JPH0735854A - 超音波センサを利用した障害物の距離測定装置及びその方法 - Google Patents
超音波センサを利用した障害物の距離測定装置及びその方法Info
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- JPH0735854A JPH0735854A JP6090123A JP9012394A JPH0735854A JP H0735854 A JPH0735854 A JP H0735854A JP 6090123 A JP6090123 A JP 6090123A JP 9012394 A JP9012394 A JP 9012394A JP H0735854 A JPH0735854 A JP H0735854A
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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- G—PHYSICS
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の目的は、超音波センサから超音波が
送信された後、再び受信されるときまでの経過時間をA
/D変換時間に従ってカウントせずに、マイクロコンピ
ュータのメインクロック時間によりカウントすることに
より、障害物測定距離の分解能を高め、自走式ロボット
などの精密作業が出来るようにする超音波センサを利用
した障害物の距離測定装置及びその方法を提供すること
にある。 【構成】 この発明は、障害物までの距離感知をA/D
変換時間に依存せずに、システムクロック(メインクロ
ック)に依存することにより、距離の分解能を高め得る
し、障害物に反射後受信される信号であるかを判断する
ために、基準電圧を変化させることにより、ノイズの区
分が明確にでき、距離を二方法により測定したのち、相
互の補完により正確なデータを区分できるようにするこ
とを特徴とする。
送信された後、再び受信されるときまでの経過時間をA
/D変換時間に従ってカウントせずに、マイクロコンピ
ュータのメインクロック時間によりカウントすることに
より、障害物測定距離の分解能を高め、自走式ロボット
などの精密作業が出来るようにする超音波センサを利用
した障害物の距離測定装置及びその方法を提供すること
にある。 【構成】 この発明は、障害物までの距離感知をA/D
変換時間に依存せずに、システムクロック(メインクロ
ック)に依存することにより、距離の分解能を高め得る
し、障害物に反射後受信される信号であるかを判断する
ために、基準電圧を変化させることにより、ノイズの区
分が明確にでき、距離を二方法により測定したのち、相
互の補完により正確なデータを区分できるようにするこ
とを特徴とする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、自走式ロボットなど
に装着されて障害物の距離を探知する装置及びその方法
に関するもので、特に、障害物までの距離感知をA/D
変換時間に依存せずに、システムクロック(メインクロ
ック)に依存することにより、距離の分解能を高め得る
し、障害物に反射後、受信される信号であるかを判断す
るために、基準電圧を変化させることにより、ノイズの
区分が明確に出来、距離を二方法により測定した後、相
互の補完により正確なデータを区分できるようにするこ
とにより、障害物の距離を正確に感知できるようにした
超音波センサを利用した障害物の距離測定装置及び方法
に関するものである。
に装着されて障害物の距離を探知する装置及びその方法
に関するもので、特に、障害物までの距離感知をA/D
変換時間に依存せずに、システムクロック(メインクロ
ック)に依存することにより、距離の分解能を高め得る
し、障害物に反射後、受信される信号であるかを判断す
るために、基準電圧を変化させることにより、ノイズの
区分が明確に出来、距離を二方法により測定した後、相
互の補完により正確なデータを区分できるようにするこ
とにより、障害物の距離を正確に感知できるようにした
超音波センサを利用した障害物の距離測定装置及び方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術及びその問題点】一般に、移動及び障害物
の検知可能な走行ロボットにおいて、障害物との距離測
定は、主として超音波センサを使用した。
の検知可能な走行ロボットにおいて、障害物との距離測
定は、主として超音波センサを使用した。
【0003】上記超音波は、秒当り約340mを移動す
るため、超音波の送受信時間を測定して、その距離を算
出することが出来る。つまり、超音波を送信し、送信さ
れた超音波が障害物に反射され、再び受信される時まで
の時間を計算して、障害物の距離を測定した。かかる超
音波センサを使用する走行ロボットの距離測定装置は、
障害物のいろいろな状態を勘案して多くは多数個の超音
波センサを使用し、多数個の超音波センサを順次一つづ
つ通過させながら障害物までの距離を測定している。
るため、超音波の送受信時間を測定して、その距離を算
出することが出来る。つまり、超音波を送信し、送信さ
れた超音波が障害物に反射され、再び受信される時まで
の時間を計算して、障害物の距離を測定した。かかる超
音波センサを使用する走行ロボットの距離測定装置は、
障害物のいろいろな状態を勘案して多くは多数個の超音
波センサを使用し、多数個の超音波センサを順次一つづ
