JP2854291B2 - 超音波センサ - Google Patents
超音波センサInfo
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- JP2854291B2 JP2854291B2 JP8284923A JP28492396A JP2854291B2 JP 2854291 B2 JP2854291 B2 JP 2854291B2 JP 8284923 A JP8284923 A JP 8284923A JP 28492396 A JP28492396 A JP 28492396A JP 2854291 B2 JP2854291 B2 JP 2854291B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波の送受信に
より検出対象物までの距離を検出する超音波センサに関
するものである。
より検出対象物までの距離を検出する超音波センサに関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】超音波レベルセンサ、超音波レベルリレ
ー等の超音波センサは、化学装置等をはじめとして種々
の分野において使用されている。超音波センサの一般的
な動作原理は、検出対象物に向けて超音波を発射すると
共に、この検出対象物からの反射波を受信し、超音波の
発射時点から反射波の受信時点までの時間を測定し、こ
の測定時間に基づいてセンサから検出対象物までの距離
を演算しようとするものである。
ー等の超音波センサは、化学装置等をはじめとして種々
の分野において使用されている。超音波センサの一般的
な動作原理は、検出対象物に向けて超音波を発射すると
共に、この検出対象物からの反射波を受信し、超音波の
発射時点から反射波の受信時点までの時間を測定し、こ
の測定時間に基づいてセンサから検出対象物までの距離
を演算しようとするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、超音
波センサは種々の分野において使用されているが、この
ことは検出対象物も多岐に亙っていることを意味してい
る。そして、検出対象物の相違によって反射波の強さも
異なったものとなり、場合によっては検出対象物の超音
波振動面に振動遅れが発生して検出距離に誤差が生じる
結果となる。
波センサは種々の分野において使用されているが、この
ことは検出対象物も多岐に亙っていることを意味してい
る。そして、検出対象物の相違によって反射波の強さも
異なったものとなり、場合によっては検出対象物の超音
波振動面に振動遅れが発生して検出距離に誤差が生じる
結果となる。
【０００４】このよう誤差は、通常、それほど問題とな
ることはないが、位置検出について一定レベル以上の精
度が要求されるような分野においては無視し得ないもの
となる。従来の超音波センサにおいて、このような超音
波振動面の振動遅れに起因する検出距離の誤差を問題と
したものは存在しておらず、そのため位置検出の精度を
一定レベル以上向上させることが不可能であった。
ることはないが、位置検出について一定レベル以上の精
度が要求されるような分野においては無視し得ないもの
となる。従来の超音波センサにおいて、このような超音
波振動面の振動遅れに起因する検出距離の誤差を問題と
したものは存在しておらず、そのため位置検出の精度を
一定レベル以上向上させることが不可能であった。
【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、超音波振動面の振動遅れに起因する検出距離の誤
差をなくし、位置検出の精度を向上させることが可能な
超音波センサを提供することを目的としている。
あり、超音波振動面の振動遅れに起因する検出距離の誤
差をなくし、位置検出の精度を向上させることが可能な
超音波センサを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、請求項１記載の発明は、検出対象物に向
けて超音波を送波すると共にその反射波を検出し、この
超音波送波時点から反射波検出時点までの時間を測定す
ることにより検出対象物の位置を検出する超音波センサ
において、前記超音波送波時点から反射波検出時点まで
の時間の測定に基づき前記検出対象物の位置を演算する
位置演算手段と、前記反射波の波形の幅を検出する波形
幅検出手段と、 前記検出対象物の位置及び前記反射波
の波形の幅が複数段階に区分され、各区分に応じた補正
係数が記憶されている補正係数記憶手段と、前記位置演
算手段及び前記波形幅検出手段の各検出結果を入力し、
前記補正係数記憶手段からこの検出結果に対応する補正
係数を選択する補正係数選択手段と、前記補正係数選択
