JPH032242B2 - - Google Patents

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JPH032242B2
JPH032242B2 JP10813983A JP10813983A JPH032242B2 JP H032242 B2 JPH032242 B2 JP H032242B2 JP 10813983 A JP10813983 A JP 10813983A JP 10813983 A JP10813983 A JP 10813983A JP H032242 B2 JPH032242 B2 JP H032242B2
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JP
Japan
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light
corner cube
light receiving
reference line
scanning
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JP10813983A
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Japanese (ja)
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JPS60308A (en
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Toshihiro Tsumura
Takeshi Tsumura
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Publication of JPH032242B2 publication Critical patent/JPH032242B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/26Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Navigation (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明は、傾きの有無判別システムに関し、
特にたとえば予め定められた基準線に対して物体
が傾きを有しているか否かを判別するシステムに
関する。
[Detailed Description of the Invention] Field of the Invention The present invention relates to a system for determining the presence or absence of inclination;
In particular, the present invention relates to a system for determining whether or not an object has an inclination with respect to a predetermined reference line, for example.

先行技術の説明 従来、物体の傾きの有無を検出する装置として
ジャイロスコープや水準器等があった。しかし、
これらの装置はいずれも水平面に対する物体の傾
きの有無を判別する装置である。これに対し、傾
斜面あるいはその傾斜面に沿う線に対する傾きの
有無も判別できるような装置もあるが、いずれも
複雑かつ高価なものであった。また、正確な判別
が行なえないようなものもあった。
Description of Prior Art Conventionally, there have been devices such as gyroscopes and spirit levels that detect whether an object is tilted. but,
All of these devices are devices that determine whether or not an object is tilted with respect to a horizontal plane. On the other hand, there are devices that can also determine the presence or absence of an inclination with respect to a sloped surface or a line along the sloped surface, but all of these devices are complicated and expensive. In addition, there were some cases in which accurate discrimination could not be performed.

発明の目的 それゆえに、この発明の主たる目的は、簡単か
つ安価な構成でしかも正確に物体の傾きの有無を
判別できるようなシステムを提供することであ
る。
OBJECTIVES OF THE INVENTION Therefore, the main objective of the present invention is to provide a system that has a simple and inexpensive configuration and can accurately determine whether or not an object is tilted.

発明の構成 この発明は、要約すれば、入射した光を同一方
向に反射するという特殊な光学的性質を有する光
反射手段の光反射鏡面の所定の領域にマスクを形
成し、傾きの有無を判別すべき物体からこの光反
射手段に向けて指向性の鋭い光ビームを回動走査
し、光反射手段によって反射されて物体に戻って
くる反射光を受光し、その受光出力に基づいて光
ビームで形成される光走査面が予め定められた基
準線に対して傾きを有しているか否かを検出する
ようにしたものである。
Composition of the Invention To summarize, the present invention forms a mask in a predetermined area of a light reflecting mirror surface of a light reflecting means having a special optical property of reflecting incident light in the same direction, and determines the presence or absence of inclination. A sharply directional light beam is rotated and scanned from the target object toward this light reflecting means, and the reflected light that is reflected by the light reflecting means and returned to the object is received, and the light beam is adjusted based on the received light output. It is configured to detect whether or not the formed optical scanning surface has an inclination with respect to a predetermined reference line.

この発明の上述の目的およびその他の目的と特
徴は、図面を参照して行なう以下の詳細な説明か
ら一層明らかとなろう。
The above objects and other objects and features of the present invention will become more apparent from the following detailed description with reference to the drawings.

実施例の説明 第1図はこの発明に用いられる光反射手段の一
例のコーナキユーブを示す外観斜視図である。こ
のコーナキユーブCCの内部には、たとえば第2
図に示すように、3枚の鏡1,2および3を立体
的に組合わしたものが収納される。これら鏡1〜
3は、それぞれの反射鏡面1a,2aおよび3a
が互いに直交するように組合わされる。このよう
な構成によって、コーナキユーブCCは、以下に
説明するような光学的性質を有する。
DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS FIG. 1 is an external perspective view showing a corner cube as an example of a light reflecting means used in the present invention. Inside this corner cube CC, for example, there is a second
As shown in the figure, a three-dimensional combination of three mirrors 1, 2 and 3 is housed. These mirrors 1~
3 are respective reflective mirror surfaces 1a, 2a and 3a
are combined so that they are orthogonal to each other. With such a configuration, the corner cube CC has optical properties as described below.

