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JPH0711527B2 - Speed measuring device - Google Patents
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JPH0711527B2 - Speed measuring device - Google Patents

Speed measuring device

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JPH0711527B2
JPH0711527B2 JP62292030A JP29203087A JPH0711527B2 JP H0711527 B2 JPH0711527 B2 JP H0711527B2 JP 62292030 A JP62292030 A JP 62292030A JP 29203087 A JP29203087 A JP 29203087A JP H0711527 B2 JPH0711527 B2 JP H0711527B2
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signal
frequency
line sensor
converter
pixels
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俊一 田口
修治 大川
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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。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a speed measuring device using an image sensor, and in particular, accurately captures a frequency of a signal subjected to spatial processing, thereby achieving high accuracy in speed measurement. The present invention relates to a speed measuring device suitable for performing.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の装置は、特開昭5-14044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。
The conventional device, as described in JP-A-5-14044,
In velocity measurement using a spatial filter, threshold levels are provided at two locations, positive voltage and negative voltage, in order to eliminate the small amplitude portion of the spatially processed narrowband irregular signal (which causes frequency disturbance). The signal was ternary and the frequency was measured. However, no distinction is made between non-moving or stationary and moving.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

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、配慮されていない。
As described above, the related art describes the signal processing of ternarizing a narrowband irregular signal, and does not consider the timing of signal acquisition.

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
物体の等速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。
An object of the present invention is to eliminate the timing at which a signal is taken in and a portion where the amplitude level of a narrowband irregular signal is small, and to measure with high accuracy not only in the constant velocity region of a moving object but also in the acceleration / deceleration region at start and stop. Is what you are 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、被測定物からの反射光をレンズを介して入
力するラインセンサと、該ラインセンサの有効画素をS
1,S2,S3,S4,……,Sn(n=1,2,…)としたとき、第1系
統をS1,S5,S9,……,S4n+1(n=0,1,2,…)、第2系
統をS3,S7,S11,……,S4n+3(n=0,1,2,…)とし、前
記第1及び第2系統の有効画素の映像信号を採用し、S
2,S4,S6,……,S2n(n=1,2,…)の有効画素の映像信号
を採用しないように構成した空間フィルタと、前記各画
素の映像信号をA/D変換するA/D変換器と、前記第1系統
及び第2系統の総和を求める加算器と、前記第1系統の
総和と第2系統の総和の差を求める減算器と、該減算器
の出力信号をD/A変換するD/A変換器と、該D/A変換器の
出力信号を積分する積分器と、該積分器の出力信号を全
波又は半波整流する検波器と、該検波した信号とスレッ
シュホールド電圧とを比較する比較器と、前記検波した
信号がスレッシュホールド電圧以上のときのみ周波数を
計測する計測手段と、該計測した周波数データを度数分
布処理により中心周波数を求める手段とを具備したこと
により達成される。
The above-mentioned object is a line sensor for inputting reflected light from an object to be measured through a lens, and an effective pixel of the line sensor is S
When 1, S2, S3, S4, ..., Sn (n = 1,2, ...), the first system is S1, S5, S9, ..., S4n + 1 (n = 0,1,2, ...) , The second system is S3, S7, S11, ..., S4n + 3 (n = 0, 1, 2, ...) And the video signals of the effective pixels of the first and second systems are adopted, S
2, S4, S6, ..., S2n (n = 1,2, ...) Spatial filters configured not to adopt video signals of effective pixels, and A / D for A / D converting the video signals of each pixel. A D converter, an adder for obtaining the total sum of the first system and the second system, a subtracter for obtaining a difference between the total sum of the first system and the second system, and an output signal of the subtractor D / A / D converter for A conversion, an integrator for integrating the output signal of the D / A converter, a detector for full-wave or half-wave rectification of the output signal of the integrator, and the detected signal and threshold And a means for measuring a frequency only when the detected signal is equal to or higher than a threshold voltage, and a means for obtaining a center frequency by frequency distribution processing of the measured frequency data. Achieved by

〔作用〕[Action]

