JPS5842407B2 - 紙状物体の寸法検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は紙状物体の寸法検出装置に係０、特に紙状物体
の搬送中に生ずる位置ずれ、ねじれ（スキュー）等の影
響を除去しなから光電的に寸法を検出するようにした紙
状物体の寸法検出装置に関する。

従来、搬送中の紙状物体の寸法を検出するものとして第
１図乃至第３図に示すものが知られていた。

すなわちこの方法は、搬送路上において搬送方向に対し
て直角な方向の紙状物体の寸法を自動的に検出するもの
で、第１図に示すように光源１からの照射光をレンズ２
により平行光にした後搬送中の紙状物体３に照射し、第
１図及び第２図に示すような多数の受光素子を一次元配
夕１ルてなる受光器４によって紙状物体３の影の長さを
検出するようにしたものである。

なお５は寸法検出の開始時点を決定するための光電スイ
ッチで、紙状物体３がこのスイッチ５をさえぎった時点
で検出（寸法測定）が行われる。

第３図は寸法検出のための具体的な回路構成を示すもの
で、−次元配列してなる受光器４の各受光素子からの出
力信号はマルチプレクサ６によって順次スイッチングさ
れてシュミット回路７に供給される。

ここでマルチプレクサ６のスイッチング速度すなわち走
査速度は紙状物体３の搬送速度に比して十分高くとられ
ている。

その結果シュミット回路７は、第４図に示す領域７’（
紙状物体の影の部分）を“１″、他の領域ａ、ａ′（紙
状物体によってさえぎられない部分）を”０″の二値化
信号として、かつそれらの信号を時系列信号として出力
する。

シュミット回路７の出力信号は次にカウンタ８に供給さ
れ、このカウンタ８によってカウント動作が開始される
。

ここでカウント動作はタイミング発生回路９よりの制（
財）信号によって決定され、タイミング発生回路９は第
２図に示した光電スイッチ５が紙状物体３の到来を検出
したときから一走査分だけカウンタ８を動作させるよう
な制御信号を発生する。

従ってカウンタ８は、前記シュミット回路７の出力信号
“１″の数すなわち紙状物体３の搬送方向に対して直角
な方向の長さｌ′をカウントする。

しかるに従来のこの方法によると、第４図からも明らか
なように、紙状物体３が搬送中にねじれている場合は、
カウンタ８による測定結果は誤差を含み、しかもねじれ
が大きいほど誤差も大きくなるという欠点がある。

すなわち今寸法の測定誤差をεとすると、上述した従来
の検出方法による誤差εは次式で表わされる。

となる。

また従来の方法によると紙状物体３が搬送中に位置ずれ
し、その位置ずれが測定誤差を招くという欠点もある。

すなわち第１図、第２図に示したように、従来の方法に
よれば多数の受光素子を一次元的に配置１ルた１個の受
光器４によって寸法測定を行うものである。

従って搬送中に紙状物体３にずれが生じ、受光器４より
も外側に紙状物体の一部が位置した場合には、正確な寸
法検出はできないことになる。

勿論これを防止するために受光素子の数をさらに多くし
て、長い受光器を作製すれば良いが、そのための装置の
大形化と製作費の上昇は免れない。

このような理由により上記従来技術の欠点を解消し、位
置ずれやねじれが生じても精度よく寸法検出ができる装
置が強く望まれていた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは搬送される紙状物体の寸法を、小形にして
しかも高精度に測定できる紙状物体の寸法検出装置を提
供するにある。

以下本発明の紙状物体の寸法検出装置を図面を参照しな
がら説明する。

第５図は本発明装置における受光器及び長さ測定タイミ
ング発生用の光電セルと走行中の紙状物体との位置関係
を示す図である。

すなわち本発明においては、本図に示すようにタイミン
グ発生用の光電セル１’ｌａ、１１ｂと受光器１２ ａ
＞ １２ｂとがそれぞれ２個ずつ配置されており、し
かも光電セル１１ａ、Ｉｌｂと受光器１２ａ、１２ｂと
は互いに距離Ｃだけ隔てて配置され、かつ２つの光電セ
ル１１ａ、１１ｂは互いに距離Ｌｏだけ隔てて配置され
ている。

