JP2011075501A - 試し錘取付方位算出装置と方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】回転体11の所定部分に対する試し錘の取付方位と、回転体の検出回転角とを対応付ける対応角度情報を取得する対応角度情報取得装置20。所定部分11aには、回転中心C周りの周方向における所定の基準点を基準として試し錘が取り付けられる。回転体11の回転角を検出する角度センサ7と、角度センサ7の検出回転角が所定値となる回転姿勢にある所定部分11aを、軸方向から撮像する撮像装置23と、撮像装置23により得た画像において、既知である所定方位に対する、基準点の方位のずれ角を特定する画像処理部と、を備える。所定値およびずれ角を対応角度情報とする。
【選択図】図4
Description
前記所定部分には、回転中心周りの周方向における所定の基準点を基準として前記試し錘が取り付けられ、
回転体の回転角を検出する角度センサと、
角度センサの検出回転角が所定値となる回転姿勢にある前記所定部分を、回転体の軸方向から撮像する撮像装置と、
撮像装置により得た画像において、既知である所定方位に対する、前記基準点の方位のずれ角を特定する画像処理部と、を備え、
前記所定値および前記ずれ角を対応角度情報とする、ことを特徴とする対応角度情報取得装置が提供される。
前記多角形の各辺を抽出し、
これら辺の交点を前記頂点として抽出し、
これら頂点から前記多角形の重心を算出し、
該重心と前記基準点との線分を特定し、該線分と前記所定方位とのなす角を前記ずれ角として特定する。
回転体の他端部を把持して回転体を回転させる回転位置調整装置を備え、
回転位置調整装置は、角度センサの検出回転角に基づいて、回転体の回転角を前記所定値に調節可能である。
角度センサの検出回転角が所定値となる回転姿勢にある前記所定部分を、回転体の軸方向から撮像する撮像ステップと、
撮像装置により得た画像において、既知の所定方位に対する、前記基準点の方位のずれ角を特定する画像処理ステップと、を有し、
前記所定値および前記ずれ角を対応角度情報とする、ことを特徴とする対応角度情報取得方法が提供される。
従って、試し錘の取付方位と、角度センサの検出回転角とを正確に対応付けることができる。例えば、試し錘の取付方位が基準点の方位に一致する場合には、角度センサの検出角度がθである時には、取付方位は、前記所定方位から(φ+θ−θ1)だけずらした方位となる。別の例として、試し錘の取付方位が基準点の方位から既知の角度φ0だけずれている場合には、角度センサの検出角度がθである時には、取付方位は、前記所定方位から(φ0+φ+θ−θ1)だけずらした方位となる。
算出部9は、アンバランスデータまたは影響係数を生成するために、振動センサ5が検出した振動(加速度)と角度センサ7が検出した回転角に基づいて振動データを生成する。振動データは、振動の振幅と位相θ0からなる。図2は、振動の振幅と位相θ0を示す。図2において、横軸は、角度センサ7により検出した回転角を示し、縦軸は、振動センサ5により検出された振動のうち1次振動の強度を示す。1次振動は、回転角の検出時における回転体11の回転速度と同じ周波数成分の振動である。即ち、1次振動は、振動センサ5による振動検出時における回転体11の回転速度(1秒間での回転数)と同じ周波数[Hz]の成分を、振動センサ5が検出した振動(即ち、振動センサ5の出力電圧)から抽出した振動(即ち、図2の縦軸に相当する振動電圧)である。図2において、位相θ0は、基準位相(図1の例では、角度センサ7が検出したゼロ度の回転角)に対する1次振動のずれを示す。即ち、位相θ0は、基準位相に対する、1次振動の周期の始点となる位相のずれを示す。
振動データ(即ち、後述の振動データX1、X2、X)を、複素数で表す。図3は、複素数で表した振動データを示す。図3のように、1次振動の振幅を大きさ(絶対値)Rとし、上述の位相θ0を偏角として、振動データを複素数で表す(以下、同様)。算出部9は、このような振動データを生成する。
