KR0140500B1 - Obstacle Detection Method Using Ultrasonic Sensor - Google Patents
Obstacle Detection Method Using Ultrasonic SensorInfo
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Abstract
본 발명은 초음파센서를 이용한 장애물 탐지방법에 관한 것으로, 특히 로보트장치, 보안점검용의 이동식플랫폼 및 유도장치등에 장착되어 사각없이 원격물체를 탐지할 수 있는 초음파센서를 이용한 장애물 탐지방법에 관한 것으로써, 측정하고자 하는 거리에 따라 초음파 송신 주파수를 변환시키고, 또 거리에 따라 수신감도를 조절함으로써, 정확히 장애물의 유무를 감지하고 그 위치도 정확하게 파악하게 할 뿐 아니라, 스캐닝중, 감지하고자 하는 거리가 일정거리 이상이 되면, 스캐닝각도를 반으로 줄여서 감지하고자 하는 공간을 두번에 나누어 스캐닝하도록 함으로써, 그 감지의 정확도를 높이도록 하는 초음파센서를 이용한 장애물 탐지방법에 관한 것이다.The present invention relates to an obstacle detection method using an ultrasonic sensor, and more particularly, to an obstacle detection method using an ultrasonic sensor that can be mounted on a robot device, a mobile platform for security check, and an induction device to detect a remote object without a blind spot. By converting the ultrasonic transmission frequency according to the distance to be measured and adjusting the reception sensitivity according to the distance, it not only detects the presence of obstacles and also accurately identifies the position, but also the distance to be detected is constant during scanning. When the distance is greater than the distance, the scanning angle is cut in half so as to divide the space to be detected by scanning twice, and relates to an obstacle detection method using an ultrasonic sensor to increase the accuracy of the detection.
Description
제1도는 본 발명의 일실시예에 있어서 초음파센서를 이용한 장애물 탐지장치의 블록도,1 is a block diagram of an obstacle detecting apparatus using an ultrasonic sensor in an embodiment of the present invention;
제2도는 본 발명의 일실시예에 있어서 초음파센서를 이용한 장애물 탐지장치의 상세회로도,2 is a detailed circuit diagram of an obstacle detecting apparatus using an ultrasonic sensor in an embodiment of the present invention;
제3도는 본 발명에 따른 초음파센서를 이용한 장애물 탐지방법을 설명하기 위한 플로우챠트,3 is a flow chart for explaining the obstacle detection method using an ultrasonic sensor according to the present invention,
제4도는 본 발명에 따른 초음파센서의 동작상태도,4 is an operation state diagram of the ultrasonic sensor according to the present invention,
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
1:초음파센서2:마이크로컴퓨터1: ultrasonic sensor 2: microcomputer
3:송신부4:수신부3: transmitter 4: receiver
5:이득조정부6:스테핑모터5: gain adjustment part 6: stepping motor
7:모터구동부8:전원부7: Motor drive unit 8: Power supply unit
9:펄스구동부11:도선9: pulse driving unit 11: lead wire
13:저잡음증폭부16:전류미러회로13: Low noise amplifier 16: Current mirror circuit
18:D/A컨버터18: D / A converter
본 발명은 초음파센서를 이용한 장애물 탐지방법에 관한 것으로, 특히 로봇장치, 보안점검용의 이동식플랫폼 및 유도장치등에 장착되어 사각없이 원격물체를 탐지할 수 있는 초음파센서를 이용한 장애물 탐지방법에 관한 것이다.The present invention relates to an obstacle detection method using an ultrasonic sensor, and more particularly, to an obstacle detection method using an ultrasonic sensor that can be mounted on a robotic device, a mobile platform for security check, and an induction device to detect a remote object without a blind spot.
종래에는 다수개의 초음파센서로 원격표적탐지장치를 구성하여 플랫폼 또는 자체에 장착시켜서 사용하였다.Conventionally, a remote target detection device is composed of a plurality of ultrasonic sensors to be used by mounting on a platform or itself.
상기 각각의 센서는 전기적인 펄스 신호를 초음파에너지로 바꾸어 탐지구역내에 방사하게 되고 물체에 부딪혀 반사되어온 초음파에코신호는, 초음파센서의 출력단에 각각 접속되어 이들을 선택하는 멀티플렉서를 통해 마이크로컴퓨터로 입력되면서 이곳에서 프로그램에 따라 기록 및 분석된 휘 그 물체의 성향을 판별하도록 구성되어 있었다.Each sensor converts an electric pulse signal into ultrasonic energy and radiates it in a detection zone, and ultrasonic echo signals that are reflected by hitting an object are input to a microcomputer through a multiplexer that is connected to an output terminal of the ultrasonic sensor and selects them. The program was configured to determine the propensity of the recorded and analyzed whig objects according to the program.
상기와 같이 구성된 종래의 원격표적탐지장치에 있어서는 다수개의 초음파센서를 장착하여 각각의 초음파센서로부터 고정된 초음파 송신주파수가 송신되고, 고정된 초음파 수신회로의 이득 및 고정된 송신 펄스수를 사용하였기 때문에 장애물의 감지거리 및 성능이 떨어진다는 문제점이 있었다.In the conventional remote target detection device configured as described above, since a fixed ultrasonic transmission frequency is transmitted from each ultrasonic sensor by mounting a plurality of ultrasonic sensors, the gain of the fixed ultrasonic receiver circuit and the fixed number of transmission pulses are used. There was a problem that the sensing distance and the performance of the obstacle is poor.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 측정하고자 하는 거리에 따라 초음파 송신 주파수를 변환시키고, 또 거리에 따라 수신감도를 조절함으로써, 정확히 장애물의 유무를 감지하고 그 위치도 정확하게 파악하게 할 뿐 아니라, 스캐닝에 있어서 시계방향의 스캐닝과 반시계 방향의 스캐닝중, 감지하고자 하는 거리가 일정거리 이상이 되면, 스캐닝각도를 반으로 줄여서 감지하고자 하는 공간을 두 번에 나누어 스캐닝하도록 함으로써, 그 감지의 정확도를 높이도록 하는 초음파센서를 이용한 장애물 탐지방법을 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to accurately detect the presence or absence of obstacles by converting the ultrasonic transmission frequency according to the distance to be measured and adjusting the reception sensitivity according to the distance. In addition, the scanning angle is reduced by half when the distance to be detected is more than a certain distance during clockwise and counterclockwise scanning. The present invention provides an obstacle detection method using an ultrasonic sensor to scan by dividing into.