JPH1144758A - 距離検出装置 - Google Patents

距離検出装置

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Publication number
JPH1144758A
JPH1144758A JP20117397A JP20117397A JPH1144758A JP H1144758 A JPH1144758 A JP H1144758A JP 20117397 A JP20117397 A JP 20117397A JP 20117397 A JP20117397 A JP 20117397A JP H1144758 A JPH1144758 A JP H1144758A
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JP
Japan
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ultrasonic wave
value
circuit
maximum value
time
Prior art date
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Pending
Application number
JP20117397A
Other languages
English (en)
Inventor
Masanori Fujiwara
正徳 藤原
Yasuo Irie
康夫 入江
Fumio Togashi
文雄 富樫
Koji Yoshikawa
浩司 吉川
Toshiyuki Matsumoto
寿之 松本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 受信器での超音波の受信を定まった位相で検
出して、伝播時間の計測値に極力誤差が生じないように
し、距離検出の精度を向上させる。 【解決手段】 超音波が発信器にて発信されてから、受
信器で受信される超音波の受信振幅が検出用の設定値K
を越えた後に極大値となるまでの時間が、超音波が発信
器3にて発信されてから受信器4にて受信が検出される
までの伝播時間Tpとして計測されるので、受信振幅の
波形において振幅が0の状態から大きくなって検出用の
設定値Kを越えた後に極大値となる位相つまり90度
(1/4波長に相当する)の定まった位相で、受信器で
の超音波の受信が検出される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波を発信する
発信器と、前記発信器にて発信された超音波を受信する
受信器と、前記超音波が前記発信器にて発信されてから
前記受信器にて受信が検出されるまでの伝播時間を計測
する時間計測手段とが設けられた距離検出装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】上記距離検出装置は、例えば、発信器と
受信器を別々の車体に設置して、一方の車体から発信さ
れた超音波が他方の車体側で受信が検出されるまでの伝
播時間を計測したり、あるいは、地面等の基準面に対し
て距離が離れた物体に発信器と受信器を設置して、基準
面に向けて発信した超音波が基準面で反射して戻ってき
て受信が検出されるまでの伝播時間を計測している。そ
して、この伝播時間をそのまま距離情報として制御等に
用いたり、伝播時間に超音波の伝播速度を乗算して距離
を算出している。そして、従来では、ノイズ等の影響を
排除するために、図5に例示するように、受信器での超
音波の受信振幅が予め設定した検出用の設定値Kを越え
たときに超音波の受信が検出されたと判断して、超音波
が発信器にて発信されてから受信器で受信が検出される
までの伝播時間Tを計測するようにしていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、検出す
る距離が変動すると、図5に示すように、受信振幅が変
動して設定値Kを越える点の位相が時間軸上で前後し、
伝播時間Tを正確に計測できないという不具合があっ
た。つまり、受信振幅が小さくなると位相が遅れる一
方、受信振幅が大きくなると位相が進む結果、伝播時間
Tの計測値にΔT時間の誤差が生じる。
【0004】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、上記従来技術の不具合を解消さ
せるべく、受信器での超音波の受信を定まった位相で検
出して、伝播時間の計測値に極力誤差が生じないように
し、距離検出の精度を向上させることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1によれば、超音
