JPH01134265A - Speed measuring instrument - Google Patents

Speed measuring instrument

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JPH01134265A
JPH01134265A JP62292030A JP29203087A JPH01134265A JP H01134265 A JPH01134265 A JP H01134265A JP 62292030 A JP62292030 A JP 62292030A JP 29203087 A JP29203087 A JP 29203087A JP H01134265 A JPH01134265 A JP H01134265A
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signal
frequency
speed
irregular
pulse
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JP62292030A
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Shunichi Taguchi
田口 俊一
Shuji Okawa
大川 修治
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Abstract

PURPOSE:To measure a speed with high accuracy even when a moving body is at an equal speed or accelerated or decelerated at its start or stop by measuring a frequency only when a signal obtained by rectifying and detecting a narrow-band irregular signal is higher than a threshold voltage. CONSTITUTION:The narrow-band irregular signal outputted by an integrator 19 is branched through an LPF 20 for frequency measurement and signal decision. When the frequency is measured, a zero-cross pulse rectifying device 21 shapes the narrow-band irregular signal into a rectangular wave pulse, and a counter 23 counts the period of the signal and inputs the counted value to a microcomputer (muC) 31. Further, when a signal is decided, the signal from the LPF 20 is rectified 26 on a full-wave basis and detected 27, and then compared by a comparator 28 with a threshold voltage Vref. The output signal of the comparator 28 and the output signal of an FF 29 are inputted to an AND circuit 30, whose output signal is inputted to the muC 31. Then the muC 31 reads in data only when the output of the AND circuit 30 is at 'H' and clears a data latch circuit 24 and an FF 29.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、イメージセンサを用いた速度計測装置に係り
、特に空間的処理を施した信号の周波数を精度良く捉え
、速度計測を高精度に行なうのに好適な速度計測装置に
関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a speed measuring device using an image sensor, and in particular, it is capable of accurately capturing the frequency of a spatially processed signal and measuring speed with high precision. The present invention relates to a speed measuring device suitable for measuring speed.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の装置は、特開昭59−14044号公報に記載の
ように、空間フィルタを用いた速度計測で、空間的処理
をした狭帯域不規則信号の振幅が小さい部分(周波数の
乱れを生じる)を除去するため正電圧と負電圧の2ケ所
にスレッシュホールドレベルを設け、信号を3値化し周
波数を計測するようになっていた。しかし移動していな
いすなわち停止状態と移動中の区別については述べられ
ていない。
As described in Japanese Unexamined Patent Publication No. 59-14044, the conventional device measures speed using a spatial filter, and detects the small amplitude portion of a spatially processed narrowband irregular signal (which causes frequency disturbance). In order to eliminate this, threshold levels were set at two points, one for the positive voltage and one for the negative voltage, and the signal was converted into three values and the frequency was measured. However, there is no mention of the distinction between not moving, that is, a stopped state, and moving.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記したように従来技術は、狭帯域不規則信号を3値化
するという信号処理について述べられており、信号の取
り込みタイミング等については。
As mentioned above, the prior art describes signal processing to ternarize a narrowband irregular signal, and the signal acquisition timing and the like are discussed.

配慮されていない。Not considered.

本発明の目的は、信号を取り込むタイミング及び狭帯域
不規則信号の振幅のレベルが小さい部分も除去し、移動
物体の等遠域はもちろん起動及び停止時の加減速域の場
合も高精度に計測しようとするものである。
The purpose of the present invention is to eliminate the timing of signal acquisition and parts with small amplitude levels of narrow band irregular signals, and to measure with high accuracy not only the equidistant range of moving objects but also the acceleration/deceleration range during startup and stop. This is what I am trying to do.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的は、イメージラインセンサを用い、被写体に対
応した各画素の受光量をシリアルに取り出し、電気的に
パルス列で1個あるいは数個飛ばしを行ない空間フィル
タを構成し、狭帯域不規則信号を、周波数を計測する装
置と、速度による信号かどうかを判別する装置に分け、
その判別は狭帯域不規則信号を整流又は余波整流し、検
波しであるスレッシュホールド電圧と比較して行なうこ
とにより達成される。
The above purpose uses an image line sensor to serially extract the amount of light received by each pixel corresponding to the subject, and electrically skips one or several pixels in a pulse train to configure a spatial filter, which converts narrowband irregular signals into It is divided into a device that measures frequency and a device that determines whether the signal is based on speed.
This determination is achieved by rectifying or rectifying the narrowband irregular signal and comparing it with a threshold voltage that is detected.

