JPH0630790U

JPH0630790U - 刈取作業機の対地測距装置

Info

Publication number: JPH0630790U
Application number: JP4006693U
Authority: JP
Inventors: 克也臼井; 末蔵上田
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1993-07-22
Filing date: 1993-07-22
Publication date: 1994-04-22
Anticipated expiration: 2002-06-30
Also published as: JP2545352Y2

Abstract

(57)【要約】【目的】超音波を測定対象に向けて間欠的に発信する
発信器と、反射超音波の強度に応じたレベルの受信信号
を出力する受信器とが設けられ、前記受信信号のレベル
に基づいて前記反射超音波の受信時を検出する受信検出
手段が設けられ、超音波発信時から受信時までの時間に
基づいて前記測定対象までの距離を判別するように構成
された超音波式の測距装置において、超音波が適正通り
反射しない部分においても、適確に測距できるようにす
る点にある。【構成】受信検出手段１００が、予め設定された複数
段階の閾値Ｖ_n〜Ｖ₁ の夫々に対して受信信号Ｐのレベ
ルが高いか否かを判別して、受信信号Ｐのレベルが最も
高く受信された時点を受信時として検出するように構成
されている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、超音波を測定対象に向けて間欠的に発信する発信器と、反射超音波の強度に応じたレベルの受信信号を出力する受信器とが設けられ、前記受信信号のレベルに基づいて前記反射超音波の受信時を検出する受信検出手段が設けられ、超音波発信時から受信時までの時間に基づいて前記測定対象までの距離を判別するように構成された超音波式の測距装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

かかる超音波式の測距装置において、一般に、受信検出手段は、予め設定された閾値に対して受信信号のレベルが高いか否かを判別して、受信信号のレベルが閾値より高く受信された時点を受信時として検出するように構成されることになる。そして、反射超音波の受信信号のレベルは、測定対象に対する距離の二乗に反比例して減衰することから、従来では、前記閾値を受信時点から時間経過に伴って漸次低下させるようにしていた。ちなみに、前記閾値の大きさは、測定対象の標準的な超音波反射率や、発信器の発信強度に基づいて決められることになる。（例えば特開昭５９−６８６８５号参照）

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

測定対象の一部には、超音波を乱反射し易いあるいは吸収し易い部分、つまり適正通り反射しない部分が存在することは否めないものである。このため、そのような部分に対する検出時には、測定対象までの距離が同じであっても、受信される反射超音波の強度が低下するものとなる結果、閾値に対して受信信号のレベルが高くなる状態がもたらされないものとなって、測定ミスを発生する虞れがあった。本考案は、上記実状に鑑みて為されたものであって、その目的は、超音波が適正通り反射しない部分においても、適確に測距できるようにする点にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案による超音波式の測距装置の特徴構成は、前記受信検出手段は、予め設定された複数段階の閾値の夫々に対して前記受信信号のレベルが高いか否かを判別して、前記受信信号のレベルが最も高く受信された時点を受信時として検出するように構成されている点にあり、その作用及び効果は次の通りである。

【０００５】

【作用】

すなわち、複数段階の閾値を予め設定しておき、それら複数段階の閾値の夫々に対して受信信号のレベルが高いか否かを判別させ、そして、その判別結果に基づいて受信信号のレベルが最も高く受信された時点を受信時とするのである。詳述すれば、受信信号のレベルが測定対象が乱反射し易いあるいは吸収し易い等により変動しても、受信信号のレベルの変動に拘らず測定対象までの距離を検出できるのである。

