專利名稱：檢測裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢測裝置及方法，特別涉及對進(jìn)入到規(guī)定的范圍內(nèi)的物體進(jìn)行檢測時能夠盡可能地使漏檢測減少的檢測裝置及方法。
背景技術(shù)：
以往，在船舶、飛機(jī)、氣象觀測裝置、以及工廠等的工業(yè)用設(shè)備用途中廣泛應(yīng)用如下的傳感器(檢測裝置)該傳感器通過射出電磁波并接收由被檢物體(以下，簡稱為物體)反射的電磁波(反射信號)，從而檢測出物體的有無和到物體的距離。作為這樣的檢測裝置的代表性的檢測裝置，可知有應(yīng)用了脈沖雷達(dá)的檢測裝置(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
進(jìn)而，本發(fā)明人與所述的專利文獻(xiàn)1等的以往的檢測裝置進(jìn)行比較，發(fā)明了提高了對干擾波的耐性的檢測裝置，公開在專利文獻(xiàn)2中。
日本特開2001-264419號公報[專利文獻(xiàn)2]日本特開2005-140542號公報但是，在包括專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2等在內(nèi)的以往的檢測裝置中，產(chǎn)生如下的問題在對進(jìn)入到規(guī)定的范圍內(nèi)的物體進(jìn)行檢測時有可能引起漏檢測。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這樣的狀況而完成的，其目的在于提供在對進(jìn)入到規(guī)定的范圍內(nèi)的物體進(jìn)行檢測時盡可能地使漏檢測減少的檢測裝置及方法。
本發(fā)明的一個方面的檢測裝置對進(jìn)入到規(guī)定的范圍內(nèi)的物體進(jìn)行檢測，其特征在于，所述檢測裝置具備發(fā)送單元，其周期性地執(zhí)行將脈沖狀的信號作為基于被實施了頻帶限制的電磁波的發(fā)送信號而射出的處理；第1接收單元和第2接收單元，該第1接收單元和第2接收單元分別獨立地執(zhí)行以下一連串的處理接收在規(guī)定的發(fā)送時間從所述發(fā)送單元發(fā)送的所述發(fā)送信號在物體上反射后的電磁波作為接收信號，周期性地執(zhí)行從所述發(fā)送時間起經(jīng)過規(guī)定的延遲時間之后，對所述接收信號進(jìn)行采樣的采樣處理，并根據(jù)該周期性的采樣處理的結(jié)果來判定所述物體是否存在；以及判定單元，其基于所述第1接收單元和所述第2接收單元的各判定結(jié)果，判定所述物體是否進(jìn)入到所述規(guī)定的范圍內(nèi)，并輸出其判定結(jié)果，所述第2接收單元的所述延遲時間設(shè)定為，與所述第1接收單元的所述延遲時間錯開相當(dāng)于所述發(fā)送信號中的主要頻率波的半個周期的時間。
由此，能夠起到如下的效果在對進(jìn)入到規(guī)定范圍內(nèi)的物體進(jìn)行檢測時能夠盡可能地使漏檢測減少。
例如，如下述那樣構(gòu)成發(fā)送單元。即，發(fā)送系統(tǒng)構(gòu)成為包括本機(jī)振蕩器，其振蕩產(chǎn)生例如MHz級的頻率的時鐘信號；脈沖產(chǎn)生電路，其基于該時鐘信號產(chǎn)生陡峭的脈沖狀的信號；以及天線，其以電磁波的形式射出該信號。
例如，第1接收單元和第2接收單元分別由對接收信號進(jìn)行接收的天線、和進(jìn)行與所述一連串的處理對應(yīng)的信號處理的電路或計算機(jī)等構(gòu)成。另外，由計算機(jī)構(gòu)成時，通過該計算機(jī)執(zhí)行使該信號處理實現(xiàn)的軟件。
例如，判定單元由進(jìn)行信號處理的電路或執(zhí)行作為軟件的信號處理的計算機(jī)等構(gòu)成。
所述第2接收單元的所述延遲時間設(shè)定為，比所述第1接收單元的所述延遲時間長相當(dāng)于所述半個周期的時間。
由此，能夠在更遠(yuǎn)處檢測出接近的物體，即能夠迅速地檢測出接近的物體。
所述規(guī)定的范圍是距所述檢測裝置的距離為1米以下的范圍，所述檢測裝置的檢測對象的物體是形狀可變的物體。
由此，上述的效果變得更加顯著。
本發(fā)明的一個方面的檢測方法，是周期性地將脈沖狀的信號作為基于被實施了頻帶限制的電磁波的發(fā)送信號而射出，接收所述發(fā)送信號在物體上反射后的電磁波作為接收信號，基于所述接收信號對進(jìn)入到規(guī)定的范圍內(nèi)的所述物體進(jìn)行檢測的檢測裝置的檢測方法，所述檢測方法包括如下的步驟由2個系統(tǒng)分別獨立地執(zhí)行以下一連串的處理周期性地執(zhí)行從所述發(fā)送信號的發(fā)送時間起經(jīng)過規(guī)定的延遲時間之后，對所述接收信號進(jìn)行采樣的采樣處理，并根據(jù)該周期性的所述采樣處理的結(jié)果來判定所述物體是否存在；基于所述2個系統(tǒng)的各判定結(jié)果，判定所述物體是否進(jìn)入到所述規(guī)定的范圍內(nèi)，并輸出其判定結(jié)果，所述2個系統(tǒng)中的一方的所述延遲時間設(shè)定為，與所述2個系統(tǒng)中的另一方的所述延遲時間錯開相當(dāng)于所述發(fā)送信號中的主要頻率波的半個周期的時間。
