corresponding to the above.

本発明の平面度測定装置の投影手段は、円形状のパターンを測定対象部材表面に投影する。ここで、「円形状」とは、一定点(中心)から等距離にある点の軌跡によって示される形状を示している。
このパターンが投影された測定対象部材の領域の平面度がゼロである場合には、測定対象部材上には、円形状の投影パターンが投影されるが、平面度がゼロではない場合には、測定対象部材上には、円形状ではなく楕円形状等の歪んだ形状の投影パターンが投影される。撮像手段の撮像によって、測定対象部材上に投影された投影パターンを示す画像データが取得されると、歪量算出手段は、正円計上のパターンに相似する予め定められた基準パターンに対する、撮像手段によって取得された画像データの投影パターンの半径方向の歪み量を、円周方向に所定間隔で算出する。平面度算出手段は、歪量算出手段によって算出された歪み量の、投影パターンの重心を中心にして互いに相反する方向の歪み量の最大値と最小値との差の絶対値に基づいて、投影パターンの互いに相反する方向に対応する、測定対象部材の方向の平面度を算出する。
The projection means of the flatness measuring apparatus of the present invention projects a circular pattern onto the surface of the measurement target member. Here, the “circular shape” indicates a shape indicated by a locus of points equidistant from a certain point (center).
When the flatness of the region of the measurement target member on which this pattern is projected is zero, a circular projection pattern is projected on the measurement target member, but when the flatness is not zero, A projection pattern having a distorted shape such as an elliptical shape instead of a circular shape is projected on the measurement target member. When the image data indicating the projection pattern projected on the measurement target member is acquired by imaging by the imaging unit, the distortion amount calculating unit is configured to capture the predetermined reference pattern similar to the perfect circle pattern. The amount of distortion in the radial direction of the projection pattern of the image data acquired by the above is calculated at predetermined intervals in the circumferential direction. The flatness calculating unit projects the distortion amount calculated by the distortion amount calculating unit based on the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the distortion amount in directions opposite to each other about the center of gravity of the projection pattern. The flatness of the direction of the member to be measured corresponding to the opposite directions of the pattern is calculated.

このように、円形状のパターンを測定対象部材表面に投影し、測定対象部材に投影された投影パターンを撮像することによって得られた画像データの投影パターンの、円形状の基準パターンに対する半径方向の歪み量を、円周方向に所定間隔で算出し、算出した歪み量の内の、投影パターンの重心を中心にして互いに相反する方向の歪み量の最大値と最小値との差の絶対値に基づいて、該相反する方向に対応する、測定対象部材上の方向の平面度を算出するので、測定対象部材上の複数の方向の平面度を、簡易な構成で容易に算出することができる。   As described above, the projection pattern of the image data obtained by projecting the circular pattern onto the surface of the measurement target member and imaging the projection pattern projected onto the measurement target member in the radial direction with respect to the circular reference pattern. The amount of distortion is calculated at predetermined intervals in the circumferential direction, and the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the amount of distortion in the opposite directions centered on the center of gravity of the projection pattern is calculated. Based on this, since the flatness of the direction on the measurement target member corresponding to the opposite direction is calculated, the flatness of the plurality of directions on the measurement target member can be easily calculated with a simple configuration.

平面度算出手段は、互いに相反する方向の歪み量の最大値と最小値との差の絶対値を、測定対象部材上の投影パターンにおける実測値に相当する国際単位によって示される値に変換するための変換テーブルを予め記憶する記憶手段を含み、記憶手段に記憶された変換テーブルに基づいて、互いに相反する方向の歪み量の最大値を最小値との差の絶対値を、国際単位によって示される値に変換することによって、測定対象部材上に対応する方向の平面度を求めることができる。   The flatness calculation means is for converting the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the distortion amounts in the directions opposite to each other into a value indicated by the international unit corresponding to the actual measurement value in the projection pattern on the measurement target member. Storage means for storing the conversion table in advance, and based on the conversion table stored in the storage means, the absolute value of the difference between the maximum value of the distortion amount in the opposite direction and the minimum value is indicated in international units. By converting to a value, the flatness in the corresponding direction on the measurement target member can be obtained.

本発明の平面度測定装置は、前記投影手段及び前記撮像手段を含んで構成される投影撮像手段を、前記測定対象部材の幅方向に移動させる移動手段と、前記投影撮像手段を所定間隔で移動させるように前記移動手段を制御すると共に、所定間隔で移動させる毎に前記撮像手段による撮像が行われるように前記撮像手段を制御する制御手段と、を備え、前記歪量算出手段は、撮像手段によって取得された複数の投影パターンの所定の相反する方向の歪み量の内の、最大値と最小値との差の絶対値に基づいて、測定対象部材の、該所定の相反する方向に対応する方向の平面度を算出することができる。   The flatness measuring apparatus of the present invention is configured to move a projection imaging unit including the projection unit and the imaging unit in the width direction of the measurement target member, and move the projection imaging unit at a predetermined interval. Control means for controlling the moving means to control the imaging means so that imaging is performed by the imaging means every time the moving means is moved at a predetermined interval, and the distortion amount calculating means comprises: Corresponding to the predetermined opposite direction of the member to be measured based on the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value among the distortion amounts in the predetermined opposite direction of the plurality of projection patterns acquired by The flatness of the direction can be calculated.

このように、投影撮像手段を測定対象部材の幅方向に移動させることによって、測定対象部材の幅方向の一端から他端に渡って、所定方向の平面度を算出することができる。   Thus, by moving the projection imaging means in the width direction of the measurement target member, the flatness in a predetermined direction can be calculated from one end of the measurement target member in the width direction to the other end.

本発明の平面度測定装置は、前記測定対象部材を張架する一対の張架部材と、前記一対の張架部材によって張架された前記測定対象部材を、前記測定対象部材の周方向に回転させるための駆動手段と、を更に備えることができる。   The flatness measuring apparatus according to the present invention rotates a pair of stretching members that stretch the measurement target member and the measurement target member that is stretched by the pair of stretching members in a circumferential direction of the measurement target member. And a driving means for causing the movement to occur.

駆動手段によって測定対象部材を周方向に回転させることにより、投影手段は、測定対象部材の周方向に渡って円形状のパターンを投影することができ、また、撮像手段は、測定対象部材の周方向に渡って投影パターンの撮像を行うことができるので、測定対象部材の周方向に渡って所定方向の平面度を算出することができる。   By rotating the measurement target member in the circumferential direction by the driving unit, the projection unit can project a circular pattern in the circumferential direction of the measurement target member, and the imaging unit can also rotate the circumference of the measurement target member. Since the projection pattern can be imaged in the direction, the flatness in the predetermined direction can be calculated over the circumferential direction of the measurement target member.

また、投影撮像手段を測定対象部材の幅方向に移動させる移動手段と組み合わせることにより、測定対象部材の全表面に渡って、所定方向の平面度を算出することが可能となる。   Further, by combining the projection imaging unit with a moving unit that moves the measurement target member in the width direction, the flatness in a predetermined direction can be calculated over the entire surface of the measurement target member.

なお、以下の平面度測定方法によって、測定対象となる測定対象部材の複数方向の平面度を、簡易な構成で測定することができる。具体的には、円形状のパターンを測定対象部材表面に投影し、撮像によって、前記測定対象部材上に投影された投影パターンを示す画像データを取得し、前記円形状のパターンに相似する予め定められた基準パターンに対する、前記取得された画像データの投影パターンの半径方向の歪み量を、円周方向に所定間隔で算出し、算出された歪み量の、互いに相反する方向の歪み量の最大値と最小値との差の絶対値に基づいて、前記測定対象部材の、該互いに相反する方向に対応する方向の平面度を算出する。   Note that the flatness in a plurality of directions of the measurement target member to be measured can be measured with a simple configuration by the following flatness measurement method. Specifically, a circular pattern is projected onto the surface of the measurement target member, and image data indicating the projection pattern projected on the measurement target member is acquired by imaging, and predetermined in advance to be similar to the circular pattern. The distortion amount in the radial direction of the projection pattern of the acquired image data with respect to the obtained reference pattern is calculated at a predetermined interval in the circumferential direction, and the maximum distortion amount in the opposite direction of the calculated distortion amount Based on the absolute value of the difference between the minimum value and the minimum value, the flatness of the measurement target member in the direction corresponding to the opposite direction is calculated.

本発明の平面度測定装置及びベルト平面度測定方法によれば、円形状のパターンを測定対象部材表面に投影し、測定対象部材に投影された投影パターンを撮像することによって得られた画像データの投影パターンの、円形状の基準パターンに対する半径方向の歪み量を、円周方向に所定間隔で算出し、算出した歪み量の内の、投影パターンの重心を中心にして互いに相反する方向の歪み量の最大値と最小値との差の絶対値に基づいて、該相反する方向に対応する、測定対象部材上の方向の平面度を算出するので、測定対象部材上の複数の方向の平面度を、簡易な構成で容易に算出することができる、という効果を有する。   According to the flatness measuring apparatus and the belt flatness measuring method of the present invention, a circular pattern is projected onto the surface of the measurement target member, and image data obtained by imaging the projection pattern projected onto the measurement target member is captured. The amount of distortion in the radial direction of the projected pattern with respect to the circular reference pattern is calculated at predetermined intervals in the circumferential direction. Of the calculated amounts of distortion, the amounts of distortion in the opposite directions with respect to the center of gravity of the projected pattern Based on the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value, the flatness of the direction on the measurement target member corresponding to the opposite direction is calculated. It has the effect that it can be easily calculated with a simple configuration.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。   Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1には、本実施の形態に係る平面度測定装置10の構成を模式的に示した。   FIG. 1 schematically shows the configuration of a flatness measuring apparatus 10 according to the present embodiment.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。   Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1に示すように、本発明の平面度測定装置10は、平面度測定対象となる測定対象ベルト12を張架するための円柱状ロール14A及び円柱状ロール14B、円柱状ロール14Aを所定方向に回転駆動させるための駆動部40、張力検出センサ47、張架部42、各種情報を装置外部へ出力する出力部38、センサ99、投影撮像部28、装置外部から各種情報を取得するための入力部39、及び装置本体を制御するための制御部30を含んで構成されている。   As shown in FIG. 1, the flatness measuring device 10 of the present invention has a cylindrical roll 14 </ b> A, a cylindrical roll 14 </ b> B, and a cylindrical roll 14 </ b> A for extending a measurement target belt 12 to be measured for flatness in a predetermined direction. Drive unit 40 for rotationally driving, tension detecting sensor 47, stretching unit 42, output unit 38 for outputting various information to the outside of the apparatus, sensor 99, projection imaging unit 28, for acquiring various information from the outside of the apparatus An input unit 39 and a control unit 30 for controlling the apparatus main body are included.

