JP7284562B2 - Surface measuring device and surface measuring method - Google Patents

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Description

本発明は、表面測定装置及び表面測定方法に関する。 The present invention relates to a surface measuring device and a surface measuring method.

従来、光てこに基づいて被測定対象の表面を測定する表面測定装置がある(例えば、特許文献1~4参照。)。そのような表面測定装置では、光源から照射された線状光を移動する被測定対象の表面で反射させ、スクリーンに投影された反射像を撮像装置で撮像し、得られた撮像画像を解析することで、被測定対象の表面測定が行われる。 Conventionally, there is a surface measuring apparatus that measures the surface of an object to be measured based on an optical lever (see Patent Documents 1 to 4, for example). In such a surface measuring apparatus, linear light emitted from a light source is reflected by the surface of a moving object to be measured, the reflected image projected on a screen is captured by an imaging device, and the resulting captured image is analyzed. Thus, surface measurement of the object to be measured is performed.

特許第4081414号公報Japanese Patent No. 4081414 特許第6281667号公報Japanese Patent No. 6281667 特開平04-160304号公報JP-A-04-160304 特許第6278171号公報Japanese Patent No. 6278171

近年、広い幅を有する被測定対象の表面を測定する要求がある。しかし、1台の光源では、要求される広い照射幅を有する線状光を照射できないため、広い幅を有する被測定対象の測定には容易に対応できない課題がある。 In recent years, there has been a demand for measuring the surface of an object to be measured having a wide width. However, since a single light source cannot irradiate linear light having a required wide irradiation width, there is a problem that it is not possible to easily measure an object to be measured having a wide width.

広い幅を有する被測定対象の表面測定を行うために、複数台の光源を配置する方法が開示されている(例えば、特許文献1及び特許文献2)。しかし、具体的な光源の配置などの装置構成は開示されておらず、複数台の光源を配置する表面測定装置は、いまだ技術的に確立されていない。 A method of arranging a plurality of light sources in order to measure the surface of an object to be measured having a wide width has been disclosed (for example, Patent Documents 1 and 2). However, the apparatus configuration such as specific arrangement of light sources is not disclosed, and a surface measuring apparatus with a plurality of light sources arranged has not yet been technically established.

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、広い幅を有する被測定対象の表面を信頼性よく測定できる表面測定装置及び表面測定方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a surface measuring apparatus and a surface measuring method capable of reliably measuring a wide surface of an object to be measured.

本発明の表面測定装置は、移動する被測定対象の表面を測定する表面測定装置において、前記被測定対象の幅方向に亘って第1線状光を照射する第1光源と、前記被測定対象の前記幅方向に亘って第2線状光を照射する第2光源と、前記第1線状光が前記被測定対象の表面の第1反射領域で反射して第1反射像が投影されると共に、前記第2線状光が前記被測定対象の表面の第2反射領域で反射して第2反射像が投影されるスクリーンと、前記スクリーンに投影された前記第1反射像及び前記第2反射像を撮像し、撮像画像を取得する撮像装置と、前記撮像画像を用いて、前記被測定対象の表面を測定する演算処理装置と、を有し、前記第1線状光の前記被測定対象への入射角と前記第2線状光の前記被測定対象への入射角とは、同じ角度φであり、前記第1反射領域及び前記第2反射領域は、前記被測定対象の移動方向において異なる位置にあり、かつ、前記被測定対象の前記幅方向において連続する位置にある。 A surface measuring apparatus according to the present invention is a surface measuring apparatus for measuring the surface of a moving object to be measured. a second light source that irradiates a second linear light across the width direction of the measuring object; a screen on which the second linear light is reflected by a second reflection region on the surface of the object to be measured and a second reflected image is projected; and the first reflected image and the second reflected image projected on the screen. An imaging device that captures a reflected image to acquire a captured image, and an arithmetic processing device that measures the surface of the object to be measured using the captured image, wherein the measurement target of the first linear light The angle of incidence on the object and the angle of incidence of the second linear light on the object to be measured are the same angle φ, and the first reflection area and the second reflection area are in the moving direction of the object to be measured. and are at continuous positions in the width direction of the object to be measured.

本発明の表面測定装置は、移動する被測定対象の表面を測定する表面測定装置において、前記被測定対象の幅方向に亘って第1線状光を照射する第1光源と、前記被測定対象の前記幅方向に亘って第2線状光を照射する第2光源と、前記第1線状光が前記被測定対象の表面の第1反射領域で反射して第1反射像が投影されると共に、前記第2線状光が前記被測定対象の表面の第2反射領域で反射して第2反射像が投影されるスクリーンと、前記スクリーンに投影された前記第1反射像及び前記第2反射像を撮像し、撮像画像を取得する撮像装置と、前記撮像画像を用いて、前記被測定対象の表面を測定する演算処理装置と、を有し、前記第1線状光の前記被測定対象への入射角と前記第2線状光の前記被測定対象への入射角とは、同じ角度φであり、前記第1反射領域及び前記第2反射領域は、前記被測定対象の移動方向において同じ位置にあり、かつ、前記被測定対象の前記幅方向において連続する位置にあり、前記第1光源及び前記第2光源は、前記撮像装置で撮像する時刻に、前記第1線状光及び前記第2線状光のいずれか一方を照射し、前記演算処理装置は、前記第1線状光及び前記第2線状光のいずれか一方からなる前記撮像画像に基づいて、前記被測定対象の表面を測定する。 A surface measuring apparatus according to the present invention is a surface measuring apparatus for measuring the surface of a moving object to be measured. a second light source that irradiates a second linear light across the width direction of the measuring object; a screen on which the second linear light is reflected by a second reflection region on the surface of the object to be measured and a second reflected image is projected; and the first reflected image and the second reflected image projected on the screen. An imaging device that captures a reflected image to acquire a captured image, and an arithmetic processing device that measures the surface of the object to be measured using the captured image, wherein the measurement target of the first linear light The angle of incidence on the object and the angle of incidence of the second linear light on the object to be measured are the same angle φ, and the first reflection area and the second reflection area are in the moving direction of the object to be measured. and are positioned continuously in the width direction of the object to be measured, and the first light source and the second light source are at the same position at the time of imaging by the imaging device, the first linear light and Any one of the second linear light is irradiated, and the arithmetic processing unit illuminates the object to be measured based on the captured image formed by either the first linear light or the second linear light. Measure the surface of

本発明の表面測定装置は、移動する被測定対象の表面を測定する表面測定装置において、前記被測定対象の幅方向に亘って、第1の波長を有する第1線状光を照射する第1光源と、前記被測定対象の前記幅方向に亘って、前記第1の波長とは異なる第2の波長を有する第2線状光を照射する第2光源と、前記第1線状光が前記被測定対象の表面の第1反射領域で反射して第1反射像が投影されると共に、前記第2線状光が前記被測定対象の表面の第2反射領域で反射して第2反射像が投影されるスクリーンと、前記スクリーンに投影された前記第1反射像及び前記第2反射像を撮像し、撮像画像を取得する撮像装置と、前記撮像画像を用いて、前記被測定対象の表面を測定する演算処理装置と、を有し、前記第1線状光の前記被測定対象への入射角と前記第2線状光の前記被測定対象への入射角とは、同じ角度φであり、前記第1反射領域及び前記第2反射領域は、前記被測定対象の移動方向において同じ位置にあり、かつ、前記被測定対象の前記幅方向において連続する位置にあり、前記演算処理装置は、前記撮像画像から前記第1の波長の成分と前記第2の波長の成分とを分離して、前記被測定対象の表面を測定する。 A surface measuring apparatus according to the present invention is a surface measuring apparatus for measuring the surface of a moving object to be measured. a light source, a second light source that irradiates second linear light having a second wavelength different from the first wavelength over the width direction of the object to be measured, and The first reflected image is projected by being reflected by the first reflection area on the surface of the object to be measured, and the second linear light is reflected by the second reflection area on the surface of the object to be measured to form a second reflection image. a screen on which is projected, an imaging device that captures the first reflected image and the second reflected image projected on the screen, and obtains a captured image; wherein the angle of incidence of the first linear light on the object to be measured and the angle of incidence of the second linear light on the object to be measured are the same angle φ wherein the first reflective area and the second reflective area are at the same position in the moving direction of the object to be measured and are at consecutive positions in the width direction of the object to be measured, and the arithmetic processing device is and measuring the surface of the object to be measured by separating the first wavelength component and the second wavelength component from the captured image.

本発明の表面測定方法は、移動する被測定対象の表面を測定する表面測定方法において、前記被測定対象の幅方向に亘って第1線状光を照射する第1線状光照射工程と、前記被測定対象の幅方向に亘って第2線状光を照射する第2線状光照射工程と、前記第1線状光を前記被測定対象の表面の第1反射領域で反射させ、スクリーンに第1反射像を投影すると共に、前記第2線状光を前記被測定対象の表面の第2反射領域で反射させ、前記スクリーンに第2反射像を投影する反射像投影工程と、前記スクリーンに投影された前記第1反射像及び前記第2反射像を撮像装置で撮像し、撮像画像を取得する撮像工程と、前記撮像画像を用いて、演算処理装置によって前記被測定対象の表面を測定する演算処理工程と、を有し、前記第1線状光の前記被測定対象への入射角と前記第2線状光の前記被測定対象への入射角とは、同じ角度φであり、前記第1反射領域及び前記第2反射領域は、前記被測定対象の移動方向において異なる位置にあり、かつ、前記被測定対象の前記幅方向において連続する位置にある。 A surface measuring method of the present invention is a surface measuring method for measuring a surface of a moving object to be measured, wherein a first linear light irradiation step of irradiating a first linear light across the width direction of the object to be measured; a second linear light irradiation step of irradiating the second linear light across the width direction of the object to be measured; a reflected image projecting step of projecting a first reflected image on the surface of the object to be measured, reflecting the second linear light on a second reflection region of the surface of the object to be measured, and projecting the second reflected image on the screen; an image capturing step of capturing the first reflected image and the second reflected image projected onto the image plane by an image capturing device to obtain captured images; and measuring the surface of the object to be measured by an arithmetic processing unit using the captured images. and an arithmetic processing step, wherein the angle of incidence of the first linear light on the object to be measured and the angle of incidence of the second linear light on the object to be measured are the same angle φ, The first reflective area and the second reflective area are located at different positions in the moving direction of the object to be measured, and are continuous in the width direction of the object to be measured.

本発明によれば、広い幅を有する被測定対象の表面を測定する際に、スクリーンに投影される第1反射像及び第2反射像が重なって測定できない領域が発生することを防止できる。また、被測定対象に光照射されずに未測定となる領域が発生することがなく、被測定対象の測定漏れを防止できる。よって、広い幅を有する被測定対象の表面を信頼性よく測定できる表面測定装置及び表面測定方法を提供できる。 According to the present invention, when measuring the surface of an object having a wide width, it is possible to prevent the occurrence of an unmeasurable region due to overlapping of the first reflected image and the second reflected image projected on the screen. In addition, it is possible to prevent omission of measurement of the object to be measured without generating an unmeasured region due to no irradiation of light on the object to be measured. Therefore, it is possible to provide a surface measuring device and a surface measuring method capable of reliably measuring a wide surface of an object to be measured.

本願発明者が検討した表面測定方法を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the surface measuring method which this inventor examined. 図1の表面測定方法の課題を説明するための斜視図である。FIG. 2 is a perspective view for explaining a problem of the surface measuring method of FIG. 1; 図1の表面測定方法の課題を説明するための平面図である。FIG. 2 is a plan view for explaining a problem of the surface measuring method of FIG. 1; 第1実施形態の表面測定装置を模式的に示す斜視図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a perspective view which shows the surface measuring apparatus of 1st Embodiment typically. 図4Aを上側からみた平面図である。It is the top view which looked at FIG. 4A from the upper side. 図4の表面測定装置の側面図及び図4のスクリーンの正面図である。5 is a side view of the surface measuring device of FIG. 4 and a front view of the screen of FIG. 4; FIG. 第2実施形態の表面測定装置を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows the surface measuring device of 2nd Embodiment typically. 図6の表面測定装置の側面図及び図6のスクリーンの正面図である。7 is a side view of the surface measuring device of FIG. 6 and a front view of the screen of FIG. 6; FIG. 第2実施形態において第2線状光の照射位置を変えたときの表面測定装置の側面図及びスクリーンの正面図である。It is the side view of a surface measuring device when changing the irradiation position of a 2nd linear light in 2nd Embodiment, and a front view of a screen. 第2実施形態の表面測定装置のスクリーンに投影された第1反射像、第2反射像、第3反射像及び第4反射像を示す、スクリーンの正面図である。It is a front view of the screen which shows the 1st reflected image, the 2nd reflected image, the 3rd reflected image, and the 4th reflected image projected on the screen of the surface measuring device of 2nd Embodiment. 第3実施形態の表面測定装置を説明するための斜視図及びスクリーンの正面図である。It is the perspective view and front view of a screen for demonstrating the surface measuring device of 3rd Embodiment. 第3実施形態の表面測定装置を説明するための斜視図及びスクリーンの正面図である。It is the perspective view and front view of a screen for demonstrating the surface measuring device of 3rd Embodiment. 第4実施形態の表面測定装置を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the surface measuring device of 4th Embodiment.

以下、実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。実施形態の説明の前に、本願発明者が行った検討結果について説明する。 Embodiments will be described below with reference to the accompanying drawings. Before describing the embodiments, the results of studies conducted by the inventors of the present application will be described.

(光てこに基づく表面測定方法の検討)
図1に示すように、光てこに基づく表面測定方法では、光源100から照射された線状光Lを、移動する被測定対象200の表面で反射させる。また、表面測定方法では、光源100と対向するように配置されたスクリーン300に、被測定対象200で反射した線状光Lの反射像400が投影される。そして、スクリーン300に投影された反射像400を撮像装置500で撮像し、得られた撮像画像内の反射像400を解析することで、被測定対象200の表面測定が行われる。
(Study of surface measurement method based on optical lever)
As shown in FIG. 1, in the surface measurement method based on an optical lever, linear light L emitted from a light source 100 is reflected from the surface of a moving object 200 to be measured. In the surface measurement method, a reflected image 400 of the linear light L reflected by the object 200 to be measured is projected onto the screen 300 arranged to face the light source 100 . Then, the reflected image 400 projected on the screen 300 is imaged by the imaging device 500, and the surface of the object to be measured 200 is measured by analyzing the reflected image 400 in the obtained captured image.

近年、このような表面測定方法を使用して、広い幅を有する被測定対象の表面測定を行う要求がある。しかし、1つの光源100では光学系の制約又は光出力の制約から広い照射幅を有する線状光を十分なパワー密度で照射できないため、広い幅を有する被測定対象の測定には容易に対応できない課題がある。そこで、複数の光源を使用して線状光の実質的な照射幅を広げることが考えられる。 In recent years, there has been a demand for surface measurement of objects having a wide width using such surface measurement methods. However, due to limitations in the optical system or light output, a single light source 100 cannot irradiate linear light having a wide irradiation width with a sufficient power density. I have a problem. Therefore, it is conceivable to use a plurality of light sources to widen the substantial irradiation width of the linear light.

ここで、光てこに基づく表面測定方法とは異なり、一般的な表面測定手法である光切断法を用いるのであれば、光切断法が、被測定対象にスリット光を照射し、被測定対象の表面の反射光を直接測定する手法であるため、被測定対象の幅方向の測定線に沿って複数のスリット光が一本続きになるように、複数の光源を配置しさえすればよく、容易に光源の配置を決定できる。 Here, unlike the surface measurement method based on the optical lever, if the light-section method, which is a general surface measurement method, is used, the light-section method irradiates the object to be measured with slit light, Since it is a method that directly measures the reflected light from the surface, it is easy to arrange a plurality of light sources so that a plurality of slit light beams are continuous along the measurement line in the width direction of the object to be measured. can determine the placement of the light source.

一方で、光てこに基づく表面測定方法においても、図2に示すように、第1光源100aと第2光源100bとから被測定対象200の幅方向に一本続きになるように第1線状光L1と第2線状光L2とをそれぞれ照射する手法が考えらえる。このとき、被測定対象200で反射した第1線状光L1及び第2線状光L2は、スクリーン300に向かってそれぞれ扇状に広がってゆくため、スクリーン300に投影される第1反射像400aと第2反射像400bとが一部重なってしまう。 On the other hand, in the surface measurement method based on the optical lever as well, as shown in FIG. A method of irradiating with the light L1 and the second linear light L2 can be considered. At this time, the first linear light L1 and the second linear light L2 reflected by the object 200 to be measured spread toward the screen 300 in a fan shape. It partially overlaps with the second reflected image 400b.

上記したように、光てこに基づく表面測定方法では、光切断法と違って、被測定対象200で線状光Lを反射させ、スクリーン300上に投影された反射像400を撮像して測定する(図1)。このため、図2に示すように、第1反射像400aと第2反射像400bとが重なった領域Aでは、被測定対象200の正確な表面測定ができなくなってしまう。 As described above, in the surface measurement method based on the optical lever, unlike the light section method, the linear light L is reflected by the object 200 to be measured, and the reflected image 400 projected on the screen 300 is captured and measured. (Fig. 1). Therefore, as shown in FIG. 2, accurate surface measurement of the object 200 to be measured cannot be performed in a region A where the first reflected image 400a and the second reflected image 400b overlap.

