DE19533109A1

DE19533109A1 - Entfernungsmeßgerät

Info

Publication number: DE19533109A1
Application number: DE19533109A
Authority: DE
Inventors: Hajime Oda; Takuma Takahashi
Original assignee: Seikosha KK
Current assignee: Seiko Precision Inc
Priority date: 1994-09-07
Filing date: 1995-09-07
Publication date: 1996-03-14
Also published as: FR2724224A1; JPH0875450A; GB9518287D0; US5737245A; FR2724224B1; GB2293069A; JP3400562B2; GB2293069B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Entfernungsmeßgerät, welches eine Entfernung zu einem Gegenstand mißt. Genauer gesagt betrifft die Erfindung ein Entfernungsmeßgerät, wel ches beurteilt, zu welchem Entfernungsbereich das Ergebnis einer Entfernungsmessung des Geräts gehört, wenn der Bereich für die Entfernungsmessung des Geräts in mehrere Entfernungs bereiche unterteilt wird, und betrifft weiterhin die Form eines Ausgangssignals oder Ausgangswertes, durch welches bzw. welchen das Ergebnis der Beurteilung ausgegeben wird.

Es gibt ein Entfernungsmeßgerät, welches beurteilt, zu wel chem Entfernungsbereich das Ergebnis einer Entfernungsmessung gehört, wenn das Gerät einen Meßbereich in mehrere Entfer nungsbereiche unterteilt, und welches das Ergebnis der Beur teilung ausgibt. Als Art und Weise dieser Ausgabe gibt es ein Verfahren, bei welchem Ausgangsklemmen in derselben Anzahl wie unterteilte Entfernungsbereiche vorgesehen sind, und der Ausgangspegel auf der Klemme entsprechend einem Entfernungs bereich geändert wird, zu welchem das Entfernungsmeßergebnis gehört, oder ein Verfahren, bei welchem weniger Ausgangsklem men als voranstehend geschildert vorgesehen sind, und ein Be urteilungsergebnis durch eine Kombination von Ausgangspegeln entsprechend Entfernungsbereichen ausgegeben wird. Wenn es erforderlich ist, das Entfernungsmeßgerät ständig zu betrei ben, und den Ausgangszustand sequentiell zu erfassen, ist ei ne Meßvorgangsbeendigungs-Ausgangsklemme erforderlich, die ein Signal ausgibt, welches das Ende eines einzelnen Meßvor gangs anzeigt, um die Aktualisierung des Ausgangssignals zu beurteilen.

Fig. 5 ist ein Blockschaltbild, welches ein konventionelles Entfernungsmeßgerät zeigt. Wenn das Entfernungsmeßgerät einen Meßbereich in drei Entfernungsbereiche unterteilt, so erfor dert die Ausgabevorrichtung 53 eine Messungsbeendigungsklemme TSE zusätzlich zu Ausgangsklemmen TDa, TDb und TDc, die je weils ausgeben, daß sich ein Gegenstand in dem Entfernungs bereich befindet. Daher sind insgesamt vier Ausgangsklemmen der Ausgabevorrichtung 53 vorgesehen.

Da bei dem voranstehend geschilderten, konventionellen Ent fernungsmeßgerät die voranstehend geschilderte Meßvorgangs beendigungs-Ausgangsklemme zusätzlich vorgesehen ist, wird die Anzahl an Leitungsklemmen eines Schaltungselements (bei spielsweise eines Steuer-Mikroprozessors) oder die Anzahl an Anschlußstiften eines Verbinders zum Anschluß von Signallei tungen erhöht, und daher werden die Kosten für Teile oder den Zusammenbau erhöht. Wenn es erforderlich ist, das voranste hend geschilderte Signal über große Entfernungen zu schicken, führt darüber hinaus eine Erhöhung der Anzahl an Signallei tungen zu einer Erhöhung der Herstellungskosten, und darüber hinaus zu verringerter Verläßlichkeit.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereit stellung eines Entfernungsmeßgeräts, welches kostengünstig ist und eine Form einer Ausgabe aufweist, die sehr verläßlich ist.

