• 제목/요약/키워드: Ultrasonic Sensor

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고분해능 장애물 탐지를 위한 중첩 초음파 센서 링의 최적 설계 (Optimal Design of Overlapped Ultrasonic Sensor Ring for High Resolution Obstacle Detection)

  • 김성복;김현빈
    • 제어로봇시스템학회논문지
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    • 제17권2호
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    • pp.79-87
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    • 2011
  • This paper presents the optimal design of an overlapped ultrasonic sensor ring for high resolution obstacle detection of an autonomous mobile robot. It is assumed that a set of low directivity ultrasonic sensors of the same type are arranged along a circle of nonzero radius at a regular spacing with their beams overlapped. First, taking into account the dead angle region, the entire range of obstacle detection is determined with reference to the center of an overlapped ultrasonic sensor ring. Second, the optimal design index of an overlapped ultrasonic sensor ring is defined as the area closeness of three sensing subzones resulting from beam overlap. Third, the lower and upper bounds on the number of ultrasonic sensors are derived, which can guarantee minimal beam overlap and also avoid excessive beam overlap among adjacent ultrasonic sensors. Fourth, employing a commercial low directivity ultrasonic sensor, an optimal design example of an overlapped ultrasonic sensor ring is given along with the ultrasonic sensor ring prototype mounted on top of a mobile robot. Finally, some experimental results using our prototype ultrasonic sensor ring are given to demonstrate the validity and performance of an optimally overlapped ultrasonic sensor ring for high resolution obstacle detection.

전역 초음파 센서 시스템을 이용한 이동 로봇의 자기 위치 추정 (Self-localization of a Mobile Robot Using Global Ultrasonic Sensor System)

  • 이수영;진재호
    • 제어로봇시스템학회논문지
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    • 제9권2호
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    • pp.145-151
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    • 2003
  • A global ultrasonic sensor system for self-localization of a mobile robot is proposed in this paper. The global ultrasonic sensor system consists of three or more ultrasonic transmitters fixed at some positions in the world coordinate and receivers in the moving coordinate of a mobile robot. In this global sensor system it is easy to get state vector of the mobile robot in the world coordinate from the distance information between each ultrasonic transmitter and receiver. An extended kalman filter algorithm is used to process the noisy ultrasonic signal and to estimate the state vector. In case of using several independent ultrasonic transmitters, it is necessary to avoid the cross talk among the ultrasonic waves and to synchronize between each ultrasonic transmitter and receiver. The small sized radio frequency modules are adopted to solve the cross talk and the synchronization problem Computer simulation and experiments are carried out to verify the effectiveness of the proposed ultrasonic sensor system.

구조물 안전진단을 위한 초음파능동형광섬유 센서의 개발 (Development of Ultrasonic Active Fiber Sensor for Structural Health Monitoring)

  • 임승현;이정률;오일권
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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    • 한국소음진동공학회 2008년도 춘계학술대회논문집
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    • pp.747-752
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    • 2008
  • Fiber-guided sensor system using a generator and a receiver can detect the amplitude of load or pressure. However, this type of sensor can show some difficulties in detecting the location of damages and pressure loadings. To overcome this weakness of this type, the ultrasonic active fiber sensor, which has an integrated ultrasonic generator and sensing part, was developed in this study. By using this sensor system, the location of mechanical loads can be exactly detected. Moreover, the ultrasonic active fiber sensor is more cost-effective than an ultrasonic fiber sensor using two piezoelectric transducers which are used as a generator and a receiver, respectively. Two applications of the ultrasonic active fiber sensor are demonstrated: cure monitoring of lead and measurement of liquid level. Present results showed that the active fiber sensor can be applied for various environmental sensing.