すなわち、コーナキユーブCCは入射した光を
入射方向と同一方向に反射する。今、コーナキュ
ーブCCに入射角度θ1で入射した光L1を考え
てみる。この入射光L1は、コーナキユーブ1の
内部の光反射鏡面1a〜3aで複数回(2回)反
射され、コーナキユーブCCの光軸Oに対して対
称な位置から出射する。このとき、反射光L1は
入射光L1と平行であり、その反射角度は入射光
L1の入射角度と等しい。したがって、反射光L
1は、入射光L1が入射してきた方向と同一の方
向に反射される。この関係は、入射光の入射角度
にかかわらず成立する。たとえば、入射光L2と
反射光L2とは互いに平行であり、かつ入射光L
2の入射角度と反射光L2の反射角度は共にθ2
と等しい。
That is, the corner cube CC reflects the incident light in the same direction as the incident direction. Now, consider the light L1 that is incident on the corner cube CC at an incident angle θ1. This incident light L1 is reflected multiple times (twice) by the light reflecting mirror surfaces 1a to 3a inside the corner cube 1, and exits from a position symmetrical to the optical axis O of the corner cube CC. At this time, the reflected light L1 is parallel to the incident light L1, and its reflection angle is equal to the incident angle of the incident light L1. Therefore, the reflected light L
1 is reflected in the same direction as the direction in which the incident light L1 has entered. This relationship holds true regardless of the angle of incidence of the incident light. For example, the incident light L2 and the reflected light L2 are parallel to each other, and the incident light L2
The incident angle of L2 and the reflection angle of reflected light L2 are both θ2
is equal to

第3図はこの発明の一実施例を用いて移動体V
の傾斜角を測定している状態を示す図である。第
4図は移動体Vの上方からビームスキヤナBSを
見た図であり、光ビームの走査状態を示してい
る。第5図はコーナキユーブCCに形成されるマ
スクMAとその反射光との関係を示す図である。
FIG. 3 shows a mobile object V using an embodiment of the present invention.
It is a figure which shows the state where the inclination angle of is being measured. FIG. 4 is a view of the beam scanner BS from above the moving body V, and shows the scanning state of the light beam. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the mask MA formed on the corner cube CC and its reflected light.

まず、この発明の実施例の詳細を説明する前に
第3図ないし第5図を参照して実施例の原理につ
いて説明する。
First, before explaining the details of the embodiment of the present invention, the principle of the embodiment will be explained with reference to FIGS. 3 to 5.

第3図に示すように、コーナキユーブCCが所
定の位置に固定される。一方、移動体Vの前部に
は、ビームスキヤナBSが設けられる。このビー
ムスキヤナBSは、たとえばレーザ光のような指
向性の鋭い光ビームを発生し、第4図に示すごと
くコーナキユーブCCに向けて回動走査する。
As shown in FIG. 3, the corner cube CC is fixed in place. On the other hand, a beam scanner BS is provided at the front of the moving body V. This beam scanner BS generates a sharply directional light beam, such as a laser beam, and rotates and scans it toward the corner cube CC, as shown in FIG.

一方、コーナキユーブCCの光反射鏡面の所定
の領域には、たとえば塗料や紙などでマスクMA
が形成される。第5図の例では、光反射鏡面3a
の一辺から中心角45度の扇状の領域(なお、上面
図では中心角60度の扇状の領域に見える)にマス
クMAが形成されている。なお、マスクMAは、
コーナキユーブCCの中心部および周辺部が露出
するように形成される。マスクMAが形成された
部分に入射した光は、光反射鏡面3aに当たらな
いため、入射方向と同一の方向には反射されな
い。
On the other hand, a mask MA such as paint or paper is applied to a predetermined area of the light-reflecting mirror surface of the corner cube CC.
is formed. In the example of FIG. 5, the light reflecting mirror surface 3a
The mask MA is formed in a fan-shaped area with a center angle of 45 degrees from one side (in the top view, it looks like a fan-shaped area with a center angle of 60 degrees). In addition, the mask MA is
Corner cube CC is formed so that the center and periphery are exposed. Since the light incident on the portion where the mask MA is formed does not hit the light reflecting mirror surface 3a, it is not reflected in the same direction as the incident direction.

ところで、第5図において点線で示した領域
MA′およびMA″はマスクMAによって影となる
領域である。すなわち、これら領域MA′および
MA″に入射した光は、一旦は光反射鏡面で反射
されるが、2回目あるいは3回目の反射のときに
マスクMAに当たるため、入射光方向と同一方向
には反射されない。
By the way, the area indicated by the dotted line in Figure 5
MA′ and MA″ are the areas shaded by the mask MA. That is, these areas MA′ and
The light incident on MA'' is once reflected by the light reflecting mirror surface, but because it hits the mask MA during the second or third reflection, it is not reflected in the same direction as the direction of the incident light.

上述のごとくのコーナキユーブCCは、第3図
に示すように所定の位置に固定されるが、その際
にマスクMAの一辺が予め定められた基準線X−
X(たとえば水平面に沿う線)と一致するように
調整される。
The corner cube CC as described above is fixed at a predetermined position as shown in FIG.
It is adjusted to match X (for example, a line along the horizontal plane).

