JP2019144192A - Object detector - Google Patents

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Abstract

To detect the state of an object with a simple configuration.SOLUTION: An object detector 100 includes: a vibrator 32; a vibration detector 33; and an object detector 116. The vibrator 32 is arranged in a first position of a mounted board 31 and provides a vibration to the mounted board 31. The vibration detector 33 is arranged in a second position, which is different from the first position of the mounted board 31, and detects a vibration of the mounted board 31. The object detector 116 detects the state of an object BJ on a mounted surface SF of the mounted board 31 according to the result of detection by the vibration detector 33.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、載置面上に載置される物体の状態を検出する物体検出装置に関する。   The present invention relates to an object detection device that detects a state of an object placed on a placement surface.

特許文献1に記載の物体位置認識装置は、検出パネルと、複数の第1送受信コイルと、複数の第2送受信コイルと、制御手段と、複数の横方向の送受信手段と、複数の縦方向の送受信手段と、横方向切換手段と、縦方向切換手段と、送受信手段とを備える。複数の第1送受信コイルは、検出パネルの横方向に配列され、複数の第2送受信コイルは、検出パネルの縦方向に配列される。横方向切換手段は、複数の横方向の送受信手段を切り換える。縦方向切換手段は、複数の縦方向の送受信手段を切り換える。物体には、識別データを記憶するメモリ装置が取り付けられている。送受信手段は、データ読出コマンドを送信し、メモリ装置から識別データを受信する。   An object position recognition device described in Patent Literature 1 includes a detection panel, a plurality of first transmission / reception coils, a plurality of second transmission / reception coils, a control unit, a plurality of lateral transmission / reception units, and a plurality of vertical transmission / reception units. A transmission / reception means, a horizontal direction switching means, a vertical direction switching means, and a transmission / reception means are provided. The plurality of first transmission / reception coils are arranged in the horizontal direction of the detection panel, and the plurality of second transmission / reception coils are arranged in the vertical direction of the detection panel. The horizontal direction switching means switches a plurality of horizontal direction transmission / reception means. The vertical direction switching means switches a plurality of vertical direction transmission / reception means. A memory device that stores identification data is attached to the object. The transmission / reception means transmits a data read command and receives identification data from the memory device.

物体が検出パネル上に存在する場合に、横方向切換手段は、横方向の送受信手段を順次駆動し、送受信手段は、データ読出コマンドを送信する。そして、メモリ装置内に設けた共振回路がキャリア周波数で共振し、その残留振動を断続して識別データを送信する。また、縦方向切換手段は、縦方向の送受信手段を順次駆動し、送受信手段は、データ読出コマンドを送信する。そして、メモリ装置内に設けた共振回路がキャリア周波数で共振し、その残留振動を断続して識別データを送信する。制御手段は、送受信手段が識別データを受信したときに、横方向切換手段に与えた切換制御信号の列の番号と、縦方向切換手段に与えた切換制御信号の行の番号とに基づき、物体の位置を検出する。また、制御手段は、識別データに基づき、物体の種類を検出する。   When an object exists on the detection panel, the horizontal direction switching unit sequentially drives the horizontal direction transmission / reception unit, and the transmission / reception unit transmits a data read command. A resonance circuit provided in the memory device resonates at the carrier frequency, and the residual vibration is intermittently transmitted to transmit identification data. The vertical direction switching unit sequentially drives the vertical direction transmission / reception unit, and the transmission / reception unit transmits a data read command. A resonance circuit provided in the memory device resonates at the carrier frequency, and the residual vibration is intermittently transmitted to transmit identification data. The control means, based on the column number of the switching control signal given to the horizontal direction switching means and the row number of the switching control signal given to the vertical direction switching means when the transmission / reception means receives the identification data, The position of is detected. The control means detects the type of the object based on the identification data.

特開平8−220248号公報JP-A-8-220248

しかしながら、特許文献1に記載の物体位置認識装置は、複数の第1送受信コイルと、複数の第2送受信コイルと、複数の横方向の送受信手段と、複数の縦方向の送受信手段と、横方向切換手段と、縦方向切換手段と、送受信手段とを備える必要がある。したがって、物体位置認識装置の製造コストが増加する。   However, the object position recognition device described in Patent Document 1 includes a plurality of first transmission / reception coils, a plurality of second transmission / reception coils, a plurality of horizontal transmission / reception means, a plurality of vertical transmission / reception means, and a horizontal direction. It is necessary to provide switching means, vertical direction switching means, and transmission / reception means. Therefore, the manufacturing cost of the object position recognition device increases.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、簡素な構成で物体の状態を検出可能な物体検出装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an object detection device capable of detecting the state of an object with a simple configuration.

本発明に係る物体検出装置は、加振器と、振動検出器と、物体検出部とを備える。前記加振器は、載置板の第1位置に配置され、前記載置板に振動を付与する。前記振動検出器は、前記載置板の前記第1位置と相違する第2位置に配置され、前記載置板の振動を検出する。前記物体検出部は、前記振動検出器の検出結果に基づいて、前記載置板の載置面上に載置される物体の状態を検出する。   An object detection apparatus according to the present invention includes a vibrator, a vibration detector, and an object detection unit. The said vibrator is arrange | positioned in the 1st position of a mounting board, and provides a vibration to the mounting board mentioned above. The vibration detector is disposed at a second position different from the first position of the mounting plate, and detects vibration of the mounting plate. The object detection unit detects the state of the object placed on the placement surface of the placement plate based on the detection result of the vibration detector.

本発明に係る物体検出装置において、前記状態は、位置、種類、姿勢、及び内容量の少なくとも1つを含むことが好ましい。   In the object detection device according to the present invention, it is preferable that the state includes at least one of a position, a type, a posture, and a content.

本発明に係る物体検出装置において、前記加振器は、時間の経過に応じて周波数が変化する振動を前記載置板に付与することが好ましい。   In the object detection apparatus according to the present invention, it is preferable that the vibration exciter imparts a vibration whose frequency changes with time to the mounting plate.

本発明に係る物体検出装置において、前記加振器は、振動を出力する第1振動体を有し、前記第1振動体は、前記振動を前記載置板に付与することが好ましい。前記振動検出器は、前記振動を検出する第2振動体を有し、前記第2振動体は、前記載置板の前記振動を検出することが好ましい。   In the object detection apparatus according to the present invention, it is preferable that the vibrator has a first vibrating body that outputs vibration, and the first vibrating body applies the vibration to the mounting plate. The vibration detector preferably includes a second vibrating body that detects the vibration, and the second vibrating body detects the vibration of the mounting plate.

本発明に係る物体検出装置において、前記加振器は、音響振動を出力する第1圧電素子を有し、前記第1圧電素子は、前記音響振動を前記載置板に付与することが好ましい。前記振動検出器は、前記音響振動を検出する第2圧電素子を有し、前記第2圧電素子は、前記載置板の前記音響振動を検出することが好ましい。   In the object detection apparatus according to the present invention, it is preferable that the vibrator has a first piezoelectric element that outputs acoustic vibration, and the first piezoelectric element applies the acoustic vibration to the mounting plate. The vibration detector preferably includes a second piezoelectric element that detects the acoustic vibration, and the second piezoelectric element preferably detects the acoustic vibration of the mounting plate.

本発明に係る物体検出装置において、前記振動検出器は、前記載置板の前記第2位置に配置される第1振動検出器と、前記載置板の前記第1位置及び前記第2位置と相違する第3位置に配置される第2振動検出器とを有することが好ましい。   In the object detection device according to the present invention, the vibration detector includes a first vibration detector disposed at the second position of the mounting plate, the first position and the second position of the mounting plate. It is preferable to have a second vibration detector disposed at a different third position.

本発明に係る物体検出装置において、前記振動検出器の検出信号に対してフーリエ変換を実行し、振幅スペクトルを生成する変換部を更に備え、前記物体検出部は、前記振幅スペクトルに基づいて、前記物体の前記状態を検出することが好ましい。   The object detection apparatus according to the present invention further includes a conversion unit that performs Fourier transform on the detection signal of the vibration detector and generates an amplitude spectrum, the object detection unit based on the amplitude spectrum, It is preferable to detect the state of the object.

本発明に係る物体検出装置において、前記振幅スペクトルを学習する学習部を更に備え、前記物体検出部は、前記学習部の学習結果に基づいて、前記物体の前記状態を検出することが好ましい。   The object detection apparatus according to the present invention preferably further comprises a learning unit that learns the amplitude spectrum, and the object detection unit detects the state of the object based on a learning result of the learning unit.

本発明に係る物体検出装置において、前記変換部は、第1振幅スペクトルと、第2振幅スペクトルとを生成することが好ましい。前記第1振幅スペクトルは、前記載置面上に物体が載置されていない場合の前記振幅スペクトルを示す。第2振幅スペクトルは、前記載置面上に複数の物体の各々が載置されている場合の前記振幅スペクトルを示す。前記学習部は、前記第1振幅スペクトルと前記第2振幅スペクトルとに基づいて学習することが好ましい。前記物体検出部は、前記学習部の学習結果に基づいて、前記複数の物体の各々の前記状態を検出することが好ましい。   In the object detection device according to the present invention, it is preferable that the conversion unit generates a first amplitude spectrum and a second amplitude spectrum. The first amplitude spectrum indicates the amplitude spectrum when no object is placed on the placement surface. The second amplitude spectrum indicates the amplitude spectrum when each of a plurality of objects is placed on the placement surface. The learning unit preferably learns based on the first amplitude spectrum and the second amplitude spectrum. The object detection unit preferably detects the state of each of the plurality of objects based on a learning result of the learning unit.

本発明に係る物体検出装置において、前記第1振幅スペクトルと、前記第2振幅スペクトルとに基づき、第3振幅スペクトルを生成する生成部を更に備えることが好ましい。前記第3振幅スペクトルは、前記載置面上に前記複数の物体が載置されている場合の振幅スペクトルを示す。前記学習部は、前記第3振幅スペクトルを学習し、前記物体検出部は、前記学習部の学習結果に基づいて、前記複数の物体の各々の前記状態を検出することが好ましい。   The object detection apparatus according to the present invention preferably further includes a generation unit that generates a third amplitude spectrum based on the first amplitude spectrum and the second amplitude spectrum. The third amplitude spectrum is an amplitude spectrum when the plurality of objects are placed on the placement surface. Preferably, the learning unit learns the third amplitude spectrum, and the object detection unit detects the state of each of the plurality of objects based on a learning result of the learning unit.

本発明に係る物体検出装置において、前記変換部は、第4振幅スペクトルと、第5振幅スペクトルとを生成することが好ましい。前記第4振幅スペクトルは、前記載置面上に第1物体が載置されている場合の前記第2振幅スペクトルを示す。前記第5振幅スペクトルは、前記載置面上に前記第1物体と相違する第2物体が載置されている場合の前記第2振幅スペクトルを示す。前記生成部は、和スペクトルを生成することが好ましい。前記和スペクトルは、前記第4振幅スペクトルと前記第5振幅スペクトルとの周波数毎の振幅の和を示す。前記生成部は、前記和スペクトルと前記第1振幅スペクトルとの周波数毎の振幅の差を前記第3振幅スペクトルとして生成することが好ましい。前記学習部は、前記第3振幅スペクトルを学習することが好ましい。前記物体検出部は、前記学習部の学習結果に基づいて、前記第1物体の前記状態と前記第2物体の前記状態とを検出することが好ましい。   In the object detection device according to the present invention, it is preferable that the conversion unit generates a fourth amplitude spectrum and a fifth amplitude spectrum. The fourth amplitude spectrum indicates the second amplitude spectrum when the first object is placed on the placement surface. The fifth amplitude spectrum indicates the second amplitude spectrum when a second object different from the first object is placed on the placement surface. The generation unit preferably generates a sum spectrum. The sum spectrum indicates a sum of amplitudes for each frequency of the fourth amplitude spectrum and the fifth amplitude spectrum. Preferably, the generation unit generates an amplitude difference for each frequency between the sum spectrum and the first amplitude spectrum as the third amplitude spectrum. It is preferable that the learning unit learns the third amplitude spectrum. Preferably, the object detection unit detects the state of the first object and the state of the second object based on a learning result of the learning unit.

本発明に係る物体検出装置において、前記変換部は、第4振幅スペクトルと、第5振幅スペクトルと、第6振幅スペクトルとを生成することが好ましい。前記第4振幅スペクトルは、前記載置面上に第1物体が載置されている場合の前記第2振幅スペクトルを示す。前記第5振幅スペクトルは、前記載置面上に前記第1物体と相違する第2物体が載置されている場合の前記第2振幅スペクトルを示す。前記第6振幅スペクトルは、前記載置面上に前記第1物体及び前記第2物体と相違する第3物体が載置されている場合の前記第2振幅スペクトルを示す。前記生成部は、和スペクトルと差スペクトルとを生成することが好ましい。前記和スペクトルは、前記第4振幅スペクトルと前記第5振幅スペクトルと前記第6振幅スペクトルとの周波数毎の振幅の和を示す。前記差スペクトルは、前記和スペクトルと前記第1振幅スペクトルとの周波数毎の振幅の差を示す。前記生成部は、前記差スペクトルと前記第1振幅スペクトルとの周波数毎の振幅の差を前記第3振幅スペクトルとして生成することが好ましい。前記学習部は、前記第3振幅スペクトルを学習することが好ましい。前記物体検出部は、前記学習部の学習結果に基づいて、前記第1物体の前記状態と前記第2物体の前記状態と前記第3物体の前記状態とを検出することが好ましい。   In the object detection device according to the present invention, it is preferable that the conversion unit generates a fourth amplitude spectrum, a fifth amplitude spectrum, and a sixth amplitude spectrum. The fourth amplitude spectrum indicates the second amplitude spectrum when the first object is placed on the placement surface. The fifth amplitude spectrum indicates the second amplitude spectrum when a second object different from the first object is placed on the placement surface. The sixth amplitude spectrum indicates the second amplitude spectrum when a third object different from the first object and the second object is placed on the placement surface. The generation unit preferably generates a sum spectrum and a difference spectrum. The sum spectrum indicates a sum of amplitudes for each frequency of the fourth amplitude spectrum, the fifth amplitude spectrum, and the sixth amplitude spectrum. The difference spectrum indicates an amplitude difference for each frequency between the sum spectrum and the first amplitude spectrum. It is preferable that the generation unit generates an amplitude difference for each frequency between the difference spectrum and the first amplitude spectrum as the third amplitude spectrum. It is preferable that the learning unit learns the third amplitude spectrum. Preferably, the object detection unit detects the state of the first object, the state of the second object, and the state of the third object based on a learning result of the learning unit.

本発明に係る物体検出装置によれば、簡素な構成で物体の状態を検出できる。   According to the object detection device of the present invention, the state of an object can be detected with a simple configuration.

本発明の実施形態に係る物体検出装置の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the object detection apparatus which concerns on embodiment of this invention. (a)は、加振器と振動検出器と支持部材との載置板における配置の一例を示す平面図である。(b)は、加振器と振動検出器と支持部材との載置板における配置の一例を示す側面図である。(A) is a top view which shows an example of arrangement | positioning in the mounting plate of a vibrator, a vibration detector, and a supporting member. (B) is a side view which shows an example of arrangement | positioning in the mounting plate of a vibrator, a vibration detector, and a supporting member. 本発明の実施形態に係る制御部の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the control part which concerns on embodiment of this invention. 加振器に印加される音響振動の周波数の変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the change of the frequency of the acoustic vibration applied to a vibrator. 物体の位置を検出する実験方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the experimental method which detects the position of an object. 物体の位置と振幅スペクトルとの関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the position of an object, and an amplitude spectrum. 物体の位置の識別率の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the identification rate of the position of an object. 物体の種類の検出する実験方法の一例を示す図である。(a)は、物体の種類がマグカップである場合の実験方法の一例を示す図である。(b)は、物体の種類がみかんである場合の実験方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the experimental method which detects the kind of object. (A) is a figure which shows an example of the experiment method in case the kind of object is a mug. (B) is a figure which shows an example of the experiment method in case the kind of object is a mandarin orange. 物体の種類の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the kind of object. 物体の種類と振幅スペクトルとの関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the kind of object, and an amplitude spectrum. 物体の種類の識別率の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the identification rate of the kind of object. 物体の姿勢を検出する実験方法の一例を示す図である。(a)は、積み木が縦長に配置されている場合の実験方法の一例を示す図である。(b)は、積み木が横長に配置されている場合の実験方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the experimental method which detects the attitude | position of an object. (A) is a figure which shows an example of the experimental method in case a building block is arrange | positioned vertically long. (B) is a figure which shows an example of the experimental method in case a building block is arrange | positioned horizontally long. 物体の姿勢と振幅スペクトルとの関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the attitude | position of an object, and an amplitude spectrum. 物体の内容量を検出する実験方法の一例を示す図である。(a)は、コップに水が入っていない場合の実験方法の一例を示す図である。(b)は、コップに水が入っている場合の実験方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the experimental method which detects the content volume of an object. (A) is a figure which shows an example of the experiment method in case water does not enter into the cup. (B) is a figure which shows an example of the experiment method in case water is contained in the cup. 物体の内容量と振幅スペクトルとの関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the content volume of an object, and an amplitude spectrum. 2つの物体の位置と種類とを検出する方法の一例を示す図である。(a)は、第1振幅スペクトルと、第2振幅スペクトルとの生成方法の一例を示す図である。(b)は、第3振幅スペクトルの推定方法の一例を示す図である。(c)は、第3振幅スペクトルの生成方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the method of detecting the position and kind of two objects. (A) is a figure which shows an example of the production | generation method of a 1st amplitude spectrum and a 2nd amplitude spectrum. (B) is a figure which shows an example of the estimation method of a 3rd amplitude spectrum. (C) is a figure which shows an example of the production | generation method of a 3rd amplitude spectrum. 2つの物体の位置と種類とを検出する場合の制御部の処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of a process of the control part in the case of detecting the position and kind of two objects. 制御部の学習処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the learning process of a control part. 制御部の検出評価処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the detection evaluation process of a control part. 2つの物体の位置と種類との識別率の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the identification rate of the position and kind of two objects. 3つの物体の位置と種類とを検出する方法の一例を示す図である。(a)は、第1振幅スペクトルと、第2振幅スペクトルとの検出方法の一例を示す図である。(b)は、第3振幅スペクトルの推定方法の一例を示す図である。(c)は、第3振幅スペクトルの生成方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the method of detecting the position and kind of three objects. (A) is a figure which shows an example of the detection method of a 1st amplitude spectrum and a 2nd amplitude spectrum. (B) is a figure which shows an example of the estimation method of a 3rd amplitude spectrum. (C) is a figure which shows an example of the production | generation method of a 3rd amplitude spectrum. 3つの物体の位置と種類との識別率の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the identification rate of the position and kind of three objects.

