JPH05100011A - 超音波センサ - Google Patents
超音波センサInfo
- Publication number
- JPH05100011A JPH05100011A JP26443191A JP26443191A JPH05100011A JP H05100011 A JPH05100011 A JP H05100011A JP 26443191 A JP26443191 A JP 26443191A JP 26443191 A JP26443191 A JP 26443191A JP H05100011 A JPH05100011 A JP H05100011A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- baffle plate
- transmission
- reception
- openings
- 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
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- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は超音波振動素子の取り付け構造を改
善して広角でかつ近距離の物体が検知できる超音波セン
サを提供することを目的としている。 【構成】 送信用の超音波振動素子1と、受信用の超音
波振動素子2と、これらの超音波振動素子を並設する一
対の開口部6・7を有するバッフル板5とを備え、開口
部周縁はバッフル板5の前面に対し鋭角のエッジ部6’
・7’を形成し、超音波振動素子1および2は、バッフ
ル板5の開口部周縁のエッジ部6’・7’より後方に隙
間を設けて配置したものである。
善して広角でかつ近距離の物体が検知できる超音波セン
サを提供することを目的としている。 【構成】 送信用の超音波振動素子1と、受信用の超音
波振動素子2と、これらの超音波振動素子を並設する一
対の開口部6・7を有するバッフル板5とを備え、開口
部周縁はバッフル板5の前面に対し鋭角のエッジ部6’
・7’を形成し、超音波振動素子1および2は、バッフ
ル板5の開口部周縁のエッジ部6’・7’より後方に隙
間を設けて配置したものである。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動床面掃除機
や無人搬送車等の移動ロボットの障害物検知装置や測距
装置に用いる超音波センサに関するものである。
や無人搬送車等の移動ロボットの障害物検知装置や測距
装置に用いる超音波センサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、超音波振動素子から超音波を
送信し、この反射波を受信することにより、物体の有無
あるいは物体までの距離を測定する手段は、物体検知セ
ンサ・測距センサとして各種装置に用いられている。測
距用センサとしては超音波振動素子の前面部にホーンを
設けて指向性を持たせるのが通常であるが、特に移動ロ
ボットなどの障害物検知装置においては、1つの超音波
センサで広い範囲(広角)の物体を検知するためにホー
ンを用いず、また近距離の検知ができるよう送信用と受
信用の超音波振動素子を別々に設ける手段がとられてい
る。
送信し、この反射波を受信することにより、物体の有無
あるいは物体までの距離を測定する手段は、物体検知セ
ンサ・測距センサとして各種装置に用いられている。測
距用センサとしては超音波振動素子の前面部にホーンを
設けて指向性を持たせるのが通常であるが、特に移動ロ
ボットなどの障害物検知装置においては、1つの超音波
センサで広い範囲(広角)の物体を検知するためにホー
ンを用いず、また近距離の検知ができるよう送信用と受
信用の超音波振動素子を別々に設ける手段がとられてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の超音波センサで、広角でかつ近距離の物体を
検知しようとしても送信用の超音波振動素子から送信さ
れた超音波が送信用振動子を取り付けた前面のバッフル
板で回折して、直接受信用の超音波振動素子に受信され
てしまい物体からの反射波との区別がつかないために近
距離の測距には限界があった。
うな従来の超音波センサで、広角でかつ近距離の物体を
検知しようとしても送信用の超音波振動素子から送信さ
れた超音波が送信用振動子を取り付けた前面のバッフル
板で回折して、直接受信用の超音波振動素子に受信され
てしまい物体からの反射波との区別がつかないために近
距離の測距には限界があった。
【0004】そこで本発明は、上記従来の問題点を解決
するもので、バッフル板への超音波振動素子の取り付け
構造を改善して送信用の超音波振動素子から受信用の超
音波振動素子への直接波を減少させて、広角でかつ近距
離の物体が検知できる超音波センサを提供することを第
