JP2005331353A - 位置決めシステム及び位置決め方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 レーダ装置が搭載された車輌とターゲットとの位置決め精度を向上し、かつ、位置決め作業の効率化を図ること。
【解決手段】 車輌１００に搭載されたレーダ装置１０１のビーム軸を調整するにあたり、車輌１００と、レーダ装置１０１からのビームが入射する入射面１ａを有するターゲット１と、の相対的な位置決めを行う位置決めシステムＡであって、カメラ１１により車輌１００の平面視画像を撮影し、撮影された車輌１００の平面視画像に基づいて、ビーム軸の正規方向を特定する特定し、特定された正規方向と入射面１ａとが直交するように、ターゲット１を移動させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車輌に搭載されたレーダ装置のビーム軸の調整技術に関するものである。

オートクルーズ機能や障害物との衝突予知機能を実現するため、車輌にレーダ装置を設けることが普及しつつある。一般にレーダ装置は車輌の前方に配置され、車輌の前方へビームを送信し、その反射波を受信することで車輌前方の障害物の検知や障害物との距離の計測等を行う。ここで、レーダ装置から送信されるビームが設計通りの方向（以下、正規方向という。）を向いていなければ障害物の検知等の精度に影響を与えることになる。このため、レーダ装置を車輌に取り付けるにあたっては、レーダ装置から送信されるビームのビーム軸が正規方向を向いているか否かを検査し、ズレが生じている場合にはレーダ装置の取付位置を調整する等して、ビーム軸を調整する作業が行われている。

ビーム軸の調整方法は種々の方法が提案されており、例えば、障害物として仮想されるターゲットに対してレーダ装置からビームを送信し、その反射波を受信することでビーム軸のズレを検出する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。また、ターゲットを電界強度測定装置から構成し、レーダ装置から送信されるビームの電界強度を測定することでビーム軸のズレを検出する方法も提案されている。

特開平１１−３３７６３４号公報

ここで、ビーム軸の調整作業を行う前提として、レーダ装置が搭載される車輌とターゲットとが相対的に適切に位置決めされている必要がある。つまり、その車輌のビーム軸の正規方向に対して、ターゲットにおけるビームの入射面が直交するように位置していなければ、上述した従来例によるビーム軸の調整作業を行っても、ビーム軸は正規方向に対してズレが生じたままとなる畏れがある。従来、車輌とターゲットとの位置決めは作業者の感覚により行われており、位置決めの精度が必ずしもよくないと共に、作業の効率化が図れていない。

従って、本発明の目的は、レーダ装置が搭載された車輌とターゲットとの位置決め精度を向上し、かつ、位置決め作業の効率化を図ることにある。

本発明によれば、車輌に搭載されたレーダ装置のビーム軸を調整するにあたり、前記車輌と、前記レーダ装置からのビームが入射する入射面を有するターゲットと、の相対的な位置決めを行う位置決めシステムであって、前記車輌の平面視画像を撮影する撮影手段と、前記撮影手段により撮影された前記車輌の平面視画像に基づいて、前記ビーム軸の正規方向を特定する特定手段と、前記特定手段により特定された前記正規方向と、前記入射面とが直交するように、前記ターゲット又は前記車輌の少なくともいずれか一方を移動させる移動手段と、を備えたことを特徴とする位置決めシステムが提供される。

このシステムでは、車輌の平面視画像を撮影し、その平面視画像に基づいてその車輌におけるビーム軸の正規方向が特定される。そして、特定された正規方向とターゲットの入射面とが直交するようにターゲット又は車輌の少なくともいずれか一方が移動される。車輌の平面視画像に基づきビーム軸の正規方向が特定され、ターゲット又は車輌の少なくともいずれか一方を移動することで両者の位置合わせが行えるので、従来のように作業者の感覚に依存する場合よりも位置決め精度を向上し、かつ、位置決め精度のバラツキを抑制できる。更に、位置決めを自動化できるので位置決め作業の効率化を図ることができる。