また光電セル１１ａ、Ｉｌｂと受光器１２ａ＞１２ｂは
いずれも紙状物体３の外縁をさけた位置に設置される。

これは紙状物体３の破損やすみ折れ等による測定の信頼
性低下を防止するためである。

次に第６図乃至第８図を用いて本発明装置による寸法検
出の原理を説明する。

合紙状物体３が第６図に示す位置に来たとする。

すなわち紙状物体３が右上りで搬送されたとする。

この位置に来れば先ず右肩がタイミング発生用光電セル
１１ａにかかるので、セル１１ａが信号を発し、第５図
で示した２つの受光器１２ａ、１２ｂのうちの一方の受
光器１２ａによって距離ａ１ が測定される。

搬送が進み第７図に示す状態になると今度はタイミング
発生用光電セル１１ｂが信号を発し、一方の受光器１２
ａによって距離ａ２ が、また他方の受光器１２ｂによ
って距臨ｂ２が測定される。

ここでセル１１ａと１１ｂは、搬送される紙状物体３の
うち長さの最も短かい紙状物体でもその前縁がかかるだ
けの必要幅で配置されている。

本発明は上記３つの測定値（ａｌ 、ａ２ 、ｂ２ ）
から紙状物体の寸法測定を行うものであるが、その方法
として次の２つが考えられる。

それを第８図を用いて説明する。

先ず、第８図かられかるように、真の寸法をｌとすると
次式が成立する。

となる。

但しく６）式においてａｌ 、 ａ２ 、 ｂ２は測定
によって求められ、Ｌｏは予め判っている定数である。

従って（６）式右辺を計算することにより紙状物体３の
真の寸法ｌが、傾き角θとは無関係に測定することがで
き、この方法が第１の方法である。

また計算を簡単にするために次に示す第２の方法を用い
ることもできる。

すなわち測定値ｌ。を次式で定義する。

となる。

そしてこの場合の測定誤差εは次のようになる。

となる。

すなわち従来の方式によって生ずる誤差を示す（２）式
と比べて２桁以上減少する。

以上は紙状物体３が右上りで搬送された場合であるが、
左上りで搬送された場合も同様の操作がなされる。

以上で本発明装置による測定原理は明らかとされたが、
この方式によると測定誤差を極めて小さくすることがで
きるだけでなく、紙状物体３の搬送中の位置ずれに対し
ても強い。

すなわち本発明では２つの受光器１２ ａ 、１２ ｂ
をそれぞれ紙状物体３の左右の端部に対向して設けてお
り、受光器１２ａ、１２ｂ間の距離り。

の部分には受光器を置いていない。

従って第１図、第２図に示した受光器と同じ長さのもの
を半分ずつに分けて使用したとしても、紙状物体３の左
右のずれを十分にカバーすることができる。

第９図は上述の原理を具体化した本発明装置の一実施例
を示す図である。

本図において２０ａ。２０ｂに光源で、これら２つの光
源２０ ａ ｔ ２０ｂにより、レンズ２１ａ、２１ｂ
を介して、紙状物体３の左右の縁近辺が照明される。

また１ ２ａ、 １２ｂのそれぞれは受光素子をアレイ
状に並べた受光器である。

そしてこれらの受光器１２ａ、１２ｂから得られる電気
信号はそれぞれマルチプレクサ２２ａ２２ｂによって順
次スイッチングされてシュミット回路２３ ａ 、２３
ｂに供給される。

−力測定のタイングは、タイミング発生用の光電セル１
１ａ、１１ｂによって決定される。

すなわちこれら２つの光電セルｌｌａ、１１ｂが紙状物
体の到来を検知すると、その検知信号はタイミング発生
回路２４に供給され、タイミング発生回路２４は第１０
図ａｌｔ）に示す如きゲート制御信号を発生する。

すなわち第１０図ａは光電セル１１ａがｌｌｂに先だっ
て信号を発生する場合（紙状物体が右上りの場合）で、
光電セル１１ａの出力信号の立ち下がりでａｌ ゲート
制御信号を出し、光電セル１１ｂの出力信号の立ち下が
りで３２ゲート、ｂ１ゲート、ｂ２ゲートの制御信号が
出される。

また第１０図すは光電セル１１ｂが１１ａに先だって信
号を発生する場合（紙状物体が左上りの場合）で、光電
セル１１ｂの出力の立ち下がりでｂ１ゲート制何信号が
出され、光電セル１１ａの出力の立ち下がりでａ１ゲー
ト、ａ２ゲート、ｂ２ゲートの制（財）信号が出される
。

