JP7146257B2 - 物品移動速度計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、主に回転体の回転方向及び回転量、回転速度等を計測するセンサの出力信号を処理する物品移動速度計測装置に関する。

出願人は、主に工場等の産業設備において、流体の流量を計測する流量センサに接続して、流体の流れ方向、流量、流速等を計測して所定の情報処理装置等に出力する流量計測装置を製造販売している。
また出願人は、流量計測装置と同様の動作原理にて、回転体の回転方向、回転量、回転速度等を計測して所定の情報処理装置等に出力する回転速度計測装置も製造販売している。
これら流量計測装置や回転速度計測装置には、異なる位相の矩形波パルスが検出されるＡ相センサとＢ相センサの出力信号が入力され、一方のセンサの信号のアップエッジ及び／またはダウンエッジを検出した時点における、他方のセンサの信号の論理値を見て、回転方向を判定している。

特許文献１には、被検体の運動の方向性を検出する機能を有する可逆運動速度測定装置であって、検出方向が逆転した時点においても、異常な出力とならないようにする技術が開示されている。

特許第２９８１６６８号公報

近年、流量センサや回転検出センサの分解能が向上し、流量計測装置及び回転速度計測装置が従来と比べて精緻な計測データを出力することが可能になってきた。その一方で、特に流体の流速が極めて遅い状況において、流量計測装置が流速の振動を精緻に出力することに起因する不具合が露見し始めている。
ある流体計測環境において、比例制御弁を用いて流体の流速をフィードバック制御すると、流体の流速が早くなったり遅くなったりと、流速が振動するように変動する。つまり、流速にジッタ成分が含まれる。このような状況において、特に流速が低速であるときに、流れの方向が反転する場合がある。このような流体計測環境において、高分解能の流量計を使用すると、このような流れの反転までをも正確に再現される。

しかし、流量計測装置の出力データを受ける側のデータ処理装置またはシステムが、流れの反転を考慮して設計されていないと、思わぬエラーを生じる虞がある。特に、流量計の出力を単相で受けているシステムは、そもそも流れの反転を考慮して設計されていないので、センサの逆回転をも正方向の回転と誤って認識され、流量及び流速が誤認識されてしまう。
また、流量センサの出力信号をＡ／Ｂ２相として受けているデータ処理装置またはシステムであっても、比例制御弁の制御信号に使用することを考慮すると、当該システムにとっては戻る流れの信号そのものを無視したいという要求がある。例えば、マイナス方向の制御信号をそのまま比例制御弁に投入すると、比例制御弁を制御駆動するモータが必要以上に逆回転してしまい、比例制御弁を破壊してしまう虞がある。

本発明はかかる課題を解決し、流体の流れ方向あるいは回転体の回転方向のジッタ成分の出力を適切に抑止できる物品移動速度計測装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の移動速度計測装置は、移動量 及び 正逆移動方向をパルス状の信号で出力する単一のセンサ、又は、複数のセンサの組み合わせから信号を入力し、被検体の移動量に応じた移動速さと移動方向を出力する。
本発明の物品移動速度計測装置は、前記被検体の移動方向が反転した際に起動される移動量のバッファカウンタと、前記入力信号のパルス周期から周波数演算処理を実行し、周波数に応じた速度を演算出力する周波数計測部と、物品の移動方向が反転したことを検出すると、周波数計測部の演算モードを切替制御し、物品の移動量に応じてバッファカウンタを増減させるヒステリシス判定処理部とを具備する。
ヒステリシス判定処理部は、出力中の移動方向に対し、前記被検体の移動方向が反転したことを検出してから、反転後の移動量がヒステリシス未満である間は、移動方向出力を反転前の状態に保持しつつ、前記周波数計測部をパルス信号入力がない状態の演算モードに移行させ、反転後の移動量がヒステリシス以上になった場合は、反転後の方向への移動速さを演算するように、移動方向出力を反転し、前記周波数計測部をパルス信号入力がある場合の演算モードに移行させ、反転後の移動量がヒステリシスを超えずに、前記被検体の移動方向が復帰し、出力中の移動方向への移動量が、反転時の値よりも増えたと判定すると、反転前の方向への移動速さを演算するように、前記周波数計測部をパルス信号入力がある場合の演算モードに復帰させる。

