JPH1144757A - 距離検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 検出すべき距離が大きい場合において、超音
波の減衰の影響を補正するようにして、距離検出の精度
が極力低下しないようにする。 【解決手段】 超音波が発信器３にて発信されてから、
受信器４にて受信されたときの超音波の受信振幅が、定
常値に達するまでの途中部分に設定された検出用の設定
値Ｋを越えて受信が検出されるまでの伝播時間Ｔｐが距
離情報として計測される。そして、その伝播時間の計測
情報に基づいて検出すべき距離として判別した距離が大
の場合には、その判別した距離が小の場合に比べて大な
る補正量で上記判別した距離を小側に補正して、その補
正後の距離を検出すべき距離として求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波を発信する
発信器と、前記発信器にて発信された超音波を受信する
受信器と、前記超音波が前記発信器にて発信されてか
ら、前記受信器にて受信される超音波の受信振幅が検出
用の設定値を越えて受信が検出されるまでの伝播時間を
距離情報として計測する計測手段とが設けられ、前記受
信振幅が定常値に達するまでの途中部分に、前記検出用
の設定値が設定された距離検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記距離検出装置は、例えば、発信器と
受信器を別々の車体に設置して、一方の車体から発信さ
れた超音波が他方の車体側で受信が検出されるまでの伝
播時間を計測したり、あるいは、地面等の基準面に対し
て距離が離れた物体に発信器と受信器を設置して、基準
面に向けて発信した超音波が基準面で反射して戻ってき
て受信が検出されるまでの伝播時間を計測して、その伝
播時間を距離情報として計測している。つまり、この伝
播時間をそのまま距離情報として制御等に用いたり、伝
播時間に超音波の伝播速度を乗算して距離を算出してい
る。そして、従来では、ノイズ等の影響を排除するため
に、検出用の設定値として、受信器での超音波の受信振
幅が受信開始してから定常値に達するまでの途中部分に
設定して、上記受信振幅がその検出用の設定値を越えた
ときに超音波の受信が検出されたと判断して、超音波が
発信器にて発信されてから受信器で受信が検出されるま
での伝播時間を計測するようにしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、発信器
から受信器までの距離が大きい場合には、距離が小さい
場合に比べて、その伝播の間に超音波が拡がって減衰す
る割合が大きくなるので、受信器で受信開始してから受
信振幅が検出用の設定値を越えるまでの時間が長くな
り、その結果、検出する距離が大きい場合には、距離が
小さい場合に比べて、実際の距離に対して伝播時間がよ
り大きい値として計測されるように、伝播時間の計測誤
差が大きくなって、検出精度が低下するという不具合が
あった。

【０００４】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、上記従来技術の不具合を解消さ
せるべく、検出すべき距離が大きい場合においても、伝
播時間の計測誤差によって検出精度が低下するのを抑制
することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、超音
波が発信器にて発信されてから、受信器にて受信された
ときの受信振幅が、定常値に達するまでの途中部分に設
定された検出用の設定値を越えて、受信が検出されるま
での伝播時間が距離情報として計測される。そして、そ
の伝播時間の計測情報に基づいて検出すべき距離として
判別した距離が大の場合には、判別した距離が小の場合
に比べて大なる補正量で、その判別した距離を小側に補
正して補正後の距離を検出すべき距離として求める。

【０００６】従って、検出すべき距離が大きい場合に
は、距離が小さい場合に比べて超音波の伝播に伴う減衰
が大きいために、受信振幅が検出用の設定値を越えるま
での伝播時間が長くなって検出すべき距離が実際の距離
に対してより大きくなるのを適切に補正して、検出すべ
き距離が極力実際の距離に対応するようにするので、検
出すべき距離が大きい場合においても、伝播時間の計測
誤差による検出精度の低下を抑制することができる。

【０００７】請求項２によれば、請求項１において、検
出すべき距離として判別した距離が大の場合には小の場
合に比べて大なる補正量として検出すべき距離に対して
予め記憶されている補正量の情報を読み出して、伝播時
間の計測情報に基づいて検出すべき距離として判別した
距離の補正処理を行う。

