JPS5965277A - 超音波物体検出装置 - Google Patents
超音波物体検出装置Info
- Publication number
- JPS5965277A JPS5965277A JP57175532A JP17553282A JPS5965277A JP S5965277 A JPS5965277 A JP S5965277A JP 57175532 A JP57175532 A JP 57175532A JP 17553282 A JP17553282 A JP 17553282A JP S5965277 A JPS5965277 A JP S5965277A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- detected
- boundary line
- scanning
- ultrasonic sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
- G01S15/06—Systems determining the position data of a target
- G01S15/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
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
本発明は超音波を利用して、物体壕での距離情報や位置
情報を検出する超音波物体検出装置に関する。
情報を検出する超音波物体検出装置に関する。
従来例の構成とその問題点
従来より、ある物体の位置の情報全検出するセンサとし
てテレビカメラを用いる方法、光学的手法によるもの、
超音波を利用するもの等、数多く知ら几ている。とりわ
け超音波を用いたセンサは比較的簡単に、かつ幅広く距
離情報を得ることがでさるため超音波測長器、或いは超
音波距離計としてよく用いらｎている。例えば知能ロボ
ット用の距離センサとしての超音波の応用は高野式らに
よジ「超音波による距離測定とロボットへの応用、５６
年精機学会秋講演」の中に述べらｎ、でいる。
てテレビカメラを用いる方法、光学的手法によるもの、
超音波を利用するもの等、数多く知ら几ている。とりわ
け超音波を用いたセンサは比較的簡単に、かつ幅広く距
離情報を得ることがでさるため超音波測長器、或いは超
音波距離計としてよく用いらｎている。例えば知能ロボ
ット用の距離センサとしての超音波の応用は高野式らに
よジ「超音波による距離測定とロボットへの応用、５６
年精機学会秋講演」の中に述べらｎ、でいる。
物体の位置の情報としては、測定点からの距離情報の他
に三次元的な位置の情報が必要である。超音波センサは
ビーム指向性が広いため、物体の三次元的な位置の情報
を得るためには精度が悪い。
に三次元的な位置の情報が必要である。超音波センサは
ビーム指向性が広いため、物体の三次元的な位置の情報
を得るためには精度が悪い。
従って、超音波センサ以外の方式、例えばテレビカメラ
を用いた方式などがよく用いら几ている。
を用いた方式などがよく用いら几ている。
しかし、テレビカメラによる方式では複雑な位置判別機
能が必要になる上に、検出時間も長くなるなどの欠点が
あった。
能が必要になる上に、検出時間も長くなるなどの欠点が
あった。
一方、位置情報の検出さ几るべさ対象物として、最近は
アーク溶接の場合のワークの溶接線や、自動組立におけ
る凹型部品と凸型部品の凹凸部などに見らｎるように板
の重なり部や表面の凹凸部などが増加しつつある。ロボ
ットヲ用いて、こ几らの対象物を検出する場合、距離情
報と共に板の重すり部や凹凸部の境界及び境界線を三次
元的に検出することが必要になる０ このような対象物に対しても、従来の超音波センサ方式
や他の方式では先に述べた欠点が存在した０ 発明の目的 本発明は、以上のような従来の問題点を解決するために
なさ几たもので、被検出物体の凹凸部や板の重ｌｖ部の
三次元的位置の情報を容易に検出することのＴＰる超音
波物体検出装置を提供することを目的とする。
アーク溶接の場合のワークの溶接線や、自動組立におけ
る凹型部品と凸型部品の凹凸部などに見らｎるように板
の重なり部や表面の凹凸部などが増加しつつある。ロボ
ットヲ用いて、こ几らの対象物を検出する場合、距離情
報と共に板の重すり部や凹凸部の境界及び境界線を三次
