JPH0526663A - Optical distance sensor - Google Patents

Optical distance sensor

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Publication number
JPH0526663A
JPH0526663A JP18075591A JP18075591A JPH0526663A JP H0526663 A JPH0526663 A JP H0526663A JP 18075591 A JP18075591 A JP 18075591A JP 18075591 A JP18075591 A JP 18075591A JP H0526663 A JPH0526663 A JP H0526663A
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JP
Japan
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light
distance
convex mirror
receiving device
shape
Prior art date
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Pending
Application number
JP18075591A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tadaaki Ishikawa
忠明 石川
Masamichi Tomita
正道 富田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP18075591A priority Critical patent/JPH0526663A/en
Publication of JPH0526663A publication Critical patent/JPH0526663A/en
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  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】光源1と前記光源から発光させる光を平面光7
として投光させるミラー2とからなる発光装置と、二次
元画像が得られる受光器3と前記受光器に前記光源から
投光された光が対象物10上で反射した光8を導く凸面
鏡4とからなる受光装置を備えた光応用距離センサにお
いて、受光装置の凸面鏡4の形状を前記受光器3により
得られる画像上において測距対象物10からの反射光8
を示している点から凸面鏡4の頂点を示す点までの画像
上での距離と、前記センサから測距対象物までの距離が
比例する関係が得られる形状とする。 【効果】画像上での距離に対して、実際の測定距離が線
形な関係となり、測距精度が均一化され、2次元受光器
視野の有効利用ができると共に、距離計算も簡素化でき
る。
(57) [Summary] [Structure] The light source 1 and the light emitted from the light source are plane lights 7.
A light emitting device including a mirror 2 for projecting light as a light source, a light receiving device 3 for obtaining a two-dimensional image, and a convex mirror 4 for guiding the light 8 projected from the light source to the light receiving device and reflected by the object 10. In the optical distance sensor equipped with the light receiving device, the shape of the convex mirror 4 of the light receiving device is reflected by the reflected light 8 from the object 10 to be measured on the image obtained by the light receiver 3.
And the distance from the point indicating the vertex of the convex mirror 4 on the image to the distance from the sensor to the object to be measured are proportional. [Effect] The actual measured distance has a linear relationship with the distance on the image, the distance measuring accuracy is made uniform, the two-dimensional light receiving field of view can be effectively used, and the distance calculation can be simplified.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、産業用ロボット等に
搭載するに好適な、光を用いた小型軽量の距離センサに
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light and compact distance sensor suitable for mounting on an industrial robot or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、アール.エイ.ジャービス アン
ド ジェン.シー.ビルン “アンオートメーテッド
ガイディッド ビークル ウィズ マップ ビルディン
グアンド パス ファインディング ケイパビリティー
ズ”プリプリンツオブザフォース インターナショナル
シンポジウム オブ ロボティックス リサーチ ペ
ージ.155−162 1987(R.A.jarvis and J.
C.Byrne “AnAutomated Guided Vehicle with Map Buil
ding and Path Finding Capabilities”Preprints of T
he 4th International Symposium of Robotics Researc
h pp.155−162 1987 以降、公知例1と呼
ぶ)。
2. Description of the Related Art In recent years, are. A. Jarvis and Jen. C. Billund “Un-Automated
Guided Vehicle with Map Building and Path Finding Capabilities "Preprints of the Force International Symposium of Robotics Research Page 155-162 1987 (RAjarvis and J.
C. Byrne “AnAutomated Guided Vehicle with Map Buil
ding and Path Finding Capabilities ”Preprints of T
he 4th International Symposium of Robotics Researc
pp.155-162 1987 and thereafter, referred to as known example 1).

