再表2019-151238IP Force 特許公報全文掲載

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
【公報種別】再公表特許(A1)
(11)【国際公開番号】WO/0
(43)【国際公開日】2019年8月8日
【発行日】2020年12月3日
(54)【発明の名称】座標系統合方法、及び柱状体を備える装置
(51)【国際特許分類】
   G01C 15/00 20060101AFI20201106BHJP
   G01C 15/06 20060101ALI20201106BHJP
   G01B 11/00 20060101ALI20201106BHJP
【ＦＩ】
   G01C15/00 101
   G01C15/06 T
   G01C15/00 103Z
   G01B11/00 Z
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
【全頁数】23
【出願番号】特願2019-569124(P2019-569124)
(21)【国際出願番号】PCT/0/0
(22)【国際出願日】2019年1月29日
(31)【優先権主張番号】特願2018-17053(P2018-17053)
(32)【優先日】2018年2月2日
(33)【優先権主張国】JP
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT
(71)【出願人】
【識別番号】000000099
【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ
(71)【出願人】
【識別番号】000198363
【氏名又は名称】ＩＨＩ運搬機械株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100113435
【弁理士】
【氏名又は名称】黒木 義樹
(74)【代理人】
【識別番号】100170818
【弁理士】
【氏名又は名称】小松 秀輝
(72)【発明者】
【氏名】久保 諒太郎
(72)【発明者】
【氏名】坂野 肇
(72)【発明者】
【氏名】林 俊寛
【テーマコード（参考）】
2F065
【Ｆターム（参考）】
2F065AA04
2F065AA31
2F065BB05
2F065BB15
2F065BB27
2F065DD03
2F065FF11
2F065GG04
2F065MM16
2F065QQ41
(57)【要約】
物体検出センサのセンサ座標系と予め設定された基準座標系とを対応付ける座標系統合方法であって、物体検出センサをアームに取り付ける取付冶具に設置されるとともにセンサ座標系を定義する校正用マーカと、アームに設置されるとともに基準座標系を定義する基準マーカとを第２計測装置によって計測する計測工程と、計測工程の計測結果に基づいて、校正用マーカ部によって定義されるセンサ座標系と基準マーカによって定義される基準座標系とを対応付ける統合工程と、を含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
対象装置に取り付けられ前記対象装置の周囲の物体を検出する物体検出センサのセンサ座標系と、前記対象装置に対して予め設定された基準座標系とを対応付ける座標系統合方法であって、
前記物体検出センサを前記対象装置に取り付ける取付冶具に設置されるとともに前記センサ座標系を定義する３以上の校正用マーカと、前記対象装置に設置されるとともに前記基準座標系を定義する３以上の基準マーカと、を計測装置によって計測する計測工程と、
前記計測工程の計測結果に基づいて、前記校正用マーカによって定義される前記センサ座標系と前記基準マーカによって定義される前記基準座標系とを対応付ける統合工程と、を含む座標系統合方法。
【請求項2】
前記物体検出センサは、第１物体検出センサと、第２物体検出センサと、を含み、
前記取付冶具は、前記第１物体検出センサを前記対象装置に取り付ける第１取付冶具と、前記第２物体検出センサを前記対象装置に取り付ける第２取付冶具と、を含み、
前記校正用マーカは、前記第１取付冶具に設置されるとともに前記第１物体検出センサの第１センサ座標系を定義する３以上の第１校正用マーカと、前記第２取付冶具に設置されるとともに前記第２物体検出センサの第２センサ座標系を定義する３以上の第２校正用マーカと、を含み、
前記基準マーカは、前記対象装置に３以上設置され、前記計測装置が３以上の前記第１校正用マーカを計測するときに少なくとも３以上の前記基準マーカが前記第１校正用マーカとともに計測される方向を向き、前記計測装置が３以上の前記第２校正用マーカを計測するときに少なくとも３以上の前記基準マーカが前記第２校正用マーカとともに計測される方向を向き、
前記計測工程では、３以上の前記第１校正用マーカと３以上の基準マーカとを前記計測装置によって計測し、３以上の前記第２校正用マーカと３以上の基準マーカとを前記計測装置によって計測し、
前記統合工程では、前記第１校正用マーカによって定義される前記第１センサ座標系と前記基準座標系とを対応付け、前記第２校正用マーカによって定義される前記第２センサ座標系と前記基準座標系とを対応付ける、請求項１に記載の座標系統合方法。
【請求項3】
前記物体検出センサは、前記対象装置の周囲に複数のレーザ光を照射することによって物体を検出するセンサである、請求項１に記載の座標系統合方法。
【請求項4】
前記物体検出センサは、前記対象装置の周囲に複数のレーザ光を照射することによって物体を検出するセンサである、請求項２に記載の座標系統合方法。
【請求項5】
対象装置に取り付けられ前記対象装置の周囲の物体を検出する物体検出センサのセンサ座標系と、前記対象装置に対して予め設定された基準座標系とを対応付ける座標系統合方法であって、
前記物体検出センサを前記対象装置に取り付ける取付冶具又は前記物体検出センサに設けられるとともに前記センサ座標系を定義するセンサ座標特定部と、前記取付冶具に設置されるとともに校正用マーカ座標系を定義する３以上の校正用マーカと、を第１計測装置によって計測する第１計測工程と、
前記第１計測工程の計測結果に基づいて、前記センサ座標特定部によって定義される前記センサ座標系と、前記校正用マーカによって定義される校正用マーカ座標系と、を対応付ける第１対応付工程と、
３以上の前記校正用マーカと、前記対象装置に設置されるとともに前記基準座標系を定義する３以上の基準マーカと、を第２計測装置によって計測する第２計測工程と、
前記第２計測工程の計測結果に基づいて、前記校正用マーカによって定義される前記校正用マーカ座標系と、前記基準マーカによって定義される前記基準座標系とを対応付ける第２対応付工程と、
前記第１対応付工程で対応付けられた前記センサ座標系及び前記校正用マーカ座標系と、前記第２対応付工程で対応付けられた前記校正用マーカ座標系及び前記基準座標系と、に基づいて、前記センサ座標系と前記基準座標系とを対応付ける統合工程と、を含む座標系統合方法。
【請求項6】
