JP7672209B2 - 追尾方法及びレーザスキャナ及び追尾プログラム - Google Patents

Description

本発明は、追尾機能を有する追尾方法及びレーザスキャナ及び追尾プログラムに関するものである。

パルス測距光をスキャンさせ、点群データを取得するものにレーザスキャナがある。

通常、レーザスキャナは測距光を全周で回転照射させ、点群データを取得する測量機であるので、測定対象を追尾すると言う機能はなかった。

特許文献１には、所定の範囲を２次元にスキャンするレーザスキャナが示され、このレーザスキャナでは追尾機能を有することが示されている。特許文献１のレーザスキャナでは追尾光学系が設けられ、追尾の対象となるものはプリズム等の再帰反射特性を有するものとなっていた。

従って、光学系が複雑になると共に追尾の対象が限定されていた。

特開２０２０－５１８１８号公報 特開２０１６－１５１４２３号公報 特開２０１６－１６１４１１号公報 特開２０１７－１０６８１３号公報 特開２０１８－６６５７１号公報

本発明は、レーザスキャナに於いてより簡便に追尾を可能とすると共に再帰反射特性のない測定対象の追尾を可能にするものである。

本発明は、レーザスキャナに於いて、所定範囲を所定周期でスキャンさせ点群データを取得する工程と、一周期毎に点群データを比較する工程と、点群データの比較で偏差を算出する工程と、偏差が算出された測定点を含む局所エリアを設定する工程と、該局所エリアを局所スキャンし、局所点群データを取得する工程と、局所点群データの重心位置を演算する工程と、該重心位置に基づき追尾を行う工程を含む追尾方法に係るものである。

又本発明は、パルス測距光を照射し、反射光を受光して測距を行う測距部と、パルス測距光を所定スキャン範囲、所定周期でスキャンさせる光軸偏向部と、前記測距部の測距結果に基づき追尾を行う追尾部と、前記測距部、前記光軸偏向部、前記追尾部を制御する制御部とを有し、該制御部は、所定スキャン範囲の点群データを取得し、各周期毎に点群データの測距結果を比較し、比較に基づき移動する測定対象を検出し、該測定対象を含む局所スキャンエリアを設定し、該局所スキャンエリアを局所スキャンし、局所点群データを取得し、該局所点群データの重心位置を演算し、演算された重心位置に基づき前記追尾部に測定対象の追尾を実行させる様構成されたレーザスキャナに係るものである。

又本発明は、前記光軸偏向部は、一対のディスクプリズムを有し、各ディスクプリズムの独立した回転により測距光の偏向、スキャンが行われる様構成され、前記各ディスクプリズムの回転制御で局所スキャンを実行するレーザスキャナに係るものである。

又本発明は、前記光軸偏向部の最大偏向範囲より大きい画角を有する撮像部、及び該撮像部で取得された画像が表示される表示部を更に具備し、前記局所スキャンエリアが前記表示部に表示されるレーザスキャナに係るものである。

又本発明は、前記レーザスキャナは、水平回転駆動部、鉛直回転駆動部を有し、又撮像部の画像中心に対する画素の位置は、前記光軸偏向部の基準光軸に対する偏角と対応する様構成され、前記測定対象の偏角が画像から検出され、前記測定対象が画像中心となる様に前記水平回転駆動部、前記鉛直回転駆動部により前記レーザスキャナが回転される様構成されたレーザスキャナに係るものである。

更に又本発明は、レーザスキャナに於いて、制御部に前記各工程を実行させる追尾プログラムに係るものである。

本発明によれば、レーザスキャナに於いて、所定範囲を所定周期でスキャンさせ点群データを取得する工程と、一周期毎に点群データを比較する工程と、点群データの比較で偏差を算出する工程と、偏差が算出された測定点を含む局所エリアを設定する工程と、該局所エリアを局所スキャンし、局所点群データを取得する工程と、局所点群データの重心位置を演算する工程と、該重心位置に基づき追尾を行う工程を含むので、レーザスキャナに追尾光学系を具備することなく、又測定対象に再帰反射体を設ける必要がなく、簡便に追尾が可能となる。

