ES2391553T3 - Procedimiento para la medición de la distancia por medio de ultrasonido - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para medición de la distancia por medio de ultrasonido, en el que se evalúa el tiempo de propagación (T1, Ta) de impulsos de emisión de ultrasonido hacia el obstáculo (7) y de retorno, con al menos un emisor/receptor de ultrasonido (3), que se puede activar por al menos un oscilador (2) con impulsos de emisión de diferente longitud del impulso de emisión (Ts), y en el que después del tiempo de propagación (T1, Ta) de impulsos de emisión de ultrasonido hacia un obstáculo (7) y de retorno, se recibe el primer eco reflejado por el obstáculo (7), caracterizado porque como consecuencia de los impulsos de emisión de la longitud del impulso de emisión (Ts), se recibe un eco de diagnosis de la longitud del eco de diagnosis (Td), de manera que la longitud (Td) del eco de diagnosis se compone de los impulsos de emisión del emisor/receptor de ultrasonido (3) y de los impulsos de salida de las oscilaciones mecánicas siguientes del emisor/receptor de ultrasonido (3), y porque la longitud del impulso de emisión (Ts) se regula de tal manera que la longitud del eco de diagnosis (Td) es proporcional al tiempo de propagación (T1, Ta) del impulso de emisión precedentes hacia un obstáculo (7) y de retorno.
Description
Procedimiento para la medicion de la distancia por medio de ultrasonido.
La invencion se refiere a un procedimiento para la medicion de la distancia por medio de ultrasonido de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1 de la patente.
Un procedimiento de este tipo se conoce, por ejemplo, a partir del documento DE 197 44 185 A1. A partir de la publicacion mencionada se deduce que en una instalacion para la medicion de la distancia para automoviles por medio de ultrasonido se utilizan varios convertidores de ultrasonido. En este caso, se utilizan los mismos convertidores tanto para la emision como tambiEn para la recepcion. Para alcances grandes se utilizan impulsos de emision largos, para alcances pequefas se utilizan impulsos de emision cortos. La longitud del impulso es conmutable. En este caso, las longitudes cortas de los impulsos pertenecen a un funcionamiento secuencia, mientras que las longitudes largas de los impulsos se aplican en el caso de un funcionamiento simultaneo de varios convertidores de ultrasonido. De manera alternativa, tambiEn se pueden utilizar entonces impulsos largos, en el caso de que no se haya reconocido ningun eco en impulsos cortos.
En la disposicion conocida es un inconveniente que las longitudes de los impulsos estan optimizadas, en efecto, para distancias cortas asi como para distancias largas, pero pueden ser desfavorables para distancias medias. Aqui puede repercutir negativamente en particular el comportamiento de atenuacion (Eco de Diagnosis) de los transmisores de ultrasonido utilizados, puesto que el Eco de Diagnosis se puede recubrir, en el caso de impulsos reflejados durante mucho tiempo, por objetos proximos,
Ademas, se conoce a partir del documento DE 196 07 788 A1 aplicar una medicion de la distancia por medio de ultrasonido en un vehiculo, que se aproxima hacia atras a un obstaculo. Si se reconoce de esta manera un obstaculo, se limita la velocidad del vehiculo en una primera zona de distancia con respecto al obstaculo a travEs del control de la potencia de la unidad de accionamiento del vehiculo, y se forma una fuerza de frenado en los frenos de las ruedas del vehiculo en una segunda zona de la distancia.
Ademas, se conoce a partir de PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, Vol. 007, N° 134 (P-203) 11 de Junio de 1983 & JP 58 050484 A (KAZOU OKADA; OTHERS; 01), 24 de Marzo de 1983 una disposicion de guia para la marcha atras de automoviles. A tal fin, se emiten de forma repetida impulsos de ultrasonido dirigido hacia atras, siendo modificadas la anchura del impulso y la velocidad de repeticion en funcion de la distancia medida con respecto al obstaculo.