ここで各ゲート信号の幅は受光器を１回走査するに要す
る時間幅とされる。

そしてこれらの制（財）信号はそれぞれＡＮＤゲート２
５−１〜２５−４に供給される。

またＡＮＤゲート２５−１と２５−２にはシュミット回
路２３ａの出力が供給され、またＡＮＤゲート２５−３
と２５−４にはシュミット回路２３ｂの出力が供給され
る。

さらにこれらのＡＮＤゲート２５−１〜２５−４には第
１１図に示すようなりロック信号が供給される。

これらのクロック信号は互いに１／ 周期ずつ位相がず
れており、クロックの重なりが防止されている。

その結果ａ１ゲート信号〜ｂ２ゲート信号とａ１クロッ
ク〜ｂ２ クロックとで各々の測定タイミング毎にＡＮ
Ｄがとられ、その出力にＯＲゲ゛−ト２６を介してカウ
ンタ２７に供給される。

従って金紙状物体３が第５図〜第７図に示すように右上
りで搬送されている場合には、カウンタ２７は、先ず第
８図におけるａｌをカウントし、次に３２をカウントし
、次にｂｌをカウントし、最後にｂ２をカウントする。

そしてこれらのカウント値はカウンタ２７内で加え合わ
されることになる。

よってこのカウンタ２７に予め長さの定数２Ｌ。

をロードしておけば、カウンタ２７の内容はａ１＋ａ２
＋ｂ１＋ｂ２＋２ＬＯ−・・・−・−（１１）となる。

しかしてこの場合はｂｌとｂ２は同じ値であるから、（
１１）式は ａｌ ＋ ３２＋ ２ ｂ２ ＋ ２ Ｌｏ・−・−−
−−−・（１２１となる。

従って測定結果としては、このカウンタ出力のＬＳＢ１
ビットを除いた上位ビットを取り出すことにより を得ることができる。

すなわち第９図に示す実施例のように、カウンタ２７に
よる加算によって前述の（８）式演算を実行させること
ができる。

第１２図は本発明装置の他の実施例を示す図で、ＡＮＤ
ゲ゛−ト２５−１〜２５−４の各出力をカウンタ２８−
１〜２８−４に加え、これらのカウンタ２８−１〜２８
−４の出力を用いて、前述の（６）式の演算を実行させ
るようにしている点で第９図いものとは相違している。

すなわち演算回路２９には加算器、掛算器及び７２乗器
が含まれている。

以上詳しく述べたように、本発明は、タイミング発生用
の光電セルと影の長さを測定するための受光器とをそれ
ぞれ２個ずつ設け、前記タイミング発生用光電セルが紙
状物体の到来を検知するタイミングで前記２つの受光器
によって測定された影の長さと受光器間の間隔り。

とから紙状物体の寸法を測定するようにしている。

従って本発明によれば紙状物体がねじれた状態で搬送さ
れてきても極めて正確な寸法検出ができ、例えば１０°
のスキューがある場合は、従来の方式の約／１３ＣｆＤ
誤差まで減することができる。

また本発明は、２つの受光器を間隔り。

だけ離して、搬送される紙状物体の左右周縁部近辺に対
向して配置しているため、紙状物体の左右の外側まで受
光器を十分に伸ばすことができる。

従って本発明によれば紙状物体が左右にずれて搬送され
る場合でも、受光器のアレー長を伸ばすことなく、ずれ
に対する影響をなくすことができる。

本発明は前述の実施例に限定されることはなくその要旨
を変更しない範囲で種々の変形が呵能である。

たとえば第１０図ａ、ｂで示した各ゲート制御信号の幅
は受光器を一回走査するに要する時間幅としたが、この
時間幅をその整数倍（２Ｎ倍）にして、測定の安定化を
図ってもよい。

ただしこの場合は長さの定数は２Ｎ倍にし、カウンタ出
力は１／２Ｎ倍する必要がある。

またタイミング発生用の光電セル１１ａ、１１ｂを省略
してそれを受光器１２ａ、１２ｂで代用することもでき
る。

すなわちマルチプレクサ２２ａ。２２ｂを常時スイッチ
ング走査させて紙状物体によって照射光が遮ぎられる０
を監視しておき、紙状物体の一部でも遮ぎったら紙状物
体の前縁から一定距離だけ離れた場所でゲート信号を発
生させるようにすればよい。

さらに光学系としても、−次元配列の受光器を用いる代
りに、光源側に一次元配列の発光素子とスリットを組み
合わせた走査スキャナーを配置して発光素子を順次点灯
走査し、受光側に発光素子からの光を集光するレンズあ
るいはファイバーと集光した光を受光する受光素子を一
対配置するようにしてもよい。