又本発明によれば、パルス測距光を照射し、反射光を受光して測距を行う測距部と、パルス測距光を所定スキャン範囲、所定周期でスキャンさせる光軸偏向部と、前記測距部の測距結果に基づき追尾を行う追尾部と、前記測距部、前記光軸偏向部、前記追尾部を制御する制御部とを有し、該制御部は、所定スキャン範囲の点群データを取得し、各周期毎に点群データの測距結果を比較し、比較に基づき移動する測定対象を検出し、該測定対象を含む局所スキャンエリアを設定し、該局所スキャンエリアを局所スキャンし、局所点群データを取得し、該局所点群データの重心位置を演算し、演算された重心位置に基づき前記追尾部に測定対象の追尾を実行させる様構成されたので、追尾光学系を具備することなく、又測定対象に再帰反射体を設ける必要がなく、簡便に追尾が可能となるという優れた効果を発揮する。

本発明の実施例に係るレーザスキャナの概略図である。 該レーザスキャナの概略構成図である。 （Ａ）（Ｂ）は該レーザスキャナの光軸偏向部の作用を示す説明図である。 該光軸偏向部で形成されるスキャンパターンの一例を示す説明図である。 本実施例のレーザスキャナの作動を示すフローチャートである。 該レーザスキャナの追尾作動の説明図であり、（Ａ）はｎ－１回目のスキャンパターンを示し、（Ｂ）はｎ回目のスキャンパターンを示し、（Ｃ）はスキャンパターン間の偏差を求める状態を示している。 スキャンパターンから局所パターンに移行する状態を示す説明図である。 （Ａ）（Ｂ）は局所パターンを画像の中心に移動させる場合の説明図である。 本実施例の応用例を示す説明図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

先ず、図１、図２に於いて本発明の実施例に係るレーザスキャナについて説明する。

図１中、１はレーザスキャナ、２は支持装置としての三脚を示している。

前記レーザスキャナ１は架台３を介して前記支持装置２に設けられている。又、前記レーザスキャナ１は背面に液晶ディスプレイ等の表示部４、更にスイッチ群からなる操作部５を備えている。尚、前記表示部４をタッチパネルとして操作部と兼用してもよい。更に、表示部、操作部としては無線接続されたタブレット、或はインターネット等を介して接続されるＰＣであってもよい。

前記架台３は鉛直回転駆動部（図示せず）、水平回転駆動部（図示せず）を具備し、鉛直回転駆動部は前記レーザスキャナ１を鉛直回転軸Ｖを中心に鉛直回転し、前記水平回転駆動部は前記レーザスキャナ１を水平回転軸Ｈを中心に水平回転させる様構成されている。又、前記鉛直回転駆動部は鉛直回転量を検出可能であり、前記水平回転駆動部は水平回転量を検出可能となっている。

前記鉛直回転駆動部、水平回転駆動部はそれぞれ後述する制御部１６によって駆動が制御される様になっている。

該レーザスキャナ１は、主に、撮像部８、撮像制御部９、測距光射出部１１、受光部１２、追尾部１３、測距制御部１５、制御部１６、記憶部１７、光軸偏向制御部１８、姿勢検出部１９、光軸偏向部２１を具備し、これらは筐体４０に収納され、一体化されている。尚、前記測距光射出部１１、前記受光部１２、前記測距制御部１５、前記光軸偏向部２１等は、光波距離計としての機能を有する測距部２３を構成する。

前記測距制御部１５、前記制御部１６としては本実施例に特化されたＣＰＵ、或は汎用性ＣＰＵ、埋込みＣＰＵ、マイクロプロセッサ等が用いられる。又、前記記憶部１７としてはＲＡＭ、ＲＯＭ、ＦｌａｓｈＲＯＭ、ＤＲＡＭ等の半導体メモリ、ＨＤＤ等の磁気記録メモリ、ＣＤＲＯＭ等の光学記録メモリが用いられる。

前記記憶部１７には、本実施例を実行する為の種々のプログラムが格納されており、例えば、測距を実行、制御する為の測距プログラム、光軸方向演算し、又光軸偏向の制御を行い、又光軸の水平角、鉛直角を測定する光軸偏向プログラム、測距結果、光軸方向の演算結果に基づき３次元データを演算する演算プログラム、測定結果に基づき追尾を実行する追尾プログラム、前記撮像部８を制御し、画像を処理する画像処理プログラム等が格納されている。又、前記記憶部１７には、測定データ、方向角、姿勢検出データ、画像データ等の種々のデータが格納される。