【0003】にあるようなスリットを用いてリングパタ
ーンを投光する光源とこの光源から出るリングパターン
の光を反射して平面光にするための円錐形ミラーからな
る全周(360°)の視野を持つ受光装置による障害物
センサの実験が行われている。この方式では、受光用円
錐形ミラーは、発光装置とCCDカメラの間に置かれ、
その視野は受光用円錐形ミラーの側からの反射光を得る
のに適した配置となっている。この方式を利用した場
合、受光装置で得られる画像上での反射光位置は、測距
対象物までの距離が遠いほど画像上で中心に近く、距離
が近いほど画像中心から離れた所に得られる。対象物ま
での距離は、画像上での反射光位置から計算されるが、
反射光位置は画素単位で得られる。公知例1の方式では
水平平面内において測距対象物までの距離を一定とし、
測距対象物を全周に渡って移動させたとすると、画像上
において反射光位置の軌跡は円を描く。測距対象物まで
の距離が遠い場合ほど円は小さく、その位置を示す画素
の数は少ないということになる。測距対象物の位置計算
は、画素を単位として行うため、画素数が少ないと特定
できる位置が少なくなる。ところが、実際の世界では、
センサを中心に円を書いた場合、距離が遠いほど円周は
大きく、測距対象物の取りうる位置は多い。従って、公
知例1の方式では、遠距離になるほど急激に測距精度が
下がる。
A field of view of the entire circumference (360 °) consisting of a light source for projecting a ring pattern using a slit as in 1) and a conical mirror for reflecting the light of the ring pattern emitted from the light source into plane light. An obstacle sensor is being tested by using a light-receiving device that has. In this method, the conical mirror for receiving light is placed between the light emitting device and the CCD camera,
The field of view is arranged to be suitable for obtaining the reflected light from the side of the light-receiving conical mirror. When this method is used, the position of the reflected light on the image obtained by the light receiving device is closer to the center on the image as the distance to the object to be measured is farther, and farther from the center of the image as the distance is shorter. To be The distance to the object is calculated from the reflected light position on the image,
The reflected light position is obtained in pixel units. In the method of the known example 1, the distance to the object to be measured is constant in the horizontal plane,
If the object to be measured is moved over the entire circumference, the locus of the reflected light position draws a circle on the image. The larger the distance to the object to be measured, the smaller the circle, and the smaller the number of pixels indicating the position. Since the position calculation of the distance measurement target is performed in units of pixels, the number of positions that can be specified decreases when the number of pixels is small. However, in the real world,
When a circle is drawn with the sensor as the center, the greater the distance, the greater the circumference, and the more possible the position of the object to be measured. Therefore, in the method of the first known example, the distance measurement accuracy sharply decreases as the distance increases.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ミラーを利用いた平面
光投光面と凸面鏡を利用した広視野型受光装置を用いて
広い視野を持つ従来のアクティブステレオ型のロボット
用光応用センサでは、遠距離になるほど急激に精度が下
がるという問題があった。本発明の目的は、凸面鏡形状
を特定することにより、遠距離でも高精度の測定ができ
る光応用距離センサを提供することにある。
A conventional active stereo type optical application sensor for a robot having a wide field of view using a wide field type light receiving device using a plane light projecting surface using a mirror and a convex mirror has a long distance. However, there was a problem that the accuracy dropped sharply. An object of the present invention is to provide an optical distance sensor capable of performing highly accurate measurement at a long distance by specifying the shape of a convex mirror.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的は、光源と前記
光源から発光させる光を平面光として投光させるミラー
とからなる発光装置と、二次元画像が得られる受光器と
前記受光器に前記光源から投光された光が対象物上で反
射した光を導く凸面鏡とからなる受光装置を備えた光応
用距離センサにおいて、前記受光器により得られる画像
上において測距対象物からの反射光を示している点から
凸面鏡の頂点を示す点までの画像上での距離と、前記セ
ンサから測距対象物までの距離が比例する関係が得られ
る形状、または、前記凸面鏡の形状を受光面への測距対
象物からの反射光の入射角と、前記センサから測距対象
物までの距離が比例する関係が得られる形状、または、
前記受光器から見て測距対象物からの反射光を反射して
いる凸面鏡上の点から凸面鏡の中心軸までの距離と、前
記センサから測距対象物までの距離が比例する関係が得
られる形状、または、その特性を近似するために球面と
円錐台形状の組合わせによって作られた凸面鏡形状にす
ることにより達成される。
The above-mentioned object is to provide a light-emitting device comprising a light source and a mirror for projecting light emitted from the light source as plane light, a light-receiving device for obtaining a two-dimensional image and the light-receiving device. In an optical distance sensor provided with a light receiving device consisting of a convex mirror that guides the light projected from the light source and reflected on the object, the reflected light from the object to be measured on the image obtained by the light receiver. The distance on the image from the point shown to the point showing the apex of the convex mirror, and the shape in which the relationship from the sensor to the distance measuring object is proportional, or the shape of the convex mirror to the light receiving surface A shape such that the incident angle of reflected light from the object to be measured and the distance from the sensor to the object to be measured are proportional, or
A relationship is obtained in which the distance from the point on the convex mirror that reflects the reflected light from the object to be measured viewed from the light receiver to the central axis of the convex mirror and the distance from the sensor to the object to be measured are proportional. It is achieved by making the shape or a convex mirror shape made by a combination of a spherical surface and a truncated cone shape to approximate its characteristics.

