JPH05272956A - 超音波位置測定方法 - Google Patents

超音波位置測定方法

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Publication number
JPH05272956A
JPH05272956A JP4067703A JP6770392A JPH05272956A JP H05272956 A JPH05272956 A JP H05272956A JP 4067703 A JP4067703 A JP 4067703A JP 6770392 A JP6770392 A JP 6770392A JP H05272956 A JPH05272956 A JP H05272956A
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JP
Japan
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distance
position measuring
ultrasonic
data
measuring device
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Pending
Application number
JP4067703A
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English (en)
Inventor
Takeshi Ishizaki
武志 石崎
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Ishikawajima Inspection and Instrumentation Co Ltd
Original Assignee
Ishikawajima Inspection and Instrumentation Co Ltd
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Publication date
Application filed by Ishikawajima Inspection and Instrumentation Co Ltd filed Critical Ishikawajima Inspection and Instrumentation Co Ltd
Priority to JP4067703A priority Critical patent/JPH05272956A/ja
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  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ゆらぎや外乱の影響を少なくする。 【構成】 超音波測定装置2,3間の距離データとして
は、移動用超音波測定装置4の位置を計測する初期の段
階の測定データを、それ以降の移動用超音波測定装置の
位置を算出するデータとして使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波により位置を測
定する測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば板厚の測定において、1つの位置
から次の位置へと計測しながら移動してゆく場合、2つ
の固定位置よりこの板厚測定器の位置を超音波を用いて
計測することにより、この板厚測定器が板厚を計測した
位置とその位置における板厚のデータが得られる。
【0003】ところで、超音波計測は「ゆらぎ」,「外
乱」の影響を受ける。図3は、この具体例を示す図であ
る。受信側の超音波距離測定ユニットは、電波による計
測開始指令(a)を受信すると同時に時間を計測するカ
ウンタ(f)の動作を開始する。正常受信波(b)の場
合、そのしきい値Hを検出した時点でカウンタ(f)の
計数を中止し、距離Lを得ることができる。
【0004】ゆらぎ受信波1(c)の場合、ゆらぎによ
り受信波形の振幅が小さくなっており、しきい値Hに達
するまでに正常受信波(b)の場合よりL1だけ多くカ
ウントした後にカウンタ(f)は停止する。このため距
離をL+L1として計測してしまう。またゆらぎ受信波
2(d)の場合は、受信波形の最大振幅がしきい値Hに
達せずカウンタ(f)はいつまでも計数を行い、距離計
測不能となる。また、外乱が受信波より前に入る外乱受
信波(e)の場合、カウンタは(b)の場合よりL2前
に停止してしまい距離をL−L2として計測してしま
う。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来、移動する計測器
の位置を超音波で計測する場合、2つの固定位置にも超
音波測定器を設置し、この固定位置間の距離データおよ
びこの2つの固定位置と移動する測定器との間の位置を
同時に計測していた。このため2つの固定位置間の距離
データについては既に精度よく計測したデータが存在す
るにもかかわらず、ゆらぎや外乱を受けた計測データを
用いて移動する測定器の位置を算出することが行われて
いた。なお、この固定位置とは一時的に固定という意味
で、移動する計測器の移動範囲に応じて移動するもので
ある。
【0006】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
もので、既に精度よく測定されたデータを使い、新たに
必要となるデータのみ計測することにより、出来るだけ
ゆらぎや外乱の影響を少なくした超音波位置測定方法を
提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、複数の超音波位置測定ユニットを平面上の所定位置
に配置して各超音波位置測定ユニットの距離を計測し、
移動用超音波位置測定ユニットを配置し、前記超音波位
置測定ユニット内の2つの超音波位置測定ユニットと前
記移動用超音波位置測定ユニットとの距離関係からこの
移動用超音波位置計測ユニットの位置を計測する超音波
位置測定方法において、前記超音波位置測定ユニット間
の距離データは初期の計測時の値を用い、前記移動用超
音波位置測定ユニットを移動する度に計測するデータ
は、この移動用超音波位置測定ユニットと前記2つの固
定用超音波位置測定ユニットとの距離の計測データのみ
としてこの移動用超音波位置測定ユニットの位置を計測
するようにしたものである。
【0008】
【作用】超音波測定ユニット間の距離データは、移動用
超音波測定ユニットの位置を計測する初期の段階、例え
ば最初に計測したときゆらぎや外乱の影響を受けない場
合はこの最初のデータをそれ以降の移動用超音波測定ユ
ニットの位置を算出するデータとして使用する。これに
より少なくとも超音波測定ユニット間の距離データはゆ
らぎや外乱の影響を受けないデータとなり、移動用超音
波測定ユニットの位置の計測精度が向上する。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は鋼板上に腐食により生じた凹部の深さおよ
びその位置を計測する装置の構成を示す図である。計測
記録装置1はインタフェース5を介して深さ測定装置4
に接続している。深さ測定装置4は板の各位置の凹みを
サーチするため移動し、計測位置ごとに超音波を発信す
る。主位置測定装置2と従位置測定装置3は深さ測定装
置4がある範囲内で測定するときはその範囲内では一定
の位置に設置され、深さ測定装置4よりの超音波発信時