【０００８】従って、数表等の形式でメモリー等に予め
記憶した補正量のデータから必要な情報を読み出して補
正処理を行うので、例えば、距離に対する補正量の情報
が数式で記憶されている場合には、その数式に従ってい
ちいち計算して補正量を算出する処理が必要であるのに
比べて、メモリー等からデータを読み出すだけの迅速な
処理を実現することができ、もって、請求項１の好適な
手段が得られる。

【０００９】請求項３によれば、請求項２において、検
出すべき距離の変化に対して段階的に変化する補正量の
記憶情報を読み出して、伝播時間の計測情報に基づいて
検出すべき距離として判別した距離の補正処理を行う。

【００１０】従って、距離の変化に対して段階的に補正
量の情報を記憶するので、例えば距離の変化に対して連
続的な補正量の情報を記憶するのに比べて、記憶する補
正量の情報量が少なくて済み、より簡素な制御構成を実
現することができ、もって、請求項２の好適な手段が得
られる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を、所定経
路に沿って自動走行する車体が追突防止のために前方側
の車体との距離を検出する場合について説明する。図１
に示すように、予定経路Ｌに沿って、前方側の車体Ａ
と、その後方側の車体Ｂとが距離Ｄを隔てて走行してい
る。尚、詳述はしないが、予定経路Ｌに沿って交流磁界
を発生する誘導用のワイヤーが敷設され、このワイヤー
からの交流磁界を車体側で検出した情報に基づいて前輪
１又は後輪２をステアリング操作し、車体が経路Ｌに沿
うように操向制御している。

【００１２】各車体Ａ，Ｂの後部には、超音波を後方に
向けて発信する発信器３が設置され、車体前部には、上
記発信器３にて発信された超音波を受信するように受信
方向を前方側に向けた受信器４が設置されている。又、
各車体Ａ，Ｂには、超音波の発信タイミングを車体間で
通信するための送受信機５用の通信アンテナ５Ａも設置
されている。

【００１３】図２に示すように、各車体には、マイクロ
コンピュータを利用して構成した制御装置１０が設けら
れている。そして、この制御装置１０に、前記送受信機
５が接続され、又、制御装置１０から、前記発信器３を
発信駆動する駆動回路３Ａに対する指令信号と、車体の
走行速度を変速するための車速変速装置１２に対する駆
動信号とが出力されている。又、前記受信器４の受信信
号がアンプ４Ａにて増幅され、その増幅後の受信信号と
ボリューム６にて変更設定される設定電圧Ｋとがコンパ
レーター７にて比較され、そのコンパレーター７の出力
が前記制御装置１０に入力されている。

【００１４】次に、上記回路の動作を、図３によって説
明する。尚、図２には示していないが、車体Ａ側にも、
超音波を受信処理するための回路構成が設けられ、車体
Ｂ側にも、超音波を発信するための回路構成が設けられ
ている。車体Ａからは、図３（イ）に示すように、車体
Ａの発信器３のコード情報がパルス信号として送信さ
れ、そのパルス信号の終了時点から超音波の発信が開始
されるように発信タイミングが設定されている。車体Ｂ
では、図３（ロ）に示すように、車体Ａの発信器３のコ
ード情報であるパルス信号が時間ｔｄ遅れて受信される
と共に、そのパルス信号の終了時点から時間Ｔｐ後に
（この時間Ｔｐが伝播時間に相当する）、受信器４での
超音波の受信振幅が検出用の設定値を越えて受信が検出
される。つまり、検出用の設定値は、受信開始後に受信
振幅が定常値に達するまでの途中部分、具体的には、受
信開始後の第３波の立ち上がり部分に設定され、受信振
幅（受信電圧）がその検出用の設定値（設定電圧Ｋ）を
越えると、（ａ）に示すように、コンパレーター７の出
力電圧がローレベルからハイレベルに立ち上がることに
よって、上記超音波の受信が検出される。

