JPH0575326B2 - - Google Patents
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- JPH0575326B2 JPH0575326B2 JP25515187A JP25515187A JPH0575326B2 JP H0575326 B2 JPH0575326 B2 JP H0575326B2 JP 25515187 A JP25515187 A JP 25515187A JP 25515187 A JP25515187 A JP 25515187A JP H0575326 B2 JPH0575326 B2 JP H0575326B2
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- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 6
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
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- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 1
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、光のドツプラ効果を利用して鉄
鋼、非鉄金属等製造ラインの移動物体の長さを非
接触で測定する測長計に関するものである。
鋼、非鉄金属等製造ラインの移動物体の長さを非
接触で測定する測長計に関するものである。
鋼ラインにおける圧延コイル等の長さを精度良
く測定することは、製品の品質管理、製品歩留り
の観点から重要な要素である。したがつて、この
ような分野における製品の長さ測定は必要不可欠
なものとなつている。
く測定することは、製品の品質管理、製品歩留り
の観点から重要な要素である。したがつて、この
ような分野における製品の長さ測定は必要不可欠
なものとなつている。
第２図は、従来のレーザドツプラ効果を利用し
て、移動物体の長さを測定する測長計を示す構成
図であり、図において、１は移動物体、２はレー
ザ装置、３はレーザ装置２からのレーザ光を２分
割するとビームスプリツタ、４ａ，４ｂはビーム
スプリツタ３で２分割されたレーザ光を送信光学
系５ａ，５ｂに導くための光フアイバケーブル、
４ｃは後述する受信光学系の受信光と伝送する光
フアイバケーブル、６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、７は受信光を
電気信号に変換する光検出器、８は増幅器、９は
周波数追跡器、１０は周波数追跡器９の出力する
パルス信号を分周する分周器、１１は分周器１０
の分周比を設定する設定スイツチ、１２は分周器
１０の出力パルス数をカウントするパルスカウン
タ、１３ａは移動物体１の先端を検出する光電式
で代表される物体検出器、１３ｂは移動物体１の
後端を検出する物体検出器、１４は物体検出器１
３ａ，１３ｂの信号を受けてパルスカウンタ１２
のカウントゲートを設定するゲート回路である。
て、移動物体の長さを測定する測長計を示す構成
図であり、図において、１は移動物体、２はレー
ザ装置、３はレーザ装置２からのレーザ光を２分
割するとビームスプリツタ、４ａ，４ｂはビーム
スプリツタ３で２分割されたレーザ光を送信光学
系５ａ，５ｂに導くための光フアイバケーブル、
４ｃは後述する受信光学系の受信光と伝送する光
フアイバケーブル、６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、７は受信光を
電気信号に変換する光検出器、８は増幅器、９は
周波数追跡器、１０は周波数追跡器９の出力する
パルス信号を分周する分周器、１１は分周器１０
の分周比を設定する設定スイツチ、１２は分周器
１０の出力パルス数をカウントするパルスカウン
タ、１３ａは移動物体１の先端を検出する光電式
で代表される物体検出器、１３ｂは移動物体１の
後端を検出する物体検出器、１４は物体検出器１
３ａ，１３ｂの信号を受けてパルスカウンタ１２
のカウントゲートを設定するゲート回路である。
以上の構成の測長計において、レーザ装置２か
ら発振したレーザ光はビームスプリツタ３で２分
割され、各々レーザ光を光フアイバケーブル４
ａ，４ｂと送信光学系５ａ，５ｂで移動物体１上
に交差させて照射すると、各々の照射ビームに対
応した移動物体１の散乱光の波長は移動物体１の
速度に応じて、いわゆる正負のドツプラシフトを
起こす。この二つの正負のドツプラシフトを受け
た散乱光を受信光学系６で受信し、光フアイバケ
ーブル４ｃで光検出器７に導き、電気信号に変換
