JP2024039997A - Distance measuring device and distance measuring method - Google Patents

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JP2024039997A JP2022144784A JP2022144784A JP2024039997A JP 2024039997 A JP2024039997 A JP 2024039997A JP 2022144784 A JP2022144784 A JP 2022144784A JP 2022144784 A JP2022144784 A JP 2022144784A JP 2024039997 A JP2024039997 A JP 2024039997A
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武 庄司
洋一 馬場
修 吉武
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Abstract

【課題】ウィンドウ部に汚損が付着している場合に、当該汚損を測定対象の物体として測定し、本来測定したい物体の距離が測定できなくなることを防止すること及び、直近に人がいると判断し、近くの製造装置等を停止してしまうことを防止することを可能とする、TOF方式を用いた距離測定装置及び、距離測定方法を提供する。【解決手段】上記の距離測定装置は、光源と、受光強度に応じた信号を出力するための受光部と、検出光の出射時間と、反射光の受光時間とに基づいて、対象物までの距離を算出する距離算出部と、光源と対象物の間に配置され、検出光を透過可能なウィンドウ部と、を備え、距離が所定の第1閾値以下であり、かつ、受光強度が所定の第2閾値以下であり、かつ、受光強度が所定の第2閾値より値が小さい所定の第3閾値より大きい場合に、反射光はウィンドウ部の汚損によるものであると判定し、警告を出力する警告部を備えることを特徴とする。【選択図】図7[Problem] To provide a distance measurement device and a distance measurement method using a TOF method, which, when a stain is attached to a window part, measures the stain as an object to be measured, preventing the inability to measure the distance to the object to be measured and preventing the determination that a person is nearby and the shutdown of a nearby manufacturing device, etc. [Solution] The distance measurement device includes a light source, a light receiving unit for outputting a signal according to the intensity of received light, a distance calculation unit for calculating the distance to the object based on the emission time of the detection light and the reception time of the reflected light, and a window part arranged between the light source and the object and capable of transmitting the detection light, and is characterized in that it includes a warning unit for determining that the reflected light is due to stain on the window part and outputting a warning when the distance is equal to or less than a predetermined first threshold, the intensity of received light is equal to or less than a predetermined second threshold, and the intensity of received light is greater than a predetermined third threshold that is smaller than the predetermined second threshold. [Selected Figure] Figure 7

Description

本発明は、TOF(Time Of Flight)方式を用いて対象物までの距離を測定する距離測定装置及び、距離測定方法に関する。 The present invention relates to a distance measuring device and a distance measuring method that measure the distance to an object using a TOF (Time Of Flight) method.

従来、送信波の照射から反射波の受信までの時間を計測する計測手段と、受信信号から反射波の強度を検出する強度検出手段と、第1の所定数以上の送信波に関して、計測手段の計測時間が所定計測時間より短く、かつ強度検出手段によって検出される反射波の強度が所定強度以上であることを条件として、レーダ手段に汚れが付着していると判定する判定手段とを備える車両用物体認識装置が公知である。当該車両用物体認識装置によって、レーダ手段の表面に、送信波が内部を伝播したり、送信波を散乱させたりする汚れが付着した時であっても、その汚れの付着を検出することが可能である(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a measuring means for measuring the time from irradiation of a transmitted wave to reception of a reflected wave, an intensity detecting means for detecting the intensity of the reflected wave from a received signal, and a first predetermined number or more of transmitted waves are provided. A vehicle comprising determining means for determining that dirt is attached to the radar means on the condition that the measurement time is shorter than a predetermined measurement time and the intensity of the reflected wave detected by the intensity detection means is equal to or higher than a predetermined intensity. Object recognition devices for use in the art are known. The object recognition device for vehicles can detect the presence of dirt on the surface of the radar device, even if it causes the transmitted waves to propagate inside or scatter the transmitted waves. (For example, see Patent Document 1).

しかしながら、上記のような汚れ(以下、「汚損」という)の付着を検出することが可能であったとしても、例えば当該汚損に送信波を照射した際に生じる当該汚損の反射波の強度が所定の閾値を超えた場合に、当該汚損が物体として誤認識される虞がある。例えば、レーザー光源や回転機構、受光素子等が格納されたケースの窓部(ウィンドウ部)を透過させてレーザー光を投光し、反射光を受光することによって、ある対象物までの距離を測定する、走査型の距離測定装置において、このウィンドウ部に上記のような汚損が付着しており、当該汚損の反射波の強度が所定の閾値を超えた場合、物体が距離測定装置の近くにあるものとして当該汚損までの距離を計測し、本来計測したい物体の距離が計測できなくなる虞がある。また、工場の製造装置の周辺に距離測定装置を設置し、製造装置に人が近づいた場合に製造装置を停止し、人の安全を確保することが知られている。そのような使い方をすると、当該汚損に起因して、距離測定装置が直近に人がいると判断し、距離測定装置の近くの製造装置等を停止してしまい、生産性が低下する虞がある。 However, even if it is possible to detect the adhesion of dirt as described above (hereinafter referred to as "stain"), for example, the intensity of the reflected wave of the dirt that is generated when the dirt is irradiated with a transmitted wave is limited to a certain level. If the threshold value is exceeded, there is a risk that the stain may be erroneously recognized as an object. For example, the distance to a certain object can be measured by transmitting a laser beam through a window of a case that houses a laser light source, rotation mechanism, light receiving element, etc., and receiving the reflected light. In a scanning type distance measuring device, if the above-mentioned stain is attached to the window and the intensity of the reflected wave from the stain exceeds a predetermined threshold, it is determined that the object is near the distance measuring device. However, there is a risk that the distance to the object that is originally intended to be measured cannot be measured. It is also known to install a distance measuring device around manufacturing equipment in a factory, and to stop the manufacturing equipment when a person approaches the manufacturing equipment to ensure the safety of the person. If used in such a manner, due to the contamination, the distance measuring device may determine that there is a person nearby, and the manufacturing equipment near the distance measuring device may stop, resulting in a decrease in productivity. .

特開2005-010094号公報Japanese Patent Application Publication No. 2005-010094

本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、ウィンドウ部に汚損が付着している場合に、当該汚損を測定対象の物体として測定し、本来測定したい物体の距離が測定できなくなることを防止すること及び、直近に人がいると判断し、近くの製造装置等を停止してしまうことを防止することを可能とする、TOF方式を用いた距離測定装置及び、距離測定方法を提供することを最終的な目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and when dirt is attached to the window part, the dirt is measured as an object to be measured, and the distance to the object to be measured is measured. Distance measuring device and distance measuring device using TOF method that can prevent failures and stopping nearby manufacturing equipment etc. due to determining that there is someone nearby. The ultimate purpose is to provide a method.

上記の課題を解決するための本開示は、
パルス状の検出光を出射する光源と、
前記検出光の対象物による反射光を受光し、受光強度に応じた信号を出力するための受光部と、
前記検出光の出射時間と、前記受光部が出力する信号から得られる前記反射光の受光時間とに基づいて、前記対象物までの距離を算出する距離算出部と、
前記光源と前記対象物の間に配置され、前記検出光を透過可能なウィンドウ部と、を備
えた距離測定装置であって、
前記距離算出部が算出した距離が所定の第1閾値以下であり、かつ、前記受光部における前記受光強度が所定の第2閾値以下であり、かつ、前記受光部における前記受光強度が当該所定の第2閾値より値が小さい所定の第3閾値より大きい場合に、前記反射光は前記ウィンドウ部の汚損によるものであると判定し、警告を出力する警告部を備えることを特徴とする、距離測定装置を含む。
The present disclosure for solving the above problems is as follows:
a light source that emits pulsed detection light;
a light receiving unit for receiving the reflected light of the detection light from the target object and outputting a signal according to the received light intensity;
a distance calculation unit that calculates a distance to the target object based on an emission time of the detection light and a reception time of the reflected light obtained from a signal output by the light reception unit;
A distance measuring device comprising: a window portion disposed between the light source and the object and capable of transmitting the detection light;
The distance calculated by the distance calculating section is less than or equal to a predetermined first threshold, and the intensity of light received at the light receiving section is less than or equal to a second predetermined threshold, and the intensity of light received at the light receiving section is less than or equal to the predetermined first threshold. Distance measurement characterized by comprising a warning section that determines that the reflected light is due to dirt on the window section and outputs a warning when the reflected light is larger than a predetermined third threshold that is smaller than the second threshold. Including equipment.

