JPS6129781A

JPS6129781A - 障害物検知装置

Info

Publication number: JPS6129781A
Application number: JP15232084A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Marutani; 丸谷　洋介
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1984-07-23
Filing date: 1984-07-23
Publication date: 1986-02-10

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、障害物に向けて超Ｂ波を発射し、その反射超
音波の「れ時間に基づいて障害物までの距離を検出する
ようにした障害物検知装置に関するものである。

（従来技術とその問題点）従来から、障害物に向けて超音波を発射し、その反射超
音波が検出されるまでの時間に基づいて障害物までの距
離を求める障害物検知装置が各種提案されていた。例え
ばその−例として、特開昭５７−４５６７　ｒ超音波に
よ−る距離測定装置」に示されるように、一定時間毎に
所定の周波数の超音波信号を前方に送波し、前方に障害
物がある揚台はその障害物からの反射波を受波すること
により、送波してから反射波を受波づるまでの時間を計
測し、その障害物までの距離を検出するようにしたもの
があっ７Ｃ０この種の超音波による距離測定装置のほか、従来から各
種提案されている障害物検知装置は、例えば工場等にお
【ノる自走車システムの無人車に、搬送の際の接触防止
を目的とした警報システムとしで利用されていた。

しかしながら、このような障害物検知装置を利用した無
人車等は、工場内に設置された工作機械等によって誤動
作することがあった。このような誤動作の原因は、工場
内に点在する工作機械が発生する雑音等の周波数と、本
来警報の目的に用いた超音波の周波数が同一周波数帯域
内にあることがあったからである。つまり、雑音を発生
ずる工作機械の近（を無人車が走行している場合等は、
前方に障害物がないにもかかわらず、警報目的のため送
波した超音波信号と同一の周波数を有するＨ音を受波し
て、その雑音による信号を前方障害物からの反射波とし
て誤検出するという問題点があった。通常、工場内には
様々な工作機械等があり、これら工作機械による特有の
周波数成分を右する［が大ｍに発生している。そのため
、無人中に適用する警報システムに用いる超音波信号を
単一の周波数に特定することは極めて困難であった。そ
こで、警報システムに用いられる超音波信号の単一周波
数は、その周囲環境を考慮して周囲の雑音におｔプる周
波数成分と一致しない周波数を選ばなければならなかっ
た。実際には、工場内等には多種の９ｆｉ−音があり、
そのような周波数選択は困難をきわめるといった問題点
があった。

（発明の目的）本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであっ
て、例えば極めて多くの雑音が発生されている工場内等
にて用いられる搬送無人車の警報システムに適用しても
、誤動作がなく、前方障害物までの距離を的確に検出す
ることのできる障害物検知装置を提供することを目的と
する。

（発明のＩＩ４成）このような目的は、異なる複数の周波数成分による超音
波を障害物に向けて送波し、送波した後に少なくとも前
記周波数成分の超音波を受波し、受波された超音波の周
波数成分に対応した複数の受波信号のうち最後に出力さ
れた受波信号が検出されるまでに対応した時間に基づき
、障害物まｒの距離を検知する構成としたことによっＴ
：達成される。

（実施例の説明）以下、図面に示す実施例に基づいて、本発明の詳細な説
明する。

第１図に本発明による障害物検知装置の一実施例を示す
。図において、本発明実施例には、大きく分けて、２つ
の周波数の超音波を発生する送波部と、２つの超音信号
８のそれぞれを受波する２つの超音波受波部と、それぞ
れの超音波受波部によって検知される受波タイミング信
号に基づいて最後の超音波受波タイミングを検出する検
出部および超音波送波時から超音波受波時までの時間を
計測するｆｆｌ’　Ｂｒ３部とに分かれる。

まず、超音波イを号を発射する送波部１００について説
明する。例えば、水晶振動子でなる発振器１１１によっ
てその発振周波数が４ＭＨｚｒ：ある′ｆｅ振信弓を分
周器１１３に供給する。この分周器１１３は、１．／１
００の分周比を有する１）のであって、この分周器１１
３によって分周された４０に１」／のイ言号１１５がバ
イナリカウンタ１１７に供給さねる。このバイノリカウ
ンタ１１７によって得られる複数の信号を、複数の信号
＃１１９を介して第１波形形成回路１２１△および第２
波形形成回路１２１Ｂにそれぞれ供給覆る。

