JPH0526634A - Cross section shape measuring method - Google Patents

Cross section shape measuring method

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JPH0526634A
JPH0526634A JP3176310A JP17631091A JPH0526634A JP H0526634 A JPH0526634 A JP H0526634A JP 3176310 A JP3176310 A JP 3176310A JP 17631091 A JP17631091 A JP 17631091A JP H0526634 A JPH0526634 A JP H0526634A
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JP
Japan
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light
reflected light
cross
measured
laser
Prior art date
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Pending
Application number
JP3176310A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeru Mori
茂 森
Teruo Asae
暉雄 浅枝
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0526634A publication Critical patent/JPH0526634A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a cross section shape drawn by a smooth contour line with no irregularities by moving the laser slit light by a slight distance from an optional position, inputting the reflected light at different positions obtained from an object to be measured, and synthesizing it. CONSTITUTION:A robot controller 10 scans a laser slit light source on the surface of an object to be measured. A laser diode 11 is stored in the laser slit light source and outputs a laser beam to output the laser beam light. A CCD camera 6 receives the reflected light from the object of the laser slit light, photoelectrically transfers the reflected light into an image signal, and outputs it to an image processor 3. The laser beam is moved by a slight distance at this time. The image processor 3 stores the radiation position together with the image, synthesizes all stored images, and calculates the center of gravity position of the average intensity. The cross section shape is displayed on a monitor 7 based on the calculated light center of gravity, and the cross section shape formed by a smooth contour line with no irregularities is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、被測定物(特に粗面物
体)が通常有している,その面上の位置によって異なる
不規則な反射特性に影響されることなく、常に正確なそ
の断面形状を測定できる断面形状測定方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention provides an accurate measurement of an object to be measured (particularly a rough object) which is usually affected by irregular reflection characteristics which are different depending on the position on the surface. The present invention relates to a cross-sectional shape measuring method capable of measuring a cross-sectional shape.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば被測定物となる,自動車の車体を
構成する各種パネルは、車体の構造や剛性に応じて多種
多様な形状にプレス成形されており、大多数は、車体フ
レームに溶接されて組立てられている。このような各種
パネルは、例えばプレス加工不良や溶接不良による歪み
や変形等が発生すると、直接的に車体の構造や剛性に悪
影響を及ぼすことになるので、従来は、プレス加工後や
溶接加工後に、加工したパネルの形状が適切な形状にな
っているか否かを判断するために、検査工程において加
工したパネルの表面の形状を測定している。このような
パネルの測定は、一昔前までは、夫々のパネルの形状に
応じたいわゆるゲージを用いて行なわれていたが、品質
上の問題,作業性が悪いこと,コスト高になることなど
から、最近では、例えば特開昭64−10117号公報
に開示されているようないわゆる光切断法による測定装
置を用いることが主流になっている。
2. Description of the Related Art For example, various panels constituting an automobile body, which is an object to be measured, are press-molded into various shapes according to the structure and rigidity of the automobile body, and most of them are welded to a body frame. Assembled. In such various panels, for example, when distortion or deformation due to defective press work or welding occurs, it directly affects the structure and rigidity of the vehicle body. In order to determine whether the processed panel has an appropriate shape, the surface shape of the processed panel is measured in the inspection process. Up to a decade ago, such panels were measured using so-called gauges that correspond to the shape of each panel. However, due to quality problems, poor workability, and high costs, etc. Recently, it has become mainstream to use a measuring device by a so-called optical cutting method as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 64-10117.

【0003】光切断法による測定装置としては、例えば
図11に示すようなものがある。図示の測定装置1に
は、被測定物であるパネル2に向けてレーザースリット
光を照射するレーザースリット光源4が備えられ、カメ
ラユニット5が有するCCDカメラ6は、このレーザー
スリット光によるパネル2からの反射光を入力する。こ
のCCDカメラ6によって入力された反射光により形成
される画像は、画像処理装置3に向けて出力される。画
像処理装置3では、その入力した画像に画像処理を施
し、この処理後の画像をモニタ7に表示させる。ロボッ
トコントローラ10は測定装置が取付けられているロボ
ット9の動作を制御するものであり、レーザースリット
光のパネル2の被測定面への走査を制御する。つまり、
ロボットコントローラ10の指令で駆動された測定装置
1によって、レーザースリット光がパネル2の表面上を
走査されることになる。レーザースリット光によるパネ
ル2からの反射光は、その走査に従って画像処理装置3
に逐次出力されることとなり、コンピュータ8はこの画
像処理後の画像情報を順次連ねることでパネル2の断面
形状を得ることとなる。
As a measuring device by the light section method, for example, there is one as shown in FIG. The illustrated measuring device 1 is provided with a laser slit light source 4 for irradiating a laser slit light toward a panel 2 which is an object to be measured, and a CCD camera 6 included in a camera unit 5 is provided from the panel 2 by the laser slit light. Input the reflected light of. The image formed by the reflected light input by the CCD camera 6 is output toward the image processing device 3. The image processing device 3 performs image processing on the input image and displays the processed image on the monitor 7. The robot controller 10 controls the operation of the robot 9 to which the measuring device is attached, and controls the scanning of the laser slit light onto the surface to be measured of the panel 2. That is,
The laser slit light scans the surface of the panel 2 by the measuring device 1 driven by a command from the robot controller 10. The reflected light from the panel 2 due to the laser slit light is scanned by the image processing device 3 according to the scanning.
Then, the computer 8 obtains the sectional shape of the panel 2 by sequentially connecting the image information after the image processing.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の測定装置が採る測定方法によって得られる断
面形状の輪郭線は、その被測定物の表面の粗さに応じて
凹凸を生じてしまうという問題がある。
However, the contour line of the cross-sectional shape obtained by the measuring method adopted by such a conventional measuring apparatus causes unevenness depending on the roughness of the surface of the object to be measured. There's a problem.

