(57)【要約】【課題】  測定対象が光反射性材料（たとえば金属材料）の表面を有するときに、その稜線（エッジ）の位置を正確に測定する。【解決手段】  測定対象の稜線を境界とする一方の側の表面に光吸収性材料の被膜を形成する光吸収性被膜形成過程と、前記光吸収性材料の被膜が形成された測定対象の稜線の位置である稜線位置を光学的に測定する稜線位置測定過程と、２つの稜線位置から２つの稜線の間隔を演算する開口間隔演算過程と、を有するようにした稜線測定方法、およびその稜線測定方法が適用される測定対象としてのダイヘッド。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の稜線を境界とする一方の側の表面に光吸収性材料の被膜を形成する光吸収性被膜形成過程と、前記光吸収性材料の被膜が形成された測定対象の稜線の位置である稜線位置を光学的に測定する稜線位置測定過程と、を有することを特徴とする稜線測定方法。
【請求項２】
請求項１記載の稜線測定方法において、前記稜線を境界とする他方の側が稜線の近傍において曲面であり遠方において平面となっているときには、前記曲面の表面にも前記被膜を延長して形成することを特徴とする稜線測定方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の稜線測定方法において、前記測定対象の他方の側の表面は光反射性材料である金属材料の表面であることを特徴とする稜線測定方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の稜線測定方法において、前記測定は前記測定対象を反射照明により撮像した撮像画像に基づいて行なわれる測定であることを特徴とする稜線測定方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の稜線測定方法において、前記測定対象はダイヘッドの吐出スリットであって、また前記稜線位置はその吐出スリットを構成する２つの稜線の位置であって、それら２つの稜線位置から前記吐出スリットの開口間隔を演算する開口間隔演算過程を有することを特徴とする稜線測定方法。
【請求項６】
吐出スリットの稜線を境界として吐出材料の通路とならない側の表面に光吸収性材料の被膜が形成されていることを特徴とするダイヘッド。
【請求項７】
請求項６記載のダイヘッドにおいて、前記吐出スリットの稜線の前記吐出材料の通路の側が稜線の近傍において曲面であり遠方において平面となっているときには、前記曲面の表面にも前記被膜が延長して形成されていることを特徴とするダイヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学的に位置、寸法を測定する技術分野に属する。特に、測定対象が光反射性材料（たとえば金属材料）の表面を有するときに、その稜線（エッジ）の位置を正確に測定するための稜線測定方法、およびその稜線測定方法が適用される測定対象としてのダイヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳＵＳ（ステンレス鋼の種類を示す記号でSteel special Use Stainlessの略）等の金型で製作された機器の表面、その機器の合わせ面における隙間、等を測定する装置として、カメラで撮像してディスプレイに表示する形式のマイクロスコープが使用される（特許文献１、特許文献２）。このとき、ハロゲンランプや白色ＬＥＤを光源として撮像領域を照明し、その撮像領域からの反射光をカメラによって撮像する撮像方式が採られている。この撮像方式においては、撮像対象物からの光の反射により隙間のエッジ（稜線）位置は不明瞭であり判別が困難である。ディスプレイの表示を目視したときにおいても、また撮像画像をデータ処理してエッジを自動検出するときにおいても同様に判別が困難である。目視によるときには人間の感覚によりエッジを判別しているため、大きな個人差を生じて真の測定値を得ることができないという問題がある。また、エッジを自動検出するときにも、真のエッジが検出されていないことが多く、やはり、真の測定値を得ることができないという問題がある。