第１波形形成回路１２１Ａでは、バイナリカウンタ１１
７からの２０　Ｋ　ｌ−Ｉ　Ｚの周波数信号に基づいて
、第２図（ｄ　”）に示すような第１超音波信号１２３
Ａを発生する。この第１波形形成回路１２１Ａは、第２
図（ａ）に示すような送波パルス信号Ｔ、１（周期Ｔ　
ｐ　＝　１００１１ＩＳ（ＩＣ）　テケ−トｌ１１１′
ｍされるアンドゲートによって、バイナリカウンタ１１
７から得られる連続波（周波数ｆ　１＝２０ＫＨｚ）の
信号を通過制御するような論理積回路である。従って、
送波パルス信号Ｔ１が論理レベル１１１７＋をとる期間
の送波パルス幅Ｔｊ＋−１，６ｍ　ｓｅｃの期間のみ周
波数［１の連続波が生じるＪ：うな信号である。

このようにして得られた第１超音波信＠１２３Ａは、第
１周波数フィルタ１２５△に供給されて、所望の周波数
成分のみを得た周波数信号１２７Δが発生される。しか
る後、この周波数（ｍ８１２７△は、第１１１幅器１２
９Δによ二）て増幅され、その増幅信号１３１Ａを第１
送波器１３３Ａに供給づる。この第１送波器１３３△に
供給される信号は、第２図（ｄ　）に示した第１超音波
信号１２３Ａと同様である。第１送波器１３３Δは、２
０に１］７に共振する固有周波数を有するものであり、
送波パルス信号°１“１の送波期間Ｔｔ＋に亘って、周
波数１１　（＝２０Ｋ）−１ｚ　）の超音波がこの第１
送波器１３３Ａから断続的に発射される。発射された超
音波は、例えば無人車に応用された警報システムにおい
て、当該無人車の前方にある障害物（図示Ｖず）に向り
られたものである。

以十のようもこしで、２０　Ｋ　）ｌ　ｚの超音波を発
生Ｊる系統とは別に、４０　Ｋ　ｌ−１ｚの超音波を発
生する第２の系統が送波部１００に具備されている。

かＪ、うな４０　Ｋ　ｌ−１ｚの超音波を発−１覆る系
統の構成（、工、′、２０　Ｋ　ｔｉ　ｉの超音波を発
生する系統と略その構成を同じくしている。、寸なわら
、バイプリカウンタ１１７から供給される周波数ｆ　２
　（−４０ＫＨ７）の連続波信号を第２波形形成回路１
２１Ｂに供給して、第２図（ｅ、）に示ずような第２超
音波信号１２３Ｂを発生ずる。この第２波形形成回路１
２１Ｂは、送波パルス信号’？’１（第２図（ａ）参照
）と周波数ｆ　２＝４０ＫＨ２の連続波信号との論１！
Ｉ！積をとるアンドグー１〜で構成されている。このよ
うにして得られた第２超音波信号１２３Ｂには、送波パ
ルス信号Ｔ１が論理レベル１１１１１をとる期間Ｔｔ　
＋　　（＝　１．６ｍ　ｓｅｃ　）に亘ってのみ、４０
　Ｋ　Ｉ−１ｚの連続波信号が生じるような断続信号で
ある。しかる後、第２超音波信号１２３Ｂを第２周波数
フィルタ１２５Ｂに供給し、所望の周波数成分のみが通
過して出力された周波数信号１２７Ｂを第２増幅器１２
９Ｂによって増幅し、その増幅信号１３１Ｂを第２送波
器１３３Ｂに供給する。この第２送波器１３３Ｂも共振
する固有周波数（４０Ｋ　Ｈｚ　）を有する構成となっ
ており、断続的に供給される４　０　Ｋ　Ｎ　ｌの周波
数信号に共振して前方障害物に向Ｇフで発生される。

この第２送波器１３３Ｂにおいても、送波パルス信＠Ｔ
１のパルス期間Ｔｔ　＋　＝１．６ｍ　ｓｅｃにおいて
のみ断続的に超音波が発生される。

このＪ：うにし−（、第２送波器１３３Ｂから発射され
る超音波１３号（，１、第１送波器１３３ＡｈＸらイ多
（給される２　０　Ｋ　＋−１７の超音波信号と、送波
１＜）レス信号Ｔ１によ−）で同１ｖ］シで、同一タイ
ミングＪ５よび同一期間発射される。この送波部１００
から発射される２つの超音波信号とも、警報口「均（こ
８Ｆ１１用される。

