JP7239887B2 - 物体検出装置及び物体検出方法 - Google Patents
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Description
ノイズの音圧レベルがレベル閾値よりも十分高いことが想定される場合、超音波センサがノイズを受信したときの受信時間は、超音波センサが反射波を受信したときの受信時間と比較して長くなる。このため、受信時間により超音波センサが受信した超音波がノイズであるか否かを判定するのが効果的である。
ノイズの音圧レベルがレベル閾値付近であることが想定される場合、超音波センサがノイズを受信したときの判定時間内における受信回数は、超音波センサが反射波を受信したときの判定時間内における受信回数と比較して多くなる。このため、受信回数により超音波センサが受信した超音波がノイズであるか否かを判定するのが効果的である。
以下、物体検出装置及び物体検出方法を具体化した第1実施形態を図1~図6にしたがって説明する。
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25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。このため、超音波センサ21は、超音波を送信している間、超音波を受信することはできない。
フォークリフト10の使用環境において、音圧レベルがレベル閾値よりも十分高いノイズが存在する場合、音圧レベルが連続してレベル閾値を超える時間が長くなる。このため、超音波センサ21がノイズを受信したときの受信時間Tは、超音波センサ21が反射波を受信したときの受信時間Tと比較して長くなる。
図5に示すように、超音波センサ21は、n回目の超音波の送信を行う(ステップS11)。なお、nは、1以上の整数である。超音波センサ21は、n回目の超音波の送信から所定の送信間隔を空けて、n+1回目の超音波の送信を行う(ステップS12)。検出部32は、超音波センサ21がn+1回目の超音波の送信を行うことにより、n回目の超音波の送信から判定時間tが経過したことを把握する。
取得部33は、判定時間t内における受信時間Tと、判定時間t内における受信回数Nとを取得する。判定時間t内における受信時間Tは、受信波が物体により反射した反射波である場合とノイズである場合とで異なる。また、判定時間t内における受信回数Nは、受信波が物体により反射した反射波である場合とノイズである場合とで異なる。このため、判定部34は、判定時間t内における受信時間T及び判定時間t内における受信回数Nに基づいて、受信波がノイズであるか否かを判定することができる。
(1-1)取得部33は、判定時間t内における超音波の受信時間Tと、判定時間t内における超音波の受信回数Nとを取得する。判定時間t内における超音波の受信時間Tは、受信波が反射波である場合とノイズである場合とで異なる。また、判定時間t内における超音波の受信回数Nは、受信波が反射波である場合とノイズである場合とで異なる。よって、判定部34は、判定時間t内における受信時間T及び受信回数Nに基づいて、受信波がノイズであるか否かを判定することができる。この場合、複数の周波数を含む超音波を送信したり、送信した超音波の周波数と受信した超音波の周波数とを比較したりする必要が無いため、物体検出装置20の構成を簡素化できる。
(1-4)判定部34は、判定時間t内における受信時間T及び判定時間t内における受信回数Nに基づいて受信波がノイズであるか否かを判定する。この場合、超音波センサ21が超音波を送信し、判定時間tが経過すれば、受信波がノイズであるか否かの判定が自動的に開始される。このため、判定時間t内において、デジタル信号がLowレベルからHighレベルになる、もしくはHighレベルからLowレベルになることが無くても、受信波がノイズであるか否かの判定が開始される。よって、受信波がノイズであるか否かを判定するのに要する時間を短縮できる。
以下、第2実施形を第1実施形態との相違点を中心に説明する。
第2実施形態では、図3に示す取得部33は、超音波センサ21が超音波を受信する毎に受信時間Tを取得する。また、取得部33は、超音波センサ21が超音波を受信する毎に受信回数Nをカウントする。判定部34は、取得部33が受信時間Tを取得する毎に受信時間Tと時間用閾値Tthとを比較する。また、判定部34は、取得部33が受信回数Nをカウントする毎に受信回数Nと回数用閾値Nthとを比較する。
図7に示すように、超音波センサ21は、n回目の超音波の送信を行う(ステップS31)。超音波センサ21が超音波を受信した場合(ステップS32でYES)、取得部33は、受信時間Tを取得する(ステップS33)。取得部33は、取得した受信時間Tを判定部34に出力する。なお、超音波センサ21が判定時間t内に超音波を受信しなかった場合(ステップS32でNO)、フローを終了する。
図6に示すように、超音波センサ21は、1回目の超音波Us1の送信を行う(ステップS31)。超音波センサ21は、時刻3~18msにおいて第1超音波Ur1を受信する(ステップS32でYES)。取得部33は、第1超音波Ur1に対応するデジタル信号がHighレベルからLowレベルになった時点で、第1超音波Ur1の受信時間T1:15msを取得する(ステップS33)。取得部33は、取得した第1超音波Ur1の受信時間T1を判定部34に出力する。
判定時間tに対する総受信時間Tsの割合Rは、超音波センサ21が超音波を送信した時刻から判定時間tが経過して初めて取得される値である。これに対し、受信時間Tは、超音波センサ21が超音波を送信した時刻から判定時間tが経過する間にも取得可能な値である。また、受信回数Nは、超音波センサ21が超音波を送信した時刻から判定時間tが経過するまでの間にもカウント可能な値である。
