JPS6030882B2 - ベニヤ生産における丸太の最適回転軸決定方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、細長い物体を縦軸を中心に回転させながら
縦軸に沿って間隔を置いたいくつかの位置でその物体の
表面の輪廓を測定することにより、細長い物体の表面形
状を決定するための装置と方法に関するものである。

さらに詳しくは、この発明はベニヤに加工する丸太の最
適回転軸を決定し、それから上記の最適軸を中心に回転
するよう調整したベニヤ旋盤に丸太を取付けるための装
置と方法に向けられている。

丸太走査方式は米国特許第３，４５９ ２４６号、同第
３，６９８，８１８号、同第３，６１５，１３計号に示
されているようなはさまれた丸太本体として簡単に描か
れている送射光線に感応する光学検出器を並べて利用し
、丸太の二次元平面論廓を決定することは従来の技術と
して知られていた。

この発明は丸太が回転している時、丸太の長手方向に沿
って間隔を置いたたくさんの断面位置の丸太の表面まで
の距離を測定することによって丸太の形状を決定するた
めの光学的側距欄層の連結したものを利用している。丸
太の各円周の輪廓に関しては光学的側距装置によって明
らかにされたこのような情報は、出来るだけベニヤ製産
量を増加させるためベニヤ旋盤で丸太が回転している時
丸太の最適回転軸を決定するために計算機に供給される
。森林産業に於て今日実施されているように、丸太をベ
ニヤストリップに加工する場合、標準長さの丸太は作業
者の手動操作によって装着機構の腕で持ち上げられ、ベ
ニヤストリップにはぐためにベニヤ旋盤のチャックに丸
太を導びし、ている。装着腕の調整は目視で行われるの
で、丸太の最適回転軸の決定はただ近似的に行われたこ
とになる。そして実質的な誤差は出来るだけベニヤ生産
量を増加させるように旋盤に取付ける丸太に対する最適
回転軸に位置決めする場合に作業者によって作られる。
実際には丸太の形状は様々なので、高い精度で各丸大の
最適回転軸を作業者が決定することは不可能である。特
に、産業工場に於て、一合のベニヤ旋盤で１分間に６本
同時に加工される状況では、人間の操作では不可能であ
る。丸太を回転軸に取付けるときに生ずる誤差はその結
果材木生産に於ける非常な減少に相当するものになる。
それ故に、もし正確であるならば、自動操作の手段は加
工する前に丸太の最適回転軸を敏速に決定するために利
用することが出来るかもしれない。増加の意義は生産価
格や森林資源の保存に伴う貯金としてベニヤ産業に影響
してくるだろう。事実、解析的研究によって指摘されて
いる所によると、与えられた丸太の最適軸に対する回転
軸の位置が１／２インチ（約１．３ネ）の誤差があると
（最適回転軸は丸太本体の中に包み込まれた最大直円筒
形の回転中心として定義される）８インチ（約２瓜ネ）
半径の丸太に対し使用出来るベニヤの約１３％の損失が
生じる。また、２４インチ（約６比か）の半径では、４
％の損失が生じる。回転軸の位置に於ける１／１０イン
チ（約０．２５肌）の誤差でさえも８インチ（約２０弧
）半径の丸太でほぼ３％の損失が生じる。要説すると、
この発明は一本の丸太の表面形状を決定するための装置
と方法に向けられている。

丸太から明らかにされた資料は出来るだけベニヤの生産
量を増加させるようにベニヤ旋盤に取付ける丸太の最適
回転軸をオンライン基準で決定するため、計算機によっ
て処理する。測距システムは丸太の形状を決定するため
に利用される。そして丸太の長手方向に間隔を置いて設
定された、たくさんの距離測定手段からなっている。距
離測定手段は決められた基準点から丸太の表面上の反射
点までの距離とその間を伝導する光線の時間遅れを決定
するために送射光線と反射光線との間の位相のずれを利
用する。丸太は光源の下で回転するので各務断面位置で
の丸太の輪廓に関するたくさんの資料点は洩り距システ
ムにより明らかにされる。計算機は丸太の全表面形状を
決定するために、それからベニヤ旋盤で丸太をはぐため
の最適回転軸を調べるためにこの資料を処理する。渡。

