JPH03282317A - 移動体の離間距離計測方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の対象技術分野］ この発明は複数の移動体が移動する場合に、先行する移
動体とこの移動体の後に続く移動体との離間距離を計測
するものに関し、とくに先行する移動体と後続の移動体
とがそれぞれ独自に、あるいはそれぞれ可変の速度をも
って、またはたがいに所定の離間距離をもって移動する
もの、たとえば飛翔体、飛行体、乗り物あるいは無人走
行車等に適用されるものである。

［従来技術およびその問題点］ 従来、移動体たとえば無人走行車は先行する走行車の後
に続く走行車があるばあい、言うまでもなく両者の衝突
を未然に防ぐ必要がある。とくに天井に配設された軌道
上を走行する走行車は、人間に衝突する怖れがないので
高速走行が可能で、しかも年々高速化が計られている。

このため、前方を走行する無人走行車に対する後続車の
衝突防止の必要性はますます高く、いきおい走行状態に
おける両者の相対距離をつねに検出する必要がある。し
かし、その高速化は走行車の相対距離をどの程度まで検
出できるかによって決まるので、より高性能の距離検出
器が要求される。

一般に、距離測定技術として、第８図に示すように光ビ
ームを測定対象たとえば移動体１に向けて発し、この測
定対象に輝点を作り、これをレンズ系１７を介して受光
面１６に結像させ、この結像位置により、距１１１ＬＩ
を求める方法がある。この方法は、三角測量による距離
計測の一種であり、投光部１１と受光部１２との距＠Ｌ
２が小さいと、長距離化が難しく、遠距離を計測すると
き、投光ビームと受光レンズ系１７とのなす角θが微小
となり、距離が変わってもθの変化はきわめてわずかで
あり、これを正確に計測するには非常に高度な装置を必
要とする。そこで、投光部１１と受光部１２との距離を
大きくすると、上記問題は軽減されるが、反面検出部Ｉ
Ｏを一体化することはできず、しかもこのような検出器
を使用するとき、投光部１１と受光部１２との相対角度
合わせが必要となり、かつこの先紬合わせが微妙で難し
い等の問題がある。

さらに上記いずれの方法も次のような共通の問題点があ
る。

まず、それらの方式は外乱光ノイズに弱いことである。

すなわち投光部１１から放射された光ビームが測定対象
に当たると、その表面上に輝点ができるがその輝点から
の光は弱く、とくに長距離を計測するするときには外乱
光ノイズの影響を受けることになる。この影響をな（す
ためにレーザー光などを使用することも考えられるが、
レーザー光は安全面からして自ずとその出力に制限が加
えられる。またそれら従来の方式においては検出器の指
向性がきわめて強い性質を有していることである。すな
わち測定対象である移動体またとえば無人走行車は常に
投光部１１からの投光ビームを受けていること、つまり
測定対象は検出器１゜の光軸上にあることが必要である
。たとえば軌道上を走る移動体にあっては第７図に示す
ようにその軌道３が湾曲していると測定対象となる無人
走行車が投光ビームから外れることになり、先行する移
動体１と後続の移動体２との間の距離を測定できなくな
る。もっともこのばあい投光部１１からの投光ビームを
可動として走査すればその欠点は解決できるが、投光部
１１が複雑となり、かつその大きさも増大し、しかも精
度の高い光学部品が必要となる。

一般に投光ビームを走査する方法はひじょうに高価で、
いきおいその用途も限定されることになる。

そればかりか投光部からの投光ビームが測定対象以外の
ものに照射され、これからの反射光を検出器が検出する
とその反射光は明かに誤信号となる。たとえば第７図に
示すように移動体の前方に柱等の物体２０があるとき、
投光ビームはこの物体によって反射されるので検出器ｌ
Ｏはこれを検出する。すなわち検出器１０はその限界に
入ったものすべてに対して応答し、その都度投光ビーム
に応じた距離信号を出すことになる。

［発明の目的］ この発明はこのような従来の問題点に鑑み、前方の移動
体から後続の移動体間での離間距離が比較的長いばあい
でも精度よくかつ確実に測定でき、さらに測定対象が検
出器の光軸から多少ずれても安定した距離計測を行ない
、その上小形で安価な計測方法およびその装置を実現す
ることを目的とするものである。

［発明の概要］ この発明は先行する移動体が所定の長さを有する１つの
線状の発光部を有し、この発光部は１つの線に沿って延
びている。その発光部からその後方に続く他の移動体に
向けて光を放射する。この放射された光は後続の移動体
の受光面上にレンズ系を介して結像される。そしてこの
結像された光の像の大きさを測定することにより両枝動
体間の離間距離が測定される。

