JPH10221055A - 表面プロフィール測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面プロフィールを正確に測定する。 【解決手段】 配置間隔が大の３個の距離計の測定値か
ら表面プロフィールの低周波数成分を求めると共に、配
置間隔が小の３個の距離計の測定値から表面プロフィー
ルの高周波数成分を求め、両者を加算して表面プロフィ
ールを算出することにより、全ての周波数成分に関して
精度のよい表面プロフィールを測定することを可能とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被測定物の表面プ
ロフィールあるいは真直度を測定する技術に係わり、特
に金属の圧延ロールのように、長尺物の表面プロフィー
ルを振動や温度変化等の外乱因子の多い環境下で高精度
で測定するのに好適な、表面プロフィール測定方法及び
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、被測定物の表面プロフィールを測
定する技術としては、図８に示すように、１個あるいは
複数の距離計１０を、被測定物１２とほぼ平行に配置さ
せた距離計取付台１４の被測定物１２に面する側に設置
し、この距離計取付台１４を被測定物表面１２ａに沿っ
て被測定物１２と相対的に移動させながら、被測定物表
面１２ａまでの距離を各距離計１０で測り、これらの測
定値から被測定物表面１２ａの表面プロフィールを求め
るものが知られている。

【０００３】このとき、図９に示すように、距離計取付
台１４が移動中に被測定物１２に近付いたり離れたりす
ることにより生ずる並進誤差Ｅｚ、移動中に距離計取付
台１４の移動方向に対する傾きが変化することにより生
ずるピッチング誤差Ｅｐにより、プロフィール測定の精
度が著しく悪化する。従って、距離計取付台１４の移動
中に生ずる並進誤差Ｅｚ及びピッチング誤差Ｅｐを何等
かの方法で除去することがプロフィールの測定精度を上
げる上で重要となる。

【０００４】これらの誤差を除去する方法として、例え
ば文献「昭和６２年精密工学会春季大会学術講演会論文
集」１６７頁や、特開昭６４−６１６０５号公報等に記
載されている「３点法」がよく知られている。以下、こ
の３点法について説明する。

【０００５】図１０は、３点法の測定原理を示す模式図
である。３点法では、３個の距離計１０Ａ、１０Ｂ、１
０Ｃをそれぞれ間隔Ｌａ、Ｌｂで距離計取付台１４に設
置している。距離計取付台１４を被測定物表面１２ａに
沿って移動させ、被測定物表面１２ａまでの距離を測定
する。このとき、距離計取付台１４の移動方向をＸ軸と
し、測定開始位置からの移動距離Ｘの位置での各距離計
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの測定値ｙＡ（Ｘ）、ｙＢ
（Ｘ）、ｙＣ（Ｘ）を得る。距離計取付台１４の移動時
のピッチング運動の回転中心を距離計１０Ｂの位置にと
り、被測定物表面１２ａの表面プロフィール形状をｍ
（Ｘ）とし、移動距離Ｘの位置での並進誤差をＥｚ
（Ｘ）とし、移動距離Ｘの位置でのピッチング誤差をＥ
ｐ（Ｘ）とすると、前記測定値とこれら誤差との間には
以下の関係式（１）、（２）、（３）が成り立つ。

【０００６】 ｙＡ（Ｘ）＝ｍ（Ｘ−Ｌａ）−Ｅｚ（Ｘ）−Ｌａ・Ｅｐ（Ｘ） …（１） ｙＢ（Ｘ）＝ｍ（Ｘ）−Ｅｚ（Ｘ） …（２） ｙＣ（Ｘ）＝ｍ（Ｘ＋Ｌｂ）−Ｅｚ（Ｘ）＋Ｌｂ・Ｅｐ（Ｘ） …（３）