前記測距制御部１５、前記制御部１６は、それぞれ格納された前記プログラムを展開し、所要のタイミングで、所要の作動、制御を実行する。

前記制御部１６は、前記光軸偏向制御部１８を介して前記光軸偏向部２１を制御する。更に前記制御部１６は前記光軸偏向部２１を介して測距光軸の偏向を制御し、前記測距制御部１５、前記追尾部１３の統合制御、測距、撮像、追尾の同期制御等を行う。

又前記制御部１６は、前記架台３が具備する鉛直回転駆動部（図示せず）、水平回転駆動部（図示せず）を制御して、前記レーザスキャナ１の向きを設定し、測定状況に対応させ、前記レーザスキャナ１の向きの変更を行う様になっている。

又、前記制御部１６は、測距プログラム、光軸偏向プログラム等を展開して、測距光を測定エリアにスキャンし、測定エリアの点群データを取得する測定モードを実行し、更に追尾プログラムを展開して測定エリア内の特定の測定対象を追尾する追尾モードを実行する様構成されている。

前記姿勢検出部１９は、前記レーザスキャナ１の水平又は鉛直に対する傾斜を検出し、検出結果は前記制御部１６に入力される。又前記姿勢検出部１９として、チルトセンサ等の傾斜検出器が用いられ、更に、特許文献２に開示された姿勢検出装置を使用することができる。特許文献２の姿勢検出装置は、全方向３６０°以上の傾斜をリアルタイムで検出することができる。

前記制御部１６は、測定時の前記レーザスキャナ１の水平に対する傾斜角、傾斜方向を前記姿勢検出部１９から取得する。又、該姿勢検出部１９から取得した傾斜角、傾斜方向に基づき測定結果を補正する。従って、測定時に前記レーザスキャナ１を整準する必要がない。

前記測距光射出部１１は、射出光軸２５を有し、該射出光軸２５上に発光素子２６、例えばレーザダイオード（ＬＤ）が設けられている。又、前記射出光軸２５上に投光レンズ２７が設けられている。前記射出光軸２５はミラー２８，２９によって受光光軸３３（後述）と合致する様に偏向される。

前記発光素子２６はレーザ光線をパルス発光し、或はレーザ光線をバースト発光する。前記測距光射出部１１は、前記発光素子２６から発せられたパルスレーザ光線（又はバースト発光されたレーザ光線）を測距光３１として射出する。尚、バースト発光については、特許文献４に開示されている。

前記測距光３１は前記投光レンズ２７によって平行光束とされ、前記光軸偏向部２１を経て照射される。

前記受光部１２について説明する。該受光部１２には、前記光軸偏向部２１を経て測定対象からの反射測距光３１′が入射する。前記受光部１２は、前記受光光軸３３を有し、該受光光軸３３には、前記ミラー２８，２９によって偏向された前記射出光軸２５が合致する。

尚、該射出光軸２５と前記受光光軸３３とが合致した状態を測距光軸とする（図１参照）。

該測距光軸上に前記光軸偏向部２１が配設される。該光軸偏向部２１の中心を透過する真直な光軸は、基準光軸Ｏとなっている。該基準光軸Ｏは、前記光軸偏向部２１によって偏向されなかった時の前記射出光軸２５及び前記受光光軸３３及び前記測距光軸と合致する。

前記光軸偏向部２１を透過した前記受光光軸３３上に結像レンズ３５が配設される。又、前記受光光軸３３上に受光素子３６が設けられている。該受光素子３６は、例えばアバランシフォトダイオード（ＡＰＤ）、或は同等の光電変換素子である。

前記結像レンズ３５は、前記反射測距光３１′を前記受光素子３６に結像する。該受光素子３６は、前記反射測距光３１′を受光し、受光信号を発生する。受光信号は、前記測距制御部１５に入力される。該測距制御部１５は、測距光の発光タイミングと反射測距光の受光タイミング及び光速に基づき測定対象迄の測距（光波距離測定）を行う。

