JP3049053B1 - 自動化されたガイド兼測定装置および移動自在なプラットフォ―ムを測定しナビゲ―トする方法 - Google Patents
自動化されたガイド兼測定装置および移動自在なプラットフォ―ムを測定しナビゲ―トする方法Info
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- G—PHYSICS
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- G—PHYSICS
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- G05D1/027—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means comprising intertial navigation means, e.g. azimuth detector
Abstract
【要約】
【課題】 坑道の平面図を作成したり、地中の坑道また
は構造物を正確に横断したり、測定したりすることがで
きる、自動化された移動測位装置を提供する。 【解決手段】 この発明は、鉱山やビルのような壁のあ
る環境内の位置を正確に決定し得る、自動化されたガイ
ド装置に関する。慣性測定ユニット１８およびグレイス
ケールビジョンシステムプロセッサ２４／カメラ２６を
内蔵する移動自在なユニットが、その位置を初期化し、
次に環境内の位置を更新することができるようになって
いる。この装置は特に坑道１６内の平面図（ＴＯＰＥ
Ｓ）を作成するのに適合しており、かかる環境を通過す
る機器をガイドするのに適している。
は構造物を正確に横断したり、測定したりすることがで
きる、自動化された移動測位装置を提供する。 【解決手段】 この発明は、鉱山やビルのような壁のあ
る環境内の位置を正確に決定し得る、自動化されたガイ
ド装置に関する。慣性測定ユニット１８およびグレイス
ケールビジョンシステムプロセッサ２４／カメラ２６を
内蔵する移動自在なユニットが、その位置を初期化し、
次に環境内の位置を更新することができるようになって
いる。この装置は特に坑道１６内の平面図（ＴＯＰＥ
Ｓ）を作成するのに適合しており、かかる環境を通過す
る機器をガイドするのに適している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的には探査技
術に関し、より詳細には坑道のアウトラインの平面図を
作成するのに特に適した、自動化された測位装置に関す
る。
術に関し、より詳細には坑道のアウトラインの平面図を
作成するのに特に適した、自動化された測位装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】地中の採掘計画を策定するには坑道の平
面図（ＴＯＰＥＳ）が必要である。現在の技術はストー
プおよびひ（樋）押しを物理的にトラバース（横断）
し、坑道の平面図のための未加工の生データを得るため
に、従来の探査技術および機器を使用する熟練した探査
者のチームを必要とする。生データはあるポイントから
他のポイントまでの距離測定値から成り、探査者によっ
て収集されたデータは坑道の平面図を作成するためにＣ
ＡＤソフトウェアパッケージへ送られる。
面図（ＴＯＰＥＳ）が必要である。現在の技術はストー
プおよびひ（樋）押しを物理的にトラバース（横断）
し、坑道の平面図のための未加工の生データを得るため
に、従来の探査技術および機器を使用する熟練した探査
者のチームを必要とする。生データはあるポイントから
他のポイントまでの距離測定値から成り、探査者によっ
て収集されたデータは坑道の平面図を作成するためにＣ
ＡＤソフトウェアパッケージへ送られる。
【０００３】地下坑へ探査団を派遣することは危険であ
り、面倒な作業である。また、熟練した人員を寄せ集め
作業させることは、地中の採掘コストに影響を与える。
り、面倒な作業である。また、熟練した人員を寄せ集め
作業させることは、地中の採掘コストに影響を与える。
【０００４】コスト低減および注目される安全上の問題
に対する不断の要望により、硬質岩石の採掘業者の側に
坑道を掘るシステムを自動化したいという不断のニーズ
が存在している。できるだけ多く自動化し、サイクルを
できるだけ最短にすることにより鉱山の実際の作業現場
に人員を配置することにより生じる危険性および出費を
低減することができる。坑夫またはその他の鉱山の専門
家を安全な離隔した位置、好ましくは地上に配置するこ
とにより、安全性、コスト効率および生産性を増すこと
ができる。
に対する不断の要望により、硬質岩石の採掘業者の側に
坑道を掘るシステムを自動化したいという不断のニーズ
が存在している。できるだけ多く自動化し、サイクルを
できるだけ最短にすることにより鉱山の実際の作業現場
に人員を配置することにより生じる危険性および出費を
低減することができる。坑夫またはその他の鉱山の専門
家を安全な離隔した位置、好ましくは地上に配置するこ
とにより、安全性、コスト効率および生産性を増すこと
ができる。
【０００５】特にロボット採掘技術は信頼できるナビゲ
ーションおよび測位システムを必要とする。表面採掘
（その他の活動を含む）は、地球の衛星ナビゲーション
を使った衛星測位システム（ＧＰＳ）を使用することに
より確実に成功している。
ーションおよび測位システムを必要とする。表面採掘
（その他の活動を含む）は、地球の衛星ナビゲーション
を使った衛星測位システム（ＧＰＳ）を使用することに
より確実に成功している。
【０００６】地中の鉱山および所定の表面構造体内で
は、軌道を周回する衛星からの信号は目標とする機器に
到達することができない。従って、これまで複雑で高度
な推測航法システムが開発されている。地中の移動機器
を遠隔ガイドし、作動するのに一般的な技術では、音、
電磁手段（レーザ、可視光、レーダ）またはジャイロス
コープ、もしくはそれらの組み合わせを利用している。
は、軌道を周回する衛星からの信号は目標とする機器に
到達することができない。従って、これまで複雑で高度
な推測航法システムが開発されている。地中の移動機器
を遠隔ガイドし、作動するのに一般的な技術では、音、
電磁手段（レーザ、可視光、レーダ）またはジャイロス
コープ、もしくはそれらの組み合わせを利用している。
【０００７】特に石炭採掘業界は自動化された採掘装置
を使用する上で希望の持てる結果を示している。
を使用する上で希望の持てる結果を示している。
【０００８】米国特許第４，０２３，８６１号明細書
は、ジャイロスコープ検出器とレーザビーム検出器を有
するトンネル掘削機を開示しており、そこでは測定され
たデータにより掘削機が切羽を掘削する際の掘削機の方
位を維持している。
は、ジャイロスコープ検出器とレーザビーム検出器を有
するトンネル掘削機を開示しており、そこでは測定され
たデータにより掘削機が切羽を掘削する際の掘削機の方
位を維持している。
【０００９】米国特許第４，８８４，８４７号明細書
は、部分的に現在の鉱山のパラメータと先に記憶された
鉱山のパラメータとを比較することにより、ロボット採
掘コンベアを作動する方法を極めて広義に開示してい
る。この特許明細書は過度に多くの詳細を示すことな
く、この発明を鉱山のマップ作成に使用できることも述
べている。遠隔操作される装置の問題はＸ−Ｙ−Ｚ空間
における初期の基準データポイントを固定することにあ
る。ナビゲーションシステムで使用される複雑な相対的
測位アルゴリズムにより、跳躍点を高い精度で測定しな
ければならず、そうしない場合、小さい誤差でさえも短
時間で増幅され、装置の踏査能力を不能にしてしまう。
坑道平面図作成システムを使用している場合、この問題
は特に面倒なこととなる。クリチカルなパラメータが問
題となる場合、わずかなずれがあっても得られるマップ
が価値のないものとなり得る。
は、部分的に現在の鉱山のパラメータと先に記憶された
鉱山のパラメータとを比較することにより、ロボット採
掘コンベアを作動する方法を極めて広義に開示してい
る。この特許明細書は過度に多くの詳細を示すことな
く、この発明を鉱山のマップ作成に使用できることも述
べている。遠隔操作される装置の問題はＸ−Ｙ−Ｚ空間
における初期の基準データポイントを固定することにあ
る。ナビゲーションシステムで使用される複雑な相対的
測位アルゴリズムにより、跳躍点を高い精度で測定しな
ければならず、そうしない場合、小さい誤差でさえも短
時間で増幅され、装置の踏査能力を不能にしてしまう。
坑道平面図作成システムを使用している場合、この問題
