(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物の振動を上記被測定物の複数の方向から照射光を用いて非接触で同時に取り出す複数台の検出手段と、上記各検出手段の各照準および各焦点を検出する照射位置検出手段と、上記照射位置検出手段の検出結果に基づき、上記各検出手段の照射位置が、上記被測定物の振動検出位置に一致するように、上記各検出手段をそれぞれ調整する調整手段と、上記調整手段を用いて上記各検出手段の照射位置を上記被測定物の振動検出位置に一致させる調整動作が可能な範囲に、上記各検出手段と上記被測定物との位置関係を設定する移動手段と、上記各検出手段により取り出された信号をベクトル変換して上記被測定物の振動検出位置における所望の複数方向の振動挙動を求める算出手段とを備えたことを特徴とする非接触振動検出装置。
【請求項２】
検出手段が３台にてなることを特徴とする請求項１に記載の非接触振動検出装置。
【請求項３】
各検出手段の照射光が可視光の場合、照射位置検出手段を視覚的に検出することができるように形成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の非接触振動検出装置。
【請求項４】
移動手段は、被測定物を載置し、上記被測定物をＸＹ平面内で移動可能な第１の移動ステージにて成ることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の非接触振動検出装置。
【請求項５】
調整手段は、各検出手段を配設し各照射位置をＺ軸方向に移動可能な第２のステージと、上記各検出手段を配設し各照射光の傾きとＸ軸方向の位置とを変更可能な第３の移動ステージとにて成ることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の非接触振動検出装置。
【請求項６】
算出手段が、被測定物の振動検出位置における、任意の平面内の振動挙動を求めることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の非接触振動検出装置。
【請求項７】
算出手段が、周波数解析により、被測定物の振動検出位置における、単位周波数毎のスペクトル振幅を求めることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の非接触振動検出装置。
【請求項８】
算出手段が、時間周波数解析により、被測定物の振動検出位置における、単位時間毎の単位周波数成分の振幅を求めることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の非接触振動検出装置。
【請求項９】
算出手段が、時系列解析により、被測定物の振動検出位置における、単位時間毎の標準偏差または減衰率のいずれか一方または両方を求めることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の非接触振動検出装置。
【請求項１０】
被測定物が、カラー陰極線管に配設された複数のアパーチャグリルの場合、請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の非接触振動検出装置の移動手段は、各検出手段を、上記アパーチャグリルの並んでいる方向に走査させる手段、および上記走査時に、上記各検出手段にて検出された信号のレベル変化を読み取り上記各検出手段の照射位置がいずれのアパーチャグリルに到達しているかを判断する手段を備えたことを特徴とする非接触振動検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被測定物の振動を非接触にて測定するための非接触振動検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、展張マスク方式にて形成されたカラー陰極線管では、色選別機構としてアパーチャグリルマスクが用いられている。このアパーチャグリルマスクの構造は、例えば図１０に示す。同図において、１は上部フレーム１ａおよび下部フレーム１ｂからなるフレーム、２はフレーム１に配設された複数のアパーチャグリルで、カラー陰極線管の複数の縦ストライプ状の遮光部を形成する。３はこれらアパーチャグリル２上に配設されたダンピングワイヤで、下部フレーム１ｂに取り付けられた左右同一のダンパースプリング４より架張されている。
【０００３】