〔作用〕[Effect]

空間フィルタの狭帯域不規則信号は、移動物体が停止し
ている状態において中心周波数はなく雑音レベルとなる
。又速度が生じると即時に信号レベルが上がる。したが
って前述したように狭帯域不規則信号を整流、検波しで
あるスレッシュホールド電圧と比較することにより速度
が生じたかどうか判別でき、かつスレッシュホールド電
圧以下の狭帯域不規則信号を除去することもできる。
The narrowband irregular signal of the spatial filter has no center frequency and has a noise level when the moving object is stationary. Also, when speed occurs, the signal level immediately increases. Therefore, as mentioned above, by comparing the rectified and detected narrowband irregular signal with the threshold voltage, it is possible to determine whether a speed has occurred, and it is also possible to remove the narrowband irregular signal below the threshold voltage. .

したがってこのような装置においては、移動物体が突然
停止した場合やスリップした場合なども即座にその速度
に対応した信号を得られる。
Therefore, in such a device, even when a moving object suddenly stops or slips, a signal corresponding to the speed of the moving object can be immediately obtained.

又狭帯域不規則信号の周波数計測は、狭帯域不規則信号
をゼロクロ検出回路を介して矩形波パルスに整形し、そ
の周期を別の安定した高い周波数パルスでカウントし、
そのカウント値より求める方式とする。上記の信号判別
装置より信号でないと判定された場合カウント値を取り
込まい方式にすると、停止状態や狭帯域不規則信号のレ
ベルの小さい部分は除去される。又カウント値すなわち
周波数のデータは1度数分布処理などを行ない中心周波
数を求めるため速度計測の精度が向上した。
To measure the frequency of a narrowband irregular signal, the narrowband irregular signal is shaped into a rectangular pulse through a zero cross detection circuit, and its period is counted with another stable high frequency pulse.
The method is to calculate it from the count value. When the above-mentioned signal discriminator determines that the signal is not a signal, the count value is taken in, and the low level portion of the stopped state or the narrowband irregular signal is removed. In addition, the accuracy of speed measurement has been improved because the count value, that is, the frequency data, is subjected to frequency distribution processing to determine the center frequency.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を図を用いて説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は1本発明の速度計測装置のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of a speed measuring device according to the present invention.

1はイメージセンサで例えばCCDのラインセンサなど
である。ラインセンサは、(1)画素ピッチが小さい、
(2)受光部の各寸法を高精度に作れる。(3)各画素
の信号をクロックにより順次読み出せる。などの利点が
ある。2は増幅器で。
Reference numeral 1 denotes an image sensor, such as a CCD line sensor. The line sensor has (1) a small pixel pitch;
(2) Each dimension of the light receiving part can be made with high precision. (3) The signals of each pixel can be read out sequentially using a clock. There are advantages such as 2 is an amplifier.

CCDのラインセンサの場合はセンサの2個の出力信号
の差動により受光信号を取り出す差動増幅器である。3
はラインセンサ1の各画素の受光レベルをデジタル値に
変換するA/D変換器である。
In the case of a CCD line sensor, it is a differential amplifier that extracts a light reception signal based on the difference between two output signals of the sensor. 3
is an A/D converter that converts the light reception level of each pixel of the line sensor 1 into a digital value.

4.5はゲート付バッファで、このゲートは、ラインセ
ンサの各画素の受光レベルを読み出す基準クロックφ1
5とスキャン信号5H17よりダミーの画素数のみカウ
ント(6,8)t、、空間フィルタのピッチの周期のク
ロックTA7.TB9によってON−〇FFするもので
ある。この信号については後述する。10.11は、ク
ロックTA。
4.5 is a buffer with a gate, and this gate is a reference clock φ1 for reading out the light reception level of each pixel of the line sensor.
5 and the scan signal 5H17, only the number of dummy pixels is counted (6, 8) t, and the clock TA7 with the period of the pitch of the spatial filter. It is turned on and off by TB9. This signal will be described later. 10.11 is clock TA.

