JPS63231286A - レ−ザビ−ムを用いた移動体の追尾距離測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 、産１ユＪ冴旧１分野 本発明はレーザビームを用いた移動体の追尾距離測定装
置に係り、特に測距機器を必要としない装置に関する。

従米仄肢止 従来のレーザビームを用いた移動体の追尾装置として、
レーザビーム発生手段と、レーザビーム走査手段と、再
帰反射手段と、受光検知手段と、制御手段とを具備した
ものがある（例えば、特願昭６１−００７３５６号公報
記載）。

これは、レーザビーム発生手段で発生したレーザビーム
を回転ミラーによって空間へ向け発射し走査させる。一
方、移動体には、コーナキューブ等の再帰反射手段を設
けてあり、前記走査されたレーザビームがこの再帰反射
手段によって反射され帰還される。しかして、この帰還
レーザビームを前記回転ミラーで反射し複数個の受光検
知器に照射させ、この受光検知器への入射光量または入
射位置により前記帰還レーザビームのＸ！ｌ！Ｉ、Ｙ軸
方向の位置ずれを検出し、このずれ量を角度に変換し、
この角度を検出し回動させるロータリエンコーダとこれ
に直結した駆動モータの作動により受光検知器への入射
光量が等しくなるか又は零になるように前記ミラーを回
転させ、再帰反射手段を追尾することにより移動体の追
尾を行うように構成されている。

が１゛シよ゛と　る。日内 しかしながら、上記の従来例による場合は、追尾目標と
する移動体のＸ軸、Ｙ軸方向の位置ずれのみを検出する
ものである。従って、移動体のＸ軸、Ｙ軸方向の変位値
はわからないことになる。

例えば、移動体が掘削機のホーリング先端部である場合
、計画線上から変位した場合、その変位置を知る必要が
あるが、従来例による追尾装置では追尾機能のみを有し
変位値測定機能がない。従って、追尾装置から移動体ま
での距離を別途光波距離計等の測距手段によって測定し
、この測距結果に基づいて変位値を求めている。

このため、別途測距手段を必要とする問題点があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、測距手段を
必要とせず簡単な構成としたレーザビームを用いた移動
体の追尾距離測定装置を提供することを目的としている
。

。“、占を？″、、ン一めの　西 本発明は、レーザビーム発生器と、発生したレーザビー
ムを反射させ空間へ向け走査するとともに再帰反射手段
から帰還したレーザビームを受光検知手段に反射させる
ミラーと、レーザビームの光軸上に配設した受光検知手
段と、演算制御手段と、移動体に設けた再帰反射手段と
を備えたレーザビームを用いた移動体の追尾距離測定装
置であって、前記演算制御手段は受光検知手段の検出信
号に基づきミラーの回転角度を演算制御し移動体の追尾
を行うとともに、ミラーを任意に定めた角度に回転させ
て再帰反射手段に当接させるレーザビームを、任意に定
めた角度に回動させることにより、受光検知手段の位置
ずれ検出信号に基づいて移動体までの距離を演算し測定
するようにした・　　ことを要旨とする。

しかるときは、レーザビーム追尾装置から空間へ向け走
査されたレーザビームは、移動体に設けられた再帰反射
手段によって前記レーザビーム追尾装置に帰還レーザビ
ームとして再帰し、ミラーによって反射され受光検知器
の通過孔を通過する。

そして、移動体の追尾動作が完全に行われている場合に
は、前記受光検知器は検知しない。

前記状態において、レーザビームを任意に定めた角度に
回動させると、再帰反射手段に当接するレーザビームは
偏位して帰還され、受光検知手段が前記偏位を検知する
。

しかして、この検知量に基づいて移動体の距離を演算す
る。

皇施班 以下、本発明の図面を参照しつつ説明する。

第１図は本発明に係るレーザビームを用いた移動体の追
尾装置の要部を示す模式的斜視図である。

本装置１０はレーザビーム走査手段と、受光検知手段と
、演算手段と、移動体に設けた再帰反射手段とによって
構成されている。

レーザビーム走査手段は、レーザビームを発生させるレ
ーザビーム発生器１１と、このレーザビーム発生器１１
から発生したレーザビームＬＢを反射させ空間へ向けて
発射し空間を走査させるミラー１２と、ミラー１２をＸ
軸方向に回転させるＸ軸パルスモータ１３と、ミラー１
２をＹ軸方向に回転させるＹ軸パルスモータ１４と、ミ
ラー回転機構１５とで構成されている。

