(57)【要約】【課題】第１の対象物と第２の対象物とにより形成された隙間を、簡易に測定する隙間測定方法を得ること。【解決手段】板１６と貫通された隙間ｇが形成され、第１の壁面を虚像として写し出す鏡面となる第２の壁面を有するガラス板１８と、第１口１９ａの付近における第１の壁面及び虚像を撮像する第１のＣＣＤ３６ｂを有すると共に、隙間の深さよりも狭い第１の焦点深度を有する第１のカメラ３４ｂと、第２口１９ｂの付近における第１の壁面及び虚像を撮像する第２のＣＣＤ３６ａを有すると共に、前記深さよりも狭い第２の焦点深度を有する第２のカメラ３４ａと、第１口１９ａに照射する第１の照射面を第１のＣＣＤ３６ｂとを同心上に配置し、第２口１９ｂに照射する第２の照射面を第２のＣＣＤ３６ａとを同心上に配置したものである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の対象物が有する第１の壁面に対向して形成された所定の深さを有し、貫通された第１口と第２口とを有する隙間が形成されると共に、前記第１の壁面を虚像として写し出す鏡面となる第２の壁面を有する第２の対象物を被撮像対象として、
前記第１口の付近における前記第１の壁面及び前記虚像を第１の撮像対象として撮像する第１の撮像素子部を有すると共に、前記深さよりも狭い第１の焦点深度を有する第１の撮像手段と、
前記第２口の付近における前記第１の壁面及び前記虚像を第２の撮像対象として撮像する第２の撮像素子部を有すると共に、前記深さよりも狭い第２の焦点深度を有する第２の撮像手段とを有しており、
前記第１口に照射する第１の照射面を第１の撮像素子部とを同心上に配置し、前記第２口に照射する第２の照射面を第２の撮像素子部とを同心上に配置した鏡面を利用した隙間測定方法であって、
第１の光源から発生した第１の光束を、第１の照射面を介して第１の光束変換手段により前記第１の光束を所定の角度に変換し、ほぼ平行な光束を、前記第１口を介して前記隙間、前記第２口から出射する第１のステップと、
前記第１の撮像手段により前記第１の撮像対象を撮像することにより第１の撮像情報を生成する第２のステップと、
第２の光源から発生した第２の光束を、第２の照射面を介して第２の光束変換手段により前記第２の光束を所定の角度に変換し、ほぼ平行な光束を、前記第２口を介して前記隙間、前記第１口から照射する第３のステップと、
前記第２の撮像手段により前記第２の撮像対象を撮像することにより第２の撮像情報を生成する第４のステップとを備え、
前記第１から第４のステップを実行した後、演算手段により前記第１及び第２の撮像情報に基いて前記隙間の距離を求める第５のステップを有する、
ことを特徴とする鏡面を利用した隙間測定方法。
【請求項２】
前記第１の光束変換手段は、平行な前記光束を垂直下方に変換して第１の反射光束に変換する第１のプリズムと、前記第１の反射光束を平行な第１の平行光束に変換する第２のプリズムとを有しており、
前記第２の光束変換手段は、平行な前記光束を垂直下方に変換して第２の反射光束に変換する第３のプリズムと、前記第２の反射光束を平行な第２の平行光束に変換する第４のプリズムとを有しており、
ことを特徴とする請求項１に記載の鏡面を利用した隙間測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は微小な隙間を、第１の対象物と第２の対象物の虚像とに基いて第１の対象物と第２の対象物との隙間を測定する測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の鏡面を利用した隙間測定方法を特開平６−１１３１４号公報によって説明する。該公報によれば、鏡面を呈する被めっき鋼板Ｐが通過する走行路の近傍に、直線状の気流噴出端部を有するワイピングノズルを、該気流噴出端部を被めっき鋼板Ｐに対向させて配置し、気流噴射端部と、該気流噴射端部の上記鏡面による反射像とをカメラで同一画面に撮影し、被めっき鋼板Ｐの通過位置及びその断面方向の形状を非接触でモニタする際、カメラの水平走査方向を、気流噴出端部に直交させて撮影し、カメラから出力される水平走査信号から気流噴出端部と被めっき鋼板Ｐとの間の隙間Ｇに対応する映像信号を抽出し、該映像信号に基づいて隙間の拡大影像を作成し、これを、例えば実映像と目盛線と共にモニタに表示する。その映像情報に基づいて上記直線状端部と走行帯との間の隙間を視覚的に容易に認識し、測定することが可能となるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、上記隙間測定方法は、直線状端部と走行帯との間の隙間を一つのカメラにより測定している。
