JP4660538B2 - 無線信号伝送を用いて機械部品を検査するシステム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、部品の位置又は寸法を検出するシステムであって、検出装置を備えた少なくとも一つの検査プローブと、プローブの検出装置に接続されるとともに、プローブの状態を表すパルス信号を無線で伝送するように構成された遠隔伝送ユニットと、信号を無線で受信するように構成された受信ユニットであって、入力信号を与えるように構成された、少なくとも一つの受信装置を備えた入力部と、参照信号を生成及び規定するように構成された生成・制御部と、入力部及び生成・制御部に接続されるとともに、入力信号と参照信号との間の比較結果に応じた出力信号を与えるように構成された比較部とを有する受信ユニットとを備え、生成・制御部は、閾値生成回路と、入力信号と参照信号との間の振幅の差異を自動的に検査する自動検査回路とを有するシステムに関する。

本発明は、また、検出装置を有する少なくとも一つの検査プローブと、検査プローブに接続されるとともに、信号をパルスの形態で無線で伝送するように構成された少なくとも一つの遠隔伝送ユニットと、信号をパルスの形態で受信するように構成された受信ユニットとにより、部品の寸法又は位置を検査する方法であって、受信ユニットの入力信号が、出力信号を与えるように参照信号との間でその振幅に関して比較され、且つ、参照信号と入力信号との間の振幅の差異が、動的な方法で変化させられる方法に関する。

例えばＮＣ（数値制御）工作機械において、機械に装着された接触型検出プローブにより、機械加工された部品の位置及び／又は寸法を検出する測定・制御システムが知られている。この種のシステムにおいては、図１に簡略化した形態で示されているように、検査サイクルの過程で、機械加工される部品３に関して移動する検査プローブ１（例えば接触型検出プローブ）は、検査されるべき表面に接触するとともに接触に応答し、参照符号２により特定された適切な検出装置により検出され、パルス信号５（プローブ１の状態を特定するもの）が伝送器４により受信器７（通常、プローブ１から特定の距離に配置されるもの）まで無線で伝送される。受信器７は、一方で、インタフェース装置９により、機械の数値制御ユニット１１に接続されており、プローブ１の空間位置を表す他の信号を処理することにより、部品３の表面の位置についての情報を得ている。ときには、インタフェース装置９は、受信器７の内部に一体化されていてもよい。

接触型検出プローブは、接触型検出回路及び伝送器４（例えば光学的な又は無線周波的な種類の信号（５）を放出することにより動作することが可能なもの）の電源供給のための電池を有しているとよい。

米国特許第５７７８５５０号は、これらの特徴を備えた測定システムを開示しており、且つ、適切に符号化された光信号を赤外線域で送信する回路を備えた検査プローブと、一つ又は複数のフォトダイオード、増幅回路、及び受信された光信号に対応する一連のパルスを再構築するための整形回路を有する受信ユニットとを記述している。整形回路において、受信され且つ増幅された信号は、適切な閾値と比較されることとなるが、この閾値の値は、システムの特別な動作フェーズの過程で受信器の感度を変化させるように変更される。

また、図２に簡略化した形態で示されている、請求項１の先行技術の部分に記載された特徴を有する受信ユニット７を備えたシステムも知られており、この受信ユニット７においては、光信号を受信する受信装置（例えばフォトダイオード１３）と、例えば差動タイプの増幅器１５を備えた増幅回路とを有しており、この増幅器の出力（より特定的には増幅された信号の振幅、すなわち入力信号）は、比較部２０の回路において、遠隔プローブ１から受信した情報を含む一連のパルスを生成する（及びインタフェース装置９に送信する）ために、参照信号の値（すなわち閾値）と比較される。典型的には、光信号５は、プローブ１により、一群又は一列の符号化されたパルス（例えば数マイクロ秒の数パルスからなる群）として伝送される。この群は、約１５〜２０ミリ秒のインターバルで生じる。

閾値は、ロジック部１７から到来する指示及び受信された光信号５の属性の両方に基づいて、生成・制御部１６の回路により生成され、且つ動的に変化させられる。

より具体的には、ロジック部１７は、部分１６の生成回路３０に対して、例えば操作者がハードウェア（ディップスイッチ）のメモリーに設定したデータに基づいて、特別な応用に関連する情報を伝えたり、及び／又は、米国特許第５７７８５５０号を参照して以上に簡単に引用したような、特定の動作フェーズに関連する情報を伝えたりするものである。その一方で、閾値の動的な変化は、自動制御回路、より具体的には検出回路４０により、入力信号の振幅ピークに基づいて、なされるものである。実際には、閾値は、入力信号のピーク振幅からの距離を減少させるように、且つ、（信号が強いときに受信回路内で可能な信号ひずみのために起こる誤った出力パルスの生成を避けるのに十分な）短い期間だけ、減少された感度を維持するように、ロジック部１７の信号に基づいて規定される最大感度値に関して、素早く変化させられる。

典型的な場合には、例えば、入力信号のピーク振幅に近い値に達するまでは、マイクロ秒のオーダーの時定数での、素早い閾値の増加（又は、閾値が負の値を持つ場合には減少）が予想され、且つ、ミリ秒のオーダーの期間内での最大感度値への回復が予想される。受信器の感度が減少する過程での時間間隔は、一群のパルスのひずみによって引き起こされることで生じ得る雑音を克服するのに十分に長いものである。

