JP3297210B2 - モニタを用いた距離検出装置 - Google Patents

モニタを用いた距離検出装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は大規模壁面の清掃装置、
壁面点検装置、等の遠隔作業機の運転を支援するための
モニタを用いた距離検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図11は従来の遠隔操作による立体視カ
メラモニタシステムの構成図である。図において、1は
壁面で、機械本体32には両端部に車輪36が取付けら
れ、立体視カメラ34が設けられて吊りロープ33で吊
られている。立体視カメラ34からはマルチケーブル3
7で3ディメンション切換器35に接続され、3ディメ
ンション変換器(コンバータ)36から3ディメンショ
ンモニタ37に接続されている。このようなシステムに
おいて、壁面1のような着目点の無い対象を立体的に見
ても距離感がつかみ難い。また、立体視モニタシステム
の装置は大掛りであり、マルチケーブル37、3次元切
換器35、3次元変換器36などの機器が必要である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前述のように従来のモ
ニタシステムは大がかりな3次元のデータを得るための
切換器や変換器、等を必要とし、立体視カメラも大きく
スペースをとるため清掃装置や点検装置等、の機械に装
着し難い。又、壁面が均一で特徴点がなく、壁面に着目
点となるマークをつけると、壁面が傷む恐れがある。こ
のようなモニタシステムの他に、距離センサを使ったモ
ニタシステムも考えられるが、間接的で、接近の実感が
わかない。又、経済性も悪い。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するために、機械本体に赤外線対応型カメラと赤
外線発光器とを設けて赤外線により作業すべき壁面にマ
ークを投影し、赤外線対応型カメラでこの画像をモニタ
画面にとらえて機械本体と壁面との距離を監視する構成
とする。更に、このような構成の機械本体を清掃装置に
組込んだ構成も提供する。
【0005】即ち、本発明は、(1)機械本体にカメラ
を装備し、オペレータがモニタ画面を見ながら同機械本
体を遠隔操作で作業すべき壁面に除々に接近させ、接触
させるモニタを用いた距離検出装置であって、前記カメ
ラは前記機械本体の前面に取付けられ、前記壁面を撮影
する赤外線対応型カメラとし、前記機械本体に取付けら
れて同機械本体が前記壁面に接触した状態で前記赤外線
対応型カメラの視野角で定まる画面に入る位置で前記壁
面に赤外線露光部のマークを投影する少くとも2台の赤
外線発光器とを具備してなり、前記視野角で定まるター
ゲットマークを前記モニタ画面に設けて前記壁面を監視
することを特徴とするモニタを用いた距離検出装置を提
供する。
【0006】更に、(2)前述の(1)の発明におい
て、前記赤外線対応型カメラ、前記赤外線発光器を備え
た前記機械本体を清掃装置に組込んで前記モニタ画面で
清掃すべき壁面を監視することを特徴とするモニタ画面
を用いた距離検出装置も提供する。
【0007】
【作用】本発明は前述のような手段により、その(1)
の発明においては、壁面に除々に接近する機械本体の複
数の赤外線発光器より、赤外線のマークが壁面に投影さ
れる。この壁面のマークは赤外線対応カメラで撮影され
てモニタ画面に表示される。このモニタ画面にはターゲ
ットマークが描いてあるので、壁面の赤外線投影マーク
はターゲットマークの範囲内に写し出され、機械本体が
壁面から離れている時には、マークはターゲットマーク
から離れており、機械本体が壁面に接近するにつれて、
マークもターゲットマークに近ずくので、オペレータは
モニタ画面上で監視しながら微動操作が可能になり、機
械本体と壁面との間の距離を、従来の立体視カメラを用
いることなく把握することができる。従って、マークが
ターゲットマークから離れている時には高速の操作で、
マークがターゲットマークに接近している時には壁面に
接する直前の状態であるので注意深い操作をモニタ画面
を見ながら操作することが可能となる。
【0008】更に、(2)の発明においては、赤外線対
応型カメラと赤外線発光器を備えた機械本体を清掃装置
に組込んだので清掃装置のオペレータはその操縦席にお
いてモニタ画面を見ながら高所の壁面に吊されている清
掃装置と壁面との距離を正確に把握し、前述の(1)の
発明の作用を同様に清掃装置の操作を行うことができ
る。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基いて具体的
に説明する。図1は本発明の一実施例に係るモニタを用
いた距離検出装置の側面図、図2はそのA−A矢視図で
