JP4832456B2 - 光学式非接触速度計の較正装置、その較正装置に使用される光学式非接触速度計の姿勢設定機、及び、その較正装置を用いた光学式非接触速度計の較正方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の走行速度を測定する光学式非接触速度計の較正装置と、その較正装置に使用される光学式非接触速度計の姿勢設定機と、その較正装置を用いて光学式非接触速度計を較正する方法とに関するものである。

通常、乗用車やトラックなどの市販車には速度計が搭載されているが、これらの速度計は必ずしも真の走行速度を表示するようになっておらず、近似速度が得られる簡便構造になっている。したがって、新しいタイヤの開発において燃費特性や振動特性などの評価試験に必要となる走行速度を得るための速度計には適していない。

従来、試験用に真の走行速度を測定するには、下記特許文献１に開示されるように、車両に測定用の第５輪を取り付け、この第５輪の回転数とタイヤ外径に基づいて真の走行速度を算出するのが一般的であった。しかし、このような特別の第５輪を取り付けた車両は、法規上の制約から一般道を走行できないことがあり、私設のテストコースでの試験に制限される場合があった。また、積雪した路面やずぶ濡れの路面では使い勝手が悪いという問題もあった。

このような問題を解消して真の走行速度を測定可能にする手段として、光学式非接触速度計を用いた方法が提案されている。例えば下記非特許文献１や下記特許文献２には、車両に光学式非接触速度計を装着して走行速度を測定し、燃費試験などを行う方法が記載されている。この光学式非接触速度計は、光を路面に投射して反射光を受光し、その受光量の変動をパルス変換して走行移動量を取得し、その移動量と時間との関係から走行速度を算出するものである。

このような光学式非接触速度計によれば、真の走行速度を高精度に測定することができる。しかし、その反面、ユーザー側で速度計を較正することが困難になるという問題がある。また、速度計メーカーに較正を依頼することも可能であるが、それによる時間的及び経済的な損失が少なからず生じるため、ユーザー側で光学式非接触速度計を簡便に且つ精度よく較正できる手法が渇望されていた。
特開昭５０−１４９００１号公報 特開２００６−１０５７３７号公報 （株）小野測器のカタログ「非接触速度計ＬＣシリーズ」，カタログＮＯ．４１４−１４

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、光学式非接触速度計を簡便に且つ精度よく較正することができる光学式非接触速度計の較正装置、その較正装置に使用される光学式非接触速度計の姿勢設定機、及び、その較正装置を用いた光学式非接触速度計の較正方法を提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。即ち、本発明に係る光学式非接触速度計の較正装置は、円形の外周面を有して中心軸周りに回転自在に支持されたドラムと、前記ドラムを回転駆動する駆動部と、前記ドラムの表面速度を測定するための回転計とを有するドラム回転機と、前記ドラムの外周面の一部を構成する湾曲面に宛がわれる底面と、前記湾曲面上に位置する基準点の外周側に配置される台座と、前記台座に設けられ、前記基準点における前記湾曲面の接線に受光軸が直交するように光学式非接触速度計の姿勢を設定するガイドと、前記ガイドを前記接線と平行に移動させる移動機構とを有する姿勢設定機と、を備えたものである。

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意思案を重ねた結果、上記の如きドラム回転機を利用して光学式非接触速度計の較正を行うことに想い到った。即ち、かかるドラム回転機によれば、ドラムの外周面を路面に見立てることで、回転計により測定したドラムの表面速度を真の走行速度として知得できるため、これを基準として光学式非接触速度計を較正することを企図したのである。

但し、光学式非接触速度計を用いてドラムの表面速度を測定するには、該ドラムに対する光学式非接触速度計の姿勢を精度良く設定する必要があり、非常に煩雑な作業が強いられる。これは、ドラムの法線方向に対して受光軸が傾いていると、路面に対して斜めに速度を測定することになって測定精度が損なわれるためである。そこで、本発明の較正装置では、単にドラム回転機を利用するだけでなく、そのような不具合をも解消するようにしている。

本発明の較正装置が備える姿勢設定機は、ドラムの外周面上にセットされ、該ドラムの外周面の一部を構成する湾曲面に底面が宛がわれる。そして、台座に設けられたガイドによって、基準点における湾曲面の接線に受光軸が直交するように光学式非接触速度計の姿勢が設定される。更に、このガイドが前記接線と平行に移動できることから、光学式非接触速度計の位置を調整して、基準点を通るドラムの法線に受光軸を一致させることができる。その結果、ドラムに対する光学式非接触速度計の姿勢を簡易に設定でき、光学式非接触速度計を簡便に且つ精度よく較正することができる。

