JPH07506297A - パルス状光および光学的フィードバックを用いる融除によるコーティング除去方法およびシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 パルス状光および光学的フィードバックを用いる融除によるコーティング除去方 法およびシステム （技術分野） 本発明は、材料除去プロセスおよびシステムに関し、特に閃光ランプあるいは等 価のパルス状高エネルギ光源（レーザの如き）からのパルス状光を用いて除去る 。

（背景技術） 物質コーティングは、工業製品に基く我々の社会において重要な役割を演じる。

コーティングは、腐食防止、断熱、遮蔽ならびに外観の向上、および識別の手助 けを提供する。

橋梁、航空機、自動車および船舶の如き多くの工業製品の使用寿命において、塗 装コーティングは種々の理由から除去および更新を必要とする。例えば、航空機 における塗料の改装は定期的な保守項目である。商業的航空会社は、自社の航空 機を略々４ないし５年の使用で１■■塗装を行う。米合衆国の軍隊は、３年ある いはそれ以下の使用後に航空機の再塗装を行う。大型船舶あるいは橋梁の外表面 のコーティングは、腐食の防止あるいは阻止のために周期的な改装を必要とする 。

航空機の表面からの塗料の除去は、特別な問題をもたらす。このような表面は、 大きく、不規則な形状を呈し、かつ比較的デリケートである。航空機の表面が典 型的に軽量アルミニウムまたは有機材料を基材とする複合材料であるので、この ような表面および下側の基板は、構造的一体性を損ない得る塗料除去作業の間に 特に破損を受け易い。

多くの異なる方法が塗装コーティングの除去のため用いられてきた。１つの種類 である「粒子媒体ブラスト（ＰＭＢ）Ｊ法は、剥離されるべき表面に、ＢＢ。

プラスチック媒体、鋼鉄ショット、小麦スターチおよび（または）砂の如き粒子 を衝突させることを含む。しかし、塗料の如き硬化したコーティングを除去する にはそれ自体充分にエネルギを有するＰＭＢ法は、注意深く管理されなければ、 航！２機や自動車において見出されるｔｔｏきデリケートな表面を損傷するおそ れがある。例えば、衝突粒子は１つの場所にあまりにも長く滞留すると、衝突さ れた表面があばた状となるかあるいは応力硬化を生じる。このことは、あばた（ ｐｉＬｔｉｎｇ）あるいは応力硬化が航空機のその部分における負荷を変化させ 得るため、航空機の表面に関して特に重大である。ＰＭＢ法はまた、航空機の表 面板間にしばしば見出されるパテ継目を損なうことがある。

当技術においては、塗料層を化学的に分解するために塗装面に化学的合成物を塗 布することにより、露出される表面から塗料を剥離することもまた公知である。

しかし、このような合成物は、人間の健康に対して危害を与え、通常は有毒であ り、またしばしば生物分解し得ない。とりわけ、これらの種類の化合物は、重大 な環境問題を生じる故に、処理が困難でありかつ高価につく。

機械的塗料除去技術もまた当技術において周知である。例えば、米国特許第４゜ ８３６．８５８号［超音波の助けによる塗料除去法（Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ　Ａ ｓ５ｉｓＬｅｄ　Ｐａ１ｎｔ　Ｒｅｍｏｖａｌ　ＭｅＬｂｏｄ）Ｊは、剥離され る表面と接触状態に置かれた超音波往復運動エツジを使用する手に持つ道具を開 示している。不都合にも、この道具の使用は、労働集約的であって、その有効な 使用は人間の作業者の習熟に依存する。更に、この道具の制御は、１つの場所に 長ずきる道具の滞留があるならば、航空機の表面が損傷を受けるおそれがある故 に、航空機に用いられる時には問題となる。

放射エネルギ塗料除去技術もまた、当技術において公知である。１つのこのよう なシステムは、レーザおよびビデオ・フレーム・グラバ−（ｖｉｄｅ。

ｒｒａｍｃ　ｇｒａｂｂｃｒ）をビデオ制ｇｌＩ塗料除去システムに用い、この システムではビデオ・カメラが剥離される表面のイメージを電子データ信号へ変 換する間、塗料を融除する（ａ　ｂ　ｌ　ａ　ｔ　ｅ）ためレーザ出力を用いて 表面から塗料が剥離される。このデータ信号は、レーザ出力を制御するために使 用される。

プロセッサが、データ信号をメモリーに記憶された諸パラメータと比較して、充 分な塗料が剥離されつつある表面から除去されたかどうかを判定する。不充分な 量の塗料が除去されたならば、表面はレーザで照射され続ける。照射された領域 が充分に剥離されるならば、プロセッサは別の領域を融除するようレーザを指向 する。融除、および適切艮の塗料が除去されたかを調べる「検査」の基本的試み が健全であっても、ビデオ・カメラを用いる検査の実施は非常にデータ集約的で あり、大量のデータをリアルタイムに生成し収集して分析することを必要とする 。このため、ビデオ制御塗料除去システムのリアルタイム制御は非常に困難であ る。従って、必要とされるものは、融除除去プロセスが広範囲なデータの　。

塗料または他のコーティングを除去することと関連する問題は、コーティングが 置かれた基本的な基板材料が非金属である時に複雑となる。例えば、複合構造の 使用は、益々一般的になっている。このような構造は、典型的には、例えば繊維 強化エポキシあるいは他の熱硬化性あるいは熱可塑性複合材から作られる。多く の航空機および自動車は、表面構造に対してプラスチック複合材を広範囲に採用 している。このような構造は、化粧、識別および偽装を含む様々な理由のために 塗装されている。しかし、このような塗装された表面は、これらが曝される気象 の作用および機械的作用力の下で劣化し、このため除去および更新を必要とする 。不都合なことには、手作業のサンドペーパー掛は以外に、このような複合材の 表面から塗料を除去するための適当な方法がない。塗料の除去のためそれ自体充 分にエネルギを有するＰＭＢおよび機械的研磨法もまた、複合材を損傷するに充 分なエネルギ有する。同様に、塗料の除去のため化学的合成物の使用は、このよ うな化学的薬品が複合材ならびに塗料を侵す傾向を有する故に満足し得る解決対 する緊急の技術的必要がある。

種々の理由から、大きな表面から塗料または他のコーティングを除去すための公 知の塗料除去手法は、完全に満足し得ることを証するものではなかった。このた め、特に航空機や自動車において見出される如き太き（かつしばしばデリケート な表面からの塗料の除去は、未だに満足に解決されなかった問題である。

（発明のａ要） 本発明は、上記および他の必要を応える塗料または類似のコーティングを除去す るためのシステムおよび方法を有効に提供する。

本発明の１つの特質によれば、融除法により基板からコーティングを除去するた めにパルス状光源が用いられる。本出願の目的のため、融除（ａｂｌａＬｉ。

ｎ）とは、材料によるエネルギの吸収の結果として生じる材料の迅速な分解およ び蒸発であり、材料の表面から放射する圧力波の発生と関連している。本発明の 融除プロセスにより除去される材料の量は、材料が除去されつつある特定の場所 において基板から反射される光の色の強さを測定する光検出器システムを用いて 制御される。大部分の塗料および他のコーティングは、例えば、最上コートおよ びプライマ下側コート（ｐｒｉｍｅｒ　ｕｎｄｅｒｃｏａｔ）間、あるいは上部 コートおよびコーティングが置かれる基板間の色により差異を生じ得る故に、前 記光検出器システムは、最上コートが除去されプライマ下側コートのみが残る時 を、あるいは全ての上部コートが除去され基板面のみが残る時をリアルタイムに 容易に確認することができる。このような決定の直後、即ち、プライマ下側コー トのみが残ること、あるいはノ５板面がちょうど露出されたことの決定直後に、 適当な側御信号が発生され、これがパルス状光源による基板の別の領域の照射を 生じる結果となる。

本発明の別の特質によれば、光検出システムと組合わせたパルス状光源が、作業 面上の全てのコーティングを予め定めた（ｐｒｃｓｃｒＮｉｃｄ）色まで組織的 に除去するように、制御された方法で作業面を横切って走査される。このような 予め定めた色は、予め定めた下側コート、例えばプライマ・コートの色、あるい は基板の色であることが望ましい。ある用途においては、）も検出システムによ り生じるフィードバックもまた、品質管理の目的のため剥離作業面の特性を示す ために用いることができる。更に、当該光検出システムは、走査動作を制御する ため位置情報がロボット・コントローラにより使用される作業面における位置情 報を検出することができる。