次に、送波部１００から応用された超音波信号の障害物
による反射超合波を受波する受波ＢＳについて、説明す
る、。

一方の受波部である第１受波部２００ＡＩま、２０ＫＨ
７の超音波を受波検出するものである。まず、障害物に
よって反射される超音波のうち、２０　Ｋ　ＨＺの超音
波は第１受波器２１１Δによって受波検出される。この
第１受波器２１１Ａｔよ、少なくとも周波数２０　Ｋ　
Ｉ−Ｉ　Ｚの超音波を受波部を七できる構成である。か
ような構成の第１受波器２１１Ａによって検出された超
音波の信号２１３１よまず増幅器２１５Ａによって増幅
される。し力鳥る後、第１減衰器２１７Δを介して第１
同−開回路２１９Ａに供給されて、第１受波超音波イ言
＞＋　２２１Δを得て第１検波回路２２３△（こ供給す
る。この第１受波超音波信号２２１△にＧよ、周波数２
０に１−１７の超音波信号成分が含まれており、検波回
路２２３Δによってこの超音波信号成分が検波されて第
１検波（８号２２５Δを得る。

第１検波イｒｉ号２２５Δは、第１電圧１七較器２２７
Ａの反転入力端子に供給される。ま１こ、この１ヒ較器
２２７Ａの非反転入力端子（こｌま、ｉＥ電圧源十■と
接地との間に直列接続された２つの抵抗器２２９Δおよ
び２３１△の共通接続点（ζＪ５０て１りられる第１基
準電圧Ｖ１１＾が供給されている。つまり、第１電圧比
較器２２７Ａによって第１４灸波イ古号２２５Ａが第１
基準電肚ＶＲＡと比較され、その比較結果による第１検
波出力信号２３３Ａを、ノアゲート２３５△の一方の入
力端子に供給している。このノアゲート２３５Ａの他方
の入ツノ９嘉子には、第２図（ｂ）に示す受波制御信号
Ｔ２が供給されている。これら第１検波出力信号２３３
ΔおＪ、び受波制御イｉｉ　′ｒｊ　１’　２のノアグ
ーｈ　２３５八による出力論理信号ゴが、第１受波クイ
ミング信号２３７△となって発生される。

Ｊ、た、この第１受波部２０ＯＡにおいて、へカ減衰用
に設けた０′！１減管器２１７Ａを制御する回路が備わ
っている。すなわち、第１減衰器２１７△をバイパス制
御するような動作を行なう第１アナログスイツチ２３９
Ａが両端に接続されており、このようなスイッチング動
作をなすための電圧は他の切換スイッチ２４１Δを介し
て供給される。

切換スイッチ２４″！Ａの端子ａにはｉＥ電圧源十Ｖが
接続されており、また他方の端子すには減衰制御信号Ｔ
３（第２図（Ｃ）参照）が供給されでいる。このように
両端子ａおよびｂに供給された正電圧Ｊ５よび減衰制御
信号Ｔ３の選択を切換スイッチ２４１の接点を切換える
ことによって行ない、何れかの信号をアナログスイッチ
２３９Δに供給している。

このように構成された第１受波部２０ＯＡは、専ら２０
　Ｋ　Ｉ」ｚの超音波信号を受波してその受波タイミン
グを示す第１受波タイミング信号２３７△を得るにうに
なっている。また、第２の反ｑ１超音波侶号＜４．０に
１１２）を轡ら受波する第２受波部２００１３も１紬ね
っている。

第２受波部２００Ｂも第１受波部２０ＯＡと略同様な構
成となっている。すなわち、第２反射超音波（周波数ｒ
　２＝４０ＫＨｚ　）　も；ｔｆ第２受波器２１１Ｂに
よって受波検出され、その検出超音波信号２１３Ｂは増
幅器２１５ＢＩこまって増幅された後第２減衰器２１７
Ｂを介して第２同調回路２１９Ｂに供給される。

ところで、正電圧（＋Ｖ）と減衰制陣信＠Ｔ３（第２図
（Ｃ）参照）どを切換選択する切換スイッチ２４１Ｂに
よって得られる信号に応じて第２アナログスイツヂ２３
９　Ｂはオン、オフし、そのオンであるときに第２減衰
器２１７１３はスルー状態となる。