本発明において、前記撮影手段は、前記車輌及び前記ターゲットの平面視画像を撮影し、前記特定手段は、更に、前記ターゲットの平面視画像に基づいて、前記入射面の向きを特定し、前記移動手段は、前記特定手段により特定された前記正規方向と前記入射面の向きとに基づいて、前記正規方向と前記入射面とが直交するように、前記ターゲット又は前記車輌の少なくともいずれか一方を移動させてもよい。この構成によれば、平面視画像にターゲットの画像も含まれるので、車輌とターゲットとの相対的な位置関係が平面視画像から明らかになる。従って、ターゲットと車輌との位置合わせの精度をより向上できる。

また、本発明において、前記移動手段は、前記ターゲットを移動させてもよい。車輌を移動するよりもターゲットを移動する方が簡易な構成で足り、システムの簡易化、経済化を図ることができる。

この場合、前記移動手段は、前記正規方向と前記入射面とが直交するように、前記ターゲットを回動して前記入射面の向きを変化させる回動装置を備えることもできる。ターゲットを回動させて入射面の向きを変化させることで、簡易に車輌とターゲットとの位置決めを行うことができる。

また、この場合、前記移動手段は、前記正規方向が前記入射面の中心を通過するように、前記ターゲットを所定軌道上で移動させる移動装置を備えることもできる。ターゲットを所定軌道上で移動させることで、ビーム軸の正規方向と入射面との中心位置がずれている場合においても、その位置合わせを簡易に行うことができる。

本発明において、前記正規方向としては、例えば、車輌の中心軸線方向が挙げられる。

また、本発明によれば、車輌に搭載されたレーダ装置のビーム軸を調整するにあたり、前記車輌と、前記レーダ装置からのビームが入射する入射面を有するターゲットと、の相対的な位置決めを行う位置決め方法であって、前記車輌の平面視画像を撮影する撮影工程と、前記撮影手段により撮影された前記車輌の平面視画像に基づいて、前記ビーム軸の正規方向を特定する特定工程と、前記特定工程により特定された前記正規方向と前記入射面とが直交するように、前記ターゲット又は前記車輌の少なくともいずれか一方を移動させる移動工程と、を備えたことを特徴とする位置決め方法が提供される。

この方法では、車輌の平面視画像を撮影し、その平面視画像に基づいてその車輌におけるビーム軸の正規方向が特定される。そして、特定された正規方向とターゲットの入射面とが直交するようにターゲット又は車輌の少なくともいずれか一方が移動される。車輌の平面視画像に基づきビーム軸の正規方向が特定され、ターゲット又は車輌の少なくともいずれか一方を移動することで両者の位置合わせが行えるので、従来のように作業者の感覚に依存する場合よりも位置決め精度を向上し、かつ、位置決め精度のバラツキを抑制できる。更に、位置決めを自動化できるので位置決め作業の効率化を図ることができる。

以上述べた通り本発明によれば、レーダ装置が搭載された車輌とターゲットとの位置決め精度を向上し、かつ、位置決め作業の効率化を図ることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１（ａ）は本発明の一実施形態に係る位置決めシステムＡの側面視図、図１（ｂ）は位置決めシステムＡの平面視図である。位置決めシステムＡは、車輌１００に搭載されたレーダ装置１０１のビーム軸を調整する作業場の天井から吊り下げられたカメラ１１と、レーダ装置１０１からのビームが入射するターゲット１を移動させる移動ユニット１２と、を備える。

レーダ装置１０１は車輌１００の前方中央部（例えばバンパ部）に配設されており、略水平に車輌１００の前方へビームを送信する。本実施形態の場合、レーダ装置１０１のビーム軸の正規方向は車輌１００の中心軸線方向であることを想定している。同図の状態ではレーダ装置１０１は未だ車輌１００に対して仮設された状態にあり、後述する車輌１００とターゲット１との位置決め後に行われるビーム軸の調整作業により車輌１００に対して固定されることになる。