本発明により、流体の流れ方向のジッタ成分の出力を適切に抑止できる物品移動速度計測装置を提供することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施形態に係る流量計測装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る流量計測装置のソフトウェア機能を示すブロック図である。 エッジバッファテーブルの内容の一例を示す図である。 回転体とＡ相センサ及びＢ相センサの一例を示す図である。 回転体が正転した場合及び逆転した場合における、Ａ相センサ及びＢ相センサが出力する論理値のタイムチャートと、真理値表である。 ヒステリシス判定処理部にて実行される、ヒステリシス判定処理部全体の処理の流れを示すフローチャートである。 ヒステリシス判定処理部にて実行される、バッファカウンタ検証処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る流量計測装置における、流体の流れが２回反転した状態の内部動作を説明するタイムチャートである。 ＵＰ／ＤＯＷＮ信号形式のセンサ及び方向信号形式のセンサの出力信号の一例を示すタイムチャートである。 本発明の変形例に係る周波数計測装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 本発明の変形例に係る周波数計測装置のソフトウェア機能を示すブロック図である。

図１は、本発明の実施形態に係る流量計測装置１０１のハードウェア構成を示すブロック図である。
Ａ相センサ１０２の出力信号は、周知のコンパレータ及びシュミットトリガよりなる波形整形回路１０３ａによって信号のノイズ成分が除去された後、マイコン１０４のバス１０５に入力される。
Ｂ相センサ１０６の出力信号も同様に、波形整形回路１０３ｂを通じてマイコン１０４のバス１０５に入力される。
マイコン１０４のバス１０５には、ＣＰＵ１０７、ＲＯＭ１０８、ＲＡＭ１０９、表示部１１０、操作部１１１、ＵＳＢ等のシリアルＩ／Ｆ１１２、ＲＴＣ（Real Time Clock）１１３及びカウンタ１１４が接続されている。
カウンタ１１４は、ＲＴＣ１１３の分解能を補うために設けられており、マイコン１０４のシステムクロック等を計数し、その計数値であるカウント値を出力する。

シリアルＩ／Ｆ１１２から、ゲートパルス、周波数データ、回転方向データ、Ａ相パルス及びＢ相パルスが出力される。
Ａ相パルスは、Ａ相センサ１０２のアップエッジ及びダウンエッジをそのまま出力するデジタル信号である。但し、後述する条件によっては、その出力が抑止される。
Ｂ相パルスも、Ａ相パルスと同様、Ｂ相センサ１０６のアップエッジ及びダウンエッジをそのまま出力するデジタル信号である。但し、後述する条件によっては、その出力が抑止される。

ゲートパルスは、Ａ相パルスとＢ相パルスのエッジを合成したデジタル信号である。但し、後述する条件によっては、その出力が抑止される。
周波数データは、ゲートパルスに基づいて算出されるパルスの周波数を示すデータである。
回転方向データは、Ａ相センサ１０２及びＢ相センサ１０６が設置される回転体（不図示）の回転方向を論理値で示すデジタル信号である。
これら出力データは、任意の情報処理装置に供給される。
表示部１１０及び操作部１１１は、図２以降にて後述する閾値２０９の設定に使用される。

図２は、本発明の実施形態に係る流量計測装置１０１のソフトウェア機能を示すブロック図である。なお、波形整形回路１０３ａ、１０３ｂは、図示を省略している。
Ａ相センサ１０２及びＢ相センサ１０６の出力信号は、エッジ検出部２０１に入力される。エッジ検出部２０１は、Ａ相センサ１０２及びＢ相センサ１０６のエッジを検出すると、ＲＴＣ１１３及びカウンタ１１４の値と共に、ＲＡＭ１０９に形成されるエッジバッファテーブル２０２にＡ相センサ１０２及びＢ相センサ１０６の状態情報を書き込む。

