JPH0335113A - Distance measuring instrument - Google Patents

Distance measuring instrument

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JPH0335113A
JPH0335113A JP17072289A JP17072289A JPH0335113A JP H0335113 A JPH0335113 A JP H0335113A JP 17072289 A JP17072289 A JP 17072289A JP 17072289 A JP17072289 A JP 17072289A JP H0335113 A JPH0335113 A JP H0335113A
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light
circuit
light receiving
detection target
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Tetsuya Akagi
哲也 赤木
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Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Abstract

PURPOSE:To improve the distance measurement accuracy and to speed up its response by outputting a gain adjustment signal to a light projecting means or photodetecting means according to the result of fuzzy inference. CONSTITUTION:A light projecting element 12 is driven in response to the input of a pulse output to a light projecting circuit 40, and consequently the element 12 projects a light beam 16 toward an object 18 of detection. Then the photodetecting means and a position detecting element 22 receive the reflected light 24 of the beam 16 from the object 18 and sends a photodetection output corresponding to the photodetection position. Further, a differentiation circuit 50 differentiates the photodetection output of the photodetecting means 22 directly or indirectly. Further, a fuzzy control part 46 performs fuzzy inference by using the direct or indirect photodetection output of the photodetecting means 22 and the output of the means 50 to find the gain of the projecting means or photodetecting means for preventing the saturation of the photodetection output. The gain adjustment signal is outputted to the projecting means or photodetecting means according to the result to improve the distance measurement accuracy and speed up its response.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、パルス出力の入力に応答して投光素子を駆動
して検出対象に向けて光ビームを投光する投光手段と、
前記検出対象からの前記光ビームの反射光を受光し、そ
の受光位置に応じた受光出力を出力する受光手段とを含
み、その受光出力に基づいて前記検出対象の距離を測定
する距離測定装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention provides a light projecting means for driving a light projecting element in response to input of a pulse output to project a light beam toward a detection target;
Relating to a distance measuring device that measures the distance to the detection target based on the light reception output, including a light receiving means that receives reflected light of the light beam from the detection target and outputs a light reception output according to the light reception position. .

(従来の技術) 第8図は公知ではないが従来例に係る三角測量法に基づ
いて検出対象までの距離を測定する構成の距離測定装置
の回路図であり、第9図は第8図の距離測定装置の動作
説明のための各部の信号のタイミングチャートである。
(Prior Art) FIG. 8 is a circuit diagram of a distance measuring device configured to measure the distance to a detection target based on a triangulation method according to a conventional example although it is not publicly known, and FIG. 3 is a timing chart of signals of various parts for explaining the operation of the distance measuring device.

なお、この三角測量法については、特開昭57−448
09号においても公知であるから、その詳しい説明は省
略する。
This triangulation method is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-448.
Since it is also publicly known in No. 09, detailed explanation thereof will be omitted.

第8図に示すようにパルス発振回路2から第9図(a)
のような台形状信号S1が投光制御回路4と比較回路6
とにそれぞれ与えられる。比較回路6はパルス発振回路
2からの台形状信号Stに基づいて第9図(b)に示す
ような波形の信号を信号処理回路8のANDゲート8a
のゲート信号S2として生成出力する。また、投光制御
回路4はパルス発振回路2からの台形状信号Slに基づ
いて第9図(C)に示すような三角波信号を投光制御信
号S3として生成出力し、この三角波の投光制御信号S
3でもって投光素子ドライブ回路10を駆動制御する。
As shown in FIG. 8, the pulse oscillation circuit 2 to FIG. 9(a)
A trapezoidal signal S1 such as
and are given respectively. Based on the trapezoidal signal St from the pulse oscillation circuit 2, the comparison circuit 6 outputs a signal having a waveform as shown in FIG.
The gate signal S2 is generated and output as the gate signal S2. Further, the light projection control circuit 4 generates and outputs a triangular wave signal as shown in FIG. 9(C) as a light projection control signal S3 based on the trapezoidal signal Sl from the pulse oscillation circuit 2, and controls the light projection of this triangular wave. Signal S
3 to drive and control the light emitting element drive circuit 10.

投光素子ドライブ回路10は、この投光制御信号S3の
入力に応答して投光素子12を駆動する。駆動された投
光素子12は集束レンズ14を介して光ビーム16を検
出対象18に向けて照射する。集束レンズ14から所定
距離を隔てたところに配置された集光レンズ20を介し
て位置検出素子22は検出対象!8での光ビームの反射
光24を受光する。反射光24を受光した位置検出素子
22は、バイアス用電源25から供給される電源により
それに対する前記反射光の受光位置に応じてその両端に
異なった電流出力を出力する。
The light projecting element drive circuit 10 drives the light projecting element 12 in response to the input of the light projecting control signal S3. The driven light projecting element 12 irradiates a light beam 16 toward a detection target 18 via a focusing lens 14 . The position detection element 22 detects the detection target via the condenser lens 20 which is placed at a predetermined distance from the condenser lens 14! The reflected light 24 of the light beam at 8 is received. The position detection element 22, which has received the reflected light 24, outputs different current outputs to both ends thereof depending on the receiving position of the reflected light with respect to the power supplied from the bias power supply 25.