受光部における受光強度が所定の第2閾値以下であり、かつ、所定の第3閾値より大きい場合に、警告部が警告を出力することによって、本来測定したい対象物の距離が測定できなくなることを防止することができる。例えばウィンドウ部に汚損が付着しており、当該汚損が光源と対象物の間に位置し、光源が出射する検出光が当該汚損に当たる場合、当該汚損が対象物として誤認識される虞がある。所定の第3閾値を設けることによって、このような誤認識を防止することができる。警告部が警告を出力することによって、ユーザはウィンドウ部に当該汚損が付着していることを把握することができ、当該汚損を除去するといった対策を取ることができる。 When the received light intensity at the light receiving section is less than or equal to a predetermined second threshold value and greater than a predetermined third threshold value, the warning section outputs a warning, thereby preventing the distance of the object to be measured from becoming impossible. It can be prevented. For example, if dirt is attached to the window, the dirt is located between the light source and the object, and the detection light emitted by the light source hits the dirt, there is a risk that the dirt will be mistakenly recognized as the object. By providing a predetermined third threshold value, such misrecognition can be prevented. By outputting the warning from the warning section, the user can understand that the stain has adhered to the window section, and can take measures such as removing the stain.

また、本開示においては、前記所定の第3閾値は、前記所定の第1閾値以下の距離に対象物を配置した場合の前記受光部における最低レベルの受光強度以下であり、かつ、前記ウィンドウ部に汚損が無い場合の前記ウィンドウ部による前記反射光の前記受光強度以上であることを特徴とする、距離測定装置としてもよい。これによれば、所定の第3閾値を設定することが容易であり、所定の第3閾値を設定することによって、距離算出部が算出した距離が所定の第1閾値以下である場合の対象物が汚損として誤って判断されることを防止することができる。 Further, in the present disclosure, the predetermined third threshold value is equal to or lower than the lowest level of light reception intensity in the light receiving section when an object is placed at a distance equal to or less than the predetermined first threshold value, and the window section The distance measuring device may be characterized in that the received intensity of the reflected light by the window portion is greater than or equal to the received intensity of the reflected light by the window portion when there is no dirt on the window portion. According to this, it is easy to set the predetermined third threshold, and by setting the predetermined third threshold, the target object when the distance calculated by the distance calculation unit is equal to or less than the predetermined first threshold can be prevented from being erroneously determined as soiling.

また、本開示においては、前記所定の第3閾値は、前記ウィンドウ部による前記反射光の前記受光強度と、前記受光強度の検出精度との関係に基づいて許容できる最大の、前記ウィンドウ部による前記反射光の前記受光強度以下であり、かつ、前記ウィンドウ部に汚損が無い場合の前記ウィンドウ部による前記反射光の前記受光強度以上であることを特徴とする、距離測定装置としてもよい。これによれば、所定の第3閾値を設定することが容易であり、所定の第3閾値を設定することによって、対象物の距離が所定の第1閾値以下である場合の対象物が汚損として誤って判断されることを防止することができる。 Further, in the present disclosure, the predetermined third threshold value is a maximum allowable value based on the relationship between the received intensity of the reflected light by the window section and the detection accuracy of the received light intensity. The distance measuring device may be characterized in that the received intensity of the reflected light is equal to or less than the received intensity of the reflected light, and is equal to or greater than the received intensity of the reflected light by the window portion when the window portion is not soiled. According to this, it is easy to set the predetermined third threshold, and by setting the predetermined third threshold, when the distance to the object is less than or equal to the predetermined first threshold, the object is considered to be soiled. Misjudgment can be prevented.

また、本開示においては、前記光源は、前記光源の周方向に沿って前記検出光を出射し、前記警告部は、前記光源が所定の方向に出射した前記検出光の前記ウィンドウ部による前記反射光の前記受光強度が、前記所定の第3閾値より大きくかつ前記所定の第2閾値未満である場合に、前記所定の方向に対応して点灯する表示灯を含むことを特徴とする、距離測定装置としてもよい。これによれば、検出光を出射した方向の先にあるウィンドウ部上の箇所に汚損が付着していると把握することができる。 Further, in the present disclosure, the light source emits the detection light along a circumferential direction of the light source, and the warning section is configured to reflect the detection light emitted by the light source in a predetermined direction by the window section. Distance measurement, characterized in that it includes an indicator light that lights up in the predetermined direction when the received light intensity is greater than the predetermined third threshold and less than the predetermined second threshold. It may also be used as a device. According to this, it can be determined that dirt is attached to a location on the window portion located beyond the direction in which the detection light is emitted.

また、本開示は、
パルス状の検出光を出射する光源と、
前記検出光の対象物による反射光を受光し、受光強度に応じた信号を出力するための受光部と、
前記検出光の出射時間と、前記受光部が出力する信号から得られる前記反射光の受光時間とに基づいて、前記対象物までの距離を算出する距離算出部と、
前記光源と前記対象物の間に配置され、前記検出光を透過可能なウィンドウ部と、を備えた距離測定装置における距離測定方法であって、
前記距離算出部が算出した距離を、所定の第1閾値と比較する第1の比較工程と、
前記第1の比較工程において前記距離算出部が算出した距離が前記所定の第1閾値以下である場合に、前記受光部における前記受光強度を、所定の第2閾値と比較する第2の比
較工程と、
前記第2の比較工程において前記受光部における前記受光強度が前記所定の第2閾値以下である場合は、前記受光強度を、前記所定の第2閾値より値が小さい所定の第3閾値と比較する第3の比較工程と、
前記第3の比較工程において前記受光強度が前記所定の第3閾値より大きい場合に、前記反射光は前記ウィンドウ部の汚損によるものであると判定し、警告を出力する警告工程と、を有することを特徴とする、距離測定方法を含んでもよい。
In addition, the present disclosure
a light source that emits pulsed detection light;
a light receiving unit for receiving the reflected light of the detection light from the target object and outputting a signal according to the received light intensity;
a distance calculation unit that calculates a distance to the target object based on an emission time of the detection light and a reception time of the reflected light obtained from a signal output by the light reception unit;
A distance measuring method in a distance measuring device, comprising: a window portion disposed between the light source and the object and capable of transmitting the detection light;
a first comparison step of comparing the distance calculated by the distance calculation unit with a predetermined first threshold;
a second comparison step of comparing the received light intensity at the light receiving section with a predetermined second threshold when the distance calculated by the distance calculation section in the first comparison step is less than or equal to the predetermined first threshold; and,
In the second comparison step, when the received light intensity at the light receiving unit is equal to or less than the predetermined second threshold, the received light intensity is compared with a predetermined third threshold that is smaller than the predetermined second threshold. a third comparison step;
and a warning step of determining that the reflected light is due to contamination of the window portion and outputting a warning if the received light intensity is greater than the predetermined third threshold in the third comparison step. It may also include a distance measuring method characterized by:

これによれば、例えばウィンドウ部に汚損が付着している場合に、当該汚損が対象物として誤認識されることを防止することができる。 According to this, for example, when dirt is attached to the window portion, it is possible to prevent the dirt from being erroneously recognized as an object.

なお、上記の課題を解決するための手段は、可能な限り互いに組み合わせて用いることができる。 Note that the means for solving the above problems can be used in combination with each other as much as possible.

本発明によれば、TOF方式を用いた距離測定装置及び、距離測定方法において、本来測定したい物体の距離が測定できなくなることを防止すること及び、近くの製造装置等を停止し、生産性が低下することを防止することが可能である。 According to the present invention, in a distance measuring device and a distance measuring method using the TOF method, it is possible to prevent the distance of an object to be measured from becoming impossible to measure, and to stop nearby manufacturing equipment, etc., to improve productivity. It is possible to prevent this from decreasing.

