KR20000056486A

KR20000056486A - 물체감지장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20000056486A
Application number: KR1019990005837A
Authority: KR
Inventors: 이근호
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1999-02-22
Filing date: 1999-02-22
Publication date: 2000-09-15

Abstract

본 발명은, 초음파를 이용하여 일정 구간내에 물체의 존재 여부를 감지하는 물체감지장치 및 그 방법에 관한 것입니다. 본 물체감지장치는, 초음파를 발생시키는 송신부와, 물체에 반사되어 되돌아온 반사파와 상기 송신부의 여진에 의한 잔향을 수신하는 수신부를 갖는 초음파센서와; 상기 수신부로 수신된 반사파를 특정 임계전압으로 적분하는 적분부와; 상기 적분부와 병렬연결되어 상기 수신부로부터의 반사파를 정류하는 정류부와; 상기 적분부로부터 적분된 적분반사파와, 상기 정류부로부터 정류된 정류반사파를 비교하여 상기 물체의 존재 유무를 판별하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 근거리나 원거리에 있는 물체도 용이하게 감지할 수 있는 물체감지장치 및 그 방법이 제공된다.

Description

물체감지장치 및 그 방법{INSPECTING APPARATUS FOR OBJECT AND INSPECTING METHOD THEREOF}

본 발명은 물체감지장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 초음파센서를 이용하여 물체의 위치를 감지할 수 있도록 한 물체감지장치 및 그 방법에 관한 것이다.

통상적으로 차량의 후방에는, 차량의 후방에 물체나 사람이 있는지를 판단하는 물체감지장치가 부착되어 있으며, 물체감지장치는 차량으로부터 일정 거리내에 물체가 있는 것을 감지하여 경보를 발생하거나, 차량의 운행을 정지시키도록 함으로써, 차량이 후진할 경우 범퍼의 높이보다 작은 어린이나 물건이 차량에 부딪히는 것을 방지하게 된다.

물체감지장치는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제어부(60)와, 제어부(60)로부터의 신호에 따라 초음파를 발생시키는 초음파센서(55)와, 물체에 반사된 초음파의 반사파를 적분하여 제어부(60)로 입력하는 적분부(58)를 갖는다. 여기서, 제어부(60)와 초음파센서(55) 사이에는 변조증폭부(53)가 연결되어 제어부(60)로부터 출력되는 신호를 초음파센서(55)를 구동할 수 있도록 증폭한다. 그리고, 초음파센서(55)와 적분부(58) 사이에는 초음파센서(55)로 수신된 반사파를 증폭시키는 수신증폭부(57)가 연결되어 있다.

한편, 초음파센서(55)는, 초음파를 발생시키는 송신부와, 물체에 반사되어 되돌아오는 반사파를 감지하는 수신부가 일체로 형성되어 있으며, 이에 따라, 송신부에서 초음파를 발생시킨후 잔존하는 여진이 잔향을 형성하여 수신부로 입력된다. 그리고, 수신부로 입력된 잔향은 적분부(58)를 통해 적분되어 제어부(60)로 공급되며, 제어부(60)에서는 입력된 반사파의 반송시간을 측정하여 물체와의 거리를 산출하고, 경보음을 발생시킨다.

이러한 구성에 따라, 제어부(60)로부터의 신호는, 변조증폭부(53)로부터 증폭되어 초음파센서(55)를 진동시켜 초음파를 발생시키고, 초음파센서(55)의 잔향과 물체에 반사된 초음파의 반사파는 초음파센서(55)로 입력되어 수신증폭부(57)에서 증폭된다. 그리고, 증폭된 잔향과 반사파는 적분부(58)에서 특정 임계전압으로 적분되어, 반사파의 입력시간에 따라, 도 4의 (b),(c),(d),(e)에 도시된 바와 같은 파형을 발생시켜 제어부(60)로 제공한다. 여기서, (b)는 반사파가 없을 때, 즉, 물체가 없을 때의 제어부(60)로 입력되는 입력파형이고, (c)는 물체가 인접한 영역에 있을 때의 입력파형이며, (d)는 물체가 중간 영역에 있을 때, (e)는 물체가 원거리에 있을 때의 입력파형이다.