この第２同調回路２１９Ｂの同調周波数は４０ＫＨｚに
選択されてＪ３す、４０　Ｋ　＋−１ｌの第２超音波成
分のみが存在する第２受波超音波信舅２２１Ｂが得られ
た後第２検波回路２２３Ｂに供給される。この第２検波
回路２２３Ｂは、第２検波信号２２５Ｂを発生して、第
２電圧比較器２２７Ｂの反転入力端子に供給する。第２
電圧比較器２２７Ｂの非反転入力端子には、２つの抵抗
器２２９Ｂおよび２３１Ｂを直列に接続した分圧回路に
よって正電圧（十ｖ）を分Ｈ１ノで得た第２基準電圧Ｖ
ＲＥＩが供給されている。この第２基準電圧ＶＲ８と第
２検波信号２２５Ｂとを第２電圧比較器２２７Ｂに、１
．って比較して得た第２検波出力信号２３３Ｂを別なノ
アゲート２３５Ｂの一方の入力端子（、：ｍ給している
。ノアグー１〜２３５Ｂの他方の入力端子には、第２図
（ｂ）に示した受波制御信号Ｔ２が同様にして供給され
ている。このノアゲート２３５Ｂの出力論理信号は、第
２反射超音波の受波タイミングを示す第２受波タイミン
グ信号２３７［３となって発生される。

以トのようにしで、第１受波部２００△から発イＬされ
た第１受波タイミング信号２３７Ａと、第２受波部２０
０Ｂから発生された第２受波タイミング信号２３７Ｂと
をトリガ発生部３００に供給している。

トリガ発生部３００に含まれる２つのＲ−８（リセッ＋
−−１？ット）フリップ７０ツブ３１１Ａおよび３１１
Ｂのそれぞれのリセット端子Ｒには、第２図（ａ　）に
示した送波パルス信号Ｔ１がそれぞれ供給されている。

またこれら２つの７リツプ７０ツブ３１１Ａおよび３１
１Ｂの廿ツト端子Ｓには、第１受波タイミング信号２３
７Δおよび第２受波タイミング信ｑ２３７Ｂがそれぞれ
供給されている。一方の７リツプフロツプ３１１ΔのＱ
出ツノ信号３１３ＡＪ３よび他方のフリップ７０ツブ３
１１ＢのＱ出力信号３１３Ｂをアンドグー１〜３１５に
供給し、それらの論理積出カイ３号３１７を得てトリガ
発生回路３１９に供給しＣいる。トリガ発生回路３１９
では、アンドゲート３１５の論理積出力信号３１７の立
ち上がりに同期して一定幅を有するパルスのトリガ信号
３２１を発生しでいる。

次に、超音波送波時から反射超音波受波時までの時間に
基づいて障害物までの距離を求める構成について説明す
る。

まず、送波部１００のバイナリカウンタ１１７の６ビツ
１−出ノｊ信８として得られる連続的な計数信号１４１
と、トリガ発生部３００によって発生される］−リガ信
弓３２１とを６ビツトのデータラッチ回路４１１に供給
している。このデータラッチ回路４１１によって発生さ
れるデジタルの計時信号４１３をデジタル−アブ［１グ
（以下Ｄ／Δと称する）変換器４１５に供給して、アナ
ログ量のｆｉｌ　Ｒ（Ｆｉ　Ｑ　／Ｉ　１７　Ｉｇｌ　
７　＋７１測回路（図示せス）に供給している。での開
側回路では、アナ［１グ削時信号４１７に基づい−（、
本発明実施例が適用された無人中と障害物との距離を求
めるような構成とイ【つ−（いる。

−に連したような構成による本発明実施例の動作を以下
に説明する。

送波部１００において、送波パルス信号Ｔ１に従って第
１送波器１３３△から２０ＫＨｚ　　（ｆ　１　）の第
１超音波が発射され、それと同時に第２送波器１３３Ｂ
から４０ＫＩ−１ｚ　　（ｆ　２）の第２超音波が発射
される。このように２０　Ｋ　１−１ｚおよび４０Ｋ　
ＨＺの複数周波数成分を右する超音波が障害物に向けて
発生され、その反射超音波は第１受波部２０ＯＡおよび
第２受波部２００Ｂで受波される。

