WO2019064741A1 - Distance measurement device and moving body - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a distance measuring device and a moving body.
- Patent Document 1 discloses the following laser radar.
- the laser radar of Patent Document 1 includes a laser light source, an optical scanning unit, a light detector, and a distance measuring unit.
- the laser light source emits a laser beam.
- the light scanning unit scans laser light in a target area.
- the photodetector receives the laser beam reflected at the target area.
- the distance measuring unit measures the distance to the obstacle in the target area based on the signal output from the light detector.
- a noise signal due to stray light in the housing is generated in the signal from the light detector.
- the light reception pulse output from the light detector due to the reflected light from the obstacle appears at a position close to the noise signal. Therefore, the light reception pulse overlaps with the noise signal to generate a composite wave.
- the distance is measured based on the timing at which the composite wave exceeds the threshold voltage, this timing is earlier than the timing that should be originally detected, resulting in an error in the measurement distance.
- the object is to improve the distance measurement accuracy for an object at a short distance, but the distance measurement is not performed for an object at a long distance in a specific range in the scanning range.
- FIG. 9 is a diagram showing an example of a scanning range set in accordance with the traveling direction of the automatic guided vehicle.
- FIG. 10 is a view showing an example of a scanning range set in accordance with the traveling direction of the automatic guided vehicle.
- FIG. 11 is a diagram showing an example of a far-distance scanning range which is variably set.
- FIG. 12 is a waveform diagram showing an example of light emission control after switching.
- FIG. 13 is a waveform diagram showing an example of light emission control after switching.
- FIG. 14 is a view showing an example of a short distance range in which a distance can be measured in a carriage traveling in a passage.
- FIG. 15 is a view showing an example of a short distance range and a long distance range in which a distance can be measured in a carriage traveling in a path.
- FIG. 16 is a diagram showing an example of setting a plurality of far-distance scanning ranges.
- the unmanned transfer vehicle 15 includes a vehicle body 1, a loading platform 2, support portions 3L and 3R, drive motors 4L and 4R, drive wheels 5L and 5R, driven wheels 6F and 6R, and a distance measurement device 7. .
- the distance measuring device 7 is disposed at a position in front of the apex of the triangular portion Tr of the pedestal portion 1B in the gap S.
- the distance measuring device 7 is configured as a laser range finder, and measures a distance to a measurement object while scanning a laser beam.
- the distance measurement device 7 is used for obstacle detection, map information creation, and self-position identification described later. The detailed configuration of the distance measuring device 7 itself will be described later.
- the support 3L is fixed on the left side of the base 1A and supports the drive motor 4L.
- the drive motor 4L is constituted by an AC servomotor as an example.
- the drive motor 4L incorporates a speed reducer (not shown).
- the drive wheel 5L is fixed to the rotating shaft of the drive motor 4L.
- the support 3R is fixed on the right side of the base 1A and supports the drive motor 4R.
- the drive motor 4R is formed of an AC servomotor as an example.
- the drive motor 4R incorporates a speed reducer (not shown).
- the drive wheel 5R is fixed to the rotating shaft of the drive motor 4R.
- the driven wheel 6F is fixed to the front side of the base 1A.
- the driven wheel 6R is fixed to the rear side of the base 1A.
- the driven wheels 6F, 6R passively rotate according to the rotation of the drive wheels 5L, 5R.
- the unmanned transfer vehicle 15 can be moved forward and backward by rotationally driving the drive wheels 5L, 5R by the drive motors 4L, 4R. Further, by controlling the rotational speeds of the drive wheels 5L and 5R to be different, the unmanned transfer vehicle 15 can be turned clockwise or counterclockwise to change its direction.
- the base 1A accommodates the control unit U, the battery B, and the communication unit T therein.
- the control unit U is connected to the distance measuring device 7, the drive motors 4L and 4R, the communication unit T, and the like.
- the control unit U communicates various signals with the distance measuring device 7 as described later.
- the control unit U also performs drive control of the drive motors 4L and 4R.
- the communication unit T communicates with an external tablet terminal (not shown), and conforms to Bluetooth (registered trademark), for example. Thereby, the unmanned transfer vehicle 15 can be remotely operated by the tablet terminal.
- the battery B is configured of, for example, a lithium ion battery, and supplies power to each unit such as the distance measurement device 7, the control unit U, the communication unit T, and the like.
- FIG. 4 is a schematic side sectional view of the distance measuring device 7.
- the distance measuring device 7 configured as a laser range finder includes a laser light source 71, a collimator lens 72, a light projecting mirror 73, a light receiving lens 74, a light receiving mirror 75, a wavelength filter 76, a light receiving unit 77, and A housing 78, a motor 79, a housing 80, a substrate 81, and a wire 82 are provided.
- the housing 80 has a substantially cylindrical shape extending in the vertical direction in appearance, and accommodates various configurations including the laser light source 71 in the internal space.
- the laser light source 71 is mounted on the lower surface of the substrate 81 fixed to the lower surface of the upper end portion of the housing 80.
- the laser light source 71 emits, for example, laser light in the infrared region downward.
- the housing 80 has a transmitting portion 801 midway in the vertical direction.
- the transmitting portion 801 is made of a translucent resin or the like.
- the projection light L1 reflected and emitted by the light projection mirror 73 passes through the transmission portion 801, passes through the gap S, and is emitted to the outside from the unmanned transfer vehicle 15.
- the predetermined rotational scanning angle range ⁇ is set to 270 degrees around the rotation axis J as an example. More specifically, the range of 270 degrees includes 180 degrees forward and 45 degrees respectively to the left and right.
- the projection light L1 passes through the transmission portion 801 at least in the range of 270 degrees around the rotation axis J. In the range in which the rear transmitting portion 801 is not disposed, the projection light L1 is blocked by the inner wall of the housing 80 or the wiring 82 or the like.
- the light receiving mirror 75 is fixed to the rotating housing 78 at a position below the light projecting mirror 73.
- the light receiving lens 74 is fixed to the circumferential side surface of the rotary housing 78.
- the wavelength filter 76 is located below the light receiving mirror 75, and is fixed to the rotating housing 78.
- the light receiving unit 77 is located below the wavelength filter 76 and is fixed to the rotating housing 78.
- the projection light L1 emitted from the distance measuring device 7 is reflected by the object to be measured and becomes diffused light.
- a part of the diffused light passes through the gap S and the transmitting portion 801 as incident light L 2 and is incident on the light receiving lens 74.
- the incident light L2 transmitted through the light receiving lens 74 is incident on the light receiving mirror 75 and is reflected downward by the light receiving mirror 75.
- the reflected incident light L 2 passes through the wavelength filter 76 and is received by the light receiving unit 77.
- the wavelength filter 76 transmits light in the infrared region.
- the light receiving unit 77 converts the received light into an electrical signal by photoelectric conversion.
- the rotary housing 78 When the rotary housing 78 is rotationally driven by the motor 79, the light receiving lens 74, the light receiving mirror 75, the wavelength filter 76, and the light receiving unit 77 are rotationally driven together with the light projecting mirror 73.
- the predetermined radius changes in accordance with the output level of the projection light L1.
- the motor 79 is connected to the substrate 81 by the wiring 82 and is rotationally driven by being energized from the substrate 81.
- the motor 79 rotates the rotating housing 78 at a predetermined rotational speed.
- the rotating housing 78 is rotationally driven at about 3000 rpm.
- the wiring 82 is routed around the rear inner wall of the housing 80 along the vertical direction.
- FIG. 5 is a block diagram showing the electrical configuration of the distance measuring device 7.
- the distance measuring device 7 includes a laser light emitting unit 701, a laser light receiving unit 702, a distance measuring unit 703, a first arithmetic processing unit 704, a data communication interface 705, and a driving unit 707. And a motor 79.
- the laser light receiving unit 702 includes a light receiving unit 77, and a comparator (not shown) that receives an electrical signal output from the light receiving unit 77.
- the comparator is mounted on the light receiving unit 77, compares the level of the electric signal with a predetermined threshold level, and outputs a measurement pulse which is set to the high level or the low level according to the comparison result.
