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公開番号2024155582
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-31
出願番号2023070419
出願日2023-04-21
発明の名称速度測定装置及び速度測定方法
出願人アズビル株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01P 3/68 20060101AFI20241024BHJP(測定;試験)
要約【課題】速度を正確に測定することができる速度測定装置を提供する。
【解決手段】移動する測定対象物10からの反射光を受光する両側テレセントリックレンズ4と、両側テレセントリックレンズ4を通過した反射光による像面に対して傾斜して配置された光検出器アレイ50と、光検出器アレイ50で受光された反射光を空間フィルタリングして得られる信号の周波数に基づき、測定対象物10の速度を測定する第1の速度測定部301と、第1の時間において光検出器アレイ50で撮像された反射光による第1の光分布と、第2の時間において光検出器アレイ50で撮像された反射光による第2の光分布と、を比較して、第1の時間から第2の時間の間における測定対象物の移動量を算出し、移動量に基づき、測定対象物10の速度を測定する第2の速度測定部302と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
移動する測定対象物からの反射光を受光する両側テレセントリックレンズと、
前記両側テレセントリックレンズを通過した前記反射光による像面に対して傾斜して配置された光検出器アレイと、
前記光検出器アレイで受光された前記反射光を空間フィルタリングして得られる信号の周波数に基づき、前記測定対象物の第１の速度を測定する第１の速度測定部と、
第１の時間において前記光検出器アレイで撮像された前記反射光による第１の光分布と、第２の時間において前記光検出器アレイで撮像された前記反射光による第２の光分布と、を比較して、前記第１の時間から前記第２の時間の間における前記測定対象物の移動量を算出し、前記移動量に基づき、前記測定対象物の第２の速度を測定する第２の速度測定部と、
を備える、速度測定装置。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
前記第１の速度及び前記第２の速度の少なくともいずれかが閾値より速い場合、前記第１の速度を選択し、前記第１の速度及び前記第２の速度の少なくともいずれかが閾値より遅い場合、前記第２の速度を選択する、速度選択部をさらに備える、請求項１に記載の速度測定装置。
【請求項３】
前記光検出器アレイが、複数の光検出器を備え、
前記閾値が、前記複数の光検出器の数、前記複数の光検出器の間隔、前記第１の速度測定部が前記光検出器アレイから信号を読み出すために用いるクロックパルス、前記第２の速度測定部が前記光検出器アレイから信号を読み出すために用いるクロックパルス、及び前記両側テレセントリックレンズの倍率の少なくともいずれかに基づいて設定されている、
請求項２に記載の速度測定装置。
【請求項４】
前記光検出器アレイが複数の光検出器を備え、
前記第１の速度測定部が、
前記複数の光検出器のうち、所定の個数の隣接する光検出器を所定の間隔をおいてグループ化した第１のグループの光検出器から出力された信号を合計する第１の信号合計部と、
前記第１の信号合計部で合計された信号の周波数を算出する周波数算出部と、
前記周波数に基づき、前記測定対象物の前記第１の速度を算出する第１の速度算出部と、
を備える、
請求項１に記載の速度測定装置。
【請求項５】
前記光検出器アレイが複数の光検出器を備え、
前記第１の速度測定部が、
前記複数の光検出器のうち、所定の個数の隣接する光検出器を所定の間隔をおいてグループ化した第１のグループの光検出器から出力された信号を合計する第１の信号合計部と、
前記複数の光検出器のうち、前記第１のグループの光検出器以外の第２のグループの光検出器から出力された信号を合計する第２の信号合計部と、
前記第１の信号合計部で合計された信号と前記第２の信号合計部で合計された信号の差分信号を算出する差分信号算出部と、
前記差分信号の周波数を算出する周波数算出部と、
前記周波数に基づき、前記測定対象物の前記第１の速度を算出する第１の速度算出部と、
を備える、
請求項１に記載の速度測定装置。
【請求項６】
前記光検出器アレイが複数の光検出器を備え、
前記第２の速度測定部が、
第１の時間に前記複数の光検出器が検出した前記反射光の光強度の分布を、第１の光分布として取得し、第２の時間に前記複数の光検出器が検出した前記反射光の光強度の分布を、第２の光分布として取得する光分布取得部と、
前記第１の光分布と前記第２の光分布に共通する共通部分を比較し、前記第１の光分布から前記第２の光分布への前記共通部分の移動量を算出する移動量算出部と、
前記移動量に基づき、前記測定対象物の前記第２の速度を算出する第２の速度算出部と、
を備える、
請求項１に記載の速度測定装置。
【請求項７】
移動する測定対象物からの反射光を両側テレセントリックレンズで受光することと、
前記両側テレセントリックレンズを通過した前記反射光による像面に対して傾斜して配置された光検出器アレイで前記反射光を受光することと、
