JPH06222129A - 位置検出装置 - Google Patents
位置検出装置Info
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- JPH06222129A JPH06222129A JP3286093A JP3286093A JPH06222129A JP H06222129 A JPH06222129 A JP H06222129A JP 3286093 A JP3286093 A JP 3286093A JP 3286093 A JP3286093 A JP 3286093A JP H06222129 A JPH06222129 A JP H06222129A
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- Japan
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- lighthouse
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- rotation
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高速で精度よく簡単に自己の位置を計測でき
る位置検出装置を提供すること。 【構成】 周囲360度からの光を一定半径の円上に集
光する集光手段1と、この集光手段1からの集光情報に
基づき特定の光を検出する一次元光検出手段2と、集光
手段1によって作られた集光面内で一次元光検出手段2
を回転させる回転手段4と、回転手段4の回転角度を検
出する回転角度検出手段5と、一次元光検出手段2の出
力を増幅する増幅器6と、回転手段4を制御するととも
に一次元光検出手段2と回転角度検出手段5からの情報
により自己の位置を算出する制御手段3とから構成され
る。
る位置検出装置を提供すること。 【構成】 周囲360度からの光を一定半径の円上に集
光する集光手段1と、この集光手段1からの集光情報に
基づき特定の光を検出する一次元光検出手段2と、集光
手段1によって作られた集光面内で一次元光検出手段2
を回転させる回転手段4と、回転手段4の回転角度を検
出する回転角度検出手段5と、一次元光検出手段2の出
力を増幅する増幅器6と、回転手段4を制御するととも
に一次元光検出手段2と回転角度検出手段5からの情報
により自己の位置を算出する制御手段3とから構成され
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、位置検出装置に係り、
とくに自律走行車両における位置検出装置に関する。
とくに自律走行車両における位置検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の位置計測装置においては、画像処
理により図9に示されるようにあらかじめ決められた位
置に設置されている2つの灯台の位置から自己位置を算
出していた。すなわち、第1の灯台の位置が(XA,Y
A)、第2の灯台の位置が(XB,YB)であれば、車
両位置から第1の灯台までの距離LAと、第2の灯台ま
での距離LBと、車両の進行方向と第1の灯台とのなす
角度θAと、車両の進行方向と第2の灯台とのなす角度
θBとを計測することにより車両位置を算出していた。
理により図9に示されるようにあらかじめ決められた位
置に設置されている2つの灯台の位置から自己位置を算
出していた。すなわち、第1の灯台の位置が(XA,Y
A)、第2の灯台の位置が(XB,YB)であれば、車
両位置から第1の灯台までの距離LAと、第2の灯台ま
での距離LBと、車両の進行方向と第1の灯台とのなす
角度θAと、車両の進行方向と第2の灯台とのなす角度
θBとを計測することにより車両位置を算出していた。
【0003】また、図10に示されるように、車両の進
行方向と3つの灯台とのなす角度を計測することにより
車両位置を算出していた。
行方向と3つの灯台とのなす角度を計測することにより
車両位置を算出していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例においては、画像処理により車両位置を算出してい
たために、演算に時間がかかり、特に車両が移動してい
る場合には測定精度に劣るという不都合があった。
来例においては、画像処理により車両位置を算出してい
たために、演算に時間がかかり、特に車両が移動してい
る場合には測定精度に劣るという不都合があった。
【0005】
【発明の目的】本発明の目的は、かかる従来例の有する
不都合を改善し、とくに高速で精度よく簡単に自己の位
置を計測できる位置検出装置を提供することにある。
不都合を改善し、とくに高速で精度よく簡単に自己の位
置を計測できる位置検出装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、周
囲360度からの光を一定半径の円上に集光する集光手
段と、この集光手段からの集光情報により目標からの光
を検出する一次元光検出手段と、集光手段によって作ら