元的に検出することが必要になる０ このような対象物に対しても、従来の超音波センサ方式
や他の方式では先に述べた欠点が存在した０ 発明の目的 本発明は、以上のような従来の問題点を解決するために
なさ几たもので、被検出物体の凹凸部や板の重ｌｖ部の
三次元的位置の情報を容易に検出することのＴＰる超音
波物体検出装置を提供することを目的とする。
発明の構成
この目的を達成するために本発明は、超音波検知器を走
査して被検出物体からの反射波を順次受信し、その受信
信号の太ささ全あらかじめ設定さｆした基準値と比較し
、超音波検知器と被検出物体との間の距離を計測踵上記
比較結果に基いてこの距離情報と超音波検知器の走査位
置とを出力するものである。
査して被検出物体からの反射波を順次受信し、その受信
信号の太ささ全あらかじめ設定さｆした基準値と比較し
、超音波検知器と被検出物体との間の距離を計測踵上記
比較結果に基いてこの距離情報と超音波検知器の走査位
置とを出力するものである。
実施例の説明
以下に本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第１図は本発明の超音波物体検出装置の第１の実施ψ１
ｊヲ示すブロック図である。超音波センサ１は例えば圧
電振動子などで構成さ几、超音波の発射位置を検出しな
がら走査する走査器２にと９つけら７している。超音波
セ／す１は送信＠咎３によってパルス駆動さ亀超音波／
Ｃ／レス４を被検出物５に向って発射する。被検出物５
を例えば溶接における重ねワークとすると、こｎは上側
の板６と下側の板子で構成さｎｌその重なりの境界線ｓ
ｄ；検出対象となる。超音波セ／す１が境界線８の垂直
な上部の近傍にある場合、被検出物５からの反射波９は
、上下の板６，７からそ几ぞ扛異った時間で戻り、反射
波９Ｎ、９ｂとなって再び超音波センサ１で受信さｎる
。こｎらの受信信号は受信増幅器１０で増幅さｎた後、
検波さｎゲート部１１で時間差のある反射波信号がそ几
ぞｎ抽出さｎる。
ｊヲ示すブロック図である。超音波センサ１は例えば圧
電振動子などで構成さ几、超音波の発射位置を検出しな
がら走査する走査器２にと９つけら７している。超音波
セ／す１は送信＠咎３によってパルス駆動さ亀超音波／
Ｃ／レス４を被検出物５に向って発射する。被検出物５
を例えば溶接における重ねワークとすると、こｎは上側
の板６と下側の板子で構成さｎｌその重なりの境界線ｓ
ｄ；検出対象となる。超音波セ／す１が境界線８の垂直
な上部の近傍にある場合、被検出物５からの反射波９は
、上下の板６，７からそ几ぞ扛異った時間で戻り、反射
波９Ｎ、９ｂとなって再び超音波センサ１で受信さｎる
。こｎらの受信信号は受信増幅器１０で増幅さｎた後、
検波さｎゲート部１１で時間差のある反射波信号がそ几
ぞｎ抽出さｎる。
抽出さ′ｎ−た反射波信号は計数部１２と比較器１３に
入力さｎる。計数部１２では従来の超音波距離計測器と
同様に反射波９Ｎ、９ｂの遅延時間内に存在する計数用
パルスを計数して超音波センサ１と被検出物との間の距
離情報を得る。一方、比較器１３では比較基準値と得ら
ｎた反射波の振幅比較を行う。このため、予じめ反射波
９Ｊ９ｂの信号強度比を走査方向に対して求め、境界部
８に対応する点での信号強度比を比較基準値として用い
る。超音波センサ１を境界線８と交差する方向に走査し
、比較＠１３の中で反射波９１Ｌ、９ｂの振幅比値が比
較基準値に一致した時、走査器２で出力さｎている走査
位置信号と先に計数部１２で求めた距離情報を記憶部１
４に蓄積する。
入力さｎる。計数部１２では従来の超音波距離計測器と
同様に反射波９Ｎ、９ｂの遅延時間内に存在する計数用
パルスを計数して超音波センサ１と被検出物との間の距
離情報を得る。一方、比較器１３では比較基準値と得ら
ｎた反射波の振幅比較を行う。このため、予じめ反射波
９Ｊ９ｂの信号強度比を走査方向に対して求め、境界部
８に対応する点での信号強度比を比較基準値として用い
る。超音波センサ１を境界線８と交差する方向に走査し
、比較＠１３の中で反射波９１Ｌ、９ｂの振幅比値が比
較基準値に一致した時、走査器２で出力さｎている走査
位置信号と先に計数部１２で求めた距離情報を記憶部１
４に蓄積する。
なお、走査器２は制（財）部１５からの制御信号によっ
て、超音波の進行方向に垂直な平面内を走査さｎｌその
都度二次元の走査位置信号が出力さ几る。
