JPS5999308A - 測距センサ - Google Patents
測距センサInfo
- Publication number
- JPS5999308A JPS5999308A JP20969882A JP20969882A JPS5999308A JP S5999308 A JPS5999308 A JP S5999308A JP 20969882 A JP20969882 A JP 20969882A JP 20969882 A JP20969882 A JP 20969882A JP S5999308 A JPS5999308 A JP S5999308A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- distance
- laser beam
- light receiving
- receiving device
- spot
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/46—Indirect determination of position data
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はレーザビームを利用した測距センサに関し、特
に無人搬送ロボットが工場内を走行する際、床面に置か
れた不特定の物体を検知し、その物体までの距離を測定
する場合に有効な測距センサに関する。
に無人搬送ロボットが工場内を走行する際、床面に置か
れた不特定の物体を検知し、その物体までの距離を測定
する場合に有効な測距センサに関する。
従来、無人搬送ロボットに搭載する測距センサとしては
、超音波を利用したものがある。この測距センサは、超
音波を発振してからその超音波の測定物体での反射波を
受信するまでの時間を計時し、この時間と音速に基づき
測定物体の距離を測定するものであるが、その測定精度
は物体の反射特性に大きく依存していた。
、超音波を利用したものがある。この測距センサは、超
音波を発振してからその超音波の測定物体での反射波を
受信するまでの時間を計時し、この時間と音速に基づき
測定物体の距離を測定するものであるが、その測定精度
は物体の反射特性に大きく依存していた。
本発明はレーザビームを用いることにょシその点を改善
し、簡単な構成で距離を正確に計理ｊできる測距センサ
を提供することを目的とする。
し、簡単な構成で距離を正確に計理ｊできる測距センサ
を提供することを目的とする。
この発明によれば、床面から所定の高さに配設したレー
ザビーム投光器がら該床面に対してレーザビーム面が直
交するようにレーザビームを等角速度で回転投光すると
ともに、基準位置から所定の距離離間似た床面上の点と
受光器とを結ぶ光路で前記レーザビームを捕捉する受光
器を設け、前記受光器の所定時刻からのレーザビームの
捕捉時間に基づき前記光路上に存在する物体の距離を算
出するようにしている。
ザビーム投光器がら該床面に対してレーザビーム面が直
交するようにレーザビームを等角速度で回転投光すると
ともに、基準位置から所定の距離離間似た床面上の点と
受光器とを結ぶ光路で前記レーザビームを捕捉する受光
器を設け、前記受光器の所定時刻からのレーザビームの
捕捉時間に基づき前記光路上に存在する物体の距離を算
出するようにしている。
以下本発明を添付図面を参照して詳細に説明する。
第１図は本発明に係る測距センサの一実施例を示すブロ
ック図である。第１図において、レーザ１から発射され
たレーザビームは、床面２から所定の高さｈ２に設けら
れた回転ミラー３によって等角速度ωで回転投光される
。なお、これによって形成される回転レーザビーム平面
が、床面２と直交するように前記回転ミラー３はレーザ
ビームを回転投光する。
ック図である。第１図において、レーザ１から発射され
たレーザビームは、床面２から所定の高さｈ２に設けら
れた回転ミラー３によって等角速度ωで回転投光される
。なお、これによって形成される回転レーザビーム平面
が、床面２と直交するように前記回転ミラー３はレーザ
ビームを回転投光する。
受光器４は前記レーザビームのスポットが床面２上の位
置（回転ミラ−３０床面２上の投影位置から距離Ａ、の
位置）Ｃを照射したとき、このスポットを集光レンズ５
を介して受光し、パルス信号を出力する。同様に、受光
器６は前記レーザビームのスポットが床面２上の位置（
回転ミラ−３０床面２上の投影位置から距離１２の位置
）Ｄを照射したとき、このスポットをヱ５元レンズ５を
介して受光し、パルス信号を出力する。なお、集光レン
ズ５は、床面２から所定の高さｈｌに設けられている。
置（回転ミラ−３０床面２上の投影位置から距離Ａ、の
位置）Ｃを照射したとき、このスポットを集光レンズ５
を介して受光し、パルス信号を出力する。同様に、受光
器６は前記レーザビームのスポットが床面２上の位置（
回転ミラ−３０床面２上の投影位置から距離１２の位置
）Ｄを照射したとき、このスポットをヱ５元レンズ５を
介して受光し、パルス信号を出力する。なお、集光レン
ズ５は、床面２から所定の高さｈｌに設けられている。
受光器４から出力されるパルス信号は、フリップフロッ
プ７のセット端子Ｓに加えられるとともに、カウンタ８
