JP2004340781A

JP2004340781A - Device and method for detecting edge position of strip matter

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Publication number: JP2004340781A
Application number: JP2003138475A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Shibukawa; 清渋川; Fumio Koyama; 文雄小山
Original assignee: Nireco Corp
Current assignee: Nireco Corp
Priority date: 2003-05-16
Filing date: 2003-05-16
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2023-05-16
Also published as: JP3932512B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an edge detector capable of stably correcting a meandering motion of a strip matter having a comparable detection performance with a light receiver of narrow view width even having a wide view width. <P>SOLUTION: The edge position detection device 10 is provided with a light projector 11 and a light receiver 12, and when the strip matter 13 passes through the gap between the light projector 11 and the light receiver 12, the edge 13a of the strip matter 13 is detected by corresponding to the change of output voltage of the light receiver 12. The light receiver 12 is constituted of multiple photo electric conversion elements. When one photoelectric conversion element detects the edge 13a of the strip matter 13, only the prescribed number of photoelectric conversion elements of both the side of the one photoelectric conversion element including the element are selected as the photoelectric conversion elements for the edge detection. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続的に走行する帯状物のエッジ位置を検出する装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、印刷装置においては、印刷対象である紙、フィルムその他の帯状物を高速で走行させた状態で印刷を行っている。このため、帯状物が蛇行したりすると、正しい位置に印刷を行うことが不可能になる。
【０００３】
このような帯状物の蛇行あるいは帯状物の意図しない動きを制御するため、帯状物のエッジの位置を検出し、検出結果に応じて、帯状物を送り出すロールまたは帯状物を巻き取るロールの動きが制御されている。
【０００４】
帯状物のエッジを検出する方法としては、従来から、投光器と受光器とを用い、帯状物に起因する遮光量に応じて、帯状物のエッジ位置を検出する方法が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
以下、図４を参照して、従来のエッジ位置検出装置１００を説明する。
【０００６】
図４（Ａ）に示すように、エッジ位置検出装置１００は、発光ダイオード及び平行光レンズ系からなる投光器１０１と、一次元イメージセンサからなる受光器１０２と、を備えている。
【０００７】
帯状物１０３は、そのエッジ１０３ａが投光器１０１と受光器１０２との間に位置するように、図４の紙面の表から裏に向かう方向に連続的に走行している。
【０００８】
受光器１０２は、図４（Ｂ）に示すように、投光器１０１が発した光の受光量に応じた電圧を出力する。すなわち、受光器１０２は、帯状物１０３に覆われた領域においては、ロー（暗レベル）の電圧を、帯状物１０３に覆われていない領域においてはハイ（明レベル）の電圧を出力する。
【０００９】
予め定められた電圧値のしきい値１０４に従って、電圧値を２値化することにより、図４（Ｃ）に示すようなグラフが得られる。このグラフから帯状物１０３のエッジ位置１０３ａを把握することができる。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−１８３１１０号公報（第２頁、図４）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