上記駆動部40、張力検出センサ47、張架部42、出力部38、センサ99、投影撮像部28、及び入力部39は、制御部30とデータや信号を授受可能となるように接続されている。   The drive unit 40, the tension detection sensor 47, the tension unit 42, the output unit 38, the sensor 99, the projection imaging unit 28, and the input unit 39 are connected to the control unit 30 so as to be able to exchange data and signals. Yes.

円柱状ロール14A及び円柱状ロール14Bは、測定対象ベルト12の内周面に配置され、測定対象ベルト12を張架方向に架け渡すことが可能となるように、互いに平行に所定間隔をもって配設されている。   The cylindrical roll 14A and the cylindrical roll 14B are arranged on the inner peripheral surface of the measurement target belt 12, and are arranged in parallel with each other at a predetermined interval so that the measurement target belt 12 can be bridged in the stretching direction. Has been.

図2に示すように、円柱状ロール14Aの軸方向両端部各々は、自動調芯ベアリング16を備えた軸受18によって回転自在に支持されており、円柱状ロール14Aは、自動調芯ベアリング16の中心を支点として調芯可能に設けられている。軸受18は、平面度測定装置10の図示を省略する筐体に支持されている。   As shown in FIG. 2, both end portions in the axial direction of the cylindrical roll 14 </ b> A are rotatably supported by bearings 18 provided with an automatic alignment bearing 16, and the cylindrical roll 14 </ b> A is It is provided so that it can be centered around the center. The bearing 18 is supported by a housing (not shown) of the flatness measuring device 10.

一対の軸受18各々は、一対のレール24上に載置されたリニアガイド26上に着脱可能に固定されている。一対のレール24は、円柱状ロール14A及び円柱状ロール14Bが互いに近接する方向及び離間する方向へ円柱状ロール14Aが移動可能となるように、互いに平行となるように延設されている。   Each of the pair of bearings 18 is detachably fixed on a linear guide 26 mounted on the pair of rails 24. The pair of rails 24 extend so as to be parallel to each other so that the columnar roll 14A can move in a direction in which the columnar roll 14A and the columnar roll 14B are close to each other and in a direction in which they are separated from each other.

このため、一対の軸受18によって支持されている円柱状ロール14Aは、円柱状ロール14Bと互いに軸方向に平行となるように維持されたまま、互いに近接する方向または離間される方向へと移動可能に設けられている。   For this reason, the cylindrical roll 14A supported by the pair of bearings 18 can move in a direction close to or away from the cylindrical roll 14B while being maintained parallel to the axial direction. Is provided.

円柱状ロール14Bの軸方向両端部もまた、各々軸受20(図1参照)によって回転自在に支持されている。円柱状ロール14Bの軸方向両端部を支持する一対の軸受20は、各々支持基板22を介して、平面度測定装置10の図示を省略する筐体に支持されている。   Both ends in the axial direction of the cylindrical roll 14B are also rotatably supported by bearings 20 (see FIG. 1). A pair of bearings 20 that support both ends in the axial direction of the cylindrical roll 14B are supported by a casing (not shown) of the flatness measuring device 10 via a support substrate 22, respectively.

なお、軸受20もまた、自動調芯ベアリング(図示省略)を備えるようにしてもよい。   The bearing 20 may also be provided with a self-aligning bearing (not shown).

円柱状ロール14Aを支持する一対の軸受18の少なくとも一方は、円柱状ロール14A及びリニアガイド26から着脱可能に設けられている。同様に円柱状ロール14B各々を支持する一対の軸受20の少なくとも一方は、円柱状ロール14B及び図示を省略する筐体から着脱可能に設けられている。   At least one of the pair of bearings 18 that support the cylindrical roll 14 </ b> A is detachably provided from the cylindrical roll 14 </ b> A and the linear guide 26. Similarly, at least one of the pair of bearings 20 that support each of the cylindrical rolls 14B is detachably provided from the cylindrical roll 14B and a housing that is not shown.

このように、円柱状ロール14Aを支持する一対の軸受18の少なくとも一方、及び円柱状ロール14Bを支持する一対の軸受20の少なくとも一方を、各々円柱状ロール14A及び円柱状ロール14Bから着脱可能に設けることにより、測定対象となる測定対象ベルト12を円柱状ロール14A及び円柱状ロール14Bに架け渡すことができるように構成されている。   In this manner, at least one of the pair of bearings 18 that support the cylindrical roll 14A and at least one of the pair of bearings 20 that support the cylindrical roll 14B are detachable from the cylindrical roll 14A and the cylindrical roll 14B, respectively. By providing, it is comprised so that the measuring object belt 12 used as a measuring object can be spanned over the cylindrical roll 14A and the cylindrical roll 14B.

円柱状ロール14Aの近傍には、測定対象ベルト12が円柱状ロール14A及び円柱状ロール14Bに架け渡されたことを検知するための検知センサ99が設けられている。   In the vicinity of the cylindrical roll 14A, a detection sensor 99 is provided for detecting that the measurement target belt 12 is bridged between the cylindrical roll 14A and the cylindrical roll 14B.

張力検出センサ47は、円柱状ロール14Aと円柱状ロール14Bとに架け渡された測定対象ベルト12に加わる張力を検出し、検出結果を制御部30へ出力する。張力検出センサ47としては、例えば、張力を検出するための圧力センサを含んで構成されるようにすればよい。この圧力センサを、円柱状ロール14Aの外周面上の、測定対象ベルト12の張架方向端部に相当する位置に設け、この圧力センサによって、測定対象ベルト12から円柱状ロール14Aの軸方向(張架方向と同一)に作用する圧力に応じた信号を制御部30に出力するようにすればよい。   The tension detection sensor 47 detects the tension applied to the measurement target belt 12 spanned between the cylindrical roll 14 </ b> A and the cylindrical roll 14 </ b> B, and outputs the detection result to the control unit 30. As the tension detection sensor 47, for example, a pressure sensor for detecting tension may be included. This pressure sensor is provided on the outer peripheral surface of the cylindrical roll 14A at a position corresponding to the stretching direction end of the measurement target belt 12, and the axial direction of the cylindrical roll 14A from the measurement target belt 12 (by this pressure sensor) A signal corresponding to the pressure acting in the same direction as the stretching direction may be output to the control unit 30.

また、本発明の平面度測定装置10には、円柱状ロール14A及び円柱状ロール14Bに架け渡された測定対象ベルト12の平面度を測定するために、測定対象ベルト12表面に円形状のパターンを投影する投影部52と、投影部52によって測定対象ベルト12上に投影された投影パターン64(図4参照)を撮像する撮像部50と、を含む投影撮像部28が設けられている。
ここで、「円形状」とは、一定点(中心)から等距離にある点の軌跡によって示される形状を示している。
Further, in the flatness measuring apparatus 10 of the present invention, a circular pattern is formed on the surface of the measuring target belt 12 in order to measure the flatness of the measuring target belt 12 spanned between the cylindrical roll 14A and the cylindrical roll 14B. Is provided, and a projection imaging unit 28 including an imaging unit 50 that images a projection pattern 64 (see FIG. 4) projected onto the measurement target belt 12 by the projection unit 52.
Here, the “circular shape” indicates a shape indicated by a locus of points equidistant from a certain point (center).

投影撮像部28は、測定対象ベルト12表面に円形状のパターンを投影する投影部52と、投影部52によって測定対象ベルト12上に投影された投影パターンを撮像する撮像部50と、ハーフミラー54と、を含んで構成されている。   The projection imaging unit 28 includes a projection unit 52 that projects a circular pattern on the surface of the measurement target belt 12, an imaging unit 50 that images the projection pattern projected onto the measurement target belt 12 by the projection unit 52, and a half mirror 54. And.

図3に示すように、投影部52は、光を照射する半導体レーザ等の光源52Aを備えている。光源52Aの光出射側には、光源52Aから照射された拡散光を略平行光に成形するためのコリメートレンズ52Bが設けられている。コリメートレンズ52Bの光射出側には、光源52Aから照射された光の光束の断面形状を円形状とするために、円形状の孔部52Dが設けられた面アパーチャ52Cと、面アパーチャ52Cを通過した光束を拡散光に変換するための、凹レンズ55と、を含んで構成されている。   As shown in FIG. 3, the projection unit 52 includes a light source 52A such as a semiconductor laser that emits light. A collimating lens 52B for shaping the diffused light emitted from the light source 52A into substantially parallel light is provided on the light emitting side of the light source 52A. On the light exit side of the collimator lens 52B, in order to make the cross-sectional shape of the light beam emitted from the light source 52A circular, the surface aperture 52C provided with a circular hole 52D and the surface aperture 52C are passed. And a concave lens 55 for converting the emitted light beam into diffused light.

光源52Aから照射される光は、円形状の孔部52Dが設けられた面アパーチャ52Cを通過することにより、断面が円形状となる。このため、凹レンズ55には、断面が円形状の光が到達し、凹レンズ55によって拡散光に変換される。   The light emitted from the light source 52A passes through the surface aperture 52C provided with the circular hole 52D, so that the cross section becomes circular. Therefore, light having a circular cross section reaches the concave lens 55 and is converted into diffused light by the concave lens 55.

凹レンズ55の光射出側には、凹レンズ55から射出された光の光軸に直交する面に対して45度傾斜するようにハーフミラー54が設けられている。ハーフミラー54は、光を50%透過し、且つ50%反射する特性を有するミラーである。   A half mirror 54 is provided on the light exit side of the concave lens 55 so as to be inclined by 45 degrees with respect to a plane orthogonal to the optical axis of the light emitted from the concave lens 55. The half mirror 54 is a mirror having a characteristic of transmitting 50% and reflecting 50% of light.

凹レンズ55から射出された拡散光は、ハーフミラー54によって光軸W方向に対して直交し且つ円柱状ロール14A及び円柱状ロール14Bによって張架された測定対象ベルト12表面側に向かう方向へと反射される。これによって、円柱状ロール14A及び円柱状ロール14Bによって張架された測定対象ベルト12表面上には、測定対象ベルト12の平面度がゼロ、すなわち平面である場合には、予め定められた直径Dbの円形状の投影パターン(以下、基準パターンという)60(図5参照)が投影される。   The diffused light emitted from the concave lens 55 is reflected by the half mirror 54 in the direction orthogonal to the optical axis W direction and toward the surface of the measurement target belt 12 stretched by the cylindrical roll 14A and the cylindrical roll 14B. Is done. Accordingly, when the flatness of the measurement target belt 12 is zero, that is, a flat surface, on the surface of the measurement target belt 12 stretched by the cylindrical roll 14A and the cylindrical roll 14B, a predetermined diameter Db is set. A circular projection pattern (hereinafter referred to as a reference pattern) 60 (see FIG. 5) is projected.

図3に示すように、撮像部50は、CCD(Chaege Coupled Device)72を備えている。CCD72は、レンズ70により得られる測定対象ベルト12上に投影された投影パターン64を含む領域(撮像部50の画角に相当)を示す反射光を、投影パターン64を含む画像を示すアナログ画像データに変換して出力する。   As shown in FIG. 3, the imaging unit 50 includes a CCD (Charge Coupled Device) 72. The CCD 72 converts the reflected light indicating the area including the projection pattern 64 projected on the measurement target belt 12 obtained by the lens 70 (corresponding to the angle of view of the imaging unit 50) into analog image data indicating an image including the projection pattern 64. Convert to and output.

