JP2005221333A - レンジセンサ及びレンジセンサの相互干渉抑制方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の同種のレンジセンサ間の相互干渉、他種の光センサとの相互干渉が発生しても、この発生頻度を実用上に問題とならない程度まで抑制する相互干渉抑制方法の提供。
【解決手段】 床と平行移動するロボット類に搭載されるＡＭ変調方式の２Ｄレンジセンサ１１で、床と非平行な所定の傾斜角度αで投射光をスキャニングする光学系２、３と、回転ミラー２ａ、３ａの回転速度Ｎを可変に制御する回転制御回路８を備え、複数の同種レンジセンサにおける回転ミラーの回転速度、スキャニング時間を相違させることで、１スキャン時に１回相互干渉が発生しても、２回目以降のスキャニング時での発生を抑制して、事実上に相互干渉による誤動作を防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ光やＬＥＤ光を回転ミラーでスキャニングして被投射体までの距離を計測するスキャナ型レンジセンサと、このレンジセンサと他の光センサとの光の相互干渉を低減させる相互干渉抑制方法に関する。

工場等の床上を無軌道に走行する無人搬送車（ＡＧＶ）や掃除ロボットなどに搭載されるスキャナ型レンジセンサ（距離計測センサ）の基本構造を図８に示し、このレンジセンサの距離計測に適用される典型的なＡＭ変調方式光波距離計測法を図９で説明する。

図８のレンジセンサ１１は、投光回路１から周波数変調した投射光Ａ１を投光光学系２を介して水平方向に３６０度スキャニングし、周辺の被投射体１０からの反射光Ａ２を受光光学系３を介して受光回路４で受光し、距離演算回路５で演算して被投射体１０までの距離Ｌを計測する。投光光学系２と受光光学系３は投光用回転ミラー２ａと受光用回転ミラー３ａを有し、両回転ミラー２ａ、３ａはモータ６で高速回転する回転体７の上下に同じ向きで固定される。投光回路１からの投射光Ａ１が定速度で回転する回転ミラー２ａで反射して水平方向に３６０度スキャニングされ、この投射光Ａ１の反射光Ａ２が回転ミラー３ａで反射して受光回路４に受光される。投射光Ａ１を所定の周波数で変調し、この変調した光信号の位相と被投射体１０からの反射光Ａ２との位相差から距離Ｌが演算される。

すなわち、特定の周波数（通常、４０ＭＨｚ以上）で変調された光が被投射体１０に当たって反射して帰ってきた場合、図９に示すように光の速度と距離により位相差φを持つ。この位相差φは光の速度と距離Ｌに依存するため、位相差φを検出することで距離Ｌが計測される。従って、周波数変調された投射光Ａ１を回転ミラー２ａで水平方向に３６０度スキャニングすることにより二次元エリアの距離計測ができる。このような二次元エリアの距離計測を行う２Ｄレンジセンサの３６０度スキャニングする１スキャン時での１ステップ角は０．５°が通常であり、１スキャン時間（スキャニング時間）は例えば２５ｍｓで、回転ミラー２ａ、３ａの回転速度が２４００ｒｐｍである。

また、ＡＭ変調方式の２Ｄレンジセンサの場合、被投射体の反射率により距離演算特性が大きく影響を受ける。特にミラーやステンレスのような反射率の高い被投射体からの反射は、３６０度以上の位相差を検出する最大検出距離を越える遠距離からも強い反射光が帰ってきて、位相差が３６０度以上の距離になると０度（近距離）と区別がつかなくなり、投射光の周波数が１種類では距離演算を間違うことがある。そこで、投射光を４０ＭＨｚ以上の異なる複数の周波数で変調し、それぞれの周波数で演算した距離が一致したときに最終的な計測距離を出力している。通常、１スキャン毎に周波数を変えて各ステップでの距離演算をし、各スキャン時における同じミラー角度（回転ミラーの向き角度）の検出位置での距離が一致しているかどうかをチェックするようにしている。この場合、使用する変調周波数の種類が多くなるほど誤動作する確率が下がるが、変調周波数の種類に比例して距離計測時間が長くなり、応答速度が低下することから、２Ｄスキャナ型レンジセンサにおいては２種類の変調周波数を使用するのが通常である。