一方、移動体にはコーナキューブ等の再帰反射手段１（
以下、単にコーナキューブという）が設けられており、
前記走査されたレーザビームＬＢが入射すると入射方向
と同一方向に再帰する帰還レーザビームＲＢを反射する
ようにされている。

受光検知手段は、前記ミラー１２の上方に設けられ、前
記ミラー１２によって反射された前記帰還し−ザビーム
ＲＢ（矢印で図示）を受光し、受光された帰還レーザビ
ームＲＢの位置ずれを検知する受光位置センサ２０によ
り構成されている。

この受光位置センサ２０は、中心部分に通過孔２１を有
する板状体２２にフォトダイオード等の受光素子２４を
多数配して受光素子群を形成させたものである。

前記通過孔２１は、発生したレーザビームＬＢが、後記
する追尾が完全に行われている場合に帰還レーザビーム
ＲＢがそれぞれ前記通過孔２１内を通過し得るようにな
っている。

しかして、追尾が外れた場合には、帰還レーザビームＲ
Ｂは位置ずれを生じ前記通過孔２１を通過せず、受光位
置センサ２０のいずれかの受光素子２４を照射する。

次に、本装置１０の動作について以下説明する。

レーザビーム発生器１１から発生したレーザビームＬＢ
は、通過孔２１を通過し、ミラー１２で反射して空間に
発射され空間を走査する。なお、この走査はＸ軸パルス
モータ１３及びＹ軸パルスモータ１４とによってミラー
回転機構１５を介してそれぞれの軸の回りに回転する前
記ミラー１２によって行われている。

前記走査されたレーザビームＬＢは、移動体に設けられ
たコーナキューブ１に入射すると、入射方向と同じ方向
に反射して帰還レーザビームＲＢとなり、レーザビーム
ＬＢと同一経路を経て再帰する。

即ち、前記帰還されたレーザビームＲＢは、前記ミラー
１２に送り返され、このミラー１２で再び反射され、通
過孔２１を通過直進する。

前記の如く、追尾が完全に行われているときは、受光位
置センサ２０は受光検知しない。しかして、移動体が完
全追尾の状態から移ｔｌ＋Ｌはしめると、レーザビーム
ＬＢは移動体に追随し始めるので、帰還レーザビームＲ
Ｂも移動する。それ故、帰還レーザビームＲＢは通過孔
２１がずれて受光位置センサ２０のいずれかを照射する
。換言すれば、完全追尾状態においてレーザビームＬＢ
を微小角度回動させると、受光位置センサ２０は受光検
知するとになる。

第２図は本追尾装置を用いた移動体の測距方法を示す説
明図である。

レーザビームＬＢのミラー１２反射点をＰ、帰還レーザ
ビームＲＢのミラー１２反射点をＱ、コーナキューブ１
の中心点をＡ、レーザビームＬＢの反射点Ｐとコーナキ
ューブ中心点へとの距離を！とし、距Ｎｆｔ　（ｌの計
測方法について説明する。

完全追尾状態においては、レーザビームＬＢは反射点Ｐ
で反射されコーナキューブの中心点Ａに当接して帰還レ
ーザビームＲＢとして反射点Ｐ、通過孔２１の中心点０
に再帰する。

この場合においては受光位置センサ２０の検知信号は零
である。

いま、レーザビームＬＢを角度Δθ回転させると、レー
ザビームＬＢはコーナキューブ１の傾斜面上Ｂ点に当接
し、他の傾斜面上Ｃ点から帰還レーザビームＲＢとなり
、ミラー１２の反射点Ｂで反射、再帰し受光位置センサ
２０の受光素子２４のうちのＤを照射する。コーナキュ
ーブ１の中心部と反射点Ｐとを結ぶ線分と前記Ｂ点と０
点とをゆすぶ線分との交点をＥとし、 ＤＯ＝ｘｓ、　ＢＥ＝ＣＥ＝ｘｃ、　ＰＥ＝　（ｌとす
れば、ｘｃ＝　ＩＡｘｓ＝　Ｅ　ｔａｎ　Δθ、’２　
＝　Ｖ２ｘｓｃｏｔ　Δθとなる。

