JP2011232192A - Surface texture measurement device and surface texture measurement method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve a quantitative evaluation of degree of cloudiness when a surface of stainless steel plate, of mill roll, of metal mold or the like looks cloudy.SOLUTION: A surface texture measurement device 1 is made up so as to conduct following steps: a step to reflect a pattern displayed on a display 11 with a half mirror 13; a step to project the pattern on a surface of a measuring object 21 approximately vertically; a step to take a picture of the reflected pattern with an image pickup device 12 after transmitting the reflected pattern through the half mirror 13, and to implement data processing of image signals with a computer 3. In a surface texture measurement method, the surface texture measurement device 1 achieves a measurement condition which highlights an influence of irregular reflection of surrounding light on a pattern image partially reflecting within a range of pattern projection area on the surface of the measuring object 21, based on a mode of pattern setting, and it quantitatively evaluates a degree of cloudiness on the surface of the measuring object due to the influence of irregular reflection of light.

Description

本発明は、鏡面に近い平滑な面であることが要求されるステンレス鋼板等の製品や、製品の表面性状を左右する圧延ロール、金型等の加工機械あるいは加工器具の表面が白濁して見える場合に、その白濁の度合いを表面性状として定量的に評価できるようにするための表面性状測定装置および表面性状測定方法に関する。   In the present invention, the surface of a product such as a stainless steel plate, which is required to have a smooth surface close to a mirror surface, or a processing machine or processing tool such as a rolling roll or a die that affects the surface properties of the product appears cloudy. In this case, the present invention relates to a surface texture measuring device and a surface texture measuring method for quantitatively evaluating the degree of white turbidity as surface texture.

鏡面に近い平滑な面の表面性状を測定するための装置としては、触針式で表面粗さ(微小凹凸の粗さ)を計測する表面粗さ計(略して、粗さ計ともいう。)や、正反射(鏡面反射)した受光量で光沢度を計測する鏡面光沢度計(略して、光沢計ともいう。)が従来から使用されている。   As a device for measuring the surface property of a smooth surface close to a mirror surface, a surface roughness meter (abbreviated as a roughness meter for short) that measures surface roughness (roughness of fine irregularities) with a stylus type. In addition, a specular gloss meter (also referred to as a gloss meter for short) that measures glossiness with the amount of light received by regular reflection (specular reflection) has been used.

また、受光量のみによる測定ではなく、反射像を撮影して表面粗さや光沢度を計測する装置もあり、例えば、白黒パターンの光を測定対象面に対し斜めに所定角度で投射し、同じ角度で反対側へ反射(正反射)させて、そのパターン反射像をカメラで撮影し、画像信号をコンピューターでデータ処理することで、表面性状を非接触で定量的に測定するものが従来から知られている(例えば、特許文献1、2参照。)。   There is also a device that measures the surface roughness and glossiness by taking a reflected image instead of measuring only the amount of received light.For example, a monochrome pattern of light is projected obliquely at a predetermined angle with respect to the measurement target surface, and the same angle. It is conventionally known to measure the surface properties in a non-contact manner by reflecting the pattern back to the opposite side (regular reflection), taking a pattern reflection image with a camera, and processing the image signal with a computer. (For example, refer to Patent Documents 1 and 2.)

また、本出願人は、撮影したパターン反射像の輝度分布をプロット(パターンの一部分についてグラフ化)して、輝度波形の標準偏差(平均輝度からの輝度のばらつき)を求め、標準偏差によって、表面粗さ、表面反射率などを測定する表面性状測定方法および装置を開発し、また、パターン反射像の輝度値の標準偏差の、鏡面の場合の基準となる標準偏差との相対値を「鏡面度」と定義し、輝度波形の矩形波の肩が狭まったり、エッジがだれていたりするのを、標準偏差の相対値である鏡面度で見て、それにより、試料表面の写像性(パターンが正確に写るかどうか)を評価し、それに、反射率等の他の諸々の情報を加えて、表面微小凹凸に起因する表面粗さや光沢度等の表面性状を定量的に評価する鏡面度評価の方法およびそれを実行するための装置を開発した(例えば、特許文献3、4参照。)。   In addition, the applicant plots the luminance distribution of the captured pattern reflection image (graphs a part of the pattern), obtains the standard deviation of the luminance waveform (variation in luminance from the average luminance), and calculates the standard deviation based on the standard deviation. Developed a surface texture measurement method and device for measuring roughness, surface reflectance, etc., and also calculated the relative value of the standard deviation of the brightness value of the pattern reflection image with the standard deviation used as a reference in the case of a mirror surface. ”, And the fact that the rectangular waveform of the luminance waveform is narrowed and the edges are sagged with the specularity, which is the relative value of the standard deviation, makes it possible to map the sample surface (the pattern is accurate). Specularity evaluation method that quantitatively evaluates surface properties such as surface roughness and glossiness caused by minute surface irregularities by adding other information such as reflectance And run it It has developed a device for (e.g., see Patent Documents 3 and 4.).

特開昭61−75236号公報JP-A-61-75236 特開2006−84452号公報JP 2006-84452 A 特開2001−99632号公報JP 2001-99632 A 特開2007−155709号公報JP 2007-155709 A

ステンレス鋼板等は、表面粗さ計や鏡面光沢度計で測ったのでは殆ど鏡面との差が出なくても、目視検査では、表面が筋状の白い線で白濁して見えることがある。ただし、見方によって、白濁が際立って見えたり、少し角度を変えると全然見えなくなったりする。そして、その白濁した面を顕微鏡で見ると、筋状に傷が入っているのが見える。表面粗さ計や鏡面光沢度計では、そうした目視で得られる情報が数値として出てこない。   The surface of a stainless steel plate or the like may appear cloudy with a streak-like white line on visual inspection even if there is almost no difference from the mirror surface when measured with a surface roughness meter or specular gloss meter. However, depending on how you look at it, the cloudiness may stand out, or you may not be able to see it at all if you change the angle slightly. And when you look at the cloudy surface with a microscope, you can see that there are scratches. The surface roughness meter and specular gloss meter do not provide numerical information that can be obtained visually.

触針式の表面粗さ計(粗さ計)では、プローブ先端の大きさが測定分解能の限界となり、白濁の要因となる傷を、粗さ曲線で特定することは難しい。傷の無いきれいな鏡面の場合は、粗さ曲線をとると、略フラットである。それに対し、白濁の要因となるような傷がある場合は、粗さ曲線は全体としてはフラットで、微小な部位が一部飛び出たものとなる。しかし、このように一部飛び出ていても、粗さ曲線で見ると、大部分がフラットで、Ra(算術平均粗さ)には殆ど影響が出てこない。   In a stylus-type surface roughness meter (roughness meter), the size of the probe tip is the limit of measurement resolution, and it is difficult to identify scratches that cause white turbidity with a roughness curve. In the case of a clean mirror surface without scratches, the roughness curve is almost flat. On the other hand, when there is a scratch that causes white turbidity, the roughness curve is flat as a whole, and a minute portion partially protrudes. However, even if it partially protrudes in this way, when viewed from the roughness curve, most of it is flat, and Ra (arithmetic average roughness) is hardly affected.

また、鏡面光沢度計では、傷があって白濁して見える場合でも、傷は表面の極一部であって、受光量に殆ど影響せず、測定値に殆ど差が出ない。JISの鏡面光沢度測定方法は、鏡面の光沢度や反射率を測定する測定装置を使用し、反射する光束(エネルギー)を測る。しかし、乱反射の影響は、エネルギー的には極僅かで、光はエネルギーとしては殆ど傷の影響を受けずにきれいに反射するので、殆ど影響が出ない。   In the specular gloss meter, even when there is a flaw and it appears cloudy, the flaw is a very small part of the surface, has little effect on the amount of received light, and there is almost no difference in measured values. The JIS specular gloss measurement method uses a measuring device that measures specular gloss and reflectance, and measures the reflected light flux (energy). However, the influence of irregular reflection is extremely small in terms of energy, and light is reflected almost without being affected by scratches as energy, and thus hardly affects.

また、本出願人が開発した鏡面度評価装置でも、白濁は明確な数値として出てこない。鏡面度評価装置は、試料表面で反射したパターン反射像の写り具合(写像性)で試料表面の粗さや光沢度などの表面性状を定量的に評価するが、白濁の要因となる傷は、表面の極一部であるため、パターン反射像の輝度波形には、傷が無い場合との差が殆ど出ず、白濁を定量的に評価できない。   Further, even in the specularity evaluation apparatus developed by the present applicant, white turbidity does not appear as a clear numerical value. The specularity evaluation device quantitatively evaluates the surface properties such as roughness and glossiness of the sample surface based on the reflection of the pattern reflected image reflected on the sample surface (image quality). Therefore, the luminance waveform of the pattern reflection image hardly shows a difference from the case where there is no scratch, and the cloudiness cannot be quantitatively evaluated.

このように、ステンレス鋼板等の表面が、目視で見たときに白濁して見えるという場合に、従来の装置あるいは方法では、白濁を定量的に評価できない。そのため、白濁しているかどうかは、目視で見るしかないが、目視でも、見方によって、白濁が際立って見えたり、少し角度を変えると全然見えなくなったりするし、人によって見え方が違うこともあって、客観性のある評価はできなかった。   Thus, when the surface of a stainless steel plate or the like appears clouded when viewed visually, the conventional device or method cannot quantitatively evaluate the cloudiness. For this reason, it is only possible to visually check whether it is cloudy, but depending on how you see it, the cloudiness may be noticeable, or if you change the angle slightly, it may not be visible at all, and people may see it differently. Therefore, an objective evaluation was not possible.