도 4의 (a)는 수신증폭부(57)에서 증폭되어 적분되기 전의 초음파의 파형도이다. 도시된 바와 같이, 초음파센서(55)의 수신부에는 반사파보다 잔향이 먼저 입력되고, 반사파보다 잔향의 전압이 크다. 물체가 인접한 거리에 있을 경우, 반사파가 되돌아 오는 시간이 짧으며, ①번과 같이 잔향과 겹쳐지게 된다. 이 때, 적분부(58)를 통해 제어부(60)에는 반사파가 없는 경우에 입력되는 파형보다 약간 길다. 따라서, 물체가 인접한 영역에 있을 때는 물체의 존재 유무를 감지할 수 없게 된다.

한편, 물체가 원거리에 있을 경우, 입력되는 반사파는 ②번과 같이 임계전압보다 낮게 되고, 이 경우에도 제어부(60)에서는 물체가 없다고 판단하게 된다.

이와 같이, 종래의 물체감지장치는, 수신된 반사파를 제어부(60)에 전달하기 위해, 일정한 임계값으로 적분을 하기 때문에 물체가 아주 가까운 곳에 있거나, 비교적 먼 거리에 있을 경우에는, 물체의 유무를 감지할 수 없다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은, 근접한 거리나 원거리에 있는 물체도 감지할 수 있는 물체감지장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 물체감지장치의 회로구성을 나타낸 블록도,

도 2의 (a)는 정류부를 통과한 정류파형의 파형도이고, (b)내지 (e)는 도 1의 적분부를 통과한 적분파형을 나타낸 파형도,

도 3은 종래의 물체감지장치의 회로구성을 나타낸 블록도,

도 4는 (a)는 수신증폭부를 통과한 증폭파형의 파형도이고, (b)내지 (e)는 적분부를 통과한 적분파형을 나타낸 파형도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

3 : 변조증폭부 5 : 초음파센서

7 : 수신증폭부 8 : 적분부

9 : 정류부 10 : 제어부

12 : A/D컨버터

상기 목적은, 본 발명에 따라, 초음파를 이용하여 일정 구간내에 물체의 존재 여부를 감지하는 물체감지장치에 있어서, 초음파를 발생시키는 송신부와, 물체에 반사되어 되돌아온 반사파와 상기 송신부의 여진에 의한 잔향을 수신하는 수신부를 갖는 초음파센서와; 상기 수신부로 수신된 반사파를 소정 임계전압을 기준으로 적분하는 적분부와; 상기 적분부와 병렬연결되어 상기 수신부로부터의 반사파를 정류하는 정류부와; 상기 적분부로부터 적분된 적분반사파와, 상기 정류부로부터 정류된 정류반사파를 비교하여 상기 물체의 존재 유무를 판별하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 물체감지장치에 의해 달성된다.

여기서, 외부로 경보를 발생시키는 경보수단을 더 포함하며, 물체의 위치에 따라, 상기 제어부는 상기 경보수단을 작동시키는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제어부는, 상기 적분부로부터의 적분반사파가 감지되지 아니하고, 상기 정류부의 정류반사파의 잔향값에 변동이 있는 경우, 인접한 거리에 물체가 있다고 판별할 수 있다.

그리고, 상기 제어부는, 상기 적분부로부터의 적분반사파가 감지되지 아니하고, 상기 정류부의 정류반사파가 잔향으로부터 소정 시간 이후에 형성된 경우, 원거리에 물체가 있다고 판별할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 초음파 발생후 시간에 따라 발생하는 반사파의 크기를 미리 설정해 놓고, 상기 정류부로부터의 정류반사파가 상기 반사파의 크기보다 일정 이하로 작을 경우, 노이즈로 판별할 수도 있다.

