JPH10153417A - 形状計測装置及び方法 - Google Patents
形状計測装置及び方法Info
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- JPH10153417A JPH10153417A JP8315090A JP31509096A JPH10153417A JP H10153417 A JPH10153417 A JP H10153417A JP 8315090 A JP8315090 A JP 8315090A JP 31509096 A JP31509096 A JP 31509096A JP H10153417 A JPH10153417 A JP H10153417A
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- time
- target
- laser beam
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- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 粉塵や水蒸気などの影響がなく、測距装置の
窓、粉塵等からの反射光と対象物（石炭・鉄鉱石）から
の反射光とを確実に識別でき、かつ受信信号の出力レベ
ルが低下する場合でも高精度に対象物までの距離を測距
できる形状計測装置及び方法を提供する。 【解決手段】 センシング装置１０と信号処理装置２０
とからなり、信号処理装置に時間計測カウンター２２を
備える。時間計測カウンター２２は、送信信号ｂを検出
して時間計測ｄを開始し、対象物に応じた所定の時間の
みゲートｅを開いてその間の最も遅い受信信号の検出時
間と信号最大値から受信信号を放物線で近似して往復時
間Δｔを算出する。
窓、粉塵等からの反射光と対象物（石炭・鉄鉱石）から
の反射光とを確実に識別でき、かつ受信信号の出力レベ
ルが低下する場合でも高精度に対象物までの距離を測距
できる形状計測装置及び方法を提供する。 【解決手段】 センシング装置１０と信号処理装置２０
とからなり、信号処理装置に時間計測カウンター２２を
備える。時間計測カウンター２２は、送信信号ｂを検出
して時間計測ｄを開始し、対象物に応じた所定の時間の
みゲートｅを開いてその間の最も遅い受信信号の検出時
間と信号最大値から受信信号を放物線で近似して往復時
間Δｔを算出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、対象物形状を遠隔
から非接触で計測する形状計測装置及び方法に関する。
から非接触で計測する形状計測装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】遠隔から３次元対象物の形状及び距離を
認識するために、例えば、「３次元形状及び距離認識方
式」（特開平５−１８７２０号）等が提案されている。
この方式は、水平及び垂直方向に指向方向が可変に設け
られたテレビカメラで、３次元形状を有する対象物を所
定の位置から撮像し、撮像された映像信号を画像処理装
置で画像処理して、対象物の所定位置からみた２次元的
な外形及び重心位置の座標値を演算装置で設定し、この
座標値に基づいて所定位置から対象物の部分に測距装置
から測距用光線を照射して、その反射光に基づいて演算
装置乃至中央処理装置が対象物の所定位置からみた３次
元形状及び所定位置からの距離を認識するものである。
認識するために、例えば、「３次元形状及び距離認識方
式」（特開平５−１８７２０号）等が提案されている。
この方式は、水平及び垂直方向に指向方向が可変に設け
られたテレビカメラで、３次元形状を有する対象物を所
定の位置から撮像し、撮像された映像信号を画像処理装
置で画像処理して、対象物の所定位置からみた２次元的
な外形及び重心位置の座標値を演算装置で設定し、この
座標値に基づいて所定位置から対象物の部分に測距装置
から測距用光線を照射して、その反射光に基づいて演算
装置乃至中央処理装置が対象物の所定位置からみた３次
元形状及び所定位置からの距離を認識するものである。
【０００３】また、同様な装置として、レーザレーダ装
置が知られている。この装置は、図６に模式的に示すよ
うに、レーザ装置１、テレスコープ２、光検出装置３、
データ処理装置４、等から構成され、レーザ装置１によ
り対象物（例えば散乱体６）にレーザ光５を放射（発
信）し、対象物によるミー散乱光７をテレスコープ２で
受信し、光検出装置３及びデータ処理装置４により、散