つ通過させながら障害物までの距離を測定している。
【0004】ところで、多数個の超音波センサを順次一
つずつ通過させることは多数個の超音波センサにより距
離測定が終了されるときまで、かなりの時間がかかるた
め、障害物までの距離を感知する能力に劣るという問題
点があった。
つずつ通過させることは多数個の超音波センサにより距
離測定が終了されるときまで、かなりの時間がかかるた
め、障害物までの距離を感知する能力に劣るという問題
点があった。
【0005】日本特許平4−168508号の走行ロボ
ットは、このような問題点を多少とも解決した。上記走
行ロボットによれば、移動物体及び障害物を感知できる
走行ロボットにおいて、同一方向へ超音波を発信して障
害物までの距離を測定する複数個の距離測定用超音波セ
ンサと、上記超音波センサを同時に動作させ、複数同時
距離測定を行い、その結果により得られた複数の測定さ
れた距離値中、最小値を表すものを障害物までの最短距
離として採用する測距制御手段を具えたものである。
ットは、このような問題点を多少とも解決した。上記走
行ロボットによれば、移動物体及び障害物を感知できる
走行ロボットにおいて、同一方向へ超音波を発信して障
害物までの距離を測定する複数個の距離測定用超音波セ
ンサと、上記超音波センサを同時に動作させ、複数同時
距離測定を行い、その結果により得られた複数の測定さ
れた距離値中、最小値を表すものを障害物までの最短距
離として採用する測距制御手段を具えたものである。
【0006】上記走行ロボットは、走行方向前方の距離
測定用超音波センサ7個、左右距離測定用超音波センサ
夫々1個、合計9個のセンサを利用する場合、前方距離
測定用超音波センサの全てを同時に作動させることによ
り、夫々の方向に対する距離測定動作が9個のセンサを
順次動作させる場合に比べて1/3となる。
測定用超音波センサ7個、左右距離測定用超音波センサ
夫々1個、合計9個のセンサを利用する場合、前方距離
測定用超音波センサの全てを同時に作動させることによ
り、夫々の方向に対する距離測定動作が9個のセンサを
順次動作させる場合に比べて1/3となる。
【0007】つまり、各距離測定用超音波センサの動作
間隔を100msecとする場合、9個のセンサを作動
させるには900msecがかかるが、前方距離測定用
超音波センサの全てを同時に作動させることにより、3
00msecで、前方、左右の障害物の感知が行えるよ
うになる。
間隔を100msecとする場合、9個のセンサを作動
させるには900msecがかかるが、前方距離測定用
超音波センサの全てを同時に作動させることにより、3
00msecで、前方、左右の障害物の感知が行えるよ
うになる。
【0008】しかしながら、上記の如く超音波センサを
使用して障害物を感知する走行ロボットにおいては、超
音波の受信可否を感知するためにマイクロコンピュータ
のA/D変換器を利用した。つまり、マイクロコンピュ
ータがA/D変換端子に入力される信号を一定時間(A
/D変換時間)間隔でチェックし、超音波の受信可否を
判断し(デジタル信号に変換して入力可否を判断す
る)、超音波が受信されると上記超音波の送受信時間に
より障害物との距離を算出した。
使用して障害物を感知する走行ロボットにおいては、超
音波の受信可否を感知するためにマイクロコンピュータ
のA/D変換器を利用した。つまり、マイクロコンピュ
ータがA/D変換端子に入力される信号を一定時間(A
/D変換時間)間隔でチェックし、超音波の受信可否を
判断し(デジタル信号に変換して入力可否を判断す
る)、超音波が受信されると上記超音波の送受信時間に
より障害物との距離を算出した。
【0009】ところが、このような通常の距離測定装置
は、距離の分解能が低下する欠点を有していた。例え
ば、A/D変換を1msec間隔で行おうとすれば、超
音波は34cmの移動が出来るし(1sec:340m
=1msec:34cm)、送受信の往復を勘案すれ
ば、送信後約17cmの距離にある物体に反射されて受
信されるのである。
は、距離の分解能が低下する欠点を有していた。例え
ば、A/D変換を1msec間隔で行おうとすれば、超
音波は34cmの移動が出来るし(1sec:340m
=1msec:34cm)、送受信の往復を勘案すれ
ば、送信後約17cmの距離にある物体に反射されて受
信されるのである。
【0010】これは、1msec毎にA/D変換を行う
と、17cmの距離分解能をもつということを意味し、
18〜34cmは同じ距離であると判断されるのであ
る。従って、1cmの分解能を持つようにするために
は、約58μsec毎にA/D変換を行うべきである
が、通常のマイクロコンピュータでは、かように短時間
毎にA/D変換を行う場合、他の作業が不可能である
か、甚だしくは動作不能状態となる。従って、従来では
距離分解能が5cm以上であった。
と、17cmの距離分解能をもつということを意味し、
18〜34cmは同じ距離であると判断されるのであ
る。従って、1cmの分解能を持つようにするために
は、約58μsec毎にA/D変換を行うべきである
が、通常のマイクロコンピュータでは、かように短時間
毎にA/D変換を行う場合、他の作業が不可能である
か、甚だしくは動作不能状態となる。従って、従来では
距離分解能が5cm以上であった。
【0011】これは、障害物を感知して、ある行動(例
えば、直進走行、mappingデータ蓄積)を行わな
ければならない自走式ロボットのような物においては、
5cm程の距離分解能の限界によって精密な行動を行う
