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2014年08月30日の記事

2014年8月30日(土) 19:40

距離測定

 画像認識によって水平移動量を得る場合、傾きと距離が問題となる。
 傾きはジャイロセンサーによって検出し、電子式手ぶれ(ヘリぶれ)補正をすれば緩和できる。マウスセンサーと異なり、民生イメージセンサーを使用する場合は画素数に余裕があるため、補正が可能となる。ADNS-3090 は30×30だが、PX4FLOWは切り出し後でも64×64の解像度がある。
 距離に関しては超音波センサーだが、これは数メートルの近接判定では役立つが遠距離に弱い。自分が飛行させるところを想像すると、コイルガン搭載版なら高度数メートル以下だろう。しかし撮影機なら10メートル以上にしたくなる場合もありそうだ。音波だからセンサーにホーンを取り付けて指向性をアップさせることにより、10メートル程度までは対応できる。だが、もう少し遠距離のセンスも出来ると嬉しい。

 初期はコイルガン搭載機を優先開発するので、PX4FLOWにホーン外付けでもいいだろう。しかし、撮影機には別のセンサーも必要と思われる。なぜなら、超音波の指向性はそれほど良くないので、壁に接近すると壁からの反射を拾う可能性がある。もちろん、近接センサーとしてはスキャン動作が不要となり、指向性が適度に悪いという超音波の特性はプラスに働く。要は、適材適所である。現実世界には無数の状況があるので、特性の異なる複数のセンサーを組み合わせねばならない。

 距離センサーとしては他に、レーザーセンサーや視差センサーがある。
 視差センサーとは、2つのカメラの視差から距離を判断するものである。マウスのFLOWセンサーが、時間の異なる2画像の移動量を見るように、位置の異なる2画像を比較するわけだ。だが、遠距離対応のためにはカメラの位置を遠ざけねばならず、すると近い場所の視差が大きくなり過ぎて確認できない。それに、ピンポイントで距離を判定するのも苦手。
 やはり最強は、レーザーセンサーだろう。

 レーザーレンジファインダーは、安くても3万円ぐらいする。
 面白そうだとは思っても、自作は相当に大変である。購入はもちろん、自作コストも相当に掛かる。面白いというだけで手を出すには敷居が高い。だが、マルチコプターであれば、距離の直接測定には大きな実用上の意味がある。採用の動機になり得る。
 ただ、残念なことにレーザーレンジファインダーには基板タイプのキットが販売されていない。レーザーを使って視差による距離判定を行うものは存在するが、それでは本来の性能は出ない。

 ここでも例によってだが、自分がマルチコプター関連で欲しいと思うものは、とっくに世の中に存在している。
 赤外線を使って40メートルまでの測距が行えるユニットが、70ドルぐらいだ。しかし日本から購入することはできない。だが逆に言えば、ある程度の数を生産してそれもレーザー使わない簡易版なのに、7000〜8000円するという意味でもある。
 ガチにレーザーレンジファインダーを作るとして、パーツ代はどれぐらいになるか?
 バンドパスフィルターを省略するとか、受光素子を通常のフォトダイオードにするとか、手抜きしようとすればあれこれ手抜きする余地がある。だがそれでは、まっとうな性能も出ないしピーカン屋外での動作も安定しないだろう。

 恐ろしいことに、40メートルまで測定可能な中国製のレーザーレンジファインダーが、7980円で売っている。
 だが原理から考察して、どこをどう見ても屋外で使えるとは信じられないし、パーツ代を考えれば手抜きに手抜きしまくっているのは想像に難くない。自作に必要なパーツは、意外にもすべて個人購入可能である。しかし各所から掻き集めると、郵送費だけで5桁になりかねない。4桁で収まっても、5桁に近い可能性が高い。レーザー趣味と同じで、海外頼りとなるせいだ。秋葉原で売っているようなパーツは、殆どない。例えば、「アバランシェ・フォト・ダイオード」を探してみよう。
 だからトータルでは、ニコンなどブランドものの市販品を買うのと大差ないコストが掛かるだろう。マジメに作ればだが。

 パルスレーザー駆動回路などの要素技術は適宜開発しておきたいが、オプションの測距ユニット自体は後回しにしよう。

written by higashino [マルチローター] [この記事のURL] [コメントを書く] [コメント(0)] [TB(0)]

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