JPH063446A - 位置センサ - Google Patents
位置センサInfo
- Publication number
- JPH063446A JPH063446A JP16327892A JP16327892A JPH063446A JP H063446 A JPH063446 A JP H063446A JP 16327892 A JP16327892 A JP 16327892A JP 16327892 A JP16327892 A JP 16327892A JP H063446 A JPH063446 A JP H063446A
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- Japan
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- signal
- signals
- distance
- transmitters
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 測定対象物の距離のみならず、方向をも測定
可能な位置センサを得ること。 【構成】 発振器１からの信号を直接送信する送信器１
ａと、位相器２を介して位相のずれた信号を送信する送
信器２ａとを所定距離をもって配置し、その中間に有す
る受信部３で対象物からの反射信号を受信して、ＣＰＵ
７に入力する。ＣＰＵ７で発振器１の出力信号の周期の
変化および位相器２の位相のずれの制御を行いまた、受
信器４よりの信号を読み出して対象物の位置を測定す
る。
可能な位置センサを得ること。 【構成】 発振器１からの信号を直接送信する送信器１
ａと、位相器２を介して位相のずれた信号を送信する送
信器２ａとを所定距離をもって配置し、その中間に有す
る受信部３で対象物からの反射信号を受信して、ＣＰＵ
７に入力する。ＣＰＵ７で発振器１の出力信号の周期の
変化および位相器２の位相のずれの制御を行いまた、受
信器４よりの信号を読み出して対象物の位置を測定す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は対象物の距離および方向
を探知する位置センサに関し、特に工業用ロボットおよ
び生産の自動化用ＦＡ機器に適する位置センサに関す
る。
を探知する位置センサに関し、特に工業用ロボットおよ
び生産の自動化用ＦＡ機器に適する位置センサに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、測定しようとする対象物までの距
離を測定する方法として音波を発振し、その音波が対象
物に当って戻ってくるまでの時間を測定して、これを距
離に換算する方法が知られている。図１２はかかる従来
の位置センサの説明図で、発振器１００からの発振信号
をスピーカ１０１に入力して、スピーカ１０１から音波
を発振する。発振された信号は対象物１０２に当り、反
射してマイク１０３に入力され、受信器１０４で受信
し、該受信器１０４で、発信した音波が戻ってくるまで
の時間を測定し、この時間から距離を換算する。
離を測定する方法として音波を発振し、その音波が対象
物に当って戻ってくるまでの時間を測定して、これを距
離に換算する方法が知られている。図１２はかかる従来
の位置センサの説明図で、発振器１００からの発振信号
をスピーカ１０１に入力して、スピーカ１０１から音波
を発振する。発振された信号は対象物１０２に当り、反
射してマイク１０３に入力され、受信器１０４で受信
し、該受信器１０４で、発信した音波が戻ってくるまで
の時間を測定し、この時間から距離を換算する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来の方法では
対象物の距離は測定できるが、方向は探知できない。
対象物の距離は測定できるが、方向は探知できない。
【０００４】そこで、本発明は、距離と方向を探知可能
な此の種の位置センサを提供することを目的とする。
な此の種の位置センサを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明における上記の課
題を解決するための手段は、所定間隔をもって少なくと
も２つの送信器を配置し、これら送信器を同一信号で互
に位相差をもったサーチ信号を出力するようになし、こ
れら両サーチ信号の干渉により、信号の強弱を作り出す
とともに、これらサーチ信号の位相差および信号の周期
を変えて信号の強め合う点を変化させ、この信号を受信
することで対象物までの距離および方向を探知する。
題を解決するための手段は、所定間隔をもって少なくと
も２つの送信器を配置し、これら送信器を同一信号で互
