JPH02163687A - 距離測定方法 - 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、対象物の位置を検知する距離測定方法および
それを用いた紙幣残量検知方法に関し。

特に非接触で測定を行い、対象物と距離測定用センサど
の距離の最小値と最大値の比が大きい場合に好適な距離
測定方法およびそれを用いた紙幣残量検知方法に関する
。

〔従来技術〕

従来、対象物の位置を非接触で測定する方法として、空
中超音波センサによる距離測定方法が提案されている。

これは、超音波センサの電気音響変換素子を一定電圧で
一定波数駆動して超音波を発射し、対象物から反射する
超音波を電気音響変換素子で受け。

超音波を発射してから反射波が戻ってくるまでの時間と
、媒体が音波を伝播する速度から、対象物までの距離を
求めるものである。

例えば、″電子技術、　１９８７年５月号、第６８頁〜
６９頁″に記載されている回路では、超音波センサは、
第２図のように、金属板２３と圧電セラミクス２４を貼
りあわせたバイモルフ振動子に共振子２２を結合してベ
ース２５に骨性固定し、ケース２１に収納した構造とし
、この超音波センサに信号パルスを印加した際、印加後
の不要振動の残響によって発生ずるノイズ信号を防ぐた
め、回路内部で比較信号を作り、対象物がらの反射波の
みを検出している。また、対象物までの距離が近い場合
、反射信号とノイズとの判別が難しくなるため、共振子
のＱｍを下げてパルス応答性を向上させる工夫をしてい
る。

一方、現金自動取引装置における収納紙幣残量の測定方
法としては、パルスモータの駆動パルスを加算／減算す
ることによって押板位置を知り。

紙幣残量を算出する方法が一般に採用されていた。

この方法では、電源ＯＮ後や係員操作後に、押板の基準
位置を設定する処理時間が必要である。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、距離測定用センサとして用いる電気
音響変換素子（圧電セラミクス）と対象物との間の距離
の最小値と最大値の比が大きい場合については配慮がな
されていない。

すなわち、遠くにある対象物を測定する場合は測定でき
る最小距離に制約があり、また、近くにある対象物を測
定しようとすると、測定できる最大距離に制約があった
。

これは、通常の電気音響変換素子は、電気的入力に対し
、機械的共振を利用して効率良く、電気音響変換を行っ
ているため、電気的入力に対して音響出力に遅れがある
ことによる。

これにより、遠くにある対象物を測定する場合、音波の
伝播ロスが人きくなるため、音波パルスのエネルギーを
大きくする必要がある。

しかし、駆動パルスエネルギーを大きくすると、電気音
響変換素子の共振が減衰するまでの時間が長くなり、測
定可能な距離の下限も大きなってしまう。さらに、対象
物からの反射波がその減衰時間Ｔ０以内に帰ってきた場
合、発射波と反射波との区別がつけられない。

従って、測定できる最短距、ＷＩ、は、音速をＶ。

とするとＬＡＴ、／２ｖｏどなる。

−・方、測定できる最短距離を小さくするため、その減
衰時間が短くなるように、駆動パルスエネルギーを少く
した場合には、発射される音波パルスのエネルギーも小
さくなり、音波の伝播ロスによって、測定できる最大距
離を大きくすることはできない。

また、現金自動取引装置において、収納紙幣を支える押
板の位置を非接触で測定するため、音波による距離測定
方法を利用する場合には、」二記のように、距離測定用
センサに近い位置の測定に問題があり、装置を小型化す
ることが難しい。

本発明の目的は、このような問題点に改善し、対象物が
電気音響変換素子の近くにある場合から遠くにある場合
まで、広い範囲にわたって非接触で距離を測定すること
が可能な距離測定方法、および収納紙幣を支える押板の
位置を非接触で測定することができる紙幣残量検知方法
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の距離測定方法は、発
振器により機械的振動を発生させ、振動の伝搬時間と、
機械的振動を伝搬する媒体の波動伝搬速度とから距離を
求める距離測定方法において、発振器に与える発振エネ
ルギーを任意に変更する手段（制御部、カウンタ、ＡＮ
Ｄゲート）を備え、発振エネルギーを順次、増加／減少
させながら距離を測定することに特徴がある。

また、本発明の紙幣残量検知方法は、上記の距離測定方
法により、紙幣収納箱の押板位置を検知して、紙幣残量
を算出することに特徴がある。

〔作用〕

本発明においては、第１および第２のカウンタによって
発生パルス数を任意に制御し、電気音響素子の駆動パル
スエネルギーを各時点で順次増加するか、あるいは減少
しながら音波を発射する。