図４（Ａ）に示した従来のエッジ位置検出装置１００における受光器１０２を構成している一次元センサには長さすなわち検出視野に制限があるため、帯状物１０３の幅（図４（Ａ）のＸ方向における帯状物１０３の長さ）が大きい場合には、受光器１０２の位置を帯状物１０３の幅に応じて移動させることが必要であった。
【００１２】
例えば、受光器１０２としてＣＣＤを使用した場合、ＣＣＤの視野幅は、１０ｍｍから５０ｍｍ程度であるため、帯状物１０３のエッジ位置が大きく変わる場合には、そのつど受光器１０２の位置を変えることが必要であった。
【００１３】
視野幅の狭い受光器と視野幅の広い受光器とを比較すると、最大出力電圧が同じ場合、帯状物１０３の位置変動に対する出力変動は視野幅の狭い受光器の方が大きい。
【００１４】
このため、視野幅の広い受光器を用いる場合には、帯状物１０３の蛇行の絶対量に対する出力電圧の割合が小さくなるので、受光器からの出力信号は視野幅の狭い受光器を用いた場合よりも絶対変位に対するゲインを同じにするには、視野幅の狭い（同じ最大出力電圧の）受光器よりも大きく増幅する必要がある。しかしながら、増幅量にはノイズその他の要因に起因する上限が存在する。この上限を超えて出力信号を増幅すると、ノイズの影響を受けて、Ｓ／Ｎ（Ｓｉｇｎａｌ／Ｎｏｉｓｅ）比が低下し、その結果として、帯状物１０３の蛇行を安定的に修正することができなくなる。
【００１５】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、帯状物のエッジ位置に合わせて移動させる必要がない視野幅の広い受光器でも、視野幅の狭い受光器と同等のエッジ検出性能を有し、帯状物の蛇行修正を安定的に行うことを可能にするエッジ検出装置及び方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明は、光を発する投光器と、前記投光器と所定の間隔をおいて配置され、前記投光器からの光を受光し、受光量に応じた電圧を出力する受光器と、を備え、前記投光器と前記受光器との間を帯状物が通過する際に、前記受光器が出力する電圧の変化に応じて前記帯状物のエッジ位置を検出するエッジ位置検出装置において、前記受光器は、複数の光電変換素子を直線状に配置することにより構成されており、複数の前記光電変換素子の中から、前記帯状物のエッジ位置にあると認められる一の光電変換素子を決定し、前記一の光電変換素子及びその両側の予め定められた個数の光電変換素子のみにより、前記帯状物のエッジ位置を検出することを特徴とするエッジ位置検出装置を提供する。
【００１７】
ここで、複数の光電変換素子のなから、帯状物のエッジ位置にあると認められる一の光電変換素子を決定する方法としては、複数の光電変換素子の全てを用いて投光器からの光を受光した際に、帯状物により遮光された光電変換素子の出力値と、帯状物により遮光されていない光電変換素子の出力値と、のほぼ中間の値を示す光電変換素子を帯状物のエッジ位置に対応する位置にあるものと認めることができる。
【００１８】
また、ここでいう一の光電変換素子は、検出対象である帯状物の幅が既知である場合には、この既知の幅に基づいて帯状物のエッジ位置を計算することにより、帯状物のエッジ位置に対応する位置にあると決定することもできる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係るエッジ位置検出装置１０の構造を示す概略図である。以下、図１を参照して、本発明に係るエッジ位置検出装置１０の基本的構造を説明する。
【００２０】
本発明に係るエッジ位置検出装置１０は、光を発する投光器１１と、投光器１１と所定の間隔をおいて配置され、投光器１１からの光を受光し、受光量に応じた電圧を出力する受光器１２と、を備えている。
【００２１】
本エッジ位置検出装置１０は、投光器１１と受光器１２との間を帯状物１３が通過する際に、受光器１２が出力する電圧の変化に応じて帯状物１３のエッジ１３ａの位置を検出する。
【００２２】
帯状物１３は、そのエッジ１３ａが投光器１１と受光器１２との間に位置するように、図１の紙面の表から裏に向かう方向に連続的に走行している。
【００２３】
受光器１２はライン状に配置された複数個の光電変換素子から構成されている。このように配置された光電変換素子群の長さがエッジ位置検出装置１０の全視野１４の幅となる。
【００２４】
帯状物１３がエッジ位置検出装置１０の視野１４内に入り、投光器１１から投射される光を遮光する方向に移動すると、受光器１２が出力する電圧特性は直線１５により表される。すなわち、エッジ位置検出装置１０の視野１４内において、遮光の度合いに応じて、受光器１２の出力電圧は直線的に下降する。
【００２５】
ここで、図１に示すように帯状物１３がエッジ位置検出装置１０の視野１４内にある場合、受光器１２を構成する光電変換素子が発する検出信号は領域１６のようになる。領域１６においては、帯状物１３のエッジ１３ａに対応する位置１７において、検出信号はハイレベルからローレベルへ変化している。
【００２６】
また、このように複数の光電変換素子の全てを用いて投光器からの光を受光した際に、帯状物により遮光された光電変換素子の出力値ｅ_Ｌと、帯状物により遮光されていない光電変換素子の出力値ｅ_Ｈと、の中間の値ｅ_Ｍを示す光電変換素子を帯状物１３のエッジ１３ａに対応する位置１７にあるものと認めることができる。
【００２７】
なお、帯状物により遮光された光電変換素子の出力値ｅ_Ｌは、図１に表されているように、検出信号の内最もローレベルにあるものであり、また、帯状物により遮光されていない光電変換素子の出力値ｅ_Ｈは、検出信号の内最もハイレベルにあるものである。
【００２８】
これらの出力値ｅ_Ｌ及び出力値ｅ_Ｈにより、中間の値ｅ_Ｍは、下記の式（１）により決定される。
【００２９】