影響係数Fは、次式(A)で表される。
F=(X2−X1)/M(cosθg+jsinθg) ・・・(A)
ここで、X1は、回転体11にバランス変化を与える前に検出した上述の振動と回転角から生成したものであり、X2は、回転体11にバランス変化を与えた状態で(即ち、回転体11に試し錘を取り付けた状態で)検出した上述の振動と回転角から生成したものである。M(cosθg+jsinθg)は、回転体11に与えた前記回転バランス変化を表す。具体的には、Mは、試し錘の質量と、回転体11の回転中心Cから回転体11に取り付けた試し錘の重心までの距離との積であり、θgは、回転体11に取り付けた試し錘の重心の方位(取付方位)を示す。また、上式(A)において、jは虚数単位である。
算出部9は、次のように、検出回転角と検出振動に基づいて、回転体11のアンバランスデータを生成する。
まず、算出部9は、回転体11が回転している状態で振動センサ5と角度センサ7によりそれぞれ検出された振動と回転角に基づいて、振動データを生成する。この振動データXを次式(B)で表す。
X=S+jT ・・・(B)
ここで、Sは実部であり、Tは虚部であり、jは虚数単位である。
さらに、算出部9は、この振動データXと影響係数FからアンバランスデータUを算出する。アンバランスデータUは、算出部9により次式(C)で算出される。
U=X/F ・・・(C)
Uを次式(D)の複素数で表す。
U=m(cosα+jsinα) ・・・(D)
ここで、mは絶対値であり、αは偏角であり、jは虚数単位である。
上述したアンバランスデータUを正確に算出するためには、影響係数を正確に算出する必要がある。影響係数を正確に算出するためには、試し錘の取付方位θgを、角度センサ7の検出角度に正確に対応付ける必要がある。
所定部分11aは、回転体11の一端部に位置し、軸方向から見た場合に特定可能な基準点Pを有する。該基準点Pを基準として前記試し錘が取り付けられる。即ち、図6の例のように該基準点Pの方位Qに試し錘が取り付けられるか、または、該基準点Pの方位Qから既知の角度だけずれた方位に試し錘が取り付けられる。なお、本実施形態では、所定部分11aは、軸方向から見た形状が多角形であり、該多角形の頂点が基準点Pである。図6の例では、所定部分11aは、六角ナットであり、軸方向から見た形状が正六角形である。
(1)前記正多角形の各辺を抽出し、
(2)これら辺の交点を頂点として抽出し、
(3)これら頂点から前記正多角形の重心を算出し、
(4)該重心から前記基準点P(図6の例では前記頂点)まで延びる線分を特定し、
(5)該線分と前記所定方位Dとのなす角を前記ずれ角φとして特定する。
この方法を、磁気センサ7の配置と関連付けて補足説明する。所定部分11aの前記正多角形をN極とS極に区分して着磁する場合に、N極とS極の境界直線上に頂点(即ち、方位Q)が位置するようにし、センサ移動ステップS1で所定方位D(周方向位置)に磁気センサ7を配置する。これにより、磁気センサ7が配置された所定方位Dに境界直線が一致した時に、磁気センサ7による検出磁界が前記境界直線の部分による値になるので、この時の検出回転角をゼロ度(または180度)に設定する。その上で、磁気センサ7の検出回転角θが前記所定値としてのゼロ度となる回転姿勢の所定部分11aに対し上述の撮像ステップS4を行う。ここで、境界直線と所定方位Dとが正確に一致しているとして、検出回転角θがゼロ度である時に所定方位Dにある頂点が基準点Pであるとする。しかし、検出回転角θがゼロ度である時に、着磁の誤差により境界直線と頂点Pの方位とは実際にはずれるが、そのずれは、それほど大きくないので、この時に、前記所定方位Dに最も近い前記正多角形の頂点が基準点Pである。従って、上記(4)において、前記重心から、前記所定方位Dに最も近い前記正多角形の頂点まで延びる線分を方位Qとして特定し、上記(5)において、当該線分と前記所定方位Dとのなす角を前記ずれ角φとして特定する。