そして、この場合、集束レンズ14から検出対象18ま
での距離に応じて位置検出素子22での反射光24の受
光位置が変化することに応じて位置検出素子22はその
反射光24の受光位置に応じた異なる2つのアナログ電
流出力をその両端から出力する。
In this case, as the receiving position of the reflected light 24 at the position detecting element 22 changes according to the distance from the focusing lens 14 to the detection target 18, the position detecting element 22 changes to the receiving position of the reflected light 24. Two different analog current outputs are output from both ends according to the voltage.

I/V変換器26.28はそれぞれ位置検出素子22の
両端それぞれからの電流出力を第9図(d)(e)のよ
うな三角波の位置検出信号S5.S6(電圧信号)に変
換してのち、それぞれの位置検出信号S5.S6を減算
回路30および加算回路32にそれぞれ与える。減算回
路30の出力はサンプル・ホールド回路34を介して比
較回路36に与えられる。比較回路36には使用者が距
離測定範囲中に設定した所定のレベルVreflが設定
されており、そのレベルVreflを越えるサンプル・
ホールド回路34出力が与えられると、そのサンプル・
ホールド回路34出力が信号処理回路8のANDゲート
8aに与えられるとともに、ここで距離測定信号として
処理されてから出力回路38に出力される。なお、この
信号処理回路8において、8bは積分回路、8cはスレ
ショルドレベルVref3に設定された比較回路である
The I/V converters 26 and 28 convert the current outputs from both ends of the position detection element 22 into triangular wave position detection signals S5. After converting into S6 (voltage signal), each position detection signal S5. S6 is applied to a subtraction circuit 30 and an addition circuit 32, respectively. The output of the subtraction circuit 30 is applied to a comparison circuit 36 via a sample and hold circuit 34. A predetermined level Vrefl set by the user within the distance measurement range is set in the comparator circuit 36, and samples and samples exceeding the level Vrefl are set.
When the hold circuit 34 output is given, the sample
The output of the hold circuit 34 is applied to the AND gate 8a of the signal processing circuit 8, where it is processed as a distance measurement signal and then output to the output circuit 38. In the signal processing circuit 8, 8b is an integration circuit, and 8c is a comparison circuit set to a threshold level Vref3.

一方、両I/V変換器26.28それぞれの出力を加算
した加算回路32の出力S6は第9図(f)に示すよう
な波形となっていてそのレベルがスレシジルドレベルV
ref2を越えたときに比較回路40から第9図(g)
に示すような投光停止信号S7が出力される。
On the other hand, the output S6 of the adder circuit 32 which adds the respective outputs of both I/V converters 26 and 28 has a waveform as shown in FIG. 9(f), and its level is the threshold level V.
When ref2 is exceeded, the comparator circuit 40 outputs the signal from the comparison circuit 40 as shown in FIG. 9(g).
A light projection stop signal S7 as shown in is output.

すなわち、この従来例では加算回路32の出力が一定に
されるから、減算回路30の出力は検出対象18までの
距離に対応したものとなり、したがって、その減算回路
30の出力を比較回路36を介して信号処理回路8で処
理して出力回路38に出力することで検出対象18の距
離の測定を行うことができる。
That is, in this conventional example, since the output of the adding circuit 32 is kept constant, the output of the subtracting circuit 30 corresponds to the distance to the detection target 18. By processing the signal in the signal processing circuit 8 and outputting it to the output circuit 38, the distance to the detection target 18 can be measured.

(発明が解決しようとする課題) 上記構成および動作を行う従来例の距離測定装置におい
ては、一般的な検出対象18の反射面が光を拡散反射す
るような反射面を有している場合では、減算回路30で
は両I/V変換器26,28の各出力S4.S5の減算
を行って検出対象18の距離を測定できるが、検出対象
18の反射面が鏡面であるときには、位置検出素子22
の電流出力が急速に立ち上がって飽和してしまい、その
結果、両1/V変換器26.28それぞれの出力S4.
S5は第9図(d)(e)の仮想線にそれぞれ示すよう
に立ち上がりの鋭くかつ飽和した信号S4’、S5’と
なり、両信号94’、S5’を減算しても、検出対象1
8の距離に正確に対応した減算値を得ることができなく
なって精度の高い距離測定ができなくなる。
(Problem to be Solved by the Invention) In the conventional distance measuring device having the above configuration and operation, when the reflective surface of the general detection target 18 has a reflective surface that diffusely reflects light, , the subtraction circuit 30 outputs each output S4. of both I/V converters 26, 28. The distance to the detection target 18 can be measured by performing the subtraction in S5, but when the reflective surface of the detection target 18 is a mirror surface, the position detection element 22
The current output of S4. of both 1/V converters 26.28 rises rapidly and saturates, resulting in the output S4.
As shown by the virtual lines in FIG. 9(d) and (e), S5 becomes sharply rising and saturated signals S4' and S5', and even if both signals 94' and S5' are subtracted, the detection target 1
Since it becomes impossible to obtain a subtraction value that accurately corresponds to the distance of 8, highly accurate distance measurement becomes impossible.

