JP6600928B1 - Ｘ線回折測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 Ｘ線照射点から回折環撮像面までの距離及びＸ線の入射角を任意の設定値に設定することが可能で、かつ該設定を簡単に行うことが可能なＸ線回折測定装置を提供する。【解決手段】 Ｘ線回折測定装置２をアーム型ロボット１の先端にセットする。コントローラ９１はアーム型ロボット１の先端の位置及び姿勢を変化させることで、Ｘ線照射点から回折環境撮像面までの距離及びＸ線の入射角を変化させることができる。コントローラ９１は、Ｘ線回折測定装置２のカメラ機能により撮影された画像における、出射Ｘ線と同じ光軸を有する可視の平行光の照射点から前記距離を検出する手段と、前記距離から撮影画像の照射点位置に受光点が生じたときの前記入射角を検出する手段を備え、検出した前記距離と前記入射角を用いてアーム型ロボット１の先端の位置及び姿勢を制御して、前記距離及び前記入射角を任意の設定値に設定する。【選択図】図２

Description

本発明は、測定対象物にＸ線を照射し、測定対象物で回折したＸ線により撮像面に回折環を形成するＸ線回折測定装置に関する。

従来から、例えば特許文献１に示されるように、測定対象物に所定の入射角度でＸ線を照射して、測定対象物で回折したＸ線によりＸ線回折環（以下、回折環という）を形成し、形成された回折環の形状を検出してｃｏｓα法による分析を行い、測定対象物の残留応力を測定するＸ線回折測定装置が知られている。特許文献１に示されている装置は、Ｘ線出射器、イメージングプレート等の撮像手段、レーザ検出装置等の読取手段、移動機構と回転機構等のレーザ走査手段及びＬＥＤ照射器等の回折環消去手段等を１つの筐体内に備え、該筐体がアーム式移動装置に接続されている。この装置によりＸ線回折測定を行う場合は、アーム式移動装置を測定対象物の近傍に設置した後、アーム式移動装置を操作して測定対象物に対するＸ線回折測定装置の位置と姿勢を調整する位置姿勢調整工程、測定対象物にＸ線を照射して発生する回折Ｘ線により、回折環をイメージングプレートに撮像する撮像工程、イメージングプレートにレーザ検出装置からのレーザ光を走査しながら照射することで回折環の形状を検出する読取り工程、該回折環をＬＥＤ光の照射により消去する消去工程、及び検出した回折環の形状から残留応力を計算する計算工程を連続して行う。これにより、測定対象物の残留応力を短時間で測定することができる。

また、特許文献１に示されるＸ線回折測定装置は、出射Ｘ線の光軸と同一の光軸を有する平行なＬＥＤ光を照射し、照射点付近をカメラ撮影する機能を備えている。そして、測定対象物の意図する箇所をＸ線回折測定する場合は、該平行なＬＥＤ光を照射し、ＬＥＤ光照射点が測定対象物の測定点になり、撮影画像上のＬＥＤ光の照射点とＬＥＤ光の反射光の受光点が所定の位置（十字マークのクロス点）になるようＸ線回折測定装置の位置と姿勢を調整する。これにより、Ｘ線が測定対象物の意図する箇所に照射されるとともに、Ｘ線照射点からイメージングプレートまでの距離およびＸ線の入射角を設定値にすることができる。

特許第５９６７３９４号公報

しかしながら、特許文献１に示されるＸ線回折測定装置はＸ線照射点からイメージングプレートまでの距離（以下、照射点―撮像面間距離という）及びＸ線の入射角を決められた設定値に設定することは可能であるが、任意の設定値に設定することは大変困難である。このため、測定対象物の形状や特性によって照射点―撮像面間距離及びＸ線の入射角を最適な設定値に設定したくても、対応することができないという問題がある。本発明はこの問題を解消するためなされたもので、その目的は、照射点―撮像面間距離及びＸ線の入射角を任意の設定値に設定することが可能で、かつ該設定を簡単に行うことが可能なＸ線回折測定装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、Ｘ線を対象とする測定対象物に向けて出射するＸ線出射器と、Ｘ線出射器から測定対象物に向けてＸ線が出射された際、測定対象物にて発生した回折Ｘ線を、Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸に対して略垂直に交差する撮像面にて受光し、撮像面に回折Ｘ線の像である回折環を形成する回折環形成手段と、Ｘ線出射器からＸ線が出射されていない状態で、Ｘ線出射器から出射されるＸ線と光軸を同一にした平行光である可視光を出射する可視光出射器と、可視光出射器から出射された可視光の照射点を含む領域の画像を結像する結像レンズ、及び結像レンズによって結像された画像を撮像する撮像器を有し、撮像器が作成する撮影画像を表す撮像信号を出力するカメラと、Ｘ線出射器、回折環形成手段、可視光出射器及びカメラを内蔵する筐体と、筐体を先端に取り付け、筐体の位置と姿勢を変化させるアーム型ロボットとを備えたＸ線回折測定装置において、アーム型ロボットは制御装置を備え、制御装置は、カメラが出力する撮像信号から作成された撮影画像における可視光出射器から出射された可視光の照射点の位置と、可視光の照射点から撮像面までの距離である照射点−撮像面間距離との関係を予め記憶し、撮影画像における可視光の照射点の位置から照射点−撮像面間距離を検出する距離検出手段と、距離検出手段が検出する照射点−撮像面間距離と、可視光の照射点からの反射光が撮像器で集光した点の撮影画像上の画像である受光点が、撮影画像の可視光の照射点位置になったときの測定対象物に対する可視光の入射角との関係を予め記憶し、距離検出手段が検出した照射点−撮像面間距離から可視光の入射角を検出する入射角検出手段と、筐体の位置と姿勢を、入力した位置と姿勢になるよう制御する入力用位置姿勢制御手段と、筐体の位置と姿勢を、可視光の光軸位置を変化させず、距離検出手段が検出する照射点−撮像面間距離が設定された距離になるよう制御する距離設定用位置姿勢制御手段と、筐体の位置と姿勢を、可視光の照射点の位置を変化させず、受光点が撮影画像の可視光の照射点位置になるよう制御する受光点設定用位置姿勢制御手段と、筐体の位置と姿勢を、可視光の照射点の位置と可視光の光軸及び撮像面における回転角度０のラインを含む基準平面の位置とを変化させず、入射角検出手段が検出した入射角と設定された入射角との差分だけ、可視光の光軸方向が変化するよう制御する入射角設定用位置姿勢制御手段とを備えたＸ線回折測定装置としたことにある。

このＸ線回折測定装置は、先行技術文献である特許文献１に示されるＸ線回折測定装置のように、Ｘ線出射器、回折環形成手段、可視光出射器及びカメラを内蔵する筐体を複数の関節を有する移動装置の先端に取り付けたＸ線回折測定装置において、複数の関節を有する移動装置をアーム型ロボットにし、該アーム型ロボットの制御装置に、距離検出手段、入射角検出手段、入力用位置姿勢制御手段、距離設定用位置姿勢制御手段、受光点設定用位置姿勢制御手段、及び入射角設定用位置姿勢制御手段を備えたものである。

これによれば、可視光出射器から可視の平行光を出射させカメラを作動させた後、制御装置にＸ線出射器及び回折環形成手段等を内蔵する筐体の位置と姿勢を入力することで、入力用位置姿勢制御手段により該筐体の位置と姿勢を制御して、測定対象物の測定点とする箇所に可視光の照射点が合うようにする。その後、距離設定用位置姿勢制御手段が照射点−撮像面間距離が設定された距離になるよう該筐体の位置と姿勢を制御し、受光点設定用位置姿勢制御手段が、可視光の照射点の位置を変化させず、受光点が撮影画像の可視光の照射点位置になるよう該筐体の位置と姿勢を制御し、入射角設定用位置姿勢制御手段が、入射角検出手段が検出した入射角と設定された入射角との差分だけ、可視光の光軸方向が変化するよう該筐体の位置と姿勢を制御する。すなわち、作業者は制御装置への入力により測定対象物の測定点とする箇所に可視光の照射点が合うようにするのみで、後は制御装置が備える、距離設定用位置姿勢制御手段、受光点設定用位置姿勢制御手段及び入射角設定用位置姿勢制御手段が照射点―撮像面間距離及びＸ線の入射角が設定された設定値になるよう、該筐体の位置と姿勢を制御する。よって、これによれば、照射点―撮像面間距離及びＸ線の入射角を任意の設定値に設定することが可能であり、かつ該設定を簡単に行うことが可能である。

また、本発明の他の特徴は、制御装置は、可視光の光軸と撮像面における回転角度０のラインとを含む基準平面の垂直方向に筐体を設定された距離だけ移動させる前後で、距離検出手段により照射点−撮像面間距離を検出し、検出された２つの照射点−撮像面間距離から基準平面の法線方向と可視光の照射点における基準平面の法線を測定対象物の表面に投影したラインとが成す角度を算出する基準平面傾き角度検出手段と、筐体の位置と姿勢を、可視光の照射点の位置を変化させず、基準平面傾き角度検出手段が算出した角度が０になる角度分だけ、可視光の光軸方向が変化するよう制御する基準平面設定用位置姿勢制御手段とを備えたことにある。

これによれば、基準平面設定用位置姿勢制御手段が、基準平面の法線方向と可視光の照射点における基準平面の法線を測定対象物の表面に投影したラインとが成す角度が０になるよう筐体の位置と姿勢を制御するので、この後に受光点設定用位置姿勢制御手段が受光点が撮影画像の設定位置になるよう制御するとき、可視光の光軸方向を基準平面の位置を変化させないよう変化させれば、受光点が撮影画像内に生じるようにすることができ、受光点が撮影画像の設定位置になるよう制御する時間を大幅に短縮することができる。

また、本発明の他の特徴は、制御装置は、可視光の光軸と撮像面における回転角度０のラインとを含む基準平面の垂直方向に筐体を設定された距離だけ移動させるごとに、距離検出手段により照射点−撮像面間距離を検出し、設定された移動距離と検出された照射点−撮像面間距離との関係から基準平面の法線方向と可視光の照射点における基準平面の法線を測定対象物の表面に投影したラインとが成す角度を算出する基準平面傾き角度検出手段と、筐体の位置と姿勢を、可視光の照射点の位置を変化させず、基準平面傾き角度検出手段が算出した角度が０になる角度分だけ、可視光の光軸方向が変化するよう制御する基準平面設定用位置姿勢制御手段とを備えたことにある。

これによれば、基準平面傾き角度検出手段が設定された移動距離と検出された照射点−撮像面間距離との関係、すなわち測定対象物の表面プロファイルにより基準平面の法線方向と可視光の照射点における基準平面の法線を測定対象物の表面に投影したラインとが成す角度を算出することができるので、測定対象物の表面の形状が複雑な場合でも、基準平面の法線方向と可視光の照射点における基準平面の法線を測定対象物の表面に投影したラインとが成す角度を精度よく検出することができ、受光点設定用位置姿勢制御手段が受光点が撮影画像の設定位置になるよう制御する時間を大幅に短縮することができる。

本発明の一実施形態に係るアーム型ロボットの先端にＸ線回折測定装置を取り付けたＸ線回折測定システムの外観図である。 本発明の一実施形態に係るアーム型ロボットの先端にＸ線回折測定装置を取り付けたＸ線回折測定システムの全体概略図である。 図２のＸ線回折測定装置の拡大図である。 Ｘ線回折測定装置から出射Ｘ線と同じ光軸のＬＥＤ光を照射したとき、ＬＥＤ光の照射点において発生する散乱光と反射光が結像レンズを介して撮像器に入射する様子と、そのときの撮影画像を示した図であり、（ａ）は照射点−撮像面間距離が基準距離である場合、（ｂ）は照射点−撮像面間距離を基準距離より大きくした場合、（ｃ）は（ｂ）からＸ線回折測定装置の姿勢を変更した場合である。 アーム型ロボットの各関節の回転角度とアーム型ロボットの先端の位置及び姿勢との関係を取得する方法を示した図である。 アーム型ロボットの先端に定めた座標軸とＸ線回折測定装置に定めた座標軸との関係を視覚的に示した図である。 アーム型ロボットの先端に定めた座標軸とＸ線回折測定装置に定めた座標軸との関係を取得する方法を示した図である。 アーム型ロボットの先端に定めた座標軸とＸ線回折測定装置に定めた座標軸との関係を取得するときに、取得する座標点を示した図である。 図８において座標点を取得する際の、Ｘ線回折測定装置のカメラ機能による撮影画像を示した図である。 照射点―撮像面間距離及びＸ線の入射角の設定において、コントローラが実行するプログラムのフロー図である。 照射点―撮像面間距離及びＸ線の入射角の設定において、コントローラが実行するプログラムのフロー図である。 照射点―撮像面間距離及びＸ線の入射角の設定において、コントローラが実行するプログラムのフロー図である。 照射点―撮像面間距離及びＸ線の入射角の設定において、コントローラが実行するプログラムのフロー図である。 基準平面の法線方向と可視光の照射点における基準平面の法線を測定対象物の表面に投影したラインとが成す角度を算出する方法を視覚的に示した図である。 測定対象物の表面が複雑である場合、基準平面の法線方向と可視光の照射点における基準平面の法線を測定対象物の表面に投影したラインとが成す角度を算出する方法を視覚的に示した図である。

