JP2016080426A - Speed measuring device and speed measuring method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately measure speed of an object moving in the direction of a predetermined rotation axis while rotating around the rotation axis.SOLUTION: A speed measuring device comprises: a measurement unit for measuring magnitude of a speed component along a predetermined measurement direction, of speed of a measurement target object which is moving in a predetermined rotation axis while rotating around the rotation axis; and an arithmetic processing unit for calculating the speed of the measurement target object by using measurement data obtained by measuring the measurement target object. The measurement unit includes first and second speed meters. The first speed meter is arranged so that an angle between the measurement direction and the moving direction of the measurement target object becomes +θdegree when a rotation direction of the measurement target object is defined as a positive direction and the second speed meter is arranged so that the angle between the measurement direction and the moving direction becomes -θdegree. The first and second speed meters perform measurement at the same timing with each other.SELECTED DRAWING: Figure 3A

Description

本発明は、速度測定装置及び速度測定方法に関する。   The present invention relates to a speed measuring device and a speed measuring method.

シームレス鋼管は、丸ビレットを傾斜圧延ロールとディスクロールにより拘束し、出側に配設されたプラグにより穿孔圧延される。母材であるビレットは、傾斜圧延ロールにより穿孔部に送り込まれるが、鋼管の大きさやプラグの劣化度合い等といった種々の条件に起因して、送り込み速度の変化が発生する。送り込み速度の変化は、穿孔効率の変化を生じさせ、穿孔後の鋼管の長手方向の肉厚分布に影響を及ぼしてしまう。従って、シームレス鋼管の製造工程において、母材の送り込み速度を正確に把握することが重要となる。   The seamless steel pipe is formed by constraining a round billet with an inclined rolling roll and a disk roll, and piercing-rolling with a plug disposed on the outlet side. The billet, which is a base material, is fed into the perforated part by an inclined rolling roll, but due to various conditions such as the size of the steel pipe and the degree of deterioration of the plug, changes in the feeding speed occur. The change in the feeding speed causes a change in the drilling efficiency and affects the thickness distribution in the longitudinal direction of the steel pipe after the drilling. Therefore, it is important to accurately grasp the feed rate of the base material in the seamless steel pipe manufacturing process.

そこで、下記特許文献1では、母材の進行方向に沿って2台の先端検知器を離隔して配置し、これら2台の先端検知器への母材の到達時間差と、先端検知器間の離隔距離と、に基づいて、母材の代表速度を検出する方法が開示されている。   Therefore, in Patent Document 1 below, two tip detectors are arranged apart from each other along the direction of travel of the base material, the difference in the arrival time of the base material to the two tip detectors, and the tip detector A method for detecting a representative speed of a base material based on the separation distance is disclosed.

また、下記特許文献2では、レーザドップラ速度計に代表される非接触式の速度計を母材の進行方向に沿って1台配置し、母材の送り込み速度を測定する方法が開示されている。   Patent Document 2 below discloses a method in which one non-contact type speedometer represented by a laser Doppler speedometer is disposed along the traveling direction of the base material, and the feeding speed of the base material is measured. .

特開平6−11311号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-11311 特開平7−284818号公報JP-A-7-284818 特許第2557023号Japanese Patent No. 2557023

しかしながら、上記特許文献1に開示の方法では、先端検知器間の離隔距離と到達時間差とを用いて代表速度を算出する方法であるため、時々刻々と変化する送り込み速度を正確に計測することはできない。   However, in the method disclosed in Patent Document 1, since the representative speed is calculated using the separation distance between the tip detectors and the arrival time difference, it is possible to accurately measure the feeding speed that changes from moment to moment. Can not.

また、上記特許文献2に開示の方法を用いた場合であっても、測定対象である母材は周方向に回転しながら進行方向に送り出されるため、進行方向に沿って設けられた1台の速度計から出力された測定データには、回転の影響が重畳されてしまう。その結果、かかる回転の影響により、母材の送り込み速度を高精度に測定することはできない。   In addition, even when the method disclosed in Patent Document 2 is used, since the base material to be measured is sent out in the traveling direction while rotating in the circumferential direction, a single unit provided along the traveling direction is provided. The measurement data output from the speedometer is superimposed on the effect of rotation. As a result, the feeding speed of the base material cannot be measured with high accuracy due to the influence of the rotation.

ここで、上記特許文献3に開示されているように、ある進行方向に沿って搬送されている測定対象物を、2台のレーザドップラ速度計を用いて計測し、測定対象物の速度を算出する技術は存在する。しかしながら、上記特許文献3に開示されている方法は、進行方向の速度と、進行方向に略直交する回転方向の速度という、2種類の速度が存在する状況下を考慮しておらず、上記のような、所定方向に回転しつつ搬送される測定対象の速度を測定する場合には、適用することができない。更に、上記特許文献3に開示されている方法では、2台のレーザドップラ速度計を、各レーザドップラ速度計における測定方法が互いに直交するように、所定の方向に対して均等に配置することが前提となっている。しかしながら、実際の製造ラインでは、レーザドップラ速度計を均等に配置できない場合も生じうるため、上記特許文献3に開示されている方法は、汎用的に利用できるわけではない。   Here, as disclosed in Patent Document 3, the measurement object being conveyed along a certain traveling direction is measured using two laser Doppler velocimeters, and the velocity of the measurement object is calculated. There is technology to do. However, the method disclosed in Patent Document 3 does not consider the situation where there are two types of speeds, that is, the speed in the traveling direction and the speed in the rotational direction substantially orthogonal to the traveling direction. Such a method cannot be applied to the case of measuring the speed of a measurement object conveyed while rotating in a predetermined direction. Furthermore, in the method disclosed in Patent Document 3, two laser Doppler velocimeters can be arranged uniformly in a predetermined direction so that the measurement methods in the laser Doppler velocimeters are orthogonal to each other. It is a premise. However, in an actual production line, the laser Doppler velocimeter may not be evenly arranged, so that the method disclosed in Patent Document 3 cannot be used for general purposes.

このように、所定の回転軸の周りを回転しながら、かかる回転軸の方向に進行している物体を測定対象物とし、かかる測定対象物の速度を正確に測定可能な方法は、未だ存在していないといえる。   As described above, there is still a method capable of accurately measuring the speed of the measurement object by using the object moving in the direction of the rotation axis while rotating around the predetermined rotation axis as the measurement object. It can be said that it is not.

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、所定の回転軸の周りを回転しながら、かかる回転軸の方向に進行している物体の速度を、より正確に測定することが可能な、速度測定装置及び速度測定方法を提供することにある。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to speed the object traveling in the direction of the rotation axis while rotating around a predetermined rotation axis. It is an object of the present invention to provide a speed measuring device and a speed measuring method capable of measuring the temperature more accurately.

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、所定の回転軸の周りを回転しながら、当該回転軸の方向に進行している被測定部材について、当該被測定部材の速度のうち所定の測定方向に沿った速度成分の大きさを計測する測定ユニットと、前記測定ユニットにより測定された前記被測定部材の測定データを利用して、前記被測定部材の速度を算出する演算処理ユニットと、を備え、前記測定ユニットは、前記被測定部材の表面における測定点での前記所定の測定方向に沿った速度成分の大きさを計測する、第1及び第2の速度計を有しており、前記第1の速度計は、前記被測定部材の回転方向を正方向としたときに、前記測定方向と前記被測定部材の進行方向とのなす角が+θ度となるように配置され、かつ、前記第2の速度計は、前記測定方向と前記進行方向とのなす角が−θ度となるように配置されており、前記第1の速度計及び前記第2の速度計は、互いに同じタイミングで計測を実施する速度測定装置が提供される。 In order to solve the above-described problem, according to a certain aspect of the present invention, the speed of the member to be measured is measured for the member to be measured that is rotating in the direction of the rotation axis while rotating around the predetermined rotation axis. Among them, a measurement unit for measuring the magnitude of the velocity component along a predetermined measurement direction, and an arithmetic process for calculating the velocity of the member to be measured using measurement data of the member to be measured measured by the measurement unit A first and a second speedometer for measuring a magnitude of a speed component along the predetermined measurement direction at a measurement point on the surface of the member to be measured. The first speedometer is arranged such that an angle formed by the measurement direction and the traveling direction of the member to be measured is + θ 1 degree when the rotation direction of the member to be measured is a positive direction. And the second speed Is the angle between the traveling direction and the measurement direction are arranged such that the 2 ° - [theta], the first speed meter and the second speedometer, implementing measures at the same timing with each other A velocity measuring device is provided.

前記演算処理ユニットは、前記第1の速度計の測定データをVと表わし、前記第2の速度計の測定データをVと表わした場合に、以下の式11に基づいて、前記被測定部材の進行方向の速度成分Vを算出することが好ましい。 The arithmetic processing unit, the measurement data of the first speedometer represented as V 1, the measurement data of the second speedometer when expressed as V 2, based on Equation 11 below, the measured It is preferable to calculate a velocity component V h in the traveling direction of the member.

Figure 2016080426
Figure 2016080426

前記演算処理ユニットは、前記第1の速度計の測定データをVと表わし、前記第2の速度計の測定データをVと表わした場合に、以下の式13に基づいて、前記被測定部材の回転方向の速度成分Vを算出してもよい。 The arithmetic processing unit, the measurement data of the first speedometer represented as V 1, the measurement data of the second speedometer when expressed as V 2, based on Equation 13 below, the measured it may calculate the rotational direction of the velocity component V r of the member.

Figure 2016080426
Figure 2016080426

前記第1の速度計及び前記第2の速度計における、前記測定方向と被測定部材の進行方向とのなす角の大きさは、0deg≦|θ,θ|≦20degであることが好ましい。 In the first speedometer and the second speedometer, the angles formed by the measurement direction and the traveling direction of the member to be measured are preferably 0 deg ≦ | θ 1 , θ 2 | ≦ 20 deg. .

前記第1及び第2の速度計は、前記被測定部材の表面における同一の測定点を、互いに同じタイミングで計測することが好ましい。   The first and second speedometers preferably measure the same measurement point on the surface of the member to be measured at the same timing.

前記第1及び第2の速度計は、前記被測定部材の表面における異なる測定点を、互いに同じタイミングで計測してもよい。   The first and second speedometers may measure different measurement points on the surface of the member to be measured at the same timing.

前記第1及び第2の速度計は、レーザドップラ速度計であることが好ましい。   The first and second velocimeters are preferably laser Doppler velocimeters.

前記被測定部材は、金属管であってもよい。   The member to be measured may be a metal tube.

