一种位置检测方法，包括具有沿单方向按规定间隔排列到的多个受光元件的线状传感器、及与该线状传感器对向设置并向着该线状传感器的所述多个受光元件股射单向平行光的投光部，在边缘检测部解析前述线状传感器的输出，以检测所述单色平行光的光路中存在的遮挡物在所述受光元件设置方向上的边缘位置，其特征在于， 所述边缘检测部利用双曲正弦函数ｓｅｃｈ（ｘ）来近似所述遮挡物因单色平行光的菲涅耳衍射而在所述线状传感器受光面上产生的光强度分布的上升部分的光强度变化，利用该双曲正弦函数ｓｈｃｈ（ｘ）来解析所述线状传感器各受光元件的受光强度，求出所述遮挡物的边缘位置。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术有关能高速度、高精度检测例如从卷筒开卷并向着单方向高速传送的带状体的边缘部宽度方向上的位置变化的位置检测方法及位置检测装置。
技术介绍
作为检测薄膜及薄片类物品的边缘位置的位置检测装置有光学式的检测装置，该装置包括向物品(检查对象物体)照射平行光的投光部(光源)、及与该投光部对向设置的CCD等受光部(线状传感器)。这种光学式的位置检测装置，基本上是在受光部接受未被上述物品遮挡的平行光，将将该受光部上平行光的受光区域和非受光区域(遮光区域)的边界作为所述物品(检查对象物体)的边缘位置进行检测。另外，最近提倡一种检测装置，该装置是利用激光等单色平行光，并着眼于物品(检查对象物体)的边缘上产生的所述单色平行光的菲涅耳衍射，根据所述线状传感器(受光部)的受光面上的光强度分布，高精度地检测所述物品(检查对象物体)的边缘位置，例如有日本国专利申请公开公报(特开平8-247726号)中提出的装置。但是，在利用单色平行光的菲涅耳衍射而在线状传感器(受光部)的受光面上产生的光强度分布对检查对象物体的边缘位置进行检测时，必须预先高精度地求出上述光强度的分布特性。附带说明一下，上述菲涅耳衍射产生的光强度分布如图8所示，在边缘位置附近急剧上升，并随着远离边缘位置边振荡边收敛。在假设单色平行光的波长为λ、从检查对象边缘至受光面的距离为z、受光面上的边缘位置为时，将∫作为表示从至的积分的运算符号，则这样的光强度分布的特性能以下式表示。光強度＝(1/2){2+2}S(x)＝∫sin(π/2)·U2dUC(x)＝∫cos(π/2)·U2dU 式中，U是假设的变数。而且，设受光面上收敛的光强度为时，边缘位置的光强度(相对值)成为。还有，关于上述函数S(x)、C(x)，则如专门的数学公式所示，利用菲涅耳函数能以下式分别近似。S(x)’(1/2)-(1/πx)cos(πx2/2)C(x)’(1/2)+(1/πx)sin(πx2/2)因此，基本上通过用上述近似式S(x)’、C(x)’，能从所述线状传感器的各受光元件产生的受光强度计算所述边缘位置。但，实际上若计算一下试试看，则不可否认，如图22所示，函数S(x)、C(x)与其近似式S(x)’、C(x)’在其上升以后的收敛部分(第2峰以后)是非常近似的，但在最初的上升部分(第1峰)有较大的偏差。尤其是该最初的上升部分的特性在边缘检测中担负着重要的作用，其特性的偏移将成为边缘位置检测精度降低的主要原因。另一方面，检测所述单色平行光的线状传感器具有将有着规定受光面的多个受光元件以规定的间隔排列的元件结构。具体来说，通用的廉价的线状传感器例如具有将有着85μm×75μm的受光面的102个受光元件按85μm的间隔排列的结构。而且利用各受光元件将分别与受光光量(光强度)相当的信号与其元件位置对应输出。因此，严格来说不可否认，从上述线状传感器所得的输出和实际的菲涅耳衍射产生的光强度分布有若干差异。即，为了正确检测菲涅耳衍射的光强度分布，就必须将产生菲涅耳衍射的单色平行光对受光面的直线上各点处的光强度无间隙地进行检测，但是线状传感器的受光元件如上所述有一定面积的受光面，输出的是相当于受光面上所受光的全部总和(积分)的光量(光强度)的信号。因而，通过线状传感器检测的光强度分布是根据受光元件的排列间隔而呈阶梯状变化的分布。所以，以往虽然可利用受光元件的排列间隔窄到7μm左右、分辨率高的线状传感器以提高其测量精度，但不可否认，线状传感器本身亦就变得十分昂贵。本专利技术系鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种能进行高精度位置检测的边缘位置检测方法及装置，该方法及装置能高精度地近似菲涅耳衍射产生的受光面上的光强度分布，特别是最初的上升部分的特性。本专利技术的又一目的为提供一种边缘检测装置，该装置即使在利用多个受光元件的排列间隔较疏的线状传感器时，仍能高精度、高速度地检测边缘位置。
