JP5698969B2 - 測定装置、位置測定システム、測定方法、較正方法及びプログラム - Google Patents
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Description
より具体的には、較正に用いられる対象物の形状が、断面が円形である形状に限定されていることにより、断面における対象物の表面の各点と、断面の中心点との距離が、同一水平面上のどの角度から見ても同じとなる。したがって、較正部は、より精度良く、対象物の断面の中心位置を測定することが可能となる。
図1は、第一実施形態における位置測定システム1のシステム構成を表すシステム構成図である。位置測定システム1は、較正用マーク10及び位置測定装置20を備える。図1では、位置測定システム1は、円柱30、直角に並ぶ2つの壁面40を有する空間に設置されている。位置測定装置20は、較正用マーク10についての距離の測定結果に基づいて較正処理を行う。較正処理の実行によって、位置測定装置20は、自装置の設置位置のグローバル座標及び平面上の回転角を算出する。較正処理を終えた位置測定装置20は、算出された自装置の設置位置のグローバル座標及び平面上の回転角に基づいて、測定の対象となる各物体の位置のグローバル座標の値を測定する。なお、図1では較正用マーク10は1つしか表示されていないが、実際には較正用マーク10は位置測定装置20の測定範囲内に複数設置される。
なお、較正用マーク10に限らず、位置測定装置20の処理の対象となる対象物には、上記のように反射部101が設けられる。
光学式距離測定部201の受光部には、発光部から発光される光の反射光を通し他の波長の光を遮断又は減衰させるようなフィルタが設けられてもよい。このように構成されることによって、光学式距離測定部201がより正確に距離情報及び受光量情報を取得することが可能となる。そして、較正部203における較正処理の精度を向上させることが可能となる。
図12は、第二実施形態における位置測定装置20aの機能構成を表す概略ブロック図である。位置測定装置20aは、較正部203に代えて較正部203aを備える点で第一実施形態における位置測定装置20と異なり、他の構成は第一実施形態における位置測定装置20と同様である。
図14は、第三実施形態における位置測定システム1のシステム構成を表すシステム構成図である。位置測定システム1は、較正用マーク10及び複数の位置測定装置20を備える。図14では、位置測定システム1は、円柱30、直角に並ぶ2つの壁面40を有する空間に設置されている。また、図14では、位置測定システム1として2台の位置測定装置(20−1、20−2)が設置されている。複数台の位置測定装置20は、共通の較正用マーク10を用いて較正処理を行う。各位置測定装置20は、較正用マーク10についての距離の測定結果に基づいて較正処理を行う。位置測定装置20には、予め自装置の設置位置の高さ(z)と、X軸方向の回転角(θx)と、Y軸方向の回転角(θy)とが既知の値として与えられている。これらの既知の値は、較正部203bが予め記憶している。自装置の設置位置の高さ及び各回転角は、後述する発光部211の高さ及び各回転角を表す。なお、本実施形態において、Z軸は垂直方向の高さを表し、X軸及びY軸によって表される平面(X−Y平面)が水平面を表す。また、各位置測定装置20の高さ(z)は、必ずしも一致している必要はない。図14の場合は、z1とz2との値が同じであっても良いし異なる値であっても良い。
光学式距離測定部201の受光部には、発光部から発光される光の反射光を通し他の波長の光を遮断又は減衰させるようなフィルタが設けられてもよい。このように構成されることによって、光学式距離測定部201がより正確に距離情報及び受光量情報を取得することが可能となる。そして、較正部203bにおける較正処理の精度を向上させることが可能となる。
また、第三実施形態の較正部203bは、上述した第一実施形態の較正部203aと同じように、較正用マーク10のグローバル座標の値の全ては記憶していないように構成されても良い(図12参照)。
図19は、第四実施形態における位置測定システム1のシステム構成を表すシステム構成図である。第四実施形態における位置測定システム1では、較正用マーク10の形状が円柱形ではなく球形となる。図19では、球体の較正用マーク10は天井から吊されている。また、第四実施形態における位置測定装置20は、発光部211から較正用マーク10の中心点までの距離Lmを算出する方法が第三実施形態の場合と異なり、他の処理は同じである。そのため、距離Lmを算出する方法のみ説明する。なお、球体の較正用マーク10の設置方法は、天井から吊すのではなく、どのような方法が採用されても良い。
第四実施形態の位置測定装置20は、第三実施形態と同様に変形して構成されても良い。