より受信時までの時間を計測し計測記録装置1にアンテ
ナ9より送信する。計測記録装置1はこの送信されたデ
ータを受信し、深さ測定装置4の位置を計算し、そのデ
ータをメモリカード16に記録して出力する。
【0010】計測記録装置1は、深さ測定装置4の計測
値を画面表示する表示操作回路11、アンテナ9より送受
信を行う無線送受信回路12、送信されてきた測定データ
よりCPU15が計算した位置データをメモリカード16に
記録する記録回路13、各回路11,12,13に電力を供給する
電池14、全体を制御するCPU15より構成される。
【0011】深さ測定装置4はインタフェース5を介し
て計測記録装置1に接続され、深さ測定回路41と超音波
を発信する発信回路42より構成される。
【0012】主位置測定装置2は、アンテナ9からの送
受信を行う無線送受信回路21、超音波受信センサ7より
超音波を受信し、距離を計数する受信測距回路22、超音
波送信センサ6より超音波を発信する発信回路23、超音
波を超音波送信センサ6より発信し、所定距離(本実施
例では1m)離れた較正用反射板8よりの反射波を超音
波受信センサ7で受信し、音速の校正をする音速較正回
路24、およびこれらの回路21,22,23,24 を制御するCP
U25、各回路およびCPU25に電力を供給する電池26よ
り構成される。なお、本実施例では超音波は全て空気中
に発信し、空気中より受信するものとする。
【0013】従位置測定装置3は、超音波受信センサ7
より超音波を受信し、距離を計数する受信測距回路31、
この受信データをアンテナ9より送信すると共に各種指
示や計測開始指令などを受信する無線送受信回路32、お
よびこれら回路31、32を制御するCPU33、各回路とC
PU33に電力を供給する電池34より構成される。
【0014】次に動作について説明する。まず適切な位
置に主位置測定装置2と従位置測定装置3を設置する。
次に超音波の空気中の伝播速度を測定現場の実態として
補正するため、校正用反射板8を主位置測定装置2の超
音波送信センサ6、超音波受信センサ7より正確に1m
離し、往復距離が2mになるように設置する。本実施例
では位置測定装置2と校正用反射板8を1mの部材で一
体に結合しているので常に1mが確保される。
【0015】音波の空気中の伝播速度は温度、湿度、気
圧等によって変化するので、このように距離計測現場の
状況が変化する度に音波伝播速度の校正を行う必要があ
る。校正は発信回路23より超音波送信センサ6を介して
校正用反射板8に超音波を発信し、音速較正回路24は反
射波を超音波受信センサ7 を介して受信して超音波伝播
速度を得る。計測データはこの校正値で補正されてる。
【0016】次に主位置測定装置2は計測記録装置1よ
り計測開始指令を受信すると同時に超音波を発信回路23
より超音波送信センサ6を介して送信する。従位置測定
装置3は計測用開始指令を計測記録装置1より無線送受
信回路32で受信すると同時に受信測距回路31ではカウン
タで計数を開始する。この状況は図3で示したように行
われる。超音波受信センサ7がしきい値H以上となる超
音波を受信するとカウントを停止し、カウント数を無線
送受信回路32より送信する。
【0017】計測記録装置1はこの送信データを受信
し、CPU15で主位置測定装置2と從位置測定装置3間
のカウント数と校正値から両装置2,3間の距離を算出
し、記録回路13に格納する。次に深さ測定装置4を深さ
計測位置へ設定し、深さを計測すると共に発信回路42よ
り超音波送信センサ6を介して超音波を主位置測定装置
2と従位置測定装置3へ送信する。この超音波の送信と
同時に計測記録装置1より計測開始指令をアンテナ9よ
り送信する。
【0018】この計測開始指令を受信して主および従位
置測定装置2,3の受信測距回路22,31 はそれぞれ計測
カウンタにより計数を開始し、超音波受信センサ7が図
3に示すしきい値Hの値を受信すると計数を停止し、こ
の計数値をアンテナ9を介して無線送受信回路21,32 よ
り送信する。
【0019】計測記録装置1はアンテナ9を介して無線
送受信回路12で送信データを受信し、CPU15で先に計
算した両装置2,3間の距離と受信データから深さ測定
装置4の位置を算出し、記録回路13に深さ測定データと
共に記憶する。このようにして深さ測定装置4を順次移
動しながらその位置の深さ測定データおよびその位置で
の深さ測定装置4が発信した超音波に対する主および従
位置測定装置2,3からの応答データより計算した深さ
測定装置4の位置データを記録回路13に格納し、深さ計
測が終わった時点で記録回路13に格納したデータをメモ
リカード16に記憶する。
【0020】上述の説明では、主および従位置測定装置
2,3間の距離は深さ測定開始前に計測して、その測定
データを以降も使用するとしたが最初深さ測定装置4、
主位置測定装置2、従位置測定装置3間の距離を測定
し、以降はこの時の主および従位置測定装置2,3間の
距離データを使用してもよい。
【0021】この各測定位置を算出する場合、深さ測定
装置4 と主または従位置測定装置2,3との距離を算出
する必要があるので、その距離算出方法を説明する。
【0022】距離の算出例として主位置測定装置2と従
位置測定装置3との距離の算出方法を説明する。まず校
正用反射板8を用いて音速Vを測定する。 V=1000×2×400 ×103 /(CC −Cα) ……(1) ここで1000は校正用反射板8と超音波送受信センサ6,
7との距離、CC は較正用超音波カウント数Cαは超音
波送受信センサ6,7に用いる振動子の遅れ相当カウン
ト数
【0023】 L=V(C−Cω−Cα)/(400 ×103) ……(2) Cは従位置測定装置3が計数したカウント数、Cωは無
線伝送による遅れ相当カウント数である。
【0024】(1)式と(2)式よりLは次式のように
なる。 L=(C−Cω−Cα)・γ・2000/(CC −Cα) ……(3) ここでγは距離補正係数である。
【0025】このようにして主位置測定装置2と従位置
測定装置3の距離を求め、次に深さ測定装置4と主およ
び従位置測定装置2,3との距離が求まれば、三角測量
の原理により深さ測定装置4の位置を算出することがで
きる。
【0026】図2は第2実施例の装置の配置図である。
本実施例は図1に対し補助位置測定装置10を追加したも
のである。これは、例えば、深さ測定装置4 がある測定
位置にあるとき、主位置測定装置2との間に障害物があ
って、超音波が届かないようなときは、従位置測定装置
3、補助位置測定装置10の位置データを用いて深さ測定
装置4 の位置を測定する場合などに必要となる。このよ
うな場合も、主位置測定装置2、従位置測定装置3、補
助位置測定装置10間の距離を初期の段階で計測してお
き、以降はこのデータを使用するようにする。
【0027】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、固定点となる2点間の距離を初期の段階で測定して
おき、以降は同じデータを使用することにより移動点が
移動する度に計測するデータは移動点と各固定点との距
離データのみとしたので、ゆらぎや外乱などの影響を減
少させ測定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の装置を示すブロック図で
ある。
【図2】第2実施例の装置を示すブロック図である。
【図3】超音波のゆらぎや外乱の影響を説明する図であ
る。
【符号の説明】
1 計測記録装置 2 主位置測定装置 3 従位置測定装置 4 深さ測定装置 5 インタフェース 10 補助位置測定装置 16 メモリカード

