JPH09287922A - 帯状材料計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 帯状材料の素材や表面の色、周囲の環境に影
響されることなく、正確で安定した計測が可能な帯状材
料計測装置を提供すること。 【解決手段】 一定の方向イに搬送される帯状材料１に
対し、搬送方向に沿う一対の辺２，３の上部に、前面に
赤外線透過フィルタを有するＣＣＤラインセンサ２１
Ａ，２１Ｂをそれぞれ設けるとともに、上部外側に赤外
光源２２Ａ，２２Ｂをそれぞれ設け、赤外光源２２Ａ，
２２Ｂから出射され帯状材料１で反射される赤外光をＣ
ＣＤラインセンサ２１Ａ，２１Ｂでとらえ、その走査光
電変換信号と該ＣＣＤラインセンサ２１Ａ，２１Ｂ間の
間隔（既知）とに基づいて帯状材料１の搬送方向と直交
する方向の長さを計測する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、帯状材料の搬送方
向と直交する方向の長さ（幅）を計測する装置の改良に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２は従来のこの種の帯状材料計測装置
の一例を示すもので、図示しないコンベア等の搬送手段
により矢印イで示す一定の方向に搬送される帯状材料１
に対し、その搬送方向に沿う一対の辺２，３の上部にイ
メージセンサ１１，１２をそれぞれ設けるとともに下部
に光源１３，１４をそれぞれ設け、光源１３，１４から
出射され帯状材料１で遮られる光の影をイメージセンサ
１１，１２でとらえ、その出力信号と該イメージセンサ
１１，１２間の間隔（既知）に基づいて帯状材料１の搬
送方向と直交する方向の長さＬを計測する如くなしてい
た。

【０００３】また、図３は従来のこの種の帯状材料計測
装置の他の例を示すもので、前記同様な帯状材料１の上
部にＣＣＤカメラ１５，１６，１７，１８を設け、該Ｃ
ＣＤカメラ１５〜１８がとらえた画像を処理し、該画像
内の帯状材料１の位置と各カメラの設置位置に基づいて
前記長さＬを計測する如くなしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た図２の装置では、帯状材料の上下に装置構成部品を配
置する透過式にしなければならないため、専用の設置空
間が必要となり、また、搬送手段の幅を帯状材料より狭
くしなければならないので、タイヤを構成するゴムのよ
うな可撓性を有する素材からなる帯状材料の場合には変
形して正確な計測ができないという問題があった。ま
た、図３の装置では、帯状材料の表面の色、例えばタイ
ヤを構成するゴムのように黒色の場合には映像としてと
らえ難く、精度を確保しながら広範囲の計測を行うため
には、多数のカメラが必要となって高価となり、また、
搬送手段の汚れや周囲光に左右され易く、安定した計測
が困難であるという問題があった。

【０００５】本発明の目的は、帯状材料の素材や表面の
色、周囲の環境に影響されることなく、正確で安定した
計測が可能な帯状材料計測装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明では、コンベア等により一定の方向に搬送さ
れる帯状材料の搬送方向と直交する方向の長さを計測す
る帯状材料計測装置において、前面に赤外線透過フィル
タを有し、帯状材料の搬送方向に沿う一対の辺をそれぞ
れ含む一対の所定の範囲を搬送方向と直交する方向にそ
れぞれ走査するように設置された一対のＣＣＤラインセ
ンサと、該一対のＣＣＤラインセンサの走査範囲をそれ
ぞれ照射する一対の赤外光源と、前記一対のＣＣＤライ
ンセンサから帯状材料の搬送方向と直交する方向の１ラ
イン分の走査光電変換信号を読み取るデータ入力手段
と、該１ライン分の走査光電変換信号と予め計測された
前記一対のＣＣＤラインセンサ間の間隔とに基づいて帯
状材料の搬送方向と直交する方向の長さを算出する演算
処理手段とを備えた。

