CN110632609B

CN110632609B - 移动体的位置偏移量检测系统

Info

Publication number: CN110632609B
Application number: CN201910132164.2A
Authority: CN
Inventors: 山崎智久
Original assignee: Mitsubishi Logisnext Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Logisnext Co Ltd
Priority date: 2018-06-22
Filing date: 2019-02-22
Publication date: 2023-06-13
Anticipated expiration: 2039-02-22
Also published as: CN110632609A; JP6541200B1; JP2019220049A

Abstract

本发明提供一种位置偏移量检测系统，能够以传感器的数量较少的简单结构实现，并且能够高精度地检测移动体相对于目标的各种位置偏移量。本发明的位置偏移量检测系统具备：被检测面，其设置在目标一侧；传感器，其设置在移动体一侧；和位置偏移量计算部，其基于传感器的输出计算位置偏移量。传感器设置于在静止时光施加于凸部的位置，传感器设置于在静止时光不施加于凸部的位置。位置偏移量计算部基于根据传感器的输出中的与并非凸部的部分相关的输出计算出的距离、和根据传感器的输出计算出的距离，计算与绕Z轴的旋转相关的位置偏移量。

Description

移动体的位置偏移量检测系统

技术领域

本发明涉及一种位置偏移量检测系统，检测能够在地板上移动的移动体相对于设置在地板上的目标的静止时的位置偏移量。

背景技术

以往，在无人工厂等中自动地反复进行如下处理，即，(1)作为移动体的无人搬运车移动至作为目标的载货台的附近并静止；(2)无人搬运车从该载货台收取货物；(3)收取货物的无人搬运车移动至其它载货台的附近并静止；和(4)无人搬运车向该载货台移交货物。在这种所谓的无人搬运系统中，为了可靠且准确地进行货物的收取/移交，需要移动体相对于目标高精度地对位。

作为虽然不是无人搬运系统但和相对于目标的对位相关的现有技术，例如存在专利文献1记载的系统。在该系统中，通过左右两个超声波式位移传感器检测货叉相对于作为目标的货盘的平行度，并且通过左右两个光学式位置传感器检测货叉相对于货盘的横向偏移。

专利文献1：日本特开平10－291797号公报

然而，上述现有系统存在以下所述的各种问题，即，(1)为了检测两种位置偏移，必须准备四个传感器；(2)通过超声波式位移传感器检测出的与旋转相关的位置偏移量的精度肯定不高；和(3)虽然能够检测横向的位置偏移的有无，但无法检测该位置偏移的量。

发明内容

本发明是鉴于上述情况完成的，其目的在于提供一种位置偏移量检测系统，能够以传感器的数量较少的简单结构实现，并且能够高精度地检测移动体相对于目标的各种位置偏移量。

为了解决上述课题，本发明的位置偏移量检测系统检测能够在地板上移动的移动体相对于设置在地板上的目标的静止时的位置偏移量，该位置偏移量检测系统的特征在于，具备：被检测面，其与地板垂直，设置在目标一侧；第一传感器及第二传感器，它们设置在移动体一侧；和位置偏移量计算部，其基于第一传感器及第二传感器的输出计算位置偏移量，被检测面包含至少一个凹部/凸部，第一传感器及第二传感器是二维位移传感器，该二维位移传感器以与地板平行的线状的形式照射光并检测与该光对应的反射光，并且进行与反射光相关的输出，第一传感器设置于在移动体静止时第一传感器的光施加于凹部/凸部的至少一部分的位置，第二传感器设置于在移动体静止时第二传感器的光不施加于凹部/凸部且在与地板平行的方向上与第一传感器分离的位置，位置偏移量计算部基于根据第一传感器的输出中的与不是凹部/凸部的部分相关的输出计算出的第一传感器与被检测面之间的距离、以及根据第二传感器的输出计算出的第二传感器与被检测面之间的距离，计算与绕地板的法线的旋转相关的位置偏移量。

优选地，上述位置偏移量检测系统的位置偏移量计算部还基于根据第一传感器的输出确定的凹部/凸部的位置，计算与地板及被检测面双方大致平行的方向上的位置偏移量。

另外，优选地，上述位置偏移量检测系统的位置偏移量计算部按照预先设定的与第一传感器的线性精度相关的规则，修正所计算出的第一传感器与被检测面之间的距离，并基于修正后的距离以及计算出的第二传感器与被检测面之间的距离，计算与绕地板的法线的旋转相关的位置偏移量。