に位相差をもったサーチ信号を出力するようになし、こ
れら両サーチ信号の干渉により、信号の強弱を作り出す
とともに、これらサーチ信号の位相差および信号の周期
を変えて信号の強め合う点を変化させ、この信号を受信
することで対象物までの距離および方向を探知する。
【０００６】
【作用】対象物の距離を知る場合は、図５に示すように
発振器から短時間の発信出力を出する。この発信出力が
対象物から反射して戻る一定時間後の信号のみを受信器
で取り出す。受信器で受信する最初のピークが最大信号
点よりの反射波となり、この時間差αが距離を表わす。
発振器から短時間の発信出力を出する。この発信出力が
対象物から反射して戻る一定時間後の信号のみを受信器
で取り出す。受信器で受信する最初のピークが最大信号
点よりの反射波となり、この時間差αが距離を表わす。
【０００７】また、対象物の位置を知るには、図８に示
すように２つの送信器の出力信号の位相および信号の周
期を変化させて信号の強度の最大点をずらし、このと
き、受信信号には複数の対象物よりの反射波が混るた
め、各反射波の時間差，強度より各対象物との位置を知
ることができる。
すように２つの送信器の出力信号の位相および信号の周
期を変化させて信号の強度の最大点をずらし、このと
き、受信信号には複数の対象物よりの反射波が混るた
め、各反射波の時間差，強度より各対象物との位置を知
ることができる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明を図面に示す一実施例に基づい
て説明する。
て説明する。
【０００９】図１は本発明の一実施例の構成図で、１は
発振器、１ａは発振器１の発信信号を受けサーチ信号を
出力する送信器、２は位相器で、発振器１の発信信号の
位相をずらす。２ａは位相器２で位相をずらしたサーチ
信号を出力する送信器、３は合成されたサーチ信号の反
射信号を受信する受信部で、受信した信号を受信器４に
入力する。５は入力ポート、６は出力ポートで夫々バス
Ｂを介してＣＰＵ７と接続され、入力ポート５は受信器
４よりの信号を入力してＣＰＵにより読み出し可能と
し、また、出力ポート６は発振器１および位相器２の停
止等をＣＰＵ７により制御可能としている。８および９
はバスＢに接続されたＲＯＭおよびＲＡＭの記憶位置を
示している。
発振器、１ａは発振器１の発信信号を受けサーチ信号を
出力する送信器、２は位相器で、発振器１の発信信号の
位相をずらす。２ａは位相器２で位相をずらしたサーチ
信号を出力する送信器、３は合成されたサーチ信号の反
射信号を受信する受信部で、受信した信号を受信器４に
入力する。５は入力ポート、６は出力ポートで夫々バス
Ｂを介してＣＰＵ７と接続され、入力ポート５は受信器
４よりの信号を入力してＣＰＵにより読み出し可能と
し、また、出力ポート６は発振器１および位相器２の停
止等をＣＰＵ７により制御可能としている。８および９
はバスＢに接続されたＲＯＭおよびＲＡＭの記憶位置を
示している。
【００１０】図２は図１の発振器１および位相器２の詳
細な回路説明図で、発振器１は位相差を持つ発振周波数
を得るため、ディジタル的な信号を発生させる。図２に
おいて、２１，２２はＲＯＭ等の記憶装置で、これら記
憶装置２１，２２には信号のデータが入っており、外部
よりのカウンタ装置２３の出力でアドレスをインクリメ
ントすることで信号を作り出すようにしている。このカ
ウンタ装置２３には、基準クロックを変えるクロック切
換部ＫＣを有し、スイッチＳＷを切換えることにより、
クロック１〜クロックＮにより信号の周期を変化させる
ことができる。また、記憶装置２２のアドレスには加算
器２４により、オフセットが加えられ、これにより位相
のずれた信号を作り出している。記憶装置２１および２
２のディジタル信号は夫々Ｄ／Ａコンバータ２５および
２６によりアナログ化され、ローパスフィルタ２７およ
び２８で必要とする信号を作り出し、送信器１ａおよび
２ａに夫々出力する。２９は送信器１ａおよび２ａの送
信を停めるための出力イネーブル回路で、その出力信号
は記憶装置２１および加算器２４に入力され、記憶装置
をディスエーブルすることで行う。
細な回路説明図で、発振器１は位相差を持つ発振周波数
を得るため、ディジタル的な信号を発生させる。図２に
おいて、２１，２２はＲＯＭ等の記憶装置で、これら記
憶装置２１，２２には信号のデータが入っており、外部
よりのカウンタ装置２３の出力でアドレスをインクリメ
ントすることで信号を作り出すようにしている。このカ
ウンタ装置２３には、基準クロックを変えるクロック切
換部ＫＣを有し、スイッチＳＷを切換えることにより、
クロック１〜クロックＮにより信号の周期を変化させる
ことができる。また、記憶装置２２のアドレスには加算
