JPS6264903A - 形状計測方法およびその装置 - Google Patents

形状計測方法およびその装置

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JPS6264903A
JPS6264903A JP20593785A JP20593785A JPS6264903A JP S6264903 A JPS6264903 A JP S6264903A JP 20593785 A JP20593785 A JP 20593785A JP 20593785 A JP20593785 A JP 20593785A JP S6264903 A JPS6264903 A JP S6264903A
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JP
Japan
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measured
infrared
sensors
sum
matter
Prior art date
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Pending
Application number
JP20593785A
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English (en)
Inventor
Jinichi Matsuda
松田 甚一
Hitoshi Miyake
仁 三宅
Koichi Mukasa
幸一 武笠
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Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
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Publication of JPS6264903A publication Critical patent/JPS6264903A/ja
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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、物体表面から放射される赤外線を検出して物
体表面の温度分布を測定するサーモグラフィ技術を利用
して物体表面の形状を測定する形状計測方法およびその
装置に関する。
〔従来の技術〕
サーモグラフィ装置は、物体表面から放射される赤外線
を検出して物体表面の温度分布を測定し温度分布の2次
元濃淡画像を形成する装置であるが、従来のall+l
l評定おいては測定対象である物体を一定方向から測定
して平面的な温度分布を得ているものであるため、物体
表面の凹凸や形状の影響が測定結果に含まれていた。よ
り詳細に説明すると、サーモグラフィ装置は赤外線カメ
ラおよびディスプレイ装置から構成されているが、実用
化されている赤外線カメラとしては赤外線ビジコンを使
用して物体表面からの赤外線を検出する方式のものと、
点状の赤外線センサを使用し、このセンサを鏡またはプ
リズムからなる走査部で物体表面に対して走査して物体
表面からの赤外線を検出する方式のものとの2つの方式
がある。
第4図は赤外線ビジコンを使用した従来のサーモグラフ
ィ装置のブロック図である。この装置においては、測定
対象の物体から放射される赤外線をレンズlaで集光し
て赤外線ビジコン1の光導電面上に温度分布像として結
像させ、これを電気信号に変換し、ビデオプロセッサ2
を介してディスプレイ装置3に2次元濃淡画像として物
体表面の温度分布を表示するものである。
第5図は点状の赤外線センサを使用した従来のサーモグ
ラフィ装置のブロック図である。この装置においては、
水平および垂直走査駆動部4によってサーモビエアー5
を構成する鏡またはプリズムを回転させて測定対象の物
体から放射される赤外線を順次走査しながら単独の固定
された赤外線センサで受光して電気信号に変換し、この
電気信号を増幅器6を介してディスプレイ装置3に供給
し、鏡またはプリズムの回転走査に同期させてディスプ
レイ装置3に2次元濃淡画像として物体表面の温度分布
を表示するものである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述した従来のサーモグラフィ装置においては、測定対