また両受枝部２０ＯＡおよび２００Ｂは送波部１００と
相対的に近接しているため、障害物の反射によらない超
音波（直接波）をも受波する。しかし、この直接波によ
る問題点は容易に除去される。つまり、直接波は送波部
１００によって超音波を送波した直後に受波されて、両
受液検出信号２１３Ａおよび２１３Ｂにおいて時間的に
は早く生じるものであるから、その間両受波検出低月２
１３、Ａおよび２１３Ｂを後段の同調回路（２１９△お
よび２１９Ｂ＞に導入されないようにすれば良い。本実
施例においては、第１受波部２００△および第２受波部
２００Ｂのそれぞれにおいて減衰制御信＠Ｔ３を供給し
てそれぞれのアナ［］グースイッヂ２３９Ａおよび２３
９Ｂによる減衰制御を行なわせている。

両受枝部２００△お、」：び２００Ｂにお【フる切換ス
イッチ２４１△おｊ；び２４１　Ｂのそれぞれの切換接
点は−ぞれそれの端子ａに切換接続されており、ｉＴ−
重重がでれぞれのアノ１：１グスイッチ−２３９Δおよ
び２３９　Ｂに供給されているために、両アナログスイ
ップー２３９△および２３９　Ｂはスルーの状態にある
。−での場合には１両減衰器２１７△および２１７Ｂは
ともに短絡され−Ｃ１両受波検出信号２１３　Ａお、１
び２１３　Ｂ　１．、Ｌともに増幅された後直接同調回
路２１５）△おＪ、び２１９　Ｂに導入されることとな
る。本実施例では第２図（Ｃ）に示す如く、両受枝部２
００△および２００１ｇうに供給されている減衰制御波
目１−３は、超音波送波時点ｔｌから一定Ｊｌ１間１“
ｔ３に回って低論即しベル゛′０パをどる。ただし、期
Ｉ７！ｌＴ　１．’　ａは送波パルス幅Ｔｔ１および受
波制御Ｉｌ信号１−２のパルス幅ＴＬ２より、も大ぎく
選ばれている。従って、本実施例の通常使用状態にあっ
ては、両受枝部２０ＯＡおよび２００Ｂの切換スイッチ
２４１Δおよび２４１Ｂにおけるそれぞれの切換接点を
、それぞれの端子す側に倒している。かような状態にあ
っては、送波部１００による超音波送波時点ｔ１から一
定期間１−１３に亘ってアナログスイッチ２３で）へお
よび２３９Ｂが非導通状態となり、それぞれの減衰器２
１７ＡおＪ：び２１７Ｂが有効に減衰動作を行なう。従
って、超音波送波期間［１１およσ直接波侵入期間にあ
っては、両減衰器２１７Δおよび２１７Ｂの減衰動作に
よって、第１受波器２１１ハ１および２１１Ｂが超音波
を検出しても後段の同調回路２１９△および２１９Ｂに
有効に超音波成分を供給りることがない。そのため、誤
った超音波受波信号を第１受波部２００Δおよび第２受
波部２００Ｂがそれぞれ発生することはない。

送波部１００における両送波器１３３Ａおよび１３３Ｂ
による超音波送波地点から障害物までの片通距１１１ｔ
Ｒを超音波が伝搬するのに要する時間をＴ　Ｒ／　２と
する。従って、もし超音波の送波を時点ｔ、で開始した
ならば、時間ＴＲの経過後である時点ｔＲで反射超音波
が受波される。そのように、距離Ｒの前方に障害物があ
る例として以下に説明する。

両受枝部２００△おＪ：び２０ＯＢのそれぞれにおける
第１電圧比較器２２７Δおよび第２電圧比較器２２７Ｂ
ではともに、第１基準電圧ＶＲ＾および第２基￥＝電圧
ＶＲ８が第１検波信号２２５Δおよび２２５Ｂの電圧レ
ベルよりも通常高いので、第１検波出力信号２３３Ａお
よび第２検波出力信号２３３Ｂはともに高論理状態にあ
る。障害物による反射超音波波目が受波検出された場合
にのみ、第１検波信号２２５△Ｊ３よび２２５Ｂが生じ
るので、第１検波出力信号２３３△および第２検波出力
信号２３３Ｂのそれぞれが立ち下がって低論理レベル状
態となる。本来ならば、これら両横波出力（Ｆ：Ｐ３２
３３　Ａおよび２３３Ｂの立ち上がり時点は、両超音波
の受波時点Ｕｎに一致しているはずである。その場合に
は、受波時点［ＲにＪ３いて、第１受波タイミング信号
２３７△および第２受波タイミング信号２３７Ｂがとも
に立ち上がって、超音波送波時点から反射超音波受波時
点までの計時を行なうためのトリが信号が誤差なく供給
される。

