JPS5984110A - Method and device for measuring position of body - Google Patents

Method and device for measuring position of body

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JPS5984110A
JPS5984110A JP19481682A JP19481682A JPS5984110A JP S5984110 A JPS5984110 A JP S5984110A JP 19481682 A JP19481682 A JP 19481682A JP 19481682 A JP19481682 A JP 19481682A JP S5984110 A JPS5984110 A JP S5984110A
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JP
Japan
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center
mirror
angle
tilt
axis
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JP19481682A
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Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Wada
豊 和田
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve measurement precision by setting an object point whose position is to be measured at the center points of the visual fields of two television cameras, and measuring the distance between the cameras and object point. CONSTITUTION:Observation points ER and EL are set on the left and right sides of an origin 0. Mirrors are provided rotatably at the observation points ER and EL and the object point P is positioned in the centers of visual fields of the camera. Then, the object point P(X, Y) is calculated from angles thetaL and thetaR between a (y) axis and the mirrors at points ER and EL and the distance L between the mirrors. This principle applies to object points P in a three- dimensional space.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、対象物体の位置を測定する方法と装置に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method and apparatus for measuring the position of a target object.

(ア) 従来の形状認識装置 産業用ロボットと視覚(画像処理)装置を組合わせだ自
動化機械が実用化しつつある。
(a) Automated machines that combine conventional shape recognition devices industrial robots and visual (image processing) devices are being put into practical use.

これらの試みに於て、視覚の機能の内に求められている
ものは「形の認識、物体識別」が殆どである。対象物体
の位置の測定Ii求め゛られない。位置は通常、予め定
ったものとされることが多いからである。
In these attempts, most of the visual functions required are ``shape recognition and object identification.'' Measurement of the position of the target object cannot be determined. This is because the position is usually determined in advance.

例えば第10図に示すように、物体の形状認識装置は、
テレビカメラCであって、作業台Tに載置された対象物
体0全認識するものとする。
For example, as shown in FIG. 10, the object shape recognition device
It is assumed that the television camera C recognizes all target objects placed on the workbench T.

この場合、テレビカメラCは、物体0のほぼ真上に据付
けて、カメラCと作業台Tの垂直距離2、物体の高さh
を予め与えておく。
In this case, the television camera C is installed almost directly above the object 0, the vertical distance between the camera C and the worktable T is 2, and the height of the object is h.
Give it in advance.

すると、作業台上の平面座標(X、Y)に関し、物体0
の位MkテレビカメラCによって検出することができる
Then, regarding the plane coordinates (X, Y) on the workbench, the object 0
It can be detected by Mk television camera C.

これは、カメラと物体の距離(z−h)が既知であるか
ら、物体0の位置を知ることができるわけである。物体
の重心、中心の位置だけでなく、形状の認識もできる。
This is because the distance (z-h) between the camera and the object is known, so the position of object 0 can be known. It is possible to recognize not only the center of gravity and center position of an object, but also its shape.

しかし、このような視覚装置は、カメラを、上方の空間
に固定しているから、視鵞が狭い。
However, in such a visual device, the camera is fixed in an upper space, so the field of vision is narrow.

広い範囲にわたって対象物体0を捜し、位@を測定する
ことはできない。
It is not possible to search for the target object over a wide range and measure its position.

テレビカメラCを平行移動すれば測定領域は拡大する。If the television camera C is moved in parallel, the measurement area will be expanded.

このためには、X軸、Y軸方向にカメラ全運動させるだ
めのレールやサーボモータなど駆動装置が必要である。
For this purpose, a drive device such as a rail or a servo motor is required to fully move the camera in the X-axis and Y-axis directions.

重いカメラを平行移動するのであるから、レールや、モ
ータ、減速機、制御回路などは大型のものになる。視覚
装置が大がかりで、高価なものになる。視覚装置を作業
台上方の空間に据付ける工事も容易ではない。
Since a heavy camera is moved in parallel, the rails, motors, reducers, control circuits, etc. must be large. Visual equipment becomes large and expensive. Installing the visual equipment in the space above the workbench is also not easy.

しかし、この方法の最大の難点は、カメラと台との垂直
距離2、物体の高さhが予め決定されていなければなら
なり、という事である。
However, the biggest drawback of this method is that the vertical distance 2 between the camera and the platform and the height h of the object must be determined in advance.

垂直距離が未知な場合[は、全く役に立たない。[ is completely useless if the vertical distance is unknown.

むしろ、距離自体を知りたい場合も多い。Rather, there are many cases where you want to know the distance itself.

(イ) 両眼立体視装置 対象物体までの距離を測定する方法として、既に知られ
ているものがある。
(b) Binocular stereoscopic viewing device There are already known methods for measuring the distance to a target object.

ひとつは、カメラの焦点のぼけを利用する方法である。One method is to take advantage of the camera's defocus.

これは、簡単であるが、精度が悪い。This is simple but has poor accuracy.

いまひとつは、レーザ光などを対象物に照射し、その反
射光から距離を求める方法である。しかし、これは、対
象や環境が限定されてしまう。−殺性に乏しい。
Another method is to irradiate a target with laser light or the like and find the distance from the reflected light. However, this method is limited in scope and environment. -Poorly lethal.

これらは、全て、光を受けるカメラはひとつであった。All of these had one camera that received the light.

単眼による方法である。This is a monocular method.

これに対し、二眼を用いた立体視装置も提案されている
In contrast, a stereoscopic viewing device using two eyes has also been proposed.

カメラが2つあれば、測定精度は向上する。Having two cameras improves measurement accuracy.

電子技術総合研究所霊報第37巻第12号49頁「物体
認識のだ蜘の両眼立体視」(安江利−1白井良明、昭和
49年12月発行)には、二眼による物体の距離測定装
置が開示されてbる。
``Binocular Stereoscopic Vision of Dagumi's Object Recognition'' (Yasueri-1 Yoshiaki Shirai, published December 1972), Vol. 37, No. 12, p. 49 of the Spiritual Report of the Electronic Technology Research Institute, describes how to recognize objects with two eyes. A distance measuring device is disclosed.

これは、2つの固定されたサイドミラーと、その中間の
切換えミラーと、ひとつのカメラとより成る。切換えミ
ラーによって、左側ミラーから、の光と、右側ミラーか
らの光をカメラへ択一的に導く。
It consists of two fixed side mirrors, a switching mirror in between, and a camera. The switching mirror selectively guides the light from the left mirror and the light from the right mirror to the camera.

そして、左、右のミラーからの光をカメラで撮像し、こ
れを画素に分割する。分割したものを全てコンピュータ
によって記憶する。カメラは一台であるが、左右のミラ
ーからの反射光を択一的に撮像するから、カメラが二台
あるのと実効的に同じである。
The light from the left and right mirrors is then captured by a camera and divided into pixels. All the divided parts are stored in the computer. Although there is only one camera, the reflected light from the left and right mirrors is selectively imaged, so it is effectively the same as having two cameras.

ふたつのミラーを結ぶ線分を基線と呼ぶ。上記の装置で
は、ミラーは必ず対称的な動きをするようになっている
。つまり、基線と、ミラー中心に立てた2木の法線は常
に二等辺三角形をなす。
The line segment connecting the two mirrors is called the baseline. In the above device, the mirrors always move symmetrically. In other words, the base line and the normal of the two trees erected at the center of the mirror always form an isosceles triangle.

従って、底角αを知り、基線長2aの長さVcpnαを
乗じて、基線の中心から、物体を載せた作業台の中心ま
での距離を知ることができる。
Therefore, by knowing the base angle α and multiplying it by the length Vcpnα of the base line length 2a, the distance from the center of the base line to the center of the workbench on which the object is placed can be found.

物体は、作業台の上に存在するが、常に中心にあるとは
限らない。
The object is on the workbench, but it is not always centered.

左側ミラーからの画像の画素と、右側ミラーの画像から
の画素とは、物体のある点Pに対応するように関係づけ
られる。
The pixels of the image from the left mirror and the pixels from the image of the right mirror are related to each other so as to correspond to a certain point P on the object.

