| 【発明の名称】 |
レーザ距離計用校正装置及びこれを備えたレーザ測距装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】羽角 信義
【氏名】遠藤 辰也
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| 【要約】 |
【課題】レーザ距離計のための校正装置であって校正のための空間を小さくすることのできるレーザ距離計用校正装置を提供すること。
【解決手段】互いに対向し合うように平行に配置された一対の平面鏡３１、３２と、この一対の平面鏡のうちの一方の端部近くに配置された基準検出対象物３３とを備えた、レーザ距離計１１のための校正装置。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 レーザ光を照射し、任意の物体からの反射レーザ光を受光して前記任意の物体までの距離を計測するレーザ距離計のための校正装置において、互いに対向し合うように平行に配置された一対の平面鏡と、該一対の平面鏡のうちの一方の端部近くに配置された基準検出対象物とを含むことを特徴とするレーザ距離計のための校正装置。
【請求項２】 請求項１記載の校正装置において、該校正装置は、前記レーザ距離計からのレーザ光を前記一対の平面鏡に入射させ、入射したレーザ光が前記一対の平面鏡の間で反射しながら前記基準検出対象物に到達し、かつそこからの反射レーザ光が前記一対の平面鏡の間で反射しながら前記レーザ距離計に戻るように構成されることを特徴とするレーザ距離計のための校正装置。
【請求項３】 請求項１記載の校正装置と請求項１記載のレーザ距離計とを備えたことを特徴とするレーザ測距装置。
【請求項４】 請求項３記載のレーザ測距装置において、前記校正装置は、該レーザ距離計からのレーザ光を前記一対の平面鏡に入射させ、入射したレーザ光が前記一対の平面鏡の間で反射しながら前記基準検出対象物に到達し、かつそこからの反射レーザ光が前記一対の平面鏡の間で反射しながら前記レーザ距離計に戻るように構成されることを特徴とするレーザ測距装置。
【請求項５】 請求項４記載のレーザ測距装置において、前記レーザ距離計は、レーザ光を水平かつ円周方向に走査して任意の物体からの反射レーザ光を受光して距離を計測することを特徴とするレーザ測距装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、無人搬送車などの移動体の位置計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、製造業においては自動化がすすんでおり、その生産ラインには無人搬送車に組立て部品を搭載して自動走行させ、組立て部品を所望の目的地まで搬送する自動搬送システムが採用されている。このような自動搬送システムにおける無人搬送車の誘導方式には各種あるが、最近では電磁誘導方式や光学誘導方式などの固定経路による誘導方式に代わってガイドレス誘導方式が提案されている。
【０００３】このようなガイドレス誘導方式は、例えば無人搬送車の移動経路の周囲に設置位置が既知の複数個の反射物を配置し、無人搬送車にはレーザ距離計を搭載して実現される。すなわち、レーザ距離計から反射物に対してレーザ光を投射してその反射レーザ光により無人搬送車から各反射物までの相対距離と、無人搬送車の進行方向と反射レーザ光の入射角度との間の相対角度を計測する。そして、演算手段により、あらかじめ知られている各反射物の設置位置データと、レーザ距離計により得られた相対距離及び相対角度とから、無人搬送車の位置と方位とを演算することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のようなガイドレス誘導方式に用いられるレーザ距離計は、常に所定の距離計測精度を持つことが要求される。このような所定の距離計測精度を確保するための校正方法として、従来は以下のような方法を採用している。レーザ距離計との距離が既知である基準検出対象物に対する距離計測を行うことによってレーザ距離計の計測誤差を求め、以後、レーザ距離計の出力からその誤差を差し引いて出力する。
【０００５】この方式では、高い距離計測精度が要求された場合、基準検出対象物を異なった距離で複数個設置する必要がある。また、レーザ距離計の計測範囲が長距離にわたる場合には、基準検出対象物を遠くに置く必要がある。これらの事情から、限られた空間での高精度な校正作業は困難であった。