［実施例］ 以下図によってこの発明の一実施例を無人走行車に適用
したばあいについて説明する。

すなわち第１図において１つの線たとえば軌道３に沿っ
て一対の移動体１、またとえば無人走行車がそれぞれ可
変の速度をもって移動する。そして先行する移動体１の
後部壁面には所定の長さを有する１つの線状の発光部１
５が１つの線に沿って設けられる。一方、先行の移動体
１の後に続く移動体２の前部壁面には検出器１０が取付
けられる。

なお発光部１５および検出器１０はあらかじめ各移動体
１．２の前部と後部にそれぞれ設けておけば種々の車両
編成に対応しやすい。

また第２図において検出器１０は受光部１２を有してい
る。そして発光部１５はその後方すなわち後続の移動体
２に向けて光を放射する。この光は周知の同軸反射形の
光電スイッチの投光部からの光のように細いビームに収
束されている必要はなく、たとえば光軸から±ｌＯ度ず
れたところで５０％程度光が弱くなる程度の指向性を有
するものでよい。また受光部１２はいわゆるラインセン
サーと呼ばれる光センサ−アレイからなる受光面１６と
、この受光面の前方すなわち先行する移動体１側に配設
された受光レンズを主体とするレンズ系１７とから構成
される。

したがって発光部１５から出た光は受光器１０に照射さ
れ、さらにレンズ系１７を介して受光面１６に入射し、
その面上に２つの輝線像を形成する。そこでこの２つの
輝線両端の距離を上記受光面１６すなわち光センサ−ア
レイにより計測すれば、下記の関係から投射光が作る角
度θが分かるので後続の移動体２と先行する移動体１と
の離間距離Ｌ１が計測される。ここで投射光が作る角度
θは先行する移動体１と後続の移動体２との離間距離を
Ｌｌ、発光部１５の外側端間の距離をＬ２、受光面Ｉ６
すなわち光センサ−アレイにより計測される輝線像の長
さをＬ３、レンズ系１７と受光面１６間の距離をＬ４と
すると、 圃θ−具−回 Ｌｊ　　　Ｌ４ となる。

なおこの方式は実質的に従来の三角測量である。

実験によると発光部１５に近赤外光を放射する棒状の発
光体を用い、また受光面１６として５１２素子２５μピ
ツチのＣＣＤラインセンサーを用いかつその受光面１６
の前部Ｌ４＝３０ｍｍのところに直径３０ｍｍ、焦点距
離３０ｍｍのレンズを配置したとき、発光部からＬ　１
　＝　１０ｍの地点で、十分な光信号が受光面１６すな
わちセンサーアレイから得られた。

このときのＬｌ、Ｌ２、Ｌ４はＬ　１　＝　１０　ｍ　
＝１０’ｍｍ、Ｌ２＝３００ｍｍであるから（１）式か
らＬ３＝０．９ｍｍとなる。

また第３図は受光面１６の出力Ｓ１を示すもので、この
図において、第１の点ｐｌからｐ２までの距離が輝線像
の第１の点から第２の点までの長さに相当する。換言す
ればこの長さは受光面１６ヲ形成する光センサ−アレイ
の中、光を受けている素子数に相当するので、光を受け
ている光センサ−アレイの素子数を計数すなわち受光面
の出力を２値判定することによりその輝線像の長さＬ３
を知ることができる。

なお第７図に示すように軌道３が湾曲しているばあいに
おいても、その湾曲の度合いが少ないときには発光部１
５からの光は後続の移動体２の検出器１０に照射される
。

また軌道３が直線のばあいには受光面１６上の２つの輝
線は光軸の近くにＬ３の距離を有して存在することにな
るが、軌道３が湾曲しているばあいにはその度合いに応
じて光軸より離れたところに輝線が存在することになる
。

第４図において、受光面１６に入る光は検出ゾーンＺ１
の内側になければならない。よって検出ゾーンｚ１の中
に発光部１５が入っていることが検出可能な条件である
。したがって軌道３が検出可能な軌道ゾーンｚ２の中に
あることが必要である。

軌道３がたとえば０字形のように一方向にのみ湾曲して
いるばあいには第４図（ｂ）に示すように発光部１５を
光軸Ｏに対して非対称になるように設けることが有効と
なる。このときの軌道の検出ゾーンｚ２は第５図のよう
になる。

