JP2844244B2 - 速度検出方法 - Google Patents
速度検出方法Info
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- JP2844244B2 JP2844244B2 JP2072586A JP7258690A JP2844244B2 JP 2844244 B2 JP2844244 B2 JP 2844244B2 JP 2072586 A JP2072586 A JP 2072586A JP 7258690 A JP7258690 A JP 7258690A JP 2844244 B2 JP2844244 B2 JP 2844244B2
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- Japan
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- light receiving
- speed
- moving speed
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- shift amount
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ウェブなどの移動速度を測定するためのス
ペックル速度検出方法に関する。
ペックル速度検出方法に関する。
〔従来の技術〕 レーザスペックル速度検出法は、たとえば「レーザー
研究」、第８巻、第２号、379頁以降記載の報文により
公知であり、その基本的発想は、被検出対象物にはなん
らかの凹凸があり、その検出対象凹凸部が移動するのを
所定距離離間した位置において検出することで、被検出
物の移動速度を測定するものである。
研究」、第８巻、第２号、379頁以降記載の報文により
公知であり、その基本的発想は、被検出対象物にはなん
らかの凹凸があり、その検出対象凹凸部が移動するのを
所定距離離間した位置において検出することで、被検出
物の移動速度を測定するものである。
これを、第１図によって概説すると、いまウェブ１な
どの被検出対象物が上方に移動しているとき、その表面
にHe−Neなどのレーザ光線２からレーザ光を投光レンズ
３を介して照射する。そしてこのウェブ１におけるレー
ザ光の透過光または反射光を、スペックルの並進方向に
並設した受光センサー4A、4Bにより検出し、検出した光
信号の時間的ずれ量を、相関処理器５により相互相関処
理してウェブ１の速度を検出するものである。
どの被検出対象物が上方に移動しているとき、その表面
にHe−Neなどのレーザ光線２からレーザ光を投光レンズ
３を介して照射する。そしてこのウェブ１におけるレー
ザ光の透過光または反射光を、スペックルの並進方向に
並設した受光センサー4A、4Bにより検出し、検出した光
信号の時間的ずれ量を、相関処理器５により相互相関処
理してウェブ１の速度を検出するものである。
いま、ウェブ１の移動速度をＶ、並進倍率をσ、受光
センサー面上でのスペックルの移動速度をｖ、受光セン
サー4A、4Bの離間供給をＸ、投光レンズ３とウェブ１と
の間のビームウェスト６とウェブ１との離間距離をＺ、
ウェブ１と受光センサー4A、4Bとの離間距離をＲとした
とき、受光センサー4A、4Bで検出した信号の時間的ずれ
量τｄは、（３）式で与えられる。
センサー面上でのスペックルの移動速度をｖ、受光セン
サー4A、4Bの離間供給をＸ、投光レンズ３とウェブ１と
の間のビームウェスト６とウェブ１との離間距離をＺ、
ウェブ１と受光センサー4A、4Bとの離間距離をＲとした
とき、受光センサー4A、4Bで検出した信号の時間的ずれ
量τｄは、（３）式で与えられる。
ｖ＝σＶ ……（１） σ＝１＋R/Z ……（２） τｄ＝X/v＝X/σＶ ……（３） ここで、Ｘおよびσは既知である。
また、第２図（ａ）および第３図（ａ）のように、受
光センサー4Aでの受光信号波形に対して、（ｂ）のよう
に受光センサー4Bでは時間的ずれ量τｄをもって同様な
受光信号波形を示すから、その時間的ずれ量τｄを測定
すれば、（３）式によって、目的のウェブ１の移動速度
Ｖを知ることができる。しかるに、時間的ずれ量τｄ
は、前記の相関処理を経て測定できるから、結局ウェブ
１の移動速度を測定できる。
光センサー4Aでの受光信号波形に対して、（ｂ）のよう
に受光センサー4Bでは時間的ずれ量τｄをもって同様な
受光信号波形を示すから、その時間的ずれ量τｄを測定
すれば、（３）式によって、目的のウェブ１の移動速度
Ｖを知ることができる。しかるに、時間的ずれ量τｄ
は、前記の相関処理を経て測定できるから、結局ウェブ
１の移動速度を測定できる。
しかし、かかるレーザスペックル速度検出方式におけ
る相互相関処理では、多数のデータポイントについてそ
れぞれ相互相関処理することを必要とするので、その演
