(57)【要約】  この装置は、物体（１）が通過するまたは進むための測定路（１７）、テレセントリックレンズ／フレネルレンズ（３）を備えた、垂直の、測定路（１７）に対して横に伸びる光線カーテン（４）を形成するためのレーザー（２）から構成される。さらにカメラ（６）が測定路（１７）の長手方向にレーザー（２）に対してずらして配置されており、同様に前方に置かれたテレセントリックレンズ／フレネルレンズ（７）を備えている。このカメラにより、すべての、中断されずに測定路（１７）の床の上に反射した、光線カーテン（４）に対して鋭角にそこに当たったレーザー光ライン（５）の光点が検知される。さらに測定路（１７）上で光線カーテン（４）を通って動く物体（１）の速度を把握するおよび記録する手段があり、その結果移動距離と時間のグラフが形成可能である。このようにして得たデータから、物体の床輪郭が特定され、つまり垂直の入射光によって生じた床の投影が特定される。さらに光バリア配置によって物体の最大高さが特定される。【選択図】図５
2013527423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体（１）の空間的拡張、すなわち三次元の物体を非接触式で迅速かつ正確に測定するための方法において、少なくとも１つのレーザー（２）が、付属するテレセントリックレンズ／フレネルレンズ（３）または凹面鏡を使用して、前記物体（１）の接地面に対して直角のそれぞれ１つの光線カーテン（４）に変換され、その結果測定するべき前記物体（１）の両側に反射したレーザー光ライン（５）が一部が物体上におよび一部が接地面上に当たり、その際接地面上に当たったいずれのレーザー光ライン（５）も少なくとも１つの光学カメラ（６）によって検出され、該カメラは前記光線カーテン（４）の外に、付属する前記レーザー（２）に対して固定された位置で配置されており、およびテレセントリックレンズ／フレネルレンズ（７）または凹面鏡によって互いに平行に伸びる、前記光線カーテン（４）と鋭角を成す、このレーザー光ライン（５）からの光線を検出する、方法。
【請求項２】
物体（１）の空間的拡張を非接触式で迅速かつ正確に測定するための方法において、２つのレーザー（２）が、付属するテレセントリックレンズ／フレネルレンズ（３）または凹面鏡を使用して、前記物体（１）の接地面に対して直角のそれぞれ１つの光線カーテン（４）に変換され、その結果その結果測定するべき前記物体（１）の両側に反射したレーザー光ライン（５）が一部が物体上におよび一部が接地面上に当たり、その際接地面上に当たったいずれのレーザー光ライン（５）も１つの光学カメラ（６）によって検出され、該カメラは前記光線カーテン（４）の外に、付属するレーザー（２）に対して固定された位置で配置されており、およびテレセントリックレンズ／フレネルレンズ（７）または凹面鏡によって互いに平行に伸びる、前記光線カーテン（４）と鋭角を成す、このレーザー光ライン（５）からの光線を検出することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
物体（１）の空間的拡張を非接触式で迅速かつ正確に測定するための方法において、個々のレーザー（２）が、付属するテレセントリックレンズ／フレネルレンズ（３）または凹面鏡を使用して、前記物体（１）の接地面に対して直角のそれぞれ１つの光線カーテン（４）に変換され、その結果測定するべき前記物体（１）の両側に反射した前記レーザー光ライン（５）が一部が物体上におよびさらに一部が接地面上に当たり、その際接地面上に当たったいずれのレーザー光ライン（５）も１つの光学カメラ（６）によって検出され、該カメラは前記光線カーテン（４）の外に、付属するレーザー（２）に対して固定された位置で配置されており、およびテレセントリックレンズ／フレネルレンズ（７）または凹面鏡によって互いに平行に伸びる、光線カーテン（４）と鋭角を成す、このレーザー光ライン（５）からの光線を検出することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
物体（１）の空間的拡張を非接触式で迅速かつ正確に測定するための方法において、前記物体高さを追加的に特定するために、接地面上で前記レーザー光線カーテン（４）の側方で多数の光源（９）が、一連の、水平に不連続で重なり合って配置されている光線を、光バリア（１０）を形成するために、前記レーザー光線カーテンの面に平行に、しかし前記レーザー光線に対して直角に、前記レーザー光線カーテン（４）に向かい合った側に送り、およびこの光バリア（１０）の光線が、同様に一連の、重なり合って配置されている光センサー（１１）によって把握されることにより、物体または車両の高さが特定できる．ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
物体（１）の空間的拡張を非接触式で迅速かつ正確に測定するための方法において、前記物体の床輪郭を追加的に特定するために、物体（１）が光線カーテン（４）を１つの方向に完全に通過し、その際物体（１）の移動距離と時間のグラフが記録され、およびその後でコンピュータを使用して記録されたデータが評価され、反射したレーザー光ライン（５）のその範囲だけが、それが記録される時間中に１つの平面に付けられ、そのことが、その平面がそれぞれ物体が通過する前と同じ位置で伸びる、光線カーテンに検知されることで行われ、および光バリアの最も下の中断されない光線（１２）が最大の物体高さを定義するために計算されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