今、ビームスキヤナBSからの光ビームが第5
図に示すA→BあるいはC→Dのようにコーナキ
ユーブCCの光軸中心OOを通ってコーナキユーブ
上を走査した場合を考えてみる。光ビームがA→
Bと走査される場合、すなわちコーナキユーブ
CC上での走査線が基準線X−Xに対して右上が
り(第5図において)となつている場合、その走
査線はマスクMA、領域MA′およびMA″のいず
れの部分も通過しない。したがつて、このときコ
ーナキユーブCCからの反射光は、第5図に示す
ように、幅の広い1個のパルスを含むことにな
る。一方、ビームスキヤナからの光ビームがC→
Dと走査される場合、すなわちコーナキユーブ
CC上での走査線が基準線X−Xに対して右下が
り(第5図において)の場合、その走査線は領域
MA′およびマスクMA上を通過する。したがつ
て、このときのコーナキユーブCCからの反射光
は、第5図に示すように、3個のパルスを含むこ
とになる。
Now, the light beam from the beam scanner BS is on the fifth
Let us consider the case where the corner cube is scanned through the optical axis center OO of the corner cube CC as shown in the diagram A→B or C→D. The light beam is A→
If scanned with B, i.e. corner cube
If the scan line on CC is upward sloping to the right with respect to the reference line XX (as shown in FIG. 5), the scan line does not pass through mask MA or any part of areas MA' and MA''. Therefore, at this time, the reflected light from the corner cube CC will include one wide pulse, as shown in Figure 5.On the other hand, the light beam from the beam scanner will be reflected from C→
If scanned with D, i.e. corner cube
If the scan line on CC is downward to the right with respect to the reference line X-X (in Figure 5), the scan line is
passes over MA' and mask MA. Therefore, the reflected light from the corner cube CC at this time includes three pulses, as shown in FIG.

移動体Vでは、上述のようなコーナキユーブ
CCからの反射光を受光し、そのパルスの数を計
数することによつて走査線が基準線X−Xに対し
て右上がりであるか右下がりであるかを判別す
る。そして、その判別結果に基づいて、走査線が
基準線X−Xと一致するように、光ビームの走査
面を回転させる。そのときの光ビームの走査面の
回転角度を検出すれば、基準線X−Xに対する移
動体Vの傾斜角度を測定することができる。な
お、第3図では、移動体Vの前方に向けて光ビー
ムを回動走査するようにしているため、基準線X
−Xに対する移動体Vの左右の傾きを計測するこ
とができる。もし、光ビームを移動体Vの右側方
あるいは左側方に向けて回動走査するようにすれ
ば、基準線X−Xに対する移動体Vの前後方向の
傾きが測定できる。
In the moving body V, a corner cube as described above is used.
By receiving the reflected light from CC and counting the number of pulses, it is determined whether the scanning line is upward to the right or downward to the right with respect to the reference line XX. Then, based on the determination result, the scanning plane of the light beam is rotated so that the scanning line coincides with the reference line XX. By detecting the rotation angle of the scanning surface of the light beam at that time, the inclination angle of the moving body V with respect to the reference line XX can be measured. In addition, in FIG. 3, since the light beam is rotated and scanned toward the front of the moving body V, the reference line
The left and right inclination of the moving body V with respect to -X can be measured. If the light beam is rotated and scanned toward the right side or the left side of the moving body V, the inclination of the moving body V in the front-back direction with respect to the reference line XX can be measured.

以下、第6A図ないし第11図を参照してこの
発明の一実施例を詳細に説明する。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 6A to 11.

第6A図および第6B図は、移動体Vに設けら
れるビームスキヤナBSを示す外観図であり、特
に、第6A図はその側面図を示し、第6B図はそ
の上面図を示す。図において、ビームスキヤナ
BSは、レーザ光源や受光素子が収納された円筒
4と、この円筒4に連結されたロータリエンコー
ダEC1およびモータM1とを含む。モータM1
は円筒4を回動することによつて、レーザビーム
LBを回動走査させる。ロータリエンコーダEC1
はモータM1の回動角度かつしたがつてレーザ光
LBの回動角度を検出する。ロータリエンコーダ
EC1、円筒4およびモータM1は保持部材5に
よつて保持される。この保持部材5の側面中央部
には、ロータリエンコーダEC2およびモータM
2が連結される。モータM2は保持部材5を回動
することによつて、レーザビームLBで形成され
る光走査面を回動させる。ロータリエンコーダ
EC2はモータM2の回動角度かつしたがつて上
記光走査面の回動角度を検出する。モータM2の
外周側面には、モータM3およびロータリエンコ
ーダEC3が連結される。モータM3はモータM
2を回動することにより、レーザビームLBで形
成される光走査面を第6A図の上下方向に回動さ
せる。ロータリエンコーダEC3はモータM3か
つしたがつて上記光走査面の上下方向の回動角度
を検出する。モータM3およびロータリエンコー
ダEC3は保持部材6によつて保持される。この
保持部材6は移動体Vに固定される。
6A and 6B are external views showing the beam scanner BS provided in the moving body V, in particular, FIG. 6A shows its side view, and FIG. 6B shows its top view. In the figure, the beam scanner
The BS includes a cylinder 4 housing a laser light source and a light receiving element, and a rotary encoder EC1 and a motor M1 connected to the cylinder 4. Motor M1
By rotating the cylinder 4, the laser beam
Rotate and scan the LB. Rotary encoder EC1
is the rotation angle of motor M1 and therefore the laser beam
Detects the rotation angle of LB. Rotary encoder
EC1, cylinder 4, and motor M1 are held by holding member 5. A rotary encoder EC2 and a motor M are provided at the center of the side surface of this holding member 5.
2 are concatenated. The motor M2 rotates the holding member 5, thereby rotating the optical scanning surface formed by the laser beam LB. Rotary encoder
EC2 detects the rotation angle of the motor M2 and therefore the rotation angle of the optical scanning surface. A motor M3 and a rotary encoder EC3 are connected to the outer circumferential side of the motor M2. Motor M3 is motor M
By rotating 2, the optical scanning surface formed by the laser beam LB is rotated in the vertical direction in FIG. 6A. The rotary encoder EC3 detects the vertical rotation angle of the motor M3 and therefore the optical scanning surface. Motor M3 and rotary encoder EC3 are held by holding member 6. This holding member 6 is fixed to the moving body V.