- the reference pulse output together with the laser emission pulse by the first arithmetic processing unit 704 is input to the distance measuring unit 703.
- the distance measuring unit 703 can acquire the distance to the measurement object OJ by measuring the elapsed time from the rising timing of the reference pulse to the rising timing of the measurement pulse. That is, the distance measurement unit 703 measures the distance by the so-called TOF (Time Of Flight) method.
- the measurement result of the distance is output from the distance measurement unit 703 as measurement data.
- the first arithmetic processing unit 704 determines orthogonal coordinates based on the distance measuring device 7 based on the rotational angle position of the motor 79 at the timing when the laser emission pulse is output and the measurement data obtained corresponding to the laser emission pulse. Generate location information on the system. That is, based on the rotation angle position of the light projection mirror 73 and the measured distance, the position of the measurement object OJ is acquired. The acquired position information is output from the first arithmetic processing unit 704 as measurement distance data. Thus, the distance image of the measurement object OJ can be acquired by scanning with the projection light L1 in the rotational scanning angle range ⁇ .
- the amount of light received by the laser light receiving unit 702 is changed by the reflectance of light at the measurement target OJ.
- the measurement target object OJ is a black object and the light reflectance decreases
- the light reception amount decreases and the rising of the measurement pulse is delayed.
- the distance measurement unit 703 measures the distance longer.
- the light reflectance of the measurement object OJ causes the measured distance to change even if the distance is actually the same.
- the first arithmetic processing unit 704 corrects the measurement data according to the length of the measurement pulse to improve the distance measurement accuracy.
- the first arithmetic processing unit 704 uses the corrected measurement data when generating the measurement distance data.
- the measured distance data output from the first arithmetic processing unit 704 is transmitted to the unmanned transfer vehicle 15 shown in FIG. 6 described later via the data communication interface 705.
- the automatic guided vehicle 15 has a distance measurement device 7, a control unit 8, a drive unit 9, and a communication unit T.
- the control unit 8 communicates with a tablet terminal (not shown) via the communication unit T.
- the control unit 8 can receive an operation signal corresponding to the content operated on the tablet terminal via the communication unit T.
- the control unit 8 receives the measured distance data output from the distance measuring device 7.
- the control unit 8 can create map information based on the measured distance data.
- the map information is information generated to perform self-position identification for specifying the position of the unmanned carrier 15.
- the map information is generated as position information of a stationary object at a location where the unmanned carrier 15 travels. For example, when the unmanned transfer vehicle 15 travels in a warehouse, the stationary object is a wall of the warehouse, a shelf arranged in the warehouse, or the like.
- the map information is generated, for example, when a manual operation of the AGV 15 is performed by a tablet terminal.
- an operation signal corresponding to the operation of, for example, a joystick of the tablet terminal is transmitted to the control unit 8 through the communication unit T, and the control unit 8 instructs the drive unit 9 according to the operation signal.
- the traveling control of the carrier 15 is performed.
- the control unit 8 specifies the position of the measurement object at the location where the unmanned transfer vehicle 15 travels as map information. .
- the position of the unmanned transfer vehicle 15 is identified based on the drive information of the drive unit 9.
- the map information generated as described above is stored by the storage unit 85 of the control unit 8.
- the control unit 8 compares the measured distance data input from the distance measuring device 7 with the map information stored in advance in the storage unit 85 to identify the self-location of the unmanned transfer vehicle 15 to identify its own position. Do. That is, the control unit 8 functions as a position identification unit. By performing the self position identification, the control unit 8 can perform autonomous traveling control of the unmanned transfer vehicle 15 along a predetermined route.
- emission control of the projection light L1 performed in the distance measuring device 7 of the present embodiment will be described.
- the light emission control of the projection light L1 is performed by the first arithmetic processing unit 704 controlling the laser light emitting unit 701. That is, the first arithmetic processing unit 704 functions as a light emission control unit.
- FIG. 7 is a view showing an example of light emission control of the projection light L1 according to the present embodiment.
- the horizontal axis represents time
- the vertical axis represents the output level of the projection light L1.
- the projection light L1 emits light as a pulse.
- a range t1 of a predetermined output level a range t2 which is adjacent after the range t1 and whose output level is higher than the range t1, and a range t2 which is adjacent after the range t2 Even the lower range t3 of the output level is included.
- the output levels are the same in the range t1 and the range t3.
- the light emission interval is longer than the ranges t1 and t3.
- the width of the light emission pulse is constant. Thereby, the average power Pa in each of the ranges t1 to t3 is the same.
- the light emission interval is doubled. Since the rotational speed of the rotational scan by the motor 79 is constant, in the range t2, light emission pulses are generated for each large rotation angle as compared with the ranges t1 and t3. For example, if it is assumed that light emission pulses are generated every 0.25 degrees in the ranges t1 and t3, light emission pulses are generated every 0.5 degrees in the range t2. Therefore, in the ranges t1 and t3, the angular resolution of distance measurement is high.
- a scanning range corresponding to the light emission control of FIG. 7 is shown in FIG.
- the range t1 of FIG. 7 corresponds to the short-distance scanning range R1 shown in FIG.
- the range t2 of FIG. 7 corresponds to the long-distance scanning range R2 shown in FIG.
- the range t3 in FIG. 7 corresponds to the short-distance scanning range R3 shown in FIG.
- In the scanning range R2 distance measurement for an object located at a long distance is possible. That is, it is possible to measure the distance for a long distance object in a specific range in the rotational scanning range.
- the first arithmetic processing unit 704 measures the distance of each emission pulse measured for each two adjacent emission pulses in time. An average value may be calculated, and measurement distance data based on the calculated average value may be output from the data communication interface 705. At this time, the first arithmetic processing unit 704 outputs measurement distance data based on the distance measured for each light emission pulse in the high output level range t2. That is, in the range t2, the average value of the distances is not calculated.
- the scanning range shown in FIG. 8 is an example, and the setting control of the scanning range in the light emission control described above can be performed, for example, as follows.
- the control unit 8 in the unmanned transfer vehicle 15 transmits, for example, drive information of the drive motors 4L and 4R as movement information of the unmanned transfer vehicle 15 to the distance measuring device 7, or route information stored in the storage unit 85 as movement information. Transmit to distance measuring device 7. That is, the control unit 8 functions as a transmission unit that transmits movement information related to the movement of the unmanned transfer vehicle 15.
- the first arithmetic processing unit 704 in the distance measuring device 7 raises the output level of the light emitting pulse in a predetermined scanning range including the traveling direction of the unmanned transfer vehicle 15 based on the movement information transmitted from the control unit 8.
- the output level is lowered in the scanning range other than the predetermined scanning range. That is, the range t1 to t3 in FIG. 7 described above is set variably.
- FIG. 10 a setting example of the scanning range in the case where the traveling direction D2 of the unmanned transfer vehicle 15 is the straight direction and the turning direction is shown.
- the output level becomes high in a predetermined scanning range including the traveling direction D2, the far-distance scanning range R2 is set, and the short-distance scanning ranges R1 and R3 are set outside the predetermined scanning range.
- distance measurement in a far distance range including the traveling direction of the automatic guided vehicle 15 can be performed, and the state of a far distance object can be monitored. For example, when an object detected in a long distance range approaches the AGV 15, the AGV 15 can be decelerated. Thereby, collision of the unmanned carrier 15 with an object can be suppressed.
- the scanning range R21 when the moving speed is high as described above, it is possible to measure the distance of an object at a longer distance, and it is possible to suppress the collision of the automated guided vehicle 15 with the object. Furthermore, by setting the scanning range R21 to be narrow, the average power of the projection light L1 in one cycle can be suppressed even if the output level is increased.
- FIG. 12 is a waveform diagram showing an example of light emission control after switching from the light emission control shown in the example of FIG. 7.
- the output level of the light emission pulse in one cycle T, is made higher in the range t12 than in the ranges t11 and t13.
- the light emission interval is constant. Therefore, the average power in each of the ranges t11 and t13 is different from the average power in the range t12.
