JP7498151B2 - Shape Recognition Device - Google Patents
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Description
本開示は、レーザ光を照射することで対象物の形状を認識する形状認識装置に関するものである。 This disclosure relates to a shape recognition device that recognizes the shape of an object by irradiating it with laser light.
複雑な形状の対象物に関する3次元形状を認識する方式として、従来からいくつかのものが提案されている。代表的な方式としては、TOF法および三角測量法が挙げられる。TOF法では、レーザ光を対象物に照射し、対象物からの反射光が戻ってくるまでの時間を測定することで、対象物までの距離を認識する。また、三角測量法では、レーザ光を対象物に照射し、反射光の結像位置から対象物までの距離を認識する。 Several methods have been proposed for recognizing the three-dimensional shape of objects with complex shapes. Typical methods include the TOF method and triangulation method. With the TOF method, a laser beam is irradiated onto the object, and the distance to the object is recognized by measuring the time it takes for the reflected light to return from the object. With the triangulation method, a laser beam is irradiated onto the object, and the distance to the object is recognized from the position where the reflected light is focused.
これらの方式は、いずれも、ある点からレーザ光を発光し、レーザ光が対象物に当たって反射光が戻ってくるまでの時間あるは角度を測定することで、対象物までの距離を認識している。従って、これらの方式では、レーザ光を照射する位置を少しずつ移動させて対象物までの距離データを多数収集することで、対象物の3次元形状を認識することができる。 All of these methods recognize the distance to an object by emitting a laser beam from a certain point and measuring the time or angle it takes for the laser beam to hit the object and the reflected light to return. Therefore, with these methods, the position at which the laser beam is emitted is moved little by little to collect a large amount of distance data to the object, making it possible to recognize the three-dimensional shape of the object.
しかしながら、これらの方式では、対象物までの距離を認識するために、基本的には対象物に対して1点からレーザ光を照射している。このため、対象物の影になる部分にはレーザ光を当てることができず、その部分は死角として形状認識することが難しかった。 However, with these methods, in order to recognize the distance to an object, the object is basically irradiated with laser light from a single point. As a result, the laser light cannot reach the shadowed parts of the object, making it difficult to recognize the shape of these parts as blind spots.
図8は、従来技術における死角の問題を示した説明図である。死角となる領域を小さくするためには、レーザスキャナと対象物との距離Lを大きくする(図8(a)参照)、あるいは複数のレーザスキャナを使用する(図8(b)参照)といった方法を採用することが考えられる。 Figure 8 is an explanatory diagram showing the problem of blind spots in conventional technology. In order to reduce the blind spot area, it is possible to adopt methods such as increasing the distance L between the laser scanner and the target object (see Figure 8(a)) or using multiple laser scanners (see Figure 8(b)).
しかしながら、図8(a)あるいは図8(b)のいずれの方法も、死角をなくすことはできない。また、これらの方法を採用する場合には、認識システムが大規模になる、あるいは費用がかかってしまうという問題もあり、完全な死角対策にはなっていない。 However, neither the method shown in FIG. 8(a) nor the method shown in FIG. 8(b) can completely eliminate blind spots. In addition, when these methods are used, the recognition system becomes large-scale and expensive, which is problematic, and they are not a complete solution to the blind spots.
このような問題に対して、死角をなくすことができる従来方法がある(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に係る装置では、回転しながら放射状に検知光を発光し、2つのミラー(反射部材)を介して対象物に向けて発光できる構成を備えている。この結果、対象物に直接発光される検知光に加え、それぞれのミラーを介して対象物に発光される検知光を用いることで、死角の問題の解消を図っている。 There is a conventional method for solving this problem by eliminating blind spots (see, for example, Patent Document 1). The device in Patent Document 1 is configured to emit detection light radially while rotating, and to emit it toward the target via two mirrors (reflective members). As a result, the problem of blind spots is solved by using detection light emitted toward the target via each mirror in addition to detection light emitted directly to the target.
しかしながら、従来技術には以下のような課題がある。
図9~図11は、従来技術の問題点を説明するための図である。特許文献1に開示された方式のように、2つのミラーのおのおのにレーザ光を反射させて距離を測定することは、図9に示すように、2つのレーザスキャナをそれぞれのミラーの面対称部分に配置させることと同じである。
However, the conventional techniques have the following problems.
