JP2001147269A - 3次元位置測定装置 - Google Patents
3次元位置測定装置Info
- Publication number
- JP2001147269A JP2001147269A JP33125199A JP33125199A JP2001147269A JP 2001147269 A JP2001147269 A JP 2001147269A JP 33125199 A JP33125199 A JP 33125199A JP 33125199 A JP33125199 A JP 33125199A JP 2001147269 A JP2001147269 A JP 2001147269A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- target
- measuring device
- optical signal
- position measuring
- dimensional position
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
精度な位置情報システムを実現する3次元位置測定装置
を提供すること。 【解決手段】 光信号を発生するレーザ光源3と、前記
光信号を反射する反射器とを有し、前記光信号の対象物
体からの反射光を利用して物体の位置及び物体間の距離
を測定する装置本体と、前記装置本体からの光信号を再
帰反射し、前記装置本体に返送する機構をもつタ一ゲッ
ト12とを備えた3次元位置測定装置において、前記反
射器の反射面を偏向、制御することで、光信号照射方向
の変位を行い、前記ターゲット12からの再帰反射を受
けた時点の光信号の照射方向と、反射光を利用した光学
的距離測定法により得た前記ターゲット12までの距離
から、前記ターゲットの3次元空間上の位置を検出す
る。
Description
離測定技術と反射器を用いた光信号走査装置により、対
象物までの距離と、存在する方位から対象物の3次元空
間上の位置情報を検出する、3次元位置測定装置に関す
る。
るシステムとしてGlobal Positionin
g System(GPS)やPHSを利用したシステ
ムなどが普及している。このようなシステムは、屋外で
の使用を前提としており、衛星や基地局からの電波が届
きにくい室内で使用するのは困難である。加えて、複数
の対象に対して同時に位置測定を行う場合は、測定媒体
として電波を用いると十分な解像度を得ることは難し
い。室内の物体の位置情報としては、実用上センチメー
トル単位の解像度が必要である。
置情報システムは、室内では電波が届きにくいため運用
が困難であり、室内というスケールにあった実用的な精
度を持った位置情報を提供するには不十分であった。
測定媒体として用いた、室内用の高精度な位置情報シス
テムを実現する3次元位置測定装置を提供することにあ
る。
め、本発明による3次元位置測定装置では、光信号を発
生する光源と、前記光信号を反射する反射器とを有し、
前記光信号の対象物体からの反射光を利用して物体の位
置及び物体間の距離を測定する装置本体と、前記装置本
体からの光信号を再帰反射し、前記装置本体に返送する
機構をもつタ一ゲットとを備えた3次元位置測定装置に
おいて、前記反射器の反射面を偏向、制御することで、
光信号照射方向の変位を行い、前記ターゲットからの再
帰反射を受けた時点の光信号の照射方向と、反射光を利
用した光学的距離測定法により得た前記ターゲットまで
の距離から、前記ターゲットの3次元空間上の位置を検
出することを特徴としている。
前記3次元位置測定装置において、光信号照射方向の制
御を、前記反射器を固定した棒状の物体を回転運動を発
生する動力装置によって機械的に回転させて行うことを
特徴としている。
前記いずれかの3次元位置測定装置において、前記反射
器、回転軸および回転のための動力装置を複数個組み合
わせて、任意方向に光信号照射方向を変位し、同時に光
信号照射方向の検出又は記録を行うことを特徴としてい
る。
は、前記いずれかの3次元位置測定装置において、周波
数変調、位相変調および強度変調のいずれかまたは複数
を組み合わせて用いて変調された光信号により前記ター
ゲットと前記光源との距離測定を行うことを特徴として
いる。
て、図面を参照して説明する。
位置測定装置の構成を示すブロック図である。
0は、光信号の2次元走査を行う2次元走査装置1と、
出射光と反射光の選別を行うプリズムからなるビームス
プリッタ2と、レーザー光源(以下、単に光源と呼ぶ)
3と、光信号を利用した距離測定装置4と、反射光を検
出するフォトディテクタ5と、フォトディテクタの出力
電気信号を増幅するアンプ6と、電気信号の必要部分を
抽出するフィルタ7と、ガルバノメータスキャナドライ
バ(以下、単にスキャナドライバと呼ぶ)8と、制御お
よび通信信号のアナログ・デジタル変換及びデジタル・
アナログ変換を行うA/D・D/Aコンバータ9と、各
部の制御、データの収集、結果を算出する制御用パーソ
ナルコンピュータ(以下、PCと呼ぶ)11とを備えた
装置本体を備え、さらに、測定対象物に取り付けられ、
光信号を反射する検出対象物体(以下、ターゲットと呼
ぶ)12を備えて構成されている。
ーのような光信号を再帰反射できる反射器が設置されて
おり、光信号の反射光が常に光源方向に偏向されるよう
になっている。
説明するブロック図である。図2においては、ビームス
