JP2016217843A - 回転速度計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転体における回転速度を計測する前の事前準備に要する負荷を軽減することを可能にした回転速度計測装置を提供する。
【解決手段】回転速度計測装置は、回転体が含まれる撮影範囲の各位置での光の強度を示す撮影情報であって、所定の時間間隔で生成された複数の撮影情報を入力する入力部と、撮影範囲の一部である検出範囲での光の強度を示す検出情報を撮影情報ごとに撮影情報から生成する生成部と、生成部が生成した全ての検出情報を時間周波数領域でフーリエ変換し、それによって得られた周波数成分から回転体の回転速度を算出する算出部とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、回転体の回転速度を計測する回転速度計測装置に関する。

回転体の回転速度を計測する計測装置としては、光学式回転速度計測装置が知られている。光学式回転速度計測装置の一例では、回転軸に結合された回転体と、回転体に光を照射するとともに、回転体からの反射光を検出する光電センサとを備えている。回転体には、高反射部と低反射部とが、回転体の回転方向に沿って交互に形成されている。光電センサは、高反射部からの反射光と低反射部からの反射光との間の強度差を検出するごとにパルスを生成し、光学式回転速度計測装置は、光学センサが出力するパルス数から回転速度を計測している（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１７４８００号公報

ところで、上記の光学式回転速度計測装置では、高反射部からの反射光が回転体の回転速度に合わせて間欠的に光電センサで検出され、それによって、回転体の回転速度が計測されている。そのため、高反射部と低反射部とが回転体の回転方向に沿って規則的に並ぶように反射テープを回転体に貼るという事前準備が利用者には強いられる。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転体における回転速度を計測する前の事前準備に要する負荷を軽減することを可能にした回転速度計測装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について説明する。
上記課題を解決するための回転速度計測装置は、回転体が含まれる撮影範囲の各位置での光の強度を示す撮影情報であって、所定の時間間隔で生成された複数の前記撮影情報を入力する入力部と、前記撮影範囲の一部である検出範囲での光の強度を示す検出情報を前記撮影情報ごとに前記撮影情報から生成する生成部と、前記生成部が生成した全ての前記検出情報を時間周波数領域でフーリエ変換し、それによって得られた周波数成分から回転体の回転速度を算出する算出部と、を備えることをその要旨としている。

上記構成によれば、検出範囲における光の強度が所定の時間間隔で得られ、それによって得られた光の強度の時間周波数から回転体の回転速度が得られる。この際、回転体の回転速度を計測する前の事前準備として、高反射部と低反射部とが回転方向に並ぶように別途反射部を貼り付けるなどの負荷が省かれる。そのため、回転体の回転速度を計測する前の事前準備に要する負荷を軽減することができる。

上記回転速度計測装置において、前記位置ごとの光の強度を示す情報は、前記位置ごとの画素情報であり、前記撮影情報は、前記撮影範囲の各位置の前記画素情報を含み、前記生成部は、予め設定された１以上の前記位置の前記画素情報から前記検出情報を生成することが好ましい。

上記構成によれば、撮影情報を構成する全ての画素情報のなかの一部の画素情報であって、予め定められた位置の画素情報から検出情報が生成される。そのため、検出情報を生成するための情報を撮影情報にて探索する負荷など、撮影情報から検出情報を生成する負荷を軽減することができる。

上記回転速度計測装置において、前記検出範囲を前記撮影範囲のなかで変更可能に設定する設定部をさらに備えることが好ましい。
上記構成によれば、撮影範囲のなかで検出範囲を変更することができるため、回転周波数の検出に適した検出範囲を設定することも可能である。

上記回転速度計測装置において、前記回転体はプロペラであって、前記プロペラのブレードの枚数を取得する取得部を備え、前記算出部は、前記周波数成分の中で周波数ゼロとなる直流成分を除いた最大強度を示す周波数を前記ブレードの枚数で除算した周波数から前記回転速度を算出する構成であってもよい。