波が発信器にて発信されてから、受信器で受信される超
音波の受信振幅が検出用の設定値を越えた後に極大値と
なるまでの時間が、超音波が発信器にて発信されてから
受信器にて受信が検出されるまでの伝播時間として計測
される。
【0006】従って、受信振幅の波形において振幅値が
検出用の設定値を越えた後に極大値となる位相つまり9
0度(1/4波長に相当する)の定まった位相で、受信
器での超音波の受信が検出されることになるので、伝播
時間の計測値に誤差が生じることを極力抑制して、距離
検出の精度を向上させることができる。
【0007】請求項2によれば、請求項1において、第
1比較回路によって、設定値回路にて設定された検出用
の設定値と受信器での超音波の受信振幅とを比較して、
その超音波の受信振幅が前記設定値を越えていることの
情報が出力され、第2比較回路によって、超音波の受信
振幅の最大値を逐次更新して保持する最大値保持回路に
保持された最大値と前記超音波の受信振幅とを比較し
て、前記超音波の受信振幅が極大値となるタイミング情
報が出力され、その第1及び第2比較回路の両出力情報
が入力した極大値タイミング出力回路から、前記超音波
の受信振幅が前記設定値を越えた後に極大値となるタイ
ミング情報が出力される。
【0008】従って、超音波の伝播時間の計測のための
受信処理をアナログ式のハード回路によって行うので、
例えば、超音波の受信振幅の情報をA/D変換器でデジ
タル値に変換してからマイコン等に取り込んでデジタル
式にソフト処理するものでは、処理構成が複雑で処理速
度も遅いのに比べて、比較的簡単な回路で迅速な処理を
実現することができ、もって、請求項1の好適な手段が
得られる。
【0009】請求項3によれば、請求項1又は2におい
て、超音波の受信振幅が変更自在に構成され、その変更
された検出用の設定値を越えた後に極大値となるまでの
時間が計測される。
【0010】従って、検出すべき距離や反射式における
反射物の特性(反射率)等の条件の変化に応じて、例え
ば距離が大の場合や反射率が小さい場合には検出用の設
定値を小さくする等、検出用の設定値を適宜変更するこ
とによって、適切な状態で受信処理することができ、も
って、請求項1又は2の好適な手段が得られる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を、所定経
路に沿って自動走行する車体が追突防止のために前方側
の車体との距離を検出する場合について説明する。図1
に示すように、予定経路Lに沿って、前方側の車体A
と、その後方側の車体Bとが距離Dを隔てて走行してい
る。尚、詳述はしないが、予定経路Lに沿って交流磁界
を発生する誘導用のワイヤーが敷設され、このワイヤー
からの交流磁界を車体側で検出した情報に基づいて前輪
1又は後輪2をステアリング操作し、車体が経路Lに沿
うように操向制御している。
【0012】各車体A,Bの後部には、超音波を後方に
向けて発信する発信器3が設置され、車体前部には、上
記発信器3にて発信された超音波を受信するように受信
方向を前方側に向けた受信器4が設置されている。又、
各車体A,Bには、超音波の発信タイミングを車体間で
通信するための送受信機5用の通信アンテナ5Aも設置
されている。
【0013】図2に示すように、各車体には、マイクロ
コンピュータを利用して構成した制御装置10が設けら
れている。そして、この制御装置10に、前記送受信機
5が接続され、又、制御装置10から、前記発信器3を
発信駆動する駆動回路3Aに対する指令信号と、車体の
走行速度を変速するための車速変速装置12に対する駆
動信号とが出力されている。
【0014】前記受信器4の受信信号はアンプ4Aにて
増幅され、その増幅後の受信信号とボリューム6にて変
更設定される設定電圧Kとが第1コンパレーター7にて
比較されると共に、上記増幅後の受信信号がピークホー
ルド回路8にて逐次最大値が更新して保持され、そのピ
ークホールド回路8で保持されている最大値電圧と上記
増幅後の受信信号とが第2コンパレーター9で比較され
ている。そして、上記第1及び第2コンパレーター7,
9の両出力がアンド回路11に入力され、そのアンド回
路11の出力が前記制御装置10に入力されている。
【0015】次に、上記回路の動作を、図3によって説
明する。尚、図2には示していないが、車体A側にも、
超音波を受信処理するための回路構成が設けられ、車体
B側にも、超音波を発信するための回路構成が設けられ
ている。車体Aからは、図3(イ)に示すように、車体
Aの発信器3のコード情報がパルス信号として送信さ
れ、そのパルス信号の終了時点から超音波の発信が開始
