JP2000205977A - Torque measuring apparatus - Google Patents

Torque measuring apparatus

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JP2000205977A
JP2000205977A JP11005688A JP568899A JP2000205977A JP 2000205977 A JP2000205977 A JP 2000205977A JP 11005688 A JP11005688 A JP 11005688A JP 568899 A JP568899 A JP 568899A JP 2000205977 A JP2000205977 A JP 2000205977A
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修一 梅沢
Kazuo Saito
和郎 齋藤
Hidehiko Kuroda
英彦 黒田
Shigeru Kanemoto
茂 兼本
Michio Sato
道雄 佐藤
Takahisa Kondo
卓久 近藤
Makoto Ochiai
誠 落合
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a torque measuring apparatus capable of measuring the rotational speed and torque per rotation of a rotor whose rotational speed varies subtly, by determining the rotational period of the rotor per rotation with a measuring accuracy of higher than 10 ns. SOLUTION: This apparatus includes an irradiation means 20 which irradiates a light beam, a beam adjustment means 21 which causes the light beam to branch into a plurality of light beams and irradiates the subject of measurement 37 with the light beams while adjusting the diameter of each light beam, a plurality of reflection means 22, 23 mounted on the surface of the subject of measurement 37 for varying the reflections of the plurality of light beams, a plurality of detection means 24, 25 for detecting changes in intensity of the plurality of reflected light beams, and a signal processing means 26 which determines the torque of the subject of measurement 37 by calculating its period of rotation on the basis of signals outputted from the detection means 24, 25.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、回転機器の回転速
度およびトルクを遠隔かつ非接触で計測するトルク計測
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a torque measuring device for remotely and non-contactly measuring the rotational speed and torque of a rotating device.

【0002】[0002]

【従来の技術】回転機器のトルクを非接触で計測する技
術としては、特開平6−34462号公報に開示された
「トルク検出装置」が知られている。このトルク検出装
置は、自動車などの動力伝達装置のシャフト部に発生す
るトルクを検出するものである。
2. Description of the Related Art As a technique for measuring the torque of a rotating device in a non-contact manner, there is known a "torque detecting device" disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-34462. This torque detection device detects a torque generated in a shaft portion of a power transmission device such as an automobile.

【0003】このトルク検出装置の構成を図17に示
す。図17に示すように、トルク検出装置は被測定回転
体であるシャフト1の外周面に効率良く光を反射する線
状の光反射体2が設けられており、この光反射体2に相
対して発光素子3a,4aおよび受光素子3b,4bを
各1個ずつ備えて構成された第1および第2の検出部
3,4が配置されている。これらの検出部3,4は、発
光素子3a,4aによってシャフト1の軸方向の異なる
2個所に光線をそれぞれ照射し、その反射光を受光素子
3b,4bで検出するように構成されている。
FIG. 17 shows the configuration of this torque detecting device. As shown in FIG. 17, in the torque detecting device, a linear light reflector 2 for efficiently reflecting light is provided on an outer peripheral surface of a shaft 1 which is a rotating body to be measured. First and second detectors 3 and 4 each including one light emitting element 3a, 4a and one light receiving element 3b, 4b are arranged. The detecting units 3 and 4 are configured to irradiate light beams to two different positions in the axial direction of the shaft 1 by the light emitting elements 3a and 4a, respectively, and to detect the reflected light by the light receiving elements 3b and 4b.

【0004】したがって、シャフト1を回転させると、
受光素子3b,4bは、一周期毎に光反射体2からの信
号をそれぞれ検出する。そして、その検出信号を波形整
形回路によって整形することにより、図18に示すよう
に受光素子3bのパルス信号および受光素子4bのパル
ス信号を得ることができる。パルス信号の周期Tが、一
周期の回転時間となる。また、受光素子3bのパルス信
号に対する受光素子4bのパルス信号の遅れ時間tを用
い、下記の式(1)に従ってトルク:Ft を計算するこ
とができる。
Therefore, when the shaft 1 is rotated,
The light receiving elements 3b and 4b detect a signal from the light reflector 2 at each period. Then, by shaping the detection signal by the waveform shaping circuit, a pulse signal of the light receiving element 3b and a pulse signal of the light receiving element 4b can be obtained as shown in FIG. The cycle T of the pulse signal is one cycle of the rotation time. Further, using the delay time t of the pulse signal of the light receiving element 4b to the pulse signal of the light receiving elements 3b, the torque according to the following formula (1): can be calculated F t.

【数1】 (Equation 1)

【0005】このように上記トルク検出装置では、発光
素子3a,4aからシャフト1に光を照射し、光反射体
2の反射光を受光素子3b,4bで検知する。そして、
図19に示す光反射体2の検知信号に基づいて図18に
示すパルス信号を生成し、このパルス信号の周期から回
転速度やトルクを算出するようにしている。
As described above, in the torque detecting device, light is emitted from the light emitting elements 3a and 4a to the shaft 1, and the light reflected by the light reflector 2 is detected by the light receiving elements 3b and 4b. And
The pulse signal shown in FIG. 18 is generated based on the detection signal of the light reflector 2 shown in FIG. 19, and the rotation speed and the torque are calculated from the cycle of the pulse signal.

【0006】また、回転機器のトルクを計測可能な技術
としては、特開平7−325095号公報に開示された
「回転速度測定装置」が挙げられる。
As a technique capable of measuring the torque of a rotating device, there is a "rotation speed measuring device" disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-325095.

【0007】この回転速度測定装置の構成を図20に示
し、この図20では主要な部分のみに符号を付してあ
る。図20に示す回転速度測定装置では、設定周波数で
パルス発光させたレーザダイオード5の光線をコリメー
タレンズ6によって平行光にして被測定回転体7に照射
する。この照射光の反射は、被測定回転体7表面に形成
された凹凸8などによって変化するため、被測定回転体
7の回転に応じて反射光が強度変化する。
FIG. 20 shows the configuration of the rotation speed measuring device. In FIG. 20, only the main parts are denoted by reference numerals. In the rotation speed measuring device shown in FIG. 20, the light beam of the laser diode 5 which emits the pulse light at the set frequency is converted into parallel light by the collimator lens 6 and is irradiated on the rotating body 7 to be measured. Since the reflection of the irradiation light changes due to the unevenness 8 formed on the surface of the measured rotating body 7, the intensity of the reflected light changes in accordance with the rotation of the measured rotating body 7.

【0008】そこで、この反射光をレンズ9を用いてフ
ォトダイオード10で受光し、この受光信号を信号処理
することによって回転速度を算出する。信号処理では、
まず500kHzの周波数成分を通過させる帯域通過フ
ィルタ(BPF)11によって、パルス変調させたレー
ザ光の反射光の信号を抽出する。この後、低域通過フィ
ルタ(LPF)12によって、高周波の信号成分を除去
する。除去後の信号の時間変化は、被測定回転体7の回
転周期に対応した反射光の強度変化となる。
Therefore, the reflected light is received by the photodiode 10 using the lens 9, and the received light signal is processed to calculate the rotation speed. In signal processing,
First, a band-pass filter (BPF) 11 that passes a frequency component of 500 kHz extracts a pulse-modulated reflected light signal of a laser beam. Thereafter, a high-frequency signal component is removed by a low-pass filter (LPF) 12. The time change of the signal after the removal is a change in the intensity of the reflected light corresponding to the rotation cycle of the rotating body 7 to be measured.

【0009】次に、制御回路13によって信号をデジタ
ル化して高速フーリエ変換を行い、図21に示す周波数
分布を求める。被測定回転体7の回転周波数は、分布頻
度の大きい周波数f0 となる。回転周期Tは、1/f0
である。
Next, the control circuit 13 digitizes the signal and performs a fast Fourier transform to obtain a frequency distribution shown in FIG. The rotation frequency of the rotating body 7 to be measured is a frequency f 0 having a large distribution frequency. The rotation cycle T is 1 / f 0
It is.

【0010】トルクを計測する場合は、本回転速度測定
装置を2個所に設置する。この場合、図18に示す検知
信号の遅れ時間tは、式(2)に従って求めることがで
きるので、式(1)を用いてトルクを計算することがで
きる。
When measuring the torque, the present rotational speed measuring device is installed at two places. In this case, since the delay time t of the detection signal shown in FIG. 18 can be obtained according to the equation (2), the torque can be calculated using the equation (1).

【0011】[0011]

【数2】 (Equation 2)

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
回転機器のトルクを非接触で計測する装置では、図19
に示す検知信号の立上り時間が通常数十μs程度であ
る。したがって、この立上り時間より高い時間精度でパ
ルス信号を生成してパルス信号の周期を求めることがで
きない。このため、回転速度が回転毎に微妙に変化する
ような場合には、回転毎の回転速度やトルクを高精度に
求めることができないという課題がある。例えば、軸径
850mm、回転速度が3000rpmとなる発電機器
では、発電効率を高精度に監視するため回転毎に100
nsの測定精度でパルス信号の周期を計測してトルクを
求めることが望まれている。
However, in the former device for measuring the torque of a rotating device in a non-contact manner, FIG.
The rise time of the detection signal shown in FIG. Therefore, it is impossible to generate a pulse signal with a time accuracy higher than the rise time and determine the period of the pulse signal. For this reason, when the rotation speed slightly changes every rotation, there is a problem that the rotation speed and torque for each rotation cannot be obtained with high accuracy. For example, in a power generation device having a shaft diameter of 850 mm and a rotation speed of 3000 rpm, in order to monitor the power generation efficiency with high accuracy, 100 units per rotation.
It is desired to obtain the torque by measuring the period of the pulse signal with a measurement accuracy of ns.

【0013】一方、後者の回転機器の回転速度を非接触
で計測する装置では、被測定回転体7の回転周期に対応
した信号を抽出してフーリエ変換し、その周波数分布か
ら回転周波数f0 を特定する。この装置では、図21に
示すように回転周波数f0 の分布頻度が大きい理想的な
場合、回転周波数f0 の特定が可能となる。
On the other hand, in the latter device for measuring the rotation speed of a rotating device in a non-contact manner, a signal corresponding to the rotation period of the rotating body 7 to be measured is extracted and Fourier-transformed, and the rotation frequency f 0 is determined from the frequency distribution. Identify. In this apparatus, when the distribution frequency of the rotation frequency f 0 is ideal as shown in FIG. 21, the rotation frequency f 0 can be specified.

【0014】しかしながら、一般に、回転体の回転速度
は微妙に変動することが通常であり、図22に示すよう
に回転周波数f0 を中心に拡がる分布を有する。このよ
うな周波数分布を示す場合は、回転周波数f0 の特定が
困難であるため、式(1)および式(2)を使って高精
度に回転速度やトルクを計算することができないという
課題がある。また、本装置では、周波数分布から回転周
波数f0 を特定するため、原理的に回転毎の回転速度を
求めてトルクを計算することができないという課題があ
る。
However, in general, the rotation speed of the rotating body usually slightly fluctuates, and has a distribution that spreads around the rotation frequency f 0 as shown in FIG. When such a frequency distribution is shown, since it is difficult to specify the rotation frequency f 0 , there is a problem that the rotation speed and the torque cannot be calculated with high accuracy using the equations (1) and (2). is there. Further, in this device, since the rotation frequency f 0 is specified from the frequency distribution, there is a problem that the torque cannot be calculated by calculating the rotation speed for each rotation in principle.

【0015】そこで、本発明は上記事情を考慮してなさ
れたもので、回転速度が微妙に変動する回転体に対して
10nsより高い測定精度で回転毎に回転周期を求め、
回転毎の回転速度およびトルクを高精度に計測可能なト
ルク計測装置を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and obtains a rotation period for each rotation with a measurement accuracy higher than 10 ns for a rotating body whose rotation speed slightly fluctuates.
It is an object of the present invention to provide a torque measurement device capable of measuring a rotation speed and a torque for each rotation with high accuracy.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の発明は、光線を照射する照射手段
と、この光線を複数の光線に分岐し、各光線のビーム径
をそれぞれ調整して被測定体に照射するビーム調整手段
と、前記被測定体の表面に取り付けて前記複数の光線の
反射状態をそれぞれ変化させる複数の反射手段と、前記
複数の光線のそれぞれの反射光の強度変化を検知する複
数の検知手段と、これら検知手段の出力信号に基づいて
回転周期を計算して被測定体のトルクを求める信号処理
手段とを備えたことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided an irradiation means for irradiating a light beam, the light beam is divided into a plurality of light beams, and the beam diameter of each light beam is adjusted. Beam adjusting means for adjusting and irradiating the object to be measured, a plurality of reflecting means attached to a surface of the object to be measured, and changing a reflection state of the plurality of light beams, and a reflected light of each of the plurality of light beams It is characterized by comprising a plurality of detecting means for detecting a change in intensity, and a signal processing means for calculating a rotation cycle based on an output signal of the detecting means to obtain a torque of the measured object.

【0017】請求項1記載の発明によれば、ビーム調整
手段によって光線を複数の光線に分岐し、各光線のビー
ム径を数μmに調整して被測定体に照射することができ
る。この被測定体には高効率で反射する複数の反射手段
が設けられているため、複数の検知手段では回転毎に立
上がり時間が急俊なパルス信号を得ることができる。こ
のパルス信号の立上がり時間は、照射された光線のビー
ム径が数μmであるために非常に短くなる。前記被測定
体が、例えば軸径850mm、回転速度3000rpm
の回転体の場合、立上がり時間が10ns程度のパルス
信号となる。信号処理手段では、パルス信号間の時間間
隔を測定することによって所定の高い測定精度で回転周
期を計測することができる。トルクは、複数の検知手段
が出力するパルス信号から遅れ時間を計算して求めるこ
とができる。
According to the first aspect of the present invention, the light beam can be split into a plurality of light beams by the beam adjusting means, and the beam diameter of each light beam can be adjusted to several μm to irradiate the object to be measured. Since the object to be measured is provided with a plurality of reflecting means for reflecting light with high efficiency, the plurality of detecting means can obtain a pulse signal having a rapid rise time for each rotation. The rise time of this pulse signal is very short because the beam diameter of the irradiated light beam is several μm. The object to be measured has, for example, a shaft diameter of 850 mm and a rotation speed of 3000 rpm.
Is a pulse signal having a rise time of about 10 ns. The signal processing means can measure the rotation cycle with a predetermined high measurement accuracy by measuring the time interval between the pulse signals. The torque can be obtained by calculating a delay time from the pulse signals output from the plurality of detecting means.

【0018】請求項2記載の発明は、請求項1記載のト
ルク計測装置において、照射手段の光線は、ビーム調整
手段に光ファイバを通して伝送することを特徴とするも
のである。
According to a second aspect of the present invention, in the torque measuring device according to the first aspect, the light beam of the irradiation means is transmitted to the beam adjustment means through an optical fiber.

【0019】請求項2記載の発明によれば、光ファイバ
を用いることによって空間伝送することが困難な場所へ
照射手段の光線を容易に伝送することができ、機器内部
や狭隘部などでのトルク計測が可能となる。
According to the second aspect of the present invention, by using an optical fiber, it is possible to easily transmit the light beam of the irradiating means to a place where spatial transmission is difficult, and to reduce the torque inside the device or a narrow portion. Measurement becomes possible.

【0020】請求項3記載の発明は、請求項1記載のト
ルク計測装置において、複数の反射手段は、それぞれ光
線の反射率が被測定体表面よりも低い低反射体であるこ
とを特徴とするものである。
According to a third aspect of the present invention, in the torque measuring device according to the first aspect, each of the plurality of reflecting means is a low-reflecting body having a light ray reflectance lower than the surface of the measured object. Things.