本発明のコーティング除去システムは、閃光ランプまたはレーザの如き融除除去 装置と、単一の走査ヘッド内に収容された光検出回路とを含む。閃光ランプある いは閃光チューブは、光エネルギが伝送される透明チューブ内に典型的に含まれ るプラズマに電流を通すことにより電気エネルギを光エネルギへ変換する気体充 填装置である。走査ヘッドと結合された適切な制御回路と位置決め装置とが、こ の走査ヘッドを、除去されるべきコーティングがある作業面上方の所要の場所に 位置決めして、融除装置と光検出回路とを動作させるのに必要とされる所要制御 信号を発生する。光検出回路からの出力信号は、フィードバック信号として用い られて融除装置を制御しかつ位置決めする回路へ光フィードバックを与えること により、作業面を損傷することなく作業面から所要のコーティングを有効かつ安 全に除去する速度および表面の入射強さで、走査ヘッドが作業面を横切って有効 に走査させられることを可能にすることが望ましい。

本発明の光検出回路は、少な（とも１つのフォトダイオード・アレイを含む。

各アレイのフォトダイオードは、所要の色、例えば原色の１つあるいは他の選択 された色を表わす予め定めた波長あるいは波長の帯域を検出するように、光学的 に濾波される。各アレイのフォトダイオードは、作業面から反射された光エネル ギを監視するように配置されている。典型的には、フォトダイオード・アレイは 、これらアレイが融除装置により生成された主要光パルスの後エツジ部分と関連 する光エネルギを検出あるいは集める。ことを許容する時点のみにオンにゲート される。あるいはまた、走査ヘッド内の２次即ち補助光源は、充分な視認光で作 業面を適切に照射してアレイにおけるフォトダイオードによる検出のため適当な 反射光源を提供するため、融除サイクル内の適切な時点においてパルス・オン（ ｐｕｌｓｅ　ＯＮ）される。

各アレイの反射光を検出するとこれに応答してフォトダイオードにより生じた電 気信号が、ディジタル・センサーデータへ変換され、かつセンサーコントローラ におけるディジタル回路により処理される。、融除装置からの光出力の並行監視 は、フォトダイオード−アレイからの光情報を正規化するための基礎を提供する 。

正規化されたセンサ・データは、この時一時的に記憶されて、予め定めたコーテ ィングが作業面から一旦除去されると、この作業面の所要の色を表わす恒久的に 記憶された基準データと比較される。この比較の結果が、遠隔コンピュータによ り制御されたコントローラへ送られるフィードバック信号に対する基礎を形作る 。

即ち１、異なるコーティング層ならびに基板が異なる色と反射された光の強さと により特徴付けられるため、フィードバック信号は、コーティングの除去プロセ スのリアルタイム制御のための方法を与え、連続するコーティング層の選択的な 除去を可能にする。従って、フィードバック信号は、融除プロセスを所望の方法 で制御するために遠隔コンピュータにより制御されたコントローラによって操作 される。更に、光検出器アレイで使用されるフォトダイオードの特定パターンの 関数として、１つ以上の光検出器アレイからの出力信号が、処理されるべき構造 体における照射面の全幅からの光情報を許容する。走査速度がゼロである時光源 により照射される領域は、「フットプリント（ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ）Ｊと呼ばれ る。この「フットプリント」から反射された光情報は、好都合なことに、コーテ ィングの異常、例えば、塗料の後の重ねコートにより隠された航空機の被殻上の 修理バッチに対するシステムの増加した空間解像度および感度を提供する。更に 、このような空間的容ｆｉ（ｃａｐａｂｉ　Ｉ　ｉ　ｔｙ）は、予め定めた方位 、例えば作業面上方の水平位置に走査ヘッドを維持する際に、ロボット・コント ローラ、あるいは遠隔コンピュータにより制御されたコントローラにより制御さ れる等価の位置決め装置を補佐する手段　を提供する。

本発明の更に別の特質によれば、照射される領域の付近の構造体の温度を制限す るための適当な冷却手段もまた走査ヘッド内に含まれる。このような冷却手段は 、典型的には、粒子流、例えばＣＯ２ベレットの噴流を材料が融除された領域へ 指向させるためのノズル、ならびに融除プロセスと関連するあらゆる消費される 粒子、気体および蒸気を除去するための適当な真空システＪ、を含んでいる。好 都合にも、この粒子流はまた融除された表面を洗浄する。

本発明は、その一実施態様によれば、ある構造体から材料を除去するための方法 としての特徴を有する。この方法は、（１）材料層を融除するのに充分な強さを 持つ放射エネルギで、基板」−に材料の少なくとも１つの層が形成された構造体 の目標領域を照射するステップと、（２）目標領域からの反射された放射エネル ギを監視して、融除されつつある材料層の色とは異なる予め定めた色の存在を検 出するステップと、（３）ステップ（２）で検出された色の関数としてステップ （１）における放射エネルギによる目標領域の照射を制御するステップとを含ん でいる。

別の実施例によれば、本発明は、構造体からある材料層を除去するためのシステ ムとしての特徴を有する。このようなシステムは、（ａ）材料層を融除するのに 充分な強さを持つ放射エネルギで、材料の少なくとも１つの層が基板上に形成さ れた構造体の目標領域を照射する照射手段と、（ｂ）前記照射手段により融除さ れる材料層の色と異なる予め定めた色の存在について、目標領域からの反射され た放射エネルギを監視する監視手段と、（Ｃ）前記監視手段により検出された色 の関数として、前記照射手段からの放射エネルギにより目標領域の照射を制御す るフィードバック手段とを含んでいる。予め定めた色は更に、光検出手段の使用 によって検出される。このような光検出手段は、予め定めた波長を持つ反射され た放射エネルギを検出し、この場合予め定めた波長は予め定めた色の特性を示す 。望ましい実施態様においては、このような光検出手段は、（ａ）反射された放 射エネルギを複数の光チャンネルに分割する手段と、（ｂ）この複数のチャンネ ルの各々における反射された放射エネルギが各波長を含むかどうか検出する第１ の検出手段と、（Ｃ）各光チャンネルで検出された各波長を分析して、予め定め た色が反射された放射エネルギに存在するがどうか確認する処理手段とを含む。

本発明の更に別の実施態様は、構造体の表面を検査するため有効な光検出装置と しての特徴を有する。このような光検出装置は、（ａ）パルス状放射エネルギに より構造体の表面の目標領域を照射するための照射手段と、（ｂ）予め定めた色 の存在について目標領域からの反射された放射エネルギを監視する監視手段とを 含む。

このように、本発明の特徴は、融除プロセスと関連して光検出フィードバック・ システムを用いてコーティングが選択的に除去されるコーティング除去システム および方法を提供することである。

本発明の別の特徴は、光検出システムがコーティングが除去される作業面の色を 確認して、かかる色の決定をコーティングが充分に除去されたかどうかの識別子 として使用するコーティング除去システムおよび方法を提供することである。

本発明の別の特徴は、複合材の如き破（（１し易い栽仮に対する損傷の危険を低 減するコーティング除去システムおよび方法を提供することである。

本発明の更に別の特徴は、単一の走査ヘッドにおいて、（１）構造体の作業面か ら材料コーティングを除去するための閃光ランプの如き放射エネルギ融除手段と 、（２）所望のコーティングが作業面から剥離された時を光学的に検出するため の光検出手段と、（３）構造体の温度を制限して、剥離された作業面からの融除 材料の残渣を除去する冷却および洗浄手段とを含むコーティング除去システムお よび方法を提供することである。好都合なことには、このような走査ヘッドは、 光検出手段により検出されるフィードバック信号の関数として作業面を横切って 走査させられ得る。

本発明の別の特徴は、構造体の基板面またはコーティング層の存在または状態を 示す出力信−号を発生する）Ｙ：、検出システムを提供することである。このよ うな光検出器出力信号は、作業面の色の表示を提供し、この表示は好都合にも種 々の目的のために用いることができる。光検出システムが例えばコーティング除 去システムの一部として使用される時は、このような出力信号は、下記の目的の １つ以上、の［１的のためフィードバック信号として使用することができる。即 ち、（１）コーティング除去プロセスの制御、即ち、エリ離される面または層の 露出を制限すること、これにより作業面またはコーティング層に対する損傷を防 止すること、（２）融除システムを作業面上のトポロジー的な指標に対する作業 面上の所望の場所上に位置決めして配向する、例えば水準出しく１ｅｖｅｌ）を 行うこと、（３）例えば、ある条件が満たされる時にのみ融除装置をターンオン することにより、および（または）融除装置により生じた放射エネルギの出力パ ワーを制御することにより、融除装置の安全かつ有効な動作を可能にすること、 （４）融除装置の走査速度を制御する遠隔コントローラへリアルタイム・フィー ドバックを提供すること、あるいは（５）構造体を冷却して洗浄するため使用さ れる粒子流の使用による作業面上の結露および（または）凝結の形成を監視する こと、である。光検出システムがコーティング除去システムの一部として直接使 用されない時は、あるいは当該システムがコーティング除去システムの一部とし て用いられている時は、光検出システムからの出力信号はまた、例えば、品質管 理あるいは表面の゛　異常の検出の目的のため作業面の先に剥離された部分を監 視するために使用することもできる。

