JPH03200086A - Laser receiver - Google Patents
Laser receiverInfo
- Publication number
- JPH03200086A JPH03200086A JP34210689A JP34210689A JPH03200086A JP H03200086 A JPH03200086 A JP H03200086A JP 34210689 A JP34210689 A JP 34210689A JP 34210689 A JP34210689 A JP 34210689A JP H03200086 A JPH03200086 A JP H03200086A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- light
- optical sensors
- light receiving
- receiving section
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 55
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 12
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 16
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Navigation (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、レーザ受光装置に係り、とくに、レーザ発振
側装置としていわゆるレーザ灯台を用いた移動体の位置
測定システム等における受光側装置として好適なレーザ
受光装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Field of Application] The present invention relates to a laser light receiving device, and is particularly suitable as a light receiving device in a position measuring system for a moving object, etc., which uses a so-called laser lighthouse as a laser oscillation device. The present invention relates to a laser receiving device.
最近、レーザ灯台を用いて無人移動体の位置把握や誘導
を自動化するため、移動体の位置、方位等を計測する種
々の方法が各方面で研究されている。かかるレーザ灯台
を用いた位置、方位計測システムは、例えば、海峡や港
を通過する船舶、空港内で走行・滑走中の航空機、工場
や農場の移動作業機械、建設作業機械、建設作業ロボッ
ト等の監視や誘導に利用できるものである。Recently, various methods for measuring the position, direction, etc. of unmanned moving objects have been studied in various fields in order to automate the positioning and guidance of unmanned moving objects using laser lighthouses. A position and direction measurement system using such a laser lighthouse can be used, for example, for ships passing through straits or ports, aircraft running or taxiing in airports, mobile work machines in factories and farms, construction work machines, construction work robots, etc. It can be used for monitoring and guidance.
第7図に、このレーザ灯台を用いた位置、方位(機首方
位)計測システムの一例を示す。FIG. 7 shows an example of a position and orientation (heading) measurement system using this laser lighthouse.
この図において、符号51は基準点0に設置されたレー
ザ灯台を示し、符号52は移動体を示し、矢印Hは移動
体52の進行方向を示し、矢印Nは基準方位(例えば北
とした)を示す。In this figure, numeral 51 indicates a laser lighthouse installed at reference point 0, numeral 52 indicates a moving object, arrow H indicates the traveling direction of moving object 52, and arrow N indicates a reference direction (for example, north). shows.
レーザ灯台51は、一定角速度でその出力するレーザ光
を同一水平面内で旋回させているものとした。The laser lighthouse 51 is assumed to rotate its output laser light within the same horizontal plane at a constant angular velocity.
移動体52上には、三角形の頂点をなす位置にレーザ光
受光用の光センサS II+ Sl□、Sl、がそれ
ぞれ配置されている。これらの光センサS I l +
SIz、S13は移動体52上に固定されている。点M
はこれらの光センサS ++ S 1zS Bから構成
される三角形の内心を示す。On the moving body 52, optical sensors S II+ Sl□, Sl, for receiving laser light are arranged at positions forming the apexes of a triangle. These optical sensors S I l +
SIz and S13 are fixed on the moving body 52. Point M
indicates the inner center of the triangle formed by these optical sensors S ++ S 1zS B.
この図において、移動体52の位置を決める要素は、基
準点Oと点M(移動体52の代表点とした)との間の距
離Rと、基準方位を示す矢印Nと線分OMとのなす角θ
1とである。また、機首方位(ヘディング)を決める要
素は、矢印Hと矢印Nとのなす角θ、であり、この角θ
3は線分OMの延長線と矢印Hとのなす角θ2が判れば
、θ3=θ1+θ2より容易に求まる。In this figure, the elements that determine the position of the moving object 52 are the distance R between the reference point O and the point M (which is taken as a representative point of the moving object 52), and the distance between the arrow N indicating the reference direction and the line segment OM. angle θ
1. The element that determines the heading is the angle θ between arrow H and arrow N.
3 can be easily determined from θ3=θ1+θ2 if the angle θ2 between the extension of the line segment OM and the arrow H is known.
これらの要素R1θ1.θ2を求める手法として、例え
ば、基準方位(矢印Nで示す)線上に、レーザ光を受光
する光センサを含んで構成され、この光センサの検出信
号を受は基準方位情報信号を無線にて出力するリファレ
ンス用センサ装置を設置して、この基準方位情報信号が
出力された時刻と移動体52上に固定された3つの光セ
ンサS11+SI□、Sl、の受光時刻とのそれぞれの
時間差に基づき、レーザ灯台51のレーザ光の角速度及
び各光センサの位置関係が既知であることを利用して、
例えば、レーザ光の角速度ωより、第8図に示す角θ4
.θ、は容易に算出できるので、幾何学的及び解析学的
(三角関数等による)にR2θ1.θ2を求めることが
なされている。These elements R1θ1. As a method for determining θ2, for example, a method is constructed that includes an optical sensor that receives a laser beam on the reference azimuth (indicated by arrow N) line, and upon receiving the detection signal of this optical sensor, outputs a reference azimuth information signal wirelessly. Based on the time difference between the output time of this reference direction information signal and the light reception time of the three optical sensors S11+SI□, Sl fixed on the moving body 52, the laser Utilizing the fact that the angular velocity of the laser beam of the lighthouse 51 and the positional relationship of each optical sensor are known,
For example, from the angular velocity ω of the laser beam, the angle θ4 shown in FIG.
