JP2005331352A - 位置決めシステム及び位置決め方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 レーダ装置が搭載された車輌とターゲットとの位置決め精度を向上し、かつ、位置決め作業の効率化を図ること。
【解決手段】 車輌100に搭載されたレーダ装置101のビーム軸を調整するにあたり、車輌100と、レーダ装置101からのビームが入射する入射面1aを有するターゲット1と、の相対的な位置決めを行う位置決めシステムAであって、撮影方向が入射面1aと直交する方向に設定されカメラ11により車輌100を撮影し、撮影された画像に基づいて、入射面1aに対する車輌100の向きを判別し、判別結果に基づいて、ビーム軸の正規方向と入射面1aとが直交するように、ターゲット1を移動させる。
【選択図】 図1
【解決手段】 車輌100に搭載されたレーダ装置101のビーム軸を調整するにあたり、車輌100と、レーダ装置101からのビームが入射する入射面1aを有するターゲット1と、の相対的な位置決めを行う位置決めシステムAであって、撮影方向が入射面1aと直交する方向に設定されカメラ11により車輌100を撮影し、撮影された画像に基づいて、入射面1aに対する車輌100の向きを判別し、判別結果に基づいて、ビーム軸の正規方向と入射面1aとが直交するように、ターゲット1を移動させる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、車輌に搭載されたレーダ装置のビーム軸の調整技術に関するものである。
オートクルーズ機能や障害物との衝突予知機能を実現するため、車輌にレーダ装置を設けることが普及しつつある。一般にレーダ装置は車輌の前方に配置され、車輌の前方へビームを送信し、その反射波を受信することで車輌前方の障害物の検知や障害物との距離の計測等を行う。ここで、レーダ装置から送信されるビームが設計通りの方向(以下、正規方向という。)を向いていなければ障害物の検知等の精度に影響を与えることになる。このため、レーダ装置を車輌に取り付けるにあたっては、レーダ装置から送信されるビームのビーム軸が正規方向を向いているか否かを検査し、ズレが生じている場合にはレーダ装置の取付位置を調整する等して、ビーム軸を調整する作業が行われている。
ビーム軸の調整方法は種々の方法が提案されており、例えば、障害物として仮想されるターゲットに対してレーダ装置からビームを送信し、その反射波を受信することでビーム軸のズレを検出する方法が提案されている(例えば、特許文献1)。また、ターゲットを電界強度測定装置から構成し、レーダ装置から送信されるビームの電界強度を測定することでビーム軸のズレを検出する方法も提案されている。
ここで、ビーム軸の調整作業を行う前提として、レーダ装置が搭載される車輌とターゲットとが相対的に適切に位置決めされている必要がある。つまり、その車輌のビーム軸の正規方向に対して、ターゲットにおけるビームの入射面が直交するように位置していなければ、上述した従来例によるビーム軸の調整作業を行っても、ビーム軸は正規方向に対してズレが生じたままとなる畏れがある。従来、車輌とターゲットとの位置決めは作業者の感覚により行われており、位置決めの精度が必ずしもよくないと共に、作業の効率化が図れていない。
従って、本発明の目的は、レーダ装置が搭載された車輌とターゲットとの位置決め精度を向上し、かつ、位置決め作業の効率化を図ることにある。
本発明によれば、車輌に搭載されたレーダ装置のビーム軸を調整するにあたり、前記車輌と、前記レーダ装置からのビームが入射する入射面を有するターゲットと、の相対的な位置決めを行う位置決めシステムであって、撮影方向が前記入射面と直交する方向に設定され、前記車輌を撮影する撮影手段と、前記撮影手段により撮影された画像に基づいて、前記入射面に対する前記車輌の向きを判別する判別手段と、前記判別手段の判別結果に基づいて、前記ビーム軸の正規方向と前記入射面とが直交するように、前記ターゲットを移動させる移動手段と、を備えたことを特徴とする位置決めシステムが提供される。