されるように発信タイミングが設定されている。車体B
では、図3(ロ)に示すように、車体Aの発信器3のコ
ード情報であるパルス信号が時間td遅れて受信される
と共に、そのパルス信号の終了時点から時間Tp後に、
受信器4にて車体Aからの超音波の受信が検出される。
ここで、時間Tpが伝播時間に相当する。
【0016】つまり、上記制御装置10と、検出用の設
定値(設定電圧K)を設定する設定値回路としての前記
ボリューム6と、このボリューム6にて設定された設定
値(設定電圧K)と前記超音波の受信振幅(アンプ4A
で増幅された後の受信信号)とを比較して、前記超音波
の受信振幅が前記設定値を越えていることの情報を出力
する第1比較回路としての前記第1コンパレーター7
と、前記超音波の受信振幅の最大値を逐次更新して保持
する最大値保持回路としての前記ピークホールド回路8
と、このピークホールド回路8に保持された最大値と前
記超音波の受信振幅とを比較して、前記超音波の受信振
幅が極大値となるタイミング情報を出力する第2比較回
路としての前記第2コンパレーター9と、前記第1及び
第2コンパレーター7,9の両出力情報を入力して前記
超音波の受信振幅が前記設定値を越えた後に極大値とな
るタイミング情報を出力する極大値タイミング出力回路
としての前記アンド回路11とにより、超音波が発信器
3(車体A側)にて発信されてから、受信器4(車体B
側)で受信される超音波の受信振幅が検出用の設定値K
を越えた後に極大値となるまでの時間を、超音波が発信
器3にて発信されてから受信器4にて受信が検出される
までの伝播時間Tpとして計測する時間計測手段100
が構成されている。
【0017】そして、第1コンパレーター7の出力波形
(a)において、受信器4での超音波の受信振幅が設定
値(設定電圧K)を越えていることを示す信号が得ら
れ、第2コンパレーター9の出力波形(b)のパルスの
立ち上がりによって、受信器4での超音波の受信振幅が
極大値となるタイミング信号が得られ、アンド回路11
の出力波形(c)のパルスの立ち上がりによって、受信
器4での超音波の受信振幅が設定値を越えた後に極大値
となるタイミング信号が得られる。
【0018】そして、車体Bの制御装置10は、上記計
測した伝播時間Tpが追突防止のために設定した限界距
離に対応する限界伝播時間よりも小さいときには、車速
変速装置12を減速駆動することになる。尚、上記伝播
時間Tpが限界伝播時間よりも大きい場合には、必要に
応じて車速変速装置12を増速駆動する。
【0019】〔別実施形態〕上記実施例では、距離情報
を直接求めずに伝播時間Tpを距離情報として代用して
制御等に用いたが、上記計測した伝播時間Tpの情報
と、予め記憶した超音波の伝播速度Vの情報(空気中で
は通常340m/秒程度)に基づいて、検出すべき距離
Dを、D=V・Tpの式に従って計算して求め、例え
ば、この距離Dを追突防止のための限界距離d1と比較
して車速変速装置12を減速駆動する等の制御を行うよ
うにしてもよい。
【0020】上記実施例では、別々の物体(車体A及び
B)に、発信器3と受信器4とを設置して、その両物体
間の距離を検出したが、発信器3と受信器4の設置形態
はこれに限るものではない。例えば農作物刈取用のコン
バインにおいて、図4に例示するように、油圧式等の昇
降装置21によって地面に対して昇降される刈取部C
に、下方側に向けて超音波を発信する発信器3と、地面
にて反射された超音波を受信する受信器4とを設置し
て、この発信器3で発信してから受信器4で受信が検出
されるまでの伝播時間を、制御装置20等にて構成した
時間計測手段100にて計測して、上記刈取部Cの高さ
hを検出するような場合にも適用できる。尚、この反射
式の距離検出の場合には、上記伝播時間の1/2が刈取
部Cの高さhに相当する伝播時間になる。そして、上記
刈取部Cの高さh検出値又はこれに相当する伝播時間の
情報に基づいて、制御装置20が昇降装置21を駆動し
て、刈取部Cの高さhが目標高さ(目標伝播時間)にな
るように制御する。
【0021】上記反射式の距離検出の場合には、同一の
物体側に、発信器3と受信器4とを設置しているので、
発信のタイミング情報を別に送信する必要はなく、又、
発信と受信のタイミングが異なるので、発信器3と受信
器4とを同一の振動素子等で兼用して構成を簡素化する
こともできる。さらに、発信器3からの超音波が直接受
信器4に誤って受信されることを防止するために、発信
後の所定時間の間は受信検出しないようにマスクすると
ともに、発信後の時間が長くなるに従って前記検出用の
設定値を小さくして、適切な受信検出を行うようにして
もよい。
