DE4422812A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Entfernungsmessung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Messung der Entfernung eines Hindernisses mit Hilfe eines selbstgetriebenen Roboters und dergleichen und insbesondere auf eine Vorrichtung zur Messung der Entfernung eines Hindernisses und ein Verfahren hierfür, die bzw. das eine bessere Genauigkeit liefert nicht aufgrund einer A/D-Umwandlungszeit, sondern durch einen Systemtakt (Haupttakt) bei der Entfernungsmessung, die Erkennung von Störungen durch Variation einer Bezugsspannung ermöglicht, um eine Unterscheidung zwischen Stör- und Nutzsignalen zu ermöglichen, und genaue Daten durch wechselseitiges Komplement nach Entfernungsmessung mittels zweier Verfahren unterscheiden kann, um dadurch die Distanz zum Hindernis genau zu ermitteln.

Stand der Technik

Ein Ultraschallwellensensor wird üblicherweise zur Messung der Entfernung zu einem Hindernis im Falle eines beweglichen Roboters verwendet, mit dem Bewegung und Hindernisermittlung möglich sind.

Weil sich Ultraschallwellen mit etwa 340 m/s ausbreiten, kann die Distanz zu einem Hindernis berechnet werden, indem man die Hin- und Rücklaufzeit der Schallwelle mißt.

Mit anderen Worten, die Distanz zum Hindernis wurde durch Zeitmessung und Berechnung zwischen Wellenaussendung und Empfang der vom Hindernis reflektierten Welle ermittelt.

Eine Distanzmeßvorrichtung eines beweglichen Roboters unter Ver­ wendung von Ultraschallwellen hat zumeist mehrere Ultraschallwellensensoren verwendet in Anbetracht verschiedener Zustände der Hindernisse, und die Distanz zum Hindernis wird ge­ messen, indem jeder Ultraschallwellensensor der Vielzahl vorhan­ dener Ultraschallwellensensoren in geeigneter Folge eingesetzt wird.

Der sequentielle Betrieb der Sensoren benötigt jedoch erhebliche Zeit, bis die Distanzmessung mit der Vielzahl Sensoren abge­ schlossen ist, so daß daraus das Problem erwächst, daß die Fä­ higkeit, die Distanz zum Hindernis zu ermitteln, beeinträchtigt wird.

Ein japanisches Patent 4-168508 mit dem Titel "Beweglicher Roboter" hat das vorgenannte Problem in gewisser Weise gelöst.

Der "bewegliche Roboter", der in dem japanischen Patent 4-168508 beschrieben ist und die Ermittlung eines beweglichen Objekts und eines Hindernisses ermöglicht, enthält:
Mehrere Ultraschallwellen-Distanzmeßsensoren zum Aussenden von Ultraschallwellen in einer übereinstimmenden Richtung, um da­ durch die Distanz zu einem Hindernis zu messen;
eine Distanzmeßsteuereinrichtung zum gleichzeitigen Aktivieren der Ultraschallwellensensoren, um dadurch simultane Mehrfach­ distanzmessungen auszuführen und um als kürzeste Distanz zum Hindernis einen Minimalwert der vielen Distanzmeßwerte, die man mit der Distanzmessung erhalten hat, zu bestimmen.

Der bewegliche Roboter enthält sieben Ultraschallwellensensoren für die Distanzmessung in Vorwärtsrichtung, zwei Ultraschallwellensensoren für Distanzmessung zur linken und rechten Seite, insgesamt neun Sensoren. Wenn alle neun Sensoren gleichzeitig aktiviert werden, läßt sich die Meßzeit für jede Richtung um 1/3, verglichen mit der Messung durch Aktivierung von neun Sensoren in Folge, vermindern.

Mit anderen Worten, wenn ein Betriebsintervall eines jeden Ultraschallwellen-Distanzmeßsensors mit 100 m/s angegeben ist, dann braucht man 900 m/s, um die Distanzmessung mit neun Sensoren auszuführen, die nacheinander betrieben werden.