て、超音波の進行方向に垂直な平面内を走査さｎｌその
都度二次元の走査位置信号が出力さ几る。
境界部の一点の三次元的な位置の情報が記憶さ几ると、
超音波センサ１は制（財）部１５からの信号によって境
界線８に沿って移動走査さｆＬ静止する。
超音波センサ１は制（財）部１５からの信号によって境
界線８に沿って移動走査さｆＬ静止する。
次に境界線８に垂＠な方向に走査さ几、同様に境界部を
求める操作がくり返さｎｌ こｎらが順次行わｎること
によって板の重なり郡全体が検出さｎ、こｎが重ねワー
クの溶接線８として記憶さ几る。
求める操作がくり返さｎｌ こｎらが順次行わｎること
によって板の重なり郡全体が検出さｎ、こｎが重ねワー
クの溶接線８として記憶さ几る。
この記憶さｎｆｌ信号を、例えば溶接ロボットのアーム
の走査イぎ号としてロボット制御部に与えると、検出さ
ｎたワークの溶接線８に沿って溶接を行うことができる
。
の走査イぎ号としてロボット制御部に与えると、検出さ
ｎたワークの溶接線８に沿って溶接を行うことができる
。
第２図ａ −ｃは反射波による境界線検出のための説明
図であって、第２図ａは２つの反射波９１゜９ｂの送信
時からの遅延時間の様子を示し、第２図すは反射波９Ｎ
、９ｂの振幅の変化を示し、第 □２図Ｃは被
検出物の側面を示している０第２図ｂに示すグラフの横
軸の距離は、同図Ｃに示す被検出物５の横方向の距離と
対応している。超音波信号を送信し、第２Ｎａに示すよ
うに、上側の板６からの反射波９ａが遅延時間ｔ１で、
下側の板７がらの反射波９ｂが遅延時間ｔ２で戻ってき
たとすると、超音波センサから上下の板６，７の表面丑
での距離１１，４□は、超音波センサと被検出物５の間
に存在する媒質の音速をＣ（例えば空気では約３４０ｍ
／ｓ、水中では１５４０ ｍ／ｓ ）として、（Ｊ、−
ｔｌ・Ｃ 召、＝ｔ２・Ｃ で求めらｎる。
図であって、第２図ａは２つの反射波９１゜９ｂの送信
時からの遅延時間の様子を示し、第２図すは反射波９Ｎ
、９ｂの振幅の変化を示し、第 □２図Ｃは被
検出物の側面を示している０第２図ｂに示すグラフの横
軸の距離は、同図Ｃに示す被検出物５の横方向の距離と
対応している。超音波信号を送信し、第２Ｎａに示すよ
うに、上側の板６からの反射波９ａが遅延時間ｔ１で、
下側の板７がらの反射波９ｂが遅延時間ｔ２で戻ってき
たとすると、超音波センサから上下の板６，７の表面丑
での距離１１，４□は、超音波センサと被検出物５の間
に存在する媒質の音速をＣ（例えば空気では約３４０ｍ
／ｓ、水中では１５４０ ｍ／ｓ ）として、（Ｊ、−
ｔｌ・Ｃ 召、＝ｔ２・Ｃ で求めらｎる。
一方、超音波センサが被検出物５の板６，７の重ナク方
向と交差して走査さｎると、反射波の振幅強度は第２図
すに示さｎるように走査位置に対応してそｎぞｎｙ化す
る。そして、本実施例の場合、板６，７の境界線８は反
射波９ａと９ｂのそ几ぞ几強度の半分になるところであ
る。上側の板６の厚さが薄い場合には２本の曲線のほぼ
交点になる。したがって、反射波９ａ、９ｂの比に対す
る比較基準値、あるいは反射波９８Ｌまたけ反射波９ｂ
の振幅に対する比較基準値を、上側の板６の厚さに応じ
て予じめ定めておけば、反射波振幅比源たは反射波振幅
強度が比較基準値と一致した時が、超音波センサが境界
線８と対向している位置であると検知できる。
向と交差して走査さｎると、反射波の振幅強度は第２図
すに示さｎるように走査位置に対応してそｎぞｎｙ化す
る。そして、本実施例の場合、板６，７の境界線８は反
射波９ａと９ｂのそ几ぞ几強度の半分になるところであ
る。上側の板６の厚さが薄い場合には２本の曲線のほぼ
交点になる。したがって、反射波９ａ、９ｂの比に対す
る比較基準値、あるいは反射波９８Ｌまたけ反射波９ｂ
の振幅に対する比較基準値を、上側の板６の厚さに応じ
て予じめ定めておけば、反射波振幅比源たは反射波振幅
強度が比較基準値と一致した時が、超音波センサが境界
線８と対向している位置であると検知できる。
ところで、比較基準値は対象物５の形状によって変るべ
きであり、例えば第１図に示したように板の切断面がほ
ぼ矩形の場合には、最大振幅値の０・５であるが、上側
の板６０角が犬さく面とりさｒしている場合には、反射
波９ａに対する比較基準値は０・５よジ小さクナリ、一
方、反射波９ｂに対しては比較基準値は０．５である。
きであり、例えば第１図に示したように板の切断面がほ