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
て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 narrow-band random signal of the spatial filter has no center frequency and a noise level when the moving object is stationary. Also, when speed occurs, the signal level immediately rises. Therefore, as described above, it is possible to determine whether speed has occurred by comparing the narrow band irregular signal with the threshold voltage that has been rectified and detected, and it is also possible to remove the narrow band irregular signal that is equal to or lower than 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 the moving object suddenly stops or slips, a signal corresponding to the speed 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
をゼロクロス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
り込まない方式にすると、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、度数分布処理などを行ない中心
周波数を求めるた速度計測の精度が向上した。
Moreover, the frequency measurement of the narrow band irregular signal is performed by shaping the narrow band irregular signal into a rectangular wave pulse through the zero cross detection circuit,
The method is such that the cycle is counted by another stable high frequency pulse, and is obtained from the count value. If the count value is not fetched when it is determined by the signal discriminating apparatus that the signal is not a signal, a stopped state or a portion of the narrow band irregular signal having a low level is removed. Further, the count value, that is, the frequency data, is subjected to frequency distribution processing, etc., and the accuracy of speed measurement for obtaining the center frequency is improved.

〔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、本発明の速度計測装置のブロック図である。
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、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。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φ15とスキャン
信号SH17よりダミーの画素数のみカウント(6,8)し、
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-OFF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,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、ピッチシ
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
の値と遅延、積分19し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。
FIG. 1 is a block diagram of a speed measuring device of the present invention.
An image sensor 1 is, for example, 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 accuracy. (3) The signal of each pixel can be sequentially read by the clock. There are advantages such as. Reference numeral 2 is an amplifier, and in the case of a CCD line sensor, it is a differential amplifier that extracts a light reception signal by differentially outputting two output signals of the sensor. Reference numeral 3 is an A / D converter for converting the light receiving level of each pixel of the line sensor 1 into a digital value. Reference numerals 4 and 5 denote buffers with a gate, and the gate counts only the number of dummy pixels (6, 8) from the reference clock φ15 for reading the light receiving level of each pixel of the line sensor and the scan signal SH17,
It is turned on and off by clocks TA7 and TB9 having a pitch cycle of the spatial filter. This signal will be described later. Numerals 10 and 11 are adders for adding the digital values of the pixels passed by the clocks TA and TB. When the total sum of two series of one scan (A and B series for convenience) is obtained, subtraction 12 is carried out by the scan clock. The output of the subtracter 12 is pitch-shifted, that is, amplified 13, and a signal obtained by delaying the scan clock 18 is converted into an analog signal by the D / A converter 14. The output of the D / A converter is delayed and integrated 19 with the value of each cycle of the scan clock 17 to form a continuous waveform. At this time D /
When the latch time of the A converter approaches the scan time, the integrated signal level rises. This integrated signal presents a narrow band random 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。
Here, there is also a method of reading the subtracted digital value for each scan clock into a computer and obtaining the center frequency using software such as FFT (Fast Fourier Transform).

狭帯域の不規則信号には、周波数の高い基準クロック15
やスキャンクロック17などの信号が重畳しているため、
LPF(Low Pass 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のが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。
High frequency reference clock 15 for narrowband irregular signals
Since signals such as and scan clock 17 are superimposed,
High frequency components are removed via LPF (Low Pass Filter) 20. Although not shown in the figure, the DC component is also removed by using a capacitor. The low frequency range is passed to measure the frequency of 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進周波
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
ュータ31に接続する。
The signal from which noise has been removed branches into a frequency measuring device and a signal discriminating device. In the frequency measurement, the narrow band irregular signal is shaped into a rectangular wave pulse by the zero-cross detection and the comparator circuit 21, and the period of this signal is counted by using the counter 23 with another stable high starting frequency 22 pulse. The 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
全波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
Vrefとコンパレータ28より比較する。このスレッシュホ
ールド電圧Vref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
形信号の立上がりを捉えラッチするF.F.(フリップフロ
ップ)回路29の出力信号をAND回路30に入力する。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。
Further, in the signal discrimination, the signal after the LPF 20 is full-wave 26 or half-wave rectified and detected 27 through the buffer 25 to obtain an envelope component signal. This detected signal is the threshold voltage
The Vref is compared with the comparator 28. The level of the threshold voltage Vref is experimentally set to a level higher than the noise level when the moving object is stopped and slightly higher than the voltage level at which the frequency wave of the narrowband irregular signal is disturbed. The output signal of the FF (flip-flop) circuit 29 which catches the rising edge of the output signal of the comparator 28 and the pulse waveform signal of the irregular signal is input to the AND circuit 30. The output signal of the AND circuit 30 is input to the microcomputer 31.