Wenn jedoch die Ultraschallwellensensoren für die Distanzmessung bei Vorwärtsbewegung sämtlich gleichzeitig betätigt werden, dann kann die Distanzmessung nach vorn, links und rechts in insgesamt 300 m/s abgeschlossen werden.

Im Falle des beweglichen Roboters zur Ermittlung von Hindernis­ sen unter Verwendung von Ultraschallwellensensoren der oben be­ schriebenen Art wurde jedoch ein A/D-Wandler eines Mikrocompu­ ters dazu verwendet, zu ermitteln, ob die Ultraschallwellen em­ pfangen werden, oder nicht.

Mit anderen Worten, der Mikrocomputer prüft die einem Wandleranschluß des A/D-Wandlers in einem vorbestimmten Zeitintervall (A/D-Wandlerzeit) zugeführten Signale, um dadurch zu bestimmen, ob Ultraschallwellen empfangen worden sind oder nicht (es wird bestimmt, ob digitalisierte Signale eingegeben sind, oder nicht), und wenn die Ultraschallwellen empfangen werden, dann wird die Distanz zu einem Hindernis aus der Sende-Empfangs-Zeit der Ultraschallwellen berechnet.

Diese Art konventioneller Distanzmeßeinrichtung hat jedoch den Nachteil, daß sich nur eine geringe Distanzauflösung (Genauig­ keit) erzielen läßt.

Wenn beispielsweise die A/D-Wandlung mit einem Intervall von 1 m/s ausgeführt wird, dann kann die Ultraschallwelle in diesem Zeitraum einen Weg von 34 cm zurücklegen, und wenn man die Hin- und Rücklaufzeit in Betracht zieht, dann bedeutet dies, daß die Ultraschallwelle von einem Objekt empfangen und reflektiert worden sein könnte, das etwa 17 cm entfernt liegt, was bedeutet, daß die Distanzmeßvorrichtung eine Distanzauflösung von 17 cm hat, wenn die A/D-Wandlung alle 1 m/s durchgeführt wird, und dies bedeutet, daß 18 bis 34 cm als dieselbe Distanz ermittelt werden.

Um eine Auflösung von 1 cm zu erzielen, muß die A/D-Wandlung etwa 58 µs ausgeführt werden, und im konventionellen Mikrocomputer können bei A/D-Wandlungen in allen kurzen Zeitperioden wie diesen keine anderen Vorgänge ausgeführt werden, und im schlimmsten Falle wird der Mikrocomputer betriebsunfähig.

Dementsprechend war die übliche Distanzauflösung größer als 5 cm. Im Falle des selbstgetriebenen Roboters zur Ausführung eines bestimmten Vorganges (z . B. Vorwärtsbewegung, Kartendatensammlung u. dgl.) durch Ermittlung von Hindernissen kann eine genaue Bewegung wegen der Begrenzung der Distanzauflösung auf etwa 5 cm nicht ausgeführt werden.

Übersicht über die Erfindung

Die Erfindung ist daher dazu vorgeschlagen worden, die obigen Probleme zu überwinden, und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Distanzmessung zu einem Hindernis und ein Ver­ fahren hierfür anzugeben, bei dem von einem Ultraschallwellen­ sensor Gebrauch gemacht wird, durch den eine Auflösung der Di­ stanzmessung zu einem Hindernis verbessert werden kann und wo­ durch es möglich wird, den selbstgetretenen Roboter genaue Be­ triebsvorgänge und dergleichen ausführen zu lassen, indem nicht eine verstrichene Zeit der Ultraschallwelle gemäß einer Analog/Digital-Wandlerzeit bis zum Wiederempfang der Ultra­ schallwelle nach der Aussendung von einem Ultraschallwellensen­ sor gezählt wird, sondern indem die verstrichene Zeit der Ultra­ schallwelle gemäß einem Haupttakt eines Mikrocomputers bei der Messung der Distanz zu einem Hindernis durch Empfang der von dem Hindernis reflektierten Ultraschallwelle gezählt wird.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Distanzmessung zu einem Hindernis angegeben, die einen Ultraschallwellensensor verwendet und die enthält:

Einen Ultraschallwellensensor zum Senden und Empfangen von Ultraschallwellen, und einem Mikrocomputer zum Berechnen einer Distanz zu dem Hindernis durch Zählen eines Systemtaktes, bis die Ultraschallwelle durch den Ultraschallwellensensor empfangen wird, nachdem die Ultraschallwelle zu dem Hindernis ausgesandt und davon reflektiert worden ist.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Messung der Distanz zu einem Hindernis angegeben, das einen Ultraschallwellensensor enthält und folgende Schritte umfaßt:
Eine Ultraschallwellenaussendung zum Betreiben des Ultraschallwellensensors, um die Ultraschallwelle zu senden und gleichzeitig den Haupttakt zu zählen;
und einen Distanzmeß­ schritt zum Anhalten der Haupttaktzählung, um dadurch die Di­ stanz zu dem Hindernis aus der Zählgröße des Haupttaktes zu be­ rechnen, wenn die Ultraschallwellen vom Hindernis reflektiert und dann nach dem Ultraschallwellensendeschritt empfangen wer­ den.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Zum besseren Verständnis der Natur und der Ziele der Erfindung wird auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung Bezug genommen, die im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen gegeben wird. Von diesen zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur Distanzmessung zu einem Hindernis, die einen Ultraschallwellensensor verwendet, gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein detailliertes Schaltbild der Ausführungsform einer Vorrichtung zur Distanzmessung zu einem Hindernis, die einen Ultraschallwellensensor verwendet, gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3a, 3b und 3c grafische Darstellungen zur Erläuterung der Signalvorgänge, die bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet werden, wobei

Fig. 3a ein Eingangssignalverlauf am Anschluß A/D des Mikrocomputers ist,

Fig. 3b ein Ausgangssignalverlauf am D/A-Anschluß des Mikrocomputers ist und

Fig. 3c ein Eingangssignalverlauf am Anschluß INT des Mikrocomputers ist und

Fig. 4a und 4b Flußdiagramme der Ausführungsform zur Erläuterung eines Verfahrens zur Distanzmessung zu einem Hindernis, das einen Ultraschallwellen­ sensor verwendet, gemäß der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Detail unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen erläutert. Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Vorrich­ tung zur Distanzmessung zu einem Hindernis unter Verwendung eines Ultraschallwellensensors gemäß der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Ultraschall­ wellensensor, wobei der Sensor 1 Ultraschallwellen in den Raum abgibt und ein von einem Hindernis reflektiertes Signal em­ pfängt, wenn die ausgesendeten Ultraschallwellen auf ein ent­ fernt angeordnetes Hindernis auftreffen.

Das Bezugszeichen 3a ist eine Verstärkereinheit zum Verstärken des vom Hindernis reflektierten Signals.

Das Bezugszeichen 5 ist ein Mikrocomputer zur Ausführung der Distanzberechnung durch Empfang der Ultraschallwellen mittels der Verstärkereinheit 3a am Anschluß A/D und zum Steuern des Betriebsablaufs der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn die in den Raum vom Ultraschallwellensensor 1 ausgesendeten Ultraschallwellen von dem Hindernis reflektiert werden, um dadurch vom Ultraschallwellensensor 1 wieder aufgenommen zu werden.

Das Bezugszeichen 9 bezeichnet einen Komparator zum Vergleichen eines Bezugssignals, das von einem Ausgangsanschluß D/A des Mikrocomputers 5 abgegeben wird, mit einem Eingangssignal von der Verstärkereinheit 7, um dadurch ein Ergebnis daraus dem Eingangsanschluß INT des Mikrocomputers 5 zuzuführen, so daß eine aktuelle Distanz zum Hindernis vom Mikrocomputer 5 berechnet werden kann.

Anschließend werden die Betriebsabläufe an jeder oben erwähnten Einheit unter Bezugnahme auf das detaillierte Schaltbild von Fig. 2 erläutert.