本発明の一実施形態に係るアーム型ロボットの先端にＸ線回折測定装置を取り付けたＸ線回折測定システムの構成について図１乃至図３を用いて説明する。図１に示されるようにこのＸ線回折測定システムは、アーム型ロボット１の先端にＸ線回折測定装置２を取り付けたものであり、アーム型ロボット１の関節部分の回転角度を変化させることで、Ｘ線回折測定装置２は様々な位置及び姿勢をとることができる。また、このＸ線回折測定システムは、図２に示すようにアーム型ロボット１とＸ線回折測定装置２の作動を制御するコンピュータ装置９０と、Ｘ線回折測定装置２がＸ線を出射するための高電圧を供給する高電圧電源９５を備える。Ｘ線回折測定装置２は先行技術文献の特許文献１に示されるＸ線回折測定装置と構成は同じものであり、高電圧電源９５も同じものである。すなわち、このＸ線回折測定システムは、特許文献１に示されるＸ線回折測定システムの複数の関節を有する移動装置をアーム型ロボット１に替え、コンピュータ装置９０にアーム型ロボット１を制御するシステムを加えたものである。よって、特許文献１に示されているＸ線回折測定システムで既に説明されている箇所は、簡略的に説明するにとどめる。

このＸ線回折測定システムにより測定される測定対象物ＯＢは、Ｘ線回折測定装置２が位置及び姿勢を変化させることが可能な範囲で測定可能となる位置に配置される。図２ではテーブル６の上にステージ５が載置され、ステージ５の上に測定対象物ＯＢが載置されるようになっているが、これは配置の仕方の１例であり、測定可能となる位置に配置されるならば配置のされ方はどのようなものであってもよい。また、測定対象物ＯＢはＸ線回折測定が可能なものであれば材質、形状はどのようなものであってもよいが、本実施形態では鉄製の直方体形状のものとして説明する。

図２及び図３に示すように、Ｘ線回折測定装置２は筐体５０内に、Ｘ線出射器１０、イメージングプレート１５を取り付けるテーブル１６、テーブル１６を回転及び移動させるテーブル駆動機構２０及び回折環を検出するレーザ検出装置３０等を備える。筐体５０内には、上述した装置に接続されて作動制御したり、検出信号を入力したりするための各種回路も内蔵されており、図２において筐体５０外に示された２点鎖線で囲われた各種回路は、筐体５０内の２点鎖線内に納められている。

Ｘ線出射器１０は、筐体５０内の上部にて筐体５０に固定されており、高電圧電源９５からの高電圧の供給を受けると、Ｘ線を図示下方向に出射する。Ｘ線制御回路８０は、コントローラ９１から指令が入力すると、一定強度のＸ線が出射されるように、Ｘ線出射器１０に高電圧電源９５から供給される駆動電流及び駆動電圧を制御する。

テーブル駆動機構２０は、筐体５０に固定され、フィードモータ制御回路７０から駆動信号がフィードモータ２２に出力されることで移動ステージ２１を図３の左右方向に移動させる。移動ステージ２１にはスピンドルモータ２７が取り付けられ、スピンドルモータ２７の回転軸にはイメージングプレート１５がセットされたテーブル１６が固定されており、テーブル駆動機構２０はイメージングプレート１５を図３の左右方向に移動させる。フィードモータ制御回路７０には移動ステージ２１の移動位置を検出する機能と、入力した移動位置と実際の移動位置が等しくなるまでフィードモータ２２に駆動信号を出力する機能があり、コントローラ９１からの適切な移動位置が入力することで、テーブル駆動機構２０はイメージングプレート１５を、Ｘ線が出射され回折Ｘ線による像（回折環）が撮像されるときと、撮像された回折環を読み取るときとにおいて、適切な位置に移動させることができる。また、フィードモータ制御回路７０にはコントローラ９１から移動方向と移動速度が入力すると、入力した移動方向に入力した移動速度で移動する機能もある。

テーブル駆動機構２０の上壁において、Ｘ線出射器１０の出射口に対向する位置には貫通孔が形成されており、Ｘ線出射器１０の出射口から出射されたＸ線は、該貫通孔を介してテーブル駆動機構２０内に入射する。スピンドルモータ２７の回転軸及び該回転軸の中心がスピンドルモータ２７の底面と交差する箇所にも貫通孔が形成されており、該回転軸の中心がテーブル１６と交差する箇所、及び該回転軸の中心がテーブル１６にイメージングプレート１５を固定するための固定具と交差する箇所にも貫通孔が形成されている。また、該回転軸の中心が移動ステージ２１と交差する箇所にも貫通孔が形成されている。よって、移動ステージ２１が図３の右方向に移動し、テーブル駆動機構２０の上壁に形成された貫通孔と移動ステージ２１に形成された貫通孔が対向した状態になると、Ｘ線出射器１０の出射口から出射されたＸ線は、これらの貫通孔を通過し、テーブル１６上にある固定具の貫通孔から出射する。これが、イメージングプレート１５に回折環を撮像する位置であり、コントローラ９１から適切な移動位置がフィードモータ制御回路７０に入力することで、テーブル駆動機構２０は移動ステージ２１をこの位置にすることができる。以下、この位置を回折環撮像位置という。

Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線は広がりながら進むＸ線であるが、スピンドルモータ２７に形成された貫通孔およびこの貫通孔と中心軸が一致している移動ステージ２１、テーブル１６及び固定具の貫通孔を通過して出射することで、これらの貫通孔の軸線に平行な平行光となる。そして、筐体５０に形成された円形孔５０ｃを通過して測定対象物ＯＢに照射される。よって、コントローラ９１からフィードモータ制御回路７０へ回折環撮像位置への移動指令、Ｘ線制御回路８０へ出射指令が出力し、設定された時間後、Ｘ線制御回路８０へ停止指令が出力するとイメージングプレート１５には回折環が撮像される。

スピンドルモータ２７は、スピンドルモータ制御回路７６から駆動信号が入力することで回転する。スピンドルモータ制御回路７６にはスピンドルモータ２７内のエンコーダから入力するパルス列信号により回転速度を設定された回転速度にする機能があり、コントローラ９１が回転の指令を出力すると、スピンドルモータ２７と一体になっているイメージングプレート１５は設定された回転速度で回転する。また、スピンドルモータ制御回路７６には回転角度を検出する機能と、入力した回転角度と実際の回転角度が等しくなるまでスピンドルモータ２７に低速回転を行うための駆動信号を出力する機能があり、コントローラ９１から回転角度が入力すると、スピンドルモータ２７と一体になっているイメージングプレート１５は入力した回転角度になる。イメージングプレート１５に回折環が撮像されるときは、コントローラ９１からスピンドルモータ制御回路７６に回転角度０の出力がされ、イメージングプレート１５は回転角度が０になる。

イメージングプレート１５の回転角度０の位置とは、後述するレーザ検出装置３０からのレーザ照射によりイメージングプレート１５に形成された回折環を読み取る際、回転角度が０となった時点でレーザ光が照射されている位置である。この位置はイメージングプレート１５の各半径位置においてあるためラインである。このイメージングプレート１５の回転角度０のラインとＸ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸（スピンドルモータ２７に形成された貫通孔の軸線と等しい）とが含まれる平面を、以後、基準平面という。

コントローラ９１から適切な移動位置をフィードモータ制御回路７０に入力することで、テーブル駆動機構２０は移動ステージ２１を、イメージングプレート１５にレーザ検出装置３０が対向する位置まで移動させることができる。以後、この位置を回折環読取り位置という。レーザ検出装置３０は、回折環を撮像したイメージングプレート１５にレーザ光を照射し、イメージングプレート１５で輝尽発光した光の強度を検出する。イメージングプレート１５で輝尽発光した光の強度は撮像における回折Ｘ線の強度に比例するため、イメージングプレート１５にレーザ光を走査させるとともに走査位置を検出し、走査位置と発光した光の強度とを同じタイミングで検出することでイメージングプレート１５に撮像された回折環の形状（回折Ｘ線の強度分布）を検出することができる。レーザ検出装置３０は、検出装置制御回路７２により制御され、検出装置制御回路７２はコントローラ９１から読取り開始の指令を入力すると、レーザ検出装置３０がレーザ光を出射する駆動信号を出力し、レーザ検出装置３０が検出した光の強度のデジタルデータをコントローラ９１に出力する。

イメージングプレート１５にレーザ光を走査させるには、スピンドルモータ２７の回転と移動ステージ２１の移動を同時に行い、イメージングプレート１５上をレーザ光が螺旋状に移動するようにする。また、レーザ光の走査位置は、スピンドルモータ制御回路７６の回転角度を検出する機能と、フィードモータ制御回路７０の移動位置を検出する機能を用いる。そして、コントローラ９１に、発光した光の強度、回転角度及び移動位置のデジタルデータが同じタイミングで入力するようにすれば、コントローラ９１のメモリには回折環の形状（回折Ｘ線の強度分布）データが記憶される。すなわち、コントローラ９１は、検出装置制御回路７２へ読取り開始の指令、フィードモータ制御回路７０へ移動方向、移動速度、及び移動位置検出指令、及びスピンドルモータ制御回路７６へ回転指令と回転角度検出指令を出力すると、回折環の形状データがメモリに記憶される。

また、レーザ検出装置３０にはＬＥＤ光源が設けられ、検出装置制御回路７２から電力が供給されるとイメージングプレート１５に撮像された回折環を消去する可視光を出射する。よって、レーザ光のイメージングプレート１５への走査が終了した後、レーザ光の出射を停止してＬＥＤ光源から可視光を照射し、可視光をレーザ光と同様にイメージングプレート１５上を走査させれば、イメージングプレート１５に撮像された回折環は消去される。

また、移動ステージ２１とテーブル駆動機構２０の上壁の下面との間には、プレート４５に固定されたＬＥＤ光源がスピンドルモータ２７の下面と対向するように配置されている。プレート４５は、近傍に配置されたモータの出力軸に固着されており、近傍に固定されたストッパ部材により２つの回転位置で回転が停止するようになっている。この２つの回転位置はスピンドルモータ２７の下面の貫通孔にＬＥＤ光源が対向する位置（以下、Ａ位置という）と、プレート４５がテーブル駆動機構２０の上壁の貫通孔を通過するＸ線を遮断しない位置（以下、Ｂ位置という）である。ＬＥＤ光源及びモータは、発光制御回路７８により制御され、発光制御回路７８はコントローラ９１から発光開始の指令が入力するとＬＥＤ光源に発光させる駆動信号を出力し、モータにＡ位置までプレート４５が回転する駆動信号を出力する。また、コントローラ９１から発光停止の指令が入力すると、発光のための駆動信号を停止し、モータにＢ位置までプレート４５が回転する駆動信号を出力する。

ＬＥＤ光源から出射されるＬＥＤ光はＸ線出射器１０から出射されるＸ線と同じ光路を通って、筐体５０の円形孔５０ｃから出射するが、出射Ｘ線と同様に平行光で出射されるので、ＬＥＤ光の照射点は出射Ｘ線の照射点と同一になる。よって、ＬＥＤ光の照射点が残留応力の測定点になるようにすることで、Ｘ線の照射点を残留応力の測定点にすることができる。

また、図２及び図３に示すように筐体５０には結像レンズ４８が設けられ、結像レンズ４８により画像が形成される箇所には、撮像器４９が設けられている。撮像器４９は、ＣＣＤ受光器又はＣＭＯＳ受光器で構成され、各撮像素子ごとの受光強度に相当する強度の信号をセンサ信号取出回路７４に出力する。結像レンズ４８及び撮像器４９は、イメージングプレート１５に対して基準位置にある測定対象物ＯＢにおけるＬＥＤ光の照射点を中心とした領域の画像を撮像するデジタルカメラとして機能する。イメージングプレート１５に対して基準位置とは、ＬＥＤ光の照射点からイメージングプレート１５までの距離である照射点−撮像面間距離が、基準距離Ｌｓとなる位置である。この場合の結像レンズ４８及び撮像器４９による被写界深度は、前記照射点を中心とした前後の範囲で設定されている。センサ信号取出回路７４は、撮像器４９の各撮像素子ごとの信号強度データを、各撮像素子の位置（すなわち画素位置）が分かるデータと共にコントローラ９１に出力する。

また、結像レンズ４８の光軸は、基準平面（Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸とイメージングプレート１５の回転角度０のラインを含む平面）に含まれるとともに、この光軸と測定対象物ＯＢに照射されるＸ線及びＬＥＤ光の光軸が交わる点は、イメージングプレート１５から基準距離ＬｓにあるＸ線及びＬＥＤ光の照射点であるように調整されている。さらに、Ｘ線及びＬＥＤ光の照射点箇所の測定対象物ＯＢの法線が基準平面に含まれ、Ｘ線及びＬＥＤ光の測定対象物ＯＢに対する入射角度が基準入射角度Ψｓであるとき、結像レンズ４８の光軸と測定対象物ＯＢのＸ線及びＬＥＤ光の照射点における法線方向とが成す角度は基準入射角度Ψｓに等しい角度であるようにされている。したがって、照射点−撮像面間距離が基準距離Ｌｓであり、Ｘ線及びＬＥＤ光の照射点箇所の測定対象物ＯＢの法線が基準平面に含まれ、ＬＥＤ光が測定対象物ＯＢに基準入射角度Ψｓで照射された場合には、結像レンズ４８に入射する散乱光の光軸と反射光の光軸はいずれも結像レンズ４８の光軸と一致するため、撮像器４９におけるＬＥＤ光の照射点と測定対象物ＯＢで反射したＬＥＤ光が焦点を結ぶ点（以下、受光点という）は同じ位置に生じる。詳細に説明すると、測定対象物ＯＢに照射されるＬＥＤ光は平行光であるので、照射点において、ＬＥＤ光は散乱光と、略平行光のまま反射する反射光を発生させるが、散乱光のうち結像レンズ４８に入射した光は撮像器４９の位置で結像して照射点となり、結像レンズ４８に入射した反射光は結像レンズ４８により集光されて撮像器４９で受光され受光点なる。そして、この状態で撮像器４９が出力する信号強度データから作成される撮影画像においても、照射点の画像と受光点の画像は同じ位置になる。

コンピュータ装置９０は、コントローラ９１、キーボード、タッチパネル等の入力装置９２及びディスプレイ等の表示装置９３からなる。コントローラ９１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、大容量記憶装置などを備えたマイクロコンピュータを主要部とした電子制御装置であり、大容量記憶装置に記憶された各種プログラムを実行して上述した回路への指令の出力と、上述した回路からのデータ取り込みを行い、各種の演算を行ってその結果を表示装置９３に表示する。

