JP7338656B2 - Measuring device, measuring method and its program - Google Patents
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Description
本明細書では計測装置、計測方法及びそのプログラムを開示する。 This specification discloses a measuring device, a measuring method, and a program thereof.
従来、測定対象物を観察する装置としては、例えば、複数のプリズムを用いて光路を分岐し、細胞観察などをおこなうことで三次元的な構造把握を可能とするものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この観察装置では、三次元的な構造をもつ被写体の観察等において、多方向から観察した被写体の情報を一度に取得し、迅速な構造把握を可能とする多面画像取得システムを提供することができるとしている。また、測定対象物としては、例えば、第1活物質を有する柱状体である第1電極と、第2活物質を有する第2電極と、イオン伝導性を有し第1電極と第2電極とを絶縁する分離膜と、を備えた二次電池が提案されている(例えば、特許文献2など参照)。この二次電池では、エネルギー密度を高めると共に、安全性をより高めることができる新規な二次電池を提供することができる。 Conventionally, as a device for observing an object to be measured, for example, a device has been proposed that enables three-dimensional structure grasping by performing cell observation by branching an optical path using a plurality of prisms (for example, , see Patent Document 1). With this observation device, when observing a subject having a three-dimensional structure, information on the subject observed from multiple directions can be obtained at once, and a multi-faceted image acquisition system can be provided that enables rapid structural comprehension. and Examples of measurement objects include a first electrode that is a columnar body having a first active material, a second electrode that has a second active material, and a first electrode and a second electrode that have ion conductivity. A secondary battery including a separation membrane that insulates is proposed (see, for example, Patent Document 2). With this secondary battery, it is possible to provide a novel secondary battery that can increase energy density and further improve safety.
しかしながら、上述の特許文献1では、細胞などを多面的に同時撮影することで迅速に三次元的な構造把握をおこなっているが、定量的な形状計測は困難であった。また、測定対象物としての特許文献2の二次電池では、負極を中心として隔壁および正極を同心円状に塗布したファイバー状の電極からなり、例えば、分離膜や第2活物質層が正規に形成されているかを迅速且つ正確に計測することが望まれていた。 However, in Patent Literature 1 described above, cells and the like are photographed at the same time from multiple perspectives to quickly grasp the three-dimensional structure, but it is difficult to measure the shape quantitatively. In addition, in the secondary battery of Patent Document 2 as an object to be measured, it is composed of a fiber-like electrode in which a partition wall and a positive electrode are concentrically applied around the negative electrode, and for example, a separation membrane and a second active material layer are normally formed. It has been desired to quickly and accurately measure whether the
本開示は、このような課題に鑑みなされたものであり、周方向の大きさおよび形状を定量的に計測することができる新規な計測装置、計測方法及びそのプログラムを提供することを主目的とする。 The present disclosure has been made in view of such problems, and the main purpose is to provide a novel measuring device, a measuring method, and a program thereof that can quantitatively measure the size and shape in the circumferential direction. do.
上述した目的を達成するために鋭意研究したところ、本発明者らは、撮像部に対して光軸を傾けて配置し、更に光軸を中心として更に傾けたスリット光を用いると、周方向の大きさおよび形状を定量的に計測することができることを見いだし、本明細書で開示する発明を完成するに至った。 As a result of intensive research to achieve the above-described object, the inventors of the present invention have found that if the optical axis is tilted with respect to the imaging unit and slit light that is further tilted about the optical axis is used, the circumferential direction The inventors have found that the size and shape can be measured quantitatively, and have completed the invention disclosed in this specification.
即ち、本明細書で開示する計測装置は、
測定対象物の外周表面を計測する計測装置であって、
1以上の分岐により複数の方向から前記測定対象物の複数の測定面に対してスリット光を、該複数の測定面に交差し且つ第1の傾斜角を有して照射する照射部と、
前記照射部の光軸に対して第2の傾斜角を有し、前記複数の測定面に対して照射されたスリット光の反射光を含む画像を撮像する撮像部と、
を備えたものである。
That is, the measuring device disclosed in this specification
A measuring device for measuring the outer peripheral surface of an object to be measured,
an irradiation unit that irradiates a plurality of measurement planes of the measurement object with slit light from a plurality of directions by one or more branches, intersecting the plurality of measurement planes and having a first inclination angle;
an imaging unit that has a second tilt angle with respect to the optical axis of the irradiating unit and captures an image including reflected light of the slit light emitted to the plurality of measurement surfaces;
is provided.
本明細書で開示する計測方法は、
測定対象物の外周表面を計測する計測方法であって、
1以上の分岐により複数の方向から前記測定対象物の複数の測定面に対してスリット光を、該複数の測定面に交差し且つ傾きを有するよう照射する照射ステップと、
前記複数の測定面に対して照射されたスリット光の反射光を含む画像を撮像する撮像ステップと、
前記撮像した画像の複数のスリット光から前記測定対象物の外周表面を検出する処理ステップと、
を含むものである。
The measurement method disclosed herein is
A measurement method for measuring the outer peripheral surface of an object to be measured,
an irradiation step of irradiating a plurality of measurement surfaces of the measurement object with slit light from a plurality of directions by one or more branches so that the slit light intersects the plurality of measurement surfaces and has an inclination;
an imaging step of capturing an image including reflected light of the slit light irradiated onto the plurality of measurement surfaces;
a processing step of detecting the outer peripheral surface of the measurement object from a plurality of slit lights of the captured image;
includes.
本明細書で開示するプログラムは、上述した計測方法の各ステップを1又は複数のコンピュータに実現させるものである。このプログラムはコンピュータが読み取り可能な記録媒体(例えばハードディスク、ROM、FD、CD、DVDなど)に記録されていてもよいし、伝送媒体(インターネットやLANなどの通信網)を介してあるコンピュータから別のコンピュータへ配信されてもよいし、その他どのような形で授受されてもよい。 The program disclosed in this specification causes one or a plurality of computers to implement each step of the measurement method described above. This program may be recorded on a computer-readable recording medium (for example, hard disk, ROM, FD, CD, DVD, etc.), or may be transmitted from a computer via a transmission medium (communication network such as the Internet or LAN). may be distributed to any computer or sent or received in any other form.
本開示では、周方向の大きさおよび形状を定量的に計測することができる新規な計測装置、計測方法及びそのプログラムを提供することができる。本開示がこのような効果を奏する理由は、以下のように推察される。例えば、線状に照射されるスリット光源と撮像部の光軸とが所定の傾斜角を有し同一直線上に無いことにより、測定対象物上に投影されるスリット光形状が測定対象物の形状に応じて変化する。このとき、測定対象物の形状は、スリット光源の光軸と撮像部の光軸との間の角度が既知であれば算出可能である。このスリット光を分岐させ、2以上の方向から測定対象物へ照射することにより、測定対象物の周方向形状を知ることができる。また、測定対象物の長手方向において同一の箇所へスリット光が照射されると周方向でスリット光の重なる部分が生じるが、この計測装置では、スリット光を光軸中心に所定の第2傾斜角を有しており、このスリット光の重なりをより抑制し、測定対象物の形状を取得することができる。 In the present disclosure, it is possible to provide a novel measuring device, measuring method, and program thereof that can quantitatively measure the size and shape in the circumferential direction. The reason why the present disclosure has such an effect is presumed as follows. For example, the slit light source that irradiates linearly and the optical axis of the imaging unit have a predetermined angle of inclination and are not on the same straight line. Varies depending on At this time, the shape of the object to be measured can be calculated if the angle between the optical axis of the slit light source and the optical axis of the imaging unit is known. By splitting the slit light and irradiating the measurement object from two or more directions, the circumferential shape of the measurement object can be known. In addition, when the slit light beams are applied to the same location in the longitudinal direction of the measurement object, the slit light beams overlap each other in the circumferential direction. It is possible to further suppress the overlap of the slit light beams and obtain the shape of the object to be measured.