【００１５】以上より、上記制御装置１０を利用して、
超音波が発信器３（車体Ａ側）にて発信されてから、受
信器４（車体Ｂ側）にて受信される超音波の受信振幅が
検出用の設定値を越えて受信が検出されるまでの伝播時
間Ｔｐを距離情報として計測する計測手段１００が構成
されている。

【００１６】但し、検出すべき距離が大きくなると、超
音波の減衰の影響によって、距離に対する伝播時間Ｔｐ
の関係は設定した直線関係からずれてくる。つまり、図
４（イ）に示すように、検出距離が距離ａを越えるまで
は、伝播時間Ｔｐは距離に対応しているが、距離ａを越
えると、伝播時間Ｔｐは上記直線関係よりもｋ１だけ大
側にずれた値になり、さらに、検出距離がａより大きい
距離ｂを越えると、伝播時間Ｔｐは上記直線関係よりも
大側にｋ１＋ｋ２だけずれた値になり、さらに、検出距
離がｂより大きい距離ｃを越えると、伝播時間Ｔｐは上
記直線関係よりも大側にｋ１＋ｋ２＋ｋ３だけずれた値
になる。以下、同様である。

【００１７】これは、図５に示すように、距離が０〜ａ
のときは、前述のように、受信開始後の第３波で受信振
幅が前記検出用の設定値を越えるが（波形１）、距離が
ａ〜ｂのときは、受信開始後の第４波で前記設定値を越
えて（波形２）、１波長に相当する時間遅れが生じ、距
離がｂより大きくなると、受信開始後の第５波で前記設
定値を越えて（波形３）、さらに１波長に相当する時間
遅れが生じて、伝播時間Ｔｐが段階的に大きくなるため
である。

【００１８】そこで、前記計測手段１００は、検出すべ
き距離として判別した距離Ｄが大の場合には、その判別
した距離Ｄが小の場合に比べて大なる補正量で前記判別
した距離Ｄを小側に補正して、その補正後の距離を検出
すべき距離として求めるように構成されている。具体的
には、検出すべき距離（伝播時間Ｔｐ）に対する前記補
正量の情報を制御装置１０内のメモリー等に予め記憶
し、その補正量の記憶情報に基づいて、前記検出すべき
距離として判別した距離Ｄ（伝播時間Ｔｐ）の補正処理
を行う。具体的には、伝播時間Ｔｐに対する補正量の記
憶情報として、図４（ロ）に示すように、前記距離ａま
では補正無しとし、距離ａに対応する伝播時間から距離
ｂに対応する伝播時間まではｋ１、距離ｂに対応する伝
播時間から距離ｃに対応する伝播時間まではｋ１＋ｋ
２、距離ｃに対応する伝播時間を越えるとｋ１＋ｋ２＋
ｋ３等のように、検出すべき距離（伝播時間Ｔｐ）の変
化に対して段階的に変化する補正量（減算補正量）の情
報を記憶するように構成されている。

【００１９】そして、車体Ｂの制御装置１０は、上記計
測した伝播時間Ｔｐが追突防止のために設定した限界距
離に対応する限界伝播時間よりも小さいときには、車速
変速装置１２を減速駆動することになる。尚、上記伝播
時間Ｔｐが限界伝播時間よりも大きい場合には、必要に
応じて車速変速装置１２を増速駆動する。

【００２０】〔別実施形態〕上記実施例では、計測手段
１００は、検出すべき距離が０〜ａの間は計測した伝播
時間Ｔｐについて補正処理をしないようにしたが、この
距離が０〜ａの場合にも、検出精度等の必要に応じて、
ｋ１より小さい補正量で補正するようにしてもよい。
又、上記実施例では、検出すべき距離の変化に対して、
段階的に補正値を設定したが、無段階に補正値を大きく
するようにしてもよく、メモリに記憶させずに、伝播時
間に応じて適宜演算するようにしても良い。