しかしながら、従来装置の問題点を説明したように、警
報システムを適用した無人車を使用する工場にあっては
、各種の雑音が生じているものである。ここでは、２０
　Ｋ　ｌ−１ｚの雑音が生じており、受波部において検
出されるものとづる。

例えば、超音波送波の後の時点ｔＦに４３いて、第１受
波部２００Ａにおレノる第１受波器２１１Δによって２
０ＫＨｚの雑音が検出され増幅器２１５Ａによって増幅
された後、第１同調回路２１９Ａおよび第１検波回路２
２３Ａによって擬似の第１検波信号２２５Δが供給され
て、第１基準電圧ＶＲＡの電圧レベルを越したものとす
る。その場合、第１電圧比較器２２７Ａの出力電圧レベ
ルは高状態から低状態へと立ち下がるので、第１検波出
力信号２３３Δは２０　Ｋ　Ｉ−Ｉ　Ｚの第１超音波が
受波されたとぎど同一状態となる（第２図（［）参照）
。受波制御信号Ｔ２は低論理レベル状態を維持している
ので、第１検波出力信号２３３Ａが時点ｔＦにおいて立
ち下がったことにより、ノアグー　ｈ　２３５Δの出力
倍量である第１受波タイミング信号２３７△もそれに応
答して立ち上がる（第２図（Ｕ　）参照）。この第１受
波タイミング信号２３７Δの立ち上がりによって、１−
リガ発生部３００にお（）る第１フリツプフロツプ３１
１Ａはセラ１へ状態となり、そのＱ出力信号３１３△は
高論理レベルとなる（第２図（ｈ）参照）。この高論理
レベル状態どなったＱ出力信号３１３Ａはアンドゲート
３１５に供給されるのであるが、他方の第２フリツプフ
ロツプ３１１Ｂから供給されるそのＱ出力信号３１３Ｂ
は低論理レベル状態を維持しているので、当該アンドゲ
ート３１５の論理積出力（８号３１７は低論理レベル状
態のままである。

しかる後、時間経過しで［１ｈ点ｔｐ（真の反射超音波
受波時点）に至ったものとする。この時点ｔＲにおいて
、第２受波部２００Ｂにおける第２受波器２１１Ｂでは
４０　Ｋ　ｌ−ｔ　ｚの反射超音波を初めて受波する。

イの受波検出信号２１３Ｂは第２増幅器２１５Ｂによっ
て増幅された後第２同調回路２１９Ｂに供給され、第２
受波超音波信＠２１１Ｂが得られる。次いで、第２検波
回路２１３Ｂによって４０　Ｋ　ｌ−Ｉ　Ｚの第２反射
超音信号号成分が検波出力されて、その第２検波信ｇ２
１５Ｂの電圧レベルが第２基準信号ＶＲＢを越すことと
なる。

これによって、第２電圧比較器２２７Ｂの出力側では、
第２検波出力信号２３３Ｂの論理レベル状態が高から低
へと遷移する（第２図（ｉ＞参照）。

受波制御信号Ｔ２の論理レベル状態は低レベルのままで
あるから、第２検波出力信号２３３Ｂの立ち下がりに応
じて、ノアゲート２３５Ｂから出力される第２受波タイ
ミング信号２３７Ｂは立ち上がる（第２図（ｊ　）参照
）。

第２受波タイミング信号２３７Ｂが供給されるトリガ発
生部３００においては、当該タイミング（ｇ　＠　２３
７　Ｂが第２フリツプフロツプ３１１Ｂのセラ１−入力
端子Ｓに供給されている。そのため、第２受波タイミン
グ信号２３７Ｂの立ら上がりに応じて、当該第２フリツ
プフロツプ３１１Ｂはセット状態となり、そのＱ出力信
号３１３Ｂは低論理レベル状態から高論理レベル状態と
なる（第２図（ｋ）参照）。このように高論理レベル状
態となった信号３１３Ｂが供給されているアンドゲート
３１５の他方の入力端子には、時点ｔｐにてセット状態
とされた第１７リツプフロツプ３１１Ａから高論理レベ
ル状態であるＱ出力信号３１３Ａが供給されているので
、当該アンドゲート３１５の論理積出力信号３１７は、
信号３１３Ｂの立ち上がりに応じて低論理レベル状態か
ら高論理レベル状態へと遷移づ”る（第２図（，１）参
照）。アンドゲート３１５の論理積出力信号３１７にお
ける立ち上がりに応じて、１〜リガ発生回路３１９は一
定幅パルスを有するｉ〜リガ信号３２１を発生する（第
２図（ｍ　＞参照）。