れた集光面内で一次元光検出手段を回転させる回転手段
と、回転手段の回転角度を検出する回転角度検出手段
と、回転手段を制御するとともに一次元光検出手段と回
転角度検出手段からの情報により自己の位置を算出する
制御手段とを具備するという構成を採っている。これに
よって前述した目的を達成しようとするものである。
囲360度からの光を一定半径の円上に集光する集光手
段と、この集光手段からの集光情報により目標からの光
を検出する一次元光検出手段と、集光手段によって作ら
れた集光面内で一次元光検出手段を回転させる回転手段
と、回転手段の回転角度を検出する回転角度検出手段
と、回転手段を制御するとともに一次元光検出手段と回
転角度検出手段からの情報により自己の位置を算出する
制御手段とを具備するという構成を採っている。これに
よって前述した目的を達成しようとするものである。
【0007】
【作用】制御手段は、電源が投入されると回転手段を駆
動する。
動する。
【0008】集光手段は、周囲360度からの光を一定
半径の円上に集光する。
半径の円上に集光する。
【0009】一次元光検出手段は、集光手段によって作
られた集光面内での光情報を制御手段に出力する。
られた集光面内での光情報を制御手段に出力する。
【0010】回転角度検出手段は、回転手段の回転角度
を検出することにより一次元光検出手段の位置情報を制
御手段に出力する。
を検出することにより一次元光検出手段の位置情報を制
御手段に出力する。
【0011】制御手段は、一次元光検出手段と回転角度
検出手段からの情報により複数の目標までの距離と角度
を求め、さらにそれらの値により自己の位置を算出す
る。
検出手段からの情報により複数の目標までの距離と角度
を求め、さらにそれらの値により自己の位置を算出す
る。
【0012】
【発明の実施例】以下、本発明の一実施例を図1ないし
図8に基づいて説明する。
図8に基づいて説明する。
【0013】図1の実施例は、周囲360度からの光を
一定半径の円上に集光する集光手段1と、この集光手段
1からの集光情報に基づき特定の光を検出する一次元光
検出手段2と、集光手段1によって作られた集光面内で
一次元光検出手段2を回転させる回転手段4と、回転手
段4の回転角度を検出する回転角度検出手段5と、一次
元光検出手段2の出力を増幅する増幅器6と、回転手段
4を制御するとともに一次元光検出手段2と回転角度検
出手段5からの情報により自己の位置を算出する制御手
段3とから構成される。
一定半径の円上に集光する集光手段1と、この集光手段
1からの集光情報に基づき特定の光を検出する一次元光
検出手段2と、集光手段1によって作られた集光面内で
一次元光検出手段2を回転させる回転手段4と、回転手
段4の回転角度を検出する回転角度検出手段5と、一次
元光検出手段2の出力を増幅する増幅器6と、回転手段
4を制御するとともに一次元光検出手段2と回転角度検
出手段5からの情報により自己の位置を算出する制御手
段3とから構成される。
【0014】ここで、集光手段1は、図2に示されるよ
うに、周囲360度からの光を直角方向に反射する円錐
ミラー1Aと、円錐ミラー1Aからの光のなかで特定周
波数の光のみを透過させる光学フィルター1Bと、光学
フィルター1Bを透過した光を図4に示されるように、
一定半径の円上に焦点を結ばせるレンズ1Cとを具備し
ている。
うに、周囲360度からの光を直角方向に反射する円錐
ミラー1Aと、円錐ミラー1Aからの光のなかで特定周
波数の光のみを透過させる光学フィルター1Bと、光学
フィルター1Bを透過した光を図4に示されるように、
一定半径の円上に焦点を結ばせるレンズ1Cとを具備し
ている。
【0015】この集光手段1は、図5に示されるよう
に、円錐ミラー1Aにて反射されレンズ1Cにて結像さ
れる物体は、レンズ1Cの前面に等距離にあるものとみ
なすことができる。従って、図6に示されるように、物
体の高さをh、物体とレンズ1Cとの距離をL、レンズ
1Cの焦点距離をf、集光面上での像の高さをh’とす
ると、次式(1)の関係がある。
に、円錐ミラー1Aにて反射されレンズ1Cにて結像さ
れる物体は、レンズ1Cの前面に等距離にあるものとみ
なすことができる。従って、図6に示されるように、物
体の高さをh、物体とレンズ1Cとの距離をL、レンズ
1Cの焦点距離をf、集光面上での像の高さをh’とす
ると、次式(1)の関係がある。
【0016】 h’/h = f/L (1)
【0017】光学フィルター1Bとしては、灯台からの
光を精度よく検出するために赤外線のみを透過するもの
を用いている。
光を精度よく検出するために赤外線のみを透過するもの
を用いている。
【0018】また、一次元光検出手段2としては、ライ
ンセンサーを用いており、図2に示されるように、集光
手段1によって作られた集光面位置に置かれた円盤の半
径位置に設置されている。
ンセンサーを用いており、図2に示されるように、集光
手段1によって作られた集光面位置に置かれた円盤の半
径位置に設置されている。
【0019】さらに、図2に示されるように、回転手段
4としてはモーターを用いており、一次元光検出手段2