ことができなかった。
えば、直進走行、mappingデータ蓄積)を行わな
ければならない自走式ロボットのような物においては、
5cm程の距離分解能の限界によって精密な行動を行う
ことができなかった。
【0012】
【発明の目的】従って、この発明は上記の如き従来の問
題点の解決のためなされた物であって、この発明の目的
は、障害物により反射された超音波信号を受信して障害
物の距離を測定するにおいて、超音波センサから超音波
が送信された後、再び受信されるときまでの経過時間を
A/D変換時間に従ってカウントせずに、マイクロコン
ピュータのメインクロック時間によりカウントすること
により、障害物測定距離の分解能を高め、自走式ロボッ
トなどの精密作業が出来るようにする超音波センサを利
用した障害物の距離測定装置及びその方法を提供するこ
とにある。
題点の解決のためなされた物であって、この発明の目的
は、障害物により反射された超音波信号を受信して障害
物の距離を測定するにおいて、超音波センサから超音波
が送信された後、再び受信されるときまでの経過時間を
A/D変換時間に従ってカウントせずに、マイクロコン
ピュータのメインクロック時間によりカウントすること
により、障害物測定距離の分解能を高め、自走式ロボッ
トなどの精密作業が出来るようにする超音波センサを利
用した障害物の距離測定装置及びその方法を提供するこ
とにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的達成のための、
この発明による超音波センサを利用した障害物の距離測
定装置は、超音波を送受信する超音波センサと、上記超
音波センサから超音波が送信された後、障害物に反射さ
れ、上記超音波センサを通して受信されるときまで、シ
ステムクロックをカウントして、障害物までの距離を計
算するマイクロコンピュータとから構成される。
この発明による超音波センサを利用した障害物の距離測
定装置は、超音波を送受信する超音波センサと、上記超
音波センサから超音波が送信された後、障害物に反射さ
れ、上記超音波センサを通して受信されるときまで、シ
ステムクロックをカウントして、障害物までの距離を計
算するマイクロコンピュータとから構成される。
【0014】また、この発明による超音波センサを利用
した障害物の距離測定方法は、超音波センサを駆動し
て、超音波を送信すると共に、メインクロックをカウン
トする超音波送信段階と、上記超音波送信段階後、超音
波が障害物に反射され、上記超音波センサに受信される
と、メインクロックのカウントを中断した後、メインク
ロックのカウント数により障害物までの距離を計算する
距離演算段階とからなる。
した障害物の距離測定方法は、超音波センサを駆動し
て、超音波を送信すると共に、メインクロックをカウン
トする超音波送信段階と、上記超音波送信段階後、超音
波が障害物に反射され、上記超音波センサに受信される
と、メインクロックのカウントを中断した後、メインク
ロックのカウント数により障害物までの距離を計算する
距離演算段階とからなる。
【0015】
【実施例】以下、この発明による一実施例について添付
図面に沿って詳述する。図1において、1は超音波セン
サであって、上記超音波センサ1は、超音波を空間に放
射し、この超音波が遠隔物体(障害物)に突き当たって
反射された信号を受信する。3は増幅部であって、超音
波センサ1から放射された後、障害物に突き当たって反
射された信号を増幅させる。
図面に沿って詳述する。図1において、1は超音波セン
サであって、上記超音波センサ1は、超音波を空間に放
射し、この超音波が遠隔物体(障害物)に突き当たって
反射された信号を受信する。3は増幅部であって、超音
波センサ1から放射された後、障害物に突き当たって反
射された信号を増幅させる。
【0016】5は、超音波センサ1を介して空間に放射
された超音波が、障害物に反射されて再び超音波センサ
1に受信されると、増幅部3を介して端子(A/D)に
入力を受けて障害物の距離を演算し、この発明による距
離測定装置の全体動作を制御するマイクロコンピュータ
である。
された超音波が、障害物に反射されて再び超音波センサ
1に受信されると、増幅部3を介して端子(A/D)に
入力を受けて障害物の距離を演算し、この発明による距
離測定装置の全体動作を制御するマイクロコンピュータ
である。
【0017】7は発振部であって、マイクロコンピュー
タ5の出力端子Pから出力される駆動パルスを高電圧に
上昇させ、超音波センサ1を駆動させる。
タ5の出力端子Pから出力される駆動パルスを高電圧に
上昇させ、超音波センサ1を駆動させる。
【0018】9は比較器であって、マイクロコンピュー
タ5の出力端子D/Aから出力される比較基準信号と増
幅部3から入力された信号とを比較し、その結果をマイ
クロコンピュータ5の入力端子INTに入力させ、マイ
クロコンピュータ5で障害物の実際距離を測定できるよ
うにする。
タ5の出力端子D/Aから出力される比較基準信号と増
幅部3から入力された信号とを比較し、その結果をマイ
クロコンピュータ5の入力端子INTに入力させ、マイ
クロコンピュータ5で障害物の実際距離を測定できるよ
うにする。
【0019】次に、図2に示す詳細回路図に沿って、上
記各部の動作について述べる。発振部7は、マイクロコ
ンピュータ5から出力される駆動パルス(例えば、50
KHzの方形波)を、超音波センサ1を駆動すべき高電
圧(約400V)に上昇させる。つまり、マイクロコン
ピュータ5の端子Pから生じる駆動パルスが発振部7の
