JPS58195111A - 移動体検出装置 - 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】 本発明は、輪転印刷機における印刷用紙など比較的高速
で移動する物体の所定の部分が、所定の位１−を通過す
るタイミングな正確に検出−（るための移動体検出装ｗ
に関する。

一転印刷機などにおいては、印刷動作がかなり高速で行
なえ、短時間で多数枚の印刷物を得ることかできる。従
って、その印刷物の検査も印刷動作中ＶＣリアルタイム
で行なえるようＫｆるのが望ましい。

（こて・、従来からイメージセンサなどによす走行中σ
）印刷物の検査を自動的に行なうようにした装置が提案
されているが、このような装置では高速で走行している
印刷用紙のそれぞれの絵柄部分が所定の位置を通過する
瞬間のタイミングを高精度で検出してやる必要がある。

そこで、このようなタイミングの検出のため、光電検出
器を用いて走行している印刷用紙の絵柄の所定の部分の
通過を検出したり、或いはそれぞれの絵柄に対応して一
緒に印刷される検出用のマークの通過を検出したりする
装置が従来から使用されていた。

この［うな検出装置の一例を第１図に示す。

図において、ｌは光−１２，３はレンズ、４゜５は光電
変換素子、６，７は増幅器、８はスライス回路、９はス
ライス−レベル補正回路であり、Ｐは印刷用紙（以下、
ウェブという）、ＭはウェブＰの側端などの余白部に印
刷された検出用のマーり、Ｓは照度基準面でｉる。゛ 光源１はウェブＰのマー久′Ｍが印刷されている部分と
照彦基準面Ｓとを所定場照度に保つ働きな−（るもσ）
で、例λば白熱ランプなどから構成されている。

レンズ２けマークＭの像を光電賢換素子４０光電変換部
分に結儂させる働きをし、レンズ３は照度基準面Ｓから
の反射光な光電変換素子５に入射させる鋤きをする。

光電変換索子４，５はフォトダイオードなどがら構成さ
れ、それぞれ入射した光量を検出して信号な発生し、増
幅器６と７の出方に検出信号ａと基準信号すを発生する
働きをする。

スライス回路８はレベル信号１を比較大刀とするコンパ
レータなどからなり、検出信号ａがレベル信号ｊ　Ｋよ
って設定されるスライスレベルＳＬを趨えたときだけタ
イミング検出信号′ｒを発生する鋤きをする。

スライスレベル補正回路９は基準となるレベル信号ｊＱ
発生する□゛と共に、このレベル信号Ｊのしくルを基準
信号すのレベルに応じて補正する働き′＋ う−′ｆる。　　　　′ 次ＶＣ１この装置の動作について説明てる。

′） 検出信号ａは光電変換素子ば入射する光量が　　　　１
０のとき最大値を示し、入射光量が増加するにっ　　　
　１ハでレベルが減少してゆ＜Ｊ：５に構成されている
。

そこで、ウェブＰが矢印方向に走行中でマークＭがレン
ズ２の光軸部分に達していないときには、ウェブＰの余
白部分からの光が光電変換索子４に入射しているため、
検出信号層のレベルは信号Ｉによるスライスレベル補正
回路せず、スライス回路８からはタイミング検出信号Ｔ
は出力されないが、ウェブＰの走行によりマークＭがレ
ンズ２の光軸部分を通過したときＫは、光電変換素子４
に対する入射光量は大きく減少して検出信号ａは最大値
レベル付近にまで増加し、スライスレベルＳＬを超える
のでタイミング検出信号Ｔが出されることになり、マー
クＭの通過タイミングを検出することができる。　　　
　− ところで、このとき、マークＭの通過に伴なって光電変
換素子４に入射している光量が正確にステップ状に変化
するならば、正しいタイミングの検出が可能になるので
あるが、実用−Ｆからは光電変換索子４の受光部分に一
定の面積が必要になり、そのため、マークＭの通過によ
る入射光量の変化には成る傾斜が与えられてしまい、検
出信号ａの立ち上り、立ち下り部分にも傾斜が与えられ
てしまう。