物体（１）の空間的拡張を非接触式で迅速かつ正確に測定するための方法において、前記物体（１）の前記移動距離と時間のグラフが記録され、そのことが２つの元々のまたは設置された、光を反射するエリア（１５）が、物体物体（１）の側方で光源（１６）を使用して照射され、２つの水平にずらされた光学カメラ（１４）を使用して、オーバーラップして反射する光を検知することで行われ、それから、記録された、光を反射するエリア（１５）の中心がコンピュータによって特定されおよびその後で、中心の三角測量によって、その位置が計算され、および進行する時間を考慮して、その動きが算出され、およびそこから移動距離と時間のグラフが作成されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
物体（１）の空間的拡張、すなわち三次元の物体を非接触式で迅速かつ正確に測定するための装置であって、物体（１）のための接地面、設置面に対して直角に向けられた光線カーテン光線カーテン（４）を形成するための、テレセントリックレンズ／フレネルレンズ（３）または凹面鏡を備えたレーザー（２）、およびすべての、中断されずに接地面上に反射した、光線カーテン（４）に対して鋭角にそこに当たったレーザー光ライン（５）の光点を検知するために、レーザーに対してずらされた、前にテレセントリックレンズ／フレネルレンズ（７）または凹面鏡を取り付けられたカメラ（６）から構成されている、装置。
【請求項８】
物体（１）の空間的拡張、すなわち三次元の物体を非接触式で迅速かつ正確に測定するための装置であって、測定路（１７）の形の物体（１）のための接地面、テレセントリックレンズ／フレネルレンズ（３）または凹面鏡を備えた、接地面に対して直角に伸びる光線カーテン（４）を形成するためのレーザー（２）、およびすべての、中断されずに接地面上に反射した、光線カーテン（４）に対して鋭角にそこに当たったレーザー光ライン（５）の光点を検知するために、レーザーに対してずらされた、前にテレセントリックレンズ／フレネルレンズ（７）または凹面鏡を取り付けられたカメラ（６）、および
記録するための測定路（１７）上で光線カーテン（４）を通って動いている物体（１）の速度を把握するおよび記録するための手段から構成された、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
物体（１）の空間的拡張、すなわち三次元の物体を非接触式で迅速かつ正確に測定するための装置であって、測定路（１７）の形の物体（１）のための接地面、接地面に対して垂直な光線カーテン（４）を形成するための、テレセントリックレンズ／フレネルレンズ（３）または凹面鏡を備えた、測定路（１７）の長手方向に走行可能なレーザー（２）、およびすべての、中断されずに接地面上に反射した、光線カーテン（４）に対して鋭角にそこに当たったレーザー光ライン（５）の光点を検知するために、レーザーに対してずらされた、前にテレセントリックレンズ／フレネルレンズ（７）または凹面鏡を取り付けられた、同じ同走するカメラ（６）、およびレーザー（２）およびカメラ（６）の測定路（１７）に対する速度を把握するおよび記録するための手段から構成された、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
物体（１）の空間的拡張、すなわち三次元の物体を非接触式で迅速かつ正確に測定するための装置であって、測定路（１７）上で光線カーテン（４）を通って動く物体（１）の速度を把握するおよび記録するための手段が、測定路（１７）の側方に配置されている青い光の光源（１６）を含み、および２つの元々物体側に同じ高さである反射エリア（１５）または人工的に同じ高さに取り付けられた反射エリア（１５）を検出するための、測定路（１７）の側方にある２つの水平にずらしたカメラ（１４）、および検出したデータを評価し、反射エリア（１５）の中心を計算し、三角測量を使用して時間に関するその移動と、それによって測定路（１７）上を通過するまたは進む物体（１）の移動距離と時間のグラフを作成するためのコンピュータユニットを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
物体（１）の空間的拡張、すなわち三次元の物体を非接触式で迅速かつ正確に測定するための装置であって、測定路（１７）上で光線カーテン（４）を通って動く物体（１）の最大高さを追加的に把握するために、レーザー光線カーテン（４）の側方にある多数の光源（９）が、一連の、水平に不連続で重なり合って配置されている光線を構成するために使用され、この光線はレーザー光線カーテンの面に対して平行に、レーザー光線カーテン（４）と向かい合って伸び、およびこうして光バリア（１０）を形成し、同じくそのような一連の、重なり合って配置されている光センサー（１１）が、水平に当たった光線を把握するためにあり、それぞれ最も下にある、邪魔されない光バリア（１０）の光線（１３）を計算するためのコンピュータユニットがあること特徴とする、請求項の７、８または１０のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体の空間的拡張を測定するための方法および装置に関するものである。本発明はここで車両の幅および最大高さの測定の例により示され、その結果車両を省スペースで自動的に立体駐車場に駐車することが可能になる。
【背景技術】
【０００２】