.. Since θ can be easily calculated, R2θ1. can be calculated geometrically and analytically (using trigonometric functions, etc.). θ2 has been calculated.
例えば、特開昭56−114773号等がある。For example, there is Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-114773.
しかしながら、上記従来例にあっては、第9図に示すよ
うに、レーザ灯台5Iと2つの光センサ31!+ 3
13が一直線状に並んだ場合には、光センサS+Zには
前の光センサ311が障害となってレーザ光が届かなか
い(死角が生じる)ので、測定不能となる場合が生じる
という不都合があった。However, in the above conventional example, as shown in FIG. 9, a laser lighthouse 5I and two optical sensors 31! +3
13 are lined up in a straight line, the previous optical sensor 311 becomes an obstacle and prevents the laser beam from reaching the optical sensor S + Z (creating a blind spot), which causes the inconvenience that measurement may not be possible. .
本発明の目的は、かかる従来例の有する不都合を改善し
、とくに、簡単な構成で光センサの死角に起因する上記
測定不能状態を解消し得るレーザ受光装置を提供するこ
とにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a laser light-receiving device that can overcome the disadvantages of the prior art and, in particular, can eliminate the above-mentioned measurement failure state caused by the blind spot of the optical sensor with a simple configuration.
本発明では、レーザ発振側装置から同一角速度にて旋回
しつつ発振され送られてくるレーザ光を受光する相異な
る位置に配置された少な(とも3つの光センサを有する
受光部と、各光センサの受光時間差を計測する計時手段
と、この計時手段の出力段に併設された演算制御部とを
備えている。In the present invention, a light-receiving section (all having three optical sensors) arranged at different positions to receive laser beams oscillated and sent while rotating at the same angular velocity from a laser oscillation side device, and each optical sensor It is equipped with a timer for measuring the difference in light reception time between the two, and an arithmetic control section attached to the output stage of the timer.
さらに、受光部に当該受光部を回動せしめる受光部駆動
手段を併設している。そして、演算制御部が、受光時間
差と既知のレーザ光の旋回角速度とに基づき各光センサ
がレーザ発振側装置を中心としてなす相対角度を演算す
る相対角度演算機能と、演算された相対角度相互の関係
が一定の条件を満足しない場合に受光部駆動手段を介し
て受光部を所定角度往復回動せしめるステッピング制御
機能とを有している等の構成を採っている・。これによ
って、前述した目的を達成しようとしたものである。Further, the light receiving section is provided with a light receiving section driving means for rotating the light receiving section. The arithmetic control unit has a relative angle calculation function that calculates the relative angle that each optical sensor makes with the laser oscillation side device as the center based on the light reception time difference and the known turning angular velocity of the laser beam, and The structure includes a stepping control function for reciprocating the light receiving section by a predetermined angle via the light receiving section driving means when the relationship does not satisfy a certain condition. This is an attempt to achieve the above-mentioned purpose.
以下、本発明の一実施例を第1図ないし第6図に基づい
て説明する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 6.
この実施例は、本発明に係るレーザ受光装置を受光側装
置として使用した移動体の位置測定システムに関するも
のである。This embodiment relates to a position measuring system for a moving body using a laser light receiving device according to the present invention as a light receiving device.
第2図には、レーザ発振側装置としてのレーザ灯台51
と、測定対称である移動体52とが示されている。FIG. 2 shows a laser lighthouse 51 as a laser oscillation side device.
, and a moving body 52 that is the object of measurement.
レーザ灯台51は、レーザ光(CW)を発振するととも
に該レーザ光(CW)を同一水平面内で一定角速度ωで
時計回りに旋回させる機能を有している。このレーザ灯
台51は、実際には、図示しないレーザ発振器、ミラー
、回転台等を備えて構成されている。The laser lighthouse 51 has a function of oscillating laser light (CW) and rotating the laser light (CW) clockwise at a constant angular velocity ω within the same horizontal plane. This laser lighthouse 51 actually includes a laser oscillator, a mirror, a rotating table, etc. (not shown).