器２４により、オフセットが加えられ、これにより位相
のずれた信号を作り出している。記憶装置２１および２
２のディジタル信号は夫々Ｄ／Ａコンバータ２５および
２６によりアナログ化され、ローパスフィルタ２７およ
び２８で必要とする信号を作り出し、送信器１ａおよび
２ａに夫々出力する。２９は送信器１ａおよび２ａの送
信を停めるための出力イネーブル回路で、その出力信号
は記憶装置２１および加算器２４に入力され、記憶装置
をディスエーブルすることで行う。
【００１１】図３は図１の受信器４の詳細な回路説明図
で、受信部３から入力した受信入力信号は、増巾器３１
で必要とするレベルまで増巾し、ローパスフィルタ３２
で必要な信号を取り出し、これをＡ／Ｄコンバータ３３
でディジタル化して入力ポート５およびバスＢを介して
ＣＰＵ７で読み込ませる。
で、受信部３から入力した受信入力信号は、増巾器３１
で必要とするレベルまで増巾し、ローパスフィルタ３２
で必要な信号を取り出し、これをＡ／Ｄコンバータ３３
でディジタル化して入力ポート５およびバスＢを介して
ＣＰＵ７で読み込ませる。
【００１２】次に、動作を説明する。
【００１３】図４は本発明の動作原理の説明図で、送信
器１ａと２ａを距離Ｌ2離して設置し、夫々発振器１お
よび位相器２に接続した状態を示している。今、距離Ｋ
だけ離れた点で送信器１ａと２ａのサーチ信号の合成さ
れた信号強度を考えると、送信器１ａと２ａのサーチ信
号の位相差分ｔだけずれた点が同位相となり、信号強度
が最大となる。
器１ａと２ａを距離Ｌ2離して設置し、夫々発振器１お
よび位相器２に接続した状態を示している。今、距離Ｋ
だけ離れた点で送信器１ａと２ａのサーチ信号の合成さ
れた信号強度を考えると、送信器１ａと２ａのサーチ信
号の位相差分ｔだけずれた点が同位相となり、信号強度
が最大となる。
【００１４】同様に送信器１ａと２ａの距離差が、信号
の位相差を信号の伝搬時間に置き換えたときの距離の整
数倍となる点でも信号強度が強くなる。
の位相差を信号の伝搬時間に置き換えたときの距離の整
数倍となる点でも信号強度が強くなる。
【００１５】よって、もし信号強度が最大の点に何等か
の対象物ｘがあった場合には、大きな反射波が生じるこ
とになる。
の対象物ｘがあった場合には、大きな反射波が生じるこ
とになる。
【００１６】さらに、この信号の位相差を変化させるこ
とで信号強度の最大点をずらすことが可能となる。同様
に信号の周期を変えることでも信号強度の最大点をずら
すことができる。
とで信号強度の最大点をずらすことが可能となる。同様
に信号の周期を変えることでも信号強度の最大点をずら
すことができる。
【００１７】以上のように送信器１ａと２ａの信号の位
相差および信号の周期を変化させることで信号の強度の
最大点をずらすことが可能となる。
相差および信号の周期を変化させることで信号の強度の
最大点をずらすことが可能となる。
【００１８】次に対象物の位置を知る方法について説明
する。図５は発振器の発振出力と受信器の受信出力の関
係を示す波形図で、対象物の位置を知るためには、ま
ず、短時間発振する。これは連続だと複数の対象物の反
射波が入力するからである。図５において、受信入力の
最初のピークが最大信号点よりの反射波と考えられ、こ
の時間差αが距離を表わす。
する。図５は発振器の発振出力と受信器の受信出力の関
係を示す波形図で、対象物の位置を知るためには、ま
ず、短時間発振する。これは連続だと複数の対象物の反
射波が入力するからである。図５において、受信入力の
最初のピークが最大信号点よりの反射波と考えられ、こ
の時間差αが距離を表わす。
【００１９】また、受信信号には、複数の対象物よりの
反射波が混るため、各反射波の時間差，強度より各対象
物との位置を知る。
反射波が混るため、各反射波の時間差，強度より各対象
物との位置を知る。
【００２０】次に位置検出のためのアルゴリズムについ
て説明する。図６は本発明の位置検出のための説明図
で、Ｓは図１に示す本発明の位置センサを示す。また、
θは位相差によるサーチ信号の間隔、ψは周期の変化に
よる中心０よりの位置のずれを示している。
て説明する。図６は本発明の位置検出のための説明図
で、Ｓは図１に示す本発明の位置センサを示す。また、
θは位相差によるサーチ信号の間隔、ψは周期の変化に
よる中心０よりの位置のずれを示している。
【００２１】図６においては、等価的には位置センサＳ
より複数のサーチ用信号が出され、発振器の位相差およ
び周期を変えることが、等価的にサーチ信号の間隔θお
よび中心よりの位置のずれψを変化させることになる。
図７はそのアルゴリズムで、θおよびψを変化させて対
象物の位置を判定する。