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 초음파센서를 이용한 장애물 탐지방법은 마이컴내의 수신이득, 거리, 각도, 주파수 펄스수를 정의하는 표시문자(G,D,W,F,C)를 정의하고, 스테핑모터를 회전시켜 초음파센서의 방향을 (-90°) 방향으로 설정시킴과 동시에 초음파센서의 탐지방향을 시계방향으로 설정하는 초기방향설정스텝과, 상기 초기방향설정스텝에서 표시문자의 값이 설정되고, 초음파센서의 탐지방향이 설정되면 초음파센서를 1스텝 이동시킴과 동시에 초음파를 송,수신하여 장애물을 감지하고 장애물이 감지되면, 그에 따른 미리 설정된 동작을 행한 후 마이컴내의 초음파센서가 감지하는 거리를 설정한 표시문자(D)의 값이 초음파센서가 감지할 수 있는 최대감지거리의 반(1/2)이하인지를 판별하는 제1감지거리판별스텝과, 상기 제1감지거리판별스텝에서 표시문자(D)의 값이 초음파센서가 감지할 수 있는 최대감지거리의 반(1/2)이하라고 판별될 경우는 초음파센서의 방향이 90° 방향에 도달되었는지를 판별하는 제1초음파센서방향판별스텝과, 상기 제1초음파센서방향판별스텝에서 초음파센서의 방향이 90° 방향에 도달되었다고 판별되면 초음파센서의 탐지방향을 반시계방향으로 설정하고 마이컴내에 정의된 표시문자(G,D,F,C)에 해당되는 값을 일정치이상 증가시키는 데이터재설정스텝과, 상기 데이터재설정스텝에서 표시문자의 값이 재설정되고, 초음파센서의 탐지방향이 반시계방향으로 설정되면 초음파센서를 1스텝 이동시킴과 동시에 초음파를 송,수신하여 장애물을 감지하고 장애물이 감지되면, 그에 따라 미리 설정된 동작을 행한후 마이컴내의 표시문자(D)의 값이 초음파센서가 감지할 수 있는 최대감지거리의 반(1/2) 이하인지를 판별하는 제2감지거리판별스텝과, 상기 제2감지거리판별스텝 초음파센서가 감지하는 거리를 설정한 표시문자(D(의 값이 초음파센서가 감지할 수 있는 최대감지거리의 반(1/2)이하라고 판별될 경우는 초음파센서의 방향이 90° 방향에 도달되었는지를 판별하여 초음파센서의 방향이 90° 방향에 도달되었다고 판별되면 시계방향에서 반시계방향과 반시계방향에서 시계방향으로 장애물을 탐지하는 한 싸이클의 동작을 종료하도록하는 제2초음파센서방향판별스텝으로 이루어진 것을 특징으로 한다.Obstacle detection method using the ultrasonic sensor according to the present invention in order to achieve the above object defines a display character (G, D, W, F, C) that defines the number of gains, distances, angles, frequency pulses in the microcomputer, Rotate the stepping motor to set the direction of the ultrasonic sensor to (-90 °) and at the same time, the initial direction setting step of setting the detection direction of the ultrasonic sensor clockwise, and the value of the display text is set in the initial direction setting step. When the detection direction of the ultrasonic sensor is set, the ultrasonic sensor is moved one step and at the same time, ultrasonic waves are transmitted and received to detect an obstacle and when the obstacle is detected, the distance detected by the ultrasonic sensor in the microcomputer after performing the preset operation accordingly. A first sensing distance discrimination step for determining whether the value of the display character (D) which is set is less than half (1/2) of the maximum sensing distance that the ultrasonic sensor can sense, and the first sensing sensing If it is determined that the value of the display letter (D) is less than half (1/2) of the maximum sensing distance that the ultrasonic sensor can detect in the re discrimination step, it is necessary to determine whether the direction of the ultrasonic sensor has reached the 90 ° direction. If it is determined that the direction of the ultrasonic sensor reaches the 90 ° direction in the first ultrasonic sensor direction discrimination step and the first ultrasonic sensor direction discrimination step, the detection direction of the ultrasonic sensor is set counterclockwise and the display character defined in the microcomputer (G , D, F, C) data reset step to increase the value corresponding to a predetermined value or more, and when the value of the display character is reset in the data reset step, and the detection direction of the ultrasonic sensor is set to the counterclockwise direction At the same time, the ultrasonic sensor transmits and receives ultrasonic waves and detects obstacles. When the obstacles are detected, the ultrasonic sensor senses the value of the display letter (D) in the microcomputer. The second sensing distance discrimination step for determining whether it is less than half (1/2) of the maximum detectable distance and the second sensing distance discrimination step are displayed. If it is determined that the ultrasonic sensor is less than half (1/2) of the maximum sensing distance, it is determined whether the direction of the ultrasonic sensor reaches the 90 ° direction. And a second ultrasonic sensor direction discrimination step for terminating the operation of the cycle for detecting an obstacle in a clockwise direction and a counterclockwise direction in a clockwise direction.
이하, 본 발명의 일시시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제1도는 본 발명의 일실시예에 있어서 초음파센서를 이용한 장애물 탐지장치의 블록도이고, 제2도는 본 발명의 일실시예에 있어서 초음파센서를 이용한 장애물 탐지장치의 상세회로도이다.FIG. 1 is a block diagram of an obstacle detecting apparatus using an ultrasonic sensor in an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a detailed circuit diagram of an obstacle detecting apparatus using an ultrasonic sensor in an embodiment of the present invention.
제1도에 있어서, (1)은 초음파센서로서, 상기 초음파센서(1)는 마이크로컴퓨터(2)에 의해서 송신부(3)로부터 도선을 통해 공급되는 펄스신호에 의해 구동되어 제4도에 도시된 포락선으로 나타낸 탐지구역내에 초음파에너지를 방사한다.In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an ultrasonic sensor, and the ultrasonic sensor 1 is driven by a pulse signal supplied from a transmitter 3 through a wire by a microcomputer 2, as shown in FIG. Ultrasonic energy is radiated in the detection zone indicated by the envelope.
상기의 탐지구역 포락선은 본 발명의 일실시예에 의하면 약 11.3ms의 호출주기동안 설정되고, 이 주기동안 탐지구역내의 모든 물체나 표적은 초음파에너지를 효과적으로 반사시키게 된다(여기서 반사된 초음파에너지를 에코에너지라 칭함).According to an embodiment of the present invention, the detection zone envelope is set during a call cycle of about 11.3 ms, during which all objects or targets in the detection zone effectively reflect ultrasonic energy. Called energy).
(2)는 마이크로컴퓨터(이하, 마이컴이라 칭함)로서, 스테핑모터(6)의 스텝주기와 초음파센서(1)의 위치(정면을 기준으로 대향한 각)에 대한 시차관계에 따라서 상기 초음파센서(1)에서 감지되어 수신부(3)를 통해 입력단자(I1)로 입력된 신호데이타를 이용해서 탐지구역내의 표적물체를 분석한다.Denoted at 2 is a microcomputer (hereinafter referred to as a microcomputer), and the ultrasonic sensor (in accordance with the parallax relationship between the step period of the stepping motor 6 and the position (angle facing the front surface) of the ultrasonic sensor 1) The target object in the detection zone is analyzed using the signal data detected in 1) and input to the input terminal I1 through the receiver 3.
(3)은 송신부로서, 상기 마이크로컴퓨터(2)의 출력단자(01)로 출력되는 초음파송신 제어신호를 받아 펄스를 발생시켜 상기 초음파센서(1)를 통해 초음파를 탐지구역에 송신한다.(3) is a transmitter, which receives an ultrasonic transmission control signal output to the output terminal 01 of the microcomputer 2 and generates a pulse to transmit ultrasonic waves to the detection zone through the ultrasonic sensor 1.
