JPS63307304A

JPS63307304A - 高精度スリット型一次元端部検出装置

Info

Publication number: JPS63307304A
Application number: JP14392187A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Sawada; 沢田　保弘; Yasuaki Ichinose; 一瀬　康明; Hirohiko Iwase; 洋彦岩瀬
Original assignee: NIREKO KK; Nireco Corp
Current assignee: NIREKO KK; Nireco Corp
Priority date: 1987-06-09
Filing date: 1987-06-09
Publication date: 1988-12-15

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】【産業上の利用分野］パイプ、角材、板材、シート材（鉄、非鉄。

紙、フィルム）等の端部を検出することにより、幅、厚
さ２位置等を測定することが可能であり、各種産業分野
での利用範囲は広い。

［従来の技術］一般的には棒状光源とりニアセンサカメラの組合せによ
る端部検出が採用されている。しかしながら、板幅測定
を例にとると、板幅の変化、あるいは蛇行、板の上下振
動等により、測定誤差が生じる。すなわち、リニアセン
サカメラの視野は麦子幅に対して数百倍となっているか
らで、そのためにはリニアセンナカメラをサーボ機構等
によって移動し、常時、測定板端部の直ｔに位置するよ
うに追従制御する必要がある。

本発明者等が提案している特願昭６１−３８７８５号の
スリット型分光器と一次元に配列された受光素子群によ
って構成される受光検出部はこれらの聞届を解決したも
のであるが、次の如き問題点のあることが解明された。

１、スリット型分光器のスリットは均一でない。

２、受光素子列の各素子が持つ素子特性は均一でない。

例えば、第１図に示す如く、受光素子列の引出力レベル
ｌについて調べても各ピッ）２（２−０ビット〜２−ｎ
ビットまで）で箸しく変化している。

又、スリット分光器のスリット部と受光素子部は必ずし
もｌ対ｌで対応しているのではなく、スリット隔壁の直
下に受光素子が存在する場合もある。この場合には光埴
が均一明出力より約２０〜３０％低下する現象が起こる
。

そのため、従来の如く、スレッショレルドレベルを一定
とし、そのレベル以下の出力レベルのビットが測定対象
物の存在を検出するという論理では誤差の原因となって
いた。

第３図はスレッショルドレベルを一定にした場合の問題
点を示すものである。すなわち、明出力ｌは不規則に変
化しており１例えばスレッショルドレベルを一点鎖線２
６に設定したとすると、ビット２−０の受光素子１に測
定対象材が存在したとすると、その明出力°レベル９は
約３０％低下するためポイントｌＯのレベルになる。

ポイン）１０はスレッショルドレベル２６よりも低いた
めにビット２−０は端部を検出したことになるが、端部
がビット２−１に存在したとするとビット２−１の明出
力レベル１１は約３０％低下し、ポイント１２のレベル
になる。ポイント１２のレベルはスレッショルドレベル
２６よ’Ｊも高いためにピッ）２−１は端部を検出した
ことにはならない。

すなわち、明出力レベル１１がレベル９に比し高いレベ
ルにあるためである。

更に、端部がビット２−２の位置に存在すると、ビット
２−２の引出力レベル１４はポイント１５のレベルまで
約３０％低下するがスレッショルドレベル２６より高い
ために端部を検出したことにならない、しかし、ビット
２−１の出力レベルはポイン）１２からポイン）１３に
低下するためスレッショルドレベル２６以下となり、端
部を検出することになるが、１ビット分の測定誤差が生
じたことになる。

又、受光検出部と被測定材間との距離が変化すると入射
光の角度が変化し、誤差の要因となっていた。

すなわち、第４図に示す如く１例えば測定対象材のレベ
ルが１８と１９の位置に変化したとすれば、端部２０の
位置は同じでもスリット１７−２への入射光角は異なり
、スリット隔壁１６−３の端部２３と被測定材の位ｉ１
８の端部２４と１９の端部２５を夫々結んだ入射光角２
■と２２は箸しく異なることがわかる。

すなわち、被測定材１８の場合は端部２４とスリット隔
壁１６−３の端部２３を結んだ光路２２となるため、ス
リット隔壁１６−２と１６−３内で複数回の反射を繰返
すために減衰し、受光素子には殆ど到達しない。