(計測装置)
本明細書で開示する計測装置の実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図1は、計測システム10の一例を示す概略説明図である。図2は、計測装置20の光路長補正による多面同時撮影の一例を示す説明図であり、図2Aが計測装置20の構成の説明図、図2Bが測定対象物Sの撮像画像の一例である。図3は、照射部21及び撮像部26の一例を示す説明図である。図4は、測定対象物Sの形状を反映した反射光(散乱光)の説明図である。図5は、測定対象物Sの一例としての蓄電デバイス40を示す説明図である。
(Measuring device)
Embodiments of the measuring device disclosed in this specification will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic explanatory diagram showing an example of a measurement system 10. As shown in FIG. 2A and 2B are explanatory diagrams showing an example of simultaneous multi-view imaging by optical path length correction of the measuring device 20. FIG. 2A is an explanatory diagram of the configuration of the measuring device 20, and FIG. 2B is an example of a captured image of the measurement object S. . FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of the irradiation unit 21 and the imaging unit 26. As shown in FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram of reflected light (scattered light) reflecting the shape of the measurement object S. FIG. FIG. 5 is an explanatory diagram showing an electricity storage device 40 as an example of the measurement object S. As shown in FIG.
計測システム10は、立体形状を有する測定対象物Sの外周形状を計測するシステムである。測定対象物Sは、立体形状を有する物体であれば特に限定されないが、例えば、長尺状の部材としてもよい。このような測定対象物Sに対しては、計測装置20は、測定対象物Sを移動しながら、連続的にその外周形状を計測することができる。ここで、測定対象物Sの一例としての単セル11及びそれを用いた蓄電デバイス40について説明する。 The measurement system 10 is a system for measuring the outer peripheral shape of a measuring object S having a three-dimensional shape. The object S to be measured is not particularly limited as long as it is an object having a three-dimensional shape, but it may be an elongated member, for example. For such an object S to be measured, the measuring device 20 can continuously measure the outer peripheral shape while moving the object S to be measured. Here, the single cell 11 and the electricity storage device 40 using the single cell 11 as an example of the measurement object S will be described.
蓄電デバイス40は、例えば、ハイブリッドキャパシタ、疑似電気二重層キャパシタ、リチウムやナトリウムのアルカリ金属二次電池、アルカリ金属イオン電池、空気電池などが挙げられる。このうち、蓄電デバイス40としては、リチウム二次電池、特にリチウムイオン二次電池が好ましい。ここでは、蓄電デバイス40がリチウムイオン二次電池であるものとして主として説明する。蓄電デバイス40は、図5に示すように、例えば、柱状電極15と、分離膜16と、対極18と集電体41,42とを備える。柱状電極15は、第1活物質を含む柱状体12からなる。ここで「柱状」とは、屈曲しない太さのもののほか、屈曲可能な太さのものも含むものとする。柱状電極15は、負極としてもよいし、正極としてもよいが、負極であることが好ましい。対極18は、正極としてもよいし、負極としてもよいが、正極であることが好ましい。集電体41は、導電性を有し、柱状電極15から集電する部材であり、柱状電極15の端面に電気的に接続されている。集電体42は、導電性を有し、対極18から集電する部材であり、対極18の端面に電気的に接続されている。 Examples of the electric storage device 40 include a hybrid capacitor, a pseudo electric double layer capacitor, an alkali metal secondary battery of lithium or sodium, an alkali metal ion battery, an air battery, and the like. Among these, as the electric storage device 40, a lithium secondary battery, particularly a lithium ion secondary battery is preferable. Here, the explanation is mainly given assuming that the electricity storage device 40 is a lithium ion secondary battery. The electricity storage device 40 includes, for example, a columnar electrode 15, a separation film 16, a counter electrode 18, and current collectors 41 and 42, as shown in FIG. The columnar electrode 15 is composed of a columnar body 12 containing the first active material. Here, the term "columnar shape" includes not only a non-flexible thickness but also a bendable thickness. The columnar electrode 15 may be a negative electrode or a positive electrode, but is preferably a negative electrode. The counter electrode 18 may be a positive electrode or a negative electrode, but is preferably a positive electrode. The current collector 41 is a conductive member that collects current from the columnar electrode 15 and is electrically connected to the end surface of the columnar electrode 15 . The current collector 42 is a conductive member that collects current from the counter electrode 18 and is electrically connected to the end surface of the counter electrode 18 .
柱状電極15が有する柱状体12は、第1活物質を含む繊維体13を結束したものとしてもよい。柱状電極15は、柱状であればよく、その断面は円形であってもよいし、多角形であってもよい。蓄電デバイス40では、複数の柱状電極15が所定方向に配列されている。この柱状電極15は、長手方向に垂直な断面の平均直径が10μm以上500μm以下の範囲であることが好ましい。また、繊維体13は、その平均直径が5μm以上50μm以下の範囲であることが好ましい。この柱状体12の長手方向の長さは、蓄電デバイスの用途などに応じて適宜定めることができ、例えば、20mm以上200mm以下の範囲などとしてもよい。繊維体13は、例えば、金属の繊維体としてもよいし、リチウムイオンを吸蔵放出する炭素材料の繊維としてもよい。炭素材料は、導電性が高く、柱状電極15として好ましい。炭素材料としては、例えば、グラファイト類や、コークス類、ガラス状炭素類、難黒鉛化性炭素類、熱分解炭素類のうち1以上が挙げられる。このうち、人造黒鉛、天然黒鉛などのグラファイト類が好ましい。また、繊維体13は、グラファイト構造を有する炭素繊維としてもよい。 The columnar body 12 of the columnar electrode 15 may be a bundle of fibrous bodies 13 containing the first active material. The columnar electrode 15 may have a columnar shape, and its cross section may be circular or polygonal. In the electricity storage device 40, a plurality of columnar electrodes 15 are arranged in a predetermined direction. The columnar electrode 15 preferably has an average diameter of 10 μm or more and 500 μm or less in a cross section perpendicular to the longitudinal direction. Moreover, it is preferable that the average diameter of the fibrous body 13 is in the range of 5 μm or more and 50 μm or less. The length of the columnar body 12 in the longitudinal direction can be appropriately determined according to the use of the electricity storage device, and may be, for example, in the range of 20 mm or more and 200 mm or less. The fibrous body 13 may be, for example, a metal fibrous body, or may be a fiber of a carbon material that occludes and releases lithium ions. A carbon material has high conductivity and is preferable for the columnar electrode 15 . Carbon materials include, for example, one or more of graphites, cokes, vitreous carbons, non-graphitizable carbons, and pyrolytic carbons. Among these, graphites such as artificial graphite and natural graphite are preferred. Also, the fibrous body 13 may be carbon fiber having a graphite structure.
