JPS5875280A - 光学パタ−ン追跡システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 光学的な線追跡システムにおいて、パターン−ライン捕
獲は常シこ困難な問題であり、事実、多くの一般ｔこ入
手できる追跡装置は全く信頼できないラインーパターン
捕獲システムを有する。従来技術の中で知られている他
のパターン捕獲システムが正確なパターン捕獲を行なう
のは追跡ヘッドが浅い角変てパターンｔこ接近する時の
みである。しばしば、知られている光学パターン追跡装
置中のパターン捕獲システムは、全く線を捕獲できなか
ったり、捕獲後の移行方向が不確実になる。さらに、現
在知ら几てい、已パターン捕獲システムは、−たん走査
器が線上に拘束されると方向を識別できない。

本発明は特に、パターン−ラインドの円形または楕円形
走査路中に光電池を投射する光学走査器に関する。それ
は普通、相互に９０度位相をずらした四つのサイン波を
出すサイン／コサイン発生器より成る電子リゾルバを有
する。これらサインおよびコサイン波は各々抽出および
保持回路に供給される。そして、光電池からの信号より
導出されるパルス列が成る位相角において抽出保持回路
を瞬間的ｔこ開き、発生器からのコサインおよびサイン
波の該位相角における瞬時値に対応するＤＣ値に抽出保
持回路中のコンデンサを充電させる。このＤＣ電圧を追
跡装置用の機械枠上のＸおよびＹサーボ増幅器に供給す
ることにより、サインおよびコサイン波の選ばれた角度
に対応する方向に複式スライダを駆動する。

自動変向（操縦）システムでは、光電池からのパルスの
位相が抽出保持回路の開放を制御する。このような光電
池処理システムは、光学パターン追跡システムという名
称の１９７９年１２月３１日に提出した本発明者のアメ
リカ特許出願ＡｌＯ３，５４’９、および１９８０年１
２月２３日に提出した対応国際出願ＡＰＣＴ／ＵＳ　８
０１０１７１７　（日本出願４５６−５００５１８　）
に開示され、走査器の機構およびこの目的のために光電
池の信号を処理する方法の完全な記述については該出願
を参照されたい。

これら従来の光学パターン追跡システムの幾つかはパタ
ーン接近および捕獲サブシステムを有し、追従すべきパ
ターンに接近するための手動操縦方向を操作者が選ぶこ
とができる・手動リゾルバで設定したように、追跡ヘッ
ドが所定方向でパターン−ラインｔこ接近後、変向作用
の制御を手動モードから自動モードに切換えなければな
らない。手動方向パルス列を光電池回路からの同様な信
号で置き換えるように電子スイッチを操作する信号を種
々の従来の線検知回路が発生する。

これら従来の追跡システムでは、追跡ヘッドが捕獲後に
パターンに追従する方向は固定されており機械の操作者
が予め選び得ない。追跡ヘッドまたは走査器が適正に線
の上方にある時、光電池は各完全走査円に対し二個の信
号を与える。上記出願ＰＣＴ／１Ｊｓ８０１０１７１７
に開示した物のような幾つかの追跡装置は制御用（こ追
従ｔ＜　／Ｌ７７を用い得るが、はとんどの追跡システ
ムでは、制御用に用いられるのは動作方向の線横断ｅこ
より出される先導パルスである。従来の追跡システムを
一方向パターン捕獲に制限するのは、この先導パルス制
御である。

先導パルス制御を行うため、従来の追跡装置には第二パ
ルス消去回路が設けられ、これが光電池からの第一のパ
ルスに応答して消去信号を導出し第二パルスを消去する
ことｔこより抽出保持回路は先導パルスにのみ応答する
。この回路の効果は、線捕獲が選択性のない、時計方向
または反時計方向の何れかの単向性のみになり得ること
である。走査路がパターンに接近する時、走査路が線と
最初ｔこ交差することｔこより第一パルスを消去回路に
与え、このようにして消去回路は常シこ第二パルスを消
す（またはその逆）４．第一パルスは常に走査路の一側
ｔこあるので、自動追跡は常にこ同方向ｔこ進む。

従来の光学パターン追跡システムが追跡方向を容易シこ
予め選ぶことができないことは、このシステムの可能性
の厳しい制限を表す。

線捕獲および拘束回路を組み入れた従来の光学パターン
追跡システムの別の問題は、このシステムは通常ライン
ーパターンの、＠　１こ従い、変向修正または可変予設
定量の時間遅れを時々用いて誤差信号を導入し、線の緑
と中心との間の距離により生ずる変位誤差を誤差信号が
補償することである。

抽出保持回路が運動方向に先導パルスのみに応答するよ
うに追従パルスを消去するための概略的に上記した第二
パルス消去回路はまた、重大な誤差をシステム中に導入
する。回転式走査器と共に用いられる典型的な第二パル
ヌ消去システムはワン−ショット（ｏｎｅ　−５ｈｏｔ
　）フリップ−フロップを組み入れ、このフリップ−フ
ロップを光電池からの第一変向パルスがトリガして第二
パルスをマスクするため用いる。このワン−ショットは
典型的に、走査路サイクル時間の約％の持続用に設定さ
れる。このような接近はパターン−ラインが良く引かれ
て欠点がない時に効果的であるが、そうでなく第一パル
スが現れない時は、結果として追跡装置がその方向をパ
ターン−ラインｔこ沿って反転する第二パルスとなる次
）こ得られるパルスがワン−ショットをトリガする。

本発明の第一目的シま、閉鎖走査路を有する型式の光学
パターン追跡システム用制御回路における」二記問題を
改良することである。

本発明により提供される改良された光学パターン追跡シ
ステムは走査器付の追跡ヘッドを有する型式である。走
査器はラインーパターンあの閉鎖走査路中をこ光電池を
投射する。それに含まれるパターン接近および捕獲制御
回路により、接近ｔこ先立ち操作者がコンソーＪｖ、Ｊ
１でパターン上の移行の時計方向または反時計方向の何
れかを選ぶことができる。捕獲制御回路ｔこ完全線検知
器が設けられる。この検知器は特ｔこ、走査毎ｔこ二つ
のパｌレヌを光電池から受けた後にのみ手動制御から自
動制御への切換を始める線に対する浅い接近角度に適す
る。さらに第二パルス消去回路が設けられ、たとえ線の
不完全さにより選ばれた第一パルスを一または二以旧の
走査サイクルに対して受けなくても光電池からの第二変
向パルスを消去するように自動モード中この消去回路は
作動しつる。

