JPS62247202A - 缶蓋の溝深さ測定方法及び装置 - 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］ 本発明は、物体表面の異なる測定点間の相対的な高さを
測定する方法及びこの方法を実ｆＭする装置に関り゛る
６のである。

［従来の技術］ 工場の製造ラインにおける製品検査等においては、物体
の表面に形成された凹凸の高さや、物体の表面に形成さ
れた溝の深さ、あるいは物体の表面の傾斜等を測定する
ことが必要になることがしばしばある。これらの測定は
、いずれも物体の表面の異なる測定点間の相対的な高さ
く一方の測定点に対する他方の測定点の高さ）を測定Ｊ
ることに帰結する。

物体表面の２点間の相対的高さを自動的に測定Ｊる方法
として、物体表面の凹凸を探る触針を用いる方法が提案
されている。この方法においては、触釧を物体表面の上
方に設定した基準位置から物体の表面の各測定点に向け
て移動さけて該融層が測定点に接触するまでの移動距離
を１１測し、この移動距離から異なる測定点間の相対的
高さを演算していた。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記の触８１法では、触針を物体の表面に接触させる必
要があるため、触針の接触により損傷のおそれがある物
体に対しては適用することができなかった。また触針が
物体との接触により破倦するおそれがあり、信頼性が低
いため、オンラインでの製品の自動検査簀のように、反
復して測定を行う必要がある場合には適用することが困
難であった。特に開口面積が非常に小さな溝の深さを測
定する場合には、非常に径が小さい階別を用いる必要が
あるため、触釧がぎわめて破ｎし易く、実用的でなかっ
た。

本発明の目的は、非接触で物体表面の異なる測定点間の
相対的な高さを測定することができるようにした物体表
面の相対的高さ測定方法及びこの方法を実施する装置を
提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本願第１の発明は、物体の表面の異なる測定点間の相ス
・１的高さを非接触で測定する方法であって、本発明の
方法においては、顕微鏡レンズを備えたテレビジョンカ
メラのレンズを物体の各測定点に指向さ［て各測定点に
レンズのピントが合う位置をピント位置として該ビンｉ
・位置を含む一定の距離の置局レンズを物体に対して相
対的に移動させ、テレビジ三−ンカメラから得られる映
像信号を微分してその微分値を所定のスレショールドレ
ベルと比較することににり白レベルまたは黒レベルの２
値化パルスを得る。そしてレンズが物体に対して単位距
離移動する毎に測定点を含む所定の検査領域の映像信号
の２Ｖｉ化パルスを１フィールドまたは１フレームに亘
って工１数して該パルスの計数値の最大値が得られた時
のレンズの物体に対する位置をピント位置として該ピン
ト位置の基準位置からの距離を求める。このようにして
異なる測定点についてそれぞれ求めたピント位置の基準
位置からの距１１ＪＩの差をとることにより異なる測定
点間の相対的高さを求める。

本願第２の発明は、上記第１の発明の方法を実施する測
定装置であって、この第２の発明の装置は、その実施例
を示１第１図及び第２図に見られるように、テレビジョ
ンカメラ９と、レンズを物体に対して相対的に移動さＬ
′る移動機構１５と、微分回路２２と、２１１ｉ化回路
２３と、測定指令信号発生回路２０と、測定指令信号計
数器３０と、パルス計数器２９と、記憶手段３１と、演
ｃ１手段３３とを晶えている。

テレビジョンカメラ９は顕微鏡レンズ８を備えていて該
レンズが物体２に指向される。移動は横１５はレンズ８
の光軸の位置を物体２の各測定点ｐｉ　、ｐ２に一致さ
せた状態でレンズを物体に対して相対的に前記光軸の方
向に移動させる。微分回路２２は各測定点でテレビジョ
ンカメラ９から１！′７られる映像信号■ａを微分し、
２値化回路２３はこの微分回路の出力を所定のスレショ
ールドレベルＶｔと比較して該微分回路の出力が該スレ
ショールドレベルを超える毎にパルスＶＷｐ−を発生さ
せる。測定指令イ８号発生回路２０は、各測定点でレン
ズが物体にヌ・１して１１１位距ｔｌｄＺ移り」する毎
に測定指令信号を発生し、測定指令信号計数器３０はこ
の測定指令信号Ｍｔを二１数する。パルス計数器２９は
測定指令信号Ｍｔが発生する１０に１１１１定点を含む
所定の検査領域の映像信号の２値化パルスを１フィール
ドまたは１フレームに亘って語数し、記憶手段は各測定
点毎にパルス計数器２９の計数値を測定指令信号ムｌ数
器３０の引数ゼ１とどもに記憶する。演口手段３３は記
憶手段３１に記憶されたパルス計数器の計数値の１ｄ大
値に対応する測定指令信号計数器の計数値をピント位置
を示すｆｉｔ　ｒｌ！１ｉｆＴとして貨なる測定点にお
けるピント位置を示す翳１数圃の差と前記単位距離とか
ら該異なる測定点間の相対的高さを求める。