移動体52上には、三角形状の支持板3とこの支持板3
により形成される三角形の各頂点に配置された3つの光
センサs、、S2.S3 とからなる受光部4と、この
受光部4を回転自在に支持する支持柱5とが設けられて
いる。各光センサ5IS2.Szとしては、本実施例で
は、360゜の視野を有するいわゆる全方位対応型のも
のが使用されている。支持柱5は、光センサSt 、
StS、から形成される三角形S+ St S3の内
心M(第3図参照)にその中心が位置する状態で支持板
3に一端が植設されている。また、支持柱5は、受光部
駆動手段6(第1図参照)の一部をなすもので、移動体
52によってその他端が軸支され、該移動体52に内蔵
された図示しない動力伝達ギヤ機構を介して駆動源とし
てのモータ(図示せず)により回動せしめられるように
なっている。On the movable body 52, there is a triangular support plate 3 and this support plate 3.
Three photosensors s, , S2 . A light receiving section 4 consisting of S3 and a support column 5 that rotatably supports the light receiving section 4 are provided. Each optical sensor 5IS2. As Sz, in this embodiment, a so-called omnidirectional type having a field of view of 360 degrees is used. The support column 5 includes optical sensors St,
One end is implanted in the support plate 3 with its center located at the inner center M (see FIG. 3) of the triangle S+StS3 formed by StS. Further, the support column 5 forms a part of the light receiving unit driving means 6 (see FIG. 1), and the other end is pivotally supported by a movable body 52, and the support column 5 is connected to a power transmission gear (not shown) built in the movable body 52. It is designed to be rotated by a motor (not shown) as a drive source via a mechanism.
本実施例では、これらの支持柱5.動力伝達ギヤ機構、
モータ等により受光部駆動手段6が構成されている。In this embodiment, these support columns 5. power transmission gear mechanism,
A light receiving unit driving means 6 is constituted by a motor or the like.
前記受光部4の出力段には、第1図に示すように、入力
部7が併設され、この入力部7には計時手段としてのタ
イムカウンタ9が併設されている。As shown in FIG. 1, an input section 7 is attached to the output stage of the light receiving section 4, and a time counter 9 as a time measuring means is attached to the input section 7.
さらに、このタイムカウンタ9の出力段には、演算制御
部10が併設されている。そして、本実施例では、これ
らの受光部4.タイムカウンタ9及び演算制御部10と
によりレーザ受光装置1が構成され、このレーザ受光装
置lの全体が移動体52に搭載されている。Furthermore, an arithmetic control section 10 is also provided at the output stage of the time counter 9. In this embodiment, these light receiving sections 4. The time counter 9 and the arithmetic control unit 10 constitute a laser light receiving device 1, and the entire laser light receiving device 1 is mounted on a moving body 52.
前記入力部7は、後述するリファレンス用センサ装置か
ら送られてきた基準方位情報信号(FM信号)及び光セ
ンサS、、S、、S、より送られてきた受光信号をそれ
ぞれデジタル波形に整形する波形整形回路(図示せず)
を含んで構成され、整形された各信号を次段のタイムカ
ウンタ9に出力する。タイムカウンタ9は、入力部7か
ら基準方位情報信号を受けてから時間計測を開始し、入
力部7から送られてくる各光センサs、、St 。The input unit 7 shapes a reference direction information signal (FM signal) sent from a reference sensor device (described later) and a received light signal sent from optical sensors S, , S, , S into digital waveforms, respectively. Waveform shaping circuit (not shown)
and outputs each shaped signal to the time counter 9 at the next stage. The time counter 9 starts measuring time after receiving the reference azimuth information signal from the input section 7, and each optical sensor s, , St sent from the input section 7.
S、の受光信号が入力されるまでの時間1+、12、t
、を図る。そして各時間データがそろってから演算制御
部10に送る。当該演算制御部10では、タイムカウン
タ9の出力である時間データを取り込み、それをもとに
所定の演算を行って基準方位N(第3図参照)と各光セ
ンサSl、StS、の方位角を求め、後述するようにし
て移動体52の位置(受光部4とレーザ灯台51との距
離及び移動体の方位角)を算出する。また、この演算制
御部10は、受光時間差と既知のレーザ光の旋回角速度
ωとに基づき各光センサSt、SzS、がレーザ灯台5
1を中心としてなす相対角度を演算しく相対角度演算機
能)、演算された相対角度相互の関係が後述する一定の
条件を満足しない場合に受光部駆動手段6を介して受光
部4を所定角度(例えば30°)往復回動せしめるステ
ッピング制御機能を有している。Time 1+, 12, t until the light reception signal of S is input
. After each time data is collected, it is sent to the arithmetic control section 10. The calculation control unit 10 takes in the time data that is the output of the time counter 9, performs predetermined calculations based on it, and calculates the reference azimuth N (see FIG. 3) and the azimuth angle of each optical sensor Sl, StS. The position of the moving body 52 (the distance between the light receiving unit 4 and the laser lighthouse 51 and the azimuth of the moving body) is calculated as described below. In addition, the calculation control unit 10 controls each optical sensor St, SzS to control the laser lighthouse 5 based on the light reception time difference and the known turning angular velocity ω of the laser beam.
