JP2525202B2 - ワ−クピ−スを自動的に検査するためのシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 背景技術 穴のあいた平坦な薄板金ワークピースを手動で検査す
るのが一般的である。従来の手動検査技術は、ワークピ
ースの端縁に関して各穴の寸法または穴の位置を確かめ
るためにハイトゲージ、キャリパおよび／またはテープ
メジャーを用いることを必要とする。多くの穴が非常に
多くのワークピースに含まれ得る場合、一人または二人
以上の労働者が各穴を手動で検査しかつ検査結果の記録
を与えることが、困難でありかつ時間が浪費する作業に
なる。

したがって、効率を増加しかつ平坦なワークピース内
の穴を検査する費用を安くするために、自動電気光学検
査システムが提案された、しかしながら、このような自
動システムは通常、ワークピースの複雑な移動を必要と
する。より特定的には、１対のモータおよび関連の位置
モニタ装置はしばしば、ワークピースを回転させるかま
たは１対の垂直方向の各々にワークピースを移動させる
かいずれかに用いられる。このようなシステムは一般に
遅くかつ費用がかかり、かつ穴の大きさおよび場所を実
証しかつ確かめるのに比較的長い較正を必要とする。

平坦なワークピース内の穴を検査するための既知のシ
ステムの例は、以下の米国特許の１つまたは２つ以上に
おいて入手可能である。

1954年７月20日 第2,684,009号 1982年３月９日 第4,319,272号 1985年11月26日 第4,555,798号 1985年12月24日 第4,560,273号 発明の概要 要約すると、かつ一般の用語では経済的かつ信頼性の
ある検査システムは、平坦な薄板金ワークピース内のす
べての穴の位置および寸法を自動的に実証しかつ確かめ
るために開示される。このシステムは、これまでワーク
ピース内の穴を検査するために用いられた、時間を浪費
しかつ困難な手動技術にわたり正確で高速度の改良を提
供する。この検査システムは、ワークピースが置かれ
る、光を発散させる透明な材料から形成された頂部を有
する検査テーブルを含む。ボールねじ駆動ヨークは、テ
ーブルを横切りＹ方向に連続して移動するために装着さ
れる。ヨークは、テーブル頂部の下に照明源を、かつテ
ーブル頂部の上に複数個の光センサアレイを支持しかつ
位置決めするために対抗して整列された頂部バーおよび
底部バーを含む。光センサアレイは、テーブルを横切り
Ｘ方向の完全な線形走査線を検査するように配置され
る。

各光センサアレイは、検出器インターフェイスに置か
れる。検出器インターフェイスは、その画素（たとえば
電荷結合素子）をシーケンシャルにアクセスするために
多相クロック信号を発生するためのそれぞれの多相クロ
ック論理を含む。その画素の各々がマイクロコンピュー
タにより連続して読出され得るように、複数個の光セン
サアレイから出力信号を多重化するためにビデオインタ
ーフェイスが設けられる。光センサアレイは、透明なテ
ーブル頂部を介して上向きに拡散される光エネルギに応
答する。手段は、ワークピースにおける明から暗への、
および暗から明への遷移を検出するようにセンサアレイ
と相互接続される。このような各々の遷移は、次の端縁
を表わす。遷移データは、コンピュータインターフェイ
スによりマイクロコンピュータに与えられ、そこでそれ
は後のディスプレイおよび／または続出のために続出さ
れかつストアされる。

コンピュータインターフェイスは、センサアレイから
接続して読出される画素の各々のものに対応する連続カ
ウントを維持するカウント手段を含む。コンピュータイ
ンターフェイスはまた、ワークピースにおける明から暗
へのまたは暗から明への遷移の各々の発生によりトリガ
される回路を含む。このような遷移を検出すると、トリ
ガ回路は、マイクロコンピュータがカウンタのカウント
を読出すようにされ、かつそれによってこのような遷移
のときに特定の画素を同定するようにされるために割込
み信号を発生する。明から暗へのまたは暗から明への遷
移が生じる間、対応する画素を読出すことにより、テー
ブルを横切りＸ方向の穴の場所に関する圧縮されたデー
タがマイクロコンピュータに与えられる。移動可能ヨー
クの場所を関知することにより、Ｙ方向の穴の場所に関
するデータがマイクロコンピュータに与えられる。

検査システムはまた、マイクロコンピュータ、ビデオ
スクリーン、プリンタ、制御スイッチおよびインジケー
タ光が置かれたオペレータコンソールを含む。ビデオス
クリーンはタッチスクリーン能力を有してもよく、かつ
オペレータが選択し得る動作のステータスおよび種々の
モードを表示するようにされる。この検査システムの出
力は、ワークピースの１つのコーナ、ワークピースの外
側端縁および各穴の最大幅および長さに関する穴の中心
点のＸおよびＹ座標のリストである。ワークピースのプ
ロットはまた、すべての穴およびワークピース寸法が例
示されて描かれてもよい。