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순차적 초음파 신호 송출 방식을 이용한 다중 초음파 센서 실험 (Experiment of Multitudinous Ultrasonics Sensors using Sequentially Transmitting Ultrasonic Signa)

  • 장재원;구본수;이상정
    • 한국항공우주학회지
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    • 제45권2호
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    • pp.124-132
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    • 2017
  • 무인기에 대한 관심이 급증하면서 무인기 충돌회피에 대한 많은 연구가 진행 중이다. 충돌회피를 위해서는 무인기 주변에 대한 상황인식이 이루어져야하며 이를 위해 라이더, 영상 카메라, 레이저 센서, 그리고 초음파센서 등이 활용되고 있다. 본 논문에서는 MB 1230 초음파 센서를 이용하여 초음파 센서의 특성을 분석하였다. 또한, 동시에 다수 초음파 센서를 사용할 경우 센서간의 간섭영향으로 정확한 거리 측정값을 획득하지 못함을 확인하였다. 이러한 초음파 센서 신호 간섭을 해결하기 위해 다수의 초음파 센서를 동시에 작동시키는 것이 아니라 초음파 센서의 Enable 신호 입력단을 이용하여 각 초음파 센서를 순차적으로 활성화시킴으로써 초음파 센서간의 간섭을 해결하는 방안을 제안하였으며 실험을 통해 제안한 방안의 효과를 확인하였다.

실내용 이동 로봇의 자기 위치 추정을 위한 전역 초음파 센서 시스템 (Global Ultrasonic Sensor System for Self-localization of an Indoor Mobile Robot)

  • 진재호;이수영
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2002년도 하계학술대회 논문집 D
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    • pp.2421-2423
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    • 2002
  • A global ultrasonic sensor system for self-localization of an indoor mobile robot is proposed in this paper. By the global ultrasonic sensor system, it is meant several ultrasonic transmitters fixed at some positions in the world coordinate and the receiver in the moving coordinate of a mobile robot. In order to achieve the synchronization between an ultrasonic transmitter and receiver and to avoid the crosstalk among the ultrasonic transmitters, simple radio frequency transmitters and receivers are adopted. Experiments are carried out to verify the effectiveness of the proposed ultrasonic sensor system.

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3차원 수중 물체인식 실험에 의한 다공질 압전 초음파 센서의 성능평가 (Efficiency Estimation of Ultrasonic Sensor Fabricated with Porous Piezoelectric Resonator by Experiment of 3-D Underwater Object Recotion)

  • 조현철;이수호;박정학;사공건
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 1997년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.321-324
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    • 1997
  • In this study, Efficiency estimation of ultrasonic sensor fabricated with porous piezoelectric resonator by experiment of 3-D underwater object recognition are presented. The sensor was satisfied with requirement of ultrasonic sensor. The recognition rates for the fixed objects and the translation-rotation objects are 95.3 and 92.7[%], respectively using porous piezoelectric ultrasonic sensor and SOFM neural network. According to the experimental results, It is believed that the self-made ultrasonic sensor can be applied as underwater ultrasonic sensor.

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중첩 초음파 센서 링의 설계 및 장애물 탐지에의 응용 (Design of Overlapped Ultrasonic Sensor Ring and Its Application to Obstacle Detection)