- the output level is lower than the range t1, t3 of the low output level shown in FIG.
- the control unit 8 detects that the distance from the current position of the unmanned carrier 15 to an object such as a wall is closer than a predetermined distance based on the map information stored in the storage unit 85, the fact is By notifying the arithmetic processing unit 704, the first arithmetic processing unit 704 switches the light emission control described above. In this case, in the light emission control after switching, the output level becomes lower in the range of the low output level, and the distance in the short distance scanning range becomes shorter. However, it is the use of light emission control in a situation where there is no problem even in distance measurement in a closer range.
- the light emission interval may be made longer than in FIG. 12 in the low output level ranges t11 and t13. That is, in the light emission control after switching, the light emission interval at a low output level may be variable.
- Map information is comprised by the positional information on a predetermined space
- the measured position data (measurement distance data) becomes position data at a narrower interval than the map information, and therefore, a process of thinning out the measurement data is required when performing self-position identification. Therefore, in the case of a short distance, by increasing the light emission interval, it is possible to thin the measurement data in advance to prevent the thinning process of the data.
- control unit 8 can perform self-position identification based on the comparison between the map information stored in the storage unit 85 and the measurement distance data. At this time, the light emission control shown in the example of FIG. 7 described above can be used.
- the scanning range becomes the short range Rn.
- the distance is measured only for the aisle 50 located at the distance. Therefore, even if the measured distance data to be acquired is compared with the map information, the self position becomes unknown.
- the scan range is added to the short scan range R1, R3 and far Since the scanning range R2 of the distance is obtained, the distance can be measured not only for the passage 50 but also for the wall 51 located at the back of the passage 50. Therefore, if the measured distance data to be acquired is compared with the map information, it becomes possible to identify the self position by the detection of the wall 51 which is a characteristic object.
- the distance measuring device 7 may be mounted on a car 60.
- the first arithmetic processing unit 704 of the distance measuring device 7 sets two ranges of high output levels in one cycle.
- the short-distance scanning ranges R101, R102, and R103 are set according to the range of the low output level set in one cycle.
- long-distance scanning ranges R201 and R202 are set according to the set ranges of the two high output levels.
- the distance measuring device (7) of the present embodiment includes the light emitting part (701) and the light emitting part that performs rotational scanning with the projection light (L1); A distance measuring unit (703) for measuring the distance to the measurement object based on the emission of the projection light and the light reception by the light receiving unit, and a light emission control unit (704) for controlling the light emitting unit Prepare.
- the light emission control unit performs control to change the output level of the projection light and the light emission interval of the projection light while keeping the average power of the projection light constant in one cycle of the rotational scanning.
- the measured distance data output unit (704, 705) for outputting measured distance data based on a distance measurement result by the distance measuring unit (703), wherein the measured distance data output unit outputs the output level in the control.
- the measured distance data output unit In the low range, the average value of the distance measurement results based on light emission units adjacent in time is taken as the measurement distance data, and in the range where the output level in the control is high, the distance measurement results for each light emission unit The measurement distance data is used.
- the light emission control unit (704) makes the light emission interval at the low output level variable in the mode.
- the distance information of the object to be measured can be appropriately thinned by increasing the light emission interval of the low output level.
- the map information is composed of position information at predetermined intervals.
- the measured position data becomes position data at an interval narrower than the map information, and therefore, a process of thinning out the measurement data is required when performing self-position identification. Therefore, in the case of a short distance, by increasing the light emission interval, it is possible to thin the measurement data in advance to prevent the thinning process of the data.
- the range in which the output level is high is plural. This makes it possible to perform distance measurement in a plurality of specific far distances.
- the mobile unit (15) of the present embodiment includes the distance measurement device (7) having any one of the above configurations, and a transmission unit (8) that transmits movement information on the movement of the mobile unit to the distance measurement apparatus.
- the light emission control unit (704) raises the output level of a predetermined rotational scanning range including the traveling direction of the movable body based on the movement information.
- the collision of the moving body with the object can be suppressed by enabling the distance measurement in the range of the long distance including the traveling direction of the moving body.
- the light emission control unit (704) increases the output level in the range in which the output level is high as the moving speed of the moving body (15) increases.
- the moving speed of the moving object is higher, distance measurement in a longer distance range is possible, and collision with the object can be suppressed.
- the light emission control unit (704) narrows the range in which the output level is high as the moving speed of the moving body (15) is higher. As a result, even if the output level is increased, the increase in average power can be suppressed.
- the said moving body is a conveyance vehicle. This is because it is common for a transport vehicle to travel in a place where an obstacle exists or to travel autonomously.
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Abstract
Description
本発明は、距離測定装置、および移動体に関する。 The present invention relates to a distance measuring device and a moving body.
従来、距離測定装置が種々開発されている。例えば、特許文献1には、次のようなレーザレーダが開示される。
Conventionally, various distance measuring devices have been developed. For example,
特許文献1のレーザレーダは、レーザ光源と、光走査部と、光検出器と、距離測定部と、を備える。レーザ光源は、レーザ光を出射する。光走査部は、目標領域においてレーザ光を走査させる。光検出器は、上記目標領域において反射されたレーザ光を受光する。距離測定部は、光検出器から出力される信号に基づいて上記目標領域における障害物までの距離を測定する。
The laser radar of
ここで、発光強度の高い高パルスによるレーザ光の出射によると、光検出器からの信号には、筐体内部での迷光によるノイズ信号が生じる。障害物が近距離にある場合、障害物からの反射光による光検出器から出力される受光パルスは、ノイズ信号と近い位置に現れる。従って、受光パルスはノイズ信号と重なり合い、合成波が生成される。上記合成波が閾値電圧を超えるタイミングに基づき距離が測定されるが、このタイミングは本来検出されるべきタイミングよりも早いので、測定距離に誤差が生じる。 Here, according to the emission of the laser beam by the high pulse with high emission intensity, a noise signal due to stray light in the housing is generated in the signal from the light detector. When the obstacle is at a short distance, the light reception pulse output from the light detector due to the reflected light from the obstacle appears at a position close to the noise signal. Therefore, the light reception pulse overlaps with the noise signal to generate a composite wave. Although the distance is measured based on the timing at which the composite wave exceeds the threshold voltage, this timing is earlier than the timing that should be originally detected, resulting in an error in the measurement distance.
そこで、特許文献1では、発光強度の低い低パルスを出射する場合、低パルスのパルス幅を高パルスよりも狭くする。これにより、障害物が近距離にあっても、受光パルスはノイズ信号とは重なりにくくなる。従って、ノイズ信号が重ならないタイミングにおいて、受光パルスは閾値電圧を超えるので、測定距離の精度の低下を抑制できる。
So, in
しかしながら、上記特許文献1では、近距離の物体についての距離測定精度を向上させることを目的としているが、走査範囲における特定範囲で、遠距離の物体について距離測定を行っていない。
However, in
上記状況に鑑み、本発明は、回転走査範囲における特定範囲で、遠距離の物体について距離測定を行うことが可能となる距離測定装置を提供する。 In view of the above situation, the present invention provides a distance measuring device capable of performing distance measurement on an object at a long distance in a specific range in a rotational scanning range.
本発明の例示的な距離測定装置は、発光部を含んで投射光による回転走査を行う投光部と、受光部と、前記投射光の出射と前記受光部による受光とに基づいて計測対象物までの距離を計測する距離計測部と、前記発光部を制御する発光制御部と、を備え、前記発光制御部は、前記回転走査の1周期において、前記投射光の平均パワーを一定として前記投射光の出力レベルおよび前記投射光の発光間隔を変化させる制御を行う構成としている。 An exemplary distance measuring device according to the present invention includes a light emitting unit including a light emitting unit and performing a rotational scan with projection light, a light receiving unit, and an object to be measured based on emission of the projection light and light reception by the light receiving unit. And a light emission control unit for controlling the light emission unit, wherein the light emission control unit is configured to set the average power of the projection light constant in one cycle of the rotational scan. Control is performed to change the light output level and the light emission interval of the projection light.