分離膜16は、キャリアイオン(例えばリチウムイオン)のイオン伝導性を有し柱状電極15と第2電極22とを絶縁し、短絡を防止するものであり、セパレータの機能を有する。この分離膜16としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)や、PVdFとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体(PVdF-HFP)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、及びPMMAとアクリルポリマーとの共重合体などの樹脂が挙げられる。この分離膜20は、その厚さが、例えば、2μm以上40μm以下の範囲であることが、絶縁性を確保する上で好ましい。また、分離膜16の厚さが2~40μmの範囲では、イオン伝導性及び絶縁性が好適である。この分離膜16には、電解液を含むものとしてもよい。 The separation membrane 16 has ion conductivity for carrier ions (for example, lithium ions), insulates the columnar electrode 15 from the second electrode 22, prevents a short circuit, and functions as a separator. Examples of the separation membrane 16 include polyvinylidene fluoride (PVdF), a copolymer of PVdF and hexafluoropropylene (PVdF-HFP), polymethyl methacrylate (PMMA), and a copolymer of PMMA and an acrylic polymer. Resins such as coalescence can be mentioned. The separation film 20 preferably has a thickness in the range of, for example, 2 μm or more and 40 μm or less in order to ensure insulation. Also, when the thickness of the separation membrane 16 is in the range of 2 to 40 μm, ionic conductivity and insulation are suitable. The separation membrane 16 may contain an electrolytic solution.
対極18は、第2活物質を有し分離膜16を介して柱状電極15と対向する電極である。対極18は、分離膜16の外周面に形成され、単セル11を結束する構造を有していてもよいし、隣合う分離膜16同士の間を埋めるように設けられていてもよい。第2活物質は、例えば、キャリアであるリチウムを吸蔵放出可能な材料が挙げられる。第2活物質としては、例えば、リチウムと遷移金属とを有する化合物、例えば、リチウムと遷移金属元素とを含む酸化物や、リチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物などが挙げられる。具体的には、基本組成式をLi(1-x)MnO2(0≦x≦1など、以下同じ)やLi(1-x)Mn2O4などとするリチウムマンガン複合酸化物、基本組成式をLi(1-x)CoO2などとするリチウムコバルト複合酸化物、基本組成式をLi(1-x)NiO2などとするリチウムニッケル複合酸化物、基本組成式をLi(1-x)CoaNibMncO2(a>0、b>0、c>0、a+b+c=1)、Li(1-x)CoaNibMncO4(0<a<1、0<b<1、1≦c<2、a+b+c=2)などとするリチウムコバルトニッケルマンガン複合酸化物、基本組成式をLiV2O3などとするリチウムバナジウム複合酸化物、基本組成式をV2O5などとする遷移金属酸化物などを用いることができる。また、基本組成式をLiFePO4とするリン酸鉄リチウム化合物などを正極活物質として用いることができる。これらのうち、リチウムコバルトニッケルマンガン複合酸化物、例えば、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2やLiNi0.4Co0.3Mn0.3O2などが好ましい。なお、「基本組成式」とは、他の元素、例えば、AlやMgなどの成分を含んでもよい趣旨である。 The counter electrode 18 is an electrode that has a second active material and faces the columnar electrode 15 with the separation film 16 interposed therebetween. The counter electrode 18 may be formed on the outer peripheral surface of the separation membrane 16 and may have a structure that binds the unit cells 11 together, or may be provided so as to fill the space between adjacent separation membranes 16 . Examples of the second active material include materials capable of intercalating and deintercalating lithium, which is a carrier. Examples of the second active material include a compound containing lithium and a transition metal, such as an oxide containing lithium and a transition metal element, and a phosphate compound containing lithium and a transition metal element. Specifically, a lithium-manganese composite oxide having a basic composition formula such as Li (1-x) MnO 2 (0≦x≦1, etc., hereinafter the same) or Li (1-x) Mn 2 O 4 , etc., basic composition A lithium cobalt composite oxide having a formula such as Li (1-x) CoO2 , a lithium nickel composite oxide having a basic composition formula such as Li (1-x) NiO2 , and a basic composition formula of Li (1-x) CoaNibMncO2 (a > 0, b>0, c>0, a + b + c = 1), Li (1-x) CoaNibMncO4 ( 0<a<1, 0<b <1, 1 ≤ c < 2, a + b + c = 2), etc., lithium vanadium composite oxides with a basic composition formula of LiV 2 O 3 , etc., basic composition formulas of V 2 O 5 , etc. A transition metal oxide or the like can be used. Also, a lithium iron phosphate compound having a basic compositional formula of LiFePO 4 or the like can be used as the positive electrode active material. Among these, lithium-cobalt-nickel-manganese composite oxides such as LiCo1 / 3Ni1 / 3Mn1 / 3O2 and LiNi0.4Co0.3Mn0.3O2 are preferable. In addition, the "basic composition formula" means that other elements such as Al and Mg may be included.
このように構成された単セル11では、柱状体12を移動させながらその表面に分離膜16や対極18を形成することがあり、柱状体12の結束や、短絡防止のための外周面全面に形成する分離膜16や、対極18などの状態を計測する必要がある。計測装置20では、このような長尺状の部材の外周面を計測することができるため、測定対象物Sとして柱状体12、単セル11などは好適である。 In the single cell 11 configured in this manner, the separation film 16 and the counter electrode 18 may be formed on the surfaces of the columnar bodies 12 while the columnar bodies 12 are being moved. It is necessary to measure the states of the separation film 16 to be formed, the counter electrode 18, and the like. Since the measurement device 20 can measure the outer peripheral surface of such a long member, the columnar body 12, the single cell 11, and the like are suitable as the measurement object S.
計測システム10は、計測装置20と、管理PC30とを備えている。計測装置20は、測定対象物Sの外周表面を計測する装置である。この計測装置20は、図1~3に示すように、照射部21と、撮像部26と、処理部28とを備える。照射部21は、1以上の分岐により複数の方向から測定対象物Sの複数の測定面に対してスリット光を照射する。また、照射部21は、スリット光をこの複数の測定面に交差し且つ第1の傾斜角θ1を有して照射する(図3参照)。照射部21は、光源22と、スリット23とを有する。光源22は、測定対象物Sで反射する波長の光であれば特に限定されないが、例えば、可視光域の光を照射することが好ましい。スリット23は、撮像部26による撮像画像で識別できるものとすれば、その幅は、特に限定されず、例えば、0.1mm以上5mm以下の範囲としてもよい。この照射部21は、測定対象物Sとして円柱又は多角柱状の電極、及び円柱又は多角柱状の単セルのうち1以上に対してスリット光を照射する。 The measurement system 10 has a measurement device 20 and a management PC 30 . The measurement device 20 is a device that measures the outer peripheral surface of the object S to be measured. The measurement device 20 includes an irradiation unit 21, an imaging unit 26, and a processing unit 28, as shown in FIGS. The irradiation unit 21 irradiates a plurality of measurement surfaces of the measurement object S with slit light from a plurality of directions through one or more branches. Further, the irradiation unit 21 irradiates slit light beams which intersect the plurality of measurement surfaces and have a first tilt angle θ1 (see FIG. 3). The irradiation section 21 has a light source 22 and a slit 23 . The light source 22 is not particularly limited as long as it is light having a wavelength that is reflected by the measurement object S. For example, it is preferable to irradiate light in the visible light range. The width of the slit 23 is not particularly limited as long as it can be identified in the image captured by the imaging unit 26, and may be in the range of 0.1 mm or more and 5 mm or less, for example. The irradiating unit 21 irradiates slit light to at least one of a cylindrical or polygonal columnar electrode and a cylindrical or polygonal columnar single cell as the measurement object S. FIG.