【０００６】

【考案の効果】

従って、測定対象の超音波の反射状況により測定ミスを起すことを回避させて、適確に測距できるようになった。

【０００７】

【実施例】

以下、本考案の実施例を、コンバインの刈取部を昇降制御するために、その対地高さを測定するための手段に適用した場合について説明する。図５に示すように、コンバインは、クローラ走行装置１を備えた走行車体Ｖと、その前部に昇降自在に連結される刈取部２とを備えており、前記刈取部２は、単動型の油圧シリンダ３にて昇降されるようになっている。前記刈取部２の対地高さを検出する超音波式の測距装置が設けられている。この測距装置は、図１に示すように、刈取部２に付設されるセンサ本体４と、マイクロコンピュータ利用の制御装置Ｈとを主要部とし構成されている。センサ本体４は、超音波を測定対象としての地面に向けて、設定周期（例えば 50ms）で間欠的に発信する発信器４ａと、地面からの反射超音波を受信して、反射超音波の強度に応じたレベルの受信信号Ｐを出力する受信器４ｂとからなる。前記制御装置Ｈは、前記発信器４ａに設定周期で発信指令を与え、そして、前記受信器４ｂの受信信号Ｐのレベルに基づいて反射超音波の発信時から受信時までの時間を地面までの距離として計測するように構成されている。すなわち、制御装置Ｈを利用しながら、前記受信信号Ｐのレベルに基づいて反射超音波の受信時を検出する受信検出手段１００や、発信時から受信時までの時間を計測する計測手段１０１が構成されることになる。前記受信検出手段１００は、予め設定された複数の段階の閾値Ｖ₁〜Ｖ_n夫々に対して前記受信信号Ｐのレベルが高いか否かを判別して、前記受信信号Ｐのレベルが最も高く受信された時点を検出するように構成されるものであって、受信信号Ｐのレベルを判別するために、制御装置Ｈには、次に述べる電気機器が付設されている。すなわち、電源と接地点との間に直列接続された複数の抵抗ｒが、各接続点の電位によって複数段階の閾値Ｖ₁〜Ｖ_nを設定するように設けられ、前記受信信号Ｐのレベルと各閾値Ｖ₁〜Ｖ_nとを各別に比較するコンパレータＫが設けられ、さらには、発信器４ａからの発信に伴ってリセットされ、且つ、各コンパレータＫの出力信号にてセットれさるフリップフロップＦが設けられている。但し、発信器４ａから超音波を発信した際に、一部の超音波が直接に受信器４ｂに受信される虞れがある。このため、フリップフロップＦをリセットすることを、超音波発信後の設定時間（例えば１ms）経過してから行うようにしてある。前記計測手段１０１は、超音波発信時点から各フリップフロップＦがセットされるまでの時間を各別に計測し、且つ、その計測時間を記憶することになる。そして、超音波発信後、最大検出距離に対応する時間（例えば６ms）が経過すると、セットされているフリップフロップＦのうちで最も高い値の閾値に対応するものを探し、そして、そのフリップフロップＦがセットされるまでに計測された時間を、超音波発信時から受信時までの時間として出力するように構成されている（図４参照）。ちなみに、各フリップフロップＦがセットされるまでの時間計測、及び、それに伴う記憶処理は、各フリップフロップＦがセットされるに伴う出力信号を割込信号として入力しながら、いわゆる割込み処理として行われるものである。ところで、前記制御装置Ｈは、前記刈取部２を目標高さ（目標高さとも称される）に維持させるように、測距装置の検出情報に基づいて刈取部２を昇降させる昇降制御手段１０２としても機能するようになっている。すなわち、人為調節自在な目標高さ設定器５の情報が、制御装置Ｈに入力されており、測定された対地高さを目標高さに維持させるように、前記油圧シリンダ３の制御弁６に対して、制御装置Ｈが作動指令を与えることになる。但し、図１中７は、昇降制御を行うか否かを制御装置Ｈに指令するスイッチである。従って、制御装置Ｈは、対地高さを検出するための処理と、昇降制御の処理とを繰返し行うことになる。以下、制御装置Ｈの作動を簡単に説明する。図２に示すように、制御装置Ｈは起動されると、先ず初期設定の処理を実行し、次に、以下に述べる制御プログラムを１ms毎に実行するための時間のチェックを行う。その後、スイッチ７の操作状態をチェックする。そして、ＯＮ状態になっていると、超音波を50ms毎に発信させるための時間をチェックし、必要に応じて超音波を発信させる処理を実行する。ちなみに、この発信処理に、フリップフロップＦをリセットする処理もプログラムされている。次に、超音波の発信後において６ms経過すると、対地高さの判別処理を実行する。尚、この処理は、１回の発信に対して１回だけ実行されることになる。その後、対地高さの判別結果に基づいて、昇降制御の処理が実行される。前記対地高さの判別処理について説明を加えると、図３に示すように、閾値Ｖ ₁ 〜Ｖ_nのうちの最も高いものに対するフリップフロップＦから順次下方側のものに対するフリップフロップＦに向けて、セットされているか否かをチェックし、最初にセットされているフリップフロップＦに対する計測時間を、発信時から受信時までの時間として設定することになる。但し、対地高さの判別を、１回の発信に対して１回だけ行わせるため、処理に対して判別が必要であるか否かをチェックする。又、全てのフリップフロップＦがセットされていない場合には、カウンタ値Ｎを加算処理し、カウンタ値Ｎが所定回数に達すると、ブザーやランプを作動させる警報処理を行わせるようにしてある。