以下、本発明の実施形態について、図面(図1〜図22)を参照しながら説明する。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings (FIGS. 1 to 22). In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is not repeated.

<物体検出装置100の構成>
まず、図1を参照して、本実施形態に係る物体検出装置100の構成について説明する。図1は、物体検出装置100の構成の一例を示す図である。図1に示すように、物体検出装置100は、パーソナルコンピュータ1と、オーディオインターフェース2と、検出装置本体3とを備える。
<Configuration of Object Detection Device 100>
First, the configuration of the object detection apparatus 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the configuration of the object detection apparatus 100. As shown in FIG. 1, the object detection device 100 includes a personal computer 1, an audio interface 2, and a detection device body 3.

パーソナルコンピュータ1は、制御部11とディスプレイ12とを備える。制御部11は、オーディオインターフェース2と、検出装置本体3とを制御する。制御部11は、プロセッサ11A及び記憶部11Bを備える。プロセッサ11Aは、例えばCPU(Central Processing Unit)を備える。記憶部11Bは、半導体メモリのようなメモリを備え、HDD(Hard Disk Drive)を備えてもよい。記憶部11Bは、制御プログラムを記憶している。ディスプレイ12は、例えば、LCD(Liquid Crystal Display)を備え、種々の画像を表示する。制御部11については、後述にて図3を参照して詳細に説明する。   The personal computer 1 includes a control unit 11 and a display 12. The control unit 11 controls the audio interface 2 and the detection device main body 3. The control unit 11 includes a processor 11A and a storage unit 11B. The processor 11A includes, for example, a CPU (Central Processing Unit). The storage unit 11B includes a memory such as a semiconductor memory, and may include an HDD (Hard Disk Drive). The storage unit 11B stores a control program. The display 12 includes, for example, an LCD (Liquid Crystal Display) and displays various images. The control unit 11 will be described in detail later with reference to FIG.

オーディオインターフェース2は、制御部11の指示に応じて、検出装置本体3との間で信号を送受信する。オーディオインターフェース2は、信号発生器21を備える。信号発生器21は、時間Tの経過に応じて周波数Fが変化する信号(スイープ信号)を発生する。スイープ信号については、後述にて図4を参照して詳細に説明する。   The audio interface 2 transmits and receives signals to and from the detection device body 3 in accordance with instructions from the control unit 11. The audio interface 2 includes a signal generator 21. The signal generator 21 generates a signal (sweep signal) whose frequency F changes as time T elapses. The sweep signal will be described in detail later with reference to FIG.

検出装置本体3は、載置板31、加振器32、振動検出器33及び支持体34を備える。また、図1には、X軸、Y軸及びZ軸を記載している。Z軸は、鉛直方向に平行である。X軸及びY軸は、水平方向に平行である。X軸、Y軸及びZ軸は互いに直交する。具体的には、X軸は、載置板31の長手方向を示す。Y軸は、載置板31の幅方向を示す。   The detection device main body 3 includes a mounting plate 31, a vibrator 32, a vibration detector 33, and a support body 34. FIG. 1 shows the X axis, the Y axis, and the Z axis. The Z axis is parallel to the vertical direction. The X axis and the Y axis are parallel to the horizontal direction. The X axis, the Y axis, and the Z axis are orthogonal to each other. Specifically, the X axis indicates the longitudinal direction of the mounting plate 31. The Y axis indicates the width direction of the mounting plate 31.

載置板31は、例えば、矩形のアクリル板である。具体的には、載置板31は、厚みが5mmであり、幅が180mmであり、長さが320mmである。載置板31は、載置面SFを有する。載置面SFは、載置板31の上面に相当し、物体BJが載置される。また、載置板31には、加振器32と振動検出器33とが配置される。   The mounting plate 31 is, for example, a rectangular acrylic plate. Specifically, the mounting plate 31 has a thickness of 5 mm, a width of 180 mm, and a length of 320 mm. The mounting plate 31 has a mounting surface SF. The placement surface SF corresponds to the upper surface of the placement plate 31 on which the object BJ is placed. In addition, a vibrator 32 and a vibration detector 33 are arranged on the mounting plate 31.

加振器32は、載置板31の第1位置P1に配置され、載置板31に振動を付与する。例えば、第1位置P1は、載置板31の幅方向(Y軸方向)の中央で、且つ載置板31の長手方向の一方端(X軸方向の負方向端)の位置を示す。また、第1位置P1は、例えば、載置板31の下面に位置する。具体的には、加振器32は、信号発生器21によって発生されたスイープ信号に対応する音響振動を載置板31に付与する。加振器32は、音響振動を出力する第1圧電素子を有する。第1圧電素子は、例えば、ピエゾ素子である。換言すれば、加振器32は、スピーカである。加振器32は、薄板円形状に形成され、直径が20mmである。   The vibrator 32 is disposed at the first position P1 of the mounting plate 31 and applies vibration to the mounting plate 31. For example, the first position P <b> 1 indicates the position of the center in the width direction (Y-axis direction) of the mounting plate 31 and one end in the longitudinal direction of the mounting plate 31 (the negative direction end in the X-axis direction). The first position P1 is located on the lower surface of the mounting plate 31, for example. Specifically, the vibrator 32 imparts acoustic vibration corresponding to the sweep signal generated by the signal generator 21 to the mounting plate 31. The vibrator 32 includes a first piezoelectric element that outputs acoustic vibration. The first piezoelectric element is, for example, a piezo element. In other words, the vibrator 32 is a speaker. The vibrator 32 is formed in a thin circular plate shape and has a diameter of 20 mm.

振動検出器33は、載置板31に配置され、載置板31の振動を検出する。第2位置P2は、第1位置P1と相違する。また、第2位置P2は、例えば、載置板31の下面に位置する。振動検出器33が検出した検出信号SGはオーディオインターフェース2に入力される。検出信号SGは音響振動を示す。オーディオインターフェース2は、振動検出器33が検出した検出信号SGを、例えば、96kHzのサンプリング周波数で取得する。   The vibration detector 33 is disposed on the mounting plate 31 and detects vibration of the mounting plate 31. The second position P2 is different from the first position P1. The second position P2 is located on the lower surface of the mounting plate 31, for example. A detection signal SG detected by the vibration detector 33 is input to the audio interface 2. The detection signal SG indicates acoustic vibration. The audio interface 2 acquires the detection signal SG detected by the vibration detector 33 at a sampling frequency of 96 kHz, for example.

振動検出器33は、第1振動検出器331と、第2振動検出器332とを有する。第1振動検出器331は、載置板31の第2位置P2に配置される。第2振動検出器332は、載置板31の第3位置P3に配置される。第3位置P3は、第1位置P1及び第2位置P2と相違する。また、第3位置P3は、例えば、載置板31の下面に位置する。例えば、第2位置P2は、載置板31の幅方向(Y軸方向)の中央で、且つ載置板31の長手方向の他方端(X軸方向の正方向端)の位置を示す。第3位置P3は、載置板31の長手方向(X軸方向)の中央で、且つ載置板31の幅方向の一方端(Y軸方向の正方向端)の位置を示す。   The vibration detector 33 includes a first vibration detector 331 and a second vibration detector 332. The first vibration detector 331 is disposed at the second position P <b> 2 of the placement plate 31. The second vibration detector 332 is disposed at the third position P3 of the placement plate 31. The third position P3 is different from the first position P1 and the second position P2. The third position P3 is located on the lower surface of the mounting plate 31, for example. For example, the second position P <b> 2 indicates the position of the other end in the longitudinal direction of the mounting plate 31 (the positive end in the X-axis direction) at the center in the width direction (Y-axis direction) of the mounting plate 31. The third position P3 indicates the center of the mounting plate 31 in the longitudinal direction (X-axis direction) and the position of one end in the width direction of the mounting plate 31 (the positive end in the Y-axis direction).

具体的には、第1振動検出器331及び第2振動検出器332の各々は、音響振動を検出する第2圧電素子を有する。第2圧電素子は、例えば、ピエゾ素子である。換言すれば、第1振動検出器331及び第2振動検出器332の各々は、マイクロフォンである。第1振動検出器331及び第2振動検出器332の各々は、薄板円形状に形成され、直径が20mmである。   Specifically, each of the first vibration detector 331 and the second vibration detector 332 includes a second piezoelectric element that detects acoustic vibration. The second piezoelectric element is, for example, a piezo element. In other words, each of the first vibration detector 331 and the second vibration detector 332 is a microphone. Each of the first vibration detector 331 and the second vibration detector 332 is formed in a thin circular plate shape and has a diameter of 20 mm.

支持体34は、載置板31を支持する。支持体34は、第1支持体341、第2支持体342、第3支持体343及び第4支持体344を有する。第1支持体341〜第4支持体344の各々は、フェルトで円柱状に形成される。第1支持体341〜第4支持体344の各々は、直径が32mmであり、厚みが5mmである。   The support 34 supports the placement plate 31. The support body 34 includes a first support body 341, a second support body 342, a third support body 343, and a fourth support body 344. Each of the first support body 341 to the fourth support body 344 is formed in a cylindrical shape with felt. Each of the first support 341 to the fourth support 344 has a diameter of 32 mm and a thickness of 5 mm.

第1支持体341は、載置板31の第1端部を支持する。第1端部は、載置板31のX軸の負方向端であり、且つY軸の負方向端である端部を示す。第2支持体342は、載置板31の第2端部を支持する。第2端部は、載置板31のX軸の負方向端であり、且つY軸の正方向端である端部を示す。第3支持体343は、載置板31の第3端部を支持する。第3端部は、載置板31のX軸の正方向端であり、且つY軸の正方向端である端部を示す。第4支持体344は、載置板31の第4端部を支持する。第4端部は、載置板31のX軸の正方向端であり、且つY軸の負方向端である端部を示す。   The first support 341 supports the first end portion of the mounting plate 31. The first end portion is an end portion that is the negative end of the X axis of the mounting plate 31 and the negative end of the Y axis. The second support 342 supports the second end portion of the mounting plate 31. The second end portion is an end portion that is the negative end of the X axis of the mounting plate 31 and the positive end of the Y axis. The third support 343 supports the third end portion of the placement plate 31. The third end is an end that is the positive end of the X axis of the mounting plate 31 and the positive end of the Y axis. The fourth support 344 supports the fourth end portion of the mounting plate 31. The fourth end is an end that is the positive end of the X axis of the mounting plate 31 and the negative end of the Y axis.

次に、図1及び図2を参照して、加振器32、振動検出器33及び支持体34の載置板31における配置について具体的に説明する。図2(a)は、加振器32と振動検出器33と支持体34との載置板31における配置の一例を示す平面図である。図2(b)は、加振器32と振動検出器33と支持体34との載置板31における配置の一例を示す側面図である。   Next, with reference to FIG.1 and FIG.2, arrangement | positioning in the mounting plate 31 of the vibrator 32, the vibration detector 33, and the support body 34 is demonstrated concretely. FIG. 2A is a plan view showing an example of the arrangement of the vibrator 32, the vibration detector 33, and the support 34 on the mounting plate 31. FIG. 2B is a side view showing an example of the arrangement of the vibrator 32, the vibration detector 33, and the support 34 on the mounting plate 31.

図2(a)及び図2(b)に示すように、載置板31は矩形平板状に形成される。第1支持体341〜第4支持体344の各々は、支持体34の周面が載置板31の長辺と短辺とに接するように配置される。すなわち、第1支持体341〜第4支持体344の各々は、載置板31の四隅に配置される。   As shown in FIGS. 2A and 2B, the mounting plate 31 is formed in a rectangular flat plate shape. Each of the first support body 341 to the fourth support body 344 is disposed so that the peripheral surface of the support body 34 is in contact with the long side and the short side of the mounting plate 31. That is, each of the first support body 341 to the fourth support body 344 is disposed at the four corners of the mounting plate 31.

加振器32は、第1支持体341の中心と第2支持体342との中心とを結ぶ直線上に加振器32の中心が位置するように配置される。第1振動検出器331は、第3支持体343の中心と第4支持体344との中心とを結ぶ直線上に第1振動検出器331の中心が位置するように配置される。第2振動検出器332は、第2支持体342の中心と第3支持体343との中心とを結ぶ直線上に第2振動検出器332の中心が位置するように配置される。   The vibrator 32 is arranged such that the center of the vibrator 32 is located on a straight line connecting the center of the first support 341 and the center of the second support 342. The first vibration detector 331 is arranged so that the center of the first vibration detector 331 is positioned on a straight line connecting the center of the third support 343 and the center of the fourth support 344. The second vibration detector 332 is arranged so that the center of the second vibration detector 332 is positioned on a straight line connecting the center of the second support 342 and the center of the third support 343.

次に、図1〜図3を参照して、本発明の実施形態に係る制御部11の構成について説明する。図3は、制御部11の構成の一例を示す図である。図3に示すように、制御部11は、振動付与部111、振動取得部112、変換部113、生成部114、学習部115及び物体検出部116を備える。具体的には、制御部11のプロセッサ11Aが制御プログラムを実行することによって、制御部11は、振動付与部111、振動取得部112、変換部113、生成部114、学習部115及び物体検出部116として機能する。   Next, with reference to FIGS. 1-3, the structure of the control part 11 which concerns on embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the configuration of the control unit 11. As illustrated in FIG. 3, the control unit 11 includes a vibration applying unit 111, a vibration acquisition unit 112, a conversion unit 113, a generation unit 114, a learning unit 115, and an object detection unit 116. Specifically, when the processor 11A of the control unit 11 executes the control program, the control unit 11 includes the vibration applying unit 111, the vibration acquisition unit 112, the conversion unit 113, the generation unit 114, the learning unit 115, and the object detection unit. It functions as 116.

振動付与部111は、信号発生器21に対して加振器32が載置板31に音響振動を付与するように指示する。   The vibration applying unit 111 instructs the signal generator 21 so that the vibrator 32 applies acoustic vibration to the mounting plate 31.

振動取得部112は、振動検出器33からオーディオインターフェース2を介して検出信号SGを取得する。   The vibration acquisition unit 112 acquires the detection signal SG from the vibration detector 33 via the audio interface 2.

変換部113は、検出信号SGに対してフーリエ変換を実行し、振幅スペクトルSPを生成する。具体的には、変換部113は、検出信号SGに対してFFT(Fast Fourier Transform)を実行し、振幅スペクトルSPを生成する。変換部113は、第1振幅スペクトルSP1と第2振幅スペクトルSP2とを生成する。第1振幅スペクトルSP1は、載置面SF上に物体BJが載置されていない場合の振幅スペクトルSPを示す。第2振幅スペクトルSP2は、載置面SF上に複数の物体BJの各々が載置されている場合の振幅スペクトルSPを示す。   The conversion unit 113 performs a Fourier transform on the detection signal SG to generate an amplitude spectrum SP. Specifically, the conversion unit 113 performs FFT (Fast Fourier Transform) on the detection signal SG to generate an amplitude spectrum SP. The conversion unit 113 generates a first amplitude spectrum SP1 and a second amplitude spectrum SP2. The first amplitude spectrum SP1 indicates the amplitude spectrum SP when the object BJ is not placed on the placement surface SF. The second amplitude spectrum SP2 indicates the amplitude spectrum SP when each of the plurality of objects BJ is placed on the placement surface SF.

生成部114は、第1振幅スペクトルSP1と、第2振幅スペクトルSP2とに基づき、第3振幅スペクトルSP3を生成する。具体的には、生成部114は、第1振幅スペクトルSP1と、第2振幅スペクトルSP2とに基づき、第3振幅スペクトルSP3の推定スペクトルSP3Gを生成する。第3振幅スペクトルSP3は、載置面SF上に複数の物体BJが載置されている場合の振幅スペクトルSPを示す。   The generation unit 114 generates a third amplitude spectrum SP3 based on the first amplitude spectrum SP1 and the second amplitude spectrum SP2. Specifically, the generation unit 114 generates an estimated spectrum SP3G of the third amplitude spectrum SP3 based on the first amplitude spectrum SP1 and the second amplitude spectrum SP2. The third amplitude spectrum SP3 indicates the amplitude spectrum SP when a plurality of objects BJ are placed on the placement surface SF.

学習部115は、第3振幅スペクトルSP3を学習する。具体的には、学習部115は、第3振幅スペクトルSP3の推定スペクトルSP3Gを学習する。   The learning unit 115 learns the third amplitude spectrum SP3. Specifically, the learning unit 115 learns the estimated spectrum SP3G of the third amplitude spectrum SP3.