これらの特徴を備えたプローブ受信器は、本特許出願と同一の出願人により、１９９０年代から、良好な成果をもって、製造及び販売されている。これらの受信器は、他のものと同様に、周囲環境照射の連続的で且つ低周波の成分のための負の影響を減少させるための高域フィルター（受信器が作動している周囲環境内に配置された例えば蛍光灯及び白熱灯により放出される低周波雑音成分についてのそれに引き続く処理を抑えるための高域フィルター）として動作する回路構成部品を有している。図２の巻き線すなわちインダクター１４は、簡略化した形態において、先に述べた高域フィルターを示している。

さらにまた、増幅器１５の内部に高域フィルタリングのためのセルがあってもよい。

しかしながら、環境内で蛍光灯又は他の光源により予測できない態様で放出される放射線は、プローブにより伝送された信号とともに受信器により処理され、これにより機能不全を引き起こすという可能性がある。

蛍光灯が、不適切で且つ予測できない放射線を、赤外放射線域でも放出すること、また、これらの放射線が、すなわち有用な信号（他の言葉で言えばパルス信号５）の周波数域において、相当の高周波振幅変調成分を有していることが、経験的に分かっている。これらの放射線は、ランプの種類、環境温度、電源電圧、ランプ自体の寿命及び効率条件に応じて、変化する。

図２に示されている既知の実施形態において、最大感度は、例えば、プローブ１の伝送器４により伝送されるパルス群の間の典型的な時間間隔から見れば比較的短いものである時間が経過した後に再設定される。雑音に対する電磁波耐性を改良するためにこの時間を長くすればよいと予想することも可能であるが、このことは、もし、これらの信号の振幅が、例えばプローブ１が急激に受信器７から離れるように移動するのに応じて急激に減少するならば、「良好な」信号を不正確なものにしてしまう危険性を伴うこととなるであろう。
米国特許第５７７８５５０号明細書

本発明の目的は、機械部品の位置及び／又は寸法を検査するシステム及び方法であって、無線式の検出及び伝送装置を備えたプローブを利用した、既知のシステム及びそれらに関連した方法の肯定的な精度及び内在的な信頼性といった特徴を保持することにより、周囲環境に電磁波雑音があるようなときであっても非常に信頼性が高いシステム及び方法を提供することにある。

このような目的及び他の目的は、自動検査回路が、次のような識別回路、すなわち、入力信号の少なくとも一つの属性を検出するように構成され、且つ、検出された属性が、遠隔ユニットにより伝送されたパルス信号とは異なる、無線で受信された信号に対応するときに、振幅の差異を変化させるように構成された識別回路を有するシステムにより実現される。

この目的は、また、遠隔伝送ユニットにより伝送された信号の属性と異なる属性に基づいて雑音信号を特定するステップと、振幅の差異をそれに従って動的な方法で変化させるステップとを含む方法により実現される。

具体的な実施形態によれば、検査及び特定がなされる受信信号の属性は、信号の振幅の（時間の関数としての）分布である。

本発明に係るシステム及び方法は、受信器の感度の変化を、有用な信号と比較した場合の望ましくない信号の特定及び識別に依存させることにより、プローブ伝送器から到来する有用な信号の適切な受信に関する限り、環境雑音への電磁波耐性及び信頼性を同時に保証するものである。

以下、本発明の好ましい実施形態が、非限定的な例としてのみ与えられた、添付の図面を参照して説明される。

発明を実施するための形態

発明を実施するための最良の形態
先に部分的に説明した図１は、簡略化した形態において、部品３が機械加工される工作機械（例えば、図面において参照符号６により特定されている複合工作機械）上の部品３の位置及び／又は寸法を検査するシステムを示している。コンピュータ数値制御部１１は、工作機械６の操作を監視するものである。検査プローブ１は、滑動体に連結され、且つ、受信器（すなわち、例えば工作機械６のベッドに連結された受信ユニット７）へ赤外線の光信号を伝送するための遠隔伝送ユニット（先に述べた伝送器４）を担持している。

受信ユニット７の幾つかの構成部品が、簡略化した形態で、図３に示されている。図３において、図２の参照符号と同様の参照符号は、同様の部分を意味するものとして使用されている。本質的に、図３に示されている受信ユニット７は、図２に示されている受信器と、部分１６′に関する限りにおいて、異なっている。ここで、部分１６との関係で言えば、自動検査回路は、また、検出回路４０と同様に、入力信号及び閾値生成回路３０の出力を受け取る識別回路５０を有しており、且つ、識別回路５０は、その出力が後者のもの（閾値生成回路３０）に接続されている。

以下に、より詳細に説明するように、受信ユニット７において、生成・制御部１６′は、単に、受信され且つ処理された信号の振幅ピークに基づくのではなく（それ自体知られた検出回路４０）、例えば周囲作業場環境に配置された蛍光灯により放出された雑音信号としてそれを特定するための入力信号の属性を選び出す（識別回路５０）ことにより、閾値を動的に生成及び規定することを可能にする。この属性は、本発明の好ましい実施形態によれば、時間の関数としての振幅の分布であるとよく、又は、以下に詳細には説明されない可能な代替例の一つによれば、周波数（信号のスペクトル特性）の関数としての分布であるとよい。

