JPH01260314A - データ処理装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は計測値や信号データ等の入力データの補正を行
うデータ処理装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、計測結果を例えばＡ／Ｄ変換器によりデジタル値
に変換して出力する計測器がある。このような計測器に
おいては周囲の影響によりノイズが発生し、上記デジタ
ル値に微少な変動が生じ、例えばミクロン単位のシート
の厚みを計測する場合には、特にノイズによるデジタル
値の変動を除去する必要にせまられている。

このため、従来の計測器は上記ノイズの影響を考慮して
、順次にサンプリングした計測結果を記憶しておき、あ
る時点Ｔでサンプリングした計測結果とサンプリング時
点Ｔより前にサンプリングした所定個数の計測結果の平
均をデータ処理装置により求め、この平均値をサンプリ
ング時点Ｔの計測結果に対する補正値として用いている
。

ところが、計測データの精度を上げるために、平均演算
に用いる計測結果の数を増やすと、データ処理装置にお
ける計測結果を記憶するメモリの容量が大幅に増大して
しまうという解決すべき課題があった。この点について
詳しく説明する。

従来のデータ処理装置において、ある時点での補正値は
次式により算出される。

Ｘ、＝Ｏｎ≦Ｎ（２） ここで肛は補正後の計測結果、Ｘｎはｎ回目にサンプリ
ングされた計測結果、Ｎは平均演算処理に用いる計測結
果の個数（ピックアップ個数）であり、固定設定され、
ｎ−Ｎ回目からｎ回目のデータが用いられる。

データ処理装置は計測結果を記憶するＮ個のメ回の計測
結果のサンプリング時におけるＮ個の計測結果の合計を
記憶するメモリを設けている。

これらのメモリを用いた（１）式の演算処理手順を第４
図および第５図を参照して具体的に説明する。

ここで、（１）式においてピックアップ個数Ｎを“３”
に設定し、メモリＭｌ−Ｍ３を計測結果Ｘ、の格納用に
、メモリＭ４を計測結果の合計値Ｘ−ｘ、のｕｎ−Ｎ 格納用に、さらにメモリＭ５を計測結果Ｘｎ−Ｈの格納
用に割り当てるものとする。

第４図に示すように、第１回目の計測結果Ｘｌが得られ
るとデータ処理装置はメモリ旧に計測結果Ｘ、をメモリ
Ｍｌに格納する。この時点では“３”個の計測結果が得
られないのでメモリＭ２〜Ｍ５には“０”が記憶されて
いる。次に、第２回目の計測結果×、が得られると、デ
ータ処理装置は、メモリＭ２の記憶内容をメモリＭ３へ
、メモリＭｌの記憶内容Ｘ、をメモリＭ２にシフト記憶
し、メモリＭｌには第２回目の計測結果ｘ２を記憶する
。このようにしてデータ処理装置は得られる計測結果を
順次メモリＭｌ〜Ｍ３にシフト記憶する。第２回目の計
測結果が得られると、データ処理装置は（１）式におけ
るΣ−Ｘ、としてＸ、をメモリＭ４に格納す、る。以下
、以下、データ処理装置は得られる計測結果をメモリＭ
１〜Ｍ３にシフト記憶する。第４回目の計測結果ｘ４が
得られたとき、メモリＭｌ−１３にはそれぞれＸ４＋　
Ｘ３＋　ｘ＝が記憶され、これまでメモリＭ３に記憶さ
れていたＸ、がＸｎ−Ｈの値としてメモリＭ５にシフト
記憶される。また、メモリ旧には、ｘ、＋　Ｘ２　＋Ｘ
３の合計値が記憶されるｏｘｎ−ｓの値としてＸ、が、
格納されるので、データ処理装置は（１）式に基いて（
メモリ旧の値＋メモリＭ４の値−メモリＭ５の値）／３
を演算する。この演算結果ｘ４が第４回目の計測値ｘ４
に対する補正値としてデータ処理装置から出力される。