すると、この電気信号の中には、受信光の強さの
比例する直流信号と第(1)式に示すドツプラ周波数
fdの交流信号（以下ドツプラ信号という）が存在
する。
ら発振したレーザ光はビームスプリツタ３で２分
割され、各々レーザ光を光フアイバケーブル４
ａ，４ｂと送信光学系５ａ，５ｂで移動物体１上
に交差させて照射すると、各々の照射ビームに対
応した移動物体１の散乱光の波長は移動物体１の
速度に応じて、いわゆる正負のドツプラシフトを
起こす。この二つの正負のドツプラシフトを受け
た散乱光を受信光学系６で受信し、光フアイバケ
ーブル４ｃで光検出器７に導き、電気信号に変換
すると、この電気信号の中には、受信光の強さの
比例する直流信号と第(1)式に示すドツプラ周波数
fdの交流信号（以下ドツプラ信号という）が存在
する。
fd＝2V／λ・sinψ／２ ………(1)
ここに
Ｖ：移動物体の速度
λ：レーザ光の波長
φ：２つの照射ビームの交差角
光検出器７で電気信号に変換されたドツプラ信
号は、微弱で且つＳ／Ｎが低いため、増幅器８で
増幅したのち、ドツプラ信号のドツプラ周波数fd
に追尾してドツプラ周波数に等しい周波数を出力
し得る周波数追跡器９を通すと、第(1)式に示す移
動物体１の移動速度Ｖに比例したドツプラ周波数
fdがパルス信号として検出できる。
号は、微弱で且つＳ／Ｎが低いため、増幅器８で
増幅したのち、ドツプラ信号のドツプラ周波数fd
に追尾してドツプラ周波数に等しい周波数を出力
し得る周波数追跡器９を通すと、第(1)式に示す移
動物体１の移動速度Ｖに比例したドツプラ周波数
fdがパルス信号として検出できる。
また、周波数追跡器９は、入力ドツプラ信号の
Ｓ／Ｎが低下した場合は、入力ドツプラ周波数fd
に追尾し得なくなり、周波数追跡器９の出力周波
数は入力ドツプラ周波数fdと異なつた信号とな
る。
Ｓ／Ｎが低下した場合は、入力ドツプラ周波数fd
に追尾し得なくなり、周波数追跡器９の出力周波
数は入力ドツプラ周波数fdと異なつた信号とな
る。
いま、移動物体１は速度Ｖで移動したときの単
位時間△ｔ経過後の移動距離△ｌは、第(1)式から
次式で与えられる。
位時間△ｔ経過後の移動距離△ｌは、第(1)式から
次式で与えられる。
△ｌ＝Ｖ・△ｔ＝λ／２・sin（ψ／２）・fd・△
ｔ＝λ／２・sin（ψ／２）・△Ｎ………(2) 第(2)式の△Ｎ（＝fd・△ｔ）は単位時間△ｔ当
たりの周波数追跡器９のパルス信号のパルス数を
示し、上記パルス数△Ｎを計測することにより、
移動物体１の移動距離（△ｌ）を計測することが
できる。
ｔ＝λ／２・sin（ψ／２）・△Ｎ………(2) 第(2)式の△Ｎ（＝fd・△ｔ）は単位時間△ｔ当
たりの周波数追跡器９のパルス信号のパルス数を
示し、上記パルス数△Ｎを計測することにより、
移動物体１の移動距離（△ｌ）を計測することが
できる。
分周器１０は、周波数追跡器９の出力パルス信
号であるドツプラ周波数fdを分周比Ｍで分周する
もので、分周器１０の分周比Ｍは設定スイツチ１
１の設定により任意の整数値にセツトできる。
号であるドツプラ周波数fdを分周比Ｍで分周する
もので、分周器１０の分周比Ｍは設定スイツチ１
１の設定により任意の整数値にセツトできる。
いま、分周比Ｍを第(3)式のように設定すれば
Ｍ＝２・sin（ψ／２）／λ ………(3)
分周器１０の出力パルスは、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、10
mm／パルス等区切りのよい信号となるように第(3)
式の分周比Ｍが設定されており、分周器１０の出
力パルス数をカウントするパルスカウンタ１２の
カウント値が長さで出力される。
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、10
mm／パルス等区切りのよい信号となるように第(3)
式の分周比Ｍが設定されており、分周器１０の出
力パルス数をカウントするパルスカウンタ１２の
カウント値が長さで出力される。
移動物体１の移動方向、送信光学系５ａ，５ｂ
の照射ビームの交差する位置の前後に、移動物体
(1)の先端と後端をそれぞれ検出する物体検出器１
３ａ，１３ｂが距離l0離れて配置されている。
の照射ビームの交差する位置の前後に、移動物体
(1)の先端と後端をそれぞれ検出する物体検出器１
３ａ，１３ｂが距離l0離れて配置されている。
いま、移動物体１の先端が物体検出器１３ａを
通過した時点で、パルスカウンタ１２のパルスカ
ウントをスタートさせ、移動物体１の後端が物体
検出器１３ｂを通過した時点でパルスカウンタ１
２のパルスカウントをストツプさせるようにゲー
ト回路６を構成すれば、パルスカウンタ１２の全
カウント数Ｎは移動物体(1)の全長ｌ(m)から物体検
出器１３ａ，１３ｂ間の距離l0を差し引いた長さ