トランジスタQ1,Q2を介して、昇圧トランスT1の
1次巻線L1に加えられると、昇圧トランスT1の2次
巻線L2では超音波センサ1を駆動すべき高電圧が生成
される。高電圧の駆動パルスは超音波センサ1に加えら
れることにより超音波が空中に放射される。
記各部の動作について述べる。発振部7は、マイクロコ
ンピュータ5から出力される駆動パルス(例えば、50
KHzの方形波)を、超音波センサ1を駆動すべき高電
圧(約400V)に上昇させる。つまり、マイクロコン
ピュータ5の端子Pから生じる駆動パルスが発振部7の
トランジスタQ1,Q2を介して、昇圧トランスT1の
1次巻線L1に加えられると、昇圧トランスT1の2次
巻線L2では超音波センサ1を駆動すべき高電圧が生成
される。高電圧の駆動パルスは超音波センサ1に加えら
れることにより超音波が空中に放射される。
【0020】この際、空中に放射される信号は、そのま
ま増幅部3で増幅された後、マイクロコンピュータ5の
端子A/Dに入力されると共に、比較器9を介して端子
INTに入力される。
ま増幅部3で増幅された後、マイクロコンピュータ5の
端子A/Dに入力されると共に、比較器9を介して端子
INTに入力される。
【0021】一方、超音波センサ1から出力された超音
波は障害物から反射され、再び超音波センサ1に受信さ
れ、この信号は増幅部3で増幅された後、マイクロコン
ピュータ5の端子A/Dに入力されると共に、比較器9
を介して端子INTに入力される。
波は障害物から反射され、再び超音波センサ1に受信さ
れ、この信号は増幅部3で増幅された後、マイクロコン
ピュータ5の端子A/Dに入力されると共に、比較器9
を介して端子INTに入力される。
【0022】つまり、障害物から反射された後、超音波
センサ1で受信された信号は、トランスフォーマT1の
2次巻線L2、および抵抗R6を介して演算増幅器OP
1の反転端子(−)に入力されて増幅された後、端子A
/Dに入力されると共に、抵抗R8を通して比較器9の
非反転端子(+)に入力される。
センサ1で受信された信号は、トランスフォーマT1の
2次巻線L2、および抵抗R6を介して演算増幅器OP
1の反転端子(−)に入力されて増幅された後、端子A
/Dに入力されると共に、抵抗R8を通して比較器9の
非反転端子(+)に入力される。
【0023】比較器9は出力端子D/Aから出力される
比較基準信号を抵抗R9を通して反転端子(−)で受け
て、増幅器3から出力された増幅信号と比較し、結果、
その信号をマイクロコンピュータ5の入力端子INTに
入力させる。
比較基準信号を抵抗R9を通して反転端子(−)で受け
て、増幅器3から出力された増幅信号と比較し、結果、
その信号をマイクロコンピュータ5の入力端子INTに
入力させる。
【0024】上記マイクロコンピュータ5は、端子A/
Dに入力される信号により超音波の送受信時間を感知す
ると共に、端子INTに入力される信号により超音波の
送信が感知されるときから超音波が超音波センサ1に受
信され、比較器9の出力端子から出力される信号が端子
INTに入力されるときまでシステムクロックをカウン
トして超音波の送受信時間を感知するようになる。
Dに入力される信号により超音波の送受信時間を感知す
ると共に、端子INTに入力される信号により超音波の
送信が感知されるときから超音波が超音波センサ1に受
信され、比較器9の出力端子から出力される信号が端子
INTに入力されるときまでシステムクロックをカウン
トして超音波の送受信時間を感知するようになる。
【0025】したがって、マイクロコンピュータ5は端
子A/Dに入力される信号により感知された送受信時間
により障害物との距離を演算できるのみならず、端子I
NTに入力される信号により感知された送受信時間によ
り障害物との距離を演算することが出来る。
子A/Dに入力される信号により感知された送受信時間
により障害物との距離を演算できるのみならず、端子I
NTに入力される信号により感知された送受信時間によ
り障害物との距離を演算することが出来る。
【0026】次に、図4および図5に示す流れ図を参照
し、この発明による超音波センサを利用した障害物の距
離測定方法について述べる。
し、この発明による超音波センサを利用した障害物の距
離測定方法について述べる。
【0027】まず、図1、図2に示す如く、電源供給部
(図示なし)から電源電圧が印加されると、マイクロコ
ンピュータ5内の制御プログラムにしたがってシステム
が初期化されながら動作を開始する。これによりステッ
プS1では超音波を送信する。つまり、マイクロコンピ
ュータ5が出力端子Pを介してパルス信号を出力する
と、発振部7ではマイクロコンピュータ5から出力され
る駆動パルスを高電圧に上昇させて超音波センサ1に出
力し、超音波センサ1は障害物を探知するための空間へ
超音波を放射する。この際、発振部7から出力される駆
動パルス信号は、超音波センサ1に出力されると共に、
増幅部3を構成する演算増幅器OP1の反転端子(−)
に入力される。この入力されたパルス信号は、増幅さ
れ、図3(A)の如くA波形となり、入力端子A/Dに
入力されると共に、図3(C)の如く、a波形となり、
比較器9の非反転端子(+)に入力される。
(図示なし)から電源電圧が印加されると、マイクロコ
ンピュータ5内の制御プログラムにしたがってシステム
が初期化されながら動作を開始する。これによりステッ
プS1では超音波を送信する。つまり、マイクロコンピ
ュータ5が出力端子Pを介してパルス信号を出力する