は特に面倒なこととなる。クリチカルなパラメータが問
題となる場合、わずかなずれがあっても得られるマップ
が価値のないものとなり得る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従って、労働力を集約
することなく、地中の坑道および囲まれた構造物の正確
な坑道の平面図を作成したいというニーズがある。
することなく、地中の坑道および囲まれた構造物の正確
な坑道の平面図を作成したいというニーズがある。
【００１１】本発明は、坑道の平面図を作成したり、そ
の他の用途のために地中の坑道または構造物を正確に横
断し、測定したりすることができる、自動化された移動
測位装置を提供することを目的とするものである。
の他の用途のために地中の坑道または構造物を正確に横
断し、測定したりすることができる、自動化された移動
測位装置を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の装置は、慣性測定ユニットと、中央処理ユ
ニットと、レーザレンジファインダ（距離計）と、レー
ザスキャナと、レーザポインタと、グレイスケールビジ
ョンシステムと、移動プラットフォームとを含む。
に、本発明の装置は、慣性測定ユニットと、中央処理ユ
ニットと、レーザレンジファインダ（距離計）と、レー
ザスキャナと、レーザポインタと、グレイスケールビジ
ョンシステムと、移動プラットフォームとを含む。
【００１３】この装置は装置自身の位置を正確に初期化
でき、信頼できる状態でその位置をトラバースすること
ができる。装置が動き回る際に、装置は正確な坑道平面
図のためのデータを収集する。
でき、信頼できる状態でその位置をトラバースすること
ができる。装置が動き回る際に、装置は正確な坑道平面
図のためのデータを収集する。
【００１４】本発明はトンネル探査およびビルの調査に
特に有効である。また本発明は、他の地中および地表の
車両をガイドするのにも使用することができる。
特に有効である。また本発明は、他の地中および地表の
車両をガイドするのにも使用することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１を参照すると、ここには坑道
平面図作成装置１０の略図が示されている。この装置１
０は自動推進移動プラットフォーム１２に取り付けられ
ている（図２参照）。
平面図作成装置１０の略図が示されている。この装置１
０は自動推進移動プラットフォーム１２に取り付けられ
ている（図２参照）。
【００１６】プラットフォーム１２は内燃エンジンまた
は電気モータ（図示せず）を含むことができる。装置が
水平坑道１６を進む際に、装置１０を操縦できる限り、
任意の形態の並進手段１４、例えばホイールまたはトラ
ックを使用することができる。
は電気モータ（図示せず）を含むことができる。装置が
水平坑道１６を進む際に、装置１０を操縦できる限り、
任意の形態の並進手段１４、例えばホイールまたはトラ
ックを使用することができる。
【００１７】本装置１０は坑道の壁を迅速かつ正確に描
写するように構成されている。光学的探査にあたっては
オドライトが角度を極めて正確に測定する。測定のすべ
ての初期ポイントは極めて正確でなければならない。プ
ラグやネジのような初期ポイントの記録されたアジマス
角、またはその他の同様な、容易に分かる、永久的な測
位装置が１度の何分の１かだけずれていても、この最初
のポイントからのその後のすべての測定値は誤差が大き
くなってしまう。
写するように構成されている。光学的探査にあたっては
オドライトが角度を極めて正確に測定する。測定のすべ
ての初期ポイントは極めて正確でなければならない。プ
ラグやネジのような初期ポイントの記録されたアジマス
角、またはその他の同様な、容易に分かる、永久的な測
位装置が１度の何分の１かだけずれていても、この最初
のポイントからのその後のすべての測定値は誤差が大き
くなってしまう。
【００１８】従来の探査技術はひ押しの壁を定めるデー
タポイントの数によっても制限される。探査者によって
行われる測定回数は水平坑道１６の壁の凹凸によって変
わる。
タポイントの数によっても制限される。探査者によって
行われる測定回数は水平坑道１６の壁の凹凸によって変
わる。
【００１９】壁の形状に偏差がある場合は１回の測定を
行う。エリアの相対的な重要性が低下するにつれ、例え
ばひ押しの後部の物理的測定回数を少なくする。この理
由は、後部の変化点は重要でないと見なされるからであ
る。
行う。エリアの相対的な重要性が低下するにつれ、例え
ばひ押しの後部の物理的測定回数を少なくする。この理
由は、後部の変化点は重要でないと見なされるからであ
る。
【００２０】本明細書に開示した自動化されたシステム
１０を使用する場合、標準的なマニュアル技術と比較し
て、そのマニュアル技術の時間の何分の１かで、ひ押し
の壁をより詳細に描写することができる。坑道平面図作
成のための測定を迅速に行い、平面図をより正確にする
ことにより、鉱山の開発および操業を最適にするのに必
要なサービスのすべてを、岩石機械エンジニアだけでな
く通風エンジニア、電気エンジニア、油圧エンジニアな
どが利用可能である。
１０を使用する場合、標準的なマニュアル技術と比較し
て、そのマニュアル技術の時間の何分の１かで、ひ押し
の壁をより詳細に描写することができる。坑道平面図作
成のための測定を迅速に行い、平面図をより正確にする
ことにより、鉱山の開発および操業を最適にするのに必
要なサービスのすべてを、岩石機械エンジニアだけでな
く通風エンジニア、電気エンジニア、油圧エンジニアな
どが利用可能である。
【００２１】要約すれば、坑道平面図作成装置１０は既
知の初期位置、すなわちゼロ基準ポイント（ＺＲＰ）ま
で駆動され、装置１０はＺＲＰを検出し、坑道１６内の
整合方位を設定する。装置１０が適当な測定を行うよう
に、プラットフォーム１２を周期的に停止させながらプ
ラットフォーム１２はゆっくりと水平坑道１６を通るよ
うに駆動される。パラメータを記憶した後、測定値収集
プロセスが完了するまで、プラットフォーム１２はひ押
し１６を横断し続ける。
知の初期位置、すなわちゼロ基準ポイント（ＺＲＰ）ま
で駆動され、装置１０はＺＲＰを検出し、坑道１６内の
整合方位を設定する。装置１０が適当な測定を行うよう
に、プラットフォーム１２を周期的に停止させながらプ
ラットフォーム１２はゆっくりと水平坑道１６を通るよ
うに駆動される。パラメータを記憶した後、測定値収集
プロセスが完了するまで、プラットフォーム１２はひ押
し１６を横断し続ける。
【００２２】装置１０に対するＺＲＰを設定すること
は、おそらく最も重要な測定であるので、これまでシス
テムはその後の測定値の完全性を保証するように装置１
０の初期位置を較正するように考えられていた。
は、おそらく最も重要な測定であるので、これまでシス
テムはその後の測定値の完全性を保証するように装置１
０の初期位置を較正するように考えられていた。
【００２３】再び図１を参照すると、装置１０は移動プ
ラットフォーム１２に搭載されており、次のものを含
む。 慣性測定ユニット（ＩＭＵ）１８ 中央処理ユニット（ＣＰＵ）２０ ビデオモニタ２２ ビジョンシステムプロセッサ２４ ビデオカメラ２６ 近接レーザスキャナ２８ レーザレンジファインダ３０ レーザレンジファインダ３２ プロット化コンピュータ３４ 入出力（Ｉ／Ｏ）モジュール３６ Ｉ／Ｏブロック３８ ゼロ速度更新（ＺＵＰＴ）警告ブザー４０ ＺＵＰＴ停止ライト４２ 緊急停止スイッチ４４ 装置１０の頭脳はＩＭＵ１８である。ある地中の位置か
ら別の位置へのナビゲーションに成功するためには、ス
タート位置を知らなければならない。従って、測位シス
テムが必要である。外部の測位基準位置は容易に鉱山内
部に到達できないので、坑道１６のナビゲーションを行
うにはジャイロスコープが搭載されたナビゲーション装
置が好ましい。
ラットフォーム１２に搭載されており、次のものを含
む。 慣性測定ユニット（ＩＭＵ）１８ 中央処理ユニット（ＣＰＵ）２０ ビデオモニタ２２ ビジョンシステムプロセッサ２４ ビデオカメラ２６ 近接レーザスキャナ２８ レーザレンジファインダ３０ レーザレンジファインダ３２ プロット化コンピュータ３４ 入出力（Ｉ／Ｏ）モジュール３６ Ｉ／Ｏブロック３８ ゼロ速度更新（ＺＵＰＴ）警告ブザー４０ ＺＵＰＴ停止ライト４２ 緊急停止スイッチ４４ 装置１０の頭脳はＩＭＵ１８である。ある地中の位置か
ら別の位置へのナビゲーションに成功するためには、ス
タート位置を知らなければならない。従って、測位シス