本発明の例示的な距離測定装置によれば、回転走査範囲における特定範囲で、遠距離の物体について距離測定を行うことが可能となる。 According to the exemplary distance measurement device of the present invention, it is possible to perform distance measurement on a distant object in a specific range in the rotational scanning range.
以下に本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。ここでは、距離測定装置をレーザレンジファインダーとして構成した例について述べる。また、距離測定装置を搭載する移動体としては、荷物を運搬する用途である無人搬送車を例に挙げて説明する。無人搬送車は、一般的にAGV(Automatic Guided Vehicle)とも呼称される。 Exemplary embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, an example in which the distance measuring device is configured as a laser range finder will be described. Moreover, as a mobile body which mounts a distance measurement apparatus, the unmanned conveyance vehicle which is an application which conveys a luggage | load is mentioned as an example, and is demonstrated. An unmanned carrier is generally referred to as an AGV (Automatic Guided Vehicle).
<1.無人搬送車の全体構成> 図1は、本発明の一実施形態に係る無人搬送車15の概略全体斜視図である。図2は、本発明の一実施形態に係る無人搬送車15の概略側面図である。図3は、本発明の一実施形態に係る無人搬送車15の上方から視た平面図である。無人搬送車15は、二輪駆動により自律的に走行し、荷物を運搬する。
<1. General Configuration of Unmanned Transportation Vehicle> FIG. 1 is a schematic overall perspective view of an
無人搬送車15は、車体1と、荷台2と、支持部3L、3Rと、駆動モータ4L、4Rと、駆動輪5L、5Rと、従動輪6F、6Rと、距離測定装置7と、を備える。
The
車体1は、基部1Aと、台部1Bと、から構成される。板状の台部1Bは、基部1Aの後方上面に固定される。台部1Bは、前方に突出する三角形部Trを有する。板状の荷台2は、台部1Bの上面に固定される。荷台2の上面には、荷物を載置することが可能である。荷台2は、台部1Bよりも更に前方まで延びる。これにより、基部1Aの前方と荷台2の前方との間には隙間Sが構成される。
The
距離測定装置7は、隙間Sにおいて台部1Bの三角形部Tr頂点の前方位置に配置される。距離測定装置7は、レーザレンジファインダーとして構成され、レーザ光を走査しつつ計測対象物までの距離を計測する装置である。距離測定装置7は、後述する障害物検知、地図情報作成、および自己位置同定に用いられる。距離測定装置7自体の詳細な構成については後述する。
The
支持部3Lは、基部1Aの左方側に固定され、駆動モータ4Lを支持する。駆動モータ4Lは、一例としてACサーボモータにより構成される。駆動モータ4Lは、不図示の減速機を内蔵する。駆動輪5Lは、駆動モータ4Lの回転するシャフトに固定される。
The
支持部3Rは、基部1Aの右方側に固定され、駆動モータ4Rを支持する。駆動モータ4Rは、一例としてACサーボモータにより構成される。駆動モータ4Rは、不図示の減速機を内蔵する。駆動輪5Rは、駆動モータ4Rの回転するシャフトに固定される。
The
従動輪6Fは、基部1Aの前方側に固定される。従動輪6Rは、基部1Aの後方側に固定される。従動輪6F、6Rは、駆動輪5L、5Rの回転に応じて受動的に回転する。
The driven
駆動モータ4L、4Rにより駆動輪5L、5Rを回転駆動することで、無人搬送車15を前進および後進させることができる。また、駆動輪5L、5Rの回転速度に差を設けるよう制御することで、無人搬送車15を右回りまたは左回りに旋回させ、方向転換させることができる。
The
基部1Aは、内部に制御ユニットU、バッテリーB、および通信部Tを収容する。制御ユニットUは、距離測定装置7、駆動モータ4L、4R、および通信部T等に接続される。
The
制御ユニットUは、後述するように距離測定装置7との間で種々の信号の通信を行う。制御ユニットUは、駆動モータ4L、4Rの駆動制御も行う。通信部Tは、外部のタブレット端末(不図示)との間で通信を行い、例えばBluetooth(登録商標)に準拠する。これにより、タブレット端末により無人搬送車15を遠隔操作することができる。バッテリーBは、例えばリチウムイオン電池により構成され、距離測定装置7、制御ユニットU、通信部T等の各部に電力を供給する。
The control unit U communicates various signals with the
<2.距離測定装置の構成> 図4は、距離測定装置7の概略側面断面図である。レーザレンジファインダーとして構成される距離測定装置7は、レーザ光源71と、コリメートレンズ72と、投光ミラー73と、受光レンズ74と、受光ミラー75と、波長フィルタ76と、受光部77と、回転筐体78と、モータ79と、筐体80と、基板81と、配線82と、を有する。
<2. Configuration of Distance Measuring Device> FIG. 4 is a schematic side sectional view of the
筐体80は、外観視で上下方向に延びる略円柱状であり、内部空間にレーザ光源71を初めとする各種構成を収容する。レーザ光源71は、筐体80の上端部の下面に固定される基板81の下面に実装される。レーザ光源71は、例えば赤外領域のレーザ光を下方に出射する。
The
コリメートレンズ72は、レーザ光源71の下方に配置される。コリメートレンズ72は、レーザ光源71から出射されるレーザ光を平行光として下方に出射する。コリメートレンズ72の下方には、投光ミラー73が配置される。
The
投光ミラー73は、回転筐体78に固定される。回転筐体78は、モータ79のシャフト79Aに固定され、モータ79によって回転軸J周りに回転駆動される。回転筐体78の回転ととともに、投光ミラー73も回転軸J周りに回転駆動される。投光ミラー73は、コリメートレンズ72から出射されるレーザ光を反射して、反射されたレーザ光を投射光L1として出射する。投光ミラー73は上記のように回転駆動されるので、投射光L1は回転軸J周りの360度の範囲で出射方向を変えながら出射される。
The
筐体80は上下方向の途中において、透過部801を有する。透過部801は、透光性の樹脂等から構成される。
The
投光ミラー73で反射されて出射される投射光L1は、透過部801を透過して、隙間Sを通り、無人搬送車15より外側へ出射される。本実施形態では、所定の回転走査角度範囲θは、図3に示すように、一例として回転軸J周りの270度に設定される。270度の範囲は、より具体的には、前方180度と後方左右それぞれ45度ずつを含む。投射光L1は、少なくとも回転軸J周り270度の範囲で透過部801を透過する。なお、後方の透過部801が配置されない範囲では、投射光L1は筐体80の内壁または配線82等により遮られる。
The projection light L1 reflected and emitted by the
受光ミラー75は、投光ミラー73より下方の位置で回転筐体78に固定される。受光レンズ74は、回転筐体78の周方向側面に固定される。波長フィルタ76は、受光ミラー75より下方に位置し、回転筐体78に固定される。受光部77は、波長フィルタ76より下方に位置し、回転筐体78に固定される。
The
距離測定装置7から出射された投射光L1は、計測対象物で反射して拡散光となる。拡散光の一部は、入射光L2として隙間Sおよび透過部801を透過して受光レンズ74に入射される。受光レンズ74を透過した入射光L2は、受光ミラー75へ入射され、受光ミラー75により下方へ反射される。反射された入射光L2は、波長フィルタ76を透過して受光部77により受光される。波長フィルタ76は、赤外領域の光を透過させる。受光部77は、受光した光を光電変換により電気信号に変換する。
The projection light L1 emitted from the
モータ79により回転筐体78が回転駆動されると、受光レンズ74、受光ミラー75、波長フィルタ76、および受光部77は、投光ミラー73とともに回転駆動される。
When the
図3に示すように、回転走査角度範囲θ(=270度)で回転軸J周りに所定半径にて回転して形成される範囲が測定範囲Rsとして規定される。但し、上記所定半径は、投射光L1の出力レベルに応じて変化する。回転走査角度範囲θで投射光L1が出射され、測定範囲Rs内に位置する計測対象物で投射光L1が反射されると、反射光が入射光L2として透過部801を透過して受光レンズ74に入射される。
As shown in FIG. 3, a range formed by rotating at a predetermined radius around the rotation axis J in the rotational scanning angle range θ (= 270 degrees) is defined as a measurement range Rs. However, the predetermined radius changes in accordance with the output level of the projection light L1. When the projection light L1 is emitted in the rotational scanning angle range θ and the projection light L1 is reflected by the measurement object located in the measurement range Rs, the reflected light is transmitted as the incident light L2 through the
