JP5956922B2 - Laser irradiation system using a repeater - Google Patents

Laser irradiation system using a repeater Download PDF

Info

Publication number
JP5956922B2
JP5956922B2 JP2012283659A JP2012283659A JP5956922B2 JP 5956922 B2 JP5956922 B2 JP 5956922B2 JP 2012283659 A JP2012283659 A JP 2012283659A JP 2012283659 A JP2012283659 A JP 2012283659A JP 5956922 B2 JP5956922 B2 JP 5956922B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
irradiation
repeater
laser
target
irradiator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012283659A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014126299A (en
Inventor
隆二 長岡
隆二 長岡
郁雄 和仁
郁雄 和仁
亨 永井
亨 永井
俊男 志賀
俊男 志賀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawasaki Motors Ltd
Original Assignee
Kawasaki Jukogyo KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Jukogyo KK filed Critical Kawasaki Jukogyo KK
Priority to JP2012283659A priority Critical patent/JP5956922B2/en
Publication of JP2014126299A publication Critical patent/JP2014126299A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5956922B2 publication Critical patent/JP5956922B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、遠方から目標物に対してレーザビームを照射することが可能なレーザ照射システムに関し、特に、レーザビームを照射する照射機と目標物との間に配置可能な、レーザビームの中継機を用いて、目標物に対してレーザビームを照射するレーザ照射システムに関する。   The present invention relates to a laser irradiation system that can irradiate a target with a laser beam from a distance, and in particular, a laser beam repeater that can be disposed between an irradiator that irradiates a laser beam and the target. The present invention relates to a laser irradiation system that irradiates a target with a laser beam.

レーザビームは、優れた指向性、優れた収束性、高いエネルギー密度、波長の一定保持等の特性を有するため、従来から、計測分析用途、医療用途、材料加工用途、情報通信用途等の様々な用途に広く用いられている。   Since laser beams have characteristics such as excellent directivity, excellent convergence, high energy density, and constant wavelength maintenance, they have been used for various purposes such as measurement analysis applications, medical applications, material processing applications, and information communication applications. Widely used in applications.

ここで、レーザビームの優れた指向性は目標物への照射において有利な点であると同時に、条件によっては不利な点ともなり得る。例えば、目標物が、レーザビーム照射機の操作者(オペレータ)が目視できる範囲から外れている場合、あるいは、遠隔操作型のレーザビーム照射機であれば、レーザビームの照射範囲内であっても目標物が障害物の影に隠れている場合等には、指向性の優れたレーザビームは、目標物に対して適切にレーザビームを照射できないことになる。   Here, the excellent directivity of the laser beam is advantageous in irradiating the target, and may be disadvantageous depending on conditions. For example, if the target is out of the range where the operator (operator) of the laser beam irradiator can see, or if the target is a remotely operated laser beam irradiator, the target may be within the laser beam irradiation range. When the target is hidden behind an obstacle, the laser beam with excellent directivity cannot be appropriately irradiated with the laser beam.

そこで、例えば、特許文献1には、目視範囲外の目標物に対してレーザビームを照射することが可能なレーザビーム照射システムが開示されている。このシステムは、レーザビーム照射機とレーザビーム中継機とから構成され、レーザビーム中継機は、レーザビーム照射機との間で通信を行う通信装置と、目標物を追尾する目標追尾装置と、レーザビームを目標物に向けて反射する駆動機構付きの反射板と、この反射板の駆動を制御する反射板駆動制御装置と、反射板を駆動するために、レーザビーム照射機の位置情報、目標物の追尾情報等を解析する情報解析装置とを備えている。   Thus, for example, Patent Document 1 discloses a laser beam irradiation system capable of irradiating a target outside the visual range with a laser beam. This system is composed of a laser beam irradiator and a laser beam repeater. The laser beam repeater communicates with the laser beam irradiator, a target tracking device that tracks a target, and a laser. A reflector with a drive mechanism for reflecting the beam toward the target, a reflector drive control device for controlling the drive of the reflector, the position information of the laser beam irradiator for driving the reflector, and the target And an information analysis device for analyzing tracking information and the like.

レーザビーム中継機は、通信装置から取得したレーザビーム照射機の位置情報と目標追尾装置から取得した追尾情報とを、情報解析装置で解析して反射板制御装置に出力し、反射板制御装置は、解析情報に基づいて反射板の駆動機構を制御し、反射板の姿勢(傾斜角度)を変更する。これにより、レーザビーム照射機から発せられたレーザビームは、レーザビーム中継機を介して目標物に照射されることになる。   The laser beam repeater analyzes the position information of the laser beam irradiator acquired from the communication device and the tracking information acquired from the target tracking device with an information analysis device and outputs it to the reflector control device. Based on the analysis information, the reflector driving mechanism is controlled to change the attitude (tilt angle) of the reflector. Thereby, the laser beam emitted from the laser beam irradiator is irradiated onto the target via the laser beam relay machine.

なお、このレーザビーム照射システムでは、レーザビームの照射対象である目標物が移動物体であり、その代表例として飛しょう体が挙げられている。また、レーザビーム中継機としては、車両、ヘリコプター、飛行機、および気球等が挙げられており、好ましい例としては、地上もしくは空中において一定の位置に留まることが可能な無人機が挙げられている。   In this laser beam irradiation system, the target object to be irradiated with the laser beam is a moving object, and a flying object is cited as a typical example. Further, examples of the laser beam repeater include vehicles, helicopters, airplanes, balloons, and the like, and preferable examples include drones capable of staying at a fixed position on the ground or in the air.

特開2009−162453号公報JP 2009-162453 A

しかしながら、特許文献1に開示されるレーザビーム照射システムでは、目標物が飛しょう体等の移動物体であるため、レーザビーム中継機に高度な機能が要求される。   However, in the laser beam irradiation system disclosed in Patent Document 1, since the target is a moving object such as a flying object, a sophisticated function is required for the laser beam repeater.

具体的には、レーザビーム中継機は、照射されたレーザビームを目標物に向かって反射させるために、反射板を適切に駆動制御する必要がある。そのため、駆動機構においては反射板を高精度に駆動させる構成が必要となり、また、駆動機構を高精度に駆動させるためには、情報解析装置および反射板駆動制御装置において高度な情報処理も必要となる。   Specifically, the laser beam repeater needs to appropriately drive and control the reflector in order to reflect the irradiated laser beam toward the target. Therefore, the drive mechanism requires a configuration for driving the reflector with high accuracy, and in order to drive the drive mechanism with high accuracy, advanced information processing is also required in the information analysis device and the reflector drive control device. Become.

また、目標物が飛しょう体等の移動物体ではなく、地面上で静止している「非移動物体」であれば、レーザビーム中継機が前記のような高度な機能を有する必然性がない。しかも、特許文献1では、レーザビーム中継機の好ましい例として無人機を挙げているが、無人機以外の有人の車両または航空機等もレーザビーム中継機として使用可能であるとしている。   Further, if the target is not a moving object such as a flying object but a “non-moving object” that is stationary on the ground, the laser beam repeater does not necessarily have such advanced functions. Moreover, in Patent Document 1, an unmanned aircraft is cited as a preferred example of a laser beam repeater. However, a manned vehicle or an aircraft other than the unmanned aircraft can be used as the laser beam repeater.

したがって、例えば、車両から路上で静止している目標物にレーザビームを照射する用途であれば、特許文献1に開示されるレーザビーム照射システムは過剰性能となるおそれがある。   Therefore, for example, if the target is stationary on the road from the vehicle, the laser beam irradiation system disclosed in Patent Document 1 may have excessive performance.

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、静止している目標物に対して、簡素な構成で容易にレーザビームを照射することが可能な、レーザ照射システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such a problem, and provides a laser irradiation system capable of easily irradiating a stationary target with a laser beam with a simple configuration. The purpose is to do.

本発明に係るレーザ照射システムは、前記の課題を解決するために、静止している目標物に対してレーザビームを照射するために用いられ、前記レーザビームを発する照射機と、無人で飛行する飛行体であって、前記照射機との間で通信を行うことにより飛行制御され、前記照射機から発せられたレーザビームを前記目標物まで中継する無人中継機と、前記照射機と前記無人中継機との間に接続される光ファイバと、を備え、前記照射機は、前記無人中継機を、前記目標物に対して前記レーザビームを照射可能な位置まで移動させてから、前記レーザビームを発することにより、前記光ファイバを介して前記無人中継機から前記目標物に対して前記レーザビームを照射する構成である。   In order to solve the above problems, a laser irradiation system according to the present invention is used to irradiate a stationary target with a laser beam, and performs an unmanned flight with an irradiator that emits the laser beam. An unmanned repeater that is a flying object and is flight-controlled by communicating with the irradiator and relays a laser beam emitted from the irradiator to the target, and the irradiator and the unmanned relay An optical fiber connected to the machine, and the irradiator moves the unmanned repeater to a position where the laser beam can be emitted to the target, and then the laser beam The laser beam is emitted from the unmanned repeater to the target via the optical fiber.

前記構成によれば、無人中継機を介して照射機と目標物との間に光ファイバを張り渡すことになる。これにより、照射機から発せられたレーザビームは、光ファイバを介して目標物に対して照射することができる。そのため、簡素な構成で、前記照射機と前記無人中継機間のレーザ光の大気による減衰、および予期せぬ障害物が光路に侵入することに因る遮断または散乱等を実質的に回避した状態で、目標物に対してレーザビームを適切かつ安全に照射することができる。   According to the said structure, an optical fiber is stretched between an irradiation machine and a target object via an unmanned repeater. Thereby, the laser beam emitted from the irradiator can irradiate the target through the optical fiber. Therefore, with a simple configuration, the attenuation of the laser light between the irradiator and the unmanned repeater due to the atmosphere, and the blocking or scattering caused by an unexpected obstacle entering the optical path is substantially avoided Thus, the target can be irradiated with the laser beam appropriately and safely.

前記構成のレーザ照射システムにおいては、前記無人中継機として、前記目標物に対して前記レーザビームを直接照射する照射用中継機と、前記照射機から照射された前記レーザビームを前記照射用中継機に中継するために、前記光ファイバを保持するファイバ保持用中継機と、を備えている構成であってもよい。   In the laser irradiation system having the above configuration, as the unmanned repeater, an irradiation repeater that directly irradiates the target with the laser beam, and the irradiation repeater that applies the laser beam emitted from the irradiator And a fiber holding repeater for holding the optical fiber.

また、前記構成のレーザ照射システムにおいては、さらに、前記目標物の位置情報を取得して前記照射機に通信するよう構成されている、探査機を備え、前記照射機は、前記探査機から取得した前記位置情報に基づいて、前記無人中継機を飛行制御する構成であってもよい。   Moreover, the laser irradiation system having the above-described configuration further includes a probe that is configured to acquire position information of the target and communicate with the irradiation device, and the irradiation device is acquired from the probe. The unmanned repeater may be configured to perform flight control based on the position information.

また、前記構成のレーザ照射システムにおいては、前記無人中継機は、前記照射機および前記目標物に対する自機の位置を確認する位置確認器を備えている構成であってもよい。   Moreover, in the laser irradiation system having the above-described configuration, the unmanned repeater may include a position checker that checks the position of the self-machine with respect to the irradiation device and the target.

また、前記構成のレーザ照射システムにおいては、前記無人中継機を複数備えている場合には、それぞれの無人中継機は、前記照射機に加えて他の無人中継機に対しても通信可能に構成され、かつ、前記位置確認器によって、他の無人中継機に対する自機の位置も確認可能に構成されてもよい。   Further, in the laser irradiation system having the above configuration, when a plurality of unmanned repeaters are provided, each unmanned repeater is configured to be able to communicate with other unmanned repeaters in addition to the irradiator. In addition, the position confirmation device may be configured to be able to confirm the position of the own device relative to another unmanned repeater.

また、前記構成のレーザ照射システムにおいては、前記照射機は、前記レーザビームよりも低出力のガイドレーザを発するよう構成され、前記光ファイバを介して前記目標物に対して前記ガイドレーザを照射することにより、前記無人中継機から前記目標物に対する前記レーザビームの照準を合わせる構成であってもよい。   In the laser irradiation system having the above configuration, the irradiator is configured to emit a guide laser having a lower output than the laser beam, and irradiates the target laser to the target via the optical fiber. Thus, the laser beam may be aimed at the target from the unmanned repeater.

また、前記構成のレーザ照射システムにおいては、前記照射機は、車両に搭載されている構成であってもよい。   In the laser irradiation system having the above configuration, the irradiation machine may be mounted on a vehicle.

本発明では、以上の構成により、静止している目標物に対して、簡素な構成で容易にレーザビームを照射することが可能な、レーザ照射システムを提供することができる、という効果を奏する。   In the present invention, with the above configuration, there is an effect that it is possible to provide a laser irradiation system capable of easily irradiating a stationary target with a laser beam with a simple configuration.