（図面の簡単な説明） 本発明の上記および他の特質、特徴および利点については、以降の図面に関して 示される更に特定的な以降の記述から更に明らかになるであろう。

図１は、本発明により構成されるコーティング除去システムの主な構成要素を略 図的に示すブロック図、 図２は、図１に示されたコーティング除去システムと共に使用される走査ヘッド の概略図、 図３は、光検出回路のブロック図、 図４は、本発明による光検出回路の動作のため使用される１つのタイミングの構 成を示す波形タイミング図、 図５は、光検出回路を動作させるための別のタイミングの構成を示す波形タイミ ング図、 図６は、光検出器アレイの一実施例の概略図、図７は、本発明の光検出器アレイ の別の実施例の概略図、および図８は、基板からコーティングを除去する図１に 示されたシステムにより使用される基本的方法を示すフローチャートである。

各図面および以降の記述において、類似の参照番号が類似の構成要素を示すため に用いられる。

（実施例） 以降の記述は、本発明を実施するために現在考えられる最良の形態についての記 述である。この記述は、限定する意図においてなされるべきものではなく、本発 明の一般的原理を記述する目的のためになされるものである。本発明の範囲は、 請求の範囲に関して決定されるべきである。

本発明は、基板表面から１つ以上のコーティングを除去するために融除技術を特 定の光検出技術と組合わせるものである。異なるタイプの検出システムと組合わ される放射エネルギ、例えば閃光ランプを用いる融除技術、ならびに非融除コー ティング除去機構と組合わされる複数の光検出器アレイを用いる光検出技術は、 出願人により出願された他の特許出願の主題である。

まず図１において、本発明により構成されるコーティング除去システム１１の主 要な構成要素を略図的に示すブロック図が示される。システム１１は、基板２８ を損傷することなく基板２８からコーティング２４および（または）２６を都合 よく除去する。（注・以下本文においては、コーティングされた基板２８は、「 作業面」または「構造体」２２と呼ぶ。）更に、システム１１は、基板２２の表 面に跨る光エネルギ１８および粒子流３０の走査速度を調整（ｃｏｏｒｄｉｎａ ｔｅ）Ｌかつ制御するディジタル制御プロセッサ２００を含む。作業面２２の表 面の光特性を検出する光検出回路１００により与えられるフィードバックを用い て制御が行われる。

図１において、データ・プロセッサ２００（１１３Ｍ　ＡＴまたはＡＴの互換パ ーソナル・コンピュータ、あるいは相当品でよい）は、粒子流供給源６を使用可 能状態にする出力信号５と、真空シスチン、を使用可能状態にする出力信号７と 、（当業とには周知の形式のものである）光制ｇｏ回路１３を制御する出力制御 信号１２と、ロボット・コントローラ２０４へ経路および速度命令をｌｉえる出 力信号２０２とを発生ずる。粒子流供給源６は更に、ノズル３２に結合され、こ のノズル３２が、加工片２２０表面に跨って、以下に更に詳細に述べるように、 粒子流３０を指向させるよう構成されている。同様に、真空システム３７が排気 ノズル３６と結合され、この排気ノズル３６が、融除光源１４および（または） 消費された粒子流により生じる光エネルギ１８によって融除される材料残渣４５ を受取るように配置されている。光制御回路１３は、融除光源１４の出力の繰返 し数およびパルス幅を確立する制御信号１５を生じる。本発明のある実施例にお いては、光制御回路１３もまた、図５に関して以下に更に詳細に述べるように、 コーティング除去サイクル中の所望の期間だけ補助光２９をオンにする別の制御 信号１７を生じる。

ノズル３２、融除光源１４、（使用される時）補助光源２９、および排気ノズル ３６が全て、矢印２１により示されるようにロボット位置決め装置１９により制 御されるように、作業面２２上方で運動するための走査ヘッド組立体１０内に収 容される。走査ヘッド組立体１０の内部の諸要素に対する電気的、光学的および 他の結合が、適当な可撓性ケーブル配線３１によって行われ、これにより、粒子 流供給源６、光制御回路１３および真空システム３７の如き要素に対する制御回 路が走査ヘッド組立体１０から離れた位置で静止状態にさせられながら、要素が 内部に収容された走査ヘッド組立体の運動を都合よ（容易にする。

コーティング除去プロセスの制御を可能にするシステム１１ヘフイードバツク信 号を与えるために、光検出回路１００が、作業面２２から反射された放射エネル ギ２７を監視することにより、作業面２２における光条件を検出する。光検出回 路１００は光信号２７を受取り、これから制御プロセッサ２００へ送られる電気 フィードバック信号１９４を生じる。制御プロセッサ２００は、このフィードバ ック信号１９４を処理して、これら信号を複合出力信号２０２へ変換する。ロボ ット・コントローラ２０４は、信号２０２を、ロボット位置決め装置１９の経路 および速度を指令する制御信号即ち命令信号２０６へ変換する。このような命令 信号２０６は、予め定めたパターンに従って構造体２２の表面に跨って融除エネ ルギ源１４および粒子流３０を有効に走査するように、走査ヘッド組立体を作業 面２２に跨って運動させるべ（ロボット位置決め装置１９に指令する。ロボット ・コントローラ２０４の経路は、当業者には周知の手法に従って、データ・プロ セッサ２００により実行される処理ルーチンを生じる適切な経路によって決定さ れる。

図１に示されるように、光検出回路１００は、走査ヘッド組立体１０の内部に配 置されあるいはこれに取付けられることが望ましく、光検出回路１００の出力信 号１９４が適当な可撓性電気的ケーブルを介して遠ぐ離れて配置された制御プロ セッサ２００に接続される。

次に図２において、コーティング除去システム１１と共に使用される走査ヘッド 組立体１０の概略図が示される。図２に示されるように、光エネルギ源１４と反 射器１６とを備える走査ヘッド組立体１０は、構造体２２の表面から予め定めた 離隔距離ｒｄＪにおいてロボット位置決め装置１３によって支持されている。

コーティングの融除のための最適の離隔距離ｒｄＪは、融除エネルギ源１４によ り出力される放射エネルギ１８に含まれる出力パワー量の関数である。一般に、 供給源１４が作業面２２に対して近く配置されるほど、基板２８を覆う上部コー ティング２４および（または）２６の融除のためにはより多くのパワーを要する 。

しかし、過剰な融除パワーが送られることを防止するよう注意を払わねばならず 、さもなければ所要以」−のコーティングが融除されることがある。融除パワー は、光源１４により生じる光１８の繰り返えし周波数およびパルス幅を調整する ことにより制御することができるが、構造体２２の表面に入射する光エネルギ１ ８の強さは、離隔距離ｒｄＪをｊｌｉに制御することにより制御されることが望 ましい。

最初に、光源１４の公称出力パワー・レベルに対する適切な距離ｒｄＪが経験的 に決定される。例えば、前掲した出願人の係属中の米国特許出願に記載のように 、融除エネルギ源が閃光ランプであり、またこのような閃光ランプが、約１乃至 １０ジユール／ｃｍ２の構造体表面での入射強さを提供し、かつ約１０００乃至 ２４００マイクロ秒（μ秒）の範囲を有するパルス幅と４乃至５）（ｚの繰返し 率とを有する場合、また更に約０．１０乃至０．２０ｍｍ（４乃至８ミル）の公 称厚さを持つ塗料コーティングがアルミニウム基板に重畳する場合、初期の離隔 距離ｒｄＪは１乃至３ｃｍ程度である。

ロボット位置決め装置１９は、融除エネルギ源１４および粒子流３０がそれぞれ 基板２８の表面−Ｆに形成されたコーティングを走査してこれに衝突するよう指 向されるように、構造体２２の表面上で制御された走査速度で予め定めた経路に 沿ワて組立体１０を移動させるように制御される。光源１４からの放射する。ロ ボット位置決め装ｆｆ１１９は、米国ミネソタ州ＳｈｏｒｅｖｉｃｗのＣｌＭＣ ０ＲＰ　Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍｓ社製のＣＩＭＲＯＣ存在すること を前提とする。このような前提は、略々常に真である。反射光２７が光検出回路 ｌＯＯへ指向される。監視される反射光は、図４に関して以下に更に詳細に述べ るように、融除する光パルス１８の後エツジか、あるいは、図５に関して以下に 更に詳細に述べるように、補助光源２９から得られる光のいずれかである。

反射光２７の光源の如何に拘わらず、残る層または表面の色を特徴付ける反射光 は特定の波長、あるいは波長の帯域の存在について光検出回路１００により監視 される。このような特徴的な波長の検出と開時に、制御プロセッサ２００が、充 分な材料が入射する光エネルギ１日のその時の場所で除去されてしまったことを 知るように、信号１９４を介して通知される。このように、特性的な波長が検出 された場所においてこれ以」この材料が除去されないことを保証するため、制御 プロセッサ２００は、走査ヘッド１０を新たな場所へ移動させ、走査速度を調整 し、そして（または）光源１４の出力パワーを調整するように、直ちに必要な制 御信号を生じる。