여기서, 상기 제어부에는, 상기 정류부로부터의 정류반사파와 잔향을 측정하는 A/D컨버터가 포함되어 있는 것이 바람직하다.

한편, 상기 목적은, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 초음파를 이용하여 일정 구간내에 물체의 존재 여부를 감지하는 물체감지방법에 있어서, 초음파를 발생시키는 단계와; 물체에 반사되어 되돌아온 반사파와, 초음파의 여진에 의한 잔향을 수신하는 단계와; 수신된 반사파를 특정 임계전압으로 적분하여 적분반사파를 형성하는 단계와; 수신된 반사파를 정류하여 정류반사파를 형성하는 단계와; 적분된 적분반사파와, 정류된 정류반사파를 비교하여 물체의 존재유무를 판별하는 단계와; 상기 반사파가 존재하는 경우, 외부로 경보를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 물체감지방법에 의해서도 달성될 수 있다.

여기서, 상기 물체의 유무를 판별하는 단계는, 상기 적분반사파가 감지되지 아니하고, 상기 정류반사파의 잔향값에 변동이 있는 경우, 인접한 거리에 물체가 있다고 판별하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 물체의 유무를 판별하는 단계는, 상기 적분반사파가 감지되지 아니하고, 상기 정류반사파가 잔향으로부터 소정 시간 이후에 형성된 경우, 원거리에 물체가 있다고 판별하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 물체의 유무를 판별하는 단계에서는, 초음파 발생후 시간에 따라 발생하는 반사파의 크기를 미리 설정해 놓고, 상기 정류반사파가 상기 반사파의 크기보다 일정 이하로 작을 경우, 노이즈로 판별할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

본 물체감지장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 제어부(10)와, 제어부(10)에서 출력되는 신호를 증폭시키는 변조증폭부(3)와, 변조증폭된 신호에 의해 진동하는 초음파센서(5)를 가지고 초음파를 발생시키며, 초음파센서(5)는 초음파를 발생시키는 송신부와, 물체에 반사되어 되돌아오는 반사파를 감지하는 수신부가 일체로 형성되어 있으며, 송신부에서 초음파를 발생시킨후 잔존하는 여진이 잔향을 형성하여 수신부로 입력된다. 수신부로 입력된 반사파와 잔향은 수신증폭부(7)로 입력되어 증폭되며, 증폭된 반사파와 잔향은 정류부(9)와 적분부(8)를 통해 제어부(10)로 입력된다.

여기서, 정류부(9)와 적분부(8)는 병렬연결되어 있고, 정류부(9)에서는 반사파와 잔향을 정류시켜 (+)전압 부분만 제어부(10)로 입력하며, 제어부(10)에는 정류부(9)로부터의 입력파형을 변환시키기 위한 A/D컨버터(12)가 마련되어 있다.

한편, 적분부(8)는 반사파와 잔향을 특정 임계전압을 기준으로 적분하여 제어부(10)로 입력한다. 그러면, 제어부(10)에서는 정류부(9)와 적분부(8)로부터의 입력파형을 비교하여 반사파와 잔향의 크기를 판별하며, 비교결과에 따라, 물체의 유무를 판단하고, 물체가 존재하면 경보장치(20)을 작동시키게 된다. 이렇게 반사파의 유무를 판정하기 위해서는, 먼저, 정류파형의 비교대상이 되는 잔향의 전압값과, 잔향의 시작점 및 종료점, 기준반사파의 시작점과 종료점을 측정하여 제어부(10)에 미리 입력시켜 놓아야 한다. 잔향의 기준전압값을 측정하기 위해, 물체가 없는 상태에서 정류부(9)를 통과한 잔향의 전압값을 측정하여 기준잔향값으로 제어부(10)에 저장하여 둔다. 그리고, 기준반사파를 측정할 때는, 초음파에 의해 물체를 감지할 수 있는 거리내에서 복수의 지점을 지정하여 물체를 두고, 초음파센서(5)로부터 각 지점과의 거리와, 각 지점에서의 반사파가 시작되는 시간을 측정하여 제어부(10)에 입력하여 둔다.