伝送器の信号は、先に説明したように、それぞれが数マイクロ秒（例えば４μｓ）の数パルス（典型的には３又は４）の列からなっており、且つ、これらの列は、１５〜２０ミリ秒ごとに生じるものであるが、蛍光灯から放出される雑音については、予測できない態様で分布されるものであるが、常に、有用又は利用可能な信号よりも大きな「密度」を持つことが分かっている。別言すれば、雑音のデューティサイクル（すなわち、ある特別な間隔で雑音の振幅が無視できない値をとる経過時間と、前記間隔の持続時間との比）は、有用な信号のデューティサイクルよりも明確に長いものである。

図４は、図３よりも詳細に、本発明に係る受信ユニット７の部分機能図を示したものである。

より特定的には、比較部２０には、増幅器１５の出力に接続されたアナログ変換器２１があり、また、増幅器１５の出力及び変換器２１の出力をそれぞれ、回路３０により生成された閾値と比較する二つの比較器２３及び２４がある。

比較器２３及び２４の出力は、その出力がインタフェース装置９に送られる適切に相互接続された「ＮＡＮＤ」ロジックゲート２６及び２７により表された双安定マルチバイブレータすなわちフリップフロップを設定及び再設定するのに利用される。

閾値生成回路３０においては、固定電流源３２及び可変電流源３３が表されており、可変電流源３３は、ロジック部１７及び識別回路５０の出力に接続されている。生成回路３０の他の構成部品の部分は、二つの抵抗器３５及び３６と、コンデンサー３８である。

検出回路４０には、増幅器１５の出力に接続された電圧源４１があり、また、電圧源４１の信号により（代数的な表現で）増加された、増幅器１５から到来する信号と、生成回路３０の出力との両方を、入力側で受け取る差動増幅器４３がある。差動増幅器４３の出力は、また、抵抗器４５及びダイオード４７により表された回路構成部品を介して、生成回路３０に接続されている。

最後に、識別回路５０は、追加の比較器５１と、比較的高い時定数（１秒の１／１０のオーダー）を持つ一次の低域フィルター５３と、追加の差動増幅器５５と、電圧源５７と、ダイオード５９とを有している。より具体的には、追加の比較器５１は、増幅器１５から入力信号を受け取り、また、生成回路３０の専用出力を受け取り、低域フィルター５３に対して、追加の差動増幅器５５に到達する信号を与える。電圧源５７により供給される電圧をまた受け取る後者のもの（差動増幅器５５）は、ダイオード５９（通常導電されていない）を介して生成回路３０（特に可変電流源３３）の専用入力に接続された出力を有している。

図４に示されている受信ユニット７の動作は、以下に、図５、図６及び図７の援助により説明される。

図５の第１のグラフ線は、伝送器４により伝送され且つフォトダイオード１３により受信された、光パルスの形態の信号５を示している。先に説明したように、信号５は、典型的には、数ミリ秒の時間間隔があけられた数マイクロ秒のパルスの列を有している。説明を簡単にするため、図５に示された信号は、パルスの列の持続時間（マイクロ秒）と、二つの連続した列の間の時間間隔（ミリ秒）との間の比率に従うものではない。その結果、以上のことは、図５、図６及び図７の他のグラフにも同様に当てはまることである。

フォトダイオード１３は、適切な分極電圧ＶＰにより逆向きに極性が与えられ、且つ、それに流れる電流（入射した光パワーに比例したもの）は、入射した光信号５の微分係数に近い電圧をその端子にて結果的に取り出すことが可能なインダクター１４に流れる。インダクター１４によりなされる微分は、環境光のための連続的で且つ低周波の成分を強く減衰させることになる。

インダクター１４をフォトダイオード１３の負荷として使用することにより与えられる他の利点は、その訂正動作のために必要とされるフォトダイオード１３の反対の極性が、フォトダイオード１３が強い環境照明のために比較的強い直流電流が流れることを許容したとしても維持される、ということである。実際上の実施形態において、インダクター１４の誘導性インピーダンスは、それ自体知られた方法により、レイアウト寸法、脆性、寄生容量等といった既知の否定的な欠点を有する巻き線の使用を避けながら、能動構成部品を備えた適切な回路により合成されることが可能である。それから、信号が、増幅器１５により増幅される。

好ましい実施形態によれば、増幅器１５の伝達特性は線形ではなく、このため、強い信号が受信されたときには、それらの振幅は、増幅器１５の飽和を避けるために、それ自体既知の制御されたディストーションにより、圧縮される。さらにまた、増幅器１５は、それまた既知で且つここで細かくは説明されない方法により、環境光の低周波の雑音に対抗する追加の高域フィルターを与えてもよい。