たとえば、ひとつの画像は横256、縦256の格千秋
の画素に分割される。画素の数は256 X 256と
なる。
For example, one image is divided into 256 horizontal by 256 vertical pixels. The number of pixels is 256×256.

めっぽう、ある点の明暗の情報は、これを64段階に分
ける。明暗度は0〜63までの整数で定義する。各画素
について明暗度を測定し、これを各画素に対応するメモ
リーに記憶しておく。
Information about the brightness of a certain point is divided into 64 levels. The intensity is defined as an integer from 0 to 63. The brightness of each pixel is measured and stored in the memory corresponding to each pixel.

この方法は、実効的に2つのカメラを使う。ミラーがカ
メラであるとみなすことができる。そこで、左右のミラ
ーの位置に左右のカメラが取付けられているものとして
説明する。
This method effectively uses two cameras. A mirror can be considered a camera. Therefore, the following description assumes that left and right cameras are attached to the positions of the left and right mirrors.

左右のカメラは作業台の中心。VC@けられて固定され
る。カメラA、Bと作業台の中心0とは二等辺三角形を
なす。
The left and right cameras are in the center of the workbench. VC@ is kicked and fixed. Cameras A and B and the center 0 of the workbench form an isosceles triangle.

ソ カメラAの画像の中心A、と、カメラ日の画像の中心B
oii、ともに作業台の中心0に対応する。カメラを結
ぶ基線ABの中心Mと。との距iはa−αであった。
Center A of the image of camera A, and center B of the image of camera day
oii, both correspond to the center 0 of the workbench. Center M of baseline AB connecting the camera. The distance i was a-α.

作業台の中心0以外の点PH1AカメラのA9点に、8
カメラの日1点に対応するとする。ここでA9、B、)
は画素のひとつである。Ap、Bpは一般に一致しない
。画素点A9、日、のX、Y座標と、α、aとから、カ
メラ基線中心MとP点との距離を求めることができる。
Point A9 of the PH1A camera at a point other than the center 0 of the workbench, 8
It is assumed that this corresponds to one point on the camera day. Here A9, B,)
is one of the pixels. Ap and Bp generally do not match. The distance between the camera base line center M and the point P can be determined from the X, Y coordinates of the pixel point A9, day, and α, a.

このような両眼立体視は、カメラ、従ってミラーを動か
すことなく、作業台上の全ての点の位置を計算によって
求めることができる、という長所がある。左カメ′うと
右カメラの2つの画像さン確定すれば、後の処理は、全
て計算によって求められる。
Such binocular stereopsis has the advantage that the positions of all points on the workbench can be determined by calculation without moving the camera and therefore the mirror. Once the two images of the left camera and right camera are determined, all subsequent processing is determined by calculation.

しかしながら、この装置は、例えば256X256の画
素について64レベル(6ビツト)の情報を必要とする
。明暗の検出、メモリー格納など、大がかりな情報処理
袋装置を必iとする。
However, this device requires, for example, 64 levels (6 bits) of information for 256 x 256 pixels. It requires a large-scale information processing device that detects brightness and stores memory.

この中には多くの不必要な処理、情報が入っている。This contains a lot of unnecessary processing and information.

例えば、対象点Pの、左右カメラの像の中での対応点A
9、B、を知るには、明暗レベルについて、局所相関法
などで求めるにのためA、近傍、日、近傍の明暗情報を
つきあわせて両所の局所相関が合致すれば、A9点B9
点であるということになる。りまり、A1、日、より離
れた部分のデータは不要である。
For example, the corresponding point A of the target point P in the left and right camera images
9. To know B, to find the brightness level using a local correlation method, etc., compare the brightness information of A, the neighborhood, day, and the neighborhood, and if the local correlations of both places match, A9 point B9
This means that it is a point. Data for more distant parts are not needed.

このように、不必要な処理が多いので、装置も大きく、
処理時間も長くなり、簡易な装置というわけにはゆかな
い。
In this way, there is a lot of unnecessary processing, so the equipment is also large and
The processing time is also long, and it cannot be said to be a simple device.

また、精度は、画素の大きさによって、制限される。画
素の寸法を小さくすると精度は上るが、コンピュータの
記憶容量を増大させなければならない。
Also, accuracy is limited by pixel size. Decreasing the pixel size increases accuracy, but requires increased computer storage capacity.

最大の難点は、その他に、ある。左右のカメラは、作業
台の中心oを注視しているから、0点よシ遠く離れたと
ころに置かれた物体についての距離の計算結果は、より
大きい誤差を含む、という事である。これは、主に光学
的な理由による。左右のカメラは0点にピントが合って
いるが、カメラA、Bと0点を結ぶ直線は作業台に垂直
ではない。従って、作業台の他の点は、正しくひとつの
像を結ばない。従って、明暗レベルについても、隣接画
素の明暗の程度に影響される、という事になる。
The biggest problem lies in something else. Since the left and right cameras are looking at the center o of the workbench, the distance calculation results for objects placed far away from the 0 point will contain larger errors. This is mainly due to optical reasons. The left and right cameras are focused on the 0 point, but the straight line connecting cameras A and B and the 0 point is not perpendicular to the workbench. Therefore, other points on the workbench will not be correctly imaged. Therefore, the brightness level is also affected by the degree of brightness of adjacent pixels.

(り) 本発明の位置測定方法の原理 本発明は、ミラーを動かし、対象点Pを注視する。つま
り、実効的に2つのカメラを使い、対象点Pt2つのカ
メラで追跡し、対象点P’に視野の中心に合致させる。
(ri) Principle of the position measuring method of the present invention In the present invention, a mirror is moved and a target point P is observed. In other words, two cameras are effectively used to track the target point Pt with the two cameras and align the target point P' with the center of the field of view.

そして、カメラの方向によって、カメラと対象点Pの距
離を計算する。
Then, the distance between the camera and the target point P is calculated based on the direction of the camera.

(イ)で述べたものは、2つの画像の視野の片隅で対象
点Pを見ているが、本発明は、対象点Pを視野の中心に
くるようカメラを動かすものである。
In the method described in (a), the target point P is seen at one corner of the field of view of the two images, but in the present invention, the camera is moved so that the target point P is brought to the center of the field of view.

実際には、カメラを動かすのではなく、左右のミラーを
動かす。しかし、ミラー?動かすのは、実効的にカメラ
を動か、しているのと同じことである。
Actually, instead of moving the camera, you move the left and right mirrors. But mirror? Moving it is effectively the same thing as moving the camera.

本発明の基本原理を第1図によって説明する。The basic principle of the present invention will be explained with reference to FIG.

正弦定理の簡単な応用により、距離を求めるものである
The distance is determined by a simple application of the law of sine.

平面上で考える。横にy軸、縦KX軸をとる。Think on a plane. Take the horizontal y-axis and the vertical KX-axis.

原点0の左右に、ミラーを置くべき観測点E r、E 
1をとる。
Observation points E r, E where mirrors should be placed on the left and right of the origin 0
Take 1.

両者の距離はしてある。There is a distance between the two.

観測点E2、Elにはミラーを回転自在に設ける。Mirrors are rotatably provided at observation points E2 and El.

これは実効的にカメラを回転自在に置くのと同じことで
ある。つまり、E2、Elは眼であって、これは動ぐ眼
である、といえる。前節で述べた眼は動かない。
This is effectively the same as placing the camera so that it can rotate freely. In other words, E2 and El are eyes, and it can be said that these are moving eyes. The eyes mentioned in the previous section do not move.

眼が動くので、pi=1、PE、とy軸のなす角θ1、
θ、を直接知ることができる。ここでP(x、y)は測
定対象となる任意の点である。PEI=11+ とする
Since the eyes move, the angle between pi = 1, PE, and the y axis is θ1,
θ, can be directly known. Here, P(x, y) is an arbitrary point to be measured. Let PEI=11+.

