JPH0921618A - シート状物体寸法計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザ投受光型センサをシート状物体に対向
して設置し、センサを物体の幅方向に走査することによ
って、幅および厚さを簡易かつ同時に計測できるシート
状物体寸法計測装置を提供する。 【解決手段】 計測すべきシート状物体１の厚さ方向に
対向してレーザ投受光型センサ３を配置し、該レーザ投
受光型センサ３をシート状物体１の幅方向に走査させ得
る搬送装置３を配置し、レーザ投受光型センサ３からの
信号に基づいてシート状物体１の幅１２および厚さ１１
を演算する演算装置７と、演算装置７と搬送装置３を制
御する制御装置８とから成り、レーザ投受光型センサ３
をシート状物体１の厚さ方向に対向させかつ幅方向に走
査することにより、簡易なシステムで複数のシート状物
体の幅および厚さを効率よく高精度に計測することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シート状物体寸法
を計測する装置であり、例えば、自動車用シートベルト
などのように光を透過しないシート状物体においてもレ
ーザ投受光型センサをシート状物体の幅方向に走査させ
ることによって正確かつ簡易にシートベルトの幅および
厚さ等を計測するシート状物体寸法計測装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、シート状物体の幅および厚さの計
測において、厚さ計測に関してはレーザ投受光型センサ
によって変位計測を行い、特に、厚さ変化からシート状
物体の継ぎ目を検出する装置が提案されている（実開平
１−５１６９６号公報）。また、光を照射し、その透過
光を受光して光透過率から厚さを判別する装置も提案さ
れている（特開平６−２４１７３２号公報）。一方、幅
計測に関してはレーザのスリット光などを照射し、一次
元イメージセンサカメラなどを利用してシート状物体か
らの透過光あるいは反射光を検出して幅を計測する方法
も提案されている（特開平４−２３８２５６号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これら従来の技術によ
りシート状物体の幅および厚さを計測する場合、レーザ
投受光型センサを利用した変位計測あるいは光透過率か
ら厚さを判別する方法では厚さの計測しかできないとい
った実用上の問題がある。さらに一次元イメージセンサ
などを利用したスリット光の透過あるいは反射光を検出
する方法では幅の計測しかできないといった実用上の問
題がある。そして、従来の技術によるシート状物体の幅
および厚さの計測には、システムが膨大になるといった
問題が生じる。また、複数のシート状物体の幅および厚
さを計測する場合には、多数のセンサ、制御装置等が必
要となる。このような背景から従来、シート状物体の幅
および厚さを簡易かつ同時に計測できる装置は実現され
ていない。

【０００４】（発明の目的）本発明は、レーザ投受光型
センサをシート状物体に対向して設置し、センサを物体
の幅方向に走査することによって、幅および厚さを簡易
かつ同時に計測できるシート状物体寸法計測装置を提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記従来の問題点を解決
するために、本発明のシート状物体寸法計測装置は、シ
ート状物体を一定の張力で接触案内するガイドローラ
と、該シート状物体に対向して配置するレーザ投受光型
センサと、該シート状物体の幅方向に走査する搬送装置
と、前記レーザ投受光型センサからの該シート状物体と
の対向間距離および走査距離に対応する信号に基づいて
シート状物体の寸法を算出する演算装置と、前記搬送装
置におけるレーザ投受光型センサの走査と演算装置にお
けるシート状物体の寸法算出を制御する制御装置と、を
備えて成る。

【０００６】

【発明の作用・効果】上記構成からなる本発明のシート
状物体寸法計測装置は、レーザ投受光型センサをシート
状物体の厚さ方向に対向させかつ幅方向に走査するの
で、従来にない簡易なシステムで複数のシート状物体の
幅および厚さを効率よく高精度に計測することができ
る。また、本発明シート状物体寸法計測装置は、２個の
レーザ投受光型センサをシート状物体の長手方向に距離
を置き、かつ厚さ方向に対向するように配置すれば、斜
めに傾いたシート状物体に対しても各レーザ投受光型セ
ンサからの出力信号から傾きを補正することができるの
で、正確に幅を求めることができる。

【０００７】さらに、本発明シート状物体寸法計測装置
は、幅の基準となる基準板をシート状物体に干渉せずか
つレーザ投受光型センサに対向するように設置すること
によって、該レーザ投受光型センサを走査させる搬送装
置の経年変化を補正することができるので、より安定か
つ正確に幅および厚さを計測できる。また、本発明のシ
ート状物体寸法計測装置によれば、シート状物体に対向
するようにひとつあるいはふたつのレーザ投受光型セン
サをシート状物体の幅方向に走査することによって、シ
ート状物体の厚さおよび幅を正確に計測することができ
る。