また、撮像部50は、アナログ処理部71、アナログ/デジタル変換部(以下、A/D変換部という)73、信号処理部77、メモリ76、通信部78、及びCPU74を含んで構成されている。   The imaging unit 50 includes an analog processing unit 71, an analog / digital conversion unit (hereinafter referred to as A / D conversion unit) 73, a signal processing unit 77, a memory 76, a communication unit 78, and a CPU 74. .

CCD72、アナログ処理部71、A/D変換部73、信号処理部77、メモリ76、通信部78、及びCPU74は、データバスやアドレスバスなどのバス79を介して互いに信号授受可能となるように接続されている。   The CCD 72, the analog processing unit 71, the A / D conversion unit 73, the signal processing unit 77, the memory 76, the communication unit 78, and the CPU 74 can exchange signals with each other via a bus 79 such as a data bus or an address bus. It is connected.

レンズ70及びCCD72は、測定対象ベルト12上に投影された投影パターン64を含む、測定対象ベルト12上の、撮像部50の画角に対応する領域を撮像可能となるように設けられている。具体的には、円柱状ロール14Aと円柱状ロール14Bとによって平面度ゼロの基準ベルトが張架されているときに、該基準ベルト上に投影される円形状の基準パターン60の重心位置が、レンズ70及びCCD72の光軸に重なる位置となり、且つ基準ベルト上に投影された投影パターン64を含み且つ投影パターン64が所定方向に延びた形状となった場合であっても、投影パターン64の全領域を含む事が可能となるように、予め撮像部50の画角が調製されている。
このように、撮像部50は、測定対象ベルト12上に投影される投影パターン64を含む領域の画像の画像データが撮像部50の撮像によって取得可能となるように構成されている。
The lens 70 and the CCD 72 are provided so that an area corresponding to the angle of view of the imaging unit 50 on the measurement target belt 12 including the projection pattern 64 projected on the measurement target belt 12 can be imaged. Specifically, when a reference belt with zero flatness is stretched between the cylindrical roll 14A and the cylindrical roll 14B, the position of the center of gravity of the circular reference pattern 60 projected onto the reference belt is: Even when the projection pattern 64 includes the projection pattern 64 projected onto the reference belt and extends in a predetermined direction, the projection pattern 64 is entirely overlapped with the optical axis of the lens 70 and the CCD 72. The angle of view of the imaging unit 50 is adjusted in advance so as to include a region.
As described above, the imaging unit 50 is configured so that image data of an image of an area including the projection pattern 64 projected on the measurement target belt 12 can be acquired by imaging of the imaging unit 50.

アナログ処理部71は、サンプリングホールド回路、色分離回路、ゲイン調整回路等の信号処理回路を含み、CCD72から出力された投影パターン64を示す信号を相関二重サンプリング処理すると共に、R、G、Bの各色信号に色分解処理して、各色信号の信号レベルの調整を行う。A/D変換部73は、アナログ処理部71により処理されたアナログ信号をデジタル信号に変換して信号処理部77へ出力する。
CCD72から出力された投影パターン64を含む画像を示すアナログ信号は、アナログ処理部71による処理が施され、A/D変換部73によりデジタル信号に変換された後、デジタル画像データ(以下、画像データと称する)として、信号処理部77に入力される。
The analog processing unit 71 includes signal processing circuits such as a sampling hold circuit, a color separation circuit, and a gain adjustment circuit. The analog processing unit 71 performs a correlated double sampling process on the signal indicating the projection pattern 64 output from the CCD 72 and performs R, G, B Each color signal is subjected to color separation processing to adjust the signal level of each color signal. The A / D conversion unit 73 converts the analog signal processed by the analog processing unit 71 into a digital signal and outputs the digital signal to the signal processing unit 77.
An analog signal indicating an image including the projection pattern 64 output from the CCD 72 is processed by the analog processing unit 71, converted into a digital signal by the A / D conversion unit 73, and then converted into digital image data (hereinafter referred to as image data). Is input to the signal processing unit 77.

CPU74は、撮像部50の全体的な動作を司り、マイクロコンピュータを含んで構成されている。   The CPU 74 controls the overall operation of the imaging unit 50 and includes a microcomputer.

信号処理部77は、A/D変換部73から入力された画像データに対して所定のデジタル信号処理を行い、ゲイン調整回路、ガンマ補正回路、及び輝度・色差信号処理回路(YC処理回路という)を含んで構成される。A/D変換部73から入力された画像データは、ゲイン調整回路で増幅処理された後、ガンマ補正回路においてガンマ補正処理が施され、YC処理回路において輝度(Y信号)及び色差信号(Cr、Cb信号)に変換される所定のデジタル信号処理が行われてメモリ76に格納される。従って、撮像部50による撮像処理によって、メモリ76には、測定対象ベルト12上に投影された投影パターン64を含む画像の画像データが格納される。
通信部78は、平面度測定装置10全体を制御するための制御部30と信号授受可能となるように接続されている。すなわち、撮像部50のCPU74は、通信部78を介して制御部30から入力された入力信号に基づいて、測定対象ベルト12上の投影パターン64を含む領域を撮像し、投影パターン64を含む画像の画像データをメモリ76に格納する。撮像部50が通信部78を含んで構成されるので、制御部30は、撮像部50のメモリ76に格納された投影パターン64を含む画像の画像データを読取り可能に設けられている。
The signal processing unit 77 performs predetermined digital signal processing on the image data input from the A / D conversion unit 73 to obtain a gain adjustment circuit, a gamma correction circuit, and a luminance / color difference signal processing circuit (referred to as a YC processing circuit). It is comprised including. The image data input from the A / D converter 73 is amplified by the gain adjustment circuit, then subjected to gamma correction processing by the gamma correction circuit, and luminance (Y signal) and color difference signals (Cr, Predetermined digital signal processing to be converted into (Cb signal) is performed and stored in the memory 76. Therefore, the image data of the image including the projection pattern 64 projected on the measurement target belt 12 is stored in the memory 76 by the imaging process by the imaging unit 50.
The communication unit 78 is connected to the control unit 30 for controlling the entire flatness measuring apparatus 10 so as to be able to exchange signals. That is, the CPU 74 of the imaging unit 50 captures an area including the projection pattern 64 on the measurement target belt 12 based on an input signal input from the control unit 30 via the communication unit 78, and an image including the projection pattern 64. Are stored in the memory 76. Since the imaging unit 50 includes the communication unit 78, the control unit 30 is provided so as to be able to read image data of an image including the projection pattern 64 stored in the memory 76 of the imaging unit 50.

図1に示すように、投影撮像部28は、円柱状ロール14A及び円柱状ロール14Bに架け渡された測定対象ベルト12の幅方向の一端から移動可能となるように、円柱状ロール14Bの軸方向、すなわち測定対象ベルト12の幅方向と平行な方向に延伸された長尺状のレール32によって該レール32の長手方向に移動可能に支持されたリニアガイド34に固定されている。リニアガイド34には、該リニアガイド34をレール32の長手方向の一端側から他端側へと双方向に移動させるための駆動部36が設けられている。   As shown in FIG. 1, the projection imaging unit 28 is configured such that the cylindrical roll 14 </ b> B has an axis that can be moved from one end in the width direction of the measurement target belt 12 spanned between the cylindrical roll 14 </ b> A and the cylindrical roll 14 </ b> B. It is fixed to a linear guide 34 supported so as to be movable in the longitudinal direction of the rail 32 by a long rail 32 extending in the direction, that is, the direction parallel to the width direction of the belt 12 to be measured. The linear guide 34 is provided with a drive unit 36 for moving the linear guide 34 bidirectionally from one end side in the longitudinal direction of the rail 32 to the other end side.

駆動部36は、制御部30に信号授受可能に接続されており、制御部30の制御によって、レール32の一端から他端へとリニアガイド34移動させる。すなわち、駆動部36によって、投影撮像部28を測定対象ベルト12の幅方向の一端から他端へと移動させることが可能に構成されている。なお、レール32は、平面度測定装置10の図示を省略する筐体に固定されている。   The drive unit 36 is connected to the control unit 30 so as to be able to send and receive signals, and moves the linear guide 34 from one end of the rail 32 to the other end under the control of the control unit 30. That is, the drive unit 36 is configured to be able to move the projection imaging unit 28 from one end to the other end in the width direction of the measurement target belt 12. In addition, the rail 32 is being fixed to the housing | casing which illustration of the flatness measuring apparatus 10 is abbreviate | omitted.

このように構成され、制御部30の制御により駆動部36が駆動されることによって、投影撮像部2は、レール32の一端から他端へ移動するように制御される。   The projection imaging unit 2 is controlled to move from one end to the other end of the rail 32 by being configured as described above and driving the drive unit 36 under the control of the control unit 30.

円柱状ロール14Bには、図示を省略するギアを介して、該円柱状ロール14Bを所定方向に回転駆動させるための駆動部40が設けられている。   The cylindrical roll 14B is provided with a drive unit 40 for rotating the cylindrical roll 14B in a predetermined direction via a gear (not shown).

駆動部40は、制御部30とデータや信号授受可能に接続されており、制御部30による制御によって、円柱状ロール14Bを所定方向に回転駆動する。円柱状ロール14Aは、円柱状ロール14Bの回転に伴って従動回転する。   The drive unit 40 is connected to the control unit 30 so as to be able to exchange data and signals, and rotates the cylindrical roll 14B in a predetermined direction under the control of the control unit 30. The cylindrical roll 14A rotates following the rotation of the cylindrical roll 14B.

このため、平面度測定装置10は、円柱状ロール14B及び円柱状ロール14Aに測定対象ベルト12が架け渡され、張架された状態において、制御部30の制御によって円柱状ロール14Bが所定方向に駆動されると共に、リニアガイド34がレール32の長手方向の一端側から他端側(図4中、双方向矢印Y方向))へと移動される度に、円柱状ロール14B及び円柱状ロール14Aの回転駆動によって測定対象ベルト12が周方向に(図4中、矢印X方向)回転搬送されると、測定対象ベルト12の外周面の全面に渡って投影撮像部28による円形状のパターンの投影、及び測定対象ベルト12上の投影パターン64を含む画像の撮像が可能となるように構成されている。   For this reason, in the flatness measuring device 10, the measurement target belt 12 is stretched over the cylindrical roll 14B and the cylindrical roll 14A, and the cylindrical roll 14B is moved in a predetermined direction under the control of the control unit 30. Each time the linear guide 34 is driven and moved from one end side in the longitudinal direction of the rail 32 to the other end side (in the direction of the bidirectional arrow Y in FIG. 4), the cylindrical roll 14B and the cylindrical roll 14A. Is rotated and conveyed in the circumferential direction (in the direction of arrow X in FIG. 4), the projection imaging unit 28 projects a circular pattern over the entire outer peripheral surface of the measurement target belt 12. , And an image including the projection pattern 64 on the measurement target belt 12 can be captured.