【特許文献１】特開平５−３０３０４２
【特許文献２】特開２０００−２３０８０８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は上記の問題を解決するために為されたものである。その目的は、測定対象が光反射性材料（たとえば金属材料）の表面を有するときに、その稜線（エッジ）の位置を正確に測定するための稜線測定方法、およびその稜線測定方法が適用される測定対象としてのダイヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の請求項１に係る稜線測定方法は、測定対象の稜線を境界とする一方の側の表面に光吸収性材料の被膜を形成する光吸収性被膜形成過程と、前記光吸収性材料の被膜が形成された測定対象の稜線の位置である稜線位置を光学的に測定する稜線位置測定過程と、を有するようにしたものである。
また本発明の請求項２に係る稜線測定方法は、請求項１に係る稜線測定方法において、前記稜線を境界とする他方の側が稜線の近傍において曲面であり遠方において平面となっているときには、前記曲面の表面にも前記被膜を延長して形成するようにしたものである。
また本発明の請求項３に係る稜線測定方法は、請求項１または２に係る稜線測定方法において、前記測定対象の他方の側の表面は光反射性材料である金属材料の表面であるようにしたものである。
また本発明の請求項４に係る稜線測定方法は、請求項１〜３のいずれかに係る稜線測定方法において、前記測定は前記測定対象を反射照明により撮像した撮像画像に基づいて行なわれる測定であるようにしたものである。
また本発明の請求項５に係る稜線測定方法は、請求項１〜４のいずれかに係る稜線測定方法において、前記測定対象はダイヘッドの吐出スリットであって、また前記稜線位置はその吐出スリットを構成する２つの稜線の位置であって、それら２つの稜線位置から前記吐出スリットの開口間隔を演算する開口間隔演算過程を有するようにしたものである。
また本発明の請求項６に係るダイヘッドは、吐出スリットの稜線を境界として吐出材料の通路とならない側の表面に光吸収性材料の被膜が形成されているようにしたものである。
また本発明の請求項７に係る稜線測定方法は、請求項６に係るダイヘッドにおいて、前記吐出スリットの稜線を境界とする前記吐出材料の通路の側が稜線の近傍において曲面であり遠方において平面となっているときには、前記曲面の表面にも前記被膜が延長して形成されているようにしたものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の請求項１に係る稜線測定方法によれば、光吸収性被膜形成過程において測定対象の稜線を境界とする一方の側の表面に光吸収性材料の被膜が形成され、稜線位置測定過程において光吸収性材料の被膜が形成された測定対象の稜線の位置である稜線位置が光学的に測定される。すなわち、測定対象が光反射性材料の表面を有するときには、稜線を境界とする一方の側と他方の側との光反射量の差が大きく異なり稜線の判別が容易となる。したがって、稜線の位置を正確に測定することができる稜線測定方法が提供される。
また本発明の請求項２に係る稜線測定方法によれば、請求項１に係る稜線測定方法において、稜線を境界とする他方の側が稜線の近傍において曲面であり遠方において平面となっているときには、曲面の表面にも被膜が延長して形成される。したがって、稜線がダレていても（曲面であっても）、稜線の位置を正確に測定することができる。
また本発明の請求項３に係る稜線測定方法によれば、請求項１または２に係る稜線測定方法において、測定対象の他方の側の表面は光反射性材料である金属材料の表面である。すなわち、稜線を境界とする一方の側と他方の側との光反射量の差が著しく大きく異なり稜線の判別が極めて容易となる。したがって、稜線の位置を極めて正確に測定することができる
また本発明の請求項４に係る稜線測定方法によれば、請求項１〜３のいずれかに係る稜線測定方法において、測定は測定対象を反射照明により撮像した撮像画像に基づいて行なわれる測定である。すなわち、反射照明により撮像することにより稜線を境界とする一方の側と他方の側とが高いコントラストを有する撮像画像が得られる。したがって、撮像画像によって稜線の位置を正確に測定することができる。