ｅ_Ｍ＝｛（ｅ_Ｈ−ｅ_Ｌ）／２｝＋ｅ_Ｌ（１）
このように、帯状物１３のエッジ１３ａに対応する位置１７にある光電変換素子が検出された場合、本発明に係るエッジ位置検出装置１０においては、その光電変換素子の左右両側にそれぞれ位置する予め定めた個数の光電変換素子がエッジ検出用の有効光電変換素子として選択される。
【００３０】
このようにして選択された有効光電変換素子は視野１４よりも狭い視野１８を形成する。
【００３１】
この視野１８内を帯状物１３が投光器１１からの光を遮光する方向に移動すると、受光器１２は、直線１９で示されるような電圧を出力する。
【００３２】
直線１５で示される電圧特性と比較すれば明らかであるように、直線１９で示される電圧特性の方が検出ゲインは大きい。すなわち、帯状物１３の移動量が同じである場合には、帯状物１３が視野１４内を移動する場合よりも帯状物１３が視野１８内を移動する場合の方が受光器１２の出力電圧は大きく変化する。
【００３３】
この結果、Ｓ／Ｎ比を改善することができ、帯状物１３のエッジ１３ａの位置をより高精度に検出することが可能になる。ひいては、帯状物１３の蛇行の修正制御をより高精度に、かつ、より安定的に行うことが可能になる。
【００３４】
図２は、本発明の一実施形態に係るエッジ検出装置５０の構造を示す概略図である。
【００３５】
本実施形態に係るエッジ位置検出装置５０は、光を発する投光器５１と、投光器５１と所定の間隔をおいて配置され、投光器５１からの光を受光し、受光量に応じた電圧を出力する受光器５２と、を備えている。
【００３６】
本エッジ位置検出装置５０は、投光器５１と受光器５２との間を帯状物５３が通過する際に、受光器５２が出力する電圧の変化に応じて帯状物５３のエッジ５３ａの位置を検出する。
【００３７】
帯状物５３は、そのエッジ５３ａが投光器５１と受光器５２との間に位置するように、図２の紙面の表から裏に向かう方向に連続的に走行している。
【００３８】
投光器５１は、帯状物５３のエッジ５３ａの進行方向と直交する方向においてアレイ状に配置された発光ダイオード群５４と、発光ダイオード群５４を発光させるための電力を供給する電源５５と、発光ダイオード群５４に対向して配置され、発光ダイオード群５４の各発光ダイオードから発光された光を拡散する拡散板５６と、拡散板５６の下方において拡散板５６に対向して配置されたガラス板５７と、から構成されている。
【００３９】
発光ダイオード群５４を構成する各発光ダイオードは点光源であるが、上記のように、帯状物５３のエッジ５３ａの進行方向と直交する方向に配列することにより、発光ダイオード群５４は線状光源を形成している。
【００４０】
拡散板５６は曇りガラスまたは乳白色のアクリル板からなり、発光ダイオード群５４から発せられる光の輝度分布を均一にしている。
【００４１】
受光器５２は、発光ダイオード群５４の各発光ダイオードから発光された光を受光する複数の光電変換素子からなるＣＣＤリニアセンサ５８と、ＣＣＤリニアセンサ５８の動作を制御するコントローラ５９と、ＣＣＤリニアセンサ５８に対向して配置されたガラス板６０と、から構成されている。
【００４２】
なお、ＣＣＤリニアセンサ５８には、発光ダイオード郡５４の各ダイオードから発光された光を光電変換素子上に結像させるためのレンズアレイが取り付けられている。
【００４３】
図３は、コントローラ５９の構造の一例を示す機能ブロック図である。
【００４４】
コントローラ５９は、ＣＣＤリニアセンサ５８の駆動タイミングを規定するクロック信号を出力するクロック発振器７０と、クロック発振器７０からクロック信号を受信し、ＣＣＤリニアセンサ５８の動作タイミングを規定するタイミング信号を出力するカウンタ７１と、カウンタ７１からの出力信号に基づいて、ＣＣＤリニアセンサ５８を駆動するドライバ７２と、処理装置７３と、検出されたエッジ５３ａの左右両側の画素数を決定する有効画素設定器７４と、エッジ検出部７５と、エッジ検出部７５の出力信号をデジタル信号からアナログ信号に変換するデジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換器７６と、Ｄ／Ａ変換器７６の出力信号を増幅する出力増幅器７７と、外部から運転モードや検出開始信号を受信する外部入力信号処理装置７８と、から構成されている。
【００４５】
処理装置７３は、ＣＣＤリニアセンサ５８から出力されるアナログビデオ信号を処理し、処理した信号をエッジ検出部７５に送る。さらに、クロック発振器７０から出力されるクロック信号と同期を取り、ＣＣＤリニアセンサ５８から出力されるアナログビデオ信号を２値化するためのしきい値を決定する。
【００４６】
エッジ検出部７５は、有効画素設定器７４により設定されたデータ及び処理装置７３からの出力信号に基づいて、帯状物５３のエッジ５３ａの位置を検出する。さらに、有効視野内においてゼロ−スパン調整演算を行い、演算結果をＤ／Ａ変換器７６に出力する。
【００４７】
以下、本実施形態に係るエッジ位置検出装置５０の動作を説明する。
【００４８】
帯状物５３がエッジ位置検出装置５０の視野８０内に入り、投光器５１の発光ダイオード群５４から投射される光を遮光する方向に移動すると、受光器５２が出力する電圧はエッジ位置検出装置５０の視野８０内において、遮光の度合いに応じて、直線的に下降する（図１の直線１５参照）。
【００４９】
処理装置７３は、ＣＣＤリニアセンサ５８から出力されるアナログビデオ信号を処理し、処理した信号をエッジ検出部７５に送信する。
【００５０】
エッジ検出部７５は、処理装置７３からの出力信号に基づいて、帯状物５３のエッジ５３ａの位置を検出する。
【００５１】
有効画素設定器７４は、エッジ５３ａを示す画素の左右両側の画素数を予め決定し、記憶している。
【００５２】