前記物体検出センサは、第１物体検出センサと、第２物体検出センサと、を含み、
前記取付冶具は、前記第１物体検出センサを前記対象装置に取り付ける第１取付冶具と、前記第２物体検出センサを前記対象装置に取り付ける第２取付冶具と、を含み、
前記センサ座標特定部は、前記第１取付冶具又は前記第１物体検出センサに設けられるとともに前記第１物体検出センサの第１センサ座標系を定義する第１センサ座標特定部と、前記第２取付冶具又は前記第２物体検出センサに設けられるとともに前記第２物体検出センサの第２センサ座標系を定義する第２センサ座標特定部と、を含み、
前記校正用マーカは、前記第１取付冶具に設置されるとともに第１校正用マーカ座標系を定義する３以上の第１校正用マーカと、前記第２取付冶具に設置されるとともに第２校正用マーカ座標系を定義する３以上の第２校正用マーカと、を含み、
前記基準マーカは、前記対象装置に３以上設置され、前記第２計測装置が３以上の前記第１校正用マーカを計測するときに少なくとも３以上の前記基準マーカが前記第１校正用マーカとともに計測される方向を向き、前記第２計測装置が３以上の前記第２校正用マーカを計測するときに少なくとも３以上の前記基準マーカが前記第２校正用マーカとともに計測される方向を向き、
前記第１計測工程では、前記第１センサ座標特定部と３以上の前記第１校正用マーカとを前記第１計測装置によって計測し、前記第２センサ座標特定部と３以上の前記第２校正用マーカとを前記第１計測装置によって計測し、
前記第１対応付工程では、前記第１センサ座標特定部によって定義される前記第１センサ座標系と前記第１校正用マーカによって定義される前記第１校正用マーカ座標系とを対応付け、前記第２センサ座標特定部によって定義される前記第２センサ座標系と前記第２校正用マーカによって定義される前記第２校正用マーカ座標系とを対応付け、
前記第２計測工程では、３以上の前記第１校正用マーカと３以上の前記基準マーカとを前記第２計測装置によって計測し、３以上の前記第２校正用マーカと３以上の前記基準マーカとを前記第２計測装置によって計測し、
前記第２対応付工程では、前記第１校正用マーカによって定義される前記第１校正用マーカ座標系と前記基準マーカによって定義される前記基準座標系とを対応付け、前記第２校正用マーカによって定義される前記第２校正用マーカ座標系と前記基準マーカによって定義される前記基準座標系とを対応付け、
前記統合工程では、
前記第１対応付工程で対応付けられた前記第１センサ座標系及び前記第１校正用マーカ座標系と、第２対応付工程で対応付けられた前記第１校正用マーカ座標系及び前記基準座標系と、に基づいて、前記第１センサ座標系と前記基準座標系とを対応付け、
前記第１対応付工程で対応付けられた前記第２センサ座標系及び前記第２校正用マーカ座標系と、第２対応付工程で対応付けられた前記第２校正用マーカ座標系及び前記基準座標系と、に基づいて、前記第２センサ座標系と前記基準座標系とを対応付ける、請求項５に記載の座標系統合方法。
【請求項7】
前記物体検出センサは、前記対象装置の周囲に複数のレーザ光を照射することによって物体を検出するセンサである、請求項５に記載の座標系統合方法。
【請求項8】
前記物体検出センサは、前記対象装置の周囲に複数のレーザ光を照射することによって物体を検出するセンサである、請求項６に記載の座標系統合方法。
【請求項9】
移動可能な柱状体と、
前記柱状体に設けられ、前記柱状体に対して予め設定された基準座標系を定義する３以上の基準マーカと、
前記柱状体とともに移動する物体検出センサと、
前記物体検出センサもしくは前記物体検出センサに取り付けられた取付冶具に設けられ、前記物体検出センサのセンサ座標系を定義する３以上の校正用マーカと、
を備え、
３以上の前記基準マーカと３以上の前記校正用マーカとは、１の地点から視認可能に設けられている、前記柱状体を備える装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
座標系統合方法、及び柱状体を備える装置
【背景技術】
【0002】
例えば、建設機械等に物体検出センサを取り付けて、物体検出センサを用いて建設機械等の周囲の物体を検出することが行われている。物体検出センサを用いて物体を検出する場合、建設機械等に予め設定された基準座標系と物体検出センサの設置位置及び姿勢とを対応付けること、すなわち、基準座標系と物体検出センサのセンサ座標系とを対応付けることが行われている。
【0003】
例えば、特許文献１には、道路を走行する車両を監視する監視カメラにおいて、道路平面と監視カメラの設置位置及び姿勢とを対応付けることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許３８９７９８４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１に記載された方法では、監視カメラによって特徴点を検出し、特徴点の検出結果に基づいて道路平面と監視カメラの設置位置及び姿勢とを対応付けている。これと同様に、建設機械等に取り付けられた物体検出センサの検出結果に基づいて基準座標系と物体検出センサの設置位置及び姿勢とを対応付けることが考えられる。しかしながら、設置位置及び姿勢の対応付けを行う対象となる物体検出センサの検出結果を用いる場合、基準座標系とセンサ座標系との対応付けの精度が物体検出センサの検出精度に依存する。
【0006】
そこで、物体検出センサの検出精度に依存することなく、対象装置の基準座標系と物体検出センサのセンサ座標系とを対応付けることが可能な座標系統合方法、及び柱状体を備える装置を説明する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の一態様は、対象装置に取り付けられ対象装置の周囲の物体を検出する物体検出センサのセンサ座標系と、対象装置に対して予め設定された基準座標系とを対応付ける座標系統合方法であって、物体検出センサを対象装置に取り付ける取付冶具に設置されるとともにセンサ座標系を定義する３以上の校正用マーカと、対象装置に設置されるとともに基準座標系を定義する３以上の基準マーカと、を計測装置によって計測する計測工程と、計測工程の計測結果に基づいて、校正用マーカによって定義されるセンサ座標系と基準マーカによって定義される基準座標系とを対応付ける統合工程と、を含む。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、物体検出センサの検出精度に依存することなく、対象装置の基準座標系と物体検出センサのセンサ座標系とを対応付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】図１は、油圧ショベルの概略構成を示す図である。
【図2】図２は、図１のII−II線に沿った断面図である。
【図3】図３（ａ）〜図３（ｄ）は、アームの外周面に取り付けられたセンサユニット及び基準マーカを模式的に示す図である。
