(57)【要約】【課題】回転体に取り付けられた反射体の位置をより正確に特定でき、回転体のトルクをより正確に得ることができるトルク計測装置を提供することである。【解決手段】回転体１３の表面の軸方向に間隔を保って設けられた１対の反射体１４ａ、１４ｂの反射パターンで反射して得られる反射光データを入力して記憶し、回転体１３の反射光データのモデルに対するＡＩＣが最小となる点を判定して１対の反射体１４ａ、１４ｂの存在領域を検出する。そして、検出された１対の反射体１４ａ、１４ｂの存在領域で特定される反射体位置に基づいて回転体１３のねじれ量を算出し、算出された回転体のねじれ量に基づいてトルクを算出する。【選択図】図１
2008007430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出力するレーザ光出力装置と、前記レーザ光出力装置からのレーザ光を回転体の表面に照射すると共に反射光を受信する光送受信装置と、前記回転体の表面の軸方向に間隔を保って設けられ前記光送受信装置から照射されたレーザ光を所定の反射パターンで反射する１対の反射体と、前記光送受信装置で受信した反射光に基づいて前記回転体のトルクを求める信号処理装置とを備え、
前記信号処理装置は、
前記回転体の回転に伴って入力される前記回転体の表面に照射されたレーザ光の反射光データを記憶する入力データ記憶部と、
前記入力データ記憶部に記憶された前記回転体の反射光データのモデルに対するＡＩＣが最小となる点を判定して前記１対の反射体の存在領域を検出する反射体存在領域検出手段と、
前記反射体存在領域検出手段で検出された前記１対の反射体の存在領域で特定される反射体位置に基づいて前記回転体のねじれ量を算出するねじれ量算出手段と、
前記ねじれ量算出手段で算出された回転体のねじれ量に基づいてトルクを算出するトルク算出手段とを備えたことを特徴とするトルク計測装置。
【請求項２】
レーザ光を出力するレーザ光出力装置と、前記レーザ光出力装置からのレーザ光を回転体の表面に照射すると共に反射光を受信する光送受信装置と、前記回転体の表面の軸方向に間隔を保って設けられ前記光送受信装置から照射されたレーザ光を所定の反射パターンで反射する１対の反射体と、前記光送受信装置で受信した反射光に基づいて前記回転体のトルクを求める信号処理装置とを備え、
前記信号処理装置は、
前記回転体の回転に伴って入力される前記回転体の表面に照射されたレーザ光の反射光データを記憶する入力データ記憶部と、
前記入力データ記憶部に記憶された前記回転体の反射光データから前記１対の反射体の概略位置を検出する反射体概略位置検出手段と、
前記反射体概略位置検出手段で検出された１対の反射体概略位置近傍の反射光データのモデルに対するＡＩＣが最小となる点を判定して前記１対の反射体の存在領域を検出する反射体存在領域検出手段と、
前記反射体存在領域検出手段で検出された前記１対の反射体の存在領域で特定される反射体位置に基づいて前記回転体のねじれ量を算出するねじれ量算出手段と、
前記ねじれ量算出手段で算出された回転体のねじれ量に基づいてトルクを算出するトルク算出手段とを備えたことを特徴とするトルク計測装置。
【請求項３】
コンピュータに、
回転体の表面の軸方向に間隔を保って設けられた１対の反射体の反射パターンで反射して得られる反射光データを入力して記憶する手順と、
前記回転体の反射光データのモデルに対するＡＩＣが最小となる点を判定して前記１対の反射体の存在領域を検出する手順と、
検出された前記１対の反射体の存在領域で特定される反射体位置に基づいて前記回転体のねじれ量を算出する手順と、
算出された回転体のねじれ量に基づいてトルクを算出する手順とを実行させるためのプログラム。
【請求項４】
コンピュータに、
回転体の表面の軸方向に間隔を保って設けられた１対の反射体の反射パターンで反射して得られる反射光データを入力して記憶する手順と、
前記回転体の反射光データから前記１対の反射体の概略位置を検出する手順と、
検出された１対の反射体の概略位置近傍の反射光データのモデルに対するＡＩＣが最小となる点を判定して前記１対の反射体の存在領域を検出する手順と、
検出された前記１対の反射体の存在領域で特定される反射体位置に基づいて前記回転体のねじれ量を算出する手順と、