由此，在對進(jìn)入到規(guī)定范圍內(nèi)的物體進(jìn)行檢測時能夠盡可能地使漏檢測減少。
如以上所述，根據(jù)本發(fā)明，能夠檢測出進(jìn)入到規(guī)定的范圍內(nèi)的物體。特別是能夠盡可能地使此時的漏檢測減少。


圖1是示出以往的脈沖傳感器的結(jié)構(gòu)例的方框圖。
圖2是說明圖1的以往的脈沖傳感器發(fā)送理想的脈沖波形的發(fā)送信號時的采樣動作的時序圖。
圖3是說明圖1的以往的脈沖傳感器將理想的脈沖作為發(fā)送信號來進(jìn)行發(fā)送時的檢測動作的時序圖。
圖4是說明圖1的以往的脈沖傳感器發(fā)送被實施了頻帶限制的發(fā)送信號時的采樣動作的時序圖。
圖5是說明圖1的以往的脈沖傳感器發(fā)送被實施了頻帶限制的發(fā)送信號時的檢測動作的時序圖。
圖6是說明輸出理想的脈沖波形的發(fā)送信號時的圖1的以往的脈沖傳感器的可檢測范圍的一例的圖。
圖7是說明輸出被實施了頻帶限制的發(fā)送信號時的圖1的以往的脈沖傳感器的可檢測范圍的一例的圖。
圖8是說明本發(fā)明的方法的圖，是說明使用了本發(fā)明的脈沖傳感器的可檢測范圍的一例的圖。
圖9是示出作為使用了本發(fā)明的檢測裝置的一個實施方式的脈沖傳感器的結(jié)構(gòu)例的圖。
圖10是說明本發(fā)明的方法的圖，是說明使用了本發(fā)明的脈沖傳感器的可檢測范圍的其他例子的圖。
圖11是示出使用了本發(fā)明的檢測裝置的全部或一部分的結(jié)構(gòu)的其他例子的方框圖。
標(biāo)號說明1脈沖傳感器；11本機(jī)振蕩部；12脈沖產(chǎn)生部；13、13-1、13-2延遲部；14、14-1、14-2采樣部；15、15-1、15-2噪聲除去部；16、16-1、16-2判定部；17綜合判定部；21發(fā)送系統(tǒng)；22、22-1、22-2接收系統(tǒng)；101脈沖傳感器；201CPU；202ROM；203RAM；204總線；205輸入輸出接口；206輸入部；207輸出部；208存儲部；209通信部；210驅(qū)動器；211可移動介質(zhì)；Tx發(fā)送天線；Rx1、Rx2接收天線。
具體實施例方式
首先，為了易于理解本發(fā)明，參照圖1至圖5進(jìn)一步詳細(xì)說明“發(fā)明想要解決的課題”中的上述的問題。
圖1表示已經(jīng)由本發(fā)明人發(fā)明的在上述的專利文獻(xiàn)2中公開的檢測裝置的結(jié)構(gòu)例。另外，以下，將圖1的結(jié)構(gòu)的檢測裝置1和專利文獻(xiàn)2的記載合在一起稱為脈沖傳感器1。進(jìn)而，為了區(qū)別脈沖傳感器1和后述的使用了本發(fā)明的檢測裝置，特別稱為以往的脈沖傳感器1。
圖1的例子的以往的脈沖傳感器1為了能夠檢測出距本傳感器特定的距離處的接近物(圖1中的接近的物體)等的變化，構(gòu)成為包括發(fā)送系統(tǒng)21和接收系統(tǒng)22。
發(fā)送系統(tǒng)21構(gòu)成為具備本機(jī)振蕩部11、脈沖產(chǎn)生部12、以及天線Tx。
本機(jī)振蕩部11產(chǎn)生例如幾MHz的頻率f1的時鐘信號而提供到脈沖產(chǎn)生部12。
脈沖產(chǎn)生部12基于來自本機(jī)振蕩部11的時鐘信號，周期性地產(chǎn)生陡峭的脈沖狀的信號，提供到天線Tx和延遲部13。
天線Tx將脈沖產(chǎn)生部12的輸出信號作為發(fā)送信號Ss以電磁波的形式周期性地發(fā)射出。
相對于這樣的發(fā)送系統(tǒng)21，接收系統(tǒng)22構(gòu)成為包括天線Rx、延遲部13、采樣部14、噪聲除去部15、以及判定部16。
天線Rx接收從天線Tx周期性地射出的發(fā)送信號Ss中在物體(在圖1的例子中為接近的物體)上被反射的電磁波作為接收信號Sr，將接收信號Sr以電信號的形式提供到采樣部14。
每當(dāng)脈沖產(chǎn)生部12的輸出信號被周期性地提供到延遲部13時，延遲部13在從該提供時間起延遲了規(guī)定的延遲時間的時間，將規(guī)定的信號(以下，稱為延遲信號)輸出到采樣部14。該延遲時間的設(shè)定方法也可以采用公知的任何方法。例如，能夠采用如下的方法使延遲部13構(gòu)成為包括LC部或RC部，以該LC部或RC部的時間常數(shù)來設(shè)定延遲時間。
每當(dāng)從延遲部13周期性地提供來延遲信號時，采樣部14對來自天線Rx的接收信號Sr進(jìn)行采樣。即，從延遲部13提供來延遲信號的時間與從對應(yīng)于該延遲信號的發(fā)送信號Ss從天線Tx射出起經(jīng)過了規(guī)定的延遲時間的時間大致等價。從而，可以說每當(dāng)從周期性的發(fā)送信號Ss的各發(fā)送時間起經(jīng)過了規(guī)定的延遲時間時，采樣部14對來自天線Tx的各接收信號Sr進(jìn)行采樣。即，采樣部14在與各發(fā)送信號Ss同步的時間對各接收信號Sr進(jìn)行采樣。