また、表示装置９３には、表示画面上にセンサ信号取出回路７４から入力する信号強度データにより作成された撮影画像を表示するとともに、結像レンズ４８の光軸が撮像器４９と交差する箇所に相当する箇所に十字のマークを表示する。この十字マークのクロス点は、照射点−撮像面間距離が基準距離Ｌｓであり、ＬＥＤ光（出射Ｘ線）が測定対象物ＯＢに基準入射角度Ψｓで照射され、かつ照射点の箇所の法線が基準平面に含まれるとき、照射点の画像および受光点の画像が生じる位置である。また、十字マークの縦方向ラインは、基準平面が撮像器４９と交差するラインであり、このラインを測定対象物ＯＢの表面に投影させた方向が、撮像された回折環から計算される残留垂直応力の測定方向である。よって、十字マークの縦方向ラインは測定方向ラインである。

ＬＥＤ光の照射点において発生する散乱光と反射光が結像レンズ４８を介して撮像器４９に入射する様子と、そのときの撮像器４９が出力する撮像信号から作成した撮影画像を示したものが図４である。図４では、測定対象物ＯＢへ照射されるＬＥＤ光と照射点で発生する反射光を太い点線で示し、照射点で発生し、結像レンズ４８に入射する散乱光を細い点線で示している。また、撮影画像において照射点を黒色の丸、受光点を灰色の丸で示している。そして、図４の（ａ）は、照射点−撮像面間距離が基準距離Ｌｓであり、Ｘ線及びＬＥＤ光の測定対象物ＯＢに対する入射角が基準入射角度Ψｓである場合である。このときは、上述したように照射点で発生する散乱光の内、結像レンズ４８を介して撮像器４９で結像する散乱光の光軸と、照射点で発生する反射光の光軸は結像レンズ４８の光軸と一致し、撮像器４９で結像する照射点と撮像器４９で反射光が焦点を結ぶ点、すなわち受光点は同じ位置になる。そして、図４の（ｂ）は、照射点−撮像面間距離を基準距離Ｌｓより大きくした場合である。このとき、ＬＥＤ光の照射点で発生する散乱光の内、結像レンズ４８を介して撮像器４９で結像する散乱光の光軸は結像レンズ４８の光軸からずれ、撮像器４９で結像するＬＥＤ光の照射点は、結像レンズ４８の光軸と撮像器４９が交差する点から移動する。よって、撮影画像における照射点の画像の位置も移動する。また、ＬＥＤ光の測定対象物ＯＢに対する入射角が基準入射角度Ψｓのままであると、ＬＥＤ光の照射点で発生する反射光は結像レンズ４８の端の方に入射し、ＬＥＤ光は平行光であるが、多少拡がりながら進む光であるため、受光点の位置は結像レンズ４８の光軸と撮像器４９が交差する点から照射点とは反対方向に移動する。よって、撮影画像における照射点の画像の位置も照射点とは反対方向に移動する。

この後、Ｘ線回折測定装置２の位置及び姿勢を変化させることで、照射点−撮像面間距離および基準平面の位置を変化させず、ＬＥＤ光の測定対象物ＯＢに対する入射角を基準入射角度Ψｓから変化させていくと、ＬＥＤ光の照射点で発生する反射光の中心が結像レンズ４８の中心と一致する入射角になるときがある。図４の（Ｃ）の実線で示す測定対象物ＯＢは、照射点−撮像面間距離および基準平面の位置を変化させず、Ｘ線回折測定装置２の位置及び姿勢を変化させたとき、Ｘ線回折測定装置２を基準にした場合の、すなわちＸ線回折測定装置２に対して相対的な測定対象物ＯＢの位置及び姿勢を示したものである。Ｘ線回折測定装置２に対して測定対象物ＯＢが実線で示す状態になると、ＬＥＤ光の測定対象物ＯＢに対する入射角Ψと結像レンズ４８の中心とＬＥＤ光の照射点を結ぶラインの照射点における測定対象物ＯＢの法線とが成す角度Ψは等しくなり、ＬＥＤ光の照射点で発生する反射光は結像レンズ４８に入射し、撮像器４９に受光点が生じる。そして、このときの反射光の光軸は、結像レンズ４８を介して撮像器４９で結像する散乱光の光軸と一致するため、受光点の位置は照射点と同じ位置になる。照射点−撮像面間距離を基準距離Ｌｓより小さくした場合は、照射点及び受光点の移動の仕方は図４（ｂ），（ｃ）で示したものとは反対方向になるが、上述した説明は同様に適用することができる。すなわち、照射点−撮像面間距離ごとに、撮影画像における照射点と受光点を同じ位置にすることができるＬＥＤ光の測定対象物ＯＢに対する入射角Ψがある。

コントローラ９１のメモリには、撮影画像における照射点の十字マークの縦方向ラインにおける位置（以下、照射点縦方向位置という）と照射点−撮像面間距離との関係が、テーブル換算表または関係式により記憶されている。上述したように、撮影画像における照射点の位置は、照射点−撮像面間距離が基準距離Ｌｓにあるとき十字マークのクロス点と合致するが、照射点−撮像面間距離が基準距離Ｌｓから変化するに従い、十字マークの縦方向ライン上に位置を変化する。コントローラ９１のメモリには、この関係が記憶されており、照射点−撮像面間距離を基準距離Ｌｓとは異なる値に設定するとき、記憶されているこの関係が用いられる。

撮影画像における照射点縦方向位置と照射点−撮像面間距離との関係は、以下のようにすれば得ることができる。まず、金属粉（例えば鉄粉）を糊塗した測定対象物ＯＢにて撮影画像における照射点縦方向位置を取得する。次に、該測定対象物ＯＢにＸ線を照射してイメージングプレート１５に回折環を撮像し、上述した回折環読み取り機能により回折環の形状を読み取る。金属粉を糊塗した測定対象物ＯＢは残留応力０であり、読み取った回折環は真円に近い。そして、標準の回折角を２Θ（Θはブラッグ角）とすると、この回折環の半径Ｒは照射点−撮像面間距離ＬとＲ＝Ｌ・ｔａｎ（２Θ）の関係があり、標準の回折角２Θは金属粉の金属において定数であるので、読み取った回折環の半径値Ｒを算出すれば、上記計算式から照射点−撮像面間距離Ｌを求めることができる。よって、金属粉を糊塗した測定対象物ＯＢにおいて撮影画像における照射点縦方向位置を異ならせて取得するごとに、該測定対象物ＯＢにＸ線を照射して回折環を撮像し、この回折環の形状を読み取って半径値を算出すれば、撮影画像における照射点縦方向位置と照射点−撮像面間距離との関係を得ることができる。

また、コントローラ９１のメモリには、照射点−撮像面間距離と、撮影画像において受光点が照射点と合致するときのＬＥＤ光（出射Ｘ線）の入射角との関係が、テーブル換算表または関係式により記憶されている。上述したように、照射点−撮像面間距離が基準距離Ｌｓであるとき、撮影画像において受光点が照射点（このときは十字マークのクロス点）と合致すれば、そのときのＬＥＤ光（出射Ｘ線）の入射角は基準入射角度Ψｓである。しかし、照射点−撮像面間距離が基準距離Ｌｓから変化するに従い、撮影画像において受光点が照射点と合致するときのＬＥＤ光（出射Ｘ線）の入射角は基準入射角度Ψｓから変化する。コントローラ９１のメモリには、この関係が記憶されており、照射点−撮像面間距離を基準距離Ｌｓとは異なる値に設定し、さらにＬＥＤ光（出射Ｘ線）の入射角を基準入射角度Ψｓとは異なる値に設定するとき、記憶されているこの関係が用いられる。

照射点−撮像面間距離と、撮影画像において受光点が照射点と合致するときのＬＥＤ光（出射Ｘ線）の入射角との関係は、以下のようにすれば得ることができる。まず、ステージの高さ方向位置と傾き角度を変化させることができ、高さ方向位置と傾き角度を精度よく読み取ることができるステージ装置を用意する。次にこのステージ装置のステージに平板ミラーを置き、この平板ミラーにＬＥＤ光を照射して、平板ミラーを見ながらＬＥＤ光の反射光が出射点と重なるようにＸ線回折測定装置２の位置及び姿勢を調整する。これにより、ステージ装置の高さ方向の移動方向がＬＥＤ光（出射Ｘ線）の光軸方向と一致し、ステージ装置の傾き角度変化機構の回転軸方向がＬＥＤ光（出射Ｘ線）の光軸方向と垂直になる。次にこのステージに直方体状のブロックの１つの面を斜めに切り落として、基準入射角度Ψｓと同じ傾き角度を有する傾斜面を作成した台形状ブロックを傾斜面にＬＥＤ光が照射されるように置き、台形状のブロックの傾斜面とその他の面が交差するライン方向がステージの傾き角度変化機構の回転軸方向と一致するようにする。そして、ステージの高さ方向位置を調整して撮影画像における照射点が十字マークのクロス点と合致するようにし、ステージ装置の向きを調整して撮影画像における受光点が照射点（このときは十字マークのクロス点）と合致するようにする。このとき、台形状ブロックの傾斜面の傾き角度が基準入射角度Ψｓからわずかにずれている可能性があるので、撮影画像における受光点が十字マークのクロス点と合致するようステージの傾き角度を変化させてもよい。この状態における傾き角度Θｋ０を読み取り、ステージの高さ方向位置を変化させるごとに、ステージの傾き角度を変化させて撮影画像における受光点が照射点と合致するようにし、撮影画像における照射点縦方向位置の検出と傾き角度Θｋの読み取りを行う。上述したように得られた照射点−撮像面間距離と撮影画像における照射点縦方向位置との関係を用いれば、撮影画像における照射点縦方向位置から照射点−撮像面間距離を算出することができ、（Θｋ−Θｋ０）を基準入射角度Ψｓに加算又は減算すればＬＥＤ光（出射Ｘ線）の入射角度を求めることができる。よって、これにより照射点−撮像面間距離と、撮影画像において受光点が照射点と合致するときのＬＥＤ光（出射Ｘ線）の入射角との関係を得ることができる。

図２及び図３に示すよう、アーム型ロボット１は、先端がＸ線回折測定装置２の筐体５０の上面に固定された連結板５１にねじ止め等により固定されることで、Ｘ線回折測定装置２と一体になっている。アーム型ロボット１は複数の関節を有し、それぞれの関節は１つの回転軸周りに回転可能になっていて任意の回転角度で停止することができるようになっている。そして、アーム型ロボット１のそれぞれの関節の回転角度を様々に設定することでアーム型ロボット１の先端、すなわちＸ線回折測定装置２は様々な位置及び姿勢をとることができるようになっている。

アーム型ロボット１のそれぞれの関節の回転角度の設定は、コントローラ９１から関節モータ制御回路６０−１〜６０−６への回転角度の出力により行われる。関節モータ制御回路６０−１〜６０−６は、コントローラ９１から回転角度が入力するとアーム型ロボット１のそれぞれの関節にあるモータに駆動信号を出力するとともに、該モータのエンコーダから入力するパルス列信号のパルス数をカウントすることで回転角度を算出し、算出した回転角度がコントローラ９１から入力した回転角度と等しくなると駆動信号の出力を停止する。よって、コントローラ９１がそれぞれの関節の回転角度を出力することで、アーム型ロボット１の先端、すなわちＸ線回折測定装置２は様々な位置及び姿勢をとる。なお、図２においては、関節モータ制御回路６０−１〜６０−６は、アーム型ロボット１の外部に描かれているが、実際は２点鎖線で囲まれた回路は、アーム型ロボット１に２点鎖線で囲まれた箇所に内蔵されている。

コントローラ９１のメモリには、アーム型ロボット１の先端の位置及び姿勢とアーム型ロボット１のそれぞれの関節の回転角度との関係が記憶されており、アーム型ロボット１の先端の位置及び姿勢が設定されれば、それぞれの関節の回転角度は定まる。よって、コントローラ９１にてアーム型ロボット１の先端の位置及び姿勢が設定されると、コントローラ９１はそれぞれの関節の回転角度を出力し、アーム型ロボット１の先端は即座に設定された位置及び姿勢になる。コントローラ９１でのアーム型ロボット１の先端の位置及び姿勢の設定の１つは、作業者が入力装置９２から位置として（ｘ，ｙ，ｚ）の座標を入力することと、姿勢として（Θｘ，Θｙ，Θｚ）の回転角度を入力することで行われる。また、もう１つはコントローラ９１が実行するプログラムにより、位置として（ｘ，ｙ，ｚ）の座標、姿勢として２方向の単位ベクトルの成分が設定されることで行われる。この座標と単位ベクトルの成分は、アーム型ロボット１の先端に定めた座標軸の原点における基準座標系による座標とｘ，ｙ軸方向の基準座標系による単位ベクトルである。この点について後程詳細に説明する。なお、入力装置９２からの（ｘ，ｙ，ｚ）の座標及び（Θｘ，Θｙ，Θｚ）の回転角度の入力は、数値の入力の他、既に入力された数値を正方向又は負方向に連続して変化させる入力の仕方もでき、アーム型ロボット１の先端の位置及び姿勢を連続的に変化させることができる。