物体検出部116は、振動検出器33の検出結果に基づいて、載置面SF上に載置される物体BJの状態STを検出する。具体的には、物体検出部116は、振動取得部112が取得した検出信号SGに基づいて、載置面SF上に載置される物体BJの状態STを検出する。また、物体検出部116は、検出結果をディスプレイ12に表示する。状態STは、位置PS、種類TP、姿勢PT及び内容量CPを含む。また、物体検出部116は、例えば、第3振幅スペクトルSP3に基づいて、複数の物体BJの各々の状態STを検出する。また、物体検出部116は、例えば、学習部115の学習結果に基づいて、複数の物体BJの各々の状態STを検出する。生成部114、学習部115及び物体検出部116については、後述にて、図16〜図22を参照して詳細に説明する。   The object detection unit 116 detects the state ST of the object BJ placed on the placement surface SF based on the detection result of the vibration detector 33. Specifically, the object detection unit 116 detects the state ST of the object BJ placed on the placement surface SF based on the detection signal SG acquired by the vibration acquisition unit 112. Further, the object detection unit 116 displays the detection result on the display 12. The state ST includes a position PS, a type TP, a posture PT, and an internal capacity CP. Moreover, the object detection part 116 detects each state ST of several object BJ based on 3rd amplitude spectrum SP3, for example. Moreover, the object detection part 116 detects each state ST of the some object BJ based on the learning result of the learning part 115, for example. The generation unit 114, the learning unit 115, and the object detection unit 116 will be described in detail later with reference to FIGS.

物体検出部116が、載置面SF上に載置される1つの物体BJの位置PSを検出する場合については、後述にて図5〜図7を参照して詳細に説明する。
物体検出部116が、載置面SF上に載置される1つの物体BJの種類TPを検出する場合については、後述にて図8〜図11を参照して詳細に説明する。
物体検出部116が、載置面SF上に載置される1つの物体BJの姿勢PTを検出する場合については、後述にて図12〜図13を参照して詳細に説明する。
物体検出部116が、載置面SF上に載置される1つの物体BJの内容量CPを検出する場合については、後述にて図14〜図15を参照して詳細に説明する。
物体検出部116が、複数の物体BJの各々の位置PS及び種類TPを検出する場合については、後述にて図16〜図22を参照して詳細に説明する。
The case where the object detection unit 116 detects the position PS of one object BJ placed on the placement surface SF will be described in detail later with reference to FIGS.
The case where the object detection unit 116 detects the type TP of one object BJ placed on the placement surface SF will be described in detail later with reference to FIGS.
The case where the object detection unit 116 detects the posture PT of one object BJ placed on the placement surface SF will be described in detail later with reference to FIGS. 12 to 13.
The case where the object detection unit 116 detects the internal capacity CP of one object BJ placed on the placement surface SF will be described in detail later with reference to FIGS. 14 to 15.
The case where the object detection unit 116 detects the position PS and the type TP of each of the plurality of objects BJ will be described in detail later with reference to FIGS. 16 to 22.

以上、図1〜図3を参照して説明したように、本発明の実施形態では、加振器32が載置板31に振動を付与し、振動検出器33が載置板31の振動を検出し、振動検出器33の検出結果に基づいて、載置面SF上に載置される物体BJの状態STを検出する。よって、簡素な構成で物体BJの状態STを検出できる。したがって、物体検出装置100の製造コストを低減できる。   As described above with reference to FIGS. 1 to 3, in the embodiment of the present invention, the vibration exciter 32 imparts vibration to the placement plate 31, and the vibration detector 33 causes vibration of the placement plate 31. Based on the detection result of the vibration detector 33, the state ST of the object BJ placed on the placement surface SF is detected. Therefore, the state ST of the object BJ can be detected with a simple configuration. Therefore, the manufacturing cost of the object detection apparatus 100 can be reduced.

また、振動検出器33の検出信号SGに対してフーリエ変換を実行し、振幅スペクトルSPを生成し、振幅スペクトルSPに基づいて、物体BJの状態STを検出する。したがって、簡素な構成で載置面SF上に載置される物体BJの状態STを更に正確に検出できる。   Further, Fourier transform is performed on the detection signal SG of the vibration detector 33 to generate an amplitude spectrum SP, and the state ST of the object BJ is detected based on the amplitude spectrum SP. Therefore, the state ST of the object BJ placed on the placement surface SF can be detected more accurately with a simple configuration.

また、振動検出器33が、互いに相違する位置に配置される第1振動検出器331と第2振動検出器332とを有する。よって、第1振動検出器331の検出信号SGと第2振動検出器332の検出信号SGとに基づいて、載置面SF上に載置される物体BJの状態STが検出される。したがって、載置面SF上に載置される物体BJの状態STを正確に検出できる。   Further, the vibration detector 33 includes a first vibration detector 331 and a second vibration detector 332 that are arranged at different positions. Therefore, the state ST of the object BJ placed on the placement surface SF is detected based on the detection signal SG of the first vibration detector 331 and the detection signal SG of the second vibration detector 332. Therefore, the state ST of the object BJ placed on the placement surface SF can be accurately detected.

なお、本発明の実施形態では、振動検出器33が、2つの振動検出器(第1振動検出器331及び第2振動検出器332)を有するが、本発明はこれに限定されない。振動検出器33が、1つ以上の振動検出器を有すればよい。振動検出器の個数が多い程、載置面SF上に載置される物体BJの状態STを正確に検出できる可能性がある。   In the embodiment of the present invention, the vibration detector 33 includes two vibration detectors (the first vibration detector 331 and the second vibration detector 332), but the present invention is not limited to this. The vibration detector 33 may have one or more vibration detectors. As the number of vibration detectors increases, the state ST of the object BJ placed on the placement surface SF may be more accurately detected.

また、本発明の実施形態では、第1振動検出器331が第2位置P2に配置され、第2振動検出器332が第3位置P3に配置されるが、本発明はこれに限定されない。第1振動検出器331と第2振動検出器332とが互いに相違する位置に配置されていればよい。   In the embodiment of the present invention, the first vibration detector 331 is disposed at the second position P2 and the second vibration detector 332 is disposed at the third position P3. However, the present invention is not limited to this. The 1st vibration detector 331 and the 2nd vibration detector 332 should just be arrange | positioned in the position which mutually differs.

次に、図1〜図4を参照して、加振器32に印加される音響振動について説明する。図4は、加振器32に印加される音響振動の周波数Fの変化の一例を示す図である。図4に示すグラフの横軸は時間Tを示し、グラフの縦軸は周波数Fを示す。図4にグラフG1で示すように、加振器32に印加される音響振動の周波数Fは、1秒の期間内で20kHzから40kHzまで直線的に変化する。換言すれば、加振器32は、1秒の期間内において音響振動を載置板31に付与する。また、音響振動の周波数Fは、音響振動の載置板31への付与を開始した時点で20kHzであり、音響振動の載置板31への付与を終了する時点で40kHzになるように直線的に増加する。   Next, the acoustic vibration applied to the vibrator 32 will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a change in the frequency F of the acoustic vibration applied to the vibrator 32. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 4 indicates time T, and the vertical axis of the graph indicates frequency F. As shown by a graph G1 in FIG. 4, the frequency F of the acoustic vibration applied to the vibrator 32 changes linearly from 20 kHz to 40 kHz within a period of 1 second. In other words, the vibration exciter 32 applies acoustic vibration to the mounting plate 31 within a period of 1 second. The frequency F of the acoustic vibration is 20 kHz when the application of the acoustic vibration to the mounting plate 31 is started, and is linear so as to be 40 kHz when the application of the acoustic vibration to the mounting plate 31 is finished. To increase.

以上、図1〜図4を参照して説明したように、本発明の実施形態では、加振器32は、時間Tの経過に応じて周波数Fが変化する振動を載置板31に付与する。よって、複数の周波数Fの振動を効率的に載置板31に付与できる。したがって、物体検出装置100による物体BJの状態STの検出に要する時間を削減できる。   As described above with reference to FIGS. 1 to 4, in the embodiment of the present invention, the vibration exciter 32 imparts a vibration whose frequency F changes with time T to the placement plate 31. . Therefore, vibrations having a plurality of frequencies F can be efficiently applied to the mounting plate 31. Therefore, the time required for detecting the state ST of the object BJ by the object detection apparatus 100 can be reduced.

また、第1圧電素子が音響振動を載置板31に付与し、第2圧電素子が載置板31の音響振動を検出する。よって、更に簡素な構成で物体BJの状態STを検出できる。したがって、物体検出装置100の製造コストを更に低減できる。   The first piezoelectric element applies acoustic vibration to the mounting plate 31, and the second piezoelectric element detects acoustic vibration of the mounting plate 31. Therefore, the state ST of the object BJ can be detected with a simpler configuration. Therefore, the manufacturing cost of the object detection apparatus 100 can be further reduced.

更に、状態STは、位置PS、種類TP、姿勢PT及び内容量CPを含むため、物体BJの位置PS、種類TP、姿勢PT及び内容量CPを検出できる。なお、物体BJの位置PSを検出する場合については、後述にて図5〜図7を参照して詳細に説明する。物体BJの種類TPを検出する場合については、後述にて図8〜図11を参照して詳細に説明する。物体BJの姿勢PTを検出する場合については、後述にて図12〜図13を参照して詳細に説明する。物体BJの内容量CPを検出する場合については、後述にて図14〜図15を参照して詳細に説明する。   Furthermore, since the state ST includes the position PS, the type TP, the posture PT, and the internal capacity CP, the position PS, the type TP, the posture PT, and the internal capacity CP of the object BJ can be detected. The case where the position PS of the object BJ is detected will be described in detail later with reference to FIGS. The case where the type TP of the object BJ is detected will be described in detail later with reference to FIGS. The case where the posture PT of the object BJ is detected will be described in detail later with reference to FIGS. The case of detecting the internal volume CP of the object BJ will be described in detail later with reference to FIGS.

なお、本発明の実施形態では、加振器32は、音響振動を出力する第1圧電素子を有し、第1圧電素子が音響振動を載置板31に付与するが、本発明はこれに限定されない。加振器32が振動を載置板31に付与すればよい。換言すれば、加振器32が載置板31に付与する振動は、音響振動に限定されない。加振器32が、振動を出力する第1振動体を有し、第1振動体が、振動を載置板31に付与してもよい。例えば、振動子が水晶振動子である場合には、載置板31に付与される振動の周波数Fは、1〜20MHzである。   In the embodiment of the present invention, the vibrator 32 includes a first piezoelectric element that outputs acoustic vibration, and the first piezoelectric element imparts acoustic vibration to the mounting plate 31. It is not limited. The vibrator 32 may apply vibration to the mounting plate 31. In other words, the vibration applied to the mounting plate 31 by the vibrator 32 is not limited to acoustic vibration. The vibrator 32 may include a first vibrating body that outputs vibration, and the first vibrating body may apply vibration to the mounting plate 31. For example, when the vibrator is a crystal vibrator, the frequency F of vibration applied to the mounting plate 31 is 1 to 20 MHz.

また、加振器32の第1振動体が、振動を載置板31に付与する場合には、振動検出器33は、振動を検出する第2振動体を有し、第2振動体が、載置板31の振動を検出することが好ましい。この場合には、第1振動体が振動を載置板31に付与し、第2振動体が載置板31の振動を検出する。よって、簡素な構成で物体BJの状態STを検出できる。したがって、物体検出装置100の製造コストを低減できる。   Further, when the first vibrating body of the vibrator 32 imparts vibration to the mounting plate 31, the vibration detector 33 has a second vibrating body that detects vibration, and the second vibrating body is It is preferable to detect the vibration of the mounting plate 31. In this case, the first vibrating body applies vibration to the mounting plate 31, and the second vibrating body detects vibration of the mounting plate 31. Therefore, the state ST of the object BJ can be detected with a simple configuration. Therefore, the manufacturing cost of the object detection apparatus 100 can be reduced.

また、本発明の実施形態では、加振器32は、時間Tに対して周波数Fが直線的に変化する振動を載置板31に付与するが、本発明はこれに限定されない。加振器32は、時間Tの経過に応じて周波数Fが変化する振動を載置板31に付与すればよい。例えば、周波数Fが低い程、所定時間(例えば、0,1秒)における周波数Fの変化が小さいように周波数Fが変化する振動を載置板31に付与してもよい。この場合には、低い周波数Fに対するFFTを正確に実行できる。   In the embodiment of the present invention, the vibration exciter 32 imparts vibration on the mounting plate 31 whose frequency F linearly changes with respect to time T, but the present invention is not limited to this. The vibration exciter 32 only needs to apply to the mounting plate 31 vibration whose frequency F changes as time T elapses. For example, as the frequency F is lower, vibration that changes the frequency F may be applied to the mounting plate 31 so that the change in the frequency F in a predetermined time (for example, 0, 1 second) is smaller. In this case, the FFT for the low frequency F can be performed accurately.

また、本発明の実施形態では、状態STが、位置PS、種類TP、姿勢PT及び内容量CPを含むが、本発明はこれに限定されない。状態STが、位置PS、種類TP、姿勢PT及び内容量CPの少なくとも1つを含めばよい。   In the embodiment of the present invention, the state ST includes the position PS, the type TP, the posture PT, and the internal capacity CP, but the present invention is not limited to this. The state ST may include at least one of the position PS, the type TP, the posture PT, and the internal capacity CP.

<1つの物体BJの位置PSを検出する実験>
次に、図1〜図7を参照して、載置面SFに載置された1つの物体BJの位置PSを物体検出装置100が検出する実験について説明する。図5は、物体BJの位置PSを検出する実験方法の一例を示す図である。図5に示すように、載置板31の載置面SFにおいて、載置面SFの幅方向(Y軸方向)の中心位置に物体BJを載置して、長手方向(X軸方向)に沿って移動した。物体BJとしては、一辺が44mmの立方体の積み木を用いた。
<Experiment for Detecting Position PS of One Object BJ>
Next, an experiment in which the object detection device 100 detects the position PS of one object BJ placed on the placement surface SF will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an experimental method for detecting the position PS of the object BJ. As shown in FIG. 5, on the placement surface SF of the placement plate 31, the object BJ is placed at the center position in the width direction (Y-axis direction) of the placement surface SF, and in the longitudinal direction (X-axis direction). Moved along. As the object BJ, a cubic block having a side of 44 mm was used.

具体的には、載置面SFに物体BJを載置しない場合の振幅スペクトルSPを生成した。また、中心線CL上を、載置面SFのX軸の負方向側の端部から30mmの位置から290mmの位置までの間を5mm間隔で物体BJを移動し、振幅スペクトルSPを生成した。すなわち、中心線CL上の長手方向(X軸方向)に沿った53個(=(290−30)÷5+1)の位置で、以下のようにして、振幅スペクトルSPを生成した。すなわち、振動付与部111が加振器32に対して載置板31に音響振動を付与させた。そして、振動取得部112が振動検出器33から検出信号SGを取得した。更に、変換部113が検出信号SGから振幅スペクトルSPを生成した。   Specifically, the amplitude spectrum SP when the object BJ is not placed on the placement surface SF is generated. Further, the object spectrum BJ is moved at an interval of 5 mm from the position of 30 mm to the position of 290 mm from the end on the negative direction side of the X axis of the placement surface SF on the center line CL to generate the amplitude spectrum SP. That is, the amplitude spectrum SP was generated in the following manner at 53 positions (= (290-30) ÷ 5 + 1) along the longitudinal direction (X-axis direction) on the center line CL. That is, the vibration imparting unit 111 imparts acoustic vibration to the mounting plate 31 with respect to the vibrator 32. The vibration acquisition unit 112 acquires the detection signal SG from the vibration detector 33. Further, the conversion unit 113 generates an amplitude spectrum SP from the detection signal SG.

また、物体BJを載置しない場合と、53個の位置の各々に載置した場合とについて、それぞれ、12回の実験を行い、648個(=(53+1)×12)の振幅スペクトルSPを生成した。648個の振幅スペクトルSPを6つのグループに分割して、交差検証によって識別率を求めた。   Also, 12 experiments are performed for each of the case where the object BJ is not placed and the case where the object BJ is placed at each of the 53 positions, and 648 (= (53 + 1) × 12) amplitude spectra SP are generated. did. The 648 amplitude spectra SP were divided into 6 groups, and the identification rate was obtained by cross-validation.

図6は、物体BJの位置PSと振幅スペクトルSPとの関係の一例を示す図である。図6に示すグラフの横軸は周波数Fを示し、縦軸は振幅Bを示す。図6に示すグラフG11は、載置面SFのX軸の負方向側の端部から95mmの位置に物体BJを載置した場合の振幅スペクトルSPを示す。図6に示すグラフG12は、載置面SFのX軸の負方向側の端部から160mmの位置に物体BJを載置した場合の振幅スペクトルSPを示す。図6に示すグラフG13は、載置面SFのX軸の負方向側の端部から225mmの位置に物体BJを載置した場合の振幅スペクトルSPを示す。   FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the relationship between the position PS of the object BJ and the amplitude spectrum SP. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 6 indicates the frequency F, and the vertical axis indicates the amplitude B. A graph G11 shown in FIG. 6 shows an amplitude spectrum SP when the object BJ is placed at a position of 95 mm from the end of the placement surface SF on the negative direction side of the X axis. A graph G12 shown in FIG. 6 shows an amplitude spectrum SP when the object BJ is placed at a position of 160 mm from the end of the placement surface SF on the negative direction side of the X axis. A graph G13 illustrated in FIG. 6 illustrates an amplitude spectrum SP when the object BJ is placed at a position 225 mm from the end of the placement surface SF on the negative side of the X axis.