【０００７】前記構成によれば、ＣＣＤラインセンサの
前面に赤外線透過フィルタを設けるとともに赤外光源を
設けたことにより、計測対象となる帯状材料の赤外光
（熱）に対する反射率が周囲と異なれば、該帯状材料の
素材や色に拘りなく、また、搬送手段の汚れや周囲光の
影響を受けることなく、搬送方向に沿う辺の部分を検出
でき、また、透過式にする必要がなく、設置が容易とな
り、さらにまた、データ入力手段によりＣＣＤラインセ
ンサから帯状材料の搬送方向と直交する方向の１ライン
分の走査光電変換信号を読み取り、演算処理手段により
１ライン分の走査光電変換信号と予め計測されたＣＣＤ
ラインセンサ間の間隔とに基づいて演算することによ
り、帯状材料の搬送方向と直交する方向の長さを安定し
て計測することが可能となる。

【０００８】また、一対のＣＣＤラインセンサの近傍に
それぞれ設置され、一対の赤外光源から照射され帯状材
料で反射される光を受光する一対の受光素子と、該一対
の受光素子での受光量が予め設定した範囲内となるよう
前記一対の赤外光源の発光量を制御する光量制御手段と
を備えたものによれば、赤外光源の発光量を常に最適に
保持することができ、より正確で安定した計測を行うこ
とができ、また、赤外光源の発光量を必要最小限に抑え
ることができ、省電力化が図れるとともに赤外光源の寿
命を延ばすことが可能となる。

【０００９】また、一対のＣＣＤラインセンサからの走
査光電変換信号が適切な波形となるよう一対の赤外光源
の発光量を制御する第２の光量制御手段を備えたものに
よれば、赤外光源の発光量をさらに最適に保持すること
ができ、さらに正確で安定した計測が可能となる。

【００１０】また、搬送中の帯状材料が一対のＣＣＤラ
インセンサの走査可能領域内に存在するか否かを検出す
る材料検出センサと、帯状材料が一対のＣＣＤラインセ
ンサの走査可能領域内に存在している間、該一対のＣＣ
Ｄラインセンサから帯状材料の搬送方向と直交する方向
の複数個の１ライン分の走査光電変換信号を読み取るデ
ータ入力手段と、該複数個の１ライン分の走査光電変換
信号と予め計測された一対のＣＣＤラインセンサ間の距
離とに基づいて帯状材料の搬送方向と直交する方向の複
数個の長さを算出する演算処理手段とを備えたものによ
れば、帯状材料の搬送方向と直交する方向の長さを多点
に亘って計測することができ、該帯状材料の詳細な形状
（搬送方向と直交する方向の最大・最小、平均の長さ
等）を計測することができる。

【００１１】また、ＣＣＤラインセンサの走査方向と一
致する面内でかつ帯状材料の搬送方向に沿う辺の上部外
側に赤外光源を配置したものによれば、帯状材料の搬送
方向に沿う辺を効率良くかつ識別性良く照明できる。

【００１２】また、ＣＣＤラインセンサと、赤外光源
と、受光素子とを一体化したユニットを用いたものによ
れば、これらの部品を簡単に設置でき、既存の装置への
適用が容易となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の帯状材料計測装置
の概要を示すもので、図示しないコンベア等の搬送手段
により矢印イで示す一定の方向に搬送される帯状材料１
に対し、その搬送方向に沿う一対の辺２，３の上部に、
前面に赤外線透過フィルタを有するＣＣＤラインセンサ
２１Ａ，２１Ｂをそれぞれ設けるとともに、該一対の辺
２，３の上部外側に赤外光源２２Ａ，２２Ｂをそれぞれ
設け、赤外光源２２Ａ，２２Ｂから出射され帯状材料１
で反射される赤外光をＣＣＤラインセンサ２１Ａ，２１
Ｂでとらえ、その１ライン分の走査光電変換信号と該Ｃ
ＣＤラインセンサ２１Ａ，２１Ｂ間の間隔Ｓ（既知）と
に基づいて帯状材料１の搬送方向と直交する方向の長さ
Ｌを計測する。

【００１４】図４は本発明の計測装置の実施の形態の一
例を示すもので、１は帯状材料、２０Ａ，２０Ｂはセン
サユニット、３０は材料検出センサ、３１はセンサアン
プ、３２，３３はアナログ−ディジタル変換器（Ａ／
Ｄ）、３４，３５はメモリ、３６は演算処理部、３７は
光量制御部、３８はディジタル−アナログ変換器（Ｄ／
Ａ）、３９は調光器、４０は中央制御部である。