尚、測定としては、測定対象が再帰反射性を有するプリズム測定、或は測定対象が再帰反射性を有さないノンプリズム測定が行われる。

前記光軸偏向部２１、前記結像レンズ３５、前記受光素子３６等によって前記受光部１２が構成される。

前記追尾部１３は後述する様に、点群データで測距値に変化を検出した部分について、追尾対象として認知し、追尾する様に構成される。

図４を参照して、前記光軸偏向部２１について説明する。

該光軸偏向部２１は、一対のディスクプリズム４１，４２を有し、該ディスクプリズム４１，４２は、それぞれ同径の円板形であり、それぞれ複数のプリズム柱から構成され、両ディスクプリズム４１，４２の相対回転角度を変更することで所要の方向に光軸を偏向する様になっている。

前記ディスクプリズム４１，４２はそれぞれモータ４３，４４によって独立して回転される様になっており、該モータ４３，４４は前記光軸偏向制御部１８によって駆動、制御され、又前記ディスクプリズム４１，４２の回転角度、回転位置は前記光軸偏向制御部１８によって検出される様になっている。

尚、前記光軸偏向部２１については特許文献３に開示されている。

前記ディスクプリズム４１と前記ディスクプリズム４２との回転位置の組合わせにより、射出する前記測距光３１の前記基準光軸Ｏに対する偏角、偏向方向を任意に変更することができる。

前記ディスクプリズム４１と前記ディスクプリズム４２との位置関係を固定した状態で（前記ディスクプリズム４１と前記ディスクプリズム４２とで得られる偏角を固定した状態で）、前記モータ４３，４４により、前記ディスクプリズム４１と前記ディスクプリズム４２とを一体に回転すると、前記測距光偏向部を透過した前記測距光３１が描く軌跡は前記基準光軸Ｏを中心とした円となる。

又、図３（Ａ）に示される様に、前記ディスクプリズム４１により偏向された光軸の偏向方向を偏向Ａとし、前記ディスクプリズム４２により偏向された光軸の偏向方向を偏向Ｂとすると、前記ディスクプリズム４１，４２による光軸の偏向は、該ディスクプリズム４１，４２間の角度差θとして、合成偏向Ｃとなる。

従って、前記ディスクプリズム４１と前記ディスクプリズム４２とを逆向きに等速度で回転させることで、前記測距光３１を合成偏向Ｃ方向に直線の軌跡４５で往復スキャンさせることができる。

更に、図３（Ｂ）に示される様に、前記ディスクプリズム４１の回転速度に対して遅い回転速度で前記ディスクプリズム４２を回転させれば、角度差θは漸次増大しつつ前記測距光３１が回転される。従って、該測距光３１のスキャン軌跡はスパイラル状となる。

又、前記ディスクプリズム４１、前記ディスクプリズム４２の回転方向、回転速度を個々に制御することで、前記測距光３１のスキャン軌跡を前記基準光軸Ｏを中心とした種々の２次元のスキャンパターンが得られる。

例えば、前記ディスクプリズム４１と前記ディスクプリズム４２の、一方のディスクプリズム４１を１７．５Ｈｚで正回転させ、他方のディスクプリズム４２を５Ｈｚで逆回転させることで、図４に示される様な、花びら状の２次元の閉ループスキャンパターン（花びらパターン４６（内トロコイド曲線））が得られる。

更に、前記測距光３１はパルス発光されており、各パルス光が照射された点が測定点であり、各パルス光毎に、測距（距離）、測角（水平角、鉛直角）が行われ、スキャン軌跡に沿った３次元の点群データが取得できる。

前記花びらパターン４６でスキャンする場合、１スキャンパターン毎に、パターンを所定角度回転して行けば点群密度が増大する。

更に、前記ディスクプリズム４１，４２の個別の回転制御で、前記光軸偏向部２１の最大偏向範囲でスキャンパターンを形成しスキャンすることも、最大偏向範囲内で設定された所定範囲でスキャンパターンを形成しスキャンすることも、更に最大偏向範囲内或は前記所定範囲内の限定された局所範囲でスキャン（以下、局所スキャンと称す）することも可能である。

前記撮像部８について説明する。

該撮像部８は，前記基準光軸Ｏと平行な光軸４８を有し、該光軸４８上に撮像レンズ４９、撮像素子５０が設けられている。前記撮像部８は、前記光軸偏向部２１の最大偏角より大きい画角で画像を取得可能となっている。取得された画像は前記表示部４に表示される。前記撮像素子５０は、画素の集合体で構成されるＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサ等が用いられ、各画素は前記撮像素子５０上での位置が特定される様になっている。