好ましい実施例の説明 金属ワークピースにおける穴の位置および寸法を感知
するための、この発明の自動検査システムは、図面を参
照して最良に述べられる。第１図では、ワークピース50
が置かれた検査テーブル１が示される。この発明では、
検査テーブル１は、間もなく述べられる検査システムの
スタティックおよびダイナミック構成要素のすべてに対
する装着点として作用する。例としてのみ、検査テーブ
ル１は重い鋼鉄から製作される。テーブル１の頂部４
は、テーブル頂部４が掻き傷および他の起こり得る表面
損傷を負うのを妨げるように１枚のガラスがその上に置
かれた状態のレキサン（Lexan）として商業的に既知の
もののようなプラスチックの透明で光を発散させるシー
ト（0.5インチの厚さ）またはその他同種類のものから
形成される。テーブル頂部４は、約2.5フィートの高さ
で約４フィート×５フィートのワーク面で有する大きさ
である。付加的区域（たとえばワーク面の前のテーブル
の最初の数インチ）は、Ｘ軸およびＹ軸に沿って較正し
かつ初期化するために設けられる。以下でより詳細に述
べられるように、テーブル１はそれに関連の、Ｘおよび
Ｙ方向のパラメータを感知するための（第２図において
30で示された）複数個の光センサアセンブリと、Ｙ方向
のセンサアセンブリを移動させるためのステッパモータ
駆動ボールねじ２とを有する。適当な印および／または
高い停止点（図示せず）は、ワーク面の場所およびワー
クピース50の所望の配置を示すようにテーブル頂部４に
装着されてもよい。較正ストリップ（これも図示せず）
は、光センサアセンブリが応答する位置情報を与えるよ
うにＹ方向に沿ってテーブル頂部４に装着される。

テーブル１はまた、ワーク面と正確に整列され、かつ
テーブル１の両側に置かれた１対のレール８に沿って動
くことによりテーブル頂部４を横切りＹ方向に移動する
ためにローラベアリングおよびツインボールブシュピロ
ーブロック上に装着された矩形ヨーク６を含む。テーブ
ル１の較正区域は、ヨーク６に対する定位置としての働
きをする。その定位置からかつレール８に沿ったヨーク
６の移動は、ボールねじ２により制御される。レゾルバ
を有する可逆ステッパモータ10は、このようなねじを駆
動するようにボールねじ２の一端部に装着される。ヨー
ク６の底端部におけるねじ切りされたフランジ12は、テ
ーブル１の下のボールねじ２と相互接続される。フラン
ジ12を介するボールねじ２の回転はヨーク６の対応する
連続線形移動を生じ、その移動方向はボールねじ２の回
転方向に依存する。

上記の光センサアレイおよびアレイを照らすための関
連の光源（たとえば光バー）14は、ヨーク６により互い
に間隔をおいて整列して保持される。より特定的には、
（第２図において30および32で示された）光センサアレ
イおよびそれぞれの光集束レンズがヨーク６の頂部バー
に装着され、かつ光源14はヨークの底部バーに装着され
る。光センサアレイおよび光源14がヨーク６の反対側の
両端部と互いに整列された状態で、テーブル頂部４はそ
の透明な光を発散させる表面からセンサアレイに光エネ
ルギを放出する。典型的には貫通穴のあいた平坦な不透
明の薄板金であるワークピース50は、光センサアレイ
が、このような穴を介してアレイのセンサに伝導される
光に依存してＸ方向に穴の位置および寸法を検出するよ
うに、テーブル１の頂部４上に置かれる。

それゆえに当業者により認識されるように、現在開示
された発明の光源および光センサアレイは、従来の検査
システムに共通であるように他の態様で１対の垂直方向
にワークピースを移動させるよりもむしろ、静止したワ
ークピース50を横切り単一（すなわちＹ軸）方向にすべ
て移動される。したがって、従来のシステムにおいてワ
ークピースを移動させる必要がある比較的複雑でかつ高
価なモータおよび位置決め装置は、光センサアレイで受
取られるデータの精度を減じることなく都合良く回避さ
れる。