従来のカラー陰極線管は上記のように構成され、カラー陰極線管に外部から衝撃が加わると、アパーチャグリル２が振動する。アパーチャグリル２が振動すると、色選別機能が適切に発揮されなくなり、画像の揺れ、色ズレ、色むら等があらわれる。よって、このようなアパーチャグリル２の振動を減衰させるために、ダンピングワイヤ３が張られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のカラー陰極線管は上記のように構成され、アパーチャグリル２やダンピングワイヤ３の設定条件は実験的に求められていた。これは、アパーチャグリル２上にダンピングワイヤ３を張ることにより、１本のアパーチャグリル２が、周辺のアパーチャグリル２の共振により干渉を受け、複雑な振動挙動を示し、このような振動を簡便に測定する手段が存在しないためである。このため、最適な設定条件を求めることは非常に困難であった。
【０００５】
この発明は上記のような問題点を解消するためなされたもので、被測定物の振動を非接触にて容易に検出することができる非接触振動検出装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る請求項１の非接触振動検出装置は、被測定物の振動を被測定物の複数の方向から照射光を用いて非接触で同時に取り出す複数台の検出手段と、各検出手段の各照準および各焦点を検出する照射位置検出手段と、照射位置検出手段の検出結果に基づき、各検出手段の照射位置が、被測定物の振動検出位置に一致するように、各検出手段をそれぞれ調整する調整手段と、調整手段を用いて各検出手段の照射位置を被測定物の振動検出位置に一致させる調整動作が可能な範囲に、各検出手段と被測定物との位置関係を設定する移動手段と、各検出手段により取り出された信号をベクトル変換して被測定物の振動検出位置における所望の複数方向の振動挙動を求める算出手段とを備えたものである。
【０００７】
また、この発明に係る請求項２の非接触振動検出装置は、請求項１において、検出手段が３台にてなるものである。
【０００８】
また、この発明に係る請求項３の非接触振動検出装置は、請求項１または請求項２において、各検出手段の照射光が可視光の場合、照射位置検出手段を視覚的に検出することができるように形成するものである。
【０００９】
また、この発明に係る請求項４の非接触振動検出装置は、請求項１ないし請求項３のいずれかにおいて、移動手段は、被測定物を載置し、被測定物をＸＹ平面内で移動可能な第１の移動ステージにて成るものである。
【００１０】
また、この発明に係る請求項５の非接触振動検出装置は、請求項１ないし請求項４のいずれかにおいて、調整手段は、各検出手段を配設し各照射位置をＺ軸方向に移動可能な第２のステージと、各検出手段を配設し各照射光の傾きとＸ軸方向の位置とを変更可能な第３の移動ステージとにて成るものである。
【００１１】
また、この発明に係る請求項６の非接触振動検出装置は、請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、算出手段が、被測定物の振動検出位置における、任意の平面内の振動挙動を求めるものである。
【００１２】
また、この発明に係る請求項７の非接触振動検出装置は、請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、算出手段が、周波数解析により、被測定物の振動検出位置における、単位周波数毎のスペクトル振幅を求めるものである。
【００１３】
また、この発明に係る請求項８の非接触振動検出装置は、請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、算出手段が、時間周波数解析により、被測定物の振動検出位置における、単位時間毎の単位周波数成分の振幅を求めるものである。
【００１４】
また、この発明に係る請求項９の非接触振動検出装置は、請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、算出手段が、時系列解析により、被測定物の振動検出位置における、単位時間毎の標準偏差または減衰率のいずれか一方または両方を求めるものである。
【００１５】
