JP2745662B2 - Moving state detection device for moving objects - Google Patents

Moving state detection device for moving objects

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JP2745662B2 JP8380389A JP8380389A JP2745662B2 JP 2745662 B2 JP2745662 B2 JP 2745662B2 JP 8380389 A JP8380389 A JP 8380389A JP 8380389 A JP8380389 A JP 8380389A JP 2745662 B2 JP2745662 B2 JP 2745662B2
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Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、移動体の速度、加速度を検出するのに用
いて好適な移動体の移動状態検出装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a moving state detection device for a moving body suitable for detecting the speed and acceleration of the moving body.

「従来の技術」 従来、移動体の速度は、アナログ式の速度センサによ
って検出したり、移動体から出力される当該移動体の一
定変位を一周期とする変位信号の周期を計測して検出し
ていた。また、移動体の加速度は、移動体を駆動するア
クチュエータの駆動電流の計測を行うこと等で検出して
いた。
Conventional technology Conventionally, the speed of a moving object is detected by an analog speed sensor or by measuring a cycle of a displacement signal output from the moving object and having a constant displacement of the moving object as one cycle. I was In addition, the acceleration of the moving body has been detected by measuring a driving current of an actuator that drives the moving body.

「発明が解決しようとする課題」 ところで、上述した従来の移動状態検出装置では、速
度および加速度を検出するために複数のセンサを必要と
し、回路構成が複雑になるという問題を生じた。また、
変位信号の周期だけに基づいて速度を検出していた移動
状態検出装置では、移動体が低速で移動している場合
に、速度の検出精度が極めて粗くなるという問題を生じ
た。
[Problem to be Solved by the Invention] In the above-described conventional moving state detecting device, a plurality of sensors are required to detect the speed and the acceleration, and there has been a problem that a circuit configuration is complicated. Also,
The moving state detecting device that detects the speed based on only the cycle of the displacement signal has a problem that the speed detection accuracy is extremely coarse when the moving body is moving at a low speed.

この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、
回路構成を複雑にせず、移動体の速度にかかわらず高精
度の速度または加速度を検出することができる移動体の
移動状態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,
It is an object of the present invention to provide a moving body moving state detecting device capable of detecting a high-precision speed or acceleration irrespective of the speed of a moving body without complicating a circuit configuration.

「課題を解決するための手段」 このような問題点を解決するために、この発明では移
動体の一定変位を一周期とする変位信号の値を所定のサ
ンプリング周波数でサンプリングし、前記変位信号を2
値化信号のシリアルパルス列に変換するサンプリング手
段と、前記シリアルパルス列を順次、取り込み、過去か
ら現在までの一定期間のパルス列を保持する保持手段
と、前記保持手段に保持されたパルス列に基づいて前記
移動体の速度または加速度を検出する演算手段とを具備
することを特徴とする。
"Means for Solving the Problem" In order to solve such a problem, in the present invention, a value of a displacement signal having a constant displacement of the moving object as one cycle is sampled at a predetermined sampling frequency, and the displacement signal is 2
Sampling means for converting the serialized pulse train into a serialized pulse train, holding means for sequentially taking in the serial pulse train, and holding a pulse train for a certain period from the past to present, and moving based on the pulse train held by the holding means Computing means for detecting the speed or acceleration of the body.

「作用」 移動体の一定変位を一周期とする変位信号の値をサン
プリング手段によって、所定のサンプリング周波数でサ
ンプリングして2値化信号のシリアルパルス列に変換す
る。そして、保持手段によって、このシリアルパルス列
を順次、取り込み、過去から現在までの一定期間のパル
ス列を保持する。このパルス列に基づいて演算手段によ
って移動体の速度または加速度を検出する。
[Operation] A value of a displacement signal having a constant displacement of the moving object as one cycle is sampled by a sampling means at a predetermined sampling frequency and converted into a serialized pulse train of a binary signal. Then, the serial pulse train is sequentially taken in by the holding unit, and the pulse train for a certain period from the past to the present is held. The speed or acceleration of the moving object is detected by the calculating means based on the pulse train.

