JPS62254007A - Apparatus for detecting position of moving body - Google Patents
Apparatus for detecting position of moving bodyInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、移動体からコーナキューブへの距離差による
測角誤差を補正した移動体の位置検出装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a position detection device for a moving object that corrects angle measurement errors due to distance differences from the moving object to a corner cube.
(従来の技術)
工場の無人用送車、トンネル掘削機等のような移動体の
位置を検出する装置として、「入射方向に光を反射し移
動体と離れた位置に配置された少なくとも3個のコーナ
キューブと、前記移動体に搭載され回動しつつ、前記コ
ーナキューブにレーザ光を発振するレーザ発振器、前記
コーナキューブからの反射光を受光する受光素子、前記
レーザ光の角度を検出するロークリエンコーダを備えた
レーザスキャナと、前記コーナキューブの位置および前
記ロータリエンコーダからの検出角度から前記移動体の
位置と方位を演算するコンピュータユニット」とから構
成した移動体の位置検出装置が種々提案されている。(Prior art) As a device for detecting the position of a moving object such as an unmanned vehicle in a factory or a tunnel excavator, there is a device that reflects light in the direction of incidence and is placed at a distance from the moving object. a corner cube, a laser oscillator that is mounted on the movable body and rotates to emit a laser beam to the corner cube, a light receiving element that receives reflected light from the corner cube, and a rotor that detects the angle of the laser beam. Various position detection devices for a moving object have been proposed, each of which includes a laser scanner equipped with a clear encoder and a computer unit that calculates the position and orientation of the moving object from the position of the corner cube and the detected angle from the rotary encoder. ing.
(発明が解決しようとする問題点)
第3図は、コーナキューブおよびその測角誤差を説明す
るだめの図である。(Problems to be Solved by the Invention) FIG. 3 is a diagram for explaining a corner cube and its angle measurement error.
コーナキューブCCとは、光の入射方向によらず、その
方向への光を反射させるために使われるプリズムをいう
。コーナキューブCCは、第3図(A)に示すように、
その先端部は、立方体の1つの頂点と隣接する3つの頂
点とで定められる四面体の形をしている。Corner cube CC refers to a prism used to reflect light in that direction regardless of the direction in which the light is incident. The corner cube CC is, as shown in Fig. 3 (A),
Its tip has the shape of a tetrahedron defined by one vertex of the cube and three adjacent vertices.
前述のような移動体の位置検出装置では、コーナキュー
ブCC間の角度の測定(以下、測角という。)が重要で
ある。In the above-described position detection device for a moving object, it is important to measure the angle between the corner cubes CC (hereinafter referred to as angle measurement).
求める角度は、第3図(B)に示すように、角度θ21
であり、ロークリエンコーダの基準位置(移動体方位)
からコーナキューブCCI、CC2までの角度θ1.θ
2を求めて、
θ21−θ2−θ1 ・・・■を計
算していた。The angle to be determined is the angle θ21 as shown in FIG. 3(B).
, and the reference position of the low reencoder (mobile object direction)
Angle θ1. to corner cube CCI, CC2. θ
2 and calculated θ21-θ2-θ1...■.
コーナキューブCCI、CC2がロークリエンコーダの
中心位置0から等距離にある場合には、Δθ1゛=Δθ
2であるから、前記0式が成立するが、例えば、コーナ
キューブCCIが前記中心位置Oに近い場合(コーナキ
ューブCCI°)には、θ21′I−θ2− θ1゛
・・・■となり、測jlt
lこ誤差が生ずるという問題点があった。When the corner cubes CCI and CC2 are equidistant from the center position 0 of the low reencoder, Δθ1゛=Δθ
2, the above formula 0 holds, but for example, when the corner cube CCI is close to the center position O (corner cube CCI°), θ21'I - θ2 - θ1゛
...■, and the measurement jlt
There was a problem that an error occurred.