テムが必要である。外部の測位基準位置は容易に鉱山内
部に到達できないので、坑道１６のナビゲーションを行
うにはジャイロスコープが搭載されたナビゲーション装
置が好ましい。
【００２４】ボウルダーを有する鉱山の比較的に凹凸の
ある床表面、ねずみ、輪郭のでこぼこした表面などによ
り複雑な機械式の回転質量ジャイロスコープは、最終的
に誤差および物理的な破壊を生じさせるようなジャーリ
ングおよび繰り返される信号を受けることがあると判断
されている。これまでの米国鉱山局の研究によれば、可
動部品のない頑丈な構造のリングレーザジャイロスコー
プは鉱山の坑道の平面図の作成のための荒っぽい使用に
耐えることができると判断されている。
ある床表面、ねずみ、輪郭のでこぼこした表面などによ
り複雑な機械式の回転質量ジャイロスコープは、最終的
に誤差および物理的な破壊を生じさせるようなジャーリ
ングおよび繰り返される信号を受けることがあると判断
されている。これまでの米国鉱山局の研究によれば、可
動部品のない頑丈な構造のリングレーザジャイロスコー
プは鉱山の坑道の平面図の作成のための荒っぽい使用に
耐えることができると判断されている。
【００２５】要約すれば、リングレーザジャイロスコー
プは閉じた三角形の通路に沿って対向するレーザビーム
を発射する。ジャイロスコープが静止している場合に基
本的には２つのビームは互いにキャンセルし合い、この
結果、適当なセンサによってゼロ状態が検出される。
プは閉じた三角形の通路に沿って対向するレーザビーム
を発射する。ジャイロスコープが静止している場合に基
本的には２つのビームは互いにキャンセルし合い、この
結果、適当なセンサによってゼロ状態が検出される。
【００２６】ジャイロスコープが移動すると、対向する
ビームはケースによって同時に若干短縮または長くな
り、この結果、位相差の変化を測定することができる。
ジャイロスコープのメーカーの所有物であるソフトウェ
アを使用すると、ピッチ、高度、ロール角およびアジマ
ス角の変化と共に、三次元における位置変化を測定する
ように情報収集を操作することができる。軍事用では高
度に複雑で、かつ正確なリングレーザジャイロスコープ
が使用されているが、工業用および業務用にはチューニ
ングが外されたシステムを入手することができる。
ビームはケースによって同時に若干短縮または長くな
り、この結果、位相差の変化を測定することができる。
ジャイロスコープのメーカーの所有物であるソフトウェ
アを使用すると、ピッチ、高度、ロール角およびアジマ
ス角の変化と共に、三次元における位置変化を測定する
ように情報収集を操作することができる。軍事用では高
度に複雑で、かつ正確なリングレーザジャイロスコープ
が使用されているが、工業用および業務用にはチューニ
ングが外されたシステムを入手することができる。
【００２７】特にフロリダ州セントペテルスブルクのハ
ネウェル社は、ハネウェル・鉱石探査トンネリングエイ
ド（HORTA（商品名））と称されるリングレーザジャイ
ロスコープを使用する、ストラップ吊り下げ民生用慣性
測定ユニット（ＩＭＵ）１８を販売している。米国の石
炭業界はいくつかの地中の連続採掘システムで、このHO
RTAユニットを使用している。これら採掘装置はオペレ
ータがより安全な位置から装置の進行をモニタできるよ
うに、一部を自動化することができる。これら石炭採掘
装置は主にアジマス角に関連しているが、硬質岩石の採
掘ではアジマス角および位置が必要である。
ネウェル社は、ハネウェル・鉱石探査トンネリングエイ
ド（HORTA（商品名））と称されるリングレーザジャイ
ロスコープを使用する、ストラップ吊り下げ民生用慣性
測定ユニット（ＩＭＵ）１８を販売している。米国の石
炭業界はいくつかの地中の連続採掘システムで、このHO
RTAユニットを使用している。これら採掘装置はオペレ
ータがより安全な位置から装置の進行をモニタできるよ
うに、一部を自動化することができる。これら石炭採掘
装置は主にアジマス角に関連しているが、硬質岩石の採
掘ではアジマス角および位置が必要である。
【００２８】ＩＭＵを利用する連続採掘装置のテストで
は、データはＩＭＵに対し一般的な増加誤差を示す。こ
れら誤差は振動によっても乱され大きくなる。３０分操
業した後の計算された誤差は東距誤差が０．２ｍであ
り、北距誤差は０．０１９ｍであった。６０分の操業の
後では東距誤差は０．１９ｍ、北距誤差は０．２９ｍと
なった。このようにこれら誤差は正確な坑道平面図作成
のための測定には許容できない大きさである。例えば坑
道は既に開発されており、装置は測定される（さらに必
要に応じて位置測定をし直すことができる）ので、石炭
採掘装置の位置の所定の誤差は許容することができる
が、２つの交差する開発中の硬質岩石のひ押しに対し、
５０ｃｍの大きさの誤差は（鉱石の）品質の問題を引き
起こし、その結果、鉱山の開発コストがより高くつくこ
ととなる。
は、データはＩＭＵに対し一般的な増加誤差を示す。こ
れら誤差は振動によっても乱され大きくなる。３０分操
業した後の計算された誤差は東距誤差が０．２ｍであ
り、北距誤差は０．０１９ｍであった。６０分の操業の
後では東距誤差は０．１９ｍ、北距誤差は０．２９ｍと
なった。このようにこれら誤差は正確な坑道平面図作成
のための測定には許容できない大きさである。例えば坑
道は既に開発されており、装置は測定される（さらに必
要に応じて位置測定をし直すことができる）ので、石炭
採掘装置の位置の所定の誤差は許容することができる
が、２つの交差する開発中の硬質岩石のひ押しに対し、
５０ｃｍの大きさの誤差は（鉱石の）品質の問題を引き
起こし、その結果、鉱山の開発コストがより高くつくこ
ととなる。
【００２９】本発明は正確な横断および坑道平面図の測
定を可能にするようＩＭＵ１８における固有のひ押し誤
差を克服するものである。
定を可能にするようＩＭＵ１８における固有のひ押し誤
差を克服するものである。
【００３０】図１に示されたハードウェアは全て当業者
に公知の電気通信手段に接続されている。プロット化コ
ンピュータ３４およびモニタ２２は、状況によっては、
適当な地中の定格ＲＦまたはイーサネット（ETHERNET）
リンクを介し、装置にリンクされた遠隔位置に設けるこ
とができる。さらにモニタ２２が遠隔位置、例えば鉱山
の表面に配置される場合、モニタ２２の近くに配置され
た、プラットフォーム１２を駆動するための標準的なリ
モートコントローラ（リモコン）により遠くから坑道１
６内の装置１０を遠隔地のオペレータが安全にガイド
し、制御することが可能となる。
に公知の電気通信手段に接続されている。プロット化コ
ンピュータ３４およびモニタ２２は、状況によっては、
適当な地中の定格ＲＦまたはイーサネット（ETHERNET）
リンクを介し、装置にリンクされた遠隔位置に設けるこ
とができる。さらにモニタ２２が遠隔位置、例えば鉱山
の表面に配置される場合、モニタ２２の近くに配置され
た、プラットフォーム１２を駆動するための標準的なリ
モートコントローラ（リモコン）により遠くから坑道１
６内の装置１０を遠隔地のオペレータが安全にガイド
し、制御することが可能となる。
【００３１】既知の基準ポイントから位置変化を測定す
るのに使用されるＩＭＵ１８は、ＣＰＵ２０と通信する
ために、ハネウェル社のＨＯＲＴＡおよびその所有する
ソフトウェアをを利用している。作動中のプロトタイプ
の坑道平面図作成装置１０では、パーソナルコンピュー
タ（いわゆる「パソコン」）から構成できるＣＰＵ２０
は Versa Modular Eurocard（商品名）であった。
るのに使用されるＩＭＵ１８は、ＣＰＵ２０と通信する
ために、ハネウェル社のＨＯＲＴＡおよびその所有する
ソフトウェアをを利用している。作動中のプロトタイプ
の坑道平面図作成装置１０では、パーソナルコンピュー
タ（いわゆる「パソコン」）から構成できるＣＰＵ２０
は Versa Modular Eurocard（商品名）であった。
【００３２】ＣＰＵ２０はオペレータとＩＭＥ１８との
間のインターフェースとして働き、装置１０のステータ
スを表示し、近接レーザスキャナ２８は車両１２と坑道
１６の壁との間の距離を測定する。作動中のプロトタイ
プの装置１０では移動車両１２として Gefman（商品
名）トラマーを使用した。この装置は２マンタイプの、
ディーゼル駆動の操縦可能な四輪駆動カートである。デ
ィーゼルエンジンは地中装置で見られる代表的な振動を
引き起こした。四輪駆動のけん引構造により、プラット
フォーム１２は表面に凹凸のあるひ押し内で安全に作動
可能にしている。ビジョンシステムプロセッサ２４はＩ
