JP2000161918A - 移動体位置検出方法及びその装置 - Google Patents

移動体位置検出方法及びその装置

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JP2000161918A
JP2000161918A JP10342138A JP34213898A JP2000161918A JP 2000161918 A JP2000161918 A JP 2000161918A JP 10342138 A JP10342138 A JP 10342138A JP 34213898 A JP34213898 A JP 34213898A JP 2000161918 A JP2000161918 A JP 2000161918A
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moving
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moving object
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Jiyun Ooshimo
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Tsubakimoto Chain Co
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 移動領域内に配置された反射体の位置を特定
する必要がなく、また回転体を用いずに実施できる移動
体位置検出方法及びその装置を提供する。 【解決手段】 レーザ発振器１１及びＣＣＤカメラ１２
から構成される光学ユニット１０によって、移動体であ
る台車３０の周囲全方向へレーザ光を照射し、該レーザ
光の反射光を受光して受光データを得る。移動領域内の
複数の位置には反射体Ｈｉが配置されており、これによ
る反射によって移動領域内の各位置での受光輝度分布が
異なっている。該受光輝度分布及びジャイロセンサ４０
で得られる基準方向からの角度θから得られる比較デー
タと、移動領域内の複数の位置における受光データであ
り、メモリ２２に記憶されている基準データとを、ＭＰ
Ｕ２１において比較し、比較結果に基づいて台車３０の
位置を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、工場内外の敷地に
おける無人物品搬送車等の自走する移動体の位置を特定
する移動体位置検出方法及びその実施に使用する位置検
出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】工場で物品を搬送するために無人物品搬
送車がよく用いられている。そして無人物品搬送車の走
行を制御するためには、位置検出装置によって無人物品
搬送車の位置及び走行方向を特定することが必要であ
る。移動体の位置及び走行方向を特定する移動体位置検
出方法及びその装置の１つとして、例えば、特開平９−
１０５６２８号公報に開示されているものがある。
【０００３】図１２は特開平９−１０５６２８号公報開
示の移動体位置検出装置の構成を示すブロック図であ
り、図１３は全体の構成を示す斜視図である。該移動体
位置検出装置は認識手段２１１、位置算出手段２４等を
備えた認識特定回路２０と、これに前置された光学ユニ
ット１０とを備え、該光学ユニット１０によって反射体
Ｈｉを検出し、検出結果を認識特定回路２０によって解
析することにより移動体である台車３０の位置を特定す
る構成となっている。
【０００４】前記反射体Ｈｉは、移動体が走行する範囲
内の壁面に３つ以上が設置された反射部分と無反射部分
とを塗分けられた反射板であり、夫々には反射部分と無
反射部分とが間隔及び太さを変えて横列を形成したバー
コード状の夫々固有のマークが施されている。
【０００５】図１４は光学ユニット１０の要部の構成を
示す拡大縦断面図である。光学ユニット１０は台車３０
上にフレーム３１を介して搭載されており、レーザ光を
出力するレーザ発振器１１と、外部から反射してくるレ
ーザ光を入射するイメージセンサ１２１と、これらを搭
載して水平に回転するターンテーブル１３１等から構成
されている。レーザ発振器１１の正面には複数の鏡板１
７ｃを組み合わせた縦断面視が正多角形の筒型のポリゴ
ンミラー１７が縦方向に回転可能に取付けられている。
またターンテーブル１３１の上面には外光を遮断するカ
バー１３１ｃが取付けられており、該カバー１３１ｃの
側面にはレーザ光を照射及び入射するための開口部１３
１ｃ１が設けられている。
【０００６】レーザ発振器１１から照射され、ポリゴン
ミラー１７を反射したレーザ光は、ハーフミラー１７ｂ
を透過し、傾斜ミラー１７ａによって反射され、開口部
１３１ｃ１から外部へと導出される。そして該レーザ光
は反射体Ｈｉによって反射され、開口部１３１ｃ１を介
して、傾斜ミラー１７ａ及びハーフミラー１７ｂによっ
て反射されて、イメージセンサ１２１へ入射される。
【０００７】ポリゴンミラー１７が回転していることに
より、レーザ光が１枚の鏡板１７ｃを通過する間に、開
口部１３１ｃ１から出たレーザ光は上から下に所定量移
動する。また光学ユニット１０はターンテーブル１３１
によって回転しているため、レーザ光も周囲を回転して
照射される。
【０００８】レーザ光が反射体Ｈｉ上を通過するときだ
け、該レーザ光は反射され、イメージセンサ１２１へ入
射される。またレーザ光の照射が上から下へと変化する
ことで反射体Ｈｉの縦方向の幅全てをスキャンすること
となる。スキャンされた反射体Ｈｉのパターンのデータ
はイメージセンサ１２１から認識手段２１１へと入力さ
れ、記憶手段２２１に予め格納されたパターンのデータ
を照会することにより反射体Ｈｉを特定し、その座標値
を得る。またターンテーブル１３１の回転軸に取付けら
れたエンコーダ１５の前記スキャンした時点での出力を
角度計算手段２５に入力し、反射体Ｈｉがある方向の基
準方向からの角度θｉを算出する。
【０００９】以下に移動体の位置を特定する手順を説明
する。図１５は移動体とスキャンした３つの反射体との
位置関係を示す説明図であり、図１６は従来技術におけ
る位置特定手順を示す説明図である。３つ以上の反射体
Ｈｉを以上のようにスキャンし、夫々の座標値Ａｉ及び
基準方向からの角度θｉを求める。スキャンした表示手
順Ｈｉの座標値ＡｉからＡ１，Ａ３，Ａ５の３点を選択
し、点Ａ１，Ａ３間及び点Ａ３，Ａ５間を直線で結ぶ。
なお、点Ａ１，Ａ３，Ａ５は、各点における角度θｋが
いずれも０°＜θｋ＜１８０°であるように選択する。
該直線を弦としてＡ１，Ａ３の角度θａ及びＡ３，Ａ５
の角度θｂを円周角とする夫々２つの円Ｅ１ａ，Ｅ１ｂ
及び円Ｅ２ａ，Ｅ２ｂを求める。
【００１０】各円Ｅ１ａ，Ｅ１ｂ，Ｅ２ａ，Ｅ２ｂの交
点を夫々求めＡ１，Ａ３，Ａ５以外の４点Ｐ１，Ｐ２，
Ｐ３，Ｐ４を求める。そして台車３０の位置は、交点Ｐ
１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の内の１点として特定することが
できる。例えば円Ｅ１ａ，Ｅ２ａの交点Ｐ１が台車３０
の位置として適切であるためには、交点Ｐ１は次の各条
件を同時に満たす必要がある。
【００１１】１．交点Ｐ１の座標は、台車３０が移動し
得る範囲内に存在すること。２．交点Ｐ１は、角度θａ
＜９０°であるとき、点Ａ１，Ａ３を結ぶ線分に対し、
円Ｅ１ａの中心Ｔ１ａと同一の側にあり、角度θａ＞９
０°であるとき、点Ａ１，Ａ３を結ぶ線分に対し、中心
Ｔ１ａと異なる側にあること。
【００１２】３．交点Ｐ１は、角度θｂ＜９０°である
とき、点Ａ３，Ａ５を結ぶ線分に対し、円Ｅ２ａの中心
Ｔ２ａと同一の側にあり、角度θｂ＞９０°であると
き、点Ａ３，Ａ５を結ぶ線分に対し、中心Ｔ２ａと異な
る側にあること。４．時計方向にスキャンするとき、交
点Ｐ１を中心に基準方向から時計回りに点Ａ１，Ａ３，
Ａ５の順で並んでいること。
【００１３】ここで、条件２，３は交点Ｐ１が円Ｅ１
ａ，Ｅ２ａの交点であることに基づいている。そこで、
交点Ｐ２は円Ｅ１ｂ，Ｅ２ｂの交点であり、交点Ｐ３は
円Ｅ１ｂ，Ｅ２ａの交点であり、交点Ｐ４は円Ｅ１ａ，
Ｅ２ｂの交点であることに着目し、夫々の交点において
同様の条件を満たしているか否かを調べることにより、
台車３０の位置として適当な１点を特定することができ
る。またこの様にして特定した交点Ｐｉからみた座標Ａ
１の基準方向Ｎからの角度θ１に基づき、台車３０の方
向を求めることができる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の如き
従来の移動体位置検出方法及びその装置では、三角測量
に基づいて移動体の位置を特定していたため、検出した
反射体が移動領域内に多数配置された反射体の内のいず
れの反射体であるかを特定する必要があった。このた
め、各反射体にバーコードのような夫々の反射体固有の
マークを記しておき、レーザ光を水平回転方向だけでな
くその垂直方向にも走査することによって前記反射体を
スキャンし、読み取ったマークによって各反射体を識別
する等の工夫を行なう必要があった。
【００１５】またターンテーブルの回転方向へ順次スキ
ャンを行なうため、複数の反射体の検出に時間差が生
じ、１つの反射体を検出してから次の反射体を検出する
までの間に移動体は進行しており、この検出結果を用い
ての台車の位置検出では検出誤差が大きくなる問題があ
った。またこれを防ぐために移動体の進行距離を考慮し
て位置算出を行なう場合には、処理が複雑になるという
問題があった。またターンテーブルの回転機構を備えて
いるため、装置が大きくなり、電源等のコストがかかる
という問題があった。また、回転部等のバックラッシュ
摺動摩耗によるガタに起因し、検出誤差が大きくなると
いう問題があった。また、クリーンルームにおける用途
では可動部の摺動による発塵源となるという問題があっ
た。
【００１６】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、移動体の位置を特定するために、検出した反射
体がいずれの反射体であるかを特定する必要がなく、ま
た移動体の周囲全方向のスキャンを行うために回転機構
を用いることなく実施できる移動体位置検出方法及びそ
の装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】第１発明に係る移動体位
置検出方法は、移動体に備えられた発光器によって移動
体外部へ光を発し、前記移動体の移動領域内に複数設け
られた反射体によって反射された前記光の反射光を、前
記移動体に備えられ、受光量に対応した電気的出力を得
る受光器によって受光し、受光器の受光出力に基づいて
前記移動体の位置を検出する移動体位置検出方法におい
て、受光出力によって得られた移動体の周方向の受光輝
度分布と、移動体の移動領域内の複数の位置に対応付け