図1A及びBは、実施例に係るレーザースキャナの概略構成図である。FIGS. 1A and 1B are schematic configuration diagrams of a laser scanner according to an embodiment. 図2は、実施例に係るレーザースキャナの内部構造の概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of the internal structure of the laser scanner according to the embodiment. 図3A及びBは、実施例に係るウィンドウ反射光及び対象物による反射光の信号強度と距離との関係の類型を示す図である。図3Aは、ウィンドウ反射光による出力信号の強度が低く、且つ、対象物までの距離が充分に遠い場合を示している。図3Bは、ウィンドウ反射光による出力信号の強度がある程度高く、且つ、対象物までの距離が充分に遠い場合を示している。FIGS. 3A and 3B are diagrams illustrating types of relationships between signal intensities and distances of window reflected light and object reflected light according to the embodiment. FIG. 3A shows a case where the intensity of the output signal due to the window reflected light is low and the distance to the object is sufficiently long. FIG. 3B shows a case where the intensity of the output signal due to the window reflected light is high to some extent and the distance to the object is sufficiently long. 図4Aは、実施例に係るウィンドウ反射光及び対象物による反射光の信号強度と距離との関係の類型を示す図である。図4Aは、ウィンドウ反射光による出力信号の強度がある程度高く、且つ、対象物までの距離が近い場合を示している。図4Bは、実施例に係るウィンドウ反射光の信号強度と距離との関係の類型を示す図である。図4Bは、ウィンドウ反射光による出力信号の強度が非常に高い場合を示している。FIG. 4A is a diagram illustrating a type of relationship between the signal strength of the window reflected light and the reflected light from the object and the distance according to the example. FIG. 4A shows a case where the intensity of the output signal due to the window reflected light is high to some extent and the distance to the object is short. FIG. 4B is a diagram illustrating a type of relationship between the signal intensity of window reflected light and distance according to the example. FIG. 4B shows a case where the intensity of the output signal due to the window reflected light is very high. 図5は、実施例に係る制御部の詳細な機能ブロック図である。FIG. 5 is a detailed functional block diagram of the control unit according to the embodiment. 図6は、実施例に係る警告部と連動して用いられる複数の表示灯について説明するための概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a plurality of indicator lights used in conjunction with the warning unit according to the embodiment. 図7は、実施例に係るレーザースキャナを用いた距離測定方法の手順を示すフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing the procedure of a distance measuring method using a laser scanner according to an embodiment.

〔適用例〕
以下に本開示の適用例の概要について一部の図面を用いて説明する。図1A及びBは、本開示が適用される対象の一例であるレーザースキャナ1(すなわち、本開示における距離測定装置に相当する)の概略構成図である。図1Aはレーザースキャナ1の正面図、図1Bは平面図である。本適用例におけるレーザースキャナ1は、その近傍に人などの障害物(以下、「対象物」ともいう。)が近づいたことを検出し、近づくと危険な製造装置を停止する等の安全制御のための装置である。レーザースキャナ1の投受光部3の側面はウィンドウ部を構成し、検出光および、対象物による反射光を透過可能な材質で形成されている。投受光部3からは、走査面3b上に投受光部3の径方向外側に向かってパルス状の検出光が出射される。この検出光は投受光部3の周方向に回転しながら、広い角度範囲に出射される。この回転する検出光が対象物に照射された場合に、その反射光を検出するこ
とで、対象物の存在を検出し、レーザースキャナ1からの距離を測定する。
[Application example]
An overview of application examples of the present disclosure will be described below using some drawings. FIGS. 1A and 1B are schematic configuration diagrams of a laser scanner 1 (that is, equivalent to a distance measuring device in the present disclosure), which is an example of a target to which the present disclosure is applied. FIG. 1A is a front view of the laser scanner 1, and FIG. 1B is a plan view. The laser scanner 1 in this application example detects when an obstacle such as a person (hereinafter also referred to as "object") approaches, and performs safety controls such as stopping dangerous manufacturing equipment when it approaches. It is a device for The side surface of the light emitting/receiving section 3 of the laser scanner 1 constitutes a window section, and is made of a material that can transmit the detection light and the light reflected by the object. From the light emitting/receiving section 3, pulsed detection light is emitted onto the scanning surface 3b toward the outside in the radial direction of the light emitting/receiving section 3. This detection light is emitted in a wide angular range while rotating in the circumferential direction of the light emitting/receiving section 3. When a target object is irradiated with this rotating detection light, the presence of the target object is detected by detecting the reflected light, and the distance from the laser scanner 1 is measured.

図2に示すように、レーザースキャナ1の内部には、検出光を出射する光源としてのレーザー光源33とミラー32が設けられている。レーザー光源33及びミラー32にはシャフト31を介してステッピングモータ等の回転アクチュエータ20が結合されている。この回転アクチュエータ20は、制御部22からの指令信号に基づいて回転する。この制御部22は、演算部、記憶部、通信部(いずれも不図示)などを備える通常のPCと同等または一部のハード構成を有し、センサユニット2内に備えられていてもよいし、外部PCを用いて構成されていてもよい。回転アクチュエータ20の回転に伴って、レーザー光源33及びミラー32は回転軸AX1の周りに回転する。その際、レーザー光源33が間欠的に発光することで、パルス状の検出光L1を走査面3b上に沿って回転させつつ照射する。 As shown in FIG. 2, inside the laser scanner 1, a laser light source 33 as a light source that emits detection light and a mirror 32 are provided. A rotary actuator 20 such as a stepping motor is coupled to the laser light source 33 and the mirror 32 via a shaft 31. This rotary actuator 20 rotates based on a command signal from the control section 22. The control section 22 has a hardware configuration equivalent to or a part of a normal PC including a calculation section, a storage section, a communication section (all not shown), and may be included in the sensor unit 2. , may be configured using an external PC. As the rotary actuator 20 rotates, the laser light source 33 and mirror 32 rotate around the rotation axis AX1. At this time, the laser light source 33 emits light intermittently to irradiate the pulsed detection light L1 while rotating it along the scanning surface 3b.

対象物obに照射され反射された反射光は、再びウィンドウ部3aを通過して投受光部3の内部に入射し、ミラー32に反射されて光学系34を通過した後、受光素子35に受光される。レーザー光源33が検出光L1を照射してから反射光L3が検出されるまでの飛行時間(TOF:Time Of Flight)より、対象物obまでの距離を演算する。 The reflected light that was irradiated onto the object ob and reflected again passes through the window section 3a and enters the light emitting/receiving section 3, is reflected by the mirror 32, passes through the optical system 34, and is then received by the light receiving element 35. be done. The distance to the object ob is calculated from the time of flight (TOF) from when the laser light source 33 irradiates the detection light L1 until the reflected light L3 is detected.

レーザー光源33からパルス状の検出光L1を照射した際に、その一部は、ウィンドウ部3aにおいて反射されて、ウィンドウ反射光L2となって受光素子35に検出される。そして、このウィンドウ反射光L2が検出されることにより、対象物obまでの距離測定の精度が低下する場合がある。 When the pulsed detection light L1 is irradiated from the laser light source 33, a part of it is reflected at the window portion 3a and is detected by the light receiving element 35 as window reflected light L2. Detection of this window reflected light L2 may reduce the accuracy of distance measurement to the object ob.

ここで、図3A及びBと図4Aに、本開示が適用可能なウィンドウ反射光L2及び対象物obによる反射光L3の信号強度と距離との関係の類型を示す。なお、図3A及びBと図4A及びBにおいては、横軸は時間でなく、レーザースキャナ1の回転軸AX1からの距離としている。本開示において、例えば対象物obまでの距離は、パルス状の検出光L1の投光から反射光L3の受光までの飛行時間の1/2に光速を乗じることで算出されるので、時間を距離に変換しても同様の説明が可能である。 Here, FIGS. 3A and 3B and FIG. 4A show types of relationships between the signal strength and distance of the window reflected light L2 and the reflected light L3 from the object ob to which the present disclosure is applicable. Note that in FIGS. 3A and 3B and FIGS. 4A and 4B, the horizontal axis is not time but distance from the rotation axis AX1 of the laser scanner 1. In the present disclosure, for example, the distance to the object ob is calculated by multiplying 1/2 of the flight time from the emission of the pulsed detection light L1 to the reception of the reflected light L3 by the speed of light. A similar explanation can be obtained by converting to .

図3Aは、ウィンドウ反射光L2による出力信号の強度が低く、且つ、対象物obまでの距離が充分に遠い場合を示している。この場合には、ウィンドウ反射光L2は、そもそも出力信号の強度が低いために検出されず、且つ、対象物obによる反射光L3による出力信号にも影響を及ぼさないので、ウィンドウ反射光L2は無視される。よって、対象物obによる反射光L3に基づいて、対象物obまでの距離は正確に算出される。図3Bは、ウィンドウ反射光L2による出力信号の強度がある程度高く、且つ、対象物obまでの距離が充分に遠い場合を示している。この場合には、ウィンドウ反射光L2は受光素子35によって検出されるが、ウィンドウ反射光L2による出力信号と対象物obによる反射光L3による出力信号とが充分に離れているため、ウィンドウ反射光L2による出力信号は、対象物obによる反射光L3による出力信号に影響を及ぼさない。よって、この場合も、対象物obによる反射光L3に基づいて、対象物obまでの距離は正確に算出される。 FIG. 3A shows a case where the intensity of the output signal due to the window reflected light L2 is low and the distance to the object ob is sufficiently long. In this case, the window reflected light L2 is not detected because the intensity of the output signal is low in the first place, and it does not affect the output signal due to the reflected light L3 from the object ob, so the window reflected light L2 is ignored. be done. Therefore, the distance to the object ob can be accurately calculated based on the reflected light L3 from the object ob. FIG. 3B shows a case where the intensity of the output signal due to the window reflected light L2 is high to some extent and the distance to the object ob is sufficiently long. In this case, the window reflected light L2 is detected by the light receiving element 35, but since the output signal of the window reflected light L2 and the output signal of the reflected light L3 from the object ob are sufficiently separated, the window reflected light L2 The output signal caused by the reflected light L3 from the object ob does not affect the output signal caused by the reflected light L3 from the object ob. Therefore, in this case as well, the distance to the object ob is accurately calculated based on the reflected light L3 from the object ob.