また、図2とは逆に、図3に示すように、第1反射像400aと第2反射像400bとが、スクリーン300上で、被測定対象200の幅方向において重ならないで直線状に連なるように、第1光源100aと第2光源100bとから第1線状光L1と第2線状光L2とをそれぞれ照射することも考えられる。しかし、この場合、被測定対象200には、第1線状光L1と第2線状光L2とが反射する幅方向位置Cに第1線状光L1と第2線状光L2とが照射されない領域Bが生じる。被測定対象200の光照射されない領域Bは、表面測定されないため、測定漏れが発生してしまう。 On the contrary to FIG. 2, as shown in FIG. 3, the first reflected image 400a and the second reflected image 400b are linearly connected on the screen 300 in the width direction of the object to be measured 200 without overlapping. Thus, it is conceivable to irradiate the first linear light L1 and the second linear light L2 from the first light source 100a and the second light source 100b, respectively. However, in this case, the measurement object 200 is irradiated with the first linear light L1 and the second linear light L2 at the width direction position C where the first linear light L1 and the second linear light L2 are reflected. There is an area B that is not covered. Since the area B of the object to be measured 200 which is not irradiated with light is not subjected to surface measurement, omission of measurement occurs.

以下に説明する実施形態の表面測定装置及び表面測定方法では、第1反射像400aと第2反射像400bとがスクリーン300上で重なってしまい正確な表面測定ができないという課題や、被測定対象200の幅方向に測定漏れが発生してしまうという課題を解消することができる。 In the surface measuring apparatus and the surface measuring method of the embodiments described below, the first reflected image 400a and the second reflected image 400b overlap on the screen 300, making it impossible to perform accurate surface measurement. It is possible to solve the problem that measurement omission occurs in the width direction of the

(第1実施形態)
図4及び図5は第1実施形態の表面測定装置1を模式的に示す図である。第1実施形態では、被測定対象5が平面上を移動する態様を例に挙げて説明する。
(First embodiment)
4 and 5 are diagrams schematically showing the surface measuring device 1 of the first embodiment. In the first embodiment, a mode in which the object 5 to be measured moves on a plane will be described as an example.

図4Aに示すように、第1実施形態の表面測定装置1は、第1光源11及び第2光源12と、スクリーン20と、撮像装置30と、演算処理装置40とを備えている。第1光源11及び第2光源12は、搬送ラインの平面上を移動する、帯状の被測定対象5の表面に対して、被測定対象5の移動方向MDの上流側から第1線状光L1及び第2線状光L2を照射する。 As shown in FIG. 4A, the surface measuring device 1 of the first embodiment includes a first light source 11 and a second light source 12, a screen 20, an imaging device 30, and an arithmetic processing device 40. The first light source 11 and the second light source 12 emit a first linear light beam L1 from the upstream side of the movement direction MD of the object 5 to be measured to the surface of the belt-like object 5 moving on the plane of the transport line. and the second linear light L2.

第1光源11及び第2光源12は、同一構成であり、例えば、連続発振を行うCW(Continuous Wave)レーザ光源、SLD(Super Luminescent Diode)光源又はLED(Light Emitting Diode)光源等の光源部と、ロッドレンズ等のレンズ部とを組み合わせた構成を有する。第1光源11及び第2光源12は、光源部から出射された光を、レンズ部によって、扇状の面に広げて被測定対象5の表面に向かって照射する。 The first light source 11 and the second light source 12 have the same configuration. , and a lens unit such as a rod lens. The first light source 11 and the second light source 12 irradiate the surface of the object 5 to be measured by spreading the light emitted from the light source unit over a fan-shaped surface by the lens unit.

第1光源11は、被測定対象5の移動方向MDと直交する幅方向WDに沿って広がり、かつ、移動方向MDに狭い幅を有する第1線状光L1を照射する。また、第2光源12は、被測定対象5の幅方向WDに沿って広がり、かつ、移動方向MDに狭い幅を有する第2線状光L2を照射する。なお、本発明において、第1光源11及び第2光源12は、射出光が扇状に広がるものであればよく、例えば、レンズ部に、ロッドレンズ以外のシリンドリカルレンズ又はパウエルレンズ等のレンズを利用することも可能である。 The first light source 11 irradiates the first linear light L1 that spreads along the width direction WD orthogonal to the movement direction MD of the object 5 to be measured and has a narrow width in the movement direction MD. Moreover, the second light source 12 irradiates the second linear light L2 that spreads along the width direction WD of the object to be measured 5 and has a narrow width in the moving direction MD. In the present invention, the first light source 11 and the second light source 12 need only emit light that spreads in a fan shape. is also possible.

スクリーン20は、第1光源11及び第2光源12と対向する位置に設けられており、被測定対象5の表面により反射された、第1線状光L1の第1反射光と、第2線状光L2の第2反射光とが、投影される。スクリーン20は、例えば、被測定対象5の全幅分となる第1反射光及び第2反射光が投影できるだけの横幅を有している。また、スクリーン20の高さは、被測定対象5の形状や、被測定対象5の移動に伴って発生する振動、被測定対象5の厚み等に応じて変化する第1反射光及び第2反射光の投影位置が、スクリーン20上に存在する高さに選定されている。被測定対象5は、例えば、薄板状でなる帯状の鋼板である。 The screen 20 is provided at a position facing the first light source 11 and the second light source 12, and the first reflected light of the first linear light L1 reflected by the surface of the object 5 to be measured and the second linear light L1. The second reflected light of the shaped light L2 is projected. The screen 20 has, for example, a width large enough to project the first reflected light and the second reflected light corresponding to the entire width of the object 5 to be measured. In addition, the height of the screen 20 varies depending on the shape of the object 5 to be measured, vibration generated as the object 5 is moved, the thickness of the object 5 to be measured, and the like. The projection position of the light is chosen to be at a height above the screen 20 . The object 5 to be measured is, for example, a strip-shaped steel plate made into a thin plate.

撮像装置30は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)、又は、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等のエリアカメラであり、スクリーン20と対向する位置に設けられている。撮像装置30は、第1反射光及び第2反射光がそれぞれスクリーン20に投影されてできた第1反射像21及び第2反射像22を撮像し、これら第1反射像21及び第2反射像22が写った撮像画像を取得する。 The imaging device 30 is, for example, an area camera such as a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), and is provided at a position facing the screen 20 . The imaging device 30 captures a first reflected image 21 and a second reflected image 22 formed by projecting the first reflected light and the second reflected light onto the screen 20, respectively, and captures the first reflected image 21 and the second reflected image. 22 is acquired.

ここで、撮像装置30は、演算処理装置40によって制御されており、被測定対象5が移動方向MDに所定距離だけ移動する毎に、演算処理装置40から撮像のためのトリガ信号を受け取る。撮像装置30は、演算処理装置40から出力されたトリガ信号に応じて、第1反射像21及び第2反射像22が投影されているスクリーン20の投影面を順次撮像し、取得した撮像画像を演算処理装置40へと出力する。 Here, the imaging device 30 is controlled by the arithmetic processing device 40, and receives a trigger signal for imaging from the arithmetic processing device 40 each time the object 5 to be measured moves a predetermined distance in the movement direction MD. The imaging device 30 sequentially captures images of the projection plane of the screen 20 on which the first reflected image 21 and the second reflected image 22 are projected in response to a trigger signal output from the arithmetic processing device 40, and outputs the acquired captured image. Output to the arithmetic processing unit 40 .

図4Bは図4Aの表面測定装置1を上側からみた平面図である。図4Bでは、第1線状光L1及び第2線状光L2に着目したものであり、撮像装置30及び演算処理装置40が省略されている。図4A及び図4Bに示すように、第1実施形態の表面測定装置1では、平面上を移動する被測定対象5の上方に配置された第1光源11と第2光源12とが、被測定対象5の移動方向MDにおいて、相互に異なる位置に配置されている。 FIG. 4B is a top plan view of the surface measuring device 1 of FIG. 4A. FIG. 4B focuses on the first linear light L1 and the second linear light L2, and the imaging device 30 and the arithmetic processing device 40 are omitted. As shown in FIGS. 4A and 4B, in the surface measuring apparatus 1 of the first embodiment, the first light source 11 and the second light source 12 arranged above the object to be measured 5 moving on the plane They are arranged at mutually different positions in the moving direction MD of the object 5 .

第1光源11及び第2光源12は、配置位置の調整により、被測定対象5の移動方向MDにおいて、相互に異なる位置に第1線状光L1及び第2線状光L2を照射する。これにより、被測定対象5で第1線状光L1が反射する第1反射領域Lxと、被測定対象5で第2線状光L2が反射する第2反射領域Lyとは、被測定対象5上の移動方向MDで異なる位置となる。図4A及び図4Bの例では、被測定対象5上で第2線状光L2が反射する第2反射領域Lyの移動方向MDでの位置(以下、第2反射位置と称する)R2は、被測定対象5上で第1線状光L1が反射する第1反射領域Lxの移動方向MDでの位置(以下、第1反射位置と称する)R1よりも、被測定対象5の移動方向MDの上流側に位置している。 The first light source 11 and the second light source 12 irradiate the first linear light L1 and the second linear light L2 to mutually different positions in the moving direction MD of the object 5 to be measured by adjusting the arrangement position. As a result, the first reflection area Lx where the first linear light L1 is reflected by the object 5 to be measured and the second reflection area Ly where the second linear light L2 is reflected by the object 5 to be measured are different from each other. Different positions are obtained in the upper moving direction MD. In the example of FIGS. 4A and 4B, the position (hereinafter referred to as the second reflection position) R2 in the movement direction MD of the second reflection region Ly where the second linear light L2 is reflected on the object 5 to be measured is Upstream in the movement direction MD of the object 5 to be measured from the position (hereinafter referred to as the first reflection position) R1 in the movement direction MD of the first reflection region Lx where the first linear light L1 is reflected on the measurement object 5 located on the side.

第1線状光L1が被測定対象5の第1反射領域Lxで反射することで、スクリーン20に帯状の第1反射像21が投影される。また同様に、第2線状光L2が被測定対象5の第2反射領域Lyで反射することで、スクリーン20に帯状の第2反射像22が投影される。 A band-shaped first reflected image 21 is projected on the screen 20 by reflecting the first linear light L1 on the first reflection area Lx of the object 5 to be measured. Similarly, the second linear light L2 is reflected by the second reflection area Ly of the object 5 to be measured, so that a strip-shaped second reflected image 22 is projected on the screen 20 .

図5の右側には、図4Aの表面測定装置1の側面図を示し、図5の左側には、スクリーン20の正面図を示す。図5に示すように、第1線状光L1の被測定対象5への入射角は、第2線状光L2の被測定対象5への入射角と同じ角度φに設定される。ここで、入射角φは、被測定対象5の表面の面法線と、第1線状光L1(第2線状光L2)の光軸とがなす角度である。 The right side of FIG. 5 shows a side view of the surface measuring device 1 of FIG. 4A, and the left side of FIG. 5 shows a front view of the screen 20 . As shown in FIG. 5, the incident angle of the first linear light L1 to the measured object 5 is set to the same angle φ as the incident angle of the second linear light L2 to the measured object 5 . Here, the incident angle φ is the angle between the surface normal to the surface of the object to be measured 5 and the optical axis of the first linear light L1 (second linear light L2).

また、上記したように、本実施形態の場合、第2線状光L2は、第1線状光L1よりも被測定対象5の移動方向MDの上流側の位置(スクリーン20から遠ざけた位置)で反射する例を示している。よって、第2線状光L2の第2反射領域Lyとスクリーン20の投影面との移動方向MD上での距離(d+p)は、第1線状光L1の第1反射領域Lxとスクリーン20の投影面との移動方向MD上での距離dよりも、第2反射領域Lyをスクリーン20から遠ざけた距離(間隔p)分だけ長くなる。 Further, as described above, in the case of the present embodiment, the second linear light L2 is positioned upstream of the first linear light L1 in the moving direction MD of the object 5 to be measured (a position away from the screen 20). shows an example of reflection at . Therefore, the distance (d+p) between the second reflection area Ly of the second linear light L2 and the projection plane of the screen 20 on the movement direction MD is the distance between the first reflection area Lx of the first linear light L1 and the screen 20 It is longer than the distance d from the projection surface in the moving direction MD by the distance (interval p) that separates the second reflection area Ly from the screen 20 .

このため、第2線状光L2が被測定対象5で反射することによってスクリーン20に投影される第2反射像22は、第1線状光L1が被測定対象5で反射することによってスクリーン20に投影される第1反射像21よりも、スクリーン20の上側の位置にずれて投影される。 Therefore, the second reflected image 22 projected on the screen 20 by reflecting the second linear light L2 from the object 5 to be measured is the screen 20 by reflecting the first linear light L1 from the object 5 to be measured. is projected at a position above the screen 20 with a shift from the first reflected image 21 projected onto the screen 20 .

図4Bに示すように、第1線状光L1が反射する第1反射領域Lxと、第2線状光L2が反射2する第2反射領域Lyとは、被測定対象5の移動方向MDで上流側及び下流側にずれた位置となる。 As shown in FIG. 4B, the first reflection area Lx where the first linear light L1 is reflected and the second reflection area Ly where the second linear light L2 is reflected are located in the moving direction MD of the object 5 to be measured. The positions are shifted upstream and downstream.

第1実施形態では、第1反射領域Lxと第2反射領域Lyとの間で、被測定対象5の幅方向WDにおいて表面が測定されない非測定部が生じないように、第1線状光L1の第1反射領域Lxの両端部のうち第2反射領域Lyに近い側の端部E1と、第2線状光L2の第2反射領域Lyの両端部のうち第1反射領域Lxに近い側の端部E3とが、被測定対象5の幅方向WDにおいて同じ位置に配置される。すなわち、第1反射領域Lxと第2反射領域Lyとを合成すると、被測定対象5において、第1反射領域Lxの両端部のうち第2反射領域Lyから遠い側の端部E2から第2反射領域Lyの両端部のうち第1反射領域Lxから遠い側の端部E4までの領域が、幅方向WDにおいて連続することになる。 In the first embodiment, the first linear light L1 is arranged between the first reflection region Lx and the second reflection region Ly so as not to cause a non-measurement portion where the surface is not measured in the width direction WD of the object 5 to be measured. and an end E1 on the side closer to the second reflection region Ly among both ends of the first reflection region Lx, and a side closer to the first reflection region Lx among both ends of the second reflection region Ly of the second linear light L2 is arranged at the same position in the width direction WD of the object 5 to be measured. That is, when the first reflection region Lx and the second reflection region Ly are combined, the second reflection region Ly is obtained from the end E2 of the first reflection region Lx farther from the second reflection region Ly in the object 5 to be measured. Of the two end portions of the region Ly, the regions from the first reflective region Lx to the far end E4 are continuous in the width direction WD.

なお、上述した第1実施形態においては、E1とE3とを、幅方向WDにおいて同じ位置に配置し、幅方向WDでは、第1反射領域Lxと第2反射領域Lyとの間に隙間がなく連続するようにしたが、本発明はこれに限らない。例えば、幅方向WDで第1反射領域Lxと第2反射領域Lyとを、E1とE3とが、幅方向WDから見て一部重なる位置になるように配置することで、幅方向WDで第1反射領域Lxと第2反射領域Lyとが連続するようにしてもよい。 In the above-described first embodiment, E1 and E3 are arranged at the same position in the width direction WD, and there is no gap between the first reflection area Lx and the second reflection area Ly in the width direction WD. Although continuous, the present invention is not limited to this. For example, by arranging the first reflection region Lx and the second reflection region Ly in the width direction WD so that E1 and E3 partially overlap each other when viewed in the width direction WD, The first reflection area Lx and the second reflection area Ly may be continuous.

具体的には、第2光源12を被測定対象5の移動方向MDのより上流側に配置させたり、幅方向WDに移動させる等して、幅方向WDにおいて第2反射領域Lyが、第1反射領域Lxの領域にまで広がるようにしてもよい。また逆に、第1光源11を被測定対象5の移動方向MDのより上流側に配置させたり、幅方向WDに移動させる等して、幅方向WDにおいて第1反射領域Lxが、第2反射領域Lyの領域にまで広がるようにしてもよい。 Specifically, the second light source 12 is arranged upstream in the movement direction MD of the object 5 to be measured, or moved in the width direction WD, so that the second reflection region Ly in the width direction WD becomes the first It may extend to the region of the reflective region Lx. Conversely, by arranging the first light source 11 further upstream in the movement direction MD of the object 5 to be measured or by moving it in the width direction WD, the first reflection region Lx in the width direction WD becomes the second reflection region Lx. You may make it spread even to the area|region of the area|region Ly.