回転体がプロペラであるとき、取得部が取得した撮影情報には、大きく分けて、プロペラのブレードからの光の強度を示す情報と、ブレード以外からの光の強度を示す情報が含まれる。そして、算出部が算出する周波数成分は、ブレードの枚数分だけ逓倍された値である。上記構成によれば、こうした周波数成分の中で周波数ゼロとなる直流成分を除いた最大強度を示す周波数がブレードの枚数で除算されるため、プロペラの回転速度を正確に算出することができる。

上記回転速度計測装置において、前記回転体は歯車であって、前記歯車の歯数を取得する取得部を備え、前記算出部は、前記周波数成分の中で周波数ゼロとなる直流成分を除いた最大強度を示す周波数を前記歯車の歯数で除算した周波数から前記回転体の回転速度を算出する構成であってもよい。

回転体が歯車であるとき、取得部が取得した撮影情報には、大きく分けて、歯車の歯からの光の強度を示す情報と、歯以外の部分からの光の強度を示す情報とが含まれる。そして、算出部が算出する周波数成分は、歯数分だけ逓倍された値である。上記構成によれば、こうした周波数成分の中で周波数ゼロとなる直流成分を除いた最大強度を示す周波数が歯数で除算されるため、歯車の回転速度を正確に算出することができる。

上記回転速度計測装置において、前記回転体は円周方向において識別可能な周期的輝度パターンを有するものであって、前記輝度パターンの繰り返し数を取得する取得部を備え、前記算出部は、前記周波数成分の中で周波数ゼロとなる直流成分を除いた最大強度を示す周波数を前記輝度パターンの繰り返し数で除算した周波数成分から前記回転速度を算出する構成であってもよい。

回転体が円周方向において識別可能な周期的輝度パターンを有するものであるとき、取得部が取得した撮影情報には、輝度パターンを示す情報が含まれる。そして、算出部が算出する周波数成分は、輝度パターンの繰り返し数分だけ逓倍された値である。上記構成によれば、こうした周波数成分の中で周波数ゼロとなる直流成分を除いた最大強度を示す周波数が輝度パターンの繰り返し数で除算されるため、円周方向において識別可能な周期的輝度パターンを有する回転体の回転速度を正確に算出することができる。

本発明によれば、回転体における回転速度を計測する前の事前準備に要する負荷を軽減できる。

回転速度計測装置の一実施形態における回転速度計測装置の概略構成を回転体と共に示すブロック図。 同実施形態の回転速度計測装置が備えるカメラの回転体に対する設置位置を示す側面図。 （ａ）は回転体を正面にて撮影したときの撮影画像に含まれるプロペラの形状を示す図、（ｂ）は回転体を正面から左右にずらして撮影したときの撮影画像に含まれるプロペラの形状を示す図、（ｃ）は回転体を正面から上下にずらして撮影したときの撮影画像に含まれるプロペラの形状を示す図。 同実施形態の回転速度計測装置による回転体の回転速度の計測処理を示すフローチャート。 （ａ）〜（ｌ）は同実施形態の回転速度計測装置によって撮影される撮影画像の一例を示す図。 同実施形態の回転速度計測装置によって検出される輝度変化の一例を示す図。 同実施形態の回転速度計測装置によって算出される輝度変化の周波数成分を示す図。

以下、図１〜図７を参照して、回転速度計測装置の一実施形態について説明する。回転速度計測装置は、回転機器に設けられた回転体を撮影する撮影部から撮影情報を取得し、取得された撮影情報から回転体の回転速度を計測する。本実施形態では、回転体の一例としてプロペラを備えた回転機器に対し、プロペラの回転速度を計測する。

図１に示されるように、回転機器１０は、プロペラ１１と、プロペラ１１に接続される回転軸１２と、回転軸１２を駆動させることによってプロペラ１１を回転させるモータ等の駆動部とを備えている。プロペラ１１は、回転軸１２の周囲に３枚のブレード１３を有している。