図２に示される如ぎ望ましい実施例において、光源１４が水冷されたハウジング １２内に配置されている。水その他の適当な冷媒が、パーツ４４および４６を介 してハウジング１２から人出する。粒子流３０がおおよその角度０で表面２２で 指向されていることが、さもなければ蓄積するおそれがある塵および他の異物の ない清潔な状態にハウジング１２のレンズ・カバー２０を保持することを都合よ く助ける。この角度θは、典型的に、５乃至６０°の範囲にあるが、本文に述べ た如き融除に対して重要ではない。

光伝導性回路１００により検出された反射光２７は、入射する融除光源１８によ って衝突される同じ領域の直後から受取られるべきである。ある実施例において は、広い「フットプリント」にわたり表面２２の状態即ち条件を監視するために 、反射されるフットプリント領域、即ち反射光２７が受取られる領域が実際にや や太き（かつ照射されるフットプリントの背後にあることが望ましい。この照射 されたフットプリントは、入射光１８が指向される領域である故に、「目標領域 」と呼ばれる。有効な情報を提供するこのような広い領域の監視のためには、特 性的な波長の存在のみならず特徴的な波長が生じた被監視領域内の特定の狭いエ リアまたは領域をも検出できるように、光検出回路１００が空間的分布の分解能 を有することが必要である。このような空間的分解能は、図６および図７に関し て以下に更に詳細に述べるように、光検出器アレイ内の適当なパターンで配ｍさ れる複数の光検出器を用いることにより提供されることが望ましい。

望ましい融除光源１４は、適当なハウジング内に収容された水冷された閃光ラン プである。このようなハウジング内で使用される適当な閃光ランプは、米国カル フォルニア州Ｓａｎ　ＤｉｃｇｏのＭａｘｗｅｌｌ　ＬａｂｏｒａｔｏｒｉｅＳ 社から入手可能である。

光検出回路１００については、次に述べることにする。構造体２２の表面の光学 的特性を検出することが、光検出回路１００の機能である。その最も単純な形態 においては、光検出回路１００は単に、特定の特性的な波長を検出するように選 定された単一のフォトダイオードを含む。波長の選択は、特定のフォトダイオー ド／レンズ／フィルタの組合わせ（市販される構成要素）を選定することによる か、あるいは広帯域フォトダイオードを選定して取外し自在あるいは交換自在の フィルタをフォトダイオードに至る光路に手で設置することによって行われる。

このように、特性的な波長の光信号のみが、フィルタをうま（通過して、フォト ダイオードによって検出される。他の全ての光信号はこのフィルタによって阻止 される。このため、プライマーコートが例えば青であることが既知であり、かつ プライマ・コートが残ることが要求されるならば、青フィルタをフォトダイオー ドの前方に配置してフォトダイオードが青い光のみを検出するようにする。その 後のコーティング除去作業が、全ての層を基板まで除去されることを要求し、か つ基板が例えば黄色であるならば、青フィルタを取外して、黄フィルタ、即ち、 黄色の光のみが通過することを許容する１つのフィルタかフィルタの組合わせと 交換することができる。

１つのフォトダイオードを光検出回路１００として使用することは、分析される べき反射光の制限された分解能をのみ提供し、検出される空間的分布データの如 き別の情報は提供しない。従って、２つ以」二のフォトダイオードを用いること 、また適当に処理されたディジタル先出カイ；Ｓ号１９４がこのような全てのフ ォトダイオードから発生されることが望ましい。例えば、ディジタル加重和平均 （ＷＳＡＶ）信号を、アレイにおける個々のフォトダイオードからの全ての出力 信号から発生することもできる。このような機能を達成する１つの形式の光検出 回路１００のブロック図が図３に示される。図３に示されるように、表面２２か らの反射光２７が光ファイバ束２５で受取られる。人力信号を光信号として受取 る利点は、電磁干渉（ノイズ）が受信する信号の品質に影響を及ぼすことのない ようにすることである。図３に示されるように、光検出回路１００の心臓部はプ ロセッサ１４８である。このようなプロセッサ１４８は、適度のクロック速度、 例えば５乃至１０Ｍｌ−１ｚで動作し得る適当なマイクロプロセッサ回路を用い て実現される。例えば、プロセッサ１４８は、Ｉｎｔｃ１社の８ｘ５１ＦＢ埋設 （ｉ　ｍ　ｂ　ｃｄｄｃｄ）プロセッサを用いて実現される。マイクロプロセッ サ１４８に接続されているのは、従来のランダム・アクセス・メモリー（ＲＡＭ ）１５１と、従来の読出し専用メモリー（ＲＯＭ）１５０と、アナログ／ディジ タル（Ａ／Ｄ）　・コンバータ１５２と、アナログ多重化回路（ＭｔＪＸ）１４ ４とである。入来する光信号は、３つのデータ・チャンネルへ分けられる。各チ ャンネルは、特定の特性的な波長、または特性的な波長の帯域を選択するように 設計される。例えば、チャンネルは、色即ち、赤と青と黄の特性を示す波長を受 信して処理するようにそれぞれ設計される。このように、光検出システム１００ は、電磁スペクトルの先部分全体の選択された部分から、あるいはその全てから 光エネルギを受信して分析することができる。

各データ・チャンネルで受取られた光データは、濾波されて、フォトダイオード ・アレイ１０６．１１８または１３０に含まれるフォトダイオードにより連続的 に監視され、プロセッサ１４８から得た適当なりロックあるいはシフト信号の受 Ｑに応答して一時的に記憶される。以下において更に詳細に説明するように、ア レイ中の各フォトグイオートは、規定された領域から受取った光、または反射フ ットプリント、即ち反射光２７が受取られる監視領域の「ビクセル」を表わす。

フォトダイオード・アレイに一時的に保持されたデータは、次にプロセッサ１４ ８の制御下で、ＭＵＸ１４４およびＡ／Ｄコンノく一部１５２を含む適当なチャ ンネルを介してプロセッサ１４８ヘシリアルに転送される。プロセッサ１４８１ ；Ｌ、このデータを予め定めた方法で処理する。例えば、プロセッサ１よ、光１ ８のサンプル光エネルギ１８′から得た対応する正規化信号により、各データ・ チャンネルにおいて受取った信号を分割する。サンプル光信号１８′は、レンズ ２３ａおよび九ファイバ束２５８を経て光検出回路１００へ与えられる。光ファ イＩく束２５ａは、図２に示されるように、ノ）ウジング１２を貫通し得る。光 エネルギ１８′は、濾波されて、フォトダイオード回路１５６．１５８．１８０ へ与えられ、また各々が入射光の強さの変動とは独立的であるように、受信信号 の振幅を正規化するために使用される。

図３に示されるように、各光データ−チャンネルは、反射フッドブ＋Ｊントから 受取られる特性的な波長の光を除く全ての光を減衰する光フイルり１０２１を含 む。望ましくは、反射フットプリントの少なくとも一部が、粒子流３（Ｈこより 衝突される基板２２上の領域のどこか背後に位置される（ｌｏｃａｔｅ）こと力 （望ましい。フィルタ１０２．は、所望の波長用として多くのベンダ力１ら市販 されている。フィルタ１０２Ｉを通過する光は、フォトダイオード・アレイ１０ ６．１１８または１３０で受取られて一時的に保持される。−例として、前記フ ォトダイオード・アレイは、（ＩＸｎ）の７オトダイオード・アレイでよし）。

ここでｎは正の整数、例えば１０２４である。フォトダイオード・アレイは、フ ィルり１０２、を経て送られた受信光１０４を受取って、当該受信光１０４を、 受取りだ光の強さと対応する振幅を持ち　かつプロセッサ１４８により発生され た適当なりロック信号１４３により制御される一連の電気ノぐルス１０８へ変換 する。クロック信号１４３のレートは、例えば、２乃至２５Ｈ２の範囲にわたる 。電気／（／レス１０８は、増幅器１１０．１２２または１３４において増幅さ れる。追跡／ホールド回路１１４．１２６または１３８が、信号１１２．１２４ また（よ１３６を受取って、並列割込みタイマー（ＰＩＴ）１４２からホールド 信号１４２ａを受取るとこれに応答して電気的パルス列１１２．１２４または１ ３６の平均ピーク・パルス振幅と対応するＤＣアナログ信号１１６．１２８また は１４０を生じる。

アナログ信号１１６．１２８．１４０は、信号線１４５においてＭＵＸ１４４を 経てフラッシュＡ／Ｄコンバータ１５２に接続される。ＭＵＸ１４４の制御は、 プロセッサ１４８により生じる信号１４７によって行われる。このため、Ａ／Ｄ コンバータ１５２は、入力信号としてプロセッサ１４８へ送られるｆｉＪｉｔｌ １６．１２Ｂまたは１４０と対応するディジタル・データ・ストリーム１５４を 生じる。