【0006】[0006]

【作用】本発明による作用を図4を用いて説明する。光
源1と前記光源から発光させる光を平面光として投光さ
せるミラー2とからなる発光装置と、二次元画像が得ら
れる受光器3と前記受光器に前記光源から投光された光
が対象物上で反射した光を導く凸面鏡4とからなる受光
装置を備えた光応用距離センサにおいて、受光装置の凸
面鏡4の形状を前記受光器により得られる画像上におい
て凸面鏡4の頂点を示す点から測距対象物からの反射光
8を示している点までの距離rと、前記センサから測距
対象物10までの距離Lr16が比例する関係が得られ
る形状とする。この関係を式で表すと、
The operation of the present invention will be described with reference to FIG. A light emitting device including a light source 1 and a mirror 2 that projects light emitted from the light source as planar light, a light receiver 3 for obtaining a two-dimensional image, and light projected from the light source to the light receiver is an object. In an optical distance sensor provided with a light receiving device including a convex mirror 4 for guiding the light reflected above, the shape of the convex mirror 4 of the light receiving device is measured from a point indicating the apex of the convex mirror 4 on an image obtained by the light receiver. The shape is such that the distance r to the point showing the reflected light 8 from the object and the distance Lr16 from the sensor to the object to be measured 10 are proportional. Expressing this relationship as an equation,

【0007】[0007]

【数1】 [Equation 1]

【0008】となる。ここで、k1 は距離についての比
例定数である。rは、受光器最大視野角と画像サイズの
比から反射光8の入射角β15によって置き換える事が
でき、
[0008] Here, k 1 is a proportional constant with respect to distance. r can be replaced by the incident angle β15 of the reflected light 8 from the ratio of the maximum viewing angle of the receiver and the image size,

【0009】[0009]

【数2】 [Equation 2]

【0010】となる。ここで、aは比例定数である。数
1を数2を用いて表すと、
[0010] Here, a is a proportional constant. Expressing Equation 1 using Equation 2,

【0011】[0011]

【数3】 [Equation 3]

【0012】となる。さらに凸面鏡4の上の反射点p1
7の位置座標(x13,y12)を用いて表すと、
[0012] Furthermore, the reflection point p1 on the convex mirror 4
When expressed using the position coordinates (x13, y12) of 7,

【0013】[0013]

【数4】 [Equation 4]

【0014】ここで、凸面鏡4の表面形状がHere, the surface shape of the convex mirror 4 is

【0015】[0015]

【数5】 [Equation 5]

【0016】で表されるものとし、反射点p17におけ
る垂直に対する反射角度をθ21とすると、
If the reflection angle with respect to the vertical at the reflection point p17 is θ21,

【0017】[0017]

【数6】 [Equation 6]

【0018】[0018]

【数7】 [Equation 7]

【0019】から、From

【0020】[0020]

【数8】 [Equation 8]