【０００８】さらに、本発明のシート状物体寸法計測装
置は、基準となる板を設置しているのでその板幅を基準
にシート状物体の幅を算出しているので、レーザ投受光
型センサの経年変化による速度変化を補正することがで
き、正確な計測ができる。しかも、本発明のシート状物
体寸法計測装置では、複数のシート状物体の計測を行う
こともでき、１個のレーザ投受光型センサでシート状物
体の幅および厚さを簡易かつ正確に計測することができ
る実用的効果を奏する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の代
表的な実施の形態を詳細に説明する。

【００１０】

【発明の実施の形態１】発明の実施の形態１のシート状
物体の幅および厚さ計測装置は、繊維織物のひとつであ
る自動車用シートベルトへ適用した例である。図１は、
発明の実施の形態１のシート状物体の幅および厚さ計測
装置を示す構成図、図２は、図１の断面図である。図１
および図２において厚さ11、幅12のシートベルト１はガ
イドローラ４によって一定張力で移動方向Ｃに接触案内
される。さらに、ガイドローラ４には幅の基準となる厚
さ21、幅22の基準板２が移動しないように設置されてい
る。レーザ投受光型センサ３は、ガイドローラ４の表面
と距離Ｌだけ離れて対向するようにテーブル６に固定さ
れており、テーブル６は搬送装置５に設置されており、
レーザ投受光型センサ３が制御装置８の指令によって方
向ＡおよびＢに任意に移動可能に構成されている。

【００１１】上記構成からなる発明の実施の形態１のシ
ート状物体の幅および厚さ計測装置は、レーザ投受光型
センサ３からガイドローラ４の方向にその軸中心にレー
ザのスポット光を照射し、対向する物体、例えば、ガイ
ドローラ４の表面からの反射光を検出して距離Ｌを計測
するように構成されている。さらに、レーザ投受光型セ
ンサ３は演算装置７に接続されており、例えば、方向Ａ
にレーザ投受光型センサ３が移動する場合、ガイドロー
ラ４の表面および基準板２の表面、さらにはシートベル
ト１の表面との距離Ｌが演算装置７に連続して入力され
る。上記搬送装置５および演算装置７の制御は、制御装
置８によって実施され、演算装置７において入力された
距離信号からシートベルト１の幅および厚さを演算して
求める。

【００１２】上記構成の発明の実施の形態１においてシ
ートベルトの幅および厚さを演算して求める方法につい
て以下に説明する。図３は、図１においてレーザ投受光
型センサ３を方向Ａに走査した場合に演算装置７に入力
される対向物体との距離Ｌの変化を示す時系列データで
あり、例えば、図１においてレーザ投受光型センサ３が
基準板２の表面に達すると、基準板２の厚さ21によって
レーザ投受光型センサ３によって計測される距離Ｌが距
離L2に変化することを示している。すなわち、距離Ｌと
距離L2の差が既知の数値である基準板２の厚さ21に相当
する。

【００１３】さらに、レーザ投受光型センサ３が方向Ａ
に進むに従って、基準板２を通過する間、すなわち、基
準板２の幅22の間は厚さ21に相当して距離Ｌが変化し、
再びガイドローラ４の表面に達すると距離Ｌが計測さ
れ、シートベルト１の表面に達した場合には計測すべき
厚さ11によって距離L3が計測される。さらに、距離Ｌと
距離L3との差が計測すべきシートベルト１の厚さ11にな
る。また、レーザ投受光型センサ３がシートベルト１の
幅12を通過する間は厚さ11に相当して距離Ｌが変化す
る。

【００１４】上記構成からなる発明の実施の形態１のシ
ート状物体の幅および厚さ計測装置において、シートベ
ルト１の厚さ11を算出する方法について図４に基づき、
以下に詳細に説明する。図４において厚さ11を算出する
ための区間ａを設定し、区間ａ内の距離信号L3の総和Σ
L3を求める。すなわち、演算装置７で周期的に距離信号
L3を入力し、区間ａ内におけるサンプリング回数Ｎと距
離信号L3の総和ΣL3から（１）式のように区間ａ内の平
均距離信号Ｌ31を算出する。 平均距離信号Ｌ31＝ΣL3／Ｎ ・・・・（１） さらに、この平均距離信号Ｌ31とガイドローラ４による
距離信号Ｌとの差ΔL3を（２）式のように求めることに
よって正確にシートベルト１の厚さ11を計測することが
できる。 厚さ11＝Ｌ−Ｌ31 ・・・・（２）