距システムに於ける各距離測定手段は、具体的に表わす
と第一段混合の可聡範囲の低い周波数ｆ，と第二段混合
の無線範囲の高い周波数ｆ２とによって作られた単側波
帯の振幅変調した出力である所の光線源を含んでいる。
せまし、はり状の型をしたこの変調光線は、丸太が装着
機構の腕で支持され回転している間に、普通の円筒表面
に対して直角方向にあてられる。丸太表面からの反射光
線は光一電気変換器によって検出され、そして位相が光
源から検出器までの光線の伝送に必要な時間遅れを決定
するため送射信号と比較される電気信号に変換される。
この情報から丸太の回転軸から光線が投射される丸太の
表面の点までの距離が計算される。そして丸太が光源の
下で回転しているとき円形の周りにあるたくさんの点の
測定値は丸太全体の形状を決定するめ丸太の長手方向に
沿った他の横断面位置での同様な距離測定装置によって
与えられた表面論廓の測定値と共に総合される。距離測
定手段に使用した２つの周波数変調方式は、送射と反射
信号の間の位相差を決定する場合に下側と上側の変調周
波数の比ｆ，／ｆ２に等しい要素によってこのシステム
の解を改善することである。このように実際上では、光
線が光源から検出器まで進む距離の最大変化量は丸太の
輪廓の最小点から最大点までの差によるもので、たぶん
２５〜５０仇位である。この発明の側距システムにより
送射波と反射波のたった０．０３３×１０‐９秒の時間
差△ｔを表示するために、０．＆机こならんだ物体の表
面上の設定点に於ける正確ごと解答を得るためには適当
な変調周波数ｆ，とｆ２の選択により実行出来る。受信
した単側波帯変調周波数信号は位相検出器システムによ
って上側変調周波数ｆ２と混合され、そして異なる周波
数信号らを生じ、ｆ３は下側変調周波数ｆ．と同じ周波
数を持っている。混合によって生じた周波数信号ｆ３と
下側変調周波数信号ｆ，との間の位相差は、送射信号と
反射信号との間の時間遅れや位相差を表すパルス計算を
行う所の計数比較回路に於て決定される（丁度良い具合
に高められた解答が２つの周波数変調方式を使って作ら
れるので異なる周波数ｆ３と下側変調周波数信号ｆ，と
の間の時間遅れは近似的に送射信号と反射信号との間の
時間遅れのら／ｆ，倍である）。時間遅れがないように
特定な周波数分割回路を持った単一発振源が変調周波数
信号ｆ，とｆ２発生させるために使われ、そして一方こ
の発振器は計数比較回路を駆動するため計時パルス源と
して使われ、これで側距システム自体から生じる誤差信
号やにせの位相差を除去するためである。

送射光線が振幅変調されるとき、光線が伝送するのに必
要な時間によって送信号と受信号との間に生じる位相差
は受信した単側帯変調信号によって生じた位相差で示さ
れるだろう。さらに重要なことは、光線が投射される丸
太の表面の反射特性に関係しないことである。この後者
の点をさらに述べると、反射表面の特性は反射した光線
信号自身が不安定で決定出来ない位相差を導入している
ということが良く知られている。時間遅れ△ｔの測定に
よって重大な誤差が導入されることによる光の伝送の時
間遅れの測定のひずみを除去する目的で、光線の振幅変
調が行われ、それ故に反射した光線信号に導入された位
相差は位相検出回路で測定した位相差は光線が投射され
た所の表面の反射特性によって著しくえいきようされな
い受信波の単側波帯変調波形の位相差であるとき、無視
される。そのシステムに使われている素子の老化や温度
変化によるドリフト効果を除去する目的で、距離測定手
段の中の位相差の測定値は光源からの距離がわかつてい
る場所に設置した同じ反射特性の基準標的によって校正
される。位相検出システムの計数比較回路に於ける送射
信号と反射信号との間の位相差を決定する場合取られる
処理は、二つの波形の各変調包絡線の間の間隔に相当す
る時間の長さとして計数器に蓄積されるべき計時パルス
を与えるためにゲートを開けることである。

位相検出システムのＳＮ比を改善することと計算の正確
性を改善する目的で多重続み取りが丸太表面の円周上の
各測定点に於て何回も計算がくり返し行われ、そして計
算の結果の平均が取られる。丸太が光源の前で回転して
いる間に丸太を保持している装着機構の回転軸から光源
までの間隔に関するすでに決定された情報とそして丸太
の回転角の増加分と丸太表面の測定点との一致を利用す
ることによって、丸太の長手方向に沿って各々間隔を置
いた位置に対して丸太の表面輪廓を決定することはすな
おな数学的操作によって可能である。