另外，關(guān)于該采樣的時間，例如預(yù)先決定當(dāng)物體處于距離脈沖傳感器1多遠(yuǎn)的距離的位置上時進(jìn)行檢測(以下，將這樣決定的距離稱為檢測距離)，能夠采用關(guān)于處于離開該檢測距離的位置上的該物體的接收信號Sr的接收時間作為該采樣的時間。即，預(yù)先求出從此時的發(fā)送信號Ss的射出到接收信號Sr的接收為止的所需時間，將與該所需時間對應(yīng)的時間設(shè)定為延遲部13的延遲時間。而且，當(dāng)從設(shè)定了所述的延遲時間的延遲部13輸出延遲信號時，在該輸出時間，采樣部14進(jìn)行接收信號Sr的采樣。
噪聲除去部15例如由低通濾波器或高通濾波器等構(gòu)成，從由采樣部14輸出的信號(以下，稱為采樣信號)除去高次諧波等噪聲，其結(jié)果得到的信號提供到判定部16。
判定部16比較來自噪聲除去部15的信號的電平值、即除去了噪聲的采樣信號的電平值和規(guī)定的閾值，基于該比較結(jié)果來判定物體是否存在，輸出該判定結(jié)果。例如此處，判定部16判定該電平值是否為閾值以上，如果是閾值以上，則判定為由于存在物體因而得到了反射信號，輸出規(guī)定的信號(表示檢測出物體存在的信號，以下稱為檢測信號)。具體而言，例如如果判定部16的判定結(jié)果為閾值以上，則判定部16將與反射信號的功率強(qiáng)度成比例的信號(電壓變化)作為檢測信號而輸出，如果判定部16的判定結(jié)果為小于閾值，則不輸出電壓變化。
圖2是說明以往的脈沖傳感器1檢測正接近本身的物體時的采樣的動作的時序圖。
圖2中，下側(cè)的時序圖示出對μs級的時間區(qū)域的動作進(jìn)行說明的時序圖。并且，上側(cè)的時序圖示出下側(cè)的時序圖中的一部分的放大圖、即示出對ns至ps級的時間區(qū)域的動作進(jìn)行說明的時序圖。并且，各時序圖的縱軸和橫軸分別表示振幅強(qiáng)度和時間。另外，關(guān)于縱軸，越往圖中的上方振幅強(qiáng)度越強(qiáng)，即信號的電平越高。并且，關(guān)于橫軸，時間從左向右方向流。另外，該前提在后述的圖4中也相同。
如圖2所示，以往的脈沖傳感器1的發(fā)送系統(tǒng)21(圖1)以一定的周期L1定期地射出脈沖狀的照射波即發(fā)送信號Ss。而且，以往的脈沖傳感器1的接收系統(tǒng)22(圖1)在預(yù)先設(shè)定的延遲時間D1之后嘗試進(jìn)行接收信號Sr的采樣。此時的采樣值作為圖2中點Ps來示出。
更準(zhǔn)確地說，如上述那樣，通過接收系統(tǒng)22中的采樣部14來完成該采樣的動作。進(jìn)而，該采樣部14產(chǎn)生將各采樣值Ps連接起來的波形(圖2中，由虛線示出的波形)的電氣信號Sp來作為采樣信號，通過噪聲除去部15提供到判定部16。
此時，隨著物體接近以往的脈沖傳感器1，即隨著以往的脈沖傳感器1和物體之間的距離變短，從射出發(fā)送信號Ss到接收到接收信號Sr為止的時間(以下，稱為發(fā)送接收時間)縮短。在圖2中，將上述的情況表示為接收信號Sr的脈沖波形逐漸接近發(fā)送信號Ss的脈沖波形的狀態(tài)。
并且，如上述那樣，延遲時間D1設(shè)定為與檢測距離對應(yīng)的時間。
從而，當(dāng)正接近的物體大致到達(dá)檢測距離時，發(fā)送接收時間和延遲時間D1一致，其結(jié)果，接收信號Sr的脈沖波形的突起點(最高點)的電平值作為采樣值Ps而被得到。并且，在該物體存在于檢測距離附近的期間，從圖2的上側(cè)的時序圖(說明微觀的時間區(qū)域中的動作的時序圖)可知那樣，因為發(fā)送接收時間和延遲時間D1產(chǎn)生了若干偏差，所以接收信號Sr的脈沖波形的中途的點的電平值作為采樣值Ps而被得到。
其結(jié)果，采樣信號Sp的波形成為如圖2中使用虛線示出的那樣。即，如下的波形成為采樣信號Sp的波形當(dāng)物體接近到檢測距離附近時，引起電平變化，之后隨著物體接近電平逐漸增大，以物體大致到達(dá)檢測距離的時間點為界(將此處作為最高點)，之后隨著物體進(jìn)一步接近電平逐漸減小。
這樣的圖2中使用虛線示出的采樣信號Sp從圖1的采樣部14輸出而在噪聲除去部15中除去了噪聲之后，提供到判定部16。于是，如圖3所示，判定部16比較采樣信號Sp的電平值和閾值BL，如果該電平值為閾值BL以上，則輸出檢測信號。即，在圖3的例子中，在期間T1中，從判定部16輸出檢測信號。
另外，在圖3的例子的時序圖中，縱軸和橫軸分別表示信號的電平強(qiáng)度和時間。并且，關(guān)于縱軸，越往圖中的上方信號的電平越高。并且，關(guān)于橫軸，時間從左向右方向流。該前提在后述的圖5中也相同。
