(57)【要約】【課題】音波センサの用途に拘わらず、その取付角度を計測する。【解決手段】音波センサの取付角度の計測システムとして、車体５００に対して理想的な角度で取り付けられているとした場合の音波センサ５１０のセンサ軸上に音波計測用センサが搬送された状態で音波センサ５１０から発せられる音波を受信する受信手段１２０と、受信手段１２０によって受信された音波の周波数の強度を計測する計測手段３００と、計測手段３００によって計測された強度を報知する報知手段４００とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音波の発生源から発せられる音波を受信する受信手段と、
前記受信手段によって受信された音波の周波数の強度を計測する計測手段と、
前記計測手段によって計測された強度を報知する報知手段と、
を備える音波報知システム。
【請求項２】
前記受信手段は、一つ以上の前記音波計測用センサを備える、請求項１記載の音波報知システム。
【請求項３】
前記受信手段は、車体に対して理想的な角度で取り付けられているとした場合の音波センサのセンサ軸上に音波計測用センサが搬送された状態で当該音波センサから発せられる音波を受信する、請求項１記載の音波報知システム。
【請求項４】
前記受信手段は、音波計測用センサがパネルの両面にそれぞれ配列されている、請求項１記載の音波報知システム。
【請求項５】
前記受信手段は、基板に対して取り付けられている電子部品を稼働した状態で発生する電歪振動に基づく音波を受信する、請求項１記載の音波報知システム。
【請求項６】
音波の発生源から発せられる音波を受信するステップと、
前記音波の周波数の強度を計測するステップと、
前記強度を報知するステップと、
を含む音波報知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音波報知システム及び方法に関し、特に、自動車などの車両に取り付けられる超音波センサ、コンデンサーなどの電子部品の基板への接続良否を確認する音波センサなどの音波センサ出力の表示などによって報知する音波報知システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、音波センサのセンサ軸の車体への取付け基準方向に対する取付け角度を定量的にかつ簡便に計測する方法が開示されている。この方法は、擬似路面部材を用いて超音波センサの取付け基準方向に対する上下方向の傾きを計測するステップと、対称性の計測対象を用いて超音波センサの取付け基準方向に対する左右方向の傾きを計測するステップとからなる。
【０００３】
特許文献２には、電歪振動による音鳴きを抑制できる電子部品について開示されており、この電子部品は、端面及び端面同士を連結する四つの側面を有すると共に、端面に露出する内部電極が配置された素体と、素体の端面側に配置された端子電極とを備え、端子電極は、素体の端面と四つの側面の少なくとも一つの側面とに亘って連続して配置されて内部電極を覆う焼付層と、一つの側面に配置された焼付層上に配置されるめっき層とからなり、素体の端面に配置された焼付層を覆うように絶縁部が配置されている。
【特許文献１】特開2010-286417号公報
【特許文献２】特開2014-036149号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載されている方法は、駐車操作支援を目的としたものであり、このため、擬似路面部材を用いて超音波センサの取付け基準方向に対する上下方向の傾きを計測している。
【０００５】
この測定によれば、例えば、前方の自動車に対する衝突防止のために超音波センサを用いようとした場合には、自動車から路面までの距離と自動車からその前方の自動車までの距離は大きく相違するから、上記計測では十分でない場合がある。
【０００６】
また、特許文献２に記載されている方法は、電歪振動による音鳴きを抑制には貢献するものの、基板に接続された電子部品の稼働時には、電子部品の電歪振動に基づいて、いわゆる音鳴きが生じる可能性が完全に払しょくされているわけではなく、また、上記電歪振動によって、電子部品と基板とを接続する半田に、或いは、電子部品自体にクラックが発生する場合がある。
【０００７】
