(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被接触物に付したマークと、移動物体に付したマークとを撮像し、移動物体の被接触物への接触を判定する移動物体接触判定方法において、
前記被接触物に付したマークから略一定距離の位置に仮想マークを設定し、該仮想マークと移動物体のマークとが一定距離以下に接近したとき、移動物体が被接触物に接触すると判定するとともに、
前記被接触物のマークから略一定距離の位置に設定した仮想マークを、略一定間隔の点としたことを特徴とする移動物体接触判定方法。
【請求項２】
前記移動物体に付したマークを、移動物体の側方、及び移動物体の移動方向の２方向から撮像して判定することを特徴とする請求項１に記載した移動物体接触判定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被接触物と移動物体との接触判定方法にかかわり、更に詳細には、模型を使った風洞実験などにおける、模型同志の衝突を防止するための接触判定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
飛行物体、例えば飛行機やロケットなどの母機から、補助燃料タンクや非常時に乗員を脱出させる非常脱出装置などの搭載物を切り離した後の軌跡を調べるため、図４のように風洞内に母機１を固定し、搭載物２を支持部９で６軸に動くロボット３に接続し、母機１への搭載位置に設定し、この搭載物２を母機１から切り離した後の軌跡をこのロボット３でシミュレーションするようにした装置が用いられている。このような装置においては、搭載物２の内部に図５に示したように、搭載物２にかかる力を計測できる歪みセンサ等のセンサ４を取り付け、そのセンサ４からの信号を計測装置５で測定してその測定結果を基に処理装置６で搭載物２の母機１からの切り離し後の軌跡を計算し、それをロボットの制御装置７で６軸ロボット３にフィードバックして搭載物２をこの処理装置６の計算結果に基づいて動かし、それによってシミュレーションするようにしている。なおこの図４において、８は風洞内の風の向きを示す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこのような装置においては、前記風８の風圧による振動の為、搭載物２が母機１と衝突し、該搭載物２の支持部９のみならず前記搭載部２及び母機１自身をも破壊する危険性があった。そのため従来では、搭載物２を母機１から離した状態でのシミュレーションの実施や、タッチワイヤを搭載物２に取り付け、そのタッチワイヤの母機１への接触を電気的に検出することによる母機１と搭載物２の接触の検出や、母機１と搭載物２の移動についてのバーチャルシミュレーションによる母機１と搭載物２の接触判定等が行われていた。
【０００４】
しかしながら、搭載物２を母機１から離した状態でのシミュレーションは、実際の状態とは異なる想定となり、また、タッチワイヤによる方法は搭載物２の外部にセンサ４を取り付けるため、その分、風８の向きや圧力に擾乱が生じてシミュレーションが正確にできないと共に、接触判定は搭載物２が母機１と衝突したときのみ行われるため、実際には破損が生じて初めて接触がわかることとなる。さらに６軸ロボット３の搭載物支持部９が母機１と接触した場合は検知することができなかった。また、移動バーチャルシミュレーションを行う方法は、あらかじめ移動経路のわかるシミュレーションにおいては有効だが、搭載物２を母機１から切り離して行うシミュレーションの場合、搭載物２の動作をあらかじめシミュレーションするのは困難である。
【０００５】
そのため本発明においては、搭載物にタッチワイヤなどの付属物などを付けることなく高速に接触判定できる移動物体接触判定方法を提供することが課題である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明においては、母機等の被接触物と搭載物等の移動物体に接触判定用のマークを付け、このマークをＣＣＤカメラなどの撮像装置を用いて画像認識して検出し、被接触物と移動物体との接触判定を行うようにした。ただしマークは、凹凸のある被接触物と移動物体のそれぞれの本体に付けられる為、たとえマークを画像認識できても、そのうちのどのマークとどのマークが接近したときに接触の危険性があると判定するのか、といった問題があり、そのままでは判定処理に時間がかかってしまう。そのため、被接触物と移動物体の凹凸を考慮して被接触物のマークから略一定距離の位置に仮想マークを設定し、該仮想マークと移動物体とのマークが一定距離以下に接近したとき、移動物体が被接触物に接触すると判定することとした。
【０００７】