と、発振部7ではマイクロコンピュータ5から出力され
る駆動パルスを高電圧に上昇させて超音波センサ1に出
力し、超音波センサ1は障害物を探知するための空間へ
超音波を放射する。この際、発振部7から出力される駆
動パルス信号は、超音波センサ1に出力されると共に、
増幅部3を構成する演算増幅器OP1の反転端子(−)
に入力される。この入力されたパルス信号は、増幅さ
れ、図3(A)の如くA波形となり、入力端子A/Dに
入力されると共に、図3(C)の如く、a波形となり、
比較器9の非反転端子(+)に入力される。
【0028】さらに、上記から超音波が送信されると、
同時に出力端子D/Aでは図3(B)の如く基準信号が
A/D変換時間毎に出力レベルが変化され出力される。
同時に出力端子D/Aでは図3(B)の如く基準信号が
A/D変換時間毎に出力レベルが変化され出力される。
【0029】比較器9は、増幅部3から出力される信号
と、端子D/Aから出力される図3(B)のごとき基準
信号とを比較し、増幅部3から出力される信号が端子D
/Aからの出力基準信号より大である場合はハイレベル
の信号を出力する。そののち、ステップ2(S2)でマ
イクロコンピュータ5は比較器9から出力された図3
(C)のa波形信号を入力端子INTを介して受けて立
下り区間であるかを判別する。この結果、入力端子IN
Tに入力のa波形信号の立下り区間と判別される場合
(YESの時)は、ステップ(S3)に進んでマイクロ
コンピュータ5はシステムクロックをカウントするべく
内部カウンタ(図示なし)を動作させる。
と、端子D/Aから出力される図3(B)のごとき基準
信号とを比較し、増幅部3から出力される信号が端子D
/Aからの出力基準信号より大である場合はハイレベル
の信号を出力する。そののち、ステップ2(S2)でマ
イクロコンピュータ5は比較器9から出力された図3
(C)のa波形信号を入力端子INTを介して受けて立
下り区間であるかを判別する。この結果、入力端子IN
Tに入力のa波形信号の立下り区間と判別される場合
(YESの時)は、ステップ(S3)に進んでマイクロ
コンピュータ5はシステムクロックをカウントするべく
内部カウンタ(図示なし)を動作させる。
【0030】上記カウンタ動作が開始されるとともに、
ステップ4(S4)でマイクロコンピュータ5は超音波
センサ1を通して送信された超音波が障害物に突き当た
って戻ってきた信号があるかを判別するために、端子A
/Dを介して入力される信号をデジタル信号に変換す
る。
ステップ4(S4)でマイクロコンピュータ5は超音波
センサ1を通して送信された超音波が障害物に突き当た
って戻ってきた信号があるかを判別するために、端子A
/Dを介して入力される信号をデジタル信号に変換す
る。
【0031】つまり、A/D変換時間であるかを判別
し、しかりと判別される場合(YESの時)は、ステッ
プ5(S5)に進んで障害物の距離を判別するためのイ
ンタラプトルーチンを行う。ついで、図3(A)の如き
A波形信号が判別されると、ステップ6(S6)でマイ
クロコンピュータ5は、A波形信号であることが判別さ
れると、ステップ6(S6)でマイクロコンピュータ5
は、A波形信号の立上り区間の生じた時間6Tを第1時
間として取り上げる。言うまでもなく、ステップ4(S
4)でA/D変換時間毎に端子A/Dを介して信号が入
力されないと、ステップ5、6(S5、S6)で第1時
間は求められず、ステップS7以下の動作を行う。
し、しかりと判別される場合(YESの時)は、ステッ
プ5(S5)に進んで障害物の距離を判別するためのイ
ンタラプトルーチンを行う。ついで、図3(A)の如き
A波形信号が判別されると、ステップ6(S6)でマイ
クロコンピュータ5は、A波形信号であることが判別さ
れると、ステップ6(S6)でマイクロコンピュータ5
は、A波形信号の立上り区間の生じた時間6Tを第1時
間として取り上げる。言うまでもなく、ステップ4(S
4)でA/D変換時間毎に端子A/Dを介して信号が入
力されないと、ステップ5、6(S5、S6)で第1時
間は求められず、ステップS7以下の動作を行う。
【0032】ここで、マイクロコンピュータ5には障害
物との距離によって変化する受信信号の電圧レベルに適
応され設定された基準電圧が予め記憶されている。つま
り、図3(B)の如く、A/D変換時間T、2T、3T
…6Tにつれて変化する受信信号の電圧レベル値がマイ
クロコンピュータ5の内部メモリに蓄えられている。
物との距離によって変化する受信信号の電圧レベルに適
応され設定された基準電圧が予め記憶されている。つま
り、図3(B)の如く、A/D変換時間T、2T、3T
…6Tにつれて変化する受信信号の電圧レベル値がマイ
クロコンピュータ5の内部メモリに蓄えられている。
【0033】従って、障害物の距離によってレベルの低
下した図3(A)の如き受信されるとしても、図3
(B)の如く低くなった基準電圧V2、V3のレベルに
より図3(A)の如きA波形の信号が検出されるのであ
る。
下した図3(A)の如き受信されるとしても、図3
(B)の如く低くなった基準電圧V2、V3のレベルに
より図3(A)の如きA波形の信号が検出されるのであ
る。
【0034】この際には、マイクロコンピュータ5の入
力端子A/Dに図3(A)に示す如きA波形信号が入力
された場合でも、B波形信号が入力された場合でもすべ
て6Tと判定する。
力端子A/Dに図3(A)に示す如きA波形信号が入力
された場合でも、B波形信号が入力された場合でもすべ
て6Tと判定する。
【0035】上記ステップ6(S6)でマイクロコンピ
