JPS63210705A - 貫通孔測定用受光装置 - 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】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、貫通孔を形成した被加工物の貫通孔の適否
を判断するに当たり、貫通孔を含む貫通孔付近の被測定
物表面に光源からの光を投光し、反射光を受光部で光情
報として受光し、反射光の有無によって得られる明暗差
により貫通孔像を得、さらには貫通孔像と所望の基準貫
通孔との比較により貫通孔の適否を判断可能な貫通孔測
定装置に使用可能な受光装置に係る。

（ロ）従来の技術 被加工物に貫通孔を穿設し、得られた貫通孔が所望の基
孕貫通孔形状にあるか否かを測定する装置としては、光
源からの光を貫通孔を貫通させ、透過光として得られる
光情報を貫通孔周囲との明暗差として感知することで貫
通孔像を得、この貫通孔像と所望の基準貫通孔形状とを
比較することで貫通孔加工の適否の判断をおこなう、貫
通孔測定装置が知られている。

従来例の測定装置の概略を第６図にしたがって説明する
。（１０１）は、鉄板等板状体からなる被測定物である
被加工物であり、貫通孔（１０２）を穿設加工しである
。

（１０３）は測定用光源、（１０４）は光を感知する受
光部であり、貫通孔（１０２）を挟んで対向させて設置
する。受光部（１０４）は、この従来例ではＣＣＤカメ
ラからなる。受光部（１０４）で得た光情報は画像処理
部（１０５）をへて、ＣＲＴ画面からなる表示部（１０
６）に画像処理して貫通孔像（ａ）を表示する。即ちこ
の従来例では、貫通孔（１０２）を貫通して受光部（１
０４）で感知される透過光感知部分と、それ以外の部分
は明暗差として受光部（１０４）で感知され、感知され
た光情報信号は画像処理部（１０５）に伝送され、画像
処理部（１０５）で画像処理された画像信号は表示部（
１０６）で受けて画像表示するとともに、判断部（１０
７）へ伝送される。他方、基準信号発生部（１０ｇ）に
記憶された基準貫通孔の重心位置、形状、面積等の情報
信号も判断部（１０７）に伝送される。そして、画像処
理部（１０５）で得られた貫通孔（１０２）像の情報は
、基準信号発生部（１０８）に記憶された基準貫通孔情
報と形状、面積、あるいは貫通孔像の重心位置等とを比
較し、貫通孔か基準貫通孔の形状、面積、貫通孔像の重
心位置が誤差範囲内かを判断し、貫通孔像（ａ）ととも
に適否を表示部（１０Ｂ）に表示する。適否の表示にし
たがい被加工物の選別をおこなう。

従来の貫通孔測定装置では、測定用光源（１０３）と受
光部（１０４）とは、被加工物（１（１１）を挾んで対
向させて設置する必要がある。しかしながら、受光部（
１０４）に対向させて被加工物（１０１）の反対側に測
定用光源（１０３）を設置する余裕のない場合は、従来
の測定装置の使用は困難である。例えば被加工物（１０
１）がモノコックからなる自動車ボデーからなり、貫通
孔を自動車ボデー側面に形成し、受光部（１０４）は、
自動車組立ライン側部に設置する場合は、光源の設置は
自動車ボデー内部とする必要が生ずることとなるが、そ
のような光源の設置は一般に困難である。

測定用光源およびＣＣＤカメラを対向させずに設置して
用いる他の貫通孔測定装置としては、貫通孔の透過光を
感知するかわりに、反射光を感知する装置が考えられる
。即ち、この装置では被測定物表面の貫通孔およびその
周囲に投光する測定用光源の貫通孔周囲の反射光を、被
測定物に対して測定用光源と同一側に位置する受光部で
感知する。この反射光利用の測定装置では、被加工物の
一方側に受光部と測定用光源とを設置し、被測定物の反
対側は相対的に暗くすることで、反射光を生ずる貫通孔
周囲と相対的に暗い背景として表わされる貫通孔とを明
暗差として表示することが可能であり、この明暗差を受
光部で感知し、感知された貫通孔像と、所望の基準貫通
孔像とを、形状、像の重心位置、あるいは面積において
比較し、許容範囲内かを判断する。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 しかし反射光利用の測定装置では、被測定物設置環境に
おける貫通孔の背景がよほど暗い環境下でない限り貫通
孔背景と反射面である貫通孔周辺部との明暗差を大きく
する必要がある。明暗差を大きくする１つの方法として
は反射面の明度を上げる方法がある。即ち、明暗差を大
きくし鮮明な画像を得るために、測定用光源の光量を大
きくし、例えば５００Ｗの集光型ハロゲン燈を用い、被
測定面である被加工物表面では３０００１２Ｘとなる程
度に照度を上げる装置である。

