特開 2022-80812 超音波センサの表面異物検知システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022080812

(43)【公開日】2022-05-30

(54)【発明の名称】超音波センサの表面異物検知システム

(51)【国際特許分類】

   G01V 1/00 20060101AFI20220523BHJP

   G01S 15/08 20060101ALI20220523BHJP

   G01S 7/52 20060101ALI20220523BHJP

【ＦＩ】

G01V1/00 A

G01S15/08

G01S7/52 Z

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020213898

(22)【出願日】2020-12-23

(31)【優先権主張番号】109140300

(32)【優先日】2020-11-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(71)【出願人】

【識別番号】500059553

【氏名又は名称】同致電子企業股▲ふん▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100082418

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 朔生

(74)【代理人】

【識別番号】100167601

【弁理士】

【氏名又は名称】大島 信之

(74)【代理人】

【識別番号】100201329

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 真二郎

(74)【代理人】

【識別番号】100220917

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 忠大

(72)【発明者】

【氏名】林啓盛

(72)【発明者】

【氏名】林宏軒

【テーマコード（参考）】

2G105

5J083

【Ｆターム（参考）】

2G105AA01

2G105BB01

2G105DD02

2G105EE01

2G105GG03

2G105HH05

5J083AC26

5J083CA01

5J083FA04

(57)【要約】

【課題】超音波センサのセンサヘッドの表面上に出現する少なくとも１つの異物の検知及び排除に応用される表面異物検知システムを提供する。
【解決手段】本発明の表面異物検知システムは、主に、マイクロコントローラを含み、かつ前記マイクロコントローラは、主制御ユニットと、駆動信号生成ユニットと、信号受信ユニットと、残響パラメータ取得ユニットとを備える。正常動作時、前記主制御ユニットは、前記駆動信号生成ユニットが前記超音波センサに伝送するための第１センサ駆動信号を生成するように制御するに従い、前記超音波センサのセンサヘッドが振動して超音波を生成するように駆動される。更に、前記駆動信号生成ユニットがかかる第１センサ駆動信号の前記超音波センサへの伝送を停止した後、前記残響パラメータ取得ユニットが前記超音波センサの残響パラメータ取得工程を完了することにより、前記主制御ユニットは、少なくとも１つの残響パラメータに基づいて前記センサヘッドの表面にかかる異物残留ありか否かを判断可能とさせる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

超音波センサのセンサヘッドの表面上に出現する少なくとも１つの異物の検知及び排除に応用される表面異物検知システムであって、かつそれは前記超音波センサに電気的に接続されるマイクロコントローラを含み、
前記マイクロコントローラは、起動信号と連結される主制御ユニットと、前記主制御ユニットと前記超音波センサに連結される駆動信号生成ユニットと、前記超音波センサに連結される信号受信ユニットと、前記信号受信ユニットと前記主制御ユニットに連結される残響パラメータ取得ユニットとを備え、
前記主制御ユニットは、前記起動信号に基づいて前記駆動信号生成ユニットが前記超音波センサに伝送するための第１センサ駆動信号を生成するように制御するに従い、前記センサヘッドが振動して超音波を生成するように駆動され、
前記駆動信号生成ユニットが前記第１センサ駆動信号の前記超音波センサへの伝送を停止した後、前記残響パラメータ取得ユニットが前記センサヘッドの残響パラメータ取得工程を完了することにより、前記主制御ユニットは、少なくとも１つの残響パラメータに基づいて前記センサヘッドの表面に異物残留ありか否かを判断可能とさせることを特徴とする、
表面異物検知システム。

【請求項2】

前記残響パラメータ取得工程を実行するとき、前記残響パラメータ取得ユニットは、前記信号受信ユニットを介して前記センサヘッドの残響信号を取得し、次いで前記残響信号に対して少なくとも１つの信号処理を実行して前記残響パラメータを取得することを特徴とする、請求項１に記載の表面異物検知システム。

【請求項3】

前記センサヘッドの表面に異物残留ありと見つけ出された場合、前記主制御ユニットは、前記駆動信号生成ユニットが前記超音波センサに伝送するための第２センサ駆動信号を生成するように制御することにより、前記センサヘッドが振動して異物排除工程を実行するように駆動されることを特徴とする、請求項１に記載の表面異物検知システム。

