JPS62294903A - オンライン監視のための光フアイバ像形成システム - 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】 〔発明が属する技術分野〕 本発明は、オンライン監視のための光ファイバ像形成シ
ステムに関する。

（従来の技術およびその問題点） 機械の視覚は産業ロボットの技術水準を高める重要な開
発要件である。更に、機械の視覚は、オンライン品質管
理の監視即ち自動化された検査のため現在性なわれてい
る研究の概念および方法論に大きな影響を打するもので
ある。

最近まで、機械的視覚システムは、主として光学的受信
装置即ちカメラと、送信装置即ち発光システムと、ター
ゲット画像を受信装置と接続１−る「ハード・オプトニ
ックス」　（視覚工学的装置）と、カメラのインターフ
ェースから受取った画素即ちピクセル情報をディジタル
化して処理するコンピュータ・ビデオ画像分析装置とか
らなフていた。しかし、光ファイバによる画像伝送の進
歩に基いて、固定される状態を基本とする機械的視覚シ
ステムの概念は今や光ファイバの能力を含むように拡張
され得る。

光ファイバにおける光の伝播は、過去１０年にわたって
充分に確立された原理まで展開されてきた幾何学的定理
および導波管理論に基いている。多数の規則的に束ねら
れたファイバが相互に光学的に隔離される時、各ファイ
バは束の一端部に形成される画像の１つの画素を束の他
端部へ伝達することができる。この画像伝達のノ、＋１
：木的な要件は、画像がそのまま光ファイバを介して伝
達されるためには、束の各ファイバ端部がその反対側端
部に対しである充分に規定された幾何学的な位置関係即
ち空間的コヒーレンスを打することである。この技術は
、空間的にコヒーレントな光ファイバによる像形成と呼
ばれる。

光ファイバの光学的な像形成を用いた品質管理の１ｚｉ
視のための用途の数は非常に多岐にわたりかつ広範囲に
わたるため、このような検査法を用いて得られる可能性
を単に示すため下記の通り列記する。即ち、 １、小さな部品、即ちボルト、ねじ、線径等の寸法検査 ２、部品の定数、即ち紛失部品、不正部品等の検査 ３、大型部品、例えば自動車、工作機械、大型設備の部
品の寸法検査 ４、高さの測定要件、例えば、食品産業における缶内容
物、穀物食品等の充填高さ、および製薬産業における容
賂内の錠剤レベル等 ５、寸法制限の検査、例えば織物、長尺物および糸の寸
法、製薬産業における容器の蓋部の封止状態の検出、工
作機械におけるダイス保護６、部品寸法および定数に基
く等級分類および仕訳 〔問題を解決する手段〕 本発明の一つの特質によれば、ターゲットは遠端部で固
定されたファイバの二次元的な配列からなるコヒーレン
トな光ファイバ束により視認される。光ファイバ束の近
い面に対ｌノ固定された一次元の直線状光検出器がファ
イバ束からターゲットの画像を受取り、画像の唯１つの
スライスを通った光を検出する。電荷結合Ｊ　ｒ−（ｃ
　ＣＤ　）でよい線形配列はシステムを簡ｍにし、最も
広く要求される長さ寸法情ｆＮを得るため高速データ処
理を提供する。一方、−・次元のファイバ配列ではなく
二次元的な束を使用してターゲットを配列上に結像する
ことは、検出素子列に対するファイバの整合を容易にし
、束および配列の不整合を少なくしてピクセル信号の損
失を防ぐ。

電子的な処理装置が、検出された光の強さがその内部で
遷移する配列をなず検出器を識別″４−ることによりタ
ーゲットのエツジを視野の範囲内に置く。検出；計の位
置の関数としての強さは１つのカーブに適合し、エツジ
は検出器間のカーブの１つの位置として認識さ、ｔする
。電子的な処理装置が、検出されたエツジの間隔に基い
てターゲットの１１１の計算を行なうことができる。

本システムは、１つの検出器列に対し複数のターゲツト
像を形成するだめの多数の分岐した光ファイバ束を含み
得る。本システムは、多岐ファイバ束の各ファイバ束の
セグメントから受取る画像を分離するため、光検出器列
からの信号をウィンドウ表示する電子装置を含み得る。

このように、多数の束のセグメントは、多次元情報を簡
単な直線状の検出素子列に指向するため使用することが
可能である。

電子装置は、ターゲットを照射する光源の強さと、光検
出素子列の露光期間の双方を制御することができる。第
１のモードにおいては、電子装置が光源の強さを最小限
度に抑えて光源の寿命を延ばし、第２のモードにおいて
は、電子装置は露光期間を最小限度に抑えて迅速に運動
′１−るターゲットの視認を可能にすることができる。

ターゲットが検出を行なう光ファイバ束とは反対側から
照射される場合は、照射装置は光源からの光の視準整正
を行なうため、非コヒーレント光源とコリメータとを含
むことが望ましい。