Ademas, se conoce a partir del documento DE 29 07 582 B1 una sonda nautica conmutable a diferentes secuencias de impulsos. Esta sonda posibilita una adaptacion automatica de la longitud del impulso de emision a la secuencia respectiva se sondeos. La secuencia de sondeos se conmuta en aguas planas a distancias de impulsos de sondeo mas cortas, mientras que en aguas profundas el sondeo se realiza debido al tiempo mas largo de propagacion del impulso a intervalos de tiempo mayores. Para sondeo a profundidades mayores se conocen, ademas, impulsos de mayor contenido de energia, es decir, impulsos de amplitud mas alta o de duracion mas larga.
Por ultimo, se conoce a partir del documento US 2891942 un sistema de eco de impulsos para la medicion de la distancia, en el que la anchura del impulso se varia en funcion de la distancia con respecto al objeto medido. La velocidad de repeticion de los impulsos se varia en este caso de manera inversa a la distancia del objeto medido, Para descubrir objetos en la zona proxima, se utilizan impulsos cortos, mientras que para objetos en la zona lejana se utilizan impulsos mas largos con energia mas elevada.
La invencion tiene el cometido de indicar un procedimiento para la medicion de la distancia por medio de ultrasonido, que proporciona resultados de medicion optimos para todas las distancias entre un vehiculo y un obstaculo.
Este cometido se soluciona por medio de la invencion contenida en la reivindicacion 1 de la patente. Las reivindicaciones dependientes contienen desarrollos convenientes.
A travEs de la longitud del impulso el emisor de ultrasonido, adaptada de acuerdo con la invencion de forma progresiva y aproximadamente constante a la distancia del obstaculo, se consigue una medicion de la distancia adaptable, especialmente exacta, en toda la zona de medicion, es decir, por ejemplo entre 10 cm y 5 m. De esta manera no es tampoco ningun problema la deteccion de zonas de medicion tan grandes con una exactitud de medicion suficientemente buena.
A continuacion se explica en detalle la invencion con la ayuda de un dibujo. En Este:
La figura 1 muestra un diagrama de bloques esquematico de una instalacion para la medicion de la distancia por medio de ultrasonido.
La figura 2a muestra un diagrama de un impulso de emision (S) sobre el tiempo (t) y La figura 2b muestra un diagrama de ecos (E) recibidos en virtud del impulso de emision (S) sobre el tiempo (t).
En la figura 1 se representa de forma esquematica como diagrama de bloques un medidor de la distancia por ultrasonido (1). Este esta incorporado, por ejemplo, en la pared trasera de un vehiculo comercial, que marcha hacia atras sobre un obstaculo (7). Para regular la velocidad de aproximacion del vehiculo al obstaculo (7) y para impedir que el vehiculo choque en el canto delantero (8) del obstaculo o en la pared (9) del obstaculo, se emiten por medio de un emisor/receptor de ultrasonido (3) impulsos acusticos en direccion al obstaculo (7) y se evalua el eco reflejado. A tal fin, en el emisor/receptor (3) esta contenido un cuarzo oscilante (11).
Para la emision se puede conmutar un oscilador (2) que oscila constantemente con una frecuencia de emision de por ejemplo 50 kHz a travEs de un conmutador (4) en el cuarzo oscilante (11) (posicion S = emision). La posicion respectiva del conmutador (4) es controlable a travEs de una electronica (10) con microprocesadores (MP) a travEs de una linea (5). La excitacion del emisor/receptor de ultrasonido (3) se realiza con una amplitud constante, adaptada de una manera optima para el cuarzo oscilante respectivo. La longitud del impulso se puede ajustar a travEs del conmutador (4) y puede estar, por ejemplo, entre 80 y 450 microsegundos. En la posicion S del conmutador (4), el amplificador (12) esta protegido por medio de medidas adecuadas contra sobreexcitacion.