第7図は第6A図に示す円筒4の縦断面図であ
る。図において、円筒1の内周壁には、たとえば
半導体レーザなどのレーザ光源5が設けられる。
このレーザ光源5から発射されたレーザビーム
LBは、円筒4の側面に形成された孔6から外部
へ出射される。また、円筒4の内部には、レーザ
ビームLBの光路上に、ハーフミラー7がほぼ45
度の角度で配置される。このハーフミラー7は、
レーザ光源5からのレーザビームLBを通過させ
るとともに、コーナキユーブCCに反射されて戻
つてきた光を円筒4の底面41の方向に反射す
る。円筒4の底面41には、ハーフミラー7によ
つて反射された光を受光するための受光素子BD
が配置される。この受光素子BDは、第8図に示
すように、半円形の受光素子BD1およびBD2
と、中心部に配置される小円形の受光素子BD0
からなる。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the cylinder 4 shown in FIG. 6A. In the figure, a laser light source 5 such as a semiconductor laser is provided on the inner peripheral wall of a cylinder 1.
Laser beam emitted from this laser light source 5
LB is emitted to the outside from a hole 6 formed in the side surface of the cylinder 4. In addition, inside the cylinder 4, a half mirror 7 is located approximately 45 mm on the optical path of the laser beam LB.
placed at an angle of degrees. This half mirror 7 is
The laser beam LB from the laser light source 5 is passed through, and the light reflected by the corner cube CC and returned is reflected in the direction of the bottom surface 41 of the cylinder 4. A light receiving element BD is provided on the bottom surface 41 of the cylinder 4 to receive the light reflected by the half mirror 7.
is placed. As shown in FIG. 8, this light receiving element BD consists of semicircular light receiving elements BD1 and BD2.
and a small circular light receiving element BD0 placed in the center.
Consisting of

第9図はこの発明の一実施例の概略ブロツク図
である。図において、CPU10には、ROM11
およびRAM12が接続される。ROM11は、
たとえば第10図に示すような動作プログラムを
記憶し、CPU10はこの動作プログラムに従つ
て動作を行なう。CPU10には、さらにインタ
ーフエイス13が接続される。このインターフエ
イス13には、受光素子BD0,BD1およびBD
2からの受光出力が与えられる。また、これら受
光素子BD0,BD1およびBD2の出力は、OR
ゲート14を介してインターフエイス13に与え
られる。さらに、インターフエイス13には、駆
動回路15,16および17が接続される。各駆
動回路15〜17は、インターフエイス13を介
してCPU10から与えられる制御信号に基づい
て、モータM1〜M3を駆動する。さらに、イン
ターフエイス13には、エンコーダEC1〜EC3
からの角度出力が与えられる。
FIG. 9 is a schematic block diagram of one embodiment of the present invention. In the figure, the CPU 10 includes ROM 11
and RAM 12 are connected. ROM11 is
For example, an operating program as shown in FIG. 10 is stored, and the CPU 10 operates according to this operating program. An interface 13 is further connected to the CPU 10. This interface 13 includes light receiving elements BD0, BD1 and BD.
The light receiving output from 2 is given. In addition, the outputs of these light receiving elements BD0, BD1 and BD2 are OR
It is applied to interface 13 via gate 14. Further, drive circuits 15, 16 and 17 are connected to the interface 13. Each of the drive circuits 15 to 17 drives the motors M1 to M3 based on control signals given from the CPU 10 via the interface 13. Furthermore, the interface 13 includes encoders EC1 to EC3.
The angular output from is given.

第10図は第9図に示すCPU10の動作を説
明するためのフローチヤートである。
FIG. 10 is a flowchart for explaining the operation of the CPU 10 shown in FIG.

以下、この発明の一実施例の動作を説明する。 The operation of one embodiment of the present invention will be described below.