1 as the center (relative angle calculation function), if the relationship between the calculated relative angles does not satisfy certain conditions described later, the light receiving part driving means 6 moves the light receiving part 4 to a predetermined angle ( It has a stepping control function that allows reciprocating rotation (for example, 30°).
さらに、この演算制御部10には、前輪12Aの操舵及
び後輪12Bの回転駆動を行う前・後輪駆動手段11が
併設されている。そして、演算制御部10では、この前
・後輪駆動手段11を介して前輪12Aの操舵及び後輪
12Bの回転をも制御するようになっている。Furthermore, this arithmetic and control unit 10 is also provided with front/rear wheel drive means 11 for steering the front wheels 12A and rotationally driving the rear wheels 12B. The arithmetic control section 10 also controls the steering of the front wheels 12A and the rotation of the rear wheels 12B via the front/rear wheel drive means 11.
次に、本実施例による移動体52の位置測定の原理につ
いて第3図に基づいて説明する。Next, the principle of position measurement of the moving body 52 according to this embodiment will be explained based on FIG. 3.
第3図において、レーザ灯台51は測定の基準点0に設
置されている。In FIG. 3, a laser lighthouse 51 is installed at a reference point 0 for measurement.
そして、このレーザ灯台51からレーザ光(CW)が出
力されるとともに、水平面内に一定角速度ωで旋回され
ている。Laser light (CW) is output from this laser lighthouse 51 and is rotated at a constant angular velocity ω in a horizontal plane.
このレーザ灯台51の基準方位(矢印Nで示す)線上に
、リファレンス用センサ装置(図示せず)が設置されて
いる。このリファレンス用センサ装置は、レーザ光を受
光する光センサとFM発振器とをを含んで構成され、こ
の光センサの検出信号を受は基準方位情報信号(FM信
号)を無線にて出力するものである。A reference sensor device (not shown) is installed on the reference direction (indicated by arrow N) of the laser lighthouse 51. This reference sensor device includes an optical sensor that receives laser light and an FM oscillator, and receives the detection signal of the optical sensor and wirelessly outputs a reference direction information signal (FM signal). be.
この第3図において、角θ7.θ7.θ、は光センサS
+ 、Sz 、Siの方位角をそれぞれ示し、矢印Hは
移動体52の進行方向を示す。また、点Mは光センサS
、、S、、S、から構成される三角形の内心を示す。In this FIG. 3, the angle θ7. θ7. θ is the optical sensor S
The azimuth angles of +, Sz, and Si are shown, respectively, and arrow H shows the traveling direction of the moving body 52. Also, point M is optical sensor S
, ,S, ,S, indicates the incenter of the triangle.
この図において、移動体52の位置を決める要素は、基
準点Oと点M(移動体52の代表点とした)との間の距
離Rと、基準方位を示す矢印Nと線分OMとのなす角θ
、とである。In this figure, the elements that determine the position of the moving object 52 are the distance R between the reference point O and the point M (which is taken as a representative point of the moving object 52), and the distance between the arrow N indicating the reference direction and the line segment OM. angle θ
, and.
ここで、距離Rと角θイの求め方を簡単に説明する。Here, how to obtain the distance R and the angle θi will be briefly explained.
レーザ光CWの旋回角速度ω(一定)は既知であるとし
たと、各光センサの方位角θ3.θ2゜θ、は、次のよ
うにして求まる。Assuming that the turning angular velocity ω (constant) of the laser beam CW is known, the azimuth angle θ3. θ2°θ is determined as follows.
θ、=ωt1 ・・・・・・■
θ2=ωtz ・・・・・・
■θ3=ωt3 ・・・・・・
■また、基準点0を中心として光センサSlと52S1
とS、、SiとSiがそれぞれなす角θ4θ2.θ6は
、
θ4=θ2−θ、 ・・・・・・■
θ、−θ3−θ1 ・・・・・・■
θ6=θ3−θ2 ・旧・・■により
求まる。θ,=ωt1 ・・・・・・■
θ2=ωtz ・・・・・・
■θ3=ωt3 ・・・・・・
■Also, with reference point 0 as the center, optical sensor Sl and 52S1
and S, , the angle θ4θ2 . formed by Si and Si, respectively. θ6 is θ4=θ2−θ, ・・・・・・■
θ, -θ3-θ1 ・・・・・・■
θ6=θ3−θ2 ・Old・・Determined by ■.
一方、基準点0と各光センサS、、S2.s。On the other hand, the reference point 0 and each optical sensor S, , S2 . s.
との距離は、上記θ1〜θ、及び各光センサ相互の関係
(三角形S+ Sz Siの辺の長さと角度が既知であ
る)から、正弦定理を用いて容易に算出することができ
る。ここでは、具体的な計算式は省略する。The distance from θ1 to θ and the relationship between each optical sensor (the lengths and angles of the sides of the triangle S+SzSi are known) can be easily calculated using the law of sine. Here, the specific calculation formula is omitted.
