JPS592321B2 - 走行中の連続シ−ト状物の巾寸法の測定方法並びに装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、布帛等のシート状物を連続的に走行させなが
らその巾寸法を非接触で測定する方法および装置に関す
るものである。

一般に寸法測定は、あらゆる分野の基本的数値として取
扱われ特に製品の規格チェック及び品質Ｊ 管理上重要
なものであシ種々の手段がとられている。

走行している物体の寸法を非接触で測定するものとして
は従来よシ光学的走査方法によるものが知られておシそ
の一つにミラーを用いるものが構ｊ 造が簡単で操作も
容易である。

この例としては特開昭４９−５３８６０、特開昭５０−
４７６４９に記載されている発明があるが共に固定縁と
被測定物との間隙を測定して被測定物の寸法を求めるも
ので、被測定物の寸法が大きく変化しないことが必要で
あり１被測定物の寸法が広範囲に変化する場合にはミラ
ーの振ジ角度が長さと比例しないため測定精度が低下す
る。

また一般に従来の回転ミラーを用いた寸法測定において
は被測定物の両側縁部を検出し、その間を走査するに要
したミラーの回転角から寸法を求めているが、被測定物
が蛇行等により偏ると同じ寸法に対しても両側縁部間の
回転角が変化し誤差を生ずる。また一般にミラーを用い
た寸法測定で精度を向上させるにはミラーの巾及びミラ
ーの反射光を受ける光電変換受光素子の巾を狭く設計し
、被測定物の側縁部における光量変化をシヤープに感知
する必要がある。

しかしこのためには加工コスト及び製作精度の点で限界
があり１更には受光素子に入射する光量の減少が避けら
れず信号検出を困難とする等の問題がある。本発明はこ
のような物体の寸法測定における問題点を解決するため
のものであり１巾が広範囲にわたつて変化し、しかも蛇
行の多い布帛等のシート状物に対し高精度で巾寸法を測
定し得る新規な寸法測定方法を提供するものである。

即ち本発明は走行中の連続せるシート状物の背後から散
乱光を照射しこれが該シート状物によつて遮断されて生
ずる光量変化を、正面定位置に設けられた定速で自転す
るミラーによ９巾方向に横断走査して、巾方向信号を得
、その変化状態に基いてシート状物の両側縁部位置を検
出し、該両側縁部間を走査するに要したミラーの回転角
から巾寸法を求める方法において前記ミラーがシート状
物と平行位置になつた時点に信号を発して前記巾方向信
号を二つに分割し、分割された夫々の部分について、相
当する寸法を計算し、これを加算することによつて全体
の巾寸法を求めることを特徴とする走行中の連続シート
状物の巾寸法の測定方法並びに連続シート状物の走行経
路面の側縁部を包含する領域の背面側に光透過散乱板を
設け、又その背後に光源部を設け、一方前記光透過散乱
板に対面して前記走行経路面から所定の距離を隔てた正
面の略々中央部に、前記走行経路面の各位置からの透過
光を受けつつ全巾を繰り返えし走査するべく中心軸の周
囲を定速自転するミラーを設け、且つその直前位置に、
該ミラーからの反射光を受ける第１光電変換受光素子か
らなる側縁部検出手段を設け、更に作動中の前記ミラー
の面が前記走行経路面と平行になつた時点を検出するミ
ラー姿勢検出手段を設け、更に前記側縁部検出手段と前
記ミラー姿勢検出手段からの出力信号を処理する計算回
路を設けたことを特徴とする走行中の連続シート状物の
巾寸法の測定装置である。

以下本発明を実施例に基いて詳細に説明する。

第１図は布帛の連続検反時に本発明を適用した態様を示
す。布帛１の両側縁部を含む適宜の領域２を検反板３の
両側に設定し、こ＼にスリガラスをはめ込む。該領域２
の背後には螢光灯等の光源４が設けらへ光は前記スリガ
ラスを透過して散乱光となり１布帛を背面よジ照射する
。検反板３の前面には適宜な距離を隔ててミラー５が設
けられており１自転しつつ布帛１の全巾を走査し、光源
からの散乱光を受けてはこれを光電変換受光素子（後述
）に反射し、光量に応じた信号に変換する。前記ミラー
５及びこれに関連する機構を第２図に示す。シンクロナ
スモータ６よりの定速回転は減速機７と自在継手８を介
して回転ヘツド９へ伝達される。

ミラー５は回転ヘツド９の自転軸上に細巾の反射面を露
出して取付けられている。一方該ミラー５の前方に設け
られた固定ブラケツト１０上にはミラーの正面に位置し
てミラー５からの反射光を受けるべく若干の巾を有する
光電変換受光素子１１を対設する。更に、ミラー５の真
正面の該光電変換受光素子１１よ９近い位置には、点光
源１２と、これのミラー５による反射光を受ける第２の
光電変換受光素子１３との対が上下に並んで取付けられ
ている。