前記光軸４８は、前記撮像素子５０の中心を通過し、前記画素は撮像素子５０上での位置の特定が可能となっている。例えば、各画素は、前記撮像素子５０の中心を原点とする座標系（Ｘ－Ｙ座標系）での画素座標を有しており、各画素からの受光信号には画素座標（位置情報）が含まれている。

更に、画像上で前記撮像素子５０の中心が、前記基準光軸Ｏの位置となっており、前記基準光軸に対する水平角、鉛直角は前記画素座標（ｘ，ｙ）と対応する様に設定されている。従って、画像上の位置から、基準光軸Ｏに対する水平角、鉛直角が求められる様に構成されている。

以下、本実施例の測定、追尾作動について図５～図７を参照して説明する。

ＳＴＥＰ：０１ レーザスキャナ１を所要に位置に設置する。前記架台３により前記レーザスキャナ１を測定する方向に向ける。測定方向が測定対象を含んでいるかどうかは、前記表示部４に表示された画像によって確認する。

ＳＴＥＰ：０２ 測定条件を設定する。測定条件として、スキャンエリア、点群密度、スキャン速度、スキャンパターン等が設定される。スキャンエリアは画像を参照して設定することができる。スキャンエリアは、例えば、最大偏向範囲とし、スキャンパターンとしては、例えば、図４で示した花びらパターン４６を採用する。点群密度については、測定対象が面で形成されている場合等は、点群密度は小さくし、複雑な形状のものについて点群密度を大きくする。尚、点群データの密度については、測定結果に基づき、前記制御部１６が自動で変更してもよい。尚、スキャンパターンは、任意であり、２次元にスキャンして得られるパターンであればよい。

ＳＴＥＰ：０３ 測定条件が設定されると、測定モードにより測定が開始される。スキャンが設定されたスキャンエリアで開始され、スキャンの軌跡に沿って点群データが取得される。点群の各点のデータは、水平角、鉛直角、測距値から構成される３次元データ（ｘ，ｙ，ｚ）となっている。

ＳＴＥＰ：０４ 測定エリアの点群データが取得されると、追尾モードが選択される。追尾モードでは、前記レーザスキャナ１の方向は固定し、先ず測定エリア内でスキャンパターン４６が実行される。スキャンパターンの実行は１スキャンパターンの完成を１パターンスキャンとし、パターンスキャンを連続的に実行してもよく、或は所定時間間隔で実行してもよい。即ち、所定周期でパターンスキャンを実行する。

ＳＴＥＰ：０５ 前回（ｎ－１周期目）の１パターンスキャンと次回（ｎ周期目）の１パターンスキャンを各測定点について３次元データの比較をする（図６参照）。スキャン範囲内で、動くものがなければ、全ての各測定点の測定データ間で変化がない。特に、測距データには変化がない。

スキャンエリア内で動くもの５２があれば、ｎ－１周期目のパターンスキャンとｎ周期目の１パターンスキャン間での差分を取ると、動くもの５２に対応する測定点について測定データに偏差を生じる。従って、測定点の偏差を演算する。

ＳＴＥＰ：０６ 偏差を生じた測定点を抽出し、移動する測定対象を検出する。又偏差を生じた測定点を包含するエリアを演算し、更に該エリアに対し所要の余裕を設定した局所エリア５３を演算する。

該局所エリア５３の形状としては、矩形、円形、楕円形等、抽出した測定点群の形状の適合したものが適宜選択される。

ＳＴＥＰ：０７ 局所エリア５３をスキャン（以下、局所スキャン）する最適なパターンが演算され、局所スキャンパターン５４として設定される。該局所スキャンパターン５４が設定されると、前記制御部１６は前記追尾部１３を介して前記光軸偏向部２１を制御して、前記局所エリア５３を所定周期で局所スキャンする。設定された前記局所エリア５３は前記表示部４に表示される。

ＳＴＥＰ：０８ 局所スキャンを実行し、各局所スキャン毎に点群データを取得する。前記局所スキャンパターン５４に含まれる点群を局所点群とし、各局所スキャンパターン毎に、局所点群データの重心位置（ｘ，ｙ，ｚ）を演算する。前記追尾部１３は演算された重心位置に基づき前記局所エリア５３を測定対象の移動に追従して移動させ、追尾を実行する。追尾の状態、追尾により移動する前記局所エリア５３はリアルタイムで前記表示部４に表示される。