この情報から丸太の全表面論廓表示がされる。丸太本体
の中に包まれる最大直円筒の回転中心に相当する最適回
転軸は電気的データプロセッサー（中央演算処理装置）
での計算技術によって決定することが出来る。そしてこ
の情報は普通に設計した装着機構へオンライン基準で供
給され、旋盤の回転中心軸と丸太の最適回転軸が一致す
るように調整するためベニヤ旋盤のチャックに丸太を運
搬するのを制御する。従って、この発明の主なる目的は
、丸太の様に細長い物体の表面形状を決定するために新
しい、そして改善された方法と装置を提供することであ
る。

この発明の具体的目的は、縦軸を中心に回転し ′てい
る物体の長手方向に沿って間隔を置いたたくさんの位置
でその物体の表面輪廓を測定することによって丸太のよ
うな細長い物体の形状を光学側距手段と計算機を結合し
て決定するために新しい方法と装置を提供することであ
る。

そしてこの発明のさらに詳しい目的は、丸太の表面諭廓
を決定することとそして出来るだけベニヤ生産量を増加
させるために丸太がベニヤ旋盤で回転している時に最適
回転軸を決定し、このための情報を利用するための新し
い方法と装置を提供することである。

この発明の重要な利点は、丸太の表面形状を決定するた
めと、そして丸太が装着機構によって持ち上げられ加工
するためにベニヤ旋盤のチャックに取付けられる間の短
い時間間隔で丸太の最適回転軸の位置を決定するために
オンラインの方法と装置を提供することである。

それ故に装着機構の腕の方向性はすでに述べた最適回転
軸を中心に回転するように旋盤の丸太を調整するための
測定や計算に応じて自動的に調節することが出来る。こ
の発明の他の重要な利点は、丸太がベニヤ旋盤で加工さ
れている時出来るだけベニヤ生産量を大きく増加するよ
うな丸太の最適回転軸をさらに正確に決定するための方
法と装置を提供することである。図面を参照すると、最
初に第１図と第２図について、それらは１０で示された
丸太の表面形状を決定するための装置を示している。

そして丸太が装着機構１２のスピンドル腕１３の間に支
持され回転している時に、ベニヤの生産量を増加させる
目的でベニヤ旋盤のチャックに丸太を取付ける時の丸太
の最適回転軸を決定するための装置を示している。この
装置は、丸太の長手方向に沿って間隔を置いて設定して
あるたくさんの距離測定手段１４ａ・・・・１４ｎ含ん
でいる。公称８フィート（約２．４ｍ）の長さの丸太に
対しては代表的に４個を利用する。各距離測定手段１４
ａ・・・・１４ｎはそれぞれの横断面位置に於ける丸太
の円周論廓を決定するための電気・光学側距装置からな
っている。具体的には１個１個の距離測定手段１４ｎは
赤外線エネルギーの変調した連続波光線を放射する赤外
線送受信器からなり、放射した変調連続波光線は丸太表
面上の点から反射される。反射光線ェネルギーは、高い
精度の射程（送受信器から丸太表面上の標的までの距離
）を決定するためにこれから述べられる計数位相比較器
と論理回路によって送受信器に与えられる。丸太が装着
機構１２によって回転されている限り、各距離測定手段
は丸太の横断面位置に対して丸太の円周を区切った表面
の点の間隔の位置を決定する。２４に等しく区切った測
定は（１５ｏずつ）丸大の中に含まれる最大円の中心と
丸太の最適回転軸の位置を決定する目的で丸太断面の表
面論廓を正確に記述するのには十分であると思われる。

測定が行われる丸太円周上の点を決定するためには、シ
ャフトエンコーダー１６が丸太の回転角度を先に読むた
めに装着スピンドル腕１３の一方に据え付けられている
。

そしてこれによる読みは、測定が距離測定手段によって
与えられた場所での角度増加を決定するために利用され
、中央資料処理器又は計算機１８へ供給される。その計
算機はアメリカ・ニュージャーシー・オーシャンポート
のインターデータ社製のインターデータ・モデル７０の
ような、このオンラインプ。セスの応用に対しては適当
な速度と記憶コァ容量のものとして知られている一般仕
様目的のミニコンピューターでプログラムが可能である
と思われる。シャフトエンコーダー１６により用意され
た角度位置の読みに加えて、計算機は装着機構から丸太
の表面論廓の測定が各距離測定手段１４ａ・・・・１４
ｎによって行われている間に回転しているスピンドル腕
１３の軸の座標位置に関する資料を供給される。各距離
測定手段で読み出したものは、資料を貯えるバッファ２
０‘こ供給され、そしてその資料は命令によって計算機
に供給される。各距離測定手段の実例としてその１４ｎ
は丸太が回転している時丸太表面までの距離Ｓを１４ｎ
と組合わされたバッファチャンネルへ資料として連続的
に供給する。