電子部品による音鳴きは、人間の可聴周波数帯域の音となれば、人間が聴覚によって理論上認識することができるが、音鳴きで発生する音は小さいため、必ずしも、それを聴覚によって特定することは容易でない。また、クラック発生の防止対策のためには、電歪振動具合を把握することが必要である。
【０００８】
そこで、本発明は、自動車などの車両に取り付けられる超音波センサ、コンデンサーなどの電子部品の基板への接続良否を確認する音波センサなどの音波センサ出力の表示などによって報知することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の音波報知システムは、
音波の発生源から発せられる音波を受信する受信手段と、
前記受信手段によって受信された音波の周波数の強度を計測する計測手段と、
前記計測手段によって計測された強度を報知する報知手段と、
を備える。
【００１０】
なお、受信手段の音波計測用センサは、１つでもよいし、それ以上でもよい。音波計測用センサが１つである場合には、複数の音波センサがそれぞれ理想的な取付角度で前記車体に取り付けられているとした場合のセンサ軸上に搬送してから、前記音波を受信するとよい。一方、音波計測用センサが複数である場合には、複数の音波センサがそれぞれ理想的な角度で取り付けられてるとした場合のセンサ軸上に位置する音波計測用センサで音波を受信するとよい。
【００１１】
また、本発明の音波報知方法は、
音波の発生源から発せられる音波を受信するステップと、
前記音波の周波数の強度を計測するステップと、
前記強度を報知するステップと、
を含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、車両に対する取付角度が理想的な場合の音波センサのから発せられる音波の周波数の強度と、実際に車両に取り付けられている音波センサから発せられる音波の周波数の強度とを対比することにより、音波センサの取付角度が理想的な場合に対してどの程度ズレが生じているかを確認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００１４】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１の音波報知システムの一例であるところの音波センサの取付角度の計測システムの模式的な構成図である。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態の音波センサの取付角度の計測システムは、音波センサであるところの超音波センサの取付角度の測定するための測定装置１００と、測定装置１００に対して所要の指示を出力するとともに測定装置１００から出力される超音波を示す信号を入力する制御装置２００と、制御装置２００によって入力された信号から超音波の強度を計測するスペクトラムアナライザなどの計測装置３００と、計測装置３００によって計測された計測結果を処理して報知する報知手段であるところのコンピュータ４００とを備える。
【００１６】
なお、図１には、超音波センサ５１０が取り付けられている車両として、自動車５００も示している。超音波センサ５１０は、通常、自動車５００の前方及び後方の各バンパーの四隅付近及び中央付近などに合計４個〜１０個程度取り付けられることが多い。
【００１７】
これらの超音波センサ５１０は、所定の周波数の超音波を発する発信部と当該周波数に対応する超音波を受ける受信部とを含む。超音波センサ５１０の近傍に障害物があるとには、その発信部から発せられた超音波が障害物により反射し、受信部で受信されることになる。したがって、受信部において超音波を受信した場合には、その障害物への衝突防止のため、自動車５００の運転手に向けてアラート音を出力したり、自動車５００のブレーキをかけたりすることができる。
【００１８】
また、測定装置１００は、以下説明する、台車１１０と、受信手段１２０と、アーム部１３０と、位置調整ステージ部１４０と、Ｚ軸レール部１５０と、駆動部１６０と、制御部１７０と、を備える。
【００１９】
台車１１０は、超音波センサ５１０の取付角度の計測の際に、自動車５００の前方及び後方等の所要の位置に、測定装置１００を移動させるためのものである。台車１１０の状部には位置調整ステージ部１４０等が搭載されており、また、台車１１０の底部には、台車１１０自体を移動させるための車輪が設けられている。