このようにすることにより、複雑な形状をした被接触物や移動物体であっても、単純に移動物体に付したマークのどれかが危険領域から一定距離以下になったとき、被接触物と移動物体が接触する危険性があるとして送風を停止、または装置をシャットダウンさせればよく、処理の簡略化、ひいては高速化が可能となると共に、安価に構成できる。さらに、この判定処理の高速化のため、本発明においては前記仮想マークを線ではなく点とし、この点と移動物体に付けたマークとの距離を測定して判定するようにした。すなわち仮想マークが線の場合、移動物体に付けたマークと仮想マークの距離は移動物体に付けたマークから仮想マークに垂線を降ろして計算する必要があって、この垂線を降ろす処理に時間を要するが、点との距離を計算する場合はその必要が無く、より高速に距離を算出することができる。
【０００８】
そのため本発明においては、請求項１に記載したように、
被接触物に付したマークと、移動物体に付したマークとを撮像し、移動物体の被接触物への接触を判定する移動物体接触判定方法において、
前記被接触物に付したマークから略一定距離の位置に仮想マークを設定し、該仮想マークと移動物体のマークとが一定距離以下に接近したとき、移動物体が被接触物に接触すると判定するとともに、前記被接触物のマークから略一定距離の位置に設定した仮想マークを、略一定間隔の点としたことを特徴とする。
【０００９】
このようにすることにより、従来のように被接触物と移動物体の衝突を危惧しての、両者を離した状態でのシミュレーションや、移動物体にタッチワイヤなどの付属物などを付ける等の必要がなく、しかも高速に接触判定を行うことができる。そのため、タッチワイヤを用いた場合に生じた風の向きや圧力の擾乱が生じることがなく、また接触判定は移動物体が被接触物に衝突する前に行うことができるため、正確なシミュレーションの実施及び被接触物と移動物体の衝突の事前回避が可能となる。
【００１０】
そしてこの判定は、前記被接触物のマークから略一定距離の位置に設定した仮想マークを、略一定間隔の点としたことを特徴とする。
【００１１】
このように、被接触物のマークから略一定距離の位置に設定した仮想マークを線ではなくて点とすることにより、仮想マークが線の場合、移動物体のマークから仮想マークの距離は移動物体のマークから仮想マークに垂線を降ろす必要があってこの処理に時間を要するが、点の場合は移動物体のマークと仮想マークを構成する点との距離を測定するだけで接触判定すれば良く、判定を高速に行うことができる。
【００１２】
そしてこの接触判定のための撮像は、請求項２に記載したように、前記移動物体に付したマークを、移動物体の側方、及び移動物体の移動方向の２方向から撮像して判定することを特徴とする。
【００１３】
このように２方向から撮像して接触判定することにより、移動物体がどのような位置にあっても確実に接触判定することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００１５】
図１は本発明における移動物体接触判定方法を説明するための図、図２は本発明の移動物体接触判定方法を実施するための構成を説明するための図で、図１における被接触物１０と移動物体１１を矢印２１方向から見た図、図３は本発明の移動物体接触判定方法を説明するためのフロー図であり、図中１０は母機（パイロン）などの被接触物、１１は搭載物などの移動物体、１２は被接触物１０に付けたマーク、１３は被接触物１０のマーク１２を認識したのちこのマーク１２から略一定距離に設定した仮想マーク、１４は移動物体に付けたマーク、１５、１６はＣＣＤカメラ等を用いた撮像装置で、図２のように撮像装置１５は母機１０を側方から撮像し、撮像装置１６は移動物体１１の下方、すなわち移動物体１１の移動方向から撮像する例を示している。１７は画像処理装置、１８は接触判定装置、１９はシャットダウン装置、２０は母機１０の翼である。
【００１６】
このように構成した移動物体接触判定装置において、図例では図２の撮像装置１５方向から見て母機などの被接触物１０に、図１に示したように側方にマーク１２が付けられると共に、移動物体である搭載物１１にも同じように側方に１４で示したようなマークが付けられる。そして同様に、撮像装置１６方向から見た場合、母機１０の翼部２０と移動物体１１との接触判定ができるように図１と同様にマークが付けられる。また移動物体１１としての搭載物の動作は従来例として説明した図４の場合と同じである。
【００１７】
今、移動物体１１の用意ができると、図３におけるステップ３１で撮像装置１５、１６が母機１０と移動物体１１を含めた画像を撮像し、画像処理装置１７が画像認識してまず母機１０のマーク１２を検出する。そして次のステップ３２で、検出した母機１０のマーク位置から略一定距離離れた位置に仮想マーク１３を設定する。この仮想マーク１３の設定位置は、オペレータによって任意距離に設定できるものとする。またこの仮想マーク１３は、前記したように一定間隔の点として設定される。すなわち、仮想マーク１３を線ではなくて点とすることにより、仮想マーク１３が線の場合、移動物体１１のマーク１４から仮想マーク１３の距離は移動物体１１のマーク１４から仮想マーク１３に垂線を降ろして計算する必要があり、この処理に時間を要するが、点の場合は移動物体１１のマーク１４と仮想マーク１３を構成する点との距離を測定するだけで接触判定すれば良く、判定を高速に行うことができる。
