光学的情報融合による感性計測の研究-表面外観評価の研究-

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650471
• Research Institution: Kinki University
• Principal Investigator: 稲荷 隆彦 近畿大学, 生物理工学部, 教授 (70268449)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 青木 伸也 近畿大学, 生物理工学部, 助手 (60278736)
• Keywords: Optics(光学) / image(画像) / image processing(画像処理) / Gloss(光沢) / Laser(レーザ) / diffraction(回折) / CTF(光学的伝達関数) / video camera(ビデオカメラ)

Research Abstract

本年度については,物体の表面の性状をオンラインで非接触計測する方法として,パターン投影法と,レーザ光の散乱における回折像の利用方式について,平行して研究を進めた。
パターン投影法とは,通常光源の照明により,一定のパターンを対象物表面での反射を経由して,観測面上に投影し,この投影像のコントラストなどのパラメータを計測する方法である。レーザ光回折像方式は,表面からの散乱における回折像の分布形状が,表面の性状により決まる現象を利用する方法である。
前年度までの研究により,パターン投影法では,中心線平均粗さRaが0.1μm以下の範囲で,観測されたコントラストとRaの関係が,一定の実験式で表されることを筆者らは見出していた。計測のオンライン化のためビデオカメラを測定に用いた場合には、実験式で表される関係から比較的大きな偏差が現れることがわかり,濃淡画像に輝度補正画像処理を加えることを提案してきた。本年度の研究において,上記の実験式が、対象物表面を含めた結像系の光学的伝達関数により決まることを理論的に検証し,また上記の偏差がビデオカメラの暗電圧により生じていることを,実験的に調査し,濃淡画像処理の有効性を立証することができた。
またレーザ回折像利用法では,前年度の研究にて,回折像の包絡線形状を数個の固定点での測定値から推定する方式を提案した。本年度の研究において,回折像分布の中心位置でのデータと,他の1点のデータにより分布曲線を推定できること,ならびに分布形状の積分値が,中心線平均粗さRaが0.06μm以下の範囲で,Raとよい相関性を持つことを見出した。また回折像の縦方向と横方向分布の積分値により,表面上欠陥の形状の分類ができることを示した。
次年度は上記のようなRaの小さい領域での2つのオンライン計測法の特徴を整理するとともに,表面性状から光沢などの美観との関連性を求める予定である。

Research Products

• [Publications] T.Inari, N.Aoki: "Surface Roughness Measurement Using Together a Video Camera and Photo Sensors for Detection of Intensity Distribution of Diffraction Pattern from the Surface"Proceedings of PIERS 2001. 191 (2001)
• [Publications] 稲荷隆彦, 青木伸也: "投影されたパターン画質を用いた表面粗さの非接触計測"電気学会研究会資料(IM-01-29-35). 19-23 (2001)
• [Publications] 毛利哲徳, 青木伸也, 稲荷隆彦: "CCDカメラとフォトセンサを用いたレーザ回折像による表面粗さ計測"平成13年度電気関係学会関西支部連合大会論文集. G53 (2001)
• [Publications] 櫻井真知子, 青木伸也, 稲荷隆彦: "パターン投影法による表面粗さ計測での画像コントラストの改善"平成14年度電気学会全国大会講演論文集. I. 326-327 (2002)
• [Publications] A.Mouri, N.Aoki, T.Inari: "Surface Roughness Measurement Using Laser Diffraction Pattern Obtained by a Video Camera and Photo-Sensors"Proc. SCIE Annual Conference 2002 in Osaka. 2590-2592 (2002)
• [Publications] 稲荷隆彦, 毛利哲徳, 青木伸也: "レーザ光回折像による表面粗さの計測"第45回自動制御連合講演会講演論文集. 143-144 (2002)