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“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 counter data by looking at the output of the AND circuit 30. That is, when the output is “H”, the data is read, and the data latch circuit 24 and FF circuit
Clear 29. If the data is not read when it is “L”, the data is not read when the moving object is stopped and when the level of the irregular signal is small, and the reliability of the data is improved.

次いで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33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IA,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 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。
Next, the principle of the non-contact speedometer using a spatial filter will be briefly described. FIG. 2 schematically shows the relative relationship with the lens 33 when the light receiving elements 32 arranged in a line are moving at the speed V with respect to the subject 34. The 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 that the photoelectric conversion elements 32 are arranged in a line at regular intervals as shown in FIG. 2 and the sum of photocurrents I A and I B connected every other line.
Is to take the difference. This signal exhibits a narrow band random signal. The frequency of this narrowband random signal When the velocity of the moving object is V, the magnification of the lens is m, and the pitch of the light receiving elements 32 (pitch of the spatial filter) is P, the following relational expression is obtained.

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cを求めると速度Vを計測できる。
That is, since the pitch P and the magnification m are known, the velocity V can be measured by obtaining the center frequency c.

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 structure of the spatial filter when the CCD line sensor 35 shown in FIG. 3 is used 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μ
m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。
The line sensor 35 has a pixel pitch of several tens of μ as described above.
m is small, and the gap between pixels is very narrow, such as several μm. Therefore, when an object is observed by using an optical system, the resolution is good, so that the uneven pattern of the object can be captured with high precision, and the moving speed of the object with small unevenness can be measured.

空間フィルタの構成は、一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 spatial filter is constructed by taking out pixel signals arranged in a line and skipping every one or every few pixel signals by a pulse train as shown in FIG. Third
The figure shows the case where the filter pitch P 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 forming a spatial filter with a pulse train will be described with reference to FIG.

第4図において、(a)SH信号36はスキャンクロック信
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信号は、ラインセンサの画素数分カウント16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、一般に(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作動をとり、オフセツト
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) SH signal 36 is a scan clock signal, and (b) φ signal 37 is a clock for reading the pixel signal of the line sensor, which is the reference clock of FIG. (A)
The SH signal is created by counting 16 pixels of the line sensor. The signal (c) 38 is an output signal of the line sensor and is a signal whose level varies depending on the amount of light received by the subject. In the case of a CCD line sensor, generally, the signal of (c) 38 and the signal of (c) 38, which is not shown in FIG. 4, are synchronized and actuated with a pulse signal of a certain level to eliminate the offset noise. Then, when amplified and integrated, the uneven pattern of the line of the subject shown in (d) 39 can be observed.

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。
Generally, CCD line sensors and the like have dummy pixels, that is, insensitive pixels, at both ends.

(e)TA信号40は、スキャンクロックSHからダミー画素
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。()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 a pulse signal that counts 6 dummy pixels from the scan clock SH and is every 4 pulses (1 pulse corresponds to 1 pixel) from the beginning of the signal pixel. () TB
Similarly, the signal 41 is a pulse signal that counts (dummy pixels + 2 pixels) 8 from the scan clock SH and is every 4 pulses. (G) 42 represents the pixels of the line sensor, and the number of signal pixels is 128.

信号画素をS1,S2,S3,…,S128とすると、TA信号に対応す
る画素は、S1,S2,…,S125で、TB信号に対応する画素
は、S3,S7…,S127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S2,S4,S6,…,S128の信号は取り
込まれず、フィルタが構成される。
If the signal pixels are S 1 , S 2 , S 3 , ..., S 128 , the pixels corresponding to the TA signal are S 1 , S 2 , ..., S 125 , and the pixels corresponding to the TB signal are S 3 , S 7 ..., S 127 . Therefore, in Fig. 1, TA, TB
When the digital value of the line sensor after A / D conversion is passed using the pulse of, the signals of the pixels S 2 , S 4 , S 6 , ..., S 128 are not captured 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を用意に変えることができる。
In FIG. 4, the pitch P of the spatial filter is 4 pixels, but since the pulse trains of (e) and () 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がない。
Further, in FIG. 1, for all pixels of the line sensor
A / D converted, but A / D at timing of TA and TB signals
There is no problem in converting and adding.

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 the spatial filter using the line sensor.

次に狭帯域不規則信号について述べる。Next, the narrow band irregular signal will be described.