正弦定理よシ、 g、5in(θ1+θ、 ) −L sinθ、(1)
である。P(x、y)の位置は、 x=/7 、sinθ1(2) y2−/!I煎θH+ L/2      (31とな
る。眼の角度を変えることができ、視線PE、、PE、
とY軸(基線に沿う軸)とのなす角を直接知ることがで
きるという事が重要である。
According to the law of sine, g, 5in(θ1+θ, ) −L sinθ, (1)
It is. The position of P(x, y) is x=/7, sin θ1(2) y2−/! Isen θH+ L/2 (31. The angle of the eyes can be changed, and the line of sight PE, , PE,
It is important to be able to directly know the angle formed between and the Y axis (axis along the base line).

第1図は二次元空間での基本原理図であるが、三次元空
間に拡張するのは容易である。
Although FIG. 1 is a diagram of the basic principle in a two-dimensional space, it is easy to extend it to a three-dimensional space.

第2図は、三次元空間で、点P(x、y%Z)の位置を
、左右の観測点E1、E、に置いた両眼によって求める
方式を示す説明用斜視図である。
FIG. 2 is an explanatory perspective view showing a method for determining the position of point P (x, y% Z) in a three-dimensional space using both eyes placed at left and right observation points E1 and E.

水平方向にX軸、Y1iIl]をとり、鉛直下方に2軸
をとる。Y軸上の、原点0かも等しい位置に左右観測点
E1、E、を設ける。2点の距離iI′i:してある。
The X axis and Y1iIl] are taken in the horizontal direction, and the two axes are taken vertically downward. Left and right observation points E1 and E are provided on the Y-axis at the same position as the origin 0. The distance between two points iI'i: is given.

点P、 E、、Elを含む平面kmとする。平面mが鉛
直線Z軸となす角をθ2とする。
Let km be a plane containing points P, E, , El. Let the angle between the plane m and the vertical Z-axis be θ2.

平面mに含まれ、原点Oを通り、Y軸に垂直な直線をo
x’とする。点P(x、 y、 z )カら、直線ox
’に下した垂線の足をX′とする。
A straight line included in the plane m, passing through the origin O, and perpendicular to the Y axis is o
Let it be x'. From point P(x, y, z), straight line ox
Let the foot of the perpendicular line drawn to ' be X'.

斜めの座標系OX’Y[関し、(2)、(3)式が成立
する。
Regarding the diagonal coordinate system OX'Y[, equations (2) and (3) hold true.

(2)式でXをX′に置換えればよい。In equation (2), X may be replaced with X'.

座標系OX’Y  と0XYZに関してx = x’s
in ll z(4) z == z’oO5θz(5) である。
x = x's in terms of coordinate systems OX'Y and 0XYZ
in ll z(4) z == z'oO5θz(5).

fil 〜(5)式より、対象点P(x、y、z)の各
座標の値は、 L sinθrSfnθ1 sinθ2L sin (
θ1−θr) L sinθrIitnθ1oosθ2によって計算す
ることができる。
fil ~ From formula (5), the value of each coordinate of the target point P (x, y, z) is L sinθrSfnθ1 sinθ2L sin (
θ1−θr) L sinθrIitnθ1oosθ2.

面観測点E1、Erを結ぶY軸と点Pの距離X′はで与
えられる。
The distance X' between the point P and the Y axis connecting the surface observation points E1 and Er is given by:

原点0から、Pまでの距離OpH″j:、で与えられる
The distance from the origin 0 to P is given by OpH''j:.

第2図の例では、2つの観測点El、 Er1d水平軸
(Y軸上にあって、鉛直下方に2軸をとっている。
In the example of Fig. 2, two observation points El and Er1d are located on the horizontal axis (Y axis, and two axes are vertically downward).

しかし、観測点E1、Erが水平線上にある事は必ずし
も要求されない。直線EIErは水平に対し傾いていて
も良い。
However, the observation points E1 and Er are not necessarily required to be on the horizon. The straight line EIEr may be inclined with respect to the horizontal.

そうではなくて、観測点E1、Erの中心を原点0とし
、El、Erを通る直線Y軸とし、X、Z軸はY軸に直
交するように決めればよい。そしてP、El、Er  
を含む平面mが2軸となす角θ2と、視線PEI、PE
rがY軸となす角θ1、θrf知って、点Pの位置を計
算できる、というのが重要な点である。
Instead, the center of the observation points E1 and Er should be set as the origin 0, the straight Y axis passing through El and Er should be set, and the X and Z axes should be determined to be perpendicular to the Y axis. And P, El, Er
The angle θ2 formed by the plane m including the two axes and the line of sight PEI, PE
The important point is that the position of point P can be calculated by knowing the angles θ1 and θrf that r makes with the Y axis.

本発明の物体の位置測定方法は、距離したけ離れた左、
右の観測点E1、Erを通る直線をY軸、EIErの中
点を0として、直交座標xYzを収り、対象点Pと観測
点E1、Erヲ結ぶ直線がY軸と彦す角θ1、θrと、
P、 El、Erを含む平面mが2軸となす角θ2とを
知って、点PのX、 Y、 Z座標を求めるものである
The method for measuring the position of an object according to the present invention is to
The straight line passing through observation points E1 and Er on the right is the Y axis, and the midpoint of EIEr is 0, and the angle θ1 that the straight line that fits the orthogonal coordinates xYz and connects the target point P and observation points E1 and Er with the Y axis is θr and
The X, Y, and Z coordinates of point P are determined by knowing the angle θ2 that the plane m including P, El, and Er makes with the two axes.

観測点E1、E r VCtri s直接カメラを設け
て、Y軸に沿う連結材(チルト軸)を動かしてθ2を調
整し、El 、Erに立てた支軸に関し、カメラを回転
させてθ1、θ「を調整することとしてもよい。
Set up a direct camera at observation point E1, Er VCtris, move the connecting member (tilt axis) along the Y axis to adjust θ2, and rotate the camera about the support shafts set at El and Er to obtain θ1 and θ. ``It may also be possible to adjust.

まだ、観測点にはミラーを回転可能に設け、ミラーで反
射した光をカメラに導くようにしてもよい。
Alternatively, a rotatable mirror may be provided at the observation point and light reflected by the mirror may be guided to the camera.

これらの構造では、カメラを、Y軸連結材(チルト軸)
とともに移動させなければならない。
In these structures, the camera is connected to the Y-axis connecting member (tilt axis).
must be moved with it.

そこで、特に本発明の装置では、観測点E1、E「にミ
ラーを置き、ミラーの反射光をイメージファイバでカメ
ラに伝達するようにした。
Therefore, especially in the apparatus of the present invention, mirrors are placed at the observation points E1 and E', and the reflected light from the mirrors is transmitted to the camera via an image fiber.

(1) 本発明の物体の位置測定装置 本発明の物体の位置測定装置を、第3図の実施例によっ
て説明する。
(1) Object position measuring device according to the present invention The object position measuring device according to the present invention will be explained with reference to the embodiment shown in FIG.

支柱1は縦の棒部材で、ミラーや駆動部を支持するもの
で、これは動かない。
The support column 1 is a vertical bar member that supports the mirror and the drive unit, and does not move.

支柱1の上方には、水平の横棒2が固着されている。横
棒20両端には斜め方向に支持棒3.3が固着されてい
る。
A horizontal horizontal bar 2 is fixed above the column 1. Support rods 3.3 are fixed diagonally to both ends of the horizontal rod 20.

横棒2と平行にチルト捧4が回動可能に設けられる。チ
ルト捧4は、両端が折曲った形状で、折曲部に於て、支
持棒3により回転自在に支持される。この例では、1方
がピン5により、他方がチルト駆動部6によって支持さ
れる。チルト駆動部6はサーボモーフ、減速器などの駆
動機構と、チルト棒4の角度を検出するチルト角検出機
構とを含む。
A tilt support 4 is rotatably provided parallel to the horizontal bar 2. The tilt support 4 has a bent shape at both ends, and is rotatably supported by the support rod 3 at the bent portion. In this example, one is supported by the pin 5 and the other by the tilt drive unit 6. The tilt drive unit 6 includes a drive mechanism such as a servomorph or a decelerator, and a tilt angle detection mechanism that detects the angle of the tilt rod 4.