ュータ5が入力端子A/Dに入力されたA波形信号によ
り第1時間6Tが得られると、ステップS7でマイクロ
コンピュータ5は入力端子INTに入力された図3
(A)のごときA波形信号が立ち上がり区間であるかを
判別して、立ち上がり区間であると判別される場合(Y
ESの時)は、ステップ8(S8)に進んで、マイクロ
コンピュータ5は入力端子INTに入力された信号を受
けて障害物の距離を判別するためのインタラプトルーチ
ンを行う。つまりマイクロコンピュータ5の出力端子D
/Aから図3(B)のごとき比較基準信号が出力される
と、比較器9は増幅器3から入力されたA波形信号と比
較基準信号V2、V3とを比較して、その比較信号を出
力する。つまり、比較器9は、図3(C)の如きa波形
信号を出力する。
ュータ5が入力端子A/Dに入力されたA波形信号によ
り第1時間6Tが得られると、ステップS7でマイクロ
コンピュータ5は入力端子INTに入力された図3
(A)のごときA波形信号が立ち上がり区間であるかを
判別して、立ち上がり区間であると判別される場合(Y
ESの時)は、ステップ8(S8)に進んで、マイクロ
コンピュータ5は入力端子INTに入力された信号を受
けて障害物の距離を判別するためのインタラプトルーチ
ンを行う。つまりマイクロコンピュータ5の出力端子D
/Aから図3(B)のごとき比較基準信号が出力される
と、比較器9は増幅器3から入力されたA波形信号と比
較基準信号V2、V3とを比較して、その比較信号を出
力する。つまり、比較器9は、図3(C)の如きa波形
信号を出力する。
【0036】上記マイクロコンピュータ5はa波形信号
の立ち上がり区間の生じた時間までを第2時間TPとし
て取り上げる。
の立ち上がり区間の生じた時間までを第2時間TPとし
て取り上げる。
【0037】ここで、図3(A)の如く、ノイズ信号が
受信される場合には、マイクロコンピュータ5の出力端
子D/Aから出力される図3(B)の如き一定レベルの
基準電圧より小なるためノイズとして判定する。
受信される場合には、マイクロコンピュータ5の出力端
子D/Aから出力される図3(B)の如き一定レベルの
基準電圧より小なるためノイズとして判定する。
【0038】上記マイクロコンピュータ5は、ステップ
9(S9)で入力端子INTに入力の図3(C)の如き
a波形信号により第2時間TPを求め、ステップ10
(S10)でマイクロコンピュータ5は入力端子A/
D、INTに入力された信号データによる第1、2時間
6T、TPが全て求められたかを判別し、全て求められ
ていないと判別される場合(NOの時)は、ステップ3
(S3)以下の動作を繰り返し行う。
9(S9)で入力端子INTに入力の図3(C)の如き
a波形信号により第2時間TPを求め、ステップ10
(S10)でマイクロコンピュータ5は入力端子A/
D、INTに入力された信号データによる第1、2時間
6T、TPが全て求められたかを判別し、全て求められ
ていないと判別される場合(NOの時)は、ステップ3
(S3)以下の動作を繰り返し行う。
【0039】上記過程で第1、2時間6T、TPデータ
が全て求められたと判別される場合(YESの時)は、
ステップ11(S11)に進んで、マイクロコンピュー
タ5は上記において求めた第1、第2時間6T、TPデ
ータの設定された誤差範囲内で互いに相応するデータで
あるかを判別する。つまり、第1、2時間6T、TPデ
ータの差が設定した誤差範囲内に属するのかどうかにつ
いて判別する。
が全て求められたと判別される場合(YESの時)は、
ステップ11(S11)に進んで、マイクロコンピュー
タ5は上記において求めた第1、第2時間6T、TPデ
ータの設定された誤差範囲内で互いに相応するデータで
あるかを判別する。つまり、第1、2時間6T、TPデ
ータの差が設定した誤差範囲内に属するのかどうかにつ
いて判別する。
【0040】上記ステップ11(S11)で第1、第2
時間データの設定された誤差範囲内で互いに相応したと
判別される場合(YESの時)、つまり、受信された信
号が障害物からの反射信号であると判別される場合には
ステップ12(S12)に進んで上記において求めた第
2時間TPを距離データに換算して、このデータを障害
物の実際距離として取り入れ、障害物の距離を測定する
1サイクルの動作を終了する。
時間データの設定された誤差範囲内で互いに相応したと
判別される場合(YESの時)、つまり、受信された信
号が障害物からの反射信号であると判別される場合には
ステップ12(S12)に進んで上記において求めた第
2時間TPを距離データに換算して、このデータを障害
物の実際距離として取り入れ、障害物の距離を測定する
1サイクルの動作を終了する。
【0041】一方、ステップ11(S11)で、第1、
2時間データの設定された誤差範囲内で互いに相応でな
いと判別された場合(NOの時)は、ステップ13(S
13)に進んで、マイクロコンピュータ5は受信された
入力信号がノイズと判定し、ステップ3(S3)以下の
動作を繰り返して障害物の距離を測定する動作を続けて
行う。
2時間データの設定された誤差範囲内で互いに相応でな
いと判別された場合(NOの時)は、ステップ13(S
13)に進んで、マイクロコンピュータ5は受信された
入力信号がノイズと判定し、ステップ3(S3)以下の
動作を繰り返して障害物の距離を測定する動作を続けて
行う。
【0042】
【発明の効果】上述のように、この発明による超音波セ
ンサを利用した障害物の距離測定装置及びその方法によ
