(57)【要約】【課題】音波や超音波が反響する環境下においても対象物体の位置を適切に検出することができる位置検出システムおよび位置検出方法を提供すること。【解決手段】タンクに貯留された液体に浮遊し、液体中の対象物体の位置を検出する位置検出装置を備え、位置検出装置は、液体の液面に交差する方向の回転軸を中心として回転しながらタンクの内周面にレーザ光を照射し、照射されたレーザ光を受光することで内周面までの距離の測定結果を示す点群データを取得するレーザ測定装置と、取得された点群データで囲まれる領域のうちの特定の位置を位置検出装置の原点として決定し、決定された原点を基準とした対象物体の位置を検出する位置検出部と、を有する。【選択図】図１
2019174286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンクに貯留された液体に浮遊し、前記液体中の対象物体の位置を検出する位置検出装置を備え、
前記位置検出装置は、
前記液体の液面に交差する方向の回転軸を中心として回転しながら前記タンクの内周面にレーザ光を照射し、前記照射されたレーザ光を受光することで前記内周面までの距離の測定結果を示す点群データを取得するレーザ測定装置と、
前記取得された点群データで囲まれる領域のうちの特定の位置を前記位置検出装置の原点として決定し、前記決定された原点を基準とした前記対象物体の位置を検出する位置検出部と、を有する位置検出システム。
【請求項２】
前記対象物体は、前記液体中を移動可能な移動体であり、
前記位置検出装置は、
所定の視野角で前記対象物体を撮像する撮像装置と、
前記対象物体が前記視野角内に捕捉されるように前記液面上で前記位置検出装置を移動させる移動装置と、を更に有し、
前記位置検出部は、前記対象物体を撮像した撮像画像に基づいて、前記原点を基準とした前記対象物体の位置を検出する、請求項１に記載の位置検出システム。
【請求項３】
前記位置検出部は、
前記移動装置による移動後に前記レーザ測定装置によって取得された点群データで囲まれる領域のうちの前記位置検出装置の位置と、前記原点とを比較することで、前記原点を基準とした前記位置検出装置の位置を検出し、
前記撮像画像に基づいて、前記位置検出装置に対する前記対象物体の相対位置を検出し、
前記検出された原点を基準とした位置検出装置の位置と、前記検出された対象物体の相対位置とを合成することで、前記原点を基準とした前記対象物体の位置を検出する、請求項２に記載の位置検出システム。
【請求項４】
前記位置検出部は、
前記液体中での光の屈折を考慮して前記対象物体の相対位置を補正する、請求項３に記載の位置検出システム。
【請求項５】
前記対象物体に搭載され、前記液体中での前記対象物体の深度を検出する深度計を更に備え、
前記位置検出部は、
前記撮像画像に基づいて、前記位置検出装置と前記対象物体との間の前記液面に沿ったＸおよびＹ方向ならびに前記液面に交差するＺ方向のそれぞれの距離を検出し、前記検出されたＺ方向の距離と前記検出された深度との誤差に応じた補正係数で前記検出されたＸおよびＹ方向の距離を補正することで、前記対象物体の相対位置を補正する、請求項４に記載の位置検出システム。
【請求項６】
前記対象物体に搭載され、点滅する少なくとも１つの発光体を更に備え、
前記位置検出部は、前記撮像画像のうちの前記発光体の画像に基づいて前記対象物体の相対位置を検出する、請求項３〜５のいずれか１項に記載の位置検出システム。
【請求項７】
前記発光体を３つ以上備え、
前記３つ以上の発光体は、前記対象物体の移動方向を指示するように配置されている、請求項６に記載の位置検出システム。
【請求項８】
前記位置検出部は、
前記液面に沿ったＸＹ座標系上に定義された複数の座標領域のうちの何れの座標領域に前記対象物体が存在するかを検出することで、前記原点を基準とした前記対象物体の位置を検出する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の位置検出システム。
【請求項９】
前記検出された対象物体の位置を前記液面に沿ったＸＹ座標系上の画像および数値として表示する表示装置を更に備える、請求項１〜８のいずれか１項に記載の位置検出システム。
【請求項１０】
前記タンクは、金属で構成されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の位置検出システム。
【請求項１１】
前記タンクは、金属で構成されており、
前記深度計は、圧力式である、請求項５に記載の位置検出システム。
【請求項１２】
前記対象物体は、遠隔操作型の無人潜水機である、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の位置検出システム。
【請求項１３】
前記位置検出装置は、更に、
前記位置検出装置の揺れ状態を検出する加速度センサと、
前記検出された揺れ状態に基づいて、撮像方向が下方向になるように前記撮像装置のヨー角およびピッチ角の少なくとも一方を調整する水平化装置と、を有する請求項２〜７のいずれか１項に記載の位置検出システム。
【請求項１４】
前記撮像装置は、撮像方向が下方向になるように前記撮像装置の姿勢を調整するジンバルを搭載した、請求項２〜７のいずれか１項に記載の位置検出システム。
【請求項１５】
前記位置検出装置は、更に、
前記位置検出装置の傾斜を検出する加速度センサを有し、
前記位置検出部は、
前記検出された傾斜に基づいて前記撮像画像を水平時の撮像画像に変換し、変換した撮像画像に基づいて、前記位置検出装置に対する前記対象物体の相対位置を検出する、請求項３に記載の位置検出システム。
【請求項１６】
前記レーザ測定装置から前記レーザ光が照射されるように前記タンク内に配置されたマーカを更に備え、
前記位置検出部は、
前記タンク内の所定位置において前記レーザ測定装置から前記マーカに照射されたレーザ光の点群データに基づいて、前記特定の位置としての前記マーカの位置を前記位置検出装置の原点として決定し、
前記移動装置による移動後に、前記所定位置と前記決定された原点とを結ぶ線を基準とした前記位置検出装置の角度を決定し、
前記決定された角度と前記原点から前記位置検出装置までの距離とに基づいて、前記原点を基準とした前記位置検出装置の位置を検出し、
前記撮像画像に基づいて、前記位置検出装置に対する前記対象物体の相対位置を検出し、
前記検出された原点を基準とした位置検出装置の位置と、前記検出された対象物体の相対位置とを合成することで、前記原点を基準とした前記対象物体の位置を検出する、請求項２に記載の位置検出システム。
【請求項１７】
前記位置検出部は、
前記撮像画像上の前記発光体間の距離と、前記発光体間の実測距離との比率に基づいて、前記位置検出装置と前記対象物体との間の単位画素あたりの距離を算出し、
前記算出された単位画素あたりの距離と、前記位置検出装置と前記対象物体との間の画素数とに基づいて、前記位置検出装置から前記対象物体までの距離を算出し、
前記算出された位置検出装置から対象物体までの距離に基づいて、前記対象物体の相対位置を検出する、請求項６または７に記載の位置検出システム。
【請求項１８】
タンクに貯留された液体に、レーザ測定装置を備えた位置検出装置を浮遊させ、
前記レーザ測定装置を前記液体の液面に交差する方向の回転軸を中心として回転させながら、前記レーザ測定装置から前記タンクの内周面にレーザ光を照射し、前記照射されたレーザ光を前記レーザ測定装置で受光することで、前記内周面までの距離の測定結果を示す点群データを取得し、
前記取得された点群データで囲まれる領域のうちの特定の位置を前記位置検出装置の原点として決定し、前記決定された原点を基準とした前記対象物体の位置を検出する、位置検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明による実施形態は、位置検出システムおよび位置検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、水中Ｒｏｖ（Remotely Operated Vehicle）やダイバー等の対象物体の位置を検出する技術として、音響式装置（ソナー）や超音波計測装置を用いて船上から水中に音波や超音波を照射することで、水中に存在する対象物体の位置を検出する技術が採用されていた。
