JP2021043092A - 物体の距離、形状計測装置及び計測方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[第1の実施形態]
第1の実施形態に係る物体の距離、形状計測装置及び計測方法について、図1及び図2を用いて説明する。なお、本実施形態では距離、形状計測装置が床面上を移動する移動体に搭載されている例について説明する。
本実施形態に係る距離、形状計測装置1は、図1に示すように、例えば床面等の走行面12を移動する自立移動型の移動体8、移動体8に設けられ、蓄光塗料Aをスプレー塗布する塗布装置2、蓄光塗料Aを発光させる波長の光を投光する投光装置3、蓄光塗料Aからの発光状態を撮像する立体カメラやラインセンサ等からなる撮像装置4、撮像装置4に接続された画像処理装置5、画像処理装置5に接続され2次元/3次元マップを作成するためのデータ生成ソフト部6、移動体8の走行制御及び塗布装置2乃至データ生成ソフト部6の各構成要素を統括的に制御する制御装置10、から構成される。
図2は、距離、形状計測装置1を構成する各構成要素の制御ブロック図で、制御装置10が移動体8の走行制御及び塗布装置2乃至データ生成ソフト部6を統括的に制御する例を示している。
上記のように構成された距離、形状計測装置1において、まず、塗布装置2により走行面12へ蓄光塗料Aをスプレー塗布する(塗布ステップ)。次に、蓄光塗料Aが塗布された走行面12に投光装置3により所定の波長の光を投光し、蓄光塗料Aを発光させる(投光ステップ)。その際、投光装置3はスポット光や所定形状のマーカ状又はパターン状の光を投光すれば、走行面12は同じ形状の光を一定時間発光し続けることになる。
本実施形態によれば、蓄光塗料Aの発光作用を利用して、非接触で走行面12上にマーカ状やパターン状の光を描くことができるようになる。この発光マーカや発光パターンは走行経路上で一定時間発光し続けるので、特徴点が確実に形成されるとともに、特徴点を容易に特定することが可能となる。これにより、移動体8の2次元/3次元マップの作成、並びに移動体8の位置、方位及び速度等の計測を高精度で行うことができる。
さらに、事前に軌道シールを設置する等の作業も必要としないので、事前作業負担及び作業コストを軽減することができる。
第2の実施形態に係る物体の距離、形状計測装置及び計測方法について、図3を用いて説明する。
移動体8が高速に移動しているような場合、通常の投光装置3では光量が不足し撮像装置4で読み取れるレベルの明るさに蓄光塗料Aを光らせることができない場合や、光パターンが流れて輪郭が不明瞭になる等の不具合が生じるリスクがあり、特徴点を的確に抽出することができない可能性がある。
これにより、フラッシュ装置3−1を有さない投光装置3に比較して、平均出力は同じでも大きなエネルギーの光を極めて短時間だけ発光させることができる。
本第2の実施形態によれば、投光装置3にフラッシュ装置3−1を設けたことで、投光装置3からの光の投光時間が短くても、高エネルギーの光を投光可能となるため、蓄光塗料Aから静止した状態で一定時間投光した時とほぼ変わらないような鮮明で明るい発光を得ることができる。
これにより、移動体8が高速で移動している場合でも、特定可能な特徴点を確実に形成することができる。
第3の実施形態に係る物体の距離、形状計測装置について、図4を用いて説明する。
本実施形態では、投光装置3として、フラッシュ装置3−1、ランプ等からなる光源3−2及び液晶プロジェクタ3−3を用いる構成としている。光源3−2は蓄光塗料Aを発光させる波長の光を生成し、液晶プロジェクタ3−3は、制御装置10からの指令により、所定の発光パターンを生成するような制御が行われる。
本実施形態によれば、液晶プロジェクタ3−3を制御することで、種々のパターンの発光パターンを生成することができるため、複数の特徴点を明瞭に区別して特定することが可能となる。
第4の実施形態に係る物体の距離、形状計測装置及び計測方法について、図5を用いて説明する。
本実施形態では、上記実施形態における撮像装置4の受光面に色フィルタ11を設ける構成としている。
本実施形態によれば、2次元カメラやラインセンサ等からなる撮像装置4の受光面に、蓄光塗料Aが発光する特定の色の光のみを通過可能な色フィルタ11を設けたことにより、蓄光塗料Aで発光した色の画像のみが輝度情報として撮像装置4に取り込まれる。これにより、外光反射による光や走行面12上の他の光をノイズとして減光又は遮断することができるため、特徴点の特定をより高精度で行うことができる。
