JP2020020683A - Obstacle detection device, and obstacle detection method - Google Patents

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Abstract

To easily detect an obstacle in a short range region.SOLUTION: An obstacle detection device includes a short range obstacle detection unit. The short range obstacle detection unit includes: a sound reverberation termination time calculation unit for calculating a sound reverberation termination time; and a standard deviation calculation unit for calculating a standard deviation of the sound reverberation termination time; and a determination unit for determining whether or not an obstacle exists in a short range region. The reverberation termination time calculation unit calculates a sound reverberation termination time T2. A standard deviation calculation unit calculates a standard deviation of the sound reverberation termination time T2 for each calculation time of the sound reverberation termination time T2. The determination unit determines the presence/absence of an obstacle in the short range region whether or not the standard deviation exceeds a threshold.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、障害物を検出する障害物検出装置、及び、障害物検出方法に関する。   The present invention relates to an obstacle detection device and an obstacle detection method for detecting an obstacle.

超音波により障害物を検出する障害物検出装置は、超音波センサと、超音波センサの検出結果から障害物を検出する制御部と、を備える。超音波センサは、圧電振動子と、圧電振動子に駆動信号を出力することで圧電振動子から超音波を送信させる送信部と、反射波により圧電振動子に生じる受信信号を検出する受信部と、を備える。制御部は、超音波の送信から反射波を受信するまでの時間から障害物の有無の判定や、障害物までの距離を算出する。   An obstacle detection device that detects an obstacle using ultrasonic waves includes an ultrasonic sensor and a control unit that detects an obstacle from the detection result of the ultrasonic sensor. The ultrasonic sensor includes a piezoelectric vibrator, a transmitting unit that transmits a ultrasonic wave from the piezoelectric vibrator by outputting a drive signal to the piezoelectric vibrator, and a receiving unit that detects a reception signal generated in the piezoelectric vibrator by a reflected wave. , Is provided. The control unit determines the presence or absence of an obstacle and calculates the distance to the obstacle from the time from transmission of the ultrasonic wave to reception of the reflected wave.

超音波センサから超音波を送信すると、圧電振動子に残響が生じる。残響は、送信部からの駆動信号の出力が停止した後にも継続する。超音波センサの近くに障害物が存在している場合、残響により生じる受信信号と反射波により生じる受信信号とが合成されるおそれがある。すると、残響と反射波とを区別することができず、障害物を検出できないおそれがある。   When ultrasonic waves are transmitted from the ultrasonic sensor, reverberation occurs in the piezoelectric vibrator. The reverberation continues even after the output of the drive signal from the transmission unit stops. When an obstacle is present near the ultrasonic sensor, there is a possibility that a received signal generated by reverberation and a received signal generated by a reflected wave may be combined. Then, the reverberation and the reflected wave cannot be distinguished, and an obstacle may not be detected.

特許文献1に記載の障害物検出装置では、基準残響時間を設定し、残響時間が基準残響時間よりも長いか否かを判定している。超音波センサの近くに障害物が存在している場合、反射波の影響で残響時間が長くなる。このため、基準残響時間よりも残響時間が長い場合には、超音波センサの近くに障害物が存在していると判断することができる。   In the obstacle detection device described in Patent Document 1, a reference reverberation time is set, and it is determined whether the reverberation time is longer than the reference reverberation time. When an obstacle exists near the ultrasonic sensor, the reverberation time becomes longer due to the influence of the reflected wave. Therefore, if the reverberation time is longer than the reference reverberation time, it can be determined that an obstacle exists near the ultrasonic sensor.

特開2016−31354号公報JP 2016-31354 A

ところで、公差などの影響で、同一製品の超音波センサであっても残響時間には、ばらつきが生じる。従って、特許文献1に記載の障害物検出装置では、超音波センサ毎に個別の基準残響時間を設定する必要があり、手間が掛かる。   By the way, due to the influence of tolerances and the like, the reverberation time varies even for ultrasonic sensors of the same product. Therefore, in the obstacle detection device described in Patent Literature 1, it is necessary to set an individual reference reverberation time for each ultrasonic sensor, which is troublesome.

本発明の目的は、容易に近距離領域の障害物を検出できる障害物検出装置、及び、障害物検出方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an obstacle detection device and an obstacle detection method that can easily detect an obstacle in a short distance area.

上記課題を解決する障害物検出装置は、超音波を送信し、障害物によって反射された反射波を受信する超音波センサと、前記超音波センサの検出結果から障害物を検出する制御部と、を備えた障害物検出装置であって、前記制御部は、前記超音波センサに駆動指令を送る駆動指令部と、前記超音波の送信による残響が収まるまでに前記超音波センサにより前記反射波が受信される領域を近距離領域とすると、前記近距離領域の障害物を検出する近距離障害物検出部と、を備え、前記近距離障害物検出部は、前記超音波センサの残響が収まるまでの時間である残響終了時間を算出する残響終了時間算出部と、前記残響終了時間が算出される毎に前記残響終了時間の平均値、及び、前記残響終了時間の標準偏差を算出する標準偏差算出部と、前記標準偏差が閾値を超えた場合に前記近距離領域に障害物が存在すると判定する判定部と、を備える。   An obstacle detection device that solves the above problem transmits an ultrasonic wave, an ultrasonic sensor that receives a reflected wave reflected by the obstacle, and a control unit that detects an obstacle from a detection result of the ultrasonic sensor, An obstacle detection device comprising: a drive command unit that sends a drive command to the ultrasonic sensor; andthe reflected wave by the ultrasonic sensor until the reverberation due to the transmission of the ultrasonic wave stops. If the area to be received is a short-distance area, a short-distance obstacle detection unit that detects an obstacle in the short-distance area is provided, and the short-distance obstacle detection unit operates until the reverberation of the ultrasonic sensor stops. A reverberation end time calculating unit that calculates a reverberation end time that is a time of, and an average value of the reverberation end time each time the reverberation end time is calculated, and a standard deviation calculation that calculates a standard deviation of the reverberation end time. Part and said And a determination unit that the obstacle exists in the short range when the quasi deviation exceeds a threshold value.

近距離領域に障害物が存在していると、反射波の影響で残響時間が長くなる。更に、超音波が空気中を伝播すると、空気中の原子量に依存して超音波の減衰量が変化する。これにより、近距離領域の障害物からの反射波を受信した場合、減衰量の異なる反射波によって残響終了時間がばらつくことになる。一方で、近距離領域に障害物が存在していない場合、反射波が残響終了時間に与える影響がなく、近距離領域に障害物が存在していない場合に比べて残響終了時間がばらつきにくい。従って、近距離領域に障害物が存在していない場合に比べて、近距離領域に障害物が存在している場合の方が残響終了時間の標準偏差は大きくなる。障害物検出装置は、標準偏差が閾値を超えたか否かを判定することで近距離領域に障害物が存在するか否かを判定することができる。   If an obstacle is present in the short distance area, the reverberation time becomes longer due to the influence of the reflected wave. Further, when the ultrasonic wave propagates in the air, the attenuation of the ultrasonic wave changes depending on the atomic weight in the air. As a result, when a reflected wave from an obstacle in a short distance area is received, the reverberation end time varies due to reflected waves having different attenuations. On the other hand, when no obstacle is present in the short distance area, the reflected wave has no effect on the reverberation end time, and the reverberation end time is less likely to vary than when no obstacle is present in the short distance area. Therefore, the standard deviation of the reverberation end time is larger when an obstacle is present in the short distance area than when no obstacle is present in the short distance area. The obstacle detection device can determine whether or not an obstacle exists in the short-distance region by determining whether or not the standard deviation exceeds a threshold.