(4)는 수신부로서, 상기 초음파센서(1)에 의해 수신된 에코에너지를 받아 전기적인 신호로 변환시키어 마이컴(2)으로 전송한다.Reference numeral 4 denotes a receiving unit, which receives the echo energy received by the ultrasonic sensor 1, converts it into an electrical signal, and transmits it to the microcomputer 2.
(5)는 이득조정부로서, 원거리에 있는 장애물에 의해 반사된 에코신호가 상기 초음파센서(1)에서 수신되면, 그 신호는 세력이 미약하므로, 상기 마이컴(2)의 출력단자(02)에서 출력되는 수신이득제어신호를 받아 상기 수신부(4)에서 출력되는 신호의 이득을 조정할 수 있도록 상기 수신부(4)와 마이컴(2)의 사이에 접속되어 있다.(5) is a gain adjusting unit. When an echo signal reflected by an obstacle at a distance is received from the ultrasonic sensor 1, the signal is weak and therefore output from the output terminal 02 of the microcomputer 2. The receiver 4 is connected between the receiver 4 and the microcomputer 2 so as to adjust the gain of the signal output from the receiver 4 in response to the received gain control signal.
(6)은 스테핑모터로서, 상기 스테핑모터(6)는 상기 마이컴(2)의 제어에 의해 모터구동부(7)에서 인가되는 상여자펄스의 듀티비(duty ratio)를 가변시킴으로써 초음파센서(1)의 회전스텝이 가변되고 그 변위속도 또한 상여자 펄스의 주파수를 가변함으로써 조정될 수 있는 것이다.(6) is a stepping motor, the stepping motor (6) by the control of the microcomputer (2) by varying the duty ratio of the exciter pulse applied from the motor drive unit (7) by the ultrasonic sensor (1) The rotational step of V is variable and its displacement speed can also be adjusted by varying the frequency of the excitation pulse.
(7)은 모터구동부로서, 상기 마이컴(2)에서 출력되는 스테핑모터구동 제어신호를 받아 스테핑모터(6)의 구동을 제어한다.Denoted at 7 is a motor driver, which receives the stepping motor drive control signal output from the microcomputer 2 and controls the driving of the stepping motor 6.
(8)은 전원부로서, 상기 모터구동부(7)와 송신부(3)에 DC 12V 레벨의 전압을 공급하고, 상기 수신부(4)와 송신부(3)의 또다른 입력단 및 마이컴(2)에 DC 5V 레벨의 전원을 각각 공급한다.(8) is a power supply unit, which supplies a voltage of DC 12V level to the motor driving unit (7) and the transmitting unit (3), and DC 5V to the other input terminal and the microcomputer (2) of the receiving unit (4) and the transmitting unit (3). Supply each level of power.
제2도에 있어서, 상기 전원부(8)는 밧데리(Bat) 양극단자에 각각 병렬로 접속된 전압안정화 콘덴서(C5, C6)의 일측단자와 함께 12V용 레귤레이터(100)에 접속되고, 상기 레귤레이터(100)의 출력단에는 5V 용량의 또다른 레귤레이터(101)가 접속되어 DC 5V의 2가지 전압을 출력한다.In FIG. 2, the power supply unit 8 is connected to the 12V regulator 100 together with one side terminal of the voltage stabilizing capacitors C5 and C6 connected in parallel to the battery (Bat) anode terminal, respectively. Another regulator 101 of 5V capacity is connected to the output terminal of 100) to output two voltages of DC 5V.
다음은 제2도를 참조하여 상기 초음파센서의 송신부(3) 및 수신부(4)를 설명한다.Next, referring to FIG. 2, the transmitter 3 and the receiver 4 of the ultrasonic sensor will be described.
상기 송신부(3)에는 펄스구동부(9)가 구성되어 마이컴(2)에서 출력되는 제어신호에 따라 초음파센서(1)에서 초음파에너지로 변환되는 구동펄스를 발생시킨다.The transmitter 3 is configured with a pulse driver 9 to generate a drive pulse converted from the ultrasonic sensor 1 into ultrasonic energy in accordance with a control signal output from the microcomputer 2.
즉, 상기 펄스구동부(9)는 접지단과 전원공급단 사이에 직렬접속된 승압용 트랜스포머(T1)의 2차권선(L2)으로부터 직류차단용 콘덴서(C1) 및 저항(R7)과 도선(11)을 통해 초음파센서(1)에 구동펄스를 출력한다.That is, the pulse driver 9 is connected to the DC blocking capacitor C1 and the resistor R7 and the conductor 11 from the secondary winding L2 of the boosting transformer T1 connected in series between the ground terminal and the power supply terminal. Output the driving pulse to the ultrasonic sensor (1) through.
즉, 마이컴(2)의 출력단자(01)으로부터 주파수 200KHz의 신호가 저항(R1)을 통하여 트랜지스터(Q1)에 인가되면, 상기 트랜지스터(Q1)의 턴온동작으로 저항(R4)을 통하여 트랜지스터(Q2)의 베이스단자에 콘트롤 바이어스가 인가된다.That is, when a signal having a frequency of 200 KHz from the output terminal 01 of the microcomputer 2 is applied to the transistor Q1 through the resistor R1, the transistor Q2 is turned on through the resistor R4 in the turn-on operation of the transistor Q1. Control bias is applied to the base terminal.
따라서, 상기 저항(R4)을 통해 주기적으로 출력되는 마이컴(2)의 펄스신호에 따라 초음파센서(1)로부터 초음파에너지가 출력되게되고 물체로부터 반사되어 오는 초음파에코신호는 다시 초음파센서(1)로부터 수신부(4)로 수신되어 마이컴(2)에 인가된다.Therefore, the ultrasonic energy is output from the ultrasonic sensor 1 according to the pulse signal of the microcomputer 2 periodically outputted through the resistor R4, and the ultrasonic echo signal reflected from the object is returned from the ultrasonic sensor 1 again. It is received by the receiver 4 and applied to the microcomputer 2.
즉, 초음파센서(1)에 의해서 검출된 에코신호는 도선(11)과 트랜스포머(T1)의 2차권선(L2) 및 콘덴서(C2)를 통해 저잡음 증폭부(13)를 구성하는 연산증폭기(OP1)의 비반전단자(+)에 인가되어 이득이 향상된 후 그 출력단에 접속된 콘덴서(C3)와 저항(R16)에 의해 잡음이 제거된 상태에서 트랜지스터(Q3)의 베이스단자에 인가된다.That is, the echo signal detected by the ultrasonic sensor 1 is the operational amplifier OP1 constituting the low noise amplifier 13 through the conductive wire 11, the secondary winding L2 of the transformer T1, and the condenser C2. Is applied to the non-inverting terminal (+) of < RTI ID = 0.0 >) < / RTI > and is applied to the base terminal of the transistor Q3 in a state where noise is removed by the capacitor C3 and the resistor R16 connected to the output terminal thereof.