また、検出対象18が遠距離にあるときは、位置検出素
子22での受光量が小さくなるので、その場合に位置検
出素子22の出力のゲインをあげることが考えられるが
、それでは検出対象18が臆面の反射面のときには、位
置検出素子22での出力が上記と同様の飽和を来してし
まって精度の高い距離測定ができなくなる。
Furthermore, when the detection target 18 is far away, the amount of light received by the position detection element 22 is small, so in that case it is possible to increase the gain of the output of the position detection element 22. When the reflective surface is an oblique surface, the output from the position detection element 22 reaches saturation as described above, making it impossible to measure distance with high accuracy.

さらには、このような事態を回避できるとしてもそれを
迅速に回避するように回路の動作の応答性を高める、例
えばパルス発振回路2からの1回のパルス出力内で回避
することは難しかった。
Furthermore, even if such a situation could be avoided, it would be difficult to improve the responsiveness of the circuit operation so as to quickly avoid it, for example, within one pulse output from the pulse oscillation circuit 2.

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであっ
て、検出対象の反射面が鏡面であっても、また、検出対
象が遠距離にあっても受光出力の飽和を来すことのない
ようにして検出対象までの距離を精度高くかつ応答性高
く迅速に測定できるようにすることを目的としている。
The present invention was made in view of these problems, and it is possible to prevent saturation of the light receiving output even if the reflective surface of the detection target is a mirror surface or even if the detection target is located at a long distance. The purpose of this invention is to make it possible to quickly measure the distance to a detection target with high accuracy and high responsiveness.

(課題を課題するための手段) このような目的を達成するために、本発明の距離測定装
置においては、パルス出力の入力に応答して投光素子を
駆動して検出対象に向けて光ビームを投光する投光手段
と、前記検出対象からの前記光ビームの反射光を受光し
、その受光位置に応じた受光出力を出力する受光手段と
を含み、その受光出力に基づいて前記検出対象の距離を
測定するものにおいて、前記受光手段からの受光出力を
直接または間接に微分する微分手段と、前記受光手段か
らの直接または間接の受光出力と前記微分手段の出力と
を用いてファジィルールに従って当該受光手段の受光出
力の飽和を防止できる前記投光手段のゲインまたは前記
受光手段のゲインをファジィ推論し、そのファジィ推論
の結果に基づいて当該投光手段または受光手段に対して
ゲイン調整信号を出力するファジィ制御手段とを具備し
たことを特徴としている。
(Means for Achieving the Problem) In order to achieve such an object, in the distance measuring device of the present invention, a light beam is directed toward a detection target by driving a light projecting element in response to input of a pulse output. and a light receiving means that receives the reflected light of the light beam from the detection target and outputs a light reception output according to the light reception position, and the detection target is detected based on the light reception output. , a differentiating means for directly or indirectly differentiating the light receiving output from the light receiving means, and the direct or indirect light receiving output from the light receiving means and the output of the differentiating means according to a fuzzy rule. A gain of the light emitting means or a gain of the light receiving means that can prevent the saturation of the light receiving output of the light receiving means is fuzzy inferred, and a gain adjustment signal is provided to the light emitting means or the light receiving means based on the result of the fuzzy inference. It is characterized by comprising a fuzzy control means for outputting.

(作用) 投光手段へのパルス出力の人力に応答して、当該投光手
段は投光素子を駆動し、これにより投光素子から検出対
象に向けて光ビームが投光される。
(Function) In response to human power outputting pulses to the light projecting means, the light projecting means drives the light projecting element, whereby a light beam is projected from the light projecting element toward the detection target.

そして、受光手段は検出対象からの前記光ビームの反射
光を受光し、その受光位置に応じた受光出力を出力する
。微分手段は受光手段からの受光出力を直接または間接
に微分手段で微分する。
The light-receiving means receives the reflected light of the light beam from the detection target and outputs a light-receiving output according to the light-receiving position. The differentiating means directly or indirectly differentiates the received light output from the light receiving means.