ある。両図において、本装置は、図示省略の移動式クレ
ーンのロープ3で機械本体2を吊り、壁面1へ近づけ、
最終的に軟着させようとするものである。
【0010】機械本体2の両端部には車輪6が設けら
れ、壁面1への軟着時に壁面を傷めず、また多少の機械
の偏りは壁面1へ到達時に壁面1に接触した車輪6が転
がって吸収するようになっている。
【0011】機本体2には、そのほぼ中央部に赤外線対
応型カメラ4を設け、赤外線発光器5を図2の如く両端
部に2個配置して設ける。赤外線発光器5は2個でな
く、2個以上、例えば3個配置しても良いものである。
赤外線発光器5からは赤外線5aが発射され、直進して
壁面1上に露光部9のマークとなって現われる。
【0012】図1における10で示すθ0 はカメラ4の
視野角、12で示すθ1 はマーク撮影角、11で示すθ
0'はマーク撮影角θ1 とモニタ画面上に描かれるターゲ
ットマークとで制限して決められる擬似視野角である。
【0013】このような装置は、従来と同じように図示
省略のモニタ装置に接続され、後述するモニタ画面7に
よって赤外線発光器5から発射された赤外線5aによる
壁面1上のマークをカメラ4で撮影してモニタするもの
である。
【0014】図3は図1に示す状態でのモニタ画面の図
であり、このモニタ画面7上には予じめターゲットマー
ク8’が描き込まれている。赤外線対応型カメラ4の視
野角10(θ0 )一杯の影像が画面に映し出されてい
る。9’は赤外線発光器5からの赤外線マークである。
【0015】図4は機械本体2が壁面1に完全に接触し
ている状態で、この時のモニタ画面7の様子は図5に示
している。壁面上のマーク9による画像マーク9’は画
面に描き込まれたターゲットマーク8’に一致するよう
に調整してある。即ち、図4の状態では、マーク撮影角
12(θ1 )とターゲットマークで制限される擬似視野
角11(θ0')は一致している。
【0016】図3に示す画面では、機械本体2が図1に
示す状態にあり、壁面1から少し離れているためマーク
撮影角12(θ1 )がターゲットマーク8’で制限され
る擬似視野角11(θ0')よりも小さく、モニタ画面7
では壁面1上のマーク9による画像マーク9’は画面に
描き込まれたターゲットマーク8’の内側によった離れ
た位置に見られる。
【0017】更に、図6では、機械本体2と壁面1が更
に離れた状態を示すので、マーク撮影角12(θ1 )は
ターゲットマーク8’で制限される擬似視野角11(θ
0')に比べて更に小さくなる。その時の画面の影像は図
7である。
【0018】考えられる別のケースとして図8に示すよ
うに機械本体2が壁面1に対して傾きを持っている場
合、遠いマークの撮影半角13(θ2 )と、近いマーク
の撮影半角14(θ3 )とは次の関係がある。
【0019】θ2 +θ3 =θ1 :θ2 ≠θ3 モニタ画面上での壁面上のマーク9による画像マーク
9’の位置は、ターゲットマーク8’と画像中央との距
離をaとすると、ターゲットマーク8’から画面中央へ
次の式で示すΔxだけずれたところにある。
【0020】
【数1】
【0021】又、図8の場合のマークのずれは次の式の
ようになる。
【0022】
【数2】
【0023】図9はこの図8に示す機械本体2が壁面1
に対して傾いた状態でのモニタ画面を示している。
【0024】次に図10はこのような機械本体2を清掃
装置に適用した場合の側面図である。前述の実施例で説
明のモニタを用いた距離検出装置を適用した清掃装置2
2は、クレーン21を用いて吊りワイヤ25で吊られて
壁面26への清掃を行う。壁面26への接近、離脱はク
レーン21の操縦席からクレーンブーム23、クレーン
ジブ24を適宜操作することにより実施される。クレー
ン21の操縦席には清掃装置からのカメラと赤外線発光
器からの信号を入力するモニタ装置が設けられており、
オペレータはこの画面を見て操縦する。
【0025】このような構成の清掃装置において、壁面
26は垂直に高く、場合によっては、頂上部に斜面26
aを持つ場合がある。清掃がC点のように低い位置で行
なわれる場合は、クレーン21の操縦席から清掃装置ま
での距離が近いために清掃装置22と壁面26との距離
の監視も容易に行なえるが、B点で示すように高い位置
では、操縦席から見えにくくなり、特に斜面26aにお
いては清掃装置22そのものが操縦席から見えなくなる
場合もある。このような場合には、オペレータは操縦席
でモニタ装置の画面を見て操縦する。
【0026】このように、清掃装置22にモニタを用い
た距離検出装置を装備することにより高所での垂直及び
斜面を有する壁面での洗浄、等の作業が壁面26との清
掃装置22の接近、離脱が操縦席から容易に監視して操
作できるので、確実になされるものである。
【0027】以上、説明のように、このようなモニタを