を搭載した円盤を集光手段1によって作られた集光面内
で一定速度で回転させるようになっている。すなわち、
図3に示されるように、円盤が回転すると一次元光検出
手段2が集光手段1によって作られた集光面を走査し、
円盤が1回転すると集光手段1によって作られた集光面
全体の光情報を得ることができる。
4としてはモーターを用いており、一次元光検出手段2
を搭載した円盤を集光手段1によって作られた集光面内
で一定速度で回転させるようになっている。すなわち、
図3に示されるように、円盤が回転すると一次元光検出
手段2が集光手段1によって作られた集光面を走査し、
円盤が1回転すると集光手段1によって作られた集光面
全体の光情報を得ることができる。
【0020】回転角度検出手段5は、図3に示されるよ
うに、回転手段4と連動したロータリエンコーダを用い
ている。
うに、回転手段4と連動したロータリエンコーダを用い
ている。
【0021】次に、本実施例の動作について説明する。
ここでは、車両に本装置を取り付け、図7に示されるよ
うに、高さh1および位置(x1,y1)の第1の灯台
と、高さh2および位置(x2,y2)の第2の灯台と、
高さh3および位置(x3,y3)の第3の灯台を目印と
して車両の位置を計測する場合について説明する。これ
ら各灯台の高さと位置のデータはあらかじめ制御手段3
に記憶されている。
ここでは、車両に本装置を取り付け、図7に示されるよ
うに、高さh1および位置(x1,y1)の第1の灯台
と、高さh2および位置(x2,y2)の第2の灯台と、
高さh3および位置(x3,y3)の第3の灯台を目印と
して車両の位置を計測する場合について説明する。これ
ら各灯台の高さと位置のデータはあらかじめ制御手段3
に記憶されている。
【0022】.電源投入されると、制御手段3は、回
転手段4を駆動する。
転手段4を駆動する。
【0023】.回転手段4は、制御手段3の指示によ
り一定速度で回転する。
り一定速度で回転する。
【0024】.円錐ミラー1Aにて反射した光は、光
学フィルター1Bに入力される。
学フィルター1Bに入力される。
【0025】.光学フィルター1Bは、入力した光の
なかで赤外線のみを透過させる。
なかで赤外線のみを透過させる。
【0026】光学フィルター1Bを透過した光はレンズ
1Cにて集光面上に焦点が結ばれる。
1Cにて集光面上に焦点が結ばれる。
【0027】.一次元光検出手段2は、受光した光情
報を増幅器6を介して制御手段3に通知する。
報を増幅器6を介して制御手段3に通知する。
【0028】.制御手段3は、一次元光検出手段2か
らの光情報を解析し、受光レベルがあらかじめ設定され
ている値以上になると第1の灯台からの光を受光したと
みなし、像の大きさh1’を求め、次式(2)を用いて
車両と第1の灯台との距離L1を演算する。
らの光情報を解析し、受光レベルがあらかじめ設定され
ている値以上になると第1の灯台からの光を受光したと
みなし、像の大きさh1’を求め、次式(2)を用いて
車両と第1の灯台との距離L1を演算する。
【0029】L1 = fh1/h1’ (2)
【0030】同時に、この時の回転角度検出手段5から
の角度情報を記憶する。
の角度情報を記憶する。
【0031】.制御手段3は、引き続いて一次元光検
出手段2からの光情報を解析し、受光レベルがあらかじ
め設定されている値以上になると第2の灯台からの光を
受光したとみなし、像の大きさh2’を求め、次式
(3)を用いて車両と第2の灯台との距離L2を演算す
る。
出手段2からの光情報を解析し、受光レベルがあらかじ
め設定されている値以上になると第2の灯台からの光を
受光したとみなし、像の大きさh2’を求め、次式
(3)を用いて車両と第2の灯台との距離L2を演算す
る。
【0032】L2 = fh2/h2’ (3)
【0033】同時に、この時の回転角度検出手段5から
の角度情報と第1の灯台を検出した時の回転角度検出手
段5からの角度情報とから、第1の灯台と第2の灯台と
のなす角度θ1を求める。
の角度情報と第1の灯台を検出した時の回転角度検出手
段5からの角度情報とから、第1の灯台と第2の灯台と
のなす角度θ1を求める。
【0034】.制御手段3は、引き続いて一次元光検
出手段2からの光情報を解析し、受光レベルがあらかじ
め設定されている値以上になると第3の灯台からの光を
受光したとみなし、像の大きさh3’を求め、次式
(4)を用いて車両と第3の灯台との距離L3を演算す
る。
出手段2からの光情報を解析し、受光レベルがあらかじ
め設定されている値以上になると第3の灯台からの光を
受光したとみなし、像の大きさh3’を求め、次式
(4)を用いて車両と第3の灯台との距離L3を演算す
る。
【0035】L3 = fh3/h3’ (4)
【0036】同時に、この時の回転角度検出手段5から
の角度情報と第2の灯台を検出した時の回転角度検出手
段5からの角度情報とから、第2の灯台と第3の灯台と
のなす角度θ2を求める。
の角度情報と第2の灯台を検出した時の回転角度検出手
段5からの角度情報とから、第2の灯台と第3の灯台と
のなす角度θ2を求める。