前述したように、残響終了時間のばらつきは、超音波が空気中を伝播することに起因するものである。従って、残響終了時間の標準偏差は、公差による超音波センサの個体差に影響されにくく、標準偏差に閾値を設定する場合、超音波センサの個体差に関わらず同一の閾値を設定すればよい。このため、超音波センサの個体差に応じて個別の閾値を設定する場合に比べて、容易に近距離領域の障害物を検出できる。   As described above, the variation in the reverberation end time is due to the propagation of the ultrasonic wave in the air. Therefore, the standard deviation of the reverberation end time is hardly affected by the individual difference of the ultrasonic sensors due to the tolerance, and when setting the threshold to the standard deviation, the same threshold may be set regardless of the individual difference of the ultrasonic sensors. For this reason, an obstacle in a short-distance area can be detected more easily than in a case where individual thresholds are set according to individual differences between ultrasonic sensors.

上記障害物検出装置について、前記近距離領域よりも前記超音波センサから離れた領域の障害物を検出する障害物検出部を備えていてもよい。近距離領域よりも離れた領域に障害物が存在する場合、残響が収まった後に反射波が受信されることになる。従って、障害物検出部は、空気中での超音波の伝播速度と、超音波の送信から反射波の受信までに要した時間から障害物を検出することができる。近距離領域の障害物に加えて、近距離領域よりも離れた領域の障害物も検出できるため、広範囲に亘って障害物の検出を行うことができる。   The obstacle detection device may include an obstacle detection unit that detects an obstacle in a region farther from the ultrasonic sensor than the short distance region. If an obstacle exists in a region farther than the short distance region, the reflected wave will be received after the reverberation has subsided. Therefore, the obstacle detection unit can detect the obstacle based on the propagation speed of the ultrasonic wave in the air and the time required from transmission of the ultrasonic wave to reception of the reflected wave. In addition to obstacles in the short distance area, obstacles in an area farther than the short distance area can be detected, so that obstacles can be detected over a wide range.

上記障害物検出装置について、前記標準偏差算出部は、前記標準偏差を前記平均値で補正してもよい。これによれば、近距離領域の障害物の検出精度を向上させることができる。   In the obstacle detection device, the standard deviation calculation unit may correct the standard deviation with the average value. According to this, it is possible to improve the detection accuracy of the obstacle in the short distance area.

上記課題を解決する障害物検出方法は、超音波を送信し、障害物によって反射された反射波を受信する超音波センサの検出結果から障害物を検出する障害物検出方法であって、前記超音波センサに駆動指令を送り、前記超音波センサの残響が収まるまでの時間である残響終了時間を算出し、前記残響終了時間が算出される毎に前記残響終了時間の平均値、及び、前記残響終了時間の標準偏差を算出し、前記超音波の送信による残響が収まるまでに前記超音波センサにより前記反射波が受信される領域を近距離領域とすると、前記標準偏差が閾値を超えた場合に前記近距離領域に障害物が存在すると判定する。これによれば、容易に近距離領域の障害物を検出できる。   An obstacle detection method for solving the above-mentioned problem is an obstacle detection method of transmitting an ultrasonic wave and detecting an obstacle from a detection result of an ultrasonic sensor that receives a reflected wave reflected by the obstacle, A drive command is sent to the acoustic wave sensor, and a reverberation end time, which is a time until the reverberation of the ultrasonic sensor stops, is calculated.Every time the reverberation end time is calculated, an average value of the reverberation end time, and the reverberation Calculate the standard deviation of the end time, and if the region where the reflected wave is received by the ultrasonic sensor is a short distance region until the reverberation due to the transmission of the ultrasonic wave stops, if the standard deviation exceeds a threshold value. It is determined that an obstacle exists in the short distance area. According to this, an obstacle in a short distance area can be easily detected.

本発明によれば、容易に近距離領域の障害物を検出できる。   According to the present invention, an obstacle in a short distance area can be easily detected.

障害物検出装置が搭載されるフォークリフトの概略側面図。FIG. 1 is a schematic side view of a forklift on which an obstacle detection device is mounted. フォークリフトの構成を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a forklift. 障害物検出装置の構成を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of an obstacle detection device. 近距離領域に障害物が存在しない場合の駆動信号、受信信号、及び、デジタル信号の関係を示す図。The figure which shows the relationship between a drive signal, a reception signal, and a digital signal when an obstacle does not exist in a short distance area | region. 近距離領域に障害物が存在する場合の駆動信号、受信信号、及び、デジタル信号の関係を示す図。FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship among a drive signal, a reception signal, and a digital signal when an obstacle exists in a short-distance region. 障害物検出装置が行う処理を示すフローチャート。9 is a flowchart illustrating a process performed by the obstacle detection device. 温度と標準偏差の関係、及び、温度と変動係数の関係を示す図。The figure which shows the relationship between a temperature and a standard deviation, and the relationship between a temperature and a variation coefficient.

以下、障害物検出装置、及び、障害物検出方法の一実施形態について説明する。
図1に示すように、フォークリフト10は、車体11と、車体11の前方に設けられた荷役装置12と、車体11の後方に設けられたカウンタウェイト13と、を備える。なお、フォークリフト10は、搭乗者による運転が行われるフォークリフトであってもよいし、自動で運転が行われるフォークリフトであってもよい。
Hereinafter, an embodiment of an obstacle detection device and an obstacle detection method will be described.
As shown in FIG. 1, the forklift 10 includes a vehicle body 11, a cargo handling device 12 provided in front of the vehicle body 11, and a counterweight 13 provided behind the vehicle body 11. Note that the forklift 10 may be a forklift operated by a passenger or a forklift operated automatically.

図2に示すように、フォークリフト10は、メインコントローラ17と、荷役装置12を動作させる荷役機構14と、フォークリフト10を走行させる駆動機構15と、フォークリフト10の起動状態と停止状態とを切り替えるキースイッチ16と、を備える。   As shown in FIG. 2, the forklift 10 includes a main controller 17, a cargo handling mechanism 14 for operating the cargo handling device 12, a driving mechanism 15 for running the forklift 10, and a key switch for switching the forklift 10 between a start state and a stop state. And 16.

メインコントローラ17は、CPU18、及び、メモリ19を備える。メモリ19には、フォークリフト10を動作させるためのプログラム等が記憶されている。メインコントローラ17は、キースイッチ16によりフォークリフト10が起動状態にされている場合、駆動機構15や荷役機構14を制御することで荷役動作や走行動作をフォークリフト10に行わせる。一方で、メインコントローラ17は、キースイッチ16によりフォークリフト10が停止状態にされている場合、荷役動作や走行動作をフォークリフト10に行わせない。   The main controller 17 includes a CPU 18 and a memory 19. The memory 19 stores a program for operating the forklift 10 and the like. When the forklift 10 is activated by the key switch 16, the main controller 17 controls the drive mechanism 15 and the cargo handling mechanism 14 to cause the forklift 10 to perform the cargo handling operation and the traveling operation. On the other hand, when the forklift 10 is stopped by the key switch 16, the main controller 17 does not cause the forklift 10 to perform the cargo handling operation or the traveling operation.