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、所定の回転軸の周りを回転しながら、当該回転軸の方向に進行している被測定部材について、当該被測定部材の表面における測定点での所定の測定方向に沿った速度成分の大きさを、前記被測定部材の回転方向を正方向としたときに前記測定方向と前記被測定部材の進行方向とのなす角が+θ度となるように配置された第1の速度計と、前記測定方向と前記進行方向とのなす角が−θ度となるように配置された第2の速度計と、を含む測定ユニットを利用して、前記第1の速度計の計測タイミングと、前記第2の速度計の計測タイミングと、が互いに同一となるように計測する、計測ステップと、前記測定ユニットにより測定された前記被測定部材の測定データを利用して、前記被測定部材の速度を算出する速度算出ステップと、を含む速度測定方法が提供される。 In order to solve the above-mentioned problem, according to another aspect of the present invention, a member to be measured is measured with respect to a member to be measured that is rotating in the direction of the rotation axis while rotating around a predetermined rotation axis. An angle formed by the measurement direction and the traveling direction of the member to be measured when the magnitude of the velocity component along the predetermined measurement direction at the measurement point on the surface of the surface is defined as the positive direction of the rotation direction of the member to be measured. Includes a first velocimeter arranged so that + θ is 1 degree, and a second velocimeter arranged so that an angle between the measurement direction and the traveling direction is −θ 2 degrees Using the measurement unit, the measurement timing of the first speedometer and the measurement timing of the second speedometer are measured to be equal to each other, and the measurement step is measured by the measurement unit Utilizing measurement data of the member to be measured It said speed measuring method comprising: speed calculation step of calculating the speed of the measuring member, is provided.

以上説明したように本発明によれば、所定の回転軸の周りを回転しながら、かかる回転軸の方向に進行している物体の速度を、より正確に測定することが可能となる。   As described above, according to the present invention, it is possible to more accurately measure the speed of an object traveling in the direction of a rotation axis while rotating around a predetermined rotation axis.

本発明の実施形態に係る速度測定装置の全体構成の一例を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed an example of the whole structure of the speed measuring device which concerns on embodiment of this invention. 同実施形態に係る速度測定装置が有する測定ユニットの一例を示した模式図である。It is the mimetic diagram showing an example of the measurement unit which the speed measuring device concerning the embodiment has. 同実施形態に係る速度測定装置が有する測定ユニットの一例を示した模式図である。It is the mimetic diagram showing an example of the measurement unit which the speed measuring device concerning the embodiment has. 同実施形態に係る測定ユニットについて説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the measurement unit which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る測定ユニットについて説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the measurement unit which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る測定ユニットについて説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the measurement unit which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る速度測定装置が有する演算処理ユニットの構成の一例を示したブロック図である。It is the block diagram which showed an example of the structure of the arithmetic processing unit which the speed measuring device which concerns on the same embodiment has. 同実施形態に係る演算処理ユニットにおける速度算出処理を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the speed calculation process in the arithmetic processing unit which concerns on the embodiment. 同実施形態に係る演算処理ユニットにおける速度算出処理を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the speed calculation process in the arithmetic processing unit which concerns on the embodiment. 同実施形態に係る速度測定方法の流れの一例を示した流れ図である。It is the flowchart which showed an example of the flow of the speed measurement method which concerns on the embodiment. 同実施形態に係る演算処理ユニットのハードウェア構成の一例を示したブロック図である。It is the block diagram which showed an example of the hardware constitutions of the arithmetic processing unit which concerns on the same embodiment. 実施例について説明するためのグラフ図である。It is a graph for demonstrating an Example. 実施例について説明するためのグラフ図である。It is a graph for demonstrating an Example. 実施例について説明するためのグラフ図である。It is a graph for demonstrating an Example. 実施例について説明するためのグラフ図である。It is a graph for demonstrating an Example.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

(速度測定装置について)
<速度測定装置の全体構成について>
まず、図1を参照しながら、本発明の実施形態に係る速度測定装置の全体構成を説明する。図1は、本実施形態に係る速度測定装置10の全体構成を模式的に示した説明図である。
(About speed measuring device)
<Overall configuration of speed measuring device>
First, an overall configuration of a speed measuring device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing the overall configuration of a speed measuring device 10 according to the present embodiment.

本実施形態に係る速度測定装置10は、所定の回転軸の周りを回転しながら、かかる回転軸の方向に進行している部材を被測定部材Sとする。すなわち、図1に模式的に示したように、本実施形態に係る速度測定装置10の測定対象物は、進行方向に沿った速度成分と、進行方向に略直交する方向に回転する速度成分という、2種類の速度成分を有しながら進行している部材である。従って、かかる測定対象物の表面の任意の1点に着目した場合に、かかる1点がらせん状に進行していくように観察される。   The speed measuring apparatus 10 according to the present embodiment uses a member that is traveling in the direction of the rotation shaft while rotating around a predetermined rotation shaft as the member to be measured S. That is, as schematically shown in FIG. 1, the measurement object of the speed measurement device 10 according to the present embodiment is a speed component along the traveling direction and a speed component rotating in a direction substantially orthogonal to the traveling direction. It is a member that travels while having two types of velocity components. Therefore, when attention is paid to an arbitrary point on the surface of the measurement object, the point is observed to advance in a spiral shape.

このような被測定部材Sとして、例えば、スパイラル回転をしている管状の部材を挙げることができ、具体的には、ピアサ穿孔工程やピルガ圧延工程等における鋼管などの金属管や、樹脂製のパイプや、木製のパイプ等、様々なものがある。   Examples of such a member S to be measured include a tubular member that rotates in a spiral manner. Specifically, a metal tube such as a steel tube in a piercer drilling process, a pilger rolling process, or the like, There are various things such as pipes and wooden pipes.

かかる被測定部材Sの速度を測定する速度測定装置10は、図1に示したように、測定ユニット100と、演算処理ユニット200と、を備える。速度測定装置10は、上記のような被測定部材Sが搬送されるライン上に配設されて、ラインを搬送される被測定部材Sの速度を測定する。   The speed measuring device 10 that measures the speed of the member S to be measured includes a measurement unit 100 and an arithmetic processing unit 200, as shown in FIG. The speed measuring device 10 is arranged on a line on which the member to be measured S as described above is transported, and measures the speed of the member to be measured S transported on the line.

測定ユニット100は、上記のような被測定部材Sについて、被測定部材Sが有している速度のうち所定の測定方向に沿った速度成分の大きさを計測するユニットである。この測定ユニット100は、後述する演算処理ユニット200の制御のもとで、被測定部材Sの所定の測定方向に沿った速度成分を任意のタイミングで計測する。   The measurement unit 100 is a unit that measures the magnitude of a velocity component along a predetermined measurement direction among the velocity of the member to be measured S as described above. The measurement unit 100 measures a velocity component along a predetermined measurement direction of the member to be measured S at an arbitrary timing under the control of the arithmetic processing unit 200 described later.

かかる測定ユニット100の詳細な構成については、以下で改めて詳細に説明する。   The detailed configuration of the measurement unit 100 will be described in detail later.

演算処理ユニット200は、測定ユニット100における測定処理を制御するとともに、測定ユニット100により測定された被測定部材Sの測定データを利用して、被測定部材Sの速度を算出する。   The arithmetic processing unit 200 controls the measurement process in the measurement unit 100 and calculates the speed of the member to be measured S using the measurement data of the member to be measured S measured by the measurement unit 100.

この演算処理ユニット200の詳細な構成についても、以下で改めて説明する。   The detailed configuration of the arithmetic processing unit 200 will also be described later.

測定ユニット100による被測定部材Sの表面の測定処理や、演算処理ユニット200による速度の算出処理は、被測定部材Sの移動にあわせてリアルタイムに実施することが可能である。速度測定装置10の使用者は、速度測定装置10(より詳細には、演算処理ユニット200)から出力される速度算出結果に着目することで、ラインを搬送される被測定部材Sの速度をリアルタイムに把握することが可能となる。   The measurement process of the surface of the member to be measured S by the measurement unit 100 and the speed calculation process by the arithmetic processing unit 200 can be performed in real time in accordance with the movement of the member to be measured S. The user of the speed measuring device 10 pays attention to the speed calculation result output from the speed measuring device 10 (more specifically, the arithmetic processing unit 200), thereby determining the speed of the member S to be measured conveyed in the line in real time. It becomes possible to grasp.

以上、図1を参照しながら、本実施形態に係る速度測定装置10の全体構成について説明した。   The overall configuration of the speed measurement device 10 according to the present embodiment has been described above with reference to FIG.

<測定ユニット100の構成について>
次に、図2A〜図3Cを参照しながら、本実施形態に係る速度測定装置10が備える測定ユニット100の構成について、詳細に説明する。図2A及び図2Bは、本実施形態に係る速度測定装置が有する測定ユニットの一例を示した模式図である。図3A〜図3Cは、本実施形態に係る測定ユニットについて説明するための説明図である。なお、以下では、便宜的に、図2A〜図3Cに示したような空間座標系を適宜参照しながら、説明を行うものとする。
<About the configuration of the measurement unit 100>
Next, the configuration of the measurement unit 100 included in the speed measurement device 10 according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 2A to 3C. 2A and 2B are schematic diagrams illustrating an example of a measurement unit included in the speed measurement device according to the present embodiment. 3A to 3C are explanatory diagrams for explaining the measurement unit according to the present embodiment. In the following, for convenience, the description will be made with reference to the spatial coordinate system as shown in FIGS. 2A to 3C as appropriate.

本実施形態に係る測定ユニット100は、図2A及び図2Bに模式的に示したように、被測定部材Sの表面における測定点で、所定の測定方向に沿った速度成分の大きさを計測する第1の速度計101及び第2の速度計103を有している。ここで、被測定部材Sは、図2A及び図2BにおけるZ軸方向に進行しているものとし、X軸からY軸に向かって右ねじを回す方向に回転しているものとする。   As schematically shown in FIGS. 2A and 2B, the measurement unit 100 according to the present embodiment measures the magnitude of the velocity component along a predetermined measurement direction at a measurement point on the surface of the member S to be measured. A first speedometer 101 and a second speedometer 103 are provided. Here, it is assumed that the member to be measured S is moving in the Z-axis direction in FIGS. 2A and 2B and is rotating in the direction of turning the right screw from the X-axis toward the Y-axis.