また、この発明に係る請求項１０の非接触振動検出装置は、被測定物が、カラー陰極線管に配設された複数のアパーチャグリルの場合、請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の非接触振動検出装置の移動手段は、各検出手段を、アパーチャグリルの並んでいる方向に走査させる手段、および走査時に、各検出手段にて検出された信号のレベル変化を読み取り各検出手段の照射位置がいずれのアパーチャグリルに到達しているかを判断する手段を備えたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態について説明する。図１は従来の場合と同様に形成された、カラー陰極線管のアパーチャグリルマスクの構成を示す図で、１は上部フレーム１ａおよび下部フレーム１ｂからなるフレーム、２はフレーム１に配設された複数のアパーチャグリルで、カラー陰極線管の複数の縦ストライプ状の遮光部を形成する。
【００１７】
３はこれらアパーチャグリル２上に配設されたダンピングワイヤで、下部フレーム１ｂに取り付けられた左右同一のダンパースプリング４より架張され、アパーチャグリルマスク５を構成している。この場合、ダンピングワイヤ２の張られている方向をＸ軸方向とし、アパーチャグリル２の配列されている方向をＹ軸方向とし、これらＸＹ平面に対して垂直の方向をＺ軸方向とする。そしてこの場合、アパーチャグリル２を被測定物とする。
【００１８】
図２はこの発明の実施の形態１における非接触振動検出装置の構成を示す図である。６はアパーチャグリルマスク５をパネルガラス７およびファンネルガラス８内に配設したカラー陰極線管、９、１０はアパーチャグリル２の振動を、アパーチャグリル２の複数の２方向から照射光を用いて非接触で同時に取り出す複数台の第１および第２の検出手段で、照射光がレーザ光にて成る、レーザドップラ振動計が用いられる。尚、他の検出手段としては、照射光を用いて被測定物の変位を計測できるものなら何を用いてもよく、例としてはレーザ変位計等が考えられる。
【００１９】
１１は第１および第２の検出手段９、１０の各照準および各焦点を検出する照射位置検出手段で、例えば照射光に可視光を含む場合は、高倍率のカメラ１１ａと第１のモニタ１１ｂとから構成され、外部から直接測定者が第１のモニタ１１ｂを見て、第１および第２の検出手段９、１０の各照準および各焦点を視覚的に検出することができる。１２は照射位置検出手段１１の検出結果に基づき、第１および第２の検出手段９、１０の照射位置が、アパーチャグリル２の振動検出位置に一致するように、第１および第２の検出手段９、１０をそれぞれ調整する調整手段である。
【００２０】
そしてこの調整手段１２は、例えば、第１および第２の検出手段９、１０を配設し各照射位置をＺ軸方向に移動可能な第２のステージ１３と、第１および第２の検出手段９、１０を配設し各照射光の傾きとＸ軸方向の位置とを変更可能な第３の移動ステージ１４とにて構成される。そして、第３のステージ１４に第１および第２の検出手段９、１０がそれぞれ搭載され、第３のステージ１４が第２のステージ１３に配設され形成されている。また、第２のステージ１３は後述する第１のステージに支持具１３ａを介して設置されている。
【００２１】
１５は調整手段１２を用いて第１および第２の検出手段９、１０の照射位置をアパーチャグリル２の振動検出位置に一致させる調整動作が可能な範囲に、第１および第２の検出手段９、１０とアパーチャグリル２との位置関係を設定する移動手段で、例えば、カラー陰極線管６が載置され、アパーチャグリル２をＸＹ平面内で移動可能な第１の移動ステージからなり、Ｘ軸方向の反転を感知する方向感知センサ１５ａを備える。
【００２２】
１６は第１および第２の検出手段９、１０により取り出された信号の出力の増幅機能と、誤差を取り除くためのフィルタ機能とを有するアンプ回路、１７はこのアンプ回路１６を介して得られた、第１および第２の検出手段９、１０の信号をベクトル変換してアパーチャグリル２の振動検出位置における、所望の複数方向の振動挙動を求める算出手段で、例えばＡ／Ｄ変換回路１８およびＣＰＵ１９にてなる。２０は算出手段１７にて算出された結果を表示する第２のモニタである。
【００２３】
Ａ１は、第１および第２の検出手段９、１０の照射光がアパーチャグリル２に照射する際の入射角で、この入射角Ａ１により各方向の検出精度を変更することができる。この場合、入射角Ａ１の角度を小さくすると、Ｚ軸方向の成分の検出精度が向上し、Ｘ軸方向の成分の検出精度が低下する。入射角Ａ１の角度を大きくすると、Ｚ軸方向の成分の検出精度が低下し、Ｘ軸方向の成分の検出精度が向上する。ここでは、Ｘ軸方向およびＺ軸方向の両方を検出する必要があるため、Ｚ軸方向から第１および第２の検出手段９、１０の照射光の角度がそれぞれ４５度の角度となるように、入射角Ａ１を９０度に設定すればよい。