(a),(b)は、本発明の実施の形態1に係るレーザ照射システムの概略構成を示す模式図である。(A), (b) is a schematic diagram which shows schematic structure of the laser irradiation system which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図1(a),(b)に示すレーザ照射システムが備える照射機の制御構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the control structure of the irradiation machine with which the laser irradiation system shown to Fig.1 (a) and (b) is provided. (a)は、図1(a),(b)に示すレーザ照射システムが備える照射用中継機の外観構成の一例を示す模式的側面図であり、(b)は、(a)に示す照射用中継機が備えるレーザヘッドの外観構成の一例を示す模式的側面図である。(A) is a typical side view which shows an example of the external appearance structure of the irradiation repeater with which the laser irradiation system shown to FIG. 1 (a), (b) is equipped, (b) is irradiation shown to (a). It is a typical side view which shows an example of the external appearance structure of the laser head with which the relay machine is provided. (a),(b)は、図1(a),(b)に示すレーザ照射システムが備えるファイバ保持用中継機の外観構成の一例を示す模式的側面図である。(A), (b) is a typical side view which shows an example of the external appearance structure of the fiber holding repeater with which the laser irradiation system shown to FIG. 1 (a), (b) is equipped. (a)は、図3(a)に示す照射用中継機の制御構成の一例を示すブロック図であり、(b)は、図4(a),(b)に示すファイバ保持用中継機の制御構成の一例を示すブロック図である。(A) is a block diagram which shows an example of the control structure of the irradiation repeater shown to Fig.3 (a), (b) is a fiber holding repeater shown to Fig.4 (a), (b). It is a block diagram which shows an example of a control structure. 図1(a),(b)に示すレーザ照射システムの動作制御の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of operation control of the laser irradiation system shown to Fig.1 (a), (b). 図6に示すフローチャートの続きの動作制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement control following the flowchart shown in FIG. (a),(b)は、図1(a),(b)に示すレーザ照射システムの有利な点の一例を示す模式図である。(A), (b) is a schematic diagram which shows an example of the advantageous point of the laser irradiation system shown to Fig.1 (a), (b). (a),(b)は、図1(a),(b)に示すレーザ照射システムの変形例を示す模式図である。(A), (b) is a schematic diagram which shows the modification of the laser irradiation system shown to Fig.1 (a), (b). (a),(b)は、本発明の実施の形態2に係るレーザ照射システムの概略構成を示す模式図である。(A), (b) is a schematic diagram which shows schematic structure of the laser irradiation system which concerns on Embodiment 2 of this invention. (a)は、図10(a),(b)が示すレーザ照射システムが備える探査機の外観構成の一例を示す模式的側面図であり、(b)は、(a)に示す探査機の制御構成の一例を示すブロック図である。(A) is a typical side view showing an example of the appearance configuration of the spacecraft provided in the laser irradiation system shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b), and (b) is a view of the spacecraft shown in (a). It is a block diagram which shows an example of a control structure. 図10(a),(b)に示すレーザ照射システムの動作制御の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of operation control of the laser irradiation system shown to Fig.10 (a), (b). 図12に示すフローチャートの続きの動作制御を示すフローチャートである。13 is a flowchart showing operation control following the flowchart shown in FIG. 12. 図13に示すフローチャートの続きの動作制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation control following the flowchart shown in FIG.

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same or corresponding elements are denoted by the same reference symbols throughout the drawings, and redundant description thereof is omitted.

(実施の形態1)
図1(a),(b)に示すように、本発明の実施の形態1に係るレーザ照射システム10Aは、車両12に搭載された照射機11と、無人中継機である照射用中継機21およびファイバ保持用中継機22と、照射機11および無人中継機の間に接続される光ファイバ30とを備えている。後述するように、無人中継機と照射機11とは、互いに通信可能に構成されており、照射機11からの制御指令により飛行制御される。
(Embodiment 1)
As shown in FIGS. 1A and 1B, a laser irradiation system 10A according to Embodiment 1 of the present invention includes an irradiation machine 11 mounted on a vehicle 12, and an irradiation relay machine 21 that is an unmanned relay machine. And a fiber holding repeater 22 and an optical fiber 30 connected between the irradiator 11 and the unmanned repeater. As will be described later, the unmanned repeater and the irradiator 11 are configured to be able to communicate with each other, and flight control is performed by a control command from the irradiator 11.

[照射機の構成例]
照射機11は、地上等に静止する目標物40に対してレーザビームを照射することが可能であれば、その構成は特に限定されないが、本実施の形態では、レーザビームとして高出力レーザを発することができるとともに、この高出力レーザとは別に、目標物40に対する照射用中継機21の照準を合わせるために、高出力レーザよりも低出力のガイドレーザを発することができるよう構成されている。
[Configuration example of irradiation equipment]
The configuration of the irradiator 11 is not particularly limited as long as it can irradiate the target 40 that is stationary on the ground or the like, but in the present embodiment, a high-power laser is emitted as the laser beam. In addition to this high-power laser, in order to aim the irradiation repeater 21 toward the target 40, a guide laser having a lower output than the high-power laser can be emitted.

具体的には、本実施の形態における照射機11は、図2に示すように、高出力レーザ照射部101、ガイドレーザ照射部102、通信部103、センサ部104、入力部105、表示部106、および制御部107を備えている。高出力レーザ照射部101が前記高出力レーザを発するレーザ光源であり、ガイドレーザ照射部102が前記ガイドレーザを発するレーザ光源である。   Specifically, as shown in FIG. 2, the irradiator 11 in the present embodiment includes a high-power laser irradiation unit 101, a guide laser irradiation unit 102, a communication unit 103, a sensor unit 104, an input unit 105, and a display unit 106. , And a control unit 107. The high-power laser irradiation unit 101 is a laser light source that emits the high-power laser, and the guide laser irradiation unit 102 is a laser light source that emits the guide laser.

なお、図1(a),(b)では、図中「GL」の点線がガイドレーザを指し、図1(b)では、図中「HL」の細線領域が、目標物40の上方から照射される高出力レーザを指す(便宜上、「上方照射高出力レーザHL」と称する)。また、後述するように、照射機11の表示部106には、目標物40とともにガイドレーザが照射されるポイント(ガイドレーザ照射点)も「LP」として図示している。   In FIGS. 1A and 1B, the dotted line “GL” in the drawing indicates the guide laser, and in FIG. 1B, the thin line region “HL” in the drawing is irradiated from above the target 40. (Referred to as “upper irradiation high output laser HL” for convenience). In addition, as will be described later, the display unit 106 of the irradiator 11 also illustrates a point (guide laser irradiation point) where the guide laser is irradiated together with the target 40 as “LP”.

高出力レーザ照射部101としては、具体的には、例えば、Ybファイバレーザ、Nd:YAGレーザ等の固体レーザが挙げられるが特に限定されない。高出力レーザ照射部101としては、目標物40に対してレーザビームを照射する目的、目標物40の種類、照射機11に要求される条件等に応じて適切な種類のレーザ照射部が選択される。また、ガイドレーザ照射部102としては、具体的には、例えば、公知のHe−Neレーザ、半導体レーザ等が挙げられるが特に限定されない。   Specific examples of the high-power laser irradiation unit 101 include, but are not limited to, solid lasers such as Yb fiber lasers and Nd: YAG lasers. As the high-power laser irradiation unit 101, an appropriate type of laser irradiation unit is selected according to the purpose of irradiating the target 40 with the laser beam, the type of the target 40, the conditions required for the irradiator 11, and the like. The Specific examples of the guide laser irradiation unit 102 include, but are not particularly limited to, a known He—Ne laser and a semiconductor laser.

通信部103は、少なくとも無人中継機との間で通信を行うことができれば、その具体的な構成は特に限定されず、公知の無線通信装置を好適に用いることができる。センサ部104は、照射機11による高出力レーザまたはガイドレーザの照射に有用な各種センサあるいは計測装置で構成されている。代表的には、車両12に搭載された照射機11の位置情報を取得するためのGPS受信機等が挙げられるが、特に限定されない。   As long as the communication unit 103 can communicate with at least an unmanned repeater, the specific configuration thereof is not particularly limited, and a known wireless communication device can be suitably used. The sensor unit 104 is composed of various sensors or measuring devices useful for irradiation of a high-power laser or guide laser by the irradiator 11. Typically, a GPS receiver or the like for acquiring position information of the irradiator 11 mounted on the vehicle 12 may be used, but it is not particularly limited.

入力部105および表示部106は、照射機11の操作、並びに、照射機11による無人中継機の飛行制御を行うために、種々の情報を入力したり表示したりするものである。したがって、入力部105および表示部106は、まとめて1つの「操作部」として構成されてもよい。入力部105および表示部106の具体的な構成は特に限定されず、公知の入力装置、表示装置、入出力兼用装置(例えばタッチパネル表示装置)等を挙げることができる。   The input unit 105 and the display unit 106 are used to input and display various information in order to operate the irradiator 11 and to perform flight control of the unmanned repeater by the irradiator 11. Therefore, the input unit 105 and the display unit 106 may be collectively configured as one “operation unit”. Specific configurations of the input unit 105 and the display unit 106 are not particularly limited, and examples thereof include a known input device, a display device, and an input / output device (for example, a touch panel display device).

制御部107は、照射機11の動作制御を行うとともに、照射機11および無人中継機を含めたレーザ照射システム10A全体の制御も行うように構成されている。したがって、無人中継機は、照射機11の制御部107で生成した制御指令にしたがって飛行制御されることになる。制御部107の具体的な構成は特に限定されず、公知のマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラ、あるいはパーソナルコンピュータ等を好適に用いることができる。   The control unit 107 is configured to control the operation of the irradiator 11 and also to control the entire laser irradiation system 10A including the irradiator 11 and the unmanned repeater. Therefore, the unmanned repeater is flight-controlled according to the control command generated by the control unit 107 of the irradiator 11. A specific configuration of the control unit 107 is not particularly limited, and a known microprocessor or microcontroller, a personal computer, or the like can be suitably used.

また図2には示さないが、照射機11は、高出力レーザ照射部101、ガイドレーザ照射部102、通信部103、センサ部104、入力部105、表示部106、および制御部107以外の構成を含んでいてもよいし、一部の構成が無くてもよい。例えば、照射機11は、独立した記憶部(記憶装置)を備えていてもよいし、レーザビームではない可視光または赤外光等を照射する光源を備えていてもよい。また、照射機11が、例えば車両12から操作可能となっていれば、入力部105および表示部106は備えていなくてもよいし、ガイドレーザの照射が不要であれば、高出力レーザ照射部101のみを備えていてもよい。   Although not shown in FIG. 2, the irradiator 11 has a configuration other than the high-power laser irradiation unit 101, the guide laser irradiation unit 102, the communication unit 103, the sensor unit 104, the input unit 105, the display unit 106, and the control unit 107. May be included, or a part of the configuration may be omitted. For example, the irradiator 11 may include an independent storage unit (storage device), or may include a light source that emits visible light or infrared light that is not a laser beam. Further, if the irradiator 11 can be operated from the vehicle 12, for example, the input unit 105 and the display unit 106 may not be provided, and if the irradiation of the guide laser is unnecessary, the high output laser irradiation unit 101 may be provided.

本実施の形態では、照射機11は、車両12に搭載されている。したがって、本実施の形態に係る照射機11は車載型のレーザビーム照射装置ということができる。これにより、レーザ照射システム10Aの運用性が向上するため、幅広い地域において目標物40に対するレーザビームの照射が可能となる。   In the present embodiment, the irradiator 11 is mounted on the vehicle 12. Therefore, it can be said that the irradiator 11 according to the present embodiment is a vehicle-mounted laser beam irradiation apparatus. Thereby, since the operability of the laser irradiation system 10A is improved, it is possible to irradiate the target 40 with a laser beam in a wide area.

照射機11が搭載される車両12の具体的な構成は特に限定されず、一般的な自動車(装輪車両)であればよいが、車輪の代わりに無限軌道を備える装軌車両であってもよい。また、照射機11は、車両12に一体化された状態で搭載されてもよいが、他の車両12に移し変えたり、車両12から降ろして地上あるいは建造物等に設置したりできるように構成されてもよい。また、照射機11の操作設備(入力部105および表示部106等)は、車両12から独立して設けられてもよいし、車両12の運転席の操作設備に一体化されてもよい。   The specific configuration of the vehicle 12 on which the irradiator 11 is mounted is not particularly limited as long as it is a general automobile (wheeled vehicle), but it may be a tracked vehicle having an endless track instead of wheels. Good. In addition, the irradiator 11 may be mounted in an integrated state with the vehicle 12, but may be transferred to another vehicle 12, or taken down from the vehicle 12 and installed on the ground or a building. May be. In addition, the operation equipment (input unit 105, display unit 106, etc.) of irradiator 11 may be provided independently from vehicle 12, or may be integrated with the operation equipment at the driver's seat of vehicle 12.

[無人中継機の構成例]
本実施の形態に係るレーザ照射システム10Aで用いられる無人中継機は、無人で飛行する飛行体(無人航空機,UAV)であり、飛行に関しては、高度を維持する機能、ホバリングができる機能、およびピッチングおよびローリングを制御できる機能を有している。本実施の形態では、無人中継機として、前記の通り、照射用中継機21およびファイバ保持用中継機22の2種類を備えている。これら無人中継機は、照射機11との間で通信を行うことにより飛行制御され、照射機11から発せられたレーザビームを目標物40まで中継する。
[Configuration example of unmanned repeater]
The unmanned repeater used in the laser irradiation system 10A according to the present embodiment is an unmanned flying body (unmanned aerial vehicle, UAV). Regarding flight, a function for maintaining altitude, a function capable of hovering, and pitching And has a function to control rolling. In the present embodiment, as described above, there are two types of unmanned repeaters: the irradiation repeater 21 and the fiber holding repeater 22. These unmanned repeaters are flight-controlled by communicating with the irradiator 11 and relay the laser beam emitted from the irradiator 11 to the target 40.

無人中継機のうち照射用中継機21は、レーザビームを目標物40に照射するために用いられ、画像を取得し送信する機能、および、レーザビームを目標物40に導光する機能を有している。一方、ファイバ保持用中継機22は、光ファイバ30を保持するために用いられるが、後述するように、照射用中継機21と同様に画像を取得し送信する機能を有してもよい。   Among the unmanned repeaters, the irradiation repeater 21 is used to irradiate the target 40 with the laser beam, and has a function of acquiring and transmitting an image and a function of guiding the laser beam to the target 40. ing. On the other hand, the fiber holding relay 22 is used to hold the optical fiber 30, but may have a function of acquiring and transmitting an image in the same manner as the irradiation relay 21, as will be described later.

まず、照射用中継機21は、図1(b)に示すように、目標物40に対して前記レーザビームを直接照射する無人中継機であって、図3(a)に示すように、本体部210、操舵部220、通信部230、およびレーザヘッド240を備えており、さらに図5(a)に示すように、操舵部220、通信部230およびレーザヘッド240に加えて、本体部210内に推進部211、カメラ部212、制御部213、および高精度センサ部214を備えている。   First, as shown in FIG. 1B, the irradiation repeater 21 is an unmanned repeater that directly irradiates the target 40 with the laser beam, and as shown in FIG. Part 210, steering part 220, communication part 230, and laser head 240, and in addition to steering part 220, communication part 230, and laser head 240, as shown in FIG. Are provided with a propulsion unit 211, a camera unit 212, a control unit 213, and a high-precision sensor unit 214.

