本发明专利技术提供测距装置和测距方法，能不增加测距装置的测量时间而提高二维平面内正交的两个方向上的分辨率。测距装置(1)包括：对对象物出射照射光的发光部(11)；接收对象物的反射光的受光部(12)；基于反射光的传播时间计算与对象物的距离的距离计算部(14)；至少调整受光部(12)的姿态的姿态调整机构(16)；和驱动姿态调整机构(16)的姿态控制部(15)。受光部(12)由二维排列多个像素的二维传感器(12a)构成，距离计算部(14)根据二维传感器(12a)的各像素的受光数据计算二维距离数据。姿态控制部(15)借助姿态调整机构(16)以使二维传感器(12a)的像素阵列方向相对于对象物的棱线方向倾斜规定角度(θ)的方式控制受光部(12)的姿态。角度(θ)的方式控制受光部(12)的姿态。角度(θ)的方式控制受光部(12)的姿态。
【技术实现步骤摘要】
测距装置和测距方法
[0001]本申请要求2020年3月12日提交的日本专利申请JP 2020-43097的优先权，其内容通过引用结合于本申请中。
[0002]本专利技术涉及一种用于基于光的传播时间来测量与对象物的距离的测距装置和测距方法。
技术介绍
[0003]已知一种利用基于光的传播时间来测量与对象物的距离的方法(在下文中，称为TOF法：飞行时间法)的测距装置(在下文中，也称为TOF装置)。TOF装置的原理是，通过测量从发光部出射的照射光被对象物反射并返回到受光部的延迟时间，来计算与对象物的距离。通过在受光部中使用CCD等的二维图像传感器，能够将距离数据显示为二维距离图像，并且能够知道对象物的三维位置和形状。
[0004]如果对象物较小，或者要高精度地测量对象物的形状，则必须提高二维平面内的分辨率。即，这里的问题不是与对象物的距离的分辨率，而是在测量区域内的垂直/水平方向上的测量间隔。在这方面，例如，日本专利特开2018-54381号公报(以下称为专利文献1)中说明了一种光学测距装置，其通过由李萨如扫描确定的投影时刻，对测量对象物投射辐射光，通过来自测量对象物的反射光来测量距离。此时，通过在李萨如扫描的对象区域内改变激光发射时刻，切换到不同的照射图案来进行照射，实质上等同于减小测量位置之间的间隔，能够提高分辨率。
技术实现思路
[0005]当测距装置的受光部由二维传感器构成时，二维平面内的测量精度(分辨率)由二维传感器的像素数、与对象物的距离和视角决定。例如，存在这样的情况，该对象物是主要由平面构成的立体物(三维对象物)，期望测量其棱线(边缘)的位置。此时，当平行于棱线地配置二维传感器的像素阵列时，棱线位置的测量精度由与棱线正交的方向上的像素之间的间隔决定，可能无法满足期望的精度。
[0006]专利文献1中记载的技术是通过改变激光发射时刻以切换成不同的照射图案，但是只能在二维平面内的一个方向上期待通过一种照射图案来提高分辨率。例如，即使通过某一照射图案提高了垂直方向的分辨率，也不能提高与其正交的水平方向的分辨率。如果基于专利文献1的思想，假定要同时提高两个方向的分辨率的照射图案，则可以预想到测量时间增加、帧率降低。
[0007]本专利技术的目的是提供一种测距装置和测距方法，其能够在不增加测量时间的情况下提高二维平面中的两个正交方向的分辨率。
[0008]解决问题的技术方案
[0009]本专利技术提供一种根据光的传播时间来测量与对象物的距离的测距装置，其包括：
对所述对象物出射照射光的发光部；接收来自所述对象物的反射光的受光部；根据由所述受光部接收到的反射光的传播时间来计算与所述对象物的距离的距离计算部；至少调整所述受光部的姿态的姿态调整机构；和驱动所述姿态调整机构的姿态控制部。所述受光部由二维地排列有多个像素的二维传感器构成，所述距离计算部根据所述二维传感器的各像素的受光数据来计算二维距离数据，所述姿态控制部借助于所述姿态调整机构，以使所述二维传感器的像素阵列方向相对于所述对象物的棱线方向倾斜规定角度θ的方式控制所述受光部的姿态。
[0010]本专利技术提供一种根据光的传播时间来测量与对象物的距离的测距方法，其特征在于：用二维地排列有多个像素的二维传感器接收被所述对象物反射的光，根据各像素的受光数据来计算二维距离数据，使所述二维传感器的像素阵列方向相对于所述对象物的棱线方向倾斜规定角度θ来接收光。
[0011]根据本专利技术，在二维平面中彼此正交的两个方向上的分辨率被同时提高，而不增加测量时间。结果，可以高精度地测量尤其是对象物主要由平面构成的立体物的棱线位置。
附图说明