上記のような２Ｄレンジセンサは、別の同種のレンジセンサや異種の光センサからの光と相互干渉を起こして誤動作する可能性がある。レンジセンサと共に工場に設置される光センサとしては、光電スイッチや安全用ライトカーテン、パラレル型光伝送系、高速シリアル型光伝送系、レーザ距離計、レーザ変位計が考えられる。その内の光電スイッチ、安全用ライトカーテン、パラレル型光伝送系、レーザ変位計は変調周波数が１００ＫＨｚ以下であり、かつ、誤動作防止のためのバンドパスフィルタを備えていることから、変調周波数が４０ＭＨｚ以上のレンジセンサとの間で相互干渉を起さない。また、レーザ距離計はレンジセンサより十分に大きな周波数帯域が使われている関係から、これも相互干渉を起こさない。残る高速シリアル型光伝送系は、レンジセンサと同様な周波数帯域で使用されることから相互干渉を起す可能性が高い。しかし、工場内での高速シリアル型光伝送系の使い方は、主にクレーン間のデータ伝送であり、クレーンによる事故防止のために光伝送路が機械類で囲まれて外部に洩れることが少ないことから、工場の床上を平行移動するロボットのレンジセンサとの間で相互干渉を起すことはない。工場内で２Ｄレンジセンサを搭載したロボット（無人搬送車、掃除ロボットなど）が相互干渉を起す可能性の高い光センサは、同種のロボットに搭載した同種の２Ｄレンジセンサである場合がほとんどである。

例えば、図１０に示すように工場の水平な床２１上に複数台の同種のロボット２０ａ、２０ｂを自走させた場合、各ロボットが同じ高さ位置に２Ｄレンジセンサ１１ａ、１１ｂを搭載して、同じ高さ位置で投射光Ａ１ａ、Ａ１ｂを水平方向に同じ回転速度で３６０度スキャニングすると、ある１スキャン時の１ステップ時に２台のロボット２０ａ、２０ｂの回転ミラーの向き（光軸）が一致して相互干渉が発生し、かつ、以後のスキャン時に相互干渉が繰り返し発生することがある。例えば図１１に示すように、２台のロボット２０ａ、２０ｂがある距離まで接近して、両ロボット２０ａ、２０ｂの回転ミラーが対向し、各レンジセンサ１１ａ、１１ｂから投射される１ステップＳａ、Ｓｂでの投射光Ａ１ａ、Ａ１ｂの光軸が一致したタイミングで相互干渉が発生する。両ロボット２０ａ、２０ｂでの回転ミラーの回転速度（スキャニング時間）が同一であると、１スキャン時に１回相互干渉が発生すると、後の各ステップ毎に１回ずつ相互干渉が発生して、ロボットが誤動作する可能性が高くなる。

複数の光センサ間の相互干渉防止は、バンドパスフィルタを使用した方法が一般的である（例えば、特許文献１参照）。この相互干渉防止方法は、複数の光センサ相互間で投光の周波数を変え、各光センサに投光した周波数の光だけ通すバンドパスフィルタを装備させて、相互干渉を防ぐようにしたものである。

また、複数の光センサ間の相互干渉を防止する基本的方法として、光センサの投光と受光の同期を取り、相手センサから干渉光が入ると位相をずらして干渉を回避させる方法がよく知られている。
特開平５−２４８９５０号公報

バンドパスフィルタを用いた相互干渉防止方法は、光電スイッチのような光の位相差を演算しない光センサにおいて有効であるが、光の位相差を求めるＡＭ変調方式のレンジセンサにおいては、その受光部にバンドパスフィルタを入れると同フィルタにより位相変動が生じて、距離計測の精度が低下する。特に、光の信号レベルが低くなったとき、計測不能となるレベルまで位相変動が生じることがあって、レンジセンサにバンドパスフィルタを入れることは事実上できない。

また、位相をずらすことで相互干渉を防止する方法は、ＡＭ変調方式のレンジセンサには不適当である。すなわち、ＡＭ変調方式のレンジセンサは、変調周波数の位相と反射光の位相を位相比較器で比較し、位相差信号を直流信号に変換して直流電圧値で位相差を検出しているため、変調周波数の位相を変えると被投射体までの距離が変わったのか、信号の位相が変わったのかの区別ができなくなる。この場合、位相を変えるごとに較正をすればよいが、較正のために応答が遅れ、リアルタイムを必要とするレンジセンサ間の干渉防止には不適当である。