プリッタ2の図示は省略されている。図2に示すよう
に、2次元走査装置1は、光信号を発生する光源3と、
この光源3からの光信号を反射する一対のミラー13
a,13bと、各ミラー13a,13bを夫々回転させ
る一対のガルバノメータースキャナ14a,14bと、
そのドライバ8と、ガルバノメータスキャナ14a,1
4bを支持固定するジグ15と、通信信号のアナログ・
デジタル変換(PCへの入力方向)及びデジタル・アナ
ログ変換(PCからの出力方向)を行うA/D・D/A
コンバータ9と、制御用PC11とを備えて構成されて
いる。
は、本体円筒部に内蔵されたモーターにより、円筒部中
心に設けられた軸を、制御用PC11からA/D・D/
Aコンバータ9とスキャナドライバ8とを経由した電気
入力信号にあわせて回転させることができる。
幅に応じた一定の角度範囲内を往復運動し、偏向された
光信号の軌跡は、テレビジョン受像機等に使用されてい
るラスタスキャン方式と類似の軌跡を描く。
4bの回転軸角度は、随時スキャナドライバ8と、A/
D・D/Aコンバータ9とを通して制御用PC11でモ
ニターすることが可能である。
は、夫々の回転軸上に光信号を反射するためのミラ−1
3a,13bを互いの回転軸が直交するように配置され
ている。この一対のガルバノメータスキヤナ14a,1
4bの動作の組み合わせにより、一定範囲内の任意方向
に光信号を偏向することができる。
ーの回転が他のミラーの反射方向には影響を与えないた
めに方向の計算が簡便になるが、たとえ直交しない場合
でも三角関数による補正項を挿入することで一定範囲の
任意方向に光信号を偏向することは明らかである。
す2次元走査装置1上で反射、偏向される様子を模式的
に図示したものである。図3においも、ビームスプリッ
タ2の表示は省略されている。図3を参照すると、光源
3から発せられた光信号は、ガルバノメータスキャナ1
4aのミラ−13aに入射し,ガルバノメータスキャナ
14aのミラー13aから、さらに二つ目のガルバノメ
ータスキャナ14bのミラ−13aを介して検出対象物
がある空間に照射される。ガルバノメータスキャナ14
aにより図面上での横方向、ガルバノメータスキャナ1
4bにより同じく縦方向の偏向が光信号に加えられる。
これらの動作の組み合わせにより、ガルバノメータスキ
ャナ14a,14bの可動範囲内であれば、任意の方向
に向けて光信号を照射しつつ、照射方向をモニターする
ことができる。
ために、2次元走査装置1を連続的に稼動させる。走査
の最中にターゲットに光信号が照射されると以下のよう
な経過で、位置情報の検出が行われる。
て説明する。
2から光源3側に返送され、2次元走査装置1から、プ
リズムからなるビームスプリッタ2で経路を分離されて
フォトダイオード5に入射される。この入射によるフォ
トダイオード5の電気信号出力はアンプ6で増幅され、
フィルタ7で必要部分を抽出されて、A/D・D/Aコ
ンバータ9に送られる。A/D・D/Aコンバータ9に
おいて、アナログ信号からデジ夕ル信号への変換が行わ
れた後、制御用PC11に入力され、ターゲット12か
らの反射光があったことが認識される。
からの反射を認識するとA/D・D/Aコンバータ9を
経由して、スキャナドライバ8から光信号の照射方向、
すなわち一対のガルバノメータスキャナ14a,14b
の回転角度をα、βとしてそれぞれ記録する。
変調を行った光信号を照射して、光源3とターゲット1
2との間の距離Lを距離測定装置4で測定する。
処理してターゲット12の空間上のの位置を算出する。
位置算出方法の一例を示したものである。図中では、光
信号を発生させる光源3および2次元走査装置1のうち
ガルバノメータスキャナ14a,14b2台と固定用の
ジグ15の部分をスキャナヘッド部21として、1個の
筐体に収納している。前記スキャナヘッド部21を図の
ように室31内の天井付近に設置する。制御用PC11
などを含むそのほかの部分は制御部22として、別の筐
体に収納し床面に設置する。両者の間は電気信号用ケー
ブル23で接続し、制御、通信を行う。
を検出する場合、3次元位置測定装置の出射口を原点と
して、対象空間の幅、高さ、奥行き方向にそれぞれx、
y、z軸をとれば、ガルバノメータスキャナ14bの回
転角度β、とターゲットまでの距離Lからz軸上の位置
z′を求めると,下記数1式のように示される。
から、x,y軸上の位置x′,y′を求めると、下記数
2式のように示される。
る。
ー光などの光信号を用いた距離計測では、ミリ単位の精
度で測定が可能であり、ガルバノメータスキャナの角度
情報も100分の1度程度の精度が得られる。
ては、十分な精度の情報を得ることができる。
元位置測定装置を用いれば、室内において複数の対象物
に対し、精度の高い位置検出を行うことが可能になる。
の構成を示すブロック図である。
ック図である。
装置1上で反射、偏向される様子を模式的に示す図であ
る。
の室内での設置例及びターゲットの位置算出方法の一例
を示す図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 光信号を発生する光源と、前記光信号を
反射する反射器とを有し、前記光信号の対象物体からの
反射光を利用して物体の位置及び物体間の距離を測定す
る装置本体と、前記装置本体からの光信号を再帰反射
し、前記装置本体に返送する機構をもつタ一ゲットとを
備えた3次元位置測定装置において、 前記反射器の反射面を偏向、制御することで、光信号照