このコリメータは、レンズを通フてレンズの九ｌＩ’＋
ｂ　（ｏｐＬｉｃ　ａｃｃｅｓｓ）付近に；Ｃ（Ｉ限す
るだめの絞りを備えた中、−・レンズを含む。このレン
ズは、点光源の役を果たす、照射する光ファイバ束の端
部における小さな開「１から光を受取る。

光学素子の塵埃による汚染を防止１−るため、コヒーレ
ント束の接眼端部および照射束の端部にエア・パージ（
Ｉ友気）を設けることができる。このエア・パージ装置
は、略々截頭円錐状喘部と【“１通ずる覗き孔とを有す
る内側部材を含む。外側部材はＬ′ｒ通ずる覗き孔と、
前記の内側部材の截頭円錐形状端部と関連しかつこれと
間隔をおいた位置関係に嵌合される略々截頭円錐形状の
内側面とを打する。この２つの部材は、このように、内
側部材と外側部材の内孔により画成される覗き孔で終る
環状部を画成している。加圧された流体がこの環状部内
に送られ、外側部材の覗き孔を介して外に出る。前記内
側部材は、更に、１ｍ記環状部と光学系との間の孔内に
加圧流体を送り込んでこの領域内の真空状態の形成を防
止する通路を含むことができる。ｆｌｉｔ記の内側部材
と外側部材は、この２つの部材の周囲に腔部を画成する
スリーブ内に配置１−ることかできる。第１のスリーブ
に対し回転自在な第２のスリーブが、光学系に対１−る
パージ組立体の支持部を提供することができる。

本発明の上記および他の［１的、特徴および利点につい
ては、図面に示されるように本発明の望ましい実／Ｉζ
例の以下の更に３Ｔ細な記述から明らかになるであろう
。図面においては、同じ番号が各国における同じ部分を
示している。図面は必ずしも尺度に忠実ではなく、本発
明の原理を示すため誇り長されている。

〔実施例〕

第１図は、本発明を実施した光ファイバ像形成システム
の概略し１である。図示したシステムは、例えば運動す
るコンヘア・ベルト上の組立７にの一用（で）−ｂｓ　
ｙ’−ノ１９の山３．　ｌ杵用１−ス十うＬ−構成され
ている。ピンは光線１４により１児射され、その＋ｌ＋
が結果として生じる陰１６から決定される。本システム
は、他の形状および用途のため使用できることが認めら
れよう。例えば、光はスリットの＋ｌ＋または位置を監
視する際にこのスリットを通過することができる。以下
に述べるように、本システムはまた、ターゲットが集光
用の光学系と同じ側から照射される反射モードにおいて
も使用することができる。このシステムは、例えば、Ｐ
Ｃボード上のトレースまたは組立てられた＋′Ｘｔ％品
における間隙を監視３−るために使用１−ることもでき
る。

本システムは照射システムＩ８および像形成システム２
０を含み、その両者は電子的処理システム２２によって
１制御される。この処理システムはまた、像形成システ
ムにおいて生成された画像を処理して１１ｊ、位置およ
び相対的位置の如き出力を生じる。

照射は非コヒーレント光ランプ２４により行なわれ、光
源の強さは電源２６に対する制御信号によって決定され
る。ランプからの光は調光器２６を介して光ファイバ束
２８へ送られる。光ファイバ束２８から、光は視準整正
済みレンズ３０を通るように指向される。照射光線にお
ける非常に小さな発散性は、光ファイバ束の遠端面３２
における小さな開Ｌ１を通って照射される単一の両凸面
レンズ３０により得ることができる。前記間［１は、視
準整正レンズ３０に対する点光源に近い役を果たし、レ
ンズ３０の焦点距離付近に配置されている。更に、レン
ズを通過する光は第２の絞り３４によって前記レンズの
中心部に集約される。視準整正された光を用いるため、
大きな被写界深度を持たないシステムの集光部分におけ
る簡単な光学系の使用を可能に１−る。

視準整正された光により、ピン１２はその陰を大きく広
げることなく光線の光軸に沿って移動させ得る。視準整
正された光線を用いて、被写体を約５０．８乃至２５４
ｍｍ　（２乃至１０インチ）の範囲内のどこにでも置く
ことができる。

視準整正された光は、適当なフィルタ３６および偏光板
３１１とを通過させることができる。エア・パージ・カ
ラー４０は、塵埃による光学系の汚染を防止するため照
射用光学系の端部に置くことができる。エア・パージ装
置については以下に詳細に述べる。