コントローラ９１のメモリに入力される、アーム型ロボット１の先端の位置及び姿勢とアーム型ロボット１のそれぞれの関節の回転角度との関係は、以下のようにして求めることができる。なお、これは既存技術における１つの方法であり、この関係を精度よく求めることができるならば、これ以外の方法を用いてもよい。まず、アーム型ロボット１の先端からＸ線回折測定装置２を取り外し、図５に示すようにアーム型ロボット１の先端の固定用ブロック５２の下面（取り付け時に連結板５１と迎合する面）に３つの点Ｓ０〜Ｓ２を定める。１つは固定用ブロック５２の下面の中心点Ｓ０にし、１つは点Ｓ０からＸ線回折測定装置２を取り付けたとき基準平面と固定用ブロック５２の面が交差するラインの方向にある点Ｓ１とし、もう１つは点Ｓ０から点Ｓ０と点Ｓ１を結ぶラインの垂直方向にある点Ｓ２とする。ここで点Ｓ０はアーム型ロボット１の先端の位置を表すものであり、点Ｓ０と点Ｓ１を結ぶラインの方向と、点Ｓ０と点Ｓ２を結ぶラインの方向はアーム型ロボット１の先端の姿勢を表すものである。また、別の言い方をすると、点Ｓ０がアーム型ロボット１の先端に定めた座標軸の原点であり、２つのラインが座標軸におけるＸ軸とＹ軸である。次に、アーム型ロボット１が固定された基台３の付近に基準座標系の原点とＸ，Ｙ軸を定め、原点をＦ０とし、Ｘ軸上に点Ｆ１を定め、Ｙ軸上に点Ｆ２を定める。なお、Ｚ軸はＸ軸及びＹ軸に垂直な軸であるので、原点とＸ，Ｙ軸が定まれば自ずと定まる。また、図５では３つの座標軸を明確にするためＹ軸を描いているが、実際はＹ軸は紙面垂直方向にあり、点Ｓ２及び点Ｆ２は点Ｓ０及び点Ｆ０と重なっている。これは、座標軸を示しているこれ以降の図でも同じである。

次に、高精度でリフレクター（ＳＭＲ）までの距離と方向を測定することができるレーザトラッカー８を用意する。距離と方向を測定することができるとは、レーザトラッカー８に定めた座標系でリフレクター（ＳＭＲ）中心位置を（ｘ，ｙ，ｚ）の座標で測定することができるということであり、このレーザトラッカー８により点Ｆ０〜Ｆ２にリフレクター（ＳＭＲ）を置いたときの座標値（ｘｆ０，ｙｆ０，ｚｆ０），（ｘｆ１，ｙｆ１，ｚｆ１），（ｘｆ２，ｙｆ２，ｚｆ２）を測定する。これらの座標値はリフレクター（ＳＭＲ）の半径分、点Ｆ０〜Ｆ２からずれているため、得られた３つの座標値から３つの座標を含む平面の式を計算し、測定した座標値からこの平面の法線方向にリフレクター（ＳＭＲ）の半径分、移動した座標値を計算し、正規の点Ｆ０〜Ｆ２の座標値（ｘｆ０，ｙｆ０，ｚｆ０），（ｘｆ１，ｙｆ１，ｚｆ１），（ｘｆ２，ｙｆ２，ｚｆ２）とする。なお、リフレクター（ＳＭＲ）の半径は小さいので、基準座標系の原点とＸ，Ｙ軸は、定めたものからＺ軸方向にリフレクター（ＳＭＲ）の半径分移動したものとして、測定した３つの座標値をそのまま点Ｆ０〜Ｆ２の座標値としてもよい。

次に、レーザトラッカー８で得られた座標値を基準座標系の座標値に変換するための座標変換の式を計算する。この座標変換の式は以下の数１に示す座標変換の式におけるｇ１１〜ｇ１３及びａ，ｂ，ｃを求めることで得ることができる。

ｇ１１〜ｇ１３は、ａ，ｂ，ｃを０にして、数１の（ｘ’，ｙ’，ｚ’）に（１，０，０）を代入し、（ｘ，ｙ，ｚ）に、｛α・（ｘｆ１−ｘｆ０），α・（ｙｆ１−ｙｆ０），α・（ｚｆ１−ｚｆ０）｝を代入したときの式、（ｘ’，ｙ’，ｚ’）に（０，１，０）を代入し、（ｘ，ｙ，ｚ）に、｛β・（ｘｆ２−ｘｆ０），β・（ｙｆ２−ｙｆ０），β・（ｚｆ２−ｚｆ０）｝を代入したときの式、（ｘ’，ｙ’，ｚ’）に（０，０，１）を代入し、（ｘ，ｙ，ｚ）に、｛α・（ｘｆ１−ｘｆ０），α・（ｙｆ１−ｙｆ０），α・（ｚｆ１−ｚｆ０）｝と｛β・（ｘｆ２−ｘｆ０），β・（ｙｆ２−ｙｆ０），β・（ｚｆ２−ｚｆ０）｝の外積によるベクトル成分を代入したときの式から得られる、９つの式から成り立つ連立方程式を解くことで求めることができる。なお、αは、〔１／｛（ｘｆ１−ｘｆ０）^２＋（ｙｆ１−ｙｆ０）^２＋（ｚｆ１−ｚｆ０）^２｝^１／２〕であり、βは、〔１／｛（ｘｆ２−ｘｆ０）^２＋（ｙｆ２−ｙｆ０）^２＋（ｚｆ２−ｚｆ０）^２｝^１／２〕であって、点Ｆ０からＦ１へ向かうベクトルの成分、及び点Ｆ０からＦ２へ向かうベクトルの成分を単位ベクトルの成分にするための係数である。また、ａ，ｂ，ｃは、ｇ１１〜ｇ１３が得られた後、数１の（ｘ’，ｙ’，ｚ’）に（０，０，０）を代入し、数１の（ｘ，ｙ，ｚ）に（ｘｆ０，ｙｆ０，ｚｆ０）を代入したときに得られる３つの式を解くことで求めることができる。

次に、アーム型ロボット１の先端の位置及び姿勢を変更するごとに、アーム型ロボット１のそれぞれの関節の回転角度を関節モータ制御回路６０−１〜６０−６からコントローラ９１に出力させ、レーザトラッカー８で点Ｓ０〜Ｓ２にリフレクター（ＳＭＲ）を置いたときの座標値（ｘｓ０，ｙｓ０，ｚｓ０），（ｘｓ１，ｙｓ１，ｚｓ１），（ｘｓ２，ｙｓ２，ｚｓ２）を測定する。これらの座標値も、点Ｆ０〜Ｆ２と同様リフレクター（ＳＭＲ）の半径分、点Ｓ０〜Ｓ２からずれているため、点Ｆ０〜Ｆ２のときと同様に補正するか、リフレクター（ＳＭＲ）の半径は小さいので、点Ｓ０〜Ｓ２は固定用ブロック５２の下面の法線方向にリフレクター（ＳＭＲ）の半径分移動したものとして、測定した座標値をそのまま用いる。そして、得られた座標値を数１の（ｘ，ｙ，ｚ）に代入することで基準座標系による座標値にする。得られた座標値を（ｘｓ０’，ｙｓ０’，ｚｓ０’），（ｘｓ１’，ｙｓ１’，ｚｓ１’），（ｘｓ２’，ｙｓ２’，ｚｓ２’）とすると、（ｘｓ０’，ｙｓ０’，ｚｓ０’）はアーム型ロボット１の先端の位置を表す基準座標系による座標値である。そして、｛α・（ｘｓ１’−ｘｓ０’），α・（ｙｓ１’−ｙｓ０’），α・（ｚｓ１’−ｚｓ０’）｝と｛β・（ｘｓ２’−ｘｓ０’），β・（ｙｓ２’−ｙｓ０’），β・（ｚｓ２’−ｚｓ０’）｝の単位ベクトルの成分はアーム型ロボット１の先端の姿勢を表す基準座標系によるベクトル成分である。なお、αは、〔１／｛（ｘｓ１’−ｘｓ０’）^２＋（ｙｓ１’−ｙｓ０’）^２＋（ｚｓ１’−ｚｓ０’）^２｝^１／２〕であり、βは、〔１／｛（ｘｓ２’−ｘｆ０’）^２＋（ｙｓ２’−ｙｓ０’）^２＋（ｚｓ２’−ｚｓ０’）^２｝^１／２〕であって、点Ｓ０からＳ１へ向かうベクトルの成分、点Ｓ０からＳ２へ向かうベクトルの成分を単位ベクトルの成分にするための係数である。なお、別の言い方をすると、（ｘｓ０’，ｙｓ０’，ｚｓ０’）はアーム型ロボット１の先端に定めた座標軸の原点における基準座標系による座標であり、｛α・（ｘｓ１’−ｘｓ０’），α・（ｙｓ１’−ｙｓ０’），α・（ｚｓ１’−ｚｓ０’）｝はＸ軸方向の基準座標系による単位ベクトルであり、｛β・（ｘｓ２’−ｘｓ０’），β・（ｙｓ２’−ｙｓ０’），β・（ｚｓ２’−ｚｓ０’）｝はＹ軸方向の基準座標系による単位ベクトルである。

そして、アーム型ロボット１の先端の位置及び姿勢を僅かづつ変更するごとに、上記のようにして得られた、アーム型ロボット１の関節の回転角度、点Ｓ０の座標値、点Ｓ０から点Ｓ１方向へ向かう単位ベクトルの成分、点Ｓ０から点Ｓ２方向へ向かう単位ベクトルの成分を、コントローラ９１のメモリに順に記憶させていけば、アーム型ロボット１の関節の回転角度と先端の位置及び姿勢の関係を取得することができ、アーム型ロボット１の先端の位置及び姿勢を設定すれば、記憶しているこの関係を用いて関節の回転角度が定まり、関節モータ制御回路６０−１〜６０−６に回転角度を出力することで、アーム型ロボット１の先端の位置及び姿勢は設定した通りになる。なお、アーム型ロボット１の関節の回転角度と先端の位置及び姿勢の関係は、換算テーブルの形であり値としては不連続である。よって、設定されたアーム型ロボット１の先端の位置及び姿勢から各関節の回転角度を定めるときは、換算テーブルの中の最も近い値を選択し、補間法による計算を行う。

なお、アーム型ロボット１の先端の姿勢を、アーム型ロボット１の先端に定めた座標軸の方向における単位ベクトルの成分、すなわち点Ｓ０から点Ｓ１方向へ向かう単位ベクトルの成分と点Ｓ０から点Ｓ２方向へ向かう単位ベクトルの成分として表わすと、入力装置９２から姿勢の入力を行う際にわかりにくいため（Θｘ，Θｙ，Θｚ）の回転角度の値にし、入力装置９２からは姿勢として（Θｘ，Θｙ，Θｚ）の回転角度を入力するようにする。この回転角度は、アーム型ロボット１の先端に定めた座標軸をＸ’軸，Ｙ’軸として、すなわち、点Ｓ０と点Ｓ１を通るラインをＸ’軸、点Ｓ０と点Ｓ２を通るラインをＹ’軸として、基準座標系のＸ軸，Ｙ軸の方向をＸ’軸，Ｙ’軸の方向に一致させる際、基準座標系のＺ軸，Ｙ軸，Ｘ軸をその軸周りに回転させる角度である。見方を換えると、このΘｚ，Θｙ，Θｘは、基準座標系のＺ軸，Ｙ軸，Ｘ軸方向とＸ線回折測定装置２の筐体５０の高さ方向、幅方向、長尺方向が合うようにした状態から、高さ方向の軸周りにΘｚ回転させ、幅方向の軸周りにΘｙ回転させ、長尺方向の軸周りにΘｘ回転させた状態の姿勢を表すものであるため、入力装置９２から姿勢の入力を行う際にわかりやすい値である。そして、このΘｚ，Θｙ，Θｘは、Ｘ’軸方向の単位ベクトル（点Ｓ０から点Ｓ１方向へ向かう単位ベクトル）の基準座標系による成分、Ｙ’軸方向の単位ベクトル（点Ｓ０から点Ｓ２方向へ向かう単位ベクトル）の基準座標系による成分から求めることができる。

まず、点Ｓ０から点Ｓ１へ向かう単位ベクトルの基準座標系による成分を（ｘ１，ｙ１，ｚ１）とすると、Θｚは以下の数２で求めることができる。
（数２）
Θｚ＝ｔａｎ^−１（ｙ１／ｘ１）
そして、Θｙは、以下の数３で求めることができる。
（数３）
Θｙ＝ｔａｎ^−１｛Ｚ１／（ｘ１^２＋ｙ１^２）^１／２｝
また、Θｘは、点Ｓ０から点Ｓ２へ向かう単位ベクトルの基準座標系による成分を（ｘ２，ｙ２，ｚ２）とすると、以下の数４の座標変換の式により基準座標系のＸ軸の方向をＸ’軸の方向にしたときのベクトル成分（ｘ２’，ｙ２’，ｚ２’）を求め、以下の数５で求めることができる。

（数５）
Θｚ＝ｔａｎ^−１（ｚ２’／ｙ２’）
このようにして計算した回転角度Θｚ，Θｙ，Θｘをコントローラ９１のメモリに、アーム型ロボット１の先端の姿勢を表す値として上述した単位ベクトルの成分とともに記憶しておくことで、作業者が入力装置９２から回転角度Θｚ，Θｙ，Θｘを入力すると、各関節の回転角度が定まり、アーム型ロボット１の先端の姿勢は入力装置９２から入力した通りになる。また、回転角度Θｚ，Θｙ，Θｘを、アーム型ロボット１の先端に定めた座標軸の方向における単位ベクトルの成分にするときは、以下の数６の座標変換の式の（ｘ，ｙ，ｚ）に（１，０，０）、（０，１，０）、（０，０，１）を入力して（ｘ’，ｙ’，ｚ’）を求めればよい。