本発明により、操作者がパターン−ライン上の時計方向
または反時計方向の捕獲を予め選ぶことを可能にするパ
ターン方向選択回路が設けられる。この方向選択回路の
原理は、走査動作が非方向性なので、接近中の最初の走
査路−線受差において光電池から最初に現れるパルスは
常に走査路の所定側にあることである。第一パルスの位
置が知られており、方向選択回路は時計方向捕獲用の一
パルスと反対方向捕獲用の他パルスを消す。このように
して走査回転毎にただ一つの変向パルスが提供され、そ
れが必要で・ある理由は、と記の抽出保持回路はサイク
ル毎にただ一つの変向パルスまたは抽出パルスを受は入
れることができるからである。

方向選択回路は、制御パネル上における操作者の選択に
応答して、接近中に走査路がラインーパターンと最初に
交差する時より前に光電池からの第一と第二のパルスの
各４に対し阻止信号を出す。−たん線を捕えて追跡装置
が所定方向をこ動くと、阻止信号は速やかに除かれる。

その理由は、さもなければ、線自体が指令するその後の
変向修正は不可能となり得、追跡装置が線を失うからで
ある。

方向選択回路の重要な点として、増えている追跡速度１
こ応答して低速におけるより捕獲後にずっと早く阻止信
号を除く。これにより、追跡速度に関係なく最初の線交
差後に追跡装置用の実質的に一定の移行距離を保つ。

方向選択回路は、いかなる追加の信号発生も要すること
なく手動リゾルバからの信号より阻止信号を導出する。

二重パルヌ検知器回路が設けられ、走査路が完全に線の
上方に来た後にのみ追跡装置の手動制御から自動変向へ
切り換えるための光電池からの初期信号に応答する。追
跡装置接近とパターン方向との間で、非常な低速および
／または非常な成用、たとえば１０度未満で捕獲を始め
ることが時には要求される。走査器がパターン−ライン
ｔこ近ずく時、走査回転毎にニパルヌを得るように線を
横断して充分遠くｔこ走査器を位置付けるまで最初の交
差において走査回転毎にただ一つのパルスを得る。すで
に明らかなように、走査路による最初の線交差の所定時
間後をこ阻止信号が消える。非常な低速または非常に浅
い接近角度の由に、光電池から回転毎にニパルヌが現れ
る前に阻止距離を越える距離を走査路が移行すれば、所
望の走査パルスが現れる前ｔこ阻止信号を除く。これが
起これば、システムは他方の走査パルスの制御下にあり
得、操作者が１′＼ 選んだ方と反対の方向に追跡装置は動き得る。

これの発生を妨げるため、二重パルス検知器がパターン
検知の存在を方向選択回路に報告することにより、走査
回転毎に二パルスが存在した後のみの阻止を除く。二重
パルス検知器回路はまた、阻止信号を除く直前の手動か
ら自動への制御の切換を制（財）する。

本追跡システムに線中心検知器を設ける。これ（・こよ
り追跡装置は、線巾に関係なく線の中心、またはパター
ンの右または左の縁を正確に追従し、従来の追跡システ
ムｔこ見られる変向補償が全く不要な非常ｔこ進歩した
追跡制御を提供する。接近中に光電池路が線を横切る時
、結局は、走査中心が線の中心と一致する所で対称走査
を得る。線が明るい背景に対し暗いと仮定すると、光電
池信号は線の幾何的中心と位相が対応する負ピークを有
する。線中心検知器は、電気的微分および微分された信
号の零交差を確認する高利得増巾器により負ピークを正
確に指摘する。線中心検知器のためｔこ選択的に操作可
能な結合回路を設け、これが縁追跡中の信号微分を取り
消し、インバータ（１ｎｖｅｒｔｅｒ　）がパターンの
白から黒への転移または黒から白への転移の何れかで選
択的に正確な縁追跡を可能にし、右縁または左縁の追跡
を得る。

パターンが捕えられ、方向選択回路を含む接近回路がも
はや選ばれた一個の変向パルスを阻止しなくなった後、
不完全な線の由に一または二以北の走査サイクルに対し
Ｃ線を捕えた後ｔこ）その選ばれた変向パルスは現れな
いが、走査器が出す回転毎の不要な第二パルスを除くよ
うに方向メモリー（記憶回路）が作動する。（回転毎ｔ
こ−パルスのみ電子リゾルバは受は入れることができる
。） 方向メモリーには、自由運転の発振器を含む位相拘束ル
ープを同調するワンショットを設ける。ワンショットへ
の数個の選ばれた変向パルヌがなければ、位相拘束ルー
プは、もはや同調されず幾分流動しているが、走査周波
数に関して低速でのみ位相が流動し不要な変向パルスを
阻止し続ける。このようにしてシステムは、間隙が生じ
る時に急な反転のない小間隙を有する不完全なパターン
を扱うことができる。この方向メモリーは、位相拘束ル
ープの位相修正応答が非常をこ速いので、シャープなコ
ーナーリング（ｃｏｒｎｅｒｉｎｇ）　　性能を損ねる
ことなく線追従能力を著しく増大する。

添付図面、特に第１図を参照すると、炎切断ｉ　ｔｌｏ
ｌは追跡ヘッド（１２）を有し、このヘッドはパターン
（１埼を追跡し、炎切断具（１５）の位置を制御する二
軸に関して機械スライダ（１４１を移動させるための制
御信号を供給する。スライダ（１４）は、横断方向に往
復可能なスライダ（１乃により運ばれる通路（１１すこ
往復可能シこ設置され、追跡ヘッド（１２と炎切断具（
１５）に二軸運動を与える。追跡ヘッドＨ）こより制御
信号が与えられる制御コンソール（ハ）からスライダ（
１４）をサーボモータ（１９）で駆動しスライダ（１？
）をサーボモータ（イ）で駆動する。