これにより、対象物が近くにある場合には、駆動パルス
エネルギーが小さく、電気音響変換素子の減衰時間が短
い時点で、反射波が検出される。

この場合、音波の伝播ロスが少く、大きな反射波が戻っ
てくるため、反射波が戻るまでの時間が短くても距離測
定が可能である。

また、対象物が遠くにある場合には、駆動パルスエネル
ギーが大きくなり、発射される音波エネルギーが大きい
時点で反射波が検出される。この場合、対象物までの距
離が遠く、反射波が戻ってくるまでの時間が長くなるた
め、駆動パルスエネルギーが大きくなり、電気音響変換
素子の減衰時間が長くなっても、反射波の検出は可能で
ある。

このように、対象物までの距離が近い場合には、駆動パ
ルスエネルギーが小さい時に距離を測定し、また、対象
物までの距離が遠い場合には、駆動パルスエネルギーが
大きい時に距離を測定することになるため、広い範囲の
測定が可能である。

〔実施例〕

以下５本発明の一実施例を図面により説明する。

第３図は、本発明の第１の実施例における距離測定装置
の構成図である。

第３図において、３１は測定の対象物、３１ａは対象物
３】を測定する際の最小距離、３１ｂは対象物３１を測
定する際の最大距離、３２は電気音響変換素子、３３は
駆動測定部である。

本実施例では、対象物３１は電気音響変換素子３２に対
し、最小距離の位置３１ａと最大距離の位置３１ｂとの
間を移動し、電気音響変換素子３２と対象物３１との距
離りを測定する。なお、電気音響変換素子３２には１例
えば圧電素子を用い、駆動測定部３３に接続する。

第４図は第３図における駆動測定部の構成図である。

第４図において、４４は電力増幅部、４５は駆動測定部
３３を制御し、駆動パルスエネルギーの大きさを可変と
して、パルス発射の度に駆動パルスエネルギーを前回よ
り増加あるいは減少させる機能を有する制御部、４６は
第１のカウンタ、４７は発振器、４８．５０はＡＮＤゲ
ー１−１４９は第２のカウンタ、５〕−は受信部、５２
は判別部である。

制御部４５は、第１カウンタ４６に対し、駆動すべきパ
ルス波数Ｎを与えて第１カウンタ４６を起動する。また
同時に、第２カウンタ４９を起動し、ＡＮＤゲート５０
を閉じる。

第１カウンタ４６は、発振器４７のパルスをカウントし
てＡ、　Ｎ　Ｄゲート４８に入力する。

Ａ　Ｎ　Ｄゲート４８は、Ｎ個のパルスを電力増幅部４
４に印加し、電力増幅部４４は電気音響変換素子３２を
Ｎパルス振動して音波を発射する。

これにより、対象物３１で反射された音波パルスは、電
気音響変換素子３２により再び電気信号に変換され、受
信部５１で増幅されて、判別部５２により反射波が判別
される。

第２カウンタ４９は、制御部４５により起動され、判別
部５２の反射波有りの判別信号によって停止される。こ
の停止時のカウント値Ｍが、対象物と電気音響変換素子
３２の間の距離を示す。

また５制御部４５は、第１カウンタ４６および第２カウ
ンタ４９を起動すると同時に閉じたＡＮＤゲート５０を
、パルス波数Ｎによって決まる電気音響変換素子３２の
減衰時間Ｔ。経過後に開き、反射波有りの判別信号がＡ
ＮＤゲート５０を通るようにする。

これにより、電気音響変換素子３２の駆動中および駆動
終了後の振動減衰中に判別部５２から出力される反射有
り信号を阻止し、正しい反射波信号のみを取り出すこと
ができる。

本実施例では、対象物３１が電気音響変換素子３２の近
くにある場合、駆動パルスエネルギーが小さくても反射
波が検出され、距離測定が完了する。一方、対象物３１
が電気音響変換素子３２から遠く離れている場合には、
駆動パルスエネルギーが小さいと、反射波は伝播中に減
衰してしまい、検出できない。そこで本実施例では、パ
ルス波数Ｎで測定可能な距離に対応する反射波が戻って
くるまでの時間Ｔ□が経過すると、制御部４５は第１カ
ウンタ４６および第２カウンタ４９をクリアした後、パ
ルス波数Ｎの値を前回より増加して」二記の動作を繰り
返す。なお、ＴｏおよびＴ□は、パルス波数Ｎを変更す
る度に、新しいＮに対応した値を与える。

このように、パルス波数Ｎを徐々に大きくすることによ
り、対象物３１が遠く離れている場合にも、充分大きな
反射波が戻るため、距離を測定することができる。

第１図は、本発明の第１の実施例における駆動測定部の
信号のタイミングチャー１〜である。

第４図のように１発振器４７が発生させたパルスＡは第
１カウンタ４６、第２カウンタ４９およびＡＮＤゲート
４８に入力される。この場合、制御部４５は第１カウン
タ４６および第２カウンタ４９を起動するとともに、Ａ
ＮＤゲー（〜５０に出力阻止信号Ｆを入力する。