ヒステリシス判定処理部２０３は、エッジ検出部２０１が出力するエッジ検出パルスによって起動される。ヒステリシス判定処理部２０３は、エッジ検出パルスによって起動されると、エッジバッファテーブル２０２の内容を読み込んで、図示しない回転体の回転方向データを出力する。そしてヒステリシス判定処理部２０３は更に、回転体が反転したことを判定すると、内部のバッファフラグ２０４及びバッファカウンタ２０５を操作して、エッジパルス出力スイッチ２０６、Ａ相パルス出力スイッチ２０７及びＢ相パルス出力スイッチ２０８を制御して、これらデータの出力を抑止する。
また、ヒステリシス判定処理部２０３は、バッファカウンタ２０５の値が閾値２０９を超えた場合には、内部のバッファフラグ２０４及びバッファカウンタ２０５を操作し、エッジパルス出力スイッチ２０６、Ａ相パルス出力スイッチ２０７及びＢ相パルス出力スイッチ２０８を制御して、これらデータの出力を許可する。
閾値２０９としては、例えば「－４」、「－１０」、「－１００」等の負の整数が設定される。

周波数計測部２１０は、エッジバッファテーブル２０２の内容を読み込んで、周知の移動平均を伴う、パルス間隔から周波数を算出する周波数演算処理を実行し、周波数データを出力する。またその際、ヒステリシス判定処理部２０３からの制御により、周波数演算処理が抑止される場合もある。

図３は、エッジバッファテーブル２０２の内容の一例を示す図である。
エッジバッファテーブル２０２は、時刻フィールド、カウント値フィールド、Ａ相フィールド、Ｂ相フィールドを有する。
時刻フィールドには、Ａ相センサ１０２またはＢ相センサ１０６にてアップエッジまたはダウンエッジが検出された時点における、ＲＴＣ１１３が出力した時刻情報が格納される。
カウント値フィールドには、Ａ相センサ１０２またはＢ相センサ１０６にてアップエッジまたはダウンエッジが検出された時点における、カウンタ１１４が出力したカウント値が格納される。

Ａ相フィールドには、Ａ相センサ１０２またはＢ相センサ１０６にてアップエッジまたはダウンエッジが検出された時点における、Ａ相センサ１０２の状態情報が格納される。
Ｂ相フィールドには、Ａ相センサ１０２またはＢ相センサ１０６にてアップエッジまたはダウンエッジが検出された時点における、Ｂ相センサ１０６の状態情報が格納される。
Ａ相フィールド及びＢ相フィールドには、信号のアップエッジを示す情報、信号のダウンエッジを示す情報、信号の論理値が真であることを示す情報、信号の論理値が偽であることを示す情報の何れかが格納される。図３では、アップエッジは上矢印、ダウンエッジは下矢印、論理値の真は「Ｈ」、論理値の偽は「Ｌ」で表記している。

図４は、回転体４０１とＡ相センサ１０２及びＢ相センサ１０６の一例を示す図である。
図４において、Ａ相センサ１０２及びＢ相センサ１０６は例えばフォトインタラプタであり、回転体４０１は例えば略十字状の遮蔽板である。
略十字状の回転体４０１が右回り、すなわち時計回り方向（正転）に回転すると、最初にＡ相センサ１０２の論理値が変化してから、次にＢ相センサ１０６の論理値が変化する。
同様に、回転体４０１が左回り、すなわち反時計回り方向（逆転）に回転すると、最初にＢ相センサ１０６の論理値が変化してから、次にＡ相センサ１０２の論理値が変化する。

図５は、回転体４０１が正転した場合及び逆転した場合における、Ａ相センサ１０２及びＢ相センサ１０６が出力する論理値のタイムチャートと、真理値表である。タイムチャートの横軸は時間である。
回転体４０１が正転していると、Ａ相センサ１０２がアップエッジの時、Ｂ相センサ１０６の論理は偽「Ｌ」である。Ｂ相センサ１０６がアップエッジの時、Ａ相センサ１０２の論理は真「Ｈ」である。Ａ相センサ１０２がダウンエッジの時、Ｂ相センサ１０６の論理は真「Ｈ」である。Ｂ相センサ１０６がダウンエッジの時、Ａ相センサ１０２の論理は偽「Ｌ」である。
回転体４０１が逆転していると、Ａ相センサ１０２がアップエッジの時、Ｂ相センサ１０６の論理は真「Ｈ」である。Ｂ相センサ１０６がアップエッジの時、Ａ相センサ１０２の論理は偽「Ｌ」である。Ａ相センサ１０２がダウンエッジの時、Ｂ相センサ１０６の論理は偽「Ｌ」である。Ｂ相センサ１０６がダウンエッジの時、Ａ相センサ１０２の論理は真「Ｈ」である。
ヒステリシス判定処理部２０３は、図５に示した真理値表に基づき、図３に示したエッジバッファテーブル２０２を読み込み、回転体４０１の回転方向を判定する。