図4A及び図4Bでは、第1光源11及び第2光源12の2つの光源により、被測定対象5の幅方向WDの所定領域に第1線状光L1及び第2線状光L2が照射され、被測定対象5の両端側に線状光が照射されていない。しかし、実際には、被測定対象5の幅方向WDの全体に線状光が照射されることが望ましく、例えば、光源の数や線状光の幅などが調整される。 In FIGS. 4A and 4B, two light sources, the first light source 11 and the second light source 12, irradiate a predetermined region in the width direction WD of the object 5 to be measured with the first linear light L1 and the second linear light L2. , the linear light is not irradiated to both end sides of the object 5 to be measured. However, in practice, it is desirable to irradiate the entire width direction WD of the object to be measured 5 with linear light, and for example, the number of light sources and the width of the linear light are adjusted.

そして、図4Aに示すように、撮像装置30は、スクリーン20に投影された第1反射像21及び第2反射像22を撮像し、撮像画像を取得する。 Then, as shown in FIG. 4A, the imaging device 30 captures the first reflected image 21 and the second reflected image 22 projected on the screen 20 to obtain the captured images.

撮像装置30は、演算処理装置40に接続されており、スクリーン20上の第1反射像21及び第2反射像22を撮像することで取得した撮像画像を、演算処理装置40に出力する。演算処理装置40は第1反射像21及び第2反射像22の撮像画像を用いて画像処理することにより、被測定対象5の表面形状等を算出し、被測定対象5の表面を測定する。 The imaging device 30 is connected to the arithmetic processing device 40 and outputs captured images obtained by imaging the first reflected image 21 and the second reflected image 22 on the screen 20 to the arithmetic processing device 40 . The arithmetic processing unit 40 performs image processing using the captured images of the first reflected image 21 and the second reflected image 22 to calculate the surface shape and the like of the object 5 to be measured, and measures the surface of the object 5 to be measured.

本実施形態では、第1線状光L1の被測定対象5への入射角と第2線状光L2の被測定対象5への入射角とを同じ角度φとしており、被測定対象5の表面で第1線状光L1と第2線状光L2とが反射する位置(即ち、第1反射領域Lx及び第2反射領域Ly)を、被測定対象5の移動方向MDにおいて相互にずらしている。これにより、スクリーン20には、第1反射像21と第2反射像22とを相互に重なることなく離れた状態で投影させることができる。したがって、撮像装置30で取得される撮像画像には、被測定対象5の移動方向MDに相当するスクリーン20の高さ方向zに第1反射像21と第2反射像22とが相互に重なることなく離れた状態で撮像される。また、この撮像画像には、被測定対象5の幅方向WDに相当するスクリーン20の幅方向xにおいて、第1反射像21と第2反射像22とが相互に重なるように撮像される。 In this embodiment, the angle of incidence of the first linear light L1 on the object to be measured 5 and the angle of incidence of the second linear light L2 on the object to be measured 5 are the same angle φ. , the positions at which the first linear light L1 and the second linear light L2 are reflected (that is, the first reflection area Lx and the second reflection area Ly) are shifted from each other in the moving direction MD of the object 5 to be measured. . As a result, the first reflected image 21 and the second reflected image 22 can be projected on the screen 20 in a separated state without overlapping each other. Therefore, in the captured image acquired by the imaging device 30, the first reflected image 21 and the second reflected image 22 overlap each other in the height direction z of the screen 20 corresponding to the moving direction MD of the object 5 to be measured. The image is taken in a state far away from the camera. In this captured image, the first reflected image 21 and the second reflected image 22 are captured so as to overlap each other in the width direction x of the screen 20 corresponding to the width direction WD of the object 5 to be measured.

このため、表面測定装置1では、広い幅を有する被測定対象5の表面を測定するために第1光源11及び第2光源12を用いても、第1反射像21及び第2反射像22がスクリーン20上の高さ方向zで重ならず、かつ、第1反射像21及び第2反射像22がスクリーン20の幅方向xでは一部が重なり、被測定対象5の幅方向WDで測定漏れがない撮像画像を得ることができる。 Therefore, in the surface measuring apparatus 1, even if the first light source 11 and the second light source 12 are used to measure the surface of the object 5 having a wide width, the first reflected image 21 and the second reflected image 22 are The first reflected image 21 and the second reflected image 22 do not overlap in the height direction z on the screen 20, and the first reflected image 21 and the second reflected image 22 partially overlap in the width direction x of the screen 20, resulting in measurement omission in the width direction WD of the object 5 to be measured. It is possible to obtain a captured image without

本実施形態の演算処理装置40は、撮像装置30で取得された撮像画像に基づいて、被測定対象5の表面の測定として、表面の凹凸等による形状の変化、表面粗さ等を測定することができる。 The arithmetic processing unit 40 of the present embodiment measures the surface of the object 5 to be measured based on the captured image acquired by the imaging device 30, such as changes in shape due to unevenness of the surface, surface roughness, and the like. can be done.

演算処理装置40は、例えば、下記のようにして、被測定対象5の表面形状を測定する。第1線状光L1及び第2線状光L2が照射される被測定対象5の表面の位置に傾斜面があると、第1線状光L1及び第2線状光L2は傾斜面の傾斜角に応じて反射角が変化する。公知の光切断法の原理により、反射角の変化は、第1線状光L1及び第2線状光L2の基準位置からの変位量として現れるため、光てこの原理により、第1反射像21及び第2反射像22は、当該変位量に応じてスクリーン20上での位置が上下することになる。 The arithmetic processing unit 40 measures the surface shape of the object 5 to be measured, for example, as follows. If the surface of the object to be measured 5 irradiated with the first linear light L1 and the second linear light L2 has an inclined surface, the first linear light L1 and the second linear light L2 are inclined at the inclined surface. The reflection angle changes according to the angle. According to the principle of the known light section method, the change in the angle of reflection appears as the amount of displacement from the reference position of the first linear light L1 and the second linear light L2. And the position of the second reflected image 22 on the screen 20 moves up and down according to the amount of displacement.

演算処理装置40は、スクリーン20上を撮像して取得した撮像画像から、第1反射像21及び第2反射像22のスクリーン上の位置を検出することで、表面変化を検出する。 The arithmetic processing unit 40 detects the surface change by detecting the positions of the first reflected image 21 and the second reflected image 22 on the screen from the captured image obtained by capturing the image on the screen 20 .

本実施形態の表面測定装置1では、前述したように、スクリーン20に投影される第1反射像21と、スクリーン20に投影される第2反射像22とが重なることなく、離れた状態で投影される必要がある。次に、スクリーン20上で第1反射像21と第2反射像22とが重ならないように設定する条件について説明する。 In the surface measuring apparatus 1 of the present embodiment, as described above, the first reflected image 21 projected on the screen 20 and the second reflected image 22 projected on the screen 20 are projected in a separated state without overlapping. need to be Next, conditions for setting the first reflected image 21 and the second reflected image 22 so that they do not overlap on the screen 20 will be described.

図5のスクリーン20の正面図に示すように、前述した第1反射像21と第2反射像22とがスクリーン20上で重ならないようにするには、下記の条件を満たす必要がある。ここで、被測定対象5の幅方向WD(図4A及び図4B)に沿って延びる、第1線状光L1及び第2線状光L2は、被測定対象5の表面で反射することで、スクリーン20の幅方向xに沿って延びる第1反射像21と第2反射像22として、スクリーン20上に投影される。 As shown in the front view of the screen 20 in FIG. 5, in order to prevent the first reflected image 21 and the second reflected image 22 from overlapping on the screen 20, the following conditions must be satisfied. Here, the first linear light L1 and the second linear light L2 extending along the width direction WD (FIGS. 4A and 4B) of the object to be measured 5 are reflected on the surface of the object to be measured 5, They are projected onto the screen 20 as a first reflected image 21 and a second reflected image 22 extending along the width direction x of the screen 20 .

ここで、被測定対象5の移動方向MDにおける第1反射領域Lx及び第2反射領域Lyの位置のずれは、スクリーン20上では、スクリーン20の高さ方向zにおける第1反射像21及び第2反射像22の位置のずれとして表れる。また、被測定対象5の幅方向WDにおける第1反射領域Lx及び第2反射領域Lyの位置のずれは、スクリーン20上では、スクリーン20の幅方向xにおける第1反射像21及び第2反射像22の位置のずれとして表れる。 Here, on the screen 20, the displacement of the first reflection area Lx and the second reflection area Ly in the movement direction MD of the object 5 to be measured is the first reflection image 21 and the second reflection image 21 in the height direction z of the screen 20. This appears as a shift in the position of the reflected image 22 . Further, the positional deviation of the first reflection area Lx and the second reflection area Ly in the width direction WD of the object to be measured 5 is the first reflection image 21 and the second reflection image in the width direction x of the screen 20 on the screen 20. 22 position shifts.

被測定対象5の移動方向MDに対応するスクリーン20の高さ方向zにおいて、第1反射像21と第2反射像22が重ならないようにするためには、第1反射像21と第2反射像22とのスクリーン20上での距離Δzが、以下の式(3)を満たす必要がある。 In order to prevent the first reflected image 21 and the second reflected image 22 from overlapping in the height direction z of the screen 20 corresponding to the moving direction MD of the object 5 to be measured, the first reflected image 21 and the second reflected image The distance Δz between the image 22 and the screen 20 must satisfy the following formula (3).

Figure 0007284562000001
Figure 0007284562000001

ここで、第1反射像21及び第2反射像22が、測定バラツキ等に起因してスクリーン20上で位置が変動し、スクリーン20上で投影される可能性がある範囲を、変動範囲ER1とする。wは、変動範囲ER1のスクリーン20の高さ方向zにおける幅(長さ)であり、第1反射像21及び第2反射像22それぞれの高さ方向zにおける変動幅を示す。変動範囲ER1は、被測定対象5に想定される形状変化や振動により、スクリーン20の高さ方向zで生じる第1反射像21又は第2反射像22の変動領域に加え、スクリーン20の高さ方向zにおける第1反射像21又は第2反射像22の線幅(太さ)を含めることができる。 Here, the range in which the positions of the first reflected image 21 and the second reflected image 22 may change on the screen 20 due to measurement variation or the like and may be projected on the screen 20 is referred to as a change range ER1. do. w is the width (length) in the height direction z of the screen 20 of the variation range ER1, and indicates the variation width in the height direction z of each of the first reflected image 21 and the second reflected image 22 . The variation range ER1 is the variation range of the first reflected image 21 or the second reflected image 22 generated in the height direction z of the screen 20 due to the assumed shape change and vibration of the object 5 to be measured. The line width (thickness) of the first reflected image 21 or the second reflected image 22 in the direction z can be included.

なお、第1反射像21及び第2反射像は、第1反射領域Lx又は第2反射領域Lyからスクリーン20までの距離が異なっていることから明らかなように、第1光源11及び第2光源12からの反射光が異なる倍率でスクリーン上に投影されていることになる。そのため、第1反射像21の変動範囲ER1の高さ方向zでの幅と第2反射像22の変動範囲ER1の高さ方向zでの幅とは、厳密には異なる値となるはずである。しかしながら、d>>pとなる場合には、それらの値の差は極めて小さいものと見なせるので、ここでは、どちらの変動範囲も同じER1であるとし、その変動幅を同じwとして説明している。一方で、適宜異なる値とすることも可能である。その場合には、変動幅の大きい方の値をwとすることが好ましい。 As is clear from the fact that the first reflected image 21 and the second reflected image differ in distance from the first reflection area Lx or the second reflection area Ly to the screen 20, the first light source 11 and the second light source The reflected light from 12 is projected onto the screen at different magnifications. Therefore, strictly speaking, the width of the variation range ER1 of the first reflected image 21 in the height direction z and the width of the variation range ER1 of the second reflected image 22 in the height direction z should be different values. . However, when d>>p, the difference between these values can be regarded as extremely small, so here, it is assumed that both fluctuation ranges are the same ER1, and the fluctuation width is the same w. . On the other hand, it is also possible to use different values as appropriate. In that case, it is preferable to set the value of the larger fluctuation range to w.

本実施形態においては、第1反射像21と第2反射像22との距離△zとして、スクリーン20に投影された第1反射像21と第2反射像22との高さ方向zにおける像間距離を距離△zとしたが、本発明はこれに限らない。例えば、スクリーン20の高さ方向zにおける第1反射像21の変動範囲ER1の中心位置と、スクリーン20の高さ方向zにおける第2反射像22の変動範囲ER1の中心位置との距離を、第1反射像21と第2反射像22との距離△zとしてもよい。 In this embodiment, the distance Δz between the first reflected image 21 and the second reflected image 22 is defined as the distance between the first reflected image 21 and the second reflected image 22 projected on the screen 20 in the height direction z. Although the distance is Δz, the present invention is not limited to this. For example, the distance between the center position of the variation range ER1 of the first reflected image 21 in the height direction z of the screen 20 and the center position of the variation range ER1 of the second reflected image 22 in the height direction z of the screen 20 is The distance Δz between the first reflected image 21 and the second reflected image 22 may be used.

スクリーン20の高さ方向zにおける第1反射像21の線幅は、例えば、第1反射領域Lxの移動方向MDにおける位置からスクリーン20の移動方向MDにおける位置までの距離dによって、決めることができる。被測定対象5で想定される第1反射像21の変動幅wの値は、被測定対象5を用いて表面測定を行った過去の操業データ等から予め決定することができる。 The line width of the first reflected image 21 in the height direction z of the screen 20 can be determined, for example, by the distance d from the position of the first reflection area Lx in the moving direction MD to the position of the screen 20 in the moving direction MD. . The value of the variation width w of the first reflected image 21 assumed for the object 5 to be measured can be determined in advance from past operation data or the like in which the surface measurement was performed using the object 5 to be measured.

スクリーン20の高さ方向zにおける第2反射像22の線幅は、例えば、第2反射領域Lyの移動方向MDでの位置からスクリーン20の移動方向MDでの位置までの距離(d+p)によって決めることができる。被測定対象5で想定される第2反射像22の変動幅wの値は、被測定対象5を用いて表面測定を行った過去の操業データ等から予め決定することができる。 The line width of the second reflected image 22 in the height direction z of the screen 20 is determined, for example, by the distance (d+p) from the position of the second reflection area Ly in the moving direction MD to the position of the screen 20 in the moving direction MD. be able to. The value of the variation width w of the second reflected image 22 assumed for the object 5 to be measured can be determined in advance from past operational data or the like in which the surface measurement was performed using the object 5 to be measured.

スクリーン20の高さ方向zにおける第1反射像21及び第2反射像22の距離Δzは、第1反射領域Lxと第2反射領域Lyとの移動方向MDにおける間隔pと、第1線状光L1の被測定対象5に対する入射角の角度φ(以下、単に、入射角φとも称する)を用いて、以下の式(4)で表される。なお、本実施形態の場合、第2線状光L2の被測定対象5に対する入射角の角度はφであり、第1線状光L1の被測定対象5に対する入射角φと同じである。 The distance Δz between the first reflected image 21 and the second reflected image 22 in the height direction z of the screen 20 is the distance p in the movement direction MD between the first reflection area Lx and the second reflection area Ly and the first linear light The angle φ of the incident angle of L1 with respect to the object 5 to be measured (hereinafter simply referred to as the incident angle φ) is used to express the following equation (4). In the case of the present embodiment, the angle of incidence of the second linear light L2 with respect to the object 5 to be measured is φ, which is the same as the angle of incidence φ with respect to the object 5 to be measured of the first linear light L1.

Figure 0007284562000002
Figure 0007284562000002

よって、上記の式(4)より、式(3)は、下記の式(5)のように表すことができ、また、下記の式(6)を得ることができる。 Therefore, from the above equation (4), the equation (3) can be expressed as the following equation (5), and the following equation (6) can be obtained.

Figure 0007284562000003
Figure 0007284562000003

Figure 0007284562000004
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以上より、第1反射像21と第2反射像22とが重ならないようにするには、式(6)の関係を満たすように、第1光源11及び第2光源12を配置すればよい。具体的には、第1光源11から照射される第1線状光L1の被測定対象5上での第1反射領域Lxと、第2光源12から照射される第2線状光L2の被測定対象5上での第2反射領域Lyとの間隔pを調整したり、第1光源11及び第2光源12から被測定対象5に照射される第1線状光L1及び第2線状光L2の入射角φを調整すればよい。 As described above, in order to prevent the first reflected image 21 and the second reflected image 22 from overlapping each other, the first light source 11 and the second light source 12 should be arranged so as to satisfy the relationship of Expression (6). Specifically, the first reflection area Lx on the measurement target 5 of the first linear light L1 emitted from the first light source 11 and the coverage of the second linear light L2 emitted from the second light source 12 are shown. The distance p between the second reflection region Ly on the measurement object 5 is adjusted, and the first linear light L1 and the second linear light L1 and the second linear light emitted from the first light source 11 and the second light source 12 to the measurement object 5 are adjusted. The incident angle φ of L2 may be adjusted.

上記した式(6)は、第1反射像21と第2反射像22が重ならないようにするための下限値を規定している。例えば、図5において、第2反射領域Lyを移動方向MDの上流側(すなわち、スクリーン20から遠ざかる側)の位置にさらにずらすと、スクリーン20上において第2反射像22が、第1反射像21からさらに上側に離れた位置に投影される。 Equation (6) above defines the lower limit for preventing the first reflected image 21 and the second reflected image 22 from overlapping each other. For example, in FIG. 5, when the second reflection area Ly is further shifted to a position on the upstream side in the moving direction MD (that is, the side away from the screen 20), the second reflected image 22 on the screen 20 becomes the first reflected image 21 is projected to a position further upward from .