図6に示すように、載置面SFのX軸の負方向側の端部からの距離が増加する程、周波数Fが37.5kHzでの振幅Bは減少した。また、載置面SFのX軸の負方向側の端部からの距離が増加する程、周波数Fが40kHz近傍での振幅Bは増加した。このように、載置面SFのX軸の負方向側の端部からの距離に応じて、振幅スペクトルSPが変化した。そこで、以下に図7を参照して詳細に説明するように、物体検出装置100が、振幅スペクトルSPに基づいて、載置面SFに載置された1つの物体BJの位置PSを検出できることが判明した。   As shown in FIG. 6, the amplitude B at the frequency F of 37.5 kHz decreased as the distance from the end on the negative direction side of the X axis of the mounting surface SF increased. Further, the amplitude B near the frequency F of 40 kHz increased as the distance from the end of the placement surface SF on the negative direction side of the X axis increased. Thus, the amplitude spectrum SP changed according to the distance from the end portion on the negative direction side of the X axis of the mounting surface SF. Therefore, as described in detail below with reference to FIG. 7, the object detection apparatus 100 can detect the position PS of one object BJ placed on the placement surface SF based on the amplitude spectrum SP. found.

次に、図7を参照して、載置面SFに載置された1つの物体BJの位置PSを物体検出装置100が検出する実験の実験結果について説明する。図7は、物体BJの位置PSの識別率の一例を示す図である。図7に示すように、第1振動検出器331の検出信号SGを用いて振幅スペクトルSPを生成した場合には、識別率は85.5%であり、平均絶対誤差が2.35mmであり、標準偏差が4.73mmであった。なお、「平均絶対誤差」は、物体BJの位置PSの検出結果における誤差の絶対値の平均値を示す。第2振動検出器332の検出信号SGを用いて振幅スペクトルSPを生成した場合には、識別率は85.5%であり、平均絶対誤差が0.621mmであり、標準偏差が0.516mmであった。第1振動検出器331の検出信号SGと第2振動検出器332の検出信号SGとを用いて振幅スペクトルSPを生成した場合には、識別率は89.2%であり、平均絶対誤差が0.377mmであり、標準偏差が0.411mmであった。   Next, with reference to FIG. 7, an experimental result of an experiment in which the object detection device 100 detects the position PS of one object BJ placed on the placement surface SF will be described. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the identification rate of the position PS of the object BJ. As shown in FIG. 7, when the amplitude spectrum SP is generated using the detection signal SG of the first vibration detector 331, the identification rate is 85.5%, the average absolute error is 2.35 mm, The standard deviation was 4.73 mm. The “average absolute error” indicates an average value of absolute values of errors in the detection result of the position PS of the object BJ. When the amplitude spectrum SP is generated using the detection signal SG of the second vibration detector 332, the identification rate is 85.5%, the average absolute error is 0.621 mm, and the standard deviation is 0.516 mm. there were. When the amplitude spectrum SP is generated using the detection signal SG of the first vibration detector 331 and the detection signal SG of the second vibration detector 332, the identification rate is 89.2% and the average absolute error is 0. .377 mm with a standard deviation of 0.411 mm.

以上、図1〜図7を参照して説明したように、本発明の実施形態では、載置面SFに載置された1つの物体BJの位置PSを正確に検出できることが判明した。   As described above with reference to FIGS. 1 to 7, it has been found that the position PS of one object BJ placed on the placement surface SF can be accurately detected in the embodiment of the present invention.

また、第1振動検出器331の検出信号SGを用いて振幅スペクトルSPを生成した場合と比較して、第2振動検出器332の検出信号SGを用いて振幅スペクトルSPを生成した場合の方が、平均絶対誤差及び標準偏差が小さく、物体BJの位置PSを更に正確に検出できることが判明した。この原因は、載置板31の長手方向の中心位置を通り幅方向に延びる中心線に対して、第1振動検出器331が加振器32と対称な位置に配置されているためであると推定される。   Further, the case where the amplitude spectrum SP is generated using the detection signal SG of the second vibration detector 332 is compared with the case where the amplitude spectrum SP is generated using the detection signal SG of the first vibration detector 331. It has been found that the average absolute error and the standard deviation are small, and the position PS of the object BJ can be detected more accurately. This is because the first vibration detector 331 is disposed at a position symmetrical to the vibrator 32 with respect to a center line extending in the width direction through the center position in the longitudinal direction of the mounting plate 31. Presumed.

また、第1振動検出器331の検出信号SGと第2振動検出器332の検出信号SGとを用いて振幅スペクトルSPを生成した場合には、第1振動検出器331の検出信号SGを用いて振幅スペクトルSPを生成した場合、及び、第2振動検出器332の検出信号SGとを用いて振幅スペクトルSPを生成した場合と比較して、識別率が高く、物体BJの位置PSを更に正確に検出できることが判明した。   Further, when the amplitude spectrum SP is generated using the detection signal SG of the first vibration detector 331 and the detection signal SG of the second vibration detector 332, the detection signal SG of the first vibration detector 331 is used. Compared to the case where the amplitude spectrum SP is generated and the case where the amplitude spectrum SP is generated using the detection signal SG of the second vibration detector 332, the discrimination rate is high, and the position PS of the object BJ is more accurately determined. It turned out to be detectable.

<1つの物体BJの位置PSを検出する実験>
次に、図1〜図4及び図8〜図11を参照して、載置面SFに載置された1つの物体BJの種類TPを物体検出装置100が検出する実験について説明する。図8は、物体BJの種類TPを検出する実験方法の一例を示す図である。図8(a)は、物体BJの種類TPが「マグカップ」である場合の実験方法の一例を示す図である。図8(a)では、「マグカップ」を物体BJAと記載している。図8(b)は、物体BJの種類TPが「みかん」である場合の実験方法の一例を示す図である。図8(b)では、「みかん」を物体BJBと記載している。図8(a)及び図8(b)に示すように、載置面SFの幅方向(Y軸方向)の中心位置で、且つ載置面SFの長手方向(X軸方向)の中心位置に物体BJを載置して、物体BJの種類TPを変更した。
<Experiment for Detecting Position PS of One Object BJ>
Next, an experiment in which the object detection device 100 detects the type TP of one object BJ placed on the placement surface SF will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an experimental method for detecting the type TP of the object BJ. FIG. 8A is a diagram illustrating an example of an experiment method when the type TP of the object BJ is “mug cup”. In FIG. 8A, the “mug cup” is described as an object BJA. FIG. 8B is a diagram illustrating an example of an experimental method when the type TP of the object BJ is “mandarin orange”. In FIG. 8B, “mandarin orange” is described as an object BJB. As shown in FIGS. 8A and 8B, at the center position in the width direction (Y-axis direction) of the placement surface SF and at the center position in the longitudinal direction (X-axis direction) of the placement surface SF. The object BJ was placed and the type TP of the object BJ was changed.

具体的には、載置面SFに物体BJを載置しない場合の振幅スペクトルSPを生成した。また、図9に示す26種類の物体BJの各々を載置面SFの幅方向(Y軸方向)の中心位置で、且つ載置面SFの長手方向(X軸方向)の中心位置に物体BJを載置して、振幅スペクトルSPを生成した。更に具体的には、26種類の物体BJの各々を載置面SFの中心位置に載置して、以下のようにして、振幅スペクトルSPを生成した。すなわち、振動付与部111が加振器32に対して載置板31に音響振動を付与させた。そして、振動取得部112が振動検出器33から検出信号SGを取得した。更に、変換部113が検出信号SGから振幅スペクトルSPを生成した。   Specifically, the amplitude spectrum SP when the object BJ is not placed on the placement surface SF is generated. Further, each of the 26 types of objects BJ shown in FIG. 9 is placed at the center position in the width direction (Y-axis direction) of the placement surface SF and the center position in the longitudinal direction (X-axis direction) of the placement surface SF. To generate an amplitude spectrum SP. More specifically, each of the 26 types of objects BJ was placed at the center position of the placement surface SF, and the amplitude spectrum SP was generated as follows. That is, the vibration imparting unit 111 imparts acoustic vibration to the mounting plate 31 with respect to the vibrator 32. The vibration acquisition unit 112 acquires the detection signal SG from the vibration detector 33. Further, the conversion unit 113 generates an amplitude spectrum SP from the detection signal SG.

また、載置面SFに物体BJを載置しない場合と、26種類の物体BJの各々を載置した場合とについて、それぞれ、12回の実験を行い、324個(=(26+1)×12)の振幅スペクトルSPを生成した。324個の振幅スペクトルSPを生成する実験(これを、「1セッションの実験」という)を3日間において1日当たり2回行い、1944個(=324×6)の振幅スペクトルSPを生成した。以下の説明において、324個の振幅スペクトルSPを生成する実験を、「1セッションの実験」という。1944個の振幅スペクトルSPを、6つのグループに分割して、交差検証によって識別率を求めた。   Further, 12 experiments were performed for each of the case where the object BJ was not placed on the placement surface SF and the case where each of the 26 types of objects BJ was placed, and 324 pieces (= (26 + 1) × 12). Amplitude spectrum SP was generated. An experiment for generating 324 amplitude spectra SP (referred to as “one-session experiment”) was performed twice a day for 3 days, and 1944 (= 324 × 6) amplitude spectra SP were generated. In the following description, an experiment that generates 324 amplitude spectra SP is referred to as “one session experiment”. 1944 amplitude spectra SP were divided into 6 groups, and the identification rate was obtained by cross-validation.

6つのグループに分割する方法として、「ランダムに分割する方法」と、「セッション毎に方法」とについて交差検証によって識別率を求めた。「ランダムに分割する方法」とは、1944個の振幅スペクトルSPをランダムに6つのグループに分割する方法を示す。「セッション毎に分割する方法」とは、3日間において1日当たり2回行った6つのセッションの各々に分割することによって、6つのグループに分割する方法を示す。   As a method of dividing into six groups, an identification rate was obtained by cross-validation for “a method of randomly dividing” and “a method for each session”. The “method of randomly dividing” refers to a method of randomly dividing 1944 amplitude spectra SP into six groups. The “method of dividing for each session” indicates a method of dividing into 6 groups by dividing into 6 sessions performed twice a day for 3 days.

図9は、物体検出装置100が物体BJの種類TPを検出する実験に用いた物体BJの種類TPを示す。本発明の実施形態では、物体BJの種類TPとして、主に、机上に載置される物体BJと、冷蔵庫に収納される物体BJとを選定した。例えば、「はさみ」、「ペン」、「腕時計」及び「ノート」は、机上に載置される物体BJであり、「ポテト」、「みかん」、「りんご」及び「たまねぎ」は、冷蔵庫に収納される物体BJである。   FIG. 9 shows the type TP of the object BJ used in the experiment in which the object detection apparatus 100 detects the type TP of the object BJ. In the embodiment of the present invention, the object BJ placed on the desk and the object BJ stored in the refrigerator are mainly selected as the type TP of the object BJ. For example, “scissors”, “pens”, “watches” and “notebooks” are objects BJ placed on a desk, and “potatoes”, “mandarin oranges”, “apples” and “onions” are stored in a refrigerator. Is the object BJ.

図10は、物体BJの種類TPと振幅スペクトルSPとの関係の一例を示す図である。図10に示すグラフの横軸は周波数Fを示し、縦軸は振幅Bを示す。図10に示すグラフG21は、物体BJとして「マグカップ」を載置面SFに載置した場合の振幅スペクトルSPを示す。図10に示すグラフG22は、物体BJとして「ノート」を載置面SFに載置した場合の振幅スペクトルSPを示す。   FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the relationship between the type TP of the object BJ and the amplitude spectrum SP. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 10 indicates the frequency F, and the vertical axis indicates the amplitude B. A graph G21 illustrated in FIG. 10 illustrates an amplitude spectrum SP when a “mug” is placed on the placement surface SF as the object BJ. A graph G22 illustrated in FIG. 10 illustrates an amplitude spectrum SP when a “note” is placed on the placement surface SF as the object BJ.

図10に示すように、周波数Fが2.1kHzと周波数Fが2.4kHzとにおいては、「マグカップ」を載置面SFに載置した場合の振幅スペクトルSPの振幅Bが、「ノート」を載置面SFに載置した場合の振幅スペクトルSPの振幅Bよりも大きい。また、周波数Fが2.25kHzにおいては、「マグカップ」を載置面SFに載置した場合の振幅スペクトルSPの振幅Bが、「ノート」を載置面SFに載置した場合の振幅スペクトルSPの振幅Bよりも小さい。そこで、以下に図11を参照して詳細に説明するように、物体検出装置100が、振幅スペクトルSPに基づいて、載置面SFに載置された1つの物体BJの種類TPを検出できることが判明した。   As shown in FIG. 10, when the frequency F is 2.1 kHz and the frequency F is 2.4 kHz, the amplitude B of the amplitude spectrum SP when the “mug” is placed on the placement surface SF is “note”. It is larger than the amplitude B of the amplitude spectrum SP when placed on the placement surface SF. When the frequency F is 2.25 kHz, the amplitude B of the amplitude spectrum SP when the “mug” is placed on the placement surface SF is the same as the amplitude spectrum SP when the “note” is placed on the placement surface SF. Is smaller than the amplitude B. Therefore, as described in detail below with reference to FIG. 11, the object detection apparatus 100 can detect the type TP of one object BJ placed on the placement surface SF based on the amplitude spectrum SP. found.

次に、図11を参照して、物体検出装置100が物体BJの種類TPを検出する実験の実験結果について説明する。図11は、物体BJの種類TPの識別率の一例を示す図である。図11に示すように、第1振動検出器331の検出信号SGを用いて振幅スペクトルSPを生成した場合において、「ランダムに分割」した場合の識別率は98.2%であり、「セッション毎に分割」した場合の識別率は87.9%であった。第2振動検出器332の検出信号SGを用いて振幅スペクトルSPを生成した場合において、「ランダムに分割」した場合の識別率は95.5%であり、「セッション毎に分割」した場合の識別率は74.7%であった。第1振動検出器331の検出信号SGと第2振動検出器332の検出信号SGとを用いて振幅スペクトルSPを生成した場合において、「ランダムに分割」した場合の識別率は98.9%であり、「セッション毎に分割」した場合の識別率は87.2%であった。   Next, with reference to FIG. 11, an experimental result of an experiment in which the object detection device 100 detects the type TP of the object BJ will be described. FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the identification rate of the type TP of the object BJ. As shown in FIG. 11, when the amplitude spectrum SP is generated using the detection signal SG of the first vibration detector 331, the identification rate when “randomly dividing” is 98.2%, In the case of “divided into two”, the identification rate was 87.9%. In the case where the amplitude spectrum SP is generated using the detection signal SG of the second vibration detector 332, the identification rate when “randomly dividing” is 95.5%, and the identification when “dividing for each session” is performed. The rate was 74.7%. When the amplitude spectrum SP is generated using the detection signal SG of the first vibration detector 331 and the detection signal SG of the second vibration detector 332, the identification rate when “randomly dividing” is 98.9%. Yes, the identification rate when “divided for each session” was 87.2%.

以上、図1〜図4及び図8〜図11を参照して説明したように、本発明の実施形態では、載置面SFに載置された1つの物体BJの種類TPを正確に検出できることが判明した。   As described above with reference to FIGS. 1 to 4 and FIGS. 8 to 11, in the embodiment of the present invention, the type TP of one object BJ placed on the placement surface SF can be accurately detected. There was found.

また、第2振動検出器332の検出信号SGを用いて振幅スペクトルSPを生成した場合の識別率は、第1振動検出器331の検出信号SGを用いて振幅スペクトルSPを生成した場合の識別率より高かった。すなわち、第1振動検出器331の検出信号SGを用いて振幅スペクトルSPを生成する場合よりも、第2振動検出器332の検出信号SGを用いて振幅スペクトルSPを生成する場合の方が、物体BJの位置PSを更に正確に検出できることが判明した。   The identification rate when the amplitude spectrum SP is generated using the detection signal SG of the second vibration detector 332 is the identification rate when the amplitude spectrum SP is generated using the detection signal SG of the first vibration detector 331. It was higher. That is, in the case where the amplitude spectrum SP is generated using the detection signal SG of the second vibration detector 332, the object is generated in comparison with the case where the amplitude spectrum SP is generated using the detection signal SG of the first vibration detector 331. It has been found that the position PS of BJ can be detected more accurately.

また、第1振動検出器331の検出信号SGと第2振動検出器332の検出信号SGとを用いて振幅スペクトルSPを生成した場合の識別率は、第1振動検出器331の検出信号SGを用いて振幅スペクトルSPを生成した場合の識別率、及び、第2振動検出器332の検出信号SGとを用いて振幅スペクトルSPを生成した場合の識別率より高かった。すなわち、第1振動検出器331及び第2振動検出器332の各々の検出信号SGを用いて振幅スペクトルSPを生成した場合よりも、第1振動検出器331の検出信号SGと第2振動検出器332の検出信号SGとを用いて振幅スペクトルSPを生成した場合の方が、物体BJの位置PSを更に正確に検出できることが判明した。   The discrimination rate when the amplitude spectrum SP is generated using the detection signal SG of the first vibration detector 331 and the detection signal SG of the second vibration detector 332 is the detection rate SG of the first vibration detector 331. It was higher than the discrimination rate when the amplitude spectrum SP was generated by using the detection signal SG of the second vibration detector 332 and the discrimination rate when the amplitude spectrum SP was generated. That is, the detection signal SG of the first vibration detector 331 and the second vibration detector are compared with the case where the amplitude spectrum SP is generated using the detection signals SG of the first vibration detector 331 and the second vibration detector 332. It was found that the position PS of the object BJ can be detected more accurately when the amplitude spectrum SP is generated using the detection signal SG of 332.