9 to 11 are diagrams for explaining the problems of the conventional technology. As in the method disclosed in Patent Document 1, measuring the distance by reflecting laser light on each of two mirrors is the same as arranging two laser scanners at the plane symmetrical portions of the respective mirrors as shown in FIG.
従って、対象物の全体形状を認識するためには、2つのミラーのいずれかを介して対象物に照射した場合の反射測定データと、ミラーを介さずに対象物にダイレクトに照射した場合の直接測定データとを区別して距離を測定する必要が生じる。しかしながら、対象物の形状が未知であり、凹凸形状が不明の場合には、反射測定データと直接測定データとを区別することができないという問題が生じる。 Therefore, in order to recognize the overall shape of the object, it becomes necessary to measure the distance by distinguishing between the reflection measurement data obtained when the object is illuminated through one of the two mirrors and the direct measurement data obtained when the object is illuminated directly without passing through a mirror. However, when the shape of the object is unknown and the uneven shape is also unknown, a problem arises in that it is not possible to distinguish between the reflection measurement data and the direct measurement data.
また、図10に示したような対象物の場合には、面A1~A4を認識するためには、ミラーAで反射された反射測定データを使用することとなる。一方、面B1~B4を認識するためには、ミラーBで反射された反射測定データを使用することとなる。従って、図10に示したような対象物の形状を正確に認識するためには、ミラーAで反射された反射測定データとミラーBで反射された反射測定データとを統合する必要があり、データ処理が非常に難しい。 Furthermore, in the case of an object as shown in FIG. 10, reflection measurement data reflected by mirror A is used to recognize faces A1 to A4. On the other hand, reflection measurement data reflected by mirror B is used to recognize faces B1 to B4. Therefore, in order to accurately recognize the shape of an object as shown in FIG. 10, it is necessary to combine the reflection measurement data reflected by mirror A and the reflection measurement data reflected by mirror B, making data processing extremely difficult.
また、ミラーを介して対象物に照射される検知光は、対象物に対して斜め方向から照射されることとなる。従って、図11に示したように、背の高い2つの凸部に囲まれた部分を有する対象物では、依然として死角となる領域が発生してしまうこととなる。 In addition, the detection light that is irradiated to the object via the mirror is irradiated from an oblique direction to the object. Therefore, as shown in Figure 11, in an object that has a part surrounded by two tall protrusions, there will still be a blind spot.
このように、特許文献1に係る方式は、対象物の大まかな形状があらかじめ判っている場合には有効であるが、未知の形状の対象物に対して形状を正確に測定することは困難であった。 As such, the method described in Patent Document 1 is effective when the general shape of the target object is known in advance, but it is difficult to accurately measure the shape of an object with an unknown shape.
本開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、1つのレーザスキャナを用いた場合に、死角となる領域が発生することを抑制した上で、対象物の形状を認識することができる形状認識装置を得ることを目的としている。 The present disclosure has been made to solve the problems described above, and aims to provide a shape recognition device that can recognize the shape of an object while suppressing the occurrence of blind spots that occur when using a single laser scanner.
