(57)【要約】【課題】深さの測定精度が低下するのを抑制することが可能な測定装置を提供する。【解決手段】検査装置（測定装置）１００は、投光部１１および撮像部１２を含む光学ヘッド１と、光学ヘッド１を移動させる移動機構３と、光学ヘッド１および移動機構３の間に配置される角度プレート４とを備える。光学ヘッド１は、投光部１１から刻印部の底部に向けてレーザ光を投光するとともに、底部での拡散反射光を撮像部１２が受光するように構成されている。角度プレート４は、投光部１１からレーザ光が底部に投光された場合に、底部での正反射光が投光部１１に対する撮像部１２側とは反対側に向かうように、光学ヘッド１を傾斜させるように構成されている。移動機構３は、角度プレート４を介して光学ヘッド１が設けられており、光学ヘッド１を走査方向に移動させるとともに、光学ヘッド１を回動可能に構成されている。【選択図】図２
2020118650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの表面に打刻された凹状の刻印部の深さを測定する測定装置であって、
投光部および受光部を含む光学ヘッドと、
前記光学ヘッドを移動させる移動機構と、
前記光学ヘッドおよび前記移動機構の間に配置される中間部材とを備え、
前記光学ヘッドは、前記投光部から前記刻印部の底部に向けてレーザ光を投光するとともに、前記底部での拡散反射光を前記受光部が受光するように構成され、
前記中間部材は、前記投光部からレーザ光が前記底部に投光された場合に、前記底部での正反射光が前記投光部に対する前記受光部側とは反対側に向かうように、前記光学ヘッドを傾斜させるように構成され、
前記移動機構は、前記中間部材を介して前記光学ヘッドが設けられており、前記光学ヘッドを走査方向に移動させるとともに、前記光学ヘッドを回動可能に構成されていることを特徴とする測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ワークの表面に打刻された文字の深さを検出する検査装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の検査装置は、拡散反射方式の変位センサ（光学ヘッド）と、ワークが載置される載置台と、変位センサを水平方向に移動させる移動装置とを備えている。変位センサは、ワークの表面にレーザ光を投光する投光部と、ワークからの反射光を受光する受光部とを含んでいる。投光部は、レーザ光を鉛直下方に照射するように構成されている。受光部は、投光部から水平方向に所定の間隔を隔てて配置され、ワークの表面での拡散反射光を受光するようになっている。そして、検査装置は、三角測距方式を用いて文字の深さを検出するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−６７５２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、レーザ光が鉛直下方に照射される場合には、ワークの文字内におけるレーザ光の照射位置によっては、正反射光が受光部に入りやすくなるおそれがある。そして、正反射光が受光部に入ると、ハレーションが起こり、文字の深さを正確に測定することが困難になる。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、深さの測定精度が低下するのを抑制することが可能な測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による測定装置は、ワークの表面に打刻された凹状の刻印部の深さを測定するものであり、投光部および受光部を含む光学ヘッドと、光学ヘッドを移動させる移動機構と、光学ヘッドおよび移動機構の間に配置される中間部材とを備える。光学ヘッドは、投光部から刻印部の底部に向けてレーザ光を投光するとともに、底部での拡散反射光を受光部が受光するように構成されている。中間部材は、投光部からレーザ光が底部に投光された場合に、底部での正反射光が投光部に対する受光部側とは反対側に向かうように、光学ヘッドを傾斜させるように構成されている。移動機構は、中間部材を介して光学ヘッドが設けられており、光学ヘッドを走査方向に移動させるとともに、光学ヘッドを回動可能に構成されている。
【０００８】