算処理に多大な時間を要し、測定した移動速度を迅速に
ラインの速度制御にフィードバックすることが困難であ
った。
る相互相関処理では、多数のデータポイントについてそ
れぞれ相互相関処理することを必要とするので、その演
算処理に多大な時間を要し、測定した移動速度を迅速に
ラインの速度制御にフィードバックすることが困難であ
った。
他方、計算領域が広いので、分解能が高くないことも
難点であった。
難点であった。
したがって、本発明の課題は、演算処理時間を短縮
し、さらに分解能を高め、速度検出精度を向上させるこ
とにある 〔課題を解決するための手段〕 上記課題は、相互相関処理を用いた速度検出方法にお
いて、 前記被検査物の移動速度の不安定下においては：各受
光センサーからの受光信号のサンプリング間隔を広く
し、かつ真の時間的ずれ量を求める演算範囲を広くし、 被検査物の移動速度の安定域下では：各受光センサー
からの受光信号のサンプリング間隔を狭くし、かつ真の
時間的ずれ量を求める演算範囲を狭くすることで解決で
きる。
し、さらに分解能を高め、速度検出精度を向上させるこ
とにある 〔課題を解決するための手段〕 上記課題は、相互相関処理を用いた速度検出方法にお
いて、 前記被検査物の移動速度の不安定下においては：各受
光センサーからの受光信号のサンプリング間隔を広く
し、かつ真の時間的ずれ量を求める演算範囲を広くし、 被検査物の移動速度の安定域下では：各受光センサー
からの受光信号のサンプリング間隔を狭くし、かつ真の
時間的ずれ量を求める演算範囲を狭くすることで解決で
きる。
本発明者らは、ウェブの搬送ラインにおけるそのウェ
ブの移動速度制御にあたり、搬送開始時期や搬送速度の
変更過程においては、正確にその移動速度を検出する必
要はなく概略でよく、反対にウェブの速度が安定した時
期では、目的の搬送速度に一致させるために、正確な移
動速度を検出することが重要であることに着目した。
ブの移動速度制御にあたり、搬送開始時期や搬送速度の
変更過程においては、正確にその移動速度を検出する必
要はなく概略でよく、反対にウェブの速度が安定した時
期では、目的の搬送速度に一致させるために、正確な移
動速度を検出することが重要であることに着目した。
そこで、本発明では、被検査物の移動速度の不安定下
においては、各受光センサーからの受光信号のサンプリ
ング間隔を広くし、かつ真の時間的ずれ量を求める演算
範囲を広くするようにしてある。その結果、サンプリン
グ数が少なくなることにより、相互相関演算処理時間を
短縮でき、しかも、真の時間的ずれ量を求める演算範囲
を広くすることにより、速度変動過程の移動速度をカバ
ーしながら検出できる。
においては、各受光センサーからの受光信号のサンプリ
ング間隔を広くし、かつ真の時間的ずれ量を求める演算
範囲を広くするようにしてある。その結果、サンプリン
グ数が少なくなることにより、相互相関演算処理時間を
短縮でき、しかも、真の時間的ずれ量を求める演算範囲
を広くすることにより、速度変動過程の移動速度をカバ
ーしながら検出できる。
他方、被検査物の移動速度の安定域下では、各受光セ
ンサーからの受光信号のサンプリング間隔を狭くし、か
つ真の時間的ずれ量を求める演算範囲を狭くするので、
分解能を高め、速度検出精度を高めることができる。
ンサーからの受光信号のサンプリング間隔を狭くし、か
つ真の時間的ずれ量を求める演算範囲を狭くするので、
分解能を高め、速度検出精度を高めることができる。
以下本発明をさらに具体的に説明する。
本発明では、前述の速度検出原理の下で、ウェブ１の
移動速度の不安定下（域）では、第２図のように、各受
光センサー4A、4Bからの受光信号について、サンプリン
グ間隔を広くし、かつ移動速度の安定下との比較の下で
真の時間的ずれ量τｄを演算する範囲をも広くする。
移動速度の不安定下（域）では、第２図のように、各受
光センサー4A、4Bからの受光信号について、サンプリン
グ間隔を広くし、かつ移動速度の安定下との比較の下で
真の時間的ずれ量τｄを演算する範囲をも広くする。
これに対して、ウェブ１の移動速度の安定下では、第
３図のように各受光センサー4A、4Bからの受光信号のサ
ンプリング間隔を狭くし、かつ真の時間的ずれ量を求め
る演算範囲を狭くする。
３図のように各受光センサー4A、4Bからの受光信号のサ
ンプリング間隔を狭くし、かつ真の時間的ずれ量を求め
る演算範囲を狭くする。
移動速度の変動によって、かかる切替え例を第４図に
示した。同図において「サーチ」とは、不安定域での演
算領域を、「メジャー」とは安定域での演算領域を言
う。
示した。同図において「サーチ」とは、不安定域での演
算領域を、「メジャー」とは安定域での演算領域を言
う。
従来例では、ウェブ１の移動速度の変動過程に無関係
に、常に同一のサンプリング間隔でサンプリングし、相
互相関処理演算を行っていた。その結果、多大な演算処
理時間を要していた。