ところで、上記鏡面度評価装置では、カメラのピントはパターン反射像に合わせている。この場合、試料表面を見ているのではなく、試料表面はあくまでミラーとして扱って、試料表面にパターンを写し、その写ったパターンの像にピントを合わせて見ている。それに対し、人間が目視でステンレス鋼板等の試料表面を見て、白濁しているのが見えているときは、この白濁している試料表面に目のピントを合わせている。試料表面に顔を写して見ているときは、映った顔に目のピントを合わせており、そのときは試料表面の白濁したところは明確には見えていない。ただ、人間は簡単に目のピントを変え、顔を写していても、試料表面が白濁しているのが気になると、一瞬にして、白濁した試料表面に目のピントを合わせる。しかし、鏡面度評価装置は、パターン反射像にピントを合わせるのであって、目視で見るときのように試料表面にピントを合わせるのではない。そのため、白濁を明確に見ることができない。   By the way, in the specularity evaluation apparatus, the focus of the camera is matched to the pattern reflection image. In this case, instead of looking at the sample surface, the sample surface is treated as a mirror, a pattern is copied on the sample surface, and the image of the reflected pattern is in focus. In contrast, when a human visually observes the surface of a sample such as a stainless steel plate and sees white turbidity, the eye is focused on the white turbid sample surface. When looking at a sample on the surface of the sample, the eyes are focused on the reflected face, and at that time, the cloudy part of the sample surface is not clearly visible. However, humans can easily change the focus of their eyes, and even if they are capturing a face, if they are concerned that the sample surface is cloudy, they will immediately focus on the cloudy sample surface. However, the specularity evaluation apparatus focuses on the pattern reflection image, and does not focus on the sample surface as viewed visually. Therefore, the cloudiness cannot be clearly seen.

鏡面度評価装置でも、目視の場合と同様に、試料表面にピントを合わせるようにすれば、測定器による白濁の評価も可能になると考えられる。しかし、鏡面度評価装置は、本来、写像性を評価するもので、パターン反射像にピントを合わせる必要があり、これを試料表面の白濁の評価にも使用できるようにするためには、ピント位置を、固定ではなく、調整可能にしなくてはならない。それでは、測定器として装置が大掛かりになりすぎるし、ピントが固定でないために、ピント合わせに面倒な操作を強いられ、また、そのピント合わせの誤差による測定精度の低下が不可避となる。そのため、市販する測定器としては、ピント位置を固定したものでないと実用性がない。また、ピントの設定だけを変えた測定器を別に用意して、使い分けるようにするのでは、スペース的にも、また、コスト的にも負担が大きくなる。   Even in the case of the specularity evaluation apparatus, it is considered that the white turbidity can be evaluated by a measuring instrument if the surface of the sample is focused as in the case of visual observation. However, the specularity evaluation apparatus originally evaluates the image clarity, and it is necessary to focus on the pattern reflection image. In order to use this for the evaluation of the cloudiness of the sample surface, Must be adjustable, not fixed. Then, the apparatus becomes too large as a measuring instrument, and since the focus is not fixed, a troublesome operation is required for focusing, and a decrease in measurement accuracy due to an error in focusing becomes inevitable. Therefore, a commercially available measuring instrument is not practical unless the focus position is fixed. Also, if a separate measuring instrument with only the focus setting changed is prepared and used separately, the burden will increase in terms of space and cost.

本発明は、こうした問題を解決するもので、鏡面に近い平滑な面であることが要求されるステンレス鋼板等の製品の表面や、製品の表面性状を左右する圧延ロール、金型等の加工機械あるいは加工器具の表面が白濁して見える場合に、その白濁の度合いを定量的に評価することができ、装置が大掛かりにならず、面倒な操作も必要でない表面性状測定装置および表面性状測定方法に提供することを目的とする。   The present invention solves such a problem, and the surface of a product such as a stainless steel plate, which is required to have a smooth surface close to a mirror surface, and a processing machine such as a rolling roll and a die that influence the surface properties of the product. Alternatively, when the surface of a processing tool appears cloudy, the degree of cloudiness can be quantitatively evaluated, and the apparatus does not become overly large and does not require troublesome operations. The purpose is to provide.

本発明の表面性状測定装置は、光学的明暗の2次元分布形状を示すパターンを、コンピューターにより制御可能なディスプレーにより形成し、該パターンをハーフミラーで反射させて測定対象面に略垂直に投射する投射光学系と、投射光学系により投射されて測定対象面で反射したパターンを、ハーフミラーを透過させて、測定対象面に略垂直な方向から撮像素子で撮影する撮像光学系とからなり、撮像素子により得られた映像信号をコンピューターでデータ処理することにより測定対象面の表面性状を測定する表面性状測定装置であって、測定対象面上のパターン投射領域の一部範囲で反射するパターン像への周りからの光の乱反射の影響を強調する測定条件をパターンの設定態様によって実現するパターン設定手段を備え、光の乱反射の影響を強調する測定条件で得られた映像信号に基づいて、光の乱反射の影響度合いを計測し、該影響度合いにより、測定対象面の光の乱反射による白濁度合いを評価することを特徴とする。   The surface texture measuring apparatus of the present invention forms a pattern showing a two-dimensional distribution shape of optical brightness with a display that can be controlled by a computer, reflects the pattern with a half mirror, and projects the pattern substantially perpendicularly onto the surface to be measured. A projection optical system and an imaging optical system that takes a pattern reflected by the measurement target surface and reflected by the measurement target surface through the half mirror and captures an image from the direction substantially perpendicular to the measurement target surface. A surface texture measuring device that measures the surface texture of a measurement target surface by processing the video signal obtained by the element with a computer, to a pattern image reflected in a part of the pattern projection area on the measurement target surface Pattern setting means for realizing the measurement conditions that emphasize the influence of the irregular reflection of light from around the pattern according to the pattern setting mode. Based on the video signal obtained by emphasizing measurement conditions Hibiki, the degree of influence of light irregularly reflected measurement, by the degree of influence, and evaluating the turbidity degree by irregular reflection of light of the measurement target surface.

この表面性状測定装置は、パターン設定手段により、パターン投射領域の全範囲に光学的明暗のパターンを投射する第1のパターン設定と、パターン投射領域の一部範囲にのみ光学的明暗のパターンを投射して周りは暗くする第2のパターン設定とが可能で、第1のパターン設定で得られた映像信号と第2のパターン設定で得られた映像信号との比較により光の乱反射の影響度合いを計測し、測定対象面の光の乱反射による白濁度合いを評価するものであってよい。   In this surface texture measuring device, the pattern setting means projects the first pattern setting for projecting an optical bright / dark pattern over the entire area of the pattern projection area, and projects the optical bright / dark pattern over a partial area of the pattern projection area. Then, it is possible to set the second pattern to darken the surroundings, and by comparing the video signal obtained by the first pattern setting with the video signal obtained by the second pattern setting, the degree of influence of irregular reflection of light can be set. Measurement may be performed to evaluate the degree of white turbidity due to irregular reflection of light on the surface to be measured.

また、この表面性状測定装置は、パターン設定手段により、パターン投射領域の一部範囲を暗くし周りを明るくするパターン設定が可能で、このパターン設定で得られた映像信号により光の乱反射の影響度合いを計測し、測定対象面の光の乱反射による白濁度合いを評価するものであってよい。   In addition, this surface texture measuring device can set a pattern that darkens a part of the pattern projection area and brightens the surroundings by the pattern setting means, and the degree of influence of irregular reflection of light by the video signal obtained by this pattern setting And the degree of white turbidity due to irregular reflection of light on the surface to be measured may be evaluated.

そして、この表面性状測定装置は、映像信号をデータ処理してパターン像の輝度値を求める輝度値演算手段を備え、輝度値に基づいて光の乱反射の影響度合いを計測するものであってよい。   The surface texture measuring device may be provided with a brightness value calculating means for processing the video signal to obtain the brightness value of the pattern image, and measure the degree of influence of irregular reflection of light based on the brightness value.

また、本発明の表面性状測定方法は、光学的明暗の2次元分布形状を示すパターンを、コンピューターにより制御可能なディスプレーにより形成し、該パターンを、ハーフミラーで反射させて測定対象面に略垂直に投射し、測定対象面で反射したパターンを、ハーフミラーを透過させて、測定対象面に略垂直な方向から撮像素子で撮影し、撮像素子により得られた映像信号をコンピューターでデータ処理することにより測定対象面の表面性状を測定する表面性状測定方法であって、測定対象面上のパターン投射領域の一部範囲で反射するパターン像への周りからの光の乱反射の影響を強調する測定条件をパターンの設定態様によって実現し、光の乱反射の影響を強調する測定条件で得られた映像信号に基づいて、光の乱反射の影響度合いを計測し、該影響度合いにより、測定対象面の光の乱反射による白濁度合いを評価することを特徴とする。   In the surface texture measuring method of the present invention, a pattern showing a two-dimensional optical bright / dark distribution shape is formed by a display that can be controlled by a computer, and the pattern is reflected by a half mirror to be substantially perpendicular to the surface to be measured. The pattern reflected on the surface to be measured and reflected by the surface to be measured is transmitted through the half mirror, photographed with an image sensor from a direction substantially perpendicular to the surface to be measured, and the video signal obtained by the image sensor is processed with a computer. Is a surface property measurement method for measuring the surface property of a measurement target surface by a measurement condition that emphasizes the influence of irregular reflection of light from the surroundings on a pattern image reflected in a partial area of the pattern projection area on the measurement target surface Is realized by the pattern setting mode, and the degree of influence of diffused light reflection is measured based on video signals obtained under measurement conditions that emphasize the influence of diffused light reflection. And, by the degree of influence, and evaluating the turbidity degree by irregular reflection of light of the measurement target surface.