照射部21は、更に光学系として光路長補正部材24と、ミラー25とを備えるものとしてもよい。光路長補正部材24は、測定面に直接照射されるスリット光に対して分岐したスリット光の光路長を補正する部材である。この光路長補正部材24は、例えば、石英で形成された透明部材としてもよい。また、ミラー25は、光路長を補正したスリット光を反射して測定面に照射する部材である。照射部21は、図2に示すように、スリット光を測定対象物Sに直接照射する第1光路D1と、光路長補正部材24及びミラー25を介してスリット光を分岐して測定対象物Sに照射する第2光路D2と、別の光路長補正部材24及びミラー25を介してスリット光を分岐して測定対象物Sに照射する第3光路D3とを有する。照射部21は、測定対象物Sに対して、120°ずつ回転した位置から光を照射し、測定対象物Sの外周全体にスリット光を照射する。なお、照射部21では、直接光と2つの分岐光とを用いるものとして説明するが、1以上の直接光と1以上の分岐光を用いるものとすれば、特にこれに限定されない。 The irradiation unit 21 may further include an optical path length correction member 24 and a mirror 25 as an optical system. The optical path length correction member 24 is a member that corrects the optical path length of slit light beams split from the slit light beams that are directly irradiated onto the measurement surface. The optical path length correction member 24 may be a transparent member made of quartz, for example. The mirror 25 is a member that reflects the slit light whose optical path length is corrected and irradiates it onto the measurement surface. As shown in FIG. 2, the irradiation unit 21 has a first optical path D1 that directly irradiates the measurement object S with the slit light, and an optical path length correction member 24 and a mirror 25 to branch the slit light to the measurement object S and a third optical path D3 for irradiating the measurement object S by branching the slit light via another optical path length correction member 24 and a mirror 25 . The irradiation unit 21 irradiates the measurement object S with light from positions rotated by 120°, and irradiates the entire outer periphery of the measurement object S with slit light. Although the irradiation unit 21 is described as using direct light and two branched lights, it is not particularly limited to this as long as one or more direct lights and one or more branched lights are used.
照射部21は、図3に示すように、スリット光を測定対象物Sの測定面の境界線Bに直交する基準線Lに対して第1の傾斜角θ1で傾けることによって、測定面に直接照射されるスリット光と分岐されたスリット光とが測定面に照射された際に、空間的に重なることを防ぐ。詳しくは後述するが、測定対象物Sに対して3面からスリット光を照射すると、特定の測定面のほか、他の測定面に照射されたスリット光も撮像範囲に入るため、どれがその測定面に該当するスリット光であるかの判定が困難になる。ここでは、光軸を中心として所定の傾斜角θ1でスリット光を傾斜させるため、他の測定面のスリット光を分離することができる。この傾斜角θ1は、スリット光を分離可能であれば、特に限定されないが、例えば、基準線Lに対して5°以上45°以下の範囲であることが好ましい。傾斜角θ1が5°以上ではスリット光を十分に分離可能であり、45°以下では画像をよりコンパクトにでき好ましい。なお、この傾斜角θ1は、基準線Lとスリットとのなす角であるが、鋭角側の角度をいうものとする。 As shown in FIG. 3, the irradiation unit 21 directs the slit light onto the measurement surface of the measurement object S by inclining the slit light at a first inclination angle θ1 with respect to the reference line L perpendicular to the boundary line B of the measurement surface of the measurement object S. To prevent the slit light to be irradiated and the split slit light from being spatially overlapped when a measurement surface is irradiated with the slit light. Although details will be described later, when slit light is irradiated from three surfaces to the measurement object S, not only a specific measurement surface but also slit light irradiated to other measurement surfaces are included in the imaging range. It becomes difficult to determine whether the slit light corresponds to the surface. Here, since the slit light is tilted at the predetermined tilt angle θ1 about the optical axis, it is possible to separate the slit light from other measurement planes. The inclination angle θ1 is not particularly limited as long as the slit light can be separated. When the tilt angle θ1 is 5° or more, the slit light can be sufficiently separated, and when it is 45° or less, the image can be made more compact, which is preferable. The inclination angle .theta.1 is the angle formed by the reference line L and the slit, and is defined as an acute angle.
撮像部26は、複数の測定面に対して照射されたスリット光の反射光を含む画像を撮像するカメラである。撮像部26は、光を結像する撮像素子27を備えている。撮像素子27は、スリット光の反射光と測定面とを複数含む画像を結像するものであり、例えば、CMOSやCCDなどのイメージセンサとしてもよい。この撮像部26は、照射部21の光軸に対して第2の傾斜角θ2を有した状態で固定されている(図3参照)。この傾斜角θ2は、例えば、5°以上45°以下の範囲であるものとしてもよい。傾斜角θ2が5°以上では、スリット光の立体的な反射波の分解能をより高めることができ、測定対象物Sの外周面の形状を把握しやすく好ましい。また、傾斜角θ2が45°以下では、測定対象物Sの表面にある凹凸などによって生じる影の影響などをより抑制でき、好ましい。計測装置20では、照射部21と撮像部26とが傾斜することによって、線状のスリット光の形状の変化に基づいて、測定対象物Sの外表面の形状を計測することができる。なお、この傾斜角θ2は、照射部21の光軸と撮像部26からの撮像方向とのなす角であるが、鋭角側の角度をいうものとする。この撮像部26は、測定対象物Sの第1測定面、第2測定面及び第3測定面に対して照射されたスリット光を含む画像を撮像素子27によって撮像する。撮像部26は、図2Bに示すように、第1光路D1、第2光路D2及び第3光路D3でのスリット光の反射光に基づいて、それぞれ第1画像P1、第2画像P2及び第3画像P3を1つの撮像素子27によって撮像する。この撮像部26では、同一の画像に同一外周の形状を反映したスリット光の画像が得られるため、処理が円滑である。 The imaging unit 26 is a camera that captures an image including the reflected light of the slit light irradiated onto the plurality of measurement surfaces. The imaging unit 26 includes an imaging element 27 that forms an image of light. The imaging element 27 forms a plurality of images including the reflected light of the slit light and the measurement surface, and may be an image sensor such as a CMOS or CCD, for example. The imaging unit 26 is fixed at a second tilt angle θ2 with respect to the optical axis of the irradiation unit 21 (see FIG. 3). This tilt angle θ2 may be, for example, in the range of 5° or more and 45° or less. When the inclination angle θ2 is 5° or more, the resolution of the three-dimensional reflected wave of the slit light can be further improved, and the shape of the outer peripheral surface of the measurement object S can be easily grasped, which is preferable. In addition, when the inclination angle θ2 is 45° or less, the influence of shadows caused by irregularities on the surface of the measurement object S can be further suppressed, which is preferable. In the measurement device 20, the shape of the outer surface of the measurement object S can be measured based on the change in the shape of the linear slit light by tilting the irradiation unit 21 and the imaging unit 26. FIG. Note that this tilt angle θ2 is an angle formed by the optical axis of the irradiation unit 21 and the imaging direction from the imaging unit 26, and is an angle on the acute angle side. The imaging unit 26 captures an image including the slit light with which the first measurement surface, the second measurement surface and the third measurement surface of the measurement object S are irradiated by the imaging device 27 . As shown in FIG. 2B, the imaging unit 26 captures a first image P1, a second image P2, and a third image P2 based on the reflected light of the slit light on the first optical path D1, the second optical path D2, and the third optical path D3, respectively. An image P3 is captured by one image sensor 27 . In the imaging unit 26, the image of the slit light reflecting the shape of the same outer circumference is obtained in the same image, so the processing is smooth.