かかる第1及び第2の速度計101,103は、非接触で被測定部材Sの所定の測定方向に沿った速度成分の大きさを計測可能なものであれば特に限定されるものではなく、公知の速度計を利用することが可能である。かかる速度計の一例として、レーザ光によるドップラー効果を利用して測定対象物の速度を測定する、レーザドップラ速度計を挙げることができる。以下では、第1及び第2の速度計101,103として、レーザドップラ速度計を用いる場合を例に挙げて、説明を行うものとする。   The first and second speedometers 101 and 103 are not particularly limited as long as they can measure the magnitude of the speed component along the predetermined measurement direction of the member to be measured S without contact. A known speedometer can be used. As an example of such a velocimeter, a laser Doppler velocimeter that measures the velocity of an object to be measured using the Doppler effect by laser light can be cited. In the following description, a case where a laser Doppler velocimeter is used as the first and second velocimeters 101 and 103 will be described as an example.

第1の速度計101及び第2の速度計103は、図2Aに示したように、被測定部材Sの進行方向であり回転軸でもある中心軸Cの直上に配設されており、速度計101,103の中心軸は、被測定部材Sの進行方向である中心軸Cに対して直交するように設けられている。すなわち、速度計101,103の中心軸は、図2AにおけるY軸と略平行となるように設けられる。また、図2Bに示した例では、第1の速度計101及び第2の速度計103は、被測定部材Sの表面上の同一点を測定点とするように、互いに近接して設けられている。   As shown in FIG. 2A, the first speedometer 101 and the second speedometer 103 are disposed immediately above the central axis C, which is the traveling direction of the member to be measured S and is also the rotation axis. The central axes 101 and 103 are provided so as to be orthogonal to the central axis C that is the traveling direction of the member S to be measured. That is, the central axes of the speedometers 101 and 103 are provided so as to be substantially parallel to the Y axis in FIG. 2A. In the example shown in FIG. 2B, the first speedometer 101 and the second speedometer 103 are provided close to each other so that the same point on the surface of the member S to be measured is a measurement point. Yes.

本実施形態に係る測定ユニット100で用いられる速度計101,103は、所定の測定方向に沿った速度成分の大きさを計測する。ここで、図3Aに示したように、第1の速度計101の速度成分の測定方向105と中心軸Cとのなす角度は、θ度となっており、第2の速度計103の速度成分の測定方向107と中心軸Cとのなす角度は、θ度となっている。また、第1の速度計101の測定方向105は、被測定部材Sの回転方向の下流側を向くように傾いて設置されており、第2の速度計103の測定方向107は、被測定部材Sの回転方向の上流側を向くように傾いて設置されている。以下では、被測定部材Sの回転方向を正方向として、第1の速度計101の設置角度を+θ度と表わすこととし、第2の速度計103の設置角度を−θ度と表わすこととする。 The speedometers 101 and 103 used in the measurement unit 100 according to the present embodiment measure the magnitude of the speed component along a predetermined measurement direction. Here, as shown in FIG. 3A, the angle formed between the measurement direction 105 of the speed component of the first speedometer 101 and the central axis C is θ 1 degree, and the speed of the second speedometer 103 is The angle formed by the component measurement direction 107 and the central axis C is θ 2 degrees. In addition, the measurement direction 105 of the first speedometer 101 is tilted so as to face the downstream side of the rotation direction of the member to be measured S, and the measurement direction 107 of the second speedometer 103 is a member to be measured. It is installed to be inclined so as to face the upstream side in the rotation direction of S. Hereinafter, the rotation direction of the member S to be measured is a positive direction, the installation angle of the first speedometer 101 is represented as + θ 1 degree, and the installation angle of the second speedometer 103 is represented as −θ 2 degrees. And

本実施形態に係る測定ユニット100では、第1の速度計101及び第2の速度計103は、被測定部材Sの表面上のある一点(図3Aにおける点P)を測定点として、測定点におけるそれぞれの測定方向での速度成分の大きさを、互いに同じタイミングで計測する。同一の測定点を同じタイミングで計測することで、被測定部材Sの外形の形状変化(例えば、中心軸Cから被測定部材Sの表面までの外径)が大きい場合であっても、外形に影響を受けることなく正確に速度を計測することができる。すなわち、回転速度成分の大きさは、被測定部材Sの外径の大きさに応じて変化するため、被測定部材Sの外形の形状変化が大きい場合には、被測定部材Sの表面上の任意の2点が、互いに異なる回転速度成分を有している場合もある。そのため、2つの速度計101,103において測定点を同一の点とすることで、かかる外形の形状変化による回転速度成分の変動が測定データに重畳することを抑制できる。   In the measurement unit 100 according to the present embodiment, the first speedometer 101 and the second speedometer 103 have a certain point (point P in FIG. 3A) on the surface of the member S to be measured as a measurement point. The magnitude of the velocity component in each measurement direction is measured at the same timing. By measuring the same measurement point at the same timing, even when the shape change of the outer shape of the member to be measured S (for example, the outer diameter from the central axis C to the surface of the member to be measured S) is large, The speed can be measured accurately without being affected. That is, the magnitude of the rotational speed component changes in accordance with the outer diameter of the member to be measured S. Therefore, when the shape change of the outer shape of the member to be measured S is large, the surface of the member to be measured S There are cases where any two points have different rotational speed components. Therefore, by making the measurement point the same in the two speedometers 101 and 103, it is possible to suppress the fluctuation of the rotational speed component due to the shape change of the outer shape from being superimposed on the measurement data.

一方、速度測定装置10が設けられる製造ラインにおいて、被測定部材Sの外形の形状変化の小さいものが常に搬送されている(例えば、被測定部材Sが所定の規格に則った鋼管等の金属管であり、中心軸Cから被測定部材Sの表面までの外径の誤差が小さい等)という状況も生じうる。被測定部材Sの外形の形状変化が大きくない場合には、上記のような形状変化に伴う回転速度成分の変動も小さいと考えられるため、例えば図3B及び図3Cに示したように、2つの速度計101,103の測定点を互いに異なる点とすることも可能となる。   On the other hand, in the production line in which the speed measuring device 10 is provided, a member having a small change in the outer shape of the member to be measured S is always conveyed (for example, a metal tube such as a steel pipe in which the member S to be measured conforms to a predetermined standard). And a situation in which an error in the outer diameter from the central axis C to the surface of the member to be measured S is small) may occur. When the shape change of the outer shape of the member S to be measured is not large, it is considered that the fluctuation of the rotational speed component accompanying the shape change as described above is also small. For example, as shown in FIG. 3B and FIG. The measurement points of the speedometers 101 and 103 can be different from each other.

図3Bに示した例では、第1の速度計101の測定点Pと、第2の速度計103の測定点Qとが、中心軸C上に位置しており、点Pと点Qとが異なる場合を図示している。また、図3Cに示した例では、第1の速度計101の測定点Pと、第2の速度計103の測定点Rとが、異なる軸上に存在している場合を図示している。このような場合であっても、被測定部材Sは剛体であるため、2つの速度計101,103において同じタイミングで計測を行うことにより、ある同一の瞬間における被測定部材Sの速度を計測することができる。   In the example shown in FIG. 3B, the measurement point P of the first speedometer 101 and the measurement point Q of the second speedometer 103 are located on the central axis C, and the point P and the point Q are The different cases are illustrated. In the example shown in FIG. 3C, a case where the measurement point P of the first speedometer 101 and the measurement point R of the second speedometer 103 are on different axes is illustrated. Even in such a case, since the member S to be measured is a rigid body, the speed of the member S to be measured at a certain same moment is measured by measuring the two speedometers 101 and 103 at the same timing. be able to.

なお、図3B及び図3Cに示したように、2つの速度計101,103の測定点を異なる点とする場合には、2つの測定点はなるべく近い位置とすることが好ましい。   As shown in FIGS. 3B and 3C, when the measurement points of the two speedometers 101 and 103 are different points, the two measurement points are preferably located as close as possible.

図3A〜図3Cに示したような、2つの速度計101,103の設置角度θ,θの大きさは、それぞれ0°以上とし、少なくともいずれか一方の設置角度を0°超過とする。すなわち、2つの速度計101,103の測定方向105,107の少なくとも何れか一方は、中心軸Cに対して平行とならないようにする。一方、以下で詳述するように、被測定部材Sは、ある方向に回転しつつ、回転方向とは異なる方向に進行しているため、速度計101,103の何れか一方は、負の大きさの速度成分(すなわち、速度成分を表わすベクトルの向きが、図3A〜図3Cに示した測定方向を表わすベクトルとは逆向きとなる。)の影響を受けることとなる。ここで、負の値として計測される速度成分の大きさは、被測定部材Sの回転の速さに依存する。従って、操業条件(すなわち、被測定部材Sの径の大きさや、回転速度の設定値等)や、速度計で計測可能な負方向の速度の大きさの限界値等に応じて、設置角度θ,θの大きさの上限値を予め設定しておくことが重要となる。 As shown in FIGS. 3A to 3C, the installation angles θ 1 and θ 2 of the two speedometers 101 and 103 are each set to 0 ° or more, and at least one of the installation angles exceeds 0 °. . That is, at least one of the measurement directions 105 and 107 of the two speedometers 101 and 103 is not parallel to the central axis C. On the other hand, as will be described in detail below, since the member to be measured S rotates in a certain direction and proceeds in a direction different from the rotation direction, either one of the speedometers 101 and 103 has a negative magnitude. The velocity component (that is, the direction of the vector representing the velocity component is opposite to the vector representing the measurement direction shown in FIGS. 3A to 3C). Here, the magnitude of the velocity component measured as a negative value depends on the rotation speed of the member S to be measured. Accordingly, the installation angle θ depends on the operating conditions (that is, the diameter of the member S to be measured, the set value of the rotational speed, etc.), the limit value of the negative speed that can be measured by the speedometer, and the like. It is important to set an upper limit value for the magnitudes of 1 and θ 2 in advance.

なお、設置角度θ,θの大きさの好ましい範囲については、以下で改めて説明する。 In addition, the preferable range of the magnitude | size of installation angle (theta) 1 , (theta) 2 is demonstrated anew below.

以上、図2A〜図3Cを参照しながら、本実施形態に係る測定ユニット100の構成について、詳細に説明した。   The configuration of the measurement unit 100 according to this embodiment has been described in detail above with reference to FIGS. 2A to 3C.

<演算処理ユニット200の構成について>
続いて、図4〜図6を参照しながら、本実施形態に係る速度測定装置10が備える演算処理ユニット200の構成について、詳細に説明する。図4は、本実施形態に係る速度測定装置が有する演算処理ユニットの構成の一例を示したブロック図である。図5及び図6は、本実施形態に係る演算処理ユニットにおける速度算出処理を説明するための説明図である。
<Configuration of Arithmetic Processing Unit 200>
Next, the configuration of the arithmetic processing unit 200 included in the speed measurement device 10 according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 6. FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of a configuration of an arithmetic processing unit included in the speed measurement device according to the present embodiment. 5 and 6 are explanatory diagrams for explaining a speed calculation process in the arithmetic processing unit according to the present embodiment.