【0021】となる。この微分方程式を解くことによ
り、数1の特性を持つ凸面鏡形状を求めることができ
る。ここで、rは画素単位の反射光位置をもとに計算さ
れるが、この形状を用いることにより、実際の距離の変
化に対する画像上での距離の変化すなわち、距離の分解
能を均一化することができる。従って、遠距離における
測距精度の低下を防ぎ、センサ有効範囲内の全領域にお
いて均一な測距精度を得ることができる。
[0021] By solving this differential equation, it is possible to obtain a convex mirror shape having the characteristic of Equation 1. Here, r is calculated based on the reflected light position of each pixel, but by using this shape, the change of the distance on the image with respect to the change of the actual distance, that is, the resolution of the distance is made uniform. You can Therefore, it is possible to prevent a decrease in distance measurement accuracy in a long distance and obtain uniform distance measurement accuracy in the entire area within the sensor effective range.

【0022】また、前記受光装置の凸面鏡の形状を受光
器への測距対象物からの反射光の入射角と、前記センサ
から測距対象物までの距離が比例するような形状、また
は、前記受光器から見て測距対象物からの反射光を反射
している凸面鏡上の点から凸面鏡の中心軸までの距離
と、前記センサから測距対象物までの距離が比例するよ
うな形状とすることによっても、画像上での距離の変化
に対する実際の距離の変化を均一化、または近似的に均
一化することができ、同様に遠距離における測距精度の
低下を防ぎ、センサ有効範囲内の全領域においてほぼ均
一な測距精度を得ることができる。
Further, the convex mirror of the light receiving device is shaped such that the incident angle of reflected light from the object to be measured to the light receiver is proportional to the distance from the sensor to the object to be measured, or The shape is such that the distance from the point on the convex mirror reflecting the reflected light from the object to be measured seen from the light receiver to the central axis of the convex mirror is proportional to the distance from the sensor to the object to be measured. By doing so, it is possible to equalize or approximately equalize the actual change in distance with respect to the change in distance on the image. It is possible to obtain substantially uniform distance measurement accuracy in the entire region.

【0023】また、前記した特性を近似的に得るために
球面と円錐台形状の組合わせによって凸面鏡形状構成す
る場合、あらかじめ計算によって求めた前記特性を持つ
凸面鏡形状の端部付近における底面に対する角度を円錐
台形の底面に対する角度とする円錐台形と、計算により
求めた凸面鏡頂点位置を球面の頂点とし、前記円錐台形
に滑らかにつながる球面とによって構成する。この形状
の凸面鏡を用いることにより、同様に遠距離における測
距精度の低下を軽減することができる。
Further, in the case of forming a convex mirror shape by combining a spherical surface and a truncated cone shape in order to approximately obtain the above-mentioned characteristics, the angle with respect to the bottom surface in the vicinity of the end of the convex mirror shape having the above-mentioned characteristics is calculated. It is configured by a truncated cone having an angle with respect to the bottom surface of the truncated cone and a spherical surface smoothly connecting to the truncated cone with the vertex of the convex mirror obtained by calculation as the vertex of the spherical surface. By using the convex mirror having this shape, it is possible to similarly reduce the deterioration of the distance measurement accuracy at a long distance.

【0024】[0024]