TBによって通過した画素のデジタル値を加算する加算
器で、1走査の2系列(便宜上A及びB系列とする)の
総和が求まるとスキャンクロックにより減算12を行な
う。減算器12の出力は、ビットシフトしすなわち増幅
13し、スキャンクロックを遅延18させた信号でD/
A変換器14によりアナログ信号に変換する。D/A変
換器の出力は、スキャンクロック17の周期毎の値とな
り、積分19シて連続した波形とする。この時D/A変
換器のラッチタイムをスキャンタイムに近づけると積分
した信号レベルは上がる。この積分した信号が狭帯域不
規則信号を呈する。
An adder that adds the digital values of pixels passed by TB performs subtraction 12 using a scan clock when the sum of two series (for convenience, A and B series) of one scan is determined. The output of the subtracter 12 is a signal obtained by bit shifting, that is, amplifying 13 and delaying the scan clock by 18.
The A converter 14 converts it into an analog signal. The output of the D/A converter is a value for each period of the scan clock 17, and is integrated 19 times to form a continuous waveform. At this time, when the latch time of the D/A converter approaches the scan time, the integrated signal level increases. This integrated signal presents a narrowband irregular signal.

ここでスキャンクロック毎の減算したデジタル値をコン
ピュータに読み込み、FFT(高速フーリエ変換)など
のソフトウェアを用いて中心周波数を求める方法もある
There is also a method of reading the subtracted digital value for each scan clock into a computer and using software such as FFT (Fast Fourier Transform) to find the center frequency.

狭帯域の不規則信号には、周波数の高い基準クロック1
5やスキャングロック17などの信号が重畳しているた
め、L P F (Low Pa5s Filter)
20を介して高域の周波数成分を除去する。また図には
示していないがDC成分もコンデンサなどを使って除去
する。低周波域は低速域の周波数を計測するため通過さ
せる。
For narrowband irregular signals, a high frequency reference clock1
Since signals such as 5 and scan clock 17 are superimposed, LPF (Low Pa5s Filter)
20 to remove high frequency components. Although not shown in the figure, DC components are also removed using a capacitor or the like. The low frequency range is passed through in order to measure the frequencies in the low speed range.

雑音を除去した信号は、周波数計測装置と信号判別装置
に分岐する。周波数計測は、狭帯域不規則信号をゼロク
ロス検出とコンパレータ回路21により矩形波パルスに
波形整形し、この信号の周期を別の安定した高い発振周
波数22のパルスでカウンタ23を用いてカウントする
。このカウントした値はラッチ回路24を介してマイク
ロコンピユータ31に接続する。
The signal from which noise has been removed is branched to a frequency measuring device and a signal discriminating device. For frequency measurement, a narrowband irregular signal is waveform-shaped into a rectangular wave pulse by a zero-cross detection and comparator circuit 21, and the period of this signal is counted by another stable high oscillation frequency 22 pulse using a counter 23. This counted value is connected to the microcomputer 31 via the latch circuit 24.

また信号判別は、LPF20後の信号をバッファ25を
介して余波26あるいは半波整流して検波27し、包絡
線成分の信号とする。この検波した信号をスレッシュホ
ールド電圧V r e fとコンパレータ28により比
較する。このスレッシュホールド電圧V r e fの
レベルは、実験的に移動物体が停止している時の雑音レ
ベルより大きく、狭帯域不規則信号の周波波が乱れる電
圧レベルより僅か大きいレベルに設定する。この比較器
28の出力信号と不規則信号のパルス波形信号の立上り
を捉えラッチするF、F、(フリップフロップ)回路2
9の出力信号をAND回路3oに入力する。
Further, for signal discrimination, the signal after the LPF 20 is passed through a buffer 25 and subjected to after-wave 26 or half-wave rectification and detection 27 to obtain an envelope component signal. This detected signal is compared with a threshold voltage V r e f by a comparator 28 . The level of this threshold voltage V r e f is experimentally set to a level higher than the noise level when a moving object is stopped, and slightly higher than the voltage level at which the frequency waves of the narrowband irregular signal are disturbed. F, F, (flip-flop) circuit 2 that captures and latches the output signal of the comparator 28 and the rise of the pulse waveform signal of the irregular signal.
The output signal of 9 is input to the AND circuit 3o.