乱体６までの距離、その密度、厚さ、速度等を検出する
ようになっている。なおこの図で３ａは偏光ビームスプ
リッタ、４ａ，４ｂ，４ｃはそれぞれアンプ、レコー
ダ、コンピュータである。
置が知られている。この装置は、図６に模式的に示すよ
うに、レーザ装置１、テレスコープ２、光検出装置３、
データ処理装置４、等から構成され、レーザ装置１によ
り対象物（例えば散乱体６）にレーザ光５を放射（発
信）し、対象物によるミー散乱光７をテレスコープ２で
受信し、光検出装置３及びデータ処理装置４により、散
乱体６までの距離、その密度、厚さ、速度等を検出する
ようになっている。なおこの図で３ａは偏光ビームスプ
リッタ、４ａ，４ｂ，４ｃはそれぞれアンプ、レコー
ダ、コンピュータである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の計測計
測手段を応用して、比較的短距離に位置する対象物の形
状を計測することが要望されている。例えば、船艙内に
バラ積みした石炭，鉄鋼石等の積層高さ（表面位置）を
レーザ光を用いて計測することにより、従来の目視判断
に比較して、対象物（例えば石炭・鉄鉱石）の積層状態
を非接触で正確に計測することができる。
測手段を応用して、比較的短距離に位置する対象物の形
状を計測することが要望されている。例えば、船艙内に
バラ積みした石炭，鉄鋼石等の積層高さ（表面位置）を
レーザ光を用いて計測することにより、従来の目視判断
に比較して、対象物（例えば石炭・鉄鉱石）の積層状態
を非接触で正確に計測することができる。
【０００５】しかし、対象物の位置が１０〜５０ｍ程度
と、比較的短距離に位置する場合には、測定対象物ま
での間に粉塵や水蒸気などが存在すると、光が測定対象
まで到達しなかったり、粉塵・水蒸気を測定対象物と判
断してしまうことがあった。すなわち、測距装置の窓、
粉塵等からの反射光と、対象物（石炭・鉄鉱石）からの
反射光との識別が困難であり、大きな計測誤差が生じる
ことがある問題点があった。また、しきい値を用いて
送信信号と受信信号を検出する従来の信号検出方法で
は、受信信号の出力レベルが減衰等で低下していると、
使用している発振器の数パルス以上に相当する誤差が生
じることがあり、例えば１００ＭＨｚでは、１パルスが
１ｎｓｅｃ程度に相当するため１ｎｓｅｃに相当する距
離（約１５ｃｍ）の数倍の誤差が生じる問題点があっ
た。
と、比較的短距離に位置する場合には、測定対象物ま
での間に粉塵や水蒸気などが存在すると、光が測定対象
まで到達しなかったり、粉塵・水蒸気を測定対象物と判
断してしまうことがあった。すなわち、測距装置の窓、
粉塵等からの反射光と、対象物（石炭・鉄鉱石）からの
反射光との識別が困難であり、大きな計測誤差が生じる
ことがある問題点があった。また、しきい値を用いて
送信信号と受信信号を検出する従来の信号検出方法で
は、受信信号の出力レベルが減衰等で低下していると、
使用している発振器の数パルス以上に相当する誤差が生
じることがあり、例えば１００ＭＨｚでは、１パルスが
１ｎｓｅｃ程度に相当するため１ｎｓｅｃに相当する距
離（約１５ｃｍ）の数倍の誤差が生じる問題点があっ
た。
【０００６】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、粉塵
や水蒸気などの影響がなく、測距装置の窓、粉塵等から
の反射光と、対象物（石炭・鉄鉱石）からの反射光とを
確実に識別できる形状計測装置を提供することにある。
また、本発明の別の目的は、受信信号の出力レベルが減
衰等で低下する場合でも、使用する発振器の単一パルス
に匹敵する高精度で対象物までの距離を測距できる形状
計測装置及び方法を提供することにある。
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、粉塵
や水蒸気などの影響がなく、測距装置の窓、粉塵等から
の反射光と、対象物（石炭・鉄鉱石）からの反射光とを
確実に識別できる形状計測装置を提供することにある。
また、本発明の別の目的は、受信信号の出力レベルが減
衰等で低下する場合でも、使用する発振器の単一パルス
に匹敵する高精度で対象物までの距離を測距できる形状
計測装置及び方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、パルス
レーザ光を対象物に向けて送信しかつ対象物からの反射
レーザ光を受信するセンシング装置と、送信信号及び受
信信号から対象物までの距離を演算する信号処理装置
と、を備え、信号処理装置は、パルスレーザ光の送信ト