増幅器１５により与えられた入力信号ＶＡは、負及び正の極性を持つ短いパルス（それぞれ、受信された光パルス５の上向き及び下向きの端縁のところにある）からなっている。増幅器１５は、その高域伝送機能に関連した極のために、それぞれのパルスの後端に小さな一時的な成分（「テール」）を導入するものである。これらの成分は、受信信号が非常に強いときに明らかになるものであるが、それらは、先に述べた回路３０及び４０の動作のおかげで不都合なものとはならないものであり、従って、より明瞭化するために、図面には示されていない。信号ＶＡ及びＶＩＮＶ（信号ＶＩＮＶは、アナログ変換器２１により信号ＶＡの極性を反転させることにより得られる）は、前記信号を参照信号（より具体的には、生成回路３０により供給された閾値電圧ＶＴＨ）と比較する比較器２３及び２４に与えられる。ダイオード４７が導電されていない（このことは、例えば、それがいかなる種類の信号をも受け取らないときに生じる）ものとすると、閾値電圧ＶＴＨは、例えば、ベース値ＶＴＨ０（負の値で、且つ、電流源３２及び３３によりそれぞれ供給された電流Ｉ０（固定）及びＩ１（可変）に比例した値のもの）を有している。固定電流Ｉ０は、最大感度閾値を規定するものである。良好な性能を保証するために、最大感度閾値の値は、絶対値でいえば、できるだけ小さいことが、明らかに望ましい。しかしながら、その絶対値は、また、増幅器１５及びフォトダイオード１３により内在的に生成された電気的雑音のピーク値を、適切な幅だけ、超えていなければならない。可変電流Ｉ１の電流源は、ロジック部１７及びまた識別回路５０により制御される。識別回路５０については、以下に説明されるが、その機能は、光感度を減少させるために、閾値電圧ＶＴＨのベース値ＶＴＨ０をさらにシフトさせることにある。説明された実施例において、このシフトは、ＶＴＨの振幅のより負の値へと向かうものである。この減少は、光学的雑音の受信の問題を解決するため、操作者が、手動操作プログラミング装置すなわちディップスイッチ１８（図４）を操作することにより、設定することが可能であり、又は、それは、先に述べた特許（米国特許第５７７８５５０号）に記載されたのと同様の特別な制御機能が操作者の要求に応じて再び可能であるときに、実行することが可能である。

どんな場合でも、図２の既知のシステムにおいて、電流Ｉ１は、受信信号の関数として動的に変化することはない。

信号ＶＡのピーク振幅が、絶対値に関して、電圧源４１により規定された所定の最小量だけ電圧ＶＴＨを超えるときには、ダイオード４７が導電し、及び従ってフィードバックループが閉じ、これにより、閾値電圧ＶＴＨをある値（受信された光信号５が強くなるほど負になる値）へ向かって変化させ、従って、感度の減少を与えることとなる。抵抗器３５，３６，４５の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の値、及びコンデンサー３８のキャパシタンスＣ１の値は、閾値電圧ＶＴＨが変化し且つ電圧がベース値ＶＴＨ０（先に設定され、且つ、電流Ｉ０及びＩ１、及び抵抗Ｒ１及びＲ２により規定されたもの）へ戻るのに必要とされる時間の量を規定するものである。より具体的には、抵抗器４５の抵抗Ｒ３は、抵抗器３５，３６の抵抗Ｒ１，Ｒ２よりもかなり小さい値を有している。

このため、Ｒ３×Ｃ１により規定される動作（電圧ＶＴＨの減少）の時定数は、非常に短く（約１μｓ）、ＶＴＨのレベルが信号ＶＡの単一のパルスによってさえもシフトされることを許容する。一方、（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｃ１により規定される、ベース値ＶＴＨ０へ戻る時定数は、明らかに長く（１ｍｓの大きさのオーダー）、有用な信号５のパルスの列の持続時間よりも大きい。

それゆえ、比較器２３及び２４の出力側には、図５にて線ＶＳ及びＶＲで示された短いパルス（それぞれ、受信された光パルス５の上向き及び下向きの端縁のところにある）がある。このため、「ＮＡＮＤ」ゲート２６及び２７からなるフリップフロップは、伝送器４から伝送され且つフォトダイオード１３により受信された一連のパルス信号５に対応する一連のパルス（出力信号ＶＯ）を再構築するように、交互に設定及び再設定される。信号ＶＯは、受信器７に一体化することが可能なインタフェース装置９へ送られ、ここで、引き続いて行われる既知の処理が、プローブ１から到来する情報を辿ることを可能にする。

識別回路５０において、増幅器１５により与えられた入力信号ＶＡは、抵抗器３５及び３６の抵抗Ｒ１及びＲ２の値の比により規定された閾値電圧ＶＴＨの分圧（もし、Ｒ１＝Ｒ２ならば、比較器５１の入力側の閾値は、閾値ＶＴＨの半分の値を有する）と比較される。受信ユニット７が信号５を実質的な雑音がない状態で受信するときには、図５を参照してここで説明した限りの構成によれば、識別回路５０により実行される検証の結果は否定的なものとなり、且つ、何らの制御信号も、関連した専用接続を介して可変電流源３３へ送られることはない。

実際には、比較器５１の閾値は、光パルス５の上向きの端縁のところで、ほんのわずかの非常に短い時間間隔（パルス信号ＶＩ）だけ大きくなっており、且つ、低域フィルター５３の出力信号ＶＤは、電圧源５７により規定された固定比較値ＶＸ以下に保持され、その結果、ダイオード５９を非導電状態に保っている。電圧源５７は、適切な大きさに設定され、且つ、比較値ＶＸを超えることは、一連の光パルス５のデューティサイクルよりも明らかに大きいデューティサイクルでもって増幅器１５から到来する信号の存在を示している。

