JPH0545128A - 移動物体の測長方法 - Google Patents

移動物体の測長方法

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JPH0545128A
JPH0545128A JP20507291A JP20507291A JPH0545128A JP H0545128 A JPH0545128 A JP H0545128A JP 20507291 A JP20507291 A JP 20507291A JP 20507291 A JP20507291 A JP 20507291A JP H0545128 A JPH0545128 A JP H0545128A
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speed
length
signal
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JP20507291A
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Eiichi Kuramoto
栄一 倉元
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 移動物体の表面状態や周囲温度等の影響によ
るノイズを排除して、精度の良い非接触の測長を行う。 【構成】 レーザドップラ効果を利用して移動物体1の
速度を非接触で測定して長さを算出する光学式測長計に
おける該移動物体1の速度信号を、移動物体を搬送する
搬送ロール20の回転速度から別途検出した該移動物体の
速度信号と比較し、両者が予め定めた誤差範囲内で一致
しているときは光学式測長計の速度信号をそのまま使用
し、一致しないときはロール体からの速度信号に基づい
た速度信号に置換し、これらの速度信号を積算して移動
物体の長さを算出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光のドップラ効果を利
用して鉄鋼、非鉄金属の製造ライン等における移動物体
の長さを非接触で測定する測長計に関する。
【0002】
【従来の技術】製造ライン等において製品あるいは半製
品の長さを正確に測定することは、製品の品質管理、歩
留り管理の観点から重要な問題である。しかも製造ライ
ンの能率上、測定のために製品をわざわざ停止させるこ
となく、製品の移動中、速度が常時変化する状況下にお
いても測長できることが望ましい。従来、このような移
動物体の測長としては、測長ロールと称するロールを移
動物体に接触させ、その回転数をカウントする方法が知
られており、一例として特開昭62-240805 号公報に、従
来の技術として記載されているものを図3に示す。この
図において、1は移動物体、2はこれに接触して移動物
体の直進運動を回転運動に変換する測長ロール、3は測
長ロール2の回転軸に直結し、その回転数を検出するロ
ータリーエンコーダ、4はロータリーエンコーダの出力
パルスをカウントするパルスカウンタ、5aは移動物体1
の先端を検出する光電式に代表される物体検出器、5bは
移動物体1の先端を検出する物体検出器、6は物体検出
器5a、5bの信号を受けてパルスカウンタ4のカウントゲ
ートを設定するゲート回路である。物体検出器5a、5bは
距離d0だけ離れて配置されている。
【0003】いま、移動物体1が測長ロール2上を接触
しながら速度Vで移動すると、測長ロール2は回転し、
回転はロータリーエンコーダ3に伝達される。ロータリ
ーエンコーダ3は回転運動を電気量に変換するトランス
デューサで、測長ロール2の回転量に比例した数のパル
ス信号を発生する。測長ロール2の直径をD、ロータリ
ーエンコーダ3の1回転当たりの出力するパルス数をN0
とすると、ロータリーエンコーダ3の1パルス当たりの
移動物体1の移動距離Δdは次の式(1)で与えられ
る。
【0004】 Δd= π・D/N0 ・・・ (1) いま、移動物体1の先端が物体検出器5aを通過した時点
で、パルスカウンタ4のカウントをスタートさせ、移動
物体1の後端が物体検出器5bを通過した時点でパルスカ
ウンタ4のカウントをストップさせるようにゲート回路
6を構成すると、パルスカウンタ4の全カウント数N
は、移動物体1の全長dTから物体検出器5a、5b間の距
離d0を差し引いた長さdに相当するパルス数を与える。
【0005】 d = Δd・N = π・D/N0×N ・・・ (2) したがって、移動物体1の全長dT は、 dT = d+d0 = π・D/N0×N+d0 ・・・ (3) として求めることができる。
【0006】ところで、この方法にはつぎのような欠点
があった。 移動物体1の移動量を、移動物体に接触した測長ロー
ル2の回転量に変換して求めているので、移動物体の加
速・減速時や高速時に移動物体1と測長ロール2との間
にすべりを生じ、誤差を与える。 測長ロール2の磨耗により直径Dが変化すると誤差を
生じる。
【0007】そこで、非接触により、移動物体の長さを
測定する方法として、特開昭62-240805 号に提案された
ようなレーザドップラ効果を利用した光学式測長計が開
発された。この構成を図4に示す。この図で1、4、5
a、5b、6はさきの図3と同じである。7はレーザ装
置、8はレーザ装置7からの光を2分割するビームスプ
リッタ、9a、9bはこの2分割されたレーザ光を送信光学
