JPH03102280A - 超音波式距離測定装置 - 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、パルス列からなる超音波を送波し、物体から
の反射波を受波することによって物体検知を行う超音波
式距離測定装置に関するものである． ［従来の技術］ 第３図は、超音波パルスの反射波の有無及び送波からの
時間遅れから、物体の存在検知や物体までの距離を測定
する従来の超音波式距離測定装置のブロック図を示して
いる．この超音波式距離測定装置は、検知部１と信号処
理部２′とで楕戒されている．信号処ｉ！！！部２′の
送波タイミング制御部２ａで送波回路１ｂの送波タイミ
ングが決定され、送波回路１ｂからの信号が送波駆動回
路１Ｃで増幅され、超音波振動子１ａを駆動する．受波
ゲート回路１ｄは所定の時間ゲートを開いて物体からの
反射波を受波するものであり、送波タイミング制御部２
ａにて上記時間が決められる．そして、受波回路１ｅに
て反射波を受波し、信号処理部２の距離算出部２ｂにて
、距離が算出され、検知出力を出す。

第４図は動作のタイムチャートを示し、受波ゲート６内
に最初に現れる信号から物体までの距離を上記の楕戒で
求めるものである．しかし、雑音５が受波バルス４より
先に入ってきた場合でも、受波回路１ｅでそれが雑音で
あるか、それとも物体からの反射波なのかを区別するこ
とができず、そのまま距離を求めていた。雑音５がいつ
混入するかは決められないので、ある時は受波パルス４
によって距離が求められても、ある時は雑音５によって
距離が求まってしまうので、検知のたびに測定された距
離が異なり、得られた距離データの信頼性が低いという
問題があった。

［発明が解決しようとする課題〕 そこで、物体からの反射波が予め決められた設定回数以
上に連続回数受波された時に初めて検知信号を出力し、
連続回数受波信号がない時に初めて検知信号を停止する
複数回連続検知手段を本発明者は考案しく特願昭５９−
２２８７６３号、特願昭５９−２２８７６４号〉、雑音
による誤検知を防ぐようにした。しかし、上記の複数回
連続検知手段を用いると、検知するまでの応答時間が従
来のものに比べて遅くなり、更に，第５図に示すように
、最後のｎ回目以外は受波バルス４で距離が求まっても
、最後のｎ回目に雑音５が混入すると距離データは雑音
５から求めてしまうので、データの信頼性にも問題があ
った． 本発明は、上述の点に鑑みて提供したものであって、従
来のものに比べて検知までの応答時間に遜色がなく、な
おかつ測距データの信頼性を増すようにした超音波式距
離測定装置を提供することを目的としたものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、互いに送波周波数の相異なる超音波パルスを
送波すると共に、反射波を受波する複数の検知部と、す
べての検知部から同時に超音波パルスを送波させるため
の送波タイミング制御部と、各検知部内に設けられ、各
検知部が自分自身が送波した周波数以外の他の検知部か
ら反射された超音波信号を減衰させる周波数選択回路と
、夫々の検知部で得られた受波信号から夫々物体の存在
検知と物体までの距離を測定する距Ｎ算出部と、この距
離算出部からの信号により上記物体の存在検知はすべて
の検知部に受波があったときとし、上記物体までの距離
は、求めた一部の距離がその他の距離と比べて予め設定
した値以上相違のある場含には前者を無視して後者のみ
を用いて出力する判定部とを備えたものである。

［作　用］ 而して、夫々の検知部で得られた受波信号から夫々物体
の存在検知と物体までの距離を測定する距離算出部から
の信号を受けた判定部により上記物体の存在検知はすべ
ての検知部に受波があったときとし、上記物体までの距
離は、求めた一部の距離がその他の距離と比べて予め設
定した値以上相違のある場合には前者を無視して後者の
みを用いて出力するようにしている． ［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。第１