一の目的としている。
するもので、バッフル板への超音波振動素子の取り付け
構造を改善して送信用の超音波振動素子から受信用の超
音波振動素子への直接波を減少させて、広角でかつ近距
離の物体が検知できる超音波センサを提供することを第
一の目的としている。
【0005】また、第二の目的は、第一の目的と関連
し、バッフル板の形状を改善して送信用からから受信用
の超音波振動素子への直接波を減少させて、さらに安定
して広角でかつ近距離の物体が検知できる超音波センサ
を提供することにある。
し、バッフル板の形状を改善して送信用からから受信用
の超音波振動素子への直接波を減少させて、さらに安定
して広角でかつ近距離の物体が検知できる超音波センサ
を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記第一の目的を達成す
るための本発明の第一の手段は、送信用の超音波振動素
子と、受信用の超音波振動素子と、これらの超音波振動
素子を並設する一対の開口部を有するバッフル板とを備
え、前記バッフル板の開口部周縁はバッフル板の前面に
対し鋭角のエッジ部を形成し、前記送信用の超音波振動
素子および受信用の超音波振動素子は、バッフル板の開
口部周縁のエッジ部より後方に隙間を設けて配置した超
音波センサとするものである。
るための本発明の第一の手段は、送信用の超音波振動素
子と、受信用の超音波振動素子と、これらの超音波振動
素子を並設する一対の開口部を有するバッフル板とを備
え、前記バッフル板の開口部周縁はバッフル板の前面に
対し鋭角のエッジ部を形成し、前記送信用の超音波振動
素子および受信用の超音波振動素子は、バッフル板の開
口部周縁のエッジ部より後方に隙間を設けて配置した超
音波センサとするものである。
【0007】また第二の目的を達成するための本発明の
第二の手段は、送信用の超音波振動素子と、受信用の超
音波振動素子と、これらの超音波振動素子を並設する一
対の開口部を有するバッフル板とを備え、前記バッフル
板の前面にそれぞれの開口部を囲む凹溝を設けた超音波
センサとするものである。
第二の手段は、送信用の超音波振動素子と、受信用の超
音波振動素子と、これらの超音波振動素子を並設する一
対の開口部を有するバッフル板とを備え、前記バッフル
板の前面にそれぞれの開口部を囲む凹溝を設けた超音波
センサとするものである。
【0008】
【作用】本発明の第一の手段によれば、超音波振動素子
を取り付けるバッフル板の開口部周縁に形成した鋭角エ
ッジ部と、このエッジ部より後方に設けた隙間とにより
開口部周縁で回折する超音波が確率的に少なくなり、送
信用の超音波振動素子から受信用の超音波振動素子への
直接波が減少するので、広角でかつ近距離の物体が検知
できる超音波センサが実現できるものである。
を取り付けるバッフル板の開口部周縁に形成した鋭角エ
ッジ部と、このエッジ部より後方に設けた隙間とにより
開口部周縁で回折する超音波が確率的に少なくなり、送
信用の超音波振動素子から受信用の超音波振動素子への
直接波が減少するので、広角でかつ近距離の物体が検知
できる超音波センサが実現できるものである。
【0009】また、本発明の第二の手段によれば、バッ
フル板の前面に設けたそれぞれの開口部を囲む凹溝が送
信用の超音波振動素子から受信用の超音波振動素子への
直接波を遮断するので、広角でかつ近距離の物体が検知
できる超音波センサが実現できるものである。
フル板の前面に設けたそれぞれの開口部を囲む凹溝が送
信用の超音波振動素子から受信用の超音波振動素子への
直接波を遮断するので、広角でかつ近距離の物体が検知
できる超音波センサが実現できるものである。
【0010】
(実施例1)以下、本発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。図1において、1は送信用の超音波振動素
子、2は受信用の超音波振動素子で、セラミック等のピ
エゾ素子からなる振動体を円筒状のケースに収納したも
ので同一構造をしており、それぞれの後方部には電気端
子3・4が導出している。5はバッフル板で、それぞれ
の超音波振動素子1・2の前方部に円形の開口部6・7
を有している。また、バッフル板5には超音波振動素子
1・2を取り付けるための筒状の取り付け部8・9が設
けられ、これらの超音波振動素子1・2は発泡ゴムやフ
ェルト等からなる防振材10・11を介してこの内部に
取り付けられる。バッフル板5の開口部6・7の周縁は
図1(a)に示すようにバッフル板5の前面に対して鋭
角αのエッジ部6’・7’を有している。そして、超音
波振動素子1・2はバッフル板5の後面から開口部6・
7の周縁に当接して取り付けることによりエッジ部
6’、7’の後方に隙間Lができるようになっている。
また、バッフル板5の前面には、開口部6・7をそれ
ぞれ囲むように円形の凹溝12・13が設けられてい
る。