まず、第10図に示すステツプ(図示ではSと
略す)1において、駆動回路15が能動化され、
モータM1によるレーザビームLBの回動走査が
開始される。続いて、ステツプ2において、受光
素子BDの受光出力のパターンが読取られる。す
なわち、ORゲートの出力は、サンプリングされ
てRAM12に記憶されており、CPU10は、モ
ータM1によるレーザビームLBの1回の走査が
終了するごとに、そのとき記憶された受光出力の
パターンをRAM12から読取る。続いて、ステ
ツプ3に進み、コーナキユーブCC上の走査線が
コーナキユーブCCの光軸中心OOを通つたか否か
が判断される。この判断は、レーザビームLBの
1回の走査の間に、受光素子BD0が受光出力を
導出したか否かによつて判断される。すなわち、
コーナキユーブCCの光軸中心OO(第5図参照)
付近に入射した光は、入射光と全く同一の光路を
辿つてビームスキヤナBSに戻つてくる。このよ
うにして戻つてきたレーザ光は、ハーフミラー7
によつて反射され、受光素子BDの中心部に位置
する受光素子BDに当たる。したがつて、レーザ
ビームLBの1回の走査の間に受光素子BD0から
受光出力が導出されれば、コーナキユーブCC上
の走査線が光軸中心OO上を通過していることに
なる。
First, in step 1 shown in FIG. 10 (abbreviated as S in the figure), the drive circuit 15 is activated,
Rotational scanning of the laser beam LB by the motor M1 is started. Subsequently, in step 2, the pattern of the light receiving output of the light receiving element BD is read. That is, the output of the OR gate is sampled and stored in the RAM 12, and each time one scan of the laser beam LB by the motor M1 is completed, the CPU 10 reads the pattern of the light reception output stored at that time from the RAM 12. read Next, the process proceeds to step 3, where it is determined whether the scanning line on the corner cube CC passes through the optical axis center OO of the corner cube CC. This determination is made based on whether or not the light receiving element BD0 has derived a light receiving output during one scan of the laser beam LB. That is,
Corner cube CC optical axis center OO (see Figure 5)
Light incident nearby returns to the beam scanner BS following exactly the same optical path as the incident light. The laser beam that has returned in this way is transmitted to the half mirror 7.
The light is reflected by the light receiving element BD and hits the light receiving element BD located at the center of the light receiving element BD. Therefore, if the light receiving output is derived from the light receiving element BD0 during one scan of the laser beam LB, it means that the scanning line on the corner cube CC passes over the optical axis center OO.

上述のステツプ3において、コーナキユーブ
CC上の走査線が光軸中心OO上を通過していない
と判断された場合は、ステツプ4に進む。このス
テツプ4では、走査線が基準線X−Xよりも上側
(第5図において)にずれているか否かが判断さ
れる。もし、走査線が基準線X−Xよりも上側に
ずれていると判断すれば、ステツプ5に進み、モ
ータM3を第6A図において時計方向(矢印Rの
方向)に回動させる。これによつて、コーナキユ
ーブCC上の走査線が徐々に下がる。一方、ステ
ツプ4において、走査線が基準線X−Xよりも下
側にずれていると判断されれば、ステツプ6に進
む。このステツプ6では、ステツプ5とは逆に、
モータM3を第6A図において反時計方向(矢印
Lの方向)に回動させる。これによつて、走査線
が徐々に上がる。上述のステツプ5および6の後
は、再びステツプ2以下の動作が繰返される。
In step 3 above, the corner cube
If it is determined that the scanning line on CC does not pass over the optical axis center OO, proceed to step 4. In step 4, it is determined whether the scanning line is shifted above the reference line XX (in FIG. 5). If it is determined that the scanning line is deviated above the reference line XX, the process proceeds to step 5, in which the motor M3 is rotated clockwise (in the direction of arrow R) in FIG. 6A. As a result, the scanning line on the corner cube CC gradually lowers. On the other hand, if it is determined in step 4 that the scanning line is deviated below the reference line XX, the process proceeds to step 6. In this step 6, contrary to step 5,
Motor M3 is rotated counterclockwise (in the direction of arrow L) in FIG. 6A. This causes the scan line to gradually rise. After steps 5 and 6 described above, the operations from step 2 onwards are repeated again.