【0021】請求項3記載の発明によれば、反射率が極
めて小さい低反射体を反射手段として被測定体に設ける
ことによって、回転毎に一定時間だけ照射された光線の
反射光を極端に小さくさせることができる。この反射光
を検知手段で検知すると、反射手段での反射光強度が被
測定体の表面における反射光強度と比較して非常に小さ
いため、立下がり時間が非常に短いパルス信号を回転毎
に得ることができる。
According to the third aspect of the present invention, by providing a low-reflector having a very low reflectance as a reflection means on the object to be measured, the reflected light of the light beam irradiated for a certain time every rotation is extremely small. Can be done. When the reflected light is detected by the detecting means, a pulse signal having a very short fall time is obtained for each rotation because the reflected light intensity at the reflecting means is very small as compared with the reflected light intensity at the surface of the measured object. be able to.

【0022】請求項4記載の発明は、請求項1記載のト
ルク計測装置において、複数の反射手段は、それぞれ光
線の反射率が被測定体表面よりも高い高反射領域と、光
線の反射率が前記高反射領域より低い低反射領域とを備
えた反射体であることを特徴とするものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the torque measuring device of the first aspect, each of the plurality of reflecting means includes a high reflection area in which the light reflectance is higher than the surface of the object to be measured, and a light reflectance in the high reflection area. The reflector has a low reflection area lower than the high reflection area.

【0023】請求項4記載の発明によれば、光線を高効
率で反射する領域と吸収する領域を備えた反射体を反射
手段として被測定体に設けることによって、回転毎に一
定時間だけ照射された光線の反射光強度を極端に変動さ
せることができる。この反射光を検知手段で検知する
と、立上がりおよび立下がり時間が非常に短いパルス信
号群を回転毎に得ることができる。
According to the fourth aspect of the present invention, by providing a reflector having a region for reflecting light rays with high efficiency and a region for absorbing light rays as a reflection means on the object to be measured, the light is irradiated for a fixed time every rotation. The reflected light intensity of the reflected light can be extremely varied. When this reflected light is detected by the detecting means, a pulse signal group having a very short rise and fall time can be obtained for each rotation.

【0024】請求項5記載の発明は、請求項1記載のト
ルク計測装置において、複数の反射手段は、それぞれ照
射手段の光線を複数の検知手段の設置方向に反射させる
反射領域と、前記照射手段の光線の少なくとも一部を前
記複数の検知手段の設置方向以外に乱反射させる乱反射
領域とを備えた反射体であることを特徴とするものであ
る。
According to a fifth aspect of the present invention, in the torque measuring device according to the first aspect, the plurality of reflecting means each reflect a light beam of the irradiating means in an installation direction of the plurality of detecting means; And a diffusely reflecting region for irregularly reflecting at least a part of the light beam in directions other than the installation direction of the plurality of detecting means.

【0025】請求項5記載の発明によれば、複数の反射
手段は、複数の検知手段の設置方向に反射させる反射領
域と、前記照射手段の光線の少なくとも一部を前記複数
の検知手段の設置方向以外に乱反射させる乱反射領域と
を備えた反射体であることによって、複数の検知手段に
入射する反射光の強度を回転毎に一定時間だけ極端に変
動させることができる。このため、複数の検知手段で
は、立上がりおよび立下がり時間が非常に短いパルス信
号群を回転毎に得ることができる。
According to the fifth aspect of the present invention, the plurality of reflection means include a reflection area for reflecting the light in the installation direction of the plurality of detection means, and at least a part of the light beam of the irradiation means. Since the reflector is provided with the irregular reflection region that irregularly reflects the light in a direction other than the direction, the intensity of the reflected light incident on the plurality of detection units can be extremely varied for a certain time every rotation. Therefore, the plurality of detecting means can obtain a pulse signal group having a very short rise and fall time for each rotation.

【0026】請求項6記載の発明は、請求項1記載のト
ルク計測装置において、信号処理手段は、複数の検知手
段の出力変動に合わせて閾値を変えて反射手段の信号を
抽出する変動閾値設定手段を備えたことを特徴とするも
のである。
According to a sixth aspect of the present invention, in the torque measuring device according to the first aspect, the signal processing means changes a threshold value in accordance with output fluctuations of the plurality of detection means and extracts a signal of the reflection means. It is characterized by having means.

【0027】請求項6記載の発明によれば、変動閾値設
定手段によって、検知信号の振幅に対する割合から反射
手段の信号を抽出する閾値を設定するため、検知信号の
出力変動が考慮されたパルス信号を抽出することができ
る。このため、検知手段の出力変動が原因となる検知信
号の時間的抽出精度の低下を防止することができる。
According to the sixth aspect of the present invention, the threshold value for extracting the signal of the reflection means from the ratio to the amplitude of the detection signal is set by the fluctuation threshold value setting means. Can be extracted. For this reason, it is possible to prevent a reduction in the temporal extraction accuracy of the detection signal due to the output fluctuation of the detection means.

【0028】請求項7記載の発明は、請求項1記載のト
ルク計測装置において、複数の検知手段の出力信号に対
して検知信号以外の信号成分を除去するフィルタリング
手段を設けたことを特徴とするものである。
According to a seventh aspect of the present invention, in the torque measuring device of the first aspect, filtering means for removing a signal component other than the detection signal from output signals of the plurality of detection means is provided. Things.

【0029】請求項7記載の発明によれば、フィルタリ
ング手段によって複数の検知手段の出力信号からノイズ
成分を除去することができる。このため、複数の検知手
段では、ノイズ環境下でも立上がりおよび立下がり時間
が非常に短いパルス信号群を回転毎に得ることができ
る。
According to the seventh aspect of the present invention, noise components can be removed from the output signals of the plurality of detecting means by the filtering means. For this reason, the plurality of detecting means can obtain a pulse signal group having a very short rise and fall time every rotation even in a noise environment.

【0030】請求項8記載の発明は、複数の検知手段の
出力を相関処理して被測定体のトルクを求める相関処理
手段を設けたことを特徴とするものである。
The invention according to claim 8 is characterized in that correlation processing means for obtaining the torque of the measured object by performing correlation processing on the outputs of the plurality of detection means is provided.

【0031】請求項8記載の発明によれば、複数の検出
手段によって回転毎に得られるパルス信号を相関処理す
ることで、高い測定精度で回転周期を計測することがで
きる。トルクは、複数の検知手段が出力するパルス信号
から遅れ時間を計算して求めることができる。
According to the eighth aspect of the present invention, the rotation cycle can be measured with high measurement accuracy by correlating the pulse signals obtained for each rotation by the plurality of detection means. The torque can be obtained by calculating a delay time from the pulse signals output from the plurality of detecting means.

【0032】請求項9記載の発明は、請求項1記載のト
ルク計測装置において、複数の検知手段は第1および第
2の検知手段を有し、前記第1の検知手段に取り付けて
前記第2の検知手段をモニタ監視し、この第2の検知手
段の位置変動を計測する位置変動計測手段を設けたこと
を特徴とするものである。
According to a ninth aspect of the present invention, in the torque measuring device according to the first aspect, the plurality of detecting means include first and second detecting means, and the second detecting means is attached to the first detecting means. And a position fluctuation measuring means for measuring the position fluctuation of the second detecting means.

【0033】請求項9記載の発明によれば、第1の検知
手段に取り付けられた位置変動計測手段によって、第2
の検知手段をモニタ監視することができ、振動や衝撃な
どで発生する第1および第2の検知手段の位置変動を計
測することができる。この結果、第1および第2の検知
手段の位置変動が原因となって発生するトルク計測精度
の低下を低減させることができる。
According to the ninth aspect of the present invention, the position variation measuring means attached to the first detecting means allows the second variation to be measured.
Can be monitored and monitored, and the change in position of the first and second detecting means caused by vibration, impact, or the like can be measured. As a result, it is possible to reduce a decrease in the accuracy of torque measurement that occurs due to a position change of the first and second detection units.

【0034】請求項10記載の発明は、請求項1記載の
トルク計測装置において、複数の検知手段は第1および
第2の検知手段を有し、前記第1の検知手段に取り付け
られて前記第2の検知手段に向って光線を照射する照射
手段と、前記第2の検知手段に取り付けられて照射され
た光線を検知して前記第1の検知手段と前記第2の検知
手段の位置変動を計測する位置変動計測手段とを備えた
ことを特徴とするものである。
According to a tenth aspect of the present invention, in the torque measuring device according to the first aspect, the plurality of detecting means have first and second detecting means, and are attached to the first detecting means. An irradiating means for irradiating a light beam toward the second detecting means; and an irradiating light beam attached to the second detecting means for detecting the irradiating light beam to detect a position change of the first detecting means and the second detecting means. And a position variation measuring means for measuring.

【0035】請求項10記載の発明によれば、第1の検
知手段に取り付けられた照射手段の光線を第2の検知手
段に取り付けられた位置変動計測手段で検知することに
よって、振動や衝撃などで発生する第2の検知手段の位
置変動を計測することができる。この結果、第1および
第2の検知手段の位置変動が原因となって発生するトル
ク計測精度の低下を低減させることができる。
According to the tenth aspect of the present invention, the light beam of the irradiating means attached to the first detecting means is detected by the position variation measuring means attached to the second detecting means, so that vibration, shock, etc. The position fluctuation of the second detecting means caused by the above can be measured. As a result, it is possible to reduce a decrease in the accuracy of torque measurement that occurs due to a position change of the first and second detection units.

【0036】請求項11記載の発明は、請求項1ないし
10のいずれかに記載のトルク計測装置において、被測
定体の周方向に沿って装置本体を設置したことを特徴と
するものである。
According to an eleventh aspect of the present invention, in the torque measuring device according to any one of the first to tenth aspects, the apparatus main body is installed along a circumferential direction of the measured object.

【0037】請求項11記載の発明によれば、装置本体
を被測定体の周方向に沿って設置し、各装置本体から計
測されるトルク値を平均化処理することによってトルク
の計測精度を向上させることができる。
According to the eleventh aspect of the present invention, the accuracy of torque measurement is improved by installing the apparatus main body along the circumferential direction of the measured object and averaging the torque values measured from each apparatus main body. Can be done.

【0038】請求項12記載の発明は、請求項1ないし
11のいずれかに記載のトルク計測装置において、被測
定体の軸方向に沿って装置本体を設置したことを特徴と
するものである。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the torque measuring device according to any one of the first to eleventh aspects, the apparatus main body is installed along the axial direction of the measured object.

【0039】請求項12記載の発明によれば、装置本体
を被測定体の軸方向に沿って設置することによって、軸
方向に位置的なトルク変化を計測することができる。
According to the twelfth aspect of the present invention, by installing the apparatus main body along the axial direction of the measured object, it is possible to measure a change in torque in the axial direction.

【0040】[0040]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0041】[第1実施形態]図1は本発明に係るトル
ク計測装置の第1実施形態を示す構成図である。
[First Embodiment] FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a torque measuring device according to the present invention.

【0042】図1に示すように、第1実施形態のトルク
計測装置は、光線を照射する照射装置20と、この光線
を第1および第2の光線に分岐し、各光線のビーム径を
調整して被測定体に照射するビーム調整装置21と、被
測定体の表面に取り付けて第1および第2の光線の反射
状態を変化させる第1および第2の反射体22,23
と、第1および第2の光線の反射光の強度変化を検知す
る第1および第2の検知装置24,25と、これら検知
装置24,25の出力信号から回転周期を計算して被測
定体のトルクを求める信号処理手段としての信号処理装
置26とから大略構成されている。
As shown in FIG. 1, the torque measuring device according to the first embodiment includes an irradiating device 20 for irradiating a light beam, splits the light beam into a first beam and a second beam, and adjusts the beam diameter of each beam. A beam adjusting device 21 for irradiating the object to be measured, and first and second reflectors 22 and 23 attached to the surface of the object to change the reflection state of the first and second light beams.
And first and second detection devices 24 and 25 for detecting a change in the intensity of the reflected light of the first and second light beams, and a rotation period is calculated from output signals of the detection devices 24 and 25 to measure the object to be measured. And a signal processing device 26 as signal processing means for calculating the torque of the motor.

【0043】照射装置20は、指向性を持つ光線を照射
する光源で構成される。ここでは、波長632.8nm
の連続光を照射するTEM00モードのHe−Neレーザ
とする。しかし、このHe−Neレーザに限定されるこ
とはなく、各種レーザが適用可能である。また、発光ダ
イオードやランプなどにレンズ,スリット,ピンホー
ル,リフレクターを組合わせて特定方向に高強度の光線
を照射することができるようにしたパルス点灯型または
連続光型の光源も適用可能である。
The irradiation device 20 is constituted by a light source for irradiating a directional light beam. Here, the wavelength is 632.8 nm.
And a He-Ne laser TEM 00 mode for irradiating continuous light. However, the laser is not limited to the He-Ne laser, and various lasers are applicable. Further, a pulse lighting type or continuous light type light source in which a high intensity light beam can be irradiated in a specific direction by combining a lens, a slit, a pinhole, and a reflector with a light emitting diode or a lamp can be applied. .

【0044】照射装置20の光線は、ビーム調整装置2
1のビームスプリッター27によって反射光と透過光に
分割される。反射光側には、レンズ29,31、ビーム
スプリッター33、集光レンズ35が同一光路上に順次
設置され、その反射光は、レンズ29,31、ビームス
プリッター33、集光レンズ35を経て被測定体37に
照射される。一方、透過光側には、反射用のミラー28
をレンズ30,32、ビームスプリッター34、集光レ
ンズ36が同一光路上に順次設置され、ビームスプリッ
ター27にて分割された透過光は、ミラー28で反射し
てレンズ30,32、ビームスプリッター34、集光レ
ンズ36を経て被測定体37に照射される。
The light beam of the irradiation device 20 is
The light is split into reflected light and transmitted light by one beam splitter 27. On the reflected light side, lenses 29, 31, a beam splitter 33, and a condenser lens 35 are sequentially installed on the same optical path, and the reflected light is measured through the lenses 29, 31, the beam splitter 33, and the condenser lens 35. The body 37 is irradiated. On the other hand, on the transmitted light side, a mirror 28 for reflection is provided.
The lenses 30, 32, the beam splitter 34, and the condenser lens 36 are sequentially installed on the same optical path, and the transmitted light split by the beam splitter 27 is reflected by the mirror 28, and the lenses 30, 32, the beam splitter 34, The object to be measured 37 is irradiated via the condenser lens 36.

【0045】この場合、ビームスプリッター27,3
3,34は、波長板で構成することもできる。また、レ
ンズ29およびレンズ31で構成される光学系は、40
倍の拡大光学系であり、ビームエキスパンダーで代用す
ることができる。同様に、レンズ30とレンズ32につ
いてもビームエキスパンダーで代用することができる。
集光レンズ35,36は、球面収差を補正可能なアクロ
マティックレンズで構成したり、アポクロマティックレ
ンズなどのアプラナート、非球面レンズで構成すること
もできる。
In this case, the beam splitters 27 and 3
Each of the reference numerals 3 and 34 may be constituted by a wave plate. The optical system composed of the lens 29 and the lens 31 is 40
It is a double magnification optical system and can be replaced by a beam expander. Similarly, the lenses 30 and 32 can be replaced by a beam expander.
The condenser lenses 35 and 36 may be formed of an achromatic lens capable of correcting spherical aberration, or may be formed of an aplanat lens such as an apochromatic lens or an aspheric lens.

【0046】第1および第2の反射体22,23は、被
測定体37の回転毎に照射された光線を反射するように
取り付けられ、これらの反射体22,23は、光線を高
効率で反射するシール状ミラーとする。なお、これらの
反射体22,23は、光線を高効率で反射する物質であ
れば、いかなるものでも適用可能である。
The first and second reflectors 22 and 23 are attached so as to reflect the light beam emitted every time the object 37 is rotated. The reflective mirror is a reflective mirror. The reflectors 22 and 23 can be made of any material that reflects light rays with high efficiency.

【0047】被測定体37は、例えば回転速度:300
0rpmで回転する直径:850mmの回転機器が用い
られ、負荷装置38によって被測定体37の片側端に負
荷を与えることができるものとする。
The measured object 37 has, for example, a rotation speed of 300.
A rotating device that rotates at 0 rpm and has a diameter of 850 mm is used, and a load can be applied to one end of the measured object 37 by the load device 38.