本発明の目的は、コーナキューブの距離差による側角誤
差を補正して、正確な位置検出ができるようにした移動
体の位置検出装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a position detection device for a moving body that can correct a side angle error due to a distance difference between corner cubes and perform accurate position detection.
(問題点を解決するための手段)
前記目的を達成するために本発明による移動体の位置検
出装置は、入射方向に光を反射し移動体と離れた位置に
配置された光反射手段と、前記移動体に搭載され回動し
・9つ、前記光反射手段にレーザ光を発振するレーザ発
振手段、前記光反射手段からの反射光を受光する受光手
段、前記レーザ光の回動角度を検出する角度検出手段を
備え、前記光反射手段の左端と右端での反射光から前記
角度検出手段により左端角度信号と右端角度信号を検出
するレーザ回動手段と、前記角度検出手段からの前記光
反射手段の右端角度信号と左端角度信号から平均角度信
号を演算し、その平均角度信号と前記光反射手段の位置
とから前記移動体の位置と方位を瞬時に演算する演算手
段とから構成されている。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, a position detecting device for a moving body according to the present invention includes a light reflecting means that reflects light in the incident direction and is disposed at a position away from the moving body; Nine rotatable units mounted on the moving body include a laser oscillation unit that oscillates a laser beam to the light reflection unit, a light reception unit that receives reflected light from the light reflection unit, and a rotation angle of the laser beam. a laser rotating means for detecting a left end angle signal and a right end angle signal by the angle detecting means from the light reflected at the left end and right end of the light reflecting means; and calculation means for calculating an average angle signal from the right end angle signal and the left end angle signal of the means, and instantaneously calculating the position and orientation of the moving body from the average angle signal and the position of the light reflecting means. .
(実施例)
以下、図面等を参照して、実施例について本発明の詳細
な説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings and the like.
第1図は、本発明による移動体の位置検出装置の実施例
を示したブロック図、第2図は、前記実施例装置に使用
されるコンピュータユニットのCPUの動作を説明する
ための流れ図である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a moving object position detection device according to the present invention, and FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of the CPU of a computer unit used in the embodiment device. .
第1図において、■はレーザスキャナ、■はカウンタボ
ックス、■はコンピュータユニットである。In FIG. 1, ■ is a laser scanner, ■ is a counter box, and ■ is a computer unit.
レーザスキャナIは、レーザ発振器1.ビームエキスパ
ンダ2.直角プリズム3.孔あきミラー4、直角プリズ
ム52円筒レンズ6、ロークリエンコーダ7、プーリ8
.モータ9.レンズ10゜ホトダイオード11.アンプ
12等から構成されている。Laser scanner I includes laser oscillator 1. Beam expander 2. Right angle prism 3. Perforated mirror 4, right angle prism 52, cylindrical lens 6, rotary encoder 7, pulley 8
.. Motor 9. Lens 10° Photodiode 11. It is composed of an amplifier 12 and the like.
レーザ発振器1は、レーザ光を連続発振する発振器であ
り、例えばヘリウム−ネオンレーザが用いられている。The laser oscillator 1 is an oscillator that continuously oscillates laser light, and uses, for example, a helium-neon laser.
レーザ発振器1から発射されたレーザ光は、ビームエク
スパンダ2に入射される。Laser light emitted from a laser oscillator 1 is incident on a beam expander 2.
ビームエクスパンダ2は、入射光を平行光にするための
ものであり、このビームエクスパンダ2の出射光は、直
角プリズム3により下方に向けられ、孔あきミラー4を
通過したのち、直角プリズム5により再び水平方向に向
けられる。水平方向に向けられたレーザ光は、円筒レン
ズ6によって上下方向に拡げられ、レーザスキャナ■か
ら発射される。The beam expander 2 is for converting incident light into parallel light, and the emitted light from the beam expander 2 is directed downward by a right-angle prism 3, passes through a perforated mirror 4, and then passes through a right-angle prism 5. re-orients it horizontally. The laser beam directed in the horizontal direction is expanded in the vertical direction by the cylindrical lens 6, and is emitted from the laser scanner (2).