チルト欅4の、中心から等しい位置に左ミラー9、右ミ
ラー10が、スイング軸11によって、回転自在に設け
られる。
A left mirror 9 and a right mirror 10 are rotatably provided at equal positions from the center of the tilt keyaki 4 by a swing shaft 11.

スイング捧11は、チルト捧4に直角で、ピン5、チル
ト駆動部6及びチルト捧4の中心を含む平面内に含せれ
る。
The swing beam 11 is perpendicular to the tilt beam 4 and is included in a plane that includes the pin 5, the tilt drive section 6, and the center of the tilt beam 4.

左、右ミラー9.10は、左スイング駆動部7、右スイ
ング駆動部8によって、スイング1ltll’r中心と
して回転させられる。このだめ、ミラー9.10のスイ
ング軸11にはプーリ12、左右スイング駆動部γ、n
の出力軸にはプーリ14が固着され、ベルト13が、両
プーリ12.14ヲ連結している。
The left and right mirrors 9,10 are rotated about the swing center by the left swing drive 7 and the right swing drive 8. In this case, the swing shaft 11 of the mirror 9.10 has a pulley 12, and the left and right swing drive parts γ, n
A pulley 14 is fixed to the output shaft of the motor, and a belt 13 connects both pulleys 12 and 14.

チルト駆動部6、左スイング駆動部7、右スイング駆動
部8には、駆動部制御信号線15.16.17が接続さ
れている。
The tilt drive section 6, left swing drive section 7, and right swing drive section 8 are connected to drive section control signal lines 15, 16, and 17.

制御信号は、これら駆動部に対し、順逆の回転信写を与
える。駆動部は例えばステップモータよりなり、パルス
を制御信けとして与える。この時、順逆方向の角度変位
は、パルスを計数することによって知ることができる。
The control signals provide forward and reverse rotation signals to these drives. The drive section is composed of, for example, a step motor, and provides pulses as control signals. At this time, the angular displacement in the forward and reverse directions can be found by counting pulses.

そのような場合、チルト、左右スイング駆動部6.7.
8はモータ、減速器などを含むだけでよい。
In such a case, the tilt, left/right swing drive unit 6.7.
8 only needs to include a motor, a speed reducer, etc.

しかし、チルト軸、スイング軸の正確な角度変位を知る
必要があるので、チルト駆動部6、左右スイング駆動部
7.8の中に、あるいは別体として、角度変位検出機構
を設けるようにする事もできる。
However, since it is necessary to know the accurate angular displacement of the tilt axis and swing axis, it is necessary to provide an angular displacement detection mechanism within the tilt drive unit 6 and left/right swing drive unit 7.8, or as a separate body. You can also do it.

左、右ミラー9.10の中心は、チルト棒4の回転軸、
つまりピン5とチルト駆動部6の出力端を納本直線上に
ある。
The center of the left and right mirrors 9 and 10 is the rotation axis of the tilt rod 4,
In other words, the pin 5 and the output end of the tilt drive unit 6 are located on the straight line of the book deposit.

左、右ミラー9.10の斜下方に、イメージファイバよ
りなる左撮像部18、右撮像部19が設けられる。イメ
ージファイバ端面に、左右ミラーの反射像が入射する。
A left imaging section 18 and a right imaging section 19 made of image fibers are provided diagonally below the left and right mirrors 9 and 10. The reflected images of the left and right mirrors are incident on the end face of the image fiber.

イメージファイバ々の中心線の延長上に、ミラー9.1
0の中心が常に存在するようにしである。固定片20.
21は左、右撮像部18.19を横棒2に取付ける。
Mirror 9.1 is placed on the extension of the center line of the image fibers.
This is done so that the center of 0 always exists. Fixed piece 20.
Reference numeral 21 attaches the left and right imaging sections 18 and 19 to the horizontal bar 2.

(オ)スイング角、チルト角と傾斜角62児込み角θr
、θ1 との関係 既に述べたように、左右の観察点E1、Erから物体を
見た時の視線PE+、PErが、チlレト軸(Y軸)と
なす見込み角θr、θIと、三角形PElEr k含む
面mが2軸となす傾斜角θzk知れば、物体Pの位置が
決定される。
(e) Swing angle, tilt angle and inclination angle 62 Inclusion angle θr
, θ1 As already mentioned, the line of sight PE+, PEr when looking at the object from the left and right observation points E1, Er, the viewing angles θr, θI with the Chilean axis (Y axis), and the triangle PElEr. The position of the object P can be determined by knowing the inclination angle θzk that the plane m including k forms with the two axes.

観察点に置くものがカメラである場合、カメラの回転変
位が直接、θ11θr、θzを)える。従って、カメラ
の回転変位により、直ちにP点の位置を計算できる。
If the object placed at the observation point is a camera, the rotational displacement of the camera directly determines θ11θr, θz). Therefore, the position of point P can be immediately calculated based on the rotational displacement of the camera.

しかし、観測点に置くものがミラーである場合、ミラー
のスイング角α、β、及びチルト角γは、直ちにθ1、
θr、θzK等しくはない。
However, if the object placed at the observation point is a mirror, the swing angles α, β, and tilt angle γ of the mirror are immediately changed to θ1,
θr and θzK are not equal.

ミラーの中心に対して、左右の撮像部18.19の端面
の位置が関係してくるからである。
This is because the positions of the end faces of the left and right imaging units 18 and 19 are related to the center of the mirror.

第4図は、チルト軸、スイング軸、ミラーと撮像部の関
係を示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing the relationship between the tilt axis, the swing axis, the mirror, and the imaging section.

チルト軸f%(軸、ミラーの中心を0.0点より鉛直下
方に2軸をとる。
Tilt axis f% (axis, two axes are taken vertically downward from the center of the mirror at 0.0 point.

Y軸、Z軸に直角な方向にX軸をとる。X、 Y軸は水
平である。
The X-axis is taken in the direction perpendicular to the Y-axis and the Z-axis. The X and Y axes are horizontal.

ミラーがXY面にある時、チルト角γ、スイング角αは
・0であると定義する。
When the mirror is in the XY plane, the tilt angle γ and the swing angle α are defined as 0.

チルト軸が(従ってミラーが)傾込た角がチルト角γで
ある。Oxに対し角γをなすOx′座標をとる。
The angle at which the tilt axis (and therefore the mirror) is tilted is the tilt angle γ. Take the Ox' coordinate that forms an angle γ with Ox.

ミラーはx’y平面上にある。The mirror is on the x'y plane.

さらに、ミラーがx′o軸に関してαだけ傾いたとする
Furthermore, assume that the mirror is tilted by α with respect to the x'o axis.

ミラーに立てた法線OMは、O2′軸から、Y方向へα
だけ傾いた位置にある。
The normal OM to the mirror is α in the Y direction from the O2' axis.
It is in a tilted position.

イメージファイバ(撮像部)の端部lは、O2乎面内に
あってZ軸と伯φを成すとする。
It is assumed that the end l of the image fiber (imaging section) is within the O2 plane and forms an angle φ with the Z axis.

チルト角が・0、スイング角が・00時、CO力方向光
線が0点で反射されて、イメージファイ/ぐ端部1に入
射するとすれば、coについての傾斜角θp(C)、見
込角θ+(C)(又1d−(lr (C) )は、(1
1) θ、 (C) = φ (噌 θ1(C)=72 である。
When the tilt angle is -0 and the swing angle is -00, the CO force direction ray is reflected at the 0 point and enters the end 1 of the image filer, then the inclination angle θp (C) and the line of sight angle for co θ+(C) (also 1d-(lr(C)) is (1
1) θ, (C) = φ (θ1(C)=72.

ミラーがチルト角γだけY軸重わりに傾くと、チルト角
がγ、スイング角がIOになる。AO力方向光が、ミラ
ーの0点で反射されて、イメージファイバコに入射する
とする。
When the mirror is tilted toward the Y axis by a tilt angle γ, the tilt angle becomes γ and the swing angle becomes IO. Assume that the AO force direction light is reflected at the zero point of the mirror and enters the image fiber.