回転速度計測装置２０には、プロペラ１１を撮影する撮影部としてのカメラ２１が接続されている。回転速度計測装置２０は、回転速度の計測に伴う各制御を行う制御部２２と、計測の結果や計測の設定条件等を表示する表示部３１と、計測の指示等の入力を行う操作部３２とを備えている。

カメラ２１は、例えば、所定の撮影範囲を撮影する高速度カメラである。カメラ２１の撮影範囲は、プロペラ１１が含まれる範囲であり、カメラ２１のシャッタースピードは、プロペラ１１が１回転する間に複数回の撮影が繰り返されるように設定されている。カメラ２１は、撮影範囲の各位置での光を受光する複数の受光素子を備え、各受光素子は、受光素子に対応する位置での光の強度を電気的な信号に変換して出力する。カメラ２１が備える各受光素子は、例えば、赤色の光を受光するための赤色用の受光素子、緑色の光を受光するための緑色用の受光素子、青色の光を受光するための青色用の受光素子のいずれかである。カメラ２１は、所定の時間間隔でシャッターを駆動する毎に、全ての受光素子から出力される信号を所定の階調値に基づくデジタル値に変換し、変換後の結果を撮影情報として制御部２２に出力する。制御部２２は、撮影範囲の各位置での光の強度を示す撮影情報を所定の時間間隔で入力する入力部を備えている。

撮影情報は、１つの画素に対して１つずつの画素情報を含む。１つの画素は、互いに隣り合う３つの受光素子である赤色用の受光素子、緑色用の受光素子、及び、青色用の受光素子から構成される。画素情報は、赤色用の受光素子からの出力の変換結果であるＲ値、緑色用の受光素子からの出力の変換結果であるＧ値、及び、青色用の受光素子からの出力の変換結果であるＢ値を示す。

回転速度計測装置２０は、制御部２２、表示部３１、および、操作部３２を収納する筐体２０ａを備えている。カメラ２１は、筐体２０ａの外部に配置され、図示しない接続線を介して筐体２０ａ内の制御部２２と電気的接続されている。

制御部２２は、カメラ２１の撮影範囲の中に検出範囲Ａ（図５参照）を設定する設定部２３を備えている。検出範囲Ａの位置は、ユーザによって選択される。設定部２３は、カメラ２１によって生成された撮影情報を用いて撮影画像Ｐを表示部３１に表示させる。この際、設定部２３は、表示画像を表示するための表示情報の生成に伴い、撮影情報における画素情報の解像度と、表示情報における画素情報の解像度とが合うように、撮影情報における画素情報の解像度を変換してもよい。勿論、撮影情報における画素情報の解像度と、表示情報における画素情報の解像度とが同じであれば、こうした解像度の変換を割愛してもよい。設定部２３は、ユーザによる操作部３２の変更操作によって、撮影画像Ｐの中で検出範囲Ａの位置を変更し、ユーザによる操作部３２の確定操作によって、検出範囲Ａの位置を確定する。

制御部２２は、検出範囲Ａでの光の強度を示す検出情報を生成する生成部の一例である検出部２４を備えている。検出部２４は、撮影情報を構成する画素情報の中から、検出範囲Ａに対応する全ての画素の画素情報を抽出する。検出部２４は、抽出された全ての画素情報から検出情報の一例である輝度情報を生成する。輝度情報は、検出範囲Ａでの光の強度を示す情報であって、式１に従って求められる。なお、式１は、検出範囲Ａが１つの画素に対応する例を示し、式１における係数である０．３，０．６，０．１は、小数点以下の２桁目を四捨五入された値として示されている。検出部２４は、所定の時間間隔で撮影情報が取得されるごとに輝度情報を生成する。