受光素子りの位置は座標によって予め定められており、
当該座標に定められている検出信号として検出されるも
ので、公知のものである。また、Δθは予め任意に定め
られたものであるので、上式によって容易に移動体との
距離ｌを後記する演算制御手段によって演算することが
できる。

第３図は演算制御手段３０のブロック図を示すものであ
る。受光位置センサ２０の検出信号は増幅回路２１で増
幅され、スキャニングコントロール回路２２を介してマ
イクロコンピュータ２３に入力される。

Ｘ軸パルスモータドライバ２４への出力パルスをカウン
タ回路２５に、Ｘ軸パルスモータドライバ２６への出力
パルスをカウンタ回路２７に入力し、カウンタ回路２５
及び２７を介して角度検知器２８に入力する。

角度検知器２８よりの検知信号はマイクロコンピュータ
２３に入力する。

受光位置センサ２０よりの検出信号とＸ軸パルスモータ
１３及びＹ軸パルスモータ１４の信号により、コーナキ
ューブ１とミラー１２との位置すれを演算する。この演
算精巣により、マイクロコンピュータ２３よりスキャニ
ングコントロール回路２２を介してＸ軸パルスモータド
ライバ２４を駆動し、Ｘ軸パルスモータ１３を所定角度
回動する。Ｙ軸についても上記に準する。しかして、ミ
ラー１２を所定位置とし、レーザビームＬＢとコーナキ
ューブ１とが一致するように追尾する。

以上の演算制御構成によって、前記のような完全追尾状
態からレーザビームＬＢを回転させた場合の角度Δθ、
受光位置センサ２０のｘｓが計測され、距離ｌが演算さ
れるものである。

前記測距が終了すると、レーザビームＬＢを角度Δθ逆
に回転させて復帰させることも任意に行うごとができる
。

なお、前記受光位置センサ２０は、板状体に受光素子を
多数配設した受光素子群によって形成されているものと
したが、Ｘ軸Ｙ軸受光面全面に受光素子を配設した受光
センサアレイであってもよ（、または角度へ〇を適宜定
めることによりｘｓは一定となるので受光素子をリング
の外周端部に配した端部受光センサアレイであってもよ
い。

光匪図肱果 以上説明したように、本発明によるときはレーザビーム
を用いた移動体の追尾装置に受光検知手段に受光位置セ
ンサを用い、完全追尾状態において移動体に設けた再反
射手段に当接するレーザビームを回転させることによっ
て受光位置センサの検出信号から移動体までの距離を計
測するようにしたので、別途測距機器を必要とせず、か
つ構成が簡単であるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のレーザビームを用いた移動体の追尾距
離測定装置の要部を示す模式的斜視図、第２図は本装置
を用いた移動体の測距方法を示す説明図、第３図は本装
置の演算制御手段のブロック図である。 １　・・・コーナキューブ、１１・・・レーザビーム発
生器、１２・・・ミラー、２０・・・受光位置センサ、
ＬＢ・・・レーザビーム、ＲＢ・・・帰還レーザビーム
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザビーム発生器と、発生したレーザビームを
   反射させ空間へ向け走査するとともに再帰反射手段から
   帰還したレーザビームを受光検知手段に反射させる手段
   に反射させるミラーと、レーザビームの光軸上に配設し
   た受光検知手段と、演算制御手段と、移動体に設けた再
   帰反射手段とを備えたレーザビームを用いた移動体の追
   尾距離測定装置であって、前記演算制御手段は受光検知
   手段の検出信号に基づきミラーの回転角度を演算制御し
   移動体の追尾を行うとともに、ミラーを任意に定めた角
   度に回転させて再帰反射手段に当接させるレーザビーム
   を、任意に定めた角度に回動させることにより、受光検
   知手段の位置ずれ検出信号に基づいて移動体までの距離
   を演算し測定するようにしたことを特徴とするレーザビ
   ームを用いた移動体の追尾距離測定装置。