これに関して、特許文献１では、自動的な駐車設備が示されている。この場合、立体駐車場内のまだ空いているスペースに、付属しているロボットによって車両を配置することができるかどうかを検知するために、例えばスキャナーを使用して駐車するべき車両を測定することが提示される。ここでは特に効率的で、迅速かつ確実な測定方法は開示されていない。このような対象を測定するための、ここで今示すような方法および装置はしかし、車両のために使用できるだけでなく、まったく一般的な、どのような種類の物体または対象であっても任意の三次元の物体に適用することができ、その際これにより原則としてその空間的拡張を特定することが可能であり、それは長さ、幅または高さである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１８０２８３０Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は従って、１つの方向への物体の空間的拡張を測定するための方法および装置を提示することである。ここではこれは物体の特定の位置の幅、長さまたは高さ、またはそれぞれ任意の箇所の幅、長さまたは高さであり、その結果、幅または長さを特定する場合、物体の虚構の投影の側面伸張ラインをその接地面上で特定することができる。高さが特定されると、物体の虚構の投影がそれに対応して、垂直の側壁上で測定される。この物体はその際静止したまたは可動のまたは動いている物体であってよい。この方法はこの場合迅速で確実に実施可能であり、および必要な寸法を十分に正確に供給する。つまり例えば約５ｍの長さ、２ｍの幅および最大２ｍの高さを備えた１台の車両において、ほぼミリメートル単位の正確さで、少なくともその幅を車両の長さ全体について把握することができる。任意の公知の方法を使用して、物体の高さおよび長さのようなその他の寸法が測定される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、独立請求項１に記載されているような方法によって解決される。この課題はさらに、請求項７に定義されているような装置によって解決される。
【０００６】
図１から図４を使用して、本発明の根底にある問題が指摘され、および図５および図６を使用して、この問題を解決するための本発明が示される。本発明の個々の構成要素およびその構成が説明され、および構成要素の個々の機能とその協働がこれらの図を使用して記述され、解説される。さらに方法の作動原理がこの装置を使用し、図５に従って説明される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】測定するべき物体の例としての車両の、側面図、正面図、後面図、上面図である。
【図２】上から見て、アウトラインの角を丸めたボディを使用した、リング形状の円板の上の空間最適化した車両駐車の図である。
【図３】アウトラインの角を丸めたボディを使用した、リング形状の円板の上の空間最適化した車両駐車の図である。
【図４】アウトラインの角を丸めていないボディを使用した、リング形状の円板の上の空間最適化した車両駐車の図である。
【図５】車両の形状の物体を非接触式で迅速かつ確実に測定するための装置の斜視図である。
【図６】２つの別々のレーザーおよびカメラから成る、前から見た、物体を非接触式で迅速かつ確実に測定するための装置の図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、測定するべき物体の例として、車両の輪郭を示している。車両がルーフキャリアを装備している場合があること、およびその場合にはかなり高くなることを考慮しなければならない。その上に、進入不可能なアンテナを備えているかもしれない、またはこれが（進入可能な場合に）進入しなかった場合に、高さにおいても空間を節約するために、車両が低い空間に駐車されるべきであることが考慮されなければならない。車両をアウトラインで見た場合に、ボディの角が丸められていることが目につく。この丸み付けは、個々のモデルにおいて特徴がかなりはっきりしている場合があり、および車両が可能な限りコンパクトに星型形状に１つのリング形状のプラットフォームに駐車される場合には、この丸み付けを有効に利用できる。アウトライン−輪郭では、さらにドアミラーを考慮しなければならない。この突出部はボディの側面にあり、自動車がその側面で可能な限り互いに接近して並べられる場合または互いに近づいて長手方向で前後にずらすようにする場合、考慮しなければならない。
【０００９】
図２はリング形状の円板の上の空間最適化した車両駐車を示しており、その際アウトラインの角を丸めたボディが有効に利用されている。車両Ａはここではすでにリング円板状に駐車されている車両の非常に近くを通り過ぎて、自分の駐車スペースに押し動かされることができ、そのことは中央のロボットが処理してよく、このロボットはここでは詳しく説明する必要はない。アウトラインの形状に基づいて、車両Ａがその側方に、破線で描かれた境界線の長手方向に車両Ｂに沿って押し動かされることが可能であることが認識できる。車両Ｂの丸み付けされた前側の車両角部を考慮せず、この車両Ｂを単純に最大車両長さとおよび最大車両幅の長方形と理解したとすると、車両Ａはこれほどぎりぎりに車両Ｂの横を通り過ぎて配置することができない。上から見てボディが長円形のアウトラインに形作られていればいるほど、特定のリング円板上でスペースの節約がより大きくなる。
【００１０】
図３および図４は、その驚くほどの違いを示している。図３では車両が車両のアウトライン輪郭を考慮して最適に省スペースで上述のように駐車されている。そのため、１つの駐車区画が平均わずか１５ｍ２の面積で可能である。これにより、最大５．３ｍの長さの車両を隣り合わせで、わずか８．７ｍの外径のリング円板上に駐車することができるようになる。最大５．３ｍの長さの１６台の車両がこのリング円板スペース上に載る。床面積は１６台のために（〜８．７ｍ）２ｘπ＝〜２３７ｍ２で、自動車１台当たりの必要スペースは〜１５ｍ２である。
【００１１】