本開示に係る形状認識装置は、光を反射する放物面を有する放物面鏡と、放物面鏡の焦点位置に設置され、放物面に向けてレーザ光を照射することで、放物面鏡を介して平行となったレーザ光を対象物の真上から照射させるレーザスキャナと、レーザスキャナの走査制御を実行する制御部とを備え、制御部は、平行となったレーザ光に垂直、かつレーザスキャナが設置された面を基準面とした場合に、対象物に対して平行となったレーザ光が照射されるようにレーザスキャナの走査制御を実行することで、基準面から対象物までの距離の測定結果から対象物の形状を認識し、放物面鏡は、レーザスキャナが第1の軸方向において走査された際に発光されたレーザ光を、レーザスキャナを通過せずに対象物に真上から照射させるように反射することができる経路が得られるように、基準面と接する部分を両端部として、放物面鏡の放物反射面の一部をスライスした領域部分によって構成されており、制御部は、レーザスキャナを第1の軸方向に走査制御し、平行となったレーザ光を経路によって対象物に対して照射させることで、対象物の1スライス分の点群データを収集するものである。 The shape recognition device according to the present disclosure includes a parabolic mirror having a parabolic surface that reflects light, a laser scanner that is installed at a focal position of the parabolic mirror and irradiates a laser light toward the parabolic surface, thereby irradiating the laser light that has been made parallel via the parabolic mirror from directly above the object, and a control unit that executes scanning control of the laser scanner, wherein the control unit executes scanning control of the laser scanner so that the laser light that is perpendicular to the parallel laser light and is parallel to the object when the surface on which the laser scanner is installed is set as a reference plane, thereby recognizing the shape of the object from the measurement result of the distance from the reference plane to the object, and the parabolic mirror is configured by an area portion obtained by slicing a part of the parabolic reflecting surface of the parabolic mirror, with both ends being in contact with the reference plane, so as to obtain a path along which the laser light emitted when the laser scanner is scanned in the first axial direction can be reflected so as to be irradiated to the object from directly above without passing through the laser scanner, and the control unit controls the scanning of the laser scanner in the first axial direction, and collects point cloud data for one slice of the object by irradiating the object with the parallel laser light along the path.
本開示によれば、1つのレーザスキャナを用いた場合に、死角となる領域が発生することを抑制した上で、対象物の形状を認識することができる形状認識装置を得ることができる。 According to the present disclosure, it is possible to obtain a shape recognition device that can recognize the shape of an object while suppressing the occurrence of blind spots when using a single laser scanner.
以下、本開示の形状認識装置の好適な実施の形態につき、図面を用いて説明する。本開示に係る形状認識装置は、放物面鏡を用いて対象物の真上からレーザ光を照射できる構成を備えている点に技術的特徴を有し、このような構成を有することで、形状があらかじめ判らない対象物に対しても、対象物による死角を抑制して、レーザ光の照射範囲全域にわたって形状認識することが可能となる効果を実現できるものである。 A preferred embodiment of the shape recognition device of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. The shape recognition device of the present disclosure has a technical feature in that it is configured to irradiate an object with laser light from directly above using a parabolic mirror. With such a configuration, it is possible to realize the effect of suppressing blind spots caused by the object and enabling shape recognition over the entire irradiation range of the laser light, even for objects whose shapes are not known in advance.
実施の形態1.
図1は、本開示の実施の形態1に係る形状認識装置の構成を説明するための図である。本実施の形態1に係る形状認識装置は、放物面鏡10およびレーザスキャナ20を備えて構成されている。放物面鏡10は、光を反射するための放物面を有している。
Embodiment 1.
1 is a diagram for explaining the configuration of a shape recognition device according to a first embodiment of the present disclosure. The shape recognition device according to the first embodiment is configured to include a parabolic mirror 10 and a laser scanner 20. The parabolic mirror 10 has a parabolic surface for reflecting light.
レーザスキャナ20は、放物面鏡10の焦点位置に設置され、対象物1の形状認識を行うために必要なレーザ光を発光する。ここで、本実施の形態1に係るレーザスキャナ20は、対象物1に対してレーザ光を直接照射するのではなく、放物面に向けてレーザ光を照射し、放物面鏡10を介して平行となったレーザ光を対象物に間接的に照射することを特徴としている。 The laser scanner 20 is installed at the focal position of the parabolic mirror 10 and emits the laser light necessary to recognize the shape of the object 1. Here, the laser scanner 20 according to the first embodiment is characterized in that it does not directly irradiate the object 1 with laser light, but irradiates the laser light toward the parabolic surface and indirectly irradiates the object with the collimated laser light via the parabolic mirror 10.
換言すると、本開示におけるレーザ光は、放物面鏡10を介して間接的に対象物1に照射されることで、対象物1の真上から、平行に照射されることとなる。この結果、1つのレーザスキャナを用いた簡易な構成により、対象物による影(死角)を抑制することが可能となる。 In other words, the laser light in this disclosure is indirectly irradiated onto the object 1 via the parabolic mirror 10, so that it is irradiated in parallel from directly above the object 1. As a result, a simple configuration using a single laser scanner makes it possible to suppress shadows (blind spots) caused by the object.