フ、アジイ制御手段は受光手段からの直接または間接の
受光出力と微分手段の出力とを用いてファジィルールに
従って受光手段の受光出力の飽和を防止できる前記投光
手段のゲインまたは前記受光手段のゲインをファジィ推
論し、そのファジィ推論の結果に基づいて投光手段また
は受光手段に対してゲイン調整信号を出力する。
F. The agile control means uses the direct or indirect light reception output from the light reception means and the output of the differentiating means to control the gain of the light projecting means or the gain of the light reception means that can prevent saturation of the light reception output of the light reception means according to fuzzy rules. is fuzzy inferred, and a gain adjustment signal is output to the light projecting means or the light receiving means based on the result of the fuzzy inference.

その結果、本発明では検出対象が鏡面の反射面を有して
いる場合に受光手段からの受光出力が飽和したときはた
だちに投光手段への1回のlくルス出力の印加中に投光
手段または受光手段のゲインを調整するゲイン調整信号
を出力してその受光手段の受光出力の飽和を防止でき、
その結果として、距離測定の精度の向上とその応答性の
迅速化とを図れる。
As a result, in the present invention, when the detection target has a mirror reflective surface and the light receiving output from the light receiving means is saturated, the light is immediately emitted while applying one pulse output to the light emitting means. A gain adjustment signal for adjusting the gain of the means or the light receiving means can be outputted to prevent saturation of the light receiving output of the light receiving means,
As a result, it is possible to improve the accuracy of distance measurement and speed up its response.

(実施例) 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は、本発明の実施例に係る距離測定装置の回路図
であって、第8図に係る従来例の距離測定装置と同一な
いしは対応する部分には同一の符号を付すとともに、そ
の同一の符号に係る部分についての詳細な説明は省略す
る。
FIG. 1 is a circuit diagram of a distance measuring device according to an embodiment of the present invention, in which parts that are the same as or corresponding to those of the conventional distance measuring device according to FIG. A detailed explanation of the portions indicated by the reference numerals will be omitted.

第1図において、2はパルス発振回路、12は投光素子
、14は集束レンズ、16は光ビーム、18は検出対象
、20は集光レンズ、22は位置検出素子、24は反射
光、25はバイアス用電源、26.28はI/V変換器
、30は減算回路、32は加算回路、40は第8図の投
光制御回路4と投光素子ドライブ回路10とからなる投
光回路、42は第8図のサンプル・ホールド回路34、
後記サンプル・ホールド回路34′、第8図の比較回路
36と、後記比較回路36′、第8図の信号処理回路8
と出力回路38とからなる演算出力回路である。
In FIG. 1, 2 is a pulse oscillation circuit, 12 is a light projecting element, 14 is a focusing lens, 16 is a light beam, 18 is a detection target, 20 is a focusing lens, 22 is a position detection element, 24 is reflected light, 25 is a bias power supply, 26.28 is an I/V converter, 30 is a subtraction circuit, 32 is an addition circuit, 40 is a light projection circuit consisting of the light projection control circuit 4 and the light projection element drive circuit 10 shown in FIG. 42 is the sample/hold circuit 34 in FIG.
Sample and hold circuit 34' described later, comparison circuit 36 in FIG. 8, comparison circuit 36' described later, signal processing circuit 8 in FIG. 8
and an output circuit 38.

ただし本実施例では減算回路30の出力段に接続された
サンプル・ホールド回路34と同様のサンプル・ホール
ド回路34′(図示しない)が、加算回路32の出力段
にも接続されているとともに、そのサンプル・ホールド
回路34′の出力段に比較回路36′(図示しない)が
接続され、そして、両比較回路36.36’は信号処理
回路8のANDゲー)8aに接続されていて、これらは
演算出力回路42内に設けられている。
However, in this embodiment, a sample-and-hold circuit 34' (not shown) similar to the sample-and-hold circuit 34 connected to the output stage of the subtraction circuit 30 is also connected to the output stage of the addition circuit 32. A comparison circuit 36' (not shown) is connected to the output stage of the sample-and-hold circuit 34', and both comparison circuits 36 and 36' are connected to an AND gate (8a) of the signal processing circuit 8, which performs calculations. It is provided within the output circuit 42.

本実施例においては、両[/V変換器26,28それぞ
れからの出力を比較し、レベルの大きい一方の出力を選
択してこれをVaとして出力する比較出力回路44を備
える。この比較出力回路44は第2図に示すような回路
構成を有していて、一方のI/V変換器8の出力VII
が(−)端子。
In this embodiment, a comparison output circuit 44 is provided which compares the outputs from both [/V converters 26 and 28, respectively, selects one output having a higher level, and outputs it as Va. This comparison output circuit 44 has a circuit configuration as shown in FIG.
is the (-) terminal.