ヨーク６が検査テーブル１に沿ってＹ方向に移動され
る各々の連続する位置では、制御ソフトウェアおよびハ
ードウェア（第３図ないし第６図を参照して以下でより
詳細に述べられる）が、光センサアレイから検出された
明／暗遷移データを読出す。しかしながら、要するにヨ
ーク６のＹ位置ならびにセンサの各走査の間、明から暗
へのおよび暗から明へのすべての遷移のＸ位置を表わす
データが集められ、かつ（第６図において70で示され
る）マイクロコンピュータに伝送される。マイクロコン
ピュータは、ワークピース50の穴および外側端縁に対応
するデータをすべてストアする。すべての穴のＸおよび
Ｙ位置に対応する累積情報は、（ワークピース50の端部
を表わす）外部端縁が検出されると必ず、マイクロコン
ピュータから従来のカラムプリンタ15またはプロット16
に伝送される。マイクロコンピュータはまた、オペレー
タ制御コンソール20に装着されたビデオモニタのスクリ
ーン18上で指令を入力し、かつシステムオペレータへス
テータス情報を出力する。このシステムの出力は、ワー
クピースの１つのコーナ、ワークピースの外側端縁なら
びに各穴の最大幅および長さに関して穴の中心点のＸお
よびＹ座標のリストになる。ワークピースのプロットは
また、すべての穴およびワークピース寸法が例示されて
描かれてもよい。

オペレータ制御コンソール20（第６図を参照してより
詳細に述べられる）は、ヨーク６を動作しかつモニタす
るための制御を含む。このような制御は上記のマイクロ
コンピュータ、プリンタ15および（タッチスクリーン能
力を有する）ビデオモニタスクリーン18ならびにオーデ
ィオスピーカ21、KILLボタン22、RESETボタン24、POWER
光25、およびREADY光26を含む。KILLボタン22が押圧さ
れると、ステッパモータ10を消勢する。RESETボタン24
は、KILLボタンの駆動の後システムを再度付勢するよう
に押圧される。この検査システムが最初にパワーアップ
されると、マイクロコンピュータは一連の診断および自
己検査を完了し、かつそれからすべての最初の検査条件
が満たされたことを示すようにREADY光26を照らす。シ
ステムソフトウェアにより、ステータス情報および利用
可能な機能のメニューがスクリーン18に表示される。オ
ペレータは、特定のメニュー区域にタッチすることによ
りスクリーンから機能を選択できる。スピーチシンセサ
イザもまた、スピーカ21を介してヨークのステータスお
よびオペレータの注意をひく一定の警報状態をオペレー
タに知らせるように制御コンソールに置かれてもよい。

さて第２図を参照すると、ヨーク６は光センサアレイ
30と、その頂部バーに沿ったそれぞれのレンズ32と、反
対側の底部バーに沿った光源14とを保持して示される。
前に開示されたように、光源14は、明暗区域の存在が、
ワークピースにおける穴の存在および位置を示すように
センサアレイ30により検出され得るように検査テーブル
１の光を発散させる透明な頂部４を介して光センサアレ
イ30を照らす。光センサアレイ30の各々は好ましくは、
2048個の電荷結合素子（CCD）を含む商業的に入手可能
なチップである。例として、ここで用いるのに適するチ
ップはカリフォルニア州サニーベイルのEDアンドＧ・レ
チコン（EG＆Ｇ Reticon）により製作されたモデル第2
048G号である。この実施例では、５個のこのような光セ
ンサアレイ30がヨーク６の頂部に沿って均等に間隔を置
かれ、それによって総計10240個の画素が利用される。
しかしながら、付加的光センサアレイ30もまた解像度を
増大しかつ各アレイの視界を狭くするようにヨーク６に
含まれ得ることが理解されるべきである。例示の実施例
では、光センサアレイ30およびそのそれぞれのレンズ32
の窓区域は、ワークピース50の頂部を横切りＸ方向に完
全な走査線を形成するように、連続する10インチの長さ
のラインセグメントを走査する。第２図の５個の光セン
サアレイ30の各々により走査されるワークピース50のそ
れぞれのラインセグメントは、想像的に示されかつ参照
数字34で表わされる。

光センサアレイの各々およびその2048個の電荷結合素
子をシーケンシャルに選択するための関連のクロック論
理は、５個の異なる検出器インターフェイス36のそれぞ
れのものを形成する。検出器インターフェイスの動作
は、第３図を参照してより詳細に述べられる。しかしな
がら、要するに５個の検出器インターフェイス36の各々
の関連のクロック論理は１秒あたり5.0メガ画素の走査
速度でそれぞれの光センサアレイ30のCCDをシーケンシ
ャルにアクセスする６個のクロック位相を発生する。検
出器インターフェイス36は、電荷結合素子の2048アレイ
から特定の電荷結合素子により走査される５ミル平方の
テーブル表面積が（ワークピースに対応する）不透明な
ソリッドまたは（ワークピース内の穴に対応する）開放
ボイドを表わすかどうかを決定するように、予め定めら
れた固定しきい値設定点基準電圧と比較される、CCDか
らの差動出力電圧を与える。