【００１５】次に、シートベルト１の幅12を算出する方
法について図５を参照して詳細に説明する。なお、幅12
を算出する方法として、例えば、搬送装置５に位置を検
出する手段がある場合にはシートベルト１によって距離
信号Ｌに変化があった区間の位置信号から容易に求める
ことができる。ここでは位置検出手段がない場合でも正
確に幅12を算出する方法について説明する。図５におい
て、演算装置７によって幅の基準となる基準板２によっ
て距離信号Ｌの変化があった区間b1をサンプリングした
回数N1と、シートベルト１によって距離信号Ｌの変化が
あった区間b2をサンプリングした回数N2を求める。この
サンプリング回数N1とN2の比が区間b1とb2の比、すなわ
ち、基準板２の幅22とシートベルト１の幅12の比に相当
し、基準板２の幅22は既知の数値であるため（３）式の
ように算出することによって正確にシートベルト１の幅
12を求めることができる。 幅12＝N2／N1×幅22 ・・・・（３）

【００１６】さらに、基準板２を設置しない場合におい
ても搬送装置５を一定速度で移動させているので、その
速度Ｖと、演算装置７のサンプリング周期ｔと、シート
ベルト１のサンプリング回数N2とから幅12を算出するこ
ともできる。すなわち、シートベルト１を通過するに要
した時間Ｔは、サンプリング周期ｔとサンプリング回数
N2の積であるために（４）式のように幅12を求めること
ができる。 幅12＝ｔ×N2×Ｖ ・・・・（４） 上記のシートベルト１の幅12の算出において、搬送装置
５の経年劣化により速度ＶがV1に変化しても（３）式の
ように求めれば、その影響を受けることなく正確に計測
できるため、基準板２を設置して計測する方がより好ま
しい。

【００１７】上記のシートベルト１の厚さ11および幅12
の計測結果は、容易にデジタルパネルメータなどで表示
することができる。この他、プリンターなどによる印字
出力、さらには演算装置７にメモリを設置することによ
ってデータ管理を行うことも可能である。

【００１８】

【発明の実施の形態２】発明の実施の形態２のシート状
物体の幅および厚さ計測装置は、第１実施例と同様に繊
維織物のひとつである自動車用シートベルトへ適用した
例である。発明の実施形態２は、前記発明の実施の形態
１においてシートベルト１が斜めに移動しても正確に幅
および厚さを計測できるように構成したものである。発
明の実施の形態２のシート状物体の幅および厚さ計測装
置の基本的構成は、第１実施例の構成を示す図１と同様
であり、図６に発明の実施の形態２の場合の図１の断面
図を示す。 図１および図６において厚さ11、幅12のシ
ートベルト１はガイドローラ41および42によって距離Ｙ
の直辺部を有しかつ一定張力で移動方向Ｃに接触案内さ
れる。さらにガイドローラ41および42には幅の基準とな
る厚さ21、幅22の基準板２が移動しないように設置され
ている。レーザ投受光型センサ31と32は、同期して移動
しかつ距離Ｙよりも短い間隔Y1離れてテーブル６に固定
されており、対向するシートベルト１との距離Ｌ31およ
びＬ32を計測する。さらにテーブル６は搬送装置５に設
置されており、レーザ投受光型センサ31および32が制御
装置８の指令によって方向ＡおよびＢに任意に同期して
移動できるように構成されている。

【００１９】上記構成からなる発明の実施の形態２のシ
ート状物体の幅および厚さ計測装置は、レーザ投受光型
センサ31および32は演算装置７に接続されており、レー
ザ投受光型センサ31は対向するガイドローラ42との距離
Ｌ31、レーザ投受光型センサ32は対向するガイドローラ
41との距離Ｌ32をそれぞれ計測し、演算装置７に連続し
て距離信号が入力される。上記搬送装置５および演算装
置７の制御は制御装置８によって実施され、演算装置に
入力された距離信号からシートベルト１の幅および厚さ
を演算して求める。

【００２０】上記構成の発明の実施の形態２においてシ
ートベルト１が斜めに移動しても正確にシートベルト１
の厚さ11および幅12を計測する方法について以下に説明
する。図７は、図１および図６においてシートベルト１
が傾きY2／X2で斜めに移動している場合に、方向Ａに各
センサ31、32を同期して走査した場合の演算装置７に入
力される対向物体との距離Ｌ31、Ｌ32の変化を示す時系
列データである。レーザ投受光型センサ31と32をそのレ
ーザスポット光の照射位置と反射光の受光位置が同一軸
上になるように設置すれば、図７に示すように、例えば
移動しない基準板２によって距離信号Ｌ31、Ｌ32の変化
するタイミングは同一となる。なお、本実施例では説明
の容易さから各センサ31、32の光学系を同一軸とした
が、方向Ａにずれていても図７における時系列データが
その距離に応じてずれるだけであり、容易に補正できる
ので説明を省略する。ただし、方向Ａにおけるずれ量に
よって基準板２による距離信号の変化タイミングが異な
り、この差を演算装置７で求めることによってずれ量を
補正できる。