エッジ検出部７５が帯状物５３のエッジ５３ａの位置を検出すると、有効画素設定器７４は、記憶している画素数を示す信号をエッジ検出部７５に送る。有効画素設定器７４からこの信号を受信したエッジ検出部７５は、帯状物５３のエッジ５３ａの位置を検出した光電変換素子と、その左右両側に位置し、有効画素設定器７４からの信号が示す画素数に相当する数の光電変換素子をエッジ検出用の有効光電変換素子として選択する。
【００５３】
例えば、全体の光電変換素子のうち、選択された有効光電変換素子のみが作動するようにする。
【００５４】
このようにして選択された有効光電変換素子は視野８０よりも狭い視野８１を形成する。
【００５５】
この視野８１内を帯状物５３が発光ダイオード群５４からの光を遮光する方向に移動すると、受光器５２は、検出ゲインがより大きくなった電圧を出力する（図１の直線１９参照）。これにより、帯状物５３の移動量が同じである場合には、帯状物５３が視野８０内を移動する場合よりも帯状物５３が視野８１内を移動する場合の方が受光器５２の出力電圧は大きく変化する。
【００５６】
この結果、Ｓ／Ｎ比を改善することができ、帯状物５３のエッジ５３ａの位置をより高精度に検出することが可能になり、ひいては、帯状物５３の蛇行の修正制御をより高精度に、かつ、より安定的に行うことが可能になる。
【００５７】
なお、有効画素設定器７４をコントローラ５９の外部に設け、有効画素設定器７４に入力されたエッジ５３ａの左右両側の画素数を外部入力信号処理装置７８を介してコントローラ５９に入力することも可能である。
【００５８】
すなわち、走行する帯状物５３の幅が予め判明しており、受光器５２の視野８０内におけるエッジ５３ａの通過位置が算出できるような場合には、エッジ５３ａの左右両側の画素数を予め設定することが可能であるので、画素数を有効画素設定器７４に入力し、さらに、外部入力信号処理装置７８を介してコントローラ５９に入力することも可能である。
【００５９】
上述の実施形態におけるコントローラ５９の動作は、コンピュータが読み取り可能な言語で記述されたコンピュータプログラムによっても実行可能である。
【００６０】
コンピュータプログラムによりコントローラ５９を動作させる場合には、例えば、コントローラ５９にプログラム記憶用のメモリーを設け、そのメモリーにコンピュータプログラムを格納する。コントローラ５９はメモリーからそのコンピュータプログラムを読み出すことにより、そのコンピュータプログラムに従って、上述のような動作を実行する。
【００６１】
さらには、そのようなコンピュータプログラムを格納した記憶媒体をコントローラ５９にセットすることにより、コントローラ５９がその記憶媒体からそのコンピュータプログラムを読み出し、そのコンピュータプログラムに従って、上述のような動作を実行するようにすることも可能である。
【００６２】
なお、以上に記載した帯状物１３、５３としては、紙、フィルム、鋼板その他の帯状のものが含まれる。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るエッジ位置検出装置及び方法によれば、帯状物のエッジ位置に合わせて移動させる必要がない視野幅の広い受光器でも、視野幅の狭い受光器と同等の検出性能が保証され、Ｓ／Ｎ比を改善することができる。この結果、帯状物のエッジの位置をより高精度に検出することが可能になり、ひいては、帯状物の蛇行の修正制御をより高精度に、かつ、より安定的に行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエッジ位置検出装置の構造を示す概略的な断面図及び受光器の出力電圧の波形図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るエッジ位置検出装置の構造を示す概略的な断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るエッジ位置検出装置におけるコントローラの構造を示す機能ブロック図である。
【図４】従来のエッジ位置検出装置の概略図及び受光器の出力電圧の波形図である。
【符号の説明】
１０本発明に係るエッジ位置検出装置
１１投光器
１２受光器
１３帯状物
１４視野
１５出力電圧を示す直線
１８視野
１９出力電圧を示す直線
５０本発明の一実施形態に係るエッジ位置検出装置
５１投光器
５２受光器
５３帯状物
５４発光ダイオード群
５５電源
５６拡散板
５７ガラス板
５８ＣＣＤリニアセンサ
５９コントローラ５
６０ガラス板
７０クロック発信器
７１カウンタ
７２ドライバ
７３処理装置
７４有効画素設定器
７５エッジ検出部
７６デジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換器
７７出力増幅器
７８外部入力信号処理装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus and a method for detecting an edge position of a continuously running strip.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Generally, in a printing apparatus, printing is performed in a state in which a paper, a film, or another strip to be printed is run at a high speed. For this reason, if the belt-like object meanders, it becomes impossible to print at a correct position.