Zur Erzielung der voranstehend geschilderten Vorteile weist das Entfernungsmeßgerät gemäß der vorliegenden Erfindung eine Entfernungsmeßvorrichtung zur Messung einer Entfernung zu ei nem Gegenstand auf, eine Beurteilungsvorrichtung zur Beurtei lung, zu welchem Bereich ein Ergebnis der Entfernungsmessung der Entfernungsmeßvorrichtung gehört, unter mehreren Entfer nungsbereichen, die innerhalb eines Entfernungsmeßbereiches der Entfernungsmeßvorrichtung unterteilt sind, und eine Aus gabevorrichtung mit mehreren Ausgangsklemmen zur Ausgabe, auf der Grundlage des Beurteilungsergebnisses der Beurteilungs vorrichtung, einer vorbestimmten Kombination von Ausgangs pegeln entsprechend den Entfernungsbereichen. Die Ausgangs klemmen geben eine bestimmte Kombination an Ausgangspegeln aus, die sich von der Kombination an Ausgangspegeln unter scheidet, welche die Entfernungsbereiche angeben, für einen vorbestimmten Zeitraum zum Zeitpunkt des Abschlusses der Ent fernungsmessung durch die Entfernungsmeßvorrichtung.

Nur wenn das Entfernungsmeßergebnis zu einem Endbereich für große Entfernung oder einem Endbereich für kurze Entfernung gehört, gibt zumindest eine der mehreren Ausgangsklemmen ei nen Pegel aus, der sich von jenem unterscheidet, der die An gabe betrifft, ob das Entfernungsmeßergebnis zu anderen Be reichen gehört, und wenn das Entfernungsmeßergebnis nicht zu einem Endbereich für große Entfernung oder einem Endbereich für kurze Entfernung gehört, so gibt zumindest eine der meh reren Ausgangsklemmen einen Pegel aus, der sich von dem Pegel unterscheidet, der zur Angabe dazu vorgesehen ist, ob das Entfernungsmeßergebnis zu anderen Bereichen gehört.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestell ter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen sich weitere Vorteile und Merkmale ergeben. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild, welches den Aufbau eines Ent fernungsmeßgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt

Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung des Entfernungsbereichs des Entfernungsmeßgeräts gemäß der vorliegenden Er findung;

Fig. 3 ein Zeitablaufdiagramm für den Betriebsablauf des Entfernungsmeßgeräts gemäß der vorliegenden Erfin dung;

Fig. 4 ein Diagramm, welches eine Kombination von Ausgangs pegeln des Entfernungsmeßgeräts gemäß der vorliegen den Erfindung zeigt und

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines konventionellen Entfer nungsmeßgeräts.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, welches den Aufbau einer Aus führungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Zur Verein fachung erfolgt die Beschreibung eines Falles, in welchem der Meßbereich für die Entfernungsmeßvorrichtung in drei Entfer nungsbereiche durch zwei bestimmte Entfernungsunterteilungs punkte unterteilt ist (die nachstehend als Unterteilungspunkt bezeichnet werden).

In Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 1 eine Entfernungsmeß vorrichtung zur Messung einer Entfernung zu einem Gegenstand T, und zur Ausgabe durch Umwandlung des Ergebnisses in ein Digitalsignal. Die Entfernungsmeßvorrichtung 1 kann beispiels weise eine Vorrichtung aufweisen, welche Infrarotstrahlen aus sendet und von dem Gegenstand T reflektiertes Licht durch eine Positionsmeßvorrichtung (beispielsweise PSD) erfaßt, oder eine Vorrichtung, welche Ultraschallwellen verwendet. Die Bezugs ziffer 4 bezeichnet eine Einstellvorrichtung zur Einstellung eines Unterteilungspunktes Pa, und die Bezugsziffer 5 bezeich net eine andere Einstellvorrichtung zur Einstellung eines an deren Unterteilungspunktes. In Fig. 1 ist ein Fall gezeigt, in welchem jede der Einstellvorrichtungen 4 und 5 einen Digi talschalter aufweist, der mit Signalleitungen für vier Bits versehen ist. In diesem Fall kann durch Kombinationen von Spannungspegeln mit vier Bits jeder der voranstehend geschil derten Unterteilungspunkte Pa und Pb auf 16 unterschiedliche Arten eingestellt werden.