【実施例】図1は本発明による光応用距離センサの説明
図、図2は発光装置の説明図、図3は受光装置の説明
図、図4は距離計算原理説明図、図5は受光器により得
られる画像上において測距対象物からの反射光を示して
いる点から凸面鏡の頂点を示す点までの画像上での距離
と、前記センサから測距対象物までの距離が比例するよ
うな凸面鏡断面形状図、図6は図5に示した凸面鏡断面
形状を球面と円錐台形により近似した凸面鏡断面形状
図、図7は各凸面鏡形状による測距精度の説明図、図8
は本光応用距離センサを無人搬送車に適用した場合の説
明図、図9は無人搬送車上のセンサ視野の説明図、図1
0は宇宙用マニピュレータへの適用例の説明図、図11
は産業用ロボットへの適用例の説明図である。以下、図
に従って説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is an illustration of an optical distance sensor according to the present invention, FIG. 2 is an illustration of a light emitting device, FIG. 3 is an illustration of a light receiving device, FIG. 4 is an illustration of the principle of distance calculation, and FIG. The distance on the image from the point showing the reflected light from the object to be measured to the point showing the apex of the convex mirror on the image obtained by is proportional to the distance from the sensor to the object to be measured. 6 is a sectional view of the convex mirror, FIG. 6 is a sectional view of the convex mirror in which the sectional shape of the convex mirror shown in FIG. 5 is approximated by a spherical surface and a truncated cone, and FIG.
1 is an explanatory view when the present optical applied distance sensor is applied to an automatic guided vehicle, FIG. 9 is an explanatory view of a sensor visual field on the automatic guided vehicle, FIG.
0 is an explanatory view of an application example to a space manipulator, FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram of an application example to an industrial robot. Hereinafter, description will be given with reference to the drawings.

【0025】図1において、センサヘッドは光源1と平
面光投光用ミラーからなる発光装置、二次元受光面3と
受光用凸面鏡4からなる受光装置及びこれらを支え、保
護するための無色透明円筒5により構成される。発光装
置から投光された平面光は測距対象物10に当たり、そ
の反射光8が受光装置に入るという構成になっている。
この反射光画像を処理装置6上で処理し、距離画像とす
る。
In FIG. 1, the sensor head is a light emitting device comprising a light source 1 and a plane light projecting mirror, a light receiving device comprising a two-dimensional light receiving surface 3 and a light receiving convex mirror 4, and a colorless transparent cylinder for supporting and protecting them. It is composed of 5. The plane light emitted from the light emitting device hits the distance measuring object 10, and the reflected light 8 enters the light receiving device.
This reflected light image is processed on the processing device 6 to form a distance image.

【0026】図2は、発光装置の構成例である。光源1
から投光された平行ビームは、90°の頂角を持つ円錐形
ミラーである平面光投光ミラー2によって反射され、平
面内全周方向に広がる平面光7となる。
FIG. 2 shows an example of the structure of the light emitting device. Light source 1
The parallel beam projected from is reflected by the plane light projecting mirror 2 which is a conical mirror having an apex angle of 90 ° and becomes plane light 7 which spreads in the entire circumferential direction in the plane.

【0027】図3は、受光装置の構成例であり、前記平
面光の測距対象物上での反射光8は、受光用凸面鏡4に
よって反射され、CCDカメラである二次元受光器3に
導かれる。
FIG. 3 shows an example of the structure of the light receiving device. The reflected light 8 of the plane light on the object to be measured is reflected by the convex mirror 4 for receiving light and guided to the two-dimensional light receiver 3 which is a CCD camera. Get burned.

【0028】図4は、本方式による測距原理を表す図で
ある。センサから測距対象物までの距離Lr16は、凸
面鏡上での反射点p17の位置座標を(x13,y1
2)とするとx13及びLs14の和の形として表さ
れ、数6,数7となる。あらかじめ、凸面鏡形状が数5
の様に分かっているものとすると、数2,数9から、画
像上での距離rがわかれば、実際の距離Lrを求めるこ
とができる。
FIG. 4 is a diagram showing the principle of distance measurement according to this method. The distance Lr16 from the sensor to the object to be measured is the position coordinate of the reflection point p17 on the convex mirror (x13, y1).
2), it is expressed as the sum form of x13 and Ls14, and is expressed by Equations 6 and 7. In advance, the convex mirror shape is the number 5
If the distance r on the image is known from the equations 2 and 9, the actual distance Lr can be obtained.

【0029】[0029]

【数9】 [Equation 9]

【0030】ここで、受光用凸面鏡の形状が数1を満足
したものであれば、画像上での距離rから一回の乗算の
みで実際の距離Lrを求めることができる。
Here, if the shape of the light receiving convex mirror satisfies the formula 1, the actual distance Lr can be obtained from the distance r on the image by only one multiplication.