【００１５】センサユニット２０Ａは、前述したＣＣＤ
ラインセンサ２１Ａ及び赤外光源２２Ａとともに赤外光
源２２Ａから照射され帯状材料１で反射される光を受光
する受光素子２３Ａを、それぞれの位置関係を最適に設
定した状態で一体化したものである。また、センサユニ
ット２０Ｂは、前述したＣＣＤラインセンサ２１Ｂ及び
赤外光源２２Ｂとともに前記同様な受光素子２３Ｂを、
それぞれの位置関係を最適に設定した状態で一体化した
もの（内容的にはセンサユニット２０Ａと同一）であ
る。

【００１６】前記センサユニット２０Ａ，２０Ｂは帯状
材料１の搬送方向に沿う一対の辺２，３の上部にそれぞ
れ設置される。なお、図中に示されたＣＣＤラインセン
サの走査幅やユニットの設置高さの数値は一例であっ
て、これに限定されないことはいうまでもない。また、
各ユニットには必要に応じて、赤外光源から発生する熱
を放出するための冷却ファンを設けたり、光源からの光
がＣＣＤラインセンサや受光素子に直接入射しないよう
にするための隔壁を設けても良い。

【００１７】材料検出センサ３０は、投光部と受光部と
を備えた光センサ等からなり、帯状材料１上のセンサユ
ニット２０Ａ，２０Ｂ間に設けられ、搬送中の帯状材料
１が一対のＣＣＤラインセンサ２１Ａ，２１Ｂの走査可
能領域内に存在するか否かを検出する。

【００１８】センサアンプ３１はＣＣＤラインセンサ２
１Ａ，２１Ｂから出力される走査光電変換信号を増幅す
る。Ａ／Ｄ３２は増幅後の走査光電変換信号（アナログ
信号）をディジタル信号に順次変換する。メモリ３４は
変換されたディジタル信号を一旦、蓄える。演算処理部
３６はメモリ３４から１ライン分の走査光電変換信号を
読み出し、これと予め計測されたＣＣＤラインセンサ２
１Ａ，２１Ｂ間の間隔Ｓとに基づいて帯状材料１の搬送
方向と直交する方向の長さＬを算出する。

【００１９】Ａ／Ｄ３３は受光素子２３Ａ，２３Ｂの出
力信号（アナログ信号）をディジタル信号に変換する。
メモリ３５は変換されたディジタル信号を一旦、蓄え
る。光量制御部３７はメモリ３５から受光素子２３Ａ，
２３Ｂでの受光量を示す信号を読み出し、該受光量が予
め設定した範囲内となるよう赤外光源２２Ａ，２２Ｂの
発光量を制御する（光量制御Ｉ）データを出力するとと
もに、演算処理部３６よりＣＣＤラインセンサ２１Ａ，
２１Ｂからの走査光電変換信号が適切な波形でないこと
を示す通知を受けると、これが適切な波形となるよう赤
外光源２２Ａ，２２Ｂの発光量を制御する（光量制御I
I）データを出力する。

【００２０】Ｄ／Ａ３８は光量制御部３７からのデータ
をアナログ信号に変換する。調光器３９はＤ／Ａ３８の
出力信号に従って赤外光源２２Ａ，２２Ｂの発光量を調
節する。

【００２１】中央制御部４０は、装置全体の電源が投入
され、外部から計測開始指令が入力されると、演算処理
部３６及び光量制御部３７を動作させる（但し、光量制
御部３７における光量制御Ｉは電源が投入されている
間、一定周期毎に行われる。）。

【００２２】前記演算処理部３６、光量制御部３７及び
中央制御部４０は、実際にはマイクロプロセッサ及びそ
のプログラム等で構成される。図５は演算処理部３６に
対応する長さ計測処理の流れ図、図６は光量制御部３７
に対応する図５中の光量制御処理IIの流れ図、図７は光
量制御部３７に対応する光量制御処理Ｉの流れ図であ
る。