また、「セッション毎に分割」する場合と比較して、「ランダムに分割」した場合の方が、識別率が高いことが判った。これは、振幅スペクトルSPは、実験が実施された環境温度の影響を受けるためであると推定される。すなわち、「セッション毎に分割」すると識別率が下がる理由は、交差検証における訓練事例集合と同一環境で測定した振幅スペクトルSPが交差検証におけるテスト事例集合に含まれないためである。訓練事例集合とは、交差検証において識別を行う際に事前に学習されるデータを示し、テスト事例集合とは、その際に実際に識別されるデータを示す。   In addition, it was found that the identification rate was higher in the case of “random division” than in the case of “division for each session”. This is presumably because the amplitude spectrum SP is affected by the environmental temperature at which the experiment was conducted. In other words, the reason why the classification rate decreases when “divide by session” is that the amplitude spectrum SP measured in the same environment as the training case set in cross-validation is not included in the test case set in cross-validation. The training case set indicates data that is learned in advance when performing identification in cross-validation, and the test case set indicates data that is actually identified at that time.

<1つの物体BJの姿勢PTを検出する実験>
次に、図1〜図4及び図12〜図13を参照して、載置面SFに載置された1つの物体BJの姿勢PTを物体検出装置100が検出する実験について説明する。図12は、物体BJの姿勢PTを検出する実験方法の一例を示す図である。物体BJとしては、積み木BJCを用いた。図12(a)は、積み木BJCが縦長に配置されている場合の実験方法の一例を示す図である。図12(b)は、積み木BJCが横長に配置されている場合の実験方法の一例を示す図である。図12(a)及び図12(b)に示すように、載置面SFの幅方向(Y軸方向)の中心位置で、且つ載置面SFの長手方向(X軸方向)の中心位置に物体BJを載置して、積み木BJCの姿勢PTを変更した。
<Experiment for detecting the posture PT of one object BJ>
Next, an experiment in which the object detection apparatus 100 detects the posture PT of one object BJ placed on the placement surface SF will be described with reference to FIGS. FIG. 12 is a diagram illustrating an example of an experimental method for detecting the posture PT of the object BJ. A block BJC was used as the object BJ. Fig.12 (a) is a figure which shows an example of the experiment method in case the building blocks BJC are arrange | positioned vertically long. FIG. 12B is a diagram illustrating an example of an experiment method when the building blocks BJC are arranged horizontally. As shown in FIG. 12A and FIG. 12B, at the center position in the width direction (Y-axis direction) of the placement surface SF and at the center position in the longitudinal direction (X-axis direction) of the placement surface SF. The object BJ was placed, and the posture PT of the building block BJC was changed.

具体的には、図12(a)に示すように、載置面SFの中央に積み木BJCを縦長に配置して、第1振動検出器331の検出信号SGを用いて振幅スペクトルSPを生成した。積み木BJCは、正四角柱状に形成され、幅が44mmで、高さが90mmで、長さが44mmであった。図12(a)では、積み木BJCの底面の一辺が44mmであり、他の一辺が44mmになるように積み木BJCを載置した。また、底面のうちの44mmの辺がY軸と平行になるように積み木BJCを載置した。次に、図12(b)に示すように、載置面SFの中央に積み木BJCを横長に配置して、第1振動検出器331の検出信号SGを用いて振幅スペクトルSPを生成した。図12(b)では、積み木BJCの底面の一辺が44mmであり、他の一辺が90mmになるように積み木BJCを載置した。また、底面のうちの一方の辺がY軸と平行になるように積み木BJCを載置した。   Specifically, as illustrated in FIG. 12A, the block BJC is arranged vertically in the center of the placement surface SF, and the amplitude spectrum SP is generated using the detection signal SG of the first vibration detector 331. . The building blocks BJC were formed in a regular quadrangular prism shape, had a width of 44 mm, a height of 90 mm, and a length of 44 mm. In FIG. 12A, the building block BJC was placed so that one side of the bottom surface of the building block BJC was 44 mm and the other side was 44 mm. Further, the building blocks BJC were placed so that the side of 44 mm of the bottom face was parallel to the Y axis. Next, as illustrated in FIG. 12B, the block BJC is disposed horizontally in the center of the placement surface SF, and the amplitude spectrum SP is generated using the detection signal SG of the first vibration detector 331. In FIG. 12B, the building block BJC is placed so that one side of the bottom surface of the building block BJC is 44 mm and the other side is 90 mm. Moreover, the building blocks BJC were placed so that one side of the bottom surface was parallel to the Y axis.

図13は、積み木BJCの姿勢PTと振幅スペクトルSPとの関係の一例を示す図である。図13に示す横軸は周波数Fを示し、縦軸は振幅Bを示す。図13に示すグラフG31は、積み木BJCを縦長に配置した場合の振幅スペクトルSPを示し、グラフG32は、積み木BJCを横長に配置した場合の振幅スペクトルSPを示す。   FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the relationship between the posture PT of the building blocks BJC and the amplitude spectrum SP. The horizontal axis shown in FIG. 13 indicates the frequency F, and the vertical axis indicates the amplitude B. A graph G31 shown in FIG. 13 shows the amplitude spectrum SP when the building blocks BJC are arranged vertically, and a graph G32 shows the amplitude spectrum SP when the building blocks BJC are arranged horizontally.

図13に示すように、周波数Fが33kHzにおいて、積み木BJCを縦長に配置した場合の振幅スペクトルSPの振幅Bが、積み木BJCを横長に配置した場合の振幅スペクトルSPの振幅Bより大きかった。そこで、物体検出装置100が、振幅スペクトルSPに基づいて、載置面SFに載置された1つの物体BJの姿勢PTを検出できることが判明した。   As shown in FIG. 13, when the frequency F is 33 kHz, the amplitude B of the amplitude spectrum SP when the blocks BJC are arranged vertically is larger than the amplitude B of the amplitude spectrum SP when the blocks BJC are arranged horizontally. Therefore, it has been found that the object detection apparatus 100 can detect the posture PT of one object BJ placed on the placement surface SF based on the amplitude spectrum SP.

<1つの物体BJの内容量CPを検出する実験>
次に、図1〜図4及び図14〜図15を参照して、物体検出装置100が載置面SFに載置された物体BJの内容量CPを検出する実験について説明する。図14は、物体BJの内容量CPを検出する実験方法の一例を示す図である。図14では、物体BJは、コップBJDである。図14(a)は、コップBJDに水が入っていない場合の実験方法の一例を示す図である。図14(b)は、コップBJDに水が入っている場合の実験方法の一例を示す図である。コップBJDは、コップBJD1とコップBJD2とを含む。コップBJD1は、空のコップを示す。コップBJD2は、100mLの水が入っているコップを示す。図14(a)及び図14(b)に示すように、載置面SFの幅方向(Y軸方向)の中心位置で、且つ載置面SFの長手方向(X軸方向)の中心位置にコップBJD1及びコップBJD2の各々を載置した。
<Experiment for detecting the content CP of one object BJ>
Next, an experiment in which the object detection device 100 detects the internal capacity CP of the object BJ placed on the placement surface SF will be described with reference to FIGS. 1 to 4 and FIGS. 14 to 15. FIG. 14 is a diagram illustrating an example of an experimental method for detecting the internal volume CP of the object BJ. In FIG. 14, the object BJ is a cup BJD. Fig.14 (a) is a figure which shows an example of the experiment method in case water does not enter in the cup BJD. FIG.14 (b) is a figure which shows an example of the experiment method in case water is contained in the cup BJD. The cup BJD includes a cup BJD1 and a cup BJD2. A cup BJD1 indicates an empty cup. Cup BJD2 indicates a cup containing 100 mL of water. As shown in FIGS. 14 (a) and 14 (b), at the center position in the width direction (Y-axis direction) of the placement surface SF and at the center position in the longitudinal direction (X-axis direction) of the placement surface SF. Each of the cup BJD1 and the cup BJD2 was placed.

具体的には、図14(a)に示すように、載置面SFの中央にコップBJD1を載置して、第1振動検出器331の検出信号SGを用いて振幅スペクトルSPを生成した。次に、載置面SFの中央にコップBJD2を載置して、第1振動検出器331の検出信号SGを用いて振幅スペクトルSPを生成した。   Specifically, as shown in FIG. 14A, the cup BJD1 was placed at the center of the placement surface SF, and the amplitude spectrum SP was generated using the detection signal SG of the first vibration detector 331. Next, the cup BJD2 was placed in the center of the placement surface SF, and the amplitude spectrum SP was generated using the detection signal SG of the first vibration detector 331.

図15は、コップBJDの内容量CPと振幅スペクトルSPとの関係の一例を示す図である。図15に示すグラフの横軸は周波数Fを示し、縦軸は振幅Bを示す。図15に示すグラフG41は、コップBJD1を配置した場合の振幅スペクトルSPを示し、グラフG42は、コップBJD2を配置した場合の振幅スペクトルSPを示す。   FIG. 15 is a diagram illustrating an example of the relationship between the internal capacity CP of the cup BJD and the amplitude spectrum SP. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 15 indicates the frequency F, and the vertical axis indicates the amplitude B. A graph G41 illustrated in FIG. 15 illustrates the amplitude spectrum SP when the cup BJD1 is disposed, and a graph G42 illustrates the amplitude spectrum SP when the cup BJD2 is disposed.

図15に示すように、周波数Fが28kHz〜29kHzにおいて、コップBJD2を配置した場合の振幅スペクトルSPの振幅Bが、コップBJD1を配置した場合の振幅スペクトルSPの振幅Bよりも大きかった。そこで、物体検出装置100が、振幅スペクトルSPに基づいて、載置面SFに載置された1つの物体BJ(例えば、コップBJD)の内容量CPを検出するできることが判明した。   As shown in FIG. 15, in the frequency F of 28 kHz to 29 kHz, the amplitude B of the amplitude spectrum SP when the cup BJD2 is arranged is larger than the amplitude B of the amplitude spectrum SP when the cup BJD1 is arranged. Therefore, it has been found that the object detection apparatus 100 can detect the internal capacity CP of one object BJ (for example, a cup BJD) placed on the placement surface SF based on the amplitude spectrum SP.

<2つの物体BJの位置PSと種類TPとの検出>
次に、図1〜図4及び図16〜図20を参照して、2つの物体BJ(物体BJ1及び物体BJ2)が載置面SFに載置された場合において、物体BJ1及び物体BJ2の各々の位置PSと種類TPとを検出する処理について説明する。
<Detection of Position PS and Type TP of Two Objects BJ>
Next, referring to FIGS. 1 to 4 and FIGS. 16 to 20, when two objects BJ (object BJ1 and object BJ2) are placed on the placement surface SF, each of the objects BJ1 and BJ2 A process for detecting the position PS and the type TP will be described.

まず、下記のように第0態様、第1態様、第2態様及び第3態様を規定する。
第0態様:載置面SFに物体BJが載置されていない態様。
第1態様:載置面SFに第1物体BJ1だけが載置されている態様。
第2態様:載置面SFに第2物体BJ2だけが載置されている態様。
第3態様:載置面SFに第1物体BJ1と第2物体BJ2とが載置されている態様。
First, a 0th aspect, a 1st aspect, a 2nd aspect, and a 3rd aspect are prescribed | regulated as follows.
0th aspect: The aspect in which the object BJ is not mounted in mounting surface SF.
First aspect: An aspect in which only the first object BJ1 is placed on the placement surface SF.
Second aspect: An aspect in which only the second object BJ2 is placed on the placement surface SF.
Third aspect: an aspect in which the first object BJ1 and the second object BJ2 are placed on the placement surface SF.

外力によって物体BJを振動させる場合に、その状態は次の式(1)で示す運動方程式で表される。
M×U”+C×U’+K×U=P (1)
ここで、マトリックスMは、質量マトリックスを示し、マトリックスCは、減衰マトリックスを示し、マトリックスKは、剛性マトリックスを示す。ベクトルUは、変位ベクトルを示し、ベクトルPは外力ベクトルを示す。
When the object BJ is vibrated by an external force, the state is expressed by an equation of motion represented by the following equation (1).
M × U ″ + C × U ′ + K × U = P (1)
Here, the matrix M represents a mass matrix, the matrix C represents a damping matrix, and the matrix K represents a stiffness matrix. A vector U represents a displacement vector, and a vector P represents an external force vector.

第0態様〜第3態様の各々において、質量マトリックスM、減衰マトリックスC及び剛性マトリックスKは一定であるため、第0態様〜第3態様の各々に対応する運動方程式は、次の式(2)〜式(5)で表される。
M×U0”+C×U0’+K×U0=I (2)
M×U1”+C×U1’+K×U1=I+W1 (3)
M×U2”+C×U2’+K×U2=I+W2 (4)
M×U3”+C×U3’+K×U3=I+W1+W2 (5)
ここで、変位ベクトルU0は、第0態様における変位ベクトルを示し、変位ベクトルU1は、第1態様における変位ベクトルを示し、変位ベクトルU2は、第2態様における変位ベクトルを示し、変位ベクトルU3は、第3態様における変位ベクトルを示す。外力Iは、加振器32が載置面SFに付与する外力を示す。外力W1は、第1物体BJ1が載置面SFに付与する外力を示す。外力W2は、第2物体BJ2が載置面SFに付与する外力を示す。「”」は2階微分を示し、「’」は1階微分を示す。
In each of the 0th aspect to the 3rd aspect, since the mass matrix M, the damping matrix C, and the stiffness matrix K are constant, the equation of motion corresponding to each of the 0th aspect to the 3rd aspect is expressed by the following equation (2). -It represents with Formula (5).
M × U0 ″ + C × U0 ′ + K × U0 = I (2)
M × U1 ″ + C × U1 ′ + K × U1 = I + W1 (3)
M × U2 ″ + C × U2 ′ + K × U2 = I + W2 (4)
M × U3 ″ + C × U3 ′ + K × U3 = I + W1 + W2 (5)
Here, the displacement vector U0 indicates the displacement vector in the zeroth aspect, the displacement vector U1 indicates the displacement vector in the first aspect, the displacement vector U2 indicates the displacement vector in the second aspect, and the displacement vector U3 is The displacement vector in a 3rd aspect is shown. The external force I indicates the external force that the vibrator 32 applies to the placement surface SF. The external force W1 indicates the external force that the first object BJ1 applies to the placement surface SF. The external force W2 indicates the external force that the second object BJ2 applies to the placement surface SF. """Indicates a second derivative, and"'"indicates a first derivative.

微分の線形性を考慮すると、式(2)〜式(4)から次の式(6)(=式(4)+式(3)−式(2))が導出される。
M×(U2+U1−U0)”+C×(U2+U1−U0)’
+K×(U2+U1−U0)=I+W1+W2 (6)
式(5)と式(6)とを比較することによって、次の式(7)が得られる。
U3=U2+U1−U0 (7)
式(7)から、載置面SFに第1物体BJ1と第2物体BJ2とが載置されている場合の載置板31の変位は、以下のようにして求められる。すなわち、載置面SFに第1物体BJ1が載置されている場合の載置板31の変位と、載置面SFに第2物体BJ2が載置されている場合の載置板31の変位との和から、載置面SFに物体BJが載置されていない場合の載置板31の変位を減じることによって求められる。
Considering the linearity of the differentiation, the following formula (6) (= formula (4) + formula (3) −formula (2)) is derived from formulas (2) to (4).
M × (U2 + U1-U0) ”+ C × (U2 + U1-U0) ′
+ K × (U2 + U1-U0) = I + W1 + W2 (6)
By comparing the formula (5) and the formula (6), the following formula (7) is obtained.
U3 = U2 + U1-U0 (7)
From Expression (7), the displacement of the placement plate 31 when the first object BJ1 and the second object BJ2 are placed on the placement surface SF is obtained as follows. That is, the displacement of the placement plate 31 when the first object BJ1 is placed on the placement surface SF and the displacement of the placement plate 31 when the second object BJ2 is placed on the placement surface SF. Is obtained by subtracting the displacement of the placement plate 31 when the object BJ is not placed on the placement surface SF.

また、振幅スペクトルSPについても、式(7)と同様の関係が成立すると推定されるため、載置面SFに第1物体BJ1と第2物体BJ2とが載置されている場合の第3振幅スペクトルSP3を、図16(a)及び図16(b)を参照して、以下のようにして推定する。   Further, since it is presumed that the relationship similar to the equation (7) is also established for the amplitude spectrum SP, the third amplitude when the first object BJ1 and the second object BJ2 are placed on the placement surface SF. The spectrum SP3 is estimated as follows with reference to FIGS. 16 (a) and 16 (b).

図16(a)は、第1振幅スペクトルSP1と、第4振幅スペクトルSP4と、第5振幅スペクトルSP5との生成方法の一例を示す図である。図16(a)に示すように、第1振幅スペクトルSP1は、載置面SF上に物体BJが載置されていない場合の振幅スペクトルSPを示す。第4振幅スペクトルSP4は、載置面SFに第1物体BJ1だけが載置されている場合の振幅スペクトルSPを示す。第5振幅スペクトルSP5は、載置面SFに第2物体BJ2だけが載置されている場合の振幅スペクトルSPを示す。   FIG. 16A is a diagram illustrating an example of a method for generating the first amplitude spectrum SP1, the fourth amplitude spectrum SP4, and the fifth amplitude spectrum SP5. As shown in FIG. 16A, the first amplitude spectrum SP1 indicates the amplitude spectrum SP when the object BJ is not placed on the placement surface SF. The fourth amplitude spectrum SP4 indicates the amplitude spectrum SP when only the first object BJ1 is placed on the placement surface SF. The fifth amplitude spectrum SP5 indicates the amplitude spectrum SP when only the second object BJ2 is placed on the placement surface SF.

