JPH01210866A - 非接触型速度検出装置 - 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］ この発明は、交通礪関等の移動物体に搭載して対地速度
を検出したり、製紙業のライン速度検出装置のように所
定位置に配置して紙の移動速度を検出したりするのに利
用される非接触型速度検出装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来から、被速度検出物の速度を非接触状態で検出する
装置として、空間フィルタを利用した速度検出装置があ
る。

この装置は、第６図に示すように、被速度検出物１の反
射光を、レンズ２を介して受光素子３を一定ピッチで複
数個互いに平行になるように同一平面内に配設した空間
フィルタ４（一対の櫛形フィルタ）に受光してその受光
量に応じた空間フィルタ４の出力信号（一対の櫛形フィ
ルタの出力信弓）を差動増幅器５により差動的に合成し
て不要成分が除去され第７図に示す正弦波信号ＳＧ１と
して出力される。さらに、その信号ＳＧＩはシュミット
回路６にて所定のヒステリシスレベル（しきい値Ｌｈ　
、　Ｌ、Ｇ　＞で比較され二値化されたパルス信号ＳＧ
２が出力され、ざらに、フリップフロップ７にて１／２
分周を行い２つのカウンタ８ａ。

８ｂにてフリップフロップ７の出力のハイレベルｒＨＪ
とローレベルｒＬＪの時間を計数している（連続する２
つの信号周期の数値化〉。そして、この２つの信号のう
ち適当なものをマルチプレクサ９で選択してラッチ回路
１０に取込んでいる。

ざらに、１／Ｎ−ＲＯＭ１１にて逆数変換され周期を周
波数に変換処理している。そして、マイクロコンピュー
タ１２にて有効なデータ列を抽出して平均化を行なって
外部に出力している。この出力される空間周波数ｆから
被速度検出物１の移動速度Ｖが次式にて演算されるよう
になっている。

ｆ＝（ｍ／Ｐ）・■　　　　・・・（１）ただし、Ｐは
受光素子３の配列ピッチ、ｍはレンズ倍率である。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記従来の装置においては、空間フィルタか
らの信号を周期データ列に変換して処理する場合、平均
周期演算や速度値変換等の独立した機能ブロックで回路
を構成することになり大型化して全体として高価なもの
となっていた。

この発明の目的は、簡単な構成にて被速度検出物の速度
を容易に口出できる非接触型速度検出装置を提供するこ
とにおる。

「課題を解決するための手段コ この発明は上記目的を達成すべく、受光素子を一定ピッ
チで複数個互いに平行になるように同一平面内に配設し
、レンズを介して被速度検出物の反射光を受光してその
受光量に応じた信号を出力する空間フィルタを備え、前
記空間フィルタの出力信号の周波数から被速度検出物の
速度を求めるようにした非接触型速度検出装置において
、前記空間フィルタの出力信号を所定のしきい値と比較
して二値化信号にする二値化手段と、前記二値化手段に
よる二値化信号を入力し各周期を算出刃る周期検出手段
と、前記周期検出手段による各周期の数を算出する周期
数検出手段と、前記周期検出手段による各周期を順次加
算し、その加算値が所定の値になったときに、前記周期
数検出手段による周期数を被速度検出物の速度算出のた
めの信号として出力する速度演算処理手段とを備えた非
接触型速度検出装置をその要旨とするものである。

［作用］ 周期検出手段は二値化手段による空間フィルタの二値化
信号を入力し各周期を算出し、周期数検出手段はその周
期検出手段による各周期の数を算出し、速度演算処理手
段は前記周期検出手段による各周期を順次加算してその
加算値が所定の値になったときに前記周期数検出手段の
周期数を被速度検出物の速度算出のための信号として出
力する。

即ち、空間フィルタの出力信号の周波数ｆと。

空間フィルタの受光素子の配列ピッチＰとレンズ倍率ｍ
と、被速度検出物１の移動速度Ｖとの間には前記（１）
式の ｆ゛＝（ｍ／Ｐ）・■　　　・・・（１）が成立してい
る。又、１番目からｎ番目のでの各周期Ｔ１〜Ｔｎを考
えてみると、その平均周期下は Ｔ＝（ΣＴｎ）／ｎ　　　　　　　・・・　（２）とな
り、この（１）、（２＞式、及びｆ＝１／Ｔの関係から ビ 、’、ｎｏｃｖ となり、周期数ｎと速度の間には一定の関係があるので
ΣＴｎの値を適当な値にすることにより周期の数ｎから
速度■を検出することができることとなる。