また、本発明の平面度測定装置10は、円柱状ロール14Aと円柱状ロール14Bとに架け渡された測定対象ベルト12の長手方向に、円柱状ロール14Aを介して所定の荷重を加えて測定対象ベルト12を張架するための張架部42を含んで構成されている。   Moreover, the flatness measuring apparatus 10 of the present invention applies a predetermined load to the longitudinal direction of the measurement target belt 12 spanned between the columnar roll 14A and the columnar roll 14B and applies a predetermined load via the columnar roll 14A. A tension part 42 for tensioning the target belt 12 is included.

張架部42は、円柱状ロール14Aと円柱状ロール14Bとに架け渡された測定対象ベルト12を、測定対象ベルト12の張架方向に張架する。張架部42には、一端がロール44を介して一対の軸受18の双方に固着されたピアノ線等のワイヤ46を巻き取るためのスプール(図示省略)、及びスプールをワイヤ46の巻取方向または反巻取方向に回転駆動させるためのモータ42Aを含んで構成されている。なお、図示を省略するスプールは、複数のギア(図示省略)を介してモータ42Aに機械的に接続されている。   The tension unit 42 stretches the measurement target belt 12 spanned between the cylindrical roll 14 </ b> A and the cylindrical roll 14 </ b> B in the tension direction of the measurement target belt 12. A spool (not shown) for winding a wire 46 such as a piano wire, one end of which is fixed to both of the pair of bearings 18 via a roll 44, and a winding direction of the wire 46 are arranged on the tension portion 42. Alternatively, the motor 42A for rotationally driving in the counter-winding direction is included. The spool not shown is mechanically connected to the motor 42A via a plurality of gears (not shown).

図示を省略するスプールがモータ42Aの駆動によって回転されることで、ワイヤ46が巻き取られ、円柱状ロール14Aと円柱状ロール14Bとを互いに離間する方向へと移動させることによって、円柱状ロール14Aと円柱状ロール14Bとに架け渡された測定対象ベルト12を張架することができる。   When the spool (not shown) is rotated by driving the motor 42A, the wire 46 is wound up, and the columnar roll 14A and the columnar roll 14B are moved away from each other, whereby the columnar roll 14A. It is possible to stretch the measurement target belt 12 that is stretched over the cylindrical roll 14B.

出力部38は、制御部30によって算出された、測定対象ベルト12の所定方向の平面度を示す情報、測定対象ベルト12全体の平面度を示す情報、及び各種情報等を平面度測定装置10の外部へ提示する。出力部38の一例には、LCD、CRT、及び有機EL等の表示装置や、プリンタ等の印刷装置や、外部装置とデータ授受を行うためのネットワーク通信ポート等の通信装置等がある。このため、平面度測定装置10は、各種情報を装置外部に提示可能に構成されている。   The output unit 38 receives information indicating the flatness of the measurement target belt 12 in a predetermined direction, information indicating the flatness of the entire measurement target belt 12, various information, and the like calculated by the control unit 30. Present to the outside. Examples of the output unit 38 include a display device such as an LCD, a CRT, and an organic EL, a printing device such as a printer, and a communication device such as a network communication port for exchanging data with an external device. For this reason, the flatness measuring apparatus 10 is configured to be able to present various information to the outside of the apparatus.

入力部39は、平面度測定装置10に対して、測定対象ベルト12の平面度測定対象となる方向や領域を示す情報や、平面度測定指示等の各種情報を入力する。平面測定対象となる方向を示す情報には、例えば、測定対象ベルト12の幅方向を示す情報、測定対象ベルト12の周方向を示す情報、及び幅方向から所定角度傾いた方向を示す情報などがある。   The input unit 39 inputs, to the flatness measuring apparatus 10, information indicating the direction and region of the measurement target belt 12 that is a flatness measurement target, and various information such as a flatness measurement instruction. The information indicating the direction to be a plane measurement target includes, for example, information indicating the width direction of the measurement target belt 12, information indicating the circumferential direction of the measurement target belt 12, information indicating a direction inclined by a predetermined angle from the width direction, and the like. is there.

測定対象ベルト12の平面度測定対象となる領域とは、測定対象ベルト12の任意の位置を示す情報や、任意の領域などがある。この任意の位置を示す情報としては、例えば、予め測定対象ベルト12表面の、投影撮像部28に対向する面を複数の領域に分割した各領域を示す情報がある。   The area to be measured for the flatness of the measurement target belt 12 includes information indicating an arbitrary position of the measurement target belt 12 and an arbitrary area. As information indicating the arbitrary position, for example, there is information indicating each area obtained by dividing the surface of the measurement target belt 12 facing the projection imaging unit 28 into a plurality of areas in advance.

入力部39の一例には、キーボードやタッチパネル等がある。なお、入力部39として、外部装置とデータ授受を行うための通信部装置を設け、パーソナルコンピュータなどの外部装置からネットワークや通信回線を介して、上記各種情報を取得するようにしてもよい。   Examples of the input unit 39 include a keyboard and a touch panel. In addition, a communication unit device for exchanging data with an external device may be provided as the input unit 39, and the various types of information may be acquired from an external device such as a personal computer via a network or a communication line.

制御部30は、平面度測定装置10に含まれる各種機器を制御し、メモリ30Aを含んで構成されている。メモリ30Aには、各種データ、及び後述する図6に示す処理ルーチンを予め記憶すると共に、各種データを記憶する。また、メモリ30Aは、円柱状ロール14A及び円柱状ロール14Bに張架された測定対象ベルト12の表面の、投影撮像部28に対向する面を複数の領域に予め分割し、分割した各領域を識別可能となるような識別情報と、円柱状ロール14A及び円柱状ロール14Bに張架された測定対象ベルト12上の対応する位置情報(例えば、座標情報)と、を対応づけて予め記憶する。   The control unit 30 controls various devices included in the flatness measuring apparatus 10 and includes a memory 30A. In the memory 30A, various data and a processing routine shown in FIG. 6 to be described later are stored in advance and various data are stored. In addition, the memory 30A previously divides the surface of the measurement target belt 12 stretched between the cylindrical roll 14A and the cylindrical roll 14B, which faces the projection imaging unit 28, into a plurality of areas, and each divided area is divided. Identification information that can be identified and corresponding position information (for example, coordinate information) on the measurement target belt 12 stretched around the cylindrical roll 14A and the cylindrical roll 14B are stored in advance in association with each other.

この位置情報は、例えば、円柱状ロール14Aと円柱状ロール14Bとが最も離間された位置にある状態で、平面度ゼロの基準ベルトを張架した条件下において、予め投影撮像部28を基準ベルトの幅方向に所定距離ずつ移動させたときの移動位置と、基準ベルトを周方向に所定距離ずつ移動させたときのベルト移動距離と、に基づいて、予め基準ベルトの投影撮像部28に対向する領域を予め複数領域に分割し、各分割した領域を示す情報として、投影撮像部28のベルト幅方向への移動距離と、基準ベルトの周方向移動距離と、を対応づけて記憶するようにすればよい。   This positional information is obtained by, for example, using the projection imaging unit 28 in advance as a reference belt under a condition in which a reference belt having zero flatness is stretched in a state where the cylindrical roll 14A and the cylindrical roll 14B are in the most separated positions. On the basis of the movement position when the reference belt is moved by a predetermined distance in the width direction and the belt movement distance when the reference belt is moved by a predetermined distance in the circumferential direction. The area is divided into a plurality of areas in advance, and the movement distance in the belt width direction of the projection imaging unit 28 and the circumferential movement distance of the reference belt are stored in association with each other as information indicating each divided area. That's fine.

なお、ベルトの周方向移動距離は、例えば、予め測定対象ベルトの内周側にマークを付与するとともに、該マークを検知可能な位置にセンサを設けるようにし、該センサによるマークの検出タイミングを測定対象ベルト12の周方向への移動ゼロ点として移動距離を調製するようにすればよい。同様に、ベルトの幅方向移動距離は、ベルト幅方向に移動可能に設けられた投影撮像部28が、幅方向一端側に位置するときをベルト幅方向移動ゼロ点としてベルト幅方向の移動距離を調製するようにすればよい。   The circumferential movement distance of the belt is, for example, that a mark is previously provided on the inner circumference side of the belt to be measured, and a sensor is provided at a position where the mark can be detected, and the detection timing of the mark by the sensor is measured. What is necessary is just to make it adjust a movement distance as a movement zero point to the circumferential direction of the object belt 12. FIG. Similarly, the movement distance in the belt width direction is the movement distance in the belt width direction when the projection imaging unit 28 provided so as to be movable in the belt width direction is located at one end side in the width direction. What is necessary is just to prepare.

ここで、円柱状ロール14Aと円柱状ロール14Bとによって張架された測定対象ベルト12の表面が平面であり平面度が測定対象ベルト12の全領域に渡って”0”である場合には、撮像部50によって得られた画像データの画像62内に含まれる投影パターン64、すなわち基準パターン60は、図5(A)に示すように円形状となる。   Here, when the surface of the measurement target belt 12 stretched by the cylindrical roll 14A and the cylindrical roll 14B is flat and the flatness is “0” over the entire area of the measurement target belt 12, The projection pattern 64 included in the image 62 of the image data obtained by the imaging unit 50, that is, the reference pattern 60 has a circular shape as shown in FIG.

しかし、測定対象ベルト12表面の平面度が0ではなく、例えば、測定対象ベルト12の周方向に測定対象ベルト12表面が歪んでいる場合には、撮像部50によって得られた画像データの画像62内に含まれる投影パターン64は、図5(B)に示すように、測定対象ベルト12の周方向に対応する方向に延びた楕円形状(図5(B)中、投影パターン64A参照)となる。同様に、測定対象ベルト12の幅方向の測定対象ベルト12表面が歪んでいる場合には、撮像部50によって得られた画像データの画像62内に含まれる投影パターン64は、図5(C)に示すように、測定対象ベルト12の幅方向に対応する方向に延びた形状(図5(C)中、投影パターン64Bとなる。   However, when the flatness of the surface of the measurement target belt 12 is not 0, for example, when the surface of the measurement target belt 12 is distorted in the circumferential direction of the measurement target belt 12, an image 62 of the image data obtained by the imaging unit 50 is obtained. As shown in FIG. 5 (B), the projection pattern 64 included therein has an elliptical shape extending in a direction corresponding to the circumferential direction of the measurement target belt 12 (see the projection pattern 64A in FIG. 5 (B)). . Similarly, when the surface of the measurement target belt 12 in the width direction of the measurement target belt 12 is distorted, the projection pattern 64 included in the image 62 of the image data obtained by the imaging unit 50 is shown in FIG. As shown in FIG. 5, the projection pattern 64B is formed in a shape extending in a direction corresponding to the width direction of the measurement target belt 12 (FIG. 5C).