この配置と比べて、図４には、最大５．３ｍの長さの車両のアウトライン輪郭が最適には利用されず、各自動車が単純に、自動車の長さと幅で定義された長方形として取り扱われた場合にどれほど必要スペースが変化するかが示されている。この場合、１１．２ｍの外径のリング円板に、同じく１６台の車両を駐車することができる。示された図では、半円の直径が車両の中央に通っていることに注意を払う必要がある。従ってここには合計９つのプラットフォームが見て取れ、および完全なリング円板にするためには、ここには図示されていないその他のプラットフォームを７つ追加するだけで合計が同じく１６のプラットフォームになる。個々の車両で見ると、必要スペースは２４ｍ２である。これは図３の解決法に従ったスペースよりも６６％も多い。この驚くべき数字は、ミリメートル精度の駐車を意味し、その際アウトライン−輪郭は最適に有効利用されなければならない。駐車区域がリング円板ではなく四角形の場合、この角エリアにはるかに長い自動車を止めることができる。車両長さは従って、中央に丸い穴を備えた立体駐車場リフトのある、四角形の駐車場に可能な限り多くの車両を配置するために、考慮に入れるべきその他の寸法である。ここでしかし車両寸法および車両形状は、長さ、幅および高さに関して極めて多様である。それにもかかわらず示された方法で最適に省スペースで駐車しようとする場合、まず各車両を十分に測定し、それによってコンピュータが絶対に必要な必要スペースを正確に知り、その後で車両を可能な限り省スペースで、ロボット設備を使用して駐車することができる。
【００１２】
この測定のためには、車両のアウトラインの輪郭を知ることで十分であることが示されている。つまり、床に入射する垂直な光照射による床への投影と車両の最大高さである。側面の輪郭および前および後から見た輪郭は、考慮されなくてよい。
【００１３】
ここに提示する方法により、このデータを確実かつ迅速に計算することができる。すなわち動いている車両では、この車両が測定装置を通り抜けて走ることで計算できる。自動立体駐車場の前で渋滞が生じることを避けるため、測定が迅速に行われ、それによって不必要に数秒が失われないことが重要である。例えば１人の客が受け入れられた場合、車両が測定されるまで彼が数秒間車両内で待ち、その後ようやく車を預けることができるというようなことは不都合であろう。ここに示された方法によればしかし、客はロボットの前を通り、およびこの通り抜け時に彼の車の測定は終わっている。客は停車後すぐに降車できかる車両から離れることができるので、車はすぐにロボットに迎え入れられることが可能である。
【００１４】
この方法は、測定するべき物体の置かれている接地面上でのレーザー光ラインの測定をベースとしている。つまり１台の車両で床のレーザー光ラインが使用され、このレーザー光ラインは車両に垂直に、下へ向かって照射されているレーザーが床に当たり、およびその後反射し、およびそれからカメラによって検知される。カメラは常に車両に当たらなかったレーザー光ラインだけを認識し、それによって車両の輪郭を満たしていない床に属しているすべての位置、つまり床の上の車両投影の外にあるすべての位置だけを認識する。この方法固有の特徴、すなわち原理的に補完部分、要するに物体上に当たらないレーザー光ラインの補完部分としてのみ、接地面上で検知されるという特徴により、物体がかならずしもその全体の幅で垂直に下へ向かって照射された、接地面上に当たるレーザーによって照射される必要はなく、この「光のカーテン」が唯一あらゆる箇所の物体側面縁部とオーバーラップするかまたは全体照射する。さらに接地面上のレーザー光ラインを撮影するカメラの画像は、その全体を評価する必要はなく、レーザー光ラインが落ちる画像の細いエリアのみ評価すればよい。それによって多くの演算能力が節約でき、評価が加速する。当然ながら測定するべき物体が測定システム間の死角域に入らないよう確保されなければならない。車両測定の場合、車両が光のカーテンの外になってしまうほど細くてはならないことを意味する。
【００１５】
方法を実施するための装置は図５に示されており、この図を使用して続いて方法が個々に解説および説明される。ここでこの装置全体は測定路１７を備え、その長手方向へ測定するべき物体１が動かされる。この物体１は、示された例では１台の車両であり、自力で測定路１７を走行することができる。しかし、自分で走行可能な物体１の代りに、測定路１７の長手方向に物体を引く、押し動かすまたは転がすことで、任意の他の物体を測定することができる。この動きは、ころの上で行われてもよく、線路または測定路１７上を滑らかに動くかまたは宙づりになってもよい。この測定では、物体１の寸法が、この物体を後で省スペースでどこかに駐車できるようにするために算出される。このために、最大長さ、最大幅、最大高さおよび物体の投影の輪郭が算出できなければならない。例えば、上述のように自動車を可能な限り省スペースで駐車できるようにする場合は、車両ボディ側面に突出しているドアミラーを考慮できなければならない。もしこれを考慮せず、単に裸の車両ボディだけを考慮すると、後の自動的なロボット操作の車両並列時にこれが必然的に折れてしまう。その上、車両が正確な長方形のアウトラインを持っておらず、そのアウトラインが角を丸められており、および特に車両前部がわずかに矢形状に形成されることを考慮しなければならない。測定路１７の上には、テレセントリックレンズまたはフレネルレンズ３を備えたレーザー２が配置されている。変形例として、レンズの代りに凹面鏡を使用してもよい。テレセントリックレンズがたいていその間に小さいしぼりを備えた２つの収束レンズであるのに対して、フレネルレンズは古典的な収束レンズ（または凹レンズ．）であって、その丸みは長手方向のふくらみに沿って小さいセグメントに細分化され、および基材上に結像する。この基材はガラスまたはプレキシグラスであってよい。結像正確性は、細分化の自由度（例えばｍｍ当たり１〜１０溝）で決められる。ここでは普通のカメラに、その前に取り付けられた対物レンズと共に１つの大きなフレネルレンズをユニットとして取り付けることで、ほぼテレセントリックな結像が達成される。