[0003]
In order to control the meandering of such a band or the unintended movement of the band, the position of the edge of the band is detected, and according to the detection result, the movement of the roll for feeding the band or the roll for winding the band is controlled. Is controlled.
[0004]
As a method of detecting an edge of a band, conventionally, a method of detecting an edge position of the band using a light emitter and a light receiver according to a light blocking amount caused by the band has been used (for example, Patent Document 1).
[0005]
Hereinafter, a conventional edge position detecting device 100 will be described with reference to FIG.
[0006]
As shown in FIG. 4A, the edge position detecting device 100 includes a light emitting device 101 including a light emitting diode and a parallel light lens system, and a light receiving device 102 including a one-dimensional image sensor.
[0007]
The belt-shaped object 103 is running continuously in the direction from the front to the back of the paper of FIG. 4 so that the edge 103a is located between the light emitter 101 and the light receiver 102.
[0008]
The light receiver 102 outputs a voltage according to the amount of light received by the light projector 101, as shown in FIG. That is, the light receiver 102 outputs a low (dark level) voltage in a region covered by the band 103 and a high (bright level) voltage in a region not covered by the band 103.
[0009]
By binarizing the voltage value in accordance with the predetermined threshold value 104 of the voltage value, a graph as shown in FIG. 4C is obtained. From this graph, the edge position 103a of the strip 103 can be grasped.
[0010]
[Patent Document 1]
JP 2001-183110 A (page 2, FIG. 4)
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
The length of the one-dimensional sensor constituting the light receiver 102 in the conventional edge position detecting device 100 shown in FIG. 4A, that is, the detection field of view is limited, so that the width of the band 103 (see FIG. If the length of the band 103 in the direction X) is large, it is necessary to move the position of the light receiver 102 according to the width of the band 103.
[0012]
For example, when a CCD is used as the light receiver 102, the visual field width of the CCD is about 10 mm to 50 mm. Therefore, when the edge position of the strip 103 changes greatly, the position of the light receiver 102 may be changed each time. Was needed.
[0013]
Comparing a light receiver with a narrow field of view and a light receiver with a wide field of view, when the maximum output voltage is the same, the output fluctuation with respect to the position fluctuation of the band 103 is larger in the light receiver with a narrow field of view.
[0014]
For this reason, when a light receiver having a wide field of view is used, the ratio of the output voltage to the absolute amount of meandering of the belt-shaped object 103 becomes small. In order to make the gain for the absolute displacement the same, it is necessary to amplify the light more than the light receiver having a narrow field of view (with the same maximum output voltage). However, the amplification amount has an upper limit due to noise and other factors. If the output signal is amplified beyond this upper limit, the S / N (Signal / Noise) ratio is reduced due to the influence of noise, and as a result, the meandering of the band 103 cannot be corrected stably. .
[0015]
The present invention has been made in view of the above problems, and even in a light receiver having a wide field of view that does not need to be moved in accordance with the edge position of the belt-like object, an edge equivalent to a light receiver having a small field of view is used. An object of the present invention is to provide an edge detection device and an edge detection method having a detection performance and capable of stably correcting a meandering of a strip.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the present invention provides a light emitting device that emits light, a light receiving device that is arranged at a predetermined interval from the light emitting device, receives light from the light emitting device, and outputs a voltage according to a received light amount. An edge position detection device that detects an edge position of the band according to a change in a voltage output by the light receiver when the band passes between the light emitter and the light receiver. The light receiver is configured by arranging a plurality of photoelectric conversion elements in a straight line, and determines one photoelectric conversion element recognized as being at an edge position of the strip from among the plurality of photoelectric conversion elements. An edge position detecting device is provided, wherein the edge position of the strip is detected only by the one photoelectric conversion element and a predetermined number of photoelectric conversion elements on both sides thereof.