ＳＴＥＰ：０９ （ｎ－１周期目）の局所点群データの重心位置と（ｎ周期目）の局所点群データの重心位置とを比較し、重心の移動方向及び移動量を算出する。

ＳＴＥＰ：１０ 追尾モードを続行する場合は、継続して各周期毎に局所スキャンが実行され、局所点群データが取得され、局所点群データの重心位置、重心の移動方向及び移動量が３次元で算出される。追尾している状態では、スキャン範囲は局所エリアに限られるので、短時間で、少ないデータ量で追尾を実行することができる。

局所エリアを集中的にスキャンするので、測定対象の形状、姿勢等を正確に検出することができる。

而して、本実施例によれば、スキャンエリア内で動くものを特定することができ、更に移動方向、移動量を３次元で測定することができる。又、追尾を実施する場合に、測定対象にプリズム等の再帰反射体を設ける必要がない。

尚、測定対象のサンプル画像を格納、設定しておき、所定の測定対象（サンプル画像）を指定することで、前記撮像部８が取得する画像とサンプル画像との画像マッチング等の画像認識により、前記撮像部８が取得する画像から測定対象を自動的に認識させ、画像中で動いているものの近辺を局所スキャンさせることができる。

或は、作業者が前記表示部４上で局所エリアを指定し、局所スキャンを実行させ、追尾を開始させてもよい。

次に、測定対象が大きく移動し、或は移動速度が大きく、前記光軸偏向部２１による偏向範囲を超えるような場合は、追尾を実行しつつ前記架台３により前記レーザスキャナ１を水平方向、鉛直方向に回転し、測定対象が常に前記基準光軸Ｏの近傍、或は前記撮像部８が取得する画像の中心に位置する様制御することができる。

図８に於いて、５６は前記撮像部８が取得する画像を示し、又レーザスキャナ１との関係を模式的に表示したものであり、図中、１はレーザスキャナの測定中心（基準位置）を示している。

Ｏは画像中心を示している。尚、画像中心は前記基準光軸Ｏと一致する。又、画像５６中の点５７は、局所スキャンに基づき得られた重心位置を示している。点５７の画像中の座標を（ｘ１，ｙ１）とすると、（ｘ１）が基準光軸Ｏに対する水平角θＨに対応し、（ｙ１）は基準光軸Ｏに対する鉛直角θＶに対応している。尚、測定対象迄の距離については、（ｚ）で表される。

点５７を画像５６の中心にもってくる場合は、前記レーザスキャナ１を右方向にθＨ回転させれば、水平方向で画像の中心とすることができる。更に、点５７を画像中心にもってくる場合は、更に前記レーザスキャナ１を鉛直上方にθＶ回転させればよい。尚、測定開始時を基準とした場合は、測定結果の水平角、鉛直角にそれぞれ、θＨ、θＶを加算すればよい。

而して、移動する測定対象の位置（３次元座標）は、局所スキャンの測定結果から分るので、前記光軸偏向部２１の最大偏角超える範囲での追尾が可能となる。

更に、追尾作動時に、測定対象を見失った場合は、ＳＴＥＰ：０１～ＳＴＥＰ：０９を繰返すことで、追尾に復帰することができる。

図９は、本実施例の応用例を示している。

図９中、５９はクレーン、６０は建築物の構造部材、例えば、コンクリート柱を示している。

前記構造部材６０の組立て位置６１近傍にレーザスキャナ１を設置する。組立て位置６１の位置情報、設置場所の形状等を前記レーザスキャナ１に入力しておく。又、追尾対象の形状が、ＢＩＭ（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ）や設計データから分かっている場合は、その形状を点群データにフィッティングし、追尾対象の位置を表示する。

前記構造部材６０の方に前記レーザスキャナ１を向け、最大偏向範囲で２次元パターンでスキャンを行い。移動する前記構造部材６０を検出する。検出結果に基づき局所エリアを設定し、局所エリアの形状に合せて局所スキャンパターンを生成し、局所スキャンを実行し、追尾を実行する。

局所スキャンでは、局所範囲を集中的にスキャンしているので、点群密度が高く、点群データに基づき前記構造部材６０の形状認識、姿勢、傾斜を認識できる。更に、得られるデータは３次元データであり、リアルタイムで３次元データ（ｘ，ｙ，ｚ）を取得し、３次元データの変化を解析することで、前記構造部材６０の移動速度、移動方向を算出することができる。

