TW200928292A - Dual-receiving ultrasonic distance measuring equipment - Google Patents

Description

200928292 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 t本發明係有關一種雙接收式超音波距離測定裝置，尤 才曰種克服超音波無法突破精度限制，改進習知超音波一 X射器及接收器的架構，改採用一發射器及二接收器的 架構，估測相位，並利用二接收器的相位差來計算距離， 所以此克服感測器的暫態特性差異所帶來的影響準確度的 問題，设置於相位調整平台上的第一接收器與發射器兩者 11間的距離可以經由微控平台來調變參考相位辅以相位比較 計以提升量測解析度，以達到完成超音波精密量測的目的。 【先前技術】 、二按，一般之工具機、醫療儀器及工廠自動化設僙··等， 這些測距儀器皆需要利用到微距量測，其中工具機包括 f :產業機械、車床及銑床…等，有鑑於現下精密定位鱼 量測系統費用高昂，業界通常需要量測至微米（心）或次& Ό 米等級，通常得利用雷射等指向性高，但卻容易受外界 擾的光學系統，因其設備較為精密及複雜，造成复罄 ia ^ 丹化費亦 相對不菲，但欲使用其他系統（例如：超音波量測系統） 時’卻發現其所能到達的精度遠不及微距量測的要求，目 則市售的超音波量測系統’不論在於飛行時間或是雙頻式

1測最高精度的領域中，皆均無法達到等級，本發明L 為解決該問題而誕生，可突破以往超音波量測系統無法精 確量測微距問題。 、'月 200928292 【發明内容】 解/以上所述習知技藝的缺失，本發Μ-種雔接 收式超音波距離測定裝置，其 種雙接 法突破精度限制，改進習4 、的為克服超音波無 架構，改採用-發射器2二=-接收器的 利用二_，差來計算“==超； Φ Ο 置於相位調整平台上；第所影響準確度的問題，設 ;距離調變參考相：，第二比可二r度r與發射器 度，以達到完絲音波_量_目t相提升量測解析 =述目的’―種雙接收式超音波距 該雙接收式超音波距離測定裝置係於一固定 包含有： 口上’具係 超曰波發射器，作為發射測距的超音 器 第-接㈣，料-_式，可難_超音波發射 的距離；以及 第二接收器，係為固定於一待測物體上。 為進一步對本發明有更深人的㈣，乃藉由以下圖示、 圖號說明及發明詳細說明，冀㈣t審查委員於審查工 作有所助益。 一 【實施方式】 /兹配合下狀目式朗本發明之詳細結構，及其連結 關係’以利於貴審委做一瞭解。 200928292 2同時參閱圖一所示，係為本發明雙接收式超音波距 離、、j疋裝置之功迫方塊示意圖，該雙接收式超音波距離測 定^置係於平台41上，其係包括有下列之構件：一 超曰波發射器1 ’作為發射測距的超音波訊號，該超音波發 射器1為-個可以發射出單頻、多頻或變頻的超音波^ 二源H超音波發射器1僅發射—個種類做為超音波訊 ϋ的距I，收112 ’係為—活動式’可調整與該超音波發 ^一、 ’ 4超音波發射器1與第-接收ϋ 2之間距調整 ’、一乂進馬達所構成相位調整平台4做一調整，且該第一 f收器2所接_的超音波訊號相位差與強度資訊以作 測疋之參考之用；第二接收器3，係為固定於一待測 物體上。 上述超音波發㈣丨與第—接„2可㈣—個相位調 平台4做其兩者間距離的微調，進而 位的目的’同時將第一接收器2和第二接收器==

Q Λ就傳达至-相位比較計（於圖二中做—揭露）以測得更 精確的相位資訊。 本機構第-接收器2與第二接收器3之間的距離為待測 距離，利用第一接枚器2與第二接收器3之間的相位差與訊 號強度衰減值可以計算出精確距離，且該第一接收器2與第 二接收器3之間的距離係由藉由一相位計（圖中未示）所量 測後獲得。 ^請閱參閱圖二所示，該圖二係為本發明使用相位比較 ^解析相位應用實例，利用4〇〇kHz以上的工作頻率之收發 探頭搭配一驅動電路，以形成一超音波發射器5，將此超音 8 200928292 波發射器5裝置在一相位調整平台4上’其可發射第一訊號 源51及第二信號源52 (第一訊號源51與第二訊號源52為同 一超音波頻率），第一訊號源51由第〆接收器7所接收；且 第二訊號源52由第一接收器6所接收’再利用架於步進馬達 所構成相位調整平台4上的第一接收器6適度微調與超音波 發射器5之參考相位，最後透過一相位比較計8便能解析第 一訊號源51及第二訊號源52之相位差’以目前市面上之相 位比較計8能解析到數百分之一甚至更細之相位解析，藉以 ® 獲得精確之微距距離，而可克服習知超音波感測器的暫態 特性差異所帶來的影響準確度的問題。 籍由上述圖一至圖二之揭露，即可*瞭解本發明主要為 利用單一發射源與一組具有參考和目標的兩接收器進行測 距’而弟一接收器為固定並安裝在一相位調整平台上，·^ 相位調整平台可微調與發射源和目標接收器三者間的距 離，而第二接收器則安裝在待測物體上，此時，從超音波 ❹發射器所發出超音波，經由兩接收器接收後，會因距離上 的差異而產生一相位差，利用所計算出的相位差便能得出 兩接收器間的距離，本案所提出的超音波測距裝置可用於 實作精密機台的定位系統或其他非接觸式距離測定系統的 開發。於市場上具有低價具量測精確之優勢，故提出專 申請以尋求專利權之保護。 一綜上所述，本發明之結構特徵及各實施例皆已詳細揭 示’而可充分顯示出本發明案在目的及功效上均深富實施 之進步性，極具產業之利用價值，且為目前市面上前所未 見之運用，依專利法之精神所述，本發明案完全符合發明 200928292 專利之要件。 唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能 以之限定本發明所實施之範圍，即大凡依本發明申請專利 範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬於本發明專利涵蓋 之範圍内，謹請 貴審查委員明鑑，並祈惠准，是所至 禱。 【圖式簡單說明】 © 圖一係為本發明雙接收式超音波距離測定裝置之功能方塊 不意圖， 圖二係為本發明使用相位比較計解析相位應用實例所獲得 超音波距離量測示意圖。 【主要元件符號說明】 1〜超音波發射器 2〜第一接收器 ❹ 3〜第二接收器 4〜相位調整平台 41〜固定平台 5〜超音波發射器 51〜第一訊號源 52〜第二訊號源 6〜參考接收器 7〜目標接收器 8〜相位比較計

Claims (1)

1. 200928292 十、申請專利範園： 一種雙接收式超音波距離測定裝置，該雙接收式超音波 距離測定裝置係於一固定平台上，其係包含有·· 超曰波發射器，作為發射測距的超音波訊號； 第—接收器，係為一活動式，可調整與該超音波發射器 的距離；以及 第二接收器，係為固定於一待測位置上；

   π雜 述之構成，第一接收器與第二接收器之間的 為待測距離，利用第一接收器與第二接收器之間的 2立差^訊號強度衰減值可以計算出精確距離。 請專利範圍第i項所述之雙接收式超音波距離測定 ，，其中該超音波發射器為一個可以發射出單頻、多 3 „的超音波訊號源。 • 利範圍第1項所述之雙接收式超音波距離測定 由一牛、、中°亥超音波發射器與第一接收器之間距調整係 4如二進馬達所構成相位調整平台做一調整。 •裝i請^利範圍第1項所述之雙接收式超音波距離測定 與強声=該第—接收器所接收_超音波訊號相位差 5, 如申；可以作為距離測定之修正補償之用。 巢置㈣所^雙接收式超音波距離測定 6. Ϊ卜位比較計所量測後獲得 由 襄置述之雙接收式超音波距離測定 電路所構成:超音波發射係由—收發探頭搭配-驅動 11