象である物体表面に対しである一定方向から赤外線を検
出した平面的な温度分布を求めているものであり、物体
表面の凹凸や形状を考慮していないものであったため、
このようなサーモグラフィ技術を利用して物体表面の凹
凸や形状を測定することはできなかった。
本発明の目的は、サーモグラフィ技術を利用して物体表
面の凹凸や形状を測定する形状計測方法およびその装置
を堤供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明による形状計測方法は、複数の赤外線センサを被
測定体に対して第1の位置に配設し、この第1の位置に
おける赤外線センサによって被測定体の赤外線強度を測
定し、前記複数の赤外線センサを第1の位置から所定距
離前れた第2の位置に移動し、この第2の位置における
赤外線センサによって波41す定休の赤外線強度をal
l+定し、第1の位置における各赤外線センサの出力信
号から和および差信号を求め、第2の位置における各赤
外線センサの出力信号から和および差信号を求め、前記
第1および第2の位置における和、差信号および第1の
位置と第2の位置間の所定距離から被1jlll定休の
形状を計測することを特徴とする。
また、本発明の形状計測装置は、被測定体に対して第1
の位置に配設され被測定体の赤外線強度を測定する複数
の赤外線センサと、前記第1の位置から所定距離前れた
第2の位置から前記複数の赤外線センサによって被11
111定休の赤外線強度を測定ずべく前記複数の赤外線
センサを前記第2の位置に移動させる手段と、第1の位
置における各赤外線センサの出力信号の和および差信号
および第2の位置における各赤外線センサの出力信号の
和および差信号を算出し、各和、差信号および第1の位
置と第2の位置間の所定距離から被測定体の形状を算出
する算出手段とを存することを特徴とする。
〔作用〕
本発明の形状計測方法においては、被測定体に対して第
1および第2の位置から複数の赤外線センサで被測定体
の赤外線強度を測定し、各位置において測定した各赤外
線センサの出力信号の和、差信号および第1と第2の位
置間の距離から被測定体の形状を測定している。
また、本発明の形状計側袋でにおいては、第1の位置に
配設された複数の赤外線センサで被測定体の赤外線強度
を測定し、移動手段により複数の赤外線センサを第2の
位置に移動してこの第2の位置で被測定体の赤外線強度
を測定し、各位置において測定した各赤外線センサの出
力信号の和、差信号および第1と第2の位置間の距離か
ら被測定体の形状を測定している。
〔実施例〕
以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明の一実施例に係る形状計測装置のブロッ
ク図である。同図に示す形状計測装置においては、表面
の形状を測定される被測定体である物体9に対して一対
の微小赤外線センサ、ずなわら第1の赤外線センサ7八
および第2の赤外線センサ7Bが所定角度で配設され、
物体9から放射される赤外線強度を2方向から測定し得
るようになっている。物体9から放射される赤外線強度
を測定した第1および第2の赤外線センサ7A。
7Bの出力信号は、出力信号処理部8に供給され、ここ
で後述するように信号処理して物体9の正61!な形状
を求めている。
また、上記第1および第2の赤外線センサ7A。
7Bは赤外線センサ部7を構成しているが、この赤外線
センサ部7は水平垂直走査駆動部4で駆動されるように
なっている。この水平垂直走査駆動部4は、第1および
第2の赤外線センサ7A、7Bによって物体9の全体、
すなわち全表面からの赤外線強度を測定するように物体
9の全表面を水平および垂直方向に走査し得るべく赤外
線センサ部7を駆動するとともに、この時、第1および
第2の赤外線センサ7A、’?Bは物体9の同−場所に
対して第1の位置およびこの第1の位置から所定路Md
 LMれた第2の位置の2つの位置において物体9の同
一場所からの赤外線強度を測定し得るように第1の位置
と第2の位置との間を振動して移動すべく赤外線センサ
部7を駆動している。
赤外線センサ部7の第1および第2の赤外線センサ7A
、7Bはこのように水平垂直走査駆動部4によって物体
9の同一場所に対して第1の位置および第2の位置との
間を振動するように移動されながら、物体9の全表面を
水平および垂直方向に走査して、物体9の全表面から放
射される赤外線強度を測定している。このように移動走
査されながら測定された第1および第2赤外線センサ7
A、7Bの出力信号を出力信号処理部8で処理して物体