【００２４】
上記のように構成された実施の形態１の非接触振動検出装置の動作を説明する。まずアパーチャグリル２はＹ軸方向に固定されており、Ｙ軸方向の振動波が少ないため、Ｘ軸およびＺ軸方向の振動を得ることができるように、カラー陰極線管６は図２に示すように移動手段１５上に載置されている。そして、アパーチャグリル２の所望の振動検査位置に、第１および第２の検出手段９、１０の照射位置が調整可能な範囲となるように、移動手段１５を操作してＸＹ平面内にてアパーチャグリル２を移動させる。
【００２５】
次に、照射位置検出手段１１にて、第１および第２の検出手段９、１０の各照準および各焦点を検出する。そして、この検出結果に基づき、第１および第２の検出手段９、１０の照射位置が、振動検出位置に一致するように調整手段１２により調整する。そして、第１および第２の検出手段９、１０の照射位置が振動検出位置に一致していることを確認する。
【００２６】
そして、カラー陰極線管６に例えばショックハンマ等の加振器により振動を与え、加振後の振動を第１および第２の検出手段９、１０にて検出し、アンプ回路１６にて処理した後、算出手段１７にてベクトル変換して、アパーチャグリル２の振動検出位置における所望の複数の方向、ここではアパーチャグリル２のＸ軸方向およびＺ軸方向のそれぞれの振動挙動を算出し、第２のモニタ２０に表示する。
【００２７】
実際にカラー陰極線管６を加振させた際、どのような振動挙動の結果が得られるかについて説明する。例えば加振力として０．３５Ｎ・ｍをカラー陰極線管６に加えた場合、第１および第２の検出手段９、１０により得られた信号を、算出手段１７にてベクトル変換して、アパーチャグリル２の振動のＸ軸方向およびＺ軸方向の各振動成分を算出した。そしてこれらデータを、横軸に時間、縦軸に振幅となるように示すと、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向およびＺ軸方向の振動挙動の情報をそれぞれ得ることができる。
【００２８】
そして、これら各成分を合成し、横軸にＸ軸方向の変位、縦軸にＺ軸方向の変位となるように示し、任意の平面内としてのＸＺ平面内の振動挙動を、図４に示すように得ることができる。この図から、振動検出位置におけるＺ軸方向の最大振動が２０μｍ程度、Ｘ軸方向の最大振動が５μｍ程度であることが容易に確認できる。
【００２９】
また、他の算出方法としては、アパーチャグリル２の振動のＸ軸方向およびＺ軸方向の各振動成分を算出し、縦軸に波高幅、横軸に時間となるように示すと、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向およびＺ軸方向の振動挙動の情報をそれぞれ得ることができる。このように、縦軸に波高幅を示すようにすれば、Ｘ軸方向およびＺ軸方向の振動における減衰時間を容易に判断することができる。
【００３０】
そして、これら各成分を合成し、横軸にＸ軸方向の変位、縦軸にＺ軸方向の変位となるように示し、任意の平面内としてのＸＺ平面内の波高値の振動挙動を、図６に示すように得ることができる。
【００３１】
また、他の解析方法としては、周波数解析として、例えば高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いて、Ｚ軸方向の加振後５秒間の解析を行うと、図７に示すような結果が得られる。この図から、スペクトル値が高い周波数が約２３０Ｈｚに存在することが確認でき、他に、約４６０Ｈｚに存在することが容易に確認できる。
【００３２】
また、時間周波数解析として、例えばウェーブレット解析を用いて、Ｚ軸方向の加振後５秒間の解析を行うと、図８に示すようなマトリクス状の結果が得らる。単位時間毎の単位周波数成分の各振幅のレベルは、色の濃淡にて示され、白い色ほどレベルが高く、黒い色ほどレベルは低いことを表している。この図から、持続時間の長い振動の周波数が約２３０Ｈｚに存在することが確認できる。
【００３３】
また、時系列解析により単位時間毎の標準偏差や減衰率等を求めることもできる。さまざまな解析手段により所望となるデータを入手し、振動発生源等を推定することも可能となる。
【００３４】