図16(b)は、第3振幅スペクトルSP3の推定方法の一例を示す図である。図16(b)に示すように、図4に示す生成部114は、第1振幅スペクトルSP1と、第2振幅スペクトルSP2とに基づき、第3振幅スペクトルSP3を生成する。具体的には、生成部114は、第4振幅スペクトルSP4と第5振幅スペクトルSP5との周波数F毎の振幅Bの和を示す和スペクトルSPSを生成する。そして、生成部114は、和スペクトルSPSと第1振幅スペクトルSP1との周波数F毎の振幅Bの差を第3振幅スペクトルSP3の推定スペクトルSP3Gとして生成する。「推定スペクトルSP3G」は、第1振幅スペクトルSP1と、第2振幅スペクトルSP2とに基づいて第3振幅スペクトルSP3を推定したスペクトルを示す。   FIG. 16B is a diagram illustrating an example of a method for estimating the third amplitude spectrum SP3. As illustrated in FIG. 16B, the generation unit 114 illustrated in FIG. 4 generates the third amplitude spectrum SP3 based on the first amplitude spectrum SP1 and the second amplitude spectrum SP2. Specifically, the generation unit 114 generates a sum spectrum SPS indicating the sum of the amplitudes B for each frequency F of the fourth amplitude spectrum SP4 and the fifth amplitude spectrum SP5. And the production | generation part 114 produces | generates the difference of the amplitude B for every frequency F of the sum spectrum SPS and 1st amplitude spectrum SP1 as estimated spectrum SP3G of 3rd amplitude spectrum SP3. “Estimated spectrum SP3G” indicates a spectrum obtained by estimating the third amplitude spectrum SP3 based on the first amplitude spectrum SP1 and the second amplitude spectrum SP2.

図16(c)は、第3振幅スペクトルSP3の生成方法の一例を示す図である。図16(c)に示すように、載置面SFに第1物体BJ1と第2物体BJ2とが載置されている場合に、検出信号SGを図4に示す振動取得部112が検出し、変換部113が、検出信号SGに対してフーリエ変換を実行し、第3振幅スペクトルSP3の実測スペクトルSP3Aを生成する。「実測スペクトルSP3A」は、検出信号SGに対してフーリエ変換を実行して生成された第3振幅スペクトルSP3を示す。第3振幅スペクトルSP3は、「推定スペクトルSP3G」と「実測スペクトルSP3A」とを含む。   FIG. 16C is a diagram illustrating an example of a method for generating the third amplitude spectrum SP3. As shown in FIG. 16C, when the first object BJ1 and the second object BJ2 are placed on the placement surface SF, the vibration acquisition unit 112 shown in FIG. 4 detects the detection signal SG, The conversion unit 113 performs Fourier transform on the detection signal SG, and generates an actually measured spectrum SP3A of the third amplitude spectrum SP3. “Measured spectrum SP3A” indicates a third amplitude spectrum SP3 generated by performing Fourier transform on the detection signal SG. The third amplitude spectrum SP3 includes “estimated spectrum SP3G” and “measured spectrum SP3A”.

学習部115は、第3振幅スペクトルSP3を学習する。具体的には、学習部115は、推定スペクトルSP3Gを学習する。例えば、学習部115は、SVM(Support Vector Machine)によって推定スペクトルSP3Gを学習する。   The learning unit 115 learns the third amplitude spectrum SP3. Specifically, the learning unit 115 learns the estimated spectrum SP3G. For example, the learning unit 115 learns the estimated spectrum SP3G by SVM (Support Vector Machine).

物体検出部116は、学習部115の学習結果に基づいて、物体BJ1の位置PS1及び種類TP1と、物体BJ2の位置PS2及び種類TP2とを検出する。   Based on the learning result of the learning unit 115, the object detection unit 116 detects the position PS1 and type TP1 of the object BJ1, and the position PS2 and type TP2 of the object BJ2.

次に、図17〜図19を参照して、制御部11の処理について説明する。図17は、2つの物体BJの位置PSと種類TPとを検出する場合の制御部11の処理の一例を示すフローチャートである。
図17に示すように、ステップS101において、振動取得部112は、載置面SF上に物体BJが載置されていない場合の検出信号SGを振動検出器33から取得する。
次に、ステップS103において、生成部114は、第1振幅スペクトルSP1を生成する。
次に、ステップS105において、振動取得部112は、載置面SF上に第1物体BJ1が載置されている場合の検出信号SGを振動検出器33から取得する。
次に、ステップS107において、生成部114は、第4振幅スペクトルSP4を生成する。
Next, processing of the control unit 11 will be described with reference to FIGS. FIG. 17 is a flowchart illustrating an example of processing of the control unit 11 when detecting the position PS and the type TP of two objects BJ.
As shown in FIG. 17, in step S <b> 101, the vibration acquisition unit 112 acquires a detection signal SG from the vibration detector 33 when the object BJ is not placed on the placement surface SF.
Next, in step S103, the generation unit 114 generates a first amplitude spectrum SP1.
Next, in step S105, the vibration acquisition unit 112 acquires the detection signal SG when the first object BJ1 is placed on the placement surface SF from the vibration detector 33.
Next, in step S107, the generation unit 114 generates a fourth amplitude spectrum SP4.

次に、ステップS109において、振動取得部112は、載置面SF上に第2物体BJ2が載置されている場合の検出信号SGを振動検出器33から取得する。
次に、ステップS111において、生成部114は、第5振幅スペクトルSP5を生成する。
次に、ステップS113において、生成部114は、第1振幅スペクトルSP1、第4振幅スペクトルSP4及び第5振幅スペクトルSP5に基づいて、推定スペクトルSP3Gを生成する。
次に、ステップS115において、制御部11は、「学習処理」を実行する。「学習処理」は、推定スペクトルSP3Gを学習する処理を示す。「学習処理」については、後述にて図18を参照して詳細に説明する。
次に、ステップS117において、制御部11は、「検出評価処理」を実行し、処理が終了する。「検出評価処理」は、物体BJ1の位置PS1及び種類TP1と、物体BJ2の位置PS2及び種類TP2とを検出し、検出結果を評価する処理を示す。「検出評価処理」については、後述にて図19を参照して詳細に説明する。
Next, in step S109, the vibration acquisition unit 112 acquires the detection signal SG when the second object BJ2 is placed on the placement surface SF from the vibration detector 33.
Next, in step S111, the generation unit 114 generates a fifth amplitude spectrum SP5.
Next, in step S113, the generation unit 114 generates an estimated spectrum SP3G based on the first amplitude spectrum SP1, the fourth amplitude spectrum SP4, and the fifth amplitude spectrum SP5.
Next, in step S115, the control unit 11 executes a “learning process”. “Learning process” indicates a process of learning the estimated spectrum SP3G. The “learning process” will be described in detail later with reference to FIG.
Next, in step S117, the control unit 11 executes “detection evaluation process”, and the process ends. “Detection evaluation processing” indicates processing for detecting the position PS1 and type TP1 of the object BJ1 and the position PS2 and type TP2 of the object BJ2, and evaluating the detection result. The “detection evaluation process” will be described in detail later with reference to FIG.

図18は、制御部11の「学習処理」の一例を示すフローチャートである。
図18に示すように、まず、ステップS201において、振動取得部112は、載置面SF上に第1物体BJ1と第2物体BJ2とが載置されている場合の検出信号SGを振動検出器33から取得する。
次に、ステップS203において、変換部113は、検出信号SGに対してFFTを実行し、実測スペクトルSP3Aを生成する。
次に、ステップS205において、学習部115は、推定スペクトルSP3Gを学習し、処理が図17のステップS117にリターンする。
FIG. 18 is a flowchart illustrating an example of the “learning process” of the control unit 11.
As shown in FIG. 18, first, in step S <b> 201, the vibration acquisition unit 112 receives a detection signal SG when the first object BJ <b> 1 and the second object BJ <b> 2 are placed on the placement surface SF as a vibration detector. 33.
Next, in step S203, the conversion unit 113 performs FFT on the detection signal SG to generate an actually measured spectrum SP3A.
Next, in step S205, the learning unit 115 learns the estimated spectrum SP3G, and the process returns to step S117 in FIG.

図19は、制御部11の「検出評価処理」の一例を示すフローチャートである。
図19に示すように、まず、ステップS301において、載置面SF上に第1物体BJ1と第2物体BJ2とを載置して、振動取得部112が検出信号SGを振動検出器33から取得する。
次に、ステップS303において、変換部113は、検出信号SGに対してFFTを実行し、実測スペクトルSP3Aを生成する。
次に、ステップS305において、物体検出部116は、実測スペクトルSP3Aと、推定スペクトルSP3Gの学習結果とに基づいて、第1物体BJ1の位置PS1及び種類TP1と、物体BJ2の位置PS2及び種類TP2とを検出する。
次に、ステップS307において、物体検出部116の検出結果を評価して、処理が終了する。
FIG. 19 is a flowchart illustrating an example of the “detection evaluation process” of the control unit 11.
As shown in FIG. 19, first, in Step S301, the first object BJ1 and the second object BJ2 are placed on the placement surface SF, and the vibration acquisition unit 112 acquires the detection signal SG from the vibration detector 33. To do.
Next, in step S303, the conversion unit 113 performs FFT on the detection signal SG to generate an actually measured spectrum SP3A.
Next, in step S305, the object detection unit 116, based on the measured spectrum SP3A and the learning result of the estimated spectrum SP3G, the position PS1 and type TP1 of the first object BJ1, the position PS2 and type TP2 of the object BJ2, and Is detected.
Next, in step S307, the detection result of the object detection unit 116 is evaluated, and the process ends.

<2つの物体BJの位置PSと種類TPとを検出する実験>
まず、実験方法について説明する。物体BJを載置する位置は、3箇所の位置うちのいずれか1つの位置であった。3箇所の位置とは、載置面SFの中心線CL上のX軸方向の端部から30mmの位置と、X軸方向の端部から160mmの位置とX軸方向の端部から290mmの位置とであった。物体BJの種類TPとして、机上に載置される物体BJと、冷蔵庫に収納される物体BJとを選定した。具体的には、机上に載置される物体BJとして、「マグカップ」と「ノート」と「ペン」との3つを選定し、冷蔵庫に収納される物体BJとして、「りんご」と「たまねぎ」と「みかん」とを選定した。以下では、「マグカップ」、「ノート」及び「ペン」の3種類の物体BJを用いる場合を、「机パターン」と記載し、「りんご」、「たまねぎ」及び「みかん」の3種類の物体BJを用いる場合を、「冷蔵庫パターン」と記載する。
<Experiment for detecting position PS and type TP of two objects BJ>
First, the experimental method will be described. The position where the object BJ is placed is any one of the three positions. The three positions are a position 30 mm from the end in the X-axis direction on the center line CL of the mounting surface SF, a position 160 mm from the end in the X-axis direction, and a position 290 mm from the end in the X-axis direction. It was. As the type TP of the object BJ, the object BJ placed on the desk and the object BJ stored in the refrigerator were selected. Specifically, "Mug", "Note" and "Pen" are selected as the object BJ placed on the desk, and "Apple" and "Onion" are selected as the object BJ stored in the refrigerator. And “Mikan” were selected. In the following, the case where three types of objects BJ of “mug cup”, “notebook” and “pen” are used will be referred to as “desk pattern”, and three types of objects BJ of “apple”, “onion” and “mandarin orange” will be described. The case of using is described as “refrigerator pattern”.

「机パターン」及び「冷蔵庫パターン」の各々について、3種類の物体BJのうちの1種類の物体BJを1つの位置に配置する9通りの場合について、それぞれ12回の実験を行い、108個(=9×12)の振幅スペクトルSPを生成した。1つの位置は、3箇所の位置のうちのいずれか1つの位置を示す。また、3種類の物体BJのうちの2種類の物体BJの各々を、1つの位置に配置する18通りの場合について、それぞれ12回の実験を行い、216個(=18×12)の振幅スペクトルSPを生成した。   For each of the “desk pattern” and the “refrigerator pattern”, the experiment was performed 12 times for each of the nine cases in which one type of the object BJ out of the three types of objects BJ was arranged at one position, and 108 pieces ( = 9 × 12) amplitude spectrum SP was generated. One position indicates any one of the three positions. In addition, each of the two types of objects BJ out of the three types of objects BJ is subjected to 12 experiments for 18 cases where each of the two types of objects BJ is arranged at one position, and 216 (= 18 × 12) amplitude spectra. SP was generated.

そして、3種類の物体BJのうちの2種類の物体BJを2つの位置に配置する18通りの場合の各々について、第3振幅スペクトルSP3の推定スペクトルSP3Gを学習した。そして、第3振幅スペクトルSP3の実測スペクトルSP3Aと、第3振幅スペクトルSP3の推定スペクトルSP3Gの学習結果とに基づいて、位置PS1、位置PS2、種類TP1及び種類TP2を検出し、検出結果を評価した。具体的には、交差検証によって位置PS1、位置PS2、種類TP1及び種類TP2の識別率を求めた。   Then, the estimated spectrum SP3G of the third amplitude spectrum SP3 was learned for each of 18 cases in which two of the three types of objects BJ were arranged at two positions. Then, based on the measured spectrum SP3A of the third amplitude spectrum SP3 and the learning result of the estimated spectrum SP3G of the third amplitude spectrum SP3, the position PS1, the position PS2, the type TP1, and the type TP2 are detected, and the detection result is evaluated. . Specifically, the identification rates of the position PS1, the position PS2, the type TP1, and the type TP2 were obtained by cross-validation.

次に、図20を参照して、2つの物体BJの位置PS及び種類TPを検出する実験の結果について説明する。図20に示すように、「机パターン」での識別率は以下の通りであった。第1振動検出器331の検出信号SGを用いて振幅スペクトルSPを生成した場合の識別率が86.1%であった。第2振動検出器332の検出信号SGを用いて振幅スペクトルSPを生成した場合の識別率が95.4%であった。第1振動検出器331の検出信号SGと第2振動検出器332の検出信号SGとを用いて振幅スペクトルSPを生成した場合の識別率が96.8%であった。   Next, the result of an experiment for detecting the position PS and the type TP of the two objects BJ will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 20, the identification rate in the “desk pattern” was as follows. The identification rate when the amplitude spectrum SP was generated using the detection signal SG of the first vibration detector 331 was 86.1%. The identification rate when the amplitude spectrum SP was generated using the detection signal SG of the second vibration detector 332 was 95.4%. The discrimination rate when the amplitude spectrum SP was generated using the detection signal SG of the first vibration detector 331 and the detection signal SG of the second vibration detector 332 was 96.8%.

「冷蔵庫パターン」での識別率は以下の通りであった。第1振動検出器331の検出信号SGを用いて振幅スペクトルSPを生成した場合の識別率が95.8%であった。第2振動検出器332の検出信号SGを用いて振幅スペクトルSPを生成した場合の識別率が97.2%であった。第1振動検出器331の検出信号SGと第2振動検出器332の検出信号SGとを用いて振幅スペクトルSPを生成した場合の識別率が98.6%であった。   The identification rate in the “refrigerator pattern” was as follows. The discrimination rate when the amplitude spectrum SP was generated using the detection signal SG of the first vibration detector 331 was 95.8%. The discrimination rate when the amplitude spectrum SP was generated using the detection signal SG of the second vibration detector 332 was 97.2%. The discrimination rate when the amplitude spectrum SP was generated using the detection signal SG of the first vibration detector 331 and the detection signal SG of the second vibration detector 332 was 98.6%.

このように、第1振動検出器331の検出信号SGのみを用いる場合、及び第2振動検出器332の検出信号SGのみを用いる場合と比較して、第1振動検出器331の検出信号SGと第2振動検出器332の検出信号SGとを用いることによって、高い識別率が得られた。   Thus, compared with the case where only the detection signal SG of the first vibration detector 331 is used and the case where only the detection signal SG of the second vibration detector 332 is used, the detection signal SG of the first vibration detector 331 and By using the detection signal SG of the second vibration detector 332, a high identification rate was obtained.

以上、図1〜図4及び図16〜図20を参照して説明したように、本発明の実施形態では、振幅スペクトルSPの学習結果に基づいて、載置面SFに載置された複数の(ここでは、2つの)物体BJの状態ST(ここでは、位置PS及び種類TP)を検出する。したがって、載置面SF上に載置される複数の物体BJの状態STを更に正確に検出できる。   As described above, as described with reference to FIGS. 1 to 4 and FIGS. 16 to 20, in the embodiment of the present invention, a plurality of pieces placed on the placement surface SF based on the learning result of the amplitude spectrum SP. The state ST (here, position PS and type TP) of the object BJ (two here) is detected. Therefore, the state ST of the plurality of objects BJ placed on the placement surface SF can be detected more accurately.

更に、学習部115は、載置面SF上に第1物体BJ1と第2物体BJ2とが載置される場合の振幅スペクトルSPを、第1振幅スペクトルSP1と、第2振幅スペクトルSP2とに基づいて学習する。そして、物体検出部116は、学習部115の学習結果に基づいて、第1物体BJ1と第2物体BJ2との各々の状態ST(ここでは、位置PS及び種類TP)を検出する。したがって、第1物体BJ1と第2物体BJ2との各々の状態STを検出できる。   Further, the learning unit 115 calculates the amplitude spectrum SP when the first object BJ1 and the second object BJ2 are placed on the placement surface SF based on the first amplitude spectrum SP1 and the second amplitude spectrum SP2. To learn. Then, based on the learning result of the learning unit 115, the object detection unit 116 detects the state ST (here, position PS and type TP) of the first object BJ1 and the second object BJ2. Therefore, each state ST of 1st object BJ1 and 2nd object BJ2 is detectable.