［発明の作用］ 物体表面の凹凸の映像はレンズのピントが合うに従って
コントラストが強いシャープな像となって空間周波数の
高い成分が多くなり、ピントが合った時に空間周波数の
高い成分が最も多くなる。

従って上記のように測定点をテレビジョンカメラにより
ｍ像して得た映像信号を微分回路により微分して高い周
波数成分のみを取出し、該微分回路の出力を所定のスレ
ショールドレベルと比較して白レベルまたは黒レベルの
２値化パルスを得ると、測定点の映像信号の２値化パル
スの数はレンズのピントが測定点に合った時に最大にな
る。従って上記のようにレンズが物体に対して単位距離
移動する毎に測定点を含む所定の検査領域の映像信号の
２値化パルスを１フィールドまたは１フレームに亘って
計数して、該計数値が最大になった時のレンズの基準位
置からの移動距離を求めると、物体表面の各測定点のり
ｔｖ位置に対する位ｔを求めることができる。従ってこ
の様な方法で異なる測定点の基準位置に対する位置をそ
れぞれ求めて両者の差を演算することにより異なる測定
点間の相対的高さく一方の測定点に対する他方の測定点
の高さ）を求めることができる。

この様に本発明によれば、物体表面の異なる測定点間の
相対的高さを触２１を用いろこと無く非接触で測定する
ことができるため、物体を損（セすることなく物体表面
の凹凸や溝の深さ等を測定することができる。また測定
点を顕微鏡レンズで拡大して測定するので、微小な溝や
凹凸をも測定することができる。更に、触針を用いない
ため、破損Ｊるおイれがなく、信頼性が高いため、オン
ラインでの製品検査笠にも支障無く用いることができる
。

［実施例１ 以下添附図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図及び第２図は本発明の方法を実施する装置の実［
の構成を示したもので、第１図において１は被測定物体
を支持するＸ−Ｙテーブルであり、本実施例では測定を
行うべき物体としてプルトップ式の缶容器の晶（以下被
測定物体ども呼ぶ。

）２がＸ−Ｙテーブル１の上に載せられている。

プルトップ式の缶容器の′Ｆ１２は円盤状のパネル部２
００と、このパネル部２００の外周部を全周に亘って缶
の内側に凹ませるように変形さゼることにより形成され
た環状のリブ２０１と、このリブの外側に形成されたカ
ール部２０２と、パネル部２００の中央部を外側に押出
すことにより形成されたリベット部２０３と、リベット
部２０３によりパネル部２００に対して固定されたつま
み部２０４とからなっている。パネル部２００には所定
形状の溝２０６が形成されており、つまみ部２０４を起
して引張ることにより溝２０６の内側の部分を切離して
蓋に開口部を形成し得るようになっている。この蓋２は
そのカール部２０２の内側に缶本体の開口部周縁を嵌合
さＩた状態でカール部２０２を全周に亘ってカーリング
加工することにより缶本体に取イ］けられる。

」上記の４２において、溝２０６の部分を拡大して示す
と第３図に示す通りであるが、この満２０６の深さｈ２
−ｈｌが規定の深さより浅く、溝の底部の厚さｈｌが規
定より厚いとつまみ部２０４により溝２０６の内側の部
分を切取ることができなくなり、また満２０６の深さｈ
２−ｈｌが規定より深＜、ｔＭ２０６の底部の厚さｈｌ
が規定より薄くなると、蓋２を缶’ｆｆ器の内圧に耐え
させることができなくムリ危険である。従ってプルトッ
プ式の缶容器の各２については、満２０６の深さｈ２−
ｈｌの管理を厳密に行う必要があるが、従来は満２０６
の深さをオンラインで自動的に測定する適当な方法がな
かったため、ｌ！ｌ造ラインから一定の割合いで蓋２を
扱取って、前述の触側法により満２０６の深さを測定し
ていた。

本発明の方法は、この様な測定を非接触で自動的に行う
ことをｈｌ能にしたものである。本発明の方法により上
記のｔＭ　２０６の深さを測定する場合には、第３図に
示すようにｔｉｖｉ２０６の底面及び溝２０６を外れた
部分の表面にそれぞれ測定点Ｐ１及びＰ２を設定し、こ
れらの測定点Ｐ１及び２２０間の相対的高さく測定点Ｐ
１にス・１する測定点Ｐ２の高さ＝ｈ２−４１１　）を
測定する。

被測定物体としてのＭ２を載せたＸ−Ｙテーブル１の上
方には可動フレーム３が配置され、この可動フレーム３
は図示しない固定フレームに上下方向にのみ移動し得る
ように支持されている。可動フレーム３の一端には上下
方向に伸びる雌ネジ部が設けられていて、この雌ネジ部
にネジ棒４が螺合されている。ネジ棒４は歯車伝達機構
５を介してパルスモータ６に連結されている。パルモー
タ６にはパルス電源７から一定の周波数のパルス電圧Ｖ
ｐが与えられていて、パルス電源７がパルス電圧を発生
する毎にパルスモータ６が駆動されてネジ棒４が微小角
度ずつ回転し、これににり可動フレーム３が上下方向に
所定の微小距離ずつ変位するようになっている。

