JPH0365678A - 波動を用いた距離測定装置 - Google Patents
波動を用いた距離測定装置Info
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- JPH0365678A JPH0365678A JP20103989A JP20103989A JPH0365678A JP H0365678 A JPH0365678 A JP H0365678A JP 20103989 A JP20103989 A JP 20103989A JP 20103989 A JP20103989 A JP 20103989A JP H0365678 A JPH0365678 A JP H0365678A
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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。
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、音波、電波、或いは光等の波動をパルス変調
し、送受波に要する時間から被測定物までの距離を測定
する装置に関するもので、車高値検出、車間距離検出２
ロボットの目等の非接触で距離を高精度に測定する用
途に適している。
し、送受波に要する時間から被測定物までの距離を測定
する装置に関するもので、車高値検出、車間距離検出２
ロボットの目等の非接触で距離を高精度に測定する用
途に適している。
従来、波動を用いた距離測定装置では、コンパレータの
レベルが一定でも、反射強度の変化により特性曲線の傾
きが変わるため測定誤差が生じていた。これに対して、
精度向上のために次の２つの従来技術が提案されていた
。
レベルが一定でも、反射強度の変化により特性曲線の傾
きが変わるため測定誤差が生じていた。これに対して、
精度向上のために次の２つの従来技術が提案されていた
。
第１に受渡波形のピークを検出し、送波時点から受波波
形がピークに達する迄の時間から距離を求める方法（特
開昭５４−８９７７８）。
形がピークに達する迄の時間から距離を求める方法（特
開昭５４−８９７７８）。
第２に測定値を平均化して誤差を低減しようとする方法
（米国特許明細書第４２２５９５０）。
（米国特許明細書第４２２５９５０）。
上記第１の従来技術において、被測定物体が非常に近い
場合や大きい場合、第２図に示すように受波信号が飽和
し、ピークが検出できない。そのために、α点とβ点の
中間を算出する等の追加処理が必要となる。また、第３
図のように被測定物が台の上にあり、上方から波動を送
波する場合、受渡波形は、第４図のようになり、被測定
物からの反射ピークを検出することが不可能になるとい
う問題点がある。
場合や大きい場合、第２図に示すように受波信号が飽和
し、ピークが検出できない。そのために、α点とβ点の
中間を算出する等の追加処理が必要となる。また、第３
図のように被測定物が台の上にあり、上方から波動を送
波する場合、受渡波形は、第４図のようになり、被測定
物からの反射ピークを検出することが不可能になるとい
う問題点がある。
第２の従来技術においては、応答性が低下するという問
題点を有する。
題点を有する。
本発明の目的とするところは、応答性を低下させること
なく、ピーク検出が不可能な場合でも高精度に距離測定
をする装置を提供することである。
なく、ピーク検出が不可能な場合でも高精度に距離測定
をする装置を提供することである。
そこで本発明では、例えば第５図のように、受波波形の
立ち上がりＰ＋を検出すると同時にその微分値（ΔＶ／
Δｔ）を検出して、真の立ち上がり時点Ｐｏを算出する
ものである。
立ち上がりＰ＋を検出すると同時にその微分値（ΔＶ／
Δｔ）を検出して、真の立ち上がり時点Ｐｏを算出する
ものである。
言いかえれば本発明は、音波、電波、或いは光のいずれ
かよりなる波動をパルス変調し、送波する送波器、 被測定物からの反射波を受波する受渡器、受波した波形
の立ち上がり時の微分値（ΔＶ／Δｔ）を測定する微分
値測定手段および、前記微分値より受波した波形の真の