以上のことから、ＡＭ変調方式の２Ｄレンジセンサを搭載した複数の同種ロボットを工場の床上で自由に自走させる場合、同種ロボット間での相互干渉を確実に回避させることができず、そこで、相互干渉が発生するとこれを検知してロボットが誤動作しないよう対策するようにしている。しかし、同種ロボット間で相互干渉が頻繁に発生することもあって、レンジセンサ搭載ロボットの有効な誤動作防止対策が難しいといった現実的な問題が残存していた。

本発明の目的は、複数の同種のレンジセンサ間の相互干渉、また、レンジセンサとこのレンジセンサと同様な周波数帯域の光を使用した他種の光センサとの間の相互干渉が発生しても、この発生頻度を、レンジセンサの距離計測に問題を及ぼさない程度まで極力少なく低減させて、相互干渉が実用上に問題とならないようにするレンジセンサの相互干渉抑制方法を提供することにある。

本発明は、床と平行移動して、周波数変調した投射光を回転ミラーで反射して床と非平行な所定の傾斜角度を持たせてスキャニングし、周辺の被投射体からの反射光と前記投射光との位相差から被投射体までの距離を計測するレンジセンサにおける前記反射光とこの反射光と異なる外来光との相互干渉を抑制する方法であって、回転ミラーの回転速度を可変に設定し、この回転速度を相互干渉が発生する前に、又は、発生直後に変更するようにして、相互干渉の発生を低減させることを特徴とする。

ここで、レンジセンサは、ＡＭ変調方式の２Ｄレンジセンサで、工場などの床上を床と平行に移動するロボットなどに搭載されて、床に対して平行移動する。このレンジセンサから光を床と平行とならない、ある一定の傾斜角度を持たせて投射し、同傾斜角度からの反射光を受光させるようにすると、レンジセンサは同種のレンジセンサを含む他の光センサからの光を受光しにくくなり、相互干渉しにくくなるが、他の光センサの光が周辺物体で反射するなどして相互干渉が発生する可能性は十分にある。レンジセンサから投射する光の床に対する傾斜角度は、距離計測に支障を及ぼさない３°程度が望ましい。

このレンジセンサで光をスキャニングする回転ミラーの回転速度を可変に設定し、１スキャニング時間が任意に変更できるようにして、所望の回転速度で投射光をスキャニングして反射光を受光する。そして、例えば、同種のレンジセンサ間で相互干渉が発生したタイミングの１スキャン時に回転速度を変更させると、次の１スキャン時では直前の１スキャン時で相互干渉した光軸の位置で光軸相互間に位相ずれが生じ、相互干渉が発生する確率が大幅に低下する。このような回転ミラーの回転速度を変更させる割合は、変更前の回転速度の５％〜１０％程度が望ましく、この程度の速度変更で２回連続の相互干渉が高い確率で防止できる。また、同じ床上で多くの同種のレンジセンサを移動させるような場合、各レンジセンサによる回転速度変更はレンジセンサ毎に設けた乱数表に基づいて行なうことが、干渉確率を安定して低下させる上で有効である。このようにレンジセンサの相互干渉を起す確率が低下することで、レンジセンサ本来の距離計測の応答性、正確性の低下が軽減でき、レンジセンサを搭載したロボット等の移動設備、移動機器の誤動作が抑制できて信頼性が増す。

また、本発明においては、同じ床上を平行移動する複数のレンジセンサのそれぞれの回転ミラーの回転速度を、相互に相違するよう予め変更して設定することができる。このようにすると、複数の各レンジセンサのそれぞれの回転速度が相違するために、レンジセンサ間で１スキャン時に相互干渉が発生しても、以後のスキャン時に発生する確率が少なくなり、この場合も各レンジセンサ本来の距離計測の応答性、正確性の低下が軽減できる。

また、本発明方法においては、上記回転ミラーの回転速度の変更を、次の（１）、（２）、（３）の各方法で行うことができる。

（１）１回のスキャニング（１スキャン）毎に行う。１スキャン毎に回転速度を変更させると、複数の同種レンジセンサが同時に同一の回転速度でスキャニングを繰り返す確率が少なくなり、その分、相互干渉が繰り返し発生する確率が少なくなって、事実上に相互干渉による影響がなくなる。