【0037】.制御手段3は、L1,L2,L3,θ1,
θ2および各灯台の位置から車両の現在位置(x,y)
を計測する。
θ2および各灯台の位置から車両の現在位置(x,y)
を計測する。
【0038】第1の灯台と第2の灯台に関する計測値を
用いて車両の現在位置(x,y)を計測する場合は次式
(5),(6)を用いる。
用いて車両の現在位置(x,y)を計測する場合は次式
(5),(6)を用いる。
【0039】 x=x1+L1・cos(θA+φA) (5)
【0040】 y=y1+L1・sin(θA+φA) (6)
【0041】ここで、θAは式(7)で、φAは式(8)
から求められる。
から求められる。
【0042】 θA=tan-1{L2・sinθ1/(L1−L2cosθ1)} (7)
【0043】 φA=tan-1{(y2−y1)/(x2−x1)} (8)
【0044】第2の灯台と第3の灯台に関する計測値を
用いて車両の現在位置(x,y)を計測する場合は次式
(9),(10)を用いる。
用いて車両の現在位置(x,y)を計測する場合は次式
(9),(10)を用いる。
【0045】 x=x2+L2・cos(θB+φB) (9)
【0046】 y=y2+L2・sin(θB+φB) (10)
【0047】ここで、θBは式(11)で、φBは式(1
2)から求められる。
2)から求められる。
【0048】 θB=tan-1{L3・sinθ2/(L2−L3cosθ2)} (11)
【0049】 φB=tan-1{(y3−y2)/(x3−x2)} (12)
【0050】第1の灯台と第3の灯台に関する計測値を
用いて車両の現在位置(x,y)を計測する場合は次式
(13),(14)を用いる。
用いて車両の現在位置(x,y)を計測する場合は次式
(13),(14)を用いる。
【0051】 x=x1+L1・cos(θC+φC) (15)
【0052】 y=y1+L1・sin(θC+φC) (16)
【0053】ここで、θCは式(17)で、φCは式(1
8)から求められる。
8)から求められる。
【0054】 θC=tan-1{L3・sin(θ1+θ2)/(L1−L3cos(θ1+θ2)) } (17)
【0055】 φC=tan-1{(y3−y1)/(x3−x1)} (18)
【0056】但し、第1の灯台と第2の灯台に関する計
測値を用いて得られた現在位置と、第2の灯台と第3の
灯台に関する計測値を用いて得られた現在位置と、第1
の灯台と第3の灯台に関する計測値を用いて得られた現
在位置とは一致しない。この不一致は、測定誤差による
ものである。
測値を用いて得られた現在位置と、第2の灯台と第3の
灯台に関する計測値を用いて得られた現在位置と、第1
の灯台と第3の灯台に関する計測値を用いて得られた現
在位置とは一致しない。この不一致は、測定誤差による
ものである。
【0057】そこで、第1の灯台と第2の灯台から得ら
れた現在位置データと、第2の灯台と第3の灯台から得
られた現在位置データと、第1の灯台と第3の灯台から
得られた現在位置データとの平均値を求めることにより
正確な現在位置データを得ることができる。
れた現在位置データと、第2の灯台と第3の灯台から得
られた現在位置データと、第1の灯台と第3の灯台から
得られた現在位置データとの平均値を求めることにより
正確な現在位置データを得ることができる。
【0058】次に、図8に示されるように、この装置を
基準点(x0,y0)に設置し、車両に灯台を設けて車両
の現在位置(x,y)を求める場合の動作について説明
する。なお、灯台の高さをhとする。
基準点(x0,y0)に設置し、車両に灯台を設けて車両
の現在位置(x,y)を求める場合の動作について説明
する。なお、灯台の高さをhとする。
【0059】.電源投入されると、制御手段3は、回
転手段4を駆動する。
転手段4を駆動する。
【0060】.回転手段4は、制御手段3の指示によ
り一定速度で回転する。
り一定速度で回転する。
【0061】.円錐ミラー1Aにて反射した光は、光
学フィルター1Bに入力される。
学フィルター1Bに入力される。
【0062】.光学フィルター1Bは、入力した光の
なかで赤外線のみを透過させる。
なかで赤外線のみを透過させる。
【0063】光学フィルター1Bを透過した光はレンズ
1Cにて集光面上に焦点が結ばれる。
1Cにて集光面上に焦点が結ばれる。
【0064】.一次元光検出手段2は、受光した光情
報を増幅器6を介して制御手段3に通知する。
報を増幅器6を介して制御手段3に通知する。
【0065】.制御手段3は、回転角度検出手段5か
らの角度情報を解析し、一次元光検出手段2が基準方向
にある時の角度情報を記憶する。ここでは、xの正方向
を基準方向としているが、これに限定されるものではな
い。
らの角度情報を解析し、一次元光検出手段2が基準方向
にある時の角度情報を記憶する。ここでは、xの正方向
を基準方向としているが、これに限定されるものではな
い。
【0066】.制御手段3は、一次元光検出手段2か
らの光情報を解析し、受光レベルがあらかじめ設定され
ている値以上になると車両の灯台からの光を受光したと