前記光検出器アレイで受光された前記反射光を空間フィルタリングして得られる信号の周波数に基づき、前記測定対象物の第１の速度を測定することと、
第１の時間において前記光検出器アレイで撮像された前記反射光による第１の光分布と、第２の時間において前記光検出器アレイで撮像された前記反射光による第２の光分布と、を比較して、前記第１の時間から前記第２の時間の間における前記測定対象物の移動量を算出し、前記移動量に基づき、前記測定対象物の第２の速度を測定することと、
を含む、速度測定方法。
【請求項８】
前記第１の速度及び前記第２の速度の少なくともいずれかが閾値より速い場合、前記第１の速度を選択し、前記第１の速度及び前記第２の速度の少なくともいずれかが閾値より遅い場合、前記第２の速度を選択することをさらに含む、請求項７に記載の速度測定方法。
【請求項９】
前記光検出器アレイが複数の光検出器を備え、
前記閾値が、前記複数の光検出器の数、前記複数の光検出器の間隔、前記第１の速度を測定する第１の速度測定部が前記光検出器アレイから信号を読み出すために用いるクロックパルス、前記第２の速度を測定する第２の速度測定部が前記光検出器アレイから信号を読み出すために用いるクロックパルス、及び前記両側テレセントリックレンズの倍率の少なくともいずれかに基づいて設定される、
請求項８に記載の速度測定方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、速度測定装置及び速度測定方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
対象物の移動速度を非接触で測定する方法が提案されてきている。特許文献１は、対象物からの光路長が互いに異なる位置に２つの空間フィルタを配置し、対象物からの反射光を２つの空間フィルタの両方に結像し、２つの空間フィルタでフィルタリングされた２つの信号の両方の周波数を用いて、対象物の移動速度を算出することを記載している。
【０００３】
特許文献２は、複数のフォトダイオード素子と、複数のフォトダイオード素子におけるフォトダイオード素子のグループを順次走査する走査スイッチと、走査スイッチから得られる出力に基づき、被測定物の速度を算出する速度測定器を記載している。しかし、走査スイッチから得られる出力の波形は階段状であるため、出力から周波数を求める際にノイズが発生し、当該周波数から速度を正確に算出することができない。
【０００４】
特許文献３は、測定対象物の基準画像データと測定画像データに共通する注目部分を抽出比較して、基準画像と測定画像のずれ量を求めることにより、測定対象の変位量を算出する変位測定装置を記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開昭５３－１３８３８１号公報
実開昭６０－６５６７５号公報
特開２００１－２４１９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の空間フィルタを用いた非接触速度測定装置は、対象物と速度測定装置の間の距離が変動すると、対象物からの反射光が結像する位置が空間フィルタからずれるために、対象物の速度を正確に測定することができない。そこで、本発明は、対象物と速度測定装置の間の距離が変動しても対象物の速度を正確に測定することができる速度測定装置及び速度測定方法を提供することを目的の一つとする。また、本発明は、対象物の速度が速い場合であっても、遅い場合であっても、対象物の速度を正確に測定することができる速度測定装置及び速度測定方法を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の態様に係る速度測定装置は、移動する測定対象物からの反射光を受光する両側テレセントリックレンズと、両側テレセントリックレンズを通過した反射光による像面に対して傾斜して配置された光検出器アレイと、光検出器アレイで受光された反射光を空間フィルタリングして得られる信号の周波数に基づき、測定対象物の第１の速度を測定する第１の速度測定部と、第１の時間において光検出器アレイで撮像された反射光による第１の光分布と、第２の時間において光検出器アレイで撮像された反射光による第２の光分布と、を比較して、第１の時間から第２の時間の間における測定対象物の移動量を算出し、移動量に基づき、測定対象物の第２の速度を測定する第２の速度測定部と、を備える。
【０００８】
上記の速度測定装置は、第１の速度及び第２の速度の少なくともいずれかが閾値より速い場合、第１の速度を選択し、第１の速度及び第２の速度の少なくともいずれかが閾値より遅い場合、第２の速度を選択する、速度選択部をさらに備えていてもよい。
【０００９】
上記の速度測定装置において、光検出器アレイが複数の光検出器を備えていてもよい。
【００１０】
上記の速度測定装置において、閾値が、複数の光検出器の数、複数の光検出器の間隔、第１の速度測定部が光検出器アレイから信号を読み出すために用いるクロックパルス、第２の速度測定部が光検出器アレイから信号を読み出すために用いるクロックパルス、及び両側テレセントリックレンズの倍率の少なくともいずれかに基づいて設定されていてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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