以上のようにして１−リガ信号３２１が１−リガ発生部
３００から発４される時点は、送波部１００から障害物
に向【′ノて発射された超音波の障害物から反射された
超音波を真に受波した時点である。

超音波送波時点１１から、１−リガ信号３２１にお１ノ
るトリガパルス発生時点までの時間ＴＲは、超音波発生
地点から障害物までおよび当該障害物から超音波受波地
点までの総距離（超音波送波器の設定地点から障害物ま
での距離の２倍の距離）を超音波が伝搬するのに要する
時間である。そのため、この時間Ｔｎを距離に換粋して
２で割ったものが、本実施例にお番ノる超音波送波器か
ら障害物までの距離を表わす。

上述したトリガ信号３２１におけるパルス発生時点まで
の経過時間Ｔ　Ｒに基づいて、障害物までの距１ｉ１１
１Ｒを求める手段について以下説明する。

本実施例において計時部をなす６ビツトのデータラッチ
回路４１１における化８入力端子には、送波部１００に
おけるバイナリカウンタ１１７から連続的な計数信号１
４１が供給されている。この計数信号１４１は、発振器
１１１によって発生される４ＭＨｚの発信出力信号を分
周したものであり、計時を行なうための基準信号となる
ものである。このデータラッチ回路４１１はトリガ信号
３２１のパルスをス］−ローブ信号として受信しており
、送波部１００による超音波送波の開始時点ｔ、からト
リガ発生部３００によって発生される１〜リガ信号３２
１のパルス発生時点ｔ　Ｒまでの経過時間−Ｔ−Ｒを表
わす時間デ、−夕を、計数信号１４１に基づいてラッチ
するものである。そのようにしてラッチされた時間デー
タを表わすデジタル信号４１３をＤ７′Δ変換器４１５
によってアナログ信＠（例えば電几・）（こ変換して、
例えばメータ（図示せず）によって８１測する。そのよ
うにしてｎ１測されたアブ［１ノｍが時間Ｔ　Ｒに比例
しており、公知イ【方、法に、ｊζっで距離に換Ｗ′？
ｌることで障害物までの距ｇｉｌｌが求まる。

ところで、送波パルス信１，３７１が高論Ｊ」レベル状
態をとる送波期間工【１ど同一期間に亘って両受被部２
００ΔＪ？よび２０ＯＢによって−し反射超音波が受波
検出されるので、Ｗ音のない本来の状態ならば、第１受
波タイミング信号２３７Ａおよび第２受波タイミング信
号２３７Ｂのそれぞれが高論理レベル状態をとる期間は
’Ｔ−Ｐ　Ｒとなるはずである（第２図（す）参照）。

しかしなが１う、反射超音波のレベルが減衰するような
こともあるので、それらのレベルが−Ｈ高論理レベル状
態に戻ることもある（例えば第２図（ｆ）に示すような
擬似のパルスＦＰ３が生じることもある）。

第２図（ｆ）に示す第１検波出力信号２３３Δにおいて
１本斜線で示すＦＰＩおよびＦ［〕２は、２０　Ｋ　Ｈ
ｚの雑音が第１受波部２００△において受波検出された
ために、本来高論Ｊ！ｒＩレベル状態を維持しなければ
ならない状態から低論理レベル状態へ遷移した時間部分
である。また、杢来、の超音波受波期間ＴＰＲの経過後
に続く２本斜線で示すＦＰ４は、真の反９Ａ超音波のほ
かに２０ＫＨ７の雑音が持続した場合には、本来高論理
レベル状態にあるものが低論理レベル状態となり得るこ
とを示すものである。

発射期間Ｔｐ　（＝１００ｍ　ｓｅｃ　）の１周期が経
過した時点し、において、送波パルス信号゛「１の立ち
上がりに応じてトリが発生部３００にお番ノる両フリッ
プフロップ３１１Ａおよび３１１Ｂがリセットされて、
１回の送波および受波の動作を終了して、次の発射期間
Ｔ　ｐの動作を続行する。