図６は、ヒステリシス判定処理部２０３にて実行される、ヒステリシス判定処理部２０３全体の処理の流れを示すフローチャートである。このフローチャートは、エッジ検出部２０１が出力するエッジ検出パルスによって実行される。
ヒステリシス判定処理部２０３は、エッジ検出パルスによって起動されると（Ｓ６０１）、エッジバッファテーブル２０２の最新のレコードと直近のレコードを比較して、回転体４０１の回転方向が反転したか否かを確認する（Ｓ６０２）。
ステップＳ６０２で、回転体４０１の回転方向が反転していないと判定された場合には（Ｓ６０２のＮＯ）、ヒステリシス判定処理部２０３は次にバッファフラグ２０４の論理値が真「Ｈ」であるか否かを確認する（Ｓ６０３）。
ステップＳ６０３で、バッファフラグ２０４の論理値が偽「Ｌ」であると判定されたならば（Ｓ６０３のＮＯ）、ヒステリシス判定処理部２０３は通常状態の処理として、現在の回転方向データをそのまま出力する（Ｓ６０４）。そして、ヒステリシス判定処理部２０３は、エッジパルス出力スイッチ２０６、Ａ相パルス出力スイッチ２０７及びＢ相パルス出力スイッチ２０８のオン制御を維持し、一連の処理を終了する（Ｓ６０５）。

ステップＳ６０２において、回転体４０１の回転方向が反転していると判定された場合には（Ｓ６０２のＹＥＳ）、ヒステリシス判定処理部２０３は次にバッファフラグ２０４の論理値が真「Ｈ」であるか否かを確認する（Ｓ６０６）。
バッファフラグ２０４の論理値が論理の偽「Ｌ」であるならば（Ｓ６０６のＮＯ）、ヒステリシス判定処理部２０３は通常状態からヒステリシス付与状態に移行したと判断する。そして、バッファフラグ２０４を論理の真「Ｈ」に設定する（Ｓ６０７）。

次に、ステップＳ６０３及びステップＳ６０６でバッファフラグ２０４の論理値が真「Ｈ」と判定された場合（Ｓ６０３のＹＥＳ、Ｓ６０６のＹＥＳ）、及びステップＳ６０７でバッファフラグ２０４の論理値を真「Ｈ」に反転した処理の後は、ヒステリシス判定処理部２０３はバッファカウンタ２０５を反転した回転方向に従ってデクリメントまたはインクリメントする処理を行う（Ｓ６０８）。なお、ステップＳ６０７からステップＳ６０８に移行する場合、バッファカウンタ２０５は必ずデクリメント処理「－１」になる。
ステップＳ６０８の実行後、ヒステリシス判定処理部２０３はバッファカウンタ２０５の検証処理を実行し（Ｓ６０９）、一連の処理を終了する（Ｓ６０５）。

なお、ステップＳ６０３及びステップＳ６０６において、バッファフラグ２０４の論理値が真「Ｈ」と判定されたならば、ヒステリシス判定処理部２０３は直前の状態がヒステリシス付与状態であり、現在もヒステリシス付与状態のままであると判断する。その後は前述の通り、ステップＳ６０８及びステップＳ６０９を実行して、一連の処理を終了する（Ｓ６０５）。

図７は、ヒステリシス判定処理部２０３にて実行される、バッファカウンタ検証処理の流れを示すフローチャートである。このフローチャートは、図６のステップＳ６０９の詳細である。
処理を開始すると（Ｓ７０１）、ヒステリシス判定処理部２０３は、バッファカウンタ２０５のカウント値が閾値２０９より小さい値になっているか否かを確認する（Ｓ７０２）。
バッファカウンタ２０５のカウント値が閾値２０９以上の値になっていると判定された場合には（Ｓ７０２のＮＯ）、ヒステリシス判定処理部２０３は、バッファカウンタ２０５のカウント値が０より大きい値であるか否かを確認する（Ｓ７０３）。
ステップＳ７０３で、バッファカウンタ２０５のカウント値が０以下の値のままであるならば（Ｓ７０３のＮＯ）、ヒステリシス判定処理部２０３は一連の処理を終了する（Ｓ７０４）。