このように、光学ヘッドを傾斜させる中間部材が設けられることにより、刻印部の底部での正反射光が投光部に対する受光部側とは反対側に向かうようにされるので、正反射光が受光部に入りにくくすることができる。このため、ハレーションが起こりにくくなるので、刻印部の底部の深さの測定精度が低下するのを抑制することができる。また、光学ヘッドを走査方向の一方端部から他方端部に移動させながら測定するとともに、光学ヘッドを反転（回動）させた後に、光学ヘッドを走査方向の他方端部から一方端部に移動させながら測定することにより、光学ヘッドを傾斜させた場合であっても、死角を補完することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の測定装置によれば、深さの測定精度が低下するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態による検査装置を説明するための模式図である。
【図２】図１の検査装置の概略構成を示した側面図である。
【図３】図１の検査装置の光学ヘッドの傾きを説明するための図である。
【図４】図２の検査装置における光学ヘッドが走査方向の他方端部まで移動された状態を示した図である。
【図５】図４の検査装置における光学ヘッドが走査方向の他方端部で反転された状態を示した図である。
【図６】図５の検査装置における反転された光学ヘッドが走査方向の一方端部まで移動された状態を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、ワークの刻印部を検査する検査装置に本発明を適用した場合について説明する。
【００１２】
まず、図１〜図３を参照して、本実施形態による検査装置１００について説明する。
【００１３】
検査装置１００は、図１に示すように、三角測距方式を用いた光切断法によってワーク１５０の表面１５０ａの形状を算出するように構成されている。ワーク１５０は、検査対象物であり、たとえば金属からなる板状の車両構成部品である。ワーク１５０の表面１５０ａには、打刻装置（図示省略）によって打刻された凹状の刻印部ＣＳが形成されている。すなわち、検査装置１００は、ワーク１５０の表面１５０ａを三次元で再現し、刻印部ＣＳが適切に形成されているか否かを検査するように構成されている。具体例として、検査装置１００は、ワーク１５０の刻印部ＣＳの深さを測定し、その深さが所定値未満の場合に不良（刻印欠け）であると判定するように構成されている。
【００１４】
なお、刻印部ＣＳの断面形状は、図３に示すように、たとえば逆台形状に形成されている。このため、刻印部ＣＳは、底部ＣＳｂの幅に比べて開口端の幅が広くなっている。
【００１５】
この検査装置１００は、図２に示すように、光学ヘッド１と、載置台２と、移動機構３と、角度プレート４と、パーソナルコンピュータ（以下、「ＰＣ」という）５（図１参照）とを備えている。なお、角度プレート４は、本発明の「中間部材」の一例である。
【００１６】
光学ヘッド１は、載置台２の上方（Ｚ２方向）に配置され、角度プレート４を介して移動機構３に設けられている。この光学ヘッド１は、ライン状のレーザ光Ｌ１（図１参照）を投光する投光部１１と、ワーク１５０のレーザ光Ｌ１が照射される領域を撮像する撮像部１２とを含み、移動機構３によって走査方向（Ｘ１およびＸ２方向）に移動されるようになっている。投光部１１および撮像部１２は、走査方向に所定の間隔を隔てて配置されている。投光部１１は、レーザ光Ｌ１の線長方向（図１のＹ方向）が走査方向と直交する方向を向くように配置され、レーザ光Ｌ１をワーク１５０の表面１５０ａに向けて照射するように構成されている。撮像部１２は、ワーク１５０の表面１５０ａでの拡散反射光Ｌ２（図３参照）を受光するように構成されている。なお、撮像部１２は、本発明の「受光部」の一例である。
【００１７】
載置台２は、ワーク１５０が載置され、そのワーク１５０を保持するように構成されている。
【００１８】
移動機構３は、光学ヘッド１を走査方向に移動させるとともに、光学ヘッド１を回動させるために設けられている。この移動機構３は、フレーム３１と、スライド部材３２と、回動台３３とを含んでいる。フレーム３１は、載置台２の上方に配置され、走査方向に延びるように形成されている。スライド部材３２は、フレーム３１に設けられ、そのフレーム３１に沿って走査方向に移動可能に構成されている。回動台３３は、スライド部材３２に設けられ、スライド部材３２に対して回動可能に構成されている。この回動台３３の回動軸は、鉛直方向（Ｚ１およびＺ２方向）を向くように配置されている。
【００１９】