このとき、第2反射像22は、線幅が太くなり、かつ輝度が下がる。第2反射像22と第1反射像21とを離すときの距離の上限値としては、スクリーン20上での第2反射像22の輝度が、スクリーン20上での第1反射像21の輝度の80%まで低下する距離までとすることが望ましい。第2反射像22の輝度が第1反射像21の輝度の80%よりも低下してしまうと、撮像画像内における第2反射像22の解析精度が低下し、被測定対象5の表面形状の測定精度が低下してしまうためである。 At this time, the line width of the second reflected image 22 increases and the luminance decreases. As the upper limit of the distance when separating the second reflected image 22 and the first reflected image 21, the brightness of the second reflected image 22 on the screen 20 is the brightness of the first reflected image 21 on the screen 20. It is desirable to go up to a distance that drops to 80%. If the brightness of the second reflected image 22 falls below 80% of the brightness of the first reflected image 21, the analysis accuracy of the second reflected image 22 in the captured image decreases, and the surface shape of the object 5 to be measured decreases. This is because the measurement accuracy is degraded.

(第1実施形態の作用及び効果)
以上説明したように、表面測定装置1では、被測定対象5の移動方向MDで第1反射領域Lxと第2反射領域Lyとが異なる位置となり、かつ、被測定対象5の幅方向WDで第1反射領域Lxと第2反射領域Lyとが連続する位置になるように、第1線状光L1及び第2線状光L2を照射する(第1線状光照射工程及び第2線状光照射工程)。スクリーン20には、第1線状光L1が被測定対象5の表面の第1反射領域Lxで反射することで第1反射像21が投影され、第2線状光L2が被測定対象5の表面の第2反射領域Lyで反射することで第2反射像22が投影される(反射像投影工程)。表面測定装置1では、撮像装置30でスクリーン20上の第1反射像21及び第2反射像22を撮像し(撮像工程)、得られた撮像画像を用いて、演算処理装置40により被測定対象5の表面を測定する(演算処理工程)。
(Action and effect of the first embodiment)
As described above, in the surface measuring apparatus 1, the first reflection area Lx and the second reflection area Ly are different positions in the movement direction MD of the object 5 to be measured, The first linear light L1 and the second linear light L2 are irradiated so that the first reflective region Lx and the second reflective region Ly are continuous (the first linear light irradiation step and the second linear light irradiation process). A first reflected image 21 is projected onto the screen 20 by reflecting the first linear light L1 from the first reflection region Lx on the surface of the object 5 to be measured, and the second linear light L2 is projected onto the object 5 to be measured. A second reflected image 22 is projected by being reflected by the second reflection area Ly on the surface (reflected image projection step). In the surface measuring apparatus 1, the imaging device 30 captures the first reflected image 21 and the second reflected image 22 on the screen 20 (imaging step), and the arithmetic processing device 40 uses the obtained captured images to measure the object to be measured. 5 surface is measured (calculation process).

このように、表面測定装置1では、第1線状光L1と第2線状光L2とが、被測定対象5の移動方向MDで異なる位置にて反射するように、第1光源11及び第2光源12を配置しているため、第1反射像21と第2反射像22とがスクリーン20上で重ならないように投影される。このため、広い幅を有する被測定対象5の表面を測定するために第1光源11及び第2光源12を配置しても、スクリーン20に投影される第1反射像21及び第2反射像22が重なることで測定できない領域が発生することを防止できる。 As described above, in the surface measuring apparatus 1, the first light source 11 and the second light source 11 are arranged such that the first linear light L1 and the second linear light L2 are reflected at different positions in the movement direction MD of the object 5 to be measured. Since the two light sources 12 are arranged, the first reflected image 21 and the second reflected image 22 are projected on the screen 20 so as not to overlap each other. Therefore, even if the first light source 11 and the second light source 12 are arranged to measure the surface of the object 5 having a wide width, the first reflected image 21 and the second reflected image 22 projected on the screen 20 It is possible to prevent the occurrence of an area that cannot be measured due to the overlap of .

また、表面測定装置1では、第1線状光L1と第2線状光L2とが、被測定対象5の幅方向WDで連続する位置にて反射するように、第1光源11及び第2光源12を配置しているため、被測定対象5の幅方向WDで第1反射領域Lx及び第2反射領域Lyの間に光照射されずに未測定となる領域が発生することがなく、被測定対象の測定漏れを防止できる。よって、広い幅を有する被測定対象5の表面を全体に亘って信頼性よく測定することができる。 Further, in the surface measuring apparatus 1, the first light source 11 and the second light source 11 and the second light source 11 are arranged so that the first linear light L1 and the second linear light L2 are reflected at successive positions in the width direction WD of the object 5 to be measured. Since the light source 12 is arranged, an unmeasured area is not generated between the first reflection area Lx and the second reflection area Ly in the width direction WD of the object 5 to be measured. It is possible to prevent omission of measurement of the measurement target. Therefore, the entire surface of the object to be measured 5 having a wide width can be reliably measured.

本実施形態においては、第1光源11及び第2光源12の2つの光源を設けた場合について述べたが、本発明はこれに限らない。例えば、第1光源及び第2光源に加えて、第3光源や第4光源等、3つ以上の光源を設けるようにしてもよい。この場合、光源の数を増やした分だけ、スクリーン20上には反射像が表れる。このような場合には、上述した式(6)に示す関係が、各反射像の間で満たされるように、第3光源や第4光源等の他の光源を配置すればよい。 In this embodiment, the case where two light sources, the first light source 11 and the second light source 12, are provided has been described, but the present invention is not limited to this. For example, in addition to the first light source and the second light source, three or more light sources such as a third light source and a fourth light source may be provided. In this case, a reflected image appears on the screen 20 as much as the number of light sources is increased. In such a case, another light source such as a third light source or a fourth light source may be arranged so that the relationship shown in the above equation (6) is satisfied between the reflected images.

さらに、上述した第1実施形態においては、第1光源11及び第2光源12を移動方向MDの上流側に配置し、スクリーン20を移動方向MDの下流側に配置した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、第1光源11及び第2光源12を移動方向MDの下流側に配置し、スクリーン20を移動方向MDの上流側に配置してもよい。 Furthermore, in the above-described first embodiment, the case where the first light source 11 and the second light source 12 are arranged on the upstream side in the moving direction MD and the screen 20 is arranged on the downstream side in the moving direction MD has been described. The invention is not limited to this. For example, the first light source 11 and the second light source 12 may be arranged on the downstream side in the moving direction MD, and the screen 20 may be arranged on the upstream side in the moving direction MD.

(第2実施形態)
図6及び図7は第2実施形態の表面測定装置1aを説明するための図である。第2実施形態では、被測定対象5を、ローラ50の曲面上部に沿って湾曲させながら移動させる態様を例に挙げて説明する。図6に示すように、第2実施形態の表面測定装置1aでは、被測定対象5の移動中の振動などを防止する目的で、被測定対象5をローラ50の曲面上部に押し付けながら移動させている点が、上述した第1実施形態とは相違している。
(Second embodiment)
6 and 7 are diagrams for explaining the surface measuring device 1a of the second embodiment. In the second embodiment, an aspect in which the object 5 to be measured is moved while being curved along the upper curved surface of the roller 50 will be described as an example. As shown in FIG. 6, in the surface measuring apparatus 1a of the second embodiment, the object 5 to be measured is moved while being pressed against the upper curved surface of the roller 50 for the purpose of preventing vibration during movement of the object 5 to be measured. It is different from the above-described first embodiment in that

被測定対象5にはテンションがかけられており、被測定対象5は、ローラ50の曲面に当接することで曲面Dが形成されながら、移動方向MDに移動する。そして、ローラ50の曲面により形成された被測定対象5の曲面Dで、被測定対象5の表面測定が行われる。第2実施形態の表面測定装置1aの他の要素は、第1実施形態の表面測定装置1と同一であるため、同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、第1実施形態と異なる構成に着目して以下説明する。 A tension is applied to the object 5 to be measured, and the object 5 to be measured moves in the movement direction MD while forming a curved surface D by contacting the curved surface of the roller 50 . Then, surface measurement of the object 5 to be measured is performed on the curved surface D of the object 5 to be measured formed by the curved surface of the roller 50 . Since the other elements of the surface measuring device 1a of the second embodiment are the same as those of the surface measuring device 1 of the first embodiment, the same parts are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted. The following description will focus on the different configuration.

表面測定装置1aには、ローラ50の曲面の頂点部の上方に、第1光源11及び第2光源12がスクリーン20と対向するように配置されている。本実施形態の場合、第1光源11及び第2光源12は、被測定対象5の移動方向MDの上流側に配置されており、スクリーン20は、被測定対象5の移動方向MDの下流側に配置されている。これら第1光源11及び第2光源12と、スクリーン20との間に、ローラ50の曲面の頂点部が位置している。 A first light source 11 and a second light source 12 are arranged above the vertex of the curved surface of the roller 50 so as to face the screen 20 in the surface measuring apparatus 1a. In this embodiment, the first light source 11 and the second light source 12 are arranged upstream in the moving direction MD of the object 5 to be measured, and the screen 20 is arranged downstream in the moving direction MD of the object 5 to be measured. are placed. Between the first light source 11 and the second light source 12 and the screen 20, the vertex of the curved surface of the roller 50 is positioned.

第2実施形態の場合、第1光源11から照射される第1線状光L1は被測定対象5の曲面Dの第1反射領域Lxで反射する。第1光源11は、例えば、ローラ50の曲面の頂上部を高さの基準位置とした場合、この基準位置よりも高い位置で、かつ基準位置よりも移動方向MDの上流側に配置されている。第1光源11は、ローラ50の曲面の頂上部にある被測定対象5の湾曲した表面に、被測定対象5の幅方向WDに亘って第1線状光L1を照射する(第1線状光照射工程)。 In the case of the second embodiment, the first linear light L1 emitted from the first light source 11 is reflected by the first reflection area Lx of the curved surface D of the object 5 to be measured. For example, when the top of the curved surface of the roller 50 is used as a reference position for height, the first light source 11 is arranged at a position higher than this reference position and upstream of the reference position in the moving direction MD. . The first light source 11 irradiates the curved surface of the object 5 to be measured at the top of the curved surface of the roller 50 with the first linear light L1 across the width direction WD of the object to be measured 5 (first linear light L1). light irradiation step).

一方、第2光源12は、基準位置よりも高く、かつ第1光源11の高さ位置によりも低い位置に配置されているとともに、第1光源11と同様に基準位置よりも移動方向MDの上流側に配置されている。第2光源12は、被測定対象5の湾曲した表面のうち、第1線状光L1が照射される位置とは異なる位置に、被測定対象5の幅方向WDに亘って第2線状光L2を照射する(第2線状光照射工程)。第2光源12から照射される第2線状光L2は、第1反射領域Lxよりも、被測定対象5の移動方向MDの上流側(すなわち、スクリーン20から遠ざかる側)に位置する第2反射領域Lyで反射する。 On the other hand, the second light source 12 is arranged at a position higher than the reference position and lower than the height position of the first light source 11, and is upstream of the reference position in the moving direction MD, similarly to the first light source 11. placed on the side. The second light source 12 emits the second linear light beam across the width direction WD of the measured object 5 at a position different from the position where the first linear light beam L1 is irradiated on the curved surface of the measured object 5. L2 is irradiated (second linear light irradiation step). The second linear light L2 emitted from the second light source 12 is reflected by a second reflected light L2 positioned upstream in the movement direction MD of the object 5 to be measured (that is, on the side away from the screen 20) relative to the first reflection area Lx. It reflects in the area Ly.

ここで、第1線状光L1の被測定対象5への入射角と第2線状光L2の被測定対象5への入射角とを同じ角度φとしており、第1光源11及び第2光源12は、前記第1反射領域Lx及び前記第2反射領域Lyが、被測定対象5の移動方向MDにおいて異なる位置になるようにし、被測定対象5の幅方向WDでは第1反射領域Lxと第2反射領域Lyとの間に隙間がなく連続するように、第1線状光L1及び第2線状光L2の照射位置が設定されている。これにより、第2実施形態においても、上述した第1実施形態と同様に、被測定対象5の幅方向WDで第1反射領域Lxと第2反射領域Lyとの間に未測定領域が発生することがなく、被測定対象5の幅方向WDについて、途切れのない連続的な表面測定を行え得る。 Here, the angle of incidence of the first linear light L1 on the object to be measured 5 and the angle of incidence of the second linear light L2 on the object to be measured 5 are the same angle φ, and the first light source 11 and the second light source Reference numeral 12 designates the first reflection region Lx and the second reflection region Ly at different positions in the movement direction MD of the object 5 to be measured, and the first reflection region Lx and the second reflection region Ly in the width direction WD of the object 5 to be measured. The irradiation positions of the first linear light L1 and the second linear light L2 are set so as to be continuous with the two reflection areas Ly without a gap. As a result, in the second embodiment, similarly to the above-described first embodiment, an unmeasured area is generated between the first reflection area Lx and the second reflection area Ly in the width direction WD of the object 5 to be measured. Therefore, it is possible to continuously measure the surface of the object 5 in the width direction WD without interruption.

第1線状光Lは被測定対象5の第1反射領域Lxで反射し、スクリーン20に帯状の第1反射像21が投影される。また同様に、第2線状光L2は被測定対象5の第2反射領域Lyで反射し、スクリーン20に帯状の第2反射像22が投影される(反射像投影工程)。 The first linear light L is reflected by the first reflection area Lx of the object 5 to be measured, and a strip-shaped first reflected image 21 is projected on the screen 20 . Similarly, the second linear light L2 is reflected by the second reflection area Ly of the object 5 to be measured, and a second strip-shaped reflected image 22 is projected onto the screen 20 (reflected image projection step).

図7の右側には、図6の側面図を示し、図7の左側には、スクリーン20の正面図を示す。図7に示すように、第1線状光L1の被測定対象5への入射角φは、第2線状光L2の被測定対象5への入射角φと同じ角度に設定される。このため、第2実施形態の場合、被測定対象5の表面における第1反射領域Lxと第2反射領域Lyとの位置のずれは、第1光源11及び第2光源12の配置位置を変えることで調整される。 The right side of FIG. 7 shows the side view of FIG. 6, and the left side of FIG. 7 shows the front view of the screen 20. As shown in FIG. As shown in FIG. 7, the incident angle φ of the first linear light L1 to the measured object 5 is set to be the same as the incident angle φ of the second linear light L2 to the measured object 5 . Therefore, in the case of the second embodiment, the displacement between the first reflective area Lx and the second reflective area Ly on the surface of the object 5 can be achieved by changing the arrangement positions of the first light source 11 and the second light source 12. is adjusted by

第2実施形態の場合、第2光源12は、上記したように第1線状光L1が反射する第1反射領域Lxよりも、被測定対象5の移動方向MDの上流側に第2反射領域Lyが位置するように、高さ位置が設定されている。 In the case of the second embodiment, as described above, the second light source 12 has the second reflection area upstream in the moving direction MD of the object 5 to be measured from the first reflection area Lx where the first linear light L1 is reflected. The height position is set so that Ly is positioned.

このように、第2反射領域Lyが、第1反射領域Lxよりもスクリーン20から遠ざかる上流側にあることによって、第2反射領域Lyとスクリーン20との距離は、第1反射領域Lxとスクリーン20との距離よりも長くなる。このため、第2線状光L2が被測定対象5の第2反射領域Lyで反射することによってスクリーン20に投影される第2反射像22は、第1線状光L1が被測定対象5の第1反射領域Lxで反射することによってスクリーン20に投影される第1反射像21よりも、スクリーン20の高さ方向zにおいて上側に位置する。 In this way, the second reflection area Ly is on the upstream side farther from the screen 20 than the first reflection area Lx, so that the distance between the second reflection area Ly and the screen 20 is longer than the distance to Therefore, the second reflected image 22 projected on the screen 20 by reflecting the second linear light L2 from the second reflection region Ly of the object 5 to be measured is the first linear light L1 of the object 5 to be measured. It is located above the first reflected image 21 projected on the screen 20 by being reflected by the first reflection area Lx in the height direction z of the screen 20 .

すなわち、被測定対象5の移動方向MDにおける第1反射領域Lx及び第2反射領域Lyの位置のずれは、スクリーン20上では、スクリーン20の高さ方向zにおける第1反射像21及び第2反射像22の位置のずれとして表れる。なお、被測定対象5の幅方向WDにおける第1反射領域Lx及び第2反射領域Lyの位置のずれは、スクリーン20上では、スクリーン20の幅方向xにおける第1反射像21及び第2反射像22の位置のずれとして表れる。 That is, the displacement of the first reflection area Lx and the second reflection area Ly in the movement direction MD of the object 5 to be measured is, on the screen 20, the first reflection image 21 and the second reflection in the height direction z of the screen 20. This appears as a shift in the position of the image 22 . Note that the displacement of the first reflection area Lx and the second reflection area Ly in the width direction WD of the object to be measured 5 is the first reflection image 21 and the second reflection image in the width direction x of the screen 20 on the screen 20. 22 position shifts.