リガ信号の出力及び送信信号と複数の受信信号が入力さ
れレーザ光の往復時間を出力する時間計測カウンターを
有し、時間計測カウンターは、送信信号を検出して時間
計測を開始し、対象物に応じた所定の時間のみゲートを
開いてその間の受信信号の検出時間と信号最大値を記憶
し、最も遅い受信信号の検出時間と信号最大値から、送
信信号の中心位置から受信信号の中心位置までの時間を
算出するようになっている、ことを特徴とする形状計測
装置が提供される。
レーザ光を対象物に向けて送信しかつ対象物からの反射
レーザ光を受信するセンシング装置と、送信信号及び受
信信号から対象物までの距離を演算する信号処理装置
と、を備え、信号処理装置は、パルスレーザ光の送信ト
リガ信号の出力及び送信信号と複数の受信信号が入力さ
れレーザ光の往復時間を出力する時間計測カウンターを
有し、時間計測カウンターは、送信信号を検出して時間
計測を開始し、対象物に応じた所定の時間のみゲートを
開いてその間の受信信号の検出時間と信号最大値を記憶
し、最も遅い受信信号の検出時間と信号最大値から、送
信信号の中心位置から受信信号の中心位置までの時間を
算出するようになっている、ことを特徴とする形状計測
装置が提供される。
【０００８】また、本発明によれば、パルスレーザ光の
送信信号を検出して時間計測を開始し、対象物に応じた
所定の時間のみゲートを開いてその間の受信信号の検出
時間と信号最大値を記憶し、最も遅い受信信号の検出時
間と信号最大値から、送信信号の中心位置から受信信号
の中心位置までの時間を算出する、ことを特徴とする形
状計測方法が提供される。
送信信号を検出して時間計測を開始し、対象物に応じた
所定の時間のみゲートを開いてその間の受信信号の検出
時間と信号最大値を記憶し、最も遅い受信信号の検出時
間と信号最大値から、送信信号の中心位置から受信信号
の中心位置までの時間を算出する、ことを特徴とする形
状計測方法が提供される。
【０００９】本発明の好ましい実施形態によれば、所定
のしきい値電圧により、送信信号と受信信号を検出し、
受信信号を放物線等で近似して、往復時間を算出する。
のしきい値電圧により、送信信号と受信信号を検出し、
受信信号を放物線等で近似して、往復時間を算出する。
【００１０】上記本発明の装置及び方法によれば、時間
計測カウンターにより、対象物に応じた所定の時間のみ
ゲートを開いてその間の受信信号の検出時間と信号最大
値を記憶し、最も遅い受信信号からレーザ光の往復時
間、すなわち出射レーザパルスが物体で反射し、帰還す
るまでの時間を算出するので、計測対象物より前方に位
置する測距装置の窓、粉塵等からの反射光の影響を受け
ずに計測でき、これにより粉塵・水蒸気中に埋もれた低
反射率物体までの距離計測が可能となる。
計測カウンターにより、対象物に応じた所定の時間のみ
ゲートを開いてその間の受信信号の検出時間と信号最大
値を記憶し、最も遅い受信信号からレーザ光の往復時
間、すなわち出射レーザパルスが物体で反射し、帰還す
るまでの時間を算出するので、計測対象物より前方に位
置する測距装置の窓、粉塵等からの反射光の影響を受け
ずに計測でき、これにより粉塵・水蒸気中に埋もれた低
反射率物体までの距離計測が可能となる。
【００１１】また、本発明の装置及び方法によれば、受
信信号の検出時間と信号最大値から、送信信号の中心位
置から受信信号の中心位置までの時間を算出するので、
受信信号の波形が予測でき（例えば放物線）、かつしき
い値電圧を一定に保持すれば、しきい値電圧を越えピー
クに達するまでの時間差を正確に補正でき、これにより
受信信号の出力レベルが減衰等で低下する場合でも、使
用する発振器の単一パルスに匹敵する高精度に対象物ま
での距離を測距できる。
信信号の検出時間と信号最大値から、送信信号の中心位
置から受信信号の中心位置までの時間を算出するので、
受信信号の波形が予測でき（例えば放物線）、かつしき
い値電圧を一定に保持すれば、しきい値電圧を越えピー
クに達するまでの時間差を正確に補正でき、これにより
受信信号の出力レベルが減衰等で低下する場合でも、使
用する発振器の単一パルスに匹敵する高精度に対象物ま
での距離を測距できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を付して使用する。図１は、本発
明による形状計測装置の全体構成図である。この図は、
船艙８内にバラ積みした石炭，鉄鋼石等の対象物の積層
高さ（表面位置）をパルスレーザ光５を用いて計測する
ようになっている。本発明の形状計測装置は、パルスレ