【請求項4】

前記異物排除工程を実行するとき、前記センサヘッドは、間欠的な振動を実行することによって、前記異物をその表面から排除することを特徴とする、請求項３に記載の表面異物検知システム。

【請求項5】

前記異物排除工程が完了した後、前記残響パラメータ取得ユニットは、前記残響パラメータ取得工程を繰り返し実行することにより、前記主制御ユニットは、前記残響パラメータに基づいて前記センサヘッドの表面に異物残留ありか否かを判断可能とさせることを特徴とする、請求項３に記載の表面異物検知システム。

【請求項6】

前記マイクロコントローラは、前記異物排除工程に前記センサヘッドの表面からの前記異物の排除に成功できなかった場合、前記主制御ユニットの制御に基づいて異常通報をホスト装置に発送するために用いられ、前記主制御ユニットに連結される異常通報ユニットをさらに備えることを特徴とする、請求項５に記載の表面異物検知システム。

【請求項7】

前記マイクロコントローラは、前記ホスト装置の中に整合されることを特徴とする、請求項６に記載の表面異物検知システム。

【請求項8】

前記ホスト装置は、応用システムの中に含まれ、かつ前記応用システムは、パーキングセンサシステム、レベルセンサシステム、超音波距離測定システム、液体微粒化システム、超音波洗浄装置または流量計測システムのうちのいずれか１つであることを特徴とする、請求項６に記載の表面異物検知システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超音波センサの技術分野に係り、特に、超音波センサの表面異物検知システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

既知のように、超音波センサ（Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｓｅｎｓｏｒ）は、短距離の物体検知に用いられ、これは発出された超音波が被計測物にぶつかった後、反射し戻ってくる時間差により、超音波センサと被計測物との間の距離を計算によって求める。科学技術の進歩と発展に伴い、超音波検知技術において、パーキングセンサ（Ｐａｒｋｉｎｇ ｓｅｎｓｏｒ）、レベルセンサ（Ｌｅｖｅｌ ｓｅｎｓｏｒ）、浄化装置（Ｃｌｅａｎｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）、液体微粒化（Ｌｉｑｕｉｄ ａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ）、及び或流量計測（Ｆｌｏｗ ｍｅｔｅｒ）などの範疇を含む広汎な応用が得られる。

【0003】

図１Ａ、図１Ｂと図１Ｃは、いずれも従来技術に係る超音波センサのセンサヘッドを示す斜視図である。
正常な使用において、図１Ａに示すように、超音波センサは、コントローラの制御に基づいてそのセンサヘッド１１ａを介して超音波を発射して反射超音波を受波する。一定時間の使用を経た後、図１Ｂに示すように、かかるセンサヘッド１１ａの表面にウォータマークなどの異物が付着する。さらに、センサヘッド１１ａの表面に異物が覆っている場合、センサヘッド１１ａの振動に対して影響を与え、最終的に超音波センサの振動能力が予期していたものと異なってくるため、センサの応用上、センサの感度及び／またはセンサの精度を低下させる。また、液体微粒化の応用上では、微粒化効能の低下をきたすことになる。深刻なものとして、図１Ｃに示すように、かかるセンサヘッド１１ａの表面に外力衝撃により生じる裂け目が現われ、超音波センサが無効になって正常に使用できなくなる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記の説明から分かるように、現段階において超音波センサの表面に出現する異物の検知及び／または排除に用いられる関連装置またはシステムを研究開発する需要が実際に存在する。
以上に鑑み、本発明の発明者は、極力研究発明した結果、遂に本発明に係る超音波センサの表面異物検知システムを研究開発して完成させた。