処理部28は、計測装置20の全体を制御するコントローラである。処理部28は、撮像した画像に含まれる複数のスリット光から測定対象物Sの外周表面を検出する処理を実行する。計測装置20では、例えば、図3に示す円柱状の単セル11を撮像すると、図4に示す画像が得られる。このとき、単セル11の下面に位置する基準面Rからの単セル11の高さ△zは、△y/tanθ2の式で得られる。処理部28は、このような計算を実行し、単セル11の立体像を得る。 The processing unit 28 is a controller that controls the entire measuring device 20 . The processing unit 28 executes processing for detecting the outer peripheral surface of the measurement object S from a plurality of slit lights included in the captured image. For example, when the cylindrical single cell 11 shown in FIG. 3 is imaged by the measurement device 20, an image shown in FIG. 4 is obtained. At this time, the height Δz of the unit cell 11 from the reference plane R located on the lower surface of the unit cell 11 is obtained by the formula Δy/tan θ2. The processing unit 28 performs such calculations and obtains a stereoscopic image of the single cell 11 .
管理PC30は、計測システム10のデータなどを管理する管理装置として構成されている。この管理PC30は、図1に示すように、回線29を介して計測装置20と情報のやりとりを行う。管理PC30は、制御部31と、記憶部32と、入力装置37と、表示装置38と、通信部とを有する。制御部31は、CPUを中心に構成されたマイクロプロセッサであり、装置全体を制御する。記憶部32は、データを記憶するデバイスであり、例えば、HDDやフラッシュROMなどが挙げられる。記憶部32には、測定結果を含む測定結果情報33や、測定対象物Sの外周形状計測処理プログラムなどが記憶されていてもよい。入力装置37は、キーボードやマウスを含むデバイスであり、作業者からの指令を入力する。表示装置38は、画像や文字を表示出力するディスプレイである。通信部は、外部機器と情報のやりとりを行うインターフェイスである。 The management PC 30 is configured as a management device that manages data of the measurement system 10 and the like. This management PC 30 exchanges information with the measuring device 20 via a line 29, as shown in FIG. The management PC 30 has a control section 31, a storage section 32, an input device 37, a display device 38, and a communication section. The control unit 31 is a microprocessor composed mainly of a CPU, and controls the entire device. The storage unit 32 is a device that stores data, and includes, for example, an HDD and a flash ROM. The storage unit 32 may store measurement result information 33 including measurement results, an outer peripheral shape measurement processing program of the measurement object S, and the like. The input device 37 is a device including a keyboard and a mouse, and inputs commands from the operator. The display device 38 is a display that displays and outputs images and characters. The communication unit is an interface that exchanges information with an external device.
(計測方法)
本開示の計測方法は、測定対象物Sの外周表面を計測する方法である。この計測方法は、例えば、上述した計測装置20を用いて実行されるものとしてもよい。なお、計測装置20で説明した条件や構成などを適宜用いるものとして、それらの内容については、ここでの詳細な説明を割愛する。この計測方法は、例えば、照射ステップと、撮像ステップと、処理ステップとを含む。なお、各ステップは、計測装置20で実行されてもよいし、管理PC30で実行されてもよいし、分担されて複数の装置で実行されてもよい。この計測方法では、円柱又は多角柱状の電極、及び円柱又は多角柱状の単セルのうち1以上を測定対象物Sとすることができる。
(Measurement method)
The measurement method of the present disclosure is a method of measuring the outer peripheral surface of the object S to be measured. This measurement method may be executed using, for example, the measurement device 20 described above. It should be noted that the conditions, configuration, and the like described in the measurement device 20 are used as appropriate, and detailed descriptions of their contents are omitted here. This measurement method includes, for example, an irradiation step, an imaging step, and a processing step. Each step may be executed by the measuring device 20, by the management PC 30, or by a plurality of devices in a shared manner. In this measurement method, one or more of the columnar or polygonal columnar electrode and the columnar or polygonal columnar single cell can be used as the measurement object S.
照射ステップでは、1以上の分岐により複数の方向から測定対象物Sの複数の測定面に対してスリット光を照射させる。このとき、スリット光を複数の測定面に交差し且つ傾きを有するよう照射するものとする。このステップでは、スリット光を測定面の境界線Bに直交する基準線Lに対して傾斜角θ1で傾けることによって、測定面に直接照射されるスリット光及び分岐されたスリット光が測定対象物である測定面被計測物に照射された際に、2以上のスリット光が空間的に重なることを防ぐものとする。この傾斜角θ1は、境界線Bに直交する基準線Lに対して5°以上45°以下の範囲であることが好ましい。また、このステップでは、測定面に直接照射されるスリット光に対して分岐したスリット光の光路長を補正する光路長補正部材24と光路長を補正したスリット光を反射して測定面に照射するミラー25とを含む光学系部材を介してスリット光を測定面に対して照射するものとしてもよい。また、このステップでは、直接スリット光を第1測定面に照射する第1光路D1と、分岐してスリット光を第2測定面に照射する第2光路D2と、分岐してスリット光を第3測定面に照射する第3光路D3と、を介してスリット光を測定面に対して照射するものとしてもよい。この照射ステップでは、可視光を測定対象物Sへ照射することが好ましい。 In the irradiation step, the plurality of measurement surfaces of the measurement object S are irradiated with slit light from a plurality of directions by one or more branches. At this time, it is assumed that the slit light is irradiated so as to intersect the plurality of measurement surfaces and have an inclination. In this step, the slit light is tilted at an inclination angle θ1 with respect to the reference line L perpendicular to the boundary line B of the measurement surface, so that the slit light directly irradiated onto the measurement surface and the split slit light are projected onto the measurement object. It is intended to prevent two or more slit lights from spatially overlapping each other when an object to be measured is irradiated with a certain measurement surface. The inclination angle θ1 is preferably in the range of 5° or more and 45° or less with respect to the reference line L orthogonal to the boundary line B. Further, in this step, the optical path length correction member 24 corrects the optical path length of the slit light beam split from the slit light beam directly irradiated to the measurement surface, and the slit light beam whose optical path length is corrected is reflected and irradiated onto the measurement surface. The measurement surface may be irradiated with the slit light via an optical system member including the mirror 25 . In this step, the first optical path D1 directly irradiates the first measurement surface with the slit light, the second optical path D2 branches and irradiates the slit light onto the second measurement surface, and the third optical path D2 branches and irradiates the slit light. The measurement surface may be irradiated with the slit light through the third optical path D3 for irradiating the measurement surface. In this irradiation step, it is preferable to irradiate the measuring object S with visible light.
