JPH07159117A - Light detection and measurement device for moving body - Google Patents

Light detection and measurement device for moving body

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Publication number
JPH07159117A
JPH07159117A JP34266693A JP34266693A JPH07159117A JP H07159117 A JPH07159117 A JP H07159117A JP 34266693 A JP34266693 A JP 34266693A JP 34266693 A JP34266693 A JP 34266693A JP H07159117 A JPH07159117 A JP H07159117A
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JP
Japan
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light
moving object
detecting
projecting
measuring apparatus
Prior art date
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Pending
Application number
JP34266693A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naohiro Tanno
直弘 丹野
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.)
Tanno Naohiro
Original Assignee
Tanno Naohiro
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH07159117A publication Critical patent/JPH07159117A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To precisely measure the two-dimensional position and speed of a moving body by projecting a fan-shaped infrared flux to the vertical cross section of the moving body in the moving direction, receiving scattered reflected light from the moving body with a pair of light sensors and detecting the position and speed in accordance with the principle of trigonometrical survey. CONSTITUTION:Light from plural infrared light emitting diodes 1 are formed as a plane fan-shaped light flux 3 with a projecting cylindrical lens 2 and projected in the vertical cross section of a moving body 4 in the moving direction. The light flux 3 has a width L, and the body 4 passing through the light flux 3 at a short time T (T=L/V) in respect to the speed V continuously emits scattered reflected light during this time. Individual parts 5a, 5b of the scattered reflected light are gathered by a pair of light receiving lenses 6a, 6b spaced apart at a distance D and image-formed on light sensors 7a, 7b, respectively. For the light sensor 7a, 7b, one-dimensional array linear sensors are used as light spot position detecting elements to detect the two-dimensional position of the body 4 with high precision. By programming in a CPU 13, it is applicable to strike judgement.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、運動物体の位置及び速
度を精度よく光学的に測定する運動物体光検知測定装置
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a moving object light detecting and measuring apparatus for accurately and optically measuring the position and speed of a moving object.

【0002】[0002]

【従来の技術】運動物体の鉛直断面内の通過位置を無侵
襲無接触で精度良く遠隔計測する手段には、マイクロ波
レーダやレーザレーダがあるがいずれも測定精度は数m
程度であり、他方野球におけるストライクやボールなど
の判定には、キャッチャー後方の球審が行なっていいる
ものの常に判定技術の向上と熟練を要し、判定ミスや主
観的な判定の広狹差があり、客観的に精度良く判定する
ことが難しい。
2. Description of the Related Art Microwave radars and laser radars are available as means for accurately and remotely measuring the passing position of a moving object in a vertical section without contact and contact.
On the other hand, on the other hand, determination of strikes, balls, etc. in baseball always requires improvement of the determination technique and skill, although there is a ball referee behind the catcher, there is a wide margin of determination error and subjective determination, It is difficult to make an objective and accurate determination.

【0003】[0003]

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するため、例えば赤外線の光源より発する光束を扇
状に投光する手段と、該投光された扇状光面に鉛直に通
過する運動物体よりの反射光を所定の位置だけ離れた2
組の集光用レンズ系と光センサにて位置検知する手段
と、該2個の光センサの位置検出出力電気信号を用いて
運動物体の通過座標を演算決定するアルゴリズム手段
と、演算結果を映像出力するグラフィック表示システム
手段と、該投光手段と該位置検出する手段と該アルゴリ
ズム手段と該グラフィック表示システム手段との構築を
援助するコンピュータとソフトウェアーとを具備し、野
球用投球判定の場合は投球ボールを運動物体として光検
知する運動物体光検知測定装置としたことを特徴とする
ものである。
In order to solve the above problems, the present invention solves the above problems by, for example, means for projecting a light beam emitted from an infrared light source in a fan shape and vertically passing through the projected fan-shaped light surface. The reflected light from the moving object is separated by a predetermined position 2
A unit for detecting a position by a pair of condensing lens system and an optical sensor, an algorithm unit for calculating and determining a passing coordinate of a moving object by using position detection output electric signals of the two optical sensors, and an image of the calculation result. A graphic display system means for outputting, the light projecting means, the position detecting means, the algorithm means, and a computer and software for assisting the construction of the graphic display system means are provided. The present invention is characterized in that it is a moving object light detecting and measuring device that detects a throwing ball as a moving object.