に、常に同一のサンプリング間隔でサンプリングし、相
互相関処理演算を行っていた。その結果、多大な演算処
理時間を要していた。
たとえば、従来例において、ある時間当たりのサンプ
リング数が1024であったとき、本発明にしたがって速度
不安定下では、サンプリング数を100にすることができ
る。その結果、演算処理速度を約1/10に低減できる。
リング数が1024であったとき、本発明にしたがって速度
不安定下では、サンプリング数を100にすることができ
る。その結果、演算処理速度を約1/10に低減できる。
他方、移動速度が安定した場合には、各受光センサー
4A、4Bからの受光信号のサンプリング採取・演算範囲
を、たとえば真の時間的ずれ量τｄの±３％に設定し、
その下でたとえは不安定下と同様にサンプリング数を10
0とする。
4A、4Bからの受光信号のサンプリング採取・演算範囲
を、たとえば真の時間的ずれ量τｄの±３％に設定し、
その下でたとえは不安定下と同様にサンプリング数を10
0とする。
これにより、サンプリング採取・演算範囲が、真の時
間的ずれ量τｄの±３％に設定したときに演算範囲が、
時間的に不安定下のたとえば1/8であるならば、サンプ
リング間隔も1/8となり狭くなる。
間的ずれ量τｄの±３％に設定したときに演算範囲が、
時間的に不安定下のたとえば1/8であるならば、サンプ
リング間隔も1/8となり狭くなる。
このような条件では、従来例におけるある時間当たり
のサンプリング数が1024であり、かつ相互相関処理上の
分解能が0.3％であるとき、本発明では1024×0.06≒61
サンプリング数分の演算範囲について、サンプリング数
を100とするので、相互相関処理上の分解能を0.3％×61
÷100≒0.2％に向上できる。したがって、サンプリング
数がたとえば約1/10でありながら、したがって演算処理
時間が約1/10でありながら、分割能を高めることができ
ることは大きく着目されるべきことである。
のサンプリング数が1024であり、かつ相互相関処理上の
分解能が0.3％であるとき、本発明では1024×0.06≒61
サンプリング数分の演算範囲について、サンプリング数
を100とするので、相互相関処理上の分解能を0.3％×61
÷100≒0.2％に向上できる。したがって、サンプリング
数がたとえば約1/10でありながら、したがって演算処理
時間が約1/10でありながら、分割能を高めることができ
ることは大きく着目されるべきことである。
本発明において、ウェブの移動速度が安定しているか
それとも不安定かは、運転員の目視判断の外、当該ウェ
ブ１の搬送ラインにおける速度設定器に与える速度設定
情報や、当該ウェブ１の移動速度を別の手段により現実
に測定し、その速度に基づくこともできる。
それとも不安定かは、運転員の目視判断の外、当該ウェ
ブ１の搬送ラインにおける速度設定器に与える速度設定
情報や、当該ウェブ１の移動速度を別の手段により現実
に測定し、その速度に基づくこともできる。
たとえば、第１図のように、ウェブ１に従回転するタ
ッチロール７にパルスジェネレータ８を連結し、このパ
ルスジェネレータ８からの速度信号に基づいて、当該ウ
ェブ１の概略移動速度を検出することができる。
ッチロール７にパルスジェネレータ８を連結し、このパ
ルスジェネレータ８からの速度信号に基づいて、当該ウ
ェブ１の概略移動速度を検出することができる。
このようにして概略移動速度の変化により、速度が安
定か不安定かを判断できる。
定か不安定かを判断できる。
さらにまた、現実にある時間ごと、不安定条件下の速
度演算を行いながら、その変化が小さくなったとき、安
定条件演算パターンに変更することもできる。
度演算を行いながら、その変化が小さくなったとき、安
定条件演算パターンに変更することもできる。
安定条件下演算パターンにおいて、真の時間的ずれ量
の近傍のみのデータのみを採取する場合、片方の受光セ
ンサーたとえば受光センサー4Aからの信号を遅延素子
（図示せず）を用いて、時間的にずらすほか、第１図の
ように、A/D変換器9A、9Bを介してデジタル化し、その
デジタル信号につき公知の手段により時間的にずらすこ
ともできる。また、スペックル方式以外の、例えばレン
ズ系を用いて、対象物を受光センサー面上に結像し、そ
の像の移動から対象物の移動速度を検出する結像方式に
おいても、同様に本処理を適用できる。
の近傍のみのデータのみを採取する場合、片方の受光セ
ンサーたとえば受光センサー4Aからの信号を遅延素子
（図示せず）を用いて、時間的にずらすほか、第１図の
ように、A/D変換器9A、9Bを介してデジタル化し、その
デジタル信号につき公知の手段により時間的にずらすこ
ともできる。また、スペックル方式以外の、例えばレン
ズ系を用いて、対象物を受光センサー面上に結像し、そ
の像の移動から対象物の移動速度を検出する結像方式に
おいても、同様に本処理を適用できる。
本発明において、上記例は、被検査物の透過光に基づ