ターゲット１２により妨げられない光線Ｉ４の一部はエ
ア・パージ・カラー４４を通って集光ハウジング４２に
入る。集光光学系は、偏光板４６とフィルタ４１１を含
むことができる。この偏光板は、システムにより検出し
得る反射光量を減少させる。更に、偏光板が照射光学系
内に含まれる場合は、２枚の偏光板が整合して信号対ノ
イズ比を更に強化する。同様に、フィルタの整合により
信号対ノイズ比を増進することができる。受取られた光
は、レンズ５２によって光ファイバ束５４の面５０上に
結像させられる。光学系５２は、像形成システムにより
視認されるターゲット領域をｉｌ＋御するための［１安
を提供する。

光ファイバ束はコヒーレント・ファイバ束であり、即ち
、ファイバ東向のファイバがその近端部５６と遠端部５
０において同じ相対的配向性を有する。このため、光フ
ァイバ束の遠端面に形成される画像はファイバ束の近端
面においても光ファイバの密度で定まる解像度で形成さ
れる。

コヒーレントなファイバ束によりその端面５６において
形成される画像は、光ファイバ５８によって電荷結合素
子６０の線形素子列上に結像される。光ファイバ束の近
端部の線形素子列６０に対する配向は、ファイバ束に対
して固定されたフランジ６３の開口内の主要ピン６２に
よって決定される。コヒーレントなファイバ束の面５６
は、ファイバ束の而５０と同様に、望ましくは第２Ａ図
に示される如き矩形に二次元のファイバ列から形成され
る。例えば、１１ｆ「北面は１５０本Ｘ３０本のファイ
バのマトリックスでよい。しかし、電荷結合素子列は一
次元の配列であり、このため第２Ａ図の６２で示される
如き集光像の１片から検出するのみである。固定Ｊｒ　
　４−ｑ　　４−−　　＊ｔ　　−７，Ｋ−１１４Ｍ　
　　−’Ａｔ　　二　１４　１１１１　　→−ｙ−ｉｉ
Ｇ　　１ｌｌｆ　　ｔ窒刀＠　ふ駕８１１　　ｆ。

提供し、このような情報は迅速に処理することができる
。

二次元のファイバ束を使用することにより、正確な位置
決めにそれ程重点を置かない単純な主要機構により比較
的広いファイバ束５６を備えた細い検出素子列の整合を
可能にする。更に広いファイバ束はまた、ターゲットに
対するファイバ束の遠端部における光学系の容易な整合
を可能にする。ファイバ束５４は近くの光学系からその
フランジ６３と共に除去することができ、遠端部の光学
系の位置が調整される間監視されることができる。例え
ば、ピンの１１１を検出する“１を例においては、ピン
６４の画像を面５６内で監視することができ、また遠端
部の光学系はファイバ束の而５６の長手寸法と直角に像
６４を整合させるように配向することができる。

−次元の検出素子列は、他の方法による二次元の検出素
子列または一次元の素子列の走査により得られる全ての
多次元の情報を生じることはない。しかし、典型的には
、所要の情報は低次元に限定されるに過ぎない。本発明
によれば、これらの低い次元は、複数の単純な線形シス
テムの使用により、あるいは第３図に示されるような多
分岐状態の尤ファイバ束の使用によって、電子的検出素
子の簡素さを維持しながら観察および監視が可能である
。例えば、光ファイバ束６５は第１と第２のセグメント
６Ｇおよび６７を形成するように分岐させることができ
る。

この２つの光ファイバ束は、第４Ａ図に示されるように
、各コヒーレント束のセグメントと対応するセグメント
７５．７７に分割された単一の端面を形成するように接
合される。各セグメント６６．６７はそれ自体の遠方の
光学系６８．６９を含む。遠方の光学、ｉ’−６８，６
９はどのような相対的配向をとることもできる。例えば
、第３図および第４図に示されるように、光学系６８は
ｌＪの表示を行ない、光学系６９は高さの表示を行なう
ように配置することもできる。他の例として、一方がビ
ン１２の正面を示し他方がその側面を示すようにするこ
ともできる。どんな数のファイバ束のセグメントでも提
供しくｉするが、典型的には低次元のもののみが対象と
なる。照射用光学系は、同社に二股状のファイバ束７１
と、分離された照射用光学系７０．７３とを含むことが
できる。

検出器の駆動用電子装置および初期のアナログ処理用の
７「子装置を７２の如く検出素子列に隣接して含めるこ
とができる。アナログ信号は、遠隔位置にある処理用の
電子装置２２へ送ら九る。第２Ａ図に示される如きビン
を視認するＣＣＤ列の一回の走査から受取られる典型的
なアナログ信号が第２Ｂ図に示されている。同図におい
ては、ターゲットが陰を生じ、その結果背」、【の強さ
が高く、ピンの像における強さは低ドする。第５Ａ図お
よび第５Ｂ図は、２つの並列位置の部品の像とその結果
のＣＯＤ出力を示している。強さは両方のターゲットに
おいて低下する。二股状のファイバ束の場合には、第４
Ｂ図に示される強さは、ピンの各像をＣＣＤ列が走査す
る時同様に低下する。スリットを通して見る時背Ｊｉｌ
は弱まり、スリットは強さを増す。反射モードにおいて
は、強さは例えば反射縞において低いところから増加し
、暗い縞において高いところから低下する。