ぼ矩形の場合には、最大振幅値の０・５であるが、上側
の板６０角が犬さく面とりさｒしている場合には、反射
波９ａに対する比較基準値は０・５よジ小さクナリ、一
方、反射波９ｂに対しては比較基準値は０．５である。
更に、時間差のある２つの反射波９ａ、９ｂの一方全比
較基準値用として用い、一致したときを境界部に対応し
た値とすることもできる。
較基準値用として用い、一致したときを境界部に対応し
た値とすることもできる。
本実施例においては、境界線８方向への走査間隔を短く
することによって、溶接線８が曲線を含む複雑な形状の
ものに対しても自動的に距離情報と位置の情報を得るこ
とができる。測定精度も、例えば１■の周波数の超音波
センサ１を用いると、±０・５市以内で検出することが
できる。捷た本実施例ではＴＶ右カメラ式などのように
複雑な画像情報処理も不用で比６価な装置で構成できる
。
することによって、溶接線８が曲線を含む複雑な形状の
ものに対しても自動的に距離情報と位置の情報を得るこ
とができる。測定精度も、例えば１■の周波数の超音波
センサ１を用いると、±０・５市以内で検出することが
できる。捷た本実施例ではＴＶ右カメラ式などのように
複雑な画像情報処理も不用で比６価な装置で構成できる
。
第３図は本発明の第２の実施例を示す構成図である。本
実施例においては、超音波センサ１を超音波の進行方向
に垂直な面内で２次元に走査しながら板の重なり部、即
ち境界線の検出を行うものである。他の構成は第１の実
施例と同じである。
実施例においては、超音波センサ１を超音波の進行方向
に垂直な面内で２次元に走査しながら板の重なり部、即
ち境界線の検出を行うものである。他の構成は第１の実
施例と同じである。
走査器２の走査方式は、境界線８に沿う方向は機械式に
、境界線８と交差する方向には機械式、或いは超音波セ
ンサ１が電子走査式の振動子列で構成さｎている場合に
は固定してもよい。いずｎの場合も、第１の実施例と同
様に超音波センサ１の超音波発射位置信号は、制（財）
部１５からの信号に対応して走査器２から出力さｎる。
、境界線８と交差する方向には機械式、或いは超音波セ
ンサ１が電子走査式の振動子列で構成さｎている場合に
は固定してもよい。いずｎの場合も、第１の実施例と同
様に超音波センサ１の超音波発射位置信号は、制（財）
部１５からの信号に対応して走査器２から出力さｎる。
超音波センサ１の走査方向は、図に示すように、検知す
べき境界線８に何ケ所かで交差するように、例えば正弦
波的に行う。比較基準値の設定は第１の実施例と同様に
、予じめ一走査を行って決定する。超音波センサ１を高
速に送・受信させると共に二次元的に走査し、反射波９
の振幅強度比が比較基準値に一致した時、超音波センサ
１の位置情報と超音波センサ１から境界線８″ｉ！での
距離情報とを記憶部１４に入力する。こｎを対象物５の
全周囲に行うことによって境界線８の情報が得ら几る。
べき境界線８に何ケ所かで交差するように、例えば正弦
波的に行う。比較基準値の設定は第１の実施例と同様に
、予じめ一走査を行って決定する。超音波センサ１を高
速に送・受信させると共に二次元的に走査し、反射波９
の振幅強度比が比較基準値に一致した時、超音波センサ
１の位置情報と超音波センサ１から境界線８″ｉ！での
距離情報とを記憶部１４に入力する。こｎを対象物５の
全周囲に行うことによって境界線８の情報が得ら几る。
本実施例によって、溶接ロボットにおける重ねワークの
溶接線が自動的に検出することができ、甘だ組立ロボッ
トにおける凹凸部のはめ合いにおいても本装置による凹
凸部の自動検出によって自動することができる。
溶接線が自動的に検出することができ、甘だ組立ロボッ
トにおける凹凸部のはめ合いにおいても本装置による凹
凸部の自動検出によって自動することができる。
本実施例においては、境界線８が直線又は半径の犬合い
曲線で構成さ几ている場合に適用でき、走査機構が簡単
になると共に検出速度も速くすることができる。
曲線で構成さ几ている場合に適用でき、走査機構が簡単
になると共に検出速度も速くすることができる。
発明の詳細
な説明したように本発明は、被検出物体を構成する凹凸
部の変化部に対して超音波検知器を走査しながら超音波
を送受信し、予じめ定めた比較基準値と反射波とを比較
することによって、凹凸部の変化部を位置情報と距離情
報によって検出することができるものであジ、比較的簡