レーザーはレンズと共に、垂直の、床に直角に当たる、測定路１７に対して横向きに伸びるレーザー光線「カーテン」４として機能する。フレネルレンズは量産品であり、それに応じて安価にこの種のレーザー光線カーテンを実現することができる。この光線カーテン４のレーザー光線は、車両１上またはしかし同じく側方の床に当たり、つまり測定路１７に当たり、およびこの測定路はそこでレーザー光ライン５を形成する。車両は完全にこの光線カーテン４またはレーザー光線「カーテン」を通って走る。車両の代りに任意の三次元の物体がこの方法で接地面上で、（たとえこの接地面が水平に走っておらず、傾斜した面であっても、または物体がなんらかの力で天井または垂直の壁に保持されていても）、この接地面上に直角に調整されたレーザーカーテンに照射される。この方法を実施するために重要なことは、光のカーテンが物体の側面縁範囲にオーバーラップしているということ１点であり、物体の中央範囲はまったく照射が不要である。なぜなら物体に当たらないレーザー光ラインの補完部分のみが重要だからである。接地面上のレーザー光ラインは、カメラによって検出される。示された例では、レーザー光ライン５は床で検知される。これによりカメラ６は床のレーザー光ライン５のみ、つまり測定路１７上の光線のみ検知し、車両上の光線自体は考慮されず、カメラ６は測定路１７の長手方向に、直角のレーザー光のカーテンを形成するレーザー２とわずかにずらして配置されている。
【００１６】
カメラ６は自身のテレセントリックレンズまたはフレネルレンズ７を通して、床上のレーザー光ライン５だけに向けられ、それだけに焦点が集められている。レンズの代りに凹面鏡が使用されてよく、その結果カメラ６は凹面鏡を介してレーザー光ライン５に向けられる。いずれにせよ、カメラが、レーザー光ライン５からそのレンズ７または凹面鏡上に当たるすべての光線で把握し、他の光線は把握しないことが実現される。この光線カーテンは、例えば約５°の小さい角度を与えられているかまたは状況に合わせて、図示されたように垂直に対して少しまたは多く傾けられている。この、レーザー２に対してずらして配置されているカメラ６は、車両に当たるレーザー光ラインが床の上の特定の高さで車両に反射するように働く。この高さでは、カメラのレンズ７または凹面鏡の光学距離は、レーザー光ラインの横を通り過ぎて向いており、これを検知しない。車両１のボンネット上には、カメラ「視線ギャップ」８が描かれている。これはボンネット上の反射するレーザー光ライン５に対して前方へずれている。このカメラは、したがってボンネット上のレーザー光ラインを見ていない。そのようなレーザー光カーテンの光線が任意の測定するべき物体上に当たるとすぐに、直角のレーザー光のカーテンにわずかにずらされて配置された、当たったレーザー光ラインを鋭角で見ているカメラは、その光を把握しない。カメラは物体の横の、その接地面上に当たるレーザー光ラインにのみ焦点を集めている。この方法は、特定の箇所の幅、長さまたは高さを得るために、立っている物体にも適用することができる。または測定装置を使用して、つまり、レーザーおよびそのレンズおよび付属するカメラを使用して長さにそって測定するべき物体に渡って走るか、または物体が測定装置を通って動く。臨機応変に効果的に使用するべき、カメラカーテンとレーザーカーテンとがなす角度は、それぞれの仕事範囲により与えられる。この角度が小さければ小さいほど、画像の変化を特定することが難しくなる。極端な場合、２つの光のカーテンは同じ平面にあり、それによって物体を検知することが不可能になりかねない。なぜなら（表面の仕上げに応じて）ほとんどいずれの光も反射され、それゆえに画像に何の変化も検知できなくなるからである。一方で選ばれた角度が大きければ大きいほど、平坦な物体もよりよく検知することができる。しかしこのことは例えばドアミラーがわずかにレーザーカーテンの後ろにあるがしかしちょうどカメラカーテン内にある場合などに、不利な点をもたらす。このカメラはレーザーラインをもはや見ることがなく、およびレーザー光線が（まだ）中断されなくても、それによって幅変化が特定される。測定セル内の形状的な周辺条件から約５度の角度は計算された。これは、構造条件上まだ可能な、レーザーとカメラ間の効果的な距離約５ｃｍをもたらす。つまりしかし、この非常に尖った角度では約５〜８ｃｍの高さの物体は検知できない。なぜなら反射したレーザーラインはカメラ画像上ではいくつかの少ない、つまり１〜３ピクセルになるからである。車両がハンドリングのためにロボットによる自動パーキングのためにいずれにせよ最低地上高８ｃｍを備えていなければならないとい���要求から、および接地面上の汚れ、泥または雪も考慮しなければならないという事実から、この数センチメートルは安全距離として見ることができる。
【００１７】
カメラの検知データは、図５に示された例では、マイクロプロセッサーによって経過時間中に時間によって検知され、その結果その時変化しているレーザー光ラインが直線的に床で定義される。これによって得られたデータから効率的に物体アウトライン輪郭を計算することができるよう、時間に依存した物体速度を知っていなければならない。示された自動車の例では、これは光線カーテン通過時に測定されなければならない。自動車が通過時に減速されるまたは加速されるまたはまったく停止されるまたはいくらか後退する場合がある。これはすべて考慮されなければならない。これに関して、装置は追加的にこの速度を進行する時間に渡って正確に測定し、そこから移動距離と時間のグラフを作成するための適切な手段を備えている。
【００１８】
