JP4495348B2 - 電磁放射線による遮断物体の表面に対する細長形対象物の位置決定方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、電磁放射線、特に電離放射線によって、細長形の比較的狭幅の対象物の前方にあり、この対象物に対して斜め向きの、好ましくは円板状の遮断物体の表面に対するこの対象物の位置を決定して、関連する処理装置、特にレーザ溶接用の装置の移動を案内する方法及び装置に関するものである。
【０００２】
（背景技術）
従来より、電磁放射線は、麻薬、爆発物及び他の密輸品等のような隠蔽された物体を発見するために用いられてきた。その一例が英国特許出願公開第２０５５１９８号明細書に記載のものであり、他の例が米国特許第５６００７００号明細書及び米国特許第５６４８６１９号明細書に記載のものである。
【０００３】
国際公開第９５／００７２５号パンフレットには、いわゆるサンドイッチ要素、即ち二重壁の金属シート要素の製造について記述してあり、これは特に船舶の建造に使用されるものである。しかし、その離間壁の溶接を含むこうした製造をいかに実行するかが不明確である。それでもこの場合は、規格化され、好ましくは直角形状の平面金属シート壁を扱うということが、問題をより簡単にしている。
【０００４】
ロケットノズル等のような円錐状または二段曲面の表面を有するサンドイッチ要素を製造する際に、他の問題及びより困難な問題が生じる。そこで離間手段の端または狭幅の側に対向する遮断シート壁を通して溶接をする段になって、この端の幅を１mm未満にするという精度についての高度な要求が課される。
【０００５】
（発明の開示）
従って、本発明の主な目的はこうした問題を解決することであり、この目的は本発明の方法によって達成され、この方法は、電磁放射線の放射線源を対象物の長手方向に大まかに移動させた上で、この放射線源を長手方向に対して垂直に振動あるいは走査運動させるのと同時に、前記遮断物体のこの対象物と反対の側から、精密にコリメートした少なくとも１本の放射ビームをこの対象物に対して斜めに向けて、この対象物から後方散乱された放射ビームをこの物体の同じ側で集めて、これより信号を形成し、放射ビームの移動をこの対象物に沿って案内し、これにより関連する装置の移動も案内するために、この信号をメモリに記憶した、この対象物のこの物体に対する所望の正規位置用の所定の信号と比較する点で、本質的に特徴づけられるものである。また本方法において可能な限り最高の精度を得るために、請求項２に記載のように、後方散乱放射線もコリメートすることが好ましい。
【０００６】
この方法を実行するために、電磁放射線好ましくは電離放射線によって、細長形の比較的狭幅の対象物の前方にあり、対象物に対して角度をなす、好ましくは円板形状の遮断物体の表面に対する対象物の位置を検出して、関連する処理装置、特にレーザ溶接用の装置の移動を案内するための検出デバイスを具える装置を同時に提案する。この装置を本質的に特徴づける点は、検出デバイス内に、円板上の物体に対して前記放射ビームの送出デバイスと同じ側に配置した検出手段が、この送出デバイスからこの対象物に向けて放射され、この対象物から後方散乱される放射線を受けて、これより信号を形成する点、及び放射ビームの移動をこの対象物に沿って案内し、これにより関連する装置の移動も案内するために、比較器を配置して、この信号をメモリに記憶した、この対象物のこの物体に対する所望位置に対応する前記放射線の所定放射レベルを表現する所定信号と比較する点である。
【０００７】
そこで本発明の方法及び装置によって、二段曲面かつ二重壁パネルのレーザ溶接のような機能における高精度で迅速かつ効率的な動作が、極めて有効にできるようになる。こうすることにより、溶接速度を１分当たり1000mmにまで高めることができる。
【０００８】
（発明を実施するための最良の形態）
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図面から明らかなように、平行に直立した１枚以上の薄い離間壁２を擁する第１の金属シートまたは壁１は、その上方に横たわる壁または金属シート３と溶接によって接合されるべきものである。従ってこのことは、この覆っている壁３を通して溶接することができる適切な溶接装置を、離間壁２の長手方向への伸長に精密に追従させることによって行うことができる。しかしこのことは、壁３が離間壁２を視認を完全に遮断し、従って視覚的方法によらずにこれらの壁の位置を正確に決定しなければならないので、非常な困難を生じさせる。
【０００９】
本発明では、この問題の解決法として、電磁放射線源６、特に電離放射線源６を内蔵する検出デバイス５を使用することを提案する。この検出デバイスは離間壁２に対して垂直な平面内に、かつ壁３に対してΦ／２の角度に設けられることが好ましい。
【００１０】
放射線源６と組合わせて検出手段７を配置し、これは放射線源６に対して斜め向きに、好ましくは離間壁２に対して放射線源６とは逆のΦ／２の角度に設けて、放射線源６から放射される放射ビームと検出手段７の観測ゾーンとの干渉位置が壁３の少し下方に来るようにする。そして検出デバイス５が離間壁２の上方を、矢印Ａの方向に走査運動で往復で移動される場合には、離間壁２の上方を通過する際に、この離間壁の内部に所定量の材質、この場合には金属が存在することによって放射線の後方散乱が変化するために、放射線源６からの放射が特徴的に変化する。
【００１１】
こうした状況を検出手段７から信号を形成するために利用し、この信号を略図で示す電子処理ユニット１０に搬送して、この内部で比較手段（図示せず）によって、メモリ手段（図示せず）に記憶した、離間壁２の物体３に対する所望の正規位置座標用に既定された好ましい信号と比較する。次にこの比較の結果に応じて電子処理ユニットが制御信号を発生し、この制御信号が前記検出デバイスによって制御されるべき処理装置、特に検出デバイス５に接続されたレーザ溶接装置（図示せず）に搬送される。このようにして、検出デバイス５を離間壁２に沿って移動させると共に、この壁に対して垂直に小さい振幅で振動運動をさせれば、この装置を離間壁２に高精度で追従させることができる。検出デバイス５を非常に高感度に、かつ±0.1mmの精度で非常に正確に動作するように製作することができ、移動及び溶接の速度を１分当たり1000mmにまで高めることができる。
【００１２】
以上の記述においては、放射線源６及び検出手段７を検出デバイス５内に固定して配置し、かつこの検出デバイス５が、物体３の平面内で互いに垂直なｘ／ｙの２方向に移動できるようにすることが予め必要である。当業者にとってはもちろん、所望すれば代わりに放射線源６を固定して、検出手段７を放射線の方向と平行に移動させることができることは十分に明らかである。またこの代わりに検出手段７を固定して、放射線源６を金属シート３と平行に移動させるか、あるいは、さらに放射線源６を固定して、検出要素の列から成る検出手段を利用することもできる。そして放射線源６を、そのすべてが相互に平行かつわずかに離間した放射ビームを放射する複数の線源によって構成することができ、従って前記検出手段も、相互に近接して配置した検出要素の列から成るようにすることができ、あるいは単一のビームを有する放射線源６においては、異なる角度で配置された少なくとも２つの固定された検出手段７を利用することができる。
【００１３】
物体または壁３と、これと溶接を行うべき離間壁２の端の表面との間隔を決定するために、放射線源６が検出手段７とともに、ｚ方向即ち壁３の平面に対して垂直な方向に往復で移動できるようにする。
【００１４】
図２．１ａ）に、離間壁２が壁３に対して垂直である際に、検出手段７が離間壁２を通過する時に得られた検出信号の変化の曲線を示し、ｂ）に離間壁２が垂直に置かれていない際の、同じ信号の形状を示す。図２．２に示す曲線ｃ1、ｃ2及びｃ3は、３回の走査の結果を示すものであり、即ち最初に離間壁２が検出箇所の下方に存在しない際のもの、次に線源６からの放射ビームが離間壁２内に進入した際のもの、最後にこのビームがこの壁内に完全に進入した際のものを示す。
【００１５】
図３に、ａ−ｄを次のようにした場合の、関係する寸法の例を示す。
0.4mm＜ａ＜1.2mm、1.5mm＜ｂ＜8mm、2mm＜ｃ＜8mm、及び0.4mm＜ｄ＜1.2mmである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施例の装置を示す図である。
【図２】 検出手段から得られる信号の曲線の例を示す図である。
【図３】 本発明の方法により金属シート３に溶接される複数の離間壁の断面図である。