ＲＡＭ１５１と接続されたプロセッサ１４８が、このようにＲＡＭ１５１で受取 られたディジタル化光データを記憶する。ＲＯＭ１５０は、プロセッサ１４８の 動作を制御する適当な動作プログラムを記憶している。

光検出回路１００はまた、複数の融除光源基準チャンネルをも含む。このような 各サンプル・チャンネルは光検出回路１５６．１６８および１８０を含み、各々 が入力として表面２２へ指向される光エネルギ１８のサンプル１８′を受取る。

各サンプル・チャンネルは更に、所望の波長あるいは波長の帯域を除く全てを濾 波する適当な光フィルタ１０２．．１０２□あるいは１０３．を含んでいる。光 検出回路１５６．１６８および１８０は、フォトダイオード・アレイ１０６．１ １８および１３０と同様に機能して、フィルタ１０２□、１０２□または１ｏ２ ．を介して送られた光を、当該送られた先の強さと対応する振幅を有する一連の 電気パルスへ変換する。電気パルス１５８は、増幅器１６０．１７２または１８ ４へ与えられる。結果として生じる増幅されたパルス列は、ＰＩＴ１４２からホ ールド信号１４２ｂを受取るとこれに応答して、増幅されたパルス列のピーク・ パルス振幅を表わすＤＣアナログ出出力Ｊ号１６６．１７８および１９０を生成 する追跡／ボールド回路１６４．１７６または１８０へ指向される。各サンプル ・チャンネルに対してこのように生成された信号は、ＭＵＸ１４４へ与えられる 。

フォトダイオード１５６．１６８および１８０、およびそれらの関連するフィル タ１０２３．１０２□および１０２３はそれぞれ、サンプル光信号１８′を受取 る。

このように、各サンプルされた光データ・チャンネルを介してＭＵＸ１４４へ指 向された信号は、反射光２７を光検出回路１４へ与えるため使用される光源のサ ンプルと対応する。光信号１８′のこのようなサンプルは、入射光源の強さの変 動が信号１１６．１２８および１４０の適当な出力側御信号１９４への処理に悪 影響を及ぼさないように、フォトダイオード・アレイ１０６．１１８および１３ ０を介して検出される光を正規化するため使用される。

また図３にも示されるように、加算増幅器１８１は、各サンプル・チャンネル増 幅器１６０．１７２および１８４の出力を加算する。結果として得る加算出力信 号は、信号線１８３で閾値検出器１８５の一方の入力へ送られる。閾値検出器１ ８５の他方の入力は、プロセッサ１４８により決定され信号線１８６を介してデ ィジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）・コンバータ回路１８７へ送られるディジタル基 準信号１８９の関数として、このＤ／Ａコンバータ回路１８７により生成される 基準電圧である。信号１８９は、サンプル・ウィンドウ中にのみ提供される。

従って、閾値検出器１８５は、このようなサンプル・ウィンドウ中にのみ加算出 力信号１８３と対応させることができる基準電圧を受取る。加算出力信号１８３ がサンプル・ウィンドウ中に閾値基準電圧を越えるならば、これはサンプル・ウ ィンドウ【国二入射光が存在する場合にのみ生じるが、閾値検出器１８５の出力 は、ハイとなり、プロセッサ１４８に対する割込み信号として機能して、このプ ロセッサをデータ・サンプル・モードへエンターする。

データ・サンプル・モードにおいては、プロセッサ１４８は、光入力チャンネル を介してフォトダイオード・アレイ１０６．１１８および１３２から光データを シリアルに受取り、このようなデータをプロセッサ１４８により発生されるリセ ット信号１９８ａの受取りと同時に記憶する。また、データ・サンプル・モード 中に、サンプル光データが、サンプル・チャンネルを介してフォトダイオード１ ５６．１６８および１８０から受取られる。並列割込みタイマー（ＰＩＴ）１４ ２が、例えば、フォトダイオード・アレイ１０６およびフォトダイオード１５６ を含む第１の入力チャンネルから生じるデータが一緒に読出されるように、プロ セッサ１４８により読出されてホールド信号１４２ａによりＲＡＭ１５１に記憶 される特定のデータ・ストリームのタイミングを制御する。ＰＩＴ１４２は、同 様に、プロセッサ１４８が、フォトダイオード・アレイ１１８およびフォトダイ オード１８０を含む第２の人力チャンネルからデータを、かつフォトダイオード ・アレイ１１８およびフォトダイオード１６８を含む第３の入力チャンネルから データを読出す時を制御する。

ＲＯＭ１５０に記憶され、プロセッサ１４８において実行される処理ルーチンは 、光１４の出力の強さの変動に対するフォトダイオード・アレイの出力を正規化 するため、プロセッサ１４８をして、信号１９０により除される信号１４０、信 号１７８により除される信号１２８、および信号１６６により除される信号１１ ６の商を決定させる。信号１６６．１７８および１９０は、各データ・サンプル ・サイクル毎に１回だけ、例えば、もしフォトダイオード・アレイ１０６．１１ ８および１３０がそれぞれ例えば１００個のダイオードを持つならば、１００の クロック信号１４３毎に１回サンプルされる必要がある。このような正規化は、 光検出回路１００が光源１４の出力が時間と共に劣化するので、構造体２２の表 面の光学的特性を評価することを許容する。

プロセッサ１４８は、出力信号１９４を発生し、この信号１９４を制御プロセッ サ２００へ伝送する。必要に応じて、このような信号は、光フアイバ伝送ケーブ ルにおいて信号の伝送を光学的に行わせるために適当な変換回路を用いて光信号 へ変換することができ、これにより信号を電磁ノイズに対してはるかに不感応に する。このように変換されると、信号を制御プロセッサ２００により使用するた めに適する電気信号に再変換するために、適当な光受信回路が伝送線の他端部に おいて使用される。このような目的に適する光フアイバ送信機および受信機は、 例工ｌ？、Ｌ　ｉｔ　ｔ　ｏ　ｎ社の光ファイバ・トランシーバのモデルＥＯ３ ６７５−２を用いて実現することができる。

一例として、信号１９４の値Ｓは、下式に従ってプロセッサ１４８により決定す ることができる。即ち、 但し、ｉはフォトダイオード・アレイにおける特定のフォトダイオードを表わし 、ｍはフォトダイオード・アレイ１０６．１１８および１３０におけるフォトダ イオードの数を表わす。

プロセッサ２００は、プロセッサ２００に記憶されたルック・アップ・テーブル に対するアドレスを発生するため、フィードバック信号として光検出回路１００ から受取る信号に含まれる情報を用いる。ルック・アップ・テーブルは、使用さ れる特定のアドレスと対応する走査速度を含む。このため、アドレス指定される と、ルック・アップ・テーブルのアドレス指定されたセルの内容が検索されて、 一部はロボット・コントローラ２０４へ送られる信号２０２を含む適当な走査速 度制御信号へ変換される。

制御信号２０２は、「経路」制御命令をも含む複合制御信号を含んでいる。この ため、複合信号２０２は、ロボット・コントローラ２０４に対して経路命令と速 度側御命令の双方を提供する。従って、ロボット・コントローラ２０４は、ロボ ット位置決め装置１９の動作を指令する指令信号２０６を発生する。当該位置決 め装置１９は、米国ミネソタ州ＳｈｏｒｃｖｉｃｗのＣｌＭＣ０ＲＰ　Ｐｒｅｃ ｉｓｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍｓ社製のＣＩＭＲＯＣ４０００Ｃｌポツト・コントロ ーラを用いて実現され得る。適当なロボット・コントローラは、典型的には、商 業的なロボット位置決め装置のベンダーによって販売されるロボット・システム の一部として含まれる。

このように、要約すれば、ロボット位置決め装＠１３の目的は、構造体２２の表 面が光検出回路１００により決定される構造体２２の表面の光特性に依存する走 査速度で予め定めた経路において融除エネルギ源１４によって与えられる光エネ ルギ１８と粒子流３０とで走査されるように、走査ヘッド１ｏを位置決めするこ とである。走査速度は、表面２２が熱に変換される過剰光エネルギを吸収する結 果として構造体２２の基板２８が損傷されないように制御される。。

構造体２２内の温度勾配は、層２４および（または）２６が層２６または基板２ ８を露出するため除去される間、基板２８の損傷を防止するように制御される。

この目的を達成するため２つの方法が用いられる。第１の方法においては、走査 ヘッドが表面２２を横切って運動させられる速度が、適切な走査速度、離隔距離 「ｄ」、粒子流３０の質ｍ流速および温度を決定することにより制御される。こ の方法については、出願人の前掲の米国特許出願に記載されている。第２の方法 においては、走査ヘッドは、小さな離散距離において表面２２を横切って増分的 に運動させられる。また、融除光パルスのデユーティ・サイクルは、基板におけ る過剰温度を防止するように制御される。この増分的な方法については、図８に 関して以下に更に記述される。