また、移動手段１５は、第１および第２の検出手段９、１０を、アパーチャグリル２の並んでいる方向に走査させ、走査時に、第１および第２の検出手段９、１０にて検出された信号のレベル変化を読み取り第１および第２の検出手段９、１０の照射位置がいずれのアパーチャグリル２に到達しているかを判断することができる。
【００３５】
実際の方法を図９をもちいて説明する。例えば第１の検出手段９の信号のレベルは、アパーチャグリル２の存在する場合には、反射光が大きいため信号のレベルが大きくなる、また、アパーチャグリル２から外れると、反射光が小さくなるため信号のレベルが小さくなる。よって、第１の検出手段９の信号レベルを測定すると、図９（ａ）に示すようなレベル変化を得ることができる。
【００３６】
このレベル変化をスライスレベル（しきい値）を基準としてカウントし、アパーチャグリル２の番号数をカウントすることができる。そして、この際同時に、方向感知センサ１５ａの出力レベルを図９（ｂ）に示すように得れば、Ｘ軸方向の移動が反転した時点を判断することができる。そしてこの信号が反転した時点にて、アパーチャグリル２の番号数を逆にカウントしていけばＸ軸方向の正反両方の移動に対応することができる。
【００３７】
上記のように構成された実施の形態１の非接触振動検出装置によれば、アパーチャグリル２の所望の振動検出位置の振動を、非接触にて容易に検出することができる。
【００３８】
また、上記実施の形態１においては、被測定物としてアパーチャグリル２を用いる例を示したがこれに限られることはなく、例えば、ダンピングワイヤ３を被測定物とする場合、ダンピングワイヤ３はＸ軸方向に張られて固定されているため、Ｘ軸方向の振動波が少ない。よって、Ｙ軸およびＺ軸方向の振動を得ることができるように、カラー陰極線管６は上記図２にて示した状態から、９０度回転させて移動手段１５上に載置させ、振動を検出すればよい。
【００３９】
また、上記実施の形態１においてはダンピングワイヤ３を張った状態のカラー陰極線管６を測定する例を示したが、これに限られることはなく、例えばダンピングワイヤ３を張らない状態と、ダンピングワイヤ３を張る状態との両方を測定し、ダンピングワイヤ３における影響を検出することが考えられる。
【００４０】
また、上記実施の形態１においては、検出手段として２台の装置を用いる例を示したがこれに限られることはなく、例えば３台の装置を用いるようにすれば、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向それぞれの方向の振動挙動を一度の測定にて求めることができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように、この発明の請求項１によれば、被測定物の振動を被測定物の複数の方向から照射光を用いて非接触で同時に取り出す複数台の検出手段と、各検出手段の各照準および各焦点を検出する照射位置検出手段と、照射位置検出手段の検出結果に基づき、各検出手段の照射位置が、被測定物の振動検出位置に一致するように、各検出手段をそれぞれ調整する調整手段と、調整手段を用いて各検出手段の照射位置を被測定物の振動検出位置に一致させる調整動作が可能な範囲に、各検出手段と被測定物との位置関係を設定する移動手段と、各検出手段により取り出された信号をベクトル変換して被測定物の振動検出位置における所望の複数方向の振動挙動を求める算出手段とを備えたので、所望の複数方向の振動挙動を求めることができる非接触振動検出装置を提供することが可能となる。
【００４２】
また、この発明の請求項２によれば、請求項１において、検出手段が３台にてなるので、任意の３方向の振動挙動を同時に求めることができる非接触振動検出装置を得ることが可能となる。
【００４３】
また、この発明の請求項３によれば、請求項１または請求項２において、各検出手段の照射光が可視光の場合、照射位置検出手段を視覚的に検出することができるように形成するので、測定者が容易に照射位置を確認することができる非接触振動検出装置を提供することが可能となる。
【００４４】
また、この発明の請求項４によれば、請求項１ないし請求項３のいずれかにおいて、移動手段は、被測定物を載置し、被測定物をＸＹ平面内で移動可能な第１の移動ステージから成るので、被測定物と各検出手段との位置関係を容易に設定することができる非接触振動検出装置を提供することが可能となる。
【００４５】