他方のI/V変換器9の出力VI2が(+)端子に与え
られる第1の比較回路44aと、一方の■/V変換器8
の出力Vllが(+)端子、他方の1/V変換器9の出
力VI2が(−)端子に与えられる第2の比較回路44
bと、第1の比較回路44a出力がゲートに与えられる
第1の電界効果トランジスタと44C1第2の比較回路
44b出力がゲートに与えられる第2の電界効果トラン
ジスタ44dとから構成されている。つまり、この比較
出力回路44に与えられたI/V変換器8゜9それぞれ
の出力VII、VI2の内、例えばVIfの方がVI2
よりも大のときは第1の比較回路44aの出力が低下す
るから第1の電界効果トランジスタ44cがオンし、そ
の結果、比較出力回路44からはI/V変換器8の出力
VIIが出力されるというように、両出力VI2の内、
レベルの高い方がVaとして比較出力回路44から出力
される。
A first comparison circuit 44a to which the output VI2 of the other I/V converter 9 is applied to the (+) terminal, and one of the ■/V converters 8
A second comparator circuit 44 in which the output Vll of the 1/V converter 9 is given to the (+) terminal, and the output VI2 of the other 1/V converter 9 is given to the (-) terminal.
b, a first field effect transistor 44C1 whose gate is supplied with the output of the first comparison circuit 44a, and a second field effect transistor 44d whose gate is supplied with the output of the second comparison circuit 44C1. That is, of the outputs VII and VI2 of the I/V converters 8.9 applied to the comparison output circuit 44, for example, VIf is higher than VI2.
When it is larger than , the output of the first comparison circuit 44a decreases, so the first field effect transistor 44c turns on, and as a result, the output VII of the I/V converter 8 is output from the comparison output circuit 44. Of both outputs VI2,
The higher level one is output from the comparison output circuit 44 as Va.

第1図に戻って、46は比較出力回路44の出力Vaと
後記増幅回路52の出力vbとがそれぞれ与えられるフ
ァジィ制御部、48は同じく比較出力回路44の出力V
aが与えられるサンプル・ホールド回路、50はサンプ
ル・ホールド回路48の出力を微分する微分回路、52
は微分回路50の出力を増幅してファジィ制61114
6に出力Vbとして出力する増幅回路である。
Returning to FIG. 1, 46 is a fuzzy control unit to which the output Va of the comparison output circuit 44 and the output vb of the amplifier circuit 52, which will be described later, are respectively given, and 48 is the output V of the comparison output circuit 44.
50 is a differentiation circuit for differentiating the output of the sample and hold circuit 48, 52
is the fuzzy system 61114 by amplifying the output of the differentiating circuit 50.
6 as an output Vb.

ファジィ制御部46は第3図のファジィルール■〜■と
第4図(a)(b)でそれぞれあられされる前記両川力
Va 、Vbのメンバーシップ関数と、第5図のファジ
ィ制御部46からの出力Vr(投光回路40のゲイン調
整信号)のメンバーシップ関数とをそれぞれ記憶してい
る。第3図のファジィルールについて説明すると、この
ファジィルールはif(前件部)〜then(後件部)
形式の複数種類、例では5種類から構成されている。
The fuzzy control unit 46 uses the membership functions of the Ryokawa force Va and Vb shown in the fuzzy rules ≈ to ① in FIG. 3 and in FIGS. 4(a) and (b), respectively, and the fuzzy control unit 46 in FIG. The membership function of the output Vr (gain adjustment signal of the light projecting circuit 40) is stored, respectively. To explain the fuzzy rule in Figure 3, this fuzzy rule is if (antecedent part) ~ then (consequent part)
It is composed of multiple types of formats, five types in this example.

そして、Va 、Vbはそれぞれ比較出力回路44と増
幅回路52とから与えられる前件部変数、V「は後件部
変数、N L 、NM、・、P S 、P M、P L
はそれぞれ前件部変数および後件部変数が属するファジ
ィ集合のファジィラベル名であって、NLは負の小、N
Mは負の中、NLは負の大、PSは正の小、PMは正の
中、PLは正の大を示すファジィラベル名である。
Va and Vb are the antecedent variables given from the comparison output circuit 44 and the amplifier circuit 52, respectively, V'' is the consequent variable, N L , NM, . . . P S , P M, P L
are the fuzzy label names of the fuzzy sets to which the antecedent variable and the consequent variable belong, respectively, NL is a negative small, and N
M is a fuzzy label name indicating negative medium, NL is negative large, PS is positive small, PM is positive medium, and PL is positive large.