データ処理装置は以下、順次新しい計測結果得られる毎
にメモリ１〜Ｍ３、メモリＭ４、メモリＭ５の値をシフ
ト記憶し、これらのメモリの値に基いて演算処理を行っ
ている。

このような補正演算は計測結果が新しく得られる毎に、
平均演算に用いるデータが第５図に示すように次々と移
動するので移動平均とも呼ばれている。

（発明が解決しようとする課題） 以上説明した移動平均をデータ処理装置により求める場
合には、移動平均に用いる計測結果の個分だけメモリを
用意する必要があり、特に、出力データの精度を良くす
るために指定平均回数（ピックアップ個数）を１２５回
とか２５６回、５１２回などと多数回を指定すると、指
定平均回数に応じて平均すべき計測結果を記憶しておく
データメモリの数も多数となる。

この結果、データメモリの増加に伴ってデータ処理時間
も長くなる。例えば、データサンプリング速度が１ｍｓ
以下で行い、５１２回の移動平均処理を行ったとき、１
回の移動平均処理時間は約０．５秒となる。連続して流
れるシート材の厚みや幅を測定する場合には、指定平均
回数を５１２回とじてもデータ精度的には不足の場合も
あるといわれている。

ちなみに、２バイト長のデータ５１２個を移動平均する
場合、約１にバイトのメモリを必要とする。

測定器の小型化のために１チツプの中央演算処理装置（
ｃｐｕ）を利用して測定データの補正処理を行なおうと
すると、現在市販されている１チツプＣＰＩＪの内蔵メ
モリでは、メモリ容量が不足し、外部にメモリを増設し
なければならず、測定器を小型化できないという不具合
につながる。

また、　ＣＰｔ１がアクセスすべきメモリが多くなる程
演算時間も長くなるので、データサンプリング速度に制
限を受けるという不具合も生じる。

そこで、本発明の目的は、上述の問題点を解決し、測定
結果の移動平均補正を行う際に用意すべきデータメモリ
数を減少させ、かつ高速で近似的な移動平均値を求める
ことができるデータ処理装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段〕 このような目的を達成するために、本発明は、２以上の
整数である所定値Ｎと変数ｎとがｎ＞Ｎとして、前回ま
でサンプリングされて入力されたｎ−Ｎ回目の入力デー
タＸ。−８から、、−１回目の入力データ、Ｘｎ−１の
Ｎ個の入力データを用いて今回のｎ回目にサンプリング
された入力データＸｎに対してノイズ補正を行フた移動
平均値ｘｎを求めるデータ処理装置において、前回のｎ
−１回目の入力データＸ。−１に対する移動平均値をＸ
ｎ−１とすると、次式を用いて、今回のｎ回目の入力デ
ータｘｎに対する移動平均値ｘｌｌを求め、今回求めた
ｘｎの値を次回の演算の際にはＸｎ−１として上記式に
代入することにより上記×７を順次演算して、出力する
演算手段を具備したことを特徴とする。

〔作　用〕

本発明は、高速でサンプリングされるデータ値に大きい
誤差がないことに着目し、移動平均値を求める際に最新
の入力データ値Ｘｎをこれまでにサンプリングした移動
平均に求いる入力データの合計値に加え、前回求められ
た移動平均値を減じて移動平均の補正演算を行うように
したので、移動平均に用いるサンプリングデータを全て
記憶しておく必要がなくなり、従来のデータ処理装置に
比べ、補正演算は使用するメモリの数を大幅に減するこ
とができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明実施例の具体的構成を示す。

第１図において、２００は２以上の整数である所定値Ｎ
と変数ｎとがｎ＞Ｎとして、入力装置ｉｏ。

から前回までサンプリングされて入力されたｎ−Ｎ回目
の入力データＸｎ−Ｎからｎ−１回目の入力データ、Ｘ
ｎ−１のＮ個の入力データを用いて今回のｎ回目にサン
プリングされた入力データ×。に対してノイズ補正を行
った移動平均値Ｘ。を求めるデータ処理装置である。