Diese Beziehung wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert. In Fig. 2 ist auf der Abszisse eine Entfernung von der Entfernungsmeßvorrichtung 1 aufgetragen. Der Punkt für die größte Entfernung wird durch LF bezeichnet (beispielswei se 3,7 m), und der Punkt für die kürzeste Entfernung wird durch LN bezeichnet (beispielsweise 0,5 m). Nunmehr wird ein Fall betrachtet, in welchem ein Meßbereich (LNF) in 16 glei che Teile unterteilt ist, und hierbei 16 Arten der Einstel lung durch die Einstellvorrichtung 4 eingesetzt werden. Der Unterteilungspunkt Pa kann auf jeden von Entfernungspunkten Pan eingestellt werden, wobei n eine natürliche Zahl zwischen 0 und 15 ist, wie in Fig. 2(a) gezeigt. In Fig. 2 ist ein Fall dargestellt, in welchem der Unterteilungspunkt Pa auf Pa8 (n = 8) eingestellt wurde, und eine Entfernung von der Entfernungsmeßvorrichtung 1 den Wert 2,1 m (0,5 + 8 × 0,2 m) annimmt.

Entsprechend kann der andere Unterteilungspunkt Pb auf jeden von Entfernungspunkten Pbm eingestellt werden, wobei m eine natürliche Zahl zwischen 0 und 15 ist, wie in Fig. 2(b) ge zeigt. In Fig. 2(b) ist ein Fall dargestellt, in welchem der andere Unterteilungspunkt Pb auf Pb3 (m = 3) eingestellt wur de, und die Entfernung von der Entfernungsmeßvorrichtung 1 den Wert 1,1 m (0,5 m + 3 × 0,2 m) annimmt. Dies bedeutet, daß der Unterteilungspunkt Pa durch die Einstellvorrichtung 4 auf 2,1 m eingestellt wird, und der andere Unterteilungs punkt Pb durch die andere Einstellvorrichtung 5 auf 1,1 m eingestellt wird.

In Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 2 eine Beurteilungs vorrichtung, welche beurteilt, zu welchem Bereich das Ent fernungsmeßergebnis der Entfernungsmeßvorrichtung 1 gehört, unter drei Entfernungsbereichen Z1 , Z2 und Z3 (siehe Fig. 2(c)), die an dem Unterteilungspunkt Pa und dem anderen Unter teilungspunkt Pb unterteilt sind. Weiterhin gibt die Beurtei lungsvorrichtung 2 das Ergebnis der Beurteilung an die Aus gabevorrichtung 3 aus. Die Ausgabevorrichtung 3 gibt Da und Db auf einem Pegel wie in Fig. 2(d) gezeigt aus, von den bei den Ausgangsklemmen TDA und TDB, auf der Grundlage des Ergeb nisses der Beurteilungsvorrichtung 2. Die Pegel der Ausgangs signale des Entfernungsbereiches Z1 auf der Seite der kurzen Entfernung, der durch den Unterteilungspunkt Pa unterteilt ist, sind daher Da = "H" und Db = "H". Die Pegel der Ausgangs signale des zentralen Entfernungsbereiches Z2, der durch die Unterteilungspunkte Pa und Pb unterteilt wird, sind Da = "L" und Db = "H". Die Pegel der Ausgangssignale des Entfernungs bereiches Z3 auf der Seite der großen Entfernung, der durch den Unterteilungspunkt Pb unterteilt ist, sind daher Da = "H" und Db = "L". Hierbei steht "H" für eine hohe Spannung, also einen hohen Pegel, und "L" für eine niedrige Spannung, also einen niedrigen Pegel.

Um drei Entfernungsbereiche Z1, Z2 und Z3 durch eine Kombi nation von Pegeln "H" und "L" zweier Ausgangssignale Da und Db zu identifizieren, sind sieben Kombinationen von Ausgangs pegeln denkbar, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Die Bezeichnungen Da und Db werden zur Vereinfachung gewählt, und in der Rei henfolge von Z1, Z2 und Z3 werden eine Kombination von DA = "H", "L", "H" und Db = "H", "H", "L", sowie eine Kombination von Db = "H", "L", "H" und Da = "H", "H", "L" als gleich an gesehen.