輝度＝Ｒ値×０．３＋Ｇ値×０．６＋Ｂ値×０．１…（式１）
なお、検出範囲Ａが複数の画素に対応するとき、検出部２４は、検出範囲Ａに対応する全ての画素の画素情報を用いて１つの輝度情報を生成する。この際に、検出部２４は、例えば、検出範囲Ａに対応する全ての画素のＲ値，Ｇ値，Ｂ値の各々の平均値を式１に適用して輝度情報を生成したり、検出範囲Ａに対応する全ての画素のＲ値，Ｇ値，Ｂ値の各々の最大値を式１に適用して輝度情報を生成したりする。

制御部２２は、回転体であるプロペラ１１のブレード１３の枚数を取得する取得部２５を備えている。このブレード１３の枚数は、整数であって、ユーザによって入力される。取得部２５は、ブレード１３の枚数を入力させる表示を表示部３１に表示させ、ユーザが操作部３２を操作することで数値を入力させる。取得部２５は、ユーザによって入力された数値によってブレード１３の枚数を取得する。

制御部２２は、検出部２４が生成した所定の時間間隔ごとの輝度情報を用い、プロペラ１１の回転速度を算出する算出部２６を備えている。算出部２６は、所定の時間間隔ごとの輝度情報に対して時間周波数領域でフーリエ変換を行い、フーリエ変換によって得られた周波数成分からプロペラ１１の回転速度を算出する。なお、算出部２６は、離散フーリエ変換を高速に計算する高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を行う。この際に、算出部２６は、算出された周波数成分のうち周波数ゼロとなる直流成分を除いた最大強度を示す最も高いピークに対応する周波数を回転速度の算出用に用いる。また、ブレード１３の枚数が２以上であるとき、算出部２６は、算出用の周波数をブレード１３の枚数で除算し、その除算結果を、回転速度を算出するための回転周波数として取り扱う。そして、算出部２６は、この算出した回転周波数からプロペラ１１の回転速度を算出する。

続いて、図２〜図７を参照して、上記のように構成された回転速度計測装置２０によるプロペラ１１の回転速度の計測について説明する。
まず、図２に示すように、カメラ２１は、回転速度計測装置２０によって計測を開始する前に、プロペラ１１の全体が撮影範囲に含まれるように設置される。なお、プロペラ１１の全体が撮影範囲に含まれていればよいため、カメラ２１が設置される位置は、回転軸１２の軸線上に限らず、例えば、回転軸１２の軸線よりも上であってもよいし下であってもよく、また、回転軸１２の軸線よりも左であってもよいし右であってもよい。また、カメラ２１は、プロペラ１１の一部、言い換えるとブレード１３と背景とが空間分解能的に分離して撮影される範囲を含むように設置してもよい。

図３（ａ）に示すように、カメラ２１がプロペラ１１をプロペラ１１の正面から撮影した場合、プロペラ１１の回転軌跡Ｃはほぼ真円となる。一方で、図３（ｂ）に示すように、回転軸１２の軸線に対して左右にずれた位置からカメラ２１がプロペラ１１を撮影した場合、プロペラ１１の回転軌跡Ｃは上下に延びた楕円となる。また、図３（ｃ）に示すように、回転軸１２の軸線に対して上下にずれた位置からカメラ２１がプロペラ１１を撮影した場合、プロペラ１１の回転軌跡Ｃは左右に延びた楕円となる。

なお、撮影範囲のなかで固定された範囲である検出範囲Ａにおける輝度を検出部２４は生成するため、回転軌跡Ｃが真円であれ楕円であれ、ブレード１３が１回転に要する時間は共に同じであり、回転速度の計測には影響しない。そして、回転軸１２の軸線に対して上下や左右にずれた位置からカメラ２１がプロペラ１１を撮影するとしても、回転速度計測装置２０は、回転速度を計測することができる。言い換えれば、カメラ２１は、回転体に対して厳密に正面の位置に設置する必要がなく、設置作業が簡易である。