３００は前回のｎ−１回目の入力データＸ１−１に対す
る移動平均値を口とすると、次式 を用いて、今回のｎ回目の入力データＸｎに対する８ｉ
ｉ１１平均値πを求め、今回求めたＬ−の値を次回の演
算の際には扁として上記式に代入することにより上記［
を順次演算して、出力する演算手段である。

第２図は本発明の実施例の具体的な回路構成を示す。第
２図において１は被測定物の測定、例えばシートの厚み
を測定し、その測定結果をアナログ信号で出力するセン
サである。２はセンサ１より得られたアナログ信号を後
処理可能なレベルまでアナログ信号を増幅するアンプで
ある。４はアンプ２より得られた増幅信号をアナログ値
からデジタル値に変換するアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ
）変換器である。

４は中央演算処理装置（ｃｐｕ）であり、３図（＾）。

（Ｂ）に示すプログラムを実行し、測定データの補正を
行う。なおＡ／Ｄ変換器３がＣＰＩＩ４に内蔵されてい
る場合もある。

ＣＰＵ４はＡ／Ｄ変換器３からの測定データを記憶する
ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を内部に有し、同じ
く第３図（８）に示す移動平均を求めるプログラムを予
め記憶するり一ドオンリメモリ（ＲＯＭ）を有する。Ｃ
ＰＵ４により補正演算された結果が補正後の測定結果と
してデジタル信号で外部出力される。

また、ＣＰＵ４（７）　ＲＡＭ内には第３図（Ａ）　〜
（Ｂ）　（７）制御手順の基にＣＰＵ４が実行する補正
演算の演算データを記憶するメモリＭｌｌ　ＮＭ１３　
、カウンタ等が設けられている。

次に、本実施例の動作を第３図（＾）〜（Ｃ）のフロー
チャートを参照して説明する。第３図（Ａ）は第２図に
示す（：ＰＩ３により実行される計測データの補正処理
に関する主制御手順を示す。

第３図（Ｂ）は第３図（Ａ）の主制御手順におけるイニ
シャル処理（ステップ５１０）の詳細な制御手順を示す
。第３図（Ｃ）は第３図（Ａ）の主制御手順における計
測結果の補正処理の詳細な制御手順を示す。

本例において移動平均のための演算式は、ｎ≦Ｎの場合 ｎ≧Ｎ＋１の場合 なる式を用いる。

第３図（八）において、ＣＰＵ４に電源が投入されると
、ＣＰＵ４はステップ５１ＧにおいてＣＰｔ１４内の各
メモリのイニシャライズ処理を行う。ＣＰＵ４は第３図
（Ｂ）に示す従手順に穆り、ＣＰｔ１４のＲＯＭに予め
記憶しである平均演算のためのデータ個数（ピックアッ
プ個数）ＮをＲＡＭに記憶する。本例はこのデータ個数
を固定値としているが、任意に設定したい場合には、キ
ーボードからデータ個数Ｎを入力するようにしてもよい
。

次に、ＣＰＵ４はカウンタに初期値″Ｏ”を設定する。

カウンタはサンプリングデータのサンプリング個数を計
数し、サンプリングデータの個数ｎがＮ個に達したか否
かを判定するために用いるカウンタであり、本例におい
てはＲＡＭ内に設けている。

ＣＰｔ１４はその他、補正処理に用いるデータの初期値
の設定を終了し、次の手順に進む（ステップＳｌｌ〜５
１３）。

ＣＰＩＪ４は、一定周期でＡ／Ｄ変換器３から送られて
くる計測結果を入力（データサンプリング）し、その計
測結果の移動平均を算出するための補正処理を行う（ス
テップ５２０〜５３０）。

ここで、ｎ回目の計測結果Ｘ。が得られたとすると、Ｃ
Ｐｔ１４は入力された値ｘｎをＲＡＭ内のメモリＭｌｌ
に記憶する（第３図（Ｃ）ステップ５３１）。

次に、ＣＰＬＩ４の内部カウンタの値を“１′°加算し
てサンプリング回数を計数する。カウンタ値≦サンプリ
ングデータ個数Ｎと判定したときは上述の（３）式を用
いた演算処理を行う。また、カウンタが計数したサンプ
リング回数ｎ≧Ｎ＋１を判定したときは、（４）式を用
いた演算を行う（ステップ５３２〜５３３）。