【0005】例えば、パネル2の表面粗さが非常に粗い
場合には、このパネル2からのレーザースリット反射光
は収束した状態ではCCDカメラ6に入力されず、拡散
光をも含んだ状態で入力されることになる。従って、被
測定物にレーザースリット光を照射して、この反射光を
CCDカメラ6によって捕らえ、その反射光に基づいて
画像を生成すると、図12(A)のような濃淡模様を伴
う画像となる。この濃淡模様を拡大すると、同図(C)
に示すようなスペックルパターンと称されるレーザース
リット光の拡散反射光によるランダムな濃淡模様が見ら
れる。このスペックルパターンの特徴は、場所によって
パターンの出方が異なるものの、場所,光源及びCCD
カメラ6の位置関係が変化しないかぎり時間によっては
変化しないというものである。このようなスペックルパ
ターンを有する画像に対して画像処理装置7により光重
心を求める処理(スリット光の中心位置)を施すと、本
来は同図(D)のように滑らかな輪郭線(断面形状)を
呈するべきであるのにも拘らずに、同図(B)に示され
ているような細かな凹凸を有する断面形状となってしま
う。このような不具合が生じるのは、スペックルパター
ンによる光重心の演算誤差のためである。このような不
具合を解消する手法として、上記の演算を行なう際にフ
ィルターをかけることも考えられるが、フィルターをか
けた場合、得られる輪郭線の凹凸はかなり減少される一
方で、断面形状自体が不正確となってしまう恐れがある
ことから、必ずしも得策であるとは言えない。本発明
は、以上のような従来の不具合を軽減するためになされ
たものであり、被測定物の表面粗さの如何に拘らずに、
凹凸のない滑らかな輪郭線で描かれた断面形状が得られ
る断面形状測定方法の提供を目的とする。
For example, when the surface roughness of the panel 2 is very rough, the laser slit reflected light from the panel 2 is not input to the CCD camera 6 in a converged state, but is also input in a state including diffused light. Will be done. Therefore, when the object to be measured is irradiated with laser slit light, the reflected light is captured by the CCD camera 6, and an image is generated based on the reflected light, an image with a shade pattern as shown in FIG. 12A is obtained. .. Enlarging this shade pattern, the same figure (C)
A random shading pattern due to diffused reflection light of laser slit light called a speckle pattern as shown in FIG. The feature of this speckle pattern is that the pattern appears differently depending on the location, but the location, light source, and CCD
Unless the positional relationship of the camera 6 changes, it does not change with time. When the image processing device 7 performs processing (center position of slit light) for an image having such a speckle pattern, a smooth contour line (cross-sectional shape) as originally shown in FIG. ) Should be exhibited, but the cross-sectional shape has fine irregularities as shown in FIG. Such a problem occurs because of a calculation error of the optical center of gravity due to the speckle pattern. As a method of solving such a problem, it is possible to apply a filter when performing the above calculation, but when applying the filter, the unevenness of the obtained contour line is considerably reduced, while the cross-sectional shape itself is It's not always a good idea because it can be inaccurate. The present invention has been made in order to reduce the conventional problems as described above, regardless of the surface roughness of the object to be measured,
An object of the present invention is to provide a cross-sectional shape measuring method capable of obtaining a cross-sectional shape drawn by a smooth contour line without unevenness.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明は、被測定物の表面にレーザースリット光を照
射し、当該被測定物からの反射光に基づいて前記被測定
物の断面形状を測定する断面形状測定方法において、前
記被測定物の表面上に照射されている前記レーザースリ
ット光を任意の位置から微少距離移動させ、この際に前
記被測定物から得られる異なる位置における反射光をそ
れぞれ入力し、当該異なる位置からの反射光を合成し、
当該合成により前記被測定物の任意の位置の断面形状を
測定することを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION To achieve the above object, the present invention irradiates a surface of an object to be measured with a laser slit light, and a cross section of the object to be measured based on the reflected light from the object to be measured. In the cross-sectional shape measuring method for measuring the shape, the laser slit light irradiated on the surface of the object to be measured is moved a minute distance from an arbitrary position, and at this time, reflection at different positions obtained from the object to be measured. Input the light respectively, combine the reflected light from the different positions,
It is characterized in that the cross-sectional shape of the measured object at an arbitrary position is measured by the synthesis.