第5の実施形態に係る物体の距離、形状計測装置及び計測方法について、図6を用いて説明する。
本実施形態では、塗布装置2に隣接してドライヤ等からなる乾燥装置7を設けた構成としている。
投光装置3により所定の発光マーカや発光パターンを有する光が投光される際に、走行面12に塗布された蓄光塗料Aが十分乾燥していないと、発光パターンが固定されないで流動したり、輪郭が不明確となる場合があり、撮像装置4で特徴点を的確に特定できなくなる可能性がある。
第6の実施形態に係る物体の距離、形状計測装置及び計測方法について、図7(a)、(b)を用いて説明する。
具体的には、図7(a)、(b)に例示するように、1セットの形状測定部Bを移動体8の下部で、かつ、左右一対の車輪9の間に配置している。
これにより、距離、形状計測装置1の小型化、演算処理負担の軽減化を図ることができる。
なお、本実施形態では、塗布装置2、投光装置3、乾燥装置7及び撮像装置4を1セットの形状測定部Bとしているが、乾燥装置7を省略してもよい。
第7の実施形態に係る物体の距離、形状計測装置及び計測方法について、図8(a)、(b)を用いて説明する。
第8の実施形態に係る物体の距離、形状計測装置及び計測方法について、図9〜図11を用いて説明する。
本実施形態は、図9(a)、(b)に例示するように、移動体8の4つの側端部にそれぞれ1セットの形状測定部C1〜C4を配置している。1つの形状測定部C1は、塗布装置2a、乾燥装置7a、フラッシュ装置3−1、光源3−2、液晶プロジェクタ3−3からなる投光装置3a、立体カメラ(ラインセンサを含む)からなる撮像装置4aからなり、各形状測定部C1〜C4は、図10に示すように、一定区間移動する毎にバーコード状の発光パターンをフラッシュ点灯により形成する。
なお、移動体8が前進方向に移動する場合は形状測定部C1、C2が使用され、後進方向に移動する場合は、形状測定部C3、C4が使用される。
まず、移動体8が前進方向に移動開始すると、同時に塗布装置2により蓄光塗料Aを走行面12に散布し、乾燥装置7により速やかに乾燥される。次いで、投光装置3のフラッシュ点灯によりバーコード状の発光パターンが走行面に投光され、投光された部分は一定時間発光を継続する。
図10は上記のようにして形成されたバーコード状の発光パターンa1〜anの模式図である。
なお、フラッシュ点灯のタイミングは、撮像装置4で得られた撮像結果に基づいて制御装置10が決定するようにしてもよい。
図11の具体例では、例えば、移動体8の前進方向に対して移動体8の前端部側部の左右の形状測定部C1、C2の投光装置3a、3bのフラッシュ点灯のタイミングをずらすことで、必ずいずれかの撮像装置4a、4bで発光パターンを撮像可能とするとともに、発光パターンの両端では、図11の領域Yとして図示しているように、撮像装置4a、4bが同時に発光パターンを撮像できるようにフラッシュ点灯のタイミングを制御する。
また、後進方向についても移動体8の後端部側部の左右の形状測定部C3、C4により、同様にフラッシュ点灯のタイミングを制御する。
本変形例では、図12(a)、(b)に示すように、形状測定部C1〜C4をクローラ走行式の移動体8に適用した構成例である。
なお、その他の作用効果は、上記第8の実施形態と同様なので説明を省略する。
第9の実施形態に係る物体の距離、形状計測装置及び計測方法について、図13、図14を用いて説明する。
本実施形態では、第8の実施形態で説明したクローラ走行式の移動体8の上部に、形状測定部Dが先端部に取り付けられた多関節アーム15を搭載し、例えば、広範囲の壁面に複数のネジ穴を開ける作業を行うため、作業対象の壁面の2次元/3次元マップを作成する例について説明する。
また、移動体8としてクローラ走行式の代わりに車輪9を用いた移動体8にも適用できることはもちろんである。
まず、作業開始前に、撮像装置4にてネジ穴作業の基点20となるポイント(本例では、例えば、ドア枠14を基準位置と想定)を認識し(図14参照)、移動体8を位置決めし、移動体8の動きと多関節アーム15の動作により、基点20から特定のネジ穴位置22の方向に向かって、ネジ穴位置22付近まで万遍なく蓄光塗料Aを塗布する。
Claims (10)