Wird bei dieser Kombination angenommen, daß dann, wenn sich das Entfernungsmeßgerät in seinem nicht betriebsfähigen oder Bereitschaftszustand befindet (nachstehend als Normalzustand bezeichnet), der Pegel Da = "L" und Db = "L" ist, so können die Nummern 2, 3, 4, 5 und 7 in Fig. 4 leicht verwechselt wer den, da sie die gleiche Kombination enthalten. Bei Nummer 6 in Fig. 4 enthalten die Ausgangssignale Da und Db beide eine Kombination, bei welcher zwei benachbarte Bereiche denselben Pegel aufweisen, so daß ein Bereich dazwischen, nämlich der Entfernungsbereich Z2, nicht durch nur eine einzige Ausgangs leitung repräsentiert werden kann. In diesem Fall ermöglicht es die vorliegende Erfindung, dadurch mit jedem möglichen Fall fertigzuwerden, daß eine Kombination von Nummer 1 verwen det wird. Bei der Kombination Nummer 1 ist der Pegel des Aus gangssignals Db derselbe Pegel "H" in beiden Entfernungs bereichen Z1 und Z2, und geht auf den Pegel "L", wenn sich Z2 in Z3 ändert, und der Pegel des Ausgangssignals Da nimmt im zentralen Entfernungsbereich Z2 den Pegel "L" an, der sich von dem Pegel "H" der entgegengesetzten Entfernungsbereiche unterscheidet.

In einem Fall, in welchem zwei Ausgangssignalleitungen ver wendet werden können, wird daher ein Pegel erhalten, der sich von dem Pegel des voranstehend geschilderten Normalzustands unterscheidet, wenn die Ausgangssignale Da und Db des Entfer nungsmeßergebnisses beide verwendet werden. Darüber hinaus kann in einem Fall, in welchem die Ausgangsleitung, die ein gesetzt werden kann, aus irgendeinem Grund nur eine Leitung ist, jedoch das Ende der Entfernungsmessung durch andere Ver fahren festgestellt werden kann, das Ausgangssignal Db in sol chen Anwendungen verwendet werden, bei welchen festgestellt wird, ob sich ein Gegenstand in einem Entfernungsbereich (Entfernungsbereiche Z1 und Z2) befindet, der näher an dem Unterteilungspunkt Pa liegt, oder in einem Entfernungsbereich (Z3) entfernt von dem Unterteilungspunkt Pa, und das Aus gangssignal Da kann bei solchen Anwendungen verwendet werden, wenn bestimmt wird, ob sich ein Gegenstand in einem Zwischen bereich, nämlich dem Entfernungsbereich Z2, befindet.

Fig. 3 ist ein Zeitablaufdiagramm, welches den Betriebsab lauf des Entfernungsmeßgeräts gemäß der vorliegenden Erfin dung zeigt. Wenn in Fig. 3 ein Startsignal SS zum Starten eines Entfernungsmeßvorgangs eingeschaltet wird, wiederholt die Entfernungsmeßvorrichtung 1 den Entfernungsmeßvorgang SK (SK1, SK2, SK3, . . . ) in Intervallen in vorbestimmten Zeiten. In Fig. 3 gehören die Ergebnisse der ersten und zweiten Ent fernungsmessung SK1 bzw. SK2 zum Entfernungsbereich Z1, und das Ergebnis der dritten Entfernungsmessung SK3 gehört zum Entfernungsbereich Z2. Die Ausgangssignale Da1 und Db1 bei der ersten Messung liegen daher beide auf dem Pegel "H", bis der nächste Meßvorgang beendet ist, und die Ausgangssignale Da2 und Db2 bei der zweiten Messung liegen ebenfalls auf dem Pegel "H", jedoch hat das Ausgangssignal Da3 bei der dritten Messung den Pegel "L" angenommen.

Zur Beurteilung der Aktualisierung von Ausgangssignalen nach dem Entfernungsmeßvorgang SK bei der vorliegenden Erfindung werden zu diesem Zeitpunkt die Ausgangssignale Da und Db auf den Ursprungspegel gesetzt, nachdem sie zwangsweise auf die Pegel "L" für einen Zeitraum Δt gesetzt wurden. Da das Start signal nunmehr eingeschaltet ist, befindet sich dieses Ent fernungsmeßgerät nicht in dem voranstehend erwähnten Normal zustand, und liegen-die Ausgangssignale Da und Db nicht auf dem Pegel "L". In diesem Fall kann das Ende des Entfernungs meßvorgangs durch Überwachung der Pegel der Ausgangssignale Da und Db von außen erfaßt werden. Wenn beispielsweise eine Schaltung, die ein solches Signal ausgibt, wie es als SR in Fig. 3 gezeigt ist (welches Signal normalerweise einen Pegel "H" aufweist, jedoch den Pegel "L" nur dann annimmt, wenn Da = "L" und Db = "L" ist), in einer externen Steuerschaltung vorgesehen ist, und die Signale von Da und Db einen vorbe stimmten Zeitraum später gelesen werden, nachdem dieses Aus gangssignal SR den Pegel "H" annimmt, können die Zustände der Ausgänge auf verläßliche Weise gelesen werden.