５個の検出器インターフェイス36の各々は、共通の電
気ケーブル38により１個のビデオインターフェイス40に
相互接続される。ビデオインターフェイスの動作は、第
４図を参照してより詳細に述べられる。しかしながら、
要するにビデオインターフェイス40は検出器インターフ
ェイス36からのアナログ出力信号を、（第５図において
44で示された）１個のコンピュータインターフェイスに
与えられるべき代表的ディジタル信号に多重化するため
の論理を含み、それによってすべてのセンサアレイから
の電荷結合素子がシーケンシャルに読出される。この態
様では、５個の2048個のCCD画素アレイ30が、１個の102
40画素アレイとして、間もなく述べられる第５図のコン
ピュータインターフェイスに現われる。

ビデオインターフェイス40は電気ケーブル46により
（第５図の）コンピュータインターフェイス44に接続さ
れ、それによってビデオインターフェイス40からマイク
ロコンピュータにディジタル信号を与える。要するに、
コンピュータインターフェイス44は、ビデオインターフ
ェイス40の動作を制御するためのマルチプレクサ制御信
号およびクロックパルスを発生する。コンピュータイン
ターフェイス44はまた、予め定められた設定点基準電圧
を比較器に与え、それによってこのような基準電圧を検
出器インターフェイス36の出力における電圧と比較す
る。コンピュータインターフェイス44の論理は、穴の端
縁に対応する暗から明へのまたは明から暗への遷移に関
してワークピース上の位置を決定するのに必要なデータ
のみに応答することにより、ビデオインターフェイス40
から受取られたデータを押圧するように動作する。

検出器インターフェイス36、ビデオインターフェイス
40およびコンピュータインターフェイス44の特定の詳細
は、第３図、第４図および第５図をそれぞれ参照して今
から開示される。第３図では、（第２図の）光センサア
レイ30の個々のものを含む５個の同一の検出器インター
フェイス36のうちの１個に対するブロック図が示され
る。各検出器インターフェイス36は、ディジタルSTART
およびCLOCK可能化入力信号をビデオインターフェイス4
0から受取るように接続された従来の多相クロック論理
手段52を含む。クロック論理手段52の出力はφ_Ａ、
φ_Ｂ、φ_１、φ_２、φ_３、およびφ_４で示された６個の
多相クロック信号、ならびに時間的に遅延されたSTART
入力信号である。多相クロックおよび遅延されたSTRAT
信号はクロック論理手段52から関連の光センサアレイ30
に与えられ、それによってその2048個のCCD画素をシー
ケンシャルにアクセスし、かつそれによってマイクロコ
ンピュータにより最終的に続出されるべきCCDの連続す
るものを選択する。

センサアレイ30の出力は、（騒音を減じるための）相
補的対のビデオ信号VDおよび▲▼であり、それはワ
ークピース内に形成された穴を介してアレイのCCDの各
々により受取られる光強度のアナログ表示を与える。パ
ルスシェーパ54がアレイ30からの出力信号を受取りかつ
転換した後、VIDEOで示された検出器インターフェイス3
6のアナログ出力信号が発生される。ディジタルSHUNTパ
ルスは、VIDEO出力信号がデータストリームを形成する
ように連続して発生され得るようにビデオインターフェ
イス40からパルスシェーパ54に制御可能に与えられる。
検出器インターフェイス36からのVIDEO出力信号は、パ
ルスシェーバ54からビデオインターフェイス40に与えら
れる。センサアレイ30もまた、2048個の画素のアレイか
らの最後のCCD画素が読出されたとき、EOLで示された付
加的出力信号を与えるようにされる。

第４図では、VIDEOで示されたアナログ出力信号のス
トリームが５個の検出器インターフェイス36の各々から
与えられる１個のビデオインターフェイス40のブロック
図が示される。より特定的には、ビデオインターフェイ
ス40は５個の検出器インターフェイス36と１個のビデオ
インターフェイス40との通信を可能にするのに必要な３
個のマルチプレクサ56、57および58を含む。マルチプレ
クサ58は、（第３図の）５個の検出器インターフェイス
36を形成するパルスシェーパ54の各々により発生された
VIDEO １ないしVIDEO ５で示されたアナログ出力信号
を受取るように接続される。マルチプレクサ56、57およ
び58の各々もまた、そこからのアナログ出力信号が、光
センサアレイ30を形成するCCDにより受取られる光強度
の表示を与えるためにビデオインターフェイス40におい
て受取られるように５個の検出器インターフェイス36が
１度に１個だけ選択され得るように、A1、A2およびA3で
示されたマルチプレクサ選択信号を（第５図の）コンピ
ュータインターフェイス44から受取る。