可動フレーム３には顕微鏡レンズ８を備えたテレビジョ
ンカメラ９が取付ｔＪられ、このテレビジョンカメラの
レンズ８はその光軸を蓋（被測定物体）２のパネル部２
００の表面と直交させた状態で蓋２に指向されている。

そしてレンズ８はその先端と被写体との間の距離が設定
値ｆＯに等しい時にテレビジョンカメラの受光面に被測
定物体の表面の測定点のピントが合った像が結ばれるよ
うに（被写体にビン１−が合うように）調整されている
。

レンズ８とテレビジョンカメラ９の受光面との間にはハ
ーフミラ−１０が配置され、可動フレーム３の他端側に
はランプハウジング１１が配設されている。ランプハウ
ジング１１内にはランプ１２と集光用レンズ系１３とが
配置され、ランプ１２からレンズ系１３を通してハーフ
ミラ−１０に平行光線りが照射される。光源１１とハー
フミラ−１０とにより公知の落射照明装置が構成され、
光ｒ！１１から照射された光はハーフミラ−１０により
レンズ８側に反射されてレンズ８の光軸と平行に被測定
物体２側に進行する。この光はレンズ８を通して落射照
明光ＬＳとして被測定物体２の表面に照射される。この
光は被測定物体の表面で反射され、その反射光１ｒはレ
ンズ８及びハーフミラ−１０を通してテレビジョンカメ
ラ９の受光面に達する。

本実施例では、ネジ棒４と歯車伝達機構５とパルスモー
タ６とによりレンズ８をデレビジョンカメラつとともに
レンズの光軸と平行な方向に移動さける移動例横１５が
構成されている。この移動機構１５は、被測定物体２の
表面にレンズ８のピントが合う位置（ピント位置）を含
む一定の距離Ｚｏ　　（第３図参照）の区間、レンズ８
をテレビジョンカメラ９とともに移動させる。第３図に
おいて０１及びＱ２はそれぞれ測定点Ｐ１及びＰ２から
設定圧ｌｌ！１ｆＯ１ｌｌｌれたピント位置であり、レ
ンズ８が測定点Ｐ１を搬像する場合にはレンズ８がピン
ト位置Ｑ１にある時に測定点Ｐ１のピントが合い、レン
ズ８が測定点Ｐ２を搬像する場合にはレンズ８がピント
位置Ｑ２にある時に測定点Ｐ２にピントが合うようにな
っている。本実施例では、レンズ８をピント位ｆｆｆｉ
Ｑ２Ｊ：り更に一定の距離離れた位置を上限位置ＵＬと
し、被測定物体２側に近いピント位置Ｑ１より更に被測
定物体２側に寄った位置を下限位置ＬＬとする。そして
各測定点毎にレンズ８を下限位置ＬＬから上限位置ＬＪ
Ｉ−までの一定距離ＺＯの区間を単位距ｌ１ｌｔｄＺず
つ間欠的に移動させ、レンズ８を上限位置Ｕしまで移動
さＵた後パルス−し一タロを逆転させてレンズ８の先端
イ装置を下限位置ＬＬに復帰さける。

Ｌ２移動機構１５にはレンズ８が下限位置ＬＬ及び上限
位置Ｕしにそれぞれ位置したことを検出フるリミットス
イッヂ等の下限位置検出手段及び上限位置検出信号が設
（プられていて、これらの検出手段は、それぞれレンズ
８が下限位置Ｌ　Ｌ及び上限位置ｔＪＬに達した時に下
限位置検出信号Ｎし及び上限位置検出信号ＮＵを出力す
る。

Ｘ−Ｙテーブル１は被測定物体２を叔Ｕだチー１ル１Δ
をモータにより水平面」ニで互い直交するＸ方向及びＹ
方向に移動させる公知の構造のもので、測定の際には被
測定物体２の測定点Ｐ１及びＰ２の位置を順次レンズ８
の光軸の位置に一致させるように被測定物体２を水平面
上で移動させる。

Ｘ−Ｙテーブル１には被測定物の位置決め完了を検出す
る検出手段が設けられていて、この検出手段は、被測定
物２の測定点Ｐ１及びＰ２をそれぞれレンズ８の光軸に
一致さける位置決め動作が完了した時に位置決め完了信
号Ｎｐｔ及びＮｐ２を出力する。

パルス電源７の出力はパルスモータ６に供給されるとと
５に、測定指令信号発生回路２０に供給されている。こ
の測定指令信号発生回路２０はプリセットカウンタから
なっていて、パルス電源７がレンズ８を単位距＃ｌｄＺ
だけ移動さけるために必要な数のパルスを出力する毎に
測定指令信号Ｍｔを出力する。