フォークリフト10には、障害物検出装置20が搭載されている。障害物検出装置20は、超音波センサ21と、超音波センサ21を制御する制御ECU30と、を備える。超音波センサ21は、超音波を送信し、送信した超音波の反射波を受信する。制御部としての制御ECU30は、CPUと、RAM及びROM等からなる記憶部と、を備える電子制御ユニット:Electronic Control Unitである。記憶部には、障害物検出装置20を制御するための種々のプログラムが記憶されている。制御ECU30は、各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する専用のハードウェア、例えば、特定用途向け集積回路:ASICを備えていてもよい。制御ECU30は、コンピュータプログラムに従って動作する1つ以上のプロセッサ、ASIC等の1つ以上の専用のハードウェア回路、あるいは、それらの組み合わせを含む回路として構成し得る。プロセッサは、CPU、並びに、RAM及びROM等のメモリを含む。メモリは、処理をCPUに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリ、即ち、コンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆるものを含む。制御ECU30は、メインコントローラ17と相互に通信可能に接続されている。なお、本実施形態では、制御ECU30はメインコントローラ17とは別体で形成されているが、一体とされていてもよい。   An obstacle detection device 20 is mounted on the forklift 10. The obstacle detection device 20 includes an ultrasonic sensor 21 and a control ECU 30 that controls the ultrasonic sensor 21. The ultrasonic sensor 21 transmits an ultrasonic wave and receives a reflected wave of the transmitted ultrasonic wave. The control ECU 30 as a control unit is an electronic control unit including a CPU and a storage unit including a RAM, a ROM, and the like. Various programs for controlling the obstacle detection device 20 are stored in the storage unit. The control ECU 30 may include dedicated hardware for executing at least a part of various processes, for example, an application-specific integrated circuit (ASIC). The control ECU 30 may be configured as one or more processors operating according to a computer program, one or more dedicated hardware circuits such as an ASIC, or a circuit including a combination thereof. The processor includes a CPU and a memory such as a RAM and a ROM. The memory stores program codes or instructions configured to cause the CPU to execute processing. Memory, or computer readable media, includes anything that can be accessed by a general purpose or special purpose computer. The control ECU 30 is communicably connected to the main controller 17. In the present embodiment, the control ECU 30 is formed separately from the main controller 17, but may be integrated.

図1に示すように、超音波センサ21は、カウンタウェイト13に取り付けられている。超音波センサ21は、カウンタウェイト13に穴を設けて、穴に超音波センサ21を挿入することで取り付けられていてもよいし、ネジ留めによって取り付けられていてもよい。超音波センサ21は、車体11の後方に超音波を送信するように取り付けられている。従って、本実施形態の障害物検出装置20により検出される障害物は、フォークリフト10の後方に存在する障害物である。   As shown in FIG. 1, the ultrasonic sensor 21 is attached to the counterweight 13. The ultrasonic sensor 21 may be attached by providing a hole in the counterweight 13 and inserting the ultrasonic sensor 21 into the hole, or may be attached by screwing. The ultrasonic sensor 21 is attached so as to transmit an ultrasonic wave to the rear of the vehicle body 11. Therefore, the obstacle detected by the obstacle detection device 20 of the present embodiment is an obstacle existing behind the forklift 10.

図3に示すように、超音波センサ21は、圧電振動子22と、送信部23と、受信部24と、A/D変換部27と、を備える。超音波センサ21は、1つの圧電振動子22を送信と受信で兼用する送受信兼用型の超音波センサである。送信部23は、駆動信号を圧電振動子22に出力する。送信部23としては、例えば、バースト信号である駆動信号を出力する発信部、及び、駆動信号を増幅するトランスによって構成されている。圧電振動子22は、駆動信号を与えられることにより振動し、超音波を送信する。圧電振動子22は、送信した超音波の反射波を受信して振動することにより反射波に基づいた受信信号を出力する。受信部24は、圧電振動子22に生じる受信信号を検出する。   As shown in FIG. 3, the ultrasonic sensor 21 includes a piezoelectric vibrator 22, a transmission unit 23, a reception unit 24, and an A / D conversion unit 27. The ultrasonic sensor 21 is a transmission / reception-type ultrasonic sensor that uses one piezoelectric vibrator 22 for both transmission and reception. The transmission unit 23 outputs a drive signal to the piezoelectric vibrator 22. The transmission unit 23 includes, for example, a transmission unit that outputs a drive signal that is a burst signal, and a transformer that amplifies the drive signal. The piezoelectric vibrator 22 vibrates by receiving a drive signal and transmits ultrasonic waves. The piezoelectric vibrator 22 receives a transmitted reflected wave of the ultrasonic wave and vibrates to output a received signal based on the reflected wave. The receiving unit 24 detects a reception signal generated in the piezoelectric vibrator 22.

受信部24は、受信信号を増幅する増幅回路25と、増幅回路25によって増幅された受信信号が出力される検波部26と、を備える。増幅回路25は、例えば、オペアンプによって構成されている。検波部26は、増幅回路25で増幅された受信信号から包絡線を取得する包絡線検波部である。検波部26は、受信信号から取得した包絡線をA/D変換部27に出力する。   The receiving unit 24 includes an amplifier circuit 25 that amplifies the received signal, and a detector 26 that outputs the received signal amplified by the amplifier circuit 25. The amplifier circuit 25 is configured by, for example, an operational amplifier. The detection unit 26 is an envelope detection unit that obtains an envelope from the reception signal amplified by the amplification circuit 25. The detector 26 outputs the envelope obtained from the received signal to the A / D converter 27.

A/D変換部27は、アナログ信号をデジタル信号に変換する。本実施形態のデジタル信号は、Highレベル、又は、Lowレベルに二値化された二値化信号である。A/D変換部27は、受信レベルが下限閾値以上、かつ、上限閾値未満の包絡線が入力された場合にはHighレベルのデジタル信号を出力する。A/D変換部27は、受信レベルが下限閾値未満の包絡線、及び、受信レベルが上限閾値以上の包絡線が入力された場合にはLowレベルのデジタル信号を出力する。A/D変換部27は、例えば、複数のコンパレータによって構成されている。   The A / D converter 27 converts an analog signal into a digital signal. The digital signal of the present embodiment is a binary signal that has been binarized to a high level or a low level. The A / D converter 27 outputs a high-level digital signal when an envelope whose reception level is equal to or higher than the lower threshold and lower than the upper threshold is input. The A / D converter 27 outputs a low-level digital signal when an envelope whose reception level is lower than the lower threshold and an envelope whose reception level is higher than the upper threshold are input. The A / D converter 27 includes, for example, a plurality of comparators.

図4に示すように、後述する駆動指令部31から超音波センサ21に駆動指令が与えられると、送信部23は駆動信号Dを出力し、超音波センサ21は超音波を送信する。圧電振動子22の振動により超音波が送信されている間は、受信信号R1も生じることになる。また、駆動信号Dの出力が停止した後も圧電振動子22の振動は継続する。この振動が残響である。残響の影響により、駆動信号Dが停止した後にも受信信号R1が生じ、Highレベルのデジタル信号D1が出力されることになる。なお、超音波の送信により生じる受信信号R1は、残響信号とも言う。   As shown in FIG. 4, when a drive command is given to the ultrasonic sensor 21 from a drive command unit 31 to be described later, the transmission unit 23 outputs a drive signal D, and the ultrasonic sensor 21 transmits an ultrasonic wave. While the ultrasonic wave is being transmitted by the vibration of the piezoelectric vibrator 22, the reception signal R1 is also generated. Further, the vibration of the piezoelectric vibrator 22 continues even after the output of the drive signal D is stopped. This vibration is reverberation. Due to the effect of reverberation, the received signal R1 is generated even after the driving signal D is stopped, and the high-level digital signal D1 is output. The reception signal R1 generated by the transmission of the ultrasonic wave is also called a reverberation signal.