単な装置で、精度もよく、かつ、検出速度も早くするこ
とができる。
部の変化部に対して超音波検知器を走査しながら超音波
を送受信し、予じめ定めた比較基準値と反射波とを比較
することによって、凹凸部の変化部を位置情報と距離情
報によって検出することができるものであジ、比較的簡
単な装置で、精度もよく、かつ、検出速度も早くするこ
とができる。
第１図は本発明の物体検出装置の第１の実施例を示す構
成図、第２図ａ〜Ｃは境界線付近の反射波の様子を示す
図、第３図は本発明の第２の実施例を示す構成図である
。 １・・・・・・超音波センサ、２・・・・・・走査器、
３・・・・・・送信器、４・・・・・・超音波パルス、
５・・・・・・対象物、６・・・・・・上側の板、７・
・・・・・下側の板、８・・・・・・境界線、９゜９ａ
、９ｂ・・・・−・反射波、１０・・・・・・受信増幅
器、１１・・・・・・ゲート部、１２・・・・・・計数
部、１３・・・・・・比較器、１４・・・・・・記憶部
、１５・・・・・・制御部。
成図、第２図ａ〜Ｃは境界線付近の反射波の様子を示す
図、第３図は本発明の第２の実施例を示す構成図である
。 １・・・・・・超音波センサ、２・・・・・・走査器、
３・・・・・・送信器、４・・・・・・超音波パルス、
５・・・・・・対象物、６・・・・・・上側の板、７・
・・・・・下側の板、８・・・・・・境界線、９゜９ａ
、９ｂ・・・・−・反射波、１０・・・・・・受信増幅
器、１１・・・・・・ゲート部、１２・・・・・・計数
部、１３・・・・・・比較器、１４・・・・・・記憶部
、１５・・・・・・制御部。
Claims (1)
- （１）超音波信号を送受波する超音波検知器と、被検出
物体を構成する凹凸部における凹凸の変化部を横切るよ
うに前記超音波検知器を走査する手段と、前記超音波検
知器での受信信号を所定の基準値と比較する手段と、前
記超音波信号の伝播時間に基いて前記超音波検知器と前
記被検出物体との間の距離を計測する手段と、前記比較
する手段での比較結果に基いて、前記走査する手段の走
査位置および前記計測する手段の計測結果を出力する手
段とを備えた超音波物体検出装置。 翰）凹凸の変化部が、隣接する２面によって形成さｎる
境界線である特許請求の範囲第１項記載の超音波物体検
出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57175532A JPS5965277A (ja) | 1982-10-05 | 1982-10-05 | 超音波物体検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57175532A JPS5965277A (ja) | 1982-10-05 | 1982-10-05 | 超音波物体検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5965277A true JPS5965277A (ja) | 1984-04-13 |
Family
ID=15997711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57175532A Pending JPS5965277A (ja) | 1982-10-05 | 1982-10-05 | 超音波物体検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5965277A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62259757A (ja) * | 1986-05-04 | 1987-11-12 | Takegawa Tekko Kk | バリ取り装置における加工材の選別装置 |
-
1982
- 1982-10-05 JP JP57175532A patent/JPS5965277A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62259757A (ja) * | 1986-05-04 | 1987-11-12 | Takegawa Tekko Kk | バリ取り装置における加工材の選別装置 |
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