DE3446477A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zur kontinuierlichen beruehrungslosen abstandsmessung - Google Patents
Verfahren und schaltungsanordnung zur kontinuierlichen beruehrungslosen abstandsmessungInfo
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- 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
- G01S15/08—Systems for measuring distance only
- G01S15/10—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
- G01S15/102—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves using transmission of pulses having some particular characteristics
- G01S15/108—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves using transmission of pulses having some particular characteristics using more than one pulse per sonar period
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Description
Titel der Erfindung
Verfahren und Schaltungsanordnung zur kontinuierlichen berührungslosen
Abstandsmessung
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung findet bei der berührungsiosen Entfernungsmessung,
insbesondere bei der Ra um orientierung von nichtstationären Arbeitsmaschinen,
ihre Anwendung.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Bei bekannten technischen Lösungen der Entfernungsmessung mitteis
Ultraschall wird die Laufzeit bzw. die Phasenverschiebung zwischen
Sende- und Empfangssignal gemessen. Dabei wird entweder keine (DD - WP 150 657 und DE - OS 31 01 410) oder nur eine unzureichende
(DD - WP 154 182) Bedeutung der Störschaliunterdrückung beigemessen .
Bei den beiden erstgenannten Lösungen erfolgt ein Umschalten des Ultraschallschwingers zwischen Senden und Empfangen, wobei die
Laufzeit des Echos als aktueller Zählerstand der Entfernung zum betreffenden Objekt entspricht.
Jedes eintreffende Störsignal mit der gleichen Trägerfrequenz, wie
sie in der jeweiligen Schaltungsanordnung verwendet wird, führt zu
Meßwertverfäischungen .
Das WP 154 182 hat die Bildung eines langen Impulses als Kennung
für das zu übertragende Empfangssignai zum Inhait. Damit erreicht
man jedoch nur eine bedingte Sicherheit auf der Übe rtragun gs stre cke
Trifft ein Störsignal mit eben dieser Impulslänge auf, wird auch diese
Variante unbrauchbar. Eine akustische Störsignalunterdrückung erfolgt generell nicht.
Jedes akustische Störsignal mit der verwandten Sendefrequenz führt
zu falschen Meßwerten.
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist es, die zum Stand der Technik genannten Mängel
zu beseitigen und eine kontinuierliche, gegenüber Störschail unempfindliche,
Uitraschaiiabstandsmessung zu gewährleisten.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch ein neuartiges Verfahren
zur berührungsiosen Abstandsmessung eine Schaltungsanordnung
zur Raum Orientierung mitteis Ultraschall unter Verwendung bekannter
elektronischer Baugruppen zu realisieren.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine definierte
Anzahl von Uitraschaflimpuisen mit definiertem Tastverhältnis gesendet, die vom Hindernis reflektierten Ultraschailimpulse bei Vorhandensein
des gleichen Tastverhältnisses gezählt und bei Erreichen einer vorgewählten
Impulsanzahf die jeweiligen Entfemungswerte zum Hindernis
nach der an sich bekannten Laufzeitmessung ermittelt werden. Erfindungsgemäß steht ein Generator über einen Frequenzteiler für die
Modultationsfrequenz mit einem Tor in Verbindung, welches über einen
Verstärker zusammen mit dem Ausgang eines vom Frequenzteiler für die Modulationsfrequenz und von einem Mikrorechner über einen
Impulszähler angesteuerten Sende-Empfangs-Triggers auf ein Sende-Tor
geschaltet ist, dessen Ausgang mit dem Sende-Empfangs-Tor für die x-Koordinate, dem Sende-Empfangs-Tor für die y-Koordinate und
dem Empfangs-Tor in Verbindung steht, wobei die Sende-Empfangs-Tore,
welche über einen Schwellwertschalter vom Mikrorechner angesteuert
werden, mit jeweils einem Uitraschallwandier und das Empfangs-Tor mit dem negierten Ausgang des Sende-Empfangs-Triggers schaltungstechnisch
verknüpft sind.
Der Ausgang des Empfangs-Tores ist über einen Selektivverstärker,
Demodulator und Empfangsimpuiszähier mit dem Mikrorechner und dem Stopp-Eingang eines Entfe mungszählers, dessen Start-Eingang mit
dem Ausgang des Frequenzteilers für die Modulationsfrequenz und Takt-Eingang mit dem Ausgang des Frequenzteilers für die Trägerfrequenz
in Verbindung steht, zusammengeschaltet ist, wobei die Datenausgänge des Entfemungszähiers und ein externer Grenzwertgeber
ebenfalls mit dem Mikrorechner in Verbindung stehen.
Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung basiert auf dem Aussenden
einer impulsdauermoduiierten Trägerfrequenz, die der Resonanzfrequenz
des Schailwandlers entsprechen muß. Sofort nach dem Senden wird der Schailwandler auf Empfang geschaltet. Eine definierte Anzahl
der bekannten Sendeimpulsanzahl muß empfangen werden, um aus der Laufzeit des Schailsignales die Entfernung des Sensorsystems
von der reflektierenden Fläche, präsentiert durch den aktuellen Zählerstand,
weicher dem Rechner übergeben wird, berechnen zu können. Sobald die Entfernung in einer Koordinate bestimmt wurde, schaltet
der Mikrorechner über einen Schwellwertschalter den Schallwandler für die soeben ermittelte Koordinate ab und spricht den Ultraschall wandler
für die andere Koordinate an. Das Sende- und das Empfangs-Tor ist dabei für die jeweilige Koordinaten wahl verantwortlich.
Durch einen Generator wird über einen Frequenzteiler das Trägerfrequenzsignal
gebildet, weiches durch ein Tor,über einen weiteren Frequenzteiler angesteuert, impulsmoduliert wird. Das Trägerf requenzsignal
dient gleichzeitig als Taktbereitstellung für den Entfemungszähler.
Mit einem Impulszähler, der voreingestellt werden kann, wird nach der gewünschten Sendeimpulsanzahl über einen Sende-Empfangs-Trigger
von Senden auf Empfangen umgeschaltet. Für die notwendige Sendeleistung sorgt ein Verstärker. Das Empfangssignal gelangt über
einen Seiektivverstärker, welcher auf die Trägerfrequenz abgestimmt
ist, auf einen Demodulator und startet einen Empfangsimpuiszähier. Bei Erreichen der erforderlichen Impulsanzahi wird der Entfemungszähler
gestoppt und über das READY-Signal dem Rechner das Anstehen
eines neuen Zählerstandes angezeigt. Der Rechner übernimmt den Zählerstand zwecks Umrechnung desselben in den analogen Entfernungswert
und quittiert durch das Signal" RESET für alle Zähler bzw. eventuell die Umschaltung der Koordinate.
Die Erfindung sod nachstehend an einem Ausführungsbeispiei näher erläutert werden.
Die zugehörige Figur zeigt die erfin dungs gemäße Schaltungsanordnung.
Mit einem Quarzgenerator 1 wenden über die Frequenzteiler 2 und 3 die Trägerfrequenz und die Modulationsfrequenz bereitgestellt. Beide
Frequenzen gelangen auf ein Tor 9, weiches über einen Verstärker
10 zusammen mit dem Ausgang eines vom Frequenzteiler für die Modulation
sfrequenz 3 und von einem Mikrorechner 18 über einen Impulszähler
4 angesteuerten Sende-Empfangs-Triggers 5 auf ein Sende-Tor 6, dessen Ausgang mit dem Sen de -Em ρ fangs -Tor für die x-Koordinate
7, dem Sende-Empfangs-Tor für die y-Koordinate 12 und dem
Empfangs-Tor 11 in Verbindung steht. Die Tore 6, 7, 11 und 12 werden vorzugsweise durch Zweiweg-Optokoppier gebildet. Die Sende-Empfangs-Tore
7 und 12, welche über einen Schwellwertschalter 19 vom Mikrorechner 18 angesteuert werden, sind mit jeweils einem
Ultraschallwandler 8, 13 gekoppelt. Das Empfangs-Tor 11 ist mit dem negierten Ausgang des Sende-Empfangs-T riggers 5 verbunden, wobei
der Ausgang des Empfangs-Tores 11 über einen Selektivverstärker
14, Demodulator 15 und Empfangsimpuiszähier 16 mit dem Mikrorechner
18 und dem Stopp-Eingang eines Entfemungszählers 17 zusammengeschaltet ist. Der Start-Eingang des Entfemungszähiers 17 ist
mit dem Ausgang des Frequenzteilers für die Modulationsfrequenz
und der Takt-Eingang mit dem Ausgang des Frequenzteilers für die Trägerfrequenz 2 schaltungstechnisch verknüpft, wobei die Datenausgänge
des Entfemungszähiers 17 und ein externer Grenzwertgeber
20 ebenfalls mit dem Rechner 18 in Verbindung stehen. Der externe Grenzwertgeber 20 wird vorzugsweise durch einen taktii arbeitenden
Abstandssensor gebildet.