図7左側のスクリーン20の正面図に示すように、スクリーン20上において、スクリーン20の高さ方向zで第1反射像21と第2反射像22とが重ならないようにするためには、第1反射像21と第2反射像22との距離Δzが第1実施形態で説明した式(3)を満たす必要がある。ここでは、ローラ50の曲面の頂上部にある被測定対象5に第1線状光L1を照射し、ローラ50の曲面の頂上部に、第1反射領域Lxがある場合について以下説明する。なお、R1は、第1反射領域Lxの移動方向MDでの位置(第1反射位置)を示し、R2は、第2反射領域Lyの移動方向MDでの位置(第2反射位置)を示す。 As shown in the front view of the screen 20 on the left side of FIG. The distance Δz between the first reflected image 21 and the second reflected image 22 must satisfy the equation (3) explained in the first embodiment. Here, the case where the first linear light L1 is irradiated to the object 5 to be measured at the top of the curved surface of the roller 50 and the first reflection area Lx is present at the top of the curved surface of the roller 50 will be described below. R1 indicates the position (first reflection position) of the first reflection area Lx in the movement direction MD, and R2 indicates the position (second reflection position) of the second reflection area Ly in the movement direction MD.

ここで、図7に示すzは、スクリーン20上に投影される第1反射像21の高さ位置を示したものである。具体的にはzは、ローラ50の曲面の頂上部を高さの基準位置とし、スクリーン20の高さ方向zでの第1反射像21の高さ位置zを示している。 Here, z 0 shown in FIG. 7 indicates the height position of the first reflected image 21 projected onto the screen 20 . Specifically, z0 indicates the height position z0 of the first reflected image 21 in the height direction z of the screen 20, using the top of the curved surface of the roller 50 as a reference position for height.

なお、本実施形態においては、第1反射像21の高さ位置zとして、スクリーン20上に投影される第1反射像21の高さ位置を示すようにしたが、本発明はこれに限らない。例えば、ローラ50の曲面の頂上部を高さの基準位置として、スクリーン20上の第1反射像21の変動範囲ER1の中心までを第1反射像21の高さ位置zとしてもよい。第1反射像21の変動範囲ER1は、被測定対象5に想定される形状変化や振動により、スクリーン20の高さ方向zで生じる第1反射像21の変動領域に加え、スクリーン20の高さ方向zにおける第1反射像21の線幅(太さ)を含めることができる。 In the present embodiment, the height position z0 of the first reflected image 21 is the height position of the first reflected image 21 projected onto the screen 20, but the present invention is limited to this. do not have. For example, the top of the curved surface of the roller 50 may be used as the reference position for height, and the center of the variation range ER1 of the first reflected image 21 on the screen 20 may be set as the height position z0 of the first reflected image 21 . The variation range ER1 of the first reflected image 21 is the variation range of the first reflected image 21 generated in the height direction z of the screen 20 due to the assumed shape change and vibration of the object 5 to be measured. The line width (thickness) of the first reflected image 21 in the direction z can be included.

なお、第2実施形態においても、第1実施形態と同様に、d>>r・sinθ(rはローラ50の半径、θは開き角(後述する))となる場合には、それらの値の差は極めて小さいものと見なせるので、ここでは、どちらの変動範囲も同じER1であるとし、その変動幅を同じwとして説明する。一方で、適宜異なる値とすることも可能である。その場合には、変動幅の大きい方の値をwとすることが好ましい。 In the second embodiment, similarly to the first embodiment, when d>>r·sin θ (where r is the radius of the roller 50 and θ is the opening angle (described later)), these values are Since the difference can be considered to be extremely small, here, it is assumed that both fluctuation ranges are the same ER1, and the fluctuation width is the same w. On the other hand, it is also possible to use different values as appropriate. In that case, it is preferable to set the value of the larger fluctuation range to w.

図7に示すzは、スクリーン20上に投影される第2反射像22の高さ位置を示したものである。具体的にはzは、ローラ50の曲面の頂上部を高さの基準位置とし、スクリーン20の高さ方向zでの第2反射像22の高さ位置zを示している。 z + shown in FIG. 7 indicates the height position of the second reflected image 22 projected on the screen 20 . Specifically, z 1 + indicates the height position z 1 + of the second reflected image 22 in the height direction z of the screen 20 with the top of the curved surface of the roller 50 as the reference position for height.

なお、本実施形態においては、第2反射像22の高さ位置zとして、スクリーン20上に投影される第2反射像22の高さ位置を示すようにしたが、本発明はこれに限らない。例えば、ローラ50の曲面の頂上部を高さの基準位置とし、スクリーン20上の第2反射像22の変動範囲ER1の中心までを第2反射像22の高さ位置zとしてもよい。第2反射像22の変動範囲ER2は、被測定対象5に想定される形状変化や振動により、スクリーン20の高さ方向zで生じる第2反射像22の変動領域に加え、スクリーン20の高さ方向zにおける第2反射像22の線幅(太さ)を含めることができる。 In the present embodiment, the height position z + of the second reflected image 22 indicates the height position of the second reflected image 22 projected onto the screen 20, but the present invention is limited to this. do not have. For example, the top of the curved surface of the roller 50 may be used as the reference position for height, and the center of the variation range ER1 of the second reflected image 22 on the screen 20 may be set as the height position z + of the second reflected image 22 . The variation range ER2 of the second reflected image 22 is the variation range of the second reflected image 22 generated in the height direction z of the screen 20 due to the assumed shape change and vibration of the object 5 to be measured. The line width (thickness) of the second reflected image 22 in the direction z can be included.

本実施形態の場合では、第2反射領域Lyは、第1反射領域Lxから、移動方向MDの上流側に開き角θだけずれている。これにより、スクリーン20の高さ方向zでは、z>zとなる。 In the case of the present embodiment, the second reflection area Ly is shifted upstream in the movement direction MD by the opening angle θ from the first reflection area Lx. As a result, z + >z 0 in the height direction z of the screen 20 .

開き角θは、被測定対象5で第1線状光L1が反射する第1反射領域Lxから、ローラ50の断面円の中心を結ぶ半径線r1と、被測定対象5で第2線状光L2が反射する第2反射領域Lyから、当該中心を結ぶ半径線r2と、がなす角度(すなわち、ローラ50の断面円の中心で半径線r1,r2が交差する角度)である。ここで、第1反射像21の高さ位置zと、第2反射像22の高さ位置zとを用いて、スクリーン20の高さ方向zにおける、第1反射像21と第2反射像22との距離Δzを表すと、下記の式(7)のように表すことができる。 The opening angle θ is defined by the radius line r1 connecting the center of the cross-sectional circle of the roller 50 from the first reflection region Lx where the first linear light L1 is reflected by the object 5 to be measured, and the second linear light L1 by the object 5 to be measured. It is the angle between the second reflection area Ly where L2 is reflected and the radius line r2 connecting the center (that is, the angle at which the radius lines r1 and r2 intersect at the center of the cross-sectional circle of the roller 50). Here, using the height position z + of the first reflected image 21 and the height position z 0 of the second reflected image 22, the first reflected image 21 and the second reflected image in the height direction z of the screen 20 The distance Δz to the image 22 can be represented by the following equation (7).

Figure 0007284562000005
Figure 0007284562000005

図7では、ローラ50の頂点部を高さの基準位置とし、ローラ50の頂点部の第1反射領域Lxに第1線状光L1を照射した場合が示されているが、高さの基準位置は必ずしもローラ50の頂点部には限定されない。例えば、ローラ50の頂点部から、移動方向MDの上流側又は下流側に所定距離移動した被測定対象5上の位置を基準に開き角θを求めても、以下の説明が成り立つ。 FIG. 7 shows a case where the vertex of the roller 50 is used as a height reference position, and the first linear light L1 is irradiated to the first reflection region Lx of the vertex of the roller 50. The position is not necessarily limited to the vertex of roller 50 . For example, even if the opening angle θ is obtained based on the position on the measured object 5 that has moved a predetermined distance upstream or downstream in the movement direction MD from the vertex of the roller 50, the following explanation holds.

ここで、ローラ50の頂点部を高さの基準位置とし、当該基準位置における接線上での、頂点部(第1線状光L1の第1反射領域Lx)からスクリーン20の投影面までの距離をdとする。また、被測定対象5の第1反射領域Lxでの接線の面法線と、第1線状光L1の光軸とがなす入射角をφとすると、距離d及び入射角φにより、第1反射像21の高さ位置zは、下記の式(8)で表される。 Here, the vertex of the roller 50 is defined as a reference position for height, and the distance from the vertex (the first reflection area Lx of the first linear light L1) to the projection plane of the screen 20 on the tangential line at the reference position be d. Further, if the incident angle between the surface normal of the tangential line of the first reflection region Lx of the object 5 to be measured and the optical axis of the first linear light L1 is φ, the distance d and the incident angle φ The height position z0 of the reflected image 21 is represented by the following formula (8).

Figure 0007284562000006
Figure 0007284562000006

また、被測定対象5の第2反射領域Lyでの接線の面法線と、第2線状光L2の光軸とがなす入射角も第1線状光の入射角φと同じとし、ローラ50の半径をrとすると、第2反射像22の高さ位置zは、下記の式(9)のように表される。ここで、開き角θは、2度以下であり、微小であることから、式(9)では、開き角θは微小であるという仮定を用いた。 The incident angle between the surface normal of the tangential line to the second reflection region Ly of the object to be measured 5 and the optical axis of the second linear light L2 is also assumed to be the same as the incident angle φ of the first linear light. Assuming that the radius of 50 is r, the height position z 1 + of the second reflected image 22 is expressed by Equation (9) below. Here, since the opening angle θ is 2 degrees or less and is very small, the assumption that the opening angle θ is very small is used in Equation (9).

Figure 0007284562000007
Figure 0007284562000007

上記の式(7)及び式(9)を用いると、下記の式(10)が得られる。 Using the above equations (7) and (9), the following equation (10) is obtained.

Figure 0007284562000008
Figure 0007284562000008

したがって、上記の式(10)と式(3)とを併せると、下記の式(11)が得られる。 Therefore, the following formula (11) is obtained by combining the above formula (10) and formula (3).

Figure 0007284562000009
Figure 0007284562000009

第2実施形態では、第1反射像21と第2反射像22とが重ならないようにするためには、式(11)の関係を満たすように、第1光源11、第2光源12及びスクリーン20の位置等を設定すればよい。具体的には、第1線状光L1の被測定対象5への入射角と第2線状光L2の被測定対象5への入射角とは、同じ角度φであり、第1線状光L1及び第2線状光L2の入射角φと距離dとが予め設定されている場合、第1光源11と第2光源12との間で開き角θを、式(11)の関係を満たすように設定すればよい。 In the second embodiment, in order to prevent the first reflected image 21 and the second reflected image 22 from overlapping each other, the first light source 11, the second light source 12 and the screen are arranged so as to satisfy the relationship of expression (11). 20 position or the like may be set. Specifically, the angle of incidence of the first linear light L1 on the object to be measured 5 and the angle of incidence of the second linear light L2 on the object to be measured 5 are the same angle φ. When the incident angle φ and the distance d of L1 and the second linear light L2 are set in advance, the opening angle θ between the first light source 11 and the second light source 12 satisfies the relationship of formula (11). should be set as follows.

上記した式(11)は、第1反射像21と第2反射像22とが重ならないようにするための下限値を規定している。第1反射像21と第2反射像22とを遠ざけることができる上限値は下記のように規定される。図7に示すように、ローラ50の頂点部を高さゼロ地点(高さの基準位置)とし、スクリーン20の上端の高さ位置をhとすると、第2反射像22がスクリーン20から外れずに投影される必要があるため、第2反射像22の高さ位置zはスクリーン20の高さ位置hよりも低く設定される必要がある。よって、上限値は、第2反射像22の高さ位置z<スクリーン20の上端の高さ位置hとなる(z<h)。 Equation (11) above defines the lower limit for preventing the first reflected image 21 and the second reflected image 22 from overlapping each other. The upper limit value at which the first reflected image 21 and the second reflected image 22 can be kept apart is defined as follows. As shown in FIG. 7, when the vertex of the roller 50 is the zero height point (reference position of height) and the height position of the upper end of the screen 20 is h, the second reflected image 22 does not come off the screen 20. Therefore, the height position z + of the second reflected image 22 must be set lower than the height position h of the screen 20 . Therefore, the upper limit is the height position z + of the second reflected image 22 <the height position h of the upper end of the screen 20 (z + < h).

図7との同一部分に同一符号を付して示す図8は、他の実施形態を示しており、第2線状光L2が被測定対象5で反射する第2反射領域Lyを、移動方向MDの下流側(スクリーン20に近づく側)に変えたときの実施形態を示す。すなわち、第1光源11からの第1線状光L1が被測定対象5で反射する第1反射領域Lx(基準位置)から、スクリーン20寄りに、第2反射領域Lyを開き角θでずらした態様が示されている。この態様の場合は、スクリーン20に投影される第2反射像22の高さ位置zは、下記の式(12)から得られる。 FIG. 8, in which the same parts as in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, shows another embodiment, in which the second reflection region Ly in which the second linear light L2 is reflected by the object 5 to be measured is An embodiment when the MD is changed to the downstream side (the side closer to the screen 20) is shown. That is, the second reflection region Ly is shifted toward the screen 20 by the opening angle θ from the first reflection region Lx (reference position) where the first linear light L1 from the first light source 11 is reflected by the object 5 to be measured. Aspects are shown. In this embodiment, the height position z of the second reflected image 22 projected onto the screen 20 is obtained from the following equation (12).

Figure 0007284562000010
Figure 0007284562000010

上記の式(7)及び式(12)を用いると、上記の式(10)が得られ、図8に示すような実施態様でも、図7に示す実施態様と同様に、下限値の規定として上記の式(11)が得られる。 Using the above equations (7) and (12), the above equation (10) is obtained, and in the embodiment shown in FIG. 8, similarly to the embodiment shown in FIG. Equation (11) above is obtained.

第2線状光L2が被測定対象5で反射する第2反射領域Lyを、基準位置(第1反射領域Lx)からスクリーン20寄りに開き角θずらす場合においても、式(11)を満たすように、第1光源11及び第2光源12を配置すればよい。具体的には、第1線状光L1及び第2線状光L2の入射角φと距離dとが予め設定されている場合、第1光源11と第2光源12との間の開き角θを、式(11)を満たすように設置すればよい。 Even when the second reflection area Ly, in which the second linear light L2 is reflected by the object 5 to be measured, is shifted from the reference position (the first reflection area Lx) toward the screen 20 by the opening angle θ, the formula (11) is satisfied. , the first light source 11 and the second light source 12 may be arranged. Specifically, when the incident angle φ and the distance d of the first linear light L1 and the second linear light L2 are set in advance, the opening angle θ between the first light source 11 and the second light source 12 is should be set so as to satisfy the expression (11).

図8に示す実施態様においても、上記した式(11)は、第1反射像21と第2反射像22が重ならないようにするための下限値を規定している。第1反射像21と第2反射像22を遠ざけることができる上限値は下記のように規定される。 In the embodiment shown in FIG. 8 as well, the above formula (11) defines the lower limit for preventing the first reflected image 21 and the second reflected image 22 from overlapping each other. The upper limit of the distance between the first reflected image 21 and the second reflected image 22 is defined as follows.

図8に示すように、ローラ50の頂点部を高さゼロ地点(高さの基準位置)とし、スクリーン20の下端の高さ位置をhxとすると、第2反射像22がスクリーン20から外れずに投影される必要があるため、第2反射像22の高さ位置zはスクリーン20の下端の高さ位置hxよりも高く設定される必要がある。よって、第1反射像21と第2反射像22が離れる上限値は、第2反射像22の高さ位置z>スクリーン20の下端の高さ位置hxとなる(z>hx)。 As shown in FIG. 8, when the vertex of the roller 50 is the zero height point (reference position of height) and the height position of the lower end of the screen 20 is hx, the second reflected image 22 does not come off the screen 20. Therefore, the height position z of the second reflected image 22 must be set higher than the height position hx of the lower end of the screen 20 . Therefore, the upper limit of the distance between the first reflected image 21 and the second reflected image 22 is the height position z of the second reflected image 22 >the height position hx of the lower end of the screen 20 (z >hx).

撮像装置30は、スクリーン20上のこれら第1反射像21及び第2反射像22を撮像し(撮像工程)、取得した撮像画像を演算処理装置40に出力する。演算処理装置40は第1反射像21及び第2反射像22の撮像画像を用いて画像処理することにより、被測定対象5の表面形状等を算出し、被測定対象5の表面を測定する(演算処理工程)。なお、演算処理装置40による被測定対象5の表面測定は、上述した第1実施形態と同様であるためここではその説明は省略する。 The imaging device 30 captures the first reflected image 21 and the second reflected image 22 on the screen 20 (imaging step), and outputs the acquired captured image to the arithmetic processing device 40 . The arithmetic processing unit 40 performs image processing using the captured images of the first reflected image 21 and the second reflected image 22 to calculate the surface shape and the like of the measured object 5 and measure the surface of the measured object 5 ( calculation process). Note that the surface measurement of the object 5 to be measured by the arithmetic processing unit 40 is the same as in the first embodiment described above, so description thereof will be omitted here.