【０００６】一方、レーザ誘導方式の無人搬送車では、レーザ距離計をその校正装置と共に搭載することが望ましい。しかしながら、上記の説明でも明らかなように、レーザ距離計と基準検出対象物との距離（計測範囲）は最大１５ｍ程度であるにもかかわらず、無人搬送車上ではレーザ距離計と基準検出対象物との間隔は数十ｃｍ程度しか確保できない。また、無人搬送車上に設置可能な基準検出対象物の数は、１〜２個程度に限定される。
【０００７】そこで、本発明の第１の課題は、レーザ距離計のための校正装置であって校正のための空間を小さくすることのできるレーザ距離計用校正装置を提供することにある。
【０００８】本発明の第２の課題は、校正に必要な基準検出対象物の数が１個で済むレーザ距離計用校正装置を提供することにある。
【０００９】本発明の第３の課題は、上記のレーザ距離計用校正装置を備えることで、無人搬送車に適したレーザ測距装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、レーザ光を照射し、任意の物体からの反射レーザ光を受光して前記任意の物体までの距離を計測するレーザ距離計のための校正装置において、互いに対向し合うように平行に配置された一対の平面鏡と、該一対の平面鏡のうちの一方の端部近くに配置された基準検出対象物とを含むことを特徴とするレーザ距離計のための校正装置が提供される。
【００１１】なお、前記校正装置は、前記レーザ距離計からのレーザ光を前記一対の平面鏡に入射させ、入射したレーザ光が前記一対の平面鏡の間で反射しながら前記基準検出対象物に到達し、かつそこからの反射レーザ光が前記一対の平面鏡の間で反射しながら前記レーザ距離計に戻るように構成されることを特徴とする。
【００１２】本発明によればまた、上記の校正装置と上記のレーザ距離計とを備えたことを特徴とするレーザ測距装置が提供される。
【００１３】特に、前記レーザ距離計は、レーザ光を水平かつ円周方向に走査して任意の物体からの反射レーザ光を受光して距離を計測することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】はじめに、図１、図２を参照して、本発明に適したレーザ距離計と無人搬送車との関係について説明する。この無人搬送車は、前述したガイドレス誘導方式に適している。図１に示すように、無人搬送車１０にはレーザ距離計（走査型距離計）１１が搭載される。レーザ距離計１１は、レーザを水平かつ円周方向に定周期で投射して水平方向の走査を行う。無人搬送車１０の走行領域には、設置位置が既知の２個以上の反射板１２ａ、１２ｂが検出対象として配置される。
【００１５】レーザ距離計１１は、無人搬送車１０の走行中に定周期で水平走査を行い、反射板１２ａ、１２ｂからの反射光を受光することにより反射物１２ａ、１２ｂまでの距離Ａ、Ｂと方位を定周期で計測する。なお、方位は、無人搬送車１０の進行方向（図１に一点鎖線で示す）に対する反射光の受光角度で表され、図１の場合、反射板１２ａの方位角はθA 、反射板１２ｂの方位角はθB である。また、方位角θB とθA との差は、方位差θABで表される。レーザ距離計１１は、測定した距離Ａ、Ｂ及び方位角θA 、θB を示す情報を出力する。
【００１６】無人搬送車１０は後述する位置演算部を搭載しており、レーザ距離計１１から出力される距離及び方位の情報と、既知である反射板１２ａ、１２ｂの設置位置情報とから無人搬送車１０の位置及び向きを求める。位置演算部は、コンピュータで実現され、反射板１２ａ、１２ｂの設置位置情報等を記憶するための記憶装置を備えている。
【００１７】図２を参照して、レーザ距離計１１は、レーザの投光器１１−１及び受光器１１−２とこれらを回転させるためのモータ１１−３とエンコーダ１１−４とを備えている。投光器１１−１から投射されたレーザ光が反射板１２ａで反射されて受光器１１−２で受光されるまでの時間情報がレーザ距離計１１から反射板１２ａまでの距離を示す情報として位置演算部２０に出力される。また、レーザ光が無人搬送車の進行方向と同じ角度で投射されてから反射光が受光器１１−２で受光されるまでのモータ１１−３の回転角度情報がエンコーダ１１−４から方位を示す情報として位置演算部２０に出力される。位置演算部２０は、レーザ距離計１１から出力される距離Ａ、Ｂの情報と、既知である反射板１２ａ、１２ｂの設置位置情報とから無人搬送車１０の位置及び向きを求める。なお、位置演算部２０における演算処理は、本発明の要旨ではなく、特願平９−３４８０８６号に詳しく述べられているので、ここでは説明は省略する。
