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2018年11月

2018年11月16日 (金)

PhotoDigitizerの主走査倍率精度の決め方

PhotoDigitizerの主走査倍率精度の決め方

製品仕様書では、主走査倍率精度を ±0.14%としました。

次ぎのような考え方です。

1.主走査倍率の温度依存性

実験より、20℃変化で、0.101%倍率が変わることが判りました。

Temp_dependent

つまり、このイメージスキャナを使った「定規」の

熱膨張係数は、

0.101%/20℃

=

50.5×10^(-6) /℃

となります。

イメージスキャナのキャリッジの素材がアルミダイキャストであることが判っています。

アルミニウムの熱膨張係数は

23×10^(-6) /℃

ですので、半分は、アルミ素材の影響と考えられます。(*1)

2.使用温度範囲を決める

次ぎに、ユーザーの使用環境を決めます。

T = 25±5℃としました。

これで、倍率の範囲が決まります。

まず、規定の温度(例えば、25℃)で、倍率をぴったり合わせたとします。

ユーザーの使用環境のために ±5℃の温度変動があるとすると、

50.5×10^(-6)× ±5℃

=± 252.5 ×10^(−6)

=± 0.025 ×10^(−2)

=± 0.025%

となります。

3.スキャナの温度上昇を推定する

更に、使用している内に、スキャナの内部温度が上昇することを想定します。

これを±5℃としましょう。

± 0.025%

4.最後に、製造時の調整誤差を決めます。

製造時調整:±0.05% 未満とする。

環境温度を 25±5℃ とする。

と作業標準を決めます。

5.まとめ

ユーザー使用環境温度による影響:± 0.025%

スキャナの本体の使用中の温度上昇の影響:± 0.025%

製造時の調整精度:±0.05%

製造時の温度による影響:± 0.025%

以上を全て足し合わせて:±0.125% 

更に少し、安全を見て ±0.14% としました。

Pd_temp

1200ppiでA3サイズを10回繰り返しスキャンした結果のグラフは下記の通りです。

+0.023%

-0.016%

といった値が実力値です。

推奨使用温度ドンピシャで使って頂ければ、

スペックの1/5~1/10の精度が出ると推定されます。

Photo

主走査倍率精度 実測結果 (10回、繰り返しスキャン)

Photo_2

副走査倍率精度 実測結果(10回、繰り返しスキャン)

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2018年11月15日 (木)

画像計測用のイメージスキャナ PhotoDigitizer が新モデルに生まれ変わります。

Photodig

画像計測用のイメージスキャナ PhotoDigitizer が新モデルに生まれ変わります。

http://www.imeasure.co.jp/product/photodigitizer.html

旧モデルは、キセノン冷陰極管搭載モデルでしたが、
新モデルは、白色LED光源を採用しました。

従来通り、寸法精度、直角精度の保証はもちろんですが、
濃度再現性についても新しいステージに入りました。

PhotoDigitizer は、いくつかの特徴を持っています。

1.寸法精度と直角精度

市販のイメージスキャナで大きなイラストを分割スキャンしてフォトショップで繋ぎ合わせようとした経験をお持ちの方は直ぐに気付いたでしょう。
イメージスキャナは、縦と横の倍率が異なる場合が多いのです。
そのため、分割スキャンした画像がうまく繋がらないという事態が起きます。
判りやすく表現すると、円が楕円になります。

更に困ったことに、直角が直角に成らない。つまり、長方形が平行四辺形になってしまいます。

Pd_

~・~・~・~

PhotoDititizer では、ハードウェア性能を高める独自チューニングを実施します。
寸法精度、直角精度を1台づつチューニングします。
また、繰り返し再現性を検証するために、
ガラス板にクロム蒸着したテストパターンを用いて、繰り返しスキャンした画像で寸法精度を計測します。

2.濃度変動

デジカメで商品の写真撮影をする時に、露出調整の最小刻みは、±1/3eV程度でしょうか。
1eVでx2〜x0.5の露光調整ですので、
+1/3eVで、x1.26つまり、+26%です。
写真撮影時のライティング(照明光源)は、この変動を許容していると言っても良いでしょう。