モータ79は、配
線82によって基板81に接続され、基板81から通電されることで回転駆動される。モータ79は、回転筐体78を所定回転速度で回転させる。例えば、回転筐体78は、3000rpm程度で回転駆動される。配線82は、筐体80の後方内壁に上下方向に沿って引き回される。
The
<3.距離測定装置の電気的構成> 次に、距離測定装置7の電気的構成について説明する。図5は、距離測定装置7の電気的構成を示すブロック図である。
<3. Electrical Configuration of Distance Measurement Device> Next, the electrical configuration of the
図5に示すように、距離測定装置7は、レーザ発光部701と、レーザ受光部702と、距離計測部703と、第1演算処理部704と、データ通信インタフェース705と、駆動部707と、モータ79と、を有する。
As shown in FIG. 5, the
レーザ発光部701は、レーザ光源71(図4)と、レーザ光源71を駆動する不図示のLDドライバなどを有する。LDドライバは、基板81に実装される。レーザ発光部701と、投光ミラー73と、回転筐体78と、モータ79と、から投光部が構成される。当該投光部は、投射光L1による回転走査を行う。
The laser light emitting unit 701 has a laser light source 71 (FIG. 4), an LD driver (not shown) for driving the laser light source 71, and the like. The LD driver is mounted on the
レーザ受光部702は、受光部77と、受光部77から出力される電気信号を受信する不図示のコンパレータなどを有する。コンパレータは、受光部77に実装され、上記電気信号のレベルを所定閾値レベルと比較し、比較結果に応じてHighレベルまたはLowレベルとした計測パルスを出力する。
The laser
距離計測部703は、レーザ受光部702から出力される計測パルスを入力される。レーザ発光部701は、第1演算処理部704から出力されるレーザ発光パルスをトリガとしてパルス状のレーザ光を発光する。このとき、投射光L1が出射される。出射された投射光L1が計測対象物OJにより反射されると、入射光L2がレーザ受光部702により受光される。レーザ受光部702の受光量に応じて計測パルスが生成され、計測パルスが距離計測部703に出力される。
The
ここで、距離計測部703には、第1演算処理部704によりレーザ発光パルスとともに出力される基準パルスが入力される。距離計測部703は、基準パルスの立ち上りタイミングから計測パルスの立ち上りタイミングまでの経過時間を計測することで、計測対象物OJまでの距離を取得することができる。すなわち、距離計測部703は、所謂TOF(Time Of Flight)方式によって距離を計測する。距離の計測結果は計測データとして距離計測部703から出力される。
Here, the reference pulse output together with the laser emission pulse by the first
駆動部707は、モータ79を回転駆動制御する。モータ79は、駆動部707によって所定の回転速度で回転駆動される。第1演算処理部704は、モータ79が所定単位角度回転するたびにレーザ発光パルスを出力する。これにより、回転筐体78および投光ミラー73が所定単位角度回転するたびにレーザ発光部701が発光し、投射光L1が出射される。例えば、0.25度ごとにパルス状の投射光L1が投射される。すなわち、2度の間に8回の投射が行われる。
The
第1演算処理部704は、レーザ発光パルスを出力したタイミングでのモータ79の回転角度位置と、レーザ発光パルスに対応して得られる計測データに基づいて、距離測定装置7を基準とする直交座標系上の位置情報を生成する。すなわち、投光ミラー73の回転角度位置と計測された距離に基づき、計測対象物OJの位置が取得される。上記取得される位置情報は、測定距離データとして第1演算処理部704より出力される。このようにして、回転走査角度範囲θでの投射光L1による走査により、計測対象物OJの距離画像を取得することができる。
The first
なお、計測対象物OJでの光の反射率によって、レーザ受光部702における受光量が変化する。例えば計測対象物OJが黒い物体で光の反射率が低下する場合、受光量が低下し、計測パルスの立ち上がりが遅くなる。すると、距離計測部703により距離が長めに計測されることになる。このように、計測対象物OJでの光の反射率によって、実際には同じ距離であっても、計測された距離が変化することが生じる。ここで、受光量が低下すると、計測パルスの長さは短くなる。そこで、第1演算処理部704は、計測パルスの長さに応じて計測データを補正することで、距離の計測精度を向上させる。第1演算処理部704は、測定距離データの生成時に、上記補正した計測データを用いる。
The amount of light received by the laser
第1演算処理部704から出力された測定距離データは、データ通信インタフェース705を介して後述する図6に示す無人搬送車15側に伝送される。
The measured distance data output from the first
<4.無人搬送車の電気的構成> 先述のように距離測定装置7側の電気的構成を説明したが、ここでは、図6を用いて無人搬送車15側の電気的構成について説明する。図6は、無人搬送車15の電気的構成を示すブロック図である。
<4. Electrical Configuration of Unmanned Transportation Vehicle> The electrical configuration of the
図6に示すように、無人搬送車15は、距離測定装置7と、制御部8と、駆動部9と、通信部Tと、を有する。
As shown in FIG. 6, the automatic guided
制御部8は、制御ユニットU(図1)に設けられる。駆動部9は、不図示のモータドライバと、駆動モータ4L、4Rなどを有する。モータドライバは、制御ユニットUに設けられる。制御部8は、駆動部9に対して指令を行い制御する。駆動部9は、駆動輪5L、5Rの回転速度および回転方向を駆動制御する。
The
制御部8は、通信部Tを介して不図示のタブレット端末と通信を行う。例えば、タブレット端末において操作された内容に応じた操作信号を通信部Tを介して制御部8が受信することができる。
The
制御部8は、距離測定装置7から出力される測定距離データを入力される。制御部8は、測定距離データに基づいて地図情報を作成することが可能である。地図情報とは、無人搬送車15の自己の位置を特定する自己位置同定を行うために生成される情報であり、無人搬送車15が走行する場所における静止物の位置情報として生成される。例えば、無人搬送車15が走行する場所が倉庫である場合は、静止物は倉庫の壁、倉庫内に配列された棚などである。
The
地図情報は、例えばタブレット端末により無人搬送車15の手動操作が行われる際に生成される。この場合、タブレット端末の例えばジョイスティックの操作に応じた操作信号が通信部Tを介して制御部8に送信されることで、制御部8は操作信号に応じて駆動部9に指令を行い、無人搬送車15を走行制御する。このとき、制御部8は、距離測定装置7から入力される測定距離データと、無人搬送車15の位置に基づき、無人搬送車15が走行する場所における計測対象物の位置を地図情報として特定する。無人搬送車15の位置は、駆動部9の駆動情報に基づき特定される。
The map information is generated, for example, when a manual operation of the
上記のように生成された地図情報は、制御部8の記憶部85により記憶される。制御部8は、距離測定装置7から入力される測定距離データと、記憶部85に予め記憶された地図情報とを比較することにより、無人搬送車15の自己の位置を特定する自己位置同定を行う。すなわち、制御部8は、位置同定部として機能する。自己位置同定を行うことで、制御部8は、予め定められた経路に沿った無人搬送車15の自律的な走行制御を行うことができる。
The map information generated as described above is stored by the storage unit 85 of the
<5.発光制御について> 次に、本実施形態の距離測定装置7において実施される投射光L1の発光制御について述べる。投射光L1の発光制御は、第1演算処理部704がレーザ発光部701を制御することで行われる。すなわち、第1演算処理部704は、発光制御部として機能する。
<5. Regarding Emission Control> Next, emission control of the projection light L1 performed in the
図7は、本実施形態に係る投射光L1の発光制御の一例を示す図である。図7において、横軸は時間を、縦軸は投射光L1の出力レベルを示す。図7に示すように、投射光L1はパルス状として発光する。 FIG. 7 is a view showing an example of light emission control of the projection light L1 according to the present embodiment. In FIG. 7, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the output level of the projection light L1. As shown in FIG. 7, the projection light L1 emits light as a pulse.