また本発明の請求項５に係る稜線測定方法によれば、請求項１〜４のいずれかに係る稜線測定方法において、測定対象はダイヘッドの吐出スリットであって、また稜線位置はその吐出スリットを構成する２つの稜線の位置であって、開口間隔演算過程においてそれら２つの稜線位置から吐出スリットの開口間隔が演算される。したがって、ダイヘッドの吐出スリットにおける開口間隔を正確に測定することができる。
また本発明の請求項６に係るダイヘッドは、吐出スリットの稜線を境界として吐出材料の通路とならない側の表面に光吸収性材料の被膜が形成されている。吐出スリットの稜線の判別が容易となり稜線の位置を正確に測定することができる。したがって、吐出スリットにおける開口間隔を正確に測定することができるダイヘッドが提供される。
また本発明の請求項７に係る稜線測定方法は、請求項６に係るダイヘッドにおいて、吐出スリットの稜線を境界とする吐出材料の通路の側が稜線の近傍において曲面であり遠方において平面となっているときには、曲面の表面にも被膜が延長して形成されている。したがって、吐出スリットの稜線がダレていても（曲面であっても）、稜線の位置を正確に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
次に、本発明の実施の形態について図を参照しながら説明する。
本発明の稜線測定方法を適用したダイヘッドの先端部分における構成の一例を図１に示す。図１において、１０はダイヘッド、１は吐出スリット、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは稜線、３ａ，３ｂは光吸収性被膜である。
ダイヘッド１０は、ここでは、溶融状態のプラスチック材料等を連続的に一定形状（フィルム、シート）に成形するために押出成形機の吐出口に取付ける金属製の型、すなわち押出成形機のヘッドを構成するダイ（die）のことである。
【０００７】
吐出スリット１は押出成形機のスリット形状の吐出口のことである。吐出スリット１は、図１に示すように、すくなくとも２つの金属ブロックによって構成される。その２つ金属ブロックは吐出スリット１を構成する面を各々が有する。２つ金属ブロックは、ダイヘッド１０において、それらの面が向かい合うように配置されている。溶融状態のプラスチック材料は管形状の通路を通じてダイヘッド１０に送り込まれる。そして、この２つの面が向かい合う吐出スリット１を通過するときに吐出スリット１の形状に押し広げられ、幅広で薄いフィルム、シートに成形される。
【０００８】
図１に示す、開口間隔は吐出スリット１の開口間隔である。向かい合う２つの面が平行して向かい合う面であるときにはその面の間隔である（図１参照）。２つの面が傾斜して向かい合っているときには、勿論、吐出スリット１の稜線２ａ，２ｂの間隔である。フィルム、シートの厚さを決定する要因は開口間隔だけではないが、開口間隔はフィルム、シートの厚さを直接的に決定する要因である。したがって、押出成形機における成形条件を適正に設定するために、開口間隔を正確に測定して調整することが重要である。開口間隔の調節は上述の２つ金属ブロックの配置を調節することにより行なう。実際の開口間隔は、たとえば、数十μｍ〜数ｍｍである。また、吐出スリット１の全長は数ｃｍ〜数ｍ、程度である。
【０００９】
稜線２ａ，２ｂは、吐出スリット１の稜線である。吐出スリット１は、図１に示すように、溶融状態のプラスチック材料が通過する前述した２つの面と、光吸収性被膜３ａ，３ｂが形成された２つの面によって構成される。それらの面における共通の辺、すなわちエッジ（edge）が稜線２ａ，２ｂである。三角形の一辺を底辺としたときの他の二辺の交点、すなわち最も高い点という意味で頂点を定義すると、稜線は２つの頂点を結ぶ線要素であり、その線要素の複数を連続的に結び稜線を延長することができる。勿論、このときの三角形の底辺ではない他の二辺は吐出スリット１を構成する２つの面（プラスチック材料が通過する面と光吸収性被膜の面）または、その面から頂点に向かって延長される面（曲面）に含まれている辺（微小辺）である。