ＭＵ１８の初期較正を保証するために、Itran （商品
名）コーポレーション（ニューハンプシャー州マンチェ
スター）のIVS（商品名）グレイスケール検出器および
ＣＣＤビデオカメラ２６を使用している。レーザレンジ
ファインダ３０および３２は、坑道１６の壁の距離およ
び位置を検出し、レーザスキャナ２８を補足またはこれ
と置換するために使用することができる。
間のインターフェースとして働き、装置１０のステータ
スを表示し、近接レーザスキャナ２８は車両１２と坑道
１６の壁との間の距離を測定する。作動中のプロトタイ
プの装置１０では移動車両１２として Gefman（商品
名）トラマーを使用した。この装置は２マンタイプの、
ディーゼル駆動の操縦可能な四輪駆動カートである。デ
ィーゼルエンジンは地中装置で見られる代表的な振動を
引き起こした。四輪駆動のけん引構造により、プラット
フォーム１２は表面に凹凸のあるひ押し内で安全に作動
可能にしている。ビジョンシステムプロセッサ２４はＩ
ＭＵ１８の初期較正を保証するために、Itran （商品
名）コーポレーション（ニューハンプシャー州マンチェ
スター）のIVS（商品名）グレイスケール検出器および
ＣＣＤビデオカメラ２６を使用している。レーザレンジ
ファインダ３０および３２は、坑道１６の壁の距離およ
び位置を検出し、レーザスキャナ２８を補足またはこれ
と置換するために使用することができる。
【００３３】坑道平面図作成装置１０を稼働させ、ハー
ドウェアの関連する部品を作動させるために、次のソフ
トウェアパッケージを利用した。
ドウェアの関連する部品を作動させるために、次のソフ
トウェアパッケージを利用した。
【００３４】Ａ）プロセスウィンドウ（商品名）：（ア
ルバータ、エドモントン）のテーラーインダストリアル
ソフトウェア社からのマン・マシン・インターフェース
ソフトウェアである。このソフトウェアパッケージは装
置１０のステータス全体、例えばＺＵＰＴ、坑道のセッ
ティング、坑道平面図データ、コンパス方位、データ記
録ステータスなどをモニタ２２上に表示する。
ルバータ、エドモントン）のテーラーインダストリアル
ソフトウェア社からのマン・マシン・インターフェース
ソフトウェアである。このソフトウェアパッケージは装
置１０のステータス全体、例えばＺＵＰＴ、坑道のセッ
ティング、坑道平面図データ、コンパス方位、データ記
録ステータスなどをモニタ２２上に表示する。
【００３５】Ｂ）ウィンドウズＮＴ（商品名）（ワシン
トン州シアトルのマイクロソフト社）でアプリケーショ
ンを管理する。
トン州シアトルのマイクロソフト社）でアプリケーショ
ンを管理する。
【００３６】Ｃ）Dataview （商品名）ソフトウェア
（オンタリオ州サドベリーのペンシステムズ社）でＩＭ
Ｕ１８の測定値を記録する。
（オンタリオ州サドベリーのペンシステムズ社）でＩＭ
Ｕ１８の測定値を記録する。
【００３７】Ｄ）Autocad （商品名）（カリフォルニア
州サンラファエルのオートデスクインコーポレーショ
ン）ＣＡＤデザインソフトウェアでデータを鉱山平面図
および坑道平面図に処理する。
州サンラファエルのオートデスクインコーポレーショ
ン）ＣＡＤデザインソフトウェアでデータを鉱山平面図
および坑道平面図に処理する。
【００３８】Ｅ）ＣＰＵ２０に設けられた Waltz （商
品名）統合パーソナルコンピュータコントローラソフト
ウェア（テーラーインダストリアルソフトウェア）で装
置のすべての高速制御および関連する処理を実行し、コ
ーディネートする。
品名）統合パーソナルコンピュータコントローラソフト
ウェア（テーラーインダストリアルソフトウェア）で装
置のすべての高速制御および関連する処理を実行し、コ
ーディネートする。
【００３９】作動時にＩＭＵ１８は、まず初期位置の固
定値、すなわちＺＲＰを必要とする。従来どおり、車両
１２に固定されているレーザポインタ４６が地面に下向
きのレーザビームを発射する。既知の地上探査ポイント
６０にレーザビームが直接かつ正確に入射するように装
置１０を位置決めする。この既知の位置６０の座標をDa
taview ソフトウェアを介し、ＩＭＵ１８に登録する。
この方法により、初期位置、車両の基準ポイント（ＶＲ
Ｐ）およびその後の更新値が得られる。ＺＲＰとＶＲＰ
とは同一の値でよい。
定値、すなわちＺＲＰを必要とする。従来どおり、車両
１２に固定されているレーザポインタ４６が地面に下向
きのレーザビームを発射する。既知の地上探査ポイント
６０にレーザビームが直接かつ正確に入射するように装
置１０を位置決めする。この既知の位置６０の座標をDa
taview ソフトウェアを介し、ＩＭＵ１８に登録する。
この方法により、初期位置、車両の基準ポイント（ＶＲ
Ｐ）およびその後の更新値が得られる。ＺＲＰとＶＲＰ
とは同一の値でよい。
【００４０】ＶＲＰの座標がＣＰＵ２０を介しＩＭＵ１
８によって処理されると、ＩＭＵ１８は真の北を検出し
始める。位置の緯度に応じ、１５〜２５分の範囲の時間
にわたりＩＭＵ１８は地球の自転を検出し、ＶＲＰに応
答し、空間内の位置を測定する。内蔵された所有権のあ
るソフトウェアにより、車両１２の座標の表示値は実際
の位置の極めて狭い許容値内に納まっていなければなら
ない。そうでない場合、ＩＭＵ１８はその後の位置を正
確に計算し、記録することができなくなってしまう。
８によって処理されると、ＩＭＵ１８は真の北を検出し
始める。位置の緯度に応じ、１５〜２５分の範囲の時間
にわたりＩＭＵ１８は地球の自転を検出し、ＶＲＰに応
答し、空間内の位置を測定する。内蔵された所有権のあ
るソフトウェアにより、車両１２の座標の表示値は実際
の位置の極めて狭い許容値内に納まっていなければなら
ない。そうでない場合、ＩＭＵ１８はその後の位置を正
確に計算し、記録することができなくなってしまう。
【００４１】既知の探査ポイント６０に対し、大型の車
両を精密に位置決めすることは、ドライバーの優れた技
術を必要とする困難な作業である。スポッティング精度
は最良の場合、４または５ｍｍである。
両を精密に位置決めすることは、ドライバーの優れた技
術を必要とする困難な作業である。スポッティング精度
は最良の場合、４または５ｍｍである。
【００４２】これと対照的に、本ビジョンシステムプロ
セッサおよびカメラ２６により、車両１２をカメラ２６
の視野内に簡単に位置決めすることが可能となってい
る。レーザポインタ４６を使用し、車両１２を注意深く
位置決めする代わりに、ビジョンシステムプロセッサ２
４により、既知の基準ポイント４８の視野内の任意の場
所に許容可能な程度に不正確な状態で車両を初期設置す
ることが可能である。次に、ビジョンシステムプロセッ
サ２４は車両１２の正確な位置を計算し、その座標をＣ
ＰＵ２０へ送る。
セッサおよびカメラ２６により、車両１２をカメラ２６
の視野内に簡単に位置決めすることが可能となってい
る。レーザポインタ４６を使用し、車両１２を注意深く
位置決めする代わりに、ビジョンシステムプロセッサ２
４により、既知の基準ポイント４８の視野内の任意の場
所に許容可能な程度に不正確な状態で車両を初期設置す
ることが可能である。次に、ビジョンシステムプロセッ
サ２４は車両１２の正確な位置を計算し、その座標をＣ
ＰＵ２０へ送る。
【００４３】既知の基準ポイント４８は座標が既知とな
っている坑道１６の後方へ移動されるボルト／ワッシャ
５０のような任意のマーカでよい。
っている坑道１６の後方へ移動されるボルト／ワッシャ
５０のような任意のマーカでよい。
【００４４】ビジョンシステムプロセッサ２４は Itran
社のモデルＩＶＳバージョン２．４のグレイスケール
ビジョンセンサであることが好ましく、このセンサはボ
ルト／ワッシャ５０の存在およびその正確な位置を確認
するのに使用される。プロセッサ２４はカメラ２６によ
って記録された二次元画像をグレイスケール画像マトリ
ックスへ変換し、このマトリックスは画像の大きさおよ
びエッジを検出し、目標の特徴を識別することができ
る。
社のモデルＩＶＳバージョン２．４のグレイスケール
ビジョンセンサであることが好ましく、このセンサはボ
ルト／ワッシャ５０の存在およびその正確な位置を確認
するのに使用される。プロセッサ２４はカメラ２６によ
って記録された二次元画像をグレイスケール画像マトリ
ックスへ変換し、このマトリックスは画像の大きさおよ
びエッジを検出し、目標の特徴を識別することができ
る。
【００４５】理解できるように、Itran プロセッサ２４
（または同様なユニット）は、固定された場所を逐次通
過する製品を光学的にスキャンするように開発されたも