直線AOについての傾斜角θ、(A)見込角θ1(A)
は、θp(”A) =φ−2γ        (13
)θ、 (A) = Of141 である。ここでスイング軸はOx′である。Ox′のオ
わりにミラーがαだけ傾いたとする。チルト角がγ、ス
イング角がαである帥方向の光がミラーで反射されてイ
メージファイバ端1に入射するとする。
Inclination angle θ about straight line AO, (A) line of sight angle θ1 (A)
is θp(”A) = φ−2γ (13
)θ, (A) = Of141. Here, the swing axis is Ox'. Suppose that the mirror is tilted by α instead of Ox'. It is assumed that a beam in a horizontal direction having a tilt angle of γ and a swing angle of α is reflected by a mirror and enters the image fiber end 1.

点0を中心として単位半径の球oを描く。球0と、光線
01、oc、O8,OAの交点kl、C,B、Aとする
Draw a sphere o of unit radius centered at point 0. Let the intersections of sphere 0 and rays 01, oc, O8, OA be kl, C, B, and A.

第5図はチルト軸方向からみだ光線である。02′、O
Mは重なって見え、ozと角γをなす。三点0、/、R
1含む平面Pは、ミラーの法線を必ず含む。ミラーは、
Ox′軸のまわりに回転するからである。平面Pと円0
の共有点群は大円をなす。これを大円Pと呼ぶ。ミラー
をスイング軸のまわりに回転した時、ミラー法線と、円
0との交点の軌跡は大円Pである。
FIG. 5 shows rays of light extending from the tilt axis direction. 02', O
M appears to overlap and forms an angle γ with oz. Three points 0, /, R
1 always includes the normal line of the mirror. The mirror is
This is because it rotates around the Ox' axis. plane P and circle 0
The shared point group of forms a great circle. This is called the great circle P. When the mirror is rotated around the swing axis, the locus of the intersection of the mirror normal and circle 0 is a great circle P.

AOはスイング角が0のときの、入射光線である。AO is the incident ray when the swing angle is 0.

つまり、A、Iは平面Pに関し面対称の位置にある。That is, A and I are at symmetrical positions with respect to the plane P.

入射光線80と反射光線o1とは、ミラーの法線OMに
関して対称である。
The incident ray 80 and the reflected ray o1 are symmetrical with respect to the normal OM of the mirror.

従って入射光線BOと円0の交点の軌跡は、点A’を通
り、平面Pに平行な平面qの上になければならな一〇 小円qを平面qと円0の共有点群として定義する。ミラ
ーをスイング軸のまわりに回転する時、反射光線o1を
生ずるべき入射光線をBOとするとき、直線BOと円0
の交点日の軌跡は小円qである。
Therefore, the locus of the intersection of the incident ray BO and the circle 0 passes through the point A' and must be on the plane q parallel to the plane P. Define the small circle q as a group of common points between the plane q and the circle 0. do. When the mirror is rotated around the swing axis, let BO be the incident ray that should produce the reflected ray o1, then the straight line BO and the circle 0
The locus of the intersection day is a small circle q.

第6図は、スイング軸方向からみた光線の関係図である
。この図に於て、大円P、小円q(l−ioを中心とす
る真円となって現われる。
FIG. 6 is a relationship diagram of light rays viewed from the swing axis direction. In this figure, a large circle P and a small circle q (a perfect circle centered on l-io) appear.

第5図に於て、点A%Bから、平面Pに下した垂線の足
をH,Gとする。
In FIG. 5, let H and G be the legs of a perpendicular line drawn from point A%B to plane P.

H,Gは、スイング軸からみた第6図に於て、A、8点
に重なってみえる。
H and G appear to overlap with point A and 8 in Fig. 6 when viewed from the swing axis.

求めたいのは、入射光縁日0が2軸となす角であるので
はない。Y[ll11]と入射光線EIOを含む平面が
2軸となす傾斜角θzk求めたいのである。
What we want to find is not the angle that the incident light angle 0 makes with the two axes. We want to find the inclination angle θzk between the two axes of the plane containing Y[ll11] and the incident ray EIO.

第5図は入射光縁日0に関しては、xz平面への正射影
を示している。従って、第5図に放て、/BO2が傾斜
角θ2に等しい。傾斜角θ2け、入射光線BOと2軸の
なす挟角のXZ平面への射影であるからである。
FIG. 5 shows the orthogonal projection onto the xz plane for the incident light edge date 0. Therefore, as shown in FIG. 5, /BO2 is equal to the inclination angle θ2. This is because the angle of inclination θ2 is a projection of an included angle between the incident light beam BO and the two axes onto the XZ plane.

点B、 a、o ノ正1を影(’xz平面への)Kつい
て、ΔBGOを考える。ここでΔ日GOは、三角形BG
Oo’xz平面への正射影であって、三角形日GOその
ものではない。
Consider ΔBGO by placing the positive 1 of points B, a, and o as a shadow K (onto the 'xz plane). Here, Δday GO is triangle BG
It is an orthogonal projection onto the Oo'xz plane, not the triangle GO itself.

△BGOに於て OGm(θz + 1 )、 = B G      
 (15)である。この式でOGは、線分OGのxz平
面への正射影であシ、線分OGそのものの真の長さでは
な−。BGはxz平面に平行であるから、線分BGの真
の長さで、かつ正射影の長さであるといえる。
OGm(θz + 1) in △BGO, = B G
(15). In this formula, OG is the orthogonal projection of the line segment OG onto the xz plane, and is not the true length of the line segment OG itself. Since BG is parallel to the xz plane, it can be said that it is the true length of the line segment BG and the length of the orthogonal projection.

一方へ0AHK於て、 OHm (tlp+7” ) = A H(16)であ
る。ここでO,A、 Hはxz平面上にあるから、0)
−1,AHは真の長さであり、かつ正射影の長さでおる
。θpはOAとZ軸のなす傾斜角で(13)式のθp 
(A)を意味する。
On the other hand, at 0AHK, OHm (tlp+7") = A H (16). Here, O, A, and H are on the xz plane, so 0)
-1,AH is the true length and the length of the orthogonal projection. θp is the inclination angle between OA and the Z axis, and θp in equation (13)
(A) means.

点A、Bは平面qにあり、点G、Hは平面p上にある。Points A and B are on plane q, and points G and H are on plane p.

BG、AHは平面pに垂直である。従って四点B、 A
、 H,Gは長方形をなす。ゆえに8G=AH(+7) である。
BG, AH are perpendicular to plane p. Therefore, four points B, A
, H, and G form a rectangle. Therefore, 8G=AH(+7).

(15)〜0乃より である。(15) ~From 0no It is.

0GH1線分OGのxz平面への正射影であるから、第
6図に於て点Gより、z′X平面へ垂線を下し、その足
をJとすると、この長さOJに等しい。
Since this is an orthogonal projection of the 0GH1 line segment OG onto the xz plane, if a perpendicular line is drawn from point G to the z'X plane in FIG. 6 and its leg is J, then the length is equal to OJ.

一方OHは、第6図に於て、そのまま小円qのZ’Y平
面への投影像の半径として現われる。第6図はスイング
軸からみているので、ミラーはY軸に対しスイング角α
だけ傾いている。入射光線B。
On the other hand, OH appears as it is in FIG. 6 as the radius of the projected image of the small circle q onto the Z'Y plane. Figure 6 is viewed from the swing axis, so the mirror has a swing angle α with respect to the Y axis.
It's only tilted. Incident ray B.

のz′Y平面への投影BOid、oz′軸に対し2αだ
け傾く。
The projection of BOid onto the z'Y plane is tilted by 2α with respect to the oz' axis.

三点G、 Jloのz′Y平面への投影三角形△GJO
に於て、 OG預2α=OJ          Q9)である。
Projection triangle △GJO of three points G and Jlo onto the z′Y plane
In this case, OG deposit 2α = OJ Q9).

