JPS6057004B2 - ２次元表面粗さ計測法 - Google Patents
２次元表面粗さ計測法Info
- Publication number
- JPS6057004B2 JPS6057004B2 JP52033605A JP3360577A JPS6057004B2 JP S6057004 B2 JPS6057004 B2 JP S6057004B2 JP 52033605 A JP52033605 A JP 52033605A JP 3360577 A JP3360577 A JP 3360577A JP S6057004 B2 JPS6057004 B2 JP S6057004B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- surface roughness
- scanning direction
- roughness
- main scanning
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は表面粗さの測定の方法に関する。
表面粗さは、品質管理上重要な検査項目の一つであつて
機械加工の自動化にともなう表面粗さ計測のオンライン
処理の実現は現在重要な課題となつている。一方加工さ
れた部品の表面粗さだけでなく表面の一定の広さの面の
状態を特定の形状に限定される即ち粗さの大小だけでな
く質が問題となる場合がある。特に圧延機、印刷機、複
写機等にその要請が強い。従来これらの面の状態につい
ては表面粗さの測定と併せて熟練技術者による目視に頼
つている。この発明は一定の広さをもつた範囲における
粗さ、すなわち２次元表面粗さを得ることを目的とする
。この発明は光切断法によつて得られる表面粗さ像を小
型電子計算機に接続したビデオカメラで検出することに
より、旋削物にある幅をもつて周方向粗さを測定し、１
回転毎に軸方向の送りを与えてくり返し一定の表面の粗
さを把握するものである。
機械加工の自動化にともなう表面粗さ計測のオンライン
処理の実現は現在重要な課題となつている。一方加工さ
れた部品の表面粗さだけでなく表面の一定の広さの面の
状態を特定の形状に限定される即ち粗さの大小だけでな
く質が問題となる場合がある。特に圧延機、印刷機、複
写機等にその要請が強い。従来これらの面の状態につい
ては表面粗さの測定と併せて熟練技術者による目視に頼
つている。この発明は一定の広さをもつた範囲における
粗さ、すなわち２次元表面粗さを得ることを目的とする
。この発明は光切断法によつて得られる表面粗さ像を小
型電子計算機に接続したビデオカメラで検出することに
より、旋削物にある幅をもつて周方向粗さを測定し、１
回転毎に軸方向の送りを与えてくり返し一定の表面の粗
さを把握するものである。
第１図はこの発明の表面粗さの計測系のブロックダイヤ
グラムである。
グラムである。
光源１はレーザー発振器、水銀燈、Ｘ線等の電磁波発振
機が使用される。この実施例ではヘリウム−ネオンレー
ザが使用されている。光源より出た光は対物レンズ２を
透過し、スリット３を通つて一定微小幅の光帯となり更
に対物レンズ４を透過して集束し後に詳細に説明する送
り台上の旋削により加工された被測定物５の母線方向に
スリット光を一致させて表面に焦点が合つておりその表
面で反射し、いわゆる光切断像が対物レンズ６を透過し
更に対眼レンズ７を透過して顕微鏡倍率を得てビデオカ
メラ８に光は画像してとらえられる。投影光帯と観測方
向とは光切断法の倍率の関係で９０光に選ばれる。ビデ
オカメラ８は２次元フォト●ダイオードアレイに代える
ことができる。ビデオカメラ３でとらえた像はモニター
ブラウン管９でみることがてきる。
機が使用される。この実施例ではヘリウム−ネオンレー
ザが使用されている。光源より出た光は対物レンズ２を
透過し、スリット３を通つて一定微小幅の光帯となり更
に対物レンズ４を透過して集束し後に詳細に説明する送
り台上の旋削により加工された被測定物５の母線方向に
スリット光を一致させて表面に焦点が合つておりその表
面で反射し、いわゆる光切断像が対物レンズ６を透過し
更に対眼レンズ７を透過して顕微鏡倍率を得てビデオカ
メラ８に光は画像してとらえられる。投影光帯と観測方
向とは光切断法の倍率の関係で９０光に選ばれる。ビデ
オカメラ８は２次元フォト●ダイオードアレイに代える