第２Ｂ図、第４Ｂ図および第５Ｂ図に示されるアナログ
信号は、処理用電子装置におけるビデオ・モジュール７
４により更に増幅され、アナログ／ディジタル・コンバ
ータ７６によりディジタル信号に変換される。次いで、
これらのディジタル信号は更にマイクロプロセッサ７８
により処理される。このマイクロプロセッサは更に、デ
ィジタル／アナログ・コンバータ８０とｉｔ＋＋！御′
１ｕ子装置８２とを介してランプの電源２６を駆動する
。更にまた、マイクロプロセッサはＣＣＤ素子列の走査
１１Ｆの露光時間をｉｌ＋御するためモジュール８４を
介してＣＣＤ駆動用電子装置７２と通信することができ
、また回線８６を介してホスト・プロセッサと通信する
ことができる。この電子装置の処理および制御のこれ以
上の詳細については以下に記述することにする。

システムが反射モートで作動する時、望ましい照射装置
が第６図に示されている。この場合には、光学系９０お
よびコヒーレント・ファイバ束９２を介して平坦なカー
ド８８が視認される。

ｐｆび、このカードが光ファイバ９４を介して照射され
ることが望ましい。この場合、円形断面の非コヒーレン
ト・ファイバ束がファイバ９２を経て長い断面に広げら
れる。典型的には、ファイバ束により送られる光は均一
ではない。本発明によれば、水晶板１１８が光ファイバ
束から光を受Ｊ■るように配置される。この水晶板は、
個々のファイバからの光を混合してその端面１００から
均一な光を生じるように作用する。水晶は光のガイドと
し−Ｃ作用し、このため端面１００以外の板の面による
光の損失が少なくなる。長さが約２５．４ｍ＋ｎ　（１
インチ）　、　ｌ＋が約５０．８ｍｍ　（２−（ンチ）
および厚さが約３．２　ｍｍ　（１７８インチ）の板が
充分な混合効果を生じるため適することが判った。

第６図においては、環状のスリット１０２が集光用光学
系９０の屯き孔に示されている。圧縮空気がこのスリッ
トから送り出されて覗き孔への人［１に高い圧力区域を
生じ、これにより塵埃が覗き孔に侵入しないようにする
。エア・パージ装置！０４の詳細が第７図に示されてい
る。これから圧縮気体が放出される環状のスリット１０
２が内側部材１０６と外側部材１０８との関連するテー
パ・状端部間に形成された截頭円錐状の環状体１０４の
端部に存在する。内側部材と外側部材は、両部材の周囲
にＪｔＦ部＋１２を形成するスリーブ＋１０により囲繞
されている。高圧の気体がねじを設けたボート１１４を
介して腔部１１２に対して導入される。実際には更に複
雑な形状であり得る略々截頭円３ｆｔ形状の環状体１０
４は、放出された気体を外側部材１０８の内孔から出る
ように指向し、塵埃を覗き孔ｔｔｅ内に戻ず渦巻の発生
を最小限度に抑える乱れのない流れを生じる。

放出ボート＋０２から出た気体はベンチュリ効果を生じ
、これが内孔１１６内の圧力を下げる。塵埃を覗き孔内
に引込む真空状態を防ぐため、腔部１１２と、放出ボー
ト１０２とエア・パージ・カラーが固定される光学系と
の間の覗き孔との間に通路＋１１１が設けられている。

パージ・カラーの最後の要素は、スリーブ１１０を囲繞
する第２のスリーブ＋２０である。

このスリーブ１２０は、これを照射用または像形成用光
学系のハウジングに対して前記スリーブを容易に結合さ
せるねじを設けた継手１２２を含む。固定ねじ１２４を
弛めると２つのスリーブが相）Ｅに回転でき、その結果
気体給気ボート＋１４が前記カラーが結合される光学系
に対してどの方向にも便利に配置することができる。次
に固定ねじを溝！２（ｉに緊め付ける。

本システムのデータの処理および制御については、第８
Ａ図、第８Ｂ図のソフトウェアのフロー・ヂャートに関
して次に記述することにする。システムがＯＮになると
、処理装置はルーチンを循環し続け；５゜最初に、電荷
結合素子から受取ったアリ−ログ信号の黒のレベルが、
素子列から受取った信号がアナログ／ディジタル・コン
バータの範囲内にあるようにセットされねばならない。