のである。このシステムが品質管理用に使用される場
合、大きさを測定し、許容値を確かめ、製品が製造され
た際の製品の傷を検出する。本発明ではプロセッサ２４
は視野内に入るボルト／ワッシャ５０を探すように、本
発明者たちによって改造されている。
（または同様なユニット）は、固定された場所を逐次通
過する製品を光学的にスキャンするように開発されたも
のである。このシステムが品質管理用に使用される場
合、大きさを測定し、許容値を確かめ、製品が製造され
た際の製品の傷を検出する。本発明ではプロセッサ２４
は視野内に入るボルト／ワッシャ５０を探すように、本
発明者たちによって改造されている。
【００４６】プロセッサ２４は基本的には視野内の識別
されたエッジを探すグレイスケールの測定システムであ
る。このプロセッサ２４がエッジを検出すると、最初に
記憶されたエッジから成る任意のゼロ設定点と受信され
た目標の第２のエッジとの間の距離測定を行う。ロッキ
ングボルト／ワッシャ５０の幅は既知の定数であり、こ
の結果、ボルト／ワッシャ５０のエッジは予め識別され
た値として記憶することができる。既知のボルト／ワッ
シャエッジ位置とカメラの視野の中心５４（ある種のエ
ッジ）との間の距離を測定することにより、Ｘ−Ｙオフ
セットの距離差を測定することができる。先に識別され
た値、この場合、所定のパラメータエッジ距離とＸオフ
セット値およびＹオフセット値との間の差がゼロになる
と、一致し、これが確認される。
されたエッジを探すグレイスケールの測定システムであ
る。このプロセッサ２４がエッジを検出すると、最初に
記憶されたエッジから成る任意のゼロ設定点と受信され
た目標の第２のエッジとの間の距離測定を行う。ロッキ
ングボルト／ワッシャ５０の幅は既知の定数であり、こ
の結果、ボルト／ワッシャ５０のエッジは予め識別され
た値として記憶することができる。既知のボルト／ワッ
シャエッジ位置とカメラの視野の中心５４（ある種のエ
ッジ）との間の距離を測定することにより、Ｘ−Ｙオフ
セットの距離差を測定することができる。先に識別され
た値、この場合、所定のパラメータエッジ距離とＸオフ
セット値およびＹオフセット値との間の差がゼロになる
と、一致し、これが確認される。
【００４７】カメラ２６に対する視野が（４ｍの距離
で）６４ｃｍ×４８ｃｍである場合、ドライバはボルト
５０の下またはこの領域内のポイント上で車両１２を停
止するだけでよい。ビジョンシステム１２は６４０ピク
セル×４８０ピクセルの解像度を有し、補間法により１
ピクセルの３２分の１内の測定を行うことができる。従
って、高解像度画像は２０４８０×１５３６０のサブピ
クセルとなり、これは約０．０３ｍｍの二次元精度を与
える。
で）６４ｃｍ×４８ｃｍである場合、ドライバはボルト
５０の下またはこの領域内のポイント上で車両１２を停
止するだけでよい。ビジョンシステム１２は６４０ピク
セル×４８０ピクセルの解像度を有し、補間法により１
ピクセルの３２分の１内の測定を行うことができる。従
って、高解像度画像は２０４８０×１５３６０のサブピ
クセルとなり、これは約０．０３ｍｍの二次元精度を与
える。
【００４８】カメラ２６の視野の中心５３における固定
ポイントの特徴の位置はＩＭＵ１８を基準とする。この
ポイントはレバーアームを介し、基準とされ、ＩＭＵ１
８にこれらレバーアームが記憶される。ＩＭＵ１８はカ
メラの視野中心５２からの位置をリポートする。次に、
ビジョンシステム２４は探査ポイント（ボルト／ワッシ
ャ５０）に対する位置をリポートし、ＣＰＵ２０は方向
コサインマトリクスアルゴリズムを使用し、ピクセルに
基づくオフセット座標を実世界の座標に変換する。
ポイントの特徴の位置はＩＭＵ１８を基準とする。この
ポイントはレバーアームを介し、基準とされ、ＩＭＵ１
８にこれらレバーアームが記憶される。ＩＭＵ１８はカ
メラの視野中心５２からの位置をリポートする。次に、
ビジョンシステム２４は探査ポイント（ボルト／ワッシ
ャ５０）に対する位置をリポートし、ＣＰＵ２０は方向
コサインマトリクスアルゴリズムを使用し、ピクセルに
基づくオフセット座標を実世界の座標に変換する。
【００４９】カメラ２６の配置およびそのＩＭＵ１８に
対する相対的位置は、システムの精度にとって重要であ
る。装置１０は目標、アジマス角、ピッチおよびロール
から距離を測定し、三次元オフセット値を決定しなけれ
ばならない。このような操作により、車両１２およびカ
メラ２６を平らでない地面で停止させることによって生
じる不整合誤差が除かれる。
対する相対的位置は、システムの精度にとって重要であ
る。装置１０は目標、アジマス角、ピッチおよびロール
から距離を測定し、三次元オフセット値を決定しなけれ
ばならない。このような操作により、車両１２およびカ
メラ２６を平らでない地面で停止させることによって生
じる不整合誤差が除かれる。
【００５０】図４はカメラ２６が撮影しているものの代
表図である。車両１２はボルト／ワッシャ５０（または
他の任意の区別可能な固定された目標）の下に停車して
いる。カメラの視野５４の中心５２は、目標５０の直接
上に位置する必要はない。
表図である。車両１２はボルト／ワッシャ５０（または
他の任意の区別可能な固定された目標）の下に停車して
いる。カメラの視野５４の中心５２は、目標５０の直接
上に位置する必要はない。
【００５１】ビジョンシステム２４は視野５４内の目標
を探すのにエッジ検出法を使用する。エッジ検出とは画
像内のグレイスケール値のコントラストを検出する方法
である。ルーフボルト／正方形ワッシャ５０と周辺の岩
石１６との間にピクセルにおけるグレイスケール値の差
があることにより、エッジピクセルが発生される。次
に、所有権のある Itran 社のソフトウェアによって共
通するグレイスケール値を組み合わせ、本例ではボルト
／ワッシャ５０である認識された特徴を発生する。次に
大きさセンサと称されるソフトウェアアルゴリズムが、
特徴の幅、中心位置または固定点からその特徴への距離
を測定する。図４では中心線５６はＸ位置のカーソルを
示しているが、水平線５８はＹ位置のカーソルを示して
いる。水平軸５８と垂直軸５６との交点６２とカメラの
視野中心５２との間の計算された距離はＩＭＵ１８自身
が空間内で配向できるようにする初期オフセット係数を
示している。このオフセット係数により車両１２のドラ
イバーは車両１２を既知の基準ポイント４８の下に正確
に位置決めすることなく、装置１０の位置を初期化する
ことができる。レーザポインタ４６および公知の探査ポ
イント６０は省略してもよい。
を探すのにエッジ検出法を使用する。エッジ検出とは画
像内のグレイスケール値のコントラストを検出する方法
である。ルーフボルト／正方形ワッシャ５０と周辺の岩
石１６との間にピクセルにおけるグレイスケール値の差
があることにより、エッジピクセルが発生される。次
に、所有権のある Itran 社のソフトウェアによって共
通するグレイスケール値を組み合わせ、本例ではボルト
／ワッシャ５０である認識された特徴を発生する。次に
大きさセンサと称されるソフトウェアアルゴリズムが、
特徴の幅、中心位置または固定点からその特徴への距離
を測定する。図４では中心線５６はＸ位置のカーソルを
示しているが、水平線５８はＹ位置のカーソルを示して
いる。水平軸５８と垂直軸５６との交点６２とカメラの
視野中心５２との間の計算された距離はＩＭＵ１８自身
が空間内で配向できるようにする初期オフセット係数を
示している。このオフセット係数により車両１２のドラ
イバーは車両１２を既知の基準ポイント４８の下に正確
に位置決めすることなく、装置１０の位置を初期化する
ことができる。レーザポインタ４６および公知の探査ポ
イント６０は省略してもよい。
【００５２】装置１０がどこに位置するかを知った後
に、ＩＭＵ１８はその区域の探査を進める。車両１２が
駆動されるとＩＭＵ１８はデータを収集し、ＨＯＲＴＡ
ＩＭＵ１８により位置変化を計算し、これを記録す
る。５５秒の移動の後にＩ／Ｏブロック３８を介し、ゼ
ロ速度更新（ＺＵＰＴ）警告が行われる。警告ブザー４
０はオペレータに車両１２を停止させることを勧める。
このポイントでＩＭＵ１８はＺＵＰＴを実行する。警告
ブザー４０が無視されると、ＺＵＰＴストップリクエス
ト４２が点灯され、車両停止サブモードが作動する。明
らかにＩＭＵ１８は最大６０秒ごとにその位置を更新し
なければならず、そうしない場合、位置データは不良と
なる。停止期間中、ＩＭＵ１８が運動を検出しなけれ
ば、ＺＵＰＴが発生する。整合誤差が訂正され、ＺＵＰ
Ｔが５秒間続き、ここでジャイロスコープ動作およびメ