この表面性状測定方法は、パターン投射領域の全範囲に光学的明暗のパターンを投射する第1のパターン設定で前記映像信号を取得し、また、パターン投射領域の一部範囲にのみ光学的明暗のパターンを投射して周りは暗くする第2のパターン設定で前記映像信号を取得して、第1のパターン設定で得られた映像信号と第2のパターン設定で得られた映像信号との比較により光の乱反射の影響度合いを計測し、測定対象面の光の乱反射による白濁度合いを評価するようにするものであってよい。   In this surface texture measuring method, the video signal is acquired with a first pattern setting for projecting an optical bright / dark pattern over the entire range of the pattern projection area, and the optical brightness / darkness is only applied to a partial range of the pattern projection area. The video signal is acquired with a second pattern setting in which a pattern is projected and the surroundings are darkened, and the video signal obtained with the first pattern setting is compared with the video signal obtained with the second pattern setting. The degree of influence of light irregular reflection may be measured, and the degree of white turbidity due to light irregular reflection on the measurement target surface may be evaluated.

また、この表面性状測定方法は、パターン投射領域の一部範囲を暗くし周りを明るくするパターン設定で映像信号を取得し、このパターン設定で得られた映像信号により光の乱反射の影響度合いを計測し、測定対象面の光の乱反射による白濁度合いを評価するものであってよい。   In addition, this surface texture measurement method acquires a video signal with a pattern setting that darkens a part of the pattern projection area and brightens the surroundings, and measures the influence of diffuse reflection of light using the video signal obtained by this pattern setting. Then, the degree of white turbidity due to irregular reflection of light on the surface to be measured may be evaluated.

そして、この表面性状測定方法は、映像信号をデータ処理してパターン像の輝度値を求め、輝度値に基づいて光の乱反射の影響度合いを計測するものであってよい。   This surface texture measuring method may be a method of processing the video signal to obtain a luminance value of the pattern image and measuring the influence degree of the irregular reflection of the light based on the luminance value.

パターンを形成するディスプレーは、液晶ディスプレー以外に、プラズマ、有機・無機ELその他のディスプレーであってよい。   The display for forming the pattern may be a display other than a liquid crystal display, such as plasma, organic / inorganic EL, or the like.

目視で見たときに表面が白濁して見えるのは、表面粗さ計で測れるような通常の表面凹凸に較べて凹凸角度の大きい特異な凹凸である筋状の傷が散在していることが主たる原因で、こういう凹凸角度の大きい傷があると、周りから入ってきた光が、通常の表面凹凸の場合は目に届かない方向に反射してしまうところを、傷の部分で乱反射し、散乱光となって目に入ってくることが影響している。そこで、基本的には、パターン反射像をデータ処理して表面性状を測定する鏡面度評価装置の測定方式を使用しながら、周りから入ってくる光の乱反射の影響を強調する測定条件で測定できるようにすれば、周りからの光の乱反射の影響による白濁の度合いがどの程度であるかの定量的な評価を行うことができる。本発明は、こうした知見に基づいて成されたものである。   When the surface is visually observed, the surface appears cloudy because of the presence of streak-like scratches that are unusual irregularities with a large irregularity angle compared to normal surface irregularities that can be measured with a surface roughness meter. If there is a scratch with such a large unevenness angle, the main reason is that the light that enters from the surroundings is reflected in a direction that is not reachable in the case of normal surface unevenness, diffusely reflected and scattered at the scratched part. It is influenced by the fact that it enters the eyes as light. Therefore, it is basically possible to measure under measurement conditions that emphasize the influence of irregular reflection of light entering from the surroundings, using the measurement method of the specularity evaluation device that measures the surface properties by processing the pattern reflection image. By doing so, it is possible to quantitatively evaluate the degree of white turbidity due to the influence of irregular reflection of light from the surroundings. The present invention has been made based on these findings.

本発明では、光学的明暗の2次元分布形状を示すパターンを、コンピューターにより制御可能な液晶等のディスプレーにより形成する。そして、そのディスプレーにより形成したパターンを、ハーフミラーで反射させて測定対象面に略垂直に投射し、反射したパターンを、ハーフミラーを透過させて、測定対象面に略垂直な方向から撮像素子で、パターン反射像に撮像素子の焦点を合わせて撮影し、映像信号をコンピューターでデータ処理する。その際、パターン設定の態様により、測定対象面上のパターン投射領域の一部範囲で反射するパターン像への周りからの光の乱反射の影響を強調する測定条件を実現する。そして、光の乱反射の影響を強調する測定条件で得られた映像信号に基づいて、例えば、映像信号をデータ処理してパターン像の輝度値を求め、輝度値に基づいて光の乱反射の影響度合いを計測し、該影響度合いにより、測定対象面の光の乱反射による白濁度合いを評価する。   In the present invention, a pattern showing a two-dimensional distribution shape of optical brightness is formed by a display such as liquid crystal that can be controlled by a computer. Then, the pattern formed by the display is reflected by the half mirror and projected onto the surface to be measured approximately perpendicularly, and the reflected pattern is transmitted through the half mirror and transmitted from the direction substantially perpendicular to the surface to be measured by the image sensor. The pattern reflection image is taken with the focus of the image sensor, and the video signal is processed by a computer. In that case, the measurement conditions which emphasize the influence of the irregular reflection of the light from the circumference | surroundings on the pattern image reflected in the partial range of the pattern projection area | region on a measurement object surface are implement | achieved by the aspect of pattern setting. Then, based on the video signal obtained under the measurement condition that emphasizes the influence of the irregular reflection of light, for example, the luminance value of the pattern image is obtained by data processing of the video signal, and the influence degree of the irregular reflection of the light based on the luminance value And the degree of white turbidity due to irregular reflection of light on the measurement target surface is evaluated based on the degree of influence.

光の乱反射の影響を強調する測定条件を実現するパターン設定の態様は、例えば、パターン投射領域の全範囲に光学的明暗のパターン(例えば、白黒縞状のパターン)を投射する第1のパターン設定と、パターン投射領域の一部範囲にのみ光学的明暗のパターンを投射して周りは暗くする第2のパターン設定の切り替えであり、そのようにパターン設定を切り替えて、それら両方の設定で得られた映像信号の比較により光の乱反射の影響度合いを計測し、測定対象面の光の乱反射による白濁度合いを評価する。この場合、パターン設定の切り替えは、コンピューターにより、ディスプレーの全面に光学的明暗のパターンを映す設定(光源が広くなる設定)と、ディスプレーの中心部にだけ光学的明暗のパターンを映し、周辺部は全体を真っ暗にする設定(光源が狭くなる設定)とを切り換えることで容易に行える。全面パターン(ディスプレーの全面に映す設定)としたときは、測定対象面上の広い領域に光学的明暗のパターンを投射することになり、一部パターン(ディスプレーの中心部にだけパターンを映し、周辺部は真っ暗にする設定)としたときは、測定対象面上の限られた狭い領域だけに光学的明暗のパターンを投射することになる。   The pattern setting mode for realizing the measurement condition that emphasizes the influence of irregular reflection of light is, for example, the first pattern setting for projecting an optical bright / dark pattern (for example, a black and white striped pattern) over the entire pattern projection area. The second pattern setting is switched so that an optical bright / dark pattern is projected only in a part of the pattern projection area and the surrounding area is darkened. The degree of influence of irregular reflection of light is measured by comparing the image signals, and the degree of white turbidity due to irregular reflection of light on the measurement target surface is evaluated. In this case, the pattern settings can be switched by a computer that displays an optical bright / dark pattern on the entire display surface (a setting that makes the light source wider), and an optical bright / dark pattern that is displayed only at the center of the display. This can be done easily by switching the setting to darken the whole (setting to narrow the light source). When the entire surface pattern is set (shown on the entire surface of the display), an optical bright / dark pattern is projected over a wide area on the measurement target surface, and a partial pattern (the pattern is projected only at the center of the display and the surrounding area is displayed). When the part is set to be completely dark), an optical bright / dark pattern is projected only on a limited narrow area on the measurement target surface.

ディスプレーからの光は、開き角を持っているため、測定対象面上のパターン投射領域の各部分には、設定された投射角度で光が入ってくるだけでなく、周りからも光が入ってくる。そして、測定対象面に傷が無ければ、設定された投射角度で入ってきた光は正反射して撮像素子に入るが、周りからの光は撮像素子に届かない方向に反射する。そして、測定対象面に白濁の要因となるような傷があると、全面パターンの場合は、光源が広いため、測定しようとする領域の各部分(パターン投射領域の一部範囲)に、周りから入ってくる光が多くて、その周りから入ってきた光が、傷の部分で乱反射し、散乱光となって一部が撮像素子に届く。そのため、撮影により得られる映像信号は、周りから入ってくる光の乱反射の影響が大きいものとなる。それに対し、一部パターンの場合は、光源が狭く、周りから光が殆ど入ってこないために、周りからの光の乱反射の影響は小さくなる。したがって、パターン投射領域の全範囲に光学的明暗のパターンを投射する第1のパターン設定での映像信号と、パターン投射領域の一部範囲にのみ光学的明暗のパターンを投射して周りは暗くする第2のパターン設定での映像信号とを比較することで、周りからの光の乱反射の影響による白濁の度合いがどの程度であるかの定量的な評価を行うことができる。   Since the light from the display has an opening angle, not only light enters the pattern projection area on the measurement target surface at the set projection angle, but also light from the surroundings. come. If the surface to be measured is not damaged, the light that enters at the set projection angle is specularly reflected and enters the image sensor, but the light from the surroundings is reflected in a direction that does not reach the image sensor. And if there is a scratch that causes white turbidity on the measurement target surface, in the case of a full pattern, since the light source is wide, each part of the area to be measured (part of the pattern projection area) from around There is a lot of incoming light, and the light that enters from the surroundings is irregularly reflected at the scratched part and becomes scattered light, and part of it reaches the image sensor. For this reason, the video signal obtained by photographing is greatly influenced by irregular reflection of light entering from the surroundings. On the other hand, in the case of a partial pattern, since the light source is narrow and light hardly enters from the surroundings, the influence of irregular reflection of the light from the surroundings becomes small. Therefore, the image signal in the first pattern setting for projecting the optical bright / dark pattern to the entire range of the pattern projection area and the optical bright / dark pattern are projected only to a partial range of the pattern projection area to darken the surroundings. By comparing the video signal with the second pattern setting, it is possible to quantitatively evaluate the degree of white turbidity due to the influence of diffuse reflection of light from the surroundings.