テレビジョンカメラ９が出力する映像信号Ｖａは上記測
定指令信号Ｍｔとともに信号処理装置２１に入力されて
いる。この信号処理装置２１は測定指令信号Ｍｔを処理
開始信号として映像信号の処理を行い、その処理が終了
した時に信号処理終了信号ＭＳを出力する。

Ｘ−Ｙテーブル１及び移動別格１５を制御するため制御
ｉ置１６が設けられている。このａ、１Ｊｔｌｌ装置は
マイクロコンピュータからなっていて、測定開始信号Ｍ
ｉと、測定指令信号Ｍｔと、信号処理終了信号ＭＳと、
位置決め完了信号Ｎ１）１及びＮｐ２と、下限位置検出
信号Ｎ（と下限位置検出信号Ｎ１１とを入力として、所
定のシーケンスで移動機構１５を動作させるようにパル
ス電源７を制御する。

測定開始信号Ｍｉは例えばＸ−Ｙテーブル１上に被測定
物が搬入されたことがＴｌ１２された時に与えられる。

この測定開始信号Ｍｉが与えられると制御装置１６はＸ
−Ｙテーブル１に位置決め指令信号を与え、先ず測定点
Ｐ１をレンズ８の光軸に一致させる位置決め動作を行わ
せる。この位置決め動作が完了してＸ−Ｙテーブル１側
から位置決め完了信号Ｎｐ１が与えられると、υ制御装
置１６はパルス電源７に指令を与えてレンズ８を下降さ
せるためのパルスを出力させる。これによりパルスモー
タ６が駆動され、レンズ８が下限位１ｉｆｆＬＬに達す
ると移動機構１５に設【プられている下限位置検出手段
が下限位置検出信ＤＮ１を出力する。この下限位置検出
信号Ｎ［が出力されると、制御装置１６Ｇよパルス電源
７からのパルスの出力を停止さＵ、次いでパルス電源７
にレンズ８を中位距離だけ上シＩさせるために必要な単
位数のパルスを出力させる。レンズ８を単位距離移動さ
けるために必要な数のパルスが出力されると測定指令信
号発生回路２０が測定指令信号Ｍｔを出力する。信号処
理装置２１は測定指令信号Ｍｔが出力された時に映像信
号の処理を開始し、該信号の処理が終了すると信号処理
終了信号Ｍｓを出力する。この信号処理終了信号Ｍｓが
出力されると、制御装置１６はパルス電源７に指令を与
えて、再びレンズ８を単位距離ｄＺだ（プ移動ざＵるた
めに必要な数のパルスを発生さける。制御Ｉ装置１６は
以後同様の動作を繰返し、信号処理装置２１はレンズ８
が単位外１ｔ１ｄ　ｌ移ｆＩＪする毎に映像信号■ａの
処理を行う。レンズ８が下限位置ｔＪＬに達すると上限
位置検出手段が下限位置検出信号ＮＵを出力する。この
上限位置検出信号Ｎ　１１が出力されると、制御１１装
置１Ｇは測定点Ｐ２をレンズ８の光軸に一致させるため
の位置決め動作を行わせる指令をＸ−Ｙテーブル１に与
える。この位置決め動作が完了して位置決め完了信号Ｎ
１）２が出力されると、制御装置１６はパルス電源７に
レンズ８を下降させるためのパルスを出力さける指令を
与える。レンズ８が下限１１′／ｉｉ’ｉ　ｌ−ｌ−に
達し、下限位置検出信号Ｎ　Ｌが発生り−るど、制御′
２ＩＩ装百１Ｇはパルス電源７からのパルスの出力を停
＋ｔさぜ、次いでパルス電源７にレンズ８をＦ′／１さ
せるだめのパルスを出力させる１旨令を与える。以五制
御装置は測定点Ｐ１について行った＋ｈ作と同様の動作
を繰返し、レンズ８が単位外−１ずつＪ＝　＋ｆ１Ｊる
毎に１３号処理装置２１に信号の処理を行わＵる。レン
ズ８が上限位置ＵＬに達して」−限（９１置検出信弓Ｎ
Ｕが発１するど、制御装置は測定！ＦＪＪ　作が完了し
たことを示す信号を出力し、Ｘ−Ｙテーブル１から被測
定物２を搬出することを指示りる指令信号を出力する。

尚上記の説明では、レンズ８が下限位置Ｌ　Ｌ及び上限
ＩＱ置ＵＬに達した時にそれぞれ上限（ひ置検出信号Ｎ
Ｕ及び下限位置検出信＠ＮＬを発生さ′Ｕる検出手段を
５儲けて、これらの位置検出信号ににリレンズ８の下限
（１７置及び下限位置を検出１゛るようにしたが、被測
定物が定まればレンズ８の全移動距１１１Ｉ［Ｚ　ｏ及
び（）１位ｙｉ動距離ｄＺは一定であるので、検出信号
ＮＬ及びＮＵを用いること無く、パルス電源７の出力パ
ルスの４数値によりレンズ８の位置を検出して制御動作
を行わせるようにすることもできる。