前記直角プリズム5と円筒レンズ6は、インクリメンタ
ルロータリエンコーダ7の回転軸に固定されたプーリ8
上に取付けられており、このブーIJ 8はACモータ
9で回転され、レーザ光は水平面で連続的に放射方向に
発射される。ロータリエンコーダ7からは、回転角に比
例して増加する角度信号(blが出力されるとともに、
1回転に1回基準位置でゼロ参照信号fe)が出力され
る。The right angle prism 5 and the cylindrical lens 6 are connected to a pulley 8 fixed to the rotation axis of an incremental rotary encoder 7.
This boo IJ 8 is rotated by an AC motor 9, and the laser beam is continuously emitted in the radial direction on a horizontal plane. The rotary encoder 7 outputs an angle signal (bl) that increases in proportion to the rotation angle.
A zero reference signal fe) is output at the reference position once per rotation.
コーナキューブCCは、3つの基準位置に置かれており
、各コーナキューブCCで反射されたレーザ光は、出射
時と逆の径路、すなわち1円筒レンズ6、直角プリズム
5を経て、今度は孔あきミラー4で反射される。孔あき
ミラー4で反射されたレーザ光は、ホトダイオード11
上に集光されて電気信号に変換されたのち、アンプ12
で増幅されて、受光信号(a)としてレーザスキャナI
から出力される。The corner cubes CC are placed at three reference positions, and the laser light reflected by each corner cube CC passes through the opposite path to the exit, that is, the first cylindrical lens 6 and the right angle prism 5, and then passes through the perforated laser beam. It is reflected by mirror 4. The laser beam reflected by the perforated mirror 4 is transmitted to the photodiode 11
After the light is focused on the top and converted into an electrical signal, the amplifier 12
is amplified by the laser scanner I as a received light signal (a).
is output from.
このレーザスキャナIからの出力、すなわち受光信号(
a)、角度信号(b)およびゼロ参照信号te)は、カ
ウンタボックス■に出力される。The output from this laser scanner I, that is, the received light signal (
a), the angle signal (b) and the zero reference signal te) are output to the counter box ■.
カウンタボックス■は、22ビツトのパイナリカウンク
13.ファーストインファーストアウト(F I F
O)メモリ14等から構成されている。The counter box ■ is a 22-bit pinary count 13. First in first out (F I F
O) Consists of memory 14 and the like.
カウンタ13は、ロークリエンコーダ7の角度信号(b
)に追従して歩進し、ゼロ参照信号(C1でリセットさ
れる。アンプ12からの受光信号[a)が、FIFOメ
モリ14に加わると、このFIFOメモリ14はその時
のカウンタ13の角度信号Cb)を覗り込んで記憶する
。The counter 13 receives the angle signal (b
) and is reset by the zero reference signal (C1. When the light reception signal [a) from the amplifier 12 is added to the FIFO memory 14, this FIFO memory 14 receives the angle signal Cb of the counter 13 at that time. ) and memorize it.
コンビブ。−タユニソト■は、インターフェース15、
CPU1G、メモリ17.キーボード18゜CRTI9
.プリンタ20等から構成されている。Conbibu. -Taunisoto■ is interface 15,
CPU1G, memory 17. Keyboard 18°CRTI9
.. It is composed of a printer 20 and the like.
次に、第2図を参照して、CPU16の動作を中心にさ
らに説明する。Next, with reference to FIG. 2, the operation of the CPU 16 will be further explained.
CPUI6は、イニシャライズされたのち(101)、
キーボード1Bから31囚のコーナキューブCCI〜C
CUの座標が位置データとして入力される(102)。After the CPUI6 is initialized (101),
Corner cube CCI~C of 31 prisoners from keyboard 1B
The coordinates of the CU are input as position data (102).