時間遅延として動作するタイミング論理ゲート60は、
（コンピュータインターフェイス44からそこに与えられ
た）それぞれのCLOCKおよびSTARTタイミングパルスを
（検出器インターフェイス36の）クロック論理手段52お
よびマルチプレクサ57に与える。タイミング論理手段60
もまた、マルチプレクサ56に与えるためにSHUNTタイミ
ングパルスを発生する。マルチプレクサ56は、５個の検
出器インターフェイス36の各々を形成するパルシシェー
パ54の連続するものを選択的に可能化するように、SHUN
T1ないしSHUNT5で示された出力制御パルスを与える。マ
ルチプレクサ57は、５個の検出器インターフェイス36の
各々を形成する多相クロック論理手段52の連続するもの
を選択的に駆動するように、START1ないしSTART5で示さ
れた出力制御パルスを与える。マルチプレクサ58は、５
個の検出器インターフェイス36の各々を形成するそれぞ
れのアレイからCCDセンサにより感知された光強度パタ
ーン変化を示す、OUTで示された一連のアナログ出力信
号をパルスシェーパ62に与える。パルスシェーパ62の出
力は、２−入力比較器64の１個の入力端子に与えられ
る。予め定められた基準電圧V_REFは、基準電圧の大きさ
が、パルスシェーパ62を介してマルチプレクサ58から与
えられたアナログ入力信号の大きさと比較され得るよう
に、コンピュータインターフェイス44から比較器64の第
２の入力端子に与えられる。

ビデオインターフェイス40内でアナログ−ディジタル
コンバータとして作用する比較器64の出力は、DIGで示
されたディジタルパルスであり、それは、もしパルスシ
ェーパ出力が（ワークピース上の不透明区域を表わす）
基準電圧以上であるならば論理「１」に対応するか、ま
たはもしパルスシェーパ出力が（ワークピース内に形成
された穴を表わす）基準電圧以下であるならば論理
「０」に対応する。比較器64により与えられた情報は、
コンピュータインターフェイス44に与えられる。

第５図では、DIGで示された出力ディジタル信号がビ
デオインターフェイス40の比較器64から与えられる１個
のコンピュータインターフェイス44のブロック図が示さ
れる。より特定的には、コンピュータインターフェイス
44は、DIG入力信号のレベルが（明から暗へのまたは暗
から明へのパターン変化を示す）論理「０」から論理
「１」に、または論理「１」から論理「０」に変化する
度にトリガされる遷移検出器65を含む。遷移検出器65の
出力信号は、各遷移が生じるとマイクロコンピュータ
（第６図の70）に、INTで示された割込み信号を与える
フリップフロップ66に与えられる。割込み信号がマイク
ロコンピュータに与えられると同時に、フリップフロッ
プ66もまた、（ANDゲート71の第２の入力端子に接続さ
れた）マスタクロック72が不能化される２−入力ANDゲ
ート71の第１の端子に出力パルスを与える。マスタクロ
ック72がフリップフロップ66により不能化されないと
き、CLOCKで示されたクロック制御パルスはANDゲート71
の出力端子から第４図のビデオインターフェイス40にお
けるタイミング論理手段60の入力に与えられ、それによ
って第３図の光センサアレイ30のCCDをアクセスするた
めの多相クロック信号を発生する。

コンピュータインターフェイス44はまたディジタルカ
ウンタを含み、それは10240（光センサの５個のアレイ
のすべてからの電荷結合素子の総数）までカウントし、
かつアクセスされかつ読出される１個の特定のCCD画素
のトラックを維持する。カウンタ68の各カウンタは、異
なる画素およびＸ方向のワークピース上のそれぞれの場
所に対応する。カウンタ68の画素のカウントは、２−入
力ANDゲート69から画素読出クロックパルスを受取ると
シーケンシャルに増加される。（ビデオインターフェイ
ス40のタイミング論理手段60からの）CLOCK信号および
（ビデオインターフェイス40のマルチプレクサ56から
の）SHUNT信号は、各画素の選択の後カウンタ68のカウ
ントを増加するようにANDゲート69のそれぞれの入力端
子に与えられる。マイクロコンピュータ70がフリップフ
ロップ66から割込み信号INTを受取りかつマスタクロッ
ク72が不能化されるとき、READ信号がマイクロコンピュ
ータにより発生されかつカウンタ68に与えられる。各割
込み信号のときカウンタ68の特定の画素カウントは、16
ビットバス74を介してマイクロコンピュータ70に与えら
れ、かつそれにより読出される。マスタクロック72が不
能化されかつカウンタ68が明から暗へのまたは暗から明
への遷移が生じるときにのみ読出されるので、マイクロ
コンピュータ内にロードされたデータの大きさは押圧さ
れる。ENABLEで示された制御信号は、マイクロコンピュ
ータがバス74上にカウンタ出力を読出した後、フリップ
フロップ66をリセットしかつマスタクロック72を再能動
化するようにマイクロコンピュータ70により与えられ
る。

