JPH03186784A - 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、超音波パルスを用いて物体までの距離を測定
する超音波式距離測定装置に関するものである。

［従来の技術１ 超音波式距１ｌＪ１８１定装置では、パルス列からなる
超音波パルスを送波すると共に、この超音波パルスの物
体による反射波を受波し、反射波の有無及び超音波パル
スの送波時点から反射波の受波時点までに要する時間か
ら、物体の存在検知及び物体までの距離の測定を行うも
のがある。

この種の超音波式距離測定装置は、第３図に示すように
、送受波兼用の超音波振動子１ａと、超音波パルスを送
波する一定周期の送波タイミング信号を出力する送波制
御部２ａと、送波制御部２ａからの送波タイミング信号
に基づいて送波信号を作成する送波信号作成部１ｂと、
この送波信号作成部１ｂの出力に応じて超音波振動子１
ａを駆動する駆動部１ｃと、送波制御部２ａの送波タイ
ミング信号に基づいて検知距離範囲を示す期間（受波デ
ート１ｊＡｌ？１１）に超音波振動子１ａの出力を通過
させる受波デート部１ｄと、受波ゲート部１ｄの出力を
検波増幅する受波部１ｅと、この受波部１ｅの出力がら
物体までの距離を算出する距離算出部２ｂとでｍ戒しで
ある。ここで、超音波振動子１ａ、送波信号作Ｉ＆部ｉ
ｂ、駆動＠ｌｃ、受波デート部】ｄ及び受波部１ｅで検
知ブロック１を構成すると共に、送波制ｍ部２ａ及び距
離算出部２ｂで信号処理ブロック２゛を構成しである。

この超音波式距離測定装置では、第４図に示すように、
検知路＃ｌ範囲を示す受波デート期間（ハ）内に反射波
（ロ）が受波された場合に、物体までの距離を求める。

ところが、上述の超音波式距離測定ｉ置では、受波デー
ト期間（ハ）内で雑音（ニ）が受波された場合、その受
波信号が雑音であるかそれとも物体からの反射波である
を識別することができないため、雑音（ニ）が反射波（
ロ）よりも先に受波された場合、雑音（ニ）に基づいて
距離を求め、誤った距離を求めてしまう問題があった。

そこで、上記問題を解決するために特願昭５９−２２８
７６３号あるいは特願昭５９−２２８７６４号等によっ
て、物体からの反射波が予め設定した回数以上に連続し
て受波された時に物体による反射波であると判別して、
物体までの距離を求めるようにした所謂複数回連続検知
方式の超音波式距離測定装置が提案されている。この超
音波距離測定装置であると、単発的な雑音によって誤っ
た距離を求めることがなくなる。

［発明が解決しようとする課題１ しかしながら、上述の超音波式距離測定装置でも次のよ
うな問題があった。つまり、この方式では反射波が設定
回数連続して受波されるまでは距離が求められない（第
５図にｎ回目に雑音の影響を浮けた場合を示す、）ので
、応答時間が遅くなるのである。

本発明は上述の点に鑑みて為されたものであり、その目
的とするところは、雑音により誤った物体までの距離を
求めることがなく、シがも応答性に優れた超音波式距離
測定装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段Ｊ 上記目的を達成するために、本発明は夫々異なる周波数
の超音波パルスを送波する複数の送波手段と、これら送
波手段と夫々対を為す送波手段による超音波パルスの物
体による反射波を選択的に受波する複数の受波手段と、
上記すべての送波手段から同時に超音波パルスを送波さ
せる送波タイミング信号を出力する送波制御部と、夫々
対を為す送波手段の超音波パルスの送波時点から受波手
段の反射波の受波時点までに要する時間から物体までの
距離を夫々求める距ｐａｗ出部と、この距離算出部で求
めた夫々の距離を特定の算出距離と比較して許容距離誤
差内の算出結果であることを判別する判別部と、この判
別部で許容距離誤差内であると判別された場合に距離算
出部で算出した距離を記憶すると共に、許容圧１ｌＪｌ
誤差外であれば前回の算出距離をそのまま記憶しでおく
記憶部と、この記憶部に記憶された全算出距離の内の最
短の距離を測定結果として出力する出力部とを備えてい
る。

なお、上記出力部が、判別部で許容距離誤差外であると
判別された記憶部の算出距離を除く許容距離誤内にある
全算出距離の内の最短の距離を測定結果として出力して
するようにしても良い。