図は超音波式距離測定装置のブロック図を示し、従来の
検知部１と同じ構成の検知部１ｌ．，１２，・・・１ｎ
（ｎ≧２）を複数設けている．また，これらの検知部１
１・・・は、送波周波数を互いに異ならせている． 以下の説明は、夫々の検知部１１・・・において共通で
ある．送波回路１ｂは、他の検知部と互いに相異なった
周波数で予め設定された継続時間のトーンバースト波の
超音波パルスを生成する回路である．送波駆動回路ＩＣ
は、送波回路１ｂで得られた超音波パルス信号が超音波
振動子１ａを充分に駆動できるように増幅する回路であ
る（本実施例では超音波振動子１ａは送受一休型のもの
を用いているが、送波専用、受波専用の２つの超音波振
動子を用いても何等差し支えない）．受波ゲート回路１
ｄは、信号処理部２の送波タイミング制御部２ａからの
信号をトリガとし、このトリガ信号から予め定められた
時間だけ待った後、検知距離範囲に応じた時間遅れまで
受波バルスを受波回路１ｅに送るものである．受波回路
１ｅは、その内部に周波数選択回路を有し、自分自身が
送波した周波数以外の超音波信号を減衰させ、それによ
って自分自身の超音波パルスの物体からの反射による受
波パルスのみを増幅して距離算出部２Ｅ１が距離を求め
ることができる信号を得る．次に、夫々の送波回路１ｂ
の入力信号を送る送波タイミング制御部２ａは唯１つ有
し、これによって夫々の検知部１１．１２．・・・１ｎ
は同時に送波を行う。距離算出部２ｂは、夫々の受波回
路１ｅからの出力信号を用いて、夫々の検知部１１・・
・で検知した物体の存在と物体までの距離とを求める．
また、判定部２ｃは、後述のように距離算出部２ｂで求
まった物体の複数の存在及び距離データから検知出力を
決定する．尚、送波タイミング制御部２ａ、距離算出部
２ｂ、及び判定部２Ｃにて信号処理部２を構成しており
、本実施例では、マイクロプロセッサを用いて実現して
いるが、これにこだわらない． 本発明の超音波式距離測定装置は、互いに送波周波数の
相異なる検知部を複数台具備し、すべての検知部からは
同時に超音波パルスを送波するようタイミングをとり、
各検知部は自分自身が送波した周波数以外の他の検知部
から反射された超音波信号を減衰させる周波数選択回路
を有し、夫々の検知部で得られた受波信号から夫々物体
の存在検知と物体までの距離を測定する距離算出部を有
している．そして、 ■　物体の存在検知はすべての検知部に受波があったと
きとし、上記物体までの距離に関しては、夫々の距離算
出部で求められた距離が、すべて予め定められた距離範
囲ε内にあったときに初めて出力する． ■　雑音が混入して、一部の距離算出部で求まった距離
がその他の距離算出部で求まった距離と比べて、予め設
定した値以上相違のある場合、前者を無視して後者のみ
を用いて、すべて予め定められた距離範囲内にあったと
きに初めて出力する．以下、具体的に動作を説明する．
第２図はタイムチャートを示している．夫々の超音波振
動子１ａは、信号処理部２内の送波タイミング制御部２
ａで決められた送波間隔で、送波回路１ｂで決められた
周波数でさらに送波駆動回路１ｃで増幅された駆動信号
により送波を行い、この超音波パルスが物体に当たって
反射し、物体までの距離に対応した時間遅れで、夫々の
超音波振動子１ａに戻ってきて受波される６これら複数
の超音波振動子１ａは物体までの距離の差を最小にする
ため、できるだけ接近させて設置している．受波された
信号は、受波ゲート回路１ｄを通過して受波回路１ｅに
入る．このとき、送波周波数以外の成分を減衰させるよ
うな周波数選択回路を受波回路１ｅは有しており，他の
超音波振動子の送波による受波バルス４を減衰させ、さ
らに送波周波数以外の周波数成分の雑音も減衰させるこ
とができ、ある特定の周波数成分を有する雑音に関して
、自分自身の送波による受波パルス４のみを選択するよ
うにしている． 夫々の受波回路１ｅの出力は信号処理部２内の距離算出
部２ｂへ集められ、ここで夫々の検知部１１・・・で検
知した物体の存在を物体までの距離を求める．第２図（