しかしながら、被測定材１９を考えると光路２１は被測
定材１９の端部２５とスリット隔壁１６−３の端部２３
を結んだ線となるため、スリット隔壁１６−２で一度反
射するのみで受光素子に到達する。そのため、反射率に
よってはあたかも測定対象材１９がスリット１７−２ｋ
に存在するが如き誤検出をすることになる。故に、測定
対象物１９がスリット分光器上面より離れる程、その影
響は大きくなる。

勿論、スリット内壁は特殊な加工がなされ、無反射とす
るための工夫がなされているが完全無反射は不可能であ
る。

第２図は測定対象材３と受光素子列の出力波形との関連
を示したもので、明出力１が均一と仮定すれば対象材３
が４の位置に到達すると、出力は５で示す如く、数１０
％減衰し、出力６となるため、スレッショルドレベル２
６以下となって対象材３の存在を検出することになる。

すなわち、７の方向のビットは対象材３の存在を検出し
、８の方向のビットは明出力を検出して、対象材の無存
在を検出する。

［発明が解決しようとする聞題点］１１出力レベルがどの様に不均一であっても正確で高精
度の測定を何部にする。

［問題点を解決するための手段Ｊスリット型分光器と一次元に配列された受光素子群によ
って構成される受光検出部と棒状光源間に被測定対象材
を存在せしめ端部を光学的に検出する装置に於て、基準
板により、受光素子列の各素子毎に受光レベルを求め、
その値によって、各受光レベルに比例したスレッショル
ドレベル値を求め、記憶装置に記憶し、該記憶値と測定
受光レベル値とを比較して、端部を検出することができ
るように構成したものである。

［作用１基準測定対象材を介して、各素子毎のＩＮ１出力レベル
を測定し、その測定値を記憶し、スレッショルド値とし
て出力し、実測定受光レベルと比較して対象材端部信号
を得る。

Ｃ実施例］第５図はスリット分光型−次元端部測定装置による板幅
測定装置の概念図である。

２７は棒状光源、２８は被Δ一定板材、２９゜３０はス
リット型分光器、、３１．３２は一次元受光素子列、３
３は板材の上下動検出器、３３は板材とスリット型分光
器との距離を示す矢印、４２．４３は測定対象板材２８
のシルエットを示す仮想線である。

測定対象板材２８の幅は次式で求めることができる。

板材の幅＝３６＋３５＋３７３５・・・センサ３１の端部検出ビ１．トまでの距離３６・・・検出センサの間隔３７・・・センサ３２の端部検出ビットまでの距離３５に示すセンサの検出ビットと検出距離との関係は例
えば受光素子間隔が０．１ｍｍピッチの配列の場合、１
０００ビー７ト目がエツジを検出したとすると、検出イ／ｊ３５＝０．１ｍｌｍｍＸ１０００＝１００と
なる。

センサ３７の場合も全く同様となる。

第６図は明出力レベル３８を各受光素子毎に測定し、最
適スレッショルド値３９を設定した状態を示す模式図で
ある。

例えば明出力レベル４０のポイントに測定対象材の端部
が存在すると、その出力レベルはほぼ一定値４４だけ低
下し、４１のレベルになって、測定対象材の存在を検出
する。一方、明出力レベル４５のポイントに測定対象材
の端部が存在すると、その出力レベルはほぼ一定値４４
だけ低下し、４６のレベルになって測定対象材の存在を
検出する。すなわち、本図の如く、明出力レベル３８に
対して最適スレッショルドレベル３９を設定しておけば
正確な検出をするが、スレッショルドレベル３９を一定
とした場合にはＩＪＩ出力レベル４０より、検出レベル
４６の方が高いという現象になり、大きな誤差要因とな
ることがわかる。

第７図は本発明の一実施例を示す記憶回路図であって、
高精度計測装置５１を備えた基準板４９の移動量と受光
素Ｔ列５６の素子数（ビット数）を対応させた時の受光
量を受光素子列５６とノ＾準板４９との間隔の変化に対
応して記憶装置６３−１〜６３−ｎに夫々記憶させる為
の回路の一例を示すものである。

