JPH04148814A - 非接触型測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野コ 本発明は被検査物表面までの距離と傾き（以下姿勢と記
す）を非接触で測定する非接触型測定装置に関する。

［従来の技術］ 従来より、光沢を有する被検査物表面の傾きを非接触で
測定する装置が周知である。この従来装置は、内部にレ
ーザ光源と、受光素ｒと１７てのフォトダイオードアレ
イとが所定の位置関係をもって配置されたプローブを有
し、レーザ光源から射出されるビーム光を被検査物表面
の所定位置に照射【、（以）゛、照射されたビーム光の
ポイントを測定点と記す）、そのロ１反射ビーム光をフ
ォトダイオードアレイで受光している。

このとき、被検査物表面に角度θの方から入射されるビ
ーム光は、１］−反射方向に反射されるが、被検査物表
面が角度δたけ傾いたとすると、１「反射ビーム光は（
θ＋２６）の角度方向へ反射される。従って、１１−反
射方向の所定位置に置かれたフォトダイオードアレイに
入射するビーム光の位置から、この被検査物表面の傾き
δを検出することができる。

しかし、この従来装置は、所定の測定点を支点に被検査
物表面が傾くことを前提にし、その傾き測定を行うもの
である。このため、プローブから測定点までの距離の変
化かある場合、すなわち変位を伴うような場合には、傾
きの検出かできないという問題があった。

また、被検査物表面までの距離のみを非接触で測定する
測定装置も知られており、このような４１１１定装置と
しては、周知のＨ角測量の原理を利用した光学式距離セ
ンサ等があり、現（［、実用化されている。

しかし、この従来装置では、被検査物表面の傾きに対す
る影響を排除する構成と［２なければ、プローブと被検
査物表面との距離を１１゛確に測定することかできない
という問題かあった。

また、光沢をＧする被検査物表面の表面性状、例えば平
滑性や光沢等を光学的に測定する場合には、被検査物表
面と測定装置との間の距離および両者の相対的な傾き等
をｉＦ確に測定し、前記距離および傾きか所定の基準値
となるよう両者の位置関係をＩＦ確に測定し制御してや
ることか重要な条件となる。

しかし、前述した従来技術では、被検査物表面の傾きか
、あるいは距離のどちらか一方しか検出できず、特に傾
き測定については制約が激しく実用化が困難であった。

従って、被検査物の表面性状を光学的に測定する場合に
は、接触型の姿勢制御装置を用いて位置決めを行わざる
を得ず、その結果、例えば塗装置後の表面性状の測定等
を行うことができないという問題があった。

［発明が解決しようする課題〕 本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもの
であり、そのｌ］的は、被検査物表面の姿勢、すなわぢ
傾きおよび距離の双方を同時に１「確に非接触で測定す
ることができる非接触型測定装置をｉ−Ｉること（こあ
る。

また、本発明の他の［−１的は、被検査物の表面性状を
非接触で光学的に正確に測定することができる非接触型
測定装置を得ることにある。

［問題点を解決するための手段］ 第１図には、本発明の非接触型測定装置の基本構成か示
されている。

本発明の装置は、少なくとも２個以」−のマークを配し
た姿勢検出用マークパターン光を被検査物の表面１４に
向け投影するパターン投影手段１２と、 前記パターン投影手段１２と所定の位置関係を持つよう
配置され、被検査物の表面１４で反射されたマークパタ
ーン光を２次元情報として撮像する撮像手段１６と、 撮像されたマークパターン光に含まれる各マークの２次
元座標に基づき、前記被検査物の表面１４に対する角度
及び距離を姿勢情報として演算する姿勢演算手段２２と
、 を含むことを特徴とする。

上記構成において、パータン投影１段１２と撮像手段１
６は、所定のＣＩ′Ｌ置関係全関係たまま一体と１７で
取り扱われる姿勢検知手段］Ｏとして形成することが好
ましい。

また、前記撮像手段１６は、被検査物の表面１４て反射
されたマークパターン光を集光する結像手段１８と、結
像されたパターン光を二次元の７トリクス情報として撮
像する二次元光電変換手段２０とを含むよう構成するこ
とが好ま【２い。