ターゲット１はレーダ装置１０１からのビームが入射する入射面１ａを有する。このターゲット１の種類はビーム軸の調整方法によって異なるが、例えば、レーダ装置１０１からビームを送信してその反射波をレーダ装置１０１で受信することでビーム軸のズレを検出する調整方法を採用した場合、入射面１ａはビームの反射面を構成することになる。また、ターゲット１を電界強度測定装置から構成し、レーダ装置１０１から送信されるビームの電界強度を測定することでビーム軸のズレを検出する調整方法を採用した場合、入射面１ａは電界強度測定装置のビームの入射面を構成することになる。いずれの調整方法の場合においても、入射面１ａはレーダ装置１０１から送信されるビームが照射される面となる。ターゲット１は、車輌１００の前方において車輌１００から所定距離離間して位置している。また、入射面１ａの中心位置の高さは、レーダ装置１０１のビームの送信部と略同じ高さに設定されている。

カメラ１１は作業場の床上の所定の範囲を撮影範囲として、その平面視画像を撮影するデジタルカメラである。作業場に配置され、ビーム軸の調整作業の対象となる車輌１００の全部又は一部の平面視画像がこのカメラ１１により、撮影されることになる。本実施形態の場合、ターゲット１の入射面１ａもカメラ１１の撮影範囲に入るようにカメラ１１の撮影範囲が設定されている。

移動ユニット１２は、車輌１００とターゲット１との位置決めを行う際に、ターゲット１を移動させるユニットである。本実施形態の場合、移動ユニット１２はターゲット１を回動すると共に、移動ユニット１２は作業場の床に布設されたレール１３に案内されて所定軌道上を移動する。レール１３は概ね車輌１００の車幅方向に直線的に布設されており、移動ユニット１２は水平面上を直線的に平行移動する。図２（ａ）は移動ユニット１２の概略を示す構成図である。

移動ユニット１２は、ビーム軸の正規方向と入射面１ａとが直交するように、ターゲット１を回動して入射面１ａの向きを変化させる回動装置を備える。本実施形態の場合、この回動装置は、モータ１２１と、モータ１２１の出力軸に取り付けられたプーリ１２１ａと、プーリ１２１ａとターゲット１から下方に突出した回動軸１ｂに取り付けられたプーリ１ｃとの間に張設されたベルト１２１ｂと、から構成されている。しかして、モータ１２１を正転、逆転することでその駆動力がベルト１２１ｂを介して回動軸１ｂに伝達され、ターゲット１が鉛直軸回りに、つまり、水平面上を回動することになる。モータ１２１は例えばステッピングモータを採用することができ、回転量が制御可能なものであれば何でもよい。また、本実施形態ではベルト伝動機構によりターゲット１を回動するようにしているが、歯車機構等、他の駆動形式でもよい。

次に、移動ユニット１２は、ビーム軸の正規方向が入射面１ａの中心を通過するように、ターゲット１をレール１３により規定される軌道上で移動させる移動装置を備える。本実施形態の場合、この移動装置は、モータ１２２と、モータ１２２の出力軸に取り付けられたプーリ１２２ａと、プーリ１２２ａと回転軸１２３に取り付けられたプーリ１２３ａとの間に張設されたベルト１２２ｂと、を備える。回転軸１２３にはレール１３上を転動する、断面Ｈ型の車輪１２４が取り付けられている。しかして、モータ１２２を正転、逆転することでその駆動力がベルト１２２ｂを介して回転軸１２３に伝達され、車輪１２４が回転し、移動ユニット１２がレール１３上を走行することになる。モータ１２２は例えばステッピングモータを採用することができ、回転量が制御可能なものであれば何でもよい。また、本実施形態ではベルト伝動機構により車輪１２４を回動するようにしているが、歯車機構等、他の駆動形式でもよい。