また、コントローラ９１のメモリには、アーム型ロボット１の先端に定めた座標軸と、Ｘ線回折測定装置２に定めた座標軸との関係が記憶されている。上述したように、アーム型ロボット１の先端に定めた座標軸は、アーム型ロボット１の先端の位置及び姿勢を表すものであり、点Ｓ０を原点にし、点Ｓ０と点Ｓ１を通るラインをＸ’軸、点Ｓ０と点Ｓ２を通るラインをＹ’軸にし、Ｘ’軸とＹ’軸に直交する軸をＺ’軸にしたものである。そして、Ｘ線回折測定装置２に定めた座標軸は、ＬＥＤ光（出射Ｘ線）の光軸とイメージングプレート１５の上面が交差する点を原点にし、ＬＥＤ光（出射Ｘ線）の光軸をＺ軸にし、イメージングプレート１５の回転角度０のラインをＸ軸にし、Ｘ軸とＺ軸に直交する軸をＹ軸にしたものである。この座標軸の関係を視覚的に示したものが図６である。そして、コントローラ９１のメモリに記憶される関係とは、基準座標系におけるＸ線回折測定装置２に定めた座標軸の原点からアーム型ロボット１の先端に定めた座標軸の原点（点Ｓ０）に向かうベクトルの成分と、基準座標系におけるＸ線回折測定装置２に定めた座標軸の方向の単位ベクトルをアーム型ロボット１の先端に定めた座標軸の方向の単位ベクトルにするときの回転の行列式である。別の見方をすると、Ｘ線回折測定装置２に定めた座標軸をアーム型ロボット１の先端に定めた座標軸に一致させるときの原点の移動方向と移動量、及び基準座標系の座標軸方向周りの回転角度である。コントローラ９１のメモリにこの関係が記憶されていることで、Ｘ線回折測定装置２の座標軸の位置と方向が設定されれば、アーム型ロボット１の先端に定めた座標軸の位置と方向が設定され、これはアーム型ロボット１の先端の位置及び姿勢であるので、アーム型ロボット１のそれぞれの関節の回転角度を設定することができる。すなわち、Ｘ線回折測定装置２の座標軸の位置と方向を設定すれば、アーム型ロボット１の駆動により、Ｘ線回折測定装置２の座標軸は設定した通りの位置と方向になる。また、逆にアーム型ロボット１の先端に定めた座標軸の位置と方向が設定されれば、Ｘ線回折測定装置２の座標軸の位置と方向が設定され、イメージングプレート１５の中心点の位置、ＬＥＤ光（出射Ｘ線）の光軸方向、基準平面の法線方向等、様々な位置と方向を算出することができる。

コントローラ９１のメモリに記憶される、アーム型ロボット１の先端に定めた座標軸と、Ｘ線回折測定装置２に定めた座標軸との関係は、以下のようにして求めることができる。なお、この関係を求めるのは、コントローラ９１のメモリに、アーム型ロボット１の先端の位置及び姿勢とアーム型ロボット１のそれぞれの関節の回転角度との関係が記憶された後である。まず、図７に示すように、Ｘ線回折測定装置２からＬＥＤ光を照射し、カメラ機能を作動させたとき、ＬＥＤ光が照射され撮影画像に写る位置に直方体状のブロックＢＬが底面が下方から見えるようにセットする。直方体状のブロックＢＬは上面に十字マークが描かれ、その十字マークのクロス点は上面の中心点、すなわち上面の長方形の対角線が交差する点と合致している。図７では高さ方向位置を変化させることができる支持装置９によりセットするようにしているが、ブロックＢＬの底面が下方から見えるようにセットできればセットの方法はどのような方法でもよい。次に、前述した関係を求めたときと同様にレーザトラッカー８を用意し、基準座標系の座標軸に設定した点Ｆ０〜Ｆ２にリフレクター（ＳＭＲ）をセットし、リフレクター（ＳＭＲ）の中心座標を測定し、前述した関係を求めたときと同様に、レーザトラッカー８の座標系による座標を基準座標系による座標に変換する座標変換の式である数１を計算する。ただし、レーザトラッカー８を前述した関係を求めたときから移動していなければ、先に得られた座標変換の式をそのまま使用すればよいので、この作業は不要である。

次に、アーム型ロボット１のそれぞれの関節の回転角度から既にメモリに記憶されている関係を用いてアーム型ロボット１の先端の位置及び姿勢、すなわち点Ｓ０の座標、Ｘ’軸方向及びＹ’軸方向の単位ベクトルの成分を取得する。そして、図８に示すようにブロックＢＬの位置を実線で示すように、Ｘ線回折測定装置２に近い位置にし、すなわち撮影画像の上方にＬＥＤ光の照射点が写るようにし、ブロックＢＬの上面の十字マークの中心と照射点が合致するようブロックＢＬの位置を調整する。この状態で、撮影画像上のＬＥＤ光の照射点の位置から照射点−撮像面間距離Ｌ１を取得する。次に、ブロックＢＬの底面の角である点Ｂ１〜Ｂ３にリフレクター（ＳＭＲ）をセットし、レーザトラッカー８によりそれぞれのリフレクター（ＳＭＲ）の中心座標を測定し、この座標を数１の座標変換の式により基準座標系による座標に変換する。そして、得られた３つの座標からブロックＢＬの上面の中心点Ｂ０１の座標（ｘｂ１，ｙｂ１，ｚｂ１）を計算する。この計算は、ブロックＢＬの下面の長方形の対角線の中心点の座標を求め、下面の上面に向かう法線方向の単位ベクトルを求め、リフレクター（ＳＭＲ）の半径とブロックＢＬの高さ方向の長さを加算した値をこの単位ベクトルに乗算して、対角線の中心点の座標に加算すればよい。なお、図７において点Ｂ１〜Ｂ３は１つのライン上にあるようになっているが、実際は点Ｂ３は点Ｂ１から紙面垂直方向にあり、点Ｂ１と重なっている。

次に、図８に示すようにブロックＢＬの位置を点線で示すように、Ｘ線回折測定装置２から離れた位置にし、すなわち撮影画像の下方にＬＥＤ光の照射点が写るようにし、ブロックＢＬの十字マークの中心とＬＥＤ光の照射点が合致するようブロックＢＬの位置を調整する。この状態で、撮影画像上のＬＥＤ光の照射点の位置から照射点−撮像面間距離Ｌ２を取得する。そして、上述した作業と同じ作業を行って、ブロックＢＬの上面の中心点Ｂ０２の座標（ｘｂ２，ｙｂ２，ｚｂ２）を取得する。次に、図８に示すようにブロックＢＬの位置を１点鎖線で示すように、ＬＥＤ光が照射されない結像レンズ４８から離れた位置にし、ブロックＢＬの十字マークの中心が撮影画像における十字マークの縦方向ラインと重なるようブロックＢＬの位置を調整する。そして、上述した作業と同じ作業を行って、ブロックＢＬの上面の中心点Ｂ０３の座標（ｘｂ３，ｙｂ３，ｚｂ３）を取得する。撮影画像において図８における３つのブロックＢＬを示したものが図９であり、（ａ）の撮影画像は図８の実線のブロックＢＬ、（ｂ）の撮影画像は図８の点線のブロックＢＬ、（ｃ）の撮影画像は図８の１点鎖線のブロックＢＬである。このようにして得られた、２つの照射点−撮像面間距離Ｌ１，Ｌ２と３つの中心点Ｂ０１〜Ｂ０３の座標から、Ｘ線回折測定装置２に定めた座標軸の原点と座標軸の方向の単位ベクトルの成分を計算する。なお、得られた３つの中心点Ｂ０１〜Ｂ０３の座標は基準座標系による値であるので、以後計算される座標及びベクトル成分は、すべて基準座標系による値である。

まず、Ｚ軸方向の単位ベクトルの成分は、｛α・（ｘｂ２−ｘｂ１），α・（ｙｂ２−ｙｂ１），α・（ｚｂ２−ｚｂ１）｝で計算される。αは、〔１／｛（ｘｂ２−ｘｂ１）^２＋（ｙｂ２−ｙｂ１）^２＋（ｚｂ２−ｚｂ１）^２｝^１／２〕であり、点Ｂ０１から点Ｂ０２へ向かうベクトルの成分を単位ベクトルの成分にするための係数である。そして、座標軸の原点は、点Ｂ０１の座標（ｘｂ１，ｙｂ１，ｚｂ１）に、上記のように得られたＺ軸方向の単位ベクトルの成分に照射点−撮像面間距離Ｌ１を乗算して符号を逆にしたベクトルの成分を加算することで得ることができる。また、点Ｂ０２の座標（ｘｂ２，ｙｂ２，ｚｂ２）に、上記のように得られたＺ軸方向の単位ベクトルの成分に照射点−撮像面間距離Ｌ２を乗算して符号を逆にしたベクトルの成分を加算してもで得ることができるので、得られた２つの座標値を平均すればよい。次に、Ｙ軸方向の単位ベクトルは、３つの点Ｂ０１〜Ｂ０３の座標から３つの点Ｂ０１〜Ｂ０３を含む平面（基準平面）の式を算出すれば、この平面の法線ベクトルが計算されるので、この法線ベクトルの単位ベクトルを計算することで得ることができる。さらに、Ｘ軸方向の単位ベクトルは、Ｙ軸方向の単位ベクトルとＺ軸方向の単位ベクトルの外積から得ることができる。

そして、アーム型ロボット１の先端に定めた座標軸と、Ｘ線回折測定装置２に定めた座標軸との関係である、Ｘ線回折測定装置２に定めた座標軸の原点からアーム型ロボット１の先端に定めた座標軸の原点に向かうベクトルの成分と、Ｘ線回折測定装置２に定めた座標軸の方向の単位ベクトルをアーム型ロボット１の先端に定めた座標軸の方向の単位ベクトルにするときの回転の行列式は以下のようにして計算する。まず、Ｘ線回折測定装置２に定めた座標軸の原点からアーム型ロボット１の先端に定めた座標軸の原点に向かうベクトルの成分は、Ｘ線回折測定装置２に定めた座標軸の原点を（ｘｒ０，ｙｒ０，ｚｒ０），アーム型ロボット１の先端に定めた座標軸の原点を（ｘｓ０，ｙｓ０，ｚｓ０）とすると、（ｘｓ０−ｘｒ０，ｙｓ０−ｙｒ０，ｚｓ０−ｚｒ０）で得ることができる。そして、Ｘ線回折測定装置２に定めた座標軸の方向の単位ベクトルをアーム型ロボット１の先端に定めた座標軸の方向の単位ベクトルにするときの回転の行列式は、Ｘ線回折測定装置２に定めた座標軸のＸ軸方向の単位ベクトルを（ｘｒ１，ｙｒ１，ｚｒ１）、Ｙ軸方向の単位ベクトルを（ｘｒ２，ｙｒ２，ｚｒ２）、Ｚ軸方向の単位ベクトルを（ｘｒ３，ｙｒ３，ｚｒ３）とし、アーム型ロボット１の先端に定めた座標軸のＸ軸方向の単位ベクトルを（ｘｓ１，ｙｓ１，ｚｓ１）、Ｙ軸方向の単位ベクトルを（ｘｓ２，ｙｓ２，ｚｓ２）、Ｚ軸方向の単位ベクトルを（ｘｓ３，ｙｓ３，ｚｓ３）とすると、以下の数７の式の（ｘ，ｙ，ｚ）に、（ｘｒ１，ｙｒ１，ｚｒ１）、（ｘｒ２，ｙｒ２，ｚｒ２）、（ｘｒ３，ｙｒ３，ｚｒ３）を代入し、（ｘ’，ｙ’，ｚ’）に、（ｘｓ１，ｙｒｓ，ｚｓ１）、（ｘｓ２，ｙｓ２，ｚｓ２）、（ｘｓ３，ｙｓ３，ｚｓ３）を代入したときに成立する９つの式からなる連立方程式を解いてｇ１１〜ｇ３３を求めることで得ることができる。

これにより、アーム型ロボット１の先端に定めた座標軸と、Ｘ線回折測定装置２に定めた座標軸との関係を得ることができる。なお、アーム型ロボット１の先端に定めた座標軸と、Ｘ線回折測定装置２に定めた座標軸との関係は、アーム型ロボット１の先端の位置及び姿勢によらず一定であるので、アーム型ロボット１の先端の位置及び姿勢を変えて上述した作業を行い、複数の（ｘｓ０−ｘｒ０，ｙｓ０−ｙｒ０，ｚｓ０−ｚｒ０）と行列式の係数ｇ１１〜ｇ３３を求め、平均することで精度のよい関係を求めることが好ましい。

そして、コントローラ９１のメモリに上述したように求めた、ベクトル成分（ｘｓ０−ｘｒ０，ｙｓ０−ｙｒ０，ｚｓ０−ｚｒ０）と行列式の係数ｇ１１〜ｇ３３を記憶しておけば、２つの座標軸の座標値及びベクトル成分をそれぞれ他方の座標軸の座標値及びベクトル成分に変換することができる。すなわち、Ｘ線回折測定装置２に定めた座標軸の原点の座標にベクトル成分（ｘｓ０−ｘｒ０，ｙｓ０−ｙｒ０，ｚｓ０−ｚｒ０）を加算し、Ｘ線回折測定装置２に定めた３つの座標軸の方向の単位ベクトルを数７の式で変換すれば、アーム型ロボット１の先端に定めた座標軸の原点の座標と３つの座標軸の方向の単位ベクトルになる。また、アーム型ロボット１の先端に定めた座標軸の原点の座標からベクトル成分（ｘｓ０−ｘｒ０，ｙｓ０−ｙｒ０，ｚｓ０−ｚｒ０）を減算し、アーム型ロボット１の先端に定めた３つの座標軸の方向の単位ベクトルを数７の行列の逆行列で変換すれば、Ｘ線回折測定装置２に定めた座標軸の原点の座標と３つの座標軸の方向の単位ベクトルになる。