【0004】[0004]

【作用】このような構成において、運動物体が略移動す
る方向の鉛直断面に投光してある赤外線あるいは可視光
線の扇状光束内を通過する際、運動物体はその通過時間
中に散乱反射光を作る。該散乱反射光は、断面方向に一
定の距離をおいて対峙して設置された一対の集光レンズ
により、光センサに導かれる。光センサとして断面方向
に沿ってイメージラインセンサが用いられた場合には、
2組のそのラインセンサは、運動物体からの反射光を異
なる仰角で、従ってセンサ上の異なる位置に仰角に対応
したイメージとして検知する。よって、該両センサー間
の一定距離の値と運動物体のラインセンサ上の検出位置
の値より、三角測量の原理で、運動物体の断面内通過位
置情報を演算アルゴリズムを用いて決定し、グラフィッ
ク表示システムを用いてデスプレイに映像出力させるを
得るものである。
In this structure, when the moving object passes through the fan-shaped luminous flux of infrared rays or visible rays projected on the vertical cross section in the substantially moving direction, the moving object produces scattered reflected light during the passing time. create. The scattered reflected light is guided to the optical sensor by a pair of condensing lenses installed facing each other with a certain distance in the cross-sectional direction. When an image line sensor is used along the cross section as an optical sensor,
The two sets of that line sensor detect the reflected light from the moving object at different elevation angles and therefore at different positions on the sensor as images corresponding to the elevation angle. Therefore, from the value of the constant distance between the two sensors and the value of the detected position of the moving object on the line sensor, the cross-sectional passing position information of the moving object is determined using a calculation algorithm by the principle of triangulation, and is displayed graphically. This is to get the video output to the display using the system.

【0005】野球用ストライク判定装置として本発明装
置を稼働させる場合には、予め設定したストライクゾー
ンの座標位置と検出したボール通過位置とを比較判別す
る演算アルゴリズムを搭載することにより目的を達成す
ることが出来る。また、本装置の内、該投光手段と該受
光手段とをホームベース下にハウジングし、投光用窓部
と受光用窓部をホームベースの投球側前縁に沿って配置
し、投球ボールを判定すべき位置であるホームベース前
縁において精度良くボールの通過位置を検出し、ストラ
イクか否かを瞬時に客観的に判別するを得るものであ
る。
When the device of the present invention is operated as a baseball strike determining device, the object is achieved by mounting an arithmetic algorithm for comparing and discriminating the coordinate position of the strike zone set in advance and the detected ball passing position. Can be done. Further, in the present device, the light projecting means and the light receiving means are housed under the home base, and the light projecting window portion and the light receiving window portion are arranged along the front edge of the home base on the pitching side. It is possible to accurately detect the passing position of the ball at the front edge of the home base, which is the position to be determined, and to instantaneously and objectively determine whether or not it is a strike.

【0006】[0006]

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図1において、扇状に展開して並べられた複数
の赤外線発光ダイオード1より発せられた光束を投光用
シリンドリカルレンズ2によって平板扇状の光束3を、
運動物体4の略運動方向鉛直断面内に投光する。平板扇
状の光束3は、側面図図3に示すように、概略Lの幅を
持っており、運動物体4は速度vに応じて短時間T=L
/vの時間で光束3を通過する。その時間の間、光束3
を反射し続け、散乱反射光の一部5aは、受光レンズ6
aを経て光センサ7aに結像する。また、散乱反射光の
一部5bは、同様に受光レンズ6bを経て光センサ7b
に結像する。光センサ7a、7bには、CCDイメージ
ラインセンサ、MOSイメージラインセンサ、フォトダ
イオードラインセンサや半導体位置検出器など広知の各
種の1次元アレイリニアイメージセンサ等を光点位置検
出素子として適用できることは明らかである。フォトダ
イオードラインセンサを用いた場合には、各素子の検知
時間からtが求まり、速度vが判定できる。前期光セン
サへの背景雑音光の入力を除去するため、光源の光波長
帶域のみを通過させる目的で、光フィルター7cと7d
を光センサーの窓部に配置してある。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, a light flux emitted from a plurality of infrared light emitting diodes 1 arranged in a fan shape is arranged by a cylindrical lens 2 for projecting light into a flat fan shape light flux 3.
The light is projected within the vertical cross section of the moving object 4 in the substantially moving direction. The flat-plate fan-shaped light beam 3 has a width of approximately L as shown in the side view of FIG. 3, and the moving object 4 has a short time T = L depending on the velocity v.
It passes through the light flux 3 at a time of / v. During that time, the luminous flux 3
And a part 5a of the scattered reflected light is reflected by the light receiving lens 6
An image is formed on the optical sensor 7a via a. Further, a part 5b of the scattered reflected light similarly passes through the light receiving lens 6b, and then the optical sensor 7b.
Image on. For the optical sensors 7a and 7b, various widely known one-dimensional array linear image sensors such as CCD image line sensor, MOS image line sensor, photodiode line sensor and semiconductor position detector can be applied as the light spot position detecting element. it is obvious. When a photodiode line sensor is used, t can be obtained from the detection time of each element, and the speed v can be determined. In order to remove the background noise light input to the optical sensor, the optical filters 7c and 7d are used for the purpose of passing only the optical wavelength band of the light source.
Is placed in the window of the optical sensor.