【００１０】
光吸収性被膜３ａ，３ｂは、前述したように、吐出スリット１を構成する溶融状態のプラスチック材料が通過しない面である。この面は、ダイヘッド１０の表面でもある。したがって、吐出スリット１を、表側から撮像するときには光吸収性被膜３ａ，３ｂの面を撮像することになる。このダイヘッド１０の表面は、本発明においては光吸収性材料の被膜、すなわち光吸収性被膜３ａ，３ｂであるが、従来のダイヘッド２１０においては、図６に示すように、その表面は金属材料の表面そのもの、すなわち金属表面２０３ａ，２０３ｂとなっている。本発明は光吸収性被膜３ａ，３ｂを設けたところにおいて従来のダイヘッド２１０と相違する。
【００１１】
以上、本発明の稜線測定方法を適用したダイヘッドにおける構成について説明した。次に、本発明の稜線測定方法を実施するときに使用するマイクロスコープについて説明する。マイクロスコープにおける構成の一例を図２に示す。図２において、１０はダイヘッド、１１０は撮像部、１１１は光源、１２０は処理部、１３０は表示部である。
撮像部１１０はエリアセンサカメラ等の撮像手段を備え、撮像対象の一例であるダイヘッド１０の吐出スリット１を撮像する。エリアセンサカメラは、エリアセンサ素子、出力アンプ、時系列で信号出力するための駆動回路、結像レンズ、等により構成され、２次元の撮像領域を有する。エリアセンサ素子は複数の受光部を配列したＣＣＤ（charge couplled device）、ＭＯＳ（metal oxide semiconductor）等のＬＳＩ（large scale integrated circuit）である。
【００１２】
光源１１１は撮像部１１０の撮像領域を照明する照明手段の光源である。マイクロスコープにおける光源１１１としては、ハロゲン光、白色ＬＥＤ、等を使用することができる。照明手段はエリアセンサカメラ等の２次元の撮像領域に適合するように、２次元の照明領域が得られるように照明を行なう。照明手段による照明領域は、一般的に、撮像部１１０の撮像領域を包含するように設定される場合が多い。そのため、光ガイド、グラスファイバー、等を使用して所定の照明領域に光を導くことも行なわれる。また、照射方向と測定対象の表面とが成す角度によって、測定対象から得られる情報に差異が生じる。測定対象の表面の図柄を撮像するときには、測定対象の表面に対して垂直方向または斜め複数方向から照射が行なわれる。一方、測定対象の表面の凹凸を撮像するときには影ができ易いように、斜め一方向から照射が行なわれる。本発明は、照明方法に係わらず効果的に適用することができる。
【００１３】
処理部１２０は撮像部１１０が出力する撮像信号を撮像画像として記憶する画像記憶手段、すなわち画像メモリと、画像メモリに記憶されている画像のデータ処理を行なう画像データ処理手段とを有する。処理部３はその画像メモリに記憶されている撮像画像をそのまま表示部１３０に出力することができる。また、撮像画像に対してデータ処理を行なった画像を出力することができる。データ処理としては、シェーディング補正、階調変換、２値化、エッジ抽出、等である。また、表示部１３０に表示された画像において指示入力することにより、指定した２点間の距離測定、指定した線分上の画素値であるプロファイル表示、等のデータ処理が行なわれる。処理部３としては、汎用の画像処理装置、撮像部１１０が出力する信号を入力するインタフェースを備えたパーソナルコンピュータ、等のデータ処理装置を使用することができる。
【００１４】
表示部１３０はデータ処理装置におけるディスプレイである。表示部１３０はマイクロスコープに関する設定、操作、動作状態、測定データ、等のユーザインタフェースに係わる表示を行う。そのユーザインタフェースに関連し、キーボード、マウス、等の入力部（図示せず）を処理部１２０に設けることができる。
【００１５】
以上、本発明の稜線測定方法を実施するときに使用するマイクロスコープについて説明した。次に、本発明の稜線測定方法における、測定対象の稜線を境界とする一方の側の表面に光吸収性材料の被膜を形成する光吸収性被膜形成過程と、光吸収性材料の被膜が形成された測定対象の稜線の位置である稜線位置を光学的に測定する稜線位置測定過程について、前述したダイヘッドとマイクロスコープを一例として説明する。