て予め記憶されている基準受光輝度分布とを比較し、比
較結果に基づいて前記移動体の位置を検出することを特
徴とする。
【００１８】第１発明に係る移動体位置検出方法によれ
ば、移動領域内の複数の位置において、そこに対応付け
られており、予め記憶されている基準受光輝度分布と受
光器によって得た受光輝度分布とを比較し、夫々の位置
及び方向における比較結果によって分布パターンの類似
度が最も高い位置及び方向を移動体の位置及び方向に最
も近いものであるとして求める。このため、検出した反
射体が移動領域内に多数配置されている反射体の内のい
ずれの反射体であるかを特定する必要がなく、従って反
射体に夫々固有のマークを施す等の工夫を行う必要がな
い。
【００１９】第２発明に係る移動体位置検出方法は、前
記基準受光輝度分布が予め定められている基準方向を向
いている状態で与えられ、前記移動体に備えられている
角度検出手段によって移動体の移動方向の前記基準方向
からの角度を検出し、検出した角度を利用して前記受光
器によって得られた受光輝度分布が前記基準方向を向い
ている状態に補正し、補正した受光輝度分布と前記基準
受光輝度分布とを比較することを特徴とする。
【００２０】第２発明に係る移動体位置検出方法によれ
ば、基準方向を向いている状態の基準受光輝度分布のみ
を必要とするため、記憶手段における記憶量を低減し、
また受光器によって得られた受光輝度分布との比較回数
を低減する。
【００２１】第３発明に係る移動体位置検出方法は、前
記基準受光輝度分布に対応付けられる移動領域内の複数
の位置は、移動領域を分割する同一形状の多角形による
網目の各頂点であることを特徴とする。
【００２２】第３発明に係る移動体位置検出方法によれ
ば、基準受光輝度分布に対応付けられる位置を同一形状
の多角形による網目の各頂点とすることによって、移動
範囲内における前記位置の分布を均一にする。移動領域
内の異なる部分において基準受光輝度分布に対応付けら
れる位置の分布に偏りが生じている場合、前記位置が密
に分布している部分では移動体の位置検出精度が高く、
疎に分布している部分では位置検出精度が低くなる。従
って前記位置の分布を均一にすることによって、移動体
の位置の検出精度を均一にする。
【００２３】第４発明に係る移動体位置検出方法は、前
記比較によって前記受光輝度分布と前記基準受光輝度分
布との類似度を求め、該類似度が最も高い移動領域内の
位置を選択し、該位置点を１つの頂点とする複数の前記
多角形を選択し、選択された多角形から各頂点の類似度
の総計が最も高い１つの多角形を選択し、選択された多
角形の各辺について、１辺上にある２つの頂点と、該辺
について該多角形に対し反対側にある１つの位置との３
位置において、前記類似度を移動体の移動平面に直交す
る座標軸とした３次元空間内の前記３位置に対応する３
点を求め、該３点を通る平面を求め、前記多角形を構成
する全ての辺夫々において求めた平面の内から３平面を
選んで交点を求め、求めた全交点の平均値を移動体の位
置とすることを特徴とする。
【００２４】第４発明に係る移動体位置検出方法によれ
ば、受光器によって得られた受光輝度分布と移動領域内
の各位置において対応付けられた基準受光輝度分布との
類似度を求め、各頂点の該類似度の総計が最も高い多角
形を選択する。該多角形の内部に類似度が最も高い１点
が存在するため、移動体の位置は該多角形の内部に存在
する。多角形の１辺上にある２つの頂点における類似度
は前記辺について多角形の反対側にある１つの位置にお
ける類似度よりも大きい。前記類似度を移動体の移動平
面に直交する座標軸とした３次元空間内において、前記
２つの頂点及び前記１つの位置に対応する３点を通る平
面を求める。前記多角形を構成する各辺について求めた
前記平面の内の任意の３平面による交点は、前記多角形
の内部において最も類似度が高い位置であると推測でき
るため、全ての平面から３平面を選ぶ全組合せに対して
求めた前記交点の平均値を求め、これを移動体の位置と
することで高精度な位置検出を行う。
【００２５】第５発明に係る移動体位置検出方法は、第
１乃至第４発明のいずれかにおいて、検出された移動体
の位置及び移動方向に基づいて、比較対象となる前記基
準受光輝度分布が対応付けられている位置を選択するこ
とを特徴とする。
【００２６】第５発明に係る移動体位置検出方法によれ
ば、基準受光輝度分布が対応付けられている全ての位置
から、比較対象となる位置を選択し、比較回数を低減す
る。
【００２７】第６発明に係る移動体位置検出方法は、検
出された移動体の位置と移動体が所定時間内に移動でき
る最大距離だけ移動方向に移動した位置とを結んだ線分
を長軸とし、該長軸の長さに対して所定の比率の長さを
有する短軸とする楕円内に含まれる位置を比較対象とな
る基準受光輝度分布が対応付けられている位置として選
択することを特徴とする。
【００２８】第６発明に係る移動体位置検出方法によれ
ば、検出された移動体の位置と移動体が所定時間内に移
動できる最大距離だけ移動方向に移動した位置とを結ん
だ線分を長軸とし、該長軸の長さに対して所定の比率の
長さを有する短軸とする楕円内を比較対象の位置の選択
範囲とし、移動体が存在する範囲を推測して比較回数を
低減する。
【００２９】第７発明に係る移動体位置検出方法は、検
出された移動体の位置を中心とし、移動体が所定時間内
に移動できる最大距離を半径とし、移動体の移動方向を
中央として所定角度を中心角とする扇型内に含まれる位
置を比較対象となる基準受光輝度分布が対応付けられて