【００１８】次に、図３〜図５を参照して、本発明によるレーザ距離計用校正装置の好ましい実施の形態について説明する。この校正装置は、互いに向かい合うように平行に配置された一対の平面鏡３１、３２と、一方の平面鏡３１の一端部近くに配置された基準検出対象物３３とを有する。平面鏡３１、３２、基準検出対象物３３はそれぞれ、図４のような位置関係で一枚の平板状のものに固定されるのが好ましい。このようにすれば、この構成体を無人搬送車に搭載することは容易であり、実際の運転時にこの構成体が３６０度にわたる水平方向の走査に支障をきたさないようにするために、この構成体を校正位置と退避位置との間で可動とすることも容易である。
【００１９】レーザ距離計１１は、レーザ光の照射方向が操作可能であり、平面鏡３１に対して様々な入射角度θでレーザ光を入射させることができるように組合わされる。特に、この例では、レーザ距離計１１はそのレーザ光の出射端が、平面鏡３２の反射面と同一面上にあるように配置されている。このようにして、レーザ距離計１１と校正装置との組合せをレーザ測距装置として提供することができる。
【００２０】レーザ距離計１１からのレーザ光を本校正装置に入射させると、平面鏡３１、３２での反射を介して基準検出対象物３３に到達させることができる。到達したレーザ光は基準検出対象物３３で反射し、反射レーザ光は、再び平面鏡３１、３２での反射を介してレーザ距離計１１へと戻る。
【００２１】図４に示すように、本校正装置へのレーザ光の入射角度θ1 、θ2 によって、平面鏡３１、３２での反射回数ｎ（＝０、１、２、…）が変化し、結果として、校正距離（レーザ距離計１１から基準検出対象物３３までのレーザ光の伝播距離）が変わることになる。なお、本例では、レーザ距離計１１からのレーザ光を直接、基準検出対象物３３に投射する場合も考慮している。この場合、反射回数ｎ＝０である。
【００２２】図５において、ｎ＝０の場合を想定して説明すると、入射角θn は以下の式（１）で表される。
【００２３】
θn ＝ｔａｎ-1｛ｄ×（２ｎ＋１）／Ｗ｝ （１）
但し、ｄは平面鏡３１、３２間の距離、Ｗは対象物オフセットで、レーザ距離計１１のレーザ光出射点が固定であるので固定値であり、あらかじめ知ることができる。
【００２４】また、校正距離Ｌn は以下の式で表される。
【００２５】
Ｌn ＝Ｗ／ｃｏｓθn （２）
上記の式（１）、（２）は、図４に示すように入射角がθ1 、θ2 のように変化した場合にも適用される。
【００２６】従って、複数種類の校正距離Ｌn と実際の計測値との差を検出することにより、校正のための複数種類の計測結果が得られる。なお、このような複数の計測結果をもとにレーザ距離計の距離補正値を求める処理方法は任意であり、周知の方法を用いても良い。そして、このような処理方法は、自動校正機能としてレーザ距離計に組み込んでも良いし、計測結果を出力して他の処理装置において校正を行うようにしても良い。また、人間がオフライン処理を行うようにしても良い。
【００２７】いずれにしても、校正装置へのレーザ光の入射角度を変えることにより、複数の校正距離を一つの基準検出対象物３３で実現できるとともに、レーザ距離計１１と基準検出対象物３３の設置空間を小さくすることができる。
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、レーザ距離計と基準検出対象物との設置間隔を小さくすることができるので、無人搬送車の車上のような限られた空間において、近距離から遠距離までの複数の距離での校正を行うことが可能となる。
【００２９】特に、スキャン機構を持つレーザ距離計へ適用すると、通常の計測のためのスキャン動作によって基準検出対象物に対する計測が行え、リアルタイムでの校正による距離計測の高精度化が可能となる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００２１０７
【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）３月２５日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】後藤 洋介 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−２７１４４８ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１０月８日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−７７８１７ |
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