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.

In the industrial field, the equipment surface, the surface, the metal plate and the product are sold upwards, and the surface of the basic metal surface is not in contact with each other. In this study, the light intensity measurement system is used to determine the optical system, and the image is analyzed by using the surface micro-shape measurement system, which is measured by the surface optical intensity measurement system, the optical intensity measurement system In the 12th year of Pingcheng, the surface was affected by the surface, the surface and the surface. In the same year, in the same year, the three-dimensional shape calculation device is in operation. The accuracy of the measurement method is hundreds of μ m, and the shape of the range is very short, and the temperature of the non-contact meter is low. In order to determine the accuracy of the measurement, the precision of the method is very low, which is in the year 13, and the shape of the surface is used to measure the accuracy. The first stage of the study was completed, and the micro-opening was used to determine the temperature. The front focus of the convex beam is equipped with a micro-opening gate, the wave length 633nm is measured, and the output 10mW is used to He-Ne the laser beam. After the movie, the focus is open and folded back to make a movie. The image is like a video shot of a CCD movie, and a portrait is made of a picture. The results show that it is possible to measure the temperature at the level of tens of microns. On the other hand, the results of the results were observed on the surface, the surface properties of the human body were affected, and the translucency of the surface was detected. The face is translucent, the quantitative method is not transparent, the image is projected, and the examination is done. In this case, the light is illuminated, and the result is made up by the CCD image, and the result is separated by the translucency of the face.

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）。