上記において、前記台座の上面が前記接線に平行となる平坦面により形成され、前記ガイドが前記台座の上面に沿って移動するように構成されたものが好ましく、これによって移動機構の構造を簡素化し、光学式非接触速度計の姿勢を簡易に設定できる。

上記において、前記底面の一部又は全部が前記ドラムの外周面の曲率に沿って湾曲しているものが好ましく、これによってドラムの外周面上に姿勢設定機を安定してセットすることができ、使い勝手が良くなる。

本発明では、前記回転計が前記ドラムの回転数を検出するものでもよい。この場合、検出した回転数をドラムの周長（外周面の円周長さ）に乗じることで、ドラムの外周面を路面に見立てたときの真の走行速度が算出される。

また、本発明に係る光学式非接触速度計の姿勢設定機は、所定の湾曲面に宛がわれる底面と、前記湾曲面上に位置する基準点の外周側に配置される台座と、前記台座に設けられ、前記基準点における前記湾曲面の接線に受光軸が直交するように光学式非接触速度計の姿勢を設定するガイドと、前記ガイドを前記接線と平行に移動させる移動機構と、を備えたものである。

この光学式非接触速度計の姿勢設定機は、上述した本発明の較正装置が備える姿勢設定機を構成するものである。したがって、本発明の姿勢設定機によれば、円形の外周面を有するドラムの法線方向に光学式非接触速度計の受光軸を簡易に且つ精度良く一致させて、光学式非接触速度計の姿勢を適切に設定することができる。

また、本発明に係る光学式非接触速度計の較正方法は、上記いずれかの光学式非接触速度計の較正装置を用いて、前記ドラムに前記姿勢設定機をセットして、前記ガイドに前記光学式非接触速度計を宛がって姿勢を設定すると共に、その光学式非接触速度計の受光軸が前記基準点を通るように位置合わせし、その後、前記ドラムを中心軸周りに回転させて、その表面速度を回転計により測定しながら、前記基準点における前記ドラムの表面速度を前記光学式非接触速度計により測定し、前記回転計による測定結果を基準として前記光学式非接触速度計を較正するものである。

この光学式非接触速度計の較正方法は、上述した本発明の較正装置を用いて行われるものである。したがって、本発明の較正方法によれば、ドラムに対する光学式非接触速度計の姿勢を簡易に設定でき、光学式非接触速度計を簡便に且つ精度よく較正することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る光学式非接触速度計の較正装置の一例を示す概略構成図である。

まず、較正対象となる光学式非接触速度計１（以下、単に「非接触速度計１」と呼ぶ場合がある。）について説明する。非接触速度計１は、光を路面に投射する投光器（図示せず）と、その路面からの反射光を受光する受光器１ａとを備え、受光量の変動が電気信号に変換されて計測機（図示せず）に入力されるように構成されている。計測機は、入力された受光量の変動をパルス変換して走行移動量を取得し、その移動量と時間との関係から走行速度を算出する。

この較正装置では、ドラム２１の外周面を路面に見立てており、非接触速度計１の受光器１ａはドラム２１の外表面に対向するように配置される。また、投光器によって投射した光の反射光が受光器１ａに的確に入射されるよう、路面と受光器１ａとの間には所定の距離を設ける必要がある。受光軸Ａは、受光される反射光の光軸であり、走行速度の測定精度を確保するには、この受光軸Ａが路面に対して垂直になっていることが求められる。

次に、非接触速度計の較正装置及びそれが備える姿勢設定機の構成について説明する。本発明に係る非接触速度計の較正装置は、図１に示すようにドラム回転機２と姿勢設定機３とを備える。

ドラム回転機２は、円形の外周面を有して中心軸周りに回転自在に支持されたドラム２１と、ドラム２１を回転駆動する駆動部（図示せず）と、ドラム２１の表面速度を測定するための回転計２２とを有する。かかるドラム回転機２は、例えばＪＩＳＤ４２３０に規定の耐久性能試験に使用されるドラム式耐久試験機により構成することが可能である。その場合、速度が０〜約３５０ｋｍ／ｈでの走行を簡易且つ高精度に再現できる。