系10a 、10b に導くための光ファイバーケーブル、9cは
後述する受信光学系の受信光を伝送する光ファイバーケ
ーブル、11は移動物体1から散乱された光を受信するた
めの受信光学系、12は受信光を電気信号に変換する光検
出器、13は増幅器、14は周波数追跡器、15は周波数追跡
器14の出力パルス信号を分周する分周器、16は分周器15
の分周比を設定する設定スイッチである。
【0008】以上の構成の非接触測長計において、レー
ザ装置7から発信されたレーザ光はビームスプリッタ8
で2分割され、おのおののレーザ光を光ファイバーケー
ブル9a、9bと送信光学系10a 、10b で移動物体1上に交
差させて照射すると、おのおのの照射ビームに対応した
移動物体1の散乱光の波長は、移動物体の速度Vに応じ
て、いわゆる正負のドップラシフトを起こす。この正負
のドップラシフトを受けた散乱光を受信光学系11で受信
し、光ファイバーケーブル9cで光検出器12に導き電気信
号に変換すると、この電気信号の中には受信光の強さに
比例する直流成分と、つぎの(4)式に示すドップラ周
波数fd の交流成分(以下ドップラ信号という)が存在
する。
【0009】 fd = 2V/λ・sin(ψ/2) ・・・ (4) ここに、 V:移動物体の速度 λ:レーザ光の波長 ψ:2つの照射ビームの交差角 光検出器12で電気信号に変換されたドップラ信号は、微
弱でかつS/N比が低いため、増幅器13で増幅し、周波
数追跡器14でS/N比を改善すると、(4)式に示す移
動物体1の移動速度Vに比例したドップラ信号fd がパ
ルス信号として検出できる。このドップラ信号fd は、
さきに示した接触式測長系におけるロータリーエンコー
ダ2の出力するパルス信号と同等に扱うことができ、さ
きの例と同様に、移動物体1の先端が物体検出器5aを通
過し、移動物体1の後端が物体検出器5bを通過するまで
の時間Tにおける移動距離dおよび周波数追跡器14の出
力パルスの総パルス数Nはそれぞれ次式で与えられる。
【0010】
【数1】
【0011】(5)式と(6)式から、移動距離dと、
総パルス数Nは次の関係となる。 d = λ/2・sin(ψ/2) ×N ・・・ (7) したがって、移動物体1の全長dT は、 dT = d+d0 = λ/2・sin(ψ/2) ×N+d0 ・・・ (8) として求めることができる。
【0012】分周器15は、周波数追跡器14の出力パルス
信号であるドップラ信号fd を分周比Mで分周するもの
で、分周比Mは、設定スイッチ16の設定により任意の整
数値にセットできる。いま、これを次の(9)式のよう
に設定すると、 M = 2sin(ψ/2) /λ ・・・ (9) 分周器15の出力するパルスは、1パルス当たり単位長さ
を出力する測長パルスとなる。通常、上記測長パルスが
0.1mm/パルス、 1mm/パルス、10mm/パルス等の区
切りの良い信号となるように(9)式の分周比Mが設定
されており、パルスカウンタ4のカウント値が長さ単位
となる非接触測長計となる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
非接触光学式測長計においては、さきの接触方式のよう
な測長ロールと移動物体の間のすべりや、ロールの磨耗
による誤差の発生はないものの、移動物体の速度を計測
するために移動物体の表面に照射したレーザ光の散乱光
を利用するため、移動物体の表面状態や周囲温度等に影
響を受け、ドップラ信号にノイズが発生する。例えば、
移動物体が鋼板であるとき、その裏面にスケール等が付
着していると、その部分からの散乱レーザ光が弱く、ド
ップラ信号にノイズが発生して測長結果は異常値とな
る。
【0014】本発明は、このようなノイズを排除し、安
定して精度よく移動物体の測長を行う方法を提供するこ
とを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は、レーザドップ
ラ効果を利用して移動物体の速度を非接触で測定して長
さを算出する光学式測長計における該移動物体の速度信
号を、移動物体と接触するロール体の回転速度から別途
検出した該移動物体の速度信号とを比較し、両者が予め
定めた誤差範囲内で一致しているときは光学式測長計の
速度信号をそのまま使用し、両者が予め定めた誤差範囲
内で一致しないときはロール体からの速度信号に基づい
た速度信号に置換し、これらの速度信号を積算して移動
物体の長さを算出する移動物体の測長方法である。
【0016】
【作 用】本発明によれば、非接触光学式測長計の速度
信号を、移動物体と接触するロール体の速度信号を参照
情報として比較し、ノイズと判断された場合は非接触光
学式測長計の速度信号をカットしてロール体からの速度
信号に基づいた速度信号に置換するようにしたから、つ
ねに安定して精度よく移動物体の測長を行うことができ
る。
【0017】
【実施例】図1は本発明の一実施例を示す移動物体の測
長計の構成図である。この図において、1、4、5a、5
b、6、7、8、9a、9b、9c、10a 、10b 、11、12、1
3、14、15、16はそれぞれさきの図3、図4に示したも
のと同一の符号を使用している。
【0018】20は移動物体を搬送する搬送ロール、21は
この搬送ロールから速度を検出する速度検出器、22は非
接触光学式測長計の一部である分周器15からのパルス信
号を、速度検出器21からのパルス信号と比較照合して補