次に、位置決めシステムＡの制御回路について説明する。図２（ｂ）は位置決めシステムＡの制御回路のブロック図である。位置決めシステムＡの制御回路は、移動ユニット１２に取り付けてもよいし、外部に設けてもよい。また、パソコンを利用してもよい。制御回路はシステム全体を制御し、特に後述する位置決め処理を実行するＣＰＵ５１を備える。ＣＰＵ５１はインターフェース５４を介してカメラ１１と接続されており、カメラ１１に対する撮影指示を行い、また、カメラ１１により撮影された画像データを取得する。ＣＰＵ５１は、また、インターフェース５５を介してモータ駆動回路５６ａ及び５６ｂに接続されている。モータ駆動回路５６ａ及び５６ｂには、それぞれ上述したモータ１２２とモータ１２１とが接続されており、ＣＰＵ５１はインターフェース５５を介してモータ駆動回路５６ａ及び５６ｂに駆動命令を出力することでモータ１２２とモータ１２１の回転制御を行う。ＲＡＭ５２は可変的なデータを記憶すると共に、ＣＰＵ５１のワークエリアとして機能する。ＲＯＭ５３は固定的なデータを記憶し、特に後述する位置決め処理のプログラムを記憶する。ＲＡＭ５２及びＲＯＭ５３は必ずしもこれらに限られず、他の記憶手段を採用してもよい。

次に、係る構成からなる位置決めシステムＡによる位置決め処理の例について説明する。ここでは、車輌１００とターゲット１との位置関係が図４（ａ）に示す状態にある場合を想定する。同図の例ではビーム軸の正規方向（本実施形態では車輌１００の車輌１００の中心軸線方向）がターゲット１の入射面１ａと直交しておらず、しかも大きくズレている。図３は位置決めシステムＡによる位置決め処理のフローチャートであり、ＣＰＵ５１が実行する。

Ｓ１ではカメラ１１により車輌１００及びターゲット１の平面視画像を撮影する。図４（ｂ）は車輌１００及びターゲット１の撮影画像の例を示す図である。同図に示すように車輌１００及びターゲット１はその全体が撮影されている必要はない。車輌１００についてはビーム軸の正規方向が特定できる程度に、また、ターゲット１については入射面１ａの向きを特定できる程度に、撮影されていれば足りる。

Ｓ２ではＳ１で撮影した平面視画像に基づいて、ビーム軸の正規方向と入射面１ａの向きとを特定する処理を行う。ここでは画像処理技術によりビーム軸の正規方向と入射面１ａの向きとを特定することができる。まず、ビーム軸の正規方向については、例えば、平面視画像中から車輌１００の輪郭を抽出して特定することができる。本実施形態の場合、ビーム軸の正規方向を車輌１００の中心軸線方向としているので、車輌１００のボディラインを抽出してその中心線を求めればよい。また、入射面１ａの向きについても同様に入射面１ａの輪郭を抽出して入射面１ａの面方向のラインを求めればよい。なお、車輌１００やターゲット１に、ビーム軸の正規方向や入射面１ａの向きを示すアライメントマークを予め施しておき、平面視画像中のアライメントマークに注目することでビーム軸の正規方向や入射面１ａの向きを特定するようにしてもよい。

Ｓ３ではＳ２で特定したビーム軸の正規方向と入射面１ａの向きとに基づいて移動ユニット１２の移動量を算出する。ここでは、まず、ビーム軸の正規方向と入射面１ａとが直交するために必要な、モータ１２１によるターゲット１の回動量を求める。本例の場合、図４（ｂ）に示すように、ビーム軸の正規方向は入射面１ａと直交する方向から角度αだけズレている。従って、モータ１２１によるターゲット１の回動量は角度αとなる。続いて、ビーム軸の正規方向が入射面１ａの中心を通過するのに必要な、モータ１２２によるターゲット１の平行移動量を算出する。図４（ｂ）に示すように、ビーム軸の正規方向と入射面１ａのラインとの交点位置は、入射面１ａの中心から距離ｄだけズレている。モータ１２２によるターゲット１の平行移動量は距離ｄとなる。

Ｓ４ではＳ２で算出した移動量に基づいて、モータ駆動回路５６ａ及び５６ｂに駆動命令を出力し、ターゲット１を移動させる。この結果、図５（ａ）に示すようにターゲット１が角度αだけ回動し、入射面１ａの向きが変化して、ビーム軸の正規方向と入射面１ａの面方向とが直交する。更に、図５（ｂ）に示すようにターゲット１がレール１３に沿って距離ｄだけ移動する。以上により、ビーム軸の正規方向と入射面１ａとが直交し、かつ、ビーム軸の正規方向が入射面１ａの中心を通過することになり、車輌１００とターゲット１との位置決めが終了する。この後、ビーム軸の調整作業が行われることになる。