以上，使用圖2和圖3說明的內(nèi)容是發(fā)送信號Ss的波形成為理想的脈沖形狀時的內(nèi)容。但是實際上，發(fā)送信號Ss由于天線的結(jié)構(gòu)或日本國的電波法的限制等而被進(jìn)行頻帶限制，存在特定的頻率的功率強(qiáng)度變強(qiáng)的傾向。其結(jié)果，實際的發(fā)送信號Ss不成為理想的脈沖形狀，而是如圖4所示那樣成為如下的波形將ns至ps級的周期L2的波形、即GHz級的頻率f2(＝1/L2)的波形作為主要波形，將其他的頻率的各波形(在圖4中未示出)合成到該主要波形上而得到的波形。因此，以下，將主要波形的頻率f2稱為主要頻率f2。在本發(fā)明中，使用了包括主要頻率f2的主要波形的發(fā)送信號Ss，關(guān)于其詳細(xì)情況將在后面敘述。
并且，有時根據(jù)用于發(fā)送的電路部件或天線等構(gòu)成部件具有的頻率特性，發(fā)送信號Ss的波形也會產(chǎn)生頻帶限制。在這樣的情況下，發(fā)送信號Ss包括圖4示出的那樣的主要頻率f2的波形，所以能夠使用本發(fā)明。
即，圖4是說明以往的脈沖傳感器1發(fā)送被實施了頻帶限制的發(fā)送信號Ss時的、檢測接近本傳感器的物體時的采樣動作的時序圖。
被實施了頻帶限制的發(fā)送信號Ss射出時的采樣動作本身與使用圖2說明的動作相同，所以省略了其說明，當(dāng)被實施了頻帶限制的發(fā)送信號Ss被射出時的采樣動作完成時，作為其結(jié)果，從圖1的采樣部14輸出圖4中由虛線示出的采樣信號Sp、即具有規(guī)定的周期(在圖4的例中為10*L1左右的周期)的波形的采樣信號Sp。而且，所述的采樣信號Sp在噪聲除去部15中除去了噪聲之后，提供到判定部16。
于是，如圖5所示，判定部16比較采樣信號Sp的電平值和閾值BL，基于該比較結(jié)果來判定物體的存在與否，如果該電平值為閾值BL以上，則輸出檢測信號。即，在圖5的例中，在期間T2、T4、以及T6中，從判定部16輸出檢測信號。
此處，考慮在檢測接近規(guī)定的范圍內(nèi)的物體的用途中，使用以往的脈沖傳感器1的情況。
此時，到規(guī)定范圍內(nèi)的規(guī)定的一點的距離被設(shè)定為檢測距離，不是要求高精度地檢測出僅正好存在于檢測距離處的物體、也不是要求不檢測出存在于稍稍偏移檢測距離的位置處的物體，而是要求盡可能不漏檢存在于該規(guī)定范圍內(nèi)的物體。即，要求盡可能地使可檢測出的距離范圍增大。
特別是該規(guī)定范圍為1米以下，特別是在幾厘米至幾十厘米的距離范圍的情況下，物體反射的功率強(qiáng)度產(chǎn)生大的變動。并且，在物體的形狀可變的情況下，該物體反射的功率強(qiáng)度產(chǎn)生大的變動。例如，在檢測要接觸以往的脈沖傳感器1的人體等的用途中，所述的2個情況相結(jié)合，即，最近距離和物體形狀可變這2個要素相結(jié)合，以往的脈沖傳感器1的受波功率強(qiáng)度產(chǎn)生大的變動。即，當(dāng)把原來能夠檢測出伴隨著物體的接近的反射功率強(qiáng)度的距離設(shè)定為檢測距離，即使物體正好存在于該檢測距離處，在該受波功率強(qiáng)度產(chǎn)生變動而成為非常低的狀態(tài)時，也有可能產(chǎn)生沒有檢測出該物體的問題。從而，為了盡可能抑制這樣的問題的產(chǎn)生，特別要求使可以檢測出的距離范圍增大。
但是，在以往的脈沖傳感器1中，限定了可以檢測出的距離范圍。例如，在上述的圖5的例子中，在物體存在于與期間T2、T4、以及T6對應(yīng)的距離范圍的期間，該物體被檢測出，但在物體存在于與期間T3、T5對應(yīng)的距離范圍的期間，該物體不被檢測出。即，在圖5的例子中，與期間T2、T4、以及T6對應(yīng)的距離范圍成為檢測出物體的接近的靈敏度良好的范圍(也稱為最低接收靈敏度低的范圍。以下，將所述范圍稱為靈敏度好的范圍)。與此相對，與期間T3、T5對應(yīng)的距離范圍成為檢測出物體的接近的靈敏度差的范圍(也稱為最低接收靈敏度高的范圍。以下，將所述范圍稱為靈敏度差的范圍)。
這樣，在以往的脈沖傳感器1中，交替產(chǎn)生靈敏度好的范圍和靈敏度差的范圍。其結(jié)果，當(dāng)在對接近規(guī)定范圍內(nèi)的物體進(jìn)行檢測的用途中利用以往的脈沖傳感器1時，產(chǎn)生當(dāng)物體進(jìn)入靈敏度差的范圍內(nèi)時引起漏檢測的問題、即發(fā)生“發(fā)明想要解決的課題”中敘述的上述的問題點。
參照圖6和圖7進(jìn)一步說明所述的問題點。圖6是對輸出沒有被實施頻帶限制的發(fā)送信號Ss、即圖2的理想的脈沖波形的發(fā)送信號Ss時的可檢測范圍(靈敏度好的范圍)的一個例子進(jìn)行說明的圖。與此相對，圖7是對輸出被實施了頻帶限制的實際的發(fā)送信號Ss、即圖4的包括主要頻率f2的振幅波形的發(fā)送信號Ss時的可檢測范圍(靈敏度好的范圍)的一個例子進(jìn)行說明的圖。
在圖6和圖7中，橫軸表示從傳感器(在圖1的例中為以往的脈沖傳感器1)到目標(biāo)(在圖1的例中為接近的物體)的距離[m]，縱軸表示反射功率強(qiáng)度[dB](其中，將在1m處的反射強(qiáng)度設(shè)為0[dB]時的相對比較)。并且，曲線Esr表示來自目標(biāo)的反射功率強(qiáng)度的一例。即，曲線Esr表示反射截面面積一定且將距離1[m]處的反射功率強(qiáng)度設(shè)為0[dB]時的來自目標(biāo)的反射功率強(qiáng)度。并且，曲線En表示干擾噪聲的功率強(qiáng)度的一例。此處，干擾噪聲除了在圖1記載的干擾波源(業(yè)余無線電、便攜電話等通信設(shè)備)引起的噪聲之外，還包括在傳感器設(shè)備內(nèi)部引起的噪聲。另外，以上的前提在后述的圖8和圖10中也相同。