(18)式のOGは線分OGのXz平面への正射影であ
るから、第6図、従って(+9)式のOJに等しい。
Since OG in the equation (18) is the orthogonal projection of the line segment OG onto the Xz plane, it is equal to OJ in the equation (+9) shown in FIG. 6.

(]+8式のoHは、第6図に於て、H,G 7’fi
小円’Qの」二にあることから、第6図に於て 0Hc90G             (20)であ
る。
(]+8 formula oH is H, G 7'fi in Figure 6.
Since it is located at the second point of the small circle 'Q', it is 0Hc90G (20) in Figure 6.

つまり(19)式のOG、OJは(1B)式のOH,O
Gに対応する。
In other words, OG and OJ in equation (19) are OH and O in equation (1B).
Corresponds to G.

従って である。Therefore It is.

こうして、スイング角α、チルト角γの入射光線BO及
びY軸を含む平面が2軸となす傾斜角θ2が求められた
。θpに(13)式全代入してcos  2α である。θ2は となる。φは、ozと、イメージファイバ端01のなす
角で定数である。例えば74程度とすることができる。
In this way, the inclination angle θ2 formed by the two axes of the plane including the incident light beam BO having the swing angle α and the tilt angle γ and the Y axis was determined. By fully substituting equation (13) into θp, we get cos 2α. θ2 becomes. φ is the angle formed between oz and the image fiber end 01, and is a constant. For example, it can be about 74.

次に見込角θl(又はθr)を求める。これは入射光線
BOとY軸のなす角である。
Next, the angle of view θl (or θr) is determined. This is the angle between the incident light beam BO and the Y axis.

第7図は見込角を求めるための説明用斜視図である。FIG. 7 is an explanatory perspective view for determining the viewing angle.

OYを横に、ozを下方向にとっている。入射光800
点日、o−4角とし、Yz面に一面を有する長方形F3
JVWGSOUを考える。
OY is on the side and oz is on the bottom. Incident light 800
Rectangle F3 with o-4 angle and one side on the Yz plane
Thinking about JVWGSOU.

日より、ZY面、xz面、XY面に下した垂線の足がG
、J、Wである。J、 W、 Vよりyz面に垂線を下
すと、S、 U、 Oに一致するものとする。線分ou
、ov、oSuY軸、X軸、Z軸ニアル。
From the day, the foot of the perpendicular line drawn on the ZY plane, xz plane, and XY plane is G.
, J, and W. It is assumed that when a perpendicular line is drawn from J, W, and V to the yz plane, it coincides with S, U, and O. line segment ou
, ov, oSu Y axis, X axis, Z axis nial.

/BLJG−θ2である。見込み角θIH/UOBであ
る。
/BLJG-θ2. The angle of view is θIH/UOB.

/GO5は2αである。/GO5 is 2α.

UG =  UO嬶2α             (
24)△SOUにつき、 BU = (JQtanθ1(20 △BGtJにつき、 BU = UG See Oz           
(26)が成立する。(24)〜(26)より 論θ1 = cot 2α気θz       (27
)以上のように、ミラーのスイング角α、β、チルト角
γから、見込み角θ1、θ「、傾斜角θ2は、oz −
tan ’ (論(φ−γ)/ω1+2(E)−γ(ハ
)θH−tan I (cot 2(Z secθz 
)      (29)θr−tan ’ (cat2
β気θz )      (30)によって計算される
UG = UO嬶2α (
24) For △SOU, BU = (JQtanθ1(20) For △BGtJ, BU = UG See Oz
(26) holds true. From (24) to (26), the theory θ1 = cot 2αki θz (27
) As mentioned above, from the swing angles α, β and tilt angle γ of the mirror, the viewing angles θ1, θ' and the inclination angle θ2 are oz −
tan ' ((φ-γ)/ω1+2(E)-γ(c)θH-tan I (cot 2(Z secθz
) (29) θr-tan' (cat2
βqiθz) (30).

対象物P(x、y、χ)のX、Y、Z(7)値は(6)
〜(8)式によって計算される。
The X, Y, Z (7) values of the object P (x, y, χ) are (6)
~ (8) Calculated by formula.

(力) 本発明の制御装置 第3図に示したミラー駆動部@を制御する制御装置につ
いて説明する。
(Force) Control device of the present invention A control device for controlling the mirror drive unit @ shown in FIG. 3 will be explained.

第8図は制御装置の系統図である。FIG. 8 is a system diagram of the control device.

第3図のチルト駆動部6、左スイング駆動部7、右スイ
ング駆動部8に対して制御信号を与えるのは、チルト駆
動回路22、左スイング駆動回路23、右スイング駆動
回路24である。
The tilt drive circuit 22, left swing drive circuit 23, and right swing drive circuit 24 provide control signals to the tilt drive section 6, left swing drive section 7, and right swing drive section 8 in FIG.

駆動部の原動機がステップモータであれば、これら駆動
回路22〜24は、チルト角γ、左スイング角α、右ス
イング角βの指令値に至るまでパルスを発生し、駆動部
に与える。
If the prime mover of the drive unit is a step motor, these drive circuits 22 to 24 generate pulses until the command values of tilt angle γ, left swing angle α, and right swing angle β are reached, and provide them to the drive unit.

γ、α、βの指令値は、位置演算回路40によって、駆
動回路22〜24に指示される。
The command values of γ, α, and β are instructed to the drive circuits 22 to 24 by the position calculation circuit 40.

よりなる左撮像部18、右撮像部19は、左撮像回路2
5、右撮像回路26に接続されている。これは、ミラー
の反射像を二次元的に再現するものである。
The left imaging section 18 and the right imaging section 19 are configured by the left imaging circuit 2.
5. Connected to the right imaging circuit 26. This is a two-dimensional reproduction of the reflected image of the mirror.

左右の撮像回路25.26の出力はさらに、左、右画像
処理回路30.31によって処理される。
The outputs of the left and right imaging circuits 25.26 are further processed by left and right image processing circuits 30.31.

これは、対象となる物体の中心P0 と、画像の中心A
、の差を計測する機能がある。画像処理回路30.31
は、位置偏差(po−AO)のx、y成分、△X、△y
を出力する。
This is the center P0 of the target object and the center A of the image.
There is a function to measure the difference between . Image processing circuit 30.31
are the x and y components of the positional deviation (po-AO), △X, △y
Output.

位置演算回路40は、△X、△yi小さくする方向へ、
指令値γ、α、βを出力し、チルト、スイング駆動回路
22〜24へ与える。するとチルト、スイング駆動部6
〜8がミラーを回転させる。位置偏差△X、△yは前回
よ・り少なくなる。さらに、指令値を与える。以下繰返
す。
The position calculation circuit 40 moves in the direction of decreasing △X and △yi.
Command values γ, α, and β are outputted and given to tilt and swing drive circuits 22 to 24. Then, the tilt and swing drive unit 6
~8 rotates the mirror. The positional deviations △X and △y will be smaller than last time. Furthermore, a command value is given. Repeat below.

こうして次第に位置偏差が減少し、△X、△yが0にな
る。画像中心と物体中心とが対応したわけである。これ
は、左右の撮像回路についてなされる。
In this way, the positional deviation gradually decreases, and ΔX and Δy become zero. This means that the center of the image corresponds to the center of the object. This is done for the left and right imaging circuits.

この時のミラーのチルト角γ、左、右スイング角α、β
を位置演算回路40が知り、これにより、(6)〜(8
)、瞥〜(30)式を使って、対象点PのX、 y、 
z座標の値を演算する。
At this time, the mirror tilt angle γ, left and right swing angles α, β
The position calculation circuit 40 knows this, and as a result, (6) to (8)
), glance ~ Using equation (30), calculate the X, y,
Calculate the value of the z coordinate.

画像処理回路30.31は、物体中心P0と画像の中心
Aoの偏差を検出するが、これは第9図に示すようにす
る。左右の画像処理に於て、物体中心Poとして同じも
のを見るのでなければならない。
The image processing circuits 30 and 31 detect the deviation between the object center P0 and the image center Ao, as shown in FIG. In left and right image processing, the same object center Po must be viewed.

