JPH0334038B2 - - Google Patents

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JPH0334038B2
JPH0334038B2 JP59278547A JP27854784A JPH0334038B2 JP H0334038 B2 JPH0334038 B2 JP H0334038B2 JP 59278547 A JP59278547 A JP 59278547A JP 27854784 A JP27854784 A JP 27854784A JP H0334038 B2 JPH0334038 B2 JP H0334038B2
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JP
Japan
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light
rotation axis
parallel
flat
reflection
Prior art date
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JP59278547A
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JPS61151490A (ja
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Kazuo Tani
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 発明の目的 [産業上の利用分野] この発明は物体検出装置に関し、移動ロボツト
等が障害物を検出してこれを避けたり進路を変更
したりするのに必要なものである。
[従来の技術] 従来この種の物体検出装置として用いらている
ものにはテレビカメラや半導体位置検出装置
(PSD)を用いたものが発明されている。
テレビカメラを用いたものは、外光または投光
した光の被検出物体による反射光を受交して、信
号を取出し、これらをコンピユータにより計算処
理するものであるが、捜索領域が2次元又は3次
元であるため処理過程が複雑で計算量も多くなる
ため時間がかかり、移動するロボツトのリアルタ
イムには向かないという欠点がある。PSDを用
いた場合は、他の物体から乱反射された光も一緒
に受光されこれらの光量が加重平均されるため、
物体が真の位置とは異なる位置にあるように認識
される、という欠点があり、また装置そのものも
デリケートであり、精度の高い検出測定が困難で
ある、という問題がある。
[発明が解決しようとする問題点] この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたも
のであつて、計算処理量が少ないため計算処理に
要する時間が少なく、移動するロボツトのリアル
タイムに適当で、構造も簡単で安価であり、ロボ
ツトの移動のための前方領域の物体検出という目
的を十分に果し得る物体検出装置を提供すること
を目的としている。
(ロ) 発明の構成 [問題を解決するための手段] この目的に対応して、この発明の物体検出装置
は定位置から第1の反射系の平反射面に向かう定
位置に平行光線束を発し得る発光系と、前記平行
光線束と垂直である第1の回転軸に平行な姿勢で
前記第1の回転軸の回りに回転し得る第1の平反
射面を有する第1の反射系と、前記第1の回転軸
と平行しかつ対向して位置する第2の回転軸の回
りに前記第2の回転軸に平行な姿勢で前記第1の
回転軸と同じ方向に回転し得てかつ回転位相が前
記第1の平反射面と一定角だけ異なる第2の平反
射面を有する第2の反射系と、及び前記第2の反
射系からの光線束を集光する光学系と前記光学系
の焦点位置に位置する受光素子とを有する受光系
とを備えることを特徴としている。
以下、この発明の詳細を、一実施例を示す図面
について説明する。
第1図、第2図、第3図及び第4図において1
は物体検出装置である。物体検出装置1は発光系
2と、第1の反射系3と、第2の反射系4と、及
び受光系5を備えている。
発光系2は、レーザ光線6aを発する発光器7
と発せられたレーザ光線6aを平行光線束6bに
変える光学器機9と、定位置において平行光線束
6bを一定方向に反射して第1の反射系3の平反
射面8に向かつて発せられる平行光線束6cとな
し得る平面鏡11とを有する。
第1の反射系3は、平行光線束6cと垂直であ
る第1の回転軸C1に平行な4つの平反射面8a,
8b,8c,8dを有し、これら4つの平反射面
は、回転軸C1を中心軸とする正四角柱の4つの
側面の外側に1つずつ平面視この順に時計回りに
同じ高さで位置しており、相互の相対位置を変え
ずに、第1の回転軸C1に平行な姿勢で第1の回
転軸C1の回りに方向12へ回転可能である。
第2の反射系4は、第1の回転軸C1と平行か
つ対向して位置する第2の回転軸C2に平行な4
つの平反射面13a,13b,13c,13dを
有し、これら4つの平反射面は回転軸C2を中心
軸とする正四角柱の4つの側面の外側に1つずつ
平面視この順に時計回りに同じ高さで得位置して
おり、相互の相対位置を変えずに第2の回転軸
C2に平行な姿勢で第2の回転軸C2の回りに方向
12へ回転可能であり、第1及び第2の反射系の
径は等しい。
平行光線束6cの光軸及びその延長を基線15
とし、平反射面8aと平反射面13aとが基線1