障害物に超音波が当たると、超音波は反射波となって圧電振動子22に戻ることになる。圧電振動子22に反射波が当たると、圧電振動子22は振動する。この振動によって受信信号R2が生じ、Highレベルのデジタル信号D2が出力されることになる。   When the ultrasonic wave hits the obstacle, the ultrasonic wave returns to the piezoelectric vibrator 22 as a reflected wave. When a reflected wave hits the piezoelectric vibrator 22, the piezoelectric vibrator 22 vibrates. Due to this vibration, a reception signal R2 is generated, and a high-level digital signal D2 is output.

上記した超音波センサ21は、用途が限定された専用品ではなく、多くの用途が存在する汎用品である。即ち、本実施形態の超音波センサ21は、障害物検出装置20に用いるために設計されたものではない既製品である。   The ultrasonic sensor 21 described above is not a dedicated product having a limited use, but a general-purpose product having many uses. That is, the ultrasonic sensor 21 of the present embodiment is an off-the-shelf product not designed for use in the obstacle detection device 20.

図3に示すように、制御ECU30は、超音波センサ21に駆動指令を出力する駆動指令部31を備える。駆動指令部31が駆動指令を出力することで、超音波センサ21は駆動する。駆動指令部31は、キースイッチ16によりフォークリフト10が起動状態にされている際に定期的に駆動指令を出力する。駆動指令部31は、制御ECU30の一機能として実現されており、制御ECU30は、駆動指令を出力する機能を備えていると捉えることもできる。   As shown in FIG. 3, the control ECU 30 includes a drive command unit 31 that outputs a drive command to the ultrasonic sensor 21. When the drive command section 31 outputs a drive command, the ultrasonic sensor 21 is driven. The drive command unit 31 periodically outputs a drive command when the forklift 10 is activated by the key switch 16. The drive command unit 31 is realized as one function of the control ECU 30, and the control ECU 30 can be regarded as having a function of outputting a drive command.

制御ECU30は、超音波センサ21の検出結果から近距離領域の障害物を検出する近距離障害物検出部40と、超音波センサ21の検出結果から近距離領域より離れた領域の障害物を検出する障害物検出部32と、を備える。近距離障害物検出部40、及び、障害物検出部32は、制御ECU30の一機能として実現されており、制御ECU30は、これらの障害物検出機能を備えていると捉えることもできる。   The control ECU 30 detects a short-range obstacle detection unit 40 that detects a short-range obstacle from the detection result of the ultrasonic sensor 21, and detects an obstacle that is farther from the short-range region from the detection result of the ultrasonic sensor 21. And an obstacle detection unit 32 that performs the operation. The short-range obstacle detection unit 40 and the obstacle detection unit 32 are realized as one function of the control ECU 30, and the control ECU 30 can be regarded as having these obstacle detection functions.

近距離領域とは、当該領域に障害物が存在している場合、残響が収まるまでに反射波が圧電振動子22に受信される領域である。言い換えれば、残響と反射波の合成波による受信信号が生じる領域である。近距離領域は、圧電振動子22の特性や、超音波センサ21の使用される環境などで、その大きさが変化する。   The short-distance region is a region where the reflected wave is received by the piezoelectric vibrator 22 until the reverberation stops when an obstacle is present in the region. In other words, it is a region where a received signal is generated by a combined wave of reverberation and reflected waves. The size of the short distance region changes depending on the characteristics of the piezoelectric vibrator 22 and the environment in which the ultrasonic sensor 21 is used.

近距離領域より離れた領域とは、当該領域に障害物が存在している場合、残響が収まった後に反射波が圧電振動子22に受信される領域である。本実施形態のように、フォークリフト10の後方に存在する障害物を検出する場合、近距離領域より離れた領域とは、近距離領域よりも後方の領域である。   The area farther than the short distance area is an area where the reflected wave is received by the piezoelectric vibrator 22 after the reverberation has subsided when an obstacle exists in the area. When detecting an obstacle present behind the forklift 10 as in the present embodiment, an area farther than the short distance area is an area behind the short distance area.

図4に示すように、障害物検出部32は、A/D変換部27から出力されるデジタル信号から、近距離領域より離れた領域の障害物を検出する。障害物検出部32は、超音波センサ21が超音波を送信してから、障害物からの反射波を受信するまでの時間T1を算出する。超音波センサ21が超音波を送信した時刻tdは、駆動指令部31が駆動指令を出力した時刻である。なお、時刻tdは、Highレベルのデジタル信号D1が立ち上がる時刻としてもよい。反射波を受信した時刻trは、Highレベルのデジタル信号D2が立ち上がる時刻である。障害物検出部32は、超音波センサ21が超音波を送信した時刻tdと、超音波センサ21が反射波を受信した時刻trまでの期間を超音波センサ21が超音波を送信してから、反射波を受信するまでの時間T1として算出する。   As shown in FIG. 4, the obstacle detection unit 32 detects an obstacle in an area farther than the short distance area from the digital signal output from the A / D conversion unit 27. The obstacle detection unit 32 calculates a time T1 from transmission of the ultrasonic wave by the ultrasonic sensor 21 to reception of a reflected wave from the obstacle. The time td at which the ultrasonic sensor 21 transmits the ultrasonic wave is the time at which the drive command unit 31 outputs the drive command. The time td may be the time when the high-level digital signal D1 rises. The time tr when the reflected wave is received is the time when the high-level digital signal D2 rises. The obstacle detection unit 32 transmits the ultrasonic wave from the ultrasonic sensor 21 to the time td at which the ultrasonic sensor 21 transmits the ultrasonic wave and the time tr at which the ultrasonic sensor 21 receives the reflected wave, It is calculated as the time T1 until the reflected wave is received.

障害物検出部32は、駆動信号Dの出力によるHighレベルのデジタル信号D1が立ち下がった後、Highレベルのデジタル信号D2が立ち上がると、障害物が存在すると判断する。更に、障害物検出部32は、空気中での超音波の伝播速度と、算出した時間T1から超音波センサ21から障害物までの距離を演算する。障害物検出部32は、検出結果をメインコントローラ17に出力する。障害物検出部32による障害物の検出は、フォークリフト10が起動状態の間、継続して行われる。   The obstacle detection unit 32 determines that an obstacle exists when the high-level digital signal D2 rises after the high-level digital signal D1 due to the output of the drive signal D falls. Further, the obstacle detection unit 32 calculates the distance from the ultrasonic sensor 21 to the obstacle based on the propagation speed of the ultrasonic wave in the air and the calculated time T1. The obstacle detection unit 32 outputs a detection result to the main controller 17. The obstacle detection by the obstacle detection unit 32 is continuously performed while the forklift 10 is in the activated state.

次に、近距離障害物検出部40について、障害物検出方法とともに説明する。
図3に示すように、近距離障害物検出部40は、残響終了時間を算出する残響終了時間算出部41と、残響終了時間の標準偏差を算出する標準偏差算出部42と、近距離領域に障害物が存在するか否かを判定する判定部43と、を備える。
Next, the short distance obstacle detection unit 40 will be described together with an obstacle detection method.
As shown in FIG. 3, the short-range obstacle detection unit 40 includes a reverberation end time calculation unit 41 that calculates a reverberation end time, a standard deviation calculation unit 42 that calculates a standard deviation of the reverberation end time, A determination unit 43 that determines whether an obstacle exists.