そして、ユーザは、操作部３２を操作して、回転体に対する回転速度の計測を開始させる。また、ユーザは、操作部３２を操作して、プロペラ１１のブレード１３の枚数を入力する。

続いて、図４〜図７を併せて参照して、回転速度計測装置２０の動作について説明する。
図４に示すように、回転速度計測装置２０は、カメラ２１によって回転体であるプロペラ１１を所定の時間間隔で撮影する（ステップＳ１）。すなわち、例えば、図５（ａ）〜（ｌ）に示すように、プロペラ１１の位置が互いに異なる撮影画像Ｐ１〜Ｐ１２が、カメラ２１によって生成された撮影情報に基づいて、表示部３１に表示される。図５（ａ）〜（ｌ）は、プロペラ１１が３０°ずつ回転した状態でカメラ２１に所定の時間間隔で撮影された場合のプロペラ１１の１回転分の撮影画像Ｐ１〜Ｐ１２を示している。撮影画像Ｐにおいては、ブレード１３（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）の位置する部分の輝度が高く、ブレード１３がなく、背景である回転機器１０の筐体の位置する部分の輝度が低くなっている。

続いて、図４に示すように、回転速度計測装置２０は、撮影画像Ｐに検出範囲Ａを設定する（ステップＳ２）。すなわち、設定部２３は、ユーザによって選択された位置を検出範囲Ａとして設定する。ここでは、図５に示すように、検出範囲Ａの位置は、プロペラ１１のブレード１３の回転軌跡上であって、撮影画像Ｐの上方である。

続いて、図４に示すように、回転速度計測装置２０は、各撮影画像Ｐの検出範囲Ａの画素情報のうち輝度情報を検出する（ステップＳ３）。すなわち、検出部２４は、所定の時間間隔で撮影される各撮影画像Ｐ１〜Ｐ１２に対して検出範囲Ａの輝度情報を検出する。

図５において検出範囲Ａに注目すると、角度０°ではブレード１３が位置しないので輝度が低い。角度３０°ではブレード１３が位置しないので輝度が低い。角度６０°ではブレード１３ｃが位置するので輝度が高い。角度９０°ではブレード１３が位置しないので輝度が低い。角度１２０°ではブレード１３が位置しないので輝度が低い。角度１５０°ではブレード１３が位置しないので輝度が低い。角度１８０°ではブレード１３ｂが位置するので輝度が高い。角度２１０°ではブレード１３が位置しないので輝度が低い。角度２４０°ではブレード１３が位置しないので輝度が低い。角度２７０°ではブレード１３が位置しないので輝度が低い。角度３００°ではブレード１３ａが位置するので輝度が高い。角度３６０°ではブレード１３が位置しないので輝度が低い。

このように、プロペラ１１が３０°ずつ回転した状態をカメラ２１が所定の時間間隔で撮影した場合には、４個の撮影画像Ｐにつき１個の撮影画像Ｐの検出範囲Ａの輝度が高く、３個の撮影画像Ｐの検出範囲Ａの輝度が低くなっている。

図６に示すように、撮影画像Ｐの検出範囲Ａにおいて離散時間における輝度の変化は、周期的な輝度の断片として観察される。輝度の高い部分は、検出範囲Ａにブレード１３が位置しているときである。図５に示した各撮影画像Ｐの検出範囲Ａにおける輝度を図６に●（黒丸）で記載している。このように、時刻に対する輝度変化において、輝度の高いところと低いところとを検出することができている。

図４に示すように、回転速度計測装置２０は、上記のように検出した画素情報のうち輝度情報に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行い、輝度変化の周波数成分を算出する（ステップＳ４）。すなわち、算出部２６は、撮影画像Ｐの各撮影時刻における輝度情報に対して高速フーリエ変換を行うことで図７に示すような輝度情報の周波数成分を算出する。