한편, 상기 트랜지스터(Q3)의 콜렉터단자에는 한쌍의 트랜지스터(Q4, Q5)가 베이스 공통으로 접속된 전류미러회로(16)가 접속되어 에코신호가 안정적으로 출력될 수 있게 하고 또한 상기 전류미러회로(16)의 출력단에는 저항(R18)과 콘덴서(C4)로 구성된 저역필터가 접속되어 이곳에서 잡음이 제거된 신호가 마이컴(2)의 입력단자(I1)에 입력되게 되는 것이다.On the other hand, a current mirror circuit 16 having a pair of transistors Q4 and Q5 connected to a base in common is connected to the collector terminal of the transistor Q3 so that an echo signal can be stably output, and the current mirror circuit ( A low pass filter composed of a resistor R18 and a capacitor C4 is connected to the output terminal of the output terminal 16 so that the signal from which the noise is removed is input to the input terminal I1 of the microcomputer 2.
상기 수신부(4)에는 수신된 에코신호의 이득을 조정할 수 있도록 이득조정용 D/A컨버터(18)가 마이컴(2)의 출력단자(02)와 연산증폭기(op1) 비반전입력단자(+) 사이에 접속되는 이득조정부(5)가 연결되어 초음파센서(1)로부터 수신된 에코신호의 이득을 자동조절하게 된다.In the receiving unit 4, a gain adjusting D / A converter 18 is provided between the output terminal 02 of the microcomputer 2 and the non-inverting input terminal (+1) of the microcomputer 2 to adjust the gain of the received echo signal. A gain adjusting unit 5 connected to the gain adjusting unit 5 is connected to automatically adjust the gain of the echo signal received from the ultrasonic sensor 1.
즉, A마이컴(2)이 현재 입력되는 에코신호의 세력이 크다고 판별할 경우에 상기 D[A컨버터(18)는 부궤환요소로서 다이오드(D6)의 에노드보다 낮은 레벨의 아날로그 신호를 출력하여 상기 다이오드(D6)를 도통시킴으로써 에코신호의 세력을 감소시키게되고 수신된 에코신호의 세력이 미약할때에는 다이오드(D6)의 오프전압을 출력시켜 에코신호가 감쇄됨이 없이 연산증폭기(OP1)로 출력될 수 있게 한다.That is, when the microcomputer 2 determines that the force of the echo signal currently input is large, the D [A converter 18 outputs an analog signal having a level lower than that of the anode of the diode D6 as a negative feedback element. The conduction of the diode D6 reduces the force of the echo signal, and when the force of the received echo signal is weak, outputs the off voltage of the diode D6 to the operational amplifier OP1 without attenuating the echo signal. To be possible.
다음은 스테핑모터(6)의 구동을 제어하는 모터구동부(7)에 대하여 설명한다.Next, the motor drive part 7 which controls the drive of the stepping motor 6 is demonstrated.
본 발명에 따른 스테핑모터(6)는 4상 구동방식을 채용하게 되므로 저항(R20, R21, R22, R23)을 통하여 2상의 구동펄스가 순차적으로 출력되게 되는바, 일례로 저항 (R21, R23)은 로우레벨로 유지된 상태에서 상기 저항(R20, R22)을 통하여 하이레벨로 펄스의 상신호를 출력하게 되면 상기 저항(R20)에 베이스단자가 접속된 트랜지스터(Q6)가 턴온되고 동시에 이 트랜지스터(Q6)의 컬렉터단자에 베이스단자가 접속된 트랜지스터(Q7)의 컬렉터단자에 게이트단자가 접속된 전계효과 트랜지스터(Q9)가 순차적으로 턴온됨으로써 고정자의 중간탭에 접속된 +12V의 전원선(P)으로 구동전류가 인가되면서 스테핑모터(8)의 고정자를 이루는 A상 코일이 도통되게 된다.Since the stepping motor 6 according to the present invention adopts a four-phase driving method, two-phase driving pulses are sequentially output through the resistors R20, R21, R22, and R23, for example, the resistors R21 and R23. When the phase signal of the pulse is outputted to the high level through the resistors R20 and R22 while the low level is maintained, the transistor Q6 having the base terminal connected to the resistor R20 is turned on and at the same time the transistor ( + 12V power supply line P connected to the middle tap of the stator by sequentially turning on the field effect transistor Q9 having the gate terminal connected to the collector terminal of the transistor Q7 having the base terminal connected to the collector terminal of Q6). As the driving current is applied, the A-phase coil forming the stator of the stepping motor 8 becomes conductive.
또한 저항(R22)을 통하여 출력되는 구동펄스에 의하여 상기 저항(R22)에 베이스가 접속된 트랜지스터(Q12)가 턴온되고 동시에 이 트랜지스터(Q12)의 컬렉터단자에 베이스단자가 접속된 트랜지스터(Q13)와 이 트랜지스터(Q13)의 컬렉터단자에 게이트단자가 접속된 전계효과트랜지스터(Q14)가 순차적으로 턴온됨으로써 고정자의 충간탭에 접속된 +12V의 전원선(P)으로 구동전류가 인가되면서 스테핑모터(6)의 고정자를 이루는 C상 코일이 도통되게 된다.In addition, a transistor Q12 having a base connected to the resistor R22 is turned on by a driving pulse output through the resistor R22, and at the same time, a transistor Q13 having a base terminal connected to the collector terminal of the transistor Q12. The field effect transistor Q14 having the gate terminal connected to the collector terminal of the transistor Q13 is sequentially turned on, so that the driving current is applied to the + 12V power supply line P connected to the interlocking tap of the stator. The C-phase coils forming the stator of () become conductive.
이와같이 스테핑모터(6)의 A 및 C상 코일이 도통회로를 구성하게 될 때에는 시계반대방향으로 회전하게 된다.As described above, when the A and C phase coils of the stepping motor 6 form a conductive circuit, they rotate counterclockwise.
다음과 같이 저항(R20, R22)은 로우레벨로 유지된 상태에서 저항(R21, R23)을 통하여 하이레벨의 구동펄스가 출력될 경우에는 스테핑모터(6)는 시계방향으로 회전하게 된다.As described below, when the driving pulses of the high level are output through the resistors R21 and R23 while the resistors R20 and R22 are kept at the low level, the stepping motor 6 rotates clockwise.
즉, 상기 저항(R21)을 통하여 하이펄스의 상신호가 출력되면 상기 저항(R21)에 베이스단자가 접속된 트랜지스터(Q11)가 턴온되고 동시에 이 트랜지스터(Q11)의 컬렉터단자에 베이스단자가 접속된 트랜지스터(Q11)가 턴온되고 동시에 이 트랜지스터(Q11)의 컬렉터단자에 베이스단자가 접속된 트랜지스터(Q8)와 이 트랜지스터(Q8)의 컬렉터단자에 게이트단자가 접속된 전계효과트랜지스터(Q10)가 순차적으로 턴온됨으로써 스테핑모터(8)의 고정자를 이루는 B상 코일이 도통되게 된다.That is, when a high pulse phase signal is output through the resistor R21, the transistor Q11 connected to the base terminal of the resistor R21 is turned on and the base terminal is connected to the collector terminal of the transistor Q11. The transistor Q11 is turned on and at the same time the transistor Q8 having the base terminal connected to the collector terminal of the transistor Q11 and the field effect transistor Q10 having the gate terminal connected to the collector terminal of the transistor Q8 are sequentially connected. By turning on, the B-phase coil constituting the stator of the stepping motor 8 becomes conductive.