このシステムでは、入射面と直交する方向で車輌を撮影し、撮影された画像に基づいて入射面に対する車輌の向きが判別される。そして、車輌の向きの判別結果に基づいて、ビーム軸の正規方向とターゲットの入射面とが直交するようにターゲットが移動される。入射面と直交する方向で車輌を撮影することで、その画像から入射面に対する車輌の向きが判別でき、判別結果に基づいてターゲットを移動することで両者の位置合わせが行えるので、従来のように作業者の感覚に依存する場合よりも位置決め精度を向上し、かつ、位置決め精度のバラツキを抑制できる。更に、位置決めを自動化できるので位置決め作業の効率化を図ることができる。
本発明において、前記撮影手段は前記ターゲットに取り付けられていてもよい。この構成によれば、ターゲットが移動しても、前記撮影手段の撮影方向を常時入射面と直交する方向に維持することが可能となる。
また、本発明において、前記正規方向が、車輌の中心軸線方向であり、前記撮影手段は、前記車輌の正面の画像を撮影し、前記判別手段は、前記撮影手段により撮影された前記正面の画像のうち、前記車輌の所定の部位の画像の左右対称度を判別することで、前記入射面に対する前記車輌の向きを判別することもできる。この構成によれば、車輌の所定の部位の画像の左右対称度を判別することで、入射面に対する車輌の向きを簡易に判別することができる。
この場合、前記所定の部位としては、前記車輌のピラー部材を挙げることができる。ピラー部材はどのような車輌にも設けられており、かつ、左右対称に設けられているため、これを判別の基準とすることにより、入射面に対する車輌の向きを簡易に判別することができる。
また、本発明において、前記移動手段は、前記正規方向と前記入射面とが直交するように、前記ターゲットを回動して前記入射面の向きを変化させる回動装置と、前記正規方向が前記入射面の中心を通過するように、前記ターゲットを所定軌道上で移動させる移動装置と、を備えることもできる。ターゲットを回動させて入射面の向きを変化させることで、簡易に車輌とターゲットとの位置決めを行うことができると共に、ターゲットを所定軌道上で移動させることで、ビーム軸の正規方向と入射面との中心位置がずれている場合においても、その位置合わせを簡易に行うことができる。
また、本発明によれば、車輌に搭載されたレーダ装置のビーム軸を調整するにあたり、前記車輌と、前記レーダ装置からのビームが入射する入射面を有するターゲットと、の相対的な位置決めを行う位置決め方法であって、撮影方向が前記入射面と直交する方向に設定され、前記車輌を撮影する撮影工程と、前記撮影工程により撮影された画像に基づいて、前記入射面に対する前記車輌の向きを判別する判別工程と、前記判別工程の判別結果に基づいて、前記ビーム軸の正規方向と前記入射面とが直交するように、前記ターゲットを移動させる移動工程と、
を備えたことを特徴とする位置決め方法が提供される。
を備えたことを特徴とする位置決め方法が提供される。
この方法では、入射面と直交する方向で車輌を撮影し、撮影された画像に基づいて入射面に対する車輌の向きが判別される。そして、車輌の向きの判別結果に基づいて、ビーム軸の正規方向とターゲットの入射面とが直交するようにターゲットが移動される。入射面と直交する方向で車輌を撮影することで、その画像から入射面に対する車輌の向きが判別でき、判別結果に基づいてターゲットを移動することで両者の位置合わせが行えるので、従来のように作業者の感覚に依存する場合よりも位置決め精度を向上し、かつ、位置決め精度のバラツキを抑制できる。更に、位置決めを自動化できるので位置決め作業の効率化を図ることができる。
以上述べた通り本発明によれば、レーダ装置が搭載された車輌とターゲットとの位置決め精度を向上し、かつ、位置決め作業の効率化を図ることができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1(a)は本発明の一実施形態に係る位置決めシステムAの側面視図、図1(b)は位置決めシステムAの平面視図である。位置決めシステムAは、車輌100を撮影するカメラ11と、レーダ装置101からのビームが入射するターゲット1を移動させる移動ユニット12と、を備える。
レーダ装置101は車輌100の前方中央部(例えばバンパ部)に配設されており、略水平に車輌100の前方へビームを送信する。本実施形態の場合、レーダ装置101のビーム軸の正規方向は車輌100の中心軸線方向であることを想定している。同図の状態ではレーダ装置101は未だ車輌100に対して仮設された状態にあり、後述する車輌100とターゲット1との位置決め後に行われるビーム軸の調整作業により車輌100に対して固定されることになる。