このようにして、各光センサの位置(極座標)が求まり
、これに基づいて各光センサ相互の関係から内心Mの座
標、即ち、距i!!iIRと角θ、が求められる。In this way, the position (polar coordinates) of each optical sensor is determined, and based on this, the coordinates of the inner center M, that is, the distance i! ! iIR and angle θ are determined.
次に、本実施例における演算制御部10の主要機能であ
るステッピング制御の原理について第4図ないし第5図
を参照して説明する。Next, the principle of stepping control, which is the main function of the arithmetic control section 10 in this embodiment, will be explained with reference to FIGS. 4 and 5.
演算制御部10では、上記0.0式を用いて、第4図に
示すθ6.θ6を演算する。The arithmetic control unit 10 uses the above 0.0 formula to calculate θ6. as shown in FIG. Calculate θ6.
そして、これらのθ3.θ、が、
LSIθ6/θ、1くH・・・・・・■(ここで、L、
Hは闇値である)
を満足するか否かを判断し、満足されない場合には、受
光部駆動手段6を構成する図示しないモータを制御して
受光部4を一定角度(ここでは、30°)何れかの方向
に回転させることより、2つの光センサが一直線上に並
ぶのを回避できる。And these θ3. θ, is LSI θ6/θ, 1kuH...■ (Here, L,
H is a darkness value) is satisfied, and if not satisfied, a motor (not shown) constituting the light receiving unit driving means 6 is controlled to move the light receiving unit 4 at a certain angle (here, 30°). ) By rotating in either direction, it is possible to avoid aligning the two optical sensors in a straight line.
即ち、上記0式で、L=Oの状態は、光センサSt、S
zとレーザ灯台51とが一直線上に並んだ状態に相当し
、H=1の状態は、光センサSI、Siとレーザ灯台5
1とが一直線上に並んだ状態に相当する。このため、例
えば、閾値L=0.2H=0.8等に設定し、上記0式
の条件を満足しなくなった場合に、30°受光部4を回
転させることにより何れか2つのセンサが一直線上に並
ぶのを避けることができる。That is, in the above equation 0, the state of L=O means that the optical sensors St, S
z and the laser lighthouse 51 are aligned in a straight line, and the state of H=1 corresponds to the state where the optical sensors SI, Si and the laser lighthouse 5
1 are lined up in a straight line. For this reason, for example, if the threshold value L = 0.2H = 0.8 is set and the condition of the above formula 0 is no longer satisfied, either two sensors can be aligned by rotating the light receiving section 4 by 30 degrees. You can avoid standing in line.
この場合に、ステップ回転で採り得る状態は二つあれば
十分なので、本実施例では、30°の範囲で往復回動す
るようになっている。第5図は、移動体52が(A)→
(B)→(C)と進んで行く間に、受光部4が30°の
範囲で往復回動している状態を示す。In this case, two states are sufficient for step rotation, so in this embodiment, reciprocating rotation is performed within a range of 30 degrees. In FIG. 5, the moving body 52 is (A)→
The light receiving unit 4 is shown reciprocatingly rotating within a range of 30° while proceeding from (B) to (C).
次に、本実施例の全体的な作用動作を説明する。Next, the overall operation of this embodiment will be explained.
測定の基準点0に設置されたレーザ灯台51から出力さ
れ同一水平面内で旋回するレーザ光CWが、基準線上に
達するとリファレンス用センサ装置から基準方位情報信
号が無指向性で出力される。When the laser light CW output from the laser lighthouse 51 installed at the measurement reference point 0 and rotating in the same horizontal plane reaches the reference line, the reference sensor device outputs a reference direction information signal in an omnidirectional manner.
この基準方位情報信号が入力部7で受信され、ディジタ
ル信号に波形整形されて後タイムカウンタ9に送出され
る。そして、この基準方位情報信号の出力から微小時間
後、受光部4の各光センサS1’r Si + S
iで旋回するレーザ光CWが次々に受光され受光信号が
入力部7に送出される。入力部7では、受光部4の各光
センサS、、S、、S3より送られてきた受光信号を波
形整形して順次タイムカウンタ9に送出する。This reference direction information signal is received by the input section 7, waveform-shaped into a digital signal, and then sent to the time counter 9. Then, after a minute time has elapsed since the output of this reference direction information signal, each optical sensor S1'r Si + S of the light receiving section 4
The laser beams CW rotating at i are received one after another and a light reception signal is sent to the input section 7. The input section 7 shapes the waveform of the light reception signals sent from each of the optical sensors S, , S, .