【０００７】ここで、ａ＝−Ｌｂ／（Ｌａ＋Ｌｂ）、ｂ
＝−Ｌａ／（Ｌａ＋Ｌｂ）とおいて、ａを（１）式へ掛
け、ｂを（３）式へ掛けて、（１）、（２）、（３）式
を加えて並進誤差Ｅｚ（Ｘ）及びピッチング誤差Ｅｐ
（Ｘ）を消去することにより、次の（４）式に示すよう
な合成測定量Ｙ（Ｘ）が得られる。

【０００８】 Ｙ（Ｘ）＝ｙＢ（Ｘ）＋ａ・ｙＡ（Ｘ）＋ｂ・ｙＣ（Ｘ） ＝ｍ（Ｘ）＋ａ・ｍ（Ｘ−Ｌａ）＋ｂ・ｍ（Ｘ＋Ｌｂ） …（４）

【０００９】又、被測定物１２の測定対象長さをＬとし
て、表面プロフィール形状ｍ（Ｘ）が次の（５）式に示
すようなフーリエ級数の和の形で表わされるとする。

【００１０】

【数１】

【００１１】この（５）式を（４）式に代入して整理す
ると、次の（６）〜（９）式が得られる。

【００１２】

【数２】

【００１３】但し、 ｆｊ＝√［｛１＋ａ・ｃｏｓ（２πｊα）＋ｂ・ｃｏｓ（２πｊβ）｝² ＋｛ａ・ｓｉｎ（２πｊα）−ｂ・ｓｉｎ（２πｊβ）｝² ］ …（７） δｊ＝ｔａｎ^-1［−｛ａ・ｓｉｎ（２πｊα）−ｂ・ｓｉｎ（２πｊβ）｝ ／｛１＋ａ・ｃｏｓ（２πｊα）＋ｂ・ｃｏｓ（２πｊβ）｝］ …（８） α＝Ｌａ／Ｌ，β＝Ｌｂ／Ｌ …（９）

【００１４】（７）、（８）式のｆｊ及びδｊは被測定
物表面プロフィールｍ（Ｘ）によらずに定まる定数であ
るから、測定値から求まるデータ列Ｙ（Ｘ）をフーリエ
級数展開し、その各周波数成分に対して振幅を１／ｆｊ
倍し、位相を−δｊだけずらして、これらを加えること
により被測定物１２の表面プロフィールｍ（Ｘ）が再生
され、表面プロフィールｍ（Ｘ）を求めることができ
る。このように３点における測定値を用いて演算する方
法を３点法と言う。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、３点法
には距離計の配置間隔に関して、以下に示すような相反
する２つの問題点があり、これらを同時に解決すること
はできないという本質的な問題があった。

【００１６】第１の問題は、距離計１０Ａ、１０Ｂ、１
０Ｃの配置間隔Ｌａ、Ｌｂを測定長さＬに対して大きく
すると、被測定物１２の細かい（空間的波長の小さい）
形状変化が検出できないということである。即ち、３点
法では被測定物表面プロフィールの長さＬａ＋Ｌｂ内で
の曲率を近似的に測定しているため、図１１に示すよう
に、幅がＬａ、Ｌｂと同程度あるいはこれに比べて小さ
い微小プロフィール変化１２ｂは検出できない。

【００１７】これは、（５）、（６）式を用いても説明
できる。（７）式のｆｊは、ｊ≒Ｌ／Ｌａ、ｊ≒Ｌ／Ｌ
ｂのときに零に近い値となる（特にＬａ＝Ｌｂのときに
は、ｊ＝Ｌ／Ｌａのとき、ｆｊ＝０となる）。このよう
な周波数成分に測定誤差が生じると、演算結果にはこれ
が１／ｆｊ倍に拡大されて大きな測定誤差となるため、
実用上はこのような周波数成分（ｆｊ≒０となる周波数
成分）は精度良く求めることができない。これは、ｊ≒
Ｌ／Ｌａ、ｊ≒Ｌ／Ｌｂに対応する空間的波長はそれぞ
れＬａ、Ｌｂとなるため、結局Ｌａ、Ｌｂと同程度の空
間的波長を持つ微小プロフィール変化を検出することは
できないということを意味する。