のリセット端子Ｒに加えられ、フリップフロップ７およ
びカウンタ８をそれぞれセットおよびリセットする。フ
リップ７０ツブ７はセットされるとその出力端子Ｑから
信号゛】”をカウンタ８のイネーブル端子ＥＮに出力し
、カウンタ８を動作可能にする。カウンタ８は動作可能
になると、クロック入力ＣＫに加えられるクロッ
−クパルスＣＬＫを計数し、その計数値をラッチ回路
９に出力する。
プ７のセット端子Ｓに加えられるとともに、カウンタ８
のリセット端子Ｒに加えられ、フリップフロップ７およ
びカウンタ８をそれぞれセットおよびリセットする。フ
リップ７０ツブ７はセットされるとその出力端子Ｑから
信号゛】”をカウンタ８のイネーブル端子ＥＮに出力し
、カウンタ８を動作可能にする。カウンタ８は動作可能
になると、クロック入力ＣＫに加えられるクロッ
−クパルスＣＬＫを計数し、その計数値をラッチ回路
９に出力する。
一方、受光器６から出力されるパルス信号は、フリップ
７０ツブ７のリセット端子Ｒに加えられるとともに、ラ
ッチ回路９のロード端子ＬＤに加見られる。これによシ
、フリップフロップ７はりセットされ、その出力端子Ｑ
がら信号″ｏ”をカウンタ８のイネーブル端子ＩＮに出
力してカウンタ８を不動作にし、またラッチ回路９はカ
ウンタ８の出力値（計数値）をラッチし、これを演算回
路１０に出力する。なお、ラッチ回路９でラッチされる
計数値は、受光器４がレーザビームのスポットを受光し
てから受光器６がレーザビームのスポットを受光するま
での時間ｔを示すものである。
７０ツブ７のリセット端子Ｒに加えられるとともに、ラ
ッチ回路９のロード端子ＬＤに加見られる。これによシ
、フリップフロップ７はりセットされ、その出力端子Ｑ
がら信号″ｏ”をカウンタ８のイネーブル端子ＩＮに出
力してカウンタ８を不動作にし、またラッチ回路９はカ
ウンタ８の出力値（計数値）をラッチし、これを演算回
路１０に出力する。なお、ラッチ回路９でラッチされる
計数値は、受光器４がレーザビームのスポットを受光し
てから受光器６がレーザビームのスポットを受光するま
での時間ｔを示すものである。
演算回路１０は、上記時間ｔに対応するデータと、定数
設定器１１に予め設定されている定数、すなわち距離’
１ ＋ ’ ２ ’ｓ高さｈｌ、ｈ２および角速度ω
に対応するデータに基づき後述する演算を実行し、距離
１１と１２との間に存在する物体の距離を算出する。
設定器１１に予め設定されている定数、すなわち距離’
１ ＋ ’ ２ ’ｓ高さｈｌ、ｈ２および角速度ω
に対応するデータに基づき後述する演算を実行し、距離
１１と１２との間に存在する物体の距離を算出する。
次に、演算回路１０が実行する演算を第２図を参照して
説明する。
説明する。
第２図において、床面２をＸ軸に、レーザビームの回転
中心位置Ｂおよび集光レンズ５の位ｆ！ＬＡをｙ軸にと
シ、物体１２をその前面がＸ＠上の位置Ｅにくるように
誼く。このとき、受光器４はレーザビームのスポットが
腺ＡＣ上にあるとき、受光器６はレーザビームのスポッ
トが線ＡＤ上にあるとき、そのスポットを受光すること
ができる。したがって、第２図に示す位置に物体１２が
ある場合には、受光器６は、レーザビームのスポットが
物体１２の前面の位置ＰＫあるとき、そのスポットを受
光する。
中心位置Ｂおよび集光レンズ５の位ｆ！ＬＡをｙ軸にと
シ、物体１２をその前面がＸ＠上の位置Ｅにくるように
誼く。このとき、受光器４はレーザビームのスポットが
腺ＡＣ上にあるとき、受光器６はレーザビームのスポッ
トが線ＡＤ上にあるとき、そのスポットを受光すること
ができる。したがって、第２図に示す位置に物体１２が
ある場合には、受光器６は、レーザビームのスポットが
物体１２の前面の位置ＰＫあるとき、そのスポットを受
光する。
今、 ／ＡＣＯ＝ψ１． 線分ＦＥ＝ｈ３／ＦＢｃ−ω
１（１はレーザビームがＢＣ上からＢＦ上に至るまでに
要した時間〕／ＢＧＯ＝ψ （Ｇは線ＢＦの延長上のＸ
軸上の位置） 線分−ｄで一＝ｌ’ 線分０Ｅ＝Ｊｌ’（測定すべき距離） とすると、幾何的な関係によシ、 ｂ１ニーｈｓ＝＃２： （７２−ｌ） ｈ２： ｈ３＝／’ ： （Ｃ−１１）簡ψ＝＝１
１２／、／’ 一ψｘ＝ｈｔ／Ａ！１ ωｔ＋ψ＝ψｌ が得られる。上記式からｌについて求めると、次式 となる。上記第（］）式において、時間を以外は全て定
数であるので、時間ｔを測定することにより物体１２の
距離ｌを求めることができる。
１（１はレーザビームがＢＣ上からＢＦ上に至るまでに
要した時間〕／ＢＧＯ＝ψ （Ｇは線ＢＦの延長上のＸ
軸上の位置） 線分−ｄで一＝ｌ’ 線分０Ｅ＝Ｊｌ’（測定すべき距離） とすると、幾何的な関係によシ、 ｂ１ニーｈｓ＝＃２： （７２−ｌ） ｈ２： ｈ３＝／’ ： （Ｃ−１１）簡ψ＝＝１
１２／、／’ 一ψｘ＝ｈｔ／Ａ！１ ωｔ＋ψ＝ψｌ が得られる。上記式からｌについて求めると、次式 となる。上記第（］）式において、時間を以外は全て定
数であるので、時間ｔを測定することにより物体１２の
距離ｌを求めることができる。
演算回路１０（第１図）は、上記第（１）式の演算を実
行することにより物体の距離ｌを算出する。
行することにより物体の距離ｌを算出する。
なお、定数１．の代わシに、定数ψｌを用いて第（１）