Claims (10)

1. 電磁放射線によって、細長形の対象物の前方にあり前記対象物に対して角度をなす遮断物体の表面に対する前記対象物の位置を決定して、関連する処理装置の移動を案内するための、対象物の位置決定方法において、
   前記電磁放射線の放射線源を前記対象物の長手方向に大まかに移動させた上で、前記放射線源を前記長手方向に対して垂直に振動あるいは走査運動させると同時に、前記遮断物体の前記対象物と反対の側から、前記放射線源からの精密にコリメートした少なくとも１本の放射ビームを前記対象物に対して斜めに向けるステップと、
   前記放射線源に対して固定位置に配置した検出手段を用いて、前記対象物から後方散乱された放射線を、前記遮断物体に対して前記放射線源と同じ側で集めて、前記集めた放射線の放射レベルを表現する信号を形成するステップと、
   前記放射ビームの移動を前記対象物に沿って案内し、これにより前記関連する装置の移動も案内するために、前記信号を、メモリに記憶されている、前記対象物の前記遮断物体に対する所望位置に対応する前記放射線の所定放射レベルを表現する所定信号と比較するステップと
   を具えることを特徴とする対象物の位置決定方法。
2. 前記後方散乱された放射線をコリメートするステップも具えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記遮断物体が金属シートであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記電磁放射線が電離放射線であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記処理装置がレーザ溶接装置であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の方法を実行して、関連する処理装置の移動を案内する装置であって、前記放射線源及び前記検出手段を内蔵する検出デバイスを具え、この検出デバイスは、前記放射線源からの電磁放射線によって、前記細長形の対象物の前方にあり前記対象物に対して角度をなす前記遮断物体の表面に対する前記対象物の位置を決定する装置において、
   前記検出手段は、前記放射線源から放射され、前記対象物に向けられ、前記対象物から後方散乱された放射線を、前記遮断物体に対して前記放射線源と同じ側で集めて、前記集めた放射線の放射レベルを表現する信号を形成するように構成され、
   前記装置がさらに、前記放射ビームの移動を前記対象物に沿って案内し、これにより前記関連する装置の移動も案内するために、前記信号を、メモリ手段に記憶されている、前記対象物の前記遮断物体に対する所望位置に対応する前記放射線の所定放射レベルを表現する所定信号と比較するように構成された比較手段を具えている
   ことを特徴とする装置。
7. さらに前記後方散乱された放射線用のコリメータも具えることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 前記遮断物体が金属シートであることを特徴とする請求項６に記載の装置。
9. 前記電磁放射線が電離放射線であることを特徴とする請求項６に記載の装置。
10. 前記処理装置がレーザ溶接装置であることを特徴とする請求項６に記載の装置。

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