このため、上記した従来例では、スライス回路８におけ
るスライスレベル８Ｌを一定値に保ったまま受は、光源
ＩＫよる照明光音が蜜化し、検出信号烏のレベル変化幅
、つまり最小値から最大値までの幅が変化したとき、上
記した検出信号層の立ち上り又は立ち下り部分に与えら
れている傾斜ノタメ、マークＭの通過タイミングが一定
のママのときでも検出信号１がスライスされるタイミン
グが変化し、゛検出誤差を生じてしまう。

そこで、上記従来例では、光源ＩＫよりウェブＰと一緒
に照明されるようにした照度基準面８を設け、これによ
る反射光を光電変換素子ＢＫ入射させ、この入射される
光量Ｋｎぼ正比例したレベルの基準信号すを取り出し、
この信号ｂＫよりレベル信号Ｉの補正を行ない、検出信
号ａｌｊ対するスライスレベル８Ｌが基準面８の照度に
よって補正されるようにしている。

従って、この従来例によれば、光源１Ｆ）ｇ度費化によ
るタイ電ング検出の誤差が補償されたタイ建ング検出信
号Ｔを得ることかで鎗る。

なお、この従来例では、レンズ３はＩ？ｌＫ用いなくて
もよく、また、照度基準面Ｓの代りにウェブＰのマーク
Ｍが施こされていない余白部などを用いる場合もある。

しかしながら、この従来例においては、検出対象物、例
えばマークＭなどそれ自身の濃度が変化した場合にはス
ライスレベルの補正が行なわれないから、タイ々ング検
出に誤差を生じ、かつ照度基準面８の代りにウェブＰの
余白部などを用いた場合には検出対象物の背景となる部
分、例えばウェブＰの余白部分などの濃度が変化したと
きにも誤差を生じてしまう。

従って、上記した従来の装置では、移動体の通過タイ建
ングを充分正確に検出することかで館な：１・・： いという欠点があった。　　１ 本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を除き、どの
ような場合でも常に充分な精度を保ってタイ電ング検出
な行なうことができるようＫした移動体検出装置を提供
することにある。

この目的を達成するため、本発明は、移動体が所定位曾
を通過したとき、その通過方向に沿っ゛て異なった位置
で順次検出される信号の差信誓を得、この差信号のピー
クタインングにより移動体の通過タイζフグの検出を行
なうように１．た点ｔ′％　１１とする。

以下、本発明による移動体検出装置の実施例を図面につ
いて説明する。

第２図は本発明の一実施例を総括的に示したブロック図
で、ＩＯＡ、ＩＯＢは対になった光電検出器、２０Ａ、
２０Ｂは増幅器、３０は差信号検出回路、４０は微分回
路、５ｏはゲート信号発生回路、６０はゼロクロス検出
回路、７ｏはゲート回Ｍ、８０はパルス整形回路であり
、レンズ２、ウェブＰ、マークＭなどは第１図の従来例
と同じゎ３．．９ええ一一、１　ｏえ、　１　ｏ８゜８
．えである。

ばフォトダイオードなどの光電変換素子からなり、　　
　１第３１１に示すよ５に、それぞれの受光部分ｐｍ。

ｐｂが細隙状をなしており、かつ、それらは、例えば１
００μｍ以下という極く狭いギャップｇを隔てて配設し
であるもので、レンズ２によりウェブＰ上のマークＭの
像がその受光部分ｐｍ、ｐｂに結像され、ウェブＰが第
２図の矢印の方向に移動したとき、これら受光部分ｐｍ
、ｐｂではｉ−クＭの像が第３図の矢印の方向に移動す
るような向きＫして設置しである。

そして、これら光電検出器１０人、１０ＢはウェブＰの
余白部分からの光に対しては正の所定のレベルを示し、
！−りＭからの光を検出したときだけほぼ０レベルに変
化するような信号を発生するように構成されているもの
であり、以下、この実施例の動作を第４図の波形図（よ
って説明する。

いま、第４図の時刻ｔ１でマークＭの懐の進行方向の前
端が光電検出器１０Ａの受光部分ｐ１に達し、ついで時
刻１．で光電検出器１０Ｂの受光部分ｐｂＫ達し、その
俵、時刻１．とｔ４で後端がそれぞれ通過したとする。