【0007】[0007]

【作用】このような方法によって断面形状の測定を行な
うようにすれば、複数の位置から得られる反射光の合成
によって1つの画像,すなわち被測定物の任意の位置に
おける断面形状を得ることになるから、任意の位置にお
ける反射光のみによってその断面形状を得る場合よりも
被測定物の粗さの相違による反射光のうちの特に拡散光
の影響が軽減されることになり、凹凸の非常に少ない輪
郭線で描かれた断面形状が得られることになる。
If the cross-sectional shape is measured by such a method, one image, that is, the cross-sectional shape at an arbitrary position of the object to be measured can be obtained by combining reflected lights obtained from a plurality of positions. Therefore, the influence of diffused light among reflected light due to the difference in roughness of the DUT is reduced compared to the case where the cross-sectional shape is obtained only by the reflected light at an arbitrary position, and the unevenness is extremely small. The cross-sectional shape drawn by the contour line will be obtained.

【0008】[0008]

【実施例】以下に、本発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明する。図1は、本発明にかかる測定方法によ
り動作する断面形状測定装置の概略構成図、図2は、図
1に示した装置の光学系の概略構成図、図3は、図2に
示したCCDカメラ部分の拡大図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a cross-sectional shape measuring apparatus that operates by a measuring method according to the present invention, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an optical system of the apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a CCD shown in FIG. It is an enlarged view of a camera part.

【0009】本発明の測定方法を実施する断面形状測定
装置は図1に示すように構成されており、レーザーダイ
オード11はレーザースリット光源4に内蔵され、レー
ザースリット光を出力させるためのレーザー光を出力す
るものである。CCDカメラ6は、このレーザースリッ
ト光の被測定物からの反射光を入力し、この反射光を光
電変換して画像信号として画像処理装置3に出力するも
のである。画像処理装置3は、CCDカメラ6から出力
される画像信号に対して画像処理を施したり、画像処理
後の画像信号あるいはCCDカメラ6から出力される画
像信号をそのままモニタ7に出力したりする。モニタ7
は、画像処理装置3を介して出力される画像信号に基づ
いて図12に示したような被測定物の断面形状の輪郭線
を表示するものである。ロボットコントローラ10は、
レーザースリット光源4を被測定物の面上に走査させる
ロボットの動作の制御や画像処理装置3の動作の制御を
行なうものである。ガルバノミラー12は、レーザーダ
イオード11から出力されたレーザースリット光を微少
角度振るためのものである。
A cross-sectional shape measuring apparatus for carrying out the measuring method of the present invention is constructed as shown in FIG. 1. The laser diode 11 is built in the laser slit light source 4 and emits laser light for outputting laser slit light. It is output. The CCD camera 6 inputs the reflected light of the laser slit light from the object to be measured, photoelectrically converts the reflected light, and outputs it as an image signal to the image processing device 3. The image processing device 3 performs image processing on the image signal output from the CCD camera 6, or outputs the image signal after image processing or the image signal output from the CCD camera 6 to the monitor 7 as it is. Monitor 7
Is for displaying the contour line of the cross-sectional shape of the object to be measured as shown in FIG. 12 based on the image signal output via the image processing device 3. The robot controller 10
The operation of the robot for scanning the surface of the object to be measured with the laser slit light source 4 and the operation of the image processing apparatus 3 are controlled. The galvanometer mirror 12 is for swinging the laser slit light output from the laser diode 11 by a minute angle.