5となす角をそれぞれσ、τとするとき τ−σ=一定=90° +(γ/2)(γ:一定) …… となるように、 即ち平反射面8aと平反射面13aとは同じ方
向12に回転するが、常に回転位相が一定角90°
+(γ/2)だけずれているように構成する。
この場合、平反射面8bと13b、8cと13
c、8dと13dも回転位相が常に90°+(γ/
2)だけずれることになるが、このような回転を
第1及び第2の反射系に与える方法としては例え
ばエンドレスのタイミングベルトによつてこれら
の反射系を連結して等速で駆動する方法をとるこ
とができる。実際、第5図に示すように、タイミ
ングベルト14を矢印24の方向に駆動して、正
四角柱状の第1の反射系3を第1の回転軸C1
回りにGHIJで示す位置からG′H′I′J′で示す位置
へ方向12へ中心角ωだけ回転させたとき、反射
面8aが基線15となす角はσからσ′へと変化す
るものとすれば簡単な計算により σ′=σ+ω …… となる。
このとき反射面13aが基線15となす角がτ
からτ′に変化するものとすると、同様に、 τ′=τ+ω …… となるから、、から τ′−σ′=τ−σ となり、2つの平反射面の回転位相の差は常に一
定である。従つて初めのτ、σについて式を満
たすようにセツトしておけばよい。
受光系5は平面鏡16を有している。平面鏡1
6は定位置にあつて第2の反射系4により反射さ
れ基線15に沿つて進む平行光線束6fを、光学
系の集光レンズ17に向かう定方向に反射し得
る。
集光レンズ17の焦点位置には受光素子18が
位置している。
なお、この実施例ではフイルターによつて外光
との区別が容易で平行光線の得易いレーザ光線を
用いたが、レーザ光線に限る必要はなく、暗所で
使用したりなんらかの方法で外光との区別が可能
である場合には他の光の作用も可能である。
また、平反射面8及び13を、回転位相が常に
一定角90°+(γ/2)だけずれているように同期
して回転させる方法としては、タイミングベルト
の代りに、電気的に制御する方法、例えば電磁オ
シログラフに用いられるガルバノメータの技術等
を用いることができる。
この場合、平反射面8及び13として4枚の鏡
の組ではなく、各1枚の鏡を電流により制御す
る。無論発光器7、または受光素子18を基線1
5上に配置した場合は、光路変更用の平面鏡1
1、または16は不要となる。
[作用] このように構成された物体検出装置1において
は、発光系2の発光器7から発せられたレーザ光
線6aは、光学器機9により平行光線束6bに変
えられ、平面鏡11により反射されて平行光線束
6cとなり、基線15に沿つて進み、第1の反射
系3の平反射面8のうちの例えば平反射面8aの
表面の点E及びその近傍に至り、反射されて平行
光線束6dとなる。ここで、平反射面8aは回転
しているから、その回転位相により反射光である
平行光線束6dが基線15となす角φは変化す
る。
今、平行光線束6dが物体21の表面上の点P
及びその近傍で乱反射されてそのうちの一部であ
る平行光線束6eが基線15と角φをなして平反
射面13a上の点F及びその近傍に向かい、F及
びその近傍で平反射面13aにより反射され、前
記平行光線束6fになつて基線15に沿つて進ん
だとすると、平行光線束6fは、平面鏡16で反
射されて平行光線6gとなり集光レンズ17によ
つて集光され収束する光6hとなり、受光素子1
8に受光される。
このとき、平行光線束6dの光軸である投光軸
と平行光線束6eの光軸である受光軸とのなす角
∠EPFは、ψ−φであるが、式に、簡単な計
算によつて得られる τ=180°+(ψ/2)} …… σ=90°+(φ/2) を代入して簡単にすることにより、 ψ−φ=γ …… と求められ、∠EPFは一定となる。
従つてPは弦EFに立つ円周角がγ(一定)であ
る円弧Cの上にあることになる。
角φにより反射点EFは幾分変動するが、この
変動は小さいから、このような点Pの軌跡は円弧
Cで近似される曲線Dを描く。
平反射面8と平面鏡11との位置関係による制
約や、同様に平反射面13と平面鏡16との位置
関係による制約、及びロボツトの進路にある物体
を検出する目的遠から、曲線Dのうち投光軸22
が基線15となす角φは一定角α以上で、また受
光軸23が基線となす角ψは一定角β以下の範囲
にある略円弧AB(実線で示す)上にある点Pに
ついてのみ、投光された光が受光素子18に受光
されるように構成しておけば、略円弧AB上にあ
る任意の物体からの反射光が受光素子18に受光
される(第2図)。
さて、平反斜面8aが平面鏡11かの平行光線
束6cを受ける位置にある場合に、まず第2図に
示すようにφ=αのときに、Aに物体がなければ
平行光線束6dはAを通つて前方に進み受光素子
18は受光しない。平反射面8aの回転につれφ
は増し平行光線束6dは略円弧ABである曲線D
上の点を走査してゆき、物体21上の点で、受光
素子8は受光する(第1図)が、第3図に示すよ
うに平行光線束6dが曲線D上の点の前方、曲線
Dの外側にある物体25の表面上の点Q及びその
近傍で反射された場合は、その反射光の一部6j
は平反射面13aには向かわず、また他の一部6
kは平反射面13aに反射されてもその反射光
6mは基線15と平行とはならず従つて平面鏡1
6に向かわないか、向かつても平面鏡14による
反射光16nは集光レンズ17に向かわないかあ
るいは向かつても受光素子18には受光されな
い。いずれにしてもQからの反射光線は受光素子
18には受光されない。
物体がRの手前にある場合も同様の理由でその
反射光は受光素子18には受光されない。
第4図に示すように略円弧AB上の捜索領域を
過ぎると物体26があつてもその反射光はやはり