次に第２図を参照して信号処理装置２１の構成及び処理
内容を説明する。第２図において２２は映像信号Ｖａを
微分する微分回路、２３は微分回路２２の出力を所定の
スレショールドレベルど比較して２値化する２値化回路
、２４は映像信号Ｖａから水平同期信号ＶＳｈと垂直同
期信号Ｖｓｖとを分離する同期分離回路である。２５は
垂直同期信号Ｖｓｖを入力として垂直方向の検査領域を
設定する垂直方向検査領域設定回路、２６は水平同期信
号■Ｓｈを入力として水平方向の検査領域を設定する水
平方向検査領域設定回路、２７は垂直同１１信７＝、　
Ｖ　ＳＶと測定指令信号Ｍｔとを入力として検査フィー
ルドを設定する検査フィールド設定回路で、垂直方向検
査領域設定回路２５、水平方向検査領ＩＩ！！設定回路
２６及び検査フィールド設定回路２７の出力ＶＱ１．　
ＶＱ２及びＶ「は２値化回路２３が出りする２値化パル
ス■Ｗｐどともにアンド回路２８に入力されている。ア
ンド回路２８は１フィールド内の検査領域で２１＋ｆｌ
化パルスＶｗｐが発生してそのアンドが成立りる毎にパ
ルスＶｗｐ”を出力する。

このパルスＶｗｐ−はパルス、７１＠器２９に入力され
て計数される。また測定指令信号Ｍｔは測定指令信￥′
３３１数ｍ３０に入力されてｉｌ数される。検査フィー
ルド設定回路２７の出力Ｖｆの立ち下がりでＦ［ｌ！憶
手段３１に読込み指令が与えられ、記憶手段３１はこの
講込み）ｈ令が与えられた時に晶１数器２９の９１数値
ｍとｈｔ数器３０の計数値「）とを読み込んで１検査フ
イ一ルド分のデータとして記憶する。

♂１数器２９【ま測定指令信号Ｍｔの立上りでリセット
され、またｇ１敗冴３０は例えばレンズ８が上限位ＦＩ
ＵＬに達したことを検出する上限位ｌ検出信号ＮＵによ
りリセットされる。３２はｉｔ号処理終了信号発生回路
で、この回路は所定回数のＭｑ定が行われて計数器３０
の計数値が設定値に達した時に信り処理終了信号Ｍｓを
出力する。

また３３は演ζ）手段で、この演算手段は、記憶手段３
１に記憶された２値化パルスの工１数値が最大になった
「、１の測定指令信号泪数器３０の８１数値をビン１〜
位置を示す計数値として、測定点Ｐ１及びＰ２にお（）
るピント位置を示すａｉ数１直の差と中位距離ｄ　Ｚと
から該測定点Ｐｉ　、Ｐ２間の相対的高さを求める。

検査フィールド設定回路２７は例えば第４図のようにフ
リップノロツブ回路Ｆｌ〜ＦＦ３と、微分回路りとによ
り構成される。この回路の各部の信号波形は第５図（ａ
＞ないしくｆ）に示した通りで、測定指令信号Ｍｔが与
えられるとその立−ヒリで７リツプフ【コツプ回路ＦＦ
１がセットされ、測定指令（ＣｉＱＭｔの立上りで該フ
リツブフ１コツプ回路ＦＦ１の出力Ｖｆｌが立上る。フ
リップフロップ回路ＦＦ２はフリップフロップ回路ＦＦ
１の出力Ｖｆ１がｔｊえられている状態で垂直同期信号
ＶＳＶが与えられるとピットされる。従つ−Ｃ測定指令
信弓Ｍｔが与えられた後最初に発生した垂直同期信号Ｖ
Ｓｖの立」ニリでフリップフロップ回路ＦＦ２の出力■
［が立上る。またフリップフロップ回路ＦＦ３はフリッ
プノロツブ回路ＦＦ２の出力Ｖｆが１ｊえられている状
態で垂直同期信号ＶＳＶが！うえられた時にレツ１〜さ
れる。従ってフリップフロップ回路［［：３の出力■［
３は測定指令（、Ｅ　シコＭしがｔｊえられた１（２番
日の垂直同期信号ｙｓｖが与えられた時に９．上る。こ
のフリップフロップ回路「Ｆ３の出力は微分回ＭＤによ
り微分され、この微分回路りの出力パルスＶｄＯにより
フリップフロップ回路［［１〜［二Ｅ３がリセツ］−さ
れる。従ってフリ・ツブノロツブ回路ＦＦ２の出力側に
測定指令信Ｔ３．　Ｍしがりえられた後最初に発生した
垂直同期信号＼ｌＳＶのずＬ−１−がりから２番目に発
りした垂直同期信号ｖＳｖｌ／）ずｌ上りまで持続する
矩形波状の検査フィールド設定信号Ｖ「が得られる。す
なわら、この例では各測定位置（レンズ８が停止した位
置）にＪ′３いて測定指令信号Ｍ１が与えられた直後の
１フィールドを検査フィールドとしてこの検査フィール
ドにおいＣ測定が行われる。