【0007】平面図図2に示すように、各光センサ7
a、7bの長手方向を前記鉛直断面に平行に配置するこ
とにより、図4に示すように前記各光センサ7a、7b
の中心より運動物体を望む仰角の補角θ1、θ2に応
じ、前記光センサ上に生じる結像光点の位置Xa、Xb
がそれぞれに変化する。本実施例では、例えば、開口直
径30mm、焦点距離f=22mmの2枚のフレネルレ
ンズを重ね合わせて短焦点f=11mm、開口角を90
度、Fナンバー0.4を実現し、リニアイメージセンサ
の素子数を1024とした場合、仰角の分解能は0.0
88度であり、1.5m離れた位置を通過する運動物体
の位置分解能は、2.6mmとなり高精度の2次元位置
検出が実現できる。
Plan view As shown in FIG. 2, each optical sensor 7
By arranging the longitudinal directions of a and 7b in parallel with the vertical cross section, as shown in FIG. 4, the respective optical sensors 7a and 7b are arranged.
Positions Xa and Xb of the image forming light spot generated on the optical sensor according to the supplementary angles θ1 and θ2 of the elevation angle at which the moving object is desired from the center of
Changes with each. In this embodiment, for example, two Fresnel lenses having an aperture diameter of 30 mm and a focal length f = 22 mm are superposed to have a short focus f = 11 mm and an aperture angle of 90.
And an F-number of 0.4, and the number of elements of the linear image sensor is 1024, the elevation resolution is 0.0
It is 88 degrees, and the position resolution of a moving object passing through a position 1.5 m away is 2.6 mm, and highly accurate two-dimensional position detection can be realized.

【0008】図4を参照して、運動物体の通過2次元座
標(X、Y)の演算法を以下に説明する。レンズ面をX
軸とし、図4に示すように中心鉛直上方にY軸をとり、
光センサのY座標はレンズ焦点距離fに配置する。今、
運動物体の検出された各センサにおける光点位置をそれ
ぞれ(Xa、f)、(Xb、f)とすると、三角測量の
原理と同様にして、計算式X=D(Xa+Xb)/2
(D−Xb+Xa)、Y=Df(D−Xb+Xa)より
通過2次元座標(X、Y)が算出される。
With reference to FIG. 4, a method of calculating the passing two-dimensional coordinates (X, Y) of a moving object will be described below. X on the lens surface
As the axis, take the Y axis vertically above the center as shown in FIG.
The Y coordinate of the optical sensor is arranged at the lens focal length f. now,
Assuming that the positions of the light spots on the sensors detected for the moving object are (Xa, f) and (Xb, f), respectively, the calculation formula X = D (Xa + Xb) / 2 is obtained in the same manner as the principle of triangulation.
The passing two-dimensional coordinates (X, Y) are calculated from (D-Xb + Xa) and Y = Df (D-Xb + Xa).

【0009】図1及び図5を参照して、本実施例に於け
る信号系統の動作法を説明する。ホストコンピュータ1
3からシリアル通信でMOSリニアイメージセンサA7
aおよびB7bの蓄積露光時間φTGを1.25ms〜
12.5msの範囲で変更可能にし、10MHz動作の
Z80シリーズワンチップマイコン10を制御用に使用
し、タイミング用4Mクロックをプログマブルカウンタ
11より分周している。MOSセンサ7a、7bの駆動
は4MHzの6分周である666KHzで行ない、1ラ
インのスキャンに1.53msを要する。左右2チャン
ネルのビデオ信号を50MHzフラッシュ動作8ビット
A/Dコンバータ12a、12bでホストコンピュータ
13に取り込む。
The operation method of the signal system in this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 5. Host computer 1
3 through serial communication MOS linear image sensor A7
a and B7b accumulation exposure time φTG is 1.25 ms
The Z80 series one-chip microcomputer 10 operating at 10 MHz is used for control, which can be changed within the range of 12.5 ms, and the 4M clock for timing is divided by the programmable counter 11. The MOS sensors 7a and 7b are driven at 666 KHz, which is a 6-division of 4 MHz, and 1.53 ms is required to scan one line. The left and right two-channel video signals are taken into the host computer 13 by the 50 MHz flash operation 8-bit A / D converters 12a and 12b.