ーザ光５を対象物９に向けて送信しかつ対象物９からの
反射レーザ光を受信するセンシング装置１０と、送信信
号及び受信信号から対象物９までの距離を演算する信号
処理装置２０と、を備えている。
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を付して使用する。図１は、本発
明による形状計測装置の全体構成図である。この図は、
船艙８内にバラ積みした石炭，鉄鋼石等の対象物の積層
高さ（表面位置）をパルスレーザ光５を用いて計測する
ようになっている。本発明の形状計測装置は、パルスレ
ーザ光５を対象物９に向けて送信しかつ対象物９からの
反射レーザ光を受信するセンシング装置１０と、送信信
号及び受信信号から対象物９までの距離を演算する信号
処理装置２０と、を備えている。
【００１３】図２は、本発明による形状計測装置のブロ
ック図である。この図に示すように、センシング装置１
０は、投光光学系１１、受光光学系１２ａ，１２ｂ、ミ
ラー１３ａ，１３ｂ、スキャナモータ１４ａ，１４ｂ、
分離ミラー１５等からなり、投光光学系１１から分離ミ
ラー１５、ミラー１３ａ，１３ｂ、及び透明窓１６を介
して船艙８内の対象物９（石炭，鉄鋼石等）に向けてパ
ルスレーザ光５を出射（投光）するようになっている。
ミラー１３ａ，１３ｂはそれぞれスキャナモータ１４
ａ，１４ｂで駆動され、パルスレーザ光５の向きをＸ軸
及びＹ軸まわりに制御するようになっている。この構成
により、パルスレーザ光５を船艙８内の対象物９の表面
に沿ってＸ軸方向及びＹ軸方向に走査することにより、
対象物９の全表面にパルスレーザ光５を出射（投光）す
ることができる。
ック図である。この図に示すように、センシング装置１
０は、投光光学系１１、受光光学系１２ａ，１２ｂ、ミ
ラー１３ａ，１３ｂ、スキャナモータ１４ａ，１４ｂ、
分離ミラー１５等からなり、投光光学系１１から分離ミ
ラー１５、ミラー１３ａ，１３ｂ、及び透明窓１６を介
して船艙８内の対象物９（石炭，鉄鋼石等）に向けてパ
ルスレーザ光５を出射（投光）するようになっている。
ミラー１３ａ，１３ｂはそれぞれスキャナモータ１４
ａ，１４ｂで駆動され、パルスレーザ光５の向きをＸ軸
及びＹ軸まわりに制御するようになっている。この構成
により、パルスレーザ光５を船艙８内の対象物９の表面
に沿ってＸ軸方向及びＹ軸方向に走査することにより、
対象物９の全表面にパルスレーザ光５を出射（投光）す
ることができる。
【００１４】また、対象物９で反射されたパルスレーザ
光５は、透明窓１６、ミラー１３ａ，１３ｂ、及び分離
ミラー１５を介して受光光学系１２ａ，１２ｂに入射す
る。従って、レーザ光の送信信号から受信信号までのタ
イムラグ（時間差）を検出することにより、センシング
装置１０からの船艙８内の対象物９の位置、すなわち対
象物９の形状を３次元的に計測することができる。
光５は、透明窓１６、ミラー１３ａ，１３ｂ、及び分離
ミラー１５を介して受光光学系１２ａ，１２ｂに入射す
る。従って、レーザ光の送信信号から受信信号までのタ
イムラグ（時間差）を検出することにより、センシング
装置１０からの船艙８内の対象物９の位置、すなわち対
象物９の形状を３次元的に計測することができる。
【００１５】図２において信号処理装置２０は、レーザ
発信器２１、時間計測カウンター２２、ドライバ２３
ａ，２３ｂ、フォトディテクタ２４ａ，２４ｂ、等から
なる。また、レーザ発信器２１と投光光学系１１、フォ
トディテクタ２４ａ，２４ｂと受光光学系１２ａ，１２
ｂは、それぞれ光ファイバーケーブル２５を介して接続
され、ドライバ２３ａ，２３ｂは、スキャナモータ１４
ａ，１４ｂと電気ケーブル２６を介して接続されてい
る。
発信器２１、時間計測カウンター２２、ドライバ２３
ａ，２３ｂ、フォトディテクタ２４ａ，２４ｂ、等から
なる。また、レーザ発信器２１と投光光学系１１、フォ
トディテクタ２４ａ，２４ｂと受光光学系１２ａ，１２
ｂは、それぞれ光ファイバーケーブル２５を介して接続
され、ドライバ２３ａ，２３ｂは、スキャナモータ１４
ａ，１４ｂと電気ケーブル２６を介して接続されてい
る。
【００１６】また、コンピュータ２７とＣＲＴ２８が、
信号処理装置２０に隣接して設置され、コンピュータ２
７の出力端子がケーブル２９ａを介してドライバ２３
ａ，２３ｂ及びレーザ発信器２１に接続され、時間計測
カウンター２２の出力ケーブル２９ｂがコンピュータ２
７に接続されている。更に、図２において、フォトディ
テクタ２４ａ，２４ｂの受信信号と送信信号が、時間計
測カウンター２２に入力され、レーザ発信器２１の送信