このための変形例は、ここでは自動車に適したものが示される。つまり自動車のホイールリム１５がホイールリム１５に取り付けられたタイヤよりもよりよい光反射を示すことが明らかであり、タイヤは光をその暗い色が原因で実際上完全に吸収してしまう。それゆえにここではおよそホイール中心の高さ、測定路１７の側方に２つのカメラ１４が約２ｍ〜３ｍの水平の間隔を空けて設置される。同時に測定路１７の長手方向には、同じような高さに１つに光ストリップ１６が設置され、この光ストリップは好ましくは青色の光を自動車側面に放射する。反射した光はカメラ１４により、時間に関して検知され、メモリーされる。画像処理ソフトウェアを使用して、計算によって丸みのある明るい検知された、ホイールリム１５に対応するしみの中心が、撮影された画像で正確に特定される。これによってしかし車両の速度が時間と共に定義可能である。なぜならカメラは時間も測定する、つまり画像が撮影時間と共にキャリブレーションされるからである。２つのカメラ１４の位置は知られており、およびこれによって２つのホイールリム１５が時間と共に三角法で特定される。カメラ６が検知したレーザー光ライン５の、時間でキャリブレーションされたデータを使用して、車両アウトライン輪郭がほぼミリメートル精度で特定される。この精度は常に根底にある技術に制限されていることを考慮しなければならない。高い解像度を備えたカメラ、およびミリメートル当たり１０研磨のフレネルレンズによって、１ｍｍ未満の精度が可能になる。フレネルレンズの代りに真の物体側のテレセントリックレンズが使用される場合は、精度は最大５０μｍに達する。ここで示されている車両測定の場合、フレネルレンズは１ミリメートル当たり８本溝の研磨を備えており、カメラは幅方向に約１０００ピクセルある。これによって幅１ｍで約１ｍｍの精度が実現する。
【００１９】
しかしまだ欠けているのは車両高さである。これを特定するために、同じ技術を使うことはできるだろう。しかし、ここに示された目的のためには、側面から目視することのできる車両輪郭を特定することは不必要である。車両の最大高さを測定することで十分である。これは車両自身によって決まり、つまり何らかの構造または積み荷により、アンテナまたはその他のなにか並外れて上方へ突出したもの、例えばカブリオレに載せられた釣り竿、またはスキー、または車両リヤエンドに取り付けられて上方に突き出るように固定されて運ばれる自転車などにより決まる。
【００２０】
ここではカーテン４の側方にある多数の光源９が、一連の、水平に不連続で重なり合って配置されている光線を構成するために使用され、この光線はレーザー光線カーテンの面に対して平行に、レーザー光線カーテン４と向かい合って伸び、しかし９０°回転した水平方向を向いた、水平の光線である。光線は、このようにして光バリア１０を形成する。その上、同じくそのような一連の、重なり合って配置されている光センサー１１が、水平に当たった光線を把握するために、向かい合っている側の測定路１７側方にあり、およびそれぞれ最も下にある、邪魔されない光バリア１０の光線１３を計算するためのコンピュータユニットがある。これは、物体または車両１の最大高さを、測定路１７を通過中に確実に検出するために十分である。立体駐車場が例えば３つの異なった高さを有する駐車デッキだけを備えている場合、３つの光バリア、つまり、最低、中間の高さ、および最大の駐車デッキ高さの光バリアで十分である。進入中に中断がない場合、自動車は最低高さの駐車デッキに適しており、他の極端な場合にはすべてが中産され、その結果自動車は戻るように指示される。なぜならこの駐車デッキのためには車の最大高さが高すぎるからである。
【００２１】
測定路１７は、それが乗用車の測定のために設計されている場合、少なくとも２．２０ｍの幅を測定し、長さが少なくとも５．５０ｍおよび内法の高さがテレスコピックレンズの最低位置まで、路面の上少なくとも２．２０ｍにある。角ばったアウトラインの立体駐車場で、角エリアにも特に長い車両の駐車区画がある場合、測定路１７はそれに対応して長く、例えば最大８．００ｍに仕上げられる必要がある。この方法を使用するために重要なことはまた、投入されるレーザー２が車両乗員の健康にまったく危険がないことである。たとえこの乗員がより長時間直接レーザー光カーテンを見たとしても、その目にはまったく損傷が生じない。最大許容レーザー光出力を計算するために、対応する安全規格がある。これに従えば最大１ｍＷの光出力が許容され、これは個々の光点に関して１ｍｍ２の面である。面全体は２ｍｘ１ｍｍになるため、光出力全体は２Ｗである。
【００２２】
この装置を使用した、非接触式で、迅速かつ確実に物体１、つまり三次元の物体を測定するこの方法は、次のように行われる：レーザー２がまずテレセントリックレンズ、フレネルレンズ３または凹面鏡を使用して、設置面に対して直角に向けられた光線カーテン４に変換される。これは測定するべき物体１の幅よりも幅が広く、および当たったレーザー光ライン５は物体の両側で光学カメラ６によって検出される。この検出中に、物体１は静止しているかまたは物体１が既知の速度で光線カーテンを通って動く。逆に測定装置全体が、静止した物体の全体に渡って進んでもよい。カメラ６は、光線カーテン４の外でレーザー２に対して固定された位置に配置されており、およびテレセントリックレンズ、フレネルレンズ７を通して、または凹面鏡によって見ている。互いに平行に伸び、光線カーテン４と鋭角を成している、レーザー光ライン５からの光線は、これによって検知されることができる。こうして得られたデータにより、物体１の床輪郭が計算できる。多数の光源９が、一連の、水平に不連続で重なり合って配置されている光線を、光バリア１０を形成するために、レーザー光線カーテンの面に平行に、しかしこのレーザー光線に対して直角に、レーザー光線カーテン４に向かい合った側に送り、およびこの光バリア１０の光線が、同様に一連の、重なり合って配置されている光センサー１１によって検知されることにより、物体または車両の高さが特定できる。物体１が１つの方向に完全に通過すると、最初に中断されない光線カーテン４によって、物体１の移動距離と時間のグラフが記録される。コンピュータを使用して、記録されたデータが評価される。反射したレーザー光ライン５のその範囲だけが、それが記録される時間中に１つの平面に付けられ、その平面がそれぞれ物体が通過する前と同じ位置で伸びる、光線カーテンに検知される。その上、物体１が通り過ぎた移動距離に依存して、それぞれ光バリア１０の最も下の中断されない光線１３検出される。この方法で得られた物体１の床輪郭は、物体１の、その接地面への垂直の投影に相当し、およびその最大の算出高さは光バリア１０の最も下の中断されない光線１３に基づいて、高さ制限のある接地レベル上でその必要スペースの尺度として使用される。