図2は、本開示の実施の形態1に係る形状認識装置を用いた形状認識方法を説明するための図である。図2は、設置面P1上に置かれた対象物1に対して、レーザスキャナ20から放物面鏡10を介してレーザ光が照射された状態を、断面図として示したものである。 Figure 2 is a diagram for explaining a shape recognition method using a shape recognition device according to embodiment 1 of the present disclosure. Figure 2 shows a cross-sectional view of an object 1 placed on an installation surface P1, in which laser light is irradiated from a laser scanner 20 via a parabolic mirror 10.
放物面鏡10の焦点位置に設置されたレーザスキャナ20は、図2に示したように基準面P2上に配置されている。すなわち、基準面P2とは、放物面鏡10によって平行となったレーザ光に対して垂直な面であり、かつ前記レーザスキャナが設置されている焦点位置を含む面に相当する。 The laser scanner 20 installed at the focal position of the parabolic mirror 10 is disposed on the reference plane P2 as shown in FIG. 2. In other words, the reference plane P2 is a plane perpendicular to the laser light collimated by the parabolic mirror 10, and corresponds to a plane including the focal position where the laser scanner is installed.
図2において示した各符号は、以下のように定義される。
θ1:基準面P1に対して、レーザスキャナ20から発光されたレーザ光の角度。
L1:レーザスキャナ20から放物面鏡10までの距離であり、放物面鏡10の設計時点でθの関数として既知となる値。
N1:放物面鏡10から基準面までの距離であり、放物面鏡10の設計時点でθの関数として既知となる値。
K:基準面P2と設置面P1との距離であり、放物面鏡10の設置位置により既知の値。
H1:基準面P2から対象物1の表面までの距離。
M1:対象物1の高さ。
The symbols shown in FIG. 2 are defined as follows.
θ1: the angle of the laser light emitted from the laser scanner 20 with respect to the reference plane P1.
L1: the distance from the laser scanner 20 to the parabolic mirror 10, which is a known value as a function of θ at the time of designing the parabolic mirror 10.
N1: the distance from the parabolic mirror 10 to the reference surface, which is a known value as a function of θ at the time of designing the parabolic mirror 10.
K: the distance between the reference plane P2 and the installation plane P1, which is a known value depending on the installation position of the parabolic mirror 10.
H1: The distance from the reference plane P2 to the surface of the object 1.
M1: Height of object 1.
例えば、角度θ1でレーザ光を照射した際の、レーザスキャナ20による測定距離は、下式(1)となる。
測定距離(θ1)=L1+N1+H1 (1)
For example, when the laser beam is irradiated at an angle θ1, the measurement distance by the laser scanner 20 is given by the following formula (1).
Measurement distance (θ1)=L1+N1+H1 (1)
ここで、L1とN1は、放物面鏡10の設計時点でθ1の関数として既知となる値であるため、上式(1)による測定距離(θ1)の測定結果から、L1とN1をマイナスすることで、角度θ1における距離H1が判る。従って、既知であるKの値から、H1の値をマイナスすれば、対象物1の高さM1が求められる。すなわち、下式(2)により、M1が求められる。
M1=L1+N1+K-測定距離(θ1) (2)
Here, L1 and N1 are values that are known as functions of θ1 at the time of designing the parabolic mirror 10, so the distance H1 at angle θ1 can be determined by subtracting L1 and N1 from the measurement result of the measured distance (θ1) according to the above formula (1). Therefore, the height M1 of the object 1 can be found by subtracting the value of H1 from the known value of K. That is, M1 can be found according to the following formula (2).
M1 = L1 + N1 + K - measured distance (θ1) (2)
レーザスキャナによる照射角度θを徐々に変えていき、それぞれの照射角度に対応する対象物1の位置における高さMを算出することで、対象物1の2次元形状を求めることができる。 By gradually changing the irradiation angle θ of the laser scanner and calculating the height M at the position of the object 1 corresponding to each irradiation angle, the two-dimensional shape of the object 1 can be obtained.
なお、2次元形状認識に当たっては、放物面鏡10の一断面部分のみを反射鏡として使用すればよく、図3~図5を用いて、放物面鏡10の具体的な構成について詳細に説明する。 For two-dimensional shape recognition, only one cross-sectional portion of the parabolic mirror 10 needs to be used as a reflecting mirror, and the specific configuration of the parabolic mirror 10 will be described in detail using Figures 3 to 5.