또한 저항(R23)을 통하여 출력되는 구동펄스에 의하여 상기 저항(R23)에 베이스단자가 접속된 트랜지스터(Q17)가 턴온되고 동시에 이 트랜지스터(Q17)의 컬렉터단자에 베이스단자가 접속된 트랜지스터(Q16)와 이 트랜지스터(Q16)의 컬렉터단자에 게이트단자가 접속된 전계효과트랜지스터(Q15)가 순차적으로 턴온됨으로써 스테핑모터(6)의 D상 코일이 도통되게 된다.In addition, a transistor Q16 having a base terminal connected to the collector terminal of the transistor Q17 is turned on by the transistor Q17 connected to the resistor R23 by a driving pulse output through the resistor R23. The field effect transistor Q15 having the gate terminal connected to the collector terminal of the transistor Q16 is sequentially turned on so that the D-phase coil of the stepping motor 6 becomes conductive.
이와같이 스테핑모터(6)의 B상 및 D상 코일이 도통회로를 구성하게 될 때에는 시계방향으로 회전하게 되고, A상 및 C상의 코일이 도통하게 될 때에는 반시계방향으로 회전하게 되므로 본 발명에 따른 스테핑모터(6)는 상기 구성에 의해서 정,역회전되는 것이다.As described above, when the B-phase and D-phase coils of the stepping motor 6 form a conductive circuit, they rotate clockwise, and when the A-phase and C-phase coils become conductive, they rotate counterclockwise. The stepping motor 6 is rotated forward and reverse by the above configuration.
다음은 제4도를 참조하여 스테핑모터가 정역회전하는 구동력에 의하여 초음파센서(1)가 변위하는 과정을 설명한다.Next, referring to FIG. 4, the ultrasonic sensor 1 is displaced by the driving force of the stepping motor forward and reverse.
본 발명에 따른 스테핑모터(6)는 일예로서 한펄스당 15° 회전하는 스테핑모터의 경우, 상기한 바와같이 2상 방식으로 구동되므로, 1스텝 회전하는 회전각은 15°이고, 따라서 초음파센서(1)가 변위하는 전체범위는 18°이므로 총 12스텝으로 한쪽 방향으로의 스캐닝 1주기를 완료하게 된다.In the stepping motor 6 according to the present invention, for example, a stepping motor rotating 15 ° per one pulse is driven in a two-phase manner as described above, so that the rotation angle of one step rotation is 15 °, and thus the ultrasonic sensor ( Since the entire range where 1) is displaced is 18 °, a total of 12 steps completes one cycle of scanning in one direction.
그러나 초음파센서(1)으로부터 멀리 떨어진 지점, 일예로 도면상에서 빗금으로 표시한 장애물(20)은 초음파 신호가 겹치지 않는 사각 지대에 놓이게 되어 탐지가 되지 않으므로 원거리의 물체 탐지시에는 정확도가 떨어지는 바 본 발명에서는 감지거리가 일정거리(최대로 감지할 수 있는 거리의 반(1/2)이 되는 거리)가 되는 시점에서 마이컴(2)에 미리 프로그램된 내용에 따라 다음의 스캐닝 동작이 일어나는 최초 스텝에서 2상 방식을 1상-2상 방식으로 일시 변환하여 스테핑모터(6)를 7.5°만큼 보상스텝을 진행시킨 후 감지거리가 최대가 되면 가장 근거리를 감지하도록 변수를 초기화한 후, 1상-2상 방식에서 2상 방식으로 전환시켜 이후 15°의 스텝동작을 시키게 된다.However, the obstacle 20, which is far away from the ultrasonic sensor 1, for example, the obstacle 20 indicated by the hatching in the drawing is placed in a blind spot where the ultrasonic signals do not overlap, so that the detection is not accurate when detecting a remote object. In the first step in which the next scanning operation occurs according to the contents preprogrammed into the microcomputer 2 at the time when the sensing distance becomes a constant distance (the distance that is half (1/2) of the maximum detectable distance), Temporarily converts the phase method to 1-phase 2-phase method, proceeds the compensation step by 7.5 ° for the stepping motor 6, and initializes the variable to detect the shortest distance when the sensing distance reaches the maximum, After switching from the two-phase system to the 15 ° step operation.
따라서 스테핑모터(6)에 장착된 초음파센서(1)가 근거리로부터 차츰 원거리를 감지하여 최대 감지거리가 되는 동안 필요한 감지거리(본 발명에서는 제3도에 점선으로 표시된 변경, 즉 최대감지거리의 반(1/2)이 되는 거리)부터 초음파센서(1)를 7.5°씩 변위시키므로써 사각없이 물체를 탐지할 수 있게 되는 것이다.Therefore, the sensing distance required while the ultrasonic sensor 1 mounted on the stepping motor 6 gradually detects the far distance from the short distance and becomes the maximum sensing distance (in the present invention, the change indicated by the dotted line in FIG. 3, that is, half of the maximum sensing distance). (1/2) distance) by the displacement of the ultrasonic sensor 1 by 7.5 ° it is possible to detect the object without a square.
이하, 제3동 내지 제7도를 참조하여 본 발명에 의한 초음파센서를 이용한 장애물 탐지방법을 설명한다.Hereinafter, an obstacle detection method using an ultrasonic sensor according to the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 7.
제3도는 본 발명에 따른 초음파센서를 이용한 장애물탐지방법을 설명하기 위한 플로우챠트이고, 제3도에 있어서 S는 스텝을 나타낸다. 제4도는 본 발명에 따른 초음파센서의 동작상태도이다.FIG. 3 is a flowchart for explaining the obstacle detection method using the ultrasonic sensor according to the present invention. In FIG. 3, S represents a step. 4 is an operation state diagram of the ultrasonic sensor according to the present invention.
먼저, 자주식로보트등에 장착된 본 발명에 따른 장애물탐지장치의 도시되지 않은 전원스위치를 온 시키면, 전원부(8)로부터 공급되는 전원전압을 받아 스텝 S1에서 장애물 탐지장치가 초기화된다. 상기 초기화 조건으로서 스테핑모터(6)가 구동되면, 상기 스테핑모터(6)에 취부된 초음파센서(1)가 지향하는 방향이 제4도에 도시된 ⓜ의 방향으로 설정되고, 상기 마이컴(2)의 내부에 저장된 프로그램에 따라 프로그램 변수들이 초기화된다.First, when the power switch (not shown) of the obstacle detecting apparatus according to the present invention mounted on the self-propelled robot or the like is turned on, the obstacle detecting apparatus is initialized in step S1 by receiving the power supply voltage supplied from the power supply unit 8. When the stepping motor 6 is driven as the initialization condition, the direction of the ultrasonic sensor 1 mounted on the stepping motor 6 is set to the direction of ⓜ shown in FIG. 4, and the microcomputer 2 Program variables are initialized according to the program stored inside of.