El cuarzo oscilante (11) contenido en el emisor/receptor de ultrasonido (3) se utiliza por razones de costes al mismo tiempo para la recepcion del eco reflejado por el obstaculo (7). A tal fin, se desconecta el conmutador (4) (posicion E = recepcion). A travEs de una linea (6) se reconduce el eco recibido despuEs de la amplificacion en el amplificador
- (12)
- hacia la electronica (10) y se evalua alli. En particular, desde la electronica (10) o bien el microprocesador MP se evalua el tiempo de propagacion (T1, Ta) del impulso de emision (TS) hacia el obstaculo (7) y de retorno y se convierte en una distancia.
En la figura 2a se representa de forma esquematica sobre el tiempo (t) la forma de un impulso de emision (S). Como se puede reconocer a partir de la figura 2a, en el instante (t0) se conmuta el conmutador (4) a la posicion S (emision). En este estado de funcionamiento, el cuarzo oscilante (11) esta conectado con el oscilador (2), con lo quese genera el impulso de emision, Este tiene una longitud de algunas oscilaciones (por ejemplo 5) del cuarto oscilante
- (11)
- contenido en el emisor/receptor de ultrasonido (3). En el instante (t1) se retorna el conmutador (4) a la posicion E (recepcion). De esta manera se alimentan al amplificador (12) asi como a la electronica (10) despuEs de la expiracion de un tiempo de propagacion los impulsos acusticos recibidos (es decir, los impulsos acusticos reflejados por el obstaculo (9)).
En la figura 2b se representan de forma esquematica sobre el tiempo (t) los diferentes ecos recibidos por el emisor/receptor (3). En este caso, para una mejor deteccion, las amplitudes de los ecos se representan invariables, lo que en realidad no es el caso. Como se reconoce, entre los instantes (t0 y t2) se recibe un llamado "eco dediagnosis" de la longitud Td. Este se debe a que despuEs de la desconexion o bien de la separacion del oscilador (2) desde el cuarzo oscilante (11) incorporado, Este continua oscilando todavia mecanica durante un tiempo y de esta manera genera tambiEn impulsos de salida. No obstante, puesto que Estos no proceden de un eco, lo que seria reflejado por un obstaculo (eco util), no se evalua el eco de diagnosis. Esto se garantiza a travEs de un reloj (no representado) contenido en la electronica de evaluacion (10), que solamente permite una evaluacion de los impulsos acusticos reflejados despuEs de la expiracion de un tiempo (t3), es decir, despuEs de la atenuacion del eco de diagnosis.
En el instante (t4) aparece el primer eco util reflejado, que puede ser reflejado, por ejemplo, por el canto delantero
- (8)
- del obstaculo (7). El eco util tiene una longitud (Te) y se atenua de nuevo en el instante (t5). En el instante (t6) aparece otro eco util, que puede ser reflejado, por ejemplo, por la pared (9). TambiEn Este se atenua de nuevo en el instante (t7).
Para la evaluacion de la distancia entre el medidor de la distancia por ultrasonido (1) y el obstaculo (7) se puede evaluar el tiempo de propagacion (T1) entre el instante inicial (t0) del impulso de emision (S) y el instante (t4) de la incidencia del primer eco util. A tal fin, debe detectarse el instante de conexion (t0) del conmutador (4) en la posicion
- (S)
- por la electronica (10). La distancia correspondiente se calcula en la electronica (10) a travEs de medidas adecuadas conocidas.
Pero para la medicion de la distancia se puede evaluar tambiEn el tiempo de propagacion (Ta) entre el instante (t2) del final del eco de diagnosis y el instante (t4) del primer eco util. A este respecto, se conoce que la longitud (Td) del eco de diagnosis se incrementa con la longitud (Ts) del impulso de emision.
De acuerdo con la invencion, se regula la longitud de los impulsos de emision (Ts) de tal manera que la longitud (Td) del eco de diagnosis es aproximadamente proporcional al tiempo de propagacion (T1 o Ta) del impulso de emision precedente. La longitud (Td) del eco de diagnosis depende de la longitud del impulso de emision (Ts) y del cuarzo oscilante (11) utilizado. La longitud respectiva de Td se pude calcular tambiEn a travEs de ensayos.
