JPS59111076A - 距離測定方法 - Google Patents

距離測定方法

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JPS59111076A
JPS59111076A JP22232782A JP22232782A JPS59111076A JP S59111076 A JPS59111076 A JP S59111076A JP 22232782 A JP22232782 A JP 22232782A JP 22232782 A JP22232782 A JP 22232782A JP S59111076 A JPS59111076 A JP S59111076A
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Hisanori Otsuki
大槻 寿則
Teruo Maruyama
照雄 丸山
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/02Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G01S15/06Systems determining the position data of a target

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、超音波パルスを使用した距離測定装置に関す
る。
従来例の構成とその問題点 第1図は従来の超音波距離測定装置の概略の構成を示す
システム図である。第2図(r−1従来の装置では、超
音波送波素子に第2図に示す高電圧パルス1を印加する
媒体(空気中または水中)に所定の周波数の超音波パル
スが発射される。この超音波パルスが対象物体で反射さ
れ、反射信号が超音波受波素子に到達し受波信号増「1
]器で増[1コされた後、所定の時間でアナログ−デジ
タル変換されてメモリに記憶される。従来の装置では受
波信号を超音波パルスが発射された直後からメモリに記
憶している。第2図にメモリに記憶された受波信号を示
す。2は対象物体からの反射信号を示す。
つぎにメモリに記憶された受波信号は、小型電子計算機
に転送され、第2図に示した反射信号2の特定点3(例
えば基準電圧信号に対してゼロクロスする点)を検出し
て反射信号の伝播時間4を測定し、それによって対象物
体まで、の距離を測定していた。
しかしながら従来の装置では、超音波パルスの発射直後
から受波信号をメモリに記憶するので、例えは対象物体
との距離を100cm、受波信号のアナログ−デジタル
変換時間間隔を1μsecとした場合に約6.000ワ
ードもの大容量のメモリを必要とし、装置そのものが高
価になるという欠点があった0さらに、小型電子計算機
に転送された膨大な量の受波信号について測定距離を検
出するための特定点を検出する必要があり、距離測定時
間の高速化をはかるうえで大きな問題点となっていた。
発明の目的 本発明は上述の欠点をなくし、メモリ容量を従来に比し
て大幅に縮少でき、また高速で距離検出ができる超音波
距離測定装置を提供することを目的とする。
発明の構成 本発明はマニピュレータ上に設けた超音波送受波手段を
用いて、まず最初に超音波パルスを送受波して得た受波
信号から対象物体との概略の距離を検出し、前記送受波
手段を設置したロボットの腕を対象物体から一定の位置
へ移動した後に超音波パルスを送受波して得た受波信号
から対象物体との距離を検出することによりメモリ容量
が従来に比して大巾に縮少でき、また高速で距離検出が
できる装置を得るものである。
実施例の説明 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。
第3図は本発明の一実施例における対象物体の形状測定
装置の概略の構成を示すシステム図である。第3図にお
いて15はロボットのマニピュレータであり、データ処
理制御装置10からの制御信号によりマニピュレータ制
御装置14を介して制御される。またマニピュレータ1
5上には、第4図に示すよう、にパルスモータ1γが設
けられ、データ処理制御装置10の制御信号によりパル
スモータドライバ16を介して駆動される。さらにパル
スモータ17の出力軸20には送受兼用の超音波トラン
スデー−サ19が結合され矢印A、B方向へ回転スキャ
ンする構成となっている。21は対象物体である。
超音波トランスデユーサ19は、発振器18により高電
圧パルスを印加されて所定の周波数の超音波パルスを対
象物体21に向けて発射し、またその反射信号を受波し
ている。超音波トランスデー−サ19が出力する受波信
号は受波信号増幅器7を経て、アナログ−デジタル変換
器8(以下A/D変換器という。)によってデジタル値
に変換され、メモリ9に記憶される。さらにデータ処理
制御装置10が設けられるが、このデータ処理ff1l
J御装f101j:インタフェイスコントロールユニッ
ト11(以下ICUという。)・クロノビディスクドラ
イブ装置12(以下FDDという。)および小型電子計
算機13(以下CPUという。)から構成される。工C
U11はFDDI2およびCPU13に接続されるとと
もに、上述した発振器6のA/D変換器8およびメモリ
9に接続される。FDDI2は本装置を用いて形状測定
を行なうためのプロクラム或は諸条件を入力する。この
データ処理制御装置1Qにおいては、発振器18を動作
させるための?!IJ御信号の出力、A/D変換器8の
条件設定および動作のための制御信号の出力、メモリ9