図21は、第五実施形態における位置測定システム1のシステム構成を表すシステム構成図である。第五実施形態における位置測定システム1では、位置測定装置20の測定面が第三実施形態の測定面と異なる。また、測定面が異なることに応じて、較正用マーク10の中心点のローカル座標の値を算出する方法が第三実施形態の場合と異なる。第五実施形態における位置測定システム1のその他の構成及び処理は、第三実施形態と同じである。なお、図21では、位置測定装置20は、半円柱形又は半球形の形状を有し、床面90方向に向けて天井面80に設置される。ただし、第五実施形態において、位置測定装置20の設置位置や形状は図21に示すものに限定されない。
z2=z−d{tan(θ+θs)}
以上のように構成された第五実施形態の位置測定システム1では、二次元上に配置された観測点70に基づいて距離の測定を行う複数の位置測定装置20において、円柱の形状をした共通の較正用マーク10を用いた較正処理を実行することが可能となる。そのため、位置測定装置20毎に専用の較正用マーク10を設置する必要が無くなるため、較正処理に要するコストや作業時間を削減することが可能となる。
第三実施形態の位置測定装置20と、第五実施形態の位置測定装置20とが、共通の較正用マーク10を用いて較正処理を行う様に構成されても良い。また、第五実施形態の位置測定装置20も、第三実施形態と同様に変形して構成されても良い。
図24は、第六実施形態における位置測定システム1のシステム構成を表すシステム構成図である。第六実施形態における位置測定システム1では、較正用マーク10の形状が円柱形ではなく球形となる。図24では、球体の較正用マーク10は天井から吊されている。また、第六実施形態における位置測定装置20は、較正用マーク10の中心点のローカル座標の値を算出する方法が第五実施形態の場合と異なり、他の処理は同じである。そのため、較正用マーク10の中心点のローカル座標の値を算出する方法のみ説明する。なお、球体の較正用マーク10の設置方法は、天井から吊すのではなく、どのような方法が採用されても良い。
第四実施形態の位置測定装置20と、第六実施形態の位置測定装置20とが、共通の較正用マーク10を用いて較正処理を行う様に構成されても良い。また、第六実施形態の位置測定装置20も、第三実施形態と同様に変形して構成されても良い。
Claims (13)
- 床面と天井面とを有する空間を測定範囲として、前記測定範囲内に配置された物体までの距離を、光を照射することによって複数の測定点毎に測定する前記測定範囲内に設置された測定装置であって、
前記測定点毎に測定された距離を表す距離情報と、前記測定点毎に受光された光の光量を表す受光量情報と、を取得する光学式距離測定部と、
前記受光量情報において、前記光量が所定の閾値を超える測定点を、光源方向に対して多くの入射光を反射する反射面を有する対象物に対応する測定点であると判定する対象判定部と、
前記対象判定部によって判定された測定点の距離に基づいて、自装置の基準点を原点とするローカル座標系における前記対象物の位置を算出し、当該ローカル座標系における位置と、同一の対象物のグローバル座標系における位置とに基づいて、較正を行う較正部と、
を備え、
前記較正部は、一の光学式距離測定部についての前記較正を行う際に、他の測定装置が備える光学式距離測定部によって取得された前記距離情報に基づいて測定された第1の対象物のグローバル座標系における位置を用いて、前記較正を行い、
前記一の光学式距離測定部の取得結果に基づいて前記対象判定部によって判定された測定点の距離と、前記一の光学式距離測定部についての前記較正部による較正の結果とに基づいて、第2の対象物のグローバル座標系における位置を測定する位置測定部をさらに備えることを特徴とする測定装置。 - 前記対象判定部は、前記受光量情報において、前記光量が所定の閾値を超える測定点を、光源方向に対して多くの入射光を反射する反射面を有し水平面での断面が円形である対象物に対応する測定点であると判定し、
前記較正部は、前記対象判定部によって判定された測定点の距離に基づいて、前記対象物の前記断面の円の中心位置の水平面上の位置を、自装置の基準点を原点とするローカル座標系で測定し、当該ローカル座標系における位置と、同一の対象物の断面の中心位置の水平面上の位置のグローバル座標系における位置とに基づいて、較正を行うことを特徴とする、請求項1に記載の測定装置。 - 前記測定点は線状に並び、
前記較正部は、前記光学式距離測定部の水平面に対する傾きを予め記憶しており、当該傾きの値に基づいて、前記対象物の前記断面の円の中心位置の水平面上の位置を、自装置の基準点を原点とするローカル座標系で測定する、ことを特徴とする請求項2に記載の測定装置。 - 前記対象物は、垂直方向に伸びる円柱形であり、
前記較正部は、前記円柱形の水平面の断面の円の半径を予め記憶しており、当該半径の値に基づいて前記断面の円の中心位置の水平面上の位置を前記ローカル座標系で測定することを特徴とする請求項3に記載の測定装置。 - 前記対象物は、球形であり、