しかし、この装置の場合貫通孔周辺部が鋼板面のような
高輝度面からなると、貫通孔周囲部表面の作業ミスや不
慣れな作業者のために生ずる傷やへこみ、溶接スパッタ
や油の付着、メッキ材か、未メッキ材かによる反射光の
違い、あるいは被加工物のセット不良建付不良等に伴う
貫通孔周囲部表面の測定用光源、受光部に対する面傾斜
の発生、測定用光源の照射角度の微妙な変化等により、
貫通孔周辺部の輝度変化が敏感に生じ、受像は不安定と
なる問題点を有した。

貫通孔と貫通孔周囲部との明暗差を強調する他の方法と
しては、貫通孔の背景の明度を低下させる方法がある。

しかし、被加工物の測定作業を暗室内でおこなっている
場合を除き、一般の自然光を採光している工場環境内で
は、測“定箇所の背景のみを充分に暗くすることは予想
外に困難を伴う問題点を有する。

（ニ）問題点を解決するだめの手段 この発明は、被測定物表面に投光する測定用光源と、貫
通孔を形成された被測定物を設置したとき測定用光源に
対し被測定物を挟んだ反対側に位置するとともに被測定
物表面で測定用光源からの光を反射する反射光に比し相
対的に暗い背景と、被加工物表面で反射する反射光を感
知する受光部とからなる貫通孔測定用受光装置において
、受光部には被写界深度が浅くかつ被測定物表面に焦点
を合わせたレンズを付設するとともに、被測定物表面と
背景間には、レンズの焦点が合わないために背景からの
受光量が被測定物表面に比し低下する距離を設けること
を特徴とする貫通孔測定用受光装置を提供することで、
測定用光源の設置場所の問題を解決するととらに従来の
反射形貫通孔測定装置の有する問題点を解決する。

（ホ）作　用 被測定物表面に、測定用光源を投光する。

すると、被測定物表面における貫通孔形成部分以外では
反射光を生じ、貫通孔部分は背景の暗部として表わされ
、受光部では貫通孔と貫通孔周囲は明暗差として感知さ
れる。このとき、受光部には被写界深度が浅くかつ被測
定物表面に焦点を合わせたレンズを付設して°コおり、
かつ被測定物表面と背景とはレンズの焦点が合わないた
め背景からの受光量が被測定物表面に比し低下する距離
を設けているため、受光部で感知される貫通孔と貫通孔
周囲の明暗差は強調され、両者の輪郭は明瞭となる。

（へ）実施例 この発明の実施例を表わす第１図、同使用状態を表わす
第２図に従って説明する。

（１１）は被測定物である。被Ｓ定物（ＩＩ）は、この
実施例では自動車組立ライン（１２）上の未塗装の鋼板
を加工してなる自動車モノコックボデーからなる。

被測定物（１１）には、貫通孔測定の前工程で他部品取
付けのため穿設した貫通孔（１３）を設ける。

（１４）は自動車組立ライン（１２）を内部に設ける工
場施設、（１５）は工場施設に設ける採光窓である。（
１６）は遮光板であり、被測定物（１１）の背景（１７
）へ直接照射する自然光を遮光する。

増量（１７）は、この実施例では自動車ボデーの反対側
側面内側からなる。

（１８）は測定用光源である。測定用光源としてはこの
実施例では、集光度の高いスポット照明を使用し７５Ｗ
、、被測定面で１０００（２にとなるへロゲン燈、タン
グステン燈等を使用する。

