JP2007139648A - 被測定物検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁波を周囲空間に走査することによって形成される平面状の走査領域の形態を、容易に変更可能な被測定物検出装置を提供する。
【解決手段】電磁波を周囲空間に走査して平面状の走査領域を形成し、走査領域内で反射して戻ってきた電磁波に基づいて走査領域内に存する被測定物を検出する被測定物検出装置本体２の周囲空間に、電磁波を反射して走査領域の形態を変更する反射部３を配置した。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁波を周囲空間に走査して平面状の走査領域を形成し、この走査領域内で反射して戻ってきた電磁波に基づいて走査領域内に存する被測定物を検出する被測定物検出装置の改良技術に関する。

周知のように、例えば無人搬送台車（ＡＧＶ）に搭載して走行領域内での障害物等の被測定物を検出する被測定物検出装置としては、電磁波を周囲空間に走査して平面状の走査領域を形成し、この走査領域内で反射して戻ってきた電磁波に基づいて走査領域内に存する被測定物を検出するものが利用されている（以下の特許文献１、２参照）。

特開２００５−２２１３３６号公報 特開２００５−５５２２６号公報

ところで、この種の被測定物検出装置は、近年多岐に亘る分野で利用されており、これに伴って検出対象となる被測定物も多種多様なものとなっているのが実情である。そのため、この種の被測定物検出装置に要求される電磁波の走査領域も、平面状のみならず、検出対象となる被測定物に応じた種々の形態を取ることが要請されるに至っている。

そこで、上記の要請に応じる対策の一例としては、上記の特許文献１及び２に開示されているように、被測定物検出装置の全体を所定周期で傾斜振動させることで、平面状の走査領域を上下鉛直方向に振ることで、周囲空間を３次元走査することが挙げられる。

しかしながら、被測定物検出装置の全体を傾斜振動させるためには、被測定物検出装置を振動させる駆動部を別途設ける必要があり、製造コストの高騰を招くと共に、制御面での負担が増大するため、実用的な対策とはなり得ない。

本発明の課題は、電磁波を周囲空間に走査することによって形成される平面状の走査領域の形態を、容易に変更可能な被測定物検出装置を提供することにある。

上記課題を解決するために創案された本発明は、電磁波を周囲空間に走査して平面状の走査領域を形成し、該走査領域内で反射して戻ってきた電磁波に基づいて前記走査領域内に存する被測定物を検出する被測定物検出装置において、前記周囲空間に配置され、電磁波を反射して前記走査領域の形態を変更する反射部を更に備えたことに特徴づけられる。なお、上記の「平面状の走査領域」には、走査領域が実質的に平面とみなせる場合も含まれる（以下、同様）。

上記の構成によれば、周囲空間に配置された反射部で電磁波を反射することで、平面状の走査領域の形態を容易に変更することが可能となる。

上記の構成において、前記反射部によって変更された前記走査領域の形態を、円錐面状又は円筒面状としてもよい。

この場合、前記反射部の電磁波を反射する反射面は、円錐面で形成されたものを採用することができる。

上記の構成において、前記反射部によって変更された前記走査領域の形態を、扇面状としてもよい。

この場合、前記反射部の電磁波を反射する反射面は、平面で形成されたものを採用することができる。

また、上記の構成において、前記反射部は、複数設けられていてもよい。

以上の構成において使用される電磁波は、光又は電波であることが好ましい。なお、光の光源としては、例えばレーザダイオード（ＬＤ）や、発光ダイオード（ＬＥＤ）等を利用することができる。

以上のような本発明によれば、周囲空間に配置された反射部で電磁波を反射することで、検出対象となる被測定物の要求仕様に応じて、周囲空間に形成される平面状の走査領域の形態を容易に変更することが可能となる。