また、前記マークパターン光中に含まれるマクは、例え
ば光点ばかりでなく必要に応じて暗点を用い形成しても
よい。

発明の原理 次に、本発明の詳細な説明するに先立って、本発明の原
理を筒中に説明する。

本発明者は、光沢を台する被検査物表面１４の傾きある
いは距離を非接触で測定する従来の測定技術について検
討した。この結果、従来は、被検査物表面１４の傾きか
距離のどちらか一方しか測定できず、傾きと距離を同時
にかつ分離して測定することはてきなか一〕た。

この原因を検討ｌ、たところ、従来の測定技術では、光
源あるいは光点を１つしか用いていないため、被検査物
表面１４の傾き情報と距離情報の双方を抽出てきないこ
とを見出だした。

さらに、傾きと距離の５１測には、傾き成分と距離成分
の２つの成分を含んだ情報が必要であるにもかかわらす
、従来の測定技術では、々ちらか一方の成分を抽出する
ために他方の成分を犠４１にしたり、あるいは一方の成
分の影響を受りないような構成にしたり、また影響を受
けないような場合には両方の成分を分離できない構成に
な−）ていることが前記課題を解決できない主な原因で
あることに思いたった。

そこで、本発明者らは、少なくとも２測量」−のマーク
を配した姿勢検出用マークパターン光をら゛え、これを
パターン投影手段１２から被検査物表面１４へ向け投影
した。

さらに、この被検査物表面１４を、鏡と見たて、パター
ン投影手段１２から投影されたマークバタン光が被検査
物表面１４を介して撮像手段１６−にに結像した状態で
撮像すれば、間に介した被検査物表面１４の姿勢に応【
、て、撮像した各マークの結像位置が変化すると考えた
。すなわち、傾きと距離という２つの成分を含む姿勢５
１測には、これら２つの成分を決定しなければならない
。これらの成分を抽出するための情報としては、独ケし
た多点の情報が必要であり、かつ被検査物表面１４の姿
勢を反映する情報でなければならない。このため、基準
となる前記マークパターンに焦点を合せることで、これ
らの情報を得ることかできるという結論に達した。

次に、第２図、第３図に基づき、本発明の測定原理をさ
らに詳細に説明する。

第２図は、マークパターン光内にマークを１つ１ｊえた
場合について示したものである。同図において４．４．
　ａはパターン投影手段１２上におけるマークパターン
投影面であり、５４ａは二次元光電変換手段２０」−に
おけるマークパターン受光面を表している。

まず最初に、第２図（ａ）に示すよう被検査物表面１４
がｄ］測の基準位置にある場合について考えると、マー
クパターン投影面４４ａ内におけるマークの座標点Ｐ、
は、被検査物表面１４を介しマークパターン受光面５４
ａ」−の座標点Ｐ、′に達する。

ところが、被検査物表面１４が測定の基準位置にない場
合でも、第２図（ｂ）、（ｃ）に示すより うな空間的位置関係にある場合には、マークＰは同図（
ａ）と同様にマークパターン受光面５４ａ上のＰ１′で
示される座標点に達してしまう。

これては、第２図（ａ）に示す場合と、第２図（ｂ）、
（ｃ）に示す場合とを区別できず、被検査物表面１４の
傾きと距離を正確に測定することはできない。

これに対し、第′う図には、マークパターン受光面４４
　ａ−，１−に２つのマークｐ、、ｐ２を与えた本発明
の測定原理が示されている。ここで、Ｐｌは第２図に示
すＰｌと示ず同し７座標位置にあり、Ｐ２はこれと異な
る座標位置に配置されている。さらに、第３図（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）における被検査物表面１４の位置は第２
図（ａ）、（ｂ）（Ｃ）における被検査物表面１４の位
置とそれぞれ対応している。

第３図（ａ）に示すよう、被検査物表面１４が測定の基
準位置にある場合、マークパターン４４ａ　Ｊ−、のマ
ークＰ１とＰ２は、それぞれマークパターン受光面５４
ａの座標点Ｐ、’、Ｐ、’　に達す１　〔〕 る。