算出された回転体のねじれ量に基づいてトルクを算出する手順とを実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体の回転速度および軸トルクを非接触で光学的に計測するトルク計測装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、コンバインドサイクル発電プラントや蒸気タービンプラントの熱効率の変化原因を特定するために、ガスタービンや蒸気タービンのような回転機器の駆動軸（回転体）のトルクを検出するための光学的なトルク計測装置が開発されている。このトルク計測装置では、回転体の軸方向の異なる位置に１対の反射体を設け、両反射体にレーザ光を照射して両反射体からの反射光を検出し、反射光の周期的な強弱に基づいて回転体の回転周期を求め、両反射体からの反射光の遅れ時間に基づいて回転体のトルクを検出するようにしている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
このようなトルク計測装置では、信号処理に必要な反射光データの抽出や信号処理された処理結果の適否判定などは、解析者がマニュアル操作で行っているので、解析作業に時間が掛かる。そこで、回転体に設けられた反射体で反射された反射光の反射パターン位置を信号処理装置で自動的に特定し、特定された反射パターン位置で定まる反射パターン範囲内のデータに基づいて、信号処理装置で自動的に回転体の回転周期またはねじれ量を算出し、算出された回転体のねじれ量に基づいてトルクを算出するようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−２２５６４号公報
【特許文献２】特開２００５−１６９５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、解析者のマニュアル操作で信号処理に必要な反射体からの反射光データの抽出を行う場合には解析作業に時間が掛かるだけでなく、反射光データにノイズがある場合には反射光データの抽出が不正確となる。【０００５】
また、特許文献２のものでは、回転体の反射体からの反射光データを読み込み、読み込んだ反射光データの最大値及び最小値を基準としたトリガ値を作成して、そのトリガ値を超えた領域を反射体の反射パターンとするものであり、自動で反射体の位置を特定できるが、トリガ値を最大値と最小値との差分に一定の比率を乗算して算出しているので、比率の定め方によっては反射体の位置が正確に特定できない場合がある。反射体の位置が正確でないと、それに基づいて算出されるトルクにも誤差が生じることになる。【０００６】
本発明の目的は、回転体に取り付けられた反射体の位置をより正確に特定でき、回転体のトルクをより正確に得ることができるトルク計測装置及びプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明に係わるトルク計測装置は、レーザ光を出力するレーザ光出力装置と、前記レーザ光出力装置からのレーザ光を回転体の表面に照射すると共に反射光を受信する光送受信装置と、前記回転体の表面の軸方向に間隔を保って設けられ前記光送受信装置から照射されたレーザ光を所定の反射パターンで反射する１対の反射体と、前記光送受信装置で受信した反射光に基づいて前記回転体のトルクを求める信号処理装置とを備え、前記信号処理装置は、前記回転体の回転に伴って入力される前記回転体の表面に照射されたレーザ光の反射光データを記憶する入力データ記憶部と、前記入力データ記憶部に記憶された前記回転体の反射光データのモデルに対するＡＩＣが最小となる点を判定して前記１対の反射体の存在領域を検出する反射体存在領域検出手段と、前記反射体存在領域検出手段で検出された前記１対の反射体の存在領域で特定される反射体位置に基づいて前記回転体のねじれ量を算出するねじれ量算出手段と、前記ねじれ量算出手段で算出された回転体のねじれ量に基づいてトルクを算出するトルク算出手段とを備えたことを特徴とする。【０００８】