ファジィ制御部46は第4図(a)(b)に示すような
、前件部変数Va 、Vbのそれぞれのメンバーシップ
関数座標系におけるメンバーシップ関数を記憶している
。第4図(a)は前件部変数Vaに対するメンバーシッ
プ関1k、第4図(b )は前件部変数vbに対するメ
ンバーシップ関数をそれぞれ示している。また、第4図
(a)(b)において横軸にあられされる前件部変数の
数値はそれぞれ電圧を示しており、NL、NM、・・・
Ps。
The fuzzy control unit 46 stores membership functions in the membership function coordinate system of each of the antecedent variables Va and Vb, as shown in FIGS. 4(a) and 4(b). FIG. 4(a) shows the membership function 1k for the antecedent variable Va, and FIG. 4(b) shows the membership function for the antecedent variable vb. Furthermore, in FIGS. 4(a) and 4(b), the numerical values of the antecedent variables shown on the horizontal axis indicate voltages, respectively, NL, NM, . . .
Ps.

PM、PLはそれぞれその下に図示されたメンバーシッ
プ関数に対応している。第5図は後件部変敗vfに対す
るメンバーシップ関数であって、その横軸にあられされ
る後件部変数はそれぞれ電圧を示しており、NL、NM
、・・・PS、PM、PLはそれぞれその下に図示され
たメンバーシップ関数に対応している。
PM and PL each correspond to the membership functions illustrated below. Figure 5 shows the membership function for the consequent change vf, and the consequent variables shown on the horizontal axis each indicate voltage, NL, NM
, . . . PS, PM, and PL respectively correspond to the membership functions illustrated below.

動作について第6図(a)(b)(c)を参照して説明
する。第6図(a)は投光回路40の出力波形、第6図
(b)はその投光回路40の出力に対応したI/V変換
1i526.2817)内1.比較出力回路44で選択
された大きい方のI/V変換器26.28出力Vaの波
形、第6図(c)は増幅回路52の出力vbの波形をそ
れぞれ示している。
The operation will be explained with reference to FIGS. 6(a), (b), and (c). 6(a) shows the output waveform of the light projecting circuit 40, and FIG. 6(b) shows the I/V conversion 1i526.2817) corresponding to the output of the light projecting circuit 40. The waveform of the output Va of the larger I/V converter 26 and 28 selected by the comparison output circuit 44 and FIG. 6(c) show the waveform of the output vb of the amplifier circuit 52, respectively.

この第6図において、TIの期間は検出対象T8の反射
面が鏡面のように光の反射率がきわめて高いために出力
Vaが飽和(飽和電圧値5v)し、かつ出力vbもピー
ク値が6vと大きくなっている場合、T2の期間は検出
対象18の反射面の反射率がT1の場合よりも低いため
に出力Vaは飽和していないが、目的とする出力値(例
えば3■の電圧値)をオーバーし、かつ出力vbはピー
ク値が4Vと小さくなっている場合、T3の期間は検出
対象18が遠距離にあるために出力Vaが目的とする値
以下で、かつ出力vbがほとんどゼロである場合をそれ
ぞれ示している。
In FIG. 6, during the period TI, the reflective surface of the detection target T8 is mirror-like and has an extremely high light reflectance, so the output Va is saturated (saturation voltage value 5V), and the output Vb also has a peak value of 6V. , the output Va is not saturated during the period T2 because the reflectance of the reflective surface of the detection target 18 is lower than in the case T1, but the target output value (for example, the voltage value of 3) is not saturated. ), and the output vb has a small peak value of 4V, in the period T3, the detection target 18 is far away, so the output Va is less than the desired value, and the output vb is almost zero. Each case is shown below.

いま、投光回路40のゲインが大きいために、この投光
回路40から第6図(a)のTIの期間に示すようなピ
ーク値の大きい波形の出力が出力されて比較出力回路4
4からは第6図(b)のTlの期間に示すようなピーク
値の出力Vaが出力されて飽和している一方、増幅回路
52からは第6図(C)のTIの期間に示すようなピー
ク値の出力vbが出力される。そうすると、ファジィ制
御部46はこのTIの期間内(パルス発振回路2からの
1回のパルス出力内)で投光回路40のゲインを調整す
るために、このTIの期間内で例えば適宜回数のタイミ
ングでもって各出力Va 、Vbの入力に従って第4図
(a)(b)からそれぞれ各ファジィルールの対応する
メンバーシップ関数に適合するメンバーシップ関数 1回目では、各ファジィルール毎に、各前件部変数Va
 、Vbのメンバーシップ値の小さい方を選択しくMI
N演算)、この選択したメンバーシップ値によって第5
図から各ファジィルールのyl。
Now, since the gain of the light projecting circuit 40 is large, the light projecting circuit 40 outputs a waveform with a large peak value as shown in the period TI in FIG.
4 outputs a peak value of output Va as shown in the period Tl in FIG. 6(b) and is saturated, while the amplifier circuit 52 outputs the output Va as shown in the period TI in FIG. 6(C). A peak value output vb is output. Then, in order to adjust the gain of the light projecting circuit 40 within this TI period (within one pulse output from the pulse oscillation circuit 2), the fuzzy control unit 46 adjusts the timing at an appropriate number of times within this TI period. Therefore, according to the input of each output Va, Vb, the membership function that matches the membership function corresponding to each fuzzy rule from FIGS. 4(a) and (b), respectively. Variable Va
, select the one with the smaller membership value of Vb MI
N operation), the fifth membership value is determined by this selected membership value.
yl of each fuzzy rule from the figure.

y2のそれぞれに関するNL、NS、・・・PS、PM
NL, NS, ...PS, PM for each of y2
.