そして、第３図（ｂ）、（ｃ）に示すよう、被検査物表
面１４が測定の基や位置にない場合、マクＰ、は同様に
マークパターン受光面５４ａの座標Ｐ１′に達する。し
かし、マークＰ、は幾何学的考察により、第３図（ｂ）
では座標点Ｐ２ｂ（≠Ｐ２′）に達し、第３図（Ｃ）で
は座標点Ｐ２＝’（≠Ｐ２　’　、　　Ｐ２＝’　）に
達することになる。

これは、被検査物表面１４の位置関係が異なると、それ
に対応してマークパターン受光面５４ａ」二に結像する
２個のマークの座標点が異なることを意味している。つ
まり、二次元光電変換手段２０の受光面５４ａで受光さ
れるマークパターンが異なるものになることを示してい
る。もちろん、マークパターン光に含まれるマークの数
は、もつと多くてもかまわないが、個々のマークを区別
して認識できることが必要である。また、マークの数を
多くすることによって、測定精度を高めることも可能で
ある。

以上のことから、撮像したマークパターン光のマークの
結像位置の変化を基に、撮像されたマークパターン光を
解析すれば、姿勢検知手段１０と被検査物表面１４との
相対的な姿勢、すなわち傾きと距離を非接触で同時に測
定できることが理解されよう。

次に、被検査物表面１４の表面性状を光学的に測定する
場合について検討する。この場合には、通常、第３図（
ａ）に示すように被検査物表面１４を測定基準位置にお
いてｎ１定の結像条件を設定するため、この位置関係が
測定値に重大な影響をｒｊえる。このため、表面性状の
測定を行うに当っては、従来接触式の位置決めに頼って
いた。これに対（７、本発明では前述したように、所定
の姿勢検出用マークパターン光により、被検査物表面１
４の傾きと距離からなる姿勢を非接触で測定できること
から、これを利用すれば従来困難とされていた非接触位
置決めを正確に行うことが可能となる。

そして、このようにして非接触位置決めされた被検査物
表面１４に対し、所定の表面性状検出バターン光を投影
すると、検査物表面１４により反射・変調されたパター
ン光には被検査物表面１４の物理情報が含まれる。この
ため、この反射バタンを解析処理することにより種々の
表面性状を非接触で測定することが可能となる。

このように、本発明によれば、光沢を有する被検査物表
面１４の姿勢を非接触でｒＥ確に測定することができ、
しかも検出された姿勢に基づき被検査物表面１４を所定
の基準位置に姿勢制御し、その表面性状をも良好に非接
触測定可能であることが理解されよう。

［作　用］ 次に本発明の詳細な説明する。

本発明の装置を用いて、姿勢検出を行う場合には、まず
パターン撮影手段１２から被検査物表面１４へ向け姿勢
検出用マークパターン光を投影する。

そして、このマークパターン光は、被検査物表面１４て
＋、Ｅ反射され撮像手段１６により受光される。このと
き、結像手段１２により、パターン投影手段１２の投影
面４４ａに焦点が合うように設定されているため、投影
されたマークパターン光は二次元光電変換手段２０」−
に結像することになる。

本発明において、前記マークパターン光内には、少なく
とも２個以上のマークか配置されており、これら各マー
クは、被検査物表面１４の姿勢に応して異なる位置で受
光される。従って、二次元光電変換１段２０て受光され
た各マークの二次元＋！Ｉｖ標情報に基づき、姿勢演算
手段２２は、姿勢検知手段１０と被検査物表面］４との
距離およびその相対的な傾きを演算することができる。

このように本発明によれば、マークパターン内の所定の
位置に配置された複数のマークを、被検査物表面１４を
介して撮像することで、被検査物表面１４の姿勢に応し
て撮像される各マークの二次元座標位置が変化する。こ
のときマークか１つの場合には被検査物表面１４の姿勢
、すなわち傾きおよび距離の双方を検出することはでき
ないが、前記マークを少なくとも２つ以上！ｊえること
によって、初めて被検査物表面１４の姿勢、すなわち傾
きおよび距離の双ノｊを非接触で同時にかつ１１″確に
検出することが可能となる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、光沢を有する被検
査物表面の姿勢、すなわぢ距離および角度を非接触て同
時かつ１１ヨ確に検出することが可能となる。