第2図に於て左右の視線PE+、PErけ2点に於て合
致しなければならないからである。
This is because, in FIG. 2, the left and right line of sight lines PE+ and PEr must match.

このため、物体中心として、重心又は中心を採用する。For this reason, the center of gravity or the center is adopted as the center of the object.

ここで重心というのは像に、等しめ荷重密度を分布させ
た時の重心である。画像の中心とシヘりのは物体のx、
 y方向への拡りを求め、その中心のことである。
Here, the center of gravity is the center of gravity when equal load density is distributed on the image. The center of the image and the border are the x of the object,
Find the expansion in the y direction, and refer to its center.

しかし、より一般に、その他の物体の@故点を物体中心
P。とじてもよい。
However, more generally, the @ point of origin of other objects is defined as the object center P. You can close it.

(キ) 本発明の効果 (1)2つの眼を用いて、物体を注視するよう、眼を動
かすので、2つの眼の位置E1、Erの垂直三等分面上
にない物体をも視野の中心に捕えることができる。眼の
自由度は、α、β、γと3つであるが、これで、両眼を
同一物体に向けるには必要十分である。
(g) Effects of the present invention (1) Since two eyes are used to move the eyes so as to gaze at the object, objects that are not on the perpendicular trisecting plane of the two eye positions E1 and Er can also be included in the visual field. It can be captured in the center. The eyes have three degrees of freedom, α, β, and γ, which are necessary and sufficient to direct both eyes to the same object.

公知技術として説明したものは、眼の自由度がひとつ(
α−β、γ−0)という拘束条件がある)しかない。主
に計算によって、視野のかだすみにある物体の位置を計
算していた。計算データが厖大になる。その割には精度
が悪い。
The technology described as a known technique has one degree of freedom for the eye (
There are only two constraint conditions: α-β, γ-0). The position of objects in the corners of the field of vision was calculated primarily through calculations. The calculation data becomes huge. The accuracy is poor for that reason.

本発明では、眼を動かして、物体を注視するから、記憶
回路は殆ど必要でない。簡単なサーボ制御系で足りる。
In the present invention, since the eyes are moved and the object is gazed at, there is almost no need for a memory circuit. A simple servo control system is sufficient.

計算も簡単である。The calculation is also easy.

測定精度は基線長EI Erによるが、公知技術として
説明したもののように、画素に分けないので、画素のサ
イズによる精度の低下はない。
The measurement accuracy depends on the base line length EI Er, but since it is not divided into pixels as described as a known technique, the accuracy does not decrease depending on the size of the pixel.

実験データを示す。Experimental data are shown.

駆動部として、1回転48パルスのパルスモータ、レ 
の減速ギヤを用いた。約1.、ll11れた物04 体の位置精度は約1%であった。基線長しは列順とした
As a drive unit, a pulse motor with 48 pulses per revolution and a lever are used.
A reduction gear was used. Approximately 1. , ll11 object 04 The position accuracy of the body was about 1%. Baseline lengths were arranged in column order.

(2)本発明の方法を実施するには、眼として、カメラ
、又はミラーを観測点E1、Erに置けばよい。
(2) To carry out the method of the present invention, a camera or a mirror may be placed as an eye at the observation points E1 and Er.

本発明の装置として述べたものは、ミラーを用いたもの
である。
The device described as the device of the present invention uses a mirror.

ミラーを使用した場合、ミラーはカメラに比し、著しく
軽量であるから、駆動部のモーフ、ギヤなど全て小型の
部品を用いることができる。
When a mirror is used, the mirror is significantly lighter than a camera, so all small parts such as the morph and gears of the drive unit can be used.

駆動に対する慣性力が小さいので、高速、高精度の測定
が可能となる。
Since the inertial force against the drive is small, high-speed and highly accurate measurements are possible.

(3)撮像部としてイメージファイバを用いると、可動
部は軽量になる。小型でありながら視野は広い。
(3) When an image fiber is used as the imaging section, the movable section becomes lightweight. Although it is small, it has a wide field of view.

(4)左右の像の対応点として、物体の重心又は中心を
採用するようにすれば、制御回路が簡単になる。従来の
像の対応点を求める方法は、2つの像を画素に分割し、
画素の間の濃淡の程度の相関関数を計算し、これが一致
することにより、対応点としていた。
(4) The control circuit can be simplified by using the center of gravity or the center of the object as the corresponding point between the left and right images. The conventional method for finding corresponding points in images is to divide the two images into pixels,
A correlation function of the degree of shading between the pixels was calculated, and when the values matched, the points were determined to be corresponding points.

つまり、全体の像の濃淡情報を必要とした。In other words, shading information of the entire image was required.

本発明では重心、或は中心を採用するから、より簡単に
算出できる。
In the present invention, since the center of gravity or the center is used, calculation can be made more easily.

(り) 本発明の用途 本発明は三次元位置測定装置、ロボット用視覚装置など
に適用することができる。
(i) Applications of the present invention The present invention can be applied to three-dimensional position measuring devices, visual devices for robots, and the like.