立ち上がり時点を算出する演算手段を設け、 前記送波器での送波開始時点から前記演算手段で算出し
、た真の受波立ち上がり時点までの時間差から、前記被
測定物までの距離を計測することを特徴とする波動を用
いた距離測定装置を構成したものである。
かよりなる波動をパルス変調し、送波する送波器、 被測定物からの反射波を受波する受渡器、受波した波形
の立ち上がり時の微分値（ΔＶ／Δｔ）を測定する微分
値測定手段および、前記微分値より受波した波形の真の
立ち上がり時点を算出する演算手段を設け、 前記送波器での送波開始時点から前記演算手段で算出し
、た真の受波立ち上がり時点までの時間差から、前記被
測定物までの距離を計測することを特徴とする波動を用
いた距離測定装置を構成したものである。
本発明においては、受波波形の立ち上がりを利用するた
め、反射信号が飽和したり、被測定物からの反射ピーク
が検出不可能な場合でも、高精度に距離測定ができる。
め、反射信号が飽和したり、被測定物からの反射ピーク
が検出不可能な場合でも、高精度に距離測定ができる。
また、平均化処理も必要としないので、応答性を低下さ
せることもない。
せることもない。
本発明の実施例を第１図に示す、パルス発生器１で、送
波開始のパルスを発生させ、パルス変調器２で波動をパ
ルス変調させる。送波器３ａでパルス波動を送波する。
波開始のパルスを発生させ、パルス変調器２で波動をパ
ルス変調させる。送波器３ａでパルス波動を送波する。
被測定物体４より反射してもどってきたパルス波動を受
波器３ｂで受波し、検波器５で検波し、アンプ６で増幅
させ、コンパレータレベルの異なる２種類のコンパレー
タ７ａ。
波器３ｂで受波し、検波器５で検波し、アンプ６で増幅
させ、コンパレータレベルの異なる２種類のコンパレー
タ７ａ。
７ｂに入力する。マイコン等の処理回路８で２つのコン
パレータ出力ｃ、ｄの時間差Δｔ（第６図参照）から−
義に決まる受渡波形の真の立ち上がり点Ｐｏまでの補正
時間Ｔｄを算出し、被測定物までの距離に比例したＴｍ
を求める。
パレータ出力ｃ、ｄの時間差Δｔ（第６図参照）から−
義に決まる受渡波形の真の立ち上がり点Ｐｏまでの補正
時間Ｔｄを算出し、被測定物までの距離に比例したＴｍ
を求める。
この実施例では、コンパレータのレベル差ΔＶを固定し
、コンパレータ出力ｃ、ｄの時間差Δｔを求めることに
より、受波波形の微分値（ΔＶ／Δｔ）を求めている。
、コンパレータ出力ｃ、ｄの時間差Δｔを求めることに
より、受波波形の微分値（ΔＶ／Δｔ）を求めている。
なお、第１図において、ａはパルス発生器１の出力波形
、ｂは増幅後の受波波形、Ｌは求める距離である。
、ｂは増幅後の受波波形、Ｌは求める距離である。
なお、前記点Ｐｏを求めるための補正値Ｔｄは、第７図
のす、のように反射強度が大きい場合、コンパレ−タレ
ベルｌの電圧をＶｌ、前記コンパレータレベル１とコン
パレータレベル２との電圧差をΔＶ、前記時間差をΔｔ
とするとＴｄ／Ｖ、＝Δｔ／Δ■であるから、 ■１ Ｔｄ＝−一・Δｔ、−Ｋｏ ・Δｔ ・・・
（１）Δ■ という直線式で求まるが、第７図のす、のように反射強
度が小さい場合、前記直線式で求まらないため、第８図
の曲１ａ領域のごとく、測定により、あらかじめ求めて
おくことで、前記時間差Δｔから一義に求めることがで
きる。パルス発生から前記点Ｐ、までの時間Ｔｍ（第６
図）は、前記Ｔｄト、パルス発生から前記コンパレータ
７ａのレベルをきるまでの時間］゛ｃより、 Ｔｍ−Ｔ ｃ −Ｔ ｄ ・”（
２）で求まる。また、第８図の曲線領域は、第９図のよ
うな複数の直線で近似できる。この第９図に関連して、
マイコンで処理した時のフローチャートを第１０図に示
す。
のす、のように反射強度が大きい場合、コンパレ−タレ
ベルｌの電圧をＶｌ、前記コンパレータレベル１とコン
パレータレベル２との電圧差をΔＶ、前記時間差をΔｔ
とするとＴｄ／Ｖ、＝Δｔ／Δ■であるから、 ■１ Ｔｄ＝−一・Δｔ、−Ｋｏ ・Δｔ ・・・
（１）Δ■ という直線式で求まるが、第７図のす、のように反射強
度が小さい場合、前記直線式で求まらないため、第８図
の曲１ａ領域のごとく、測定により、あらかじめ求めて
おくことで、前記時間差Δｔから一義に求めることがで