該光電変換受光素子１３は回転するミラー５が真正面を
向いた時即ちミラーと布帛とが平行になつた時にのみ点
光源１２の反射光を受けて、信号を発する作用をなす。
ミラー５、受光素子１１，１３，点光源１２は、光源４
からの光を受け入れるために前方向のみが開放され且つ
内面が無反射化処理された箱体１４中に収納され、外乱
光を防止されている。第５図は如上の装置からの信号を
処理するための回路のプロツクグイヤグラムである。即
ち光電変換受光素子１１からの出力信号は、しき位置の
異なる２つの波形整形回路１５，１６に同時に入力され
、一方光電変換受光素子１３からの出力信号は別の波形
整形回路１７に入力される。

各整形回路１５，１６，１７の出力は演算回路１８に入
力され、所定の処理を施こされ、結果 ５として得られ
た布の巾寸法は出力装置１９に表示される。以下信号処
理について詳説する。ミラーの一走査によつて受光素子
１１に発生する信号の典型的な例を第６図ａに示す。

こ＼で布帛の側縁部外方は全光量が入射するため左右の
Ｈレベルで表わされ、布帛部分は光が遮断されるため中
間部Ｌレベルで表わされる。該ＨレベルとＬレベルの間
はある角度の傾斜を有する直線Ｍ，Ｍ′で表わされる。
か＼る直線的変化が生ずる理由は、ミラーが布帛の側縁
部を走査する際にはミラーの受光面は明部から暗部へ（
又は暗部から明部へ）定速で進行し、従つて光量も亦時
間と共に比例的に変化するためであると思われる。しか
もこの直線部分の時間幅はミラーの巾、光電変換受光素
子１３の特性、ミラーと受光素子１３との距離、ミラー
の回転速度などの設計条件によつて一義的に定まり、又
布帛の真の側縁部位置に対応する点は該直線上の定点で
あることが実験的に確認されている。大部分の場合にお
いて側縁部位置に該当する定点は該直線の中点である。
ＭおよびＭの時間幅も亦同様に条件及び被測定物によつ
て一定に定まる。本発明の特徴の一つは予じめ前記定点
及びＭおよび質の時間幅を実験において求めておき、こ
れを利用して実際の測定時に、直線部の傾きから簡便に
側縁部の位置を決定せんとするものである。

更に他の特徴は、ミラーと布帛面とが平行になる時点、
即ち布帛の全巾に対する前記信号をミラーから布帛面に
下した垂線の足に相当する位置を以つて分割し、それ以
前（布帛の右又は左半分）とそれ以後（布帛の左又は右
半分）について巾寸法を別々に計算し、これを合計する
ことによつて全巾を求める点にある。この後者の特徴に
ついて若干説明する。

従来方法においてはか＼る信号の分割を行なわず、布帛
の全巾から得られた信号を処理し、両側縁部間をミラー
が走査するに要する回転角に基いて巾寸法となしていム
布帛等の被測定物が蛇行しないで走行する場合にはこの
方法でも高い精度′の結果が得られるが、蛇行の大きい
場合には無視し得ない誤差を生ずる。

即ち一例を挙げるとミラーと被測定布帛の距離が１ｍ１
布帛の巾寸法１ｍの場合に、ミラーが布帛の巾の中心線
上にある時に比し蛇行による偏心が生ずると第１１図に
示すような誤差を生ずる。これによれば１０ｃｉｒ１の
偏心で８ｍの誤差となる。本発明においてはミラーの真
正面の定位置にミラー姿勢検出のために点光源１２と受
光素子１３の対を設けておき、丁度ミラーが布帛と平行
になつた時点に点光源からの光がミラーを介して受光素
子１３に入射され、第６図ｂに示すパルス信号を発する
ようになした。この時点においてはミラーは常に布帛面
に下した垂線方向を指向しているので、こ＼で巾方向信
号を分割し、片側ずつについて回転角に基く寸法を求め
れば偏心による誤差を完全に消去することができる。信
号処理の具体的な一例を第７〜９図に基いて説明する。

この例は、巾方向の走査によつて生ずる信号をその走査
の過程において順次処理する方式である。

巾方向の信号を一般的に表わすと第７図の如くＨレベル
が左方と右方とで異なる波形となる。これは光源の強さ
が左右異なることが多いためであるが本発明の適用には
何等支障はない。布帛の側縁部に相当する点（この点は
前述の如く系に固有のものである）をＰｌ，Ｐ２で表わ
すと求める布帛の巾を走査するに要する時間は（Ｔｌｌ
＋Ｔｗ．Ｌ）＋（ＴｗＲ＋ｔ″２） （１）
で表わされる。