ことができる。ビデオカメラ３でとらえた像はモニター
ブラウン管９でみることがてきる。
１枚の映像信号について各走査線ごとにある区間につい
て鳩変換器１０により変換し、結果として画面内のある
面積に関してＡＤ変換ができるようにしてある。
て鳩変換器１０により変換し、結果として画面内のある
面積に関してＡＤ変換ができるようにしてある。
同期信号をえるためのシンクロゼネレーター１１はビデ
オカメラ８及びＡＤ変換器１０に結合される。これらは
インターフェース１２を経て電子計算機１３に結合され
る。電子計算機１３よりはインターフェース１４を経て
パルスモータドライバー１５て増幅され図としては１個
に示してあるが複数のパルスモータ３１により被測定物
５を駆動す．る。電子計算機１３で処理された画像はイ
ンターフェース１６を経てプロッター１７で表現される
。第２図は被測定物例えば旋削による円筒形の被測定物
５を載置して必要な運動を与える送り台の丁斜視図であ
る。
オカメラ８及びＡＤ変換器１０に結合される。これらは
インターフェース１２を経て電子計算機１３に結合され
る。電子計算機１３よりはインターフェース１４を経て
パルスモータドライバー１５て増幅され図としては１個
に示してあるが複数のパルスモータ３１により被測定物
５を駆動す．る。電子計算機１３で処理された画像はイ
ンターフェース１６を経てプロッター１７で表現される
。第２図は被測定物例えば旋削による円筒形の被測定物
５を載置して必要な運動を与える送り台の丁斜視図であ
る。
ベース１８には図には見えないが垂直方向のスライドガ
イドがあつてこれにスライドを有する上下スライド１９
が上下動可能に嵌入している。上下スライド１９の上面
には被測定物５の集束光の当つた面の半径方向で且つ水
平方向・移動可能なサドル２０と係合するスライドガイ
ドがある。サドル２０の上面にはサドル２０の下面のス
ライドと直角方向にスライドガイドが構成されテーブル
２１が嵌入摺動可能となつている。テーブル２１上には
両側に平板の脚を有し上面は水平面をなして即ち短い溝
形鋼の形状であつてその中心に垂直に軸支せる円板形の
載物台２３を有する台２２が固定されている。上下スラ
イド１９にはＺ軸パルスモータ２４が取付けられ図示し
ないがＺ軸即ち垂直軸方向の送りねじに連結され上下ス
ライド１９の垂直方向に送りを与える。サドル２０及び
テーブル２１も夫々Ｙ軸方向及びＸ軸方向に送りを与え
るパルスモータ２５及び２６が取）付けられ図示しない
送りねじに連結されている。台２２に軸支された載物台
２３の軸の他端には被測定物５に回転を与える試料用の
パルスモータ２７の軸端が軸接手により結合され、パル
スモータ２７は台２２の内側下面に取付けられている。
こ．れらのパルスモータは総て電子計算機１３とインタ
ーフェースしたパルスモータドライバーにより入力を与
えられて自動で運転される他切換スイッチにより手段操
作装置により押ボタン操作が可能となつている。被測定
物５は先ず載物台２３の中心にのせられる。
イドがあつてこれにスライドを有する上下スライド１９
が上下動可能に嵌入している。上下スライド１９の上面
には被測定物５の集束光の当つた面の半径方向で且つ水
平方向・移動可能なサドル２０と係合するスライドガイ
ドがある。サドル２０の上面にはサドル２０の下面のス
ライドと直角方向にスライドガイドが構成されテーブル
２１が嵌入摺動可能となつている。テーブル２１上には
両側に平板の脚を有し上面は水平面をなして即ち短い溝
形鋼の形状であつてその中心に垂直に軸支せる円板形の
載物台２３を有する台２２が固定されている。上下スラ
イド１９にはＺ軸パルスモータ２４が取付けられ図示し
ないがＺ軸即ち垂直軸方向の送りねじに連結され上下ス
ライド１９の垂直方向に送りを与える。サドル２０及び
テーブル２１も夫々Ｙ軸方向及びＸ軸方向に送りを与え
るパルスモータ２５及び２６が取）付けられ図示しない
送りねじに連結されている。台２２に軸支された載物台
２３の軸の他端には被測定物５に回転を与える試料用の
パルスモータ２７の軸端が軸接手により結合され、パル
スモータ２７は台２２の内側下面に取付けられている。
こ．れらのパルスモータは総て電子計算機１３とインタ
ーフェースしたパルスモータドライバーにより入力を与
えられて自動で運転される他切換スイッチにより手段操
作装置により押ボタン操作が可能となつている。被測定