また、この発明の請求項５によれば、請求項１ないし請求項４のいずれかにおいて、調整手段は、各検出手段を配設し各照射位置をＺ軸方向に移動可能な第２のステージと、各検出手段を配設し各照射光の傾きとＸ軸方向の位置とを変更可能な第３の移動ステージとにて成るので、各検出手段の照射位置と被測定物の振動測定位置とを容易に一致させることができる非接触振動検出装置を提供することが可能となる。
【００４６】
また、この発明の請求項６によれば、請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、算出手段が、被測定物の振動検出位置における、任意の平面内の振動挙動を求めるので、被測定物の振動検出位置の所望の振動挙動を得ることができる非接触振動検出装置を提供することが可能となる。
【００４７】
また、この発明の請求項７によれば、請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、算出手段が、周波数解析により、被測定物の振動検出位置における、単位周波数毎のスペクトル振幅を求めるので、被測定物の振動検出位置の所望の振動挙動を得ることができる非接触振動検出装置を提供することが可能となる。
【００４８】
また、この発明の請求項８によれば、請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、算出手段が、時間周波数解析により、被測定物の振動検出位置における、単位時間毎の単位周波数成分の振幅を求めるので、被測定物の振動検出位置の所望の振動挙動を得ることができる非接触振動検出装置を提供することが可能となる。
【００４９】
また、この発明の請求項９によれば、請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、算出手段が、時系列解析により、被測定物の振動検出位置における、単位時間毎の標準偏差または減衰率のいずれか一方または両方を求めるので、被測定物の振動検出位置の所望の振動挙動を得ることができる非接触振動検出装置を提供することが可能となる。
【００５０】
また、この発明の請求項１０によれば、被測定物が、カラー陰極線管に配設された複数のアパーチャグリルの場合、請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の非接触振動検出装置の移動手段は、各検出手段を、アパーチャグリルの並んでいる方向に走査させる手段、および走査時に、各検出手段にて検出された信号のレベル変化を読み取り各検出手段の照射位置がいずれのアパーチャグリルに到達しているかを判断する手段を備えるので、いずれのアパーチャグリルに到達しているかを容易に判断することができる非接触振動検出装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１にアパーチャグリルの構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に非接触振動検出装置の構成を示す図である。
【図３】図２に示した非接触振動検出装置を用いて測定した際の算出結果を示す図である。
【図４】図２に示した非接触振動検出装置を用いて測定した際の算出結果を示す図である。
【図５】図２に示した非接触振動検出装置を用いて測定した際の算出結果を示す図である。
【図６】図２に示した非接触振動検出装置を用いて測定した際の算出結果を示す図である。
【図７】図２に示した非接触振動検出装置を用いて測定した際の算出結果を示す図である。
【図８】図２に示した非接触振動検出装置を用いて測定した際の算出結果を示す図である。
【図９】図２に示した非接触振動検出装置を用いて測定した際の算出結果を示す図である。
【図１０】従来のアパーチャグリルマスクの構成を示す図である。
【符号の説明】
２  アパーチャグリル、３  ダンピングワイヤ、６  カラー陰極線管、
７  パネルガラス、８  ファンネルガラス、９  第１の検出手段、
１０  第２の検出手段、１１  照射位置検出手段、１１ａ  カメラ、
１１ｂ  第１のモニタ、１２  調整手段、１３  第２のステージ、
１３ａ  支持具、１４  第３のステージ、１５  移動手段、
１５ａ  方向感知センサ、１６  アンプ回路、１７  算出手段、
１８  Ａ／Ｄ変換回路、１９  ＣＰＵ、２０  第２のモニタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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