一方、イメージスキャナの場合は、一種の反射率測定器のしかけを内蔵しており、スキャンの度に内部白色基準板を使った自動キャリブレーションが行われます。最近のイメージスキャナは、安価なモデルでも、16bitA/Dを搭載しています。
つまり、1/65535の精度で濃度補正します。

よって、光源は、0.0015%の光量安定性が期待されることになります。

〜・〜・〜・〜

従来の機種では、この濃度変動が課題でした。

実は、旧モデルに搭載れている光源、キセノン冷陰極管は、水銀封入型の蛍光灯が主流だった時代(1986年)に登場した画期的な電子機器用光源でした。
それまで使用されていた蛍光灯は、液体の水銀が封入されており、温度とともにその水銀蒸気圧が上昇し、光量が大きく変動しました。それに較べて、キセノン冷陰極蛍光管は、クイックスタートでかつ光量変動の無い優れた特性を持っていました。

画期的とは言え、キセノン冷陰極蛍光管は、せっかく極短波長紫外線発光源を、液体水銀から、気体キセノンガスに変更したにも関わらず、相変わらず管壁内面に塗布した蛍光体の発光効率の温度依存性のため、その光量は、蛍光管の管壁温度に影響を僅かながら受けます。
PhotoDigizer は、寸法や角度を計測する目的のイメージスキャナですが、濃度計測の目的で使うことも可能です。
一種の、反射率測定器、透過モードであれば、透過率測定器です。
しかし、この蛍光体特性のために、寒い日の朝一番のスキャンは、2回目以降のスキャンとどうしても得られる濃度値に僅かな違いがありました。

新モデルは、白色LED光源を採用しました。
しかも、大きな放熱フィンに貼り付けられた、米粒よりも小さい白色LEDの発した光は、導光ロッドによって、点光源→線光源に変換され、拡散縞によって、原稿を線状に照明します。
寒い日の朝一番のスキャンも、2回目以降のスキャンも、安定した光量を提供します。

白色LED光源を搭載した新モデルは、濃度測定器としても従来モデルに較べて繰り返し再現性があり、朝一番から活用できます。
~・~・~・~

新しくなった PhotoDigitizer モデル 201811A ぜひご利用ください。

2018年11月 9日 (金)

大型アナログ図面の高精度デジタイズ CADデータ化 にお悩みの方はぜひご相談ください。

デジタルアーカイブ学会 研究発表大会の記事が、学会誌の公式ページで pdfで公開されました。
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jsda/2/2/2_91/_article/-char/ja/

オルソスキャナを使って、 1万対1の寸法精度を達成した実験報告書です。

ちなみに、1万対1は、JIS定規1級の 0.2mm/メートル
を越える精度です。 0.1mm/メートル

鉄の線膨張係数が  12E-6ですので、
ΔT=10℃ で、120E-6となり、0.12mm/メートルを越え、
1万対1の寸法精度は、10度変動する環境で鉄では達成できません。

オルソスキャナ+図面専用フィルム(マイラー)にて、
線膨張係数が、3437 E-6 であることが判りました。

温度変動ΔT=3℃で、100E-6 → 1E-4(つまり1万対1) となります。

そこで、温度を横軸に、縦軸を寸法精度でプロットした際の回帰直線を基準に、そのばらつきが、1/1万 (=1E-4)に入るならば、温度補正を行うことで、1/1万 (=1E-4)を達成できることになります。

その見通しを示した実験報告書です。

回帰直線の傾き(34〜37 E-6)は、オルソスキャナ+マイラー図面における線膨張係数に相当します。

現在、スキャナの部屋をエアコン掛けっぱなしにして、
スキャン時の温度を0.1℃単位で記録して補正を行うことで、1万対1の寸法精度を達成しました。

大型アナログ図面(7メートルマイラー紙のスキャン実績があります。)の高精度デジタイズ CADデータ化 にお悩みの方はぜひご相談ください。


■ 図面スキャンサービス

http://www.imeasure.co.jp/pdf/service_drawing.pdf

kw : リバースエンジニアリング 金型の計測

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