を動作させるための制御信号の出力、マニピュレータ1
5の動作を制御するマニピュレータ制御装置14への制
御信号の出力を行なうとともに、メモリ9から転送され
た受波信号を入力としICUllにより、この入力信号
を前処理した後に、FDDI2から予め入カスドアされ
ているプログラムに従ってCPU13にて反射信号伝播
時間の検出、対象物体との距離の演算処理、マニピュレ
ータ15の移動量の演算処理を行なう。
次に上記のように構成した形状測定装置の動作を説明す
る。なお本実施例では超音波トランスデユーサ19を設
けたマニピュレータ15は対象物体21と第5図に示す
相対位置関係にあり、超音波トランスデー−サ19と対
象物体21の距離25が1oOCrnで超音波トランス
デユーサ19が対象物体21間で距離測定をする場合概
略の検出範囲ば8oCnTとした場合について述べる。
形状測定はFDDl 2から予め入カスドアされた第6
のフローチャートに示す形状測定プログラムの手順に従
って行なわれる。第6図のフローチャートにおいて、ま
ずステップ1でデータ処理制御装置10からの制御信号
によりパルスモータドライバ16を介してパルスモータ
1了を駆動して原点位置に復帰しておき、つぎにデータ
処理制御装置10からの制御信号によりA/D変換器8
の受波信号サンプリング時間間隔11(たとえば、10
μsec )とメモリ9の受波信号記憶開始時間(たと
えは、Oμ5ec)を設定する。次にスナップ2でデー
タ処理制御装置10からの制御信号により発振器18を
動作させ超音波トランスデー−サ19で所定の周波数の
超音波パルスを発射すると同時に、A/D変換器8、メ
モリ9を動作させて、超音波トランスデー−サ19の受
波信号をメモリ9に記憶する。この場合、メモリ9の容
量は、超音波トランスデユーサ19の概略の距離検出範
囲が8ocrnなので、反射信号伝播時間は約4.7戚
となり約470ワードを必要とする。
つぎにスナップ3でメモリ9に記憶された受波信号をI
Cσ11を介してcpσ13に転送する。
CPU13では、FDD12から予め入カスドアされて
いるプログラムにしたがって、反射信号伝播時間から対
象物体との距離を演算により求める。
ステップ4では、前記ステップ3の演算結果から対象物
体の有無をCPU13を用いて判断する。
超音波トランステー−サ19の検出範囲内に対象物体が
存在しなければ、ステップ5でデータ処理制御装置1Q
からの制御信号の出力によりマニビーレータ16を移動
して(本実施例では移動距離70 cm )超音波トラ
ンスデユーサ19の検出範囲内に対象物体が存在する丑
でステップ2,3を繰返す。本実施例では、超音波トラ
ンスデー−サ19の概略の距離検出範囲が80口、対象
物体との距離が100mなので、ステップ5を実行して
マニピュレータ15を対象物体21の方向に7゜m移動
して、ステップ2,3を実行する。第7図にはメモリ9
に記憶された受波信号を示す。26は対象物体21の辺
22からの反射信号を示す。
また27.28はそれぞれ対象物体21の辺23.24
からの反射信号である。
つぎにステップ6でデータ処理制御装置10からの制御
信号によりA / D変換器8の受波信号サンプリング
時間間隔t2(例えは1μ5ec)を設定する。
つぎにステップ7でデータ処理制御装置’10からの制
御信号によりパルスモータドライノく16を制御して所
定の角度だけパルスモータ17を駆動する。本実施例で
は、第4図の矢印入方向に13度回転させた。この場合
、超音波トランスデユーサ19も矢印入方向に13度回
転する。
つぎにステップ8でステップ7と同様の方法でパルスモ
ータ17を駆動して超音波トランスデー−サ19を矢印
B方向に1度回転する。
つぎにステップ9で、データ処理制御装置10からの制
御信号により発振器18を動作させて、超音波トランス
デユーサ19で所定の周波数の超音波パルスを発射する
つぎにステップ10でステップ9の超音波ノくルスを発
射後、データ処理制御装置10からの制御信号によりA
/Dim器8、メモリ9を動作させ、超音波トランスデ
ー−サ19の受波信号をメモリ9に記憶する。第8図に
は、メモリ9に記憶された受波信号を示す。29は第4
図に示した対象物体21の辺22からの反射信号を示す
。また、30.31はそれぞれ第4図の辺23.24か
らの反射信号を示す。この場合、メモリ9のメモリ容量
は約2000ワードで十分である。
その後ステップ11でメモリ9に記憶された受波信号を
ICUllを介してCPU13に転送する。CPU13
では、FL)DI2から予め入カスドアされているプロ
グラムにしたがって、第8図に示す反射信号伝播時間3
2.33.34と反射信号音圧35.36.37を検出
する。
つぎにステップ12で、超音波トランすデー一サ19の
スキャン回数(本実施例では24回)を判断して、スキ
ャンが完了していなけれはステップ8に戻る。スキャン
が完了しておれば、スナツプ13で24回のスキャンで
得られた受波信号をもとにして、第4図の対象物体21
の各辺22゜23.24について第9図に示すように反
射信号音圧が最大値を示すときの超音波トランスデー−
サ19の回転角を求める。本実施例では第4図の対象物
体21の各辺22.23.24からの受波信号39,4
0,41は、超音波トランステーーザ19の回転角が、
それぞれ4度、−7,3度、9度の時に最大値を示して
いる。
つぎにステソゲ14では、第10図に示すようにステッ
プ11で得た距離情報とステップ13で得た方向情報に
より、第4図の対象物体21の辺22.23.24の位
置41,42.43を検出する。第10図の45は超音
