JPH03195971A - 速度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は移動物体の速度や速度偏差等の測定に用いる速
度測定装置に関する。

〔発明の概要〕

本発明は移動物体の速度や速度偏差等の測定に用いる速
度測定装置に関し、複数のセンサ受光部が長手方向に配
されたラインセンサと、ラインセンサと対向して配設さ
れた正立等倍光学像が得られるレンズアレイと、被測定
物に光を照射する光源と、ラインセンサ及びレンズアレ
イ並に光源を配設した測定筐体とを有し、測定筐体をマ
ーカーが付加され移動する被測定物に対向配設し、光源
から光の照射されたマーカーの移動データをレンズアレ
イを介してラインセンサで検出する様にし、微小範囲で
多点速度測定の出来る様にしたものである。

〔従来の技術〕

従来、移動物体の速度測定装置としては、第７図に示す
様な速度検出方法が知られている。同図で、（１）は矢
印Ａ−Ａ’方向に移動するテープの如き被測定物、（２
ａ）　、　（２ｂ）　、　（２ｃ）はフォトインクラブ
タであり、コ字状に形成された上下部材間に発光ダイオ
ードの如き発光素子（３ａ）　、　（３ｂ）　、　（３
ｃ）・・・・及びフォトダイオードの如き受光素子（４
ａ）　、　（４ｂ）　。

（４ｃ）・・・・が取り付けられている。これらフォト
インクラブタ（２ａ）　（２ｂ）　（２ｃ）・・・・は
移動する被測定物（１）の移動する長手方向に沿って所
定の間隔！１２・・・・を設けて並べられる。被測定物
（１）にはスリットが穿たれている。フォ）・インクラ
ブタ（２ａ）（２ｂ）　（２ｃ）・・・・が反射型のも
のであれば被測定物（１）上には白線等のマーカー（５
）が付される。本例ではスリットを含めてマーカーとし
て説明する。

上述の構成に於いて、被測定物（１）を矢印Ａ−Ａ’方
向に移動させたときに発光素子（２ａ）　（２ｂ）　（
２ｃ）・・・・からの光がマーカー（５）を通過して受
光素子（４ａ）（４ｂ）　（４ｃ）・・・・に受光され
て、これら受光素子（４ａ）（４ｂ）　（４ｃ）・・・
・で出力されるパルスは第８図Ａ、　　Ｂ。

Ｃのパルス波形（５ａ）　、　（５ｂ）　、　（５ｃ）
　”　”となる。尚、第８図で横軸は時間ｔを表す。

上述の構成で、第１及び第２のフォトインクラブタ（２
ａ）及び（２ｂ）間の距Ｎ　ｌ　ｒ並に第２及び第３の
フォトトイタラブタ（２ｂ）及び（２ｃ）間の距離２□
での速度はＶ、＝４！＋／ｌ＋、Ｖｔ＝１２／ｌｚで求
めることが出来る。同様に第１及び第３のフォトインク
ラブタ（２ａ）　〜（２ｃ）間の距Ｎ１．＋１２での平
均の被測定物（１）の速度はＶ−／２＋＋Ｌ／ｌｌ＋ｔ
２で求めることが出来る。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述の従来構成によれば移動する被測定物（１）の速度
を計測することが出来るが、フォトインクラブタ（２ａ
）　（２ｂ）　（２ｃ）　・・・・等を例えば、１ｍｌ
１１毎に近接して配置することが出来ないために、所定
距離１１．１工・・・・の間隔を保つ必要があり、短い
範囲での速度或は速度偏差が測定出来ないだけでなく、
短距離間での多点測定が不可能であった。更に、複数の
フォトインクラブタ（２ａ）　、　（２ｂ）　、　（２
ｃ）・・・・を独立に、移動する被測定物（１）に対向
配設するためにフォトインクラブタ（２ａ）　、　（２
ｂ）　、　（２ｃ）・・・・間の距離の精度が出し難く
、この為に正確な速度の測定が出来にくくなる問題があ
った。

本発明は畝上の問題点を解決するために成されたもので
、その目的とするところは、被測定物の微小範囲の多点
速度測定が極めて容易に行える速度測定装置を得ようと
するものである。

物（１）上に速度測定装置（１）の測定筐体（７）を対
向配設するだけで極めて微小範囲の多点速度測定が出来
るものが得られる。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の速度測定装置はその例が第１図Ａ、　　Ｂに示
されている様に、複数のセンサ受光部（９）が長手方向
に配設されたラインセンサ（８）と、このラインセンサ
（８）と対向して配設された王立等倍光学像が得られる
レンズアレイ（１０）と、被測定物（１）に光を照射す
る光源（ＩＩ）と、ラインセンサ（８）及びレンズアレ
イ（１０）並に光源（１１）を配設した測定筐体（７）
とを有し、この測定筐体（７）をマーカー（５）が付加
され移動する被測定物（１）に対向配設し、光源（１０
）から光の照射されたマーカー（５）の移動データをレ
ンズアレイ（１０）を介してラインセンサ（８）で検出
する様にしたものである。