ーカーの所有するアルゴリズムによって真の北の方向が
決定される。
に、ＩＭＵ１８はその区域の探査を進める。車両１２が
駆動されるとＩＭＵ１８はデータを収集し、ＨＯＲＴＡ
ＩＭＵ１８により位置変化を計算し、これを記録す
る。５５秒の移動の後にＩ／Ｏブロック３８を介し、ゼ
ロ速度更新（ＺＵＰＴ）警告が行われる。警告ブザー４
０はオペレータに車両１２を停止させることを勧める。
このポイントでＩＭＵ１８はＺＵＰＴを実行する。警告
ブザー４０が無視されると、ＺＵＰＴストップリクエス
ト４２が点灯され、車両停止サブモードが作動する。明
らかにＩＭＵ１８は最大６０秒ごとにその位置を更新し
なければならず、そうしない場合、位置データは不良と
なる。停止期間中、ＩＭＵ１８が運動を検出しなけれ
ば、ＺＵＰＴが発生する。整合誤差が訂正され、ＺＵＰ
Ｔが５秒間続き、ここでジャイロスコープ動作およびメ
ーカーの所有するアルゴリズムによって真の北の方向が
決定される。
【００５３】振動、短いＺＵＰＴ時間、６０秒のウィン
ドウ近くまで続くか、またはそれを超えるサイクル時間
により、作動中に誤差は増加せざるを得ないので、ハネ
ウェル社は多数の対策案を開発した。多数のＺＵＰＴＳ
が生じるように、頻繁に短時間の固定された休止をとる
ことが勧告されている。単位時間ブロック当たりのＺＵ
ＰＴＳ数を多くすることによりさらに生じる整合誤差を
除くことができる。
ドウ近くまで続くか、またはそれを超えるサイクル時間
により、作動中に誤差は増加せざるを得ないので、ハネ
ウェル社は多数の対策案を開発した。多数のＺＵＰＴＳ
が生じるように、頻繁に短時間の固定された休止をとる
ことが勧告されている。単位時間ブロック当たりのＺＵ
ＰＴＳ数を多くすることによりさらに生じる整合誤差を
除くことができる。
【００５４】車両１２の運動および空間の決定のため
に、ＣＰＵ内に上記ソフトウェアがロードされている。
ＩＭＵ１８のソフトウェアインターフェースは Waltz
社のプログラムとコンパチブルであり、ＩＭＵ入出力
（Ｉ／Ｏ）ドライバ３６はＩＭＵ１８を制御し、ＩＭＵ
１８から直接データをアクセスするのに標準的なプログ
ラム可能なロジックコントローラ（ＰＬＣ）言語のアナ
ロジーを利用している。
に、ＣＰＵ内に上記ソフトウェアがロードされている。
ＩＭＵ１８のソフトウェアインターフェースは Waltz
社のプログラムとコンパチブルであり、ＩＭＵ入出力
（Ｉ／Ｏ）ドライバ３６はＩＭＵ１８を制御し、ＩＭＵ
１８から直接データをアクセスするのに標準的なプログ
ラム可能なロジックコントローラ（ＰＬＣ）言語のアナ
ロジーを利用している。
【００５５】ＩＭＵ１８が自ら連続的に空間内で配向す
る間、移動中の坑道平面図作成装置１０上のスポットと
坑道１６の壁および天井との間の距離を測定する装置と
して働くレーザスキャナ２８またはレーザレンジファイ
ンダ３０および３２は、ＣＰＵ２０に探査ポイントを記
録させる。
る間、移動中の坑道平面図作成装置１０上のスポットと
坑道１６の壁および天井との間の距離を測定する装置と
して働くレーザスキャナ２８またはレーザレンジファイ
ンダ３０および３２は、ＣＰＵ２０に探査ポイントを記
録させる。
【００５６】レーザレンジファインダ３０および３２は
スキャナ２８よりも高速で働くようであるので、これら
レンジファインダは探査ポイントを測定する際にスキャ
ナ２８よりも良好であると判断されている。コサイン／
サイン関数を使用する距離およびデータ訂正ソフトウェ
アを利用することにより、既知の姿勢にある距離測定ユ
ニット（２８または３０／３２）は探査ポイントの座標
を計算でき、Waltz社のコントローラソフトウェアを通
してプロット化コンピュータ３４へデータを送ることが
できる。本願出願人は著作権を有する必要なソフトウェ
アを提供することができる。
スキャナ２８よりも高速で働くようであるので、これら
レンジファインダは探査ポイントを測定する際にスキャ
ナ２８よりも良好であると判断されている。コサイン／
サイン関数を使用する距離およびデータ訂正ソフトウェ
アを利用することにより、既知の姿勢にある距離測定ユ
ニット（２８または３０／３２）は探査ポイントの座標
を計算でき、Waltz社のコントローラソフトウェアを通
してプロット化コンピュータ３４へデータを送ることが
できる。本願出願人は著作権を有する必要なソフトウェ
アを提供することができる。
【００５７】ＣＰＵ２０からのデータ、例えばレンジフ
ァインダ３０および３２のデータ（レーザスキャナ２８
のデータ）および Waltz 社のソフトウェアからの位置
座標をデータビュー収集ソフトウェアが収集し、コンピ
ュータ３４によってプロットされる坑道平面図の概略の
作成を開始する。
ァインダ３０および３２のデータ（レーザスキャナ２８
のデータ）および Waltz 社のソフトウェアからの位置
座標をデータビュー収集ソフトウェアが収集し、コンピ
ュータ３４によってプロットされる坑道平面図の概略の
作成を開始する。
【００５８】本発明の装置１０の効果を判断するために
テストを行った。オンタリオ州サドベリーにおけるアイ
コクレイトン鉱山の立坑に設けられた２つのプラグの確
認テストを行ったところ、満足できる結果が得られた。
ひ押しの３立坑ランプに（ボルト／ワッシャ５０に類似
する）２つのプラグを配置した。
テストを行った。オンタリオ州サドベリーにおけるアイ
コクレイトン鉱山の立坑に設けられた２つのプラグの確
認テストを行ったところ、満足できる結果が得られた。
ひ押しの３立坑ランプに（ボルト／ワッシャ５０に類似
する）２つのプラグを配置した。
【００５９】比較を行うことができるようになる前に、
ＩＭＵ１８の座標をクレイトン社の標準鉱山（ＣＭＳ）
座標に訂正するための変換を研究し、実現しなければな
らなかった。
ＩＭＵ１８の座標をクレイトン社の標準鉱山（ＣＭＳ）
座標に訂正するための変換を研究し、実現しなければな
らなかった。
【００６０】ユニバーサルトランスバースマーケイタ
（ＵＴＭ）とは、HORTA ＩＭＵ１８が位置をリポートす
る既知のマーケイタの射影に基づく標準マッピンググリ
ッドシステムである。このシステムは、ＵＴＭ座標系に
おける北距、東距および緯度を発生する。
（ＵＴＭ）とは、HORTA ＩＭＵ１８が位置をリポートす
る既知のマーケイタの射影に基づく標準マッピンググリ
ッドシステムである。このシステムは、ＵＴＭ座標系に
おける北距、東距および緯度を発生する。
【００６１】ＵＴＭはメートル法である。しかしながら
多くの鉱山は既に英国の測定単位を使ってプロットされ
ているので、メートル法のＵＴＭ座標系を英国の単位系
の変更された基本形（ＭＢＳ）に変換する必要がある。
多くの鉱山は既に英国の測定単位を使ってプロットされ
ているので、メートル法のＵＴＭ座標系を英国の単位系
の変更された基本形（ＭＢＳ）に変換する必要がある。
【００６２】次の変換式を使用し、これら式をＣＰＵ２
０に組み込んだ。
０に組み込んだ。
【００６３】変換式：θ＝０°０２’４５．８” ＜ＭＢＳからＵＴＭへの変換＞ 北距ＵＴＭ＝［０．９９９８４８２４（北距MBS ＣＯＳ
θ−東距MBSＳＩＮθ）＋１６５００５０３．８２３］
＊０．３０４７０９５５０８５５ 東距ＵＴＭ＝｛［０．９９９８４８２４（東距MBS ＣＯ
Ｓθ−北距MBS ＳＩＮθ）＋５８８３６５．７３８］＊
０．３０４７０９５５０８５５｝＋５０００００
θ−東距MBSＳＩＮθ）＋１６５００５０３．８２３］
＊０．３０４７０９５５０８５５ 東距ＵＴＭ＝｛［０．９９９８４８２４（東距MBS ＣＯ
Ｓθ−北距MBS ＳＩＮθ）＋５８８３６５．７３８］＊
０．３０４７０９５５０８５５｝＋５０００００
【００６４】＜ＵＴＭからＭＢＳへの変換＞ 北距ＭＢＳ＝（北距UTM ＣＯＳθ−東距UTM ＳＩＮθ）
−１６５０３９６５．１１８ 東距ＭＢＳ＝（東距UTM ＣＯＳθ−北距UTM ＳＩＮθ）
＋１２１６１９６．８０４０５ 坑道平面図作成装置１０を使ったデータの実際の収集に
は１時間半しかかからなかった。比較のため、週末に３
人の探査者の２つのグループの各々がプラグまで同じ地
中を横断した。この結果得られた座標の組は表１から分
かるように極めて近似していた。
−１６５０３９６５．１１８ 東距ＭＢＳ＝（東距UTM ＣＯＳθ−北距UTM ＳＩＮθ）
＋１２１６１９６．８０４０５ 坑道平面図作成装置１０を使ったデータの実際の収集に
は１時間半しかかからなかった。比較のため、週末に３
人の探査者の２つのグループの各々がプラグまで同じ地
中を横断した。この結果得られた座標の組は表１から分
かるように極めて近似していた。
