(57)【要約】【課題】  加工機械の加工手段で送り加工中に加工面の表面状態を、測定センサーを加工面に接触させない投影法により検出する手段を提供する点にある。【解決手段】加工された被測定物の表面状態を検出するのに、光源（１）照射に基づき加工表面（２）影を造影する遮蔽体（３）を設け、該遮蔽体（３）により形成される影（８）の長さ（９）、高さ（１０）等の投影状態を撮像手段（４）で検出し、演算処理装置（５）で被測定物表面（２）の加工表面状態を演算することを特徴とする投影法による加工面性状の測定方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工された被測定物の表面状態を検出するのに、光源照射に基づき加工表面に影を造影する造影手段を設け、該造影手段により形成される影の長さ、高さ、深さ等の投影状態を検出し、該投影状態の検出結果に基づき被測定物の加工表面状態を演算することを特徴とする投影法による加工面性状の測定方法。
【請求項２】
被測定物の加工表面より一定間隙をおいて遮蔽体を設け、その後方に遮蔽体の影を造影する光源を設けたことを特徴とする請求項１記載の投影法による加工面性状の測定方法。
【請求項３】
造影手段により形成される影の長さ、高さ、深さ等の投影状態を撮像手段で検出し、該撮像手段の検出結果に基づき被測定物の加工表面状態を演算することを特徴とする請求項１若しくは請求項２記載の投影法による加工面性状の測定方法。
【請求項４】
加工表面と撮像手段の間に集光レンズを介在させたことを特徴とする請求項３記載の投影法による加工面性状の測定方法。
【請求項５】
被測定物を加工機械の加工手段で送り加工してなるものにおいて、該被測定物の加工表面を加工手段の加工工程下手側において露出させるように構成し、該露出した加工表面を連続的に検出するのに、光源照射に基づき加工表面に影を造影する造影手段を設け、該造影手段により形成される影の長さ、高さ、深さ等の投影状態を検出し、該投影状態の検出結果に基づき被測定物の加工表面状態を演算することを特徴とする投影法による加工面性状の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象とする木材、金属、プラスティックを始めとする諸材料の表面に影を造影し、その造影した影の長さ、深さ、高さ、幅等を投影法により測定して被測定物の加工表面状態を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記技術としては、例えば、特許文献１に示すように、測定センサーである触針を加工面に接触させ、触針を支持するアームの上下動を電気信号に変換して被測定物の加工表面状態を測定する方法が一般的であった。また、特許文献２に示されるように、測定センサーであるレーザー光を加工面に照射し、レーザー光の照射状況から加工面の状態を非接触で測定する方法が提案されている。
【特許文献１】特開平０６−２５８００３（特許第２８５３７９４号公報）
【特許文献２】特開平０８−３２０２２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に示すように、上記原理の測定法では、触針の曲率半径により測定の範囲が規制されるだけでなく、触針が加工面に接触するため、木材のように軟質な材料の場合、その加工面を触針で傷付ける場合がある。その上触針は低速でしか移動することができず、加工機械の加工手段で送り加工中に測定することが、実用上困難な場合があった。
特許文献２のようなレーザー光による測定は、非接触測定であるため被測定面を傷付けることはないが、金属、プラスティックのような均質材料に対しては、照射面でレーザー光が拡散することがなく、精密に測定することができるものの、木材のような多孔質材料に対してはレーザー光が照射面で拡散し、測定の中心部が不鮮明となるため、測定精度が低下する恐れがあった。
【０００４】
本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、加工機械の加工手段で送り加工中はもとより、送り加工中以外においても加工面の表面状態を、測定センサーを加工面に接触させない投影法により検出する手段が要望される点にあり、ここに解決課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、前述の課題解決のために、第一に、加工された被測定物の表面状態を検出するのに、光源照射に基づき加工表面に影を造影する造影手段を設け、該造影手段により形成される影の長さ、高さ、深さ等の投影状態を検出し、該投影状態の検出結果に基づき被測定物の加工表面状態を演算することを特徴とする投影法による測定方法により、加工面性状を、センサーを加工面に接触させることなく測定できる。
【０００６】
従って、上述の投影法による加工面性状の測定方法により、各種材料の加工面表面状態を傷付けることなく精度良く測定できる。
【０００７】
第二に、被測定物の加工表面より一定間隙をおいて遮蔽体を設け、その後方に、遮蔽体の影を造影する光源を設けることにより、被測定物表面上に所望の影を造影することができて測定を可能にできる。
【０００８】
第三に、造影手段により形成される影の長さ、高さ、深さ等の投影状態を撮像手段で検出し、該撮像手段の検出結果に基づき被測定物の加工表面状態を演算することにより、加工面表面状態を非接触で検出することができる。