上述したように、コントローラ９１のメモリにはいくつかの関係が記憶されているが、さらに、照射点−撮像面間距離及び出射Ｘ線（ＬＥＤ光）の入射角を作業者が入力装置９２から入力した値通りに設定するためのプログラムがインストールされている。このプログラムは図１０Ａ〜図１０Ｄのフロー図により示されるものである。このプログラムを作動させる前に、作業者は入力装置９２から照射点−撮像面間距離及び出射Ｘ線（ＬＥＤ光）の入射角を入力するとともに、入力装置９２からの入力によりＬＥＤ光の発光とカメラ機能の作動をさせる。そして、入力装置９２からアーム型ロボット１の先端の位置（点Ｓ０の座標）と姿勢（回転角度Θｘ，Θｙ，Θｚ）を入力することで、撮影画像のＬＥＤ光の照射点が測定対象物ＯＢの残留応力の測定点になり、撮影画像の十字マークの縦方向ラインを測定対象物ＯＢへ投影した方向が残留垂直応力の測定方向になるようにする。この状態で、作業者は入力装置９２からの入力で図１０Ａ〜図１０Ｄに示されるフロー図のプログラムをスタートさせる。以下、図１０Ａ〜図１０Ｄのプログラムのフロー図に沿って、照射点−撮像面間距離及び出射Ｘ線（ＬＥＤ光）の入射角を入力した値通りに設定するときのアーム型ロボット１の作動及びコントローラ９１内で行われる演算処理について説明する。なお、説明をわかりやすくするため、以後の説明では、アーム型ロボット１の先端の位置及び姿勢とアーム型ロボット１のそれぞれの関節の回転角度との関係を、関節回転角度−先端座標軸関係といい、アーム型ロボット１の先端に定めた座標軸と、Ｘ線回折測定装置２に定めた座標軸との関係を先端座標軸−Ｘ線座標軸関係という。また、照射点−撮像面間距離と撮影画像における照射点縦方向位置との関係を、照射点位置−撮像距離関係といい、照射点−撮像面間距離と、撮影画像において受光点が照射点と合致するときのＬＥＤ光（出射Ｘ線）の入射角との関係を、撮像距離−入射角関係という。

図１０ＡのフローのステップＳ１でプログラムがスタートすると、コントローラ９１はステップＳ２で照射点−撮像面間距離が入力装置９２からの入力された値Ｌになる、Ｘ線回折測定装置２に定めた座標軸の位置と方向（座標軸原点及び３つの座標軸方向の単位ベクトル成分）を計算する。この計算は、まず、作業者が入力装置９２から入力したアーム型ロボット１の先端の位置及び姿勢から、アーム型ロボット１の先端の座標軸の原点座標及び３つの座標軸方向の単位ベクトルの成分はわかっているので、これらをメモリに記憶されている先端座標軸−Ｘ線座標軸関係を用いて、Ｘ線回折測定装置２に定めた座標軸の原点座標及び３つの座標軸方向の単位ベクトルの成分にする。次に、撮影画像におけるＬＥＤ光の照射点位置を検出し、メモリに記憶されている照射点位置−撮像距離関係を用いて照射点−撮像面間距離Ｌ’を求め、Ｘ線回折測定装置２に定めた座標軸の原点座標にＺ軸方向の単位ベクトルに距離Ｌ’を乗算したベクトル成分を加算し、ＬＥＤ光の照射点の座標を求める。そして、このＬＥＤ光の照射点の座標からＺ軸方向の単位ベクトルに距離Ｌを乗算したベクトル成分を減算する。得られた座標が、照射点−撮像面間距離が値Ｌになる、Ｘ線回折測定装置２に定めた座標軸の原点座標である。この時点では座標軸の方向は変化させる必要はないので、既に得られているＸ線回折測定装置２に定めた３つの座標軸方向の単位ベクトルの成分を、そのまま用いる。

次に、コントローラ９１はステップＳ３にて、ステップＳ２で得られたＸ線回折測定装置２に定めた座標軸の位置と方向を、先端座標軸−Ｘ線座標軸関係を用いてアーム型ロボット１の先端に定めた座標軸の位置と方向にする。このアーム型ロボット１の先端に定めた座標軸の位置と方向を位置姿勢Ａとする。そして、コントローラ９１はステップＳ４にて、ステップＳ３で計算した位置姿勢Ａから関節回転角度−先端座標軸関係を用いて、アーム型ロボット１の各関節の回転角度にし、それらの回転角度を、関節モータ制御回路６０−１〜６０−６に出力し、アーム型ロボット１を作動させる。これにより、照射点−撮像面間距離は入力された値Ｌになる。

次に、コントローラ９１はステップＳ５にて、基準平面の法線方向に設定距離Ｍ移動したときのアーム型ロボット１の先端に定めた座標軸の位置と方向を計算する。この計算は、ステップＳ３にて得られたアーム型ロボット１の先端に定めた座標軸の原点座標に、ステップＳ２にて得られたＸ線回折測定装置２のＹ軸方向の単位ベクトルに設定距離Ｍを乗算したベクトル成分を加算した座標を計算し、これを原点座標にして、３つの座標軸方向の単位ベクトルの成分はステップＳ３にて得られたままとすればよい。次に、コントローラ９１はステップＳ６にて、ステップＳ５で計算した位置姿勢Ｂから関節回転角度−先端座標軸関係を用いて、アーム型ロボット１の各関節の回転角度にし、それらの回転角度を、関節モータ制御回路６０−１〜６０−６に出力し、アーム型ロボット１を作動させる。これにより、Ｘ線回折測定装置２はＸ線回折測定装置２に定めた座標軸の中のＹ軸方向（基準平面の法線方向）に距離Ｍだけ移動する。

次に、コントローラ９１はステップＳ７にて、基準平面の法線方向とＬＥＤ光の照射点における基準平面の法線を測定対象物ＯＢの表面に投影したラインとが成す角度（以下、基準平面傾き角度という）を計算する。この角度を視覚的に示すと図１１のようになる。図１１において１点鎖線はＸ線回折測定装置２に定めたＸ軸方向に基準平面を見たときのラインであり、中央のラインがアーム型ロボット１の先端が位置姿勢Ａのときであり、右側のラインがアーム型ロボット１の先端が位置姿勢Ｂのときである。また、２つの打点はＬＥＤ光（出射Ｘ線）の照射点であり、中央は位置姿勢Ａのときであり、右側は位置姿勢Ｂのときである。そして、２点鎖線は、位置姿勢ＡのときのＬＥＤ光（出射Ｘ線）の照射点を通る、Ｘ線回折測定装置２の移動方向と平行なラインである。基準平面傾き角度Θｓは、撮影画像におけるＬＥＤ光の照射点位置を検出し、メモリに記憶されている照射点位置−撮像距離関係を用いて照射点−撮像面間距離Ｌ”を求めれば、図１１からわかるように、ｔａｎ^−１｛（Ｌ”−Ｌ）／Ｍ｝から計算することができる。

次に、コントローラ９１はステップＳ８にて、ステップＳ４にて関節モータ制御回路６０−１〜６０−６に出力した回転角度と同じ回転角度を出力し、アーム型ロボット１の先端を位置姿勢Ａにする。次に、コントローラ９１はステップＳ９にて、照射点位置及び照射点−撮像面間距離を変更せず、基準平面傾き角度を０にするＸ線回折測定装置２に定めた座標軸の位置と方向を計算する。この計算は、基準平面傾き角度をΘｓとすると、まず、位置姿勢Ａにおける（ステップＳ２で求めた）Ｘ線回折測定装置２に定めたＺ軸方向と角度Θｓを成し、Ｙ軸方向と角度（９０°−Θｓ）を成し、Ｘ軸方向と９０°の角度を成す単位ベクトルを計算する。この単位ベクトルは、それぞれの座標軸の単位ベクトルとの内積の式から得られる３つの式の連立方程式を解けば求めることができる。次に、この単位ベクトルをＺ軸方向の単位ベクトルとし、Ｘ軸方向の単位ベクトルはそのままで、Ｚ軸方向の単位ベクトルとＸ軸方向の単位ベクトルの外積から得られるベクトルをＹ軸方向の単位ベクトルとし、ステップＳ２で求めたＬＥＤ光の照射点の座標からＺ軸方向の単位ベクトルに距離Ｌを乗算したベクトル成分を減算して座標原点の座標とする。これにより、基準平面傾き角度を０にするＸ線回折測定装置２に定めた座標軸の位置と方向が得られる。

次に、コントローラ９１はステップＳ１０にて、ステップＳ９で得られたＸ線回折測定装置２に定めた座標軸の位置と方向を、先端座標軸−Ｘ線座標軸関係を用いてアーム型ロボット１の先端に定めた座標軸の位置と方向にする。このアーム型ロボット１の先端に定めた座標軸の位置と方向を位置姿勢Ｃとする。そして、コントローラ９１はステップＳ１１にて、ステップＳ１０で計算した位置姿勢Ｃから関節回転角度−先端座標軸関係を用いて、アーム型ロボット１の各関節の回転角度にし、それらの回転角度を、関節モータ制御回路６０−１〜６０−６に出力し、アーム型ロボット１を作動させる。これにより、ＬＥＤ光照射点の位置は変化せず、照射点−撮像面間距離は入力された値Ｌのまま、基準平面傾き角度は０になる。

次に、コントローラ９１は図１０ＢのフローのステップＳ１２へ行く、ステップＳ１２〜ステップＳ２２の処理は、ＬＥＤ光（出射Ｘ線）の入射角を微小づつ変化させることを、撮影画像に受光点が現れるまで繰り返して行う処理である。ステップＳ１２で変数ａを１、ステップＳ１３で変数ｎを１にし、ステップＳ１４にて、ＬＥＤ光の照射点位置、照射点−撮像面間距離及び基準平面傾き角度を変更せず、ＬＥＤ光（出射Ｘ線）の入射角をα・ｎ・ａだけ変更するＸ線回折測定装置２に定めた座標軸の位置と方向を計算する。この計算は、位置姿勢Ｃにおける（ステップＳ９で求めた）Ｘ線回折測定装置２に定めたＺ軸方向と角度α・ｎ・ａを成し、Ｙ軸方向と角度９０°を成し、Ｘ軸方向と（９０°−α・ｎ・ａ）の角度を成す単位ベクトルを計算する。この単位ベクトルは、それぞれの座標軸の単位ベクトルとの内積の式から得られる３つの式の連立方程式を解けば求めることができる。次に、この単位ベクトルをＺ軸方向の単位ベクトルとし、Ｙ軸方向の単位ベクトルはそのままで、Ｚ軸方向の単位ベクトルとＹ軸方向の単位ベクトルの外積から得られるベクトルをＸ軸方向の単位ベクトルとし、ステップＳ２で求めたＬＥＤ光の照射点の座標からＺ軸方向の単位ベクトルに距離Ｌを乗算したベクトル成分を減算して座標原点の座標とする。これにより、照射点位置、照射点−撮像面間距離及び基準平面傾き角度を変更せず、ＬＥＤ光（出射Ｘ線）の入射角をα・ｎ・ａだけ変更したときのＸ線回折測定装置２に定めた座標軸の位置と方向が得られる。

次に、コントローラ９１はステップＳ１５にて、ステップＳ１４で得られたＸ線回折測定装置２に定めた座標軸の位置と方向を、先端座標軸−Ｘ線座標軸関係を用いてアーム型ロボット１の先端に定めた座標軸の位置と方向にする。このアーム型ロボット１の先端に定めた座標軸の位置と方向を位置姿勢Ｄｎとする。そして、コントローラ９１はステップＳ１６にて、ステップＳ１５で計算した位置姿勢Ｄｎから関節回転角度−先端座標軸関係を用いて、アーム型ロボット１の各関節の回転角度にし、それらの回転角度を、関節モータ制御回路６０−１〜６０−６に出力し、アーム型ロボット１を作動させる。これにより、ＬＥＤ光の照射点位置は変化せず、照射点−撮像面間距離は入力された値Ｌで、基準平面傾き角度は０のまま、ＬＥＤ光（出射Ｘ線）の入射角がα・ｎ・ａだけ変化する。なお、この段階ではｎ＝１，ａ＝１であるので、ＬＥＤ光（出射Ｘ線）の入射角はαだけ変化する。そして、ステップＳ１７にて撮影画像に受光点が現れたか判定し、現れていなければステップＳ１８にてＬＥＤ光（出射Ｘ線）の入射角の変化が限度値以上になっていないことを確認し、ステップＳ１９にてｎをインクリメントしてステップＳ１４に戻り、上述した処理と同様の処理を行う。この段階ではｎ＝２，ａ＝１であるので、ＬＥＤ光（出射Ｘ線）の入射角は２αだけ変化する。このようにして、ステップＳ１４〜ステップＳ１９を繰り返して実行することにより、ＬＥＤ光（出射Ｘ線）の入射角の変化はα、２α、３α・・・と微小角度αごとに大きくなっていく。そして、受光点が撮影画像に現れれば、ステップＳ１７でＹｅｓと判定してステップＳ２５へ行くが、受光点が撮影画像に現れず、ステップＳ１８にてＬＥＤ光（出射Ｘ線）の入射角の変化が限度値以上になったときは、ステップＳ１８にてＹｅｓと判定してステップＳ２０へ行く。そして、ステップＳ２０にてａが−１でないことを確認して、ステップＳ２１にて、位置姿勢Ｃにおけるアーム型ロボット１の各関節の回転角度（ステップＳ１１で求めた回転角度）をモータ制御回路６０−１〜６０−６に出力し、アーム型ロボット１の先端を位置姿勢Ｃにする。そしてステップＳ２２にてａを−１にしてステップＳ１３に戻り、上述した処理と同様の処理を行う。

この段階ではｎ＝１，ａ＝−１であり、上述したステップＳ１４〜ステップＳ１９の処理と同様の処理を繰り返すと、ｎは１づつ増えていくので、ＬＥＤ光（出射Ｘ線）の入射角の変化は−α、−２α、−３α・・・と微小角度αごとに小さくなっていく。そして、受光点が撮影画像に現れれば、ステップＳ１７でＹｅｓと判定してステップＳ２５へ行く。ただし、受光点が撮影画像に現れず、ステップＳ１８にてＬＥＤ光（出射Ｘ線）の入射角の変化が限度値以上になったときは、正方向、負方向の入射角の変化においていずれも受光点が撮影画像に現れなかったことになるので、何らかの異常が発生したとして、ステップＳ１８にてＹｅｓと判定し、ステップＳ２０にてＹｅｓと判定した後、ステップＳ２３にて表示装置９３に「受光点検出できず」のエラーメッセージを表示して、ステップＳ２４にてプログラムを終了する。