また、ファイバ保持用中継機22は、照射機11から照射されたレーザビームを照射用中継機21に中継するために、照射機11から延伸される光ファイバ30を保持する無人中継機であって、図4(a),(b)に示すように、本体部210、操舵部220、通信部230、およびファイバ保持部251または252を備えており、ファイバ保持用中継機22は、図5(b)に示すように、操舵部220および通信部230に加えて、本体部210内に推進部211、カメラ部212、制御部213、およびセンサ部215を備えている。   The fiber holding repeater 22 is an unmanned repeater that holds the optical fiber 30 drawn from the irradiator 11 in order to relay the laser beam emitted from the irradiator 11 to the irradiation repeater 21. 4 (a) and 4 (b), a main body part 210, a steering part 220, a communication part 230, and a fiber holding part 251 or 252 are provided. The fiber holding relay 22 is shown in FIG. As shown in b), in addition to the steering unit 220 and the communication unit 230, the main body unit 210 includes a propulsion unit 211, a camera unit 212, a control unit 213, and a sensor unit 215.

無人中継機は、照射用中継機21およびファイバ保持用中継機22のいずれも、前述したようにUAVであれば特に限定されず、公知の各種UAVを好適に用いることができる。本実施の形態では、例えば、図3(a)または図4(a),(b)に模式的に示すような、ダクトファン型UAVを用いている。このダクトファン型UAVでは、本体部210の上方に通信部230が設けられ、本体部210の下方に操舵部220が設けられる構成となっている。   The unmanned repeater is not particularly limited as long as both the irradiation repeater 21 and the fiber holding repeater 22 are UAVs as described above, and various known UAVs can be suitably used. In the present embodiment, for example, a duct fan type UAV as schematically shown in FIG. 3A or FIGS. 4A and 4B is used. In this duct fan type UAV, a communication unit 230 is provided above the main body 210 and a steering unit 220 is provided below the main body 210.

照射用中継機21またはファイバ保持用中継機22の通信部230は、照射機11の通信部103との間で通信を可能とするとともに、自機以外の無人中継機(例えば照射用中継機21を自機とすればファイバ保持用中継機22)の通信部230との間でも通信を可能とするものである。これら無人中継機の通信部230の具体的な構成は特に限定されず、照射機11の通信部103と同様に、公知の無線通信装置が好適に用いられる。   The communication unit 230 of the irradiation repeater 21 or the fiber holding relay 22 enables communication with the communication unit 103 of the irradiator 11, and an unmanned repeater other than the own device (for example, the irradiation repeater 21). Can be communicated with the communication unit 230 of the fiber holding repeater 22). The specific configuration of the communication unit 230 of these unmanned repeaters is not particularly limited, and a known wireless communication device is preferably used similarly to the communication unit 103 of the irradiator 11.

照射用中継機21またはファイバ保持用中継機22の操舵部220は、制御部213により動作することにより、自機の飛行方向または姿勢等を制御する。操舵部220は、本実施の形態のようなダクトファン型UAVでは、本体部210の下方に複数設けられる操舵翼となっているが、その具体的な構成はこれに限定されず、公知の他の構成であってもよい。   The steering unit 220 of the irradiation repeater 21 or the fiber holding relay 22 is operated by the control unit 213 to control the flight direction or attitude of the own aircraft. In the duct fan type UAV as in the present embodiment, the steering unit 220 is a plurality of steering blades provided below the main body unit 210. However, the specific configuration is not limited to this, and other known ones are known. It may be configured as follows.

照射用中継機21またはファイバ保持用中継機22の本体部210内には、推進部211が設けられている。この推進部211は、無人中継機を飛行させるための動力手段であり、制御部213により制御される。推進部211は、本実施の形態のようなダクトファン型UAVであれば、モータまたは小型エンジンにより回転するプロペラとなっている。なお、推進部211の具体的な構成は、動力源により回転するプロペラに限定されず、UAVで使用可能な他の推進装置も好適に用いることができる。   A propulsion unit 211 is provided in the main body 210 of the irradiation repeater 21 or the fiber holding repeater 22. The propulsion unit 211 is a power unit for flying the unmanned repeater, and is controlled by the control unit 213. If the propulsion unit 211 is a duct fan type UAV as in the present embodiment, it is a propeller that is rotated by a motor or a small engine. In addition, the specific structure of the propulsion part 211 is not limited to the propeller rotated with a power source, The other propulsion apparatus which can be used by UAV can also be used suitably.

カメラ部212は、本体部210の下方に取り付けられ、制御部213の制御により、操舵部220の間から地上画像を撮影する。撮影された画像は、通信部230を介して照射機11に送信され、照射機11の表示部106で表示される(図1(a),(b)の表示部106参照)。また、カメラ部212で撮影された画像は、制御部213による飛行制御にも利用可能である。なお、カメラ部212の具体的な構成は特に限定されず、公知のデジタルカメラ等を好適に用いることができる。また、カメラ部212は、可視画像を撮影する構成であってもよいし、赤外画像を撮影する構成であってもよいし、両方の画像を撮影する構成であってもよい。   The camera unit 212 is attached below the main body unit 210 and captures a ground image from between the steering units 220 under the control of the control unit 213. The captured image is transmitted to the irradiator 11 via the communication unit 230 and displayed on the display unit 106 of the irradiator 11 (see the display unit 106 in FIGS. 1A and 1B). Further, the image captured by the camera unit 212 can also be used for flight control by the control unit 213. Note that a specific configuration of the camera unit 212 is not particularly limited, and a known digital camera or the like can be suitably used. The camera unit 212 may be configured to capture a visible image, may be configured to capture an infrared image, or may be configured to capture both images.

照射用中継機21の高精度センサ部214およびファイバ保持用中継機22のセンサ部215は、いずれも、照射機11および目標物40に対する自機の位置を確認する位置確認器として機能する。ここで、図1(a),(b)に示す例では、無人中継機として、1機の照射用中継機21と2機のファイバ保持用中継機22とを備えている。このように、無人中継機が複数存在する場合には、高精度センサ部214またはセンサ部215等の位置確認器は、他の無人中継機に対する自機の位置も確認できるように構成されている。   Both the high-precision sensor unit 214 of the irradiation repeater 21 and the sensor unit 215 of the fiber holding relay unit 22 function as a position checker that checks the position of the own device with respect to the irradiation unit 11 and the target 40. Here, in the example shown in FIGS. 1A and 1B, as an unmanned repeater, one irradiation repeater 21 and two fiber holding repeaters 22 are provided. Thus, when there are a plurality of unmanned repeaters, the position checker such as the high-precision sensor unit 214 or the sensor unit 215 is configured to be able to check the position of the own device with respect to other unmanned repeaters. .

高精度センサ部214およびセンサ部215の具体的な構成は特に限定されず、無人中継機の飛行制御、姿勢制御、あるいは相対位置制御等に必要な各種の計測値を計測できる複数のセンサから構成されていればよい。本実施の形態では、例えば、GPS受信機、慣性センサ、高度計等を挙げることができる。なお、以下の説明では、説明の便宜上、無人中継機の飛行制御、姿勢制御、相対位置制御等の制御をまとめて「動作制御」と称する。   The specific configurations of the high-precision sensor unit 214 and the sensor unit 215 are not particularly limited, and include a plurality of sensors that can measure various measurement values required for flight control, attitude control, or relative position control of the unmanned repeater. It only has to be done. In the present embodiment, for example, a GPS receiver, an inertial sensor, an altimeter, and the like can be given. In the following description, for convenience of explanation, controls such as flight control, attitude control, and relative position control of the unmanned repeater are collectively referred to as “operation control”.

ここで、照射用中継機21は、目標物40に対して高出力レーザおよびガイドレーザを照射するために、比較的高精度な動作制御が必要となる。一方、ファイバ保持用中継機22は、基本的に光ファイバ30を保持して飛行していればよいので、他の無人中継機に衝突したり、付近に存在する物体に衝突したりしない限り、動作制御は相対的に低精度でよい。それゆえ、照射用中継機21が備える高精度センサ部214は、ファイバ保持用中継機22が備えるセンサ部215よりも高精度なセンサ類で構成されている。   Here, in order to irradiate the target 40 with the high-power laser and the guide laser, the irradiation repeater 21 needs relatively high-precision operation control. On the other hand, since the fiber holding relay unit 22 basically needs to hold the optical fiber 30 and fly, unless it collides with another unmanned repeater or collides with an object existing nearby, The motion control may be relatively low accuracy. Therefore, the high-accuracy sensor unit 214 included in the irradiation relay unit 21 is configured with sensors with higher accuracy than the sensor unit 215 included in the fiber holding relay unit 22.

また、照射用中継機21では、比較的高精度な動作制御を行う上で、高精度センサ部214からの計測値に加え、カメラ部212で撮影された画像情報を用いることもできる。これにより、目標物40に対する飛行位置等をより高精度に把握できるとともに、他の無人中継機(ファイバ保持用中継機22)との間の相対位置を高精度に確認することができる。言い換えれば、照射用中継機21においては、高精度センサ部214とともにカメラ部212も位置確認器として用いることができる。   In addition, the irradiation repeater 21 can use image information captured by the camera unit 212 in addition to the measurement value from the high-precision sensor unit 214 when performing relatively high-precision operation control. Thereby, while being able to grasp | ascertain the flight position etc. with respect to the target 40 with high precision, the relative position between other unmanned repeaters (fiber holding | maintenance repeater 22) can be confirmed with high precision. In other words, in the irradiation repeater 21, the camera unit 212 can be used as a position checker together with the high-precision sensor unit 214.

一方、ファイバ保持用中継機22でも、照射用中継機21と同様に、カメラ部212を位置確認器として用いることができるが、カメラ部212は無くてもよい。具体的には、前述したように、ファイバ保持用中継機22の制御は、照射用中継機21に比べて相対的に低精度の動作制御でよいので、ファイバ保持用中継機22のセンサ部215は、照射用中継機21の高精度センサ部214よりも安価なセンサ類を用いて構成することができるので、ファイバ保持用中継機22の動作制御にカメラ部212の撮影画像を用いる必然性は低くなる。それゆえ、地上の画像を撮影する必然性がないのであれば、ファイバ保持用中継機22は、カメラ部212を備えていなくてもよい。   On the other hand, the fiber holding relay device 22 can use the camera unit 212 as a position checker as in the irradiation relay device 21, but the camera unit 212 may not be provided. Specifically, as described above, the control of the fiber holding repeater 22 may be relatively low-precision operation control compared to the irradiation repeater 21, so that the sensor unit 215 of the fiber holding repeater 22 is used. Can be configured using sensors that are less expensive than the high-precision sensor unit 214 of the irradiation repeater 21, so that the necessity of using the captured image of the camera unit 212 for the operation control of the fiber holding relay 22 is low. Become. Therefore, if there is no necessity to capture a ground image, the fiber holding relay device 22 may not include the camera unit 212.

制御部213は、通信部230で受信される飛行制御指令(照射機11から送信)と、前述した位置確認器(高精度センサ部214またはセンサ部215、必要に応じてカメラ部212)から入力される計測情報と、に基づいて、推進部211および操舵部220を制御して、無人中継機を所望の方向に向かって所望の距離を移動させたり、無人中継機の姿勢を制御したりする。また、カメラ部212を動作させて地上を撮影し、得られた地上の画像情報を、通信部230を介して照射機11に送信する。制御部213の具体的な構成は特に限定されず、公知のマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラ等を備える制御基板等が好適に用いられる。   The control unit 213 inputs the flight control command (transmitted from the irradiator 11) received by the communication unit 230 and the above-described position checker (the high-precision sensor unit 214 or the sensor unit 215, and the camera unit 212 as necessary). Based on the measured information, the propulsion unit 211 and the steering unit 220 are controlled to move the unmanned repeater by a desired distance in a desired direction or to control the attitude of the unmanned repeater. . In addition, the camera unit 212 is operated to photograph the ground, and the obtained ground image information is transmitted to the irradiator 11 via the communication unit 230. The specific configuration of the control unit 213 is not particularly limited, and a control board including a known microprocessor or microcontroller is preferably used.

照射用中継機21が供えるレーザヘッド240は、図3(b)に示すように、側方の光ファイバコネクタ243を介して光ファイバ30に接続され、下方にレーザビーム出射部244を有するレーザヘッド本体241から構成されている。このレーザヘッド本体241は、レーザヘッド固定アーム242により本体部210の側方に固定されている。照射機11から発せられたレーザビームは、ファイバ保持用中継機22により保持される光ファイバ30を介してレーザヘッド本体241に達し、レーザビーム出射部244から下方に向けて照射される。   As shown in FIG. 3B, the laser head 240 provided by the irradiation repeater 21 is connected to the optical fiber 30 via a side optical fiber connector 243, and has a laser beam emitting portion 244 below. The main body 241 is configured. The laser head main body 241 is fixed to the side of the main body 210 by a laser head fixing arm 242. The laser beam emitted from the irradiator 11 reaches the laser head main body 241 via the optical fiber 30 held by the fiber holding relay device 22 and is irradiated downward from the laser beam emitting unit 244.

したがって、照射用中継機21からのレーザビームの照射の開始および停止は、照射機11によるレーザビームの発射の開始および停止に連動するので、照射用中継機21には、レーザビームの照射を切り替えるようなスイッチング手段は必要ない。それゆえ、図5(a)のブロック図では、レーザヘッド240に対しては、制御部213から制御指令を示す矢印が延びておらず、レーザヘッド240を示すブロックのみを独立させて図示している。   Therefore, since the start and stop of the irradiation of the laser beam from the irradiation repeater 21 is linked to the start and stop of the laser beam emission by the irradiation unit 11, the irradiation repeater 21 is switched to the irradiation of the laser beam. Such a switching means is not necessary. Therefore, in the block diagram of FIG. 5A, the arrow indicating the control command does not extend from the control unit 213 to the laser head 240, and only the block indicating the laser head 240 is illustrated independently. Yes.

なお、レーザヘッド240を構成するレーザヘッド本体241の具体的な構成は特に限定されず、高出力レーザの照射に対応する公知のレーザ用光学部材(光学ヘッド)を好適に用いることができる。また、レーザヘッド固定アーム242の具体的構成も特に限定されず、飛行する照射用中継機21の側方に、レーザヘッド本体241を良好に固定することが可能な公知のアーム部材であればよい。光ファイバコネクタ243も同様に公知の光学コネクタを好適に用いることができる。   The specific configuration of the laser head main body 241 constituting the laser head 240 is not particularly limited, and a known laser optical member (optical head) corresponding to irradiation with a high-power laser can be suitably used. Further, the specific configuration of the laser head fixing arm 242 is not particularly limited as long as it is a known arm member that can satisfactorily fix the laser head main body 241 to the side of the flying repeater 21 for flight. . Similarly, a known optical connector can be suitably used for the optical fiber connector 243 as well.

