JP2513095B2 - 端部検出装置 - Google Patents

端部検出装置

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JP2513095B2 JP3212914A JP21291491A JP2513095B2 JP 2513095 B2 JP2513095 B2 JP 2513095B2 JP 3212914 A JP3212914 A JP 3212914A JP 21291491 A JP21291491 A JP 21291491A JP 2513095 B2 JP2513095 B2 JP 2513095B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、投光部と受光部の間に
被測定物を挿入し、端部位置を検出する端部検出装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】走行中のウェブなどの端部位置や中心位
置を測定する方法として、投光部と受光部の間にウェブ
を走行させ、ウェブによって遮光された遮光量を計測す
ることにより、ウェブの端部位置や中心位置を検出する
方法が広く用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような検出方法の
場合、投光部の光源の輝度は、光源および周囲の温度変
化や経年変化により変化し、また外乱光なども存在す
る。これらは受光部にとっては受光量の変化となって測
定され、この変化がウェブによる受光量の変化と区別で
きず、ウェブの端部位置や中心位置の検出誤差となって
表れる。
【0004】なお、これらを解決するため、いくつかの
技術が開示されている。特開昭63−261101号公
報には受光器から出力される制御信号を常に一定に保
ち、帯状物の光の透過率や反射率の変化を保証する技術
が開示されているが、適切な大きさの帯状物が存在しな
いと校正できない。また、特開平2−91516号公報
には検出長が短く、1個のみの投光器の発光素子それ自
体の光度を検出し、その発光周波数を制御して輝度を一
定に保つ技術が開示されている。
【0005】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
もので、温度変化による発光部の輝度変化を少なくし、
検出長が長くても外乱光の影響を受けにくく、かつ、パ
スライン変動による影響が小さく、かつ帯状物の存在や
大きさに関係なくオンラインで自動校正する端部検出装
置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、投光部と受光部の間に被測定物を挿入し、被測定物
による遮光量からこの被測定物の端部を検出する端部検
出装置において、投光部の光度を制御する光度制御部を
設け、前記投光部を直列に結合した発光ダイオードで構
成し、この発光ダイオードと直列に接続された光度検知
用発光ダイオードを光電変換素子と対向して配置し、こ
の光電変換素子の電流が所定値となるよう前記発光ダイ
オードの電流を制御する。
【0007】また、前記投光部は発光を間歇的に行うと
共に前記受光部はこの発光に同期して受光する。
【0008】また、前記受光部の前面に、近赤外付近の
波長のみを通す可視光カットフィルタを設ける。
【0009】
【作用】直列に接続された発光ダイオードの1つを光電
変換素子と対向させ、この光電変換素子の電流が所定値
を保持するよう発光ダイオードの電流を制御するので、
発光ダイオードの輝度は温度変化や経年変化による変化
が補償され、一定に保たれる。
【0010】また、発光部と受光部を同期して間歇的に
発光、受光を行うことにより発光時間が少ないため、発
光部における温度上昇を防止して、外乱光の影響を少な
くする。
【0011】また、受光部前面に近赤外付近の波長(90
0nm 付近の波長)のみを通す可視光カットフィルタを設
けることにより可視光による外乱を防ぐことができる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は本実施例の帯状体センター位置検出装置の
構成図である。投光部1より照射された光は一部帯状体
3に遮られ、遮光されない光が受光部2へ到達し、入光
量として検知される。この入光量をA1 ,A2 として検
出し、帯状体3 の端部位置や中心位置を検出する演算制
御部4へ送信する。演算・制御部4では帯状体3を走行
させて搬送するラインのセンターと帯状体3のセンター
のずれ量Dを次式より求める。
【0013】D=(L1 −A1)−(L2 −A2) このDが零となる様に、すなわちラインセンターと帯状
体3のセンターが一致する様に帯状体3を制御する。
【0014】図2は図1に示す投光部1と受光部2の詳
細構造を示す図である。図2において、投光部1のL1
〜Ln は発光ダイオードで直列に接続されており、個々
の発光ダイオードから受光部2の対応するシリコン・フ
ォト・ダイオードに向かって、狭い範囲にしぼられた光
を投射している。S1 〜Sn はシリコン・ホト・ダイオ