【０００８】〔別実施例〕本考案の超音波式の測距装置は、対地高さを検出する他、車体Ｖと障害物との距離を検出する等、各種の用途に適用できる。本考案を実施するに、マイクロコンピュータを用いて構成する他、電子回路を用いて構成する等、具体構成は各種変更できる。

【０００９】尚、実用新案登録請求の範囲の項に図面との対照を便利にするために符号を記すが、該記入により本考案は添付図面の構成に限定されるものではない。

【提出日】平成５年８月２０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、刈り取り対象物が存在する測定対象地面に向けて超音波を間欠的に発信する発信器と、反射超音波の強度に応じたレベルの受信信号を出力する受信器と、前記受信信号のレベルに基づいて前記反射超音波の受信時を検出する受信検出手段とを走行車体に装備して、超音波発信時から受信時までの時間に基づいて前記測定対象までの距離を判別するように構成されたコンバインなどの刈取作業機の対地測距装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

かかる刈取作業機の対地測距装置において、一般に受信検出手段は、予め設定された一つの閾値に対して受信信号のレベルを比較し、受信信号がその閾値よりも高いか否かを判別して、受信信号のレベルが閾値より高く受信された時点を受信時として検出するように構成されることになる。そして、反射超音波の受信信号のレベルは、測定対象に対する距離の二乗に反比例して減衰することから、従来では、前記閾値を受信時点から時間経過に伴って漸次低下させるようにしていた。ちなみに、前記閾値の大きさは、測定対象の標準的な超音波反射率や、発信器の発信強度に基づいて決められることになる。（例えば特開昭５９−６８６８５号参照）

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

測定対象地面の一部には、超音波を乱反射し易いあるいは吸収し易い部分、つまり適正に反射しない部分が存在することは否めないものである。このため、そのような部分に対する検出時には、測定対象までの距離が同じであっても、受信される反射超音波の強度が低下し、受信信号のレベルが閾値を超えられない状態がもたらされることがあり、これに起因して測定ミスを発生する虞れがあった。本考案の目的は、反射地面の状況によって超音波が適正に反射しない部分においても、従来に比べて適確に測距し易く、また、反射状況の急激な変化にも追随し易い応答性のよい刈取作業機の対地測距装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために講じた本考案の技術手段は、刈り取り対象物が存在する測定対象地面に向けて超音波を間欠的に発信する発信器と、反射超音波の強度に応じたレベルの受信信号を出力する受信器と、前記受信信号のレベルに基づいて前記反射超音波の受信時を検出する受信検出手段とを走行車体に装備して、超音波発信時から受信時までの時間に基づいて前記測定対象までの距離を判別するように構成された刈取作業機の対地測距装置において、前記受信検出手段が、複数段階の閾値を構成するように予め夫々の閾値を設定してある複数の比較手段を備えて、前記受信器から出力された受信信号のレベルと前記複数の比較手段に設定されている複数段階の閾値の総てとの比較を並行処理で同時的に行えるように構成され、かつ、これら複数段階の閾値の夫々に対して前記受信信号のレベルが高いか否かを判別して、前記受信信号のレベルが最も高く受信された時点を受信時として検出するように構成されていることである。

【０００５】

【作用】

上記構成による作用は次の通りである。ａ．すなわち、複数段階の閾値を予め設定しておき、それら複数段階の閾値の夫々に対して受信信号のレベルが高いか否かを判別させ、そして、その判別結果に基づいて受信信号のレベルが最も高く受信された時点を受信時とするものであるから、受信信号のレベルが測定対象地面の状況に応じて変動しても、測定対象地面までの距離を検出し易い。つまり、測定対象地面の状況が、乱反射を生じ易いところの、反射信号レベルの低い傾向にある地面であっても、逆に反射信号レベルの高い傾向にある地面であっても、それらのレベルの反射信号のうちの最も高く受信された時点を測定対象地面までの距離として判断するものであるから、受信信号のレベルの変動に拘らず測定対象までの距離を検出できるのである。ｂ．また、複数段階の閾値と受信信号レベルとの比較は、一つの閾値に対して受信信号のレベルを比較し、そこで受信信号レベルが閾値を超えなかったことが判別された後に、閾値のレベルを所定量ずつ下げて受信信号レベルと比較するというように、一つの閾値のレベルを順次的に下げながら受信信号レベルとの比較を行う場合に比べて、応答性のよい検出を行える。つまり、受信検出手段に、複数段階の閾値を構成するように予め夫々の閾値を設定してある複数の比較手段を備えることによって、受信器から出力された受信信号のレベルと前記複数の比較手段に設定されている複数段階の閾値の総てとの比較を並行処理で同時的に行えるので、受信信号レベルと複数段階の閾値との比較をきわめて効率よく行える。