（２）レンジセンサが相互干渉の発生を検知した信号に基づいて行う。レンジセンサが作動中に他のレンジセンサなどの光センサと相互干渉を起すと、最初に相互干渉を起した１スキャン時に干渉レベルを検出して、干渉レベルがレンジセンサを誤動作させるレベル以上であるときに干渉検知信号を出力して、回転速度を変更させる。このようにすると次からのスキャン時に相互干渉が発生する確率が少なくなり、この場合も事実上に相互干渉による影響がなくなる。

（３）レンジセンサを搭載する複数のロボットが床上を移動するときに、床上を複数エリアに区分けして、１つの区分けエリアに１台のロボットが移動すると、このエリアで予め決められた回転速度に変更する。互いに隣接する２つの区分エリアに１台ずつロボットがあって、この両ロボットに搭載した同種のレンジセンサの回転速度が相違するようにしておくと、この両レンジセンサ間で相互干渉が繰り返し発生する確率が少なくなり、事実上に相互干渉による影響がなくなる。

以上の（２）方法においては、干渉検知信号を次の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の各方法で得ることができる。

（Ａ）レンジセンサの３６０度スキャニング時における各ステップ時での投射光の発光を距離計測に影響を与えない所定の時間帯だけ停止させ、この発光停止の時間帯で外来光による干渉光レベルを検知して干渉検知信号を得る。各スキャン時の毎回のステップ時に投射される投射光の発光を一時停止、例えば投射光の最低５波長に相当する短時間だけ発光停止させて、残りの時間帯の投射光で距離計測の動作を実行させる。１ステップ時の投射光発光停止の時間帯で光信号が入ると、この光信号は他の光センサなどから入った干渉光と判断できて、この干渉光レベルから干渉検知信号を得る。そして、次の１ステップから、又は、次回の１スキャン時から回転ミラーの回転速度を変更させると、相互干渉が継続して発生せず、事実上に相互干渉による影響がなくなる。この（Ａ）方法は、次の（Ｂ）方法や（Ｃ）方法より回路的有利に実施できる。

（Ｂ）レンジセンサの反射光及び外来光の受光信号から波形崩れ度を演算して干渉検知信号を得る。つまり、レンジセンサ自らが発光する自発光（投射光、反射光）に外来光の干渉光が混じると受光信号に波形崩れが生じ、その波形崩れの度合いが干渉光の光レベルに比例する。相互干渉のないときの受光信号は基本的にサイン波形であり、この受光信号に同様なサイン波形の干渉光が入ると波形崩れを起すので、この波形崩れ度を所定の閾値と比較して干渉検知信号を求めることができる。この場合も干渉検知信号を得て、次の１ステップから、又は、次回の１スキャン時から回転速度を変更させると、相互干渉が継続して発生せず、事実上に相互干渉による影響がなくなる。

（Ｃ）レンジセンサの反射光及び外来光の受光信号から外来光の周波数成分を解析して干渉検知信号を得る。ＡＭ変調方式のレンジセンサは３６０度以上の位相差による影響をなくすため、２種類以上の周波数で投射光を変調している。レンジセンサの自発光の周波数と干渉光の周波数が相違している場合、２つの光のビート信号による周波数信号が発生するため、この周波数信号の周波数成分を解析することにより干渉光の有無、レベルが検知でき、干渉検知信号を得ることができる。この場合も干渉検知信号を得て、次の１ステップから、又は、次回の１スキャン時から回転速度を変更させると、相互干渉が継続して発生せず、事実上に相互干渉による影響がなくなる。

また、本発明においては、床と平行移動して、周波数変調した投射光を回転ミラーで反射してスキャニングし、周辺の被投射体からの反射光と前記投射光との位相差から被投射体までの距離を計測するレンジセンサで、床と非平行な所定の傾斜角度を持たせて投射光をスキャニングする光学系と、回転ミラーの回転速度を可変に制御する回転制御回路とを具備した構造を特徴とする。

ここで、レンジセンサは、１スキャン毎に投射光を異なる複数種類の周波数で順番に変調するＡＭ変調方式のレンジセンサであり、特に、変調周波数は最小の２種類を使用したものが有効である。投射光を床に対して傾斜させる光学系は、投射光と反射光の光軸に設置される既存の回転ミラーの傾斜角を変更することで実現できる。回転ミラーの回転速度を制御する回転制御回路は、回転ミラーを回転させるモータの駆動回路に組み込んだ電力制御手段で構成すればよい。このような光学系と回転制御回路は、既存のレンジセンサにコスト的有利に適用できる。

