JPS5920103B2 - 速度検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、相対的に移動する物体の一方から得られる雑
音性の信号を、ある一定距離離れた２ケ所で検出し、こ
の２つの信号の相関から移動物体の速度を知るようにし
た速度検出装置に関するものである。

ここで、移動する物体の一方から得られる雑音性の信号
としては、例えば移動物体が鉄板、紙のような場合には
、その表面の凹凸、厚さ、組成密度、温度等のむらに基
づくものであり、移動物体が流体のような場合には、液
体中に含まれる小満やゆらぎ等に基づくものである。第
１図は従来公知のこの種の速度検出装置の構成ブロック
図である。

図において、１は被測定移動物体で、ここでは薄手の紙
を例示する。２１、２２は光源、３１、３２はレンズ、
４１、４２は光電変換器である。

光電変換器４１（４２）は、紙１を透過した後の光をレ
ンズ３１（３２）を介して検出するもので、紙１の厚さ
、密度等のむらによつて変化し、雑音性の信号ｘ（を）
、ｙ（を）となる。５は光電変換器４１、４２からの信
号ｘ（を）、ｙ（を）を入力とし、この２つの信号の相
互相関をとるための相関計である。

このように構成した従来装置において、光電変換器４１
、’４２は、移動物体である紙１の移動方向にＬだけ離
れておわ、光電変換器４１付近を通過した紙はτ。

時間後に光電変換器４２付近を通過するもので、各光電
変換器４１、４２から第２図イ、口に示すような雑音性
信号ｘ（を）＋ ｎｘ（を）、ｙ（を）＋ｎｙ（を）を
得る。ここで、ｎｘ（を）、ｎｙ（を）はコモンモード
リーズを表わし、例えば紙１の蛇行によつて生ずる。相
関計５は各光電変換器４１、４２からの雑音性信号を入
力とし、両信号の相互相関関数Φｘｙ（τ）を求める。

Φｘｙは（１）式で表わすことができる。Φｘｙ（τ）
■〔ｘ（を）＋ ｎｘ（を）〕、〔ｙ（を＋τ）＋ｎｙ
（を＋τハ＝ｘ（を）、ｙ（を＋τ）＋ ｘ（を）、ｎ
ｙ（を＋τ）＋ ｎｘ（を）、ｙ（を＋τ）＋ ｎｘ（
を）、ｎｙ（を＋τ）（１）（１）式において、コモン
モードリーズｎｘ（を）、ｎｙ（を）が信号成分と相関
が無く、又、コモンモードリーズｎｘ（を）、ｎｙ（を
）同士にも相関が無ければ、（１）式に卦いて、２項〜
４項目が零となるのＡ１）式匝２）式で表わすことがで
きる。

紙１の移動速度ｖとこの紙が光電変換器４１付近から４
２付近まで移動する時間τ。

卦よび光電変換器４１，４２間の距離Ｌは（３）式のよ
うな関係にある。したがつて、（２）式は（４）式の通
ｂとなる。

（４）式はｘ（ｔ）の自已相関を表わすものであつて、
τ＝ｙ＝ｏのとき最大、即ちΦＸｙはτ＝Ｌ−（＝τ。
）のとき最大値をもつ。よつて相関計によつてΦＸｙが
最大となるτ。を得ることによつて移動速度ｖを知るこ
とができる。第３図実線はこの場合の Ｘｙを示す。一
方、（１）式に卦いてＮｘ（ｔ），Ｎｙ（ｔ）が周期性
をもつと、最終項（Ｎｘ（ｔ）・Ｎｙ（ｔ＋τ））が相
関値を有し、これがΦＸｙ（τ）に含まれるようになる
ので、この場合のΦＸｙ（τ）は第３図破線に示すよう
に変わジ、τｏの検出が困難となり誤差の要因になる。

そして、雑音性信号に周期性のノイズが含まれる確率は
、移動物体が紙や鉄板、あるいは流体等である場合、極
めて高い。ここに卦いて、本発明は、雑音性信号に周期
性のノイズが含まれる場合であつてもこれらの影響を受
けないで速度検出が行なえるこの種の装置を実現しよう
とするものである。