【図4】図４（ａ）は、センサユニットの上面を示す斜視図である。図４（ｂ）は、センサユニットの下面を示す斜視図である。図４（ｃ）は、物体検出センサの取付面を示す斜視図である。
【図5】図５は、座標対応付装置周りの構成を示すブロック図である。
【図6】図６は、座標系の対応付け関係を示す概念図である。
【図7】図７は、座標系統合方法の処理の流れを示すフローチャートである。
【図8】図８は、基準マーカ部の他の例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本開示の一態様は、対象装置に取り付けられ対象装置の周囲の物体を検出する物体検出センサのセンサ座標系と、対象装置に対して予め設定された基準座標系とを対応付ける座標系統合方法であって、物体検出センサを対象装置に取り付ける取付冶具に設置されるとともにセンサ座標系を定義する３以上の校正用マーカと、対象装置に設置されるとともに基準座標系を定義する３以上の基準マーカと、を計測装置によって計測する計測工程と、計測工程の計測結果に基づいて、校正用マーカによって定義されるセンサ座標系と基準マーカによって定義される基準座標系とを対応付ける統合工程と、を含む。
【0011】
この座標系統合方法では、計測工程において、校正用マーカと基準マーカとが計測装置によって計測される。そして、統合工程において、計測工程の計測結果に基づいて、センサ座標系と基準座標系とが対応付けられる。すなわち、計測装置の計測結果に基づいてセンサ座標系及び基準座標系が特定されてセンサ座標系と基準座標系とが対応付けられており、物体検出センサの検出結果は用いられていない。従って、この座標系統合方法では、物体検出センサの検出精度に依存することなく、対象装置の基準座標系と物体検出センサのセンサ座標系とを対応付けることができる。
【0012】
物体検出センサは、第１物体検出センサと、第２物体検出センサと、を含み、取付冶具は、第１物体検出センサを対象装置に取り付ける第１取付冶具と、第２物体検出センサを対象装置に取り付ける第２取付冶具と、を含み、校正用マーカは、第１取付冶具に設置されるとともに第１物体検出センサの第１センサ座標系を定義する３以上の第１校正用マーカと、第２取付冶具に設置されるとともに第２物体検出センサの第２センサ座標系を定義する３以上の第２校正用マーカと、を含み、基準マーカは、対象装置に３以上設置され、計測装置が３以上の第１校正用マーカを計測するときに少なくとも３以上の基準マーカが第１校正用マーカとともに計測される方向を向き、計測装置が３以上の第２校正用マーカを計測するときに少なくとも３以上の基準マーカが第２校正用マーカとともに計測される方向を向き、計測工程では、３以上の第１校正用マーカと３以上の基準マーカとを計測装置によって計測し、３以上の第２校正用マーカと３以上の基準マーカとを計測装置によって計測し、統合工程では、第１校正用マーカによって定義される第１センサ座標系と基準座標系とを対応付け、第２校正用マーカによって定義される第２センサ座標系と基準座標系とを対応付けてもよい。この場合、第１物体検出センサと第２物体検出センサとが異なる位置に設けられていても、計測工程において第１校正用マーカと基準マーカとを計測でき、第２校正用マーカと基準マーカとを計測できる。また、物体検出センサが複数設けられていても、それぞれの物体検出センサのセンサ座標系を基準座標系に対応付けることができる。
【0013】
本開示の他の一態様は、対象装置に取り付けられ対象装置の周囲の物体を検出する物体検出センサのセンサ座標系と、対象装置に対して予め設定された基準座標系とを対応付ける座標系統合方法であって、物体検出センサを対象装置に取り付ける取付冶具又は物体検出センサに設けられるとともにセンサ座標系を定義するセンサ座標特定部と、取付冶具に設置されるとともに校正用マーカ座標系を定義する３以上の校正用マーカと、を第１計測装置によって計測する第１計測工程と、第１計測工程の計測結果に基づいて、センサ座標特定部によって定義されるセンサ座標系と、校正用マーカによって定義される校正用マーカ座標系と、を対応付ける第１対応付工程と、３以上の校正用マーカと、対象装置に設置されるとともに基準座標系を定義する３以上の基準マーカと、を第２計測装置によって計測する第２計測工程と、第２計測工程の計測結果に基づいて、校正用マーカによって定義される校正用マーカ座標系と、基準マーカによって定義される基準座標系とを対応付ける第２対応付工程と、第１対応付工程で対応付けられたセンサ座標系及び校正用マーカ座標系と、第２対応付工程で対応付けられた校正用マーカ座標系及び基準座標系と、に基づいて、センサ座標系と基準座標系とを対応付ける統合工程と、を含む。
【0014】
この座標系統合方法では、第１計測工程においてセンサ座標特定部と校正用マーカとが第１計測装置によって計測され、第２計測工程において校正用マーカと基準マーカとが第２計測装置によって計測される。第１対応付工程においてセンサ座標系と校正用マーカ座標系とが対応付けられ、第２対応付工程において校正用マーカ座標系と基準座標系とが対応付けられる。そして、統合工程において、センサ座標系と基準座標系とが対応付けられる。すなわち、第１計測装置及び第２計測装置の計測結果に基づいて各座標系の対応付けが行われており、物体検出センサの検出結果は用いられていない。従って、この座標系統合方法では、物体検出センサの検出精度に依存することなく、対象装置の基準座標系と物体検出センサのセンサ座標系とを対応付けることができる。
【0015】
物体検出センサは、第１物体検出センサと、第２物体検出センサと、を含み、取付冶具は、第１物体検出センサを対象装置に取り付ける第１取付冶具と、第２物体検出センサを対象装置に取り付ける第２取付冶具と、を含み、センサ座標特定部は、第１取付冶具又は第１物体検出センサに設けられるとともに第１物体検出センサの第１センサ座標系を定義する第１センサ座標特定部と、第２取付冶具又は第２物体検出センサに設けられるとともに第２物体検出センサの第２センサ座標系を定義する第２センサ座標特定部と、を含み、校正用マーカは、第１取付冶具に設置されるとともに第１校正用マーカ座標系を定義する３以上の第１校正用マーカと、第２取付冶具に設置されるとともに第２校正用マーカ座標系を定義する３以上の第２校正用マーカと、を含み、基準マーカは、対象装置に３以上設置され、第２計測装置が３以上の第１校正用マーカを計測するときに少なくとも３以上の基準マーカが第１校正用マーカとともに計測される方向を向き、第２計測装置が３以上の第２校正用マーカを計測するときに少なくとも３以上の基準マーカが第２校正用マーカとともに計測される方向を向き、第１計測工程では、第１センサ座標特定部と３以上の第１校正用マーカとを第１計測装置によって計測し、第２センサ座標特定部と３以上の第２校正用マーカとを第１計測装置によって計測し、第１対応付工程では、第１センサ座標特定部によって定義される第１センサ座標系と第１校正用マーカによって定義される第１校正用マーカ座標系とを対応付け、第２センサ座標特定部によって定義される第２センサ座標系と第２校正用マーカによって定義される第２校正用マーカ座標系とを対応付け、第２計測工程では、３以上の第１校正用マーカと３以上の基準マーカとを第２計測装置によって計測し、３以上の第２校正用マーカと３以上の基準マーカとを第２計測装置によって計測し、第２対応付工程では、第１校正用マーカによって定義される第１校正用マーカ座標系と基準マーカによって定義される基準座標系とを対応付け、第２校正用マーカによって定義される第２校正用マーカ座標系と基準マーカによって定義される基準座標系とを対応付け、統合工程では、第１対応付工程で対応付けられた第１センサ座標系及び第１校正用マーカ座標系と、第２対応付工程で対応付けられた第１校正用マーカ座標系及び基準座標系と、に基づいて、第１センサ座標系と基準座標系とを対応付け、第１対応付工程で対応付けられた第２センサ座標系及び第２校正用マーカ座標系と、第２対応付工程で対応付けられた第２校正用マーカ座標系及び基準座標系と、に基づいて、第２センサ座標系と基準座標系とを対応付けてもよい。