又、例えば、（ΣＴｎ’）・ｍ／Ｐ＝１となるときｎ＝
Ｖとなるので、ΣＴｎ　＝Ｐ／ｍとなったときの周期の
数ｎが速度Ｖに等しくなることとなる。

［実施例］ 次に、本発明を被速度検出物である道路に対して相対的
に移動する車両に搭載され、その相対速度を検出する非
接触型速度検出装置に具体化した一実施例を図面に従っ
て説明する。この実施例は前記従来技術と同一の構成要
素についてはその説明を省略し、それと異なる構成要素
を主にして説明する。

第１図に示すように、シュミット回路２１は前述したよ
うに二値化手段としての前記空間フィルタ４の出力信号
を入力して、前記第７図に示したように前記正弦波信号
ＳＧ１を所定のヒステリシスレベル（前記しきい値しＩ
ｆ、［）で二値化して第２図に示すパルス信号（二値化
信号）ＳＧ２にして出力する。そのシュミット回路２１
には第１のパルス発生器２２が接続され、パルス信号Ｓ
Ｇ２の立上がりにてワンショット信号ＳＧ３を出力する
。第２のパルス発生器２３は前記第１のパルス発生器２
２のワンショット信号ＳＧ３の立下がりにてワンショッ
ト信号ＳＧ４を出力する。

又、第３のパルス発生器２４は前記第２のパルス発生器
２３のワンショット信号ＳＧ４の立下がりにてワンショ
ット信号ＳＧ５を出力する。

又、各周期を計数するための第１のカウンタ２５は前記
第２のパルス発生器２３のワンショット信号ＳＧ４を入
力して基準発振器２６からの基準タロツクをカウントし
てそのカウント信号を第１のラッチ回路２７に出力する
。このカウンタ２５のカラン１〜時期はワンショット信
号ＳＧ４の立下りから次の信号の立上がりまででおる。

第１のラッチ回路２７は前記第１のパルス発撮器２２の
ワンショット信号ＳＧ３にてラッチしている力ラン１〜
信号をデータ判別回路２８に出力する。データ判別回路
２８は第７図中において破線で示すようにヒステリシス
幅Ｗから外れたために二値化できなかった信号ＳＧ２が
あった際にその長周期（Ｔｏ　）の不良信号を除去する
ものである。

各周期を加算し所定値と比較するための加算回路２９は
前記データ判別回路２８を介して第１のラッチ回路２７
からのカウント信号を入力するとともに第２のラッチ回
路３０からのカラン１〜信号を入力して、第１のラッチ
回路２７からのカウント信号の値Ａを順次第２のラッチ
回路３０からのカウント信号の値Ｂに加算し、その加算
データ（Ａ十Ｂ）を第２のラッチ回路３０に出力すると
ともに、その加算値Ａ＋８が所定の値を越えた場合には
キャリーアウト端子（Ｃｏ）から信号を出力する。第２
のラッチ回路３０は前記第１のラッチ回路２９からの加
算データ（Ａ＋８＞をラッチし、前記第３のパルス発生
器２４のワンショット信号ＳＧ５にてラッチデータ（＝
Ａ＋Ｂ＞を前記加算回路２９に出力するようになってい
る。

第２のカウンタ３１は前記第３のパルス発生器２４から
のワンショット信号ＳＧ５を入力してそのパルス数、即
ち第３図に示すようにシュミット回路２１の出力信号Ｓ
Ｇ２の各周期ＴＩ、Ｔ２゜Ｔ３．・・・Ｔｎの数をカウ
ントする。第３のラッチ回路３２はその第２のカウンタ
３１のカウント信号を入力して同データをラッチすると
ともに前記加算回路２９のキャリーアウト端子（Ｃｏ）
からの信号によりラッチ信号を速度表示器３４に出力す
る。

第４のパルス発生器３３は前記加算回路２９のキャリー
アウト端子（Ｃｏ）からの信号にて第２のラッチ回路３
０と第２のカウンタ３１に信号を出力してその内容をク
リアする。

本実施例においては、第１と第２のパルス発生器２２．
２３と第１のカウンタ２５と基準発振器２６から周期検
出手段が構成され、第３のパルス発生器２４と第２のカ
ウンタ３１とから周期数検出手段が構成され、さらに、
加算回路２９と第２のラッチ回路３０と第３のラッチ回
路３２から速度演算手段が構成されている。

次に、このように構成した被速度検出装置の作用を説明
する。

空間フィルタ４の出力信号ＳＧ２はシュミット回路２１
によりｒＨＪ　　ｒＬＪ　２レベルの信号列に変換され
る。そして、第１のパルス発生器２２はその信号ＳＧ２
の立上がりにてワンショット信号ＳＧ３を出力し、又、
第２のパルス発生器２３がそのワンショット信号ＳＧ３
の立下がりに同期してワンジョン１ル信号ＳＧ４を第１
のカウンタ２５に出力する。第１のパルス発生器２２の
ワンショット信号ＳＧ３にて第１のラッチ回路２７のラ
ッチ内容がクリアされるとともに、第２のパルス発生器
２３のワンショット信号ＳＧ４にて第１のカウンタ２４
はそのカウント内容をクリアして次のワンショット信号
を入力するまで基準発振器２６の基準クロックのカウン
ト動作を行ない、そのカウント信号を第１のラッチ回路
２７に出力する。