手段が選択した補正係数に基づき、前記位置演算手段が
演算した検出対象物の位置を補正する検出位置補正手段
と、を備えたことを特徴とする。
の手段として、請求項１記載の発明は、検出対象物に向
けて超音波を送波すると共にその反射波を検出し、この
超音波送波時点から反射波検出時点までの時間を測定す
ることにより検出対象物の位置を検出する超音波センサ
において、前記超音波送波時点から反射波検出時点まで
の時間の測定に基づき前記検出対象物の位置を演算する
位置演算手段と、前記反射波の波形の幅を検出する波形
幅検出手段と、 前記検出対象物の位置及び前記反射波
の波形の幅が複数段階に区分され、各区分に応じた補正
係数が記憶されている補正係数記憶手段と、前記位置演
算手段及び前記波形幅検出手段の各検出結果を入力し、
前記補正係数記憶手段からこの検出結果に対応する補正
係数を選択する補正係数選択手段と、前記補正係数選択
手段が選択した補正係数に基づき、前記位置演算手段が
演算した検出対象物の位置を補正する検出位置補正手段
と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記位置・波形幅検出手段は、前記反射波
の波高値を検出可能なものであり、前記補正係数選択手
段は、前記位置・波形幅検出手段が検出した波高値が所
定値以上の場合にのみ前記補正係数の選択を行うもので
ある、ことを特徴とする。
明において、前記位置・波形幅検出手段は、前記反射波
の波高値を検出可能なものであり、前記補正係数選択手
段は、前記位置・波形幅検出手段が検出した波高値が所
定値以上の場合にのみ前記補正係数の選択を行うもので
ある、ことを特徴とする。
【０００８】請求項３記載の発明は、請求項１又は２に
記載の超音波センサにおいて、前記検出位置補正手段
は、所定回数にわたって前記検出対象物の位置の補正を
行った後、この所定回数の補正値の平均値を演算し、こ
の平均値を最終的な補正値とするものである、ことを特
徴とする。
記載の超音波センサにおいて、前記検出位置補正手段
は、所定回数にわたって前記検出対象物の位置の補正を
行った後、この所定回数の補正値の平均値を演算し、こ
の平均値を最終的な補正値とするものである、ことを特
徴とする。
【０００９】請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の
いずれかに記載の発明において、前記補正係数記憶手段
に記憶されている補正係数は、メンバシップ関数により
示されるものであり、前記補正係数選択手段は、このメ
ンバシップ関数を補正係数として選択するものであり、
前記検出位置補正手段は、この選択されたメンバシップ
関数に基づくファジイ演算により前記位置の補正を行う
ものである、ことを特徴とする。
いずれかに記載の発明において、前記補正係数記憶手段
に記憶されている補正係数は、メンバシップ関数により
示されるものであり、前記補正係数選択手段は、このメ
ンバシップ関数を補正係数として選択するものであり、
前記検出位置補正手段は、この選択されたメンバシップ
関数に基づくファジイ演算により前記位置の補正を行う
ものである、ことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づき説明する。図１は、本実施形態に係る超音波センサ
の要部の構成を示すブロック図である。この超音波セン
サのＣＰＵ内には、検出動作の総合的な制御を行う検出
動作制御回路１が設けられている。この超音波センサは
送受信兼用型のものであり、超音波送受信部２から発射
された超音波は検出対象物に反射し、その反射波がＡ／
Ｄ変換回路３でＡ／Ｄ変換されて検出動作制御回路１に
入力されるようになっている。
づき説明する。図１は、本実施形態に係る超音波センサ
の要部の構成を示すブロック図である。この超音波セン
サのＣＰＵ内には、検出動作の総合的な制御を行う検出
動作制御回路１が設けられている。この超音波センサは
送受信兼用型のものであり、超音波送受信部２から発射
された超音波は検出対象物に反射し、その反射波がＡ／
Ｄ変換回路３でＡ／Ｄ変換されて検出動作制御回路１に
入力されるようになっている。
【００１１】検出動作制御回路１には、位置演算手段
４、波形幅検出手段５、フィルタ手段６、補正係数選択
手段７、及び検出位置補正手段８が設けられている。
４、波形幅検出手段５、フィルタ手段６、補正係数選択
手段７、及び検出位置補正手段８が設けられている。
【００１２】Ａ／Ｄ変換回路３でＡ／Ｄ変換された反射
波は位置演算手段４に送られる。位置演算手段４は、超
音波を発射した時点から反射波を受信した時点までの時
間を測定し、この測定した時間に基づき検出対象物の位
置（距離）を演算している。Ａ／Ｄ変換回路３でＡ／Ｄ
変換された反射波は、また、波形幅検出手段５にも送ら
