JP3270104B2 - 表面状態表示情報供給用光センサー - Google Patents
表面状態表示情報供給用光センサーInfo
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- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
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- G01B11/303—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces using photoelectric detection means
-
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- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/268—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light using optical fibres
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Description
くとも限定された部分における状態を表示する情報を、
視覚的あるいは非視覚的に供給するように設計された光
センサーに関する。
とえば連続的に製造および走行されるパイプの表面状態
をチェックするには、現在は、十分な数の光カメラを円
形横断面全体をカバーするように、パイプの周囲に配置
することが必要である。相互に120°をなして配置さ
れた最少3つの光カメラが必要であるが、この数量は、
極めて良好な解像度が要求される場合は3より多くさ
れ、その場合は、極めて注意深く設計された精巧なレン
ズシステムを備える高精度カメラを利用しなければなら
ない。
る技術的結果を提供するものであるが、極めて重く、複
雑で、したがってコスト高になると共に、しばしばスペ
ースを大きく取るという欠点を有している。
用するほとんどの装置は、それが工業的であってもなく
ても欠点を有している。たとえば、半導体集積回路の製
造にあたり、大きなマイクロエレクトロマスクを、極め
て高精度で覆うべき層に整合させる場合、4つの高解像
度光カメラを利用でき、当然これは、コストおよびスペ
ースの要件に関して極めて厳しいものである。
の欠点を克服することである。この目的によりこの発明
は、対象物の表面の少なくとも限定された部分の状態を
表示する情報を供給できると共に、少なくとも一つの光
学ヘッドを備える光センサーに基づいており、この光学
ヘッドは、基体中に構成されるマイクロガイドを備え、
マイクロガイドの出発点に当接する基体エッジは、検査
される対象物表面部分に関連する形状を有するのに対
し、マイクロガイドの到達点は光検出器ライン列上に収
斂し、この光検出器ライン列は電子処理ユニットに連結
される。
センサーの使用例に関する以下の説明から、この発明が
良好に理解されると共に、その利点および他の特徴がさ
らに明瞭になるであろう。
造されると共に、その全表面が検査されるべきチューブ
またはパイプを、横断面図で示す。
が用いられ、それぞれ、たとえば硝子板4,5から形成
された基体から形成され、その表面に光マイクロガイド
群6,7が取付けられている。マイクロガイドは適切な
統合された光学技術により、たとえばイオン交換、シリ
コン上に付着された層、ニオブ酸リチウムのドープ処
理、あるいは拡散により達成できる。
る基体4,5の第1エッジ10,11の半円形部分8,
9から出発し、他方のエッジ12,13において通常の
光検出器ライン列14,15に終っている。このような
ライン列は、スキャニングまたはマルチプレキシングに
より電子的にテストされた一組の光検出器からなる。好
ましい実施例においては、電子スキャニングによりテス
トされたCCDライン列が利用される。
より、各マイクロガイドは対応ライン列の少なくとも一
つの関連光検出器位置に終っており、これは写真平版法
により(正確に)達成することができ、各ライン列1
4,15はそれに関連する基体4,5の対応エッジ1
2,13に固定される。
装置)により一様に照明される場合、群6,7をなす各
マイクロガイドはそれに関連するライン列14,15の
光検出点に、このマイクロガイドの出発端(前述半円形
部分8,9に位置する)に対向して配置される、チュー
ブ1の小要素の反射度、したがって表面状態および形状