光吸収性被膜形成過程として、ダイヘッド２１０の金属材料の表面に光吸収性被膜３ａ，３ｂを形成する過程について説明する。その簡易な方法としては、測定対象の金属材料の表面に黒色の油性ペンを使用して黒色インキを塗布することにより着色することにより光吸収性被膜３ａ，３ｂを形成する。通常、油性ペンは染料系の着色材料が使われおり濃度が低く、被膜の強度も低い。濃度と強度のより高い光吸収性被膜３ａ，３ｂを形成するためには顔料系の着色材料（たとえば、カーボンブラック）と、バインダーとして硬化型の樹脂を使用した塗料を使用する。さらに強度を高めるためには、測定対象の金属材料の表面に黒クロムメッキ、白金黒メッキ、等の黒色メッキを行なって光吸収性被膜３ａ，３ｂを形成する。また、無電解ニッケル黒化処理（Ｎｉのリン酸塩皮膜が生成される）、溶融塩浴熱処理（タフトライド処理（Tufftride Treatment（登録商標）））、等のその他の黒化処理を適用することができる。勿論、この黒化処理において、必要に応じて、金属材料の表面性を改変させる前処理（接着性を高める処理、所定材料の被膜を形成する処理、等）を行なうことができる。
【００１６】
ダイヘッド２１０の金属材料の表面に光吸収性被膜３ａ，３ｂを形成した状態を図３〜図５に示す。図３（Ａ）はダイヘッド２１０の吐出スリット１の部分断面図として示したものである。図３（Ａ）に示すように、吐出スリット１の稜線２ａ，２ｂを境界とし、吐出スリット１の表側の表面、すなわちダイヘッド２１０の外側から吐出スリット１を観測できる表面に光吸収性被膜３ａ，３ｂが形成される。
多くの場合において、図３（Ａ）に示すように、吐出スリット１の稜線２ａ，２ｂは、稜線２ａ，２ｂを境界とする他方の側が稜線２ａ，２ｂの近傍において曲面であり遠方において平面となっている。言い換えると、稜線２ａ，２ｂを境界とする吐出スリット１の内側の表面、すなわち吐出スリット１において溶融樹脂（吐出物）の通路となる表面は、稜線２ａ，２ｂの近傍において曲面（エッジ端部加工ダレ）であり遠方において平面となっている。図３（Ａ）に示す一例においては、光吸収性被膜３ａ，３ｂは、その曲面の表面にも延長して形成されている。図４（Ａ）は、そのように形成された光吸収性被膜３ａ，３ｂを拡大して示した図である。
【００１７】
その比較例として、図５（Ａ）を示す。図５（Ａ）においても図３（Ａ）と同様に、稜線２ａ，２ｂを境界とする吐出スリット１の内側の表面、すなわち吐出スリット１において溶融樹脂（吐出物）の通路となる表面は、稜線２ａ，２ｂの近傍において曲面（エッジ端部加工ダレ）であり遠方において平面となっている。しかし、図５（Ａ）に示す一例においては、光吸収性被膜３ａ，３ｂは、その曲面の表面には延長して形成されていない。
【００１８】
図３（Ｂ）はマイクロスコープの表示部１３０に表示したときの表示画像を模式的に示した図である。図３（Ｂ）に示す吐出スリット１の外側の表面は、稜線２ａ，２ｂの近傍の曲面の表面にも延長して光吸収性被膜３ａ，３ｂが形成されている。その結果、その曲面（エッジ端部加工ダレ）の部分があっても、吐出スリット１の内側の表面の位置と、図３（Ｂ）に示す表示画像における光吸収性被膜３ａ，３ｂの辺の位置、すなわち稜線２ａ，２ｂの位置とが一致している。図４（Ｂ）についても、図３（Ｂ）と同様である。
【００１９】
その比較例である図５（Ｂ）においては、吐出スリット１の外側の表面は、稜線２ａ，２ｂの近傍の曲面の表面には延長して光吸収性被膜３ａ，３ｂが形成されていない。その結果、その曲面（エッジ端部加工ダレ）の部分の存在が影響して、その部分が図５（Ｂ）に示す表示画像において、虹色に発光する等の現象を引き起こし不明瞭な画像となる。図３（Ｂ）においてはそのような不明瞭な画像とはならない。そのため、図５（Ｂ）においては、光吸収性被膜３ａ，３ｂの辺の位置が不明瞭、すなわち稜線２ａ，２ｂの位置を正確測定することができない。
【００２０】
