JPS58160851A - 表面仕上げの電気光学的検査システム - 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】 本出願は、本出願人の日本特願である特願昭５−１２３
６４５号（米国製願第７３，２２６号）［電気元学的検
ｆ装−」及び米国特願第２０３．８６６号「高速電子光
学検査」の部分継続出Ｊ！ＩＫ関連するものである。角
１１願では、自動Ｉ１１　ｍ及びカムシャフト、クラン
クシャフト、バルブ等関連分野に多大な関心を生じる部
品検者の方法とその装置を示しており、更Ｋｍ１品の汚
物について検討し、円筒型レンズを使用してより広い六
面を平均化する技術を少なくとも１つ開示している。

また、米国秀願第２０３．８６６号は高速円筒型部品の
＃１定、％に表（２）に付着した異物を取扱う手段に関
する。

本出願は上記２つの出願に開示された発明の原・１ 理を拡大し、ごみ、ちり等異物（汚染物）、洗いじみ、
１ざみ目等の欠陥がある可能性のある部品を＾ｇＩ軸性
をもって検査するための方法と装置を提供するものであ
る。また、本発明は研削盤及びその他の冷却剤を使用す
る機械で加工される部品を高分解能で寸法測定、微小仕
上げ、検査及び欠陥検出の目的で検査するための方法を
提供する。

さらに１本発明は、センサ窓を清潔に保つための手段及
びセンサパッケージを構成する望ましい手段をも開示す
る。

本発明は主として円筒型部品の検査上の問題を対象とし
ているが、開示された原理と装置の多くは下ｒ項目（１
）〜（２６）を実行する上で有効であることは明白であ
る。

（１）ねじ山及び穴検査用の電子光学センサシステム；
米国特願第６４　、８６７号（日本特願第５−１０８４
３７号） （２）対象物の寸法９位置、姿勢を電気光学的に沖］足
するための方法と装置；米国特願第３４　、２７８号（
日本特願第邸−５５５３８号） （３）対象物表面の物理的特性を測定する方法及び装置
；米国特願第１５．７９２号（日本特願第５５−２２２
１１号） （４）光学＃１足システムに基づく新規フォトディテク
タアレイ；米国特願第１６３　、２９０号（５）１１％
光学的検査装賀；米国％東１第７３，２２６号（日本特
願第団−１２３６４５号） （６）座碑測だ方法及び装＊；米国特願第２０１，０８
１号 （７）ｊｔ、ファイバ束つき電子光学センサ；米国特願
第１７３，３７０号 （８）表面凹凸の電子光学的１１１ｉ定及び制御；米国
特動第２４０，４５９号 （９）寸法決定のための装置；米国特願第１３４．４６
５号 （ｌＯ）高速電子光学検査装勤旨米国特願第２０３，８
６６号 （１１）−）ｔファイバに基づくロボット制御ｌｉ］装
置；米国特劇第２００，４０１号 （１２）工作機械及び自動検査のための電子光学的セン
サ （１３）ロボット制御のための電子光学システム、マニ
ピュレータアーム、及び座棹測足機械：米国特願第２６
２，４９７号 （１４）工具の摩損、破損及びその他の欠陥測定のため
の方法及び装置 （１５）漏れと蓮べい検出のための電子光学システム（
１６）部品及び工具の自動電子光学検査による生産性向
上 （１７）ロボットトラクタ （１８）対象物表面の物理的特性を測定する方法及び装
置；米国特願第１５，６１４号（日本特願第５−２２２
１０号） （１９）対象物の寸法インフォメーションを決定するた
めの方法及び装置；米国％動第１５　、７９２号の分割 （２０）表面上の不整合横用のための方法及び装簀；米
国特願第２３４．７２８号（米国％願第１５，７９２号
の分割） （２１）米国特願第１５，７９２号の継続出願（直線型
）（２２）米国特願第１５，７９２号の継続出願（円形
型）（２３）　ｉ学的に制御されたプランピング装置；
米国特願第２９　、８４０号 （２４）光学的に制御された浸漬システム；米国特願第
２３，１５０号 （５）電子光学的及び自動的鋳造品質保証システム（２
６）燃焼室、ギア及びその他の表面の制御模械加■（エ
ンジン組立における正確な讐φ室体積を得るための方法
も含む） 本発明の実施にあたり、典型的な工業用部品を扱う工場
において信頼性の高い操業を行なうＫは、い（つかの重
要な条件がある。

％願昭５５−１２３６４５号（米国特願第７３　、２２
６号）では、１つの重要な要件について検討した。つま
り、部品の表面の凹凸や部品の異物を平均化するためＫ
、部品辺縁内の十分な長さＸを観察することか’ｓｒｓ
である点である０本願に一示する応用例ｆお（・ては、
弄す低拡大倍率と広いダイオードアレイを使い、次に狭
いダイオードアレイと円筒レンズ光学装置を使用してい
る。本願賂付図は、引ヨ２．．１□、２＠ｎ　ｙ　ｔｆ
＞　１　＄□５１．っ７、。８工。、　　　□・画を示
している。たとえは、第１図にお（・て２：１のレンズ
倍率が使用された場合、幅ｙ＝Ｑ、３フインチのレチコ
ン（Ｒｅｔｉｃｏｎ　）社！！！！　’　２５６Ｃ’　
の広いダイオードアレイ６．７を使って、非常に望まし
い平均化を得ることができる。この場合、０．００８５
”　＝　Ｘとなるが、クランクシャフトに適用する場合
は５：１の倍率が分解能を最大Ｋｆるために望ましいの
で、円筒レンズ６０又は６１を使うのが好ましく、幅Ｗ
　＝　０．００１インチの極めて安価なレチコン社製’
２５６Ｇ’のアレイ６．７の前に３重Ｍの焦点距離がで
きる。各場合とも、部品上でアレイにより観ることので
きるゾーンＸの幅はｏ、ｎｏｓ〜０．０２０インチの範
、囲にあり、この範囲は実際に極めて望ましく・ことが
実証されている。米国特願第２０３，８６６号記載のよ
うに、より大きなゾーンＸも使用可能である。しかし、
０．００２インチ以下のより小さなゾーンは、表面上の
凹凸や異物と同じ程度の大きさであるので問題が生じ、
そうした凹凸や異物等の検出の役にはたたない。多くの
場合、レンズωはアレイ前面窓ＫＴ！１明な七メントで
増付けるのが好ましく・。こうすれば整合性は優れ、イ
ンタフェースでの表面反射を排除することができるから
である。

第１図は、たとえば（点線で示ｆ）拡散レンズ１８　、
１９を選択的に使用する選択的マルチレンズシステムの
使用例を示すものであり、これＫより、極めて望ましい
４〜１０インチの距離りをもち、かつ適正なパッケージ
内でたとえば５：１の拡大倍率を持つことかできる。こ
ねは移動する部品が２インチであることか多（、また、
詰りを除（等の目的で部品の他の部分を掃除する必要が
あるからであり、窓ηはハウジングを密閉し単数又は複
数のレンズを保饅するために望ましい。なお、第１図は
上紀引用例（米国特願笥７３，２２６号９日本国特動第
５５−１２３６４５号）のクランクシャフトジャーナル
の＃１定応用例を示すものであり、２重の横用器アレイ
センサｌが、ジャーナルの直径２を検出するようになっ
ている。光学的ディテクタアレイ５及び６はソケット７
及び８中にあり、゛共通の金属板ｌＯ上に１各アレイに
つき１＠ずつのレンズ１５　、１６と共に固足的に載置
されている。

第１図において、レンズ６０に代えて（又はこ桟に加え
て）点糾で示すレンズ６１等を追加した円筒型レンズを
使用することもでき、このレンズの焦点距離又は位置は
、図のように最大１／４インチまでの部品光面をダイオ
ードアレイで捕えることができれば、どのようなもので
もよい。そして、第１〆１の部品の照明は細長い拡散元
源佃により与えられているか、こねに代えてレーザ叫の
並行光源からの準並行元（ｑｕａｓｉ　−ｐａｒａｌｌ
ｅｌ　　ｌｉｇｈｔ　）を使っても良い、また、円筒型
レンズの位置と焦点距離は光源切の選択により多少左右
されるが、たとえは２〜６闘の短かい焦点距離のアレイ
上のレンズ印が最も有効であることが実際土鈴っている
。