［作用１ 本発明は、上述のように判別部が距離算出部で求めた夫
々の距離を特定の算出距離と比較して許容圧ａ誤差内の
算出結果であることを判別し、記憶部が判別部で許容圧
＃Ｉ誤差内であると判別された場合に距離算出部で算出
した距離を記憶すると共に、許容室ＩＩＩＩ蒸諮外であ
れば前ｍｌの惺出匝雄をそのまま記憶しておき、出力部
が記憶部に記憶された全算出距離の内の最短の距離を測
定結果として出力することにより、特定の算出距離を基
準とした許容距ｌｌｌ！誤差外の算出距離は距離判定に
用いないようにして、雑音により算出された距離が測定
結果の判断材料となることが少なくなるようにし、また
複数対の送波手段及び受波手段により同時に超音波パル
スの送受波を行って物体までの距離を求めることにより
、物体検知を繰り返すことがないようにして、複数回連
続検知方式の超音波式距離測定装置のように応答遅れを
生じないようにしたものである。

Ｆ実施例］ 第１図及び第２図に本発明の一実施例を示す。

本実施例の超音波式距離測定装置は、超音波パルスを送
波する従来例の超音波振動子１ａ、送波信号作戒部１ｂ
及び駆動部１ｃからなる送波手段と、この送波手段から
送波された超音波パルスの物体による反射波を受波する
従来例の超音波振動子１ａ１受波デ一ト部１ｄ及び受ａ
部１ｅからなる受波手段とからなる複数の検知ブロック
１．〜１ｎと、これら検知ブロック１．〜１０の送波手
段による超音波パルスの送波制御を行うと共に、夫々の
検知ブロック１．〜１ｎの受波出力から物体までの距離
を夫々算出し、夫々の算出距離から物体までの距離を判
別する信号処理ブロック２とで構成されている。検知ブ
ロックＩＩ〜１０の送波手段から送波する超音波パルス
の周波数は互いに異ならせであり、受波手段では夫々対
応する送波手段からの超音波パルスによる反射波だけを
選択的に受波するようにしである。なお、超音波振動子
１ａは送受波で別個に設けても良い。信号処理ブロック
２は、全検知ブロック１１〜１ｎの送波手段から同時に
超音波パルスを送波させる送波タイミング信号を出力す
る送波制御部２ａと、夫々の検知ブロック１〜１ｎの送
波手段の超音波パルスの送波時点から受波手段の反射波
の受波時点までに要する時間から物体までの距離を夫々
求める距離算出部２ｈと、この距ｓｕｒ、出部２ｂで求
めた距離が特定の距離算出部で求めた距離と比較して許
容距離誤差内の算出結果であることを判別する判別部２
ｃと、距離算出部２ｂで求めた距離が許容距離誤差内で
あると判別部２ｃにより判別された場合に距離算出部２
ｂで求めた距離を記憶する記憶部２ｄと、この記憶部２
ｄに記憶された全算出距離の内の最短距離を測定結果と
して出力する出力部２ｅとを備えている。ここで、記憶
部２ｄでは、距離算出部２ｂで求めた距離が特定の距離
算出ｇ２ｂで求めた距離と比較して許容距離誤差外の算
出結果であると判別部２ｃが判別した際には、その距離
算出部２ｂで求めた距離は記憶部２ｄに記憶せず、前回
の距離算出部２ｂ″ｃ求めた距離をそのまま記ｍさせて
おく。

まず、雑音の影響がなく（第２図中に二で示す雑音が存
在せず）、検知距離範囲内に物体が存在する時の動作を
説明する。信号処理ブロック２の送波タイミング信号に
基づいて検知ブロック１〜１ｎの送波手段から第２図に
示すように超音波パルスを同時に送波すると、受波ゲー
ト期間（ハ）内に反射波による受波信号（ロ）が検知ブ
ロック１１〜１ｎから出力され、このとき信号処理ブロ
ック２では超音波パルス（イ）の送波時点から受波信号
（ロ）の受波時点までに要する時間から物体までの距離
を検知ブロックＩＩ〜１０毎に算出する。そして、これ
ら算出距離の内で最も最短であるものを測定結果として
出力する。

なお、上述の距離算出部２ｂで算出された距離は記憶部
２ｄに一旦記憶して、出方部２ｅの最短距離の判定がで
きるようにするのであるが、この記憶部２ｄへの算出距
離の記憶に際して次の信号処理を判別部２ｃで行う。つ
まり、判別部２ｃでは、検知ブロック１１の受波信号（
ロ）に応じて物体までの距離を算出した結果を基準とし
て、その他の検知ブロック１２〜１ｎ毎に算出した距ｌ
１ｌ（第２図に示す受波信号（ロ）が受波されるまでの
所要時間Ｔ１に基づく距ｆｉ）が許容距ａ誤差（±ε）
内にあるかどうかを判別する。数式で示すと、 Ｔ＋　・Ｃ／　２−　Ｅ　’＝　Ｔｘ　・Ｃ／　２≦Ｔ
Ｉ−Ｃ／２千！但し、ＴＸ：検知ブロック１２〜１ｎの
受波信号（ロ）の受波時点までに要するｖＰ闇 Ｃ：音速 となる。