一方、タイムカウンタ9では、基準方位情報信号を受け
てから時間計測を開始し、入力部7から送られてくる各
光センサS+ 、St 、Ssの受光信号が入力される
までの時間t+、tz、t*を図る。そして各時間デー
タがそろってがら演算制御部10に送る。当該演算制御
部1oでは、タイムカウンタ9の出力である時間データ
を取り込み、それをもとに所定の演算を行って基準方位
N(第3図参照)と各光センサSt 、St 、Ssの
方位角を求め、前述したようにして移動体52の位置(
受光部4とレーザ灯台51との距離R及び移動体の方位
角0.4)を算出する。On the other hand, the time counter 9 starts time measurement after receiving the reference direction information signal, and calculates the time t+, tz until the light reception signals of the respective optical sensors S+, St, and Ss sent from the input section 7 are input. , t*. Then, each time data is sent to the arithmetic control section 10 in its entirety. The calculation control unit 1o takes in the time data that is the output of the time counter 9, performs predetermined calculations based on it, and determines the reference direction N (see Fig. 3) and the directions of each optical sensor St, St, Ss. The angle is determined, and the position of the moving body 52 (
The distance R between the light receiving unit 4 and the laser lighthouse 51 and the azimuth angle of the moving object (0.4) are calculated.
この場合において、演算制御部1oでは、上記0式の条
件が満足されていない場合には、上述したようにして受
光部駆動手段6を構成する図示しないモータを制御して
受光部4を30″何れかの方向に回転させて2つの光セ
ンサが一直線上に並ばないようにして、上記の移動体5
2の位置の演算を行う。次いで、演算制御部1oでは、
この演算された結果に基づいて前・後輪駆動手段11を
介して移動体52の進行を制御する。In this case, if the condition of equation 0 is not satisfied, the arithmetic control section 1o controls the motor (not shown) constituting the light receiving section driving means 6 as described above to move the light receiving section 4 to 30''. The moving body 5 is rotated in either direction so that the two optical sensors are not aligned in a straight line.
Calculate position 2. Next, in the calculation control unit 1o,
Based on this calculated result, the movement of the moving body 52 is controlled via the front/rear wheel drive means 11.
以上説明したように、本第1実施例によると、移動体5
2上に搭載された受光部M1の受光部4を構成する光セ
ンサSt 、S2.S3の内何れか2つがレーザ灯台5
1と一直線上に並ぶ寸前に、演算制御部10がこれを察
知して受光部4を全体的に水平面内で一定角度(例えば
30°)ステップ回転させるので、光センサSt 、S
2.S3の内何れか2つが一直線上に並ぶのを避けるこ
とができる。これにより、3つの光センサSt、5zS
3が常にレーザ光を受光できるようにすることができ、
従来問題となっていた光センサの死角に起因する測定不
能状態をほぼ完全に回避することができる。また、一定
角度(例えば30°)のステップ回転なので、受光部駆
動手段6の構成及びその制御方法が簡単なものでよく、
簡単なギヤ機構とモータにより受光部駆動手段6を構成
することができ、さらには、受光部4の回転範囲が狭い
ので回転のための電気的接続を連続して行うためのスリ
ップリングを使用する必要がないので回動部分の耐久性
を向上せしめることが可能である。As explained above, according to the first embodiment, the moving body 5
The optical sensors St, S2 . Any two of S3 are laser lighthouses 5
1, the arithmetic control unit 10 detects this and rotates the light receiving unit 4 in steps by a certain angle (for example, 30°) within the horizontal plane, so that the optical sensors St and S
2. It is possible to avoid having any two of S3 lined up in a straight line. As a result, three optical sensors St, 5zS
3 can always receive laser light,
It is possible to almost completely avoid the inability to measure due to the blind spot of the optical sensor, which has been a problem in the past. Further, since the step rotation is a constant angle (for example, 30°), the configuration of the light receiving unit driving means 6 and its control method may be simple.
The light receiving unit driving means 6 can be configured with a simple gear mechanism and a motor, and furthermore, since the rotation range of the light receiving unit 4 is narrow, a slip ring is used for continuous electrical connection for rotation. Since this is not necessary, it is possible to improve the durability of the rotating part.
なお、上記実施例では、レーザ発振側装置であるレーザ
灯台51を基準点に設置し、レーザ受光装置1を移動体
52側に搭載したが、これと反対にレーザ灯台51を移
動体52に搭載し、レーザ受光部W1を基準点に設置し
て移動体の位置計測を行うことも可能である。In the above embodiment, the laser lighthouse 51, which is the laser oscillation side device, was installed at the reference point, and the laser light receiving device 1 was mounted on the moving body 52. However, on the contrary, the laser lighthouse 51 was mounted on the moving body 52. However, it is also possible to measure the position of the moving object by installing the laser light receiving section W1 at a reference point.
また、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく
、以下に示すような変形をも含むものである。Furthermore, the present invention is not limited to the above embodiments, but also includes the following modifications.