【0031】図5は、2次元受光器の視野角を66°
(H)×66°(V)、凸面鏡半径を80mm、凸面鏡上
での最遠点反射位置から平面光までの高さdを250mm
とした場合の受光器により得られる画像上において測距
対象物からの反射光を示している点から凸面鏡の頂点を
示す点までの画像上での距離rと、前記センサから測距
対象物までの距離Lrが比例するような凸面鏡断面形状
図である。この断面形状は数8の微分方程式を解くこと
により得られる。
In FIG. 5, the viewing angle of the two-dimensional photodetector is 66 °.
(H) x 66 ° (V), convex mirror radius is 80 mm, height d from the farthest point reflection position on the convex mirror to the plane light is 250 mm
In the case of, the distance r on the image from the point showing the reflected light from the object to be measured on the image obtained by the light receiver to the point showing the apex of the convex mirror, and from the sensor to the object to be measured FIG. 3 is a sectional view of a convex mirror in which the distance Lr is proportional to. This cross-sectional shape is obtained by solving the differential equation of Eq.

【0032】図6は、図5において求めた凸面鏡断面形
状を球面と円錐台形により近似した場合の凸面鏡断面形
状図である。図5における凸面鏡断面端部における角度
を円錐台形部における角度として利用している。そのた
め、センサとしての最大測定距離を変更することなく画
素の有効利用ができ、なおかつ、図5に示した断面形状
を持つ凸面鏡より、製作が簡単である。
FIG. 6 is a sectional view of the convex mirror section obtained by approximating the sectional shape of the convex mirror obtained in FIG. 5 by a spherical surface and a truncated cone shape. The angle at the end of the convex mirror section in FIG. 5 is used as the angle at the truncated cone. Therefore, the pixels can be effectively used without changing the maximum measurement distance as a sensor, and the convex mirror having the sectional shape shown in FIG. 5 is easier to manufacture.

【0033】これらの凸面鏡形状の比較のために、各形
状を用いた場合の画像上距離rに対する実際の距離Lr
を図7に示す。条件は図5の場合と同じで、2次元受光
器の視野内を200(H)×200(V)画素に分割し
たものとしている。この図から分かるように、単なる球
面形状を用いた場合24に比べて、図5に示した形状を
用いた場合25、図6に示した形状を用いた場合26の
方が一様な精度を持っている。
In order to compare these convex mirror shapes, the actual distance Lr with respect to the image distance r when each shape is used.
Is shown in FIG. The conditions are the same as in the case of FIG. 5, and the field of view of the two-dimensional optical receiver is divided into 200 (H) × 200 (V) pixels. As can be seen from this figure, compared to the case where the simple spherical shape is used 24, the case where the shape shown in FIG. 5 is used 25 and the case where the shape shown in FIG. have.

【0034】図8は、本発明による光応用距離センサ2
7を無人搬送車に適用した例である。これにより、図9
に示すように無人搬送車29周囲の測距対象物30を検
出することができる。本方式による光応用距離センサで
は、遠距離でも測距精度が比較的高いので、このデータ
をもとに無人搬送車29は障害物回避、パスプランニン
グなどを行うことができる。
FIG. 8 shows an optical distance sensor 2 according to the present invention.
7 is an example in which 7 is applied to an automated guided vehicle. As a result, FIG.
As shown in, it is possible to detect the distance measurement target object 30 around the automatic guided vehicle 29. Since the distance measurement accuracy of the optical distance sensor according to this method is relatively high even at a long distance, the automated guided vehicle 29 can perform obstacle avoidance, path planning, etc. based on this data.

【0035】図10は、光応用距離センサはマニピュレ
ータ33への適用した例である。ハンド部34に搭載す
ることにより、ハンド前方の測距対象物を効果的に発
見、測距できる。また、マニピュレータ33を動作させ
て、センサを移動させつつ、次々と測定することによ
り、対象物の3次元形状を認識させることも可能であ
る。
FIG. 10 shows an example in which the optical distance sensor is applied to the manipulator 33. By mounting it on the hand unit 34, it is possible to effectively find and measure a distance measuring object in front of the hand. Further, it is possible to recognize the three-dimensional shape of the target object by operating the manipulator 33 and moving the sensor to measure one after another.