メモリ30Aには、円柱状ロール14Aと円柱状ロール14Bとに張架されたときに外周の全領域に渡って平面度がゼロの基準ベルトを予め用意し、この基準ベルトを円柱状ロール14Aと円柱状ロール14Bによって張架したときに形成される円形状の基準パターン60(図5(A)及び(B)参照)を含む画像62の画像データを、基準画像データとして予め記憶する。   In the memory 30A, a reference belt having zero flatness is prepared in advance over the entire outer periphery when stretched between the cylindrical roll 14A and the cylindrical roll 14B, and this reference belt is connected to the cylindrical roll 14A. Image data of an image 62 including a circular reference pattern 60 (see FIGS. 5A and 5B) formed when stretched by the cylindrical roll 14B is stored in advance as reference image data.

また、メモリ30Aは、投影撮像部28による撮像により得られた画像データの画像62に含まれる投影パターン64の、基準パターン60に対する歪み量(画素数によって示される)を、国際単位によって示される値に変換可能となるように、単位変換テーブル31を予め記憶している。   Further, the memory 30A is a value indicated by an international unit for the distortion amount (indicated by the number of pixels) of the projection pattern 64 included in the image 62 of the image data obtained by imaging by the projection imaging unit 28 with respect to the reference pattern 60. The unit conversion table 31 is stored in advance so that it can be converted to

基準ベルト上に形成される円形状の基準パターン60の直径Db(図3参照)が定まることから、単位変換テーブル31は、予め平面度がゼロである場合に形成される円形状の基準パターン60の直径Dbの国際単位によって表される実測値及び単位を示すデータ(例えば、μm)と、投影撮像部28によって得られた基準画像データの画像に含まれる該基準パターン60の直径に対応する画素数を示すデータと、を対応づけて予め記憶する。このような、単位変換テーブル31を予めメモリ30Aに記憶することにより、この単位変換テーブル31に基づいて、投影撮像部28によって得られた投影パターン64の基準パターン60に対する歪み量(画素数によって示される)を、国際単位(SI)で表される数値となるように変換することが可能となる。   Since the diameter Db (see FIG. 3) of the circular reference pattern 60 formed on the reference belt is determined, the unit conversion table 31 has a circular reference pattern 60 formed when the flatness is zero in advance. The pixel corresponding to the diameter of the reference pattern 60 included in the image of the reference image data obtained by the projection imaging unit 28 and the data (for example, μm) indicating the actual measurement value and the unit expressed by the international unit of the diameter Db Data indicating the number is stored in advance in association with each other. By storing the unit conversion table 31 in the memory 30A in advance, the amount of distortion (indicated by the number of pixels) of the projection pattern 64 obtained by the projection imaging unit 28 with respect to the reference pattern 60 based on the unit conversion table 31. Can be converted to a numerical value expressed in international units (SI).

また、本実施の形態では、基準画像データ、及び平面度がゼロである場合に形成される円形状の基準パターン60の直径Dbを示すデータと、投影撮像部28によって得られた画像データの画像に含まれる基準パターン60の直径に相当する画素数を示すデータとを対応づけてメモリ30Aに予め記憶する場合を説明するが、円柱状ロール14A及び円柱状ロール14Bに張架された基準ベルトの表面の、投影撮像部28に対向する面を複数の領域に予め分割した領域毎に、基準パターン60の直径Dbを示すデータと、投影撮像部28によって得られた画像データの画像に含まれる基準パターン60の直径に相当する画素数を示すデータと、を対応付けて予め記憶するようにしてもよい。このようにすれば、更に精度良く平面度を求めることができる。   In the present embodiment, the image of the reference image data, the data indicating the diameter Db of the circular reference pattern 60 formed when the flatness is zero, and the image data obtained by the projection imaging unit 28 are used. The data indicating the number of pixels corresponding to the diameter of the reference pattern 60 included in the reference pattern 60 is stored in the memory 30A in advance, but the reference belt stretched between the cylindrical roll 14A and the cylindrical roll 14B is described. Data indicating the diameter Db of the reference pattern 60 and the reference included in the image data obtained by the projection imaging unit 28 for each region obtained by previously dividing the surface of the surface facing the projection imaging unit 28 into a plurality of regions. Data indicating the number of pixels corresponding to the diameter of the pattern 60 may be stored in advance in association with each other. In this way, the flatness can be obtained with higher accuracy.

次に、本発明の平面度測定装置10において、測定対象ベルト12の平面度を測定するときに、制御部30によって実行される処理を説明する。   Next, the process executed by the control unit 30 when measuring the flatness of the measurement target belt 12 in the flatness measuring apparatus 10 of the present invention will be described.

制御部30では、所定時間毎に、図6に示す処理ルーチンが実行されて、ステップ100へ進み、平面度測定装置10に予め設けられた、入力部39から測定指示信号が入力されたことを判別するまで否定判断を繰返し、肯定されるとステップ102へ進む。   The control unit 30 executes the processing routine shown in FIG. 6 every predetermined time, and proceeds to step 100 to confirm that a measurement instruction signal is input from the input unit 39 provided in advance in the flatness measuring apparatus 10. The negative determination is repeated until the determination is made.

上記測定指示信号は、測定開始指示を示す信号と、測定対象ベルト12の平面度を測定する位置と該位置における平面度の算出方向を示す情報、測定対象ベルト12の全領域における平面度の算出方向を示す情報、及び測定対象ベルト12の全体に渡って平面度を算出するための情報の少なくとも一つを示す情報と、を含んで構成される。   The measurement instruction signal includes a signal indicating a measurement start instruction, information indicating a position at which the flatness of the measurement target belt 12 is measured and a calculation direction of the flatness at the position, and calculation of flatness in the entire region of the measurement target belt 12. Information indicating the direction and information indicating at least one of the information for calculating the flatness over the entire belt 12 to be measured.

上記測定指示信号の入力は、例えば、出力部38としてLCDが設けられている場合には、LCDに測定開始指示の入力をユーザに促す情報を表示するようにし、入力部39がユーザによって操作指示されることにより、測定開始指示を示す情報が入力されるようにすればよい。   For example, when an LCD is provided as the output unit 38, the measurement instruction signal is input by displaying information prompting the user to input a measurement start instruction on the LCD. Thus, information indicating a measurement start instruction may be input.

ステップ102では、測定対象ベルト12が弛みのない張架された状態となるように所定荷重で張架制御する。   In step 102, tension control is performed with a predetermined load so that the measurement target belt 12 is stretched without slack.

ステップ102の処理は、具体的には、測定対象ベルト12が円柱状ロール14A及び円柱状ロール14Bに架け渡された状態にあるか否かを検知センサ99からの検知信号の入力によって判断した後に、張力検出センサ47から所定の圧力を示す信号が入力されるまでワイヤ46が巻き取られるようにモータ42Aを制御することにより、測定対象ベルト12を所定の張力で張架することができる。   Specifically, the process of step 102 is performed after determining whether or not the measurement target belt 12 is in a state of being stretched over the cylindrical roll 14A and the cylindrical roll 14B by inputting a detection signal from the detection sensor 99. By controlling the motor 42A so that the wire 46 is wound up until a signal indicating a predetermined pressure is input from the tension detection sensor 47, the belt 12 to be measured can be stretched with a predetermined tension.

なお、この所定の圧力は、任意の値が設定可能であり、例えば、平面度の測定前に、入力部39から張力を示す信号を入力するようにし、入力された張力を示す信号を予めメモリ30Aに記憶し、ステップ102の処理実行時にメモリ30Aから張力を示す信号を読取り、この信号に応じた張力となるように、モータ42Aを制御するようにすればよい。なお、この張力として、測定対象ベルト12を搭載する画像形成装置等の搭載対象装置に該測定対象ベルト12が搭載されたときに該測定対象ベルト12に加えられる張力と同一の張力とすれば、実際に測定対象ベルト12が搭載されるべき装置に搭載されたときと略同一環境下において、測定対象ベルト12の平面度を求めることが可能となる。   The predetermined pressure can be set to an arbitrary value. For example, a signal indicating a tension is input from the input unit 39 before the flatness is measured, and the signal indicating the input tension is stored in advance. The signal indicating the tension is stored in the memory 30A and the signal indicating the tension is read from the memory 30A when the process of step 102 is executed, and the motor 42A may be controlled so that the tension according to the signal is obtained. If the tension is the same as the tension applied to the measurement target belt 12 when the measurement target belt 12 is mounted on a mounting target apparatus such as an image forming apparatus on which the measurement target belt 12 is mounted, It is possible to determine the flatness of the measurement target belt 12 under substantially the same environment as when the measurement target belt 12 is actually mounted.

上記ステップ102の処理によって、測定対象ベルト12は、円柱状ロール14A及び円柱状ロール14Bによって所定の張力で張架された状態となる。   By the process of step 102, the measurement target belt 12 is stretched with a predetermined tension by the cylindrical roll 14A and the cylindrical roll 14B.

次のステップ104では、測定対象ベルト12上に投影パターン64Aを投影するように、光源52Aを点灯するように制御する。   In the next step 104, the light source 52A is controlled to be lit so that the projection pattern 64A is projected onto the measurement target belt 12.

ステップ104の処理によって、光源52Aから照射された光が面アパーチャ52C及びハーフミラー54を介して測定対象ベルト12表面に照射され、投影パターン64が測定対象ベルト12上に投影される。   By the process of step 104, the light emitted from the light source 52A is irradiated onto the surface of the measurement target belt 12 via the surface aperture 52C and the half mirror 54, and the projection pattern 64 is projected onto the measurement target belt 12.

次のステップ106では、測定対象ベルト12上に投影された投影パターン64を撮像することによって、投影パターン64を含む画像62の画像データを得るように、撮像指示を示す信号を撮像部50へ出力する。   In the next step 106, a signal indicating an imaging instruction is output to the imaging unit 50 so as to obtain image data of the image 62 including the projection pattern 64 by imaging the projection pattern 64 projected on the measurement target belt 12. To do.

撮像部50のCPU74では、制御部30から撮像を示す信号が入力されると、撮像によって測定対象ベルト12上の投影パターン64を含む画像62の画像データを取得し、メモリ76に記憶した後に、撮像終了を示す撮像終了信号を制御部30へ出力する。   When a signal indicating imaging is input from the control unit 30, the CPU 74 of the imaging unit 50 acquires image data of the image 62 including the projection pattern 64 on the measurement target belt 12 by imaging and stores the image data in the memory 76. An imaging end signal indicating the end of imaging is output to the control unit 30.

制御部30では、撮像部50から撮像終了信号が入力されるまで否定判断を繰り返し、肯定されると、ステップ110に進む。   The control unit 30 repeats negative determination until an imaging end signal is input from the imaging unit 50. If the determination is affirmative, the process proceeds to step 110.