ＣＣＤ列の黒のレベルは、５乃至１５ボルトの電圧範囲
において徐々に変化し得る。

ランプの強さとがセットされねばならない。本システム
は、強さの制御の２つのモードを可能に１−る。ランプ
の長ノド命モードにおいては、ランプの強さは最小限度
に保持され、露光時間はある予め定めた範囲内で人力す
る信号の強さのレベルをセット１）−るよう制御される
。速度が選好するモードにおいては、露光時間は最小値
にセットすることができ、ランプの強さは所要の検出信
号を生じるように増加することができる。あるいはまた
、ランプは２つの動作モードに対してハイとローの強さ
のレベルのみを片−：ｊ７３ことができ、また露光１１
．を間は各モードにおいてｆｉｌ制御することができる
。ランプの強さが弱ければ弱い程ランプの寿命を長くす
る。一方、露光速度が大きければ、迅速に運動するター
ゲットの像形成を可能にする。

システムに対する動作制御には、種々の動作モードを確
保するためのスイッチと、ウィンドウのＭ１限およびゴ
ー／ノー・ゴーの；ｔ１１限の如き種々のパラメータを
確保するボデンシ■メータを含む。これら；ｔ１制御は
、システムの作動ループのこの時点において読出される
。

本システムは、フリーラニングまたはトリガーされる作
動モードのいずれかにセットすることができる。作動の
フリーラニング・モードにおいては、本システムは、受
取った信号における強さのレベルの大きな変化により示
される如き視野内のターゲットのエツジについての検査
を行なう全ルーチンを循１２し続ける。

トリガーされる作動モードにおいては、システムの；ｂ
制御装置か回線８６を介してマイクロプロセッサ７１１
に対してトリガー信号を与えることができ、測定が行な
われるのはこの時のみである。このため、システムがフ
リーラニング・モードにある時、あるいはトリガー動作
がトリガー・モードにおいて受取られる時に測定が行な
われる。

第２Ｂ図に示される如き信号が受取られると、黒のレベ
ルの微細同調および強さの制御が得られる。この時、信
号が処理される。処理された信号の最小値はコ、（準期
間として格納される。次いで、本システムは受取られた
トリガーが基準トリガーであるかあるいは測定トリガー
であるかを判定する。将来のターゲット測定における集
光用光学系における非均一性およびＣＣＤ出力の訂正を
可能にするためターゲットが視野内にない時、正規化す
る基準値を記憶１−ることを可能にするよう基準トリガ
ーをシステムに対してＪトえることができる。もし受取
）た基準値がＪ、１７準トリガーであるならば、素子列
の各ピクセル毎に正規化の基準値が計算されて格納され
、システムはルーチンの初めに戻される。

もしトリガーがＪ、ＩＩ、準トリガーでなければ、シス
テムはＣＣＤ列から受取ったビクセル・データを処理し
続ける。もし正規化の基準値が格納されてシステムのス
イッチが、データが正規化されるべきことを表示するな
らば、正規化される。その後、最低のビクセル・レベル
が基準値として格納される。

次に、検出された画像の不要部分を処理がら削るため、
ウィンドウ限界がシステムによりセット可能である。こ
れらの不要部分は、全く処理されないターゲットに隣接
する画像または個々に処理されねばならない多重分岐フ
ァイバ束の個々のセグメントからの画像を含む。

エツジを検出する際用いられる閾値は、ウィンドウにお
ける最大の信号と最小の基準値との間の差の半分にセッ
トされる。システムの光の回折および他の理想から外れ
た特性の故に、ターゲットのエツジにおける強さの瞬間
的な変化は得らゎない。その代り、第２Ｂ図に示される
如きいくつかのピクセルにおける強さの変化が得られる
。

木システムは、エツジの位置として最大および最小の強
さの中間の閾値の強さにおける位置を受入れる。

システムのコストを最小限度に抑えかつその速度を増加
させるため、　１２８ビクセルの比較的短いＣＣＤ列が
使用される。この素子列は、もしエツジがエツジの閾値
に最ち近いビクセルにあるものとするならば、エツジの
位置の７ビツトの解像度しか提供しない。しかし、本シ
ステムは、１１ビツトの出力を生じるカーブ適合゛Ｌ法
に基いてエツジの位置を計算する。

この１１ビツトの出力は、解像度の強化を行なうことな
く２０４１１のピクセル列により得られることになるも
のに相当する解像度を提供する。本システムにおいては
、エツジの閾値に最も近い４つのビクセルが、これらの
ピクセルの強さのレベルに最もよく適合する二次カーブ
を定義するため用いられる。この二次カーブがエツジの
閾値レベルと交差する点が、エツジの正確な位置と見做
される。二次式に適合するカーブが望ましいが、他のア
ルゴリズムも使用することができる。例えば、より弔純
であるが精度が低いアルゴリズムが、エツジの閾値レベ
ルに最も近い２つのピクセル間の線形カーブを仮定する
ことである。加えて、エツジを史に不規則な形状に適合
させるため、更に複雑な関数または多項式関数を用いる
こともてきる。