撮像ステップでは、複数の測定面に対して照射されたスリット光の反射光を含む画像を撮像する処理を行う。このステップでは、測定対象物Sの第1測定面、第2測定面及び第3測定面に対して照射されたスリット光を含む画像を撮像するものとしてもよい。また、撮像ステップでは、スリット光の反射光と測定面とを複数含む1つの画像を取得するものとしてもよい。1つの画像にまとめられると、その後の処理を円滑に進めることができ、好ましい。 In the imaging step, a process of imaging an image including reflected light of the slit light irradiated onto the plurality of measurement surfaces is performed. In this step, an image including the slit light with which the first measurement surface, the second measurement surface and the third measurement surface of the measurement object S are irradiated may be captured. Further, in the imaging step, one image including a plurality of reflected light of slit light and a plurality of measurement surfaces may be acquired. Combining the images into one image is preferable because subsequent processing can proceed smoothly.
処理ステップでは、撮像した画像の複数のスリット光から測定対象物Sの外周表面を検出する処理を行う。このような処理を実行することによって、測定対象物Sの外周表面の形状を計測することができる。 In the processing step, a process of detecting the outer peripheral surface of the measuring object S from a plurality of slit lights of the captured image is performed. By executing such processing, the shape of the outer peripheral surface of the measuring object S can be measured.
次に、こうして構成された本実施形態の計測装置20の動作、特に、計測装置20が実行する単セル11の外周形状を計測する処理について説明する。図6は、計測装置20の処理部28が実行する外周形状計測処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、図示しない処理部28が有する図示しない記憶部に記憶され、作業者の実行指令に基づいて実行される。ここでは、図1~3に示した計測装置20を用いてこのルーチンを実行するものとする。このルーチンを開始すると、処理部28は、まず、傾斜角θ1でスリット光を傾斜させ、傾斜角θ2で照射部21を傾斜させた状態で測定対象物Sへスリット光を照射させる(S100)。次に、処理部28は、第1光路D1、第2光路D2及び第3光路D3から受光した反射光を撮像素子27で撮像し(S110)、得られた撮像画像に含まれるスリット光の形状を解析し、計算式を用いて測定対象物Sの外周形状を計算によって求める(S120)。そして、処理部28は、計算によって得られた測定結果を記憶し(S130)、全ての測定結果が得られたか否かを判定する(S140)。例えば、処理部28は、長尺状の単セル11を連続的に移動させながらその外周形状を計測し、このステップで、この単セル11の測定結果を全て得られたかを判定してもよい。全ての測定結果が得られていないときには、処理部28は、S100以降の処理を実行し、全ての測定結果が得られたときには、このルーチンを終了する。 Next, the operation of the measuring device 20 of the present embodiment configured in this way, particularly the process of measuring the outer peripheral shape of the single cell 11 executed by the measuring device 20 will be described. FIG. 6 is a flow chart showing an example of a peripheral shape measurement processing routine executed by the processing unit 28 of the measuring device 20. As shown in FIG. This routine is stored in a storage unit (not shown) of the processing unit 28 (not shown) and executed based on an execution command from the operator. Here, it is assumed that this routine is executed using the measuring device 20 shown in FIGS. When this routine is started, the processing unit 28 first tilts the slit light at the tilt angle θ1, and irradiates the measurement object S with the slit light with the irradiation unit 21 tilted at the tilt angle θ2 (S100). Next, the processing unit 28 captures an image of the reflected light received from the first optical path D1, the second optical path D2, and the third optical path D3 with the imaging device 27 (S110), and the shape of the slit light included in the captured image obtained. is analyzed, and the outer peripheral shape of the measurement object S is obtained by calculation using a calculation formula (S120). Then, the processing unit 28 stores the measurement results obtained by calculation (S130), and determines whether or not all measurement results have been obtained (S140). For example, the processing unit 28 may measure the outer peripheral shape of the elongated single cell 11 while continuously moving it, and determine whether all the measurement results of this single cell 11 have been obtained in this step. . When all the measurement results have not been obtained, the processing section 28 executes the processes from S100 onwards, and when all the measurement results have been obtained, this routine ends.
以上説明した本実施形態の計測装置20及び計測方法では、周方向の大きさおよび形状を定量的に計測することができる新規な計測装置、計測方法及びそのプログラムを提供することができる。本開示がこのような効果を奏する理由は、以下のように推察される。例えば、線状に照射されるスリット光と撮像部の光軸とが所定の傾斜角を有し同一直線上に無いことにより、測定対象物上に投影されるスリット光形状が測定対象物の形状に応じて変化する。このとき、測定対象物の形状は、スリット光源の光軸と撮像部の光軸との間の角度が既知であれば算出可能である。また、このスリット光を分岐させ、2以上の方向から測定対象物へ照射することにより、測定対象物の周方向形状を知ることができる。また、測定対象物の長手方向において同一の箇所へスリット光が照射されると周方向でスリット光の重なる部分が生じるが、この計測装置では、スリット光を光軸中心に所定の第2傾斜角を有しており、このスリット光の重なりをより抑制し、測定対象物の形状を取得することができる。 With the measuring device 20 and the measuring method of this embodiment described above, it is possible to provide a novel measuring device, a measuring method, and a program thereof that can quantitatively measure the size and shape in the circumferential direction. The reason why the present disclosure has such an effect is presumed as follows. For example, if the linearly irradiated slit light and the optical axis of the imaging unit have a predetermined angle of inclination and are not on the same straight line, the shape of the slit light projected onto the object to be measured changes to the shape of the object to be measured. Varies depending on At this time, the shape of the object to be measured can be calculated if the angle between the optical axis of the slit light source and the optical axis of the imaging unit is known. Further, by splitting the slit light and irradiating the measurement object from two or more directions, the circumferential shape of the measurement object can be known. In addition, when the slit light beams are applied to the same location in the longitudinal direction of the measurement object, the slit light beams overlap each other in the circumferential direction. It is possible to further suppress the overlap of the slit light beams and obtain the shape of the object to be measured.
なお、本開示は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。 It goes without saying that the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various forms as long as they fall within the technical scope of the present disclosure.
例えば、上述した実施形態では、本開示を計測システム10や計測装置20、計測方法として説明したが、例えば、計測方法を実行するためのプログラムとしてもよい。このプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体(例えばハードディスク、ROM、FD、CD、DVDなど)に記録されていてもよいし、伝送媒体(インターネットやLANなどの通信網)を介してあるコンピュータから別のコンピュータへ配信されてもよいし、その他どのような形で授受されてもよい。このプログラムを1つのコンピュータに実行させるか又は複数のコンピュータに各ステップを分担して実行させれば、上述した計測方法の各ステップが実行されるため、この計測方法と同様の作用効果が得られる。 For example, in the embodiments described above, the present disclosure has been described as the measurement system 10, the measurement device 20, and the measurement method, but for example, it may be a program for executing the measurement method. This program may be recorded on a computer-readable recording medium (for example, hard disk, ROM, FD, CD, DVD, etc.), or may be transmitted from a computer via a transmission medium (communication network such as the Internet or LAN). It may be distributed to another computer or sent or received in any other manner. If this program is executed by one computer, or each step is divided and executed by a plurality of computers, each step of the above-described measurement method is executed, so that the same effects as this measurement method can be obtained. .