【0010】図1に示した装置における光学系の概略の
構成は、図2に示す通りである。レーザーダイオード1
1から出力された円柱状のレーザー光は、コリメータレ
ンズ15によって一度収束され、その後、シリンドリカ
ル凹レンズ16によって拡散される。次にシリンドリカ
ル凸レンズ17によって再び収束される過程において遮
光板18によって遮光され、これによってスリット状の
ビーム19が外部に出力されることとなる。さらに、こ
のビーム19はガルバノミラー12によって反射され、
被測定物であるパネル2に向けて照射されることにな
る。このガルバノミラー12には、ミラー12Aを回動
させる回動機構12Bが設けられており、このミラー1
2Aの回動は回動機構12Bの有する交流電源から印加
される電圧によって行われるようになっている。ミラー
12Aの回動角度及び振動周期は、交流電源が印加する
電圧の大きさと周波数によって一義的に決定される。
尚、この交流電源からはV=Asin ωtで表わされる電
圧が出力され、そのゲイン定数はK(mm/mA )である。
ミラー12Aの回動角度が微少な範囲では、被測定物に
対するビームの移動距離はその回動角度にほぼ比例する
ことから、画像処理装置3ではこの交流電源の印加電圧
を読み込むとともに、ロボットコントローラ10による
レーザースリット光の走査位置を読み込むことによっ
て、ビームの照射位置を正確に把握する。
The schematic structure of the optical system in the apparatus shown in FIG. 1 is as shown in FIG. Laser diode 1
The cylindrical laser light output from the laser beam No. 1 is once converged by the collimator lens 15 and then diffused by the cylindrical concave lens 16. Next, in the process of being converged again by the cylindrical convex lens 17, the light is shielded by the light shielding plate 18, so that the slit-shaped beam 19 is output to the outside. Furthermore, this beam 19 is reflected by the galvanometer mirror 12,
The panel 2 which is the object to be measured is irradiated. The galvanometer mirror 12 is provided with a rotating mechanism 12B for rotating the mirror 12A.
The rotation of 2A is performed by the voltage applied from the AC power source of the rotation mechanism 12B. The rotation angle and the vibration cycle of the mirror 12A are uniquely determined by the magnitude and frequency of the voltage applied by the AC power supply.
A voltage represented by V = Asin ωt is output from this AC power supply, and its gain constant is K (mm / mA).
In the range where the rotation angle of the mirror 12A is small, the moving distance of the beam with respect to the object to be measured is almost proportional to the rotation angle. Therefore, the image processing device 3 reads the applied voltage of the AC power supply and the robot controller 10 The irradiation position of the beam is accurately grasped by reading the scanning position of the laser slit light by.

【0011】光学系20から照射されたレーザースリッ
ト光は、パネル2に反射してCCDカメラ6に入力され
ることになる。CCDカメラ6には、図3に示すような
二次元ラインセンサ6Sが内蔵されているが、パネル2
からの反射光は、レンズ6Lを介してこのセンサ6Sに
よって受光される。例えば、図2に示したように、ガル
バノミラー12を作動させない状態におけるパネル2か
らの反射光は、センサ6Sの図示a位置で検出されるこ
とになり、また、ガルバノミラー12を作動させてレー
ザースリット光を右方向又は左方向に所定距離移動させ
たときには図示b位置又はc位置でそれぞれ検出される
ことになる。このときの反射光強度は、被測定物が鏡面
状の表面を有しているものであるときには、そのセンサ
6Sの各位置で図3の左端部に示されるグラフのように
正規分布を呈することになる。つまり、図4(A)に示
されるように、レーザースリット光の被測定物への照射
位置をそれぞれW0 ,W1 ,W2 とし、それぞれの位置
におけるそのレーザースリット光の照射強度I(w) が、
図示の通り正規分布であった場合には、その反射光も照
射強度とは大きさが異なるもののやはり正規分布を呈す
ることになる。以上は、被測定物の反射面が鏡面状様の
場合である。一方、被測定物の反射面が鏡面状様ではな
く、図12(C)に示したようなスペックルパターンを
呈する粗い面から成るときには、その反射面における各
位置の反射光強度は当然のことながらそれぞれ異なるで
あろうことは容易に想像することができる。その反射光
強度(反射率に等価)と位置との関係は、例えば、図4
(B)に示したような特性線G(w) で表わされる。この
図において、反射率の最も大きな位置W0 ′は、反射光
の光重心と等価である。このような特性線を有する被測
定物の反射面においては、レーザースリット光の反射位
置が異なると、その反射光の強度はその特性線G(w) に
応じて異なることになる。例えば、この反射面に同図
(A)に示したようなレーザースリット光を照射する
と、その反射光は、同図(C)に示すような特性を有し
たものとされる。すなわち、反射光の強度は、特性線G
(w) と照射強度I(w) との積によって得られる特性を呈
する。このために、同図(A)のようなレーザースリッ
ト光を照射した場合には、それらの反射光の光重心は、
W1 からW1 ′、W0 からW0 ′、W2 からW2 ′とい
うようにそれぞれ特性線G(w) に応じて移動されること
となる。このようなことは図5(A)のような幅広のレ
ーザースリット光を照射する場合にも言えることであ
り、この場合には、図4(B)のような特性線を有する
反射面への照射により、その反射光は図5(B)のよう
にその光重心がW0 ′である図示のような特性を有する
ことになる。このように、位置によって反射率の異なる
反射面からの反射光を画像処理すると、レーザースリッ
ト光の幅方向のそれぞれの位置において反射光の光重心
が照射光のそれとは異なってしまうことから、その光重
心が図12のような細かな凹凸を有する線となってしま
うことになる。
The laser slit light emitted from the optical system 20 is reflected by the panel 2 and input to the CCD camera 6. The CCD camera 6 has a two-dimensional line sensor 6S as shown in FIG.
The reflected light from is received by this sensor 6S via the lens 6L. For example, as shown in FIG. 2, the reflected light from the panel 2 in the state where the galvano mirror 12 is not operated is detected at the position a of the sensor 6S shown in the figure, and the galvano mirror 12 is operated to activate the laser beam. When the slit light is moved rightward or leftward by a predetermined distance, it is detected at the position b or the position c in the figure. When the object to be measured has a mirror-like surface, the reflected light intensity at this time has a normal distribution as shown in the graph at the left end of FIG. 3 at each position of the sensor 6S. become. That is, as shown in FIG. 4A, the irradiation positions of the laser slit light on the object to be measured are W0, W1 and W2, respectively, and the irradiation intensity I (w) of the laser slit light at each position is
In the case of a normal distribution as shown in the figure, the reflected light also exhibits a normal distribution although the magnitude thereof is different from the irradiation intensity. The above is the case where the reflection surface of the object to be measured is mirror-like. On the other hand, when the reflection surface of the object to be measured is not a mirror-like surface but a rough surface having a speckle pattern as shown in FIG. 12C, the reflected light intensity at each position on the reflection surface is natural. However, it is easy to imagine that they will be different. The relationship between the reflected light intensity (equivalent to reflectance) and the position is shown in FIG.
It is represented by the characteristic line G (w) as shown in FIG. In this figure, the position W0 'having the highest reflectance is equivalent to the center of gravity of the reflected light. When the reflection position of the laser slit light is different on the reflection surface of the DUT having such a characteristic line, the intensity of the reflected light differs according to the characteristic line G (w). For example, when the reflecting surface is irradiated with the laser slit light as shown in FIG. 7A, the reflected light is assumed to have the characteristics as shown in FIG. That is, the intensity of the reflected light is the characteristic line G
It exhibits the characteristic obtained by the product of (w) and irradiation intensity I (w). For this reason, when the laser slit light as shown in FIG.
W1 to W1 ', W0 to W0', W2 to W2 'are moved according to the characteristic line G (w). This can be said even in the case of irradiating a wide laser slit light as shown in FIG. 5A, and in this case, the reflection surface having the characteristic line as shown in FIG. By the irradiation, the reflected light has the characteristic as shown in FIG. 5B in which the center of gravity of the light is W0 '. In this way, when image processing is performed on the reflected light from the reflecting surface having different reflectance depending on the position, the light center of gravity of the reflected light at each position in the width direction of the laser slit light is different from that of the irradiation light. The light center of gravity becomes a line having fine irregularities as shown in FIG.

