JPS63243711A - 表面性状測定装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、表面性状測定装置に係り、特に、塗装面など
の光沢度と平坦度とを同時に測定するための表面性状測
定装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、例えば特公昭５７−５９４９０号に記載のように
光沢度を測定する装置と、特開昭５６−７６００４号に
記載のように平坦度を測定する装置とが知られている。

これらはそれぞれ別個の装置であり、光沢度と平坦度と
を同時に測定する考え方は見られなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、光沢度と平坦度とを別々に測定してい
たため、測定作業が繁雑になるほか、同一場所の光沢度
と平坦度とを測定するには、検出ヘッドの位置を正確に
再現することが必要となり。

小型軽量化が困麺であった。したがって、狭い部分での
使い勝手にも問題があった。

また、光沢度測定値は、平坦度の影響を受ける。

すなわち、平坦度が悪いとき、光沢度の測定値の誤差が
大きくなる。従来は、この点に対する配慮がなかった。

本発明の目的は、平坦度が悪いときにもその光沢度に対
する影響を排除して、光沢度と平坦度とを同時に測定可
能な小型軽量の表面性状測定装置を提供することである
。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために、明暗が少なくと
も一対あるパターンをレンズ系により測定対象面を介し
て投影結像させ、ピンホールを備え投影像の光強度を光
電変換する光電変換素子を結像面に配置し、前記パター
ンをその明暗が光軸を横切るように移動させ、明暗移動
に伴う測定対象面による投影像の変化から測定対象面の
光沢度を測定する光沢度測定系と、明暗が多数繰返され
る格子パターンをレンズ系により測定対象面を介して投
影結像させ、格子像の光強度を光電変換するイメージセ
ンサを格子像面に配置し、イメージセンサからの格子像
のピッチと基準ピッチとから測定対象面の平坦度を測定
する平坦度測定系と、平坦度の良否に応じて光沢度測定
値に補正倍率を乗じ、皐坦度測定値と補正された光沢度
測定値とを出力する信号処理系とからなる表面性状測定
装置を提供するものである。

〔作用〕

本発明においては、平坦度の良否に応じて、光沢度の測
定値に補正倍率を掛け、平坦度の影響を取り除くので、
同一個所の光沢度と平坦度の正確な測定値が、−回の測
定操作で得られる。

〔実施例〕

次に１図面を参照して１本発明による表面性状測定装置
の一実施例を説明する。

第１図は、本発明による表面性状測定装置の検出ヘッド
内の光学系を示す斜視図である。図において、ｌａ、ｌ
ｂはタングステンやハロゲン等のランプ、２ａ、２ｂは
その光線の光強度分布を均一にするスリガラス等の拡散
板、３ａ、３ｂは拡散され均一となった光を集中させる
単レンズまたは複合レンズの集光レンズであり、これら
はそれぞれ、２つの光源ａ、ｂを形成している。

光源ａ側には、光を全透過する部分と全く透過しない部
分とを組合わせたナイフェツジパターン４ａと、このパ
ターンを平行移動させるときのガイドとなる摺動テーブ
ル４ｂと、パターン平行移動の駆動源となるパルスモー
タ４Ｃと、パルスモータ４ｃの回転駆動力を摺動テーブ
ル４ｂの平行移動力に変えるボールねじ４ｄとからなり
、ナイフェツジパターン４ａを平行往復移動させるパタ
ーン移動ユニット４を設置しである。一方、光源す側に
は、光を全透過する部分と全く透過しない部分が約０．
２ｍｍ毎に反復する格子パターン５を設置しである。

６ａ、６ｂは、ナイフェツジパターン４ａ、格子パター
ン５をそれぞれ通過した光線を、測定対象面１１を介し
て結像させる投影レンズである。

７は、投影レンズ６ａから光電変換素子８に入射する光
の範囲を制限する絞りとしてのピンホールで、孔の直径
は０．２ｍｍ程度にしである。９は。

投影レンズ６ｂによる像の光量分布を電気信号に変換す
るイメージセンサである。

ランプｌａ、拡散板２ａ、集光レンズ３ａ、パターン移
動ユニット４．投影レンズ６ａ、ピンホール７、光電変
換素子８は、光沢度測定手段の光学系であり、ランプｌ
ｂ、拡散板２ｂ、集光レンズ３ｂ、格子パターン５．投
影レンズ６ｂ、イメージセンサ９は、平坦度測定手段の
光学系である。

これらの各部品１〜９は、図示しないマウントによりケ
ース・１０内に固定される。また、図示していないが、
ケース１０には、ディスプレイ、スタートスイッチ、パ
ルスモータ駆動回路、測定対象面１１とケース１０とを
一定間隔に保つための突起等が取り付けられている。

第２図は、光電変換素子８またはイメージセンサ９から
得られた信号を処理するための回路を示すブロック図で
ある０図において、１２は光電変換素子８の信号を増幅
する光電変換回路、１３はイメージセンサ９を走査し信
号を得るためのイメージセンサ駆動回路、１４は光電変
換回路１２またはイメージセンサ駆動回路１３の出力を
選択するスイッチ回路、１５は選択されたアナログ信号
をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路、１６゜はデ
ジタル信号を処理するマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、
１７は図示しないスタートスイッチやディスプレイとの
間で信号をやりとりし、読み込み２表示等を行うための
パラレル入出力ＩＣ（ＰＩＯ）、１８はＣＰＵ１６のた
めのプログラムを収納しであるメモリＩＣ（ＲＯＭ）　
、１９はその内容を書込み、読み出すとともに、得られ
たデータを蓄積するメモリＩＣ（ＲＡＭ）である。