以下、本発明の第一実施形態に係る被測定物検出装置を図１〜４に基づいて説明する。

図１は、本発明の第一実施形態に係る被測定物検出装置の全体構成を示す概略斜視図である。同図に示すように、この被測定物検出装置１は、電磁波としてレーザ光を利用したもので、走査軸Ｚを中心としてレーザ光を周囲空間に走査して平面状の走査領域を形成し、この走査領域内で反射して戻ってきたレーザ光に基づいて走査領域内に存する被測定物を検出する被測定物検出装置本体２（詳細については、例えば上記の特許文献１、２を参照）と、被測定物検出装置本体２の周囲空間に配置され、レーザ光を反射して平面状の走査領域の形態を変更する反射部３とを備えている。以下では、本発明の要旨となる反射部３について詳細に説明する。

上記の反射部３は、全体として部分円錐状をなし、被測定物検出装置本体２の周囲空間を取り囲むように配置されている。そして、被測定物検出装置本体２の走査によって周囲空間に形成された平面状の走査領域は、反射部３の内周面で反射され、円錐面状の走査領域に変更されるようになっている。

以上のように、第一実施形態に係る被測定物検出装置１によれば、平面状の走査領域を、反射部３によって円錐面状の走査領域に変更することが可能となる。したがって、例えば円錐面状の走査領域内に障害物が侵入した場合には、その障害物を検出することが可能となるため、被測定物検出装置１を円錐面状の走査領域内の安全を確保する安全センサとして利用することができる。また、例えば、不整地等を走行する全方向移動ロボットに、かかる被測定物検出装置１を取り付けると共に、反射部３によって全方向移動ロボットの周囲を取り囲むように円錐面状の走査領域を形成すれば、一台の被測定物検出装置１によって、全方向移動ロボットの走行領域での地表面形状データを容易に取得することが可能となる。

なお、上記の第一実施形態では、走査軸Ｚに対して一定の広がり角を有する部分円錐状に形成した反射部３を例示したが、この反射部３に代えて、図２に示すように、走査軸Ｚに対する広がり角が互いに異なる部分円錐４ａ、４ｂを走査軸Ｚ方向に２段以上連ねて形成される反射部４を採用してもよい。この場合、図３に示すように、反射部４と被測定物検出装置本体２とを走査軸Ｚ方向に相対移動させれば、円錐面状の走査領域の径方向寸法を容易に切り替えることが可能となる。

また、図４に示すように、レーザ光の光軸が交差するように、走査軸Ｚに対する広がり角が調整された部分円錐状の反射部５を採用すれば、反射部の径方向寸法を大型化することなく、円錐状の走査領域の径方向寸法を拡大することができる。さらに、図示しないが、部分円錐状の反射部の走査軸Ｚに対する広がり角を４５度に設定すれば、反射部で反射したレーザ光の走査領域を円筒面状にすることもできる。

次に、本発明の第二実施形態に係る被測定物検出装置を図５〜７に基づいて説明する。

図５は、本発明の第二実施形態に係る被測定物検出装置を示す概略斜視図である。同図に示すように、この被測定物検出装置１０は、走査軸Ｚが略水平方向を向くように被測定物検出装置本体２が配置されており、この被測定物検出装置本体２の周囲空間を囲むように３つの平板状の反射部１１ａ、１１ｂ、１１ｃが配置されている。詳述すると、本実施形態では、被測定物検出装置本体２の両側端に略鉛直方向に沿って長尺な平板状の反射部１１ａ、１１ｂが配置されると共に、被測定物検出装置本体２の下端に略水平方向に長尺な平板状の反射部１１ｃが配置されている。更に、各平板状の反射部１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、被測定物検出装置本体２の周囲空間に形成される平面状のレーザ光の走査領域に対して約４５度で傾斜した状態となっている。そして、被測定物検出装置本体２によって形成される平面状の走査領域は、各平板状の反射部１１ａ、１１ｂ、１１ｃで反射され、走査軸Ｚと略平行な扇状の走査領域に分割され、全体として上方が開口した断面略コ字状で走査軸Ｚに沿って延びる走査領域に変更される。