【００１８】第２の問題は、距離計１０Ａ、１０Ｂ、１
０Ｃの配置間隔Ｌａ、Ｌｂを測定長さＬに対して小さく
すると、（４）式のＹ（Ｘ）が非常に小さな値となるた
め、これが各距離計単体の測定精度に比べて小さくなる
と、表面プロフィールｍ（Ｘ）の測定精度が著しく悪化
するということである。

【００１９】例えば、図１２に示すような、測定長さＬ
＝２０００ｍｍ、被測定物中央部の膨らみ量ｍｃ＝５０
μｍの放物線上のプロフィールを測定する場合を考え
る。Ｌａ＝Ｌｂ＝２０ｍｍのとき、Ｙ（Ｘ）＝０．０２
μｍ、Ｌａ＝Ｌｂ＝１００ｍｍのとき、Ｙ（Ｘ）＝０．
５μｍ、Ｌａ＝Ｌｂ＝４００ｍｍのとき、Ｙ（Ｘ）＝８
μｍとなる。従って、各距離計単体に±０．５μｍ程度
の測定誤差がある場合、Ｌａ＝Ｌｂ＝２０ｍｍあるいは
１００ｍｍでは、Ｙ（Ｘ）の測定値が距離計の測定誤差
の中に埋もれてしまう。又、Ｌａ、Ｌｂを小さくし過ぎ
ると、距離計取付台の移動ストロークが大きくなり、測
定に要する時間が長くなり、このため、測定中の温度変
化等の外乱を受け易くなるといった問題も発生する。

【００２０】本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされ
たものであり、正確な表面プロフィールを測定すること
のできる技術を提供することを課題とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は、距離計取付台
又は被測定物のいずれか一方を、該距離計取付台と被測
定物の表面とがほぼ平行になるように移動させ、該距離
計取付台に設置した複数の距離計により被測定物の表面
までの距離を測定し、得られた測定値を演算して被測定
物の表面プロフィールを求める表面プロフィール測定方
法において、前記距離計取付台上に、狭い間隔でほぼ等
間隔に配置された３個１組の距離計を少なくとも１組配
置すると共に、前記３個１組の距離計のうち、どれか１
つに対して少なくとも１つの距離計を広い間隔でほぼ等
間隔に、前記距離計取付台上に配置し、且つ、前記距離
計取付台上に配置された距離計数の合計は５個以上であ
り、前記３個１組の距離計の測定値から被測定物の表面
プロフィールの高周波数成分を算出し、前記広い間隔で
配置された距離計の測定値から被測定物の表面プロフィ
ールの低周波数成分を算出し、これら２つの周波数成分
を合成することにより被測定物の表面プロフィールを求
めることにより、前記課題を解決したものである。

【００２２】本発明は又、距離計取付台又は被測定物の
いずれか一方を、該距離計取付台と被測定物の表面とが
ほぼ平行になるように移動させ、該距離計取付台に設置
した複数の距離計により被測定物の表面までの距離を測
定し、得られた測定値を演算して被測定物の表面プロフ
ィールを求める表面プロフィール測定装置において、前
記距離計取付台上に、狭い間隔でほぼ等間隔に配置され
た３個１組の距離計を少なくとも１組と、前記３個１組
の距離計のうちどれか１つに対して、広い間隔でほぼ等
間隔に前記距離計取付台上に配置された少なくとも１つ
の距離計とを備え、且つ、前記距離計取付台上に配置さ
れた距離計数の合計は５個以上であり、前記３個１組の
距離計の測定値から被測定物の表面プロフィールの高周
波数成分を算出し、前記広い間隔で配置された距離計の
測定値から被測定物の表面プロフィールの低周波数成分
を算出し、これら２つの周波数成分を合成する手段を備
えることにより、同様に前記課題を解決したものであ
る。