ｌに相当するパルス数を与える。
通過した時点で、パルスカウンタ１２のパルスカ
ウントをスタートさせ、移動物体１の後端が物体
検出器１３ｂを通過した時点でパルスカウンタ１
２のパルスカウントをストツプさせるようにゲー
ト回路６を構成すれば、パルスカウンタ１２の全
カウント数Ｎは移動物体(1)の全長ｌ(m)から物体検
出器１３ａ，１３ｂ間の距離l0を差し引いた長さ
ｌに相当するパルス数を与える。
ｌ＝Ｎ ………(4)
したがつて、移動物体１の全長lTは
lT＝ｌ＋l0
＝Ｎ＋l0 ………(5)
として求めることができる。
上記従来の測長計は、移動物体１が停止または
超低速度で移動する場合、ドツプラ周波数fdが零
または超低周波数となり周波数追跡器９で入力ド
ツプラ周波数に追尾し得なくなり測長不能となる
問題を有していた。
超低速度で移動する場合、ドツプラ周波数fdが零
または超低周波数となり周波数追跡器９で入力ド
ツプラ周波数に追尾し得なくなり測長不能となる
問題を有していた。
この発明は、かかる問題点を解決するためにな
されたもので、移動物体１が停止しても測長可能
な測長計を得ることを目的とする。
されたもので、移動物体１が停止しても測長可能
な測長計を得ることを目的とする。
この発明に係わる測長計は、移動物体１の照射
する２条のレーザビームのうち、一つのビームの
波長をシフトする光周波数シフタ及び周波数追跡
器９の出力周波数と波長シフトした周波数との差
をとるビート回路とを設せたものである。
する２条のレーザビームのうち、一つのビームの
波長をシフトする光周波数シフタ及び周波数追跡
器９の出力周波数と波長シフトした周波数との差
をとるビート回路とを設せたものである。
この発明においては、移動物体１に照射する２
条のレーザビームのうち、一つのビームの波長を
シフトする光周波数シフタを設けることで移動物
体が停止時でも、波長シフトした周波数でドツプ
ラ信号が得られ、かつ、波長シフトした周波数と
周波数追跡器９の出力周波数との差の周波数をと
るビート回路を設けることで零速度を含む移動物
体１の測長が可能となる。
条のレーザビームのうち、一つのビームの波長を
シフトする光周波数シフタを設けることで移動物
体が停止時でも、波長シフトした周波数でドツプ
ラ信号が得られ、かつ、波長シフトした周波数と
周波数追跡器９の出力周波数との差の周波数をと
るビート回路を設けることで零速度を含む移動物
体１の測長が可能となる。
第１図は、この発明による一実施例を示す測長
計の構全図であり、以下図面に従い説明する。
計の構全図であり、以下図面に従い説明する。
図中、１〜１４は従来と同じものである。
１５はレーザビームの波長を音響光学的にシフ
トさせる光周波数シフタ、１６は光周波数シフタ
を駆動するドライバ、１７は周波数追跡器９の出
力周波数とドライバ１６の駆動周波数とを混合す
る混合器、１８は周波数追跡器９の出力周波数と
ドライバ１６の駆動周波数との差の周波数をとり
出す低域フイルタである。
トさせる光周波数シフタ、１６は光周波数シフタ
を駆動するドライバ、１７は周波数追跡器９の出
力周波数とドライバ１６の駆動周波数とを混合す
る混合器、１８は周波数追跡器９の出力周波数と
ドライバ１６の駆動周波数との差の周波数をとり
出す低域フイルタである。
以上の構成の測長計において、２条の照射レー
ザビームの片側を光周波数シフタ１５により周波
数fMだけ波長をシフトすると、受信光学系６で受
光され光検出器７で電気変換されたドツプラ信号
は、次のドツプラ周波数fd′を含んでいる。
ザビームの片側を光周波数シフタ１５により周波
数fMだけ波長をシフトすると、受信光学系６で受
光され光検出器７で電気変換されたドツプラ信号
は、次のドツプラ周波数fd′を含んでいる。
f′d＝fM＋fd
＝fM＋2V／λ・sinψ／２ ………(6)
すなわち、第(1)式の速度Ｖに比例したドツプラ
周波数fdと光シフトされた周波数fMの加算した形
で得られ、移動物体１が停止していてもドツプラ
周波数がfMの形で得られるため周波数追跡器９は
追尾可能となる。
周波数fdと光シフトされた周波数fMの加算した形
で得られ、移動物体１が停止していてもドツプラ
周波数がfMの形で得られるため周波数追跡器９は
追尾可能となる。
周波数追跡器９の出力周波数fd′とドライバ１
６の駆動周波数fMの差の周波数fdを混合器１７、
低域フイルタ１８で取り出して分周器１０に入力
すれば、従来の測長計同様、零速度を含む移動物
体１の測長が可能な測長計となる。
６の駆動周波数fMの差の周波数fdを混合器１７、
低域フイルタ１８で取り出して分周器１０に入力
すれば、従来の測長計同様、零速度を含む移動物
体１の測長が可能な測長計となる。
以上のように、この発明によれば、移動物体１