【００６５】
【表１】 坑道平面図作成のため、ＩＭＵ１８により直接次のタイ
プのデータを収集する。 北距 東距 高度 ピッチ ロール アジマス角 座標の測定時刻 坑道の壁からの車両の距離 データを次の表形式で示すと有効である。
プのデータを収集する。 北距 東距 高度 ピッチ ロール アジマス角 座標の測定時刻 坑道の壁からの車両の距離 データを次の表形式で示すと有効である。
【００６６】
【表２】 ＣＰＵ２０を使ってこれらデータを電子的に収集するこ
とができる。これらデータはDataviewソフトウェアを使
って、*.dbf aZnd*.txt のファイルフォーマットで記
憶することができる。日々の分析と共に、各操業から得
られる結果をディレクトリ内でロータスノート（商品
名）（ニューヨーク州アーモンクのＩＢＭ社）でアクセ
ス可能な日々のログに表すことができる。
とができる。これらデータはDataviewソフトウェアを使
って、*.dbf aZnd*.txt のファイルフォーマットで記
憶することができる。日々の分析と共に、各操業から得
られる結果をディレクトリ内でロータスノート（商品
名）（ニューヨーク州アーモンクのＩＢＭ社）でアクセ
ス可能な日々のログに表すことができる。
【００６７】これとは異なり、データの同期化およびで
きるだけ速いデータ収集速度を保証するように、Waltz
社のソフトウェアを使ってレーザレンジファインダ３０
および３２（および／またはスキャナー２８）からのデ
ータを収集してもよい。レーザレンジファインダ３０お
よび３２の位置／姿勢データの初期推定値を３２０ミリ
秒のインターバルで収集することができる。車両１２が
毎秒１ｍ（毎時３．６ｋｍ）で走行している場合、装置
１０は約３０ｃｍの解像度を得ることができるようであ
る。
きるだけ速いデータ収集速度を保証するように、Waltz
社のソフトウェアを使ってレーザレンジファインダ３０
および３２（および／またはスキャナー２８）からのデ
ータを収集してもよい。レーザレンジファインダ３０お
よび３２の位置／姿勢データの初期推定値を３２０ミリ
秒のインターバルで収集することができる。車両１２が
毎秒１ｍ（毎時３．６ｋｍ）で走行している場合、装置
１０は約３０ｃｍの解像度を得ることができるようであ
る。
【００６８】適当な統計学的ツール（例えば反復性を分
析する際のｔの二乗）を使ってデータを分析することが
できる。主な分析方法は平均偏差値を見つけることによ
る直接比較法である。未処理データおよび分析データを
表示するのにエクセル（商品名）（マイクロソフト社）
のスプレッドシートおよびグラフを使用することができ
る。
析する際のｔの二乗）を使ってデータを分析することが
できる。主な分析方法は平均偏差値を見つけることによ
る直接比較法である。未処理データおよび分析データを
表示するのにエクセル（商品名）（マイクロソフト社）
のスプレッドシートおよびグラフを使用することができ
る。
【００６９】オンタリオ州カパークリフのケリーレーク
ロード工業パークの実験建築アウトラインを作成するの
に、坑道平面図作成装置１０を使用した。図５を参照さ
れたい。装置１０は左側しか見ていない。車両１２はＺ
ＵＰＴのために必要な停止をしながら低速で駆動され
る。点線は装置１０の走行路を示しているが、実線は装
置１０が左側を見た場合のビルのアウトラインを示す。
ＩＭＵ１８が異なる方向を見る場合には、より詳細な図
を得ることができる。しかしながら予備的な坑道平面図
である図５は、装置１０の能力を示している。
ロード工業パークの実験建築アウトラインを作成するの
に、坑道平面図作成装置１０を使用した。図５を参照さ
れたい。装置１０は左側しか見ていない。車両１２はＺ
ＵＰＴのために必要な停止をしながら低速で駆動され
る。点線は装置１０の走行路を示しているが、実線は装
置１０が左側を見た場合のビルのアウトラインを示す。
ＩＭＵ１８が異なる方向を見る場合には、より詳細な図
を得ることができる。しかしながら予備的な坑道平面図
である図５は、装置１０の能力を示している。
【００７０】上記説明は主にユーティリティ車両１２上
のＩＭＵ１８を使った坑道平面図作成装置に関するもの
であるが、本発明の装置１０はアクセス可能な領域内を
歩行する人が坑道平面図を迅速かつ正確に作成できるよ
うに、小型にすることができる。さらに、本自動化装置
１０は他のタイプの自動ガイド装置、例えば開発ジャン
ボ、製造ドリル、爆発物装填機、ロボット、トラック、
スクープトラム、ローダなどと共に使用できるように改
造することができる。
のＩＭＵ１８を使った坑道平面図作成装置に関するもの
であるが、本発明の装置１０はアクセス可能な領域内を
歩行する人が坑道平面図を迅速かつ正確に作成できるよ
うに、小型にすることができる。さらに、本自動化装置
１０は他のタイプの自動ガイド装置、例えば開発ジャン
ボ、製造ドリル、爆発物装填機、ロボット、トラック、
スクープトラム、ローダなどと共に使用できるように改
造することができる。
【００７１】
【発明の効果】本発明によれば、坑道の平面図を作成し
たり、その他の用途のために地中の坑道または構造物を
正確に横断し、測定することの可能な、自動化された移
動測位装置を提供することができる。
たり、その他の用途のために地中の坑道または構造物を
正確に横断し、測定することの可能な、自動化された移
動測位装置を提供することができる。
【図１】本発明の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態の平面図である。
【図３】本発明の別の実施形態の後面図である。
【図４】本発明の一実施形態の光学的特徴を示す説明図
である。
である。
【図５】坑道平面図の一部の一例を示す図である。
１８ 慣性測定ユニット（ＩＭＵ） ２０ 中央処理ユニット（ＣＰＵ） ２２ ビデオモニタ ２４ ビジョンシステムプロセッサ ２６ ビデオカメラ ２８ 近接レーザスキャナ ３０ レーザレンジファインダ ３２ レーザレンジファインダ ３４ プロット化コンピュータ ３６ 入出力（Ｉ／Ｏ）モジュール ３８ Ｉ／Ｏブロック ４０ ゼロ速度更新（ＺＵＰＴ）警告ブザー ４２ ＺＵＰＴ停止ライト ４４ 緊急停止スイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−211473（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−101143（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−170914（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−43084（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−279813（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−279812（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01C 15/00
Claims (26)
- 【請求項１】環境内に配置された支持体と、この支持体
に取り付けられた多次元の位置測定器と、支持体上の場
所と環境内の離隔した構造部材との間の距離を測定する
ことができる少なくとも１つの距離測定ユニットと、正
確でない大きさの許容可能なマージン内で装置の近くの
所定の目標を探し、最初に環境内の装置の位置を決定す
るためのビジョンシステムプロセッサと、多次元位置測
定器および距離測定ユニット、ならびにビジョンシステ
ムプロセッサと通信する中央処理ユニットのインテリジ
ェンスコーディネータと、多次元位置測定器に応答し、
装置の位置を連続的に更新し決定するための手段と、前
記ビジョンシステムプロセッサに接続された画像受信機
とを備えた、自動化されたガイド兼測定装置。 - 【請求項２】多次元位置測定器が慣性測定ユニットであ
る、請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】ジャイロスコープを含む、請求項２に記載
の装置。 - 【請求項４】リングレーザジャイロスコープを含む、請
求項３に記載の装置。 - 【請求項５】支持体が移動自在である、請求項１に記載
の装置。 - 【請求項６】距離測定ユニットがレーザスキャナおよび
レーザレンジファインダからなる群から選択されたもの
である、請求項１に記載の装置。 - 【請求項７】ビジョンシステムプロセッサがグレイスケ