9の形状を求め、この形状情報を上記走査動作に同期し
てディスプレイ装置3に供給することにより物体9の形
状を表示することができるのである。
このように本発明においては、2つの赤外線センサ7A
、7Bによって物体9の同一場所に対して2方向から赤
外線強度を測定することによって物体9の形状や凹凸を
測定しようとするものであるが、この場合、出力信号処
理部8においては、赤外線センサ部7を水平垂直走査駆
動部4によって移動走査させて、2つのセンサ7A、T
I3を物体9の同一場所に対して第1の位置と第2の位
置との2つの位置で測定することにより第1の位置にお
ける各センサ7A、7Bの′出力信号および第2の位置
における各センサ7八、7Bの出力信号を求め、各位置
における各出力信号の和および差を算出し、これらの和
、差情報および第1の位置と第2の位置間の距離dLか
ら物体9の形状を測定しているものである。
次にこのように各出力信号の和、差信号および距離dL
から物体9の形状を求める出力信号処理部8の処理原理
を第2図を参照し゛ζ説明する。
第2図において、被測定体である物体9の表面9aは水
平面15に対して角度βだけ傾斜し、その赤外線強度を
Wとする。この物体表面9aから距ML離れた第1およ
び第2の位211.12にそれぞれ第1および第2の赤
外線センサ7A、7Bが配設されている。このセンサ7
A、7Bは上記水平面15に対する垂直線16に対して
それぞれ角度αだけ対称に(用斜し、各センサから垂直
線16まで距離a、すなわち両センサ7A、7B間は距
離2alfれて配設されている。また、この第1および
第2の位Wll、12にあるセンサ7△。
7Bに対して所定路1i[dLだけ離れ、斜線を施した
第3および第4の位!13.14にそれぞれセンサ7八
、7Bが移動し得るようになっており、この距離dLだ
け離れた第3および第4の位置にある時のセンサをそれ
ぞれセンサ7A’、7B’とする。
今、7P、lおよび第2の位Z11.12にあるセンサ
7A、7L3の出ツノ信号d1.およびdILはそれぞ
れ次式で与えられる。
d I m = [Wdx/(L”+a”)] cos
(β−cr)  −−・fild I 、 = [Wd
x/(L”+a”)] cos(β−α)・−・(21
この式t11. f2+から百出力信号d1.、dlL
の和Aおよび差Sを求めると、次式のようになる。
A=dl+++dlL = [2WL/(L”+a”)”” ] cosβdx
   ・・・(31S”dlt  dlt =[−2WLバL”+a”)”” ] sinβdx・
=f41さらに、両式+31. +41から差Sを和へ
で割った値Pを求めると、値Pは次のようになる。
P=S/A = −(a/L) tanβ          −−
・[51この式(5)の値Pを距MLで微分すると、次
式のようになる。
d P= [a/L” ] janβdL      
−・・+61式(51,+61から距離しおよび傾斜角
βを求めると、次式のようになる。
L冨−P  −d L/d P           
 ・ ・ ・(7)β−Lan  1 (LP/a) 
         ・  ・(81上式(3+、tel
、 (81から赤外線強度Wは次式のようになる。
W= (L” +a” )””  ・A/2L −co
s β・・・(9)以上の式で示したように、第1およ
び第2の位置にある一対のセンサ7A、7Bの出力信号
の和、差信号A、Sを求めるとともに、センサ7A、7
Bを所定距離dL移動した第3および第4の位置におい
て測定したセンサ7A、7Bの出力信号の和、差信号A
、Sを求め、これらの各和、差信号からそれぞれ上記値
Pを求め、さらに式f71. +81゜(9)に従って
計算すれば、物体表面までの距A11L。
物体表面の傾斜角度β、物体表面の赤外線強度Wを求め
ることができ、そして、このようにして求めた物体表面
までの距離しおよび物体表面の傾斜角αを前記走査動作
によって物体の全表面に対して求めることにより物体表
面の凹凸や形状を測定することができるのである。
次に、上述したアルゴリズムに従って第2図に示したモ
デルでシミュレーションを行って求めた結果を第3図(
al、 tbl、 (C1に示す、すなわち、第3図+
a+は物体表面の傾斜角βを可変した時の傾斜角βに対
する各センサ7A、7Bの出力信号dL、dlLを示し
、第3図fblは可変傾斜角βに対する前記百出力信号
の和Aおよび差Sを示し、第3図telは物体表面から
の赤外線強度Wを示す、なお、このシミュレーションは
第2図においてa =5.0゜d L = 1.0. 