ここで、走査線が上側にずれているか否かは、
1回の走査において受光素子BD1とBD2との
どちらがより長く受光出力を導出したかによつて
判断されるが、その理由を以下に説明する。第1
図で説明したように、コーナキユーブCCに入射
した光は、同一の部分からは出射せず、光軸Oを
中心として点対称の位置から出射する。したがつ
て、たとえば第5図のコーナキユーブCCにおい
て、基準線X−Xよりも上側の光反射鏡面に入射
した光は、内部で複数回反射された後、最終的に
は基準線X−Xよりも下側の光反射鏡面で反射さ
れて出射する。逆に、基準線X−Xよりも下側の
光反射鏡面に入射した光は、内部で複数回反射さ
れた後、最終的には基準線X−Xよりも上側の光
反射鏡面で反射されて出射する。これに対して、
受光素子BD1は基準線X−Xよりも下側の反射
鏡面から出射した光を受光するように配置されて
いる。また、受光素子BD2は基準線X−Xより
も上側の反射鏡面から出射した光を受光するよう
に配置されている。今、コーナキユーブCC上の
走査線が光軸中心OOに対して上側にずれている
場合を考えると、この場合基準線X−Xを境とし
て上側の走査線の方が下側の走査線よりも長くな
る。したがつて、コーナキユーブCCから出射す
る反射光は、基準線X−Xを境として下側の光反
射鏡面から出る時間の方が上側の光反射鏡面から
出る時間よりも長くなる。これに応じて、受光素
子BDでは、受光素子BD1の受光時間が受光素
子BD2の受光時間よりも長くなる。そこで、受
光素子BD1からの受光出力の導出時間が受光素
子BD2からの受光出力の導出時間よりも長いと
きは、走査線が光軸中心OOに対して上側にずれ
ていると判断できる。上述とは逆に、受光素子
BD2からの受光出力の導出時間が受光素子BD
1からの受光出力の導出時間よりも長いときは、
走査線が光軸中心OOに対して下側にずれている
と判断できる。
Here, whether the scanning line is shifted upward or not is determined by
The determination is made based on which of the light receiving elements BD1 and BD2 derives the light receiving output longer in one scan, and the reason for this will be explained below. 1st
As explained in the figure, the light incident on the corner cube CC does not exit from the same part, but from a point symmetrical position with respect to the optical axis O. Therefore, for example, in the corner cube CC in Fig. 5, the light incident on the light reflecting mirror surface above the reference line The light is also reflected by the lower light reflecting mirror surface and emitted. Conversely, the light that enters the light reflecting mirror surface below the reference line XX is reflected internally multiple times and is finally reflected by the light reflecting mirror surface above the reference line XX. and emit light. On the contrary,
The light receiving element BD1 is arranged to receive light emitted from the reflecting mirror surface below the reference line XX. Moreover, the light receiving element BD2 is arranged so as to receive the light emitted from the reflecting mirror surface above the reference line XX. Now, if we consider the case where the scanning line on the corner cube CC is shifted upward with respect to the optical axis center OO, in this case, the upper scanning line is higher than the lower scanning line with reference line become longer. Therefore, the reflected light emitted from the corner cube CC takes longer time to exit from the lower light reflecting mirror surface with respect to the reference line XX as a boundary than it takes to exit from the upper light reflecting mirror surface. Accordingly, in the light receiving element BD, the light receiving time of the light receiving element BD1 becomes longer than the light receiving time of the light receiving element BD2. Therefore, when the time for deriving the light receiving output from the light receiving element BD1 is longer than the deriving time for the light receiving output from the light receiving element BD2, it can be determined that the scanning line is shifted upward with respect to the optical axis center OO. Contrary to the above, the light receiving element
Derivation time of light receiving output from BD2 is light receiving element BD
When it is longer than the derivation time of the received light output from 1,
It can be determined that the scanning line is shifted downward with respect to the optical axis center OO.

ステツプ2〜6の動作の繰返しによつて、走査
線がコーナキユーブCCの光軸中心OO上を通過す
るようになると、ステツプ3でそのことが判断さ
れ、ステツプ7に進む。このステツプ7では、ロ
ータリエンコーダEC3の角度出力がRAM12に
記憶される。なお、このときのロータリエンコー
ダEC3の角度出力は、移動体Vに対するコーナ
キユーブCCの仰角を表わすものである。次に、
ステツプ8に進み、エンコーダEC2の角度出力
が記憶されるとともに、再び受光素子BDの受光
出力のパターンが読取られる。そして、ステツプ
9に進み、今回読取つた受光出力のパターンと、
前回および前々回の走査終了時に読取つた受光出
力のパターンとが比較される。具体的には、受光
出力に含まれるパルスの数が比較される。もし、
パルスの数が同じであれば、同じパターンとして
判断され、パルスの数が異なれば異なるパターン
として判断される。第5図に示すように、走査線
が右上がりの場合は受光出力は1つのパルスを含
み、逆に右下がりの場合は受光出力は3個のパル
スを含む。続いて、ステツプ10では、ステツプ
9における比較結果に基づいて、コーナキユーブ
CC上の走査線が基準線XーXと一致したか否か
が判断される。ここで、今回読取つた受光出力の
パターンと前回読取つた受光出力のパターンとが
異なり、かつ今回読取つた受光出力と前々回に読
取つた受光出力のパターンとが同じになるとき
は、走査線が基準線X−Xと一致したと判断され
る。すなわち、この実施例では、走査線が基準線
X−Xの近傍で右上がりの状態と右下がりの状態
を交互に繰返しているとき基準線X−Xと−致し
たと見なしている。
By repeating the operations in steps 2 to 6, when the scanning line comes to pass over the optical axis center OO of the corner cube CC, this is determined in step 3, and the process proceeds to step 7. In step 7, the angle output of the rotary encoder EC3 is stored in the RAM 12. Note that the angle output of the rotary encoder EC3 at this time represents the elevation angle of the corner cube CC with respect to the moving body V. next,
Proceeding to step 8, the angular output of the encoder EC2 is stored, and the pattern of the light receiving output of the light receiving element BD is read again. Then, proceed to step 9, and check the pattern of the received light output that was read this time,
The pattern of the received light output that was read at the end of the previous scan and the one before the previous scan is compared. Specifically, the number of pulses included in the received light outputs is compared. if,
If the number of pulses is the same, it is determined that the pattern is the same, and if the number of pulses is different, it is determined that the pattern is different. As shown in FIG. 5, when the scanning line is upward to the right, the received light output includes one pulse, and conversely, when the scanning line is downward to the right, the received light output includes three pulses. Next, in step 10, based on the comparison result in step 9, the corner cube is
It is determined whether the scanning line on CC matches the reference line XX. If the pattern of the received light output that was read this time is different from the pattern of the received light output that was read last time, and the received light output that was read this time is the same as the pattern of the received light output that was read two times before, then the scanning line is the reference line. It is determined that it matches XX. That is, in this embodiment, it is considered that the scanning line coincides with the reference line XX when it alternately repeats an upward-sloping state and a downward-sloping state in the vicinity of the reference line XX.