【００２３】本発明によれば、配置間隔の大きい少なく
とも３個の距離計の測定値と、配置間隔の小さい少なく
とも３個の距離計の測定値から、それぞれ別個に表面プ
ロフィールの低周波数成分（うねり形状等）と表面プロ
フィールの高周波数成分（微細な凹凸形状等）を計算
し、この両者を合成して表面プロフィールを求めるよう
にしたため、全ての周波数成分に関して正確な表面プロ
フィールを測定することができる。

【００２４】又、前記距離計取付台の中央に３個１組の
距離計を設置し、且つ、該距離計取付台の両端にそれぞ
れ１つずつ距離計を設置した場合には、取り付ける距離
計の数を最少とすることができる。被測定物両端におけ
る測定精度が問題とならない場合には、この配置で十分
正確な測定をすることができる。なお、距離計取付台が
被測定物の外側まで移動することが可能であれば、両端
まで精度良く測定することができる。

【００２５】又、前記距離計取付台の両端にそれぞれ３
個１組の距離計を設置し、且つ、該距離計取付台の中央
に１つの距離計を設置した場合には、被測定物の両端ま
で含めて短い周期で正確な測定をすることができる。

【００２６】又、前記距離計取付台の一方の端に３個１
組の距離計を設置し、且つ、該距離計取付台の中央及び
他方の端にそれぞれ１つずつ距離計を設置した場合に
は、被測定物の一方の端において測定精度が要求されな
い場合に、距離計の数を少なくして測定を行うことがで
きる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００２８】図１は、本発明の第１実施形態に係る表面
プロフィール測定装置の概略構成図である。図１に示す
ように、距離計取付台２４には５個の距離計２０（２０
Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ、２０Ｂ２、２０Ｃ）が設置され
ている。このうち、３個の距離計２０Ｂ１、２０Ｂ、２
０Ｂ２は３個で１組とされ、距離計取付台２４の中央に
設置され、距離計２０Ｂ１と距離計２０Ｂとの間隔はｄ
１とされ、距離計２０Ｂと距離計２０Ｂ２との間隔はｄ
２とされている。又、距離計２０Ａと２０Ｃは距離計取
付台２４のそれぞれ両端に設置され、距離計２０Ａと距
離計２０Ｂとの間隔はＤ１とされ、距離計２０Ｂと距離
計２０Ｃとの間隔はＤ２とされている。

【００２９】距離計取付台２４を被測定物２２の表面２
２ａに沿って、図の矢印方向（Ｘ軸とする）に移動させ
ながら各距離計２０で被測定物表面２２ａまでの距離ｙ
Ａ（Ｘ）、ｙＢ１（Ｘ）、ｙＢ（Ｘ）、ｙＢ２（Ｘ）、
ｙＣ（Ｘ）を測定する。

【００３０】なお、ここで用いられる距離計２０の種類
としては、接触式の距離計あるいはレーザ、渦電流、超
音波等を利用した非接触式の距離計でもよく、被測定物
２２及び測定環境に応じて適当なものを用いることがで
きる。

【００３１】前記各距離計２０の配置間隔Ｄ１及びＤ２
は、各距離計単体の測定精度（測定誤差の確率分布の標
準偏差）σと被測定物２２の表面プロフィールの形状に
応じて決める。即ち、前記Ｙ（Ｘ）の値が測定精度σよ
りも十分大きくなるように設定する（表面プロフィール
を多項式関数で近似したときの２次成分が大きい程、又
測定精度σが大きい程、Ｄ１、Ｄ２を大きくとるように
する）。

【００３２】一方、配置間隔ｄ１及びｄ２は、検出すべ
きプロフィールの空間的波長よりも小さくなるように設
定する。例えば、長さ５ｍｍの窪み形状を検出したい場
合には、ｄ１、ｄ２は共に５ｍｍより小とする。