また、第1振幅スペクトルSP1と、第2振幅スペクトルSP2とに基づき、第3振幅スペクトルSP3(具体的には、推定スペクトルSP3G)を生成する。第3振幅スペクトルSP3は、載置面SF上に第1物体BJ1と第2物体BJ2とが載置されている場合の振幅スペクトルSPを示す。学習部115は第3振幅スペクトルSP3を学習し、物体検出部116は、学習結果に基づいて、第1物体BJ1と第2物体BJ2との各々の状態ST(ここでは、位置PS及び種類TP)を検出する。したがって、簡素な構成で、第1物体BJ1と第2物体BJ2との各々の状態STを正確に検出できる。   Further, based on the first amplitude spectrum SP1 and the second amplitude spectrum SP2, a third amplitude spectrum SP3 (specifically, an estimated spectrum SP3G) is generated. The third amplitude spectrum SP3 indicates the amplitude spectrum SP when the first object BJ1 and the second object BJ2 are placed on the placement surface SF. The learning unit 115 learns the third amplitude spectrum SP3, and the object detection unit 116, based on the learning result, each state ST (here, position PS and type TP) of the first object BJ1 and the second object BJ2. Is detected. Therefore, each state ST of the first object BJ1 and the second object BJ2 can be accurately detected with a simple configuration.

また、載置面SF上に第1物体BJ1が載置されている場合の振幅スペクトルSPを示す第4振幅スペクトルSP4と、載置面SF上に第2物体BJ2が載置されている場合の振幅スペクトルSPを示す第5振幅スペクトルSP5とを生成する。そして、第4振幅スペクトルSP4と第5振幅スペクトルSP5との周波数F毎の振幅Bの和を示す和スペクトルSPSを生成し、和スペクトルSPSと第1振幅スペクトルSP1との周波数F毎の振幅Bの差を第3振幅スペクトルSP3(具体的には、推定スペクトルSP3G)として生成する。更に、第3振幅スペクトルSP3を学習し、学習結果に基づいて、第1物体BJ1の位置PS1及び種類TP1と第2物体BJ2の位置PS2及び種類TP2とを検出する。したがって、簡素な構成で、第1物体BJ1の位置PS1及び種類TP1と第2物体BJ2の位置PS2及び種類TP2とを正確に検出できる。   Further, a fourth amplitude spectrum SP4 indicating the amplitude spectrum SP when the first object BJ1 is placed on the placement surface SF, and a case where the second object BJ2 is placed on the placement surface SF. A fifth amplitude spectrum SP5 indicating the amplitude spectrum SP is generated. And the sum spectrum SPS which shows the sum of the amplitude B for every frequency F of 4th amplitude spectrum SP4 and 5th amplitude spectrum SP5 is produced | generated, and the amplitude B for every frequency F of sum spectrum SPS and 1st amplitude spectrum SP1 is produced | generated. The difference is generated as a third amplitude spectrum SP3 (specifically, an estimated spectrum SP3G). Further, the third amplitude spectrum SP3 is learned, and the position PS1 and type TP1 of the first object BJ1 and the position PS2 and type TP2 of the second object BJ2 are detected based on the learning result. Therefore, the position PS1 and type TP1 of the first object BJ1 and the position PS2 and type TP2 of the second object BJ2 can be accurately detected with a simple configuration.

なお、本発明の実施形態では、第1物体BJ1の位置PS1及び種類TP1と第2物体BJ2の位置PS2及び種類TP2とを検出したが、本発明はこれに限定されない。第1物体BJ1の状態STと第2物体BJ2の状態STとを検出すればよい。   In the embodiment of the present invention, the position PS1 and type TP1 of the first object BJ1 and the position PS2 and type TP2 of the second object BJ2 are detected, but the present invention is not limited to this. The state ST of the first object BJ1 and the state ST of the second object BJ2 may be detected.

<3つの物体BJの位置PSと種類TPとの検出>
次に、図1〜図4及び図21〜図22を参照して、3つの物体BJ(物体BJ1、物体BJ2及び物体BJ3)が載置面SFに載置された場合において、物体BJ1、物体BJ2及び物体BJ3の各々の位置PSと種類TPとを検出する処理について説明する。
<Detection of Position PS and Type TP of Three Objects BJ>
Next, referring to FIG. 1 to FIG. 4 and FIG. 21 to FIG. 22, when three objects BJ (object BJ1, object BJ2, and object BJ3) are placed on placement surface SF, object BJ1 and object Processing for detecting the position PS and the type TP of each of the BJ2 and the object BJ3 will be described.

図1〜図4及び図16〜図20を参照して、2つの物体BJ(物体BJ1及び物体BJ2)が載置面SFに載置された場合について、式(7)を導出したが、同様にして、次の(8)が得られる。
U4=U3+U2+U1−2×U0 (8)
ただし、変位ベクトルU4は、載置面SFに第1物体BJ1と第2物体BJ2と第3物体BJ3が載置されている状態における変位ベクトルを示し、変位ベクトルU3は、載置面SFに第2物体BJ2が載置されている状態における変位ベクトルを示す点で、式(7)と相違している。
With reference to FIGS. 1 to 4 and FIGS. 16 to 20, Expression (7) is derived for the case where two objects BJ (object BJ1 and object BJ2) are placed on the placement surface SF. Thus, the following (8) is obtained.
U4 = U3 + U2 + U1-2 × U0 (8)
However, the displacement vector U4 indicates a displacement vector in a state where the first object BJ1, the second object BJ2, and the third object BJ3 are placed on the placement surface SF, and the displacement vector U3 is the first on the placement surface SF. This is different from Expression (7) in that it shows a displacement vector in a state where the two objects BJ2 are placed.

式(8)から、載置面SFに第1物体BJ1と第2物体BJ2と第3物体BJ3とが載置されている場合の変位は、以下のようにして求められる。すなわち、載置面SFに第1物体BJ1が載置されている場合の変位と、載置面SFに第2物体BJ2が載置されている場合の変位と、載置面SFに第3物体BJ3が載置されている場合の変位との和を求める。そして、3つの変位の和から載置面SFに物体BJが載置されていない場合の変位の2倍を減じることによって求められる。   From Expression (8), the displacement when the first object BJ1, the second object BJ2, and the third object BJ3 are placed on the placement surface SF is obtained as follows. That is, the displacement when the first object BJ1 is placed on the placement surface SF, the displacement when the second object BJ2 is placed on the placement surface SF, and the third object on the placement surface SF. The sum with the displacement when BJ3 is placed is obtained. It is obtained by subtracting twice the displacement when the object BJ is not placed on the placement surface SF from the sum of the three displacements.

また、振幅スペクトルSPについても、式(8)と同様の関係が成立すると推定されるため、載置面SFに第1物体BJ1と第2物体BJ2と第3物体BJ3とが載置されている場合の第3振幅スペクトルSP3を、図21を参照して、以下のようにして推定する。   Moreover, since it is presumed that the same relationship as in the equation (8) is established for the amplitude spectrum SP, the first object BJ1, the second object BJ2, and the third object BJ3 are placed on the placement surface SF. The third amplitude spectrum SP3 in this case is estimated as follows with reference to FIG.

図21(a)は、第1振幅スペクトルSP1と、第4振幅スペクトルSP4と、第5振幅スペクトルSP5と、第6振幅スペクトルSP6との生成方法の一例を示す図である。図21(a)に示すように、第1振幅スペクトルSP1は、載置面SF上に物体BJが載置されていない場合の振幅スペクトルSPを示す。第4振幅スペクトルSP4は、載置面SFに第1物体BJ1だけが載置されている場合の振幅スペクトルSPを示す。第5振幅スペクトルSP5は、載置面SFに第2物体BJ2だけが載置されている場合の振幅スペクトルSPを示す。第6振幅スペクトルSP6は、載置面SFに第3物体BJ3だけが載置されている場合の振幅スペクトルSPを示す。   FIG. 21A is a diagram illustrating an example of a method for generating the first amplitude spectrum SP1, the fourth amplitude spectrum SP4, the fifth amplitude spectrum SP5, and the sixth amplitude spectrum SP6. As shown in FIG. 21A, the first amplitude spectrum SP1 indicates the amplitude spectrum SP when the object BJ is not placed on the placement surface SF. The fourth amplitude spectrum SP4 indicates the amplitude spectrum SP when only the first object BJ1 is placed on the placement surface SF. The fifth amplitude spectrum SP5 indicates the amplitude spectrum SP when only the second object BJ2 is placed on the placement surface SF. The sixth amplitude spectrum SP6 indicates the amplitude spectrum SP when only the third object BJ3 is placed on the placement surface SF.

図21(b)は、第3振幅スペクトルSP3の推定方法の一例を示す図である。図21(b)に示すように、図4に示す生成部114は、第1振幅スペクトルSP1と、第2振幅スペクトルSP2とに基づき、第3振幅スペクトルSP3を生成する。具体的には、生成部114は、第4振幅スペクトルSP4と第5振幅スペクトルSP5と第6振幅スペクトルSP6との周波数F毎の振幅Bの和を示す和スペクトルSPSを生成する。そして、生成部114は、和スペクトルSPSと第1振幅スペクトルSP1の2倍の振幅Bの振幅スペクトルSPとの周波数F毎の振幅Bの差を第3振幅スペクトルSP3の推定スペクトルSP3Gとして生成する。   FIG. 21B is a diagram illustrating an example of a method for estimating the third amplitude spectrum SP3. As illustrated in FIG. 21B, the generation unit 114 illustrated in FIG. 4 generates the third amplitude spectrum SP3 based on the first amplitude spectrum SP1 and the second amplitude spectrum SP2. Specifically, the generation unit 114 generates a sum spectrum SPS indicating the sum of the amplitudes B for each frequency F of the fourth amplitude spectrum SP4, the fifth amplitude spectrum SP5, and the sixth amplitude spectrum SP6. Then, the generation unit 114 generates, as the estimated spectrum SP3G of the third amplitude spectrum SP3, the difference in the amplitude B for each frequency F between the sum spectrum SPS and the amplitude spectrum SP having the amplitude B twice the first amplitude spectrum SP1.

図21(c)は、第3振幅スペクトルSP3の生成方法の一例を示す図である。図21(c)に示すように、載置面SFに第1物体BJ1と第2物体BJ2と第3物体BJ3とが載置されている場合に、検出信号SGを図4に示す振動取得部112が検出し、変換部113が、検出信号SGに対してフーリエ変換を実行し、第3振幅スペクトルSP3の実測スペクトルSP3Aを生成する。   FIG. 21C is a diagram illustrating an example of a method for generating the third amplitude spectrum SP3. As shown in FIG. 21C, when the first object BJ1, the second object BJ2, and the third object BJ3 are placed on the placement surface SF, the vibration acquisition unit shown in FIG. 112 detects, and the conversion part 113 performs Fourier transformation with respect to the detection signal SG, and produces | generates measured spectrum SP3A of 3rd amplitude spectrum SP3.

学習部115は、第3振幅スペクトルSP3を学習する。具体的には、学習部115は、推定スペクトルSP3Gを学習する。例えば、学習部115は、SVMによって推定スペクトルSP3Gを学習する。   The learning unit 115 learns the third amplitude spectrum SP3. Specifically, the learning unit 115 learns the estimated spectrum SP3G. For example, the learning unit 115 learns the estimated spectrum SP3G by SVM.

物体検出部116は、学習部115の学習結果に基づいて、物体BJ1の位置PS1及び種類TP1と、物体BJ2の位置PS2及び種類TP2と、物体BJ3の位置PS3及び種類TP3とを検出する。   The object detection unit 116 detects the position PS1 and type TP1 of the object BJ1, the position PS2 and type TP2 of the object BJ2, and the position PS3 and type TP3 of the object BJ3 based on the learning result of the learning unit 115.

<3つの物体BJの位置PSと種類TPとを検出する実験>
まず、実験方法について説明する。物体BJを載置する位置は、3箇所の位置うちのいずれか1つの位置であった。3箇所の位置とは、載置面SFの中心線CL上のX軸方向の端部から30mmの位置と、X軸方向の端部から160mmの位置と、X軸方向の端部から290mmの位置とであった。物体BJの種類TPとして、机上に載置される物体BJと、冷蔵庫に収納される物体BJとを選定した。具体的には、机上に載置される物体BJとして、「マグカップ」と「ノート」と「ペン」との3つを選定し、冷蔵庫に収納される物体BJとして、「りんご」と「たまねぎ」と「みかん」とを選定した。以下では、「マグカップ」、「ノート」及び「ペン」の3種類の物体BJを用いる場合を、「机パターン」と記載し、「りんご」、「たまねぎ」及び「みかん」の3種類の物体BJを用いる場合を、「冷蔵庫パターン」と記載する。
<Experiment for detecting position PS and type TP of three objects BJ>
First, the experimental method will be described. The position where the object BJ is placed is any one of the three positions. The three positions are 30 mm from the end in the X-axis direction on the center line CL of the mounting surface SF, 160 mm from the end in the X-axis direction, and 290 mm from the end in the X-axis direction. Was in position. As the type TP of the object BJ, the object BJ placed on the desk and the object BJ stored in the refrigerator were selected. Specifically, "Mug", "Note" and "Pen" are selected as the object BJ placed on the desk, and "Apple" and "Onion" are selected as the object BJ stored in the refrigerator. And “Mikan” were selected. In the following, the case where three types of objects BJ of “mug cup”, “notebook” and “pen” are used will be referred to as “desk pattern”, and three types of objects BJ of “apple”, “onion” and “mandarin orange” will be described. The case of using is described as “refrigerator pattern”.

「机パターン」及び「冷蔵庫パターン」の各々について、3種類の物体BJのうちの1種類の物体BJを1つの位置に配置する9通りの場合について、それぞれ12回の実験を行い、108個(=9×12)の振幅スペクトルSPを生成した。1つの位置は、3箇所の位置のうちのいずれか1つの位置を示す。また、3種類の物体BJの各々を、1つの位置に配置する6通りの場合について、それぞれ12回の実験を行い、72個(=6×12)の振幅スペクトルSPを生成した。   For each of the “desk pattern” and the “refrigerator pattern”, the experiment was performed 12 times for each of the nine cases in which one type of the object BJ out of the three types of objects BJ was arranged at one position, and 108 pieces ( = 9 × 12) amplitude spectrum SP was generated. One position indicates any one of the three positions. In addition, each of the three types of objects BJ was arranged in one position, and the experiment was performed 12 times for each of the six cases to generate 72 (= 6 × 12) amplitude spectra SP.

そして、3種類の物体BJの各々を1つの位置に配置する6通りの場合の各々について、第3振幅スペクトルSP3の推定スペクトルSP3Gを学習した。そして、第3振幅スペクトルSP3の実測スペクトルSP3Aと、第3振幅スペクトルSP3の推定スペクトルSP3Gの学習結果とに基づいて、位置PS1、位置PS2、位置PS3、種類TP1、種類TP2及び種類TP3を検出し、検出結果を評価した。具体的には、交差検証によって識別率を求めた。   Then, the estimated spectrum SP3G of the third amplitude spectrum SP3 was learned for each of the six cases in which each of the three types of objects BJ is arranged at one position. Then, the position PS1, the position PS2, the position PS3, the type TP1, the type TP2, and the type TP3 are detected based on the actual measurement spectrum SP3A of the third amplitude spectrum SP3 and the learning result of the estimated spectrum SP3G of the third amplitude spectrum SP3. The detection results were evaluated. Specifically, the identification rate was obtained by cross-validation.

次に、図21を参照して、2つの物体BJの位置PS及び種類TPを検出する実験の結果について説明する。図20に示すように、「机パターン」での識別率は以下の通りであった。第1振動検出器331の検出信号SGを用いて振幅スペクトルSPを生成した場合の識別率が97.2%であった。第2振動検出器332の検出信号SGを用いて振幅スペクトルSPを生成した場合の識別率が98.6%であった。第1振動検出器331の検出信号SGと第2振動検出器332の検出信号SGとを用いて振幅スペクトルSPを生成した場合の識別率が100%であった。   Next, the result of an experiment for detecting the position PS and the type TP of the two objects BJ will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 20, the identification rate in the “desk pattern” was as follows. The discrimination rate when the amplitude spectrum SP was generated using the detection signal SG of the first vibration detector 331 was 97.2%. The identification rate when the amplitude spectrum SP was generated using the detection signal SG of the second vibration detector 332 was 98.6%. The discrimination rate when the amplitude spectrum SP was generated using the detection signal SG of the first vibration detector 331 and the detection signal SG of the second vibration detector 332 was 100%.

「冷蔵庫パターン」での識別率は以下の通りであった。第1振動検出器331の検出信号SGを用いて振幅スペクトルSPを生成した場合の識別率が91.7%であった。第2振動検出器332の検出信号SGを用いて振幅スペクトルSPを生成した場合の識別率が98.6%であった。第1振動検出器331の検出信号SGと第2振動検出器332の検出信号SGとを用いて振幅スペクトルSPを生成した場合の識別率が98.6%であった。   The identification rate in the “refrigerator pattern” was as follows. The identification rate when the amplitude spectrum SP was generated using the detection signal SG of the first vibration detector 331 was 91.7%. The identification rate when the amplitude spectrum SP was generated using the detection signal SG of the second vibration detector 332 was 98.6%. The discrimination rate when the amplitude spectrum SP was generated using the detection signal SG of the first vibration detector 331 and the detection signal SG of the second vibration detector 332 was 98.6%.