ファイバ保持用中継機22の基本的な構成は、レーザヘッド240を備えていない以外は、前述したように照射用中継機21と同様である。ただし、ファイバ保持用中継機22の側面には、図4(a),(b)に示すようなファイバ保持部251または252が設けられている。これらファイバ保持部251または252は、飛行しているファイバ保持用中継機22が、光ファイバ30を破損させることなく安定して保持できるものであれば、その具体的な構成は特に限定されない。   As described above, the basic configuration of the fiber holding relay 22 is the same as that of the irradiation relay 21 except that the laser head 240 is not provided. However, a fiber holding section 251 or 252 as shown in FIGS. 4A and 4B is provided on the side surface of the fiber holding relay 22. The fiber holding unit 251 or 252 is not particularly limited in its specific configuration as long as the flying fiber holding relay 22 can stably hold the optical fiber 30 without damaging it.

図4(a)に示すファイバ保持用中継機22では、光ファイバ30は、円筒状ファイバ保持部251により保持されている。この円筒状ファイバ保持部251は、光ファイバ30が有する曲率に対応するように、緩やかな曲率を有する円筒状部材であり、この円筒状部材の内部に光ファイバ30を通すことによって、ファイバ保持用中継機22が飛行中であっても、光ファイバ30を破損させることなく良好に保持することができる。なお、円筒状ファイバ保持部251の両端の開口部では、光ファイバ30との接触時に過度の摩擦が生じることを防ぐために、縁部を面取りして丸めておくことが好ましい。   In the fiber holding repeater 22 shown in FIG. 4A, the optical fiber 30 is held by a cylindrical fiber holding unit 251. The cylindrical fiber holding portion 251 is a cylindrical member having a gentle curvature so as to correspond to the curvature of the optical fiber 30. By passing the optical fiber 30 inside the cylindrical member, the fiber holding portion 251 Even when the repeater 22 is in flight, the optical fiber 30 can be satisfactorily held without being damaged. In addition, in the opening part of the both ends of the cylindrical fiber holding | maintenance part 251, in order to prevent that excessive friction arises at the time of contact with the optical fiber 30, it is preferable to chamfer and round an edge part.

また、図4(b)に示すファイバ保持用中継機22では、光ファイバ30は、複数の円環状ファイバ保持部252により保持されている。これら複数の円環状ファイバ保持部252は、円筒状ファイバ保持部251と同様に、光ファイバ30の曲率に対応するような位置関係で本体部210の周囲に固定されている。これにより、それぞれの円環状ファイバ保持部252に光ファイバ30を通すことで、ファイバ保持用中継機22が飛行中であっても、光ファイバ30を破損させることなく良好に保持することができる。   Further, in the fiber holding repeater 22 shown in FIG. 4B, the optical fiber 30 is held by a plurality of annular fiber holding portions 252. The plurality of annular fiber holding portions 252 are fixed around the body portion 210 in a positional relationship corresponding to the curvature of the optical fiber 30, similarly to the cylindrical fiber holding portion 251. Thus, by passing the optical fibers 30 through the respective annular fiber holding portions 252, even if the fiber holding relay 22 is in flight, the optical fibers 30 can be held well without being damaged.

ここで、照射機11と無人中継機との間に接続される光ファイバ30は、照射機11が照射するレーザビーム(高出力レーザおよびガイドレーザ)を良好に伝搬させることが可能であれば、その具体的な構成は特に限定されない。本実施の形態では、産業用の光ファイバを好適に用いることができる。したがって、円筒状ファイバ保持部251および円環状ファイバ保持部252のより具体的な構成は特に限定されず、用いられる光ファイバ30の種類、ファイバ保持用中継機22の使用条件等に応じて、公知の好適な構成を選択することができる。   Here, if the optical fiber 30 connected between the irradiator 11 and the unmanned repeater can propagate the laser beam (high power laser and guide laser) irradiated by the irradiator 11 well, The specific configuration is not particularly limited. In the present embodiment, an industrial optical fiber can be suitably used. Therefore, the more specific configurations of the cylindrical fiber holding portion 251 and the annular fiber holding portion 252 are not particularly limited, and are publicly known according to the type of the optical fiber 30 used, the use conditions of the fiber holding repeater 22, and the like. A suitable configuration can be selected.

例えば、ファイバ保持部251または252の材質は特に限定されず、光ファイバ30を保護する分野等で使用可能な公知の樹脂材料で構成されていればよい。また、これらの内径、肉厚、長さ、個数(円環状ファイバ保持部252の場合)等といった条件も特に限定されず、飛行中のファイバ保持用中継機22が、光ファイバ30を良好に保持できるような範囲の内径、肉厚、長さ、個数等であればよい。   For example, the material of the fiber holding portion 251 or 252 is not particularly limited as long as it is made of a known resin material that can be used in the field of protecting the optical fiber 30. Also, the conditions such as the inner diameter, thickness, length, number (in the case of the annular fiber holding portion 252) and the like are not particularly limited, and the fiber holding repeater 22 in flight holds the optical fiber 30 well. The inner diameter, the thickness, the length, the number, and the like of the range that can be used may be used.

[レーザ照射システムの動作例]
次に、前記構成のレーザ照射システム10Aによって、目標物40に対してレーザビームを照射する動作の一例について、図1(a),(b)に加えて、図6および図7に示すフローチャートに基づいて具体的に説明する。なお、図6および図7は、照射機11、照射用中継機21およびファイバ保持用中継機22の制御フローを2図に分けて記載したもので、図6および図7の間では、照射機11のフローがAのノード同士およびDのノード同士でつながっており、照射用中継機21のフローがBのノード同士でつながっており、ファイバ保持用中継機22がCのノード同士でつながっている。
[Operation example of laser irradiation system]
Next, in addition to FIGS. 1A and 1B, an example of the operation of irradiating the target 40 with the laser beam by the laser irradiation system 10A having the above-described configuration is shown in the flowcharts shown in FIGS. A specific description will be given based on this. 6 and 7 show the control flow of the irradiator 11, the irradiation repeater 21 and the fiber holding repeater 22 in two parts, and between FIG. 6 and FIG. 11 flows between the nodes A and D, the flow of the irradiation repeater 21 is connected between the nodes B, and the fiber holding relay 22 is connected between the nodes C. .

まず、レーザビームの照射の対象となる目標物40が確認できれば、操作者の操作によって照射機11の制御部107が制御を開始し、照射機11から照射用中継機21およびファイバ保持用中継機22に対して飛行開始指令が送信される(ステップS111)。照射用中継機21およびファイバ保持用中継機22は、飛行開始指令に従って飛行を開始する(ステップS211およびステップS311)。   First, if the target 40 to be irradiated with the laser beam can be confirmed, the control unit 107 of the irradiator 11 starts control by the operation of the operator, and the irradiation repeater 21 and the fiber holding relay are started from the irradiator 11. A flight start command is transmitted to 22 (step S111). The irradiation repeater 21 and the fiber holding relay 22 start flying according to the flight start command (steps S211 and S311).

次に、照射機11は、目標物40の位置情報を照射用中継機21に送信する(ステップS112)。照射用中継機21は目標物40の位置情報を受信し(ステップS212)、目標物40のおよその位置(目標物40の近傍の位置)まで移動を完了する(ステップS213)。なお、この状態では照射用中継機21は、ホバリング状態にある。   Next, the irradiator 11 transmits the position information of the target 40 to the irradiation relay device 21 (step S112). The irradiation repeater 21 receives the position information of the target 40 (step S212), and completes the movement to the approximate position of the target 40 (position near the target 40) (step S213). In this state, the irradiation repeater 21 is in a hovering state.

ここで照射用中継機21は、カメラ部212で撮影された画像情報を照射機11に継続的に送信しているので、移動完了後、照射機11は、カメラ部212からの画像に目標物40が含まれている(カメラ部212で目標物40が撮影できる位置に照射用中継機21が移動している)ことを確認する(ステップS113)。この確認は、照射機11の操作者が行えばよいが、制御部107による画像処理で自動的に行ってもよい。   Here, since the irradiating relay 21 continuously transmits image information captured by the camera unit 212 to the irradiator 11, the irradiator 11 adds the target object to the image from the camera unit 212 after the movement is completed. 40 is included (the irradiation repeater 21 has moved to a position where the camera unit 212 can capture the target 40) (step S113). This confirmation may be performed by an operator of the irradiator 11, but may be automatically performed by image processing by the control unit 107.

また、飛行を開始したファイバ保持用中継機22は、センサ部215により先行する無人中継機に対する相対位置情報を取得し(ステップS312)、制御部213の動作制御により、先行する無人中継機との適当な位置関係を維持するように追従運動を行う(ステップS313)。   In addition, the fiber holding repeater 22 that has started flying acquires the relative position information with respect to the preceding unmanned repeater by the sensor unit 215 (step S312), and the operation control of the control unit 213 controls the communication with the preceding unmanned repeater. Follow-up motion is performed so as to maintain an appropriate positional relationship (step S313).

図1(a),(b)の例では、ファイバ保持用中継機22は2機含まれるので、まず照射用中継機21が飛行を開始した後(ステップS211)、1機目のファイバ保持用中継機22が飛行を開始する(ステップS311)。そして1機目のファイバ保持用中継機22は、先行する照射用中継機21に対する相対位置情報を取得して(ステップS312)、照射用中継機21との間に予め設定した範囲内の間隔を維持するように、追従移動を行う(ステップS313)。また、1機目のファイバ保持用中継機22が飛行を開始した後(ステップS311)、2機目のファイバ保持用中継機22が飛行を開始する(ステップS311)。そして2機目のファイバ保持用中継機22は、先行する1機目のファイバ保持用中継機22に対する相対位置情報を取得して(ステップS312)、1機目のファイバ保持用中継機22との間に予め設定した範囲内の間隔を維持するように、追従移動を行う(ステップS313)。   In the example shown in FIGS. 1A and 1B, two fiber holding relays 22 are included. First, after the irradiation relay 21 starts flying (step S211), the first fiber holding relay is used. The repeater 22 starts flying (step S311). Then, the first fiber holding repeater 22 acquires relative position information with respect to the preceding irradiation repeater 21 (step S312), and sets an interval within a preset range with the irradiation repeater 21. Follow-up movement is performed so as to maintain (step S313). Further, after the first fiber holding repeater 22 starts flying (step S311), the second fiber holding repeater 22 starts flying (step S311). Then, the second fiber holding repeater 22 acquires the relative position information with respect to the preceding first fiber holding repeater 22 (step S312), and the second fiber holding repeater 22 is in contact with the first fiber holding repeater 22. Follow-up movement is performed so as to maintain an interval within a preset range (step S313).

このように3機の無人中継機が飛行を開始した後、照射用中継機21が目標物40付近に到達した状態が、図1(a)に示す状態に対応する。その後(ステップS113の後)、照射機11は、照射用中継機21にホバリング指令を送信し(ステップS114)、照射用中継機21は、ホバリング指令に基づいてホバリング状態を維持する(ステップS214)。   After the three unmanned repeaters start flying in this way, the state where the irradiation repeater 21 has reached the vicinity of the target 40 corresponds to the state shown in FIG. Thereafter (after step S113), the irradiator 11 transmits a hovering command to the irradiation relay device 21 (step S114), and the irradiation relay device 21 maintains the hovering state based on the hovering command (step S214). .

次に、照射機11は、ガイドレーザ照射部102からガイドレーザの照射を開始する(ステップS115)。例えば、図1(a)の表示部106では、照射用中継機21のカメラ部212の画面中に目標物40が映し出されており、この状態でガイドレーザGLが発せられると、目標物40から離れた位置にガイドレーザGLが照射されていることが表示部106の照射点LPの表示により確認できる。そこで、照射機11は、カメラ部212の画像内(表示部106の画面内)の目標物40にガイドレーザGLが一致するように、照射用中継機21に対して照準指令を送信する(ステップS116)。照射用中継機21は、この照準指令に基づいて姿勢制御を開始する(ステップS215)。   Next, the irradiation machine 11 starts guide laser irradiation from the guide laser irradiation unit 102 (step S115). For example, in the display unit 106 in FIG. 1A, the target 40 is displayed on the screen of the camera unit 212 of the irradiation repeater 21. When the guide laser GL is emitted in this state, the target 40 It can be confirmed by the display of the irradiation point LP on the display unit 106 that the guide laser GL is irradiated at a distant position. Therefore, the irradiator 11 transmits an aiming command to the irradiation repeater 21 so that the guide laser GL coincides with the target 40 in the image of the camera unit 212 (in the screen of the display unit 106) (step). S116). The irradiation repeater 21 starts posture control based on the aiming command (step S215).

照射用中継機21の制御部213は照準指令に応じて、高精度センサ部214およびカメラ部212(位置確認器)から取得した情報に基づいて、自機の姿勢を制御する。なお、照射用中継機21に対しては、照射機11の入力部105から操作者が制御指令を直接入力してもよい。この状態では、照射用中継機21は、地上に向かってガイドレーザGLを照射しながら、目標物40に対してガイドレーザGLが照射されるように、位置および姿勢を微調整する。   In response to the aiming command, the control unit 213 of the irradiation repeater 21 controls the attitude of the own device based on information acquired from the high-precision sensor unit 214 and the camera unit 212 (position checker). Note that an operator may directly input a control command to the irradiation relay device 21 from the input unit 105 of the irradiation device 11. In this state, the irradiation repeater 21 finely adjusts the position and posture so that the target laser 40 is irradiated with the guide laser GL while irradiating the guide laser GL toward the ground.