射方向の変位を行い、前記ターゲットからの再帰反射を
受けた時点の光信号の照射方向と、反射光を利用した光
学的距離測定法により得た前記ターゲットまでの距離か
ら、前記ターゲットの3次元空間上の位置を検出するこ
とを特徴とする3次元位置測定装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の3次元位置測定装置にお
いて、光信号照射方向の制御を、前記反射器を固定した
棒状の物体を回転運動を発生する動力装置によって機械
的に回転させて行うことを特徴とする3次元位置測定装
置。 - 【請求項3】 請求項1又は2記載の3次元位置測定装
置において、前記反射器、回転軸および回転のための動
力装置を複数個組み合わせて、任意方向に光信号照射方
向を変位し、同時に光信号照射方向の検出又は記録を行
うことを特徴とする3次元位置測定装置。 - 【請求項4】 請求項1乃至3の内のいずれかに記載の
3次元位置測定装置において、周波数変調、位相変調お
よび強度変調のいずれかまたは複数を組み合わせて用い
て変調された光信号により前記ターゲットと前記光源と
の距離測定を行うことを特徴とする3次元位置測定装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33125199A JP2001147269A (ja) | 1999-11-22 | 1999-11-22 | 3次元位置測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33125199A JP2001147269A (ja) | 1999-11-22 | 1999-11-22 | 3次元位置測定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001147269A true JP2001147269A (ja) | 2001-05-29 |
Family
ID=18241604
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33125199A Pending JP2001147269A (ja) | 1999-11-22 | 1999-11-22 | 3次元位置測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001147269A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7927025B2 (en) | 2006-02-16 | 2011-04-19 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical fiber branch cable, method of wiring the same, and method of providing the same |
JP2013011613A (ja) * | 2012-09-06 | 2013-01-17 | Denso Wave Inc | レーザレーダ装置 |
CN107144848A (zh) * | 2017-03-31 | 2017-09-08 | 成都理想境界科技有限公司 | 一种定位基站和定位系统 |
JPWO2017130770A1 (ja) * | 2016-01-29 | 2018-02-22 | 学校法人明治大学 | 移動体に搭載されたレーザスキャンシステム、移動体に搭載されたレーザスキャナのレーザスキャン方法及びプログラム |
US10113781B2 (en) | 2011-03-04 | 2018-10-30 | Brooks Automation, Inc. | Helium management control system |
CN112703366A (zh) * | 2018-09-18 | 2021-04-23 | 村上直之 | 测量映在电视摄像机上的图像的距离的方法 |
-
1999
- 1999-11-22 JP JP33125199A patent/JP2001147269A/ja active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7927025B2 (en) | 2006-02-16 | 2011-04-19 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical fiber branch cable, method of wiring the same, and method of providing the same |
US10113781B2 (en) | 2011-03-04 | 2018-10-30 | Brooks Automation, Inc. | Helium management control system |
US10900699B2 (en) | 2011-03-04 | 2021-01-26 | Edwards Vacuum Llc | Helium management control system |
JP2013011613A (ja) * | 2012-09-06 | 2013-01-17 | Denso Wave Inc | レーザレーダ装置 |