そしてこの資料は丸太の回転のあらかじめ決められた角
度増加に相当する周期基準に於て計算機に供給される。
各距離測定手段１４ａ・・・・１４ｎと組合せのバッフ
ァチャンネルから受けた資料は、最初各々の横断面位置
での丸太の表面総廓を決定するため計算機１８によって
処理される。そしてその情報から丸太の体積に含まれる
最大直円筒の大きさが次に決定され、それから計算した
直円筒の中心軸の位置が決定される（最適回転軸に相当
する）。ついで中間の制御手段２４を通じて計算機から
の出力信号に応じた装置機構の両方のスピンドル１３の
座標方位を調節することにより、丸太は先に述べた最適
回転軸を中心に回転されるように位置決めしたベニヤ旋
盤のチャックに取付けられる。制御手段２４は、計算機
１８から受けた信号に応じて、各距離測定手段１４ｎか
ら送射した光線の略にそれと組合した基準標的２６ｎを
ごいまさむさめの機能がある。基準標的は距離測定手段
の読みである丸太表面と同じ反射特性に校正することが
できる。基準標的２６を使用することによって距離測定
システムが温度変化や老化による作動パラメーター要素
の長期ドリフトのえいきようを除去することである。そ
のえいきように対する補償がない場合、十分に丸太を利
用するのに必要な精度士０．１インチ（約０．２５弧）
に丸太の最適回転軸を決定するための丸太の表面形状に
対する十分な解答は不可能であると思われる。第２図は
距離測定手段１４ｎによって与えられた測定から丸太の
横断面の輪廓の計算に関する幾何学的関係を示している
。

丸太の断面の円周上に間隔を置いて設定した各表面上の
点に対して装置スピンドル１３の中心軸から光線が投射
表面上の点までの距離ｅを決定することが要求される。
光学側距システムの操作の範例として、各横断面位置に
対して組合わされた基準標的２６ｎは測定周期の最初の
所で光線の略に挿入される。その装置の事前の校正と準
備から、距離測定手段とそれに組合わされた基準標的の
反射表面までの距離Ｒ‘ま各々の位置でわかる。同様に
装着機構が丸太の回転に対して位置決めされている時、
基準標的の表面からスピンドル腕１３の中心軸までの距
離Ｄは各々の位置でわかる。制御手段２４は、計算機１
８の自動的制御又は作業者の手動命令のどちらかでベニ
ヤ旋盤に挿入されるべき次の丸太の両端を装着機構の腕
１３がつかむことによって一連の動作が始まる。

丸太の回転軸の位置は距離測定手段と直線上で既知の距
離Ｄ十Ｒの点にある。丸大が位置決めされ、そして基準
標的２６ｎが光線路にさし込まれた状態で、各基準標的
と距離Ｒ上のそれと組合わされた距離測定手段によって
作り出した資料はバッファ２０に供尊給され、そしてそ
れから測定した距離又は指示した距離が既知の距離Ｒと
補償調整したものと比較するため計算機１８に供給され
る。それ故必要な時に各距離測定手段は新しい丸太を読
むより先に直ちに校正が行われる。校正の段階が終った
時、基準標的２６ａ・・・・２６ｎは、各距離測定手段
から発射した光線の光路から移動され、そして各務断面
位置に於ける丸太表面上の点に投射した光線は丸太の表
面から反射される。

送射光線と反射光線との間の位相差の測定によって決定
する場合、各横断面位置に対してシャフトエンコーダー
１６で指示した通り丸太であらかじめ用意した角度方位
に一致する丸大円周上の点における距離Ｓを計算する所
の距離測定手段によって受信される。距離測定手段１４
ｎによって用意した距離Ｓの読みから、丸太の回転軸の
中心線から丸太表面上の点での距離ｅは、公式ｅ＝Ｄ−
（Ｓ−Ｒ）を利用して決める事が出来る。そして丸太が
距離測定手段の光線の前方で回転している時、それぞれ
の横断面位置に対する丸大の円周上の間隔を置いて設定
されたたくさんの点での情報は計算機によって処理され
る。（距離ｅの計算に基準標的測定値Ｒを使用するのは
、距離測定手段に於ける温度変化や要素のドリフトによ
り誤差を除去するためである。そのようなえいきように
よって生じる誤差は、測定した距離とは無関係である。
それ故に基準標的までの測定距離と丸太の表面までの測
定距離との差（Ｓ−Ｒ）だけを、丸太表面と回転軸の間
の距離ｅの計算に利用することによって、この誤差は消
去される。）計算機は装着機構の回転軸から回転してい
る丸太の各角度増加点での丸太の表面までの距離ｅを計
算する。そしてその位置は丸太の縦軸に沿った各様断面
でそれらと組合わされた距離測定手段が設置されている
。各断面に対する最大内接円の中心は、任意に定めた基
準点から断面の円周上にある多数の点までを距離測定手
段によって測った測定を基に計算機によって計算する事
が出来る。