図7に示す例では、1周期Tにおいて、所定の出力レベルの範囲t1と、範囲t1の後に隣接して範囲t1よりも出力レベルの高い範囲t2と、範囲t2の後に隣接して範囲t2よりも出力レベルの低い範囲t3と、が含まれる。範囲t1と範囲t3とで出力レベルは同じである。範囲t2では、範囲t1、t3に比べて発光間隔が長い。1周期Tにおいて、発光パルスの幅は一定である。これにより、範囲t1~t3のそれぞれにおける平均パワーPaは同じとなる。 In the example shown in FIG. 7, in one cycle T, a range t1 of a predetermined output level, a range t2 which is adjacent after the range t1 and whose output level is higher than the range t1, and a range t2 which is adjacent after the range t2 Even the lower range t3 of the output level is included. The output levels are the same in the range t1 and the range t3. In the range t2, the light emission interval is longer than the ranges t1 and t3. In one cycle T, the width of the light emission pulse is constant. Thereby, the average power Pa in each of the ranges t1 to t3 is the same.
図7の例では、範囲t1、t3に比べて範囲t2では出力レベルを2倍としているので、発光間隔は2倍としている。モータ79による回転走査の回転速度は一定であるので、範囲t2では、範囲t1、t3に比べて大きい回転角度ごとに発光パルスが生成される。例えば、範囲t1、t3で0.25度ごとに発光パルスが生成されるとした場合、範囲t2では0.5度ごとに発光パルスが生成される。従って、範囲t1、t3では、距離測定の角度分解能が高い。
In the example of FIG. 7, since the output level is doubled in the range t2 compared to the ranges t1 and t3, the light emission interval is doubled. Since the rotational speed of the rotational scan by the
図7の発光制御に対応する走査範囲を図8に示す。図7の範囲t1は、図8に示す近距離の走査範囲R1に相当する。図7の範囲t2は、図8に示す遠距離の走査範囲R2に相当する。図7の範囲t3は、図8に示す近距離の走査範囲R3に相当する。走査範囲R2では、遠距離に位置する物体についての距離測定が可能となる。すなわち、回転走査範囲における特定範囲で、遠距離の物体についての距離測定が可能となる。 A scanning range corresponding to the light emission control of FIG. 7 is shown in FIG. The range t1 of FIG. 7 corresponds to the short-distance scanning range R1 shown in FIG. The range t2 of FIG. 7 corresponds to the long-distance scanning range R2 shown in FIG. The range t3 in FIG. 7 corresponds to the short-distance scanning range R3 shown in FIG. In the scanning range R2, distance measurement for an object located at a long distance is possible. That is, it is possible to measure the distance for a long distance object in a specific range in the rotational scanning range.
なお、図7に示す制御において、第1演算処理部704は、低い出力レベルの範囲t1、t3においては、時間的に隣り合う2つの発光パルスごとに、それぞれの発光パルスについて測定された距離の平均値を算出し、算出された平均値に基づく測定距離データをデータ通信インタフェース705から出力してもよい。このとき、第1演算処理部704は、高い出力レベルの範囲t2においては、1つの発光パルスごとに測定された距離に基づく測定距離データを出力する。すなわち、範囲t2においては、距離の平均値は算出しない。
In the control shown in FIG. 7, in the low output level ranges t1 and t3, the first
このようにすれば、範囲t2に対応する遠距離の範囲における距離測定の角度分解能が低下することを抑制できる。 In this way, it is possible to suppress the reduction in the angular resolution of distance measurement in the far-distance range corresponding to the range t2.
<6.走査範囲の設定について> 図8に示した走査範囲は一例であり、先述した発光制御においての走査範囲の設定制御を例えば次のように行うことができる。 <6. Regarding Setting of Scanning Range> The scanning range shown in FIG. 8 is an example, and the setting control of the scanning range in the light emission control described above can be performed, for example, as follows.
無人搬送車15における制御部8は、例えば駆動モータ4L,4Rの駆動情報を無人搬送車15の移動情報として距離測定装置7に送信したり、記憶部85に記憶された経路情報を移動情報として距離測定装置7に送信する。すなわち、制御部8は、無人搬送車15の移動に関する移動情報を送信する送信部として機能する。
The
距離測定装置7における第1演算処理部704は、制御部8から送信された移動情報に基づき、無人搬送車15の進行方向を含む所定の走査範囲において発光パルスの出力レベルを高くする。上記所定の走査範囲以外の走査範囲では、出力レベルを低くする。すなわち、先述した図7における範囲t1~t3を可変に設定する。
The first
図9に示す例では、無人搬送車15の進行方向D1が直進方向であるとした場合の走査範囲の設定例を示す。進行方向D1を含む所定の走査範囲において出力レベルが高くなり、遠距離の走査範囲R2が設定され、上記所定の走査範囲以外では、近距離の走査範囲R1,R3が設定される。
The example illustrated in FIG. 9 illustrates a setting example of the scanning range in the case where the traveling direction D1 of the
また、図10に示す例では、無人搬送車15の進行方向D2が直進方向および旋回方向であるとした場合の走査範囲の設定例を示す。進行方向D2を含む所定の走査範囲において出力レベルが高くなり、遠距離の走査範囲R2が設定され、上記所定の走査範囲以外では、近距離の走査範囲R1,R3が設定される。
Further, in the example shown in FIG. 10, a setting example of the scanning range in the case where the traveling direction D2 of the
これにより、無人搬送車15の進行方向を含む遠距離の範囲での距離測定が可能となり、遠距離の物体の状態を監視することができる。例えば、遠距離の範囲で検出された物体が無人搬送車15に近づいた場合に、無人搬送車15を減速させることができる。これにより、無人搬送車15が物体と衝突することを抑制できる。
As a result, distance measurement in a far distance range including the traveling direction of the automatic guided
また、第1演算処理部704は、制御部8から無人搬送車15の移動速度に関する移動速度情報を取得することで、移動速度情報に基づいて出
力レベルを高くする上記所定の走査範囲における出力レベルを可変に制御してもよい。具体的には、移動速度が速いほど、出力レベルを高くする。
Further, the first
さらにこのとき、第1演算処理部704は、移動速度が速いほど、出力レベルを高くする上記所定の範囲を狭くしてもよい。
Furthermore, at this time, the first
例えば図11に示す例では、進行方向D1を含む所定の走査範囲において設定される遠距離の走査範囲R2とR21を示す。走査範囲R21は走査範囲R2よりも移動速度が速い場合に設定され、出力レベルが高くなるので遠距離の距離が長くなる。さらにこのとき、走査範囲R21は、走査範囲R2よりも狭い範囲に設定される。 For example, in the example shown in FIG. 11, long-distance scanning ranges R2 and R21 set in a predetermined scanning range including the traveling direction D1 are shown. The scanning range R21 is set when the moving speed is faster than the scanning range R2, and since the output level becomes high, the distance of the long distance becomes long. Furthermore, at this time, the scan range R21 is set to a range narrower than the scan range R2.
このように移動速度が速い場合に走査範囲R21が設定されることにより、より遠距離の物体の距離測定が可能となって無人搬送車15の物体との衝突を抑制できる。さらに、走査範囲R21が狭く設定されることで、出力レベルが高くされても、1周期における投射光L1の平均パワーを抑えることができる。
By setting the scanning range R21 when the moving speed is high as described above, it is possible to measure the distance of an object at a longer distance, and it is possible to suppress the collision of the automated guided
<7.制御の切替えについて> また、本実施形態では、先述した発光制御から次に説明するような別の制御への切替えを行ってもよい。 <7. Regarding Switching of Control> In the present embodiment, switching from the above-described light emission control to another control as described below may be performed.