【0012】本発明の断面形状測定方法によれば、この
ように反射面の反射率がその位置によってそれぞれ異な
るようなものであっても、その反射光の光重心と照射光
の光重心とができるだけ一致するように処理されるため
に、その処理によって得られる輪郭線は滑らかなものと
なる。以下に、本発明による断面形状測定方法の概略
を、図2,4,6等を参照しながら説明する。本発明の
測定方法においては、滑らかな輪郭線を得るための実施
例として、最適と思われるものを2つ示してある。この
2つの実施例に共通して言えることは、1つの任意の位
置における輪郭線を得るに当たって、異なる複数の位置
における反射光を入力し、その各位置の反射光をなんら
かの方法で合成していることである。この異なる複数の
位置における反射光の入力及びこの反射光の合成は以下
のようにして行われる。図2に示したように、まず、ガ
ルバノミラー12を作動させないでレーザースリット光
を所定の位置に照射させ、CCDカメラ6によってこの
ときの反射光を入力する。次に、ガルバノミラー12を
作動させてこのレーザースリット光を左右方向に微少角
度振る。この際に得られる異なる位置からの反射光をC
CDカメラ6によって入力する。尚、反射光を得た位置
は、ガルバノミラー12の有する交流電源の印加電圧及
びレーザースリット光の照射位置に基づいて演算され、
その演算結果は反射光の入力時にその反射光に基づく画
像と共に記憶される。以上の処理によって、具体的には
図4(A)のように各反射光の入力位置W0,W1,W2 及
び図4(C)のような反射光の強度特性線が記憶される
ことになる。このようにして記憶された上記各反射光の
入力位置及び強度特性線は次の2つの方法のいずれかを
用いて合成される。
According to the cross-sectional shape measuring method of the present invention, even if the reflectance of the reflecting surface is different depending on its position, the optical center of gravity of the reflected light and the optical center of gravity of the irradiation light are Since the contours are processed so as to match as much as possible, the contour line obtained by the processing is smooth. The outline of the cross-sectional shape measuring method according to the present invention will be described below with reference to FIGS. In the measuring method of the present invention, two optimum examples are shown as examples for obtaining a smooth contour line. What can be said in common to these two embodiments is that in obtaining the contour line at one arbitrary position, the reflected lights at a plurality of different positions are input and the reflected lights at the respective positions are combined by some method. That is. The input of the reflected light and the synthesis of the reflected light at the plurality of different positions are performed as follows. As shown in FIG. 2, first, the galvano mirror 12 is not operated and the laser slit light is irradiated to a predetermined position, and the reflected light at this time is input by the CCD camera 6. Next, the galvanometer mirror 12 is operated to swing the laser slit light in the left-right direction by a slight angle. The reflected light from different positions obtained at this time is C
Input with the CD camera 6. The position at which the reflected light is obtained is calculated based on the applied voltage of the AC power source of the galvano mirror 12 and the irradiation position of the laser slit light,
The calculation result is stored together with the image based on the reflected light when the reflected light is input. By the above processing, specifically, the input positions W0, W1, W2 of each reflected light as shown in FIG. 4A and the intensity characteristic line of the reflected light as shown in FIG. 4C are stored. .. The input position and the intensity characteristic line of each reflected light stored in this way are synthesized by using one of the following two methods.