次に図４において、本発明に従って光検出回路を動作させるために使用される１ つのタイミングの構成を示す波形タイミング図が示される。図４に示されるよう に、融除光パルス２２０が、時点Ｔ１で始まるように発生される。このような光 パルスは、融除光源１４から放出される。融除光パルス２２０の後エツジ（Ｌり １８５によって発生される。例えば、光パルス２２０が１０００マイクロ秒の近 似的な持続時間を有するならば、時間Ｔ２は、８００乃至９００マイクロ秒の範 囲内にある。このような割込み信号１８５ａは、光検出回路１ｏｏをそのデータ ・サンプル・モードに債く先に述べたサンプル・ウィンドウを規定する。更に、 融除光パルスが依然として存在する間にサンプル・ウィンドウが生じる故に、光 パルス２２０からの光は、表面２２の色を調べるために使用される反射光２７の となるように選定されるが、典型的には、０乃至１０００Ｈｚ間の融除パルス・ レートと対応する約１０乃至５０００マイクロ秒の範囲にわたる。ここでＯＨｚ のパルス・レートは単一のパルスと対応する。

光源１４がパルス状の光を発生するための気体を充填した閃光ランプである用途 においては、データ・サンプル・モードは、閃光ランプにより発生された光エネ ルギが例えば図４に示された振幅２２０ａと対応するレベルにおいて、最小であ るかあるいはその付近である期間と対応し得る。周知のように、閃光ランプの出 力は、閃光ランプが「シマー（ｓ　ｉｍｍｅ　ｒ）Ｊ電流によって付勢される時 に最小となる。この「シマー」電流は、閃光ランプの管内に保有される気体を電 離化状態に保持するのに充分な電流レベルである。シマー電流で付勢される時で も、典型的な閃光ランプは、依然として処理されている構造体の表面を照射する のに充分な光エネルギを生じる。本発明の成る用途では、閃光ランプがシマー電 流により付勢される時、データ・サンプル・モードが閃光ランプのパルス期間に おける成る間隔と対応することが望ましい。このような間隔は、先に述べたよう に、適切なサンプル・ウィンドウを選定することにより確立されることになる。

図５において、補助光源２９が用いられる時に光検出回路１００を動作させるた めの代替的なタイミングの構成を示す波形タイミング図が示される。図５に示さ れるように、融除パルス２２０が融除期間Ｔ４により規定される適切なレートで 発生される。制御パルス２２６がローに行ってしまった後のある時間に、制御プ ロセッサ２００からの信号１２の受信に応答して、補助光２９が光制御回路１３ により提供される制御パルス１７によってパルス・オンされる。制御プロセッサ ２００は、光検出回路１００により提供される信号１９４の値に基くこのような 信号１２を発生する。補助光がオンである間、割込み信号１８５ａと対応する光 検出器サンプル・パルス２３０が発生され、これが光検出回路をデータ・サンプ ル・モードに有効に設定する。このモードでは、光検出回路が反射光２７を調べ て、表面２２の特性を決定する。このため、図５に示された方法に対して示され るように、融除プロセスは、表面材料を融除して充分な材料が除去されたかどう か調べることを含む。

図６は、本発明の光検出回路１００と共に使用される光検出器アレイ１０６．１ １８および１３０の一実施例の概略図を示す。図６に示されるように、反射光２ ７は、光信号を３つの光経路に分けるため、例えば当技術において周知でありか つ入手可能な１×３光スプリツタにより分割されることが望ましい。各光路は、 この先路内で走行する光２７を、図６においてフィルタＦ１、Ｆ２およびＦ３と も呼ばれる各フィルタ１０２０．１０２□および１０２．を通るように指向させ る。

各フィルタは、融除されている表面２２において検出される予め定めた色の特性 的な波長または波長帯域のみを通すように選定される。各フィルタを通過する光 は、次にｍｘｎのフォトダイオード・アレイ１０６．１１８または１３０に当た るように集束される。ここでｍおよびｎは整数である。ｍｘｎのフォトダイオー ド・アレイをこのように使用することは、融除されている材料の表面２２から反 射される光の相対的な空間的位置、ならびにその色特性を検出することができる という利点を提供する。例えば、もし、反射フットプリントが検出器１０６の全 表面積を覆うように光学的に集束され、またこのような反射フットプリントが照 射されたフットプリントより大きければ、領域２２１は、フィルタＦ１を通過す る波長で測定される如き融除領域を表わす検出器１０６の表面」ユに現れるが、 検出器１０６の表面上の領域２２１の周部の回りの領域は非融除領域を表わすこ とになる。換言すれば、フォトダイオード・アレイ１０６の表面を構成する個々 のフォトダイオード要素の一部が通過した波長の光を受取り、他の要素は受取ら ない。このように、アレイ１０６は、アレイ１０６が受取るようにされた特定の 波長で示される如（融除されている材料の表面２２の粗いピクセル単位（ｐｉｘ ｅｌ−ｂｙ−ｐ　ｉ　ｘｃ　Ｉ）の分解能を提供することができる。このような 情報が他のアレイ１１８および１３０と組合わされる時、入射光１８により調べ られている表面２２の特性について非常に多くの情報が取得できる。

当業者には理解されるように、フォトダイオード・アレイが図６に記載されたよ うに使用される時は、アレイ・データを処理しかつ分析するために、図３に関し て先に述べたものとはやや異なるデータ処理方式が用いられる。しかし、このよ うな処理方式は、当技術においては周知であり、またイメージ形成用途において ＣＣＤアレイの如き大型のダイオード・アレイから得たデータを処理するために 広く使用されている。

図６に示される如きアレイによれば、本発明は、単なる融除式コーティング除去 システム以上のものを提供する。これは、光検出回路１００が、例えば品質管理 または損傷管理の目的のため、表面の特性および品質を調べるためコーティング 除去システムとは独立的に使用することができる故である。このように、光検出 システムとして使用される時、要求される全ては、補助ランプ２９または他の非 融除形光源をパルス−オンし、かつこの光を検査すべき表面から光検出回路１０ ０へ反射されるように前記表面へ指向することである。次に、光検出回路１００ は、先に述べた方法で受取られる反射光を処理して調べられている表面の特性（ 色）を決定する。更に、融除形コーティング除去システトの一部として使用され る時、各アレイの個々のダイオードにより提供される付加的な空間的分布情報が 、コーティング除去プロセスの有効性の更に完全な「画像」を提供し、かつ更に 制御プロセッサ２００が適切な走査経路を更によく規定することを助ける。更に また、このような付加的な空間的分布データは、制御プロセッサ２００が構造体 ２２の走査される表面に対して走査へラド１０の水準出し、あるいは他の配向を 行うことを可能にする。

図７は、本発明の光検出器アレイの代替的なかつ簡素化された実施例の概略図を 示す。図７に示されるように、単一のｍＸｎ検出器１０６′を利用して、反射光 ２７を受取る。適切なレンズ組立体が、この先２７を交換可能フィルタ組立体１ ０２′を経てアレイ１０６′の表面に向けて集束させる。交換可能フィルタ組立 体１０２′は、本発明の融除プロセスを用いて１つ以上のオーバーコートが除去 された後に残すべき特定の既知の表面の特性を示しているかかるこれらの波長を 通過するように選定される。図７に示された検出器アレイの簡素化された実施例 は、例えば、全てが同じ色のプライマ・コートを持つ大量の航空機または自動車 から塗料をプライマ・コートまで除去するために融除形除去プロセスが用いられ ている時に使用することができる。フィルタ組立体１０２′により検出できヲ左 営毬異なる色のアンダーコートまたは基板表面までコーティングを融除する必要 が生じるならば、このフィルタ組立体１０２′は、このような異なる色を検出す ることができる別のフィルタ組立体で単に置換される。

次に図８において、基板からコーティングを融除により除去するため本発明によ り用いられる１つの方法を示すフローチャートが示される。図８に示されるよう に、ブロック３０２で示される当該方法の最初のステップは、プロセスを開始さ せるために使用される初期パラメータの設定を含む。このような初期パラメータ は、例えば、走査ヘッドを位置決めするための開始場所の座標、走査経路、初期 離隔距離「ｄ」、初期融除パルス・エネルギ（振幅およびパルス幅）、および初 期融除パルスのデユーティ・サイクル（周波数）を含む。これら初期パラメータ はまた、指標制御変数「ｉ」を０の如き開始値へ設定することを含む。

初期パラメータが一旦設定されると、走査ヘッドは予め定めた制御経路Ｌ１の開 始場所へ移動される（ブロック３０４）。この位置へ一旦移動すると、プロセッ サ１４８（図４）内のタイミング回路が、融除パルスを発生する時間であるかど うか判定する（ブロック３０６）。融除パルスは、例えば４乃至５Ｈｚで発生さ れ得る。融除パルスを発生する時間である時、前に設定されたパラメータにより 制御されるパルス幅および振幅を持つかがるパルスが発生される（ブロック３０ ８）。融除パルスが発生された後、融除されている領域を照射するために用いら れる入射光が、使用される各光チャンネルに対して加算される（ブロック３１０ ）。先に述べたように、１つの実施例では、このような入射光は融除パルスの後 エツジ（図４）がら導出される。別の実施例においては、このような入射光は、 適切な時間にパルス・オンされる補助光がら導出される（図５）。