正演算を行い、パルスカウンタ4にパルス信号を出力す
る演算器である。以上の構成の移動物体の測長計におい
て、レーザ装置7から移動物体1へ照射した光の散乱光
を受信し、分周器15からパルス信号を出力するまでの構
成は、図4に示した特開昭62-240805 号公報記載のもの
と同一である。
【0019】一方、本発明では、搬送ロール20に連結し
た速度検出器21により、移動物体の搬送速度を検出す
る。分周器15からのパルス信号を、速度検出器21からの
パルス信号と比較照合して補正演算を行う演算器22の詳
細をを図2に示す。演算器Iは分周器15からのパルス信
号を一定時間毎に区切ってカウントし、速度V1を算出す
る速度演算器である。また演算器IIは速度検出器21によ
り検出される時々刻々の速度V2から、予め定めた割合で
上限・下限値VL を設定する演算器である。レーザドッ
プラ効果を利用した光学式測長計の測長精度は通常0.03
%程度であるのに対し、搬送ロールからの速度信号の精
度は高々0.3%程度である。したがって、ここで定める
限度の割合はほぼ後者の精度に見合う 0.2〜 0.4%とす
ることが望ましい。例えば、速度検出器21により検出さ
れた或る瞬間の速度V2に対して、上限・下限の割合を
0.2%とすれば、 VL = (1±0.002)V2 が限界値となる。
【0020】つぎに演算器III では演算器Iで算出した
速度V1と、演算器IIで設定したその瞬間の限界値VL
比較し、V1がVL の範囲内であればそのままV1を使用
し、V1がVL の外であれば異常値と判断して、搬送ロー
ルからの速度信号に基づいた速度信号、すなわち速度検
出器21による速度V2そのものか、判断に使用した限界値
L と置換し、ふたたびこれをパルス数に換算してパル
スカウンタ4に出力するのである。
【0021】パルスカウンタ4でカウントするパルス数
から、さきに説明した(1)〜(9)式、とくに(8)
式によって移動物体の長さを求めることができる。な
お、以上の実施例において、非接触光学式測長計の構成
を特開昭62−240805号公報に準じたものとしたが、これ
と異なる構成であっても本発明が適用できることは、い
うまでもない。
【0022】また、この実施例では搬送ロール20a 、20
b のいずれかに連結した速度検出器21により移動物体の
搬送速度を検出しているが、図3に示したような測長ロ
ールを設置してもよい。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、非接触光学式測長計の
速度信号を、移動物体と接触するロール体の速度信号を
参照情報として比較し、ノイズと判断された場合は非接
触光学式測長計の速度信号をカットしてロール体からの
速度信号に基づいた速度信号に置換するようにしたか
ら、つねに安定して精度よく移動物体の測長を行うこと
ができる。ある厚鋼板製造ラインの例では、非接触光学
式測長計の速度信号のうち約10%が本発明によりノイズ
と判断され、ロール体からの速度信号に置換されて救済
された。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の構成を示す構成図である。
【図2】図1の一部を詳細に説明する構成図である。
【図3】従来の技術を示す構成図である。
【図4】他の従来の技術を示す構成図である。
【符号の説明】
1 移動物体 2 測長ロール 4 パルスカウンタ 5a、5b 物体検出器 6 ゲート回路 7 レーザ装置 8 ビームスプリッタ 12 光検出器 14 周波数追跡器 15 分周器 20 搬送ロール 21 速度検出器 22 演算器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザドップラ効果を利用して移動物体
    の速度を非接触で測定して長さを算出する光学式測長計
    における該移動物体の速度信号を、移動物体と接触する
    ロール体の回転速度から別途検出した該移動物体の速度
    信号と比較し、両者が予め定めた誤差範囲内で一致して
    いるときは光学式測長計の速度信号をそのまま使用し、
    両者が予め定めた誤差範囲内で一致しないときはロール
    体からの速度信号に基づいた速度信号に置換し、これら
    の速度信号を積算して該移動物体の長さを算出する移動
    物体の測長方法。
JP20507291A 1991-08-15 1991-08-15 移動物体の測長方法 Pending JPH0545128A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006208297A (ja) * 2005-01-31 2006-08-10 Jfe Steel Kk 鋼板の平面形状計測方法および装置
JP2007333519A (ja) * 2006-06-14 2007-12-27 Toyox Co Ltd ホース検尺装置
US7602505B2 (en) * 2005-11-16 2009-10-13 Sick Ag Method for the automatic parameterization of measuring systems
JP2017173216A (ja) * 2016-03-25 2017-09-28 株式会社小野測器 レーザドップラ速度計の校正システム及び校正方法

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