【００２０】
受信手段１２０は、自動車５００に取り付けられている超音波センサ５１０から発せられる音波を受けるものである。本実施形態に係る受信手段１２０は、１つの音波計測用センサを有している。この音波計測用センサは、超音波センサ５１０から発せられる超音波の周波数にチューニングされており、当該超音波を受けることが可能である。一例としては、この音波計測用センサは、超音波センサ５１０の受信部と同様のものとすることができる。
【００２１】
アーム部１３０は、図１に示すように、Ｚ軸レール部１５０に一端が接続されていて水平方向に延びる第１部分と、第１部分の他端から垂直方向下向きに延びる第２部分と、第２部分の下端から水平方向にやや突出した第３部分とを含む、Ｌ字状の概形をしている。アーム部１３０の第３部分の先端には、既述の受信手段１２０が装着されている。
【００２２】
位置調整ステージ部１４０は、受信手段１２０を位置合わせするために、アーム部１３０をＸＹＺ方向といった３軸方向に移動させるためのものである。自動車５００には、既述のように、通常、複数の超音波センサ５１０が取り付けられているので、それらの各々の取付位置に合わせてアーム部１３０を移動させるために、位置調整ステージ部１４０にはＺ軸レール部１５０等が移動可能な態様で連結されている。
【００２３】
Ｚ軸レール部１５０は、位置調整ステージ部１４０とアーム部１３０とを連結するものであり、主として、アーム部１３０をＺ軸方向に移動させるためのものである。図１には示されていないが、測定装置１００には、アーム部１３０をＸ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ移動させるためのＸ軸レール部及びＹ軸レール部も設けられている。Ｚ軸レール部１５０等は、自動車５００に対して理想的な角度で取り付けられている各音波センサ５１０のセンサ軸上に位置するように、アーム部１３０を移動できるようにしている。
【００２４】
駆動部１６０は、位置調整ステージ部１４０等とともに、いわゆる３軸ロボットを構成するものである。駆動部１６０は、Ｘ軸レール部、Ｙ軸レール部を所定位置まで移動させるモータ、及び、Ｚ軸レール部１５０上でアーム部１３０を所定位置まで移動させるモータなどを有する。
【００２５】
制御部１７０は、受信手段１２０及び駆動部１６０に接続されており、主として、制御装置２００からの命令に従って、駆動部１６０に指示を出力したり、受信手段１２０で受信された超音波に基づく信号を制御装置２００に出力したりするといった各種制御を司るものである。
【００２６】
ここで、既述のように、自動車５００には通常複数の超音波センサ５１０が取り付けられている。また、自動車５００にはいくつもの車種、年式ものがあり、このため、超音波センサ５１０の取り付け位置は自動車５００によってさまざまである。したがって、一意にアーム部１３０の位置を決定することができない。
【００２７】
そこで、本実施形態では、各種自動車５００に取り付けられている超音波センサの取付角度を確認できるように、自動車の車種等ごとに超音波センサ５１０の取付位置の情報を制御装置２００に登録してある。そして、当該登録済みの自動車５００に対しては、理想的な角度で取り付けられている音波センサ５１０のセンサ軸上に受信手段１２０を移動させるように制御部１７０に命令をするようにしている。
【００２８】
つぎに、図１に示す音波センサの取付角度の計測システムの動作について説明する。まず、台車１１０を移動させて、測定装置１００を取付角度の計測対象の音波センサが取り付けられている自動車５００から、例えば０．５ｍ〜２．０ｍ程度離れた箇所の正面まで搬送する。実際には、自動車５００の検査ラインに台車１１０の位置決めガイドを設けることで、自動車５００の正面に台車１１０を搬送できるようにしている。
【００２９】
その後、制御装置２００は、測定装置１００に対して、自動車５００の種別に応じたアーム部１３０の位置制御命令を行う。この結果、測定装置１００では、制御装置２００からの位置制御命令に従って、制御部１７０が駆動部１６０に対してアーム部１３０の位置制御の指示を出力する。
【００３０】
