JPS6392370A - 物体識別方法および装置 - 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、複数個配置される同種または異種の物体を、
電気的に識別する方法および装置に関する。

［従来の技術］ 一般に、物体の識別は、そのものの外観を、例えば、形
状、大きさ、色等について観察することにより行なわれ
る。

この識別に際して正確を期するには、多数の観点から観
察することが望ましい。しかし、現実には、多数の観点
を設定することは、それだけ、装置が大がかりになって
、莫大な費用がかかり、実用性がない。また、物体によ
っては、外観上−の相違点が殆どないものもある。

外観が同じである同種の物体を、外観の観察で識別する
ことは容易ではない。特に、目視ではなく、機械により
自動的に観察して識別する場合には、なんらかの特徴の
存在が必要となる。

そこで、従来は、例えば、形状および大きさが同じ複数
個の物体を識別する場合、各物体に異なる色を付して個
性を持たせ、この色をカラーセンサ等により検出するこ
とにより、当該物体の識別を行なっていた。

また、これらの物体に、例えば、バーコード等の符号を
伺し、この符号を読取ることにより、物体を識別してい
た。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、上記従来の着色による識別方法にあっては、識
別すべき色の数が多くなると、カラセンサの分解能に問
題があり、読取誤差を生じやすくなる欠点がある。また
、色がはげたり、汚れたりすると、識別ができなくなる
という問題もある。

また、−１−記従来のバーコード等の符号の伺着による
識別方法にあっては、物体にバーコードを印刷したり、
また、印刷されたシールを貼付したりすることを要し、
物体の形状によっては、困難な場合があり、実行できな
いという欠点があった。

また、物体によっては、外観を損なうことが好ましくな
い場合がある。例えば、ゲーム機械の駒、ポール、メダ
ル等のように、外観を損なうことが好ましくない物体に
ついては、適用できないという問題があった。

さらに、コードの読取に際しては、読取誤差を生じやす
いので、バーコードと検出装置のプローブとを正確に対
峙させなければならず、物体の位置決めを正確に行なう
ことを要する。そのため、動きのある物体については、
正確な読取ができないため、適用できないという問題が
あった。しかも、八−コードリーダーは、高精度を要し
、高価となる欠点があった。

一方、外観で識別できる物体であっても、外観とは異な
る観点で識別したい場合がある。例えば、」−述したよ
うなゲーム機などにあっては、駒、ポール、メダル等の
ようなゲームの媒体に種々の個性、例えば、着色する、
模様を付する、キャラクタのマークを付する等の工夫に
より個性を持たせているが、各個性とは無関係に物体を
識別する必要もある。このような場合には、外観の特徴
を捨てて、別途、識別のための手段、例えば、」二連し
たバーコードのような手段を採用しなければならない。

したがって、このような場合でも、上述したと同じ問題
点が存在することになる。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
、その目的は、複数個の物体を、その外観の特徴にかか
わらず識別でき、また、運動する物体であっても識別が
できると共に、識別に際し、高精度の位置決めを要する
ことなく確実に識別でき、しかも、装置も簡単に構成で
きて、低コストで識別を行なえる物体識別方法および装
置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、複数個の物体を各々識別する物体識別方法で
あって、１−記問題点の解決手段として、各々共振周波
数の異なる被検出用共振回路を設けた複数個の物体を、
物体識別側に接近させ、物体を識別する側では、検出用
コイルを、」−記各被検出用共振回路の共振周波数を含
む周波数帯域で周波数を順次変化させて励磁し、物体の
接近に伴ってインピーダンス変化を生ずる周波数を検出
し、該検出した励磁周波数を各物体の被検出用共振回路
の共振周波数と比較して、当該周波数に対応する共振回
路を有する物体を識別することを特徴とする。

また、本発明は、複数個の物体を各々識別する物体識別
装置であって、」１記問題点の解決手段として、第１図
に示すように、 各物体に、各々共振周波数の異なる被検出用共振回路を
設け、 物体を識別する側では、検出用コイル、および、」二記
各被検出用共振回路の共振周波数を含む周波数帯域で周
波数を順次変化させて該検出用コイルを励磁する励磁手
段と、 物体の接近に伴って、−１−記検出用コイルに生ずるイ
ンピーダンス変化を検出するインピーダンス変化検出手
段と、 上記インピーダンス変化を検出した時点の、励磁手段の
励磁周波数を検出する周波数検出組設と、 上記検出された励磁周波数と、各物体について予め設定
してある被検出用共振回路の共振周波数と比較して、物
体を特定する判定手段とを備えて構成することを特徴と
する。