れる。波形幅検出手段５は、この送られてきた反射波の
波形幅を検出する。なお、本実施形態の波形幅検出手段
５は、波形幅の他に波高値も検出するようになってい
る。フィルタ手段６は、波形幅検出手段５が検出した波
形幅及び波高値のうち一定値以下のものをカットしてノ
イズの影響を排除するようにしている。
波は位置演算手段４に送られる。位置演算手段４は、超
音波を発射した時点から反射波を受信した時点までの時
間を測定し、この測定した時間に基づき検出対象物の位
置（距離）を演算している。Ａ／Ｄ変換回路３でＡ／Ｄ
変換された反射波は、また、波形幅検出手段５にも送ら
れる。波形幅検出手段５は、この送られてきた反射波の
波形幅を検出する。なお、本実施形態の波形幅検出手段
５は、波形幅の他に波高値も検出するようになってい
る。フィルタ手段６は、波形幅検出手段５が検出した波
形幅及び波高値のうち一定値以下のものをカットしてノ
イズの影響を排除するようにしている。
【００１３】補正係数選択手段７は、位置演算手段４か
らの検出距離と、波形幅検出手段５からの波形幅及び波
高値とを入力し、波高値が所定値以上の場合に、検出距
離及び波形幅に応じた補正係数を補正係数記憶手段から
選択して取り出し、これを検出位置補正手段８に送るよ
うになっている。
らの検出距離と、波形幅検出手段５からの波形幅及び波
高値とを入力し、波高値が所定値以上の場合に、検出距
離及び波形幅に応じた補正係数を補正係数記憶手段から
選択して取り出し、これを検出位置補正手段８に送るよ
うになっている。
【００１４】検出位置補正手段８は、補正係数選択手段
７からの補正係数に基づき演算を行い、位置演算手段４
が演算した検出距離を補正するようになっている。な
お、動作特性設定器１０は、超音波発射パルスの速度や
パルス幅を、ユーザが検出対象物の種類に応じて設定し
直すためのものである。
７からの補正係数に基づき演算を行い、位置演算手段４
が演算した検出距離を補正するようになっている。な
お、動作特性設定器１０は、超音波発射パルスの速度や
パルス幅を、ユーザが検出対象物の種類に応じて設定し
直すためのものである。
【００１５】ところで、検出動作制御回路１は、低感度
モード及び高感度モードの２つの制御モードを有してお
り、超音波のワンショットの送波毎に両モードを切り換
えて超音波による検出制御を行うようになっている。こ
こで、低感度モードとは近距離の検出のためのものであ
り、高感度モードとは遠距離の検出のためのものであ
る。感度切換回路（図示せず）は、このような低感度モ
ードと高感度モードとの切換を行うものであり、パルス
変調器及び増幅回路（図示せず）を制御して、超音波送
波の際のパルス幅及び超音波受信の際の増幅度を切り換
えるようになっている。なお、この低感度モードと高感
度モードとを切り換えながら検出を行う技術について
は、例えば、特願平７−１５５２９４号において出願人
により既に呈示されている。
モード及び高感度モードの２つの制御モードを有してお
り、超音波のワンショットの送波毎に両モードを切り換
えて超音波による検出制御を行うようになっている。こ
こで、低感度モードとは近距離の検出のためのものであ
り、高感度モードとは遠距離の検出のためのものであ
る。感度切換回路（図示せず）は、このような低感度モ
ードと高感度モードとの切換を行うものであり、パルス
変調器及び増幅回路（図示せず）を制御して、超音波送
波の際のパルス幅及び超音波受信の際の増幅度を切り換
えるようになっている。なお、この低感度モードと高感
度モードとを切り換えながら検出を行う技術について
は、例えば、特願平７−１５５２９４号において出願人
により既に呈示されている。
【００１６】図２及び図３は、補正係数記憶手段９に記
憶されている低感度モード及び高感度モードの補正係数
である。低感度モードでは、図２に示すように、検出距
離が４０ｃｍ〜１００ｃｍまでの７段階に区分されてお
り、パルス幅が６０ｃｍ〜１ｃｍまでの１０段階に区分
されている。また、高感度モードでは、図３に示すよう
に、検出距離が８０ｃｍ〜３１０ｃｍまでの２４段階に
区分されており、パルス幅が６０ｃｍ〜１ｃｍまでの１
０段階に区分されている。なお、パルス幅の単位として
通常用いられるｍｓｅｃ等の単位ではなくｃｍを用いて
いるが、これは距離に相当するパルスの幅を示してい
る。
憶されている低感度モード及び高感度モードの補正係数
である。低感度モードでは、図２に示すように、検出距
離が４０ｃｍ〜１００ｃｍまでの７段階に区分されてお
り、パルス幅が６０ｃｍ〜１ｃｍまでの１０段階に区分
されている。また、高感度モードでは、図３に示すよう
に、検出距離が８０ｃｍ〜３１０ｃｍまでの２４段階に
区分されており、パルス幅が６０ｃｍ〜１ｃｍまでの１