【0048】なお、本実施形態では、微粒子,流体,気
体などの微少粒子、自動車,航空機,船舶,列車などの
移動物体、ねじれや伸縮が発生する機器を被測定体37
とし、変位量,速度,加速度を測定することもできる。
In the present embodiment, the measuring object 37 is used for a fine particle such as a fine particle, a fluid, or a gas, a moving object such as an automobile, an aircraft, a ship, or a train, or a device that causes torsion or expansion and contraction.
The displacement, speed, and acceleration can also be measured.

【0049】第1および第2の反射体22,23による
反射光は、アバランシュフォトダイオードによって構成
した第1および第2の検知装置24,25によって検知
され、これらの検知装置24,25には、光電子増倍
管,フォトダイオードなどが適用可能である。そして、
第1および第2の検知装置24,25の検知信号は、汎
用型の計算機で構成した信号処理装置26に伝送され
る。この信号処理装置26は、第1および第2の検知装
置24,25の出力変動に合わせて閾値を変えて検知信
号を抽出する変動閾値設定手段を備えている。
The light reflected by the first and second reflectors 22 and 23 is detected by first and second detectors 24 and 25 constituted by avalanche photodiodes. A photomultiplier, a photodiode and the like can be applied. And
The detection signals of the first and second detection devices 24 and 25 are transmitted to a signal processing device 26 constituted by a general-purpose computer. The signal processing device 26 includes a fluctuation threshold value setting unit that changes the threshold value according to the output fluctuation of the first and second detection devices 24 and 25 and extracts a detection signal.

【0050】以上のようにして構成された第1実施形態
のトルク計測装置の作用について説明する。
The operation of the torque measuring device according to the first embodiment configured as described above will be described.

【0051】照射装置20から照射されたビーム径0.
65mmのレーザ光は、ビームスプリッター27によっ
て反射する第1のレーザ光と透過する第2のレーザ光と
に分離される。まず、第1のレーザ光に関しては、レン
ズ29およびレンズ31の拡大光学系によってビーム径
が25mmに拡大される。この拡大された第1のレーザ
光は、ビームスプリッター33を透過した後、集光レン
ズ35によって被測定体37の表面に照射される。この
場合、第1のレーザ光のビーム径が、被測定体37の表
面で焦点を結ぶように集光レンズ35の位置を微調整す
る。焦点のビーム径:Wは、式(3),(4)から計算
することができる。
The diameter of the beam emitted from the irradiation device 20 is set to 0.
The 65 mm laser light is separated into a first laser light reflected by the beam splitter 27 and a second laser light transmitted therethrough. First, the beam diameter of the first laser light is enlarged to 25 mm by the enlargement optical system of the lens 29 and the lens 31. After being transmitted through the beam splitter 33, the expanded first laser light is irradiated on the surface of the measured object 37 by the condenser lens 35. In this case, the position of the condenser lens 35 is finely adjusted so that the beam diameter of the first laser light is focused on the surface of the measured object 37. The beam diameter of the focal point: W can be calculated from equations (3) and (4).

【数3】 (Equation 3)

【数4】 (Equation 4)

【0052】本実施形態では、λ=632,8nm,φ
=25mm,f=50mmであり、ビーム径:W=1.
6μmとなる。したがって、被測定体37の表面におけ
る第1のレーザ光は、ビーム径:W=1.6μmのガウ
ス分布となる。
In this embodiment, λ = 632,8 nm, φ
= 25 mm, f = 50 mm, beam diameter: W = 1.
6 μm. Therefore, the first laser light on the surface of the measured object 37 has a Gaussian distribution with a beam diameter: W = 1.6 μm.

【0053】また、被測定体37に照射された第1のレ
ーザ光は、被測定体37に取り付けた第1の反射体22
に照射された場合には強く反射するものの、それ以外の
被測定体37の表面における反射は極めて小さい。この
ため、回転毎に一定時間だけ第1のレーザ光の反射光を
得ることができる。この反射光は反射体22で正反射し
て、照射された光線と同一の光路で集光レンズ35に入
射する。この集光レンズ35によって、反射光のビーム
径:φ’は、φ’=25mmになる。ここで、照射され
た光線のビーム径:φと反射光:φ’が同一の値であれ
ば、被測定体37の表面で焦点が結ばれていることを確
認可能となる。
The first laser beam applied to the measured object 37 is reflected by the first reflector 22 attached to the measured object 37.
Is strongly reflected when the light is irradiated, but the reflection on the surface of the measured object 37 is extremely small. Therefore, it is possible to obtain the reflected light of the first laser light for a fixed time every rotation. This reflected light is specularly reflected by the reflector 22 and enters the condenser lens 35 along the same optical path as the irradiated light beam. With this condenser lens 35, the beam diameter of the reflected light: φ ′ becomes φ ′ = 25 mm. Here, if the beam diameter: φ of the irradiated light beam and the reflected light: φ ′ have the same value, it can be confirmed that the focal point is focused on the surface of the measured object 37.

【0054】そして、ビーム径:φ’=25mmとなっ
た反射光は、ビームスプリッター33によって分離さ
れ、一方の光は、アバランシュフォトダイオードによっ
て構成した第1の検知装置24に入射する。この第1の
検知装置24では、回転毎に反射体22による強い反射
光を一定時間だけ検知するため、図2に示すパルス形状
の第1の検知信号39を得ることができる。なお、被測
定体37の表面における第1のレーザ光のビーム径が、
1.6μmと非常に小さいため、第1の検知信号39の
立上がり時間は10ns程度となる。
The reflected light having a beam diameter of φ '= 25 mm is split by the beam splitter 33, and one of the lights is incident on a first detector 24 constituted by an avalanche photodiode. Since the first detecting device 24 detects the strong reflected light from the reflector 22 for a certain period of time for each rotation, the first detection signal 39 having a pulse shape shown in FIG. 2 can be obtained. Note that the beam diameter of the first laser light on the surface of the measured object 37 is
Since it is as small as 1.6 μm, the rise time of the first detection signal 39 is about 10 ns.

【0055】一方、ビームスプリッター27を透過した
第2のレーザ光は、ミラー28で直角に反射される。こ
の後、第2のレーザ光は、第1のレーザ光と全く同様の
作用を受け、レンズ30およびレンズ32の拡大光学
系、ビームスプリッター34を透過した後、集光レンズ
36によって被測定体37の表面で焦点を結び、ビーム
径:1.6μmとなるように照射される。そして、第2
の反射体23による反射光は、集光レンズ36によって
ビーム径:25mmになった後、ビームスプリッター3
4によって分離されて第2の検知装置25に入射する。
この第2の検知装置24では、回転毎に反射体23の強
い反射光を一定時間だけ検知するため、図2に示すパル
ス形状の第2の検知信号40を得ることができる。な
お、被測定体37の表面における第2のレーザ光のビー
ム径が、第1のレーザ光と同様に1.6μmと非常に小
さいため、第2の検知信号40の立上がり時間は10n
s程度となる。さらに、信号処理装置26では、第1の
検知信号39および第2の検知信号40を取り込み回転
周期およびトルクを算出する。
On the other hand, the second laser light transmitted through the beam splitter 27 is reflected at a right angle by the mirror 28. Thereafter, the second laser light is subjected to exactly the same operation as the first laser light, passes through the magnifying optical system of the lenses 30 and 32, and the beam splitter 34, and is then condensed by the condenser lens 36. Is focused on the surface of the substrate and irradiated so as to have a beam diameter of 1.6 μm. And the second
After the light reflected by the reflector 23 of the above becomes a beam diameter: 25 mm by the condenser lens 36, the beam splitter 3
4 and is incident on the second detection device 25.
The second detection device 24 detects the strong reflected light of the reflector 23 for a certain period of time for each rotation, so that the pulse-shaped second detection signal 40 shown in FIG. 2 can be obtained. Since the beam diameter of the second laser light on the surface of the measured object 37 is as small as 1.6 μm as in the case of the first laser light, the rise time of the second detection signal 40 is 10n.
s. Further, the signal processing device 26 takes in the first detection signal 39 and the second detection signal 40 and calculates the rotation period and the torque.

【0056】ここで、回転周期は、図2に示すように第
1の検知信号39の振幅に閾値を設定し、隣合う閾値の
時間間隔から求める。第1および第2の検知信号39,
40の振幅電圧は、検知信号毎に変化する場合がある。
このため、閾値は、振幅電圧に対する割合で決定して振
幅電圧の10%に設定する。この割合は、適当に決定す
ることができる。本実施形態によって得られた回転周期
の変化を図3に示す。また、回転周期は、第2の検知信
号40から求めることもできる。
Here, as shown in FIG. 2, a threshold value is set for the amplitude of the first detection signal 39, and the rotation period is obtained from the time interval between adjacent threshold values. The first and second detection signals 39,
The amplitude voltage of 40 may change for each detection signal.
For this reason, the threshold is determined by a ratio to the amplitude voltage and set to 10% of the amplitude voltage. This ratio can be determined appropriately. FIG. 3 shows a change in the rotation cycle obtained by the present embodiment. Further, the rotation cycle can also be obtained from the second detection signal 40.

【0057】一方、第2の検知信号40の閾値を第1の
検知信号39と同様に設定して第1および第2の検知信
号39,40を比較すると、負荷装置38の負荷によっ
て図2に示す遅れ時間が発生する。この結果、遅れ時間
と式(1)を用いて回転毎のトルクを求めることができ
る。
On the other hand, when the threshold value of the second detection signal 40 is set in the same manner as the first detection signal 39 and the first and second detection signals 39 and 40 are compared, FIG. The indicated delay time occurs. As a result, the torque for each rotation can be obtained using the delay time and equation (1).

【0058】このように本実施形態によれば、空間を伝
送されて被測定体37に照射される第1および第2のレ
ーザ光は、被測定体37の表面でビーム径が1.6μm
となる。この反射光を検知装置24,25によって検知
すると、被測定体37には反射体22,23が取り付け
られているため、立上がり時間が10ns程度の第1お
よび第2の検知信号39,40を回転毎に得ることがで
きる。そして、信号処理装置26では、検知信号39,
40の時間的な振幅変動に合わせた閾値を設定すること
によって、図3に示す所定の精度で被測定体37の回転
周期を計測することができる。そして、図2に示す遅れ
時間と式(1)を用いて、回転毎のトルクを所定の高精
度で求めることができる。
As described above, according to the present embodiment, the first and second laser beams transmitted through the space and applied to the object 37 have a beam diameter of 1.6 μm on the surface of the object 37.
Becomes When the reflected light is detected by the detectors 24 and 25, the first and second detection signals 39 and 40 having a rise time of about 10 ns are rotated since the reflectors 22 and 23 are attached to the measured object 37. You can get every time. Then, in the signal processing device 26, the detection signal 39,
By setting a threshold value corresponding to the temporal amplitude fluctuation of 40, the rotation cycle of the measured object 37 can be measured with a predetermined accuracy shown in FIG. Then, using the delay time shown in FIG. 2 and Expression (1), the torque for each rotation can be obtained with a predetermined high accuracy.

【0059】[第2実施形態]図4は本発明に係るトル
ク計測装置の第2実施形態を示す構成図である。なお、
前記第1実施形態と同一の部分には同一の符号を付して
説明する。以下の各実施形態も同様である。
[Second Embodiment] FIG. 4 is a configuration diagram showing a second embodiment of the torque measuring device according to the present invention. In addition,
The same parts as those in the first embodiment will be described with the same reference numerals. The same applies to the following embodiments.

【0060】図4に示すように、第2実施形態のトルク
計測装置は、光線を照射する照射装置20と、この照射
装置20の光線を伝送する光伝送装置41と、その光線
を第1および第2の光線に分岐し、各光線のビーム径を
調整して被測定体37に照射するビーム調整装置44
と、被測定体37の表面に取り付けて第1および第2の
光線の反射状態を変化させる第1および第2の低反射体
51,52と、第1および第2の光線の反射光の強度変
化を検知する第1および第2の検知装置24,25と、
これら検知手段24,25の出力信号から回転周期を計
算して被測定体37のトルクを求める信号処理装置26
とから大略構成されている。
As shown in FIG. 4, the torque measuring device according to the second embodiment includes an irradiating device 20 for irradiating a light beam, an optical transmission device 41 for transmitting the light beam of the irradiating device 20, and the first and second light transmitting devices. A beam adjusting device 44 that diverges to the second light beam, adjusts the beam diameter of each light beam, and irradiates the object 37 with the beam.
First and second low reflectors 51 and 52 attached to the surface of the measured object 37 to change the reflection state of the first and second light beams, and the intensity of reflected light of the first and second light beams First and second detection devices 24 and 25 for detecting a change,
A signal processing device 26 for calculating the rotation period from the output signals of these detecting means 24 and 25 to obtain the torque of the measured object 37
It is roughly composed of

【0061】照射装置20の光線を伝送する光伝送装置
41は、光線を光ファイバに入射させるレンズ42、光
ファイバ43で構成する。この光ファイバ43は、例え
ばSI型単一モードであり、コア径:φf =5μm、開
口数:0.11の石英ファイバとする。光ファイバ43
のコア径は、可及的に小さい方が望ましい。また、光フ
ァイバの種類に関しては、照射装置20のHe−Neレ
ーザの光線を伝送できれば良いため、SI型やGI型、
単一モードや多モードに限定されることなく、多成分系
ファイバ,プラスチックファイバ,ポリマクラッドファ
イバなど各種のファイバが適用可能である。さらに、ビ
ーム調整装置44に設置された光コネクタ45は、光フ
ァイバ43を着脱可能な構造になっているため、状況に
応じて必要な長さの光ファイバを接続することができ
る。
The light transmission device 41 for transmitting the light beam of the irradiation device 20 is composed of a lens 42 for making the light beam enter the optical fiber and an optical fiber 43. The optical fiber 43 is, for example, an SI type single mode, and is a quartz fiber having a core diameter: φ f = 5 μm and a numerical aperture: 0.11. Optical fiber 43
Is preferably as small as possible. Further, regarding the type of the optical fiber, since it is sufficient that the light of the He-Ne laser of the irradiation device 20 can be transmitted, the SI type, the GI type,
Various fibers such as a multi-component fiber, a plastic fiber, and a polymer clad fiber are applicable without being limited to the single mode or the multimode. Further, the optical connector 45 installed in the beam adjusting device 44 has a structure in which the optical fiber 43 is detachable, so that an optical fiber of a required length can be connected according to the situation.

【0062】光コネクタ45によってビーム調整装置4
4に伝送された光線は、分岐コネクタ46によって光フ
ァイバ47,48へ分岐される。光コネクタ45は、金
属環を用いたバット結合(平面と平面との結合)で光フ
ァイバ43とビーム調整装置44とを接合する。ここ
で、光コネクタ45は、上記の他にV溝を用いたバット
結合、レンズによる伝送などでも構成することができ
る。また、光ファイバ47,48は、光ファイバ43と
同一の光ファイバとする。分岐コネクタ46はプリズム
で構成されており、二方向に分岐できるように構成され
ている。
The beam adjusting device 4 is controlled by the optical connector 45.
The light beam transmitted to 4 is branched by the branch connector 46 into optical fibers 47 and 48. The optical connector 45 joins the optical fiber 43 and the beam adjusting device 44 by butt connection (connection between planes) using a metal ring. Here, in addition to the above, the optical connector 45 can be configured by butt connection using a V-groove, transmission by a lens, or the like. The optical fibers 47 and 48 are the same optical fibers as the optical fiber 43. The branch connector 46 is formed of a prism, and is configured to branch in two directions.