くものであるが、勿論反射光についても同様に処理でき
る。
くものであるが、勿論反射光についても同様に処理でき
る。
本発明における受光センサーとしては、適宜のものを
用いることができるが、たとえばホトダイオードPD、ア
バランシェホトダイオードAPO、ホトダイオードアレイP
DA、固体撮像素子CCDなどを挙げることができる。
用いることができるが、たとえばホトダイオードPD、ア
バランシェホトダイオードAPO、ホトダイオードアレイP
DA、固体撮像素子CCDなどを挙げることができる。
以上の通り、本発明によれば、演算処理時間を短縮
し、さらに分解能を高め、速度検出精度を向上させるこ
とができる。
し、さらに分解能を高め、速度検出精度を向上させるこ
とができる。
第１図は本発明にかかるスペックル速度検出原理説明
図、第２図は不安定条件下での受光センサーでの波形お
よび相関信号波形図、第３図は安定条件下での受光セン
サーでの波形および相関信号波形図、第４図は移動速度
の変化パターンと演算処理パターンの対応関係を示す説
明図である。 １……ウェブ（被検査物）、２……レーザ光源、4A、4B
……受光センサー、５……相関処理器。
図、第２図は不安定条件下での受光センサーでの波形お
よび相関信号波形図、第３図は安定条件下での受光セン
サーでの波形および相関信号波形図、第４図は移動速度
の変化パターンと演算処理パターンの対応関係を示す説
明図である。 １……ウェブ（被検査物）、２……レーザ光源、4A、4B
……受光センサー、５……相関処理器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−172756（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−37756（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−73861（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−130159（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−177294（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01P 3/00 - 3/80 H02P 5/00 - 5/52
Claims (1)
- 【請求項１】相互相関処理を用いた速度検出処理方法に
おいて、 前記被検査物の移動速度の不安定下においては：各受光
センサーからの受光信号のサンプリング間隔を広くし、
かつ真の時間的ずれ量を求める演算範囲を広くし、 被検査物の移動速度の安定域下では：各受光センサーか
らの受光信号のサンプリング間隔を狭くし、かつ真の時
間的ずれ量を求める演算範囲を狭くすることを特徴とす
る速度検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2072586A JP2844244B2 (ja) | 1990-03-22 | 1990-03-22 | 速度検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2072586A JP2844244B2 (ja) | 1990-03-22 | 1990-03-22 | 速度検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03272469A JPH03272469A (ja) | 1991-12-04 |
| JP2844244B2 true JP2844244B2 (ja) | 1999-01-06 |
Family
ID=13493637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2072586A Expired - Lifetime JP2844244B2 (ja) | 1990-03-22 | 1990-03-22 | 速度検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2844244B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007278776A (ja) * | 2006-04-05 | 2007-10-25 | Nsk Ltd | 角速度演算装置 |
-
1990
- 1990-03-22 JP JP2072586A patent/JP2844244B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03272469A (ja) | 1991-12-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |