(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザスキャナであって、
内部装置（１０）と外部装置（２３）の間で通信するためのインターフェース（２０）を有し、前記インターフェース（２０）は、双方向データ転送用バスの２つのバスライン（ＣＡＮＨ，ＣＡＮＬ）と、第１の制御ライン（ＳＹＮＣ＿ＩＮ）とを有し、前記第１の制御ラインを利用して、前記外部装置（２３）から前記内部装置（１０）に制御信号を送信することができ、
前記レーザスキャナは前記内部装置（１０）として設けられ、前記インターフェース（２０）は前記内部装置（１０）に対応付けられるレーザスキャナ。
【請求項２】
前記バスライン（ＣＡＮＨ，ＣＡＮＬ）は、ＣＡＮバスに属している、請求項１に記載のレーザスキャナ。
【請求項３】
前記インターフェース（２０）に第２の制御ライン（ＳＹＮＣ＿ＯＵＴ）が設けられ、前記第２の制御ラインを利用して、前記内部装置（１０）から前記外部装置（２３）に制御信号を送信することができる、請求項１または２に記載のレーザスキャナ。
【請求項４】
前記第１の制御ラインおよび前記第２の制御ライン（ＳＹＮＣ＿ＩＮ，ＳＹＮＣ＿ＯＵＴ）は、単方向送信用として機能する、請求項３に記載のレーザスキャナ。
【請求項５】
前記内部装置（１０）は、前記第１の制御ライン（ＳＹＮＣ＿ＩＮ）を利用して送信された制御信号を、自身のデータストリームによって取得して、保存する、請求項１から４のいずれか１項に記載のレーザスキャナ。
【請求項６】
前記第１の制御ライン（ＳＹＮＣ＿ＩＮ）における制御信号には、前記２つのバスライン（ＣＡＮＨ，ＣＡＮＬ）における識別シーケンスが割り当てられ、当該識別シーケンスは、前記外部装置（２３）による測定動作に関する情報、または前記外部装置（２３）の状態に関する情報を含み、前記識別シーケンスは、前記第１の制御ライン（ＳＹＮＣ＿ＩＮ）における制御信号に対して時間的にオフセットされる、請求項１から５のいずれか１項に記載のレーザスキャナ。
【請求項７】
前記内部装置（１０）は、自身のデータストリームによって、前記バスライン（ＣＡＮＨ，ＣＡＮＬ）を用いて送信された前記識別シーケンスを取得して、保存する、請求項６に記載のレーザスキャナ。
【請求項８】
前記識別シーケンスが、前記第１の制御ライン（ＳＹＮＣ＿ＩＮ）における制御信号よりも時間的に先行して前記外部装置（２３）から前記内部装置（１０）に送信される、請求項６または７に記載のレーザスキャナにおいて、
前記識別シーケンスに対する時間的割り当てを定義する情報が、バスライン（ＣＡＮＨ，ＣＡＮＬ）を用いて前記外部装置（２３）から前記内部装置（１０）に送信される、レーザスキャナ。
【請求項９】
前記インターフェース（２０）には、電源ライン（ＶＣＣ）かアース（ＧＮＤ）またはその両方が設けられる、請求項１から８のいずれか１項に記載のレーザスキャナ。
【請求項１０】
前記インターフェース（２０）が通信する対象である前記外部装置（２３）は、前記レーザスキャナとして設けられる携帯型三次元測定器が取り付けられる台車（２７）に対応付けられる、請求項１から９のいずれか１項に記載のレーザスキャナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部装置と外部装置の間で通信するためのインターフェースに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、米国特許第７，４３０，０６８号から知られるようなレーザスキャナを利用して、レーザスキャナの周囲環境を光学的に走査して測定することができる。レーザスキャナは、例えば、閉鎖空間を測定するために、固定ベースを用いて構成することも、または、例えばトンネルを測定するために、台車に搭載することもできる。後者の場合、台車は、トンネルを通って移動するため、螺旋状の走査が行われる。レーザスキャナのデータは、評価中に、台車の直線移動についてのデータと組み合わされ、この直線移動は、例えば、内部装置として機能するレーザスキャナにとっては外部装置である装置によって検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７，１９３，６９０号明細書
【特許文献１】米国特許第７，４３０，０６８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、導入部で言及したタイプのインターフェースを改善するという目的に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、本発明に従って、請求項１の特徴を含むレーザスキャナを利用して達成される。従属請求項は、有利な構成に関するものである。すなわち、本発明は、レーザスキャナであって、内部装置（１０）と外部装置（２３）の間で通信するためのインターフェース（２０）を有し、前記インターフェース（２０）は、双方向データ転送用バスの２つのバスライン（ＣＡＮＨ，ＣＡＮＬ）と、第１の制御ライン（ＳＹＮＣ＿ＩＮ）とを有し、前記第１の制御ラインを利用して、前記外部装置（２３）から前記内部装置（１０）に制御信号を送信することができ、前記レーザスキャナは前記内部装置（１０）として設けられ、前記インターフェース（２０）は前記内部装置（１０）に対応付けられる。
【０００６】
本発明に係るレーザスキャナの一実施形態においては、制御信号を利用して、外部装置のデータに内部装置のデータを同期させることを可能にする。高速の制御信号を利用するためだけでなく、より多くの情報と共に前記制御信号を提供するために、制御信号には識別シーケンスが割り当てられ、この識別シーケンスは、バスを介して送信されて、制御信号を特定のイベントに割り当てる。ここで、前記識別シーケンスは、前記制御信号と同時に送信されて保存されるのか、または制御信号に対して時間的にオフセットされた方式、すなわち、先行モードまたは後続（時間的に遅延される）モードで送信されて保存されるのかどうかは、重要ではない。また、バス上で渡された識別シーケンスを利用して、動作モードを予め定義することもできる。制御信号同士の衝突を避けるため、内部装置と外部装置の間には、各方向にそれぞれ一つの個別制御ラインが設けられると好ましい。ただし、バスは、双方向に利用することができる。バスとして、ＣＡＮバスは、インターフェースに２つのみ（ちょうど２つ）のバスラインしか必要としないという利点を有する。ただし、より多くのバスラインを備えることが適する場合は、他のバスシステム（ＵＳＢなど）も利用可能である。インターフェース内の電源およびアースは、専用の電源を持たない、より小さい外部装置を接続できるようにする。
【０００７】
内部装置は、携帯型三次元測定器、特に、周囲環境を光学的に走査して測定できるレーザスキャナであってよい。
【０００８】
外部装置は、内部装置のデータと適宜同期するように意図されるデータを供給する任意の装置であってよい。内部装置がレーザスキャナである場合、外部装置は、補足データ、例えば、非光学データや、レーザスキャナの移動に関するデータを提供する。
【０００９】
レーザスキャナが台車に搭載される場合、外部装置は、その台車の移動（線形移動）を検出することができる。台車は、開放空間において、または閉鎖空間内、例えば、長いホールやトンネル内で移動することができる。開放空間の場合、外部装置はＧＰＳ受信機であってよい。台車は、レール上、または道路上で移動できる。適用領域は、道路地図の作製やトンネルの実地検査である。したがって、検査列車は、多数のトンネルが存在する、鉄道線路の山岳区域を移動することができ、検査列車は、この山岳区域を、例えば、自動走行して、落石についてレールを検査すると共に、亀裂についてトンネルを検査する。
【００１０】
下記において、図面に記載した例示的実施例に基づいて、本発明を更に詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】インターフェースの基本的な図である。
【図２】台車に搭載されて、本発明に係るインターフェースを備えるレーザスキャナを示す模式図である。
【図３】第１制御ラインにおける制御信号の時間シーケンス、およびＣＡＮバスにおける前記制御信号の識別シーケンスを示す図である。
【図４】第２制御ラインにおける制御信号の時間シーケンス、およびＣＡＮバスにおける前記制御信号の識別シーケンスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
レーザスキャナ１０は、当該レーザスキャナ１０の周囲環境を光学的に走査して測定する装置として設けられる。レーザスキャナ１０は、測定ヘッド１２およびベース１４を有する。測定ヘッド１２は、垂直軸を中心に回転できるユニットとして、ベース１４に取り付けられる。測定ヘッド１２は、水平軸を中心に回転できるミラー１６を有し、前記ミラー１６を利用して、周囲環境にレーザビームが放出され、反射信号が受け取られる。測定ヘッド１２の更なる詳細は、例えば、米国特許第７，１９３，６９０号および米国特許第７，４３０，０６８号に記載されており、これらの米国特許は、その各開示内容を本願明細書の一部として援用する。ベース１４は、レーザスキャナ１０の定常規準系を規定する。インターフェース２０は、レーザスキャナ１０、好ましくはベース１４に設けられ、前記インターフェース２０は、例えば、ベース１４と構造的に一体化することができる。
【００１３】
インターフェース２０は、内部装置としてのレーザスキャナ１０が、外部装置２３と通信するための機能を担う。ハードウェアに加え、通信プロトコルもインターフェース２０に割り当てられる。例示的実施形態において、インターフェース２０は、６つのターミナル、すなわち、ＣＡＮバスの（ちょうど）２つのバスラインＣＡＮＨ（高速）およびＣＡＮＬ（低速）、第１制御ラインＳＹＮＣ＿ＩＮ、第２制御ラインＳＹＮＣ＿ＯＵＴ、電源ラインＶＣＣ、ならびにアースＧＮＤを有する。ＣＡＮバスは、自動車部門で知られており、この部門に対応した仕様が定められている。２つのバスラインＣＡＮＨおよびＣＡＮＬは、データ転送で双方向に使用される。転送速度を上げるために、差分データ転送が利用される。
【００１４】
２つの制御ラインＳＹＮＣ＿ＩＮおよびＳＹＮＣ＿ＯＵＴは、データ転送で単方向に使用される。第１制御ラインＳＹＮＣ＿ＩＮにおいて、レーザスキャナ１０は、外部装置から制御信号（ＳＹＮＣ）を受け取ることができる。第２制御ラインＳＹＮＣ＿ＯＵＴにおいて、レーザスキャナ１０は、外部装置に制御信号（ＳＹＮＣ）を出力する。外部装置は、専用の電源装置を備えていない場合、電源ラインＶＣＣ（５Ｖ、最大５００ｍＡ）に接続することができる。アースＧＮＤは、電源供給のためだけでなく、ＣＡＮバスおよびスクリーニング処理にも利用することができる。好ましくは、レーザスキャナ１０のインターフェース２０は、ケーブル２５のプラグを挿入できるソケットとして具現される。そして、ケーブル２５は、その他方端において、外部装置２３の対応するインターフェース２０に挿入される。
【００１５】
一例の動作モードによれば、外部装置２３は、特定の時点で、レーザスキャナ１０のインターフェース２０の第１制御ラインＳＹＮＣ＿ＩＮに制御信号を渡す。レーザスキャナ１０は、受け取った制御信号をリアルタイムで自身のデータストリームに渡し、これにより、制御信号は前記データストリームと共に保存される。制御信号の後には、制御信号に割り当てられた識別シーケンス（または識別シーケンスによる宣言）が続くが、この識別シーケンスは、外部装置が、ＣＡＮバスＣＡＮＨ，ＣＡＮＬを介して、前記制御信号とほぼ同時に（ただし、適切な場合は時間遅延された方式で）出力したものである。識別シーケンスは、制御信号がどのイベントを表しているのかに関する情報を含む。このイベントは、測定値、例えば、距離、角度、もしくは濃度値、または外部装置２３の状態メッセージの送信処理であってよい。これについての制限はない。レーザスキャナ１０は、同様に、適切な場合は時間遅延方式で受け取った識別シーケンスを、自身のデータストリーム内に、適切な場合は時間遅延方式で渡し、これにより、識別シーケンスが前記データストリームと共に保存される。この後、データの評価中に、前記識別シーケンスを利用して、制御信号を識別し、測定ヘッド１２から受け取ったデータに前記制御信号を同期させることができる。
【００１６】
これに応じて、レーザスキャナ１０は、レーザスキャナ１０のインターフェース２０の第２制御ラインＳＹＮＣ＿ＯＵＴに対して、特定の時点で、例えば、ミラー１６が測定ヘッド１２に向けてレーザビームを照射した場合、または測定ヘッド１２が他の特定の状態に到達した場合に、制御信号を渡すことができる。外部装置２３は、この制御信号を、ケーブル２５を介して受け取る。制御信号の後には、レーザスキャナ１０が、適切な場合は時間遅延方式で、ＣＡＮバスＣＡＮＨ，ＣＡＮＬを介して出力した識別シーケンスが再び続く。この識別シーケンスも、制御信号がどのイベントを表しているのかに関する情報を含むため、外部装置２３は、制御信号を識別することができ、その制御信号を利用して、自身のデータを同期させることができる。
【００１７】
制御信号の後に識別シーケンスが続く説明した動作モードは、測定結果が、ほぼ即時に転送されるように意図される場合に特に有利である。また、制御信号に割り当てられる識別シーケンスが、前記制御信号よりも時間的に先行して前記制御信号を宣言する動作モードも利用できる。この動作モードは、制御信号が、アクションの開始、例えば、データ記録の開始に使用されるように意図される場合に特に有利である。動作モード（ひいては、制御信号と識別シーケンスの時間的割り当て）は、それ自体を識別シーケンスによって定義する、すなわち、レーザスキャナ１０と外部装置２３（一般にはバス加入機器）の間で協議することができる。協議動作モードは、一連のイベントについて予め定義することも、または、識別シーケンスが、（先行する、または後続の）制御信号についての説明を含んでもよい。
【００１８】
例示的実施形態において、ベース１４は台車２７に搭載され、外部装置２３は、例えば、車輪位置の検出を利用して、台車２７の経路検出を行う機能を担う。台車２７およびその上に搭載されたレーザスキャナ１０のこの構成は、トンネルの実地検査や道路地図の作製に利用される。測定ヘッド１２の回転移動および台車２７の直線移動により、螺旋状走査が行われる。インターフェース２０を利用して、外部装置２３のデータ、すなわち台車２７の経路検出と、レーザスキャナ１０のデータとを同期させることができ、適切な場合はこれらを校正することもできる。
【００１９】
ただし、外部装置２３は、レーザスキャナ１０のデータと適宜同期されることを目的とするデータを提供する各種の他の装置であってもよい。
【符号の説明】
【００２０】
１０  レーザスキャナ、１２  測定ヘッド、１４  バス、１６  ミラー、２０  インターフェース、２３  外部装置、２５  ケーブル、２７  台車、ＣＡＮＨ  高速ＣＡＮバスライン、ＣＡＮＬ  低速ＣＡＮバスライン、ＳＹＮＣ＿ＩＮ  第１制御ライン、ＳＹＮＣ＿ＯＵＴ  第２制御ライン、ＶＣＣ  電源、ＧＮＤ  アース。
【図１】
0005290436.tif 000002
【図２】
0005290436.tif 000003
【図３】
0005290436.tif 000004
【図４】
0005290436.tif 000005