請求項２の発明に係わるトルク計測装置は、レーザ光を出力するレーザ光出力装置と、前記レーザ光出力装置からのレーザ光を回転体の表面に照射すると共に反射光を受信する光送受信装置と、前記回転体の表面の軸方向に間隔を保って設けられ前記光送受信装置から照射されたレーザ光を所定の反射パターンで反射する１対の反射体と、前記光送受信装置で受信した反射光に基づいて前記回転体のトルクを求める信号処理装置とを備え、前記信号処理装置は、前記回転体の回転に伴って入力される前記回転体の表面に照射されたレーザ光の反射光データを記憶する入力データ記憶部と、前記入力データ記憶部に記憶された前記回転体の反射光データから前記１対の反射体の概略位置を検出する反射体概略位置検出手段と、前記反射体概略位置検出手段で検出された１対の反射体概略位置近傍の反射光データのモデルに対するＡＩＣが最小となる点を判定して前記１対の反射体の存在領域を検出する反射体存在領域検出手段と、前記反射体存在領域検出手段で検出された前記１対の反射体の存在領域で特定される反射体位置に基づいて前記回転体のねじれ量を算出するねじれ量算出手段と、前記ねじれ量算出手段で算出された回転体のねじれ量に基づいてトルクを算出するトルク算出手段とを備えたことを特徴とする。【０００９】
請求項３の発明に係わるプログラムは、コンピュータに実行させる手順として、回転体の表面の軸方向に間隔を保って設けられた１対の反射体の反射パターンで反射して得られる反射光データを入力して記憶する手順と、前記回転体の反射光データのモデルに対するＡＩＣが最小となる点を判定して前記１対の反射体の存在領域を検出する手順と、検出された前記１対の反射体の存在領域で特定される反射体位置に基づいて前記回転体のねじれ量を算出する手順と、算出された回転体のねじれ量に基づいてトルクを算出する手順とを有する。【００１０】
請求項４の発明に係わるプログラムは、コンピュータに実行させる手順として、回転体の表面の軸方向に間隔を保って設けられた１対の反射体の反射パターンで反射して得られる反射光データを入力して記憶する手順と、前記回転体の反射光データから前記１対の反射体の概略位置を検出する手順と、検出された１対の反射体の概略位置近傍の反射光データのモデルに対するＡＩＣが最小となる点を判定して前記１対の反射体の存在領域を検出する手順と、検出された前記１対の反射体の存在領域で特定される反射体位置に基づいて前記回転体のねじれ量を算出する手順と、算出された回転体のねじれ量に基づいてトルクを算出する手順とを有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、回転体の表面の軸方向に間隔を保って設けられた１対の反射体で反射して得られる回転体の反射光データのモデルに対するＡＩＣが最小となる点を判定して１対の反射体の存在領域を検出するので、反射体の位置の検出精度が向上する。従って、反射体の位置に基づいて算出されるトルクの精度が向上する。【００１２】
また、回転体の反射光データから１対の反射体の概略位置を検出しておき、その１対の反射体の概略位置近傍の反射光データのモデルに対するＡＩＣが最小となる点を判定して１対の反射体の存在領域を検出するので、反射体の位置を迅速にしかも精度よく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わるトルク計測装置のブロック構成図。
【図２】本発明の第１の実施の形態における反射光データのモデルのＡＩＣpの計算範囲の説明図。
【図３】本発明の第１の実施の形態における反射光データのモデルのＡＩＣpの計算結果の説明図。
【図４】本発明の第１の実施の形態における１対の反射体から得られた反射光データの説明図。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係わるトルク計測装置を用いてトルクを計測するトルク計測方法を示すフローチャート。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係わるトルク計測装置のブロック構成図。
【図７】本発明の第２の実施の形態における反射体概略位置検出手段での区間平均処理の説明図。
【図８】本発明の第２の実施の形態における反射体概略位置検出手段での反射体概略位置の検出処理の説明図。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係わるトルク計測装置を用いてトルクを計測するトルク計測方法を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００１４】