いる位置として選択することを特徴とする。
【００３０】第７発明に係る移動体位置検出方法によれ
ば、検出された移動体の位置を中心とし、移動体が所定
時間内に移動できる最大距離を半径とし、移動体の移動
方向を中央として所定角度を中心角とする扇型の内部を
比較対象の選択範囲とし、移動体が存在する範囲を推測
して比較回数を低減する。
【００３１】第８発明に係る移動体位置検出装置は、移
動体に設けられた発光器と、前記移動体に設けられ、受
光量に対応した電気的出力を得る受光器と、移動体の移
動領域内の適宜位置に配置された複数の反射板とを備
え、前記発光器から発せられた光を前記反射板にて反射
し、反射光を前記受光器にて受光して得られた出力に基
づいて移動体の位置を算出する構成としてある移動体位
置検出装置において、移動体の移動領域内の複数の位置
における基準受光輝度分布を記憶させてある記憶手段
と、前記受光器によって得られた受光輝度分布と前記基
準受光輝度分布とを比較する比較手段と、比較結果に基
づいて前記移動体の位置を算出する演算手段とを備える
ことを特徴とする。
【００３２】第８発明に係る移動体位置検出装置によれ
ば、受光輝度分布と基準受光輝度分布とを比較手段によ
って比較し、比較結果に基づいて移動体の位置を算出手
段によって算出する構成であるため、受光輝度分布と基
準受光輝度分布とのパターンマッチングによって移動体
の位置特定を行っており、このため、検出した反射体が
移動領域内に多数配置されている反射体の内のいずれの
反射体であるかを特定する必要がなく、従って反射体に
夫々固有のマークを施す等の工夫を行う必要がない。
【００３３】第９発明に係る移動体位置検出装置は、前
記発光器は光源部と、光源部が発する光を反射し回転さ
せて移動体の周囲全方向に照射する照射部とを備えてい
ることを特徴とする。
【００３４】第９発明に係る移動体位置検出装置によれ
ば、従来の回転機構を備えた移動体位置検出装置を利用
して、パターンマッチングによる位置検出を行うことが
可能となる。
【００３５】第１０発明に係る移動体位置検出装置は、
前記発光器は光源部と、光源部が発する光を移動体の周
囲全方向へ同時に照射する照射部とを備えていることを
特徴とする。
【００３６】第１０発明に係る移動体位置検出装置によ
れば、移動体の周囲全方向へ光を同時に照射できるた
め、複数の反射体への照射に時間差が生じず、これによ
る反射光を同時に受光することによって、移動体の位置
検出の検出誤差を低減する。
【００３７】第１１発明に係る移動体位置検出装置は、
前記受光器は移動体の周囲からの光を反射する反射体
と、該反射体を回転させて移動体の周囲全方向からの光
を環状に集光する集光部と、該集光部による集光を受光
する受光部とを備えていることを特徴とする。
【００３８】第１１発明に係る移動体位置検出装置によ
れば、従来の回転機構を備えた移動体位置検出装置を利
用して、パターンマッチングによる位置検出を行うこと
が可能となる。
【００３９】第１２発明に係る移動体位置検出装置は、
前記受光器は移動体の周囲全方向からの光を同時に環状
に集光する集光部と、該集光部による集光を受光する受
光部とを備えていることを特徴とする。
【００４０】第１２発明に係る移動体位置検出装置によ
れば、集光部によって移動体の周囲全方向からの光を同
時に環状に集光し、受光部によって受光するため、複数
の反射体の方向を検出でき、この検出に時間差が生じ
ず、このことによって移動体の位置検出の誤差が発生し
ない。
【００４１】
【発明の実施の形態】以下本発明をその実施の形態を示
す図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係る移動体
位置検出装置の実施の形態の要部の構成を示すブロック
図である。図において３０は台車である。移動体である
台車３０には、レーザ発振器１１及びＣＣＤカメラ１２
を備えた光学ユニット１０と、ＭＰＵ２１及びメモリ２
２からなる位置特定ユニット２０と、ジャイロセンサ４
０とが備えられており、光学ユニット１０及びジャイロ
センサ４０によって得られたデータを位置特定ユニット
２０にて解析することで台車３０の位置を所定の周期で
検出し、検出された位置情報を制御部４１に与えて台車
３０の走行制御を行なう構成となっている。図２は台車
３０の全体の構成を示す斜視図である。光学ユニット１
０は台車３０の上部に取付けられており、台車３０の移
動領域の壁面の前記光学ユニットと同じ高さの複数の位
置に入射した光に対して再帰反射を行う反射体Ｈｉが取
付けられている。
【００４２】図３は光学ユニット１０の構成を示す模式
図である。レーザ発振器１１は横方向にレーザ光を発光
するように、台車３０内部に取付けられており、該レー
ザ発振器１１の正面にはハーフミラーＭ１が、横方向か
ら入射したレーザ光を上方へ反射するように取付けられ
ている。ハーフミラーＭ１の上方では、透明な縦長の有
底円筒形の支持用部材１３が底を上側にして台車３０の
上部に突設されており、外周面が鏡面となっているラッ
パ形の照射ミラーＭ２がその尖鋭部を下側にして前記支
持用部材１３の内部上面に支持されている。照射ミラー
Ｍ２はその母線が１／４円弧の形状をなしており、その
尖鋭部に至るまで鏡面とされている。またハーフミラー
Ｍ１の下方には上方からの光を受光できるようにＣＣＤ
カメラ１２がその画面上方を台車３０の移動方向とすべ
く取付けられている。
【００４３】レーザ発振器１１から発光された光はハー
フミラーＭ１によって上方へ反射され、照射ミラーＭ２