Die Oszillatoreinheit 7 hebt den Treiberimpuls (beispielsweise eine Rechteckwelle von 50 kHz, die vom Mikrocomputer 5 abgegeben wird, auf eine hohe Spannung (ungefähr 400 V), die den Ultra­ schallwellensensor 1 betreiben kann.

Mit anderen Worten, wenn der Treiberimpuls, der vom Ausgangsan­ schluß P des Mikrocomputers 5 erzeugt wird, einer Primärspule L1 eines Aufwärtstransformators T1 über Transistoren Q1 und Q2 der Oszillatoreinheit 7 zugeführt werden, dann wird an der Sekundär­ spule L2 des Aufwärtstransformators T1 eine Hochspannung er­ zeugt, die den Ultraschallwellensensor 1 versorgt.

Der Treiberimpuls hoher Spannung wird dem Ultraschallwellensen­ sor 1 zugeführt, um diesen dadurch zu veranlassen, Wellen in den Raum abzustrahlen.

Zu diesem Zeitpunkt wird das von dem Ultraschallwellensensor einzigen Raum abgestrahlte Signal an der Verstärkereinheit 3a verstärkt so wie es ist, und es wird dem Anschluß A/D des Mikro­ computers 5 eingegeben und gleichzeitig dem Anschluß INT über den Komparator 9 zugeführt. In der Zwischenzeit werden die vom Ultraschallwellensensor 1 ausgesandten Ultraschallwellen vom Hindernis reflektiert und werden vom Ultraschallwellensensor 1 wieder aufgenommen.

Das vom Ultraschallwellensensor 1 aufgenommene Signal wird von der Verstärkereinheit 3a verstärkt, um anschließend dem Eingang A/D des Mikrocomputers 5 und gleichzeitig dem Anschluß INT über den Komparator 9 zugeführt zu werden.

Mit anderen Worten, das vom Hindernis reflektierte und vom Ul­ traschallwellensensor 1 empfangene Signal wird einem invertie­ renden Eingang (-) eines Operationsverstärkers OP1 über die Se­ kundärspule L2 und einen Widerstand R6 des Transformators T1 zu­ geführt und wird anschließend vom Verstärker OP1 verstärkt und dem Anschluß A/D des Mikrocomputers 5 zugeführt.

Das Signal wird gleichzeitig dem nicht-invertierenden Eingang (+) des Komparators über den Widerstand R8 zugeführt.

Der Komparator 9 empfängt das Vergleichsbezugssignal, das vom Ausgangsanschluß D/A des Mikrocomputers 5 abgegeben wird, über einen Widerstand R9, um dadurch dieses mit einem verstärkten Signal zu vergleichen, das von der Verstärkereinheit 3a abgegeben wird und um eine Vergleichssignal resultierende dem Eingangsanschluß INT des Mikrocomputers 5 zuzuführen.

Der Mikrocomputer ermittelt die Sende- und Empfangszeit der Ul­ traschallwellen aus dem Signal, das dem Eingang A/D zugeführt wird und zählt gleichzeitig den Systemtakt, um dadurch die Sende- und Empfangszeit der Ultraschallwellen aus einer Zeit zu ermitteln, zu der die Aussendung der Ultraschallwellen durch das dem Anschluß INT zugeführte Signal ermittelt wird zu einem Zeit­ punkt, zu welchem die Ultraschallwellen von dem Ultraschallwel­ lensensor 1 empfangen werden, und das Signal, das vom Ausgangs­ anschluß des Komparators 9 abgegeben wird, wird dem Anschluß TNT zugeführt.

Dementsprechend kann der Mikrocomputer die Distanz zum Hindernis aus der Sende- und Empfangszeit bestimmen, die durch das Signal ermittelt werden, das dem Anschluß A/D zugeführt wird, und kann die Distanz zum Hindernis aus der Sende- und Empfangszeit bestimmen, die aus dem dem Anschluß INT zugeführten Signal ermittelt wird.

