(57)【要約】【課題】測定の対象となる物体が所定の測定方向に移動した移動量を精度良く測定する。【解決手段】センサーは、伸縮式アームのアーム本体のアーム表面から、濃淡や色具合などによって周囲と比較して特徴のある部分を特定するとともに、特徴部分の表面状態（濃淡や色具合など）を取得し、特定された特徴部分がアーム本体の移動方向への移動に伴ってＹ軸方向へ変位した変位量を検出する。処理部は、アーム本体がＹ軸方向に特定点Ａ（ゼロ点）から所定長さだけ離れた地点との間（所定の区間）を往復移動する際に往路の変位量と復路の変位量との差分を検出し、その検出された差分を学習値として記憶部に記憶しておく。そして、処理部は、学習機能によって算出された学習値を記憶部から読み出してアーム本体のＹ軸方向への変位量から除算することで上記変位量を補正する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体が所定の測定方向に移動した移動量を測定する移動量測定装置であって、
前記物体の表面から特徴のある部分を特定する特徴特定手段と、
前記特徴特定手段によって特定された前記特徴部分が前記物体の移動に伴って所定の成分方向へ変位した変位量を計数する変位量計数手段と、
前記物体が前記測定方向に所定長さだけ離れた地点との間を往復移動した際に前記変位量計数手段によって計数された所定の区間での往路の変位量と復路の変位量との差分を検出する差分検出手段と、
前記差分検出手段によって検出された前記差分を記憶する差分記憶手段と、
前記変位量計数手段によって計数された前記特徴部分の前記成分方向への変位量を、前記差分記憶手段が記憶する前記差分を用いて補正する変位量補正手段と、
前記変位量補正手段によって補正された補正後の変位量を前記測定方向への変位量に換算し、その換算された前記測定方向への変位量を前記移動量に換算する移動量算出手段と、
を備えることを特徴とする移動量測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の移動量測定装置において、
前記変位量補正手段は、前記変位量計数手段によって計数された前記特徴部分の前記成分方向への変位量を、前記差分記憶手段が記憶する前記差分に所定の補正係数を掛け合わせた補正後の差分を用いて補正すること
を特徴とする移動量測定装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２の何れか１項に記載の移動量測定装置において、
前記変位量補正手段は、前記変位量計数手段によって計数された前記特徴部分の前記成分方向への変位量を、前記差分記憶手段が記憶する複数回の前記差分の平均値を用いて補正することを特徴とする移動量測定装置。
【請求項４】
請求項３に記載の移動量測定装置において、
前記変位量補正手段は、前記変位量計数手段によって計数された前記特徴部分の前記成分方向への変位量を、複数回の前記差分それぞれに重み付けをした後に算出した平均値を用いて補正することを特徴とする移動量測定装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の移動量測定装置において、
前記区間が複数存在し、
前記変位量補正手段は、前記変位量計数手段によって計数された前記特徴部分の前記成分方向への変位量を、前記区間ごとに、前記差分記憶手段が記憶する前記差分を用いて補正すること
を特徴とする移動量測定装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の移動量測定装置において、
前記成分方向は前記測定方向と同一方向に設定されていることを特徴とする移動量測定装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の移動量測定装置において、
前記成分方向は前記測定方向とは異なる方向に設定されており、
前記移動量算出手段は、前記移動量検出手段によって検出された前記成分方向への変位量を前記測定方向と前記成分方向とがなす仰角に基づき前記測定方向への変位量に換算し、その換算された前記測定方向への変位量を前記移動量に換算すること
を特徴とする移動量測定装置。
【請求項８】
請求項６または請求項７の何れか１項に記載の移動量測定装置において、
前記成分方向は前記測定方向と同一平面上に設定されていること
を特徴とする移動量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定の対象となる物体が所定の測定方向に移動した移動量を精度良く測定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、レーザ光を照射した物体表面からの拡散光によって生じるスペックルパターンを利用して、物体の移動量を測定する点が記載されている。
また、特許文献２には、インピーダンス等分布状態とみなされる平行導体（３８）の一端に高周波パルスを印加し、この平行導体（３８）の途中にインピーダンス不整合発生器（２）を設置し、インピーダンス不整合発生器（２）によって反射波を発生させ、これが返ってくるまでの時間を測定し、この時間に電圧の伝搬速度を乗ずることで、平行導体端の印加位置からインピーダンス不整合発生器（２）までの距離を計測する点が記載されている。
【０００３】
また、特許文献３には、模様データ記憶手段８Ａから高精度温度センサ６で測定されたスケール板３の温度に対応する模様データを呼び出し、移動体２の現位置における画像センサ４の撮像データと模様データを位置演算手段８Ｂで照合し、スケール板３上の絶対位置を演算・特定してその数値を記憶し、移動体２が移動して停止した位置において、再び画像センサ４の撮像データと模様データを位置演算手段８Ｂで照合し、スケール板３における絶対位置を演算・特定してその数値から記憶された原点の数値を引いた移動量を算出する点が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−２３５００７号公報
【特許文献２】特開２０００−１２１３０８号公報
【特許文献３】特開２００６−２９９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示される技術では、測定対象の材質や表面状態によってはスペックルパターンに歪みが生じることがあり、測定精度が低下するおそれがあった。
また、特許文献２に開示される技術では、平行導体（３８）以外の移動物体の移動量を測定できないという問題があった。
【０００６】
また、特許文献３に開示される技術でも同様に、スケール板３以外の移動物体の移動量を測定できないという問題があった。
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、測定対象および測定長さが限定されず、測定対象の材質および表面状態に拘わらず、測定の対象となる物体が所定の測定方向に移動した移動量を精度良く測定する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するためになされた請求項１に係る移動量測定装置は、物体が所定の測定方向に移動した移動量を測定する移動量測定装置であって、前記物体の表面から特徴のある部分を特定する特徴特定手段と、前記特徴特定手段によって特定された前記特徴部分が前記物体の移動に伴って所定の成分方向へ変位した変位量を計数する変位量計数手段と、前記物体が前記測定方向に所定長さだけ離れた地点との間を往復移動した際に前記変位量計数手段によって計数された所定の区間での往路の変位量と復路の変位量との差分を検出する差分検出手段と、前記差分検出手段によって検出された前記差分を記憶する差分記憶手段と、前記変位量計数手段によって計数された前記特徴部分の前記成分方向への変位量を、前記差分記憶手段が記憶する前記差分を用いて補正する変位量補正手段と、前記変位量補正手段によって補正された補正後の変位量を前記測定方向への変位量に換算し、その換算された前記測定方向への変位量を前記移動量に換算する移動量算出手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
このように構成された本発明の移動量測定装置によれば、物体の表面から特徴のある部分を特定する手法を採用しているので、測定対象が限定されず、且つ測定長さが限定されない。また、上述のような物体の表面から特徴のある部分を特定する手法は、測定対象の材質および表面状態に影響されにくい。さらに、特徴部分の成分方向への変位量を、学習機能によって検出された所定の区間での往路の変位量と復路の変位量との差分を用いてリアルタイムに補正するので、測定精度が向上する。
【０００９】
したがって、本発明の移動量測定装置によれば、測定対象および測定長さが限定されず、測定対象の材質および表面状態に拘わらず、測定の対象となる物体が所定の測定方向に移動した移動量を精度良く測定することができる。
【００１０】
なお、学習機能によって検出された差分については予め補正してから、特徴部分の成分方向への変位量の補正に用いるようにしてもよい。例えば、所定の補正係数を掛け合わせる方法（請求項２）や複数回の差分の平均値を算出する方法（請求項３）、複数回の差分それぞれに重み付けをした後に平均値を算出する方法（請求項４）などが考えられる。
【００１１】
このようにすれば、特徴部分の成分方向への変位量の補正を更に精度良く行うことができる。
また、前記所定の区間を複数設定するようにしてもよい（請求項５）。この場合、特徴部分の成分方向への変位量を区間ごとに差分を用いて補正することになる。