丸太の各断面を示すこれらの測定値は基準点に関する極
座標（ｒｉ，ひｉ）として表示出来る。この様に各横断
面に於ける各８ｏの角度に対する測定は（代表的には、
ひ＝１５ｏ、２４個の測定値がある）基準点から丸太表
面までの距離ｒが明細に述べられ、それによって１組の
測定値（ｒｉ，ｏｉ）、ｉ＝１、ｎが与えられる。ｉは
各断面を表す。測定値（ｒｉ、８ｉ）を基にした最大内
接円の中心の正確な解答は次の方法で決定することが出
来る。

３つの点は唯一つの円を決定する。

それは、１組の相異る３つの点を通る円は唯一つである
ということである。各１組の３つの測定点に対して、唯
一つの円はそれらを計算する事によって決定する。他の
組合せの測定点が円の内部にあるかどうか知るための試
験が行われる。もしこの試験が上記の様なら、この円は
丸太棒の中に含まれていないものとして除外される。も
し他の測定点が円の内部にないならば、その円の中心と
半径はすくわれる。３つの点の他の残った組合せはその
時に選ばれてその操作がくり返される。３つの測定点の
全ての組合せが調べられてから、全ての内接円の比較が
最も大きい円を決定するために行われる。

これはｎ点の測定された値の組合せの中に含まれる最大
円の中心と半径を正確に与える。上に述べた正確な解答
方法の基準的なむずかしさは、測定値の数が多くなると
それに関連して計算時間も多くなる事である。一個の断
面上のｎ個の測定点に対する３つの相異なる点の相異な
る組合せの数はｎ■−挙げ２）ｎＣ３ である。

このように、計算時間は丸太の測定点の数の３乗で増加
する。（特別な試験では極めて少ない計算で近似的に全
部の１／２の可能な組合せに消去出来る。）正確な解答
方法の加減によって十分正確で遠い計算時間を達成する
事が出来る。

この加減は、合計ｎ個の測定値を小さな補助組合せとし
て補助分割することを含んでいる。実際にはｎ＝２４個
に対し８個の等間隔にある点３つの群にする。最大内接
円は各々の小さな補助組合せを基に決められる。各群で
の一番大きい円を決定する所の組合された３つの限定点
を注目し、全ての補助組合せに対する限定点の合計組合
せは、その時最大内接円の中心点を計算するために使わ
れる。丸大表面論廓上で測定した資料を利用し、そして
丸大表面論廓に内接するよう計算した最大円の中心点を
利用することは計算機が丸太本体の中に含まれる最大直
円筒の中心線に一致する様に丸太の新しい回転軸を計算
することである。

この場合に、前述した如く各断面において決定された互
に部分的に重なり合う最大内接円同士の共通最大内接円
を求めることによって最大直円筒を決定し、その中心軸
を最適回転軸として決定することが可能である。尚、こ
の手法は前述した各断面において最大内接円を求める手
法に準拠して容易に実施可能なものであり、或る丸太の
中に含まれる理論的に完全な最適回転軸と異なる場合も
あるが、従来技術によって目視により最適回転軸を決定
していた場合と比べニャ生産量を著しく向上させること
が可能なものである。それから丸太は計算した最適回転
軸で回転するように位贋決めされたベニヤ旋盤のチャッ
クに取付けられ、そしてそれによってベニヤ加工で得ら
れるベニヤの量が増加する。第３図は、距離測定手段１
４ｎとして好適に使用される電気・光学側距システムの
送受信器の部分の機能的ブロック線図を示している。

送受信器の送信器の部分は、放射光線エネルギー源とし
て光線放射ダイオード（ＬＥＤ）を使用する。ＬＥＤは
常温で連続波で動作し、低価格、変調が容易、そして目
に対する放射光線の危険はないという利点を持ったもの
として光源として好適である。射程は送受信器から丸太
表面の点まで伝送される光線信号に含まれる時間遅れの
測定を通して距離測定手段によって決定され、そして一
方時間遅れ△ｔは送射信号と反射信号との間の位相差と
して明示される。頚。