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照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。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ス信号で
ある。(k)46がカウント用発振周波数パルスで、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。
FIG. 5 (h) 43 shows the waveform of the narrow band irregular signal after LPF when the moving object is moving at a constant speed. An irregular signal has a low vibration level and a disturbed frequency. Further, the line sensor is installed so that the line direction of the line sensor coincides with the moving direction and is parallel to the object surface. If this is not the case, the irregular signal becomes unsymmetrical, that is, a waveform in which low-frequency components are superimposed, and the frequency cannot be measured accurately. A method of measuring the frequency of a narrow band irregular signal will be described with reference to FIG. 6 using a pulse waveform. (I) 44 is an irregular signal, and (j) 45 is a pulse signal shaped into a rectangular wave by zero crossing. (K) 46 is an oscillation frequency pulse for counting, and a crystal oscillator or the like is used to stabilize the oscillation frequency.
As an example of the method of counting the period of the pulse waveform of (j) 45 with 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)。次に
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。また周波
数は、カウント値/発振周波数で表わされる。
First, the first series counter counts from the rising of the (j) 45 signal to the next rising ((1) 47 signal). Next, from the rising edge to the rising edge, the second series counter counts ((m) 48 signal). That is, (j) 45 in 2 series
In this method, it is possible to capture all the cycles. The frequency is represented by 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, it is determined whether or not the signal is based on speed,
We describe a system that eliminates the low level of narrowband random signals.

(h)49信号は狭帯域不規則信号で、(o)50信号が
(h)信号を全波整流した信号である。(p)51信号が
(o)信号を検波した信号波形で包絡線を捉える。又こ
の(p)信号とスレッシュホールド電圧Vref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)49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)信号が立ち上がった
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。又不規則信号の有
無も判別できることになる。
The (h) 49 signal is a narrow band irregular signal, and the (o) 50 signal is a signal obtained by full-wave rectifying the (h) signal. The (p) 51 signal detects the envelope with the signal waveform obtained by detecting the (o) signal. The level relationship between the (p) signal and the threshold voltage Vref is also shown. And when the moving object is stopped, the noise level is almost zero because the DC is cut. Therefore, as in (p) 51, the threshold voltage Vref is set to a level slightly higher than that where the amplitude level of the narrowband irregular signal is small. The (p) signal and Vref are input to the comparator, and the output waveform is (g) 52. Therefore, the irregular signal (h) 49 is pulse-shaped at zero cross, and the period read by the computer 31 is the signal shown in (r) 53 in the state where the (q) signal rises. By doing so, it is possible to remove the frequency where the amplitude level is small where the frequency is disturbed by the narrow band irregular signal. Also, it is possible to determine the presence or absence of an irregular signal.

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。
A case where the system shown in FIG. 1 is mounted on, for example, a self-propelled robot will be examined.

(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 the self-propelled robot goes straight, it takes a short time until the command "go straight" is output and the driving motor for running actually starts moving. Therefore, as described above, in the pulse count frequency measuring method, the frequency is measured from the noise signal within the above time.

(2) 自走ロボットが停止する場合、“停止”という
指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“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 the self-propelled robot stops, it takes a certain time until the command "stop" is output and the robot completely stops. Therefore, unless the spatial frequency data is read at the same time as the "stop" command, an error will occur.

(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 the self-propelled robot is traveling straight ahead, if all vehicles slip and the robot itself does not move in an extreme case,
The output of the spatial filter is the noise level, and the frequency is 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。
As described above, in the cases of (1) to (3), reliable data can be obtained by observing 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。
The data of the spatial frequency when moving by the above method will be described below.

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cとする方がデータの信頼性が向上す
る。
A reliable spatial frequency can be obtained using the system shown in FIG. 1, but there are variations as shown in FIG. 8 when the spatial frequency is experimentally measured. Therefore 1
By calculating the velocity from the individual spatial frequency data,
As shown in the figure, the reliability of the data is improved when the frequency distribution is taken and the peak frequency thereof is set as the center frequency c.

また実験的に移動速度を変化させ、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c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c±Δcの平均値
とした方が僅か精度は向上した。
Further, the moving speed is experimentally changed, the center frequency c is obtained from each frequency distribution when the moving speed is a certain fixed distance, and the speed is calculated from the equation (1). From the accuracy of this speed and the actual average speed, the accuracy is slightly improved when the center frequency is the average value of c ± Δc.