図4Aは、ウィンドウ反射光L2による出力信号の強度がある程度高く、且つ、対象物obまでの距離が近い場合を示している。この場合には、ウィンドウ反射光L2による出力信号が、対象物obによる反射光L3による出力信号と一部重なるため、対象物obによる反射光L3の出力信号のピーク位置の検出に影響を及ぼす。よって、この場合は、対象物obによる反射光L3に基づいて、対象物obまでの距離が算出されるが、ウィンドウ反射光L2の影響も考慮されるため、図3A及びBに示す場合と比較して、対象物ob
までの距離の算出精度は低下する。
FIG. 4A shows a case where the intensity of the output signal due to the window reflected light L2 is high to some extent and the distance to the object ob is short. In this case, the output signal from the window reflected light L2 partially overlaps with the output signal from the reflected light L3 from the object ob, which affects the detection of the peak position of the output signal of the reflected light L3 from the object ob. Therefore, in this case, the distance to the object ob is calculated based on the reflected light L3 from the object ob, but the influence of the window reflected light L2 is also taken into account, so compared to the cases shown in FIGS. 3A and B. Then, the object ob
The accuracy of calculating the distance to is reduced.

図4Bは、本開示が適用可能なウィンドウ反射光L2の信号強度と距離との関係の類型を示す。ここで、図4Bは、ウィンドウ反射光L2による出力信号の強度が非常に高い場合を示している。そのため、図3A及びBと図4Aに示す場合と異なり、対象物obによる反射光L3の信号強度と距離との関係については考慮しない。ウィンドウ反射光L2による出力信号の強度が非常に高い場合の一例として、ウィンドウ部3aに汚損が付着しており、レーザー光源33から出射された検出光が汚損の付着した箇所をほとんど透過せず、受光素子35が汚損による反射光を受光する場合が挙げられる。このことに起因して、汚損による反射光が対象物obによる反射光L3として誤認識され、レーザースキャナ1の付近に対象物obがあると誤って判断される虞がある。 FIG. 4B shows a type of relationship between the signal strength of the window reflected light L2 and the distance to which the present disclosure is applicable. Here, FIG. 4B shows a case where the intensity of the output signal due to the window reflected light L2 is very high. Therefore, unlike the cases shown in FIGS. 3A and 3B and FIG. 4A, the relationship between the signal strength of the reflected light L3 from the object ob and the distance is not considered. As an example of a case where the intensity of the output signal due to the window reflected light L2 is very high, the window portion 3a is soiled, and the detection light emitted from the laser light source 33 hardly passes through the soiled area. There is a case where the light receiving element 35 receives reflected light due to contamination. Due to this, there is a possibility that the reflected light due to the contamination may be erroneously recognized as the reflected light L3 from the object ob, and it may be incorrectly determined that the object ob is near the laser scanner 1.

本適用例においては、以下の態様によって、汚損による反射光が対象物obによる反射光L3として誤認識され、レーザースキャナ1の付近に対象物obがあると誤って判断されることや、この誤った判断によって近くの製造装置等を停止してしまい、生産性が低下することを防止することが可能となる。すなわち、受光素子35が受光する対象物obによる反射光L3の強度に対して所定の第2閾値を設け、対象物obによる反射光L3の強度が所定の第2閾値以下である場合には、受光素子35が受光する反射光をウィンドウ反射光L2と判断する。さらに、ウィンドウ反射光L2に対して所定の第2閾値より値が小さい所定の第3閾値を設け、受光素子35が受光するウィンドウ反射光L2の強度が所定の第3閾値より大きい場合に、警告部22d(以下の図5に図示)がユーザにその旨を報知する警告を出力する。ユーザはこの警告の出力に基づいて、対象物obがあるという誤判断の原因となり得る上述の汚損を事前に除去することが可能となる。さらには、対象物obまでの距離の算出精度を向上させることも可能となる。なお、所定の第2閾値及び所定の第3閾値については、以下の図7に示すフローチャートにおいて説明する。 In this application example, due to the following aspects, the reflected light due to contamination may be erroneously recognized as the reflected light L3 from the target object ob, and it may be erroneously determined that the target object ob is near the laser scanner 1. It is possible to prevent productivity from decreasing due to stopping of nearby manufacturing equipment etc. due to such judgment. That is, a predetermined second threshold is provided for the intensity of the reflected light L3 from the object ob that the light receiving element 35 receives, and when the intensity of the reflected light L3 from the object ob is equal to or less than the predetermined second threshold, The reflected light received by the light receiving element 35 is determined to be window reflected light L2. Furthermore, a predetermined third threshold value smaller than the predetermined second threshold value is provided for the window reflected light L2, and a warning is issued when the intensity of the window reflected light L2 received by the light receiving element 35 is greater than the predetermined third threshold value. The unit 22d (shown in FIG. 5 below) outputs a warning to notify the user of this fact. Based on the output of this warning, the user can remove in advance the above-mentioned contamination that may cause a misjudgment that the object ob exists. Furthermore, it is also possible to improve the accuracy of calculating the distance to the object ob. Note that the predetermined second threshold value and the predetermined third threshold value will be explained in the flowchart shown in FIG. 7 below.

〔実施例〕
以下、本開示の実施例に係るレーザースキャナ1及び、レーザースキャナ1を用いた距離測定方法について、図面(上記の適用例で一旦説明した図面も含む)を用いてより詳細に説明する。なお、本開示の実施例に係るレーザースキャナ1及び、レーザースキャナ1を用いた距離測定方法は、以下の構成に限定する趣旨のものではない。
〔Example〕
Hereinafter, a laser scanner 1 according to an embodiment of the present disclosure and a distance measuring method using the laser scanner 1 will be described in more detail using drawings (including the drawings once explained in the application example above). Note that the laser scanner 1 and the distance measurement method using the laser scanner 1 according to the embodiment of the present disclosure are not limited to the following configuration.

<装置構成>
ここで、図1A及びBの説明に戻る。本実施例に係るレーザースキャナ1は、適用例において説明したレーザースキャナ1と同様の構成や機能を有するため、適用例において説明した内容については、詳細な説明は省略する。また、本明細書では同一の構成要素については同一の符号を用いて説明を行う。
<Device configuration>
Now, returning to the description of FIGS. 1A and 1B. Since the laser scanner 1 according to this embodiment has the same configuration and functions as the laser scanner 1 described in the application example, a detailed explanation of the contents described in the application example will be omitted. Further, in this specification, the same components will be described using the same reference numerals.

本実施例におけるレーザースキャナ1は、図1Bの平面図に示すように、センサユニット2と、I/Oユニット4を備え、センサユニット2にI/Oユニット4を結合することで稼働可能な状態となる。I/Oユニット4には、外部との制御信号、検出信号の授受のための情報端子4aと、電力供給のための電源端子4bが設けられている。レーザースキャナ1で測定した対象物との距離は、情報端子4aを通じて出力される。 As shown in the plan view of FIG. 1B, the laser scanner 1 in this embodiment includes a sensor unit 2 and an I/O unit 4, and is ready for operation by coupling the I/O unit 4 to the sensor unit 2. becomes. The I/O unit 4 is provided with an information terminal 4a for exchanging control signals and detection signals with the outside, and a power supply terminal 4b for supplying power. The distance to the object measured by the laser scanner 1 is outputted through the information terminal 4a.