本実施形態では、前述した図6~図8のように、光源として、第1光源11及び第2光源12を使用する態様を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、第1光源及び第2光源に加えて、第3光源や第4光源等、3以上の光源を設けるようにしてもよい。この場合、光源の数を増やした分だけ、スクリーン20上には反射像が表れる。このような場合には、上述した式(11)に示す関係が、各反射像の間で満たされるように、第3光源や第4光源等の他の光源を配置すればよい。 In the present embodiment, as shown in FIGS. 6 to 8 described above, the mode in which the first light source 11 and the second light source 12 are used as light sources has been described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, in addition to the first light source and the second light source, three or more light sources such as a third light source and a fourth light source may be provided. In this case, a reflected image appears on the screen 20 as much as the number of light sources is increased. In such a case, another light source such as a third light source or a fourth light source may be arranged so that the relationship shown in the above equation (11) is satisfied between the reflected images.

ここで、図7に示すような実施形態において、第1光源11及び第2光源12に加えて、さらに第3光源及び第4光源を設置して、スクリーン20に4つの第1反射像21、第2反射像22、第3反射像及び第4反射像が投影される例について、図9を用いて以下説明する。図9は、スクリーン20の正面図を示している。 Here, in the embodiment as shown in FIG. 7, in addition to the first light source 11 and the second light source 12, a third light source and a fourth light source are further installed to form four first reflected images 21, An example in which the second reflected image 22, the third reflected image, and the fourth reflected image are projected will be described below with reference to FIG. FIG. 9 shows a front view of the screen 20. FIG.

図9において、第1反射像21は、第1光源11からの第1線状光L1が被測定対象5の曲面Dで反射することでスクリーン20上に投影された像を示し、第2反射像22は、第2光源12からの第2線状光L2が被測定対象5の曲面Dで反射することでスクリーン上に投影された像を示す。また、第3反射像23は、図示しない第3光源からの第3線状光が被測定対象5の曲面Dで反射することでスクリーン20上に投影された像を示し、第4反射像24は、図示しない第4光源からの第4線状光が被測定対象5の曲面Dで反射することでスクリーン20上に投影された像を示す。なお、これら第3線状光及び第4線状光の入射角も、第1線状光L1及び第2線状光L3と同じ入射角φとする。 In FIG. 9, the first reflected image 21 represents an image projected on the screen 20 by reflecting the first linear light L1 from the first light source 11 on the curved surface D of the object 5 to be measured. An image 22 represents an image projected on the screen by reflecting the second linear light L2 from the second light source 12 on the curved surface D of the object 5 to be measured. A third reflected image 23 is an image projected on the screen 20 by reflecting the third linear light from a third light source (not shown) on the curved surface D of the object 5 to be measured. shows an image projected on the screen 20 by reflecting the fourth linear light from the fourth light source (not shown) on the curved surface D of the object 5 to be measured. The incident angles of the third linear light and the fourth linear light are also set to be the same incident angle φ as the first linear light L1 and the second linear light L3.

図9に示すように、スクリーン20の位置P1では、スクリーン20の高さ方向zで第1反射像21と第2反射像22と存在している。この際、スクリーン20の高さ方向zで第1反射像21と第2反射像22とが重ならないようにするためには、例えば、第1線状光L1及び第2線状光L2の入射角φと距離dとが予め設定されている場合、第1光源と第2光源との間の開き角θ(図7及び図8)が上記の式(11)の関係を満たすように設定される。 As shown in FIG. 9, at the position P1 of the screen 20, the first reflected image 21 and the second reflected image 22 exist in the height direction z of the screen 20. As shown in FIG. At this time, in order to prevent the first reflected image 21 and the second reflected image 22 from overlapping in the height direction z of the screen 20, for example, the incidence of the first linear light L1 and the second linear light L2 When the angle φ and the distance d are set in advance, the opening angle θ (FIGS. 7 and 8) between the first light source and the second light source is set so as to satisfy the relationship of the above equation (11). be.

また、スクリーン20の位置P2では、スクリーン20の高さ方向zで第1反射像21と第2反射像22と第3反射像23とが存在している。この際、スクリーン20の高さ方向zで第1反射像21と第2反射像22と第3反射像23とが重ならないようにするためには、例えば、第1線状光L1、第2線状光L2及び第3線状光の入射角φと距離dとが予め設定されている場合、第1光源と第2光源との間の開き角θと、第2光源と第3光源との間の開き角θと、第1光源と第3光源との間の開き角θ(図7及び図8)とがそれぞれ上記の式(11)の関係を満たすように設定される。 At the position P2 of the screen 20, the first reflected image 21, the second reflected image 22, and the third reflected image 23 are present in the height direction z of the screen 20. FIG. At this time, in order to prevent the first reflected image 21, the second reflected image 22, and the third reflected image 23 from overlapping in the height direction z of the screen 20, for example, the first linear light L1, the second When the incident angle φ and the distance d of the linear light L2 and the third linear light are set in advance, the opening angle θ between the first light source and the second light source and the angle between the second light source and the third light source are and the opening angle θ between the first light source and the third light source (FIGS. 7 and 8) are set so as to satisfy the relationship of the above equation (11).

また、スクリーン20の位置P3では、スクリーン20の高さ方向zで第2反射像22と第3反射像23とが存在している。この際、スクリーン20の高さ方向zで第2反射像22と第3反射像23とが重ならないようにするためには、例えば、第2線状光L2及び第3線状光の入射角φと距離dとが予め設定されている場合、第2光源と第3光源との間の開き角θ(図7及び図8)が上記の式(11)の関係を満たすように設定される。 At the position P3 of the screen 20, the second reflected image 22 and the third reflected image 23 are present in the height direction z of the screen 20. As shown in FIG. At this time, in order to prevent the second reflected image 22 and the third reflected image 23 from overlapping in the height direction z of the screen 20, for example, the incident angles of the second linear light L2 and the third linear light When φ and the distance d are set in advance, the opening angle θ (FIGS. 7 and 8) between the second light source and the third light source is set so as to satisfy the relationship of the above equation (11). .

また、スクリーン20の位置P4では、スクリーン20の高さ方向zで第2反射像22と第3反射像23と第4反射像24とが存在している。この際、スクリーン20の高さ方向zで第2反射像22と第3反射像23と第4反射像24とが重ならないようにするためには、例えば、第2線状光L2、第3線状光及び第4線状光の入射角φと距離dとが予め設定されている場合、第2光源と第4光源との間の開き角θと、第2光源と第3光源との間の開き角θと、第3光源と第4光源との間の開き角θと(図7及び図8)がそれぞれ上記の式(11)の関係を満たすように設定される。 At the position P4 of the screen 20, the second reflected image 22, the third reflected image 23, and the fourth reflected image 24 are present in the height direction z of the screen 20. FIG. At this time, in order to prevent the second reflected image 22, the third reflected image 23, and the fourth reflected image 24 from overlapping in the height direction z of the screen 20, for example, the second linear light L2, the third When the incident angle φ and the distance d of the linear light and the fourth linear light are set in advance, the opening angle θ between the second light source and the fourth light source and the opening angle θ between the second light source and the third light source are The opening angle θ between the third light source and the opening angle θ between the third light source and the fourth light source (FIGS. 7 and 8) are set so as to satisfy the relationship of the above equation (11).

図9の説明は、第1実施形態の被測定対象5が平面上を移動する第1実施態様においても同様に適用される。第2実施形態では開き角θ(図7及び図8)を設定するが、前述した第1実施形態では、図9の位置P1~P4において、式(6)の関係を満たすように、被測定対象5上での第1反射領域Lx及び第2反射領域Lyの間隔p(図5)を設定すればよい。 The description of FIG. 9 is similarly applied to the first embodiment in which the object to be measured 5 of the first embodiment moves on a plane. In the second embodiment, the opening angle θ (FIGS. 7 and 8) is set. An interval p (FIG. 5) between the first reflection area Lx and the second reflection area Ly on the object 5 can be set.

(第2実施形態による作用及び効果)
以上の構成において、第2実施形態による表面測定装置1aでは、曲面Dを有する被測定対象5の移動方向MDで第1反射領域Lxと第2反射領域Lyとが異なる位置となり、かつ、被測定対象5の幅方向WDで第1反射領域Lxと第2反射領域Lyとが連続する位置になるように、第1線状光L1及び第2線状光L2を照射する。
(Actions and effects of the second embodiment)
With the above configuration, in the surface measuring apparatus 1a according to the second embodiment, the first reflection area Lx and the second reflection area Ly are at different positions in the moving direction MD of the object to be measured 5 having the curved surface D, and The first linear light L1 and the second linear light L2 are applied so that the first reflection area Lx and the second reflection area Ly are continuous in the width direction WD of the object 5 .

このように、表面測定装置1aは、曲面Dが形成された被測定対象5の表面を測定する際でも、第1線状光L1と第2線状光L2とが、被測定対象5の移動方向MDで異なる位置にて反射するように、第1光源11及び第2光源12を配置しているため、第1反射像21と第2反射像22とがスクリーン20上で重ならないように投影できる。このため、広い幅を有する被測定対象5の表面を測定するために第1光源11及び第2光源12を配置しても、スクリーン20に投影される第1反射像21及び第2反射像22が重なって測定できない領域が発生することを防止できる。 In this way, even when measuring the surface of the object 5 to be measured on which the curved surface D is formed, the surface measuring apparatus 1a uses the first linear light L1 and the second linear light L2 to control the movement of the object 5 to be measured. Since the first light source 11 and the second light source 12 are arranged so that they are reflected at different positions in the direction MD, the first reflected image 21 and the second reflected image 22 are projected so as not to overlap on the screen 20. can. Therefore, even if the first light source 11 and the second light source 12 are arranged to measure the surface of the object 5 having a wide width, the first reflected image 21 and the second reflected image 22 projected on the screen 20 It is possible to prevent the occurrence of an area that cannot be measured due to overlapping.

また、表面測定装置1aでも、第1線状光L1と第2線状光L2とが、被測定対象5の幅方向WDで連続する位置にて反射するように、第1光源11及び第2光源12を配置しているため、被測定対象5の幅方向WDで第1反射領域Lx及び第2反射領域Lyの間に光照射されずに未測定となる領域が発生することがなく、被測定対象の測定漏れを防止できる。よって、広い幅を有する曲面した被測定対象5の表面でも全体に亘って信頼性よく測定することができる。 Also, in the surface measuring apparatus 1a, the first light source 11 and the second light source 11 and the second light source 11 are arranged so that the first linear light L1 and the second linear light L2 are reflected at successive positions in the width direction WD of the object 5 to be measured. Since the light source 12 is arranged, an unmeasured area is not generated between the first reflection area Lx and the second reflection area Ly in the width direction WD of the object 5 to be measured. It is possible to prevent omission of measurement of the measurement target. Therefore, even the curved surface of the object 5 to be measured having a wide width can be reliably measured over the entire surface.

なお、上述した第2実施形態においては、第1光源11及び第2光源12を移動方向MDの上流側に配置し、スクリーン20を移動方向MDの下流側に配置した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、第1光源11及び第2光源12を移動方向MDの下流側に配置し、スクリーン20を移動方向MDの上流側に配置してもよい。 In the above-described second embodiment, the case where the first light source 11 and the second light source 12 are arranged on the upstream side in the moving direction MD and the screen 20 is arranged on the downstream side in the moving direction MD has been described. The invention is not limited to this. For example, the first light source 11 and the second light source 12 may be arranged on the downstream side in the moving direction MD, and the screen 20 may be arranged on the upstream side in the moving direction MD.

(第3実施形態)
図10A及び図10Bは、第3実施形態の表面測定装置1bを説明するための図である。表面測定装置1bは、搬送ラインの平面上を移動する被測定対象5の表面に対して、被測定対象5の移動方向MDの上流側から第1線状光L1及び第2線状光L2を照射する第1光源11及び第2光源12を備えている。
(Third embodiment)
10A and 10B are diagrams for explaining the surface measuring device 1b of the third embodiment. The surface measuring apparatus 1b applies a first linear light L1 and a second linear light L2 from the upstream side of the movement direction MD of the object 5 to be measured to the surface of the object 5 moving on the plane of the transport line. It has a first light source 11 and a second light source 12 for irradiation.

ここで、第1線状光L1の被測定対象5への入射角と、第2線状光L2の被測定対象5への入射角とは、同じ角度である。なお、入射角の定義は、上述した第1実施形態の入射角φと同じであるため、ここではその説明は省略する。また、第1線状光L1が被測定対象5の表面で反射する位置である第1反射領域Lx、及び、第2線状光L2が被測定対象5の表面で反射する位置である第2反射領域Lyは、被測定対象5の移動方向MDにおいて同じ位置にあり、かつ、被測定対象5の幅方向WDにおいて連続する位置にある。 Here, the incident angle of the first linear light L1 to the measured object 5 and the incident angle of the second linear light L2 to the measured object 5 are the same angle. Note that the definition of the incident angle is the same as the incident angle φ in the above-described first embodiment, so the description thereof will be omitted here. In addition, a first reflection region Lx is a position where the first linear light L1 is reflected on the surface of the object 5 to be measured, and a second reflection region Lx is a position where the second linear light L2 is reflected on the surface of the object 5 to be measured. The reflective areas Ly are at the same position in the moving direction MD of the object 5 to be measured and at continuous positions in the width direction WD of the object 5 to be measured.

その結果、第3実施形態では、第1線状光L1及び第2線状光L2が被測定対象5で反射することでスクリーン20に投影される第1反射像21と第2反射像22とが、スクリーン20の高さ方向zで重なり、かつスクリーン20の幅方向xで一部重なる位置に投影される。 As a result, in the third embodiment, the first reflected image 21 and the second reflected image 22 are projected on the screen 20 by reflecting the first linear light L1 and the second linear light L2 from the object 5 to be measured. are projected to a position overlapping in the height direction z of the screen 20 and partially overlapping in the width direction x of the screen 20 .

しかし、第3実施形態では、第1光源11及び第2光源12の照射時刻をずらすことにより、スクリーン20に第1反射像21及び第2反射像22が同時に表れないようにし、スクリーン20上で第1反射像21及び第2反射像22が重なることを回避している。 However, in the third embodiment, by shifting the irradiation times of the first light source 11 and the second light source 12, the first reflected image 21 and the second reflected image 22 are prevented from appearing on the screen 20 at the same time. This avoids overlapping of the first reflected image 21 and the second reflected image 22 .

図10A及び図10Bに示すように、第3実施形態の表面測定装置1bでは、第1光源11と第2光源12とが被測定対象5から同じ高さ位置に配置されており、第1反射領域Lxと第2反射領域Lyは、被測定対象5の移動方向MDにおいて、同じ位置に配置される。また、第1光源11と第2光源12とが、同じ高さ位置で被測定対象5の幅方向WDに沿って並んで配置されており、第1反射領域Lxと第2反射領域Lyは、被測定対象5の幅方向WDにおいて、連続するように配置される。そして、第1光源11及び第2光源12は、第1線状光L1及び第2線状光L2を、被測定対象5の移動方向MDで同じ位置で、かつ、被測定対象5の幅方向WDで連続する位置に照射する(第1線状光照射工程及び第2線状光照射工程)。 As shown in FIGS. 10A and 10B, in the surface measuring apparatus 1b of the third embodiment, the first light source 11 and the second light source 12 are arranged at the same height position from the object 5 to be measured, and the first reflection The region Lx and the second reflection region Ly are arranged at the same position in the movement direction MD of the object 5 to be measured. In addition, the first light source 11 and the second light source 12 are arranged side by side along the width direction WD of the object to be measured 5 at the same height position, and the first reflection area Lx and the second reflection area Ly are They are arranged continuously in the width direction WD of the object 5 to be measured. The first light source 11 and the second light source 12 emit the first linear light L1 and the second linear light L2 at the same position in the movement direction MD of the object 5 to be measured and in the width direction of the object 5 to be measured. Continuous positions are irradiated with WD (first linear light irradiation step and second linear light irradiation step).

これにより、被測定対象5で第1線状光L1及び第2線状光L2が反射して、第1反射光及び第2反射光がスクリーン20に向けて扇状に広がり、第1反射像21と第2反射像22とがスクリーン20に投影された場合、第1反射像21及び第2反射像22は、スクリーン20の高さ方向zで同じ高さ位置において、スクリーン20の幅方向xで一部が重なるような位置に投影される(反射像投影工程)。 As a result, the first linear light L1 and the second linear light L2 are reflected by the object 5 to be measured, the first reflected light and the second reflected light spread toward the screen 20 in a fan shape, and the first reflected image 21 and the second reflected image 22 are projected onto the screen 20, the first reflected image 21 and the second reflected image 22 are at the same height position in the height direction z of the screen 20, and in the width direction x of the screen 20 The images are projected at a position where they are partially overlapped (reflection image projection step).