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

第1図は本発明の基本原理を二次元空間に於て説明する
だめの原理図。 第2図は三次元空間妬於て本発明の詳細な説明するだめ
の原理図。 第3図は本発明の物体の位置測定装置の視覚機構部の斜
視図。 第4図はミラーと入射光、反射光、チルト軸(Y軸)、
スイング軸(X’軸)の−位置関係を示す斜視図。 第5図はチルト軸CY軸)方向からみだ光線投影図。 第6図はスイング軸方向からみだ光線の投影図。 第7図はミラーのチルト角、スイング角ト、見込み角の
関係を求めるだめの説明用斜視図。 第8図はミラー駆動部を制御する制御装置の系統図。 第9図は画像中心AOと物体中心poの偏差へX、△y
を示すだめの、撮像部に於ける画像例を示す図。 第10図は従来の物体形状認識装置の略斜視図。 1・・・・・・・・・・・・・・・・・・支    柱
2・・・・・・・・・・・・・・・横   棒3・・・
・・・・・・・・・・・・・・・支 持 棒4・・・・
・・・・・・・・・・・・・・チ ル ト 棒5・・・
・・・・・・・・・・・・・・ピ    ン6・・・・
・・・・−・・・・・・・・・・チルト駆動部7 ・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・左スイング駆動
部8 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・右スイン
グ駆動部9 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
 左   ミ   ラ  −10 ・・・・・・・・・
・・・・・・−・・右   ミ   ラ  −11・・
・・・・・・・・・・・・・・フイアグ軸12・・・・
・・・・・・・・・・・・・プ − リ13・・・・・
・・・・・・・・・、7,114・・・・・・・・・・
・・・・プ − リ15.16.17・・・・・・制御
信号線18°°゛°゛°°゛゛°゛゛°°°左撮像部(
イメージファイバ)19 °°°゛゛°゛°°゛°゛°
°°゛右撮像部(イメージファイバ)20.21・・・
・・・・・・・・・・・・固 定 片22・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・チルト駆動回路23・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・左スイング駆動
部路24・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
右スイング駆動回路25・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・左撮像回路26・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・右撮像回路30・・・・・・・・・
−・・・・・・・・・・・左画像処理回路31・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・右画像処理回路40
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・位置演算回
路El、Er・・・・・・・・・・・・・・左右の観測
点L・・・・・・・・・・・・・・・・・観測点間隔(
基線長)P・・・・・・・・・・・・・・・・・・対象
物体θ1、θr・・・・・・・・・・・・・・左右の見
込み角θ2・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・傾 斜 角α、β ・・・・・・・・・・・・・・左
右のスイング角γ ・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・チ ル ト 角Y軸・・・・・・・・・・・・・
・・・・・チルト軸方向の水平軸X軸・・・・・・・・
・・・・・・・・チルト軸と直角な水平軸X′軸・・・
・・・・・・・・・・・・・・・X軸とチルト角iをな
すスイング軸2軸・・・・・・・・・・・・・・・・・
・鉛直下方へ向く軸平面m・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・物体、観測点を含む平面0・・・・・・
・・・・・・・・・・・ミラーの中心、XYZ座標の原
点 円0・・・・・・・・・・・・・・・・・・中心Oで半
径が1の基準円大円P・・・・・・・・・・・・・・・
・・・ミラー中心に立てた法線OMを含む大円 小円q・・・・・・・・・・・・・・・・・・スイング
角aを変え走時入射光線80が円0と交わる魚群 よりなる小円 θp・・・・・・・・・・・・・・・・−) # ) 
角がγ、スインク°角力;0の場合の傾斜角 φ・・・・・・・・・・・・・・・・・・イメージファ
イ/<端方(O2軸となす角 発  明  者         和  1)  豊第
4図 第7図 第5図 第6図 第8図 左撮像部18  右撮像部19 物体位置 x、y、z 第9図
FIG. 1 is a principle diagram for explaining the basic principle of the present invention in a two-dimensional space. FIG. 2 is a diagram showing the principle of the present invention in detail in a three-dimensional space. FIG. 3 is a perspective view of the visual mechanism section of the object position measuring device of the present invention. Figure 4 shows the mirror, incident light, reflected light, tilt axis (Y axis),
FIG. 3 is a perspective view showing the positional relationship of the swing axis (X' axis). FIG. 5 is a projection diagram of stray rays from the tilt axis (CY axis) direction. Figure 6 is a projection view of the rays of light from the direction of the swing axis. FIG. 7 is a perspective view for explaining how to determine the relationship among the tilt angle, swing angle, and viewing angle of the mirror. FIG. 8 is a system diagram of a control device that controls a mirror drive section. Figure 9 shows the deviation between the image center AO and the object center po, X, △y.
The figure which shows the example of the image in the image pick-up part which is not enough to show. FIG. 10 is a schematic perspective view of a conventional object shape recognition device. 1・・・・・・・・・・・・・・・・・・Support 2・・・・・・・・・・・・・・・Horizontal bar 3...
・・・・・・・・・・・・・・・Support rod 4・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・Tilt bar 5...
・・・・・・・・・・・・・・・Pin 6・・・・
・・-・・・・・・・・・・Tilt drive section 7 ・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・Left swing drive unit 8 ・・・・・・・・・・・・・・・Right swing drive unit 9 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
Left Mira -10 ・・・・・・・・・
・・・・・・-・・Right mirror -11・・
・・・・・・・・・・・・・・・Fuig axis 12・・・・
・・・・・・・・・・・・Puri 13・・・・・・
・・・・・・・・・、7,114・・・・・・・・・
...Print 15.16.17...Control signal line 18°°゛°゛°°゛゛°゛゛°°°Left imaging section (
Image fiber) 19 °°°゛゛°゛°°゛°゛°
°°゛Right imaging section (image fiber) 20.21...
......Fixed piece 22...
・・・・・・・・・・・・・Tilt drive circuit 23・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・Left swing drive section path 24・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
Right swing drive circuit 25・・・・・・・・・・・・・・・
......Left imaging circuit 26...
......Right imaging circuit 30...
−・・・・・・・・・・Left image processing circuit 31・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・Right image processing circuit 40
・・・・・・・・・・・・・・・・・・Position calculation circuit El, Er・・・・・・・・・・・・Left and right observation points L・・・・・・・・・・・・・・・ Observation point interval (
Base line length) P......Target object θ1, θr...Left and right viewing angle θ2...・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・Inclination angle α, β ・・・・・・・・・・・・・・・Left and right swing angle γ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・Tilt Angle Y axis・・・・・・・・・・・・・・・
...Horizontal axis in the tilt axis direction
・・・・・・Horizontal axis X' axis perpendicular to the tilt axis...
・・・・・・・・・・・・・・・Two swing axes forming a tilt angle i with the X axis・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・Axis plane m facing vertically downward...
・・・・・・Plane 0 including object and observation point ・・・・・・
・・・・・・・・・・・・Center of mirror, origin circle of XYZ coordinates 0・・・・・・・・・・・・・・・Reference circle great circle with center O and radius 1 P・・・・・・・・・・・・・・・
...The large circle and the small circle q including the normal OM set at the center of the mirror...... Change the swing angle a so that the travel time incident ray 80 becomes circle 0. Small circle θp made up of intersecting schools of fish・・・・・・・・・・・・・・・−) #)
Inclination angle φ when the angle is γ and spink° angular force is 0... Image phi/ ) Yutaka Figure 4 Figure 7 Figure 5 Figure 6 Figure 8 Left imaging unit 18 Right imaging unit 19 Object position x, y, z Figure 9

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)距r@Lだけ離れた左、右の観測定El、Erに
視覚装置を設け、対象となる物体Pに視覚装置を向けて
、視線PE+、PErが基線となす見込角θ1、θ「を
求め、かつP%E1、Erを含む面mが基線と直角な軸
となす傾斜角θ2を知って、物体Pの位置を測定するよ
うにした事を特徴とする物体の位置測定方法。
(1) Visual devices are installed on the left and right observation points El and Er, which are separated by a distance r@L, and the visual devices are directed toward the target object P, and the viewing angles θ1 and θ are formed by the line of sight PE+ and PEr with respect to the baseline. A method for measuring the position of an object, characterized in that the position of the object P is measured by finding the angle θ2 of inclination that a plane m including P%E1 and Er makes with an axis perpendicular to the base line.
(2)回転可能に設けられたチルト捧4と、チルト捧4
を回転変位させるチルト駆動部6と、チルト捧4に於て
距離りだけ離れた観測点E1、Erにスイング軸11に
よって回転可能に設けられた左ミラー9、及び右ミラー
10と、左ミラー9、及び右ミラー10とを回転変位さ
せる左スイング駆動部7と、右スイング駆動部8と、左
、右ミラー9.10の反射像を撮像する左右撮像部18
.19と、対象物体の中心Poと画像の中心A、の偏差
ΔX、Δyを計算する左画像処理回路30及び右画像処
理回路31と、偏差ΔX、Δyに対応して左スイング角
α、右スイング角β、チルト角γに関する指令値を発す
る位置演算回路40と、位置演算回路400発する指令
値せでチルト駆動部6、左、右スイング駆動部7.8′
f:駆動することとしたチルト駆動回路22、左、右ス
イング駆動回路23.24とより構成されることを特徴
、とする物体の位置測定装置。
(2) Rotatably provided tilt support 4 and tilt support 4
a left mirror 9 and a right mirror 10 which are rotatably provided on the swing shaft 11 at observation points E1 and Er, which are separated by a distance on the tilt support 4, and a left mirror 9. , a left swing drive section 7 for rotationally displacing the right mirror 10, a right swing drive section 8, and a left and right imaging section 18 for capturing reflected images of the left and right mirrors 9 and 10.
.. 19, a left image processing circuit 30 and a right image processing circuit 31 that calculate the deviations ΔX and Δy between the center Po of the target object and the center A of the image, and a left swing angle α and a right swing angle corresponding to the deviations ΔX and Δy. A position calculation circuit 40 that issues command values regarding angle β and tilt angle γ, and a tilt drive unit 6, left and right swing drive units 7.8', and command values issued by the position calculation circuit 400.
f: An object position measuring device characterized by comprising a tilt drive circuit 22 and left and right swing drive circuits 23 and 24.
(3)左右撮像部伝送路がイメージファイバである特許
請求の範囲第(2)項記載の物体の位置測定装置。
(3) The object position measuring device according to claim (2), wherein the left and right imaging unit transmission paths are image fibers.
(4)左、右画像処理回路30.31は、物体の中心P
oとして重心又は中心を採用することとした特許請求の
範囲第(2)項記載の物体の位置測定装置。
(4) The left and right image processing circuits 30 and 31 operate at the center P of the object.
The object position measuring device according to claim (2), wherein the center of gravity or the center is adopted as o.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020068426A (en) * 2018-10-23 2020-04-30 東芝デベロップメントエンジニアリング株式会社 Camera device, image processing device, and mirror movable mechanism

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5038560A (en) * 1973-08-08 1975-04-10
JPS5917103A (en) * 1982-07-20 1984-01-28 Kubota Ltd Position detector of moving body

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