圖6的曲線Sei表示在檢測距離被設(shè)定為大約0.075[m]、并且輸出圖2的理想的脈沖波形的發(fā)送信號Ss時的、關(guān)于以往的脈沖傳感器1的最低接收靈敏度的特性。
此時，在曲線Sei成為曲線Esr的下方的距離范圍D1中，物體(目標(biāo))被檢測出。即，在輸出圖2的理想的脈沖波形的發(fā)送信號Ss的以往的脈沖傳感器1中，距離范圍D1成為靈敏度好的范圍，除此之外的范圍成為靈敏度差的范圍。
與此相對，圖7的曲線Seta表示當(dāng)檢測距離被設(shè)定為大約0.075[m]、并且輸出包括圖4的主要頻率f2的波形的發(fā)送信號Ss時的、關(guān)于以往的脈沖傳感器1的最低接收靈敏度的特性。
此時，在曲線Seta成為曲線Esr的下方的距離范圍D2、D3中，物體(目標(biāo))被檢測出。即，在輸出圖4的包括主要頻率f2的波形的發(fā)送信號Ss的以往的脈沖傳感器1中，距離范圍D2、D3成為靈敏度好的范圍，除此之外的范圍成為靈敏度差的范圍。
在圖6和圖7的比較中，當(dāng)發(fā)送信號Ss被實施頻帶限制時，作為結(jié)果(雖然不是有意圖的)，擴(kuò)大了靈敏度好的范圍。即，當(dāng)在對進(jìn)入到上述的規(guī)定范圍內(nèi)的物體進(jìn)行檢測的用途中利用以往的脈沖傳感器1的情況下，若發(fā)送信號Ss被實施頻帶限制，則作為結(jié)果，可檢測的距離范圍增大。
但是，依然產(chǎn)生如下的問題點距離范圍D2、D3之外的范圍依然是靈敏度差的范圍，無法檢測出存在于該靈敏度差的范圍內(nèi)的物體。即，當(dāng)在對進(jìn)入到0.075[m]以下的范圍內(nèi)的物體進(jìn)行檢測的用途中利用以往的脈沖傳感器1時，如果物體進(jìn)入到距離范圍D2、D3之外的靈敏度差的范圍內(nèi)，則引起漏檢測，所以依然產(chǎn)生上述的問題。
因此，為了解決所述的問題，本發(fā)明人基于如下那樣的思想發(fā)明出如下那樣的方法。
即，物體存在于靈敏度好的范圍(圖7的例子中為距離范圍D2、D3)內(nèi)的時間帶(期間)，在圖5的例子中相當(dāng)于期間T2、T4、以及T6等，物體存在于靈敏度差的范圍內(nèi)的時間帶(期間)相當(dāng)于圖5的期間T3、T5等。
此處，在圖5的期間T3、T5中，產(chǎn)生采樣信號Sp的電平值成為0以下的期間的理由為從圖4可知，在包括主要頻率f2的波的發(fā)送信號Ss在物體上的反射波、即具有主要頻率f2的波的接收信號Sr的電平值成為0以下的時間點進(jìn)行了采樣。即，是因為采樣值Ps成為0以下。
因此，通過將該采樣的時間錯開相當(dāng)于具有發(fā)送信號Ss中的主要頻率f2的波的半個周期(＝L2/2)的時間(以下，稱為相當(dāng)于半周期的時間)，從而在圖5的期間T3、T5中采樣信號Sp的電平成為0以下的期間相反地變化為大致0以上的期間。即，當(dāng)將采樣的時間錯開相當(dāng)于半周期的時間時，雖然未圖示，其結(jié)果所得到的采樣信號Sp的波形成為與圖5波形的相對于時間軸的線對稱波形大致等價。換言之，通過將采樣的時間錯開相當(dāng)于半周期的時間，從而靈敏度好的范圍和靈敏度差的范圍大致相交替。
具體而言，通過將采樣的時間錯開相當(dāng)于半周期的時間，從而與輸出包括主要頻率f2的波形的發(fā)送信號Ss的以往的脈沖傳感器1相關(guān)的最低接收靈敏度的特性，從圖7的曲線Seta中示出的特性變化為圖8的曲線Setb中示出的特性。更準(zhǔn)確而言，圖8的曲線Setb中示出了將采樣的時間提早了相當(dāng)于半周期的時間時的最低接收靈敏度的特性。
此時，在圖8的曲線Setb成為曲線Esr的下方的距離范圍D4、D5中，物體(目標(biāo))被檢測出。即，在輸出圖4的包括主要頻率f2的波形的發(fā)送信號Ss的以往的脈沖傳感器1中，通過將采樣的時間提前相當(dāng)于半周期的時間，從而在本次能夠?qū)⒕嚯x范圍D4、D5設(shè)為靈敏度好的范圍。
從而，如圖8所示，如果能夠使脈沖傳感器的最低接收靈敏度的特性為將圖8的曲線Seta、Setb組合而得到的特性，則能夠?qū)㈧`敏度好的范圍(可檢測范圍)擴(kuò)大到距離范圍D2至D5。
本發(fā)明人考慮以上的內(nèi)容的思想，進(jìn)而基于該思想發(fā)明出如下那樣的方法。
即，將采樣的時間錯開相當(dāng)于半周期的時間等價于，將檢測距離偏移相當(dāng)于發(fā)送信號Ss中的主要頻率f2的波的半個波長的距離(以下，稱為相當(dāng)于半波長的距離)而進(jìn)行設(shè)定。