[0012]通过以下结合附图的说明，本专利技术的这些和其他特征、目的和优点将变得更加明显，其中：
[0013]图1是示出测距装置的第一结构示例的图。
[0014]图2是用于说明通过TOF法进行距离测量的原理的图。
[0015]图3是用于说明受光部不倾斜时的分辨率的图。
[0016]图4是用于说明受光部倾斜时的垂直分辨率的图。
[0017]图5是用于说明受光部倾斜时的水平分辨率的图。
[0018]图6是用于说明倾斜角度θ的最佳范围的图。
[0019]图7是示出了用于调整壳体(受光部)的姿态的过程的流程图。
[0020]图8是用于说明基于本实施例的分辨率提高的效果的示例的图。
[0021]图9是示出测距装置的第二结构例的图。
具体实施方式
[0022]下面将说明本专利技术的测距装置的实施方式。但是，本专利技术不应解释为限于以下所示的实施方式的记载内容。本领域技术人员容易理解，在不脱离本专利技术的思想或精神的情况下，可以改变具体的构成。
[0023]在以下说明的本专利技术的构成中，相同的附图标记在不同的附图中通用于相同的部分或具有相同功能的部分，可以省略重复的说明。
[0024]如以下将说明的，本专利技术的测距装置具有调整受光部的姿态的功能，由此能够提高垂直/水平方向上的分辨率。
[0025]实施例1
[0026]图1是示出根据本专利技术的测距装置的第一构成例的图。测距装置(TOF装置)1作为距离测量功能部具有：从光源对对象物照射脉冲光的发光部11；用二维传感器接收从对象物反射的脉冲光的受光部12；用于进行发光部11的点亮/熄灭和发光量控制的发光控制部
13；和根据受光部12的检测信号(受光数据)计算与对象物的距离的距离计算部14，这些功能部被收纳在壳体10的内部。
[0027]此外，作为测距装置1的受光部12的姿态调整功能部，在壳体10内部具有姿态控制部15，在壳体10的外部具有姿态调整机构16。姿态调整机构16保持整个壳体10并调整其姿态(相对于设置面的倾斜角θ)。姿态控制部15基于受光部12的检测信号(亮度数据)来驱动姿态调整机构16，以控制壳体10的姿态，即受光部12的倾斜角θ。
[0028]稍后将说明姿态调整的细节，在距离测量时通过使壳体10倾斜，并且受光部12的二维传感器的像素阵列方向设成与测量对象物的棱线方向以规定角度倾斜相交的状态，由此能够同时提高垂直/水平方向的分辨率。
[0029]在测距装置1中，由距离计算部14计算出的距离数据被发送至外部处理装置2。外部处理装置2例如由个人计算机构成，基于距离数据生成表示对象物的形状的距离图像和表示对象物的棱线位置的位置数据，并显示在显示器等上。
[0030]图2是说明通过TOF法进行距离测量的原理的图。测距装置1具有发光部11和受光部12，并且从诸如激光二极管(LD)或发光二极管(LED)等的发光部11朝向对象物3发射用于距离测量的照射光L1。在此，将叉车用托盘的示例表示为对象物3。托盘是主要由平坦表面构成的立体物，在前表面具有水平棱线31，垂直棱线32以及用于插入叉子的开口部33。例如，在叉车作业中，需要通过测距装置1精确地检测棱线31、32和开口部33的位置，需要将叉子准确地插入开口部33中。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种根据光的传播时间来测量与对象物的距离的测距装置，其特征在于，包括：对所述对象物出射照射光的发光部；接收来自所述对象物的反射光的受光部；根据由所述受光部接收到的反射光的传播时间来计算与所述对象物的距离的距离计算部；至少调整所述受光部的姿态的姿态调整机构；和驱动所述姿态调整机构的姿态控制部，所述受光部由二维地排列有多个像素的二维传感器构成，所述距离计算部根据所述二维传感器的各像素的受光数据来计算二维距离数据，所述姿态控制部借助于所述姿态调整机构，以使所述二维传感器的像素阵列方向相对于所述对象物的棱线方向倾斜规定角度θ的方式控制所述受光部的姿态。2.根据权利要求1所述的测距装置，其特征在于，令呈现在所述受光部的所述二维传感器上的所述对象物的棱线的长度为W、与所述对象物的棱线正交的方向上的所述二维传感器的像素间隔为V时，所述姿态控制部以使所述规定角度θ满足(W/V)sinθ≥2的方式控制所...
【专利技术属性】
技术研发人员：小笠原浩，新谷俊通，小牧孝广，杉山久贵，
申请(专利权)人：日立乐金光科技株式会社，
类型：发明
国别省市：
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