センサユニット2には、投受光部3が備えられている。投受光部3は、略円柱形の形状を有し、側面は下に行くほど縮径するテーパ形状を有する。また、投受光部3の側面はウィンドウ部3aを構成し、検出光および、対象物による反射光を透過可能な材質で形成されている。投受光部3からは、図1Aに示すように、水平面である走査面3b上に投受光部3の径方向外側に向かって検出光が出射される。この検出光は、図1Bに示すように、投受光部3の周方向に回転しながら、広い角度範囲において所定角度毎に出射される。こ
の回転する検出光が対象物に照射された場合に、その反射光を検出することで、対象物の存在と、レーザースキャナ1からの距離を検出する。このレーザースキャナ1からの距離は厳密には、回転軸AX1からの距離でもよいし、レーザー光源33からの距離であってもよい。
The sensor unit 2 is equipped with a light emitting/receiving section 3. The light emitting/receiving section 3 has a substantially cylindrical shape, and the side surface has a tapered shape whose diameter decreases toward the bottom. Further, the side surface of the light emitting/receiving section 3 constitutes a window section 3a, which is made of a material that can transmit the detection light and the light reflected by the object. As shown in FIG. 1A, detection light is emitted from the light projecting/receiving section 3 toward the outside in the radial direction of the light projecting/receiving section 3 onto the horizontal scanning surface 3b. As shown in FIG. 1B, this detection light is emitted at predetermined angle intervals in a wide angle range while rotating in the circumferential direction of the light emitting/receiving section 3. When a target object is irradiated with this rotating detection light, the presence of the target object and the distance from the laser scanner 1 are detected by detecting the reflected light. Strictly speaking, the distance from the laser scanner 1 may be the distance from the rotation axis AX1 or the distance from the laser light source 33.

ここで、図2の説明に戻る。回転アクチュエータ20の回転に伴って、レーザー光源33及びミラー32は回転軸AX1の周りに回転する。その際、レーザー光源33が発光することで、パルス状の検出光L1を走査面3b上に沿って回転させつつ照射することが可能である。また、回転アクチュエータ20のシャフト31にはエンコーダ21が備えられており、回転角を計測して制御部22に送信する。このエンコーダ21により、対象物obの方向についての情報を得ることが可能であるとともに、レーザー光源33及びミラー32を所望の速度で等速回転させることができる。 Here, we return to the explanation of FIG. 2. As the rotary actuator 20 rotates, the laser light source 33 and mirror 32 rotate around the rotation axis AX1. At this time, by emitting light from the laser light source 33, it is possible to irradiate the pulsed detection light L1 while rotating it along the scanning surface 3b. Further, the shaft 31 of the rotary actuator 20 is equipped with an encoder 21 to measure the rotation angle and transmit it to the control unit 22. With this encoder 21, it is possible to obtain information about the direction of the object ob, and it is also possible to rotate the laser light source 33 and the mirror 32 at a constant speed at a desired speed.

また、受光素子35においては、反射光の強度が電気信号に変換され、制御部22内の計測制御部22a(以下の図5に図示)に送信される。この制御部22では、レーザー光源3がパルス光L1を発光してから反射光L3が検出されるまでの飛行時間を計測し、この飛行時間より、対象物obまでの距離を演算する。なお、飛行時間の起点(出射時間)は、上記のようにレーザー光源3がパルス光を発光する時間、または、レーザー光源3に発光のための入力信号が印加された時間を、光学的または電気的に検知してもよいし、装置内に疑似対象物を設けておき、レーザー光源3から発光され疑似対象物から反射された反射光の受光時間を出射時間としてもよい。これによって、レーザー光源3の駆動回路の遅れ等の誤差要因を補正することができる。 Further, in the light receiving element 35, the intensity of the reflected light is converted into an electrical signal and transmitted to the measurement control section 22a (shown in FIG. 5 below) in the control section 22. The control unit 22 measures the flight time from when the laser light source 3 emits the pulsed light L1 until the reflected light L3 is detected, and calculates the distance to the object ob from this flight time. Note that the starting point of the flight time (emission time) is the time during which the laser light source 3 emits pulsed light as described above, or the time during which an input signal for light emission is applied to the laser light source 3, optically or electrically. Alternatively, a pseudo object may be provided in the device, and the reception time of the reflected light emitted from the laser light source 3 and reflected from the pseudo object may be set as the emission time. Thereby, error factors such as delays in the driving circuit of the laser light source 3 can be corrected.

図5は、実施例に係る制御部22の詳細な機能ブロック図である。制御部22には、上述の投受光及び検出光の走査(スキャン)のための制御指令を行い、受光素子35からの出力信号を受信する計測制御部22aが設けられる。また、受光素子35からの出力信号に基づいて対象物obまでの距離を算出する距離算出部22bと、距離算出部22bで算出された距離を出力するモニター等の出力部22cが設けられる。 FIG. 5 is a detailed functional block diagram of the control unit 22 according to the embodiment. The control unit 22 is provided with a measurement control unit 22a that issues control commands for the above-described light projection/reception and scanning of the detection light, and receives an output signal from the light receiving element 35. Further, a distance calculation section 22b that calculates the distance to the object ob based on the output signal from the light receiving element 35, and an output section 22c such as a monitor that outputs the distance calculated by the distance calculation section 22b are provided.

また、距離算出部22bは、受光素子35の出力信号のピーク値を検知するピーク値検知部220と、受光素子35の出力信号のピーク値から、受光素子35の出力信号のピークのピーク幅W等を導出するピーク幅導出部221を備える。また、受光素子35の出力信号のピークの立下り時間を検知する立下がり時間検知部222と、上述のピーク幅W等と、立下り時間によって、反射光の受光時間を算出する受光時間算出部224を備える。さらに、上述の方法とは別に、ピークの立上り時間と立下り時間とからピークの時間を検知するピーク時間検知部223を備える。 Further, the distance calculation unit 22b uses a peak value detection unit 220 that detects the peak value of the output signal of the light receiving element 35, and a peak width W of the peak of the output signal of the light receiving element 35 from the peak value of the output signal of the light receiving element 35. A peak width derivation unit 221 is provided for deriving the peak width. Further, there is a falling time detection section 222 that detects the falling time of the peak of the output signal of the light receiving element 35, and a light receiving time calculation section that calculates the light receiving time of reflected light based on the above-mentioned peak width W etc. and the falling time. 224. Furthermore, in addition to the above-described method, a peak time detection unit 223 is provided that detects the peak time from the peak rise time and fall time.

また、距離算出部22bが算出する距離に対しては、所定の第1閾値が設けられる。距離算出部22bが算出する距離は、ピーク時間検知部223によって検知された、受光素子35が取得した出力信号の立上り位置と立下り位置から算出されるピーク位置によって決定される。距離算出部22bが算出する距離、すなわちこのピーク位置の距離が所定の第1閾値以下である場合は、上述の通り、反射光の強度と所定の第2閾値を比較する。なお、所定の第1閾値については、以下の図7に示すフローチャートにおいて説明する。反射光の強度が所定の第2閾値以下である場合は、受光素子35が受光する反射光をウィンドウ反射光L2と判断し、ウィンドウ反射光L2の強度を所定の第3閾値と比較する。警告部22dは、ウィンドウ反射光L2の強度が所定の第2閾値以下であって所定の第3閾値より大きい場合に、ユーザにその旨を報知する警告を出力する。警告部22dの警告の出力を具体的に報知する方法として、例えばウィンドウ部3aに汚損が付着していることを示すメッセージを出力部22cに表示してもよい。 Further, a predetermined first threshold value is provided for the distance calculated by the distance calculation unit 22b. The distance calculated by the distance calculating section 22b is determined by the peak position calculated from the rising position and falling position of the output signal acquired by the light receiving element 35, which is detected by the peak time detecting section 223. If the distance calculated by the distance calculation unit 22b, that is, the distance to the peak position, is less than or equal to the first predetermined threshold, the intensity of the reflected light is compared with the second predetermined threshold, as described above. Note that the predetermined first threshold value will be explained in the flowchart shown in FIG. 7 below. If the intensity of the reflected light is less than or equal to the predetermined second threshold, the reflected light received by the light receiving element 35 is determined to be the window reflected light L2, and the intensity of the window reflected light L2 is compared with a predetermined third threshold. The warning unit 22d outputs a warning to the user when the intensity of the window reflected light L2 is less than or equal to a predetermined second threshold and greater than a predetermined third threshold. As a method of specifically notifying the output of the warning from the warning section 22d, for example, a message indicating that the window section 3a is stained may be displayed on the output section 22c.