この場合、第１物体検出センサと第２物体検出センサとが異なる位置に設けられていても、第２計測工程において第１校正用マーカと基準マーカとを計測でき、第２校正用マーカと基準マーカとを計測できる。また、物体検出センサが複数設けられていても、それぞれの物体検出センサのセンサ座標系を基準座標系に対応付けることができる。
【0016】
物体検出センサは、対象装置の周囲に複数のレーザ光を照射することによって物体を検出するセンサであってもよい。例えば、この物体検出センサによって基準マーカを検出する場合、レーザ光の照射の間隔によっては基準マーカが検出されないことが考えられる。しかしながら、この座標系統合方法では、物体検出センサの検出結果を用いずにセンサ座標系と基準座標系とを対応付けることができるため、物体検出センサの検出精度に依存することなく座標系の対応付けを行うことができる。
【0017】
本開示の更に他の一態様に係る柱状体を備える装置は、移動可能な柱状体と、柱状体に設けられ、柱状体に対して予め設定された基準座標系を定義する３以上の基準マーカと、柱状体とともに移動する物体検出センサと、物体検出センサもしくは物体検出センサに取り付けられた取付冶具に設けられ、物体検出センサのセンサ座標系を定義する３以上の校正用マーカと、を備え、３以上の基準マーカと３以上の校正用マーカとは、１の地点から視認可能に設けられている。
【0018】
この柱状体を備える装置では、３以上の基準マーカと３以上の校正用マーカとが１の地点から視認できる。これにより、校正用マーカと基準マーカとを計測することで、センサ座標系と基準座標系との対応付けが可能となる。すなわち、物体検出センサの検出結果を用いることなく、センサ座標系と基準座標系とが対応付けられる。従って、この柱状体を備える装置では、物体検出センサの検出精度に依存することなく、柱状体に設定された基準座標系と物体検出センサのセンサ座標系とを対応付けることができる。
【0019】
以下、本開示の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【0020】
本実施形態では、図１に示される油圧ショベル（対象装置、装置）１に対して予め設定された基準座標系と、油圧ショベル１に取り付けられた物体検出センサ１１０Ａ〜１１０Ｄ（図３（ａ）〜図３（ｄ）参照）の各センサ座標系とを対応付ける座標系統合方法について説明する。ここで、２つの座標系を対応付けることとは、一方の座標系に対する他方の座標系の位置及び姿勢を把握することをいう。すなわち、２つの座標系を対応付けることとは、一方の座標系から他方の座標系への並進と回転による座標変換パラメータを得て、一方の座標系で得られた座標を他方の座標系の座標に変換できる状態にすることをいう。
【0021】
油圧ショベル１は、自身を走行させるための走行体１１と、走行体１１上に設けられた旋回体１０と、旋回体１０の前方に取り付けられるブーム１２と、ブーム１２の先端に取り付けられるアーム（柱状体）１３と、アーム１３の先端に取り付けられるバケット１４とを備えている。油圧により、ブーム１２は旋回体１０に対して揺動し、アーム１３はブーム１２に対して揺動し、バケット１４はアーム１３に対して揺動する。
【0022】
図１及び図２に示されるように、アーム１３は、四角柱状に形成されている。本実施形態では、アーム１３の軸を第１軸とし、第１軸に直交する軸と第２軸とし、第１軸及び第２軸に直交する軸を第３軸としたときに、第１軸、第２軸及び第３軸によって定義される座標系を、油圧ショベル１（アーム１３）に対して予め設定された基準座標系とする。基準座標系の原点は、アーム１３の軸方向における所定の位置とする。
【0023】
アーム１３の外周面の各面には、センサユニット１００Ａ〜１００Ｄがそれぞれ取り付けられている。図３（ａ）に示されるように、アーム１３におけるセンサユニット１００Ａが取り付けられた面には、基準マーカ部２００Ａが設置されている。基準マーカ部２００Ａは、３つの基準マーカ２０１Ａによって構成されている。基準マーカ２０１Ａは、基準座標系を定義している。すなわち、基準マーカ２０１Ａは、基準座標系を示すように、アーム１３の外周面に設置されている。３つの基準マーカ２０１Ａを計測することによって、基準座標系が導かれる。例えば、３つの基準マーカ２０１Ａによって導かれる三次元座標系と基準座標系とがずれている場合、導かれた三次元座標系を基準座標系に合わせるための変換情報に基づいて、基準マーカ２０１Ａの計測結果から基準座標系が導かれてもよい。
【0024】
３つの基準マーカ２０１Ａに基づいて三次元座標系を導く方法としては、周知の方法を用いることができる。例えば、２つの基準マーカ２０１Ａによって１つ目の軸を定める。３つの基準マーカ２０１Ａによって三角形の面を定義し、面の法線を２つ目の軸とする。これらの２つの軸に直交する線を３つ目の軸とする。なお、基準マーカ２０１Ａは、一例として、十字が付された銀色のプレートであってもよい。各基準マーカ２０１Ａには、識別情報が付されており、識別情報を用いて基準座標系が導かれてもよい。
【0025】
図３（ｂ）に示されるように、アーム１３におけるセンサユニット１００Ｂが取り付けられた面には、３つの基準マーカ２０１Ｂによって構成される基準マーカ部２００Ｂが設置されている。図３（ｃ）に示されるように、アーム１３におけるセンサユニット１００Ｃが取り付けられた面には、３つの基準マーカ２０１Ｃによって構成される基準マーカ部２００Ｃが設置されている。図３（ｄ）に示されるように、アーム１３におけるセンサユニット１００Ｄが取り付けられた面には、３つの基準マーカ２０１Ｄによって構成される基準マーカ部２００Ｄが設置されている。３つの基準マーカ２０１Ｂ、３つの基準マーカ２０１Ｃ、及び３つの基準マーカ２０１Ｄは、３つの基準マーカ２０１Ａと同様に、基準座標系を定義している。すなわち、３つの基準マーカ２０１Ａ、３つの基準マーカ２０１Ｂ、３つの基準マーカ２０１Ｃ、及び３つの基準マーカ２０１Ｄは、同じ座標系（油圧ショベル１に対して予め設定された基準座標系）を定義している。