−・旦エツジが検出されると、本システムは明るいター
ゲットおよび暗いターゲットに対するいくつかの基本的
なｔｉｔ算を可能にする。本システムは、ターゲットの
１１１の測定を行なうため２つのエツジ間の距翻１を４
算することができる。本システムは、２つのエツジ間の
エツジの位置または中心点の位置を決定することができ
る。２つのターゲットが第５Ｂ図に示されるように素子
列により視認される場合、木システムは中心間のｉ／Ｉ
ｉ　離の測定を行なうことができる。２つの独立的な画
像か第４Ａ図に示されるように提供される場合は、独立
的なＩＤおよび距離の測定は、本電子装置により規定さ
れる如き画像全体の各ウィンドウ内で行なうことができ
る。

各ウィンドウに対する計算が行なわれた後、本システム
は別のウィンドウを処理しなければならないかどうかを
判定する。もしそうであれば、処理ループが反復される
。

本システムはいくつかの基本出力を提供する。第２Ｂ図
に示されるような検出された信号を示すアナログ出力を
与えることができる。所要の計算出力のディジタル表示
を行なうことができる。更に、３つのＬＥＤを用いてゴ
ー／ノー・ゴー出力を与えることができる。この３つの
ＬＥＤは、システムの制御に使用される出力信号と対応
しくｉｌる。例えば、これらＬＥＤは、計算された測定
値が予め定めた範囲内にあるか、この範囲より上にある
か、あるいはこの範囲の下にあるかを表示することがで
きる。これらの３つの出力により、本システムは、部品
が欠けているとき、システム全体からの応答をトリガー
するよう品質管理のため便用１−ることができる。この
ローカル・プロセッサもまた特定のデータを主処理装置
に対して送出するようにプログラムすることが可能であ
る。

第９ＩＡはコヒーレント光ファイバ束５４の遠端部にお
ける別の構成を示している。光ファイバのテーパ形状部
１８２は、端面１８４に当る画像をコヒーレント光ファ
イバ束５４との界面で更に小さな画像に縮小することに
よりレンズとして作用する。このテーパ形状部１８２は
、光ファイバ束に隣接する端部において圧縮される視覚
的にコヒーレントな光ファイバのフィラメントの剛性構
造である。