【0063】光ファイバ47へ伝送されて出射する光
は、レンズ49、ビームスプリッター33、集光レンズ
35を経て被測定体37に照射される。一方、光ファイ
バ48へ伝送されて出射する光は、レンズ50、ビーム
スプリッター34、集光レンズ36を経て被測定体37
に照射される。レンズ49,50は、球面収差を補正で
きるアクロマティックレンズで構成したり、アポクロマ
ティックレンズなどのアプラナート、非球面レンズで構
成することもできる。
The light transmitted to and emitted from the optical fiber 47 passes through the lens 49, the beam splitter 33, and the condenser lens 35 and irradiates the measured object 37. On the other hand, the light transmitted and emitted to the optical fiber 48 passes through the lens 50, the beam splitter 34,
Is irradiated. The lenses 49 and 50 may be formed of an achromatic lens capable of correcting spherical aberration, or may be formed of an aplanat lens such as an apochromatic lens or an aspheric lens.

【0064】第1および第2の低反射体51,52は、
被測定体37の回転毎に一定時間の間だけ照射された光
線を反射しないように取り付けられる。これら低反射体
51,52は、被測定体37表面よりも反射率が極めて
小さい黒色のビニル樹脂からなり、これらの低反射体5
1,52は、光線を吸収する物質であれば、いかなるも
のでも適用可能である。
The first and second low reflectors 51, 52 are:
It is attached so as not to reflect the irradiated light beam for a fixed time every time the measurement object 37 rotates. These low-reflectors 51 and 52 are made of black vinyl resin whose reflectance is extremely smaller than the surface of the measured object 37.
1 and 52 can be any materials that absorb light.

【0065】以上のようにして構成された第2実施形態
のトルク計測装置の作用について説明する。
The operation of the torque measuring device according to the second embodiment configured as described above will be described.

【0066】照射装置20から照射された例えばビーム
径0.65mmのレーザ光は、レンズ42によって光フ
ァイバ43へ導光される。光ファイバ43によって伝送
された光線は、光コネクタ45によってビーム調整装置
44へ導かれる。そして、その光線は、分岐コネクタ4
6によって光ファイバ47,48へ均等に分岐される。
光ファイバ47に伝送されて出射する第1のレーザ光
は、まずレンズ49によって平行光にされる。この平行
光となった第1のレーザ光は、ビームスプリッター33
を透過した後、集光レンズ35によって被測定体37の
表面に照射される。
The laser light having a beam diameter of, for example, 0.65 mm emitted from the irradiation device 20 is guided to the optical fiber 43 by the lens 42. The light beam transmitted by the optical fiber 43 is guided to a beam adjusting device 44 by an optical connector 45. Then, the light beam is transmitted to the branch connector 4.
The light is evenly split into optical fibers 47 and 48 by 6.
The first laser light transmitted and emitted to the optical fiber 47 is first converted into parallel light by the lens 49. The first laser light that has become parallel light is applied to the beam splitter 33.
After that, the light is irradiated on the surface of the measured object 37 by the condenser lens 35.

【0067】この場合、第1のレーザ光のビーム径が、
被測定体37の表面で焦点を結ぶように集光レンズ35
の位置を微調整する。被測定体37の表面におけるビー
ム径:Wf は、近似的に式(5)から計算することがで
きる。
In this case, the beam diameter of the first laser beam is
The focusing lens 35 is focused on the surface of the measured object 37
Fine-tune the position of. Beam diameter at the surface of the measured body 37: W f can be calculated from the approximately equation (5).

【数5】 (Equation 5)

【0068】本実施形態では、レンズ49の開口数を光
ファイバの開口数と同一とするためNAIN=0.11と
なる。NAOUT =0.25、φf =5μmであるため、
ビーム径:Wf =2.2μmとなる。したがって、被測
定体37の表面における第1のレーザ光は、ビーム径:
f =2.2μmとなっている。
In this embodiment, NA IN = 0.11 because the numerical aperture of the lens 49 is the same as the numerical aperture of the optical fiber. Since NA OUT = 0.25 and φ f = 5 μm,
Beam diameter: W f = 2.2 μm. Therefore, the first laser light on the surface of the measured object 37 has a beam diameter of:
W f = 2.2 μm.

【0069】被測定体37に照射された第1のレーザ光
は、被測定体37に取り付けた第1の低反射体51に照
射された場合には反射しないが、それ以外の被測定体3
7の表面では反射される。このため、回転毎に一定時間
だけ第1のレーザ光の反射光がない状態を得ることがで
きる。反射光は、被測定体37の表面のスペックルパタ
ーンである。反射光が存在する場合は、照射された光線
と同一の光路で集光レンズ35に入射する。そして、集
光レンズ35によって、反射光のビーム径:φ f ’は、
φf ’=25mmになる。ここで、照射された光線のビ
ーム径:φと反射光:φf ’が同一の値であれば、被測
定体37の表面で焦点が結ばれていることを確認するこ
とができる。
The first laser beam applied to the measured object 37
Illuminates the first low reflector 51 attached to the measured object 37.
It does not reflect when it is radiated, but the other measured object 3
The surface 7 is reflected. For this reason, every rotation
It is only possible to obtain a state where there is no reflected light of the first laser light.
Wear. The reflected light is a speckle pattern on the surface of the measured object 37.
It is. The illuminated light, if reflected light is present
Then, the light enters the condenser lens 35 in the same optical path. And collection
The beam diameter of the reflected light by the optical lens 35: φ f
φf'= 25 mm. Here, the beam of the irradiated light beam
Beam diameter: φ and reflected light: φf’Are the same,
Make sure that the focus is on the surface of the fixed object 37.
Can be.

【0070】ビーム径:φf ’=25mmとなった反射
光は、ビームスプリッター33によって分離され、一方
の反射光は、アバランシュフォトダイオードによって構
成した第1の検知装置24に入射する。第1の検知装置
24では、回転毎に一定時間だけ第1のレーザ光の反射
光がない状態を検知するため図5に示すパルス形状の第
1の検知信号53を得ることができる。被測定体37の
表面における第1のレーザ光のビーム径が、2.2μm
と非常に小さいため、第1の検知信号53の立下がり時
間は10ns程度となる。
The reflected light having a beam diameter of φ f ′ = 25 mm is split by a beam splitter 33, and one reflected light is incident on a first detector 24 constituted by an avalanche photodiode. The first detection device 24 can obtain a pulse-shaped first detection signal 53 shown in FIG. 5 in order to detect a state in which there is no reflected light of the first laser light for a fixed time every rotation. The beam diameter of the first laser light on the surface of the measured object 37 is 2.2 μm
Is very small, the fall time of the first detection signal 53 is about 10 ns.

【0071】一方、分岐コネクタ46によって光ファイ
バ48へ分岐されて出射する第2のレーザ光は、第1の
レーザ光と全く同様の作用を受け、レンズ50によって
平行光となってビームスプリッター34を透過した後、
集光レンズ36によって被測定体37の表面で焦点を結
ぶように照射される。被測定体37の表面におけるビー
ム径は、2.2μmである。
On the other hand, the second laser light that is branched into the optical fiber 48 by the branch connector 46 and emitted is subjected to exactly the same operation as the first laser light, and is converted into parallel light by the lens 50 to be transmitted to the beam splitter 34. After transmission
The light is emitted by the condenser lens 36 so as to be focused on the surface of the measured object 37. The beam diameter on the surface of the measured object 37 is 2.2 μm.

【0072】被測定体37に照射された第2のレーザ光
は、被測定体37の表面に照射された場合には反射光が
存在し、低反射体52に照射された場合は反射光が存在
しないので、回転毎に一定時間だけ第2のレーザ光の反
射光がない状態を得ることができる。反射光が存在する
場合は、照射された光線と同一の光路で集光レンズ36
に入射する。そして、照射された光線と反射光のビーム
径が同一の値であれば、被測定体37の表面で焦点が結
ばれていることを確認することができる。反射光は、ビ
ームスプリッター34によって分離され、一方の反射光
は、アバランシュフォトダイオードによって構成した第
2の検知装置25に入射する。この第2の検知装置25
では、回転毎に一定時間だけ第2のレーザ光の反射光が
ない状態を検知するため、図5に示すパルス形状の第2
の検知信号54を得ることができる。被測定体37の表
面における第2のレーザ光のビーム径が、2.2μmと
非常に小さいため、第1の検知信号53の立下がり時間
は10ns程度となる。さらに、信号処理装置26で
は、第1の検知信号53及び第2の検知信号54を取り
込み回転周期およびトルクを算出する。
The second laser light applied to the object to be measured 37 has reflected light when applied to the surface of the object to be measured 37 and reflected light when applied to the low reflector 52. Since it does not exist, it is possible to obtain a state in which there is no reflected light of the second laser light for a fixed time every rotation. When there is reflected light, the condenser lens 36 is placed on the same optical path as the irradiated light beam.
Incident on. If the beam diameter of the irradiated light beam and the reflected light beam have the same value, it can be confirmed that the focal point is focused on the surface of the measured object 37. The reflected light is split by a beam splitter 34, and one reflected light is incident on a second detector 25 constituted by an avalanche photodiode. This second detection device 25
In order to detect a state in which there is no reflected light of the second laser light for a fixed time every rotation, the second pulse shape shown in FIG.
Can be obtained. Since the beam diameter of the second laser light on the surface of the measured object 37 is very small, 2.2 μm, the fall time of the first detection signal 53 is about 10 ns. Further, the signal processing device 26 takes in the first detection signal 53 and the second detection signal 54 and calculates the rotation period and the torque.

【0073】ここで、回転周期は、図5に示すように第
1の検知信号53の振幅に閾値を設定し、隣合う閾値の
時間間隔から求める。第1および第2の検知信号53,
54の振幅電圧は共に1V程度であるため、閾値は電圧
値で固定して0.9Vとする。この閾値は、振幅電圧に
応じて適当に決定することができる。本実施形態によっ
て得られた回転周期の変化は、図6に示す前記第1の実
施形態の測定結果とほぼ同様であった。また、回転周期
は、第2の検知信号54から求めることもできる。
Here, as shown in FIG. 5, the rotation cycle is obtained by setting a threshold value for the amplitude of the first detection signal 53 and from the time interval between adjacent threshold values. The first and second detection signals 53,
Since both of the amplitude voltages of 54 are about 1V, the threshold value is fixed to 0.9V by a voltage value. This threshold can be appropriately determined according to the amplitude voltage. The change of the rotation cycle obtained by the present embodiment was almost the same as the measurement result of the first embodiment shown in FIG. Further, the rotation cycle can also be obtained from the second detection signal 54.

【0074】一方、第2の検知信号54の閾値を第1の
検知信号53と同様に設定して第1および第2の検知信
号53,54を比較すると、負荷装置38の負荷によっ
て図5に示す遅れ時間が発生する。この結果、遅れ時間
と式(1)を用いて回転毎のトルクを求めることができ
る。
On the other hand, when the threshold value of the second detection signal 54 is set in the same manner as the first detection signal 53 and the first and second detection signals 53 and 54 are compared, FIG. The indicated delay time occurs. As a result, the torque for each rotation can be obtained using the delay time and equation (1).

【0075】このように本実施形態によれば、光ファイ
バ43によって照射装置20のレーザ光を機器内部や狭
隘部へ伝送することができる。そして、第1および第2
のレーザ光は、被測定体37の表面でビーム径が2.2
μmとなる。この反射光を検知装置24,25によって
検知すると、被測定体37には低反射体51,52が取
り付けられているため、立上がり時間が10ns程度の
第1および第2の検知信号53,54を回転毎に得るこ
とができる。また、信号処理装置26では、その検知信
号53,54の振幅電圧値から閾値電圧を固定設定する
ことによって、図6に示す所定の精度で被測定体37の
回転周期を計測することができる。さらに、図5に示す
遅れ時間と式(1)を用いて回転毎のトルクを所定の高
精度で求めることができる。
As described above, according to the present embodiment, the laser light of the irradiation device 20 can be transmitted to the inside of the device or a narrow portion by the optical fiber 43. And the first and second
Has a beam diameter of 2.2 on the surface of the measured object 37.
μm. When the reflected light is detected by the detection devices 24 and 25, the first and second detection signals 53 and 54 having a rise time of about 10 ns are generated because the low reflection bodies 51 and 52 are attached to the measured body 37. It can be obtained every rotation. Further, the signal processing device 26 can measure the rotation cycle of the measured object 37 with predetermined accuracy shown in FIG. 6 by fixing the threshold voltage based on the amplitude voltage values of the detection signals 53 and 54. Further, the torque for each rotation can be obtained with a predetermined high accuracy by using the delay time shown in FIG. 5 and Expression (1).

【0076】[第3実施形態]図7は本発明に係るトル
ク計測装置の第3実施形態を示す構成図である。
[Third Embodiment] FIG. 7 is a block diagram showing a third embodiment of the torque measuring device according to the present invention.

【0077】図7に示すように、第3実施形態のトルク
計測装置は、レーザ光を照射する照射装置20と、この
レーザ光を第1および第2のレーザ光に分岐し、各レー
ザ光のビーム径を調整して被測定体37に照射するビー
ム調整装置21、被測定体37の表面に取り付けて第1
および第2のレーザ光の反射状態を変化させる第1およ
び第2の反射体55,56と、第1および第2のレーザ
光の反射光を検知する第1および第2の検知装置24,
25と、これら検知装置24,25の出力信号に対して
検知信号以外の信号成分を除去するフィルタリング装置
57と、検知装置24,25の出力信号を相関処理して
被測定体37のトルクを求める相関処理装置58とから
大略構成されている。
As shown in FIG. 7, the torque measuring device according to the third embodiment includes an irradiation device 20 for irradiating a laser beam, this laser beam is branched into first and second laser beams, and each laser beam is The beam adjusting device 21 that adjusts the beam diameter and irradiates the measured object 37,
First and second reflectors 55 and 56 for changing the reflection state of the first and second laser lights, and first and second detectors 24 and 24 for detecting the reflected lights of the first and second laser lights.
25, a filtering device 57 for removing signal components other than the detection signals from the output signals of the detection devices 24 and 25, and a correlation process of the output signals of the detection devices 24 and 25 to obtain the torque of the measured object 37. It is roughly constituted by a correlation processing device 58.

【0078】第1および第2の反射体55,56は、図
8に示すように、1cm×1cmの大きさに設定され、
照射された光線を高効率で反射する帯状の反射部分と光
線を高効率で吸収する帯状の吸収部分とが交互に配置さ
れている。なお、その帯幅は数10μmのオーダーであ
る場合もあり得る。ここで、反射部分はミラー状のアル
ミニウム薄膜、吸収部分は黒色のビニル樹脂からなる。
反射部分の物質は、光線を高効率で反射する物質であれ
ばいかなるものでも適用可能であり、吸収部分の物質
も、光線を吸収する物質であればいかなるものでも適用
可能である。また、低反射物質を用いず、ミラー状のア
ルミニウム薄膜をエッチングまたはハーフエッチングす
ることによって低反射部分を構成することができる。エ
ッチングの場合、エッチングによって剥き出しになった
非測定体37の表面が低反射部分となる。ハーフエッチ
ングの場合、ハーフエッチングされた部分では光が乱反
射して正反射が小さくなるため、ハーフエッチング部分
が低反射部分となる。そして、第1および第2の反射体
55,56は、帯状の縞模様が被測定体37の回転軸と
平行となるように配置され、回転毎の一定時間だけ反射
光の強度が極端に変動するように取り付けられている。
The first and second reflectors 55 and 56 are set to a size of 1 cm × 1 cm as shown in FIG.
Band-shaped reflecting portions that reflect the irradiated light beam with high efficiency and band-shaped absorbing portions that absorb the light beam with high efficiency are alternately arranged. The band width may be on the order of several tens of μm. Here, the reflecting portion is made of a mirror-shaped aluminum thin film, and the absorbing portion is made of black vinyl resin.
Any substance can be used as the material of the reflecting portion as long as it reflects light with high efficiency, and any material can be used as the material of the absorbing portion as long as it absorbs light. Further, a low-reflection portion can be formed by etching or half-etching a mirror-like aluminum thin film without using a low-reflection substance. In the case of etching, the surface of the non-measurement body 37 exposed by etching becomes a low reflection portion. In the case of half-etching, light is irregularly reflected in the half-etched portion and specular reflection is reduced, so that the half-etched portion becomes a low reflection portion. The first and second reflectors 55 and 56 are arranged such that the striped stripe pattern is parallel to the rotation axis of the measured object 37, and the intensity of the reflected light fluctuates extremely for a certain time for each rotation. It is attached to be.