ードで出力電流が加算されるよう並列に接続されてい
る。SLは光度検知用発光ダイオードで発光ダイオード
1 〜Ln と直列に接続されており、このダイオードの
投光範囲は任意でよい。SSは光度検知用シリコン・ホ
ト・ダイオードでSLと対向して配置され、SLの発光
を受光して光度を検出する。図3はプリント基板上に配
置されたSS,SL,L1 〜Ln の構成を示す。
【0015】11はSSの出力電流を電圧に変換する電流
/電圧変換アンプ、12は電流/電圧変換アンプ11の交流
電圧を保持するサンプル・ホールドアンプ、13はサンプ
ル・ホールドアンプ12の出力を正規化するゼロ/スパン
調整アンプ、14は発光ダイオードL1 〜Ln の光度を設
定する光度設定器、15はゼロ/スパン調整アンプ13と光
度設定器14との差を検出する光度変動検知アンプ、16は
光度変動検出アンプ15の検出した差を零とするよう制御
して発光ダイオードL1 〜Ln の出力を一定に保持する
パルス点灯電流制御回路、17はサンプル・ホールドアン
プ12のサンプルするタイミングとパルス点灯電流制御回
路16のパルス点灯タイミングを決定するパルス点灯タイ
ミング回路である。
【0016】21はシリコン・ホト・ダイオードS1 〜S
nの出力電流を電圧に変換する電流/電圧変換アンプ、2
2は電流/電圧変換アンプ21の出力をパルス点灯タイミ
ング回路17のタイミングによりサンプル・ホールドする
サンプル・ホールドアンプ、23は入力を正規化して出力
するゼロ/スパン調整アンプである。5は可視光カット
フィルタで近赤外900nm 近傍の波長のみ通過させる。
【0017】次に動作について説明する。まず投光部1
において、パルス点灯タイミング回路17から点灯タイミ
ング・パルスが出てパルス点灯電流制御回路16によっ
て、全ての発光ダイオードL1 〜Ln , SLがパルス点
灯する。光度検知用発光ダイオードSLが発光すると、
その発光光度を光度検知用シリコン・ホト・ダイオード
SSが受光して、その受光量に応じた電流を発生する。
【0018】この発生した電流は電流/電圧変換アンプ
11で電圧信号となり、コンデンサCにより直流成分をカ
ットしてサンプル・ホールドアンプ12でパルス点灯タイ
ミング回路17の点灯タイミング・パルスによりホールド
する。
【0019】図4はサンプル・ホールドアンプによって
保持される状態を示す図で、aはL1 〜Ln の点灯信
号、bは電流/電圧変換アンプ11の出力、cは同期信号
となる点灯タイミング・パルス、dはサンプル・ホール
ドアンプ12の保持した電圧である。
【0020】保持した信号は、ゼロ/スパン調整アンプ
13で正規化され、光度変動検知アンプ15で、光度設定器
14に設定された値と突き合わし、発光光度の偏差を求め
る。この偏差信号はパルス点灯電流制御回路16で、次の
点灯タイミング時に、光度偏差を打ち消す方向に電流を
制御して、発光ダイオードSL,L1 〜Ln を点灯す
る。
【0021】この様に投光部1は発光ダイオードにパル
ス点灯電流を流し、それによる発光光度を測定して輝度
が常に一定となる様に制御されている。
【0022】受光部2においては、光電変換素子である
ホト・ダイオードS1 〜Sn を並列に接続し、各ホト・
ダイオードの受光量に応じた起電流の総和を電流/電圧
変換アンプ21で電圧信号に変換し、コンデンサCで直流
をカットし、交流成分のみを取り出し、サンプル・ホー
ルドアンプ22で保持する。
【0023】サンプル・ホールドするタイミングは、パ
ルス点灯タイミング回路17の同期信号によって行われ
る。図4のeは、この同期信号によってホールドされた
電流と、次の同期信号によってリセットされた状態を示
す。保持された信号はゼロ/スパン調整アンプ23によっ
て正規化され、帯状体3の端部位置出力信号となって演
算・制御部4へ出力される。
【0024】次に発光ダイオードの温度特性について説
明する。図5(a)は横軸を発光ダイオードのケース温
度、縦軸を相対光度とし、片対数目盛りを用いて表す。
ケース温度は点灯電流による自己発熱と周囲温度によっ
て決まる温度で、パルス点灯方式の場合、パルス点灯時
間の約150 倍の時間は消灯しているので、点灯電流によ
る自己発熱は小さく、周囲温度による影響が最も大き
い。
【0025】本実施例の帯状体センター位置検出器が使
用される周囲温度を10℃〜35℃とすると、25℃の時の光
度を1とした場合、約0.3 の相対光度変化がある。
【0026】図5(b)は、受光部2の光電変換素子で
あるホト・ダイオードの光起電流(光電流)と周囲温度
との関係を示す。25℃のときの相対光電流を1とした場
合、周囲温度が10℃〜35℃変化すると、相対光電流変化
は0.04である。
【0027】このようにホト・ダイオードの温度変化は
発光ダイオードの温度変化の1割程度なので、発光ダイ
オードの光量を一定にするよう制御を行う。なお、発光
ダイオードの温度変化による光量の変化は、帯状体3に
遮光されることによる光量変化と区別することはできな
いので、この発光ダイオードの光量変化は、そのまま帯
状体3の端部位置検出の誤差となって表れる。