【０００３】
このような従来の技術は、海やコンクリート壁等の音波や超音波が反響しない環境には十分に適用することができる。
【０００４】
しかしながら、従来の技術は、金属で周囲を覆われたタンク内等の音波や超音波が反響する環境に適用した場合に、タンクの壁面で反響した音波や超音波の影響によって検出波が安定せず、対象物体の位置を適切に検出することができない、また水中Ｒｏｖがタンクに衝突する等の課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−６１５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、音波や超音波が反響する環境下においても対象物体の位置を適切に検出することができ、またタンクとの衝突等による水中Ｒｏｖの破損を防ぐことができる位置検出システムおよび位置検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施形態による位置検出システムは、タンクに貯留された液体に浮遊し、液体中の対象物体の位置を検出する位置検出装置を備える。位置検出装置は、レーザ測定装置と、位置検出部とを備える。レーザ測定装置は、液体の液面に交差する方向の回転軸を中心として回転しながらタンクの内周面にレーザ光を照射し、照射されたレーザ光を受光することで内周面までの距離の測定結果を示す点群データを取得する。位置検出部は、取得された点群データで囲まれる領域のうちの特定の位置を位置検出装置の原点として決定し、決定された原点を基準とした対象物体の位置を検出する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、音波や超音波が反響する環境下においても対象物体の位置を適切に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態による位置検出システムを示すブロック図である。
【図２】本実施形態による位置検出システムを示す平面図である。
【図３】本実施形態による位置検出システムを示す図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】本実施形態による位置検出システムにおける位置検出ユニットを示す側面図である。
【図５】本実施形態による位置検出システムにおける位置検出ユニットを示す平面図である。
【図６】本実施形態による位置検出方法を示すフローチャートである。
【図７】本実施形態による位置検出方法において、点群データの取得工程を示す位置検出ユニットの側面図である。
【図８】本実施形態による位置検出方法において、原点の決定工程を示す平面図である。
【図９】本実施形態による位置検出方法において、原点を基準とした位置検出ユニットの位置の検出工程および位置検出ユニットに対する水中Ｒｏｖの相対位置の検出工程を示す平面図である。
【図１０】本実施形態による位置検出方法において、原点を基準とした水中Ｒｏｖの位置の検出工程を示す平面図である。
【図１１】本実施形態による位置検出方法において、検出深度に基づく水中Ｒｏｖの相対位置の補正工程を示す平面図である。
【図１２】本実施形態による位置検出方法において、原点を基準とした水中Ｒｏｖの位置の再検出工程を示す平面図である。
【図１３】本実施形態の第１の変形例による位置検出方法において、原点を基準とした水中Ｒｏｖの位置の再検出工程を示す平面図である。
【図１４】本実施形態の第２の変形例による位置検出システムを示すブロック図である。
【図１５】本実施形態の第２の変形例による位置検出システムにおける位置検出ユニットを示す側面図である。
【図１６】本実施形態の第３の変形例による位置検出システムを示すブロック図である。
【図１７】本実施形態の第４の変形例による位置検出方法を示すフローチャートである。
【図１８】本実施形態の第５の変形例による位置検出システムを示す平面図である。
【図１９】本実施形態の第５の変形例による位置検出システムを示す図１８のＩＸ−ＩＸ断面図である。
【図２０】本実施形態の第５の変形例による位置検出方法を示すフローチャートである。
【図２１】本実施形態の第５の変形例による位置検出方法において、位置検出ユニットの角度の決定工程および原点を基準とした位置の算出工程を示す平面図である。
【図２２】本実施形態の第６の変形例による位置検出方法において、発光体間の実測距離を示す平面図である。
【図２３】本実施形態の第６の変形例による位置検出方法において、位置検出ユニットから水中Ｒｏｖまでの距離を示す側面図である。
【図２４】本実施形態の第６の変形例による位置検出方法において、撮像画像上の発光体間の距離を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明による実施形態を説明する。実施形態は、本発明を限定するものではない。
【００１１】
先ず、図１〜図５を参照して、本実施形態による位置検出システムについて説明する。図１は、本実施形態による位置検出システム１を示すブロック図である。図２は、本実施形態による位置検出システム１を示す平面図である。図３は、本実施形態による位置検出システム１を示す図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。図４は、本実施形態による位置検出システム１における位置検出ユニット２０を示す側面図である。図５は、本実施形態による位置検出システム１における位置検出ユニット２０を示す平面図である。
【００１２】
位置検出システム１は、例えば、図３に示すように、タンク９に貯留された水１０の中に存在する対象物体および移動体の一例である水中Ｒｏｖ３の位置を、水１０に浮遊する位置検出ユニット２０で検出するために用いることができる。遠隔操作型の無人潜水機である水中Ｒｏｖ３は、例えば、タンク９の劣化等を検出するために、潜水してタンク９の内部を撮像する。タンク９は、金属で構成されている。
【００１３】
図１に示すように、位置検出システム１は、位置検出装置２と、水中Ｒｏｖ３と水中Ｒｏｖ３の移動方向を指示する光源の発光体４と、水中Ｒｏｖ用電源ユニット７と、水中Ｒｏｖ用ＰＣ８とを備える。図１の例において発光体４の個数は３つであるが、発光体４は、４つ以上であってもよい。位置検出装置２は、タンク９に貯留された水１０に浮遊し、水中の水中Ｒｏｖ３の位置を検出する装置である。位置検出装置２は、位置検出ユニット２０と、位置検出用電源ユニット５と、位置検出部および表示装置の一例である位置検出用ＰＣ６とを有する。
【００１４】
タンク９内において水１０に浮遊する位置検出ユニット２０は、地上側に配置される位置検出用電源ユニット５および位置検出用ＰＣ６とケーブル１１で接続されている。なお、図２および図３の例において、位置検出ユニット２０は、タンク９の天板９０を部分的に貫通するタンクマンホール９１を通して水中に投入される。また、図３の例において、位置検出ユニット２０は、タンクマンホール９１の上端部に配置された吊下げ装置９２によって吊り下げられた状態で水中に投入される。
【００１５】
位置検出用電源ユニット５は、ケーブル１１を介して位置検出ユニット２０に電源を供給する。
【００１６】
位置検出用ＰＣ６は、ケーブル１１を介して位置検出ユニット２０から、後述する原点を基準とした位置検出ユニット２０の位置の検出結果と、位置検出ユニット２０に対する水中Ｒｏｖ３の相対位置の検出結果とを受信する。また、位置検出用ＰＣ６は、水中Ｒｏｖ用ＰＣ８から、後述する深度センサ３１による水中Ｒｏｖ３の深度の検出結果を受信する。そして、位置検出用ＰＣ６は、これらの受信した検出結果に基づいて、後述する原点を基準とした水中Ｒｏｖ３の位置を算出（検出）する。そして、位置検出用ＰＣ６は、算出された水中Ｒｏｖ３の位置を、モニタの画面上にＸＹ座標系上の画像および数値として表示する。