駆動部１６０は、制御部１７０からの指示に従って、位置調整ステージ部１４０上のＸ軸レール部等を、自動車５００に対して理想的な角度で取り付けられているとしたときの第１の音波センサ５１０のセンサ軸上に受信手段１２０の音波計測用センサが位置するように、アーム部１３０を移動させる。なお、ここでいうセンサ軸とは、音波センサ５１０の発信部の軸心をいい、ミクロ的に見たときに、当該発信部から超音波を発信面のほぼ中央のことをいう。
【００３１】
アーム部１３０の位置制御が完了すると、駆動部１６０から制御部１７０にその旨の信号が出力される。制御部１７０は、駆動部１６０からの信号を入力すると、制御装置２００に対して、位置制御完了報告を行う。
【００３２】
つぎに、制御装置２００は、測定装置１００に対して、受信手段１２０をオンする命令を出力する。測定装置１００では、この命令を受けると、制御部１７０が受信手段１２０をオンさせる。
【００３３】
この状態で自動車５００の超音波センサ５１０をオンすると、超音波センサ５１０から超音波が発せられる。この際、第１の音波センサ５１０が自動車５００に対して理想的な取付角度であれば、受信手段１２０で受信される超音波の強度は最大値となり、この角度のズレ量が増加するつれて、受信手段１２０で受信される超音波の強度は低下していくことになる。
【００３４】
受信手段１２０は、超音波センサ５１０から発せられる超音波を受信すると、その超音波を示す信号を制御部１７０に出力する。制御部１７０は、受信手段１２０からの信号を入力すると、制御装置２００に対して当該信号を出力する。
【００３５】
制御装置２００は、制御部１７０からの信号を入力すると、その信号を計測装置３００に出力するとともに、つぎの計測対象である第２の超音波センサ５１０の取付角度を計測するために、測定装置１００に対して位置制御命令を出力する。
【００３６】
計測装置３００は、制御装置２００から出力される信号に基づいて、超音波センサ５１０から発せられる超音波の周波数の強度を計測し、その計測結果をコンピュータ４００に出力する。以後、自動車５００に取り付けられている全ての超音波センサ５１０の取付角度の計測が終了するまで、以上の動作を繰り返す。
【００３７】
コンピュータ４００は、計測装置３００によって計測された計測結果を入力すると、全ての超音波センサ５１０の取付角度の計測が終了したことの報告を受けるまで、順次、入力した計測結果を図示しないメモリなどに格納していく。
【００３８】
その後、コンピュータ４００は、全ての超音波センサ５１０の取付角度の計測が終了したことの報告を受けると、その計測結果を例えばグラフ表示するなどの加工を行うプログラムなどを用いて可視化できるようにしてから、ディスプレイに出力する。
【００３９】
ディスプレイに出力する内容としては、例えば、後述する、図２又は図３の内容を含むものとすればよい。この結果、コンピュータ４００に接続されているディスプレイには、測定装置１００における計測結果が表示されることになる。なお、信頼性の高い計測を行うために、測定装置１００と自動車５００との距離を変更させて、複数回、上記の計測を行ってもよい。
【００４０】
以上の計測により、超音波センサ５１０の取付角度にズレが生じているか否かを確認することができるので、いずれかの超音波センサ５１０の取付角度にズレが生じていること場合には、その超音波センサ５１０の取付角度を修正することが可能となる。
【００４１】
図２は、図１に示す受信手段１２０と特定の超音波センサ５１０との距離と超音波との関係を示す図である。図２の横軸には距離［ｃｍ］を示し、縦軸には強度［ｄＢｍ］を示している。
【００４２】
図２に示すように、受信手段１２０と超音波センサ５１０との距離が離れるにつれて、超音波の強度が低下することがわかる。これは、超音波が拡散していることに起因すると考えられる。図２によれば、６０［ｃｍ］から８０［ｃｍ］までの間及び１００［ｃｍ］近傍で強度の上昇がみられるが、これは計測誤差か隣接する超音波センサ５１０から発せられる超音波を受信したことによるものであると思われる。
【００４３】
また、図２によれば、高精度に超音波の計測ができるのであれば、受信手段１２０と超音波センサ５１０との距離は短い方がよいということができよう。一方、そうでなければ、既述のように、距離を変更して何度か計測を行うとよいであろう。