また光源スキャナーとしての受光素子は、ＬＥＤの他に
もフライングスポット管、ファイバーチューブ管、プラ
ズマ管、小形ランプ等を用いることもできる。

第１３図はそのうちのファイバーチューブ管ヲ用いた場
合の一構成例を示すもので、ファイバーチューブ管３０
は、鋸歯状波発振器３１によって偏向制御され、偏向さ
れた光は２分された光ファイバー３２ａ及び３２ｂに導
かれる。

そしてこれらファイバー３２ａ ｔ ３２ｂの先端部に
対向して受光用の光ファイバー３３ａ 、３３ｂが設け
られており、これらのファイバー間を紙状物体３が走行
するようにされている。

また受光用の光ファイバー３３ ａ 、３３ ｂの端部
には受光センサ３４ａ。

３４ｂが設けられており、これらの受光器３４ａ。

３４ｂによって光電変換が行われる。

受光器３４ａ。３４ｂの出力信号は増幅器３５ ａ ）
３５ ｂを介してシュミット回路３６ ａ 、３６
ｂに供給され、２値化信号に変換される。

また３７はタイミング発生回路、３８ ａ ＞ ３８
ｂはカウンタ、３９は加算回路である。

シュミット回路３６ａの出力はカウンタ３８ａに供給さ
れ、またシュミット回路３６ｂの出力はカウンタ３８ｂ
に供給され、さらに両カウンタ３８ａ 、３８ｂには初
期値としてり。

が入力される。

その結果カウンタ３８ａは、ａ １ ＋ ａ２ ＋ Ｌ
。

を出力し、一方カウンタ３８ｂは、 ｂ１＋ｂ２＋Ｌ。

を出力する。

従って加算回路３９の出力は、ａ１＋ａ２＋ｂ１＋ｂ２
＋２Ｌ。

となり前述の（１拭に相当する値を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は従来装置における紙状物体の寸法検
出を説明するための図、第５図乃至第８図は本発明によ
る紙状物体の寸法検出の原理を説明するための図、第９
図は本発明装置の一実施例を示す図、第１０図ａ、ｂは
第９図に示した本発明装置におけるゲート制（財）信号
を示す図、第１１図は第９図に示した本発明装置におけ
るクロック信号を示す図、第１２図及び第１３図は本発
明の他の実施例を示す図である。 ３・・・・・・紙状物体、１１ａ、１１ｂ・・・・・・
タイミング発生用光電セル、１２ａ１２ｂ・・・・・・
受光器、２０ａ 、２０ｂ・・・・・・光源、２１ ａ
、２１ ｂ・・・・・・レンズ、２２ａ、２２ｂ・・
・・・・マルチプレクサ、２３ａ。 ２３ｂ・・・・・・シュミット回路、２４・・・・・・
タイミング発生回路、２５−１〜２５−４・・・・・・
ＡＮＤゲート、２６・・・・・・ＯＲゲート、２Ｔ・・
・・・・カウンタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 紙状物体の搬送方向両縁部を照明する手段と、前記
   紙状物体の各縁部の各々に対向して配置され、前記紙状
   物体の搬送方向に対して垂直な直線上に一定間隔（Ｌｏ
   ）で配置された所定の長さを有する一対の受光手段と、
   前記紙状物体の搬送方向に前記一対の受光手段より一定
   距離隔てて配置され、前記紙状物体が搬送されてきたこ
   とを検知する一対めタイミング発生手段と、前記搬送さ
   れた紙状物体を最初に検知した一方のタイミング発生手
   段の出力に応じて、そのとき対応する一方の受光手段に
   よって得られた信号から前記紙状物体が前記照射手段よ
   りの照明光を遮ぎる長さくａ、）を検出し、その後他方
   のタイミング発生手段が前記紙状物体を検知したときに
   前記一対の受光手段によって得られた信号から前記紙状
   物体が前記照射手段よりの照明光を遮ぎる長さくａ２．
   ｂ２）をそれぞれ検出する手段と、少なくともこの手段
   によって得られる長さくａｌ、ａ２．ｂ２）と前記一対
   の受光手段間の間隔（Ｌｏ）を示す長さ信号とから前記
   紙状物体の寸法を算出する手段とを備えたことを特徴と
   する紙状物体の寸法検出装置。