第４図は本発明の一実施例を示すプロツク図でここでは
第１図装置と同様、紙の移動速度ｖを検出する場合を例
示してある。

本発明に卦いては、光電変換器４１からの信号ｘ（ｔ）
をゲイン、位相調整回路６に印加するとともに、ここか
らの信号と光電変換器４２からの信号との差を演算回路
７によつて得、演算回路７の出力信号ｚ（ｔ）を自己相
関計５０に与え、ここでｚ（ｔ）の自己相関関数ΦＺｚ
（τ）を得るようにしたものである。この装置に卦いて
、差演算回路７は、ゲイン、位相調整回路６を介して印
加される光電変換器４１からの信号ｘ（ｔ）＋Ｎｘ（ｔ
）と、光電変換器４２からの信号ｙ（ｔ）＋Ｎｙ（ｔ）
とを入力とし、両信号の差（又は和）を得るものである
から、その出力信号ｚ（ｔ）は（５）式で表わされる。
ｚ（ｔ）＝〔ｘ（ｔ）＋Ｎｘ（ｔ）〕＋〔ｙ（ｔ）＋Ｎ
ｙ（ｔ）〕 （５）（５）式に卦いて、コモンモード信
号Ｎｘ（ｔ），Ｎｙ（ｔ）は移動物体１の蛇行やランプ
２１，２２の電源電圧変動などによつて生ずるもので、
Ｎｘ（ｔ），Ｎｙ（ｔ）が同一振幅でかつ同位相又は逆
位相（和を演算する場合）となるようにゲイン，位相回
路に卦いて、そのゲイン訃よび位相の設定値を調整して
おくものとすれば、（５）式は（６）式の通ｂとなり、
コモンモードノイズの影響を受けなくなる。

ｚ（ｔ）＝ｘ（ｔ）ｃ＋）ｙ（ｔ） （６）
自已相関計５０は（６）式で得られた差信号ｚ（ｔ）の
自己相関関数ΦＺｚ（τ）を得るもので、ΦＺｚ（τ）
は７式の通ｂとなる。

（７）式において、１項目と４項目はそれぞれｘ（ｔ）
，ｙ（ｔ）の自己相関関数ΦＫ．Ｋ（τ），ΦＹｙ（τ
）であつて、白色雑音に近い信号成分であればτ＝０に
卦いて鋭いピークとなり１２項目と３項目とがｘ（ｔ）
とｙ（ｔ）の相互相関式分ΦＸｙ（τ），ΦＹｘ（τ）
であつて、Ｌこれらはいずれも＋τ。

＝−のとき最大値をもつ。ｖ第５図は第４図装置におけ
る自己相関計５０の出力信号ΦＺｚを示すもので、ΦＸ
ｘ＋ΦＹｙにおいて正のピークが、ΦＸｙ，ΦＹｘＶＣ
卦いてそれぞれ負のピークが表われ、コモンモードノイ
ズによる周期的な相関は全く表われない。

この結果、τｏを正確に検出することができ（３）式か
ら速度ｖを知ることができる。な訃、ゲイン、位相調整
回路６に設定した位相設定値が例えばτ８とすれば、τ
ｏはτ８だけ摩れているので、これを差し引いて実際の
ピーク位置を求めるものとする。また、必要に応じてこ
のτ８を移動速度ｖに対応して変えるようにしてもよい
。な訃、上記の実施例ではゲイン、位相調整回路６を光
電変換器４１と差演算回路７との間に接続挿入したもの
であるが、光電変換器４２側に挿入接続してもよいし、
また、この回路に代えて、光電変換器４１と４２との間
の距離Ｌを変えることによつて周期性コモンモードノイ
ズＮｘ（ｔ），Ｎｙ（ｔ）の位相を同位相となるように
調整してもよい。

また、ここでは、移動物体として紙の場合を例示したが
、例えば移動物体力珀動車であるような場合、雑音性信
号検出手段を車体に取付け、相対的に移動する道路表面
からの雑音性信号を検出することとなる。この場合、雑
音性信号検出手段としては、光信号を利用する場合の他
、超音波信号を用いてもよい。以上説明したように本発
明に係る装置は、相対的に移動する物体の一方から得ら
れる雑音性信号を移動方向に距離を隔てて配置された２
つの検出手段で検出し、両信号の差又は和を演算すると
ともに、この雑音性信号に含まれているコモンモードノ
イズの位相を調整するようにしたもので、周期性ノイズ
の影響を受けず、精度の高い速度検出を行なうことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来公知のこの種の装置の構成プロツク図、第
２図訃よび第３図は第１図装置の動作説明図、第４図は
本発明の一実施例を示すプロツク図、第５図は第４図装
置の動作説明図である。 １・・・移動物体、２１，２２・・・光源、３１，３２
・・・レンズ、４１，４２・・・光電変換器、５・・・
相関計、５０・・伯己相関計（第４図）、６・・・ゲイ
ン、位相調整回路、７・・・差演算回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 相対的に移動する物体から得られる雑音性の信号を
   移動方向に位置する２ケ所で検出する雑音性信号検出手
   段、これらの雑音性信号検出手段から得られる信号に含
   まれる周期性雑音の位相を調整する手段、前記雑音性信
   号検出手段のいずれか一方から得られる信号であつて前
   記位相調整手段で位相調整された信号と前記雑音性信号
   検出手段の他方から得られる信号の差又は和を演算する
   演算回路、この演算回路からの信号の自己相関関数信号
   を得る自己相関計を具備した速度検出装置。 ２ 位相を調整する手段は、２つの雑音性信号検出手段
   の間の距離を調整する手段である特許請求の範囲第１項
   記載の速度検出装置。