Nachfolgend wird ein Verfahren zur Messung einer Distanz zu einem Hindernis unter Verwendung eines Ultraschallwellensensors gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm der Fig. 4A und 4B beschrieben.

Das Bezugszeichen S in der Zeichnung bedeutet einen Schritt.

Zunächst wird, wie in Fig. 1 oder Fig. 2 gezeigt, bei Zuführung von Strom aus einer elektrischen Stromquelle (nicht dargestellt) zur Distanzmeßvorrichtung das System gemäß einem Steuerprogramm im Mikrocomputer 5 initialisiert, um dadurch den Betrieb zu starten.

Wenn das System den Betrieb beginnt, werden im Schritt 1 (S1) Ultraschallwellen ausgesendet.

Mit anderen Worten, wenn der Mikrocomputer 5 ein Impulssignal durch einen Impulsausgang P abgibt, dann hebt die Oszillatoreinheit 7 die Hochspannung des Treiberimpulses, der vom Mikrocomputer 5 abgegeben wird, an, um dadurch dieses zum Ultraschallwellensensor 1 auszugeben.

Der Ultraschallwellensensor 1 strahlt die Ultraschallwellen in den Raum ab, um das Hindernis zu ermitteln.

Zu diesem Zeitpunkt wird das Treiberimpulssignal, das von der Oszillatoreinheit 7 ausgegeben wird, zum Ultraschallwellensensor 1 ausgegeben, und gleichzeitig wird es zu einem invertierenden Eingang (-) des Operationsverstärkers OP1, der die Verstärkereinheit 3a enthält, zugeführt.

Das dem invertierenden Anschluß (-) des Operationsverstärkers OP1 zugeführte Signal wird von diesem verstärkt, um einen "A"- Kurvenverlauf, wie in Fig. 4a gezeigt, zu ergeben, der dem Eingangsanschluß A/D des Mikrocomputers 5 zugeführt wird.

Gleichzeitig geht das Impulssignal in eine "a"-Kurvenform über, wie in Fig. 3c gezeigt, um dann dem nicht-invertierenden An­ schluß (+) des Komparators 8 zugeführt zu werden.

Wenn die Ultraschallwellen in dem vorerwähnten Vorgang ausgesen­ det werden, dann wird außerdem ein Bezugssignal, wie in Fig. 3b gezeigt, vom Ausgangsanschluß D/A des Mikrocomputers 5 mit einem Ausgangspegel abgegeben, der sich bei jeder A/D- Wandlerzeit än­ dert.

Der Komparator 9 vergleicht das von der Verstärkereinheit 3a ab­ gegebene Signal mit dem Bezugssignal, das in Fig. 3b darge­ stellt ist und von dem Anschluß D/A des Mikrocomputers ausgege­ ben wird, und wenn das Signal von der Verstärkereinheit 3a größer ist als das Bezugssignal, das vom Anschluß D/A des Mikro­ computers abgegeben wird, dann wird ein Signal hohen Pegels aus­ gegeben.

Der Mikrocomputer unterscheidet dann, ob das "a"-Signalformdiagramm auf einer nachlaufenden Flanke nach Em­ pfang des "a"-Kurvenform-Signals von Fig. 3c ist und vom Kompa­ rator 9 über den Eingangsanschluß INT ausgegeben wird, Schritt 2 (S2).

Wenn unterschieden wird, daß das "a"-Kurvenformsignal, das dem Eingangsanschluß INT des Mikrocomputers 5 zugeführt wird, auf der nachfolgenden Flanke liegt (im Falle "ja"), dann geht als Folge der Entscheidung im Schritt 2 (S2) der Vorgang zum Schritt 3 (S3) über, und der Mikrocomputer 5 arbeitet als innerer Zähler (nicht dargestellt), um den Systemtakt zu zählen.

Sobald der innere Zähler des Mikrocomputers 5 den Zählvorgang im Schritt 3 (S3) beginnt, wandelt der Mikrocomputer 5 das über den Anschluß A/D eingegebene Signal in ein digitales Signal um, um zu unterscheiden, ob die vom Ultraschallwellensensor 1 ausge­ strahlte Ultraschallwelle das vom Hindernis reflektierte Signal ist, oder nicht.