【0079】第1および第2の検知装置24,25の検
知信号は、フィルタリング処理を行うフィルタリング装
置57、相関処理を行う相関処理装置58に伝送され
る。フィルタリング装置57および相関処理装置58
は、汎用型の計算機で構成されている。フィルタリング
装置57は、検知信号をサンプリング周波数:1GHz
でデジタル化してフィルタリング処理を行う装置であ
り、LCRを用いたフィルタリング回路で構成すること
もでき、検知信号に対して直接フィルタリング処理を行
うこともできる。また、相関処理装置58についても、
相関器で構成することもできる。
The detection signals of the first and second detection devices 24 and 25 are transmitted to a filtering device 57 for performing a filtering process and a correlation processing device 58 for performing a correlation process. Filtering device 57 and correlation processing device 58
Is composed of a general-purpose computer. The filtering device 57 converts the detection signal into a sampling frequency of 1 GHz.
This is a device that performs a filtering process by digitizing with a filter, and can be configured by a filtering circuit using LCR, and can also directly perform a filtering process on a detection signal. Also, regarding the correlation processing device 58,
It can also be constituted by a correlator.

【0080】以上のようにして構成された第3実施形態
のトルク計測装置の作用について説明する。
The operation of the torque measuring device according to the third embodiment configured as described above will be described.

【0081】照射装置20から照射されたビーム径0.
65mmのレーザ光は、ビーム調整装置21のビームス
プリッター27によって反射する第1のレーザ光と透過
する第2のレーザ光とに分離される。この第1のレーザ
光は、レンズ29およびレンズ31の拡大光学系によっ
てビーム径が25mmとなる。そして、拡大された第1
のレーザ光は、ビームスプリッター33を透過した後、
集光レンズ35によって被測定体37の表面で焦点を結
び、ビーム径が1.6μmとなるように照射される。
The diameter of the beam emitted from the irradiation device 20
The 65 mm laser light is separated into a first laser light reflected by a beam splitter 27 of the beam adjusting device 21 and a second laser light transmitted therethrough. The first laser beam has a beam diameter of 25 mm due to the magnifying optical system of the lens 29 and the lens 31. And the expanded first
Is transmitted through the beam splitter 33,
The light is focused on the surface of the measurement object 37 by the condenser lens 35 and irradiated so that the beam diameter becomes 1.6 μm.

【0082】ここで、被測定体37に照射された第1の
レーザ光が、第1の反射体55に照射された場合には、
反射光が交互に強弱を繰り返す特有の反射状態となる
が、それ以外の表面での反射は極めて小さい。このた
め、回転毎に一定時間だけ反射光が交互に強弱を繰り返
す特有の反射状態となる。強い反射状態となった場合
は、照射された光線と同一の光路で集光レンズ35に入
射する。この集光レンズ35によって、反射光のビーム
径:φ’は、φ’=25mmになる。照射された光線の
ビーム径:φと反射光:φ’が同一の値であれば、被測
定体37の表面で焦点が結ばれていることを確認するこ
とができる。そして、ビーム径:φ’=25mmとなっ
た反射光はビームスプリッター33によって分離され、
一方の反射光は、アバランシュフォトダイオードによっ
て構成した第1の検知装置24に入射する。
Here, when the first laser beam applied to the measurement target 37 is applied to the first reflector 55,
Although the reflected light has a unique reflection state of alternating strength, the reflection on other surfaces is extremely small. For this reason, the reflected light has a unique reflection state in which the reflected light alternately repeats the intensity for a fixed time every rotation. In the case of a strong reflection state, the light enters the condenser lens 35 along the same optical path as the irradiated light beam. With this condenser lens 35, the beam diameter of the reflected light: φ ′ becomes φ ′ = 25 mm. If the beam diameter of the irradiated light beam: φ and the reflected light: φ ′ are the same value, it can be confirmed that the focal point is focused on the surface of the measured object 37. Then, the reflected light having the beam diameter: φ ′ = 25 mm is split by the beam splitter 33,
One reflected light is incident on a first detection device 24 constituted by an avalanche photodiode.

【0083】この第1の検知装置24では、この反射光
を検知するものの、弱い反射状態になった場合には信号
を検知しない。このような反射光の強弱が交互に繰り返
されるため、図9に示すように櫛歯形状の第1の検知信
号59を回転毎に得ることができる。なお、被測定体3
7の表面における第1のレーザ光のビーム径が1.6μ
mと非常に小さいため、第1の検知信号59の立上がり
および立下がり時間は10ns程度となる。
The first detecting device 24 detects the reflected light, but does not detect a signal when the reflected light is weakly reflected. Since the intensity of the reflected light is alternately repeated, a comb-shaped first detection signal 59 can be obtained for each rotation as shown in FIG. The measured object 3
7 has a beam diameter of 1.6 μm on the surface of the first laser beam.
m, the rise and fall times of the first detection signal 59 are about 10 ns.

【0084】一方、第2のレーザ光は、ミラー28で直
角に反射された後、第1のレーザ光と全く同一の作用を
受け、レンズ30およびレンズ32の拡大光学系、集光
レンズ36によって被測定体37の表面で焦点を結び、
ビーム径:1.6μmとなるように照射される。第2の
反射体66の弱い反射状態に照射された場合は、反射光
が存在しないが、強い反射状態に照射された場合は、照
射された光線と同一の光路で集光レンズ36に入射す
る。そして、この集光レンズ36によってビーム径:2
5mmになった後、ビームスプリッター34によって分
離されて第2の検知装置25に入射する。
On the other hand, the second laser light is reflected at a right angle by the mirror 28, and then receives exactly the same action as the first laser light, and is enlarged by the magnifying optical system of the lenses 30 and 32 and the condenser lens 36. Focus on the surface of the measured object 37,
Irradiation is performed so that the beam diameter becomes 1.6 μm. When the light is irradiated in the weak reflection state of the second reflector 66, there is no reflected light, but when the light is irradiated in the strong reflection state, the light enters the condenser lens 36 along the same optical path as the irradiated light. . Then, the beam diameter: 2
After reaching 5 mm, the light is separated by the beam splitter 34 and enters the second detection device 25.

【0085】この第2の検知装置25では、反射光の強
弱が交互に繰り返されるため、図9に示す第1の検知信
号と同様な櫛歯形状の第2の検知信号60を回転毎に得
ることができる。なお、被測定体37の表面における第
2のレーザ光のビーム径が1.6μmと非常に小さいた
め、第2の検知信号60の立上がりおよび立下がり時間
は10ns程度となる。
In the second detector 25, the intensity of the reflected light is alternately repeated, so that a second comb-shaped detection signal 60 similar to the first detection signal shown in FIG. 9 is obtained for each rotation. be able to. Since the beam diameter of the second laser beam on the surface of the measured object 37 is very small, 1.6 μm, the rise and fall times of the second detection signal 60 are about 10 ns.

【0086】さらに、第1の検知信号59および第2の
検知信号60は、フィルタリング装置57および相関処
理装置58に取り込まれて回転周期およびトルクが算出
される。すなわち、まず、フィルタリング装置57で
は、サンプリング周波数:1GHzで第1および第2の
検知信号59,60をデジタル値に離散化する。そし
て、デジタル値に離散化した第1および第2の検知信号
59,60からノイズの周波数成分を除去する。この除
去する周波数成分は、信号処理の対象となる反射体55
による検知信号の周波数が数KHzであるため、50k
Hz以上の周波数成分とする。
Further, the first detection signal 59 and the second detection signal 60 are taken into the filtering device 57 and the correlation processing device 58 to calculate the rotation period and the torque. That is, first, the filtering device 57 discretizes the first and second detection signals 59 and 60 into digital values at a sampling frequency of 1 GHz. Then, noise frequency components are removed from the first and second detection signals 59 and 60, which are discretized into digital values. The frequency component to be removed is reflected by the reflector 55 to be processed.
Since the frequency of the detection signal is several KHz,
The frequency component is not less than Hz.

【0087】次いで、デジタル化してノイズを除去され
た第1および第2の検知信号59,60は、相関処理装
置58に伝送される。この相関処理装置58では、時間
的に異なる2つの第1の検知信号59の相互相関関数か
ら回転周期を求める。
Next, the first and second detection signals 59 and 60 which have been digitized and from which noise has been removed are transmitted to the correlation processing device 58. In the correlation processing device 58, a rotation period is obtained from a cross-correlation function of the two first detection signals 59 different in time.

【0088】本実施形態では、図10に示すように時間
的に異なる二つのパルス信号を含む出力信号を抽出して
関数:F(t)とする。相互相関関数:Φ(τ)の定義
は、式(6)とする。
In the present embodiment, as shown in FIG. 10, an output signal including two temporally different pulse signals is extracted and set as a function: F (t). Equation (6) defines the cross-correlation function: Φ (τ).

【0089】[0089]

【数6】 ここで、遅れ時間:τを0から増加させて相互相関関
数:Φ(τ)の値を計算する。この計算は、図10に示
す最初のパルス信号を時間的に遅れさせて次のパルス信
号との重なり度合を調べる操作に相当する。遅れ時間:
τが回転周期に近づくと、このパルス信号が次のパルス
信号に一致するようになり、相互相関関数:Φ(τ)の
値が大きくなる。この値は、双方のパルス信号が最も一
致した場合に最大となり、この時の遅れ時間:τが回転
周期となる。
(Equation 6) Here, the value of the cross-correlation function: Φ (τ) is calculated by increasing the delay time: τ from 0. This calculation corresponds to an operation of delaying the first pulse signal shown in FIG. 10 in time and examining the degree of overlap with the next pulse signal. Delay time:
When τ approaches the rotation cycle, this pulse signal coincides with the next pulse signal, and the value of the cross-correlation function: Φ (τ) increases. This value becomes maximum when the two pulse signals are most matched, and the delay time τ at this time is the rotation cycle.

【0090】さらに、本実施形態における相互相関関
数:Φ(τ)の計算結果を図11に示す。この結果、回
転周期は41.821255msとなる。この回転周期
は、第1の検知信号59と同様にして第2の検知信号6
0から求めることもできる。
FIG. 11 shows the calculation result of the cross-correlation function Φ (τ) in the present embodiment. As a result, the rotation cycle is 41.821255 ms. This rotation cycle is the same as the first detection signal 59 and the second detection signal 6
It can also be obtained from zero.

【0091】トルクは、第1の検知信号59と第2の検
知信号60との相互相関関数から求める。本実施形態で
は、図12に示すように第1の検知信号59の出力信号
を抽出して関数:G1 (t)とし、第2の検知信号60
の出力信号を抽出して関数:G2 (t)とする。相互相
関関数:Φi (τ)の定義は、式(7)とする。
The torque is obtained from a cross-correlation function between the first detection signal 59 and the second detection signal 60. In the present embodiment, as shown in FIG. 12, the output signal of the first detection signal 59 is extracted and set as a function: G 1 (t), and the second detection signal 60 is extracted.
Is extracted and set as a function: G 2 (t). The definition of the cross-correlation function: Φ i (τ) is represented by Expression (7).

【0092】[0092]

【数7】 ここで、遅れ時間:τを0から増加させて相互相関関
数:Φi (τ)の値を計算する。この計算は、第1の検
知信号59のパルス信号を時間的に遅れさせ、第2の検
知信号60のパルス信号との重なり度合を調べる操作に
相当する。第1の検知信号59のパルス信号と第2の検
知信号60のパルス信号は同一形状の信号であるため、
負荷装置38による負荷が存在しない場合、遅れ時間が
なく一致する。一方、負荷装置38による負荷が存在す
る場合には、第2の検知信号60のパルス信号に遅れ時
間が発生する。この遅れ時間は、時間的にずらした第1
の検知信号59のパルス信号が第2の検知信号60のパ
ルス信号と一致して相互相関関数:Φi (τ)が最大と
なった場合の遅れ時間:τである。
(Equation 7) Here, the value of the cross-correlation function: Φ i (τ) is calculated by increasing the delay time: τ from 0. This calculation corresponds to an operation of delaying the pulse signal of the first detection signal 59 in time and examining the degree of overlap with the pulse signal of the second detection signal 60. Since the pulse signal of the first detection signal 59 and the pulse signal of the second detection signal 60 have the same shape,
When there is no load by the load device 38, they match without delay time. On the other hand, when a load from the load device 38 exists, a delay time occurs in the pulse signal of the second detection signal 60. This delay time is the first time shifted
Is the delay time when the cross-correlation function: Φ i (τ) is maximized by the coincidence of the pulse signal of the detection signal 59 with the pulse signal of the second detection signal 60.

【0093】本実施形態における相互相関関数:Φ
i (τ)の計算結果を図13に示す。この結果、遅れ時
間:τは、τ=111nsとなる。そして、この遅れ時
間と式(1)を用いて回転毎のトルクを求めることがで
きる。
The cross-correlation function in this embodiment: Φ
FIG. 13 shows the calculation result of i (τ). As a result, the delay time: τ becomes τ = 111 ns. Then, the torque for each rotation can be obtained using the delay time and the equation (1).

【0094】このように本実施形態によれば、空間を伝
送されて被測定体37に照射される第1および第2のレ
ーザ光は、被測定体37の表面でビーム径が1.6μm
となる。そして、反射光を検知装置24,25によって
検知すると、その反射光の強弱が極端に変動する反射体
55によって、図9に示される立上がりおよび立下がり
時間が10ns程度と非常に短い櫛歯形状の第1および
第2の検知信号59,60を回転毎に得ることができ
る。この第1および第2の検知信号59,60に対し、
周波数50kHz以上のノイズ成分をフィルタリング装
置57で除去するため、ノイズ環境下であっても立上が
りおよび立下がり時間が10ns程度の信号となる。
As described above, according to the present embodiment, the first and second laser beams transmitted through the space and irradiated on the object 37 have a beam diameter of 1.6 μm on the surface of the object 37.
Becomes Then, when the reflected light is detected by the detecting devices 24 and 25, the reflector 55 whose intensity of the reflected light fluctuates extremely fluctuates so that the rise and fall times shown in FIG. The first and second detection signals 59 and 60 can be obtained for each rotation. In response to the first and second detection signals 59 and 60,
Since the noise component having a frequency of 50 kHz or more is removed by the filtering device 57, the signal has a rise and fall time of about 10 ns even under a noise environment.

【0095】相関処理装置58では、立上がりおよび立
下がり時間が10ns程度と非常に短く、複雑な櫛歯形
状となった第1または第2の検知信号59または60を
相関処理をすることによって、図11に示すように所定
の高精度で被測定体37の回転毎の回転周期を計測する
ことができる。さらに、第1の検知信号59と第2の検
知信号60を相関処理することによって図13に示す遅
れ時間を求め、この遅れ時間と式(1)を用いることに
よって、所定の高精度で回転毎のトルクを求めることが
できる。
The correlator 58 correlates the first or second detection signal 59 or 60, which has a very short rise and fall time of about 10 ns and has a complicated comb shape, to obtain a diagram. As shown in FIG. 11, the rotation cycle of each rotation of the measured object 37 can be measured with a predetermined high accuracy. Further, the delay time shown in FIG. 13 is obtained by correlating the first detection signal 59 and the second detection signal 60, and the delay time and the equation (1) are used to obtain a predetermined high precision for each rotation. Can be obtained.

【0096】なお、前記第1〜第3実施形態では、ビー
ム調整装置21,44、第1および第2の検知装置2
4,25が物理的に結合して固定されている。
In the first to third embodiments, the beam adjustment devices 21 and 44, the first and second detection devices 2
4, 25 are physically connected and fixed.

