JP2018179508A - 表面形状測定方法および表面形状測定システム - Google Patents

Abstract

【課題】測定対象物が透光性を有する場合に、光学式の距離センサを用いて簡易な手段により、測定対象物の表面形状を精度よく測定する。
【解決手段】遮光性を有する薄膜シート２２を測定対象物Ｔの表面形状測定面Ｔ１に押し当てる押当て工程と、表面形状測定面Ｔ１に押し当てられている薄膜シート２２に対して光学式の距離センサ４を走査する検出工程と、前記検出工程で得られたデータに基づいて制御装置５が表面形状測定面Ｔ１の表面形状を決定する決定工程とを含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、表面形状測定方法および表面形状測定システムに関する。

非接触式で測定対象物の表面形状を測定する装置としては、特許文献１に示されているように、超音波センサを用いて例えばサンルーフパネルの板ガラスの曲面形状を測定する技術が知られている。

特開平７−２４８２１８号公報

超音波センサを用いた従来技術は、非接触式であるため、測定対象物に傷が付かず、また、測定対象物の内部のクラックを発見するのには適している。しかし、当該従来技術は、測定対象物の表面形状の測定については精度が低いという問題がある。非接触式で測定対象物の表面形状を精度よく検出するためには、光学式の距離センサを用いる方が好ましい。
ところが、測定対象物が透光性を有する場合には、光学式の距離センサを用いると、走査光が部分的に測定対象物を透過してしまうため、適切な反射光を検出することができず、良好な測定結果を得ることができないという不具合がある。

そこで、測定対象物の表面にパウダースプレーを塗布し、このパウダーによって走査光透過を遮断することで適切な反射光を検出できるようにして、良好な測定結果を得ることが行われている。しかし、このパウダーを用いる手段は、パウダーを均一に塗布することが困難であるとともに、検査後に測定対象物からパウダーを除去しなければならないという問題がある。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、測定対象物が透光性を有する場合に、光学式の距離センサを用いて簡易な手段により、測定対象物の表面形状を精度よく測定することである。

本発明は、光学式の距離センサを用いて透光性の測定対象物の表面形状を測定する表面形状測定方法であって、遮光性を有する薄膜シートを前記測定対象物の表面形状測定面に押し当てる押当て工程と、前記表面形状測定面に押し当てられている前記薄膜シートに対して前記距離センサを走査する検出工程と、前記検出工程で得られたデータに基づいて前記表面形状測定面の表面形状を決定する決定工程とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、押当て工程で薄膜シートに測定対象物の表面形状が転写されるので、検出工程で遮光性の薄膜シートの上から距離センサで検出することによって、測定対象物の表面形状測定面の形状を測定することができる。また、測定後は、薄膜シートを容易に除去することができる。

この場合に、前記薄膜シートは伸縮性を有することが好ましい。
本発明によれば、薄膜シートが弛むことがなく、薄膜シートに測定対象物の表面形状を的確に転写することができる。

前記の場合に、前記表面形状測定面より大きな枠に前記薄膜シートを取り付ける準備工程を含み、前記押し当て工程では、前記枠と前記測定対象物とを相対移動させて、前記薄膜シートを前記測定対象物の表面形状測定面に押し当てることが好ましい。
本発明によれば、枠に薄膜シートが張られているので、測定対象物に薄膜シートを押しつける作業が容易となる。

前記の場合に、前記薄膜シートは、樹脂製、ゴム製または布製であることが好ましい。
本発明によれば、樹脂製、ゴム製または布製の薄膜シートによって薄膜シートに測定対象物の表面形状測定面の形状を的確に転写することができる。

本発明によれば、測定対象物が透光性を有する場合に、光学式の距離センサを用いて簡易な手段により、測定対象物の表面形状を精度よく測定することができる。

本発明の一実施形態である表面形状測定システムの全体構成を示す斜視図である。 本発明の一実施形態である表面形状測定方法を説明する表面形状測定システムの主要部の正面図である。 本発明の一実施形態である表面形状測定方法を説明する表面形状測定システムの主要部の正面図である。

