JPS62242807A - 寸法測定装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、走行中の帯状鉄板上に形成されたくぼみ穴の
寸法測定に好適する寸法測定装置に関する。

（従来の技術） 近時、解像力が高い高精細カラーブラウン管用のシャド
ウマスクが製作されつつある。この種のシャドウマスク
は、寸法を極めて高精度に制御するため、片面ずつエツ
チングして穴が明けられる。そし・Ｃ１その穴の出来上
り寸法は、最初に明けられた小ドツト側（電子銃側）の
寸法でほぼ決まってしまう。そのため、小ドツト側がエ
ツチングされた段階で出来たくぼみ状穴の寸法を計測し
、工程管理することが歩留り向上のために有効である０ ところで、従来、この目的を達成するために行われてき
たのは、次の二つの方法である０すなわち、■ライン上
に鉄板打抜き機を設置し、打抜いた鉄板をオフラインで
計測する。■測微顕微鏡を用い、鉄板の移動に合わせて
、検査員が目視で測定する。

しかし、上記■の方法では、（イ）能率上、鉄板の走行
速度に下限があり、打抜いたときの衝撃による悪影響が
生じる。（ロ）打抜かれた部分は製品として使用できな
いので、採取できるデータ数に制約がある。（ハ）測定
結果が得られるまで、時間がかかる。そのため、工程へ
のフィードバックが遅れ、不良品が多くできる可能性が
ある。に）一定の場所をモニタするのが困難である。

また、上記■の方法では、（イ）７分解能が低く、かつ
、検査員による測定精度のバラツキがある。（ロ）ｌ鉄
板の走行速度が早い場合は、測定が不能になることがあ
る。（ハ）′多くの場合、測定により鉄板を損傷するの
で、その部分が不良品となる。（ロ）′検査員が鉄板に
従っ゛Ｃ移動せねばならないので、作業安全上、問題で
ある。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記■及び■の方法が有する（イ）〜に）及
び（イ）′〜（ロ）′の問題点を勘案してなされたもの
で、高精細カラーブラウン管用のシャドウマスク製造の
一工程である帯状鉄板エツチング工程におけるくぼみ状
穴の寸法測定を高精度で自動測定できる寸法測定装置を
提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（間頂点を解決するための手段と作用）一定方向に走行
する被検物体に走行方向に沿って繰返し形成されたパタ
ーンを撮像するイメージセンサと、パターンのイメージ
センサに対する相対位置を検出するパターン位置検出部
と、送行中の被検物体のパターンの静止光学偉をイメー
ジセンサ上に結像させる光学系と、イメージセンサから
出力されたパターンを示す撮像信号のうちから当該パタ
ーンに対応する画像データのみを抽出し、この抽出され
た画像データに基づいてパターンの寸法を高精度で、自
動測定するようにしたものである。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳述する。

第１図乃至第３図は、この実施例の寸法測定装置を示し
ている。この装置は、矢印Ｘ方向にローラ［株］により
駆動され走行している帯状鉄板１０を撮像し′にの鉄板
（１）上にエツチングにより形成されたくぼみ状の円形
穴（２）・・・を示す画像信号に変換する撮像部（３）
と、この撮像部（３）から出力された撮像信号ＳＩに基
づいて円形穴（２）・・・の寸法を演算する演算制御部
（４）と、演算結果を表示するプリンタ。