ールの視野エッジ座標ファインダを含む、請求項１に記
載の装置。 - 【請求項８】グレイスケールの視野エッジ座標ファイン
ダに接続されたビデオカメラを含む、請求項７に記載の
装置。 - 【請求項９】環境の物理的測定値を得るための手段を含
む、請求項１に記載の装置。 - 【請求項１０】装置と通信する坑道平面図作成器を含
む、請求項１に記載の装置。 - 【請求項１１】地中採掘装置と通信する、請求項１に記
載の装置。 - 【請求項１２】ゼロ速度更新ステータスインジケータを
含む、請求項１に記載の装置。 - 【請求項１３】遠隔操作される移動プラットフォームを
含む、請求項１に記載の装置。 - 【請求項１４】装置のアドバイスインジケータを開始さ
せるための手段を含む、請求項１２に記載の装置。 - 【請求項１５】少なくとも１つの表面を有する所定の領
域を通過する移動自在なプラットフォームを測定しナビ
ゲートする方法であって、 ａ）慣性測定ユニットを移動プラットフォームに設ける
ステップと、 ｂ）所定の領域の位置パラメータを記憶し、更新の可能
な中央処理ユニットと慣性測定ユニットとを通信させる
ステップと、 ｃ）移動プラットフォームと所定の領域の表面との間の
距離を測定し、この距離を中央処理ユニットに導入する
ステップと、 ｄ）グレイスケールの視野エッジ座標ファインダを利用
し、所定の領域における既知のマーカを検出し、移動自
在なプラットフォームの初期位置を決定するステップ
と、 ｅ）慣性測定ユニットが領域における移動自在なプラッ
トフォームの現在位置を決定することができるレートで
領域を通過するように、移動自在なプラットフォームを
移動させるステップと、 ｆ）所定領域の位置パラメータを中央処理ユニットに記
憶し更新するステップと、 ｇ）所定領域の所定の次元特性を決定し、測定し、記録
するステップとを備えた、移動自在なプラットフォーム
を測定しナビゲートする方法。 - 【請求項１６】中央処理ユニットにおける所定の次元特
性を周期的に再検討することにより、所定領域の坑道平
面図を作成するステップを含む、請求項１５に記載の方
法。 - 【請求項１７】慣性ナビゲートユニットがジャイロスコ
ープである、請求項１５に記載の方法。 - 【請求項１８】ジャイロスコープがビームレーザジャイ
ロスコープである、請求項１７に記載の方法。 - 【請求項１９】グレイスケールの視野エッジ座標ファイ
ンダと通信するビデオカメラに所定領域の表面上の既知
のマーカを撮影させる、請求項１５に記載の方法。 - 【請求項２０】グレイスケールの視野エッジ座標ファイ
ンダと慣性測定ユニットがタンデムに作動し、レバーア
ームによりビデオカメラの視野の中心における固定ポイ
ントの特徴を基準として移動自在なプラットフォームの
初期位置を決定する方法であって、慣性測定ユニットに
レバーアームを記憶させるステップと、ビデオカメラの
視野の中心からの第１位置をリポートするステップと、
ビデオカメラの視野内の既知のマーカに対する第２位置
をリポートするステップと、第１位置と第２位置との間
のピクセルに基づくオフセット座標を決定するステップ
と、ピクセルに基づくオフセット座標を実世界の次元座
標に変換するステップとを有し、前記第１位置および第
２位置は少なくともピクセルに基づく座標で記憶されて
いる、請求項１９に記載の方法。 - 【請求項２１】採掘機器の作動と組み合わせて利用され
る、請求項１５に記載の方法。 - 【請求項２２】移動自在な車両と組み合わせて利用され
る、請求項１５に記載の方法。 - 【請求項２３】少なくとも１つのゼロ速度更新を開始す
ることを含む、請求項１５に記載の方法。 - 【請求項２４】構造物内で実行される、請求項１５に記
載の方法。 - 【請求項２５】地中の坑道内で実行される、請求項２４
に記載の方法。 - 【請求項２６】方法アドバイスインジケータを設けるス
テップを含む、請求項１５に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US6588098A | 1998-04-24 | 1998-04-24 | |
| US65880 | 1998-04-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3049053B1 true JP3049053B1 (ja) | 2000-06-05 |
| JP2000275045A JP2000275045A (ja) | 2000-10-06 |
Family
ID=22065778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11115295A Expired - Fee Related JP3049053B1 (ja) | 1998-04-24 | 1999-04-22 | 自動化されたガイド兼測定装置および移動自在なプラットフォ―ムを測定しナビゲ―トする方法 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6349249B1 (ja) |
| EP (1) | EP0952427B1 (ja) |
| JP (1) | JP3049053B1 (ja) |
| CN (1) | CN1087386C (ja) |
| AT (1) | ATE261108T1 (ja) |
| AU (1) | AU757632B2 (ja) |
| CA (1) | CA2269957C (ja) |
| DE (1) | DE69915156T2 (ja) |
| NO (1) | NO330901B1 (ja) |
| ZA (1) | ZA992905B (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI110806B (fi) | 2000-03-17 | 2003-03-31 | Sandvik Tamrock Oy | Järjestely miehittämättömien kaivosajoneuvojen paikan määrittämiseksi |
| UA77662C2 (en) * | 2000-10-10 | 2007-01-15 | Dbt America Inc | Automated continuous haulage apparatus |
| JP4229358B2 (ja) * | 2001-01-22 | 2009-02-25 | 株式会社小松製作所 | 無人車両の走行制御装置 |
| RU2220643C2 (ru) | 2001-04-18 | 2004-01-10 | Самсунг Гванджу Электроникс Ко., Лтд. | Автоматическое чистящее устройство, автоматическая чистящая система и способ управления этой системой (варианты) |
| FI111414B (fi) | 2001-05-14 | 2003-07-15 | Sandvik Tamrock Oy | Menetelmä ja laitteisto kaivoskoneen aseman määrittämiseksi sen pyörien luistaessa |
| DE10134055C1 (de) * | 2001-07-13 | 2003-04-24 | Eads Deutschland Gmbh | Fahrzeug-Führungssystem und Verfahren zur Durchführung einer automatischen Fahrzeug-Führung |
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| GB0208217D0 (en) | 2002-04-10 | 2002-05-22 | Trw Ltd | Improvements relating to cameras |
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| FI115414B (fi) * | 2003-07-03 | 2005-04-29 | Sandvik Tamrock Oy | Järjestely kaivosajoneuvon sijainnin valvontaan kaivoksessa |
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