角度プレート４は、移動機構３の回動台３３と光学ヘッド１との間に配置され、光学ヘッド１を傾斜させるために設けられている。このため、図３に示すように、投光部１１からワーク１５０に向かうレーザ光Ｌ１の照射方向は、鉛直方向に対して撮像部１２側とは反対側に角度θ１だけ傾斜されている。したがって、刻印部ＣＳの底部ＣＳｂにレーザ光Ｌ１が照射された場合の底部ＣＳｂでの正反射光Ｌ３は、投光部１１に対する撮像部１２側とは反対側に向かうようにされている。
【００２０】
また、刻印部ＣＳの底部ＣＳｂにレーザ光Ｌ１が照射された場合の底部ＣＳｂでの拡散反射光のうち、撮像部１２に向かう拡散反射光Ｌ２はレーザ光Ｌ１に対して角度θ２だけ傾斜されている。このため、拡散反射光Ｌ２は、鉛直方向に対して角度θ３だけ傾斜されている。この角度θ３は、刻印部ＣＳの側面が鉛直方向に対して傾斜する角度θ４よりも大きくなるように設定されている。このため、図３の例では、レーザ光Ｌ１が底部ＣＳｂの範囲Ｒ１に照射される場合に、拡散反射光Ｌ２が刻印部ＣＳの側面によって遮られて死角になり、レーザ光Ｌ１が底部ＣＳｂの範囲Ｒ２に照射される場合に、拡散反射光Ｌ２が刻印部ＣＳの側面に遮られることなく撮像部１２に入る。すなわち、底部ＣＳｂの範囲Ｒ２が測定可能な範囲であり、その範囲Ｒ２が底部ＣＳｂの幅の半分以上になるように設定されている。
【００２１】
なお、たとえば、角度θ１が８度であり、角度θ２が３４度であり、角度θ３が４２度であり、角度θ４が４０度である。
【００２２】
ＰＣ５（図１参照）は、光学ヘッド１および移動機構３が接続され、その光学ヘッド１および移動機構３を制御するように構成されている。ＰＣ５は、光学ヘッド１を走査させながら、レーザ光Ｌ１が照射されるワーク１５０の表面１５０ａを撮像し、その撮像結果に基づいてワーク１５０の表面形状を算出するように構成されている。ここで、光学ヘッド１を走査方向の一方端部から他方端部に向けて走査させる場合には、死角によって測定できない範囲があることから、光学ヘッド１を走査方向の他方端部で反転（１８０度回動）させた後に、光学ヘッド１を他方端部から一方端部に向けて走査させるようになっている。これにより、電子拓本を作成する際に死角を補完することが可能になる。ＰＣ５は、作成した電子拓本を保管するとともに、電子拓本に基づいて刻印部ＣＳを検査するように構成されている。たとえば、ＰＣ５は、刻印部ＣＳの深さを測定し、その深さが所定値未満の場合に不良（刻印欠け）であると判定する。
【００２３】
−検査装置の動作例−
次に、図１〜図６を参照して、本実施形態による検査装置１００の動作例について説明する。
【００２４】
まず、往路では、図２に示すように、光学ヘッド１が走査方向の一方端部（Ｘ２方向側の端部）に配置された状態から、ワーク１５０の表面１５０ａにライン状のレーザ光Ｌ１（図１参照）が投光部１１から照射される。そして、撮像部１２により、ワーク１５０の表面１５０ａにおけるレーザ光Ｌ１が照射される領域が撮像され、移動機構３により、光学ヘッド１が走査方向の他方端部側（Ｘ１方向側）に所定の距離だけ移動される。次に、撮像部１２による撮像と、光学ヘッド１のＸ１方向への所定の距離の移動とが繰り返し行われる。その後、図４に示すように、光学ヘッド１が走査方向の他方端部（Ｘ１方向側の端部）に到達すると、投光部１１からのレーザ光Ｌ１の照射が停止される。この往路では、レーザ光Ｌ１が光学ヘッド１の進行方向側（Ｘ１方向側）に傾斜されていることから、正反射光Ｌ３（図３参照）が光学ヘッド１の進行方向側に向かうため、正反射光Ｌ３が撮像部１２に入射されにくくなっている。
【００２５】
そして、図５に示すように、移動機構３により光学ヘッド１が反転（１８０度回動）される。次に、復路では、光学ヘッド１が走査方向の他方端部に配置された状態から、ワーク１５０の表面１５０ａにライン状のレーザ光Ｌ１が投光部１１から照射される。そして、撮像部１２により、ワーク１５０の表面１５０ａにおけるレーザ光Ｌ１が照射される領域が撮像され、移動機構３により、光学ヘッド１が走査方向の一方端部側（Ｘ２方向側）に所定の距離だけ移動される。次に、撮像部１２による撮像と、光学ヘッド１のＸ２方向への所定の距離の移動とが繰り返し行われる。その後、図６に示すように、光学ヘッド１が走査方向の一方端部に到達すると、投光部１１からのレーザ光Ｌ１の照射が停止される。この復路では、レーザ光Ｌ１が光学ヘッド１の進行方向側（Ｘ２方向側）に傾斜されていることから、正反射光Ｌ３が光学ヘッド１の進行方向側に向かうため、正反射光Ｌ３が撮像部１２に入射されにくくなっている。