このように、稜線２ａ，２ｂの近傍が曲面でない場合には、撮像画像において光吸収性被膜３ａ，３ｂの辺の部分が明瞭な画像となり稜線２ａ，２ｂの位置を正確測定することができる。また、稜線２ａ，２ｂの近傍が曲面である場合においても、上述したように、曲面に延長した光吸収性被膜３ａ，３ｂを形成することによって、光吸収性被膜３ａ，３ｂの辺の部分が明瞭な画像となり稜線２ａ，２ｂの位置を正確測定することができる。しかも、曲面に延長することによって、光吸収性被膜３ａ，３ｂの辺の位置と吐出スリット１の内側の表面の位置とを一致させることができる。
【００２１】
前述したマイクロスコープの処理部１２０においては撮像画像に基づくデータ処理を行なうことができる。光吸収性材料の被膜が形成された測定対象の稜線の位置である稜線位置を光学的に測定する稜線位置測定過程は、図３（Ｂ）に模式図として示す撮像画像において、光吸収性被膜３ａ，３ｂの辺の位置を測定する過程と同等である。
稜線位置測定過程は、たとえば、表示部１３０に表示された撮像画像において光吸収性被膜３ａ，３ｂの辺の位置にマウスの指示ポイントを一致させ、マウスボタンをクリックするオペレータによる手操作として行なうことができる。辺は直線であるから、１つの辺に対して２つの位置を指示する入力を行なう。処理部１２０は入力されたマウスの指示ポイントの位置データに基づいて撮像画像における光吸収性被膜３ａ，３ｂの辺の位置を演算することができる。その辺の位置が稜線の位置である。
【００２２】
また、稜線位置測定過程は、処理部１２０において撮像画像を２値化した２値化画像を生成し、その２値化画像からエッジ抽出処理により光吸収性被膜３ａ，３ｂの辺を自動抽出し、自動抽出した辺に基づいて撮像画像における光吸収性被膜３ａ，３ｂの辺の位置を演算することにより行なうことができる。その辺の位置が稜線の位置である。自動抽出される辺が２つ以上のとき、たとえば、図１に示す稜線２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの４つが抽出されたときには、中央の２つの辺を自動選択するか、または表示部１２０に表示された辺抽出画像においてオペレータが手操作で選択する。
【００２３】
次に、２つの稜線位置から吐出スリット１の開口間隔を演算する開口間隔演算過程について説明する。上述から明らかなように、吐出スリット１の開口間隔は２つの稜線位置から、その稜線の間隔として演算することができる。すなわち、２つの稜線は平行であるからその直線の式は。式１・・・ｙ＝（tanθ）ｘ＋ａ、式２・・・ｙ＝（tanθ）ｘ＋ｂとなる。このとき、平行線の間隔は（ａ−ｂ）cosθとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の稜線測定方法を適用したダイヘッドの先端部分における構成の一例を示す図である。
【図２】マイクロスコープにおける構成の一例を示す図である。
【図３】ダイヘッド金属材料の表面に光吸収性被膜を形成した状態を示す図（その１）である。
【図４】ダイヘッド金属材料の表面に光吸収性被膜を形成した状態を示す図（その２）である
【図５】ダイヘッド金属材料の表面に光吸収性被膜を形成した状態を示す図（その３）である。
【図６】従来のダイヘッドの吐出スリットの表面がは金属材料の表面そのものであることを示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  吐出スリット
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ  稜線
３ａ，３ｂ  光吸収性被膜
１０  ダイヘッド
１１０  撮像部
１１１  光源
１２０  処理部
１３０  表示部
２１０  従来のダイヘッド
２０３ａ，２０３ｂ  金属表面
【図１】
2008157857.tif 000003
【図２】
2008157857.tif 000004
【図３】
2008157857.tif 000005
【図４】
2008157857.tif 000006
【図５】
2008157857.tif 000007
【図６】
2008157857.tif 000008