〔作用〕

本発明の速度測定装置によれば移動する被測定〔実施例
〕 以下、本発明の速度測定装置の一実施例を第１図乃至第
６図について詳記する。

第１図Ａは本例の速度測定装置の正面図、第１図Ｂは第
１図ＡのＤ−Ｄ’断面矢視図であり、同図に於いて、被
測定物（１）の例えば、テープはイバ給リール（１２）
と巻取リール（１３）間に巻回され、矢印Ｂ−Ｂに示す
方向に回転される。テープには所定位置にマーカー（５
）が設けられる。被測定物（１）の供給及び巻取リール
（１２）及び（１３）は基台（１５）上に配設されてい
る。

速度測定装置（６）は被測定物（１）の移動方向Ａ−Ａ
’に沿う様に形成された上面板（７ａ）及び上面板（７
ａ）と直交する様に折り曲げられた左右側板（７Ｌ）　
、　（７Ｒ）と背面板（７ｂ）から成る測定筐体（７）
を有し、この測定筐体（７）はアルミニウム等で構成さ
れ、上面板（７ａ）の下面にはＣＣＤ等のラインセンサ
（８）が配設されている。このラインセンサ（８）は第
３図に示す様にそのセンサ受光部（フォトセンサ部）（
９）は複数のセンサ受光部（９）がラインセンサ（８）
の長手方向に独立して配設されている。更にレンズアレ
イ（ｌＯ）が測定筐体（７）の背面板（７ｂ）に配設さ
れている。

このレンズアレイはロンドレンズアレイ光学系やセルフ
ォックレンズ（商標）等の正立等倍光学系で第２図に示
す様に自己集束型のファイバガラス（１０ａ）を多数並
べて長方形状にコーティングして１本のレンズを構成し
たものであり、被測定物（１）の表面（ｌａ）のマーカ
ー（５）の像はレンズアレイ（１０）を通してラインセ
ンサ（９）のセンサ受光部（９）の表面（９ｄ）に等倍
の正立像として照射され、通常のレンズの等価Ｆ値（口
径比）は１．０と極めて明るいレンズであるので反射光
をセンサ受光部（９）に効率よく通ずことが出来る。

（１１）は例えば蛍光灯の様なライン状の光源を有する
ライトで測定筐体（７）の背面板（７ｂ）に取り付けら
れ、被測定物（１）のマーカー（５）上を照射する様に
成されている。（１４）は測定筐体（７）の左右側板（
７Ｌ）。

（７Ｒ）に設けられた高さ調整装置で被測定物（１）の
表面（ｌａ）とレンズアレイ（１０）の下端面（１０ａ
）間の距離り。が一定になる様に調整し、被測定物（１
）に照射したライト（１１）の反射マーカーパターンを
正立等倍像としてセンサ受光部（９）の受光面（９ａ）
に受光させる為のものである。

速度測定装Ｗ（６）は上述の様に構成されているので、
第１図Ａ、Ｂに示す様に基台（１５）上に載置された被
測定物（１）の移動方向（Ａ−Ａ’力方向に沿う様にラ
インセンサ（８）及びレンズアレイ（ｌＯ）が配設され
る様に測定筐体（７）を基台（１５）上に１置し、高さ
調整装置（１４）　（１４）の螺子等を微調して距離り
。

を調整し、ライｌ−（１１）から光を照射し、被測定物
（１）上で反射されるマーカー（５）のパターンを等倍
の正立像としてラインセンサ（８）のセンサ受光部（９
）の表面（９ａ）に照射させる様にする。

第４図は、この様な速度測定装置（６）の系統図を示す
もので（１６）は各種コントロールクロック発生回路で
、被測定物（１）のスタート用クロック信号、ＣＣＤの
ラインセンサ（８）を駆動する転送りロック信号或はラ
インセンサ（８）をリセットさせるリセットパルス信号
並に外付メモリ駆動用のクロック信号等を発生する。こ
れらのクロック及びパルス信号は被測定物スタート回路
（１７）、ラインセンサ駆動回路（１８）並にメモリ（
１９）に供給される。（１９）はパーソナルコンピュー
タ（以下ＣＰＵと記す）（２０）が有するＲＡＭ、或は
ＲＯＭ等のメモリとは別の比較的容量の大きい外付のメ
モリである。

被測定物スタート回路（１７）ではスタート用クロック
信号を被測定物（＋）の供給及び巻取リール（１２）及
び（１３）のモータに供給し被測定物（１）のテープを
巻取リール（１３）側に巻き取ってテープをＡ−Ａ’力
方向移動させる。更に、ラインセンサ駆動回路（１８）
はラインセンサ（８）に第５図Ａ、Ｂに示す様に、リセ
ットパルス信号（２３）や転送りロック信号（２４）を
送出して、第３図に示す複数のセンサ受光部（９）の素
子が並ぶライン方向に転送りロック信号（２４）で走査
する。このラインセンサ（８）の始めのセンサ受光部（
９）から終りのセンサ受光部（９）迄の電荷蓄積時間τ
は、第５図Ｂの様に基準のリセットパルス信号（２３）
によって定められる。今、ライト（１１）を点灯し、被
測定物（１）のマーカー（５）に光を照射しラインセン
サ（８）のリセットパルス信号（２３）に同期して被測
定物（３）をスタートさせた場合そのマーカー（５）は
供給リール（１２）側から巻取リール（１３）側にＡＡ
′方向に移動する。このマーカー（５）の移動データを
基準パルス（リセットパルス信号（２３））からの位置
データ（即ち、ラインセンサ（８）のセンサ受光部（９
）の素子を単位とした移動個数）としてカウントする。