[0017]
Here, among the plurality of photoelectric conversion elements, a method of determining one photoelectric conversion element recognized as being at the edge position of the band-like object is to receive light from the projector using all of the plurality of photoelectric conversion elements. In doing so, the output value of the photoelectric conversion element light-shielded by the band, and the output value of the photoelectric conversion element that is not light-shielded by the band, the photoelectric conversion element showing a substantially intermediate value at the edge position of the band It can be recognized that it is in the corresponding position.
[0018]
In addition, the one photoelectric conversion element referred to here, when the width of the band to be detected is known, calculates the edge position of the band based on the known width to obtain the edge of the band. It can also be determined that it is at a position corresponding to the position.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of an edge position detecting device 10 according to the present invention. Hereinafter, a basic structure of the edge position detecting device 10 according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0020]
An edge position detecting device 10 according to the present invention includes a light emitting device 11 that emits light, a light receiving device that is arranged at a predetermined distance from the light emitting device 11, receives light from the light emitting device 11, and outputs a voltage corresponding to the amount of received light. 12 is provided.
[0021]
The edge position detection device 10 detects the position of the edge 13a of the strip 13 according to a change in the voltage output by the light receiver 12 when the strip 13 passes between the light emitter 11 and the light receiver 12. .
[0022]
The strip 13 continuously runs in a direction from the front to the back of the paper of FIG. 1 such that the edge 13a is located between the light projector 11 and the light receiver 12.
[0023]
The light receiver 12 includes a plurality of photoelectric conversion elements arranged in a line. The length of the photoelectric conversion element group arranged as described above becomes the width of the entire field of view 14 of the edge position detecting device 10.
[0024]
When the band 13 enters the field of view 14 of the edge position detection device 10 and moves in a direction of blocking light projected from the light projector 11, the voltage characteristic output by the light receiver 12 is represented by a straight line 15. That is, in the field of view 14 of the edge position detection device 10, the output voltage of the light receiver 12 decreases linearly according to the degree of light shielding.
[0025]
Here, as shown in FIG. 1, when the strip 13 is within the field of view 14 of the edge position detection device 10, the detection signal generated by the photoelectric conversion element forming the light receiver 12 is as shown in a region 16. In the region 16, the detection signal changes from a high level to a low level at a position 17 corresponding to the edge 13 a of the strip 13.
[0026]
In addition, when light from the projector is received by using all of the plurality of photoelectric conversion elements, the output value e _L of the photoelectric conversion element that is shielded by the band and the photoelectric conversion that is not shielded by the band are used. it can be seen as being the output value e _H of the element, the intermediate value e _M photoelectric conversion element exhibiting a position 17 corresponding to the edge 13a of the web 13.
[0027]
The output value e _L of the photoelectric conversion elements which are shielded by the strip, as represented in Figure 1 are those in the most low level of the detection signal, also not shielded by strip output value e _H of the photoelectric conversion elements are intended to be the most high level of detection signal.
[0028]
Based on these output values e _L and e _H , an intermediate value e _M is determined by the following equation (1).
[0029]
_{_{_{e M = {(e H -e}}} L) / 2} + e L (1)
As described above, when the photoelectric conversion element at the position 17 corresponding to the edge 13a of the strip 13 is detected, in the edge position detection device 10 according to the present invention, the edge positions of the photoelectric conversion element which are respectively located on the left and right sides of the photoelectric conversion element are determined. A predetermined number of photoelectric conversion elements are selected as effective photoelectric conversion elements for edge detection.
[0030]
The selected effective photoelectric conversion element forms a field of view 18 that is smaller than the field of view 14.
[0031]
When the band 13 moves in the direction of shielding the light from the light projector 11 in the visual field 18, the light receiver 12 outputs a voltage as indicated by a straight line 19.
[0032]
As is apparent from comparison with the voltage characteristic indicated by the straight line 15, the detection gain is larger in the voltage characteristic indicated by the straight line 19. That is, when the moving amount of the band 13 is the same, the output voltage of the light receiver 12 is higher when the band 13 moves in the field of view 18 than when the band 13 moves in the field of view 14. It changes greatly.
[0033]
As a result, the S / N ratio can be improved, and the position of the edge 13a of the strip 13 can be detected with higher accuracy. As a result, it is possible to perform the correction control of the meandering of the strip 13 with higher accuracy and more stably.
[0034]
FIG. 2 is a schematic diagram showing the structure of the edge detection device 50 according to one embodiment of the present invention.
[0035]
The edge position detection device 50 according to the present embodiment includes a light projector 51 that emits light, and a light receiving device that is arranged at a predetermined interval from the light projector 51, receives light from the light projector 51, and outputs a voltage according to the amount of received light. Device 52.