第１図の円！／球型レンズ配置を、第３Ａ図の検出器２
１０上に物体２０６を結ｇＲｆる２つの円筒レンズ２０
１　、２０２等で二重に構成することもできる。

円筒光学器の、補正は難しいので、レンズ２０４と並行
なダイオードレーザ２０３等の単色光源を使うのが最適
であろう。この例ではＴＶカメラ用元検出器を使用した
が、光検串器プレイの方が好ましい。

同様に第３Ｂ図に示すようＶｃｙオドダイオードアレイ
２５７上に部品辺縁２５６を結像するために、円筒型又
は球型レンズ２５１と組合せて円筒型鏡２５０を使用し
てもよい。これＫより色度上の誤りを排除し、パッケー
ジ２６０をコンパクト処することが出来る。多（のパッ
ケージと同様に、内部部品の全てを密閉ハウジング２６
０内に装備した清掃が簡単なセンサ窓２６１を使用して
（・る。要約すると、上記手段を使用することにより、
部品の長平方向アレイに入射する方向に広い幅領域から
の元を与えることか口Ｊ能となり、１陥が数十分の１又
は２インチの微小異物９部品の微細な１凸や欠陥を平均
化てろことが可能となる。さらに、引用出願で指摘した
ようＫ、円筒型レンズ（又は広幅アレイ）かアレイ上の
光の量を相当増加させる働きをする。

このため、走査速度かかなり速くなり、逆にいえば使用
する光源の強度が少なくてすむようＫなる。

エンジンパルプゲージか列アレイ幅（０，００１”）及
び倍率５　：　１　（Ｘ＝　０．０００２”）を使って
、上記　　　　　′ｊ第一の引用出願（縞８図）Ｋ沿っ
て最初に作成されたことは興味深いことだ。使用光源が
強力でなけれはならなかったので（この使用例で必要と
された部品の一転速度に要求される走置速度に対して）
、巨大な冷却ファンが必要となり、それを使っても機械
を扱う人の手が火傷する程であった。

その上、部品上の異物と表面仕上げが不規則であったこ
とからエラーも発見され、ゲージに夾求される精度（１
／　５００，０００インチ）は、本願で開示する工程か
加えられるまで、−縦も達成され得なかったものである
。この発明では、第１図に７′ｒ、すように円筒型レン
ズを追加することにより、問題は２つとも触法された。

焦点距１ｍ１３１ＩＩの円筒型レンズを加えることによ
り、上記Ｘは約０．０１０’／まで上昇された。勿論、
狭い幅の７レイより価格の筒い広幅アレイを使用するこ
とが田米る場合は、円筒型光学器の使用は必らすしも必
要でな（なる。

しかし、埃時点でコストの差はかなりであり（５：１）
、ゲージの購売力の差となって表われることか多い、た
とえば、本発明のクランクシャフトゲージは上記のよう
なプレイ（５５列）で構成しているので、レクチオン社
＃！’２５６Ｇ’とＣタイツ。

プレイの価格の差（５５０ドル）は、全体では約３０．
０００　　ドルによる。’２５６Ｃ’を使用した場合で
も、倍＄５：１でも円筒光学器を使用しない限り、部品
表面はＸ　＝　０．００３”　Ｌか尭えない。

本発明の他の目的は、部品の砂小仕上げそのものと、部
品上の、異物、その他の汚染の影響を平均化する手段を
提供することにある。典型的なものとしては、カム、パ
ルプ、クランク、ローラーベアリング等の円筒部品及び
その他の部品が回転され、測定を行なうようＫなってい
る。その後、回転中に得た不正確なデータを平均化し、
廃棄することもできる。これは、以下に述べる３つの方
法（Ａ）〜（０に開示されている。

囚平均化： １つの技術は、回転角度全３６０°　の全直径又は半径
データを平均して、部品の呼び直径に到達する手法であ
る。これに替えて又はこれに加えて、たとえば５°　、
１σ　、　１５°等の部品−転角度毎に平均をとるよう
にしても良い。

この平均化は、絖出マイクロコンピュータ恥のプログラ
ムを使って、電子的に行ｔｃうこともできる。アレイを
低走査速度で運転して、走査の間に生じる角運動と表面
効果の総和を自動的かつ光学的にとることにより、簡単
に平均化を行なうこともできる。さらに、光学的に平均
化を行なう好ましい方法としては、たとえば１０°の走
査を表わす走査間隔で検出する光学エネルギーを積分し
、次に非常に早くアレイ走査を行ｔ【うようにアレイの
積分時間を制御する方法である。この方法だと、プレイ
の全ての素子が走査問隔内に部品の同一角部分を見終っ
ているので、部品の表面の位置か最も望ましい方法で表
出されることとなる。（ただし、走査速度が低くされれ
ば、このことは該当しない。）第２Ｂ図及び第２Ｃ図に
これを示す。走査速度を低くすること、又は積分時間を
長くすることにより光強度の使用が改良され、高速走査
一度の時よりも弱い光源を使用できるようになる点に注
目してほしい。さらに、光学的［５＠　　又は１０′″
　より喪い間隔を平均化することもできるが、問題が２
つ起きてしまう。先ず、同心又はその他−１足の目的の
ための部品上の、逃げデータ（ｒｕｎｎｏｕｔ　ｄａｔ
ａ　）から生じる問題がある。第二に、多くのダイオー
ドプレイは１秒以上積分できな−・ので、積分時間の上
限が設定され、−転迷贋が＠械的な構造圧制約されてい
る場合は、角間隔もひ（・ては上限が制約されることと
なる。

（Ｂ）７　ウ）　ラ４　ｆ　（ｏｕｔｌｉｎｅｒ　）の
除去：異物に対処する他の手法としては、３６０°　部
品上のほぼ全ての同転位置からデータをとり、範囲外の
データを捨てる方法かある。これはマイクロコンピュー
タのプログラムでディジタル的に行なうのか通常である
が、ノ・−ド配線回路、アナログ又はその他の手段でも
可能である。−例では、５°　毎に部品をグループとし
て絖取り、６つＣ例えば加°）毎にグループとしてまと
め、平均を１ｔｔ３１して範囲外にある値を捨てる。こ
のようにして処理した寞。

のグループの読取値の全ての平均により、平均直径が求
められ、外辺値が排除される。

（Ｃ）非常に外辺にある値の排除： 処理の形態としては、汚物（又は冷却剤の滴下や部品洗
浄器からの洗剤の洗（・じみ等の汚染）に、より生じた
部品入面の大部分σ）大きな欠陥が、部品面径か半径の
いずれかで大幅な正の増加となるようＫしてお（ことが
ｔ、る。

部品が回転の間Ｋ（例えば■形又は中心で）良く押圧さ
れているなら、直径の変化又は半径の変化が生じること
は明白である。たと女は３０″　　とか１０°　とか、
あるいは１０°以下の回転でこうした増加が起これば、
異物、冷却剤、洗浄器からの水じみがある可能性がある
ことになる。この場合、マイクロコンピュータ又はハー
ドウェア回路中の適当なプログラムにより、上記大きな
正の信号を無視することもできろ。この「大ぎな」部品
表面上の突起が、たかだか０．００１　”の高さく２５
ｊ）であることは興味深い。しかし加万分の１インチの
直径のピストンピンの分解能を晃ていて、全体の許容誤
差がわずか０．０００５”　（１２ｓ　）である場合に
は、これでも大きな欠陥である。

並進運動（Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ）　：上記処理工程
は、センサーが対象の部品に対して回転運動でなく、並
進運動をする場合にも有効に使用することができ、走査
積分時間のフィルタ化及び平均化についてと一様なこと
が該当する。

これは、第５図の虐で詳述する。部品の軸方向の電子的
平均化は、角筒型レンズ等を使用する上述の平均化に追
加して、又はこれに替えて使うことができる。

＠２Ａ図は、第２Ｂ図に示す構成の処理ステップの一例
を示すものであり、たとえばエンジンバルブについての
データか、０．０１　秒につき１走査の速度でダイオー
ドプレイから取量される０回転速Ｊｌ　３００［ｍ５ｅ
ｃ／回転〕で、これはバルブ円周の１／Ｉ又は１走査当
り約ａ、＝１０’″に対応する。この走査を駆動するク
ロックは、通常マイクロコンビュ−タ、でプログラム可
能であり、実行する表面データの円周積分を大きくも小
さくも変更可能である。