［他の発明の説明］ ［第２の発明の説明］ 第２の発明の非接触型測定装置（請求項（２）記載）に
おいては、検出された姿勢に基づき姿勢検出手段１０と
被検査物表面１４との相対的な姿勢が所定の基準位置と
なるよう、両者の位置を相対制御する姿勢制御手段を含
むことを特徴とする。

これにより、第２の発明によれば、測定された被検査物
表面の姿勢に基づき、測定装置と被検査物との相対的な
位置を非接触で基準位置に姿勢制御することが可能とな
る。

［第３の発明の説明コ 第３の発明の非接触型測定装置（請求項（１３）記載）
においては、基準位置に姿勢制御された被検査物表面１
４に対し、パターン投影手段１２がら所定の表面性状検
出パターン光を投影し、その正反射光を撮像手段］６を
用いて２次元及び光学情報として撮像する。そして、撮
像された表面性状検出パターン光の光学的変調に基づき
、被検査物表面１４の表面性状を測定する。

このようにし′Ｃ１第゛３の発明によれば、所定の基準
位置に位置決め制御された被検査物表面の表面性状を非
破壊、非接触で光学的に測定することがＩＩ能となる。

特に、従来の接触式位置決め制御手段を用いた場合には
実現不可能であった分野、例えばＦＡ（ファクトリ／フ
レキシブル　オートメーンヨン）の分野においても、被
検査物表面の表面性状を光学的に測定することか可能と
なるという効果がある。

［実施例］ 次に本発明の好適な実施例を、塗装を施された被検査物
表面（以下塗面と記す）の表面性状、特に塗面の平滑性
（うねりやゆず肌等）を測定する場合を例にとり説明す
る。

第４図には、本実施例の非接触型測定装置の好適な一例
が示されている。実施例の測定装置は、塗装が終了しラ
インコンベア３　（ＩＩ−１＝を次々と搬送されてくる
被検査物３２の塗面３２ａの表面性状を測定するもので
あり、ラインコンベア３０のにｈ′に配置された非接触
プローブ４０と、このプロブ４０に接続された姿勢演算
回路６０及び表面性状判別回路７０とを含む。

前記非接触プローブ４０は、支持筐体４２と、パターン
投影装置４４と、撮像装置としてＴＶ左カメラ６とを含
む。支持筐体４２は、下端を開口【また筒状に形成され
、その内部にパターン投影装置４４とＴＶ左カメラ６と
が所定の位置関係を保つように取（１１け固定されてい
る。

前記パターン投影装置４４は、第６図（Ａ）に示す姿勢
検出用マークパターン光１．　ＯＯと、同図（Ｂ）に示
す表面性状測定用マークパターン光２ＯＯとを選択的に
投影可能に形成されている。

そして、パターン投影装置４４から投影された所定のパ
ターン光は、支持筐体４２の側面に設けられたミラー４
８を介し被検査物３２の塗面３２ａへ向け投影される。

そして、このパターン光は、塗面３２ａで１「反射され
、プローブ側面に設けられたミラー５０を介しＴＶ左カ
メラ６により撮像される。

前記姿勢演算回路６〔］は、前記非接触プローブ４０を
用い、プローブ４〔〕と塗面’３２ａとの距離およびそ
の傾き角を検出するよう形成されている。

すなわち、姿勢演算回路６０は、第６図（Ａ）に示す姿
勢検出用マークパターンの投影を支持する第１の支持信
号Ｓ１をパターン投影装置４４へ向け出力する。これに
より、パターン投影装置４４からは、第６図（Ａ）に示
すマークパターン光１００が投影され、これが塗面３２
ａでＩＦ反射された後、撮像装置４６て撮像される。撮
像装置４６は、このときの映像信号Ｓ２を姿勢演算回路
６０へ向け出力する。