しかしながら、一般にカメラの焦点深度が狭いので、上記隙間の深さが上記焦点深度よりも長くなると、上記隙間の両端部が測定しにくいという問題点があった。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、第１の対象物と第２の対象物とにより形成された所定の深さを有する隙間を、撮像手段の焦点深度が狭くても、簡易に精度良く測定することができる、鏡面を利用した隙間測定方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る隙間測定方法は、第１の対象物が有する第１の壁面に対向して形成された所定の深さを有し、貫通された第１口と第２口とを有する隙間が形成されると共に、前記第１の壁面を虚像として写し出す鏡面となる第２の壁面を有する第２の対象物を被撮像対象として、前記第１口の付近における前記第１の壁面及び前記虚像を第１の撮像対象として撮像する第１の撮像素子部を有すると共に、前記深さよりも狭い第１の焦点深度を有する第１の撮像手段と、前記第２口の付近における前記第１の壁面及び前記虚像を第２の撮像対象として撮像する第２の撮像素子部を有すると共に、前記深さよりも狭い第２の焦点深度を有する第２の撮像手段とを有しており、前記第１口に照射する第１の照射面を第１の撮像素子部とを同心上に配置し、前記第２口に照射する第２の照射面を第２の撮像素子部とを同心上に配置した鏡面を利用した隙間測定方法であって、第１の光源から発生した第１の光束を、第１の照射面を介して第１の光束変換手段により前記第１の光束を所定の角度に変換し、ほぼ平行な光束を、前記第１口を介して前記隙間、前記第２口から出射する第１のステップと、前記第１の撮像手段により前記第１の撮像対象を撮像することにより第１の撮像情報を生成する第２のステップと、第２の光源から発生した第２の光束を、第２の照射面を介して第２の光束変換手段により前記第２の光束を所定の角度に変換し、ほぼ平行な光束を、前記第２口を介して前記隙間、前記第１口から照射する第３のステップと、前記第２の撮像手段により前記第２の撮像対象を撮像することにより第２の撮像情報を生成する第４のステップとを備え、前記第１から第４のステップを実行した後、演算手段により前記第１及び第２の撮像情報に基いて前記隙間の距離を求める第５のステップを有することを特徴とするものである。
かかる隙間測定方法によれば、第１及び第２の撮像手段の焦点深度が第１の対象物と第２の対象物とにより形成される隙間の深さより狭くても、該隙間の二つの端部をそれぞれ第１、第２の撮像手段により撮像して第１及び第２の撮像情報に基いて測定できるので、該隙間の両端部を容易に測定できるという効果がある。
【０００６】
第２の発明に係る隙間測定方法における第１の光束変換手段は、平行な前記光束を垂直下方に変換して第１の反射光束に変換する第１のプリズムと、前記第１の反射光束を平行な第１の平行光束に変換する第２のプリズムとを有しており、第２の光束変換手段は、平行な前記光束を垂直下方に変換して第２の反射光束に変換する第３のプリズムと、前記第２の反射光束を平行な第２の平行光束に変換する第４のプリズムとを有している、ことを特徴とするものである。
かかる隙間測定方法によれば、第１及び第２の光束変換手段を簡易に構成して第１の対象物と第２の対象物との隙間を測定できるという効果がある。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
本発明の一実施の形態を図１及び図３によって説明する。図１は、隙間測定装置の正面図、図２は図１に示すガラス円板を中心とした部分拡大図である。
図１及び図２おいて、隙間測定装置は、所定の距離を隔てて立設固定されると共に、二つの略Ｌ形状の取付け台２ａ，２ｂと、隙間ｇを測定する対象となると共に、取付け台２ａと取付け台２ｂとの間に配置されたエンコーダ１０と、隙間ｇに光線の束と成る第１、第２の光束Ｌａ，Ｌｂを照射する光源部２０と、光源部２０からの光束Ｌａ，Ｌｂを受けて隙間ｇを測定するための撮像部３０とを備えている。