みなし、像の大きさh’を求め、次式(19)を用いて
車両と本装置との距離Lを演算する。
らの光情報を解析し、受光レベルがあらかじめ設定され
ている値以上になると車両の灯台からの光を受光したと
みなし、像の大きさh’を求め、次式(19)を用いて
車両と本装置との距離Lを演算する。
【0067】L = fh/h’ (19)
【0068】同時に、この時の回転角度検出手段5から
の角度情報と基準方向での回転角度検出手段5からの角
度情報とから、車両と基準方向とのなす角度θを求め
る。
の角度情報と基準方向での回転角度検出手段5からの角
度情報とから、車両と基準方向とのなす角度θを求め
る。
【0069】.制御手段3は、L,θおよび基準点の
位置から式(20),(21)を用いて車両の現在位置
(x,y)を計測する。
位置から式(20),(21)を用いて車両の現在位置
(x,y)を計測する。
【0070】x=x0+Lcosθ (20)
【0071】y=y0+Lsinθ (21)
【0072】
【発明の効果】本発明は以上のように構成され機能する
ので、これによると、目印までの距離と方向を同時に求
めることができ、これがため、高速で精度よく簡単に自
己の位置を計測できるという従来にない優れた位置検出
装置を提供することができる。
ので、これによると、目印までの距離と方向を同時に求
めることができ、これがため、高速で精度よく簡単に自
己の位置を計測できるという従来にない優れた位置検出
装置を提供することができる。
【図1】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図2】本発明の一実施例を具体的に示す構成図であ
る。
る。
【図3】図1の一次元光検出手段の動作を説明するため
の説明図である。
の説明図である。
【図4】図4(A)は図1の集光系の構成を示す説明
図、図4(B)は図4(A)の動作を示す説明図であ
る。
図、図4(B)は図4(A)の動作を示す説明図であ
る。
【図5】図2における円すいミラーの動作を示す説明図
である。
である。
【図6】図2におけるレンズの動作を示す説明図であ
る。
る。
【図7】図1の実施例の動作を示す説明図である。
【図8】図7における車両の位置を示す説明図である。
【図9】従来例を示す説明図である。
【図10】他の従来例を示す説明図である。
1 集光手段 1A 円錐ミラー 1B 光学フィルター 1C レンズ 2 一次元光検出手段(PSD) 3 制御手段 4 回転手段 5 回転角度検出手段 6 増幅器
Claims (1)
- 【請求項1】 周囲360度からの光を一定半径の円上
に集光する集光手段と、この集光手段からの集光情報に
より目標からの光を検出する一次元光検出手段と、前記
集光手段によって作られた集光面内で前記一次元光検出
手段を回転させる回転手段と、この回転手段の回転角度
を検出する回転角度検出手段とを備え、前記回転手段を
制御するとともに前記一次元光検出手段と前記回転角度
検出手段からの情報により自己の位置を算出する制御手
段を装備したことを特徴とする位置検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3286093A JPH06222129A (ja) | 1993-01-28 | 1993-01-28 | 位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3286093A JPH06222129A (ja) | 1993-01-28 | 1993-01-28 | 位置検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06222129A true JPH06222129A (ja) | 1994-08-12 |
Family
ID=12370606
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3286093A Withdrawn JPH06222129A (ja) | 1993-01-28 | 1993-01-28 | 位置検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06222129A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009031216A (ja) * | 2007-07-30 | 2009-02-12 | Nakagawa Kenkyusho:Kk | 位置検出装置及び撮影装置 |
-
1993
- 1993-01-28 JP JP3286093A patent/JPH06222129A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009031216A (ja) * | 2007-07-30 | 2009-02-12 | Nakagawa Kenkyusho:Kk | 位置検出装置及び撮影装置 |
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