通常は、正方向又は負方向における入射角の変化のどこかで受光点が撮影画像に現れるので、ステップＳ１７でＹｅｓと判定してステップＳ２５へ行く。ステップＳ２５〜ステップＳ３７の処理は、撮影画像に現れた受光点の中心を撮影画像の照射点の中心の縦方向位置と合致させる処理である。まず、ステップＳ２５にて変数ｍ＝０にし、ステップＳ２６にて撮影画像上における受光点の中心位置Ｐ０を取得する。受光点の中心位置Ｐ０とは撮影画像上の縦方向位置と横方向位置である。そして、ステップＳ２７にてｍをインクリメントし、ステップＳ２８にてＬＥＤ光の照射点位置、照射点−撮像面間距離及び基準平面傾き角度を変更せず、ＬＥＤ光（出射Ｘ線）の入射角をβ・ｍ・ａだけ変更するＸ線回折測定装置２に定めた座標軸の位置と方向を計算する。この計算はステップＳ１４の計算と同じであるが、βはαより小さく、受光点が撮影画像内で変化する値に設定されている。そして、ステップＳ１５、ステップＳ１６と同じ、ステップＳ２９、ステップＳ３０の処理でアーム型ロボット１を作動させ、受光点の位置を撮影画像内で変化させ、ステップＳ３１にて撮影画像上における受光点の中心位置Ｐ１を取得する。この時点で、２つの入射角変化量と２つの受光点の中心位置が得られるので、ステップＳ３２にてｍをインクリメントし、ステップＳ３３にて受光点の中心が照射点の中心の縦方向位置に合致する入射角変化量Ｋを計算し、ステップＳ３４にてＬＥＤ光の照射点位置、照射点−撮像面間距離及び基準平面傾き角度を変更せず、ＬＥＤ光（出射Ｘ線）の入射角をＫだけ変更するＸ線回折測定装置２に定めた座標軸の位置と方向を計算する。この計算もステップＳ１４、ステップＳ２８の計算と同じである。そして、ステップＳ１５、ステップＳ１６及びステップＳ２９、ステップＳ３０と同じステップＳ３５、ステップＳ３６の処理でアーム型ロボット１を作動させ、受光点の位置を撮影画像内で変化させ、ステップＳ３７にて撮影画像上における受光点の中心位置Ｐ２を取得する。

次に、ステップＳ３８にて撮影画像の照射点の中心の縦方向位置からの受光点の中心位置のずれが許容値内であるか判定し、許容値内であればＹｅｓと判定して図１０ＣのステップＳ３９へ行くが、許容値より大きければステップＳ３２に戻り、上述したステップＳ３２〜ステップＳ３７の処理と同じ処理を行う。ステップＳ３２〜ステップＳ３７の処理を行うほど、入射角変化量と受光点中心の縦方向位置の関係が増えていき、受光点の中心位置は照射点の中心の縦方向位置により近い値が増えていくので、ステップＳ３８にて撮影画像の照射点の中心の縦方向位置からの受光点の中心位置のずれは許容値内になり、Ｙｅｓと判定して図１０ＣのステップＳ３９へ行く。

図１０ＣのステップＳ３９〜ステップＳ５１の処理は、撮影画像上の受光点の中心が撮影画像上の照射点の中心の横方向位置（十字マークの縦方向線と同）から許容値以上にずれている場合、撮影画像上の受光点の中心を撮影画像の十字マークの縦方向線上にする処理である。ステップＳ１１にて基準平面傾き角度を０にし、それ以降基準平面傾き角度は変化しないようにしているので、受光点中心は十字マークの縦方向線上になるはずであるが、測定対象物ＯＢの表面の平坦度が悪い等、ステップＳ７における基準平面傾き角度の検出精度が十分でない場合が考えられるので、ステップＳ３９〜ステップＳ５１の処理がある。ステップＳ３９にて、撮影画像上の受光点中心の撮影画像の十字マークの縦方向線からのずれが許容値内であるときはＹｅｓと判定して図１０ＤのステップＳ５２へ行くが、許容値より大きいときはＮｏと判定してステップＳ４０へ行く。ステップＳ４０〜ステップＳ５３の処理は、ステップＳ２５〜ステップＳ３８の処理を受光点の横方向位置に変更して行う処理である。

まず、ステップＳ４０にてｍをインクリメントし、ステップＳ４３にてＬＥＤ光の照射点位置、照射点−撮像面間距離及びＬＥＤ光（出射Ｘ線）の入射角を変更せず、基準平面傾き角度をγだけ変更するＸ線回折測定装置２に定めた座標軸の位置と方向を計算する。この計算は、ステップＳ９の計算と同じであるが、γは非常に小さく、受光点が撮影画像内で微小に変化する値に設定されている。そして、ステップＳ４４、ステップＳ４５の処理でアーム型ロボット１を作動させ、受光点の位置を撮影画像内で変化させ、ステップＳ４６にて撮影画像上における受光点の中心位置Ｐｍを取得する。この時点で、基準平面傾き角度０のときの受光点の中心位置Ｐｍ−１はステップＳ３６にて最後に得られた値であるので、基準平面傾き角度０，γに対し２つの受光点中心の横方向位置Ｐｍ−１，Ｐｍが得られている。よって、ステップＳ４７にてｍをインクリメントし、ステップＳ４８にて受光点の中心が十字マークの縦方向線上になる基準平面傾き角度Ｊを計算し、ステップＳ４９にてＬＥＤ光の照射点位置、照射点−撮像面間距離及びＬＥＤ光（出射Ｘ線）の入射角を変更せず、基準平面傾き角度をＪだけ変更するＸ線回折測定装置２に定めた座標軸の位置と方向を計算する。この計算もステップＳ９、ステップＳ４３の計算と同じである。そして、ステップＳ４８、ステップＳ４９の処理でアーム型ロボット１を作動させ、受光点の位置を撮影画像内で変化させ、ステップＳ５０にて撮影画像上における受光点の中心位置Ｐｍ＋１を取得する。

次に、ステップＳ５１にて撮影画像の十字マークの縦方向線からの受光点の中心位置のずれが許容値内であるか判定し、許容値内であればＹｅｓと判定して図１０ＤのステップＳ５２へ行くが、許容値より大きければステップＳ４５に戻り、上述したステップＳ４５〜ステップＳ５０の処理と同じ処理を行う。ステップＳ４５〜ステップＳ５０の処理を行うほど、基準平面傾き角度と受光点中心位置の関係が増えていき、受光点中心は十字マークの縦方向線により近い値が増えていくので、ステップＳ５１にて撮影画像の十字マークの縦方向線からの受光点の中心位置のずれは許容値内になり、Ｙｅｓと判定して図１０ＤのステップＳ５２へ行く。

図１０ＤのステップＳ５２〜ステップＳ５４の処理は、ＬＥＤ光（出射Ｘ線）の入射角を入力装置９２から入力された値Ψにする処理である。まず、ステップＳ５２にて、現時点の照射点−撮像面間距離（入力装置９２から入力された値Ｌ）からメモリに記憶されている撮像距離−入射角関係を用いて、現在の入射角Ψ’を計算する。次にステップＳ５３にて、ＬＥＤ光の照射点位置、照射点−撮像面間距離及び基準平面傾き角度を変更せず、ＬＥＤ光（出射Ｘ線）の入射角をΨ’からΨにするＸ線回折測定装置２に定めた座標軸の位置と方向を計算する。この計算は、まず、現時点のＸ線回折測定装置２に定めたＺ軸方向の単位ベクトルと（Ψ−Ψ’）の角度を成し、Ｙ軸方向の単位ベクトルと９０°の角度を成し、Ｘ軸方向との単位ベクトルと｛９０°−（Ψ−Ψ’）｝の角度を成す単位ベクトルを計算する。この単位ベクトルは、それぞれの座標軸の単位ベクトルとの内積の式から得られる３つの式の連立方程式を解けば求めることができる。なお、現時点のＸ線回折測定装置２に定めたＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の単位ベクトルは、ステップＳ４７にて最後に求めた値である。次に、この単位ベクトルをＺ軸方向の単位ベクトルとし、Ｙ軸方向の単位ベクトルはそのままで、Ｚ軸方向の単位ベクトルとＹ軸方向の単位ベクトルの外積から得られるベクトルをＸ軸方向の単位ベクトルとし、ステップＳ２で求めたＬＥＤ光の照射点の座標からＺ軸方向の単位ベクトルに距離Ｌを乗算したベクトル成分を減算して座標原点の座標とすれば、入射角がΨであるＸ線回折測定装置２に定めた座標軸の位置と方向を求めることができる。

次に、コントローラ９１はステップＳ５４にて、ステップＳ５３で得られたＸ線回折測定装置２に定めた座標軸の位置と方向を、先端座標軸−Ｘ線座標軸関係を用いてアーム型ロボット１の先端に定めた座標軸の位置と方向にする。このアーム型ロボット１の先端に定めた座標軸の位置と方向を位置姿勢Ｆとする。そして、コントローラ９１はステップＳ５５にて、ステップＳ５４で計算した位置姿勢Ｆから関節回転角度−先端座標軸関係を用いて、アーム型ロボット１の各関節の回転角度にし、それらの回転角度を、関節モータ制御回路６０−１〜６０−６に出力し、アーム型ロボット１を作動させる。これにより、ＬＥＤ光（出射Ｘ線）の入射角は入力された値Ψになる。そしてコントローラ９１はステップＳ５６にて、プログラムを終了する。

このプログラム処理により、照射点−撮像面間距離及びＬＥＤ光（出射Ｘ線）の入射角は、入力装置９２から入力された値通りに設定されるので、作業者は入力装置９２からの入力によりＬＥＤ光の照射を停止し、カメラ機能の作動を停止した後、Ｘ線回折測定の開始を入力する。Ｘ線回折測定はＸ線の照射により回折環をイメージングプレート１５に撮像する撮像工程、撮像された回折環の形状を検出する読取り工程、該回折環を消去する消去工程、及び検出した回折環の形状から残留応力を計算する計算工程からなるが、このときのＸ線回折測定装置２及びコントローラ９１の作動は、すべて先行技術文献である特許文献１で説明されている通りである。なお、残留応力の計算においては、照射点−撮像面間距離及びＸ線の入射角は、入力装置９２から入力された値が用いられる。

上記説明からも理解できるように、上記実施形態においては、Ｘ線回折測定システムを、Ｘ線を対象とする測定対象物ＯＢに向けて出射するＸ線出射器１０と、Ｘ線出射器１０から測定対象物ＯＢに向けてＸ線が出射された際、測定対象物ＯＢにて発生した回折Ｘ線を、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸に対して略垂直に交差するイメージングプレート１５にて受光し、イメージングプレート１５に回折Ｘ線の像である回折環を形成する回折環形成手段と、Ｘ線出射器１０からＸ線が出射されていない状態で、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線と光軸を同一にした平行光であるＬＥＤ光を出射するプレート４５に固定されたＬＥＤ光源、スピンドルモータ２７等の形成された貫通孔等からなるＬＥＤ光出射器と、ＬＥＤ光出射器から出射されたＬＥＤ光の照射点を含む領域の画像を結像する結像レンズ４８、及び結像レンズ４８によって結像された画像を撮像する撮像器４９を有し、撮像器４９が作成する撮影画像を表す撮像信号を出力するカメラ機能と、Ｘ線出射器１０、回折環形成手段、可視光出射器及びカメラ機能を内蔵する筐体５０と、筐体５０を先端に取り付け、筐体５０の位置と姿勢を変化させるアーム型ロボット１とを備えたＸ線回折測定システムにおいて、アーム型ロボット１はコントローラ９１を備え、コントローラ９１は、カメラ機能が出力する撮像信号から作成された撮影画像におけるＬＥＤ光出射器から出射されたＬＥＤ光の照射点の位置と、ＬＥＤ光の照射点からイメージングプレート１５までの距離である照射点−撮像面間距離との関係を予め記憶し、撮影画像におけるＬＥＤ光の照射点の位置から照射点−撮像面間距離を検出する距離検出プログラムと、距離検出プログラムが検出する照射点−撮像面間距離と、ＬＥＤ光の照射点からの反射光が撮像器４９で集光した点の撮影画像上の画像である受光点が、撮影画像のＬＥＤ光の照射点位置になったときの測定対象物ＯＢに対するＬＥＤ光の入射角との関係を予め記憶し、距離検出プログラムが検出した照射点−撮像面間距離からＬＥＤ光の入射角を検出する入射角検出プログラムと、筐体５０の位置と姿勢を、入力装置９２から入力した位置と姿勢になるよう制御する入力用位置姿勢制御プログラムと、筐体５０の位置と姿勢を、ＬＥＤ光の光軸位置を変化させず、距離検出プログラムが検出する照射点−撮像面間距離が設定された距離になるよう制御する距離設定用位置姿勢制御プログラム（ステップＳ２〜ステップＳ５）と、筐体５０の位置と姿勢を、可視光の照射点の位置を変化させず、受光点が撮影画像のＬＥＤ光の照射点位置になるよう制御する受光点設定用位置姿勢制御プログラム（ステップＳ１２〜ステップＳ５１）と、筐体５０の位置と姿勢を、ＬＥＤの照射点の位置とＬＥＤ光の光軸及びイメージングプレート１５における回転角度０のラインを含む基準平面の位置とを変化させず、入射角検出プログラムが検出した入射角と設定された入射角との差分だけ、ＬＥＤ光の光軸方向が変化するよう制御する入射角設定用位置姿勢制御プログラム（ステップＳ５２〜ステップＳ５５）とを備えている。