以上のように、第二実施形態に係る被測定物検出装置１０によれば、平板状の反射部１１ａ、１１ｂ、１１ｃでレーザ光を反射することで、被測定物検出装置本体２によって形成される平面状の走査領域を、断面略コ字状で走査軸Ｚに沿って延びる走査領域に容易に変更することが可能となる。そのため、かかる被測定物検出装置１０を、例えばＡＧＶの前方障害物センサとして使用した場合には、一台の被測定物検出装置１０で、前方の障害物だけでなく、両側方向から侵入する障害物をも検出することが可能となる。

なお、図６に示すように、被測定物検出装置本体２の両側端に配置された平板状の反射部１１ａ、１１ｂによって反射されたレーザ光の光軸が交差するように、反射部１１ａ、１１ｂの傾斜角度を調整すれば、被測定物検出装置１０の両側方に位置する障害物等の被測定物の形状データを容易に取得することが可能となる。

次に、本発明の第三実施形態に係る被測定物検出装置を図７〜図８に基づいて説明する。

図７は、本発明の第三実施形態に係る被測定物検出装置を示す概略正面図であって、図８は、その概略側面図である。図７に示すように、この被測定物検出装置２０は、被測定物検出装置本体２の周囲空間に計４つの平板状の反射部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄが配置されている。そして、反射部２１ｂと反射部２１ｃには、被測定物検出装置本体２によって走査されるレーザ光が直接入射するようになっている。一方、反射部２１ａと反射部２１ｄには、被測定物検出装置本体２によって形成される平面状の走査領域に対して直交するように配置されたミラー２２、２３を介してレーザ光が入射するようになっている。この際、各反射部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄに入射する扇状の走査領域の中心線ｌ、ｍ、ｎ、ｏがそれぞれ平行になると共に、かかる走査領域によって各反射部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄの反射面上に描かれるレーザ光の軌跡が、それぞれ平行となるようになっている。なお、図７中の２４、２５は遮光部材であって、被測定物検出装置本体２によって周囲空間に走査されるレーザ光が、各反射部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄに不当に入射するのを防止している。

さらに、本実施形態では、図８に示すように、被測定物検出装置本体２の走査軸Ｚが略水平方向を向くように配置されており、鉛直方向に対して上述の各反射部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄが、相互に異なる傾斜角θ_１、θ_２、θ_３、θ_４で傾斜している。したがって、被測定物検出装置本体２によって形成される平面状の走査領域が、各反射部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄで、鉛直方向に対して傾斜角の異なる４つの扇状の走査領域に分割される。

以上のように第三実施形態に係る被測定物検出装置２０によれば、被測定物検出装置本体２を周囲に１回走査する毎に、反射部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄによって傾斜角度の異なる４つの扇状の走査領域に分割されるため、特定領域の立体形状データを容易に取得することが可能となる。

なお、上記の第三実施形態では、反射部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄの傾斜角度θ_１、θ_２、θ_３、θ_４を相互に異なる傾斜角度に設定したものを例示したが、例えば、θ_１＝θ_２＝θ_３＝θ_４＝４５°に設定してもよい。このようにすれば、各反射部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄで反射された扇状の走査領域がほぼ同一水平面上に位置することとなり、被測定物検出装置本体２を周囲に１回走査する毎に、水平面が計４回走査されるため、反射部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄによって形成される扇状の走査領域内の走査速度を高速化することが可能となる。また、同様に、θ_１＝θ_２＝９０°−θ_３＝９０°−θ_４に設定すれば、被測定物検出装置本体２を周囲に１回走査する毎に、水平面に対して任意の傾斜角で傾斜する平面を計４回走査することが可能となる。

さらに、各平板状の反射部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄの反射面を、各反射部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｃに入射する扇状の走査領域の幅方向に亘って湾曲する円筒面状の凸面とすれば、走査領域は平面ではなくなるが、これを拡大することができる。また、反射部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄの反射面を、各反射部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄに入射する扇状の走査領域の幅方向に亘って湾曲する円筒面状の凹面にすれば、走査領域は平面ではなくなるが、これを縮小することができる。