因此，本發(fā)明人發(fā)明了如下的方法對于發(fā)送被實施了頻帶限制的發(fā)送信號的1個發(fā)送系統(tǒng)，準(zhǔn)備搭載有2個接收系統(tǒng)的脈沖傳感器，將各個接收系統(tǒng)的檢測距離偏移相當(dāng)于半波長的距離而分別進(jìn)行設(shè)定，將在一方接收系統(tǒng)中不具有檢測靈敏度的距離范圍(靈敏度差的范圍)，在另一個系統(tǒng)中進(jìn)行補(bǔ)償而進(jìn)行檢測。通過這種方法的實現(xiàn)，當(dāng)接近的物體存在于規(guī)定范圍內(nèi)時，能夠大致沒有遺漏地檢測出該物體。即，能夠解決“發(fā)明想要解決的課題”等中敘述的上述的問題。
另外，不特別限定檢測距離的設(shè)定方法，但如果與圖1的以往的脈沖傳感器1對應(yīng)，則設(shè)定延遲部13的延遲時間的方法成為檢測距離的設(shè)定方法。從而，在利用所述的檢測距離的設(shè)定方法來實現(xiàn)本發(fā)明的方法時，例如如下述那樣進(jìn)行即可。即，相對于與圖1相同的發(fā)送系統(tǒng)21，使脈沖傳感器構(gòu)成為搭載有與圖1相同的兩個接收系統(tǒng)22。具體而言，例如如圖9所示那樣，準(zhǔn)備搭載有發(fā)送系統(tǒng)21和接收系統(tǒng)22-1、22-2的脈沖傳感器101。而且，將延遲部13-1、13-2的各延遲時間錯開相當(dāng)于半周期的時間而分別進(jìn)行設(shè)定。進(jìn)而，將基于各判定部16-1、16-2的判定結(jié)果進(jìn)行最終判定的綜合判定部17搭載于脈沖傳感器101上。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的方法。
另外，因為已經(jīng)使用圖1說明了構(gòu)成發(fā)送系統(tǒng)21和接收系統(tǒng)22-1、22-2的各模塊，所以此處省略了它們的說明。因此，以下，詳細(xì)說明延遲部13-1、13-2的延遲時間的設(shè)定和綜合判定部17。
即，在延遲部13-1中，設(shè)定與針對接收系統(tǒng)22-1所設(shè)定的檢測距離(以下，稱為基準(zhǔn)檢測距離。例如，在圖8的例子中，基準(zhǔn)檢測距離成為大約0.075[m])對應(yīng)的延遲時間(以下，稱為基準(zhǔn)延遲時間)。并且，在延遲部13-2中，把與基準(zhǔn)延遲時間錯開相當(dāng)于半周期的時間而得到的時間設(shè)定為延遲時間。即，對于接收系統(tǒng)22-2，把相對于基準(zhǔn)檢測距離偏移相當(dāng)于半周期的距離的距離(例如，在圖8的例子中為大約0.05[m])設(shè)定為檢測距離。
綜合判定部17基于2個接收系統(tǒng)22-1、22-2的各判定部16-1、16-2的判定結(jié)果進(jìn)行最終的判定，輸出該最終的判定結(jié)果。例如，在從判定部16-1、16-2中的至少一方輸出檢測信號的情況下，綜合判定部17輸出表示最終檢測出在規(guī)定的范圍內(nèi)存在物體的信號(以下，稱為最終檢測信號)，除此之外的情況下，能夠禁止最終檢測信號的輸出。此時，如果分別對延遲部13-1、13-2進(jìn)行上述的延遲時間的設(shè)定，則每當(dāng)接近的物體存在于圖8的距離范圍D2至D5時，不管何時都從綜合判定部17輸出最終檢測信號。
另外，在圖9的例子中，判定部16-1、16-2分別包含在接收系統(tǒng)22-1、22-2中，但也可以包含于綜合判定部17中。
但是，雖然是重復(fù)說明，在延遲部13-2中，將與延遲部13-1的基準(zhǔn)延遲時間錯開相當(dāng)于半周期的時間的時間設(shè)定為延遲時間。但是，該錯開方向可以是任意的方向。即，也可以將相對于基準(zhǔn)延遲時間縮短相當(dāng)于半周期的時間的時間設(shè)定為延遲部13-2的延遲時間。或者，與此相反，即，也可以將相對于基準(zhǔn)延遲時間延長相當(dāng)于半周期的時間的時間設(shè)定為延遲部13-2的延遲時間。
換言之，在接收系統(tǒng)22-2中，將相對于接收系統(tǒng)22-1的基準(zhǔn)檢測距離偏移相當(dāng)于半波長的距離的距離設(shè)定為檢測距離。但是，該偏移方向可以是任意的方向。即，也可以將相對于基準(zhǔn)檢測距離縮短相當(dāng)于半波長的距離的距離設(shè)定為接收系統(tǒng)22-2的檢測距離?；蛘?，與此相反，即，也可以將相對于基準(zhǔn)檢測距離延長相當(dāng)于半波長的距離的距離設(shè)定為接收系統(tǒng)22-2的檢測距離。
具體而言，例如，上述的圖8的例子是如下的例子把接收系統(tǒng)22-1的基準(zhǔn)檢測距離設(shè)定為大約0.075[m]，把相對于該基準(zhǔn)檢測距離縮短相當(dāng)于半波長的距離(大約0.025[m])的距離(大約0.05[m])設(shè)定為接收系統(tǒng)22-2的檢測距離。
即，在圖9的脈沖傳感器101中，把延遲部13-1的基準(zhǔn)延遲時間設(shè)定成使得基準(zhǔn)檢測距離成為大約0.075[m]。于是，關(guān)于接收系統(tǒng)22-1的最低接收靈敏度的特性成為圖8的曲線Seta那樣。