次に垂直方向検査領域設定回路２５は、例えば第６図の
ように鋸歯状波イ５シ１発生回路３２と比較回路ＣＰ１
及びＣＲ２とインバータＩＮとアンド回路Ａ１とにより
構成される。この垂直方向検査領域設定回路２５の各部
の動作波形は第７図（ａ）ないしくＸに示した通りで、
鋸歯状波信号発生回路３２は垂直同期信号ＶＳＶが与え
られる毎にその立上りから一定の勾配で上界して次の垂
直同期信号の立上りででに戻る鋸歯状波信号３ｔを出力
する。比較回路ＣＰ１は、鋸歯状波信号Ｓｔを可変抵抗
Ｐ！ｉＲ１の両端に得られるスレショールドレベル電圧
ｖ口と比較して鋸歯状波信号３ｔがスレショールドレベ
ル電圧■ｔ１以上になっている期間論理状態が「１」の
出力信号ＶＣ１（第７図Ｃ）を出力する。また比較回路
ＣＰ２は鋸南状波信Ｏ８ｔを可変抵抗器Ｒ２の両端に得
られるスレン１−ルドレベル電圧Ｖｔ２と比較して鋸歯
状波信号Ｓｔがスレショールドレベル電圧Ｖｔ２以上に
な−）でいる期間論理状態が「１」の出力信″；″ＪＶ
Ｃ２（第７図Ｃ）を出力する。インパークＩＮはこの信
号ＶＣ２を反転させて信号ｃ２（第７図Ｃ）を出力し、
アンド回路Ａ１は信号ＶＣ１及びＣ２の論理状態が同時
に「１」になっている期間論理状態が「１」になる重直
方向検査領賊設定信弓ＶＱＩ（第７図ｆ）を出力する。

この垂直１ノ向検査領域設定信号Ｖ０１は％　Ｍ＋同期
信号Ｖｓｖの発生時刻より一定の時間遅れた時刻で立上
がって次の垂直同期信号ＶＳＶが立上がる時刻より前に
立下がる（ｆｉ号であり、この信号Ｖｑｌの信号幅が１
フィールドの画面の内の検査すべき領域（検査領域）の
重心方向の幅に相応している。この信号Ｖｑｌの幅（垂
直方向検査領ＩＩＩりはスレシコールドレベルｖ［１及
びＶｔ２を変えることにより１フィールドの範囲内で適
宜に調整することがぐきる。

水平方向検査領域設定回路２６は第６図に示した中心方
向検査領域設定回路２５と同様に（１４成され、この水
平方向検査領域設定回路２６にＪ３いては鋸歯状波信号
発生回路３２に水平同期信号■Ｓｈが入力されて、水平
同期信号ＶＳＶの発生時刻より一定の時間νれて立上り
、次の水平同明信号ｙｓｈが立上る時刻より一定の時間
前の時刻に立下がる水平方向検査領域設定信号Ｖｑ２を
出力する。この水平方向検査領１Ｉｌｌｉ設定信号Ｖｑ
２の信号幅は１フイ−ルドの画面の内の検査１べき領域
の水平方向の幅に相応している。

本実施例においては、垂直方向検査領域設定信号Ｖｑｌ
と水平方向検査領域設定信号Ｖｑ２とにより定められる
検査領域に入る信号のみを処ｌ！Ｉ！するものとし、こ
の検査領域から外れる信号は処理の対象から除外する。

このように検査領域を設定するとノイズを除去すること
ができ、測定のｖＪ度を向上させることができる。

次に第８図及び第９図を参照して各測定点・Ｐｌ及びＰ
２についてｔｌわれる測定動作を説明する。

第８図（ａ）に示すようにパルス澄源７が中位数（この
例では４個）のパルスＶＥ）を発生す°ると、測定指令
信号発生回路２０が第８図（ｂ）に示すＪ：うな測定指
令信号Ｍｔを出力する。この測定指令信号Ｍｔが発生す
ると、検査フィールド設定回路２７が測定指令信号Ｍｔ
が発生した直復に発生する垂直同期信号Ｖ　ＳＶ　（第
８図Ｃ）の立上がりから次の垂直同期信号ＶＳＶの立上
がりまで持続する検査フィールド設定信号Ｖｆ（第８図
ｄ及び第９図ｇ）を出力Ｊろ。まに垂直方向検査領域設
定回路２５ｊよ第８図＜ｅ＞及び第９図（ｂ）に示すよ
うに所定の幅のΦ白方向検査領域設定信号ＶＱ１を出力
し、水平方向検査領域設定信号発生回路２６は水平同期
伝＞３ｙｓｈが発生する毎に所定の幅の水平方向検査領
域設定信号ＶＱ２（第９図ｒ）を出力する。