ターゲット1はレーダ装置101からのビームが入射する入射面1aを有する。このターゲット1の種類はビーム軸の調整方法によって異なるが、例えば、レーダ装置101からビームを送信してその反射波をレーダ装置101で受信することでビーム軸のズレを検出する調整方法を採用した場合、入射面1aはビームの反射面を構成することになる。また、ターゲット1を電界強度測定装置から構成し、レーダ装置101から送信されるビームの電界強度を測定することでビーム軸のズレを検出する調整方法を採用した場合、入射面1aは電界強度測定装置のビームの入射面を構成することになる。いずれの調整方法の場合においても、入射面1aはレーダ装置101から送信されるビームが照射される面となる。ターゲット1は、車輌100の前方において車輌100から所定距離離間して位置している。また、入射面1aの中心位置の高さは、レーダ装置101のビームの送信部と略同じ高さに設定されている。
カメラ11は、撮影方向が入射面1aと直交する方向に設定され、車輌100を撮影するデジタルカメラである。撮影方向を入射面1aと直交する方向に設定することで、カメラ11により撮影された画像は、車輌100のうち、入射面1aに正対する部位の画像となる。本実施形態の場合、このカメラ11はターゲット1に取り付けられている。カメラ11をターゲット1に取り付けない構成も採用できるが、ターゲット1にカメラ11を取り付けることで、一旦撮影方向を入射面1aと直交する方向に設定すれば、ターゲット1を移動させても常時撮影方向が入射面1aと直交する状態を維持でき、ターゲット1の移動毎に撮影方向を再設定する作業が不要となる。
また、本実施形態の場合、カメラ11の撮影方向は、入射面1aの中心と直交する方向に合わせてある。つまり、入射面1aの中心の上方にカメラ11が取り付けられている。こうすることで、カメラ11に撮影された画像の中心は、入射面1aの中心と略一致することになる。ここで、本実施形態の場合、上述した通り、レーダ装置101のビーム軸の正規方向は車輌100の中心軸線方向であることを想定している。従って、車輌100の中心軸線方向が入射面1aと直交するように車輌100とターゲット1とが相対的に位置していればビーム軸の正規方向が入射面1aと直交していることになる。つまり、車輌100の正面が入射面1aと正対していればよい。本実施形態では、後述する通り車輌100の正面が入射面1aと正対しているか否かを判別するためにカメラ11により車輌100の正面の画像を撮影することになる。
移動ユニット12は、車輌100とターゲット1との位置決めを行う際に、ターゲット1を移動させるユニットである。本実施形態の場合、移動ユニット12はターゲット1を回動すると共に、移動ユニット12は作業場の床に布設されたレール13に案内されて所定軌道上を移動する。レール13は概ね車輌100の車幅方向に直線的に布設されており、移動ユニット12は水平面上を直線的に平行移動する。図2(a)は移動ユニット12の概略を示す構成図である。
移動ユニット12は、ビーム軸の正規方向と入射面1aとが直交するように、ターゲット1を回動して入射面1aの向きを変化させる回動装置を備える。本実施形態の場合、この回動装置は、モータ121と、モータ121の出力軸に取り付けられたプーリ121aと、プーリ121aとターゲット1から下方に突出した回動軸1bに取り付けられたプーリ1cとの間に張設されたベルト121bと、から構成されている。しかして、モータ121を正転、逆転することでその駆動力がベルト121bを介して回動軸1bに伝達され、ターゲット1が鉛直軸回りに、つまり、水平面上を回動することになる。モータ121は例えばステッピングモータを採用することができ、回転量が制御可能なものであれば何でもよい。また、本実施形態ではベルト伝動機構によりターゲット1を回動するようにしているが、歯車機構等、他の駆動形式でもよい。