【0026】
センサユニット１００Ａは、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示されるように、物体検出センサ（第１物体検出センサ）１１０Ａと、取付冶具（第１取付冶具）１２０Ａとを有している。物体検出センサ１１０Ａは、アーム１３の周囲の物体を検出するセンサである。本実施形態において、物体検出センサ１１０Ａは、アーム１３の周囲に複数のレーザ光を照射することによって物体を検出するセンサ（例えばＬＩＤＡＲ）である。
【0027】
取付冶具１２０Ａは、物体検出センサ１１０Ａをアーム１３に取り付ける冶具である。取付冶具１２０Ａは、センサ取付板１２１Ａと、４つのマーク取付板１２２Ａとを有している。センサ取付板１２１Ａの上面には、物体検出センサ１１０Ａが取り付けられる。マーク取付板１２２Ａは、断面略Ｌ字状に形成されている。マーク取付板１２２Ａは、センサ取付板１２１Ａの下面に取り付けられている。マーク取付板１２２Ａには、校正用マーカ部１３０Ａが設置されている。本実施形態において、校正用マーカ部１３０Ａは、８個の校正用マーカ（第１校正用マーカ）１３１Ａによって構成されている。校正用マーカ１３１Ａは、各マーク取付板１２２Ａに対して２個ずつ設置されている。
【0028】
校正用マーカ部１３０Ａは、校正用マーカ座標系（第１校正用マーカ座標系）を定義している。校正用マーカ部１３０Ａを計測することによって、校正用マーカ座標系が導かれる。校正用マーカ部１３０Ａに基づいて校正用マーカ座標系を導く方法としては、周知の方法を用いることができる。例えば、３つの校正用マーカ１３１Ａの計測結果に基づいて校正用マーカ座標系を導く場合、まず、２つの校正用マーカ１３１Ａによって１つ目の軸を定める。３つの校正用マーカ１３１Ａによって面を定義し、面の法線を２つ目の軸とする。これらの２つの軸に直交する線を３つ目の軸とする。例えば左端など、所定の位置に設置された校正用マーカ１３１Ａの位置を校正用マーカ座標系の原点とすることができる。なお、校正用マーカ１３１Ａは、一例として、十字が付された銀色のプレートであってもよい。各校正用マーカ部１３０Ａには、識別情報が付されており、識別情報を用いて校正用マーカ座標系が導かれてもよい。
【0029】
図４（ｃ）に示されるように、センサ取付板１２１Ａの上面（センサ設置面）には、物体検出センサ１１０Ａを位置決めするピン１２３Ａが２つ設けられている。物体検出センサ１１０Ａは、ピン１２３Ａによって、センサ取付板１２１Ａ上における位置及び向きが定められている。すなわち、物体検出センサ１１０Ａの設置位置及び姿勢は、センサ取付板１２１Ａの上面及びピン１２３Ａによって定められる。このように、センサ取付板１２１Ａの上面及びピン１２３Ａは、物体検出センサ１１０Ａのセンサ座標系（第１センサ座標系）を示すセンサ座標特定部（第１センサ座標特定部）として機能する。
【0030】
センサユニット１００Ｂは、センサユニット１００Ａと同じ構成を備えている。具体的には、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示されるように、センサユニット１００Ｂは、物体検出センサ（第２物体検出センサ）１１０Ｂと、取付冶具（第２取付冶具）１２０Ｂとを有している。取付冶具１２０Ｂは、センサ取付板１２１Ｂと、４つのマーク取付板１２２Ｂとを有している。センサ取付板１２１Ｂの上面には、物体検出センサ１１０Ｂが取り付けられる。マーク取付板１２２Ｂには、校正用マーカ部１３０Ｂが設置されている。校正用マーカ部１３０Ａと同様に、校正用マーカ部１３０Ｂは、８個の校正用マーカ（第２校正用マーカ）１３１Ｂによって構成されている。校正用マーカ１３１Ｂは、各マーク取付板１２２Ｂに対して２個ずつ設置されている。
【0031】
校正用マーカ部１３０Ｂは、校正用マーカ座標系（第２校正用マーカ座標系）を定義している。校正用マーカ部１３０Ｂを計測することによって、校正用マーカ部１３０Ａと同様に、校正用マーカ座標系が導かれる。校正用マーカ部１３０Ｂは、校正用マーカ部１３０Ａと同じ構成を備えている。なお、校正用マーカ部１３０Ａが定義する校正用マーカ座標系と、校正用マーカ部１３０Ｂが定義する校正用マーカ座標系とは互いに異なっている。
【0032】
図４（ｃ）に示されるように、センサ取付板１２１Ｂの上面には、物体検出センサ１１０Ｂを位置決めするピン１２３Ｂが２つ設けられている。物体検出センサ１１０Ｂは、ピン１２３Ｂによって、センサ取付板１２１Ｂ上における位置及び向きが定められている。すなわち、物体検出センサ１１０Ｂの設置位置及び姿勢は、センサ取付板１２１Ｂの上面及びピン１２３Ｂによって定められる。このように、センサ取付板１２１Ｂの上面及びピン１２３Ｂは、物体検出センサ１１０Ｂのセンサ座標系（第２センサ座標系）を示すセンサ座標特定部（第２センサ座標特定部）として機能する。
【0033】
センサユニット１００Ｃ及び１００Ｄは、センサユニット１００Ａと同じ構成を備えている。具体的には、図３（ｃ）に示されるように、センサユニット１００Ｃは、物体検出センサ１１０Ｃ、及び校正用マーカ部１３０Ｃを備えている。更に、センサユニット１００Ｃは、センサユニット１００Ａと同様に、ピンが設けられたセンサ取付板及びマーク取付板によって構成される取付冶具を有している。図３（ｄ）に示されるように、センサユニット１００Ｄは、物体検出センサ１１０Ｄ、及び校正用マーカ部１３０Ｄを備えている。更に、センサユニット１００Ｄは、センサユニット１００Ａと同様に、ピンが設けられたセンサ取付板及びマーク取付板によって構成される取付冶具を有している。
【0034】
図５に示されるように、油圧ショベル１は、監視装置２０を備えている。監視装置２０は、物体検出センサ１１０Ａ〜１１０Ｄの検出結果に基づいて、アーム１３の周囲の障害物等の監視を行う。具体的には、監視装置２０は、物体検出センサ１１０Ａ〜１１０Ｄの検出結果に基づいて、基準座標系に対してどの位置に障害物等が存在するかを把握する。監視装置２０は、把握した障害物等に基づいて、障害物の有無の報知等を行う。
【0035】
ここで、基準座標系に対して障害物等の位置を把握するために、基準座標系と、物体検出センサ１１０Ａ〜１１０Ｄのそれぞれのセンサ座標系とを対応付けておく必要がある。以下、基準座標系とセンサ座標系とを対応付ける座標系統合方法について説明する。
【0036】
基準座標系とセンサ座標系との対応付けは、図５に示される座標対応付装置３００によって行われる。座標対応付装置３００は、油圧ショベル１以外の場所に備えられていてもよく、油圧ショベル１に搭載されていてもよい。
【0037】
座標対応付装置３００には、第１計測装置３０４と、第２計測装置（計測装置）３０５とが接続されている。第１計測装置３０４は、センサユニット１００Ａの校正用マーカ部１３０Ａと、センサユニット１００Ａにおける物体検出センサ１１０Ａの設置位置及び姿勢とを計測する。具体的には、第１計測装置３０４は、校正用マーカ部１３０Ａとして、３以上の校正用マーカ１３１Ａを計測する。第１計測装置３０４は、物体検出センサ１１０Ａの設置位置及び姿勢として、センサ取付板１２１Ａの上面と、ピン１２３Ａとを計測する。なお、校正用マーカ１３１Ａは、少なくとも３つの校正用マーカ１３１Ａがセンサ取付板１２１Ａの上面及びピン１２３Ａと同時に計測される位置及び向きに設けられている。