１１…レーザ光出力装置、１２…光送受信装置、１３…回転体、１４…反射体、１５…光検知装置、１６…信号処理装置、１７…信号入力処理手段、１８…入力データ記憶部、１９…反射体存在領域検出手段、２０…ねじれ量算出手段、２１…トルク算出手段、２２…出力処理手段、２３…出力装置、２４…反射体概略位置検出手段
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係わるトルク計測装置のブロック構成図である。レーザ光出力装置１１から出力されたレーザ光は、光送受信装置１２を介して回転体１３の表面に照射される。回転体１３の表面には軸方向に間隔を保って一対の反射体１４ａ、１４ｂが設けられ、光送受信装置１２から照射されたレーザ光を所定の反射パターンで反射する。反射体１４ａ、１４ｂには、例えば、レーザ光を反射する部分とレーザ光を吸収する部分とがバーコード状に形成された反射パターンを有し、レーザ光が照射されたときその反射パターンに従った反射光が発生する。反射板１４ａ、１４ｂを含む回転体１３の表面で反射した反射光は光送受信装置１２で受信され、その反射光強度は光検知装置１５ａ、１５ｂで検出されて信号処理装置１６の信号入力処理手段１７に入力される。以下の説明では、回転体１３の周囲には、１組の１対の反射体１４ａ、１４ｂが設けられた場合について説明する。【００１６】
信号処理装置１６は、回転体１３の表面で反射された反射光のうち１対の反射体１４ａ、１４ｂで反射された反射光に基づいて回転体１３の回転周期やねじれ量を求め、さらにトルクを求めるものである。信号処理装置１６の信号入力処理手段１７は、例えば、入力した回転体１３の反射光データをフィルタリング処理して、回転体１３の回転に伴う１回転ごとの反射光データを入力データ記憶部１８に所定回転数分記憶する。【００１７】
反射体存在領域検出手段１９は、入力データ記憶部１８に記憶された回転体の反射光データから１対の反射体１４ａ、１４ｂの存在領域を検出するものであり、入力データ記憶部１８に記憶された回転体１３の反射光データを時系列的に順次入力し、後述するような演算方法で、反射体１４ａ、１４ｂの位置をリアルタイムで特定する。【００１８】
反射体存在領域検出手段１９で特定された反射体位置は、ねじれ量算出手段２０に入力される。ねじれ量算出手段２０は、特定された反射体位置に基づいて回転体１３のねじれ量をリアルタイムで算出するものである。ねじれ量算出手段２０で算出された回転体１３のねじれ量は、トルク算出手段２１に入力され、トルク算出手段２１はねじれ量算出手段２０で算出された回転体のねじれ量に基づいて回転体１３のトルクをリアルタイムで算出する。トルク算出手段２１で算出された回転体１３のトルクは出力処理手段２２で出力処理されて信号処理装置１６から外部に出力される。図１では出力装置２３に出力される場合を示している。【００１９】
次に、反射体存在領域検出手段１９で反射体の存在領域を検出する演算方法について説明する。入力データ記憶部１８に記憶された回転体の反射光データの波形データは、反射体１４ａ、１４ｂからの反射パターンが存在する領域の波形データと、反射パターンが存在しない領域の波形データとからなり、これらは異なる性質を持っている。【００２０】
そこで、入力データ記憶部１８に記憶された反射光データに対して、反射体１４ａ、１４ｂの反射光パターンが存在しない波形データのモデルＭ１と、反射パターンが存在する領域の波形データのモデルＭ２とを想定する。そして、モデルＭ１とモデルＭ２とを含んだ反射光データのモデルＭに対するＡＩＣ（Akaike's Infomation Critetion）を求め、その反射光データのモデルＭに対するＡＩＣが最小となる点を判定して、１対の反射体１４ａ、１４ｂの存在領域を検出する。つまり、反射体１４ａ、１４ｂの開始位置及び終了位置を検出して、１対の反射体１４ａ、１４ｂの存在領域を検出する。【００２１】
ここで、ＡＩＣは下記の（１）式で示される。Ｌは最大尤度、log(L)は最大対数尤度である。【００２２】
［数１］
ＡＩＣ＝−2×log(L)＋2×パラメータ数    …（１）