によって更に横方向へ反射される。レーザ発振器１１に
よる光線はレンズによって拡散されており、またレーザ
光の中央部を遮蔽するようにレーザ発振器１１の正面に
遮蔽物が配されており、円環状の光が照射ミラーＭ２と
同軸的に、これの円弧面の中央部に入射するように調整
されている。このため少し拡散された円環状のレーザ光
は照射ミラーＭ２の円弧面に一定の幅で帯状に入射し、
水平方向に照射される。照射ミラーＭ２の鏡面が凹面と
されていることにより、照射ミラーＭ２からの照射光は
拡散されず、略全てのレーザ光が水平方向へと照射され
ることとなる。なお、照射光の一部が拡散されることと
なるが、照射ミラーＭ２の形状は円錐形であってもよ
い。
【００４４】照射ミラーＭ２から水平方向の全方向へ照
射された光は、台車３０の周囲の壁の反射体Ｈｉが配置
されている部分で反射される。光は台車３０へ再帰反射
され、前記照射ミラーＭ２の前記帯状の部分へ入射し、
更に下方向へ反射される。このとき、照射ミラーＭ２の
鏡面が凹面とされていることにより、水平方向から入射
した光は下方へ集光されることとなる。これは前記レン
ズによる拡散量と同程度の収束量となるよう調整されて
おり、このため、拡散されて発せられた光と逆経路をた
どって集光される。集光された光はハーフミラーＭ１を
透過し、ＣＣＤカメラ１２へ入射する。ＣＣＤカメラ１
２とハーフミラーＭ１との距離が前記レーザ発振器１１
とハーフミラーＭ１との距離と同程度であるようにＣＣ
Ｄカメラ１２は配置されており、このためＣＣＤカメラ
１２に入射した光は、レーザ発振器１１から発光された
直後の状態程度に集光された状態となっている。
【００４５】図４は移動領域内において移動中の台車３
０の位置関係を示す説明図である。移動領域の壁面に反
射体Ｈ１〜Ｈ６が設置されている。基準方向ｄ０に対し
角度θだけ傾いた移動方向ｄ１へ向かって台車３０は進
行しており、前記照射ミラーＭ２によって照射された光
は前記反射体Ｈ１〜Ｈ６によって反射され、台車３０へ
向かう。
【００４６】図５は図４に示された位置において台車３
０のＣＣＤカメラ１２が撮影した濃淡画像を示す概略図
である。反射体Ｈ１〜Ｈ６が反射した光がレーザ発振器
１１から発せられた光と逆経路をたどってＣＣＤカメラ
１２に集光されるため、ＣＣＤカメラ１２が撮影した濃
淡画像には前記照射ミラーＭ２のハッチングで示した円
形の像の内部の同心円であり、レーザ発振器１１が発し
た円環状の光と略同径の円環上に前記光が映ることとな
る。また前記ジャイロセンサ４０によって基準方向ｄ０
からの移動方向ｄ１の角度θが得られる。
【００４７】このようにして得られた前記ＣＣＤカメラ
１２による画像データ及び前記ジャイロセンサ４０によ
って得られた角度データθは前記位置特定ユニット２０
のＭＰＵ２１に入力される。図６はＭＰＵ２１における
処理の手順を説明するフローチャートである。ＭＰＵ２
１における処理手順は比較処理と位置算出処理との２つ
の処理から構成されている。比較処理（ステップＳ
１）、位置算出処理（ステップＳ２）の順に処理を行
い、位置算出処理が終わった時点で台車３０の走行を停
止するときは処理を終了し、走行停止でないときは待機
状態となり、次のデータが入力されたときに比較処理か
ら処理を再開する（ステップＳ３）。
【００４８】図７は比較処理における処理手順を説明す
るフローチャートである。比較処理においては、前記画
像データから光が撮影されている円周上の輝度分布を示
す受光データＤｒを求める（ステップＳ１１）。図８は
受光データＤｒの概略図である。図において縦軸が輝度
を表しており、横軸が移動方向ｄ１を０としたときの台
車３０の周方向の−１８０゜から１８０゜までの範囲の
角度を表している。
【００４９】前述したように、画像内の照射ミラーＭ２
の像と同心円の円周上に反射光は撮影されている。そこ
で、画像データの全画素について、その画素値が予め実
績から求められた閾値Ｋより高いものを求め、求めた画
素から画像内の前記照射ミラーＭ２の中心点に対応する
予め定められた画素までの距離を全て求める。求めた距
離の平均値を半径とし、前記中心点を中心とした円周上
の画素の各輝度を移動方向ｄ１からの円周方向の角度に
ついてプロットした波形データを求める。前記円周はそ
の半径を求める際に誤差が生じやすく、円周長が検出周
期によって一定でない。このことにより、検出周期によ
って求めた波形データは画素数が一定でないため、所定
の画素数になるようデータを伸縮し、これを受光データ
Ｄｒとする。
【００５０】位置特定ユニット２０では、移動領域が所
定間隔の格子状にメッシュ切りされていると想定して処
理を行うため、格子の各交点の座標値を記憶している。
そして記憶している総数Ｎの全交点の中から複数の比較
対象点ｉを抽出する（ステップＳ１２）。図９は比較対
象点ｉの抽出方法を示す説明図である。前回算出された
台車３０の位置と、ここから前回検出された移動方向へ
検出周期内に移動できる最大距離だけ進んだ位置とを結
んだ線分を長軸とし、該長軸の半分の長さを有する短軸
とする楕円の内部に含まれる全ての交点を比較対象点ｉ
とする。
【００５１】次に、ステップＳ１１において抽出した受
光データＤｒを前記角度データθ分移動して基準方向ｄ
０を向いている状態の波形データを得、これを比較デー
タＤｒｃとする（ステップＳ１３）。前記移動領域のメ
ッシュの各交点ｎにおける基準方向ｄ０を向いたときの
受光データが基準データＤｒｂ（ｎ）として前記メモリ