図3は、本開示の実施の形態1に係る放物面鏡10の構成を説明するための断面図であり、照射されるレーザ光に沿った断面図である。また、図4は、本開示の実施の形態1に係る放物面鏡10の構成を説明するための断面図であり、基準面P2から放物面鏡10側を見た状態を示した断面図である。 Figure 3 is a cross-sectional view for explaining the configuration of the parabolic mirror 10 according to the first embodiment of the present disclosure, and is a cross-sectional view along the irradiated laser light. Also, Figure 4 is a cross-sectional view for explaining the configuration of the parabolic mirror 10 according to the first embodiment of the present disclosure, and is a cross-sectional view showing the state when the parabolic mirror 10 side is viewed from the reference plane P2.
対象物1の2次元形状を求めるためには、図3および図4において点線として示した放物面鏡のうち、実線として示した一部分のみを放物面鏡10として使用すれば足りる。すなわち、放物面鏡10は、レーザスキャナ20を第1の軸方向で走査させた際に発光されるレーザ光を反射することができる領域部分によって構成することができる。 To obtain the two-dimensional shape of the target object 1, it is sufficient to use only a portion of the parabolic mirror shown by the solid line in Fig. 3 and Fig. 4 as the parabolic mirror 10. In other words, the parabolic mirror 10 can be configured with an area portion that can reflect the laser light emitted when the laser scanner 20 is scanned in the first axial direction.
図5は、本開示の実施の形態1に係る図3および図4で説明した放物面鏡10を用いて、3次元形状を認識する方法を説明するための図である。ある位置において、レーザスキャナ20から放物面鏡10に対して、角度θを順次変更しながらレーザ光を照射することで、一断面における2次元形状を測定することができる。 Figure 5 is a diagram for explaining a method for recognizing a three-dimensional shape using the parabolic mirror 10 described in Figures 3 and 4 according to the first embodiment of the present disclosure. At a certain position, the laser scanner 20 irradiates the parabolic mirror 10 with laser light while sequentially changing the angle θ, thereby making it possible to measure the two-dimensional shape at one cross section.
そして、図5に示したように、放物面鏡10およびレーザスキャナ20が設けられた走行装置30は、レーザスキャナ20の走査方向である第1の軸方向と直交する第2の軸方向に移動可能な構成を有している。従って、走行装置30を移動させ、異なる断面位置における2次元形状の測定を繰り返すように制御することで、対象物1の3次元形状を認識することができる。 As shown in FIG. 5, the traveling device 30 on which the parabolic mirror 10 and the laser scanner 20 are mounted is configured to be movable in a second axis direction perpendicular to the first axis direction, which is the scanning direction of the laser scanner 20. Therefore, the three-dimensional shape of the target object 1 can be recognized by controlling the traveling device 30 to move and repeatedly measure the two-dimensional shape at different cross-sectional positions.
3次元形状を認識するための走査方式としては、以下の4ケースが考えられる。
<ケース1:走行装置30を停止させた状態で1断面の2次元形状の測定を行う方式>
ケース1の方式では、対象物1へのレーザ光の照射は、走行装置30を停止した状態で行う。1スライス分の形状認識を行った後、あらかじめ決められたピッチ分、走行装置30を移動させ、次のスライスでの形状認識を行う。順次、このピッチ送りを繰り返すことで、3次元形状の認識が可能となる。
There are four possible scanning methods for recognizing a three-dimensional shape:
<Case 1: Method for measuring the two-dimensional shape of one cross section while the traveling device 30 is stopped>
In the method of Case 1, the laser light is irradiated onto the object 1 while the traveling device 30 is stopped. After performing shape recognition for one slice, the traveling device 30 is moved by a predetermined pitch, and shape recognition for the next slice is performed. By sequentially repeating this pitch feed, it becomes possible to recognize a three-dimensional shape.