このように本実施形態では、車輌１００の平面視画像に基づきビーム軸の正規方向が特定され、ターゲット１を移動することで車輌１００とターゲット１の位置合わせが行えるので、従来のように作業者の感覚に依存する場合よりも位置決め精度を向上し、かつ、位置決め精度のバラツキを抑制できる。更に、位置決めを自動化できるので位置決め作業の効率化を図ることができる。

また、本実施形態ではカメラ１１により撮影される平面視画像にターゲット１の画像も含まれるので、車輌１００とターゲット１との相対的な位置関係が平面視画像から明らかになり、ターゲット１と車輌１００との位置合わせの精度をより向上できる。

また、本実施形態ではターゲット１を回動させて入射面１ａの向きを変化させることで、簡易に車輌１００とターゲット１との位置決め、特に、ビーム軸の正規方向と入射面１ａとを直交させることができる。更に、ターゲット１をレール１３に沿って平行移動させることで、ビーム軸の正規方向と入射面１ａとの中心位置がずれている場合においても、その位置合わせを簡易に行うことができる。

＜他の実施形態＞
上記実施形態では、ターゲット１を移動することで車輌１００とターゲット１との位置合わせを行ったが、車輌１００を移動するか、或いは、車輌１００とターゲット１の双方を移動して両者の位置合わせを行うようにしてもよい。車輌１００の移動手段としては、例えば、車輌１００をその場回転させるターンテーブル装置や、車輌１００を平行移動させるスライド装置等の採用を挙げられる。尤も、上記実施形態のように、車輌１００を移動するよりもターゲット１を移動する方が簡易な構成で足り、システムの簡易化、経済化を図ることができる。

上記実施形態では、カメラ１１により車輌１００とターゲット１との平面視画像を撮影したが、車輌１００の平面視画像のみを撮影するようにしてもよい。以下、この場合の例を図６及び図７を参照して説明する。図６（ａ）は、作業場の床上にアライメントマーク２００ａ及び２００ｂを布設した例を示す図である。アライメントマーク２００ａは移動ユニット１２の移動方向（つまり、レール１３の方向）と平行な直線であり、アライメントマーク２００ｂはアライメントマーク２００ａと直交する直線である。しかして、カメラ１１の撮影範囲にはこのアライメントマーク２００ａ及び２００ｂも含まれるようにし、移動ユニット１２の初期位置Ｔ（入射面１ａの中心位置）とアライメントマーク２００ａ及び２００ｂとの位置関係を予め把握しておく。同図の例では、初期位置Ｔがアライメントマーク２００ｂの延長線上に位置しており、アライメントマーク２００ａと２００ｂとの交点からの距離がｄＴとなっている。

そして、カメラ１１により撮影された車輌１００とアライメントマーク２００ａ及び２００ｂの平面視画像において、ビーム軸の正規方向とアライメントマーク２００ａ及び２００ｂとの位置関係を特定すれば、ビーム軸の正規方向と移動ユニット１２の初期位置Ｔとの位置関係も特定でき、移動ユニット１２の移動量を算出することができる。例えば、図６（ｂ）に示すように、正規方向とアライメントマーク２００ｂとがなす角度αにより、モータ１２１によるターゲット１の回動量は角度αにすればよい。また、同図に示すように正規方向とアライメントマーク２００ａとの交点と、アライメントマーク２００ａと２００ｂとの交点との距離ｄＹ、上述した距離ｄＴ並びに角度αに基づいて、モータ１２２によるターゲット１の平行移動量（＝ｄＹ＋ｄＴ・ｔａｎθ）が求められる。