受光素子18には受光されないし、ロボツト進路
の障害にもならない。平反射面8aについてφが
180°を過ぎると次の平反射面8bが平行光線束6
cを反射し、同じこを8c,8d,8a,…と繰
返す。この間のロボツトの進行によりPが曲線D
の内側に入るとPは検出されなくなるが、ロボツ
トの記憶装置に入れておき進路変更を行ない物体
21を避けるようにすることができる。
(ハ) 発明の効果 以上の説明から明らかなように、この発明の物
体検出装置は、検出領域である略円弧ABをロボ
ツトの進行面と平行になるように構成することに
より、唯一つのパラメータ、例えばφについての
受光量の分布を得ることができるから、テレビカ
メラやPSDを用いたものと違つて1次元であり
受光素子の個数も少なく計算が処理量が極く少な
くなり、移動ロボツトのリアルタイムに適すると
共に、構造が簡単で安価である。必要によりロボ
ツトの進行面と垂直な方向に沿つて複数の物体検
出装置1を配置して検出領域を3次元的に拡大す
ることもできる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の物体検出装置により物体を
検出する仕組みを示す平面説明図、第2図はこの
発明の物体検出装置の検出領域の境界における状
態を示す平面説明図、第3図はこの発明の物体検
出装置の検出領域外の物体との関係を示す平面説
明図、第4図はこの発明の物体検出装置の検出領
域外の他の物との関係を示す平面説明図、及び第
5図は第1図の反射系が回転軸の回りに回転した
ときの平反射面と基線のなす角の変化を示す平面
説明図である。 1……物体検出装置、2……発光系、3……第
1の反射系、4……第2の反射系、5……受光
系、6a……レーザ光線、6b……平行光線束、
6c……平行光線束、7……光学器機、8……平
反射面、9……光学器機、11……平面鏡、12
……方向、13……平反射面、14……タイミン
グベルト、15……基線、16……平面鏡、17
……集光レンズ、18……受光素子、21……物
体、22……投光軸、23……受光軸、24……
矢印、25……物体、26……物体。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 定位置から第1の反射系の平反射面に向かう
    定方向に平行光線束を発し得る発光系と、前記平
    行光線束と垂直である第1の回転軸に平行な姿勢
    で前記第1の回転軸の回りに回転し得る第1の平
    反射面を有する第1の反射系と、前記第1の回転
    軸と平行かつ対向して位置する第2の回転軸の回
    りに前記第2の回転軸に平行な姿勢で前記第1の
    回転軸と同じ方向に回転し得てかつ回転位相が前
    記第1の平反射面と一定角だけ異なる第2の平反
    射面を有する第2の反射系と、及び前記第2の反
    射系からの光線束を集光する光学系と前記光学系
    の焦点位置に位置する受光素子とを有する受光系
    とを備えることを特徴とする物体検出装置。
JP59278547A 1984-12-25 1984-12-25 物体検出装置 Granted JPS61151490A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59278547A JPS61151490A (ja) 1984-12-25 1984-12-25 物体検出装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59278547A JPS61151490A (ja) 1984-12-25 1984-12-25 物体検出装置

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Publication Number Publication Date
JPS61151490A JPS61151490A (ja) 1986-07-10
JPH0334038B2 true JPH0334038B2 (ja) 1991-05-21

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ID=17598774

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JP59278547A Granted JPS61151490A (ja) 1984-12-25 1984-12-25 物体検出装置

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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0644045B2 (ja) * 1986-11-26 1994-06-08 松下電工株式会社 人数検出装置
JP6668573B2 (ja) * 2015-10-02 2020-03-18 東日本旅客鉄道株式会社 車両上空物検測装置及び方法
JP2020063978A (ja) * 2018-10-17 2020-04-23 パイオニア株式会社 投光装置、受光装置、投受光装置、投光方法、受光方法、プログラム及び記録媒体

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JPS61151490A (ja) 1986-07-10

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