前記較正部は、前記球形の半径を予め記憶しており、当該半径の値に基づいて前記球の中心位置の水平面上の位置を前記ローカル座標系で測定することを特徴とする請求項3に記載の測定装置。 - 前記測定点は面状に並び、
前記較正部は、前記対象判定部によって判定された測定点の集合によって表される形状に基づいて、前記対象物の前記断面の円の中心位置の水平面上の位置を、自装置の基準点を原点とするローカル座標系で測定する、ことを特徴とする請求項2に記載の測定装置。 - 前記対象物は、円柱形であり、
前記較正部は、前記対象判定部によって判定された測定点のうち、前記円柱の天板部分に対応する測定点を選択し、選択された測定点の集合によって表される形状に基づいて、前記対象物の前記断面の円の中心位置の水平面上の位置を、自装置の基準点を原点とするローカル座標系で測定する、ことを特徴とする請求項6に記載の測定装置。 - 前記対象物は、球形であり、
前記較正部は、前記球形の半径を予め記憶しており、前記対象判定部によって判定された測定点のうち距離が最も短い測定点を選択し、選択された測定点から前記測定点へ照射された光の進行方向に前記半径分進んだ位置を前記中心位置と推定し、この推定結果に基づいて、前記対象物の前記断面の円の中心位置の水平面上の位置を、自装置の基準点を原点とするローカル標系で測定する、ことを特徴とする請求項6に記載の測定装置。 - 光源方向に対して多くの入射光を反射する反射面を有する複数の較正用マークと、床面と天井面とを有する空間を測定範囲として、前記測定範囲内に配置された前記較正用マークまでの距離を、光を照射することによって複数の測定点毎に測定する前記測定範囲内に設置された測定装置とを備える位置測定システムであって、
前記測定装置は、
複数の測定点に対して光を発し、反射光を受光することによって各測定点の距離を測定し、測定点毎に測定された距離を表す距離情報と、前記測定点毎に受光された光の光量を表す受光量情報と、を取得する光学式距離測定部と、
前記受光量情報において、前記光量が所定の閾値を超える測定点を、前記較正用マークに対応する測定点であると判定する対象判定部と、
前記対象判定部によって判定された測定点の距離に基づいて、自装置の基準点を原点とするローカル座標系における前記較正用マークの位置を算出し、当該ローカル座標における位置と、同一の前記較正用マークのグローバル座標系における位置とに基づいて、較正を行う較正部と、
を備え、
前記較正部は、一の光学式距離測定部についての前記較正を行う際に、他の測定装置が備える光学式距離測定部によって取得された前記距離情報に基づいて測定された第1の較正用マークのグローバル座標系における位置を用いて、前記較正を行い、
前記一の光学式距離測定部の取得結果に基づいて前記対象判定部によって判定された測定点の距離と、前記一の光学式距離測定部についての前記較正部による較正の結果とに基づいて、第2の較正用マークのグローバル座標系における位置を測定する位置測定部をさらに備えることを特徴とする位置測定システム。 - 床面と天井面とを有する空間を測定範囲として、前記測定範囲内に配置された物体までの距離を、光を照射することによって複数の測定点毎に測定する前記測定範囲内に設置された測定装置が行う測定方法であって、
前記測定装置が、前記測定点毎に測定された距離を表す距離情報と、前記測定点毎に受光された光の光量を表す受光量情報と、を取得する光学式距離測定ステップと、
前記測定装置が、前記受光量情報において、前記光量が所定の閾値を超える測定点を、光源方向に対して多くの入射光を反射する反射面を有する対象物に対応する測定点であると判定する対象判定ステップと、
前記測定装置が、前記対象判定ステップによって判定された測定点の距離に基づいて、自装置の基準点を原点とするローカル座標系における前記対象物の位置を算出し、当該ローカル座標系における位置と、同一の対象物のグローバル座標系における位置とに基づいて、較正を行う較正ステップと、
を備え、
前記較正ステップによって一の光学式距離測定ステップについての前記較正を行う際に、他の測定装置が備える光学式距離測定ステップによって取得された前記距離情報に基づいて測定された第1の対象物のグローバル座標系における位置を用いて、前記較正を行い、
前記一の光学式距離測定ステップにおける取得結果に基づいて前記対象判定ステップによって判定された測定点の距離と、前記一の光学式距離測定ステップについての前記較正ステップにおける較正の結果とに基づいて、第2の対象物のグローバル座標系における位置を測定する位置測定ステップをさらに備えることを特徴とする測定方法。 - 床面と天井面とを有する空間を測定範囲として、前記測定範囲内に配置された物体までの距離を、光を照射することによって複数の測定点毎に測定する前記測定範囲内に設置された測定装置としてコンピューターを動作させるためのプログラムであって、
前記測定点毎に測定された距離を表す距離情報と、前記測定点毎に受光された光の光量を表す受光量情報と、を取得する光学式距離測定ステップと、