즉, 스텝이동각도를 나타내는 표시문자(W)를 15°로 설정하고, 수신부(4)에서 수신된 신호가 미약하면 이득조정부(5)를 제어하여 수신이득을 증감시킬 수 있도록 이득을 나타내는 표시문자(G)를 정의하고, 초음파의 현재 감지거리를 판별할 수 있도록 임의의 탐지거리를 나타내는 표시문자(D)를 정의하고, 장애물의 측정거리에 따라 송신주파수를 증감시킬 수 있도록 주파수를 나타내는 표시문자(F) 및 송신펄스수를 증감시키도록 송신펄스수를 나타내는 표시문자(C)를 정의하여, 상기 각 표시문자에 해당되는 초기값을 저장시킨다.That is, the display character W indicating the step movement angle is set to 15 °, and if the signal received by the receiver 4 is weak, the display character indicating the gain can be controlled to increase or decrease the reception gain by controlling the gain adjusting unit 5. (G) define the display character (D) indicating an arbitrary detection distance to determine the current detection distance of the ultrasonic wave, and display the character indicating the frequency to increase or decrease the transmission frequency according to the measurement distance of the obstacle (F) and a display character C indicating the number of transmission pulses to increase and decrease the number of transmission pulses, and store an initial value corresponding to each of the display characters.
상기 스텝 S1에서 본 발명에 따른 장애물탐지장치가 초기화되어, 마이컴(2)내에 각 표시문자(W, G, D, F, C)가 정의되고, 그 값이 설정되면, 스텝 S2에서 마이컴(2)은 초음파센서(1)를 변위시키도록 탐지방향을 시계방향(CW, 즉 ⓐ 방향)으로 설정한다.In step S1, when the obstacle detecting device according to the present invention is initialized and each display character W, G, D, F, C is defined in the microcomputer 2, and the value is set, the microcomputer 2 in step S2. ) Sets the detection direction clockwise (CW, ie ⓐ direction) to displace the ultrasonic sensor 1.
상기 스텝 S2에서 마이컴(2)에 탐지방향이 시계방향으로 설정되면, 스텝 S3에서 상기 마이컴(2)은 내부에 저장된 프로그램에 따라 탐지구역내의 물체를 탐지하기 위하여 모터구동부(7)를 제어하여 스테핑모터(6)를 제4도에 도시된 바와같이 -90° 방향 (ⓐ 방향 즉, 시계방향(CW))으로 한(1) 스텝(15°) 회전시킨다.When the detection direction is set clockwise to the microcomputer 2 in step S2, the microcomputer 2 controls the motor drive unit 7 to detect an object in the detection zone according to a program stored therein in step S3. The motor 6 is rotated one (1) step (15 °) in the −90 ° direction (ⓐ direction, ie clockwise CW) as shown in FIG.
여기서, 상기와 같이 스테핑모터(6)를 시계방향으로 15°씩 회전시키면 스테핑모터(6)에 취부된 초음파센서(1)는 ⓜ → ① → ⓚ → ⓙ → ⓘ → ⓗ → ⓖ → ⓕ → ⓔ → ⓓ → ⓒ → ⓑ → ⓐ로 움직여서, 최종적으로 ⓐ 방향으로 옮겨지게 된다.When the stepping motor 6 is rotated by 15 ° clockwise as described above, the ultrasonic sensor 1 mounted on the stepping motor 6 is ⓜ → ① → ⓚ → ⓙ → ⓘ → ⓗ → ⓖ → ⓕ → ⓔ → ⓓ → ⓒ → ⓑ → by moving to ⓐ, finally moved to ⓐ direction.
상기 스텝 S3에서 스테핑모터(7)에 취부된 초음파센서(1)가 마이컴(2)의 제어에 따라 시계방향으로 1스텝(15°) 이동되면, 스텝 S4에서 상기 초음파센서(1)가 1스텝(15°) 이동되면서 송신된 초음파가 수신되면(즉, 에코신호가 수신되면), 수신된 신호 데이터에 따라 마이컴(2)은 장애물의 유,무를 판별하고, 장애물의 존재가 판별되면, 상기 감지된 장애물감지데이타에 따라서 마이컴(2)이 제어동작을 행한다. 즉, 자주식로보트의 이동방향 등을 조정한다.When the ultrasonic sensor 1 mounted on the stepping motor 7 is moved by one step (15 °) clockwise under the control of the microcomputer 2 in step S3, the ultrasonic sensor 1 is moved by one step in step S4. (15 °) When the transmitted ultrasound is received (that is, when an echo signal is received), the microcomputer 2 determines the presence or absence of an obstacle according to the received signal data, and when the presence of the obstacle is determined, the detection The microcomputer 2 performs a control operation in accordance with the received obstacle detection data. That is, the moving direction of the self-propelled robot is adjusted.
상기 스텝 S4에서 초음파가 송,수신됨에 따라 마이컴(2)이 수신된 신호를 판별하여 제어동작이 행해지면, 스텝 S5에서 마이컴(2)은 초기에 설정된 임의의 탐지거리를 나타내는 표시문자(D) 즉, 거리(D)의 변수값이 초음파센서(1)로 감지할 수 있는 최대감지거리(여기서 MAX라는 변수)의 반(1/2) 이하인지를 판별하고, 상기 느텝 S5에서 마이컴(2)에서 설정된 표시문자(D)의 값이 초음파센서(1)로 감지할 수 있는 최대감지거리의 반(1/2) 이하라고 판별될 경우(YES일 경우)는 스텝 S6으로 나아가서 마이컴(2)은 초음파센서(1)의 탐지방향이 제4도에 도시된 ⓐ 방향에 도달되었는지를 판별하여 초음파센서(1)의 탐지방향이 ⓐ 방향에 도달되지 않았다고 판별될 경우(NO일 경우)는 상기 스텝 S3 이하의 동작을 반복행하고, 상기 스텝 S6에서 초음파센서(1)의 탐지방향이 ⓐ 방향에 도달되었다고 판별될 경우(YES일 경우)는 스텝 S7에서 마이컴(2)은 탐지구역내의 물체를 탐지하는 초음파센서(1)의 탐지방향을 반시계방향(즉, ⓜ의 방향(90°))으로 설정한다.If the microcomputer 2 determines the received signal as the ultrasonic wave is transmitted and received in step S4, and the control operation is performed, in step S5, the microcomputer 2 displays an indication character indicating an arbitrary detection distance initially set. That is, it is determined whether the variable value of the distance D is equal to or less than half (1/2) of the maximum sensing distance (here, MAX) which can be detected by the ultrasonic sensor 1, and the microcomputer 2 at the step S5. If it is determined that the value of the display character D set at is less than half (1/2) of the maximum sensing distance that can be detected by the ultrasonic sensor 1 (YES), the microcomputer 2 proceeds to step S6. If it is determined that the detection direction of the ultrasonic sensor 1 has reached the direction ⓐ shown in FIG. 4, and it is determined that the detection direction of the ultrasonic sensor 1 has not reached the direction ⓐ (NO), the step S3. The following operation is repeated, and the detection direction of the ultrasonic sensor 1 in the step S6 is ⓐ direction. If it is determined that it has been reached (YES), the microcomputer 2 in step S7 changes the detection direction of the ultrasonic sensor 1 that detects the object in the detection zone in the counterclockwise direction (that is, the direction of ⓜ (90 °)). Set it.