測定用光源（１８）としては光量が安定していることが
のぞましい。

（１９）は受光部である。受光部（１９）は被測定物（
１１）に対して測定用光源と同一側に設置し、人力して
きた光情報を電気信号に変換する。

受光部（１９）はこの実施例ではＣＣＤカメラからなる
。受光部（１９）の被測定物（１１）側には、３００ｍ
ｍｆ４程度の望遠レンズ（１９）ａを固定する。

望遠レンズ（１９）ａを付設することで、受光部（１９
）は被写界深度が浅くなり焦点の合っていない部分では
受光量は極端に低下する。

この実施例では被測定物（１１）表面と、背景（１７）
とは被写界深度の０　、７５ｍｍ以上離れていればよい
。

背景（１７）、測定用光源（１８）、受光部（１９）、
望遠レンズ（１９）ａで受光装置（１）を構成する。

（２０）は画像処理部であり、受光部（１９）から入力
する信号を受けて画像処理しＣＲＴ画面からなる表示部
（２１）に貫通孔像（Ａ）を表示する。

（２２）は、表示部（２１）同様に画像処理部（２０）
からの信号を受ける判断部である。判断部（２２）は画
像処理信号と同様に、所望の基準貫通孔の形状、面積、
あるいは貫通孔像（Ａ）の重心位置等を記憶する基準信
号発生部（２３）からの基準信号も受ける。

この実施例の作用について説明すると、まず、被測定物
（１１）の貫通孔（１３）形成箇所およびその周囲に測
定用光ａ　（１ｇ）から投光する。

光量は被測定面でも１，０００νＸ程度と従来の３．０
ＯＯｆｌ！ｘに比し低いため、被加工物が鋼板等高輝度
の物質からなる場合であっても、又反射光は表面の傷、
へこみ、変形、面傾斜が存在しても、それ等に起因する
過敏な変化は少なくなる。

測定用光源（１８）の光量は従来例に比し下げられ、他
方被測定物（１１）の背景側は自然光のうち背景（１７
）に入光する直接光のみを遮光板（１６）によって遮光
したにすぎない。そのため、受光部（１９）位置からは
測定用光源（１８）を反射する貫通孔周囲と、背景がそ
のまま現れるため、暗く表われる貫通孔（１３）部分と
の明暗差は従来例に比し小なくなる。

しかし、受光部（１９）には、被写界深度が浅く、焦点
の合っていない部分では受光量が極端に低下する望遠レ
ンズ（１９）ａを有しており、かつ、背景（１７）と被
測定物（１１）表面間は被測定物（１１）表面に焦点が
合った場合、背景（１７）部分からの受光量が極端に低
下する被写界深度以上の距離を置いてあり、望遠レンズ
のピントは、被測定物（１１）の貫通孔（１３）表面に
合っている。そのため、被測定物（１１）の貫通孔（１
３）周囲と貫通孔（１３）を通した背景（１７）との明
度差は標準レンズを使用した場合に比し強調して受光部
（１９）では感知する。また被写界深度が浅いため、背
景（１７）と被測定物（１１）との間で受光部（１９）
に直射光が入る場合を除き、自然光が若干入ったとして
も、とらえる画像に影響は少ない。

そのため貫通孔（１３）の輪郭はくっきりした形で即ち
、貫通孔（１３）の画像の輪郭が明瞭な形で受光される
。

受光部（１９）のＣＣＤカメラで受領された光情報は電
気信号に変換され、画像処理部（２０）に送られる。画
像処理部（２０）で受けた信号は画像処理して画像信号
として表示部（２１）に伝送され貫通孔像（Ａ）として
表示する。

画像処理部（２０）からの信号は、同時に判断部（２２
）でも受ける。

受領された貫通孔像情報は、被測定物（１１）から受光
部（１９）までの距離のため生ずる反射光の拡散の誤差
を修正した上で基準信号発生部（２３）から伝送される
所望の基準貫通孔情報信号と形状、面積、貫通孔像の重
心位置、この実施例では重心位置を比較し、許容範囲内
カＪ否かを判断し、貫通孔の適否を表示部に適否表示（
Ｂ）として表示する。貫通孔像の重心位置の比較によっ
て、形成された貫通孔の適否を判断する場合は、第３図
に示すように、所望の基準貫通孔像（Ａ）′の重心Ｏ′
と、測定された貫通孔像（Ａ）の重心０との位置のずれ
が、誤差範囲内か否かを判断しておこなう。

適否表示にしたがい、否状態の被加工物は除かれる。

比　　較　　例 ２５ｍｍｒ１．８広角レンズ、５０ｍｍｆ１．４標準レ
ンズ、３００ｍｍｆ４望遠レンズを各々ＣＣＤカメラ先
端に固定し、モニタ（表示部）上首法、倍率、分解能（
δ）、被写界深度（Ｄ）を比較した。