ａ＞．　（ｂ）．・・・，（ｎ）は夫々の検知部１１・
・・の受波の様子を表しており、例えば、同図（ａ）に
おける受波パルス４の送波パルス３からの時間遅れＴａ
を基準にすると、残りの同図〈ｂ），・・・，（ｎ）に
おける受波パルス４の送波パルス３がらの時間遅れＴｂ
，・・・，Ｔｎ（総じてＴ×と書く）の中で、 Ｔａ−ｃ／２−ｅ≦Ｔｘ−ｃ／２≦Ｔｍ−ｃ／２＋ｅた
だし、εは許容距離誤差 Ｃは音速 の条件を満たさないＴｘ（第２図では雑音５が受波パル
ス４に先行した（ｂ）のＴｂがこれにあたる）は除去し
て、その他のＴｘを用いて例えば平均を取ってそれを検
知出力とする．平均を取らず最小値を選ぶ等しても何等
差し支えない． ここで，’ｒａが雑音５が受波パルス４に先行した例の
場合は、Ｔａを基準にすると条件を満たさないものが大
半を占めるので、このような場合は、判定部２Ｃにより
基準を別のＴκとして再度やり直す．このようにすると
、一部の検知部に雑音５が混入しても、装置全体として
は多数決をとることになるので、データの信頼性は向上
する．［発明の効果］ 本発明は上述のように、互いに送波周波数の相異なる超
音波パルスを送波すると共に、反射波を受波する複数の
検知部と、すべての検知部から同時に超音波パルスを送
波させるための送波タイミング制御部と、各検知部内に
設けられ、各検知部が自分自身が送波した周波数以外の
他の検知部から反射された超音波信号を減衰させる周波
数選択回路と、夫々の検知部で得られた受波信号から夫
々物体の存在検知と物体までの距離を測定する距離算出
部と、この距離算出部からの信号により上記物体の存在
検知はすべての検知部に受波があったときとし、上記物
体までの距離は、求めた一部の距離がその他の距離と比
べて予め設定した値以上相違のある場合には前者を無視
して後者のみを用いて出力する判定部とを備えたもので
あるから、夫々の検知部で得られた受波信号から夫々物
体の存在検知と物体までの距離を測定する距離算出部か
らの信号を受けた判定部により上記物体の存在検知はす
べての検知部に受波があったときとし、上記物体までの
距離は、求めた一部の距離がその他の距離と比べて予め
設定した値以上相違のある場合には前者を無視して後者
のみを用いて出力するようにしているものであり、その
ため、従来の超音波式距離測定装置に比べて、検知まで
の応答時間に遜色がなく、なおかつ測距データの信頼性
を増す超音波式距離測定装置を得ることができる効果を
奏するものである．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のブロック図、第２図は同上の
動作波形図、第３図は従来例のブロック図、第４図は同
上の動作波形図、第５図は同上の動作波形図である． １１，１２．・・・１ｎは検知部、２は信号処理部、２
ａは送波タイミング制御部、２ｂは距離算出部、２ｃは
判定部である．

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）超音波パルスを送波し、物体からの反射波を受波
   することで物体の存在検知と物体までの距離を測定する
   超音波式距離測定装置において、互いに送波周波数の相
   異なる超音波パルスを送波すると共に、反射波を受波す
   る複数の検知部と、すべての検知部から同時に超音波パ
   ルスを送波させるための送波タイミング制御部と、各検
   知部内に設けられ、各検知部が自分自身が送波した周波
   数以外の他の検知部から反射された超音波信号を減衰さ
   せる周波数選択回路と、夫々の検知部で得られた受波信
   号から夫々物体の存在検知と物体までの距離を測定する
   距離算出部と、この距離算出部からの信号により上記物
   体の存在検知はすべての検知部に受波があったときとし
   、上記物体までの距離は、求めた一部の距離がその他の
   距離と比べて予め設定した値以上相違のある場合には前
   者を無視して後者のみを用いて出力する判定部とを備え
   たことを特徴とする超音波式距離測定装置。