ブラウン管等からなる表示部（５）とから構成されてい
る。しかして、撮像部（３）は、Ｉ　ＴＶ　（！ｎｄｕ
ｓｔｒｉａｌＴ：ｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）カメラ（６）と
、このカメラ（６）を支持して矢印Ｘ方向に直行する矢
印Ｙ方向（鉄板（１）の幅方向）に移動させる支持部（
７）と、ＩＴＶカメラ（６）下端部に施設され鉄板（１
）の拡大光像をＩＴＶカメラ（６）の撮像面上に結像さ
せる光学系（８）と、この光学系（８）の焦点位置が鉄
板（１）上になるように調整する自動焦点部（９）と、
鉄板（１）の−側部にシャドウマスク部位（１呻・・・
に対応して１個ずつ形成されているマークＩ・・・を検
出するマーク検出部１１３とから構成されている。上記
支持部（７）は、鉄板（１）上方位置にて軸線方向がＹ
方向となるように図示せぬ一対の軸受部によ妙軸支され
た送りねじ住謙と、この送りねじ０に螺挿されＩＴＶカ
メラ（６）がＸ、　Ｙ方向に直交するＺ方向に摺動自在
に取付けられた取付台−と、送りねじｌの一端部に連結
され送りねじ住ｊの回動により取付台α尋の位置調整を
行うハンドルａ９とからなりている。一方、光学系（８
）は、ＩＴＶカメラ（６）の下端部に連結された円筒状
の筐体ａのと、この筐体霞中に内設され鉄板（１）の拡
大光像を形成させるレンズ系αηと、筐体αｅに付設さ
れこのレンズ系αηを介して鉄板（１）を照明する照明
部Ｉｌｌとから構成されている。しかして、照明部α・
は、筐体ａｅの側部に突設された円筒状の収納部四と、
この収納部σ場の端部に収納されたストロボ光源四と・
、このストロボ光源（至）から投射されストロボ光をレ
ンズ系αＤの光軸（２１）に直交する光軸（２）方向に
投射するレンズ系（２３）と、このレンズ系（２（至）
により投射された光を光軸＠υと光軸（２２１との交差
位置にて下方に反射させるハーフミラ−（２４）とから
なりている。上記レンズ系αηの倍率は、ＩＴｖカメラ
（６）にて数個の円形穴（２）・・・を撮像できるよう
に設定されている。そして、筐体ｔ、ｔＩ１９の外周面
には、２方向にラック（２５）が形成されている。さら
に、前記自動焦点部（９）は、上記筐体（Ｌｅに取付け
られ走行中の鉄板（１）との距離を測定してこの距離を
示す電気信号ＳＤを出力する測距センサ（２６）と、と
の測距センサ（２６）からの電気信号８Ｄを入力して光
学系（８）の焦点位置と鉄板（１）の表面位置との差を
算出しこの差を解消させる制御信号ＳＣを出力するサー
ボ回路（２７）と、上記ラック（２５）に歯合するビニ
オン（２８）及びこのピニオン（２８）を回転駆動する
モータ（図示せず）を有し制御信号ＳＣに基づいて光学
系ｒＢ）の焦点が確実に鉄板（１）上にくるように自動
焦点操作を行うアクチェエータ（２９）とからなってい
る。このアクチェエータ（２９）は、前記取付台！Ｊ４
に取付けられている。つぎに、マーク検出部圓は、前記
一方の軸受部に固設された保持片（３０）と、この保持
片（３ｏ）の先端部に設けられ、かつ鉄板（１）に検査
光を投射する投光部及び鉄板（１）からの反射光を受光
する受光部を有し鉄板（１）に一定間隔で列設されたマ
ーク＜１１１・・・の通過を受光部における受光量変化
に基づいて検出して検出信号ＳＭを演算制御部（４）に
出力するマークセンサ（３１）とからなっている。一方
、演算制御部（４）は、第３図に示すように、ＩＴＶカ
メラ（６）、自動焦点部（９）、照明部ａ場及びマーク
検出部Ｃ１ｚに電気的に接続され、これらを有機的に統
御するとともに、第４図に示すフローチャートに従って
、円形穴（２）・・・の寸法を演算するように設けられ
ている。具体的には、撮像信号８Ｉを入力してそのノイ
ズを除去する平滑化回路（３２）と、この平滑化回路０
２）から出力された撮像信号ＳＩＩをアナログ−ディジ
タル（Ａ／Ｄ）変換する人／Ｄ変換回路（３３）と、こ
の人／Ｄ変換回路０３）から出力された撮像信号ＳＩ２
を２値化する２値化回路（３荀と、この２値化回路（３
荀から出力された撮像信号８Ｉ３を一時的に記憶する画
像メそりゃっと、この画像メモリＧ３５］に格納されて
いる画像データに基づいて後述する処理を行うマイクロ
コンビ轟−タ（３６）とから構成されている。さらに、
この演算制御部（４）は、コンソール（５０）にも接続
され、各種指令を入力できるようになりている。

つぎに、上記構成の寸法測定装置の作動について述べる
。

まず、ローラ（６）により鉄板（１）をＸ方向に走行さ
せる。つぎに、ハンドル（１５）を回転させることによ
りＩＴＶカメラ（６）がたとえば鉄板（１）の中央部を
撮像する位置に位置決めする。ついで、自動焦点部（９
）を作動させ、測距センサ（２６）から出力された電気
信号ＳＤを入力したサーボ回路（２７）からの制御信号
８Ｄによりアクチェエータ（２９）を起動して光学系（
８）を２方向に取付台（１４）に対して動かし焦点位置
の調整を測定中、−貫して、行わせる。つぎに、演算制
御部（４）にてマーク検出部（１２）から出力された検
出信号ＳＭを入力すると、所定の遅嬌時間ｔＲ後に、照
明信号ＳＬが照明部（１８）に出力される。すると、ス
トロボ光源（２０）からストロボ光が、レンズ系（２３
）及びハーフミラ−（２４）を経由し・Ｃ１走行中の鉄
板（１）に投射される。