図4に示すように、残響終了時間算出部41は、残響終了時間T2を算出する。残響終了時間T2とは、予め定められた計測開始時刻tsから残響終了時刻teまでの時間である。本実施形態では、計測開始時刻tsを、駆動指令を出力した時刻tdとしている。なお、計測開始時刻tsは、駆動信号Dを出力したときに生じるHighレベルのデジタル信号D1の立ち上がり時刻としてもよい。残響終了時刻teは、Highレベルのデジタル信号D1の立ち下がり時刻である。本実施形態では、残響終了時間T2は、Highレベルのデジタル信号D1の出力される時間と同一である。   As shown in FIG. 4, the reverberation end time calculation unit 41 calculates a reverberation end time T2. The reverberation end time T2 is a time from a predetermined measurement start time ts to a reverberation end time te. In the present embodiment, the measurement start time ts is the time td at which the drive command was output. Note that the measurement start time ts may be the rising time of the high-level digital signal D1 generated when the drive signal D is output. The reverberation end time te is a fall time of the high-level digital signal D1. In the present embodiment, the reverberation end time T2 is the same as the time at which the high-level digital signal D1 is output.

標準偏差算出部42は、残響終了時間T2が算出される毎に残響終了時間T2の標準偏差を算出する。また、標準偏差算出部42は、残響終了時間T2が算出される毎に残響終了時間の平均値を算出する。標準偏差算出部42は、残響終了時間T2の平均値で残響終了時間T2の標準偏差を補正することで、変動係数を算出する。具体的にいえば、標準偏差算出部42は、標準偏差を平均値で除算することで変動係数を得る。   The standard deviation calculator 42 calculates the standard deviation of the reverberation end time T2 every time the reverberation end time T2 is calculated. Further, the standard deviation calculation unit 42 calculates the average value of the reverberation end time every time the reverberation end time T2 is calculated. The standard deviation calculation unit 42 calculates the variation coefficient by correcting the standard deviation of the reverberation end time T2 with the average value of the reverberation end time T2. Specifically, the standard deviation calculator 42 obtains a coefficient of variation by dividing the standard deviation by the average value.

ここで、図5に示すように、近距離領域に障害物が存在していると、残響終了時間T2のばらつきが大きくなる。近距離領域に障害物が存在していると、残響中に反射波が受信されることになり、残響による振動に加えて反射波による振動が生じることになる。受信信号R1は、残響による受信信号と反射波による受信信号との合成波となり、残響時間が長くなることになる。例えば、図4では、近距離領域に障害物が存在していないため、受信信号R1には、駆動信号Dの停止後に継続する3周期分の残響による波が含まれることになる。これに対し、図5では残響による振動に加えて反射波による振動により、受信信号R1には、駆動信号Dの停止後に継続する5周期分の残響の波が含まれ、残響終了時間T2が長くなっている。なお、本実施形態では、受信信号R1は正弦波状としているが、受信信号R1の形状は、超音波センサ21の種類や、周辺環境によって異なる場合がある。従って、受信信号R1は、正弦波状に限られずパルス状などの他の形状であってもよい。   Here, as shown in FIG. 5, when an obstacle exists in the short distance area, the variation of the reverberation end time T2 becomes large. If an obstacle exists in the short distance area, a reflected wave will be received during reverberation, and vibration due to the reflected wave will occur in addition to vibration due to the reverberation. The received signal R1 is a composite wave of the received signal due to the reverberation and the received signal due to the reflected wave, so that the reverberation time becomes longer. For example, in FIG. 4, since no obstacle exists in the short-distance region, the reception signal R1 includes waves due to reverberation for three cycles continuing after the driving signal D is stopped. On the other hand, in FIG. 5, due to the vibration due to the reflected wave in addition to the vibration due to the reverberation, the received signal R1 includes a reverberation wave for five periods continuing after the driving signal D is stopped, and the reverberation end time T2 is long. Has become. In the present embodiment, the reception signal R1 has a sine wave shape, but the shape of the reception signal R1 may vary depending on the type of the ultrasonic sensor 21 and the surrounding environment. Therefore, the reception signal R1 is not limited to the sine wave shape but may be another shape such as a pulse shape.

更に、超音波が空気中を伝播すると、空気中の原子量に依存して超音波の減衰量が変化する。このため、近距離領域の障害物からの反射波を受信した場合、減衰量の異なる反射波によって残響終了時間T2がばらつくことになる。一方で、近距離領域に障害物が存在していない場合、反射波が残響終了時間T2に与える影響がなく、近距離領域に障害物が存在していない場合に比べて残響終了時間T2がばらつきにくい。このため、近距離領域に障害物が存在している場合、近距離領域に障害物が存在していない場合よりも残響終了時間T2の標準偏差が大きな値となる。   Further, when the ultrasonic wave propagates in the air, the attenuation of the ultrasonic wave changes depending on the atomic weight in the air. For this reason, when a reflected wave from an obstacle in a short distance region is received, the reverberation end time T2 varies due to reflected waves having different attenuation amounts. On the other hand, when the obstacle does not exist in the short-range area, the reflected wave has no effect on the reverberation end time T2, and the reverberation end time T2 varies more than when no obstacle exists in the short-range area. Hateful. For this reason, when an obstacle is present in the short distance area, the standard deviation of the reverberation end time T2 has a larger value than when no obstacle is present in the short distance area.

判定部43は、図6に示す処理を行うことで、近距離領域に障害物が存在するか否かを判定する。
図6に示すように、ステップS1において、判定部43は、変動係数が閾値を越えているか否かを判定する。前述したように、近距離領域に障害物が存在していない場合に比べて、近距離領域に障害物が存在している場合のほうが残響終了時間T2の標準偏差は大きい。
The determination unit 43 determines whether or not an obstacle exists in the short-distance region by performing the processing illustrated in FIG.
As shown in FIG. 6, in step S1, the determination unit 43 determines whether the variation coefficient exceeds a threshold. As described above, the standard deviation of the reverberation end time T2 is larger when an obstacle is present in the short distance area than when no obstacle is present in the short distance area.

更に、残響終了時間T2は、超音波センサ21を構成する部材の温度特性によって変化する。また、超音波は、空気中を伝播する際の減衰量に温度依存性がある。従って、環境温度によって残響終了時間T2の標準偏差は変化する。   Further, the reverberation end time T2 changes depending on the temperature characteristics of the members constituting the ultrasonic sensor 21. In addition, ultrasonic waves have a temperature dependence on the amount of attenuation when propagating in air. Therefore, the standard deviation of the reverberation end time T2 changes depending on the environmental temperature.

例えば、図7に示すように、環境温度以外の条件を同一とした上で、環境温度が−40°の場合と、環境温度が+20°の場合で残響終了時間T2の標準偏差を算出すると、環境温度が−40°の場合の方が残響終了時間T2の標準偏差は大きくなる。   For example, as shown in FIG. 7, when the conditions other than the environmental temperature are the same, the standard deviation of the reverberation end time T2 is calculated when the environmental temperature is −40 ° and when the environmental temperature is + 20 °. When the environmental temperature is −40 °, the standard deviation of the reverberation end time T2 is larger.

本実施形態では、環境温度による標準偏差の影響を抑えるために、標準偏差を平均値で補正して、変動係数を算出している。変動係数は、平均値に対する相対的なばらつきの大きさを示している。近距離領域に障害物が存在しない場合に比べて、近距離領域に障害物が存在する場合の方が変動係数は大きくなる。図7に示すように、変動係数は、環境温度の影響によるばらつきが少ない。変動係数を用いることで、環境温度の影響による障害物の有無の誤判定を抑止できる。   In the present embodiment, in order to suppress the influence of the standard deviation due to the environmental temperature, the standard deviation is corrected by the average value, and the variation coefficient is calculated. The variation coefficient indicates the magnitude of variation relative to the average value. The variation coefficient is larger when an obstacle is present in the short distance area than when no obstacle is present in the short distance area. As shown in FIG. 7, the variation coefficient has little variation due to the influence of the environmental temperature. By using the variation coefficient, erroneous determination of the presence or absence of an obstacle due to the influence of the environmental temperature can be suppressed.