目標物40に対してガイドレーザGLが照射されれば、図1(b)の表示部106に示すように、ガイドレーザGLの照射点LPと目標物40とが画面上で実質的に一致する。これにより、照射用中継機21は高出力レーザ(レーザビーム)の照準を目標物40に合わせたことになる。このとき、照射機11は、目標物40からのガイドレーザGLの照射点LPまでの距離が許容範囲に入ったことを確認し(ステップS117)、高出力レーザ照射部101から高出力レーザ(レーザビーム)の照射を開始する(ステップS118)。これにより、図1(b)に示すように、照射用中継機21のレーザヘッド240から目標物40に対して上方から高出力レーザが照射される(図中、上方照射高出力レーザHL)。その後、予め設定される所定の条件下で高出力レーザの照射が完了すれば(高出力レーザ照射部101の停止)、ガイドレーザの照射も完了し(ガイドレーザ照射部102の停止)、照射用中継機21は、姿勢制御を終了する(ステップS216)。   When the guide laser GL is irradiated to the target 40, the irradiation point LP of the guide laser GL and the target 40 substantially coincide on the screen as shown in the display unit 106 in FIG. . As a result, the irradiation repeater 21 has aimed the high output laser (laser beam) at the target 40. At this time, the irradiator 11 confirms that the distance from the target 40 to the irradiation point LP of the guide laser GL is within the allowable range (step S117), and the high output laser (laser) from the high output laser irradiation unit 101. Beam irradiation is started (step S118). Thereby, as shown in FIG.1 (b), the high output laser is irradiated from the upper direction with respect to the target object 40 from the laser head 240 of the irradiation repeater 21 (in the figure, upper irradiation high output laser HL). Thereafter, when irradiation with the high-power laser is completed under a predetermined condition set in advance (stop of the high-power laser irradiation unit 101), irradiation of the guide laser is also completed (stop of the guide laser irradiation unit 102), and irradiation is performed. The repeater 21 ends the attitude control (step S216).

なお、レーザビームの照射に関して予め設定される所定の条件とは、レーザビームの照射の目的に応じた種々の条件を挙げることができる。例えば、目標物40を破壊する(あるいは形状変化させる)目的であれば、所定の条件としてレーザビームの照射エネルギー量を予め設定してもよいし、カメラ部212により破壊または形状変化を操作者が確認する条件であってもよい。また、目標物40に対して所定時間レーザビームを照射する目的であれば、所定の条件としてレーザビームの照射時間を設定すればよい。また、目標物40を破壊したり形状変化させたりする目的の場合には、照射用中継機21の姿勢制御を終了する前に、目標物40の破壊あるいは形状変化を確認するステップを含めてもよい。   Note that the predetermined conditions set in advance with respect to laser beam irradiation include various conditions depending on the purpose of laser beam irradiation. For example, for the purpose of destroying (or changing the shape of) the target 40, the irradiation energy amount of the laser beam may be set in advance as a predetermined condition. It may be a condition to check. For the purpose of irradiating the target 40 with a laser beam for a predetermined time, the laser beam irradiation time may be set as a predetermined condition. For the purpose of destroying or changing the shape of the target 40, a step of confirming the destruction or shape change of the target 40 may be included before the attitude control of the irradiation relay machine 21 is finished. Good.

また、照射用中継機21がホバリングから姿勢制御を行っている間(ステップS213〜ステップS216)は、2機のファイバ保持用中継機22は追従運動を継続することになる(ステップS312およびステップS313)。それゆえ、1機目または2機目のファイバ保持用中継機22は、照射用中継機21または1機目のファイバ保持用中継機22との間で適当な距離を確保できるように、ホバリングしたり短距離の飛行を行ったりする。   Further, while the irradiation repeater 21 is controlling the attitude from hovering (steps S213 to S216), the two fiber holding relays 22 continue to follow (steps S312 and S313). ). Therefore, the first or second fiber holding repeater 22 is hovered so that an appropriate distance can be secured between the irradiation repeater 21 or the first fiber holding repeater 22. Or fly short distances.

その後、照射機11は、他にレーザビームを照射すべき目標物40が存在するか否かを判定する(ステップS119)。存在していれば(ステップS119でYES)、目標物40の位置情報を照射用中継機21に送信するステップ(ステップS112)に戻るが、存在していなければ(ステップS119でNO)、照射機11は飛行終了指令を照射用中継機21および2機のファイバ保持用中継機22に送信する(ステップS120)。照射用中継機21およびファイバ保持用中継機22は、飛行終了指令を受信すれば、照射機11の位置(車両12の位置)まで帰還して飛行を終了し(ステップS217およびステップS314)、これにより一連の制御が終了する。   Thereafter, the irradiator 11 determines whether or not there is another target 40 to be irradiated with the laser beam (step S119). If it exists (YES in step S119), the process returns to the step of transmitting the position information of the target 40 to the irradiation repeater 21 (step S112), but if it does not exist (NO in step S119), the irradiator 11 transmits a flight end command to the irradiation repeater 21 and the two fiber holding relays 22 (step S120). When receiving the flight end command, the irradiation repeater 21 and the fiber holding relay 22 return to the position of the irradiator 11 (position of the vehicle 12) and end the flight (steps S217 and S314). Thus, a series of control is completed.

このように本実施の形態によれば、UAVである無人中継機を目標物40に対してレーザビーム(上方照射高出力レーザHL)を照射可能な位置まで移動させて、照射機11は、無人中継機を介して目標物40との間に光ファイバを張り渡してから、目標物40にレーザビームを発する。これにより、光ファイバ30を介して無人中継機から目標物40に対してレーザビームを照射することになる。それゆえ、無人中継機には、目標物40への照準のために高度な情報処理を行う必要がなくなり、無人中継機の構成および飛行制御を簡素化することができる。   As described above, according to the present embodiment, the unmanned repeater, which is a UAV, is moved to a position where the target 40 can be irradiated with the laser beam (upper irradiation high output laser HL). An optical fiber is stretched between the target object 40 via a repeater, and then a laser beam is emitted to the target object 40. As a result, the laser beam is irradiated to the target 40 from the unmanned repeater via the optical fiber 30. Therefore, it is not necessary for the unmanned repeater to perform advanced information processing for aiming at the target 40, and the configuration and flight control of the unmanned repeater can be simplified.

[レーザ照射システムの用途]
本実施の形態に係るレーザ照射システム10Aは、静止している目標物40にレーザビームを照射できる用途に広く好適に用いることができるが、代表的な用途としては、(1)地上に存在する異物等の除去、(2)大型構造物等において人間の作業が困難な場所(高所または狭所等)における接合作業、除去作業(あるいはメンテナンス作業)、(3)人間が入り込めない事故現場または災害現場等におけるがれき等の除去、等が挙げられる。下記の説明では、レーザ照射システム10Aを(1)地上に存在する異物の除去に適用した場合を例に挙げる。
[Application of laser irradiation system]
The laser irradiation system 10A according to the present embodiment can be used widely and suitably for applications that can irradiate a stationary target 40 with a laser beam. Typical applications include (1) existing on the ground. Removal of foreign objects, etc. (2) Joining work, removal work (or maintenance work) in places (high places or narrow places) where human work is difficult in large structures, etc. (3) Accident sites where humans cannot enter Or the removal of debris etc. in disaster sites etc. is mentioned. In the following description, a case where the laser irradiation system 10A is applied to (1) removal of foreign matter existing on the ground will be described as an example.

例えば、異物等としてIED(Improvised Explosive Device)が地上に存在する環境であれば、IEDを目標物40としてレーザビームを照射することによって当該目標物40(IED)を除去することができる。具体的には、IEDは、通常、火薬等の急激な化学反応を生ずる物質(反応性物質)を外装で被覆した構成を有しているので、IEDに高出力レーザ(レーザビーム)を照射することで外装を除去し、内部の反応性物質を高出力レーザにより反応させて無力化することにより除去することができる。   For example, in an environment where an IED (Improvised Explosive Device) exists on the ground as a foreign object, the target 40 (IED) can be removed by irradiating a laser beam with the IED as the target 40. Specifically, the IED usually has a configuration in which a substance (reactive substance) that causes a rapid chemical reaction such as gunpowder is covered with an exterior, so that the IED is irradiated with a high-power laser (laser beam). Thus, the exterior can be removed, and the reactive substance inside can be removed by reacting with a high-power laser to neutralize it.

それゆえ、レーザビームの照射装置および照射装置の操作者は、反応性物質を反応させた影響を受けないように、IEDから十分に離れた位置(安全性が確保できる距離)を保った上で、遠方からレーザビームをIEDに照射する必要がある。   Therefore, the laser beam irradiation device and the operator of the irradiation device should maintain a position sufficiently away from the IED (a distance that can ensure safety) so as not to be affected by the reaction of the reactive substance. It is necessary to irradiate the IED with a laser beam from a distance.

ここで、図8(a)に示すように、車両12に搭載された照射機11から、地上の目標物40(IED等)に対して高出力レーザを直接照射すると、この高出力レーザは、目標物40から見て斜め上方から直進して入射する。このように照射される高出力レーザを、便宜上「斜め照射高出力レーザSL」とすれば、この斜め照射高出力レーザSLは、上方照射高出力レーザHLに比べて目標物40に与えるエネルギー量が少なくなる。   Here, as shown in FIG. 8 (a), when a high-power laser is directly irradiated on the ground target 40 (IED or the like) from the irradiator 11 mounted on the vehicle 12, the high-power laser is As seen from the target 40, the light travels straight from above and enters. If the high-power laser irradiated in this way is referred to as “obliquely irradiated high-power laser SL” for the sake of convenience, the obliquely irradiated high-power laser SL has an energy amount applied to the target 40 as compared with the upper-irradiated high-power laser HL. Less.

まず、斜め照射高出力レーザSLは、目標物40だけでなくその周囲の地上表面も余分に照射するため、照射機11から発せられる高出力レーザのエネルギーの一部しか目標物40に与えられないことになる。また、斜め上方から照射される斜め照射高出力レーザSLのエネルギー密度は、略上方から照射される上方照射高出力レーザHLに比べて明らかに小さくなる。そのため、全出力のうち目標物40に照射される一部の出力だけで、当該目標物40を無力化しなければならず、高出力レーザ照射部101をより高出力化する必要性が生じる。   First, since the oblique irradiation high output laser SL irradiates not only the target 40 but also the surrounding ground surface, only a part of the energy of the high output laser emitted from the irradiator 11 is given to the target 40. It will be. In addition, the energy density of the oblique irradiation high output laser SL irradiated obliquely from above is clearly smaller than that of the upward irradiation high output laser HL irradiated substantially from above. Therefore, it is necessary to neutralize the target 40 with only a part of the output irradiated to the target 40, and it is necessary to increase the output of the high-power laser irradiation unit 101.

これに対して本実施の形態に係るレーザ照射システム10Aでは、図8(a)に示す照射用中継機21が、光ファイバ30を介して目標物40の上方から上方照射高出力レーザHLを照射することができる。これにより、照射機11からの高出力レーザを効率的に照射することができるので、斜め上方から照射する場合と比較して無駄なエネルギーを消費することがなく、高エネルギー効率化を図ることができる。しかも、高出力レーザ照射部101の過剰な高出力化を回避することができるので、高出力レーザ照射部101として、相対的に低出力かつ小型のレーザ光源を用いることができる。   In contrast, in the laser irradiation system 10A according to the present embodiment, the irradiation repeater 21 shown in FIG. 8A irradiates the upper irradiation high output laser HL from above the target 40 via the optical fiber 30. can do. As a result, it is possible to efficiently irradiate the high-power laser from the irradiator 11, so that wasteful energy is not consumed as compared with the case of irradiating from obliquely above, and high energy efficiency can be achieved. it can. In addition, since it is possible to avoid an excessive increase in the output of the high-power laser irradiation unit 101, a relatively low-power and small-sized laser light source can be used as the high-power laser irradiation unit 101.

しかも、照射機11から発せられる高出力レーザは光ファイバ30を介してレーザヘッド240に達し、目標物40の上方から上方照射高出力レーザHLとして照射される。そのため、照射機11から直接照射される斜め照射高出力レーザSLと比較して、大気による散乱または減衰の影響が小さくなる。それゆえ、照射機11から発せられる高出力レーザのエネルギー効率をより一層向上することができる。   Moreover, the high-power laser emitted from the irradiator 11 reaches the laser head 240 via the optical fiber 30 and is irradiated from above the target 40 as the upper-irradiated high-power laser HL. Therefore, the influence of scattering or attenuation by the atmosphere is reduced as compared with the oblique irradiation high output laser SL directly irradiated from the irradiator 11. Therefore, the energy efficiency of the high-power laser emitted from the irradiator 11 can be further improved.

次に、例えば、入り組んだ地形等において目標物40を処理する場合には、当該目標物40を照射機11の操作者が直接目視で確認できない場合がある。例えば、図8(b)に模式的に示すように、照射機11と目標物40との間に障害物50が存在していると、照射機11の操作者(車両12に乗車)の視線VCは、障害物50に遮られることになる。また、障害物50の影に隠れた目標物40に対して、照射機11から直接斜め照射高出力レーザSLを照射しようとしても、レーザビームの直進性のために障害物50に遮られてしまい、目標物40を処理することができない。   Next, for example, when processing the target 40 on complicated terrain or the like, the operator of the irradiator 11 may not be able to directly confirm the target 40 directly. For example, as schematically shown in FIG. 8B, when an obstacle 50 exists between the irradiator 11 and the target 40, the line of sight of the operator of the irradiator 11 (getting on the vehicle 12). The VC is blocked by the obstacle 50. In addition, even if the target 40 hidden behind the obstacle 50 is irradiated with the oblique irradiation high-power laser SL directly from the irradiator 11, the obstacle 50 is blocked by the straightness of the laser beam. The target 40 cannot be processed.

これに対して本実施の形態に係るレーザ照射システム10Aでは、図8(b)に示す照射用中継機21が、カメラ部212により地上を撮影し、得られた画像データを照射機11に送信するので、照射機11の操作者は、ホバリングしている照射用中継機21から撮影された目標物40の画像を逐次確認することができる。それゆえ、視認性が良好でない環境において、直接目視で確認できない目標物40が存在しても、適切に処理することができる。   On the other hand, in the laser irradiation system 10A according to the present embodiment, the irradiation repeater 21 shown in FIG. 8B images the ground with the camera unit 212 and transmits the obtained image data to the irradiation unit 11. Therefore, the operator of the irradiator 11 can sequentially confirm the images of the target 40 photographed from the irradiation repeater 21 that is hovering. Therefore, even if there is a target 40 that cannot be directly visually confirmed in an environment where visibility is not good, it can be appropriately processed.