コンピュータインターフェイス44は、光センサの５個
のアレイの任意のものからのCCD画素カウントの総計を2
048までカウントする第２のカウンタ76を含む。マイク
ロコンピュータ70は、STARTパルスをカウンタ68および7
6の各々ならびにビデオインターフェイス40のタイミン
グ論理手段60に与える。STARTパルスはカウンタ68およ
び76を初期化し、かつワークピースを横切る各々の新た
な走査線の最初にそのカウントを０にリセットする。カ
ウンタ76は、カウンタ76からのカウントが（光センサア
レイ30のうちの１個から最後のCCDが読出されたことを
意味する）2048に達する度に、デコーダ78に出力パルス
を与える。デコーダ78は、第４図のマルチプレクサ56、
57および58がビデオインターフェイス40と５個の検出器
インターフェイス36の連続するものとの間の通信を可能
にするように選択的に動作され得るようにどのセンサア
レイが読出されたかに依存して、A1ないしA3で示された
マルチプレクサ選択信号を与える。カウンタ76は、CCD
画素のすべてが多相クロック信号によりシーケンシャル
にアクセスされかつマイクロコンピュータ70により読出
され得るように合計５回ほど（センサアレイ30の各々に
対して１回）、繰返し満たされかつ空にされる。

ビデオインターフェイス40の比較器64に与えられる、
V_REFで示されたアナログ基準電圧は、ディジタル−アナ
ログコンバータ80により開発される。すなわち、SETで
示されたディジタル信号は、ディジタル−アナログコン
バータ80を能動化するようにマイクロコンピュータ70か
ら与えられる。VOLTAGEで示されかつ予め定められた基
準電圧V_REFを表わす特定のディジタルコード化信号はま
た、マイクロコンピュータ70から８ビットバス82を介し
てディジタル−アナログコンバータ80に与えられる。デ
ィジタル−アナログコンバータ80のアナログ出力V
_REFは、前に開示されたようにビデオインターフェイス4
0の比較器64に与えられる。最終的に、ライン信号の最
後のEOLは検出器インターフェイス36からマイクロコン
ピュータ70に与えられる。ライン信号の最後は、５個の
センサアレイからの10240個の画素のすべてがシーケン
シャルにアクセスされ、かつそこからのデータがマイク
ロコンピュータ70内に読込まれた後、ワークピースを横
切る走査線の最後でマイクロコンピュータ内のデータ記
憶を阻止するように発生される。このときカウンタ68お
よび76の両方がリセットされ、かつ（第１図の）ヨーク
６はＹ方向の新たな位置に進められ、そのためワークピ
ースを横切る新たな走査線を検査する光センサアレイ30
が、上記の態様でマイクロコンピュータ70により再度シ
ーケンシャルにアクセスされかつ読出され得る。

さて第６図を参照すると、この発明を形成する自動検
査システム全体に対するブロック図が示される。ここで
用いられてもよい１個の適当なマイクロコンピュータ70
は、IBMモデルATである。しかしながら、この例はこの
発明の限定としてみなされるべきではなく、かつ他の適
当なコンピュータもまた用いられ得る。マイクロコンピ
ュータ70および関連の電力源84は、（第１図で最良に例
示された）オペレータコンソール20に置かれる。マイク
ロコンピュータ70は、コンピュータマイクロバス86によ
り検査テーブル１および移動可能ヨーク６と電気的にイ
ンターフェイスされる。コンピュータバス86はまた、デ
ータが５個の検出器インターフェイス36における複数個
の光センサアセンブリ30から多重化されかつ１個のビデ
オインターフェイス40に与えられ得るように、マイクロ
コンピュータ70がコンピュータインターフェイス44と通
信するのを可能にする。

モータインデックスおよび制御回路88は、コンピュー
タバス86とステッパモータ12との間に接続される。Ｙ方
向のヨーク６の位置は、ヨーク６の各々の新たな位置に
対してステッパモータ10により移動されるステップの数
をカウントするインデックス回路88により決定される。
カウントは、Ｙ方向の穴の寸法を与えるようにマイクロ
コンピュータ70により読出される。モータ10は、モータ
を制御しかつそれによってヨーク６がワークピース50の
表面を横切り単一方向に移動するようにされるための関
連のＹ軸駆動手段90を含む。上記のように、ヨーク６は
静止したワークピース50における穴を検査するための検
査テーブルのＹ軸に沿って単一方向に移動する。従来の
システムでは、ワークピースは他の態様で、通常複雑で
かつ高価なモータシステムにより、少なくとも１対の垂
直方向に整列される方向に回転されるかまたは移動され
る。インデックスおよびモータ制御回路88はまた、１組
の機械リミットスイッチ92に接続される。リミットスイ
ッチ92は、もし限界を越えるならばステッパモータ10を
不能化するようにＹ方向のテーブルの反対側の両端部に
置かれ、それによってこのようなスイッチにより設けら
れた限界までヨーク６の移動を制限する。

