Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Objekterfas
sung mit zumindest einem Ultraschallsender und einem die
Echoimpulse aufnehmenden Ultraschallempfänger sowie einer
Sender- und Empfängersteuerung und einer zumindest ein Ver
gleichsprofil des zu erfassenden Objektes speichernden Aus
werteschaltung.The invention relates to a method for object detection
solution with at least one ultrasonic transmitter and one die
Ultrasound receiver receiving echo impulses and one
Sender and receiver control and at least one Ver
same profile of the object to be recorded
value switching.
Bei einem bekannten Verfahren der obengenannten Art wird ein
Schallimpuls vom Sender ausgesandt, dessen zeitliche Reflek
tion die Kontur eines Objektes erfassen soll. Um eine gute
Auflösung der Stufenstruktur zu erreichen, muß der Schallim
puls sehr kurz sein (µs). Derartige Sender sind derzeit nicht
verfügbar. Bei dem bekannten Verfahren wird aus diesem Grund
eine aufwendige Auswertung in Form von Korrelationsrechnungen
vorgenommen. Dem vorliegenden Verfahren und der Anordnung
liegt die Aufgabe zugrunde, eine Objekterfassung zu schaffen,
die bei geringem Aufwand eine höhere Auflösung erreicht. Dies
wird auf einfache Weise dadurch erreicht, daß vom Ultraschall
sender eine Folge von unterschiedlichen Frequenzen abge
strahlt wird, deren objektspezifisches Reflektionsspektrum
gespeichert wird und als Vergleichsspektrum bei der Objekter
fassung abgerufen wird. Um mit einem höheren Energieinhalt
den Sendevorgang vollziehen zu können ist es vorteilhaft,
wenn die gesamte Frequenzfolge über einen Zeitbereich in
ms-Größe abgestrahlt wird. Hierdurch wird die Störsicherheit
gegenüber kurzen Impulsen verbessert. Darüber hinaus kann
gegenüber dem Stand der Technik der Schaltungsaufwand verrin
gert werden, da mit geringeren Sendespannungen gearbeitet wer
den kann. Eine weitere Verbesserung der Auflösung wird er
zielt, wenn der Übergang von Frequenz zu Frequenz kontinuier
lich erfolgt. Um die Auflösung dem Objekt bestmöglich anpas
sen zu können ist es vorteilhaft, wenn der Frequenzbereich
und die Frequenzfolgenstufung objektspezifisch gewählt wird.
Darüber hinaus ist die Erkennungsgeschwindigkeit steigerbar.
Um den Übertragungsbereich der Wandler zu linearisieren ist
es vorteilhaft, wenn entweder die Amplituden der Einzelfre
quenzen unterschiedlich hoch gewählt werden oder die Amplitu
den des Reflektionsspektrums unterschiedlich bewertet werden.
Um ein bestimmtes Objekt aus einer Reihe von vorgegebenen Ob
jekten zu erkennen ist es vorteilhaft, wenn mehrere Reflek
tionsspektren gespeichert werden. Hierdurch sind auch Sortier
aufgaben ohne weiteres lösbar. Um auf einfache Weise eine
rechnerische Auswertung der Objekterfassung durchführen zu
können ist es vorteilhaft, daß das Reflektionsspektrum vor
der Speicherung digitalisiert wird.In a known method of the type mentioned above, a
Sound pulse emitted by the transmitter, whose temporal reflect
tion should capture the contour of an object. To be a good one
To achieve dissolution of the step structure, the Schallim
pulse should be very short (µs). Such channels are not currently
available. For this reason, the known method
a complex evaluation in the form of correlation calculations
performed. The present procedure and arrangement
is based on the task of creating an object detection,
which achieves a higher resolution with little effort. This
is easily achieved by ultrasound
transmit a sequence of different frequencies
shines, their object-specific reflection spectrum
is saved and as a comparison spectrum at the Objerter
version is accessed. To with a higher energy content
to be able to carry out the transmission process, it is advantageous
if the entire frequency sequence over a time range in
ms size is emitted. This will improve immunity to interference
improved compared to short impulses. Furthermore, can
reduce circuitry compared to the prior art
be used because who works with lower transmission voltages
that can. He will further improve the resolution
aims when the transition from frequency to frequency is continuous
Lich done. To best adapt the resolution to the object
To be able to sen it is advantageous if the frequency range
and the frequency sequence grading is selected object-specifically.
In addition, the detection speed can be increased.
In order to linearize the transducer transmission range
it is advantageous if either the amplitudes of the individual fre
sequences can be selected at different levels or the amplitudes
those of the reflection spectrum are assessed differently.
To a specific object from a series of predetermined Ob
to recognize objects, it is advantageous if several reflect
tion spectra can be saved. This also makes sorting
tasks easily solved. To easily create a
perform arithmetical evaluation of the object detection
it is advantageous that the reflection spectrum before
the storage is digitized.
Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel gemäß der
Erfindung beschrieben.An embodiment according to the
Invention described.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen
Anordnung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren
durchgeführt werden kann, Fig. 1 is a schematic representation of the arrangement according to the invention, with the method of the invention can be carried out,
Fig. 2 ein Diagramm der Sendespannung über der Frequenz, Fig. 2 is a diagram of the transmission voltage versus frequency,
Fig. 3 ein Reflektionsspektrum, das vom Ultraschallempfänger
aufgenommen werden kann und Fig. 3 shows a reflection spectrum that can be recorded by the ultrasound receiver and
Fig. 4 eine schematische Darstellung des Vergleichers zum
Vergleich der Reflektionsspektren mit gespeicherten
Vergleichsspektren. Fig. 4 is a schematic representation of the comparator for comparing the reflection spectra with stored comparison spectra.