【0038】
第１計測装置３０４は、他のセンサユニット１００Ｂ〜１００Ｄについても同様に、校正用マーカ部１３０Ｂ〜１３０Ｄと、物体検出センサ１１０Ｂ〜１１０Ｄの設置位置及び姿勢とをそれぞれ計測する。第１計測装置３０４は、計測結果を座標対応付装置３００に入力する。第１計測装置３０４による計測は、オペレータが行ってもよく、第１計測装置３０４が自動で行ってもよい。第１計測装置３０４として、例えば、三次元レーザ計測器が用いられる。
【0039】
ここで、第１計測装置３０４による計測は、物体検出センサ１１０Ａ等がセンサ取付板１２１Ａ等に取り付けられていない状態で行われる。また、第１計測装置３０４による計測は、取付冶具１２０Ａ等がアーム１３に取り付けられていない状態で行われてもよく、取付冶具１２０Ａ等がアーム１３に取り付けられた状態で行われてもよい。
【0040】
第２計測装置３０５は、センサユニット１００Ａの校正用マーカ部１３０Ａと、アーム１３に設けられた基準マーカ部２００Ａとを計測する。具体的には、第２計測装置３０５は、校正用マーカ部１３０Ａとして、３以上の校正用マーカ１３１Ａを計測する。第２計測装置３０５は、基準マーカ部２００Ａとして、３以上の基準マーカ２０１Ａを計測する。なお、本実施形態では、基準マーカ部２００Ａは３つの基準マーカ２０１Ａによって構成されているため、第２計測装置３０５は、３つ全ての基準マーカ２０１Ａを計測する。
【0041】
また、基準マーカ部２００Ａは、第２計測装置３０５が校正用マーカ部１３０Ａを計測するときに、少なくとも３以上の基準マーカ２０１Ａが校正用マーカ部１３０Ａとともに計測される方向を向いている。なお、本実施形態では、基準マーカ部２００Ａは３つの基準マーカ２０１Ａによって構成されているため、３つ全ての基準マーカ２０１Ａが校正用マーカ部１３０Ａとともに計測される方向を向いている。すなわち、３つの基準マーカ２０１Ａと３以上の校正用マーカ１３１Ａとが１つの視点から視認可能に設けられている。
【0042】
第２計測装置３０５は、他のセンサユニット１００Ｂ〜１００Ｄについても同様に、校正用マーカ部１３０Ｂ〜１３０Ｄと、アーム１３に設けられた基準マーカ部２００Ｂ〜２００Ｄとをそれぞれ計測する。第２計測装置３０５は、基準マーカ部２００Ｂとして３つ全ての基準マーカ２０１Ｂを計測し、基準マーカ部２００Ｃとして３つ全ての基準マーカ２０１Ｃを計測し、基準マーカ部２００Ｄとして３つ全ての基準マーカ２０１Ｄを計測する。
【0043】
また、基準マーカ部２００Ｂは、第２計測装置３０５が校正用マーカ部１３０Ｂを計測するときに、３つ全ての基準マーカ２０１Ｂが校正用マーカ部１３０Ｂとともに計測される方向を向いている。基準マーカ部２００Ｃは、第２計測装置３０５が校正用マーカ部１３０Ｃを計測するときに、３つ全ての基準マーカ２０１Ｃが校正用マーカ部１３０Ｃとともに計測される方向を向いている。基準マーカ部２００Ｄは、第２計測装置３０５が校正用マーカ部１３０Ｄを計測するときに、３つ全ての基準マーカ２０１Ｄが校正用マーカ部１３０Ｄとともに計測される方向を向いている。
【0044】
このように、アーム１３には、３つの基準マーカ２０１Ａ、３つの基準マーカ２０１Ｂ、３つの基準マーカ２０１Ｃ、及び３つの基準マーカ２０１Ｄの合計１２個の基準マーカが設置されている。これらの基準マーカのうち、３つの基準マーカ２０１Ａが、第２計測装置３０５によって校正用マーカ部１３０Ａとともに計測される方向を向いている。同様に、これらの基準マーカ２０１Ａ〜２０１Ｄのうち、３つの基準マーカ２０１Ｂが、第２計測装置３０５によって校正用マーカ部１３０Ｂとともに計測される方向を向いている。これらの基準マーカ２０１Ａ〜２０１Ｄのうち、３つの基準マーカ２０１Ｃが、第２計測装置３０５によって校正用マーカ部１３０Ｃとともに計測される方向を向いている。これらの基準マーカ２０１Ａ〜２０１Ｄのうち、３つの基準マーカ２０１Ｄが、第２計測装置３０５によって校正用マーカ部１３０Ｄとともに計測される方向を向いている。
【0045】
第２計測装置３０５は、計測結果を座標対応付装置３００に入力する。第２計測装置３０５による計測は、オペレータが行ってもよく、第２計測装置３０５が自動で行ってもよい。第２計測装置３０５として、例えば、トータルステーション等の測量機器が用いられる。
【0046】
第２計測装置３０５は、移動可能であり、例えば、校正用マーカ部１３０Ａ及び基準マーカ部２００Ａを計測する場合の位置とは異なる位置から、校正用マーカ部１３０Ｂ及び基準マーカ部２００Ｂを計測してもよい。第２計測装置３０５が地上に固定されている場合、計測の対象とする校正用マーカ部及び基準マーカ部が計測範囲内に入るように、例えば、油圧ショベル１が移動させられる、又はアーム１３等が揺動させられてもよい。
【0047】
座標対応付装置３００は、物理的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、主記憶装置であるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）、他の機器との間の通信を行う通信モジュール、並びにハードディスク等の補助記憶装置等のハードウェアを備えるコンピュータとして構成される。座標対応付装置３００は、複数のコンピュータユニットによって構成されていてもよい。
【0048】
座標対応付装置３００は、機能的には、第１対応付部３０１と、第２対応付部３０２と、統合部３０３とを有している。第１対応付部３０１は、第１計測装置３０４の計測結果に基づいて、図６に示されるように、物体検出センサ１１０Ａ〜１１０Ｄのセンサ座標系と、校正用マーカ部１３０Ａ〜１３０Ｄによって定義される校正用マーカ座標系とをそれぞれ対応付ける。
【0049】
具体的には、第１対応付部３０１は、センサ取付板１２１Ａの上面とピン１２３Ａとの計測結果に基づいて、物体検出センサ１１０Ａのセンサ座標系を算出する。第１対応付部３０１は、校正用マーカ部１３０Ａの計測結果に基づいて、校正用マーカ部１３０Ａによって定義される校正用マーカ座標系を算出する。第１対応付部３０１は、算出した物体検出センサ１１０Ａのセンサ座標系と、校正用マーカ部１３０Ａによって定義される校正用マーカ座標系とを対応付ける。
【0050】
また、第１対応付部３０１は、センサ取付板１２１Ｂの上面とピン１２３Ｂとの計測結果に基づいて、物体検出センサ１１０Ｂのセンサ座標系を算出する。第１対応付部３０１は、校正用マーカ部１３０Ｂの計測結果に基づいて、校正用マーカ部１３０Ｂによって定義される校正用マーカ座標系を算出する。第１対応付部３０１は、算出した物体検出センサ１１０Ｂのセンサ座標系と、校正用マーカ部１３０Ｂによって定義される校正用マーカ座標系とを対応付ける。