映像信号ｖａは例えば第９図（Ｃ）に示ずような波形゛
Ｃ１この映像信号は微分回路２２により微分される。微
分回路２２の出力信号Ｖ　ａ　′ｆ；Ｌ第９図（ｄ）に
示す通りで、この信号ｙａ−は２値化回路２３によりス
レショールドレベルＶｔと比較される。２値化回路２３
は微分回路２２の出力信ｊ３　Ｖ　ａ−がスレショール
ドレベルｙｔ以上になった１１．１に第９図（ｅ）に示
すように自レベルまたは黒レベル（この例でｔａ白レベ
ル）の２１１α化パルスＶＷＩ）を出力する。

アンド回路２８は検査ツーイールド設定信号Ｖｒと重両
り向検査領域設定信号ＶＱ１と水平方向検査領域設定値
すＶＯ２とが同時に発生している状態で２値化パルスｖ
Ｗｐが発生する毎にアンドが成立して、第９図（ｈ）に
示すようにパルスＶｗｐ−を出力する。パルスｖ　ｗｐ
　′は計数器２９により４１数される。　計数器３０は
測定指令信号Ｍｔを轟１数する。計数！Ｗ３０の記数＃
ｉｎは各測定位置（レンズ８の停止位置）に対応してお
り、このｈ１敗１ｉｎに単位移動距離ｄｚを乗じると下
限位置ししから各測定位置までの移動距＃［Ｌ　（＝ｎ
ＸｄＺ）が得られる。　記憶手段３１には検査フィール
ド設定信＠Ｖｆの立下りで読込み指令が与えられ、記憶
手段３１はこの読込み指令が与えられるとその時の計数
器２９及び３０の計数値を読込んで記憶する。

各測定点について所定回数の測定が行われて計数器３０
のｉ１数値が所定値に達する（この時レンズ８が下限位
置ＵＬに達する。）と、信号処理終了信号発生回路３２
が測定信号処理終了信号ＭＳを出力する。

上記のようにして測定点Ｐ１及びＰ２のそれぞれについ
て測定されて記憶手段３１に記憶されたデータを、横軸
にレンズ８の移動距ＭＺをとり、縦軸に各測定位置に！
３　ＧＪる２値化パルスの計数値ｍをとって示すと、測
定点Ｐ１については例えば第１０図のようになり、測定
点Ｐ２については例えば第１１図のようになる。尚第１
０図及び第１１図の横軸の７は、各測定位置における計
数器３０の各晶１ａ値にレンズの中漬移動距離ｄＺを乗
じることにより求めたしのである。

物体表面の凹凸の映像はレンズのピントが合うに従って
一１ン１〜ラストが強いシャープな像となって空間周波
数の高い成分が多くなり、ピントが合った時に空間周波
数の高い成分が最も多くなる；従って上記のように各測
定点をテレビジコンカメラ９によりＪＩｉ２像し【１ワ
た映像信号を微分回路２２により微分して高い周波数成
分のみを取出し、この微分回路の出力を所定のスレショ
ールドレベルＶｔと比較して白レベルまたは黒レベルの
２値化パルスを１！？ると、測定点の映像信号の２値化
パルスの数Ｃユレンズのピントが測定点に合った■）に
最大になる。すなわち測定点Ｐ１については第１０図の
７１の位置がレンズのピントが合った位置となり、測定
点Ｐ２については第１１図の７２の位置がレンズ８のピ
ント・が合った位置となる。従ってこの例では演綿手段
３３によりＺ２どＺｌとの差（Ｚ２−Ｚｌ　）をとると
、この差が測定点Ｐ１に対する測定点Ｐ２の高さく溝２
０６の深さ）になる。

上記のように、本発明においては、被測定物体に接触す
ることなく、テレビジョンカメラから得られる映像信号
を処理するだけで被測定物体の表面の相対的高さを自動
的に測定ザることができ、オンラインでの製品検査に適
用することができる。

上記の例では、１フィールド内に設定された検査りよい
きの２値化パルスをム［数しているが、テレビジョンカ
メラで飛越走査が行われている場合には１フレームに亘
って検査領域の２値化パルスをＳＩ数することもできる
。

上記の説明では、被測定物体の表面の溝の深さを測定し
たが、本発明の方法により被測定物体の表面の凹凸の高
さや表面の傾斜等を測定することも可能である。

本発明の方法ＧＥＬ、（ｆ意の被測定物体の表面の異な
る測定点［〕１及び２２間の相対的高さを測定する場合
に広く適用することができるが、相対的高さを求める異
なる測定点Ｐ１及びＰ２の材？１Ｇよ同一であることが
好ましい。