実際には、図５に示された構成において、識別回路５０は介在しておらず、今まで述べた説明は、図２を参照して述べた既知の先行技術のものに対応している。検出回路４０により制御された感度の一時的な減少は、受信信号５の起こり得るひずみにより引き起こされた誤ったパルスの生成を妨げるものであるが、既に述べたように、例えば蛍光灯から到来する十分に強い雑音に対する適切な保護を与えるものではない。

図６において、第１の線は、例えば蛍光灯により放出され且つフォトダイオード１３により受信された雑音信号ＮＳを示している。

雑音信号ＮＳの存在は、追加の比較器５１の出力である出力信号ＶＩが図５の構成に関して質的に異なって現れる場合に、識別回路５０において検出される。実際には、低域フィルター５３により（フィルター５３の特性のために）ゆっくりと変化可能な信号ＶＤ（電圧源５７により規定された固定比較値ＶＸを超えるもの）を生成することを可能にするような、十分に高いデューティサイクルを持つ信号の存在が明らかになる。追加の差動増幅器５５の出力は、ダイオード５９が導電されるようにし、且つ、閾値ＶＴＨのベース値ＶＴＨ０の連続した減少（絶対値の増加）を伴うように、可変電流源３３により供給された電流Ｉ１の増加を決定する。実際には、閾値ＶＴＨは、低域フィルター５３の出力信号ＶＤの傾向に従うような、ゆっくりと変化可能な値（それは、絶対値で言えば、雑音信号ＮＳのピーク値よりも大きい）をとる。より具体的には、ダイオード５９は、さらなるフィードバックループを閉じることとなり、このフィードバックループは、もしループゲインが十分に高い場合には、ＶＴＨがより負の値となり、その結果、その絶対値の分圧（抵抗器３５及び３６の抵抗Ｒ１及びＲ２の値の比により規定され且つ比較器５１の反転されていない入力に送られるもの）が、ＶＡのピーク値に達することとなる。その結果、ＶＴＨ０の絶対値は、ＶＡのピーク値を超えることとなり、すなわち、Ｒ１＝Ｒ２ならば、それは、ＶＡのピーク値の二倍に達することとなる。

閾値ＶＴＨのベース値ＶＴＨ０の上昇のために、比較器２３及び２４は、何らのパルス（線ＶＳ及びＶＲ）をも生成せず、「ＮＡＮＤ」ゲート２６及び２７からなるフリップフロップの出力側には何らの信号（ＶＯ）も存在しない。従って、受信器は、雑音ＮＳによっては、適切に影響を受けない。このような条件の下で、増幅器１５により与えられる信号ＶＡは、閾値ＶＴＨの値ＶＴＨ０には到達せず（及びこのため、それを超えることもなく）、及び従って、ダイオード４７は導電せず、且つ、検出回路４０は、閾値ＶＴＨの何らの変化をも引き起こさない。

図７のグラフは、フォトダイオード１３が信号５＋ＮＳ（すなわち、有用な信号５に重ね合わされた雑音ＮＳ）を受け取る構成を示している。図７の第１の線は、信号５＋ＮＳを示している。

この場合、検出回路４０及び識別回路５０の両方は、閾値ＶＴＨを動的に変化させることとなるが、この閾値ＶＴＨは、前者（４０）の影響のために、受信信号５の上向きの端縁のところで素早い増加が行われ、且つ、後者（５０）のために、固定電流Ｉ０及び可変電流Ｉ１に比例した値へ戻ることとなる。この固定電流Ｉ０及び可変電流Ｉ１に比例した値は、絶対値に関して、雑音ＮＳのピーク値を超えることとなるが、フィルター５３の比較的高い時定数のために、伝送器４から到来する短い光パルス５の振幅の方が大きくなり得る。これは、明らかに、後者（光パルス５）が雑音ＮＳの強度よりも十分に大きな強度をもって受信されるという仮定に基づくものである。有用な信号５のパルスのところで、信号ＶＡが、絶対値に関して閾値ＶＴＨをわずかに超えても、検出回路４０は、介在しない。従って、雑音ＮＳがあるときでも、図５を参照して説明された一連のパルスＶＯの適切な再構築が可能であるが、識別回路５０のおかげで、受信器７の感度は、雑音ＮＳに対する電磁波耐性を得るために適切に且つ動的に減少する。図７において、閾値ＶＴＨの二つの異なった減衰時定数（より短い時定数は検出回路４０のためであり、より長いものは識別回路５０のためである）を容易に識別することが可能である。

実際には、識別回路５０のパラメータは、先に説明したような、非常に短いデューティサイクル（約１／１０００）を有する有用な信号５がまさしく受信されたときに、フィルタ５３から出力された電圧ＶＤが固定参照値ＶＸに達していないように、選択される。これにより、受信器７の感度は全く減少しない。これに対し、雑音（ＮＳ）がまさしく受信されたなら、閾値ＶＴＨは適切にシフトされ、且つ、これにより、受信機７の感度を減少させることにより、雑音がインタフェース装置９へ送られることを防止することが可能である。もし、第２の場合において、十分な振幅を持つ有用な信号５が雑音ＮＳに重なり合っている場合には、前者は、適切に再構築され（ＶＯ）、且つ、インタフェース装置９へ雑音なしで伝送される。