より複数のサーチ用信号が出され、発振器の位相差およ
び周期を変えることが、等価的にサーチ信号の間隔θお
よび中心よりの位置のずれψを変化させることになる。
図７はそのアルゴリズムで、θおよびψを変化させて対
象物の位置を判定する。
【００２２】具体的に図８に示すような対象物Ａ，Ｂの
位置を測定する場合について説明すると、図８において
Ｌは対象物ＡおよびＢまでの円形の検出距離を示し、こ
の距離Ｌを知るには、図５における発振器出力に対する
一定時間後の受信入力信号のみを取り出すことで、任意
の距離の対象物の反射波を得ることができる。さらに、
対象物ＡとＢの位置を知るには図８（１），（２）に示
すように、発振周波数の周期を変化して中心よりの位置
のずれψを変えることで対象物Ａ，Ｂの反射波を得るこ
とができる。
位置を測定する場合について説明すると、図８において
Ｌは対象物ＡおよびＢまでの円形の検出距離を示し、こ
の距離Ｌを知るには、図５における発振器出力に対する
一定時間後の受信入力信号のみを取り出すことで、任意
の距離の対象物の反射波を得ることができる。さらに、
対象物ＡとＢの位置を知るには図８（１），（２）に示
すように、発振周波数の周期を変化して中心よりの位置
のずれψを変えることで対象物Ａ，Ｂの反射波を得るこ
とができる。
【００２３】図９は、ＣＰＵでの処理方法を示したもの
で、Ａ1〜Ａnのように各点のマトリスクを作り、図１０
に示すようにセンサ波の間隔をずらし、各マトリスクを
サーチする。このとき、各マトリスクの各サーチ点の信
号強度を、各マトリクスに加算する。図１０では○印が
検出点であり、これを移動して各マトリスクをサーチす
ることでセンサよりＬなる点での対象物の位置を知るこ
とができる。
で、Ａ1〜Ａnのように各点のマトリスクを作り、図１０
に示すようにセンサ波の間隔をずらし、各マトリスクを
サーチする。このとき、各マトリスクの各サーチ点の信
号強度を、各マトリクスに加算する。図１０では○印が
検出点であり、これを移動して各マトリスクをサーチす
ることでセンサよりＬなる点での対象物の位置を知るこ
とができる。
【００２４】図１１は本発明を三次元の位置測定に適用
する場合の説明図で、送信器１ａ，２ａ，３ａを正三角
形に配置することで三次元の対象物への対応が可能とな
る。
する場合の説明図で、送信器１ａ，２ａ，３ａを正三角
形に配置することで三次元の対象物への対応が可能とな
る。
【００２５】
【発明の効果】本発明は以上のように、対象物の距離と
方向の位置を探知することができ、しかも、この対象物
の位置をＣＰＵで電子的に算出することが可能であり、
高速で信頼性の高い位置センサが得られる。
方向の位置を探知することができ、しかも、この対象物
の位置をＣＰＵで電子的に算出することが可能であり、
高速で信頼性の高い位置センサが得られる。
【図１】本発明の一実施例の回路構成図
【図２】本発明の一実施例の発振器および位相器の構成
図
図
【図３】本発明の一実施例の受信器の構成図
【図４】本発明の原理説明図
【図５】本発明の動作説明用波形図
【図６】本発明の動作説明図
【図７】本発明の一実施例のフローチャート
【図８】本発明の動作説明図
【図９】本発明の処理方法の説明図
【図１０】本発明の処理方法の説明図
【図１１】本発明の三次元への応用の説明図
【図１２】従来の位置センサの原理図
１…発振器 ２…位相器 １ａ，２ａ…送信器 ３…受信部 ４…受信器 ５…入力ポート ６…出力ポート ７…ＣＰＵ ８，９…記憶装置 Ｂ…バス
Claims (1)
- 【請求項１】 所定間隔をもって少なくとも２つの送信
器を配置し、これら送信器を同一信号で互に位相差をも
ったサーチ信号を出力するようになし、これら両サーチ
信号の干渉により、信号の強弱を作り出すとともに、こ
れらサーチ信号の位相差および信号の周期を変えて信号
の強め合う点を変化させ、この信号を受信することで対
象物までの距離および方向を探知することを特徴とする
位置センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16327892A JPH063446A (ja) | 1992-06-23 | 1992-06-23 | 位置センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16327892A JPH063446A (ja) | 1992-06-23 | 1992-06-23 | 位置センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH063446A true JPH063446A (ja) | 1994-01-11 |
Family