を表示する光度レベルを伝達する。
に関連して、電気コネクター16,17を有し、これは
それぞれプリント回路板18,19に連結されて、スキ
ャニング制御、給電、およびデータコレクトおよびシェ
ーピングを行なうようになっており、プリント回路板と
コネクターとは通常、製造業者により提供される。
中央処理ユニット22、たとえばマイクロプロセッサー
をベースとしたものに伝達され、これは、たとえばスク
リーン23および/または文字数字読出し器24により
形成されるディスプレイ装置に連結される。
ユニット22に含まれるマイクロプロセッサーのメモリ
に予め記憶されている場合、基体4,5の2つのエッジ
10,11を当接することにより形成された円8,9を
通して連続走行するチューブ1の表面欠陥が、それに対
向して配置されたマイクロガイドにより検出され、比較
することにより、少なくとも位置に関する限り、ディス
プレイ装置23および/または24に表示され得る。
および関連コネクタおよび板は、光学ヘッドおよびチェ
ックする対象物に極めて近接している。これは場合によ
っては不便であり、それに関連して、図2が別の実施例
を示しており、そこでは光検出器ライン列が平坦な光学
繊維コネクターにより離れて配置される。
る各光学ヘッド、たとえば図1のヘッド5は2つの基体
5′,5″に分離され、それぞれが、同一数nのマイク
ロガイドをそれぞれ備えるマイクロガイド群7′,7″
を保持している。
エッジ13′と基体5″の出発エッジ11′との間に配
置されたn本の光学繊維から形成される。
位置するn個の感光点を、対応するn本の光学繊維の出
発点に連結するのに対し、群7″はこれらn本の光学繊
維25のn個の下流側端部をn個の光検出器ライン列1
5に連結する。
結することを可能にする適切な形状を有する。光学繊維
の径およびスペースは相対的に、ライン列との連結部ま
たは検出セクション9におけるマイクロガイド間の距離
より、極めて大きい。したがって群7′,7″は連結す
る光学繊維25の方向に発散する形状を有する。光学的
結果は図1の回路と同等のものが最終的に達成され、光
検出器ライン列および関連プリント回路板により形成さ
れる電子処理部がオフセット配置される。
れるプレート26を、ここでは4つの十字形27A〜2
7Dにより形成される固定ガイドマークに対して、正確
に位置決めする点に関するこの発明の適用を示してい
る。
ロガイドを備える4つの線型光学ヘッド28A〜28D
が用いられ、すべてのマイクロガイドは同一で、かつ前
述のものと類似のものであり、当然、それぞれが光検出
器ライン列(図示しない)に関連づけられている。
図示するように十字形の上方に、良く選択されると共に
良好に限定された方法により位置決めされる。したがっ
てこれら各十字形は、それに関連する光学ヘッドにおい
て、この光学ヘッドの良好に限定された目盛り(したが
って、マイクロガイド)に対応する。
学ヘッド28A〜28Dの下方を摺動する時、各ヘッド
の対応する目盛りに対応する光学表示を提供するから、
ライン列28A,28Cおよび28B,28Dにより記
録される目盛間の距離が同一の時、プレートが正確にセ
ンタリングがなされることが容易に理解できる。こうし
て、極めて正確な整合が低コストで達成される。
29、たとえばチューブ状部片の軸心Oを、セットポイ
ントCに対してセンタリングする場合に適用できる。そ
の場合、マイクロガイドを備える3つの線形光学ヘッド
30A〜30Cが用いられ、これは図示のように、たと
えば相互に120°の間隔で位置決めされると共に、全
3つがポイントCに向けられ、かつそこから円筒部片2
9の直横断面(図の端部から見ると仮定する)の半径R
に、ほぼ等しい距離に置かれる。そして、3つのヘッド
30A〜30Cの目盛り(それぞれ部片29の円形エッ
ジにより提供される)が等しい時、センタリングが達成
される。
半径Rに無関係であることから、かなりの適応性を有し
ており、多少大きい半径については、3つの光学ヘッド
30A〜30Cは接近あるいは離れる方向に移動するだ
けで良い。
される。これは、円筒形または非円筒、そして閉鎖端ま
たは非閉鎖端にかかわらず、ドリル孔31の表面状態の
検査を含む。そのため、マイクロガイド32を備える光
学ヘッドが用いられ、これは前述のものと同一原理によ
り組立てられるが、そのガラス基体33は長い平坦形状
を有すると共に、孔31より小さい横断面寸法を有して
いる。マイクロガイド35の出発端子34が、長いガラ
スプレート33の2つの側部エッジ36,37上に規則
的に分配される。