図6は、実施例に係る警告部22dと連動して用いられる複数の表示灯5、5aについて説明するための概略図である。図1B同様、図6はレーザースキャナ1の平面図である(図1Bでは表示灯5は図示を省略している)。表示灯5、5aは、投受光部3の周方向に沿って略等間隔にセンサユニット2上に配置されている。上記の図1Bにおいて説明した通り、検出光は、投受光部3の周方向に回転しながら、広い角度範囲において所定角度毎にレーザー光源33から出射される。例えば図6の向きで下向きの点線の矢印を所定の基準方向として、当該所定の基準方向に対して一定の範囲の角度だけ回転させた方向に検出光を出射した際に、ウィンドウ反射光L2の強度が所定の第2閾値以下であって所定の第3閾値より大きいとする。このとき、警告部22dの警告の出力の態様として、例えば当該所定の基準方向に対して一定の範囲の角度だけ回転させた方向に位置する表示灯5aを点灯するようにしてもよい。これによって、点灯した表示灯5aの位置に基づいて、ユーザが検出光を出射した方向を把握できるため、検出光を出射した方向の先にあるウィンドウ部3a上の箇所に汚損が付着していると把握することができる。汚損が付着している箇所を把握できれば、汚損を除去することが容易である。なお、表示灯5、5aは、警告部22dと合わせて、本開示における警告部に相当する。 FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a plurality of indicator lights 5 and 5a used in conjunction with the warning section 22d according to the embodiment. Similar to FIG. 1B, FIG. 6 is a plan view of the laser scanner 1 (indicator light 5 is omitted from illustration in FIG. 1B). The indicator lights 5 and 5a are arranged on the sensor unit 2 at approximately equal intervals along the circumferential direction of the light emitting/receiving section 3. As described above with reference to FIG. 1B, the detection light is emitted from the laser light source 33 at every predetermined angle in a wide angular range while rotating in the circumferential direction of the light emitting/receiving section 3. For example, when the downward dotted line arrow in the orientation shown in FIG. 6 is set as a predetermined reference direction, and the detection light is emitted in a direction rotated by a certain range of angles with respect to the predetermined reference direction, the window reflected light L2 It is assumed that the intensity is less than or equal to a predetermined second threshold and greater than a predetermined third threshold. At this time, as a mode of outputting a warning from the warning unit 22d, for example, an indicator light 5a located in a direction rotated by a certain range of angles with respect to the predetermined reference direction may be turned on. As a result, the user can determine the direction in which the detection light is emitted based on the position of the illuminated indicator light 5a, so that dirt may be attached to a location on the window portion 3a located beyond the direction in which the detection light is emitted. It can be understood that If you can identify the location where the stain is attached, it is easy to remove the stain. Note that the indicator lights 5 and 5a, together with the warning section 22d, correspond to the warning section in the present disclosure.

<フローチャート>
図7は、実施例に係るレーザースキャナ1を用いた距離測定方法の手順を示すフローチャートである。本フローは、制御部22内の記憶部(不図示)に記憶されたプログラムが実行されることにより稼働するレーザースキャナ1の1スキャンに係るフローであり、当該フローが繰り返し稼働することで、常に対象物obの接近を検出することが可能である。
<Flowchart>
FIG. 7 is a flowchart showing the procedure of a distance measuring method using the laser scanner 1 according to the embodiment. This flow is a flow related to one scan of the laser scanner 1 that is operated by executing a program stored in a storage unit (not shown) in the control unit 22, and is constantly operated by repeatedly operating the flow. It is possible to detect the approach of the object ob.

本フローが実行されると、まず、ステップS101において、制御部22の計測制御部22aからの指令に基づいて1スキャンが開始される。これにより、レーザースキャナ1によってレーザー検査光L1が、走査面上を回転軸AX1周りに所定角度(例えば、270度)回転するスキャンが開始される。ステップS102においては、レーザー光源33からパルス状の検出光L1が出射されて投光がなされる。そして、ステップS103においては、対象物obまたはウィンドウ部3aで反射された反射光が受光素子35によって受光される。 When this flow is executed, first, in step S101, one scan is started based on a command from the measurement control section 22a of the control section 22. Thereby, the laser scanner 1 starts a scan in which the laser inspection light L1 rotates by a predetermined angle (for example, 270 degrees) on the scanning surface around the rotation axis AX1. In step S102, pulsed detection light L1 is emitted from the laser light source 33 and is projected. Then, in step S103, the light reflected by the object ob or the window portion 3a is received by the light receiving element 35.

次に、ステップS104においては、制御部22において、投光から受光までの時間帯における受光素子35の出力信号が距離毎にサンプリングされ、デジタルデータ化される。より詳細には、受光素子35からの出力信号と時間との関係が、出力信号と距離との関係に比例換算されてデジタルデータ化される。そして、ステップS105においては、ピーク時間検知部223によって、得られた出力信号の立上り位置と立下り位置が検知され、ピーク位置が算出される。 Next, in step S104, in the control unit 22, the output signal of the light receiving element 35 in the time period from light emission to light reception is sampled for each distance and converted into digital data. More specifically, the relationship between the output signal from the light receiving element 35 and time is proportionally converted into the relationship between the output signal and distance and converted into digital data. Then, in step S105, the peak time detection unit 223 detects the rising position and falling position of the obtained output signal, and calculates the peak position.

ステップS106においては、ピーク位置の距離が予め定められた所定の第1閾値より大きいか否かが判定される。ここで、ピーク位置の距離が所定の第1閾値より大きいと判定された場合(ステップS106でYesの場合)には、対象物obの距離が充分に遠いため、ピーク位置における出力信号のピークは、ウィンドウ反射光L2による出力信号のピークまたは、ウィンドウ反射光L2の影響を受けた反射光L3による出力信号のピークではないと判断されるので、ステップS108に進む。一方、ステップS106においてピーク位置の距離が所定の第1閾値以下と判定された場合(ステップS106でNoの場合)には、ピーク位置における出力信号のピークは、ウィンドウ反射光L2による出力信号のピークまたは、ウィンドウ反射光L2の影響を受けた反射光L3による出力信号のピークの虞があると判断されるので、ステップS107に進む。ここで、ステップS106は、本開示における第1の比較工程に相当する。 In step S106, it is determined whether the distance to the peak position is greater than a predetermined first threshold. Here, if it is determined that the distance of the peak position is greater than the predetermined first threshold (Yes in step S106), the distance of the object ob is sufficiently far, and the peak of the output signal at the peak position is Since it is determined that this is not the peak of the output signal due to the window reflected light L2 or the peak of the output signal due to the reflected light L3 affected by the window reflected light L2, the process advances to step S108. On the other hand, if it is determined in step S106 that the distance to the peak position is less than or equal to the predetermined first threshold (No in step S106), the peak of the output signal at the peak position is the peak of the output signal due to the window reflected light L2. Alternatively, since it is determined that there is a possibility that the output signal may peak due to the reflected light L3 influenced by the window reflected light L2, the process advances to step S107. Here, step S106 corresponds to the first comparison step in the present disclosure.

ステップS108においては、ピーク位置の距離がそのまま、対象物obの距離として採用される。一方、ステップS107においては、反射光の強度が所定の第2閾値より大きいか否かが判定される。ここで、反射光の強度が所定の第2閾値より大きいと判定された場合(ステップS107でYesの場合)には、得られた反射光は、対象物obによる反射光L3であると判断されるので、ステップS108に進む。一方、ステップS107において、反射光の強度が所定の第2閾値以下と判定された場合(ステップS107でNoの場合)には、得られた反射光は、ウィンドウ反射光L2による反射光であると判断されるので、ステップS109に進む。ここで、ステップS107は、本開示における第2の比較工程に相当する。 In step S108, the distance of the peak position is directly adopted as the distance of the object ob. On the other hand, in step S107, it is determined whether the intensity of the reflected light is greater than a predetermined second threshold. Here, if it is determined that the intensity of the reflected light is greater than the predetermined second threshold (Yes in step S107), it is determined that the obtained reflected light is the reflected light L3 from the object ob. Therefore, the process advances to step S108. On the other hand, if it is determined in step S107 that the intensity of the reflected light is less than or equal to the predetermined second threshold (No in step S107), the obtained reflected light is determined to be the reflected light from the window reflected light L2. Since the determination is made, the process advances to step S109. Here, step S107 corresponds to the second comparison step in the present disclosure.