式を表わすと、 となる。また、距離ｌ□と１２との間に物体が存在しな
い場合には、ωｔ＝／ｃＢＤとなり、この場合、演算回
路１０は、距離１２を出力することになる。
式を表わすと、 となる。また、距離ｌ□と１２との間に物体が存在しな
い場合には、ωｔ＝／ｃＢＤとなり、この場合、演算回
路１０は、距離１２を出力することになる。
以上説明したように本発明によれば、レーザビームを用
いているため、測定物体の反射特性にかかわらず正確に
物体までの距離を測定することができる。また、本発明
による沖ｊ距センサを無人搬送ロボットに搭載すると、
距離１１から１２までの範囲の視野を有する視覚手段と
して用いることができる。
いているため、測定物体の反射特性にかかわらず正確に
物体までの距離を測定することができる。また、本発明
による沖ｊ距センサを無人搬送ロボットに搭載すると、
距離１１から１２までの範囲の視野を有する視覚手段と
して用いることができる。
なお、この測距センサによって物体の距離測定を行なう
場合には、予め距離１．内にレーザビームを遮断する物
体がないことを確認する必要がある。また、この実施例
では受光器を２つ設けたが、レーザビームの回転周期に
同期した適当なタイミングを基準にして時間を測定する
ようにすれば、１つの受光器でも本発明は実施可能であ
る。
場合には、予め距離１．内にレーザビームを遮断する物
体がないことを確認する必要がある。また、この実施例
では受光器を２つ設けたが、レーザビームの回転周期に
同期した適当なタイミングを基準にして時間を測定する
ようにすれば、１つの受光器でも本発明は実施可能であ
る。
第１図は本発明に係る測距センサの一実施例を示すブロ
ック図、第２図は本発明の詳細な説明するために用いた
幾何図である。 １・・・レーザ、２・・・床面、３・・・回転ミラー、
４゜６・・・受光器、５・・・集光レンズ、７・・・フ
リラグフロップ、８・・・カウンタ、９・・・ラッチ回
路、１０・・・演算回路、１１・・・定数設定器、１２
・・・物体。
ック図、第２図は本発明の詳細な説明するために用いた
幾何図である。 １・・・レーザ、２・・・床面、３・・・回転ミラー、
４゜６・・・受光器、５・・・集光レンズ、７・・・フ
リラグフロップ、８・・・カウンタ、９・・・ラッチ回
路、１０・・・演算回路、１１・・・定数設定器、１２
・・・物体。
Claims (1)
- 床面に対してレーザビーム面が直交するようにレーザビ
ームを等角速度で回転投光するレーザビーム投光器と、
基準位置から所定の距離離間した床面上の点と受光器と
を結ぶ光路で被測距物体から反射されるレーザビームを
捕捉する受光器と、前記レーザビームが所定の回転位置
にあるときから前記受光器がレーザビームを捕捉するま
での時間を計時する計時手段と、前記計時手段によって
計時された時間に基づき前記被測距物体の基準位置から
の距離を算出する演算回路とを具えた測距センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20969882A JPS5999308A (ja) | 1982-11-30 | 1982-11-30 | 測距センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20969882A JPS5999308A (ja) | 1982-11-30 | 1982-11-30 | 測距センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5999308A true JPS5999308A (ja) | 1984-06-08 |
Family
ID=16577146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20969882A Pending JPS5999308A (ja) | 1982-11-30 | 1982-11-30 | 測距センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5999308A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6270709A (ja) * | 1985-09-25 | 1987-04-01 | Matsushita Electric Works Ltd | 反射型光電スイツチ |
| JPS62162911A (ja) * | 1986-01-14 | 1987-07-18 | N T T Gijutsu Iten Kk | 計測装置 |
| US4788441A (en) * | 1985-12-16 | 1988-11-29 | Acme-Cleveland Corporation | Range finder wherein distance between target and source is determined by measuring scan time across a retroreflective target |
| US7706917B1 (en) | 2004-07-07 | 2010-04-27 | Irobot Corporation | Celestial navigation system for an autonomous robot |