図12は、図7の例で示した発光制御から切替えた後の発光制御の例を示す波形図である。図12では、1周期Tにおいて、範囲t12では、範囲t11、t13に比べて発光パルスの出力レベルを高くする。範囲t11~t13において、発光間隔は一定である。従って、範囲t11、t13それぞれにおける平均パワーと、範囲t12における平均パワーとは異なる。そして、出力レベルの低い範囲t11,t13においては、図7に示す低い出力レベルの範囲t1、t3よりも出力レベルが低い。 FIG. 12 is a waveform diagram showing an example of light emission control after switching from the light emission control shown in the example of FIG. 7. In FIG. 12, in one cycle T, the output level of the light emission pulse is made higher in the range t12 than in the ranges t11 and t13. In the range t11 to t13, the light emission interval is constant. Therefore, the average power in each of the ranges t11 and t13 is different from the average power in the range t12. Then, in the low range t11, t13 of the output level, the output level is lower than the range t1, t3 of the low output level shown in FIG.
従って、図12に例を示す切替え後の制御では、発光間隔が一定であるので、出力レベルが高い範囲t12での角度分解能の低下を抑制できる。また、低い出力レベルの範囲t11、t13では、出力レベルをより低くしているので、発光間隔が一定であっても1周期における平均パワーの上昇を抑制できる。 Therefore, in the control after switching shown in the example in FIG. 12, since the light emission interval is constant, it is possible to suppress the decrease in the angular resolution in the range t12 where the output level is high. Further, in the low output level ranges t11 and t13, the output level is made lower, so that the increase in average power in one cycle can be suppressed even if the light emission interval is constant.
例えば、制御部8が記憶部85に記憶された地図情報に基づき無人搬送車15の現時点の位置から壁等の物体までの距離が所定の距離より近づいたことを検出すると、その旨を第1演算処理部704に通知することで、第1演算処理部704は、先述の発光制御の切替えを行う。この場合、切替え後の発光制御では、低い出力レベルの範囲ではより出力レベルが低くなって、近距離の走査範囲の距離がより短くなる。しかしながら、より近距離の範囲での距離測定でも問題はない状況での発光制御の使用となる。
For example, when the
また、図13に示すように、低い出力レベルの範囲t11、t13において、図12よりも発光間隔を長くしてもよい。すなわち、切替え後の発光制御において、低い出力レベルでの発光間隔を可変としてもよい。 Further, as shown in FIG. 13, the light emission interval may be made longer than in FIG. 12 in the low output level ranges t11 and t13. That is, in the light emission control after switching, the light emission interval at a low output level may be variable.
このようにすれば、例えば無人搬送車15の位置が壁等から非常に近距離である場合に、図13のように低い出力レベルでの発光間隔を長くすることで、近距離範囲で測定される物体の距離情報を適度に間引くことができる。地図情報は、所定間隔の位置情報で構成される。発光間隔が短い場合、測定した位置データ(測定距離データ)が地図情報より狭い間隔の位置データとなるため、自己位置同定を行うときに測定データを間引く工程が必要となる。そこで、近距離の場合は発光間隔を長くすることにより、予め測定データを間引き、上記のデータの間引き工程を防止する効果がある。
In this way, for example, when the position of the automatic guided
<8.自己位置同定について> 先述したように、制御部8は、記憶部85に記憶された地図情報と、測定距離データとの照合に基づいて自己位置同定を行うことができる。このとき、先述した図7の例に示した発光制御を用いることができる。
<8. Regarding Self-Position Identification As described above, the
例えば、図14に示すように長く続く通路50を無人搬送車15が移動する場合に、1周期において常に低い出力レベルで発光制御を行った場合、走査範囲が近距離範囲Rnとなるので、近距離に位置する通路50についてのみ距離が測定される。従って、取得される測定距離データと地図情報を照合しても、自己位置が不明となる。
For example, when the
そこで、このような場合に発光制御を、先述した図7の例に示すような発光制御に切替えれば、図15に示すように、走査範囲は近距離の走査範囲R1,R3に加えて遠距離の走査範囲R2となるので、通路50のみならず通路50の奥に位置する壁51について距離を測定できる。従って、取得される測定距離データと地図情報を照合すれば、特徴的な物体である壁51の検出によって自己位置を同定することが可能となる。
Then, in such a case, if the light emission control is switched to the light emission control as shown in the example of FIG. 7 described above, as shown in FIG. 15, the scan range is added to the short scan range R1, R3 and far Since the scanning range R2 of the distance is obtained, the distance can be measured not only for the
<9.高出力レベルの複数範囲設定について> 先述した図7に例を示した発光制御では、1周期Tにおいて高い出力レベルとする範囲t2は単一としたが、高い出力レベルとする範囲は複数設定してもよい。 <9. About Multiple Range Setting of High Output Level> In the light emission control shown in the example in FIG. 7 described above, the range t2 for setting the high output level in one cycle T is single, but multiple ranges for setting the high output level are set May be
例えば、図16に示すように、距離測定装置7は、自動車60に搭載してもよい。この場合に、距離測定装置7の第1演算処理部704により、1周期において、高い出力レベルの範囲が2つ設定される。図16に示すように、1周期において設定される低い出力レベルの範囲に応じて近距離の走査範囲R101,R102,R103が設定される。そして、設定される2つの高い出力レベルの範囲に応じて遠距離の走査範囲R201,R202が設定される。
For example, as shown in FIG. 16, the
これにより、図16に示すように、自動車60が交差点に差し掛かった際に、遠距離の走査範囲R201,R202が設定されることで、自動車60の左右に位置する自動車等の物体について距離測定を行うことができる。これにより、自動車60の運転の安全性を高めることができる。
As a result, as shown in FIG. 16, when the
<10.本実施形態の作用効果> 以上のように本実施形態の距離測定装置(7)は、発光部(701)を含んで投射光(L1)による回転走査を行う投光部と、受光部(702)と、前記投射光の出射と前記受光部による受光とに基づいて計測対象物までの距離を計測する距離計測部(703)と、前記発光部を制御する発光制御部(704)と、を備える。前記発光制御部は、前記回転走査の1周期において、前記投射光の平均パワーを一定として前記投射光の出力レベルおよび前記投射光の発光間隔を変化させる制御を行う。 <10. Functions and effects of the present embodiment> As described above, the distance measuring device (7) of the present embodiment includes the light emitting part (701) and the light emitting part that performs rotational scanning with the projection light (L1); A distance measuring unit (703) for measuring the distance to the measurement object based on the emission of the projection light and the light reception by the light receiving unit, and a light emission control unit (704) for controlling the light emitting unit Prepare. The light emission control unit performs control to change the output level of the projection light and the light emission interval of the projection light while keeping the average power of the projection light constant in one cycle of the rotational scanning.
このような構成によれば、回転走査範囲における特定範囲で、遠距離の物体について距離測定を行うことが可能となる。 According to such a configuration, it is possible to perform distance measurement on an object at a long distance within a specific range in the rotational scanning range.
また、前記距離計測部(703)による距離計測結果に基づいて測定距離データを出力する測定距離データ出力部(704,705)をさらに備え、前記測定距離データ出力部は、前記制御における前記出力レベルが低い範囲においては、時間的に隣接する発光単位に基づく前記距離計測結果の平均値を前記測定距離データとし、前記制御における前記出力レベルが高い範囲においては、発光単位ごとの前記距離計測結果を前記測定距離データとする。 Further, it further comprises a measured distance data output unit (704, 705) for outputting measured distance data based on a distance measurement result by the distance measuring unit (703), wherein the measured distance data output unit outputs the output level in the control. In the low range, the average value of the distance measurement results based on light emission units adjacent in time is taken as the measurement distance data, and in the range where the output level in the control is high, the distance measurement results for each light emission unit The measurement distance data is used.
これにより、遠距離の範囲における距離測定の角度分解能が低下することを抑制できる。 Thereby, it is possible to suppress the decrease in the angular resolution of distance measurement in the far distance range.
また、前記発光制御部(704)は、前記回転走査の1周期において、前記発光間隔は一定として前記出力レベルは可変とするモードへ前記制御から切替えることが可能であり、前記モードにおける低い前記出力レベルは、前記制御における低い前記出力レベルよりも低い。 Further, the light emission control unit (704) can switch from the control to a mode in which the light emission interval is fixed and the output level is variable in one cycle of the rotational scanning, and the low output in the mode The level is lower than the lower output level in the control.