[0036]
The edge position detection device 50 detects the position of the edge 53a of the band 53 according to a change in the voltage output by the light receiver 52 when the band 53 passes between the light projector 51 and the light receiver 52. .
[0037]
The belt-shaped object 53 runs continuously in a direction from the front to the back of the page of FIG. 2 such that the edge 53 a is located between the light projector 51 and the light receiver 52.
[0038]
The light projector 51 includes a light emitting diode group 54 arranged in an array in a direction orthogonal to the traveling direction of the edge 53a of the strip 53, a power supply 55 for supplying power for causing the light emitting diode group 54 to emit light, and a light emitting diode group. A diffusion plate 56 disposed to face the light-emitting diode group 54 and diffusing light emitted from each light-emitting diode of the light-emitting diode group 54; and a glass plate 57 disposed below the diffusion plate 56 and opposed to the diffusion plate 56; It is composed of
[0039]
Each light-emitting diode constituting the light-emitting diode group 54 is a point light source. As described above, by arranging the light-emitting diode group 54 in a direction orthogonal to the traveling direction of the edge 53a of the strip 53, the light-emitting diode group 54 Has formed.
[0040]
The diffusion plate 56 is made of frosted glass or a milky white acrylic plate, and makes the luminance distribution of the light emitted from the light emitting diode group 54 uniform.
[0041]
The light receiver 52 includes a CCD linear sensor 58 including a plurality of photoelectric conversion elements for receiving light emitted from each light emitting diode of the light emitting diode group 54, a controller 59 for controlling the operation of the CCD linear sensor 58, and a CCD linear sensor. And a glass plate 60 arranged opposite to the glass plate 58.
[0042]
The CCD linear sensor 58 is provided with a lens array for imaging light emitted from each diode of the light emitting diode group 54 on the photoelectric conversion element.
[0043]
FIG. 3 is a functional block diagram showing an example of the structure of the controller 59.
[0044]
The controller 59 includes a clock oscillator 70 that outputs a clock signal that defines the drive timing of the CCD linear sensor 58, and a counter that receives a clock signal from the clock oscillator 70 and outputs a timing signal that defines the operation timing of the CCD linear sensor 58. 71, a driver 72 for driving the CCD linear sensor 58 based on an output signal from the counter 71, a processing device 73, and an effective pixel setting unit 74 for determining the number of pixels on both the left and right sides of the detected edge 53a. An edge detector 75; a digital-analog (D / A) converter 76 for converting an output signal of the edge detector 75 from a digital signal to an analog signal; and an output amplifier 77 for amplifying an output signal of the D / A converter 76 And an external input signal processing device 78 for receiving an operation mode and a detection start signal from outside. , It is constructed from.
[0045]
The processing device 73 processes the analog video signal output from the CCD linear sensor 58 and sends the processed signal to the edge detection unit 75. Further, it synchronizes with the clock signal output from the clock oscillator 70 and determines a threshold value for binarizing the analog video signal output from the CCD linear sensor 58.
[0046]
The edge detecting section 75 detects the position of the edge 53 a of the strip 53 based on the data set by the effective pixel setting device 74 and the output signal from the processing device 73. Further, a zero-span adjustment operation is performed within the effective visual field, and the operation result is output to the D / A converter 76.
[0047]
Hereinafter, the operation of the edge position detection device 50 according to the present embodiment will be described.
[0048]
When the strip 53 enters the field of view 80 of the edge position detection device 50 and moves in a direction of blocking light projected from the light emitting diode group 54 of the light projector 51, the voltage output from the light receiver 52 becomes the voltage of the edge position detection device 50. In the field of view 80, it falls linearly according to the degree of light shielding (see the straight line 15 in FIG. 1).
[0049]
The processing device 73 processes the analog video signal output from the CCD linear sensor 58 and transmits the processed signal to the edge detection unit 75.
[0050]
The edge detector 75 detects the position of the edge 53 a of the band 53 based on the output signal from the processing device 73.
[0051]
The effective pixel setting unit 74 determines and stores in advance the numbers of pixels on both the left and right sides of the pixel indicating the edge 53a.
[0052]
When the edge detection unit 75 detects the position of the edge 53 a of the strip 53, the valid pixel setting unit 74 sends a signal indicating the number of stored pixels to the edge detection unit 75. The edge detection unit 75 that has received this signal from the effective pixel setting unit 74 detects the position of the edge 53 a of the strip 53 and the left and right sides of the photoelectric conversion element, and the signal from the effective pixel setting unit 74 indicates The number of photoelectric conversion elements corresponding to the number of pixels is selected as an effective photoelectric conversion element for edge detection.
[0053]
For example, of the entire photoelectric conversion elements, only the selected effective photoelectric conversion elements are activated.