姿勢演算回路６０は、この映像信号Ｓ２を画像処理し、
モニタデイスプレィ６０−Ｌに表示する。

さらに、この映像信号を解析処理することにより、プロ
ーブ／ｌＯと塗面３２ｇとの間の距離および両者の相対
的な傾きを演算し、これをモニタデイスジ１ノイ６２上
に表示すると共に、これを姿勢情報Ｓ３として姿勢制御
装置６４へ向け出力する。

姿勢制御装置６４は、非接触プローブ４〔〕の姿勢を６
軸制御するアクチュエータ６６と、このアクチュエータ
６６を制御するアクチュエータコンＩ・ローラ６８とか
ら構成されている。そして、姿勢演算回路６０で検出さ
れた姿勢情報Ｓ３に基づき、塗面３２ａに対し非接触プ
ローブ４０が所定の基準位置となるようその姿勢制御を
行う。

また、前記表面性状判別回路７０は、塗面３２ａの表面
性状を測定するよう形成されている。ずなわち、塗面３
２ａに対し非接触プローブ４０が基準位置に姿勢制御さ
れると、この表面性状判別回路７０は、第６図（Ｂ）で
示す表面性状検出パターン光２００の投影を指示する第
２の制御指令１つ Ｓ４をパターン投影装置４４へ向け出力する。これによ
り、パターン投影装置４４は、このバタン光２００を塗
面３２　ａへ向け投影し、そのｊｌ−反射光はＴＶ右カ
メラ６により撮像され、表面性状判別回路７０へ向け映
像信号Ｓ２として出力される。表面性状判別回路７０は
、このように映像信号Ｓ２として入力される検出パター
ン光の光学的変調に基つき、塗面′３２ａの性状の判別
を？ｉい、その判別結果をモニターデイスプレィ６２」
−に表示する。

第５図には、プローブ４０内に格納されたバタン投影装
置４４とＴＶ右カメラ６とを、ミラ４８．５０により面
対称方向へ展開した状態か示されている。これは、光学
的には第４図に示すプローブ４０と全く同じ動作を行う
ものである。

この空間」−において、ＸＹＺ３輔直交座標系（原点を
Ｏとする）を考えると、パターン投影装置４４は、原点
０から距離ｒ、で、入射角θ（Ｚ輔と１１とのなす角）
の位置に設置されている。

マタ、Ｔ　Ｖ　ｈ　メラ４６　ｉ；ｔ、原点Ｏから距＠
ｅ２て、反射角θ（Ｚ軸とｒ、とのなす角）の位置に設
置されている。実施例では、この人反射角θは、４５°
に設定されている。

また、前述したように、このパターン投影装置４４は、
姿勢演算回路６０１表面性状判別回路７０からの指令Ｓ
１．Ｓ４に従って、第６図に示されるような姿勢検出用
マークパターン光１００と、表面性状検出パターン光２
　（］　０とを選択的に指示することかできろ。

本発明において、前記姿勢検８４用マークバタン光１０
０には少なくとも２つ以」二のマーク１１０がＩｊえら
れる。本実施例では、第６図（Ａ）に示すようマークパ
ターンを４分割し、各分割領域の中央に正方形状した光
点をマーク１１〔〕と［７て配置している。また、これ
らマーク１１０以外の領域は、暗い領域として形成され
ている。

また、前記表面性状検出パターン光２００は、第６図（
Ｂ）に示すよう、白黒等間隔の縞状の格子パターン（本
実施例では３ｍｍピッチとした）のものと１７で形成さ
れている。

そして、これらパターン投影装置４４から、これら各パ
ターン光が塗面３２　ａへ向け投影されると、その１１
″反射像かＴＶ右カメラ６で撮像されることになる。

実施例のＴＶ右カメラ６は、主点５２ａをａする結像レ
ンス５２によりパターン投影装置４４の表示面４．４　
ａに焦点か合うように設計されている。

さらに、この主点５２ａから二次元光電変摸索ｒ５４の
受光面５４ａまでの距離は、で、に設定されている。こ
れにより、パターン投影装置４４の表示面４．４　ａに
示された各パターン光は、塗面′う２ａで１１６反射さ
れ、結像レンス５２を介し二次元光電変換素子５４上に
結像されることになる。

そして、この二次元光電変換素子５４により撮像された
画像データは、各パターン光の二次元ブタとして姿勢判
別回路６０７表面性状判別回路７０へ向け出力される。

第７図には、前記姿勢演算回路６０および表面性状判別
回路７０と１２で機能するよう構成されたコンピュータ
８０の具体例な回路構成か示されている。

このコンピュータ８０は、周知のＣＰＵ８２ＲＯＭ８４
．ＲＡＭ８６およびフレームメモリ８８を中心と１７、
これら各部と入出力回路９２．Ａ／Ｄ変換部（以上“画
像入力回路と呼ぶ）（）４、Ｄ／Ａ変換部（以下画像出
力回路と呼ぶ）０６とかバス９〔］により川用７に接続
され、画像処理回路および論理演算回路として機能する
よう構成されている。

これにおいて、前記入出力回路９２には、前記パターン
投影装置４４およびアクチュエータコントローラ６８か
それぞれ接続されている。

また、画像入力回路９４には、前記ＴＶ右カメラ６が接
続され、また画像出力回路９６にはモニターデ、イスプ
レイ６２が接続されている。

本実施例は以−Ｌの構成からなり、次にこの装置を用い
て、塗面３２ａの平滑性を非接触測定する場合の動作を
説明する。なお、ＴＶ右カメラ６から出力される画像デ
ータは、画像入力回路９２によりデジタル信号にたえず
変換され、常に最新の２′う ＴＶカメラ１画曲分の情報がフレームメモリ８８に保存
、更新されている。

第８図には、本実施例の下情性測定動作の一例か示され
ている。

まず、パターン投影装置４４は、姿勢演算回路６０から
の指令Ｓ１に基つき、第６図（Ａ）に示す姿勢賢作用マ
ークパターン光１００をラインコンヘア３０へ向け投影
する。このときＴＶ右カメラ６は、塗装上程を柊Ｊ′シ
た検査部品′３２か次々と搬送されてくるラインコンベ
ア′３〔］の撮撮像子′ｌを行っている（ステップ１０
）。

そして、コンビコータ８０は、フレームメモリ８８内に
順次更新記憶される画像データに基づき、前記マークパ
ターン光１　（］　（］か撮像１１Ｊ能となっているか
どうかを解ｔｌｉシ、ラインコンヘア′３〔）を介して
搬送されてくる部品検査の準備をする（ステップン０）
。

このとき、ラインー７ンベア３０上に、検査対称となる
べき部品３２かないと、マークパターン光１００はライ
ンコンベア上面の拡散表面ＤＳで拡散されてしまう。こ
のため、ＴＶ右カメラ６は、マークパターン光１００を
撮像できないため、コンピュータ８０は、部品′３２は
運ばれて来ていないと判別し、この準備処理を繰返（７
て待機する（ステップ３０　、　Ｎｏ）。

また、部品３２かラインコンベア３０により運ばれ、非
接触プローブ４０が設置されている所定の位置までくる
と、ＴＶ右カメラ６は検査部品３２の塗面３２ａで反射
されるマークパターン光１００を撮像することになる。

これにより、コンピュータ８０は、部品が運ばれたこと
を検出して、この処理から抜け（ステップ３０．　Ｙｌ
；Ｓ　）　、次の姿勢検出処理動作を開始する（ステッ
プ４（））。

この姿勢検出処理が開始されると、実施例の装置は、第
９図に示す姿勢ａ１測処理サブルーチンに移行］〜、塗
面３２ａの姿勢を検出し、非接触プロブ４０がＷｍ性測
定可能となる基準位置に来るようその姿勢制御を行なう
。

次に、このステップ４０における処理手続を、第９図に
示すフローチャート、第１０図に示す非接触プローブ４
０の座標系にを用いて５Ｙ細に説明する。

まず、このザブルーチンの動作が開始されると、フレー
ムメモリ８８に保存されている画像データから、姿勢旧
７１１１１用のマークパターン内に設置された各マーク
（Ｐｉ、　ただし１はマークにトｊされた番号）に対応
するマークＰｉ′を全て抽出し、Ｐｌ′のＸＹＺ座標値
を演算する（ステップ４１）。