きる。パルス発生から前記点Ｐ、までの時間Ｔｍ（第６
図）は、前記Ｔｄト、パルス発生から前記コンパレータ
７ａのレベルをきるまでの時間］゛ｃより、 Ｔｍ−Ｔ ｃ −Ｔ ｄ ・”（
２）で求まる。また、第８図の曲線領域は、第９図のよ
うな複数の直線で近似できる。この第９図に関連して、
マイコンで処理した時のフローチャートを第１０図に示
す。
この第１０図において、ステップ１００では内部クロッ
クにより、第６図のＴｃと前述のΔｔとを計測する。次
に、ステップ１０１において、第９図のΔｔがｄｔ、よ
り大きいか否か判定する。
クにより、第６図のＴｃと前述のΔｔとを計測する。次
に、ステップ１０１において、第９図のΔｔがｄｔ、よ
り大きいか否か判定する。
ｄｔｌくΔｔのときは、更にステップ１０２に進みｄｔ
、＜Δｔか否かを判定する。以下、このようにしてステ
ップ１０２〜１０３までは第９図の複数の直線領域のど
の領域に該当するかを判定し、夫々、領域に合った直線
式をステップ１０６〜１０７の如く求める。なお、ステ
ップ１０４は第９図の一直線領域、ステップ１０５はｄ
ｔｌからｄｔ２の間の領域である。
、＜Δｔか否かを判定する。以下、このようにしてステ
ップ１０２〜１０３までは第９図の複数の直線領域のど
の領域に該当するかを判定し、夫々、領域に合った直線
式をステップ１０６〜１０７の如く求める。なお、ステ
ップ１０４は第９図の一直線領域、ステップ１０５はｄ
ｔｌからｄｔ２の間の領域である。
このようにして、Ｔｄを求め、ステップ１０８で第６図
のＴｍを求め、更に、ステップ１０９において距離Ｌ−
ＣＸＴｍ／２の式から（なおＣは波動の速度）、被測定
物までの距離を求めるのである。
のＴｍを求め、更に、ステップ１０９において距離Ｌ−
ＣＸＴｍ／２の式から（なおＣは波動の速度）、被測定
物までの距離を求めるのである。
他の実施例を第１１図に示す、受渡電圧をアンプ６で増
幅して波形すを得、コンパレータ７で波形整形し、単安
定マルチバイブレーク８１が作り出す一定の遅延時間Δ
を秒後に、受渡波形すのアナログ値は、第１２図の波形
ｌのようにピークホールド８２でホールドされ、Ａ／Ｄ
変換器８３により、マイコン等の処理回路８に入力され
、ピークホールド値とコンパレータレベルとの差Δ■を
求めるための値となる。マイコン８で、前記ΔＶから一
義に決まる受渡波形の真の立ち上がり点Ｐｏ（第１２図
）までの補正時間Ｔｄを算出し、被測定物４までの距離
に比例したＴｍを求める。なお、第１１図、第１２図に
おいて、ａ、 ｂ、 ｃ、 ｈ。
幅して波形すを得、コンパレータ７で波形整形し、単安
定マルチバイブレーク８１が作り出す一定の遅延時間Δ
を秒後に、受渡波形すのアナログ値は、第１２図の波形
ｌのようにピークホールド８２でホールドされ、Ａ／Ｄ
変換器８３により、マイコン等の処理回路８に入力され
、ピークホールド値とコンパレータレベルとの差Δ■を
求めるための値となる。マイコン８で、前記ΔＶから一
義に決まる受渡波形の真の立ち上がり点Ｐｏ（第１２図
）までの補正時間Ｔｄを算出し、被測定物４までの距離
に比例したＴｍを求める。なお、第１１図、第１２図に
おいて、ａ、 ｂ、 ｃ、 ｈ。
ｌは各点の波形である。
前記点Ｐ、を求めるための補正値Ｔｄは、第１３図のｂ
ｌのように反射強度が大きい場合、前記コンパレータレ
ベルの電圧をＶｌ、前記遅延時間をΔｔとすると、Δｔ
／ΔＶ−Ｔｄ／Ｖ、であるから、 Ｔｄ−Ｖ、 ・Δｔ□ ・・・（
３）ΔＶ という反比例関係で求まるが、第１３図のｂ！のように
反射強度が小さい場合、前記反比例関係で求まらないた
め、第１４図のマツプ領域のごとく、測定により求めて
おくことで、前記ΔＶから一義に求めることができる。
ｌのように反射強度が大きい場合、前記コンパレータレ
ベルの電圧をＶｌ、前記遅延時間をΔｔとすると、Δｔ
／ΔＶ−Ｔｄ／Ｖ、であるから、 Ｔｄ−Ｖ、 ・Δｔ□ ・・・（
３）ΔＶ という反比例関係で求まるが、第１３図のｂ！のように
反射強度が小さい場合、前記反比例関係で求まらないた
め、第１４図のマツプ領域のごとく、測定により求めて
おくことで、前記ΔＶから一義に求めることができる。
前記Ｔｄは、測定したΔ■が第１４図の反比例領域の場