PLの各メンバーシップ関数を裁断する。これら裁断し
たすべてのファジィルールのVfに関するNL、NS、
・・・PS、PM、PLの各メンバーシップ関数を重ね
合わせ(MAX演算)、最終的なV「それぞれの重ね合
わせメンバーシップ関数を得る。
Cut each membership function of PL. NL, NS, regarding Vf of all these cut fuzzy rules,
...The membership functions of PS, PM, and PL are superimposed (MAX operation) to obtain the final V' superposed membership functions.

この重ね合わせメンバーシップ関数の例えば重心を求め
ることにより離型した投光回路40のゲイン調整信号と
してのVfがファジィ制御部46から投光回路40に出
力される。そして、2回目でも上記と同様のMIN−M
AX演算を行い、そのTIの期間が終了するまでに投光
回路40のゲインを調整して出力Vaの飽和がなくなる
ように制御する。その結果、ゲイン調整された投光回路
40で投光素子12を駆動し、位置検出素子22でその
投光素子12からの光ビーム16の反射光24を受光し
、その位置検出素子22の出力に対応した比較出力回路
44の出力Vaの飽和は1回目のパルス出力期間中に解
消し、検出対象18の距離測定を精度高くかつ迅速に行
うことができる。
By determining, for example, the center of gravity of this superposition membership function, Vf as a gain adjustment signal of the light projecting circuit 40 released from the mold is outputted from the fuzzy control section 46 to the light projecting circuit 40. And the same MIN-M as above for the second time.
AX calculation is performed, and the gain of the light projecting circuit 40 is adjusted so that the output Va is not saturated until the TI period ends. As a result, the gain-adjusted light projecting circuit 40 drives the light projecting element 12, the position detecting element 22 receives the reflected light 24 of the light beam 16 from the light projecting element 12, and the position detecting element 22 outputs The saturation of the output Va of the comparison output circuit 44 corresponding to the above is eliminated during the first pulse output period, and the distance to the detection target 18 can be measured accurately and quickly.

なお、第6図のT2およびT3の各期間においても同様
であるからその説明は省略する。 これにより投光回路
40は投光素子12に対するパルス出力のゲインを調整
し、これにより位置検出素子22からの受光出力の飽和
は1回のパルス出力中に防止されることになる。
Incidentally, since the same applies to each period T2 and T3 in FIG. 6, the explanation thereof will be omitted. As a result, the light projecting circuit 40 adjusts the gain of the pulse output to the light projecting element 12, thereby preventing saturation of the light receiving output from the position detecting element 22 during one pulse output.

なお、本実施例ではそのゲイン調整信号を投光回路40
に出力したが、位置検出素子2またはI/V変換器等の
受光部側に対して出力するようにしてそのゲインを調整
することでも同様である。
In this embodiment, the gain adjustment signal is transmitted to the light projecting circuit 40.
However, the same effect can be achieved by outputting the signal to the light receiving section side such as the position detection element 2 or I/V converter and adjusting its gain.

第7図は本発明の他の実施例に係る距離測定装置の回路
図であって、第1図と同一ないしは対応する部分には同
一の符号を付すとともに、その同一の符号に係る部分に
ついての説明は省略する。
FIG. 7 is a circuit diagram of a distance measuring device according to another embodiment of the present invention, in which parts that are the same as or correspond to those in FIG. Explanation will be omitted.

第7図に示される実施例において特徴とする構成は、比
較出力回路44がなく、ファジィ制御部46には加算回
路32から出力Vaが与えられるようになっていること
である。なお、第7図の距離測定装置におけるファジィ
制御部46による動作は第1図のそれと同様であるから
、その説明は省略する。
A characteristic feature of the embodiment shown in FIG. 7 is that the comparison output circuit 44 is not provided, and the fuzzy control section 46 is supplied with the output Va from the addition circuit 32. The operation of the fuzzy control unit 46 in the distance measuring device shown in FIG. 7 is the same as that shown in FIG. 1, and therefore its explanation will be omitted.

なお、本発明では出力Va 、Vbを比較出力回路44
を介して間接に得たが位置検出素子22から直接得るよ
うにしてもよい。
Note that in the present invention, the outputs Va and Vb are compared and outputted by the output circuit 44.
Although it is obtained indirectly through the position detection element 22, it may also be obtained directly from the position detection element 22.