以上、図1〜図4及び図21〜図22を参照して説明したように、本発明の実施形態では、第4振幅スペクトルSP4と、第5振幅スペクトルSP5と、第6振幅スペクトルSP6とを生成する。第4振幅スペクトルSP4は、載置面SF上に第1物体BJ1が載置されている場合の振幅スペクトルSPを示す。第5振幅スペクトルSP5は、載置面SF上に第2物体BJ2が載置されている場合の振幅スペクトルSPを示す。第6振幅スペクトルSP6は、載置面SF上に第3物体BJ3が載置されている場合の振幅スペクトルSPを示す。そして、和スペクトルSPSを生成する。和スペクトルSPSは、第4振幅スペクトルSP4と第5振幅スペクトルSP5と第6振幅スペクトルSP6との周波数F毎の振幅Bの和を示す。次に、差スペクトルSPDを生成する。差スペクトルSPDは、和スペクトルSPSと第1振幅スペクトルSP1との周波数F毎の振幅Bの差を示す。また、差スペクトルSPDと第1振幅スペクトルSP1との周波数F毎の振幅Bの差を第3振幅スペクトルSP3(具体的には、推定スペクトルSP3G)として生成する。更に、第3振幅スペクトルSP3を学習し、学習結果に基づいて、第1物体BJ1の状態ST1(ここでは、位置PS1及び種類TP1)と、第2物体BJ2の状態ST2(ここでは、位置PS2及び種類TP2)と、第3物体BJ3の状態ST3(ここでは、位置PS3及び種類TP3)とを検出する。したがって、簡素な構成で、第1物体BJ1の状態ST1と第2物体BJ2の状態ST2と第3物体BJ3の状態ST3とを正確に検出できる。   As described above with reference to FIGS. 1 to 4 and FIGS. 21 to 22, in the embodiment of the present invention, the fourth amplitude spectrum SP4, the fifth amplitude spectrum SP5, and the sixth amplitude spectrum SP6 are obtained. Generate. The fourth amplitude spectrum SP4 indicates the amplitude spectrum SP when the first object BJ1 is placed on the placement surface SF. The fifth amplitude spectrum SP5 indicates the amplitude spectrum SP when the second object BJ2 is placed on the placement surface SF. The sixth amplitude spectrum SP6 indicates the amplitude spectrum SP when the third object BJ3 is placed on the placement surface SF. Then, a sum spectrum SPS is generated. The sum spectrum SPS indicates the sum of the amplitudes B for each frequency F of the fourth amplitude spectrum SP4, the fifth amplitude spectrum SP5, and the sixth amplitude spectrum SP6. Next, a difference spectrum SPD is generated. The difference spectrum SPD indicates the difference in the amplitude B for each frequency F between the sum spectrum SPS and the first amplitude spectrum SP1. Further, a difference in amplitude B for each frequency F between the difference spectrum SPD and the first amplitude spectrum SP1 is generated as a third amplitude spectrum SP3 (specifically, an estimated spectrum SP3G). Further, the third amplitude spectrum SP3 is learned, and based on the learning result, the state ST1 of the first object BJ1 (here, position PS1 and type TP1) and the state ST2 of the second object BJ2 (here, position PS2 and The type TP2) and the state ST3 of the third object BJ3 (here, the position PS3 and the type TP3) are detected. Therefore, the state ST1 of the first object BJ1, the state ST2 of the second object BJ2, and the state ST3 of the third object BJ3 can be accurately detected with a simple configuration.

なお、本発明の実施形態では、第1物体BJ1の位置PS1及び種類TP1と、第2物体BJ2の位置PS2及び種類TP2と、物体BJ3の位置PS3及び種類TP3とを検出したが、本発明はこれに限定されない。第1物体BJ1の状態STと第2物体BJ2の状態STと第3物体BJ3の状態ST3とを検出すればよい。   In the embodiment of the present invention, the position PS1 and type TP1 of the first object BJ1, the position PS2 and type TP2 of the second object BJ2, and the position PS3 and type TP3 of the object BJ3 are detected. It is not limited to this. The state ST of the first object BJ1, the state ST of the second object BJ2, and the state ST3 of the third object BJ3 may be detected.

以上、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明した。ただし、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である(例えば、下記に示す(1)〜(5))。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数等は、図面作成の都合上から実際とは異なる。また、上記の実施形態で示す各構成要素の形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の構成から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。   The embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof (for example, (1) to (5) shown below). In order to facilitate understanding, the drawings schematically show each component as a main component, and the thickness, length, number, and the like of each component shown in the drawings are different from the actual for convenience of drawing. . Moreover, the shape, dimension, etc. of each component shown by said embodiment are an example, Comprising: It does not specifically limit, A various change is possible in the range which does not deviate substantially from the structure of this invention.

(1)本実施形態では、図1を参照して説明したように、載置面SFが載置板31の上面であり、且つ載置板31が矩形のアクリル板であるが、本発明はこれに限定されない。載置板31は、載置面SFを有すればよい。例えば、載置板31が円形でもよいし、載置板31が金属製でもよい。   (1) In the present embodiment, as described with reference to FIG. 1, the mounting surface SF is the upper surface of the mounting plate 31 and the mounting plate 31 is a rectangular acrylic plate. It is not limited to this. The placement plate 31 may have a placement surface SF. For example, the mounting plate 31 may be circular or the mounting plate 31 may be made of metal.

(2)本実施形態では、図1を参照して説明したように、加振器32が載置板31の下面に配置されるが、本発明はこれに限定されない。加振器32が載置板31に配置されればよい。例えば、加振器32が載置板31の載置面SFに配置されてもよい。   (2) In the present embodiment, as described with reference to FIG. 1, the vibrator 32 is disposed on the lower surface of the mounting plate 31, but the present invention is not limited to this. The vibrator 32 may be disposed on the mounting plate 31. For example, the vibrator 32 may be disposed on the placement surface SF of the placement plate 31.

(3)本実施形態では、図1を参照して説明したように、振動検出器33が載置板31の下面に配置されるが、本発明はこれに限定されない。振動検出器33が載置板31に配置されればよい。例えば、振動検出器33が載置板31の載置面SFに配置されてもよい。   (3) In the present embodiment, as described with reference to FIG. 1, the vibration detector 33 is disposed on the lower surface of the mounting plate 31, but the present invention is not limited to this. The vibration detector 33 may be disposed on the mounting plate 31. For example, the vibration detector 33 may be disposed on the placement surface SF of the placement plate 31.

(4)本実施形態では、図1を参照して説明したように、制御部11がパーソナルコンピュータ1に配置されるが、物体検出装置100が制御部11を備えればよい。制御部11がタブレット端末装置に配置されてもよいし、制御部11がサーバー装置に配置されてもよい。   (4) In the present embodiment, as described with reference to FIG. 1, the control unit 11 is arranged in the personal computer 1, but the object detection device 100 may include the control unit 11. The control part 11 may be arrange | positioned at a tablet terminal device, and the control part 11 may be arrange | positioned at a server apparatus.

(5)本実施形態では、図9を参照して説明したように、物体BJが机上に載置される物体BJ又は冷蔵庫に収納される物体BJであるが、本発明はこれに限定されない。物体BJは、載置面SFに載置されればよい。例えば、物体BJが、棚に陳列される物体BJでもよい。   (5) In this embodiment, as described with reference to FIG. 9, the object BJ is the object BJ placed on the desk or the object BJ stored in the refrigerator, but the present invention is not limited to this. The object BJ may be placed on the placement surface SF. For example, the object BJ may be an object BJ displayed on a shelf.

本発明は、載置面上に載置される物体の状態を検出する物体検出装置に利用可能である。   The present invention can be used for an object detection device that detects the state of an object placed on a placement surface.

100 物体検出装置
1 パーソナルコンピュータ
11 制御部
11A プロセッサ
11B 記憶部
111 振動付与部
112 振動検出部
113 変換部
114 生成部
115 学習部
116 物体検出部
12 ディスプレイ
2 オーディオインターフェース
21 信号発生器
3 検出装置本体
31 載置板
32 加振器
33 振動検出器
331 第1振動検出器
332 第2振動検出器
34、341、342,343,344 支持体
BJ 物体
BJ1 第1物体
BJ2 第2物体
BJ3 第3物体
SF 載置面
ST 状態
PS 位置
TP 種類
PT 姿勢
CT 内容量
SP 振幅スペクトル
SP1 第1振幅スペクトル
SP2 第2振幅スペクトル
SP3 第3振幅スペクトル
SP4 第4振幅スペクトル
SP5 第5振幅スペクトル
SP6 第6振幅スペクトル
SPS 和スペクトル
SPD 差スペクトル
SG 音響信号
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Object detection apparatus 1 Personal computer 11 Control part 11A Processor 11B Storage part 111 Vibration provision part 112 Vibration detection part 113 Conversion part 114 Generation part 115 Learning part 116 Object detection part 12 Display 2 Audio interface 21 Signal generator 3 Detection apparatus main body 31 Mounting plate 32 Exciter 33 Vibration detector 331 First vibration detector 332 Second vibration detector 34, 341, 342, 343, 344 Support BJ object BJ1 First object BJ2 Second object BJ3 Third object SF Mount Placement surface ST state PS position TP type PT posture CT content SP amplitude spectrum SP1 first amplitude spectrum SP2 second amplitude spectrum SP3 third amplitude spectrum SP4 fourth amplitude spectrum SP5 fifth amplitude spectrum SP6 sixth amplitude spectrum SPS sum spectrum SPD difference spectrum SG acoustic signal

Claims (12)

載置板の第1位置に配置され、前記載置板に振動を付与する加振器と、
前記載置板の前記第1位置と相違する第2位置に配置され、前記載置板の振動を検出する振動検出器と、
前記振動検出器の検出結果に基づいて、前記載置板の載置面上に載置される物体の状態を検出する物体検出部と
を備える、物体検出装置。
A vibration exciter that is arranged at a first position of the mounting plate and applies vibration to the mounting plate;
A vibration detector disposed at a second position different from the first position of the mounting plate, and detecting vibration of the mounting plate;
An object detection apparatus comprising: an object detection unit configured to detect a state of an object placed on the placement surface of the placement plate based on a detection result of the vibration detector.
前記状態は、位置、種類、姿勢、及び内容量の少なくとも1つを含む、請求項1に記載の物体検出装置。   The object detection apparatus according to claim 1, wherein the state includes at least one of position, type, posture, and content. 前記加振器は、時間の経過に応じて周波数が変化する振動を前記載置板に付与する、請求項1又は請求項2に記載の物体検出装置。   The object detection device according to claim 1, wherein the vibration exciter imparts vibration, the frequency of which varies with time, to the mounting plate. 前記加振器は、前記振動を出力する第1振動体を有し、
前記第1振動体は、前記振動を前記載置板に付与し、
前記振動検出器は、前記振動を検出する第2振動体を有し、
前記第2振動体は、前記載置板の前記振動を検出する、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の物体検出装置。
The vibrator has a first vibrating body that outputs the vibration,
The first vibrating body applies the vibration to the mounting plate,
The vibration detector includes a second vibrating body that detects the vibration,
4. The object detection device according to claim 1, wherein the second vibrating body detects the vibration of the mounting plate. 5.
前記加振器は、音響振動を出力する第1圧電素子を有し、
前記第1圧電素子は、前記音響振動を前記載置板に付与し、
前記振動検出器は、前記音響振動を検出する第2圧電素子を有し、
前記第2圧電素子は、前記載置板の前記音響振動を検出する、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の物体検出装置。
The vibrator has a first piezoelectric element that outputs acoustic vibrations,
The first piezoelectric element imparts the acoustic vibration to the mounting plate,
The vibration detector includes a second piezoelectric element that detects the acoustic vibration,
4. The object detection device according to claim 1, wherein the second piezoelectric element detects the acoustic vibration of the mounting plate. 5.
前記振動検出器は、
前記載置板の前記第2位置に配置される第1振動検出器と、
前記載置板の前記第1位置及び前記第2位置と相違する第3位置に配置される第2振動検出器と
を有する、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の物体検出装置。
The vibration detector is
A first vibration detector disposed at the second position of the mounting plate;
The object detection according to any one of claims 1 to 5, further comprising a second vibration detector disposed at a third position different from the first position and the second position of the mounting plate. apparatus.
前記振動検出器の検出信号に対してフーリエ変換を実行し、振幅スペクトルを生成する変換部を更に備え、
前記物体検出部は、前記振幅スペクトルに基づいて、前記物体の前記状態を検出する、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の物体検出装置。
A Fourier transform is performed on the detection signal of the vibration detector, and further includes a conversion unit that generates an amplitude spectrum,
The object detection device according to claim 1, wherein the object detection unit detects the state of the object based on the amplitude spectrum.
前記振幅スペクトルを学習する学習部を更に備え、
前記物体検出部は、前記学習部の学習結果に基づいて、前記物体の前記状態を検出する、請求項7に記載の物体検出装置。
A learning unit for learning the amplitude spectrum;
The object detection device according to claim 7, wherein the object detection unit detects the state of the object based on a learning result of the learning unit.
前記変換部は、前記載置面上に前記物体が載置されていない場合の前記振幅スペクトルを示す第1振幅スペクトルと、前記載置面上に複数の前記物体の各々が載置されている場合の前記振幅スペクトルを示す第2振幅スペクトルとを生成し、
前記学習部は、前記第1振幅スペクトルと前記第2振幅スペクトルとに基づいて学習し、
前記物体検出部は、前記学習部の学習結果に基づいて、前記複数の物体の各々の前記状態を検出する、請求項8に記載の物体検出装置。
The conversion unit includes a first amplitude spectrum indicating the amplitude spectrum when the object is not placed on the placement surface, and each of the plurality of objects placed on the placement surface. A second amplitude spectrum indicating the amplitude spectrum of the case,
The learning unit learns based on the first amplitude spectrum and the second amplitude spectrum,
The object detection device according to claim 8, wherein the object detection unit detects the state of each of the plurality of objects based on a learning result of the learning unit.
前記第1振幅スペクトルと、前記第2振幅スペクトルとに基づき、前記載置面上に前記複数の物体が載置されている場合の前記振幅スペクトルを示す第3振幅スペクトルを生成する生成部を更に備え、
前記学習部は、前記第3振幅スペクトルを学習し、
前記物体検出部は、前記学習部の学習結果に基づいて、前記複数の物体の各々の前記状態を検出する、請求項9に記載の物体検出装置。
A generating unit configured to generate a third amplitude spectrum indicating the amplitude spectrum when the plurality of objects are placed on the placement surface based on the first amplitude spectrum and the second amplitude spectrum; Prepared,
The learning unit learns the third amplitude spectrum;
The object detection device according to claim 9, wherein the object detection unit detects the state of each of the plurality of objects based on a learning result of the learning unit.
前記変換部は、前記載置面上に第1物体が載置されている場合の前記第2振幅スペクトルを示す第4振幅スペクトルと、前記載置面上に前記第1物体と相違する第2物体が載置されている場合の前記第2振幅スペクトルを示す第5振幅スペクトルとを生成し、
前記生成部は、前記第4振幅スペクトルと前記第5振幅スペクトルとの周波数毎の振幅の和を示す和スペクトルを生成し、
前記生成部は、前記和スペクトルと前記第1振幅スペクトルとの周波数毎の振幅の差を前記第3振幅スペクトルとして生成し、
前記学習部は、前記第3振幅スペクトルを学習し、
前記物体検出部は、前記学習部の学習結果に基づいて、前記第1物体の前記状態と前記第2物体の前記状態とを検出する、請求項10に記載の物体検出装置。
The conversion unit includes a fourth amplitude spectrum that indicates the second amplitude spectrum when the first object is placed on the placement surface, and a second amplitude that is different from the first object on the placement surface. Generating a fifth amplitude spectrum indicating the second amplitude spectrum when an object is placed;
The generation unit generates a sum spectrum indicating a sum of amplitudes for each frequency of the fourth amplitude spectrum and the fifth amplitude spectrum,
The generation unit generates a difference in amplitude for each frequency between the sum spectrum and the first amplitude spectrum as the third amplitude spectrum,
The learning unit learns the third amplitude spectrum;
The object detection device according to claim 10, wherein the object detection unit detects the state of the first object and the state of the second object based on a learning result of the learning unit.
前記変換部は、前記載置面上に第1物体が載置されている場合の前記第2振幅スペクトルを示す第4振幅スペクトルと、前記載置面上に前記第1物体と相違する第2物体が載置されている場合の前記第2振幅スペクトルを示す第5振幅スペクトルと、前記載置面上に前記第1物体及び前記第2物体と相違する第3物体が載置されている場合の前記第2振幅スペクトルを示す第6振幅スペクトルとを生成し、
前記生成部は、前記第4振幅スペクトルと前記第5振幅スペクトルと前記第6振幅スペクトルとの周波数毎の振幅の和を示す和スペクトルを生成し、
前記生成部は、前記和スペクトルと前記第1振幅スペクトルとの周波数毎の振幅の差を示す差スペクトルを生成し、
前記生成部は、前記差スペクトルと前記第1振幅スペクトルとの周波数毎の振幅の差を前記第3振幅スペクトルとして生成し、
前記学習部は、前記第3振幅スペクトルを学習し、
前記物体検出部は、前記学習部の学習結果に基づいて、前記第1物体の前記状態と前記第2物体の前記状態と前記第3物体の前記状態とを検出する、請求項10に記載の物体検出装置。
The conversion unit includes a fourth amplitude spectrum that indicates the second amplitude spectrum when the first object is placed on the placement surface, and a second amplitude that is different from the first object on the placement surface. A fifth amplitude spectrum indicating the second amplitude spectrum when an object is placed, and a third object different from the first object and the second object is placed on the placement surface. And a sixth amplitude spectrum indicating the second amplitude spectrum of
The generation unit generates a sum spectrum indicating a sum of amplitudes for each frequency of the fourth amplitude spectrum, the fifth amplitude spectrum, and the sixth amplitude spectrum,
The generation unit generates a difference spectrum indicating a difference in amplitude for each frequency between the sum spectrum and the first amplitude spectrum,
The generation unit generates a difference in amplitude for each frequency between the difference spectrum and the first amplitude spectrum as the third amplitude spectrum,
The learning unit learns the third amplitude spectrum;
The said object detection part detects the said state of the said 1st object, the said state of the said 2nd object, and the said state of the said 3rd object based on the learning result of the said learning part. Object detection device.
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