用いた距離検出装置は図10に示すような清掃装置や高
所の壁面点検、等の遠隔操作をする装置に適用すること
ができる。従って、図1〜図9に説明の機械本体2を壁
面1に遠隔操作で除々に近づけて最終的に接触させる運
転操作をする時に、オペレータがモニタ画面7上で壁面
1上に発生するマーク9’が目印となるターゲットマー
ク8’に除々に近づいていくのを目で追えば良い。マー
ク9’とターゲットマーク8’が離れている時はまだ距
離が離れているから早い操作を行い、マーク9’とター
ゲットマーク8’が近ければ壁面1に接触する直前であ
るので注意深くモニタ画面7を見ながら微動操作をする
という判断が可能となり、オペレータにとって使い勝手
の良い経済的なモニタシステムとなる。
【0028】又、マーク9’とターゲットマーク8’と
の位置関係で距離が判断できることを利用しマーク9’
を3点、あるいはそれ以上に配置すれば機械の傾き具合
を知る姿勢検知がより正確に判断できるものである。
【0029】
【発明の効果】以上、具体的に説明したように、本発明
によれば、機械本体に赤外線対応型カメラと赤外線発光
器とを設けて赤外線により作業すべき壁面にマークを投
影し、赤外線対応型カメラでこの画像をモニタ画面にと
らえて機械本体と壁面との距離を監視する構成とし、
又、このような構成の機械本体を清掃装置に組込んだ距
離検出装置としたので、次のような効果を奏するもので
ある。
【0030】機械本体を壁面に遠隔操作で除々に近づけ
て最終的に接触させる運転操作をする時に、オペレータ
がモニタ画面上で壁面上に発生するマークが目印となる
ターゲットマークに除々に近づいていくのを目で追うこ
とができ、マークとターゲットマークが離れている時は
まだ機械本体が壁面から離れているから早い操作を行
い、マークとターゲットが近ければ壁面に接触する直前
であるから注意深くモニタ画面を見ながら微動操作をす
るという判断が可能となり、従来の立体視カメラと比べ
て経済的な装置で、オペレータにとって使い勝手の良い
ものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るモニタを用いた距離検
出装置の側面図である。
【図2】図1におけるA−A矢視図である。
【図3】図1に示す状態でのモニタ画面を表わす図であ
る。
【図4】本発明の一実施例に係るモニタを用いた距離検
出装置の側面図で、壁面に接した状態を示す。
【図5】図4に示す状態でのモニタ画面を表わす図であ
る。
【図6】本発明の一実施例に係るモニタを用いた距離検
出装置の側面図で、壁面より離れた状態を示す。
【図7】図6に示す状態でのモニタ画面を表わす図であ
る。
【図8】本発明の一実施例に係るモニタを用いた距離検
出装置の側面図で、壁面より傾いた状態を示す。
【図9】図8に示す状態でのモニタ画面を表わす図であ
る。
【図10】本発明のモニタを用いた距離検出装置を清掃
装置に適用した場合の側面図である。
【図11】従来の立体視モニタによる距離検出装置の全
体構成図である。
【符号の説明】
1 壁面 2 機械本体 3 吊りロープ 4 赤外線対応型カメラ 5 赤外線発光器 6 車輪 7 モニタ画面 8 壁面上でのターゲットマーク 9 赤外線露光部のマーク 10 視野角 11 擬似視野角 12 マーク撮影角 21 クレーン 22 清掃装置 23 クレーンブーム 24 クレーンジブ 25 吊りワイヤ 26 壁面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 11/00 - 11/30 G05D 1/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 機械本体にカメラを装備し、オペレータ
    がモニタ画面を見ながら同機械本体を遠隔操作で作業す
    べき壁面に除々に接近させ、接触させるモニタを用いた
    距離検出装置であって、前記カメラは前記機械本体の前
    面に取付けられ、前記壁面を撮影する赤外線対応型カメ
    ラとし、前記機械本体に取付けられて同機械本体が前記
    壁面に接触した状態で前記赤外線対応型カメラの視野角
    で定まる画面に入る位置で前記壁面に赤外線露光部のマ
    ークを投影する少くとも2台の赤外線発光器を具備して
    なり、前記視野角で定まるターゲットマークを前記モニ
    タ画面に設けて前記壁面を監視することを特徴とするモ
    ニタを用いた距離検出装置。
  2. 【請求項2】 前記赤外線対応型カメラ、前記赤外線発
    光器を備えた前記機械本体を清掃装置に組込んで前記モ
    ニタ画面で清掃すべき壁面を監視することを特徴とする
    請求項1記載のモニタを用いた距離検出装置。
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