「実施例」 次に図面を参照してこの発明の実施例について説明す
る。
"Example" Next, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は実施例の構成を示すブロック図である。この
図において、信号S1は移動体(図示略)の一定変位を一
周期とする変位信号であり、例えばリニアエンコーダか
らの出力等である。この信号S1の周波数は、移動体の速
度に比例している。この信号S1は、必要に応じて振幅調
整等がなされた後、サンプリング回路1に供給されるよ
うになっている。サンプリング回路1では、上記信号S1
を2値化信号のシリアルパルス列の信号S2に変換するよ
うになっている。このサンプリング回路1から出力され
る信号S2は、シフトレジスタ2に供給されるようになっ
ている。また、これらサンプリング回路1およびシフト
レジスタ2には、信号S1の2倍以上の周波数を有するク
ロック信号CLが供給されるようになっている。シフトレ
ジスタ2は、8ビットで構成されており、先に格納され
たデータが先に出ていくFIFO(first in first out)方
式がとられている。すなわち、クロック信号CLのエッジ
変化によって、順次、下位ビットから上位ビットへ内容
を移動するとともに、MSB(最上位ビット)を捨て、上
記信号S2をシフトレジスタ2のLSB(最下位ビット)に
取り込むようになっている。このシフトレジスタ2の内
容は、パラレルデータPDとしてCPU(マイクロプロセッ
サ)3に供給されるようになっている。CPU3は、供給さ
れたパラレルデータPDのビットパターンに基づき、後述
する所定の演算を行い、移動体の速度および加速度を求
めるようになっている。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the embodiment. In this figure, a signal S1 is a displacement signal having a constant displacement of a moving body (not shown) as one cycle, and is, for example, an output from a linear encoder. The frequency of this signal S1 is proportional to the speed of the moving object. The signal S1 is supplied to the sampling circuit 1 after amplitude adjustment or the like is performed as necessary. In the sampling circuit 1, the signal S1
Is converted into a signal S2 of a serial pulse train of a binary signal. The signal S2 output from the sampling circuit 1 is supplied to the shift register 2. Further, the sampling circuit 1 and the shift register 2 are supplied with a clock signal CL having a frequency twice or more as high as the frequency of the signal S1. The shift register 2 is composed of 8 bits, and employs a FIFO (first in first out) system in which data stored earlier comes out first. That is, in accordance with the edge change of the clock signal CL, the contents are sequentially shifted from the lower bits to the upper bits, the MSB (most significant bit) is discarded, and the signal S2 is taken into the LSB (least significant bit) of the shift register 2. It has become. The contents of the shift register 2 are supplied to a CPU (microprocessor) 3 as parallel data PD. The CPU 3 calculates a speed and an acceleration of the moving object by performing a predetermined operation described later based on the bit pattern of the supplied parallel data PD.

次に、上記構成によるこの実施例の動作について説明
する。
Next, the operation of this embodiment having the above configuration will be described.

移動体が移動すると、この移動体の位置変化に対応し
て一定変位を一周期とする繰返し波形信号、すなわち変
位信号S1がサンプリング回路1に供給される(第2図
(a)参照)。サンプリング回路1は、クロック信号CL
の立ち上がりエッジに同期して(第2図(b)参照)、
上記信号S1をシリアルパルス列の信号S2に変換する(第
2図(c)参照)。シリアルパルス列に変換された信号
S2は、シフトレジスタ2へ供給される(第2図(d)参
照)。
When the moving body moves, a repetitive waveform signal having a constant displacement as one cycle, that is, a displacement signal S1, is supplied to the sampling circuit 1 in accordance with the position change of the moving body (see FIG. 2A). The sampling circuit 1 receives the clock signal CL
(See FIG. 2 (b))
The signal S1 is converted into a serial pulse train signal S2 (see FIG. 2 (c)). Signal converted to serial pulse train
S2 is supplied to the shift register 2 (see FIG. 2 (d)).