【0013】まず、第1の方法では、記憶されているそ
れぞれの反射光の光重心を個々に算出し、図6(A)に
示すようにこれらの光重心の平均値を算出する。このよ
うに複数の反射光の光重心の平均値を任意の位置におけ
る反射光の光重心とすれば、既に述べたスペックルパタ
ーンによる誤差が平均化されることから、単に1つの反
射光の光重心に基づく場合よりも滑らかな輪郭線が形成
される。また、第2の方法では、記憶されているそれぞ
れの反射光特性線を図6(B)のようにして合成し、そ
の合成の結果得られた強度平均を示す特性線の重心位置
を求める。このように反射光特性を合成した強度平均の
重心位置を求めれば、スペックルパターンの影響は平均
化されることになる。これによって、滑らかな輪郭線に
よる断面形状を得ることができるようになる。このよう
に、スペックルパターンの場所による平均化によってこ
の影響を抑えるようにしている。
First, in the first method, the stored optical centroids of the respective reflected lights are individually calculated, and the average value of these optical centroids is calculated as shown in FIG. 6 (A). Thus, if the average value of the light centroids of a plurality of reflected lights is set as the light centroid of the reflected light at an arbitrary position, the error due to the speckle pattern described above is averaged, so that the light of one reflected light is simply A smoother contour line is formed than when based on the center of gravity. In the second method, the stored reflected light characteristic lines are combined as shown in FIG. 6B, and the barycentric position of the characteristic line indicating the average intensity obtained as a result of the combination is obtained. Thus, the influence of the speckle pattern will be averaged if the center of gravity position of the average intensity obtained by combining the reflected light characteristics is obtained. This makes it possible to obtain a cross-sectional shape with a smooth contour line. In this way, this effect is suppressed by averaging the speckle pattern depending on the location.

【0014】本発明の概略の処理は以上の通りである
が、以下、図7及び図8のフローチャートに基づいて以
上の処理をさらに詳細に説明する。図7に示されている
フローチャートは、前記第1の処理を示すものであり、
次のように処理される。まず、図11に示したようにし
てパネル2にレーザースリット光が照射されると、CC
Dカメラ6はそのときに入力された反射光を入射して光
電変換し、画像信号として画像処理装置3に出力する。
画像処理装置3はその画像信号を記憶する(S1,S
2)。次に、ガルバノミラー12の交流電源を作動させ
てミラー12Aを振動させ、その振動にともなって振ら
れるレーザースリット光の異なる位置での反射光を所定
回入力する。この所定回、例えばn回であれば、n個の
画像が画像処理装置3に記憶されることになる。例え
ば、図9(A)の場合では3つのレーザースリット反射
光が記憶される(S3,S4)。次に、画像処理装置3
は、この記憶されている画像の個々の光重心を算出し、
さらにこの個々の光重心の平均値を算出する。以上の処
理は、全てのドットについて行われる(S5,S6)。
このようにして算出された光重心の平均値に基づいて輪
郭線が形成されることになる。例えば前記図9(A)に
示した反射光に対して上記の処理が行われると、同図
(B)に示すようなパネル2の断面形状がモニタ7に表
示されることになる(S7)。
The outline of the processing of the present invention is as described above. The above processing will be described below in more detail with reference to the flowcharts of FIGS. 7 and 8. The flowchart shown in FIG. 7 shows the first process,
It is processed as follows. First, when the panel 2 is irradiated with the laser slit light as shown in FIG. 11, CC
The D camera 6 receives the reflected light input at that time, photoelectrically converts it, and outputs it as an image signal to the image processing apparatus 3.
The image processing device 3 stores the image signal (S1, S
2). Next, the AC power supply of the galvanometer mirror 12 is operated to vibrate the mirror 12A, and the reflected light at different positions of the laser slit light that is shaken with the vibration is input a predetermined number of times. If this predetermined number of times, for example, n times, n images are stored in the image processing device 3. For example, in the case of FIG. 9A, three laser slit reflected lights are stored (S3, S4). Next, the image processing device 3
Calculates the individual light centroids of this stored image,
Further, the average value of the individual light centroids is calculated. The above processing is performed for all dots (S5, S6).
The contour line is formed based on the average value of the optical centers of gravity calculated in this way. For example, when the above process is performed on the reflected light shown in FIG. 9A, the cross-sectional shape of the panel 2 as shown in FIG. 9B is displayed on the monitor 7 (S7). ..