【０００９】
第四に、被測定物と撮像手段の間に集光レンズを介在させることにより、造影手段により形成される影の長さ、高さ、深さ等の投影状態を拡大することができ、被測定物の加工表面状態をより精密に演算して精度良く測定することができる。
【００１０】
第五に、被測定物を加工機械の加工手段で送り加工してなるものにおいて、該被測定物の加工表面を加工手段の加工工程下手側において露出させるように構成し、該露出した加工表面を連続的に検出するのに、光源照射に基づき加工表面に影を造影する造影手段を設け、該造影手段により形成される影の長さ、高さ、深さ等の投影状態を検出し、該投影状態の検出結果に基づき被測定物の加工表面状態を演算することを特徴とする投影法による加工面性状の測定装置を設置することにより、生産工場等において次々と加工される被測定物の加工面性状を傷付けることなく生産工程の中で効率良く測定することができる。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、加工された被測定物の表面状態を検出する手段は投影法である。従って、特許文献１に示すような触針を用いる場合と異なり、特許文献２に示すレーザー光の場合と同様にセンサーを加工面に接触させることなく測定することができる。しかし、レーザー光の場合と異なり、被測定物上に生じた影線は、木材のような不均質で多孔質材料に対してでも鮮明であるため、精密な測定が遂行できる。
【００１２】
しかも、非接触測定であるため、被測定物表面を傷付けることはない。従って、木材や紙等を始めとする表面が軟質で不均質な材料の加工面性状を傷付けることなく測定できる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、被測定物の加工表面より一定間隙をおいて遮蔽体を設け、その後方に遮蔽体の影を造影する光源を設けることにより被測定物の加工表面上に所望の影を造影することができる。また、被測定物の加工表面上に影を造影するための光源を被測定物表面に対して自由な角度で設けるようにした場合には更に利便性が増して、被測定物や加工機械等の状況等に対応可能となり測定環境の影響を受けることは少ない。
【００１４】
請求項３の発明によれば、造影手段により形成される影の長さ、高さ、深さ等の投影状態を撮像手段で検出し、該撮像手段の検出結果に基づき被測定物の加工表面状態を演算することができる。撮像手段は、光源の性質等により、アナログ、ディジタル形式、白黒、カラー等の手段を使用することができる。演算処理により、被測定物の長さ、幅方向について、該加工面性状を三次元表示することができ、加工面性状を評価する上で有利である。
【００１５】
請求項４の発明によれば、 加工表面と撮像手段の間に集光レンズを介在させることにより、造影手段により形成される影の長さ、高さ、深さ等の投影状態を拡大することができ、被測定物の加工表面状態をより精密に演算することができ、精巧な加工表面状態に対しても精度良く測定対応できる。
【００１６】
請求項５の発明によれば、被測定物を加工機械の加工手段で送り加工してなるものにおいて、該被測定物の加工表面を加工手段の加工工程下手側において露出させるように構成し、該露出した加工表面を連続的に検出するのに、光源照射に基づき加工表面に影を造影する造影手段を設け、該造影手段により形成される影の長さ、高さ、深さ等の投影状態を検出し、該投影状態の検出結果に基づき被測定物の加工表面状態を演算することを特徴とする投影法による加工面性状の測定装置を設置することにより、加工面性状を被測定物の長さ、幅方向について測定することができる。従って、生産現場で加工手段を停止することなく連続的に加工面性状を検出評価することができ、生産性向上に有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を添付した図面に基づいて詳細に説明する。
図1に、投影法による加工面性状の測定機器の概要を示している。この測定機器は、被測定物表面（２）上に影（８）を造影する造影手段（１）、加工表面より一定間隙をおいて造影手段（１）と被測定物表面（２）の間に設けた遮蔽体（３）、被測定物表面上の投影状態を検出するための撮像手段（４）と、条件によって被測定物表面（２）と撮像手段（４）の間に設けることができる集光レンズ（６）、撮像手段（４）による検出結果を演算処理する処理装置（５）により構成されている。
前記造影手段（１）としては、白色光ランプ等の各種光源、また、撮像手段（４）としては、ディジタルカメラ、ビデオ等があり、演算処理装置（５）は各種演算処理ソフトを保有し、演算処理が遂行される。
【００１８】
前記造影手段（１）により光線（７）を照射するのに、照射された光線（７）と被測定物表面（２）間に、ある角度（α）を持たせて照射し、被測定物表面（２）より一定間隙をおいて造影手段（１）と被測定物表面（２）の間に設けた遮蔽体（３）の影（８）を被測定物表面（２）に投影する。被測定物に形成された影（８）の長さ（９）、高さ（10）等の投影状態を撮像手段（４）により検出した後、演算処理装置（５）で影の長さ、高さ、深さ等を演算する。
平行光線（７）と被測定物表面（２）が作る角度（α）が大きいと、測定できる高さ範囲が大きくなり、角度（α）が小さいと、測定できる高さ範囲が小さくなるが、演算処理精度が向上するので測定精度が良好となる。