AND回路30の出力信号はマイクロコンピュータ31
に入力する。
The output signal of the AND circuit 30 is sent to the microcomputer 31.
Enter.

マイクロコンピュータ31は、AND回路30の出力を
見てカウンタのデータを読み込む、すなわち出力が41
H”のときデータを読み込み、データ用ラッチ回路24
及びF、F、回路29をクリアする。L”のときデータ
を読み込まないとすると、移動物体が停止しているとき
と不規則信号のレベルが小さい場合データは読み込まれ
ないことになり、データの信頼性が向上する。
The microcomputer 31 reads the data of the counter by looking at the output of the AND circuit 30, that is, the output is 41.
When the data is “H”, the data is read and the data latch circuit 24
and clear F, F, circuit 29. If data is not read when the signal is L'', data will not be read when the moving object is stationary or when the level of the irregular signal is low, improving the reliability of the data.

次に空間フィルタを用いた非接触速度計の原理について
簡単に述べる。第2図は一列に並べた受光素子32が被
写体34に対して速度Vで移動しているとき、レンズ3
3との相対関係を模式的に表わしたものである。この原
理は、被写体34の表面のランダムな反射むらを光学的
に検出し、空間的処理を行ない周波数の形で移動物体の
速度Vを計測できるというものである。ここで空間的処
理というのは、第2図のように光電変換素子32を一定
間隔に一列に並べ、1個おきに結線された光電流の総和
工^e IBの差をとることである。この信号は狭帯域
の不規則信号を呈する。この狭帯域不規則信号の周波数
をHl、移動物体の速度をV、レンズの倍率をm、受光
素子32のピッチ(空間フィルタのピッチ)をPとする
と、次の関係式となる。              
  以下余白■=−・fc         −(1)
すなわちピッチPと倍率mは既知であるため、中心周波
数fcを求めると速度Vを計測できる。
Next, we will briefly explain the principle of a non-contact speedometer using a spatial filter. FIG. 2 shows that when the light receiving elements 32 arranged in a row are moving at a speed V with respect to the subject 34, the lens 3
This is a schematic representation of the relative relationship with 3. This principle is that random reflection unevenness on the surface of the subject 34 is optically detected, spatial processing is performed, and the velocity V of the moving object can be measured in the form of frequency. Here, the spatial processing means arranging the photoelectric conversion elements 32 in a line at regular intervals as shown in FIG. 2, and calculating the difference in the total sum of photocurrents connected every other element. This signal presents a narrowband irregular signal. Assuming that the frequency of this narrow band irregular signal is Hl, the speed of the moving object is V, the magnification of the lens is m, and the pitch of the light receiving element 32 (pitch of the spatial filter) is P, the following relational expression is obtained.
Below margin ■=-・fc −(1)
That is, since the pitch P and the magnification m are known, the velocity V can be measured by finding the center frequency fc.

次に第3図に示すCCDラインセンサ35を用いた場合
の空間フィルタの構成について述べる。
Next, the configuration of a spatial filter using the CCD line sensor 35 shown in FIG. 3 will be described.

ラインセンサ35は、前述したように画素ピッチが数十
μmと小さく、画素と画素の間隙が数μmと非常に狭く
なっている。従って光学系を用い、被写体を観測したと
き、分解能が良いため高精細に被写体のむらパターンを
捉えられ、むらの小さい被写体も移動速度を計測できる
特徴を持っている。
As described above, the line sensor 35 has a small pixel pitch of several tens of μm, and a very narrow gap between pixels of several μm. Therefore, when an object is observed using an optical system, the uneven pattern of the object can be captured with high precision due to its high resolution, and the moving speed of objects with small unevenness can also be measured.

空間フィルタの構成は、−列に並んだ画素信号を取り出
し、パルス列により画素信号を第3図に示すように1個
おき又は数個おきに飛ばし、フィルタを構成する。第3
図はフィルタのピッチPが4画素の場合を示している。
The configuration of the spatial filter is to take out pixel signals arranged in a - column, and use a pulse train to skip every other pixel signal or every few pixel signals as shown in FIG. 3 to form a filter. Third
The figure shows a case where the pitch P of the filter is 4 pixels.