上述のステツプ10において、走査線が基準線
X−Xと一致していないと判断されれば、ステツ
プ11に進む。このステツプ11では、コーナキ
ユーブCC上の走査線が基準線X−Xよりも右上
がり(第5図において)の状態か否かが判断され
る。この判断は、前述のステツプ8で読取つた受
光出力のパターンに基づいて行なわれる。すなわ
ち、受光出力が1個のパルスを含んでいれば、走
査線は右上がりと判断され、受光出力が3個のパ
ルスを含んでいれば走査線は右下がりと判断され
る。もし、走査線が右上がりと判断されれば、ス
テップ12に進み、走査線が右下がりとなる方向
にモータM2が回動される。一方、走査線が右下
がりと判断されれば、ステップ13に進み、走査
線が右上がりとなる方向にモータM2が回動され
る。これらステップ12および13の後は、再び
ステップ8以下の動作が繰返される。ステップ8
〜13の動作の繰返しによって、走査線が基準線
X−Xと一致したと判断されると、ステップ14
に進む。このステツプ14では、今回読取つたロ
ータリエンコーダEC2の角度出力と前回読取つ
たロータリエンコーダEC2の角度出力との平均
角度が計算される。そして、その平均角度が基準
線X−Xに対する移動体Vの傾斜角度として
RAM12に記憶される。次に、ステツプ15に
進み、移動体Vの傾斜の有無が判別される。すな
わち、ステツプ14で求められた傾斜角度がほぼ
Oのときは、移動体Vは基準線X−Xに対して傾
斜していないと判別される。逆に、ステツプ14
で求められた傾斜角度がOでないときは、移動体
Vが傾斜していると判別される。その後、再びス
テツプ2の動作に戻る。
If it is determined in the above-mentioned step 10 that the scanning line does not coincide with the reference line XX, the process proceeds to step 11. In step 11, it is determined whether or not the scanning line on the corner cube CC is upwardly to the right (in FIG. 5) with respect to the reference line XX. This judgment is made based on the pattern of the light reception output read in step 8 described above. That is, if the received light output includes one pulse, it is determined that the scanning line is upward-sloping to the right, and if the received light output includes three pulses, it is determined that the scanning line is downward-sloping to the right. If it is determined that the scanning line is upward to the right, the process proceeds to step 12, where the motor M2 is rotated in a direction in which the scanning line is downward to the right. On the other hand, if it is determined that the scanning line is downward to the right, the process proceeds to step 13, where the motor M2 is rotated in a direction in which the scanning line is upward to the right. After steps 12 and 13, the operations from step 8 onwards are repeated again. Step 8
When it is determined that the scanning line coincides with the reference line XX by repeating the operations of steps 1 to 13, step 14
Proceed to. In this step 14, the average angle between the angle output of rotary encoder EC2 read this time and the angle output of rotary encoder EC2 read last time is calculated. Then, the average angle is the inclination angle of the moving body V with respect to the reference line XX.
It is stored in RAM12. Next, the process proceeds to step 15, where it is determined whether or not the moving body V is tilted. That is, when the inclination angle determined in step 14 is approximately O, it is determined that the moving object V is not inclined with respect to the reference line XX. Conversely, step 14
When the angle of inclination determined in is not O, it is determined that the moving body V is inclined. Thereafter, the operation returns to step 2 again.

第11図はコーナキユーブCCに形成されるマ
スクの他の例を示す図である。図において、コー
ナキユーブCCの反射鏡面3aには複数列のマス
クMA1〜MA4が形成されている。なお、コー
ナキユーブCCに形成されるマスクは、第5図お
よび第11図に示すものに限定されるものではな
く、その他種々のものが考えられる。すなわち、
基準線に対して走査線が右上がりの状態と右下が
りの状態とで反射光のパターンが変わるようにマ
スクを形成すればよい。
FIG. 11 is a diagram showing another example of the mask formed on the corner cube CC. In the figure, a plurality of rows of masks MA1 to MA4 are formed on the reflective mirror surface 3a of the corner cube CC. Note that the mask formed on the corner cube CC is not limited to those shown in FIGS. 5 and 11, and various other masks may be used. That is,
The mask may be formed so that the pattern of reflected light changes depending on whether the scanning line is upward to the right or downward to the right with respect to the reference line.