従って、試し錘の取付方位θgと、回転体11の検出回転角とを正確に対応付けることができる。例えば、試し錘の取付方位θgが基準点Pの方位Qに一致する場合には、角度センサ7の検出角度がθである時には、取付方位θgは、前記所定方位Dから(φ+θ−θ1)だけずらした方位となる。別の例として、試し錘の取付方位θgが基準点Pの方位Qから既知の角度φ0だけずれている場合には、角度センサ7の検出角度がθである時には、取付方位θgは、前記所定方位Dから(φ0+φ+θ−θ1)だけずらした方位となる。
まず、上述のように、センサ移動ステップS1、回転角調整ステップS2、撮像装置移動ステップS3、撮像ステップS4、および画像処理ステップS5を1サイクルとして行う。この1サイクルにおける画像処理ステップS5では、前記所定方位Dに最も近い方位にある前記頂点と該所定方位Dとのずれ角φを特定する。その後、次のサイクルを行う。次のサイクルでは、撮像装置23を、角度センサ7による回転角検出に干渉しない非干渉位置へ移動させ、センサ移動ステップS1を行い、次いで、回転角調整ステップS2により、360度を前記頂点の数で割った角度だけ回転体11を回転させ、次いで、撮像装置移動ステップS3、撮像ステップS4を行い、次いで、画像処理ステップS5では、前記所定方位Dに最も近い方位にある前記頂点と該所定方位Dとのずれ角φを特定する。前記頂点の数と同じ回数のサイクルを行うまで、1サイクルを行う度に、上述した次のサイクルを行う。これにより、各画像処理ステップS5において頂点の数だけ上述のずれ角φを取得し、これらずれ角の総和を頂点の数で割った値を平均のずれ角として取得できる。この平均のずれ角を用いて、各頂点(基準点)の方位と検出回転角とを対応付けることができる。
9 算出部、10 アンバランス測定装置、11 回転体、
11a 所定部分、20 対応角度情報取得装置、21 回転位置調整装置、
21a 把持部、21a 回転装置、23 撮像装置、
25 画像処理装置
Claims (5)
- 回転体の所定部分に対する試し錘の取付方位と、回転体の検出回転角とを対応付ける対応角度情報を取得する対応角度情報取得装置であって、
前記所定部分には、回転中心周りの周方向における所定の基準点を基準として前記試し錘が取り付けられ、
回転体の回転角を検出する角度センサと、
角度センサの検出回転角が所定値となる回転姿勢にある前記所定部分を、回転体の軸方向から撮像する撮像装置と、
撮像装置により得た画像において、既知である所定方位に対する、前記基準点の方位のずれ角を特定する画像処理部と、を備え、
前記所定値および前記ずれ角を対応角度情報とする、ことを特徴とする対応角度情報取得装置。 - 前記所定部分は、軸方向から見た形状が多角形であり、該多角形の頂点が前記基準点である、ことを特徴とする請求項1に記載の対応角度情報取得装置。
- 画像処理部は、
前記多角形の各辺を抽出し、
これら辺の交点を前記頂点として抽出し、
これら頂点から前記多角形の重心を算出し、
該重心と前記基準点との線分を特定し、該線分と前記所定方位とのなす角を前記ずれ角として特定する、ことを特徴とする請求項2に記載の対応角度情報取得装置。 - 前記所定部分は、回転体の一端部に位置し、
回転体の他端部を把持して回転体を回転させる回転位置調整装置を備え、
回転位置調整装置は、角度センサの検出回転角に基づいて、回転体の回転角を前記所定値に調節可能である、ことを特徴とする請求項1、2、または3に記載の対応角度情報取得装置。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の対応角度情報取得装置を用いた対応角度情報取得方法であって、
角度センサの検出回転角が所定値となる回転姿勢にある前記所定部分を、回転体の軸方向から撮像する撮像ステップと、
撮像装置により得た画像において、既知の所定方位に対する、前記基準点の方位のずれ角を特定する画像処理ステップと、を有し、
前記所定値および前記ずれ角を対応角度情報とする、ことを特徴とする対応角度情報取得方法。
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