【００３３】広い間隔Ｄ１、Ｄ２で配置された３つの距
離計２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの測定値ｙＡ（Ｘ）、ｙＢ
（Ｘ）、ｙＣ（Ｘ）及び狭い間隔ｄ１、ｄ２で配置され
た３つの距離計２０Ｂ１、２０Ｂ、２０Ｂ２の測定値ｙ
Ｂ１（Ｘ）、ｙＢ（Ｘ）、ｙＢ２（Ｘ）は表面プロフィ
ール演算手段２５に入力される。

【００３４】表面プロフィール演算手段２５は、低周波
数成分用の表面プロフィール演算手段１１１とローパス
フィルタ１１２を備えた低周波数成分演算手段１１０、
高周波数成分用の表面プロフィール演算手段１２１とハ
イパスフィルタ１２２を備えた高周波数成分算出手段１
２０、及び低周波数成分と高周波数成分の合成手段１３
０から構成される。

【００３５】以下、第１実施形態の作用を図２を用いて
説明する。

【００３６】図２の低周波数成分用の表面プロフィール
演算手段１１１において、広い間隔Ｄ１、Ｄ２で設置さ
れた３つの距離計２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの測定値ｙＡ
（Ｘ）、ｙＢ（Ｘ）、ｙＣ（Ｘ）から次の（１０）式を
用いてＹ１（Ｘ）を求め、これを３点法で演算してプロ
フィールＭ１（Ｘ）を求める。

【００３７】 Ｙ１（Ｘ）＝ｙＢ（Ｘ）＋ａ１・ｙＡ（Ｘ）＋ｂ１・ｙＣ（Ｘ）…（１０） 但し、ａ１＝−Ｄ２／（Ｄ１＋Ｄ２） ｂ１＝−Ｄ１／（Ｄ１＋Ｄ２）

【００３８】ここで、Ｙ１（Ｘ）は表面プロフィールｍ
（Ｘ）の曲率の近似値であり、曲率は表面プロフィール
ｍ（Ｘ）を２回微分したものに相当するから、これを何
等かの方法でＸに関して２度積分すれば表面プロフィー
ルｍ（Ｘ）の近似値Ｍ１（Ｘ）が求められる。この積分
法としては前述した３点法が好適であるが、単純な数値
積分法等を用いてもよい。

【００３９】求めた近似値Ｍ１（Ｘ）は、Ｙ１（Ｘ）が
各距離計２０の測定値の誤差に比べて大きくなるように
Ｄ１、Ｄ２を決めているため、図７のグラフＧ１に示す
ように、被測定物２２の表面プロフィールのうねりを示
す低周波成分を正確に表わしているが、表面プロフィー
ルの微細な（Ｄ１、Ｄ２より小さな）空間的周波数成分
を表わすことはできない。そこで不正確な高周波数成分
を除去するため、近似値Ｍ１（Ｘ）にローパスフィルタ
処理を施して表面プロフィールの低周波数成分Ｍ１′
（Ｘ）を計算する。

【００４０】又、高周波数成分用の表面プロフィール演
算手段１２１において、距離計２０Ｂ１、２０Ｂ、２０
Ｂ２の各測定値ｙＢ１（Ｘ）、ｙＢ（Ｘ）、ｙＢ２
（Ｘ）から次の（１１）式のＹ２（Ｘ）を求め、これを
３点法で演算してプロフィールＭ２（Ｘ）を求める。

【００４１】 Ｙ２（Ｘ）＝ｙＢ（Ｘ）＋ａ２・ｙＢ１（Ｘ）＋ｂ２・ｙＢ２（Ｘ） 但し、ａ２＝−ｄ２／（ｄ１＋ｄ２） …（１１） ｂ２＝−ｄ１／（ｄ１＋ｄ２）

【００４２】Ｙ２（Ｘ）も表面プロフィールｍ（Ｘ）の
曲率の近似値であるため、これも３点法等を用いて２度
積分すると、表面プロフィールｍ（Ｘ）の近似値Ｍ２
（Ｘ）を求めることができる。

【００４３】この近似値Ｍ２（Ｘ）は、間隔ｄ１、ｄ２
が比較的小さな値であるため、表面プロフィールの微細
な（ｄ１、ｄ２と同程度以上の）空間的周波数成分を検
出できるが、Ｙ２（Ｘ）の値が微小な値となるため、被
測定物２２の表面プロフィールｍ（Ｘ）の概形は図７の
グラフＧ２に示すようになり、上述の近似値Ｍ１（Ｘ）
のようには正確に求めることができない。

【００４４】そこで不正確な低周波数成分を除去するた
め、近似値Ｍ２（Ｘ）にハイパスフィルタ処理を施し、
表面プロフィールの高周波数成分Ｍ２′（Ｘ）を求め
る。

【００４５】最後に低周波数成分と高周波数成分の合成
手段１３０において、算出したＭ１′（Ｘ）とＭ２′
（Ｘ）を合成して、正確な表面プロフィールｍ（Ｘ）を
算出する。

【００４６】なお、表面プロフィール演算手段は図２に
示したものに限らず図３に示すフローチャートを実施で
きるものであればよい。

【００４７】なお、上記積分演算に３点法を用いる場合
は、振幅・位相を復元した各周波数成分を合成するとき
に、特定の高周波数成分あるいは低周波数成分を無視す
ることにより、それぞれ容易にローパスフィルタ、ハイ
パスフィルタ処理を実現することができる。あるいは、
一般のデジタルフィルタ処理を用いることもできる。
又、距離計取付台２４が測定中に熱変形を受けて撓む等
の理由により、剛体と見做せない可能性がある場合に
は、ワイヤやレーザ光線等を基準として距離計取付台２
４の変形を別途検出・補正すればよい。

【００４８】なお、本実施形態においては、距離計２０
は距離計取付台２４の中央に３個と両端に２個の合計５
個を設置していたが、３個の距離計測定値を用いて並進
誤差及びピッチング誤差を除去する手法をカスケードで
行うためにはこれが最少の個数である。中央の３個１組
の距離計で高周波数成分を算出し、表面プロフィールの
微細形状を検出していたが、距離計取付台が被測定物の
両端より外側へはみ出して動くことができれば、被測定
物の両端においても高精度な測定を行うことができる
が、距離計取付台の移動範囲が制限されているには被測
定物両端における精度は必ずしも保証されない。そこ
で、これを解消するために以下説明するような他の実施
形態が考えられる。

【００４９】次に、本発明の第２実施形態について説明
する。

【００５０】第２実施形態に係る表面プロフィール測定
装置の概略構成を図４に示す。

【００５１】図４に示すように、本実施形態において
は、距離計取付台３４の両端にそれぞれ３個１組の距離
計Ａ１、Ａ２、Ａ３及びＣ１、Ｃ２、Ｃ３が取り付けら
れ、中央に１つの距離計Ｂが取り付けられている。又、
距離計Ａ２とＢとの間隔をＤ１とし、距離計ＢとＣ２と
の間隔をＤ２として、３つの距離計Ａ２、Ｂ、及びＣ２
により被測定物の表面プロフィールの低周波数成分を算
出するようにし、３個１組の距離計Ａ１、Ａ２、Ａ３及
びＣ１、Ｃ２、Ｃ３により表面プロフィールの高周波数
成分を算出するようにし、前記第１実施形態と同様に、
これらの周波数成分を合成することによって正確な表面
プロフィールを求めるようにする。

【００５２】本実施形態によれば、被測定物両端におい
ても測定精度を保証することができる。

【００５３】次に、本発明の第３実施形態について説明
する。

【００５４】図５に、第３実施形態に係る表面プロフィ
ール測定装置の概略構成を示す。

【００５５】第３実施形態においては、距離計取付台４
４の一方の端にのみ３個１組の距離計Ａ１、Ａ２、Ａ３
を取り付け、中央及び他方の端にはそれぞれ１つずつ距
離計Ｂ及びＣを取り付けるようにしたものである。ここ
で、例えば距離計Ａ２とＢとの間隔をＤ１とし、距離計
ＢとＣとの間隔をＤ２として、この３つの距離計Ａ２、
Ｂ及びＣにより表面プロフィールの低周波数成分を算出
し、３個１組の距離計Ａ１、Ａ２、Ａ３により表面プロ
フィールの高周波数成分を算出し、これら２つの周波数
成分を合成することによって正確な表面プロフィールを
求める。

【００５６】本実施形態においては、被測定物の一方の
端（図５における左側）においてのみ測定精度が要求さ
れ、他方の端における測定精度が問題とされない場合に
用いると有効である。本実施形態においても距離計の数
を最小の５個とすることができる。

【００５７】次に、本発明のより具体的な実施例につい
て説明する。本実施例は、図６に示すように、鉄鋼の圧
延工程に用いる圧延ロール５２の表面プロフィールを水
柱式超音波距離計５０（５０Ａ、５０Ｂ１、５０Ｂ、５
０Ｂ２、５０Ｃ）を用いて測定したものである。圧延ロ
ール５２上の測定範囲（測定長さ）は１５００ｍｍ、距
離計５０の配置間隔はＤ１＝Ｄ２＝３００ｍｍ、ｄ１＝
ｄ２＝１５ｍｍである。距離計取付台５４は油圧シリン
ダ５６によって圧延ロール表面５２ａと平行に移動さ
せ、各距離計５０で圧延ロール表面５２ａまでの距離ｙ
Ａ（Ｘ）、ｙＢ１（Ｘ）、ｙＢ（Ｘ）、ｙＢ２（Ｘ）、
ｙＣ（Ｘ）を測定したものである。距離測定値ｙＡ
（Ｘ）、ｙＢ（Ｘ）、ｙＣ（Ｘ）に対して３点法の演算
を行い、表面プロフィールの近似値Ｍ１（Ｘ）を求めた
後周波数成分ｊ＜５までの低周波数成分Ｍ１′（Ｘ）を
再生した。又、距離測定値ｙＢ１（Ｘ）、ｙＢ（Ｘ）、
ｙＢ２（Ｘ）に対して３点法の演算を行い、表面プロフ
ィールの近似値Ｍ２（Ｘ）を求めた後周波数成分ｊ＞１
０２の高周波数成分Ｍ２′（Ｘ）を再生した。

【００５８】表面プロフィールの近似値Ｍ１（Ｘ）を再
生したものが図７のグラフＧ１であり、表面プロフィー
ルの近似値Ｍ２（Ｘ）を再生したものが同じくグラフＧ
２である。Ｍ１（Ｘ）、Ｍ２（Ｘ）をそれぞれ低周波数
成分、高周波数成分に再生したＭ１′（Ｘ）、Ｍ２′を
合成して求めたものがグラフＧ３である。Ｇ１ではロー
ル摩耗Ｒが求められず、Ｇ２ではロールクラウンＣｒ
（ロール中央部の膨らみ量）が不正確になっている。こ
れにより、従来どちらか一方しか正確に検出できなかっ
た局部的なロール摩耗Ｒとロールクラウンが本実施例に
より両方とも検出できていることが確かめられた。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
配置間隔の大きい３個の距離計の測定値と、配置間隔の
小さい３個の距離計の測定値から、それぞれ別個に表面
プロフィールの低周波数成分（うねり形状等）と、高周
波数成分（微細な凹凸形状等）を計算し、この両者を合
成して表面プロフィールを求めるようにしたため、全て
の周波数成分に関して正確な表面プロフィールの測定が
可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る表面プロフィール
測定装置を示す概略構成図