続いて、回転速度計測装置２０は、周波数を決定する（ステップＳ５）。すなわち、算出部２６は、算出した周波数成分のうち周波数ゼロとなる直流成分を除いた最も高いピークとなっている周波数を、このプロペラ１１の算出した周波数として決定する。

続いて、回転速度計測装置２０は、プロペラ１１のブレード１３の枚数が２つ以上であるか否かを判定する（ステップＳ６）。すなわち、算出部２６は、ブレードの枚数が２つよりも小さいと判定した場合には（ステップＳ６：ＮＯ）、ステップＳ８に移行する。ここで、「ブレードの枚数が２つよりも小さい」とは、ブレードの枚数が１を意味し、プロペラではなく、１枚板等の回転体が該当する。

続いて、回転速度計測装置２０は、周波数をブレード数で除算する（ステップＳ７）。すなわち、算出部２６は、ブレード１３の枚数が２以上であるときには取得した周波数の中で周波数ゼロとなる直流成分を除いた最大強度を示す周波数をブレード１３の枚数で除算して、プロペラ１１の回転速度を求めることができる回転周波数を算出する。

そして、回転速度計測装置２０は、回転周波数から回転速度を算出する（ステップＳ８）。すなわち、算出部２６は、上記で算出した回転周波数（Ｈｚ）が１秒間あたりの値であるので、回転周波数（Ｈｚ）に６０を乗算することでプロペラ１１の回転速度（ｒ／ｍｉｎ）を算出する。よって、回転速度計測装置２０は、回転体であるプロペラ１１の回転速度を計測することができる。

また、カメラ２１によって回転体を撮影することができれば、回転体の回転速度を計測することができるので、回転体に接近することができない場合であっても、遠方から回転体の回転速度を計測することができる。さらに、回転体が微動や振動している場合でも、画素情報の変化を検出しているので、回転速度を計測することができる。なお、回転速度の計測と同時に回転体の映像を記録することもできる。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）検出範囲Ａにおける光の強度が所定の時間間隔で得られ、それによって得られた光の強度である輝度の時間周波数からプロペラ１１の回転速度が得られる。この際、プロペラ１１の回転速度を計測する前の事前準備として、高反射部と低反射部とが回転方向に並ぶように別途反射部を貼り付けるなどの負荷が省かれる。そのため、プロペラ１１の回転速度を計測する前の事前準備に要する負荷を軽減することができる。

（２）また、プロペラ１１が撮影範囲に含まれるようにカメラ２１を設置することでプロペラ１１の回転速度を算出することができるため、事前準備をさらに簡易にすることができる。

（３）撮影情報を構成する全ての画素情報のなかの一部の画素情報であって、予め定められた位置である検出範囲Ａに対応する画素の画素情報から輝度情報が生成される。そのため、輝度情報を生成するための情報を撮影情報にて探索する負荷など、撮影情報から輝度情報を生成する負荷を軽減することができる。

（４）撮影情報における画素情報の解像度と、表示情報における画素情報の解像度とが同じであれば、これらの間における解像度の変換を要しない。そのため、表示部３１が表示する撮影画像Ｐの中で検出範囲Ａが定められるとしても、輝度情報の生成に際し、撮影情報における画素情報の解像度を変換する処理が省かれ、取得された撮影情報における画素情報を直接的に用いることができる。

（５）算出部２６がＦＦＴを行い、算出された周波数成分によって求められた周波数をブレード１３の枚数で除算することで回転周波数を算出することができる。
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。

・上記実施形態では、撮影画像Ｐに１個の回転体のみが含まれている場合について説明したが、カメラ２１によって撮影された撮影画像Ｐ内に複数の回転体が含まれているときには、各回転体について、検出範囲Ａの設定、輝度情報の生成、及び、周波数成分の算出を行うことで、複数の回転体の回転速度を同時に計測することができる。