  • 김성복;이상협
    • 융합신호처리학회논문지
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    • 제11권1호
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    • pp.63-73
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    • 2010
  • 본 논문에서는 위치 불확실성이 최소화되도록 중첩 초음파 센서 링을 최적 설계하는 방법과 이를 향상된 해상도의 장애물 탐지에 응용하는 방안에 대해 기술하도록 한다. 기본적으로 일군의 초음파 센서들이 일정 간격으로 상호 빔 폭이 중첩되도록 원형으로 배치된다고 가정한다. 첫째, 빔 폭 중첩 상태를 활용함으로써 초음파 센서 고유의 위치 불확실성을 현저히 감소시킬 수 있음을 보인다. 둘째, 반경이 영인 이상적인 중첩 초음파 센서 링에 대해, 위치 불확실성을 나타낼 수 있도록 유효 빔 폭의 개념을 도입하고, 유효 빔 폭을 최소화하기 위해 필요한 초음파 센서의 최적 개수를 구한다. 셋째, 일정 반경의 실제 중첩 초음파 센서 링을 대상으로, 위치 불확실성 정도를 표현하는 설계 지수를 정의하고, 상용 저지향성 초음파 센서를 구성되는 중첩 초음파 센서 링의 최적 설계 예를 제시한다. 넷째, 초음파 센서의 측정 거리로부터 이동로봇 중심 기준 장애물의 위치를 산정하기 위한 기하학적 방법을 기술한다. 마지막으로, 한 쪽이 열린 평면 장애물 탐지 실험을 통해, 자체 제작된 초음파 센서 링의 장애물 탐지 해상도가 향상됨을 입증한다.

Vision Sensor and Ultrasonic Sensor Fusion Using Neural Network

  • Baek, Sang-Hoon;Oh, Se-Young
    • 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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    • 제어로봇시스템학회 2004년도 ICCAS
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    • pp.668-671
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    • 2004
  • This paper proposes a new method of sensor fusion of an ultrasonic sensor and a vision sensor at the sensor level. In general vision system, the vision system finds edges of objects. And in general ultrasonic system, the ultrasonic system finds absolute distance between robot and object. So, the method integrates data of two different types. The system makes perfect output for robot control in the end. But this paper does not propose only integrating a different kind of data but also fusion information which receives from different kind of sensors. This method has advantages which can simply embody algorithm and can control robot on real time.

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의료 영상진단용 초음파 어레이 센서의 최적설계 및 특성해석 (Optimal Design and Analysis of a Medical Imaging Ultrasonic Array Sensor)

  • 김회용;노용래
    • 한국음향학회지
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    • 제27권6호
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    • pp.263-270
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    • 2008
  • 초음파 어레이 센서의 성능은 구성 불성과 많은 구소 변수들에 의해 결정된다. 본 연구에서는 유한 요소해석을 통하여 구조적인 변화에 따른 초음파 어레이 센서의 성능변화를 해석하였다. 해석 결과를 기초로 하여 초음파 어레이 센서가 주파수 대역폭, 중심 주파수 그리고 -20 dB pulse length와 같은 요구 사항을 모두 만족시키며 최대의 감도를 가지도록 구조를 최적화하였다. 최적화 방법으로는 초음파 어레이 센서의 성능을 목적 함수로 하는 SQP-PD 방법을 사용하였다. 최적화된 초음파 어레이 센서는 의료 영상 진단에 적용되기 위한 모든 요구 조건을 만족하였으며, 본 설계 기술은 유사한 형태의 다른 배열형 초음파 센서에 응용 가능하다

하수관 퇴적물 감지를 위한 초음파 퇴적센서 개발 (Development of Ultrasonic Sediment-level Sensor for Sewage Pipe Application)

  • 박범근;신정희;백종후;이영진
    • 센서학회지
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    • 제30권1호
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    • pp.25-29
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    • 2021
  • In this study, we successfully developed a highly reliable ultrasonic sediment sensor to detect the sediment levels in sewer pipes in harsh environments. The ultrasonic transducer employed in the ultrasonic sediment sensor was designed so as to possess a simple structure. The developed sensor was carefully optimized by simulating the electromechanical characteristics, radiated sound wave pressures, and directivity via finite element analysis. It was also designed to possess a simple mounting structure minimizing the flow disturbance in a 400-mm sewer pipe; additionally, eight ultrasonic transducers were arranged in a four-channel mode, allowing for measurement of the sediment height in five easy steps. Through experimental evaluations, we verified the performance of the ultrasonic sediment-level sensor and its industrial applicability. The results suggested that although the precision value was notably low at 15 mm, the sediment detection performance was adequate; therefore, the developed sensor can potentially be used in industrial applications.