いま、反射パターンが存在しない領域の波形データのモデルＭ１及び反射パターンが存在する領域の波形データのモデルＭ２は共に、区間平均値をモデルとして使用する。そうすると、モデルＭ１の区間平均値はほぼ零となり、モデルＭ１の区間平均値は反射パターンによる反射光レベルに応じた値となる。従って、モデルＭ１とモデルＭ２を含んだ反射光データのモデルＭに着目すると、反射光データのモデルＭの適合度が最もよくなる点は、モデルＭ１とモデルＭ２との境界点である。つまり、反射光データのモデルＭに対するＡＩＣが最小となる点を判定して、１対の反射体１４ａ、１４ｂの開始位置及び終了位置を検出して、１対の反射体１４ａ、１４ｂの存在領域を検出する。【００２３】
以上のことから、仮想的に反射光データのモデルＭを２つに分割し、モデルＭａの最大尤度Ｌａとして（２−１）式に示すものを想定し、モデルＭｂの最大尤度Ｌｂとして（２−２）式に示すものを想定する。
【数２】
2008007430.tif 000003
【００２４】
Ｎは対象区間のデータ数、ｅは自然対数の底、δa2は反射パターンが存在しない領域の波形データの分散、δb2は反射パターンが存在する領域の波形データの分散であり、分散δa2は（３−１）式で示され、分散δb2は（３−２）式で示される。
【数３】
2008007430.tif 000004
【００２５】
次に、（２−１）式を（１）式に代入して、モデルＭａのＡＩＣaを求めると（４−１）式が得られる。この場合、パラメータはｐだけであるのでパラメータ数は１である。同様に、（２−２）式を（１）式に代入するとともにパラメータ数に１を代入して、モデルＭｂのＡＩＣbを求めると（４−２）式が得られる。
【数４】
2008007430.tif 000005
【００２６】
そして、反射光データのモデルＭに対するＡＩＣpは、（５）式に示すように、ＡＩＣaとＡＩＣbとの和として求められる。
【数５】
2008007430.tif 000006
【００２７】
図２はＡＩＣpの計算範囲の説明図である。例えば、反射光データの対象区間Ｈ１のデータ数Ｎに対しパラメータｐを変化させて（５）式で示されるＡＩＣpの値を求める。対象区間Ｈ１内に反射体の反射パターンの開始位置（ｐ＝ｐ0）を含む場合には、図３に示すように、パラメータｐが大きくなるにつれてＡＩＣpの値が徐々に小さくなり、最小値から急激に大きな値となる。このときの最小値の位置（ｐ＝ｐ0）が反射体の開始位置である。【００２８】
一方、図２に示すように、対象区間Ｈ２内に反射体の反射パターンの終了位置（ｐ＝ｐ01）を含む場合には、図３に示すように、パラメータｐが大きくなるにつれてＡＩＣpの値が徐々に小さくなり、急激に小さくなって最小値となり、その後に徐々に大きくなる。このときの最小値の位置（ｐ＝ｐ1）が反射体の終了位置である。【００２９】
このように、反射体存在領域検出手段１９は、反射体１４ａ、１４ｂの存在位置を検出するにあたり、図２に示すように、対象区間の反射光データに対してＡＩＣpのパラメータｐを変化させて、図３に示すように、反射光データのモデルＭの適合度が最も良くなる点を反射パターンが存在する領域と反射パターンが存在しない領域との境界点であるとして検出する。従って、反射体１４ａ、１４ｂの位置を反射体１４ａ、１４ｂの開始位置及び終了位置として検出するので、反射体位置を正確に検出することができる。【００３０】
次に、ねじれ量算出手段２１での回転体１３のねじれ量の算出方法について説明する。反射体位置特定手段２０で特定された反射体位置での反射光データは、図４に示すように、回転体１３の１回転につき、強弱が周期性をもって繰り返される反射パターンが現れる。図４の上部は１対の反射体１４ａ、１４ｂのうちの一方の反射体１４ａの反射光データＡであり、下部は他方の反射体１４ｂの反射光データＢである。反射光データＡの反射パターンより反射光データＢの反射パターンが遅れ時間τだけ遅れているのは、回転体１３にねじれ量が生じていることを表している。【００３１】
ねじれ量算出手段２１では、まず、反射光データＡの相関関数から回転体１３の回転周期を求める。いま、反射光データＡを抽出して関数Ｆ（ｔ）とすると、反射光データＡの相関関数φ（τ）は（６）式で示される。Ｃは検出信号のずれ時間、τは遅れ時間、δは反射光データＡの反射パターン幅である。