また、第１カウンタ４６は、制御部４５の制御によりＮ
をカラン１〜して信号Ｂを出力する。

この信号Ｂと出力Ａとにより、ＡＮＤゲート４８はパル
ス波数Ｎの出力Ｃを電力増幅部４４に入力する。

さらに、電力増幅部４４の出力を電気音響変換素子３２
によって音波パルスＤに変換し、時間′ｒｏで対象物３
１に発射する。

対象物３１で反射した音波パルスＤは、時間Ｔ３以内に
電気音響変換素子３２で電気信号に変換され、受信部５
１を介して判別部５２に送られる。　判別部５２は、反
射波による信号が入力されたことを判別し、その判別信
号ＥをＡ、　Ｎ　Ｄゲート５０に入力する。

こうして、Ａ　Ｎ　Ｄグー１−５０には判別信号Ｅと出
力阻止信号Ｆが入力される。この出力阻止（ｉ号ＦはＴ
。の間のみ入力されるため、ＡＮＤゲー１へ５０の出力
Ｇとしては、反射波による信号のみが得られる。

さらに、第２カウンタ４９は、Ａ　Ｎ　Ｄグー１−５０
の出力ＧがＯＮになると、カラン１−を停止して、それ
までのカウント値Ｍを制御部４５に送る。

このカウント値Ｍが対象物３１と電気音響変換素子３２
の間の距離を示す。

このＮを順次増加させること（Ｎ＝Ｎ＋ａ）により、近
くにある対象物から遠くにある対象物まで広い範囲の距
離を測定することができる。

なお、初めに充分大きなパルス波数Ｎを与え、順次Ｎを
減少させることによっても、同様の効果を得ることがで
きる。

第５図は、本発明の第２の実施例におけろ紙葉類処理機
構の構成図である。

第５図において、５３は案内板、５４はセンサ。

５５は押板５Ｇに堆積した紙葉類、５６は押板。

５７．６１は堆積機構を構成するローラ、５８〜６０は
分離機構を構成するローラである。

本実施例は、現金自動取引装置における分離機構と堆積
機構とが一体となった紙葉類処理機構であり１紙葉類５
５は押板５６上に堆積され、モータ（図示せず）により
上下に移動する。また、第１の実施例（第３図および第
４図）に示した距ｍ測定装置を備え、非接触で押板５６
の位置を測定することによって、紙葉類残量を求める。

この紙葉堆積部の上部には、案内板５３、センサ５４が
設けられ、堆積紙葉類５５の上端を検知する。

また、紙葉類の残量を検出する場合、押板５６を上下し
て堆積紙葉類５１の」１端を規定の位置に合わせた後、
紙葉堆積部の下部に設置した電気音響変換素子３２およ
び駆動測定部３３により、電気音響変換素子３２と押板
５６の距離りを測定する。

さらに、紙葉堆積部の高さＨから１７を引いて、堆積紙
葉高さ］□を求める。

これにより、紙葉類処理機構の紙葉残量を短時間で知る
ことができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、対象物までの距離を、近い所から遠い
所まで非接触で広範囲に測定することができる。

また、本発明を紙葉類処理機構に適用することにより、
紙葉類の残量を簡単な構造で短時間に知ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における駆動測定部の信
号のタイミングチャー１〜、第２図は従来の超音波セン
サの構成図、第３図は本発明の第１の実施例における距
離測定装置の構成図、第４図は第３図における駆動測定
部の構成図、第５図は本発明の第２の実施例におけろ紙
葉類処理機構の構成図である。 ２１：ケース、２２：共振子、２３：金属板。 ２４：圧電セラミクス、２５：ベース、２６：端位置、
３１．ｂ：測定可能な最大距離の位置、３２：電気音響
変換素子、３３：駆動測定部、４４：電力増幅部、４５
：制御部、４６，４．９：カウンタ。 ４７：発振器、４８，５０：Ａ、ＮＤアゲ−−、５，１
，：受信部、５２：判別部、５３：案内板、５４：セン
サ、５５：堆積紙葉、５６：押板、５７．６１＋堆積機
構のローラ、５８〜６０：分離機構のロー第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、発振器により機械的振動を発生させ、振動の伝搬時
   間と、機械的振動を伝搬する媒体の波動伝搬速度とから
   距離を求める距離測定方法において、発振器に与える発
   振エネルギーを任意に変更する手段を備え、該発振エネ
   ルギーを順次、増加／減少させながら距離を測定するこ
   とを特徴とする距離測定方法。 ２、請求項１記載の距離測定方法により、紙幣収納箱の
   押板位置を検知して、紙幣残量を算出することを特徴と
   する紙幣残量検知方法。