いずれにしても、ブロック３１３で決定される反射光をサンプルする時間である ならば、ブロック３１０で行われる入射光の和が予め定めた閾値より太きいかに ついて判定がなされる（ブロック３１４）。もし大きくなければ、これは、有効 な情報を提供するのに充分な振幅の反射光が存在しないことを意味する。従って 、反射光は監視されず、プロセスの制御はブロック３０６へ戻って、次の融除パ ルスの発生を待機する。入射光の和が予め定めた閾値より大きければ（ブロック ３１４）、光検出回路１００のデータ収集モードが開始される（ブロック３１６ ）。

データ収集モードが一旦開始される払各チャンネルからの反射光が受取られてデ ィジタル・データとして記憶される（ブロック３１８）。これが行われる時、こ のようなデータが正規化されるべきかについて判定が行われる（ブロック３２０ ）。もしそうであれば、正規化プロセスが実施される（ブロック３２２．３２４ ）。次に、各チャンネルからのデータが分析されて、このデータが予め定めた色 を表わす予め定めた波長λの特性を呈するかを判定する。もし特性を呈さなけれ ば、融除パラメータが必要に応じて調整され（ブロック３３０）、次の融除パル スが発生される（ブロック３０６．３０８）。もし特性を呈するならば、走査経 路が完了したかについて判定が行われる（ブロック３３２）。もし完了してなけ れば、指標が増分され（ブロック３３４）、走査ヘッドが次の走査経路場所り、 へ移動され（ブロック３０４）、プロセスが反復する。もし走査経路が完了した ならば、即ち、指示された走査経路に沿った全ての場所が融除されたならば、プ ロセスは停止される。

図８においてこのように示され、走査ヘッドは所望の走査経路に沿って増分的に 移動され、この場所において所望の層を融除することが要求される場合にのみ、 走査ヘッドが走査経路に沿った指定場所に位置決めされる。要求される融除は、 単一の融除パルスあるいは多数の融除パルスを要求し、この層が除去されたかど うかの判定は、予め定めた色の存在について融除された場所からの反射光を分析 することにより行われる。

図８には、粒子流３０に対する制御は含まれない。粒子流３０が融除による除去 プロセス中の全ての時点において使用可能状態にし得ることが考えられる。もし そうであれば、かつ粒子流が００２ベレツトまたは低温気体からなるならば、融 除サイトの付近に結露あるいは凝結が生じ得る。光検出回路１００は、監視機能 を実施する間、このような結露または凝結が形成したかどうか確認し、もしそう であれば、適切な調整を実施するため、例えば、粒子流を適切な時間だけオフに するため、適切な制御信号が発生される。

本文に開示された本発明について特定の実施態様およびその用途により記述した が、当業者には、本発明の範囲から逸脱することなく、多くの変更および修正が 可能であろう。

浄書（内覧ご：二変更なし） Ｆｘｒ＝−１ Ｆｘｃ、、３ 補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成　６年　６ＪＪ、？ｔｐｒ＠ 特５′［庁長官　麻　４１　渡　殿 １、特許出願の表示 ＰＣＴ／ＵＳ９２／１０８７８ ２、発明の名称 パルス状光および光学的フィードバックを用いる融除によるコーティング除去ｊ ｊ法およびシステム３、特に′１出願人 住　所　アメリカ合衆国カリフォルニア用９２１２３．サン・ディエゴ。

パルボア・アベニュー　８８８８ 名　称　マックスウェル・ラボラトリーズ・インコーホレーテッド４、代理人 住　所　東京都千代田区大手町二丁目２番１号新大手町ビル　２０６区 英文明細書第３頁第３０行から第４頁第３５行迄（翻訳文明細書第３頁第１４行 から第４頁第８行迄）塗料または他のコーティングを除去することと関連する問 題は、コーティングが置かれた基本的な基板材料が非金属である時に複雑となる 。例えば、複合構造の使用は、益々一般的になっている。このような構造は、典 型的には、例えば繊維強化エポキシあるいは他の熱硬化性あるいは熱可塑性複合 材から作られる。多くの航空機および自動車は、表面構造に対してプラスチック 複合材を広範囲に採用している。このような構造は、化粧、識別および偽装を含 む様々な理由のために塗装されている。しかし、このような塗装された表面は、 これらが曝される気象の作用および機械的作用力の下で劣化し、このため除去お よび更新を必要とする。不都合なことには、手作業のサンドベーパー掛は以外に 、このような複合材の表面から塗料を除去するための適当な方法がない。塗料の 除去のためそれ自体充分にエネルギを有するＰＭＢおよび機械的研磨法もまた、 複合材を損傷するに充分に強力である。同様に、塗料の除去のため化学的合成物 の使用は、このような化学的薬品が複合材ならびに塗料を侵す傾向を有する故に 満足し得る解決法ではない。従って、下側の基板の複合材の一体性と妥協するこ となく複合基板材から塗料あるいは他のコーテイング材を安全かつ有効に除去す るための手段に対する緊急の技術的必要がある。

米国特許第４．５８８，８８５号において、２つの放射エネルギ供給源を用いる 、基板からの塗料などの除去のための方法および装置が開示されている。パルス 状レーザは、第１の放射エネルギ供給源として用いられ、基板から除去されるべ き表面部分、例えば塗料を気化させる大きな強さの放射エネルギを発生する。

石英ハロゲン・ランプが、第２の放射エネルギ供給源として用いられる。この石 英ハロゲン・ランプは、所与のスペクトル範囲を持ち、レーザ・パルス間におい て基板を検査するために用いられる。ハロゲン・ランプから反射された光は、電 子信号へ変換される。このような電子イ：τ号は、前に記憶された電子信号と比 較される。その時の電子信号と記憶された電子信号との間に実質的な相違が存在 する時、大きな強さのレーザからの衝突が停止する。

種々の理由から、大きな表面から塗料または他のコーティングを除去すための公 知の塗料除去手法は、完全に満足し得ることを証するものではなかった。このた め、特に航空機や自動車において見出される如き太き（かつしばしばデリケート な表面からの塗料の除去は、未だに満足に解決されなかった問題である。

（発明の概要） 本発明は、上記および他の必要に応える塗料または類似のコーティングを除去す るためのシステムおよび方法を有効に提供する。

英文請求の範囲第３５頁第１行から第３８頁第３４行迄（ａ訳文請求の範囲第２ ８頁第１行から第３０頁第２、特許請求の範囲 １、基板（２８）から材料層（２４，２６）を除去するシステム（１１）におい て、 前記材料層（２４，２６）を融除するのに充分な強さを有する放射エネルギ（１ ８）のパルスを発生する閃光ランプ（１４）と、前記材料層（２４，２６）を融 除する目的のため、前記放射エネルギ（１８）の一連の前記パルスを用いてｊｉ ｌ記構造体」二の目標領域を照射するように、前記閃光ランプ（１４）を制御す る制御回路（１３）と、前記放射エネルギのパルスにより融除される材料層の既 知の色の強さと異なる予め定めた色の強さの存在について、前記目標領域から反 射される前記閃光ランプ（１４）からの放射エネルギ（２７）を監視する光検出 回路（１００）と、＋ｉｉｌ記光検出光検出回路、００　）により検出される色 の強さの関数としての、前記閃光ランプ（１４）からの放射エネルギ（１８）の パルスにより前記目標領域が照射されるように、ｄｉｆ記詞御回路（１３）を制 御するフィードバック手段（２００，２０４，１９）と を備える基板から材料層を除去するシステム。

２、　＋ｉｉＪ記光検出光検出回路０）が、前記目標領域から反射されるｌ１ｉ ｒ記閃光ランプ（１４）からの放射エネルギ（２７）内の予め定めた波長を検出 する第１のセットのフォトダイオード・アレイ（１０６，１１８，１３０）を含 み、前記予め定めた波長が前記予め定めた色の強さの特性を示す請求項１記載の システム。

３、前記光検出回路が、各々が前記目標領域から反射される前記閃光ランプ（１ ４）の放射エネルギ（２７）の一部を受取るよう構成された複数の光チャンネル を倫え、 前記第１のセットのフォトダイオード・アレイ（１０６，１１８，１３０）が、 前記複数の九チャンネルの各々における反射された放射エネルギ（２７）がそれ ぞれの波長を含むかどうかを検出するため前記複数の光チヤンネル内に配置され ており、 前記光検出回路が、各光チャンネルにおいて検出された各波長を分析して、前記 予め定めた色の強さが前記反射された反射エネルギに存在するかどうかを確認す るすゐプロセッサ（１４８） を含む請求項２記載のシステム。