次にパルス列によって空間フィルタを構成する方法につ
いて第4図を用いて説明する。
Next, a method of constructing a spatial filter using a pulse train will be explained using FIG. 4.

第4図において、(a)SH信号36はスキャングロッ
ク信号、(b)φ信号37はラインセンサの画素信号を
読み出すクロックで、第1図の基準クロックである。(
a)のSH倍信号、ラインセンサの画素数分カウント1
6し、作成したものである。(c)38の信号はライン
センサの出力信号で、被写体の受光量によってレベル変
動する信号である。CCDのラインセンサの場合は、−
般に(c)38の信号と、第4図には示していないが(
c)38信号と同期し、一定レベルのパルス信号と差動
をとり、オフセットノイズを除去し、増幅して積分する
と(d)39に示す被写体のラインのむらパターンを観
測することができる。
In FIG. 4, (a) the SH signal 36 is a scan clock signal, and (b) the φ signal 37 is a clock for reading out pixel signals of the line sensor, which is the reference clock in FIG. (
a) SH multiplied signal, count 1 for the number of pixels of the line sensor
6 and created it. (c) The signal 38 is an output signal of the line sensor, and is a signal whose level changes depending on the amount of light received by the subject. In the case of a CCD line sensor, -
In general, the signal (c) 38 and (not shown in Fig. 4)
c) By synchronizing with signal 38, taking a differential with a constant level pulse signal, removing offset noise, amplifying and integrating, it is possible to observe the line unevenness pattern of the object shown in (d) 39.

また一般にCCDのラインセンサなどは両端にダミーの
画素すなわち不感画素を有している。
Further, generally, a CCD line sensor or the like has dummy pixels, that is, insensitive pixels at both ends.

(e)TA信号40は、スキャンクロックSHからダミ
一画素分カウント6し、信号画素の先頭から4パルス(
1パルスは1画素に対応)おきのパルス信号である。(
f)TB信号41は、同様にスキャンクロックSHから
(ダミー画素分+2画素)カウント8し、4パルスおき
のパルス信号である。(g)42はラインセンサの画素
を表わしており、信号画素数は128の場合である。
(e) The TA signal 40 is counted by 6 for one dummy pixel from the scan clock SH, and 4 pulses from the beginning of the signal pixel (
One pulse is a pulse signal every other (corresponding to one pixel). (
f) The TB signal 41 is a pulse signal that is counted by 8 (dummy pixels + 2 pixels) from the scan clock SH and every 4 pulses. (g) 42 represents a pixel of the line sensor, and the number of signal pixels is 128.

信号画素をS□l sat S31・・・、S1□8と
すると、TA倍信号対応する画素は、8198m9・・
・、S1m!で、TB倍信号対応する画素は、S3. 
S、・・・。
If the signal pixels are S□l sat S31..., S1□8, the pixels corresponding to the TA times signal are 8198m9...
・、S1m! Then, the pixel corresponding to the TB multiplied signal is S3.
S...

S□、7である。従って第1図においてTA、TBのパ
ルス使って、ラインセンサのA/D変換後のデジタル値
を通過させると、画素5ztS4tSst・・・、S工
、の信号は取り込まれず、フィルタが構成される。
S□, 7. Therefore, in FIG. 1, when the A/D-converted digital values of the line sensor are passed using the TA and TB pulses, the signals of the pixels 5ztS4tSst, . . . , S, etc. are not taken in, and a filter is formed.

第4図では、空間フィルタのピッチPを4画素としてい
るが、(e)および(+)のパルス列を任意に選択でき
るため、ピッチPを容易に変えることができる。
In FIG. 4, the pitch P of the spatial filter is set to 4 pixels, but since the (e) and (+) pulse trains can be arbitrarily selected, the pitch P can be easily changed.

また第1図においては、ラインセンサの全画素について
A/D変換しているが、TA及びTBの信号のタイミン
グでA/D変換し加算しても問題はない。
Furthermore, in FIG. 1, all pixels of the line sensor are A/D converted, but there is no problem if the A/D conversion is performed and added at the timing of the TA and TB signals.

以上がラインセンサを用いた空間フィルタの構成である
The above is the configuration of a spatial filter using line sensors.

次に狭帯域不規則信号について述べる。Next, we will discuss narrowband irregular signals.