【0010】前記取り込まれたデータは、ホストコンピ
ュータ13に予めプログラムしたソフトウェアの構成に
よって演算処理されてデスプレイ14に表示される。
The fetched data is arithmetically processed by the configuration of software programmed in the host computer 13 and displayed on the display 14.

【0011】前記ソフトウェアの構成例を、図6を参照
して説明する。本プログラムは、以下のメニュウより構
成され、選択によって実行に入る。(a)光センサデー
タの取り込みと波形表示、(b)2次元位置の計算、
(c)データの平滑化処理、(d)ファイルの入出力、
(e)位置計算用パラメータの設定、(f)所定ゾーン
通過の判定(2D、3D表示)、(g)光センサ露光時
間設定 等である。
A configuration example of the software will be described with reference to FIG. This program consists of the following menus, and is selected and executed. (A) Capture of optical sensor data and waveform display, (b) calculation of two-dimensional position,
(C) data smoothing processing, (d) file input / output,
(E) Setting of position calculation parameters, (f) Determination of passing through a predetermined zone (2D, 3D display), (g) Photosensor exposure time setting, etc.

【0012】(a)光センサデータの取り込みと波形表
示ルーチンでは、光点位置検出情報を持った2つのイメ
ージラインセンサから、A/Dコンバータ12a、12
bを介してホストコンピュータ13にデータを取り込
み、それぞれの信号波形をデスプレイ14上に出力表示
する。また、サンプリング条件も設定によって種々変え
ることが出来る。
(A) In the photosensor data fetching and waveform display routine, two image line sensors having light spot position detection information are used to convert A / D converters 12a, 12a.
Data is taken into the host computer 13 via b, and each signal waveform is output and displayed on the display 14. Also, the sampling conditions can be variously changed by setting.

【0013】(b)2次元位置計算ルーチンは、原デー
タと(c)で計算される平滑化処理データに対して、2
次元位置を計算し、その座標を(mm)単位で表示す
る。計算方法は光強度の最大値を検出し、光センサのア
レーの位置番号から、その位置をXa、Xb座標に変換
し、図4の計算方法で説明した計算式に従って運動物体
の2次元位置(X、Y)を計算する。
(B) The two-dimensional position calculation routine is performed on the original data and the smoothed data calculated in (c).
Calculate the dimensional position and display the coordinates in units of (mm). The calculation method detects the maximum value of the light intensity, converts the position from the position number of the array of optical sensors into Xa and Xb coordinates, and according to the calculation formula described in the calculation method of FIG. 4, the two-dimensional position of the moving object ( Calculate X, Y).

【0014】(c)波形データ処理ルーチンは、測定さ
れたデータからノイズ成分を除去し、本来の信号波形を
再生する平滑化処理ルーチンである。公知の処理方法は
種々あるが、本実施例ではラインセンサの各素子の値
を、その周囲の局所的な平均値に置き換える方法(局所
平均処理による平滑化)で行なっている。この手法は計
算量が少なくて済み高速処理に適しているからである。
(C) The waveform data processing routine is a smoothing processing routine that removes noise components from the measured data and reproduces the original signal waveform. Although there are various known processing methods, in the present embodiment, the value of each element of the line sensor is replaced with a local average value around it (smoothing by local averaging processing). This method requires a small amount of calculation and is suitable for high-speed processing.

【0015】(a)ファイル入出力ルーチンは、データ
ファイルの読み込みと原データおよび平滑化データをセ
イブすることが出来、かつグラフィック表示可能とする
ものである。
(A) The file input / output routine can read the data file, save the original data and the smoothed data, and display the data graphically.