この位置データは、CPUl6から出力され(103)
、CRTI 9で表示される。This position data is output from CPU16 (103)
, displayed in CRTI 9.
CRTI9で表示されたデータは、ヂエソクされ<10
4)、正常であれば(105)、メモリ17に記f、α
される(106)。The data displayed on CRTI9 is decoded and <10
4) If normal (105), record f, α in the memory 17
(106).
CPU16は、読込み信号をインターフェース15を介
して、FIFOメモリ14に出力する(107)と、F
IFOメモリ14が記憶している3個のコーナキューブ
CCの左右2つずつの合計6個の角度信号が入力される
(10B)、すなわち、前述の第3図のコーナキューブ
CCIを例にすれば、左側を検出した角度信号θjと、
右側を検出した角度信号θl゛が入力される。When the CPU 16 outputs the read signal to the FIFO memory 14 via the interface 15 (107), the
A total of six angle signals, two on the left and right sides of the three corner cubes CC stored in the IFO memory 14, are input (10B), that is, taking the corner cube CCI shown in FIG. 3 as an example, , the angle signal θj detected on the left side,
An angle signal θl' detected on the right side is input.
CPU16は、前記ステップ108で入力された角度信
号(θl、01″、θ2.θ2”、θ3゜θ3”)をも
とにして、コーナキューブCCI〜CC3を代表する値
(01〜θ3)を次式から演算する(l O9)。Based on the angle signals (θl, 01'', θ2. Calculate from the formula (l O9).
e1=(θ1 +i ”) /2 =−@θ
2−(θ2+θ2″)/2 ・・・■θ3=(
θ3十03″)/2 ・・・■この演算値e1
〜θ3は、CPU16で内部的にチェックされる(11
0”)。e1=(θ1 +i ”) /2 =-@θ
2-(θ2+θ2″)/2...■θ3=(
θ3×03″)/2 ...■This calculated value e1
~θ3 is checked internally by the CPU 16 (11
0”).
正常であると判断すると(111) 、CPUl6は、
ステップ102で入力された3f[i!ifのコーナキ
ューブCCI〜CC3の位置と、ステップ109で演算
された3個の角度位置とを用いて、位置と方位を算出し
て(112) 、出力する(113)、CPUI 6の
出力は、CRTI9で表示されるとともに、プリンタ2
0で印字することもできる。If it is determined to be normal (111), CPU16:
3f[i! input in step 102! Using the positions of the corner cubes CCI to CC3 of if and the three angular positions calculated in step 109, the positions and orientations are calculated (112) and output (113). The output of the CPU 6 is as follows: It is displayed on CRTI9 and printer 2
It is also possible to print 0.
以下、必要回数だけ、角度データを取り込み、前述の動
作(108〜113)を繰り返し行い、所定の作業等が
終わると全動作を終了する(114)。Thereafter, the angle data is taken in as many times as necessary, and the above-mentioned operations (108 to 113) are repeated, and when the predetermined work etc. are completed, all operations are completed (114).
なお、本発明は、前記実施例で説明した装置に限らず、
コーナキューブを用いる(−の装置にも広く応用できる
。コーナキューブが3+1iの場合を例にして説明した
が、1つの場合の角度を代表させる場合にも通用でき、
また、2つの場合や4つ以上の場合にも同様に通用でき
る。Note that the present invention is not limited to the apparatus described in the above embodiments,
It can be widely applied to devices using (-) corner cubes.The explanation was given using the case where the corner cube is 3+1i, but it can also be applied to represent the angle of one case.
Further, the same applies to the case of two cases or the case of four or more cases.