基準板４９は磁気式或は光学式等の高精度計測装置５１
に移行１歳伝達装置５２で連結されている。基準板４９
の移行は駆動装置４８によって行なわれる。

計測装置５１からの測定値は分周器５７に人力され、こ
こで受光素子列５６の素子１ｊ１１隔に対応した移行量
に分周する０例えば受光素子間隔が１２５μ履で、計測
装置５１の測定分解鋤が５μ■であったとすれば、２５
回分周する毎にｌパルスをカウンター５８に出力するこ
とになる。

８０は基準板４９と受光素子列５６との間隔を１１１側
する計測装置であり、一般的に光学式、磁気式が用いら
れる０間隔は実設備に於て、想定される測定対象材の上
方動から計算し求められる。例えば基準レベルより」二
方動に５０ｍ＋ｍ変動するとすれば、精度的に許容可濠
な範囲で１０ｍｍ１＋ｊに記憶することになり、５セツ
トの記憶装置が必要となり、記憶装置６３−１　、６３
−２〜６３−ｎへの切り替えはセレクトスイッチ８１に
よって行なわれる。

すなわち、間隔が基準レベルの時はセレクトスイッチ８
１は６３−１の記憶装置への書き込みを指定し、１０層
層上方レベルの時は６３−２の記憶装置への、りき込み
を指定する。この様にして順次、間隔の変化に応じて記
憶装置６３−１〜６３−ｎへ占き込んでいくことになる
。

簡単の為に記憶装置６３−１への書き込みについて詳細
に説明すると、間隔が決まるとセレクトスイッチ８１は
記憶装置６３−１をセレクトする。カウンター′５８と
受光素子列５６とカウンター６２は同期装δ８３によっ
て同期がとられる。

カウンター５８は分周器からのパルスをカウントし、そ
の出力をセレクトスイッチ８１を介して記憶袋２１６３
−１とコンパレーター６０に出力する。一方、受光素子
列５６側はビットシフトクロック５９により受光素子列
５６をスキャニングし、そのアドレスをカウンター６２
に入力する。

コンパレーター６０はカウンター５８と６２のアドレス
が一致した時点でタイミング調整器６１を介してゲート
６４と各記憶袋２１６３−１゜６３−２〜６３−ｎのア
ドレスに書き込みを指示する。受光素子列５６における
各素子（ビット）の受光出力はスレッショルド演算回路
６６で設定器６７により設定された値に調整されてアナ
ログ、デジタル回路６５でデジタル値に変換されゲート
６４に出力される。故にカウンター５８が指示する記憶
装置のアドレスに受光レベルのデジタル値が書き込まれ
ることになり、記憶は完了する。この様にしてカウンタ
ー５８のアドレスを移行することにより、カウンター５
８のアドレスに対応した受光素子列の各受光素子に於る
受光レベルが記憶装置に書き込まれることになる。

すなわち、１２５μ鳳間隙の受光レベルを記憶すること
になる。該説明ではスレッショルド値を記憶装置に書き
込む時点で補正しているが、この限りでなく実測定装置
の回路内に補正演算装置を内装しても本発明の目的は達
成できる。第７図で書き込まれた記憶袋ｆｉ６３−１．
６３−２〜６３−ｎはＲＯＭ　（Ｒｅａｄ　０ｎｌｙ　
Ｍｅｓｏｒｙ）に移し替えられ、実測定装置で用いられ
る。

図中、４７は棒状光源、５０は基準板４９の移行過程を
示す仮想線、５３．５４は光路を示す仮想点線、５５は
スリット分光器である。

第８図は前述の記憶装置６３−１．６３−２〜６３−ｎ
から移し荷えられたＲＯＭ７０−１゜７０−２〜７０−
ｎを実測定装置に装着して端部を検出する場合の一実施
例を示すものである。

本実施例の説明も簡単のために記憶装置７０−１につい
てのみ述べることとする。

棒状光源７６からの光はスリット分光器７８を介して近
似直進光となって受光素子列７９に与えられる。そのた
め、測定対象材７７によって光路が遮断された部分は端
部を境界にして、光量は段階的に変化する。