- 対象物に蓄光塗料を塗布する塗布装置と、前記蓄光塗料を発光させるための光を投光する投光装置と、前記蓄光塗料が発光した光を撮像する撮像装置と、前記撮像装置に接続され、前記撮像装置が撮像した撮像データに基づいて特徴点を特定する画像処理装置と、前記画像処理装置に接続され、2次元又は3次元マップを作成し物体の距離、形状を求める制御装置を有する物体の距離、形状計測装置。
- 前記投光装置は、フラッシュ装置、光源及び液晶プロジェクタを備え、スポット状又はスリット状の光あるいは一次元又は2次元のバーコード状の光を前記蓄光塗料に投光する請求項1記載の物体の距離、形状計測装置。
- 前記撮像装置は複数のカメラからなる立体カメラ又はラインセンサである請求項1又は2に記載の物体の距離、形状計測装置。
- 前記撮像装置に特定の波長の光のみを透過させるフィルタを設けた請求項1乃至3のいずれか1項に記載の物体の距離、形状計測装置。
- 前記塗布装置に隣接して乾燥装置を設けた請求項1乃至4のいずれか1項に記載の物体の距離、形状計測装置。
- 少なくとも前記塗布装置、前記投光装置及び前記撮像装置からなる1セットの形状測定部を、移動体の中央部に配置した請求項1乃至5のいずれか1項に記載の物体の距離、形状計測装置。
- 少なくとも前記塗布装置、前記投光装置及び前記撮像装置からなる1セットの前記形状測定部を、移動体の車輪の両側にそれぞれ配置するとともに、前記塗布装置、前記投光装置及び前記撮像装置の配列順は相互に逆向きである請求項1乃至5のいずれか1項に記載の物体の距離、形状計測装置。
- 少なくとも前記塗布装置、前記投光装置及び前記撮像装置からなる1セットの前記形状測定部を、移動体の前端部及び後端部の両側部にそれぞれ配置するとともに、前記前端部及び後端部に設けられた前記塗布装置、前記投光装置及び前記撮像装置の配列順は相互に逆向きである請求項1乃至5のいずれか1項に記載の物体の位置、形状計測装置。
- 前記移動体に多関節アームを搭載し、前記多関節アームの先端に少なくとも前記塗布装置、前記投光装置及び前記撮像装置からなる1セットの前記形状測定部を配置した請求項6乃至8のいずれか1項に記載の物体の距離、形状計測装置。
- 塗布装置により対象物に蓄光塗料を塗布する塗布ステップと、投光装置により前記蓄光塗料を発光させるための光を投光する投光ステップと、撮像装置により前記蓄光塗料が発光した光を撮像する撮像ステップと、画像処理装置により前記撮像装置が撮像した撮像データに基づいて特徴点を特定する特定ステップと、制御装置により前記特徴点を用いて2次元又は3次元マップを作成し物体の距離、形状を求める距離、形状計測ステップと、を有する物体の距離、形状計測方法。
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WO2021187316A1 (ja) * | 2020-03-17 | 2021-09-23 | ミネベアミツミ株式会社 | 対象物3次元データ測定方法、対象物3次元データ測定装置、学習データ生成方法および学習データ生成装置 |
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JPH0914943A (ja) * | 1995-06-29 | 1997-01-17 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 路面状況測定装置 |
JP2007170851A (ja) * | 2005-12-19 | 2007-07-05 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | 路面形状測定方法および測定システム |
JP2009545818A (ja) * | 2006-07-31 | 2009-12-24 | オンライブ インコーポレイテッド | モーション捕獲及び画像再構成を実行するためのシステム及び方法 |
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2019
- 2019-09-12 JP JP2019166036A patent/JP7242482B2/ja active Active
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