ステップＳ７０３で、バッファカウンタ２０５の値が０より大きい値であると判定されたならば（Ｓ７０３のＹＥＳ）、ヒステリシス判定処理部２０３は、回転体４０１がヒステリシス付与状態の直前の状態から、同じ回転方向で、かつ回転量が増加したものと判断する。そして、ヒステリシス判定処理部２０３は、ヒステリシス付与状態を解除するためにバッファフラグ２０４の論理値を偽「Ｌ」に設定して（Ｓ７０５）、一連の処理を終了する（Ｓ７０４）。

ステップＳ７０２において、バッファカウンタ２０５のカウント値が閾値２０９未満の値になっていると判定されたならば（Ｓ７０２のＹＥＳ）、ヒステリシス判定処理部２０３は、回転体４０１がヒステリシス付与状態の直前の状態から、反転した回転が進行して、回転量が閾値２０９を超えたものと判断する。そして、ヒステリシス判定処理部２０３は、反転した回転方向データを出力して（Ｓ７０６）、その後ヒステリシス付与状態を解除するためにバッファフラグ２０４の論理値を偽「Ｌ」に設定して（Ｓ７０５）、一連の処理を終了する。

図８は、本発明の実施形態に係る流量計測装置１０１における、流体の流れが２回反転した状態の内部動作を説明するタイムチャートである。横軸は時間である。
図８中、井桁（「＃」）で始まる数値は、Ａ相パルスとＢ相パルスのエッジに対して便宜的に付したエッジアドレス情報である。また、マイナス及びプラスの符号が付された数値は、バッファカウンタ２０５の値である。また図８中、「○」は正方向の回転方向であり、「×」は逆方向の回転方向である。

エッジアドレス情報が＃９１、＃９２…＃９９と増加して、＃１００に至った時点Ｔ８０１から、時点Ｔ８０２において、回転体４０１はその回転方向が反転している。このため、時点Ｔ８０２においてバッファカウンタ２０５は「－１」を計数している。この時点Ｔ８０２は、図６のステップＳ６０７を経て、ステップＳ６０８においてバッファカウンタ２０５が「－１」を計数した状態である。

次に、時点Ｔ８０２から時点Ｔ８０３に至るまで、エッジアドレス情報は＃９９、＃９８…＃９４まで後退しており、バッファカウンタ２０５のカウント値も「－７」まで計数されている。この、時点Ｔ８０２からＴ８０３に至るまでは、図６のステップＳ６０３のＹＥＳの分岐を経て、ステップＳ６０８においてバッファカウンタ２０５が負の値を計数した状態である。

次に、時点Ｔ８０３から時点Ｔ８０４において、回転体４０１はその回転方向が再び反転している。このため、時点Ｔ８０３においてバッファカウンタ２０５のカウント値が「－７」であったが、時点Ｔ８０４においてバッファカウンタ２０５のカウント値が「－６」に変化している。この、時点Ｔ８０３から時点Ｔ８０４に至った状態は、図６のステップＳ６０６のＹＥＳの分岐を経て、ステップＳ６０８においてバッファカウンタ２０５値が＋１だけインクリメントした状態である。

次に、時点Ｔ８０４から時点Ｔ８０５に至るまで、エッジアドレス情報は＃９４、＃９５…＃１００まで前進しており、バッファカウンタ２０５のカウント値も「０」まで計数されている。この、時点Ｔ８０４からＴ８０５に至るまでは、図６のステップＳ６０３のＹＥＳの分岐を経て、ステップＳ６０８においてバッファカウンタ２０５が負のカウント値から０まで計数された状態である。

最後に、時点Ｔ８０６に至ると、エッジアドレス情報は＃１０１となり、バッファカウンタ２０５のカウント値は「＋１」まで計数される。すると、図７のステップＳ７０３においてＹＥＳの分岐になり、ステップＳ７０５にてバッファフラグ２０４の論理値は偽「Ｌ」に戻される。そして、ヒステリシス判定処理部２０３は通常動作に戻る。

