CN101581796B - 移动体系统及移动体的位置检测方法 - Google Patents

移动体系统及移动体的位置检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明在检测头中设置由多个线圈构成的阵列，以与阵列长度相等的间隔沿行走路径设置有磁性标记。由磁性标记与线圈的相互作用求出以磁性标记为基准的移动体的位置。

Description

移动体系统及移动体的位置检测方法
技术领域
本发明涉及移动体系统，尤其涉及移动体的位置检测。
背景技术
申请人提出过将磁性标记和排列有多个线圈的线圈阵列相组合，连续地检测移动体位置的系统(专利文献1：日本特开2002-337037)。由于磁性标记的长度上有限制，因此专利文献1无间隙地连续排列磁性标记，边切换检测的磁性标记边进行使用。并且，搭载了线圈阵列的检测头的长度比每个磁性标记的长度短，检测头只受一个磁性标记的影响。
但是，沿长的移动路径无间隙地配设磁性标记是困难的。因此发明者对隔开间隔地配置磁性标记、用一个检测头无间隙地连续检测出移动体的位置进行了研究，从而获得了本发明。
发明内容
本发明的课题就是：设置用一个检测头并隔开间隔地配置磁性标记而能够连续地检测移动体位置的区间。
本发明的另一个课题就是：即使对只要准确地求出移动体的停止位置等的特定位置就可以的区间也能够对应。
本发明的再一个目的就是：能够控制第1区间和第2区间的切换、并且改变第2区间内的检测范围，以便在第2区间内也能够以与第1区间相同的精度求出位置。
本发明为一种移动体系统，在移动体中设有检测头，该检测头具有沿移动体的移动方向排列了多个线圈的线圈阵列，并且设有以与上述线圈阵列的长度相等的间距沿移动体的移动路径排列了磁性标记的区间，根据上述检测头的输出而连续地求出移动体在上述区间内的位置。
本发明的移动体的位置检测方法包括以下步骤：用来在移动体中设置检测头的步骤，该检测头具有沿移动体的移动方向排列了多个线圈的线圈阵列；用来以与上述线圈阵列的长度相等的间距、沿移动体的移动路径的预定区间排列磁性标记的的步骤；以及用来根据上述检测头的输出连续地求出移动体在上述区间内的位置的步骤。
优选将上述区间作为第1区间，除第1区间外设置有第2区间，所述第2区间以比上述间距宽的间隔沿移动路径设置有磁性标记。
尤其优选通过设置用来检测有无磁性标记的机构来识别第1区间和第2区间；并且设置了用来改变检测头的检测范围的机构，以便在第1区间的区间整个区域内以预定的精度输出移动体的位置，在第2区间中，对磁性标记周围的比上述间距窄的范围以上述预定的精度输出位置。
发明的效果：本发明设置有以与线圈阵列的长度相等的间距沿移动体的移动路径排列了磁性标记的区间。该区间为：
线圈阵列的两端附近都有磁性标记的区间；或
比线圈阵列的两端靠内侧具有1个磁性标记的区间中的任一个。
如果比线圈阵列的两端靠内侧具有1个磁性标记的话，能够简单地求出位置。并且，如果线圈阵列的两端附近有2个磁性标记的话，两端附近的线圈一起与磁性标记互相作用，还是能够求出位置。因此，本发明能够在上述区间内连续地求出移动体的位置，不需要无间隙地连续配置磁性标记，并且检测头一个就可以。
其中，由于磁性标记的间距与检测头内的线圈阵列的长度相等，因此检测头总是与相当于一个长度的磁性标记互相作用。例如，无论是在线圈阵列的两端具有磁性标记的情况下，还是在线圈阵列的中央部位具有磁性标记的情况下，与线圈阵列相对的磁性标记的合计长度都相当于1个磁性标记的长度。因此磁性标记的检测条件不管什么位置都一定，检测变得更加容易。
有时移动体经过的频度低，只要在例如站点等特定位置附近知道当前位置就可以。并且，存在弯曲部、分歧部和汇流部等这样的用磁性标记进行位置检测难的区间。因此，如果设置以比较宽的间隔沿移动路径设置了磁性标记的第2区间的话，能够只在必要的地方进行检测位置。