De manera conveniente, la electronica (10) se puede programar tambiEn de tal manera que con una relacion de (Ta/Ts) > un valor limite (B), se eleva la longitud del impulso (Ts) hasta un valor maximo, con una relacion (Ta/Ts) entre dos valores limite (A) y (B), se deja igual la longitud del impulso (Ts), y con una relacion (Ta/Ts) � a un valor limite (A), se reduce la longitud del impulso (Ts) hasta un valor minimo, siendo el valor limite (A) menor que el valor limite (B).
Ademas, de manera conveniente, se puede proceder tambiEn de tal manera que con una relacion (Ta/Td) > un valor
5 limite B, se eleva la longitud del impulso (Ts) hasta un valor maximo, con una relacion de (Ta/Td) entre dos valores limite (A) y (B) se deja igual la longitud del impulso (Ts), y con una relacion del impulso (Ta/Td) � un valor limite (A), se reduce la longitud del impulso hasta un valor minimo, siendo el valor limite (A) menor que el valor limite (B).
En este caso, el valor limite (A) es aproximadamente 0,8, el valor limite (B) es aproximadamente 1,2, el valor maximo es aproximadamente 400 microsegundos y el valor minimo es aproximadamente 80 microsegundos.
10 Las subidas y/o bajadas mencionadas anteriormente se pueden realizar rapida o lentamente. Los calculos necesarios para ello se realizan dentro de la electronica (10).
El procedimiento de acuerdo con la invencion se puede utilizar de manera conveniente para la medicion de la distancia entre un vehiculo comercial que circula hacia atras y un obstaculo. Pero tambiEn se puede utilizar, en general, para la regulacion de la aproximacion de un objeto a un obstaculo.
Claims (3)
- REIVINDICACIONES1.- Procedimiento para medicion de la distancia por medio de ultrasonido, en el que se evalua el tiempo de propagacion (T1, Ta) de impulsos de emision de ultrasonido hacia el obstaculo (7) y de retorno, con al menos un emisor/receptor de ultrasonido (3), que se puede activar por al menos un oscilador (2) con impulsos de emision de 5 diferente longitud del impulso de emision (Ts), y en el que despuEs del tiempo de propagacion (T1, Ta) de impulsos de emision de ultrasonido hacia un obstaculo (7) y de retorno, se recibe el primer eco reflejado por el obstaculo (7), caracterizado porque como consecuencia de los impulsos de emision de la longitud del impulso de emision (Ts), se recibe un eco de diagnosis de la longitud del eco de diagnosis (Td), de manera que la longitud (Td) del eco de diagnosis se compone de los impulsos de emision del emisor/receptor de ultrasonido (3) y de los impulsos de salida10 de las oscilaciones mecanicas siguientes del emisor/receptor de ultrasonido (3), y porque la longitud del impulso de emision (Ts) se regula de tal manera que la longitud del eco de diagnosis (Td) es proporcional al tiempo de propagacion (T1, Ta) del impulso de emision precedentes hacia un obstaculo (7) y de retorno.
- 2.- Procedimiento para la medicion de la distancia de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porquea) con una relacion entre el tiempo de propagacion (Ta) y la longitud de eco de diagnosis (Td) mayor que un valor 15 limite B, se eleva la longitud del impulso de emision (Ts) hasta un valor maximo,b) con una relacion entre el tiempo de propagacion (Ta) y la longitud de eco de diagnosis (Td) entre dos valores limite A y B, se deja igual la longitud del impulso de emision (Ts), yc) con una relacion entre el tiempo de propagacion (Ta) y la longitud de eco de diagnosis (Td) menor que un valor limite A, la longitud del impulso de emision (Ts) se reduce hasta un valor minimo,20 en el que el valor limite A es menor que el valor limite B y en el que se forma el tiempo de propagacion (Ta) entre el instante (t2) del final del eco de diagnosis y el instante (t4) del primer eco util.
- 3.- Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque se utiliza para la medicion de la distancia entre un vehiculo comercial que circula hacia atras y un obstaculo (7).
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