本実施形態に係る演算処理ユニット200は、先述のように、測定ユニット100における測定処理を統括的に制御するとともに、測定ユニット100により測定された被測定部材Sの測定データを利用して、被測定部材Sの速度を算出するユニットである。かかる演算処理ユニット200の具体的な構成については、特に限定されるものではなく、公知の演算処理ユニットを利用することが可能である。例えば、かかる演算処理ユニット200は、上記のような測定ユニット100に実装されているICチップ等からなる制御基板であってもよい。また、かかる演算処理ユニット200は、測定ユニット100の機能を統括的に制御するコンピュータ等のような演算処理装置であってもよい。   As described above, the arithmetic processing unit 200 according to the present embodiment controls the measurement processing in the measurement unit 100 as a whole, and uses the measurement data of the member to be measured S measured by the measurement unit 100 to perform measurement. This is a unit for calculating the speed of the measuring member S. A specific configuration of the arithmetic processing unit 200 is not particularly limited, and a known arithmetic processing unit can be used. For example, the arithmetic processing unit 200 may be a control board made of an IC chip or the like mounted on the measurement unit 100 as described above. Further, the arithmetic processing unit 200 may be an arithmetic processing device such as a computer that comprehensively controls the functions of the measurement unit 100.

本実施形態に係る演算処理ユニット200は、図4に模式的に示したように、速度計制御部201と、測定データ取得部203と、速度算出部205と、測定結果出力部207と、表示制御部209と、記憶部211と、を主に備える。   As schematically shown in FIG. 4, the arithmetic processing unit 200 according to the present embodiment includes a speedometer control unit 201, a measurement data acquisition unit 203, a speed calculation unit 205, a measurement result output unit 207, a display A control unit 209 and a storage unit 211 are mainly provided.

速度計制御部201は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、通信装置等により実現される。速度計制御部201は、測定ユニット100における被測定部材Sの測定処理を統括的に制御する。また、速度計制御部201は、所定の時間間隔毎に、測定ユニット100の速度計101,103に対して、所定の測定方向における速度成分の測定処理を開始させるための制御信号を出力する。これにより、測定ユニット100の速度計101,103は、所定の時間間隔で被測定部材Sの所定の測定方向における速度成分の大きさを計測することとなる。   The speedometer control unit 201 is realized by, for example, a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a communication device, and the like. The speedometer control unit 201 comprehensively controls the measurement process of the member S to be measured in the measurement unit 100. Further, the speedometer control unit 201 outputs a control signal for starting the speed component measurement process in a predetermined measurement direction to the speedometers 101 and 103 of the measurement unit 100 at predetermined time intervals. Thereby, the speedometers 101 and 103 of the measurement unit 100 measure the magnitude of the speed component in the predetermined measurement direction of the member S to be measured at predetermined time intervals.

測定データ取得部203は、例えば、CPU、ROM、RAM、通信装置等により実現される。測定データ取得部203は、測定ユニット100(より詳細には、第1の速度計101及び第2の速度計103)で生成された、被測定部材Sに関する2種類の測定データをそれぞれ取得して、後述する速度算出部205へと出力する。   The measurement data acquisition unit 203 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, a communication device, and the like. The measurement data acquisition unit 203 acquires two types of measurement data related to the member to be measured S generated by the measurement unit 100 (more specifically, the first speedometer 101 and the second speedometer 103). And output to a speed calculation unit 205 described later.

速度算出部205は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。速度算出部205は、測定ユニット100により測定された2種類の測定データ(すなわち、第1の速度計101により測定された第1測定データと、第2の速度計103により測定された第2測定データ)を利用して、被測定部材Sの速度を算出する。   The speed calculation unit 205 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The speed calculation unit 205 includes two types of measurement data measured by the measurement unit 100 (ie, first measurement data measured by the first speedometer 101 and second measurement measured by the second speedometer 103). Data) is used to calculate the speed of the member S to be measured.

より詳細には、速度算出部205は、第1測定データVと、第2測定データVと、測定方向と被測定部材の進行方向とのなす角に関する情報(すなわち、角度+θ,−θ)と、を利用して、被測定部材Sの進行方向の速度成分の大きさや、被測定部材Sの回転方向の速度成分の大きさを算出する。 More specifically, the speed calculation unit 205 includes the first measurement data V 1 , the second measurement data V 2, and information about the angle formed by the measurement direction and the traveling direction of the member to be measured (that is, the angle + θ 1 , − θ 2 ) is used to calculate the magnitude of the velocity component in the traveling direction of the member to be measured S and the magnitude of the velocity component in the rotation direction of the member to be measured S.

以下、図5及び図6を参照しながら、速度算出部205による被測定部材Sの速度算出処理について、詳細に説明する。   Hereinafter, the speed calculation processing of the member S to be measured by the speed calculation unit 205 will be described in detail with reference to FIGS. 5 and 6.

先だって説明したように、第1の速度計101は、測定方向105が被測定部材Sの進行方向に対して回転方向の下流側へθ度だけ傾くように配設されており、第2の速度計103は、測定方向107が被測定部材Sの進行方向に対して回転方向の上流側へθ度だけ傾くように配設されている。すなわち、第1の速度計101の測定方向105と進行方向とのなす角は+θ度となり、第2の速度計103の測定方向107と進行方向とのなす角は−θ度となっている。その結果、第1の速度計101及び第2の速度計103は、進行方向の速度成分及び回転方向の速度成分という、2種類の速度成分の影響を受けた速度を計測する。 As described above, the first speedometer 101 is disposed so that the measurement direction 105 is inclined by θ 1 degree toward the downstream side in the rotation direction with respect to the traveling direction of the member S to be measured. The speedometer 103 is arranged so that the measurement direction 107 is inclined by θ 2 degrees upstream in the rotation direction with respect to the traveling direction of the member S to be measured. That is, the angle between the measurement direction 105 of the first speedometer 101 and the traveling direction is + θ 1 degree, and the angle between the measurement direction 107 of the second speedometer 103 and the traveling direction is −θ 2 degrees. Yes. As a result, the first speedometer 101 and the second speedometer 103 measure the speed affected by the two types of speed components, the speed component in the traveling direction and the speed component in the rotational direction.

すなわち、図5に示したように、第1の速度計101の測定方向105には、進行方向の速度成分(進行速度成分)Vからの影響として、V=V×cosθが作用している。また、第1の速度計101の測定方向105には、回転方向の速度成分(回転速度成分)Vからの影響として、V=V×sinθが作用している。従って、第1の速度計101の測定方向105には、結果として、V=V+Vが作用していることとなる。そのため、第1の速度計101で計測される第1測定データVの値は、以下の式101で表わされるものとなる。 That is, as shown in FIG. 5, V a = V h × cos θ 1 acts on the measurement direction 105 of the first speedometer 101 as an influence from the speed component (travel speed component) V h in the travel direction. doing. In addition, V b = V r × sin θ 1 acts on the measurement direction 105 of the first speedometer 101 as an influence from the rotational speed component (rotational speed component) V r . Accordingly, V 1 = V a + V b acts as a result in the measurement direction 105 of the first speedometer 101. Therefore, the value of the first measurement data V 1 measured by the first speedometer 101 is represented by the following expression 101.

また、図6に示したように、第2の速度計103の測定方向107には、進行速度成分Vからの影響として、V=V×cos(−θ)=V×cosθが作用している。また、第2の速度計103の測定方向107には、回転速度成分Vからの影響として、V=V×sin(−θ)=−V×sinθが作用している。従って、第2の速度計103の測定方向107には、結果として、V=V+Vが作用していることとなる。そのため、第2の速度計103で計測される第2測定データVの値は、以下の式103で表わされるものとなる。 Further, as shown in FIG. 6, in the measurement direction 107 of the second speedometer 103, V c = V h × cos (−θ 2 ) = V h × cos θ as an influence from the traveling speed component V h. 2 is working. Further, V b = V r × sin (−θ 2 ) = − V r × sin θ 2 acts on the measurement direction 107 of the second speedometer 103 as an influence from the rotational speed component V r . Therefore, V 2 = V c + V d acts on the measurement direction 107 of the second speedometer 103 as a result. Therefore, the value of the second measurement data V 2 measured by the second speedometer 103 is represented by the following expression 103.

Figure 2016080426
Figure 2016080426

ここで、図6からも明らかなように、第2の速度計103を、回転方向の上流側にθ度傾けているため、第2の速度計103では、回転速度成分Vが負の値として計測される。従って、上記式101及び式103を比較すると明らかなように、第2の速度計103で計測される速度Vは、第1の速度計101で計測される速度Vよりも遅くなる。 Here, as is clear from FIG. 6, the second speedometer 103 is inclined by θ 2 degrees upstream in the rotational direction, and therefore the rotational speed component V d is negative in the second speedometer 103. Measured as a value. Therefore, as is apparent from a comparison of the above formula 101 and Formula 103, the speed V 2 which is measured at a second speed meter 103 is slower than the speed V 1 which is measured at a first speed meter 101.

なお、負の値として計測される回転速度成分Vの大きさは、被測定部材Sの回転の速さに依存する。従って、操業条件(すなわち、被測定部材Sの径の大きさや、回転速度の設定値等)や、速度計で計測可能な負方向の速度の大きさの限界値等に応じて、角度θの大きさを予め設定しておくことが重要となる。 The size of the rotational velocity component V d which is measured as a negative value is dependent on the speed of rotation of the measuring member S. Accordingly, the angle θ 2 depends on the operating conditions (that is, the diameter of the member S to be measured, the set value of the rotation speed, etc.), the limit value of the magnitude of the negative speed that can be measured by the speedometer, and the like. It is important to set the size of.

また、例えば鋼管等の金属管の製造プロセスを例に挙げると、回転方向の速度よりも、進行方向の速度を正確に測定することが重要となる。そのため、それぞれの速度計101,103で計測される速度V,Vにおいて、測定値に占める進行速度成分の寄与が50%以上であることが好ましい。すなわち、図5に示した第1の速度計101の測定データVを例に挙げると、V/(V+V)≧0.5が成立することが好ましい。図6に示した第2の速度計103の測定データVについても、測定データVと同様のことがいえる。 Further, taking a manufacturing process of a metal pipe such as a steel pipe as an example, it is important to accurately measure the speed in the traveling direction rather than the speed in the rotating direction. Therefore, in the speeds V 1 and V 2 measured by the respective speedometers 101 and 103, it is preferable that the contribution of the traveling speed component to the measured value is 50% or more. That is, taking the measurement data V 1 of the first speedometer 101 shown in FIG. 5 as an example, it is preferable that V a / (V a + V b ) ≧ 0.5 holds. For even the measurement data V 2 of the second speed meter 103 shown in FIG. 6, the same can be said with the measurement data V 1.