こ＼でｔ１′はＰ１からＬレベル始点に至る時間，（一
定時間）ＴＷＬはＬレベル始点からミラーの中点信号Ｃ
に至る時間，ＴＷＲは中点信号ＣからＬレベルの終点に
至る時間。

Ｔ２′はＬレベルの終点からＰ２に至る時間（一定時間
）であわ、ｔ′１、ｔ′２は系に固有の定数である。

（１）式と実質的に同じ計算をするために次の手段をと
る。第５図に示す信号処理回路の波形整形回路１５はＶ
１のしき位値が設定されており、又１６は２のしき位値
力く設定されている。

（但しＬレベルを基準としてＶ２＝２Ｖ１）。受光素子
１１から出力された巾信号は、Ｈレベルから左側の傾斜
部へ移行しＶ２レベルに到達したときに波形整形回路１
６によつて第９図に示すａ信号に変換される。

次いでＶ１レベルに到達するとｂ信号に変換される。更
に右側の傾斜部の１レベルに到達するとｃ信号に変換さ
れ、Ｖ２レベルに到達するまで継続する。更にｂ信号の
途中においてミラーが布帛と平行になつたことを示すセ
ンタ信号ｄが受光素子１３から発せられる。これらの信
号を処理すれば左半分の部分において、Ｖ２レベルから
Ｖ１レベルに達する時間ＴＬζ及びＶ１レベルに達して
からセンタ信号までの時間ＴＷＬ′及びＶ１レベルに達
してからセンタ信号までの時間ｔ乍は容易に求められる
。しかるにＶ２＝２Ｖ１に定められていることから１レ
ベルからＬレベルに到達する時間も亦ＴＬ′に等しいこ
とにな只従つてＬレベルに到達してからセンタ信号に到
る時間ＴＷＬは（ＴＷＬＩ−ＴＬ′）となる。同様に右
半分の部分について、センタ信号から傾針部の始点に到
達するまでの時間ＴｗＲ（ＴＷＲ′−ＴＲ′）で求めら
れる。ＴＷｌ，及びＴＷＲが知れれば（１）式に基いて
予じめ演算回路１８にプリセツトしてあるＴｌｌ，ｔ２
′を加算し布帛の真の巾寸法に対応するミラーの回転角
は容易に求められる。この場合、センタ信号によつて巾
方向信号を左右に二分しているので、布帛の蛇行による
視差は完全に消去され、回転角から三角関数計算によつ
て直ちに正確な巾寸法が計算される。尚、巾方向信号を
２つに分割することの必要性および蛇行による誤差を完
全に消去できることについて更に説明を加える。

第１２図に、ミラーの回転角と物体の巾との関係を示す
。

ここで、Ｌは物体の巾、Ａは物体とミラーの距離である
。また、Ｐはミラーから物体に下した垂線と物体との交
点であＶ）Ｌ１は物体のＰから左部分の長さ、Ｌ２は右
部分の長さである。ミラーの回転角から物体の巾Ｌを求
める式はとなる。ｗはミラーの角速度である。ここで測
定対象の物体の蛇行が小さい場合には物体の中心を、Ｐ
点付近に設定することによりＬ１＝Ｌ２、即ちｔ１＝Ｔ
２と近似できる。

従つて（２）式においてＣＯｓＷ（ｔ１−Ｔ２＞：！−
１となり物体の巾Ｌはノ と近似できる。

従来の光学的走査方法による巾寸法の測定においては物
体の蛇行が小さく、（３）式の近似によつても、十分精
度が得られると考えられること、又装置の光学系が簡単
になることからＰ点、即ちミラーと物体が平行になつた
時点で巾方向信号を２分割することはせず、第１３図の
如く直接Ｔ＝（ｔ１＋Ｔ２）を測定し（３）式によＶ）
Ｌを求めていた。

ところが、布帛等の場合は蛇行が大きく、Ｔｌ，ｔ２は
常に大きく変動し、ｔ１＝Ｔ２とは近似できない。その
ため第１２図の如くミラーが物体と平行になる時点を検
出し、この点で巾方向信号を２つに分割し、ｔ１とＴ２
を別々に求め、（２）式に基いて物体の巾Ｌを求めるこ
とが必要であり、又このような方法で物体の巾Ｌを求め
ることにより蛇行による誤差を完全に消去することがで
きる。