０段階に区分されている。なお、パルス幅の単位として
通常用いられるｍｓｅｃ等の単位ではなくｃｍを用いて
いるが、これは距離に相当するパルスの幅を示してい
る。
【００１７】図４は、本実施形態の概略動作を示すフロ
ーチャートである。まず、初期設定が行われ（ステップ
５１）、パルス発射の際のパルス幅や、検出位置補正を
行うか否かの判別基準となる波高値等の値を設定する。
そして、超音波送受信部２から超音波が発射され、検出
対象物で反射した反射波がＡ／Ｄ変換回路３によりＡ／
Ｄ変換され検出動作制御回路１に入力される。
ーチャートである。まず、初期設定が行われ（ステップ
５１）、パルス発射の際のパルス幅や、検出位置補正を
行うか否かの判別基準となる波高値等の値を設定する。
そして、超音波送受信部２から超音波が発射され、検出
対象物で反射した反射波がＡ／Ｄ変換回路３によりＡ／
Ｄ変換され検出動作制御回路１に入力される。
【００１８】次いで、波形幅検出手段５は、波高値を検
出し（ステップ５２）、パルス幅を検出する（ステップ
５３）。この波高値及びパルス幅は、フィルタ手段６に
より一定値以下のものがカットされ、補正係数選択手段
７に入力される。そして、補正係数選択手段７は、パル
ス幅が予め設定されている設定値以上である場合に、補
正係数記憶手段９から補正係数を取り出すようにする
（ステップ５４）。補正係数記憶手段９は、この場合の
補正係数の選択を、位置演算手段４からの検出距離とフ
ィルタ手段６からのパルス幅とに基づいて行う。検出位
置補正手段８は、この補正係数記憶手段９が選択した補
正係数を用いて、位置演算手段４が検出した検出距離の
補正についての演算を行う（ステップ５５）。
出し（ステップ５２）、パルス幅を検出する（ステップ
５３）。この波高値及びパルス幅は、フィルタ手段６に
より一定値以下のものがカットされ、補正係数選択手段
７に入力される。そして、補正係数選択手段７は、パル
ス幅が予め設定されている設定値以上である場合に、補
正係数記憶手段９から補正係数を取り出すようにする
（ステップ５４）。補正係数記憶手段９は、この場合の
補正係数の選択を、位置演算手段４からの検出距離とフ
ィルタ手段６からのパルス幅とに基づいて行う。検出位
置補正手段８は、この補正係数記憶手段９が選択した補
正係数を用いて、位置演算手段４が検出した検出距離の
補正についての演算を行う（ステップ５５）。
【００１９】図５は、補正係数選択手段７が補正係数記
憶手段９から補正係数を選択して取り出す場合の動作を
示すフローチャートである。補正係数選択手段７は、ま
ず、フィルタ手段６から入力した波高値が設定値以上で
あるか否かを判別する（ステップ１）。補正係数選択手
段７は、設定値以上でなければ補正係数の選択は行わな
いが、設定値以上であれば次に、今回の反射波検出が低
感度モードに基づくものであるのか高感度モードに基づ
くものであるのかを判別する（ステップ２）。高感度モ
ードであれば、図示を省略してある高感度モード用の処
理（Ｈ）に移行するが、いまの場合は低感度モードであ
るものとする。
憶手段９から補正係数を選択して取り出す場合の動作を
示すフローチャートである。補正係数選択手段７は、ま
ず、フィルタ手段６から入力した波高値が設定値以上で
あるか否かを判別する（ステップ１）。補正係数選択手
段７は、設定値以上でなければ補正係数の選択は行わな
いが、設定値以上であれば次に、今回の反射波検出が低
感度モードに基づくものであるのか高感度モードに基づ
くものであるのかを判別する（ステップ２）。高感度モ
ードであれば、図示を省略してある高感度モード用の処
理（Ｈ）に移行するが、いまの場合は低感度モードであ
るものとする。
【００２０】補正係数選択手段７は、次に、位置演算手
段４による検出距離が１１０ｃｍを超えているか否かを
判別し（ステップ３）、超えていれば補正係数の選択を
行わないが、超えていなければ１００ｃｍを超えている
か否かを判別する（ステップ４）。そして、１００ｃｍ
を超えていれば、処理Ａ以降の流れに移行し、まず、パ
ルス幅が６０ｃｍを超えているか否かを判別する（ステ
ップ１１）。パルス幅が６０ｃｍを超えていれば、補正
係数選択手段７は、補正係数記憶手段９に記憶されてい
る低感度モード用テーブル（図２の表）から補正係数Ｕ
Ｌ7,1 を選択する（ステップ２１）。
段４による検出距離が１１０ｃｍを超えているか否かを
判別し（ステップ３）、超えていれば補正係数の選択を
行わないが、超えていなければ１００ｃｍを超えている
か否かを判別する（ステップ４）。そして、１００ｃｍ
を超えていれば、処理Ａ以降の流れに移行し、まず、パ
ルス幅が６０ｃｍを超えているか否かを判別する（ステ
ップ１１）。パルス幅が６０ｃｍを超えていれば、補正
係数選択手段７は、補正係数記憶手段９に記憶されてい