第3実施形態の表面測定装置1bは、第1実施形態の表面測定装置1と同様に、撮像装置30と、撮像装置30が接続された演算処理装置40とを備えている。この場合、演算処理装置40は、第1光源11及び第2光源12にも接続された構成(図10A及び図10Bでが図示せず)を有しており、第1光源11及び第2光源12の各照射時刻を制御する。 The surface measuring device 1b of the third embodiment includes an imaging device 30 and an arithmetic processing device 40 to which the imaging device 30 is connected, like the surface measuring device 1 of the first embodiment. In this case, the arithmetic processing unit 40 has a configuration (not shown in FIGS. 10A and 10B) that is also connected to the first light source 11 and the second light source 12, and the first light source 11 and the second light source 12 irradiation times are controlled.

表面測定装置1bでは、図10Aに示すように、まず、第1光源11から照射された第1線状光L1を被測定対象5の表面で反射させ、スクリーン20に第1反射像21を投影する。これにより、被測定対象5では第1線状光L1のみが反射し、スクリーン20には第1反射像21のみが投影される。次に、図10Bに示すように、第1光源11による第1線状光L1の照射が停止された後に、第2光源12による第2線状光L2の照射が開始される。これにより、被測定対象5では第2線状光L2のみが反射し、スクリーン20には第2反射像22のみが投影される。このようにして、第1光源11及び第2光源12は、第1線状光L1及び第2線状光L2を交互に照射する。 As shown in FIG. 10A, the surface measuring apparatus 1b first reflects the first linear light L1 emitted from the first light source 11 on the surface of the object 5 to be measured, and projects the first reflected image 21 onto the screen 20. do. As a result, only the first linear light L1 is reflected by the object 5 to be measured, and only the first reflected image 21 is projected on the screen 20 . Next, as shown in FIG. 10B, after the irradiation of the first linear light L1 by the first light source 11 is stopped, the irradiation of the second linear light L2 by the second light source 12 is started. As a result, only the second linear light L2 is reflected by the object 5 to be measured, and only the second reflected image 22 is projected on the screen 20. FIG. Thus, the first light source 11 and the second light source 12 alternately emit the first linear light L1 and the second linear light L2.

このとき、撮像装置30は、演算処理装置40からの制御信号に基づいて、第1光源11及び第2光源12の照射時刻に同期して、スクリーン20を撮像する(撮像工程)。このようにして、撮像装置30は、第1光源11と第2光源12との間でずれた、それぞれの照射時刻を含むように、スクリーン20を撮像する時刻を合わせることで、第1反射像21と第2反射像22のいずれか一方だけが投影されているスクリーン20を撮像し、撮像画像を取得する。 At this time, the imaging device 30 captures an image of the screen 20 in synchronization with the irradiation time of the first light source 11 and the second light source 12 based on the control signal from the arithmetic processing device 40 (imaging step). In this way, the imaging device 30 adjusts the times for capturing images of the screen 20 so as to include the different irradiation times of the first light source 11 and the second light source 12, thereby obtaining the first reflected image. The screen 20 on which only one of the 21 and the second reflected image 22 is projected is captured to acquire the captured image.

なお、演算処理装置40は、例えば、PLG(Pulse Generator)を備えており、被測定対象5の移動によって発生するパルスによって、第1光源11及び第2光源12の照射時刻と、撮像装置30の撮像時刻とを同期させる。 Note that the arithmetic processing unit 40 includes, for example, a PLG (Pulse Generator), and the irradiation times of the first light source 11 and the second light source 12 and Synchronize with the imaging time.

撮像装置30は、第1光源11の照射時刻に合わせてスクリーン20上の第1反射像21を撮像することで取得した撮像画像と、第2光源12の照射時刻に合わせてスクリーン20上の第2反射像22を撮像することで取得した撮像画像とを交互に取得してゆき、取得した撮像画像を演算処理装置40に出力する。 The imaging device 30 captures a captured image acquired by capturing the first reflected image 21 on the screen 20 in accordance with the irradiation time of the first light source 11 and the second image on the screen 20 in accordance with the irradiation time of the second light source 12 . The captured images obtained by capturing the two reflection images 22 are alternately obtained, and the obtained captured images are output to the arithmetic processing unit 40 .

これにより、演算処理装置40は、上述した第1実施形態と同様に、撮像装置30で取得された第1線状光及び第2線状光のいずれか一方からなる撮像画像に基づいて、被測定対象5の表面測定を行うことができる(演算処理工程)。なお、演算処理装置40による被測定対象5の表面測定は、上述した第1実施形態と同様であるためここではその説明は省略する。 As a result, the arithmetic processing unit 40, like the first embodiment described above, based on the captured image formed by either the first linear light or the second linear light acquired by the imaging device 30, Surface measurement of the measurement object 5 can be performed (arithmetic processing step). Note that the surface measurement of the object 5 to be measured by the arithmetic processing unit 40 is the same as in the first embodiment described above, so description thereof will be omitted here.

(第3実施形態による作用及び効果)
以上の構成において、第3実施形態による表面測定装置1bでは、第1反射像21と第2反射像22とがスクリーン20上で一部重なる位置に投影されるように第1線状光L1及び第2線状光L2を照射する。この際、第1光源11及び第2光源12で照射時刻をずらし、スクリーン20上に第1反射像21と第2反射像22とを交互に投影させる。表面測定装置1bは、第1光源11及び第2光源12の各照射時刻に合わせて、撮像装置30の撮像時刻を同期させることにより、第1反射像21と第2反射像22とが重ならずに、第1反射像21及び第2反射像22のいずれか一方のみが撮像された撮像画像を取得する。
(Action and effect of the third embodiment)
With the above configuration, in the surface measuring apparatus 1b according to the third embodiment, the first linear light L1 and The second linear light L2 is emitted. At this time, the first light source 11 and the second light source 12 are irradiated at different times, and the first reflected image 21 and the second reflected image 22 are alternately projected onto the screen 20 . The surface measuring apparatus 1b synchronizes the imaging times of the imaging device 30 with the irradiation times of the first light source 11 and the second light source 12, so that the first reflected image 21 and the second reflected image 22 do not overlap. Instead, a captured image in which only one of the first reflected image 21 and the second reflected image 22 is captured is acquired.

このため、第3実施形態の表面測定装置1bでは、第1、第2実施形態と違って、第1光源11と第2光源12とを被測定対象5の移動方向MDの上流側又は下流側にずらして配置することなく、スクリーン20に投影される第1反射像21及び第2反射像22が重なって測定できない領域が発生することを防止できる。 Therefore, in the surface measuring apparatus 1b of the third embodiment, unlike the first and second embodiments, the first light source 11 and the second light source 12 are positioned upstream or downstream of the moving direction MD of the object 5 to be measured. It is possible to prevent the first reflected image 21 and the second reflected image 22 projected on the screen 20 from being overlapped and causing an area that cannot be measured.

以上により、表面測定装置1bでも、広い幅を有する被測定対象5の表面を測定するために第1光源11及び第2光源12を配置しても、スクリーン20に投影される第1反射像21及び第2反射像22が重なって測定できない領域が発生することを防止できる。 As described above, in the surface measuring apparatus 1b as well, the first reflected image 21 projected onto the screen 20 is Also, it is possible to prevent the occurrence of an area that cannot be measured due to overlapping of the second reflected image 22 .

また、表面測定装置1bでも、第1線状光L1と第2線状光L2とが、被測定対象5の幅方向WDで連続する位置にて反射するように、第1光源11及び第2光源12を配置しているため、被測定対象5の幅方向WDにおいて、第1線状光L1が反射される第1反射領域Lxと、第2線状光L2が反射する第2反射領域Lyとの間に光照射されずに未測定となる領域が発生することがなく、被測定対象5の測定漏れを防止できる。よって、広い幅を有する被測定対象5の表面でも全体に亘って信頼性よく測定することができる。 Also, in the surface measuring apparatus 1b, the first light source 11 and the second light source 11 are arranged so that the first linear light L1 and the second linear light L2 are reflected at successive positions in the width direction WD of the object 5 to be measured. Since the light source 12 is arranged, in the width direction WD of the object 5 to be measured, there are a first reflection area Lx where the first linear light L1 is reflected and a second reflection area Ly where the second linear light L2 is reflected. There is no non-measured area due to non-irradiation of light between , and measurement omission of the object 5 to be measured can be prevented. Therefore, even the surface of the object 5 to be measured having a wide width can be reliably measured over the entire surface.

なお、上述した第3実施形態においては、図10A及び図10Bに示すように、第1光源11と第2光源12とを設けた場合について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、光源として、第1光源11及び第2光源12に加えて、第3光源や第4光源等、3つ以上の光源を設けるようにしてもよい。3つ目の第3光源を配置する場合にも、第1光源11及び第2光源12間での照射時刻と、第1光源11及び第3光源間での照射時刻と、第2光源12及び第3光源間での照射時刻とをそれぞれずらして第1反射像21、第2反射像22及び第3反射像同士が重ならないようし、これら第1光源11、第2光源12及び第3光源の各照射時刻に、撮像装置30の撮像時刻を同期させればよい。 In addition, in the third embodiment described above, as shown in FIGS. 10A and 10B, the case where the first light source 11 and the second light source 12 are provided has been described, but the present invention is not limited to this. For example, as light sources, in addition to the first light source 11 and the second light source 12, three or more light sources such as a third light source and a fourth light source may be provided. Even when the third light source is arranged, the irradiation time between the first light source 11 and the second light source 12, the irradiation time between the first light source 11 and the third light source, the second light source 12 and The first reflected image 21, the second reflected image 22, and the third reflected image are not overlapped with each other by shifting the irradiation time between the third light sources, and the first light source 11, the second light source 12, and the third light source. The imaging time of the imaging device 30 should be synchronized with each irradiation time of .

また、上述した第3実施形態においては、第1反射像21及び第2反射像22を1台の撮像装置30で撮像する場合について説明したが本発明はこれに限らず、例えば、複数の撮像装置で各第1反射像21及び第2反射像22を個々に撮像してもよい。 Further, in the above-described third embodiment, the case where the first reflected image 21 and the second reflected image 22 are captured by one imaging device 30 has been described, but the present invention is not limited to this. Each of the first reflected image 21 and the second reflected image 22 may be captured individually by the device.

また、上述した第3実施形態においては、被測定対象として、上述した第1実施形態と同様に、平面上を移動する被測定対象5の表面を測定する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、上述した第2実施形態と同様に、ローラ50により曲面が形成された被測定対象5の表面を測定するようにしてもよい。 In addition, in the above-described third embodiment, the case where the surface of the measured object 5 moving on a plane is measured as the measured object in the same manner as in the above-described first embodiment. For example, the surface of the object 5 to be measured having a curved surface formed by the rollers 50 may be measured in the same manner as in the above-described second embodiment.

さらに、上述した第3実施形態においては、第1光源11及び第2光源12を移動方向MDの上流側に配置し、スクリーン20を移動方向MDの下流側に配置した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、第1光源11及び第2光源12を移動方向MDの下流側に配置し、スクリーン20を移動方向MDの上流側に配置してもよい。 Furthermore, in the above-described third embodiment, the case where the first light source 11 and the second light source 12 are arranged on the upstream side in the moving direction MD and the screen 20 is arranged on the downstream side in the moving direction MD has been described. The invention is not limited to this. For example, the first light source 11 and the second light source 12 may be arranged on the downstream side in the moving direction MD, and the screen 20 may be arranged on the upstream side in the moving direction MD.

(第4実施形態)
図11は第4実施形態の表面測定装置1cを説明するための図である。表面測定装置1cは、搬送ラインの平面上を移動する、帯状の被測定対象5の表面に対して、被測定対象5の移動方向MDの上流側から第1線状光L1及び第2線状光L2を照射する第1光源11及び第2光源12を備えている。
(Fourth embodiment)
FIG. 11 is a diagram for explaining the surface measuring device 1c of the fourth embodiment. The surface measuring device 1c applies a first linear light beam L1 and a second linear light beam L1 and a second linear light beam L1 from the upstream side of the movement direction MD of the object 5 to be measured to the surface of the belt-like object 5 moving on the plane of the transport line. A first light source 11 and a second light source 12 for emitting light L2 are provided.

ここで、第1線状光L1の被測定対象5への入射角と、第2線状光L2の被測定対象5への入射角とは、同じ角度である。なお、入射角の定義は、上述した第1実施形態の入射角φと同じであるため、ここではその説明は省略する。また、第1線状光L1が被測定対象5の表面で反射する位置である第1反射領域Lx、及び、第2線状光L2が被測定対象5の表面で反射する位置である第2反射領域Lyは、被測定対象5の移動方向MDにおいて同じ位置にあり、かつ、被測定対象5の幅方向WDにおいて連続する位置にある。 Here, the incident angle of the first linear light L1 to the measured object 5 and the incident angle of the second linear light L2 to the measured object 5 are the same angle. Note that the definition of the incident angle is the same as the incident angle φ in the above-described first embodiment, so the description thereof will be omitted here. In addition, a first reflection region Lx is a position where the first linear light L1 is reflected on the surface of the object 5 to be measured, and a second reflection region Lx is a position where the second linear light L2 is reflected on the surface of the object 5 to be measured. The reflective areas Ly are at the same position in the movement direction MD of the object 5 to be measured and at continuous positions in the width direction WD of the object 5 to be measured.

その結果、第4実施形態では、第1線状光L1及び第2線状光L2が被測定対象5で反射することでスクリーン20に投影される第1反射像21と第2反射像22とが、スクリーン20の高さ方向zで重なり、かつスクリーン20の幅方向xで一部重なっている。 As a result, in the fourth embodiment, the first reflected image 21 and the second reflected image 22 are projected on the screen 20 by reflecting the first linear light L1 and the second linear light L2 from the object 5 to be measured. overlap in the height direction z of the screen 20 and partially overlap in the width direction x of the screen 20 .

しかし、第4実施形態では、第1光源11から照射される第1線状光L1と、第2光源12から照射される第2線状光L2との波長をずらすことにより、スクリーン20に投影される第1反射像21及び第2反射像22を波長の違いにより分離できるように構成されている。 However, in the fourth embodiment, by shifting the wavelengths of the first linear light L1 emitted from the first light source 11 and the second linear light L2 emitted from the second light source 12, the projected light is projected onto the screen 20. It is configured such that the first reflected image 21 and the second reflected image 22 can be separated according to the difference in wavelength.

図11に示すように、第4実施形態の表面測定装置1cでは、第1光源11と第2光源12とが被測定対象5から同じ高さ位置に配置されており、第1反射領域Lxと第2反射領域Lyは、被測定対象5の移動方向MDにおいて、同じ位置に配置される。また、第1光源11と第2光源12とが、同じ高さ位置で被測定対象5の幅方向WDに沿って並んで配置されており、第1反射領域Lxと第2反射領域Lyは、被測定対象5の幅方向WDにおいて、連続するように配置される。そして、第1光源11及び第2光源12は、第1線状光L1及び第2線状光L2を、被測定対象5の移動方向MDで同じ位置で、かつ、被測定対象5の幅方向WDで連続する位置に照射する(第1線状光照射工程及び第2線状光照射工程)。 As shown in FIG. 11, in the surface measuring apparatus 1c of the fourth embodiment, the first light source 11 and the second light source 12 are arranged at the same height position from the object 5 to be measured. The second reflection area Ly is arranged at the same position in the movement direction MD of the object 5 to be measured. In addition, the first light source 11 and the second light source 12 are arranged side by side along the width direction WD of the object to be measured 5 at the same height position, and the first reflection area Lx and the second reflection area Ly are They are arranged continuously in the width direction WD of the object 5 to be measured. The first light source 11 and the second light source 12 emit the first linear light L1 and the second linear light L2 at the same position in the movement direction MD of the object 5 to be measured and in the width direction of the object 5 to be measured. Continuous positions are irradiated with WD (first linear light irradiation step and second linear light irradiation step).

しかし、第4実施形態の表面測定装置1cでは、第1光源11から照射される第1線状光L1を、第1の波長とし、第2光源12から照射される第2線状光L2を、第1の波長とは異なる第2の波長とすることで、スクリーン20上で第1反射像21及び第2反射像22が、波長の違いを基に分離可能に投影される(反射像投影工程)。 However, in the surface measuring apparatus 1c of the fourth embodiment, the first linear light L1 emitted from the first light source 11 is set to the first wavelength, and the second linear light L2 emitted from the second light source 12 is set to , a second wavelength different from the first wavelength, so that the first reflected image 21 and the second reflected image 22 are projected on the screen 20 in a separable manner based on the difference in wavelength (reflected image projection process).

第1光源11から照射される第1線状光L1と、第2光源12から照射される第2線状光L2とを、公知の光学フィルタで分離できるような異なる波長帯に設定する。 The first linear light L1 emitted from the first light source 11 and the second linear light L2 emitted from the second light source 12 are set to different wavelength bands that can be separated by a known optical filter.

また、第4実施形態の表面測定装置1cは、撮像装置30を備えており、スクリーン20に投影される第1反射像21及び第2反射像22を撮像装置30により撮像する(撮像工程)。 Further, the surface measuring apparatus 1c of the fourth embodiment includes an imaging device 30, which captures the first reflected image 21 and the second reflected image 22 projected onto the screen 20 (imaging step).