【0016】(e)位置計算用パラメータの設定では、
運動物体の位置を計算する場合に必要な数値を設定す
る。設定パラメータは、ラインセンサの全長、全素子
数、中心座標、レンズ焦点距離f、2つのラインセンサ
間距離D、レンズ収差補正値等である。
(E) In setting the position calculation parameters,
Set the required numerical value when calculating the position of a moving object. The setting parameters are the total length of the line sensor, the total number of elements, the center coordinates, the lens focal length f, the distance D between the two line sensors, the lens aberration correction value, and the like.

【0017】(f)所定ゾーン判定ルーチンは、前記の
(a)、(c)、(b)を連続して実行し、その運動物
体の座標が予め設定した所定のゾーンにあるかないかを
識別し、座標値と所定のゾーンを通過したか否かの判定
結果をデスプレイに表示し、さらに2次元あるいは3次
元でグラフィック表示する。なお、本ルーチンには連続
モード測定とリアルタイムモード測定を設け、前者はた
とえばキー入力で測定を繰り返し、後者はキー入力があ
るまでリアルタイムで測定を繰り返す様にしてある。
(F) The predetermined zone determination routine continuously executes the above (a), (c) and (b) to identify whether or not the coordinates of the moving object are within a predetermined zone set in advance. Then, the coordinate value and the determination result as to whether or not the vehicle has passed the predetermined zone are displayed on the display and further displayed graphically in two dimensions or three dimensions. In this routine, continuous mode measurement and real time mode measurement are provided. For example, the former repeats the measurement by key input, and the latter repeats the measurement in real time until there is a key input.

【0018】(g)光センサ露光時間設定ルーチンは、
光電変換による各素子内の荷電粒子(電子、正孔)を蓄
積する時間を設定し、適当な感度のもとで光検知を行な
うためである。
(G) The photosensor exposure time setting routine is
This is because the time for accumulating charged particles (electrons, holes) in each element by photoelectric conversion is set, and light detection is performed with appropriate sensitivity.

【0019】つぎに、前記実施例を野球の投球ボールス
トライク判定装置として稼働させた場合の実施例を、図
7を参照して説明する。図1の投光部(構成素子:1、
1a、1b、2、)と受光部(構成素子:6a、6b、
7a、7b、7c、7d、8a、8b、9、10、1
1)を図7に示すハウジングケース18に収納し、ホー
ムベース15に投光用窓部17を設けシリンドリカルレ
ンズ2を配置し、さらに受光用窓部16a、16bを設
けフレネルレンズ6a、6bを配置し、図1と同様に投
光部、受光部をケース18内に構成設置する。信号線1
9aと給電線19bを介して、外部にホストコンピュー
タ13とA/Dコンバータ12a、12bおよびデスプ
レイ14を配置する。
Next, an embodiment in which the above embodiment is operated as a baseball pitching ball strike determination device will be described with reference to FIG. The light-projecting unit (components: 1,
1a, 1b, 2) and a light receiving part (constituent elements: 6a, 6b,
7a, 7b, 7c, 7d, 8a, 8b, 9, 10, 1
7) is housed in a housing case 18 shown in FIG. 7, a window 17 for projecting light is provided on the home base 15, the cylindrical lens 2 is arranged, and windows 16a, 16b for receiving light are further provided and Fresnel lenses 6a, 6b are arranged. Then, similarly to FIG. 1, the light projecting section and the light receiving section are configured and installed in the case 18. Signal line 1
A host computer 13, A / D converters 12a and 12b, and a display 14 are externally arranged via 9a and a power supply line 19b.

【0020】以上の構成に基づいて、前記実施例と同様
に、ただし運動物体を投球ボールとし、ソフトウェアの
通過領域判定をストライクゾーンに設定して、動作させ
る。ストライクゾーンはバッター個人の身体特性に基づ
いて設定すべきものであるときには、予め個人毎に登録
し、前記ソフトウェアの所定ゾーン判定ルーチンに各個
人のストライクゾーンの座標を読み込んでおき、光検知
座標と比較判定して、通過ボール位置のグラフィック表
示と共に判定結果を表示する。
Based on the above construction, the moving object is a pitching ball and the passing area judgment of the software is set to the strike zone to operate the same as in the above embodiment. When the strike zone should be set based on the batter's individual physical characteristics, it is registered for each individual in advance, and the coordinates of the strike zone of each individual are read in the predetermined zone determination routine of the software and compared with the light detection coordinates. The judgment result is displayed together with the graphic display of the passing ball position.