トリガ信号が時間計測カウンター２２から出力されるよ
うになっている。
信号処理装置２０に隣接して設置され、コンピュータ２
７の出力端子がケーブル２９ａを介してドライバ２３
ａ，２３ｂ及びレーザ発信器２１に接続され、時間計測
カウンター２２の出力ケーブル２９ｂがコンピュータ２
７に接続されている。更に、図２において、フォトディ
テクタ２４ａ，２４ｂの受信信号と送信信号が、時間計
測カウンター２２に入力され、レーザ発信器２１の送信
トリガ信号が時間計測カウンター２２から出力されるよ
うになっている。
【００１７】上述した構成により、コンピュータ２７の
出力指令により、レーザ発信器２１から光ファイバーケ
ーブル２５を介して投光光学系にパルスレーザ光を発信
することができ、同時にドライバ２３ａ，２３ｂにより
スキャナモータ１４ａ，１４ｂを制御することができ
る。また、受光光学系１２ａ，１２ｂで受信したレーザ
光を光ファイバーケーブル２５を介してしてフォトディ
テクタ２４ａ，２４ｂで受信し、その信号を時間計測カ
ウンター２２で処理することができる。
出力指令により、レーザ発信器２１から光ファイバーケ
ーブル２５を介して投光光学系にパルスレーザ光を発信
することができ、同時にドライバ２３ａ，２３ｂにより
スキャナモータ１４ａ，１４ｂを制御することができ
る。また、受光光学系１２ａ，１２ｂで受信したレーザ
光を光ファイバーケーブル２５を介してしてフォトディ
テクタ２４ａ，２４ｂで受信し、その信号を時間計測カ
ウンター２２で処理することができる。
【００１８】図３は、本発明による各信号の模式図であ
る。この図において、ａは送信トリガ信号、ｂは送信同
期信号（送信信号）、ｃは受信信号である。送信トリガ
信号ａは、幅約１μｓｅｃ（約１０００ｎｓｅｃ）の矩
形波であり、送信信号ｂは、幅約１０〜１５ｎｓｅｃの
放物線状の波、受信信号ｃは送信信号ｂが減衰反射した
幅約１０〜１５ｎｓｅｃの放物線状の波である。送信ト
リガ信号ａは、コンピュータ２７の出力指令により、対
象物９までの位置に応じた一定間隔（例えば約５００μ
ｓｅｃ毎に発信される。送信信号ｂは、送信トリガ信号
ａと同時又はこれよりわずかに遅れて時間計測カウンタ
ー２２に入力される。
る。この図において、ａは送信トリガ信号、ｂは送信同
期信号（送信信号）、ｃは受信信号である。送信トリガ
信号ａは、幅約１μｓｅｃ（約１０００ｎｓｅｃ）の矩
形波であり、送信信号ｂは、幅約１０〜１５ｎｓｅｃの
放物線状の波、受信信号ｃは送信信号ｂが減衰反射した
幅約１０〜１５ｎｓｅｃの放物線状の波である。送信ト
リガ信号ａは、コンピュータ２７の出力指令により、対
象物９までの位置に応じた一定間隔（例えば約５００μ
ｓｅｃ毎に発信される。送信信号ｂは、送信トリガ信号
ａと同時又はこれよりわずかに遅れて時間計測カウンタ
ー２２に入力される。
【００１９】時間計測カウンター２２は、送信信号ｂを
検出してクロックカウンタｄにより時間計測を開始し、
かつ対象物９に応じた所定の時間のみゲートｅを開いて
その間の受信信号ｃの検出時間ｔと信号最大値ｖを記憶
する。ゲートｅを開く時間は、対象物９までの位置に応
じて設定し、例えば船艙８内の対象物の積層高さ（表面
位置）を計測するような場合には、積層高さの最少値
（例えば１０ｍ）から最大値（例えば５０ｍ）に対応し
て時間設定する。このゲートｅの設定により、窓からの
反射のように、対象物の位置と極端に異なる受信信号ｃ
を除去することができる。
検出してクロックカウンタｄにより時間計測を開始し、
かつ対象物９に応じた所定の時間のみゲートｅを開いて
その間の受信信号ｃの検出時間ｔと信号最大値ｖを記憶
する。ゲートｅを開く時間は、対象物９までの位置に応
じて設定し、例えば船艙８内の対象物の積層高さ（表面
位置）を計測するような場合には、積層高さの最少値
（例えば１０ｍ）から最大値（例えば５０ｍ）に対応し
て時間設定する。このゲートｅの設定により、窓からの
反射のように、対象物の位置と極端に異なる受信信号ｃ
を除去することができる。
【００２０】更に、この時間計測カウンター２２は、複
数の受信信号ｃを受信した場合に、最も遅い受信信号ｃ
の検出時間ｔと信号最大値ｖを判別し、この最も遅い受
信信号ｃから、レーザ光の往復時間Δｔを出力するよう
になっている。これにより、計測対象物９より前方に位
置する測距装置の窓、粉塵等からの反射光の影響を受け
ずに計測でき、これにより粉塵・水蒸気中に埋もれた低
反射率物体までの距離計測が可能となる。
数の受信信号ｃを受信した場合に、最も遅い受信信号ｃ