また、光の乱反射の影響を強調する測定条件を実現するパターン設定の態様は、パターン投射領域の一部範囲を暗くし周りを明るくするパターン(例えば、ディスプレーの画像中心に黒い部分があるだけの点パターン)の設定であってよく、この場合、このパターン設定で得られた映像信号により光の乱反射の影響度合いを計測し、測定対象面の光の乱反射による白濁度合いを評価する。このパターン設定は、コンピューターにより容易に行える。   In addition, the pattern setting mode that realizes the measurement condition that emphasizes the influence of irregular reflection of light is a pattern that darkens a part of the pattern projection area and brightens the surroundings (for example, there is only a black part at the center of the display image). In this case, the degree of influence of irregular reflection of light is measured by the video signal obtained by this pattern setting, and the degree of white turbidity due to irregular reflection of light on the measurement target surface is evaluated. This pattern setting can be easily performed by a computer.

この場合も、ディスプレーからの光は、開き角を持っているため、測定対象面上のパターン投射領域の各部分には、設定された投射角度で光が入ってくるだけでなく、周りからも光が入ってくる。しかし、この場合のパターンは、パターン投射領域の一部範囲を暗くし周りを明るくするパターン(ディスプレーの画像中心に黒い部分があるだけの点パターン)であって、その暗くする一部範囲は、設定された投射角度では光が入ってこず、主として周りから光が入ってくる。そして、測定対象面に傷が無ければ、周りからの光は撮像素子に届かない方向に反射するが、測定対象面に白濁の要因となるような傷があると、周りから入ってきた光が傷の部分で乱反射し、散乱光となって一部が撮像素子に届く。そのため、撮影により得られる映像信号は、主として周りから入ってくる光の乱反射の影響を受けたものとなる。したがって、パターン投射領域の一部範囲を暗くし周りを明るくするパターンの設定で得られた映像信号に基づいて、周りからの光の乱反射の影響による白濁の度合いがどの程度であるかの定量的な評価を行うことができる。   In this case as well, since the light from the display has an opening angle, not only does the light enter the pattern projection area on the measurement target surface at the set projection angle, but also from the surroundings. Light enters. However, the pattern in this case is a pattern that darkens a part of the pattern projection area and brightens the surroundings (a dot pattern with only a black part at the center of the display image). Light does not enter at the set projection angle, and light mainly enters from the surroundings. If there is no scratch on the surface to be measured, the light from the surroundings will be reflected in a direction that does not reach the image sensor, but if there is a scratch on the surface to be measured causing white turbidity, the light entering from the surroundings will be reflected. It is irregularly reflected at the scratched part and becomes scattered light, and part of it reaches the image sensor. Therefore, the video signal obtained by photographing is mainly influenced by the irregular reflection of light entering from the surroundings. Therefore, based on the video signal obtained by setting a pattern that darkens the partial area of the pattern projection area and brightens the surrounding area, it is a quantitative measure of the degree of white turbidity caused by the diffuse reflection of light from the surroundings. Can be evaluated.

また、本発明では、パターンの光をハーフミラーで反射させて測定対象面に略垂直に投射し、パターン反射像をハーフミラーを透過させて、測定対象面に略垂直な方向から撮像素子で撮影するのであり、これにより、白濁の要因となる傷がある測定対象面を、全面パターンの設定で測った場合と一部パターンの設定で測った場合の、それぞれの映像信号の特性を際立たせることができて、傷による乱反射の影響の計測が容易となり、白濁度合いの評価が容易で精度の良いものとなる。   In the present invention, the light of the pattern is reflected by the half mirror and projected on the measurement target surface substantially perpendicularly, and the pattern reflection image is transmitted through the half mirror and photographed by the image sensor from the direction substantially perpendicular to the measurement target surface. As a result, the characteristics of each video signal when the measurement target surface with scratches that cause white turbidity is measured with the full pattern setting and with the partial pattern setting are emphasized. Therefore, it becomes easy to measure the influence of irregular reflection due to scratches, and the degree of cloudiness can be easily evaluated with high accuracy.

パターンを測定対象面に対し斜めに投射して反対側から撮影したのでは、白濁の要因となるような傷があっても、光の乱反射の影響を強調した映像信号が得られない。しかし、測定対象面に略垂直にパターンを投射すると、全面パターンの場合と一部パターンの場合とで、光の乱反射の影響を強調した映像信号が得られる。これは、傷の性質に関係している。   If the pattern is projected obliquely onto the surface to be measured and photographed from the opposite side, a video signal that emphasizes the influence of irregular reflection of light cannot be obtained even if there is a scratch that causes white turbidity. However, when a pattern is projected substantially perpendicularly on the measurement target surface, a video signal in which the influence of light irregular reflection is emphasized can be obtained in the case of the entire pattern and the case of the partial pattern. This is related to the nature of the wound.

測定対象面の白濁の要因となるような凹凸角度の大きい傷の場合、周りからの光は、側方から斜めに入ってくるよりも比較的真上に近い方向から入ってきた方が、傷の傾斜面で反射したときに撮像素子まで届く確率が大きくなる。この場合、傷の傾斜面の角度(凹凸角度)が、入射および反射方向との関係で、そういう条件を満たし易い。測定対象面に略垂直にパターンを投射し、反射したパターン像を測定対象面に略垂直な方向から撮影するようにすると、周りから入ってくる光というのは、側方から斜めに入ってくるというよりも、比較的真上に近い方向から入ってくることになり、傷の傾斜面で反射した光が撮像素子に入り易い。そのため、光が乱反射した場合にその影響が映像信号に表れ易く、それを強調する条件を整えることで、乱反射の影響を定量的に評価できる。それに対し、パターンを測定対象面に対し斜めに投射して反対側から撮影したのでは、例えば傷面の角度と入射および反射方向との関係が、傷面で反射した光が撮像素子まで届くための条件を満たし難い。そのため、光の乱反射の影響が表れ難く、測定が難しい。   In the case of a scratch with a large uneven angle that causes white turbidity on the surface to be measured, it is more likely that light from the surroundings enters the direction relatively close to the top rather than entering obliquely from the side. The probability of reaching the image sensor when reflected by the inclined surface increases. In this case, the angle of the inclined surface of the scratch (unevenness angle) tends to satisfy such a condition in relation to the incident and reflection directions. When a pattern is projected substantially perpendicularly to the measurement target surface and the reflected pattern image is photographed from a direction substantially perpendicular to the measurement target surface, the light entering from the surroundings enters obliquely from the side. Rather, light enters from a direction that is relatively close to the top, and light reflected from the inclined surface of the scratch is likely to enter the image sensor. For this reason, when light is irregularly reflected, the effect is likely to appear in the video signal, and the effect of irregular reflection can be quantitatively evaluated by adjusting the conditions for emphasizing it. On the other hand, if the pattern is projected obliquely to the surface to be measured and photographed from the opposite side, for example, the relationship between the angle of the scratched surface and the incidence and reflection direction is because the light reflected by the scratched surface reaches the image sensor. It is difficult to meet the conditions. For this reason, the influence of irregular reflection of light hardly appears and measurement is difficult.

本発明によれば、鏡面に近い平滑な面であることが要求されるステンレス鋼板等の製品の表面や、製品の表面性状を左右する圧延ロール、金型等の加工機械あるいは加工器具の表面が白濁して見える場合に、その白濁の度合いを、装置が大掛かりにならず、面倒な操作をすることなく、精度良く定量的に評価することができる。   According to the present invention, the surface of a product such as a stainless steel plate that is required to have a smooth surface close to a mirror surface, or the surface of a processing machine or processing tool such as a rolling roll or a mold that affects the surface properties of the product. When it appears cloudy, the degree of cloudiness can be accurately and quantitatively evaluated without making the apparatus large and troublesome operation.

本発明の実施形態に係る表面性状測定システムの概略図である。It is the schematic of the surface property measuring system which concerns on embodiment of this invention. パターン設定の第1例を示すもので、(a)は全面パターン設定時のディスプレー画面を示す図、(b)は一部パターン設定時のディスプレー画面を示す図である。FIG. 4A shows a first example of pattern setting, where FIG. 5A is a diagram showing a display screen when setting a full pattern, and FIG. 5B is a diagram showing a display screen when setting a partial pattern. パターン設定の第2例を示すもので、(a)は点パターン設定時のディスプレー画面を示す図、(b)は(a)に示す点パターンでの計測範囲を示す説明図である。FIGS. 2A and 2B show a second example of pattern setting, in which FIG. 3A is a diagram showing a display screen when setting a point pattern, and FIG. 測定対象面の傷に対する周りからの光の入射方向と反射方向の関係を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the relationship between the incident direction of the light from the circumference | surroundings with respect to the damage | wound of a measuring object surface, and a reflection direction. 全面パターン設定時と一部パターン設定時とで変化する輝度分布の態様を説明するグラフである。It is a graph explaining the aspect of the luminance distribution which changes at the time of the whole surface pattern setting and the partial pattern setting. 本発明の実施例における試料の写真である。It is a photograph of the sample in the Example of this invention. 本発明の実施例における試料表面での輝度分布の例を示すもので、(a)は傷のない面での輝度分布のグラフ、(b)は1500番サンドペーパーによる傷のある面での輝度分布のグラフ、(c)は1200番サンドペーパーによる傷のある面での輝度分布のグラフである。The example of the luminance distribution in the sample surface in the Example of this invention is shown, (a) is a graph of the luminance distribution in the surface without a flaw, (b) is the luminance in the surface with a flaw by 1500th sandpaper. A distribution graph, (c), is a graph of a luminance distribution on a surface having scratches due to the 1200th sandpaper.