以下には、本開示の計測装置及び計測方法を具体的に検討した例を実験例として説明する。 An example in which the measuring device and the measuring method of the present disclosure are specifically examined will be described below as an experimental example.
(実験例1:六角柱構造の周方向形状計測)
図1~3に示す計測装置20を作製し、柱状の測定対象物Sの外表面を検出する処理を検討した。図3に示すように、線状のスリット光を被計測物に照射し、スリット光の光軸から傾いた位置で反射光あるいは散乱光を撮影すると、図4に示すような像が得られる。この像の形状は、被計測物の形状や大きさを反映したものであり、図4に示した式により換算が可能である。なおこの図4に示す方式では、測定対象物Sの上面側しか形状を計測することができない。一方、図2に示すように、照射光を2つに分岐し、3方向からスリット光を測定対象物Sへ照射すると(図2A)、単一の撮影素子のみを使用して、測定対象物Sを多面方向から同時に撮像した画像を得ることが可能となる(図2B)。ここで光路長の異なる光は撮影素子上でピントを合わせられないため、光路長補正素子(クロビット:登録商標)を用いることによって、同時撮影を可能とした。ミラーおよびクロビットの組合せによって分岐数や撮影角度は任意に変更することもできる。
(Experimental example 1: Circumferential shape measurement of hexagonal prism structure)
A measurement apparatus 20 shown in FIGS. 1 to 3 was manufactured, and processing for detecting the outer surface of a columnar measurement object S was examined. As shown in FIG. 3, an object to be measured is irradiated with linear slit light, and when reflected light or scattered light is photographed at a position tilted from the optical axis of the slit light, an image as shown in FIG. 4 is obtained. The shape of this image reflects the shape and size of the object to be measured, and can be converted by the formula shown in FIG. In the method shown in FIG. 4, only the upper surface side of the measurement object S can be measured. On the other hand, as shown in FIG. 2, when the irradiation light is split into two and the slit light is irradiated to the measurement object S from three directions (FIG. 2A), only a single imaging element is used, and the measurement object It is possible to obtain images of S simultaneously captured from multiple directions (Fig. 2B). Since lights with different optical path lengths cannot be brought into focus on the imaging element, simultaneous imaging was made possible by using an optical path length correction element (Crobit: registered trademark). The number of branches and the imaging angle can be arbitrarily changed by combining mirrors and crobits.
まず、図2に示した光学系で照明光をスリット光とし、測定対象物Sを六角柱状の試料(六角形断面の内接円の直径が3mm)とした場合の撮影画像を撮像した。図7は、六角柱の多面同時撮影時のスリット光の重なりの説明図である。ここでは、光軸と撮像部26の撮像方法とのなす傾斜角θ2を20°とした。また、境界線Bに直交する基準線Lに対するスリット光の傾斜角θ1は、基準線Lに沿う方向で、0°とした。図7に示すように、スリット光が六角柱構造に沿って被計測物表面に投影されたが、異なる方向から照射されたスリット光も重なり、撮影した画像から形状を導出することが困難であった。そこでスリット光を光軸中心に回転し、傾斜角θ1=20°とし、その反射光を撮像した。 First, a photographed image was taken when the illumination light was slit light in the optical system shown in FIG. FIG. 7 is an explanatory diagram of overlapping of slit lights during multi-facet simultaneous imaging of a hexagonal prism. Here, the tilt angle θ2 between the optical axis and the imaging method of the imaging unit 26 is set to 20°. Further, the inclination angle θ1 of the slit light with respect to the reference line L orthogonal to the boundary line B was set to 0° in the direction along the reference line L. As shown in FIG. 7, the slit light beams were projected along the hexagonal prism structure onto the surface of the object to be measured. Ta. Therefore, the slit light was rotated around the optical axis and the inclination angle θ1 was set to 20°, and the reflected light was imaged.
図8は、六角柱の多面同時撮影時のスリット光の傾斜による重なり抑制の説明図である。このように、スリット光を傾斜させることによって、図8のように分岐したスリット光をそれぞれ独立して撮像するができることがわかった。スリット光を独立して撮影する方法は、スリット光の回転に限らず、ミラーやプリズムを用いた光路変更によっても可能である。この撮影像に対して、スリット光を照射した位置および角度を基に、検出した形状を求めた。図9は、撮影像から再構成した六角柱の測定対象物の断面形状である。図9に示すように、反射光の画像解析から、内接円の直径が3mmである六角形形状を計測することができた。柱状構造であれば、同様にその形状計測が可能であることがわかった。 FIG. 8 is an explanatory view of suppression of overlap due to tilting of slit light during simultaneous multifacet imaging of a hexagonal prism. It has been found that by inclining the slit light in this way, it is possible to independently image the split slit light as shown in FIG. The method of independently photographing the slit light is not limited to the rotation of the slit light, but can also be performed by changing the optical path using a mirror or prism. Based on the position and angle at which the slit light was applied to the photographed image, the detected shape was obtained. FIG. 9 shows a cross-sectional shape of a hexagonal prism-shaped measurement object reconstructed from a photographed image. As shown in FIG. 9, from the image analysis of reflected light, a hexagonal shape with an inscribed circle diameter of 3 mm could be measured. If it is a columnar structure, it turned out that the shape measurement is similarly possible.
(実験例2:溝付き円柱構造の周方向形状計測)
次に、表面に複数の溝が形成された円柱体の外周形状を計測した。図10は、溝付き円柱構造体の多面同時撮影の撮像画像である。この測定対象物は、長手方向に溝を有する円柱(円柱体の直径2mm)である。図10の撮影像に対して、スリット光を照射した位置および角度を基に測定対象物の形状を算出した。図11は、撮影像から再構成した溝付き円柱構造の測定対象物の断面形状である。図中の黒い破線は直径2mmの円を表している。図11に示すように、計測装置20を用いて、直径が2mmの円柱形状および溝を計測することができた。このように、スリット光が影となるような形状でなければ、例えば、単セル11を測定対象物Sとし、その表面に付いた傷を検知することができることがわかった。特に、計測装置20では、単セル11を移動しながら、連続的にその外周形状を検出し続けることができるため、柱状体12や単セル11の製造時の検査に有用であるものと推察された。
(Experimental example 2: Circumferential shape measurement of cylindrical structure with grooves)
Next, the outer peripheral shape of a cylindrical body having a plurality of grooves formed on its surface was measured. 10A and 10B are captured images of a grooved columnar structure obtained by simultaneous multi-view imaging. The object to be measured is a cylinder (having a diameter of 2 mm) having a groove in its longitudinal direction. The shape of the object to be measured was calculated based on the position and angle at which the slit light was applied to the photographed image of FIG. FIG. 11 shows the cross-sectional shape of the measuring object with a grooved columnar structure reconstructed from the photographed image. The dashed black line in the figure represents a circle with a diameter of 2 mm. As shown in FIG. 11, the measurement device 20 was able to measure a cylindrical shape and a groove with a diameter of 2 mm. As described above, it has been found that if the shape of the slit light does not cast a shadow, for example, the single cell 11 can be used as the object S to be measured, and scratches on the surface thereof can be detected. In particular, since the measuring device 20 can continuously detect the outer peripheral shape of the single cell 11 while moving, it is presumed to be useful for inspection during manufacturing of the columnar body 12 and the single cell 11. Ta.