Mit anderen Worten, der Mikrocomputer 5 unterscheidet, ob es Zeit für eine A/D-Wandlung ist, und wenn ermittelt wird, daß die Zeit für die A/D-Wandlung (im Falle "ja") gegeben ist, dann geht der Vorgang zum Schritt 5 (S5) über, um die Unterbrechungsrou­ tine zur Diskriminierung der Distanz zum Hindernis auszuführen.

Wenn das Signal im Schritt 5 (S5) als "A"-Kurvenformsignal (dargestellt in Fig. 3a) durch den Mikroprozessor diskriminiert worden ist, der die Unterbrecherroutine durch die A/D-Wandlung ausgeführt hat, dann nimmt der Mikrocomputer im Schritt 6 (S6) eine erste Zeit als Zeit (6T), zu der eine Vorderflanke des "A"- Kurvenformsignals erzeugt worden ist.

Wenn das Signal durch den Anschluß des Mikrocomputers 5 für jede A/D-Wandlerzeit beim Schritt 4 (S4) nicht geliefert wird, dann wird selbstverständlich in den Schritten 5 und 6 (S5 und S6) die erste Zeit nicht erhalten, und die an den Schritt 7 (S7) anschließenden Vorgänge werden ausgeführt.

An dieser Stelle ist im Mikrocomputer 5 eine vorbestimmte Bezugsspannung bereits gespeichert worden, die entsprechend einem Spannungspegel eines Empfangssignals, der gemäß der Entfernung zum Ziel variiert, eingerichtet ist.

Mit anderen Worten, wie in Fig. 3b gezeigt, wird der Spannungs­ wert des Empfangssignals, der gemäß der A/D-Wandlerzeit (T, 2T, 3T, . . . 6T) schwankt, wird in einem inneren Speicher des Mikro­ computers 5 gespeichert.

Obgleich das "A"-Kurvenformsignal, das in seinem Pegel gemäß Fig. 3a mit zunehmender Entfernung zum Ziel abnimmt, empfangen wird, wird dementsprechend das "A"-Kurvenformsignal, das in Fig. 3a dargestellt ist, durch Bezugsspannungspegel (V2 und V3) ermittelt, die niedriger und in Fig. 3b dargestellt sind.

Zu diesem Zeitpunkt wird die Zeit sämtlich als 6T ermittelt, ohne Rücksicht darauf, ob "A" Kurvenformsignal gemäß Fig. 3a über den Eingangsanschluß A/D des Mikrocomputers 5 eingegeben wird, oder ein "B"-Kurvenformsignal zugeführt wird.

Wenn die erste Zeit (6T) gemäß dem "A"-Kurvenformsignal erhalten wird, das dem Eingangsanschluß A/D des Mikrocomputers im Schritt 6 (S6) zugeführt wird, unterscheidet der Mikrocomputer 5 im Schritt 7 (S7), ob das dem Eingangsanschluß INT zugeführte und in Fig. 3a dargestellte "A"-Kurvenformsignal auf der Vorder­ flanke liegt, und wenn ermittelt wird, daß das Signal auf der Vorderflanke liegt (im Falle von "ja"), geht der Vorgang zum Schritt 8 (S8) über, und der Mikrocomputer 5 führt die Unterbre­ chungsroutine aus, um die Distanz zum Hindernis mit dem dem Ein­ gangsanschluß INT zugeführten Signal zu ermitteln.

Mit anderen Worten, wenn ein Vergleichsbezugssignal vom Ausgangsanschluß D/A des Mikrocomputers 5 ausgegeben wird, wie in Fig. 3b gezeigt, vergleicht der Komparator 9 das "A" Kurvenformsignal, das von der Verstärkereinheit 3a eingegeben wird, mit den Vergleichsbezugssignalen V2 und V3 und gibt das aus dem Vergleich entstehende Signal aus.