JPWO2017130770A1 (ja) * | 2016-01-29 | 2018-02-22 | 学校法人明治大学 | 移動体に搭載されたレーザスキャンシステム、移動体に搭載されたレーザスキャナのレーザスキャン方法及びプログラム |
US11187790B2 (en) | 2016-01-29 | 2021-11-30 | Meiji University | Laser scanning system, laser scanning method, movable laser scanning system, and program |
CN107144848A (zh) * | 2017-03-31 | 2017-09-08 | 成都理想境界科技有限公司 | 一种定位基站和定位系统 |
CN112703366A (zh) * | 2018-09-18 | 2021-04-23 | 村上直之 | 测量映在电视摄像机上的图像的距离的方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20210405196A1 (en) | Multiple pixel scanning lidar | |
US11774557B2 (en) | Distance measurement instrument with scanning function | |
US7679727B2 (en) | Method and system for determining the position of a receiver unit | |
US5110202A (en) | Spatial positioning and measurement system | |
US20170314909A1 (en) | Interactive spatial orientation method and system | |
Lichti et al. | Calibration and testing of a terrestrial laser scanner | |
CN101421584B (zh) | 手持光学距离测量设备 | |
CN109557522A (zh) | 多射束激光扫描仪 | |
AU760693B2 (en) | Method for producing a 3D image | |
CN105699983A (zh) | 激光跟踪器 | |
US7450251B2 (en) | Fanned laser beam metrology system | |
US4234241A (en) | Stereo line scanner | |
US6750822B2 (en) | Mobile system and method for characterizing radiation fields outdoors in an extensive and precise manner | |
JP6641031B2 (ja) | 光ビーム位置検出のためのシステムおよび方法 | |
EP3021077B1 (en) | Distance measurement instrument with scanning function | |
CN109557556A (zh) | 扫描组件和激光雷达 | |
CN109116322A (zh) | 一种位移和距离激光雷达系统的回光消除方法 | |
JP2001147269A (ja) | 3次元位置測定装置 | |
CA2053125A1 (en) | Method for determining the spatial coordinates of points, application of said method to high-precision topography, system and optical device for carrying out said method | |
CN208172246U (zh) | 激光雷达测量装置、运载设备 | |
CN114157351B (zh) | 一种声光复合定位的无扫描空间激光通信装置及捕获方法 | |
US11467131B2 (en) | Systems and methods for detecting resonant frequency of MEMS mirrors | |
US3480368A (en) | Angle sensing system using a diverging-converging scan | |
JP2003222674A (ja) | 風速ベクトル計測装置および風速ベクトル算出方法 | |
CN209525457U (zh) | 扫描组件和激光雷达 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060523 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20060523 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20060524 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080529 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080604 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20081105 |