并且，如果设置用来检测有无磁性标记的机构的话，能够根据预定的位置上有无磁性标记而容易地识别第1区间和第2区间。并且优选改变检测头检测的范围，以便在第1区间的整个区域内以预定的精度输出移动体的位置，在第2区间的磁性标记周围的狭窄的范围内以上述预定的精度输出位置。如果这样，在第2区间也能够在检测头的检测范围内以与第1区间相同的精度检测位置。
附图说明
图1为表示实施例中绝对位置检测头和磁性标记的配置的方框图。
图2为表示全域检测规格下检测头相对于磁性标记的位置与输出的关系的图。
图3为表示离散配置规格下检测头相对于磁性标记的位置与输出的关系的图。
图4为表示高架行走台车系统的全域检测区间、离散检测区间和不能检测区间的图。
图5为表示全域检测规格下的处理的图。
图6为表示离散配置规格下的处理的图。
图7为示意地表示实施例的堆装起重机系统的图。
附图标记说明：
2.检测头；4.线圈阵列；5.线圈；6、7.霍尔元件；8.驱动电路；9.交流电源；10.评价电路；12.计数器；14.检测范围切换单元；16.闪存；18.偏移量表；20.加法器；22.磁性标记；24.行走路径；30.架际路线；31.架内路线；32.分歧部；33.汇流部；34.弯曲部；35.装载口；36.离散配置区间；38.不能检测区间；40.堆装起重机；41.立柱；42.升降台；43.移载装置；P.线圈阵列长度
具体实施方式
[实施例]
图1～图7表示实施例的移动体系统。图1表示检测头2和磁性标记22的配置。4为线圈阵列，为将多个线圈5沿移动体移动的方向排列成例如1列的阵列。并且，在线圈阵列4的行走方向的前后设置例如一对霍尔元件6、7，检测有无磁性标记22。可以用任意的磁传感器取代霍尔元件6、7，在极端的情况下还可以将线圈阵列4两端的线圈代用为霍尔元件6、7。8为驱动电路，将来自交流电源9的交流电流加到各线圈5；评价电路10根据单个线圈5中流过的电流或者施加到单个线圈5上的电压、或者电流或电压的相位等输出地址。
利用来自评价电路10的输出的轨迹急剧地变化，将计数器12的计数值每次加减1。检测范围切换单元14根据来自霍尔元件6、7的信号切换检测范围，并且在全域检测与离散配置之间切换检测模式。检测范围在全域检测下为线圈阵列4的长度P，即与磁性标记22的排列间距相等的长度，在离散配置模式下，检测范围比间距P要窄。
计数值特定当前检测过程中的磁性标记22，为了以备停电等情况之后的恢复，用闪存16等非易失性存储器来保存计数值。并且在停电等之后的重置时，将保存在闪存16中的计数值设置到计数器12中。偏移量表(offsettable)18将计数值变换成偏移量。加法器20将来自评价电路10的地址与偏移量相加，输出当前的位置。将检测头2输出的当前位置称为绝对位置，这是不依赖于内部传感器的信号、通过直接检测磁性标记22而求得的数据。另外，偏移量表18和加法器20也可以设置在检测头2的后级。并且，在用编码器等内部传感器确定大致的当前位置的情况下，可以直接从检测头2输出评价电路10的输出，此时不需要由偏移量向绝对位置的换算。
磁性标记22采用交互变换极性地排列永久磁铁的阵列。但是，也可以用1个磁铁替代磁铁阵列，并且还可以用磁性体取代磁铁作为磁性标记22。使磁性标记22的排列间距P与线圈阵列4的可检测范围相等。这样一来，从线圈阵列4看去，在检测范围内总是存在合计相当于一个的磁性标记22。另外，线圈阵列4的长度与可检测范围相等。由于磁性标记22与线圈5之间的间隔很小，因此线圈阵列4受来自磁性标记22的磁通为一定，磁通的分布随线圈阵列4相对于磁性标记22的位置而变化。于是，根据该磁通的分布每个线圈5中流过的电流变化。另外，电流变化意味着电流的绝对值或相位、或者为了流过一定的电流所需要的电压等变化。因此，如果用评价电路10评价每个线圈5中流过的电流的分布，就求出了地址。并且，地址表示用预定的分辨率除以线圈阵列4的检测长度P得到的位置。
使线圈阵列4的长度、即线圈阵列4的检测长度与磁性标记22的排列间距相等。由此，使线圈阵列4受来自磁性标记22的磁通的总量在任何位置为一定，使检测变得容易。例如，在假设线圈阵列4的长度为300mm的情况下，使磁性标记22的排列间距P在300mm±0.2mm以内。另外，使允许误差越小，越能提高检测精度，允许误差由所要求的检测精度决定。