ID=15770778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16327892A Pending JPH063446A (ja) | 1992-06-23 | 1992-06-23 | 位置センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH063446A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1544781A2 (en) * | 2003-12-18 | 2005-06-22 | Fujitsu Limited | Tag reading method and apparatus |
| KR100542257B1 (ko) * | 1998-10-15 | 2006-03-23 | 주식회사 에스원 | 펄스형태의 음파를 이용한 데이터 통신 방법및 장치ㅛ |
| US9200360B2 (en) | 2009-04-28 | 2015-12-01 | Kobe Steel, Ltd. | Arc evaporation source and film forming method using the same |
| US9266180B2 (en) | 2010-06-23 | 2016-02-23 | Kobe Steel, Ltd. | Arc evaporation source having fast film-forming speed, coating film manufacturing method and film formation apparatus using the arc evaporation source |
| US9269545B2 (en) | 2007-04-17 | 2016-02-23 | Oerlikon Surface Solutions Ag, Truebbach | Vacuum arc vaporisation source and also a vacuum arc vaporisation chamber with a vacuum arc vaporisation source |
-
1992
- 1992-06-23 JP JP16327892A patent/JPH063446A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100542257B1 (ko) * | 1998-10-15 | 2006-03-23 | 주식회사 에스원 | 펄스형태의 음파를 이용한 데이터 통신 방법및 장치ㅛ |
| EP1544781A2 (en) * | 2003-12-18 | 2005-06-22 | Fujitsu Limited | Tag reading method and apparatus |
| EP1544781A3 (en) * | 2003-12-18 | 2005-08-03 | Fujitsu Limited | Tag reading method and apparatus |
| US7159775B2 (en) | 2003-12-18 | 2007-01-09 | Fujitsu Limited | Tag reading method and apparatus |
| US9269545B2 (en) | 2007-04-17 | 2016-02-23 | Oerlikon Surface Solutions Ag, Truebbach | Vacuum arc vaporisation source and also a vacuum arc vaporisation chamber with a vacuum arc vaporisation source |
| US9200360B2 (en) | 2009-04-28 | 2015-12-01 | Kobe Steel, Ltd. | Arc evaporation source and film forming method using the same |
| US9266180B2 (en) | 2010-06-23 | 2016-02-23 | Kobe Steel, Ltd. | Arc evaporation source having fast film-forming speed, coating film manufacturing method and film formation apparatus using the arc evaporation source |
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