る低感度モード用テーブル（図２の表）から補正係数Ｕ
Ｌ7,1 を選択する（ステップ２１）。
【００２１】ステップ１１での判別がＮＯであれば、補
正係数選択手段７は次に、パルス幅が２５ｃｍを超えて
いるか否かを判別し（ステップ１２）、パルス幅が２５
ｃｍを超えていれば、補正係数記憶手段９から補正係数
ＵＬ7,2 を選択する（ステップ２２）。
正係数選択手段７は次に、パルス幅が２５ｃｍを超えて
いるか否かを判別し（ステップ１２）、パルス幅が２５
ｃｍを超えていれば、補正係数記憶手段９から補正係数
ＵＬ7,2 を選択する（ステップ２２）。
【００２２】ステップ１２での判別がＮＯであれば、補
正係数選択手段７は次に、パルス幅が２０ｃｍを超えて
いるか否かを判別し（ステップ１３）、パルス幅が２０
ｃｍを超えていれば、補正係数記憶手段９から補正係数
ＵＬ7,3 を選択する（ステップ２３）。以下、同様にし
て、補正係数選択手段７はステップ１４〜２０及びステ
ップ２４〜３０までの動作に基づき、補正係数記憶手段
９から補正係数を選択する。
正係数選択手段７は次に、パルス幅が２０ｃｍを超えて
いるか否かを判別し（ステップ１３）、パルス幅が２０
ｃｍを超えていれば、補正係数記憶手段９から補正係数
ＵＬ7,3 を選択する（ステップ２３）。以下、同様にし
て、補正係数選択手段７はステップ１４〜２０及びステ
ップ２４〜３０までの動作に基づき、補正係数記憶手段
９から補正係数を選択する。
【００２３】ステップ４での判別がＮＯであれば、補正
係数選択手段７は次に、検出距離が９０ｃｍを超えてい
るか否かを判別し（ステップ５）、超えていれば処理Ｂ
以降の流れに移行する。ステップ５での判別がＮＯであ
れば、補正係数選択手段７は次に、検出距離が８０ｃｍ
を超えているか否かを判別し（ステップ６）、超えてい
れば処理Ｃ以降の流れに移行する。以下、同様にして、
補正係数選択手段７はステップ７〜１０までの動作に基
づき処理Ｄ〜Ｇ以降の流れに移行する。
係数選択手段７は次に、検出距離が９０ｃｍを超えてい
るか否かを判別し（ステップ５）、超えていれば処理Ｂ
以降の流れに移行する。ステップ５での判別がＮＯであ
れば、補正係数選択手段７は次に、検出距離が８０ｃｍ
を超えているか否かを判別し（ステップ６）、超えてい
れば処理Ｃ以降の流れに移行する。以下、同様にして、
補正係数選択手段７はステップ７〜１０までの動作に基
づき処理Ｄ〜Ｇ以降の流れに移行する。
【００２４】なお、図５では低感度モードにおける補正
係数の選択動作のみを示したが、高感度モードにおける
補正係数の選択動作も上記した内容とほぼ同様である。
また、処理Ｂ〜Ｇ以降の流れについても図示を省略して
いるが、これらも処理Ａ以降の流れとほぼ同様である。
すなわち、処理Ｂ以降では、補正係数ＵＬ6,1 ，ＵＬ6,
2 ，…，ＵＬ6,10 のいずれかが選択され、処理Ｃ以降
では、補正係数ＵＬ5,1 ，ＵＬ5,2 ，…，ＵＬ5,10のい
ずれかが選択される。
係数の選択動作のみを示したが、高感度モードにおける
補正係数の選択動作も上記した内容とほぼ同様である。
また、処理Ｂ〜Ｇ以降の流れについても図示を省略して
いるが、これらも処理Ａ以降の流れとほぼ同様である。
すなわち、処理Ｂ以降では、補正係数ＵＬ6,1 ，ＵＬ6,
2 ，…，ＵＬ6,10 のいずれかが選択され、処理Ｃ以降
では、補正係数ＵＬ5,1 ，ＵＬ5,2 ，…，ＵＬ5,10のい
ずれかが選択される。
【００２５】検出位置補正手段８は、上記のように補正
係数選択手段７が選択した補正係数を用いて、位置演算
手段４が検出した検出距離を補正する。例えば、高感度
モードにおいて、検出距離が２００ｃｍで、パルス幅が
７０ｃｍであったとすると、補正係数選択手段７は、図
３における補正係数ＵＨ13,2を補正係数記憶手段９から
選択する。ＵＨ13,2の値を、例えば、０．９７３２とす
ると、 〔補正距離〕＝〔検出距離〕×ＵＨ13,2 ＝２００×０．９７３２ ＝１９４．６４（ｃｍ） となる。本実施形態の超音波センサは、この補正距離１
９４．６４ｃｍを最終的な検出距離として採用し、この
距離に基づいて図示を省略している外部機器の制御がお
こなわれ、また、この距離が表示画面に表示される。
係数選択手段７が選択した補正係数を用いて、位置演算
手段４が検出した検出距離を補正する。例えば、高感度
モードにおいて、検出距離が２００ｃｍで、パルス幅が
７０ｃｍであったとすると、補正係数選択手段７は、図
３における補正係数ＵＨ13,2を補正係数記憶手段９から
選択する。ＵＨ13,2の値を、例えば、０．９７３２とす
ると、 〔補正距離〕＝〔検出距離〕×ＵＨ13,2 ＝２００×０．９７３２ ＝１９４．６４（ｃｍ） となる。本実施形態の超音波センサは、この補正距離１
９４．６４ｃｍを最終的な検出距離として採用し、この