本発明において、識別すべき物体に設けられる被検出用
共振回路は、例えば、水晶振動子等の振動子とコイルと
を接続して閉ループを形成したものが使用される。これ
らは、物体内部に埋設することができる。水晶振動子は
、各物体について異なった固有振動数を持つものを使用
する。

励磁手段は、一定の周波数帯域で、周波数な順次変化す
る構成であればよい。連続的に変化させる一Ｌ段として
は、例えば、掃引発振器による掃引周波数を使用する方
法がある。また、＃数的に変化させる手段としては、例
えば、周波数を順次切り換える機能を有する多段周波発
振器により、周波数を変化させる方法がある。

検出用コイルは、固定的に配置してもよいが、物体に対
して、角度を適宜変化させることができるように配置し
てもよい。また、複数個の検出用コイルを各々異なった
方向に向けて配置し、物体の位置に対応して、適宜切換
選択して、検出に使用する構成とすることも可能である
。

［作用］ 」１記のように構成される本発明は、被検出用共振回路
と検出用コイルとのＩ’ｆＪｆで、被検出用共振回路の
共振時に生ずる相互誘導による検出用コイルのインピー
ダンスの急激な変化を検出し、その際の励磁周波数から
、被検出用共振回路の共振周波数（固有振動数）を検出
して、この共振周波数により物体を識別する。

このため、本発明では、識別対象となる複数個の物体の
各々に、それぞれ異なった共振周波数を有する被検出用
共振回路を設けておく。そして、これらの共振周波数を
含む周波数帯域で、周波数を順次変化させながら検出用
コイルを励磁しつつ物体の接近を待つ。

物体が接近すると、その内部にある被検出用共振回路と
検出コイルとが相互誘導により結合される。ここで、検
出用コイルの順次変化する励磁周波数が被検出用共振回
路の共振周波数となると、検出用コイルのインピーダン
スが急激に変化する。

本発明は、このインピーダンス変化を検出して、この時
の検出用コイルの励磁周波数を求め、この周波数から、
予め当該周波数に対応する被検出用共振回路を持つ物体
を識別する。

このように、本発明は、物体に小さな振動子とコイルを
設けるだけでよく、しかも、これらは、物体の内部に配
置することができるので、物体の形状、大きさ、外観に
よらず採用でき、しかも、採用によって、物体の外観を
損なうことがない。

また、振動子として、水晶振動子などの高精度かつ高Ｑ
の素子を使用することができるので、使用する周波数帯
域をあまり広くとらなくても、多くの種類の物体に対し
て、高い安定度で、かつ、低コストの物体識別システム
を実現することができる。さらに、磁界による結合であ
るため、バーコードなどのように厳密な位置決めを要せ
ずに検出を行なえる。

［実施例］ 本発明の実施例について図面を参照して説明する。

く第１実施例の構成〉 第２図、第３図および第４図に、本発明の物体識別方法
を実施するための装置であり、本発明の物体識別装置の
第１実施例である識別装置の構成を示す。

本実施例は、識別装置側と、物体１４側とに分かれて構
成される。識別装置側は、検出用コイルＬ１と識別装置
とからなる。また、物体１４は、木実施例の場合ポール
であり、第４図に示すように、その内部に、水晶振動子
ｘ１と共振用コイルＬ２とを接続して閉ループとした被
検出用共振回路１５が埋設してある。各物体の被検出用
共振回路１５は、それぞれ異なる固有振動数の水晶振動
子を選択して、使用周波数帯域ｆ１〜ｆｎの間で共振周
波数を設定してある。

識別装置は、」二連した第１図に示すように、検出用コ
イルおよび励磁手段と、インピーダンス変化検出手段と
、周波数検出手段と、判定手段とを備えて構成される。

これらの手段は、具体的には第３図に示すように構成さ
れる。

検出用コイルＬ１は、共振回路を構成するためのコンデ
ンサＣ３と直列に接続され、かつ、この共振回路のＱを
ドげるための抵抗Ｒ３が並列に接続されている。この検
出用コイルＬ１からなる直列共振回路は、広帯域化する
ためと、出力波形との兼合いとから、第５図に示すよう
に、共振周波数ｆｏを使用周波数帯域ｆ１〜ｆｎより高
い方にずらしてある。

励磁手段は、入力電圧により周波数が変化する発振器１
と、この発振出力を増幅する増幅器２と、上記発振器１
にランプ電圧を供給するランプ電圧発生回路３とを備え
て構成される。この励磁手段は、上記発振器１とランプ
電圧発生回路３とにより掃引発振器を構成する。