の検出時間ｔと信号最大値ｖを判別し、この最も遅い受
信信号ｃから、レーザ光の往復時間Δｔを出力するよう
になっている。これにより、計測対象物９より前方に位
置する測距装置の窓、粉塵等からの反射光の影響を受け
ずに計測でき、これにより粉塵・水蒸気中に埋もれた低
反射率物体までの距離計測が可能となる。
【００２１】図４は、更に時間計測カウンター２２の機
能を説明する原理図である。この図において、（Ａ）
（Ｂ）は従来の例、（Ｃ）は本発明の例を示している。
（Ａ）に示すように、従来は、送信信号ａと受信信号ｂ
をそれぞれ所定のしきい値電圧ｖ0 ，ｖ0 ′で検出し、
その間の時間間隔Δｔをレーザ光の往復時間としてる。
しかし、この方法では、（Ｂ）に示すように、受信信号
ｂの出力レベルが減衰により変化すると、同一のしきい
値電圧ｖ0 ′を用いてもδｔの誤差時間が生じてしま
う。この誤差時間δｔは、受信信号ｃが幅約１０〜１５
ｎｓｅｃの放物線状の波であることから、約３〜５ｎｓ
ｅｃにも達し、約４５ｃｍ〜７５ｃｍ程度にもなること
がある。
能を説明する原理図である。この図において、（Ａ）
（Ｂ）は従来の例、（Ｃ）は本発明の例を示している。
（Ａ）に示すように、従来は、送信信号ａと受信信号ｂ
をそれぞれ所定のしきい値電圧ｖ0 ，ｖ0 ′で検出し、
その間の時間間隔Δｔをレーザ光の往復時間としてる。
しかし、この方法では、（Ｂ）に示すように、受信信号
ｂの出力レベルが減衰により変化すると、同一のしきい
値電圧ｖ0 ′を用いてもδｔの誤差時間が生じてしま
う。この誤差時間δｔは、受信信号ｃが幅約１０〜１５
ｎｓｅｃの放物線状の波であることから、約３〜５ｎｓ
ｅｃにも達し、約４５ｃｍ〜７５ｃｍ程度にもなること
がある。
【００２２】本発明の形状計測方法では、（Ｃ）に示す
ように、送信信号ａと受信信号ｂをそれぞれ所定のしき
い値電圧ｖ0 ，ｖ0 ′で検出すると同時にそれぞれの最
大出力ｖ1,ｖ1 ′を検出し、それぞれをを放物線で近似
して、往復時間Δｔを算出するようになっている。この
方法により、しきい値電圧ｖ0 ，ｖ0 ′を一定に保持す
れば、しきい値電圧ｖ0 ，ｖ0 ′を越えピークに達する
までの時間差を正確に補正でき、これにより受信信号の
出力レベルが減衰等で低下する場合でも、使用する発振
器の単一パルスに匹敵する高精度で対象物までの距離を
測距することができる。
ように、送信信号ａと受信信号ｂをそれぞれ所定のしき
い値電圧ｖ0 ，ｖ0 ′で検出すると同時にそれぞれの最
大出力ｖ1,ｖ1 ′を検出し、それぞれをを放物線で近似
して、往復時間Δｔを算出するようになっている。この
方法により、しきい値電圧ｖ0 ，ｖ0 ′を一定に保持す
れば、しきい値電圧ｖ0 ，ｖ0 ′を越えピークに達する
までの時間差を正確に補正でき、これにより受信信号の
出力レベルが減衰等で低下する場合でも、使用する発振
器の単一パルスに匹敵する高精度で対象物までの距離を
測距することができる。
【００２３】
【実施例】図５は、本発明による形状計測方法の適用例
である。この図において、（Ａ）は石炭積み荷形状を斜
めから計測した実験例、（Ｂ）はこれを平面図に変換し
た実験例である。この図に示すように、本発明の形状計
測装置及び方法によれば、通常の発振器の周波数（例え
ば１００ＭＨｚ）を用いた場合でも、１パルスの分解能
（１ｎｓｅｃ＝約１５ｃｍ）よりも高い精度で対象物９
の位置、すなわち対象物９の形状を３次元的に計測する
ことができる。
である。この図において、（Ａ）は石炭積み荷形状を斜
めから計測した実験例、（Ｂ）はこれを平面図に変換し
た実験例である。この図に示すように、本発明の形状計
測装置及び方法によれば、通常の発振器の周波数（例え
ば１００ＭＨｚ）を用いた場合でも、１パルスの分解能
（１ｎｓｅｃ＝約１５ｃｍ）よりも高い精度で対象物９
の位置、すなわち対象物９の形状を３次元的に計測する
ことができる。
【００２４】なお、本発明は上述した実施形態及び実施
例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変更できることは勿論である。
例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変更できることは勿論である。
【００２５】
【発明の効果】上述したように、本発明の形状計測装置
及び方法は、粉塵や水蒸気などの影響がなく、測距装置
の窓、粉塵等からの反射光と、対象物（石炭・鉄鉱石）
からの反射光とを確実に識別でき、かつ受信信号の出力
レベルが減衰等で低下する場合でも、使用する発振器の