そして、各周期Ｔ１．Ｔ２．Ｔ３．・・・Ｔｎに対応す
るカウント信号はデータ判別回路２８にて長周期の不良
信号が除去されたのち、加算回路２９の値Ａに入力され
る。加算回路２９は１番目の周期Ｔ１では第２のラッチ
回路３０のラッチ内容がクリアされているため値Ｂが「
Ｏ」となり周期下１でのカウント（直Δが加算（直Ａ十
Ｂとしてそのまま第２のラッチ回路３０に出力される。

以下、順次加算回路２９において第２のラッチ回路３０
にラッチされているそのときの値Ｂを加算してＡ＋Ｂ端
子から出力するとともに、加算回路２９はその加算値Ａ
＋Ｂが予め定めたオーバーフロー値と比較している。

一方、第２のカウンタ３１は第３のパルス発生器２４の
ワンショット信号ＳＧ５の数を「１」から順に「１」づ
つ加算し、第３のラッチ回路３２にラッチさせている。

そして、この一連の動作を１番目の周期Ｔ１から順次行
なっていき、加算回路２９においてＡ十Ｂの値が所定値
（Ａ−バーフロー値）を越えた場合にはキャリーアウト
端子（Ｃｏ）から信号を出力する。すると、そのとき、
第３のラッチ回路３２にラッチされていたカウント値ｎ
が出力されるとともに、第４のパルス発生器３３は前記
ｈＯ算回路２９のキャリーアウト端子（Ｃｏ）からの信
号により信号を出力して第２のラッチ３０と第２のカウ
ンタ３１の内容をクリアする。そして、速度表示器３４
にてこの第３のラッチ回路３２からのカウント値ｎが被
速度検出物１の速度■として表示される。

即ち、各周期データの作成には、基準発振器２６の基準
クロックを用いているのでその発振周波ａｆ１とすると
、各周期ＴｎはＴｎ　＝Ｃｎ　／ｆ１（ただし、Ｃｎは
その周期での基準クロックのカウント数）となる。この
各周期Ｔｎを加算回路２９にて逐次加算していくと、ｎ
番目の周期Ｔｎの時点ではその加算値ΣＴｎは ΣＴｎ　＝　（Ｃ１＋Ｃ２＋−−−−１−Ｏｎ　）／ｆ
１＝（ΣＣｎ）／ｆ１ となり、さらに、平均周期は（ΣＴｎ＞／ｎとなるので と表され前記（１）式から 、’、ｒｔｏｃｖ が得られ、周期数ｎと速度Ｖとの間には一定の関係があ
ることが分る。

そして、本実施例では上記（３）式において（ΣＣｎ　
）−ｍ／（Ｐ−ｆｌ）＝１のときｎ＝Ｖとなり、加算し
た周期ΣＴｎ（＝（ΣＣｎ）／ｆｌ）が一定値（−Ｐ／
ｍ）になった時点での周期の数ｎが速度Ｖと等しくなる
ので、この条件下でａビットの容量をもつ加算回路２９
を設けΣＣｎ＝２　　となったとき加算回路２９からキ
ャリーアラ１〜が出力しデータ数（周期の数ｎ）を計数
している第２のカウンタ３１の値を取込んでいる。そし
て、その周期のＩｎがそのまま（例えば、”２５．０ｋ
ｍ／ｈ”ならばｎ＝２５０と出力されて）速度表示器３
４に表示される。

ざらに、実際に使用する場合には、例えば速度の単位を
「ｋｍ／ｈＪから「Ｃｍ／ＳｅＣ」に変える等の出力条
件を変更ざＶることが必要になるので、その場合でも基
準発振器２６の出力する基準クロックの周波数ｆ１を変
更するだけでそれが可能となる。即ち、速度Ｖａ　　［
ｋｍ／ｈ］での周波数ｆ　ｌａ、速度Ｖｂ　　［ｃｍ／
ｓｅｃ］での周波数ｆ１ｂとすると前記（３）式にて、 １ｂ ＝　（１０００００／３６００）　・ｆｌａとなり、速
度Ｖａ　　［ｋｍ／ｈ］での周波数ｆｌａを（１０００
／３６）倍したものが速度Ｖｂ　　［ｃｍ／ｓｅｃ］で
の周波数ｆｉｂとすることができることとなる。