そうすると、増幅器２０Ａの出力には同図（１）Ｋ示す
ような第１の検出信号１１が現われ、増幅器２０Ｂの出
力には同じ＜（２）Ｋ示すような第２の検出信号１！が
得られる。なお、これらの増幅器２０Ａ、２０Ｂは第１
図の従来例における増幅器６と同じような機能をはたす
ためのもので、光電検出器１０ム、ＩＯＢからの出力信
号を所定のレベルに増幅する働きをするものである。

これら第１と第２の検出信号ｍｌ、ａ２は差信号検出回
路３０の比較入力にそれぞれ供給され、その出力に第１
の検出信号１１と第２の検出信号ａ２との差の信号Ｃを
第４図（３）Ｋ示すように発生する。

この差信号Ｃは微分回路４０とゲート信号発生回路５０
とに供給されるが、まず、微分回路４０では差信号Ｃの
微分が行なわれてその出力に第４図（４）に示すような
微分信号ｄが取出され、それがゼロクロス検出回路６０
に供給される。

このゼロクロス検出回路６０はそれに対する入力信号の
し愼ルが正から負に変化した時点でそり出力はレベルＯ
Ｋなり、反対に負から正に変化した時点で出力がレベル
ＩＫなるように動作する回路であるから、このゼロクロ
ス検出回路６０に微分信号ｄが入力されると、第４図（
６）　Ｋ示すようなゼロクロス信号ｆがその出力に取出
される。

一方、ゲート信号発生回路５０に供給された差信号Ｃは
所定のスライスレベル以上の部分が取出され、その出力
に第４図（５）Ｋ示すようなゲート信号ｅを発生し、そ
れをゲート回路７０のゲート信号入力に供給する。　、 こノ結果、ゲート回路７０ではゼロクロス信号ｆの所定
の部分がゲート信号ｅによって抽出され、その出力にパ
ルス信号りが発生されるから、このパルス信号りにより
パルス整形回路８０をトリガしてやれば、第４図（８）
Ｋ示すよ５［、その出力に所定のパルス幅Ｔを有するー
イミング検出信号Ｔを得ることができる。

□ そして、この第４図の波型μから明らかなように、この
タイさング検出信号Ｔの立上り時点は時刻ｔ、であり、
同図（２）Ｋ示す第２の検出信号ａ２の立下り開始時点
、即ち、！−りＭの前端が光電検出器１０Ｂの受光部分
ｐｂＫ到達した時点に正確に対応したものとなっている
。

しかして、このタイ々ング検出信号Ｔの立上り時点はゲ
ート信号Ｃ（第４図（５））が存在する期間内でゼロク
ロス信号ｆ（同図（６））がレベル０からレベルＩＫ立
上った時点、つまり差信号Ｃ（同図（３）　）　Ｋビー
クが現われたタイミングだけで決め「。

ね、そのピークレベルの変化によっては全く影響されな
い。何故なら、差信号ＣのビークレペＡ　ｌｒ・変化し
ても微分信号ｄが負から正に変化−「るゼμクロス点の
タイミングは全く変化しないｆＩ’　；）である。

一方、この差信号Ｃのピークが現われるタイミングは、
第１の検出信号ａｔ（第４図（１））が立下り開始した
あと！、の第２の検出信号ａ２（第４図（２））が立下
りを一始した時点で決められ、これら１と第２の検−二
号ｍｌ、ａ２のレベル変化によっては全く影響されない
、これは、差の信号を　　　１作り出したことによる轟
然の結果である。　　　　　　　□”従って、上記実施
例によれば、光源１にょるウェブＰとマークＭＫ対する
照度が変化したり、或いはウェブＰの生地濃度や！−り
Ｍの濃度が変化したりして第１と第２の検出信号ｍｌ、
ａ２にレベル変化を生じても、それによるタイミング誤
差を全く生じない正麺なタイ電ング検出信号Ｔを得るこ
とができ、ウェブＰのマークＭが所定の位蓋を通過する
タイミングを充分正確に、Ｌかも安定して検出すること
ができる。