閾値としては、近距離領域に障害物が存在している場合に算出される変動係数を実験やシミュレーションにより測定した上で、この値に基づいて設定される。例えば、閾値としては、近距離領域に障害物が存在している場合に算出されると予想される変動係数よりも若干小さい値に設定される。   The threshold value is set based on this value obtained by measuring the coefficient of variation calculated when an obstacle is present in the short-distance area by experiment or simulation. For example, the threshold is set to a value slightly smaller than a variation coefficient expected to be calculated when an obstacle is present in the short distance area.

図6に示すように、ステップS1の判定結果が肯定の場合、判定部43は、ステップS2において、近距離領域に障害物が存在すると判断し、処理を終了する。一方で、ステップS1の判定結果が否定の場合、判定部43は、ステップS3の処理を行う。   As shown in FIG. 6, when the determination result in step S1 is affirmative, the determination unit 43 determines in step S2 that an obstacle exists in the short distance area, and ends the process. On the other hand, when the determination result of step S1 is negative, the determination unit 43 performs the process of step S3.

ステップS3において、判定部43は、残響終了時間T2の算出回数が所定回数を超えているか否かを判定する。即ち、残響終了時間T2の標準偏差、及び、残響終了時間T2の平均値の母集団の数が所定回数を超えているか否かを判定する。ステップS3の判定結果が否定の場合、判定部43は、ステップS1の処理を行う。残響終了時間T2の標準偏差を算出する回数を1回のみとすると、近距離領域に障害物が存在しているにも関わらず、偶発的に残響終了時間T2の標準偏差が小さくなる場合がある。このため、残響終了時間T2の算出回数が所定回数を越えるまで判定を行うことで、近距離領域内の障害物の有無を精度良く検出することが可能となる。所定回数としては、残響終了時間T2のばらつきが得られると予想される回数に設定される。例えば、所定回数は、10回〜20回に設定される。   In step S3, the determination unit 43 determines whether the number of times of calculation of the reverberation end time T2 exceeds a predetermined number. That is, it is determined whether the standard deviation of the reverberation end time T2 and the population of the average value of the reverberation end time T2 exceed a predetermined number. When the determination result of step S3 is negative, the determination unit 43 performs the process of step S1. If the number of times the standard deviation of the reverberation end time T2 is calculated is only one, the standard deviation of the reverberation end time T2 may be accidentally reduced in spite of the presence of an obstacle in a short distance area. . For this reason, by performing determination until the number of times of calculation of the reverberation end time T2 exceeds a predetermined number, it is possible to accurately detect the presence or absence of an obstacle in a short-distance region. The predetermined number of times is set to the number of times that it is expected that a variation in the reverberation end time T2 will be obtained. For example, the predetermined number is set to 10 to 20 times.

ステップS3の判定結果が肯定の場合、判定部43は、ステップS4において、近距離領域に障害物は存在していないと判断し、処理を終了する。近距離障害物検出部40は、処理を終えると、障害物の有無をメインコントローラ17に出力する。本実施形態において、近距離障害物検出部40による処理は、キースイッチ16によりフォークリフト10の停止状態が起動状態に切り替えられたことを契機として1回行われる。これは、キースイッチ16によりフォークリフト10が停止状態から起動状態にされたときが近距離領域の障害物を最も検出しにくいためである。フォークリフト10が起動状態にされている場合、障害物検出部32によって近距離領域より離れた領域の障害物を検出可能である。従って、フォークリフト10が起動状態にされている場合、フォークリフト10の移動により近距離領域に障害物が入る前に、障害物検出部32により障害物を検出可能である。   If the determination result in step S3 is affirmative, the determination unit 43 determines in step S4 that there is no obstacle in the short distance area, and ends the processing. Upon completion of the processing, the short-range obstacle detection unit 40 outputs the presence or absence of an obstacle to the main controller 17. In the present embodiment, the process by the short-range obstacle detection unit 40 is performed once when the stop state of the forklift 10 is switched to the start state by the key switch 16. This is because when the forklift 10 is switched from the stopped state to the activated state by the key switch 16, it is most difficult to detect an obstacle in the short distance area. When the forklift 10 is in the activated state, the obstacle detection unit 32 can detect an obstacle in an area farther than the short distance area. Therefore, when the forklift 10 is in the activated state, the obstacle detection unit 32 can detect an obstacle before the obstacle enters the short distance area due to the movement of the forklift 10.

これに対して、フォークリフト10が停止状態から起動状態に切り替えられた際に近距離領域に障害物が存在する場合、当該障害物を障害物検出部32によって検出することができない。即ち、フォークリフト10が停止状態から起動状態に切り替えられた際に近距離領域に存在する障害物は、近距離障害物検出部40によって検出する必要がある。このため、近距離領域に障害物が存在するか否かの判定は、キースイッチ16によりフォークリフト10の停止状態が起動状態に切り替えられたことを契機として1回のみ行われる。   On the other hand, if the forklift 10 is switched from the stopped state to the activated state and an obstacle exists in the short distance area, the obstacle cannot be detected by the obstacle detection unit 32. That is, it is necessary for the short-range obstacle detection unit 40 to detect an obstacle existing in the short-range area when the forklift 10 is switched from the stopped state to the activated state. Therefore, the determination as to whether or not an obstacle exists in the short-distance area is performed only once when the stop state of the forklift 10 is switched to the start state by the key switch 16.

メインコントローラ17は、障害物検出部32及び近距離障害物検出部40の検出結果から障害物の有無や、障害物の位置を認識する。メインコントローラ17は、障害物とフォークリフト10との相対位置に応じて、障害物が近い旨の報知、速度制限の実施などを行う。   The main controller 17 recognizes the presence or absence of an obstacle and the position of the obstacle from the detection results of the obstacle detection unit 32 and the short-range obstacle detection unit 40. The main controller 17 performs notification that the obstacle is close, limits the speed, and the like, according to the relative position between the obstacle and the forklift 10.

実施形態の作用について説明する。
近距離障害物検出部40は、残響終了時間T2の標準偏差から近距離領域の障害物を検出する。超音波センサ21には、公差による個体差で超音波を送信した際の残響時間に差が生じる場合があり、同一条件で超音波を送信したとしても残響終了時間T2の絶対値に差が生じる場合がある。仮に、残響終了時間T2の絶対値から近距離領域の障害物を検出しようとすると、超音波センサ21の個体差に合わせて残響終了時間T2の閾値を設定する必要がある。
The operation of the embodiment will be described.
The short-range obstacle detection unit 40 detects an obstacle in a short-range region from the standard deviation of the reverberation end time T2. The ultrasonic sensor 21 may have a difference in reverberation time when transmitting an ultrasonic wave due to an individual difference due to tolerance, and a difference occurs in the absolute value of the reverberation end time T2 even if the ultrasonic wave is transmitted under the same condition. There are cases. If an attempt is made to detect an obstacle in a short distance region from the absolute value of the reverberation end time T2, it is necessary to set a threshold value of the reverberation end time T2 in accordance with the individual difference of the ultrasonic sensor 21.