ステップS109においては、ウィンドウ反射光L2の強度が所定の第2閾値より値が小さい所定の第3閾値より大きいか否かが判定される。ここで、ウィンドウ反射光L2の強度が所定の第3閾値より大きいと判定された場合(ステップS109でYesの場合)には、例えばウィンドウ部3aに汚損が付着していると判断され、ステップS110に進む。一方、ステップS109において、ピーク位置における出力信号のピークの強度が所定の第3閾値以下と判定された場合(ステップS109でNoの場合)には、ステップS111に進む。ここで、ステップS109は、本開示における第3の比較工程に相当する。 In step S109, it is determined whether the intensity of the window reflected light L2 is greater than a predetermined third threshold value that is smaller than a predetermined second threshold value. Here, if it is determined that the intensity of the window reflected light L2 is greater than the predetermined third threshold value (Yes in step S109), it is determined that the window portion 3a is stained, for example, and step S110 Proceed to. On the other hand, if it is determined in step S109 that the intensity of the peak of the output signal at the peak position is less than or equal to the predetermined third threshold (No in step S109), the process advances to step S111. Here, step S109 corresponds to the third comparison step in the present disclosure.

ここで、所定の第3閾値は、以下の二点の方法のうちいずれかの方法に従って設定される。一点目の方法としては、所定の第1閾値以下の距離に対象物(上記の対象物obと異なるものであってもよい)を配置した場合の受光素子35における最低レベルの強度以下であり、かつ、ウィンドウ部3aに汚損が付着していない場合のウィンドウ反射光L2に係るピークの強度(検出光が略完全にウィンドウ部3aを透過し、検出光がほとんど反射しないため、このときのピークの強度は略0である)以上に設定する。二点目の方法としては、ウィンドウ反射光L2の強度と、測距精度(例えば受光素子35が取得するSN比等)との関係に基づいて許容できる最大のウィンドウ反射光L2の強度以下であり、かつ、ウィンドウ部3aに汚損が付着していない場合のウィンドウ反射光L2の強度以上に所定の第3閾値を設定する。なお、いずれの方法によっても、所定の第3閾値を設定することで、ピーク位置の距離が所定の第1閾値以下である場合の対象物obが汚損として誤って判断されることを防止することができる。 Here, the predetermined third threshold value is set according to one of the following two methods. The first method is to set the intensity below the lowest level in the light receiving element 35 when an object (which may be different from the above object ob) is placed at a distance below a predetermined first threshold; In addition, the peak intensity of the window reflected light L2 when there is no dirt on the window portion 3a (the detected light almost completely passes through the window portion 3a and is hardly reflected, so the peak intensity at this time is The intensity is approximately 0) or higher. The second method is to set the intensity of the window reflected light L2 to the maximum allowable intensity based on the relationship between the intensity of the window reflected light L2 and the ranging accuracy (for example, the SN ratio obtained by the light receiving element 35). , and a predetermined third threshold value is set to be greater than or equal to the intensity of the window reflected light L2 when no stain is attached to the window portion 3a. In addition, with either method, by setting a predetermined third threshold value, it is possible to prevent the object ob from being erroneously determined as soiled when the distance to the peak position is less than or equal to the predetermined first threshold value. I can do it.

再びフローチャートの説明に戻る。ステップS110においては、ウィンドウ反射光L2の強度が所定の第2閾値以下であって所定の第3閾値より大きいことを報知するため、上記の図6において説明した態様で警告部22dが警告を出力する。ここで、ステップS110は、本開示における警告工程に相当する。ステップS111においては、受光素子35が微量のウィンドウ反射光L2を受光したものと判断され無視される。 Returning to the explanation of the flowchart again. In step S110, the warning unit 22d outputs a warning in the manner described in FIG. do. Here, step S110 corresponds to a warning step in the present disclosure. In step S111, it is determined that the light receiving element 35 has received a small amount of window reflected light L2, and the light is ignored.

ステップS110またはステップS111の処理が終了すると、ステップS112に進む。ステップS112においては、ステップS102の投光及びステップS103の受光により得られた全ピークの距離の取得が完了したか否かが判定される。ここで、全ピーク(全対象物ob)の距離の取得が完了したと判定された場合(ステップS112でYesの場合)には、ステップS113に進む。一方、全ピークの距離の取得が完了していないと判定された場合(ステップS112でNoの場合)には、ステップS106の処理に戻り、次のピークの距離の取得を実行する。 When the processing in step S110 or step S111 is completed, the process advances to step S112. In step S112, it is determined whether acquisition of distances of all peaks obtained by light projection in step S102 and light reception in step S103 has been completed. Here, if it is determined that the acquisition of the distances of all peaks (all objects ob) has been completed (Yes in step S112), the process advances to step S113. On the other hand, if it is determined that the acquisition of the distances of all peaks is not completed (No in step S112), the process returns to step S106 and the acquisition of the distances of the next peak is executed.

ステップS113においては、全スキャン角度が完了したか否かが判定される。ここで、本実施例におけるレーザースキャナ1では、例えば、スキャン角度毎に、投光及び受光が行われ、1回のスキャンで、投光と発光が例えば、500~5000回程度行われるので、全てのスキャン角度θについて、対象物obの距離が取得される。ステップS113
において、全スキャン角度における対象物obの距離の取得が完了したと判定された場合ステップS113でYesの場合)には、ステップS114に進み、1スキャンを完了とする。一方、全スキャン角度が完了していないと判定された場合(ステップS113でNoの場合)には、ステップS102に戻り、レーザー光源33から再度検出光L1が出射され、ステップS102以降の処理が繰り返される。
In step S113, it is determined whether all scan angles have been completed. Here, in the laser scanner 1 in this embodiment, light is emitted and received for each scan angle, and in one scan, light is emitted and emitted approximately 500 to 5000 times. The distance to the object ob is acquired for the scan angle θ. Step S113
If it is determined that the acquisition of distances to the object ob at all scan angles has been completed (Yes in step S113), the process proceeds to step S114, and one scan is completed. On the other hand, if it is determined that all scan angles have not been completed (No in step S113), the process returns to step S102, the detection light L1 is emitted from the laser light source 33 again, and the processes from step S102 onwards are repeated. It will be done.

なお、以下には本開示の構成要件と実施例の構成とを対比可能とするために、本発明の構成要件を図面の符号付きで付記しておく。
<付記1>
パルス状の検出光を出射する光源(33)と、
前記検出光の対象物による反射光を受光し、受光強度に応じた信号を出力するための受光部(35)と、
前記検出光の出射時間と、前記受光部が出力する信号から得られる前記反射光の受光時間とに基づいて、前記対象物までの距離を算出する距離算出部(22b)と、
前記光源と前記対象物の間に配置され、前記検出光を透過可能なウィンドウ部(3a)と、を備えた距離測定装置(1)であって、
前記距離算出部が算出した距離が所定の第1閾値以下であり、かつ、前記受光部における前記受光強度が所定の第2閾値以下であり、かつ、前記受光部における前記受光強度が当該所定の第2閾値より値が小さい所定の第3閾値より大きい場合に、前記反射光は前記ウィンドウ部の汚損によるものであると判定し、警告を出力する警告部(22d)を備えることを特徴とする、距離測定装置(1)。
<付記2>
パルス状の検出光を出射する光源(33)と、
前記検出光の対象物による反射光を受光し、受光強度に応じた信号を出力するための受光部(35)と、
前記検出光の出射時間と、前記受光部が出力する信号から得られる前記反射光の受光時間とに基づいて、前記対象物までの距離を算出する距離算出部(22b)と、
前記光源と前記対象物の間に配置され、前記検出光を透過可能なウィンドウ部(3a)と、を備えた距離測定装置(1)における距離測定方法であって、
前記距離算出部が算出した距離を、所定の第1閾値と比較する第1の比較工程(ステップS106)と、
前記第1の比較工程において前記距離算出部が算出した距離が前記所定の第1閾値以下である場合に、前記受光部における前記受光強度を、所定の第2閾値と比較する第2の比較工程(ステップS107)と、
前記第2の比較工程において前記受光部における前記受光強度が前記所定の第2閾値以下である場合は、前記受光強度を、前記所定の第2閾値より値が小さい所定の第3閾値と比較する第3の比較工程(ステップS109)と、
前記第3の比較工程において前記受光強度が前記所定の第3閾値より大きい場合に、前記反射光は前記ウィンドウ部の汚損によるものであると判定し、警告を出力する警告工程(ステップS110)と、を有することを特徴とする、距離測定方法。
Note that in order to make it possible to compare the constituent features of the present disclosure and the configurations of the embodiments, the constituent features of the present invention are appended with reference numerals in the drawings.
<Additional note 1>
a light source (33) that emits pulsed detection light;
a light receiving unit (35) for receiving the reflected light of the detection light from the target object and outputting a signal according to the received light intensity;
a distance calculation unit (22b) that calculates the distance to the target object based on the emission time of the detection light and the reception time of the reflected light obtained from the signal output by the light reception unit;
A distance measuring device (1) comprising: a window portion (3a) disposed between the light source and the object and capable of transmitting the detection light;
The distance calculated by the distance calculating section is less than or equal to a predetermined first threshold, and the intensity of light received at the light receiving section is less than or equal to a second predetermined threshold, and the intensity of light received at the light receiving section is less than or equal to the predetermined first threshold. The device is characterized by comprising a warning unit (22d) that determines that the reflected light is due to staining of the window portion and outputs a warning when the reflected light is larger than a predetermined third threshold value that is smaller than the second threshold value. , distance measuring device (1).
<Additional note 2>
a light source (33) that emits pulsed detection light;
a light receiving unit (35) for receiving the reflected light of the detection light from the target object and outputting a signal according to the received light intensity;
a distance calculation unit (22b) that calculates the distance to the target object based on the emission time of the detection light and the reception time of the reflected light obtained from the signal output by the light reception unit;
A distance measuring method in a distance measuring device (1) comprising: a window section (3a) disposed between the light source and the object and capable of transmitting the detection light;
a first comparison step (step S106) of comparing the distance calculated by the distance calculation unit with a predetermined first threshold;
a second comparison step of comparing the received light intensity at the light receiving section with a predetermined second threshold when the distance calculated by the distance calculation section in the first comparison step is less than or equal to the predetermined first threshold; (Step S107) and
In the second comparison step, when the received light intensity at the light receiving unit is equal to or less than the predetermined second threshold, the received light intensity is compared with a predetermined third threshold that is smaller than the predetermined second threshold. A third comparison step (step S109),
a warning step (step S110) of determining that the reflected light is due to contamination of the window portion and outputting a warning when the received light intensity is greater than the predetermined third threshold in the third comparison step; A distance measuring method comprising:

1・・・・・レーザースキャナ
2・・・・・センサユニット
3・・・・・投受光部
4・・・・・I/Oユニット
20・・・・回転アクチュエータ
21・・・・エンコーダ
22・・・・制御部
22a・・・計測制御部
22b・・・距離算出部
22c・・・出力部
22d・・・警告部
220・・・ピーク値検知部
221・・・ピーク幅導出部
222・・・立下り時間検知部
223・・・ピーク時間検知部
224・・・受光時間算出部
1...Laser scanner 2...Sensor unit 3...Light emitting/receiving unit 4...I/O unit 20...Rotary actuator 21...Encoder 22. ...Control section 22a...Measurement control section 22b...Distance calculation section 22c...Output section 22d...Warning section 220...Peak value detection section 221...Peak width derivation section 222...・Fall time detection unit 223...Peak time detection unit 224...Light reception time calculation unit

Claims (5)

パルス状の検出光を出射する光源と、
前記検出光の対象物による反射光を受光し、受光強度に応じた信号を出力するための受光部と、
前記検出光の出射時間と、前記受光部が出力する信号から得られる前記反射光の受光時間とに基づいて、前記対象物までの距離を算出する距離算出部と、
前記光源と前記対象物の間に配置され、前記検出光を透過可能なウィンドウ部と、を備えた距離測定装置であって、
前記距離算出部が算出した距離が所定の第1閾値以下であり、かつ、前記受光部における前記受光強度が所定の第2閾値以下であり、かつ、前記受光部における前記受光強度が当該所定の第2閾値より値が小さい所定の第3閾値より大きい場合に、前記反射光は前記ウィンドウ部の汚損によるものであると判定し、警告を出力する警告部を備えることを特徴とする、距離測定装置。
a light source that emits pulsed detection light;
a light receiving unit for receiving the reflected light of the detection light from the target object and outputting a signal according to the received light intensity;
a distance calculation unit that calculates a distance to the target object based on an emission time of the detection light and a reception time of the reflected light obtained from a signal output by the light reception unit;
A distance measuring device comprising: a window portion disposed between the light source and the object and capable of transmitting the detection light;
The distance calculated by the distance calculating section is less than or equal to a predetermined first threshold, and the intensity of light received at the light receiving section is less than or equal to a second predetermined threshold, and the intensity of light received at the light receiving section is less than or equal to the predetermined first threshold. Distance measurement characterized by comprising a warning section that determines that the reflected light is due to dirt on the window section and outputs a warning when the reflected light is larger than a predetermined third threshold that is smaller than the second threshold. Device.
前記所定の第3閾値は、前記所定の第1閾値以下の距離に対象物を配置した場合の前記受光部における最低レベルの受光強度以下であり、かつ、前記ウィンドウ部に汚損が無い場合の前記ウィンドウ部による前記反射光の前記受光強度以上であることを特徴とする、請求項1に記載の距離測定装置。 The predetermined third threshold value is equal to or less than the lowest level of received light intensity in the light receiving section when an object is placed at a distance equal to or less than the predetermined first threshold value, and the third threshold value is equal to The distance measuring device according to claim 1, wherein the received light intensity of the reflected light by the window portion is higher than or equal to the received light intensity. 前記所定の第3閾値は、前記ウィンドウ部による前記反射光の前記受光強度と、前記受光強度の検出精度との関係に基づいて許容できる最大の、前記ウィンドウ部による前記反射光の前記受光強度以下であり、かつ、前記ウィンドウ部に汚損が無い場合の前記ウィンドウ部による前記反射光の前記受光強度以上であることを特徴とする、請求項1に記載の距離測定装置。 The predetermined third threshold value is less than or equal to the maximum allowable intensity of the light reflected by the window based on the relationship between the intensity of the light received by the window and the detection accuracy of the intensity of the received light. 2. The distance measuring device according to claim 1, wherein the received intensity is greater than or equal to the received light intensity of the reflected light by the window when the window is not soiled. 前記光源は、前記光源の周方向に沿って前記検出光を出射し、
前記警告部は、前記光源が所定の方向に出射した前記検出光の前記ウィンドウ部による前記反射光の前記受光強度が、前記所定の第3閾値より大きくかつ前記所定の第2閾値未満である場合に、前記所定の方向に対応して点灯する表示灯を含むことを特徴とする、請求項1に記載の距離測定装置。
The light source emits the detection light along a circumferential direction of the light source,
The warning unit is configured to detect a case where the received light intensity of the reflected light by the window unit of the detection light emitted by the light source in a predetermined direction is greater than the predetermined third threshold value and less than the predetermined second threshold value. 2. The distance measuring device according to claim 1, further comprising an indicator light that lights up in accordance with the predetermined direction.
パルス状の検出光を出射する光源と、
前記検出光の対象物による反射光を受光し、受光強度に応じた信号を出力するための受光部と、
前記検出光の出射時間と、前記受光部が出力する信号から得られる前記反射光の受光時間とに基づいて、前記対象物までの距離を算出する距離算出部と、
前記光源と前記対象物の間に配置され、前記検出光を透過可能なウィンドウ部と、を備えた距離測定装置における距離測定方法であって、
前記距離算出部が算出した距離を、所定の第1閾値と比較する第1の比較工程と、
前記第1の比較工程において前記距離算出部が算出した距離が前記所定の第1閾値以下である場合に、前記受光部における前記受光強度を、所定の第2閾値と比較する第2の比較工程と、
前記第2の比較工程において前記受光部における前記受光強度が前記所定の第2閾値以下である場合は、前記受光強度を、前記所定の第2閾値より値が小さい所定の第3閾値と比較する第3の比較工程と、
前記第3の比較工程において前記受光強度が前記所定の第3閾値より大きい場合に、前記反射光は前記ウィンドウ部の汚損によるものであると判定し、警告を出力する警告工程と、を有することを特徴とする、距離測定方法。
a light source that emits pulsed detection light;
a light receiving unit for receiving the reflected light of the detection light from the target object and outputting a signal according to the received light intensity;
a distance calculation unit that calculates a distance to the target object based on an emission time of the detection light and a reception time of the reflected light obtained from a signal output by the light reception unit;
A distance measuring method in a distance measuring device, comprising: a window portion disposed between the light source and the object and capable of transmitting the detection light;
a first comparison step of comparing the distance calculated by the distance calculation unit with a predetermined first threshold;
a second comparison step of comparing the received light intensity at the light receiving section with a predetermined second threshold when the distance calculated by the distance calculation section in the first comparison step is less than or equal to the predetermined first threshold; and,
In the second comparison step, when the received light intensity at the light receiving unit is equal to or less than the predetermined second threshold, the received light intensity is compared with a predetermined third threshold that is smaller than the predetermined second threshold. a third comparison step;
and a warning step of determining that the reflected light is due to contamination of the window portion and outputting a warning if the received light intensity is greater than the predetermined third threshold in the third comparison step. A distance measurement method characterized by:
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