■　倍率、分解能を幾何学的撮像寸法算出方法により求
める。

第４図において Ｘ　；　実寸法 ｘ　　：　　ＣＣＤカメラで感知する撮像寸法Ｌ　：　
被写体距離 Ｆ　：　焦点距離 このとき Ｘ＝ＦＸ／Ｌ の関係が成立する。

機器による補正をおこなった上でモニタ（表示部）上に
表示される物体の大きさくＸ′）とその倍率は、以下の
ように求められる。

Ｘ′−（撮像寸法：Ｘ）Ｘ（補正値）／（有効画寸法）
　（ｍｍ） 倍率＝ｘ’／Ｘ 分解能（δ）は以下のように求められる。

δ＝１／（（倍率）×（モニタ画素数）／（モニタ寸法
））（ｍｆｆ＋／画素） ■　被写界深度の算出 第５図において ｄｌ　コ後方被写界深度 ｄ、：前方被写界深度 ｄ３：焦点深度 Ｌ　：被写体距離 δ　：許容錯乱円 である。

Ｆ　：焦点距離 ｒ　：絞り値 とすると、Ｄ　：被写界深度は以下の式で求められる。

Ｄ＝ｄ、−ｄ。

＝　Ｆ　”Ｌ／（Ｆ　’−（Ｌ　−Ｐ）δｆ）−Ｆ　２
Ｌ／（Ｆ２＋（Ｌ−Ｆ）δｆ）（ｍｍ） 被写体間距離Ｌ　＝　７００ｍｍ 被写体実寸法Ｘ＝６．５φ とすると、 ３００ｍｍｆ４の望遠レンズ（δ＝　０．０３）では、
被写界深度＝Ｄは以下の用に求められる。

Ｄ　＝　３Ｏｆ）’Ｘ　７００／（３（ＩＱ’−（７０
０−３（１０）Ｘ　Ｑ、Ｑ３Ｘ　４）−３［１０”　ｘ
　７００／　（３００”　＋　（７００−３００）　ｘ
　Ｏ，０３４×４） 勺０．７５ｍｍ ■　広角レンズ標準レンズについても同様に計算してま
とめて以下に示す。

ズが望ましい。

（ト）発明の効果 したがって、この発明では、測定用光源と測定用光源の
反射光を受光する受光部とを被加工物に対して同一側に
設置しているにもかかわらず、被測定物表面をとりわけ
明るくする必要がないので、高輝度の被加工物に穿設す
る貫通孔の形状、輪郭を正確に測定できる効果を有する
とともに、背景をとりわけ暗くすることおよび明暗差を
大きくする必要もないので測定時の貫通孔背景部分の遮
光を完全に行なう必要はないという効果も有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の詳細な説明図、第２図は同使用状聾
図、第３図、第４図、第５図は実施例図、第６図は従来
例図である。 （１）・・・・・・受光装置、（１１）・・川・被測定
物、（工３）・・・・・・貫通孔、（１７）・川・・背
景、（１８）・・川・測定用光源、（１９）・・・・・
・受光部、（１９）ａ・・・・・・望遠レンズ。 特許出願人　セントラル自動車株式会社代理人弁理士　
　安　　原　　正　　２同　　　　　　　　　　　安　
　　原　　　正　　　義第３図 第４図 第５図 第６図 ’Ｗ＋ ｑ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測定物表面に投光する測定用光源と、貫通孔を
   形成された被測定物を設置したとき測定用光源に対し被
   測定物を挟んだ反対側に位置するとともに被測定物表面
   で測定用光源からの光を反射する反射光に比し相対的に
   暗い背景と、被加工物表面で反射する反射光を感知する
   受光部とからなる貫通孔測定用受光装置において、受光
   部には被写界深度が浅くかつ被測定物表面に焦点を合わ
   せたレンズを付設するとともに、被測定物表面と背景間
   には、レンズの焦点が合わないために背景からの受光量
   が被測定物表面に比し低下する距離を設けることを特徴
   とする貫通孔測定用受光装置。
2. （２）受光部がＣＣＤカメラである特許請求の範囲第１
   項記載の貫通孔測定用受光装置。
3. （３）レンズが望遠レンズである特許請求の範囲第１項
   又は第２項記載の貫通孔測定用受光装置。