【００１７】
タンク９内において潜水して作業する水中Ｒｏｖ３は、地上側に配置される水中Ｒｏｖ用電源ユニット７および水中Ｒｏｖ用ＰＣ８とケーブル１２を介して接続されている。
【００１８】
水中Ｒｏｖ用電源ユニット７は、ケーブル１２を介して水中Ｒｏｖ３に電源を供給する。
【００１９】
水中Ｒｏｖ用ＰＣ８は、ケーブル１２を介して水中Ｒｏｖ３から、後述するカメラ３３によるタンク９の内部の撮像画像と、後述する深度センサ３１による水中Ｒｏｖ３の深度の検出結果とを受信する。水中Ｒｏｖ用ＰＣ８は、受信した水中Ｒｏｖ３の深度の検出結果を位置検出用ＰＣ６に送信する。
【００２０】
以下、位置検出ユニット２０について詳しく説明する。図１に示すように、位置検出ユニット２０は、レーザ測定装置の一例であるレーザユニット２１と、位置検出部の一例である位置検出用ＣＰＵ２２と、撮像装置の一例であるカメラ２３と、移動装置の一例である移動用スラスタ２４と、ＣＰＵ２５と、スラスタ起動ユニット２６と、水平度確認用加速度センサ２７と、電源分離ユニット２８と、を有する。さらに、図４および図５に示すように、位置検出ユニット２０は、水平度確認用加速度センサ２７と、フレーム２１０と、浮力体２１１と、を有する。
【００２１】
図４および図５の例において、位置検出ユニット２０は、十字状に交差する棒状の４本のフレーム２１０を有しており、各フレーム２１０の交差位置には、レーザユニット２１およびカメラ２３が上下に配置され、各フレーム２１０の交差位置の反対側には、浮力体２１１および移動用スラスタ２４が配置されている。
【００２２】
レーザユニット２１は、レーザ距離計２１ａと、レーザ距離計２１ａを制御する制御部２１ｂとを有する。レーザユニット２１は、浮力体２１１の浮力によって水に浮遊した状態で、水面１０ａにほぼ直交（すなわち、交差）する方向の回転軸を中心として３６０°回転しながら、レーザ距離計２１ａの図示しない照射部から内周面９ａにレーザ光を照射する。レーザユニット２１は、内周面９ａに照射したレーザ光をレーザ距離計２１ａの図示しない受光部で受光することで、位置検出ユニット２０（すなわち、位置検出装置２）から内周面９ａまでの距離の測定結果を示す点群データを取得する。
【００２３】
図４に示される例において、レーザユニット２１は、位置検出ユニット２０が水１０に浮遊している状態において、水１０に浸からずに水面１０ａよりも上方に位置している。このようにレーザユニット２１が水面１０ａよりも上方に位置することで、レーザユニット２１が空気中でレーザ光を照射および受光することができるので、タンク９の内周面９ａまでの距離を正確に示す点群データを得ることができる。
【００２４】
カメラ２３は、所定の視野角で水中Ｒｏｖ３を撮像する。図３の例において、カメラ２３は、位置検出ユニット２０が水１０に浮遊した状態において、光軸が鉛直下方を向くようにフレーム２１０に配置されている。図３において破線で示されるカメラ２３の視野角は、例えば、１２０°であってもよいが、これに限定されない。
【００２５】
移動用スラスタ２４は、水中Ｒｏｖ３がカメラ２３の視野角内に捕捉されるように、水面１０ａ上で位置検出ユニット２０を移動させる。図１の例において、移動用スラスタ２４の起動および停止は、スラスタ起動ユニット２６によって実行される。図１および図２の例において、水中Ｒｏｖ３に搭載された３つの発光体４は、図２において矢印Ａで示される水中Ｒｏｖ３の移動方向を指示するように三角形状に配置されている。スラスタ起動ユニット２６は、後述するカメラ２３による水中Ｒｏｖ３の撮像画像のうちの発光体４の画像の位置が変化した場合に、発光体４の画像によって特定された移動方向Ａに向かって位置検出ユニット２０が移動するように移動用スラスタ２４を起動する。これにより、水中Ｒｏｖ３の移動に追従するように位置検出ユニット２０を移動させて、水中Ｒｏｖ３をカメラ２３の視野角内に捕捉し続けることができる。なお、水中Ｒｏｖ３をカメラ２３の視野角内に捕捉し続けるための位置検出ユニット２０の移動は、カメラ２３の撮像画像を確認しながら作業者が手動で行ってもよい。
【００２６】
位置検出用ＣＰＵ２２は、レーザユニット２１で取得された点群データに基づいて位置検出ユニット２０（すなわち、位置検出装置２）の原点を決定する。より詳しくは、位置検出用ＣＰＵ２２は、レーザユニット２１で取得された点群データで囲まれる領域のうちの特定の位置を、位置検出ユニット２０の座標（位置）の原点として決定する。例えば、原点は、点群データで囲まれる領域の中心点すなわちタンク９の中心であってもよい。そして、位置検出用ＣＰＵ２２は、決定された原点を基準とした水中Ｒｏｖ３の位置を検出するための処理を実行する。
【００２７】
具体的には、位置検出用ＣＰＵ２２は、移動用スラスタ２４による位置検出ユニット２０の移動に応じて、原点を基準とした位置検出ユニット２０の位置を検出する。より詳しくは、位置検出用ＣＰＵ２２は、移動用スラスタ２４による移動後にレーザユニット２１によって取得された点群データで囲まれる領域のうちの位置検出ユニット２０の位置と、原点とを比較することで、原点を基準とした位置検出ユニット２０の位置を検出する。
【００２８】
また、位置検出用ＣＰＵ２２は、カメラ２３による水中Ｒｏｖ３の撮像画像を、ＣＰＵ２５を介して取り込み、取り込まれた水中Ｒｏｖ３の撮像画像に基づいて、位置検出ユニット２０に対する水中Ｒｏｖ３の相対位置を検出する。より詳しくは、位置検出用ＣＰＵ２２は、発光体４の点滅を、カメラ２３による水中Ｒｏｖ３の撮像画像を介して認識し、ＣＰＵ２５を介して取り込んだ水中Ｒｏｖ３の撮像画像を画像処理することで、位置検出ユニット２０に対する水中Ｒｏｖ３の相対位置を検出する。そして、位置検出用ＣＰＵ２２は、検出された水中Ｒｏｖ３の相対位置と、レーザユニット２１で取得された点群データに基づいて検出された原点を基準とした位置検出ユニット２０の位置とを合成することで、原点を基準とした水中Ｒｏｖ３の位置を検出する。ただし、位置検出用ＣＰＵ２２を用いて検出された原点を基準とした水中Ｒｏｖ３の位置は、後述する深度センサ３１の検出結果に基づく水中Ｒｏｖ３の相対位置の補正が加味されていない。後述するように、位置検出装置１は、位置検出用ＰＣ６を用いて、深度センサ３１の検出結果に基づく水中Ｒｏｖ３の相対位置の補正を加味して、原点を基準とした水中Ｒｏｖ３の位置を再検出する。
【００２９】
位置検出用ＣＰＵ２２は、原点を基準とした位置検出ユニット２０の検出結果と、原点を基準とした水中Ｒｏｖ３の位置の検出結果とを、ケーブル１１を介して位置検出用ＰＣ６に送信する。
【００３０】
位置検出用ＰＣ６は、位置検出用ＣＰＵ２２から送信された原点を基準とした位置検出ユニット２０の位置と、原点を基準とした水中Ｒｏｖ３の位置とを表示する。
【００３１】
水平度確認用加速度センサ２７は、位置検出ユニット２０を水中に投入する際に、位置検出ユニット２０が水面１０ａに対して平行すなわち水平になっているか否かを確認する。位置検出ユニット２０が水面１０ａに対して平行になっていない場合、吊下げ装置９２は、水平度確認用加速度センサ２７で平行になっていると確認されるまで、位置検出ユニット２０の傾きを調整する。
【００３２】
ＣＰＵ２５は、位置検出ユニット２０の各構成部２１〜２４、２６、２７の動作を統括して制御する。
【００３３】
電源分離ユニット２８は、位置検出用電源ユニット５から供給された電源を位置検出ユニット２０の各構成部２１〜２７に分配する。
【００３４】
以下、水中Ｒｏｖ３について詳しく説明する。図１に示すように、水中Ｒｏｖ３は、深度計の一例である深度センサ３１と、マーカ制御ユニット３２と、カメラ３３と、ＣＰＵ３４と、電源分離ユニット３５と、を有する。