ステップ110では、撮像部50のメモリ76に格納されている投影パターン64を含む画像62の画像データを、通信部78を介して読取り、メモリ30Aに記憶した後に、メモリ76に格納されている該画像データを削除する。   In step 110, the image data of the image 62 including the projection pattern 64 stored in the memory 76 of the imaging unit 50 is read via the communication unit 78, stored in the memory 30A, and then stored in the memory 76. Delete the image data.

次のステップ112では、上記ステップ110の処理によってメモリ30Aに記憶した多階調の画像データを所定のしきい値で2値化し、二値化画像データを生成する。   In the next step 112, the multi-gradation image data stored in the memory 30A by the processing in step 110 is binarized with a predetermined threshold value to generate binarized image data.

この2値化処理により、上記ステップ110の処理によってメモリ30Aに記憶した多階調の画像データの画像は、閾値よりも高い濃度の画素で構成される領域(すなわち、投影パターン64以外の領域)と、閾値よりも低い濃度の画素で構成される領域(すなわち、投影パターン64に対応する領域)とに分割される。これにより、一例として、図7に示すように、上記ステップ110の処理によってメモリ30Aに記憶した多階調の画像データの画像62は、閾値よりも高い濃度の画素で構成される投影パターン64以外の領域63と、閾値よりも低い濃度の画素で構成される投影パターン64に対応する領域と、に分割される。   By this binarization process, the image of the multi-gradation image data stored in the memory 30A by the process of step 110 is an area composed of pixels having a density higher than the threshold (that is, an area other than the projection pattern 64). And an area composed of pixels having a density lower than the threshold (that is, an area corresponding to the projection pattern 64). Thus, as an example, as shown in FIG. 7, the image 62 of multi-gradation image data stored in the memory 30 </ b> A by the processing of step 110 is other than the projection pattern 64 composed of pixels having a density higher than the threshold value. Area 63 and an area corresponding to the projection pattern 64 composed of pixels having a density lower than the threshold value.

次のステップ114では、上記ステップ112の処理によって生成した二値化画像データの全画素を対象として、隣り合う画素との明度差または濃度差が所定値以上の画素(エッジ)を検出するエッジ検出処理を行う事により、投影パターン64の輪郭を検出する。   In the next step 114, edge detection for detecting pixels (edges) whose brightness difference or density difference from adjacent pixels is equal to or greater than a predetermined value for all pixels of the binarized image data generated by the processing of step 112 above. By performing the processing, the contour of the projection pattern 64 is detected.

例えば、所定の画角(有効画素)で得られる画像62は、画像62のX軸方向(図7参照)が、測定対象ベルト12の周方向に対応し、画像62のY軸方向(図7参照)が、測定対象ベルト12の幅方向に対応するものとし、画像62の端部80(図7参照)をX座標値及びY座標値の双方が0である位置として、エッジに対応する各画素のX座標値及びY座標値を求めることで、投影パターン64Aの輪郭に対応する画素各々の位置情報を座標情報として求めるようにすればよい。   For example, in the image 62 obtained at a predetermined angle of view (effective pixel), the X-axis direction of the image 62 (see FIG. 7) corresponds to the circumferential direction of the measurement target belt 12, and the Y-axis direction of the image 62 (FIG. 7). Reference) corresponds to the width direction of the belt 12 to be measured, and the end 80 (see FIG. 7) of the image 62 is set to a position where both the X coordinate value and the Y coordinate value are 0. What is necessary is just to obtain | require the positional information on each pixel corresponding to the outline of the projection pattern 64A as coordinate information by calculating | requiring the X coordinate value and Y coordinate value of a pixel.

次のステップ116では、上記ステップ114で検出した輪郭によって示される投影パターン64の重心位置(図7中重心72参照)を演算する。   In the next step 116, the position of the center of gravity of the projection pattern 64 indicated by the contour detected in step 114 (see the center of gravity 72 in FIG. 7) is calculated.

重心位置の演算は、例えば、測定対象ベルト12の周方向に相当するX軸方向の同一座標に含まれる画素の2値データを加算し全ての座標について求めて平均することでX座標値を求め、Y軸の同一座標に含まれる画素の2値データを加算して全ての座標について求め平均化することでY座標値を求めることにより、重心の位置を求めることができる。   For the calculation of the center of gravity position, for example, the X coordinate value is obtained by adding binary data of pixels included in the same coordinate in the X-axis direction corresponding to the circumferential direction of the measurement target belt 12 and obtaining and averaging all the coordinates. The position of the center of gravity can be obtained by adding the binary data of the pixels included in the same coordinate on the Y axis and obtaining and averaging all the coordinates to obtain the Y coordinate value.

次のステップ118では、上記ステップ116で求めた重心72(図7参照)の座標と、投影パターン64の輪郭を構成する各画素の座標と、から、重心72から輪郭を構成する各画素までの距離を、画素数として周方向に所定間隔で算出する。   In the next step 118, from the coordinates of the centroid 72 (see FIG. 7) obtained in the above step 116 and the coordinates of each pixel constituting the contour of the projection pattern 64, from the centroid 72 to each pixel constituting the contour. The distance is calculated as the number of pixels at a predetermined interval in the circumferential direction.

なお、この重心72から輪郭を構成する各画素の座標までの距離は、重心72から半径方向に向かって延びる直線74を想定し、該直線74が重心72からY軸方向の一方向(図7中、矢印Ya方向)に延びるときを回転角度「0°」とし、該直線74を、投影パターン64の円周方向に沿って重心72を中心にして所定角度ずつ回転させて、回転させた角度毎に、該直線74と投影パターン64の輪郭との交点に相当する位置の画素と、重心72との距離を、算出する。   The distance from the center of gravity 72 to the coordinates of each pixel constituting the contour is assumed to be a straight line 74 extending in the radial direction from the center of gravity 72, and the straight line 74 is one direction in the Y-axis direction from the center of gravity 72 (FIG. 7). The rotation angle is “0 °” when extending in the direction of arrow Ya), and the straight line 74 is rotated by a predetermined angle around the center of gravity 72 along the circumferential direction of the projection pattern 64. Each time, the distance between the pixel at the position corresponding to the intersection of the straight line 74 and the contour of the projection pattern 64 and the centroid 72 is calculated.

この所定角度としては、少なくとも、90度、180度、及び270度回転させる場合を含むように回転角度を予め設定すればよいが、90°よりさらに小さい角度毎に直線74を回転させるようにしてもよい。   The predetermined angle may be set in advance so that the rotation angle includes at least 90 degrees, 180 degrees, and 270 degrees, but the straight line 74 is rotated every angle smaller than 90 degrees. Also good.

次のステップ120では、上記ステップ110でメモリ30Aに記憶した画像に含まれる投影パターン64の、メモリ30Aに予め記憶されている円形状の基準パターン60に対する、半径方向の歪み量を、投影パターン64の円周方向に沿って所定間隔で算出する。   In the next step 120, the amount of distortion in the radial direction of the projection pattern 64 included in the image stored in the memory 30A in step 110 with respect to the circular reference pattern 60 stored in advance in the memory 30A is calculated. Are calculated at predetermined intervals along the circumferential direction.

ステップ120の処理においては、投影パターン64の直線74の所定の回転角度に相当する方向の基準パターン60に対する歪み量は、基準画像データをメモリ30Aから読取り、該基準画像データの画像に含まれる基準パターン60の同一の回転角度に相当する方向の半径方向の距離と、該同一の回転角度に相当する、上記ステップ118で投影パターン64の円周方向に沿って所定間隔で算出した半径方向の距離と、の差分を、該回転角度方向の歪み量として算出する。   In the process of step 120, the distortion amount with respect to the reference pattern 60 in the direction corresponding to the predetermined rotation angle of the straight line 74 of the projection pattern 64 is obtained by reading the reference image data from the memory 30A and including the reference image data included in the reference image data. A radial distance in a direction corresponding to the same rotation angle of the pattern 60 and a radial distance corresponding to the same rotation angle and calculated at predetermined intervals along the circumferential direction of the projection pattern 64 in step 118 above. Is calculated as a distortion amount in the rotation angle direction.

例えば、図8に示すように、投影パターン64の基準パターン60に対する回転角度0°に相当する方向の歪み量は、歪み量Caとして算出され、回転角度90°に相当する方向の歪み量は、歪み量Cbとして算出される。   For example, as shown in FIG. 8, the distortion amount in the direction corresponding to the rotation angle 0 ° with respect to the reference pattern 60 of the projection pattern 64 is calculated as the distortion amount Ca, and the distortion amount in the direction corresponding to the rotation angle 90 ° is Calculated as the distortion amount Cb.

次のステップ122では、上記ステップ120で算出した歪み量を、回転角度を示す情報に対応づけてメモリ30Aに記憶する。   In the next step 122, the distortion amount calculated in step 120 is stored in the memory 30A in association with information indicating the rotation angle.

ステップ106乃至ステップ122の処理によって、光源52Aの一度の点灯及び撮像部50による一度の撮像処理によって、測定対象ベルト12上の特定位置における、任意の方向の基準パターン60に対する歪み量を算出することができる。   The amount of distortion with respect to the reference pattern 60 in an arbitrary direction at a specific position on the measurement target belt 12 is calculated by performing the processing of Step 106 to Step 122 once by turning on the light source 52A and once by the imaging processing by the imaging unit 50. Can do.

次のステップ124では、測定対象ベルト12の幅方向の一端から他端に渡って、投影パターン64の投影及び投影パターン64の撮像が行われたか否かを判別し、肯定されるとステップ128へ進み、否定されるとステップ126へ進む。   In the next step 124, it is determined whether or not the projection pattern 64 is projected and the projection pattern 64 is imaged from one end to the other end in the width direction of the belt 12 to be measured. If NO, go to step 126.

ステップ124の判断は、例えば、投影撮像部28を測定対象ベルト12の幅方向に平行に移動するために設けられているレール32の長尺方向(測定対象ベルト12の幅方向)の一端及び他端に、投影撮像部28を検知するための図示を省略するセンサを設けるようにし、一端側に設けられた図示を省略するセンサからの検知信号入力後に上記ステップ106乃至ステップ122の処理を実行し、他端側のセンサからの検知信号が入力されたか否かを判別することにより判断可能である。   The determination in step 124 is, for example, one end in the longitudinal direction of the rail 32 (the width direction of the measurement target belt 12) provided to move the projection imaging unit 28 in parallel to the width direction of the measurement target belt 12 and the other. A sensor (not shown) for detecting the projection imaging unit 28 is provided at the end, and after the detection signal is input from the sensor (not shown) provided on the one end side, the processing of steps 106 to 122 is executed. It can be determined by determining whether or not a detection signal from the sensor on the other end side is input.

ステップ126では、投影撮像部28を測定対象ベルト12の幅方向に所定距離移動するように、駆動部36を制御した後に、上記ステップ106へ戻る。   In step 126, the drive unit 36 is controlled so that the projection imaging unit 28 is moved a predetermined distance in the width direction of the measurement target belt 12, and then the process returns to step 106.