このとき、パターン投影装置４４」二に表示されていた
マークパターン」−の各マーク（Ｐｉ）のＸＹ座標値と
、非接触プローブ４０の各パラメータは既知であるため
、これらの情報によって、塗面３２ａの姿勢、すなわち
プローブ４０から塗１１ｉｉ　３２ａまての距離および
角度を解ｔｌｉ・演算することができる（ステップ４２
）。

ずなわぢ、第１（）図に示すよう、塗面′う２ａを、ａ
　ｘ　＋　ｂ　ｙ　＋　ｃ　ｚ→−ｄ　＝　０　　　（
ｃ　＞　０　）で定義し、 その法線ベク トルをｒ− （ａ。

ｂ。

Ｃ） １とすると、 ｒは塗面３２ａの傾きを 表すことになる。

また、 次のベク トルを考える。

また、 Ｋ　　ｉ　　−Ｃｉ　　ｘ　　Ｐ とする。

そして、 ２個のマークをＰ ｊ ｊ　） とすると、 但し 」 とする。

となる。

さらに、 前記ｄを求めると、 となる。

ここで、式（２）、ｌ）は、式（１）の塗面方程式の係
数をりえるため、これにより撮像系を基準にした座標系
に対する塗面３２　ａの姿勢を欠することかできる（ス
テップ４２）。例えばａ＝ｂ＝　ｄ　＝　０ならば、塗
面３２　ａは測定基準位置にあることになる。

また、これから逆に、非接触プローブ４ｏが塗面３２ａ
の平滑性測定を行うための測定基準位置に対して、どの
ような姿勢にあるかを逆算することもてきる（ステップ
４３）。

そして、この非接触プローブ４０を、とれたけ姿勢補［
すれば、すなわち、とれたけ傾きおよび距離を補１［移
動すれば、塗面３２ａに対し測定ｈ（準位置になるのか
を指示できるように、ステップ４３で求めた逆算値を姿
勢補正データへと変換旧算する（ステップ４４）。

その後、この姿勢補正データを基にして、非接触プロー
ブ４０が塗面３２ａに対して基準位置にあるかとうかを
判断する（ステップ４５）。

そして、姿勢補正データが０の場合には、非接触プロー
ブ４０は既に基準位置に設置されており、姿勢補正の必
要がないと判断し、第９図に示すザブルーチンのフロー
から、第８図に示すメインルチンに戻る（ステップ４５
．　ＹＥＳ　）。

また、姿勢補正データが０以外の場合には、姿勢補ｉＥ
が必要であるため、サブルーチンの次の処理に進むこと
になる（ステップ４５．Ｎｏ）。

そして、姿勢補ｉＥが必要と判断されると、姿勢補正デ
ータは、アクチュエータコントローラ６８に向け姿勢補
正制御信号Ｓ３として出力され、アクチュエータ６６が
駆動制御される。これにより、非接触プローブ４０は、
検査部品３２に対し測定基準位置に近付くよう姿勢補正
制御される（ステップ４６）。

このような姿勢補正を、繰返すことにより、より正確に
精度よく、非接触プローブ４０を平滑性測定基準位置に
姿勢制御することが可能となる。

ステップ４０におけるこのような姿勢５１測処理動作に
よって、非接触プローブ４０が基準位置に設定されると
、次にコンピュータ８０は、第６図（Ｂ）に示す平滑測
定用パターン光２００の投影指令Ｓ４をパターン投影装
置４４に向け出力する。

これにより、パターン投影装置４４から、このパターン
光２００が塗面３２ａに向け投影され（ステップ５０）
、平滑性ＩＴＩＩ定か行われる（ステップ６０）。

すなわち、第６図（Ｂ）に示すＷ滑性測定用パターン光
２００は、白黒等間隔の縞状格子バタンである。このた
め、これを歪みのない基準格子として、塗面３２ａを介
してＴＶ右カメラ６で撮像すると、塗面３２ａの平滑性
に応して基準パタンの格子が歪むことになる。コンピュ
ータ８０は、この歪み具合を定量化して、塗面３２ａの
平滑性を測定評価することになる（ステップ６０　）。