【０００６】

【考案の効果】イ．上記ａ．の作用から、測定対象地面からの超音波の反射状況による測定ミスを極力回避させて、適確に測距できるようになった。ロ．上記ｂ．の作用から、測定対象地面の反射状況の急変にも応答性よく対応して、より一層測定ミスを少なくできる利点がある。

【０００７】

【実施例】

以下、本考案の実施例を、刈取作業機の一例であるコンバインの刈取部を昇降制御するために、その対地高さを測定するための手段に適用した場合について説明する。図５に示すように、コンバインは、クローラ走行装置１を備えた走行車体Ｖと、その前部に昇降自在に連結される刈取部２とを備えており、前記刈取部２は、単動型の油圧シリンダ３にて昇降されるようになっている。前記刈取部２の対地高さを検出する超音波式の対地測距装置が設けられている。この測距装置は、図１に示すように、刈取部２に付設されるセンサ本体４と、マイクロコンピュータ利用の制御装置Ｈとを主要部とし構成されている。センサ本体４は、超音波を測定対象としての地面に向けて、設定周期（例えば 50ms）で間欠的に発信する発信器４ａと、地面からの反射超音波を受信して、反射超音波の強度に応じたレベルの受信信号Ｐを出力する受信器４ｂとからなる。前記制御装置Ｈは、前記発信器４ａに設定周期で発信指令を与え、そして、前記受信器４ｂの受信信号Ｐのレベルに基づいて反射超音波の発信時から受信時までの時間を地面までの距離として計測するように構成されている。すなわち、制御装置Ｈを利用しながら、前記受信信号Ｐのレベルに基づいて反射超音波の受信時を検出する受信検出手段１００や、発信時から受信時までの時間を計測する計測手段１０１が構成されることになる。前記受信検出手段１００は、予め設定された複数の段階の閾値Ｖ１〜Ｖｎ夫々に対して前記受信信号Ｐのレベルが高いか否かを判別して、前記受信信号Ｐのレベルが最も高く受信された時点を検出するように構成されるものであって、受信信号Ｐのレベルを判別するために、制御装置Ｈには、次に述べる電気機器が付設されている。すなわち、電源と接地点との間に直列接続された複数の抵抗ｒが、各接続点の電位によって複数段階の閾値Ｖ１〜Ｖｎを設定するように設けられ、前記受信信号Ｐのレベルと各閾値Ｖ１〜Ｖｎとを各別に比較する比較手段としてのコンパレータＫが設けられ、さらには、発信器４ａからの発信に伴ってリセットされ、且つ、各コンパレータＫの出力信号にてセットれさるフリップフロップＦが設けられている。但し、発信器４ａから超音波を発信した際に、一部の超音波が直接に受信器４ｂに受信される虞れがある。このため、フリップフロップＦをリセットすることを、超音波発信後の設定時間（例えば１ms）経過してから行うようにしてある。前記計測手段１０１は、超音波発信時点から各フリップフロップＦがセットされるまでの時間を各別に計測し、且つ、その計測時間を記憶することになる。そして、超音波発信後、最大検出距離に対応する時間（例えば６ms）が経過すると、セットされているフリップフロップＦのうちで最も高い値の閾値に対応するものを探し、そして、そのフリップフロップＦがセットされるまでに計測された時間を、超音波発信時から受信時までの時間として出力するように構成されている（図４参照）。ちなみに、各フリップフロップＦがセットされるまでの時間計測、及び、それに伴う記憶処理は、各フリップフロップＦがセットされるに伴う出力信号を割込信号として入力しながら、いわゆる割込み処理として行われるものである。ところで、前記制御装置Ｈは、前記刈取部２を目標高さに維持させるように、測距装置の検出情報に基づいて刈取部２を昇降させる昇降制御手段１０２としても機能するようになっている。すなわち、人為調節自在な目標高さ設定器５の情報が、制御装置Ｈに入力されており、測定された対地高さを目標高さに維持させるように、前記油圧シリンダ３の制御弁６に対して、制御装置Ｈが作動指令を与えることになる。但し、図１中７は、昇降制御を行うか否かを制御装置Ｈに指令するスイッチである。従って、制御装置Ｈは、対地高さを検出するための処理と、昇降制御の処理とを繰返し行うことになる。以下、制御装置Ｈの作動を簡単に説明する。図２に示すように、制御装置Ｈは起動されると、先ず初期設定の処理を実行し、次に、以下に述べる制御プログラムを１ms毎に実行するための時間のチェックを行う。その後、スイッチ７の操作状態をチェックする。そして、ＯＮ状態になっていると、超音波を50ms毎に発信させるための時間をチェックし、必要に応じて超音波を発信させる処理を実行する。ちなみに、この発信処理に、フリップフロップＦをリセットする処理もプログラムされている。次に、超音波の発信後において６ms経過すると、対地高さの判別処理を実行する。尚、この処理は、１回の発信に対して１回だけ実行されることになる。その後、対地高さの判別結果に基づいて、昇降制御の処理が実行される。前記対地高さの判別処理について説明を加えると、図３に示すように、閾値Ｖ１〜Ｖｎのうちの最も高いものに対するフリップフロップＦから順次下方側のものに対するフリップフロップＦに向けて、セットされているか否かをチェックし、最初にセットされているフリップフロップＦに対する計測時間を、発信時から受信時までの時間として設定することになる。但し、対地高さの判別を、１回の発信に対して１回だけ行わせるため、処理に対して判別が必要であるか否かをチェックする。又、全てのフリップフロップＦがセットされていない場合には、カウンタ値Ｎを加算処理し、カウンタ値Ｎが所定回数に達すると、ブザーやランプを作動させる警報処理を行わせるようにしてある。