距離に基づいて図示を省略している外部機器の制御がお
こなわれ、また、この距離が表示画面に表示される。
【００２６】上記実施形態では、１回分の距離検出に対
する補正値を直ちに最終的な検出距離として採用する例
を示したが、所定回数の距離検出に対する各補正値の平
均値を最終的な検出距離として採用するようにしてもよ
い。例えば、１０回の距離検出を行うこととし、その時
の各検出距離をｘ１，ｘ２，…，ｘ１０、各パルス幅を
ｐ１，ｐ２，…，ｐ１０とする。
する補正値を直ちに最終的な検出距離として採用する例
を示したが、所定回数の距離検出に対する各補正値の平
均値を最終的な検出距離として採用するようにしてもよ
い。例えば、１０回の距離検出を行うこととし、その時
の各検出距離をｘ１，ｘ２，…，ｘ１０、各パルス幅を
ｐ１，ｐ２，…，ｐ１０とする。
【００２７】いま、 ｘ１＝５０（ｃｍ）、 ｐ１＝７０（ｃｍ） ｘ２＝５２（ｃｍ）、 ｐ２＝２２（ｃｍ） ｘ３＝５３（ｃｍ）、 ｐ３＝１８（ｃｍ） ｘ４＝５０（ｃｍ）、 ｐ４＝６０（ｃｍ） ｘ５＝５４（ｃｍ）、 ｐ５＝１１（ｃｍ） ｘ６＝５２（ｃｍ）、 ｐ６＝２３（ｃｍ） ｘ７＝５５（ｃｍ）、 ｐ７＝８ （ｃｍ） ｘ８＝４８（ｃｍ）、 ｐ８＝７０（ｃｍ） ｘ９＝４９（ｃｍ）、 ｐ９＝１００（ｃｍ） ｘ１０＝５０（ｃｍ）、ｐ１０＝９０（ｃｍ） であるとすると、これらの各検出距離及び各パルス幅に
対応する補正係数は、図２から、それぞれ、次の通りに
なる。
対応する補正係数は、図２から、それぞれ、次の通りに
なる。
【００２８】ＵＬ2,1 ＝０．９６３６ ＵＬ2,3 ＝０．９２７３ ＵＬ2,4 ＝０．９０９１ ＵＬ2,1 ＝０．９６３６ ＵＬ2,5 ＝０．８９０９ ＵＬ2,3 ＝０．９２７３ ＵＬ2,6 ＝０．８７２７ ＵＬ2,1 ＝０．９６３６ ＵＬ2,1 ＝０．９６３６ ＵＬ2,1 ＝０．９６３６ そして、各補正距離をｓ１，ｓ２，…，ｓ１０とする
と、 ｓ１＝ｘ１×ＵＬ2,1 ＝５０×０．９６３６＝４８．１
８（ｃｍ） ｓ２＝ｘ２×ＵＬ2,3 ＝５２×０．９２７３＝４８．２
１（ｃｍ） ｓ３＝ｘ３×ＵＬ2,4 ＝５３×０．９０９１＝４８．１
８２３（ｃｍ） ｓ４＝ｘ４×ＵＬ2,1 ＝５０×０．９６３６＝４８．１
８（ｃｍ） ｓ５＝ｘ５×ＵＬ2,5 ＝５４×０．８９０９＝４８．１
０（ｃｍ） ｓ６＝ｘ６×ＵＬ2,3 ＝５２×０．９２７３＝４８．２
１９６（ｃｍ） ｓ７＝ｘ７×ＵＬ2,6 ＝５５×０．８７２７＝４７．９
９８５（ｃｍ） ｓ８＝ｘ８×ＵＬ2,1 ＝４８×０．９６３６＝４６．２
５２８（ｃｍ） ｓ９＝ｘ９×ＵＬ2,1 ＝４９×０．９６３６＝４７．２
１６４（ｃｍ） ｓ１０＝ｘ１０×ＵＬ2,1 ＝５０×０．９６３９＝４
８．１８（ｃｍ） となる。ここで、これら１０個の補正距離のうち最小値
（ｓ８）及び最大値（ｓ６）をカットする。したがっ
て、これらの平均値をＳｍとすると、 Ｓｍ＝（ｓ１＋ｓ２＋ｓ３＋ｓ４＋ｓ５＋ｓ７＋ｓ９＋ｓ１０）／８ ＝４８．０３（ｃｍ） となる。この平均値Ｓｍが最終的な検出距離として採用
される。
と、 ｓ１＝ｘ１×ＵＬ2,1 ＝５０×０．９６３６＝４８．１
８（ｃｍ） ｓ２＝ｘ２×ＵＬ2,3 ＝５２×０．９２７３＝４８．２
１（ｃｍ） ｓ３＝ｘ３×ＵＬ2,4 ＝５３×０．９０９１＝４８．１
８２３（ｃｍ） ｓ４＝ｘ４×ＵＬ2,1 ＝５０×０．９６３６＝４８．１
８（ｃｍ） ｓ５＝ｘ５×ＵＬ2,5 ＝５４×０．８９０９＝４８．１
０（ｃｍ） ｓ６＝ｘ６×ＵＬ2,3 ＝５２×０．９２７３＝４８．２
１９６（ｃｍ） ｓ７＝ｘ７×ＵＬ2,6 ＝５５×０．８７２７＝４７．９
９８５（ｃｍ） ｓ８＝ｘ８×ＵＬ2,1 ＝４８×０．９６３６＝４６．２
５２８（ｃｍ） ｓ９＝ｘ９×ＵＬ2,1 ＝４９×０．９６３６＝４７．２
１６４（ｃｍ） ｓ１０＝ｘ１０×ＵＬ2,1 ＝５０×０．９６３９＝４
８．１８（ｃｍ） となる。ここで、これら１０個の補正距離のうち最小値
（ｓ８）及び最大値（ｓ６）をカットする。したがっ
て、これらの平均値をＳｍとすると、 Ｓｍ＝（ｓ１＋ｓ２＋ｓ３＋ｓ４＋ｓ５＋ｓ７＋ｓ９＋ｓ１０）／８ ＝４８．０３（ｃｍ） となる。この平均値Ｓｍが最終的な検出距離として採用
される。
【００２９】上記した実施形態では、補正係数記憶手段
９が図２及び図３に示すようなテーブルを記憶している
場合につき説明したが、補正係数記憶手段９にメンバシ
ップ関数を記憶させておき、補正係数選択手段７がこの
メンバシップ関数を選択し、検出位置補正手段８がこの
選択されたメンバシップ関数に基づいてファジー演算を
行うことにより、検出位置の補正を行うようにしてもよ
い。
９が図２及び図３に示すようなテーブルを記憶している
場合につき説明したが、補正係数記憶手段９にメンバシ