【００３５】
深度センサ３１は、水中Ｒｏｖ３に搭載され、水中での水中Ｒｏｖ３の深度を検出する。深度センサ３１は、圧力式の深度センサである。磁気式の深度センサではなく圧力式の深度センサ３１を採用することで、金属製のタンク９による反響の影響を受けることなく、水中Ｒｏｖ３の深度を正確に検出することができる。
【００３６】
深度センサ３１は、水中Ｒｏｖ３の深度の検出結果を、ケーブル１２を介して水中Ｒｏｖ用ＰＣ８に送信する。水中Ｒｏｖ用ＰＣ８は、送信された深度の検出結果を位置検出用ＰＣ６に転送する。
【００３７】
位置検出用ＰＣ６は、深度の検出結果によって位置検出ユニット２０に対する水中Ｒｏｖ３の相対位置を補正する。より詳しくは、位置検出用ＰＣ６は、水中Ｒｏｖ３の撮像画像のうちの発光体４の画像に基づいて、位置検出ユニット２０（すなわち、位置検出装置２）と水中Ｒｏｖ３との間の水面１０ａに沿った（ほぼ平行な）ＸおよびＹ方向ならびに水面１０ａに交差（ほぼ直交）するＺ方向のそれぞれの距離を検出する。そして、位置検出用ＰＣ６は、検出されたＺ方向の距離と深度センサ３１で検出された深度との誤差に応じた補正係数でＸおよびＹ方向のそれぞれの距離を補正することで、水中Ｒｏｖ３の相対位置を補正する。そして、位置検出用ＰＣ６は、補正後の水中Ｒｏｖ３の相対位置を、原点を基準とした位置検出ユニット２０の位置と合成することで、原点を基準とした水中Ｒｏｖ３の位置を再検出する。そして、位置検出用ＰＣ６は、再検出された原点を基準とした水中Ｒｏｖ３の位置を、原点を基準とした位置検出ユニット２０の位置とともに再表示する。
【００３８】
マーカ制御ユニット３２は、発光体４が点滅するように発光体４の駆動を制御する。
【００３９】
カメラ３３は、タンク９の内部を撮像する。カメラ３３は、タンク９の内部の撮像画像を、ケーブル１２を介して水中Ｒｏｖ用ＰＣ８に送信する。
【００４０】
ＣＰＵ２５は、水中Ｒｏｖ３の各構成部３１〜３３の動作を統括して制御する。
【００４１】
電源分離ユニット３５は、水中Ｒｏｖ用電源ユニット７から供給された電源を水中Ｒｏｖ３の各構成部３１〜３４に分配する。
【００４２】
（位置検出方法）
次に、図６〜図１１を参照して、上述した位置検出システム１を適用した本実施形態に係る位置検出方法の一例について説明する。図６は、本実施形態による位置検出方法を示すフローチャートである。図７は、本実施形態による位置検出方法において、点群データの取得工程を示す位置検出ユニット２０の側面図である。
【００４３】
先ず、図６に示される各工程の前段階として、図３に示したように、吊下げ装置９２によってタンクマンホール９１からタンク９の内部に位置検出ユニット２０を吊り下げた状態で、位置検出ユニット２０を水中に投入する。このとき、水平度確認用加速度センサ２７は、位置検出ユニット２０が水面１０ａに対して水平になっているか否かを確認し、水平になっていない場合、吊下げ装置９２は、水平になるように位置検出ユニット２０の傾きを調整する。
【００４４】
そして、レーザユニット２１は、位置検出ユニット２０が水中に投入された位置すなわちタンクマンホール９１の直下において、図７に示すように、水面１０ａにほぼ直交する回転軸を中心とした回転方向Ｒに３６０°回転しながら、タンク９の内周面９ａに周方向に沿ってレーザ光Ｌを照射する。そして、レーザユニット２１は、内周面９ａに照射したレーザ光Ｌを受光し、レーザ光Ｌの照射から受光までの時間に基づいて、位置検出ユニット２０から内周面９ａまでの距離を測定する。そして、レーザユニット２１は、図６に示すように、距離の測定結果を示す点群データを取得する（ステップＳ１）。
【００４５】
図８は、本実施形態による位置検出方法において、原点の決定工程を示す平面図である。点群データを取得した後、図８および図６に示すように、位置検出用ＣＰＵ２２は、取得された点群データｄ０で囲まれる領域のうちのタンク９の中央位置を計算し（ステップＳ２）、計算されたタンク９の中央位置を、位置検出ユニット２０の原点（０,０）として決定する（ステップＳ３）。
【００４６】
また、図６に示すように、移動用スラスタ２４は、水中Ｒｏｖ３に搭載された発光体４がカメラ２３の視野角内に捕捉される位置まで自動または手動で位置検出ユニット２０を移動する（ステップＳ１１）。この処理は常時行われるため、図６のフローチャートでは、ステップＳ１〜ステップＳ１０に並行する処理として図示している。
【００４７】
原点を決定した後、図６に示すように、位置検出ユニット２０のカメラ２３は、水中Ｒｏｖ３の発光体４を撮像する（ステップＳ４）。図９は、本実施形態による位置検出方法において、原点を基準とした位置検出ユニット２０の位置の検出工程および位置検出ユニット２０に対する水中Ｒｏｖ３の相対位置の検出工程を示す平面図である。発光体４の撮像は、図９に示すように、発光体４が捕捉される位置まで位置検出ユニット２０を移動させた後に行われる。
【００４８】
発光体４を撮像した後、図６に示すように、位置検出用ＣＰＵ２２は、移動後にレーザユニット２１によって取得された点群データで囲まれる領域のうちの位置検出ユニット２０の位置と、原点とを比較することで、原点（０,０）を基準とした位置検出ユニット２０の位置を算出する（ステップＳ５）。図９の例において、レーザユニット２１は、移動用スラスタ２４による移動後の位置において、ステップＳ１と同様の手法で点群データｄ１を取得する。そして、位置検出用ＣＰＵ２２は、点群データｄ１で囲まれる領域中の位置検出ユニット２０の現在位置の原点（０,０）に対するＸ方向およびＹ方向の差分に基づいて、原点（０,０）を基準とした位置検出ユニット２０の位置（ｘ１,ｙ１）を算出する。
【００４９】
原点（０,０）を基準とした位置検出ユニット２０の位置（ｘ１,ｙ１）を算出した後、図６に示すように、位置検出用ＣＰＵ２２は、発光体４の撮像画像を画像処理することで、位置検出ユニット２０に対する水中Ｒｏｖ３の相対位置を算出する（ステップＳ６）。図９の例において、位置検出用ＣＰＵ２２は、発光体４の画像に基づいて、水中Ｒｏｖ３の相対位置を、カメラ２３に対する発光体４のＸ方向の距離ｘ、Ｙ方向の距離−ｙおよびＺ方向の距離ｚｉの組合せ（ｘ,−ｙ,ｚｉ）として算出している。なお、図９の例では、位置検出ユニット２０の位置（ｘ１、ｙ１）に対して水中Ｒｏｖ３の位置が−Ｙ方向に存在するため、水中Ｒｏｖ３のＹ座標を負値としている。また、図９に示すように、位置検出用ＣＰＵ２２は、Ｘ方向を基準とした位置検出ユニット２０に対する水中Ｒｏｖ３の方位θを算出してもよい。
【００５０】
位置検出ユニット２０に対する水中Ｒｏｖ３の相対位置を算出した後に、図６に示すように、位置検出用ＣＰＵ２２は、原点を基準とした位置検出ユニット２０の位置と、位置検出ユニット２０に対する水中Ｒｏｖ３の相対位置とを合成することで、原点を基準とした水中Ｒｏｖ３の位置を算出する（ステップＳ７）。図１０は、本実施形態による位置検出方法において、原点を基準とした水中Ｒｏｖの位置の検出工程を示す平面図である。図１０の例において、位置検出用ＣＰＵ２２は、原点（０,０）を基準とした位置検出ユニット２０の位置（ｘ１,ｙ１）と、位置検出ユニット２０に対する水中Ｒｏｖ３の相対位置（ｘ,−ｙ）とを加算することで、原点（０,０）を基準とした水中Ｒｏｖ３の位置（ｘ１＋ｘ,ｙ１−ｙ）を算出している。
【００５１】
原点を基準とした水中Ｒｏｖ３の位置が算出された後、図６に示すように、位置検出用ＰＣ６は、原点を基準とした位置検出ユニット２０の位置と、原点を基準とした水中Ｒｏｖ３の位置とを位置検出ユニット２０から取得して表示する（ステップＳ８）。
【００５２】
原点を基準とした位置検出ユニット２０の位置と、原点を基準とした水中Ｒｏｖ３の位置とを表示した後、図６に示すように、位置検出用ＰＣ６は、深度センサ３１で検出された水中Ｒｏｖ３の深度に基づいて、位置検出ユニット２０に対する水中Ｒｏｖ３の相対位置を補正する（ステップＳ９）。