ビットシフトロック発生器６８からのクロック信号は受
光素子列７９．カウンター６９．ゲート７４に送信され
る。一方、受光素子列７９、カウンター８９．７５の同
期をとるためにスタートパルス発信器７３からスタート
パルスが発信される。　　” この様にしてビットシフトクロック信号が送信されると
記憶装置７０−１の記憶内容はカウンター６９の番地に
従って、（この場合セレクトスイッチ８２は記憶装置７
０−１をセレクトしているものとする）順次読出され、
デジタル、アナログ変換器７１に出力される。一方、受
光素子列７９もカウンター６９．７５と同期したビット
シフトクロックによって、各素子（ビット）毎の受光レ
ベルを比較器７２にインプットしている。故に記憶袋２
１７０−１からのアナログ化されたスレッシ璽ルド信号
と比較され、受光レベル信号が高い場合には比較器７２
から出力し、低い場合には出力しない、そのため、ゲー
ト７４は比較器７２の出力信号でオン・オフし、受光レ
ベルがスレッショルドレベルより低い場合にはカウンタ
ー７５を停正せしめる。

端部位置はカウンター７５の停止した素子（ビット）で
あり１図示しなかったがコンピューター等でこのビット
位置を読取り、表示、記録。

あるいはコンピューターの信号とすることができる。

受光素子列７９と°測定対象材７７との間隔変動は光学
的かまたは磁気式の測定装置３４によって検出し、その
間隔に対応した記憶装置はセレクトスイッチ８２によっ
てセレクトされる。

［発明の効果コ高精度計測装置を備えた基準板を用いて、計測値と各受
光素子との位置対応を取り、各受光素子（各ビット）毎
にその受光レベルを求め、スレッショルド値に補正して
記憶し、そのｆｌと実測値を比較することにより端部を
検出することで、従来法の如くスレッショルド値を一定
に設定する方式に比べ、測定誤差を著しく減じることが
可能となった。又、更に受光素子列測定対象材との距離
間隔補償を行なうことで一層の精度向上が可能となった
。

本状を用いることにより１例えば１２５μ腸の間隔で素
子を配列し、約３００■の受光素子列を製作する場合で
も、配列寸法にのみ細心の注意を払っておけば、特に各
素子の受光特性を厳密に揃える必要がなく製作が容易と
なり、安価な製品を製作することが可能となる。

又、スリット分光器についても同様であり、素子」−に
スリット隔壁が存在したとしても特に問題がなく、コス
トダウンのメリットは大きい。

因ミにリニアセンサカメラ方式に比較し、同精度の板幅
測定装置の場合、約４０％の製作コストになる。

４．１４面の筒中な説明第１図は各受光素子列の明出力波形図、第２図は各受光
素子列の測定対象材端部検出波形図、第３図は従来のスレッショルドレベルと受光素子列の明
出力波形と端部検出受光レベルの関連図。

第４図は測定対象材のレベルとスリット分光器との関連
を端部検出光路で示した模式図、第５図は幅測定装置の
模式図、第６図は本発明の一実施例を示すスレッショルドと明出
力との関連説明図、第７図は本発明の一実施例を示すスレッショルド設定記
憶回路のブロック図、第８図は本発明の一実施例を示す実測定制御回路のブロ
ック図である。

２７・・・棒状光源２８・・・被測定板材２９．３０・・・スリット型分光器３１．３２・・・−次元受光素子列３３・・・板材の上下動検出器３８・・・明出力レベル３９・・・スレッショルド値４９・・・基準板５１・・・高精度計測装置５６・・・受光素子列６３−１〜６３−ｎ・・・記憶装置第１図第２図第４図第５図第６図１り第７図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）スリット型分光器と一次元に配列された受光素子
群によって構成される受光検出部と棒状光源間に被測定
対象材を存在せしめ端部を光学的に検出する装置に於て
、基準板により、受光素子列の各素子毎に受光レベルを求め、その値によって、各受光レベルに比例
したスレッショルドレベル値を求め、記憶装置に記憶し
、該記憶値と測定受光レベル値とを比較して、端部を検
出することを特徴とする高精度スリット型一次元端部検
出装置。
（２）前記被測定対象材と受光検出部との間隔変化に応
じて記憶装置を設けて成る特許請求の範囲第１項記載の
高精度スリット型一次元端部検出装置。