このように本実施例においては、空間フィルタのパルス
信号（二値化信号）ＳＧ２を入力し各周期Ｔ１’、Ｔ２
．・・・Ｔｎを算出するとともに各周期の数ｎを算出し
、さらに、各周期を順次加算してその加算値ΣＴｎが所
定の値と等しくなったときに周期数ｎが被速度検出物１
の速度■と等しくなることとなる。従って、従来の装置
に比べ平均周期波線や速度値変換のための処理及び回路
を不要にして簡単に速度Ｖを求めることができる。

尚、この発明は上記実施例に限定されることなく上記実
施例では回路構成（ハード）にて行なったがマイクロコ
ンピュータによる演算処理（ソフト）にて行なってもよ
い。即ち、マイクロコンピュータは前記第１のラッチ回
路２７から各周期Ｔｌ、Ｔ２．・・・丁ｎを入力すると
ともに、第３のパルス発生器２４から周期の数ｎをカウ
ントするためのワンショッ１−信号ＳＧ５を入力する。

そして、マイクロコンピュータは第４図に示すフローチ
ャートにて各種処理を実行していく。この際、マイクロ
コンピュータには第５図に示す各種レジスタが予め用意
されている。まず、マイクロコンピュータは入力データ
×１．加算データＸ２．入力データ数×３をそれぞれゼ
ロリセットする（ステップ１）。その後、マイクロコン
ピュータは周期データを取込み（ステップ２）、加算デ
ータＸ２とその入力データ×１を加算してレジスタＸ２
に格納する（ステップ３）。ざらに、マイクロコンピュ
ータは入力データ数Ｘ３に「１」を加算しくステップ４
）、設定値Ｎと加算データ×２の内容を比較してＸ２＜
Ｎのときにはステップ２に戻り加算動作を繰返す（ステ
ップ５）。マイクロコンピュータは同ステップ５におい
て加算データ×２が所定の数Ｎに達したと判断したとき
には入力データ数×３の内容を出力データ×４に転送す
る（ステップ６）。そして、この出力データＸ４が速度
Ｖに等しくなり、外部の速度表示器に出力され速度表示
される。

このマイクロコンピュータにより処理する場合には、前
記ハードにより行なう場合に比べ設定値Ｎを可変にする
等の機能拡大が簡単となる。

又、上記実施例では周期の数ｎが速度に等しくなる場合
、即ち、（３）式においてΣＣｎ／ｆ１＝Ｐ／ｍが成立
するようにしたが、その条件以外にも使用して、接設で
補正して速度表示してもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明によれば、単な構成にて被
速度検出物の速度を容易に算出できる非接触型速度検出
装置を提供することができる優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の非接触型速度検出装置の電気回路図
、第２図は同じく非接触型速度検出装置の処理する信号
を示す図、第３図は同じく非接触型速度検出装置の処理
する信号を示す図、第４図は別例を説明するためのフロ
ーチャート図、第５図は同じく別例のマイクロコンピュ
ータに用意されたレジスタを説明するための図、第６図
は従来の非接触型速度検出装置を説明するための図、第
７図は非接触型速度検出装置の処理する信号を説明する
ための波形図である。 １は被速度検出物、３は受光素子、４は空間フィルタ、
２１は二値化手段としてのシュミット回路、２２は周期
検出手段を構成する第１のパルス発生器、２３は周期検
出手段を構成する第２のパルス発生器、２４は周期数検
出手段を構成する第３のパルス発生器、２５は周期検出
手段を構成する第１のカウンタ、２６は周期検出手段を
構成する基準発搬器、２つは速度演算処理手段を構成す
る加算回路、３０は速度演算処理手段を構成する第２の
ラッチ回路、３１は周期数検出手段を構成する第２のカ
ウンタ、３２は速度演算処理手段を構成する第３のラッ
チ回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、受光素子を一定ピッチで複数個互いに平行になるよ
   うに同一平面内に配設し、レンズを介して被速度検出物
   の反射光を受光してその受光量に応じた信号を出力する
   空間フィルタを備え、前記空間フィルタの出力信号の周
   波数から被速度検出物の速度を算出するようにした非接
   触型速度検出装置において、 前記空間フィルタの出力信号を所定のしきい値と比較し
   て二値化信号にする二値化手段と、前記二値化手段によ
   る二値化信号を入力し各周期を算出する周期検出手段と
   、 前記周期検出手段による各周期の数を算出する周期数検
   出手段と、 前記周期検出手段による各周期を順次加算し、その加算
   値が所定の値になつたときに、前記周期数検出手段によ
   る周期数を被速度検出物の速度算出のための信号として
   出力する速度演算処理手段と を備えた非接触型速度検出装置。