【００２３】以下、動作を詳細に説明する。

【００２４】電源が投入され、外部から計測開始の指令
が入力されると、中央制御部４０は計測イベント発生
（計測発生）フラグをセットする（ｓ１）が、当初、帯
状材料１がＣＣＤラインセンサ２１Ａ，２１Ｂの走査可
能領域内になく材料検出センサ３０で検出されず（ｓ
２）、データサンプリング開始（サンプル開始）フラグ
もセットされていない（ｓ３）ので、演算処理部３６は
何もしない。

【００２５】ここで、図示しないコンベア等の搬送手段
により帯状材料１が矢印イで示す一定の方向に搬送さ
れ、ＣＣＤラインセンサ２１Ａ，２１Ｂの走査可能領域
内に到達すると、材料検出センサ３０で帯状材料１が検
出され、サンプル開始フラグがセットされ（ｓ４，ｓ
５）、測定ライン数が０に初期化されるとともに１ライ
ンサンプリングイベント発生（１ラインサンプル発生）
フラグがセットされる（ｓ６）。

【００２６】これによって、演算処理部３６はメモリ３
４からデータのサンプリングを開始し（ｓ７）、１ライ
ン分のサンプリングが終了する（ｓ８）と、１ラインサ
ンプリング終了（１ラインサンプル終了）フラグをセッ
トする（ｓ９）。

【００２７】１ライン分のデータサンプリングが終了す
る（ｓ１０）と、該１ライン分のデータに含まれるエッ
ジ（帯状材料１の辺２，３に対応してデータが急変する
点）を検出し（ｓ１１）、その数が適切でなければ（ｓ
１２）、後述する光量制御IIを行わせ（ｓ１３）、適切
であればエッジアドレスを保存し（ｓ１４）、測定ライ
ン数を１加算するとともに１ラインサンプル終了フラグ
をリセットする（ｓ１５）。

【００２８】演算処理部３６は前記動作を材料検出セン
サ３０で帯状材料１が検出されなくなるまで繰り返し、
得られたエッジアドレス及び前述した間隔Ｓに基づいて
帯状材料１の搬送方向と直交する方向の長さＬを演算し
（ｓ１６）、サンプル開始フラグをリセットする（ｓ１
７）。

【００２９】以後、計測発生フラグがセットされている
間、帯状材料１が搬送されてくる度に前記同様な動作が
行われる。

【００３０】図８は光量不足の際の走査光電変換信号の
一例を示すもので、同図(a) は信号がスライスレベルに
達せず、エッジが検出できない場合、同図(b) はエッジ
が２カ所以上検出される場合を示している。また、図９
は光量過多の際の走査光電変換信号の一例を示すもの
で、同図(a) は光がハンチングしてエッジが２カ所以上
検出される場合、同図(b) は光がハレーションを起こ
し、スライスレベルを遥かに上回ってエッジが検出でき
ない場合を示している。

【００３１】前述したように、１ライン分のデータに含
まれるエッジの数が適切でない場合、それが光量不足に
よるものか光量過多によるものかを判定する（ｓ１２
１）。

【００３２】この際、波形の直流成分（平均値）がスラ
イスレベルより大きい場合は光量過多による異常波形で
あると判断し、その時の出力電圧が設定可能な下限電圧
以上であるかを調べ（ｓ１２２）、そうであれば光量を
１段下げるように出力電圧を下げ（ｓ１２３）、Ｄ／Ａ
３８及び調光器３９を介して赤外光源２２Ａ，２２Ｂの
光量を下げ、また、そうでない場合、即ち出力電圧が設
定可能な下限電圧を下回ってしまう場合はそれ以上光量
を下げることはできないため、何もしない。

【００３３】また、波形の直流成分（平均値）がスライ
スレベルより小さい場合は光量不足による異常波形であ
ると判断し、その時の出力電圧が設定可能な上限電圧以
下であるかを調べ（ｓ１２４）、そうであれば光量を１
段上げるように出力電圧を上げ（ｓ１２５）、Ｄ／Ａ３
８及び調光器３９を介して赤外光源２２Ａ，２２Ｂの光
量を上げ、また、そうでない場合、即ち出力電圧が設定
可能な上限電圧を越えてしまう場合はそれ以上光量を上
げることはできないため、何もしない。