이러한 구성에 의하여, 초음파센서(5)로 입력된 반사파와 잔향은 수신증폭부(7)에서 증폭된 다음, 정류부(9)와 적분부(8)를 통과하면서, 도 2와 같은 입력파형을 형성하여 제어부(10)에 입력하게 된다. 도 2의 (a)는 정류부(9)를 통과한 반사파와 잔향의 파형이고, (b),(c),(d),(e)는, 적분부(8)를 통과한 반사파와 잔향의 파형을 반사파의 입력시간에 따라 나타낸 파형도이다. 여기서, (b)는 물체가 없을 때의 잔향과 반사파의 적분파형이고, (c),(d),(e)는 물체와 초음파센서(5)간의 거리에 따라 적분부(8)를 통해 검출되는 잔향과 반사파의 적분파형이다.

적분부(8)로부터 입력된 적분파형이 도 2의 (b)나 (c)와 같이 반사파가 잔향과 분리되어 나타나지 아니할 때, 제어부(10)는 정류부(9)로부터의 정류파형에서 잔향이 나타나는 영역에 ①과 같이 정류파형이 순간적으로 변경된 골이 형성되었는지를 검출한다. 이 때, 골이 형성되어 있으면, 제어부(10)는 인접한 영역에 물체가 있다고 판단하고 경보장치(20)를 작동시키게 된다. 만약, 골이 형성되어 있지 아니하면, 잔향의 형태가 시간에 따라 그 전압폭이 유성의 꼬리와 같은 형상으로 점차적으로 줄어드는지 검출하고, 꼬리부분이 형성되지 아니하면, 인접한 영역에 물체가 있다고 판단하게 된다.

한편, 도 2의 (e)에 도시된 바와 같이, 반사파가 임계전압보다 낮을 경우에는 적분부(8)를 통과한 적분파형에는 반사파의 적분파형이 나타나지 아니하며, 이 때 정류부(9)에는 잔향으로부터 일정 이상의 시간차를 두고 원거리 영역의 정류반사파가 나타나게 된다. 그러면, 제어부(10)에서는, 미리 저장된 기준반사파의 시작점의 시간과 정류반사파가 나타난 시간을 비교하여 물체가 원거리에 있다고 판단하고, 경보장치를 작동시키게 된다.

그리고, 도 2의 (d)에 도시된 바와 같이, 적분부(8)로부터의 입력파형에서 잔향과 원거리 적분반사파 사이에 적분반사파가 형성되는 경우, 제어부(10)는 적분반사파가 시작되는 시간과 제어부(10)에 미리 저장된 기준반사파와 비교하여 물체가 중간영역에 존재한다고 판단하고, 경보장치(20)를 작동시키게 된다.

한편, 이렇게 적분부(8)와 정류부(9)로부터 적분반사파와 정류반사파를 입력받을 때, 정류부(9)로부터 입력되는 잔향의 전압값이 제어부(10)에 미리 입력되어 있는 잔향의 기준전압값 크기의 70% 이하이면, 제어부(10)는, 초음파센서(5)의 동작이 불량하다고 판단하고 동작을 완료한다. 그리고, 입력된 잔향의 전압값이 제어부(10)에 미리 입력된 잔향의 기준전압값보다 크면, 일단 인접한 영역에 물체가 있다고 가정하고, 정류부(9)로부터의 정류반사파의 잔향에 골과 꼬리가 형성되었는지 검출하여 물체의 존재여부를 확정하게 된다.

이와 같이, 물체감지장치의 회로에 적분부(8)와 병렬연결되는 정류부(9)를 설치하여 잔향과 함께 입력되는 정류반사파와, 적분부(8)의 임계값 이하로 입력되는 정류반사파를 판별함으로써, 적분부(8)만으로 판단할 수 없는 근거리나 원거리에 있는 물체를 감지할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 근거리나 원거리에 있는 물체도 용이하게 감지할 수 있는 물체감지장치 및 그 방법이 제공된다.