【0097】[第4実施形態]図14は本発明に係るト
ルク計測装置の第4実施形態を示す構成図である。
[Fourth Embodiment] FIG. 14 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of the torque measuring device according to the present invention.

【0098】図14に示すように、第4実施形態のトル
ク計測装置は、レーザ光を照射する照射装置20と、こ
のレーザ光を第1および第2のレーザ光に分岐し、各レ
ーザ光のビーム径を調整して被測定体37に照射する第
1および第2の光送受信装置61,62と、被測定体3
7の表面に取り付けて第1および第2のレーザ光の反射
状態を変化させる第1および第2の反射体65,66
と、第1および第2のレーザ光の反射光を検知する第1
および第2の検知装置24,25と、これら検知装置2
4,25の出力信号に対して検知信号以外の信号成分を
除去するフィルタリング装置57と、検知装置24,2
5の出力信号を相関処理して被測定体37のトルクを求
める相関処理装置58とから大略構成されている。
As shown in FIG. 14, the torque measuring device according to the fourth embodiment includes an irradiating device 20 for irradiating a laser beam, this laser beam is branched into a first laser beam and a second laser beam, First and second optical transceivers 61 and 62 for adjusting the beam diameter and irradiating the measured object 37 with the measured object 3
And first and second reflectors 65 and 66 which are attached to the surface of the first and second laser beams 7 to change the reflection state of the first and second laser beams.
And a first for detecting reflected light of the first and second laser beams.
And second detecting devices 24 and 25, and these detecting devices 2
A filtering device 57 for removing signal components other than the detection signal from the output signals of the detection devices 24 and 2;
And a correlation processing device 58 that obtains the torque of the measured object 37 by performing a correlation process on the output signal of the measuring device 5.

【0099】照射装置20のレーザ光は、第1の光送受
信装置61のビームスプリッター27によって反射光と
透過光に分割される。反射光は第1の光送受信装置61
のレンズ29,31、ビームスプリッター33、集光レ
ンズ35を経て被測定体37に照射される。透過光は、
第2の光送受信装置62に入射してレンズ30で反射
し、レンズ30,32、ビームスプリッター34、集光
レンズ36を経て被測定体37に照射される。
The laser beam from the irradiation device 20 is split into reflected light and transmitted light by the beam splitter 27 of the first optical transceiver 61. The reflected light is transmitted to the first optical transceiver 61.
The object 37 is irradiated through the lenses 29 and 31, the beam splitter 33, and the condenser lens 35. The transmitted light is
The light enters the second optical transmission / reception device 62, is reflected by the lens 30, and irradiates the measured object 37 through the lenses 30, 32, the beam splitter 34, and the condenser lens 36.

【0100】また、第1の光送受信装置61には、第2
の光送受信装置62の位置変動を計測する位置変動計測
手段としての監視カメラ63が設置されている。この監
視カメラ63は画像表示可能な装置であれば良く、ここ
ではCCDカメラを使用している。そして、第2の光送
受信装置62には、位置変動を認識するマーク64が設
けられている。このマーク64は、監視カメラ63で簡
単に認識できるものであれば良く、ここでは、縦1cm
×横1cm×厚さ1cmのアルミニウム薄膜を使用して
いる。また、第2の光送受信装置62に特有の傷を付け
てマーク64の代用をすることもできる。
The first optical transmitting / receiving device 61 has the second
A surveillance camera 63 is installed as a position change measuring means for measuring the position change of the optical transmitting / receiving device 62. The monitoring camera 63 may be any device capable of displaying an image, and here, a CCD camera is used. The second optical transmitting / receiving device 62 is provided with a mark 64 for recognizing a position change. The mark 64 may be any mark that can be easily recognized by the surveillance camera 63.
An aluminum thin film having a width of 1 cm and a thickness of 1 cm is used. Also, the mark 64 can be used in place of the second optical transmitting / receiving device 62 by making a specific damage.

【0101】第1または第2の反射体65,66は、図
15に示すように、光線を乱反射させる乱射領域と照射
方向と同一方向へ反射させる反射領域とを有し、この反
射領域は微少形状のリトロリフレクターで構成し、乱反
射領域は微少形状の散乱反射板で構成されている。反射
領域の物質は、照射方向と同一方向へ反射する物質であ
れば適用可能であり、乱反射領域の物質は、乱反射させ
る物質であれば適用可能である。
As shown in FIG. 15, each of the first and second reflectors 65 and 66 has a radiating region for irregularly reflecting light rays and a reflecting region for reflecting light in the same direction as the irradiation direction. It is composed of a retroreflector having a shape, and the irregular reflection area is composed of a scattering reflector having a minute shape. The substance in the reflection area is applicable as long as it reflects in the same direction as the irradiation direction, and the substance in the irregular reflection area is applicable as long as it is a substance that causes irregular reflection.

【0102】以上のようにして構成された第4実施形態
のトルク計測装置の作用について説明する。
The operation of the torque measuring device according to the fourth embodiment configured as described above will be described.

【0103】照射装置20から照射されたビーム径0.
65mmのレーザ光は、第1の光送受信装置61のビー
ムスプリッター27によって反射する第1のレーザ光
と、透過して第2の光送受信装置62に入射する第2の
レーザ光とに分離される。
The diameter of the beam irradiated from the irradiation device
The 65 mm laser light is separated into a first laser light reflected by the beam splitter 27 of the first optical transmission / reception device 61 and a second laser light transmitted and incident on the second optical transmission / reception device 62. .

【0104】第1の光送受信装置61の内部を進む第1
のレーザ光は、レンズ29およびレンズ31の拡大光学
系によってビーム径が25mmとなる。そして、拡大さ
れた第1のレーザ光は、ビームスプリッター33を透過
した後、集光レンズ35によって被測定体37の表面で
焦点を結び、ビーム径が1.6μmとなるように照射さ
れる。
The first traveling inside the first optical transmitting / receiving device 61
Has a beam diameter of 25 mm due to the magnifying optical system of the lens 29 and the lens 31. After being transmitted through the beam splitter 33, the expanded first laser beam is focused by the condenser lens 35 on the surface of the measured object 37, and is irradiated so that the beam diameter becomes 1.6 μm.

【0105】被測定体37に照射された第1のレーザ光
が、第1の反射体65に照射された場合には、反射と乱
反射が交互に繰り返されるため特有の反射を示すように
なる。しかし、それ以外の被測定体37の表面での反射
は極めて小さい。このため、回転毎に一定時間だけ反射
と乱反射を交互に繰り返す特有の反射を示すことにな
る。
When the first laser beam applied to the object 37 is applied to the first reflector 65, reflection and irregular reflection are repeated alternately, so that a specific reflection is exhibited. However, other reflections on the surface of the measured object 37 are extremely small. For this reason, it shows a unique reflection in which the reflection and the irregular reflection alternately repeat for a certain period of time every rotation.

【0106】反射状態となった場合には、照射された光
線と同一の光路で集光レンズ35に入射する。この反射
光のビーム径:φ’はφ’=25mmである。反射光は
ビームスプリッター33によって分離され、一方の反射
光は、第1の検知装置24に入射する。この第1の検知
装置24ではこの反射光を検知するが、乱反射状態にな
った場合には信号を検知しない。このような反射と乱反
射が交互に繰り返されるため、図9と同様の櫛歯形状の
第1の検知信号59を回転毎に得ることができる。被測
定体37の表面における第1のレーザ光のビーム径が
1.6μmと非常に小さいため、第1の検知信号59の
立上がりおよび立下がり時間は10ns程度となる。
When the light enters the reflection state, the light enters the condenser lens 35 along the same optical path as the irradiated light beam. The beam diameter of the reflected light: φ ′ is φ ′ = 25 mm. The reflected light is split by the beam splitter 33, and one reflected light is incident on the first detection device 24. The first detecting device 24 detects the reflected light, but does not detect a signal in the case of the irregular reflection state. Since such reflection and irregular reflection are alternately repeated, a first detection signal 59 having a comb shape similar to that of FIG. 9 can be obtained every rotation. Since the beam diameter of the first laser light on the surface of the measured object 37 is very small, 1.6 μm, the rise and fall times of the first detection signal 59 are about 10 ns.

【0107】一方、第2の光送受信装置62に入射した
第2のレーザ光は、ミラー28で直角に反射された後、
第1のレーザ光と全く同一の作用を受け、レンズ30お
よびレンズ32の拡大光学系、集光レンズ36によって
被測定体37の表面で焦点を結び、ビーム径:1.6μ
mとなるように照射される。第2の反射体66の乱反射
領域に照射された場合は反射光が存在しないが、強い反
射領域に照射された場合の反射光は、照射された光線と
同一の光路で集光レンズ36に入射する。そして、集光
レンズ36によってビーム径:25mmになった後、ビ
ームスプリッター34によって分離されて第2の検知装
置25に入射する。
On the other hand, the second laser light incident on the second optical transmitting / receiving device 62 is reflected at a right angle by the mirror 28,
It receives exactly the same action as the first laser light, focuses on the surface of the measurement object 37 by the magnifying optical system of the lenses 30 and 32, and the condenser lens 36, and has a beam diameter of 1.6 μm.
m. There is no reflected light when irradiating the irregular reflection area of the second reflector 66, but the reflected light when irradiating the strong reflection area enters the condenser lens 36 along the same optical path as the irradiated light beam. I do. Then, after the beam diameter becomes 25 mm by the condenser lens 36, the beam is separated by the beam splitter 34 and enters the second detector 25.

【0108】この第2の検知装置25では、第2のレー
ザ光の反射と乱反射が交互に繰り返されるため、図9に
示す第1の検知信号と同様な櫛歯形状の第2の検知信号
60を回転毎に得ることができる。なお、被測定体37
の表面における第2のレーザ光のビーム径1.6μmと
非常に小さいため、第2の検知信号60の立上がりおよ
び立下がり時間は10ns程度となる。
In the second detector 25, the reflection and irregular reflection of the second laser light are alternately repeated, so that the second detection signal 60 having a comb shape similar to the first detection signal shown in FIG. Can be obtained for each rotation. The measured object 37
Since the beam diameter of the second laser beam on the surface of the second detection light is very small, 1.6 μm, the rise and fall times of the second detection signal 60 are about 10 ns.

【0109】さらに、第1の検知信号59および第2の
検知信号60は、フィルタリング装置57および相関処
理装置58に取り込まれて回転周期およびトルクが算出
される。すなわち、フィルタリング装置57では、サン
プリング周波数:1GHzで第1および第2の検知信号
59,60をデジタル値に変換し、信号処理の対象とな
る反射体65による検知信号の周波数が数KHzである
ため、50kHz以上の周波数成分を除去する。
Further, the first detection signal 59 and the second detection signal 60 are taken into the filtering device 57 and the correlation processing device 58, and the rotation period and the torque are calculated. That is, the filtering device 57 converts the first and second detection signals 59 and 60 into digital values at a sampling frequency of 1 GHz, and the frequency of the detection signal by the reflector 65 to be subjected to signal processing is several KHz. , 50 kHz or more are removed.

【0110】また、相関処理装置58では、時間的に異
なる2つの第1の検知信号59を用い、式(6)で定義
した相互相関関数:Φ(τ)を計算することによって回
転周期を求める。そして、トルクは、第1の検知信号5
9と第2の検知信号60を用い、式(7)で定義した相
互相関関数:Φi (τ)を計算することによって求め
る。本実施形態の相互相関関数:Φ(τ)、Φi (τ)
の計算結果は第3実施形態と同様であり、回転周期やト
ルクは、第3実施形態と同一の結果となる。
In the correlation processing device 58, the rotation period is obtained by calculating the cross-correlation function: Φ (τ) defined by the equation (6) using the two first detection signals 59 that are different in time. . Then, the torque is equal to the first detection signal 5
9 and the second detection signal 60, and is calculated by calculating a cross-correlation function: Φ i (τ) defined by Expression (7). Cross-correlation function of this embodiment: Φ (τ), Φ i (τ)
Is the same as that of the third embodiment, and the rotation cycle and the torque are the same as those of the third embodiment.

【0111】第1の光送受信装置61に設置された監視
カメラ63は、第2の光送受信装置62に設けられたマ
ーク64の位置変動を監視する。このマーク64の位置
変動を監視することによって、周囲環境からの振動を衝
撃による第1の光送受信装置61と第2の光送受信装置
62との位置関係の変化を検知する。そして、振動や衝
撃を受けた場合、回転速度やトルクは相関処理装置58
に表示されず、振動または衝撃の検知が表示される。
The monitoring camera 63 installed in the first optical transmission / reception device 61 monitors a position change of the mark 64 provided in the second optical transmission / reception device 62. By monitoring the change in the position of the mark 64, a change in the positional relationship between the first optical transmitting / receiving device 61 and the second optical transmitting / receiving device 62 due to a shock from vibration from the surrounding environment is detected. When receiving a vibration or an impact, the rotation speed and the torque are calculated by the correlation processing device 58.
, The detection of vibration or shock is displayed.

【0112】一方、位置関係の変動を補正するため、第
1の検知信号59と第2の検知信号60を用い、式
(7)で定義した相互相関関数:Φi (τ)を計算し、
振動や衝撃を受けた時の遅れ時間を求める。この遅れ時
間は、負荷装置38によって生じる遅れ時間ではなく、
振動や衝撃による第1の光送受信装置61と第2の光送
受信装置62の位置関係の変動によって生じる遅れ時
間:τ’である。したがって、位置関係が変化した場合
は、式(7)で定義した相互相関関数:Φi (τ)を計
算して遅れ時間:τ’を求め、位置関係の変化によって
生じる遅れ時間:τ’の影響を考慮した式(8)に従っ
てトルク:Ft を求める。
On the other hand, in order to correct the change in the positional relationship, the first detection signal 59 and the second detection signal 60 are used to calculate a cross-correlation function: Φ i (τ) defined by the equation (7).
Calculate the delay time when receiving vibration or shock. This delay time is not the delay time caused by the load device 38,
A delay time τ ′ caused by a change in the positional relationship between the first optical transceiver 61 and the second optical transceiver 62 due to vibration or shock. Therefore, when the positional relationship changes, the cross-correlation function: Φ i (τ) defined by the equation (7) is calculated to obtain the delay time: τ ′, and the delay time: τ ′ caused by the change in the positional relationship is calculated. The torque: Ft is obtained according to the equation (8) considering the influence.

【数8】 (Equation 8)

【0113】また、本実施形態のトルク計測装置を軸方
向に沿って複数設けることによって、軸方向の位置的な
回転速度やトルクの変化を計測することができる。
Further, by providing a plurality of the torque measuring devices of this embodiment along the axial direction, it is possible to measure changes in the rotational speed and torque in the axial direction.

【0114】このように本実施形態によれば、空間を伝
送されて被測定体37に照射される第1おらび第2のレ
ーザ光は、被測定体37の表面でビーム径が1.6μm
となる。そして、第1および第2の送受信装置61,6
2によって反射光を検知すると、反射と乱反射が交互に
繰り返す反射体65,66によって、図9に示すように
立上がりおよび立下がり時間が10ns程度と非常に短
い櫛歯形状の第1および第2の検知信号59,60を回
転毎に得ることができる。
As described above, according to the present embodiment, the first and second laser beams transmitted through the space and applied to the object 37 have a beam diameter of 1.6 μm on the surface of the object 37.
Becomes Then, the first and second transmission / reception devices 61, 6
2, when the reflected light is detected by the reflectors 65 and 66, the rising and falling times of which are very short, about 10 ns, as shown in FIG. Detection signals 59 and 60 can be obtained for each rotation.

【0115】フィルタリング装置57では、この第1お
よび第2の検知信号59,60に対し、周波数50kH
z以上のノイズ成分を除去するため、ノイズ環境下であ
っても立上がりおよび立下がり時間が10ns程度の信
号となる。
The filtering device 57 applies a frequency of 50 kHz to the first and second detection signals 59 and 60.
Since a noise component equal to or more than z is removed, the signal has a rise and fall time of about 10 ns even in a noise environment.