図1は本発明の実施形態に係る表面性状測定システムの一例を示している。図において、1は表面性状測定装置であり、2は測定対象物、3はコンピューターを示している。   FIG. 1 shows an example of a surface texture measuring system according to an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a surface texture measuring device, 2 is an object to be measured, and 3 is a computer.

この表面性状測定装置1は、コンピューター3により制御可能なパターン形成用のディスプレー11と、パターンの反射像を撮影する撮影装置12と、ハーフミラー13とからなるもので、光学的明暗の2次元分布形状を示す例えば白黒縞状や点状のパターンをディスプレー11により形成し、該パターンを、ハーフミラー13で反射させて測定対象面21に略垂直に投射する投射光学系と、投射光学系により投射されて測定対象面21で反射したパターンの反射像を、ハーフミラー13を透過させて、測定対象面21に略垂直な方向から撮像素子(撮影装置12)で撮影する撮像光学系を有し、ディスプレー11により光学的明暗の2次元分布形状を示すパターンを形成して、それ自体が光源となって測定対象物2の測定対象面21に略平行な方向へ照射し、ハーフミラー13で反射させて、測定対象面21に略垂直(図では90度の角度で投射されている。)に投射し、測定対象面21で反射したパターンを、ハーフミラー13を透過させて撮像素子12で撮影するよう構成されている。   The surface texture measuring device 1 includes a pattern forming display 11 that can be controlled by a computer 3, a photographing device 12 that captures a reflection image of the pattern, and a half mirror 13. The surface texture measuring device 1 has a two-dimensional distribution of optical brightness. For example, a black and white striped pattern or a dot-like pattern indicating the shape is formed on the display 11, the pattern is reflected by the half mirror 13 and projected substantially perpendicularly onto the measurement target surface 21, and the projection optical system projects the pattern. And an imaging optical system that captures the reflected image of the pattern reflected by the measurement target surface 21 through the half mirror 13 and captures the image with the imaging element (imaging device 12) from a direction substantially perpendicular to the measurement target surface 21. A pattern indicating a two-dimensional distribution pattern of optical brightness is formed on the display 11, and the pattern itself becomes a light source and is substantially flat on the measurement target surface 21 of the measurement target 2. The pattern reflected by the measurement target surface 21 is reflected by the half mirror 13, reflected by the half mirror 13, projected substantially perpendicular to the measurement target surface 21 (projected at an angle of 90 degrees in the figure), The imaging device 12 is configured to transmit the image through the mirror 13.

ディスプレー11は、例えば液晶ディスプレーである。その他、プラズマ、有機・無機EL等のディスプレーであってもよい。   The display 11 is a liquid crystal display, for example. In addition, a display such as plasma and organic / inorganic EL may be used.

ディスプレー11により形成するパターンは、コンピューター3の操作により自在に設定でき、例えば白黒縞状のパターンの場合、図2の(a)に示すように、ディスプレー11の画面の全面にパターンを映して光源を広くする全面パターンの設定とすることも、また、図2の(b)に示すように、ディスプレー11の画面の中心部にだけパターンを映し、周辺部は全体を真っ暗にして光源を狭くする一部パターンの設定とすることも自在で、それらの設定を簡単に切り替えることもできる。また、図3に示すように、画像中心に黒い部分(図の例では丸であるが、丸以外の形状であってもよい)があるだけの点パターンの設定とすることもでき、その黒い部分の形状や、大きさや等の設定および切り替えも簡単に行える。   The pattern formed by the display 11 can be freely set by operating the computer 3. For example, in the case of a black and white striped pattern, the pattern is projected on the entire screen of the display 11 as shown in FIG. In addition, as shown in FIG. 2B, the pattern is projected only at the center of the screen of the display 11, and the entire periphery is completely darkened to narrow the light source. Some patterns can be set, and these settings can be easily switched. Also, as shown in FIG. 3, it is possible to set a point pattern in which there is only a black portion at the center of the image (which is a circle in the example of the figure, but may have a shape other than a circle). Setting and switching of the shape, size, etc. of the part can be easily performed.

撮影装置12は、撮像素子として例えばCCD、CMOS、デジタルカメラ等のエリアイメージセンサを備えたものである。撮像素子の焦点は、測定対象面21を介して反射するパターンが像を結ぶ虚像面4の位置に合わせる。その焦点合わせは、撮像素子の焦点距離は固定しておいて、表面性状測定装置1自体の高さか、測定対象物2を載せる台の高さのいずれかまたは両方を調整することで簡便に行うことができる。   The imaging device 12 includes an area image sensor such as a CCD, CMOS, or digital camera as an image sensor. The focus of the imaging device is adjusted to the position of the virtual image plane 4 where the pattern reflected through the measurement target surface 21 connects the images. The focusing is simply performed by adjusting the height of the surface texture measuring device 1 itself and / or the height of the table on which the measurement object 2 is placed while the focal length of the image sensor is fixed. be able to.

この表面性状測定装置1では、図1に示すように、測定対象物2の測定対象面21が、ディスプレー11の画面に対し垂直となるように配置する(図の例では、ディスプレー11が垂直方向の配置で、測定対象面21が水平方向の配置である。)。そして、ディスプレー11に形成したパターン(画像)を、測定対象面21に略平行な方向へ照射し、ハーフミラー13で反射させて測定対象面21に略垂直に投射する。図の例では、パターンは測定対象物2の測定対象面21に平行な方向(水平方向)へ照射されている。そして、ハーフミラー13は水平方向に対し45度の角度で配置され、ハーフミラー13で反射したパターンは90度の角度で測定対象面21に投射されている。このとき、測定対象面21に投影されたパターンの反射像は、ディスプレー11の画面に対し垂直に現れる。そのパターン反射像を、ハーフミラー13を透過させて、撮影装置12の撮像素子によって撮影する。そして、得られた映像信号をコンピューター3でデータ処理し、測定対象面21の表面粗さ等を測定する。   In the surface texture measuring apparatus 1, as shown in FIG. 1, the measurement object surface 21 of the measurement object 2 is arranged so as to be perpendicular to the screen of the display 11 (in the example shown, the display 11 is in the vertical direction). In this arrangement, the measurement target surface 21 is arranged in the horizontal direction.) The pattern (image) formed on the display 11 is irradiated in a direction substantially parallel to the measurement target surface 21, reflected by the half mirror 13, and projected onto the measurement target surface 21 substantially perpendicularly. In the example of the figure, the pattern is irradiated in a direction (horizontal direction) parallel to the measurement target surface 21 of the measurement target 2. The half mirror 13 is disposed at an angle of 45 degrees with respect to the horizontal direction, and the pattern reflected by the half mirror 13 is projected onto the measurement target surface 21 at an angle of 90 degrees. At this time, the reflected image of the pattern projected on the measurement target surface 21 appears perpendicular to the screen of the display 11. The pattern reflection image is photographed by the image sensor of the photographing device 12 through the half mirror 13. Then, the obtained video signal is processed by the computer 3 to measure the surface roughness and the like of the measurement target surface 21.

例えば、ディスプレー11により図2の(a)に示すような縞パターンを形成する。そして、そのパターンをハーフミラー13で反射させて測定対象面21に投射し、反射したパターンをハーフミラー13を透過させて撮影装置12(撮像素子)で撮影し、その映像信号をコンピューター3でデータ処理し、撮影したパターン反射像の輝度分布をプロット(パターンの一部分についてグラフ化)して、輝度値の標準偏差(平均輝度からの輝度のばらつき)を求め、標準偏差に基づいて、表面粗さを測定する。輝度値の標準偏差と表面凹凸による表面傾斜角分布の標準偏差の間には比較的線形な相関があり、輝度分布の標準偏差によって表面粗さを評価することが可能である。また、パターン反射像の輝度分布の標準偏差の、基準となる標準偏差との相対値である鏡面度を算出し(例えば、基準試料の標準偏差を鏡面度1000として、相対的に測定対象面の鏡面度を求める。)、鏡面度により、試料表面の写像性(パターンが正確に写るかどうか)を評価し、反射率等の他の諸々の情報を加えて、表面微小凹凸に起因する表面粗さや光沢度等の表面性状を総合的且つ定量的に評価することも可能である。   For example, a stripe pattern as shown in FIG. Then, the pattern is reflected by the half mirror 13 and projected onto the measurement target surface 21, and the reflected pattern is transmitted through the half mirror 13 and photographed by the photographing device 12 (imaging device). Processing and plotting the luminance distribution of the captured pattern reflection image (graphing part of the pattern) to obtain the standard deviation of luminance value (variation of luminance from the average luminance), and based on the standard deviation, the surface roughness Measure. There is a relatively linear correlation between the standard deviation of the luminance value and the standard deviation of the surface inclination angle distribution due to surface irregularities, and the surface roughness can be evaluated by the standard deviation of the luminance distribution. Also, the specularity that is a relative value of the standard deviation of the luminance distribution of the pattern reflection image to the standard deviation as a reference is calculated (for example, the standard deviation of the reference sample is assumed to be a specularity of 1000, and the relative measurement target surface The surface roughness due to surface irregularities is evaluated by evaluating the image clarity of the sample surface (whether the pattern is accurately reflected) and adding other information such as reflectance. It is also possible to comprehensively and quantitatively evaluate surface properties such as sheath and glossiness.