・上記実施形態においては、撮影範囲の中の複数の位置に対し、予め検出部２４による輝度情報が生成され、回転速度計測装置は、これら複数の位置の中で輝度の時間的な変化が大きい位置を検出範囲Ａとして選択する選択部をさらに備えてもよい。このようにすれば、輝度の変化の大きい位置が検出範囲Ａに設定されるため、上述した周波数成分を算出部が求める際に、周波数成分の精度を高めることができる。

・検出情報は、検出範囲Ａでの輝度を示す情報に限らず、検出範囲ＡでのＲ値、Ｇ値、Ｂ値、明度、及び、彩度の少なくとも１つであってもよく、検出範囲Ａでの光の強度を示す情報であればよい。また、算出部は、時間周波数領域における高輝度の周波数成分を算出したが、時間周波数領域における低輝度の周波数成分を算出してもよい。さらに、算出部は、例えば、時間周波数領域における低Ｒ値の周波数成分を算出してもよい。要は、算出部は、回転体の回転に基づいて変わる光の強度を時間周波数領域でフーリエ変換し、それによって得られた周波数成分から回転体の回転速度を算出すればよい。

・回転速度計測装置に入力される撮影情報は、回転体が含まれる撮影範囲の各位置での光の強度を示す情報であればよく、カメラ２１が出力する情報に限らず、カメラ２１が出力する情報に所定の画像処理が施された情報であってもよい。撮影情報は、例えば、カメラ２１が出力する情報から生成され、かつ、表示部３１に表示画像を表示させるための表示情報であってもよい。また、検出情報は、撮影範囲の一部である検出範囲での光の強度を示す情報であればよく、例えば、表示情報の一部であってもよい。

・上記実施形態では、３枚のブレード１３を有するプロペラ１１を回転体としたが、２枚や４枚以上のブレードを有するプロペラを回転体としてもよい。この場合、ＦＦＴによって算出した周波数をそのブレードの枚数で除算することで回転周波数を算出することは変わらない。

・上記実施形態では、複数のブレード１３を有するプロペラ１１を回転体としたが、外周に等間隔で歯を有する歯車を回転体としてもよい。この場合、ＦＦＴによって算出した周波数をその歯車の歯数で除算することで回転周波数を算出することは変わらない。このような構成によれば、算出部によって求められた周波数を歯数で除算することで回転周波数を算出することができる。

・また、円周方向において識別可能な周期的輝度パターンを有する回転体としてもよい。この場合、ＦＦＴによって算出した周波数をその輝度パターンの繰り返し数で除算することで回転周波数を算出することは変わらない。このような構成によれば、算出部によって求められた周波数を輝度パターンで除算することで回転周波数を算出することができる。

・また、ブレードや歯等の特徴部を有しない円盤のような回転体の場合には、回転体の軸方向の面又は外周面に特徴部を設けることで、周波数を算出して、回転速度を求めてもよい。特徴部は、例えば反射材等のように周囲と状態が異なり、画素情報に差が出るものを設けることが好ましい。このような構成によれば、回転体に特徴部を設けることで、撮影画像Ｐに含まれる回転体の部分における画素情報の差を作ることができるようになる。そして、この特徴部が通過するように検出範囲を設定することで、撮影画像の検出範囲の画素情報の周波数成分を求めることができるようになる。なお、こうした構成であれ、高反射部と低反射部とが回転体の回転方向に沿って規則的に並ぶように反射テープを回転体に貼るという事前準備が強いられることはないため、回転体における回転速度を計測する前の事前準備に要する負荷を軽減できる。

・上記実施形態では、回転体の回転速度に対して、カメラ２１のフレームレートが十分速い場合について説明した。厳密には、着目する回転体の周期的特徴部に起因する輝度の最短周期に対して、カメラ２１のフレームレートが２枚以上撮影される速度となるよう、カメラ２１のフレームレートを調整することが好ましい。また、カメラ２１のフレームレートを増減させるのと同時に、カメラ２１のフレームサイズを調整し、カメラ２１の撮像能力や伝送能力を超えないようにすることが好ましい。このようにすることで、カメラ２１のフレームレートを変化させて、回転体の回転速度と、カメラ２１のフレームレートとの関係が適正になり、算出部２６による周波数の算出ができるようになる可能性が高まる。