距システムは背後の光線と識別するために、そして位相
測定に対して関連する基準を提供するために、赤外線光
線の変調を利用する。送受信器と丸太表面との間の光線
信号の伝播に於ける時間遅れの決定を容易にするために
、約６００膿止合に差をつけた２つの変調周波数が使わ
れる。下側の周波数ｆ，は上側の周波数ｆ２を変調する
のに使用され、そしてそれによって送射した赤外線光線
の振幅変調するのに使用する単側波帯出大６ＳＢと等し
い変調を得る。それ故に赤外線光線は振幅変調され、送
射信号と受射信号との間の位相差はＳＳＢで示されるこ
とになり、そして丸太表面の反射特性とは無関係なもの
になる。これは表面の特性はそれ自体反射光線信号に不
安定な位相差を導入するという事が知られているから重
要な事である。測定の中に重大な誤差を導入するかもし
れない、この要素による時間遅れ△ｔの測定でゆがみを
消去するためには、赤外線光線の振幅変調が行われる事
によって、反射によって光線信号に導入される位相差は
標的（丸太）の表面の反射特性によっていちじるしくえ
いきようされないＳＳＢ変調の包絡線で測定された位相
差として無視される。送受信器は、光線放射ダイオード
（ＬＥＤ）３０、ならびにこの場合丸太表面上の一点の
標的の上に狭い幅の光線を投射するために光を平行にす
るレンズシステム３２の型の送信器と、そして丸太から
反射した光線を収集しンズ及び孔３６によって強めてか
ら受けとる光学検出器３４の型の受信器からなっている
。

ＬＥＤ発光器は凝集でなく比較的狭い帯城幅の赤外線光
線を投射する。ＬＥＤの成分のガリウムとひ素の量を適
当に選ぶと波長０．９３ミクロンの光線を放射する。Ｌ
ＥＤによって放射される光線の強度はＬＥＤに供給され
るバイアス電流の量に応じて直線的に変化する。従って
特別な環境状態や複雑な変調装置を必要としないで信号
電流に応じて光源の連続波変調をすることはＬＥＤの様
なものによって可能になる。この発明の渡り距システム
に使用している位相検出器の両振幅変調方式は、二つの
高安定な同期周波数ｆ，とｆ２を必要とする。それから
高い周波数の計時パルスは計数位相比較器と論理ユニッ
トで必要とされる。これら３つの周波数信号に対し経済
的で同期周波源として供給されるために、１０．縦側Ｈ
Ｚで作動する単結晶・温度制御安定化発振器４０が使わ
れる。

その発振器には下側と上側両方の変調周波数ｆ，＝９０
７．４ＨＺ、ｆ２＝５．４４ＭＨＺをそれぞれ発生させ
る計数周波数分割器４２．４４が結合されている。この
方法を使った単一発振器を使うことによって柳距システ
ムに利用している全ての周波数は同じ比率の安定性を持
ち、そしてそれらは当然同期する。このようにして位相
比較回路における固有の誤差を実質的に減少させること
にな．る。送受信器の作動において、下側周波数ｆ，は
上側周波数ｆ２をＳＳＢ変調するために変調器４６に供
給される。

増幅後ＳＳ母変調をした電気信号は送射光線を作るＬＥ
Ｄ３０の強度を変調するために駆動器４８に供繋合され
る。反射光線の伝送と光学検出器３４で検出した受信信
号は増幅され、それから積算検出器３８において下側周
波数がｆ，のとき変調された検出信号Ｂを得るため上側
周波数ｆ２と混合して低くする。変調検出信号Ｂの位相
は基準信号Ａに関して、また下側変調周波数ｆ，の場所
で光源から丸大表面上の反射基準点までの距離Ｓに比例
した量にずらされる。この位相差が計数位相比較器と論
理ユニットで決定される前に信号Ｂはパルス波形にする
ためハードリミッター５川こよって処理され、それによ
ってＳＮ比は改善され、そして信号変化強度の効果を最
小にする。側距システムの位相比較器と論理回路は第４
図に示されている。

目的は下側の周波数Ｂと上側の周波数Ａとの間の時間遅
れ△ｔ（第５図の波形で画かれた）を測定することであ
る。一方時間の差は光線によって伝送される送射信号と
受信信号との間の位相差で表される。この発明の側距シ
ステムによってもたらせたすばらしい解答の実例によっ
て、標的物の位置で０．２５弧の変化は光線の伝送によ
って動いた距離の変化に等しく、そして約０．反加の反
射光線は１６．７×１０‐１２秒の時間遅れ△ｔの変化
になる。５．４４４ＭＨＺの上側変調周波数ｆ２の１サ
イクルにおいてその様な変化はたった１００万分の９１
の位相ずれに等しいものである。