【００２６】
そして、ＰＣ５（図１参照）では、往路で得られた撮像画像に基づいて、死角となる第１所定領域以外のワーク１５０の表面形状が算出されるとともに、復路で得られた撮像画像に基づいて、死角となる第２所定領域以外のワーク１５０の表面形状が算出される。ここで、往路と復路とでは、光学ヘッド１の傾斜方向が反転されることから、往路で死角となる第１所定領域と復路で死角となる第２所定領域とが異なっている。このため、往路で得られた撮像画像に基づく表面形状と、復路で得られた撮像画像に基づく表面形状とは、死角を補完し合うことが可能であり、それらに基づいてワーク１５０の表面１５０ａの電子拓本が作成される。そして、ＰＣ５により、電子拓本に基づいて刻印部ＣＳが検査されるとともに、電子拓本が保管される。刻印部ＣＳの検査の一例としては、刻印欠けの判定がある。具体的には、ＰＣ５により、電子拓本に基づいて刻印部ＣＳの深さが測定され、その深さが所定値未満の場合に不良（刻印欠け）であると判定される。
【００２７】
−効果−
本実施形態では、上記のように、光学ヘッド１を傾斜させる角度プレート４が設けられることによって、刻印部ＣＳの底部ＣＳｂでの正反射光Ｌ３が投光部１１に対する撮像部１２側とは反対側に向かうようにされるので、正反射光Ｌ３が撮像部１２に入りにくくすることができる。このため、ハレーションが起こりにくくなるので、刻印部ＣＳの底部ＣＳｂの深さの測定精度が低下するのを抑制することができる。また、往路と復路とで光学ヘッド１の傾斜方向を反転させることによって、光学ヘッド１を傾斜させた場合であっても、死角を補完することができる。
【００２８】
また、本実施形態では、撮像部１２に向かう拡散反射光Ｌ２の傾斜角度θ３を刻印部ＣＳの側面の傾斜角度θ４よりも大きくすることによって、たとえば、拡散反射光Ｌ４（図３参照）が刻印部ＣＳの側面によって遮られ、その反射光が撮像部１２に入ることが抑制されるので、刻印部ＣＳ内での多重反射光が撮像部１２に入射されにくくすることができる。
【００２９】
また、本実施形態では、測定可能な範囲Ｒ２を底部ＣＳｂの幅の半分以上にすることによって、光学ヘッド１を往復させることにより、底部ＣＳｂの幅方向における全長を測定することができる。
【００３０】
−他の実施形態−
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００３１】
たとえば、上記実施形態では、ワーク１５０の刻印部ＣＳを検査する検査装置１００に本発明が適用される例を示したが、これに限らず、ワークの刻印部の深さを測定する測定装置に本発明が適用されていてもよい。この場合には、測定可能な範囲Ｒ２が底部ＣＳｂの幅の半分未満であってもよい。
【００３２】
また、上記実施形態では、ワーク１５０が車両構成部品である例を示したが、これに限らず、ワークが車両構成部品以外のものであってもよい。
【００３３】
また、上記実施形態では、ワーク１５０の表面１５０ａに数字が打刻されている例を示したが、これに限らず、ワークの表面に文字や記号などが打刻されていてもよい。
【００３４】
また、上記実施形態では、レーザ光Ｌ１の線長方向が走査方向と直交する方向を向く例を示したが、これに限らず、ワークとの干渉を回避するために、レーザ光の線長方向が走査方向と直交する方向に対して傾斜されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、ワークの表面に打刻された凹状の刻印部の深さを測定する測定装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１        光学ヘッド
３        移動機構
４        角度プレート（中間部材）
１１      投光部
１２      撮像部（受光部）
１００    検査装置（測定装置）
１５０    ワーク
１５０ａ  表面
ＣＳ      刻印部
ＣＳｂ    底部
Ｌ１      レーザ光
Ｌ２      拡散反射光
Ｌ３      正反射光
【図１】
2020118650.tif 000003
【図２】
2020118650.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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