の一つのマイクロガイド35は照明のための光度を供給
されることが可能で、したがって光検出(図5には表示
されないシステム)のためには用いられない。当然、マ
イクロガイド群において、交互の「照明マイクロガイド
−光検出マイクロガイド」構成は、これまで説明したす
べての実施例においても利用できる。全体的な方法で、
群のいくつかのマイクロガイドが検査される表面の照明
に指定され、他のものが検出に指定され得る。
備えるほぼ四角形のガラスプレート38を備える光検出
ヘッドを、大または小シリーズで製造される部片40の
エッジの、予じめ定められた輪郭41の監視のために利
用する形態を示す。この場合、マイクロガイドにより伝
達される情報が、中央処理ユニットのメモリに記憶され
た、輪郭に対応する基準情報と比較される。
出発マイクロガイド端子を含むガラス基体の出発エッ
ジ、すなわちこの発明の一部を形成する光学ヘッドの検
出点が切断され、かつ磨かれる。好ましくは、研磨微粒
子、たとえばダイアモンド微粒子を包含するウォーター
ジェットにより切断が達成でき、こうして清浄で良く研
磨されたエッジが達成され、これは顕著に湾曲されてい
る。
に限定されるものではない。逆に、類似または異なる適
用例の範囲内で、他の実施例および実施形態が企図され
る。たとえばマイクロガイドは、検出ヘッド基体の頂面
および底面に形成することができ、その場合、一方の面
のマイクロガイドが検査される表面の照明に割当てら
れ、他面のマイクロガイドが検出に割当てられる。
行するチューブの表面状態の光学監視装置の概略図。
を示す概略図。
ートの整合に対するこの発明の適用形態を示す概略図。
用形態を示す概略図。
学検査に対するこの発明の適用形態を示す概略図。
の製造の監視に対するこの発明の適用形態を示す概略
図。
Claims (8)
- 【請求項1】機体に形成される光学マイクロガイド
(6,7,35,39)を備える少なくとも一つの光学
ヘッドを備え、マイクロガイド(6,7)の出発点に当
接する基体エッジ(8,9)が、検査される対象物の表
面(1)部分に関連する形状を有し、かつマイクロガイ
ド(6,7)の到達点が光検出器ライン列(14,1
5)上に収斂し、前記光検出器ライン列が電子処理ユニ
ット(18〜24)に連結されていることを特徴とす
る、対象物(1,26,29,31,41)の表面の少
なくとも限定された部分の状態を表示する情報を供給す
る光センサー。 - 【請求項2】マイクロガイドを備える光学ヘッドが、相
互に離れて配置された2つの部片(5′,5″)に分割
され、各部片がマイクロガイド群(7′,7″)を備
え、2つのマイクロガイド群(7′,7″)が対応数の
光学繊維(25)により相互に連結されると共に、連結
する光学繊維(25)群に対して当接することができる
適切な形状を有することを特徴とする、請求項1記載の
光センサー。 - 【請求項3】各ガイドマーク(27A〜27D)に関連
すると共に、ガイドマークの位置に対する第1固定表
示、およびプレート(26)の対応エッジの位置に対す
る別の可変表示を供給できる、マイクロガイド(28A
〜28D)を有する少なくとも一つの光学ヘッドを備え
ることを特徴とする、固定ガイドマーク(27A〜27
D)に対してプレート(26)を整合するための請求項
1記載の光センサー。 - 【請求項4】必要なセンタリング点(C)に向けられた
マイクロガイド(30A〜30B)を備えると共に、セ
ンタリングされる部片(29)のエッジの高さに位置決
めされて、それぞれエッジに対するその位置を表わす表
示を提供するようにした複数の光学ヘッドを備えること
を特徴とする、部片(29)のセンタリングに適用する
ための請求項1記載の光センサー。 - 【請求項5】マイクロガイド(32)を備える光学ヘッ
ドが、ドリル孔(31)に挿入され得る長い形状を有す
ることを特徴とする、ドリル孔(31)の表面状態の検
査に適用するための請求項1記載の光センサー。 - 【請求項6】光学ヘッドの任意のマイクロガイドが光源
に連結されて、検査される表面の一部を照明するように
したことを特徴とする、請求項1記載の光センサー。 - 【請求項7】2つのうちの一つのマイクロガイドが前記
光源に連結されていることを特徴とする、請求項6記載
の光センサー。 - 【請求項8】マイクロガイドを備える光学ヘッドの基体
が、研磨粒子を包含するウォータージェットにより少な
くとも部分的に切断されることを特徴とする、請求項1
記載の光センサー。
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