合、回路によりすでに決定されている■１．Δｔの値を
あらかじめマイコンにプログラムしておくことで、前記
（３）式で求め、測定したΔ■が第１４図のマツプ領域
の場合、このマツプをあらかじめマイコンにプログラム
しておくことで求める。マイコンでは、さらに前記Ｔｄ
と、パルス発生から前記コンパレータ７のレベルに達す
るまで時間Ｔｃより、パルス発生から前記点Ｐ、までの
時間Ｔｍを前記（２）式より求める。
合、回路によりすでに決定されている■１．Δｔの値を
あらかじめマイコンにプログラムしておくことで、前記
（３）式で求め、測定したΔ■が第１４図のマツプ領域
の場合、このマツプをあらかじめマイコンにプログラム
しておくことで求める。マイコンでは、さらに前記Ｔｄ
と、パルス発生から前記コンパレータ７のレベルに達す
るまで時間Ｔｃより、パルス発生から前記点Ｐ、までの
時間Ｔｍを前記（２）式より求める。
本発明においては、路面等の状況により反射信号の精度
が悪い場合でも高精度の距離測定が可能であるため、実
用性が高く、かつ、応答性良く距離を測定できるため、
この距離を用いて他の車載装置等を高精度に制御できる
。
が悪い場合でも高精度の距離測定が可能であるため、実
用性が高く、かつ、応答性良く距離を測定できるため、
この距離を用いて他の車載装置等を高精度に制御できる
。
第１図は本発明の第１実施例を示すブロック回路図、第
２図は本発明にかかわる受渡信号の一例を示す波形図、
第３図は本発明装置と被測定物との関係の一例を示す模
式図、第４図は第３図の場合の受渡信号の波形図、第５
図は本発明の詳細な説明する説明図、第６図は第１図の
各部波形図、第７図は第１図装置の受渡波形の例を示す
波形図、第８図は第７図の波形において、微少時間と補
正時間との関係を示す説明図、第９図は第８図の直線近
似図、第１０図は第１図のマイコン内での処理を示すフ
ローチャート、第１１図は第２実施例のブロック回路図
、第１２図は第１１図の各部波形図、第１３図は第１１
図の受渡波形図、第１４図は第１３図の波形において補
正時間の求め方を説明する説明図である。 １・・・パルス発生器、２・・・パルスミｌ［Ｌ ３
ａ・・・送波器。 ３ｂ・・・受渡器。 ４・・・被測定物。 ５・・・検波 器。 ６・・・アンプ。 ７ａ。 ７ｂ・・・コンパレータ。 ・・・マイコン等の処理回路。
２図は本発明にかかわる受渡信号の一例を示す波形図、
第３図は本発明装置と被測定物との関係の一例を示す模
式図、第４図は第３図の場合の受渡信号の波形図、第５
図は本発明の詳細な説明する説明図、第６図は第１図の
各部波形図、第７図は第１図装置の受渡波形の例を示す
波形図、第８図は第７図の波形において、微少時間と補
正時間との関係を示す説明図、第９図は第８図の直線近
似図、第１０図は第１図のマイコン内での処理を示すフ
ローチャート、第１１図は第２実施例のブロック回路図
、第１２図は第１１図の各部波形図、第１３図は第１１
図の受渡波形図、第１４図は第１３図の波形において補
正時間の求め方を説明する説明図である。 １・・・パルス発生器、２・・・パルスミｌ［Ｌ ３
ａ・・・送波器。 ３ｂ・・・受渡器。 ４・・・被測定物。 ５・・・検波 器。 ６・・・アンプ。 ７ａ。 ７ｂ・・・コンパレータ。 ・・・マイコン等の処理回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 音波、電波、或いは光のいずれかよりなる波動をパルス
変調し、送波する送波器、 被測定物からの反射波を受波する受波器、 受波した波形の立ち上がり時の微分値（ΔＶ／Δｔ）を
測定する微分値測定手段および、前記微分値より受波し
た波形の真の立ち上がり時点を算出する演算手段を設け
、 前記送波器での送波開始時点から前記演算手段で算出し
た真の受波立ち上がり時点までの時間差から、前記被測
定物までの距離を計測することを特徴とする波動を用い