かかる観点に則して、各種操業条件や速度計の性能等に基づき設置角度θ,θの上限を算出すると、θ,θの上限は、20degとすることが好ましい。すなわち、設置角度θ,θの大きさは、0deg≦|θ,θ|≦20degであることが好ましい。なお、設置角度θ,θの大きさは、0deg≦|θ,θ|≦10degであることがより好ましく、0deg≦|θ,θ|≦4.5degであることが更に好ましい。設置角度θ,θがかかる条件を満たすことで、後述する演算処理により、より精度良く進行速度成分の大きさを算出することが可能となる。 When the upper limits of the installation angles θ 1 , θ 2 are calculated based on various operating conditions, speedometer performance, and the like in accordance with this viewpoint, the upper limits of θ 1 , θ 2 are preferably 20 deg. That is, the magnitudes of the installation angles θ 1 and θ 2 are preferably 0 deg ≦ | θ 1 , θ 2 | ≦ 20 deg. Incidentally, the installation angle theta 1, the magnitude of theta 2 is, 0deg ≦ | θ 1, θ 2 | more preferably ≦ 10deg, 0deg ≦ | θ 1 , θ 2 | further be a ≦ 4.5Deg preferable. When the installation angles θ 1 and θ 2 satisfy such a condition, the magnitude of the traveling speed component can be calculated with higher accuracy by the arithmetic processing described later.

なお、進行速度成分よりも回転速度成分を正確に測定することが重要である場合には、上記と同様の検討を行って、速度計101,103の測定値に占める回転速度成分の寄与が50%以上となるように、設置角度θ,θの上限値を設定すればよい。 When it is more important to measure the rotational speed component more accurately than the traveling speed component, the same examination as described above is performed, and the contribution of the rotational speed component to the measured values of the speedometers 101 and 103 is 50%. What is necessary is just to set the upper limit of installation angle (theta) 1 , (theta) 2 so that it may become% or more.

上記式101及び式103から明らかなように、速度計101,103の設置角度θ,θは、被測定部材Sの搬送ラインへの速度計の実際の取り付け角度であり、既知の値である。また、測定データV,Vは、速度計101,103から出力される値である。従って、上記式101及び式103において、未知の値は、進行速度成分V及び回転速度成分Vの2つの値である。従って、速度算出部205は、上記式101及び式103を連立して求解することで、進行速度成分V及び回転速度成分Vの2つの値を算出することができる。 As is clear from the above formulas 101 and 103, the installation angles θ 1 and θ 2 of the speedometers 101 and 103 are actual mounting angles of the speedometer to the conveyance line of the member S to be measured, and are known values. is there. Measurement data V 1 and V 2 are values output from the speedometers 101 and 103. Therefore, in the above formulas 101 and 103, the unknown values are two values of the traveling speed component V h and the rotational speed component V r . Accordingly, the speed calculation unit 205 can calculate the two values of the traveling speed component V h and the rotational speed component V r by solving the above formulas 101 and 103 in combination.

すなわち、上記式101及び式103を連立して、回転速度成分Vを消去することで、進行速度成分Vを、下記式105のように表わすことができる。また、上記式101及び式103を連立して、進行速度成分Vを消去することで、回転速度成分Vを、下記式107のように表わすことができる。従って、速度算出部205は、測定データ取得部203から出力された第1測定データV及び第2測定データVと、記憶部211等に格納されている速度計の設置角度に関する情報(すなわち、θ及びθの具体的な大きさ)と、を利用して、下記式105及び式107に基づいて、進行速度成分V及び回転速度成分Vの2つの値を算出することができる。 In other words, the traveling speed component V h can be expressed as the following Expression 105 by eliminating the rotational speed component V r by combining the above Expressions 101 and 103. In addition, the rotational speed component V r can be expressed as the following expression 107 by eliminating the traveling speed component V h by combining the above expressions 101 and 103. Thus, the speed calculation unit 205, the first measurement data V 1 and the second measurement data V 2 output from the measurement data obtaining unit 203, information regarding the installation angle of the speedometer stored in the storage unit 211 or the like (i.e. , Θ 1 and θ 2 ), the two values of the traveling speed component V h and the rotational speed component V r can be calculated based on the following formula 105 and formula 107. it can.

Figure 2016080426
Figure 2016080426

また、第1の速度計101及び第2の速度計103を、回転軸Cに対して均等に配設することが出来、|θ|=|θ|が成立している場合には、上記式105及び式107は、更に簡略化することが可能となる。すなわち、速度算出部205は、測定データ取得部203から出力された第1測定データV及び第2測定データVと、記憶部211等に格納されている速度計の設置角度に関する情報(すなわち、|θ|=|θ|=θの具体的な大きさ)と、を利用して、下記式109及び式111に基づいて、進行速度成分V及び回転速度成分Vの2つの値を算出することができる。 Further, when the first speedometer 101 and the second speedometer 103 can be evenly arranged with respect to the rotation axis C, and | θ 1 | = | θ 2 | holds, Expression 105 and Expression 107 can be further simplified. That is, the speed calculation unit 205, the first measurement data V 1 and the second measurement data V 2 output from the measurement data obtaining unit 203, information regarding the installation angle of the speedometer stored in the storage unit 211 or the like (i.e. , | Θ 1 | = | θ 2 | = θ), based on the following formula 109 and formula 111, two of the traveling speed component V h and the rotational speed component V r A value can be calculated.

Figure 2016080426
Figure 2016080426

ここで、上記特許文献3に開示の技術では、被測定部材Sの搬送ラインへの速度計101,103の取り付け誤差が生じて、上記特許文献3に開示の技術の必須の条件であるθ=θが実現出来なかった場合は、正確な速度計測を行うことができない。一方、本実施形態に係る速度算出処理では、速度計101,103の取り付け誤差が生じた場合であっても、取り付け角度の正確な大きさθ,θが特定出来れば、正確に速度計測を行うことが可能となる。 Here, in the technique disclosed in Patent Document 3, an error in attaching the speedometers 101 and 103 to the conveyance line of the member S to be measured occurs, and θ 1, which is an essential condition of the technique disclosed in Patent Document 3. = If θ 2 could not be realized, it is not possible to perform an accurate speed measurement. On the other hand, in the speed calculation process according to the present embodiment, even if an attachment error occurs in the speedometers 101 and 103, if the accurate magnitudes θ 1 and θ 2 of the attachment angles can be specified, the speed measurement is accurately performed. Can be performed.

速度算出部205は、上記式105、式107(又は、式109、式111)に基づいて被測定部材Sの速度を算出すると、得られた速度の算出結果を、測定結果出力部207へと出力する。   When the speed calculation unit 205 calculates the speed of the member to be measured S based on the above formula 105, formula 107 (or formula 109, formula 111), the obtained speed calculation result is sent to the measurement result output unit 207. Output.

測定結果出力部207は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。測定結果出力部207は、速度算出部205から出力された被測定部材Sの速度に関する情報を、表示制御部209に出力する。これにより、被測定部材Sの速度に関する情報が、表示部(図示せず。)に出力されることとなる。また、測定結果出力部207は、得られた測定結果を、製造管理用プロコン等の外部の装置に出力してもよく、得られた測定結果を利用して、各種の帳票を作成してもよい。また、測定結果出力部207は、被測定部材Sの速度の測定結果に関する情報を、当該情報を算出した日時等に関する時刻情報と関連づけて、記憶部211等に履歴情報として格納してもよい。   The measurement result output unit 207 is realized by a CPU, a ROM, a RAM, and the like, for example. The measurement result output unit 207 outputs information regarding the speed of the member S to be measured output from the speed calculation unit 205 to the display control unit 209. Thereby, the information regarding the speed of the member S to be measured is output to the display unit (not shown). Further, the measurement result output unit 207 may output the obtained measurement results to an external device such as a production control computer, or may use the obtained measurement results to create various forms. Good. Further, the measurement result output unit 207 may store information on the measurement result of the speed of the member to be measured S as history information in the storage unit 211 or the like in association with time information on the date and time when the information is calculated.

表示制御部209は、例えば、CPU、ROM、RAM、出力装置等により実現される。表示制御部209は、測定結果出力部207から伝送された、被測定部材Sの速度に関する測定結果を、演算処理ユニット200が備えるディスプレイ等の出力装置や演算処理ユニット200の外部に設けられた出力装置等に表示する際の表示制御を行う。これにより、速度測定装置10の利用者は、被測定部材Sの速度に関する測定結果を、その場で把握することが可能となる。   The display control unit 209 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, an output device, and the like. The display control unit 209 outputs the measurement result regarding the speed of the member S to be measured, which is transmitted from the measurement result output unit 207, to an output device such as a display provided in the arithmetic processing unit 200 or an output provided outside the arithmetic processing unit 200. Display control when displaying on a device or the like is performed. Thereby, the user of the speed measuring device 10 can grasp the measurement result regarding the speed of the member S to be measured on the spot.

記憶部211は、例えば本実施形態に係る演算処理ユニット200が備えるRAMやストレージ装置等により実現される。記憶部211には、本実施形態に係る演算処理ユニット200が、何らかの処理を行う際に保存する必要が生じた様々なパラメータや処理の途中経過等、または、各種のデータベースやプログラム等が、適宜記録される。この記憶部211は、速度計制御部201、測定データ取得部203、速度算出部205、測定結果出力部207、表示制御部209等が、自由に読み書きを行うことが可能である。   The storage unit 211 is realized by, for example, a RAM or a storage device included in the arithmetic processing unit 200 according to the present embodiment. The storage unit 211 stores various parameters, processes in progress, or various databases and programs that need to be saved when the arithmetic processing unit 200 according to the present embodiment performs some processing. To be recorded. The storage unit 211 can be freely read and written by the speedometer control unit 201, the measurement data acquisition unit 203, the speed calculation unit 205, the measurement result output unit 207, the display control unit 209, and the like.