并且，把延遲部13-2的延遲時間設(shè)定成使得相對于該基準(zhǔn)檢測距離縮短相當(dāng)于半波長的距離的距離、即大約0.05[m]成為檢測距離。于是，關(guān)于接收系統(tǒng)22-2的最低接收靈敏度的特性成為圖8的曲線Setb那樣。
由此，如上述那樣，每當(dāng)接近的物體存在于圖8的距離范圍D2至D5時，不管何時都從綜合判定部17輸出最終檢測信號。即，在物體接近到大約0.08[m]的階段，綜合判定部17開始輸出最終檢測信號。
相對于這樣的圖8的例子，圖10例示出如下情況下的例子把接收系統(tǒng)22-1的基準(zhǔn)檢測距離設(shè)定為大約0.075[m]、且把相對于該基準(zhǔn)檢測距離延長相當(dāng)于半波長的距離(大約0.025[m])的距離(大約0.10[m])設(shè)定為接收系統(tǒng)22-2的檢測距離的情況，即把延遲部13-1和13-2的延遲時間設(shè)定成使得檢測距離分別成為大約0.075[m]和大約0.10[m]的情況。即，該情況下的關(guān)于接收系統(tǒng)22-1的最低接收靈敏度的特性成為圖10的曲線Seta那樣，關(guān)于接收系統(tǒng)22-2的最低接收靈敏度的特性成為圖10的曲線Setc那樣。
在該圖10的例子中，除了與圖8的例子相同的距離范圍D2、D3之外，在曲線Setc成為曲線Esr的下方的距離范圍D6、D7，物體(目標(biāo))也被檢測出。即，在圖10的例子中，除了距離范圍D2、D3外還有距離范圍D6、D7成為靈敏度好的范圍，除此之外的范圍成為靈敏度差的范圍。
從而，在如圖10的例子那樣設(shè)定了各檢測距離時，每當(dāng)接近的物體存在于距離范圍D2、D3、D6、以及D7時，都從圖9的綜合判定部17輸出最終檢測信號。即，在物體接近到大約0.105[m]的階段，綜合判定部17開始輸出最終檢測信號。
如以上說明的那樣，在圖8和圖10的比較中，圖10的例子能夠在更遠(yuǎn)處檢測出接近的物體、即能夠迅速地檢測出接近的物體。更一般來講，作為2個接收系統(tǒng)的檢測距離，可以將相對于一方的基準(zhǔn)檢測距離縮短相當(dāng)于半波長的距離的距離設(shè)定為另一方的檢測距離，與此相反，即也可以將相對于基準(zhǔn)檢測距離延長相當(dāng)于半波長的距離的距離設(shè)定為另一方的檢測距離。但是，進(jìn)行后者的設(shè)定的方式能夠在更遠(yuǎn)處檢測出接近的物體、即能夠迅速地檢測出接近的物體。
伴隨上述的動作的一連串的處理(或其中的一部分的處理)能夠通過硬件來執(zhí)行，也能夠通過軟件來執(zhí)行。
此時，執(zhí)行該一連串的處理的檢測裝置(傳感器)或其一部分例如能夠由圖11示出的那樣的計算機(jī)構(gòu)成。
在圖11中，CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)201按照記錄在ROM(Read Only Memory，只讀存儲器)202中的程序、或從存儲部208裝載到RAM(Random Access Memory，隨機(jī)存取存儲器)203中的程序來執(zhí)行各種處理。在RAM 203中也適當(dāng)?shù)卮鎯PU 201執(zhí)行各種處理的過程中需要的數(shù)據(jù)等。
CPU 201、ROM 202、以及RAM 203通過總線204相互連接。在該總線204上也連接有輸入輸出接口205。
輸入輸出接口205上連接有輸入部206，其由鍵盤、鼠標(biāo)等構(gòu)成；輸出部207，其由顯示器等構(gòu)成；存儲部208，其由硬盤等構(gòu)成；以及通信部209，其由調(diào)制解調(diào)器、終端適配器等構(gòu)成。通信部209通過包括因特網(wǎng)在內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)與其他裝置進(jìn)行通信處理。進(jìn)而通信部209還進(jìn)行用于從天線Tx發(fā)送發(fā)送信號Ss、或使天線Rx1、Rx2接收接收信號Sr的收發(fā)處理。
在輸入輸出接口205上根據(jù)需要連接驅(qū)動器210，適當(dāng)安裝由磁盤、光盤、光磁盤、或半導(dǎo)體存儲器等構(gòu)成的可移動介質(zhì)211，從這些介質(zhì)讀出的計算機(jī)程序根據(jù)需要被安裝到存儲部208。
在通過軟件來執(zhí)行一連串的處理時，將構(gòu)成該軟件的程序從網(wǎng)絡(luò)或記錄介質(zhì)安裝到嵌入于專用的硬件中的計算機(jī)上，或安裝到通過安裝各種程序而能夠執(zhí)行各種功能的例如通用的個人計算機(jī)等中。