物５は先ず載物台２３の中心にのせられる。
次にＸ軸パルスモータ２６及びＹ軸パルスモータ２５を
駆動してモニターブラウン管９上で焦点を合せる。映像
信号は、スリット像の幅に応じた粗さの断面曲線の輝線
としてえられるから、油変換された信号は、輝線部分の
信号電圧レベルが異つた数値化信号としてえられる。１
枚の映像について一旦ＡＤ変換した后、記憶装置に記憶
する。
駆動してモニターブラウン管９上で焦点を合せる。映像
信号は、スリット像の幅に応じた粗さの断面曲線の輝線
としてえられるから、油変換された信号は、輝線部分の
信号電圧レベルが異つた数値化信号としてえられる。１
枚の映像について一旦ＡＤ変換した后、記憶装置に記憶
する。
表面の状態によつて輝度が一様でないことや電気的ノイ
ズによつて、鳩変換された結果は、平均化処理をする必
要があり、計算機プログラムによつて、これをおこなう
。その后輝線に対応した粗さ曲線にあたる部分をとりだ
し、各走査線ごとに最大値を求めてその最大値を順次結
ぶことによつて光切断の粗さ曲線を認識し、プロッター
１７として例えばタイプライター、或はＸＹプロッター
に数字或は線画の形で出力することにより、もとのスリ
ット像に応じた粗さ曲線が得られる。以上の操作を、被
測定物５をのせた載物台２３をパルスモータ２７により
決まつた一角度ごとに回転してくりかえし、例えばＸＹ
プロッター１７もこの回転角度に応じた送りをかけ乍ら
、粗さの曲線をかかせれば、被測定物５が１回転したと
ころで、スリット３の長さに対応した円筒被削面の粗さ
を展関した形で２次元的に記述したものが自動的にえら
れる。
ズによつて、鳩変換された結果は、平均化処理をする必
要があり、計算機プログラムによつて、これをおこなう
。その后輝線に対応した粗さ曲線にあたる部分をとりだ
し、各走査線ごとに最大値を求めてその最大値を順次結
ぶことによつて光切断の粗さ曲線を認識し、プロッター
１７として例えばタイプライター、或はＸＹプロッター
に数字或は線画の形で出力することにより、もとのスリ
ット像に応じた粗さ曲線が得られる。以上の操作を、被
測定物５をのせた載物台２３をパルスモータ２７により
決まつた一角度ごとに回転してくりかえし、例えばＸＹ
プロッター１７もこの回転角度に応じた送りをかけ乍ら
、粗さの曲線をかかせれば、被測定物５が１回転したと
ころで、スリット３の長さに対応した円筒被削面の粗さ
を展関した形で２次元的に記述したものが自動的にえら
れる。
その后軸方向にパルスモータ２４を駆動して一定量を送
り送つたことによつて軸の傾き、偏心等から生する偏差
を演算処理して求めた後これを消去して母線方向に粗さ
曲線をつなげ同様に周方向に回転して粗さを測定、処理
することを続ければ、さらに広い領域にわたつて円筒被
削面の粗さを２次元的に測定した結果々くえられる。周
方向に送らず軸方向のみへの送りを信号処理と併せてく
りかえせば、通常円筒被削材についてなされるのと同様
な粗さ測定の結果がえられる。
り送つたことによつて軸の傾き、偏心等から生する偏差
を演算処理して求めた後これを消去して母線方向に粗さ
曲線をつなげ同様に周方向に回転して粗さを測定、処理
することを続ければ、さらに広い領域にわたつて円筒被
削面の粗さを２次元的に測定した結果々くえられる。周
方向に送らず軸方向のみへの送りを信号処理と併せてく
りかえせば、通常円筒被削材についてなされるのと同様
な粗さ測定の結果がえられる。
また周方向測定に関し、何本目の走査線のデータを各回
転角位置のデータとしてとるかをきめるかによつて真円
度測定に対応した粗さ曲線を求めることも可能である。
円筒状加工物のかわりに、圧延板など、平面状物体を入
射角に対して４５度の面が構成されるように即ち送り台
上に圧延板を垂直に且つテーブル２１の移動方向に平行
して立て、面内でパルスモータ２６及び２４により２方
向に移動しうるようにすることによつて、円筒状加工物
と同様の測定順序で平面の粗さを２次元的に測定するこ
とが可能である。なお、計算機に磁気ディスクなど大容
量記憶装置を備えることにより、粗さ画像の解析によつ
てえられる大量のデータを迅速、能率よく処理すること
が可能になる。以上の通りこの装置によつて、顕微鏡そ
の他の視野内て目視のみによつていた光切断による粗さ
像を光電的に変換し自動的に処理して粗さ曲線としてえ
られるようにした。したがつて粗さの計測処理が触針式