| US8855813B2 (en) | 2005-02-18 | 2014-10-07 | Irobot Corporation | Autonomous surface cleaning robot for wet and dry cleaning |
| US8978196B2 (en) | 2005-12-02 | 2015-03-17 | Irobot Corporation | Coverage robot mobility |
| US9320398B2 (en) | 2005-12-02 | 2016-04-26 | Irobot Corporation | Autonomous coverage robots |
| US9622635B2 (en) | 2001-01-24 | 2017-04-18 | Irobot Corporation | Autonomous floor-cleaning robot |
| US9949608B2 (en) | 2002-09-13 | 2018-04-24 | Irobot Corporation | Navigational control system for a robotic device |
| US9955841B2 (en) | 2006-05-19 | 2018-05-01 | Irobot Corporation | Removing debris from cleaning robots |
| US10070764B2 (en) | 2007-05-09 | 2018-09-11 | Irobot Corporation | Compact autonomous coverage robot |
| US10314449B2 (en) | 2010-02-16 | 2019-06-11 | Irobot Corporation | Vacuum brush |
| US10470629B2 (en) | 2005-02-18 | 2019-11-12 | Irobot Corporation | Autonomous surface cleaning robot for dry cleaning |
| US10524629B2 (en) | 2005-12-02 | 2020-01-07 | Irobot Corporation | Modular Robot |
-
1982
- 1982-11-30 JP JP20969882A patent/JPS5999308A/ja active Pending
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6270709A (ja) * | 1985-09-25 | 1987-04-01 | Matsushita Electric Works Ltd | 反射型光電スイツチ |
| US4788441A (en) * | 1985-12-16 | 1988-11-29 | Acme-Cleveland Corporation | Range finder wherein distance between target and source is determined by measuring scan time across a retroreflective target |
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| US9622635B2 (en) | 2001-01-24 | 2017-04-18 | Irobot Corporation | Autonomous floor-cleaning robot |
| US9949608B2 (en) | 2002-09-13 | 2018-04-24 | Irobot Corporation | Navigational control system for a robotic device |
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| US8874264B1 (en) | 2004-07-07 | 2014-10-28 | Irobot Corporation | Celestial navigation system for an autonomous robot |
| US8855813B2 (en) | 2005-02-18 | 2014-10-07 | Irobot Corporation | Autonomous surface cleaning robot for wet and dry cleaning |
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| US11058271B2 (en) | 2010-02-16 | 2021-07-13 | Irobot Corporation | Vacuum brush |
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