次に、移動ユニット12は、ビーム軸の正規方向が入射面1aの中心を通過するように、ターゲット1をレール13により規定される軌道上で移動させる移動装置を備える。本実施形態の場合、この移動装置は、モータ122と、モータ122の出力軸に取り付けられたプーリ122aと、プーリ122aと回転軸123に取り付けられたプーリ123aとの間に張設されたベルト122bと、を備える。回転軸123にはレール13上を転動する、断面H型の車輪124が取り付けられている。しかして、モータ122を正転、逆転することでその駆動力がベルト122bを介して回転軸123に伝達され、車輪124が回転し、移動ユニット12がレール13上を走行することになる。モータ122は例えばステッピングモータを採用することができ、回転量が制御可能なものであれば何でもよい。また、本実施形態ではベルト伝動機構により車輪124を回動するようにしているが、歯車機構等、他の駆動形式でもよい。
次に、位置決めシステムAの制御回路について説明する。図2(b)は位置決めシステムAの制御回路のブロック図である。位置決めシステムAの制御回路は、移動ユニット12に取り付けてもよいし、外部に設けてもよい。また、パソコンを利用してもよい。制御回路はシステム全体を制御し、特に後述する位置決め処理を実行するCPU51を備える。CPU51はインターフェース54を介してカメラ11と接続されており、カメラ11に対する撮影指示を行い、また、カメラ11により撮影された画像データを取得する。CPU51は、また、インターフェース55を介してモータ駆動回路56a及び56bに接続されている。モータ駆動回路56a及び56bには、それぞれ上述したモータ122とモータ121とが接続されており、CPU51はインターフェース55を介してモータ駆動回路56a及び56bに駆動命令を出力することでモータ122とモータ121の回転制御を行う。RAM52は可変的なデータを記憶すると共に、CPU51のワークエリアとして機能する。ROM53は固定的なデータを記憶し、特に後述する位置決め処理のプログラムを記憶する。RAM52及びROM53は必ずしもこれらに限られず、他の記憶手段を採用してもよい。
次に、係る構成からなる位置決めシステムAによる位置決め処理の例について説明する。ここでは、車輌100とターゲット1との位置関係が図4(a)に示す状態にある場合を想定する。同図の例ではビーム軸の正規方向(本実施形態では車輌100の車輌100の中心軸線方向)がターゲット1の入射面1aと直交しておらず、しかも大きくズレている。図3は位置決めシステムAによる位置決め処理のフローチャートであり、CPU51が実行する。
S1ではカメラ11により車輌100の正面の画像を撮影する。図4(b)は車輌100とターゲット1との位置関係が図4(a)の状態にある場合を想定した、車輌100の撮影画像の例を示す図である。同図に示すように車輌100の正面の画像といっても車輌100が大きく傾いて写っていることが分かる。S2ではS1で撮影した画像に基づいて、入射面1aに対する車輌100の向きを判別する処理を行う。この判別の結果に基づいて、後述するようにビーム軸の正規方向と入射面1aとが直交するようにターゲット1を移動(回動)することになる。
ここで、S1で撮影した画像に基づいて車輌100の向きを判別する方法は種々の方法を採用できるが、本実施形態の場合は上述した通り車輌100の正面が入射面1aと正対していればビーム軸の正規方向と入射面1aとが直交していることになる。つまり、S1で撮影した画像が車輌100の完全な正面視画像となっていればよい。一般に車輌は左右対称に設計されており、車輌100を正面視した場合には、少なくとも左右対称となる部位が存在する。そして、カメラ11で撮影した画像上、その部位が左右対称となっていれば車輌100の正面が入射面1aと正対していることになる。そこで、本実施形態は、カメラ11で撮影した画像における、車輌100の左右のピラー部材(いわゆるAピラー)の左右対称度を判別することで車輌100の向きを判別する。
図4(b)の画像について説明すると、まず、図7(a)に示すように公知の画像処理技術により車輌100の左右のピラー部材の画像102a及び102bを抽出する。そして、図7(b)に示すように抽出したピラー部材の画像102a及び102bの中間に上下方向の中心線Zを設定し、一方の画像(同図では画像102a)について、中心線Zに対して対称な図形102a’を作成し、画像102bと重ね合わせる。図形102a’と画像102bとがピッタリと重なれば、カメラ11で撮影された車輌100の画像は左右対称な画像であり、車輌100の正面が入射面1aと正対していることになる。一方、両者がズレて重なる場合は車輌100の正面が入射面1aと正対していないことになる。図7(b)の例では、図形102a’と画像102bとがズレて重なっているため、車輌100の正面が入射面1aと正対していないと判断されることになる。本実施形態では、このようにして入射面1aに対する車輌100の向きを判別することができる。