追跡ヘッド（１２）は別として、上記の炎切断機（ｌＯ
）の概略記載は公知である。ただし、この追跡システム
は炎切断具以外の工具の運動制御に使用しうることを理
解すべぎである。

追跡ヘッド（１匂はパターン（国上方にブラケットすな
わち枠１２３）上に不可転に設置され、このブラケット
をスライダ（１４）に固定されたアームＴ２４）が支持
する。

第２図ｔこ示されるように、追跡ヘッド（１２１は不可
転ｔこ枠（２３）に固定された略矩形のハウジング□□
□を含む。光学式スキャナ（ハ）がハウジング（イ）内
において角度位置が決められた支持枠翰七１・こ載置さ
れ、光電池（刻の像をレンズ（３３）を通してパターン
賄）上に投射するように作用する。スキャナ（ハ）は、
枠四で支持される環状のハウジング（ハ）、および２個
の直交軸に関してピボット運動をするように載置された
ミラー（財）を含む。ミラー（財）は凹面であるが、成
る条件においては凹面よりむしろ平坦な反射面を有する
ことも望ましい。休止中、光電池（満の像をレンズ（３
３）の幾何軸である基準軸ｆ３（へ）と一致する軸上で
パターン上の基準点（３７１上【こ投射するように、ミ
ラー（財）を枠四とともに角度的に位置決めする。

１９８０年１２月２８１ｔこ提出した本出願人の国際出
願ＰＣＴ／ＵＳ８０１０１７１７に記載したように走査
されているパターン上の区域の位置を容易に操作者が突
き止められるようにヌポット・ファインダーを設ける。

第２図に点線で示す永久磁石を支持する横断ダイアフラ
ム（隔板）がスキャナ瞥内ｔこ支持するミラー（３４１
を偏向する二つの直角関係の電磁静止コイルがスキャナ
に含まれる。これら各コイル内の位相がずれた交流信号
が、ミラー（２）の静止軸のまわりでミラーの純粋な駆
動（ｎｕｔａｔｉｏｎ　）的運動を生ずる。これらコイ
ルに９０度位相差の等振幅交流信号を加えることをこよ
りミラー軸が円錐を描き、この円錐の頂はミラー中心と
ほぼ一致しており、パターンＣ（ＩＩ上の光学システム
の走査路は環状となる。これらコイルに不等振幅の信号
または９０度未満位相差の信号を与えることｔこより、
ミラー（財）はパターン（３１）上に楕円走査路を投射
する円錐を描く。

第８Ａ図および第８Ｂ図に、本光学パターン追跡システ
ム用の、Ｙ−サーボ（１９）、Ｘ−サーボ四、およびス
キャナ（ハ）内のコイル０５２１５３１を駆動する制御
回路を一部概略ブロック図で示す。第８Ａ図を見ると、
等振巾で９０度移相の正弦波を出す四相正弦波発振器で
ある基準発振器（至）から走査信号が源を発する。走査
器ヘッド内のコイルＩＢＭは夫々、演算帰還増巾器乃η
（財）より供給を受ける。これら増巾器では可変抵抗Ｉ
Ｉ旬を通して加算点ｍ１ｌＢに電圧帰還が施される。

ミラー（３１こ駆動運動をさせるためコイ）ｖ　＠２　
Ｈに加えられる交流信号は移相器−を介し基準発振器１
（至）に源を発する。移相器−はスキャナコイ）ｖ　（
６１ｍｌのインダクタンスの補償用である。この移相器
では、点りにおける信号の振巾が実質的に一定を保つよ
うｔこ、可変抵抗（財）とコンデンサ（財）を基準発振
器−の余弦出力端子に接続する。

抵抗（例は点ｌ６８）における信号の位相を制御する。

点ｍｔこおける信号は、振巾制御抵抗１（至）およびコ
ンデンサ（７３）と抵抗ｆｆ４１を介して加算点ｆｆｌ
＋（財）に供給される。このコンデンサ（７３）と抵抗
ヴ→は、移相器−から該加算点に加えられる信号間の９
０度移相な保つ。このように、移相器１８６１は余弦信
号を増巾器ｂηにそして正弦信号を増巾器ＦｉＡｅこ加
え、これら信号の最大振巾として走査円の半径を規定す
る。

第３Ａ図ンこ示すような従来の電子リゾルバｆｆ６１が
、基準発振器（イ）から四つの移相正弦波を受け、第８
Ｂ図に示す線中心検知器、方向選別回路、二重パル、ヌ
検知器、および関連するヌイツチ論理回路で処理した後
の光電池（洞からの線ｆｆ８１中の制御信号を用いる。

電子リシルバク０は、それ自体は従来の物であり、線ｆ
ｆ８１中の処理された信号の位相により決定される時間
隔で発振器−が発する正弦波と余弦波の瞬時値を選ぶよ
うに基本的に働く。リゾルパｆｆ６１からのｔ１１！（
７！１）（イ）中の出力信号を速度制御ゲー）　＋８＋
１　洲が変調して低速変化ＤＣ信号レベルを線（３４１
ｊ（ト）しこ与え、これによりＹ−サーボモータ（１（
２）とＸ−サーボモータ（３）を駆動する。線（２）：
叫中の信号のＡＣ成分は低域サーボ増巾器がろ過する。

操作者が所望の追跡速度を予め選ぶことを可能をこする
可変抵抗（８８）を有するパフレス巾変１■ηが速度制
御ゲートを駆動する。パルス由変調器（８ηは、所望追
跡速度を表すゲー）　（８１１１８ａへの線髄）にパル
ス巾変調したパルレフ列を出す。パルス巾変調器（８７
）はまた、操作者が抵抗０１）で予設定した第二のパル
ス巾変調した信号をゲート依）への線側に出し、走査円
の側方オフセット（変位）を制御シてシステム用カーフ
（ｋｅｒｆ）、ｔ７−１ｘツ）調整を提供する。