【0022】上記実施例では、受信器4での超音波の受
信振幅が検出用の設定値を越えた後に極大値となるまで
の時間を伝播時間として計測する時間計測手段100を
ハード回路を利用して構成したが、この外に、超音波の
受信振幅の情報を制御装置10内に取り込んでA/D変
換し、デジタル情報としてソフト的に処理して伝播時間
を求めるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】距離検出の態様を示す平面図
【図2】距離検出の制御構成を示すブロック図
【図3】距離検出を説明するためのタイムチャート
【図4】別実施形態の距離検出の態様を説明する図
【図5】従来の距離検出を説明するタイムチャート
【符号の説明】
3 発信器 4 受信器 6 設定値回路 7 第1比較回路 8 最大値保持回路 9 第2比較回路 11 極大値タイミング出力回路 100 時間計測手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉川 浩司 大阪府堺市石津北町64番地 株式会社クボ タ堺製造所内 (72)発明者 松本 寿之 大阪府堺市石津北町64番地 株式会社クボ タ堺製造所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超音波を発信する発信器と、 前記発信器にて発信された超音波を受信する受信器と、 前記超音波が前記発信器にて発信されてから前記受信器
    にて受信が検出されるまでの伝播時間を計測する時間計
    測手段が設けられた距離検出装置であって、 前記時間計測手段は、前記超音波が前記発信器にて発信
    されてから、前記受信器で受信される超音波の受信振幅
    が検出用の設定値を越えた後に極大値となるまでの時間
    を前記伝播時間として計測するように構成されている距
    離検出装置。
  2. 【請求項2】 前記時間計測手段は、前記検出用の設定
    値を設定する設定値回路と、この設定値回路にて設定さ
    れた設定値と前記超音波の受信振幅とを比較して、前記
    超音波の受信振幅が前記設定値を越えていることの情報
    を出力する第1比較回路と、前記超音波の受信振幅の最
    大値を逐次更新して保持する最大値保持回路と、この最
    大値保持回路に保持された最大値と前記超音波の受信振
    幅とを比較して、前記超音波の受信振幅が極大値となる
    タイミング情報を出力する第2比較回路と、前記第1及
    び第2比較回路の両出力情報を入力して前記超音波の受
    信振幅が前記設定値を越えた後に極大値となるタイミン
    グ情報を出力する極大値タイミング出力回路とを備えて
    いる請求項1記載の距離検出装置。
  3. 【請求項3】 前記時間計測手段は、前記検出用の設定
    値を変更自在に構成されている請求項1又は2記載の距
    離検出装置。
JP20117397A 1997-07-28 1997-07-28 距離検出装置 Pending JPH1144758A (ja)

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JP20117397A JPH1144758A (ja) 1997-07-28 1997-07-28 距離検出装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101782648A (zh) * 2010-03-05 2010-07-21 圆展科技股份有限公司 超音波接收模块、侦测系统及其侦测方法和实物摄影机
CN103978496A (zh) * 2014-05-26 2014-08-13 国家电网公司 仿生机器人用超声波感测电路
WO2021129165A1 (zh) * 2019-12-23 2021-07-01 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 超声波波峰的标注方法与装置、存储介质、检测方法

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CN103978496A (zh) * 2014-05-26 2014-08-13 国家电网公司 仿生机器人用超声波感测电路
WO2021129165A1 (zh) * 2019-12-23 2021-07-01 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 超声波波峰的标注方法与装置、存储介质、检测方法

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