ランプ電圧発生回路３は、スイッチＳ１のオンにより抵
抗Ｒ１を介して電源電圧ＶＣＣから電荷をコンデンサＣ
１に充電する充電回路と、スイッチＳ２のオンにより抵
抗Ｒ２を介してコンデンサＣ１から充電電荷を放電する
放電回路とから構成される。スイッチＳ１とＳ２のオン
オフは、後述するマイクロプロセサ８により制御される
。本実施例では、充電回路側の時定数を大きくし、放電
回路側の時定数を小さくして、専ら充電回路側のランプ
電圧を掃引用に使用している。

インピーダンス変化検出手段は、上記検出用コイルＬ＋
の誘導電圧を増幅する増幅器４と、この増幅出力を検波
する検波回路５と、この検波出力を増幅すると共に波形
を整形する波形整形回路６と、この整形された検波出力
によりセットされるクリッププロップ回路７とを備えて
構成される。

周波数検出手段は、上記発振器１の発振出力をクロック
端子に入力して計数するカウンタ１１と、クロック発振
器１３からのクロックパルスからゲート信号を形成し、
カウンタ１１のゲート端子に供給するタイマ１２とから
なる周波数カウンタにて構成される。

判定手段は、マイクロプロセサ８と、ＲＯＭ（リードオ
ンリーメモリ）９と、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ
）１０とを有して構成される。上記ＲＯＭ９は、マイク
ロプロセサ８の動作プログラム、識別すべき物体につい
ての共振周波数を含む各種データ等を記録保持する。

なお、」−記マイクロプロセサ８は、判定手段としての
機能の他、上記ランプ電圧発生回路３の制御、タイマ１
２の起動、カウンタ１１およびフリップフロップ回路７
のリセット等の制御をも実行する。また、上記マイクロ
プロセサ８は、クロック発振器１３からのクロックパル
スを基準として動作する。

く第１実施例の作用〉 」−記のように構成される本実施例の識別装置は、−１
−述したように、検出用コイルＬ１に周波数を順次変化
して励磁電流が流され、該励磁電流の周波数が、該コイ
ルＬ１に接近した物体１４の被検出用共振回路１５の共
振周波数と一致するとき、該コイルＬ１のインピーダン
スが大きく変化するので、これを検出し、この時の励磁
電流の周波数を調べることにより、接近した物体１４の
共振周波数を求め、これから当該物体１４がどの物体で
あるかを認識する。

本実施例では、このような方法により物体の識別を行な
うため、検出用コイルＬ＋に周波数が順次変化する励磁
電流を流す。この励磁電流は、マイクロプロセサ８から
の信じによりスイッチＳ１がオンされて、コンデンサＣ
１を充電する電流の変化によるランプ電圧が形成され、
このランプ電圧が発振器１に入力されて、掃引発振器と
して機能することにより出力される。この掃引発振出力
は、増幅器２とカウンタ１１に送られる。前者は、励磁
電流となり、後者は、周波数の検出に使用される。

なお、スイッチＳｌ、Ｓ２は、第６図に示すように、交
互にオンオフされ、本実施例では、スイッチＳ１がオン
のときのランプ電圧を識別に利用している。

検出用コイルＬ１は、］−記励磁電流により励磁され、
磁束の変化する磁界を形成する。

この検出用コイルＬ１に生ずる電圧は、増幅器４で増幅
され、検波回路５に送られる。この検出用コイルＬ１に
生ずる電圧の振幅は、磁界に変化のない限り、はぼ一定
である。したがって、検波回路５の出力はＯであり、そ
の結果、フリップフロップ回路７もセットされない。

ここで、上記磁界中に、いずれかの物体１４が存在する
と、該物体１４の被検出用共振回路１５の共振用コイル
Ｌ２に誘導電流が誘起され、水晶振動子ｘ１が励振され
る。この場合、第６図に示すように、発振器ｌの出力周
波数が上昇する途中で、当該水晶振動子ｘ１の固有振動
数ｆｘに達すると、当該被検出用共振回路１５が共振し
、共振用コイルＬ２と検出用コイルＬ１との相互誘導に
より、検出用コイルＬ＋のインピーダンスが急激に変化
する。その結果、検出用コイルＬ１に生ずる電圧波形が
変化する（第６図参照）。

この振幅の変化は、検波回路５により検出され、さらに
、波形整形回路６により矩形波状のパルス信号に整形さ
れる。このパルスの立ち下りにより、フリップフロップ
回路７がセットされる（第６図参照）。