れば、障害物の距離を測定するに当って、マイクロコン
ピュータのA/D変換時間に依らずして、システムクロ
ックにより時間をカウントし、比較器の入力信号にした
がって時間に対し障害物の実際距離を正確に測定出来る
効果を有するものである。この発明は、この発明の範囲
を逸脱せずに、種々の変形が実施できることは明らかで
ある。
ンサを利用した障害物の距離測定装置及びその方法によ
れば、障害物の距離を測定するに当って、マイクロコン
ピュータのA/D変換時間に依らずして、システムクロ
ックにより時間をカウントし、比較器の入力信号にした
がって時間に対し障害物の実際距離を正確に測定出来る
効果を有するものである。この発明は、この発明の範囲
を逸脱せずに、種々の変形が実施できることは明らかで
ある。
【図1】 この発明による超音波センサを利用した障害
物の距離測定装置の一実施例のブロック図。
物の距離測定装置の一実施例のブロック図。
【図2】 同上の詳細回路図。
【図3】 同上に適用される動作波形の一例図であっ
て、(A)図はマイクロコンピュータの端子A/Dの入
力信号波形図、(B)図はマイクロコンピュータの端子
D/Aの出力信号波形図、(C)図はマイクロコンピュ
ータの端子INTの入力信号波形図。
て、(A)図はマイクロコンピュータの端子A/Dの入
力信号波形図、(B)図はマイクロコンピュータの端子
D/Aの出力信号波形図、(C)図はマイクロコンピュ
ータの端子INTの入力信号波形図。
【図4】 同上の方法を説明するための一実施例の流れ
図である。
図である。
【図5】 同上の方法を説明するための一実施例の流れ
図である。
図である。
1……超音波センサ 3……増幅部 5……マイクロコンピュータ 7……発振部 9……比較器
Claims (11)
- 【請求項1】 超音波を送受信する超音波センサと、上
記超音波センサから超音波が送信された後、障害物に反
射され、上記超音波センサを通して受信されるときま
で、システムクロックをカウントして、障害物までの距
離を計算するマイクロコンピュータとから構成されてい
ることを特徴とする超音波センサを利用した障害物の距
離測定装置。 - 【請求項2】 上記マイクロコンピュータは、上記超音
波から受信される信号と基準信号とを比較する比較手段
の出力により受信される信号が、障害物から反射され受
信される信号であるかを判断することを特徴とする請求
項1に記載の超音波センサを利用した障害物の距離測定
装置。 - 【請求項3】 上記比較手段で比較される基準信号は、
上記マイクロコンピュータから出力される信号であるこ
とを特徴とする請求項2に記載の超音波センサを利用し
た障害物の距離測定装置。 - 【請求項4】 上記比較手段で比較される基準信号は、
感知される障害物の距離によって、受信される超音波の
レベルの変化に適応して所定時間間隔でレベルが変化す
ることを特徴とする請求項2又は3に記載の超音波セン
サを利用した障害物の距離測定装置。 - 【請求項5】 上記マイクロコンピュータは、上記超音
波センサから送受信される信号を、A/D変換端子を介
して入力して障害物までの距離を計算し、上記システム
クロックをカウントし、計算された障害物までの距離と
比較して互いに相応しなければ超音波センサにより受信
された信号をノイズと判定し、互いに相応すれば上記シ
ステムクロックをカウントして計算された障害物までの
距離を実際と判定することを特徴とする請求項1に記載
の超音波センサを利用した障害物の距離測定装置。 - 【請求項6】 上記超音波センサは、上記マイクロコン
ピュータから出力される駆動パルスを昇圧させる発振手
段により駆動されることを特徴とする請求項1に記載の
超音波センサを利用した障害物の距離測定装置。 - 【請求項7】 超音波センサを駆動して超音波を送信す
ると共に、メインクロックをカウントする超音波送信段
階と、上記超音波送信段階後、超音波が障害物に反射さ
れ、上記超音波センサに受信されると、メインクロック
のカウントを中断した後、メインクロックのカウント数
により障害物までの距離を計算する距離演算段階とから
成ることを特徴とする超音波センサを利用した障害物の
距離測定方法。 - 【請求項8】 上記超音波センサから受信される信号
は、基準信号と比較して障害物から反射され受信される
信号であるかを判断することを特徴とする請求項7に記
載の超音波センサを利用した障害物の距離測定方法。 - 【請求項9】 上記基準信号は、上記マイクロコンピュ
ータから出力される信号であることを特徴とする請求項
8に記載の超音波センサを利用した障害物の距離測定方
法。 - 【請求項10】 上記基準信号は、感知される障害物の
距離に従って受信される超音波レベルの変化に適応して
所定時間間隔でレベルが変化されることを特徴とする請
求項8又は9に記載の超音波センサを利用した障害物の
距離測定方法。 - 【請求項11】 上記距離演算段階は、上記超音波セン
サから送信される信号をA/D変換端子を介して入力さ
れて障害物までの距離を計算し、上記システムクロック
をカウントして計算された障害物までの距離と比較して
互いに相応しなければ超音波センサにより受信された信
号をノイズと判定し、互いに相応すればシステムクロッ
クをカウントして計算された障害物までの距離を実際距
離であると判定することを特徴とする請求項7に記載の
超音波センサを利用した障害物の距離測定方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR199311953 | 1993-06-29 | ||