图2表示全域检测规格下检测头2的输出。24为行走路径，移动体从图的右边向左行走，以与线圈阵列的长度相等的间距排列磁性标记22，这里考虑从右向左排列(A)、(B)、(C)三个磁性标记。当检测头2位于a位置时，检测(A)的磁性标记，当检测头2的左端(确切地讲为线圈阵列4的左端)到达(B)的磁性标记的中心时，计数值变更1。此时检测头2的位置为图2的b。接着在c位置仅用(B)的磁性标记进行检测，在d位置由于线圈阵列的左端到达(C)的磁性标记的中央部位，因此计数值再变更1。在e位置用(C)的磁性标记进行检测。伴随于此，从检测头2输出的地址如图2的下侧那样变化。
图3表示离散配置规格下的检测头的输出。沿行走路径24有(D)的磁性标记，与其他的磁性标记充分分离。在f位置检测头识别到(D)的磁性标记，但因为只有线圈阵列的左端有磁性标记，因此检测精度低。在g位置相当于一个磁性标记22面对线圈阵列，能够获得与图2的全域检测规格下的各点相同的检测精度。这种状态持续到i位置为止，在j位置与线圈阵列相面对的磁性标记的长度变成1/2个，在比该位置靠左的一侧不能识别位置。
伴随于此，产生从检测头不能获得数据的区域(比f靠右侧的区域)、仅能以比全域检测的精度低的精度获取当前位置的区域(f～g之间和i～j之间)、以及能够以与全域检测相同的精度获得当前位置的区域(g～i之间)。另外，权利要求范围等中说到检测范围时，是指能够以与全域检测相同的精度求得位置的范围。
图4表示行走路径24的例子。这里假设图中没有表示的高架行走台车作为移动体，30为架际(Interbay)路线，31为架内(Intrabay)路线、呈环形，行走路径24具有分歧部32、汇流部33和弯曲部34。沿架内路线31设置有装载口35，为高架行走台车的停止位置。在架内路线31中的离散配置区间36只要在例如装载口35附近能够识别当前位置就可以。因此在停止位置配置磁性标记22，在磁性标记与磁性标记之间边用旋转编码器等推测位置边行走，在停止位置用磁性标记22进行停止控制。如果设置磁性标记，则分歧部32、汇流部33和弯曲部34有与线圈阵列干涉的可能，不能设置磁性标记。因此，在不能检测区间38不能用磁性标记检测当前位置。除此以外的区域中可以全域检测。
这样一来，在交通量大的架际路线30能够准确地求出当前位置，能够防止高架行走台车之间的干涉。在交通量少的架内路线31中仅在装载口35等的停止位置附近设置磁性标记22。在不能检测区间38中用磁性标记22以外的机构防止高架行走台车之间的干涉。例如，用图中没有表示的地面一侧的控制器等排他地控制在分歧部32和汇流部33的行走。并且，在进入弯曲部34之前使高架行走台车之间存在预定长度以上的车间距离。
图5、图6表示全域检测规格和离散配置规格下的当前位置的检测算法。在全域检测规格下，用评价电路评价来自线圈阵列的信号，输出地址(步骤1)。并且将计数值变换成偏移量(步骤2)。用霍尔元件搜索有无磁性标记(步骤3)。例如，将偏移量与地址相加变换成当前位置来输出(步骤4)。然后根据评价电路的输出轨迹、即评价电路的输出是持续增加还是持续减少以及是否达到计数值的增减用的预定值来增加或减少计数值(步骤5)。并且，在例如评价电路的输出达到预定值时，在霍尔元件检测到下一个磁性标记的情况下，继续进行全域检测(连续检测)；在没有检测到下一个磁性标记的情况下，认为以比全域检测规格宽的间隔配置有磁性标记，转移到图6所示的离散配置规格的算法(步骤6)。
图6中与图5相同的步骤表示进行相同的处理，离散配置规格下将检测范围缩小到图3的能够进行精确检测的范围(步骤11)，在检测范围内将线圈阵列之间的信号变换成地址(步骤1)，例如与根据计数值求出的偏移量相加而输出当前位置(步骤4)。并且，在此期间用霍尔元件搜索磁性标记(步骤3)。根据评价电路的输出轨迹来增减计数值(步骤5)，当评价电路的输出达到预定值时，在霍尔元件检测到下一个磁性标记的情况下转移到图5的全域检测规格的算法；在霍尔元件没有检测到磁性标记的情况下继续作为离散配置规格(步骤12)。然后，例如当霍尔元件检测到下一个磁性标记时，使检测头的状态返回到检测范围内(步骤13)。