【0051】
同様に、第１対応付部３０１は、物体検出センサ１１０Ｃのセンサ座標系と校正用マーカ部１３０Ｃの校正用マーカ座標系とを算出し、算出した座標系同士を対応付ける。第１対応付部３０１は、物体検出センサ１１０Ｄのセンサ座標系と校正用マーカ部１３０Ｄの校正用マーカ座標系とを算出し、算出した座標系同士を対応付ける。
【0052】
第２対応付部３０２は、第２計測装置３０５の計測結果に基づいて、図６に示されるように、校正用マーカ部１３０Ａ〜１３０Ｄによって定義される校正用マーカ座標系と、基準マーカ部２００Ａ〜２００Ｄによって定義される基準座標系とをそれぞれ対応付ける。
【0053】
具体的には、第２対応付部３０２は、校正用マーカ部１３０Ａの計測結果に基づいて、校正用マーカ部１３０Ａによって定義される校正用マーカ座標系を算出する。第２対応付部３０２は、基準マーカ部２００Ａの計測結果に基づいて基準座標系を算出する。第２対応付部３０２は、算出した校正用マーカ部１３０Ａによって定義される校正用マーカ座標系と、基準座標系とを対応付ける。
【0054】
また、第２対応付部３０２は、校正用マーカ部１３０Ｂの計測結果に基づいて、校正用マーカ部１３０Ｂによって定義される校正用マーカ座標系を算出する。第２対応付部３０２は、基準マーカ部２００Ｂの計測結果に基づいて基準座標系を算出する。第２対応付部３０２は、算出した校正用マーカ部１３０Ｂによって定義される校正用マーカ座標系と、基準座標系とを対応付ける。
【0055】
同様に、第２対応付部３０２は、校正用マーカ部１３０Ｃの校正用マーカ座標系と基準座標系とを算出し、算出した座標系同士を対応付ける。第２対応付部３０２は、校正用マーカ部１３０Ｄの校正用マーカ座標系と基準座標系とを算出し、算出した座標系同士を対応付ける。
【0056】
ここで、第１対応付部３０１で対応付けられた対応付け結果と、第２対応付部３０２で対応付けられた対応付け結果とは校正用マーカ座標系が共通している。このため、統合部３０３は、第１対応付部３０１で対応付けられたセンサ座標系及び校正用マーカ座標系と、第２対応付部３０２で対応付けられた校正用マーカ座標系及び基準座標系とを統合することによって、センサ座標系と基準座標系とを対応付ける。
【0057】
具体的には、統合部３０３は、物体検出センサ１１０Ａのセンサ座標系及び校正用マーカ部１３０Ａによって定義される校正用マーカ座標系の対応付け結果と、校正用マーカ部１３０Ａによって定義される校正用マーカ座標系及び基準座標系の対応付け結果とを統合することによって、物体検出センサ１１０Ａのセンサ座標系と基準座標系とを対応付ける。また、統合部３０３は、物体検出センサ１１０Ｂのセンサ座標系及び校正用マーカ部１３０Ｂによって定義される校正用マーカ座標系の対応付け結果と、校正用マーカ部１３０Ｂによって定義される校正用マーカ座標系及び基準座標系の対応付け結果とを統合することによって、物体検出センサ１１０Ｂのセンサ座標系と基準座標系とを対応付ける。
【0058】
同様に、統合部３０３は、物体検出センサ１１０Ｃのセンサ座標系と基準座標系とを対応付け、物体検出センサ１１０Ｄのセンサ座標系と基準座標系とを対応付ける。
【0059】
座標対応付装置３００によって行われた基準座標系とセンサ座標系との対応付け結果は、監視装置２０に入力され、監視装置２０における障害物等の監視に用いられる。
【0060】
次に、座標対応付装置３００、第１計測装置３０４、及び第２計測装置３０５を用いて行われる座標系統合方法の処理の流れについて説明する。図７に示されるように、第１計測装置３０４は、校正用マーカ部１３０Ａ〜１３０Ｄと、物体検出センサ１１０Ａ〜１１０Ｄの設置位置及び姿勢とをそれぞれ計測する（Ｓ１０１：第１計測工程）。第１対応付部３０１は、第１計測工程の計測結果に基づいて、物体検出センサ１１０Ａ〜１１０Ｄのセンサ座標系と、校正用マーカ部１３０Ａ〜１３０Ｄによって定義される校正用マーカ座標系とをそれぞれ対応付ける（Ｓ１０２：第１対応付け工程）。
【0061】
第２計測装置３０５は、校正用マーカ部１３０Ａ〜１３０Ｄと、基準マーカ部２００Ａ〜２００Ｄとをそれぞれ計測する（Ｓ１０３：第２計測工程）。第２対応付部３０２は、第２計測工程の計測結果に基づいて、校正用マーカ部１３０Ａ〜１３０Ｄによって定義される校正用マーカ座標系と、基準マーカ部２００Ａ〜２００Ｄによって定義される基準座標系とをそれぞれ対応付ける（Ｓ１０４：第２対応付工程）。統合部３０３は、第１対応付工程での対応付け結果と第２対応付工程での対応付け結果とを統合し、物体検出センサ１１０Ａ〜１１０Ｄのセンサ座標系と基準座標系とをそれぞれ対応付ける（Ｓ１０５：統合工程）。
【0062】
以上のように、本実施形態の座標系統合方法によれば、第１計測工程において第１計測装置３０４を用いて、校正用マーカ部１３０Ａ〜１３０Ｄと物体検出センサ１１０Ａ〜１１０Ｄの設置位置及び姿勢とがそれぞれ計測されている。第２計測工程において第２計測装置３０５を用いて、校正用マーカ部１３０Ａ〜１３０Ｄと基準マーカ部２００Ａ〜２００Ｄとがそれぞれ計測されている。すなわち、第１計測装置３０４及び第２計測装置３０５の計測結果に基づいて、物体検出センサ１１０Ａ〜１１０Ｄのセンサ座標系と基準座標系とが対応付けられており、物体検出センサ１１０Ａ〜１１０Ｄの検出結果は用いられていない。従って、この座標系統合方法では、物体検出センサ１１０Ａ〜１１０Ｄの検出精度に依存することなく、油圧ショベル１の基準座標系と物体検出センサ１１０Ａ〜１１０Ｄのセンサ座標系とをそれぞれ対応付けることができる。
【0063】
基準マーカ２０１Ａは、校正用マーカ部１３０Ａとともに第２計測装置３０５によって計測される方向を向いている。同様に、基準マーカ２０１Ｂ〜２０１Ｄは、それぞれ校正用マーカ部１３０Ｂ〜１３０Ｄとともに第２計測装置３０５によって計測される方向を向いている。この場合、例えば、物体検出センサ１１０Ａと物体検出センサ１１０Ｂとが異なる位置に設けられていても、第２計測工程において校正用マーカ部１３０Ａと基準マーカ２０１Ａとを計測でき、校正用マーカ部１３０Ｂと基準マーカ２０１Ｂとを計測できる。また、本実施形態の座標系統合方法では、物体検出センサ１１０Ａ〜１１０Ｄのように複数の物体検出センサが設けられていても、それぞれの物体検出センサ１１０Ａ〜１１０Ｄのセンサ座標系を基準座標系に対応付けることができる。
【0064】
物体検出センサ１１０Ａ〜１１０Ｄは、アーム１３の周囲に複数のレーザ光を照射することによって物体を検出するセンサである。この場合、例えば、この物体検出センサ１１０Ａ〜１１０Ｄによって基準マーカ２０１Ａ〜２０１Ｄを検出する場合、レーザ光の照射の間隔によっては２０１Ａ〜２０１Ｄが検出されないことが考えられる。しかしながら、本実施形態の座標系統合方法では、物体検出センサ１１０Ａ〜１１０Ｄの検出結果を用いずにセンサ座標系と基準座標系とを対応付けることができるため、物体検出センサ１１０Ａ〜１１０Ｄの検出精度に依存することなく座標系の対応付けを行うことができる。