これによれば、ＬＥＤ光出射器からＬＥＤ光を出射させカメラを作動させた後、コントローラ９１に筐体５０の位置と姿勢を入力することで、入力用位置姿勢制御プログラムにより筐体５０の位置と姿勢を制御して、測定対象物ＯＢの測定点とする箇所にＬＥＤ光の照射点が合うようにする。その後、距離設定用位置姿勢制御プログラム（ステップＳ２〜ステップＳ５）が照射点−撮像面間距離が設定された距離になるよう筐体５０の位置と姿勢を制御し、受光点設定用位置姿勢制御プログラム（ステップＳ１２〜ステップＳ５１）が、ＬＥＤ光の照射点の位置を変化させず、受光点が撮影画像のＬＥＤ光の照射点位置になるよう筐体５０の位置と姿勢を制御し、入射角設定用位置姿勢制御プログラム（ステップＳ５２〜ステップＳ５５）が、入射角検出プログラムが検出した入射角と設定された入射角との差分だけ、ＬＥＤ光の光軸方向が変化するよう筐体５０の位置と姿勢を制御する。すなわち、作業者はコントローラ９１への入力により測定対象物ＯＢの測定点とする箇所にＬＥＤ光の照射点が合うようにするのみで、後はコントローラ９１が備える、距離設定用位置姿勢制御プログラム、受光点設定用位置姿勢制御プログラム及び入射角設定用位置姿勢制御プログラムが照射点―撮像面間距離及びＸ線の入射角が設定された設定値になるよう、筐体５０の位置と姿勢を制御する。よって、これによれば、照射点―撮像面間距離及びＸ線の入射角を任意の設定値に設定することが可能であり、かつ該設定を簡単に行うことが可能である。

また、上記実施形態においては、コントローラ９１は、ＬＥＤ光の光軸とイメージングプレート１５における回転角度０のラインとが成す基準平面の垂直方向に筐体５０を設定された距離だけ移動させる前後で、距離検出プログラムにより照射点−撮像面間距離を検出し、検出された２つの照射点−撮像面間距離から基準平面の法線方向とＬＥＤ光の照射点における基準平面の法線を測定対象物ＯＢの表面に投影したラインとが成す角度を算出する基準平面傾き角度検出プログラムと（ステップＳ５〜ステップＳ８）、筐体５０の位置と姿勢を、ＬＥＤ光の照射点の位置を変化させず、基準平面傾き角度検出プログラムが算出した角度が０になる角度分だけ、ＬＥＤ光の光軸方向が変化するよう制御する基準平面設定用位置姿勢制御プログラム（ステップＳ９〜ステップＳ１１）とを備えている。

これによれば、基準平面設定用位置姿勢制御プログラムが、基準平面の法線方向とＬＥＤ光の照射点における基準平面の法線を測定対象物ＯＢの表面に投影したラインとが成す角度が０になるよう筐体５０の位置と姿勢を制御するので、この後に受光点設定用位置姿勢制御プログラムが受光点が撮影画像の設定位置になるよう制御するとき、ＬＥＤ光の光軸方向を基準平面の位置を変化させないよう変化させれば、受光点が撮影画像内に生じるようにすることができ、受光点が撮影画像の設定位置になるよう制御する時間を大幅に短縮することができる。

なお、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

上記実施形態では、基準平面の垂直方向に筐体５０を設定された距離Ｍだけ移動させる前後で、撮影画像における照射点の位置から照射点−撮像面間距離を検出し、検出された２つの照射点−撮像面間距離から基準平面の法線方向とＬＥＤ光の照射点における基準平面の法線を測定対象物ＯＢの表面に投影したラインとが成す角度である基準平面傾き角度を算出するようにした。しかし、測定対象物ＯＢの表面の形状が複雑な場合は、２つの照射点−撮像面間距離のみでは、基準平面傾き角度は正確に求めることができない可能性がある。この場合は上記実施形態に替えて、図１２が示すように、微小距離Ｍ’だけ移動させるごとに撮影画像における照射点の位置から照射点−撮像面間距離Ｌ１”〜Ｌｎ”を検出し、これらから測定対象物ＯＢの表面プロファイルを検出して基準平面傾き角度を求めるようにすればよい。これによれば、測定対象物ＯＢの表面の形状が複雑な場合でも、ＬＥＤ光の照射点における基準平面傾き角度を精度よく検出することができ、上記実施形態のように、受光点が撮影画像の設定位置になるよう制御するとき、ＬＥＤ光の光軸方向を基準平面の位置を変化させないよう変化させれば、受光点が撮影画像内に生じるようにすることができる。

また、上記実施形態では、基準平面傾き角度を０にした後、ＬＥＤ光の光軸方向を基準平面の位置を変化させないよう変化させて、受光点が撮影画像内に生じるようにしたが、測定対象物ＯＢの形状が簡単な構造に限定されており、作業者の入力装置９２からの入力によるアーム型ロボット１の先端の位置と姿勢の調整の際、ＬＥＤ光の反射光の受光位置を確認して基準平面傾き角度を０近辺にすることができるならば、基準平面傾き角度を０にする制御を行うことなく、ＬＥＤ光の入射角を変更して受光点中心が撮影画像の照射点位置に合致する制御を行うようにしてもよい。なお、この場合は、上記実施形態におけるステップＳ２５〜ステップＳ３８の入射角の変更とステップＳ３９〜ステップＳ５１の基準平面傾き角度の変更を交互に繰り返して行う必要がある。

また、上記実施形態では、Ｘ線回折測定装置２を、イメージングプレート１５に回折環を撮像し、レーザ検出装置３０からレーザ光照射しながら走査して照射位置と光の強度検出を行うことで回折環を読取る装置としたが、回折環を撮像するとともに回折環を読取ることができ、出射Ｘ線と同じ光軸を有するＬＥＤ光を照射でき、ＬＥＤ光の照射点付近を撮像するカメラ機能を備えた装置であれば、どのような方式のＸ線回折測定装置でも本発明は適用することができる。例えば、イメージングプレート１５と同じ広さの平面を有するＸ線ＣＣＤを備え、Ｘ線出射器１０からのＸ線照射の際、Ｘ線ＣＣＤの各画素が出力する電気信号により回折Ｘ線の強度分布を検出する装置でもよい。また、イメージングプレート１５と同じ広さの平面を有するＸ線ＣＣＤの代わりに、微小サイズのＸ線ＣＣＤを位置を検出しながら走査し、Ｘ線ＣＣＤの各画素が出力する電気信号とＸ線ＣＣＤの走査位置から、回折Ｘ線の強度分布を検出する装置でもよい。また、Ｘ線ＣＣＤに替えてシンチレータから出た蛍光を、光電子増倍管（ＰＭＴ）で検出するシンチレーションカウンタを用いる装置でもよい。なお、請求項に記載された、撮像面に前記回折Ｘ線の像である回折環を形成する回折環形成手段とは、上記のように回折Ｘ線を受光して回折Ｘ線の強度を電気信号として出力する機器も含むものとする。

また、上記実施形態では、コントローラ９１に残留応力を演算して求めるプログラムがインストールされているとした。しかし、測定効率を重要視しなければ、Ｘ線回折測定装置２は回折環の形状データを取得するまでにし、残留応力の計算は別の装置で行うようにしてもよい。この場合、別の装置に回折環の形状データを入力する方法としては、記録媒体を介する方法、ネット回線等を使用して転送する方法等、様々な方法が考えられる。また、さらに時間がかかってもよければ演算プログラムを使用せず、上記値の計算の一部またはすべてを手計算により行ってもよい。

また、上記実施形態及び変形例においては、プレート４５に取り付けたＬＥＤ光源を出射Ｘ線の光軸上に移動させて、ＬＥＤ光を測定対象物ＯＢに照射する構造にした。しかし、出射Ｘ線と光軸を同一にした可視の平行光を照射することができれば、どのような構造にしてもよい。例えば、ビームスプリッタを出射Ｘ線の光軸上に配置し、ＬＥＤ光をビームスプリッタで反射させて出射Ｘ線と光軸を同一にして照射するようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、ＬＥＤ光をスピンドルモータ２７等に形成した貫通孔を通過させることで小さな断面径の平行光が得られるようにしたが、小さな断面径の可視の平行光が得られるならば、別の構造にしてもよい。例えば、可視光であるレーザ光を出射するレーザ光源の近くにコリメートレンズとエキスパンダーレンズを配置し、小さな断面径のレーザ光の光軸をスピンドルモータ２７の貫通孔の中心軸線と一致させて出射するようにしてもよい。

１…アーム型ロボット、２…Ｘ線回折測定装置、３…基台、５…ステージ、６…テーブル、８…レーザトラッカー、９…支持装置、１０…Ｘ線出射器、１５…イメージングプレート、１６…テーブル、２０…テーブル駆動機構、２１…移動ステージ、２２…フィードモータ、２７…スピンドルモータ、３０…レーザ検出装置、４５…プレート、４８…結像レンズ、４９…撮像器、５０…筐体、５０ｃ…円形孔、５１…連結板、５２…固定用ブロック、６０−１〜６０−２…関節モータ制御回路、７０…フィードモータ制御回路、７２…検出装置制御回路、７４…センサ信号取出回路、７６…スピンドルモータ制御回路、７８…発光制御回路、８０…Ｘ線制御回路、９０…コンピュータ装置、９１…コントローラ、９２…入力装置、９３…表示装置、９５…高電圧電源 、ＯＢ…測定対象物、ＢＬ…ブロック

Claims (3)

1. Ｘ線を対象とする測定対象物に向けて出射するＸ線出射器と、
   前記Ｘ線出射器から前記測定対象物に向けてＸ線が出射された際、前記測定対象物にて発生した回折Ｘ線を、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸に対して略垂直に交差する撮像面にて受光し、前記撮像面に前記回折Ｘ線の像である回折環を形成する回折環形成手段と、
   前記Ｘ線出射器からＸ線が出射されていない状態で、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線と光軸を同一にした平行光である可視光を出射する可視光出射器と、
   前記可視光出射器から出射された可視光の照射点を含む領域の画像を結像する結像レンズ、及び前記結像レンズによって結像された画像を撮像する撮像器を有し、前記撮像器が作成する撮影画像を表す撮像信号を出力するカメラと、
   前記Ｘ線出射器、前記回折環形成手段、前記可視光出射器及び前記カメラを内蔵する筐体と、
   前記筐体を先端に取り付け、前記筐体の位置と姿勢を変化させるアーム型ロボットとを備えたＸ線回折測定装置において、
   前記アーム型ロボットは制御装置を備え、前記制御装置は、
   前記カメラが出力する撮像信号から作成された撮影画像における前記可視光出射器から出射された可視光の照射点の位置と、前記可視光の照射点から前記撮像面までの距離である照射点−撮像面間距離との関係を予め記憶し、前記撮影画像における可視光の照射点の位置から照射点−撮像面間距離を検出する距離検出手段と、
   前記距離検出手段が検出する照射点−撮像面間距離と、前記可視光の照射点からの反射光が前記撮像器で集光した点の前記撮影画像上の画像である受光点が、前記撮影画像の可視光の照射点位置になったときの前記測定対象物に対する前記可視光の入射角との関係を予め記憶し、前記距離検出手段が検出した照射点−撮像面間距離から前記可視光の入射角を検出する入射角検出手段と、
   前記筐体の位置と姿勢を、入力した位置と姿勢になるよう制御する入力用位置姿勢制御手段と、
   前記筐体の位置と姿勢を、前記可視光の光軸位置を変化させず、前記距離検出手段が検出する照射点−撮像面間距離が設定された距離になるよう制御する距離設定用位置姿勢制御手段と、
   前記筐体の位置と姿勢を、前記可視光の照射点の位置を変化させず、前記受光点が前記撮影画像の可視光の照射点位置になるよう制御する受光点設定用位置姿勢制御手段と、
   前記筐体の位置と姿勢を、前記可視光の照射点の位置と前記可視光の光軸及び前記撮像面における回転角度０のラインを含む基準平面の位置とを変化させず、前記入射角検出手段が検出した入射角と設定された入射角との差分だけ、前記可視光の光軸方向が変化するよう制御する入射角設定用位置姿勢制御手段とを備えたことを特徴とするＸ線回折測定装置。
2. 請求項１に記載のＸ線回折測定装置において、前記制御装置は、
   前記可視光の光軸と前記撮像面における回転角度０のラインとを含む基準平面の垂直方向に前記筐体を設定された距離だけ移動させる前後で、前記距離検出手段により照射点−撮像面間距離を検出し、検出された２つの照射点−撮像面間距離から前記基準平面の法線方向と前記可視光の照射点における前記基準平面の法線を前記測定対象物の表面に投影したラインとが成す角度を算出する基準平面傾き角度検出手段と、
   前記筐体の位置と姿勢を、前記可視光の照射点の位置を変化させず、前記基準平面傾き角度検出手段が算出した角度が０になる角度分だけ、前記可視光の光軸方向が変化するよう制御する基準平面設定用位置姿勢制御手段とを備えたことを特徴とするＸ線回折測定装置。
3. 請求項１に記載のＸ線回折測定装置において、前記制御装置は、
   前記可視光の光軸と前記撮像面における回転角度０のラインとを含む基準平面の垂直方向に前記筐体を設定された距離だけ移動させるごとに、前記距離検出手段により照射点−撮像面間距離を検出し、前記設定された移動距離と検出された照射点−撮像面間距離との関係から前記基準平面の法線方向と前記可視光の照射点における前記基準平面の法線を前記測定対象物の表面に投影したラインとが成す角度を算出する基準平面傾き角度検出手段と、
   前記筐体の位置と姿勢を、前記可視光の照射点の位置を変化させず、前記基準平面傾き角度検出手段が算出した角度が０になる角度分だけ、前記可視光の光軸方向が変化するよう制御する基準平面設定用位置姿勢制御手段とを備えたことを特徴とするＸ線回折測定装置。

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