また、この表面性状測定装置1では、ディスプレー11により形成するパターンの設定態様を調整することにより、測定対象面21上のパターン投射領域の一部範囲で反射するパターン像への周りからの光の乱反射の影響を強調する測定条件を実現することができ、光の乱反射の影響を強調する測定条件で得られた映像信号に基づいて、例えば、映像信号をデータ処理してパターン像の輝度値を求め、輝度値に基づいて光の乱反射の影響度合いを計測し、該影響度合いにより、測定対象面の光の乱反射による白濁度合いを評価することが可能である。   Further, in this surface texture measuring device 1, by adjusting the setting mode of the pattern formed by the display 11, the light from the surroundings to the pattern image reflected in a partial range of the pattern projection area on the measurement target surface 21. A measurement condition that emphasizes the influence of diffuse reflection can be realized. Based on the video signal obtained under the measurement condition that emphasizes the influence of diffuse reflection of light, for example, the luminance value of the pattern image is obtained by processing the video signal. The degree of influence of light irregular reflection is measured based on the luminance value, and the degree of white turbidity due to light irregular reflection on the measurement target surface can be evaluated based on the degree of influence.

光の乱反射の影響を強調する測定条件は、例えば、図2の(a)に示すように、ディスプレー11の画面の全面にパターンを映して光源を広くする全面パターンとして、測定対象面21上のパターン投射領域の全範囲に光学的明暗のパターン(図では白黒縞状のパターンであるが、が、これに限るものではない)を投射する第1のパターン設定と、図2の(b)に示すように、ディスプレー11の画面の中心部にだけパターンを映し、周辺部は全体を真っ暗にして光源を狭くする一部パターンとして、パターン投射領域の一部範囲にのみ光学的明暗のパターンを投射して周りは暗くする第2のパターン設定との切り替えによって実現できる。   For example, as shown in FIG. 2A, a measurement condition for emphasizing the influence of irregular reflection of light is a pattern on the entire surface of the display 11 that is projected on the entire surface of the display 11 to widen the light source. A first pattern setting for projecting an optical bright / dark pattern (in the figure, a black and white striped pattern, but not limited to this) in the entire pattern projection area, and FIG. As shown in the figure, a pattern is projected only at the center of the screen of the display 11, and a peripheral pattern is projected as an optical bright / dark pattern only in a partial area of the pattern projection area as a partial pattern that darkens the whole and narrows the light source. Then, it can be realized by switching to the second pattern setting for making the surroundings dark.

また、光の乱反射の影響を強調する測定条件は、例えば、ディスプレーの画像中心に黒い部分があるだけの点パターンとして、測定対象面21上のパターン投射領域の一部範囲を暗くし周りを明るくすることによって実現することもできる。   The measurement conditions for emphasizing the influence of irregular reflection of light are, for example, as a point pattern in which there is only a black portion at the center of the display image, and a part of the pattern projection area on the measurement target surface 21 is darkened and the surroundings are brightened. This can also be realized.

ディスプレー11からの光は、開き角を持っているため、測定対象面21の各部分には、図4に示すように、略垂直(設定された投射角度)に光aが入ってくるだけでなく、周りからも光bが入ってくる。そして、ディスプレー11により形成するパターンを、図2の(a)に示すような全面パターンにすると、光源領域が拡大するため、乱反射があると、パターン投射領域の各部分(一部範囲)で、周りからの光の乱反射の影響が大きくなる。一方、図2の(b)に示すような一部パターンにすると、光源領域は縮小するため、周りから入ってくる光が少なくなり、乱反射の影響が小さくなる。つまり、測定対象面21に白濁の要因となるような傷22があると、全面パターンの場合は、光源が広いため、周りから入ってくる光bが多くて、その周りから入ってきた光bが、傷22の部分で乱反射し、散乱光となって一部が撮像素子に届く。そのため、撮影により得られる映像信号は、周りから入ってくる光の乱反射の影響が大きいものとなる。それに対し、一部パターンの場合は、光源が狭く、周りから光bが殆ど入ってこないために、周りからの光の乱反射の影響は小さいものとなる。したがって、パターン投射領域の全範囲に光学的明暗のパターンを投射する第1のパターン設定での映像信号と、パターン投射領域の一部範囲にのみ光学的明暗のパターンを投射して周りは暗くする第2のパターン設定での映像信号とを比較することで、周りからの光の乱反射の影響を強調することができ、乱反射の影響による白濁の度合いがどの程度であるかの定量的な評価を行うことができる。   Since the light from the display 11 has an opening angle, as shown in FIG. 4, the light a just enters the respective parts of the measurement target surface 21 substantially vertically (set projection angle). There is also light b from around. Then, if the pattern formed by the display 11 is a full pattern as shown in FIG. 2 (a), the light source area is enlarged. If there is irregular reflection, each part (partial range) of the pattern projection area The influence of irregular reflection of light from the surroundings becomes large. On the other hand, when a partial pattern as shown in FIG. 2B is used, the light source region is reduced, so that light entering from the surroundings is reduced and the influence of irregular reflection is reduced. That is, if there is a flaw 22 that causes white turbidity on the measurement target surface 21, in the case of the entire surface pattern, since the light source is wide, there is a lot of light b entering from the surroundings, and light b entering from the surroundings. However, the light is irregularly reflected at the portion of the scratch 22 and becomes scattered light, and a part of the light reaches the image sensor. For this reason, the video signal obtained by photographing is greatly influenced by irregular reflection of light entering from the surroundings. On the other hand, in the case of a partial pattern, since the light source is narrow and almost no light b enters from the surroundings, the influence of irregular reflection of light from the surroundings is small. Therefore, the image signal in the first pattern setting for projecting the optical bright / dark pattern to the entire range of the pattern projection area and the optical bright / dark pattern are projected only to a partial range of the pattern projection area to darken the surroundings. By comparing with the video signal in the second pattern setting, the influence of diffuse reflection of light from the surroundings can be emphasized, and quantitative evaluation of the degree of white turbidity due to the influence of diffuse reflection It can be carried out.

また、ディスプレー11により形成するパターンを、図3に示すような、画像中心に黒い部分があるだけの点パターンとして、測定対象面21上のパターン投射領域の一部範囲を暗くし周りを明るくする設定とすると、測定しようとする領域(パターン投射領域の一部範囲)には、設定された投射角度では光が入ってこず、主として周りから光が入ってくる。そして、測定対象面21に傷が無ければ、周りからの光は撮像素子に届かない方向に反射するが、測定対象面21に白濁の要因となるような傷があると、周りから入ってきた光が傷の部分で乱反射し、散乱光となって一部が撮像素子に届く。そのため、撮影により得られる映像信号は、主として周りから入ってくる光の乱反射の影響によるものとなる。したがって、パターン投射領域の一部範囲を暗くし周りを明るくするパターンの設定で得られた映像信号に基づいて、周りからの光の乱反射の影響による白濁の度合いがどの程度であるかの定量的な評価を行うことができる。   Further, as shown in FIG. 3, the pattern formed by the display 11 is a dot pattern having only a black portion at the center of the image, and a part of the pattern projection area on the measurement target surface 21 is darkened and the surroundings are brightened. When set, light does not enter the region to be measured (part of the pattern projection region) at the set projection angle, and light mainly enters from the surroundings. If the measurement target surface 21 is not damaged, light from the surroundings is reflected in a direction that does not reach the image sensor, but if the measurement target surface 21 has a scratch that causes white turbidity, it enters from the periphery. The light is diffusely reflected at the scratched part and becomes scattered light, and part of the light reaches the image sensor. Therefore, the video signal obtained by photographing is mainly due to the influence of irregular reflection of light entering from the surroundings. Therefore, based on the video signal obtained by setting a pattern that darkens the partial area of the pattern projection area and brightens the surrounding area, it is a quantitative measure of the degree of white turbidity caused by the diffuse reflection of light from the surroundings. Can be evaluated.

そして、この表面性状測定装置1は、パターンの光をハーフミラー13を介して測定対象面21に略垂直に投射し、パターン反射像をハーフミラー13を透過させて、測定対象面21に略垂直な方向から撮影装置12(撮像素子)で撮影することにより、白濁の要因となる傷22がある測定対象面21を、全面パターンの設定で測った場合と一部パターンの設定で測った場合の、それぞれの映像信号の乱反射の影響度合いを際立たせることができ、また、点パターンとした場合の乱反射の影響度合いを際立たせることができる。そのため、乱反射の影響度合いの計測が容易で、白濁度合いの評価が容易であり、精度の良い測定・評価を行うことができる。   Then, the surface texture measuring apparatus 1 projects the pattern light onto the measurement target surface 21 through the half mirror 13 and transmits the pattern reflection image through the half mirror 13 so as to be substantially perpendicular to the measurement target surface 21. By photographing with the photographing device 12 (imaging device) from various directions, the measurement target surface 21 with the scratch 22 that causes white turbidity is measured with the setting of the entire pattern and when measured with the setting of the partial pattern. Thus, the degree of influence of irregular reflection of each video signal can be made to stand out, and the degree of influence of diffuse reflection in the case of a point pattern can be made to stand out. Therefore, measurement of the degree of influence of irregular reflection is easy, evaluation of the degree of white turbidity is easy, and accurate measurement and evaluation can be performed.

図2の(a)に示すような全面パターンの設定と、図2の(b)に示すような一部パターンの設定で、それぞれの映像信号から、パターン反射像の輝度分布をプロットすると、例えば図5に示すような輝度分布が得られる。図5において、細線は全面パターンのときの輝度分布の波形であり、太線は一部パターンのときの輝度分布の波形である。測定対象面21に白濁の要因となる傷があると、一部パターンのときは、全面パターンのときに比べて輝度値が全体に下がる方向にシフトする。このシフト量を、輝度値の平均値の差で求めることにより、白濁度合いの定量的な評価を行うことができる。   When the luminance distribution of the pattern reflection image is plotted from each video signal with the setting of the entire surface pattern as shown in FIG. 2A and the setting of the partial pattern as shown in FIG. A luminance distribution as shown in FIG. 5 is obtained. In FIG. 5, the thin line is the waveform of the luminance distribution when the entire surface pattern is used, and the thick line is the waveform of the luminance distribution when the partial pattern is used. If there is a flaw that causes white turbidity on the measurement target surface 21, the luminance value is shifted in the direction of decreasing the entire pattern as compared with the entire pattern. By obtaining this shift amount by the difference between the average values of the luminance values, the degree of cloudiness can be quantitatively evaluated.