[0054]
The effective photoelectric conversion element thus selected forms a visual field 81 narrower than the visual field 80.
[0055]
When the band 53 moves in the direction of blocking the light from the light emitting diode group 54 in the visual field 81, the light receiver 52 outputs a voltage having a larger detection gain (see the straight line 19 in FIG. 1). Accordingly, when the moving amount of the band 53 is the same, the output voltage of the light receiver 52 is larger when the band 53 moves in the field of view 81 than when the band 53 moves in the field of view 80. Varies greatly.
[0056]
As a result, the S / N ratio can be improved, and the position of the edge 53a of the band 53 can be detected with higher accuracy. As a result, the meandering correction control of the band 53 can be performed with higher accuracy. , And more stably.
[0057]
Note that the effective pixel setting device 74 can be provided outside the controller 59, and the number of pixels on both the left and right sides of the edge 53a input to the effective pixel setting device 74 can be input to the controller 59 via the external input signal processing device 78. It is.
[0058]
That is, when the width of the traveling strip 53 is known in advance and the passing position of the edge 53a in the field of view 80 of the light receiver 52 can be calculated, the number of pixels on both the left and right sides of the edge 53a is set in advance. Therefore, it is also possible to input the number of pixels to the effective pixel setting device 74 and further to the controller 59 via the external input signal processing device 78.
[0059]
The operation of the controller 59 in the above-described embodiment can also be executed by a computer program described in a computer-readable language.
[0060]
When the controller 59 is operated by a computer program, for example, a memory for storing a program is provided in the controller 59, and the computer program is stored in the memory. The controller 59 reads the computer program from the memory and executes the above-described operation according to the computer program.
[0061]
Further, by setting a storage medium storing such a computer program in the controller 59, the controller 59 reads out the computer program from the storage medium and executes the above-described operation according to the computer program. It is also possible.
[0062]
The strips 13 and 53 described above include paper, film, steel plate, and other strips.
[0063]
【The invention's effect】
As described above, according to the edge position detection device and method according to the present invention, even a light receiver having a wide field of view that does not need to be moved in accordance with the edge position of a band-shaped object has the same detection capability as a light receiver having a small field of view. Performance is guaranteed and the S / N ratio can be improved. As a result, the position of the edge of the band can be detected with higher accuracy, and the meandering control of the band can be more accurately and more stably performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a structure of an edge position detecting device according to the present invention, and a waveform diagram of an output voltage of a photodetector.
FIG. 2 is a schematic sectional view illustrating a structure of an edge position detecting device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a functional block diagram showing a structure of a controller in the edge position detecting device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram of a conventional edge position detecting device and a waveform diagram of an output voltage of a photodetector.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 10 Edge position detection device 11 according to the present invention 11 Projector 12 Photodetector 13 Strip 14 Field of view 15 Line 18 indicating output voltage Field of view 19 Line 50 indicating output voltage 50 Edge position detection device 51 according to one embodiment of the present invention Projector 52 Receiving light Device 53 strip 54 light emitting diode group 55 power supply 56 diffusion plate 57 glass plate 58 CCD linear sensor 59 controller 5
Reference Signs List 60 glass plate 70 clock transmitter 71 counter 72 driver 73 processing unit 74 effective pixel setting unit 75 edge detection unit 76 digital-analog (D / A) converter 77 output amplifier 78 external input signal processing unit

Claims

A floodlight that emits light,
A light receiver that is arranged at a predetermined interval from the light emitter, receives light from the light emitter, and outputs a voltage according to the amount of received light,
An edge position detecting device that detects an edge position of the band according to a change in a voltage output by the light receiver when the band passes between the light emitter and the light receiver.
The light receiver is configured by arranging a plurality of photoelectric conversion elements in a straight line,
From among the plurality of photoelectric conversion elements, one photoelectric conversion element recognized as being located at the edge position of the strip is determined, and only the one photoelectric conversion element and a predetermined number of photoelectric conversion elements on both sides thereof are determined. An edge position detecting device for detecting an edge position of the band-like object.

The one photoelectric conversion element, when receiving light from the projector using all of the plurality of photoelectric conversion elements, the output value of the photoelectric conversion element that is shielded by the strip, and is shielded by the strip. The output value of the photoelectric conversion element which is not present, and the photoelectric conversion element showing a substantially intermediate value between the output value of the photoelectric conversion element and the output value of the photoelectric conversion element is recognized as being located at a position corresponding to an edge position of the strip. An edge position detection device as described in the above.

When the width of the band is known, the one photoelectric conversion element is located at a position corresponding to the edge position of the band by calculating an edge position of the band based on the width. The edge position detecting device according to claim 1, wherein: