WO1989009941A1 - Process for identifying objects - Google Patents

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WO1989009941A1
WO1989009941A1 PCT/DE1989/000207 DE8900207W WO8909941A1 WO 1989009941 A1 WO1989009941 A1 WO 1989009941A1 DE 8900207 W DE8900207 W DE 8900207W WO 8909941 A1 WO8909941 A1 WO 8909941A1
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WO
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envelope
maxima
minima
successive
signature
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Application number
PCT/DE1989/000207
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German (de)
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Inventor
Winfried Keiper
Wolfgang Rottler
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/87—Combinations of sonar systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/539—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section

Definitions

  • the invention is based on a method for identifying objects according to the type of the main claim. From DE-OS 33 35 421 a method for signal evaluation of ultrasonic echo signals is known in which, in addition to the transit time of the echo signals, the amplitude of the echo signal envelope is evaluated. The known method is used in particular for determining the relative position and the speed of gripper arms of a robot with respect to an object.
  • the temperature of the medium located between the transceiver and the object When determining object distances from transit time measurements, the temperature of the medium located between the transceiver and the object must be known. In air, for example, the runtime changes at an average temperature of 20 ° C by about 0.17% per degree of temperature change. Temperature gradients, for example caused by drafts or different heating of the objects, must therefore be largely suppressed.
  • the absolute signal level of the echo signal envelope is also dependent on the temperature of the medium between the transceiver and the object as well as the object temperature. Temperature gradients act like acoustic lenses and influence the signal level. A slight twisting of the object compared to a normal position already has a further considerable influence on the signal level of the echo signal envelope.
  • the method according to the invention has the advantage that the signature of the envelope, which is independent of the amplitude and duration, is evaluated in a signal processing arrangement.
  • a comparison of the determined signature with a target signature stored in a learning phase in a memory of the signal processing arrangement enables the identification of objects largely independently of disturbing influences such as changing environmental conditions or a slight twisting of the objects to be identified from their normal position.
  • the number of relative envelope maxima and / or the relative envelope minima is determined.
  • the relationships between successive relative envelope curve maxima and / or successive envelope curve minima are determined.
  • time relationships are determined.
  • the ratio of the transit time is formed by successive relative envelope maxima and / or minima.
  • the distances from successive maxima and / or minima are preferably evaluated.
  • object identification is possible by evaluating the half-value width of the echo signal envelope or by determining the rise time constant between a first and second relative amplitude of the envelope. Further details and advantageous further developments result from further subclaims.
  • an independent adaptation to different echo propagation time and echo amplitude ratios is provided.
  • the approximate echo runtime is determined in the signal processing arrangement, which can be hidden during the later object identification.
  • the level of the maximum echo amplitude to be expected is also determined and adjusted via a control amplifier in such a way that an analog-digital converter used, for example, operates with full utilization of the quantization levels. With these measures, the best possible temporal and value-based resolution of the ultrasound echo signal is achieved.
  • the measured amplitude and transit time shifts are also available for further control or control tasks.
  • FIG. 1 shows a block diagram of transceiver devices and of a signal processing arrangement
  • FIGS. 2 and 3 each show a signal curve of an echo signal envelope.
  • FIG. 1 shows an object 10 to be identified, which is arranged, for example, on a conveyor belt 11.
  • Ultrasound signals 14, 15 are emitted in the direction of the object 10 by a first and second ultrasound transmission device 12, 13. Echo signals 16, 17 are reflected by the object 10 and are received by a first and second receiving device 18, 19.
  • the two transmission devices 12, 13 are connected to a control part 20, which is the time period between the transmitted Ultra sound signals and the duration of the signals.
  • the control part continues to emit signals to a signal processing arrangement 21.
  • the two initial devices 18, 19 are also connected to the signal processing arrangement 21.
  • a transmitting and receiving device is sufficient.
  • An expansion by additional transmission devices with the associated reception devices is also possible.
  • the extension is indicated in FIG. 1 with the lines 22, 23 shown in broken lines.
  • the use of several transmitting and receiving devices results in a higher resolution and increases the security in the identification of the objects 10, in particular when the signals 14, 15 are emitted onto the object 10 at different angles.
  • the echo signals picked up by the receiving devices 18, 19 reach digital-analog converter 25 via control amplifiers 24.
  • a separate amplifier 24 and an analog-digital converter 25 are provided for each receiving device 18, 19.
  • the digitized signals are suitably transformed and processed in a computing unit 26.
  • the object 10 is identified on the basis of comparison operations that are carried out with data that were previously stored in a memory 27 in a learning phase. An identification is output, for example, on a display 28.
  • the control amplifier 24, the analog-digital converter 25, the computing unit 26 and the memory 27 are combined in the signal processing arrangement 21.
  • the echo signal envelope curve 30 shown in FIG. 2 arises, for example, by demodulation and subsequent formation of an amount or squaring of that applied by one of the receiving devices 18, 19 taken signal. This signal preprocessing is integrated, for example, in the receiving devices 18, 19.
  • the continuous signal curve shown in FIG. 2 is sampled in the analog-digital converter 25 at a sufficient number of support points and is output as numerical values in the sake unit 26.
  • the amplitude of the envelope curve is adapted to the permissible input voltage range of the analog-digital converter by means of the control amplifier 24.
  • the maximum amplitude 31 of the envelope curve 30 is normalized to a value of 100%.
  • the maxima 31-33 and the minima 34, 35 of the envelope curve 30 are determined in the computing unit 26.
  • the number of maxima 31-33 and / or minima 34, 35 which already enables identification of objects 10, is determined as the amplitude-independent and transit-time-dependent signature of the echo signal envelope curve 30.
  • the ratios of the relative amplitudes of successive maxima 31, 32 or 32, 33 and / or the ratios of the relative amplitude of successive minima 34, 35 are formed as a further evaluation criterion. Furthermore, it is possible to form the ratios of the relative amplitudes of successive maxima and minima 31, 34 or 32, 35 and / or the ratios of the relative amplitudes of successive minima and maxima 34, 32 or 35, 33.
  • an evaluation of time relationships can additionally be provided, which are explained in more detail with reference to FIG. 3:
  • FIG. 3 shows an envelope curve 40 which corresponds, for example, to the envelope curve 30 shown in FIG.
  • the relative amplitude of the main maximum 41 of the envelope 40 is normalized to a value of, for example, 100%.
  • the envelope 40 has further relative maxima 42, 43 and relative minima 44, 45.
  • the ratios of the time intervals 46, 47 between successive maxima 41, 42 or 42, 43 and the ratios of the time intervals 48, 49 of successive maxima and minima 41, 44 or 42, 45 and / or the ratios of the time intervals 50 are evaluated , 51 between successive minima and maxima 44, 42 and 45, 43.
  • further relationships between time intervals are possible.
  • the signal transit time 52 is calculated from the end of the ultrasound signal emitted by the transmitting devices 12, 13 to the beginning of the echo signal envelope 40, which has reached the first quantization stage 53.
  • the end of signal information passes from the control circuit 20 directly into the signal processing arrangement 21. It is also important here that the absolute value of the transit time is not included in the result, since only time relationships are formed. Relationships can be formed between the signal propagation times 54, 56, 58 to the maxima 41 - 43 and / or between the signal propagation times 55, 57 to the minima 44, 45 and between the signal propagation times 54 to 58 to the maxima 41 - 43 and minima 44, 45.
  • Another signature feature is the rise time of the echo signal envelope 40 between a first relative amplitude value 60 and a second relative amplitude value 61.
  • the signal delay 52 determined in the learning phase is hidden as dead time.
  • the advantage of this measure is one Storage space reduction, since the received envelope 30, 40 is loaded into a buffer before the evaluation and comparison operations.

Landscapes

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

In a process for identifying objects by means of an ultrasonic emitting and receiving system, at least one signature characteristic of the generating curve of the envelope of the ultrasonic signals (16, 17) reflected by the object (10) to be identified, said signature characteristic being independent of the amplitude and transit time, is compared with a signature characteristic deposited in a memory (27) of a signal-processing arrangement (21) during an adaptive phase.

Description

Verfahren zum Identifizieren von Objekten Procedure for identifying objects
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Identifizieren von Objekten nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der DE-OS 33 35 421 ist ein Verfahren zur Signalauswertung von UltraschallEchosignalen bekannt, bei dem neben der Laufzeit der Echosignale die Amplitude der Echosignal-Hüllkurve ausgewertet wird. Das bekannte Verfahren findet insbesondere zur Bestimmung der relativen Lage und der Geschwindigkeit von Greifarmen eines Roboters bezüglich eines Objekts Anwendung.The invention is based on a method for identifying objects according to the type of the main claim. From DE-OS 33 35 421 a method for signal evaluation of ultrasonic echo signals is known in which, in addition to the transit time of the echo signals, the amplitude of the echo signal envelope is evaluated. The known method is used in particular for determining the relative position and the speed of gripper arms of a robot with respect to an object.
Bei einer Bestimmung von Objektabständen aus Laufzeitmessungen muß die Temperatur des zwischen der Sende-Empfangseinrichtung und Objekt befindlichen Mediums bekannt sein. In Luft beispielsweise ändert sich die Laufzeit bei einer mittleren Temperatur von 20° C um etwa 0,17 % pro Grad Temperaturänderung. Temperaturgradienten, die beispielsweise durch Zugluft oder durch eine unterschiedliche Erwärmung der Objekte verursacht sind, müssen deshalb weitgehend unterdrückt werden.When determining object distances from transit time measurements, the temperature of the medium located between the transceiver and the object must be known. In air, for example, the runtime changes at an average temperature of 20 ° C by about 0.17% per degree of temperature change. Temperature gradients, for example caused by drafts or different heating of the objects, must therefore be largely suppressed.
Die absolute Signalhöhe der Echosignal-Hüllkurve ist ebenfalls von der Temperatur des Mediums zwischen der Sende-Empfangseinrichtung und dem Objekt sowie von der Objekttemperatur abhängig. Temperaturgradienten wirken wie akustische Linsen und beeinflussen die Signalhöhe. Einen weiteren erheblichen Einfluß auf die Signalhöhe der Echosignal-Hüllkurve hat bereits eine leichte Verdrehung des Objekts gegenüber einer Normallage.The absolute signal level of the echo signal envelope is also dependent on the temperature of the medium between the transceiver and the object as well as the object temperature. Temperature gradients act like acoustic lenses and influence the signal level. A slight twisting of the object compared to a normal position already has a further considerable influence on the signal level of the echo signal envelope.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, daß die amplituden- und laufzeitunabhängige Signatur der Hüllkurve in einer signalverarbeitenden Anordnung ausgewertet wird. Ein Vergleich der ermittelten Signatur mit einer in einer Lernphase in einem Speicher der signalverarbeitenden Anordnung hinterlegten Soll-Signatur ermöglicht die Identifizierung von Objekten weitgehend unabhängig von Störeinflüssen wie beispielsweise sich ändernde Umweltbedingungen oder ein geringes Verdrehen der zu identifizierenden Objekte aus ihrer Normallage.The method according to the invention has the advantage that the signature of the envelope, which is independent of the amplitude and duration, is evaluated in a signal processing arrangement. A comparison of the determined signature with a target signature stored in a learning phase in a memory of the signal processing arrangement enables the identification of objects largely independently of disturbing influences such as changing environmental conditions or a slight twisting of the objects to be identified from their normal position.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen. In einem ersten Ausführungsbeispiel wird die Anzahl der relativen Hüllkurven-Maxima und/oder der relativen Hüllkurven-Minima ermittelt. In einem zweiten Ausführungsbeispiel werden die Verhältnisse zwischen aufeinanderfolgenden relativen Hüllkurven-Maxima und/oder aufeinanderfolgenden Hüllkurven-Minima ermittelt.Advantageous further developments and improvements of the method specified in the main claim result from the subclaims. In a first embodiment, the number of relative envelope maxima and / or the relative envelope minima is determined. In a second exemplary embodiment, the relationships between successive relative envelope curve maxima and / or successive envelope curve minima are determined.
In weiteren Ausführungsbeispielen werden Zeitverhältnisse ermittelt. Beispielsweise wird, das Verhältnis der Laufzeit von aufeinanderfolgenden relativen Hüllkurven-Maxima und/oder -Minima gebildet. Vorzugsweise werden die Abstände von aufeinanderfolgenden Maxima und/oder Minima ausgewertet. Ferner ist eine Objektidentifizierung durch Auswertung der Halbwertsbreite der Echosignal-Hüllkurve oder durch Ermitteln der Anstiegszeitkonstante zwischen einer ersten und zweiten relativen Amplitude der Hüllkurve möglich. Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus weiteren Unteransprüchen.In further exemplary embodiments, time relationships are determined. For example, the ratio of the transit time is formed by successive relative envelope maxima and / or minima. The distances from successive maxima and / or minima are preferably evaluated. Furthermore, object identification is possible by evaluating the half-value width of the echo signal envelope or by determining the rise time constant between a first and second relative amplitude of the envelope. Further details and advantageous further developments result from further subclaims.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine selbständige Anpassung an unterschiedliche Echolaufzeit- und Echoamplitudenverhältnisse vorgesehen. In der Lernphase wird in der signalverarbeitenden Anordnung die ungefähre Echolaufzeit ermittelt, die bei der späteren Objektidentifizierung ausblendbar ist. Ebenfalls wird die Höhe der maximal zu erwartenden Echoamplitude ermittelt und über einen Regelverstärker so eingestellt, daß ein beispielsweise verwendeter Analog-Digital-Wandler mit voller Ausnutzung der Quantisierungsstufen arbeitet. Mit diesen Maßnahmen wird die bestmögliche zeitliche und wertmäßige Auflösung des Ultraschall-Echosignals erreicht.In the method according to the invention, an independent adaptation to different echo propagation time and echo amplitude ratios is provided. In the learning phase, the approximate echo runtime is determined in the signal processing arrangement, which can be hidden during the later object identification. The level of the maximum echo amplitude to be expected is also determined and adjusted via a control amplifier in such a way that an analog-digital converter used, for example, operates with full utilization of the quantization levels. With these measures, the best possible temporal and value-based resolution of the ultrasound echo signal is achieved.
Die gemessenen Amplituden- und Laufzeitverschiebungen stehen auch für weitere Kontroll- oder Steuerungsaufgaben zur Verfügung.The measured amplitude and transit time shifts are also available for further control or control tasks.
Zeichnungdrawing
Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild von Sende-Empfangseinrichtungen und von einer signalverarbeitenden Anordnung und die Figuren 2 und 3 zeigen jeweils einen Signalverlauf einer Echosignal-Hüllkurve.FIG. 1 shows a block diagram of transceiver devices and of a signal processing arrangement, and FIGS. 2 and 3 each show a signal curve of an echo signal envelope.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
In Figur 1 ist ein zu identifizierendes Objekt 10 gezeigt, das beispielsweise auf einem Transportband 11 angeordnet ist. Von einer ersten und zweiten Ultraschall-Sendeeinrichtung 12, 13 werden Ultraschall-Signale 14, 15 in Richtung auf das Objekt 10 abgestrahlt. Vom Objekt 10 werden Echosignale 16, 17 reflektiert, die von einer ersten und zweiten Empfangseinrichtung 18, 19 aufgenommen werden. Die beide Sendeeinrichtungen 12, 13 sind an einem Steuerteil 20 angeschlossen, das Zeitabschnitte zwischen den ausgesandten Ultra schall-Signalen und die Zeitdauer der Signale festlegt. Das Steuerteil gibt weiterhin Signale an eine signalverarbeitende Anordnung 21 ab. Die beiden Anfangseinrichtungen 18, 19 sind ebenfalls mit der signalverarbeitenden Anordnung 21 verbunden. In einer einfacheren Ausführung reicht bereits eine Sende- und Empfangseinrichtung aus. Eine Erweiterung durch weitere Sendeeinrichtungen mit den dazugehörigen Empfangseinrichtungen ist ebenfalls möglich. Die Erweiterung ist in Figur 1 mit den strichliniert eingetragenen Leitungen 22, 23 angedeutet. Die Verwendung von mehreren Sende- und Empfangseinrichtungen ergibt eine höhere Auflösung und vergrößert die Sicherheit bei der Identifizierung der Objekte 10, insbesondere dann, wenn die Signale 14, 15 mit unterschiedlichen Winkeln auf das Objekt 10 abgestrahlt werden.FIG. 1 shows an object 10 to be identified, which is arranged, for example, on a conveyor belt 11. Ultrasound signals 14, 15 are emitted in the direction of the object 10 by a first and second ultrasound transmission device 12, 13. Echo signals 16, 17 are reflected by the object 10 and are received by a first and second receiving device 18, 19. The two transmission devices 12, 13 are connected to a control part 20, which is the time period between the transmitted Ultra sound signals and the duration of the signals. The control part continues to emit signals to a signal processing arrangement 21. The two initial devices 18, 19 are also connected to the signal processing arrangement 21. In a simpler version, a transmitting and receiving device is sufficient. An expansion by additional transmission devices with the associated reception devices is also possible. The extension is indicated in FIG. 1 with the lines 22, 23 shown in broken lines. The use of several transmitting and receiving devices results in a higher resolution and increases the security in the identification of the objects 10, in particular when the signals 14, 15 are emitted onto the object 10 at different angles.
Die von den Empfangseinrichtungen 18, 19 aufgenommenen Echosignale gelangen über Regelverstärker 24 zu Digital-Analog-Wandler 25. Für jede Empfangseinrichtung 18, 19 ist ein separater Verstärker 24 und ein Analog-Digital-Wandler 25 vorgesehen. Die digitalisierten Signale werden in einer Recheneinheit 26 geeignet umgeformt und weiterverarbeitet. Anhand von Vergleichsoperationen, die mit Daten durchgeführt werden, die zuvor in einer Lernphase in einem Speicher 27 hinterlegt wurden, wird das Objekt 10 identifiziert. Eine Identifizieruhg wird beispielsweise über eine Anzeige 28 ausgegeben. Die Regelverstärker 24, die Analog-Digital-Wandler 25, die Recheneinheit 26 und der Speicher 27 sind in der signalverarbeitenden Anordnung 21 zusammengefaßt.The echo signals picked up by the receiving devices 18, 19 reach digital-analog converter 25 via control amplifiers 24. A separate amplifier 24 and an analog-digital converter 25 are provided for each receiving device 18, 19. The digitized signals are suitably transformed and processed in a computing unit 26. The object 10 is identified on the basis of comparison operations that are carried out with data that were previously stored in a memory 27 in a learning phase. An identification is output, for example, on a display 28. The control amplifier 24, the analog-digital converter 25, the computing unit 26 and the memory 27 are combined in the signal processing arrangement 21.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der in den Figuren 2 und 3 gezeigten Echosignal-Hüllkurven näher erläutert:The method according to the invention is explained in more detail on the basis of the echo signal envelopes shown in FIGS. 2 and 3:
Die in Figur 2 gezeigte Echosignal-Hüllkurve 30 entsteht beispielsweise durch Demodulation und anschließende Betragsbildung oder Quadrierung des von einer der Empfangseinrichtungen 18, 19 aufge nommenen Signals. Diese Signalvorverarbeitung ist beispielsweise in den Empfangseinrichtungen 18, 19 integriert. Der in Figur 2 gezeigte kontinuierliche Signalverlauf wird im Analog-Digital-Wandler 25 an ausreichend vielen Stützstellen abgetastet und als Zahlenwerte in die Secheneinheit 26 abgegeben. In einer Lernphase, bei der ein bekanntes Objekt 10 mit bekannter Position vorgegeben ist, wird die Amplitude der Hüllkurve mittels der Regelverstärker 24 an den zulässigen Eingangsspannungsbereich der Analog-Digital-Wandler angepaßt. Die Maximalamplitude 31 der Hüllkurve 30 wird auf einen Wert von 100 % normiert. In der Recheneinheit 26 werden die Maxima 31 - 33 sowie die Minima 34, 35 der Hüllkurve 30 ermittelt.The echo signal envelope curve 30 shown in FIG. 2 arises, for example, by demodulation and subsequent formation of an amount or squaring of that applied by one of the receiving devices 18, 19 taken signal. This signal preprocessing is integrated, for example, in the receiving devices 18, 19. The continuous signal curve shown in FIG. 2 is sampled in the analog-digital converter 25 at a sufficient number of support points and is output as numerical values in the sake unit 26. In a learning phase in which a known object 10 is specified with a known position, the amplitude of the envelope curve is adapted to the permissible input voltage range of the analog-digital converter by means of the control amplifier 24. The maximum amplitude 31 of the envelope curve 30 is normalized to a value of 100%. The maxima 31-33 and the minima 34, 35 of the envelope curve 30 are determined in the computing unit 26.
In einem ersten Ausführungsbeispiel werden als amplituden- und laufzeitunabhängige Signatur der Echosignal-Hüllkurve 30 die Anzahl der Maxima 31 - 33 und/oder der Minima 34, 35 bestimmt, die bereits eine Identifizierung von Objekten 10 ermöglicht. Als ein weiteres Auswertekriterium werden die Verhältnisse der relativen Amplituden von aufeinanderfolgenden Maxima 31, 32 bzw. 32, 33 und/oder die Verhältnisse der relativen Amplitude von aufeinanderfolgenden Minima 34, 35 gebildet. Ferner ist es möglich, die Verhältnisse der relativen Amplituden von aufeinanderfolgenden Maxima und Minima 31, 34 bzw. 32, 35 und/oder die Verhältnisse der relativen Amplituden von aufeinanderfolgenden Minima und Maxima 34, 32 bzw. 35, 33 zu bilden. Unabhängig von der Auswertung des Signaturmerkmals der relativen Amplituden der Maxima und Minima kann zusätzlich eine Auswertung von Zeitverhältnissen vorgesehen sein, die anhand der Figur 3 näher erläutert werden:In a first exemplary embodiment, the number of maxima 31-33 and / or minima 34, 35, which already enables identification of objects 10, is determined as the amplitude-independent and transit-time-dependent signature of the echo signal envelope curve 30. The ratios of the relative amplitudes of successive maxima 31, 32 or 32, 33 and / or the ratios of the relative amplitude of successive minima 34, 35 are formed as a further evaluation criterion. Furthermore, it is possible to form the ratios of the relative amplitudes of successive maxima and minima 31, 34 or 32, 35 and / or the ratios of the relative amplitudes of successive minima and maxima 34, 32 or 35, 33. Independent of the evaluation of the signature feature of the relative amplitudes of the maxima and minima, an evaluation of time relationships can additionally be provided, which are explained in more detail with reference to FIG. 3:
In Figur 3 ist eine Hüllkurve 40 gezeigt, die beispielsweise der in Figur 2 gezeigten Hüllkurve 30 entspricht. Die relative Amplitude des Hauptmaximums 41 der Hüllkurve 40 ist normiert auf einen Wert von beispielsweise 100 %. Neben dem Maximum 41 weist die Hüllkurve 40 weitere relative Maxima 42, 43 sowie relative Minima 44, 45 auf. Ausgewertet werden die Verhältnisse der zeitlichen Abstände 46, 47 zwischen aufeinanderfolgenden Maxima 41, 42 bzw. 42, 43 sowie die Verhältnisse der Zeitabstande 48, 49 von aufeinanderfolgenden Maxima und Minima 41, 44 bzw. 42, 45 und/oder die Verhältnisse der Zeitabstände 50, 51 zwischen aufeinanderfolgenden Minima und Maxima 44, 42 bzw. 45, 43. Neben den aufgeführten Beziehungen sind weitere Verhältnisbildungen von Zeitabständen möglich.FIG. 3 shows an envelope curve 40 which corresponds, for example, to the envelope curve 30 shown in FIG. The relative amplitude of the main maximum 41 of the envelope 40 is normalized to a value of, for example, 100%. In addition to the maximum 41, the envelope 40 has further relative maxima 42, 43 and relative minima 44, 45. The ratios of the time intervals 46, 47 between successive maxima 41, 42 or 42, 43 and the ratios of the time intervals 48, 49 of successive maxima and minima 41, 44 or 42, 45 and / or the ratios of the time intervals 50 are evaluated , 51 between successive minima and maxima 44, 42 and 45, 43. In addition to the relationships listed, further relationships between time intervals are possible.
Unter Einbeziehung der Signallaufzeit 52 sind weitere Verhältnisbildungen von Zeiten möglich. Die Signallaufzeit 52 wird gerechnet vom Ende des von den Sendeeinrichtungen 12, 13 ausgesandten Ultraschall-Signals bis zum Beginn der Echosignal-Hüllkurve 40, die die erste Quantisierungsstufe 53 erreicht hat. Die Signalende-Information gelangt von der Steuerschaltung 20 direkt in die signalverarbeitende Anordnung 21. Wesentlich ist auch hier, daß der Absolutwert der Laufzeit nicht in das Ergebnis eingeht, da lediglich Zeitverhältnisse gebildet werden. Verhältnisse sind bildbar zwischen den Signallaufzeiten 54, 56, 58 zu den Maxima 41 - 43 und/oder zwischen den Signallaufzeiten 55, 57 zu den Minima 44, 45 sowie zwischen den Signallaufzeiten 54 bis 58 zu den Maxima 41 - 43 bzw. Minima 44, 45.With the inclusion of the signal propagation time 52, further ratios of times are possible. The signal transit time 52 is calculated from the end of the ultrasound signal emitted by the transmitting devices 12, 13 to the beginning of the echo signal envelope 40, which has reached the first quantization stage 53. The end of signal information passes from the control circuit 20 directly into the signal processing arrangement 21. It is also important here that the absolute value of the transit time is not included in the result, since only time relationships are formed. Relationships can be formed between the signal propagation times 54, 56, 58 to the maxima 41 - 43 and / or between the signal propagation times 55, 57 to the minima 44, 45 and between the signal propagation times 54 to 58 to the maxima 41 - 43 and minima 44, 45.
Ein weiteres Signaturmerkmal ist die Anstiegszeit der EchosignalHüllkurve 40 zwischen einem ersten relativen Amplitudenwert 60 und einem zweiten relativen Amplitudenwert 61.Another signature feature is the rise time of the echo signal envelope 40 between a first relative amplitude value 60 and a second relative amplitude value 61.
Ferner ist es möglich, das Verhältnis des normierten Hauptmaximtims 31, 41 der Hüllkurve 30, 40 und der normierten Fläche zwischen der Zeitachse T und der Hüllkurve 30, 40 als Signaturmerkmal zu verwenden.Furthermore, it is possible to use the ratio of the normalized main maxim 31, 41 of the envelope 30, 40 and the normalized area between the time axis T and the envelope 30, 40 as a signature feature.
Bei der Verarbeitung der Echosignal-Hüllkurve 30, 40 in der Recheneinheit 26 wird die in der Lernphase ermittelte Signallaufzeit 52 als Totzeit ausgeblendet. Der Vorteil dieser Maßnahme liegt in einer Speicherplatzreduzierung, da die empfangene Hüllkurve 30, 40 vor den Auswerte- und Vergleichsoperationen in einen Zwischenspeicher geladen wird.When processing the echo signal envelope 30, 40 in the computing unit 26, the signal delay 52 determined in the learning phase is hidden as dead time. The advantage of this measure is one Storage space reduction, since the received envelope 30, 40 is loaded into a buffer before the evaluation and comparison operations.
Unterschiede von Absolutlaufzeiten und Absolutamplituden der Ultraschallechos zwischen Arbeits- und Lernphase lassen unabhängig von der Objektidentifizierung Rückschlüsse auf Umgebungstemperatur und auf eine leichte Verdrehung der Objekte zu. Differences in the absolute running times and absolute amplitudes of the ultrasonic echoes between the work and learning phases allow conclusions to be drawn about the ambient temperature and whether the objects are slightly rotated, regardless of the object identification.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Verfahren zum Identifizieren von Objekten, wobei wenigstens eine Sendeeinrichtung nach vorgebbaren Zeitabständen Ultraschall-Signale mit vorgebbarer Zeitdauer abstrahlt und wenigstens eine UltraschallEmpfangseinrichtung die von einem zu identifizierenden Objekt reflektierten Signale aufnimmt und mit einer der Empfangseinrichtung nachgeschalteten Anordnung, welche die empfangenen Signale verarbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein amplituden- und laufzeitabhängiges Signaturmerkmal der Hüllkurve (30, 40) der von dem zu identifizierenden Objekt (10) reflektierten Signale (16, 17) in der signalverarbeitenden Anordnung (21) mit einem Signaturmerkmal verglichen wird, das während einer Lernphase in einem Speicher (27) hinterlegt wurde.1. A method for identifying objects, wherein at least one transmitting device emits ultrasound signals with a predeterminable period of time after predeterminable time intervals, and at least one ultrasound receiving device records the signals reflected by an object to be identified and with an arrangement downstream of the receiving device that processes the received signals characterized in that at least one amplitude and transit time-dependent signature feature of the envelope (30, 40) of the signals (16, 17) reflected by the object (10) to be identified is compared in the signal processing arrangement (21) with a signature feature which is used during a learning phase was stored in a memory (27).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Hüllkurven-Maxima (31, 32, 33; 41, 42) und/oder die Anzahl der Hüllkurven-Minima (34, 35; 44, 45) als Signaturmerkmale verwendet werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the number of envelope maxima (31, 32, 33; 41, 42) and / or the number of envelope minima (34, 35; 44, 45) are used as signature features .
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verhältnisse der Amplituden von aufeinanderfolgenden Maxima (31, 32; 32, 33; 41, 44; 42, 43) und/oder von aufeinanderfolgenden Minima (34, 35; 44, 45) als Signaturmerkmale verwendet werden. 3. The method according to claim 1, characterized in that the ratios of the amplitudes of successive maxima (31, 32; 32, 33; 41, 44; 42, 43) and / or of successive minima (34, 35; 44, 45) can be used as signature features.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verhältnisse der Amplituden aufeinanderfolgender Maxima und Minima (31, 34; 32, 35; 41, 44; 42, 45) und/oder die Verhältnisse der Amplituden aufeinanderfolgender Minima und Maxima (34, 32; 35, 33; 44, 42; 45, 43) als Signaturmerkmale verwendet werden.4. The method according to claim 1, characterized in that the ratios of the amplitudes of successive maxima and minima (31, 34; 32, 35; 41, 44; 42, 45) and / or the ratios of the amplitudes of successive minima and maxima (34, 32; 35, 33; 44, 42; 45, 43) can be used as signature features.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Laufzeiten von aufeinanderfolgenden Hüllkurven-Maxima (31, 32; 32, 33; 41, 42; 42, 43) und/oder Hüllkurven-Minima (34, 35; 44, 45) als Signaturmerkmale verwendet werden.5. The method according to claim 1, characterized in that the ratio of the transit times of successive envelope maximums (31, 32; 32, 33; 41, 42; 42, 43) and / or envelope minimums (34, 35; 44, 45) can be used as signature features.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Laufzeiten von aufeinanderfolgenden Maxima und Minima (31, 34; 32, 35; 41, 44; 42, 45) und/oder von aufeinanderfolgenden Minima und Maxima (34, 32; 35, 33; 44, 42; 45, 43) als Signaturmerkmale verwendet werden.6. The method according to claim 1, characterized in that the ratio of the transit times of successive maxima and minima (31, 34; 32, 35; 41, 44; 42, 45) and / or of successive minima and maxima (34, 32; 35, 33; 44, 42; 45, 43) can be used as signature features.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbwertsbreite der Hüllkurve (30, 40) als Signaturmerkmale verwendet wird.7. The method according to claim 1, characterized in that the full width at half maximum of the envelope (30, 40) is used as signature features.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anstiegszeitkonstante der Hüllkurve (30, 40) zwischen einer ersten und zweiten Amplitude (60, 61) als Signaturmerkmal verwendet wird.8. The method according to claim 1, characterized in that the rise time constant of the envelope (30, 40) between a first and second amplitude (60, 61) is used as a signature feature.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des normierten Hauptmaximums (31, 41) der Hüllkurve (30, 40) und der normierten Fläche der Hüllkurve (30, 40) als Signaturmerkmal verwendet wird.9. The method according to claim 1, characterized in that the ratio of the normalized main maximum (31, 41) of the envelope (30, 40) and the normalized area of the envelope (30, 40) is used as a signature feature.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Lernphase ermittelte Laufzeit als Totzeit von der signalverarbeitenden Anordnung (21) ausgeblendet wird. 10. The method according to claim 1, characterized in that the running time determined in the learning phase is hidden as dead time by the signal processing arrangement (21).
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Lernphase ermittelte maximale Amplitude des reflektierten Signals (16, 17) mit einem Regelverstärker (24) an den Arbeitsbereich eines Digital-Analog-Wandlers (25) angepaßt wird.11. The method according to claim 1, characterized in that the maximum amplitude of the reflected signal (16, 17) determined in the learning phase is adjusted with a control amplifier (24) to the working range of a digital-to-analog converter (25).
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Sende- und Empfangseinrichtungen (12, 13; 18, 19) mit unterschiedlichen Winkeln der abgestrahlten und empfangenen Signale (14, 15; 18, 19) zum Objekt (10) verwendet werden.12. The method according to claim 1, characterized in that a plurality of transmitting and receiving devices (12, 13; 18, 19) with different angles of the emitted and received signals (14, 15; 18, 19) to the object (10) are used.
13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus Unterschieden von Absolutlaufzeiten und/oder Absolutamplituden der Ultraschallechos zwischen Arbeits- und Lernphase Rückschlüsse auf die Umgebungstemperatur gezogen werden.13. The method according to claim 1, characterized in that conclusions can be drawn about the ambient temperature from differences in absolute terms and / or absolute amplitudes of the ultrasonic echoes between the work and learning phase.
14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus Unterschieden von Absolutlaufzeiten und/oder Absolutamplituden der Ultraschallechos zwischen Arbeits- und Lernphase Rückschlüsse auf eine leichte Verdrehung der Objekte (10) gezogen werden. 14. The method according to claim 1, characterized in that from differences in absolute terms and / or absolute amplitudes of the ultrasonic echoes between the work and learning phase, conclusions can be drawn about a slight rotation of the objects (10).
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0709693A1 (en) * 1994-10-28 1996-05-01 Siemens Aktiengesellschaft Object recognition method
EP1079498A2 (en) * 1999-08-20 2001-02-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Electric machine with a rotor and a stator

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4406525C2 (en) * 1994-02-28 1996-10-24 Siemens Ag Method for determining the position of an object relative to the background using ultrasound
ES2103639B1 (en) * 1994-05-31 1998-05-16 Consejo Superior Investigacion PROCEDURE FOR RECOGNITION AND DETERMINATION OF POSITION OF OBJECTS.
FR2732118B1 (en) * 1995-03-23 1997-04-30 Imra Europe Sa ULTRASONIC SENSOR AND DETECTION METHODS USING SUCH A SENSOR
DE102007062782B4 (en) * 2006-12-27 2016-02-25 SONOTEC Dr. zur Horst-Meyer & Münch oHG Piston or pig detection device and piston or pig detection method
DE102018221797A1 (en) * 2018-12-14 2020-06-18 Volkswagen Aktiengesellschaft Vehicle user interface and method for configuring and controlling the user interface
DE102020128501A1 (en) 2020-10-29 2022-05-05 Felix Piela Method and device for contactless monitoring of a space to be monitored

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3731306A (en) * 1972-01-24 1973-05-01 Us Navy Sea state analyzer using radar sea return
US4207771A (en) * 1979-03-02 1980-06-17 Western Electric Company, Inc. Method and apparatus for monitoring cracking using stress wave emission techniques
GB2059061A (en) * 1979-09-17 1981-04-15 Electric Power Res Inst Method of monitoring defects in tubular products
JPS60131484A (en) * 1983-12-19 1985-07-13 Furuno Electric Co Ltd Measuring device for submarine water depth and water temperature
EP0241737A2 (en) * 1986-04-14 1987-10-21 Fried. Krupp Gesellschaft mit beschränkter Haftung Method for identifying submarine objects
US4704905A (en) * 1984-10-09 1987-11-10 Photoacoustic Technology, Inc. Automation control apparatus