図８の時点Ｔ８０２から時点Ｔ８０５までの間は、バッファフラグ２０４の論理値が真「Ｈ」を示している。この間、ヒステリシス判定処理部２０３は、エッジパルス出力スイッチ２０６、Ａ相パルス出力スイッチ２０７及びＢ相パルス出力スイッチ２０８をオフ制御し続ける。また、周波数計測部２１０は入力オフ状態のままである。このため、時点Ｔ８０２から時点Ｔ８０５の間は、エッジパルス、Ａ相パルス、Ｂ相パルスの何れも出力されない。周波数計測部２１０は入力オフの継続状態に対して、予め設定された演算モード情報に従って、周波数の下降演算出力または周波数出力維持または周波数のゼロ判定等の入力オフ状態の演算を行い、周波数データを出力する。

そして、時点Ｔ８０６に至ったら、ヒステリシス判定処理部２０３は、エッジパルス出力スイッチ２０６、Ａ相パルス出力スイッチ２０７及びＢ相パルス出力スイッチ２０８をオン制御すると共に、周波数計測部２１０を入力オン状態に起動する。周波数計測部２１０は、時点Ｔ８０１におけるエッジバッファテーブル２０２のレコードと、時点Ｔ８０６におけるエッジバッファテーブル２０２のレコードの、時刻フィールド及び／またはカウント値フィールドの値から、周波数を算出して、周波数データを出力する。

すなわち、ヒステリシス判定処理部２０３は、回転体の移動方向が反転したことを検出すると、エッジパルス出力スイッチ２０６、Ａ相パルス出力スイッチ２０７及びＢ相パルス出力スイッチ２０８をオフ制御して、回転体の移動量に応じてバッファカウンタ２０５を増減させる。
そして、ヒステリシス判定処理部２０３は、バッファカウンタ２０５のカウント値が、回転体の移動方向が反転した時点より以前の値に到達したことを検出して、回転体の移動量が回転体の移動方向が反転した時点より以前より進行したことを判定する。この判定により、ヒステリシス判定処理部２０３は、エッジパルス出力スイッチ２０６、Ａ相パルス出力スイッチ２０７及びＢ相パルス出力スイッチ２０８をオン制御する。
このように、ある一定の値に至るまでは回転検出パルスの出力を抑止するという本発明の技術思想は、アナログ信号におけるヒステリシス特性に類似する。

以上に説明した本発明の実施形態は、以下の様な変形例が可能である。
（１）本発明の実施形態に係る流量計測装置１０１では、説明を容易にするため、バッファカウンタ２０５は負の値を計数し、閾値２０９は負の値を保持するものとして説明した。しかし、バッファカウンタ２０５の役割は、回転体がその回転方向を反転させた時に、回転体の反転した回転量を計数するために設けられている。つまり、バッファカウンタ２０５の符号は相対的なものであるため、バッファカウンタ２０５が正の値を計数し、閾値２０９が正の値を保持するものとして流量計測装置１０１を実装してもよい。

（２）また、本発明の実施形態に係る流量計測装置１０１は、流量センサが接続されることを想定している。また、流量計測装置１０１と同様に実装される回転速度計測装置も、周知のＡ相及びＢ相のセンサが接続されることを想定している。しかしながら、計測の対象は回転体に限らない。リニアスケール等の直線的に移動する物品に対しても、Ａ相及びＢ相のセンサを取り付け、本発明の実施形態に係る計測装置を接続してもよい。この場合、計測装置は物品移動周波数計測装置となる。
したがって、本発明の実施形態に係る物品移動周波数計測装置は、位相が異なる矩形波状パルスを検出するＡ相センサ及びＢ相センサの信号が入力されて、物品の移動に応じたパルスと移動方向を出力する。

（３）本発明の実施形態に係る流量計測装置１０１は、周波数データに所定の係数を乗算し、必要に応じて所定のオフセット値を加算することで、回転速度計測装置、あるいは物品移動速度計測装置にも転用することができる。
また、近年分解能が高くなった位置センサを使用するステッピングモータの、モータ静定時において、位置センサがモータの軸の振動をパルスとして出力する現象が見受けられる。本発明の実施形態に係る回転速度計測装置は、このようなステッピングモータの制御に不要な位置センサの振動パルスを効果的に抑止することができる。

（４）物品移動速度計測装置において、物品移動速度計測装置の計測パラメータの設定インターフェースから、ヒステリシス判定処理部２０３において閾値２０９に任意の値を設定可能とすることで、物品移動の移動方向のジッタ成分の出力を抑止する最小の値を閾値２０９に設定し、移動方向のジッタ成分の出力を抑止しつつ、移動方向の反転時の出力応答を調整し、早めることができる。