線ｔ）３４１Ｘ中の信号はまた電流熱版抵抗＋９３）　
Ｈを通して加算電流点１８２１１８３１に供給されて、
ミラー章動用の前方オフセットの一部を表す。

走査ミラー（財）におけるオフセット位置のまわりでミ
ラーリ（１）の駆動的運動を生ずるため第３八図中ノケ
ー）（Ｋ）、Ｖ　（８］］、Ｋ、Ｖ（８’ｉ５、Ｋ、に
て例示されるパルス巾変調回路で電子リゾルバ（７６）
からの信号を変化させることにより得られる低速変化Ｄ
Ｃ信号と移相器（地からの周期的信号とを加算電流点Ｃ
ＺＪ　／Ｉ３１が結合する。

第８Ａ図に示すように、パターン−ラインに近ずく時に
所望方向に追跡ヘッドを駆動するようシこ操作者が選ぶ
位相角を有するパルス列を出す手動リゾルバ側が設けら
れる。線つ８）中のパルスの位相が所望の変向（操縦）
方向を出すので、ここで手動制御パルス列と呼ぶ物の任
意の所望位相角変化を手動リゾルバ１９６）が与える。

手動’Ｊ　ソ／ｌ／　／＜　１６）は、その出力端子で
ある可転ワイパー素子（１０１）と係合する固定弧状巻
線セグメント（部分）　ｉ’１７１　ａ８１　！９９１
６（至）を有する分圧計である。ワイパー素子（１０１
）中の信号は高利得増巾回路（１０２）を通して供給さ
れる位相（ψ半１８０度）のサイン波である。増巾回路
（１０２）は、手動変向に適した１ｍ　（１０４）　Ｃ
ハρヌ列ヲＳＪすワンショッ）　（ｏｎｅ　−５ｈｏｔ
）フリップ−フロップを有する。第３Ｂ図に示す手動制
御バネ／Ｉ／（１ｏ６）上の制御ノブ（１０５）を回す
ことにより操作者はワイパー（１０１）の適切な角位置
を選ぶ。

Ｆ１ａ、８Ｂ図に示すパターン−ライン接近および捕獲
回路は線中心検知回路（１０７）を含み、この回路（１
０７）は第３Ｂ図中の残りの接近捕獲回路ｔこ信号を出
す。この信号が示すものシよ、第１に、走査路と最初に
交差する時の線の真に最初の検知、および第２ｔこ、線
が走査路の１百径より狭い限りにおいて線の巾に関係な
く追跡中の線の真の中心を表す線（１１０）中のパルス
列である。

追加的および選択的ｔこ回路（１０７）は、スイッチ（
１１１）で選ばれた被追跡縁の右または左の縁を表す信
号を線（１１０））こ出す。スイッチ（１１１）は、実
際は、第３Ｂ図に示す位置よりむしろ手動制御バネｗ　
（１０６）上に位置する６線中心検知器（１０７）は、
パルスの溝縁を線の中心または選択的にパターンの縁に
整相した線（１１０）中のパルス列を、線（１１３）を
通して二重パルス検知器（１１２）に、また線（１１６
）を通して手動−自動スイッチ論理回路（１１５）に加
える。線中心検知モードにおいて、線中心検知器（１０
７）は光電池（帥からの信号のピーク値を微分して、該
ピーク値と一致する位相のパルス列を出し、光電池から
の信号の負ピークが線の幾何的中心に対応する由に、真
の線中心の検知を行う。

線接近捕獲モードを始めるには、操作者は先ず制御パネ
ル（１０６）上の自続（５ｅｌｆ　ｌａｔｃｈｉｎｇ　
）　スイッチ（１２１）を押すことにより中心線追跡モ
ードを選び、次にＤスイッチ（１１８）を押して手動方
向制御ラッチを駆動し、反時計方向または時計方向の捕
獲のためスイッチ（１１！Ｊ）　（１２０）の一方を押
し、次いで制御ノブ（１０５）を操作することにより手
動リゾルバ国が手動パルス列を線（１０４）、手動−自
動スイッチ論理回路（１１５）、方向メモリー（記憶回
路）（１２４）および線面を通してリゾルバη６）中の
抽出および保持回路に加える。これにより、制御ノブ（
１０５）の角位置で選ばれる方向に線に向って追跡ヘッ
ドを駆動する。

線検知器、手動−自動回路（１１５）は線（１０４）中
の手動制御信号を切り線中心検知器（１０７）から方向
メモリーとりゾルバｑ６１への信号をゲートして変向側
（財）を光電池信号の下に置く。この切換前および追跡
ヘッドが線ｔこ近すいている時、線検知器（１０７）は
線（１１０）　（１１８）　（１１６）に信号を出さな
い。

線中心検知器（１０７）からの最初に現れる信号に先立
ち、方向選択回路（１２５）は阻止信号を発する。

この阻止信号は、線中心検知器から線（１１６）を通し
てスイッチ論理回路（１１５）に現れる第一または二番
目のパルヌを選択的ｔこ阻止する。操作者が制御バネ／
Ｉ／（１０６）」二の方向スイッ−Ｆ−（１１９）　（
１２０）　　ノ何れを予め選ぶか１・こより阻止するよ
うに第一または二番目のパルスを方向改訳回路（１２５
）は選ぶ。たとえば、もしミラー（財）が反時計方向ｔ
こ走査していると、走査点が接近中ｔこ線と最初ｔこ交
差する時に走査円の右側で、光電池−および線中心検知
回路（１０７）からの線（１１６）中の第一パ／ｌ／ヌ
が出される。もし操作者が時計方向スイッチ（１２０）
を選んでいれば、方向選択回路（１２５）は線（１２６
）を通してスイッチ論理回路（１１５）に阻止信号を与
えて、線中心検知器（１０７）より受けた第二パルヌを
阻止することにより、第一パルヌはリゾルバ１７Ｇ）用
の変向パルスとなり追跡ヘッドはパターン−ラインを捕
えた後に時計方向または右方向ｔこ動く。あるいは、も
し操作者が反時計方向スイッチ（１１９）を押している
と、線中心検知器（１０７）からの走査路が線と最初に
交差することにより出される論理回路（１１５）中の信
号を方向選択回路（１２５〕が消す。これが可能な理由
は、線中心検知器（１０７）からの線（１１６）中の信
号ｔこ先立ち、またはそれを予期して方向選択回路（１
２５）が阻止信号をスイッチ論理回路（１１５）に与え
るからである。