Mit anderen Worten, der Komparator 9 gibt ein "a"-Kurvenformsignal ab, wie in Fig. 3c gezeigt.

Der Mikrocomputer 5 empfängt das verglichene Signal über den Eingangsanschluß INT, und im Schritt 9 (S9) nimmt er dieses als eine zweite Zeit (TP) bis zu einem Zeitpunkt, wenn die Vorderflanke des "a"-Kurvenformsignals aufgetreten ist.

Wenn an dieser Stelle ein Störsignal empfangen wird, wie in Fig. 3a gezeigt, wird das Signal als Störung diskriminiert, weil das Signal kleiner als die Bezugsspannung eines vorbestimmten Pegels ist, der vom Ausgangsanschluß D/A des Mikrocomputers 5 ausgegeben wird und in Fig. 3b dargestellt ist.

Der Mikrocomputer 5 erhält am Schritt 9 (S9) die zweite Zeit (Tp) gemäß dem "a"-Kurvenformsignal, das dem Eingangsanschluß INT eingegeben wird und in Fig. 3c dargestellt ist, und der Mikrocomputer 5 diskriminiert am Schritt 10 (S10), ob die erste Zeit (6T) und die zweite Zeit (Tp) sämtlich gemäß den Signaldaten erhalten werden, die dem Eingangsanschluß A/D und dem Eingangsanschluß INT zugeführt werden.

Wenn ermittelt wird, daß sowohl die erste Zeit (6T) als auch die zweite Zeit (Tp) nicht erhalten werden (im Falle "nein"), führt der Mikrocomputer 5 wiederholt die sich an den Schritt 3 (S3) führenden Vorgänge aus.

Wenn in dem oben beschriebenen Vorgang ermittelt wird, daß die erste Zeit (6T) und die zweite Zeit (Tp) sämtlich erhalten werden (im Falle von "ja"), geht der Vorgang zum Schritt 11 (S11) über, und der Mikrocomputer 5 ermittelt, ob die Daten der ersten Zeit (6T) und der zweiten Zeit (Tp) wechselseitig innerhalb einer vorgegebenen Fehlergrenze übereinstimmen.

Mit anderen Worten, der Mikrocomputer 5 ermittelt, ob die Datendifferenz zwischen der ersten Zeit (6T) und der zweiten Zeit (Tp) innerhalb der vorbestimmten Fehlergrenze liegt.

Wenn im Schritt 11 (S11) ermittelt wird, daß die ersten Zeitdaten und die zweiten Zeitdaten wechselseitig innerhalb der vorbestimmten Fehlergrenze übereinstimmen (im Falle von "ja"), mit anderen Worten, wenn ermittelt wird, daß das Empfangssignal ein Signal ist, das von dem Hindernis reflektiert worden ist, dann geht der Vorgang zum Schritt 12 (S12) über, um dadurch die zweite Zeit, die man daraus erhält, in Distanzdaten für die Diskriminierung als wirkliche Distanzdaten des Hindernisses umzuwandeln.

Die Daten werden nun als wirkliche Distanz zum Hindernis verwendet, und die Betriebsfolge zur Messung der Distanz zum Hindernis wird dann beendet.

In der Zwischenzeit, wenn im Schritt 11 (S11) ermittelt wird, daß die ersten Zeitdaten und die zweiten Zeitdaten wechselseitig nicht innerhalb der Fehlergrenze liegen (im Falle von "nein"), dann geht der Vorgang zum Schritt 13a (S13a) über, und der Mikrocomputer 5 ermittelt nun das empfangene Eingangssignal als Störung, wiederholt den Ablauf der Vorgänge im Anschluß an den Schritt 3 (S3) und führt die Vorgänge zur Messung der Distanz zum Hindernis aus.