［発明の効采１ 以上のよ・）に、本発明ににれば、物体表面の異なる測
定貞間の相対的高さを駆引を用いること無く非接触で測
定することができるため、物体を損傷することなく物体
表面の凹凸や溝の深さ等を測定することができる。また
測定点を顕微鏡レンズで拡大して測定するので、微小な
溝や凹凸をも測定することができる。更に、融層を用い
ないため、破損するＪ３それがなく、信頼性が高いため
、オンラインでの製品検査等にも支障無く用いることが
できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の全体的構成を概略的に示した
構成図、第２図は同実施例で用いる信号処理回路の構成
例を示したブロック図、第３図は被測定物体の被測定部
の拡大所面図、第４図は同実施例で用いる検査フィール
ド設定回路の構成例を示したブロック図、第５図は第４
図の各部の信号波形図、第６図は同実施例で用いる垂直
方向検査領す、、１設定回路の構成例を示したブロック
図、第７図は第６図の各部の信号波形図、第８図及び第
９図は同実施例の各部の動作波形を示す波形図、第１０
図及び第１１図はそれぞれ同実施例における異なる測定
点の測定データを示リーグラフである。 １・・・Ｘ−Ｙテーブル、２・・・被測定物体（缶容器
の蓋）、３・・・回向フレーム、４・・・ネジ棒、５・
・・歯車伝達機構、７・・・パルス電源、８・・・顕微
鏡レンズ、９・・・テレビジジンカメラ、１０・・・ハ
ーフミラ−１１５・・・移ｖＪ４１構、２０・・・測定
指令信号発生回路、２１・・・信り処理装置、２２・・
・微分回路、２３・・・２値化回路、２４・・・同期分
離回路、２５・・・垂ｉ方向検査領域設定回路、２６・
・・水平方向検査領ｉｉｉ！設定回路、２７・・・検査
フィールド設定回路、２８・・・アンド回路、２９・・
・計数器、３０・・・記数器、３１・・・配憶手段、３
２・・・演Ｃ）手段。 （外１名）−゛ 第４図 第６図 第７図 第１０図 第１１図 」°１λ仇Ｘｚ□ ・−Ｔ”　　ｆｈ’ｃ　　ン市　丁Ｆ　−−月　（自発
）昭和６２年　５月１５１］ １）晶１庁長官　　黒　　口１　　明　　雄　　殿１、
’１ｊｆｌの表示　１）願昭６１−７３８２２号２、発
明の名称 物体表面の相対的＾さ測定ＺＪ法及び装置３、補正をり
る名 °１１件との関係　特許出願人 １−１木Ｊ１測工業株式会社 （３７Ｇ）東洋製罐株式会ンＩ ４、代理人 東京Ｗ　ｒｕ　区新槓４−３１−６　　文ＩＩＩ　ヒル
６　Ｆｌ’ｉ５、補正の対象 明ｌｉｔ　；！ｆの「発明の詳細な説明」の（１１１６
、補正の内容

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）物体の表面の異なる測定点間の相対的高さを測定
   する方法において、顕微鏡レンズを備えたテレビジョン
   カメラのレンズを前記物体の各測定点に指向させて各測
   定点に前記レンズのピントが合う位置をピント位置とし
   て該ピント位置を含む一定の距離の区間前記レンズを物
   体に対して相対的に移動させ、前記テレビジョンカメラ
   から得られる映像信号を微分してその微分値を所定のス
   レショールドレベルと比較することにより白レベルまた
   は黒レベルの２値化パルスを得、前記レンズが物体に対
   して単位距離移動する毎に前記測定点を含む所定の検査
   領域の映像信号の２値化パルスを１フィールドまたは１
   フレームに亘つて計数して該パルスの計数値の最大値が
   得られた時の前記レンズの物体に対する位置を前記ピン
   ト位置として該ピント位置の基準位置からの距離を求め
   、異なる測定点についてそれぞれ求めたピント位置の基
   準位置からの距離の差をとることにより異なる測定点間
   の相対的高さを求めることを特徴とする物体表面の相対
   的高さ測定方法。
2. （２）物体の表面の異なる測定点の間の相対的高さを測
   定する装置において、顕微鏡レンズを備えて該レンズが
   前記物体に指向されたテレビジョンカメラと、前記レン
   ズの光軸の位置を前記物体の各測定点に一致させた状態
   で前記レンズを前記物体に対して相対的に前記光軸の方
   向に移動させる移動機構と、各測定点で前記テレビジョ
   ンカメラから得られる映像信号を微分する微分回路と、
   前記微分回路の出力を所定のスレシヨールドレベルと比
   較して該微分回路の出力が該スレショールドレベルを超
   える毎に２値化パルスを発生させる２値化回路と、各測
   定点で前記レンズが前記物体に対して単位距離移動する
   毎に測定位置指示信号を発生する測定位置指示信号発生
   回路と、前記測定指令信号の数を計数する測定指令信号
   計数器と、前記測定指令信号が発生する毎に前記測定点
   を含む所定の検査領域の映像信号の２値化パルスを１フ
   ィールドまたは１フレームに亘って計数するパルス計数
   器と、各測定点毎に前記パルス計数器の計数値を前記測
   定指令信号計数器の計数値とともに記憶する記憶手段と
   、前記記憶手段に記憶された前記パルス計数器の計数値
   が最大になった時の前記測定指令信号計数器の計数値を
   ピント位置を示す計数値として、異なる測定点における
   ピント位置を示す計数値の差と前記単位距離とから該異
   なる測定点間の相対的高さを求める演算手段とを具備し
   たことを特徴とする物体表面の相対的高さ測定装置。