なお、車輌100の左右のピラー部材の画像の抽出精度を向上するために、車輌100のピラー部材には予めアライメントマークを施しておいてもよい。また、対称性の判断対象はピラー部材に限られず、車輌100の他の部位、例えば、ボディライン等でもよい。更に、車輌100にその中心に対して対称となるようにアライメントマークを施しておき、このアライメントマークを撮影画像から抽出して車輌100の向きを判別するようにしてもよい。
図3に戻り、S3ではS2の判別の結果、ビーム軸の正規方向が入射面1aと直交しておらず、ズレているか(車輌100の正面が入射面1aに正対しているか)否かを判定する。ズレていればS4へ進み、ズレていなければS5へ進む。図4(a)及び(b)の例の場合、ズレていると判断されてS4へ進むことになる。S4では、S2の判別結果に基づいて、ビーム軸の正規方向と入射面1aとが直交するようにターゲット1を移動させる。ここでは、モータ駆動回路56bに駆動命令を出力し、モータ121によりターゲット1を回動させることになる。
ターゲット1の回動量は、予め定めた回動量としてもよいし、S2の判別結果に基づいて算出するようにしてもよい。ターゲット1の移動が終了すると、S1へ戻って同様の処理を行い、ビーム軸の正規方向が入射面1aと直交するように入射面1aの向きが変化したか否かを確認し、ビーム軸の正規方向が入射面1aと直交するまで一連の処理を繰り返す。
図5(a)は図4(a)の状態からターゲット1を回動して、ビーム軸の正規方向が入射面1aと直交するようになった状態を示す図であり、図5(b)は図5(a)の状態におけるカメラ11の撮影画像である。また、図8(a)及び(b)は図5(b)の画像について車輌100の向きの判別処理(S2)を行った場合の説明図であり、図8(a)に示すように車輌100の左右のピラー部材の画像102a及び102bが抽出され、図8(b)に示すように抽出したピラー部材の画像102a及び102bの中間に上下方向の中心線Zを設定し、一方の画像(同図では画像102a)について、中心線Zに対して対称な図形102a’を作成し、画像102bと重ね合わせる。
図8(b)の例では図形102a’と画像102bとが略ぴったりと重ね合わされている。従って、図6(a)に示した状態では図3のS3の処理において、ビーム軸の正規方向が入射面1aと直交していると判断されてS5へ進むことになる。S5では、車輌100の撮影画像に基づいて入射面1aに対する車輌100の位置を判別する。具体的には、ビーム軸の正規方向が入射面1aの中心を通過しているか否かを判別する。上述した通り本実施形態では、カメラ11の撮影方向が入射面1aの中心と直交する方向に合わせられている。従って、車輌100の画像が撮影画像の略中心に位置していればビーム軸の正規方向が入射面1aの中心を通過していることになる。そして、図5(b)の撮影画像では車輌100の画像が右にずれているため、図5(a)の状態ではビーム軸の正規方向が入射面1aの中心を通過していないことになる。
S6ではS5の判別の結果、ビーム軸の正規方向が入射面1aの中心を通過しておらず、ズレているか否かを判定する。ズレていればS7へ進み、ズレていなければ処理を終了する。図5(a)及び(b)の例の場合、ズレていると判断されてS7へ進むことになる。S7では、S5の判別結果に基づいて、ビーム軸の正規方向が入射面1aの中心を通過するようにターゲット1を移動させる。ここでは、モータ駆動回路56aに駆動命令を出力し、モータ122によりターゲット1を平行移動させることになる。ターゲット1の平行移動量は、予め定めた移動量としてもよいし、S5の判別結果に基づいて算出するようにしてもよい。ターゲット1の移動が終了すると、S8へ進みカメラ11により車輌100の画像を撮影する。その後、S5へ戻って同様の処理を行い、ビーム軸の正規方向が入射面1aの中心を通過しているか否かを確認し、ビーム軸の正規方向が入射面1aの中心を通過するまで一連の処理を繰り返す。