【数６】
2008007430.tif 000007
【００３２】
この相関関数φ（τ）が最大となる遅れ時間τを求める。これは、反射光データＡの最初の検出信号（反射パターン）を時間的に遅れさせて次の検出信号（反射光パターン）との重なり度合を調べる操作に相当し、遅れ時間τが回転周期に近付くと、最初の検出信号が次の検出信号で一致するようになり、相関関数φ（τ）の値が大きくなる。このときの遅れ時間τが回転周期となる。この回転周期は、反射光データＡと同様に反射光データＢからも求めることができる。【００３３】
一方、回転体１３のねじれ量は、反射光データＡと反射光データＢとの相関関数φｉ（τ）から求める。いま、反射光データＡの出力信号を抽出して関数Ｇ１（ｔ）とし、第２の検出信号の出力信号を抽出して関数Ｇ２（ｔ）とすると、相関関数φｉ（τ）は（７）式で示される。Ｃｉは反射光データＡの検出信号のずれ時間、τは反射光データＡと反射光データＢとの遅れ時間、δｉは反射光データＡの反射パターン幅である。
【数７】
2008007430.tif 000008
【００３４】
この相関関数φｉ（τ）が最大となる遅れ時間τを求める。これは、反射光データＡの検出信号（反射パターン）を時間的に遅れさせ、反射光データＢの検出信号（反射パターン）との重なり度合を調べる操作に相当する。相関関数φｉ（τ）が最大になったときの遅れ時間τが回転体１３の駆動軸のねじれ量に相当する。【００３５】
次に、トルク算出手段２２での回転体１３のトルクの算出方法について説明する。トルク算出手段２２は、ねじれ量算出手段２１で得られたねじれ量（遅れ時間τ）に基づいて回転体１３のトルクＦｔを算出する。回転体１３のトルクＦｔは（６）式で求められる。Ｋは回転体１３の駆動軸のねじればね定数、ｘは反射体１４ａと反射体１４ｂとの距離、Ｔは回転体１３の回転周期である。【００３６】
［数８］
Ｆｔ＝２πＫｘ・τ／Ｔ   …（８）
図５は、本発明の第１の実施の形態に係わるトルク計測装置を用いてトルクを］に照射されたレーザ光の反射光データを入力し、回転体１３の所定回転数分の反射光データを記憶する（Ｓ１）。そして、回転体１３の反射光データから回転体１３の表面の軸方向に間隔を保って設けられた１対の反射体１４ａ、１４ｂの存在領域を検出し（Ｓ２）、１対の反射体１４ａ、１４ｂの存在領域で特定される反射体位置に基づいて回転体１３のねじれ量を算出する（Ｓ３）。そして、算出された回転体のねじれ量に基づいてトルクを算出する（Ｓ４）。【００３７】
第１の実施の形態によれば、反射体１４ａ、１４ｂの存在領域を検出し、反射体の開始位置及び終了位置により反射体位置を特定するので、反射体位置の精度が向上する。そして、その反射体位置に基づいて回転体１３のねじれ量を算出し回転体１３のトルクを算出するのでトルクの精度も向上する。また、これらの処理はリアルタイムで行うことができるので、算出した回転体のトルクをリアルタイムで監視制御に用いることができる。【００３８】
（第２の実施の形態）
図６は本発明の第２の実施の形態に係わるトルク計測装置のブロック構成図である。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、入力データ記憶部１８に記憶された回転体１３の反射光データから１対の反射体１４ａ、１４ｂの概略位置を検出する反射体概略位置検出手段２４を追加して設け、反射体存在領域検出手段１９は、反射体概略位置検出手段２４で検出された１対の反射体１４ａ、１４ｂの概略位置近傍の反射光データから１対の反射体１４ａ、１４ｂの存在領域を検出して反射体位置を特定するようにしたものである。図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。【００３９】
反射体概略位置検出手段２４は、入力データ記憶部１８に記憶された回転体１３の反射光データを入力し、回転体１３の反射光データから１対の反射体１４ａ、１４ｂの概略位置を検出する。反射体概略位置検出手段２４で反射体概略位置を検出する演算方法は、以下のようにして行う。まず、図７に示すように、回転体１３の反射光データの計測波形全体を区間幅Ｄの小区間に分割する。そして、（９）式に示すように、各区間において計測波形の振幅値ｘｋの平均値Ｈｋを計算する。分割した区間幅Ｄ（Ｄ＝２ｍ）は、例えば１個の反射体１４とほぼ同じのサイズとなるように定める。