これに対して、残響終了時間T2の標準偏差から近距離領域の障害物を検出する場合、残響終了時間T2のばらつきから障害物の検出が行われる。残響終了時間T2のばらつきは、超音波センサ21が空気中を伝播することに起因するものである。従って、標準偏差に閾値を設定する場合、超音波センサ21の個体差に関わらず同一の閾値を設定すれば近距離領域の障害物を検出できる。   On the other hand, when detecting an obstacle in a short distance region from the standard deviation of the reverberation end time T2, the obstacle is detected based on a variation in the reverberation end time T2. The variation of the reverberation end time T2 is caused by the propagation of the ultrasonic sensor 21 in the air. Therefore, when setting a threshold value for the standard deviation, an obstacle in a short distance area can be detected by setting the same threshold value regardless of the individual difference of the ultrasonic sensor 21.

なお、受信信号の信号レベルの標準偏差から近距離領域の障害物を検出することも考えられる。この場合、A/D変換前のアナログ信号から信号レベルを算出する必要がある。すると、受信信号の信号レベルを超音波センサ21に出力させる必要があり、超音波センサ21の複雑化などを招く。   It is also conceivable to detect an obstacle in a short distance area from the standard deviation of the signal level of the received signal. In this case, it is necessary to calculate a signal level from an analog signal before A / D conversion. Then, it is necessary to output the signal level of the received signal to the ultrasonic sensor 21, which causes the ultrasonic sensor 21 to be complicated.

本実施形態のように、超音波センサ21から出力されるデジタル信号から近距離領域の障害物を検出する場合、汎用の超音波センサを用いることができる。このため、本実施形態の障害物検出装置20のみに用いることを想定した専用の超音波センサを用いる必要がない。   When detecting an obstacle in a short distance region from a digital signal output from the ultrasonic sensor 21 as in the present embodiment, a general-purpose ultrasonic sensor can be used. Therefore, there is no need to use a dedicated ultrasonic sensor that is assumed to be used only for the obstacle detection device 20 of the present embodiment.

実施形態の効果について説明する。
(1)判定部43は、標準偏差が閾値を超えるか否かによって近距離領域に障害物が存在しているか否かを判定している。標準偏差は、超音波センサ21の個体差に依存しないため、超音波センサ21の個体差を考慮せずに閾値を設定することができる。従って、超音波センサ21の個体差を考慮して、個別の閾値を設定する場合に比べて、容易に近距離領域の障害物を検出できる。
The effects of the embodiment will be described.
(1) The determination unit 43 determines whether an obstacle is present in a short distance area based on whether the standard deviation exceeds a threshold. Since the standard deviation does not depend on the individual difference between the ultrasonic sensors 21, the threshold value can be set without considering the individual difference between the ultrasonic sensors 21. Therefore, an obstacle in a short-distance region can be detected more easily than in a case where individual threshold values are set in consideration of individual differences of the ultrasonic sensors 21.

(2)近距離障害物検出部40は、近距離領域よりも離れた領域の障害物も検出する。従って、近距離領域に加えて近距離領域よりも離れた領域の障害物も検出することができ、広範囲に亘って障害物の検出を行うことができる。   (2) The short-range obstacle detection unit 40 also detects an obstacle in an area farther than the short-range area. Therefore, it is possible to detect an obstacle not only in the short distance area but also in an area farther than the short distance area, and it is possible to detect an obstacle over a wide range.

(3)標準偏差を平均値で補正することで変動係数を算出し、この変動係数を用いて障害物を検出している。変動係数は、環境温度による影響を受けにくい。このため、近距離領域の障害物の検出精度を向上させることができる。なお、温度センサにより環境温度を検出し、環境温度と閾値との対応関係を示すマップから閾値を導出することで同様の効果を得ることができる。しかしながら、この場合、温度センサの増加を招き、環境温度と閾値との対応関係を示すマップを作成する必要もある。これに対して、変動係数を用いることで、温度センサの増加を抑制することができ、マップを作成する必要もない。従って、製造コストの増加を抑制できる。   (3) A coefficient of variation is calculated by correcting the standard deviation by an average value, and an obstacle is detected using the coefficient of variation. The coefficient of variation is less affected by the environmental temperature. For this reason, it is possible to improve the detection accuracy of the obstacle in the short distance area. A similar effect can be obtained by detecting the environmental temperature with a temperature sensor and deriving the threshold from a map indicating the correspondence between the environmental temperature and the threshold. However, in this case, the number of temperature sensors is increased, and it is necessary to create a map indicating the correspondence between the environmental temperature and the threshold. On the other hand, by using the variation coefficient, it is possible to suppress an increase in the number of temperature sensors, and it is not necessary to create a map. Therefore, an increase in manufacturing cost can be suppressed.

(4)汎用の超音波センサ21を用いて近距離領域の障害物を検出することができる。制御ECU30が行う処理を追加することで近距離領域の障害物を検出できる。このため、汎用の超音波センサ21に部材を追加したり、専用の超音波センサを製造する場合に比べて、製造コストの増加を抑制しつつ、近距離領域の障害物を検出することができる。   (4) An obstacle in a short distance area can be detected using the general-purpose ultrasonic sensor 21. By adding the processing performed by the control ECU 30, an obstacle in a short distance area can be detected. Therefore, it is possible to detect an obstacle in a short-distance region while suppressing an increase in manufacturing cost as compared with a case where a member is added to the general-purpose ultrasonic sensor 21 or a case where a dedicated ultrasonic sensor is manufactured. .

実施形態は、以下のように変更して実施することができる。実施形態及び以下の変形例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○平均値による補正を行っていない標準偏差から近距離領域の障害物を検出してもよい。この場合、障害物検出装置20の使用される環境の温度を考慮して標準偏差の閾値を設定することが好ましい。
The embodiment can be modified and implemented as follows. The embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
O An obstacle in a short distance area may be detected from a standard deviation not corrected by the average value. In this case, it is preferable to set the threshold value of the standard deviation in consideration of the temperature of the environment where the obstacle detection device 20 is used.

また、温度に応じて閾値を変動させてもよい。判定部43は、フォークリフト10に備えられる温度センサの検出結果から環境温度を把握する。障害物検出装置20は、環境温度と閾値とを対応付けたマップや、環境温度と閾値との関係式が記憶されたメモリを備える。判定部43は、環境温度から閾値を導出し、導出された閾値を標準偏差が越えるか否かによって障害物の有無を判定する。   Further, the threshold value may be changed according to the temperature. The determination unit 43 grasps the environmental temperature from the detection result of the temperature sensor provided in the forklift 10. The obstacle detection device 20 includes a map in which the environmental temperature is associated with a threshold, and a memory in which a relational expression between the environmental temperature and the threshold is stored. The determining unit 43 derives a threshold value from the environmental temperature, and determines the presence or absence of an obstacle based on whether the standard deviation exceeds the derived threshold value.

○障害物検出装置20は、近距離領域の障害物の有無を検出できればよく、近距離領域よりも離れた領域の障害物を検出しなくてもよい。この場合、近距離領域よりも離れた領域の障害物は、障害物検出装置20とは異なる装置によって検出することが好ましい。   The obstacle detection device 20 only needs to be able to detect the presence or absence of an obstacle in a short distance area, and does not need to detect an obstacle in an area farther than the short distance area. In this case, it is preferable that an obstacle located in a region farther than the short distance region is detected by a device different from the obstacle detection device 20.

○近距離領域の障害物の検出は、フォークリフト10が起動状態の間、定期的に行われてもよい。この場合、近距離領域に障害物が存在するか否かの判定が行われる毎に、残響終了時間T2、及び、残響終了時間T2の算出回数をリセットする。   The detection of the obstacle in the short distance area may be performed periodically while the forklift 10 is in the activated state. In this case, every time it is determined whether or not an obstacle exists in the short distance area, the reverberation end time T2 and the number of times of calculation of the reverberation end time T2 are reset.