また、上記の第三実施形態では、被測定物検出装置本体２の周囲空間に計４つの反射部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄを配置したものを例示したが、反射部の配置個数は、２つ以上であれば特に限定されるものではなく、要求仕様に応じて適宜変更することができる。

更に、本発明の第四実施形態に係る被測定物検出装置を図９に基づいて説明する。

図９は、本発明の被測定物検出装置に係る第四実施形態を示す概略側面図である。同図に示すように、この被測定物検出装置３０は、レールに沿って天井を走行する移動台車Ｘの下端面に、走査軸Ｚが略鉛直方向を向くように配置された被測定物検出装置本体２と、移動台車Ｘの後方側に配置されると共に、被測定物検出装置本体２によって形成される平面状の走査領域に対して４５度で傾斜した平板状の反射部３１とを備えている。このようにすれば、被測定物検出装置本体２から走査軸Ｚを中心として周囲空間に走査される平面状の走査領域が略水平面となるため、移動台車Ｘの前方方向の障害物を検出することができる。また、平面状の走査領域の一部は、反射部３１によって鉛直方向下向きに反射され、扇状の走査領域に変更されるため、移動台車Ｘの下方方向の障害物を検出することも可能となる。

なお、上記の実施形態において、平板状の反射部３１の反射面を、反射部３１に入射する扇状の走査領域の幅方向に亘って湾曲する円筒面状の凸面とすれば、走査領域は平面ではなくなるが、これを拡大することができる。また、反射部３１の反射面を、反射部３１に入射する扇状の走査領域の幅方向に亘って湾曲する円筒面状の凹面にすれば、走査領域は平面ではなくなるが、これを縮小することができる。

以上、本発明の被測定物検出装置に係る第一実施形態〜第四実施形態を、電磁波としてレーザ光を利用した場合について説明したが、レーザ光に代えて、例えば電波等の電磁波を利用してもよい。

本発明の第一実施形態に係る被測定物検出装置を示す概略斜視図である。 第一実施形態に係る被測定物検出装置の変形例を示す概略縦断面図である。 図２に示す被測定物検出装置の動作状態を表す概略縦断面図である。 第一実施形態に係る被測定物検出装置の別の変形例を示す概略縦断面図である。 本発明の第二実施形態に係る被測定物検出装置を示す概略斜視図である。 第二実施形態に係る被測定物検出装置の変形例を示す概略平面図である。 本発明の第三実施形態に係る被測定物検出装置を示す概略正面図である。 図７に示す被測定物検出装置の概略側面図である。 本発明の第四実施形態に係る被測定物検出装置を示す概略側面図である。

符号の説明

１、１０、２０、３０ 被測定物検出装置
２ 被測定物検出装置本体
３、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、３１ 反射部

Claims (7)

1. 電磁波を周囲空間に走査して平面状の走査領域を形成し、該走査領域内で反射して戻ってきた電磁波に基づいて前記走査領域内に存する被測定物を検出する被測定物検出装置において、
   前記周囲空間に配置され、電磁波を反射して前記走査領域の形態を変更する反射部を更に備えたことを特徴とする被測定物検出装置。
2. 前記反射部によって変更された前記走査領域の形態が、円錐面状又は円筒面状をなすことを特徴とする請求項１に記載の被測定物検出装置。
3. 前記反射部の電磁波を反射する反射面が、円錐面で形成されていることを特徴とする請求項２に記載の被測定物検出装置。
4. 前記反射部によって変更された前記走査領域の形態が、扇面状をなすことを特徴とする請求項１に記載の被測定物検出装置。
5. 前記反射部の電磁波を反射する反射面が、平面で形成されていることを特徴とする請求項４に記載の被測定物検出装置。
6. 前記反射部が、複数設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の被測定物検出装置。
7. 電磁波が、光又は電波であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の被測定物検出装置。

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