ここで、例えば第２図に示すように検知ブロック１□で
受波信号（ロ）よりも先に雑音（ニ）が受波された場合
、この雑音（ニ）から物体までの距離（雑音（ニ）が受
波されるまでの所要時間Ｔ２に基づく距離）が算出され
るので、このときの検知ブロック１２の出力に基づいて
求めた距離は上記許容距離誤差内に入らない。この場合
、この検知ブロック１□に対応する算出距離は記憶＠２
ｄに記憶しない。つまり、この場合に記憶部２ｄに記憶
された算出距離は前回の超音波パルスの送波時の算出距
離となる。このようにすると、第２図（ｂ）に示す雑音
（ニ）による算出距離は距離判別から除去されることに
なり、このため雑音（ニ）による誤った距離が出力部１
ｅの測定結果の判定材料として用いられず、雑音（ニ）
による誤った距離を測定結果とすることを少なくできる
。そして、出力部２ｅは記憶部２ｄに記憶された距離の
内で最も最短のものを測定距離として出力する。

ところで、上述の場合には基準となる検知ブロック１．
で雑音（ロ）が受波されることがあり、このような場合
には他の検知ブロック１２〜１ｎ毎に算出した距離の大
半は上記許容距離誤差内に入らないことになる。従って
、このときには判別部２ｃでは検知ブロック１□を基準
とするように変更して再度上述したと同様の判別を行う
。なお、更に許容距離誤差に入らない場合には検知ブロ
ック１、・・・と基準を変更して上記判別を繰り返す。

ここで、検知ブロック１．〜１ｎの過半数が許容距離誤
差内である場合にその検知ブロック１の距離が有効な基
準であると見なすようにすれば、一部の検知ブロック１
で雑音（ニ）が受波されても、全体的に多数決をとるこ
とになり、よって測定データのＭ頼性が向上する。

なお、上述の場合には雑音（ニ）等により距離算出結果
が許容距離誤差内でない場合には前回の算出距離を用い
ていたが、許容距離誤差内にない場合はその距離は出力
部２ｅの最短距離の判別に用いないようにしても良い。

Ｆ発明の効果１ 本発明は上述のように、判別部が距離算出部で求めた夫
々の距離を特定の算出距離と比較して許容距離誤差内の
算出結果であることを判別し、記ｍ部が判別部で許容距
離誤差内であると判別された場合に距離算出部で算出し
た距離を記憶すると共に、許容距離誤差外であれば前回
の算出距離をそのまま記憶しでおき、出力部が記憶部に
記憶された全算出距離の内の最短の距離を測定結果とし
て出力するので、特定の算出距離を基準とした許容距離
誤差外の算出距離（±距離判定に用いず、雑音によｒ）
Ｗ−出された距離が測定結果の判断材料となることが少
なくなり、出力結果が雑音による誤った距離となること
を少なくできる。また、複数対の送波手段及び受波手段
により同時に超音波パルスの送受波を行って物体までの
距離を求めるので、１回分の測定結果を得るために物体
検知を繰り返す必要がなく、複数回連続検知方式の超音
波式距離測定装置のように応答遅れを生じない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図は同上の動作説明図、第３図は従来例の構成を示す
ブロック図、第４図は同上の問題点の説明図、第５図は
他の従来例の問題点の説明図である。 ＩＩ〜１ｎは検知ブロック、２は信号処理ブロック、２
ａは送波制御部、２ｂは距離算出部、２ｃは判別部、２
ｄは記憶部、２ｅは出力部である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）夫々異なる周波数の超音波パルスを送波する複数
   の送波手段と、これら送波手段と夫々対を為す送波手段
   による超音波パルスの物体による反射波を選択的に受波
   する複数の受波手段と、上記すべての送波手段から同時
   に超音波パルスを送波させる送波タイミング信号を出力
   する送波制御部と、夫々対を為す送波手段の超音波パル
   スの送波時点から受波手段の反射波の受波時点までに要
   する時間から物体までの距離を夫々求める距離算出部と
   、この距離算出部で求めた夫々の距離を特定の算出距離
   と比較して許容距離誤差内の算出結果であるかどうかを
   判別する判別部と、この判別部で許容距離誤差内である
   と判別された場合に距離算出部で算出した距離を記憶す
   ると共に、許容距離誤差外であれば前回の算出距離をそ
   のまま記憶しておく記憶部と、この記憶部に記憶された
   全算出距離の内の最短の距離を測定結果として出力する
   出力部とを備えた超音波式距離測定装置。
2. （２）上記出力部が、判別部で許容距離誤差外であると
   判別された記憶部の算出距離を除く許容距離誤内にある
   全算出距離の内の最短の距離を測定結果として出力して
   成る請求項１記載の超音波式距離測定装置。