<ケース2:ヘリカルスキャン方式>
ケース2の方式では、走行装置30を一定速度で移動させながら、対象物1に対して連続的にレーザスキャンを行う。図6は、本開示の実施の形態1におけるヘリカルスキャン方式に関する説明図である。このケース2によるヘリカルスキャン方式では、レーザスキャナ20のスキャン速度と、走行装置30の走査速度とを合成した角度で、図6に示すように、対象物1を斜めに輪切りしながら、3次元形状認識を行うこととなる。
<Case 2: Helical scan method>
In the method of Case 2, the traveling device 30 is moved at a constant speed while continuously laser scanning the object 1. Fig. 6 is an explanatory diagram of the helical scanning method in the first embodiment of the present disclosure. In the helical scanning method of Case 2, three-dimensional shape recognition is performed while obliquely cutting the object 1 into slices at an angle obtained by combining the scanning speed of the laser scanner 20 and the scanning speed of the traveling device 30, as shown in Fig. 6.
<ケース3:補正ヘリカルスキャン方式>
ケース3の方式では、レーザスキャナ20のレーザ光走査軌跡が、走行装置30の走査速度をキャンセルする角度だけ、傾いている。図7は、本開示の実施の形態1における補正ヘリカルスキャン方式に関する説明図である。図7に示すように、レーザスキャナ20によるスキャン方向に傾きを持たせることで、走行装置30の走行方向に対して垂直方向で対象物1を輪切りにして、3次元形状認識を行うことができる。
<Case 3: Corrected helical scan method>
In the method of Case 3, the laser light scanning trajectory of the laser scanner 20 is inclined by an angle that cancels the scanning speed of the traveling device 30. Fig. 7 is an explanatory diagram of the corrected helical scan method in the first embodiment of the present disclosure. As shown in Fig. 7, by inclining the scanning direction by the laser scanner 20, the target object 1 can be sliced in a direction perpendicular to the traveling direction of the traveling device 30, and three-dimensional shape recognition can be performed.
なお、上述したケース1~ケース3では、走行装置30を用いて放物面鏡10およびレーザスキャナ20を移動させる場合について説明したが、本開示はこのような構成には限定されない。放物面鏡10およびレーザスキャナ20を固定配置し、対象物1側を相対的に移動させるような走行装置30を用いることによっても、同様に3次元形状認識が可能である。 In addition, in the above-mentioned cases 1 to 3, the parabolic mirror 10 and the laser scanner 20 are moved using the travel device 30, but the present disclosure is not limited to such a configuration. Three-dimensional shape recognition is also possible by disposing the parabolic mirror 10 and the laser scanner 20 in a fixed position and using a travel device 30 that moves the target object 1 side relatively.
換言すると、走行装置30は、放物面鏡10とレーザスキャナ20とを搭載して、または対象物1を搭載して、1軸方向に移動できればよい。 In other words, the traveling device 30 needs to be able to move in one axial direction while carrying the parabolic mirror 10 and the laser scanner 20, or the target object 1.
<ケース4:立体スキャン方式>
ケース4の方式では、先の図3~図5のように放物面鏡の一断面部分のみを放物面鏡10として使用する代わりに、放物面鏡の全体を放物面鏡10として使用する。このケース4では、放物面鏡10およびレーザスキャナ20の移動、あるいは対象物1の移動を行うことなしに、レーザスキャナ20として3次元レーザスキャナを用い、レーザ光を放物面鏡の全体にわたって走査させることで、3次元の点群データを収集することができる。
<Case 4: Stereoscopic Scanning Method>
3 to 5, instead of using only one cross-sectional portion of the parabolic mirror as the parabolic mirror 10, the entire parabolic mirror is used as the parabolic mirror 10. In this case 4, a three-dimensional laser scanner is used as the laser scanner 20, and the laser light is scanned over the entire parabolic mirror, without moving the parabolic mirror 10 and the laser scanner 20, or the target object 1, to collect three-dimensional point cloud data.
以上のように、実施の形態1によれば、放物面鏡を用いて対象物の真上からレーザ光を照射できる構成を備えた形状認識装置を構築できる。この結果、対象物に対してレーザ光を照射することができない死角となる領域を抑制して、レーザ光の照射範囲全域にわたって形状認識することが可能となる効果を実現できる。 As described above, according to the first embodiment, a shape recognition device can be constructed that is configured to irradiate an object with laser light from directly above using a parabolic mirror. As a result, it is possible to suppress blind spots where the object cannot be irradiated with laser light, thereby realizing the effect of enabling shape recognition over the entire irradiation range of the laser light.
