人間の視覚に基づいた非接触表面粗さ計測システムの開発

基于人类视觉的非接触式表面粗糙度测量系统的研制

• 批准号: 12750392
• 负责人: 小田 功
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Kisarazu National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750392/
• 关键词: 表面粗さ; 非接触計測; 回折; パターン投影; 三次元形状; モアレトポグラフィ法; モアレ縞; コントラスト; 偏光; 位相シフト法

工業分野における塗装面,紙面,金属板などの品質向上のために,人間の視覚に基づいてその表面粗さを非接触で計測することが注目されている.本研究では光強度を測定するのではなく,回折現象を利用した被検面の微細形状の計測と,被検面にあるパターンの影を投影したときのコントラストの測定を組み合わせることで,人問の視覚に基づく新規的な粗さ計測システムを開発する.平成12年度までで,様々な被検面に対して,表面粗さと人間の視覚に基づく表面粗さとの関係を調べた結果,被検面の微細な表面形状が影響を及ぼしていることが分かった.そこで,同年度は,モアレトポグラフィ法による三次元形状計測装置を開発した.この計測法は計測精度が数百μmで,広範囲におよぶ形状を短時間で非接触計測できる点が特徴である.しかしながら,モアレトポグラフィ法では計測精度が低いため,平成13年度は,回折現象を用いて被検面の微細形状を計測し,測定精度を向上させる.まず研究の第一段階として,微小な開口を測定した.凸レンズの前側焦点面に微小な開口を設置し,これを波長633nm,出力10mWのHe-Neレーザで照射する.このとき,後側焦点面には開口の回折パターンが現れるので,これを結像レンズをはずしたCCDカメラで撮影し,画像ボードを介してコンピュータに取り込む.実験の結果,数十μm程度まで測定可能なことが分かった.また,上記の実験とは別に様々な被検面を観察した結果,人間の視覚に基づいた表面性状は,被検面の半透明さに依存しているようであった.そこで,被検面の半透明さを定量的に評価する方法として,被検面にあるパターンの影を投影し,そのコントラストにより評価することを考案した.ガラス製格子パターンにハロゲンランプで光を照射し,様々な被検面に現れる影をCCDカメラで撮影した結果,被検面の半透明さとコントラストに関係があることが分かった.

Industrial division に お け る coating surface, paper, metal plate な ど の quality up の た め に, human の visual 覚 に base づ い て そ の surface coarse さ を non-contact で measuring す る こ と が attention さ れ て い る. This study で は light intensity を determination す る の で は な く, inflexion phenomenon を using し た is の 検 surface micro shape の measuring と, 検 surface に あ る パ タ ー ン の shadow を projection し た と き の コ ン ト ラ ス ト の determination を group み close わ せ る こ と で, people ask の visual 覚 に base づ く new rules な thick さ measuring シ ス テ ム を open 発 す る. Pp.47-53 12 ま で で, others 々 な 検 surface に し seaborne て, surface coarse さ と の regards human 覚 に base づ く surface coarse さ と の masato is を adjustable べ た results, affected by 検 surface の subtle な surface shape が を and ぼ し て い る こ と が points か っ た. そ こ で, with annual は モ ア レ ト ポ グ ラ フ ィ method に よ る three dimensional shape measuring device を open 発 し た. こ の measuring Method は measuring precision が hundreds of microns で, hiroo van 囲 に お よ ぶ shape を で non-contact measuring short time で き る point が, 徴 で あ る. し か し な が ら, モ ア レ ト ポ グ ラ フ ィ method で は が low measuring precision い た め, pp.47-53 は 13 year, phenomenon of inflexion is を い て is の 検 surface micro shape を measuring し, measurement accuracy を upward さ せ る. ま ず research の first paragraph Order と て て, tiny な opening を determination た た. Convex レ ン ズ の focal plane of the side に tiny な openings を set し, こ れ を wavelength of 633 nm, the output of 10 mw の He - Ne レ ー ザ で irradiation す る. こ の と き, the back focal plane に は openings の inflexion パ タ ー ン が now れ る の で, こ れ を "like レ ン ズ を は ず し た CCD カ メ ラ で pinch of shadow し, portrait ボ ー ド を interface し て コ ン ピ ュ ー タ Youdaoplaceholder0 take 込む. Be 験 の as a result, the degree of tens of microns ま で determination may な こ と が points か っ た. ま た, written の be 験 と は don't に others 々 な 検 surface を 観 examine し た as a result, human の apparent 覚 に base づ い た surface properties は, 検 surface の translucent さ に dependent し て い る よ う で あ っ た. そ こ で, 検 surface の translucent さ を に of quantitative evaluation of 価 す る method と し て, be 検 Surface に あ る パ タ ー ン の shadow を projection し, そ の コ ン ト ラ ス ト に よ り review 価 す る こ と を test case し た. ガ ラ ス system grid パ タ ー ン に ハ ロ ゲ ン ラ ン プ し で を light irradiation, others 々 な 検 surface に now れ る shadow を CCD カ メ ラ で pinch of shadow し た results, be 検 surface の translucent さ と コ ン ト ラ ス ト に masato is が あ る こ と が points か っ た.

项目成果

小田 功: "回折を用いた工具欠損の非接触測定"2002光計測シンポジウム論文集. (発表予定). (2002)

Isao Oda：“利用衍射对刀具缺陷进行非接触式测量”2002 年光学测量研讨会论文集（预定演讲）（2002 年）。

小田功: "モアレトポグラフィ法による人体の非接触形状計測システムの開発"日本福祉工学会第三回学術講演会講演論文集. 37-38 (2000)

小田功：“利用莫尔地形法开发人体非接触形状测量系统”日本福祉工程学会第三届学术会议论文集37-38（2000）。