方向選択回路（１２５）は手動リゾルパ！９６）から線
（１０４）と（１２７）を通して阻止信号を発する。こ
のようにして、阻止信号はパターン−ラインへの接近方
向とほぼ整相され、手動リゾルバ＠６）はこの信号用の
好都合な源である。リゾルバ閥中の抽出保持回路はサイ
クル毎ｔこ一同のみ抽出でき光電油側からの信号はサイ
クル毎番・こ二回生スルノで、方向選択回路（１２５）
は手動−自動スイッチ論理回路（１１５）中の不要な信
号を有効ｔこ阻止して所望の初期方向制御を行う。スイ
ッチ論理回路（１１５）からの阻止されないパルスは、
予め選ばれた時計方向または反時計方向ｔこシステムを
自動的に操縦する。

方向選択回路（１２５）からの阻止信号を完全線検知か
ら所定時間後に速かに除くことにより、変向信号は方向
選択回路（１２５）の阻止作用で阻止するので線中の曲
線により指令される変向修正は不可能にならない。しか
し、方向選択回路（１２５）からの阻止信号は二重パル
ス検知器（１１２）が完全走査線位置決めを感知してか
ら所定時間続き、この時間は自動的に可変であり、完全
パターン検知から線（１２６）中の明止虐号の除去点へ
の追跡装置の一定移行距離を達成する。

方向選択回路（１２５）は線（１２９）を通して手動操
作の 可能スイッチ（１１９）　（１２０）　　の一方から時
計方向まへ たは反時計方向の選択を示す信号を受ける。走査器ヘッ
ド（ハ）シこよる完全線横断を示す二重パルス検知器（
１，１２）からの信号を方向選択回路（１２５）が受け
た後、（追跡速度Ｖを示す〕線１８９）中のパルス巾変
調されたパルス列に反比列する短時間復線（１２６）中
の阻止信号が続くことにより、高追跡速度に対し阻１Ｆ
信号時間は減少し低追跡速度に対し阻止時間は増加して
、線検知器で阻止信号除去前の追跡ヘッドの所望の一定
距離移行を達成する。この一定「阻止距離」は約０．２
５インチ（６，８５Ｍ）である。

１００インチ（２５４ｃｍ）／分より」二の非常に高い
追跡速度範囲では、方向選択回路（１２５）が阻止信号
時間したがって「阻止距離」を増して平衡させ、走査路
がパターン−ラインを行過ぎることができるように調節
する。１００インチ／分より上では、「阻止距離」は徐
々ｔこ０７５インチまで増える。不要・な変向制御信号
の延長された阻止により、スイッチ論理回路（１１５）
中ノ所望の選ばれた変向制御パルスの同一性を失うこと
なく行過ぎ後の線へ走査パターンを戻すことができる。

これは方向選択回路が速度増加にしたがって阻止時間を
減らすことと幾分矛盾するように見えるが、追跡装置の
１００インチ／分未満の通常速度においてでなく非常な
高速範囲内のみでの平衡を表す。

二重パルス検知器（１１２）は手動モードから自動モー
ドへの切換を制御し、また高レベル信号を方向選択回路
（１２５）に与えて光電池部）が感知する線の完全な存
在を示す。二重パルス検知器（１１２）は線中心検知器
（１０７）から線（１’１８）中の線中心検知パルス列
を受け、光電池（ト）の最初の一パルス走査後に高レベ
ル出力信号を手動制御パネル（１０６）への線（１１０
）と方向選択回路（ｔ２５）への線（１８１）中【こ発
する。走査器がパターン−ラインに近ずく時、回転毎シ
こニパルスを得るように線を越えて充分遠くに走査器が
位置するまで最初は回転毎に一パｌレスのみを得る。走
査回転毎に存在するパルスが−かまたは二かにかかわら
ず、パターン・インパルスが現れるや否や単純パターン
検知回路が初期パターン・ライン交差のみを報告する。

もし追跡装置が、線への浅い接近角または低い追跡速度
の由ｔこ、走査路が完全に線を横切る前に、阻止信号が
ｆｌ！（１２６）中に現れる距離（すなわち「阻止距離
」）を越える距離を移行すると、早すぎる時期に阻止信
号を除き得、不正な変向制御パルス（たとえば反時計方
向パルスのがわりに時計方向パルス）は阻止され得す、
リシルバクｅ内の抽出保持回路に加えられる時に追跡ヘ
ッドを選ばれた方向と反対方向に駆動しうる。これを阻
止するため、線中心検知器（１０７）から走査回転毎に
一パルスを受けた後まで線（１２６）中の阻止信号を継
続することにより阻止信号の除去前に完全パターン捕獲
を行うことを二重パルス検知器（１１２）が確実にする
。

方向選択回路（１２！ｌ＋）中の阻止信号を除くための
期間の開始に加えて、二重パルス検知器（１１２）は完
全パターン検知信号を線（１’ｌＯ）、手動制御パネル
（１０６）および線（ｔ８２）を通して手動−自動スイ
ッチ論理回路（１１５）に与えることｔこより、線（１
０４）からの手動パルレフ列を遮断し線（１１６）中の
光電池パルス列を方向メモ！＋−（１２４）へ通す。注
目すべき点は、方向選択回路（１２５）からの阻止信号
の除去前に二重パルス検知器がスイッチ論理回路（１１
５）中で手動から自動モードへ線（１０４）と（１１６
）を切り換えることである。

走査器がパターン−ライン上に拘束され方向選択回路（
１２５）からの阻止信号が除かれた後、走査サイクル毎
の二変向信号の不要な方を阻１トし操作者が当初選んだ
追跡方向を保つように方向メモリー（１２４）は働く。

方向メモリー（１２４）は、方向選択回路（１２５）が
阻止しない所望の変向パルスに位相を拘束した自由作動
発振器を含む。不良質の線の由に、スイッチ論理回路（
１１５）からの選ばれた変向パルスの数個がない場合、
方向メモリー（１２４）中の発振器は、もはや正確ｔこ
位相が同期されていないが、数回の走査回転の間（スイ
ッチ論理回路（１１５）を通して）線中心検知器（１０
７）からの不要な変向制御パルスを阻止し続ける。