一方、たとえば軌道３が８の字形のように左右どちらに
も湾曲するばあいには第４図（ａ）に示すように発光部
１５を光軸Ｏに対して対称に設けることが有効である。

このときの軌道の検出ゾーンは第６図のようになる。

なお第３図においてスパイク状のノイズＮが入ると、受
光面１６はそのノイズを検出するが、その幅が小さけれ
ばその発生位置にかかわらずその計測誤差は小さい。

一方両移動体が長距離にあるばあいで、受光面１６に強
い外乱光が入るおそれがあるときにはこれを防ぐ必要が
ある。このばあいには光源をノくルス点灯させ、そのパ
ルスに対応する信号を取り出すことで外乱光による誤動
作を防止することができる。

［発明の効果］ この発明は上述のように少なくとも２つの移動体が前後
して移動するとき、先行する移動体に所定の長ささをも
って連続する１つの線状の発光部を１つの線に沿って設
け、これから後続の移動体に対して光を放射し、この光
を受光面上にレンズ系をもって結像させ、その受光面上
の光の像の大きさを測定することにより両移動体の離間
距離を計測するようにしているので、発光部から放射さ
れる光の作る角度が大きく、したがって後続の移動体か
ら先行する移動体までの距離を長距離にわたって計測可
能であり、また受光部の光軸から計測対象が若干ずれて
も確実に計測しうる効果がある。とくに両移動体がある
曲線を描いて前進するときでも両移動体間の距離を計測
することが可能である。すなわち通常の測距技術では計
測不可能な点を巧みに改善しうるちのである。

一方後続の移動体からの光は従来技術のようにその指向
性をことさら高める必要はな（、比較的その指向性が広
くてもその計測は可能である。このため発光部と受光部
との光軸合わせの必要性も低くい。とくに受光面におい
ては発光部の直接光を検出するため散乱光を検出する方
法に比べ外乱光ノイズの影響を受けにくい利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図はこの発明の一実施例を示すもので、第
１図は移動体の走行状態を示す斜視図、第２図は移動体
間の離間距離を計測する原理を説明する説明図、第３図
は受光面の出力を示す波形図、第４図〜第６図は移動体
間の離間距離を計測する方法を説明する説明図、第７図
は移動体の走行状態における離間距離の計測方法を説明
する平面図、第８図は従来の計測方法を示す説明図であ
る。 １・・・先行する移動体 ２・・・後続の移動体 ３・・・軌道 １０・・・検出器 １２・・・受光部 １５・・・発光部 １６・・・受光面 １７・・・レンズ系 Ｚｌ・・・検出ゾーン Ｚ２・・・軌道ゾーン ｌＬ２ θ“ｔＯ°丁

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）先行する移動体に対し、後続の移動体があるばあ
   いにおいて、上記先行する移動体に所定の長さをもって
   連続する１つの線状の発光部を１つの線に沿って設け、
   上記先行する移動体からその後方に光を放射するととも
   に、その光を後続の移動体の受光面上にレンズ系を介し
   て結像させ、その受光面上の光の像の第一の位置から第
   ２の位置までの大きさを測定することにより、後続の移
   動体から先行する移動体までの距離を演算することを特
   徴とする移動体の離間距離計測方法。
2. （２）上記先行する移動体および上記後続の移動体およ
   び上記後続の移動体はあらかじめ定められた１つの線に
   沿って移動することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の移動体の離間距離計測方法。
3. （３）上記発光部は上記検出面上の光の像を検出する方
   向に延びていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の移動体の離間距離計測方法。
4. （４）先行する移動体に、所定の長さをもって連続する
   １つの線状の発光部と、上記先行する移動体に後続する
   移動体に設けられ、上記発光部から放射される光をレン
   ズ系を介して結像させる受光面を有する受光部と、上記
   受光面上の光の像の第１の位置からその第２の位置まで
   の長さを検出する検出部およびこの検出部の出力をもと
   に上記後続の移動体から上記先行する移動体までの離間
   距離を演算する演算部とを備えた移動体の離間距離計測
   装置。
5. （５）上記先行する移動体および上記後続の移動体はあ
   らかじめ定められた１つの線に沿って移動することを特
   徴とする特許請求の範囲第４項記載の移動体の離間距離
   計測装置。
6. （６）上記発光部は上記検出面上の光の像を検出する方
   向に沿って配列されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第５項記載の移動体の離間距離計測方法。
7. （７）複数の移動体と、これらの移動体のそれぞれの後
   部に設けられ、１つの線に沿つて、所定の長さをもって
   連続する１つの線状の発光部と、上記移動体のそれぞれ
   の前部に設けられ、上記発光部から放射され、かつ上記
   発光部から放射される光をレンズ系を介して結像させる
   受光面を有する受光部と、上記受光面上の光の像の第１
   の位置からその第２の位置までの長さを検出する検出部
   およびこの検出部の出力をもとに上記移動体の中、後続
   の移動体から上記先行する移動体までの離間距離を演算
   する演算部とを備えた移動体の離間距離計測装置。