さて、光沢度の測定値は、第３図に示すように、平坦度
の良否により影響を受け、平坦度が悪い場合、真値より
も低い値しか得られない。そこで本発明では、第４図に
示したように、光沢度を求めるための演算式において、
平坦度が悪い部分では高くなるような補正倍率を、予め
ＲＯＭ１８に入れておき、測定に当たって、ＲＡＭ１９
に読み出し、測定した光沢度にその補正倍率を乗じ、真
の結果を得るようにしである。

以上のように構成した表面性状測定装置において、図示
しない測定スタートスイッチを押すと、測定対象面１１
の平坦度の程度により、格子像のピッチが乱れた格子パ
ターン５の像が、イメージセンサ９で捕らえられ、イメ
ージセンサ駆動回路１３およびスイッチ回路１４を介し
て、Ａ／Ｄ変換回路１５に加えられる。ＣＰＵ１６は、
Ａ／Ｄ変換回路１５からのデジタル信号をもとに、格子
像のピッチの乱れの度合から測定対象面１１の平坦度を
求める。

その際に、平坦度には種々の定義を採用できる。

例えば、上記特開昭５６−７６００４号公報に示される
ように、ゆがみがないときの基準ピッチをｐａ−Ｗｓ定
されたピッチをＰとし、両者の差の絶対値Ｉ　Ｐ、−Ｐ
　ｌを基準ピッチＰ。で割ったゆがみ率δ＝Ｉ　Ｐ、　
　ｐ　Ｉ　／　Ｐ、を平坦度と定義する。

一方、測定対象面によるナイフェツジパターン４ａの像
の明暗境界の鮮明度の変化を光電変換素子８で検出し、
光電変換回路１２およびスイッチ回路１４を介して、Ａ
／Ｄ変換回路１５に加える。

ＣＰＵ１６は、Ａ／Ｄ変換回路１５からのデジタル信号
をもとに、鮮明度の変化から、測定対象面１１の光沢度
を求める。

この際にも、光沢度には種々の定義を採用できる。例え
ば、上記特公昭５７−５９４９０号公報に示されるよう
に、ナイフェツジパターン像の明部の平均振幅をＸ、暗
部の平均振幅をＹとし、コントラストＣ＝　（Ｘ−Ｙ）
／　（Ｘ＋Ｙ）を光沢度と定義する。

既に述べたように、測定対象面の平坦度がかなり悪い場
合、光沢度の測定値が、真値よりも小さくなり、誤差が
増大する。これに対処するため、本実施例では、真値よ
りも小さくなる度合いに応じて、補正するようにしであ
る。具体的には、図示しないスタートスイッチが押され
ると、スイッチ回路１４がＣＰＵ１６からの指令によっ
て切換わり、ＣＰＵ１６は、平坦度と光沢度とを順次測
定し、平坦度はそのまま、光沢度は平坦度に対応した補
正倍率を測定光沢度に乗じて、図示しないディスプレイ
に測定結果として表示する。

したがって、塗装面等の測定対象面の平坦度の影響を全
く受けない光沢度を平坦度と同時に測定表示する表面性
状測定装置が得られる。

□　なお、第１図においては、理解しやすいように、光
沢度の測定光学系と平坦度の測定光学系とを離して書い
であるが、実際は、光線が測定対象面上でごく接近した
面を照射するように、または光線が同一測定点上でクロ
スするように、両光学系を密接させたり、一定の角度を
もって配置しである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、平坦度の良否に応じて、光沢度の測定
値に補正倍率を掛けるので、平坦度が悪いときもその光
沢度に対する影響を排除して、光沢度と平坦度を同時に
測定可能な小型軽量の表面性状測定装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による表面性状測定装置の一実施例の測
定光学系の構成の一例を示す斜視図、第２図は同測定装
置の信号処理回路の一例を示すブロック図、第３図は平
坦度の良否に対する光沢度、測定値の誤差の程度を定性
的に示す図、第４図は第３図特性から光沢度の真値を求
めるための補正倍率を示す図である。 １・・・ランプ、　　　　　　２・・・拡散板、３・・
・集光レンズ、　４・・・パターン移動ユニット、４ａ
・・・ナイフェツジパターン、 ４ｂ・・・摺動テーブル、　４ｃ・・・パルスモータ、
４ｄ・・・ボールねじ、　　　５・・・格子パターン。 ６・・・投影レンズ、　　・　７・・・ピンホール、８
・・・光電変換素子、　　　９・・・イメージセンサ。 １０・・・ケース、　　　　　１１・・・測定対象面。 １２・・・光電変換回路、 １３・・・イメージセンサ駆動回路、 １４・・・スイッチ回路、　　１５・・・Ａ／Ｄ変換回
路、１６・・・ＣＰＵ、　　　　　　１７・・・ＰＩ○
、１８・・・ＲＯＭ、　　　　　　１９・・・ＲＡＭ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 明暗が少なくとも一対あるパターンをレンズ系により測
   定対象面を介して投影結像させ、ピンホールを備え投影
   像の光強度を光電変換する光電変換素子を前記結像面に
   配置し、前記パターンをその明暗が光軸を横切るように
   移動させて、明暗移動に伴う測定対象面による投影像の
   変化から測定対象面の光沢度を測定する光沢度測定系と
   、明暗が多数繰返される格子パターンをレンズ系により
   測定対象面を介して投影結像させ、格子像の光強度を光
   電変換するイメージセンサを前記格子像面に配置し、前
   記イメージセンサからの格子像のピッチと基準ピッチと
   から測定対象面の平坦度を測定する平坦度測定系と、 前記平坦度の良否に応じて前記光沢度測定値に補正倍率
   を乗じ、平坦度測定値と補正された光沢度測定値とを出
   力する信号処理系と からなる表面性状測定装置。