また、放物面鏡の一断面部分のみを用いることによって、対象物の一断面における2次元形状を認識することが可能となる。さらに、放物面鏡およびレーザスキャナの移動、あるいは対象物の移動を行いながら、2次元形状認識を繰り返すことで、対象物の3次元形状も、簡易な構成により容易に認識することが可能となる。 In addition, by using only one cross-sectional portion of the parabolic mirror, it is possible to recognize the two-dimensional shape of one cross-section of the object. Furthermore, by repeating two-dimensional shape recognition while moving the parabolic mirror and the laser scanner, or while moving the object, it is possible to easily recognize the three-dimensional shape of the object with a simple configuration.
なお、図示は省略したが、レーザスキャナ20の走査制御、および走行装置の走行制御は、制御部に相当するコントローラによって実行され、制御部は、用途に応じて、2次元形状認識および3次元形状認識を実現することができる。 Although not shown in the figure, scanning control of the laser scanner 20 and travel control of the travel device are performed by a controller equivalent to the control unit, and the control unit can realize two-dimensional shape recognition and three-dimensional shape recognition depending on the application.
1 対象物、10 放物面鏡、20 レーザスキャナ、30 走行装置。 1 Object, 10 Parabolic mirror, 20 Laser scanner, 30 Traveling device.
Claims (2)
前記放物面鏡の焦点位置に設置され、前記放物面に向けてレーザ光を照射することで、前記放物面鏡を介して平行となったレーザ光を対象物に真上から照射させるレーザスキャナと、
前記レーザスキャナの走査制御を実行する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記平行となったレーザ光に垂直、かつ前記レーザスキャナが設置された面を基準面とした場合に、前記対象物に対して前記平行となったレーザ光が照射されるように前記レーザスキャナの走査制御を実行することで、前記基準面から前記対象物までの距離の測定結果から前記対象物の形状を認識し、
前記放物面鏡は、前記レーザスキャナが第1の軸方向において走査された際に発光されたレーザ光を、前記レーザスキャナを通過せずに前記対象物に真上から照射させるように反射することができる経路が得られるように、前記基準面と接する部分を両端部として、前記放物面鏡の放物反射面の一部をスライスした領域部分によって構成されており、
前記制御部は、前記レーザスキャナを前記第1の軸方向に走査制御し、前記平行となったレーザ光を前記経路によって前記対象物に対して照射させることで、前記対象物の1スライス分の点群データを収集する
形状認識装置。 a parabolic mirror having a parabolic surface that reflects light;
a laser scanner that is installed at a focal position of the parabolic mirror and irradiates a laser beam toward the parabolic surface, thereby irradiating a target object with the laser beam that has been made parallel via the parabolic mirror from directly above;
A control unit that executes scanning control of the laser scanner,
the control unit executes scanning control of the laser scanner so that the parallel laser light is irradiated onto the object when a surface perpendicular to the parallel laser light and on which the laser scanner is installed is taken as a reference surface, thereby recognizing a shape of the object from a measurement result of a distance from the reference surface to the object;
the parabolic mirror is configured by a region obtained by slicing a part of a parabolic reflecting surface of the parabolic mirror, with portions in contact with the reference surface as both ends , so as to obtain a path along which the laser light emitted when the laser scanner is scanned in a first axial direction can be reflected so as to be irradiated from directly above the target object without passing through the laser scanner,
The control unit controls the laser scanner to scan in the first axis direction, and collects point cloud data for one slice of the object by irradiating the collimated laser light along the path to the object.
前記制御部は、前記走行装置を前記第2の軸方向に沿って移動させることで、前記対象物の3次元形状認識を可能とする
請求項1に記載の形状認識装置。 The parabolic mirror and the laser scanner are mounted, or the object is mounted, and the traveling device is movable in a second axis direction perpendicular to the first axis direction;
The shape recognition device according to claim 1 , wherein the control unit is configured to move the traveling device along the second axial direction to thereby enable three-dimensional shape recognition of the object.
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