のような機械的な操作によらないので高速て測定ができ
る。この操作を光切断の面と直角方向にくり返すことに
より面に関するあらさの表示を可能にした。光切断の面
が表面にたいして傾きをもつていることにより、この傾
き角が４５０より小さくなる場合には粗さ曲線の間隔が
あらく、逆に大きくなる場合にはその間隔が密になり、
立体感のある表示がえられることも特長である。また等
送りあるいは等回転角ごとの計測をおこなつているから
、表面に垂直な面で計測した断面曲線に変換することも
可能であり、旋削面については立体感のある円筒状の表
示とすることもできる。第３図は前記方法によりびびり
振動マークのある真鍮の表面を測定し表示したものであ
つて、下部にスケールが示してある。
転角位置のデータとしてとるかをきめるかによつて真円
度測定に対応した粗さ曲線を求めることも可能である。
円筒状加工物のかわりに、圧延板など、平面状物体を入
射角に対して４５度の面が構成されるように即ち送り台
上に圧延板を垂直に且つテーブル２１の移動方向に平行
して立て、面内でパルスモータ２６及び２４により２方
向に移動しうるようにすることによつて、円筒状加工物
と同様の測定順序で平面の粗さを２次元的に測定するこ
とが可能である。なお、計算機に磁気ディスクなど大容
量記憶装置を備えることにより、粗さ画像の解析によつ
てえられる大量のデータを迅速、能率よく処理すること
が可能になる。以上の通りこの装置によつて、顕微鏡そ
の他の視野内て目視のみによつていた光切断による粗さ
像を光電的に変換し自動的に処理して粗さ曲線としてえ
られるようにした。したがつて粗さの計測処理が触針式
のような機械的な操作によらないので高速て測定ができ
る。この操作を光切断の面と直角方向にくり返すことに
より面に関するあらさの表示を可能にした。光切断の面
が表面にたいして傾きをもつていることにより、この傾
き角が４５０より小さくなる場合には粗さ曲線の間隔が
あらく、逆に大きくなる場合にはその間隔が密になり、
立体感のある表示がえられることも特長である。また等
送りあるいは等回転角ごとの計測をおこなつているから
、表面に垂直な面で計測した断面曲線に変換することも
可能であり、旋削面については立体感のある円筒状の表
示とすることもできる。第３図は前記方法によりびびり
振動マークのある真鍮の表面を測定し表示したものであ
つて、下部にスケールが示してある。
図に於てびびりの波長即ち点２９と３０の間は１５？て
ある。表面か幾何学的に円筒面或は平面の場合は一定間
隔の水平線の集りとなり表面粗さはこの線からの偏差と
して状態が目視される。第４図はこれを立体惑のある円
筒状の表示にしたものである。
ある。表面か幾何学的に円筒面或は平面の場合は一定間
隔の水平線の集りとなり表面粗さはこの線からの偏差と
して状態が目視される。第４図はこれを立体惑のある円
筒状の表示にしたものである。
第１図はこの発明を示すブロックダイヤグラム、第２図
は送り台の斜視図、第３図及び第４図は測定例である。
は送り台の斜視図、第３図及び第４図は測定例である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 光源から発光されたスリットを通して収束光学系に
より微小幅微小長のスリット光とし、該スリット光を測
定対象物に対して測定対象物の主走査方向に直交する副
走査方向にあて、えられる光切断像を拡大光学系を介し
て拡大してビデオカメラに投射し、該主走査方向にスリ
ット光を当てる位置をステップで順次走査し、ビデオカ
メラで光電変換された他の部分よりも信号電圧レベルが
高くなつている各光切断像の信号電圧レベルをビデオカ
メラに接続されているＡＤ変換器でＡＤ変換処理して電
子計算機に入力し、各走査線ごとに最大値を求めてその
最大値を順次結ぶことによつて光切断の粗さ曲線を認識
し、この粗さ曲線の信号は電子計算機の記憶装置、ＸＹ
プロッタに伝達され、この粗さ曲線の認識を主走査方向
に決つた距離ごとに電子計算機の指令によつてくりかえ
し、１回の主走査後副走査方向に一定量を送り、副走査
方向に粗さ曲線をなめらかにつなげることを主走査方向
に走査して続け、ＸＹプロッタを連動して表面粗さの２
次元測定曲線を出力し、非接触で高精度、迅速に測定し
、表面粗さを立体的に図示できることを特徴とする２次