【0021】図7のハウジングケース18は簡易小型に
作成できて、ホームベース下の地中に埋め込み、信号線
と給電線は地中を介して外部に設置したホストコンピュ
ータ等と接続して使用できることはもとより、練習用と
しては、ハウジングケース18を地上に、あるいは体育
館などにあっては床上に設置して、使用できるものであ
る。
The housing case 18 of FIG. 7 can be made simple and small, and it can be embedded in the ground under the home base, and the signal line and the power supply line can be used by connecting to a host computer installed outside through the ground. Of course, for practice, the housing case 18 can be installed on the ground or, in a gymnasium or the like, installed on the floor.

【0022】図8に、速度及び3次元通過位置検出可能
な他の実施例を示す。図7で説明した投光部及び受光部
を図8に示すように2個のハウジングケース101、1
02に同じく収納し、運動物体の略移動方向に並置して
投光する。運動物体による反射光は各々検知され演算さ
れて位置(X1、Y1)、(X2、Y2)が分かり、所
定ゾーン内の3次元軌跡がグラフィック表示できる。
FIG. 8 shows another embodiment capable of detecting the velocity and the three-dimensional passing position. As shown in FIG. 8, the light emitting unit and the light receiving unit described in FIG.
It is also housed in 02 and juxtaposed in the substantially moving direction of the moving object to project light. The reflected light from the moving object is detected and calculated, the positions (X1, Y1) and (X2, Y2) are known, and the three-dimensional locus in the predetermined zone can be displayed graphically.

【0023】その結果、投球ボール判定装置として使用
した場合には、投球の球種が判別可能となり、また前記
2点間の通過時間測定から、速度も演算できる。
As a result, when used as a pitching ball determination device, the type of pitched ball can be determined, and the velocity can be calculated from the passage time measurement between the two points.

【0024】図9に、2次元アレイセンサを用いる他の
実施例を示す。投光部は前記実施例と同じであり、イメ
ージラインセンサの代わりに図9に示すように2次元ア
レイセンサ20を設け、レンズ6により運動物体(図9
では投球ボール4a)の反射像を2次元アレイセンサ2
0上に結像し、位置検出を行ない、前記ソフトウェアと
同様の手法を駆使して、デスプレイ14にグラフィック
表示する。
FIG. 9 shows another embodiment using a two-dimensional array sensor. The light projecting unit is the same as that of the above embodiment, a two-dimensional array sensor 20 is provided as shown in FIG. 9 instead of the image line sensor, and a moving object (see FIG.
Then, the reflection image of the pitching ball 4a) is measured by the two-dimensional array sensor 2
The image is formed on 0, the position is detected, and a graphic display is made on the display 14 by making full use of the same method as the software.

【0025】前記各実施例に於ける光源として発光ダイ
オードを用いる例を示したが、他の光源や半導体レーザ
発振器を用いても同様の効果が得られることは明らかで
ある。
Although an example of using a light emitting diode as a light source is shown in each of the above-mentioned embodiments, it is obvious that the same effect can be obtained by using other light sources or semiconductor laser oscillators.

【0026】前記各実施例で示した各構成を本発明の趣
旨を違えることなく、適宜組み合わせを変化させても本
発明に基づくことは明らかである。
It is clear that the respective configurations shown in the above-mentioned embodiments are based on the present invention even if the combination is appropriately changed without changing the gist of the present invention.

【0027】[0027]

【発明の効果】この発明は、以上説明したように、光源
より発する光束を略扇状に投光する手段と、該投光され
た扇状光面に鉛直に通過する運動物体よりの反射光を所
定の位置だけ離れた2組の集光用レンズ系と光センサに
て位置検知する手段と、該2個の光センサーの位置検出
出力電気信号を用いて運動物体の通過2次元座標を演算
決定するアルゴリズム手段と、演算結果を映像出力する
グラフィック表示システム手段と、該投光手段と該位置
検出する手段と該アルゴリズム手段と該グラフィック表
示システム手段との構築を援助するコンピュータとソフ
トウェアーとを、備える構成としたので、扇状光面を通
過する運動物体の2次元位置を無接触で精度良く検知で
き、運動物体の位置確認センサとして各種計測に使用可
能であり、野球の投球ボールのストライク判定装置とし
て使用する場合には、球審によるストライクの判断ミス
や主観的な判定の広狭差があっても、客観的に正確にス
トライクか否かの判定データを表示することができる。
As described above, according to the present invention, the means for projecting the luminous flux emitted from the light source in a substantially fan shape and the reflected light from the moving object passing vertically to the projected fan-shaped light surface are predetermined. 2 sets of condensing lens system and optical sensor for detecting the position of the moving object and two-dimensional coordinates of the moving object are calculated by using the electric signals of the position detection output of the two optical sensors. An algorithm means, a graphic display system means for outputting a calculation result as an image, a light projecting means, a position detecting means, a computer and software for assisting the construction of the algorithm means and the graphic display system means are provided. Since it is configured, the two-dimensional position of the moving object passing through the fan-shaped light surface can be accurately detected without contact, and it can be used as a position confirmation sensor of the moving object for various measurements. When used as a strike determination device for a ball, even if there is a mistake in the strike judgment by the ball referee or a difference in subjective judgment, it is possible to objectively and accurately display the judgment data on whether or not the strike. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】運動物体光検知測定装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a moving object light detection and measurement device.