本発明はその望ましい実施例に関して特定して示し記し
たが、当業者においては、頭占の特許請求の範囲により
定義される如き発明の主旨および範囲から逸説すること
なく、形態および細部における種々の変更が可能である
ことが理解されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実体化したシステムを示す概略図、第
２図は第１図のシステムにおける光ファイバ束の面に生
じる画像および検出素子列により生成される結果の信号
を示す図、第３図は照射および受像用光学系が二股状の
光ファイバ束を含む本発明の別の実施例を示す図、第４
図は第３図の光ファイバ束の面上に形成される画像およ
び検出素子列により生成される結果の４５号を示す図、
第５図は第１図の一システムに２つの並列位置のターゲ
ットが設けられる場合の画像および結果の信号を示す図
、第６図は反射モードにおいて使用される照射光学系を
示′４−図、第７図は第１図のシステムにおいて用いら
れるエア・パージ装置を示す図、および第８Ａ図および
第８Ｂ図は第１図の電子的処理装置およびｉｔ＋制御装
置を示すフロー・チャート、第９図は光ファイバ束の遠
端部における光ファイバ光学系のテーパを示す図である
。 ＋　２−・・ビン、１４・・・光線、１６・・・陰、ｌ
１１−照射システム、２０−・・像形成システム、２２
・・・電子的処理システム、２４・・・非コヒーレント
光ランプ、２６−・・電源、２ト・・光ファイバ束、３
０・・・視準整正レンズ、３２・・・遠端面、３４−・
・第２の絞り、３６・・・フィルタ、３８−・・偏光板
、４０・・・エア・パージ・カラー、４２−・・集光ハ
ウジング、４４−・・エア・パージ・カラー、４６−・
・偏光板、４８・・・フィルタ、５０・・・遠端部、５
２・・・レンズ、５４・・・光ファイバ束、５６・・・
近端部、５８・・・光ファイバ、６０・・・電荷結合素
子、６２−・・主要ビン、ｔｉ　：Ｉ　＝７ランジ、６
４・・・ビン、（ｉ）ｉ、　６７、［ｉ　＋１　＝セグ
メント、６９・・・光学系、７０・・・セグメント、）
２・・・アナログ処理用電子装置、７３・・・照射用光
学系、７４・・・ビデオ・モジュール、７５．７７・・
・セグメント、７トψ・アナログ／ディジタル・コンバ
ータ、７８−・・マイクロプロセッサ、８０・・・ディ
ジタル／アナログ・コンバータ、＋１２・・・電子装置
、８４−・・モジュール、８ト・・回線、８１１・・・
カード、９０・・・光学系、９２−・・コヒーレント・
ファイバ束、９４・・・光ファイバ、９Ｂ・・・水晶板
、＋００−・・端面、１０２・・・環状スリット、１月
・・・エア・パージ装置、１０６・・◆内側部材、ｉｏ
ａ・・・外側部材、１１０−・・スリーブ、１１２・・
・腔部、１１４・・・ボート、＋２２・・・継手、１２
４・・・固定ねし、＋２６・・・溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、二次元にわたりターゲットを視認するため遠端部に
   固定された二次元の光ファイバ列を含むコヒーレント光
   ファイバ束と、 該光ファイバ束から前記ターゲットの画像を受取って該
   画像の一部のみを通る光を検出するため前記光ファイバ
   束の近い面に対し固定された一次元の直線状の光検出素
   子列とを設ける寸法監視システム。 ２、前記光検出素子列が電荷結合素子列であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の監視システム。 ３、前記の検出された光の強さの遷移状態が存在する前
   記素子列の検出素子を識別し、該検出素子の位置をある
   カーブに当てはめ、エッジの位置を前記検出素子間のカ
   ーブの位置として識別することにより、ターゲットのエ
   ッジを見出す電子処理装置を設けることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の測定システム。 ４、前記電子装置が、前記ターゲットの２つのエッジを
   検出する装置と、検出されたエッジの間隔に基いて該タ
   ーゲットの巾を計算する装置とを含むことを特徴とする
   特許請求の範囲第３項記載の測定システム。 ５、１つの光検出素子列が複数の光ファイバ束のセグメ
   ントの共通端部から画像を受取るように配置される多重
   分岐光ファイバ束を設けることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の測定システム。 ６、前記光検出素子列からの信号をウィンドウ表示して
   各光ファイバ束セグメントから視認された画像を個々に
   処理する電子装置を更に設けることを特徴とする特許請
   求の範囲第５項記載の監視システム。 ７、非コヒーレント光源と、前記光ファイバ束と反対側
   から前記ターゲットを照射するため該光源からの光を視
   準整正するコリメータとを更に設けることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の測定システム。 ８、前記光源と前記コリメータとの間に光ファイバ束を
   更に設け、前記コリメータは単一レンズと、該レンズを
   通る光をその光軸付近の光に制限するための開口とを含
   むことを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の測定シ
   ステム。 ９、光源と、該光源の強さおよび前記光検出素子列の露
   光期間を制御する電子装置とを更に設け、前記電子装置
   は、第１のモードにおいて前記光源の強さを最小限度に
   抑えかつ第２のモードにおいて露光期間を最小限度に抑
   えるように作動することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の測定システム。 １０、前記光ファイバ束の遠端部の前方の覗き孔に高圧
   の領域を維持するためのエア・パージ装置を更に設け、
   該エア・パージ装置は、 略々截頭円錐形状の端部とこれを貫通する覗き孔とを有
   する内側部材と、 貫通する覗き孔と、前記内側部材の截頭円錐形状端部に
   対して相補的でこれに間隔をおいた位置関係に嵌合する
   内側の略々截頭円錐形状の面とを有して、前記内側部材
   と外側部材の内孔により画成される覗き孔で終る截頭円
   錐形状の環状体を画成する外側部材と、 加圧された流体が前記環状体内に入りかつ前記外側部材
   の覗き孔から出るように送る装置とからなることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の測定システム。 １１、前記内側部材の内孔から光を受取るレンズを更に