【0116】相関処理装置58では、立上がりおよび立
下がり時間が10ns程度と非常に短く、複雑な櫛歯形
状となった第1または第2の検知信号59または60を
相関処理をすることによって、図11に示すように所定
の高精度で被測定体37の回転毎の回転周期を計測する
ことができる。さらに第1の検知信号59と第2の検知
信号60を相関処理することによって図13に示すよう
に遅れ時間を求め、この遅れ時間と式(1)を用いるこ
とによって、所定の高精度で回転毎のトルクを求めるこ
とができる。
The correlation processing unit 58 performs correlation processing on the first or second detection signal 59 or 60 having a very short rise and fall time of about 10 ns and having a complicated comb shape. As shown in FIG. 11, the rotation cycle of each rotation of the measured object 37 can be measured with a predetermined high accuracy. Further, a delay time is obtained as shown in FIG. 13 by correlating the first detection signal 59 and the second detection signal 60, and by using this delay time and Expression (1), the rotation can be performed with a predetermined high accuracy. Each torque can be obtained.

【0117】そして、監視カメラ63とマーク64とに
よって、周囲環境からの振動や衝撃による第1および第
2の光送受信装置61,62の位置変動を検知すること
ができ、式(8)に従って位置変動による測定精度の低
下を低減させることができる。
Then, with the monitoring camera 63 and the mark 64, the position fluctuation of the first and second optical transmitting / receiving devices 61 and 62 due to vibration and impact from the surrounding environment can be detected, and the position is calculated according to the equation (8). It is possible to reduce a decrease in measurement accuracy due to the fluctuation.

【0118】なお、本実施形態のトルク計測装置は、軸
方向に複数設けることができるため、軸方向の位置的な
回転速度やトルクの変化を計測することができる。
It should be noted that a plurality of the torque measuring devices of the present embodiment can be provided in the axial direction, so that it is possible to measure changes in the rotational speed and torque in the axial direction.

【0119】[第5実施形態]図16は本発明に係るト
ルク計測装置の第5実施形態を示す構成図である。
[Fifth Embodiment] FIG. 16 is a block diagram showing a fifth embodiment of the torque measuring device according to the present invention.

【0120】図16に示すように、第5実施形態のトル
ク計測装置は、レーザ光を照射する照射装置20と、こ
のレーザ光を光ファイバ43に入射されるレンズ42
と、光ファイバ43に入射したレーザ光を分岐する多分
岐コネクタ69と、この多分岐コネクタ69に接続され
た光ファイバ70,71,72,73と、これらの光フ
ァイバ70〜73にそれぞれ接続された第1,第2,第
3,第4の光送受信装置74,75,76,77と、被
測定体37の表面に取り付けて反射状態を変化させる第
1および第2の反射体22,23と、光ファイバ70〜
73に分岐した各レーザ光の検知信号を相関処理して被
測定体37のトルクを求める相関処理装置58とから大
略構成されている。
As shown in FIG. 16, the torque measuring device according to the fifth embodiment comprises an irradiating device 20 for irradiating a laser beam and a lens 42
, A multi-branch connector 69 for branching the laser light incident on the optical fiber 43, optical fibers 70, 71, 72, 73 connected to the multi-branch connector 69, and connected to these optical fibers 70 to 73, respectively. First, second, third, and fourth optical transceivers 74, 75, 76, and 77, and first and second reflectors 22, 23 that are attached to the surface of the measured object 37 to change the reflection state. And the optical fiber 70 ~
A correlation processing device 58 for obtaining a torque of the measured object 37 by performing a correlation process on the detection signal of each laser beam branched to 73.

【0121】光ファイバ70,71,72,73は、光
ファイバ43と同一の光ファイバであり、SI型単一モ
ードであり、コア径:φf =5μm、開口数:0.11
の石英ファイバとする。ファイバ光を分岐する多分岐コ
ネクタ69はプリズムで構成されており、四方向に分岐
できるように構成されている。
The optical fibers 70, 71, 72 and 73 are the same optical fibers as the optical fiber 43, are of the SI single mode, have a core diameter: φ f = 5 μm, and have a numerical aperture of 0.11.
Quartz fiber. The multi-branch connector 69 for branching fiber light is formed of a prism, and is configured to branch in four directions.

【0122】第1,第2,第3,第4の光送受信装置7
4,75,76,77は、ビーム調整手段および照射さ
れた光線の反射光を検知する検知手段を備えた第1の光
送受信装置61で構成されている。そして、被測定体3
7の回転速度およびトルクは、第1または第2の光送受
信装置74,75で構成される第1の測定系、第3およ
び第4の光送受信装置76,77で構成される第2の測
定系の計2系統で測定される。第1および第2の測定系
は、被測定体37の円周方向に設置される。なお、光送
受信装置74〜77を円周方向に複数設置して多系統で
回転速度およびトルクを測定することが可能である。こ
こでは、原理的に同じであるため二系統とする。
First, second, third and fourth optical transmitting / receiving devices 7
Reference numerals 4, 75, 76, and 77 each include a first optical transmission / reception device 61 including a beam adjustment unit and a detection unit that detects reflected light of an irradiated light beam. Then, the measured object 3
The rotation speed and torque of the first and second optical transmission / reception devices 74 and 75 are used for the first measurement system and the third and fourth optical transmission and reception devices 76 and 77 are used for the second measurement It is measured by a total of two systems. The first and second measurement systems are installed in the circumferential direction of the measured object 37. In addition, it is possible to install a plurality of optical transmitting / receiving devices 74 to 77 in the circumferential direction and measure the rotation speed and the torque in multiple systems. Here, two systems are used because they are the same in principle.

【0123】第1および第3の光送受信装置74,76
には、LED78,80が取り付けられている。そし
て、これらのLED光の位置変化を検出するため、対向
する位置に設置した第2および第4の光送受信装置7
5,77には、位置変動計測手段としての縦横2次元の
ポジションセンサ79,81が取り付けられている。L
ED78,80は赤外線LEDとしたが、特にこれに限
定されることはない。
First and third optical transceivers 74 and 76
, LEDs 78 and 80 are attached. Then, in order to detect a change in the position of these LED lights, the second and fourth light transmitting / receiving devices 7 installed at opposing positions are arranged.
5, 77 are provided with two-dimensional vertical and horizontal position sensors 79, 81 as position fluctuation measuring means. L
Although the EDs 78 and 80 are infrared LEDs, they are not particularly limited.

【0124】以上のようにして構成された第5実施形態
のトルク計測装置の作用について説明する。
The operation of the torque measuring device according to the fifth embodiment configured as described above will be described.

【0125】照射装置20から照射されたビーム径0.
65mmのレーザ光は、レンズ42によって光ファイバ
43へ入射する。この入射した光線は、多分岐コネクタ
69によって光ファイバ70,71,72,73へ均等
に分岐される。
The diameter of the beam emitted from the irradiation device
The 65 mm laser light enters the optical fiber 43 through the lens 42. The incident light beam is equally branched by the multi-branch connector 69 to the optical fibers 70, 71, 72, 73.

【0126】ここで、光ファイバ70に分岐した第1の
レーザ光は、第1の光送受信装置74に入射する。この
第1の光送受信装置74では、光送受信装置61と同様
の作用を第1のレーザ光に施し、被測定体37の表面で
焦点を結び、ビーム径が2.2μmとなるように照射さ
れる。そして、回転毎に反射体22の検知信号を得るこ
とができる。この第1のレーザ光の検知信号は、図2に
示すような立上がり時間が10ns程度のパルス信号と
なる。
Here, the first laser beam split into the optical fiber 70 enters the first optical transmitting / receiving device 74. In the first optical transmitting / receiving device 74, the same operation as that of the optical transmitting / receiving device 61 is performed on the first laser light so that the first laser light is focused on the surface of the measured object 37 and irradiated so that the beam diameter becomes 2.2 μm. You. Then, a detection signal of the reflector 22 can be obtained every rotation. The first laser beam detection signal is a pulse signal having a rise time of about 10 ns as shown in FIG.

【0127】一方、光ファイバ75に分岐した第2のレ
ーザ光は、第2の光送受信装置75に入射する。この第
2の光送受信装置75では、第1の光送受信装置74と
同様の作用を第2のレーザ光に施し、回転毎に反射体2
3の検知信号を得ることができる。この第2のレーザ光
の検知信号は、図2に示すような立上がり時間が10n
s程度のパルス信号となる。
On the other hand, the second laser beam split into the optical fiber 75 enters the second optical transmitting / receiving device 75. In the second optical transmitting and receiving device 75, the same operation as that of the first optical transmitting and receiving device 74 is performed on the second laser light, and the reflector 2 is rotated every rotation.
3 detection signals can be obtained. The detection signal of the second laser beam has a rise time of 10n as shown in FIG.
It becomes a pulse signal of about s.

【0128】相関処理装置58では、この第1および第
2のレーザ光の検知信号を用いて式(1)、式(6)、
式(7)を計算し、第1および第2の光送受信装置7
4,75で構成される第1の測定系による回転速度:v
1 ,トルク:F1 を求めることができる。
The correlation processing device 58 uses the detection signals of the first and second laser beams to obtain the equations (1), (6),
Equation (7) is calculated, and the first and second optical transceivers 7 are calculated.
Rotation speed by the first measurement system composed of 4,75: v
1, torque: it is possible to determine the F 1.

【0129】また、光ファイバ72,73によって分岐
した第3および第4のレーザ光についても、第3および
第4の光送受信装置76,77によって同様の処理がな
され、相関処理装置58において第2の測定系による回
転速度:v2 ,トルク:F2を求めることができる。
The third and fourth optical transmitters and receivers 76 and 77 perform the same processing on the third and fourth laser beams branched by the optical fibers 72 and 73, and the second processor in the correlation processor 58. The rotation speed: v 2 and the torque: F 2 can be obtained by the measurement system of FIG.

【0130】そして、相関処理装置58では、第1の測
定系および第2の測定系で得られた回転速度v1
2 ,トルクF1 ,F2 に対し、系統数n=2として式
(9)、式(10)で示す平均化処理を行って回転速度
ave 、トルクFave を求める。
Then, in the correlation processor 58, the rotational speeds v 1 , v 1 obtained by the first measurement system and the second measurement system are obtained.
The rotation speed v ave and the torque F ave are obtained by performing an averaging process shown in Expressions (9) and (10) with respect to v 2 and the torques F 1 and F 2 assuming that the number of systems is n = 2.

【数9】 (Equation 9)

【数10】 (Equation 10)

【0131】第2および第4の光送受信装置75,77
に取り付けられたポジションセンサ79,81は、第1
および第3の光送受信装置74,76に取り付けられた
LED78,80から照射された光線を検知する。この
ポジションセンサ79,81は照射された光線の位置変
動を検知することができるため、周囲環境による振動や
衝撃が発生した場合、第1および第2の間、第3および
第4の間の光送受信装置の位置変化を検知することがで
きる。そして、振動や衝撃を受けた場合、回転速度やト
ルクは相関処理装置58に表示されず、振動または衝撃
の検知が表示される。
Second and fourth optical transmission / reception devices 75 and 77
The position sensors 79 and 81 attached to the
And, the light beams emitted from the LEDs 78, 80 attached to the third optical transceivers 74, 76 are detected. Since the position sensors 79 and 81 can detect a change in the position of the irradiated light beam, when vibration or impact occurs due to the surrounding environment, the light between the first and second and the third and fourth light is emitted. A change in the position of the transmitting / receiving device can be detected. When vibration or shock is received, the rotation speed or torque is not displayed on the correlation processing device 58, and the detection of vibration or shock is displayed.

【0132】位置関係が変化した場合は、第1および第
2の測定系の各々で式(7)で定義した相互相関関係:
Φi (τ)を計算して位置変動による遅れ時間:τ’を
求め、式(8)に従って第1および第2の測定系のトル
クF1 ,F2 を求める。そして、式(10)による平均
化処理によってトルクFave を求めることができる。
When the positional relationship changes, the cross-correlation defined by equation (7) in each of the first and second measurement systems:
Φ i (τ) is calculated to obtain a delay time due to position fluctuation: τ ′, and the torques F 1 and F 2 of the first and second measurement systems are calculated according to equation (8). Then, the torque F ave can be obtained by the averaging process according to the equation (10).

【0133】このように本実施形態によれば光ファイバ
43,70,71,72,73によって、照射装置20
のレーザ光を機器内部や狭隘部へ伝送することが可能と
なる。そして、ファイバ伝送されて被測定体37に照射
される第1,第2,第3,第4のレーザ光は、被測定体
37の表面で焦点を結び、ビーム径が2.2μmとな
る。
As described above, according to the present embodiment, the irradiation device 20 is controlled by the optical fibers 43, 70, 71, 72, 73.
Laser light can be transmitted to the inside of a device or to a narrow portion. The first, second, third, and fourth laser beams transmitted through the fiber and applied to the measurement target 37 are focused on the surface of the measurement target 37, and have a beam diameter of 2.2 μm.

【0134】第1〜第4の光送受信装置74〜77によ
って、第1〜第4のレーザ光の反射光を検知すると、被
測定体37に取り付けた反射体22,23によって、各
光送受信装置では図2に示すような立上がり時間が10
ns程度のパルス形状の検知信号を回転毎に得ることが
できる。
When the first to fourth optical transmission / reception devices 74 to 77 detect the reflected light of the first to fourth laser beams, the respective light transmission / reception devices are reflected by the reflectors 22 and 23 attached to the measured object 37. Then, the rise time is 10 as shown in FIG.
A detection signal having a pulse shape of about ns can be obtained for each rotation.

【0135】相関処理装置58では、式(6)に示す相
互相関関数:Φ(τ)を計算して各光送受信装置から求
まる回転速度を計算し、さらに式(9)に示す平均化処
理を行うことによって、所定の高精度で被測定体37の
回転毎の回転周期を計測することができる。また、式
(7)に示す相互相関関数:Φi (τ)を計算し、さら
に式(10)に示す平均化処理を行うことによって、所
定の高精度で被測定体37の回転毎のトルクを計測する
ことができる。
The correlation processing device 58 calculates the cross-correlation function: Φ (τ) shown in the equation (6), calculates the rotation speed obtained from each optical transceiver, and further performs the averaging processing shown in the equation (9). By doing so, the rotation cycle of each rotation of the measured object 37 can be measured with a predetermined high accuracy. Further, by calculating a cross-correlation function: Φ i (τ) shown in Expression (7) and further performing an averaging process shown in Expression (10), the torque for each rotation of the measured object 37 with a predetermined high accuracy is obtained. Can be measured.

【0136】さらに、LED78,80およびポジショ
ン79,81によって、周囲環境からの振動や衝撃によ
る第1〜第4の光送受信装置74〜77の位置変動を検
知することができる。そして、式(8)、式(10)に
従って、位置変動を補正して平均化処理を施すことによ
って、光送受信装置の位置変動によるトルクの測定精度
の低下を低減させることができる。
Further, the LEDs 78 and 80 and the positions 79 and 81 can detect positional fluctuations of the first to fourth optical transmission / reception devices 74 to 77 due to vibration and impact from the surrounding environment. Then, by correcting the position variation and performing the averaging process in accordance with Expressions (8) and (10), it is possible to reduce a decrease in torque measurement accuracy due to the position variation of the optical transceiver.

【0137】また、本実施形態のトルク計測装置(装置
本体)を被測定体の円周方向に沿って複数設置すること
により、各装置本体から計測されるトルク値を平均値処
理することで、トルクの計測精度を向上させることがで
きる。
Further, by installing a plurality of the torque measuring devices (apparatus main bodies) of the present embodiment along the circumferential direction of the object to be measured, the torque values measured from each of the main bodies are subjected to an average value processing. The accuracy of torque measurement can be improved.