２２に格納されている。そして、前記比較対象点ｉにお
ける基準データＤｒｂ（ｉ）と前記比較データＤｒｃの
相互相関値Ｒ（ｉ）を求める（ステップＳ１４）。
【００５２】次いで、前記相互相関値Ｒ（ｉ）が最も高
い１点ｐを前記比較対象点ｉの中から求める（ステップ
Ｓ１５）。前記メッシュを構成する単位正方形の中の、
前記点ｐを含む４つの正方形の中から、各頂点ｊにおけ
る前記相互相関値Ｒ（ｊ）の総和が最も大きい正方形を
選択し（ステップＳ１６）、位置算出処理へ処理が移
る。
【００５３】図１０、１１は位置算出処理における処理
手順を説明するフローチャートである。ｉを１とし（ス
テップＳ２１）、比較処理において選択された１つの正
方形を構成する４つの点ｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４の中か
ら１つの辺を構成する２点ｐｉ，ｐｊを選択する（ステ
ップＳ２２）。選択された２点ｐｉ，ｐｊを結ぶ直線に
よって移動領域を２つの部分に分けたとき、前記正方形
と異なる側にある１点ｐｋを選択する（ステップＳ２
３）。
【００５４】選択された３点ｐｉ，ｐｊ，ｐｋにおける
相互相関値Ｒ（ｐｉ），Ｒ（ｐｊ），Ｒ（ｐｋ）を算出
し（ステップＳ２４）、移動領域を構成する平面（ｘ，
ｙ）と、これに直交し相互相関値Ｒ（ｘ，ｙ）を示す軸
とによって構成される３次元空間内における前記３点ｐ
ｉ，ｐｊ，ｐｋに対応する点ｐｉ´，ｐｊ´，ｐｋ´を
求め、これらを通る平面Ｆｉを求める（ステップＳ２
５）。前記正方形を構成する４辺全てについて平面Ｆｉ
が求められたか否かを調べ（ステップＳ２６）、求めら
れていないときはｉをインクリメントして（ステップＳ
２７）、ステップＳ２２へ戻る。
【００５５】平面Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４が全て求めら
れていたときは、これらの内から３平面を選択し（ステ
ップＳ２８）、該３平面の交点の前記移動領域を構成す
る平面に投影した点ｑｉを求める（ステップＳ２９）。
これを３つの平面を選ぶ全ての組合せについて行われた
か否かを調べ（ステップＳ３０）、行われていないとき
は、別の組合せの３平面を選択し（ステップＳ３１）、
ステップＳ２９へ戻る。
【００５６】ステップＳ３０において、全ての組合せが
終わったと判定されたときは、以上の処理によって得ら
れた４点ｑ１，ｑ２，ｑ３，ｑ４の平均値を算出し、こ
れを台車３０の位置とする（ステップＳ３２）。以上の
如き構成により、基準受光パターンである基準データＤ
ｒｂ（ｉ）と比較受光パターンである比較データＤｒｃ
との相互相関値Ｒ（ｉ）を算出し、これに基づいて台車
３０の位置を特定するため、反射体Ｈｉを特定する必要
が無い。
【００５７】また、ジャイロセンサ４０によって検出さ
れた基準方向ｄ０に対する移動方向ｄ１の角度データθ
を利用して、受光データＤｒから比較データＤｒｃを求
めるから、移動領域内の各点ｉにおける基本データＤｒ
ｂ（ｉ）は基準方向ｄ０を向いているときのものだけで
よく、従って基本データＤｒｂ（ｉ）を記憶する量を少
なくすることができ、比較回数も少なくすることができ
る。
【００５８】なお、ジャイロセンサ４０を用いずに移動
領域内の各点ｉにおいて複数の方向を向いている基本デ
ータをメモリ２２に記憶しておき、パターンマッチング
によって移動方向を検出してもよい。また、等間隔の格
子状にメッシュ切りを行い、この各交点ｉに基準データ
Ｄｒｂ（ｉ）を設定することとしてあるから、点ｉの分
布は均一であり、均一な精度で台車３０の位置の特定が
できる。なお、正方形以外の同一形状の多角形によるメ
ッシュ切りでもよい。
【００５９】また、相互相関値を類似度としてパターン
マッチングを行い、この値を用いて位置検出の補完を行
うため、高精度な検出が行える。なお、位置検出の補完
を行わず、メッシュ切りされた移動領域の中からパター
ンマッチングによって移動体の位置が内部にある多角形
を検出するだけでもよい。
【００６０】なお、類似度は正規化相関を用いてもよい
し、輝度曲線のフーリエ変換による類似度を用いてもよ
い。また、台車３０は前回検出された方向へ移動してい
る期待が高く、短い検出周期内で移動方向を変えられる
範囲は限られる。このことにより、台車３０の位置を前
回の検出位置及び前回の検出移動方向から楕円を用いて
推測し、該楕円内の点を比較対象の点として選択するた
め、台車３０の位置を正確に推測でき、しかも比較回数
を低減できる。
【００６１】なお、比較対象となる位置の選択範囲は、
台車３０の前回の位置を中心とし、台車３０が制御周期
内に移動できる最大距離を半径とし、前回の移動方向を
中央として所定角度を中心角とする扇型内であってもよ
い。また、台車３０の全周方向に同時に光を照射及び集
光可能な照射ミラーＭ２を用いているため、複数の反射
体の検出に時間差が生じず、高精度な位置検出を行うこ
とが出来る。
【００６２】なお、傾斜させた平面鏡と回転機構とを用
いて、平面鏡によって台車３０の周方向の中の１方向へ
の光の照射及び集光を行い、該平面鏡を回転機構にて回
転させることにより、台車３０の全周方向への光の照射
及び集光を行う構成としてもよい。
【００６３】
【発明の効果】以上詳述した如く第１発明に係る移動体
位置検出方法及び第８発明に係る移動体位置検出装置に
よれば、移動体が受光した受光輝度分布と移動領域の各
位置に対応付けられた基準受光輝度分布とを比較し、比
較結果に基づいて移動体の位置を検出するため、検出さ