このシフトレジスタ2の動作を具体的に説明する。ま
ず、シフトレジスタ2が第2図(c)に示す時刻t1にお
いて、同図(d)に示すパルス列を保持している。次
に、第2図(c)に示す時刻t1において、シフトレジス
タ2は、クロック信号CLのエッジに同期して、下位ビッ
トから上位ビットへ、順次、内容を移動させてMSBビッ
トを捨てる(第2図(e)参照)。そして、上記クロッ
ク信号CLのエッジが変化した時点での信号S2を取り込
み、新たなLSBビットとする(第2図(f)参照)。
The operation of the shift register 2 will be specifically described. At time t 1 the shift register 2 is shown in FIG. 2 (c), the holding pulse train shown in FIG. (D). Next, at time t 1 shown in FIG. 2 (c), the shift register 2 in synchronization with the edge of the clock signal CL, the lower bits to the upper bits sequentially discard the MSB bit to move the contents ( (See FIG. 2 (e)). Then, the signal S2 at the time when the edge of the clock signal CL changes is fetched and set as a new LSB bit (see FIG. 2 (f)).

このように、クロック信号CLのエッジが変化するたび
に、サンプリング回路1によって信号S1がサンプリング
され、このサンプリングされた信号S2がシフトレジスタ
2のLSBとして取り込まれる。すなわち、シフトレジス
タ2には、常に現在の移動体の状態を表すビット(LS
B)から当該シフトレジスタ2のビット数分(8ビッ
ト)だけ過去の移動体の状態を表すビット(MSB)まで
の信号S2の状態が保持される。このシフトレジスタ2に
保持された信号S2のパルス列は、パラレルデータPDとし
てCPU3に供給される。パラレルデータPDが供給されたCP
U3は、以下に述べる演算を行う。
Thus, each time the edge of the clock signal CL changes, the signal S1 is sampled by the sampling circuit 1, and the sampled signal S2 is taken in as the LSB of the shift register 2. That is, the shift register 2 always has a bit (LS) representing the current state of the moving object.
The state of the signal S2 from B) to the bit (MSB) representing the past state of the moving object by the number of bits (8 bits) of the shift register 2 is held. The pulse train of the signal S2 held in the shift register 2 is supplied to the CPU 3 as parallel data PD. CP supplied with parallel data PD
U3 performs the operation described below.

上述したパラレルデータPDのビットパターンにおい
て、第3図に示すように、“1"から“0"、あるいは“0"
から“1"へ変化する点の個数をk,サンプリング周期をT,
シフトレジスタ2のビット数をn,変位信号の一周期に対
応する移動量をλとした場合、n回サンプリングする間
に移動した距離は、λ・k/2となる。したがって、この
間の平均速度vは、 となり、kに比例するので、ビットの変化点の個数を
CPU3によって計数することで、移動体の平均速度vを検
出する。
In the bit pattern of the parallel data PD described above, as shown in FIG. 3, "1" to "0" or "0"
K is the number of points changing from “1” to “1”, T is the sampling period,
Assuming that the number of bits of the shift register 2 is n and the amount of movement corresponding to one cycle of the displacement signal is λ, the distance moved during sampling n times is λ · k / 2. Therefore, the average speed v during this time is And is proportional to k, so the number of bit transition points is
By counting by the CPU 3, the average speed v of the moving object is detected.