・上記実施形態において、投光部を更に備えて回転体に投光させてもよい。このようにすると、回転体に照射された光が反射して、高速シャッターを利用した撮影条件を適正化することでＳＮ比を向上させ、撮影画像Ｐの検出範囲Ａにおける回転周波数、つまり回転速度を更に検出し易くなる。

・上記実施形態では、回転体自身と背景とを含む範囲を撮影して回転速度を算出したが、回転体によって変化する光を含む範囲を撮影して回転速度を算出してもよい。例えば、回転体に光が当たることで回転体が投影される、言い換えれば回転体に光が遮られることで投影される回転体の影と回転体に遮られずに当たる光とからなる回転体を撮影することで、光の強度の時間周波数から回転体の回転速度を算出する。また、回転体に反射した光が当たることで光の有無からなる回転体が投影される範囲を撮影することで、光の強度の時間周波数から回転体の回転速度を算出する。

・上記実施形態では、カメラ２１と筐体２０ａとを別体としたが、カメラを筐体に一体化してもよい。さらに、カメラ、制御部、操作部、表示部を小型化して、ハンディ型の装置としてもよい。

１０…回転機器、１１…プロペラ（回転体）、１２…回転軸、１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ…ブレード、２０…回転速度計測装置、２０ａ…筐体、２１…カメラ（撮影部）、２２…制御部、２３…設定部、２４…検出部、２５…取得部、２６…算出部、３１…表示部、３２…操作部、Ａ…検出範囲、Ｃ…回転軌跡、Ｐ，Ｐ１〜Ｐ１２…撮影画像。

Claims (6)

1. 回転体が含まれる撮影範囲の各位置での光の強度を示す撮影情報であって、所定の時間間隔で生成された複数の前記撮影情報を入力する入力部と、
   前記撮影範囲の一部である検出範囲での光の強度を示す検出情報を前記撮影情報ごとに前記撮影情報から生成する生成部と、
   前記生成部が生成した全ての前記検出情報を時間周波数領域でフーリエ変換し、それによって得られた周波数成分から回転体の回転速度を算出する算出部と、を備える
   回転速度計測装置。
2. 前記位置ごとの光の強度を示す検出情報は、前記位置ごとの画素情報であり、
   前記撮影情報は、前記撮影範囲の各位置の前記画素情報を含み、
   前記生成部は、予め設定された１以上の前記位置の前記画素情報から前記検出情報を生成する
   請求項１に記載の回転速度計測装置。
3. 前記検出範囲を前記撮影範囲のなかで変更可能に設定する設定部をさらに備える
   請求項１又は２に記載の回転速度計測装置。
4. 前記回転体はプロペラであって、
   前記プロペラのブレードの枚数を取得する取得部を備え、
   前記算出部は、前記周波数成分の中で周波数ゼロとなる直流成分を除いた最大強度を示す周波数を前記ブレードの枚数で除算した周波数から前記回転速度を算出する
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転速度計測装置。
5. 前記回転体は歯車であって、
   前記歯車の歯数を取得する取得部を備え、
   前記算出部は、前記周波数成分の中で周波数ゼロとなる直流成分を除いた最大強度を示す周波数を前記歯車の歯数で除算した周波数から前記回転体の回転速度を算出する
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転速度計測装置。
6. 前記回転体は円周方向において識別可能な周期的輝度パターンを有するものであって、
   前記輝度パターンの繰り返し数を取得する取得部を備え、
   前記算出部は、前記周波数成分の中で周波数ゼロとなる直流成分を除いた最大強度を示す周波数を前記輝度パターンの繰り返し数で除算した周波数から前記回転速度を算出する
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転速度計測装置。