JPH05273342A - 超音波位置測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波受信センサの向きの修正をなくす。 【構成】 超音波位置測定ユニットに複数の超音波受信
センサを設け、その受信方向を固定し、移動用超音波位
置測定ユニットからの超音波の発信に対しては複数のセ
ンサ内少なくともどれか１つが受信するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波により距離を測
定し、位置を求める超音波位置測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】２ないし３の超音波位置測定ユニットを
離して設置し、この間の距離を超音波で測定し、移動す
る超音波位置測定ユニットより２つの超音波位置測定ユ
ニットに超音波を発信して、各超音波位置測定ユニット
間の距離を求め、三角測量の原理を用いて移動する超音
波位置測定ユニットの位置を求めることができる。

【０００３】図４は鋼板の腐食を調べる深さ測定装置４
を移動して、その位置とその位置の腐食の深さを測定す
る装置を示す図である。ここで鋼板の腐食を調べる深さ
を測定する装置とは、従来、巻き尺とデプスゲージを用
いて検査員が手作業で行っていたものを機械化した自動
計測装置で、測定部、演算記録部、データ処理部で構成
される。測定部では超音波測距方式の位置測定ユニット
によって、三角測量法で腐食の位置を計測する。深さ測
定ユニットによって腐食の深さを計測する。演算記録部
では、得られたデータとインデックスデータとを組み合
わせて演算記録表示器に表示すると同時に、メモリカー
ドに自動記録する。データ処理部では記録された計測デ
ータを整理し、作図、作表処理をしてから表示と印刷を
する。本発明は主として測定部に関するものである。

【０００４】主位置測定装置２と従位置測定装置３はあ
る範囲を測定中は固定して配置され、他の範囲の測定に
移る時は移動するものであり、両者の間の距離Ｌは超音
波で測定される。深さ測定装置４は深さを測定すると共
に、超音波を発信する。この発信と同時に計測記録装置
１は計測開始指令をアンテナより発信する。この計測開
始指令を受信した主位置測定装置２は超音波を発信し、
従位置測定装置３はカウンタの計数を開始し、超音波を
受信すると停止して、そのカウント数を計測記録装置１
へ送信する。計測記録装置１はこの測定データと、主位
置測定装置２の基準位置（原点）からのオフセット値
（基準位置からのＸ，Ｙ座標値）より、各深さ測定値と
その位置（原点からのＸ，Ｙ座標値）を算出し記録す
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】深さ測定装置４は各位
置に移動して超音波を発信する。これを受信するため主
位置測定装置２と従位置測定装置３は超音波受信センサ
７の向きを深さ測定装置４の方向に合わせて修正する必
要がある。このため従来このような計測を行う場合は、
深さ測定装置４を操作する人と主および従位置測定装置
２，３の超音波受信センサ７の向きを修正する人が必要
であった。

【０００６】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
もので、主および従位置測定装置の超音波受信センサの
向きを移動する超音波位置測定装置に合わせて修正する
必要ない超音波位置測定装置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の内の２つと移動用
超音波位置測定ユニットとの間で超音波により距離を測
定し前記移動用超音波位置測定ユニットの位置を測定す
る超音波位置測定装置において、前記超音波位置測定ユ
ニットに複数の超音波受信センサを設け、その受信方向
を固定して配置するようにしたものである。

【０００８】

【作用】超音波位置測定ユニットに複数の超音波受信セ
ンサを設け、その受信方向を固定しているので移動用超
音波位置測定ユニットからの超音波の発信に対しては複
数の超音波受信センサの内少なくともどれか１つが受信
するので、超音波の発信方向に合わせて超音波受信セン
サの向きを修正しなくてもよい。これにより１人の操作
者で測定が可能となる。なお、複数の超音波位置測定ユ
ニットの内の１つは原点よりのＸ，Ｙ座標値を計測して
おく。そしてこの超音波位置測定ユニットと、他の超音
波位置測定ユニットと移動用超音波測定ユニットの内の
２つとで互いの距離を超音波で測定すれば、三角測量の
原理により各ユニットの位置（Ｘ，Ｙ座標）は計算で得
られる。