【0036】図11は、光応用距離センサ27を障害物
センサとして産業用ロボット35に搭載した例である。
アーム上にセンサを搭載することにより360°の視野
を確保し、アーム旋回範囲内の障害物を感知することが
できる。
FIG. 11 shows an example in which the optical distance sensor 27 is mounted on the industrial robot 35 as an obstacle sensor.
By mounting a sensor on the arm, a 360 ° field of view can be secured and an obstacle within the arm turning range can be sensed.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明によれば、全周の視野を持つ光応
用距離センサの遠距離における測距精度を上げることが
可能となる。本方式は、凸面鏡形状を特定することによ
って測距精度の均一化を行うため、サブピクセル演算
等、画素単位以上の精度の計算をする場合でも、領域内
の測距精度の均一化に有効である。また、精度を均一化
することにより、同一の受光器に対して計算上の有効画
素数を増やすことができ、精度向上のために受光器の画
素数を増やすなどの負担を少なくすることができる。
According to the present invention, it is possible to improve the distance measurement accuracy in a long distance of the optical application distance sensor having the entire field of view. Since this method equalizes the distance measurement accuracy by specifying the shape of the convex mirror, it is effective for equalizing the distance measurement accuracy within the area even when calculating the accuracy in pixel units or more such as sub-pixel calculation. is there. Further, by making the accuracy uniform, it is possible to increase the number of effective pixels in the calculation for the same light receiver, and it is possible to reduce the burden of increasing the number of pixels of the light receiver for improving accuracy. .

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

【図1】本発明による光応用距離センサの説明図であ
る。
FIG. 1 is an explanatory diagram of an optical distance sensor according to the present invention.

【図2】発光装置の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a light emitting device.

【図3】受光装置の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a light receiving device.

【図4】距離計算原理説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a distance calculation principle.

【図5】受光器により得られる画像上において測距対象
物からの反射光を示している点から凸面鏡の頂点を示す
点までの画像上での距離と、前記センサから測距対象物
までの距離が比例するような凸面鏡断面形状図である。
FIG. 5 shows the distance on the image from the point showing the reflected light from the object to be measured on the image obtained by the light receiver to the point showing the apex of the convex mirror, and the distance from the sensor to the object to be measured. It is a convex mirror cross-sectional shape figure that a distance is proportional.

【図6】図5に示した凸面鏡断面形状を球面と円錐台形
により近似した凸面鏡断面形状図である。
6 is a convex mirror cross-sectional shape diagram in which the convex mirror cross-sectional shape shown in FIG. 5 is approximated by a spherical surface and a truncated cone shape.

【図7】各凸面鏡形状による測距精度の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of distance measurement accuracy according to each convex mirror shape.

【図8】本光応用距離センサを無人搬送車に適用した場
合の説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram when the present optical distance sensor is applied to an automated guided vehicle.

【図9】無人搬送車上のセンサ視野の説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram of a sensor visual field on an automatic guided vehicle.

【図10】宇宙用マニピュレータへの適用例の説明図で
ある。
FIG. 10 is an explanatory diagram of an application example to a space manipulator.