コンピュータ８０は、この測定結果を画像出力３〔） 回路９６を介してモニタデイスプレィ６２」−に表示す
ると共に、ＲＡＭ８６内にそのデータを保存しくステッ
プ７０）、前記メインルーチンの最初のステップ１０に
戻り、次の部品に対して同様な処理を繰返す。

以」二詳細に説明した本実施例の装置によれば、非接触
で塗面３２ａの平滑性測定を行なうことができるため、
塗面３２ａに対する制約がほとんどなく、塗面３２ａを
傷付けることなくしかも未乾燥の状態でも測定できるこ
とになる。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が１−１５能で
ある。

例えば、前記実施例では、被検査物表面の平滑性を測定
した場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限らず
表面の光沢や傷等、各種の表面性状を非接触で測定する
ことかできる。

また、パターン投影装置４４から投影される各種パター
ン光は、前記第６図（Ａ）、（Ｂ）に示すようなパター
ン光に限らず、２次元のパターンをもつものであれば、
必要において任意のパタンを採用することもてきる。

また、前記実施例では、姿勢検出用マークパターン光１
００内に４つのマークを配置した場合を例にとり説明し
たか、本発明はこれに限らす、これら各マークは２つ以
」二であれば必要に応し任意の数とすることができる。

さらに、本実施例ではマークの形を１に方形としたか、
識別できる形であれば任意の形状とすることもてきる。

また、前記実施例では、被検査物表面３２ａに対し、非
接触プローブ４０の姿勢を駆動制御する場合を例にとり
説明したか、本発明はこれに限らず、必要に応じ被検査
物の姿勢を制御するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる非接触型測定装置の基本構成
を示すブロック回路図、 第２図、第３図は、本発明の原理説明図、第４図は、ベ
ルトコンベア」−を搬送されてくる塗装物表面の表面性
状を測定するよう構成された非接触型測定装置の好適な
一例を示す説明図、第５図は、非接触プローブの詳細な
構成を示す説明図、 第６図は、表示パターンの説明図、 第７図は、本発明の要部を構成するのコンピユタの詳細
な構成を示す回路図、 第８図、第９図は、本実施例の装置の動作を示すフロー
チャー１・図、 第１０図は、非接触プローブの幾何学モデルの説明図で
ある。 ３２・・・被検査物、３２ａ・・・塗面、４０・・・プ
ローブ、４４・・パターン投影装置、４６・・ＴＶ右カ
メラ５２・・レンズ、５４・・二次元光電変摸索ｒ、 ６０・・・姿勢演算回路、 ６４・・姿勢制御装置、７０・・表面性状判別回路。 代理人　弁理士　布　施　行　夫（他１名）第 図 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも２個以上のマークを配した姿勢検出用
   マークパターン光を被検査物の表面に向け投影するパタ
   ーン投影手段と、 前記パターン投影手段と所定の位置関係を持つよう配置
   され、被検査物の表面で反射されたマークパターン光を
   ２次元情報として撮像する撮像手段と、 撮像されたマークパターン光に含まれる各マークの２次
   元座標に基づき、前記被検査物の表面に対する角度及び
   距離を姿勢情報として演算する姿勢演算手段と、 を含むことを特徴とする非接触型測定装置。
2. （２）請求項（１）において、 演算された姿勢情報に基づき、前記パターン投影手段及
   び撮像手段の前記被検査物の表面に対する姿勢が所定の
   基準姿勢となるよう、両者の位置を相対制御する姿勢制
   御手段を含むことを特徴とする非接触型測定装置。
3. （３）請求項（２）において、 前記パターン投影手段は、基準姿勢に姿勢制御された前
   記被検査物の表面に対し、所定の表面性状検出パターン
   光を投影するよう形成され、前記撮像手段は、被検査物
   の表面で反射された表面性状検出パターン光を２次元及
   び光学情報として撮像し表面性状判別手段に出力するよ
   う形成され、 前記表面性状判別手段は、撮像された表面性状検出パタ
   ーン光の光学的変調に基づき、前記被検査物の表面の性
   状を判別することを特徴とする非接触型測定装置。