【図2】投光用シリンドリカルレンズ2と受光用フレネ
ルレンズ6a、6bの平面図である。
FIG. 2 is a plan view of a light projecting cylindrical lens 2 and light receiving Fresnel lenses 6a and 6b.

【図3】投光と運動物体の側面図である。FIG. 3 is a side view of a light projection and a moving object.

【図4】運動物体位置(X、Y)を計算するための座標
図である。
FIG. 4 is a coordinate diagram for calculating a moving object position (X, Y).

【図5】電気信号系統の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of an electric signal system.

【図6】ソフトウェアのブロック線図である。FIG. 6 is a block diagram of software.

【図7】野球用ストライク判定装置のハウジング部構成
図である。
FIG. 7 is a configuration diagram of a housing portion of a strike determination device for baseball.

【図8】速度及び3次元軌跡測定装置の構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram of a velocity and three-dimensional trajectory measuring device.

【図9】2次元アレイセンサ用いた光検知測定装置の構
成図である。
FIG. 9 is a configuration diagram of a light detection and measurement device using a two-dimensional array sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 1b 電源 2、2’ 投光用レンズ 3 平板扇状の光束 4 運動物体 5a、5b、5 反射光 6a、6b、6a1、6b1、6a2、6b2 受光用
レンズ 7a、7b 光センサ 7c、7d 光フィルター 8a、8b コントローラ 9 タイミング発生器 10 マイコンチップ 12a、12b、12a1、12b1、12a2、12
b2 A/Dコンバータ 13 ホストコンピュータ 14 デスプレイ 15 ホームベース 16a、16b 受光用窓 17 投光用窓 18、101、102 ハウジングケース
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 light source 1b power source 2 2'projection lens 3 flat plate fan-shaped light beam 4 moving object 5a, 5b, 5 reflected light 6a, 6b, 6a1, 6b1, 6a2, 6b2 light-receiving lens 7a, 7b optical sensor 7c, 7d light Filter 8a, 8b Controller 9 Timing generator 10 Microcomputer chip 12a, 12b, 12a1, 12b1, 12a2, 12
b2 A / D converter 13 Host computer 14 Display 15 Home base 16a, 16b Light receiving window 17 Light projecting window 18, 101, 102 Housing case

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // G01B 21/00 D ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI technical display location // G01B 21/00 D