【図２】第１実施形態の表面プロフィール演算手段を示
す概略構成図

【図３】第１実施形態の表面プロフィール測定法の手順
を示すフローチャート

【図４】本発明の第２実施形態の表面プロフィール測定
装置を示す模式図

【図５】本発明の第３実施形態の表面プロフィール測定
装置を示す模式図

【図６】本発明の表面プロフィール測定装置の一実施例
を示す模式図

【図７】本発明の一実施例による測定結果を示す線図

【図８】従来の表面プロフィール測定装置を示す概略構
成図

【図９】従来の表面プロフィール測定装置の測定誤差を
示す模式図

【図１０】従来の表面プロフィール測定装置による３点
法の測定原理を示す模式図

【図１１】従来の表面プロフィール測定法の問題点を示
す説明図

【図１２】従来の表面プロフィール測定法の別の問題点
を示す説明図

【符号の説明】

２０（２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ、２０Ｂ２、２０Ｃ）
…距離計 ２２…被測定物 ２２ａ…被測定物表面 ２４…距離計取付台

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】距離計取付台又は被測定物のいずれか一方
   を、該距離計取付台と被測定物の表面とがほぼ平行にな
   るように移動させ、該距離計取付台に設置した複数の距
   離計により被測定物の表面までの距離を測定し、得られ
   た測定値を演算して被測定物の表面プロフィールを求め
   る表面プロフィール測定方法において、 前記距離計取付台上に、狭い間隔でほぼ等間隔に配置さ
   れた３個１組の距離計を少なくとも１組配置すると共
   に、 前記３個１組の距離計のうち、どれか１つに対して少な
   くとも１つの距離計を広い間隔でほぼ等間隔に、前記距
   離計取付台上に配置し、 且つ、前記距離計取付台上に配置された距離計数の合計
   は５個以上であり、 前記３個１組の距離計の測定値から被測定物の表面プロ
   フィールの高周波数成分を算出し、前記広い間隔で配置
   された距離計の測定値から被測定物の表面プロフィール
   の低周波数成分を算出し、 これら２つの周波数成分を合成することにより被測定物
   の表面プロフィールを求めることを特徴とする表面プロ
   フィール測定方法。
2. 【請求項２】距離計取付台又は被測定物のいずれか一方
   を、該距離計取付台と被測定物の表面とがほぼ平行にな
   るように移動させ、該距離計取付台に設置した複数の距
   離計により被測定物の表面までの距離を測定し、得られ
   た測定値を演算して被測定物の表面プロフィールを求め
   る表面プロフィール測定装置において、 前記距離計取付台上に、狭い間隔でほぼ等間隔に配置さ
   れた３個１組の距離計を少なくとも１組と、 前記３個１組の距離計のうちどれか１つに対して、広い
   間隔でほぼ等間隔に前記距離計取付台上に配置された少
   なくとも１つの距離計とを備え、 且つ、前記距離計取付台上に配置された距離計数の合計
   は５個以上であり、 前記３個１組の距離計の測定値から被測定物の表面プロ
   フィールの高周波数成分を算出し、前記広い間隔で配置
   された距離計の測定値から被測定物の表面プロフィール
   の低周波数成分を算出し、 これら２つの周波数成分を合成する手段を備えることを
   特徴とする表面プロフィール測定装置。
3. 【請求項３】請求項２において、前記距離計取付台の中
   央に３個１組の距離計を設置し、且つ、該距離計取付台
   の両端にそれぞれ１つずつ距離計を設置したことを特徴
   とする表面プロフィール測定装置。
4. 【請求項４】請求項２において、前記距離計取付台の両
   端にそれぞれ３個１組の距離計を設置し、且つ、該距離
   計取付台の中央に１つの距離計を設置したことを特徴と
   する表面プロフィール測定装置。
5. 【請求項５】請求項２において、前記距離計取付台の一
   方の端に３個１組の距離計を設置し、且つ、該距離計取
   付台の中央及び他方の端にそれぞれ１つずつ距離計を設
   置したことを特徴とする表面プロフィール測定装置。