このフリップフロップ回路７のセット状態出力は、マイ
クロプロセサ８に読込まれ、該プロセサ８は、これをト
リガとして、タイマ１２を起動する。タイマ１２は、予
め設定した時間幅Δｔのゲート信号をカウンタ１１のゲ
ート端子に送る。

該カウンタ１１は、このゲート時間Δを中に、」−励発
振器の発振出力を計数する。なお、計数精度を１−げる
には、このとき、ランプ電圧発生回路のスイッチＳ１と
３２とを共にオフにしておくことが望ましい。本実施例
では、マイクロプロセサ８により、そのように制御する
。

上記ゲート時間Δを中に計数された計数値が、上記共振
時の共振周波数、即ち、接近している物体中に埋設され
た水晶振動子の固有振動数に対応する。この計数値は、
マイクロプロセサ８に送られ、ＲＯＭ９上記録されてい
る各物体の水晶振動子の固有振動数のデータと比較され
、一致するデータがあるとき、当該接近した物体は、そ
のデータが属する物体であると識別する。

なお、読取誤差を考慮して、各物体の水晶振動子の固有
振動数を、Δｆ間隔で選定しておけば、第７図に示すよ
うに、設定周波数の±Δｆ／２が境界周波数となって、
各物体が分類される。

また、検出の誤りを少なくするため、周波数の検出を複
数回行ない、平均、多数決等により最適値を選定しても
よい。

ところで、本実施例は、コイルＬ１とＬ２の磁束による
結合により、物体の検出を行なうので、バーコード等の
光による検出に比べ、高精度の位置決めを要しない。た
だ、互いのコイルの向きが完全に直交するときのように
、物体の姿勢により、稀に、結合が困難となる場合があ
る。これについては、検出用コイルを回転させて向きを
変えたり、検出位置で物体の向きを変えたりすることに
より、容易に対応することができる。また、後述する他
の実施例のように、複数本の検出用コイル使用すること
によっても対処することができる。

く他の実施例〉 次に、上記第１実施例とは異なる態様の実施例について
、その異なる部分を中心として説明する。

第８図に示す実施例は、検出用コイルＬ１に、並列共振
回路を構成するように、コンデンサＣ３および抵抗Ｒ３
を接続したものである。この場合、増幅器２は、エミッ
タ接地などのコレクタ負荷として検出用コイルＬ１を駆
動する。

第９図に示す実施例は、発振器に、離散的に多数の周波
数を選択出力できる多段周波発振器１６を使用した例で
ある。この多段周波発振器１６としては、多数の水晶発
振器の出力を選択して取り出す構成や、フェーズドロッ
クループと可変進カウンタと発振器とを組合せた構成な
どがある。

この実施例によれば、マイクロプロセサ８からの切替信
号により、周期的に発振周波数を切り替えて、検出用コ
イルＬ１を励磁し、接近している物体の水晶振動子ｘ１
の固有振動数となったとき、該検出用コイルＬ１の電圧
が大きく変化するので、これを検波回路５で検出して、
フリッププロップ回路７をセットする。この状態が、マ
イクロプロセサ８に検出され、その時の切替信号から固
有振動数が求められる。

従って、この実施例では、上記第１実施例において使用
している周波数カウンタを必要としない。

次に、第１Ｏ図および第１１図に示す実施例は、識別す
べき物体の姿勢に如何に拘らず、はぼ一定の感度で、識
別を行ない得るようにした例である。

即ち、検出用として、３木のコイルＬ＋ａ、Ｌ＋ｈおよ
びＬｉｅを互いに直交するように配置したものである。

この例によれば、物体内の共振用コイルＬ２かどのよう
な方向に向いていても、」−記３木のコイルＬ　＋ａ、
　Ｌ　＋ｂおよびＬｌｃのいずれか１本以上と電磁的に
結合できるので、第１２図に示すスイッチＳ３により、
使用周波数帯域を１回掃引する毎に切り替えれば、確実
に検出することができる。

〈発明の利用例〉 本発明は、上述したように、物体中に共振回路を設ける
ことにより、識別を可能とするので、不特定の対象を識
別することより、特定の対象物を識別することに適して
いる。例えば、ゲーム機の駒等の識別に適用することが
できる。−例を挙げれば、ビンゴゲームがある。

即ち、ビンゴゲームの各ポールに、異なる共振周波数の
共振回路をそれぞれ埋設すると共に、ポール取出口に検
出用コイルを配置し、ランダムに取出されたポールを識
別し、この識別結果に応じて、予め各ポールに対応して
設定してあった番号等のデータを選択する構成とする。