【００４４】
図３は、図１に示す受信手段１２０と特定の超音波センサ５１０の正面から５０［ｃｍ］の距離とした平面上で受信手段１２０を水平方向に移動させたときにの超音波の強度を示す図である。図２の横軸には距離［ｃｍ］を示し、縦軸には強度［ｄＢｍ］を示している。
【００４５】
図３に示すように、縦軸を中心に略左右対称の強度が得られることがわかる。強度のピークは、縦軸から右に５ｃｍほどズレた位置で得られた。これは、特定の超音波センサ５１０のセンサ軸が右側に向けて若干傾いていることが予想される。
【００４６】
もっとも、この傾きは一概に悪いということを意味するものではない点に留意されたい。すなわち、自動車５００のどの位置に超音波センサ５１０が取り付けられているかにより、センサ軸の方向は異なるので、図３に示す計測結果をもって超音波センサ５１０の取付角度を修正しなければならないというわけではない。
【００４７】
なお、本実施形態では、音波報知システムの一例であるところの音波センサの取付角度の計測システムを例に説明したが、この他にも、超音波センサ５１０自体の超音波の放射角度の精度が所要であるか否かなどを可視化することもできるので、超音波センサ５１０は必ずしも、自動車５００に取り付けられていることまでは必要ない点に留意されたい。
【００４８】
（実施形態２）
図４は、本発明の実施形態２に係る受信手段１２０の受信面の模式的な構成を示す平面図である。実施形態１で説明した受信手段１２０については、音波計測用センサを１個のみ有することを前提としていたが、本実施形態では音波計測用センサを２個以上有する場合を前提としている。
【００４９】
図４には、複数の音波計測用センサ１２０Ａがパネルに配列されてなる受信手段１２０を示している。なお、ここでは、例えば３２個の音波計測用センサ１２０Ａが等間隔で配列されている状態を示しているが、様々な車種、型式の各種自動車５００に幅広く対応できさえすれば、これよりも多い或いは少ない音波計測用センサ１２０Ａを配列するようにしてもよいし、また、音波計測用センサ１２０Ａは等間隔で配列することが必須ではない。
【００５０】
このように複数の音波計測用センサ１２０Ａが配列されている受信手段１２０を用いる場合には、自動車５００に取り付けられている複数の超音波センサ５１０が、それぞれ理想的な角度で取り付けられているとしたときに、当該各音波センサのセンサ軸上に位置する各音波計測用センサ１２０Ａで、各音波センサ５１０からの音波を受ければよい。
【００５１】
また、図４に示す受信手段１２０を用いる場合には、実施形態１の場合と同様に、台車２１０に搭載することもできるが、これに代えて、例えば自動車５００の検査ライン上に受信手段１２０を組み込むこともできる。
【００５２】
具体的には、例えば、自動車５００の搬送時にはライン上の上部に受信手段１２０を位置させておき、自動車５００の検査時等に自動車５００を受信手段１２０の手前側まで搬送させてから、受信手段１２０を降下させて超音波センサ５１０の取付角度の計測を行い、その後に受信手段１２０を上昇させればよい。
【００５３】
なお、受信手段１２０をライン上に組み込む場合には、受信手段１２０のパネルの両面に音波計測用センサ１２０Ａを配列するとよい。こうすると、例えば、パネル表面に配列されている音波計測用センサ１２０Ａで、自動車５００の前方に取り付けられている超音波センサ５１０の取付角度を計測し、その後に、一度、受信手段１２０を上昇させてからその自動車５００をライン上で進めた後に、再び、受信手段１２０を下降させて、前記自動車５００の後方に取り付けられている超音波センサ５１０の取付角度をパネル裏面の配列されている音波計測用センサ１２０Ａを用いて計測するとともに、その自動車５００の後方に位置する自動車の前方に取り付けられている超音波センサ５１０の取付角度を計測することができる。
【００５４】
換言すると、一度降下させた受信手段１２０を基準にすると、表面側の音波計測用センサ１２０Ａによってｎ＋１台目の自動車５００の前方に取り付けられている超音波センサ５１０の取付角度を計測するとともに、裏面側の音波計測用センサ１２０Ａによってｎ＋１台目の自動車５００の前方に位置する１台前のｎ台目の自動車５００の後方に取り付けられている超音波センサ５１０の取付角度を計測することができる。こうすれば、ラインの検査時のスループットを低下させることがなくなるという利点がある。