実際には、有用な信号５の追加は、まずもって比較器５１の出力側でのシーケンスＶＩのパルスの数を増加させ、そして、その結果としてＶＤを増加させる傾向となり、且つ、このため、さらにＶＴＨを減少（絶対値で言えば増加）させることになる、ことは事実である。それにもかかわらず、まさにＶＴＨの非常に小さな減少は、追加の比較器５１によるパルスＶＩの生成に対する雑音ＮＳの寄与を強く減少させるのには十分であり、且つ、感度のさらなる減少を避けるものである。このため、この場合にはまた、有用な信号５は、実際には、電流Ｉ０及びＩ１により規定される閾値ＶＴＨのベース値ＶＴＨ０には何らの影響も与えず、且つ、閾値ＶＴＨのベース値ＶＴＨ０の変化は、実際には、受信雑音ＮＳのみに依存し、且つ、雑音ＮＳのピーク値に関してそれよりも大きな振幅となる。

図４に簡略化した形態で示されている、受信ユニット７の実際的な実施形態によれば、抵抗がエミッタに直列に入れられたエミッタ共通増幅器として構成されたＮＰＮ型トランジスタは、それ自体既知の方法により、追加の差動増幅器５５、電圧源５７、ダイオード５９及び可変電流源３３のそれぞれの機能を果たすことができる。この実際的な実施形態において、固定比較値ＶＸは、このため、約０．６５Ｖであり、且つ、コレクタに入る電流の値は、０．６５Ｖだけ減少されたベースポテンシャルとエミッタの抵抗との間の比により近付けられる。

ここで今までに説明した受信ユニット７の実施形態の可能な代替例によれば、識別回路５０の出力は、閾値ＶＴＨを変化させる生成回路３０に接続されておらず、そのゲインを適切に制御する増幅器１５に接続されている。図３及び図４において、破線６０は、識別回路５０の（より具体的にはダイオード５９の）増幅器１５への機能的な接続を示している。この代替的な実施形態は、図６及び図７を参照して説明したのと完全に同等の態様で雑音信号ＮＳがあるときに受信器７の感度の減少を得ることを可能にする。

実際には、識別回路５０の出力に依存して、増幅器１５により与えられた信号ＶＡと閾値ＶＴＨとの間の振幅の差異が、いずれの場合でも、動的に変化させられる。図面を参照して以上に説明した実施形態において、変化する（より具体的には、感度を減少させるために（絶対値に関して）増加する）のは閾値ＶＴＨである。破線６０により概略的に示されている、代替的な実施形態において、受信器７の感度は、入力増幅信号の振幅を対称的に減衰させることにより減少される。回路としての観点から言えば、信号ＶＡの振幅は、既知の方法で、例えば、そのチャネル抵抗がゲート電圧により変化する電界効果トランジスタにより、又は、その相互コンダクタンスが識別回路５０から到来する制御信号により変化するバイポーラートランジスタを備えた構造により、制御されることが可能である。

図４の受信ユニットの可能な代替的な構成の幾つかの機能ブロックが図８に示されており、この機能ブロックは、相互コンダクタンス増幅器１５′（増幅器１５の特定の実施形態である）と、さらなる固定電流源７２と、さらなる可変電流源７３とを有している。増幅器１５′は、電流源７２及び７３により与えられた電流Ｉ_Ａ０（固定）及び電流Ｉ_ＡＶ（可変）により制御された相互コンダクタンスｇｍ（すなわち、出力電流変化の入力電圧変化に対する比）を有している。電流Ｉ_Ａ０は、増幅器１５′の最大ゲインを規定している。可変電流源７３は、可変電流Ｉ_ＡＶを制御するために、連結部６０を介してダイオード５９の出力に連結されている。

図８は、そのゲインが可変属性に基づいて制御されることが可能な増幅器の可能な実施形態をまさしく示すものであるが、他の既知の解決方法も取り得る。

識別回路５０により検出された受信信号の属性に基づいて信号ＶＡと信号ＶＴＨとの間の差異を動的に変化させることを可能にする、他の可能な回路的及び／又は機能的な構成は、本発明の範囲内に入るものである。

従って、本発明に係るシステムの受信ユニット７は、受信信号の属性を検証し、その結果として雑音信号（ＮＳ）を特定し、且つ、閾値を変化させること、すなわち、一般的には、入力信号（ＶＡ）と閾値（ＶＴＨ）との間の差異を、後者が雑音ＮＳのための信号ＶＡの成分のピーク値を十分に超えるような態様で、変化させることにより、受信器７の感度を自動的な方法で検査することを可能にする。この方法において、システムは、作業所環境において予期されず且つ望まれない信号（説明した構成では、光信号）により引き起こされる雑音に対して電磁波耐性を持つこととなるが、その一方で、例えば、受信器７から離れるように急激に移動するプローブ１及びそれに関連した伝送器４により引き起こされる、後者の強度が急に落ち込むような場合であっても、有用な信号（５）の適切な受信を保証し続けるものである。