【図11】産業用ロボットへの適用例の説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram of an application example to an industrial robot.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…光源、2…平面光投光ミラー、3…二次元受光器、
4…受光用凸面鏡、5…無色透明円筒、6…処理装置、
7…平面光、8…反射光、9…測距対象物上で反射光の
当たっている部分、10…測距対象物。
1 ... Light source, 2 ... Planar light projecting mirror, 3 ... Two-dimensional optical receiver,
4 ... Convex mirror for receiving light, 5 ... Colorless transparent cylinder, 6 ... Processing device,
Reference numeral 7 ... Plane light, 8 ... Reflected light, 9 ... Area on the object to be reflected that is reflected, 10 ... Object to be measured.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光源と前記光源から発光させる光を平面光
として投光させるミラーとからなる発光装置と、二次元
画像が得られる受光面と前記受光器に前記光源から投光
された光が対象物上で反射した光を導く凸面鏡とからな
る受光装置を備えた光応用距離センサにおいて、受光装
置の凸面鏡の形状は前記受光器により得られる画像上に
おいて測距対象物からの反射光を示している点から凸面
鏡の頂点を示す点までの画像上での距離と、前記センサ
から測距対象物までの距離が比例する関係が得られる形
状であることを特徴とする光応用距離センサ。
1. A light emitting device comprising a light source and a mirror for projecting light emitted from the light source as plane light, a light receiving surface on which a two-dimensional image is obtained, and a light projected from the light source on the light receiver. In an optical application distance sensor equipped with a light receiving device consisting of a convex mirror that guides light reflected on the object, the shape of the convex mirror of the light receiving device indicates the reflected light from the distance measuring object on the image obtained by the light receiver. An optical application distance sensor having a shape such that a distance on the image from a point indicating the vertex of the convex mirror to the point on the image and a distance from the sensor to the object to be measured are proportional.
【請求項2】光源と前記光源から発光させる光を平面光
として投光させるミラーとからなる発光装置と、二次元
画像が得られる受光器と前記受光器に前記発光装置から
投光された光が対象物上で反射した光を導く凸面鏡とか
らなる受光装置を備えた光応用距離センサにおいて、受
光装置の凸面鏡の形状は受光器への測距対象物からの反
射光の入射角と、前記センサから測距対象物までの距離
が比例する関係が得られる形状であることを特徴とする
光応用距離センサ。
2. A light emitting device comprising a light source and a mirror for projecting light emitted from the light source as plane light, a light receiver for obtaining a two-dimensional image, and light projected from the light emitting device to the light receiver. In the optical distance sensor provided with a light receiving device consisting of a convex mirror for guiding the light reflected on the object, the shape of the convex mirror of the light receiving device is the incident angle of the reflected light from the object to be measured to the light receiving device, An optical-applied distance sensor having a shape that provides a relationship in which the distance from the sensor to the object to be measured is proportional.
【請求項3】光源と前記光源から発光させる光を平面光
として投光させるミラーとからなる発光装置と、二次元
画像が得られる受光器と前記受光器に前記発光装置から
投光された光が対象物上で反射した光を導く凸面鏡とか
らなる受光装置を備えた光応用距離センサにおいて、受
光装置の凸面鏡の形状は前記受光器から見て測距対象物
からの反射光を反射している凸面鏡上の点から凸面鏡の
中心軸までの距離と、前記センサから測距対象物までの
距離が比例する関係が得られる形状であることを特徴と
する光応用距離センサ。
3. A light emitting device comprising a light source and a mirror for projecting light emitted from the light source as plane light, a light receiver capable of obtaining a two-dimensional image, and light emitted from the light emitting device to the light receiver. In an optical distance sensor provided with a light receiving device consisting of a convex mirror that guides the light reflected on the object, the shape of the convex mirror of the light receiving device reflects the light reflected from the object to be measured when viewed from the light receiver. An optical-applied distance sensor having a shape such that a distance from a point on the convex mirror to a central axis of the convex mirror and a distance from the sensor to an object to be measured are proportional to each other.
【請求項4】請求項第1項から第3項における光応用距
離センサを実現するための手段であって、前記凸面鏡の
形状が球面と円錐台形状の組合わせによってなることを
特徴とする光応用距離センサ。
4. A means for realizing the optical distance sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the convex mirror is formed by a combination of a spherical surface and a truncated cone shape. Applied distance sensor.
JP18075591A 1991-07-22 1991-07-22 Optical distance sensor Pending JPH0526663A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009047695A (en) * 2007-08-13 2009-03-05 Honeywell Internatl Inc Range measuring device
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