【００１２】
このようにすれば、特徴部分の成分方向への変位量の補正を更に精度良く行うことができる。
また、成分方向については、測定方向と同一方向に設定されていてもよいし（請求項６）、測定方向とは異なる方向に設定されていてもよい（請求項７）。
【００１３】
なお、後者の場合には、移動量算出手段が、変位量検出手段によって検出された成分方向への変位量を測定方向と成分方向とがなす仰角に基づき測定方向への変位量に換算し、その換算された測定方向への変位量を物体の測定方向への移動量に換算するとよい。
【００１４】
また、上述の成分方向が測定方向と同一平面上に設定されていることが考えられる（請求項８）。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】移動量測定装置（１センシング）のブロック図（ａ）および説明図（ｂ）
【図２】移動量測定装置（１センシング）の測定の様子を示す平面図および正面図
【図３】移動量測定装置（１センシング）の測定の様子を示す斜視図
【図４】移動量測定装置（１センシング）の測定の様子を示す説明図（１）
【図５】移動量測定装置（１センシング）の測定の様子を示す説明図（２）
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に本発明の実施形態を図面とともに説明する。
図１に示す移動量測定装置１は、物体が所定の測定方向に移動した移動量を測定する装置である。なお、本実施形態では一例として、移動量測定装置１が、作業用車両に搭載される伸縮式アームが伸張した長さ寸法を測定する例を挙げる。
【００１７】
［１．移動量測定装置１の構成の説明］
次に、移動量測定装置１の具体的な構成について説明する。
この移動量測定装置１は、センサー１０と、演算部２０と、記憶部３０と、外部出力部４０と、を備える。
【００１８】
［１．１．センサー１０の構成の説明］
センサー１０は、図２，３に示すように、伸縮式アーム１００のアーム本体１０１の表面（以下アーム表面）１０１ａに対向して設置され、レーザをアーム表面１０１ａに向けて照射する発光部と、発光部から照射された後にアーム表面１０１ａで反射されたレーザを受光する受光部と、受光部が受光したレーザに基づき各種処理を実行する処理部と、を有する。
【００１９】
なお、発光部および受光部は、それぞれアーム表面１０１ａとの間の距離がアーム本体１０１の移動中も常に一定となるよう設置される。
また、処理部は、受光部が受光したレーザに基づき、アーム表面１０１ａから、濃淡や色具合などによって周囲と比較して特徴のある部分（特徴部分）を特定するとともに、特徴部分の表面状態（濃淡や色具合など）を取得する。そして、処理部は、特定された特徴部分がアーム本体１０１の移動方向（測定方向に該当）への移動に伴ってＹ軸方向（成分方向に該当）へ変位した変位量を検出する（図１（ｂ）参照）。なお、Ｙ軸は、アーム本体１０１の移動方向と同一に設定され、このことからＹ軸とアーム本体１０１の移動方向とは同一平面上に設定される。また、処理部は、センサー１０の検出範囲から外れる度に他の特徴部分を抽出して変位量の検出を継続する。
【００２０】
さらに、処理部は、補正後の特徴部分の変位量を加算することでトータルの変位量を検出する。
また、処理部は、上記変位量を補正するための補正係数を予め算出しておく学習機能を有している。この学習機能には、図４（ａ）に例示するような、アーム本体１０１がＹ軸方向に特定点Ａ（ゼロ点）から所定長さだけ離れた地点との間を往復移動する際に、往路移動時および復路移動時でセンサー１０のカウント値が同数となるだけ移動しても、元の位置（特定点Ａ）に戻らずにずれが生じるのを解消する効果がある。すなわち、処理部は、アーム本体１０１がＹ軸方向に特定点Ａから所定長さだけ離れた地点との間（所定の区間）を往復移動する際に往路の変位量と復路の変位量との差分を検出し（図４（ｂ）の上段参照）、その検出された差分を学習値として記憶部３０に記憶しておく。
【００２１】
そして、処理部は、上記学習値を用いて上記変位量を補正する。なお、本実施形態では、処理部は、学習機能によって算出された学習値を記憶部３０から読み出して上記変位量から除算することで上記変位量を補正する（図４（ｂ）の下段参照）。
【００２２】
さらに、処理部は、検出したＹ軸方向への変位量を演算部２０に送信する。
なお、センサー１０は、特徴特定手段、変位量計数手段、差分検出手段および変位量補正手段に該当する。
【００２３】
［１．２．演算部２０の構成の説明］
演算部２０は、センサー１０から送られたＹ軸方向への変位量から、アーム本体１０１の移動方向への移動量を算出する。なお、本実施形態では、Ｙ軸方向がアーム本体１０１の移動方向と同一に設定され、両者がなす角度が０度であるので、Ｙ軸方向への変位量をそのままアーム本体１０１の移動方向への移動量とする。