しかしながら二つの変調周波数方式を利用することによ
り、ら／ｆ，あるいは６０００の要素によって送射信号
Ａと受信信号Ｂの間の位相差の増加がある。このように
９０７．４ＨＺで近似的に０．１×１０‐３秒の時間遅
れを生み出すことは下記に述べる計数比較回路ですでに
みとめられている。正確性の面で時間遅れについての多
数の測定値は標的物（丸大）の表面上の各測定点で得ら
れ、そしてその測定値の結果は洩り距システムと標的と
の間の距離Ｓをパルス数の表示にするため論理回路によ
って平均化される。測定値を取る前に、二つのフリップ
フロップＦＦ，とＦＦ２は計算機１８からの「資料を取
れ」の信号によってクリヤーされる。ＦＦ，がクリヤー
になったらＦＦ，の出力Ｑ，はパルス信号ＡとＢとの間
の時間遅れ△ｔをすぐに決定するため位相検出回路に与
える直ちに二つの１Ｇ隻計数器６０，６２をクリヤーす
る。インバーター６８と接合しているナンドゲート６４
，６６は下側変調周波数（ｆ，＝９０７．４Ｈｚ）での
周波比を持っているパルスＡＢを作るために結合してい
る。フリツプフロップＦＦ，とＦＦ２が計算機１８から
の「資料を取れ」という信号によってクリヤーされた時
点での出発は、ＦＦ，の出力Ｑ，は「０」であり、ＦＦ
２の出力Ｑ２は「１」である。

回路がクリヤーされてからインバーター６８から出力さ
れる最初のパルスはＱ，を「１」に変化させるパルスの
降下端でのフリップフロップＦＦ，を計時する。「１」
の状態にあるＱ．とＱ２の両端によってゲント７０は反
転型式においてインバーター６８からの出力を通し従う
ようになる。ＡＢ列に於て次のパルスとそれに続くパル
スはゲート７０を通過するようになる。フリップフロッ
プＦＦ２から受信した信号Ｑ２の状態が変化しゲートが
閉止されるまで通過する。ゲート７０からの出力はイン
バーター７２で反転され、それから最初の１坊隼計数器
６０へ計算パルスとして供給される。この計数器は出力
が計数器から作り出される前に、計数パルスＮ個を算え
るためにあらかじめ用意することが出釆る。この用意さ
れたＮ個のＳＮ比を改善するため時間遅れ△ねｖｇの測
定値を得るため論理回路によって平均化されたものを得
るための試料数である。第１の１Ｇ隼計数器６０の出力
はフリップフロップＦＦ２を駆動するための計時パルス
として使用される。

ＦＦ２が状態変化すると、Ｑ２は「１」から「０」に変
り、そしてゲート７０を閉じる。この様に記した回路の
真の効果は、パルス幅が信号ＡとＢの間の時間遅れ△ｔ
に等しくなるＮ個のパルス列を作ることである。このよ
うにゲート７０からインバーター７２を通って供Ｖ給さ
れた連続Ｎ個のＡＢパルスは機能的信号としてナンドゲ
ート７４に供給され、これによって発振器４０１こよっ
て用意された１０．磯母けＨＺの計時パルスは、第２の
１０進計数器６２を通過出来る。ナンドゲート７４に表
示される連続Ｎ個の各パルス時間の間に、１０．８８８
ＭＨＺの計時パルスは通過し、そして計数器６２に蓄積
される。Ｎ列の最後のパルスの時、計数器に蓄積した計
時パルスの数は、ｌｏ．縦ＭＨＺ計時の周期の項におい
てＮサイクルの受信信号に対するＡとＢ信号の時間遅れ
の和に一致する。平均時間遅れ△ｂｖｇは計数器６２に
蓄えた与えられた試料Ｎ個と１０．機秋ＨＺの計時周波
数の両方指示カウント数で分割して次に得られる。計数
器６２はＩＧ隼法を２進法で出力する（ＢＣＤ）。その
出力は緩衝器を通り、そして計算機１８に導かれる。そ
の計算機では距離測定手段の光源から反射標的の表面ま
での距離Ｓを表示する平均時間遅れ△ｔに到達するため
の必要な計算が行われる。１０．８８母ＭＨ２計時パル
ス源４０とそれから導かれた基準信号Ａが同期してから
、ナンドゲート７４は計時パルスの同期によって常に開
いている。