【図面の簡単な説明】

【図１】制御構成を示す概略図

【図２】制御作動を示すフローチャート

【図３】制御作動を示すフローチャート

【図４】受信信号と閾値との関係を示す図

【図５】コンバイン前部の側面図

【符号の説明】

４ａ送信器４ｂ受信器１００受信検出手段Ｐ受信信号Ｖ_n〜Ｖ₁ 閾値

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【手続補正書】

【提出日】平成５年８月２０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【考案の名称】刈取作業機の対地測距装置

【実用新案登録請求の範囲】刈り取り対象物が存在する測定対象地面に向けて超音波
を間欠的に発信する発信器（４ａ）と、反射超音波の強
度に応じたレベルの受信信号（Ｐ）を出力する受信器
（４ｂ）と、前記受信信号（Ｐ）のレベルに基づいて前
記反射超音波の受信時を検出する受信検出手段（１０
０）とを走行車体（Ｖ）に装備して、超音波発信時から
受信時までの時間に基づいて前記測定対象までの距離を
判別するように構成された刈取作業機の対地測距装置で
あって、前記受信検出手段（１００）は、複数段階の閾値を構成
するように予め夫々の閾値（Ｖ１〜Ｖｎ）を設定してあ
る複数の比較手段（ｋ）を備えて、前記受信器（４ｂ）
から出力された受信信号（Ｐ）のレベルと前記複数の比
較手段（ｋ）に設定されている複数段階の閾値（Ｖ１〜
Ｖｎ）の総てとの比較を並行処理で同時的に行えるよう
に構成され、かつ、これら複数段階の閾値（Ｖ１〜Ｖｎ）の夫々に対
して前記受信信号（Ｐ）のレベルが高いか否かを判別し
て、前記受信信号（Ｐ）のレベルが最も高く受信された
時点を受信時として検出するように構成されている刈取
作業機の対地測距装置。

【図面の簡単な説明】

【図１】制御構成を示す概略図

【図２】制御作動を示すフローチャート

【図３】制御作動を示すフローチャート

【図４】受信信号と閾値との関係を示す図

【図５】コンバイン前部の側面図

【符号の説明】４ａ送信器４ｂ受信器１００受信検出手段Ｐ受信信号ｋ比較手段Ｖ１〜Ｖｎ閾値

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

超音波を測定対象に向けて間欠的に発信する発信器（４
ａ）と、反射超音波の強度に応じたレベルの受信信号
（Ｐ）を出力する受信器（４ｂ）とが設けられ、前記受
信信号（Ｐ）のレベルに基づいて前記反射超音波の受信
時を検出する受信検出手段（１００）が設けられ、超音
波発信時から受信時までの時間に基づいて前記測定対象
までの距離を判別するように構成された超音波式の測距
装置であって、前記受信検出手段（１００）は、予め設
定された複数段階の閾値（Ｖ_n〜Ｖ ₁ ）の夫々に対して
前記受信信号（Ｐ）のレベルが高いか否かを判別して、
前記受信信号（Ｐ）のレベルが最も高く受信された時点
を受信時として検出するように構成されている超音波式
の測距装置。