第１図を参照して上で述べられたように、オペレータ
コンソール20はプリンタ15と、Ｘ−Ｙプロッタ16と、タ
ッチ作動スクリーン18を有するモニタとを含む。従来の
CRTコントローラ回路94は、マイクロコンピュータ70と
スクリーンとの間でビデオグラフィックおよびテキスト
の流れを制御するように、コンピュータバス86とスクリ
ーン18との間に接続される。スクリーン18は、ステータ
スを表示するための出力装置として、かつ指令を入れる
ための入力装置として用いられる。スクリーン18は好ま
しくは、システムのステータスおよび現在のモードを表
示し、かつオペレータが選択できる機能およびモードの
メニューを示すための１対のセクションに分けられる。
従来のタッチスクリーン制御回路96はまた、オペレータ
が、表示された機能およびモード情報から特定のメニュ
ー品目を選択することによりシステムを制御できるよう
に、タッチスクリーン能力を与えるためにコンピュータ
バス86とスクリーン18との間に接続される。プリンタ15
およびプロッタ16は、２個の直列ポート98によりコンピ
ュータバス86と相互接続され、そのためマイクロコンピ
ュータ70により集められた出力データのハードコピーが
利用可能である。

第１の並列ポート99は、スピーチシンセサイザ100と
コンピュータバス86との間に接続される。この態様で
は、マイクロコンピュータ70からのデータはコンソール
20で形成されたスピーカ21により可聴的に与えられ得
る。第２の並列ポート102は、マイクロコンピュータ70
がパワーアップおよびパワーダウン状態を検出しかつ示
し得るように、コンピュータバス86とオペレータコンソ
ール20におけるオペレータ制御スイッチおよびインジケ
ータ光22、24、25、および26との間に接続される。

この発明により、CRTスクリーン、Ｘ−Ｙプロッタお
よび／またはカラムプリンタ上で、平坦な金属内のすべ
ての穴の位置および寸法を実証しかつ確かめるために、
経済的で高速度の検査システムが入手可能である。この
システムは全く自動的であり、かつオペレータセットア
ップ時間を必要とせず、それによって、穴の位置を決定
するためのハイトゲージ、キャリパ、および／またはテ
ープメジャーを用いる伝統的でかつ時間を浪費する手動
アプローチと比較するとかなり時間を節約する。さら
に、他の従来のシステムとは異なり、金属ワークピース
は静止したままであり、かつセンサアレイおよび光源の
みがヨークにより単一方向に移動される。これは、モー
タおよび位置決め検出装置により２つの垂直方向にワー
クピースを回転させかつ／または移動させる比較的複雑
な従来の検査方法を回避する。

この発明の好ましい実施例が示されかつ述べられた
が、この発明の真の精神および範囲を逸脱することなく
様々な変更および変化がなされてもよいことが明らかで
ある。たとえば、この検査システムは平坦な薄金板ワー
クピース内の穴に関して述べられたが、構成にかかわら
ず任意の不透明なワークピース内に作られた穴の位置お
よび寸法を実証しかつ確かめるための応用をこのシステ
ムが有することが理解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明を形成する自動検査システムを示す
斜視図である。 第２図は、第１図の検査システムの一部である移動可能
ヨークを示す平面図である。 第３図は、平坦なワークピース内に形成された穴の位置
および寸法に対応する光情報を感知するのに利用される
５個の検出器インターフェイスのうちの１個のブロック
図である。 第４図は、第３図の５個の検出器インターフェイスから
のアナログ出力信号を多重化するために用いられるビデ
オインターフェイスのブロック図である。 第５図は、マイクロコンピュータが、第４図のビデオイ
ンターフェイスにより与えられたディジタル出力信号を
読出し得るのに利用されるコンピュータインターフェイ
スのブロック図である。 第６図は、この発明を形成する検査システムの全体のブ
ロック図である。 図において、１はテーブル、４はテーブル頂部、６はヨ
ーク、14は光源、30はセンサアレイ、50はワークピース
である。