さらに、入り組んだ地形だけでなく建造物の多い市街地等であっても、照射機11の操作者が目標物40を確認できない場合がある。本実施の形態に係るレーザ照射システム10Aでは、高出力のレーザビームを光ファイバ30で導光しているために、照射機11から発せられたレーザビームは、ほぼ全てが照射用中継機21のレーザヘッド240に達する。それゆえ、高出力レーザが周囲に影響を及ぼすおそれを有効に抑制できるので、市街地等での使用が可能となる。   Furthermore, the operator of the irradiator 11 may not be able to confirm the target 40 not only in complicated terrain but also in an urban area with many buildings. In the laser irradiation system 10A according to the present embodiment, since the high-power laser beam is guided by the optical fiber 30, almost all of the laser beam emitted from the irradiator 11 is from the irradiation repeater 21. The laser head 240 is reached. Therefore, it is possible to effectively suppress the possibility that the high-power laser affects the surroundings, so that it can be used in urban areas.

しかも、高出力レーザが光ファイバ30でレーザヘッド240まで導光されるということは、目標物40に対する照準は、照射用中継機21と目標物40との間のみで考慮すればよいことになる。それゆえ、操作上では、UAVに照射機11を搭載したように見なせることができるため、レーザビームの照準合わせも含めて、レーザ照射システム10Aの操作の簡素化を図ることができる。   Moreover, the fact that the high-power laser is guided to the laser head 240 by the optical fiber 30 means that the aiming on the target 40 needs to be considered only between the irradiation repeater 21 and the target 40. . Therefore, since it can be considered that the irradiator 11 is mounted on the UAV, it is possible to simplify the operation of the laser irradiation system 10A including aiming of the laser beam.

[変形例]
前述した構成のレーザ照射システム10Aは、図1(a),(b)または図8(a),(b)に示すように、無人中継機として、1機の照射用中継機21と2機のファイバ保持用中継機22とを備えている構成であるが、本発明はこれに限定されず、例えば、図9(a)に示すレーザ照射システム10A−1のように、無人中継機が1機の照射用中継機21のみであってもよい。つまり、使用環境によっては、照射機11から照射用中継機21に至るまで延伸される光ファイバ30を保持する上で、ファイバ保持用中継機22を必要としない状況があり得る。このような場合には、ファイバ保持用中継機22は使用しなくてもよい。
[Modification]
As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b) or FIGS. 8 (a) and 8 (b), the laser irradiation system 10A having the above-described configuration includes one irradiation repeater 21 and two as unmanned repeaters. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in the laser irradiation system 10A-1 shown in FIG. Only the irradiation repeater 21 may be used. In other words, depending on the use environment, there may be a situation in which the fiber holding relay 22 is not required to hold the optical fiber 30 that extends from the irradiation machine 11 to the irradiation relay 21. In such a case, the fiber holding relay 22 may not be used.

また、レーザ照射システム10Aが備えるファイバ保持用中継機22は、図1(a),(b)または図8(a),(b)に示す例のように、2機に限らず、1機でもよいし3機以上であってもよい。さらに、照射機11から複数本の光ファイバ30を延伸させることができるのであれば、照射用中継機21が2機以上用いられてよい。   Further, the fiber holding relay 22 provided in the laser irradiation system 10A is not limited to two as shown in FIGS. 1A and 1B or FIGS. 8A and 8B. However, it may be three or more. Further, two or more irradiation repeaters 21 may be used as long as a plurality of optical fibers 30 can be extended from the irradiation unit 11.

また、照射機11と目標物40との距離が長かったり高低差が大きかったりするために、光ファイバ30の長さが不十分となる場合には、例えば、図9(b)に示すレーザ照射システム10A−2のように、複数本の光ファイバ30をファイバコネクタ31で接続(カップリング)して用いてもよい。このとき用いられるファイバコネクタ31の具体的な構成は特に限定されず、産業用光ファイバの分野で公知のファイバコネクタを用いればよい。   Further, when the length of the optical fiber 30 becomes insufficient because the distance between the irradiator 11 and the target 40 is long or the height difference is large, for example, laser irradiation shown in FIG. A plurality of optical fibers 30 may be connected (coupled) with a fiber connector 31 as in the system 10A-2. The specific configuration of the fiber connector 31 used at this time is not particularly limited, and a fiber connector known in the field of industrial optical fiber may be used.

また、照射機11は、照射用中継機21から目標物40に対して適切にレーザビームを照射することができるのであれば、ガイドレーザを発する機能を有さなくてもよい。ただし、照射機11からガイドレーザを発することができれば、図1(a),(b)に示す表示部106の画面のように、照射用中継機21のカメラ部212で撮影した画像に、目標物40だけでなくガイドレーザGLの照射点LPも表示することができるので、高出力レーザ(レーザビーム)の光路を画像上で明確に示すことができる。   Moreover, the irradiation machine 11 does not need to have a function of emitting a guide laser as long as it can appropriately irradiate the target 40 with the laser beam from the irradiation repeater 21. However, if a guide laser can be emitted from the irradiator 11, an image captured by the camera unit 212 of the irradiation repeater 21 as shown in the screen of the display unit 106 shown in FIGS. Since the irradiation point LP of the guide laser GL as well as the object 40 can be displayed, the optical path of the high-power laser (laser beam) can be clearly shown on the image.

また、本実施の形態では、図6および図7のフローチャートに示すように、照射機11においては、目標物40のおよその位置が予め判明している場合を例に挙げたが、例えば、目標物40の位置が不明な場合には、照射用中継機21を探査用のUAVとして用いて、レーザビームの照射前に先行して飛行させてもよい。このとき、照射用中継機21のレーザヘッド240から光ファイバ30を外して飛行させてもよい。照射用中継機21はカメラ部212を備えているので、探査のために先行して飛行させ、カメラ部212により地上を撮影すれば、照射機11の操作者は、未知の目標物40を探査することができる。   In the present embodiment, as shown in the flowcharts of FIGS. 6 and 7, in the irradiator 11, the case where the approximate position of the target 40 is known in advance is taken as an example. If the position of the object 40 is unknown, the irradiation repeater 21 may be used as a UAV for exploration to fly ahead of the laser beam irradiation. At this time, the optical fiber 30 may be removed from the laser head 240 of the irradiation repeater 21 for flight. Since the irradiation repeater 21 includes the camera unit 212, the operator of the irradiator 11 searches for the unknown target 40 by flying ahead for exploration and photographing the ground with the camera unit 212. can do.

また、図6および図7のフローチャートでは、照射用中継機21およびファイバ保持用中継機22は、照射機11から送信される指令に基づいて飛行を開始または終了するが、本発明はこれに限定されず、無人中継機は、操作者の操作等によって飛行を開始または終了してもよいし、無人中継機の飛行のみを制御する制御器を別途用いてもよい。   In the flowcharts of FIGS. 6 and 7, the irradiation repeater 21 and the fiber holding relay 22 start or end the flight based on the command transmitted from the irradiator 11, but the present invention is not limited to this. Instead, the unmanned repeater may start or end the flight by an operator's operation or the like, or may separately use a controller that controls only the unmanned repeater flight.

(実施の形態2)
図10(a),(b)に示すように、本実施の形態2に係るレーザ照射システム10Bは、前記実施の形態1に係るレーザ照射システム10Aとほぼ同様の構成を有しているが、無人中継機である照射用中継機21およびファイバ保持用中継機22以外に探査機23を備えている点が異なっている。この探査機23は、目標物40の位置情報を取得して照射機11に通信するよう構成されるUAVである。
(Embodiment 2)
As shown in FIGS. 10A and 10B, the laser irradiation system 10B according to the second embodiment has substantially the same configuration as the laser irradiation system 10A according to the first embodiment. The difference is that the probe 23 is provided in addition to the irradiation repeater 21 and the fiber holding repeater 22 which are unmanned repeaters. The probe 23 is a UAV configured to acquire position information of the target 40 and communicate with the irradiator 11.

[探査機の構成例]
本実施の形態で用いられる探査機23は、図11(a)に示すように、基本的には、照射用中継機21またはファイバ保持用中継機22と同様の外観構成を有しており、図11(b)に示すように、ファイバ保持用中継機22と同様の制御構成を有している。具体的には、探査機23は、本体部210、操舵部220、および通信部230を備えており、本体部210内には、推進部211、カメラ部212、制御部213、およびセンサ部216等が設けられている。
[Configuration example of spacecraft]
As shown in FIG. 11 (a), the probe 23 used in the present embodiment basically has the same external configuration as the irradiation repeater 21 or the fiber holding repeater 22. As shown in FIG. 11B, the control configuration is the same as that of the fiber holding relay 22. Specifically, the spacecraft 23 includes a main body unit 210, a steering unit 220, and a communication unit 230, and in the main body unit 210, a propulsion unit 211, a camera unit 212, a control unit 213, and a sensor unit 216. Etc. are provided.

探査機23が備える本体部210、操舵部220、通信部230、推進部211、カメラ部212、制御部213、およびセンサ部216等の構成は、前記実施の形態1において照射用中継機21またはファイバ保持用中継機22に関して説明した各構成と同様であるので、その具体的な説明は省略する。   The configuration of the main body unit 210, the steering unit 220, the communication unit 230, the propulsion unit 211, the camera unit 212, the control unit 213, the sensor unit 216, and the like included in the spacecraft 23 is the same as the irradiation repeater 21 in the first embodiment. Since it is the same as each structure demonstrated regarding the fiber holding | maintenance repeater 22, the specific description is abbreviate | omitted.

ただし、センサ部216については、ファイバ保持用中継機22のセンサ部215よりも安価なセンサ類で構成することができる。ファイバ保持用中継機22は、光ファイバ30を保持するために、照射用中継機21ほどではないにせよ、ある程度の精度で姿勢制御を行う必要がある。一方、探査機23は、カメラ部212による撮影に差し支えない程度の姿勢制御であればよい。それゆえ、探査機23のセンサ部216としては、ファイバ保持用中継機22のセンサ部215で用いられるセンサ類よりも相対的に低い水準のセンサ類で済むため、安価なセンサ類で構成することができる。   However, the sensor unit 216 can be configured with sensors that are less expensive than the sensor unit 215 of the fiber holding relay 22. In order to hold the optical fiber 30, the fiber holding repeater 22 needs to perform attitude control with a certain degree of accuracy, although not as much as the irradiation repeater 21. On the other hand, the probe 23 may be any posture control that does not interfere with the photographing by the camera unit 212. Therefore, the sensor unit 216 of the probe 23 may be composed of inexpensive sensors because the sensor unit 216 of the fiber holding relay device 22 may be a sensor having a lower level than the sensors used in the sensor unit 215. Can do.

探査機23による目標物40の探査方法(目標物40に関する情報の取得方法)は特に限定されないが、例えば、予め決められた飛行経路(所定経路)を飛行して、操作者が目標物40の候補を確認し、その候補に関する種々の情報をデータベース化し、再び所定経路を飛行して、操作者(および照射機11の制御部107による自動判定等)により再度確認する方法を挙げることができる。   The search method of the target 40 by the probe 23 (information acquisition method regarding the target 40) is not particularly limited. For example, the operator flies on a predetermined flight path (predetermined path) and the operator moves the target 40. There can be mentioned a method in which candidates are confirmed, various information relating to the candidates is made into a database, a predetermined route is again flew, and the operator (and automatic determination by the control unit 107 of the irradiator 11) confirms again.

具体的には、まず、探査機23が最初に所定経路を飛行するときには、探査機23は、カメラ部212で画像(可視画像または赤外画像)を撮影し、照射機11に送信する。照射機11の表示部106では、カメラ部212からの画像とミリ波等の電波の形状とを重ね合わせて表示する。操作者は、表示部106の表示を確認し、目標物40の可能性がある候補を選別する。次に、操作者は、入力部105の操作により、目標物40の候補のそれぞれについて、所定経路上の位置情報(GPS情報)、当該位置の路面形状、候補となる物体の種類等の情報(候補情報)をデータベース化し、制御部107の記憶部に記憶させる。   Specifically, first, when the probe 23 first flies on a predetermined route, the probe 23 takes an image (visible image or infrared image) with the camera unit 212 and transmits it to the irradiator 11. The display unit 106 of the irradiator 11 superimposes and displays the image from the camera unit 212 and the shape of radio waves such as millimeter waves. The operator confirms the display on the display unit 106 and selects a candidate for the target 40. Next, by operating the input unit 105, the operator operates the input unit 105 with respect to each of the candidates for the target 40 (position information (GPS information) on the predetermined route, road surface shape of the position, information such as the type of candidate object) (Candidate information) is converted into a database and stored in the storage unit of the control unit 107.

次に、探査機23が2回目またはそれ以降に飛行するときには、探査機23は、初回と同様にカメラ部212で画像を撮影して照射機11に送信する。照射機11では、初回と同様に表示部106で画像を表示するが、操作者は、探査機23からの画像と、データベース化されている取得済みの候補情報とを比較(または照合)する。   Next, when the probe 23 flies for the second time or later, the probe 23 takes an image with the camera unit 212 and transmits it to the irradiator 11 as in the first time. In the irradiator 11, an image is displayed on the display unit 106 as in the first time, but the operator compares (or collates) the image from the probe 23 with the acquired candidate information stored in the database.

この比較の結果、任意の候補が、目標物40である可能性が高いと確認されれば、その候補まで探査機23を飛行させ、操作者はその候補について再度確認する。このように、目標物40の候補についての確認を複数回重ねて行うことにより、データベースの精度の向上を図る。また、比較結果、目標物40の候補として選別されたものが、全て目標物40として疑う必要のないものであることが明らかとなれば、操作者は、探査済みの領域は、目標物40が存在しない「不在領域」として判断することができる。   As a result of this comparison, if it is confirmed that there is a high possibility that an arbitrary candidate is the target 40, the probe 23 is caused to fly to that candidate, and the operator confirms the candidate again. In this manner, the accuracy of the database is improved by performing confirmation about the candidate for the target 40 a plurality of times. Also, if it is clear from the comparison results that all of the objects selected as candidates for the target object 40 are those that do not need to be suspected as the target object 40, the operator can determine that the target object 40 is an area that has already been explored. It can be determined as an “absent area” that does not exist.