次ｆ、第５図に本発明の具体的な一実施例を示す。

この第５図の実施例は対になろた光電検出器１０Ａ、Ｉ
ＯＢを逆シ（イアスしたフォトダイオードＰＤＩ、ＰＤ
２で構成し、その光電流をオペアンプＯＰＩ、ＯＰ２か
らなる増幅器２０Ａ、２０Ｂで電圧に変換して検出信号
ｍｌ、ａ２を得るようになってい□る。

差信号検出回路３０けオペアンプＯＰ３で構成し、その
非反転入力に検出信号ａ１を、そして反転入力に検出信
号１２を供給し、出力に差信号Ｃを得るよう罠なってい
る。

微分回路４０はオペアンプＯＰ４を用い、その入力にコ
ンデンサＣＩを接続して構成している。

ゲート信号発生回路５０はコンパレーターＯＰ５で構成
し、その一方の入力に比較電圧を、そして他方の入力に
差信号Ｃを供給することによりゲート信号・を得るよ５
［してあり、さらに、この実施例では、ウェブＰ（第２
図）Ｋ設けられているマークＭの通過検出タイミングを
七〇前端で行なうか、或いは後端で行なうかを任意に選
択し得るようＫしてあり、そのため、連動したスイッチ
８Ｗ１，８Ｗ２，８Ｗ３が設けであるが、これらＫつい
ては後述する。　□ ゼロクロス検出回路６０は一方の入力を接地電位に保っ
たコンパレータＯＰ６で構成してあり、これによりクロ
スａｘ（ｌｉ号′ｆを取り出すようになっている。なお
、イシバータＩについては後述する。

ゲート回路７０はアントゲ−）ＡＮＤで構成さｊ１パル
ス整形回路８０は単安定マルチバイブレータＭＭＶとそ
の時定数を決めるためのコンデンサＣ２、及び抵抗Ｒ１
から構成されている。従って、タイミング検出信号Ｔの
パルス幅ｉはこれらのコンデンサＣ２の静電容−量と抵
抗Ｒ１の抵抗値によって決まることになる。

ツェナーダイオードＺＤＩとＺｎ２．それに可賢抵抗器
ＶＲＩ、Ｖ’Ｒ２はゲート信号ｅのパルス幅を決めるた
めの比較電圧を作り出すものである。

従って、いま、スイッチ８Ｗ１〜３が図示の状態に切換
えられていたときには、第２図の場合と同じで、第４図
の波形図に示したタイミングで動作し、第２の検出信号
ａ２が立下り開始した時点ｔ、で立上るタイミング検出
信号Ｔ′が得られ、光源１の光量変化やウェブＰの余白
部及びマークＭの濃度変化の影響を全く無けることなく
、マークＭの前端が所定の位置に達したタイ５ングを正
確に検出することができる。そして、このとき、可変抵
抗器ＶＲＩを調整するどとによりゲート信号ｅ　ｆ＞Ａ
ｙｖｘ＃Ｎｔ＊４Ｂｉａ−＃７ｂ’？”’Ｉ・・１８、
□、ｔｈｖｃｘり安定な動作点を設定することができる
。

次に１スイツチ８Ｗ　ｌ〜３を図示と反対の接点に切捨
えると、コンパレーターＯＦ５に対する差信号Ｃと比較
電圧が入れ代り、かつゼロクロス検出用のコンパレータ
ーＯＰ６からアンドグー）ＡＮＤＫ供給されるゼロクロ
ス信号ｆがインバータＩを通るようＫなるので、このと
きＫはｖＸ６図の波形図に示すタイミングでの動作が行
なわれ、第２の検出信号１２（第６図（２））の立上り
開始時点ｔ、で立上るタイミング検出信号Ｔ（第６図（
８））が得られ、マークＭの後端が所定の位ｆＫ達した
タイミングを正確に検出できることになる。

なお、これら第４図及び第６図の波形図は、第５図の実
施例についてのタイミング関係な示すのな主な目的とし
ているため、信号の極性については必ずしも一致してい
ない。第５図の実施例に従えば、第４図及び第６図の波
形図（＋）、　（２１，（３）の極性は、図と逆になる
。