【0005】

本発明の主要な目的は、超音波センサのセンサヘッドの表面上に出現する少なくとも１つの異物の検知及び排除に応用される表面異物検知システムを提供することである。
本発明の表面異物検知システムは、主に、マイクロコントローラを含み、かつ前記マイクロコントローラは、主制御ユニットと、駆動信号生成ユニットと、信号受信ユニットと、残響パラメータ取得ユニットとを備える。正常動作時、前記主制御ユニットは、前記駆動信号生成ユニットが前記超音波センサに伝送するための第１センサ駆動信号を生成するように制御するに従い、前記超音波センサのセンサヘッドが振動して超音波を生成するように駆動される。更に、前記駆動信号生成ユニットがかかる第１センサ駆動信号の前記超音波センサへの伝送を停止した後、前記残響パラメータ取得ユニットが前記超音波センサの残響パラメータ取得工程を完了することにより、前記主制御ユニットは、少なくとも１つの残響パラメータに基づいて前記センサヘッドの表面にかかる異物残留ありか否かを判断可能とさせる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の本発明の主要な目的を達成するために、本発明は、超音波センサの表面に出現する少なくとも１つの異物の検知及び排除に応用されるかかる表面異物検知システムの一実施例を提出する。これは前記超音波センサに電気的に接続されるマイクロコントローラを含み、その内、前記マイクロコントローラは、起動信号と連結される主制御ユニットと、前記主制御ユニットと前記超音波センサに連結される駆動信号生成ユニットと、前記超音波センサに連結される信号受信ユニットと、前記信号受信ユニットと前記主制御ユニットに連結される残響パラメータ取得ユニットとを備え、その内、前記主制御ユニットは、前記起動信号に基づいて前記駆動信号生成ユニットが前記超音波センサに伝送するための第１センサ駆動信号を生成するように制御するに従い、前記センサヘッドが振動して超音波を生成するように駆動され、その内、前記駆動信号生成ユニットがかかる第１センサ駆動信号の前記超音波センサへの伝送を停止した後、前記残響パラメータ取得ユニットが前記センサヘッドの残響パラメータ取得工程を完了することにより、前記主制御ユニットは、少なくとも１つの残響パラメータに基づいてかかるセンサヘッドの表面にかかる異物残留ありか否かを判断可能とさせる。

【発明の効果】

【0007】

一実施例において、前記残響パラメータ取得工程を実行するとき、前記残響パラメータ取得ユニットは、前記信号受信ユニットを介して前記超音波センサの前記センサヘッドの残響信号を取得し、次いで前記残響信号に対して少なくとも１つの信号処理を実行してかかる残響パラメータを取得する。

【0008】

一実施例において、かかるセンサヘッドの表面に異物残留ありと見つけ出された場合、前記主制御ユニットは、前記駆動信号生成ユニットが前記超音波センサに伝送するための第２センサ駆動信号を生成するように制御することにより、前記センサヘッドが振動して異物排除工程を実行するように駆動される。更に、かかる異物排除工程を実行するとき、かかるセンサヘッドは、間欠的な振動を実行することによって、異物を前記センサヘッドの表面から排除する。

【0009】

一実施例において、かかる異物排除工程が完了した後、前記残響パラメータ取得ユニットが、かかる残響パラメータ取得工程を繰り返し実行することにより、前記主制御ユニットは、かかる残響パラメータに基づいて前記センサヘッドの表面にかかる異物残留ありか否かを判断可能とさせる。更に、かかる異物排除工程に前記センサヘッドの表面からのかかる異物の排除に成功できなかった場合、前記マイクロコントローラの内部の異常通報ユニットは、前記主制御ユニットの制御に基づいて異常通報をホスト装置に発送する。

【0010】

実施可能な実施例において、前記マイクロコントローラは、前記ホスト装置の中に整合される。更に、かかるホスト装置は、応用システムの中に含まれ、かつ前記応用システムは、パーキングセンサシステム、レベルセンサシステム、超音波距離測定システム、液体微粒化システム、超音波洗浄装置または流量計測システムのうちのいずれか１種であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1A】従来技術に係る超音波センサを示す斜視図である。

【図1B】従来技術の超音波センサを示す斜視図である。

【図1C】従来技術の超音波センサを示す斜視図である。

【図2】本発明に係る表面異物検知システムと超音波センサを示す斜視図である。

【図3】本発明の表面異物検知システムと超音波センサのブロック図である。

【図4】本発明の表面異物検知システムの作業フローチャートである。

【図5】異物残留なしの時の残響信号の波形図である。

【図6】異物残留ありの時の残響信号の波形図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明が提出した超音波センサの表面異物検知システムをより明瞭に記述するために、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施例を以下に詳述する。