また、図3に示すような点パターンの設定では、測定対象面21に白濁の要因となる傷があると、画像中心の黒い部分の一定範囲内で計測した輝度値が、標準となる鏡面の場合の輝度値よりも全体に高くなり、その差が顕著に現れる。その輝度値の平均値を比較することで、白濁度合いの定量的な評価を一層容易に行うことができる。   Further, in the point pattern setting as shown in FIG. 3, if there is a flaw that causes white turbidity on the measurement target surface 21, the luminance value measured within a certain range of the black portion at the center of the image is the standard mirror surface. The luminance value is higher than the luminance value in the case, and the difference is noticeable. By comparing the average values of the luminance values, quantitative evaluation of the degree of white turbidity can be performed more easily.

こうして、鏡面に近い平滑な面であることが要求されるステンレス鋼板等の製品や、製品の表面性状を左右する圧延ロール、金型等の加工機械あるいは加工器具の表面が白濁して見える場合に、その白濁の度合いを、装置が大掛かりにならず、面倒な操作をすることなく、精度良く定量的に評価することができる   In this way, when the surface of a product such as a stainless steel plate, which is required to have a smooth surface close to a mirror surface, or a processing machine or processing tool such as a rolling roll or mold that affects the surface properties of the product appears cloudy. The degree of white turbidity can be accurately and quantitatively evaluated without making the apparatus large and troublesome.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、測定対象面上のパターン投射領域の一部範囲で反射するパターン像への周りからの光の乱反射の影響を強調する測定条件をパターンの設定態様によって実現して、光の乱反射の影響度合いにより、測定対象面の白濁度合いを測定する本発明の測定原理を逸脱しない範囲で、様々に実施の態様を変更することができるものである。パターン設定の態様も、上記実施形態で説明した白黒縞状のパターンの切り替えや、点パターンの使用に限定されるものではない。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, The measurement conditions which emphasize the influence of the irregular reflection of the light from the circumference | surroundings to the pattern image reflected in the partial range of the pattern projection area | region on a measurement object surface are set. The embodiment can be variously changed without departing from the measurement principle of the present invention, which is realized by the pattern setting mode and measures the degree of white turbidity of the measurement target surface by the degree of influence of diffused reflection of light. is there. The mode of pattern setting is not limited to the switching of black and white striped patterns and the use of point patterns described in the above embodiment.

ステンレス鋼板の傷のない磨き面に部分的に1200番のサンドペーパーと1500番のサンドペーパーで傷をつけた試料の写真を図6に示す。   FIG. 6 shows a photograph of a sample in which a polished surface of a stainless steel plate is partially scratched with a 1200th sandpaper and a 1500th sandpaper.

図6に示すように、試料表面は、傷のない部分(A部)は綺麗に見え(白濁小)、1500番のサンドペーパーで傷をつけた部分(B部)は白濁して見え(白濁中)、粗い番手(1200番)のサンドペーパーで傷をつけた部分(C部)は、より白濁して見えている(白濁大)。   As shown in FIG. 6, on the surface of the sample, the unscratched part (A part) looks beautiful (small cloudiness), and the part (B part) scratched with 1500 sand paper appears cloudy (white turbidity). Middle), the part (C part) scratched with coarse sandpaper (No. 1200) appears more cloudy (large cloudiness).

図6のB部およびC部のように傷があって白濁して見えている部分でも、拡大して観ると大部分は略平滑な綺麗な面で、傷となっている部分は極一部である。そして、この程度の傷は、表面粗さ計や鏡面光沢度計で測っても明確に識別できない。表面粗さ計ではプローブ先端の大きさの影響が粗さ曲線に現れるため測定分解能に限界があり、白濁の要因となる傷の特定が難しい。また、鏡面光沢度計でも、傷は表面の極一部であって受光量に殆ど影響しないため、測定値に殆ど差が出ない。   Even if there are scratches such as B and C in FIG. 6 that appear to be cloudy, the enlarged parts are mostly smooth and clean, and the scratches are only a small part. It is. Such a scratch cannot be clearly identified even when measured with a surface roughness meter or a specular gloss meter. In the surface roughness meter, the effect of the probe tip size appears in the roughness curve, so the measurement resolution is limited, and it is difficult to identify scratches that cause white turbidity. Further, even in the specular gloss meter, scratches are a very small part of the surface and hardly affect the amount of received light, so there is almost no difference in measured values.

そこで、図1に示す表面性状測定装置1を使用し、ディスプレー11に液晶ディスプレーを使用し、液晶ディスプレーに映すパターンを、図2の(a)に示す全面パターンとした設定で、また、図2の(b)に示す一部パターン(中心部の直径100画素の円内が白黒縞状で周りが真黒)の設定で、A部、B部およびC部を測定し、それぞれの映像信号からパターン反射像の輝度分布をプロットした。   Therefore, the surface texture measuring apparatus 1 shown in FIG. 1 is used, a liquid crystal display is used for the display 11, and the pattern projected on the liquid crystal display is set to the full surface pattern shown in FIG. In the setting of the partial pattern shown in (b) of FIG. 6 (a circle with a diameter of 100 pixels in the center is a black and white stripe and the surrounding is true black), the A part, the B part, and the C part are measured, and the pattern is obtained from each video signal The luminance distribution of the reflected image was plotted.

こうして得られた輝度分布を図7に示す。(a)は傷のない面(A部)での輝度分布、(b)は1500番サンドペーパーによる傷のある面(B部)での輝度分布、(c)は1200番サンドペーパーによる傷のある面(C部)での輝度分布である。図7において、細線は全面パターンのときの輝度分布の波形であり、太線は一部パターンのときの輝度分布の波形である。いずれも横軸は画素(すなわち測定位置)、縦軸は輝度値(標準偏差で示す)である。   The brightness distribution thus obtained is shown in FIG. (A) Luminance distribution on the non-scratched surface (A part), (b) Luminance distribution on the scratched surface (B part) by 1500 sandpaper, (c) Scratch by 1200 sandpaper It is a luminance distribution in a certain surface (C section). In FIG. 7, the thin line is the waveform of the luminance distribution when the entire surface pattern is used, and the thick line is the waveform of the luminance distribution when the partial pattern is used. In either case, the horizontal axis represents pixels (that is, measurement positions), and the vertical axis represents luminance values (indicated by standard deviation).

図7の(a)に示すように、傷のない試料表面(A部)では、全面パターンの場合と、一部パターンの場合とで、輝度波形が殆ど一致する。ところが、1500番サンドペーパーによる傷のある面(B部)では、図7の(b)に示すように、全面パターンの場合の輝度波形に対し、一部パターンの場合の輝度波形が全体に低輝度側にシフトしている。また、粗い番手の1200番のサンドペーパーによる傷のある面(C部)では、図7の(c)に示すように、全面パターンの場合の輝度波形に対し、一部パターンの場合の輝度波形が全体に一層大きく低輝度側にシフトしている。そのシフト量を輝度値(標準偏差)の平均値の差で求めた。   As shown in FIG. 7A, on the sample surface without scratch (A part), the luminance waveforms are almost the same in the case of the full pattern and the case of the partial pattern. However, as shown in FIG. 7 (b), on the surface with scratches due to the 1500th sandpaper (B section), the luminance waveform in the case of the partial pattern is generally lower than the luminance waveform in the case of the entire pattern. Shifted to the luminance side. In addition, on the surface (C portion) having a scratch due to the coarse sandpaper of No. 1200, as shown in FIG. 7C, the luminance waveform in the case of a partial pattern as compared to the luminance waveform in the case of the entire pattern. Is larger and shifted to the lower luminance side as a whole. The shift amount was determined by the difference between the average values of luminance values (standard deviation).

こうして求めた輝度値の平均値の差をA部、B部およびC部のそれぞれの計測値とし、それら計測値とA部基準の比較値を表1に示す。   The difference between the average values of the luminance values thus obtained is taken as the measured values of the A part, the B part, and the C part, and Table 1 shows the measured values and the comparative values of the A part standard.

Figure 2011232192
Figure 2011232192

表1に示すA部、B部およびC部のそれぞれの測定結果(輝度値の平均値の差)は、傷による光の乱反射で白く見える程度の違い(白濁度合い)を定量的に示すものである。   Each measurement result (difference in the average value of the luminance values) of A part, B part and C part shown in Table 1 quantitatively shows the difference (degree of white turbidity) that appears white due to irregular reflection of light due to scratches. is there.

また、図1に示す表面性状測定装置1を使用し、ディスプレー11に液晶ディスプレーを使用し、液晶ディスプレーに映すパターンを図3の(a)に示すように、画像中心に黒い丸がある点パターンの設定として、上記実施例1と同じ試料を測定し、A部、B部およびC部で得られた映像信号から、パターン反射像の輝度値を求めた。   Further, the surface texture measuring apparatus 1 shown in FIG. 1 is used, a liquid crystal display is used for the display 11, and a pattern projected on the liquid crystal display is a dot pattern having a black circle at the center of the image as shown in FIG. As the setting, the same sample as in Example 1 was measured, and the luminance value of the pattern reflection image was obtained from the video signals obtained in the A part, the B part, and the C part.

この場合、傷のない試料表面(A部)では、光の乱反射の影響が少ないためパターン反射像は中心の黒い部分は輝度値が低いままであるが、傷のある面(B部、C部)では、傷が粗いほど乱反射の影響で黒い部分の輝度値が上昇する。   In this case, on the sample surface without scratches (A portion), the pattern reflection image has a low luminance value at the center black portion because there is little influence of irregular reflection of light, but the scratched surfaces (B portion, C portion) ), The rougher the flaw, the higher the luminance value of the black part due to the effect of irregular reflection.