前記受光量情報において、前記光量が所定の閾値を超える測定点を、光源方向に対して多くの入射光を反射する反射面を有する対象物に対応する測定点であると判定する対象判定ステップと、
前記対象判定ステップによって判定された測定点の距離に基づいて、自装置の基準点を原点とするローカル座標系における前記対象物の位置を算出し、当該ローカル座標系における位置と、同一の対象物のグローバル座標系における位置とに基づいて、較正を行う較正ステップと、
を前記コンピューターに対して実行させ、
前記較正ステップによって一の光学式距離測定ステップについての前記較正を行う際に、他の測定装置が備える光学式距離測定ステップによって取得された前記距離情報に基づいて測定された第1の対象物のグローバル座標系における位置を用いて、前記較正を実行させ、
前記一の光学式距離測定ステップにおける取得結果に基づいて前記対象判定ステップによって判定された測定点の距離と、前記一の光学式距離測定ステップについての前記較正ステップにおける較正の結果とに基づいて、第2の対象物のグローバル座標系における位置を測定する位置測定ステップを前記コンピューターに対してさらに実行させるためのプログラム。 - 光源方向に対して多くの入射光を反射する反射面を有する複数の較正用マークと、床面と天井面とを有する空間を測定範囲として、前記測定範囲内に配置された前記較正用マークまでの距離を、光を照射することによって複数の測定点毎に測定する前記測定範囲内に設置された測定装置とを有する位置測定システムが、複数の測定点に対して光を発し、反射光を受光することによって各測定点の距離を測定し、測定点毎に測定された距離を表す距離情報と、前記測定点毎に受光された光の光量を表す受光量情報と、を取得する光学式距離測定ステップと、
前記位置測定システムが、前記受光量情報において、前記光量が所定の閾値を超える測定点を、前記較正用マークに対応する測定点であると判定する対象判定ステップと、
前記位置測定システムが、前記対象判定ステップによって判定された測定点の距離に基づいて、自装置の基準点を原点とするローカル座標系における前記較正用マークの位置を算出し、当該ローカル座標系における位置と、同一の前記較正用マークのグローバル座標系における位置とに基づいて、較正を行う較正ステップと、
を備え、
前記較正ステップによって一の光学式距離測定ステップについての前記較正を行う際に、他の測定装置が備える光学式距離測定ステップによって取得された前記距離情報に基づいて測定された第1の較正用マークのグローバル座標系における位置を用いて、前記較正を行い、
前記一の光学式距離測定ステップにおける取得結果に基づいて前記対象判定ステップによって判定された測定点の距離と、前記一の光学式距離測定ステップについての前記較正ステップにおける較正の結果とに基づいて、第2の較正用マークのグローバル座標系における位置を測定する位置測定ステップをさらに備えることを特徴とする較正方法。 - 光源方向に対して多くの入射光を反射する反射面を有する複数の較正用マークと、床面と天井面とを有する空間を測定範囲として、前記測定範囲内に配置された前記較正用マークまでの距離を、光を照射することによって複数の測定点毎に測定する前記測定範囲内に設置された測定装置とを有する位置測定システムとしてコンピューターを動作させるためのプログラムであって、
複数の測定点に対して光を発し、反射光を受光することによって各測定点の距離を測定し、測定点毎に測定された距離を表す距離情報と、前記測定点毎に受光された光の光量を表す受光量情報と、を取得する光学式距離測定ステップと、
前記受光量情報において、前記光量が所定の閾値を超える測定点を、前記較正用マークに対応する測定点であると判定する対象判定ステップと、
前記対象判定ステップによって判定された測定点の距離に基づいて、自装置の基準点を原点とするローカル座標系における前記較正用マークの位置を算出し、当該ローカル座標系における位置と、同一の前記較正用マークのグローバル座標系における位置とに基づいて、較正を行う較正ステップと、
を前記コンピューターに実行させ、
前記較正ステップによって一の光学式距離測定ステップについての前記較正を行う際に、他の測定装置が備える光学式距離測定ステップによって取得された前記距離情報に基づいて測定された第1の較正用マークのグローバル座標系における位置を用いて、前記較正を実行させ、
前記一の光学式距離測定ステップにおける取得結果に基づいて前記対象判定ステップによって判定された測定点の距離と、前記一の光学式距離測定ステップについての前記較正ステップにおける較正の結果とに基づいて、第2の較正用マークのグローバル座標系における位置を測定する位置測定ステップを前記コンピューターに対してさらに実行させるためのプログラム。
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