【００３４】一方、光量制御部３７では電源が投入され
ている間、一定の周期でメモリ３５からデータのサンプ
リングを行い（ｓｐ１）、受光量が予め設定した安定受
光量の上限以下かつ下限以上であれば（ｓｐ２，ｓｐ
３）何もしない。

【００３５】ここで、受光量が安定受光量の上限を越え
ていれば、その時の出力電圧が設定可能な下限電圧以上
であるかを調べ（ｓｐ４）、そうであれば光量を１段下
げるように出力電圧を下げ（ｓｐ５）、Ｄ／Ａ３８及び
調光器３９を介して赤外光源２２Ａ，２２Ｂの光量を下
げ、また、そうでない場合、即ち出力電圧が設定可能な
下限電圧を下回ってしまう場合はそれ以上光量を下げる
ことはできないため、何もしない。

【００３６】また、受光量が安定受光量の下限を下回っ
ていれば、その時の出力電圧が設定可能な上限電圧以下
であるかを調べ（ｓｐ６）、そうであれば光量を１段上
げるように出力電圧を上げ（ｓｐ７）、Ｄ／Ａ３８及び
調光器３９を介して赤外光源２２Ａ，２２Ｂの光量を上
げ、また、そうでない場合、即ち出力電圧が設定可能な
上限電圧を越えてしまう場合はそれ以上光量を上げるこ
とはできないため、何もしない。

【００３７】図１０は最適光量の際の走査光電変換信号
の一例を示すもので、帯状材料１の搬送方向に沿う１つ
の辺の部分に対応してエッジが１つのみ得られる。ま
た、図１１はＣＣＤラインセンサ２１Ａ，２１Ｂによっ
て得られる１ライン分の走査光電変換信号の一例（但
し、実際には連続的な信号で得られるわけではなく、途
中の抜けた信号）を示すものである。各ＣＣＤラインセ
ンサにおける走査開始点をＯ，Ｏ´で表し、帯状材料１
の辺２，３にそれぞれ対応して得られるエッジアドレス
をＰ１，Ｐ２で表しているが、走査開始点Ｏ，Ｏ´間の
長さは前述した間隔Ｓによって決定され不変であるか
ら、エッジアドレスＰ１，Ｐ２の差から帯状材料１の搬
送方向と直交する方向の長さＬを求めることができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、ＣＣＤラインセンサの前面に赤外線透過フィル
タを設けるとともに赤外光源を設けたことにより、計測
対象となる帯状材料の赤外光（熱）に対する反射率が周
囲と異なれば、該帯状材料の素材や色に拘りなく、ま
た、搬送手段の汚れや周囲光の影響を受けることなく、
搬送方向に沿う辺の部分を検出でき、また、透過式にす
る必要がなく、設置が容易となり、さらにまた、データ
入力手段によりＣＣＤラインセンサから帯状材料の搬送
方向と直交する方向の１ライン分の走査光電変換信号を
読み取り、演算処理手段により１ライン分の走査光電変
換信号と予め計測されたＣＣＤラインセンサ間の間隔と
に基づいて演算することにより、帯状材料の搬送方向と
直交する方向の長さを安定して計測することが可能とな
る。

【００３９】また、請求項２の発明によれば、赤外光源
の発光量を常に最適に保持することができ、より正確で
安定した計測を行うことができ、また、赤外光源の発光
量を必要最小限に抑えることができ、省電力化が図れる
とともに赤外光源の寿命を延ばすことが可能となる。

【００４０】また、請求項３の発明によれば、赤外光源
の発光量をさらに最適に保持することができ、さらに正
確で安定した計測が可能となる。

【００４１】また、請求項４の発明によれば、帯状材料
の搬送方向と直交する方向の長さを多点に亘って計測す
ることができ、該帯状材料の詳細な形状（搬送方向と直
交する方向の最大・最小、平均の長さ、欠損等）を計測
することができる。

【００４２】また、請求項５の発明によれば、帯状材料
の搬送方向に沿う辺を効率良くかつ識別性良く照明でき
る。

【００４３】また、請求項６の発明によれば、これらの
部品を簡単に設置でき、既存の装置への適用が容易とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の帯状材料計測装置の概要を示す構成図