【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がある範囲の深さを測定している間は一定の位置に
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へアンテナ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、深さとその位置
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
およびこれにより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
超音波を受信して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て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】図２は受信測距回路と超音波受信センサの
詳細を表す図である。超音波受信センサ７は、３個より
なり、それぞれ所定の角度で固定して取付けられてい
る。受信素子は広角用とする。受信素子の出力はプリア
ンプ71で増幅するが、この増幅度を可変抵抗で調整でき
るようにしてある。プリアンプ71よりの出力はフィルタ
72により計測周波数以外を遮断して外乱の影響を排除
し、アンプ73で増幅した後、コンパレータ74でしきい値
以上の振幅を有する超音波を検出する。カウンタ75は計
測開始指令と同時に計数を開始し、しきい値以上の振幅
を有する超音波を検出したとき停止する。このように広
角の受信素子を複数個設け、その特性をプリアンプで調
整できるようにしたので、超音波受信センサ７の向きを
送信方向に一致するように修正する必要がない。

【００１５】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。
この場合、主位置測定装置２について原点よりのＸ，Ｙ
座標値を測定しておく。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。本実施例では主位置測定装置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１
ｍが確保される。

【００１６】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る。

【００１７】次に主位置測定装置２は計測記録装置１よ
りの計測開始指令を無線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を介して発信する。従位
置測定装置３は計測記録装置１よりの計測用開始指令を
無線送受信回路32より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。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。

【００１８】計測記録装置１はこの送信データを受信す
る。次に深さ測定装置４を深さ計測位置へ設定し、深さ
を計測すると共に計測記録装置１よりの計測開始指令に
同期して発信回路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へ送信する。

【００１９】この計測開始指令を受信して主位置測定装
置２の受信測距回路22は計測カウンタにより計数を開始
し、超音波受信センサ７がしきい値Ｈ以上の振幅の超音
波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より送信する。

【００２０】次に計測記録装置１からの計測開始指令に
より主位置測定装置２は超音波を従位置測定装置３へ発
振し、従位置測定装置３は計測カウンタの計測を開始
し、超音波受信センサ７がしきい値Ｈ以上の振幅を受信
すると計数を停止し、この計数値を計測記録装置１へ送
信する。

【００２１】次に計測記録装置１からの計測開始指令に
より、深さ測定装置４は従位置計測装置３へ超音波を発
信し、従位置測定装置３は計測開始指令を受信して計測
カウンタの計数を開始し、超音波を受信すると停止して
計数値を計測記録装置１に送信する。

【００２２】なお、主位置測定装置２は上述した音速の
校正を４秒ごとに行っており、深さ測定装置４の１移動
当たり平均10回校正を行い、計測記録装置１にそのデー
タを送信している。

【００２３】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で深さ測
定装置４の位置を計算し、記録回路13に深さ測定データ
およびその位置データを記憶する。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。

【００２４】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。

【００２５】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
タ数

【００２６】 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。

【００２７】（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。

【００２８】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との距離を求め、主位置測定装置２
の原点からの位置がわかっているので、三角測量の原理
により深さ測定装置４の原点よりの位置を算出すること
ができる。

【００２９】図３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。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は固定点となる位置測定装置の超音波受信用センサを複
数個もうけてその向きを固定しているので、移動する位
置測定装置に対応して超音波受信用センサの向きを修正
する必要がなく、操作の手間を減少することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の構成を示すブロック図で
ある。

【図２】超音波受信センサと受信測距回路の詳細図であ
る。

【図３】本発明の第２実施例の構成を示すブロック図で
ある。

【図４】従来例を示す図である。

【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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笠原 一郎 神奈川県横浜市金沢区福浦１丁目９番４号 石川島検査計測株式会社横浜第２事業所 内

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の内の２
   つと移動用超音波位置測定ユニットとの間で超音波によ
   り距離を測定し前記移動用超音波位置測定ユニットの位
   置を測定する超音波位置測定装置において、前記超音波
   位置測定ユニットに複数の超音波受信センサを設け、そ
   の受信方向を固定して配置するようにしたことを特徴と
   する超音波位置測定装置。