【０００８】
エンコーダ１０は、光を電気信号に変換する受光素子（図示せず）を有すると共に、回転可能に軸１４を有する基台１２と、基台１２に固定されると共に、軸１４を貫通した第１の対象物としての四角形状の板１６と、該板１６よりも大きく該板１６を写すことにより該板１６の虚像１６‘を形成せしめる底面側にクロムのめっきが施された鏡面を有する第２の対象物としての円形のガラス板１８とを備え、板１６には、第１の壁面としての天面１６ａが形成され、ガラス板１８には、第２の壁面としての鏡面１８ａを有しており、板１６の天面１６と対向して配置されたガラス板１６の底面１６ａとにより貫通された隙間ｇ、すなわち、所定の深さを有する隙間ｇが形成されている。該隙間ｇは、７５μｍ〜１７５μｍで、図１に示す左端側に光源部３０からの光束が入射又は出射される第１口としての左口１９ａと、左口１９ａに連通されると共に、図１に示す右端側に光源部２０からの光束が入射又は出射される第２口としての右口１９ｂとを有している。なお、被撮像対象は、板１６とガラス板１８とに形成される隙間ｇとなる。
【０００９】
光源部２０は、箱体２１ａ，２１ｂに収納されると共に、光束を発生するハロゲンから成る第１の光源２３ａ，第２の光源２３ｂと、光源２３ａ，２３ｂから発生した第１の光束Ｌａ，第２の光束Ｌｂをそれぞれ光ファイバー２６ａ，２６ｂに伝達及び阻止するために開放・閉成するシャッター２５ａ，２５ｂと、光ファイバー２６ａから発生した光束Ｌａの幅が隙間ｇよりも僅かに大きくなるようにした光束Ｌａを、平行から垂直下方に第１の反射光束に変換する円形の第１の照射面Ｓａを有する第１のプリズム２７ａと、該プリズム２７ａからの垂直方向に照射された光束を、９０°方向変換し、第１の平行光束として水平（平行）に隙間ｇを照射する第２のプリズム２８ａとを備えている。
【００１０】
さらに、光源部２０は、光ファイバー２６ｂから発生した光束Ｌｂの幅が隙間ｇよりも僅かに大きくなるようにした光束Ｌｂを、平行から垂直下方に第２の反射光束に変換する円形の第２の照射面Ｓａを有する第３のプリズム２７ｂと、該プリズム２７ｂからの垂直方向に照射された光束を、９０°方向変換して第２の平行光束を水平（平行）に隙間ｇを照射する第４のプリズム２８ｂとを備え、第２の光束Ｌｂを遮断すると共に、第２のプリズム２８ａから照射された第１の光束Ｌａを隙間ｇに照射し、第１の光束Ｌａを遮断すると共に、第４のプリズム２８ｂから照射された第２の光束Ｌｂが第１の光束Ｌａと反対方向から隙間ｇに照射されるように形成されている。
ここで、調整板２６ａ，２６ｂは、それぞれ取付け台２ａ，２ｂの垂直辺に固定されると共に、プリズム２８ａ，２８ｂが隙間ｇを水平に照射することを調整するためのものである。
【００１１】
撮像部３０は、取付け台２ａ，２ｂの垂直辺に固定され、垂直に下方を撮像する二つのプリズム面とほぼ同形状の第１の撮像素子部としてのＣＣＤ３６ａ，第２の撮像素子部としてのＣＣＤ３６ｂから成ると共に、隙間ｇの深さよりも焦点深度が浅い第２の撮像手段としてのカメラ３４ａ，第１の撮像手段としてのカメラ３４ｂとを備えている。
カメラ３４ａは、第２の撮像対象としての隙間ｇの左口１９ａにおける板１６の天面１６ａと、ガラス板１８の鏡面１８ａに写し出された虚像１６‘とを撮像するように形成されており、カメラ３４ｂは、第１の撮像対象としての隙間ｇの右口１９ｂにおける板１６の天面１６ａと、ガラス板１８の鏡面１８ａに写し出された虚像１６‘とを撮像するように形成されている。
カメラ３４ａ，３４ｂのＣＣＤ３６ａ，３６ｂは、光が発生するプリズム２７ａ，２７ｂの投影された照射面Ｓａ，Ｓｂと同じ四角形を有し、該照射面Ｓａ，Ｓｂと同心上に配置されている。ここで、ＣＣＤ３６ａ，３６ｂをプリズム２７ａ，２７ｂの照射面Ｓａ，Ｓｂを同心上に配置したのは、隙間ｇが狭いので、隙間ｇを照射する光束Ｌａ，Ｌｂの指向性を高めて、光束Ｌａ，Ｌｂが拡散しないようにするためである。
そのため、第１の光束Ｌａが照射される時には、カメラ３４ａの撮像が不能に成り、カメラ３４ｂで第１の撮像対象を撮像し、第２の光束Ｌｂが照射される時には、カメラ３４ｂの撮像が不能に成り、カメラ３４ａで第２の撮像対象を撮像するように形成されている。