（４）回転体の回転方向と回転量をパルス状の信号として出力するセンサの出力信号の形式は、Ａ／Ｂ相形式の他に、ＵＰ／ＤＯＷＮ信号形式、方向信号形式がある。
図９Ａは、ＵＰ／ＤＯＷＮ信号形式のセンサの出力信号の一例を示すタイムチャートである。
図９Ｂは、方向信号形式のセンサの出力信号の一例を示すタイムチャートである。
ＵＰ／ＤＯＷＮ信号形式は、回転体が正方向に回転すると、第一信号がパルスを出力すると共に第二信号がパルスを出力せず、回転体が負方向に回転すると、第一信号がパルスを出力しないと共に第二信号がパルスを出力する形式である。
方向信号形式は、第一信号が回転体の回転方向にかかわらず回転体の回転量をパルスとして出力し、第二信号が回転体の回転方向に応じた論理信号を出力する形式である。

前述の流量計測装置１０１はＡ／Ｂ相形式にのみ対応する装置であったが、ＵＰ／ＤＯＷＮ信号形式、方向信号形式においても、図６及び図７の処理は適用可能である。
これより、Ａ／Ｂ相形式、ＵＰ／ＤＯＷＮ信号形式、方向信号形式の、計３種類の異なる形式のセンサの信号に対応する速度計測装置１００１を説明する。

図１０は、本発明の変形例に係る速度計測装置１００１のハードウェア構成を示すブロック図である。
図１０に示す速度計測装置１００１の、図１にて説明した流量計測装置１０１との相違点は、以下の通りである。
＜１＞波形整形回路１０３ａには第一センサ１００２が接続される。波形整形回路１０３ｂには第二センサ１００３が接続される。
＜２＞シリアルインターフェース１１２からは速度データと回転方向データのみ出力される。

図１１は、本発明の変形例に係る速度計測装置１００１のソフトウェア機能を示すブロック図である。なお、図２と同様に、波形整形回路１０３ａ、１０３ｂの図示を省略している。
図１１に示す速度計測装置１００１の、図２にて説明した流量計測装置１０１との相違点は、以下の通りである。
＜３＞第一センサ１００２と第二センサ１００３の出力信号はパルス変換部１１０１に入力される。
＜４＞パルス変換部１１０１は操作部１１１の指示に従って第一センサ１００２と第二センサ１００３の信号形式を特定する。そして、第一センサ１００２と第二センサ１００３の出力信号を一旦内部の形式に変換した後、エッジバッファテーブル２０２に図３に示す情報を書き込む。このパルス変換部１１０１の処理によって、周波数計測部２１０は、第一センサ１００２及び／又は第二センサ１００３の出力信号に含まれるパルスの間隔を、エッジバッファテーブル２０２を通じて取得する。そして周知の移動平均を伴う、パルス間隔から周波数を算出する周波数演算処理を実行し、周波数データを出力する。
周波数データは速度変換部１１０２に入力される。速度変換部１１０２は、速度データに対し、操作部１１１から入力される係数を乗算し、必要に応じて操作部１１１から入力されるオフセット値を加算して、物品の移動速度を示す速度データを出力する。なお、係数が１、オフセット値が０の場合は、速度変換部１１０２は周波数データをそのまま出力することとなる。
＜５＞エッジパルス出力スイッチ２０６、Ａ相パルス出力スイッチ２０７及びＢ相パルス出力スイッチ２０８がないので、ヒステリシス判定処理部２０３はこれらスイッチを制御しない。