て説明する。図1において、1は送信用の超音波振動素
子、2は受信用の超音波振動素子で、セラミック等のピ
エゾ素子からなる振動体を円筒状のケースに収納したも
ので同一構造をしており、それぞれの後方部には電気端
子3・4が導出している。5はバッフル板で、それぞれ
の超音波振動素子1・2の前方部に円形の開口部6・7
を有している。また、バッフル板5には超音波振動素子
1・2を取り付けるための筒状の取り付け部8・9が設
けられ、これらの超音波振動素子1・2は発泡ゴムやフ
ェルト等からなる防振材10・11を介してこの内部に
取り付けられる。バッフル板5の開口部6・7の周縁は
図1(a)に示すようにバッフル板5の前面に対して鋭
角αのエッジ部6’・7’を有している。そして、超音
波振動素子1・2はバッフル板5の後面から開口部6・
7の周縁に当接して取り付けることによりエッジ部
6’、7’の後方に隙間Lができるようになっている。
また、バッフル板5の前面には、開口部6・7をそれ
ぞれ囲むように円形の凹溝12・13が設けられてい
る。
【0011】14・15は超音波振動素子1・2のそれ
ぞれの後部を覆うキャップカバーで、この内部の空間部
にはスポンジや発泡ゴム等からなる吸音材16・17が
設けられている。18・19はそれぞれ電気端子3・4
と接続するリード線である。
ぞれの後部を覆うキャップカバーで、この内部の空間部
にはスポンジや発泡ゴム等からなる吸音材16・17が
設けられている。18・19はそれぞれ電気端子3・4
と接続するリード線である。
【0012】以上のように構成した超音波センサについ
て、以下その動作について説明する。本実施例の超音波
センサは、送信用の超音波振動素子1を駆動して超音波
パルスAを送信し、この超音波パルスAが前方の物体に
当たって反射して戻ってきた反射波Bを受信用の超音波
振動素子2で受信し、その送信時刻と受信時刻の時間差
を測定することにより物体までの距離を検知するもので
ある。この測距方式で近距離にある物体までの距離を検
知する場合、もし送信用の超音波振動素子1から送信し
た超音波パルスが直接受信用の超音波振動素子2に強く
入ると物体からの反射波との区別ができないため測距不
可能となる。
て、以下その動作について説明する。本実施例の超音波
センサは、送信用の超音波振動素子1を駆動して超音波
パルスAを送信し、この超音波パルスAが前方の物体に
当たって反射して戻ってきた反射波Bを受信用の超音波
振動素子2で受信し、その送信時刻と受信時刻の時間差
を測定することにより物体までの距離を検知するもので
ある。この測距方式で近距離にある物体までの距離を検
知する場合、もし送信用の超音波振動素子1から送信し
た超音波パルスが直接受信用の超音波振動素子2に強く
入ると物体からの反射波との区別ができないため測距不
可能となる。
【0013】本実施例では、2つの手段で送信用の超音
波振動素子1から受信用の超音波振動素子2への直接波
を減少させている。
波振動素子1から受信用の超音波振動素子2への直接波
を減少させている。
【0014】図2は第一の手段の作用を説明するもので
ある。図2(a)は送信用の超音波振動素子1を示し、
21は超音波振動素子1の内部の振動体で、この振動体
21が駆動され振動して超音波を発生する。ここで、例
えば点Pから発生する超音波には次の3種類がある。1
つは矢印aのように開口部6から直接外部に出ていくも
の。2つ目は矢印bのように開口部6のエッジ部6’で
回折して外部に出ていくもの。3つ目は矢印cのように
開口部6の内側で反射して外部に出ないものである。こ
の中で送信用振動子1から受信用振動子2への直接波と
なり得るのは2つ目の回折波であるが、本実施例ではエ
ッジ部6’が鋭角であり、かつ送信用の超音波波振動素
子1がこのエッジ部6’より後方にあるため、回折を起
こすのはエッジ部6’の先端部を通るものだけであるこ
とが分かる(すなわち、エッジ部が直角であれば矢印c
のような反射はなく全て回折してしまう)。つまり、鋭
角αのエッジ部6’と、このエッジ部6’より後方に設
けた隙間Lとにより送信用の超音波振動素子1から送信
した超音波が回折する確率が非常に小さくなる。
ある。図2(a)は送信用の超音波振動素子1を示し、
21は超音波振動素子1の内部の振動体で、この振動体
21が駆動され振動して超音波を発生する。ここで、例
えば点Pから発生する超音波には次の3種類がある。1
つは矢印aのように開口部6から直接外部に出ていくも
の。2つ目は矢印bのように開口部6のエッジ部6’で
回折して外部に出ていくもの。3つ目は矢印cのように
開口部6の内側で反射して外部に出ないものである。こ
の中で送信用振動子1から受信用振動子2への直接波と
なり得るのは2つ目の回折波であるが、本実施例ではエ
ッジ部6’が鋭角であり、かつ送信用の超音波波振動素
子1がこのエッジ部6’より後方にあるため、回折を起
こすのはエッジ部6’の先端部を通るものだけであるこ