データはセンサ及び読取ｉｆを軽てマイクロコンピュー
タ５０に読取られ、ｎ走査の平均Ｄａｖｅ　　を得る（
ステップ８２）。そして、この例ではデータの平均Ｄａ
ｖｅ　から士−の範囲に入っていないデータを捨て（ス
テップＳ３）、残りのデータを再平均する（ステップ８
４）。別のより高度な一例では、当該分野で公知の通常
の技術により最善の結果を得ることができる。この例で
はＤａｖｅ　十ｇより大きな正の外れ値だけを捨て、残
ったデータで第２８図に示すグループ位置を二分する平
均回転位置の部品の平均割当を構成する。また、処理ス
テップＳ５は部品の平均直径を得るため、個々のグルー
プ平均の平均を合計するために使われ、処理ステップＳ
６は部品の最大直径と最小直径を揚るために、グループ
′平均の最大値と最小値を比較する。

最大値と最小値が生ずる場所は、将来円心の比較を行な
い得るように格納される。明らかに０８の値が小さく、
直径（又は半径）の最大値と最小値のある分解能が太き
（・程、機械は研削盤のマーク、溝等の欠陥検査により
よく反応することができる。同様に、＃８値が余り小さ
すぎると、表面の微細な刻み目やしみに反応過敏となり
、処理に対しても高いデータ速ｌが要求されることＫな
る。

この檜のセンサが１２ユニツト、３つのステーションに
配輌されているエンジンパルプ等の代表的なゲージ郷で
は、この徨データ速度は比較的高い。

この例の場合、ｌＯｏ（＃、　＝ｌＯ°）毎にパルプの
データをとるか、１２のセンサーの各々から１分解能に
つキア処理グループ毎にデータをとらねばならない。速
度は３００ｍ５ｅｃ／回転で夛、る。これは、１４４゜
ｐｉｓ／秒の１合せ速度である。さらに、このゲージに
おいては、読取値から堆付具の影響を排除１７ているの
で、パルプの夾際の中心脚は引用特願（日本特願第５５
−１２３６４５号）の検出器６５ｏ。

６５２郷の２つの端の読取値から１算した。このような
測ずは、部品が高速の回転によって反発する　　　　　
・り（１）ｏｕｎｃｅ　）場合咎に必要となる。

光学ゲージを使用すれば、轟然、］ｌｌｌ常の場合より
も検ｆ速度は速くなる。そのため、上記のような反発デ
ータ等をコンピュータＫｊ＆出す必要かしばしば生ずる
。これを完全に行な？うとすると、必要な検出速度を達
成するためには、３基のマイクロコンピュータを並列で
運転しなければならなくなる。たとえば第１図のセンサ
７である１つの７レイからの角度θ８が第２のプレイ、
たと大は（対称的な端にある）８と必らずしも同じであ
る必要はない点に注意してほしい。円筒型レンズをダイ
オードアレイに近接又は隣接して位置させることにより
（第１図参照）、単純な円筒型レンズで生ずる色の歪を
死金に防ぐことができる。一般に好まれる方法としては
、ダイオードアレイの直前に焦点距離の知かい単純な円
筒型レンズを１（方法である。・理想的には、これを前
方窓と［、てアレイパッケージ中に組込めばよ（・。

先に引用した米国％ｉｆ＠　２０３，８６６号明細書の
第６図には、マトリクスアレイを使用する汚物判別方法
が示されている。これは、通常直線アレイよりかなり幅
か広く（たとえば、０．２５０　’対０．００１”〜０
．０１７’）、場合によっては電気的に一１時に接続し
た列で走査して、１つの幅広いＩｉ線アレイを形成する
こともできるが、複数のラインを走査できるマトリクス
アレイとして使用した場合に、その可能性は＾（なる、
この平均化工程は、分解能を繻める手段として使用でき
るという利点もある。

たとえばＧＥ社製’　ＴＮ２２００　’の１２８　Ｘ　
１２８ニレとなる。ただし、この（１）式中のｎは、ア
レイ中のエレメントタＩＪの数で、この場合は１２８で
あり、ＤＩは熾部イ象かある検出エレメントを示してい
る（つまり、典型的には、端部像かスレッショルド電圧
と交差する場所である）。この平均化処理は、マイクロ
コンピュータ又は単純な回路を介して打なうことができ
、端部位置上のデータをはぼ１２８ラインに与えて平均
なとり、土ｌの検出器ディジタル化＠Ｍｖ取除（ことＫ
より端部の分解能を高めているので、他の条件が全て同
じであるとすると１２８倍の改良を行なうことができる
。

この処理の様子を第４図に示して説明すると、部品の端
部像が検出器の１本のライン上に形成されている。＠４
Ａ図中に示されるこの像は、下記の条件によって検出器
り又はＤ＋１　（又はその他の［）のいずれかで、通常
スレッショルド電圧ｖｂと交差する。そして、その条件
とは、１）部品の平滑度及び表面の状態、２）個々の検
出器の感度、３）部品又はセンサの窓上の汚物、４）ａ
野を横切る光源又はレンズの樟類である。それ故、１２
８（又は走査ライン中の検出器の数と関係なく）中の１
　［ｉ品に辺縁部が少なくとも対応するがＫついて、は
っきりしない問題がある。このあ（・まいさけ、第４Ｂ
図に示すように他方向の全てのライン　　Ｏ〜１２８に
も埃われている。このライン数の複合数の合計をとると
、データの平均が求められ、これによりあいまいさを排
除することができる。また、米国特願第２０３．８０６
号で指摘したように、端部像忙対してダイオードプレイ
を斜めＫすることも可能である（第４Ｃ図）。これによ
り、完全に整合した状態にあっても、平均化プロセスが
分解能を向上させ得ることが証明される。この場合の平
均値Ｄａｖｅ　は、通常上記と同一である。

達成される分解能の増加は、引用特願に記載の回路技術
を便って更に向上することが出来る点に注目してほしい
。マトリクスアレイを傾斜させる効果の府）るものは、
部品を意図的に振動させて複数の直径ｉｔｐ＋ｖ行ない
、計測の各セットが端部像上のいくらか異なる検出エレ
メントを含むようＫすることにより、直馴型アレイにお
（・てもアナログ的に４ｓることができる。ここで、端
部に大きな異物突起（突出物）があると伽定すると５第
４Ｄ図のような端部獣堆値の順列が出る。もし上記のよ
うなＩＩ＃ｊ！プレイを使用し、部品が１転されている
場合は、この異物突起ＦＢを無視することもできる。し
かし、この例では（ロ）転はないものと仮定し、引用％
如第２０３，８６６号の第６図に示すような１つ。よヶ
。工。工。、、ええ工５、う□。　　　　′□・処理を
考オる。なお、部品が（ロ）転していない場合は、その
部分が唯一の位置ということになる。この場合、マトリ
クスアレイは１行ずつ走査され、着目されている異物突
起を含む全ての厘一部品位置での有無が走査される。こ
の例では、単純に全てのライン（たとえばＧＥ社＃！ゝ
’ｌ’Ｎ２２００　’の１２８　Ｘ　１２８エレメント
アレイにおいてはθ〜］２８を平均化し、その平均端部
位置を決定すれば異物突起を平均化することもできる（
　１）ａｖｅ　）　、また、異物突起を見つけてもコン
ピュータ１０グ５ムＩＩＣより無視するか、データから
全（取除いて平らな部分からのデータだけを拾うように
しても良い。

第４Ｄ図についていえは、０〜１８と１００〜１２８の
ラインのみを考えるととになる。さらに、第３の選択と
しては、特に視野内Ｋかなりの異物等が存在する場合、
真の直径に関連することが多いＧｏｉｎ、つまり直径の
最小値を持つ走査ラインをとるか、又はラインを平均す
ることもできる（たたし、研削盤平鈍化等により生ずる
凹部は除く。これはまれである。）。出来ねばＤｍｉｎ
値のラインの平均は、短かい区間でとるのが望ましい。

パッケージには、第１図のように共通のハウジング内に
位置する２つのマトリクスアレイを装備しても良−・。

第４図に関して記述した事項は、引用し７た米国％舶第
０７３，２２６号と他の引用例に開示したマ）ＩＪクス
アレイが部品の像を含む密集東端（ｃｏｈｅｒｅｎｔ　
ｂｕｎｄｌｅ　ｅｎｄ）　′４を走査するのに使用され
るような、束線を使う光フアイバ遠隔計測にも適用ａｌ
能である。その場合、たとえば故障したファイバ等のフ
ァイバ束の不揃いか、更に部品端不連紗性（たとえば＠
４ＡＩＩＫ図示するような）を助長するか、修数端部位
箇の走査により無視することができる。ここでは、イン
ターステイシャルファイバ効果（１ｎｔｅｒｓｔｉｔｉ
ａｌ　　ｆｉｂｅｒ　ｅｆｆｅｔ　　）を取出ｆため、
可視走査ラインを平均化するのが極めて望ましい。

故障ファイバや不良アレイエレメントは、視野に常在す
る黒点や灰色点となって現われるが、標準端部像な与え
るマスタ一部品を使って取除（ことができる、たとえば
、マトリクスアレイライン１０１　、１０２が１本又は
１本以上の不良エレメント（又はファイバ）を持ってい
るとすると、これらのラインをテスト部品の後続の計測
の全てで無視しても良い。不良エレメントとファイバは
、輪郭像中の異物と全く類似した信号を生起すれので（
たとえば直径の増加）、部品長手方向の複合ファイバの
量を平均化するＫは、円＃Ｉ型レンズが有効である。こ
れは、直線アレイの使用につ（・ても同様である。この
ような輪郭像タイプ計測についての処理、平均及び光積
分の原理は、米国特許第３．８８３，２４９号に係る（
口）折べ一艮計沖ｊにも同様に適用でき、部品端な発見
するために像データではなく回折パターンを使用するこ
とを除いては、基本的には全く同じである。また、ダイ
オードプレイ積分時間と走査速度の技術に関しても−Ｊ
様である。

この場合、対象物表面の少なくとも０．０１０”〜０．
０３０”を表′わすアレイ上ｍＩｐ！Ｉ折パターンな与
えるのには、円筒型又は球型光字機器を使用するのが望
ましい。回折計測は情報が冗長であるたぬ、不良エレメ
ントやファイバの影響を通常受けない（たとえば、情報
かＩＩ！数の縁辺部により伝送される場合等）。１つの
縁辺部が不良ファイバ範囲中にある時は、その他の一辺
部を使用して不良データを捨てれば良い。上述技術は、
部品端の像が回折光を使用して形成される回折像につい
ても同様に：Ａ用でき、る。たとえば上述実施例と引用
例の全て４言、第８図に示す方法で榊成することができ
る。

さらに、＃！４Ｃ図は傾斜アレイを使用して得るデータ
の例を示している。このモードで分解能は向上するか、
この発明は置数の計測点ケとることがで舞るため、部品
上の表面仕上、刻み目、ひっかき傷等の通常の凹凸を平
均化することができる。

しかし、アレイの部品に対する角度は通常公知であるの
で、このモードにおいてもアウトライナ（範囲外の値）
を除外することもで絆、プレイ上の各紋取偵は異なって
いるが差は均一であるから、この場合にもｒｅＩＪ様の
アウトライナ処理工程を使うことができる。傾斜プレイ
を使って分解能を向上８１７′方法１・像”′極“１鋭
゛“（１１え１低倍　　　　　１．、。

率時）ｋ特に有効である。そうした場合、端部像は非常
に輪郭がはつきりするので、微分型回路が動作する傾向
はけとんとない。

このような原理は、従来主として部品の外径の検知に適
用されてぎた。しかし、上記引用出願で示すような三角
プローブを使えば、ここに開示する原理のいくつかは内
径１表面位置９輪郭等の計測にも役立つ。特に第５図に
おいては、本出願人か上配引用例で示したものと同様の
プローブ４（）０が使われている。すなわち、光のスポ
ット又は範囲は、７フイバピグテール（ｆｉｂｅｒ　ｐ
ｉｇｔａｉｌ）　４１１を打てダイオードレーザ４１０
により部品４０２の内孔壁に投射されており、ファイバ
ピグテール４１１の出力はレンズ４１５により部品表面
上に焦点本・合せられている。自己集束レンズ（５ｅｌ
ｆｏｃ　１ｅｎｓ）又はその他のレンズ手段４２０によ
り、鐘４２１で見た表面の光はアレイ４３０まで戻され
てアレイ４３０．上に焦点を結ぶ、この場合、中継レン
ズ４３１もよく使用される。このような配置に等”ると
、異物等による表面の隆起がセンナからの距離を減少さ
せろ。

この例では、負方向の相当半径変化か処理の結果として
現われるようになっている。部品上のスポット又は範、
囲４０１は、通常直径が０．０１０”〜０．０１５”だ
が、たとえばタービン羽根端の半径を検會てる等の特殊
な目的の場合には、これより小さくすることもでとる。

それ故、部品表面の０．０１０”〜０．０１５”の＃囲
な平均化するには、この範囲を光学的に結像させれば良
いことになる。

しかし、スポット部分内においても部品に反射率のばら
つきがあるため、１つのゾーンだけを使うとその像が反
射した時の振幅の分配では歪んでくることもあるので、
可能な場合はこの１つの範囲以外のデータも使った方が
よい０部品が汚れている場合は、特にそうである。部品
表面に対するセンサの掃引は、この場合は回転方向にモ
ータ４５０を使って竹なう。これにより、上記の通りア
ウトライナを除外したり平均化したりすることによって
、所望の一１転角ｆ（たとえば１０°バＣ等）をマイク
ロコンピュータ４４５を使うか、又は他の手段により信
号処理することができる。こねは、洗いじみや冷却剤じ
みがしを工しは付いている孔を１側する際にとりわけ望
ましく・。また、凹凸やしみ等の平均化も可能である。

回転がない場合又は望ましくない場合、又は、表面４６
６を第５Ｂ図のように計測する場合は、プローブを上下
に動かし同様の処理をすることにより、簡単に縦方向（
並進運動）に平均化の処理を行なうことができる。ここ
で、第５Ａ図の回転三角側量センナの構成を考察する。

図の如くモータ４５０で駆動して、検査対象の部品の全
ての部分が検査されるようにセンサユニットを３６０°
　　掃引可ｖｐ：に縦軸の回りを回転する。

このセンサ自体は、３次元タイプのタッチトリガコンタ
クＨＪのものと違って、１つの方向しか検知できないの
で上記回転はきわめて望ま［７い。さらに有効性を高め
るために、水平軸、４６ｏの［＋：！Ｊりに回転を与え
ることもできる。

ところで、上−Ｃ引用例に記載のように、一体の７アイ
バビグテール付きダイオードレーザの他にも、多くの有
効な光源がある。可視光を出すガスレーザも使用可能で
あり、スポットの観察が必要な場合は有効であるが、パ
ッケージサイズのコストがかなり尚くなる。また、白色
光源４７０と分離した（又は一体の）光ファイバーを追
加して、部品表面を照射するようにしても良く、こうす
れば欠陥次面の状態と端部位置もアレイ４３０により見
ることかで舞る。ＭＳＨ図のプローブ４００の並進運動
と同様圧して、第１図及び第２図の輪郭直線アレイセン
サをたと★は部品の軸に沿って下方に勤かしく又は部品
なセ／すの視野内に動かして）、回転をさせずとも同じ
平均化効果をあげることができる。しかし、円筒型の部
品は移動の際に回転してしまいがちであるので、その場
合はデータ分析もそのように行なう必要がある。部品の
軸に沿った走査も、上述の直線プレイを使って高速で行
なうことができる。

一方、第６図はＷ、４図のマトリクスアレイ型の変形で
ある輪郭化システムケ示すものであり、走責鏡とｉＩ＃
ダイオードアレイとで構成されており、直径方向の長い
距離にわたって軸方向部品走ｆ’＋高光学倍率で行なう
ことができる。この台間を異物°等の判別目的に使用す
る際に注目すべとことは、軸方向Ｋ　ｍｔ　銅を行なう
正確な位置を決める必要がないため、極めて安価な鏡ス
キャナを使用できることである。

第６Ａし１の例でをよ、≠５００が図示しない手段によ
り回転又は振動運動により駆動され、センサ５１０の親
野軸５０１を部品５１２の表面上で長さＸだけ掃引させ
る。センサ５１０けレンズ５２０の径に１６じて構成さ
ハており、ラング５２５で照射された部品５１２の端部
像を＠線ダイオードアレイ５２８上に結像するよう和な
っている。好ましい一笑り例にお（・ては、鎖５００と
その回転手段はセンサ５１０のハウジングに直接取付け
られて（・る。各個別＃ｆｒ取値を更に平均化し、計測
するデータ点が少ｔｒ　＜　−Ｃすむよう忙するために
追加の光学レンズ５３５を使っても良（・。ダイオード
アレイ５２８はマイクロコンピュータ５３０で制御走査
さね、Ｘ沿いの複数の端部データ点で計測される。エン
コーダ等の１５００の位置を光学的に決定する手段５３
１を使って、輪郭計１１１１１等のために各点につきＸ
沼いの位置を挿ａｌｆる。しかし平均化や異物を無視す
るためには、これは必らずしも必要でない。