これにより、被追跡線中に間隙が生じる時に起こる急な
追跡装置の反転を阻止する。

線追跡の場合、操作者は線追跡を選ぶため、確実にライ
ンスイッチ（１２１）を「切」にし縁モードスイッチ（
１２２／）を左または右縁用の何れかに設定する。この
モードでは、方向選択回路（１２５）、二重パルス検知
器（１１２）　、方向メモ！Ｉ−（１２４）および中心
線検知器（１０７）は動作しない。パターンの捕獲は、
線追跡の場合のように手動でパターンに近づき、パター
ン検知器（１８８）が働くや否や（光電池制御下）自動
に切り換えることにより行う。

第４Ａ、４Ｂおよび４Ｃ図は、典型的な線への接近中に
おける走査路を第５図に示す信号に関連して示し、第６
．７および８図に示す主な概略的回路の説明を提供する
。走査中心（１８４）のまわりで反時計方向に光電池例
の実質的に円形の投射された路（Ｈｌｌ）を描く光電池
走査器が走査している線（１８６）を第４Ａ、４　Ｂ、
４Ｃ図は示す。走査半径は（ｒ）である。第５図は、波
形（ａ）　＋こＸ方向の走査器偏向（第１図のミラー０
４１）のタイミング図、および波形（ｂ）にＹ方向の走
査器偏向の同様なタイミング図を示す。これらの瞬時偏
向は、必ずしも等振巾ではないが、実質的にサイン波で
ある。中心（１３４”ｌに対する光電池（３０ｊの角位
置（実際はパターン上の投射された走査点）を第５図中
の水平軸に沿って示し、３６０度の一完全走査のための
時間サイクルは（Ｔ）である。

方向（１８８）において線に近づく場合、投射光電池路
が丁度線ｔこ触れるが第４Ａ図シこ示すように末だ検切
っていない時に第一の接触が行われる。

この点において、光電池（３０）は各完全走査サイクル
２・こつき唯一の走査信号を出す。方向（１３８）　ｔ
こおいておよび第４Ｂ図に示すように接近を続けると、
光電池Ｆ３０）が完全に線を横断する位置に達する。こ
の点で光電池Ｆ３Ｑ）は第一サイクルを形成し回転毎に
二信号を出す。結局、第４０図ｐこ示すような対称走査
が得られ、中心（１８４）は線の中心と一致する。線（
１８６）が明るい背景に対して暗いと仮定すると、第４
Ａ図における走査位置に対応する光電池信号は走査回転
毎に−パルスを出す第５図の波形（ｃ）として示され、
第４Ｂ図の走査位置に対応する光電池信号は波形ｒｄ）
として示される。

第６図に示す概要図は、第３Ａ図にブロック図で示す線
中心検知器（１０７）　ｔこ対応する。第５図中の光電
池信号波形（ｄ）の負ピークは線の幾何中心ｔこ対応す
る。走査光電油（３０）からの、制限ｒｌｉｍ−ｉｔｉ
ｎｇ）ではない、増巾器（１８９）における増巾後の信
号をＣ線追従モードで）コンデンサ（１４０）　、！：
　抵抗（１４Ｎが微分する。線モード信号（１４４）が
高い時（線追従モードで）抵抗（１４１）をスイッチ（
１４８）で接地する。この微分回路網のＲＣ定数は典型
的に５０μｓｅｃ　位に小さい。その結果得られる信号
（１４５）を第５図ｔこ波形（ｅ）として示す。増巾器
（１４６）とゲー）（１４７）における高増巾後、次の
溝縁微分器（１４８）　（１４９）　　とパルス形成ワ
ン−ショット（１５０）は共に、第５図に波形（ｇ）と
して示す、（１５１／）における信号を出す。波形（ｇ
）は、波形（ｄ）の光電池信号のピークに溝縁を整相し
たパルス（１５６ａ）と（１５７ａ）を有する。

パターン縁モードでは、線（１４４）は低く（コンソー
ルスイッチ（１２１）　）　、そしてスイッチ（１４８
）が開かれ、ＲＣ回路網（抵抗（１４１）、コンデンサ
（１４０）　）は高ＲＣ定数（約２０ｆｆｌｓｅｃ）を
有する結合回路網になる。このモードでは、微分は行わ
ず線（１５１）上のパルスはパターン−縁の縁の一つと
一致する。構成部分（１４７）は排他的ＯＲゲートであ
り、線（１５２）が低い時に反転し線（１５２）が高い
時は反転しない。線（１５２）はコンソー／Ｉ／（１０
６）上のスイッチ（１２２）で設定する。線（１５２）
が低い時、線（１５１）上のパルスは白から黒への転移
と一致し線（１５２）が高い時は黒から白への転移と一
致する。このようにして、追跡装置は右縁追跡または左
縁追跡用に予設定しつる。

第７図の方向選択回路 第７図の概略図は第３Ｂ図にブロック形式で示す方向選
択および阻止回路（１２５）に対応する。

第４Ｂおよび５図の波形（ｇ）を参照すると、たとえば
第４Ｂ図の方向（１＆ｌ）から方向（１５５）への１時
計方向変向修正を用いてパターン−ラインを捕えたい時
、交差点（１５６）で出されるパルスは変向パルスとし
て選ばれ、反対（反時計）方向に追跡したい時、交差点
（１５７）で出されるパルスは変向パルスとして選ばれ
、この原理は、光電池例の走査運動が反時計方向走査路
であると仮定する。これら交差点に対応するパルスは第
５図の波形（ｇ）で（１５６ａ）（１５７ａ）と印され
る。この選択を行うため、第７図に示す概略的回路、す
なわち方向選択回路（１２５）は、捕獲処理中、反時計
方向捕獲用パルス（１５６ａ）　、または選択的ｔこ時
計方向捕獲用パルヌ（１５７ｇ）を消す。消去はゲート
ｔこより、第５図（ｈ）に描いたような線（１２７）　
（第３Ｂ図）の手動リゾルバ信号または第５図（ｉｌｌ
こ描いたようなその逆の信号を用いて行う。尚、リゾル
ハ（７６１は一完全サイクル毎ｔこ−パルヌのみ抽出で
きる。