波形整形された信号から如上の計算を行なう−連の処理
は第５図の演算回路１８で自動的に行なわれ、出力装置
１９によつてタイプアウトされる。

以上詳述した如く本発明によれば、走行中のシート状物
の背面からの光量変化を信号にし、これを演算処理して
、被測定物の真の側縁部を判定すると共に、ミラーと被
測定物とが平行になる時点でセンタ信号を発して巾寸法
の左右各半分を別々に求めることによつて、高精度の測
定を可能になしたものである。なお上述の如き演算方法
の他に、受光素子１１の信号をＡＤ変換し、そのデータ
を記憶しておき、一走査後にデイジタル演算を行なつて
、同様の結果を得ることも可能である。

実施例 グレイに染色された規格巾１ｍの綾織の綿布を１０ｍ／
７！Ｍ！ｔで走行せしめつつ巾寸法を測定しム５ｗｎＸ
５ｗｎの光起電力型シリコン素子を検出端とし、巾２ｍ
のミラーを用いこれを３０ｒ．ｐ．ｓの速度で回転させ
つつ布帛の巾方向を走査した。

布帛とミラーとの距離は１ｍ１ミラーとシリコン素子の
距離は３ｃｍであり、平均照度は１０００１ｘであつた
。本発明の方法で測定した結果と、物差による実測結果
とを照合した結果±０．６ｗｒｍの精度が確認できた。
なおこの場合に布帛の最大蛇行偏位は２０ｃｍであつた
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概略図、第２図は検出手段、走査手段
の側面図、第３図はミラーの正面図、第４図は箱体の平
面図、第５図は信号処理のためのプロツクダイヤグラム
、第６図は信号の波型モデル、第７〜１０図は信号処理
の説明図、第１１図は偏心による誤差を示す説明図、第
１２図及び第１３図は布帛巾測定方式の相異を具体的に
示す説明図である。 １・・・・・・布帛、２・・・・・・領域、３・・・・
・・検反板、４・・・・・・光源、５・・・・・・ミラ
ー、６・・・・・・シンクロナスモータ、７・・・・・
・減速機、８・・・・・迫在継手、９・・・・・・回転
ヘツド、１０・・・・・・固定ブラケツト、１１・・・
・・・光電変換受光素子、１２・・・・・・点光源、１
３・・・・・・第２光電変換受光素子、１４・・・・・
・箱体、１５，１６・・・・・・波形整形回路、１７・
・・・・・波形整形回路、１８・・・・・・演算回路、
１９・・・・・・出力装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 走行中の連続せるシート状物の背後から散乱光を照
   射し、これが該シート状物によつて遮断されて生ずる光
   量変化を、正面定位置に設けられた定速で自転するミラ
   ーにより巾方向に横断走査して、巾方向信号を得、その
   変化状態に基いてシート状物の両側縁部位置を検出し、
   該両側縁部間を走査するに要したミラーの回転角から巾
   寸法を求める方法において、前記ミラーがシート状物と
   平行位置になつた時点に信号を発して前記巾方向信号を
   二つに分割し、分割された夫々の部分について相当する
   寸法を計算し、これを加算することによつて全体の巾寸
   法を求めることを特徴とする走行中の連続シート状物の
   巾寸法の測定方法。 ２ 連続シート状物の走行経路面の側縁部を包含する領
   域の背面側に光透過散乱板を設け、更にその背後に光源
   部を設け、一方前記光透過散乱板の正面側に前記走行経
   路面から所定の距離を隔てた位置に、前記走行経路面の
   各位置からの透過光を受けつつ全巾を繰り返し走査する
   べく中心軸の周囲を定速自転するミラーを設け、且つそ
   の直前位置に、該ミラーからの反射光を受ける第１光電
   変換受光素子からなる側縁部検出手段を設け、更に作動
   中の前記ミラーの面が前記走行経路面と平行になつた時
   点を検出するミラー姿勢検出手段を設け、更に前記側縁
   部検出手段と前記ミラー姿勢検出手段からの出力信号を
   処理する計算回路を設けたことを特徴とする走行中の連
   続シート状物の巾寸法の測定装置。 ３ ミラーが、実質的に細巾の反射面を有する特許請求
   の範囲第２項記載の走行中の連続シート状物の巾寸法の
   測定装置。 ４ ミラーが、走行経路面に対する方向にのみ開口を有
   する箱内に収納され、しかも該箱の内周面は無反射処理
   がされている特許請求の範囲第２項記載の走行中の連続
   シート状物の巾寸法の測定装置。 ５ ミラー姿勢検出手段が、ミラーの正面直前に、その
   中心軸と平行な線上に設けられた点光線及び第２光電変
   換受光素子からなる特許請求の範囲第２項記載の走行中
   の連続シート状物の巾寸法の測定装置。