第６８Ｆ￥１は同様なセンサ５５２の他の実施例な示す
ものであり、モータが取付けられた一体的鏡５６５で成
る。この場合、対象物５５０の端部の像５４５は先ず始
めにレンズ５６０により形成され、次に回転＊　５６５
によりディテクタアレイ５７０を横切って掃引されるよ
うになっている。部品に対して必要な轡械的運動は、セ
ンサ５１０又は５５２を、部品５１２又は部品に対する
センサ５１０の視野中を並進運動させて行なうこともで
きる。該直線アレイの軸も、マトリクスアレイに関して
第４図で考察したとＰＩＪ様に、＃部品の俸に対してＭ
斜させることもでき、同様に分解能の上昇を招く点も注
意したい、なお、上述の各図に示す円筒型光学器、とり
わけダイオードプレイの近く又はダイオードアレイ上に
位置する円筒型レンズも、第５図の三角−１量システム
に有効である。そうすればスポット像幅全体をアレイ上
に圧縮でき、反応速匿を相当向上させより広い部品の表
向を平均化できるようになる。たとえば倍率が３＝１の
時、部品表面上の−０，１０”のスポットはプレイ上で
は（’１．０３０”直径の儂となる。もし、レチコン社
製’Ｇ−１０’シリーズアレイの幅０．０１０”を使用
するとすると、約０．０２０”のスポットは、円筒型光
学器を使用しｔｃい限り使用不可能となる。

本発明のい（つかの寮施例の中心的ｉｉｕｇは、円筒表
面が計測する寸法の上を本質的に真直ぐに延びていると
仮定している点にある。ここで、部品がしつかり固定さ
れ、許容度が高（（たとえはエンジンパルプ等）、取付
具中に回転されている第−例を考えよう。部品の反発に
よる極小の凹凸を除いては、部品は直線沿いｋあると仮
定することができ、それ故この技術を適用することがで
きる。

しかし、反発がかなり大きい時は、ある種の他の効果も
生ずる。直径の両端に着目すると、たとえば第１図に示
す２つのアレイを使った方法でＳ品の反発の効果を取邑
すことができる。この場合、直径の読取値は反発があっ
ても効果的に同一になり、異物等による無視すべき直径
のばらつきを４＃１別できるようになる。これに対し、
半径の計測は、事情を異にする。反発が大きい時、その
反発の大きな異物や冷却剤じみの寸法と大体同８＆にな
り得るので、このデータからだけではその差を判別でき
ない（但し、変化の速度は例外）。その場合、第３図又
は第６図のマトリクス又は鍵ユニットを使って軸方向走
査をする必要が生じる。マトリクスの場合はパルス付き
光源を使用できるので、軸に沿った卸時の端部位璽を凍
結して振動の効果を完全に除外することができる。一般
に、出来るだけ部品をＦＩｉＩ足して精度を最高にし、
最適な処理方法を使用できるようＶＣｌ、た方がよい。

第７区は本発明の別の！ｉＩ！施例であって、光学計測
のための部品の宍面処理の望まし、い手段を示す。

この場合、円筒形部品６００は鮭して冷却剤と研削盤６
０１からのグリッド小粒中に浸漬されており、その後に
この心なし研削盤から導出される。次に述べる３つの処
理工程は、別個に行なっても組合せて竹なってもルい。

第−例では、部品は研削盤から出ると共に、たとえばタ
ーイナスライド（Ｄｙｎｑｓｌｉｄｅ）　郷の振動する
ブラシ・トラック６０２上に載積される。撮動ブライ↑ シロ０２は通常■字形軌道を形成し、部品の達弁方向に
向けて傾斜しており、振動しつつ部品を押進させると共
に、部品をこすって（ロ）転／ブラシ運動を与える。こ
れにより、冷却剤等の大量なしみはとねる。送風器６１
０は残留冷却剤の除去のために使われており、時忙はブ
ラシなしに送風だけに使用されることもある。送られる
風により、部品６００上の異物粒子も吹き払われる。ブ
ラシ前方に送Ｘ器６１２を設けて、ブラシから大量の汚
染物質が常に除去ぎわるようｋし、その代替又は清掃の
頻度を下げるようにしても良い。送風器の代りに、これ
ら物質を取除くためＫｗ気掃除機を利用しても良い、こ
れらの送風は、部品６００が検出ユニット６１５に入る
前の短かい軌道区間で行なう。センサはトラック又はベ
ルトの上に位置し、トラック６２０は図示するが、ベル
トは米国特願第７３，２２６号の第１Ｏ図を参照して欲
しい。この技法は、円筒ローラベアリング、ピストンピ
ン等の円筒型にとりわけ望ましいことか判明している。

部品を意図的に大量の冷却剤又はその他の液体で、ノズ
ル８３０によりこの工程の前段又はそｆ１後段で洗う技
術をこれに代えて使うこともできる。こねは、洗浄手段
としてとりわけ有効であり、冷却剤膜の厚さか間融とな
らない電子−光学欠陥検査にお（・てｔ＃に有効である
。ここで使用したブラシが、鉄被膜、金属シールその他
の取除くことが棲めて難しい物質、又は洗浄作業の後に
部品に付着していることがある洗剤を除去し得る点に注
目してほしい。

さらに１十配ブラシと移動具の組合せに代えて、回転ブ
リストル（剛毛）ブラシやその他の特殊ブラシ４−使用
することもできる。この図中のセンナユニット６１５は
、上述の輪郭／寸法センサであっても良い。たとえは、
上記引用例第１０図の寸法センサを使って、トラック６
２０上を通過する部品６０００寸法又は放射状輪郭ｉｋ
Ｉ：沫定することができる。この例の異物処理のための
軸方向の運動は、繭４図又は第６図のマトリクスアレイ
や走査鏡によるセンサ走査ではｔ「＜、部品自体がトラ
ン″り上な滑動するかベルトで駆動されることＫより行
なわ名る。

融解上、引用例と同じように６１５が欠陥品検出センサ
であるとすると、駆動ローラ６３０で■字形トラック６
２０上を前進かつ回転している。ここで、望ましい実施
例の原理に沿って４１１ｔｂｙさ幻たレンズ６４４と夕
曙オードアレイ６４５を含むセンサ６１５は、光源６４
０で照射された部品６００の軸方向の部分を見るととＫ
なる。得られたデータは、電気回路とマイクロコンピュ
ータ６５０により分析されて欠陥部品が判別され、必要
な場合はその部品を排除する。検食対象部品を検査前処
理するための第７Ａ図のＮｆｔは、通常均一の油膜以外
のものは全て部品から除去することができ、とわけいう
までもな（寸法検出はもとより不良品検出にとって好ま
しいことである。とりわけ不良品横用では、部品表面の
あらゆる部分を取扱う必要があるため、特に望ましく・
。

不良品検出の利点の１つは、油膜又はその他の液膜が均
一である限りは計測に影響しないが、寸法計側の場合Ｊ
Ｐ膜の厚みが厚ｆぎる場合、計測か部品に加えてＭ！厚
に対してもなされるため、Ｆｌｉ　ｉｌｊ不一致を生起
する。部品が光学的収差を持たない均一かつ同質な油膜
を生成し、汚点が全て除去されるように準備処理される
ならば、引用例に示された検査装Ｗは極めて良好に機能
する。場合によっては、この欅の前処理をｈなうことが
不可能な時もあり、そうした場合は後述の住替手段を使
用すねはよい、すなわち、第一の技術は、表面上の大粒
の水滴婢その他のじみを単純に無視する方法である。た
とえば、研Ｐ４１Ｊ　ｍ又は余り保守のよくないワッシ
ャーから部品かｄｌてくる場合に％に問題か生するのは
、冷却剤又は水が部品に付着していることである。かか
る問題は部品が研削や洗浄をされた直後であるため、他
槽の異物だけが付着する工程の場合より遥かに午じやｆ
（、研削盤の残滓が残ることは残るが、冷却剤が急激に
部品上に流された結果その他の物も洗い流され、部品表
面は錆や大粒の異物かはとんと完全に除去される。

そして、じみを自動的に除去するには上記引用例３に開
示する方法等の回路及び／又はプログラムを仲って容易
Ｋ　ｈ　ｊｒうことができる。すなわち、［真ＪＫ欠陥
品であるかのように、神々のしみの長さと幅を認定する
プログラム制御によって行なうことがで弾る。