(2-1)取得部33は、超音波センサ21が超音波を受信する毎に受信時間Tを取得し、判定部34は、取得部33が受信時間Tを取得する毎に受信時間Tと時間用閾値Tthとを比較する。これにより、判定時間tが経過する前であっても、時間用閾値Tthよりも長い受信時間Tが取得された時点で、判定部34は、受信波がノイズであると判定できる。また、取得部33は、超音波センサ21が超音波を受信する毎に受信回数Nをカウントし、判定部34は、取得部33が受信回数Nをカウントする毎に受信回数Nと回数用閾値Nthとを比較する。これにより、判定時間tが経過する前であっても、受信回数Nが回数用閾値Nthよりも多くなった時点で、判定部34は、受信波がノイズであると判定できる。よって、受信波がノイズであると判定するのに要する時間を短縮できる。
○ 超音波センサ21は、送信用の圧電振動子22と受信用の圧電振動子22とを備える超音波センサであってもよい。この場合、超音波センサ21が超音波を送信している間も反射波を受信できる。
例えば、判定部34は、受信時間T、受信回数N、及び割合Rのうちの2つを判定値として用いることで、受信波がノイズであるか否かを判定してもよい。
○ 判定部34が複数の判定値を用いて受信波がノイズか否かを判定する場合、判定値を用いる順番は適宜変更してもよい。
例えば、物体検出装置20は、物体検出装置20の運転開始時には待機モードに設定されており、受信波がノイズでないと判定された場合に待機モードから検出モードに切り替わり、フォークリフト10から物体までの距離を算出するものでもよい。
○ 超音波センサ21では、超音波を受信し終えた後にも圧電振動子22が振動し続ける、いわゆる残響振動が生じることがある。圧電振動子22が残響振動した場合の受信時間Tは、圧電振動子22が残響振動していない場合の受信時間Tと比較して長くなることがある。このため、残響振動の影響を考慮して、時間用閾値Tthや割合用閾値Rthを設定してもよい。
図9に示すように、取得部33は、送信指令部31から超音波Usの送信時間Tuを取得する。超音波Usの送信時間Tuとは、送信指令部31が超音波センサ21に送信信号を出力し始めた時刻から、送信指令部31が超音波センサ21への送信信号の出力を停止する時刻まで時間である。また、取得部33は、超音波センサ21から振動時間Tvを取得する。振動時間Tvとは、デジタル信号がLowレベルからHighレベルになった時刻から、デジタル信号がHighレベルからLowレベルになった時刻までの時間である。
○ フォークリフト10は、自動で運転が行われるフォークリフトであってもよい。
○ 物体検出装置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、物体の検出を要する他の移動体に搭載されていてもよい。
Claims (6)
- 超音波を送信する送信機能と超音波を受信する受信機能とを有する超音波センサと、
前記超音波センサによる超音波の受信結果から物体を検出する検出部と、
を備えた物体検出装置であって、
前記検出部は、
前記超音波センサが超音波を送信した時刻を起点として前記超音波センサが次に超音波を送信する時刻までの時間である判定時間内における超音波の受信回数を取得する取得部と、
前記取得部によって取得された前記受信回数に基づいて、前記超音波センサが受信した超音波がノイズであるか否かを判定する判定部と、
を有することを特徴とする物体検出装置。 - 前記判定部は、前記受信回数が回数用閾値よりも多い場合に、前記超音波センサが受信した超音波がノイズであると判定する請求項1に記載の物体検出装置。
- 前記取得部は、
前記判定時間内において前記超音波センサが受信した超音波の音圧レベルがレベル閾値を連続して超えている受信時間を取得し、
前記判定時間内における前記受信時間の合計である総受信時間を算出し、
前記判定部は、前記判定時間に対する前記総受信時間の割合が割合用閾値よりも高い場合にも、前記超音波センサが受信した超音波がノイズであると判定する請求項2に記載の物体検出装置。 - 前記取得部は、前記超音波センサが超音波を受信する毎に前記受信回数をカウントし、
前記判定部は、前記取得部が前記受信回数をカウントする毎に前記受信回数と前記回数用閾値とを比較する請求項3に記載の物体検出装置。 - 超音波を送信する送信機能と超音波を受信する受信機能とを有する超音波センサと、
前記超音波センサによる超音波の受信結果から物体を検出する検出部と、
を備えた物体検出装置であって、
前記検出部は、
前記超音波センサが超音波を送信した時刻を起点として予め定められた判定時間内において前記超音波センサが受信した超音波の音圧レベルがレベル閾値を連続して超えている受信時間を取得し、前記判定時間内における前記受信時間の合計である総受信時間を算出する取得部と、
前記判定時間に対する前記総受信時間の割合が割合用閾値よりも高い場合に、前記超音波センサが受信した超音波がノイズであると判定する判定部と、
を有することを特徴とする物体検出装置。 - 検出部が、超音波を送信する送信機能と超音波を受信する受信機能とを有する超音波センサによる超音波の受信結果から物体を検出する物体検出方法であって、
前記検出部が、前記超音波センサが超音波を送信した時刻を起点として前記超音波センサが次に超音波を送信する時刻までの時間である判定時間内における超音波の受信回数を取得するステップと、
前記検出部が、取得した前記受信回数に基づいて、前記超音波センサが受信した超音波がノイズであるか否かを判定するステップと、
を有することを特徴とする物体検出方法。
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