图7表示将堆装起重机40作为移动体的例子。以与线圈阵列的检测长度相等的间距沿堆装起重机40的行走轨道等排列磁性标记22。并且以与检测头2的线圈阵列的检测长度相等的间隔沿立柱41排列磁性标记22。利用这些磁性标记在水平方向和垂直方向上都能够求出绝对位置。42为升降台，43为滑动叉等移载装置。在堆装起重机的情况下，台车的行走范围和升降台42的升降范围都一定，行走和升降都是直线运动。因此，优选使整个行程为全域检测规格。
虽然实施例叙述高架行走台车和堆装起重机这2个例子，但除此以外，有轨台车、将底座固定在地上的移载装置、机床或传送带等其他的移动体也能够使用本发明。
通过实施例能够获得以下效果。
(1)能够设置隔开间隙跳跃地配置磁性标记、并且用一个检测头就能够连续地检测位置的区间。
(2)由于使线圈阵列的长度与磁性标记的排列间距相等，因此从线圈阵列看去合计总有一个磁性标记的长度，检测条件稳定。
(3)如果设置以比线圈阵列的检测长度宽的间隔配置了磁性标记的区间，则在尽管为直线区间但只要能在某个特定位置附近识别位置就可以的区域、以及弯曲区间和分歧汇流部那样的难以以预定的间距配置磁性标记的区间都能够对应。另外如果在整个直线区间以与线圈阵列的检测长度相等的间隔配置磁性标记的话，则直线区间的长度限于磁性标记的排列间距的整数倍。与之相反，如果设置以比线圈阵列的检测长度宽的间隔配置了磁性标记的区间，则在直线区间的长度上不会产生制约。因此，架内路线的布置改变-例如停止点的改变、追加等变得容易。
(4)通过计数检测到哪个磁性标记，能够容易地将从线圈阵列求出的地址换算成绝对位置。并且，如果计测磁性标记的数量存储到非易失性存储器中的话，则停电等之后的恢复容易。
(5)如果在中间设置偏移量表取代直接将磁性标记的编号等作为偏移量的话，则即使在离散配置规格下也能够容易地求出绝对位置。
(6)通过根据霍尔元件等磁传感器检测磁性标记的结果切换检测范围，即使对以比较宽的间隔配置磁性标记的区间，也能够以与全域检测规格时相同的精度检测当前位置。

Claims (2)

1.一种移动体系统，其特征在于，在移动体中设有检测头，该检测头具有沿移动体的移动方向排列了多个线圈的线圈阵列，并且设有以与上述线圈阵列的长度相等的间距沿移动体的移动路径排列了磁性标记的区间，根据上述检测头的输出而连续地求出移动体在上述区间内的位置；
将上述区间作为第1区间，除第1区间外设置有第2区间，所述第2区间以比上述间距宽的间隔沿移动路径设置有磁性标记；
通过设置用来检测有无磁性标记的机构来识别第1区间和第2区间；
并且设置了用来改变检测头的检测范围的机构，以便在第1区间的区间整个区域内以预定的精度输出移动体的位置，在第2区间中，对磁性标记周围的比上述间距窄的范围以上述预定的精度输出位置。
2.一种移动体的位置检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
用来在移动体中设置检测头的步骤，该检测头具有沿移动体的移动方向排列了多个线圈的线圈阵列；
用来以与上述线圈阵列的长度相等的间距、沿移动体的移动路径的预定区间排列磁性标记的的步骤；
用来根据上述检测头的输出连续地求出移动体在上述区间内的位置的步骤；以及
下述步骤：将上述区间作为第1区间，除第1区间外设置有第2区间，所述第2区间以比上述间距宽的间隔沿移动路径设置有磁性标记；通过设置用来检测有无磁性标记的机构来识别第1区间和第2区间；并且设置用来改变检测头的检测范围的机构，以便在第1区间的区间整个区域内以预定的精度输出移动体的位置，在第2区间中，对磁性标记周围的比上述间距窄的范围以上述预定的精度输出位置。
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