○超音波センサ21は、送信用の圧電振動子と、受信用の圧電振動子と、を備える超音波センサであってもよい。この場合であっても、送信用の圧電振動子から送信された超音波が受信用の圧電振動子に受信されたり、送信用の圧電振動子の振動が受信用の圧電振動子に伝わることで受信用の圧電振動子に残響が生じる。この場合であっても、実施形態と同様に、受信用の圧電振動子の残響終了時間から標準偏差を算出することで近距離領域の障害物を検出することができる。   The ultrasonic sensor 21 may be an ultrasonic sensor including a transmitting piezoelectric vibrator and a receiving piezoelectric vibrator. Even in this case, the ultrasonic wave transmitted from the transmitting piezoelectric vibrator is received by the receiving piezoelectric vibrator, or the vibration of the transmitting piezoelectric vibrator is transmitted to the receiving piezoelectric vibrator. Reverberation occurs in the receiving piezoelectric vibrator. Even in this case, similarly to the embodiment, the obstacle in the short distance area can be detected by calculating the standard deviation from the reverberation end time of the receiving piezoelectric vibrator.

○障害物検出装置20は、乗用車、トーイングトラクタ等の産業車両、自律移動するロボット等、障害物の検出を要する装置であれば、どのような装置に搭載されていてもよい。   The obstacle detection device 20 may be mounted on any device that needs to detect an obstacle, such as an automobile, an industrial vehicle such as a towing tractor, or a robot that moves autonomously.

○障害物検出装置20は、フォークリフト10の前方や、フォークリフト10の側方に存在する障害物を検出するものでもよい。この場合、障害物を検出したい方向に超音波が照射されるように超音波センサ21をフォークリフト10に取り付ければよい。なお、障害物検出装置20としては、前方、後方、及び、側方のうちいずれかの方向の障害物を検出するものであってもよいし、複数の方向の障害物を検出するものであってもよい。   The obstacle detection device 20 may detect an obstacle existing in front of the forklift 10 or on the side of the forklift 10. In this case, the ultrasonic sensor 21 may be attached to the forklift 10 so that ultrasonic waves are emitted in a direction in which an obstacle is to be detected. Note that the obstacle detection device 20 may be one that detects an obstacle in any one of the front, rear, and side directions, or one that detects obstacles in a plurality of directions. You may.

○A/D変換部27は、受信レベルが下限閾値以上、上限閾値未満の包絡線が入力された場合にはLowレベルのデジタル信号を出力し、それ以外の場合にHighレベルの信号を出力するものであってもよい。   The A / D converter 27 outputs a low-level digital signal when an envelope whose reception level is equal to or higher than the lower threshold and lower than the upper threshold is input, and outputs a high-level signal otherwise. It may be something.

○A/D変換部27は、上限閾値が設定されていないものであってもよい。即ち、A/D変換部27は、受信レベルが下限閾値以上の包絡線が入力された場合にHighレベルのデジタル信号を出力し、それ以外の場合にLowレベルのデジタル信号を出力するものであってもよい。   The A / D converter 27 may not have the upper threshold set. That is, the A / D converter 27 outputs a high-level digital signal when an envelope whose reception level is equal to or higher than the lower threshold is input, and outputs a low-level digital signal otherwise. You may.

20…障害物検出装置、21…超音波センサ、30…制御ECU(制御部)、31…駆動指令部、32…障害物検出部、40…近距離障害物検出部、41…残響終了時間算出部、42…標準偏差算出部、43…判定部。   Reference Signs List 20: Obstacle detection device, 21: Ultrasonic sensor, 30: Control ECU (control unit), 31: Drive command unit, 32: Obstacle detection unit, 40: Short-range obstacle detection unit, 41: Reverberation end time calculation Unit, 42: standard deviation calculating unit, 43: determining unit.

Claims (4)

超音波を送信し、障害物によって反射された反射波を受信する超音波センサと、
前記超音波センサの検出結果から障害物を検出する制御部と、を備えた障害物検出装置であって、
前記制御部は、
前記超音波センサに駆動指令を送る駆動指令部と、
前記超音波の送信による残響が収まるまでに前記超音波センサにより前記反射波が受信される領域を近距離領域とすると、前記近距離領域の障害物を検出する近距離障害物検出部と、を備え、
前記近距離障害物検出部は、
前記超音波センサの残響が収まるまでの時間である残響終了時間を算出する残響終了時間算出部と、
前記残響終了時間が算出される毎に前記残響終了時間の平均値、及び、前記残響終了時間の標準偏差を算出する標準偏差算出部と、
前記標準偏差が閾値を超えた場合に前記近距離領域に障害物が存在すると判定する判定部と、を備える障害物検出装置。
An ultrasonic sensor that transmits an ultrasonic wave and receives a reflected wave reflected by an obstacle,
An obstacle detection device, comprising: a control unit that detects an obstacle from the detection result of the ultrasonic sensor.
The control unit includes:
A drive command unit that sends a drive command to the ultrasonic sensor,
Assuming that the area where the reflected wave is received by the ultrasonic sensor is a short distance area until the reverberation due to the transmission of the ultrasonic wave is settled, a short distance obstacle detection unit that detects an obstacle in the short distance area, Prepared,
The short-range obstacle detection unit,
A reverberation end time calculation unit that calculates a reverberation end time that is a time until the reverberation of the ultrasonic sensor stops,
An average value of the reverberation end time every time the reverberation end time is calculated, and a standard deviation calculating unit that calculates a standard deviation of the reverberation end time,
A determining unit that determines that an obstacle exists in the short-distance region when the standard deviation exceeds a threshold value.
前記近距離領域よりも前記超音波センサから離れた領域の障害物を検出する障害物検出部を備える請求項1に記載の障害物検出装置。   The obstacle detection device according to claim 1, further comprising an obstacle detection unit that detects an obstacle in a region farther from the ultrasonic sensor than the short distance region. 前記標準偏差算出部は、前記標準偏差を前記平均値で補正する請求項1又は請求項2に記載の障害物検出装置。   The obstacle detection device according to claim 1, wherein the standard deviation calculation unit corrects the standard deviation with the average value. 超音波を送信し、障害物によって反射された反射波を受信する超音波センサの検出結果から障害物を検出する障害物検出方法であって、
前記超音波センサに駆動指令を送り、
前記超音波センサの残響が収まるまでの時間である残響終了時間を算出し、
前記残響終了時間が算出される毎に前記残響終了時間の平均値、及び、前記残響終了時間の標準偏差を算出し、
前記超音波の送信による残響が収まるまでに前記超音波センサにより前記反射波が受信される領域を近距離領域とすると、前記標準偏差が閾値を超えた場合に前記近距離領域に障害物が存在すると判定する障害物検出方法。
An obstacle detection method that transmits an ultrasonic wave and detects an obstacle from a detection result of an ultrasonic sensor that receives a reflected wave reflected by the obstacle,
Send a drive command to the ultrasonic sensor,
Calculate the reverberation end time, which is the time until the reverberation of the ultrasonic sensor stops,
Each time the reverberation end time is calculated, the average value of the reverberation end time, and calculate the standard deviation of the reverberation end time,
If an area where the reflected wave is received by the ultrasonic sensor before the reverberation due to the transmission of the ultrasonic wave is set to a short distance area, an obstacle exists in the short distance area when the standard deviation exceeds a threshold. Obstacle detection method to determine.
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