光比較器 - 百科事典

光学比較機（多くの場合、単に比較機と呼ばれる）またはプロファイルプロジェクターは、製造部品の検査に光学的原理を適用する装置です。比較機では、部品の拡大した輪郭がスクリーンに投影され、部品の寸法と幾何形状が指定された限界に照らし合わせられます。これは、小さな部品の機械工場や生産ラインの品質管理検査チームにとって非常に役立つアイテムです。

測定はいくつかの方法で行われます。最も簡単な方法は、スクリーンの目盛りが輪郭に重ね合わせられることで、観察者が明確なルーラを画像の上に置いて測定できるようにする方法です。もう一つの方法は、部品が座っているステージを動かして、輪郭のさまざまな点をスクリーンの中心点の十字線に一つずつ合致させることで、デジタル表示がステージがどれだけ動いたかを報告する方法です。最終的には、最も技術的に進んだ方法は、画像を分析するソフトウェアを用いる方法で、これら最初の二つの方法は最も一般的ですが、第三は新しいもので広く普及していないものの、デジタル時代にその採用が進んでいます。

歴史
最初の商業的な比較機は、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。ハートネスは、アメリカの国立スクリュー溝委員会の会長として長年続けた仕事が、彼の光学に対する熟知（天文学や望遠鏡の製作などの趣味から）をスクリュー溝の検査の問題に応用するのに繋がりました。ハートネススクリュー溝比較機は、彼が社長を務めていたジョーンズとラムソン機械会社にとって長年利益を生む製品でした。

その後の数十年間、多くの会社が光学比較機を作成し、さまざまな部品の検査に適用されました。今日、これらは多くの機械工場に見られます。

光学と測定を組み合わせるアイデアや、計測機器に対する比較機の用語の使用は、ハートネスの仕事の前に他の形式で存在していましたが、それらは纯粹科学（望遠鏡や顕微鏡など）や非常に専門的な応用科学（標準測定基準の比較など）の領域に留まっていました。ハートネスの比較機は、機械加工部品の通常の検査に向けたものであり、応用科学が産業生産に広く統合された時代における自然な次のステップでした。

使用
プロファイルプロジェクターは、複雑な形状のプレス鋳物、ギア、カム、スレッド、および測定された形状モデルを比較するために広く使用されています。したがって、プロファイルプロジェクターは、航空、航空宇宙産業、時計や時計、電子機器、計測機器産業、研究所、および各レベルの検出計測局など、精密機械製造の分野で広く使用されています。

工作原理
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。このスクリーンには、通常、360度回転可能なグリッドがあり、スクリーンのX-Y軸を機械加工部品の直線エッジと一致させるために使用されます。この投影スクリーンは、試料のプロファイルを表示し、線形測定を計算しやすくするために拡大表示されます。

検査する試料のエッジをスクリーンのグリッドに合致させることができます。そこから、他の点への距離の簡単な測定が行われます。これは、拡大された試料のプロファイル上で行われます。プロファイルプロジェクターの拡大された投影スクリーン上で測定することで、より簡単であり、エラーを減らすことができます。

典型的な照明方法は、逆側から光を当てる逆側照明です。この種の照明は、試料が透明で光が通る場合、透過照明と呼ばれます。不透明な試料の場合、光は試料を通過せず、試料のプロファイルが形成されます。

サンプルの測定は投影スクリーン上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、上から光を当てる正側照明（エピスコピック照明）もあり、孔がない水平テーブルを持つ小さな機械のシルエット照明アレイに便利です。

機能


= 投影方法 =
垂直プロジェクター：主軸はスクリーンの平面に平行です。これは最も一般的で、平面部品や小さな作業部品に適しています。
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。これにより、スクリーンは主に中程度から大きめのサイズで作られ、軸部品や大規模なプロファイルを持つ重い作業部品を検査するのに適していますが、光の伝播のための孔がない水平テーブルを持つことで、小さな機械のシルエット照明アレイに便利です。

= 正像または逆像 =
最も単純なプロファイルプロジェクターのタイプでは、部品の逆像、または鏡像と呼ばれる像がスクリーンに表示されます。

測定を容易にするために、時にはプラス像システムが意図的に追加され、逆像を正像に変換し、スケール/素材の使用によりコストが増加し、多少の測定精度が低下することもあります。

= スクリーンサイズ =
スクリーンサイズの選択については、全体の部品がスクリーンに画像化される必要があるかどうかを慎重に考慮する必要があります。検査が控えめのスケールで簡単に行える場合、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、さまざまなニーズに応じて複数のスクリーンサイズを提供しています。

= 拡大倍率 =
投影レンズの拡大倍率は固定されています。測定する部品の異なる視点には、異なる拡大倍率が必要です。しかし、一般的なプロジェクターの工場設定は単一のレンズで、必要に応じて追加のレンズを購入して使用することができます。

= 作業台とアクセサリー =
作業台は測定する部品を配置し、保持するために使用されます。その体積、X、Yの移動範囲、および持ち込み能力が重要です。同時に、作業部品の保持の便利さのために、精密な回転台、Vブロック部品保持具、および他のアクセサリーが一般的に追加されます。

また、プロジェクターには柔軟で安定した焦点調節機構と大きな作業距離（作業部品の上表面がレンズのピッチに対して）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：市場に出ているすべての現代の光学測定プロジェクターは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能力も考慮します。

参考情報
シャドウグラフ


参考文献
Roe, Joseph Wickham (1937), James Hartness: A Representative of the Machine Age at Its Best, New York: American Society of Mechanical Engineers, LCCN 37016470, OCLC 3456642. link from HathiTrust.