【００２３】
通過する物体の移動距離と時間のグラフは、例えば２つの元々の、または設置された、光を反射するエリア１５が、物体１の側方で光源１６を使用して照射され、２つの水平にずらされた光学カメラ１４が、オーバーラップして反射する光を検知することで算出される。記録された、光を反射するエリア１５の中心は、コンピュータによって特定される。その後で、中心の三角測量によって、その位置が計算され、および進行する時間を考慮して、その動きが算出され、およびそこから移動距離と時間のグラフが作成される。
【００２４】
図６には、特に幅の広い物体に適した使用が示されている。ここでは、２つのレーザー２．２’および２つのカメラ６．６’が投入される。物体の各側面には、固有のレーザー光線カーテン４．４’が用意され、これは物体の側方縁とオーバーラップしている。２つのレーザー光線カーテン４．４’の間のエリアは重要ではない。なぜなら接地面に当たるレーザー光ライン５だけが検知される、つまり物体のところのレーザー光線カーテンの反射ラインに対して反射光の補完部分、つまり物体の外で接地面に反射する光が検知されるからである。
【００２５】
示された測定方法は特にロバストである。なぜなら物体には無関係に、つまり接地面に反射する光だけが検出されるからである。これは特に幅、長さまたは高さが２０ｃｍを超える物体に適している。この方法は物体の拡張を、特定箇所の幅、長さまたは高さで、または特定の時点に測定することを可能にする。物体は静止して、または自身が動いていて、または動かされていてよい。静止した物体では、測定装置全体を物体の長手方向に動かしてよい。この方法の精度は、使用しているカメラの解像度にほぼ依存している。解像度１０００ピクセル／ｍでは、ピクセルあたり１ｍｍおよびそれゆえに対応する測定精度をもたらす。小さい物体では、テレセントリックレンズを使用することができ、コストおよび実務上の理由から、フレネルレンズが約２０ｃｍを超える空間的拡張により適している。テレセントリックまたはほぼテレセントリックな画像では、焦点深度エリアが非常に限定される。示された車両測定の場合、これは数センチメートルである。しかし接地面上のレーザー画像のみが重要であるため、ここにだけ焦点を合わされなければならない。これは全体としてロバスト性を高める。というのはピントのはずれた画像は測定のために非常に限定的にしか使用できないからである。
【符号の説明】
【００２６】
１  物体
２  レーザー
３  フレネルレンズ
４  光線カーテン
５  レーザー光ライン
６  光学カメラ
７  フレネルレンズ
８  視線ギャップ
９  光源
１０  光バリア
１１  光センサー
１２  光線
１３  光線
１４  光学カメラ
１５  光を反射するエリア
１６  光源
１７  測定路
【図１】
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【図２】
2013527423.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年12月1日(2010.12.1)
【手続補正１】
【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】
物体（１）の空間的拡張、すなわち三次元の物体を非接触式で迅速かつ正確に測定するための方法において、少なくとも１つのレーザー（２）が、付属するテレセントリックレンズまたはフレネルレンズ（３）または凹面鏡を使用して、前記物体（１）の接地面に対して直角のそれぞれ１つの光線カーテン（４）に変換され、その結果測定するべき前記物体（１）の両側に反射したレーザー光ライン（５）が一部が物体上におよび一部が接地面上に当たり、その際接地面上に当たったいずれのレーザー光ライン（５）も少なくとも１つの光学カメラ（６）によって検出され、該カメラは前記光線カーテン（４）の外に、付属する前記レーザー（２）に対して固定された位置で配置されており、およびテレセントリックレンズまたはフレネルレンズ（７）または凹面鏡によって互いに平行に伸びる、前記光線カーテン（４）と鋭角を成す、このレーザー光ライン（５）からの光線を検出され、それによって物体幅が物体の長さ全体で計算可能であり、および物体高さを追加的に特定するために、接地面上で前記レーザー光線カーテン（４）の側方で多数の光源（９）が、一連の、水平に不連続で重なり合って配置されている光線を、光バリア（１０）を形成するために、前記レーザー光線カーテンの面に平行に、しかし前記レーザー光線に対して直角に、前記レーザー光線カーテン（４）に向かい合った側に送り、およびこの光バリア（１０）の光線が、同様に一連の、重なり合って配置されている光センサー（１１）によって把握されることにより、物体または車両の高さが特定できる、方法。
【請求項２】