(発明の効果) 以上説明したことから明らかなように、本発明によれば
、検出対象の反射面が鏡面であっても、また、検出対象
が遠距離にあっても受光出力の飽和を来すことのないよ
うにして検出対象までの距離を精度高くかつ応答性高く
迅速に測定できるようになった。
(Effects of the Invention) As is clear from the above explanation, according to the present invention, even if the reflective surface of the detection target is a mirror surface, and even if the detection target is located at a long distance, the received light output does not saturate. It is now possible to quickly measure the distance to a detection target with high precision and high responsiveness without causing any damage.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図は本発明の実施例に係り、第1図は本発明の実施例に
係る距離測定装置の回路図、第2図は第1図の比較出力
回路の具体回路図、第3図は第1図のファジィ制御部に
記憶されているファジィルールを示す図、第4図(a)
(b)はそれぞれ第1図のファジィ制御部に記憶されて
いる前件部変数におけるメンバーシップ関数を示す図、
第5図は同じくファジィ制御部に記憶されている後件部
変数におけるメンバーシップ関数を示す図、第6図は上
記実施例の動作説明に供するタイミングチャート、第7
図は本発明の他の実施例の回路図である。 第8図は従来例の距離測定装置の回路図、第9図は同従
来例の動作説明に供する各部の信号のタイミングチャー
トである。 2・・・パルス発振回路、12・・・投光素子、14・
・・集束レンズ、16・・・光ビーム、18・・・検出
対象、20・・・集光レンズ、22・・・位置検出素子
、24・・・反射光、26.28・・・I/V変換器、
30・・・減算回路、32・・・加算回路、44・・・
比較出力回路、46・・・ファジィ制御部、48・・・
サンプル・ホールド回路、50・・・微分回路、52・
・・増幅回路。
The figures relate to embodiments of the present invention; FIG. 1 is a circuit diagram of a distance measuring device according to an embodiment of the present invention; FIG. 2 is a specific circuit diagram of the comparison output circuit of FIG. 1; and FIG. FIG. 4(a) is a diagram showing the fuzzy rules stored in the fuzzy control unit shown in FIG.
(b) is a diagram showing the membership functions for the antecedent variables stored in the fuzzy control unit of FIG. 1, respectively;
FIG. 5 is a diagram showing membership functions for consequent variables stored in the fuzzy control unit, FIG. 6 is a timing chart for explaining the operation of the above embodiment, and FIG.
The figure is a circuit diagram of another embodiment of the present invention. FIG. 8 is a circuit diagram of a conventional distance measuring device, and FIG. 9 is a timing chart of signals of various parts to explain the operation of the conventional example. 2... Pulse oscillation circuit, 12... Light projecting element, 14.
... Focusing lens, 16... Light beam, 18... Detection target, 20... Condensing lens, 22... Position detection element, 24... Reflected light, 26.28... I/ V converter,
30... Subtraction circuit, 32... Addition circuit, 44...
Comparison output circuit, 46...Fuzzy control section, 48...
Sample/hold circuit, 50...Differential circuit, 52...
...Amplification circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)パルス出力の入力に応答して投光素子を駆動して
検出対象に向けて光ビームを投光する投光手段と、前記
検出対象からの前記光ビームの反射光を受光し、その受
光位置に応じた受光出力を出力する受光手段とを含み、
その受光出力に基づいて前記検出対象の距離を測定する
距離測定装置において、 前記受光手段からの受光出力を直接または間接に微分す
る微分手段と、 前記受光手段からの直接または間接の受光出力と前記微
分手段の出力とを用いてファジィルールに従って当該受
光手段の受光出力の飽和を防止できる前記投光手段のゲ
インまたは前記受光手段のゲインをファジィ推論し、そ
のファジィ推論の結果に基づいて当該投光手段または受
光手段に対してゲイン調整信号を出力するファジィ制御
手段と、を具備したことを特徴とする距離測定装置。
(1) A light projecting means that drives a light projecting element in response to input of a pulse output to project a light beam toward a detection target, and a light projector that receives reflected light of the light beam from the detection target; and a light receiving means that outputs a light receiving output according to the light receiving position,
A distance measuring device that measures the distance of the detection target based on the light receiving output, comprising: a differentiating means for directly or indirectly differentiating the light receiving output from the light receiving means; a direct or indirect light receiving output from the light receiving means; Using the output of the differentiating means, perform fuzzy inference on the gain of the light emitting means or the gain of the light receiving means that can prevent the saturation of the light receiving output of the light receiving means according to fuzzy rules, and calculate the light emitting means based on the result of the fuzzy inference. A distance measuring device comprising: fuzzy control means for outputting a gain adjustment signal to the means or the light receiving means.
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WO2014119241A1 (en) * 2013-01-31 2014-08-07 パナソニック株式会社 Distance measurement method and distance measurement system
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