【図２】従来の帯状材料計測装置の一例を示す構成図

【図３】従来の帯状材料計測装置の他の例を示す構成図

【図４】本発明の帯状材料計測装置の実施の形態の一例
を示す構成図

【図５】長さ計測処理の流れ図

【図６】図５中の光量制御処理IIの流れ図

【図７】光量制御処理Ｉの流れ図

【図８】光量不足の際の走査光電変換信号の一例を示す
波形図

【図９】光量過多の際の走査光電変換信号の一例を示す
波形図

【図１０】最適光量の際の走査光電変換信号の一例を示
す波形図

【図１１】１ライン分の走査光電変換信号の一例を示す
波形図

【符号の説明】

１…帯状材料、２０Ａ，２０Ｂ…センサユニット、２１
Ａ，２１Ｂ…ＣＣＤラインセンサ、２２Ａ，２２Ｂ…赤
外光源、２３Ａ，２３Ｂ…受光素子、３０…材料検出セ
ンサ、３１…センサアンプ、３２，３３…アナログ−デ
ィジタル変換器（Ａ／Ｄ）、３４，３５…メモリ、３６
…演算処理部、３７…光量制御部、３８…ディジタル−
アナログ変換器（Ｄ／Ａ）、３９…調光器、４０……中
央制御部。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンベア等により一定の方向に搬送され
   る帯状材料の搬送方向と直交する方向の長さを計測する
   帯状材料計測装置において、 前面に赤外線透過フィルタを有し、帯状材料の搬送方向
   に沿う一対の辺をそれぞれ含む一対の所定の範囲を搬送
   方向と直交する方向にそれぞれ走査するように設置され
   た一対のＣＣＤラインセンサと、 該一対のＣＣＤラインセンサの走査範囲をそれぞれ照射
   する一対の赤外光源と、 前記一対のＣＣＤラインセンサから帯状材料の搬送方向
   と直交する方向の１ライン分の走査光電変換信号を読み
   取るデータ入力手段と、 該１ライン分の走査光電変換信号と予め計測された前記
   一対のＣＣＤラインセンサ間の間隔とに基づいて帯状材
   料の搬送方向と直交する方向の長さを算出する演算処理
   手段とを備えたことを特徴とする帯状材料計測装置。
2. 【請求項２】 一対のＣＣＤラインセンサの近傍にそれ
   ぞれ設置され、一対の赤外光源から照射され帯状材料で
   反射される光を受光する一対の受光素子と、該一対の受
   光素子での受光量が予め設定した範囲内となるよう前記
   一対の赤外光源の発光量を制御する光量制御手段とを備
   えたことを特徴とする請求項１記載の帯状材料計測装
   置。
3. 【請求項３】 一対のＣＣＤラインセンサからの走査光
   電変換信号が適切な波形となるよう一対の赤外光源の発
   光量を制御する第２の光量制御手段を備えたことを特徴
   とする請求項１または２記載の帯状材料計測装置。
4. 【請求項４】 搬送中の帯状材料が一対のＣＣＤライン
   センサの走査可能領域内に存在するか否かを検出する材
   料検出センサと、帯状材料が一対のＣＣＤラインセンサ
   の走査可能領域内に存在している間、該一対のＣＣＤラ
   インセンサから帯状材料の搬送方向と直交する方向の複
   数個の１ライン分の走査光電変換信号を読み取るデータ
   入力手段と、該複数個の１ライン分の走査光電変換信号
   と予め計測された一対のＣＣＤラインセンサ間の距離と
   に基づいて帯状材料の搬送方向と直交する方向の複数個
   の長さを算出する演算処理手段とを備えたことを特徴と
   する請求項１乃至３いずれか記載の帯状材料計測装置。
5. 【請求項５】 ＣＣＤラインセンサの走査方向と一致す
   る面内でかつ帯状材料の搬送方向に沿う辺の上部外側に
   赤外光源を配置したことを特徴とする請求項１乃至４い
   ずれか記載の帯状材料計測装置。
6. 【請求項６】 ＣＣＤラインセンサと、赤外光源と、受
   光素子とを一体化したユニットを用いたことを特徴とす
   る請求項２乃至５いずれか記載の帯状材料計測装置。