なお、本明細書で開示した計測装置、計測方法及びそのプログラムは、上述した実施例に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。 It should be noted that the measuring apparatus, measuring method, and program thereof disclosed in the present specification are not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various forms as long as they fall within the technical scope of the present disclosure. Not even.
本明細書で開示した計測装置、計測方法及びそのプログラムは、測定対象物の外周形状を計測する技術分野に利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The measuring device, the measuring method, and the program disclosed in this specification can be used in the technical field of measuring the outer peripheral shape of an object to be measured.
10 計測システム、11 単セル、12 柱状体、13 炭素繊維、15 柱状電極、16 分離膜、18 対極、20 計測装置、21 照射部、22 光源、23 スリット、24 光路長補正部材、25 ミラー、26 撮像部、27 撮像素子、28 処理部、29 回線、30 管理PC、31 制御部、32 記憶部、33 測定結果情報、37 入力装置、38 表示装置、40 蓄電デバイス、41 集電体、42 集電体、60 撮像画像、A 光軸、B 境界線、D1 第1光路、D2 第2光路、D3 第3光路、L 直交線、P1 第1画像、P2 第2画像、P3 第3画像。 10 measurement system, 11 unit cell, 12 columnar body, 13 carbon fiber, 15 columnar electrode, 16 separation membrane, 18 counter electrode, 20 measurement device, 21 irradiation unit, 22 light source, 23 slit, 24 optical path length correction member, 25 mirror, 26 imaging unit 27 imaging element 28 processing unit 29 line 30 management PC 31 control unit 32 storage unit 33 measurement result information 37 input device 38 display device 40 power storage device 41 current collector 42 Current collector 60 Captured image A Optical axis B Boundary line D1 First optical path D2 Second optical path D3 Third optical path L Orthogonal line P1 First image P2 Second image P3 Third image.
Claims (17)
1以上の分岐により複数の方向から前記測定対象物の複数の測定面に対してスリット光を、該複数の測定面に交差し且つ第1の傾斜角を有して照射する照射部と、
前記照射部の光軸に対して第2の傾斜角を有し、前記複数の測定面に対して照射されたスリット光の反射光を含む画像を撮像する撮像部と、を備え、
前記照射部は、前記スリット光を前記測定面の境界線に直交する基準線に対して前記第1の傾斜角で傾けることによって、前記測定面に直接照射されるスリット光と前記測定面への分岐のための光路を経たスリット光とが前記測定面に照射された際に、空間的に重なることを防ぎ、
前記撮像部は、前記測定面に直接照射されたスリット光の反射光と、前記測定面への分岐のための光路を経たスリット光の反射光とを受光する、計測装置。 A measuring device for measuring the outer peripheral surface of an object to be measured,
an irradiation unit that irradiates a plurality of measurement planes of the measurement object with slit light from a plurality of directions by one or more branches, intersecting the plurality of measurement planes and having a first inclination angle;
an imaging unit that has a second tilt angle with respect to the optical axis of the irradiation unit and captures an image containing reflected light of the slit light irradiated to the plurality of measurement surfaces;
The irradiating unit tilts the slit light at the first tilt angle with respect to a reference line orthogonal to the boundary line of the measurement surface, thereby irradiating the slit light directly onto the measurement surface and the measurement surface. Preventing spatial overlap with the slit light that has passed through the optical path for branching when the measurement surface is irradiated,
The imaging unit receives reflected light of slit light directly irradiated onto the measurement surface and reflected light of slit light that has passed through an optical path for branching to the measurement surface.
前記撮像部は、前記第1測定面、前記第2測定面及び前記第3測定面に対して照射されたスリット光を含む画像を撮像する、請求項1~4のいずれか1項に記載の計測装置。 The irradiation unit has a first optical path that directly irradiates the first measurement surface with the slit light, a second optical path that branches and irradiates the slit light onto the second measurement surface, and a second optical path that branches and irradiates the slit light onto the third measurement surface. and a third optical path for irradiation,
5. The imaging unit according to any one of claims 1 to 4, wherein the imaging unit captures an image including slit light irradiated onto the first measurement surface, the second measurement surface, and the third measurement surface. measuring device.
前記撮像した画像の複数のスリット光から前記測定対象物の外周表面を検出する処理部、を備えた計測装置。 The measuring device according to any one of claims 1 to 7,
a processing unit that detects the outer peripheral surface of the object to be measured from a plurality of slit lights of the captured image.
1以上の分岐により複数の方向から前記測定対象物の複数の測定面に対してスリット光を、該複数の測定面に交差し且つ傾きを有するよう照射する照射ステップと、
前記複数の測定面に対して照射されたスリット光の反射光を含む画像を撮像する撮像ステップと、
前記撮像した画像の複数のスリット光から前記測定対象物の外周表面を検出する処理ステップと、を含み、
前記照射ステップでは、前記スリット光を前記測定面の境界線に直交する基準線に対して傾けることによって、前記測定面に直接照射されるスリット光と前記測定面への分岐のための光路を経たスリット光とが前記測定対象物に照射された際に、2以上のスリット光が空間的に重なることを防ぎ、
前記撮像ステップでは、前記測定面に直接照射されたスリット光の反射光と、前記測定面への分岐のための光路を経たスリット光の反射光とを受光する、計測方法。 A measurement method for measuring the outer peripheral surface of an object to be measured,
an irradiation step of irradiating a plurality of measurement surfaces of the measurement object with slit light from a plurality of directions by one or more branches so that the slit light intersects the plurality of measurement surfaces and has an inclination;
an imaging step of capturing an image including reflected light of the slit light irradiated onto the plurality of measurement surfaces;
a processing step of detecting the outer peripheral surface of the measurement object from a plurality of slit lights of the captured image,
In the irradiating step, by tilting the slit light with respect to a reference line perpendicular to the boundary line of the measurement surface, the slit light is directly irradiated onto the measurement surface and passes through an optical path for branching to the measurement surface. preventing spatial overlap of two or more slit lights when the measurement object is irradiated with the slit lights,
In the imaging step, the measuring method receives reflected light of the slit light directly irradiated to the measurement surface and reflected light of the slit light that has passed through an optical path for branching to the measurement surface.
前記撮像ステップでは、前記第1測定面、前記第2測定面及び前記第3測定面に対して照射されたスリット光を含む画像を撮像する、請求項10~12のいずれか1項に記載の計測方法。 In the irradiating step, a first optical path that directly irradiates the first measurement surface with the slit light, a second optical path that branches and irradiates the slit light onto the second measurement surface, and a second optical path that branches and irradiates the slit light onto the third measurement surface. irradiating the measurement surface with the slit light through a third optical path for irradiation,
13. The imaging step according to any one of claims 10 to 12, wherein an image including slit light irradiated onto the first measurement surface, the second measurement surface, and the third measurement surface is captured. measurement method.
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