如圖11所示那樣，包含這樣的程序的記錄介質(zhì)不僅可以由可移動介質(zhì)(封裝介質(zhì))211構(gòu)成，該可移動介質(zhì)211與裝置主體分開設(shè)置的、為了將程序提供給用戶而被發(fā)布，由記錄有程序的磁盤(包括軟盤等)、光盤(包括CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory)、DVD(DigitalVersatile Disk))、光磁盤(包括MD(Mini-Disk))、或半導(dǎo)體存儲器等構(gòu)成，還可以由以預(yù)先嵌入到裝置主體中的狀態(tài)提供給用戶的、記錄有程序的ROM 202或包括在存儲部208中的硬盤等構(gòu)成。
另外，在本說明書中，對記錄到記錄介質(zhì)中的程序進(jìn)行記述的步驟當(dāng)然包括沿其順序按時序地進(jìn)行的處理，但也包括未必按時序進(jìn)行處理的并行或獨立地執(zhí)行的處理。
并且，上述的本發(fā)明的方法不僅能夠適用于圖9的結(jié)構(gòu)的脈沖傳感器101，還能夠適用于各種結(jié)構(gòu)的裝置或系統(tǒng)。另外，此處，所謂的系統(tǒng)表示通過多個處理裝置或處理部構(gòu)成的裝置整體。
權(quán)利要求
1.一種檢測裝置，所述檢測裝置對進(jìn)入到規(guī)定的范圍內(nèi)的物體進(jìn)行檢測，其特征在于，所述檢測裝置具備發(fā)送單元，其周期性地執(zhí)行將脈沖狀的信號作為基于被實施了頻帶限制的電磁波的發(fā)送信號而射出的處理；第1接收單元和第2接收單元，該第1接收單元和第2接收單元分別獨立地執(zhí)行以下一連串的處理接收在規(guī)定的發(fā)送時間從所述發(fā)送單元發(fā)送的所述發(fā)送信號在物體上反射后的電磁波作為接收信號，周期性地執(zhí)行從所述發(fā)送時間起經(jīng)過規(guī)定的延遲時間之后，對所述接收信號進(jìn)行采樣的采樣處理，并根據(jù)該周期性的采樣處理的結(jié)果來判定所述物體是否存在；以及判定單元，其基于所述第1接收單元和所述第2接收單元的各判定結(jié)果，判定所述物體是否進(jìn)入到所述規(guī)定的范圍內(nèi)，并輸出其判定結(jié)果，所述第2接收單元的所述延遲時間設(shè)定為，與所述第1接收單元的所述延遲時間錯開相當(dāng)于所述發(fā)送信號中的主要頻率波的半個周期的時間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測裝置，其特征在于，所述第2接收單元的所述延遲時間設(shè)定為，比所述第1接收單元的所述延遲時間長相當(dāng)于所述半個周期的時間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測裝置，其特征在于，所述規(guī)定的范圍是距所述檢測裝置的距離為1米以下的范圍，所述檢測裝置的檢測對象的物體是形狀可變的物體。
4.一種檢測方法，是周期性地將脈沖狀的信號作為基于被實施了頻帶限制的電磁波的發(fā)送信號而射出，接收所述發(fā)送信號在物體上反射后的電磁波作為接收信號，基于所述接收信號對進(jìn)入到規(guī)定的范圍內(nèi)的所述物體進(jìn)行檢測的檢測裝置的檢測方法，其特征在于，所述檢測方法包括如下的步驟由2個系統(tǒng)分別獨立地執(zhí)行如下一連串的處理周期性地執(zhí)行從所述發(fā)送信號的發(fā)送時間起經(jīng)過規(guī)定的延遲時間之后，對所述接收信號進(jìn)行采樣的采樣處理，并根據(jù)該周期性的所述采樣處理的結(jié)果來判定所述物體是否存在；基于所述2個系統(tǒng)的各判定結(jié)果，判定所述物體是否進(jìn)入到所述規(guī)定的范圍內(nèi)，并輸出其判定結(jié)果，所述2個系統(tǒng)中的一方的所述延遲時間設(shè)定為，與所述2個系統(tǒng)中的另一方的所述延遲時間錯開相當(dāng)于所述發(fā)送信號中的主要頻率波的半個周期的時間。
全文摘要
本發(fā)明提供檢測裝置及檢測方法。該檢測裝置及檢測方法在對進(jìn)入到規(guī)定的范圍內(nèi)的物體進(jìn)行檢測時能夠盡可能地使漏檢測減少。采用相對于一個發(fā)送系統(tǒng)具有第1接收系統(tǒng)以及第2接收系統(tǒng)的脈沖傳感器。而且，將第1接收系統(tǒng)的檢測距離設(shè)定為例如大約0.075[m]。由此，第1接收系統(tǒng)的最低接收靈敏度的特性成為曲線(Seta)。并且，將相對于第1接收系統(tǒng)的檢測距離偏移相當(dāng)于來自發(fā)送系統(tǒng)的被實施了頻帶限制的發(fā)送信號中的主要頻率的波的半個波長的大約0.05[m]設(shè)定為第2接收系統(tǒng)的檢測距離。由此，第2接收系統(tǒng)的最低接收靈敏度的特性成為曲線(Setb)。其結(jié)果，能夠檢測出存在于距離范圍(D2)至(D5)的物體。本發(fā)明能夠適用于脈沖傳感器。
文檔編號G01S7/28GK101042434SQ20071008912
公開日2007年9月26日 申請日期2007年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月23日
發(fā)明者西口直男, 石原直幸, 佐藤安弘 申請人:歐姆龍株式會社