これにより、上記モードでは、出力レベルが高い範囲での角度分解能の低下を抑制することができる。また、上記モードでは、低い出力レベルをより低いレベルとしているので、発光間隔が一定であっても平均パワーの上昇を抑えることができる。近距離については、より近距離の範囲での距離測定でも問題がない状況で上記モードを使用することができる。 Thereby, in the above mode, it is possible to suppress a decrease in angular resolution in a range where the output level is high. Further, in the above mode, since the low output level is set to the lower level, the increase in average power can be suppressed even if the light emission interval is constant. As for the short distance, the above mode can be used in a situation where there is no problem in distance measurement in the short distance range.
また、前記発光制御部(704)は、前記モードにおいて前記低い出力レベルでの発光間隔を可変とする。 Further, the light emission control unit (704) makes the light emission interval at the low output level variable in the mode.
これにより、距離測定装置の物体との距離が非常に近い場合に、低い出力レベルの発光間隔を長くすることにより、測定される物体の距離情報を適度に間引くことができる。例えば、地図情報は、所定間隔の位置情報で構成される。発光間隔が短い場合、測定した位置データが地図情報より狭い間隔の位置データとなるため、自己位置同定を行うときに測定データを間引く工程が必要となる。そこで、近距離の場合は発光間隔を長くすることにより、予め測定データを間引き、上記のデータの間引き工程を防止する効果がある。 Accordingly, when the distance between the distance measuring device and the object is very short, the distance information of the object to be measured can be appropriately thinned by increasing the light emission interval of the low output level. For example, the map information is composed of position information at predetermined intervals. When the light emission interval is short, the measured position data becomes position data at an interval narrower than the map information, and therefore, a process of thinning out the measurement data is required when performing self-position identification. Therefore, in the case of a short distance, by increasing the light emission interval, it is possible to thin the measurement data in advance to prevent the thinning process of the data.
また、前記制御において、前記出力レベルが高い範囲は複数である。これにより、複数の特定の遠距離の範囲で距離測定を行うことが可能となる。 Further, in the control, the range in which the output level is high is plural. This makes it possible to perform distance measurement in a plurality of specific far distances.
また、本実施形態の移動体(15)は、上記いずれかの構成の距離測定装置(7)と、当該移動体の移動に関する移動情報を前記距離測定装置に送信する送信部(8)と、を備え、前記発光制御部(704)は、前記移動情報に基づき、当該移動体の進行方向を含む所定の回転走査範囲の前記出力レベルを高くする。 Further, the mobile unit (15) of the present embodiment includes the distance measurement device (7) having any one of the above configurations, and a transmission unit (8) that transmits movement information on the movement of the mobile unit to the distance measurement apparatus. The light emission control unit (704) raises the output level of a predetermined rotational scanning range including the traveling direction of the movable body based on the movement information.
これにより、移動体の進行方向を含む遠距離の範囲での距離測定を可能とすることにより、移動体の物体との衝突を抑制することができる。 Thereby, the collision of the moving body with the object can be suppressed by enabling the distance measurement in the range of the long distance including the traveling direction of the moving body.
また、前記発光制御部(704)は、当該移動体(15)の移動速度が速いほど、前記出力レベルが高い範囲での前記出力レベルを高くする。これにより、移動体の移動速度が速いほど、より遠距離の範囲での距離測定が可能となり、物体との衝突を抑制できる。 In addition, the light emission control unit (704) increases the output level in the range in which the output level is high as the moving speed of the moving body (15) increases. Thus, as the moving speed of the moving object is higher, distance measurement in a longer distance range is possible, and collision with the object can be suppressed.
また、前記発光制御部(704)は、当該移動体(15)の移動速度が速いほど、前記出力レベルが高い範囲を狭くする。これにより、出力レベルを高くしても、平均パワーの上昇を抑えることができる。 Further, the light emission control unit (704) narrows the range in which the output level is high as the moving speed of the moving body (15) is higher. As a result, even if the output level is increased, the increase in average power can be suppressed.
また、本実施形態の移動体(15)は、前記距離計測部(703)による距離計測結果に基づいて測定距離データを出力する測定距離データ出力部(704,705)を備える上記いずれかの構成の距離測定装置(7)と、地図情報と前記測定距離データとの照合に基づいて自己位置同定を行う位置同定部(8)と、を備える。 In addition, the movable body (15) of the present embodiment includes the measurement distance data output unit (704, 705) for outputting measurement distance data based on the distance measurement result by the distance measurement unit (703). And a position identification unit (8) for performing self-position identification based on comparison between map information and the measurement distance data.
これにより、同じような風景が連続する場所を移動体が走行する際に、遠距離の特徴的な物体を検知することにより、自己位置が不明となることを抑制できる。 This makes it possible to prevent the self position from becoming unknown by detecting a characteristic object at a long distance when the moving object travels in a place where similar landscapes continue.
また、上記移動体は、搬送車であることが好適である。搬送車は、障害物が存在する場所を走行したり、自律走行を行うことが一般的であるためである。 Moreover, it is preferable that the said moving body is a conveyance vehicle. This is because it is common for a transport vehicle to travel in a place where an obstacle exists or to travel autonomously.
<11.その他> 以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨の範囲内であれば、実施形態は種々の変更が可能である。 <11. Others> Although the embodiments of the present invention have been described above, various modifications can be made to the embodiments within the scope of the present invention.
例えば、上記実施形態では、移動体として無人搬送車を例に挙げて説明したが、これに限らず、移動体は掃除ロボット、監視ロボットなど、運搬用途以外の装置に適用してもよい。 For example, in the above embodiment, an unmanned transport vehicle has been described as an example of the moving body. However, the present invention is not limited to this. The moving body may be applied to devices other than transport applications such as a cleaning robot and a monitoring robot.
本発明は、例えば、荷物を運搬する無人搬送車に利用することができる。 The present invention can be used, for example, in an automatic guided vehicle for carrying a load.
1・・・車体、1A・・・基部、1B・・・台部、2・・・荷台、3L、3R・・・支持部、4L、4R・・・駆動モータ、5L、5R・・・駆動輪、6F、6R・・・従動輪、7・・・距離測定装置、71・・・レーザ光源、72・・・コリメートレンズ、73・・・投光ミラー、74・・・受光レンズ、75・・・受光ミラー、76・・・波長フィルタ、77・・・受光部、78・・・回転筐体、79・・・モータ、701・・・レーザ発光部、702・・・レーザ受光部、703・・・距離計測部、704・・・第1演算処理部、705・・・データ通信インタフェース、707・・・駆動部、80・・・筐体、801・・・透過部、81・・・基板、82・・・配線、8・・・制御部、85・・・記憶部、9・・・駆動部、15・・・無人搬送車、U・・・制御ユニット、B・・・バッテリー、T・・・通信部、S・・・隙間、Rs・・・測定範囲、θ・・・回転走査角度範囲、J・・・回転軸、L1・・・投射光、L2・・・入射光、OJ・・・計測対象物
DESCRIPTION OF
Claims (11)
走査を行う投光部と、受光部と、前記投射光の出射と前記受光部による受光とに基づいて計測対象物までの距離を計測する距離計測部と、前記発光部を制御する発光制御部と、を備え、前記発光制御部は、前記回転走査の1周期において、前記投射光の平均パワーを一定として前記投射光の出力レベルおよび前記投射光の発光間隔を変化させる制御を行う、距離測定装置。 A light emitting unit including a light emitting unit for performing rotational scanning with projection light, a light receiving unit, and a distance measuring unit for measuring a distance to a measurement object based on emission of the projection light and light reception by the light receiving unit; And a light emission control unit for controlling the light emission unit, wherein the light emission control unit sets an output level of the projection light and a light emission interval of the projection light with a constant average power of the projection light in one cycle of the rotational scanning. A distance measuring device that performs control to change the
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