たとえば、第７Ｂ図のフローチャートに示イような操作
プログラムを考える。部品６８１上の個別Ｋｔｔ＃Ｊさ
れた欠陥６８０は調査の結果、幅ｒＷＪであることが判
明した。この欠陥６８０が明るい傷である時は、機械仕
上げ直後の反射率を視た部品には、それ程の長さと幅を
持つ明るい傷は他に考えられないので、判別が非常に容
易である。したがって、部品のプログラム分析で単に無
視てれば良い。経験的にみて、余り大きな孔や欠陥が部
品上にないことが分っている場合は、大きな暗い傷でも
無視することができる。他の方法としては不良洗浄や前
処理を示すことＫなる大量のしみを探すこともできる。

部品かブラッシング工程を通過しており、一般に長（直
線的な暗い傷が見えた場合は、剛毛やクリーニングシス
テムの他の部分力可能性大として無視することもできる
。

次に、本発明に係る回折タイプの像形成を第８図を参照
して貌明する。この例では、対象物８（）０の透過光で
はなく回折光を使って像を形成する。

このため、直接に透過する光を全て遮蔽する辿蔽板を横
針Ｋｆｌ＜のが通常である。干渉性の光が使われ、回折
光の他には光が存在しない場合は、真中に暗い締を持つ
像が形成される。この暗い線は計測のためには非常に良
（、Ｉ）ｅｗ　（０ｐｔｉｃａ　Ａｃｔａ、　１９７０
年１７巻４号２３７〜２５７　ｗｉ、　Ｌａｎ５ｒａｕ
ｘ他により論じられている。本発明によるダイオードア
レイな、この暗い糾の位置を検出するために使用するこ
とができ、また、本願に記載の異物等の平均化、フィル
ターリング等に関する注釈も並用することができる。ね
じ溝等のあらゆる輪郭のもののフィルタ儂を形成するこ
とかできるが、本技法の最も実際的な用例としては円筒
型の部品や、曲折した部品の準＠紐的な円弧に関するも
のである。

この場合、全ての１折渡に勝る横向のあるかすめ反射波
（ｇｒａｚｉｎｇ　ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　ｗａｖｅ）
が部品表面で発生し、さらに＠い締を圧倒する位相すれ
情報を提供する。この反射波は邪魔なので、多くの場合
、これは迩薮してしまい第８図のように円筒形の対酸物
８００の影伸の上の回折波だけから川る光を使用するの
が望ましい。この例では、レンズ８０２で平行にされる
ダイオードレーザ８０１により対象物８００は照射され
、像はレンズ８０５により結像される。像８３５は、図
示のような強ｔｍ形を持つ暗い中央ｉ　８３６を持つ点
である。この鰐の位置はフォトディテクタアレイ８４０
　Ｋより検出し、物端部の位置に比例している。そ【７
て、Ｄｅｗの引例に記載の如（、実地に頻繁に見られる
半径の大きな物に対処するため、マスク８１２はかすめ
反射波の大部分を遅ぎるＫは′３′よりも低い１Ｎ′を
持たねばならない。場合によっては、（点線で示す→マ
スク８１３のように反射波を児全Ｋｇ蔽する手段を与え
た方が望ましいこともある。この例では、像は線８８０
を持っているうり、中央の最小値は含まない。点の位置
は、三角測量に図する引用出願で記載した第−微分係数
又は中心軌跡法により検出する。正で全ての光を雇藪す
ることにより、回折放射のみを使用することが確実にな
る。しカル、司討な場合は、ダイオードアレイ８４０で
選択的に検出される零点８３６を使うのが望ましい。前
述の様に、円筒型の対象物の長手方向に市って相当長い
距離な卯る時は、可能なら円筒型レンズを使うのが望ま
しく、上記処理の全てを同様に適用できる。

本願発明は（ロ）折照明の有効性の他に、部品表面から
出る異物等から起る散乱光を便って異物及びその他の欠
陥を無視する方法についても着目する。

この例では、別個の異物等の検出センサ８３０が部品８
００の、ｌ：部ＫＩＩｆかれており、このセンサ８３０
が部品８００上の異物その他の凹凸による散乱光を感知
すると、ダイオードアレイ８４０からの読取りを停止さ
せる抑止イ！に号をコントローラ８３９がら出力−する
。なお、この散乱光検出と抑止技術は、前述実施例に４
＜シた他の＆！１律及び三角測量システムにも使用する
ことかできる。上述回折像形成光学システムでは、強い
（ロ）折波が高検出速度のためには必要であり、最大効
果を上げるためＫはレーザ光源を使用する必要がある。

干渉線が生成される場　　　　　合よりは精度か高くな
いが、放射の中央軌跡（ｃｅｎｔｒｏｉｄ　）を任意の
膚部像よりも端部位置として見ることができると（・う
点で、たとえは第１図に示した基準結像法よりも利点が
多い。

一つの第１１点としては、視野のかなりの深度が必要で
ある場合である。点は焦点に合致したりはずれたりする
が、その中心軌跡は一定である。第二の理由はいくらか
明白さを欠くが、像の状況によっては問題を起こす反射
波をフィルタでろ過することが実際にで大だ。勿論、透
過像は形成できろが、像は非常にｌｌ１１面が傾斜して
しまうのである。

この例では、非平行光が遮蔽されている縦長の中心シス
テム中の結像胴面のように想ｉｌｌ上の点ではな（、中
央軌跡を見るために傾斜した像の輪郭は大して深刻な問
題にはならない。中央線検出の他の側面も、像が８ｇ１
引用例に図示−「るようなファイバ束を通過するに従っ
て薄れて（るような場合に有効である。

一ヒ記実施例は、いずれも計測を行なうフォトディテク
タアレイの使用を強調しているか、望ましさが幾分低（
なっても良い場合には、その他の過当な検串器、たとえ
ばＴＶ右カメラ第８図の８９０で示ｆ　ＵＬｆｒＳＣ−
１０のような位置感知アナログフォト検出器を使用して
も良い。この開示中の「光」とはＩＲを通した電磁波長
のＵＶを意味すると解釈されるが、可視及びＩＲ波長Ｖ
ｃｈい波長の方が好ましい。

また、米国特願第７３，２２６号にネ、ける干渉性ファ
イバ光学器は、対象物の端部か対象嵌面上の点の＊（又
は（ロ）折パターン）を移送するのに使用できる。この
例では、部品表面の範囲の像をファイバ趨及び／又は受
信端上に圧縮し、フォトディテクタアレイ上にもう一端
の儂を圧側するためには、円筒型レンズも自効であるこ
とが多（・。たとえば、上記特願第７３，２２６号のレ
ンズ６１４は、この目的のための円筒型レンズであって
も良い。

センサの構造に関する変形例を第１図に示す。

すなわち、高さが０．７７’（ｈ）のフラットバックの
設計であり、この種のハウジングは計測シャフト等をセ
ンサと共にパックすることができるので、非常に望まし
い。また、直径計測用に第１Ｃ図のパッケージを二重に
して使っても、単一バックージとしても良（・。このパ
ッケージの構成は、１０のような共通のプレートに取付
けたダイオードアレイ５上の（単数又は複数の）レンズ
を有し、このカバー１１は通常Ｕ字形部分であってプレ
ー）　１０に固定されている。上記の代りに１第１Ｃ図
に示すように、（単数又は複数の）レンズと７オトデイ
テクタアレイをチャンネル（又はボックス）部分１１１
　Ｋｍ足Ｌしだ、たとえば前方プレー）１１（ｌのプレ
ートＫｋ＠付けても良い。チャンネル拐１分が図のよう
に使用される場合は、平らなカバープレー）　１１５を
使用する。保守のためのみでなく、部品の像をフォトデ
ィテクタアレイ上に見ることが望ましい初期ｆ＆足のた
めにも、取外し自在であることが望ましい。第１Ｃ図の
前面図中、レンズ１５゜１６はフロントプレート１１０
に取付けられ、選択的に窓ｎで徨われている。これらの
レンズは通常球型の色消レンズであるが、その頂部と底
部は切除して狭い領域ｈＫ入るようにされている。特別
なレンズがこのように入るように出来る場合は、この方
式は優れている。また、同じ方式を補助レンズ１８及び
１９にも適用で舞る。たとえば本分野でよく使用されて
いる直径１インチの球型レンズでは、＾さｈ　＝　（１
，７５”のハウ′ジング内に入れるＫはｈ方向の直径を
少なくともｏ　、４　／／減少させねばならない。小型
の円型レンズを使用した場合に較べて、大直径の球型レ
ンズを切削して使った方が光を集める開口部が太き（な
り、部品の直径の範囲も大きくなる。容器に入った集積
回路ダイオードアレイ駆動モジュール１３０及び１３５
は、オンボード・アレイ（ｏｎｂｏａｒｄ　ａｒｒａｙ
）走査とサンプルへの変換を提供し、通常のケーブル配
置上で長距離転送を竹なうことが出来る検出器、電圧増
幅器を保持するように組込れている。