図3の(b)において黒い部分の四角で示す範囲内での輝度値の平均値をA部、B部およびC部のそれぞれの計測値とし、それら計測値とA部基準の比較値を表2に示す。   In FIG. 3 (b), the average value of the luminance values within the range indicated by the black squares is the measured values of the A part, the B part, and the C part, and the measured values and the comparative values of the A part reference are shown. It is shown in 2.

Figure 2011232192
Figure 2011232192

表2に示すA部、B部およびC部のそれぞれの測定結果(輝度値の平均値)は、傷による光の乱反射で白く見える程度の違い(白濁度合い)を定量的に示すものである。   Each measurement result (average value of luminance values) of A part, B part, and C part shown in Table 2 quantitatively shows a difference (degree of white turbidity) that appears white due to irregular reflection of light due to scratches.

表1と表2を対比すると、白濁度合いが大きい試料では、白黒の全面パターンの場合と一部パターンの場合との比較で白色度合いを測定するよりも、図3に示すような点パターンの設定で計測した輝度値によって測定する方が感度が高いことが判る。   When Table 1 and Table 2 are compared, in the case of a sample with a high degree of white turbidity, setting a point pattern as shown in FIG. 3 rather than measuring the degree of whiteness by comparing the case of a black and white full pattern and the case of a partial pattern. It can be seen that the sensitivity is higher when measured by the luminance value measured in (1).

1 表面性状測定装置
11 ディスプレー
12 撮影装置
13 ハーフミラー
2 測定対象物
21 測定対象面
22 傷
3 コンピューター
4 虚像面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Surface property measuring device 11 Display 12 Image pick-up device 13 Half mirror 2 Measuring object 21 Measuring object surface 22 Scratch 3 Computer 4 Virtual image surface

Claims (8)

光学的明暗の2次元分布形状を示すパターンを、コンピューターにより制御可能なディスプレーにより形成し、該パターンをハーフミラーで反射させて測定対象面に略垂直に投射する投射光学系と、投射光学系により投射されて測定対象面で反射したパターンを、前記ハーフミラーを透過させて、測定対象面に略垂直な方向から撮像素子で撮影する撮像光学系とからなり、前記撮像素子により得られた映像信号をコンピューターでデータ処理することにより測定対象面の表面性状を測定する表面性状測定装置であって、
前記測定対象面上のパターン投射領域の一部範囲で反射するパターン像への周りからの光の乱反射の影響を強調する測定条件を前記パターンの設定態様によって実現するパターン設定手段を備え、
前記光の乱反射の影響を強調する測定条件で得られた映像信号に基づいて、前記光の乱反射の影響度合いを計測し、該影響度合いにより、測定対象面の光の乱反射による白濁度合いを評価することを特徴とする表面性状測定装置。
A projection optical system that forms a pattern showing a two-dimensional optical bright / dark distribution shape on a display that can be controlled by a computer, reflects the pattern with a half mirror, and projects it almost perpendicularly to the measurement target surface, and a projection optical system. The image signal obtained by the imaging device, which includes the imaging optical system that captures the pattern reflected and reflected by the measurement target surface through the half mirror and captures the image from the direction substantially perpendicular to the measurement target surface. A surface texture measuring device for measuring the surface texture of the surface to be measured by processing data with a computer,
A pattern setting unit that realizes a measurement condition that emphasizes the influence of irregular reflection of light from around a pattern image reflected in a partial range of a pattern projection area on the measurement target surface by the pattern setting mode;
The degree of influence of the irregular reflection of light is measured based on a video signal obtained under measurement conditions that emphasize the influence of the irregular reflection of light, and the degree of white turbidity due to the irregular reflection of light on the measurement target surface is evaluated based on the degree of influence. A surface texture measuring apparatus characterized by the above.
前記パターン設定手段により、前記パターン投射領域の全範囲に光学的明暗のパターンを投射する第1のパターン設定と、前記パターン投射領域の一部範囲にのみ光学的明暗のパターンを投射して周りは暗くする第2のパターン設定とが可能で、前記第1のパターン設定で得られた映像信号と前記第2のパターン設定で得られた映像信号との比較により前記光の乱反射の影響度合いを計測し、測定対象面の光の乱反射による白濁度合いを評価することを特徴とする請求項1記載の表面性状測定装置。 The pattern setting means projects a first pattern setting for projecting an optical bright / dark pattern over the entire range of the pattern projection area, and projects an optical bright / dark pattern only over a partial range of the pattern projection area. The second pattern setting to be darkened is possible, and the influence degree of the irregular reflection of the light is measured by comparing the video signal obtained by the first pattern setting with the video signal obtained by the second pattern setting. The surface property measuring apparatus according to claim 1, wherein the degree of white turbidity due to irregular reflection of light on the measurement target surface is evaluated. 前記パターン設定手段により、前記パターン投射領域の一部範囲を暗くし周りを明るくするパターン設定が可能で、このパターン設定で得られた映像信号により前記光の乱反射の影響度合いを計測し、測定対象面の光の乱反射による白濁度合いを評価することを特徴とする請求項1記載の表面性状測定装置。 The pattern setting means can set a pattern that darkens a part of the pattern projection area and brightens the surroundings. The degree of influence of the irregular reflection of the light is measured by the video signal obtained by the pattern setting, and the measurement target 2. The surface property measuring apparatus according to claim 1, wherein the degree of white turbidity due to irregular reflection of light on the surface is evaluated. 前記映像信号をデータ処理してパターン像の輝度値を求める輝度値演算手段を備え、前記輝度値に基づいて前記光の乱反射の影響度合いを計測することを特徴とする請求項1、2または3記載の表面性状測定装置。 4. A brightness value calculation means for obtaining a brightness value of a pattern image by processing the video signal, and measuring the degree of influence of irregular reflection of the light based on the brightness value. The surface texture measuring apparatus as described. 光学的明暗の2次元分布形状を示すパターンを、コンピューターにより制御可能なディスプレーにより形成し、該パターンを、ハーフミラーで反射させて測定対象面に略垂直に投射し、前記測定対象面で反射したパターンを、前記ハーフミラーを透過させて、測定対象面に略垂直な方向から撮像素子で撮影し、前記撮像素子により得られた映像信号をコンピューターでデータ処理することにより測定対象面の表面性状を測定する表面性状測定方法であって、
前記測定対象面上のパターン投射領域の一部範囲で反射するパターン像への周りからの光の乱反射の影響を強調する測定条件を前記パターンの設定態様によって実現し、
前記光の乱反射の影響を強調する測定条件で得られた映像信号に基づいて、前記光の乱反射の影響度合いを計測し、該影響度合いにより、測定対象面の光の乱反射による白濁度合いを評価することを特徴とする表面性状測定方法。
A pattern showing a two-dimensional distribution shape of optical brightness is formed by a display that can be controlled by a computer, the pattern is reflected by a half mirror, projected substantially perpendicular to the measurement target surface, and reflected by the measurement target surface The pattern is transmitted through the half mirror, photographed with an image sensor from a direction substantially perpendicular to the surface to be measured, and the video signal obtained by the image sensor is subjected to data processing by a computer to change the surface property of the surface to be measured. A surface texture measuring method for measuring,
A measurement condition that emphasizes the influence of irregular reflection of light from around the pattern image reflected in a partial range of the pattern projection area on the measurement target surface is realized by the setting mode of the pattern,
The degree of influence of the irregular reflection of light is measured based on a video signal obtained under measurement conditions that emphasize the influence of the irregular reflection of light, and the degree of white turbidity due to the irregular reflection of light on the measurement target surface is evaluated based on the degree of influence. A surface texture measuring method characterized by the above.
前記パターン投射領域の全範囲に光学的明暗のパターンを投射する第1のパターン設定で前記映像信号を取得し、また、前記パターン投射領域の一部範囲にのみ光学的明暗のパターンを投射して周りは暗くする第2のパターン設定で前記映像信号を取得して、前記第1のパターン設定で得られた映像信号と前記第2のパターン設定で得られた映像信号との比較により前記光の乱反射の影響度合いを計測し、測定対象面の光の乱反射による白濁度合いを評価することを特徴とする請求項5記載の表面性状測定方法。 The video signal is acquired with a first pattern setting for projecting an optical bright / dark pattern over the entire range of the pattern projection area, and an optical bright / dark pattern is projected only over a partial range of the pattern projection area. The video signal is acquired with a second pattern setting for darkening the surroundings, and the light signal is obtained by comparing the video signal obtained with the first pattern setting with the video signal obtained with the second pattern setting. 6. The surface property measuring method according to claim 5, wherein the degree of influence of irregular reflection is measured, and the degree of white turbidity due to irregular reflection of light on the surface to be measured is evaluated. 前記パターン投射領域の一部範囲を暗くし周りを明るくするパターン設定で前記映像信号を取得し、このパターン設定で得られた映像信号により前記光の乱反射の影響度合いを計測し、測定対象面の光の乱反射による白濁度合いを評価することを特徴とする請求項5記載の表面性状測定方法。 The video signal is acquired with a pattern setting that darkens a part of the pattern projection region and brightens the surroundings, and measures the degree of influence of the irregular reflection of the light by the video signal obtained by the pattern setting, 6. The surface property measuring method according to claim 5, wherein the degree of white turbidity due to irregular reflection of light is evaluated. 前記映像信号をデータ処理してパターン像の輝度値を求め、前記輝度値に基づいて前記光の乱反射の影響度合いを計測することを特徴とする請求項5、6または7記載の表面性状測定方法。 8. The surface texture measuring method according to claim 5, wherein the video signal is subjected to data processing to obtain a luminance value of a pattern image, and an influence degree of irregular reflection of the light is measured based on the luminance value. .
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