れた反射体を移動領域に配置されている多数の反射体の
中から特定する必要がない。
【００６４】第２発明に係る移動体位置検出方法によれ
ば、基準方向を向いている基準受光輝度分布だけが必要
とされ、移動領域の各位置における基準受光輝度分布は
夫々１つとなるため、これの記憶に必要な記憶量を低減
でき、また受光出力による受光輝度分布との比較回数を
低減することが可能となる。
【００６５】第３発明に係る移動体位置検出方法によれ
ば、基準受光輝度分布に対応付けられた位置を同一形状
の多角形による網目の各頂点とするから、前記位置を移
動領域内に均一に分布させることができ、従って移動体
の位置の検出精度を均一にすることが可能となる。
【００６６】第４発明に係る移動体位置検出方法によれ
ば、受光出力による受光輝度分布と基準受光輝度分布と
の比較において、両者の類似度を求め、求められた類似
度の総計が最も高い前記多角形を選択し、該多角形の内
部にある移動体の位置の検出を前記類似度に基づいた補
完によって行うため、高精度な検出を可能とする。
【００６７】第５発明に係る移動体位置検出方法によれ
ば、基準受光輝度分布に対応付けられている全ての位置
から比較対象となる位置を選択するから、比較回数を低
減することが可能となる。
【００６８】第６発明に係る移動体位置検出方法によれ
ば、移動体の前回の検出位置と移動体が所定時間内に移
動できる最大距離だけ前回の移動方向に移動したときの
位置とを結んだ線分を長軸とし、該長軸の長さに対して
所定の比率の長さの短軸とする楕円内を比較対象の位置
の選択範囲としているから、略必要最小限の範囲を特定
することができ、略最小の比較回数によって位置検出を
行うことを可能とする。
【００６９】第７発明に係る移動体位置検出方法によれ
ば、移動体の前回の検出位置を中心とし、移動体が所定
時間内に移動できる最大距離を半径とし、前回の移動方
向を中央として所定角度を中心角とする扇型の内部を比
較対象の位置の選択範囲としているから、略必要最小限
の範囲を特定することができ、略最小の比較回数によっ
て位置検出を行うことを可能とする。
【００７０】第９及び第１１発明に係る移動体位置検出
装置によれば、従来の回転機構を備えた装置を利用し
て、パターンマッチングによる位置検出を行うことが可
能となる。
【００７１】第１０発明に係る移動体位置検出装置によ
れば、光源部と光源部の発光を移動体の周囲全方向へ同
時に照射する照射部とを照射手段が備えているため、複
数の反射体への照射に時間差が生じず、これによる反射
光を同時に受光することにより、移動体の位置検出の誤
差を低減することが可能となる。
【００７２】第１２発明に係る移動体位置検出装置によ
れば、移動体の周囲全方向からの光を同時に環状に集光
する集光部とこれを受光する受光部とを受光手段が備え
ているため、移動領域内に配置された各反射体の検出に
時間差が生じることがなく、このため移動体の位置検出
の誤差を低減することが可能となる。また、回転機構を
必要とせず、同時に全方向の光を受光するため、制御周
期を短くすることができ、制御の応答性を高めることが
可能となる。
【００７３】更に、回転機構及びそれを駆動するための
電源を必要としないから、装置の大型化を防止し、コス
トダウンを図ることが可能となる等本発明は優れた効果
を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る移動体位置検出装置の実施の形態
の要部の構成を示すブロック図である。
【図２】移動体である台車の全体の構成を示す斜視図で
ある。
【図３】光学ユニットの構成を示す模式図である。
【図４】移動領域内において移動中の台車の位置関係を
示す説明図である。
【図５】図４に示された位置におけるＣＣＤカメラの撮
影画像を示す概略図である。
【図６】ＭＰＵにおける処理手順を示すフローチャート
である。
【図７】比較処理における処理手順を示すフローチャー
トである。
【図８】受光データを示す概略図である。
【図９】比較対象点の抽出方法を示す説明図である。
【図１０】位置算出処理における処理手順を示すフロー
チャートである。
【図１１】位置算出処理における処理手順を示すフロー
チャートである。
【図１２】従来の移動体位置検出装置の構成を示すブロ
ック図である。
【図１３】従来の移動体位置検出装置の構成を示す斜視
図である。
【図１４】光学ユニットの要部の構成を示す拡大縦断面
図である。
【図１５】移動体とスキャンした３つの反射体との位置
関係を示す説明図である。
【図１６】従来技術における位置特定手順を示す説明図
である。
【符号の説明】
１１ レーザ発振器 １２ ＣＣＤカメラ ２１ ＭＰＵ ２２ メモリ ４０ ジャイロセンサ Ｈｉ 反射体 Ｍ１ ハーフミラー Ｍ２ 照射ミラー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA03 AA32 BB15 BB25 CC11 DD03 FF23 FF43 FF67 GG04 HH14 JJ03 JJ26 LL12 LL16 LL18 LL19 PP03 PP22 QQ05 QQ16 QQ24 QQ38 QQ42 2F069 AA03 AA72 BB40 DD16 DD19 GG04 GG07 GG12 GG14 GG65 HH30 KK01 NN07 NN26 2F105 AA10 BB01 BB17 5H301 AA02 AA03 AA10 BB05 CC03 CC06 EE31 EE32 FF10 FF11 GG03 GG17 GG21