KR1019930011953A KR0168087B1 (ko) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | 초음파센서를 이용한 장애물의 거리 측정장치 그 방법 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0735854A true JPH0735854A (ja) | 1995-02-07 |
Family
ID=19358209
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6090123A Pending JPH0735854A (ja) | 1993-06-29 | 1994-04-27 | 超音波センサを利用した障害物の距離測定装置及びその方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5526321A (ja) |
JP (1) | JPH0735854A (ja) |
KR (1) | KR0168087B1 (ja) |
DE (1) | DE4422812C2 (ja) |
GB (1) | GB2279746B (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190047295A (ko) * | 2017-10-27 | 2019-05-08 | 주식회사 만도 | 물체 감지 시스템 및 그 방법 |
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US6870792B2 (en) * | 2000-04-04 | 2005-03-22 | Irobot Corporation | Sonar Scanner |
WO2004072675A1 (en) * | 2002-11-12 | 2004-08-26 | General Dynamics Advanced Information Systems | A method and system for in-air ultrasonic acoustical detection and characterization |
KR100704836B1 (ko) * | 2005-04-08 | 2007-04-09 | 김대식 | 책장검출장치 |
EP2045624A1 (en) * | 2007-10-01 | 2009-04-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Ultrasonic distance sensor and robot cleaner using the same |
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GB2475345A (en) * | 2009-11-13 | 2011-05-18 | Jonathan Brown | Semi-autonomous operation of devices. |
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US9395723B2 (en) | 2013-09-30 | 2016-07-19 | Five Elements Robotics, Inc. | Self-propelled robot assistant |
CN105093229B (zh) * | 2014-05-19 | 2018-03-27 | 日本电气株式会社 | 多个目标的定位方法及装置 |
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-
1993
- 1993-06-29 KR KR1019930011953A patent/KR0168087B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1994
- 1994-04-27 JP JP6090123A patent/JPH0735854A/ja active Pending
- 1994-06-29 GB GB9413043A patent/GB2279746B/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-06-29 DE DE4422812A patent/DE4422812C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1994-06-29 US US08/267,544 patent/US5526321A/en not_active Expired - Lifetime
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DE4422812A1 (de) | 1995-03-16 |
DE4422812C2 (de) | 2003-06-26 |
GB2279746B (en) | 1997-01-22 |
GB2279746A (en) | 1995-01-11 |
GB9413043D0 (en) | 1994-08-17 |
KR0168087B1 (ko) | 1999-05-01 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19980922 |