ステップ５３４〜５３Ｂは（２）式の演算処理過程を示
す、　ＣＰＩＩ４はＲＡＭ内に設けられたメモリＭ１２
からこれまでのサンプリングデータの合計値、を読み出
すと、最新のデータ値ｘｎを合計値に加算し、ｘ。

が加算された合計値をメモリＭ１２に再記憶する。

次に、この合計値をカウンタ値ｎで除しく２）式に基づ
く演算処理を行う。この計算結果はメモリＭ１３に記憶
され、次のサンプリングデータの補正演算処理に用いら
れる（ステップ５３４〜５３６）。

一方、カウンタ値が示すサンプリング回数ｎ≧Ｎ＋１の
ときは、メモリＭｌｌに記憶された最新の計測結果Ｘｎ
をメモリ１２に記憶されたＮ個の計測値れた前回計算さ
れた移動平均値り百を減算し、その演算結果をメモリ１
２に記憶する（ステップ５４０〜５４１）。

次にメモリ１２の値をＮ値で除して、ｎ回目における移
動平均値を計算する。この計算結果はメモリ１３に記憶
され、次回の移動平均演算に用いられる。このように計
算された移動平均値がサンプリングされた計測値に対す
る補正値として外部出力される（ステップＳ４２〜Ｓ４
８→５３７）。

次に、従来例との比較を行うために、従来技術において
説明した演算例と同一条件での具体的演算過程を簡単に
説明する。

ここで、移動平均に用いるデータ個数をＮ＝３に設定す
る。第１回目（ｎ＝１）の計測結果ス−が得られると、
計測結果かメモリ１１に記憶され、カウンタの値は“Ｉ
Ｈに設定される（ステップＳ３１→５３２）。

次に、カウンタ値（１）≦Ｎ（３）なのでメモリＭ１２
にはＮ個の計測結果の合計値とてｘｌが記憶され、移動
平均の計算の結果ｘ１がメモリＭ１３に記憶されると共
に、外部出力される（ステップ５３３〜５３７）。

以下順次、第２回目から第３回目まで同様の手順で移動
平均の演算が行なわれ、第３回目の移動平均演算の終了
時にはメモリＭｌｌには計測結果Ｘ５、メモリＭ１２に
はｘ、＋ｘ２＋ｘ、の合計値、メモリｘｌ＋ｘ２＋ｘ３ Ｍ１３は□の計算値が格納されている。

第４回目の計測値Ｘ　が得られると、手順はステップ５
３１−４５３２→５３４→５４０と進み、これまでの合
計値に最新の計測値Ｘ　が加えられ、前回の移動平均値
Ｌ１■■　が減算され、この計算結果、Ｘ＋＊Ｘｚ＋Ｘ
３＊Ｘ４−”二Ｘ２＋Ｘ３がメモリＭ１２に記憶される
（ステップ５４０〜５４１）。

次に、移動平均の演算が行なわれ、移動平均処理される
。以下同様の手順で、５回目以降の演算処理が行なわれ
る。なお、計測値が高速でサンプリングされる場合、上
述の例でＸ、は□と近似的に等しく、結果としては従来
技術の説明で行った４回目の移動平均処理２扛狂とほぼ
同じ値を得ることができる（ステップ５４２〜５４８）
。

また、本実施例における移動平均処理ではサンプリング
回数を記憶するカウンタメモリ１個、加算結果を格納す
るメモリ１個（Ｍ１２）、平均値を格納するメモリ（Ｍ
１３）　　１個、平均値指定個数Ｎを記憶するメモリ１
個および最新の計測結果を記憶するメモリ（Ｍｌｌ）　
　１個の合計５個だけを用意すれば移動平均値を求める
ことができる。