【００５３】
図１１は、本実施形態による位置検出方法において、検出深度に基づく水中Ｒｏｖの相対位置の補正工程を示す平面図である。図１１の例において、位置検出用ＰＣ６は、位置検出ユニット２０と水中Ｒｏｖ３とのＺ方向の距離と水中Ｒｏｖ３の深度との誤差に応じた補正係数で、位置検出ユニット２０と水中Ｒｏｖ３とのＸおよびＹ方向のそれぞれの距離を補正することで、水中Ｒｏｖ３の相対位置を補正している。
【００５４】
より詳しくは、位置検出用ＰＣ６は、水中Ｒｏｖ３のＺ方向の相対位置を、発光体４の画像に基づいて算出された相対位置ｚｉから、深度センサ３１で検出された深度ｚｄに置き換える。
【００５５】
また、位置検出用ＰＣ６は、水中Ｒｏｖ３のＸ方向の相対位置を、発光体４の画像に基づいて算出された相対位置ｘから、ｚｄとｚｉとの比ｚｄ／ｚｉに比例する係数αをｘに乗じた値αｘに置き換える。係数αは、比ｚｄ／ｚｉそのものであってもよく、または、比ｚｄ／ｚｉよりも大きくても小さくてもよい。
【００５６】
また、位置検出用ＰＣ６は、水中Ｒｏｖ３のＹ方向の相対位置を、発光体４の画像に基づいて算出された相対位置−ｙから、ｚｄとｚｉとの比ｚｄ／ｚｉに比例する係数βを−ｙに乗じた値−βｙに置き換える。係数βは、係数αと同一であってもよいし、または、異なっていてもよい。
【００５７】
このようにして、位置検出ユニット２０に対する水中Ｒｏｖ３の相対位置が、補正前の相対位置（ｘ,−ｙ,ｚｉ）から補正後の相対位置（αｘ,−βｙ,ｚｉ）へと補正される。
【００５８】
水中Ｒｏｖ３の相対位置を補正した後、図６に示すように、位置検出用ＰＣ６は、原点を基準とした位置検出ユニット２０の位置と、補正後の水中Ｒｏｖ３のＸおよびＹ方向の相対位置とを合成することで、原点を基準とした水中Ｒｏｖ３の位置を再算出および再表示する（ステップＳ１０）。
【００５９】
図１２は、本実施形態による位置検出方法において、原点を基準とした水中Ｒｏｖの位置の再検出工程を示す平面図である。図１２の例において、位置検出用ＰＣ６は、原点（０,０）を基準とした位置検出ユニット２０の位置（ｘ１，ｙ１）と、補正後の水中Ｒｏｖ３のＸおよびＹ方向の相対位置（αｘ，−βｙ）とを合成する。合成により、位置検出用ＰＣ６は、原点（０，０）を基準とした水中Ｒｏｖ３の位置（ｘ２，ｙ２）を再算出している。原点（０，０）を基準とした水中Ｒｏｖ３の位置（ｘ２，ｙ２）は、（ｘ１＋αｘ，ｙ１−βｙ）と表すことができる。  
【００６０】
（作用）
以下、本実施形態によってもたらされる作用について説明する。
【００６１】
既述したように、本実施形態による位置検出システム１において、位置検出装置２は、レーザユニット２１と、位置検出用ＣＰＵ２２と、位置検出用ＰＣ６とを有する。レーザユニット２１は、液面１０ａに交差する方向の回転軸を中心として回転しながらタンク９の内周面９ａにレーザ光Ｌを照射し、照射したレーザ光Ｌを受光することで、内周面９ａまでの距離の測定結果を示す点群データを取得する。位置検出用ＣＰＵ２２は、取得された点群データで囲まれる領域のうちの特定の位置を位置検出ユニット２０の原点として決定する。位置検出用ＰＣ６は、決定された原点を基準とした水中Ｒｏｖ３の位置を検出する。
【００６２】
このような構成によれば、音波や超音波のように反響波が生じないレーザ光の照射によって取得された点群データに基づいて、水中Ｒｏｖ３の位置の基準となる位置検出ユニット２０の原点を高精度に決定することができる。原点を高精度に決定することで、音波や超音波が反響する環境下においても水中Ｒｏｖ３の位置を適切に検出することができる。また、レーザユニット２１自らが回転することで、レーザの反射鏡のみを回転させる装置と比較して、高精度な点群データを取得することができる。これにより、原点をより高精度に検出して水中Ｒｏｖ３の位置精度を向上させることができる。また、レーザユニット２１を用いることで、３Ｄ計測装置を用いて点群データを取得する場合よりも、安価な装置によって点群データを迅速に取得することができる。
【００６３】
また、本実施形態による位置検出システム１において、位置検出装置２は、更に、カメラ２３と、移動用スラスタ２４とを有する。カメラ２３は、所定の視野角で水中Ｒｏｖ３を撮像する。移動用スラスタ２４は、水中Ｒｏｖ３が視野角内に捕捉されるように水面１０ａ上で位置検出ユニット２０を移動させる。位置検出用ＣＰＵ２２は、水中Ｒｏｖ３の撮像画像に基づいて、原点を基準とした水中Ｒｏｖ３の位置を検出する。
【００６４】
ここで、音響装置や超音波装置による対象物体の位置検出を、タンク９内での水中Ｒｏｖ３の位置検出に適用する場合、音響装置または超音波装置と水中Ｒｏｖ３との双方が発信機および受信機を搭載して双方向の受信を行う必要がある。この場合、金属製のタンク９が近くにあることで、受信機がタンク９による反射波を受信してしまい、水中Ｒｏｖ３の位置を安定的に検出することができない。
【００６５】
また、金属による反射波を防止するために音波を出力する装置を水面に設置し、水中Ｒｏｖ３に受信機を搭載して一方向受信によって水中Ｒｏｖ３の位置を検出する方法はコストが高く、水中Ｒｏｖ３がタンク９の内周面９ａに近いときに反射波の影響を完全に除去することができないため、位置精度が不十分となる。
【００６６】
また、音波発信機と受信機とを用いて超音波で水中Ｒｏｖ３の位置を検出し、タンク９内で生じた反響による誤差をプログラムで除去する場合、音波発信機と受信機とタンク９の内周面９ａとの距離に応じて反響が変わるため、誤差の除去に時間がかかる。また、水中Ｒｏｖ３が内周面９ａの近傍に位置するときは、反響による誤差を除去することが困難となる。
【００６７】
これに対して、本実施形態によれば、音波や超音波の場合のような反響波は生じないカメラ２３の撮像画像に基づいて、原点を基準とした水中Ｒｏｖ３の位置を高精度に検出することができる。また、移動体である水中Ｒｏｖ３がタンク９内で移動しても、移動用スラスタ２４によって水中Ｒｏｖ３がカメラ２３の視野角内に捕捉されるように位置検出ユニット２０を移動させることができるので、水中Ｒｏｖ３を見失わずに継続的に位置検出することができる
【００６８】
また、本実施形態による位置検出システム１において、位置検出用ＣＰＵ２２は、移動用スラスタ２４による移動後にレーザユニット２１によって取得された点群データで囲まれる領域のうちの位置検出ユニット２０の位置と、原点とを比較することで、原点を基準とした位置検出ユニット２０の位置を検出する。また、位置検出用ＣＰＵ２２は、カメラ２３による水中Ｒｏｖ３の撮像画像に基づいて、位置検出ユニット２０に対する水中Ｒｏｖ３の相対位置を検出する。そして、位置検出用ＰＣ６は、検出された原点を基準とした位置検出ユニット２０の位置と、検出された水中Ｒｏｖ３の相対位置とを合成することで、原点を基準とした水中Ｒｏｖ３の位置を検出する。
【００６９】
このような構成によれば、レーザ照射によって取得された原点を基準とした位置検出ユニット２０の位置と、撮像によって取得された位置検出ユニット２０に対する水中Ｒｏｖ３の相対位置とを合成することで、反響波を生じさせることなく、原点を基準とした水中Ｒｏｖ３の位置を簡便かつ適切に検出することができる。
【００７０】
また、本実施形態による位置検出システム１は、水中Ｒｏｖ３に搭載された点滅する発光体４を備える。位置検出用ＣＰＵ２２は、水中Ｒｏｖ３の撮像画像のうちの発光体４の撮像画像に基づいて、位置検出ユニット２０に対する水中Ｒｏｖ３の相対位置を検出する。
【００７１】
ここで、赤外線カメラを使用して水中Ｒｏｖ３を検知する場合、赤外線は水中で減衰するため、水深が深い位置で作業する水中Ｒｏｖ３を検知することは困難である。また、水中レーザ距離計で水中Ｒｏｖ３までの距離を測定する場合、内部構造物を有しないタンクや円周タンクではどこを測定しているかが分からないため、方位計および多数の測定器を要するものの、これらの計器を小型の水中Ｒｏｖ３に搭載することは困難である。