【００２１】上記実施例では、距離情報を直接求めずに
伝播時間Ｔｐを距離情報として代用して制御等に用いた
が、上記計測した伝播時間Ｔｐの情報と、予め記憶した
超音波の伝播速度Ｖの情報（空気中では通常３４０ｍ／
秒程度）に基づいて、検出すべき距離Ｄを、Ｄ＝Ｖ・Ｔ
ｐの式によって計算して求め、例えば、この距離Ｄを追
突防止のための限界距離ｄ１と比較して車速変速装置１
２を減速駆動する等の制御を行うようにしてもよい。

【００２２】上記実施例では、別々の物体（車体Ａ及び
Ｂ）に、発信器３と受信器４とを設置して、その両物体
間の距離を検出したが、発信器３と受信器４の設置形態
はこれに限るものではない。例えば農作物刈取用のコン
バインにおいて、図６に例示するように、油圧式等の昇
降装置２１によって地面に対して昇降される刈取部Ｃ
に、下方側に向けて超音波を発信する発信器３と、地面
にて反射された超音波を受信する受信器４とを設置し
て、この発信器３で発信してから受信器４で受信が検出
されるまでの伝播時間を、制御装置２０を利用して構成
した計測手段１００にて計測して、上記刈取部Ｃの高さ
ｈを検出するような場合にも適用できる。尚、この反射
式の距離検出の場合には、上記伝播時間の１／２が刈取
部Ｃの高さｈに相当する伝播時間になる。そして、上記
刈取部Ｃの高さｈ検出値又はこれに相当する伝播時間の
情報に基づいて、制御装置２０が昇降装置２１を駆動し
て、刈取部Ｃの高さｈが目標高さ（目標伝播時間）にな
るように制御する。

【００２３】上記反射式の距離検出の場合には、同一の
物体側に、発信器３と受信器４とを設置しているので、
発信のタイミング情報を別に送信する必要はなく、又、
発信と受信のタイミングが異なるので、発信器３と受信
器４とを同一の振動素子等で兼用して構成を簡素化する
こともできる。さらに、発信器３からの超音波が直接受
信器４に誤って受信されることを防止するために、発信
後の所定時間の間は受信検出しないようにマスクすると
ともに、発信後の時間が長くなるに従って前記検出用の
設定値を小さくして、適切な受信検出を行うようにして
もよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】距離検出の態様を示す平面図

【図２】距離検出の制御構成を示すブロック図

【図３】距離検出を説明するためのタイムチャート

【図４】距離検出の補正処理を説明するグラフ

【図５】受信の検出を説明するタイムチャート

【図６】別実施形態の距離検出の態様を説明する図

【符号の説明】

３ 発信器 ４ 受信器 １００ 計測手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉川 浩司 大阪府堺市石津北町64番地 株式会社クボ タ堺製造所内 (72)発明者 松本 寿之 大阪府堺市石津北町64番地 株式会社クボ タ堺製造所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波を発信する発信器と、 前記発信器にて発信された超音波を受信する受信器と、 前記超音波が前記発信器にて発信されてから、前記受信
   器にて受信される超音波の受信振幅が検出用の設定値を
   越えて受信が検出されるまでの伝播時間を距離情報とし
   て計測する計測手段とが設けられ、 前記受信振幅が定常値に達するまでの途中部分に、前記
   検出用の設定値が設定された距離検出装置であって、 前記計測手段は、検出すべき距離として判別した距離が
   大の場合には、その判別した距離が小の場合に比べて大
   なる補正量で前記判別した距離を小側に補正して、その
   補正後の距離を検出すべき距離として求めるように構成
   されている距離検出装置。
2. 【請求項２】 前記計測手段は、検出すべき距離に対す
   る前記補正量の情報を予め記憶し、その補正量の記憶情
   報に基づいて、前記検出すべき距離として判別した距離
   の補正処理を行うように構成されている請求項１記載の
   距離検出装置。
3. 【請求項３】 前記計測手段は、前記補正量の記憶情報
   として、検出すべき距離の変化に対して段階的に変化す
   る補正量の情報を記憶するように構成されている請求項
   ２記載の距離検出装置。