L−8,5とし、物体9の赤外線強度W−1,0で行う
とともに、第3図(al、 fblのグラフの縦軸は最
大値を1.0に正規化して表している0図かられかるよ
うに、シミュレーションは良好な結果を示している。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、被測定体に対し
て第1および第2の位置から複数の赤外線センサで被測
定体の赤外線強度を測定し、各赤外線センサの出力信号
の和、差信号および第1および第2位置間の距離から被
測定体の形状を測定することを可能にしている。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す形状計測装置のブロッ
ク図、 第2図は第1図の装置の原理を示す説明図、第3図(a
t、 (bl、 fClはそれぞれ第2図で説明した原
理によるシミュレーション結果を示すグラフ、第4図お
よび第5図はそれぞれ従来のサーモグラフィ装置のブロ
ック図である。 図において、 3・・・・・ディスプレイ装置、 4・・・・・水平垂直走査駆動部、 7・・・・・赤外線センサ部、 7A、7B・・・赤外線センサ、 8・・・・・出力信号処理部、 9・・・・・物体である。 特許出願人   アルプス電気株式会社31 図 乃2図 64図 手続補正書く自発) 昭和61年7月11日 特願昭60−205937号 2、発明の名称 形状計測方法およびその装昭 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 〒145東京都大田区雪谷大塚町1番7号名称 
AO9アルプス電気株式会ネ4 4、補正命令の日付 自    発 5、補正の対象 「発明の詳細な説明」の欄 6、補正の内容             7′\′ 
・ ・鎮 別紙のとおり          仁7.くべ・(1)
明細書筒11頁4行目にrd Ig = [Wd x/
(1−”  +8”  ) ] CO5(β−α)」と
あるを[dl、= [Wdx/ (L”  +a’  
)] cos (β+α)Jと補正する。 (2)明細書第11頁10行目にl5−d IL−d 
I、 Jとあるを「s−d [R−d I、  Jと補
正する。 (3)明到書第11頁11行目にr[−2WL/(L2
+a” ン”2 ] S i n8dx Jとあるをr
 [−2Wa、/ (1” +a” )” ] s i
 r+Bdx Jと補正する。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)複数の赤外線センサを被測定体に対して第1の位
    置に配設し、この第1の位置における赤外線センサによ
    って被測定体の赤外線強度を測定し、前記複数の赤外線
    センサを第1の位置から所定距離離れた第2の位置に移
    動し、この第2の位置における赤外線センサによって被
    測定体の赤外線強度を測定し、第1の位置における各赤
    外線センサの出力信号から和および差信号を求め、第2
    の位置における各赤外線センサの出力信号から和および
    差信号を求め、前記第1および第2の位置における和、
    差信号および第1の位置と第2の位置間の所定距離から
    被測定体の形状を計測することを特徴とする形状計測方
    法。
  2. (2)被測定体に対して第1の位置に配設され被測定体
    の赤外線強度を測定する複数の赤外線センサと、前記第
    1の位置から所定距離離れた第2の位置から前記複数の
    赤外線センサによって被測定体の赤外線強度を測定すべ
    く前記複数の赤外線センサを前記第2の位置に移動させ
    る手段と、第1の位置における各赤外線センサの出力信
    号の和および差信号および第2の位置における各赤外線
    センサの出力信号の和および差信号を算出し、各和、差
    信号および第1の位置と第2の位置間の所定距離から被
    測定体の形状を算出する算出手段とを有することを特徴
    とする形状計測装置。
JP20593785A 1985-09-18 1985-09-18 形状計測方法およびその装置 Pending JPS6264903A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63236911A (ja) * 1987-03-25 1988-10-03 Toshiba Mach Co Ltd プラスチツクシ−ト成形機におけるバンクプロフアイルの計測方法
JPH0228773A (ja) * 1988-04-09 1990-01-30 Ntt Technol Transfer Corp 物体形状測定法
US5798925A (en) * 1995-05-16 1998-08-25 L-S Electro-Galvanizing Company Method and apparatus for monitoring a moving strip

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0228773A (ja) * 1988-04-09 1990-01-30 Ntt Technol Transfer Corp 物体形状測定法
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