第4実施形態では、スクリーン20に投影される第1反射像21と第2反射像22とがスクリーン20上で一部重なった状態で、撮像装置30で撮像して、撮像画像を取得する。 In the fourth embodiment, the first reflected image 21 and the second reflected image 22 projected on the screen 20 are imaged by the imaging device 30 in a state in which they are partially overlapped on the screen 20 to acquire the captured image.

撮像装置30は、演算処理装置40に接続されており、スクリーン20上の第1反射像21及び第2反射像22を撮像した撮像画像を演算処理装置40に出力する。 The imaging device 30 is connected to the arithmetic processing device 40 and outputs captured images of the first reflected image 21 and the second reflected image 22 on the screen 20 to the arithmetic processing device 40 .

これにより、演算処理装置40は、撮像装置30で取得された撮像画像に基づいて、撮像画像に含まれる、RGBの成分から、第1の波長の成分と第2の波長の成分とを、データ上で分離する。それぞれの波長の成分は、第1反射領域Lx及び第2反射領域Lyにおける、被測定対象5の形状に対応しているため、第1の波長に対応するデータと第2の波長に対応するデータとから、被測定対象5の表面を測定することができる。 As a result, the arithmetic processing unit 40 converts the first wavelength component and the second wavelength component from the RGB components included in the captured image into data based on the captured image acquired by the imaging device 30. Separate on top. Since each wavelength component corresponds to the shape of the object 5 to be measured in the first reflection region Lx and the second reflection region Ly, the data corresponding to the first wavelength and the data corresponding to the second wavelength , the surface of the object 5 to be measured can be measured.

なお、撮像装置30としては複数の撮像部を有している撮像装置30であってもよい。この場合、各撮像部により、それぞれに異なる透過波長帯を有する光学フィルタを付けて撮像することで、第1の波長の成分と第2の波長の成分とを分離するようにすることも可能である。その場合には、撮像装置30は、第1の波長と第2の波長の違いにより第1反射像21と第2反射像22とが分離された画像を個別に撮像する。このようにして、演算処理装置40では、第1反射像21及び第2反射像22が独立に撮像された撮像画像から、被測定対象5の表面をそれぞれ測定することもできる。 Note that the imaging device 30 may be an imaging device 30 having a plurality of imaging units. In this case, it is also possible to separate the component of the first wavelength and the component of the second wavelength by attaching an optical filter having a different transmission wavelength band to each imaging unit and capturing an image. be. In that case, the imaging device 30 individually captures images in which the first reflected image 21 and the second reflected image 22 are separated due to the difference between the first wavelength and the second wavelength. In this manner, the processing unit 40 can also measure the surface of the object to be measured 5 from the captured images in which the first reflected image 21 and the second reflected image 22 are independently captured.

(第4実施形態による作用及び効果)
以上の構成において、第4実施形態による表面測定装置1cでは、第1反射像21と第2反射像22とがスクリーン20上で一部重なる位置に投影されるように第1線状光L1及び第2線状光L2を照射する。撮像装置30は、第1の波長の第1線状光L1が被測定対象5で反射することでスクリーン20に投影される第1反射像21と、第2の波長の第2線状光L2が被測定対象5で反射することでスクリーン20に投影される第2反射像22とを、一旦撮像した後、波長の違いによりデータ上で分離する。このようにして、演算処理装置40では、第1反射像21及び第2反射像22が撮像された撮像画像から、波長の違いにより第1反射像21及び第2反射像22を分離し、得られたデータを基に、被測定対象5の表面をそれぞれ測定することができる。
(Actions and effects of the fourth embodiment)
With the above configuration, in the surface measuring apparatus 1c according to the fourth embodiment, the first linear light L1 and The second linear light L2 is emitted. The imaging device 30 captures a first reflected image 21 projected on the screen 20 by reflecting the first linear light L1 of the first wavelength from the object 5 to be measured, and a second linear light L2 of the second wavelength. is projected on the screen 20 by being reflected by the object 5 to be measured, and then separated on the data due to the difference in wavelength. In this manner, the arithmetic processing unit 40 separates the first reflected image 21 and the second reflected image 22 from the captured image in which the first reflected image 21 and the second reflected image 22 are captured according to the difference in wavelength, and obtains them. Based on the obtained data, the surface of the object 5 to be measured can be measured.

以上により、表面測定装置1cでも、広い幅を有する被測定対象5の表面を測定するために第1光源11及び第2光源12を配置しても、スクリーン20に投影される第1反射像21及び第2反射像22が重なって測定できない領域が発生することを防止できる。 As described above, in the surface measuring apparatus 1c as well, even if the first light source 11 and the second light source 12 are arranged to measure the surface of the object 5 having a wide width, the first reflected image 21 projected on the screen 20 Also, it is possible to prevent the occurrence of an area that cannot be measured due to overlapping of the second reflected image 22 .

また、表面測定装置1cでも、第1線状光L1と第2線状光L2とが、被測定対象5の幅方向WDで連続する位置にて反射するように、第1光源11及び第2光源12を配置しているため、被測定対象5の第1線状光L1が反射される領域(第1反射領域Lx)と、第2線状光L2が反射する領域(第2反射領域Ly)との間に光照射されずに未測定となる領域が発生することがなく、被測定対象5の測定漏れを防止できる。よって、広い幅を有する被測定対象5の表面でも全体に亘って信頼性よく測定することができる。 Further, in the surface measuring apparatus 1c as well, the first light source 11 and the second light source 11 are arranged so that the first linear light L1 and the second linear light L2 are reflected at successive positions in the width direction WD of the object 5 to be measured. Since the light source 12 is arranged, an area (first reflection area Lx) where the first linear light L1 of the object 5 to be measured is reflected and an area (second reflection area Ly ) does not occur, and measurement omission of the object 5 to be measured can be prevented. Therefore, even the surface of the object 5 to be measured having a wide width can be reliably measured over the entire surface.

上述した第4実施形態においては、図11に示すように、第1光源11及び第2光源12を設けた場合について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、光源として、第1光源11及び第2光源12に加えて、第3光源や第4光源等、3つ以上の光源を設けるようにしてもよい。例えば、3つ目の第3光源を配置する場合には、第3光源から照射される第3線状光の波長を、他の第1線状光L1及び第2線状光L2とは異なる波長に設定する。 In the fourth embodiment described above, as shown in FIG. 11, the case where the first light source 11 and the second light source 12 are provided has been described, but the present invention is not limited to this. For example, as light sources, in addition to the first light source 11 and the second light source 12, three or more light sources such as a third light source and a fourth light source may be provided. For example, when a third light source is arranged, the wavelength of the third linear light emitted from the third light source is different from that of the other first linear light L1 and second linear light L2. Set to wavelength.

この場合、演算処理装置40は、第1反射像21及び第2反射像22に加えて、第3線状光が被測定対象5で反射することによりスクリーン20に投影される第3反射像も撮像された撮像画像を撮像装置30から受け取る。演算処理装置40は、第1反射像21、第2反射像22及び第3反射像が撮像された撮像画像から、第1反射像21、第2反射像22及び第3反射像を波長の違いにより分離したデータを生成し、当該データを基に被測定対象5の表面をそれぞれ測定することができる。 In this case, in addition to the first reflected image 21 and the second reflected image 22, the arithmetic processing unit 40 also produces a third reflected image projected onto the screen 20 by reflecting the third linear light from the object 5 to be measured. A captured image that has been captured is received from the imaging device 30 . The arithmetic processing unit 40 calculates the first reflected image 21, the second reflected image 22, and the third reflected image from the captured images in which the first reflected image 21, the second reflected image 22, and the third reflected image are captured. Separated data can be generated by , and the surface of the object 5 to be measured can be measured based on the data.

また、上述した第4実施形態においては、被測定対象として、上述した第1実施形態と同様に、平面上を移動する被測定対象5の表面を測定する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、上述した第2実施形態と同様に、ローラ50により曲面が形成された被測定対象5の表面を測定するようにしてもよい。 In addition, in the fourth embodiment described above, the case where the surface of the object to be measured 5 moving on a plane is measured as the object to be measured in the same manner as in the first embodiment described above. For example, the surface of the object 5 to be measured having a curved surface formed by the rollers 50 may be measured in the same manner as in the above-described second embodiment.

さらに、上述した第4実施形態においては、第1光源11及び第2光源12を移動方向MDの上流側に配置し、スクリーン20を移動方向MDの下流側に配置した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、第1光源11及び第2光源12を移動方向MDの下流側に配置し、スクリーン20を移動方向MDの上流側に配置してもよい。 Furthermore, in the fourth embodiment described above, the case where the first light source 11 and the second light source 12 are arranged on the upstream side in the moving direction MD and the screen 20 is arranged on the downstream side in the moving direction MD has been described. The invention is not limited to this. For example, the first light source 11 and the second light source 12 may be arranged on the downstream side in the moving direction MD, and the screen 20 may be arranged on the upstream side in the moving direction MD.

なお、各実施形態において、第1線状光L1の被測定対象5への入射角と第2線状光L2の被測定対象5への入射角とが同じ角度φであるとは、全くずれのない同じ角度のみだけでなく、第1光源11及び第2光源12等を設置する際に生じる若干のずれ(誤差)をも含むものである。また、第1反射領域Lx及び第2反射領域Lyが、被測定対象5の移動方向MDにおいて同じ位置にあるとは、全くずれのない同じ位置のみだけでなく、第1光源11及び第2光源12等を設置する際に生じる若干のずれをも含むものである。このような若干のずれが生じた場合でも、広い幅を有する被測定対象5の表面を測定する際に、スクリーン20に投影される第1反射像21及び第2反射像22が重なって測定できない領域が発生することを防止でき、また、被測定対象5に光照射されずに未測定となる領域が発生することがなく、被測定対象5の測定漏れを防止できる。 It should be noted that in each embodiment, the incident angle of the first linear light L1 on the object 5 to be measured and the angle of incidence on the object 5 to be measured of the second linear light L2 are the same angle φ. It includes not only the same angle without any difference, but also a slight deviation (error) that occurs when installing the first light source 11 and the second light source 12 and the like. In addition, the fact that the first reflection region Lx and the second reflection region Ly are at the same position in the movement direction MD of the object 5 to be measured means that the first light source 11 and the second light source 12 or the like is included. Even if such a slight deviation occurs, the first reflected image 21 and the second reflected image 22 projected on the screen 20 cannot be measured when measuring the surface of the object 5 having a wide width. It is possible to prevent the occurrence of regions, and it is possible to prevent the measurement omission of the measurement object 5 because the measurement object 5 is not irradiated with light and is not measured.

1,1a,1b,1c 表面測定装置
5 被測定対象
11 第1光源
12 第2光源
20 スクリーン
21 第1反射像
22 第2反射像
23 第3反射像
24 第4反射像
30 撮像装置
40 演算処理装置
50 ローラ
L1 第1線状光
L2 第2線状光
Lx 第1反射領域
Ly 第2反射領域
1, 1a, 1b, 1c Surface measuring device 5 Object to be measured 11 First light source 12 Second light source 20 Screen 21 First reflected image 22 Second reflected image 23 Third reflected image 24 Fourth reflected image 30 Imaging device 40 Arithmetic processing Device 50 Roller L1 First linear light L2 Second linear light Lx First reflection area Ly Second reflection area

Claims (4)

移動する被測定対象の表面を測定する表面測定装置において、
前記被測定対象の幅方向に亘って第1線状光を照射する第1光源と、
前記被測定対象の前記幅方向に亘って第2線状光を照射する第2光源と、
前記第1線状光が前記被測定対象の表面の第1反射領域で反射して第1反射像が投影されると共に、前記第2線状光が前記被測定対象の表面の第2反射領域で反射して第2反射像が投影されるスクリーンと、
前記スクリーンに投影された前記第1反射像及び前記第2反射像を撮像し、撮像画像を取得する撮像装置と、
前記撮像画像を用いて、前記被測定対象の表面を測定する演算処理装置と、
を有し、
前記第1線状光の前記被測定対象への入射角と前記第2線状光の前記被測定対象への入射角とは、同じ角度φであり、
前記第1反射領域及び前記第2反射領域は、前記被測定対象の移動方向において異なる位置にあり、かつ、前記被測定対象の前記幅方向において連続する位置にある、表面測定装置。
In a surface measuring device for measuring the surface of a moving object to be measured,
a first light source that irradiates a first linear light across the width direction of the object to be measured;
a second light source that irradiates a second linear light across the width direction of the object to be measured;
The first linear light is reflected by the first reflection area on the surface of the object to be measured to project a first reflected image, and the second linear light is reflected by the second reflection area on the surface of the object to be measured. a screen on which a second reflected image is projected by reflecting at;
an imaging device that captures the first reflected image and the second reflected image projected on the screen and obtains a captured image;
an arithmetic processing device that measures the surface of the object to be measured using the captured image;
has
the angle of incidence of the first linear light on the object to be measured and the angle of incidence of the second linear light on the object to be measured are the same angle φ,
The surface measuring device, wherein the first reflective area and the second reflective area are located at different positions in the moving direction of the object to be measured, and are continuous in the width direction of the object to be measured.
前記被測定対象は、平面上を移動しており、
前記第1光源及び前記第2光源は、下記の式(1)を満たすように配置される、請求項1に記載の表面測定装置。
Figure 0007284562000011
wは、前記移動方向に対応する前記スクリーンの高さ方向における、前記第1反射像及び前記第2反射像それぞれの変動幅であり、pは、前記第1反射領域及び前記第2反射領域の前記移動方向での間隔である。
The object to be measured is moving on a plane,
The surface measuring device according to claim 1, wherein said first light source and said second light source are arranged so as to satisfy the following formula (1).
Figure 0007284562000011
w is the variation width of each of the first reflected image and the second reflected image in the height direction of the screen corresponding to the movement direction, and p is the variation width of the first reflection area and the second reflection area; spacing in the direction of movement.
前記被測定対象は、ローラの曲面上を移動し、前記曲面上の前記被測定対象の表面で前記第1線状光及び前記第2線状光が反射し、
前記第1光源及び前記第2光源は、下記の式(2)を満たすように配置される、請求項1に記載の表面測定装置。
Figure 0007284562000012
wは、前記移動方向に対応する前記スクリーンの高さ方向における、前記第1反射像及び前記第2反射像それぞれの変動幅であり、rは前記ローラの半径であり、θは、前記第1反射領域から前記ローラの断面円の中心を結ぶ半径線と、前記第2反射領域から前記中心を結ぶ半径線とがなす開き角であり、dは、前記ローラの頂点部における接線上での前記頂点部と前記スクリーンとの距離である。
The object to be measured moves on the curved surface of the roller, and the first linear light and the second linear light are reflected on the surface of the object to be measured on the curved surface,
2. The surface measuring device according to claim 1, wherein said first light source and said second light source are arranged so as to satisfy the following formula (2).
Figure 0007284562000012
w is the variation width of each of the first reflected image and the second reflected image in the height direction of the screen corresponding to the moving direction, r is the radius of the roller, and θ is the first It is an opening angle formed by a radial line connecting the center of the cross-sectional circle of the roller from the reflection area and a radius line connecting the center from the second reflection area, and d is the opening angle on the tangent line at the vertex of the roller. It is the distance between the vertex and the screen.
移動する被測定対象の表面を測定する表面測定方法において、
前記被測定対象の幅方向に亘って第1線状光を照射する第1線状光照射工程と、
前記被測定対象の前記幅方向に亘って第2線状光を照射する第2線状光照射工程と、
前記第1線状光を前記被測定対象の表面の第1反射領域で反射させ、スクリーンに第1反射像を投影すると共に、前記第2線状光を前記被測定対象の表面の第2反射領域で反射させ、前記スクリーンに第2反射像を投影する反射像投影工程と、
前記スクリーンに投影された前記第1反射像及び前記第2反射像を撮像装置で撮像し、撮像画像を取得する撮像工程と、
前記撮像画像を用いて、演算処理装置によって前記被測定対象の表面を測定する演算処理工程と、
を有し、
前記第1線状光の前記被測定対象への入射角と前記第2線状光の前記被測定対象への入射角とは、同じ角度φであり、
前記第1反射領域及び前記第2反射領域は、前記被測定対象の移動方向において異なる位置にあり、かつ、前記被測定対象の前記幅方向において連続する位置にある、表面測定方法。
In a surface measurement method for measuring the surface of a moving object to be measured,
a first linear light irradiation step of irradiating the first linear light across the width direction of the object to be measured;
a second linear light irradiation step of irradiating a second linear light across the width direction of the object to be measured;
The first linear light is reflected by a first reflection area on the surface of the object to be measured, the first reflected image is projected on a screen, and the second linear light is reflected by the second reflection on the surface of the object to be measured. a reflected image projecting step of projecting a second reflected image onto the screen by reflecting at the area;
an imaging step of capturing the first reflected image and the second reflected image projected on the screen with an imaging device to acquire the captured image;
an arithmetic processing step of measuring the surface of the object to be measured by an arithmetic processing device using the captured image;
has
the angle of incidence of the first linear light on the object to be measured and the angle of incidence of the second linear light on the object to be measured are the same angle φ,
The surface measuring method, wherein the first reflective area and the second reflective area are located at different positions in the moving direction of the object to be measured, and are located continuously in the width direction of the object to be measured.
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