以下、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態の表面形状測定システムの斜視図である。この表面形状測定システム１は、光学式の距離センサを用いて透光性の測定対象物の表面形状を測定するシステムである。表面形状測定システム１は、薄膜シート枠２と、台座３と、光学式の距離センサ４（以下、単に距離センサ４ということがある）と、制御装置（コンピュータ）５とを備えている。

薄膜シート枠２は、二重に重ねられた例えば矩形状の枠２１（上枠２１ａと下枠２１ｂ）を備えている。枠２１の中央には薄膜シート２２を設け、薄膜シート２２の端縁部は、枠２１の上枠２１ａと下枠２１ｂとの間に挟み込んで枠２１に固定されている。薄膜シート２２は、遮光性、伸縮性を備えており、均一な厚さになっている。このような薄膜シート２２は、樹脂製、ゴム製または布製であることが好ましい。枠２１、薄膜シート２２は、後記の測定対象物Ｔの表面形状測定面Ｔ１（表面形状を測定する面であり、下記の例では測定対象物Ｔの上面）より大きさが大きいものを用いる。
台座３は、測定対象物Ｔを載置するための台である。測定対象物Ｔは、透光性を備えており、透明又は半透明である。測定対象物Ｔは、本実施形態では平面視矩形の板状を呈する。測定対象物Ｔは、他の形状であってもよいし、板厚方向に湾曲した形状でもよい。測定対象物Ｔは、例えば、サンルーフパネルで用いられる透明パネル等としてもよい。

距離センサ４は、長尺状で図示しない搬送装置に支持され、その短手方向に台座３上の測定対象物Ｔの上を端から端まで移動可能である（白抜き矢印で図示）。光学式の距離センサ４は、距離センサ４の長手方向を何れも長手方向とするライン状の発光素子とライン状の受光素子とを備え（何れも図示せず）、測定対象物Ｔに発光素子で光を照射し、その反射光を受光素子で受光し、後記のとおり、測定対象物Ｔに押し当てた薄膜シート２２までの例えば距離センサ４からの距離を検出する。

制御装置５は、距離センサ４と有線または無線で接続され、距離センサ４の動作を制御し、また、距離センサ４で検出した結果に基づいて測定対象物Ｔの表面形状測定面Ｔ１（測定対象物Ｔの上面）の形状を特定する。

次に、表面形状測定システム１を用いて行う表面形状測定方法について説明する。表面形状測定方法は、準備工程と、押当て工程と、検出工程と、決定工程とを含む。

準備工程は、測定対象物Ｔの表面形状測定面Ｔ１よりも大きな枠２１に前記薄膜シート２２を取り付ける工程である。例えば上枠２１ａと下枠２１ｂとをボルト留め等することで薄膜シート２２を上枠２１ａと下枠２１ｂとで挟んで取り付けることができる。また、台座３の上に表面形状測定面Ｔ１を上にして測定対象物Ｔを載置する。

次に押当て工程を行う。押当て工程は、遮光性を有する薄膜シート２２を測定対象物Ｔの表面形状測定面Ｔ１に押し当てる工程である。これは、枠２１と測定対象物Ｔとを相対移動させて、図２の状態から図３の状態に示すように薄膜シート２２を測定対象物Ｔの表面形状測定面Ｔ１（上面）に押し当て、表面形状測定面Ｔ１の形状を薄膜シート２２に転写させる（薄膜シート２２の形状が表面形状測定面Ｔ１の形状にならう）ようにすればよい。

次に検出工程を行う。検出工程は、表面形状測定面Ｔ１に押し当てられている薄膜シート２２に対して距離センサ４を走査する工程である。検出工程では、図示しない搬送装置で距離センサ４を駆動して（図３に白抜き矢印で図示）、測定対象物Ｔの表面形状測定面Ｔ１上の薄膜シート２２を端から端まで露光走査する。すなわち、図３に示すように、距離センサ４のライン状の発光素子を発光させ（出射光ｓ１）、その薄膜シート２２で反射された光（反射光ｓ２）を距離センサ４のライン状の受光素子で受光する。これを、測定対象物Ｔの表面形状測定面Ｔ１上を覆う薄膜シート２２の全面（表面形状測定面Ｔ１上を覆う部分のみでよい）で行う。すなわち、表面形状測定面Ｔ１上の薄膜シート２２全体を１ラインずつ読み取っていく。これで、基準となる位置（距離センサ４等）から各露光走査地点までの距離が測定できる。このとき、薄膜シート２２は測定対象物Ｔの表面形状が転写されていて、薄膜シート２２は遮光性を有するので、基準となる位置から薄膜シート２２までの距離を測定することで、基準となる位置から表面形状測定面Ｔ１までの距離を精度よく測定することになる。例えば、表面形状測定面Ｔ１に微細な凸部がある場合も、基準となる位置から表面形状測定面Ｔ１までの距離の測定に的確に反映される。