第5図(h)43は、移動物体が等速で移動していると
きのLPF後の狭帯域不規則信号の波形である。不規則
信号には、振動レベルが小さく、周波数の乱れた所が生
じる。またラインセンサのライン方向が移動方向と一致
し、かつ被写体面と平行になるように設置する。これが
外れると不規則信号が非対称となりすなわち低周波成分
が重畳する波形となって精度良く周波数を計測できない
FIG. 5(h) 43 shows the waveform of the narrowband irregular signal after LPF when the moving object is moving at a constant speed. Irregular signals include areas where the vibration level is low and the frequency is disturbed. Further, the line sensor is installed so that the line direction coincides with the moving direction and is parallel to the subject surface. If this happens, the irregular signal becomes asymmetrical, that is, it becomes a waveform in which low frequency components are superimposed, making it impossible to accurately measure the frequency.

第6図で狭帯域不規則信号の周波数を計測する方法をパ
ルス波形を用いて述べる。(i)44は不規則信号で(
j)45はゼロクロスで矩形波に整形したパル信号であ
る。(k)46がカウント用発振周波数パルスで9発振
周波数を安定させるため水晶振動子などを用いる。(j
)45のパルス波形の周期を(k)46の信号でカウン
トする方式の一例としてカウンタを2系列用いてカウン
トする方法について述べる。
In FIG. 6, a method for measuring the frequency of a narrowband irregular signal will be described using a pulse waveform. (i) 44 is an irregular signal (
j) 45 is a pulse signal shaped into a rectangular wave at zero cross. (k) 46 is an oscillation frequency pulse for counting, and 9 a crystal oscillator or the like is used to stabilize the oscillation frequency. (j
As an example of a method of counting the period of the pulse waveform of )45 using the signal of (k)46, a method of counting using two series of counters will be described.

先ず第1系列のカウンタで(j)45信号の立上り■か
ら次の立上り■までカウントする((1)47信号)。
First, the first series of counters count from the rising edge ■ of the (j) 45 signal to the next rising edge ■ ((1) 47 signal).

次の立上り■から立上り■までは第2系列のカウンタが
カウントする((m)48信号)。すなわち2系列で(
j)45の周期を交互にカウントする方式で、このよう
な方式では、すべての周期を捉えることが可能となる。
The second series counter counts from the next rising edge ■ to rising edge ■ ((m) 48 signals). In other words, in two series (
j) A method of counting 45 cycles alternately. With such a method, it is possible to capture all cycles.

また周波数は、カウント値/発振周波数で表わされる。Further, the frequency is expressed as count value/oscillation frequency.

次に第7図を用いて、速度による信号か否かを判別し、
狭帯域不規則信号のレベルが小さい所を除去するシステ
ムについて述べる。
Next, using Fig. 7, determine whether the signal is based on speed or not,
A system for removing low level narrowband irregular signals will be described.

(h)49信号は狭帯域不規則信号で、(0)50信号
が(h)信号を全波整流した信号である。
The (h)49 signal is a narrowband irregular signal, and the (0)50 signal is a full-wave rectified signal of the (h) signal.

(p)51信号が(0)信号を検波した信号波形で包路
線を捉える。又この(p)信号とスレッシュホール電圧
V r e fのレベル関係を示す、そして移動物体が
停止している場合雑音レベルはDCカットしているため
ほとんど零レベルである。従って(p)51のようにス
レッシュホールド電圧Vrefを狭帯域不規則信号の振
幅レベルが小さい所より僅か大きいレベルとする。(p
)信号とVrefとをコンパレータに入力し、その出力
波形が(g)52である。従って、不規則信号(h)4
9をゼロクロスでパルス整形し、コンピュータ31に読
み込まれる周期は、(q)信号が立ち上った状態で、(
r)53に示した信号となる。このようにすることによ
り狭帯域不規則信号で周波数が乱れる振幅レベルの小さ
い所の周波数を除去できる。又不規信号の有無も判別で
きることになる。
The (p)51 signal captures the envelope line using the signal waveform obtained by detecting the (0) signal. It also shows the level relationship between this (p) signal and the threshold voltage V r e f , and when the moving object is stationary, the noise level is almost zero level because DC is cut. Therefore, as shown in (p) 51, the threshold voltage Vref is set to a level slightly higher than where the amplitude level of the narrow band irregular signal is small. (p
) signal and Vref are input to a comparator, and the output waveform is (g)52. Therefore, the irregular signal (h)4
9 is pulse-shaped at the zero cross, and the period read into the computer 31 is (q) with the signal rising, (
r) The signal shown in 53 is obtained. By doing this, it is possible to remove frequencies where the amplitude level is small and where the frequency is disturbed by the narrow band irregular signal. It is also possible to determine the presence or absence of irregular signals.