【００１８】
そして次のステップ３３で、移動物体としての搭載物１１のマーク１４が同じく画像処理装置１７で検出され、このマーク１４と先に設定された仮想マーク１３との距離が接触判定装置１８で算出される。この算出は、有限個の仮想マーク１３と、同じく有限個の移動物体１１におけるマーク１４の距離計算であるため、簡単に処理できる。そしてこの計算した距離が全て一定値以上ある場合は非接触であると判定し、次のステップ３６に移って処理が終わりかどうか判定し、現在の場合は始まったばかりなのでステップ３３に戻る。
【００１９】
そして前記したように、被接触物としての母機１０から移動物体としての搭載物１１の切り離しが指示されると、その時の風圧などがセンサ４で検出され、処理装置６が搭載物１１の移動軌跡を計算して制御装置７に指示し、６軸ロボット３を制御して計算された軌跡通りに動かしてゆく。そのため撮像装置１５、１６で撮像された移動物体としての搭載物１１のマーク１４が撮像フレーム毎にステップ３３で検出され、画像処理装置１７がこのマーク１４を検出して接触判定装置１８がステップ３４でマーク１４と仮想マーク１３との距離を算出し、接触判定を行う。
【００２０】
この判定は、移動物体１１が被接触物１０の直下にあって撮像装置１６方向から見て両者が重なって見えるときは撮像装置１５で撮像した画像で行い、移動物体１１が母機（被接触物）１０の翼２０より図上例えば左方に出たときは、撮像装置１６で撮像した画像で行う。そして移動物体１１上のマーク１４と仮想マーク１３との距離が一定以下になった時、ステップ３５に移ってシステムのシャットダウン、または風洞の風を停止する。
【００２１】
なお、以上の説明では、移動物体を落下させる方向に切り離す場合を例に説明してきたが、例えば飛行機の乗務員を上方に緊急脱出させる装置などのシミュレーションの場合にも応用できることは当然であり、この場合は移動物体の下方に設けた撮像装置１６を、被接触物の上方に設けることで同様に構成できる。また以上の説明では、本発明を風洞におけるシミュレーションに適用した場合を例に説明してきたが、こういった場合のみに限らず種々の接触判定に用いることができるのは明らかであり、この場合は被接触物と移動物体という組み合わせではなく、両者とも移動物体であってもよいことはもちろんである。
【００２２】
【発明の効果】
以上記載の如く本発明によれば、従来のように被接触物と移動物体の衝突を危惧しての、両者を離した状態でのシミュレーションや、移動物体にタッチワイヤなどの付属物などを付ける等の必要がなく、しかも高速に接触判定を行うことができる。そのため、タッチワイヤを用いた場合に生じた風の向きや圧力の擾乱が生じることがなく、また接触判定は移動物体が被接触物に衝突する前に行うことができるため、正確なシミュレーションの実施及び被接触物と移動物体の衝突の事前回避が可能となる。
【００２３】
また、被接触物のマークから略一定距離の位置に設定した仮想マークを線ではなくて点とすることにより、仮想マークが線の場合、移動物体のマークから仮想マークの距離は移動物体のマークから仮想マークに垂線を降ろす必要があってこの処理に時間を要するが、点の場合は移動物体のマークと仮想マークを構成する点との距離を測定するだけで接触判定すれば良く、判定を高速に行うことができる。そして接触判定のための撮像を、移動物体の側方、及び移動物体の移動方向の２方向から行うようにしたことにより、移動物体がどのような位置にあっても確実に接触判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明における移動物体接触判定方法を説明するための図である。
【図２】  本発明の移動物体接触判定方法を実施するための構成を説明するための図である。
【図３】  本発明の移動物体接触判定方法を説明するためのフロー図である。
【図４】  従来における風洞でのシミュレーション方法を説明するための図である。
【図５】  搭載物が受ける力を測定する装置の説明図である。
【符号の説明】
１    母機
２    搭載物
３    ロボット
４    センサ
５    計測装置
６    処理装置
７    制御装置
８    風洞内の風
９    支持部
１０  被接触物
１１  移動物体
１２  被接触物に付けたマーク
１３  仮想マーク
１４  移動物体に付けたマーク
１５、１６    撮像装置
１７  画像処理装置
１８  接触判定装置
１９  シャットダウン装置
２０  翼部
２１  矢印
３０〜３７  処理フロー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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