상기 스텝 S7에서 초음파센서(1)의 탐지방향이 반시계방향 ⓜ의 방향)으로 설정되면, 스텝 S8에서 마이컴(2)은 초기에 변수로 설정된 송신되는 초음파의 펄스 수를 나타내는 표시문자(C) 및 수신이득을 나타내는 표시문자(G)에 각각 1 값을 증가시키고, 주파수를 나타내는 표시문자(F) 및 거리를 나타내는 표시문자(D)에 각각 1값을 증가시킨다.If the detection direction of the ultrasonic sensor 1 is set in the counterclockwise direction ⓜ in step S7, the microcomputer 2 initially displays the number of pulses of the transmitted ultrasonic waves set as variables in step S8. And a value of 1 is increased for the display letter G indicating the reception gain, and a value is increased for the display letter F indicating the frequency and the display letter D indicating the distance.
즉, 이는 차츰 원거리를 감지함에 따라 변수들을 마이컴(2)에서 자동으로 조정하는데, 원거리에 있는 장애물이 잘 감지되도록 초음파 송신주파수(F)를 높이고, 초음파 수신회로의 이득(G)을 높이고, 또 송신초음파의 펄스 수(C)를 증가시키는 것이다.That is, it gradually adjusts the variables in the microcomputer 2 as the distance is detected. The ultrasonic transmission frequency (F) is increased so that the obstacle in the distance is well detected, and the gain (G) of the ultrasonic receiving circuit is increased. It is to increase the pulse number (C) of the ultrasonic wave.
이렇게 함으로써 한 개의 초음파센서로 전방 18°를 감지함은 물론, 감지하고자 하는 영역내의 가까운 곳과 먼 곳을 잘 감지할 수 있도록 하는 것이다.By doing so, one ultrasonic sensor not only detects the front 18 °, but also makes it possible to detect near and far areas within the area to be detected.
상기 스텝 S8에서 초기에 변수로 설정된 표시문자(C)(G)(F)(D)에 해당되는 데이터의 값이 마이컴(2)에서 자동으로 조정되어 증가된 값이 상기 각 변수로 정의된 각 표시문자 (C)(G)(F)(D)에 저장되면, 스텝 S9에서 상기 마이컴(2)은 내부에 저장된 프로그램에 따라 탐지구역내의 물체를 탐지하기 위하여 모터구동부(7)를 제어하여 스테핑모터(6)를 제3도에 도시된 바와같은 90e 방향(ⓜ 방향 즉, 반시계방향(CCW))으로 한(1) 스텝(15°) 회전시킨다.In step S8, the value of the data corresponding to the display characters C, G, F, and D initially set as variables is automatically adjusted in the microcomputer 2 so that the increased value is defined for each variable. Once stored in the display characters (C) (G) (F) (D), in step S9, the microcomputer 2 controls the motor drive unit 7 to detect an object in the detection zone according to a program stored therein and stepping. The motor 6 is rotated one (1) step (15 °) in the 90e direction as shown in FIG. 3 (in the ⓜ direction, that is, counterclockwise CCW).
여기서, 상기와 같이 스테핑모터(6)를 반시계 방향으로 15°씩 회전시키면 스테핑모터(6)에 취부된 초음파센서(1)는 제4도에 도시되어 있는 바와같이 ⓐ → ⓑ → ⓒ → ⓓ → ⓔ → ⓕ → ⓖ → ⓗ → ⓘ → ⓙ → ⓚ → ⓛ → ⓜ 로 움직여서, 최종적으로 ⓜ 방향으로 옮겨지게 된다.Here, when the stepping motor 6 is rotated by 15 ° in the counterclockwise direction as described above, the ultrasonic sensor 1 mounted on the stepping motor 6 is as shown in FIG. 4 ⓐ → ⓑ → ⓒ → ⓓ → ⓔ → ⓕ → ⓖ → ⓗ → ⓘ → ⓙ → ⓚ → ⓛ → ⓜ and finally move to ⓜ direction.
상기 스텝 S9에서 스테핑모터(6)의 회전에 의해서 초음파센서(1)가 반시계방향 (ⓜ의 방향)으로 15° 회전되면, 스텝 S10으로 나아가서 상기 초음파센서(1)가 1스텝(15°) 이동되어 송신된 초음파가 수신되면, 즉, 에코신호가 수신되면, 수신된 신호에 따라서 마이컴(2)은 장애물의 유무를 판별하고, 장애물의 존재가 판별되면, 상기 감지된 장애물감지데이타에 따라서 마이컴(2)이 제어동작을 행한다. 즉, 자주식로보트의 이동방향등을 조정한다.When the ultrasonic sensor 1 is rotated by 15 ° in the counterclockwise direction (direction of ⓜ) by the rotation of the stepping motor 6 in the step S9, the process goes to step S10 and the ultrasonic sensor 1 is moved by one step (15 °). When the ultrasonic wave transmitted and received is received, that is, when an echo signal is received, the microcomputer 2 determines the presence or absence of an obstacle according to the received signal, and when the existence of the obstacle is determined, the microcomputer according to the detected obstacle detection data. (2) This control operation is performed. That is, the direction of movement of the self-propelled robot is adjusted.
상기 스텝 S4에서 초음파가 송,수신됨에 따라 마이컴(2)이 수신된 신호를 판별하여 제어동작이 행해지면, 스텝 S11에서 마이컴(2)은 초기에 설정된 탐지거리를 나타내는 표시문자(D) 즉, 거리(D)의 변수값이 초음파센서(1)로 감지할 수 있는 최대감지거리(MAX)의 반(1/2) 이하인지를 판별하고, 상기 스텝 S5에서 마이컴(2)에 설정된 표시문자(D)의 값이 초음파센서(1)로 감지할 수 있는 최대감지거리의 반(1/2) 이하라고 판별될 경우(YES일 경우)는 스텝 S12로 나아가서 마이컴(2)은 초음파센서(1)의 탐지방향이 제4도에 도시된 ⓜ의 방향에 도달되었는지를 판별하여 초음파센서(1)의 탐지방향이 ⓜ 방향에 도달되지 않았다고 판별될 경우(NO일 경우)는 상기 스텝 S9 이하의 동작을 반복행하고, 상기 스텝 S12에서 초음파센서(1)의 방향이 ⓜ의 방향이라고 판별되면, ⓜ → ⓐ 방향 및 ⓐ → ⓜ 방향으로 물체를 탐지하는 한 싸이클의 동작을 종료한다.If the microcomputer 2 determines the received signal as the ultrasonic wave is transmitted and received in step S4, and the control operation is performed, in step S11, the microcomputer 2 displays the display letter D indicating the initially set detection distance, that is, It is determined whether the variable value of the distance D is equal to or less than half (1/2) of the maximum sensing distance MAX that can be detected by the ultrasonic sensor 1, and the display character set in the microcomputer 2 in step S5 ( If it is determined that the value of D) is equal to or less than half (1/2) of the maximum sensing distance that can be detected by the ultrasonic sensor 1 (YES), the microcomputer 2 proceeds to step S12. If it is determined that the detection direction of? Has reached the direction of ⓜ shown in FIG. 4, and it is determined that the detection direction of the ultrasonic sensor 1 has not reached the direction of ⓜ (NO), the operation of step S9 or less is performed. Repeatedly, if it is determined in step S12 that the direction of the ultrasonic sensor 1 is the direction of ⓜ, ⓜ → ⓐ It terminates the operation of the cycle to detect the object in the direction and ⓐ → ⓜ direction.