また、平均値指定個数Ｎが数百個となっても必要なメモ
リ個数は５個でよく、従来のように平均値回数分だけデ
ータを記憶するメモリを用意する必要がないので、デー
タ処理装置のメモリ容二を大幅に減することができる。

さらにＣＰＵ４がアクセスするメモリの数が少ないので
、移動平均に関する処理時間を短縮することも可能とな
る。本実施例においては、サンプリング回数ｎ≦Ｎのと
きは上記（３）式を用いたがピックアップ個数Ｎを用い
もよい。

また、本実施例は計測サンプリングデータなノイズ補正
する例について説明したが、画像処理データなど高速、
かつ大多数のデータに対して移動平均処理する場合に本
発明を適用できることは言うまでもない。

〔発明の効果〕 以上、説明したように、本発明によれば、移動平均値を
求める際に最新の入力データ値Ｘｎをこれまでにサンプ
リングした移動平均に求いる入力データの合計値に加え
、前回求められた移動平均値を減じて移動平均の補正演
算を行うようにしたので、移動平均に用いるサンプリン
グデータを全て記憶しておく必要がなくなり、従来のデ
ータ処理装置に比べ、補正演算は使用するメモリの数を
大幅に減することができる。

また、メモリ数の減少に伴って、１チツプのＣＰＵをも
使用することができ装置の小型化に寄与すると共に、演
算手段がメモリとアクセスする時間が短縮され、その結
果、演算処理時間も短縮されるので、より高速に計測値
をサンプリングすることかできるので、計測値の精度を
向上することができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の基本構成を示すブロック図、 第２図は本発明実施例の具体的構成を示すブロック図、 第３図（Ａ）〜（Ｃ）　は本発明実施例のＣＰＵ４が実
行する制御手順を示すフローチャート、 第４図は従来例の移動平均の演算過程を示す説明図、 第５図は従来例の移動平均演算を示す説明図である。 １・・・センサ、 ２・・・アンプ、 ３・・・＾／Ｄ変換器３． ４・・・ｃｐｕ　。 奮をＰ月釈５〃邑イ列０フ゛ロブクｍ 第１図 市→６日月デ１２ｊイ列のイニシャライス’ｚｔ埋手４
要θフロー斗ヤード第３図（Ｂ） ”す“ンブル４虻 ｊ疋米０栃１す平均を示す説明図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）２以上の整数である所定値Ｎと変数ｎとがｎ＞Ｎと
   して、 前回までサンプリングされて入力されたｎ−Ｎ回目の入
   力データＸｎ−Ｎからｎ−１回目の入力データ、ｘ＿ｎ
   ＿−＿１のＮ個の入力データを用いて今回のｎ回目にサ
   ンプリングされた入力データｘ＿ｎに対してノイズ補正
   を行った移動平均値＠Ｘ＿ｎ＠を求めるデータ処理装置
   において、 前回のｎ−１回目の入力データｘ＿ｎ＿−＿１に対する
   移動平均値を＠Ｘ＿ｎ＿−＿１＠とすると、次式▲数式
   、化学式、表等があります▼ を用いて、今回のｎ回目の入力データｘ＿ｎに対する移
   動平均値＠Ｘ＿ｎ＠を求め、今回求めた＠Ｘ＿ｎ＠の値
   を次回の演算の際には＠Ｘ＿ｎ＿−＿１＠として上記式
   に代入することにより上記＠Ｘ＿ｎ＠を順次演算して、
   出力する演算手段を具備したことを特徴とするデータ処
   理装置。 ２）請求項１に記載のデータ処理装置において、前記演
   算手段は、ｎ≦Ｎのときは前記移動平均値＠Ｘ＿ｎ＠円
   として次式 ▲数式、化学式、表等があります▼ を用いて演算し、ｎ＝Ｎのときに得られた ▲数式、化学式、表等があります▼の演算値を前記＠Ｘ
   ＿ｎ＿−＿１＠の初期値としてｘ＿ｎ＿＋＿１の入力デ
   ータを処理するときに代入することを特徴とするデータ
   処理装置。