すなわち、レーザ発振側装置として、第6図(1)に示
すようなレーザファンビーム(LFB)を発振し旋回す
る特殊なレーザ灯台31を用い、三次元的に配置された
光センサを有する受光部9例えば第6図(2)に示すよ
うに支持板3上に4つの光センサs、、s、、s3.s
、が四面体の各頂点に位置するように配置されてなる受
光部34を用いて上記実施例と同様に受光装置を構成す
ることが可能である。That is, a special laser lighthouse 31 that oscillates and rotates a laser fan beam (LFB) as shown in FIG. 6(1) is used as a laser oscillation side device, and a light receiving section having a three-dimensionally arranged optical sensor is used. 9 For example, as shown in FIG. 6(2), four optical sensors s, s, s3 . s
It is possible to construct a light-receiving device in the same manner as in the above embodiment using the light-receiving portion 34 in which the light-receiving portions 34 are arranged such that , are located at each vertex of a tetrahedron.
この場合においても、4つの光センサS、、S21 3
31 Saの内の何れか2つがレーザ灯台31と一直
線上に並ぶとき、支持柱5回りに受光部を全体的に回転
させて光センサに死角が生じるのを回避することができ
る。In this case as well, there are four optical sensors S, , S21 3
When any two of 31 Sa are aligned with the laser lighthouse 31, the light receiving section can be rotated as a whole around the support column 5 to avoid creating a blind spot in the optical sensor.
本発明は、以上のように構成され機能するので、これに
よると、上記実施例のように本発明に係る受光装置を移
動体上に搭載しレーザ発振側装置を基準点に設置して移
動体の位置計測を行う場合等に、受光部を構成する光セ
ンサの内何れが2つがレーザ発振側装置と一直線上に並
ぶ寸前に、制御部の機能により受光部を全体的に同一面
内で所定角度(例えば30°)ステップ回転させてこれ
を避けることができ、全ての光センサが常にレーザ光を
受光できるようにすることができ、光センサの死角に起
因する測定不能状態をほぼ完全に回避することができる
。また、所定角度(例えば3゜°)のステップ回転なの
で、受光部駆動手段の構成及びその制御方法が簡単なも
のでよく、例えば、上記実施例のように簡単なギヤ機構
とモータにより受光部駆動手段を構成したり、或いは又
簡単なギヤ機構とソレノイドを用いて受光部駆動手段を
構成することもできる。さらには、受光部の回転範囲が
狭いので回転のための電気的接続を連続して行うための
スリップリングを使用する必要がないので回動部分の耐
久性を向上せしめることができるという従来にない優れ
たレーザ受光装置を提供することができる。Since the present invention is configured and functions as described above, according to the present invention, the light receiving device according to the present invention is mounted on a moving body as in the above embodiment, and the laser oscillation side device is installed at a reference point, and the moving body When performing position measurement, etc., just before any two of the optical sensors that make up the light receiving section are aligned with the laser oscillation side device, the control section functions to position the light receiving section entirely within the same plane. This can be avoided by rotating the angle (e.g. 30°) in steps, allowing all optical sensors to always receive laser light, and almost completely avoiding measurement failures due to blind spots of optical sensors. can do. Further, since the step rotation is a predetermined angle (for example, 3°), the configuration of the light receiving unit driving means and its control method may be simple. For example, the light receiving unit can be driven using a simple gear mechanism and a motor as in the above embodiment. Alternatively, the light receiving unit driving means can be constructed using a simple gear mechanism and a solenoid. Furthermore, since the rotation range of the light receiving part is narrow, there is no need to use a slip ring to continuously connect electrical connections for rotation, which is unprecedented in that it is possible to improve the durability of the rotating parts. An excellent laser light receiving device can be provided.
6・・・・・・受光部駆動手段、9・・・・・・計時手
段としてのタイムカウンタ、10・・・・・・演算制御
部、31.51・・・・・・レーザ発振側装置としての
レーザ灯台、52・・・・・・移動体、St 、 S
t、S3.S4・・・・・・光センサ、CW・・・・・
・レーザ光、LFB・・・・・・レーザファンビーム。6... Light receiving unit driving means, 9... Time counter as time measurement means, 10... Arithmetic control unit, 31.51... Laser oscillation side device Laser lighthouse as, 52...Moving object, St, S
t, S3. S4... Optical sensor, CW...
・Laser light, LFB... Laser fan beam.
第1図は本発明の第1実施例に係るレーザ受光装置の構
成を示すブロック図、第2図は第1実施例に係る位置計
測システムを構成するレーザ灯台及び測定対象物である
移動体の外観を示す斜視図、第3図は第1実施例の測定
の原理を示す説明図、第4図ないし第5図は第1実施例
における演算制御部のステッピング制御の原理を示す説
明図、第6図は変形例を示す説明図、第7図ないし第8
図は従来例を示す説明図、第9図は従来例における問題
点を説明するための図である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a laser light receiving device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a laser lighthouse and a moving body as a measurement target that constitute a position measurement system according to the first embodiment. 3 is an explanatory diagram showing the principle of measurement in the first embodiment; FIGS. 4 and 5 are explanatory diagrams illustrating the principle of stepping control of the arithmetic control section in the first embodiment; Figure 6 is an explanatory diagram showing a modified example, Figures 7 to 8
The figure is an explanatory diagram showing a conventional example, and FIG. 9 is a diagram for explaining problems in the conventional example.