ップ関数を記憶させておき、補正係数選択手段７がこの
メンバシップ関数を選択し、検出位置補正手段８がこの
選択されたメンバシップ関数に基づいてファジー演算を
行うことにより、検出位置の補正を行うようにしてもよ
い。
【００３０】図６は、補正係数記憶手段９に記憶されて
いるこのようなファジー演算についてのメンバシップ関
数を示したものである。図６では代表例として、ルール
１，２，４，５における前件部及び後件部のメンバシッ
プ関数を示してある。前件部は検出距離及びパルス幅で
あり、後件部は検出距離の補正量である。ファジールー
ルは下記の９通りである。
いるこのようなファジー演算についてのメンバシップ関
数を示したものである。図６では代表例として、ルール
１，２，４，５における前件部及び後件部のメンバシッ
プ関数を示してある。前件部は検出距離及びパルス幅で
あり、後件部は検出距離の補正量である。ファジールー
ルは下記の９通りである。
【００３１】ルール１：検出距離が小さく、パルス幅が
大きいならば、補正量を小さくする。ルール２：検出距
離が小さく、パルス幅が中ぐらいならば、補正量をやや
小さくする。
大きいならば、補正量を小さくする。ルール２：検出距
離が小さく、パルス幅が中ぐらいならば、補正量をやや
小さくする。
【００３２】ルール３：検出距離が小さく、パルス幅が
小さいならば、補正量を中ぐらいにする。
小さいならば、補正量を中ぐらいにする。
【００３３】ルール４：検出距離が中ぐらいで、パルス
幅が大きいならば、補正量をやや小さくする。
幅が大きいならば、補正量をやや小さくする。
【００３４】ルール５：検出距離が中ぐらいで、パルス
幅が中ぐらいならば、補正量を中ぐらいにする。
幅が中ぐらいならば、補正量を中ぐらいにする。
【００３５】ルール６：検出距離が中ぐらいで、パルス
幅が小さいならば、補正量をやや大きくする。
幅が小さいならば、補正量をやや大きくする。
【００３６】ルール７：検出距離が大きく、パルス幅が
大きいならば、補正量を中ぐらいにする。
大きいならば、補正量を中ぐらいにする。
【００３７】ルール８：検出距離が大きく、パルス幅が
中ぐらいならば、補正量をやや大きくする。
中ぐらいならば、補正量をやや大きくする。
【００３８】ルール９：検出距離が大きく、パルス幅が
小さいならば、補正量を大きくする。補正係数選択手段
７は、位置演算手段４からの検出距離と、フィルタ手段
６からのパルス幅とから、用いるべきメンバシップ関数
及びファジールールを補正係数記憶手段９から選択して
取り出す。検出位置補正手段８は、この選択されたメン
バシップ関数及びファジールールを用いて、例えば、重
心法により検出距離についての補正量を演算する。
小さいならば、補正量を大きくする。補正係数選択手段
７は、位置演算手段４からの検出距離と、フィルタ手段
６からのパルス幅とから、用いるべきメンバシップ関数
及びファジールールを補正係数記憶手段９から選択して
取り出す。検出位置補正手段８は、この選択されたメン
バシップ関数及びファジールールを用いて、例えば、重
心法により検出距離についての補正量を演算する。
【００３９】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、超音波
振動面の振動遅れに起因する検出距離の誤差をなくし、
位置検出の精度を向上させることが可能な超音波センサ
を提供することができる。
振動面の振動遅れに起因する検出距離の誤差をなくし、
位置検出の精度を向上させることが可能な超音波センサ
を提供することができる。
【図１】本発明の実施形態に係る超音波センサの要部の
構成を示すブロック図。
構成を示すブロック図。
【図２】図１における補正係数記憶手段９に記憶されて
いる低感度モードの補正係数の配列を示す図表。
いる低感度モードの補正係数の配列を示す図表。
【図３】図１における補正係数記憶手段９に記憶されて
いる高感度モードの補正係数の配列を示す図表。
いる高感度モードの補正係数の配列を示す図表。
【図４】本発明の実施形態の概略動作を示すフローチャ
ート。
ート。
【図５】図１における補正係数選択手段７が補正係数記
憶手段９から補正係数を選択して取り出す場合の動作を
示すフローチャート。
憶手段９から補正係数を選択して取り出す場合の動作を
示すフローチャート。
【図６】本発明の他の実施形態に係る補正係数記憶手段
９に記憶されているファジー演算についてのメンバシッ
プ関数を示す説明図。
９に記憶されているファジー演算についてのメンバシッ
プ関数を示す説明図。
１ 検出動作制御回路 ２ 超音波送受信部 ３ Ａ／Ｄ変換回路 ４ 位置演算手段 ５ 波形幅検出手段 ６ フィルタ手段 ７ 補正係数選択手段 ８ 検出位置補正手段 ９ 補正係数記憶手段 １０ 動作特性設定器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01S 3/80 - 3/86 G01S 5/18 - 5/30 G01S 7/52 - 7/64 G01S 15/00 - 15/96