波トランスデ・−−サを示す。さらに第10図に示すよ
うにCP’U13で、F、DD12から予め入カスドア
されている検出対象物体に関するデータベースとマツチ
ングをとることによって対象物体の形状44(図中破線
で示す)を検出することができる。
以上のように本実施例によれば、まず最初に超音波パル
スを送受波して得られた受波信号をあらい時mj間隔で
メモリ9に記憶し、これを入力信号として対象物体21
との概略の距離を検出する。
寸た、対象物体21が超音波トランスデユーサ19の検
出範囲内にない場合は、超音波トランスデー−サ19を
設置したマニピーレータ15が一方向に移動して、超音
波パルスを送受波することにより対象物体21との概略
の距離を検出するので、対象物体21の存在を確実に把
握することができる。さらに対象物体21の形状検出に
おいては、対象物体21に近接した位置(本実施例では
30 cm )で、超音波パルスの受波信号をこまかい
時間間隔でメモリ9に記憶するので、対象物体の形状検
出するのに必要なメモリ9の容量を従来例に比して%と
大幅に縮少でき、また本実施例のように対象物体間で繰
返して距離測定し、対象物体の形状を検出する場合に大
巾な距離検出時間の短縮をはかることができる。
発明の効果 以上のように本発明はマFピュレータに設置した超音波
トランスデユーサを用いて、2動作で距離測定を行なう
ものであり、まず最初の超音波パルスにより対象物体と
の概略の位置を検出し、マニビーレータを対象物体から
の一定の位置に移動した後に超音波パルスを送受波して
得た受波信号から対象物体との距離を検出するので、メ
モリの容量が従来に比して大巾に縮少でき、提だ高速で
距離検出ができ、その実用的効果は犬なる゛ものがある
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の超音波距離装置の概略の構成を示すシス
テム図、第2図は従来の装置の動作波形を示す図、爾3
図は本発明の一実施例における装置の概略の構成を示す
ブロック図、第4図は本発明の一実施例における装置の
概略の構成を示す斜視図、第5図は同平面図、第6図は
形状検出のた表 めのプロクラムの一例を示すフローチャート、第7図、
第8図は本発明の一実施例における装置の動作波形を示
す図、第9図は本発明の一実施例における形状検出装置
の動作波形を示す図、第1゜図(d本発明の一実施例に
おける形状検出装置の検出結果金示す図である。 19 ・・・・超音波トランスデユーサ、15・・・・
・マニピーレータ、21・・・・・・対象物体。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名@1
図 第3図 第5図 第6図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)マニピュレータ上に設けられた第1の超音波送受
    波手段により対象物体間の概略の距離を検出する手段と
    、前記概略の距離検出手段が検出した距離を入力信号と
    して前記マニピュレータを対象物体から一定の位置へ移
    動する手段と、前記マニピュレータの移動後にマニピュ
    レータ上に設けられた第2の超音波送受波手段により対
    象物体間の距離を検出する手段とからなる距離測定装置
  2. (2)前記対象物体間の概略の距離を検出する手段は、
    前記送受波手段が出力する受波信号を所定時間間隔毎に
    記憶する受波信号記憶手段と、前記受波信号記憶手段が
    記憶した受波信号から反射信号の伝播時間を検出する手
    段とからなる特許請求の範囲第1項記載の距離測定装置
JP22232782A 1982-12-17 1982-12-17 距離測定方法 Granted JPS59111076A (ja)

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JP22232782A JPS59111076A (ja) 1982-12-17 1982-12-17 距離測定方法

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JP22232782A JPS59111076A (ja) 1982-12-17 1982-12-17 距離測定方法

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JPS59111076A true JPS59111076A (ja) 1984-06-27
JPH0117549B2 JPH0117549B2 (ja) 1989-03-30

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6017509A (ja) * 1983-07-11 1985-01-29 Furukawa Electric Co Ltd:The 配電工事用活線ロボツトのア−ム位置決め方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6017509A (ja) * 1983-07-11 1985-01-29 Furukawa Electric Co Ltd:The 配電工事用活線ロボツトのア−ム位置決め方法

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JPH0117549B2 (ja) 1989-03-30

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