【0015】図8に示すフローチャートは、前記第2の
処理を示すものである。この処理では、まず、図11に
示したようにしてパネル2にレーザースリット光が照射
されると、CCDカメラ6はそのときに入力された反射
光を入射して光電変換し、画像信号として画像処理装置
3に出力する。画像処理装置3はその画像信号を記憶す
る(S11,S12)。次に、ガルバノミラー12の交
流電源を作動させてミラー12Aを振動させ、その振動
にともなって振られるレーザースリット光の異なる位置
での反射光を所定回入力する。この反射光の入力時のミ
ラーの位置,換言すればレーザースリット光の照射位置
もその反射光と同時に入力される。画像処理装置3には
このn個の画像と共にその照射位置が記憶されることに
なる(S13〜S15)。次に、画像処理装置3は、こ
の記憶されている画像を全て合成し、合成の結果得られ
た強度平均の重心位置を算出する。以上の処理は、全て
のドットについて行われる(S16,S17)。このよ
うにして算出された光重心に基づいてパネル2の断面形
状がモニタ7に表示される(S18)。以上の処理にお
いても図9(A)に示すような反射光が入力され、結果
として同図(B)に示すような断面形状が得られること
になる。図10(A),(B)に示す断面形状は、本発
明の測定方法によって得られたものであるが、両測定対
象物は粗面物体であるにも拘らずに、その断面形状は滑
らかな輪郭線で描かれていることがわかる。
The flowchart shown in FIG. 8 shows the second processing. In this process, first, when the panel 2 is irradiated with the laser slit light as shown in FIG. 11, the CCD camera 6 makes the reflected light input at that time incident and photoelectrically converts the reflected light into an image signal. Output to the processing device 3. The image processing device 3 stores the image signal (S11, S12). Next, the AC power supply of the galvanometer mirror 12 is operated to vibrate the mirror 12A, and the reflected light at different positions of the laser slit light that is shaken with the vibration is input a predetermined number of times. The position of the mirror when the reflected light is input, in other words, the irradiation position of the laser slit light is also input at the same time as the reflected light. The irradiation position is stored in the image processing device 3 together with the n images (S13 to S15). Next, the image processing apparatus 3 synthesizes all the stored images and calculates the center of gravity position of the average intensity obtained as a result of the synthesis. The above process is performed for all dots (S16, S17). The cross-sectional shape of the panel 2 is displayed on the monitor 7 based on the light center of gravity calculated in this way (S18). Even in the above processing, the reflected light as shown in FIG. 9A is input, and as a result, the sectional shape as shown in FIG. 9B is obtained. The cross-sectional shapes shown in FIGS. 10A and 10B are obtained by the measuring method of the present invention, but the cross-sectional shapes are smooth even though both measurement objects are rough objects. You can see that it is drawn with a simple contour line.

【0016】以上の実施例において、第1の処理におい
ては、入力した反射光全ての光重心をそれぞれ算出する
必要があるから、その処理は反射光の入力数にほぼ比例
した時間がかかることになる。また、第2の処理におい
ては、入力した反射光の全てを合成する必要があるとは
言えるものの、その合成は単なる加算であるから時間は
かからず、また、その合成の結果得られた強度平均の特
性線の光重心の算出は1度のみで済むことから、第1の
処理に比較すれば時間はかからない。また、ガルバノミ
ラー12によって振られた異なる位置からの反射光を数
多く入力すれば、その入力数の増加に応じてスペックル
パターンの影響を減少させることができるが、その入力
数は、許容される処理時間やメモリー容量に応じて最適
な数とすべきである。
In the above-described embodiment, in the first processing, since it is necessary to calculate the optical centroids of all the reflected light input, the processing takes a time substantially proportional to the number of input reflected light. Become. Further, in the second processing, although it can be said that it is necessary to combine all of the input reflected lights, the combination is a simple addition, which does not take time, and the intensity obtained as a result of the combination. Since the calculation of the light center of gravity of the average characteristic line only needs to be performed once, it does not take time as compared with the first processing. Further, if a large number of reflected lights from different positions swung by the galvanometer mirror 12 are input, the influence of the speckle pattern can be reduced as the number of inputs increases, but the number of inputs is allowed. The number should be optimal depending on the processing time and memory capacity.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明によれば、被測定物の表面が粗い面であったとして
も、その測定物の正確な断面形状を滑らかな輪郭線を以
て得ることができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, even if the surface of the object to be measured is a rough surface, an accurate cross-sectional shape of the object to be measured can be obtained with a smooth contour line. You can

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は、本発明にかかる測定方法により動作す
る断面形状測定装置の概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a cross-sectional shape measuring apparatus that operates by a measuring method according to the present invention.

【図2】図2は、図1に示した装置の光学系の概略構成
図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an optical system of the apparatus shown in FIG.

【図3】図3は、図2に示したCCDカメラ部分の拡大
図である。
FIG. 3 is an enlarged view of the CCD camera portion shown in FIG.