以上、本実施形態に係る演算処理ユニット200の機能の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材や回路を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。また、各構成要素の機能を、CPU等が全て行ってもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用する構成を変更することが可能である。   Heretofore, an example of the function of the arithmetic processing unit 200 according to the present embodiment has been shown. Each component described above may be configured using a general-purpose member or circuit, or may be configured by hardware specialized for the function of each component. In addition, the CPU or the like may perform all functions of each component. Therefore, it is possible to appropriately change the configuration to be used according to the technical level at the time of carrying out the present embodiment.

なお、上述のような本実施形態に係る演算処理ユニットの各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、パーソナルコンピュータ等に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリなどである。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信してもよい。   Note that a computer program for realizing each function of the arithmetic processing unit according to the present embodiment as described above can be produced and installed in a personal computer or the like. In addition, a computer-readable recording medium storing such a computer program can be provided. The recording medium is, for example, a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a flash memory, or the like. Further, the above computer program may be distributed via a network, for example, without using a recording medium.

(速度測定方法について)
次に、図7を参照しながら、本実施形態に係る速度測定装置10における速度測定方法の流れの一例について、簡単に説明する。図7は、本実施形態に係る速度測定方法の流れの一例を示した流れ図である。
(About speed measurement method)
Next, an example of the flow of the speed measuring method in the speed measuring apparatus 10 according to the present embodiment will be briefly described with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart showing an example of the flow of the speed measuring method according to the present embodiment.

本実施形態に係る速度測定装置10では、まず、演算処理ユニット200の速度計制御部201は、測定ユニット100に設けられた2台の速度計(第1の速度計101及び第2の速度計103)を互いに同期させて、同じ時刻に計測を実施する(ステップS101)。その後、測定ユニット100の2台の速度計101,103は、得られた2種類の測定データ(すなわち、第1測定データ及び第2測定データ)を、演算処理ユニット200へと出力する(ステップS103)。   In the speed measurement device 10 according to the present embodiment, first, the speedometer control unit 201 of the arithmetic processing unit 200 includes two speedometers (a first speedometer 101 and a second speedometer provided in the measurement unit 100). 103) are synchronized with each other, and measurement is performed at the same time (step S101). Thereafter, the two speedometers 101 and 103 of the measurement unit 100 output the obtained two types of measurement data (that is, the first measurement data and the second measurement data) to the arithmetic processing unit 200 (step S103). ).

演算処理ユニット200の測定データ取得部203は、2台の速度計101,103から測定データが出力されると、取得した2種類の測定データ(第1測定データ及び第2測定データ)を、速度算出部205に出力する。   When the measurement data is output from the two speedometers 101 and 103, the measurement data acquisition unit 203 of the arithmetic processing unit 200 converts the acquired two types of measurement data (first measurement data and second measurement data) into a speed. It outputs to the calculation part 205.

速度算出部205は、測定データ取得部203から伝送された第1測定データ及び第2測定データを利用して、着目する速度成分(すなわち、進行速度成分Vや回転速度成分V)を算出する(ステップS105)。その後、速度算出部205は、算出した速度成分を、測定結果出力部207に出力する。 The speed calculation unit 205 calculates the speed component of interest (that is, the traveling speed component V h and the rotation speed component V r ) using the first measurement data and the second measurement data transmitted from the measurement data acquisition unit 203. (Step S105). Thereafter, the speed calculation unit 205 outputs the calculated speed component to the measurement result output unit 207.

続いて、測定結果出力部207は、算出された速度成分に関するデータを出力する(ステップS107)。これにより、速度測定装置10の使用者は、被測定部材Sの速度を正確に把握することが可能となる。   Subsequently, the measurement result output unit 207 outputs data regarding the calculated velocity component (step S107). Thereby, the user of the speed measuring device 10 can accurately grasp the speed of the member to be measured S.

以上、図7を参照しながら、本実施形態に係る速度測定方法について、簡単に説明した。   The speed measurement method according to the present embodiment has been briefly described above with reference to FIG.

(ハードウェア構成について)
次に、図8を参照しながら、本発明の実施形態に係る演算処理ユニット200のハードウェア構成について、詳細に説明する。図8は、本発明の実施形態に係る演算処理ユニット200のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。
(About hardware configuration)
Next, the hardware configuration of the arithmetic processing unit 200 according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 8 is a block diagram for explaining the hardware configuration of the arithmetic processing unit 200 according to the embodiment of the present invention.

演算処理ユニット200は、主に、CPU901と、ROM903と、RAM905と、を備える。また、演算処理ユニット200は、更に、バス907と、入力装置909と、出力装置911と、ストレージ装置913と、ドライブ915と、接続ポート917と、通信装置919とを備える。   The arithmetic processing unit 200 mainly includes a CPU 901, a ROM 903, and a RAM 905. The arithmetic processing unit 200 further includes a bus 907, an input device 909, an output device 911, a storage device 913, a drive 915, a connection port 917, and a communication device 919.

CPU901は、演算処理装置および制御装置として機能し、ROM903、RAM905、ストレージ装置913、またはリムーバブル記録媒体921に記録された各種プログラムに従って、演算処理ユニット200内の動作全般またはその一部を制御する。ROM903は、CPU901が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。RAM905は、CPU901が使用するプログラムや、プログラムの実行において適宜変化するパラメータ等を一次記憶する。これらはCPUバス等の内部バスにより構成されるバス907により相互に接続されている。   The CPU 901 functions as an arithmetic processing device and a control device, and controls all or a part of the operation in the arithmetic processing unit 200 according to various programs recorded in the ROM 903, the RAM 905, the storage device 913, or the removable recording medium 921. The ROM 903 stores programs used by the CPU 901, calculation parameters, and the like. The RAM 905 primarily stores programs used by the CPU 901, parameters that change as appropriate during execution of the programs, and the like. These are connected to each other by a bus 907 constituted by an internal bus such as a CPU bus.

バス907は、ブリッジを介して、PCI(Peripheral Component Interconnect/Interface)バスなどの外部バスに接続されている。   The bus 907 is connected to an external bus such as a PCI (Peripheral Component Interconnect / Interface) bus via a bridge.

入力装置909は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、スイッチおよびレバーなどユーザが操作する操作手段である。また、入力装置909は、例えば、赤外線やその他の電波を利用したリモートコントロール手段(いわゆる、リモコン)であってもよいし、演算処理ユニット200の操作に対応したPDA等の外部接続機器923であってもよい。さらに、入力装置909は、例えば、上記の操作手段を用いてユーザにより入力された情報に基づいて入力信号を生成し、CPU901に出力する入力制御回路などから構成されている。速度測定装置10のユーザは、この入力装置909を操作することにより、演算処理ユニット200に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。   The input device 909 is an operation unit operated by the user, such as a mouse, a keyboard, a touch panel, a button, a switch, and a lever. The input device 909 may be, for example, remote control means (so-called remote controller) using infrared rays or other radio waves, or may be an external connection device 923 such as a PDA corresponding to the operation of the arithmetic processing unit 200. May be. Furthermore, the input device 909 includes, for example, an input control circuit that generates an input signal based on information input by a user using the operation unit and outputs the input signal to the CPU 901. The user of the speed measuring device 10 can input various data and instruct processing operations to the arithmetic processing unit 200 by operating the input device 909.

出力装置911は、取得した情報をユーザに対して視覚的または聴覚的に通知することが可能な装置で構成される。このような装置として、CRTディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、ELディスプレイ装置およびランプなどの表示装置や、スピーカおよびヘッドホンなどの音声出力装置や、プリンタ装置、携帯電話、ファクシミリなどがある。出力装置911は、例えば、演算処理ユニット200が行った各種処理により得られた結果を出力する。具体的には、表示装置は、演算処理ユニット200が行った各種処理により得られた結果を、テキストまたはイメージで表示する。他方、音声出力装置は、再生された音声データや音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して出力する。   The output device 911 is configured by a device that can notify the user of the acquired information visually or audibly. Examples of such devices include CRT display devices, liquid crystal display devices, plasma display devices, EL display devices and display devices such as lamps, audio output devices such as speakers and headphones, printer devices, mobile phones, and facsimiles. The output device 911 outputs results obtained by various processes performed by the arithmetic processing unit 200, for example. Specifically, the display device displays the results obtained by various processes performed by the arithmetic processing unit 200 as text or images. On the other hand, the audio output device converts an audio signal composed of reproduced audio data, acoustic data, and the like into an analog signal and outputs the analog signal.

ストレージ装置913は、演算処理ユニット200の記憶部の一例として構成されたデータ格納用の装置である。ストレージ装置913は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)等の磁気記憶部デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、または光磁気記憶デバイス等により構成される。このストレージ装置913は、CPU901が実行するプログラムや各種データ、および外部から取得した各種のデータなどを格納する。   The storage device 913 is a data storage device configured as an example of a storage unit of the arithmetic processing unit 200. The storage device 913 includes, for example, a magnetic storage device such as an HDD (Hard Disk Drive), a semiconductor storage device, an optical storage device, or a magneto-optical storage device. The storage device 913 stores programs executed by the CPU 901, various data, various data acquired from the outside, and the like.

ドライブ915は、記録媒体用リーダライタであり、演算処理ユニット200に内蔵、あるいは外付けされる。ドライブ915は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体921に記録されている情報を読み出して、RAM905に出力する。また、ドライブ915は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体921に記録を書き込むことも可能である。リムーバブル記録媒体921は、例えば、CDメディア、DVDメディア、Blu−ray(登録商標)メディア等である。また、リムーバブル記録媒体921は、コンパクトフラッシュ(登録商標)(CompactFlash:CF)、フラッシュメモリ、または、SDメモリカード(Secure Digital memory card)等であってもよい。また、リムーバブル記録媒体921は、例えば、非接触型ICチップを搭載したICカード(Integrated Circuit card)または電子機器等であってもよい。   The drive 915 is a recording medium reader / writer, and is built in or externally attached to the arithmetic processing unit 200. The drive 915 reads information recorded on a removable recording medium 921 such as a mounted magnetic disk, optical disk, magneto-optical disk, or semiconductor memory, and outputs the information to the RAM 905. The drive 915 can also write a record on a removable recording medium 921 such as a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, or a semiconductor memory. The removable recording medium 921 is, for example, a CD medium, a DVD medium, a Blu-ray (registered trademark) medium, or the like. The removable recording medium 921 may be a CompactFlash (registered trademark) (CompactFlash: CF), a flash memory, an SD memory card (Secure Digital memory card), or the like. Further, the removable recording medium 921 may be, for example, an IC card (Integrated Circuit card) on which a non-contact IC chip is mounted, an electronic device, or the like.