元表面粗さ計測法。 ２ 一回の主走査のみにより測定対象物の主走査方向の
一つの線上の２次元表面粗さを得る特許請求の範囲第１
項記載の２次元表面粗さ計測法。 ３ 副走査方向のみの送りを続けることにより測定対象
物の副走査方向の一つの線上の２次元表面粗さを得る特
許請求の範囲第１項記載の２次元表面粗さ計測法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52033605A JPS6057004B2 (ja) | 1977-03-26 | 1977-03-26 | ２次元表面粗さ計測法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52033605A JPS6057004B2 (ja) | 1977-03-26 | 1977-03-26 | ２次元表面粗さ計測法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53119080A JPS53119080A (en) | 1978-10-18 |
| JPS6057004B2 true JPS6057004B2 (ja) | 1985-12-12 |
Family
ID=12391095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52033605A Expired JPS6057004B2 (ja) | 1977-03-26 | 1977-03-26 | ２次元表面粗さ計測法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6057004B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6093424A (ja) * | 1983-10-28 | 1985-05-25 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 対象物体からこれと同形の物体を形成する方法及び装置 |
| JPS60181604A (ja) * | 1984-02-28 | 1985-09-17 | Toyoda Gosei Co Ltd | 回転変形体の変形状態計測方法及び装置 |
| US5083867A (en) * | 1988-11-28 | 1992-01-28 | Allegheny Ludlum Corporation | Slab surface contour monitor |
| JP2011069680A (ja) * | 2009-09-25 | 2011-04-07 | Ngk Insulators Ltd | 表面粗さ測定装置及び表面粗さ測定方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50120858A (ja) * | 1974-03-08 | 1975-09-22 | ||
| JPS5237462A (en) * | 1975-09-20 | 1977-03-23 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | Method of measuring shape of flat plates |
-
1977
- 1977-03-26 JP JP52033605A patent/JPS6057004B2/ja not_active Expired
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50120858A (ja) * | 1974-03-08 | 1975-09-22 | ||
| JPS5237462A (en) * | 1975-09-20 | 1977-03-23 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | Method of measuring shape of flat plates |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS53119080A (en) | 1978-10-18 |
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