【図4】(A)は、被測定物の表面が鏡面状である場合
の反射光の特性線を示す図であり、(B)は、被測定物
が粗面物体である場合の一例の反射率特性を示す図であ
り、(C)は、(B)のような反射率特性を有する表面
からの反射光の特性線を示す図である。
FIG. 4A is a diagram showing a characteristic line of reflected light when the surface of the measured object is a mirror surface, and FIG. 4B is an example of the case where the measured object is a rough object. It is a figure which shows a reflectance characteristic, (C) is a figure which shows the characteristic line of the reflected light from the surface which has a reflectance characteristic like (B).

【図5】(A)は、幅広なレーザースリット光の特性線
を示す図であり、(B)は、(A)に示すような特性の
レーザースリット光を図4(B)のような反射率特性の
表面に照射した場合の反射光の特性線を示す図である。
5A is a diagram showing a characteristic line of a wide laser slit light, and FIG. 5B is a diagram showing a laser slit light having a characteristic as shown in FIG. 4A reflected as shown in FIG. 4B. It is a figure which shows the characteristic line of the reflected light at the time of irradiating the surface of a rate characteristic.

【図6】(A)は、本発明にかかる第1の処理を示す図
であり、(B)は、同じく第2の処理を示す図である。
FIG. 6A is a diagram showing a first process according to the present invention, and FIG. 6B is a diagram showing the same second process.

【図7】本発明の第1の処理を示すフローチャートであ
る。
FIG. 7 is a flowchart showing a first process of the present invention.

【図8】本発明の第2の処理を示すフローチャートであ
る。
FIG. 8 is a flowchart showing a second process of the present invention.

【図9】本発明の処理を容易に理解するため、車両に用
いられるパネルにおけるその処理の一例を示す図であ
る。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a process in a panel used for a vehicle in order to easily understand the process of the present invention.

【図10】(A),(B)は、粗面物体に対して本発明
を適用した結果得られたその任意の位置での断面形状を
示す図である。の
10 (A) and 10 (B) are diagrams showing cross-sectional shapes at arbitrary positions obtained as a result of applying the present invention to a rough surface object. of

【図11】光切断法により断面形状を測定する従来の測
定装置の概略構成図である。
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a conventional measuring device that measures a cross-sectional shape by a light section method.

【図12】図11に示した装置によって実施される従来
の方法による問題点を明らかにするための図である。
FIG. 12 is a diagram for clarifying a problem caused by the conventional method performed by the apparatus shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…測定装置、 2…パネル、 3…画像処理装置、4
…レーザースリット光源、 5…カメラユニット、6…
CCDカメラ、 6S…二次元ラインセンサ、7…モニ
タ、 8…コンピュータ、9…ロボット、 10…ロボ
ットコントローラ、11…レーザーダイオード、 12
…ガルバノメーター、12A…ミラー、 12B…回動
機構、15…コリメータレンズ、 16…シリンドリカ
ル凹レンズ、17…シリンドリカル凸レンズ、 18…
遮光板、 19…ビーム。
1 ... Measuring device, 2 ... Panel, 3 ... Image processing device, 4
… Laser slit light source, 5… Camera unit, 6…
CCD camera, 6S ... Two-dimensional line sensor, 7 ... Monitor, 8 ... Computer, 9 ... Robot, 10 ... Robot controller, 11 ... Laser diode, 12
... Galvanometer, 12A ... Mirror, 12B ... Rotation mechanism, 15 ... Collimator lens, 16 ... Cylindrical concave lens, 17 ... Cylindrical convex lens, 18 ...
Light shield, 19 ... Beam.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】被測定物の表面にレーザースリット光を照
射し、当該被測定物からの反射光に基づいて前記被測定
物の断面形状を測定する断面形状測定方法において、 前記被測定物の表面上に照射されている前記レーザース
リット光を任意の位置から微少距離移動させ、 この際に前記被測定物から得られる異なる位置における
反射光をそれぞれ入力し、 当該異なる位置からの反射光を合成し、 当該合成により前記被測定物の任意の位置の断面形状を
測定することを特徴とする断面形状測定方法。
Claim: What is claimed is: 1. A cross-sectional shape measuring method for irradiating a surface of an object to be measured with laser slit light and measuring the sectional shape of the object to be measured based on reflected light from the object. , Moving the laser slit light irradiated on the surface of the object to be measured from an arbitrary position by a minute distance, at this time, inputting reflected lights at different positions obtained from the object to be measured, respectively. A cross-sectional shape measuring method comprising: synthesizing reflected light from, and measuring the cross-sectional shape at an arbitrary position of the measured object by the synthesis.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010266308A (en) * 2009-05-14 2010-11-25 Kobe Steel Ltd Welding workpiece shape measuring device and program for the same
WO2013099981A1 (en) * 2011-12-27 2013-07-04 シーシーエス株式会社 Linear light irradiation device
JP2020076693A (en) * 2018-11-09 2020-05-21 株式会社キーエンス Profile measuring device

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