に照射する２条のレーザビームのうち、一つのビ
ームの波長をシフトする光周波数シフタ１５を設
け、周波数追跡器９の出力周波数fd′と波長シフ
トした周波数fMとの差の周波数fdを取り出す混合
器１７、低域フイルタ１８を設けることで移動物
体１が停止しても測長可能な測長計を提供でき
る。
に照射する２条のレーザビームのうち、一つのビ
ームの波長をシフトする光周波数シフタ１５を設
け、周波数追跡器９の出力周波数fd′と波長シフ
トした周波数fMとの差の周波数fdを取り出す混合
器１７、低域フイルタ１８を設けることで移動物
体１が停止しても測長可能な測長計を提供でき
る。
第１図はこの発明の一実施例を示す測長計の構
成図、第２図は従来の測長計の構成図である。 図中、１５は光周波数シフタ、１６はドライ
バ、１７は混合器、１８は低域フイルタである。
なお、図中同一符号は同一または相当部分を示
す。
成図、第２図は従来の測長計の構成図である。 図中、１５は光周波数シフタ、１６はドライ
バ、１７は混合器、１８は低域フイルタである。
なお、図中同一符号は同一または相当部分を示
す。
Claims (1)
- １ 特定の波長を出力するレーザ装置と、上記レ
ーザ装置の出力ビームを２分割するビームスプリ
ツタと、上記２分割したレーザビームを伝送する
光フアイバケーブルと、上記伝送されたレーザビ
ームを受けて移動物体上互いに反対方向から交差
させて照射する二つの送信光学系と、上記二つの
照射ビームの各々について移動物体の速度に応じ
てドツプラシフトをおこした散乱光を一緒に受信
する受信光学系と、上記受信光学系で受信したド
ツプラ信号を含む散乱光を伝送する光フアイバケ
ーブルと、式伝送された散乱光を電気変換する光
検出器と、上記光検出器の出力するを増幅する増
幅器と、上記増幅された信号からドツプラ周波数
を検出する周波数追跡器と、上記周波数追跡器の
出力する信号であるドツプラ周波数を所定の分周
比で分周し、移動体の移動量を単位長／パルス信
号として出力する分周器と、上記分周器の分周比
を設定する設定スイツチと、上記分周器の出力パ
ルス数をカウントするパルスカウンタと、上記移
動物体の先端と後端を検出する二つの物体検出器
と、上記二つの物体検出器の出力から上記パルス
カウンタのカウントゲートを設定するゲート回路
とを備えた測長計において、上記移動物体に照射
する２条のレーザビームのうち１つのビームの波
長をシフトし、ドツプラ周波数の零点を周波数シ
フトさせる光周波数シフタと、このシフタを駆動
するドライバと、上記周波数シフトされたドツプ
ラ周波数に追尾する上記周波数追跡器の出力周波
数と上記周波数シフタのシフト周波数とを混合す
る混合器と、この混合器の出力を入力し上記周波
数追跡器の出力周波数と、上記光周波数のシフト
周波数との差の周波数を検出し、その差の周波数
を上記分周器に出力する低域フイルタとを設けた
ことを特徴とする測長計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25515187A JPH0197804A (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | 測長計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25515187A JPH0197804A (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | 測長計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0197804A JPH0197804A (ja) | 1989-04-17 |
| JPH0575326B2 true JPH0575326B2 (ja) | 1993-10-20 |
Family
ID=17274782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25515187A Granted JPH0197804A (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | 測長計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0197804A (ja) |
-
1987
- 1987-10-09 JP JP25515187A patent/JPH0197804A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0197804A (ja) | 1989-04-17 |
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