そしてにせでない計数が得られるか、あるいはその逆に
ゲートの開きか計時パルスのサイクルに対して不規則で
ある場合は計数器６２で除去される。しかしながらゲー
ト７４の閉鎖が最初のＩＧ隼計数器６０からの出力によ
って決定されたときは不規則であり、そして計数器６２
での計数はいまいま得られたり除かれたりする。ゲート
７４の閉鎖の不規則性は試料Ｎ個に対する最大誤差±１
カウントを導入するかもしれないが、しかしこれはパル
ス計数器の開・閉の両方とも計時パルスのサイクルに於
て不規則であるような通常使用されている代表的な計数
積分時間測定回路で出合う±２カウントの誤差に対して
は著しく改善してある。今述べたのと同様に各距離測定
手段１４ａ．・・１４ｎによって供給された資料からシ
ャフトェンコーダ１６によって用意された信号と、そし
て基準標的２６の位置と装置機構１２に関する情報を前
もって蓄積したのに関連して計算機１８は丸太の表面形
状の正確な記述を形づくることが出来る。

そしてそれからも丸太に含まれる最大直円筒の中心線を
計算する。そこで計算機は制御手段２４を通じて作動し
、新しい方向に装置機構を向けさせ、そしてすでに述べ
たように計算した回転軸を中心に回転するようにスピン
ドル腕１３の位置を調節する。

【図面の簡単な説明】

第１図は丸太の長手方向に沿って間隔を置いたたくさん
の位置で丸太の表面論廓を測定することにより丸太の形
状を決定することと、そしてそれらの測定値からベニヤ
旋盤で丸太の加工をするための最高回転軸を決定するた
めの本発明の実施態様の部分的略図、第２図は、第１図
の２−２線による拡大断面図で、この発明の部分として
結合した電気・光学側距システムを利用した幾何学的関
係を示し、第３図はこの発明に利用した複〇距システム
の好適実施態様の送受信器部の機能的ブロック線図、第
４図は洩り距システムの位相検出器部分の概要図、第５
図は第４図の位相検出回路に於ける様々な点に現われる
信号どうしの明確な関係を説明するため普通時間目盛の
連続のパルス波形である。 主要符号の説明、１０・・・・・・丸太、１２，１３・
・・・・・装着機構（回転手段）、１４ａ〜１４ｎ・・
…・距離測定手段、１８・・・・・・コンピューター、
２０・・…・バッファー、２４・・・・・・制御手段、
２６ａ〜２６ｎ・・・・・・基準標的。 第１図 第３図 第２図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ベニヤ生産量を最大とする為にベニヤ旋盤で丸太を
   回転させ皮はぎを行なう場合の最適回転軸を決定する方
   法において、前記丸太を長手方向の仮の回転軸回りに回
   転自在である様にその中心軸近傍で保持し、前記丸太を
   継続的に回転させると共にその長さに沿つて離隔した複
   数個の位置で同時的に前記丸太表面を走査して夫々の位
   置において前記仮の回転軸から前記丸太の表面迄の距離
   を表わす情報を採取し、前記走査により採取された情報
   に基づいて複数個の横断面における最大内接円を算出し
   その際に前記最大内接円を重ね合せた場合に夫々の横断
   面におけるそれらの円の共通の重なり部分に想定出来る
   直円筒の中心を通る直線を決定し、かくの如く決定され
   た前記直線を前記丸太の皮はぎを行なう為の最適回転軸
   として利用し、前記丸太がかく決定された最適回転軸の
   回りに回転される様にベニヤ旋盤のチヤツクに取り付け
   ることを特徴とする方法。 ２ ベニヤ生産量を最大とする為にベニヤ旋盤で丸太を
   回転させ皮はぎを行なう場合の最適回転軸を決定する装
   置において、前記丸太を長手方向の仮の回転軸回りに回
   転自在である様にその中心軸近傍で保持する手段を設け
   てあり、前記丸太の長さに沿つて離隔され前記丸太が継
   続的に回転している間に夫々の離隔した位置において同
   時的に前記丸太の円周方向の輪廓を走査する複数個の測
   距離手段を設けてあり、前記各測距離手段は光ビームを
   射出すると共に前記丸太の表面上の対向する点から反射
   される光ビームを受け取つて前記夫々の離隔した位置に
   おける前記仮の回転軸から前記丸太の表面迄の距離を表
   す距離情報を発生する送受信器を有しており、又前記複
   数個の測距離手段から供給される前記距離情報を処理し
   て複数個の横断面における最大内接円を算出しその際に
   前記最大内接円を重ね合せた最合に夫々の横断面におけ
   るそれらの円の共通の重なり部分に想定出来る直円筒の
   中心を通る直線を前記丸太の最適回転軸として決定する
   信号処理手段を設けてあることを特徴とする装置。