接続ポート917は、機器を演算処理ユニット200に直接接続するためのポートである。接続ポート917の一例として、USB(Universal Serial Bus)ポート、IEEE1394ポート、SCSI(Small Computer System Interface)ポート、RS−232Cポート等がある。この接続ポート917に外部接続機器923を接続することで、演算処理ユニット200は、外部接続機器923から直接各種のデータを取得したり、外部接続機器923に各種のデータを提供したりする。   The connection port 917 is a port for directly connecting a device to the arithmetic processing unit 200. Examples of the connection port 917 include a USB (Universal Serial Bus) port, an IEEE 1394 port, a SCSI (Small Computer System Interface) port, and an RS-232C port. By connecting the external connection device 923 to the connection port 917, the arithmetic processing unit 200 acquires various data directly from the external connection device 923 or provides various data to the external connection device 923.

通信装置919は、例えば、通信網925に接続するための通信デバイス等で構成された通信インターフェースである。通信装置919は、例えば、有線または無線LAN(Local Area Network)、Bluetooth(登録商標)、またはWUSB(Wireless USB)用の通信カード等である。また、通信装置919は、光通信用のルータ、ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)用のルータ、または、各種通信用のモデム等であってもよい。この通信装置919は、例えば、インターネットや他の通信機器との間で、例えばTCP/IP等の所定のプロトコルに則して信号等を送受信することができる。また、通信装置919に接続される通信網925は、有線または無線によって接続されたネットワーク等により構成され、例えば、インターネット、家庭内LAN、社内LAN、赤外線通信、ラジオ波通信または衛星通信等であってもよい。   The communication device 919 is a communication interface configured with, for example, a communication device for connecting to the communication network 925. The communication device 919 is, for example, a communication card for wired or wireless LAN (Local Area Network), Bluetooth (registered trademark), or WUSB (Wireless USB). The communication device 919 may be a router for optical communication, a router for ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line), or a modem for various communication. The communication device 919 can transmit and receive signals and the like according to a predetermined protocol such as TCP / IP, for example, with the Internet and other communication devices. The communication network 925 connected to the communication device 919 is configured by a wired or wireless network, and is, for example, the Internet, a home LAN, an in-house LAN, infrared communication, radio wave communication, satellite communication, or the like. May be.

以上、本発明の実施形態に係る演算処理ユニット200の機能を実現可能なハードウェア構成の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用するハードウェア構成を変更することが可能である。   Heretofore, an example of the hardware configuration capable of realizing the function of the arithmetic processing unit 200 according to the embodiment of the present invention has been shown. Each component described above may be configured using a general-purpose member, or may be configured by hardware specialized for the function of each component. Therefore, it is possible to change the hardware configuration to be used as appropriate according to the technical level at the time of carrying out this embodiment.

続いて、実施例を示しながら、本発明に係る速度測定装置及び速度測定方法について具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は、本発明に係る速度測定装置及び速度測定方法のあくまでも一例であって、本発明に係る速度測定装置及び速度測定方法が下記の例に限定されるものではない。   Subsequently, the speed measuring device and the speed measuring method according to the present invention will be described specifically with reference to examples. In addition, the Example shown below is an example to the last of the speed measuring apparatus and speed measuring method which concern on this invention, Comprising: The speed measuring apparatus and speed measuring method which concern on this invention are not limited to the following example.

本実施形態に係る測定ユニット100において好適に利用可能であるレーザドップラ速度計は、測定面を進行方向に合わせて設置することで進行方向の速度を計測することが可能であるが、被測定部材が本発明のように回転材の場合には、レーザドップラ速度計は、回転速度成分も含めて速度成分を計測するため、誤差が大きくなると考えられる。   The laser Doppler velocimeter that can be suitably used in the measurement unit 100 according to the present embodiment can measure the speed in the traveling direction by installing the measurement surface in accordance with the traveling direction. However, in the case of a rotating material as in the present invention, the laser Doppler velocimeter measures the speed component including the rotational speed component, so that the error is considered to increase.

そこで、以下の実施例1では、一般的なレーザドップラ速度計の性能の検証を行うべく、1台のレーザドップラ速度計を利用して、以下のような測定を行った。すなわち、被測定部材Sの進行方向に対して、レーザドップラ速度計の設置角度(例えば、図3Aにおけるθ1)を0°〜10°まで変化させて、レーザドップラ速度計からの出力を検証した。   Therefore, in Example 1 below, in order to verify the performance of a general laser Doppler velocimeter, the following measurement was performed using one laser Doppler velocimeter. That is, the output from the laser Doppler velocimeter was verified by changing the installation angle of the laser Doppler velocimeter (for example, θ1 in FIG. 3A) from 0 ° to 10 ° with respect to the traveling direction of the member S to be measured.

ここで、用いたレーザドップラ速度計は、クラス2のレーザ(中心波長:633nm)を用いたレーザドップラ速度計である。また、被測定部材Sとして、外径が93mmである鋼管を用い、かかる鋼管の搬送ラインでは、鋼管の進行方向速度は150mm/秒に設定され、かつ、回転方向速度は1911mm/秒に設定されている。すなわち、レーザドップラ速度計が適切に機能している場合には、鋼管の進行方向速度として、150mm/秒が計測されるはずである。   Here, the laser Doppler velocimeter used is a laser Doppler velocimeter using a class 2 laser (center wavelength: 633 nm). Further, a steel pipe having an outer diameter of 93 mm is used as the member S to be measured. In such a steel pipe conveyance line, the traveling direction speed of the steel pipe is set to 150 mm / second, and the rotational direction speed is set to 1911 mm / second. ing. That is, when the laser Doppler velocimeter is functioning appropriately, 150 mm / sec should be measured as the speed in the traveling direction of the steel pipe.

得られた計測結果と、真の値(150mm/秒)からの誤差とを、あわせて図9に示した。図9において、横軸は、レーザドップラ速度計の設置角度の大きさ(単位:度)であり、縦軸は、レーザドップラ速度計の測定値、及び、真の値からの測定誤差である。また、図9において、レーザドップラ速度計の測定値は、○でプロットしており、真の値からの測定誤差は、◆でプロットしている。   The obtained measurement result and the error from the true value (150 mm / second) are shown together in FIG. In FIG. 9, the horizontal axis represents the size (unit: degree) of the installation angle of the laser Doppler velocimeter, and the vertical axis represents the measurement value of the laser Doppler velocimeter and the measurement error from the true value. In FIG. 9, the measured values of the laser Doppler velocimeter are plotted with ◯, and the measurement error from the true value is plotted with ◆.

図9から明らかなように、設置角度θが0°である場合には、レーザドップラ速度計の出力は、真の値150mm/秒となっているが、設置角度θが0°超過となり、角度の絶対値が大きくなるにつれて、測定誤差も大きくなることがわかる。   As is apparent from FIG. 9, when the installation angle θ is 0 °, the output of the laser Doppler velocimeter is a true value of 150 mm / second, but the installation angle θ exceeds 0 °, and the angle It can be seen that the measurement error increases as the absolute value of increases.

すなわち、レーザドップラ速度計が傾くことにより、回転速度成分も検知してしまい、測定値に大きな誤差が生じている。レーザドップラ速度計と被測定部材Sとの傾きが1°の場合であっても、図9に示したように測定誤差は30.9mm/秒となり、約20%もの測定誤差となっている。また、設置角度が1度未満であっても、測定誤差は10mm/sec以上となっている。   That is, when the laser Doppler velocimeter is tilted, the rotational speed component is also detected, resulting in a large error in the measured value. Even when the inclination of the laser Doppler velocimeter and the member S to be measured is 1 °, the measurement error is 30.9 mm / second as shown in FIG. 9, which is about 20%. Even if the installation angle is less than 1 degree, the measurement error is 10 mm / sec or more.

また、レーザドップラ速度計を設置後に、搬送ラインへの設置角度を高精度に測定し、その角度を1°と認識した場合においても、1台のレーザドップラ速度計を用いるのみでは、2方向の速度成分の合成値が計測されてしまう。その結果、上記特許文献2に示したような方法では、進行方向の速度変化と回転方向の速度変化との切り分けが出来ず、正確な速度測定を行うことができない。   In addition, after the laser Doppler velocimeter is installed, the installation angle on the transfer line is measured with high accuracy, and even when the angle is recognized as 1 °, only one laser Doppler velocimeter is used. The composite value of the velocity component will be measured. As a result, with the method as shown in Patent Document 2, it is impossible to distinguish between a speed change in the traveling direction and a speed change in the rotational direction, and accurate speed measurement cannot be performed.

図10に、本実施例で使用したレーザドップラ速度計の各速度における測定値を示した。被測定部材Sは、非回転状態として回転成分を排除しており、測定方向は、進行方向に対し正確に0°とした。   FIG. 10 shows measured values at various speeds of the laser Doppler velocimeter used in this example. The member to be measured S is in a non-rotating state and excludes rotational components, and the measuring direction is exactly 0 ° with respect to the traveling direction.

図10に得られた結果を示した。図10の横軸は、搬送ラインに設定された被測定部材Sの進行方向速度であり、図10の縦軸は、レーザドップラ速度計の出力値である。
図10から明らかなように、レーザドップラ速度計の出力値は、設定値とほぼ同等の値となっており、その誤差は、3σ=1.45mm/secとなり、約1%の誤差であった。従って、被測定部材Sを回転状態とした場合であっても、少なくとも非回転状態と同等の誤差で測定が行われることが重要となる。
The results obtained are shown in FIG. The horizontal axis in FIG. 10 is the traveling direction speed of the member S to be measured set in the transport line, and the vertical axis in FIG. 10 is the output value of the laser Doppler velocimeter.
As is apparent from FIG. 10, the output value of the laser Doppler velocimeter is almost the same as the set value, and the error is 3σ = 1.45 mm / sec, which is an error of about 1%. . Therefore, even when the member to be measured S is in the rotating state, it is important that the measurement is performed with at least an error equivalent to that in the non-rotating state.

なお、レーザドップラ速度計の測定誤差は、機種やレーザ出力等により変化するため、3σ=1.45mm/secという誤差が、全てのレーザドップラ速度計の測定精度を代表するものではない。また、本発明は、レーザドップラ速度計が本来有する測定精度を、回転している被測定部材Sにおいても確保することが目的である。   Note that the measurement error of the laser Doppler velocimeter changes depending on the model, laser output, etc., and therefore the error of 3σ = 1.45 mm / sec does not represent the measurement accuracy of all laser Doppler velocimeters. Another object of the present invention is to ensure the measurement accuracy inherent to the laser Doppler velocimeter even in the rotating member to be measured S.