次に、決定工程を行う。決定工程は、制御装置５を用い、検出工程で得られたデータ（光学距離データ）に基づいて表面形状測定面Ｔ１の表面形状を決定する工程である。当該表面形状は、検出工程で得られた各露光走査地点の光学距離データを集積することにより決定することができる。

以上説明した表面形状測定方法、表面形状測定システムによれば、押当て工程で薄膜シート２２に測定対象物Ｔの表面形状が転写されるので、検出工程で遮光性の薄膜シート２２の上から距離センサ４で検出することによって、測定対象物Ｔの表面形状測定面Ｔ１の形状を測定することができる。また、測定後は、薄膜シート枠２を測定対象物Ｔから離間させることにより薄膜シート２２を容易に除去することができる。よって、測定対象物Ｔが透光性を有する場合に、光学式の距離センサ４を用いて簡易な手段により、測定対象物Ｔの表面形状を精度よく測定することができる。

また、薄膜シート２２は伸縮性を有するので弛むことがなく、薄膜シート２２に測定対象物Ｔの表面形状を的確に転写することができる。これにより、精度よく測定対象物Ｔの表面形状を測定することができる。
さらに、準備工程で薄膜シート２２を枠２１に張った薄膜シート枠２を用いて薄膜シート２２を測定対象物Ｔに押しつけるので、測定対象物Ｔへの薄膜シート２２の押しつけ作業が容易である。
その上、樹脂製、ゴム製または布製の薄膜シート２２を用いる場合は、これらは伸縮性等が高く、薄膜シート２２に測定対象物の表面形状測定面Ｔ１の形状を的確に転写することができる。

以上本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨に反しない範囲において適宜設計変更が可能である。例えば、表面形状測定面Ｔ１における各位置の距離の検出は、光学式の距離センサ４を用いて、表面形状測定面Ｔ１を露光走査したが、表面形状測定面Ｔ１の各位置の距離を一度に測定するようにしてもよい。この場合は、１回の検査を速やかに終了できるので、検査の生産性を向上させることができる。薄膜シート枠２の形状も表面形状測定面Ｔ１の形状に合わせて様々な形状としてよい。

１ 表面形状測定システム
２ 薄膜シート枠
２１ 枠
２２ 薄膜シート
４ 光学式の距離センサ
５ 制御装置
Ｔ 測定対象物
Ｔ１ 表面形状測定面

Claims (5)

1. 光学式の距離センサを用いて透光性の測定対象物の表面形状を測定する表面形状測定方法であって、
   遮光性を有する薄膜シートを前記測定対象物の表面形状測定面に押し当てる押当て工程と、
   前記表面形状測定面に押し当てられている前記薄膜シートに対して前記距離センサを走査する検出工程と、
   前記検出工程で得られたデータに基づいて前記表面形状測定面の表面形状を決定する決定工程とを含むことを特徴とする表面形状測定方法。
2. 前記薄膜シートは伸縮性を有することを特徴とする請求項１に記載の表面形状測定方法。
3. 前記表面形状測定面より大きな枠に前記薄膜シートを取り付ける準備工程を含み、
   前記押当て工程では、前記枠と前記測定対象物とを相対移動させて、前記薄膜シートを前記測定対象物の表面形状測定面に押し当てることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表面形状測定方法。
4. 前記薄膜シートは、樹脂製、ゴム製または布製であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかの一項に記載の表面形状測定方法。
5. 光学式の距離センサと、
   遮光性を有し、前記距離センサによる測定対象物の表面形状測定面より大きい薄膜シートとを有し、
   前記薄膜シートを前記測定対象物の表面形状測定面に押し当てるとともに、前記距離センサと前記薄膜シートとの距離を測定することを特徴とする表面形状測定システム。

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