Claims (2)
つ発振され送られてくるレーザ光を受光する相異なる位
置に配置された少なくとも3つの光センサを有する受光
部と、前記各光センサの受光時を計測する計時手段と、
この計時手段の出力段に併設された演算制御部とを備え
、 前記受光部に当該受光部を回動せしめる受光部駆動手段
を併設し、 前記演算制御部が、前記受光時間差と既知のレーザ光の
旋回角速度とに基づき前記各光センサがレーザ発振側装
置を中心としてなす相対角度を演算する相対角度演算機
能と、演算された相対角度相互の関係が一定の条件を満
足しない場合に前記受光部駆動手段を介して前記受光部
を所定角度往復回動せしめるステッピング制御機能とを
有していることを特徴としたレーザ受光装置。(1) a light receiving section having at least three optical sensors disposed at different positions that receive laser beams oscillated and sent while rotating at the same angular velocity from a laser oscillation side device; A timing means for measuring the time of light reception;
an arithmetic control section attached to the output stage of the timekeeping means; a light-receiving section driving section for rotating the light-receiving section is attached to the light-receiving section; a relative angle calculation function that calculates the relative angle that each optical sensor makes with the laser oscillation side device as the center based on the turning angular velocity of the light receiving section; A laser light-receiving device characterized by having a stepping control function for reciprocating the light-receiving section by a predetermined angle via a driving means.
内任意の2つを取り出してそれらの比の絶対値を演算し
、この絶対値が予め定めた範囲外の値の場合に、前記ス
テッピング制御を行うことを特徴とした請求項1記載の
レーザ受光装置。(2), the calculation control unit extracts any two of the calculated relative angles and calculates the absolute value of their ratio, and if this absolute value is a value outside a predetermined range, 2. The laser light receiving device according to claim 1, wherein said stepping control is performed.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34210689A JPH03200086A (en) | 1989-12-28 | 1989-12-28 | Laser receiver |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34210689A JPH03200086A (en) | 1989-12-28 | 1989-12-28 | Laser receiver |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03200086A true JPH03200086A (en) | 1991-09-02 |
Family
ID=18351195
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP34210689A Pending JPH03200086A (en) | 1989-12-28 | 1989-12-28 | Laser receiver |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03200086A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014055499A (en) * | 2012-09-12 | 2014-03-27 | Topcon Corp | Control method of construction machine and control system of construction machine |
JP2014055936A (en) * | 2012-09-12 | 2014-03-27 | Topcon Corp | Construction control machine control method and construction machine control system |
-
1989
- 1989-12-28 JP JP34210689A patent/JPH03200086A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014055499A (en) * | 2012-09-12 | 2014-03-27 | Topcon Corp | Control method of construction machine and control system of construction machine |
JP2014055936A (en) * | 2012-09-12 | 2014-03-27 | Topcon Corp | Construction control machine control method and construction machine control system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2000056006A (en) | Position recognizing device for mobile | |
JP3079186B2 (en) | Structure measurement system | |
JP2717800B2 (en) | Steering control device for self-propelled vehicles | |
JPH11295412A (en) | Apparatus for recognizing position of mobile | |
KR940006567B1 (en) | Mobile robot with navigation system using inertia | |
JPH03200086A (en) | Laser receiver | |
JPH03277917A (en) | System for measuring position of moving body | |
JPH10222225A (en) | Unmanned travel body and its travel method | |
JP2736558B2 (en) | Position measuring method and device | |
JP2000039918A (en) | Moving robot | |
JPH0444961B2 (en) | ||
JPH0769222A (en) | Direction changing method for moving vehicle and moving vehicle | |
JPS6316311A (en) | Steering device for traveling object | |
CN113465940A (en) | Robot slip detection method and device and robot | |
JPH04102104A (en) | Traveling control system for unmanned traveling vehicle | |
JPH0128406Y2 (en) | ||
JP3334074B2 (en) | Moving object position measurement device | |
JP2842675B2 (en) | Moving object distance measuring device | |
JPH01239608A (en) | Method for controlling travel of self-traveling working vehicle | |
JP2733924B2 (en) | Travel control device for moving objects | |
JP2653715B2 (en) | Vehicle turning angle detection device | |
JPS62101703A (en) | Apparatus for controlling road foundation level | |
JP2591459Y2 (en) | Car carrier steering system | |
JP3005152B2 (en) | Traveling control device for beam-guided work vehicle | |
JPS6195414A (en) | Route search method for moving vehicles |