とが分かる(すなわち、エッジ部が直角であれば矢印c
のような反射はなく全て回折してしまう)。つまり、鋭
角αのエッジ部6’と、このエッジ部6’より後方に設
けた隙間Lとにより送信用の超音波振動素子1から送信
した超音波が回折する確率が非常に小さくなる。
【0015】また、図2(b)に示すように受信用の超
音波振動素子2について見てみると、例えば超音波振動
素子1からの直接波dが開口部7に達してこのエッジ部
7’に当たると、エッジ部7’は鋭角であるためここで
の回折方向は受信用の超音波振動素子2の外周方向にな
るため、振動体22に直接届かない。つまり、たとえ超
音波振動素子1からバッフル板5の表面を沿うような直
接波が発射されたとしても、鋭角のエッジ部7’により
これによる悪影響を小さくできるものである。
音波振動素子2について見てみると、例えば超音波振動
素子1からの直接波dが開口部7に達してこのエッジ部
7’に当たると、エッジ部7’は鋭角であるためここで
の回折方向は受信用の超音波振動素子2の外周方向にな
るため、振動体22に直接届かない。つまり、たとえ超
音波振動素子1からバッフル板5の表面を沿うような直
接波が発射されたとしても、鋭角のエッジ部7’により
これによる悪影響を小さくできるものである。
【0016】このように、バッフル板5の開口部6・7
に形成した鋭角αのエッジ部6’・7’と、このエッジ
部6’・7’より後方に設けた隙間Lとにより超音波振
動素子1から超音波振動素子2への直接波が減少するも
のでる。
に形成した鋭角αのエッジ部6’・7’と、このエッジ
部6’・7’より後方に設けた隙間Lとにより超音波振
動素子1から超音波振動素子2への直接波が減少するも
のでる。
【0017】なお、上記効果を十分発揮するためにはエ
ッジ部6’・7’の先端の厚みは0.5mm以下、隙間
Lの大きさは1〜3mm位が望ましい。
ッジ部6’・7’の先端の厚みは0.5mm以下、隙間
Lの大きさは1〜3mm位が望ましい。
【0018】次に、図3を用いて第二の手段の作用を説
明する。図3(a)は送信用の超音波振動素子1を示
し、図1で説明したとおり開口部6の周囲を囲む円形の
凹溝12が設けてある。もし、超音波振動素子1から矢
印eのようなバッフル板5の表面を沿うような直接波が
発射されるたとしても、この凹溝12により回折あるい
は反射を起こすことにより矢印e’のように散乱するた
め、これが超音波振動素子2に入る確率が少なくなるも
のである。これと同様に、図3(b)に示す受信側の開
口部7の周囲に設けた凹溝13は、矢印fのような超音
波振動素子1からの直接波が届いたとしても、矢印f’
のように散乱させてしまうため、これが超音波振動素子
2に入る確率が少なくなる。
明する。図3(a)は送信用の超音波振動素子1を示
し、図1で説明したとおり開口部6の周囲を囲む円形の
凹溝12が設けてある。もし、超音波振動素子1から矢
印eのようなバッフル板5の表面を沿うような直接波が
発射されるたとしても、この凹溝12により回折あるい
は反射を起こすことにより矢印e’のように散乱するた
め、これが超音波振動素子2に入る確率が少なくなるも
のである。これと同様に、図3(b)に示す受信側の開
口部7の周囲に設けた凹溝13は、矢印fのような超音
波振動素子1からの直接波が届いたとしても、矢印f’
のように散乱させてしまうため、これが超音波振動素子
2に入る確率が少なくなる。
【0019】このように、バッフル板5の前面に、開口
部6・7をそれぞれ囲むように円形の凹溝12・13を
設けることにより、送信用の超音波振動素子1から受信
用の超音波振動素子2への直接波が減少できるものであ
る。
部6・7をそれぞれ囲むように円形の凹溝12・13を
設けることにより、送信用の超音波振動素子1から受信
用の超音波振動素子2への直接波が減少できるものであ
る。
【0020】なお、本実施例では、凹溝12・13は円
形に設けているが開口部6・7を囲む形状であれば四角
形等の多角形であっても良いことは言うまでもない。
形に設けているが開口部6・7を囲む形状であれば四角
形等の多角形であっても良いことは言うまでもない。
【0021】
【発明の効果】以上のように本発明の第一の手段は、バ
ッフル板の開口部に形成した鋭角のエッジ部と、このエ
ッジ部より後方に設けた隙間とにより送信用の超音波振
動素子から受信用の超音波振動素子への直接波が減少す
ることにより、自動床面掃除機や無人搬送車等の移動ロ
ボットの障害物検知装置や測距装置に最適な広角でかつ
近距離の物体が検知できる超音波センサが実現できるも
のである。
ッフル板の開口部に形成した鋭角のエッジ部と、このエ
ッジ部より後方に設けた隙間とにより送信用の超音波振
動素子から受信用の超音波振動素子への直接波が減少す
ることにより、自動床面掃除機や無人搬送車等の移動ロ
ボットの障害物検知装置や測距装置に最適な広角でかつ
近距離の物体が検知できる超音波センサが実現できるも
のである。