探査機23による探査方法が前記のような構成であれば、初回(1回目)の探査および可能性の高い候補については、操作者により詳細な確認が必要となるものの、2回目以降の探査およびデータベースとの比較(または照合)、並びに「不在領域」の判断については、少なくとも一部の作業を照射機11の制御部107により自動化することが可能となる。それゆえ、人手による作業と照射機11の制御による作業とを組み合わせて探査を行うことで、目標物40の発見確率を向上させることが可能となり、また、探査に関する処理速度の向上も図ることが可能となる。   If the exploration method by the exploration device 23 is configured as described above, the first exploration (and the first exploration) and the most likely candidates will require detailed confirmation by the operator. Regarding the comparison (or collation) with the database and the determination of the “absent area”, at least a part of the work can be automated by the control unit 107 of the irradiator 11. Therefore, it is possible to improve the discovery probability of the target object 40 by performing the search by combining the manual work and the work by the control of the irradiator 11, and also improve the processing speed related to the search. It becomes possible.

[レーザ照射システムの動作例]
次に、探査機23を含むレーザ照射システム10Bによって、目標物40に対してレーザビームを照射する動作の一例について、図10(a),(b)に加えて、図12ないし図14に示すフローチャートに基づいて具体的に説明する。
[Operation example of laser irradiation system]
Next, an example of the operation of irradiating the target 40 with the laser beam by the laser irradiation system 10B including the probe 23 is shown in FIGS. 12 to 14 in addition to FIGS. 10 (a) and 10 (b). A specific description will be given based on the flowchart.

なお、図12ないし図14は、照射機11、照射用中継機21、ファイバ保持用中継機22および探査機23の制御フローを3図に分けて記載したもので、図12および図13の間では、照射機11のフローがAのノード同士でつながっており、照射用中継機21のフローがCのノード同士でつながっており、ファイバ保持用中継機22がDのノード同士でつながっている。また、図12および図14の間では、探査機23のフローがBのノード同士でつながっており、照射機11のフローがIのノード同士でつながっている。また、図13および図14の間では、照射機11のフローがEのノード同士およびHのノード同士でつながっており、照射用中継機21のフローがFのノード同士でつながっており、ファイバ保持用中継機22がGのノード同士でつながっている。   12 to 14 show the control flow of the irradiation machine 11, the irradiation relay machine 21, the fiber holding relay machine 22 and the exploration machine 23 in three parts. Then, the flow of the irradiator 11 is connected between the nodes A, the flow of the irradiation repeater 21 is connected between the nodes C, and the fiber holding relay 22 is connected between the nodes D. Also, between FIG. 12 and FIG. 14, the flow of the probe 23 is connected between the B nodes, and the flow of the irradiator 11 is connected between the I nodes. Further, between FIGS. 13 and 14, the flow of the irradiator 11 is connected between the nodes of E and the nodes of H, and the flow of the relay device for irradiation 21 is connected between the nodes of F, and the fiber is held. The relay 22 is connected between the G nodes.

まず、操作者の操作により照射機11の制御部107が制御を開始するので、照射機11から照射用中継機21、ファイバ保持用中継機22、および探査機23に対して飛行開始指令が送信される(ステップS411)。照射用中継機21、ファイバ保持用中継機22、および探査機23は、飛行開始指令に従って飛行を開始する(ステップS511、ステップS611およびステップS711)。   First, since the control unit 107 of the irradiator 11 starts control by the operator's operation, a flight start command is transmitted from the irradiator 11 to the irradiation repeater 21, the fiber holding repeater 22, and the probe 23. (Step S411). The irradiation repeater 21, the fiber holding repeater 22, and the probe 23 start flying according to the flight start command (steps S511, S611, and S711).

次に、照射機11は、探査指令を探査機23に送信する(ステップS412)。探査機23は、探査指令を受信して前述した所定経路を飛行して探査を行う(ステップS512)。なお、この所定経路は、前述した探査方法であれば、一定の飛行経路として固定されていればよいが、必要に応じて、照射機11の操作者が変更できるようになっていてもよいし、予め決定される飛行経路ではなく、操作者が照射機11を操作することで自由な飛行経路を飛行できるようになっていてもよい。探査機23は、前述したように、所定経路を飛行している間、カメラ部212で地上の画像を撮影するので、操作者は、撮影された画像を表示部106で目視し、前述したように目標物40の有無を確認すればよい。   Next, the irradiator 11 transmits an exploration command to the exploration device 23 (step S412). The explorer 23 receives the exploration command and performs the exploration by flying on the predetermined route described above (step S512). The predetermined route may be fixed as a fixed flight route in the above-described exploration method, but may be changed by an operator of the irradiator 11 as necessary. Instead of a predetermined flight path, the operator may fly a free flight path by operating the irradiator 11. As described above, the probe 23 captures an image of the ground with the camera unit 212 while flying on a predetermined route, so that the operator visually observes the captured image with the display unit 106, as described above. The presence or absence of the target 40 may be confirmed.

次に、図10(a)に示すように、探査機23のカメラ部212が目標物40を撮影できれば、探査機23は、カメラ部212およびセンサ部216により目標物40の位置情報を取得し(ステップS513)、この位置情報を照射機11に送信する(ステップS514)。照射機11は、目標物40の位置情報を受信すると(ステップS413)、目標物40の位置情報を照射用中継機21に送信する(ステップS414)。   Next, as illustrated in FIG. 10A, if the camera unit 212 of the probe 23 can capture the target 40, the probe 23 acquires position information of the target 40 using the camera unit 212 and the sensor unit 216. (Step S513), this position information is transmitted to the irradiator 11 (step S514). When receiving the position information of the target 40 (step S413), the irradiator 11 transmits the position information of the target 40 to the irradiation repeater 21 (step S414).

照射用中継機21は目標物40の位置情報を受信し(ステップS612)、目標物40のおよその位置(目標物40の近傍の位置)まで移動を完了し(ステップS613)、ホバリング状態となる。照射機11は、照射用中継機21のカメラ部212からの画像に目標物40が含まれていることを確認する(ステップS415)。また、ファイバ保持用中継機22は、センサ部215により先行する無人中継機(照射用中継機21または他のファイバ保持用中継機22)に対する相対位置情報を取得し(ステップS712)、制御部213の動作制御により、先行する無人中継機との適当な位置関係を維持するように追従運動を行う(ステップS713)。   The irradiation relay 21 receives the position information of the target 40 (step S612), completes the movement to the approximate position of the target 40 (position near the target 40) (step S613), and enters the hovering state. . The irradiator 11 confirms that the target 40 is included in the image from the camera unit 212 of the irradiation repeater 21 (step S415). Further, the fiber holding relay 22 acquires relative position information with respect to the preceding unmanned repeater (irradiation relay 21 or other fiber holding relay 22) by the sensor unit 215 (step S712), and the control unit 213. By following the operation control, a follow-up motion is performed so as to maintain an appropriate positional relationship with the preceding unmanned repeater (step S713).

次に、照射機11は、照射用中継機21にホバリング指令を送信し(ステップS416)、照射用中継機21は、ホバリング指令に基づいてホバリング状態を維持する(ステップS614)。そして、照射機11は、ガイドレーザ照射部102からガイドレーザの照射を開始し(ステップS417)、カメラ部212の画像内(表示部106の画面内)の目標物40にガイドレーザGLの照射点LPが一致するように、照射用中継機21に対して照準指令を送信する(ステップS418)。照射用中継機21は、この照準指令に基づいて姿勢制御を開始する(ステップS615)。   Next, the irradiation device 11 transmits a hovering command to the irradiation relay device 21 (step S416), and the irradiation relay device 21 maintains the hovering state based on the hovering command (step S614). The irradiator 11 starts irradiation of the guide laser from the guide laser irradiation unit 102 (step S417), and the irradiation point of the guide laser GL on the target 40 in the image of the camera unit 212 (in the screen of the display unit 106). An aiming command is transmitted to the irradiation repeater 21 so that the LPs match (step S418). The irradiation repeater 21 starts posture control based on the aiming command (step S615).

照射用中継機21の制御部213は照準指令に応じて、高精度センサ部214およびカメラ部212(位置確認器)から取得した情報に基づいて、自機の姿勢を制御する。なお、照射用中継機21に対しては、照射機11の入力部105から操作者が制御指令を直接入力してもよい。この状態では、照射用中継機21は、地上に向かってガイドレーザGLを照射しながら、目標物40に対してガイドレーザGLが照射されるように、位置および姿勢を微調整する。   In response to the aiming command, the control unit 213 of the irradiation repeater 21 controls the attitude of the own device based on information acquired from the high-precision sensor unit 214 and the camera unit 212 (position checker). Note that an operator may directly input a control command to the irradiation relay device 21 from the input unit 105 of the irradiation device 11. In this state, the irradiation repeater 21 finely adjusts the position and posture so that the target laser 40 is irradiated with the guide laser GL while irradiating the guide laser GL toward the ground.

目標物40に対してガイドレーザGLが照射されれば、図10(b)の表示部106に示すように、ガイドレーザGLの照射点LPと目標物40とが画面上で実質的に一致し、照射用中継機21は高出力レーザの照準合わせが完了する。そこで、照射機11は、目標物40からのガイドレーザGLの照射点LPまでの距離が許容範囲に入ったことを確認し(ステップS419)、高出力レーザ照射部101から高出力レーザ(レーザビーム)の照射を開始する(ステップS420)。   If the guide laser GL is irradiated onto the target 40, the irradiation point LP of the guide laser GL and the target 40 substantially coincide on the screen as shown in the display unit 106 in FIG. Then, the irradiation repeater 21 completes the aiming of the high-power laser. Therefore, the irradiator 11 confirms that the distance from the target 40 to the irradiation point LP of the guide laser GL is within an allowable range (step S419), and the high-power laser irradiation unit 101 outputs a high-power laser (laser beam). ) Is started (step S420).

これにより、図10(b)に示すように、照射用中継機21のレーザヘッド240から目標物40に対して上方照射高出力レーザHLが照射される。その後、予め設定される所定の条件下で高出力レーザの照射が完了し、ガイドレーザの照射も完了すれば、照射用中継機21は、姿勢制御を終了する(ステップS616)。なお、前記実施の形態1で説明したように、レーザビームの照射の目的が、例えば、目標物40を破壊したり形状変化させたりする場合には、照射用中継機21の姿勢制御を終了する前に、目標物40の破壊あるいは形状変化を確認するステップを含めてもよい。   As a result, as shown in FIG. 10B, the target 40 is irradiated with the upper irradiation high output laser HL from the laser head 240 of the irradiation repeater 21. Thereafter, when the irradiation with the high-power laser is completed under the predetermined condition set in advance and the irradiation with the guide laser is also completed, the irradiation repeater 21 ends the posture control (step S616). As described in the first embodiment, when the purpose of the laser beam irradiation is, for example, to destroy or change the shape of the target 40, the posture control of the irradiation repeater 21 is terminated. A step of confirming destruction or shape change of the target 40 may be included.

また、照射用中継機21がホバリングから姿勢制御を行っている間(ステップS613〜ステップS616)は、ファイバ保持用中継機22は追従運動を継続することになる(ステップS712およびステップS713)。   Further, while the irradiation repeater 21 is controlling the attitude from hovering (steps S613 to S616), the fiber holding repeater 22 continues the following motion (steps S712 and S713).

その後、照射機11は、他にレーザビームを照射すべき目標物40が存在するか否かを判定する(ステップS421)。存在していれば(ステップS421でYES)、目標物40の位置情報を照射用中継機21に送信するステップ(ステップS414)に戻るが、存在していなければ(ステップS422でNO)、他にレーザビームを照射すべき目標物40を探査するか否かを判定する(ステップS422)。探査するのであれば(ステップS422でYES)、探査指令を探査機23に送信するステップ(ステップS412)に戻る。   Thereafter, the irradiator 11 determines whether or not there is another target 40 to be irradiated with the laser beam (step S421). If it exists (YES in step S421), the process returns to the step of transmitting the position information of the target 40 to the irradiation relay 21 (step S414), but if it does not exist (NO in step S422), otherwise It is determined whether or not the target 40 to be irradiated with the laser beam is to be searched (step S422). If the search is to be performed (YES in step S422), the process returns to the step of transmitting a search command to the probe 23 (step S412).

ここで、探査機23が、所定経路の探査を完了している場合には、照射機11は、複数の目標物40の位置情報を全て保有していることになるので、再確認のために探査機23を探査飛行させる。一方、所定経路の探査を完了していない場合には、所定経路の飛行と目標物40の候補の探査(位置情報の取得)とを繰り返すように、探査機23を探査飛行させる。   Here, when the exploration device 23 has completed the exploration of the predetermined route, the irradiator 11 has all the positional information of the plurality of target objects 40. The probe 23 is caused to make an exploration flight. On the other hand, if the exploration of the predetermined route is not completed, the probe 23 is caused to explore and fly so as to repeat the flight of the predetermined route and the exploration of the candidate of the target 40 (acquisition of position information).

一方、目標物40を探査しないのであれば(ステップS422でNO)、照射機11は飛行終了指令を照射用中継機21、ファイバ保持用中継機22および探査機23に送信する(ステップS423)。照射用中継機21、ファイバ保持用中継機22、および探査機23は、飛行終了指令を受信すれば、照射機11の位置(車両12の位置)まで帰還して飛行を終了し(ステップS617、ステップS714、およびステップS515)、これにより一連の制御が終了する。   On the other hand, if the target 40 is not searched (NO in step S422), the irradiator 11 transmits a flight end command to the irradiation repeater 21, the fiber holding relay 22 and the searcher 23 (step S423). Upon receiving the flight end command, the irradiation repeater 21, the fiber holding relay 22 and the probe 23 return to the position of the irradiator 11 (the position of the vehicle 12) and end the flight (step S617, Step S714 and Step S515), thereby completing a series of controls.