第８図に概略的に示す二重パルス検知器（１１２）は、
同図を参照して以下により詳しく説明するようにパター
ン−ラインを完全に検知するとすぐしこ、高論理レベル
である。線（１８１）中に信号を出ス。これｋこよりコ
ンデンサ（１６４）　ｔこおける電圧は上がる。なぜな
らば、もはやダイオード（１６５）により低く保たれな
いからである。線（８９）で速度を表す信号は上述のよ
うにパルス巾変調された信号（１８（１）であり、約２
，０００ｈｚ　の適当な率で繰返され、追跡速度を表す
。線（１８１）が上昇後、コンデンサ（１６４）は抵抗
（１６２）とダイオード（１６３）を通して、速度信号
（１８０）中のパルスの［１］に比例する率で高論理レ
ベルに充電する。したがって、追跡装置用の高速設定で
は、コンデンサ（１６４）は低速設定におけるより速く
充電する。コンデンサ（１６４）がインバータ（１６６
）の交差レベルに達するや否や、ゲート（１７１）　（
１７２）　　と抵抗（１６７）　（１６９）より成るフ
リップフロップは、ゲート（１６６）の出力における低
レベルにより強制されて＃ｉ！（１２６）（第３Ｂ図、
線（１２６）も参照）上の低レベルしこ行く。

論理レベ７＋ｚ（１２９）で（時計方向または反時計方
向の捕獲用に）選択可能な、排他的ＯＲゲー１−（１７
８）で繰返すかまたは反転する手動リゾルバからの線（
１２７）中の所望の阻止信号は、線（１７６）が低い限
り、もはやゲート（１７１）　（１７２）　　を通して
線（１２６）にイテかない。したがって阻止信号は、信
号（１８０）が表す予め選ばれた速度設定によりパター
ン捕獲後の限定された時間だけ線（１２６）上に現れる
。パルｘ　（１５６ａ）または（１５７ａ　）のゲーテ
ィング（ｇａｔｉｎｇ　ｇａｔｅ　）は、線（１２９）
中の論理レベルを低または高く選ぶことｔこより予め選
び、これは第３Ｂ図の手動制御バネ／Ｉ／（１０６）上
に示す反時計方向および時計方向のスイッチ（１２０）
　（１１９）で行う。

上記のように、成る条件では、特ｔこ、パターン−ライ
ンの行きすぎが多大になりつる、非常な高速の追跡が可
能なシステムでは、高速範囲でのみ幾分「阻止距離」を
増すことｋこより、阻止信号を除く前の過渡的な行きす
ぎを確実に完了することが有利である。したがって、も
し行きすぎが起これば、阻止信号の早すぎる除去しこよ
りパルス（１５６ａ）または（１５７ａ）の選んだ一個
を失うことなく走査パターン路を線上に回置することが
できる。このため、高速範囲にある時に阻１Ｆ信号除去
を遅らせるように線（１８０）中のパルス巾の増加と共
をこコンデンサ（１６４）の充電率を遅らせるフィルタ
を形成するように第７図に示す抵抗（１６０’）とコン
デンサ（１６１）を選ぶ。

第８図の二重パルス検知回路 第８図に示す概略図は、第３Ｂ図に示す二重パルス検知
回路（１１２）を表す。第８図で入力（１８２”１は、
第６図の線検知回路中の増巾器（１８９）の出力から高
または低レベル論理回路を提供するにすぎない第３Ｂ図
に示すパターン検知器（１８８）からのパターン検知信
号である。入力（１１８）は線中心検知器（１０７）か
らのパルス列であり、入力（１０４）は手動リゾルバー
からの接近信号である。（１０４）における接近信号は
、連続完全走査回転中をこ高低間を交番するＱ出力にお
けるゲート信号を出すＤフリップフロップ（１８５）を
トゲｔｖ　（ｔｏｇｇｌｅ　）する。この信号はゲー）
　（１８６）中の走査信号をゲートするために用いられ
、その出力パルヌ従縁はゲ−）　（１８９）　（１９０
）と構成部分（１９７）　（１９Ｂ）より成るワン−シ
ョットを設定し、もし、ワン−ショットが依然として設
定されている時に第二パルスが現れると、それはゲート
（１９２）を通過することができフリップフロップ（１
９４）を設定する。そこでフリップフロップ（１９４）
のＱ出力は上昇し走査回転毎にニパルスの存在を知らせ
る。

そしてこの信号はゲート（１９５）でパターン−ライン
検知器（１８１）からの信号と組み合わせて線（１３１
）上に改良した信号を出し、制御コンソール（１０６）
を通して方向選択回路（１２５）と手動−自動スイッチ
論理回路（１１５）の両方へ供給する。ワンーショッ）
　（１８９）、（１９０）を走査器の−および二完全す
イクル間の時間用に設定し、パターン検知信号（１８２
）が低下してパターンから外れた状態を示すや否やフリ
ップフロップ（，１９４）を復帰させる。

この場合フリップフロップ（１８５）からの可信号は、
ゲート（１９８）を通ってフリップフロップ（１９４）
の復帰入力端へ通すことｔこより、上記目的を達成する
。

第９図に示す概略図は第３Ｂ図ｔこブロック形式で示す
方向メモＩＪ−（１２４）であり、この回路で発生する
波形を第１０図しこ示す。前述のように、電子リゾルバ
（イ）は−回転毎に−パルスのみ受は入れられるので走
査器が出す毎回転の第二パルスを方向メモ’Ｊ−（１２
４）が消す。回転毎の第一と第二の両受向パルスが第８
．９図の回路中の入力線（２００）　ｔこ現れる（もし
方向選択回路（１２５）が阻止しなければ）。前述のよ
うに、方向選択回路（１２５）がスイッチ論理回路（１
１５）への線（１２６）中のその阻止信号を終結する時
、回転毎【こ選ばれた方向性変向パルスではなくニパル
スが線（２００）に現れる。