【0028】次に本実施例のテストデータについて説明
する。図6はテストに用いた投光器1、受光器2、帯状
体3の寸法を示す。各寸法は次の通りである。 X1(測定視野) :600mm X2(帯状体測定域) :300mm Y1(投受光間隔) :600mm Y2(帯状体パスライン位置):300mm なお、テストは図2に示すように発光ダイオードの輝度
を一定に制御した場合と、制御を行わない場合につき実
施した。テストは投受光部を恒温槽に入れ、全体の周囲
温度を10〜35℃まで変化させて、図2に示す出力電圧を
求めた。 周囲温度 10℃ 25℃ 35℃ 輝度補正あり 2.55V 2.52V 2.48V 輝度補正なし 2.65V 2.55V 2.35V 出力電圧は全遮光の場合0V、全入光で5Vである。
【0029】本実施例の輝度補正ありの場合、10〜35℃
の変化で0.07V、輝度補正がない場合は0.3 Vの温度ド
リフトが出ている。故に本実施例は輝度補正がない場合
に対して、10〜35℃の周囲温度変化によるドリフトが1/
4 になった。
【0030】なお、本実施例では発光ダイオードの点灯
をパルス点灯タイミング回路17のタイミング信号に同期
して点灯しているが、このように間歇的に点灯すること
により、ノイズの防止に役立ち、エネルギを節約し、し
かもピーク信号レベルが大きく、自己加熱を防止する。
【0031】また、可視光カットフィルタ5により、外
部の可視光の照明などによる影響を除く。パルス点灯す
る発光ダイオートの信号に同期して、検出信号を処理す
ることにより、外乱を除去できる。また、光検知用発光
ダイオードSLを別に設け、一方、投光部1から受光部
2へ投光するダイオードL1 〜Ln は投光に方向性があ
るものを用いることにより、帯状体のパスライン(図6
のY2の値)が変動しても測定値の変化が少ない。投光
部の輝度の自動校正を行うので、オンラインの状態で帯
状物の有無や大きさに関係なく校正できる。
【0032】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、発光ダイオードの輝度を所定の値に保持することに
より、被測定物の端部検出を精度よく行うことができ
る。さらに発光を間歇的に行い、また、可視光カットフ
ィルタを設けることにより外乱の影響を少なくすること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の全体構成図である。
【図2】投光部と受光部の詳細構成図である。
【図3】光度検知用シリコン・ホト・ダイオードと光度
検知用発光ダイオードの配置図である。
【図4】本実施例の構成機器のタイミングチャートを示
す図である。
【図5】発光ダイオードとホトダイオードの温度特性を
示す図である。
【図6】テスト装置の構成、寸法を示す図である。
【符号の説明】
1 投光部 2 受光部 3 帯状体 4 演算・制御部 5 可視光カットフィルタ 11,21 電流/電圧変換アンプ 12,22 サンプル・ホールドアンプ 13,23 ゼロ/スパン調整アンプ 14 光度設定器 15 光度変動検知アンプ 16 パルス点灯電流制御回路 17 パルス点灯タイミング回路 SL 光度検知用発光ダイオード SS 光度検知用シリコン・ホト・ダイオード L1 〜Ln 発光ダイオード S1 〜Sn シリコン・ホト.ダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−82914(JP,A) 特開 昭59−176606(JP,A) 特開 昭60−233504(JP,A) 特開 平3−35106(JP,A) 特開 平3−17508(JP,A) 特開 昭58−52506(JP,A) 特開 平3−71005(JP,A) 特開 昭64−64945(JP,A) 特開 昭61−148305(JP,A) 実開 昭60−29207(JP,U) 特公 平3−81082(JP,B2)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 投光部と受光部の間に被測定物を挿入
    し、被測定物による遮光量からこの被測定物の端部を検
    出する端部検出装置において、投光部の光度を制御する
    光度制御部を設け、前記投光部を直列に結合した発光ダ
    イオードで構成し、この発光ダイオードと直列に接続さ
    れた光度検知用発光ダイオードを光電変換素子と対向し
    て配置し、この光電変換素子の電流が所定値となるよう
    前記発光ダイオードの電流を制御することを特徴とする
    端部検出装置。
  2. 【請求項2】 前記投光部は発光を間歇的に行うと共
    に、前記受光部はこの発光に同期して受光するようにし
    たことを特徴とする請求項1記載の端部検出装置。
  3. 【請求項3】 前記受光部の前面に、近赤外付近の波長
    のみを通す可視光カットフィルタを設けたことを特徴と
    する請求項1または2記載の端部検出装置。
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