尚、局所スキャンパターンについては、固定的ではなく、前記構造部材６０の姿勢の変化、向きの変化、傾きの変化等、に合わせ適宜、最適な局所スキャンパターンが生成されることは言う迄もない。

更に、前記組立て位置６１の位置情報と構造部材６０の追尾時の測定結果に基づき、クレーン作業者に、目標地点への移動、構造部材６０向きを正確に指示することができる。

１ レーザスキャナ
２ 支持装置
３ 架台
８ 撮像部
９ 撮像制御部
１１ 測距光射出部
１２ 受光部
１３ 追尾部
１５ 測距制御部
１６ 制御部
１７ 記憶部
１８ 光軸偏向制御部
１９ 姿勢検出部
２１ 光軸偏向部
２３ 測距部
４６ 花びらパターン
５３ 局所エリア
５４ 局所スキャンパターン

Claims (7)

1. レーザスキャナに於いて、最大偏向範囲内で所定範囲をスキャンエリアとして設定し、該スキャンエリアを所定周期でスキャンさせ点群データを取得する工程と、一周期毎に最新のスキャンで取得した点群データと一周期前のスキャンで取得した点群データとを各測定点毎に３次元データを比較する工程と、点群データの比較で偏差を生じた測定点を抽出し、移動する測定対象を検出する工程と、偏差を生じた測定点を包含するエリアを演算し、該エリアに対して所要の余裕を設定した局所エリアを設定する工程と、該局所エリアをスキャンする局所スキャンパターンを設定する工程と、該局所エリアを前記局所スキャンパターンにより集中的に局所スキャンし、局所点群データを取得する工程と、該局所点群データの重心位置を演算する工程と、該重心位置に基づき追尾を行う工程を含む追尾方法。
2. 前記局所点群データに基づき測定対象の形状、姿勢を検出し、移動方向、移動速度、移動量を測定する工程を含む請求項１に記載の追尾方法。
3. パルス測距光を照射し、反射光を受光して測距を行う測距部と、パルス測距光を所定スキャン範囲、所定周期でスキャンさせる光軸偏向部と、前記測距部の測距結果に基づき追尾を行う追尾部と、前記測距部、前記光軸偏向部、前記追尾部を制御する制御部とを有し、
   該制御部は、
   最大偏向範囲内で所定範囲をスキャンエリアとして設定し、該スキャンエリアを所定周期でスキャンさせ点群データを取得し、一周期毎に最新のスキャンで取得した点群データと一周期前のスキャンで取得した点群データとを各測定点毎に３次元データを比較し、点群データの比較で偏差を生じた測定点を抽出し、移動する測定対象を検出する工程と、偏差を生じた測定点を包含するエリアを演算し、該エリアに対して所要の余裕を設定した局所エリアを設定し、該局所エリアをスキャンする局所スキャンパターンを設定し、該局所エリアを前記局所スキャンパターンにより集中的に局所スキャンし、局所点群データを取得し、該局所点群データの重心位置を演算し、該重心位置に基づき前記追尾部に測定対象の追尾を実行させる様構成されたレーザスキャナ。
4. 前記光軸偏向部は、一対のディスクプリズムを有し、各ディスクプリズムの独立した回転により測距光の偏向、スキャンが行われる様構成され、前記各ディスクプリズムの回転制御で局所スキャンを実行する請求項３に記載のレーザスキャナ。
5. 前記光軸偏向部の最大偏向範囲より大きい画角を有する撮像部、及び該撮像部で取得された画像が表示される表示部を更に具備し、前記局所エリアが前記表示部に表示される請求項３に記載のレーザスキャナ。
6. 前記レーザスキャナは、水平回転駆動部、鉛直回転駆動部を有し、又撮像部の画像中心に対する画素の位置は、前記光軸偏向部の基準光軸に対する偏角と対応する様構成され、前記測定対象の偏角が画像から検出され、前記測定対象が画像中心となる様に前記水平回転駆動部、前記鉛直回転駆動部により前記レーザスキャナが回転される様構成された請求項３に記載のレーザスキャナ。
7. レーザスキャナに於いて、制御部に請求項１の各工程を実行させる追尾プログラム。

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