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4287769A (en) * 1978-06-01 1981-09-08 Massachusetts Institute Of Technology Apparatus and method whereby wave energy is correlated with geometry of a manufactured part or the like or to positional relationships in a system
DE3335421A1 (en) * 1983-09-29 1985-04-18 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München METHOD FOR SIGNAL EVALUATION OF ULTRASONIC ECHO SIGNALS, SUCH AS THEY APPEAR ON A ROBOT ARM WHEN USING AN ULTRASONIC SENSOR
SE8306753L (en) * 1983-12-07 1985-06-08 Asea Ab BATTER ULTRASOUND DEVICES
DE3429764A1 (en) * 1984-08-13 1986-02-20 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Device for investigating the position and/or contour of an object by means of ultransonics

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3731306A (en) * 1972-01-24 1973-05-01 Us Navy Sea state analyzer using radar sea return
US4207771A (en) * 1979-03-02 1980-06-17 Western Electric Company, Inc. Method and apparatus for monitoring cracking using stress wave emission techniques
GB2059061A (en) * 1979-09-17 1981-04-15 Electric Power Res Inst Method of monitoring defects in tubular products
JPS60131484A (en) * 1983-12-19 1985-07-13 Furuno Electric Co Ltd Measuring device for submarine water depth and water temperature
US4704905A (en) * 1984-10-09 1987-11-10 Photoacoustic Technology, Inc. Automation control apparatus
EP0241737A2 (en) * 1986-04-14 1987-10-21 Fried. Krupp Gesellschaft mit beschränkter Haftung Method for identifying submarine objects

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
IEEE Journal of Oceanic Engineering, Band OE-11, Nr. 1, Januar 1986, IEEE, (New York, US), T.K. Stanton et al.: "Sonar echo statistics as a remote-sensing tool: volume and seafloor", Seiten 79-96 *
Patent Abstracts of Japan, Band 9, Nr. 296 (P-407)(2019), 22. November 1985; & JP-A-60131484 (FURUNO DENKI K.K.) 13. Juli 1985 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0709693A1 (en) * 1994-10-28 1996-05-01 Siemens Aktiengesellschaft Object recognition method
EP1079498A2 (en) * 1999-08-20 2001-02-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Electric machine with a rotor and a stator
EP1079498A3 (en) * 1999-08-20 2005-06-01 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Electric machine with a rotor and a stator

Also Published As

Publication number Publication date
ES2012703A6 (en) 1990-04-01
DE3811479A1 (en) 1989-10-19

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