第２゛図（ｆ）に示す第１検波・出力信号２３３Ａおよ
び同図（ｉ）に承り第２検波出力信号２３３Ｂのそれぞ
れにおいで、超８波発射峙点ｔ１から一定期間に亘ブで
それぞれ低８埋レベル状態を紐持している。この期間は
、超音波発射期間および直接波侵入期間でもあるので、
減衰制陣仁号１３が低論理レベル状態をどることにより
、両ア太ログスイッヂ２３９Ａおよび２３９Ｂが非導通
になって両減衰器２１７ＡＪ５よσ２１７Ｂにより受波
検出信号２１３Ａおよび２１３Ｂは後段の両同調回路２
１９Δおよび２１９Ｂには本来供給されないのである。

そのためその期間、第１検波出力信号２３３Ａおにび第
２８波出カイ言号２３３Ｂはともに本来高論理レベル状
態をとるはずである。しかしながら、送波部１００によ
る超音波の送波レベ、ルがＪ１常に大きく且つ両減衰器
２１７Ａおよび２１７Ｂの減衰度が非常に小さかった場
合には、直接波による受波検出信号が同調および検波さ
れてそれぞれの電圧比較器において、第１基ｔ！ｌ電圧
ＶＲ＾および第２基準電圧ＶＲ１３をそれぞれ越す場合
があり、その場合には第２図（ｆ）および（ｉ）に示す
ように当該期間低論理レベルをとることがある。そのた
め、両減衰器２１７Δおよび２１７Ｂの減衰度、第１基
準電圧Ｖ　ＲＡ　ａ３よび第２基準電圧Ｖｒ＋ｏＬ１′
）電圧レベルを適切に選択する必要がある。

このように、２つの周波数２０　Ｋ　Ｉ−１ｚおよび４
０　Ｋ　）ｌ　ｚの超音波を発射して、障害物によるそ
れぞれの反射超音波を検出して２つの受波タイミングを
検出することにより、真の超音波受波時点を知ることが
できる。これにより、障害物までの距離が正確に求まる
ものである。

なお、送波する超音波の周波数は２０Ｋｌ−１ｚ。

４０　Ｋ　ｔ−１ｚに限られることはない。また、３つ
以上の周波数の超音波信号を発射して、３つ以上の受波
部を設けてそれぞれの反射超音波を受波検出するように
構成しても良い。

２つ以上の超音波をそれぞれ別個な送波器によって発射
することなく、１つの送波器によって２つ以上の超音波
によって変調された４３号を障害物に向けて発射するよ
うな構成としても良い。

更に、上述した本実施例にあっては、送波器と受波器を
別々なものとしたが、一体構成とした送受波器を用いて
、超音波送波の後、タイミングをずらして同一送受波器
によって反射超音波を受波するようｈものであっても良
い。

（発明の効果）以上詳述した如く、本発明によれば、異なる複数の周波
数成分による超音波を障害物に向けて送波し、送波した
後に少なくとも前記周波数成分の超音波を受波し、受波
された超音波の周波数成分に対応した複数の受波信号の
うち最後に出力された受波信号が検出されるまでに対応
した時間に基づき、障害物Ｊ、での距離を検知する構成
としたため、極めて多くの雑音が発生されている工場内
等にて用いる無人搬送車の警報システムに適用しても、
誤動作がなく、前方障害物までの距離を的確に検出でる
ことができる障害物検知装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による障害物検知装置の構成
をブロック図、第２図（ａ）−（ｍ）は第１図に示ジ木
発明実施例の動作を示すための各部にお【ノる信号タイ
ミング図である。１００・・・送波部１１１・・・発振器１１３・・・分周器１２１Ａ、１２１Ｂ・・・波形形成回路１３３Ａ、１３
３Ｂ・・・送波器２００Δ、２００Ｂ・・・受波部２１１△、２１１Ｆし・・受波器２２３Ａ、２２３Ｂ・・・検波回路３００・・・トリガ発生部

Claims

【特許請求の範囲】

（１）異なる複数の周波数成分による超音波を障害物に
向けて発射する送波手段と；前記送波手段によって超音波を送波した後に、前記周波
数成分に対応する超音波を受波したとき受波された超音
波の周波数成分に対応して受波信号を出力する受波手段
と；前記受波信号のうち時間的に最後に出力された受波信号
を検出する検出手段と；前記送波手段が超音波を送波してから、前記最後に出力
された受波信号が検出されるまでに対応した時間を計る
計時手段とを備え、前記計時手段によって計測した時間
に基づき、前記障害物までの距離を検知するように構成
したことを特徴とする障害物検知装置。