第1図に示したシステムを例えば自走ロボットなどに搭
載した場合について見る。
Let us consider the case where the system shown in FIG. 1 is mounted on, for example, a self-propelled robot.

(1)自走ロボットが直進する場合、″直進″という命
令が出力されて走行用駆動モータが実際動き出すまでに
僅かな時間を有する。従って前述したようにパルスカウ
ントの周波数計測法であると上記の時間内に雑音信号よ
り周波数を計測することになる。
(1) When a self-propelled robot moves straight, it takes a short time from when the command to "go straight" is output until the travel drive motor actually starts moving. Therefore, as mentioned above, if the pulse count frequency measurement method is used, the frequency will be measured from the noise signal within the above-mentioned time.

(2)自走ロボットが停止する場合、゛′停止″′とい
う命令が出力されてロボットが完全停止するまである時
間要する。従ってパ停止″命令と同時に空間周波数のデ
ータを読み込まないとすると誤差となる。
(2) When a self-propelled robot stops, it takes a certain amount of time for the robot to come to a complete stop after the ``stop'' command is output.Therefore, if the spatial frequency data is not read at the same time as the ``stop'' command, an error will occur. Become.

(3)自走ロボットが直進走行している時、極端な例で
全車両がスリップしてロボット自体が動かない場合、空
間フィルタの出力は雑音レベルでこの状態で周波数を計
測することになる。
(3) When a self-propelled robot is traveling straight ahead, in an extreme case, if all the vehicles slip and the robot itself does not move, the output of the spatial filter will be at a noise level and the frequency will be measured in this state.

このように、(1)〜(3)の場合、空間フィルタの出
力(不規則信号)のレベルをみて、空間周波数を捉える
と信頼性のあるデータを得ることができる。
In this way, in cases (1) to (3), reliable data can be obtained by looking at the level of the output (irregular signal) of the spatial filter and capturing the spatial frequency.

上述した方式によって、移動したときの空間周波数のデ
ータについて次に述べる。
Next, the spatial frequency data obtained when moving using the method described above will be described.

第1図に示したシステムを使い、信頼性のある空間周波
数を得ることができるが、実験的に空間周波数を計測す
ると第8図に示すようにバラツキがある。したがって1
個1個の空間周波数データから速度を求めるより、第9
図に示したように度数分布をとりそのピークとなる周波
数を中心周波数jcとする方がデータの信頼性が向上す
る。
Although reliable spatial frequencies can be obtained using the system shown in FIG. 1, when spatial frequencies are measured experimentally, there are variations as shown in FIG. 8. Therefore 1
Rather than finding the speed from the spatial frequency data of each individual,
As shown in the figure, data reliability is improved by taking a frequency distribution and setting its peak frequency as the center frequency jc.

また実験的に移動速度を変イビさせ、ある一定距離移動
させたときのそれぞれの度数分布による中心周波数fc
を求め、(1)式より速度を出す。この速度と実際の平
均速度との精度より、中心周波数をfc±Δfcの平均
値とした方が僅か精度は向上した。
In addition, we experimentally varied the moving speed and the center frequency fc according to each frequency distribution when moving a certain distance.
Find the speed using equation (1). Compared to the accuracy between this speed and the actual average speed, the accuracy was slightly improved by setting the center frequency to the average value of fc±Δfc.

従って自走ロボットなど移動する物体の速度計測は第1
0図に示したように最初度数分布により中心周波数fc
を求め、次からはfc±Δfc内の平均値を新たに中心
周波数fcとする。
Therefore, the first step is to measure the speed of moving objects such as self-propelled robots.
As shown in Figure 0, the center frequency fc is initially determined by the frequency distribution.
is determined, and from now on, the average value within fc±Δfc is newly set as the center frequency fc.