た距離測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20103989A JPH0365678A (ja) | 1989-08-02 | 1989-08-02 | 波動を用いた距離測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20103989A JPH0365678A (ja) | 1989-08-02 | 1989-08-02 | 波動を用いた距離測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0365678A true JPH0365678A (ja) | 1991-03-20 |
Family
ID=16434415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20103989A Pending JPH0365678A (ja) | 1989-08-02 | 1989-08-02 | 波動を用いた距離測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0365678A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5805527A (en) * | 1995-12-27 | 1998-09-08 | Denso Corporation | Method and apparatus for measuring distance |
| WO2004095057A1 (ja) * | 2003-04-24 | 2004-11-04 | Fujitsu Limited | レーダ装置 |
| WO2012121337A1 (ja) * | 2011-03-08 | 2012-09-13 | 国立大学法人静岡大学 | 距離測定用の信号処理回路および距離測定装置 |
| JP2019095421A (ja) * | 2017-11-17 | 2019-06-20 | 株式会社リコー | 距離測定装置、移動体装置及び距離測定方法 |
| WO2019181691A1 (ja) * | 2018-03-19 | 2019-09-26 | 日本電産株式会社 | 距離測定装置および移動体 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58205879A (ja) * | 1982-05-27 | 1983-11-30 | Nissan Motor Co Ltd | 車両周辺監視装置 |
-
1989
- 1989-08-02 JP JP20103989A patent/JPH0365678A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58205879A (ja) * | 1982-05-27 | 1983-11-30 | Nissan Motor Co Ltd | 車両周辺監視装置 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5805527A (en) * | 1995-12-27 | 1998-09-08 | Denso Corporation | Method and apparatus for measuring distance |
| WO2004095057A1 (ja) * | 2003-04-24 | 2004-11-04 | Fujitsu Limited | レーダ装置 |
| US7030807B2 (en) | 2003-04-24 | 2006-04-18 | Fujitsu Limited | Radar device |
| WO2012121337A1 (ja) * | 2011-03-08 | 2012-09-13 | 国立大学法人静岡大学 | 距離測定用の信号処理回路および距離測定装置 |
| JP2019095421A (ja) * | 2017-11-17 | 2019-06-20 | 株式会社リコー | 距離測定装置、移動体装置及び距離測定方法 |
| WO2019181691A1 (ja) * | 2018-03-19 | 2019-09-26 | 日本電産株式会社 | 距離測定装置および移動体 |
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