Claims

초음파를 이용하여 일정 구간내에 물체의 존재 여부를 감지하는 물체감지장치에 있어서,

초음파를 발생시키는 송신부와, 물체에 반사되어 되돌아온 반사파와 상기 송신부의 여진에 의한 잔향을 수신하는 수신부를 갖는 초음파센서와;

상기 수신부에 수신된 반사파를 소정 임계전압을 기준으로 적분하는 적분부와;

상기 수신부로부터의 반사파를 정류하는 정류부와;

상기 적분부로부터 적분된 적분반사파와, 상기 정류부로부터 정류된 정류반사파를 비교하여 상기 물체의 위치를 판별하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 물체감지장치.
제 1 항에 있어서,

외부로 경보를 발생시키는 경보수단을 더 포함하며, 물체의 위치에 따라, 상기 제어부는 상기 경보수단을 작동시키는 것을 특징으로 하는 물체감지장치.
제 2 항에 있어서,

상기 제어부는, 상기 적분부로부터의 적분반사파가 감지되지 아니하고, 상기 정류부의 정류반사파의 잔향값에 변동이 있는 경우, 인접한 거리에 물체가 있다고 판별하는 것을 특징으로 하는 물체감지장치.
제 2 항에 있어서,

상기 제어부는, 상기 적분부로부터의 적분반사파가 감지되지 아니하고, 상기 정류부의 정류반사파가 잔향으로부터 소정 시간 이후에 형성된 경우, 원거리에 물체가 있다고 판별하는 것을 특징으로 하는 물체감지장치.
제 2 항에 있어서,

상기 제어부는, 초음파 발생후 시간에 따라 발생하는 반사파의 크기와, 잔향의 크기를 미리 저장해 놓고, 상기 정류부로부터의 정류된 잔향의 크기가 상기 제어부에 저장된 잔향의 크기보다 일정 이하로 작을 경우, 노이즈로 판별하는 것을 특징으로 하는 물체감지장치.
제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 제어부에는, 상기 정류부로부터의 정류반사파와 잔향을 측정하는 A/D컨버터가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 물체감지장치.
초음파를 이용하여 일정 구간내에 물체의 존재 여부를 감지하는 물체감지방법에 있어서,

초음파를 발생시키는 단계와;

물체에 반사되어 되돌아온 반사파와, 초음파의 여진에 의한 잔향을 수신하는 단계와;

수신된 반사파를 특정 임계전압을 기준으로 적분하여 적분반사파를 형성하는 단계와;

수신된 반사파를 정류하여 정류반사파를 형성하는 단계와;

적분된 적분반사파와, 정류된 정류반사파를 비교하여 물체의 위치를 판별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 물체감지방법.
제 7 항에 있어서,

물체의 위치에 따라, 외부로 경보를 발생시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물체감지방법.
제 7 항에 있어서,

상기 물체의 유무를 판별하는 단계는, 상기 적분반사파가 감지되지 아니하고, 상기 정류반사파의 잔향값에 변동이 있는 경우, 인접한 거리에 물체가 있다고 판별하는 것을 특징으로 하는 물체감지방법.
제 7 항에 있어서,

상기 물체의 유무를 판별하는 단계는, 상기 적분반사파가 감지되지 아니하고, 상기 정류반사파가 잔향으로부터 소정 시간 이후에 형성된 경우, 원거리에 물체가 있다고 판별하는 것을 특징으로 하는 물체감지방법.
제 7 항에 있어서,

상기 물체의 유무를 판별하는 단계는, 초음파 발생후 시간에 따라 발생하는 반사파의 크기와, 잔향의 크기를 미리 저장해 놓고, 상기 정류부로부터의 정류된 잔향의 크기가 상기 제어부에 저장된 잔향의 크기보다 일정 이하로 작을 경우, 노이즈로 판별하는 것을 특징으로 하는 물체감지방법.