JPH062263U - 超音波センサを用いた距離測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 受信回路に内蔵されているトランスデューサ
での電圧ー音圧変換時間および各回路間の信号伝送時間
による誤差を補正した距離測定装置を提供する。 【構成】 超音波発生手段２と、これが発生する超音波
信号を距離測定対象５に対して送信する送信手段３，４
と、この送信信号の目標からの反射信号を受信する受信
手段６，７と、演算手段１３及び前記送信信号が反射さ
れて受信されるまでの時間ｔをカウントし、この時間ｔ
を演算手段１３に入力するカウンタ１０を備える。上記
演算手段１３には下記のｖ，ｔ_d，ｐ等の諸元が予め入
力されてあり時間ｔの入力により距離測定対象５までの
距離Ｌは次式に基づいて得られる。 Ｌ＝［｛ｖ（ｔ−ｔ_d）｝²−ｐ²］^1/2／２ 但し，ｖは超音波信号の速度［ｍ／ｓ］，ｔ_dは電圧ー
音圧変換時間と回路の遅延時間の合計時間［ｓ］，ｐは
送信手段と受信手段の中心間距離［ｍ］である。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は，例えば無人搬送車に適用され無人搬送車の走行ルート中に存在する 壁等の距離測定対象との距離を正確に測定して，所要の制御を行うために用いら れる超音波センサを用いた距離測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来のこの種の距離測定装置は図２に示すように構成されていた。 同図において，１は制御回路，２は超音波発生回路，３は超音波発生回路２か らの超音波信号を送信するための送信回路，４は送信用ホーン，５は壁等の距離 測定対象，６は受信用ホーン，７は受信用ホーン６で受信した超音波信号の反射 波を電気信号（電圧信号）に変換するトランスデューサを備えた受信回路，８は 増幅回路，９は検波回路，１０は超音波信号の往復時間をカウントするカウンタ ，１１は計算式に基づき距離を演算する演算回路，１２は距離の表示体である。 上記構成において，制御回路１より距離測定開始指令を超音波発生回路２及び カウンタ１０に出力し，超音波発生回路２から発信された超音波信号は送信回路 ３，送信用ホーン４を通して距離測定対象５に対して送信される。この超音波信 号は距離測定対象５により反射され受信用ホーン６に受信され，受信回路７を経 て電気信号に変換され，増幅回路８で増幅され，さらに検波回路９で加工され， 検波信号をカウンタ１０に入力する。 この際，上記距離測定開始指令から検波信号受信までの時間ｔのカウント値は カウンタ１０から演算回路１１に伝送され，演算回路１１内には予め入力されて いたｖ，ｐのほか，ｔを含めた諸元がでそろうから，これらの各諸元に基づき次 式により距離Ｌを演算し求め，表示体１２により表示すると共に，この距離信号 を制御回路１に伝送し無人搬送車の走行上の所要の制御を行うようにしている。 この場合の距離計算式について説明すると，次の通りである。 まず，超音波信号の速度ｖ［ｍ／ｓ］は（１）式で近似される。 ｖ＝３３１＋０．６Ｔ［ｍ／ｓ］・・・・・・・・（１） ここで，Ｔ［℃］は．外気の温度とする。 この時，超音波信号の送信側と距離測定対象５との距離Ｌ［ｍ］は，（２）式 として求められる。 Ｌ＝［（ｖｔ）²−ｐ²］^1/2／２ ［ｍ／ｓ］・・・・・（２） 但し，ｔ［ｓ］は超音波信号が距離測定対象に反射され，戻ってきて受信され ，さらに，それを検波信号に変えるまでに要する時間，ｐ［ｍ］は送信用ホーン ４と受信用ホーン６間の中心間距離である。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで，従来装置の距離測定の演算を行う計算式では送信してから検波信号 までの時間を用いているため，受信回路に内蔵されているトランスデューサでの 電圧ー音圧変換時間および各回路間を信号が伝送するのに要する信号伝送時間に よる誤差を含んでいるという問題点があった。 このため，従来の装置で求めた距離信号に基づいて無人搬送車等の走行制御や このような車両に搭載したロボットの制御を行うと走行や荷役が正確に行えず， 支障を生じるという問題点があった。 本考案は，従来のものにおける上記課題（問題点）を解決するようにした超音 波センサを用いた距離測定装置を提供することを目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案は，従来の計算式では考慮されていなかった電圧ー音圧変換時間及び各 回路の信号伝送のための遅延時間の合計時間ｔ_d［ｓ］を考慮して，距離の演算 を行うようにし，演算回路で求める距離Ｌ［ｍ］を Ｌ＝［｛ｖ（ｔ−ｔ_d）｝²−ｐ²］^1/2／２ の計算式によって演算するようにした。 但し，ｖは超音波信号の速度［ｍ／ｓ］，ｐは送信手段と受信手段の中心間距 離［ｍ］とする。