続いて、2台のレーザドップラ速度計を用いる本発明に係る速度測定方法により、上記と同条件の回転体の進行速度を測定した。図11に示した測定結果は、2台のレーザドップラ速度計の進行方向に対する設置角度の大きさをθ=θ=θとし、図3Aに示したようにレーザドップラ速度計を設置した場合の測定結果である。また、図12に示した測定結果は、2台のレーザドップラ速度計の進行方向に対する設置角度の大きさをθ≠θとし、図3Aに示したようにレーザドップラ速度計を設置した場合の測定結果である。 Subsequently, the traveling speed of the rotating body under the same conditions as described above was measured by the speed measuring method according to the present invention using two laser Doppler velocimeters. The measurement results shown in FIG. 11 are obtained when the installation angle of the two laser Doppler velocimeters with respect to the traveling direction is θ 1 = θ 2 = θ, and the laser Doppler velocimeter is installed as shown in FIG. 3A. It is a measurement result. Further, the measurement results shown in FIG. 12 show that the installation angle of the two laser Doppler velocimeters with respect to the traveling direction is θ 1 ≠ θ 2 and the laser Doppler velocimeter is installed as shown in FIG. 3A. It is a measurement result.

図11及び図12において、横軸は、レーザドップラ速度計の設置角度の大きさであり、図12においては、第1の速度計101の設置角度θと、第2の速度計103の設置角度θとの組み合わせを、(θ&θ)のように表記している。また、図11及び図12において、得られた測定値(すなわち、算出値)は、○でプロットしており、真の値からの測定誤差は、◆でプロットしている。 11 and 12, the horizontal axis represents the magnitude of the installation angle of the laser Doppler velocimeter, and in FIG. 12, the installation angle θ 1 of the first velocimeter 101 and the installation of the second velocimeter 103. A combination with the angle θ 2 is expressed as (θ 1 & θ 2 ). In FIG. 11 and FIG. 12, the obtained measured values (that is, calculated values) are plotted with ◯, and the measurement error from the true value is plotted with ♦.

なお、2台のレーザドップラ速度計からの測定データを利用し、図11に示した例では、上記式109を利用して、進行方向速度を算出し、図12に示した例では、上記式105を利用して、進行方向速度を算出した。   In addition, in the example shown in FIG. 11, the traveling direction speed is calculated using the above equation 109 in the example shown in FIG. 11, and the above equation is used in the example shown in FIG. 12, using the measurement data from the two laser Doppler velocimeters. 105 was used to calculate the traveling direction velocity.

図11に示したように、被測定部材Sである回転材の搬送ラインに対して角度を設定し、上記式109を利用して回転成分の影響を排除することで、測定誤差を2mm/sec未満まで大幅に抑制することが可能となったことがわかる。また、図11に示した測定例での測定精度は、3σ=1.68mm/secであった。この結果から、本発明に係る速度測定方法を利用することで、図10にて示した理想的な状態での測定精度とほぼ同等の測定精度の確保が可能であることが明らかとなった。   As shown in FIG. 11, an angle is set with respect to the conveying line of the rotating material that is the member to be measured S, and the measurement error is reduced to 2 mm / sec by eliminating the influence of the rotating component using the above equation 109. It turns out that it became possible to suppress significantly to less than. Further, the measurement accuracy in the measurement example shown in FIG. 11 was 3σ = 1.68 mm / sec. From this result, it became clear that by using the speed measurement method according to the present invention, it is possible to ensure a measurement accuracy substantially equal to the measurement accuracy in the ideal state shown in FIG.

また、図12に示したように、2台のレーザドップラ速度計の設置角度が異なる場合であっても、図11に示した例と同等の測定誤差が得られていることがわかる。このことから、上記式105、式107を利用することで、進行方向及び回転方向の速度測定が可能となり、また、レーザドップラ速度計の角度設定の自由度を高めることが可能となることがわかった。   In addition, as shown in FIG. 12, even when the installation angles of the two laser Doppler velocimeters are different, it can be seen that a measurement error equivalent to the example shown in FIG. 11 is obtained. From this, it can be seen that the above formula 105 and formula 107 can be used to measure the speed in the traveling direction and the rotational direction, and to increase the degree of freedom in setting the angle of the laser Doppler velocimeter. It was.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.

10 速度測定装置
100 測定ユニット
101,103 速度計(レーザドップラ速度計)
105,107 測定方向
200 演算処理ユニット
201 速度計制御部
203 測定データ取得部
205 速度算出部
207 測定結果出力部
209 表示制御部
211 記憶部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Speed measuring apparatus 100 Measuring unit 101,103 Speedometer (Laser Doppler speedometer)
105, 107 Measurement direction 200 Arithmetic processing unit 201 Speedometer control unit 203 Measurement data acquisition unit 205 Speed calculation unit 207 Measurement result output unit 209 Display control unit 211 Storage unit

Claims (9)

所定の回転軸の周りを回転しながら、当該回転軸の方向に進行している被測定部材について、当該被測定部材の速度のうち所定の測定方向に沿った速度成分の大きさを計測する測定ユニットと、
前記測定ユニットにより測定された前記被測定部材の測定データを利用して、前記被測定部材の速度を算出する演算処理ユニットと、
を備え、
前記測定ユニットは、前記被測定部材の表面における測定点での前記所定の測定方向に沿った速度成分の大きさを計測する、第1及び第2の速度計を有しており、
前記第1の速度計は、前記被測定部材の回転方向を正方向としたときに、前記測定方向と前記被測定部材の進行方向とのなす角が+θ度となるように配置され、かつ、前記第2の速度計は、前記測定方向と前記進行方向とのなす角が−θ度となるように配置されており、
前記第1の速度計及び前記第2の速度計は、互いに同じタイミングで計測を実施する、速度測定装置。
Measurement that measures the magnitude of the velocity component along the predetermined measurement direction of the member to be measured while rotating around the predetermined axis of rotation while proceeding in the direction of the axis of rotation. Unit,
An arithmetic processing unit that calculates the speed of the member to be measured using measurement data of the member to be measured measured by the measurement unit;
With
The measurement unit includes first and second speedometers that measure the magnitude of a speed component along the predetermined measurement direction at a measurement point on the surface of the member to be measured.
The first speedometer is arranged such that an angle formed by the measurement direction and the traveling direction of the member to be measured is + θ 1 degree when the rotation direction of the member to be measured is a positive direction, and The second speedometer is arranged such that an angle formed by the measurement direction and the traveling direction is −θ 2 degrees,
The first speedometer and the second speedometer are speed measuring devices that perform measurement at the same timing.
前記演算処理ユニットは、前記第1の速度計の測定データをVと表わし、前記第2の速度計の測定データをVと表わした場合に、以下の式11に基づいて、前記被測定部材の進行方向の速度成分Vを算出する、請求項1に記載の速度測定装置。
Figure 2016080426
The arithmetic processing unit, the measurement data of the first speedometer represented as V 1, the measurement data of the second speedometer when expressed as V 2, based on Equation 11 below, the measured The speed measuring device according to claim 1, wherein the speed component V h in the traveling direction of the member is calculated.
Figure 2016080426
前記演算処理ユニットは、前記第1の速度計の測定データをVと表わし、前記第2の速度計の測定データをVと表わした場合に、以下の式13に基づいて、前記被測定部材の回転方向の速度成分Vを算出する、請求項1又は2に記載の速度測定装置。
Figure 2016080426
The arithmetic processing unit, the measurement data of the first speedometer represented as V 1, the measurement data of the second speedometer when expressed as V 2, based on Equation 13 below, the measured The speed measuring device according to claim 1, wherein a speed component V r in a rotation direction of the member is calculated.
Figure 2016080426
前記第1の速度計及び前記第2の速度計における、前記測定方向と被測定部材の進行方向とのなす角の大きさは、0deg≦|θ,θ|≦20degである、請求項1〜3の何れか1項に記載の速度測定装置。 The magnitudes of angles formed by the measurement direction and the traveling direction of the member to be measured in the first speedometer and the second speedometer are 0 deg ≦ | θ 1 , θ 2 | ≦ 20 deg. The speed measuring device according to any one of 1 to 3. 前記第1及び第2の速度計は、前記被測定部材の表面における同一の測定点を、互いに同じタイミングで計測する、請求項1〜4の何れか1項に記載の速度測定装置。   The speed measuring apparatus according to claim 1, wherein the first and second speedometers measure the same measurement point on the surface of the member to be measured at the same timing. 前記第1及び第2の速度計は、前記被測定部材の表面における異なる測定点を、互いに同じタイミングで計測する、請求項1〜5の何れか1項に記載の速度測定装置。   The speed measuring apparatus according to claim 1, wherein the first and second speedometers measure different measurement points on the surface of the member to be measured at the same timing. 前記第1及び第2の速度計は、レーザドップラ速度計である、請求項1〜6の何れか1項に記載の速度測定装置。   The speed measuring apparatus according to claim 1, wherein the first and second speedometers are laser Doppler speedometers. 前記被測定部材は、金属管である、請求項1〜7の何れか1項に記載の速度測定装置。   The speed measuring device according to claim 1, wherein the member to be measured is a metal tube. 所定の回転軸の周りを回転しながら、当該回転軸の方向に進行している被測定部材について、当該被測定部材の表面における測定点での所定の測定方向に沿った速度成分の大きさを、前記被測定部材の回転方向を正方向としたときに前記測定方向と前記被測定部材の進行方向とのなす角が+θ度となるように配置された第1の速度計と、前記測定方向と前記進行方向とのなす角が−θ度となるように配置された第2の速度計と、を含む測定ユニットを利用して、前記第1の速度計の計測タイミングと、前記第2の速度計の計測タイミングと、が互いに同一となるように計測する、計測ステップと、
前記測定ユニットにより測定された前記被測定部材の測定データを利用して、前記被測定部材の速度を算出する速度算出ステップと、
を含む、速度測定方法。
For the member to be measured that is rotating in the direction of the rotation axis while rotating around the predetermined rotation axis, the magnitude of the velocity component along the predetermined measurement direction at the measurement point on the surface of the member to be measured is A first speedometer disposed so that an angle formed by the measurement direction and the traveling direction of the member to be measured is + θ 1 degree when the rotation direction of the member to be measured is a positive direction; Using a measurement unit including a second speedometer arranged so that an angle formed by a direction and the traveling direction is −θ 2 degrees, the measurement timing of the first speedometer, A measurement step of measuring so that the measurement timings of the two speedometers are the same as each other;
A speed calculating step for calculating a speed of the member to be measured using measurement data of the member to be measured measured by the measurement unit;
A speed measuring method including:
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