另外，上述位置偏移量检测系统的移动体例如是无人搬运车，目标例如是放置有用于供无人搬运车搬运的货物的载货台。

根据本发明，能够提供一种位置偏移量检测系统，能够以传感器的数量较少的简单结构实现，并且能够高精度地检测移动体相对于目标的各种位置偏移量。

附图说明

图1是表示组装有本发明的第一实施例的位置偏移量检测系统的无人搬运系统的整体的简要俯视图。

图2是表示组装有第一实施例的位置偏移量检测系统的无人搬运系统的一部分的俯视图和侧视图。

图3是表示第一实施例的位置偏移量检测系统的图。

图4是表示从图3所示的第一传感器及第二传感器输出的数据组的图。

图5是用于说明图3所示的第一位置偏移量计算部的动作的图。

图6是表示第一实施例的位置偏移量检测系统的图(然而与图3在位置偏移的方式上不同)。

图7是表示本发明的第二实施例的位置偏移量检测系统的图。

图8是用于说明图7所示的第一距离修正部的动作的图。

附图标记说明：

10…无人搬运系统；11…地板；12…引导线；20…第一载货台；21…被检测面；22…凸部；30…第二载货台；40…第三载货台；50…主体部；51…车轮；52…转放修正机构；53…转放装置；54…第一传感器；55…第二传感器；60A…位置偏移量计算部(第一实施例)；60B…位置偏移量计算部(第二实施例)；61…第一距离计算部；62…第二距离计算部；63…第一位置偏移量计算部；64…第二位置偏移量计算部；65…第一距离修正部；AGV1…第一无人搬运车；AGV2…第二无人搬运车；AGV3…第三无人搬运车；AGV4…第四无人搬运车；W…货物。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的位置偏移量检测系统的实施例。

[第一实施例]

图1表示组装有本发明的第一实施例的位置偏移量检测系统的无人搬运系统10。如该图所示，无人搬运系统10具备铺设在地板11上的大致环状的引导线12、设置在地板11上的三个载货台20、30、40和沿引导线12在地板11上移动的四台无人搬运车AGV1、AGV2、AGV3、AGV4。在本实施例中，各无人搬运车AGV1、AGV2、AGV3、AGV4将从第一载货台20或第二载货台30收取的货物W搬运至第三载货台40。此外，在本实施例中，载货台20、30、40相当于本发明的“目标”，无人搬运车AGV1、AGV2、AGV3、AGV4相当于本发明的“移动体”。

图2表示第一载货台20及为了收取货物W而在第一载货台20的附近静止的第一无人搬运车AGV1。如该图所示，第一载货台20具备与地板11垂直的被检测面21，被检测面21包含凸部22。另外，第一无人搬运车AGV1具备在下部具有多个车轮51的主体部50、承担货物W的收取/移交的转放装置53、设置在主体部50与转放装置53之间的转放修正机构52、朝向第一载货台20一侧的第一传感器54和第二传感器55、和收容在主体部50的位置偏移量计算部60A。本实施例的位置偏移量检测系统由它们中的被检测面21、第一传感器54、第二传感器55和位置偏移量计算部60A构成。

此外，以下，将与地板11平行的面设为XY平面，将与被检测面21平行的面设为XZ平面。另外，在第一载货台20的附近，引导线12沿X方向延伸，当第一无人搬运车AGV1相对于第一载货台20的位置偏移量为零时，第一传感器54与第二传感器55仅在X方向上分离。

第一传感器54和第二传感器55是光学反射式二维位移传感器，该二维位移传感器照射与地板11(XY平面)平行的线状的光L1、L2，并且检测与照射的光L1、L2对应的反射光，将与该反射光相关的数据输出至位置偏移量计算部60A。如图2的(A)所示，第一传感器54设置于当第一无人搬运车AGV1静止时光L1施加于被检测面21的凸部22的位置，更具体而言，设置于光L1横切凸部22的位置。另一方面，第二传感器55设置于当第一无人搬运车AGV1静止时光L2不施加于凸部22的位置。

位置偏移量计算部60A基于第一传感器54和第二传感器55输出的数据检测第一无人搬运车AGV1相对于第一载货台20的位置偏移量，并且将检测出的位置偏移量输出至转放修正机构52。而且，转放修正机构52基于该位置偏移量修正由向载货台20伸出并进行货物W的收取/移交的臂等构成的转放装置53的位置(以主体部50为基准的相对位置)和动作。由此，第一无人搬运车AGV1相对于第一载货台20的位置偏移被消除，能够可靠且准确地收取/移交货物W。