４、前記光検出回路（１００）が、前記閃光ランプ（１４）から前記目標領域に 当たる入射放射エネルギ（１８’）の強さを検出する第２のセットのフォトダイ オード・アレイ（１５６，１６８，１８６）を更に含み、前記プロセッサ（１４ ８）が、前記入射放射エネルギの強さの変動により生じる検出された反射放射エ ネルギの強さの変動を除去するために、前記第２のセットのフォトダイオード・ アレイにより検出される検出された入射放射エネルギ（１８’）の関数として、 前記第１のセットのフォトダイオード・アレイにより検出される検出された反射 放射エネルギ（２７）を更に正規化する請求項３記載のシステム。

５、前記フィードバック手段（２００）により制御される粒子流供給源（６）で あって、前記融除された材料に粒子流（３０）を衝突させて前記基板（３８）を 洗浄するために、前記目標領域に標定されたノズル（３２）を介して前記粒子流 （３０）を運ぶための粒子流供給源（６）を更に含む請求項１記載のシステム。

６、構造体２２から材料を選択的に除去する方法において、上に形成された少な くとも１つの材料層（２４または２６）を有する構造体の目標領域を照射するス テップと、 （ｂ）融除される前記材料層の既知の色の強さとは異なる予め定めた色の強さの 存在を検出するため、前記目標領域から反射される前記閃光ランプ（１４）から の放射エネルギ（２７）を監視するステップと、（Ｃ）ステップ（ｂ）において 検出された色の強さの関数として、ステップ（ａ）における前記放射エネルギに よる目標領域の照射を制御するステップとを備える構造体から材料を選択的に除 去する方法。

７、前記複数の光チャンネルにおける前記閃光ランプ（１４）から反射された放 射エネルギ（２７）を検出するステップと、前記複数の九チャンネルの各々にお けるｆｌｉｌ記検出された反射放射エネルギ（２７）がそれぞれの波長を含むか どうかを判定するステップと、各光チｒンネルにおいて検出されたそれぞれの波 長を分析して、前記予め定めた色の強さが反射された放射エネルギに存在するか どうかを確認するステップと を更に含む請求項６記載の方法。

ｓ、　６ｉＩ記目標領域に当たる前記閃光ランプ（１４）からの入射放射エネル ギ（１８′）の強さを検出するステップと、 前記入射放射エネルギの強さの変動により生じる検出された反射放射エネルギの 強さの変動を除去するため、前記検出された入射放射エネルギの関数として前記 複数のチャンネルの各々において前記閃光ランプ（１４）からの検出された反射 放射エネルギ（２７）を正規化するステップとを更に含む請求項７記載の方法。

９、前記閃光ランプ（１４）からの反射された放射エネルギ（２７）を監視する ステップが、前記閃光ランプ（１４）により発生された入射放射エネルギ（１８ ）のパルスの後エツジを監視するステップを含む請求項８記載の方法。

ＩＯ１前記目標領域に粒子流（３０）を衝突させることを更に含む請求項９記載 の方法。

手続補正書瀘） １６事件の表示 ＰＣＴ／ＵＳ　９２／１０８７８ 平成５年特許願第５１１７３８号 ２、発明の名称 パルス状光および光学的フィードバックを用いる融除によるコーティング除去方 法およびシステム ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所 名　称　マックスウェル・ラボラトリーズ・インコーホレーテッド４、代理人 住　所　東京都千代田区大手町二丁目２番１号新大手町ビル　２０６区 電話３２７０−６６４１〜６６４６ ５、補正命令の日付　平成　７年　１月３１ａ　（発送日）別紙の通り（尚、（ ３）の書面の内容には変更ない国際調査報告　ＰＣＴＡＩＳ　９２／１０８７８ ＰＣＴ／ＩＩｓ　９２／１０Ｂ７Ｂ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．構造体（２２）から材料層（２４、２６）を除去するシステム（１１）にお いて、 前記材料層を融除するのに充分な強さを有する放射エネルギ（１８）を用いて、 基板（２８）上に形成された少なくとも１つの材料層（２４、２６）を有する構 造体の目標領域を照射する照射手段（１４）と、前記照射手段により融除される 材料層の色とは異なる予め定めた色の存在を検出するため、前記目標領域からの 反射された放射エネルギ（２７）を監視する監視手段（１００）と、 前記監視手段により検出される色の関数として、前記照射手段からの放射エネル ギによる前記目標領域の照射を制御するフイードバック手段（２００、２０４、 １３、１９）と を備える構造体から材料層を除去するシステム。 ２．前記監視手段（１００）が、前記予め定めた色の特性を示す予め定めた波長 を有する反射された放射エネルギを検出する光検出手段（１０６、１１８または １３０）を含む請求項１記載のシステム。 ３．前記光検出手段が更に、 前記反射された放射光（２７）を複数の光チャンネルヘ分割する手段と、前記複 数のチャンネルの各々における反射された放射エネルギがそれぞれの波長を含む かどうか検出する第１の検出手段（１０６、１１８、または１３０）と、 各光チャンネルにおいて検出された各波長を分析して、前記予め定めた色が反射 された放射エネルギに存在するかどうか確認する処理手段（１４８）とを含む請 求項２記載のシステム。 ４．前記光検出手段（１００）が更に、前記目標領域に当たる入射放射エネルギ （１８′）の強さを検出する第２の検出手段（１５６、１６８、または１８６） を含み、かつ前記処理手段（１４８）が、前記第２の検出手段により検出された 前記の検出された入射放射エネルギの関数として、前記第１の検出手段により検 出される検出された反射放射エネルギを正規化する手段を含むことにより、入射 放射エネルギの強さの変動により生じる検出された反射放射エネルギの強さの変 動が除去される請求項３記載のシステム。 ５．前記融除された材料を粒子流により衝突させて前記構造体を洗浄する手段（ ６、３２）を更に含む請求項１記載のシステム。 ６．前記照射手段が、前記目標領域に指向される放射エネルギのパルスを発生す る閃光ランプ（１２）を含む請求項１記載のシステム。 ７．構造体の表面を調べる光検出装置において、パルス状放射エネルギを用いて 前記構造体の表面の目標領域を照射する照射手段（２９）と、 予め定めた色の存在について前記目標領域からの反射された放射エネルギを監視 する監視手段（１００）であって、前記予め定めた色の特性を示す予め定めた波 長を有する反射された放射エネルギを検出する光検出手段（１０６、１１８また は１３０）を含む監視手段（１００）とを備える光検出装置。 ８．前記光検出装置が更に、 前記反射された放射エネルギ（２７）を複数の光チャンネルヘ分割する手段と、 前記複数のチャンネルの各々における反射された放射エネルギがそれぞれの波長 を含むかどうかを検出する第１の検出手段（１０６、１１８、または１３０）と 、 各光チャンネルにおいて検出された各波長を分析して、前記予め定めた色が反射 された放射エネルギに存在するかどうかを確認する処理手段（１４８）とを含む 請求項７記載の光検出装置。 ９．前記光検出手段（１００）が更に、前記目標領域に当たる入射放射エネルギ （１８′）の強さを検出する第２の検出手段（１５６、１６８、または１８６） を含み、かつ前記処理手段が、前記第２の検出手段により検出された前記の検出 された入射放射エネルギの関数として、前記第１の検出手段により検出されろ検 出された反射放射エネルギ（２７）を正規化する手段を含むことにより、前記入 射放射エネルギの強さの変動によって生じる検出された反射放射エネルギの強さ の変動を除去する請求項８記載の光検出装置。 １０．構造体（２２）から材料を除去する方法において、（１）基板（２８）上 に形成された少なくとも１つの材料層（２４または２６）を有する構造体の目標 領域を、該材料層を融除するのに充分な強さを有する放射エネルギ（１８）を用 いて照射するステップと、（２）前記目標領域からの反射放射エネルギ（２７） を監視して、融除される材料層の色とは異なる前記予め定めた色の特性を示す特 定された波長の存在を検出するステップと、 （３）ステップ（２）において検出された色の関数として、ステップ（１）にお ける前記放射エネルギによる目標領域の照射を制御するステップとを備える構造 体から材料を除去する方法。 １１．前記反射された放射エネルギを複数の光チャンネルヘ分割するステップと 、 前記複数のチャンネルの各々における反射された放射エネルギがそれぞれの波長 を含むかどうか検出するステップと、各光チャンネルにおいて検出された各波長 を分析して、前記予め定めた色が反射された放射エネルギに存在するかどうか確 認するステップとを更に含む請求項１０記載の方法。 １２．前記目標領域に当たる入射放射エネルギの強さを検出するステップと、前 記入射放射エネルギの強さの変動により化じる検出された反射放射エネルギの強 さの変動を除去するため、前記検出された入射放射エネルギの関数として前記複 数のチャンネルの各々において検出された反射放射エネルギを正規化するステッ プと を更に含む請求項１１記載の方法。