明らかに、雑音があるときには、有用な信号（５）は、通信システムの訂正動作において典型的に必要とされるように、雑音（ＮＳ）の強度よりも適切に大きな強度で受信されることが必要である。

それゆえ、本発明に係るシステム及び方法においては、周囲環境における特別の雑音状況（より具体的には、光雑音）に対して受信器７の感度を自動的に適合させ、且つ、このため、信号対雑音比（ＳＮ比）を最適な方法で利用することが可能である。

本発明に係るシステム及び方法は、ここで図示され且つ今までに説明されたものに関して実装の点で異なっていてもよい。

受信ユニット７の自動検査回路においては、受信器７に対して電磁波耐性（外部雑音に対するものではなく、実際の有用な信号５の到来により（特に信号５が大きな強度を持つ場合に）生成された望ましくないパルスに対するもの）を与えるために、以上に述べたような、入力信号ＶＡと閾値電圧ＶＴＨとの間の振幅の差異を急激に且つ一時的に変化させる機能を有するものである、例えば検出回路４０を省略したり、その機能を使えなくしたりすることが可能である。

インダクター１４によりなされる微分を省略し、その結果として、それが与える先に既述した利益をあきらめる、ということもまた可能である。この場合には、信号ＶＡのアスペクトは、なおさら受信光パルス５に類似したものとなり、及び従って、それは、単一の比較器により単純にそれを閾値ＶＴＨと比較することにより再構築することが可能であり、このため、他の比較器、変換器２１及びフリップフロップ２６，２７は使わないことになる。

受信ユニット７の他の可能な実施形態によれば、増幅器１５の存在も予期されるものではない。

例えば、電流源として動作するフォトダイオード１３には、有用な信号の周波数域において適切な高インピーダンス１４の「負荷がかけられ」ており、フォトダイオード１３により供給された入力信号ＶＡは、十分に高い振幅を有し、且つ、さらなる増幅が必要とされない。

明らかに、図４の構成において、（受信光パルス５の上向き及び下向きの端縁にそれぞれ対応する、信号ＶＡ及びＶＩＮＶのパルスが、各種の構成要素及び回路の特定の相互接続のために負であるときに）閾値ＶＴＨが負の値を有していたとしても、本発明の本質に何ら影響を与えることなく、増幅器１５からの出力及び変換器２１からの出力（この特別な例では、それらを交換することと同じである）における信号ＶＡ及びＶＩＮＶの極性、及び閾値ＶＴＨの符号を反転させることが可能である。

さらにまた、伝送信号５が異なった種類のもの（例えば、光信号ではなく、無線周波パルス信号）であるようなシステムを利用することにより、本発明を実施することも可能である。

本発明に係るシステムは、明らかなことではあるが、信号を一つ（又は複数の）受信ユニット（７）に伝送する関連した伝送器（４）を備えた複数のプローブ（１）を有しており、その一つ（又は複数の）受信ユニット（７）は、一方で、複数のフォトダイオード又は他の受信装置（１３）を有している。

ここで説明したもののようなシステムにおいては、異常な動作が生じたとき（例えば、環境内での雑音信号ＮＳの実際の存在を検証することが望ましいとき）に検証及び試験を実行するために、識別回路５０により実装された受信器７の自動感度検査を行ったり行わなかったりするといった可能性も予期し得るものである。

このことは、手動操作プログラミング装置１８により、又は、既知の方法で受信器７の感度についてのオプションの管理に寄与する、インタフェース用接続ケーブル（図示せず）内の追加の伝導体により、手動的な方法で実現することが可能である。このため、追加の伝導体の種々の種類の接続により、感度検査を実施したり制御したりするための方法が多数存在している。

単に一例としてであるが、伝導体が接続されていないのであれば、それは、自動感度検査が使えない条件に対応しており、且つ、受信器７の感度は名目上のものとなる（電流源３３がオフになる）。伝導体が接地されているのであれば、光感度は、例えば自動的な変化が何もない永続的な方法で、減少することとなり、一方、伝導体が正の電源電圧に接続されているのであれば、自動感度検査を行うことが可能である。

機械部品の位置又は線寸法を検出する検査プローブを担持する工作機械を、簡略化した形態で示す図。 知られた実施形態に係る、符号化された放射線を受信するユニットの部分機能ブロック図。 本発明の実施形態に係る、符号化された放射線を受信するユニットの部分機能ブロック図。 機能的により詳細な、図３の受信ユニットの部分機能ブロック図。 図４の受信ユニットの幾つかの信号の傾向を示すグラフ。 図４の受信ユニットの幾つかの信号の傾向を示すグラフ。 図４の受信ユニットの幾つかの信号の傾向を示すグラフ。 図４のものの代替的な実施形態に係る受信ユニットの幾つかの機能ブロックを示す図。

Claims (16)