しかも、カメラ３４ａ，３４ｂの焦点深度が隙間ｇの深さよりも狭いので、カメラ３４ａが第２の撮像対象を撮像して、カメラ３４ｂが第１の撮像対象を撮像することにより隙間ｇの各端部を測定することで、隙間ｇの両端部を測定している。
【００１２】
上記のように構成されたエンコーダ及び隙間測定装置の動作を図１乃至図３によって説明する。図３は図１及び図２に示す隙間測定装置及びその測定対象物の動作を示すフローチャートである。いま、光源２３ａ，２３ｂから光線の束となる第１、第２の光束Ｌａ，Ｌｂを発生し（ステップＳ１０１）、シャッター２５ａを開放し、シャッター２５ｂを閉成すると（ステップＳ１０３）、光源２３ａから発生した第１の光束Ｌａは、光ファイバー２６ａを伝送し、レンズ３８ａを介して下方に垂直に照射し、プリズム２８ａにより９０°方向を水平方向に変換し、ガラス円板１８と板１６との隙間ｇの左口１９ａから入射して隙間ｇを通過して右口１９ｂから出射し、プリズム２８ｂを介して９０°方向を変換する（ステップＳ１０５、請求項１の第１のステップ）。
【００１３】
カメラ３４ｂは、隙間ｇにおける右口１９ｂ近傍の板１６の端とガラス円板１６に写し出された虚像１６‘とを撮像して第１の撮像情報を生成する（請求項１の第２のステップ）。該撮像情報から濃淡によって形成された隙間、すなわち、板１６の端と虚像１６‘が黒（濃）く、隙間ｇが白く（淡）と認識した第１の撮像情報を用いて、演算手段により右口１９ｂの隙間ｇ２（ｍ）を求める。より具体的には、白く（淡）表示された画素数をカウントして数値変換機能を用いて該画素数を数値変換して右口１９ｂの隙間ｇ２（ｍ）を求める（ステップＳ１０５、請求項１の第５のステップ）。
【００１４】
次に、シャッター３５ａを開放から閉成し、シャッター３５ｂを閉成から開放すると（ステップＳ１０９）、光源３３ｂから発生した第２の光束Ｌｂは、光ファイバー３６ｂを伝送し、レンズ３８ｂを介して下方に垂直に照射し、プリズム２８ｂにより９０°方向を水平方向に変換し、ガラス円板１８と板１６との隙間ｇの右口１９ｂから入射して隙間ｇを通過して左口１９ａから出射して、プリズム２８ａを介して９０°方向を変換する（ステップＳ１１１、請求項１の第３のステップ）。
【００１５】
カメラ２４ａは、板１６の天面１６ａ端とガラス円板１８の底面１８ａに写し出された虚像１６‘との隙間を撮像して第２の撮像情報を生成する（請求項１の第４のステップ）。すなわち、該撮像情報から板１６の端と虚像１６‘が黒（濃）く、隙間ｇが白く（淡）と認識した第２の撮像情報を用いて、演算手段により左口１９ａの隙間ｇ１（ｍ）を求める。より具体的には、白く（淡）表示された画素数をカウントして数値変換機能を用いて該画素数を数値変換して右口１９ｂの隙間ｇ２（ｍ）を求める（ステップＳ１１３、請求項１の第５のステップ）。
【００１６】
上記実施の形態によれば、上記第１のステップ、第２のステップを順に実行して第５のステップを実行する。そして上記第３のステップ、第４のステップを順に実行して第５のステップを実行する。したがって、板１６とガラス円板１８とにより形成された所定の深さを有する隙間ｇを、カメラ３４ａ，３４ｂの焦点深度が隙間ｇよりも狭くても、簡易に精度良く測定できるものである。
なお、上記第３のステップ、第４のステップを順に実行して第５のステップを実行した後、上記第１のステップ、第２のステップを順に実行して第５のステップを実行しても良い。
また、第１から第４のステップを実行した後、最後に第５のステップを実行しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による鏡面を利用した隙間測定装置及びその測定対象物を示す全体構成図である。
【図２】図１に示す全体構成図の円板と板と鏡面に写された板の虚像を有する円板の正面図である。
【図３】図１及び図２に示す隙間測定装置及びその測定対象物の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１６  板、１８  円板、２３ａ，２３ｂ  光源、第１の壁面、第２の壁面、３４ａ，３４ｂ  カメラ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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