このとき、鉄板（１）にて反射された光をレンズ系（１
７）を介して静止した拡大光像としてＩＴＶカメラ（６
）の撮像面上に結像させる。しかして、この拡大光像は
、ＩＴＶカメラ（６）にて撮像信号ＳＩに変換される（
第５図参照）０つぎに、撮像信号８Ｉは、平滑化回路（
３２）にて平滑化されノイズが除去された撮像信号ＳＩ
ｌがＡ／Ｄ変換回路（３３）に出力される（第５図参照
）０つづいて、Ａ／Ｄ変換回路（３３）からのディジタ
ル撮像信号ＳＩ２は、円形穴（２）・・・部位とその他
の部位とを峻別するために、２値化回路（３４）にて２
値化される（第５図参照）。しかして、２値化された撮
像信号８Ｉ３は、画像メモリ（３５）にて鉄板（１）の
シャドウマスク部位（ｌＯ）の１個の円形穴（２）を示
す画像データとして格納される。かくして、マイクロコ
ンビ為−タ（３６）にては、画像メモＩＪ　（３５）中
の画像データに基づき、まず、例えば孤立点除去、論理
フィルタリング等により、ノイズ低減処理を行う（第４
図。

ステップ（３７）　）　ｏ　ついで、ノイズ低減処理を
行った画像データに基づき、面ｖＩ１周囲長、モーメン
ト等のパラメータを各別に算出することにより円形穴（
２）・・・とノイズとを弁別する（第４図、ステップ（
３８）　）　ｏつぎに、弁別された円形穴（２）・・・
の寸法を測定し、その平均値を算出する（第４図。

ステップ（３９）　）。しかして、測定結果は表示部（
５）にて表示される（第４図、ステップ（４０））とと
もに、あらかじめマイクロコンピュータにコンソール（
５０）を介して設定されている基準値と測定値との比較
を行い、測定値が基準値から所定量以上偏倚し′Ｃいる
ときは、エツチングライン全体を統御する工程制御コン
ピュータ（４１）に不良発生信号ＳＮを出力する。

以上のように、この実施例の寸法測定装はは、高速走行
する鉄板（１）に形成された円形穴（２）・・・の寸法
をオンラインで高精度（数μ専の分解能）に自動測定す
ることができる。しかも、非接触検査であるので鉄板（
１）を損傷することがない。また、測定時間は、数秒で
行うことができるので、数多くの測定データを得ること
ができるとともに、不良が発生しても工程へのフィード
バックを迅速に行うことができる。また、マーク検出部
（１２）から出力された検出信号８Ｍにより鉄板（１）
の一定の位置の測定が可能となる。さらにまた、検査員
の負担が軽減し、省力化、省人化をはかることができる
とともに、作業の安全性が向上する。

なお、上記実施例におけるＩＴＶカメラ（６）のＹ方向
の移動は、送りねじによることなく、例えば、滑車とロ
ーラによ妙行うてもよい。

また、マーク検出部（１２）によるマーク（１１）・・
・を検出する代りに、シャドウマスク部位（１０）・・
・そのものを検出するようにしてもよい。また、ＩＴＶ
カメラ（６）ノ代りに、例えばＣＣＤ　（Ｃｈａｒｇｅ
ｑｏｕｐｌｅｄｐｅｖｉｃｅ）カメラ、ラインセ／す等
、他のイメージセンサを用いてもよい。さらに、ストロ
ボ光源（２０）の代りに、高速シャッタを用いてもよい
。さらに、上記実施例においては、円形穴の寸法測定を
例示しているが、矩形穴、すだれ状穴等、どのような形
状の寸法測定も可能である。さらに、くぼみ状大（盲穴
）に限ることなく透孔の寸法測定も可能であることはも
ちろんである。

〔発明の効果〕

本発明の寸法測定装置線、送行中の被検物体に形成され
たパターンの寸法をオンラインかつ高精度で自動測定す
ることができる。そのため、検査員の負担が軽減し作業
の安全性が向上するとともＫ、抜取り検査でなく全数検
査が可能となるので、工程管理に利用した場合、信頼性
及び歩留の向上に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の寸法測定装置の平間図、
第２図は同じく要部断面正面図、第３図は同じく電気回
路系統を示すブロック図、第４図は同じく作動説明のた
めの７０−チャート、第５図は同じく作動説明のための
タイミングチャートである。 （１）・・・鉄板（被検物体）　、　（２）・・・円形
穴（パターン）。 （４）・・・演算制御部（画像処理部）。 （６）・・・ＩＴＶカメラ（イメージセンサ）。 （８）・・・光学系、　　　　惺々・・・マーク検出部
（パターン位置検出部）０ １１１２　　図 第５図 １ｇ４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一定方向に走行する被検物体に上記走行方向に沿って繰
   返し形成された複数のパターンの任意の位置を撮像する
   イメージセンサと、上記走行中の被検物体のパターンの
   上記イメージセンサに対する相対位置を示すパターン位
   置信号を出力するパターン位置検出部と、上記被検物体
   と上記イメージセンサとの間に設けられ上記パターン位
   置信号に基づいて上記走行中の被検物体のパターンの静
   止光学像を上記イメージセンサ上に結像させる光学系と
   、上記イメージセンサから出力された上記パターンを示
   す撮像信号を入力して画像データとして記憶し上記画像
   データのうちから上記パターンに対応する画像データを
   抽出したのちこの抽出した画像データに基づいて上記パ
   ターンの寸法測定を行う画像処理部とを具備することを
   特徴とする寸法測定装置。