第１−の隣接する２つのフラットバック１及び１０１け
、共通センナを形成するために接続プレート１０２と接
合されて（・る。１０などの共通のベースプレートを使
って、反対側忙パッケージ１及び１０１のレンズとアレ
イを載置することもできる。

第３図に指摘するように、レンズ１５及び１６は曲折し
ていない軸を高さｈ方向に有し、＾さの上＠ｈに合致す
るように切削された円筒型レンズでＪ）つても良い。好
ましい一実施例においては、カバー１１５を少なくとも
（部品２に向けて）１へ′位置まで両方へ滑動させて、
アレイ５及び／又は６により走査される部品２の像と端
部な見ることができるようＫしている。これは、設定の
ためＫｒｌめて重要な特徴である。上記理由と、シャフ
トの上に短かい間隔で許かれた直径を計測するために、
フラットバックを（図中の１と１０１のようＫ）極めて
密接して配置するのが望ましいことから、ノ・ウジング
のための皐付点（代表的にはねじ溝付き穴１４５及び１
４６を狭い方の１ｉ１１に置いた方が良い。

あるいは、これに代て底プレート１０やチャンネル１１
１の大型底面上に取付けるなど他の配置でも良い。

部品の直径が短か゛く、呼び寸法Ｄ　（Ｄ′″ｎｏｍｉ
ｎａｌ）である最小レンズ軸間距離が要求される場合は
、第１図と同じパッケージを使い７、有効な中心線を近
＃させ名ためにプリズム又は鎗光学器を１ｆつた方が便
宜的である。これはＤ”　ｎｏｍｉｎａｌ　　の間隔を
集中する有効な中心を牛む１５０及び１５１として点線
で示しである。この目的はロンボイド（Ｒｈｏｍ　−ｂ
ｏｊｄ　）プリズムが適当である。今、ここでハウジン
グ１がラインＣＩ、で分離された２つの単一プレイハウ
ジングとすると、このプリズムの使用により各ハウジン
グをＩ）ｎ　Ｑｍまで下降させることのできる直径はい
ずれも、又はプリズム付属品を使用する場合はＩ）ｎ　
ｏｍであっても、部品をチェックできるようＫなる。差
動ねじを使うか又は双方の又は片方のハウジングを鑓別
に作動すること釦より、間隔１）ｎ　ｏｍ又はＤｎθｍ
６を変化させることができるように、可動取付具上に位
置する各単一パッケージを持つことも本発明の範囲内に
おいて可能である。このよ’５Ｋｆれば、構造が簡単か
つ広い範囲の直径に適用可能な万能型の非接触検査装置
を提供することができる。その−例としてＤｎｏｍ’　
　を０．１５インチから８“にまで調節することができ
るものがある。