【数９】
2008007430.tif 000009
【００４０】
反射体１４ａ、１４ｂ部分の反射光データは、その周辺の振幅値より大きいため、区間平均値が周辺の区間の平均値に比べて大きくなる。そこで、小区間の区間平均値Ｈｋの極大位置を順次求め、予め定めた値よりも大きな区間平均値Ｈｋの極大位置を反射体概略位置として決定する。例えば、図７において、区間平均値Ｈ13、Ｈ30は周囲の区間平均値より大きく予め定めた値より大きいので、区間平均値Ｈ13、Ｈ30の極大位置を反射体概略位置として決定する。区間平均値Ｈｋの極大位置は、図８に示すように、区間をさらに複数個の小区間に分割し、その小区間平均が極大となる位置Ｐｋを反射体１４ａ、１４ｂの概略位置とする。【００４１】
反射体存在領域検出手段１９は、反射体概略位置検出手段２４で検出された１対の反射体１４ａ、１４ｂの概略位置近傍の反射光データを入力データ記憶部１８から入力し、１対の反射体１４ａ、１４ｂの概略位置近傍の反射光データに対して、第１の実施の形態で述べた演算方法により、１対の反射体１４ａ、１４ｂの存在領域を検出し反射体位置をリアルタイムで特定する。【００４２】
反射体存在領域検出手段１９で特定された１対の反射体１４ａ、１４ｂの反射体位置は、ねじれ量算出手段２０に入力され、回転体１３のねじれ量がリアルタイムで算出される。ねじれ量算出手段２０で算出された回転体のねじれ量はトルク算出手段２１に入力され、回転体１３のトルクがリアルタイムで算出される。トルク算出手段２１で算出された回転体１３のトルクは出力処理手段２２で出力処理されて信号処理装置１６から外部に出力される。【００４３】
図９は、本発明の第２の実施の形態に係わるトルク計測装置を用いてトルクを計測するトルク計測方法を示すフローチャートである。まず、回転体１３の表面に照射されたレーザ光の反射光データを入力し、回転体１３の所定回転数分の反射光データを記憶する（Ｓ１）。そして、回転体１３の反射光データから回転体１３の表面の軸方向に間隔を保って設けられた１対の反射体１４ａ、１４ｂの概略位置を検出し（Ｓ２）、反射体概略位置近傍の反射光データから１対の反射体１４ａ、１４ｂの存在領域を検出し（Ｓ３）、１対の反射体１４ａ、１４ｂの存在領域で特定される反射体位置に基づいて回転体１３のねじれ量を算出する（Ｓ４）。そして、算出された回転体のねじれ量に基づいてトルクを算出する（Ｓ５）。【００４４】
第２の実施の形態によれば、反射体位置特定手段２０は、反射体１４ａ、１４ｂの概略位置近傍の反射光データに対してのみ反射体１４ａ、１４ｂの存在領域の検出処理を行うので、第１の実施の形態のようにすべての反射光データに対して反射体１４ａ、１４ｂの存在領域の検出処理を行う必要がない。従って、第１の実施の形態の効果に加え、さらに反射体位置の検出処理が短縮できる。【００４５】
ここで、前述した各実施の形態において記載した手法は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、記憶媒体に記憶し各装置に応用したり、通信媒体により伝送して各種装置に適用することも可能である。【００４６】
本発明における記憶媒体としては、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤなど）、光磁気ディスク（ＭＯなど）、半導体メモリなど、プログラムを記憶でき、かつコンピュータが読み取り可能な記憶媒体であれば、その記憶形式はいずれの形態であってもよい。また、ここで記憶媒体とは、コンピュータと独立した媒体に限らず、ＬＡＮやインターネットなどにより伝送されたプログラムをダウンロードして記憶または一時記憶した記憶媒体も含まれる。
【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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【国際調査報告】
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