1. 部品（３）の位置又は寸法を検出するシステムにおいて、
   検出装置（２）を備えた少なくとも一つの検査プローブ（１）と、
   前記少なくとも一つのプローブ（１）の検出装置（２）に接続されるとともに、前記少なくとも一つのプローブ（１）の状態を表すパルス信号を無線で伝送するように構成された遠隔伝送ユニット（４）と、
   信号（５，ＮＳ）を無線で受信するように構成された受信ユニット（７）であって、
   入力信号（ＶＡ）を与えるように構成された、少なくとも一つの受信装置（１３）を備えた入力部と、
   参照信号（ＶＴＨ）を生成及び規定するように構成された生成・制御部（１６，１６′）と、
   前記入力部及び前記生成・制御部（１６，１６′）に接続されるとともに、前記入力信号（ＶＡ）と前記参照信号（ＶＴＨ）との間の比較結果に応じた出力信号（ＶＯ）を与えるように構成された比較部（２０）とを有する受信ユニット（７）とを備え、
   前記生成・制御部（１６，１６′）は、閾値生成回路（３０）と、前記入力信号（ＶＡ）と前記参照信号（ＶＴＨ）との間の振幅の差異を検査する自動検査回路（４０，５０）とを有し、
   前記自動検査回路は、前記入力信号（ＶＡ）の少なくとも一つの属性を検出するように構成された識別回路（５０）であって、前記少なくとも一つの検出された属性が、前記遠隔ユニット（４）により伝送された前記パルス信号（５）とは異なる、無線で受信された信号に対応するときに、前記振幅の差異を変化させるように構成された識別回路（５０）を有することを特徴とするシステム。
2. 前記入力部は、前記受信された信号（５，ＮＳ）の増幅回路（１５）を有し、前記入力信号（ＶＡ）は、増幅された信号である、請求項１に記載のシステム。
3. 前記少なくとも一つの属性は、前記入力信号（ＶＡ）の振幅の分布である、請求項１又は請求項２に記載のシステム。
4. 前記識別回路（５０）は、前記入力信号（ＶＡ）のデューティサイクルを評価するように構成された構成部品（５１，５３，５５，５７）を有する、請求項３に記載のシステム。
5. 前記識別回路（５０）は、所定の値を超えるデューティサイクルを備えた入力信号（ＶＡ）を検出し、且つ、それに従って前記振幅の差異を変化させるように構成された構成部品（５１，５３，５５，５７）を有する、請求項４に記載のシステム。
6. 前記自動検査回路は、また、前記入力信号（ＶＡ）の振幅のピーク値を示すように構成された検出回路（４０）を有し、前記検出回路（４０）は、前記参照信号（ＶＴＨ）を動的に且つ一時的に変化させるように前記閾値生成回路（３０）に接続されている、請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のシステム。
7. 前記識別回路（５０）は、前記参照信号（ＶＴＨ）の振幅を変化させるように前記閾値生成回路（３０）に接続されている、請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載のシステム。
8. 前記識別回路（５０）は、前記増幅された信号の振幅を変化させるように前記増幅回路（１５）に接続されている（６０）、請求項２に記載のシステム。
9. 検出装置（２）を有する少なくとも一つの検査プローブ（１）と、前記少なくとも一つの検査プローブ（１）に接続されるとともに、信号をパルス（５）の形態で無線で伝送するように構成された少なくとも一つの遠隔伝送ユニット（４）と、前記信号をパルス（５）の形態で受信するように構成された受信ユニット（７）とにより、部品（３）の寸法又は位置を検査する方法であって、前記受信ユニット（７）の入力信号（ＶＡ）が、出力信号（ＶＯ）を与えるように参照信号（ＶＴＨ）との間でその振幅に関して比較され、且つ、前記参照信号（ＶＴＨ）と前記入力信号（ＶＡ）との間の振幅の差異が、動的な方法で変化させられる方法において、
   前記遠隔伝送ユニット（４）により伝送された信号（５）の属性と異なる属性に基づいて雑音信号（ＮＳ）を特定するステップと、
   前記振幅の差異をそれに従って動的な方法で変化させるステップとを特徴とする方法。
10. 前記雑音信号（ＮＳ）を特定する前記ステップは、前記遠隔伝送ユニット（４）により伝送された前記信号（５）のものとは異なる、前記入力信号（ＶＡ）の振幅の分布に基づいて実行される、請求項９に記載の方法。
11. 前記雑音信号（ＮＳ）を特定する前記ステップは、前記入力信号（ＶＡ）のデューティサイクルの値の検証に基づいて実行される、請求項１０に記載の方法。
12. 前記雑音信号（ＮＳ）を特定する前記ステップは、前記入力信号（ＶＡ）のデューティサイクルを最小の所定の値と比較することにより実行される、請求項１１に記載の方法。
13. 前記振幅の差異を変化させる前記ステップは、前記参照信号（ＶＴＨ）が、前記雑音信号（ＮＳ）に対応する前記入力信号（ＶＡ）の成分のピーク振幅よりも絶対値で大きいものとなるようにすることを含む、請求項９から請求項１２までのいずれか一項に記載の方法。
14. 前記受信ユニット（７）において、前記パルス（５）の形態の前記信号は、前記入力信号（ＶＡ）を得るために受信され且つ増幅される、請求項９から請求項１３までのいずれか一項に記載の方法。
15. 前記振幅の差異を変化させる前記ステップは、前記参照信号（ＶＴＨ）の振幅の自動検査を含む、請求項９から請求項１４までのいずれか一項に記載の方法。
16. 前記振幅の差異を変化させる前記ステップは、前記入力信号（ＶＡ）の振幅の自動制御（６０）を含む、請求項１４に記載の方法。

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