JP2012083289A - 距離計測装置、距離計測方法、及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
距離計測装置1は、第1クロック信号に基づく第1PN符号信号に応じて計測対象物に対して光送信波を送出し、その反射波を受信し、その反射波と第1クロック信号の周波数に近い周波数の第2クロック信号に基づく第2PN符号信号と、を乗算して第1相関信号を生成し、第1PN符号信号と第2PN符号信号とを乗算して第2相関信号を生成し、第1及び第2相関信号の周波数帯を低下させた第1及び第2補正信号を生成し、第1及び第2補正信号に基づいて充放電を行う第1及び第2コンデンサの静電容量の比に基づいて、計測対象物までの距離を演算する。
【選択図】図1
Description
(数1)
Mix1=S2×S3
=cos(2π×f2×t)×cos(2π×f1×t+φ)
=0.5×[cos{2π(f1+f2)t+φ}+cos2π(f1−f2)t] (1)式
(数2)
Mix2=S2×S3
=cos(2π×f1×t)×cos(2π×f2×t)
=0.5×[cos{2π(f1+f2)t+φ}+cos{2π(f1+f2)t+φ}] (2)式
(数3)
位相差φ=2π×f1×ΔT
距離R=0.5×C(光速度)×ΔT (3)式
図7に示すように、一対の発光部10及び受光部11からなる複数のセンサ部25をアレイ状に配列したセンサ群26を構成してもよい。距離計測装置1は、例えば、センサ群26をロボットなどの移動体に取付け、そのロボットに接近する障害物等を検出する近接センサとして適用することができる。
2 基準発振器
3 第1位相同期部
4 第2位相同期部
5 第1クロック生成部
6 第2クロック生成部
7 第1PN符号生成部
8 第2PN符号生成部
9 駆動回路
10 発光部
11 受光部
12 ハイパスフィルタ
13 増幅回路
14 定バイアス回路
15 第1相関信号生成部
16 第2相関信号生成部
17 第1積分回路
18 第2積分回路
19 第1ローパスフィルタ
20 第2ローパスフィルタ
21 タイミング制御部
22 第1コンデンサ
23 第2コンデンサ
24 距離演算部
Claims (8)
- 第1クロック信号を生成する第1クロック生成手段と、
前記第1クロック生成手段により生成された前記第1クロック信号に基づいて、第1PN符号信号を生成する第1PN符号生成手段と、
前記第1PN符号生成手段により生成された前記第1PN符号信号に基づいて、計測対象物に対して、光送信波を送信する送信手段と、
前記第1クロック信号の周波数に近い周波数であり、基準となる第2クロック信号を生成する第2クロック生成手段と、
前記第2クロック生成手段により生成された前記第2クロック信号に基づいて、第2PN符号信号を生成する第2PN符号生成手段と、
前記計測対象物により反射された前記光送信波の反射波を受信する受信手段と、
前記第2PN符号生成手段により生成された前記第2PN符号信号と、前記受信手段により受信された前記反射波と、を乗算して第1相関信号を生成する第1相関信号生成手段と、
前記第1相関信号生成手段により生成された前記第1相関信号に対して、積分処理及びローパスフィルタ処理を行うことで第1補正信号を生成する第1補正信号生成手段と、
前記第1PN符号生成手段により生成された前記第1PN符号信号と、前記第2PN符号生成手段により生成された前記第2PN符号信号と、を乗算して第2相関信号を生成する第2相関信号生成手段と、
前記第2相関信号生成手段により生成された前記第2相関信号に対して、積分処理及びローパスフィルタ処理を行うことで第2補正信号を生成する第2補正信号生成手段と、
前記第1及び第2補正信号生成手段により生成された前記第1及び第2補正信号に基づいて、充放電を行う第1コンデンサと、
前記第1及び第2補正信号生成手段により生成された前記第1及び第2補正信号に基づいて、前記第1コンデンサと逆の充放電を行う第2コンデサと、
前記第1コンデンサの静電容量と前記第2コンデンサの静電容量との比に基づいて、前記計測対象物までの距離を演算する距離演算手段と、
を備える、ことを特徴する距離計測装置。 - 請求項1記載の距離計測装置であって、