【００５５】
（他の実施形態）
他の実施形態としては、例えば、０Ｈｚ〜１００ＫＨｚ前後の音を取得可能な音波センサを、基板上に積層セラミックコンデンサーなどの電子部品を接続した状態で、基板周辺に音波センサを位置させることによって、電子部品の電歪振動に基づく音波を可視化することを説明する。
【００５６】
すなわち、他の実施形態では、音鳴き、クラックの発生原因となる電歪振動を視覚により認識するために、まず、基板上に電子部品を接続してから電子部品をオンさせた状態で、基板周辺を測定装置１００によって電歪振動に基づく音波を測定する。
【００５７】
そして、実施形態１等で説明した手法と同様の手法により、測定装置１００の位置制御等がなされて、基板に取り付けられている全ての電子部品の電歪振動に基づく発生音の測定が終了するまで、以上の動作を繰り返される。
【００５８】
その後、コンピュータ４００は、全ての電子部品の電歪振動に基づく発生音の計測が終了したことの報告を受けると、その計測結果を例えばグラフ表示するなどの加工を行うプログラムなどを用いて可視化できるようにしてから、ディスプレイに出力すればよい。
【００５９】
図５は、他の実施形態に係るディスプレイの表示例を示す図である。図５には、基板の撮影画像の表示領域Ａと、表示領域Ａに表示されている撮影画像に含まれているコンデンサーの電歪振動に基づく音波の強度を等高線で示した画像の表示領域Ｂと、表示領域Ｂに表示されている撮影画像を作成するためのデータの表示領域Ｃとを表示している。
【００６０】
また、図５には、楕円Ｄ内で示すように、表示領域Ａに示しているコンデンサー上に、表示領域Ｂに示している画像を重畳させて表示している状態も示している。なお、表示領域Ａ，Ｂの上側には、コンデンサーの音鳴きを測定している旨であったり、測定日情報であったり、各種情報などが表示される領域も示している。
【００６１】
表示領域Ｃには、例えば、０．３ＭＨｚの周波数帯域における、基板の位置とコンデンサーの音波の強度との関係を示している。図５に示す表示例は、典型的には、基板に取り付けられている全ての電子部品について、電歪振動に基づく発生音の測定が終了し、その結果、特定のコンデンサーに音鳴きが認められた場合に表示されるものである。
【００６２】
このため、表示領域Ａには、基板の撮影画像につき、そのコンデンサーの取り付け位置付近を拡大表示している。また、楕円Ｄに示すように、画像を重畳表示させることによって、コンデンサーのいずれの部分が音鳴きの発生源であるかを特定しやすいようにしている。また、表示領域Ｂに示す画像のように、音波の強度を等高線で示すことで、例えば、非常に音波の強度が強いものについては、そのコンデンサーの取り付け或いはコンデンサー自体を交換するといった目安とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施形態１の音波報知システムの一例であるところの音波センサの取付角度の計測システムの模式的な構成図である。
【図２】図１に示す受信手段１２０と特定の超音波センサ５１０との距離と超音波との関係を示す図である。
【図３】図１に示す受信手段１２０と特定の超音波センサ５１０の正面から５０［ｃｍ］の距離とした平面上で受信手段１２０を水平方向に移動させたときの超音波の強度を示す図である。
【図４】本発明の実施形態２に係る受信手段１２０の受信面の模式的な構成を示す平面図である。
【図５】他の実施形態に係るディスプレイの表示例を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１００  測定装置
１１０  台車
１２０  受信手段
１３０  アーム部
１４０  位置調整ステージ部
１５０  Ｚ軸レール部
１６０  駆動部
１７０  制御部
２００  制御装置
３００  計測装置
４００  コンピュータ
【図１】
2015232488.tif 000003
【図２】
2015232488.tif 000004
【図３】
2015232488.tif 000005
【図４】
2015232488.tif 000006
【図５】
2015232488.tif 000007