此外，虽然在后面详细说明，位置偏移量计算部60A计算与绕地板11的法线(Z轴)的旋转相关的位置偏移量(以下称为“第一位置偏移量Gθ”)、以及与地板11和被检测面21双方大致平行的方向(X方向)上的位置偏移量(以下称为“第二位置偏移量GX”)。第一位置偏移量Gθ和第二位置偏移量GX分别相当于上述现有技术中的平行度和横向偏移。

整理位置偏移量被消除为止的顺序，则如以下所述。

(1)第一无人搬运车AGV1在第一载货台20的附近静止。

(2)第一传感器54和第二传感器55开始光L1、L2的照射。

(3)位置偏移量计算部60A基于第一传感器54和第二传感器55输出的数据检测第一无人搬运车AGV1相对于第一载货台20的位置偏移量。

(4)转放修正机构52基于检测出的位置偏移量修正转放装置53的位置和动作。

接着，参照图3～图6进一步详细说明位置偏移量计算部60A的动作。

如图3等所示，位置偏移量计算部60A具有第一距离计算部61、第二距离计算部62、第一位置偏移量计算部63和第二位置偏移量计算部64。第一距离计算部61与第一传感器54及第一位置偏移量计算部63连接，第二距离计算部62与第二传感器55及第一位置偏移量计算部63连接。另外，第二位置偏移量计算部64与第一传感器54连接。虽未图示，但第一位置偏移量计算部63及第二位置偏移量计算部64还与转放修正机构52连接。

第一距离计算部61利用构成通过第一传感器54获得的数据组P1(参照图4的(A))的n个数据D11、D12、···、D1n中的未施加于凸部22的区域P11、P13所包含的数据，计算第一传感器54与被检测面21之间的距离(以下称为“第一距离a1”)。更详细而言，第一距离计算部61通过将区域P11、P13所包含的各数据表示的第一传感器54与被检测面21之间的距离进行平均，计算第一距离a1。此时，第一距离计算部61也可以不利用区域P11、P13所包含的全部数据，而是利用其一部分数据进行计算。

第二距离计算部62利用构成通过第二传感器55获得的数据组P2(参照图4的(B))的n个数据D21、D22、···、D2n，计算第二传感器55与被检测面21之间的距离(以下称为“第二距离a2”)。更详细而言，第二距离计算部62通过将数据组P2所包含的各数据表示的第二传感器55与被检测面21之间的距离进行平均，计算第二距离a2。此时，优选第二距离计算部62利用数据组P2所包含的全部数据进行计算。

在本实施例中，n是631。图4是示意性的图，需要注意的是该n的数量未被准确表示。

第一位置偏移量计算部63基于计算出的第一距离a1及第二距离a2计算第一位置偏移量Gθ。更详细而言，第一位置偏移量计算部63使用根据图5导出的下式计算第一位置偏移量Gθ。

【式1】

这里，b是第一传感器54的中心与第二传感器55的中心之间的距离。在本实施例中，b是350mm。另外，在到达被检测面21之后，光L1、L2在XY平面上的扩散分别约为18.925°。

第二位置偏移量计算部64基于根据由第一传感器54获得的数据组P1所确定的凸部22的位置，计算第二位置偏移量GX。更详细而言，第二位置偏移量计算部64通过从数据组P1中提取区域P11、P12的边界与区域P12、P13的边界，确定凸部22的位置。而且，第二位置偏移量计算部64基于凸部22的中心及数据组P1的中心之间的位置关系计算第二位置偏移量GX。当双方一致时，第二位置偏移量GX是零。

在图3所示的一个例子中，第一距离a1与第二距离a2不一致，凸部22的中心与数据组P1的中心一致。此时，转放修正机构52仅进行与第一位置偏移量Gθ相关的修正。

在图6所示的另外一个例子中，第一距离a1和第二距离a2一致，凸部22的中心和数据组P1的中心一致。此时，转放修正机构52不进行修正。

此外，第一位置偏移量Gθ还能够通过获得第三距离与第四距离之差来计算，其中，所述第三距离是根据数据组P1的构成区域P11的数据计算出的距离，所述第四距离是根据构成区域P13的数据计算出的距离。然而，若采用这种结构，则作为计算第三距离及第四距离的基础的数据的数量较少，因此第三距离及第四距离的计算可能不准确，第一位置偏移量Gθ的计算也可能不准确。第三距离与第四距离之差较小也使第一位置偏移量Gθ不准确。因此，不优选仅使用第一传感器54来计算第一位置偏移量Gθ。

这样，根据本实施例的位置偏移量检测系统，能够以仅具备比以往少的两个传感器的简单结构实现，并且能够高精度地检测移动体(无人搬运车)相对于目标(载货台)的各种位置偏移量。

[第二实施例]