【0013】

本発明に係る表面異物検知システムと超音波センサを示す斜視図である図２を参照する。さらに、図３には、本発明の表面異物検知システムと超音波センサのブロック図を示している。
本発明には、主に、表面異物検知システムが開示されており、それは超音波センサ１のセンサヘッド１１の表面上に出現する少なくとも１つの異物の検知及び排除に応用されるものである。図２と図３に示すように、本発明の表面異物検知システムは、主に、マイクロコントローラ２を含み、かつ前記マイクロコントローラ２は、主制御ユニット２０と、駆動信号生成ユニット２１と、信号受信ユニット２２と、残響パラメータ取得ユニット２３と、異常通報ユニット２４とを備える。

【0014】

図４には、本発明の表面異物検知システムの作業フローチャートを示している。図３と図４に示すように、前記主制御ユニット２０は、起動信号と連結され、前記駆動信号生成ユニット２１は、前記主制御ユニット２０と前記超音波センサ１に連結され、前記信号受信ユニット２２は、前記超音波センサ１に連結され、かつ前記残響パラメータ取得ユニット２３は、前記信号受信ユニット２２と前記主制御ユニット２０に連結される。
正常動作時、前記主制御ユニット２０は、前記駆動信号生成ユニット２１が前記超音波センサ１に伝送するための第１センサ駆動信号を生成するように制御するに従い、かかるセンサヘッド１１が振動して超音波を生成するように駆動される。更に、前記駆動信号生成ユニット２１がかかる第１センサ駆動信号の前記超音波センサ１への伝送を停止した後、前記残響パラメータ取得ユニット２３がそれに次いでかかるセンサヘッド１１の残響パラメータ取得工程を完了することにより、前記主制御ユニット２０は、少なくとも１つの残響パラメータに基づいてかかるセンサヘッド１１の表面にかかる異物残留ありか否かを判断可能とさせる。

【0015】

より詳細に説明すると、かかる残響パラメータ取得工程を実行するとき、前記残響パラメータ取得ユニット２３は、前記信号受信ユニット２２を介してかかるセンサヘッド１１の残響信号を取得し、次いで前記残響信号に対して少なくとも１つの信号処理を実行してかかる残響パラメータを取得する。
図５は、異物残留なしの時の残響信号の波形図を示しており、図６は、異物残留ありの時の残響信号の波形図を示している。図５と図６から分かるように、かかる信号処理とは、測量された即時残響信号と参考残響信号との波形対比を行う処理を意味する。対比後、図５と図６に示すように、かかるセンサヘッド１１の表面上に異物残留ありと見つけ出された場合、測量された即時残響信号の低水準レベル部分の幅が明らかに広くなると見られる。このため、一実施例において、前述の残響パラメータは、残響信号の低水準レベル部分の幅であってもよいが、これに限定されない。

【0016】

図３と図４を継続的に参照する。本発明の設計によれば、センサヘッド１１の表面に異物残留ありと見つけ出された場合、前記主制御ユニット２０は、前記駆動信号生成ユニット２１が前記超音波センサ１に伝送するための第２センサ駆動信号を生成するように制御することにより、かかるセンサヘッド１１が振動して異物排除工程を実行するように駆動される。補足説明すると、かかる異物排除工程を実行するとき、センサヘッド１１は、間欠的な振動を実行するように制御を受けることによって、かかる異物をセンサヘッド１１の表面から排除する。

【0017】

図３と図４に示すように、前述の異物排除工程が完了した後、前記残響パラメータ取得ユニット２３は、かかる残響パラメータ取得工程を繰り返し実行することにより、前記主制御ユニット２０は、かかる残響パラメータに基づいてかかるセンサヘッド１１の表面にかかる異物残留ありか否かを判断可能とさせる。更に、かかる異物排除工程にセンサヘッド１１の表面からのかかる異物の排除に成功できなかった場合、前記マイクロコントローラ２の内部の異常通報ユニット２４は、前記主制御ユニット２０の制御に基づいて異常通報をホスト装置に発送する。関係する作業員が、前記ホスト装置を介してかかる異常通報を受信した後、直ちに自ら手動でかかる異物を前記センサヘッド１１の表面から排除することができると理解されるべきである。

【0018】

補足説明すると、実施可能な実施例において、かかるホスト装置は、応用システムの中に含まれ、かつ前記応用システムは、パーキングセンサ（Ｐａｒｋｉｎｇ ｓｅｎｓｏｒ）システム、レベルセンサ（Ｌｅｖｅｌ ｓｅｎｓｏｒ）システム、浄化装置（Ｃｌｅａｎｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）システム、液体微粒化（Ｌｉｑｕｉｄ ａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ）システム、及び／または流量計測（Ｆｌｏｗ ｍｅｔｅｒ）システムのうちのいずれか１種であってもよい。更に、本発明の表面異物検知システムのマイクロコントローラ２は、前記ホスト装置の中に整合される。