本発明によれば、レンジセンサと他の光センサの相互干渉が発生しにくく、レンジセンサの１スキャン時に相互干渉が発生しても次スキャン時以降にも発生する確率が極端に低くなって、事実上に相互干渉による悪影響がなくなり、レンジセンサを搭載したロボットの相互干渉による誤動作を高い確率で抑制することができる。特に、同じ床上で同種のレンジセンサ搭載の複数のロボットが移動する場合、各ロボット間での相互干渉が発生しにくく、発生してもスキャニング速度変更で相互干渉発生が継続しないので、ロボット相互が安定した状況の中で移動することになり、ロボット作業の信頼性が向上する。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図７を参照して説明する。なお、図１〜図７において、図８〜図１１と同一部分又は相当部分には同一符号を付して、説明の重複を避ける。

図１のレンジセンサ１１はＡＭ変調方式の２Ｄレンジセンサで、モータ６で水平方向に高速回転する回転体７に固定した上下一対の回転ミラー２ａ、３ａの取付角度を変更して、投射光Ａ１を図２に示すように床２１に対して下向きの傾斜角度αだけ傾けて、所定のステップ角でもって３６０度スキャニングする。投射光Ａ１の被投射体１０からの反射光Ａ２も同じ傾斜角度αで受光される。投射光Ａ１と反射光Ａ２のスキャニング時の傾斜角度αは３°程度が適切で、３°より小さくなるほど相互干渉が発生しやすくなり、３°より大きくなるほどレンジセンサ周辺の距離計測できる有効検出エリアが狭くなる。

図１のレンジセンサ１１は、回転体７を高速回転させるモータ６の駆動回路に回転制御回路８を内蔵する。回転制御回路８は、モータ６を電力制御することで回転ミラー２ａ、３ａの回転速度を複数段階で自在に変更させる制御系である。回転制御回路８による回転ミラー回転速度の変更で、後述するようにレンジセンサ１１の相互干渉の発生頻度が低減され、事実上に相互干渉が抑制される。

図２は、同じ床２１上で２台の同種のロボット２０ａ、２０ｂが自由に床２１と平行移動する状況を示している。２台のロボット２０ａ、２０ｂは掃除ロボットで、同じ高さ位置に図１の同種のレンジセンサ１１ａ、１１ｂを搭載する。２台のロボット２０ａ、２０ｂからの投射光Ａ１ａ、Ａ１ｂのスキャニング時の旋回速度（回転ミラーの回転速度）が同一の場合、ある１スキャン時の１ステップ時に２台のロボット２０ａ、２０ｂの回転ミラーが互いに向き合うミラー回転位置にあるとき（図１０において相互干渉が発生するとき）、各投射光Ａ１ａ、Ａ１ｂが互いに下向きの傾斜角度αを有しているので両者の光軸が一致せず、相互干渉が発生しない。この光軸ずれの様子が図５に示される。

一方の例えばロボット２０ａの投射光Ａ１ａが他方のロボット２０ｂのレンジセンサ１１ｂの受光光学系３に向うが、傾斜角度αのために受光に到らず、相互干渉を引き起こさない。しかし、投射光Ａ１ａが他の物体に反射して他方のロボット２０ｂのレンジセンサ１１ｂの受光光学系３で干渉光として受光され、相互干渉が発生する可能性が少ないが十分に存在する。この少ない可能性、確率で発生する相互干渉を実用上に問題ない程度まで低減させるのが、回転制御回路８による回転ミラーの回転速度変更の実行である。

なお、図２で示す傾斜角度αは、下向き円錐状の傾斜方向での角度であるが、図３や図４に示す方向の傾斜角度αであってもよい。図３は上向き逆円錐状の傾斜角度αであり、図４は床２１に対して傾斜する平面の傾斜角度αが示される。いずれの角度αも３°程度が適切であり、図３と図４のいずれのロボット２０ａ、２０ｂのレンジセンサ１１ａ、１１ｂにおいても相互干渉が発生する確率は少ないが、可能性は十分に存在する。