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の超音波位置測定ユニットを平面上
    の所定位置に配置して各超音波位置測定ユニット間の距
    離を計測し、移動用超音波位置測定ユニットを配置し、
    前記超音波位置測定ユニット内の2つの超音波位置測定
    ユニットと前記移動用超音波位置測定ユニットとの距離
    からこの移動用超音波位置測定ユニットの位置を計測す
    る超音波位置測定方法において、前記超音波位置測定ユ
    ニット間の距離データは初期の計測時の値を用い、前記
    移動用超音波位置測定ユニットを移動する度に計測する
    データは、この移動用超音波位置測定ユニットと前記2
    つの超音波位置測定ユニットとの距離の計測データのみ
    としてこの移動用超音波位置測定ユニットの位置を計測
    するようにしたことを特徴とする超音波位置測定方法。
JP4067703A 1992-03-26 1992-03-26 超音波位置測定方法 Pending JPH05272956A (ja)

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JP4067703A JPH05272956A (ja) 1992-03-26 1992-03-26 超音波位置測定方法

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108267741A (zh) * 2018-03-12 2018-07-10 苏州青飞智能科技有限公司 一种超声波探头标定装置及标定超声波探头的方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108267741A (zh) * 2018-03-12 2018-07-10 苏州青飞智能科技有限公司 一种超声波探头标定装置及标定超声波探头的方法

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