한편, 상기 스텝 S5에서 마이컴(2)내에 설정된 임의의 탐지거리를 나타내는 표시문자(D)의 값이 초음파센서(1)로 감지할 수 있는 최대감지거리(MAX)의 반(1/2)이거나 그 이상이라고 판별될 경우(NO일 경우)는 (즉, 원거리를 감지하는 시점이 되면) 스텝 S13으로 나아가서 초음파센서(1)로 감지하는 정확도를 높일 수 있도록 마이컴(2)은 스텝각도를 나타내는 표시문자(W)에 7.5° 값을 설정하고, 상여자 신호를 출력하여 스테핑모터(6)를 구동시켜서 스테핑모터(6)의 스텝각도(W)를 15°에서 7.5°로 변경시켜 상기 스테핑모터(6)에 취부된 초음파센서(1)를 회전시킨다.On the other hand, the value of the display character (D) indicating the arbitrary detection distance set in the microcomputer 2 in step S5 is half (1/2) of the maximum detection distance MAX that can be detected by the ultrasonic sensor 1 or If it is determined to be more than that (NO), the microcomputer 2 displays a step angle so as to advance to step S13 to increase the accuracy detected by the ultrasonic sensor 1 (ie, when it is time to detect a long distance). A 7.5 ° value is set for the letter W, the exciter signal is output, and the stepping motor 6 is driven to change the step angle W of the stepping motor 6 from 15 ° to 7.5 °. Rotate the ultrasonic sensor 1 mounted on 6).
여기서, 스테핑모터(6)의 스텝각도(W)를 7.5°로 설정하여 변위시키는 것은 근거리로부터 차츰 원거리를 감지하여 최대감지거리(MAX)가 되는 동안 사각없이 물체를 탐지할 수 있도록 하기 위함이다.In this case, the step angle W of the stepping motor 6 is set to 7.5 ° to be displaced so as to detect an object from a short distance and detect an object without a square while the maximum detection distance MAX is reached.
상기 스텝 S13에서 마이컴(2)에서 표시문자(W)에 해당되는 스텝각도가 7.5°로 변경되어 스테핑모터(6)에 취부된 초음파센서(1)가 회전되면, 스텝 S14에서 마이컴(2)은 변수로 설정된 표시문자(D)의 값이 초음파센서(1)로 감지할 수 있는 최대감지거리(MAX) 이하인지를 판별하고, 상기 스텝 S15에서 마이컴(2)에 설정된 변수인 표시문자(D)의 값이 초음파센서(1)로 감지할 수 있는 최대감지거리(MAX) 이하라고 판별될 경우(YES일 경우)는 상기 스텝 S6 이하의 동작을 반복 행한다.In step S13, when the step angle corresponding to the display letter W is changed to 7.5 ° in the microcomputer 2 and the ultrasonic sensor 1 mounted on the stepping motor 6 is rotated, the microcomputer 2 in step S14. It is determined whether the value of the display character D set as a variable is less than or equal to the maximum sensing distance MAX that can be detected by the ultrasonic sensor 1, and the display character D which is a variable set in the microcomputer 2 in step S15. When it is determined that the value of is equal to or less than the maximum sensing distance MAX that can be detected by the ultrasonic sensor 1 (YES), the operation of the step S6 or less is repeated.
한편, 상기 스텝 S11에서 마이컴(2)내에 설정된 임의의 탐지거리를 나타내는 표시문자(D)의 값이 초음파센서(1)로 감지할 수 있는 최대감지거리(MAX)의 반(1/2)이거나 그 이상이라고 판별될 경우(NO일 경우)는 스텝 S15로 나아가서 초음파센서(1)로 감지하는 정확도를 높일 수 있도록 마이컴(2)은 스텝각도를 나타내는 표시문자(W)에 7.5° 값을 설정하고, 상여자 신호를 출력하여 스테핑모터(6)를 구동시켜서 스테핑모터(6)의 스텝각도(W)를 15°에서 7.5°로 변경시켜, 상기 스테핑모터(6)에 취부된 초음파센서(1)를 회전시킨다.On the other hand, the value of the display character (D) indicating the arbitrary detection distance set in the microcomputer (2) in step S11 is half (1/2) of the maximum detection distance (MAX) that can be detected by the ultrasonic sensor (1). If it is determined to be more than (NO), the microcomputer 2 sets a value of 7.5 ° to the display letter W indicating the step angle so as to proceed to step S15 to increase the accuracy detected by the ultrasonic sensor 1. Ultrasonic sensor (1) mounted on the stepping motor (6) by outputting the excitation signal to drive the stepping motor (6) to change the step angle (W) of the stepping motor (6) from 15 ° to 7.5 ° Rotate
상기 스텝 S15에서 마이컴(2)에서 표시문자(W)에 해당되는 스텝각도(W)가 7.5°로 변경되어 스테핑모터(6)에 취부된 초음파센서(1)가 회전되면, 스텝 S16에서 마이컴(2)은 변수로 설정된 표시문자(D)의 값이 초음파센서(1)로 감지할 수 있는 최대감지거리(MAX) 이하인지를 판별하고, 상기 스텝 S14에서 마이컴(2)에 설정된 변수인 표시문자(D)의 값이 초음파센서(1)로 감지할 수 있는 최대감지거리(MAX) 이하라고 판별될 경우(YES일 경우)는 상기 스텝 S12 이하의 동작을 반복 행한다.In step S15, when the step angle W corresponding to the display letter W in the microcomputer 2 is changed to 7.5 ° and the ultrasonic sensor 1 mounted on the stepping motor 6 is rotated, the microcomputer (in step S16) is rotated. 2) determines whether the value of the display character D set as the variable is less than or equal to the maximum sensing distance MAX that can be detected by the ultrasonic sensor 1, and displays the display character which is a variable set in the microcomputer 2 in step S14. When it is determined that the value of (D) is equal to or less than the maximum sensing distance MAX that can be detected by the ultrasonic sensor 1 (YES), the operation of the step S12 or less is repeated.
상기에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 초음파센서를 이용한 장애물 탐지방법에 의하면 가까운 곳에서 먼곳으로 감지구역을 옮겨갈 때마다 송신주파수를 높이고, 수신부의 이득 또한 높이며, 송신펄스의 수를 증가시키도록 함으로써 물체탐지의 효율을 증대시키고, 초음파센서가 장착된 스테핑모터가 근거리로부터 차츰 원거리를 감지하여 최대 감지거리가 되는 동안 필요한 감지거리로부터 초음파센서를 7.5°씩 변위시키므로써 사각없이 물체를 탐지할 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.As described above, according to the obstacle detection method using the ultrasonic sensor according to the present invention, the transmission frequency is increased, the gain of the receiver is increased, and the number of transmission pulses is increased every time the detection zone is moved from near to far. Increasing the efficiency of object detection, and stepping motor equipped with ultrasonic sensor detects distance from near distance and detects object without blind spot by displacing ultrasonic sensor by 7.5 ° from the required sensing distance while it is the maximum sensing distance. Excellent effect.
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