単一パルスに匹敵する高精度で対象物までの距離を測距
できる、等の優れた効果を有する。
及び方法は、粉塵や水蒸気などの影響がなく、測距装置
の窓、粉塵等からの反射光と、対象物（石炭・鉄鉱石）
からの反射光とを確実に識別でき、かつ受信信号の出力
レベルが減衰等で低下する場合でも、使用する発振器の
単一パルスに匹敵する高精度で対象物までの距離を測距
できる、等の優れた効果を有する。
【図１】本発明による形状計測装置の全体構成図であ
る。
る。
【図２】本発明による形状計測装置のブロック図であ
る。
る。
【図３】本発明による送信・受信信号の模式図である。
【図４】時間計測カウンターの機能を説明する原理図で
ある。
ある。
【図５】本発明による形状計測方法の適用例である。
【図６】従来のレーザレーダ装置の模式図である。
１ レーザ装置 ２ テレスコープ ３ 光検出装置 ４ データ処理装置 ５ レーザ光 ６ 散乱体 ７ ミー散乱光 ８ 船艙 ９ 対象物 １０ センシング装置 １１ 投光光学系 １２ａ，１２ｂ 受光光学系 １３ａ，１３ｂ ミラー １４ａ，１４ｂ スキャナモータ １５ 分離ミラー １６ 透明窓 ２０ 信号処理装置 ２１ レーザ発信器 ２２ 時間計測カウンター ２３ａ，２３ｂ ドライバ ２４ａ，２４ｂ フォトディテクタ ２５ 光ファイバーケーブル ２６ 電気ケーブル ２７ コンピュータ ２８ ＣＲＴ ２９ａ，２９ｂ ケーブル ａ 送信トリガ信号 ｂ 送信同期信号（送信信号） ｃ 受信信号 ｄ クロックカウンタ ｅ ゲート
Claims (3)
- 【請求項１】 パルスレーザ光を対象物に向けて送信し
かつ対象物からの反射レーザ光を受信するセンシング装
置と、送信信号及び受信信号から対象物までの距離を演
算する信号処理装置とを備え、 信号処理装置は、パルスレーザ光の送信トリガ信号出力
及び送信信号と複数の受信信号が入力されレーザ光の往
復時間を出力する時間計測カウンターを有し、 時間計測カウンターは、送信信号を検出して時間計測を
開始し、対象物に応じた所定の時間のみゲートを開いて
その間の受信信号の検出時間と信号最大値を記憶し、最
も遅い受信信号の検出時間と信号最大値から、送信信号
の中心位置から受信信号の中心位置までの時間を算出す
るようになっている、ことを特徴とする形状計測装置。 - 【請求項２】 パルスレーザ光の送信信号を検出して時
間計測を開始し、対象物に応じた所定の時間のみゲート
を開いてその間の受信信号の検出時間と信号最大値を記
憶し、最も遅い受信信号の検出時間と信号最大値から、
送信信号の中心位置から受信信号の中心位置までの時間
を算出する、ことを特徴とする形状計測方法。 - 【請求項３】 所定のしきい値電圧により、送信信号と
受信信号を検出し、受信信号を放物線で近似して、往復
時間を算出する、ことを特徴とする請求項２に記載の形
状計測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31509096A JP3755216B2 (ja) | 1996-11-26 | 1996-11-26 | 形状計測装置及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31509096A JP3755216B2 (ja) | 1996-11-26 | 1996-11-26 | 形状計測装置及び方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10153417A true JPH10153417A (ja) | 1998-06-09 |
| JP3755216B2 JP3755216B2 (ja) | 2006-03-15 |
Family
ID=18061296
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31509096A Expired - Lifetime JP3755216B2 (ja) | 1996-11-26 | 1996-11-26 | 形状計測装置及び方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3755216B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005055311A (ja) * | 2003-08-05 | 2005-03-03 | Yaskawa Electric Corp | スキャナ装置のキャリブレーション方法 |