図6(a)は図5(a)の状態からターゲット1を平行移動して、ビーム軸の正規方向が入射面1aの中心を通過するようになった状態を示す図であり、図6(b)は図6(a)の状態におけるカメラ11の撮影画像である。図6(b)の撮影画像では車輌100の画像が略中心に位置しているため、S6の処理でズレなしと判断されて処理が終了することになる。以上により、ビーム軸の正規方向と入射面1aとが直交し、かつ、ビーム軸の正規方向が入射面1aの中心を通過することになり、車輌100とターゲット1との位置決めが終了する。この後、ビーム軸の調整作業が行われることになる。
このように本実施形態では、入射面1aと直交する方向で車輌100を撮影することで、その画像から入射面1aに対する車輌100の向きが判別でき、判別結果に基づいてターゲット1を移動することで両者の位置合わせが行えるので、従来のように作業者の感覚に依存する場合よりも位置決め精度を向上し、かつ、位置決め精度のバラツキを抑制できる。更に、位置決めを自動化できるので位置決め作業の効率化を図ることができる。
また、車輌100のピラー部材の画像の左右対称度を判別することで、入射面1aに対する車輌100の向きを簡易に判別することができる。更に、ターゲット1を回動させて入射面1aの向きを変化させることで、簡易に車輌100とターゲット1との位置決めを行うことができると共に、ターゲット1をレール13上で移動させることで、ビーム軸の正規方向と入射面1aとの中心位置がずれている場合においても、その位置合わせを簡易に行うことができる。
A 位置決めシステム
1 ターゲット
1a 入射面
11 カメラ
12 移動ユニット
13 レール
100 車輌
101 レーダ装置
1 ターゲット
1a 入射面
11 カメラ
12 移動ユニット
13 レール
100 車輌
101 レーダ装置
Claims (6)
- 車輌に搭載されたレーダ装置のビーム軸を調整するにあたり、前記車輌と、前記レーダ装置からのビームが入射する入射面を有するターゲットと、の相対的な位置決めを行う位置決めシステムであって、
撮影方向が前記入射面と直交する方向に設定され、前記車輌を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段により撮影された画像に基づいて、前記入射面に対する前記車輌の向きを判別する判別手段と、
前記判別手段の判別結果に基づいて、前記ビーム軸の正規方向と前記入射面とが直交するように、前記ターゲットを移動させる移動手段と、
を備えたことを特徴とする位置決めシステム。 - 前記撮影手段は前記ターゲットに取り付けられていることを特徴とする請求項1に記載の位置決めシステム。
- 前記正規方向が、車輌の中心軸線方向であり、
前記撮影手段は、前記車輌の正面の画像を撮影し、
前記判別手段は、前記撮影手段により撮影された前記正面の画像のうち、前記車輌の所定の部位の画像の左右対称度を判別することで、前記入射面に対する前記車輌の向きを判別することを特徴とする請求項1又は2に記載の位置決めシステム。 - 前記所定の部位が、前記車輌のピラー部材であることを特徴とする請求項3に記載の位置決めシステム。
- 前記移動手段は、
前記正規方向と前記入射面とが直交するように、前記ターゲットを回動して前記入射面の向きを変化させる回動装置と、
前記正規方向が前記入射面の中心を通過するように、前記ターゲットを所定軌道上で移動させる移動装置と、
を備えたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の位置決めシステム。 - 車輌に搭載されたレーダ装置のビーム軸を調整するにあたり、前記車輌と、前記レーダ装置からのビームが入射する入射面を有するターゲットと、の相対的な位置決めを行う位置決め方法であって、
撮影方向が前記入射面と直交する方向に設定され、前記車輌を撮影する撮影工程と、
前記撮影工程により撮影された画像に基づいて、前記入射面に対する前記車輌の向きを判別する判別工程と、
前記判別工程の判別結果に基づいて、前記ビーム軸の正規方向と前記入射面とが直交するように、前記ターゲットを移動させる移動工程と、
を備えたことを特徴とする位置決め方法。
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