このように本実施の形態によれば、照射機11は、UAVである探査機23から取得した目標物40の位置情報に基づいて、同じくUAVである無人中継機(照射用中継機21およびファイバ保持用中継機22)を飛行制御し、目標物40まで光ファイバ30を延伸させてから、目標物40にレーザビームを発する。これにより、目標物40の位置が予め分からない場合、あるいは、探査したい地域に目標物40があるか否か分からない場合であっても、目標物40を見つけ出して処理することができる。   As described above, according to the present embodiment, the irradiator 11 is based on the position information of the target 40 acquired from the spacecraft 23 that is a UAV, and is an unmanned repeater (irradiation repeater 21 and fiber) that is also a UAV. The holding relay 22) is flight-controlled to extend the optical fiber 30 to the target 40, and then a laser beam is emitted to the target 40. Thereby, even when the position of the target 40 is not known in advance or when it is not known whether or not the target 40 is in the area to be searched, the target 40 can be found and processed.

また、探査機23としては、実質的に無人中継機である照射用中継機21およびファイバ保持用中継機22と同様の構成のUAVを用いることができるので、探査機23は、簡素な構成を有し、簡素な飛行制御を実現できるものとなる。それゆえ、簡素な構成で、目標物40に対してレーザビームを適切に照射することができる。   Further, since the UAV having the same configuration as the irradiation repeater 21 and the fiber holding repeater 22 that are substantially unmanned repeaters can be used as the explorer 23, the explorer 23 has a simple configuration. And simple flight control can be realized. Therefore, the target 40 can be appropriately irradiated with the laser beam with a simple configuration.

さらに、探査機23を複数回飛行させて探査結果を比較することにより、目標物40(またはその候補)を認識する精度を向上させることができることに加え、探査飛行の間に新たな目標物40(またはその候補)が設置された(あるいは発生した)場合であっても、適切に認識することができる。加えて、複数回の探査結果により、探査飛行した領域に目標物40として疑われるものが存在しなければ、探査済みの領域を「不在領域」として判定することができる。しかも、新たな目標物40(またはその候補)の設置判定あるいは「不在領域」の判定は、照射機11の制御部107により自動化することが可能となる。   Further, by comparing the exploration results by flying the spacecraft 23 a plurality of times, the accuracy of recognizing the target object 40 (or its candidate) can be improved, and a new target object 40 can be used during the exploration flight. Even if (or the candidate) is installed (or has occurred), it can be properly recognized. In addition, if there is no suspicious target object 40 in the area that has been explored and flying based on a plurality of exploration results, the area that has been explored can be determined as the “absent area”. Moreover, the installation determination of the new target 40 (or its candidate) or the determination of the “absence area” can be automated by the control unit 107 of the irradiator 11.

ここで、図12ないし図14のフローチャートでは、前記実施の形態1における図6および図7のフローチャートと同様に、照射用中継機21、ファイバ保持用中継機22、および探査機23は、照射機11から送信される指令に基づいて飛行を開始または終了するが、本発明はこれに限定されず、無人中継機および探査機は、操作者の操作等によって飛行を開始または終了してもよいし、無人中継機および探査機の飛行のみを制御する制御器を別途用いてもよい。   Here, in the flowcharts of FIGS. 12 to 14, as in the flowcharts of FIGS. 6 and 7 in the first embodiment, the irradiation repeater 21, the fiber holding relay 22, and the probe 23 are the irradiation units. However, the present invention is not limited to this, and the unmanned repeater and the explorer may start or end the flight by the operation of the operator or the like. A controller for controlling only the flight of the unmanned repeater and the spacecraft may be used separately.

なお、本発明は前記実施の形態の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲内で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態や複数の変形例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   It should be noted that the present invention is not limited to the description of the above-described embodiment, and various modifications are possible within the scope shown in the scope of the claims, and are disclosed in different embodiments and a plurality of modifications. Embodiments obtained by appropriately combining the technical means are also included in the technical scope of the present invention.

本発明は、静止している目標物に対してレーザビームを照射する用途、例えば、地上に存在する異物等の除去、人間の作業が困難な場所における接合作業または除去作業等、あるいは人間が入り込めない事故現場または災害現場等におけるがれき等の除去、等の用途に広く好適に用いることができる。   The present invention can be used to irradiate a stationary target with a laser beam, such as removal of foreign matter existing on the ground, joining work or removal work in a place where human work is difficult, or human entry. It can be used widely and suitably for applications such as removal of debris at accident sites or disaster sites that cannot be accommodated.

10A レーザ照射システム
10B レーザ照射システム
11 照射機
12 車両
21 照射用中継機(無人中継機)
22 ファイバ保持用中継機(無人中継機)
23 探査機
30 光ファイバ
40 目標物
101 高出力レーザ照射部
102 ガイドレーザ照射部
103 通信部
104 センサ部
107 (照射機の)制御部
212 カメラ部(位置確認器)
213 (無人中継機、探査機の)制御部
214 高精度センサ部(位置確認器)
215 センサ部(位置確認器)
216 センサ部(位置確認器)
230 通信部
240 レーザヘッド
251 円筒状ファイバ保持部
252 円環状ファイバ保持部
HL 高出力レーザ(レーザビーム)
GL ガイドレーザ

10A Laser irradiation system 10B Laser irradiation system 11 Irradiator 12 Vehicle 21 Irradiation repeater (unmanned repeater)
22 Fiber holding repeater (unmanned repeater)
23 probe 30 optical fiber 40 target 101 high power laser irradiation unit 102 guide laser irradiation unit 103 communication unit 104 sensor unit 107 (irradiator) control unit 212 camera unit (position checker)
213 (Unmanned repeater, explorer) control unit 214 High-precision sensor unit (position checker)
215 Sensor unit (position checker)
216 Sensor unit (position checker)
230 Communication unit 240 Laser head 251 Cylindrical fiber holder 252 Annular fiber holder HL High power laser (laser beam)
GL guide laser

Claims (7)

静止している目標物に対してレーザビームを照射するために用いられ、
前記レーザビームを発する照射機と、
無人で飛行する飛行体であって、前記照射機との間で通信を行うことにより飛行制御され、前記照射機から発せられたレーザビームを前記目標物まで中継する無人中継機と、
前記照射機と前記無人中継機との間に接続される光ファイバと、
を備え、
前記無人中継機には、前記光ファイバに接続されるレーザヘッドを備え、前記目標物に対して前記レーザビームを直接照射する照射用中継機が含まれ、
前記照射機は、前記照射用中継機を、前記目標物に対して前記レーザビームを照射可能な位置まで移動させてから、前記レーザビームを発することにより、前記光ファイバにより前記レーザビームを前記照射用中継機の前記レーザヘッドまで導光し、当該レーザヘッドから前記目標物に対して前記レーザビームを照射することを特徴とする、
レーザ照射システム。
Used to irradiate a stationary target with a laser beam,
An irradiator for emitting the laser beam;
An unmanned flying vehicle that is flight-controlled by communicating with the irradiator, and an unmanned repeater that relays a laser beam emitted from the irradiator to the target;
An optical fiber connected between the irradiator and the unmanned repeater;
With
The unattended repeater includes a laser head connected to the optical fiber, and includes an irradiation repeater that directly irradiates the target with the laser beam,
The irradiation machine moves the irradiation relay machine to a position where the target can be irradiated with the laser beam, and then emits the laser beam, thereby irradiating the laser beam with the optical fiber. The laser beam is guided to the laser head of the relay machine, and the target is irradiated with the laser beam from the laser head .
Laser irradiation system.
前記無人中継機として、
さらに、前記照射機から照射された前記レーザビームを前記照射用中継機に中継するために、前記光ファイバを保持するファイバ保持用中継機が含まれていることを特徴とする、
請求項1に記載のレーザ照射システム。
As the unmanned repeater,
Furthermore, in order to relay the laser beam irradiated from the irradiation machine to the irradiation relay machine, a fiber holding relay machine that holds the optical fiber is included ,
The laser irradiation system according to claim 1.
さらに、前記目標物の位置情報を取得して前記照射機に通信するよう構成されている、探査機を備え、
前記照射機は、前記探査機から取得した前記位置情報に基づいて、前記無人中継機を飛行制御することを特徴とする、
請求項1または2に記載のレーザ照射システム。
And further comprising a spacecraft configured to obtain position information of the target and communicate with the irradiator,
The irradiator controls flight of the unmanned repeater based on the position information acquired from the spacecraft,
The laser irradiation system according to claim 1 or 2.
前記無人中継機は、前記照射機および前記目標物に対する自機の位置を確認する位置確認器を備えていることを特徴とする、
請求項1ないし3のいずれか1項に記載のレーザ照射システム。
The unmanned repeater is equipped with a position checker for checking the position of the self-machine with respect to the irradiator and the target,
The laser irradiation system according to any one of claims 1 to 3.
前記無人中継機を複数備えている場合には、それぞれの無人中継機は、
前記照射機に加えて他の無人中継機に対しても通信可能に構成され、かつ、前記位置確認器によって、他の無人中継機に対する自機の位置も確認可能に構成されていることを特徴とする、
請求項4に記載のレーザ照射システム。
In the case where a plurality of unmanned repeaters are provided, each unmanned repeater is
It is configured to be able to communicate with other unmanned repeaters in addition to the irradiator, and is configured to be able to confirm the position of the own device with respect to other unmanned repeaters by the position checker. And
The laser irradiation system according to claim 4.
前記照射機は、前記レーザビームよりも低出力のガイドレーザを発するよう構成され、
前記光ファイバを介して前記目標物に対して前記ガイドレーザを照射することにより、前記無人中継機から前記目標物に対する前記レーザビームの照準を合わせることを特徴とする、
請求項1ないし5のいずれか1項に記載のレーザ照射システム。
The irradiator is configured to emit a guide laser having a lower output than the laser beam,
By irradiating the target laser to the target through the optical fiber, the laser beam is aimed at the target from the unmanned repeater,
The laser irradiation system according to any one of claims 1 to 5.
前記照射機は、車両に搭載されていることを特徴とする、
請求項1ないし6のいずれか1項に記載のレーザ照射システム。
The irradiator is mounted on a vehicle,
The laser irradiation system according to any one of claims 1 to 6.
JP2012283659A 2012-12-26 2012-12-26 Laser irradiation system using a repeater Active JP5956922B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012283659A JP5956922B2 (en) 2012-12-26 2012-12-26 Laser irradiation system using a repeater

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012283659A JP5956922B2 (en) 2012-12-26 2012-12-26 Laser irradiation system using a repeater

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014126299A JP2014126299A (en) 2014-07-07
JP5956922B2 true JP5956922B2 (en) 2016-07-27

Family

ID=51405937

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012283659A Active JP5956922B2 (en) 2012-12-26 2012-12-26 Laser irradiation system using a repeater

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5956922B2 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5927111B2 (en) * 2012-12-26 2016-05-25 川崎重工業株式会社 Laser irradiation system using a repeater
US11341610B2 (en) * 2014-11-13 2022-05-24 The Boeing Company Deployable airborne sensor array system and method of use
US11480958B2 (en) * 2015-02-19 2022-10-25 Amazon Technologies, Inc. Collective unmanned aerial vehicle configurations
JP6602614B2 (en) * 2015-09-09 2019-11-06 公立大学法人会津大学 Drones and drones
KR101729856B1 (en) * 2015-09-30 2017-05-02 강철 Low altitude remote monitoring system combining dedicated communication network and internet of things configuration
KR101944595B1 (en) * 2015-12-15 2019-01-30 김석문 Sea Floor Structure Location Setting System, Flying Apparatus and Location Setting Method
JP6993196B2 (en) 2017-11-28 2022-01-13 ファナック株式会社 Laser processing machine using an flying object
JP6562228B1 (en) * 2018-03-07 2019-08-21 株式会社光計機 Drone system and drone control method

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3759330A (en) * 1969-08-07 1973-09-18 T Rainey Fire extinguishing method
JPH10109694A (en) * 1996-10-04 1998-04-28 Yoshinori Kanto Rope extension method by pilotless helicopter and pilotless helicopter
JP2995296B1 (en) * 1998-09-24 1999-12-27 工業技術院長 Energy transfer method between ground and stratospheric airship
JP3665760B2 (en) * 2001-11-12 2005-06-29 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 Laser thruster system by wire transmission system
US7350447B1 (en) * 2004-11-23 2008-04-01 Smith David C Counter-mining using laser induced pressure wave
JP5044420B2 (en) * 2008-01-09 2012-10-10 株式会社東芝 Laser beam irradiation system, laser beam irradiation method, and laser beam relay machine
US8436276B2 (en) * 2009-07-28 2013-05-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Portable cutting device for breaching a barrier

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014126299A (en) 2014-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5956922B2 (en) Laser irradiation system using a repeater
JP5927111B2 (en) Laser irradiation system using a repeater
JP6815500B2 (en) Photodetection Lidar with multiple receivers
KR101642828B1 (en) Obstacle avoidance system and method based on multiple images
JP6598154B2 (en) Explosive detection system
RU2016134928A (en) ACTIVE OPTICAL OPTICAL SYSTEM WITH VARIABLE RESOLUTION
JP6539073B2 (en) Surveillance system and flight robot
WO2017150433A1 (en) Unmanned air vehicle, unmanned air vehicle control system, flight control method, and program storage medium
US20200372814A1 (en) On-board command unit for a drone system, drone and drone system including the on-board command unit
RU2640680C1 (en) Target marking device and target processing system containing such target marking device
GB2529442A (en) Illumination system
EP3333085B1 (en) Object detection system
KR20190073689A (en) Remote controller system with force feedback using electromagnets and metod thereof
CN109521780B (en) Control system and control method for remote control work vehicle
KR101914179B1 (en) Apparatus of detecting charging position for unmanned air vehicle
WO2020070897A1 (en) Monitoring system, management device, monitoring method, and management device control program
KR101758453B1 (en) Unmanned aerial vehicle and flying method of the same
US20210088652A1 (en) Vehicular monitoring systems and methods for sensing external objects
JP2021138204A (en) Device and method for surveying inside building
JP2016050813A (en) Gas measuring device using flying object
KR102179238B1 (en) Human following cruise and autonomous method for a vehicle
KR101690566B1 (en) Unmanned aerial vehicle
JP6406894B2 (en) ENVIRONMENTAL MAP GENERATION CONTROL DEVICE, MOBILE BODY, AND ENVIRONMENTAL MAP GENERATION METHOD
JP2005207862A (en) Target position information acquiring system and target position information acquiring method
JP3631431B2 (en) Detection device and detection method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150123

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20151006

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20151104

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151224

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160524

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160617

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5956922

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250