   設け、前記内側部材は更に、加圧された流体を前記環状
   体と前記レンズとの間の前記内側部材の内孔に送り込む
   装置を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１０項記
   載の測定システム。 １２、前記ターゲットを視認するため前記光ファイバ束
   の遠端部における光ファイバのテーパ形状部を更に設け
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の測定シ
   ステム。 １３、ある範囲の検出された光の振幅の１つを表わすデ
   ィジタル信号が前記検出素子列の各素子から与えられる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の測定シス
   テム。 １４、非コヒーレント光源と、 該光源からの光を視準整正してターゲットを第１の側か
   ら照射するコリメータと、 前記ターゲットを前記第１の側と反対の側から視認する
   ため遠端部に固定されたコヒーレント光ファイバ束と、 該光ファイバ束からの光を検出するための光検出素子列
   とを設けることを特徴とする長さ寸法監視システム。 １５、前記の非コヒーレント光源が光ファイバ束からな
   り、前記コリメータが単一レンズと該レンズを通る光を
   前記レンズの光軸付近の光に制限する開口とを含むこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１４項記載の測定システ
   ム。 １６、略々截頭円錐形状の端部とこれを貫通する覗き孔
   とを有する内側部材と、 貫通する覗き孔と、前記内側部材の截頭円錐形状端部に
   対して相補的でこれに間隔をおいた位置関係に嵌合する
   内側の略々截頭円錐形状の面とを有して、前記内側部材
   と外側部材の内孔により画成される覗き孔で終る截頭円
   錐形状の環状体を画成する外側部材と、 加圧された流体が前記環状体内に入りかつ前記外側部材
   の覗き孔から出るように送る装置とを具備することを特
   徴とする視認システムのためのエア・パージ装置。 １７、前記内側部材の内孔から光を受取るように配置さ
   れたレンズを更に設け、前記内側部材は更に、加圧され
   た流体を前記環状体と前記レンズとの間の前記内側部材
   の内孔に送り込む装置を含むことを特徴とする特許請求
   の範囲第１６項記載のエア・パージ装置。 １８、前記内側部材と外側部材とが、それらの周囲に腔
   部を画成するスリーブ内に配置されることを特徴とする
   特許請求の範囲第１６項記載のエア・パージ装置。 １９、前記第１のスリーブに対し回転自在でありかつ光
   学系に取付けられる第２のスリーブを更に設けることを
   特徴とする特許請求の範囲第１８項記載のエア・パージ
   装置。 ２０、前記内側部材の内孔から光を受取るよう配置され
   たレンズを更に設け、前記内側部材は加圧された流体を
   前記環状体とレンズとの間の前記内側部材の内孔に対し
   送り込む装置を更に含むことを特徴とする特許請求の範
   囲第１８項記載のエア・パージ装置。 ２１、二次元の光ファイバ束列からなるコヒーレント光
   ファイバ束により２つの次元にわたりターゲットを視認
   し、 直線状の光検出素子列により前記光ファイバ束から画像
   の一部のみを通る前記ターゲットの画像を検出するステ
   ップからなることを特徴とする長さ寸法を測定する方法
   。 ２２、個々の画像を多重分岐光ファイバ束を介し共通の
   光検出素子列に対して与えるステップを更に含むことを
   特徴とする特許請求の範囲第２１項記載の方法。 ２３、前記光検出素子列からの信号を電子的にウィンド
   ウ表示して前記光ファイバ束の個々のファイバ束のセグ
   メントから視認された画像を個々に処理するステップを
   更に含むことを特徴とする特許請求の範囲第２２項記載
   の方法。 ２４、非コヒーレント光源により前記光ファイバ束と反
   対側からコリメータを介して前記ターゲットを照射する
   ステップを更に含むことを特徴とする特許請求の範囲第
   ２１項記載の方法。 ２５、ターゲットの多数の長さ寸法を監視する方法にお
   いて、 直線状の光検出素子列を設け、 複数のコヒーレント光ファイバ束を設け、 前記多数の長さ寸法の１つに沿って前記ターゲットを視
   認するため各光ファイバ束の遠端部を配向し、 前記光検出素子列により前記の複数のコヒーレント光フ
   ァイバ束から前記ターゲットの画像を検出し、 前記検出素子列からの信号を電子的に処理して前記の多
   数の長さ寸法の表示を行なうステップからなることを特
   徴とする方法。 ２６、前記コヒーレント光ファイバ束が多重分岐ファイ
   バ束のセグメントであることを特徴とする特許請求の範
   囲第２５項記載の方法。 ２７、前記の多重分岐ファイバ束が二次元のファイバ束
   からなり、前記光検出素子列が多重分岐コヒーレント光
   ファイバ束の端面の一部のみを視認する一次元の列であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２６項記載の方法
   。 ２８、各ターゲットの画像を生じるように各光ファイバ
   束の遠端部において配向された複数のコヒーレント光フ
   ァイバ束と、 該光ファイバ束から画像を受取るための直線状の光検出
   素子列と、 前記光ファイバ束により与えられる各画像と対応する検
   出素子列から受取る信号にウィンドウを確立し、かつ前
   記各画像と対応する寸法情報を与える電子処理装置とを
   設けることを特徴とする寸法監視システム。 ２９、前記コヒーレント光ファイバ束が多重分岐光ファ
   イバ束のセグメントであることを特徴とする特許請求の
   範囲第２８項記載の寸法監視システム。 ３０、工業プロセスにおいて経路に沿って送られる物品
   の特性を監視する方法において、コヒーレント光ファイ
   バ束のテーパ形状部およびコヒーレント光ファイバ束を
   介して物品を視認し、前記光ファイバ束からの光を検出
   して個々の物品の視覚的特徴と関連する電気的出力を生
   じるステップからなることを特徴とする方法。 ３１、光が複数の検出素子により検出され、各検出素子
   から検出されたある範囲の光の振幅の１つを表わすディ
   ジタル信号を生じるステップを更に含むことを特徴とす
   る特許請求の範囲第３０項記載の方法。