| JP2007291435A (ja) * | 2006-04-24 | 2007-11-08 | Nippon Steel Corp | 転炉耐火物プロフィール測定方法 |
| JP2009108388A (ja) * | 2007-10-31 | 2009-05-21 | Nippon Steel Corp | 転炉炉口に付着した地金のプロフィール測定方法 |
| WO2018003227A1 (ja) * | 2016-06-27 | 2018-01-04 | ソニー株式会社 | 測距装置および測距方法 |
| JP2019144106A (ja) * | 2018-02-21 | 2019-08-29 | 株式会社デンソーウェーブ | 距離検出装置及び距離検出方法 |
| WO2020022206A1 (ja) * | 2018-07-27 | 2020-01-30 | 株式会社小糸製作所 | 測距装置 |
| US11150345B2 (en) | 2017-08-18 | 2021-10-19 | Ricoh Company, Ltd. | Object detector, sensing device, and mobile object apparatus |
-
1996
- 1996-11-26 JP JP31509096A patent/JP3755216B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005055311A (ja) * | 2003-08-05 | 2005-03-03 | Yaskawa Electric Corp | スキャナ装置のキャリブレーション方法 |
| JP2007291435A (ja) * | 2006-04-24 | 2007-11-08 | Nippon Steel Corp | 転炉耐火物プロフィール測定方法 |
| JP4660418B2 (ja) * | 2006-04-24 | 2011-03-30 | 新日本製鐵株式会社 | 転炉耐火物プロフィール測定方法 |
| JP2009108388A (ja) * | 2007-10-31 | 2009-05-21 | Nippon Steel Corp | 転炉炉口に付着した地金のプロフィール測定方法 |
| WO2018003227A1 (ja) * | 2016-06-27 | 2018-01-04 | ソニー株式会社 | 測距装置および測距方法 |
| JPWO2018003227A1 (ja) * | 2016-06-27 | 2019-04-11 | ソニー株式会社 | 測距装置および測距方法 |
| US11397250B2 (en) | 2016-06-27 | 2022-07-26 | Sony Corporation | Distance measurement device and distance measurement method |
| US11150345B2 (en) | 2017-08-18 | 2021-10-19 | Ricoh Company, Ltd. | Object detector, sensing device, and mobile object apparatus |
| JP2019144106A (ja) * | 2018-02-21 | 2019-08-29 | 株式会社デンソーウェーブ | 距離検出装置及び距離検出方法 |
| JPWO2020022206A1 (ja) * | 2018-07-27 | 2021-08-02 | 株式会社小糸製作所 | 測距装置 |
| CN112513574A (zh) * | 2018-07-27 | 2021-03-16 | 株式会社小糸制作所 | 测距装置 |
| WO2020022206A1 (ja) * | 2018-07-27 | 2020-01-30 | 株式会社小糸製作所 | 測距装置 |
| CN112513574B (zh) * | 2018-07-27 | 2023-08-22 | 株式会社小糸制作所 | 测距装置 |
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| Publication number | Publication date |
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| JP3755216B2 (ja) | 2006-03-15 |
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