前記距離演算手段は、前記第1コンデンサの静電容量と前記第2コンデンサの静電容量との比に基づいて、前記第1補正信号と前記第2補正信号との位相差を求め、該求めた位相差に基づいて、前記計測対象物までの距離を演算する、ことを特徴とする距離計測装置。 - 請求項1又は2記載の距離計測装置であって、
前記受信手段により受信された反射波に対してハイパスフィルタ処理を行うハイパスフィルタ手段と、
前記ハイパスフィルタ処理された反射波を増幅し、該増幅した反射波を前記第2相関信号生成手段に出力する増幅手段と、
前記ハイパスフィルタ処理及び前記増幅処理による前記反射波の時間遅れを検出する時間遅れ検出手段と、を更に備え、
前記距離演算手段は、前記位相差から前記時間遅れ検出手段により検出された前記時間遅れを減算して、最終的な前記位相差を求める、ことを特徴とする距離計測装置。 - 請求項1乃至3のうちいずれか1項記載の距離計測装置であって、
一対の前記送信手段及び前記受信手段とからなる複数のセンサ部をアレイ状に配列したセンサ群を備える、ことを特徴とする距離計測装置。 - 請求項1乃至4のうちいずれか1項記載の距離計測装置であって、
一対の前記送信手段及び前記受信手段からなるセンサ部がロボットハンドの各指に夫々配置されている、ことを特徴とする距離計測装置。 - 請求項1乃至5のうちいずれか1項記載の距離計測装置であって、
前記センサ部の送信手段及び受信手段に夫々接続された光ファイバを備え、
前記送信手段からの光送信波を前記光ファイバの先端部から送出し、前記受信手段は前記反射波を前記光ファイバの先端から受信する、ことを特徴とする距離計測装置。 - 第1クロック信号を生成するステップと、
前記生成された第1クロック信号に基づいて、第1PN符号信号を生成するステップと、
前記生成された第1PN符号信号に基づいて、計測対象物に対して、光送信波を送信するステップと、
前記第1クロック信号の周波数に近い周波数であり、基準となる第2クロック信号を生成するステップと、
前記生成された第2クロック信号に基づいて、第2PN符号信号を生成するステップと、
前記計測対象物により反射された前記光送信波の反射波を受信するステップと、
前記生成された第2PN符号信号と、前記受信された反射波と、を乗算して第1相関信号を生成するステップと、
前記生成された第1相関信号に対して、積分処理及びローパスフィルタ処理を行うことで第1補正信号を生成するステップと、
前記生成された第1PN符号信号と、前記生成された第2PN符号信号と、を乗算して第2相関信号を生成するステップと、
前記生成された第2相関信号に対して、積分処理及びローパスフィルタ処理を行うことで第2補正信号を生成するステップと、
前記生成された第1及び第2補正信号に基づいて、第1コンデンサが充放電を行うステップと、
前記生成された第1及び第2補正信号に基づいて、第2コンデンサが前記第1コンデンサと逆の充放電を行うステップと、
前記第1コンデンサの静電容量と前記第2コンデンサの静電容量との比に基づいて、前記計測対象物までの距離を演算するステップと、
を含む、ことを特徴する距離計測方法。 - 第1クロック信号に基づいて、第1PN符号信号を生成する処理と、
前記生成された第1PN符号信号に基づいて、計測対象物に対して光送信波を送信する処理と、
前記第1クロック信号の周波数に近い周波数であり基準となる第2クロック信号に基づいて、第2PN符号信号を生成する処理と、
前記計測対象物により反射された前記光送信波の反射波と、前記生成された第2PN符号信号と、を乗算して第1相関信号を生成する処理と、
前記生成された第1相関信号に対して、積分処理及びローパスフィルタ処理を行うことで第1補正信号を生成する処理と、
前記生成された第1PN符号信号と、前記生成された第2PN符号信号と、を乗算して第2相関信号を生成する処理と、
前記生成された第2相関信号に対して、積分処理及びローパスフィルタ処理を行うことで第2補正信号を生成する処理と、
前記生成された第1及び第2補正信号に基づいて充放電を行う第1コンデンサの静電容量と、前記第1コンデンサと逆の充放電を行う第2コンデンサの静電容量と、の比に基づいて、前記計測対象物までの距離を演算する処理と、
をコンピュータに実行させる、ことを特徴するプログラム。
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