Claims (4)
- 【請求項１】検出対象物に向けて超音波を送波すると共
にその反射波を検出し、この超音波送波時点から反射波
検出時点までの時間を測定することにより検出対象物の
位置を検出する超音波センサにおいて、 前記超音波送波時点から反射波検出時点までの時間の測
定に基づき前記検出対象物の位置を演算する位置演算手
段と、 前記反射波の波形の幅を検出する波形幅検出手段と、 前記検出対象物の位置及び前記反射波の波形の幅が複数
段階に区分され、各区分に応じた補正係数が記憶されて
いる補正係数記憶手段と、 前記位置演算手段及び前記波形幅検出手段の各検出結果
を入力し、前記補正係数記憶手段からこの検出結果に対
応する補正係数を選択する補正係数選択手段と、 前記補正係数選択手段が選択した補正係数に基づき、前
記位置演算手段が演算した検出対象物の位置を補正する
検出位置補正手段と、 を備えたことを特徴とする超音波センサ。 - 【請求項２】請求項１記載の超音波センサにおいて、 前記位置・波形幅検出手段は、前記反射波の波高値を検
出可能なものであり、 前記補正係数選択手段は、前記位置・波形幅検出手段が
検出した波高値が所定値以上の場合にのみ前記補正係数
の選択を行うものである、 ことを特徴とする超音波センサ。 - 【請求項３】請求項１又は２記載の超音波センサにおい
て、 前記検出位置補正手段は、所定回数にわたって前記検出
対象物の位置の補正を行った後、この所定回数の補正値
の平均値を演算し、この平均値を最終的な補正値とする
ものである、 ことを特徴とする超音波センサ。 - 【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の超音波
センサにおいて、 前記補正係数記憶手段に記憶されている補正係数は、メ
ンバシップ関数により示されるものであり、 前記補正係数選択手段は、このメンバシップ関数を補正
係数として選択するものであり、 前記検出位置補正手段は、この選択されたメンバシップ
関数に基づくファジイ演算により前記位置の補正を行う
ものである、 ことを特徴とする超音波センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8284923A JP2854291B2 (ja) | 1996-10-28 | 1996-10-28 | 超音波センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8284923A JP2854291B2 (ja) | 1996-10-28 | 1996-10-28 | 超音波センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10132929A JPH10132929A (ja) | 1998-05-22 |
| JP2854291B2 true JP2854291B2 (ja) | 1999-02-03 |
Family
ID=17684816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8284923A Expired - Fee Related JP2854291B2 (ja) | 1996-10-28 | 1996-10-28 | 超音波センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2854291B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1953567A3 (en) | 2007-01-25 | 2010-09-22 | Yamatake Corporation | Counting device, distance meter, counting method, and distance measuring method |
| CN116500140B (zh) * | 2023-06-28 | 2023-08-29 | 新创碳谷集团有限公司 | 超声检测的自动增益补偿方法、装置、设备及存储介质 |
-
1996
- 1996-10-28 JP JP8284923A patent/JP2854291B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10132929A (ja) | 1998-05-22 |
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