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】そこに形成された孔に対してワークピース
   （50）を自動的に検査するためのシステムであって、前
   記システムは検査テーブル、光源手段（14）をおよび光
   検出器手段（30）を含み、 前記検査テーブルはワークピースが置かれるべき透明な
   テーブル表面（４）を有することを特徴とし、そして 前記テーブルは、前記テーブルの両側に沿ってスライド
   可能であり、かつ前記光源手段および前記光検出器手段
   を前記テーブル表面の上でかつ下で互いに対向して離し
   た状態で一直線に運びかつ保持する上方バーおよび下方
   バーを有する支持手段（６）を含むことを特徴とし、 前記支持手段は前記テーブルを横切り第１の方向に連続
   的に移動し、前記光源手段および光検出器手段は前記第
   １の方向に関して垂直な第２の方向に前記テーブルを完
   全に横切るように延び、かつ前記透明なテーブル表面を
   介して前記光源手段から受取られた光信号に応答して、
   前記移動可能な支持手段の位置に依存して、それを通し
   て前記光信号が送信されるそこに形成された孔のワーク
   ピース内の場所の表示を与えることを特徴とする、ワー
   クピース（50）を自動的に検査するためのシステム。
2. 【請求項２】前記光源手段（14）および前記光検出器手
   段（30）を互いに整列して保持するための前記移動可能
   な支持手段（６）が、ボールねじ（２）により前記検査
   テーブル（１）を横切り前記第１の方向に移動可能であ
   るヨークである、特許請求の範囲第１項に記載の検査シ
   ステム。
3. 【請求項３】前記ヨーク（６）が前記テーブルの側面に
   沿って摺動可能であり、前記ヨークが、透明なテーブル
   表面（４）の上でかつその下でそれらを互いに間隔をお
   いて対向して整列させて前記光源手段（14）および前記
   光検出器手段（30）を支えかつ保持するための前記上方
   バーおよび前記下方バーを含む、特許請求の範囲第２項
   に記載の検査システム。
4. 【請求項４】前記光検出器手段（30）が前記光源手段
   （14）によりワークピース（50）に沿ってそれぞれの走
   査区域（34）に送信される光信号に応答する複数個の光
   センサアレイを含み、前記走査区域の連続するものが前
   記検査テーブル（１）を横切り第２の方向に、連続する
   走査ラインを形成する、特許請求の範囲第１項に記載の
   検査システム。
5. 【請求項５】その複数個のアレイを形成する光センサ
   （30）の各々のそれぞれの出力信号を検出するための手
   段を含む手段（54、58、62、64）と、その出力信号が連
   続して検出され得るように前記センサの異なるものをシ
   ーケンシャルにアクセスするための手段（52、57、60）
   とを含むことをさらに特徴とする、特許請求の範囲第４
   項に記載の検査システム。
6. 【請求項６】前記センサ（30）をシーケンシャルにアク
   セスするための前記手段が前記光センサアレイの各々に
   それぞれ関連し、そこに多相クロック信号を与えるため
   のクロック手段（52）である、特許請求の範囲第５項に
   記載の検査システム。
7. 【請求項７】前記光センサ（30）の出力信号を検出する
   ための前記手段が、各々のシーケンシャルにアクセスさ
   れた光センサの出力信号を予め定められた基準信号と比
   較するための比較器手段（64）を含み、前記比較器手段
   からの出力信号がワークピース（50）内に形成された孔
   の有無を示す、特許請求の範囲第５項に記載の検査シス
   テム。
8. 【請求項８】前記複数個の光センサアレイの連続するも
   のを形成する前記光センサ（30）の各々のそれぞれの出
   力信号を前記比較器手段（64）に与えるためのマルチプ
   レクサ手段（58）を含むことをさらに特徴とする、特許
   請求の範囲第７項に記載の検査システム。
9. 【請求項９】シーケンシャルにアクセスされかつ連続し
   て検出される光センサの各々のものに、異なるカウント
   を割当てるためのカウンタ手段（68）を含むことをさら
   に特徴とする、特許請求の範囲第７項に記載の検査シス
   テム。
10. 【請求項１０】前記カウンタ手段（68）に接続されたコ
    ンピュータ手段（70）と、前記コンピュータ手段（64）
    と前記比較器手段との間に接続されかつ前記比較器手段
    の出力信号のレベルの変化に応答する信号遷移検出手段
    （65）とを含むことをさらに特徴とし、前記遷移検出手
    段により前記コンピュータ手段が前記カウンタ手段のカ
    ウントを続出し、かつそれによって前記比較器手段から
    の出力信号のレベルが特定の変化を受けるたびに、対応
    する光センサ（30）を同定するようにされ、前記カウン
    タ手段により同定された各光センサは第２の方向の前記
    検査テーブルの上の場所を表わす、特許請求の範囲第９
    項に記載の検査システム。