物体の移動速度を計測したい。

質問

毎秒約3ｍで移動している物体があります。
その速度がばらつくので精密に測りたいのです。
物体にマークを2個つけて、それをセンサーで感知し、最初のマークと後のマークの間の時間を精密に測定できれば速度が割り出せます。
ただ、物体の形状のためにそのマークの間隔は50ｍｍくらいしかとれません。センサーの信号の間隔は0.016秒くらいになります。
どんな装置を考えれば良いのかわかりませんが、費用を数万円で抑える方法はないでしょうか。

回答No.6

ohkawa3 · ベストアンサー

回答(3)再出
作業者が狙いをつけたワークについて、移動速度を単発で測定して、測定結果をノートにメモとして書き残すことができればいいのでしょうか？

連続的に流れてくるワークの個々の移動速度を連続的に測定して、PC上のデータとして残すことが必要でしょうか？

連続的に流れてくるワークの個々の移動速度を連続的に測定して、その結果を搬送システムに伝送して、搬送速度補正などを想定なさっているのでしょうか？

いずれの場合でも、速度測定の基本原理自体が変化することはありませんが、データの受け渡しの仕様を満足するように計測システムを構成する必要があります。既製品で丁度良いシステムがあればいいのですが、個別設計を行ったり、インターフェース部を追加したりする必要があるかもしれません。おそらくは、このような追加部分が最も費用が掛かりそうに思います。

補足

質問の内容があいまいでしたので質問しなおしました。
カテゴリー「測定・分析」
標題「円柱の落下スピードの測定
できましたらご指導ください。

回答No.5

kaba__san

安いマイコンボード買ってくる。
タイマークロックが20MHzなら0.05μ秒単位で時間を計測できる。

補足

質問の内容があいまいでしたので質問しなおしました。
カテゴリー「測定・分析」
標題「円柱の落下スピードの測定
できましたらご指導ください。

回答No.4

iijijii

> 物体にマークを2個つけて
その物体の移送中の傾きに影響を受けますので、傾きのバラツキがある場合はマークを1個にしてセンサーの方を2個にしたほうがいいでしょう。

問題はサンプリング周期ですね。
1[ms]の精度を得るためには出来れば0.1[ms]位でサンプリングしたいところです。
ところが数万の予算で買えそうなのはA/Dは10[ms]のオーダーなので…

最初に手段を考えて実現方法を求めるのではなく、
目的と状況をできるだけ正確に書いて、解決手段を募るようにすれば割と簡単に解決できることが多いです。

いわゆるXY問題ですね。
https://ja.wikipedia.org/wiki/XY%E5%95%8F%E9%A1%8C

補足

質問の内容があいまいでしたので質問しなおしました。
カテゴリー「測定・分析」
標題「円柱の落下スピードの測定
できましたらご指導ください。

回答No.3

ohkawa3

マークからの反射光を、1個の光学センサで検出するシステムとして、光学センサから得られると想定される出力信号を模式的に示してみました（下図参照）。

このよう様な信号の最初のパルスで、カウンターを起動し、約16ms後のパルスでカウンターを停止し、その期間のクロックの数を数えるような機能があれば、測定した時間とマーカーの間隔から速度が求められます。

仮に、マーカーの間隔50mmを0.05mmの分解能で検出したければ、16ms÷（50/0.05）＝16μs間隔のクロック・・・周波数に換算して62.5kHz以上のクロック周波数を数えればいいことなので、電気的信号処理は、機器組込用の安価なのマイコンでも十分です。

課題は、入力の電気信号の波形をできるだけ鋭く明確なパルスに仕上げるかということです。一般的な（動画）カメラでは、フレーム周波数以上の応答速度が得られないことに加えて、2次元の信号から1点の信号を抽出するソフトも必要なので、見通しが悪いと思います。

ご自身で光学センサ部分を作るのであれば、カメラレンズ、シリコンフォトセル、高速OP-ampなどを組み合わせることで、比較的安価に実現できる可能性がありそうです。この光学センサ部分に適当な市販品があれば、実現性がぐっと高くなります。

検出波形を鋭く明確にするには、光学センサだけでなく、マーカー側の工夫も重要と思います。マーカーの形を「点」ではなく、進行方向に直交する「線」状にすることで、移動の軌道に若干のズレがあっても確実に検出できるようになります。また、材質を「反射テープ」とするとともに、適切な照明系を採用すれば、光信号を鋭く明確にできるので、光学センサに要求される性能を低減させることが可能です。

原理は上記の通りですが、実用的なロバスト性、使いやすさを確保するために、上記以外の複数の配慮が必要になると思います。ご健闘を期待します。

補足

質問の内容があいまいでしたので質問しなおしました。
カテゴリー「測定・分析」
標題「円柱の落下スピードの測定
できましたらご指導ください。

回答No.2

lumiheart

＞毎秒約3ｍで移動している物体があります。
どーやって移動させてるんですか？
やっぱりガントリーローダとか？
https://www.tsubakimoto.jp/tmc/products/lp/gantry-robot/
ガントリーなら駆動はサーボモータ
なので、別途計測器を用意することなく
サーボドライバのモニタ機能で計測できる
https://www.mitsubishielectric.co.jp/fa/products/drv/servo/index.html

ただし、それはあくまでモータの回転速度であって負荷速度ではない
負荷駆動方法がベルト駆動とかチェーン駆動とかだとベルトのたるみや伸び縮みで
負荷速度のバラツキが出るけど、許容するバラツキはどれくらい？
指令速度3000mm/secで許容誤差1mm/sec？10mm/sec？
ただまぁ3000mm/secで許容誤差1mm/secはサーボモータの性能限界だけど？

光電センサとかで別途計測システムで計測するにしても
精度1mm/secで計測するのは結構難しい
https://www.onosokki.co.jp/HP-WK/products/keisoku/tach/tm4000.htm
https://www.fa.omron.co.jp/products/family/1538/

回答No.1

chie65536（@chie65535）

安い赤外線遮断センサーを何組か用意して、物体の移動経路上を赤外線が通るように設置します。鏡を何個か組み合わせて、赤外線の経路を「コ」の字にする、「弓」の字にする、などと工夫すると、１セットで複数個所の遮断を検知出来ます。

あとは、１か所目と２か所目の距離と遮断開始タイミングの時間差で１～２か所目間の速度が、２か所目と３か所目の距離と遮断開始タイミングの時間差で２～３か所目間の速度が、３か所目と４か所目の距離と遮断開始タイミングの時間差で３～４か所目間の速度が計測できます。

これなら「物体が赤外線を遮った瞬間の正確な時刻」さえ計れれば良いので、物体の大きさは関係ありませんし、速度が高速でも低速でも関係ありませんし、赤外線センサの数と鏡の数を増やせば、いくらでも計測位置を増やせます。

補足

質問の内容があいまいでしたので質問しなおしました。
カテゴリー「測定・分析」
標題「円柱の落下スピードの測定
できましたらご指導ください。