回転計２２は、ドラム２１の回転数を検出するタコメーターにより構成できる。この場合、ドラムの表面速度Ｖ１は、Ｖ１（ｋｍ／ｈ）＝ドラムの周長（ｍｍ）×検出した回転数（ｒｐｍ）×６０／１０^６の式により算出される。回転計２２は事前に較正されており、これに基づいて算出された表面速度Ｖ１は真の走行速度として扱うことができる。なお、回転計２２としては、既に較正された別の光学式非接触速度計を利用することも可能である。

姿勢設定機３は、図２に示すように、ドラム２１の外周面に載置され、その底面３１がドラム２１の外周面の一部を構成する湾曲面２１ａに宛がわれる。底面３１は、その一部又は全部が、湾曲面２１ａの曲率に沿って、即ちドラム２１の外周面の曲率に沿って湾曲していることが好ましく、それにより姿勢設定機３を安定してセットすることができる。本実施形態では、底面３１の全部が、湾曲面２１ａの曲率に沿った曲面により形成された例を示す。

台座３２は、湾曲面２１ａ上に位置する基準点Ｐの外周側に配置されている。この基準点Ｐは、後述するように非接触速度計１による表面速度の測定ポイントとなる。台座３２の上面３２ａは、接線Ｌに平行となる平坦面により形成されており、この接線Ｌは基準点Ｐにおける湾曲面２１ａの接線である。基準点Ｐは、ドラム２１の外周面上の任意の位置に設定可能であるが、本実施形態では姿勢設定機３をドラム２１にセットすることで基準点Ｐが定まる。

ガイド３３は、上面３２ａから外周側に突出するようにして台座３２に設けられている。ガイド３３には図２に示すように非接触速度計１が宛がわれ、これによって受光軸Ａが接線Ｌと直交するように非接触速度計１の姿勢が設定される。本実施形態では、ガイド３３が台座３２の上面３２ａに垂直に立設され、それに宛がわれた非接触速度計１の受光軸Ａも上面３２ａに垂直となる例を示すが、受光軸Ａと接線Ｌとが直交するものであれば特にこれに限られない。

本実施形態では、ガイド３３の側面に非接触速度計１の側方部分がぴったり添えられているものの、その非接触速度計１の上下方には何ら接するものがなく、非接触速度計１の受光軸Ａに沿った移動が許容されている。これにより非接触速度計１の高さ位置を自由に調整でき、反射光が適切に入射されるよう、湾曲面２１ａから非接触速度計１までの距離を適切に設定できる。このとき、非接触速度計１の高さ位置を簡単に把握できるように、ガイド３３に寸法目盛が付されていることが好ましい。

姿勢設定機３は、ガイド３３を接線Ｌと平行に移動させる移動機構を備える。移動機構の構造は特に制限されないが、電動モータなどを用いた従来公知のアクチュエータが好ましく使用できる。本実施形態では、ガイド３３が台座３２の上面３２ａに沿って移動するように構成されている。なお、姿勢設定機３の形状は、本実施形態で示したものに限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。

図３は、図２の状態から移動機構によってガイド３３を左方に移動させ、そのガイド３３に宛がった非接触速度計１の受光軸Ａが基準点Ｐを通るように位置合わせした状態を示す。このような位置合わせは、ドラム周方向における基準点Ｐからガイド３３までの距離Ｄを、受光軸Ａとガイド３３との間隔Ｃに対応させればよい。この間隔Ｃは簡単に計測できるため、ガイド３３を移動させて台座３２上の所定位置に配置すれば、位置合わせが完了する。

次に、上記の較正装置を用いて非接触速度計１を較正する方法の一例について説明する。まず、図２に示すようにドラム２１に姿勢設定機３をセットする。そして、ガイド３３に非接触速度計１を宛がい、受光軸Ａが接線Ｌに直交するように姿勢を設定する。それと共に、図３に示すように移動機構によりガイド３３を移動させ、受光軸Ａが基準点Ｐを通るように位置合わせする。加えて、反射光が適切に入射されるように非接触速度計１の高さ位置を調整しておく。

これにより、湾曲面２１ａの法線方向、即ちドラム２１の外周面の法線方向に受光軸Ａが一致し、非接触速度計１によって基準点Ｐにおけるドラム２１の表面速度を適切に測定できる姿勢となる。非接触速度計１の姿勢設定を済ませたら、姿勢設定機３をドラム２１から引き離し、非接触速度計１は支持機構（図示せず）などによって、その姿勢を保持した状態で支持固定される。