次に、図７（ａ）は、カメラ１１の撮影範囲を作業場の床上に対して固定とし、仮想的な座標軸Ｘ−Ｙを設定した例を示す図である。この場合、仮想的な座標軸Ｘ−Ｙにおける、入射面１ａの中心位置の座標Ｔ（Ｘｔ、Ｙｔ）を予め求めておく。同図の例では、撮影範囲の左下隅を原点とした座標軸Ｘ−Ｙを想定している。しかして、車輌１００の平面視画像からビーム軸の正規方向を仮想的な座標軸Ｘ−Ｙ上で特定し、入射面１ａの中心位置の座標Ｔ（Ｘｔ、Ｙｔ）と比較することで移動ユニット１２の移動量を算出することができる。例えば、図７（ｂ）に示すように、座標軸Ｘ−Ｙ上における正規方向の直線がＸ軸となす角度α（つまり、正規方向の直線の傾き）により、モータ１２１によるターゲット１の回動量は角度αにすればよい。また、同図に示すように正規方向の直線と座標ＴとのＹ軸方向の距離ｄＹがモータ１２２によるターゲット１の平行移動量となる。

（ａ）は本発明の一実施形態に係る位置決めシステムＡの側面視図、（ｂ）は位置決めシステムＡの平面視図である。 （ａ）は移動ユニット１２の構成図、（ｂ）は位置決めシステムＡの制御回路のブロック図である。 位置決めシステムＡによる位置決め処理のフローチャートである。 （ａ）は車輌１００とターゲット１との位置関係の例を示す図、（ｂ）は車輌１００及びターゲット１の撮影画像の例を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）はターゲット１を移動させる場合の動作説明図である。 （ａ）及び（ｂ）は本発明の他の実施形態の説明図である。 （ａ）及び（ｂ）は本発明の他の実施形態の説明図である。

符号の説明

Ａ 位置決めシステム
１ ターゲット
１ａ 入射面
１１ カメラ
１２ 移動ユニット
１３ レール
１００ 車輌
１０１ レーダ装置

Claims (7)

1. 車輌に搭載されたレーダ装置のビーム軸を調整するにあたり、前記車輌と、前記レーダ装置からのビームが入射する入射面を有するターゲットと、の相対的な位置決めを行う位置決めシステムであって、
   前記車輌の平面視画像を撮影する撮影手段と、
   前記撮影手段により撮影された前記車輌の平面視画像に基づいて、前記ビーム軸の正規方向を特定する特定手段と、
   前記特定手段により特定された前記正規方向と、前記入射面とが直交するように、前記ターゲット又は前記車輌の少なくともいずれか一方を移動させる移動手段と、
   を備えたことを特徴とする位置決めシステム。
2. 前記撮影手段は、前記車輌及び前記ターゲットの平面視画像を撮影し、
   前記特定手段は、更に、前記ターゲットの平面視画像に基づいて、前記入射面の向きを特定し、
   前記移動手段は、前記特定手段により特定された前記正規方向と前記入射面の向きとに基づいて、前記正規方向と前記入射面とが直交するように、前記ターゲット又は前記車輌の少なくともいずれか一方を移動させることを特徴とする請求項１に記載の位置決めシステム。
3. 前記移動手段は、前記ターゲットを移動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の位置決めシステム。
4. 前記移動手段は、
   前記正規方向と前記入射面とが直交するように、前記ターゲットを回動して前記入射面の向きを変化させる回動装置を備えたことを特徴とする請求項３に記載の位置決めシステム。
5. 前記移動手段は、
   前記正規方向が前記入射面の中心を通過するように、前記ターゲットを所定軌道上で移動させる移動装置を備えたことを特徴とする請求項４に記載の位置決めシステム。
6. 前記正規方向が、車輌の中心軸線方向であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の位置決めシステム。
7. 車輌に搭載されたレーダ装置のビーム軸を調整するにあたり、前記車輌と、前記レーダ装置からのビームが入射する入射面を有するターゲットと、の相対的な位置決めを行う位置決め方法であって、
   前記車輌の平面視画像を撮影する撮影工程と、
   前記撮影手段により撮影された前記車輌の平面視画像に基づいて、前記ビーム軸の正規方向を特定する特定工程と、
   前記特定工程により特定された前記正規方向と前記入射面とが直交するように、前記ターゲット又は前記車輌の少なくともいずれか一方を移動させる移動工程と、
   を備えたことを特徴とする位置決め方法。

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