【００７２】
これに対して、本実施形態によれば、点滅する発光体４の撮像画像に基づいて水中Ｒｏｖ３の相対位置を検出することで、水中Ｒｏｖ３の相対位置を簡易な構成によって高精度に検出することができる。
【００７３】
また、本実施形態による位置検出システム１において、３つ以上の発光体４は、水中Ｒｏｖ３の移動方向を指示するように例えば三角形状に配置されている。
【００７４】
このような構成によれば、水中Ｒｏｖ３の移動方向を把握し易くなるので、より効果的に、水中Ｒｏｖ３に追従するように位置検出ユニット２０を移動させて水中Ｒｏｖ３の位置を継続的に検出することができる。
【００７５】
また、本実施形態による位置検出システム１において、位置検出用ＰＣ６は、水中での光の屈折を考慮して水中Ｒｏｖ３の相対位置を補正する。
【００７６】
このような構成によれば、水中Ｒｏｖ３の相対位置を更に正確に検出することができる。
【００７７】
また、本実施形態による位置検出システム１は、水中Ｒｏｖ３に搭載され、水中Ｒｏｖ３の深度を検出する深度センサ３１を備える。位置検出用ＰＣ６は、水中Ｒｏｖ３の撮像画像（すなわち、発光体４の画像）に基づいて、位置検出ユニット２０と水中Ｒｏｖ３との間のＸ、ＹおよびＺ方向のそれぞれの距離を検出する。そして、位置検出用ＰＣ６は、検出されたＺ方向の距離と検出された深度との誤差に応じた補正係数と水による屈曲の補正から求められた補正係数でＸおよびＹ方向のそれぞれの距離を補正することで、水中Ｒｏｖ３の相対位置を補正する。
【００７８】
このような構成によれば、水の屈折の影響を受けない深度センサ３１の検出結果を、水中Ｒｏｖ３のＺ方向における正確な相対位置として利用することができる。また、検出深度と撮像画像に基づくＺ位置との誤差に応じた補正係数によって、水中Ｒｏｖ３のＸおよびＹ方向の相対位置を簡便かつ適切に補正することができる。
【００７９】
（変形例）
上述した構成以外にも、位置検出システム１には、種々の変形例を適用することができる。例えば、図１３は、本実施形態の第１の変形例による位置検出方法において、原点を基準とした水中Ｒｏｖ３の位置の検出工程を示す平面図である。
【００８０】
図１３の例において、位置検出用ＰＣ６は、液面１０ａに沿ったＸＹ座標系上に定義された複数の座標領域Ａ（すなわち、番地）のうちの何れの座標領域Ａに水中Ｒｏｖ３が存在するかを検出することで、原点を基準とした水中Ｒｏｖ３の位置を検出する。
【００８１】
図１３の例において、ＸＹ座標系上には、複数のＹ座標ａ〜ｇと、複数のＸ座標１〜７とによって複数の座標領域Ａが定義されている。
【００８２】
図１３の例において、位置検出用ＰＣ６は、原点を基準とした水中Ｒｏｖ３の位置を、Ｘ座標：６−７間、Ｙ座標：ｅ−ｆ間の座標領域Ａ１として検出している。図１３の例においては、水中Ｒｏｖ３の位置の位置を座標領域としておおまかに把握することができる。
【００８３】
図１４は、本実施形態の第２の変形例による位置検出システム１を示すブロック図である。図１５は、本実施形態の第２の変形例による位置検出システム１における位置検出ユニット２０を示す側面図である。また、第２の変形例として、図１４および図１５に示すように、位置検出ユニット２０は、水平化装置２９を更に備えていてもよい。図示されている例において、水平度確認用加速度センサ２７は、位置検出ユニット２０の揺れ状態を検出する。水平化装置２９は、水平度確認用加速度センサ２７で検出された揺れ状態に基づいて、撮像方向が下方向になるように、カメラ２３のヨー角およびピッチ角の少なくとも一方を調整する。ここで、位置検出ユニット２０のカメラ２３によって水中Ｒｏｖ３を撮像する際には、水中Ｒｏｖ３の移動等にともなってタンク９の内周面９ａから生じた水流によって水面１０ａが波打つことで、カメラ２３の撮像方向が定まらない虞がある。しかるに、第２の変形例によれば、水平化装置２９によってカメラ２３の撮像方向を常時下方向に調整することができるので、波の影響を受けずに水中Ｒｏｖ３の位置を適切に検出することができる。
【００８４】
図１６は、本実施形態の第３の変形例による位置検出システム１を示すブロック図である。また、第３の変形例として、図１６に示すように、カメラ２３は、ジンバル２３１を搭載していてもよい。ジンバル２３１は、カメラ２３の撮像方向が下方向になるようにカメラ２３の姿勢を調整する。第３の変形例によれば、ジンバル２３１によってカメラ２３の撮像方向を常時下方向に調整することができるので、第２の変形例と同様に、波の影響を受けずに水中Ｒｏｖ３の位置を適切に検出することができる。
【００８５】
図１７は、本実施形態の第４の変形例による位置検出方法を示すフローチャートである。また、第４の変形例として、図１７に示すように、位置検出用ＣＰＵ２２は、水平度確認用加速度センサ２７の検出結果に基づいて位置検出ユニット２０の傾斜を算出し（ステップＳ６１）、算出された傾斜に基づいて発光体４の撮像画像を水平時の撮像画像に変換し（ステップＳ６２）、変換された撮像画像に基づいて位置検出ユニット２０に対する水中Ｒｏｖ３の相対位置を算出してもよい（ステップＳ６３）。第４の変形例によれば、撮像画像を変換することで、カメラ２３の姿勢を調整する機構を有していなくても、波の影響を受けずに水中Ｒｏｖ３の位置を適切に検出することができる。
【００８６】
図１８は、本実施形態の第５の変形例による位置検出システム１を示す平面図である。図１９は、本実施形態の第５の変形例による位置検出システム１を示す図１８のＩＸ−ＩＸ断面図である。図２０は、本実施形態の第５の変形例による位置検出方法１を示すフローチャートである。図２１は、本実施形態の第５の変形例による位置検出方法において、位置検出ユニット１の角度の決定工程および原点を基準とした位置の算出工程を示す平面図である。
【００８７】
図１８および図１９に示すように、位置検出システム１は、マーカ１００を更に備えていてもよい。マーカ１００は、レーザユニット２１からレーザ光が照射されるようにタンク９内に配置される、位置検出ユニット２０の原点を決定するための物体である。マーカ１００は、レーザユニット２１から照射されたレーザ光を反射できるものであれば具体的な態様は特に限定されず、例えば、中空または中実の金属体であってもよい。なお、図１８に示すように、マーカ１００を円筒形にすることで、マーカ１００がレーザ光を受光する位置を１点に絞ることができるので、マーカ１００の位置を原点とした位置検出ユニット２０の位置を高精度に算出することができる。
【００８８】
また、図１８および図１９に示すように、マーカ１００は、タンクマンホール９１を通して吊下げ装置９２によって吊り下げられた状態で水中に投入されてもよい。
【００８９】
このような構成の位置検出システム１による水中Ｒｏｖ３の位置の算出は、図２０のフローチャートにしたがってもよい。具体的には、先ず、吊下げ装置９２によってタンクマンホール９１からタンク９の内部にマーカ１００を吊り下げた状態で、マーカ１００を水中に投入する。すなわち、レーザユニット２１からレーザ光が照射されるようにタンク９内にマーカ１００を配置する。
【００９０】
そして、タンク９の中央位置において、レーザユニット２１は、３６０°回転しながらタンク９の内周面９ａに周方向に沿ってレーザ光Ｌを照射する。このとき、マーカ１００にもレーザ光Ｌが照射される。レーザユニット２１は、内周面９ａおよびマーカ１００に照射したレーザ光Ｌを受光し、レーザ光Ｌの照射から受光までの時間に基づいて、位置検出ユニット２０から内周面９ａまたはマーカ１００までの距離を測定する。そして、レーザユニット２１は、図２１に示すように、距離の測定結果を示す点群データを取得する。このとき、マーカ１００の点群データは、内周面９ａよりも内側に突出した点群データとして取得される（ステップＳ１０１）。
【００９１】