また、上述したビットの変化点が第4図(a)に示す
ように、MSB側(過去)へ集まっている場合は、現在、
移動体は減速中であることを表しており(第4図(b)
参照)、ビットの変化点が第5図(a)に示すようにLS
B側(現在)へ集まっている場合は、移動体は加速中で
あることを表している(第5図(b)参照)。したがっ
て、シフトレジスタ2のビットパターンにおけるビット
の変化点の分布の重心は、移動体の加速、減速に対応し
ている。したがって、加速度aは、 となる。この(2)式をCPU3によって演算すること
で、移動体の加速度aを検出する。ただし、この場合、
Piはi番目の変化点の位置(iはMSB側から数える)、
mは変化点の個数である。なお、ビットの変化点の分布
の重心と移動体の加速,減速との対応は、この加速,減
速がサンプリング周期に対して十分にゆるやかな変化を
する場合に限られる。
Also, as shown in FIG. 4 (a), when the above-mentioned bit change points are gathered on the MSB side (past),
This indicates that the moving object is decelerating (Fig. 4 (b)
5), the bit change point is LS as shown in FIG.
When it is gathered on the B side (current), it indicates that the moving body is accelerating (see FIG. 5 (b)). Therefore, the center of gravity of the distribution of bit change points in the bit pattern of the shift register 2 corresponds to acceleration and deceleration of the moving object. Therefore, the acceleration a is Becomes By calculating this equation (2) by the CPU 3, the acceleration a of the moving body is detected. However, in this case,
Pi is the position of the i-th change point (i is counted from the MSB side),
m is the number of change points. The correspondence between the center of gravity of the bit change point distribution and the acceleration and deceleration of the moving object is limited to the case where the acceleration and deceleration change sufficiently slowly with respect to the sampling cycle.

このように、シフトレジスタ2から出力されるパラレ
ルデータPDのビットパターンをCPU3によって演算するこ
とで、移動体の速度および加速度を検出できる。
As described above, by calculating the bit pattern of the parallel data PD output from the shift register 2 by the CPU 3, the speed and acceleration of the moving object can be detected.

なお、サンプリング回路1に供給される信号S1は、一
定振幅の正弦波に限らず、あらかじめ2値化されたシリ
アルパルス信号でもよい。
The signal S1 supplied to the sampling circuit 1 is not limited to a sine wave having a constant amplitude, but may be a binary pulse signal that has been binarized in advance.

「発明の効果」 以上説明したように、この発明は、移動体の一定変位
を一周期とする変位信号をサンプリング手段によってシ
リアルパルス列に変換し、保持手段によって、このシリ
アルパルス列を順次、取り込み、過去から現在までの一
定期間のパルス列を保持し、このパルス列を演算手段に
よって処理することで、回路構成を複雑にすることな
く、上記移動体の速度または加速度を検出することがで
きる利点が得られる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a displacement signal having one cycle of a constant displacement of a moving body is converted into a serial pulse train by a sampling unit, and the serial pulse train is sequentially captured by a holding unit. By holding the pulse train for a certain period from the current time to the present and processing this pulse train by the arithmetic means, there is an advantage that the speed or acceleration of the moving body can be detected without complicating the circuit configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
2図は同実施例の動作を説明するための説明図、第3
図,第4図および第5図は同実施例によるシフトレジス
タのビットパターンを説明するための説明図である。 1……サンプリング回路(サンプリング手段)、2……
シフトレジスタ(保持手段)、3……CPU(演算手
段)。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the operation of the embodiment, and FIG.
FIG. 4, FIG. 4 and FIG. 5 are explanatory diagrams for explaining the bit pattern of the shift register according to the embodiment. 1 ... sampling circuit (sampling means) 2 ...
Shift register (holding means), 3... CPU (arithmetic means).

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】移動体の一定変位を一周期とする変位信号
の値を所定のサンプリング周波数でサンプリングし、前
記変位信号を2値化信号のシリアルパルス列に変換する
サンプリング手段と、前記シリアルパルス列を順次、取
り込み、過去から現在までの一定期間のパルス列を保持
する保持手段と、前記保持手段に保持されたパルス列に
基づいて前記移動体の速度または加速度を検出する演算
手段とを具備することを特徴とする移動体の移動状態検
出装置。
A sampling means for sampling a value of a displacement signal having a constant displacement of a moving object as one cycle at a predetermined sampling frequency and converting the displacement signal into a serial pulse train of a binary signal; It is characterized by comprising a holding means for sequentially taking in and holding a pulse train for a certain period from the past to the present, and a calculating means for detecting the speed or acceleration of the moving body based on the pulse train held in the holding means. A moving state detection device for a moving object.
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