【００１９】
図2は、本発明の造影手段により、木材のような不均質で多孔質な材料の加工表面（２）に形成された加工面性状を撮像手段（４）により検出した状態の投影曲線を示しており、図3は特許文献２に示すようなレーザー光線を前記同様に木材のような不均質で多孔質な材料の加工面（２）に照射することにより得られた加工面性状を撮像手段により検出した曲線を示すものである。
図2と図3を比較することにより、前記造影手段（１）により、被測定物表面（２）に形成された加工面性状を示す図2の投影曲線は、レーザー光線を被測定物表面に照射することにより得られる加工面性状を示す図3の曲線より精巧であることは、明白である。
従って、本発明による測定方法は、従来のレーザー光線を利用する測定法より精密であり測定対象の材料如何に係わらずその表面の凹凸状態（表面粗さ）を精度良く測定できる。
【００２０】
図4に、被測定物表面（２）に形成された影の長さ、高さ等の投影状態を撮像手段（４）により検出し、演算処理装置（５）の演算処理ソフトで影の長さ、高さ等を演算した結果を示す。この曲線は、被測定物の一断面の加工面性状を、長さ（９）、高さ（１０）について示した二次元的な結果である
【００２１】
上記は説明の便宜上、被測定物表面（２）の加工面性状を部分的に測定した状態で説明したが、加工面性状を被測定物表面（２）の全面に対して計測して表示するためには、被測定物、又は、遮蔽体・撮像手段等の投影測定手段を被測定物の幅方向に目的の距離だけ移動し、上記と同じように照射・投影・撮像・演算処理を行う。この操作を多数回行うことにより、被測定物の全表面について影（８）の長さ（９）、高さ（１０）等を演算処理する。図5は、以上の操作の後、影を利用して測定した深さ長さ（９）、高さ（１０）等の加工面性状を加工全表面に対して図示した結果である。被測定物表面の性状を三次元的に表示している。本測定における演算処理ソフトは、被測定物全表面について長さ、高さ等の性状・形状を演算・表記できるものである。
【００２２】
図６、７、８に、本特許請求の範囲で示す測定位置と、該測定結果を示す。図６は、請求項５の一例を示しており、木材の表面削り用の加工工具（１２）を装備する加工機械の加工工程下手側に配設した、ロータリーエンコーダー（１４）を介して駆動するコンベアー（１３）の上方に、光源（１）、遮蔽体（３）、撮像手段（４）をそれぞれのポジションに位置させ、撮像手段（４）を図示省略の演算処理装置（５）に接続し、必要に応じて集光レンズ（６）を位置させる。この構成により加工工具（１２）で表面を削り加工された被測定物表面（２）は加工機械の加工工程下手側に移送され、コンベアー（13）に搬送されながら、コンベアー（１３）と遮蔽体（３）との通過空間に至ると、光源（１）からの照射を受けて被測定物表面（２）に影（８）が投影され、その影を撮像手段（４）で検出して演算処理装置（５）で演算処理することにより、被測定物表面（２）を非接触で連続的に精度良く測定することが可能となる。
図7は、木材加工表面に生じた大きなうねり（１０）を三次元表示している。同図より被測定物表面（２）に形成された加工面性状を容易に理解でき、加工条件修正や製品選別の判断材料となる。図8では、木材加工表面の切削痕（１１）及び組織粗さ（１２）を表示し、本測定方法により微細な粗さの測定も可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
従って、本発明で説明する測定方法は、木材、金属、プラスティックを始めとする諸材料の表面状態を該長さ、高さ、幅等について精密に表示できる。又、該測定速度は、演算処理プログラム、演算機器の処理速度の影響を受けるが、加工機械の加工手段で送り加工中に、本測定法で加工面全面の加工性状を表示できる。加工機械は、表面削り機、切断機、表面加工機、旋盤、研磨機等、応用できるものであり、本発明記載の技術思想の範囲内にて利用可能性を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態を示して測定を可能にする測定装置の概略斜視図である。
【図２】造影手段により、加工表面に形成された加工面性状を示す投影曲線である。
【図３】レーザー光線を加工面に照射することにより得られた加工面性状を示す曲線である。
【図４】加工表面に形成された加工面性状を示す投影曲線を演算処理後得られた加工面曲線である。
【図５】加工面性状の三次元的表示である。
【図６】測定位置の例示であり、装置の概略側面図である。
【図７】木材加工表面に生じた大きなうねりの三次元表示である。
【図８】木材加工表面の組織粗さと、切削痕を表示している。
【符号の説明】
【００２５】
（１）光源
（２）被測定物表面
（３）遮蔽体
（４）撮像手段
（５）演算処理装置
（６）集光レンズ
（７）平行光線
（８）影
（９）長さ
（１０）高さ
（１１）幅
（１２）木材の表面削り加工工具
（１３）コンベアー
（１４）ロータリエンコーダー
（１５）うねり
（１６）組織粗さ
（１７）切削痕
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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