【００２４】
さらに、演算部２０は、算出したアーム本体１０１の移動方向への移動量を記憶部３０に記憶させたり外部出力部４０に外部へ出力させたりする。
なお、演算部２０は移動量算出手段に該当する。
【００２５】
［１．３．記憶部３０の構成の説明］
記憶部３０は、各種のデータやプログラム等の一時的な記憶領域として利用される。また、記憶部３０は、上記補正係数を記憶しておくのに利用される。
【００２６】
なお、記憶部３０は差分記憶手段に該当する。
［１．４．外部出力部４０の構成の説明］
外部出力部４０は、各種のデータを外部に出力する機能を有する。
【００２７】
［２．実施形態の効果］
このように本実施形態の移動量測定装置１によれば、物体表面（例えば伸縮式アーム１００のアーム本体１０１の表面１０１ａ）の特徴部分の所定の成分方向への変位量を所定の測定方向への変位量に換算しており、そのために物体の表面から特徴のある部分を特定する手法を採用しているので、測定対象が限定されず、且つ測定長さが限定されない。また、上述のような物体の表面から特徴のある部分を特定する手法は、測定対象の材質および表面状態に影響されにくい。さらに、特徴部分の成分方向への変位量を、学習機能によって算出した補正係数を用いてリアルタイムに補正するので、測定精度が向上する。
【００２８】
したがって、本実施形態の移動量測定装置１によれば、測定対象および測定長さが限定されず、測定対象の材質および表面状態に拘わらず、測定の対象となる物体が所定の測定方向に移動した移動量を精度良く測定することができる。
【００２９】
［３．他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のような様々な態様にて実施することが可能である。
【００３０】
（１）上記実施形態では、学習機能でアーム本体１０１の変位量を測定する区間を一つ設定しているが、これには限られず、上記区間を複数設定するようにしてもよい。一例を挙げると、図４（ｃ）に例示するように、Ｙ軸上に特定点を二つ設定することで、特定点Ａ（ゼロ点）から所定距離離れた特定点Ｂ(例えば１００ｍｍ地点)までの区間Ａ、特定点Ｂから特定点Ａとは反対方向に所定長さだけ離れた地点までの区間Ｂを設定し、区間Ａの往路移動時、区間Ｂの往復移動時および区間Ａの復路移動時のそれぞれで学習値を算出し、それぞれの区間でのアーム本体１０１のＹ軸方向への変位量を学習値を用いて補正するといった具合である。
【００３１】
このようにすれば、アーム本体１０１のＹ軸方向への変位量の補正を更に精度良く行うことができる。
（２）また、学習値を予め補正してから、上記変位量の補正に用いるようにしてもよい。例えば、（イ）学習値に所定の補正係数を掛け合わせる方法や、（ロ）複数回の差分の平均値を算出して学習値とする方法、（ハ）複数回の差分それぞれに重み付けをした後に平均値を算出して学習値とする方法などが挙げられる。なお、（イ）学習値に所定の補正係数を掛け合わせる方法の具体例としては、例えば、前回の学習時に検出した復路移動時の変位量に対する往路移動時の変位量の割合を算出し、算出した値を補正係数として今回の学習値に掛け合わせるといった具合である。また、（ロ）複数回の差分の平均値を算出して学習値とする方法の具体例としては、例えば、Ｎ回分の差分を合計した値にＮの逆数を掛け合わせ、算出した値を学習値とするといった具合である。また、（ハ）複数回の差分それぞれに重み付けをした後に平均値を算出して学習値とする方法の具体例としては、例えば、図５に例示するように、Ｎ回目の差分に２のＮ乗の逆数を掛け合わせてＮ回分を合計し、算出した値を学習値とするといった具合である。なお、上記他の実施形態（１）のように上記区間が複数設定されている場合には、区間ごとに学習値を予め補正してから、上記変位量の補正に用いるようにするとよい。
【００３２】
このようにすれば、上記変位量の補正を更に精度良く行うことができる。
（３）上記実施形態では、Ｙ軸方向がアーム本体１０１の移動方向と同一に設定されているが、これには限られず、Ｙ軸方向とアーム本体１０１の移動方向とが所定の角度をなすように設定し、その角度に基づきＹ軸方向への変位量からアーム本体１０１の移動方向への変位量を算出するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１…移動量測定装置、１０…センサー、２０…演算部、３０…記憶部、４０…外部出力部、１００…伸縮式アーム、１０１…アーム本体、１０１ａ…アーム本体の表面
【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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