【0138】なお、本発明は上記各実施形態に限定され
ることなく種々の変更が可能である。例えば、上記第1
〜第4実施形態では反射体、検知装置をそれぞれ2つず
つ設置した場合について説明したが、これに限らず、各
2つ以上の複数設置すればよい。
Note that the present invention is not limited to the above embodiments, and various changes can be made. For example, the first
In the fourth to fourth embodiments, the case where two reflectors and two detection devices are installed has been described, but the present invention is not limited to this, and two or more reflectors and two or more detection devices may be installed.

【0139】[0139]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
機器内部や狭隘部での計測が可能な光ファイバ、または
空間を伝送された照射された光線に対し、ビーム調整手
段によって光線を複数の光線に分岐し、各光線のビーム
径を数μmに調整して被測定体に照射することができ
る。
As described above, according to the present invention,
For an optical fiber that can be measured inside equipment or in narrow spaces, or for an irradiated light beam transmitted through space, the light beam is split into multiple light beams by beam adjustment means, and the beam diameter of each light beam is adjusted to several μm Thus, the object to be measured can be irradiated.

【0140】そして、被測定体には反射状態が変化する
複数の反射手段が設けられているため、複数の検知手段
では、立上がりおよび立下がり時間が急峻で波形形状が
特有の複数のパルス信号を回転毎に得ることができる。
複数のパルス信号の立上がりおよび立下がり時間は、複
数の光線のビーム径が数μmであるために10ns程度
になる。
Since the object to be measured is provided with a plurality of reflection means whose reflection state changes, the plurality of detection means generates a plurality of pulse signals having a sharp rise and fall time and a unique waveform shape. It can be obtained every rotation.
The rise and fall times of the plurality of pulse signals are about 10 ns because the beam diameters of the plurality of light beams are several μm.

【0141】信号処理手段では、立上がりおよび立下が
り時間が急峻で波形形状が特有の複数のパルス信号に対
し、複数の出力変動を考慮した信号処理、または相関処
理を施すことによって、所望の10nsより高い測定精
度で回転周期およびトルクを計測することができる。
The signal processing means performs signal processing or correlation processing in consideration of a plurality of output fluctuations on a plurality of pulse signals having steep rise and fall times and a unique waveform shape, thereby achieving a desired 10 ns. The rotation cycle and torque can be measured with high measurement accuracy.

【0142】また、ノイズを除去するフィルタリング手
段、振動や衝撃による検知手段の位置変動を計測する位
置変動計測手段によって、ノイズ,振動,衝撃などで発
生する回転速度およびトルクの計測精度の低下を防止す
ることができる。
Also, the filtering means for removing noise and the position fluctuation measuring means for measuring the position fluctuation of the detecting means due to vibration or impact prevent the deterioration of the measurement accuracy of the rotational speed and torque generated by noise, vibration, impact and the like. can do.

【0143】さらに、本発明に係るトルク計測装置は、
被測定体の軸方向に複数設置可能であるので、軸方向の
位置的な回転速度やトルクの変化を計測することができ
る。また、被測定体の円周方向に複数設置して平均化処
理することによって、回転速度やトルクの計測精度の向
上を図ることができる。
Furthermore, the torque measuring device according to the present invention
Since a plurality of objects can be installed in the axial direction of the measured object, it is possible to measure changes in the rotational speed and torque in the axial direction. In addition, by averaging a plurality of objects to be measured in a circumferential direction, it is possible to improve the measurement accuracy of the rotational speed and the torque.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るトルク計測装置の第1実施形態を
示す構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a torque measuring device according to the present invention.

【図2】本発明の第1実施形態によって得られる計測結
果を示すタイミングチャート。
FIG. 2 is a timing chart showing measurement results obtained by the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1実施形態によって得られる回転速
度を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a rotation speed obtained by the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明に係るトルク計測装置の第2実施形態を
示す構成図。
FIG. 4 is a configuration diagram showing a second embodiment of the torque measuring device according to the present invention.

【図5】本発明の第2実施形態によって得られる計測結
果を示すタイミングチャート。
FIG. 5 is a timing chart showing measurement results obtained by a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2実施形態によって得られる回転速
度を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a rotation speed obtained by a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明に係るトルク計測装置の第3実施形態を
示す構成図。
FIG. 7 is a configuration diagram showing a third embodiment of the torque measuring device according to the present invention.

【図8】図7における反射体を示す拡大図。FIG. 8 is an enlarged view showing the reflector in FIG. 7;

【図9】本発明の第3実施形態によって得られる計測結
果を示すタイミングチャート。
FIG. 9 is a timing chart showing measurement results obtained by a third embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第3実施形態において回転速度を求
める方法を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing a method for determining a rotation speed in a third embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第3実施形態によって得られる回転
速度を示す図。
FIG. 11 is a diagram showing a rotation speed obtained by a third embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第3実施形態においてトルクを求め
る方法を示す説明図。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a method for obtaining torque in a third embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第3実施形態によって得られるトル
クを示す図。
FIG. 13 is a diagram showing a torque obtained by a third embodiment of the present invention.

【図14】本発明に係るトルク計測装置の第4実施形態
を示す構成図。
FIG. 14 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of the torque measuring device according to the present invention.

【図15】図14における反射体を示す拡大図。FIG. 15 is an enlarged view showing the reflector in FIG. 14;

【図16】本発明に係るトルク計測装置の第5実施形態
を示す構成図。
FIG. 16 is a configuration diagram showing a fifth embodiment of the torque measuring device according to the present invention.

【図17】第1の従来例であるトルク検出装置を示す構
成図。
FIG. 17 is a configuration diagram showing a torque detection device as a first conventional example.

【図18】第1の従来例によって得られる計測結果を示
すタイミングチャート。
FIG. 18 is a timing chart showing measurement results obtained by the first conventional example.

【図19】第1の従来例によって得られる他の計測結果
を示すタイミングチャート。
FIG. 19 is a timing chart showing another measurement result obtained by the first conventional example.

【図20】第2の従来例である回転速度測定装置を示す
ブロック図。
FIG. 20 is a block diagram showing a rotation speed measuring device as a second conventional example.

【図21】第2の従来例によって得られる計測結果を示
す図。
FIG. 21 is a diagram showing measurement results obtained by a second conventional example.

【図22】第2の従来例によって得られる他の計測結果
を示す図。
FIG. 22 is a diagram showing another measurement result obtained by the second conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 照射装置 21 ビーム調整装置 22 第1の反射体 23 第2の反射体 24 第1の検知装置 25 第2の検知装置 26 信号処理装置 27 ビームスプリッター 28 ミラー 29 レンズ 30 レンズ 31 レンズ 32 レンズ 33 ビームスプリッター 34 ビームスプリッター 35 集光レンズ 36 集光レンズ 37 被測定体 38 負荷装置 39 第1の検知信号 40 第2の検知信号 41 光伝送装置 42 レンズ 43 光ファイバ 44 ビーム調整装置 45 光コネクタ 46 分岐コネクタ 47 光ファイバ 48 光ファイバ 49 レンズ 50 レンズ 51 第1の低反射体 52 第2の低反射体 53 第1の検知信号 54 第2の検知信号 55 第1の反射体 56 第2の反射体 57 フィルタリング装置 58 相関処理装置 59 第1の検知信号 60 第2の検知信号 61 第1の光送受信装置 62 第2の光送受信装置 63 監視カメラ(位置変動計測手段) 64 マーク 65 第1の反射体 66 第2の反射体 69 多分岐コネクタ 70 光ファイバ 71 光ファイバ 72 光ファイバ 73 光ファイバ 74 第1の光送受信装置 75 第2の光送受信装置 76 第3の光送受信装置 77 第4の光送受信装置 78 LED 79 ポジションセンサ(位置変動計測手段) 80 LED 81 ポジションセンサ(位置変動計測手段) REFERENCE SIGNS LIST 20 irradiation device 21 beam adjusting device 22 first reflector 23 second reflector 24 first detector 25 second detector 26 signal processor 27 beam splitter 28 mirror 29 lens 30 lens 31 lens 32 lens 33 beam Splitter 34 beam splitter 35 condenser lens 36 condenser lens 37 device under test 38 load device 39 first detection signal 40 second detection signal 41 optical transmission device 42 lens 43 optical fiber 44 beam adjustment device 45 optical connector 46 branch connector 47 Optical Fiber 48 Optical Fiber 49 Lens 50 Lens 51 First Low Reflector 52 Second Low Reflector 53 First Detection Signal 54 Second Detection Signal 55 First Reflector 56 Second Reflector 57 Filtering Device 58 Correlation processing device 59 First detection signal 0 second detection signal 61 first optical transmission / reception device 62 second optical transmission / reception device 63 monitoring camera (position variation measuring means) 64 mark 65 first reflector 66 second reflector 69 multi-branch connector 70 optical fiber 71 Optical Fiber 72 Optical Fiber 73 Optical Fiber 74 First Optical Transceiver 75 Second Optical Transceiver 76 Third Optical Transceiver 77 Fourth Optical Transceiver 78 LED 79 Position Sensor (Position Fluctuation Measurement Means) 80 LED 81 Position Sensor (Position fluctuation measuring means)

フロントページの続き (72)発明者 齋藤 和郎 神奈川県横浜市鶴見区江ヶ崎町4番1号 東京電力株式会社エネルギー・環境研究所 内 (72)発明者 黒田 英彦 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 兼本 茂 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 佐藤 道雄 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 近藤 卓久 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 落合 誠 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内Continued on the front page (72) Inventor Kazuo Saito 4-1 Egasaki-cho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Energy and Environmental Research Laboratory, Tokyo Electric Power Company (72) Hidehiko Kuroda Shin-Sugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa No. 8 In the Toshiba Yokohama office of the Company Limited (72) Inventor Shigeru Shigemoto 8 in Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside of the Toshiba Yokohama office in Japan (72) Michio Sato 8, Shinsugita-machi, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Address Toshiba Corporation Yokohama Business Office (72) Inventor Takuhisa Kondo 2-4 Suehirocho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside Keihin Business Office Toshiba Corporation (72) Inventor Makoto Ochiai 8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside Toshiba Yokohama Office Co., Ltd.

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光線を照射する照射手段と、この光線を
複数の光線に分岐し、各光線のビーム径をそれぞれ調整
して被測定体に照射するビーム調整手段と、前記被測定
体の表面に取り付けて前記複数の光線の反射状態をそれ
ぞれ変化させる複数の反射手段と、前記複数の光線のそ
れぞれの反射光の強度変化を検知する複数の検知手段
と、これら検知手段の出力信号に基づいて回転周期を計
算して前記被測定体のトルクを求める信号処理手段とを
備えたことを特徴とするトルク計測装置。
An irradiating means for irradiating a light beam; a beam adjusting means for splitting the light beam into a plurality of light beams; adjusting a beam diameter of each light beam to irradiate the light beam to the object; and a surface of the object to be measured. A plurality of reflecting means attached to the light source to change the reflection state of the plurality of light rays, a plurality of detecting means for detecting a change in the intensity of the reflected light of each of the plurality of light rays, and based on output signals of these detecting means. A signal processing means for calculating a rotation cycle to obtain a torque of the object to be measured.
【請求項2】 請求項1記載のトルク計測装置におい
て、照射手段の光線は、ビーム調整手段に光ファイバを
通して伝送することを特徴とするトルク計測装置。
2. The torque measuring device according to claim 1, wherein the light beam of the irradiating means is transmitted to the beam adjusting means through an optical fiber.
【請求項3】 請求項1記載のトルク計測装置におい
て、複数の反射手段は、それぞれ光線の反射率が被測定
体表面よりも低い低反射体であることを特徴とするトル
ク計測装置。
3. The torque measuring device according to claim 1, wherein each of the plurality of reflecting means is a low-reflector having a lower light reflectance than a surface of the measured object.
【請求項4】 請求項1記載のトルク計測装置におい
て、複数の反射手段は、それぞれ光線の反射率が被測定
体表面よりも高い高反射領域と、光線の反射率が前記高
反射領域より低い低反射領域とを備えた反射体であるこ
とを特徴とするトルク計測装置。
4. The torque measuring device according to claim 1, wherein each of the plurality of reflecting means has a high reflection area in which the reflectance of the light beam is higher than the surface of the measured object and a reflectance of the light ray is lower than the high reflection area. A torque measuring device comprising a reflector having a low reflection area.
【請求項5】 請求項1記載のトルク計測装置におい
て、複数の反射手段は、それぞれ照射手段の光線を複数
の検知手段の設置方向に反射させる反射領域と、前記照
射手段の光線の少なくとも一部を前記複数の検知手段の
設置方向以外に乱反射させる乱反射領域とを備えた反射
体であることを特徴とするトルク計測装置。
5. The torque measuring device according to claim 1, wherein the plurality of reflecting units each reflect a light beam of the irradiating unit in a direction in which the plurality of detecting units are installed, and at least a part of the light beam of the irradiating unit. And a diffused reflection area for irregularly reflecting the light in a direction other than the installation direction of the plurality of detection means.
【請求項6】 請求項1記載のトルク計測装置におい
て、信号処理手段は、複数の検知手段の出力変動に合せ
て閾値を変えて検知信号を抽出する変動閾値設定手段を
備えたことを特徴とするトルク計測装置。
6. The torque measuring device according to claim 1, wherein the signal processing means includes a fluctuation threshold value setting means for extracting a detection signal by changing a threshold value in accordance with an output fluctuation of the plurality of detection means. Torque measuring device.
【請求項7】 請求項1記載のトルク計測装置におい
て、複数の検知手段の出力信号に対して検知信号以外の
信号成分を除去するフィルタリング手段を設けたことを
特徴とするトルク計測装置。
7. The torque measuring device according to claim 1, further comprising filtering means for removing a signal component other than the detection signal from output signals of the plurality of detection means.
【請求項8】 請求項1記載のトルク計測装置におい
て、複数の検知手段の出力を相関処理して被測定体のト
ルクを求める相関処理手段を設けたことを特徴とするト
ルク計測装置。
8. The torque measuring device according to claim 1, further comprising correlation processing means for performing correlation processing on the outputs of the plurality of detection means to obtain the torque of the measured object.
【請求項9】 請求項1記載のトルク計測装置におい
て、複数の検知手段は第1および第2の検知手段を有
し、前記第1の検知手段に取り付けて前記第2の検知手
段をモニタ監視し、この第2の検知手段の位置変動を計
測する位置変動計測手段を設けたことを特徴とするトル
ク計測装置。
9. The torque measuring device according to claim 1, wherein the plurality of detecting means have first and second detecting means, and are attached to the first detecting means to monitor and monitor the second detecting means. And a position fluctuation measuring means for measuring a position fluctuation of the second detecting means.
【請求項10】 請求項1記載のトルク計測装置におい
て、複数の検知手段は第1および第2の検知手段を有
し、前記第1の検知手段に取り付けられて前記第2の検
知手段に向って光線を照射する照射手段と、前記第2の
検知手段に取り付けられて照射された光線を検知して前
記第1の検知手段と前記第2の検知手段の位置変動を計
測する位置変動計測手段とを備えたことを特徴とするト
ルク計測装置。
10. The torque measuring device according to claim 1, wherein the plurality of detecting means have first and second detecting means, and are attached to the first detecting means and directed to the second detecting means. Irradiating means for irradiating a light beam, and a position change measuring means attached to the second detecting means for detecting the irradiating light beam and measuring a position change between the first detecting means and the second detecting means. And a torque measuring device.
【請求項11】 請求項1から10のいずれかに記載の
トルク計測装置において、被測定体の周方向に沿って装
置本体を設置したことを特徴とするトルク計測装置。
11. The torque measuring device according to claim 1, wherein a main body of the device is installed along a circumferential direction of the measured object.
【請求項12】 請求項1から11のいずれかに記載の
トルク計測装置において、被測定体の軸方向に沿って装
置本体を設置したことを特徴とするトルク計測装置。
12. The torque measuring device according to claim 1, wherein a device main body is installed along an axial direction of a measured object.
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