以上に記した相違点を除いて、速度計測装置１００１は図６及び図７の処理を行うことで、流量計測装置１０１と同じ動作を行い、回転方向データと速度データを出力する。

（５）本発明に係る物品移動速度計測装置は、以下の構成を有する。
＜ａ＞物品の移動方向及び移動量を表現するパルス状の信号を出力する第一センサ及び第二センサの信号が入力されて、物品の移動に応じたパルスの周波数と移動方向を出力する物品移動速度計測装置であって、
前記物品の移動方向が反転した際に起動されるバッファカウンタと、
前記第一センサ及び／又は前記第二センサの出力信号に含まれるパルスの間隔から周波数を算出する周波数演算処理を実行し、周波数データを出力する周波数計測部と、
前記周波数データを前記物品の移動速度を示す速度データに変換する速度変換部と、
前記物品の移動方向が反転したことを検出すると、前記周波数計測部の周波数計測動作をオフ制御して、前記物品の移動量に応じて前記バッファカウンタを増減させるヒステリシス判定処理部と
を具備し、
前記ヒステリシス判定処理部は、前記バッファカウンタの値が、前記物品の移動方向が反転した時点より以前の値に到達したことを検出して、前記物品の移動量が前記物品の移動方向が反転した時点より以前より進行したことを判定すると、前記周波数計測部をオン制御する
ことを特徴とする物品移動速度計測装置。
＜ｂ＞前記物品は回転体であり、
前記ヒステリシス判定処理部は、前記回転体の回転方向の反転を検出する、
＜ａ＞に記載の物品移動速度計測装置。

本発明の実施形態においては、物品移動速度計測装置の一例として、流量計測装置１０１及び速度計測装置１００１を開示した。
流量計測装置１０１は、Ａ相センサ１０２及びＢ相センサ１０６の出力信号から回転方向の反転を検出すると、バッファカウンタ２０５が閾値２０９の値を超えない範囲でエッジパルス、Ａ相パルス及びＢ相パルスの出力を抑止すると共に、回転方向の変化と反転方向の周波数データの出力を抑止する。これら出力及び変動を抑止することで、これらの出力データを入力される情報処理装置の誤動作を抑止できる。
速度計測装置１００１は、第一センサ及び第二センサの出力信号から回転方向の反転を検出すると、バッファカウンタ２０５が閾値２０９の値を超えない範囲で、回転方向の変化と反転方向の速度データの出力を抑止する。これら変動を抑止することで、これらの出力データを入力される情報処理装置の誤動作を抑止できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含む。

１０１…流量計測装置、１０２…Ａ相センサ、１０３ａ、１０３ｂ…波形整形回路、１０４…マイコン、１０５…バス、１０６…Ｂ相センサ、１０７…ＣＰＵ、１０８…ＲＯＭ、１０９…ＲＡＭ、１１０…表示部、１１１…操作部、１１３…ＲＴＣ、１１４…カウンタ、２０１…エッジ検出部、２０２…エッジバッファテーブル、２０３…ヒステリシス判定処理部、２０４…バッファフラグ、２０５…バッファカウンタ、２０６…エッジパルス出力スイッチ、２０７…Ａ相パルス出力スイッチ、２０８…Ｂ相パルス出力スイッチ、２０９…閾値、２１０…周波数計測部、４０１…回転体、１００１…速度計測装置、１００２…第一センサ、１００３…第二センサ、１１０１…パルス変換部、１１０２…速度変換部

Claims (3)

1. 移動量及び正逆移動方向をパルス状の信号で出力する単一のセンサ、又は、複数のセンサの組み合わせから信号を入力し、被検体の移動量に応じた移動速さと移動方向を出力する移動速度計測装置であって、
   前記入力信号のパルス周期から速度演算処理を実行し、速度を出力する速度計測部と、
   前記被検体の移動方向が反転した際に起動される移動量のバッファカウンタと、
   出力中の移動方向に対し、前記被検体の移動方向が反転したことを検出してから、反転後の移動量がヒステリシス未満である間は、移動方向出力を反転前の状態に保持しつつ、前記速度計測部をパルス信号入力がない状態の演算モードに移行させ、反転後の移動量がヒステリシス以上になった場合は、反転後の方向への移動速さを演算するように、移動方向出力を反転し、前記速度計測部をパルス信号入力がある場合の演算モードに移行させ、反転後の移動量がヒステリシスを超えずに、前記被検体の移動方向が復帰し、出力中の移動方向への移動量が、反転時の値よりも増えたと判定すると、反転前の方向への移動速さを演算するように、前記速度計測部をパルス信号入力がある場合の演算モードに復帰させるヒステリシス判定処理部と
   を具備することを特徴とする物品移動速度計測装置。
2. 正方向への移動速さのみを出力し、逆方向への移動速さを出力しない、請求項1記載の物品移動速度計測装置。
3. ヒステリシス判定部のヒステリシスを任意の値に調整することが可能な、請求項１または２に記載の物品移動速度計測装置。
   

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