【００２１】図７において、レーザ投受光型センサ31お
よび32が方向Ａに移動すると距離Y1離れた位置において
軌跡311 、321 のように基準板２およびシートベルト１
の表面との距離Ｌ31、Ｌ32を発明の実施の形態１の場合
と同様にサンプリング周期ｔで連続して計測する。この
構成において軌跡311 、321 におけるシートベルト１の
厚さ111 、112 、幅121 、122 を求める方法は発明の実
施の形態１の場合と同様であるため説明を省略する。上
記方法で求められる厚さ111 、112 は、発明の実施の形
態１の場合と同様に正確に求められた値であるが、この
ふたつの厚さの平均値を取ることもできる。一方、幅12
1 、122 はシートベルト１がY2／X2の傾きで斜めに移動
しているために正規の幅12とは異なるため、幅121 、12
2 を補正する。以下その方法について説明する。

【００２２】図７において、シートベルト１がY2／X2の
傾きで斜めに移動するため、レーザ投受光型センサ31お
よび32は、それぞれの軌跡311 、321 においてシートベ
ルト１の表面に達した時に距離信号Ｌ31とＬ32が変化す
るタイミングがその傾きに応じて異なる。すなわち、図
７に示すようにシートベルト１によって距離信号が変化
するタイミング差は距離X1として表現すると、この距離
X1と軌跡311 、321 の距離Y1すなわちふたつのセンサの
設置距離との比Y1／X1がシートベルト１の傾きY2／X2に
相当することになる。そこで、距離Y1は既知の数値であ
るために距離X1を演算装置７によって求める。例えば、
レーザ投受光型センサ31の距離信号Ｌ31がシートベルト
１によって変化するまでにサンプリングした回数Ｎ31
と、レーザ投受光型センサ32の距離信号Ｌ32がシートベ
ルト１によって変化するまでにサンプリングした回数Ｎ
32の差△Ｎが距離X1を移動する間のサンプリング回数と
なるため、発明の実施の形態１においてシートベルト１
の幅12を基準板２の幅22を利用して求めた（３）式のよ
うに基準板２をサンプリングした回数N1との比から
（５）式のように距離X1を算出することができる。 距離X1＝△Ｎ／N1×幅22 ・・・・（５） 従って、シートベルト１の傾きY2／X2は（６）式のよう
に容易に求めることができる。 傾きY2／X2＝距離Y1／距離X1 ・・・・（６）

【００２３】上記（６）式によって求められるシートベ
ルト１の傾きから幅121 、122 を補正して実際のシート
ベルト１の幅12を求める方法について以下に説明する。
まず幅121 、122 は発明の実施の形態１と同様に（３）
式によって容易に求めることができ、図８にその方法を
示す。図８は、幅121 から幅12を求める方法を示すもの
で、幅12はシートベルト１を直角に横切る値であり、シ
ートベルト１の傾きY1／X1による角度をθとすると、角
度θは（７）式のように求められる。 角度θ＝ｔａｎ^-1（Y1／X1） ・・・・（７）

【００２４】また、この角度θを利用すると、幅12は三
角定理により（８）式のように容易に求めることができ
る。 幅12＝幅121 ×ｃｏｓ（90°−θ） ・・・・（８） なお、幅122 からも同様に求めることができ、その平均
値を取ることによってシートベルト１が任意の傾きで斜
めに移動していても正確にその幅12を計測できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施の形態１の計測装置を示す構成図

【図２】発明の実施の形態１の計測装置断面図

【図３】対向物体との距離Ｌの変化を示す時系列データ
線図

【図４】シートベルトの厚さを算出する方法を示す線図

【図５】シートベルトの幅を算出する方法を示す線図

【図６】発明の実施の形態１の計測装置の断面図

【図７】対向物体との距離の変化を示す時系列データ線
図

【図８】シートベルトの傾きから幅を算出する方法を示
す線図

【符号の説明】

１ シートベルト ３、３１、３２ レーザ投受光型センサ ５ 搬送装置 ７ 演算装置 ８ 制御装置 11 厚さ 12 幅

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 隆幸 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 宇野 博明 愛知県刈谷市豊田町１丁目１番地 豊田紡 織株式会社内 (72)発明者 濱口 尚久 愛知県刈谷市豊田町１丁目１番地 豊田紡 織株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シート状物体を一定の張力で接触案内す
   るガイドローラと、該シート状物体に対向して配置する
   レーザ投受光型センサと、該シート状物体の幅方向に走
   査する搬送装置と、 前記レーザ投受光型センサからの該シート状物体との対
   向間距離および走査距離に対応する信号に基づいてシー
   ト状物体の寸法を算出する演算装置と、 前記搬送装置におけるレーザ投受光型センサの走査と演
   算装置におけるシート状物体の寸法算出を制御する制御
   装置と、を備えたことを特徴とするシート状物体寸法計
   測装置。