【0022】また、本発明の第二の手段によれば、バッ
フル板の前面に、開口部をそれぞれ囲むように凹溝を設
けることにより、送信用の超音波振動素子から受信用の
超音波振動素子への直接波が減少でき、安定して広角で
かつ近距離の物体が検知できる超音波センサが実現する
ものである。
フル板の前面に、開口部をそれぞれ囲むように凹溝を設
けることにより、送信用の超音波振動素子から受信用の
超音波振動素子への直接波が減少でき、安定して広角で
かつ近距離の物体が検知できる超音波センサが実現する
ものである。
【図1】(a)本発明の実施例における超音波センサの
縦断面図 (b)同実施例の(a)のX矢視図
縦断面図 (b)同実施例の(a)のX矢視図
【図2】(a)同実施例の第一の手段の作用を説明する
送信用の超音波振動素子近傍の縦断面図 (b)同実施例の第一の手段の作用を説明する受信用の
超音波振動素子近傍の縦断面図
送信用の超音波振動素子近傍の縦断面図 (b)同実施例の第一の手段の作用を説明する受信用の
超音波振動素子近傍の縦断面図
【図3】(a)同実施例の第二の手段の作用を説明する
送信用の超音波振動素子近傍の縦断面図 (b)同実施例の第二の手段の作用を説明する受信用の
超音波振動素子近傍の縦断面図
送信用の超音波振動素子近傍の縦断面図 (b)同実施例の第二の手段の作用を説明する受信用の
超音波振動素子近傍の縦断面図
1 送信用の超音波振動素子 2 受信用の超音波振動素子 5 バッフル板 6・7 開口部 6’・7’ エッジ部 12・13 凹溝
Claims (2)
- 【請求項1】送信用の超音波振動素子と、受信用の超音
波振動素子と、これらの超音波振動素子を並設する一対
の開口部を有するバッフル板とを備え、前記バッフル板
の開口部周縁はバッフル板の前面に対し鋭角のエッジ部
を形成し、前記送信用の超音波振動素子および受信用の
超音波振動素子は、バッフル板の開口部周縁のエッジ部
より後方に隙間を設けて配置した超音波センサ。 - 【請求項2】送信用の超音波振動素子と、受信用の超音
波振動素子と、これらの超音波振動素子を並設する一対
の開口部を有するバッフル板とを備え、前記バッフル板
の前面にそれぞれの開口部を囲む凹溝を設けた超音波セ
ンサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26443191A JPH05100011A (ja) | 1991-10-14 | 1991-10-14 | 超音波センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26443191A JPH05100011A (ja) | 1991-10-14 | 1991-10-14 | 超音波センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05100011A true JPH05100011A (ja) | 1993-04-23 |
Family
ID=17403094
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26443191A Pending JPH05100011A (ja) | 1991-10-14 | 1991-10-14 | 超音波センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05100011A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006234522A (ja) * | 2005-02-23 | 2006-09-07 | Matsushita Electric Works Ltd | 音波センサ |
US7693007B2 (en) | 2007-07-25 | 2010-04-06 | Denso Corporation | Ultrasonic sensor with separate sending device and receiving device |
-
1991
- 1991-10-14 JP JP26443191A patent/JPH05100011A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006234522A (ja) * | 2005-02-23 | 2006-09-07 | Matsushita Electric Works Ltd | 音波センサ |
US7693007B2 (en) | 2007-07-25 | 2010-04-06 | Denso Corporation | Ultrasonic sensor with separate sending device and receiving device |
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