光学コンパレータ

光学コンパレータ（文脈によっては単にコンパレータと呼ばれることが多い）またはプロファイル プロジェクターは、光学の原理を製造部品の検査に応用する装置です。コンパレータでは、部品の拡大されたシルエットがスクリーンに投影され、部品の寸法と形状が規定の制限に対して測定されます。これは、小型部品加工工場や生産ラインの品質管理検査チームにとって便利なアイテムです。

測定はいくつかの方法で行われます。最も簡単な方法は、画面上の目盛りがシルエットに重ね合わされ、画像の上に透明な定規が置かれているかのように測定できるようにすることです。もう 1 つの方法は、部品が置かれているステージを動かして、シルエット上のさまざまな点を画面の中心点にあるレチクルに次々に並べ、それらの点に到達するためにステージがどれだけ移動したかをデジタル表示で報告する方法です。最後に、最も技術的に進んだ方法は、画像を分析して測定値を報告するソフトウェアを使用する方法です。最初の 2 つの方法が最も一般的です。3 つ目の方法は比較的新しく、それほど普及していませんが、デジタル時代になって採用が進んでいます。

最初の商用比較器は、ジェームズ・ハートネスとラッセル・W・ポーターによって開発されました。^{[2]ハートネスは、米国国家ねじ山委員会の委員長として長年にわたり職務を遂行し、}天文学と望遠鏡製作という趣味から得た光学に関する知識をねじ山検査の問題に応用しました。ハートネスねじ山比較器は、彼が社長を務めていたジョーンズ・アンド・ラムソン・マシン社にとって、長年にわたり利益を生む製品でした。

その後数十年にわたり、光学コンパレータは多くの企業によって製造され、多くの種類の部品の検査に使用されてきました。今日では、多くの機械工場で見ることができます。^[3]

光学と計測を組み合わせるというアイデア、および計測機器にコンパレータという用語を使用するというアイデアは、ハートネスの研究以前にも別の形で存在していましたが、それらは純粋科学 (望遠鏡や顕微鏡など) や高度に専門化された応用科学 (マスター計測標準の比較など) の領域にとどまっていました。機械加工部品の日常的な検査を目的としたハートネスのコンパレータは、応用科学が工業生産に広く統合されるようになった時代において、自然な次のステップでした。

プロファイルプロジェクターは、複雑な形状のスタンピング、ギア、カム、スレッド、および測定された輪郭モデルの比較に広く使用されています。プロファイルプロジェクターは、航空、航空宇宙産業、時計、電子機器、計測産業、研究機関、あらゆるレベルの検出計測ステーションなど、 精密機械製造で広く使用されています。

プロジェクターは試料のプロファイルを拡大し、内蔵の投影スクリーンに表示します。 ^[4]このスクリーンには通常、360 度回転できるグリッドがあり、スクリーンの XY 軸を、検査または測定する機械加工部品の直線エッジに合わせることができます。 この投影スクリーンには試料のプロファイルが表示され、直線測定の計算を容易にするために拡大されます。
検査する試料のエッジをスクリーン上のグリッドに合わせることができます。 そこから、他のポイントまでの距離を簡単に測定できます。 これは、試料の拡大されたプロファイルで行われます。 プロファイルプロジェクターの拡大投影スクリーンで測定すると、より簡単になり、エラーも減ります。
照明の一般的な方法は、背後から照明する透過照明です。 このタイプの照明は、試料が半透明で光が通過できる場合は透過照明とも呼ばれます。 試料が不透明の場合、光は試料を通過せず、試料のプロファイルを形成します。
サンプルの測定は、投影スクリーンで行うことができます。プロファイル プロジェクターには、落射照明 (上から光を当てる照明) が付いている場合もあります。これは、測定が必要な 穴や内部領域を表示するのに便利です。

1. 垂直プロジェクター: 主軸はスクリーンの平面と平行です。最も一般的で、平らな部品や小さなワークピースに適しています。
2. 水平プロジェクター: 主軸は投影スクリーンの平面に対して垂直です。スクリーンは主に中型と大型のバージョンで作られており、一般にシャフト部品や大型プロファイルの重いワークピースの検査に適していますが、光透過用の穴のない水平テーブルを下部に設置すると、シルエット照明配置の小型マシンに便利です。

最もシンプルなタイプのプロファイル プロジェクターでは、部品の反転画像 (鏡像とも呼ばれる) が画面に表示されます。
測定を容易にするために、プラス画像システムを意図的に追加して反転画像を正画像に変更することもあります。この場合、使用されるスケール/材料によってコストが増加し、測定精度が多少低下します。

スクリーンサイズの選択に関しては、部品全体をスクリーンに映す必要があるかどうかを慎重に検討する必要があります。適度な規模で検査が容易に行える場合は、大きなスクリーンは必要ありません。プロジェクターメーカーは、さまざまなニーズを満たすために複数のスクリーンサイズを提供しています。

投影レンズの倍率は固定されています。測定対象物の異なるビューには、異なる倍率が必要になることがよくあります。ただし、通常のプロジェクターの工場構成は単一のレンズで構成されているため、必要に応じて追加のレンズを購入して使用できます。

ワークテーブルは、測定対象物を配置して保持するために使用されます。ワークテーブル自体の容積、X、Y 移動量、および運搬能力が重要です。一方、ワークピースを保持しやすくするために、精密回転テーブル、V ブロック部品ホルダー、およびその他のアクセサリが通常追加されます。
また、プロジェクターには、柔軟で安定したフォーカス機構と、大きな作動距離 (レンズピッチに対するワークピースの上面) が必要です。ユーザーは適切なデータ処理モードを選択します。例外なく、市販されている最新の光学測定プロジェクターはすべてデジタル化されています。したがって、関連するデータ処理機能も考慮します。

• シャドウグラフ

• ロー、ジョセフ・ウィッカム（1937年）、ジェームズ・ハートネス：機械時代の最高の代表、ニューヨーク：アメリカ機械学会、LCCN  37016470、OCLC  3456642。HathiTrustからのリンク。