物体（１）の空間的拡張を非接触式で迅速かつ正確に測定するための方法において、２つのレーザー（２）が、付属するテレセントリックレンズまたはフレネルレンズ（３）または凹面鏡を使用して、前記物体（１）の接地面に対して直角のそれぞれ１つの光線カーテン（４）に変換され、その結果その結果測定するべき前記物体（１）の両側に反射したレーザー光ライン（５）が一部が物体上におよび一部が接地面上に当たり、その際接地面上に当たったいずれのレーザー光ライン（５）も１つの光学カメラ（６）によって検出され、該カメラは前記光線カーテン（４）の外に、付属するレーザー（２）に対して固定された位置で配置されており、およびテレセントリックレンズまたはフレネルレンズ（７）または凹面鏡によって互いに平行に伸びる、前記光線カーテン（４）と鋭角を成す、このレーザー光ライン（５）からの光線を検出することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
物体（１）の空間的拡張を非接触式で迅速かつ正確に測定するための方法において、個々のレーザー（２）が、付属するテレセントリックレンズまたはフレネルレンズ（３）または凹面鏡を使用して、前記物体（１）の接地面に対して直角のそれぞれ１つの光線カーテン（４）に変換され、その結果測定するべき前記物体（１）の両側に反射した前記レーザー光ライン（５）が一部が物体上におよびさらに一部が接地面上に当たり、その際接地面上に当たったいずれのレーザー光ライン（５）も１つの光学カメラ（６）によって検出され、該カメラは前記光線カーテン（４）の外に、付属するレーザー（２）に対して固定された位置で配置されており、およびテレセントリックレンズまたはフレネルレンズ（７）または凹面鏡によって互いに平行に伸びる、光線カーテン（４）と鋭角を成す、このレーザー光ライン（５）からの光線を検出することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
物体（１）の空間的拡張を非接触式で迅速かつ正確に測定するための方法において、前記物体の床輪郭を追加的に特定するために、物体（１）が光線カーテン（４）を１つの方向に完全に通過し、その際物体（１）の移動距離と時間のグラフが記録され、およびその後でコンピュータを使用して記録されたデータが評価され、そのことが、反射したレーザー光ライン（５）のその範囲だけが、それが記録される時間中に１つの平面に付けられ、その平面がそれぞれ物体が通過する前と同じ位置で伸びる、光線カーテンに検知されることで行われ、および光バリアの最も下の中断されない光線（１３）が最大の物体高さを定義するために計算されることを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
物体（１）の空間的拡張を非接触式で迅速かつ正確に測定するための方法において、前記物体（１）の前記移動距離と時間のグラフが記録され、そのことが２つの元々のまたは設置された、光を反射するエリア（１５）が、物体物体（１）の側方で光源（１６）を使用して照射され、２つの水平にずらされた光学カメラ（１４）を使用して、オーバーラップして反射する光を検知することで行われ、それから、記録された、光を反射するエリア（１５）の中心がコンピュータによって特定されおよびその後で、中心の三角測量によって、その位置が計算され、および進行する時間を考慮して、その動きが算出され、およびそこから移動距離と時間のグラフが作成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
物体（１）の空間的拡張、すなわち三次元の物体を非接触式で迅速かつ正確に測定するための装置であって、測定路（１７）の形の物体（１）のための接地面、設置面に対して直角に向けられた光線カーテン光線カーテン（４）を形成するための、テレセントリックレンズまたはフレネルレンズ（３）または凹面鏡を備えたレーザー（２）、およびすべての、中断されずに接地面上に反射した、光線カーテン（４）に対して鋭角にそこに当たったレーザー光ライン（５）の光点を検知するために、レーザーに対してずらされた、前にテレセントリックレンズまたはフレネルレンズ（７）または凹面鏡を取り付けられたカメラ（６）、および記録するための測定路（１７）上で光線カーテン（４）を通って動いている物体（１）の速度を把握するおよび記録するための手段、測定路（１７）上で光線カーテン（４）を通って動く物体（１）の最大高さを追加的に把握するために、レーザー光線カーテン（４）の側方にある多数の光源（９）が、一連の、水平に不連続で重なり合って配置されている光線を構成するために使用され、この光線はレーザー光線カーテンの面に対して平行に、レーザー光線カーテン（４）と向かい合って伸び、およびこうして光バリア（１０）を形成し、同じくそのような一連の、重なり合って配置されている光センサー（１１）が、水平に当たった光線を把握するためにあり、それぞれ最も下にある、邪魔されない光バリア（１０）の光線（１３）を計算するためのコンピュータユニットから構成される装置。
【請求項７】
物体（１）の空間的拡張、すなわち三次元の物体を非接触式で迅速かつ正確に測定するための装置であって、測定路（１７）上で光線カーテン（４）を通って動く物体（１）の速度を把握するおよび記録するための手段が、測定路（１７）の側方に配置されている青い光の光源（１６）を含み、および２つの元々物体側に同じ高さである反射エリア（１５）または人工的に同じ高さに取り付けられた反射エリア（１５）を検出するための、測定路（１７）の側方にある２つの水平にずらしたカメラ（１４）、および検出したデータを評価し、反射エリア（１５）の中心を計算し、三角測量を使用して時間に関するその移動と、それによって測定路（１７）上を通過するまたは進む物体（１）の移動距離と時間のグラフを作成するためのコンピュータユニットを特徴とする、請求項６に記載の装置。
【国際調査報告】
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