次に、上配実、−例の効果を列挙すれば、以下のようＫ
なる。　　′：： ■　対になった２個の光電検出器の出力の差を取り、そ
の差の信号の微分によりタイミング情報を堆り出してい
るため、照明系による照度や検出対象物及びその背景の
濃度が変化して上記差の信号が振幅変化やレベルシフト
を受けてもタイミング検出には全く影響が無く、常に高
精度でのタイミング検出が可能である。

■　照度基準面が不要なので、検出用ヘッド部分がコン
パクトになり、取り付はスペースが少くて済む。

■　切換スイッチを操作するだけで検出対象物の前端、
後端のいずれでも任意に検出できる。従って、検出対象
物が背景に較べ反射率が低い場合に検出対象物の前端、
後端を検出できると共に、検出対象物が背景に較べ、反
射率が高い場合でも同様に、検出対象物の前端、後端を
検出できる。

■　電源電圧の変動による影響がほとんどなく、常Ｋｉ
ＩＩ！ｉい精度が保てる。

■　ウェブに設けられたマークに必らず、フントラスト
が存在↑る部分、例えば紙の端部なとも任意に正確なタ
イミングで検出できる。

■　回転物体の回転角タイミングなどの正確な一１定に
も応用可能である。

なお、第１図に示した従来例では、たとえ光源ｌの照度
やウェブＰ及びマークＭの濃度に変化がなくても、増幅
器６，７、スライスレベル補正回路９などの応答速度や
ドリフトなどにより信号の傾斜特性やレベルが変化し、
それが検出酪差の原因となるから、これらに高性能のも
のを必要としてコストアップとなるが、本発明では、こ
のような信号の傾斜特性やレベル変化によっては精度に
影響す受けＫくいから、ｐ−コスト化が容易である。

以上説明したよう（、本発明によれば、検出部分におけ
る照度変化や検出物体の濃度及びその胃酸の噛１を変化
による影響を全く受けることなく、検出物体が所定位置
を通過するタイミングを検出で農るから、従来接衝の欠
点を除き、常に高精度でのタイミング検出が可能な移動
体検出装置を容易に提供することかで哲る・

【図面の簡単な説明】

第１図は移動体検出装置の従来例を示すプロツり図、第
２図は本発明の一実施例を示すブロック図、第３図は上
記実施例における光電検出器の正面図、第４図は動作説
明用の波形図、第５図は本発明をさらに具体化した一実
施例の回路図、第６図はその動作説明用の波形図である
、 １０Ａ、ＩＯＢ・・・・・・対になった光電検出器、２
０Ａ、２０Ｂ・・・・・・増幅器、３０・・・・・・差
信号検出回路、４０・・・・・・微分回路、５０・・・
・・・ゲート信号発生回路、６０・・・・・・ゼロクロ
ス検出回路、７０・・・・・・ゲート（ロ）路、８０・
・・・・・パルス整形回路。 第１図 ′！ｊ′Ｊ２図 εｊ’Ｊ−３図　− 第４図 ｔ６ノ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　移動体の所定位置通過タイミングを非接触で
   検出するための移動体検出装置において、上記移動体の
   通過をその通過方向に沿って異なった位置で順次検出す
   る第１と第２の非接触センナ手段と、これら第１と第２
   の非接触センナ手段による第１と第２の検出信号からそ
   れらの差の信号を取り出す手段と、この差の信号を所定
   のレベルでスライスしてゲート信号を得る手段と、上記
   差の信号の微分信号を得る手段と、この微分信号のゼロ
   クロス信号を得る手段とを設け、該ゼ關り四ス信号を上
   記ゲート信号でゲートすることにより上記移動体の所定
   位置通過タイ々ングを表わす信号を得るように構成した
   ことを特徴とする移動体検出装置。 （２、特許請求の範囲第１項において、上記移動体の所
   定の部分の光学儂を所定の結倫面に投映させく）ための
   光学系と、上記移動体の移動に伴なうＬ記光学像の移動
   方向に沿って上記結儂面に順次相ｗ４接して配置した＃
   Ｉｌと＃！２の光電変換素子とを設け、これら第１と第
   ２の光電変換素子によりＦ配置１と第２の検出信号を得
   るように構成したことを特徴とする移動体検出装置。