線（２０７）が高い時グー）（２０１）は第一の選ばれ
た方向性変向パルスを通してワン−ショット（２０２）
を始動し、位相拘束したループ（２０４）を同期するた
めシこ用いる。ワン−ショット（２０２）を、走査サイ
クルの約半分の間「入」になるように設定する。位相拘
束ル−プ（２０４）が含む発振器を、変向パルスとの同
期前に、走査周波数に非常に近い周波数で動作するよう
に設定する。位相拘束ループ（２０４）中の発振器をこ
のように、第１０図の波形（ｃ）に示す約９０度移相の
ワン−ショット信号（２０８）で同期する。グー）　（
２０６）中のパターン検知信号（１８２）でゲートした
位相拘束ループ出力信号（Ｃ）はそこで、線（２００）
中の所望の変向パルヌ用の第１０図中グー）　（２０１
）中のゲーティング信号となる。（第１０図で線（２０
０）上の波形（ａ）は第５図の波形（ｇ）と同一。）し
たがって信号（２１０）はパルス（１５６ａ）　（１５
７ａ）の選ばれた一つを含むのみであり、もしく１５６
ａ）が選ばれておれば、第１０図の波形（ｅ）が線ｆｆ
８１上に現れる。線σ団は第３Ａ図に示す電子リゾルバ
ｆｆ６１中の抽出保持回路へ行く。

第９図の概略図は方向メモリーとして作用する。なぜな
らば、もし一または二以上の選ばれた変向パルヌが線（
２００）上に現れなければ、位相拘束されたループ（２
０４）は、もはや同期していないが、走査周波数に関連
して低速のみで位相が流動する。選ばれなかったパルス
は、位相流動が約９０度を越えるまでゲート（２０１５
へ通されない。さらに、Ｃ不良質線検知能力に加えて）
高質線からの良好走査器信号が有る場合の同期応答は、
ラインーパターン検知の急変化に追従することを要求す
る時極めて速くできる。これは、位相拘束ループ（２０
４）の必須部分を構成する位相検知器と電圧制御される
発振器との間ｔこ置いたフイｌレタコンポーネントを適
正シこ選ぶことｔこより行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、炎切断具を位置決めする、本発明による光学
パターン追跡システムの斜視図である。 第２図は、第１図に示す追跡ヘッド・サブアセンブリを
示す、一部所面の勲大図である。 第８Ａ、８Ｂ図は、本光学パターン追跡システム用の制
御回路と手動制御パネルのブロック線図である。 第４Ａ図は、線との初期交差における走査円路の概略図
である。 第４Ｂ図は、線の完全横断後の走査円路の概略図である
。 第４Ｃ図は、線上に中心を置いた走査円路の概略図であ
る。 第５図は、第８Ａ、８Ｂ図の追跡器制御回路で出される
一連の波形図である。 第６図は、第３Ｂ図ｔこ示す線中心検知回路の概略図で
ある。 第７図は、第８Ｂ図に示す方向選択阻止回路の概略図で
ある。 第８図は、第３Ｂ図に示す二重パルス検知回路の概略図
である。 第９図は、第３Ｂ図に示す方向メモリーの概略図である
。 第１０図は、第９図に示す方向メモリーの動作を示す一
連の波形図である。 （１０）・・交切断機、（１２）・・追跡ヘッド、（１
３）・・パターン、（１４）・・機械スライド、（１５
］・・炎切断具、＋１１１９０・通路、（１７）・・ス
ライド、（１瞬輛・・サーボモータ、翰・・制御コンソ
ール。 特許出願人代理人氏名 弁理士　角　１）嘉　宏 諾１　図 ８１８− 疏２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　走査器付の追跡ヘッドを有する型式の光学パ
   ターン追跡システムであり、該走査器はパターン上の閉
   じた走査路中をこ光電池を投射およびパターン−ライン
   を横切る該走査器の各完全路ｔこ対し二個の信号を制御
   回路に与え、それに応答して該制御回路は該追跡ヘッド
   をパターン−ラインの上方で位置付ける座標サーボ機構
   用の制御信号を導出し、該追跡ヘッドをパターン−ライ
   ンに接近させるようｔこ駆動するための該制御回路用の
   手動制御信号を発生する手段が該システムに含まれ、該
   追跡ヘッドを位置付ける前にパターン−ラインに沿って
   該追跡ヘッドの何れかの運動方向を選択的に決定する方
   向選択回路を特徴とする該システム。
2. （２）　　走査器付の追跡ヘッドを有する型式の光学パ
   ターン追跡システムであり、該走査器はパターン上の閉
   じた走査路中（こ光電池を投射およびパターン−ライン
   を横切る該走査器の各完全路ｔこ対し二個の゛は号を制
   御回路（・こ与え、それに応答して該制御回路は該追跡
   ヘッドをパターン−ラインの上方で位置付ける座標サー
   ボ機構用の制御信号を導出し、該追跡ヘッドをパターン
   −ラインに接近させるようｔこ駆動するための該制御回
   路用の手動制御信号を発生する手段が該システムに含ま
   れ、該光電池から第一と第二の信号を受入、受入れた信
   号の一つを消去、および該追跡ヘッドの変向を制御する
   ため該制御回路に他方の信号を印加する手段を特徴とし
   、光電池から第一と第二の信号を受入れる該手段は発振
   器を含み、一または二以旧の完全走査路中たとえ他方の
   信号が該光電池から現われなくても該光電池からの該−
   信号の消去を該発振器は続ける、該システム。
3. （３）　　走査器付の追跡ヘッドを有する型式の光学パ
   ターン追跡システムであり、該走査器はパターン−ライ
   ン上の繰返し走査路中に光電池を投射およびパターン−
   ラインを横切る該走査器の各完全路に対し信号を制御回
   路に与え、それに応答して該制御回路は該追跡ヘッドを
   パターン−ラインの上方で位置付ける中棚サーボ機構用
   の制御信号を導出し、線の上方を通過する時に該光電池
   から信号を受入および線追跡中）こ該制御回路用の線中
   心信号を発生する手段を特徴とし、線中心信号を発生す
   る該手段は微分器を含み、線の縁から追跡すべき線の中
   心を該微分器は識別する、該システム。