従って自走ロボットなど移動する物体の速度計測は第10
図に示したように最初度数分布により中心周波数cを
求め、次からはc±Δc内の平均値を新たに中心周
波数cとする。
Therefore, speed measurement of moving objects such as self-propelled robots is the 10th
As shown in the figure, the central frequency c is first obtained by the frequency distribution, and from then on, the average value within c ± Δc is newly set as the central frequency c.

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。
With such an algorithm, it is possible to follow the change in speed and measure the speed with high accuracy.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

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、回路上空間周波数
の信号性を向上し、又ソフトウエアにおいて、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 the object is moving, and it is possible to eliminate the case where the level of the narrowband irregular signal is small, and improve the signal property of the spatial frequency on the circuit. In addition, the center frequency was obtained from the frequency distribution processing of the spatial frequency data in software. As a result, highly accurate speed measurement was possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例のシステムブロック,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、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,26……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。
FIG. 1 is a system block of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a conceptual diagram of an optical system using a spatial filter, FIG. 3 is a configuration diagram of a line sensor and a spatial filter, and FIG. Illustration of input / output signals and pulse signals of filter configuration, Fig. 5 is a narrowband irregular signal waveform diagram, Fig. 6 is a frequency measurement signal waveform diagram, and Fig. 7 is a small signal level portion of Fig. 5. Fig. 8 is a signal waveform diagram for eliminating the noise, Fig. 8 is an explanatory diagram of spatial frequency data obtained in the experiment, Fig. 9 is its frequency distribution diagram, and Fig. 10 is a flow chart 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, 26 …… Full wave rectification, 27 …… Detection, 28 …… Comparator, 31 …… Microcomputer , 43 …… Narrowband irregular signal.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被測定物からの反射光をレンズを介して入
力するラインセンサと、 該ラインセンサの有効画素をS1,S2,S3,S4,……,Sn(n
=1,2,…)としたとき、第1系統をS1,S5,S9,……,S4n
+1(n=0,1,2,…)、第2系統をS3,S7,S11,……,S4n
+3(n=0,1,2,…)とし、前記第1及び第2系統の有
効画素の映像信号を採用し、S2,S4,S6,……,S2n(n=
1,2,…)の有効画素の映像信号を採用しないように構成
した空間フィルタと、 前記各画素の映像信号をA/D変換するA/D変換器と、 前記第1系統及び第2系統の総和を求める加算器と、 前記第1系統の総和と第2系統の総和の差を求める減算
器と、 該減算器の出力信号をD/A変換するD/A変換器と、 該D/A変換器の出力信号を積分する積分器と、 該積分器の出力信号を全波又は半波整流する検波器と、 該検波した信号とスレッシュホールド電圧とを比較する
比較器と、 前記検波した信号がスレッシュホールド電圧以上のとき
のみ周波数を計測する計測手段と、 該計測した周波数データを度数分布処理により中心周波
数を求める手段とを具備することを特徴とする速度計測
装置。
1. A line sensor for inputting reflected light from an object to be measured through a lens, and effective pixels of the line sensor are S1, S2, S3, S4, ..., Sn (n
= 1,2, ...), the first system is S1, S5, S9, ..., S4n
+1 (n = 0,1,2, ...), 2nd system S3, S7, S11, ..., S4n
+3 (n = 0, 1, 2, ...) And the video signals of the effective pixels of the first and second systems are adopted, and S2, S4, S6, ..., S2n (n =
1, 2, ...) Spatial filter configured not to adopt the video signal of the effective pixel, an A / D converter for A / D converting the video signal of each pixel, the first system and the second system An adder for obtaining the sum of the above, a subtracter for obtaining the difference between the sum for the first system and the sum for the second system, a D / A converter for D / A converting the output signal of the subtractor, An integrator for integrating the output signal of the A converter, a detector for full-wave or half-wave rectification of the output signal of the integrator, a comparator for comparing the detected signal with a threshold voltage, and the detected A velocity measuring device comprising: a measuring unit that measures a frequency only when a signal is equal to or higher than a threshold voltage; and a unit that obtains a center frequency by frequency distribution processing of the measured frequency data.
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JPS57127854A (en) * 1981-01-30 1982-08-09 Omron Tateisi Electronics Co Space filter apparatus
JPS62150662U (en) * 1986-03-18 1987-09-24

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