【０００５】

【作用】 本考案の距離測定装置では，従来の装置で考慮されていなかった受信回路のト ランスデューサにおける電圧ー音圧変換による時間遅れや各回路間の伝送時間を 考慮に入れた計算式を採用したため，従来のものより精度の良い距離測定を行え るようになった。

【０００６】

【実施例】

以下図１に示す一実施例により本考案を具体的に説明する。 図１において，従来と同等の部分には図２と同一の符号を付して示した。 本考案の演算回路１３は，超音波信号が送信され距離測定対象に反射されて戻 って来るまでの時間ｔと，電圧ー音圧変換時間と各回路間の信号伝送による遅延 時間を合計した時間ｔ_dを考慮した次の計算式によって演算を行うようにした点 を特徴とするものである。 Ｌ＝［｛ｖ（ｔ−ｔ_d）｝²−ｐ²］^1/2／２・・・・・・・（３） 但し，ｖは超音波信号の速度，ｐは送信手段と受信手段の中心間距離とする。

【０００７】 以上の構成において，制御回路１より距離測定開始指令を超音波発生回路２及 びカウンタ１０に出力し，超音波発生回路２から発信された超音波信号は送信回 路３，送信用ホーン４を通して距離測定対象５に対して送信する。 この超音波信号は距離測定対象５により反射され受信用ホーン６に受信され， 受信回路７内で電気信号に変換され，増幅回路８で増幅され，さらに検波回路９ で加工され検波信号をカウンタ１０に入力される。この場合も超音波距離開始指 令から検波信号受信までの時間のカウント値ｔはカウンタ１０から演算回路１３ に伝送され，ｖ，ｔ，ｐ及びｔ_dらの各諸元に基づき（３）式により距離を演算 して求め，表示体１２により表示し，この距離信号は制御回路１にも伝えられ無 人搬送車の走行等の制御に使用される。 ところで，本考案のものでは，上記の計算式（３）中には，従来装置において 考慮されていなかった電圧ー音圧変換の時間と回路の遅延時間の合計時間ｔ_d に よる補正を行うようにしているため，距離測定は精度の良いものとなっている。 なお，上記実施例では，簡単のため表示体で距離を一旦，表示させる構成にし たが，この距離信号の用途が無人搬送車の走行制御とか，搭載ロボットの操作制 御または，無人フォークリフトのフォーク制御のように制御対象が定まっている 場合には，表示体を省略し，制御回路１等のそれらの制御機構へ距離信号を直接 ，入力させるようにすれば良い。

【０００８】

【考案の効果】

上記のように本考案の距離測定装置では，従来の計算方法では考慮されていな かった電圧ー音圧変換時間，回路の遅延時間を考慮して距離の演算を行うように しているので，従来のものより精度の良い距離計測が可能となった。 従って，本考案の距離測定装置は現地点から対象物までの正確な距離データを 必要とする無人搬送車，無人フォークリフトなどの各種分野に適用できる実利を 有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の構成を示す接続図である。

【図２】従来例の構成を示す接続図である。

【符号の説明】

１：制御回路 ２：超音波発生回路（超音波発生手段） ３：送信回路 ４：送信用ホーン ５：距離測定対象 ６：受信用ホーン ７：受信回路 １０：カウンタ １３：演算回路（演算手段）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波発生手段，この超音波発生手段が
   発生する超音波信号を距離測定対象に対して送信する送
   信手段，上記超音波信号が上記距離測定対象から反射さ
   れて戻ってきた反射信号を受信する受信手段，演算手段
   及び前記送信手段から距離測定対象を経て受信手段へ反
   射される超音波信号の時間ｔをカウントしこの時間ｔを
   演算手段に入力するカウンタを備え，上記演算手段は下
   記のｖ，ｔ_d，ｐ等の距離演算のための諸元が予め入力
   されてあり上記カウンタからのｔの入力により距離測定
   対象までの距離Ｌ［ｍ］を次式に基づいて演算して求め
   るようにしたことを特徴とする超音波センサを用いた距
   離測定装置。 Ｌ＝［｛ｖ（ｔ−ｔ_d）｝²−ｐ²］^1/2／２ 但し，ｖは超音波信号の速度［ｍ／ｓ］，ｔ_dは電圧ー
   音圧変換時間と回路の遅延時間の合計時間［ｓ］，ｐは
   送信手段と受信手段の中心間距離［ｍ］とする。