マーカ１００の点群データを取得した後、図２１に示すように、位置検出用ＣＰＵ２２は、点群データに示されるマーカ１００の位置を、位置検出ユニット２０の原点（０,０）として決定する（ステップＳ３１）。図２１の例において、タンク９の中央の座標は、原点（０,０）を基準として（ｒ１,０）となっている。
【００９２】
マーカ１００の位置を位置検出ユニット２０の原点（０，０）に決定した後、図２０に示すように、位置検出用ＣＰＵ２２は、タンク９の中央位置と原点（０,０）とを結ぶ直線１０１（図２１参照）を基準とした位置検出ユニット２０の角度を決定する（ステップＳ１２）。図２１の例では、移動用スラスタ２４によってタンク９の中央位置から移動した後の位置検出ユニット２０の角度が、符号θで表されている。
【００９３】
位置検出ユニット２０の角度を決定した後、位置検出用ＣＰＵ２２は、決定された位置検出ユニット２０の角度と原点（０,０）から位置検出ユニット２０までの距離とに基づいて、原点（０,０）を基準とした位置検出ユニット２０の位置を算出する（ステップＳ５１）。図２１の例では、原点（０,０）から移動用スラスタ２４によってタンク９の中央位置から移動した後の位置検出ユニット２０までの距離が、符号ｒ２で表されている。この場合、原点（０,０）と基準とした位置検出ユニット２０の位置は、原点（０,０）から位置検出ユニット２０までの距離ｒ２と、位置検出ユニット２０の角度θとを用いて（ｒ２ｃｏｓθ，ｒ２ｓｉｎθ２）と表すことができる。
【００９４】
原点（０,０）を基準とした位置検出ユニット２０の位置を算出した後は、図６と同様に、ステップＳ６以降の処理を実行する。
【００９５】
すなわち、第５の変形例によれば、位置検出システム１は、レーザユニット２１からレーザ光が照射されるようにタンク９内に配置されたマーカ１００を更に備える。位置検出用ＣＰＵ２２は、タンク９の中央位置においてレーザユニット２１からマーカ１００に照射されたレーザ光の点群データに基づいて、マーカ１００の位置を位置検出ユニット２０の原点（０,０）として決定する。また、位置検出用ＣＰＵ２２は、移動用スラスタ２４による位置検出ユニット２０の移動後に、タンク９の中央位置と原点（０,０）とを結ぶ線１０１を基準とした位置検出ユニット２０の角度θを決定する。また、位置検出用ＣＰＵ２２は、決定された角度θと原点（０,０）から位置検出ユニット２０までの距離とに基づいて、原点（０,０）を基準とした位置検出ユニット２０の位置を検出する。また、位置検出用ＣＰＵ２２は、撮像画像に基づいて、位置検出ユニット２０に対する水中Ｒｏｖ３の相対位置を検出し、原点（０,０）を基準とした位置検出ユニット２０の位置と、水中Ｒｏｖ３の相対位置とを合成することで、原点（０,０）を基準とした水中Ｒｏｖ３の位置を検出する。
【００９６】
第５の変形例によれば、マーカ１００の位置を基準とした水中Ｒｏｖ３の位置を検出することで、水中Ｒｏｖ３の位置精度を向上させることができる。
【００９７】
図２２は、本実施形態の第６の変形例による位置検出方法において、発光体４間の実測距離Ｄを示す平面図である。図２３は、本実施形態の第６の変形例による位置検出方法において、位置検出ユニット２０から水中Ｒｏｖ３までの距離Ｘ１、Ｘ２を示す側面図である。図２４は、本実施形態の第６の変形例による位置検出方法において、撮像画像上の発光体４間の距離ｄ１、ｄ２を示す平面図である。
【００９８】
位置検出用ＣＰＵ２２は、図２４に示される撮像画像上の発光体４間の距離ｄ１、ｄ２と、図２２に示される発光体４間の実測距離Ｄとの比率ｄ１／Ｄ、ｄ２／Ｄに基づいて、位置検出ユニット２０と水中Ｒｏｖ３との間の単位画素あたりの距離を算出してもよい。なお、図２４における発光体４間の距離ｄ１は、図２３の位置Ｐ１において撮像された撮像画像上の発光体４間の距離である。図２４における発光体４間の距離ｄ２は、位置Ｐ１よりも深い図２３の位置Ｐ２において撮像された撮像画像上の発光体４間の距離（＜ｄ１）である。そして、位置検出用ＣＰＵ２２は、算出された単位画素あたりの距離と、位置検出ユニット２０と水中Ｒｏｖ３との間の画素数とに基づいて、図２３に示されるように、位置検出ユニット２０から水中Ｒｏｖ３までの距離Ｘ１、Ｘ２を算出してもよい。図２３における距離Ｘ１は、位置検出ユニット２０から位置Ｐ１における水中Ｒｏｖ３までの距離である。図２３における距離Ｘ２は、位置検出ユニット２０から位置Ｐ２における水中Ｒｏｖ３までの距離である。そして、位置検出用ＣＰＵ２２は、算出された位置検出ユニット２０から水中Ｒｏｖ３までの距離に基づいて、水中Ｒｏｖ３の相対位置を検出してもよい。
【００９９】
第６の変形例によれば、撮像画像上の発光体４間の距離ｄ１、ｄ２と発光体４間の実測距離Ｄとの比率ｄ１／Ｄ、ｄ２／Ｄに基づいて水中Ｒｏｖ３の相対位置を検出し、検出された相対位置に基づいて原点（０,０）を基準とした水中Ｒｏｖ３の位置を検出することができる。これにより、深度センサ３１および深度センサ３１を用いた水中Ｒｏｖ３の相対位置の補正を省略することができるので、部品点数を削減することができるとともに、水中Ｒｏｖ３の位置検出を簡便化することができる。
【０１００】
また、他の変形例として、移動用スラスタ２４は、水中Ｒｏｖ３の移動に位置検出ユニット２０を追従させるときに、カメラ２３の撮像画像等に基づいて、水中の干渉物を避けるように位置検出ユニット２０を移動させてもよい。
【０１０１】
また、他の変形例として、カメラ２３は、水の透明度が低い場合にも水中Ｒｏｖ３を適切に撮像できるように、水の透明度に応じて感度が調整されてもよい。
【０１０２】
また、他の変形例として、カメラ２３の撮像方向を常時下方向に調整するように、カメラ２３に重りを搭載してもよい。
【０１０３】
また、矩形状等の円形以外の形状を有するタンクの内部において水中Ｒｏｖ３の位置を検出するために位置検出システム１を適用することもできる。
【０１０４】
本実施形態による位置検出システム１の少なくとも一部は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、位置検出システム１の少なくとも一部の機能を実現するプログラムをフレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に収納し、コンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。また、半導体検査システムの少なくとも一部の機能を実現するプログラムを、インターネット等の通信回線（無線通信も含む）を介して頒布してもよい。さらに、同プログラムを暗号化したり、変調をかけたり、圧縮した状態で、インターネット等の有線回線や無線回線を介して、あるいは記録媒体に収納して頒布してもよい。
【０１０５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１０６】
１  位置検出システム
２  位置検出装置
２１  レーザユニット
２２  位置検出用ＣＰＵ
６  位置検出用ＰＣ
【図１】
2019174286.tif 000003
【図２】
2019174286.tif 000004
【図３】
2019174286.tif 000005
【図４】
2019174286.tif 000006
【図５】
2019174286.tif 000007
【図６】
2019174286.tif 000008
【図７】
2019174286.tif 000009
【図８】
2019174286.tif 000010
【図９】
2019174286.tif 000011
【図１０】
2019174286.tif 000012
【図１１】
2019174286.tif 000013
【図１２】
2019174286.tif 000014
【図１３】
2019174286.tif 000015
【図１４】
2019174286.tif 000016
【図１５】
2019174286.tif 000017
【図１６】
2019174286.tif 000018
【図１７】
2019174286.tif 000019