図２〜図５に示す２台のロボット２０ａ、２０ｂにおける回転ミラーの回転速度をＮａ、Ｎｂとすると、Ｎａ＝Ｎｂの場合、両レンジセンサ１１ａ、１１ｂ間で１スキャン時の１ステップで相互干渉が発生すると、両者の投射光Ａ１ａ、Ａ１ｂが同速でスキャニングしているので後続の各スキャン時で連続して相互干渉が発生する確率が非常に高く、ロボットが誤動作する可能性が高くなる。そこで、本発明においては２台のロボット２０ａ、２０ｂにおける回転速度Ｎａ、Ｎｂを相違させる作業、制御をする。この作業、制御の具体的実施例を順に説明する。

（実施例１）床２１上の２台のロボット２０ａ、２０ｂの回転速度Ｎａ、Ｎｂを始めから相違させておく。例えば一方の回転速度Ｎａが２４００ｒｐｍとしたら、他方の回転速度Ｎｂを２４５０ｒｐｍに設定しておく。このようにするとある１スキャン時に相互干渉が発生しても、次の１スキャン時には相互干渉する位置での光軸に位相ずれが生じて相互干渉が発生する可能性、確率が少なくなり、事実上に相互干渉が発生しなくなる。

（実施例２）平常時はＮａ＝Ｎｂにして、２台のロボット２０ａ、２０ｂの間で１回目の相互干渉が発生した段階で相互干渉発生を検出して、回転速度Ｎを相手側と異なる値に変更する。相互干渉発生の検出は、次の［相互干渉検出法１］〜［相互干渉検出法３］が有効である。

［相互干渉検出法１］図１のレンジセンサ１１の３６０度スキャニング時における各ステップ時での投射光Ａ１の発光（自発光）を距離計測に影響を与えない短時間だけ停止させて、この発光停止の時間帯で干渉光の有無、干渉光の光レベルを検知して、干渉光レベルが予め設定された閾値を超えるときだけ干渉検知信号を出力させて、回転速度Ｎを変更する。例えば、図６（Ｃ）に示すように、１ステップ時の投射光Ａ１の発光を所定の短時間ｔだけ停止させる。発光停止時間ｔは、投射光Ａ１の波長の減衰を考慮して最低５波長程度が望ましく、この程度の発光停止時間ｔは（変調周波数によって多少相違するが）１ステップの演算時間の１/３２０程度と短くて、距離演算に何ら影響を及ぼさない。そして、図２〜図５の２台のロボット２０ａ、２０ｂ間に相互干渉が発生しないときは、発光停止時間ｔの時間帯に外来光の信号が入らず、干渉検知信号は出力されない。ある１スキャン時に相互干渉が発生すると、図６（Ｄ）の破線波形に示すように発光停止時間ｔの時間帯で干渉光による信号が入り、相互干渉が検出され、かつ、干渉光レベルが予め設定された閾値と比較される。閾値は、検出した干渉光レベルが距離演算に影響を及ぼす最低レベルを基準値として経験に基づいて設定され、干渉光レベルが閾値を超えたときに干渉検知信号が図１の回転制御回路８に出力される。このような発光一時停止による相互干渉検出法は、簡単で安価な回路構成で実施でき、しかも、安定した高い精度で実行できる有利さがある。

回転制御回路８は干渉検知信号が入力されると、回転速度Ｎを予め設定された異なる速度に自動変更する。この速度変更は、干渉検知信号が検出された１ステップの直後のステップから行うことも可能であるが、次の１スキャン時に行う。このようにすれば相互干渉が２回連続して起こることが回避でき、相互干渉発生の頻度低減が可能となる。

［相互干渉検出法２］図１のレンジセンサ１１の自発光（投射光、反射光）に外来光の干渉光が混じときの受光信号の波形崩れ度を検出し、所定の閾値と比較して干渉検知信号を出力する。図７に示すように、レンジセンサ１１の相互干渉がないときの受光信号は基本的にサイン波であり、これに干渉光が入ってくるとサイン波が大きく崩れるので、その崩れ度を演算する。

例えば、受光信号の１波長成分において２乗誤差を求め、振幅Ｅで正規化して崩れ度を定義する。図７におけるサイン波の１波長内にある９０°位相毎の４点Ｖ０、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の電位は、波形崩れがない場合はＶ０＋Ｖ２＝０、Ｖ１＋Ｖ３＝０の関係にあり、２乗誤差が０となり、波形崩れ度が０と演算される。ここで、干渉光が入って波形崩れが生じると、２乗誤差成分が出て、波形崩れ度が最高で１と演算される。この波形崩れ度を、予め経験に基づいて設定された閾値と比較して、閾値以上のときに干渉検知信号を図１の回転制御回路８に出力する。