' *" 3U6477
1 Generator
2 Frequenzteiler für Trägerfrequenz
3 Frequenzteiler für Modulationsfrequenz
4 Impulszähler
5 Sende-Empfangs-Trigger
6 Sende-Tor
7 Sende-Empfangs-Tor für x-Koordinate
8 Ultraschaliwandier
9 Tor
10 Verstärker
11 Empfangs-Tor
12 Sende-Empfangs-Tor für y-Koordinate
13 Ultraschallwandler
14 Selektivverstärker
15 Demodulator
16 Empfangsimpulszähler
17 Entfemungszähier
18 Mikrorechner
19 Schwellwertschalter
20 externer Grenzwertgeber
Claims (2)
1. Verfahren zur kontinuierlichen berührungsiosen Abstandsmessung,
dadurch gekennzeichnet, daß eine definierte Anzahl von Ultraschaliimpulsen
mit definiertem Tastverhältnis gesendet, die vom Hindernis reflektierten Ultraschaliimpulse bei Vorhandensein des
gleichen Tastverhältnisses gezählt und bei Erreichen einer vorgewählten
Empfangsimpuisanzahi die jeweiligen Entfemungswerte
zum Hindernis nach der an sich bekannten Laufzeitmessung ermittelt
werden .
2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Generator (1) über einen Frequenzteiler für die Trägerfrequenz (2) und einen Frequenzteiler
für die Modulationsfrequenz (3) mit einem Tor (9) in Verbindung steht, welches über einen Verstärker (10) zusammen
mit dem Ausgang eines vom Frequenzteiler für die Modulationsfrequenz (3) und von einem Mikrorechner (18) über einen Impulszähler
(4) angesteuerten Sende-Empfangs-Triggers (5) auf ein
Sende-Tor (6) geschaltet ist, dessen Ausgang mit dem Sende-Empfangs-Tor für die x-Koordinate (7), dem Sende-Empfangs-Tor für
die y-Koordinate (12) und dem Empfangs-Tor (11) in Verbindung steht, wobei die Sende-Empfangs-Tore (7, 12), weiche über einen
Schwellwertschalter (19) vom Mikrorechner (18) angesteuert werden,
mit jeweils einem Ultraschallwandler (8, 13) und das Empfangs-Tor (11) mit dem negierten Ausgang des Sen de-Empfangs-Triggers
(5) schaltungstechnisch verknüpft sind und daß der Ausgang des Empfangs-To res (11) über einen Seiektivverstärker (14),
Demodulator (15) und Empfangsimpuiszähier (16) mit dem Mikrorechner (18) und dem Stopp-Eingang eines Entfernungszähiers (17),
dessen Start-Eingang mit dem Ausgang des Frequenzteilers für die Modulationsfrequenz (3) und Takt-Eingang mit dem Ausgang des
Frequenzteilers für die Trägerfrequenz (2) in Verbindung steht, zusammengeschaltet ist, wobei die Datenausgänge des Entfemmgszählers
(17) und ein externer Grenzwertgeber (20) ebenfalls mit
dem Mikrorechner (18) in Verbindung stehen.
- Hierzu 1 Blatt Zeichnungen -
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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ID=5556228
Family Applications (1)
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DE19843446477 Withdrawn DE3446477A1 (de) | 1984-04-17 | 1984-12-20 | Verfahren und schaltungsanordnung zur kontinuierlichen beruehrungslosen abstandsmessung |
Country Status (2)
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DE (1) | DE3446477A1 (de) |
Cited By (3)
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---|---|---|---|---|
EP0232568A1 (de) * | 1985-12-27 | 1987-08-19 | Prolion B.V. | System zur Steuerung eines Elements zur Nachführung eines bewegten Objektes, eine automatische Melkanlage und ein Verfahren zum automatischen Melken |
DE3821577A1 (de) * | 1988-06-25 | 1990-01-04 | Hipp Johann F | Verfahren und vorrichtung zur hinderniserkennung mit ultraschallentfernungsmessung |
EP0511768A2 (de) * | 1991-04-24 | 1992-11-04 | New Holland Belgium N.V. | Verfahren und Vorrichtung zur Höhenregelung eines Werkzeuges |
Families Citing this family (1)
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DE102005032485A1 (de) * | 2005-07-04 | 2007-01-18 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Verfahren zur Vermessung einer Parklücke und zum Erkennen von Hindernissen beim Einparkvorgang eines Fahrzeuges sowie zugehöriges Messsystem |
-
1984
- 1984-04-17 DD DD26203284A patent/DD223538A1/de not_active IP Right Cessation
- 1984-12-20 DE DE19843446477 patent/DE3446477A1/de not_active Withdrawn
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EP0511768A3 (en) * | 1991-04-24 | 1994-06-01 | Ford New Holland Nv | Implement height control method and apparatus |
EP0936475A1 (de) * | 1991-04-24 | 1999-08-18 | New Holland Belgium N.V. | Vorrichtung zur Höhenregelung eines Werkzeuges |
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EP0943930A3 (de) * | 1991-04-24 | 2000-01-12 | New Holland Belgium N.V. | Vorrichtung zur Höhenregelung eines Werkzeuges |
Also Published As
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DD223538A1 (de) | 1985-06-12 |
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