このようなアルゴリズムにおいては、速度が変化しても
追随でき、又精度良く速度計測ができる。
In such an algorithm, even if the speed changes, it can be followed and the speed can be measured with high accuracy.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように本発明によれば、物体が移動している
ときのみの空間周波数を計測でき、かつ狭帯域不規則信
号のレベルが小さい場合を除去でき1回路上空間周波数
の信頼性を向上し、又ソフトウェアにおいて、空間周波
数データの度数分布処理等より中心周波数を求めた。こ
の結果精度の高い速度計測ができた。
As described above, according to the present invention, it is possible to measure the spatial frequency only when an object is moving, and it is also possible to eliminate the case where the level of the narrow band irregular signal is small, thereby improving the reliability of the spatial frequency in one circuit. In addition, the center frequency was determined using software, such as frequency distribution processing of spatial frequency data. As a result, highly accurate speed measurement was possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例のシステムブロック図、第2
図は空間フィルタを用いた光学系の概念図、第3図はラ
インセンサを空間フィルタの構成図、第4図は、ライン
センサの入出力信号とフィルタ構成のパルス信号の説明
図、第5図は狭帯域不規則信号波形図、第6図は1周波
数計測の信号波形図、第7図は第5図の信号レベルの小
さい個所を除去する信号波形図、第8図は実験上で得ら
れた空間周波数のデータ説明図、第9図はその度数分布
図、第10図は移動車での速度計測のフローチャートで
ある。 1・・・イメージラインセンサ、3・・・A/D変換器
。 10.11・・・加算器、12・・・減算器、14・・
・D/A変換器、23・・・周波数計測用カウンタ、2
6・・・全波整流、27・・・検波、28・・・比較器
、31・・・マイクロコンピュータ、43・・・狭帯域
不規則信号。 代理人弁理士  小 川 勝 男 晃2目 を 把5目 晃50 光乙目 高7目 発6 圀 M閲 処′1図 ノC パ弓水イ虹 第70目
Figure 1 is a system block diagram of one embodiment of the present invention, Figure 2 is a system block diagram of an embodiment of the present invention.
The figure is a conceptual diagram of an optical system using a spatial filter, Figure 3 is a configuration diagram of a line sensor and a spatial filter, Figure 4 is an explanatory diagram of input/output signals of the line sensor and pulse signals of the filter configuration, and Figure 5 is a narrowband irregular signal waveform diagram, Figure 6 is a signal waveform diagram of one frequency measurement, Figure 7 is a signal waveform diagram that removes the low signal level part of Figure 5, and Figure 8 is an experimentally obtained signal waveform diagram. FIG. 9 is a frequency distribution diagram thereof, and FIG. 10 is a flowchart of speed measurement in a moving vehicle. 1... Image line sensor, 3... A/D converter. 10.11...Adder, 12...Subtractor, 14...
・D/A converter, 23... Frequency measurement counter, 2
6...Full wave rectification, 27...Detection, 28...Comparator, 31...Microcomputer, 43...Narrowband irregular signal. Representative Patent Attorney Masaru Ogawa Akira Ogawa 2nd Eye 5th Akira 50 Mitsuotsume High 7th Departure 6 Kuni M Review Office'1 Figure No C Pa Yumizui Rainbow 70th

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、被測定物からの反射光をレンズを介してイメージセ
ンサに導入し、電気パルス信号により空間フィルタを構
成し、空間フィルタの出力信号より周波数を計測し速度
を得る装置において、同出力信号より全波又は半波整流
し検波した信号とスレッシュホールド電圧とを比較し、
上記検波した信号がスレッシュホールド電圧以上の時の
み周波数を計測することを特徴とした速度計測装置。
1. In a device that introduces the reflected light from the object to be measured through a lens to an image sensor, configures a spatial filter with an electric pulse signal, and measures the frequency from the output signal of the spatial filter to obtain the speed, Compare the full-wave or half-wave rectified and detected signal with the threshold voltage,
A speed measuring device characterized in that the frequency is measured only when the detected signal is equal to or higher than a threshold voltage.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57127854A (en) * 1981-01-30 1982-08-09 Omron Tateisi Electronics Co Space filter apparatus
JPS62150662U (en) * 1986-03-18 1987-09-24

Patent Citations (2)

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