【0019】

以上の通り本発明に開示される超音波センサの表面異物検知システムを既に十分かつ明瞭に説明してきた。強調すべき点は、上記の詳細な説明は、本発明の実施可能な実施例を具体的に説明したものであり、本発明の権利範囲はこれらの実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的精神を逸脱しない限り、その等効果実施又は変更は、なお、本願の特許請求の範囲内に含まれる点である。

【符号の説明】

【0020】

＜本発明＞
１ 超音波センサ
１１ センサヘッド
２ マイクロコントローラ
２０ 主制御ユニット
２１ 駆動信号生成ユニット
２２ 信号受信ユニット
２３ 残響パラメータ取得ユニット
２４ 異常通報ユニット
＜従来技術＞
１１ａ センサヘッド

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【手続補正書】

【提出日】2022-01-28

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

超音波センサのセンサヘッドの表面上に出現する少なくとも１つの異物の検知及び排除に応用される表面異物検知システムであって、かつそれは前記超音波センサに電気的に接続されるマイクロコントローラを含み、
前記マイクロコントローラは、起動信号と連結される主制御ユニットと、前記主制御ユニットと前記超音波センサに連結される駆動信号生成ユニットと、前記超音波センサに連結される信号受信ユニットと、前記信号受信ユニットと前記主制御ユニットに連結される残響パラメータ取得ユニットとを備え、
前記主制御ユニットは、前記起動信号に基づいて前記駆動信号生成ユニットが前記超音波センサに伝送するための第１センサ駆動信号を生成するように制御するに従い、前記センサヘッドが振動して超音波を生成するように駆動され、
前記駆動信号生成ユニットが前記第１センサ駆動信号の前記超音波センサへの伝送を停止した後、前記残響パラメータ取得ユニットが、前記信号受信ユニットを介して前記センサヘッドの振動波形からなる残響信号を取得し、この残響信号の振動波形における低水準レベルの幅（時間）からなる残響パラメータを取得する、残響パラメータ取得工程を完了することにより、前記主制御ユニットは、少なくとも１つの残響パラメータに基づいて前記センサヘッドの表面に異物残留ありか否かを判断可能とさせることを特徴とする、
表面異物検知システム。

【請求項2】

前記センサヘッドの表面に異物残留ありと見つけ出された場合、前記主制御ユニットは、前記駆動信号生成ユニットが前記超音波センサに伝送するための第２センサ駆動信号を生成するように制御することにより、前記センサヘッドが振動して異物排除工程を実行するように駆動されることを特徴とする、請求項１に記載の表面異物検知システム。

【請求項3】

前記異物排除工程を実行するとき、前記センサヘッドは、間欠的な振動を実行することによって、前記異物をその表面から排除することを特徴とする、請求項２に記載の表面異物検知システム。

【請求項4】

前記異物排除工程が完了した後、前記残響パラメータ取得ユニットは、前記残響パラメータ取得工程を繰り返し実行することにより、前記主制御ユニットは、前記残響パラメータに基づいて前記センサヘッドの表面に異物残留ありか否かを判断可能とさせることを特徴とする、請求項２に記載の表面異物検知システム。

【請求項5】

前記マイクロコントローラは、前記異物排除工程に前記センサヘッドの表面からの前記異物の排除に成功できなかった場合、前記主制御ユニットの制御に基づいて異常通報をホスト装置に発送するために用いられ、前記主制御ユニットに連結される異常通報ユニットをさらに備えることを特徴とする、請求項４に記載の表面異物検知システム。

【請求項6】

前記マイクロコントローラは、前記ホスト装置の中に整合されることを特徴とする、請求項５に記載の表面異物検知システム。

【請求項7】

前記ホスト装置は、応用システムの中に含まれ、かつ前記応用システムは、パーキングセンサシステム、レベルセンサシステム、超音波距離測定システム、液体微粒化システム、超音波洗浄装置または流量計測システムのうちのいずれか１つであることを特徴とする、請求項５に記載の表面異物検知システム。