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 移動体に備えられた発光器によって移動
    体外部へ光を発し、前記移動体の移動領域内に複数設け
    られた反射体によって反射された前記光の反射光を、前
    記移動体に備えられ、受光量に対応した電気的出力を得
    る受光器によって受光し、受光器の受光出力に基づいて
    前記移動体の位置を検出する移動体位置検出方法におい
    て、受光出力によって得られた移動体の周方向の受光輝
    度分布と、移動体の移動領域内の複数の位置に対応付け
    て予め記憶されている基準受光輝度分布とを比較し、比
    較結果に基づいて前記移動体の位置を検出することを特
    徴とする移動体位置検出方法。
  2. 【請求項２】 前記基準受光輝度分布が予め定められて
    いる基準方向を向いている状態で与えられ、前記移動体
    に備えられている角度検出手段によって移動体の移動方
    向の前記基準方向からの角度を検出し、検出した角度を
    利用して前記受光器によって得られた受光輝度分布が前
    記基準方向を向いている状態に補正し、補正した受光輝
    度分布と前記基準受光輝度分布とを比較する請求項１記
    載の移動体位置検出方法。
  3. 【請求項３】 前記基準受光輝度分布に対応付けられる
    移動領域内の複数の位置は、移動領域を分割する同一形
    状の多角形による網目の各頂点である請求項１または２
    記載の移動体位置検出方法。
  4. 【請求項４】 前記比較によって前記受光輝度分布と前
    記基準受光輝度分布との類似度を求め、該類似度が最も
    高い移動領域内の前記網目の頂点を選択し、該網目の頂
    点を１つの頂点とする複数の前記多角形を選択し、選択
    された多角形から各頂点の類似度の総計が最も高い１つ
    の多角形を選択し、選択された多角形の各辺について、
    １辺上にある２つの頂点と、該辺について該多角形に対
    し反対側にある１つの前記網目の頂点との３位置におい
    て、前記類似度を移動体の移動平面に直交する座標軸と
    した３次元空間内の前記３位置に対応する３点を求め、
    該３点を通る平面を求め、前記多角形を構成する全ての
    辺夫々において求めた平面の内から３平面を選んで交点
    を求め、求めた全交点の平均値を移動体の位置とする請
    求項３記載の移動体位置検出方法。
  5. 【請求項５】 検出された移動体の位置及び移動方向に
    基づいて、比較対象となる前記基準受光輝度分布が対応
    付けられている位置を選択する請求項１乃至４のいずれ
    かに記載の移動体位置検出方法。
  6. 【請求項６】 検出された移動体の位置と移動体が所定
    時間内に移動できる最大距離だけ移動方向に移動した位
    置とを結んだ線分を長軸とする楕円内に含まれる位置を
    比較対象となる基準受光輝度分布が対応付けられている
    位置として選択する請求項５記載の移動体位置検出方
    法。
  7. 【請求項７】 検出された移動体の位置を中心とし、移
    動体が所定時間内に移動できる最大距離を半径とし、移
    動体の移動方向を中央として所定角度を中心角とする扇
    型内に含まれる位置を比較対象となる基準受光輝度分布
    が対応付けられている位置として選択する請求項５記載
    の移動体位置検出方法。
  8. 【請求項８】 移動体に設けられた発光器と、前記移動
    体に設けられ、受光量に対応した電気的出力を得る受光
    器とを備え、前記発光器から発せられた光を移動体の移
    動領域内の適宜位置に配置された複数の反射板にて反射
    し、反射光を前記受光器にて受光して得られた出力に基
    づいて移動体の位置を算出する構成としてある移動体位
    置検出装置において、移動体の移動領域内の複数の位置
    における基準受光輝度分布を記憶させてある記憶手段
    と、前記受光器によって得られた受光輝度分布と前記基
    準受光輝度分布とを比較する比較手段と、比較結果に基
    づいて前記移動体の位置を算出する演算手段とを備える
    ことを特徴とする移動体位置検出装置。
  9. 【請求項９】 前記発光器は光源部と、光源部が発する
    光を反射し回転させて移動体の周囲全方向に照射する照
    射部とを備えている請求項８記載の移動体位置検出装
    置。
  10. 【請求項１０】 前記発光器は光源部と、光源部が発す
    る光を移動体の周囲全方向へ同時に照射する照射部とを
    備えている請求項８記載の移動体位置検出装置。
  11. 【請求項１１】 前記受光器は移動体の周囲からの光を
    反射する反射体と、該反射体を回転させて移動体の周囲
    全方向からの光を環状に集光する集光部と、該集光部に
    よる集光を受光する受光部とを備えている請求項８乃至
    １０のいずれかに記載の移動体位置検出装置。
  12. 【請求項１２】 前記受光器は移動体の周囲全方向から
    の光を同時に環状に集光する集光部と、該集光部による
    集光を受光する受光部とを備えている請求項８乃至１１
    のいずれかに記載の移動体位置検出装置。
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