［相互干渉検出法３］図２〜図５の２台のロボット２０ａ、２０ｂの各々が２種類の周波数で光変調しており、ロボット間で相互干渉が生じるとレンジセンサ自発光の周波数と干渉光の周波数が相違して、その周波数差によるビート信号が発生することから、レンジセンサの受光信号の周波数成分を解析して、干渉光の影響を調べ、干渉光レベルを検出して閾値と比較することで、干渉検知信号を出力する。

本発明の相互干渉抑制方法を説明するためのレンジセンサ要部のブロック図である。 ２台のレンジセンサ搭載ロボットの概要を示す側面図である。 別の２台のレンジセンサ搭載ロボットの概要を示す側面図である。 別の２台のレンジセンサ搭載ロボットの概要を示す側面図である。 ２台のレンジセンサ搭載ロボットの概要を示す平面図である。 相互干渉を検出する１方法を説明するための光波形図である。 相互干渉を検出する他の１方法を説明するための光波形図である。 一般的なレンジセンサの要部のブロック図である。 ＡＭ変調方式レンジセンサの距離計測法を説明するための光波形図である。 一般的な２台のレンジセンサ搭載ロボットの概要を示す側面図である。 図１０の２台のレンジセンサ搭載ロボットの概要を示す平面図である。

符号の説明

１ 投光回路
２ 投光光学系
２ａ 回転ミラー
３ 受光光学系
３ａ 回転ミラー
４ 受光回路
５ 距離演算回路
６ モータ
７ 回転体
８ 回転制御回路
１０ 被投射体
２０ａ ロボット
２０ｂ ロボット
２１ 床
Ａ１ 投射光
Ａ２ 反射光
ｔ 発光停止時間
α 傾斜角度
φ 位相差

Claims (8)

1. 床と平行移動して、周波数変調した投射光を回転ミラーで反射して床と非平行な所定の傾斜角度を持たせてスキャニングし、周辺の被投射体からの反射光と前記投射光との位相差から被投射体までの距離を計測するレンジセンサにおける前記反射光とこの反射光と異なる外来光との相互干渉を抑制する方法であって、
   前記回転ミラーの回転速度を可変に設定して、この回転速度を前記相互干渉が発生する前、又は、発生直後に変更させることを特徴とするレンジセンサの相互干渉抑制方法。
2. 前記レンジセンサのスキャニング毎に、回転ミラーの回転速度を変更することを特徴とする請求項１記載のレンジセンサの相互干渉抑制方法。
3. 前記床と平行移動する複数のレンジセンサのそれぞれの回転ミラーの回転速度を、相互に相違するよう予め変更して設定することを特徴とする請求項１記載のレンジセンサの相互干渉抑制方法。
4. 前記レンジセンサが前記相互干渉の発生を検知した信号に基づいて、回転ミラーの回転速度を変更することを特徴とする請求項１記載のレンジセンサの相互干渉抑制方法。
5. 前記レンジセンサのスキャニング時における各ステップでの投射光発光を距離計測に影響を与えない所定の時間帯だけ停止させ、この発光停止の時間帯で相互干渉した光のレベルを検知して得た干渉検知信号に基づいて、回転ミラーの回転速度を変更することを特徴とする請求項４記載のレンジセンサの相互干渉抑制方法。
6. 前記レンジセンサの反射光及び外来光の受光信号から波形崩れ度を演算して得た干渉検知信号に基づいて、回転ミラーの回転速度を変更することを特徴とする請求項４記載のレンジセンサの相互干渉抑制方法。
7. 前記レンジセンサの反射光及び外来光の受光信号から外来光の周波数成分を解析して得た干渉検知信号に基づいて、回転ミラーの回転速度を変更することを特徴とする請求項４記載のレンジセンサの相互干渉抑制方法。
8. 床と平行移動して、周波数変調した投射光を回転ミラーで反射してスキャニングし、周辺の被投射体からの反射光と前記投射光との位相差から被投射体までの距離を計測するレンジセンサであって、前記床と非平行な所定の傾斜角度を持たせて投射光をスキャニングする光学系と、前記回転ミラーの回転速度を可変に制御する回転制御回路とを具備したことを特徴とするレンジセンサ。