Da es möglich ist, das Ausgangssignal Da oder Db an die Basis eines Transistors über Widerstände anzuschließen, und ein an den Kollektor angeschlossenes Relais als Last zu treiben, ist es in einem solchen Fall erforderlich, daß der voranstehend geschilderte Zeitraum Δt ausreichend kurz eingestellt ist, so daß der Pegel "L" während dieses Zeitraums keinen negativen Einfluß auf das Relais ausübt.

Da ein derartiges Entfernungsmeßgerät normalerweise mit einem Signal wie beispielsweise einem externen Startsignal SS ge startet wird, können von außen der voranstehend geschilderte Normalzustand und der Meßzustand festgestellt werden, und der Pegel, auf welchem das Ausgangssignal Da oder Db gesetzt wird, um die Aktualisierung des Ausgangssignals festzustellen, kann derselbe sein wie im Normalzustand.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in dem Entfernungsmeß gerät (welches mit Hilfe von Kombinationen von Ausgangspegeln ausgibt, zu welchem Bereich unter mehreren unterteilten Ent fernungsbereichen das Meßergebnis in bezug auf eine Entfer nung zum Gegenstand gehört), ein bestimmter Pegel unterschied lich von einer Kombination von Ausgangspegeln, welche reprä sentativ für die voranstehend geschilderten Entfernungsberei che sind, nach der Beendigung eines Meßvorgangs ausgegeben, so daß eine zusätzliche Meßvorgangsbeendigungs-Ausgangsklemme unnötig wird, weiche ein Signal ausgibt, das anzeigt, daß eine Entfernungsmessung vorgenommen wird. Daher wird die An zahl an Leitungsklemmen eines Schaltungselements (beispiels weise eines Steuermikroprozessors) oder die Anzahl an Stiften eines Signalleitungen verbindenden Verbinders verringert, und werden die Kosten für Teile oder den Zusammenbau verringert. In einem Fall, in welchem das voranstehend geschilderte Sig nal über große Entfernungen geschickt wird, gibt es darüber hinaus wenige Signalleitungen, so daß die Herstellungskosten verringert werden und die Verläßlichkeit verbessert wird. Da her kann ein Entfernungsmeßgerät zur Verfügung gestellt wer den, welches kostengünstig und äußerst verläßlich ist.

Claims

1. Entfernungsmeßgerät, welches eine Entfernungsmeßvorrich tung zur Messung einer Entfernung zu einem Gegenstand auf weist, gekennzeichnet durch:
eine Beurteilungsvorrichtung zur Beurteilung, zu welchem Bereich ein Ergebnis der Entfernungsmessung der Entfer nungsmeßvorrichtung gehört, unter mehreren Entfernungsbe reichen, die innerhalb eines Entfernungsmeßbereiches der Entfernungsmeßvorrichtung unterteilt sind, und eine Aus gabevorrichtung mit mehreren Ausgabeklemmen zur Ausgabe, auf der Grundlage des Ergebnisses einer Beurteilung durch die Beurteilungsvorrichtung, einer vorbestimmten Kombina tion von Ausgangspegeln entsprechend den Entfernungsberei chen, wobei die Ausgangsklemmen eine bestimmte Kombination von Ausgangspegeln ausgeben, die sich von der Kombination von Ausgangspegeln unterscheidet, welche die Entfernungs bereiche repräsentiert, für einen vorbestimmten Zeitraum zum Zeitpunkt der Beendigung der Entfernungsmessung der Entfernungsmeßvorrichtung.

2. Entfernungsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß nur dann, wenn das Entfernungsmeßergebnis zu ei nem Endbereich für eine große Entfernung oder einem End bereich für eine geringe Entfernung gehört, zumindest eine der mehreren Ausgangsklemmen einen Pegel ausgibt, der sich von jenem Pegel unterscheidet, der ausgegeben wird, wenn das Entfernungsmeßergebnis zu anderen Bereichen gehört, und daß dann, wenn das Entfernungsmeßergebnis nicht zu ei nem Endbereich für eine große Entfernung oder einem End bereich für eine geringe Entfernung gehört, zumindest eine der mehreren Ausgangsklemmen einen Pegel ausgibt, der sich von jenem unterscheidet, der ausgegeben wird, wenn das Entfernungsmeßergebnis zu anderen Bereichen gehört.