なお、上述の実施例では、基準線X−Xに対す
る移動体Vの傾斜角度を測るようにしたが、もち
ろん固定された物体の傾斜角度を測ることもでき
る。また、移動体Vは、地上を走行するものに限
らず、飛行機のように空中を飛行するものであつ
てもよい。
In the above embodiment, the inclination angle of the moving body V with respect to the reference line XX is measured, but of course the inclination angle of a fixed object can also be measured. Moreover, the moving object V is not limited to one that travels on the ground, but may be one that flies in the air like an airplane.

発明の効果 以上のように、この発明によれば、入射光と同
一の方向に光を反射するという光反射手段の特殊
な光学的性質を利用して物体の傾斜の有無を判別
するようにしたので、極めて正確に傾斜の有無の
判別が行なえ、しかも装置が簡単かつ安価なもの
となる。
Effects of the Invention As described above, according to the present invention, the presence or absence of an inclination of an object is determined by utilizing the special optical property of the light reflecting means that reflects light in the same direction as the incident light. Therefore, the presence or absence of inclination can be determined extremely accurately, and the device is simple and inexpensive.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はコーナキユーブの外観斜視図である。
第2図はコーナキユーブの内部に収納される鏡の
立体斜視図である。第3図はこの発明の一実施例
を用いて移動体Vの傾斜角を測定している状態を
示す図である。第4図は移動体Vの上方からビー
ムスキヤナBSを見た図であり、光ビームの走査
状態を示している。第5図はコーナキユーブCC
に形成されるマスクMAとその反射光との関係を
示す図である。第6A図および第6B図はこの発
明の一実施例に用いられるビームスキヤナBSを
示す外観図であり、特に、第6A図はその側面図
を示し、第6B図はその上面図を示す。第7図は
第6A図に示す円筒4の縦断面図である。第8図
は第7図に示す受光素子BDの平面図である。第
9図はこの発明の一実施例の概略ブロツク図であ
る。第10図は第9図に示すCPU10の動作を
示するためのフローチヤートである。第11図は
コーナキユーブCCに形成されるマスクの他の例
を示す図である。 図において、CCはコーナキユーブ、Vは移動
体、BSはビームスキヤナ、1a〜3aは光反射
鏡面、MAはマスク、MA′およびMA″はマスク
MAによつてできた影、M1〜M3はモータ、
EC1〜EC3はエンコーダ、5はレーザ光源、
BDは受光素子、10はCPU、11はROM、1
2はRAMを示す。
FIG. 1 is an external perspective view of the corner cube.
FIG. 2 is a three-dimensional perspective view of a mirror housed inside the corner cube. FIG. 3 is a diagram showing a state in which the inclination angle of a moving body V is measured using an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a view of the beam scanner BS from above the moving body V, and shows the scanning state of the light beam. Figure 5 shows Corner Cube CC
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the mask MA formed in the mask MA and its reflected light. 6A and 6B are external views showing a beam scanner BS used in one embodiment of the present invention, in particular, FIG. 6A shows its side view, and FIG. 6B shows its top view. FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the cylinder 4 shown in FIG. 6A. FIG. 8 is a plan view of the light receiving element BD shown in FIG. 7. FIG. 9 is a schematic block diagram of one embodiment of the present invention. FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the CPU 10 shown in FIG. 9. FIG. 11 is a diagram showing another example of the mask formed on the corner cube CC. In the figure, CC is a corner cube, V is a moving object, BS is a beam scanner, 1a to 3a are light reflecting mirror surfaces, MA is a mask, and MA' and MA'' are masks.
Shadow created by MA, M1 to M3 are motors,
EC1 to EC3 are encoders, 5 is a laser light source,
BD is a light receiving element, 10 is a CPU, 11 is a ROM, 1
2 indicates RAM.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 予め定められた基準線に対して物体が傾きを
有しているか否かを判別するシステムであって、 立体的に組合わされた複数の光反射鏡面を有
し、 入射した光を同一方向に反射する光反射手段、 前記光反射鏡面の所定の領域に形成されたマス
ク、 前記物体に設けられ、指向性の鋭い光ビームを 前記光反射手段に向けて回動走査する回動走査手
段、 前記回動走査手段に関連して設けられ、前記光
反射手段からの反射光を受光するための受光手
段、 および 前記受光手段の出力に基づいて、前記光ビーム
で形成される光走査面が前記基準線に対して傾き
を有しているか否かを判別する手段を備える、傾
きの有無判別システム。
[Claims] 1. A system for determining whether an object has an inclination with respect to a predetermined reference line, comprising a plurality of light reflecting mirror surfaces combined three-dimensionally, a mask formed on a predetermined area of the light reflecting mirror surface; a mask provided on the object and rotating and scanning a sharply directional light beam toward the light reflecting means; a rotary scanning means; a light receiving means provided in association with the rotary scanning means for receiving reflected light from the light reflecting means; and a light beam formed by the light beam based on the output of the light receiving means. A system for determining the presence or absence of an inclination, comprising means for determining whether or not the optical scanning surface has an inclination with respect to the reference line.
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