また、本発明で使用−「るダイオードプレイの代表的な
走査速度は、１０１秒〜数千／秒まで多様である。しか
し、一般的に速度が低（・と、関連する光学系とコスト
も低くなる。パルス付き光源を、たとえば部品の運動を
凍結するために使用でる場合、典型的なパルス幅はキセ
ノン閃光の場合は２１］〜関マイクロ秒、パルス付きＬ
ＥＤの場合はｌ−％−（資）マイクロ秒、パルス付きダ
イオードレーザの場合は１００〜２００マイクロ秒であ
る。機械部品の並進移動や回転、たとえば（第２図）の
−５の回転をする間に表面積分を行なうためには、連続
的な光源が必要である。パルス付き光源は第４図のマト
リクスアレイと共に使用するのが望ましい。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ〜ＩＣ図は本発明の実施例であるクランクシャフ
トジャーナル測足装置、第２Ａ〜２０図は側足対象物に
対してセンサな１転又は並置するＫｙ１４【〜た本発明
のデータ処理を示す図、第３Ａ、３Ｂ１％はこれに替わ
る円筒型光学的配置の力を示す°図、第４Ａ〜４Ｄ図は
マトリクス配列からの軸方向走査された像に有効な処理
な駅明するための図、第５Ａ、５Ｂ図は内１１１又は外
側表面を観察するための（ロ）転型三角＃ｊ量をペース
とするユニットを示す図、第６Ａ　、　６８図は軸方向
に円筒型部品を走査する方法な示ｆ図、第７Ａ、７Ｂ図
は部品調整と検査のための方法と装績を示す図、第８図
は本発明の他の実施例を示す図である。 １・・・アレイセンサ、２・・・ジャーナル直径、５゜
６・・・ディテクタアレイ、７．８・・・ソケット、　
１０・・・金属板、　１５　、１６・・・レンズ、　１
８　、１９・・・拡散レンズ、４０・・・光源、２０３
・・・ダイオードレーザ、２６０・・・パッケージ、２
６１・・・センサ窓、４００・・・グローブ、４１１・
・・ファイバピグテール、４５０・・・モータ、４７０
・・・白色−ｆ＃、　５１１０・・・鋳、　５１０・・
・センサ、５２０・・・レンズ、５７０・・・ディテク
タアレイ、６８０・・・欠陥、８３９・・・コントロー
ラ、８４０・・・ダイオードアレイ。 出願人代理人　　　小　　原　　　　　望茶、５Ａ　　
回 弗６Ａ図 ％６Ｂ　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、対象物を光で照射するステップと、前記対象物の表
   面の位置を表わす儂又はその他の光学的パターンを前記
   像又は光学的パターンの１つ又は１つ以上の点の位置を
   検出することができるフォトディテクタに与えるステッ
   プと、電気光学的又はコンピュータプログラムの構成要
   素を使用し、前記フォトディテクタよりの光学的像又は
   パターン、あるいはその電子的表現物を処理するステッ
   プと、前記対象物の表面上の汚染、凹凸や微細な不整の
   存在と関係なく前記対象細な不整が存在する対象物の欠
   陥を針側する方法。 ２、＃記フォトディテクタ上に、大部分の異物その他の
   存在する可能性のある不整部より実質的に大２ｔ、・、
   対象名ｓ界面の１つのゾーンな宍わす像又はパターンを
   与えるための円筒型光学計器を使用した特許請求の範囲
   第１項記載の方法。 ３、前記円筒ａ！１元学計器をフォトディテクタアレイ
   に近接する円筒レンズで構成した特許請求の範囲第２項
   紀赦の方法。 ４、　　Ｑ１フォトディテクタが前記対象物表面上の大
   部分の汚染その他存在可能な不整部より実質的に大きな
   、対象物表面沿いの範囲を同時に見るに十分な幅を持っ
   て（・る％Ｆｆ［ｉ＊求の範囲第１項記載の方法。 ５、前制対象ｖｌＪ衣面の置数の点の位置が、前記フォ
   トディテクタに対して回転又は並進運動に従って決ださ
   ｔＩるようになっている特許請求の範囲＃！１項に記叡
   の方法。 ６　前記対象物界面上の複数の点の位置を、前記対象物
   の位置な表わす像やパターンを走査することＫより汲定
   イるよう圧した特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ７．　前記走査がマトリクスダイオードアレイ。 ＴＶカメラ又はその他の２次元走査フォトディテクタに
   より行なわれる特許請求の範囲第６項に記載巧方法。 ８、前記走査が前記対象物の像を移動させることにより
   行なわれる特許請求の範囲第６項に記載の方法。 ９　前記複数の位置を、前記対象物のいずれかＫおける
   異物、凹凸等の存在を最小にするために平均するように
   し７た特許請求の範囲第５項又は第６項にＰ載の方法。 １０、前記対象物表面からの突起を検知し、前記対象物
   の寸法決定では無視するようにした特許請求の範囲第５
   項又は第６項に記載の方法。 １１、前記検数の点の平均表面位置に対する所定の節回
   を越える突起のみを無視するようにし、た般許績求の−
   Ｊ囲第１０項に記載の方法。 １２、　　前記部品が、その像が７オトデイテクタアレ
   イ上に与えらねている外側円ｔｒＪ表面であって回転さ
   れるようＫなっている特許請求の範囲−５項又は第６項
   に記載の方法。 １３、　　前記フォトディテクタが走査されたフォトデ
   ィテクタプレイであって、前記フォトディテクタアレイ
   の積分又は走査時間が各走査で複数の表面位置が表わさ
   れるように選択されている特許請求の範囲紀１．！Ｊ６
   Ｃ記軟の方法。 １４、前記ＩＩ数の点の位置か、回転の間の部品表部の
   少な（とも５　を表わす特許請求の範囲第５墳又は第６
   項に記載の方法。 １５、　ｆｊＪｊｒ祷数の点の位置が並進運勢中の部品
   表面の少な（とも０．０１０　’／を表わしている特許
   請求の範囲第５項又は第６項に記載の方法。 １６、　Ｆ９ｒ足の範囲内又は節回外の検知値を、前記
   対象物の寸法の決定において無視するようにした特許請
   求の範囲第５項又はｆ４６項に記載の方法。 １７、前記複数の胱堆りの平均値に関する所定の範囲内
   又は朝囲外の検知ｆｌｉ多・、前６ピ対象物の寸法　　
   　　由の決定において無視するようにした特許請求の範
   囲 １８、干渉性ファイバ光学手段を使用し、前記像又はパ
   ターンを前ｒフオトデイテクタへ伝送するようＫした特
   許請求の範囲第２項又は筒４項に記載の方法。 １９、ほぼ同じ振幅の１つ又はそれ以上の検知値を平均
   し、その他の値を捨てるようκした特許請求の範囲第５
   項又は第６項に記載の方法。 加．対象物の１つの端部を照射するステップと、直列的
   に走査した複数の構成要素から成るフォトディテクタ上
   に、前記対象物を表わすものに対応する像又はパターン
   を形成するステップと、前記対象物上のはぼ近接する？
   Ｊ！！数の位ｆｌｔＫ対応する像又はパターンを走査す
   るステップと、前記像又はパターンより前記複数の対象
   物端部位置を決定するステップと、前配対象物端部位重
   を平均して、１回の走査でプレイから得られる分解能を
   慧λて増加した分Ｍ靜を有する対象劇１．１部位置の平
   均値を求めるステップとで成ることを特徴とｆろフォト
   ディテクタアレイを使用′『る対象端部位置検知の分解
   能改良のための検知方法。 ２１、前記アレイがマトリクスアレイであって、前記ア
   レイの列が順次走査されて前記改良をなすようにし７た
   特許請求の範囲第加須に記載の方法。 ρ．前Ｆアレイが直線アレイであって、前記複数の対象
   物位置における前Ｐ走査のために．機械的運動が利用さ
   わる特許請求の範囲第加須に記載の方法。 ｎ．ｌｌｉｔＩ制プレイの軸が前記部品の前記像又はパ
   ターンの垂線に対して意図的に＃ｌｆｉ＋されて、構成
   ！ｊ！素数の多様なものを平均できるようＫした特許請
   求の範囲第２》項に記載の方法。 ２４、前記決定の工程が、その明方が前記対象物端部位
   置に対応するスレッショルド電圧値と交差するディテク
   タ番号を記憶している特許請求の範囲￥２１）項にｉ，
   シ載の方法。 ５、干渉性ファイバ光学手段を使って、前記像又はパタ
   ーンを前記フォトディテクタアレイに伝送するよ５Ｋｔ
   ，た特許請求の範囲第加須に記載の方法。 あ、光の散乱又はその他の表面異物、等の特性を個別に
   検知し、前記フォトディテクタが読取った読取値をすべ
   て無視するようにした特許請求の範囲第５項又は第６項
   に記載の方法。 ｎ６部品表面上の油、異物、冷却剤等をほぼ取り除いて
   前記部品を検査のため前処理し、複数の点につき前記部
   品の表面を電子／光学的に検知し、前記部品の検査を行
   なうため轟前記複数の点からのデータを使うようにした
   ことを特徴とする欠陥部品を電子／光学的に検査するた
   ｙ）の方法。 あ、複数の点からの前記データを平均して残留異物の効
   果を取り除くようＫした特許請求の範囲第２７項に記載
   の方法。 四、残留表面異物又は表面不整を表わすデータを検査系
   から外すようにした特許請求の範凹第ｎ項に記載の方法
   。 ■、前記部品からのデータを得るために使わねるセンサ
   とは別のセンサを使って、前記異物の存在の有無を決定
   するようにした特許請求の範囲第四項に記載の方法。 ３１、前記前処理工程が前記部品に送風又は電気掃除器
   で掃除するようＫなっている特許請求の範囲第２７．Ｉ
   ｊＩＫ記載の方法。 諺、前ｒ前処理工程が前記部品をブラシで掃除するよう
   にｔ【つている特許請求の範囲第ｎ項に記載の方法。 お、前記ブラシ掃除がｌＷ１時に前記部品を移送及び／
   又は回転する機能を持っている特許請求の範囲第お項に
   記載の方法。 あ、フォトディテクタアレイ手段と共通のハウジング内
   に内蔵され、直線フォトディテクタアレイ上に前記対象
   物端部の像を形成するためのレンズ手段と、前記対象物
   表面上の連続する点を１−次見るため、前記対象物の像
   及び端部を走査するための回転又は振動鏝手段と、前記
   フォトディテクタアレイの連続走査値から複数の点の前
   記対象物の寸法を決定するための読出手段とを具備した
   対象物寸法を決定するための装置。 あ、前記回転手段が前記ハウジング内に内蔵されている
   又は取付可能である特許請求の範囲第四項に記載の方法
   。 １、共通のハウジング内に内蔵された ａ）少なくとも１つのフォトディテクタアレイ手段と ｂ）登城底部プレート又はチャンネルに固足された前記
   フォトディテクタアレイを受けるソケット手段と、 Ｃ）前記底部プレート又はチャンネルへ固足された前記
   フォトディテクタアレイ上に１前記対象物手段の像を形
   成するためのレンズ手段と、 ｄ）前記レンズ手段とフォトディテクタアレイを包含す
   るためのカバ一手段と、 を具備した対象物外径と半径を烏分解能に電子光学的に
   計測することを特徴と゛するセンサ装置。 ３７、前記ハウジングの幅が８インチ以下にｉｃるよう
   に圧縮された特許請求の範囲第あ項に記載の装置。 聞、前記ハウジングか更に前記アレイを駆動するだめの
   １路手段を含Ａ７でいる特許請求の範囲第あ項に記載の
   装置。 １．２つのディテクタアレイとレンズが、前記ノ１ウジ
   ング中に、計測さｈるべき対象物の直径の呼び寸法にほ
   ぼ等しい値の間隔をおいて配置され、各ディテクタアレ
   イが前Ｆ対象物の対峙する端部を艶るようＫした特許請
   求の範囲第１項に記載の装置。 ４０、　　ａ）　ｙＡ部及び底部壁、端部檗及び側壁を
   持ち、前記端部曖の１つが光をノ・ウジングに入れるた
   めの少なくとも１つの開口部を持っている細長ハウジン
   グと、 ｂ）前記ハウジング内に位置して、レンズから距離をお
   いて前記ハウジングの外側に位置する対象物の像を形成
   する球型レンズと、Ｃ）前記像を受けるために、酌記ノ
   ーウジング内に位置するフォトディテクタと、 を其え、前記レンズとフォトディテクタとの間の距離が
   、前記フォトディテクタが前記レンズの像平向内にほぼ
   位−するようなものであり、前記レンズが前記ハウジン
   グの頂部及び底部壁の間の距離よりも大きい光学的直径
   を持ち、かつ１つの直径方向のサイズが減少され、前記
   レンズが前記ハウジング内に収納されるようＫなったこ
   とを特徴とする対象物の端部の位置を検知するセンサ。 ４１、頂部及び、底部壁と端部壁及び側壁を持ち、前記
   端部壁の１つが前記ハウジング内へ光を入れるための少
   なくとも１つの開口部を持つ細長ハウジングと、前記ハ
   ウジング内に位置し、互い忙距離をおいて前記ハウジン
   グの外側に位ｆｔｆる第−及び第二対象物の６像を形成
   し、近接ｌ。 て苦情さねた第−及び第二のレンズと、前記第−及び第
   二のレンズから前記６第−及び第二停を受けるための前
   記ハウジング内に近接して並置されたＩＣ−、＆び第二
   のフォトディテクタとを貝え、前記レンズとフォトディ
   テクタとの間の距離が前記６第−及び第二のフォトディ
   テクタの各々か前記６第−及び第二のレンズの像平内に
   はぼ位置するように決められていることを牛′１黴とす
   る対象物の端部の位置を検知するセンサ。