(発明の効果)
以上詳しく説明したように、本発明によれば、コーナキ
ューブの左側の角度と右側の角度を検出して、その平均
値を用いてコーナキューブの角度を代表させるようにし
たので、コーナキューブの移動体からの距離差による測
角誤差を補正でき、正確な位置検出をすることができる
という’Ay果がある。(Effects of the Invention) As explained in detail above, according to the present invention, the angle on the left side and the angle on the right side of the corner cube are detected, and the average value thereof is used to represent the angle of the corner cube. The advantage of this method is that it is possible to correct the angle measurement error due to the distance difference between the corner cube and the moving body, and to perform accurate position detection.
第1図は、本発明による移動体の位置検出装五の実施例
を示したプロ・、り図、第2図は、前記実施例装置に使
用されるコンピュータユニットのCP Uの動作を説明
するための流れ図である。
第3図は、コーナキューブおよびその測角誤差を説明す
るための図である。
■・・・レーザスキャナ
ト・・レーザ発振器 2・・・ビームエキスパンダ
3・・・直角プリズム 4・・・孔あきミラー5・
・・直角プリズム 6・・・円筒レンズ7・・・ロ
ークリエンコーダ 8・・・7’−IJ9・・・モー
−夕 10・・・レンズ11・・・ホト
ダイオード 12・・・アンプ12■・・・カウン
タボックス
13・・・カウンタ 14・・・FIFOメモ
リ■・・・コンピュータ1ニツト
15・・・インターフェース 16・・・CPU17
・・・メモリ 18・・・キーボード19・・
・ORT 20・・・プリンタCB)FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of a position detection device for a moving body according to the present invention, and FIG. 2 explains the operation of the CPU of a computer unit used in the device of the embodiment. This is a flowchart for FIG. 3 is a diagram for explaining a corner cube and its angle measurement error. ■...Laser scanner...Laser oscillator 2...Beam expander 3...Right angle prism 4...Perforated mirror 5...
...Right angle prism 6...Cylindrical lens 7...Low reencoder 8...7'-IJ9...Mode 10...Lens 11...Photodiode 12...Amplifier 12■...・Counter box 13... Counter 14... FIFO memory ■... Computer 1 unit 15... Interface 16... CPU 17
...Memory 18...Keyboard 19...
・ORT 20...Printer CB)
Claims (1)
光反射手段と、前記移動体に搭載され回動しつつ、前記
光反射手段にレーザ光を発振するレーザ発振手段、前記
光反射手段からの反射光を受光する受光手段、前記レー
ザ光の回動角度を検出する角度検出手段を備え、前記光
反射手段の左端と右端での反射光から前記角度検出手段
により左端角度信号と右端角度信号を検出するレーザ回
動手段と、前記角度検出手段からの前記光反射手段の右
端角度信号と左端角度信号から平均角度信号を演算し、
その平均角度信号と前記光反射手段の位置とから前記移
動体の位置と方位を瞬時に演算する演算手段とから構成
した移動体の位置検出装置。a light reflecting means that reflects light in the incident direction and is disposed at a position away from the moving body; a laser oscillation means that is mounted on the moving body and rotates and oscillates a laser beam to the light reflecting means; and the light reflecting means. A light receiving means receives reflected light from the means, and an angle detecting means detects a rotation angle of the laser beam, and the angle detecting means detects a left end angle signal and a right end angle signal from the reflected light at the left and right ends of the light reflecting means. calculating an average angle signal from a laser rotating means for detecting an angle signal and a right end angle signal and a left end angle signal of the light reflecting means from the angle detecting means;
A position detecting device for a moving body, comprising calculation means for instantaneously calculating the position and orientation of the moving body from the average angle signal and the position of the light reflecting means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7804386A JPS62254007A (en) | 1986-04-04 | 1986-04-04 | Apparatus for detecting position of moving body |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7804386A JPS62254007A (en) | 1986-04-04 | 1986-04-04 | Apparatus for detecting position of moving body |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62254007A true JPS62254007A (en) | 1987-11-05 |
Family
ID=13650811
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7804386A Pending JPS62254007A (en) | 1986-04-04 | 1986-04-04 | Apparatus for detecting position of moving body |
Country Status (1)
Country | Link |
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