与利用通过第二传感器55获得的构成数据组P2的全部数据计算出的第二距离a2相比，利用通过第一传感器54获得的构成数据组P1的数据的一部分计算出的第一距离a1的线性精度稍差。为了确认该点，若在保持第一位置偏移量Gθ为零的情况下使第一载货台20与第一无人搬运车AGV1之间的距离变化之后计算第一距离a1和第二距离a2，则如图8所示可知，在第一距离a1与实际的距离(第二距离a2)之间存在若干差异。具体而言，可知在第一载货台20与第一无人搬运车AGV1之间的距离小于200mm的区域，第一距离a1小于实际距离，在第一载货台20与第一无人搬运车AGV1之间的距离大于200mm的区域，第一距离a1大于实际距离。

为了弥补第一距离a1的精度的不足，本发明的第二实施例的位置偏移量检测系统具备位置偏移量计算部60B以取代位置偏移量计算部60A，第二实施例在该点上与第一实施例不同。如图7所示，除第一距离计算部61、第二距离计算部62、第一位置偏移量计算部63及第二位置偏移量计算部64之外，位置偏移量计算部60B还具有第一距离修正部65。

第一距离修正部65根据预先设定的与第一传感器54的线性精度相关的修正规则，修正第一距离计算部61计算出的第一距离a1。例如，在通过事前的实验获得了图8所示那样的结果的情况下，第一距离修正部65根据下式所表示的线性近似式，修正第一距离a1。

【式2】

这里，a1’是修正后的第一距离。

然后，第一位置偏移量计算部63基于通过第一距离修正部65修正后的第一距离a1’和通过第二距离计算部62计算出的第二距离a2，计算第一位置偏移量Gθ。

根据第二实施例的位置偏移量检测系统，能够比第一实施例更高精度地检测第一位置偏移量Gθ。

以上，说明了本发明的位置偏移量检测系统的第一实施例和第二实施例，但本发明不限定于这些结构。

例如，能够应用本发明的领域不限定于无人搬运系统。换言之，本发明能够用来检测任意移动体相对于任意目标的静止时的位置偏移量。

另外，被检测面21也可以取代凸部22具有凹部。

另外，用于修正第一距离a1的规则的形式不限定于线性近似式，例如也可以是表的形式。

另外，也可以在移动体的外部具备位置偏移量计算部60A、60B。

另外，第一传感器54照射的光L1可以施加于凸部(或者凹部)22的至少一部分。

Claims

1.一种位置偏移量检测系统，检测能够在地板上移动的移动体相对于设置在所述地板上的目标的静止时的位置偏移量，

该位置偏移量检测系统的特征在于，具备：

被检测面，其与所述地板垂直，设置在所述目标一侧；

第一传感器及第二传感器，它们设置在所述移动体一侧；和

位置偏移量计算部，其基于所述第一传感器及所述第二传感器的输出计算所述位置偏移量，

所述被检测面包含至少一个凹部/凸部，

所述第一传感器及所述第二传感器是二维位移传感器，该二维位移传感器以与所述地板平行的线状的形式照射光并检测与该光对应的反射光，并且进行与所述反射光相关的输出，

所述第一传感器设置于在所述移动体静止时所述第一传感器的所述光施加于所述凹部/凸部的至少一部分的位置，

所述第二传感器设置于在所述移动体静止时所述第二传感器的所述光不施加于所述凹部/凸部且在与所述地板平行的方向上与所述第一传感器分离的位置，

所述位置偏移量计算部基于根据所述第一传感器的输出中的与不是所述凹部/凸部的部分相关的输出计算出的所述第一传感器与所述被检测面之间的距离、以及根据所述第二传感器的输出计算出的所述第二传感器与所述被检测面之间的距离，计算与绕所述地板的法线的旋转相关的所述位置偏移量。

2.根据权利要求1所述的位置偏移量检测系统，特征在于，

所述位置偏移量计算部还基于根据所述第一传感器的输出确定的所述凹部/凸部的位置，计算与所述地板及所述被检测面双方大致平行的方向上的所述位置偏移量。

3.根据权利要求1或2所述的位置偏移量检测系统，特征在于，

所述位置偏移量计算部按照预先设定的与所述第一传感器的线性精度相关的规则，修正所计算出的所述第一传感器与所述被检测面之间的距离，并基于修正后的距离以及计算出的所述第二传感器与所述被检测面之间的距离，计算与绕所述地板的法线的旋转相关的所述位置偏移量。

4.根据权利要求1所述的位置偏移量检测系统，特征在于，

所述移动体是无人搬运车，

所述目标是放置有用于供所述无人搬运车搬运的货物的载货台。