この時のラインセンサ（８）からは第５図Ｃに示す様な
ラインセンサ出力信号（２５）が得られる。このライン
センサ出力信号（２５）の波形区間ｌのうちＳはライン
センサの電荷蓄積時間開始時のマーカー（５）の位置で
あり、ＩＮは電荷蓄積時間内に移動した距ｍ＜第３図で
センサ受光部（９）の素子数×ピッチＰ）であり、Ｅは
電荷蓄積時間終了時のマーカー（５）の位置を表すこと
になる。

ここで例えばラインセンサ（８）のセンサ受光部（９）
の素子数が１００個で素子間のピッチＰ（第３図参照）
が２０μｍでラインセンサの電荷蓄積時間τ＝１０ｍｓ
ｅｃとすると被測定物のラインセンサ（８）の電荷蓄積
時間内の移動速度■は となり、ラインセンサ（８）の全長が２００＋ｎｍとす
れば１０ポイントに分解可能であるが実際にはこの１０
倍の１００ポイント迄分解可能となる。

この様な速度データはｌライン（時間τ）毎にメモリ（
１０）に格納される。このメモリ（１９）内のデータは
ＣＰ　Ｕ　（２０）で書き込み、読み出しが成されると
共にデータの解析が行なわれる。それらの解析結果はプ
リンタ（２１）やＣＲＴ　（２２）等に出力され、記録
或は表示される。

第６図Ａ、　Ｂ、　Ｃ，ＤはＣＰ　Ｕ　（２０）でデー
タを解析し、記録或は表示したデータ例を示すものであ
る。

第６図ＡのＡ１は電荷蓄積時間τをτ〜８τ迄とったと
きのライン毎の時間軸を示し、この時間軸内で第６図Ａ
ｔの様にラインセンサ（８）からのラインセンサ出力信
号（２５ａ）〜（２５ｇ）　、即ち、１９４７間の素子
ピッチ×素子数である移動距離を示し、例えば、その値
がカギカッコ内の数字で示す〔２］。

（３）、（４）、（２）、（１）、（３）、（２）。

〔１〕であったとすれば、第６図Ｂに示す様にＣＰ　Ｕ
　（２０）は電荷蓄積時間τと移動距離との関係を示す
グラフ（２６）、或は第６図Ｃに示す様に電荷蓄積時間
τと速度偏差との関係グラフ（２７）、更には第６図り
に示す様に電荷蓄積時間τと平均速度Ｖａの関係グラフ
（２８）等を直ちに演算、解析し高速で且つ高精度に表
示、記録させることが出来る。

本発明の構成によれば、極めて、微小範囲の速度測定が
ラインセンサ（８）の受光部（９）の素子サイズ精度で
多点測定が１度に出来るものが得られ、ＣＰＵで高速処
理した結果を直ちに表示、記録することが出来る。

尚、本発明ではラインセンサをＣＣＤで説明したが、Ｂ
ＢＤ、或はＣＩＤ（電荷注入素子）等を用いてもよく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更し得ることは
明白である。

〔発明の効果］ 本発明の速度測定装置によれば極めて微小範囲の速度測
定が出来ると共に多点の速度測定が１度に出来るものが
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の速度測定装置の正面及び側断面図、第
２図は正立等倍光学系の斜視図、第３図はラインセンサ
受光部の拡大図、第４図は本発明の速度測定装置の系統
図、第５図は波形説明図、第６図は各種測定曲線図、第
７図は従来の速度センサ構成図、第８図は従来の速度測
定波形図である。 （１）は被測定物、（５）はマーカー、（６）は速度測
定装置、（７）は測定筐体、（８）はラインセンサ、（
９）はセンサ受光部、（１０）はレンズアレイ、（１１
）はライトである。 フォトンタラフＯタ ーーｔ、−半−ｔ２−一

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数のセンサ受光部が長手方向に配設されたラインセン
   サと、 該ラインセンサと対向して配設された正立等倍光学像が
   得られるレンズアレイと、 被測定物に光を照射する光源と、 上記ラインセンサ及び上記レンズアレイ並に上記光源を
   配設した測定筐体とを有し、 上記測定筐体をマーカーが付加され移動する被測定物に
   対向配設し、上記光源から光の照射された該マーカーの
   移動データを上記レンズアレイを介してラインセンサで
   検出する様にして成ることを特徴とする速度測定装置。