Die in der Zeichnung dargestellte Anordnung zur Objekterfas
sung besteht aus dem Ultraschallsender 1, dem Ultraschallem
pfänger 2 und der Steuervorrichtung 3, die einen Steuerteil 4,
einen Speicher 5, einen Vergleicher 6 und eine Schwellwertaus
wertung 7 aufweist. Der Ultraschallsender 1 enthält eine Fre
quenzaufbereitung 8. Dem Ultraschallempfänger 2 kann ein Am
plitudendemodulator 14 und ein Analog-Digital-Wandler 9 nach
geschaltet werden. Hierdurch ist eine Verarbeitung mittels
üblicher Datenverarbeitungsanlagen möglich. Das Steuerteil 4
sorgt zunächst für die Steuerung des Ultraschallsenders, so
daß eine vorbestimmbare Folge von unterschiedlichen Frequen
zen f 1 bis fn, wie dies in Fig. 2 dargestellt wurde, auf ein
Objekt 10 abgestrahlt wird. Durch die unterschiedlich starke
Reflektion der unterschiedlichen Frequenzen entsprechend der
Kontur des Objektes 10 ergibt sich ein Frequenzspektrum, wie
es in Fig. 3 dargestellt ist, das vom Ultraschallempfänger 2
aufgenommen wird und gegebenenfalls über den Analog-Digital-
Wandler im Speicher 5 abgelegt wird. Hierzu wird über den
symbolisch dargestellten Schalter 11 der Weg vom Ultraschall
empfänger zum Speicher freigeschaltet, was ebenfalls durch den
Steuerteil 4 erfolgt. Soll nun festgestellt werden, ob das vom
Ultraschallempfänger aufgenommene Frequenzspektrum einem be
kannten Objekt entspricht, so wird vom Steuerteil 4 der Spei
cher 5 auf den Vergleicher geschaltet, wobei das aufgenommene
Frequenzspektrum auf der anderen Seite dem Vergleicher 6 zuge
führt wird. Es können dann, wie die Fig. 4 zeigt, die einzelnen
Frequenzfolgen miteinander verglichen werden, so daß der Ver
gleicher 6 beim Vergleich der Spektren ein Signal oder einen
Steuerbefehl ausgeben kann. Um gewisse Meßtoleranzen ausglei
chen zu können kann es vorteilhaft sein, dieses Signal einer
Schwellwertauswertung 7 zuzuführen. Eine vorgegebene Fehler
schwelle 12 wird hier mit dem Signal verglichen, so daß der
Ausgang 13 Übereinstimmung des Objektes 10 mit einem gespei
cherten Frequenzspektrum signalisieren kann. Vorteilhaft ist
es, wenn die Fehlerschwelle entsprechend den Umgebungsbedin
gungen einstellbar ist. Wie bereits vorn erwähnt, kann die
Steuerung 4 auch dafür sorgen, daß die Dauer der Ausstrahlung
einer bestimmten Frequenz und die Folge der abzustrahlenden
Frequenzen dem zu überwachenden Objekt entsprechend gewählt
wird, was je nach zu messendem Objekt und auch der Meßentfer
nung eine Auflösungsverbesserung und damit ein Niedrighalten
der Fehlerschwelle bewirken kann. In diesem Zusammenhang kann
es auch vorteilhaft sein, dem Ultraschallempfänger einen Am
plitudendemodulator 14 nachzuschalten, so daß sich für das
Frequenzspektrum gemäß Fig. 3 eine abzuspeichernde Hüllkurve
ergibt.The arrangement shown in the drawing for object detection consists of the ultrasonic transmitter 1 , the Ultrasonic receiver 2 and the control device 3 , which has a control part 4 , a memory 5 , a comparator 6 and a threshold evaluation 7 . The ultrasonic transmitter 1 contains a frequency processing 8 . The ultrasonic receiver 2 can be connected to a plitude demodulator 14 and an analog-to-digital converter 9 . This enables processing by means of conventional data processing systems. The control part 4 initially ensures the control of the ultrasound transmitter, so that a predeterminable sequence of different frequencies f 1 to fn , as was shown in FIG. 2, is emitted onto an object 10 . The differently strong reflection of the different frequencies corresponding to the contour of the object 10 results in a frequency spectrum, as shown in FIG. 3, which is picked up by the ultrasound receiver 2 and is optionally stored in the memory 5 via the analog-digital converter. For this purpose, the path from the ultrasound receiver to the memory is activated via the symbolically represented switch 11 , which is also done by the control part 4 . If it is now to be determined whether the frequency spectrum recorded by the ultrasound receiver corresponds to a known object, then the control part 4 switches the memory 5 to the comparator, the recorded frequency spectrum on the other hand leading to the comparator 6 . It can then, as shown in FIG. 4, the individual frequency sequences are compared with each other, so that the Ver 6 when comparing the spectra can output a signal or a control command same. In order to compensate for certain measuring tolerances, it can be advantageous to supply this signal to a threshold evaluation 7 . A predetermined error threshold 12 is compared here with the signal, so that the output 13 can signal agreement of the object 10 with a stored frequency spectrum. It is advantageous if the error threshold is adjustable according to the ambient conditions. As already mentioned above, the controller 4 can also ensure that the duration of the emission of a specific frequency and the sequence of the frequencies to be radiated is selected according to the object to be monitored, which depending on the object to be measured and also the measurement distance, improve the resolution and thus keeping the error threshold low. In this context, it can also be advantageous to connect the ultrasonic receiver to a plitude demodulator 14 , so that an envelope curve to be stored results for the frequency spectrum according to FIG. 3.