Wie man aus dem Vorangehenden sieht, ist gemäß der Vorrichtung und dem Verfahren zur Distanzmessung zu einem Hindernis, das den Ultraschallwellensensor verwendet, die A/D-Umwandlungszeit nicht in die Distanzmessung zum Hindernis einbezogen, sondern eine Zeit über den Systemtakt gegenüber der Zeit gemäß dem Eingangs­ signal des Komparators wird gezählt, um dadurch eine genaue Messung der wirklichen Distanz zum Hindernis zu erhalten.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Messung der Distanz zu einem Hindernis unter Verwendung eines Ultraschallwellensensors, enthaltend:
einen Ultraschallwellensensor zum Senden und Empfangen von Ultraschallwellen und
einen Mikrocomputer zum Berechnen einer Distanz zu einem Hindernis durch Zählen eines Systemtaktes, bis die Ultraschallwelle nach Aussendung durch den Ultraschallsensor und Reflexion am Hindernis am Ultraschallsensor empfangen wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Mikrocomputer unterscheidet, ob ein vom Ultraschallwellensensor empfangenes Signal, und ein von einem Ausgang einer Vergleichseinrichtung zum Vergleichen eines Bezugssignals Signale sind, die durch Reflexion am Hindernis empfangen worden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das Bezugssignal zum Vergleich an der Vergleichseinrichtung ein vom Mikrocomputer abgegebenes Signal ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der das Bezugssignal, das an der Vergleichseinrichtung verglichen wird, in seinem Pegel für ein vorbestimmtes Zeitintervall schwankt, indem es an Pegeländerungen der empfangenen Ultraschallwelle gemäß der Distanz des ermittelten Hindernisses angepaßt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Mikrocomputer ein zum Ultraschallwellensensor gesendetes und davon empfangenes Signal über einen Analog/Digital-Wandleranschluß empfängt, um dadurch eine Distanz zum Hindernis zu berechnen und eine berechnete Distanz zum Hindernis zu vergleichen, indem der Systemtakt gezählt wird, und wenn die zwei Distanzen nicht korrespondieren, das Empfangssignal als Störung diskriminiert, und wenn die zwei Distanzen wechselseitig übereinstimmen, die Distanz, die durch Zählen des Systemtaktes berechnet worden ist, als wirkliche Distanz zum Hindernis diskriminiert.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Ultraschallwellensensor durch eine Oszillatoreinrichtung zur Anhebung eines vom Mikrocomputer ausgegebenen Treiberimpulses angesteuert wird.

7. Verfahren zur Distanzmessung zu einem Hindernis unter Verwendung eines Ultraschallsensors, enthaltend:
Aussenden einer Ultraschallwelle zum Ansteuern des Ultraschallsensors zur Aussendung der Ultraschallwelle und zum gleichzeitigen Zählen eines Haupttaktes; und
einen Distanzmeßschritt zum Anhalten der Zählung des Haupttaktes, um dadurch eine Distanz zum Hindernis aus der Anzahl der Hauptzähltakte zu berechnen, wenn die Ultraschallwelle vom Hindernis reflektiert wird und dann nach dem Ultraschallwellensendeschritt empfangen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das von dem Ultraschallwellensensor empfangene Signal mit einem Bezugssignal verglichen wird, um dadurch zu ermitteln, ob das Empfangssignal ein vom Hindernis aufgenommenes und davon reflektiertes Signal ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das Bezugssignal ein vom Mikrocomputer ausgegebenes Signal ist.

10. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das Bezugssignal seinen Pegel für ein vorbestimmtes Zeitintervall ändert, um an Pegeländerungen der empfangenen Ultraschallwelle gemäß der ermittelten Distanz zum Hindernis angepaßt zu werden.

11. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Distanzmeßschritt das zum Ultraschallwellensensor über den Analog-Digital-Wandlereingang gesendete und davon empfangene Signal empfängt, um daraus eine Distanz zum Hindernis zu berechnen, und diese mit einer Distanz zum Hindernis vergleicht, die durch Zählen des Systemtaktes berechnet wird, und wenn die zwei Distanzen nicht übereinstimmen, daß von dem Ultraschallwellensensor empfangene Signal als Störung diskriminiert, und wenn die Distanzen einander entsprechen, die aus dem gezählten Systemtakt berechnete Distanz als wirkliche Distanz diskriminiert.