上記ステップ124で肯定されると、ステップ128へ進み、測定対象ベルト12の周方向に渡って、投影パターン64の投影及び投影パターン64の撮像が実行されたか否かを判別し、否定されるとステップ130へ進み、測定対象ベルト12を周方向に所定距離移動させるように駆動部40を制御した後に、上記ステップ106へ戻る。   If the determination in step 124 is affirmative, the process proceeds to step 128, in which it is determined whether or not projection of the projection pattern 64 and imaging of the projection pattern 64 have been performed over the circumferential direction of the measurement target belt 12, and Proceeding to step 130, the drive unit 40 is controlled to move the measurement target belt 12 by a predetermined distance in the circumferential direction, and then the process returns to step 106.

ステップ128の判断は、例えば、測定対象ベルト12の裏面に予めマークを付与するとともに、該マークを検知するための図示を省略するセンサを平面度測定装置10に設けて、前回センサによる検知信号が制御部30に入力された後に、次回センサによる検知信号が制御部30に入力されたか否かを判別することによって判断可能である。   In step 128, for example, a mark is provided in advance on the back surface of the belt 12 to be measured, and a sensor (not shown) for detecting the mark is provided in the flatness measuring apparatus 10, and a detection signal from the previous sensor is received. This can be determined by determining whether or not a detection signal from the next sensor is input to the control unit 30 after being input to the control unit 30.

ステップ128で肯定されると、ステップ132へ進み、メモリ30Aに記憶した、各投影パターン64の半径方向の歪み量に基づいて、補正前平面度を算出する。   If the determination in step 128 is affirmative, the process proceeds to step 132, and the flatness before correction is calculated based on the amount of distortion in the radial direction of each projection pattern 64 stored in the memory 30A.

平面度の算出は、具体的には、上記ステップ100において、測定対象ベルト12の所定位置の所定方向としての第1の方向及び該第1の方向とは異なる第2の方向について、平面度を算出するための指示信号が入力された場合には、該所定位置に対応する領域において撮像によって得られた画像データの画像に含まれる投影パターン64について、上記ステップ120で求めた歪み量に基づいて、該第1の方向及び第2の方向各々に対応する、投影パターン64上の互いに相反する方向の歪み量の最大値から最小値を減算した結果の絶対値を、補正前平面度として算出する。   More specifically, the flatness is calculated in step 100 with respect to the first direction as the predetermined direction of the predetermined position of the belt 12 to be measured and the second direction different from the first direction. When an instruction signal for calculation is input, the projection pattern 64 included in the image of the image data obtained by imaging in the region corresponding to the predetermined position is based on the distortion amount obtained in step 120 above. The absolute value of the result of subtracting the minimum value from the maximum value of the distortion amount in the opposite directions on the projection pattern 64 corresponding to each of the first direction and the second direction is calculated as the flatness before correction. .

例えば、図8に示すように、測定対象ベルト12上の所定領域について、Y軸方向の平面度を求める指示信号が入力された場合には、Y軸方向に対応する、投影パターン64の互いに相反する方向として、Ya方向及びYb方向各々の、歪み量Ca及び歪み量Cbの内の最大値から最小値を減算した減算結果の絶対値を、補正前平面度として算出する。   For example, as shown in FIG. 8, when an instruction signal for obtaining flatness in the Y-axis direction is input for a predetermined region on the measurement target belt 12, the projection patterns 64 corresponding to the Y-axis direction conflict with each other. The absolute value of the subtraction result obtained by subtracting the minimum value from the maximum value of the distortion amount Ca and the distortion amount Cb in each of the Ya direction and the Yb direction is calculated as the pre-correction flatness.

同様にして、X軸方向の補正前平面度を算出することができる。   Similarly, the pre-correction flatness in the X-axis direction can be calculated.

また、平面度の算出として、上記ステップ100において、測定対象ベルト12の全領域における第1の方向及び第1の方向とは異なる第2の方向について、平面度を算出するための指示信号が入力された場合には、上記ステップ100乃至ステップ130の処理が実行されることによって得られた複数の投影パターン64各々の該第1の方向及び第2の方向各々に対応する互いに相反する方向の歪み量の最大値から最小値を減算した値の絶対値を求めることにより、第1の方向及び第2の方向の補正前平面度を求める。   As the flatness calculation, in step 100, an instruction signal for calculating the flatness is input for the first direction and the second direction different from the first direction in the entire region of the belt 12 to be measured. In the case of being performed, distortions in directions opposite to each other corresponding to each of the first direction and the second direction of each of the plurality of projection patterns 64 obtained by executing the processing of Step 100 to Step 130 described above. By obtaining the absolute value of the value obtained by subtracting the minimum value from the maximum value of the quantity, the flatness before correction in the first direction and the second direction is obtained.

また、平面度の算出として、上記ステップ100において、測定対象ベルト12の全体に渡って平面度を算出するための指示信号が入力された場合には、上記ステップ100乃至ステップ130が実行されることによって得られた複数の投影パターン64各々において算出された歪み量の内の、最大値から最小値を減算した値の絶対値を、測定対象ベルト12全体の補正前平面度として求める。   Further, as the calculation of the flatness, when an instruction signal for calculating the flatness is input over the entire belt to be measured 12 in the above step 100, the above steps 100 to 130 are executed. The absolute value of the value obtained by subtracting the minimum value from the maximum value among the distortion amounts calculated in each of the plurality of projection patterns 64 obtained by the above is obtained as the pre-correction flatness of the entire measurement target belt 12.

なお、本実施の形態では、複数方向として2方向の平面度を求める場合を説明するが、3方向以上の平面度を求めるようにしてもよい。3方向以上の平面度を求める場合についても、各方向について、上記のように処理することにより、3方向以上の平面度を求める事も可能である。   In this embodiment, the case of obtaining the flatness in two directions as a plurality of directions will be described. However, the flatness in three or more directions may be obtained. Even in the case of obtaining flatness in three or more directions, it is possible to obtain flatness in three or more directions by performing the above-described processing for each direction.

次のステップ134では、上記ステップ132で求めた補正前平面度について、メモリ30Aに記憶されている単位変換テーブル31に基づいて、上記ステップ130で求めた補正前平面度が、国際単位(SI)で表される数値となるように変換する。   In the next step 134, the pre-correction flatness obtained in step 132 based on the unit conversion table 31 stored in the memory 30A is converted into the international unit (SI). Is converted to a numerical value represented by.

すなわち、単位変換テーブル31に基づいて、1画素に相当する国際単位で表される値及び単位を求める。次に、ステップ132で求めた補正前平面度は、画素数によって示される値であることから、ステップ132で求めた補正前平面度を示す値を、国際単位を示すデータとなるように変換する。   That is, based on the unit conversion table 31, a value and a unit expressed in an international unit corresponding to one pixel are obtained. Next, since the flatness before correction obtained in step 132 is a value indicated by the number of pixels, the value indicating flatness before correction obtained in step 132 is converted into data indicating international units. .

ステップ134の処理によって、測定対象ベルト12上の任意の領域、任意の領域における任意の複数の方向、測定対象ベルト12全体における任意の複数の方向、または測定対象ベルト12全体の平面度を示す値及び単位を求めることができる。   A value indicating an arbitrary area on the measurement target belt 12, an arbitrary plurality of directions in an arbitrary area, an arbitrary plural directions in the entire measurement target belt 12, or a flatness of the entire measurement target belt 12 by the process of step 134. And the unit can be determined.

次のステップ136では、上記ステップ134で国際単位となるように変換することによって求められた各平面度を、出力部38へ出力した後に、本ルーチンを終了する。   In the next step 136, each flatness obtained by the conversion to the international unit in step 134 is output to the output unit 38, and then this routine is terminated.

以上説明したように、本発明の平面度測定装置10によれば、測定対象ベルト12上に円形状のパターンを照射し、測定対象ベルト12上に投影された投影パターンを撮像することによって投影パターンの画像データを取得し、取得した画像データの画像に含まれる投影パターンの、円形状の基準パターンに対する半径方向の歪み量に基づいて、任意の方向の平面度を求めるので、一度の測定により、測定対象ベルト12の複数の方向の平面度を簡易な構成で容易に求めることができる。   As described above, according to the flatness measuring apparatus 10 of the present invention, a projection pattern is obtained by irradiating a circular pattern on the measurement target belt 12 and imaging the projection pattern projected on the measurement target belt 12. The image data is obtained, and the flatness in an arbitrary direction is obtained based on the radial distortion amount with respect to the circular reference pattern of the projection pattern included in the obtained image data image. The flatness in a plurality of directions of the measurement target belt 12 can be easily obtained with a simple configuration.

また、投影パターンを投影するための投影部52と、投影パターンを撮像するための撮像部50とを、一体的に測定対象ベルト12の幅方向の一端から他端に向かって移動させることができると共に、測定対象ベルト12を周方向に回転させることができることから、測定対象ベルト12の全面に渡って複数の方向の平面度を簡易な構成で容易に求めることができるとともに、測定対象ベルト12の任意の複数方向の平面度を簡易な構成で容易に求めることができる。   Further, the projection unit 52 for projecting the projection pattern and the imaging unit 50 for imaging the projection pattern can be integrally moved from one end to the other end in the width direction of the measurement target belt 12. In addition, since the measurement target belt 12 can be rotated in the circumferential direction, the flatness in a plurality of directions can be easily obtained with a simple configuration over the entire surface of the measurement target belt 12. Flatness in any of a plurality of directions can be easily obtained with a simple configuration.

また、撮像部50の撮像によって得られる画像の画角の一辺に500画素の画素が対応すると、画角が10mm×10mmの場合には、1画素に対応する国際単位は20μmとなることから、500×500画素の有効画素数の撮像部50を用い、且つ投影パターンの直径が10mm未満であるように画角を調整した場合には、20μmの分解能が得られる。従って、簡易な構成で精度良く平面度を求めることができるといえる。   In addition, when 500 pixels correspond to one side of the angle of view of the image obtained by the imaging unit 50, when the angle of view is 10 mm × 10 mm, the international unit corresponding to one pixel is 20 μm. When the imaging unit 50 having an effective pixel number of 500 × 500 pixels is used and the angle of view is adjusted so that the diameter of the projection pattern is less than 10 mm, a resolution of 20 μm can be obtained. Therefore, it can be said that the flatness can be obtained accurately with a simple configuration.

[試験例] [Test example]

測定対象ベルト12として、電子写真方式の画像形成方式に用いられる中間転写ベルト(幅330mm、周長948mmのポリイミド樹脂製中間転写ベルト)を用意した。この中間転写ベルトには、導電性を付与するために予めカーボンブラックが分散されており、黒色で光沢のある表面を有している。   An intermediate transfer belt (polyimide resin intermediate transfer belt having a width of 330 mm and a peripheral length of 948 mm) used in an electrophotographic image forming system was prepared as the measurement target belt 12. This intermediate transfer belt is preliminarily dispersed with carbon black to impart conductivity, and has a black and glossy surface.