【0065】
油圧ショベル１では、例えば、３つの基準マーカ２０１Ａと３以上の校正用マーカ１３１Ａとが１の地点から視認できる。これにより、校正用マーカ１３１Ａと基準マーカ２０１Ａとを計測することで、センサ座標系と基準座標系との対応付けが可能となる。すなわち、物体検出センサ１１０Ａ〜１１０Ｄの検出結果を用いることなく、センサ座標系と基準座標系とが対応付けられる。従って、この油圧ショベル１では、物体検出センサ１１０Ａ〜１１０Ｄの検出精度に依存することなく、アーム１３に設定された基準座標系と物体検出センサ１１０Ａ〜１１０Ｄのセンサ座標系とを対応付けることができる。
【0066】
以上、本開示の実施形態について説明したが、実施形態に限定されるものではない。例えば、四角柱状に形成されたアーム１３に基準マーカ２０１Ａ等を設置したが、図８に示されるように、円柱形状のアーム１５に基準マーカ部２００を設けてもよい。この場合、基準マーカ部２００を構成する複数の基準マーカ２０１は、アーム１５の外周面において所定の角度ごとにそれぞれ設置されている。所定の角度ごとに設置された複数の基準マーカ２０１の組は、アーム１５の軸方向において複数設けられている。基準マーカ２０１は、基準座標系を定義している。３つの基準マーカ２０１に基づいて三次元座標系を導く方法としては、周知の方法を用いることができる。例えば、所定の角度ごとに設置された基準マーカ２０１の組において、３つの基準マーカ２０１から円形の面を定義し、面の法線を１つ目の軸とする。円形の面の中心と所定の基準マーカ２０１を通る直線を２つ目の軸とする。そして、これらの２つの軸に直交する線を３つ目の軸とすることができる。すなわち、複数の基準マーカ２０１のうち、周方向に並ぶ少なくとも３つの基準マーカ２０１が３、第２計測装置３０５によって計測可能に配置されていればよい。
【0067】
実施形態では、アーム１３の軸に基づいて基準座標系が設定される場合を例に説明したが、基準座標系はアーム１３の軸に基づいて設定されることに限定されない。油圧ショベル１に対して適宜の位置に基準座標系が定められていればよい。
【0068】
図７では、第１計測工程（Ｓ１０１）及び第１対応付工程（Ｓ１０２）の後に、第２計測工程（Ｓ１０３）及び第２対応付工程（Ｓ１０４）を行ったが、第２計測工程及び第２対応付工程の後に、第１計測工程及び第１対応付工程を行ってもよい。
【0069】
また、例えば、物体検出センサ１１０Ａの設置位置及び姿勢と校正用マーカ１３１Ａとの位置関係が、加工の精度によって定まるなど既知の場合がある。或いは、校正用マーカ１３１Ａが物体検出センサ１１０Ａに直接設置されることにより、物体検出センサ１１０Ａの設置位置及び姿勢と校正用マーカ１３１Ａとの位置関係が、既知となっていてもよい。すなわち、校正用マーカ部１３０Ａによって定義される座標系が、物体検出センサ１１０Ａのセンサ座標系となる。この場合、第１計測装置３０４を用いた第１計測工程が不要となる。従って、第２計測装置３０５を用いて校正用マーカ部１３０Ａと基準マーカ部２００Ａとを計測し(計測工程)、この計測結果を統合部３０３が統合するだけで（統合工程）、校正用マーカ部１３０Ａによって定義される物体検出センサ１１０Ａのセンサ座標系と基準マーカ部２００Ａによって定義される基準座標系とを対応付けることができる。物体検出センサ１１０Ｂ〜１１０Ｄについても、物体検出センサ１１０Ｂ〜１１０Ｄの設置位置及び姿勢と、校正用マーカ部１３０Ｂを構成する校正用マーカ１３１Ｂ及び校正用マーカ部１３０Ｃ，１３０Ｄを構成する各校正用マーカとの位置関係が既知の場合、第１計測装置３０４を用いた第１計測工程が不要となる。この場合には、第１計測工程を行うことなく、物体検出センサ１１０Ａ〜１１０Ｄのセンサ座標系と基準座標系とを対応付けることができる。
【0070】
センサユニット１００Ａ等をアーム１３に取り付けたが、アーム１３以外の外所にセンサユニット１００Ａ等が取り付けられていてもよい。また、物体検出センサ１１０Ａ等のセンサ座標系を対応付ける対象装置として油圧ショベル１を用いたが、油圧ショベル１に限定されない。例えば、アンローダ、油圧ショベル１以外の建設機械、所定の作業等を行う重機などが対象装置とされてもよい。
【0071】
例えば、センサ取付板１２１Ａの上面及びピン１２３Ａによって物体検出センサ１１０Ａのセンサ座標系を特定したが、物体検出センサ１１０Ａの表面に設置されたマーク（センサ座標特定部）等に基づいて、センサ座標系が特定されてもよい。
【0072】
基準マーカ部２００Ａは、３つの基準マーカ２０１Ａによって構成されていたが、４つ以上の基準マーカ２０１Ａによって構成されていてもよい。この場合、４つ以上の基準マーカ２０１Ａのうち少なくとも３つ以上の基準マーカ２０１Ａが、第２計測装置３０５によって計測可能に配置されていればよい。そして、第２計測装置３０５によって計測された３つの基準マーカ２０１Ａを用いて基準座標系が導かれてもよく、４つ以上の基準マーカ２０１Ａを用いて周知の方法によって基準座標系が導かれてもよい。基準マーカ部２００Ｂ〜２００Ｄも同様に、４つ以上の基準マーカ２０１Ｂ〜２０１Ｄによってそれぞれ構成されていてもよい。
【0073】
実施形態では、３つの校正用マーカ１３１Ａに基づいて校正用マーカ座標系を導く例を示したが、４つ以上の校正用マーカ１３１Ａに基づいて校正用マーカ座標系が導かれてもよい。校正用マーカ部１３０Ｂを構成する校正用マーカ１３１Ｂ及び校正用マーカ部１３０Ｃ，１３０Ｄを構成する各校正用マーカについても同様に、４つ以上の校正用マーカに基づいてそれぞれ校正用マーカ座標系が導かれてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0074】
本開示によれば、物体検出センサの検出精度に依存することなく、対象装置の基準座標系と物体検出センサのセンサ座標系とを対応付けることができる。
【符号の説明】
【0075】
１ 油圧ショベル（対象装置、柱状体を備える装置）
１３ アーム（柱状体）
１１０Ａ 物体検出センサ（第１物体検出センサ）
１１０Ｂ 物体検出センサ（第２物体検出センサ）
１１０Ｃ，１１０Ｄ 物体検出センサ
１２０Ａ 取付冶具（第１取付冶具）
１２０Ｂ 取付冶具（第２取付冶具）
１２１Ａ センサ取付板（センサ座標特定部、第１センサ座標特定部）
１２３Ａ ピン（センサ座標特定部、第１センサ座標特定部）
１２１Ｂ センサ取付板（センサ座標特定部、第２センサ座標特定部）
１２３Ｂ ピン（センサ座標特定部、第２センサ座標特定部）
１３１Ａ 校正用マーカ（第１校正用マーカ）
１３１Ｂ 校正用マーカ（第２校正用マーカ）
２０１，２０１Ａ〜２０１Ｄ 基準マーカ
３０４ 第１計測装置
３０５ 第２計測装置（計測装置）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【国際調査報告】

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