技术实现思路
为达到上述的目的，本专利技术的位置检测方法适用于具有以下构成的位置检测装置，它包括有沿单方向按规定的间隔排列的多个受光元件的线状传感器(受光部)、与该线状传感器对向设置并朝着该线状传感器的上述多个受光元件投射单色平行光的投光部、以及解析所述线状传感器的输出以检测所述单色平行光的光路中存在的遮挡物在所述受光元件的配置方向上的边缘位置的边缘检测部。尤其在所述边缘检测部中，其特征为利用双曲正弦函数sech(x)来近似所述遮挡物因单色平行光的菲涅耳衍射而在所述线状传感器的受光面上产生的光强度分布中最初的上升部分的光强度变化，利用该双曲正弦函数sech(x)来解析所述线状传感器的各受光元件的受光强度，求出所述遮挡物的边缘位置。即，本专利技术的位置检测方法是发现下述关系而形成的，即单色平行光的菲涅耳衍射在受光面上产生的光强度分布的最初的上升部分，特别是其第1峰峰的分布特性极其近似成y＝a/cosh(bx+c)(设a、b、c分别为系数)的双曲余弦函数cosh(x)的倒数，即以双曲正弦函数sech(x)。而且，其特征为，利用该双曲正弦函数sech(x)解析所述线状传感器的输出(光强度)，在所述菲涅耳衍射产生的受光面上光强度的分布中，检测光强度(相对值)成为的位置作为所述遮挡物的边缘位置。最好，利用所述双曲正弦函数sech(x)来解析所述线状传感器的各受光元件的受光强度，其特征在于例如，(第1阶段)，分别求出获得比预定的基准受光强度附近的该基准受光强度大的受光强度的受光元件以及获得比上述基准受光强度小的受光强度的受光元件，(第2阶段)，依照双曲正弦函数sech(x)的反函数ln{/Y}，分别求出在这些受光元件的受光面上成为该受光强度的受光位置后，(第3阶段)，从上述的受光位置求出成为所述基准受光强度的位置，作为所述遮挡物的边缘位置。另外，本专利技术的位置检测装置包括，具有沿单方向按规定的间隔排列的多个受光元件的线状传感器、与该线状传感器对向设置并向该线状传感器的所述多个受光元件投射单色平行光的投光部、及及依照因所述遮挡物由于单色平行光的菲涅耳衍射在所述线状传感器的受光面上产生的光强度分布来解析前述线状传感器的输出以检测所述单色平行光的光路中存在的遮挡物在所述受光元件排列方向上的边缘位置的边缘检测部，其特征在于，特别是作为所述边缘检测部设置以下几个装置，受光元件确定装置，用于根据所述线状传感器的输出分别确定获得预定的基准受光强度附近的比该基准受光强度大的受光强度的受光元件和获得比所述基准受光强度小的受光强度的受光元件；受光位置计算装置，用于依照由双曲正弦函数sech(x)的反函数ln{/Y}近似的光强度分布在用所述受光元件确定装置确定的受光元件的受光面中分别求出成为该受光元件的受光强度的受光位置；以及插补运算装置，用于根据该受光位置计算装置分别求出的受光位置检测出成为所述基准受光强度的位置作为所述遮挡物的边缘位置。最好所述受光元件确定装置这样构成，即在预先将所述线状传感器的输出归一化后，确定获得比所述基准受光强度大的受光强度的受光元件及获得比所述基准受光强度小的受光强度的受光元件，具体来说是确定获得所述基准受光强度附近的受光强度的至少两个相互相相邻的受光元件Cn、Cn-1。根据这样构成的位置检测装置，因为通过用可高精度近似菲涅耳衍射产生的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：岡山喜彦，
申请(专利权)人：株式会社山武，
类型：发明
国别省市：
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