【図１８】
2019174286.tif 000020
【図１９】
2019174286.tif 000021
【図２０】
2019174286.tif 000022
【図２１】
2019174286.tif 000023
【図２２】
2019174286.tif 000024
【図２３】
2019174286.tif 000025
【図２４】
2019174286.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成31年4月26日(2019.4.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
図１３の例において、位置検出用ＰＣ６は、原点を基準とした水中Ｒｏｖ３の位置を、Ｘ座標：６−７間、Ｙ座標：ｅ−ｆ間の座標領域Ａ１として検出している。図１３の例においては、水中Ｒｏｖ３の位置を座標領域としておおまかに把握することができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンクに貯留された液体に浮遊し、前記液体中の対象物体の位置を検出する位置検出装置を備え、
前記位置検出装置は、
前記液体の液面に交差する方向の回転軸を中心として回転しながら前記タンクの内周面にレーザ光を照射し、前記照射されたレーザ光を受光することで前記内周面までの距離の測定結果を示す点群データを取得するレーザ測定装置と、
前記取得された点群データで囲まれる領域のうちの特定の位置を前記位置検出装置の原点として決定し、前記決定された原点を基準とした前記対象物体の位置を検出する位置検出部と、を有する位置検出システム。
【請求項２】
前記対象物体は、前記液体中を移動可能な移動体であり、
前記位置検出装置は、
所定の視野角で前記対象物体を撮像する撮像装置と、
前記対象物体が前記視野角内に捕捉されるように前記液面上で前記位置検出装置を移動させる移動装置と、を更に有し、
前記位置検出部は、前記対象物体を撮像した撮像画像に基づいて、前記原点を基準とした前記対象物体の位置を検出する、請求項１に記載の位置検出システム。
【請求項３】
前記位置検出部は、
前記移動装置による移動後に前記レーザ測定装置によって取得された点群データで囲まれる領域のうちの前記位置検出装置の位置と、前記原点とを比較することで、前記原点を基準とした前記位置検出装置の位置を検出し、
前記撮像画像に基づいて、前記位置検出装置に対する前記対象物体の相対位置を検出し、
前記検出された原点を基準とした位置検出装置の位置と、前記検出された対象物体の相対位置とを合成することで、前記原点を基準とした前記対象物体の位置を検出する、請求項２に記載の位置検出システム。
【請求項４】
前記位置検出部は、
前記液体中での光の屈折を考慮して前記対象物体の相対位置を補正する、請求項３に記載の位置検出システム。
【請求項５】
前記対象物体に搭載され、前記液体中での前記対象物体の深度を検出する深度計を更に備え、
前記位置検出部は、
前記撮像画像に基づいて、前記位置検出装置と前記対象物体との間の前記液面に沿ったＸおよびＹ方向ならびに前記液面に交差するＺ方向のそれぞれの距離を検出し、前記検出されたＺ方向の距離と前記検出された深度との誤差に応じた補正係数で前記検出されたＸおよびＹ方向の距離を補正することで、前記対象物体の相対位置を補正する、請求項４に記載の位置検出システム。
【請求項６】
前記対象物体に搭載され、点滅する少なくとも１つの発光体を更に備え、
前記位置検出部は、前記撮像画像のうちの前記発光体の画像に基づいて前記対象物体の相対位置を検出する、請求項３〜５のいずれか１項に記載の位置検出システム。
【請求項７】
前記発光体を３つ以上備え、
前記３つ以上の発光体は、前記対象物体の移動方向を指示するように配置されている、請求項６に記載の位置検出システム。
【請求項８】
前記位置検出部は、
前記液面に沿ったＸＹ座標系上に定義された複数の座標領域のうちの何れの座標領域に前記対象物体が存在するかを検出することで、前記原点を基準とした前記対象物体の位置を検出する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の位置検出システム。
【請求項９】
前記検出された対象物体の位置を前記液面に沿ったＸＹ座標系上の画像および数値として表示する表示装置を更に備える、請求項１〜８のいずれか１項に記載の位置検出システム。
【請求項１０】
前記タンクは、金属で構成されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の位置検出システム。
【請求項１１】
前記タンクは、金属で構成されており、
前記深度計は、圧力式である、請求項５に記載の位置検出システム。
【請求項１２】
前記対象物体は、遠隔操作型の無人潜水機である、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の位置検出システム。
【請求項１３】
前記位置検出装置は、更に、
前記位置検出装置の揺れ状態を検出する加速度センサと、
前記検出された揺れ状態に基づいて、撮像方向が下方向になるように前記撮像装置のヨー角およびピッチ角の少なくとも一方を調整する水平化装置と、を有する請求項２〜７のいずれか１項に記載の位置検出システム。
【請求項１４】
前記撮像装置は、撮像方向が下方向になるように前記撮像装置の姿勢を調整するジンバルを搭載した、請求項２〜７のいずれか１項に記載の位置検出システム。
【請求項１５】
前記位置検出装置は、更に、
前記位置検出装置の傾斜を検出する加速度センサを有し、
前記位置検出部は、
前記検出された傾斜に基づいて前記撮像画像を水平時の撮像画像に変換し、変換した撮像画像に基づいて、前記位置検出装置に対する前記対象物体の相対位置を検出する、請求項３に記載の位置検出システム。
【請求項１６】
前記レーザ測定装置から前記レーザ光が照射されるように前記タンク内に配置されたマーカを更に備え、
前記位置検出部は、
前記タンク内の所定位置において前記レーザ測定装置から前記マーカに照射されたレーザ光の点群データに基づいて、前記特定の位置としての前記マーカの位置を前記位置検出装置の原点として決定し、
前記移動装置による移動後に、前記所定位置と前記決定された原点とを結ぶ線を基準とした前記位置検出装置の角度を決定し、
前記決定された角度と前記原点から前記位置検出装置までの距離とに基づいて、前記原点を基準とした前記位置検出装置の位置を検出し、
前記撮像画像に基づいて、前記位置検出装置に対する前記対象物体の相対位置を検出し、
前記検出された原点を基準とした位置検出装置の位置と、前記検出された対象物体の相対位置とを合成することで、前記原点を基準とした前記対象物体の位置を検出する、請求項２に記載の位置検出システム。
【請求項１７】
前記位置検出部は、
前記撮像画像上の前記発光体間の距離と、前記発光体間の実測距離との比率に基づいて、前記位置検出装置と前記対象物体との間の単位画素あたりの距離を算出し、
前記算出された単位画素あたりの距離と、前記位置検出装置と前記対象物体との間の画素数とに基づいて、前記位置検出装置から前記対象物体までの距離を算出し、
前記算出された位置検出装置から対象物体までの距離に基づいて、前記対象物体の相対位置を検出する、請求項６または７に記載の位置検出システム。
【請求項１８】
タンクに貯留された液体に、レーザ測定装置を備えた位置検出装置を浮遊させ、
前記レーザ測定装置を前記液体の液面に交差する方向の回転軸を中心として回転させながら、前記レーザ測定装置から前記タンクの内周面にレーザ光を照射し、前記照射されたレーザ光を前記レーザ測定装置で受光することで、前記内周面までの距離の測定結果を示す点群データを取得し、
前記取得された点群データで囲まれる領域のうちの特定の位置を前記位置検出装置の原点として決定し、前記決定された原点を基準として前記液体中の対象物体の位置を検出する、位置検出方法。