このような中間転写ベルトを、本発明の平面度測定装置10に、ステンレス製のロール(φ30mm)によって構成された、円柱状ロール14A及び円柱状ロール14Bに張架し、張架部42によって39.2Nの荷重となるように張架した。   Such an intermediate transfer belt is stretched on the flatness measuring apparatus 10 of the present invention on the cylindrical roll 14A and the cylindrical roll 14B constituted by stainless steel rolls (φ30 mm). .It was stretched so as to have a load of 2N.

次に、円柱状ロール14Aと円柱状ロール14Bによって張架された中間転写ベルトの張架方向端部から中間転写ベルトの周方向へ向かって200mmの位置の中間転写ベルトの表面に、光源52Aとして白色ライトを用い、円形状の孔部52Dを備えた面アパーチャ52Cを用いた投影部52から、断面形状が5mm直径の光束となるような投影パターンを中間転写ベルト上に投影した。この投影パターンを、撮像部50としてキーエンス製CV−2000を用いて撮像した。   Next, a light source 52A is formed on the surface of the intermediate transfer belt at a position 200 mm from the end in the stretching direction of the intermediate transfer belt stretched by the cylindrical roll 14A and the cylindrical roll 14B toward the circumferential direction of the intermediate transfer belt. A projection pattern having a cross-sectional shape of a light beam having a diameter of 5 mm was projected onto the intermediate transfer belt from a projection unit 52 using a surface aperture 52C having a circular hole 52D using white light. This projected pattern was imaged using Keyence CV-2000 as the imaging unit 50.

次に、撮像によって得られた投影パターンを含む画像各々について、二値化処理を行い、(図9(A)参照)、二値化処理後、投影パターンの重心を求め、重心から投影パターンの輪郭までの距離を、幅方向に相当する方向を回転角度0度として90度ずつ回転させて(図9(B)参照)、輪郭上の4箇所各々に対応する画素から重心までの距離を求めた。次に、求めた重心から輪郭上の4箇所各々に対応する画素までの距離と、基準パターンの半径との差分を歪み量として各々求めた。この歪み量を、国際単位となるように単位変換テーブル31に基づいて変換した。例えば、1画素が20μmに相当する場合、50画素分の距離が1mmに変換される。   Next, binarization processing is performed on each image including the projection pattern obtained by imaging (see FIG. 9A). After binarization processing, the center of the projection pattern is obtained, and the projection pattern is calculated from the center of gravity. The distance to the contour is rotated by 90 degrees with the direction corresponding to the width direction being 0 degrees (see FIG. 9B), and the distance from the pixel corresponding to each of the four locations on the contour to the center of gravity is obtained. It was. Next, the difference between the distance from the calculated center of gravity to the pixel corresponding to each of the four locations on the contour and the radius of the reference pattern was determined as a distortion amount. This distortion amount was converted based on the unit conversion table 31 so as to be an international unit. For example, when one pixel corresponds to 20 μm, the distance for 50 pixels is converted to 1 mm.

なお、上記撮像処理、及び撮像によって得られた画像の投影パターンに基づく上記歪み量の算出および国際単位量への変換は、投影撮像部28を中間転写ベルトの幅方向に10mmずつ移動させて各領域について行った。また、中間転写ベルトを周方向に10mm移動させた後に、上記と同様にして中間転写ベルトの幅方向に10mmずつ投影撮像部28を移動させて各領域について行った。   The above-described imaging processing, and the calculation of the distortion amount based on the projection pattern of the image obtained by imaging and the conversion to the international unit amount are performed by moving the projection imaging unit 28 by 10 mm in the width direction of the intermediate transfer belt. Done about the area. Further, after the intermediate transfer belt was moved 10 mm in the circumferential direction, the projection imaging unit 28 was moved by 10 mm in the width direction of the intermediate transfer belt in the same manner as described above for each region.

結果を図10に示す。   The results are shown in FIG.

図10に示すように、軸方向への移動回数が1回で且つ周方向の移動回数が1回であるときに相当する、中間転写ベルト上の領域80に投影された投影パターンでは、中間転写ベルトの幅方向(Y方向)の相反する方向の歪み量は、各々−1.28mm、及び−1.00mmである。また、中間転写ベルトの領域80の周方向(X方向)の相反する方向の歪み量は、各々−0.71mm、及び−1.02mmである。   As shown in FIG. 10, in the projection pattern projected on the area 80 on the intermediate transfer belt, which corresponds to the case where the number of movements in the axial direction is one and the number of movements in the circumferential direction is one, the intermediate transfer The amount of distortion in the opposite direction of the width direction (Y direction) of the belt is -1.28 mm and -1.00 mm, respectively. Further, the amounts of distortion in the opposite directions in the circumferential direction (X direction) of the region 80 of the intermediate transfer belt are −0.71 mm and −1.02 mm, respectively.

このため領域80の周方向(X方向)の平面度は、歪み量の最大値「−1.00mm」と最小値「−1.28mm」との差分の絶対値から、0.28mmとなり、幅方向(Y方向)の平面度は、歪み量の最大値「−0.71mm」と、歪み量の最小値「−1.02mm」との差分の絶対値から、0.31mmとなる。   Therefore, the flatness in the circumferential direction (X direction) of the region 80 is 0.28 mm from the absolute value of the difference between the maximum value “−1.00 mm” and the minimum value “−1.28 mm” of the distortion amount, and the width The flatness in the direction (Y direction) is 0.31 mm from the absolute value of the difference between the maximum distortion amount “−0.71 mm” and the minimum distortion amount “−1.02 mm”.

また、図10に示すように、周方向への移動回数が1回である場合、2回目である場合各々の位置における中間転写ベルトの幅方向の平面度を算出する場合には、投影撮像部28を中間転写ベルトの幅方向に10mmずつ移動させて各領域について得られた投影パターンに基づいて算出されたY方向の互いに相反する方向の歪み量の内、最大値は「0.19mm」(幅方向の29回目の測定時の歪み量)であり、最小値は「−1.28mm」(幅方向の1界面の測定値の歪み量)であることから、該中間転写ベルトの周方向の所定位置における幅方向の平面度は、1.47mmである。   Further, as shown in FIG. 10, when the number of movements in the circumferential direction is one time, when it is the second time, when calculating the flatness in the width direction of the intermediate transfer belt at each position, the projection imaging unit The maximum value of distortion amounts in the opposite directions in the Y direction calculated based on the projection pattern obtained for each region by moving 28 by 10 mm in the width direction of the intermediate transfer belt is “0.19 mm” ( (The amount of distortion at the time of the 29th measurement in the width direction), and the minimum value is “−1.28 mm” (the amount of distortion of the measured value of one interface in the width direction). The flatness in the width direction at the predetermined position is 1.47 mm.

本発明の平面度測定装置を模式的に示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows typically the flatness measuring apparatus of this invention. 本発明の平面度測定装置における、荷重が加えられるロール周辺を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the roll periphery where the load is applied in the flatness measuring apparatus of this invention. 本発明の平面度測定装置の電気的構成の一部を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a part of electrical structure of the flatness measuring apparatus of this invention. 一対のロールに張架された状態の測定対象ベルトを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the measuring object belt of the state stretched by a pair of roll. (A)は、撮像によって得られた画像に含まれる投影パターン及び基準パターンを示す模式図であり。(B)及び(C)は、基準パターンと、所定方向に歪んだ状態の投影パターンと、を示す模式図である。(A) is a schematic diagram which shows the projection pattern and reference | standard pattern which are included in the image obtained by imaging. (B) and (C) are schematic diagrams showing a reference pattern and a projection pattern distorted in a predetermined direction. 本発明の平面度測定装置の制御部において実行される処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process performed in the control part of the flatness measuring device of this invention. 撮像によって得られた画像に含まれる投影パターンを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the projection pattern contained in the image obtained by imaging. 撮像によって得られた画像に含まれる投影パターン及び基準パターンの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the projection pattern and reference | standard pattern which are included in the image obtained by imaging. (A)は二値化処理を示す模式図であり、(B)は輪郭抽出処理を示す模式図である。(A) is a schematic diagram illustrating binarization processing, and (B) is a schematic diagram illustrating contour extraction processing. 試験例において得られた歪み量を示すデータの一部である。It is a part of data which shows the distortion amount obtained in the test example.

符号の説明Explanation of symbols

10 平面度測定装置
12 測定対象部材
28 投影撮像部
30 制御部
31 単位変換テーブル
36 駆動部
38 出力部
39 入力部
42 張架部
50 撮像部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Flatness measuring apparatus 12 Measuring object member 28 Projection imaging part 30 Control part 31 Unit conversion table 36 Drive part 38 Output part 39 Input part 42 Stretching part 50 Imaging part

Claims (2)

円形状のパターンを測定対象部材表面に投影する投影手段と、
撮像によって、前記測定対象部材上に投影された投影パターンを示す画像データを取得する撮像手段と、
前記円形状のパターンに相似する予め定められた基準パターンに対する、前記撮像手段によって取得された画像データの投影パターンの半径方向の歪み量を、円周方向に所定間隔で算出する歪量算出手段と、
前記歪量算出手段によって算出された歪み量の、互いに相反する方向の歪み量の最大値と最小値との差の絶対値に基づいて、該互いに相反する方向に対応する前記測定対象部材の方向の平面度を算出する平面度算出手段と、
を備えた平面度測定装置。
Projection means for projecting a circular pattern onto the surface of the measurement target member;
Imaging means for acquiring image data indicating a projection pattern projected on the measurement target member by imaging;
Distortion amount calculating means for calculating a radial distortion amount of a projection pattern of image data acquired by the imaging means with respect to a predetermined reference pattern similar to the circular pattern at predetermined intervals in the circumferential direction; ,
Based on the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the strain amounts in the opposite directions of the strain amounts calculated by the strain amount calculation means, the direction of the measurement target member corresponding to the opposite directions Flatness calculating means for calculating the flatness of
A flatness measuring device comprising:
円形状のパターンを測定対象部材表面に投影し、
撮像によって、前記測定対象部材上に投影された投影パターンを示す画像データを取得し、
前記円形状のパターンに相似する予め定められた基準パターンに対する、前記取得された画像データの投影パターンの半径方向の歪み量を、円周方向に所定間隔で算出し、
算出された歪み量の、互いに相反する方向の歪み量の最大値と最小値との差の絶対値に基づいて、該互いに相反する方向に対応する前記測定対象部材の方向の平面度を算出する、
平面度測定方法。
Project a circular pattern onto the surface of the measurement target member,
Obtaining image data indicating a projection pattern projected on the measurement target member by imaging,
The amount of distortion in the radial direction of the projection pattern of the acquired image data with respect to a predetermined reference pattern similar to the circular pattern is calculated at predetermined intervals in the circumferential direction,
Based on the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the calculated strain amounts in the directions opposite to each other, the flatness in the direction of the measurement target member corresponding to the directions opposite to each other is calculated. ,
Flatness measurement method.
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