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源より発する光束を略扇状に投光する
手段と、該投光された扇状光面に鉛直に通過する運動物
体よりの反射光を所定の位置だけ離れた2組の集光用レ
ンズ系と光センサにて位置検知する手段と、該2個の光
センサーの位置検出出力電気信号を用いて運動物体の通
過2次元座標を演算決定するアルゴリズム手段と、演算
結果を映像出力するグラフィック表示システム手段と、
該投光手段と該位置検出する手段と該アルゴリズム手段
と該グラフィック表示システム手段との構築を援助する
コンピュータとソフトウェアーとを、具備したことを特
徴とする運動物体光検知測定装置。
1. A means for projecting a light beam emitted from a light source in a substantially fan shape, and two sets of condensing light reflected by a moving object passing vertically through the projected fan-shaped light surface at a predetermined position. Means for detecting a position by means of a lens system and an optical sensor, an algorithm means for arithmetically determining the passing two-dimensional coordinates of a moving object using position detection output electric signals of the two optical sensors, and an image output of the arithmetic result. Graphic display system means,
A moving object light detecting and measuring apparatus comprising a computer and software for assisting in constructing the light projecting means, the position detecting means, the algorithm means and the graphic display system means.
【請求項2】 前記運動物体を野球投球ボールとし、予
め設定したストライクゾーンの座標位置との比較を用い
てストライクか否かを判定する演算処理を兼ね備え、投
球用ストライク判定を行なうことを特徴とする請求項1
記載の運動物体光検知測定装置。
2. The baseball pitching ball is used as the moving object, and a strike determination for pitching is performed by also including arithmetic processing for determining whether or not a strike is made by using comparison with a coordinate position of a strike zone set in advance. Claim 1
The moving object light detection and measurement device described.
【請求項3】 請求項1記載の光源に1ないし複数に配
列した複数の赤外発光ダイオードを用い、該赤外発光ダ
イオードよりの複数の拡散光束をシリンドルカルレンズ
を用いて略平板扇状に投光する手段を備えたことを特徴
とする運動物体光検知測定装置。
3. The light source according to claim 1, wherein a plurality of infrared light emitting diodes arranged in one or more are used, and a plurality of diffused light fluxes from the infrared light emitting diodes are formed into a substantially flat fan shape by using a cylindrical lens. A moving object light detection / measurement apparatus comprising means for projecting light.
【請求項4】 請求項1記載の光検知手段に複数のフレ
ネルレンズ板の重ね合わせによる開口角の拡大と明るさ
の改善を計ったことを特徴とする集光用レンズ系と、光
源の波長域の光を透過するフィルターとを備え、反射光
位置検出にイメージラインセンサを用いたことを特徴と
する運動物体光検知測定装置。
4. A condensing lens system characterized by expanding the aperture angle and improving brightness by superimposing a plurality of Fresnel lens plates on the light detecting means according to claim 1, and a wavelength of a light source. A moving object light detection / measurement device, characterized in that an image line sensor is used for detecting the position of reflected light, and a filter that transmits light in the range.
【請求項5】 請求項2記載の投球用ストライク判定を
行なうことを特徴とする運動物体光検知測定装置に於
て、該投光用窓と該位置検出用窓部を野球用ホームベー
スの前縁に沿ってに設け該投光手段と該位置検出する手
段とを該野球用ホームベース下にハウジングしホームベ
ース上面より投光および受光を行ない、該ハウジング部
に信号線と給電線を接続し、該コンピュータと該アルゴ
リズム手段と該グラフィック表示システム手段とを外部
に設けて、投球用ストライク判定を行なうことを特徴と
する運動物体光検知測定装置。
5. A moving object light detecting and measuring apparatus according to claim 2, wherein the strike determination for pitching is performed, and the window for projecting light and the window for detecting position are located in front of the baseball home base. The light projecting means and the position detecting means provided along the edge are housing under the baseball home base to project and receive light from the upper surface of the home base, and the signal line and the power supply line are connected to the housing portion. A moving object light detecting and measuring apparatus characterized in that the computer, the algorithm means, and the graphic display system means are provided outside to make a strike determination for pitching.
【請求項6】 請求項1記載の扇状に投光した光束中を
通過する運動物体の反射時間を光センサの出力から計測
演算することにより運動物体の速度を検知することを特
徴とする請求項1ないし5記載の運動物体光検知測定装
置。
6. The velocity of a moving object is detected by measuring and calculating the reflection time of the moving object passing through the fan-shaped light beam according to claim 1 from the output of an optical sensor. The moving object light detection and measurement device according to any one of 1 to 5.
【請求項7】 請求項1ないし6記載の運動物体光検知
測定装置に於て、運動物体の略運動方向に該装置を所定
の距離をおいて2器並置し、該両器の運動物体の2次元
通過位置情報より、運動物体の3次元軌跡と速度を演算
出力することを特徴とする運動物体光検知測定装置。
7. The moving object light detecting and measuring device according to claim 1, wherein two devices are arranged side by side at a predetermined distance in a substantially moving direction of the moving object, and A moving object light detecting and measuring apparatus characterized by calculating and outputting a three-dimensional trajectory and speed of a moving object from two-dimensional passing position information.
【請求項8】 請求項1ないし7記載の運動物体光検知
測定装置の光源を半導体レーザ発振器にしたことを特徴
とする運動物体光検知測定装置。 【請求光9】 前記2個の光センサを、1個の2次元ア
レイセンサとしたことを特徴とする請求項1ないし8記
載の運動物体光検知測定装置。
8. A moving object light detecting and measuring apparatus, wherein a light source of the moving object light detecting and measuring apparatus according to claim 1 is a semiconductor laser oscillator. 9. The moving object light detecting and measuring apparatus according to claim 1, wherein the two light sensors are one two-dimensional array sensor.
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