ゲームは、ポールを複数個取出して、各番号のリストを
作成すると共に、表示することにより行なうことができ
る。

また、バスケットに玉を入れる玉入ゲームにも適用でき
る。

即ち、バスケットに複数の遊戯者が玉をいれる場合に、
各遊戯者の玉を色で区別する代わりに、本発明の識別方
法を適用して、各遊戯者の玉を共振周波数で区別するよ
う構成することができる。

［発明の効果］ 以」−説明したように本発明は、複数個の物体を、その
外観の特徴にかかわらず識別でき、また、運動する物体
であっても識別ができると共に、識別に際し、高精度の
位置決めを要することなく確実に識別でき、しかも、装
置も簡単に構成できて、低コストで識別を行なえる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の物体識別装置の構成を示すブロック図
、第２図は本発明第１実施例の構成の概要を示す説明図
、第３図は上記第１実施例の識別装置のＳ戒を示すブロ
ック図、第４図は」−記載１実施例の物体側の構成を示
す説明図、第５図は検出用コイルの周波数特性と被検出
用共振回路の使用周波数帯域との関係を示すグラフ、第
６図は」：記載１実施例の作用を示すタイムチャート、
第７図は識別すべき物体の水晶振動子の固有振動数と弁
別周波数帯との関係を示す説明図、第８図〜第１２図は
本発明の他の実施例を示し、第８図は検出用コイルを並
列共振回路とした例の要部を示す回路図、第９図は励磁
手段を多段周波発振器で構成した例を示すブロック図、
第１０図および第１１図は３木のコイルで検出用コイル
を構成した例を示す説明図、第１２図は３木のコイルで
検出用コイルを構成した場合におけるコイルの接続の１
ル様を示す回路図である。 １・・・発振器　　　　　　２．４・・・増幅器３・・
・ランプ電圧発生回路 ５・・・検波回路　　　　　６・・・波形整形回路７・
・・フリップフロップ回路 ８・・・マイクロプロセサ　９・・・ＲＯＭ１０・・・
ＲＡＭ　　　　　　　１１・・・カウンタ１２・・・タ
イマ　　　　　　１４・・・物体１５・・・被検出用共
振回路 Ｌｌ・・・検出用コイル　　Ｌ２・・・共振用コイルｘ
１・・・水晶振動子 Ｓｌ、Ｓ２　、ｓ３−　　スイッチ Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３・・・抵抗

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数個の物体を各々識別する物体識別方法であっ
   て、 各々共振周波数の異なる被検出用共振回路を設けた複数
   個の物体を、物体識別側に接近させ、 物体を識別する側では、検出用コイルを、上記各被検出
   用共振回路の共振周波数を含む周波数帯域で周波数を順
   次変化させて励磁し、物体の接近に伴ってインピーダン
   ス変化を生ずる周波数を検出し、該検出した励磁周波数
   を各物体の被検出用共振回路の共振周波数と比較して、
   当該周波数に対応する共振回路を有する物体を識別する
   ことを特徴とする物体識別方法。
2. （２）上記検出用コイルを、掃引発振器により周波数を
   掃引して励磁することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の物体識別方法。
3. （３）上記検出用コイルを、周波数を順次切り換える機
   能を有する多段周波発振器により周波数を順次切り換え
   て励磁することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の物体識別方法。
4. （４）複数個の物体を各々識別する物体識別装置であっ
   て、 各物体に、各々共振周波数の異なる被検出用共振回路を
   設け、 物体を識別する側では、検出用コイル、および、上記各
   被検出用共振回路の共振周波数を含む周波数帯域で周波
   数を順次変化させて該検出用コイルを励磁する励磁手段
   と、 物体の接近に伴って、上記検出用コイルに生ずるインピ
   ーダンス変化を検出するインピーダンス変化検出手段と
   、 上記インピーダンス変化を検出した時点の、励磁手段の
   励磁周波数を検出する周波数検出手段と、 上記検出された励磁周波数と、各物体について予め設定
   してある被検出用共振回路の共振周波数と比較して、物
   体を特定する判定手段とを備えて構成することを特徴と
   する物体識別装置。
5. （５）上記励磁手段として、掃引発振器を備えたことを
   特徴とする特許請求の範囲第４項記載の物体識別装置。
6. （６）上記励磁手段として、周波数を順次切り換える機
   能を有する多段周波発振器を備えたことを特徴とする特
   許請求の範囲第４項記載の物体識別装置。