その後、ドラム２１を中心軸周りに回転させ、その表面速度を回転計２２により測定しながら、基準点Ｐにおけるドラム２１の表面速度を非接触速度計１により測定し、回転計２２による測定結果を基準として非接触速度計１を較正する。非接触速度計１により測定したドラム２１の表面速度をＶ２とすれば、上述したＶ１との差（Ｖ２−Ｖ１）が速度誤差として得られるので、この誤差が出来る限り小さくなるように非接触速度計１を正せばよい。

上述の実施形態では姿勢設定機をドラムの上方にセットした例を示したが、本発明はこれに限られず、上方から外れた位置、例えばドラムの側方や下方であってもよい。本発明では、ドラムの外周面の何処に姿勢設定機をセットしようとも、その位置に応じた基準点を通る法線に非接触速度計の受光軸を一致させることができる。そのため、ドラムに対する非接触速度計の姿勢を簡易に設定し、その非接触速度計を簡便に且つ精度よく較正できる。

本発明の構成と効果を具体的に示すため、上記の如き装置と方法により非接触速度計の較正を実施した。直径１．７ｍのドラムを使用し、２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０及び１００ｋｍ／ｈの各走行速度にて較正を行った。速度計メーカーが較正した非接触速度計による測定結果と比較したところ、その速度誤差は最大で０．６ｋｍ／ｈであった。真の走行速度に対する誤差は１ｋｍ／ｈ以内が許容範囲と考えて、タイヤの評価試験などに支障を来さない範囲で非接触速度計を較正できていることが確認された。

本発明に係る光学式非接触速度計の較正装置の一例を示す概略構成図 その較正装置の要部拡大図 その較正装置の要部拡大図

符号の説明

１ 光学式非接触速度計
２ ドラム回転機
３ 姿勢設定機
２１ ドラム
２１ａ 湾曲面
２２ 回転計
３１ 底面
３２ 台座
３２ａ 上面
３３ ガイド
３３ ドラム
Ａ 受光軸
Ｌ 接線
Ｐ 基準点

Claims (6)

1. 円形の外周面を有して中心軸周りに回転自在に支持されたドラムと、前記ドラムを回転駆動する駆動部と、前記ドラムの表面速度を測定するための回転計とを有するドラム回転機と、
   前記ドラムの外周面の一部を構成する湾曲面に宛がわれる底面と、前記湾曲面上に位置する基準点の外周側に配置される台座と、前記台座に設けられ、前記基準点における前記湾曲面の接線に受光軸が直交するように光学式非接触速度計の姿勢を設定するガイドと、前記ガイドを前記接線と平行に移動させる移動機構とを有する姿勢設定機と、を備えた光学式非接触速度計の較正装置。
2. 前記台座の上面が前記接線に平行となる平坦面により形成され、前記ガイドが前記台座の上面に沿って移動するように構成された請求項１に記載の光学式非接触速度計の較正装置。
3. 前記底面の一部又は全部が前記ドラムの外周面の曲率に沿って湾曲している請求項１又は２に記載の光学式非接触速度計の較正装置。
4. 前記回転計が前記ドラムの回転数を検出する請求項１〜３いずれか１項に記載の光学式非接触速度計の較正装置。
5. 湾曲面に宛がわれる底面と、前記湾曲面上に位置する基準点の外周側に配置される台座と、前記台座に設けられ、前記基準点における前記湾曲面の接線に受光軸が直交するように光学式非接触速度計の姿勢を設定するガイドと、前記ガイドを前記接線と平行に移動させる移動機構と、を備えた光学式非接触速度計の姿勢設定機。
6. 請求項１〜４いずれか１項に記載の光学式非接触速度計の較正装置を用いて、
   前記ドラムに前記姿勢設定機をセットして、前記ガイドに前記光学式非接触速度計を宛がって姿勢を設定すると共に、その光学式非接触速度計の受光軸が前記基準点を通るように位置合わせし、
   その後、前記ドラムを中心軸周りに回転させて、その表面速度を回転計により測定しながら、前記基準点における前記ドラムの表面速度を前記光学式非接触速度計により測定し、前記回転計による測定結果を基準として前記光学式非接触速度計を較正する光学式非接触速度計の較正方法。

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