JP2000230971A - Optical position judging apparatus - Google Patents

Optical position judging apparatus

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JP2000230971A
JP2000230971A JP11070685A JP7068599A JP2000230971A JP 2000230971 A JP2000230971 A JP 2000230971A JP 11070685 A JP11070685 A JP 11070685A JP 7068599 A JP7068599 A JP 7068599A JP 2000230971 A JP2000230971 A JP 2000230971A
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JP
Japan
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light
receiver
reflector
lighthouse
signal
Prior art date
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Application number
JP11070685A
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Japanese (ja)
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Masanori Sakaguchi
雅則 坂口
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Aisin AW Co Ltd
Original Assignee
Aisin AW Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make an apparatus consume power considerably small and safe, and prevent the apparatus from applying a load to a battery even when the apparatus is mounted on a motor-driven unmanned transfer vehicle or the like by calculating a coordinate of its own position on the basis of an identification code of each light house and information on the angle of rotation of a reflecting plate of each light house included in signals, and coordinate data or each light house stored in a memory part. SOLUTION: The apparatus consists of a plurality of light houses TX each including a rotary type reflecting plate 2 having a reflecting face symmetric in right and left to a rotary axis and a light-emitting element of a nondirectional radiation pattern and arranged at a predetermined position, and a receiver with a light-receiving part including a photodetector, an operating part and a memory part. The light house TX always transmits the angle of rotation of the reflecting plate 2 while rotating the reflecting plate 2 and a self identification code as signals. The receiver receives signals from the plurality of light houses TX and input to the operating part. The operating part calculates a coordinate of its own position based on the identification code of each light house TX and information on the angle of rotation of the reflecting plate of each light house TX which are included in the signals and coordinate data of each light house TX stored in the memory part.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【従来の技術】工場等の所定の区域内で、ある特定の場
所から他の特定の場所まで貨物等を運搬するものとして
自動搬送車が一般に広く用いられている。自動搬送車
は、あらかじめ決められたルートに従って無人走行す
る。自動搬送車に決められたルートを走行させるための
ガイドの方法としては、あらかじめ走行ルートを床に白
線等のラインをテープあるいはペイントにより敷設し
て、このラインを光学的に識別してトレースする方法
や、ルートに沿って床に磁石や磁気テープを敷設して、
磁気センサを用いてトレースする方法が一般的である。
2. Description of the Related Art In a predetermined area such as a factory, an automatic guided vehicle is generally widely used for transporting a cargo or the like from a specific place to another specific place. The automatic guided vehicle travels unmanned according to a predetermined route. As a guide method for running the route determined by the automatic guided vehicle, a line such as a white line is previously laid on the floor with a tape or paint, and the line is optically identified and traced. Or lay a magnet or magnetic tape on the floor along the route,
A tracing method using a magnetic sensor is generally used.

【0002】しかし、上記方法では、ルート変更に伴
い、ラインの引き直しや、磁石の埋設のし直し等が必要
となり、容易にルート変更できないという問題がある。
そのため、近年では、自立走行と位置判別装置とを組み
合わせて、プログラムされたルートに沿って走行する方
式が開発されている。この方式による自動搬送車の一例
として、特開平5−341836号公報に記載の無人搬
送車がある。該無人搬送車では、レーザ光を使って自車
位置を判別する装置(以下、位置判別装置という)が開
示されている。
However, in the above-mentioned method, it is necessary to redraw the line or re-embed the magnets in accordance with the route change, and there is a problem that the route cannot be easily changed.
Therefore, in recent years, a system has been developed in which the vehicle travels along a programmed route by combining self-sustained traveling with a position determination device. As an example of an automatic guided vehicle according to this method, there is an unmanned guided vehicle described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-341836. In the automatic guided vehicle, a device that determines the position of the vehicle using a laser beam (hereinafter, referred to as a position determination device) is disclosed.

【0003】上記公報に記載の位置判別装置のシステム
は、無人搬送車に搭載される発光・受光部と、無人搬送
車が走行するエリア内の所定の位置に設置された複数の
反射器とで構成される。前記発光・受光部は、モータに
より回転させられるターン・テーブルを具備し、ターン
・テーブル上面にはレーザ光を水平方向に放射するレー
ザ光源と、レーザ光の再帰反射光を受光するレーザ光受
光器が互いにほぼ並行に取り付けられている。また、タ
ーン・テーブルの回転角度を検出するためのロータリー
エンコーダを具備している。これら、レーザ光受光器お
よびロータリーエンコーダの出力は、位置方位角計算部
に入力される。一方、反射器は反射鏡面を互いに直角に
配置したコーナー・キューブ・ミラーを円筒形状に配置
して構成されており、これにより、前記レーザ光源から
放射されたレーザ光を、前記レーザ受光器に再帰反射さ
せることができる。
[0003] The system of the position discriminating apparatus described in the above publication is composed of a light emitting / receiving unit mounted on an automatic guided vehicle and a plurality of reflectors installed at predetermined positions in an area where the automatic guided vehicle travels. Be composed. The light emitting / receiving unit includes a turntable that is rotated by a motor, and a laser light source that emits laser light in a horizontal direction on a top surface of the turntable, and a laser light receiver that receives retroreflected light of the laser light. Are mounted substantially parallel to each other. Further, a rotary encoder for detecting the rotation angle of the turntable is provided. The outputs of the laser beam receiver and the rotary encoder are input to a position / azimuth calculator. On the other hand, the reflector is configured by arranging a corner cube mirror having reflecting mirror surfaces arranged at right angles to each other in a cylindrical shape, whereby laser light emitted from the laser light source is returned to the laser receiver. Can be reflected.

【0004】位置判別装置は以下に述べるに手順によっ
て現在位置を検出する。前記位置方位角計算部には無人
搬送車の初期位置と各反射器の位置座標が予め入力して
おく。ここで、ターン・テーブルを回転させ、レーザ光
源から放射されたレーザ光の反射器による再帰反射光が
レーザ光受光器により検出されたときのロータリーエン
コーダの出力を読み取る。そして、前記位置方位角計算
部で、前記ロータリーエンコーダからの出力と、予め入
力されている各反射器の位置座標を基に三角測量の原理
を用いることで、無人搬送車の現在位置を算出すること
ができる。
The position discriminating device detects the current position according to the procedure described below. The initial position of the automatic guided vehicle and the position coordinates of each reflector are previously input to the position azimuth angle calculation unit. Here, the turntable is rotated, and the output of the rotary encoder when the retroreflected light of the laser light emitted from the laser light source by the reflector is detected by the laser light receiver is read. Then, the position and azimuth angle calculation unit calculates the current position of the automatic guided vehicle by using the principle of triangulation based on the output from the rotary encoder and the previously input position coordinates of each reflector. be able to.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述の無人搬送車にお
いては、自車位置を判別する装置はレーザ光源と、該レ
ーザ光源およびレーザ光受光器を載置したターン・テー
ブルを回転させるためのモータを使用しており、通常、
バッテリにより駆動される無人搬送車に搭載した場合、
電源の負荷が大きくなり、無人搬送車の稼働時間を可及
的長くするには望ましくないという問題があった。ま
た、レーザ光が長時間、目に照射された場合、視力に悪
影響を与えるおそれがあり、安全上も好ましくない。ま
た、実際に人体に影響を与えなくとも、レーザ光を照射
する装置を搭載していることで、無人搬送車の近辺にい
る作業者に心理的負担を掛けるというおそれがあるなど
使用する上で制限が多いという問題があった。さらに、
レーザ装置は高価であり、多数の無人搬送車を走行させ
ようとした場合、位置判別装置のトータルコストが高く
なるという問題もあった。加えて、上述の位置判別装置
では、常に自車の現在位置のデータが必要であり、万一
トラブル等により自車の現在位置を見失った場合、初期
位置まで無人搬送車を戻すか、正しい現在位置のデータ
を入力し直さなければならないという不具合があった。
In the automatic guided vehicle described above, the device for determining the position of the vehicle is a laser light source and a motor for rotating a turntable on which the laser light source and the laser light receiver are mounted. And is usually
When mounted on an automatic guided vehicle driven by a battery,
There is a problem in that the load on the power supply increases, and it is not desirable to extend the operation time of the automatic guided vehicle as much as possible. Further, if the laser light is irradiated to the eyes for a long time, it may adversely affect the visual acuity, which is not preferable in terms of safety. In addition, even if it does not actually affect the human body, the use of a device that irradiates laser light may put a psychological burden on workers near the automatic guided vehicle. There was a problem that there were many restrictions. further,
The laser device is expensive, and there is also a problem that the total cost of the position determining device increases when a large number of automatic guided vehicles are driven. In addition, the above-described position determination device always needs data of the current position of the own vehicle. If the current position of the own vehicle is lost due to a trouble or the like, return the automatic guided vehicle to the initial position or correct the current position. There was a problem that the position data had to be re-entered.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上述問題点を解決するた
めに、本発明による光学式位置判別装置においては、回
転軸に対して左右対称な反射面を有する回転式の反射板
と無指向性の放射パターンを有する発光素子とを備え所
定の位置に設置された複数の灯台と、受光素子を有する
受光部と演算部とメモリー部とを備えた受信機とからな
り、前記灯台は、常時、前記反射板を回転させながら該
反射板の回転角と自己の識別コードとを信号として発信
し、前記受信機は、前記受光部により前記複数の灯台か
らの信号を受信して前記演算部に入力し、該演算部は、
前記信号に含まれる各灯台の識別コードと各灯台の反射
板の回転角の情報と、前記メモリー部に格納された各灯
台の座標データとに基づいて、自己の位置する座標を算
出することを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, an optical position discriminating apparatus according to the present invention comprises a rotating reflector having a reflecting surface symmetrical with respect to a rotation axis and a non-directional reflector. A plurality of lighthouses provided with a light-emitting element having a radiation pattern and installed at a predetermined position, and a receiver including a light-receiving unit having a light-receiving element, a calculation unit, and a memory unit, the lighthouse is always, The rotation angle of the reflector and the identification code of the reflector are transmitted as a signal while rotating the reflector, and the receiver receives signals from the plurality of lighthouses by the light receiving unit and inputs the signals to the arithmetic unit. And the operation unit includes:
Based on the identification code of each lighthouse included in the signal, the information on the rotation angle of the reflector of each lighthouse, and the coordinate data of each lighthouse stored in the memory unit, calculate the coordinates of its own position. Features.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態について
詳細に説明する。図1は本発明の光学式位置検出装置に
用いられる灯台TXの構造を模式的に示したものであ
る。図中符号1で示すものは水平面内において無指向性
の放射パターンを持つ発光素子であり、本実施例におい
ては赤外線を放射する赤外発光ダイオードが用いられて
いる。該赤外発光ダイオード1は後述する制御回路6に
接続されており、灯台TXの識別コードと後述する反射
板2の回転角の情報とを点滅によるパルス信号で発信す
る。前記赤外発光ダイオード1近傍には、該赤外発光ダ
イオード1を中心として回転する反射板2が配設されて
いる。該反射板2は、前記赤外発光ダイオード1を中心
として回転自在に配設された円環状の回転テーブルR上
に固定されている。該反射板2は回転軸に対して左右対
称な形状とされた曲面状の反射面を有しており、赤外発
光ダイオード1からの放射光を反射し、該放射光に指向
性を持たせる役割を果たす。また、回転テーブルR上
の、赤外発光ダイオード1を挟んで反射板2の反対側に
は遮蔽板3が配設されている。該遮蔽板3は赤外発光ダ
イオード1の放射光のうち、反射板2での反射光以外の
光を遮蔽する。回転テーブルRは歯車列Aを介してモー
タ4により回転駆動される。また、回転テーブルRは歯
車列Bを介してロータリーエンコーダ5の回転軸5aに
回転力伝達可能に連結しており、該ロータリーエンコー
ダ5は、回転テーブルRすなわち反射板2の回転に伴っ
て信号を出力する。ロータリーエンコーダ5には、回転
軸5aの回転に伴ってパルス信号を出力するインクリメ
ンタル型ロータリーエンコーダと、回転軸5aの回転角
度の絶対値をコード信号で出力するアブソリュート型ロ
ータリーエンコーダのどちらも用いることができる。該
ロータリーエンコーダ5からの出力は制御回路6に入力
され、該制御回路内で灯台の識別コード等を加えた位置
情報信号が生成される。該位置情報信号は、制御回路6
に接続された赤外発光ダイオード1の点滅によるパルス
信号として発信される。
Embodiments of the present invention will be described below in detail. FIG. 1 schematically shows the structure of a lighthouse TX used in the optical position detecting device of the present invention. Reference numeral 1 in the drawing denotes a light emitting element having an omnidirectional radiation pattern in a horizontal plane. In this embodiment, an infrared light emitting diode that emits infrared light is used. The infrared light emitting diode 1 is connected to a control circuit 6 to be described later, and transmits an identification code of the lighthouse TX and information of a rotation angle of the reflector 2 to be described later as a pulse signal by blinking. In the vicinity of the infrared light emitting diode 1, a reflector 2 that rotates about the infrared light emitting diode 1 is provided. The reflection plate 2 is fixed on an annular rotary table R rotatably arranged around the infrared light emitting diode 1. The reflecting plate 2 has a curved reflecting surface which is symmetrical with respect to the rotation axis, reflects light emitted from the infrared light emitting diode 1, and gives the emitted light directivity. Play a role. Further, on the turntable R, a shielding plate 3 is provided on the opposite side of the reflecting plate 2 with the infrared light emitting diode 1 interposed therebetween. The shielding plate 3 shields the light emitted from the infrared light emitting diode 1 other than the light reflected by the reflecting plate 2. The rotary table R is driven to rotate by the motor 4 via the gear train A. The rotary table R is connected to a rotary shaft 5a of the rotary encoder 5 via a gear train B so as to transmit a rotational force. The rotary encoder 5 transmits a signal in accordance with the rotation of the rotary table R, that is, the reflection plate 2. Output. As the rotary encoder 5, both an incremental rotary encoder that outputs a pulse signal in accordance with the rotation of the rotary shaft 5a and an absolute rotary encoder that outputs the absolute value of the rotation angle of the rotary shaft 5a as a code signal can be used. it can. An output from the rotary encoder 5 is input to a control circuit 6, where a position information signal to which a lighthouse identification code and the like are added is generated. The position information signal is transmitted to the control circuit 6
Is transmitted as a pulse signal by the blinking of the infrared light emitting diode 1 connected to.

【0008】前記ロータリーエンコーダ5にインクリメ
ンタル型ロータリーエンコーダを用いた場合について説
明する。該インクリメンタル型ロータリーエンコーダは
回転軸が所定の角度だけ回転する毎に1パルスの信号を
出力する。例えば1回転で1800パルスの信号を出力
するものであれば、回転軸が0.2度回転する毎に1パ
ルスの信号を出力する。また、回転テーブルRと回転軸
5aは歯車列Bを介して連結しているので、例えば、歯
車列Bにより回転テーブルRの回転を10倍に増速して
回転軸5aに伝えれば、回転テーブルRが0.02度回
転する毎に1パルスの信号を出力することとなり、回転
テーブルRの回転角度の分解能を向上させることができ
る。また、回転テーブルRが1回転する毎に原点パルス
信号を出力する原点検出装置を別途構成し、回転テーブ
ルRの原点位置を検出する。ロータリーエンコーダ5か
らのパルス信号および原点検出装置からの原点パルス信
号はそれぞれ制御回路6に入力される。該制御回路内で
は、原点パルス信号が入力されてからのパルス信号をカ
ウントすることで、回転テーブルRすなわち反射板2の
原点位置からの回転角度を算出する。上述の例で説明す
ると、原点パルス信号からのパルス信号のカウント値が
2000パルスのときは、0.02(度/パルス)×2
000(パルス)=40(度)となり、反射板2は原点
位置から40度回転していることになる。こうして算出
した角度情報を2進数のコード信号に変換し、該コード
信号に灯台の識別コード信号と、信号の始まりを示すス
タート信号とを加えて位置情報信号とする。なお、別の
方法として、原点パルス信号からのパルス信号のカウン
ト値をそのまま2進数のコード信号に変換し、該コード
信号に識別コード信号とスタート信号とを加えて位置情
報信号としてもよい。この場合には、受信側においてカ
ウント値から反射板2の回転角度を算出すればよい。該
位置情報信号の生成と発信は1パルス毎に行う。すなわ
ち、灯台は、常時反射板を回転させながら該反射板の原
点位置からの回転角度と自己の識別コードとを発信し続
ける。
The case where an incremental type rotary encoder is used as the rotary encoder 5 will be described. The incremental type rotary encoder outputs a signal of one pulse every time the rotating shaft rotates by a predetermined angle. For example, in the case of outputting a signal of 1800 pulses in one rotation, a signal of one pulse is output every time the rotation axis rotates 0.2 degrees. Further, since the rotary table R and the rotary shaft 5a are connected via the gear train B, for example, if the rotation of the rotary table R is increased by 10 times by the gear train B and transmitted to the rotary shaft 5a, Since a signal of one pulse is output every time R rotates 0.02 degrees, the resolution of the rotation angle of the turntable R can be improved. In addition, an origin detection device that outputs an origin pulse signal each time the rotary table R makes one rotation is separately configured to detect the origin position of the rotary table R. The pulse signal from the rotary encoder 5 and the origin pulse signal from the origin detection device are input to the control circuit 6, respectively. In the control circuit, the rotation angle from the origin position of the turntable R, that is, the reflection plate 2, is calculated by counting the pulse signals after the input of the origin pulse signal. Explaining with the above example, when the count value of the pulse signal from the origin pulse signal is 2000 pulses, 0.02 (degrees / pulse) × 2
000 (pulse) = 40 (degrees), which means that the reflection plate 2 is rotated by 40 degrees from the origin position. The angle information thus calculated is converted into a binary code signal, and the code signal is added with a lighthouse identification code signal and a start signal indicating the start of the signal to obtain a position information signal. As another method, the count value of the pulse signal from the origin pulse signal may be directly converted into a binary code signal, and an identification code signal and a start signal may be added to the code signal to generate a position information signal. In this case, the rotation angle of the reflector 2 may be calculated from the count value on the receiving side. The generation and transmission of the position information signal are performed for each pulse. That is, the lighthouse keeps transmitting the rotation angle from the origin position of the reflector and its own identification code while constantly rotating the reflector.

【0009】次に、前記ロータリーエンコーダ5にアブ
ソリュート型ロータリーエンコーダを用いた場合につい
て説明する。該アブソリュート型ロータリーエンコーダ
は回転軸の回転角度の絶対値をコード信号として出力す
る。よって、歯車列Bは変速比を1とし、回転テーブル
Rの回転と回転軸5aの回転とが1対1に対応するよう
に連結する。前記コード信号は制御回路6に入力され、
該制御回路内で前記コード信号に識別コード信号とスタ
ート信号とを加えて位置情報信号とする。位置情報信号
の生成と発信はロータリーエンコーダ5からのコード信
号が変化する毎に行い、常時反射板を回転させながら該
反射板の原点位置からの回転角度と自己の識別コードと
を発信し続ける。
Next, a case where an absolute type rotary encoder is used as the rotary encoder 5 will be described. The absolute type rotary encoder outputs the absolute value of the rotation angle of the rotation shaft as a code signal. Therefore, the gear train B has a speed ratio of 1, and is connected such that the rotation of the rotary table R and the rotation of the rotary shaft 5a correspond one-to-one. The code signal is input to the control circuit 6,
In the control circuit, an identification code signal and a start signal are added to the code signal to obtain a position information signal. The generation and transmission of the position information signal are performed each time the code signal from the rotary encoder 5 changes, and while the reflector is constantly rotated, the rotation angle of the reflector from the origin position and the self identification code are continuously transmitted.

【0010】図2は本発明の光学式位置検出装置に用い
られる受信機の構成を模式的に示したものである。受信
機RXは、受光部7、演算部8およびメモリー部9で構
成されており、受光部7で受信した各灯台TXからの位
置情報信号と、メモリー部9に格納された各灯台TXの
座標(設置位置)のデータとを演算部8に入力し、前記
位置情報信号と座標データとを用い、後述する方法によ
り受信機RXの現在位置を算出する。図2に示すよう
に、前記受光部7は、その中心軸を垂直方向として設置
された略円錐形の反射ミラー701と、該反射ミラー7
01の頂点側でかつ中心軸の延長線上に位置する1個の
受光素子702と、反射ミラー701を支持する透明な
円筒部材703とで構成されている。この構成により、
反射ミラー701は水平方向の全方位からの信号光を受
光素子702に向けて反射するので、1個の受光素子で
水平方向の全方位からの信号光を受光することができ
る。もちろん、図3に示す受光部7’のように、反射ミ
ラーを用いずに複数個の受光素子702,702,・・
・を互いに異なる方角に向けて配設して、水平方向の全
方位からの信号光を受光するようにしてもよい。
FIG. 2 schematically shows a configuration of a receiver used in the optical position detecting device of the present invention. The receiver RX includes a light receiving unit 7, a calculating unit 8, and a memory unit 9. The position information signal from each lighthouse TX received by the light receiving unit 7 and the coordinates of each lighthouse TX stored in the memory unit 9. The data of (installation position) is input to the calculation unit 8, and the current position of the receiver RX is calculated by a method described later using the position information signal and the coordinate data. As shown in FIG. 2, the light receiving unit 7 includes a substantially conical reflecting mirror 701 installed with its central axis set in a vertical direction, and the reflecting mirror 7.
It is composed of one light receiving element 702 located on the vertex side of 01 and on an extension of the central axis, and a transparent cylindrical member 703 supporting the reflection mirror 701. With this configuration,
Since the reflection mirror 701 reflects the signal light from all directions in the horizontal direction toward the light receiving element 702, one light receiving element can receive the signal light from all directions in the horizontal direction. Of course, like the light receiving section 7 'shown in FIG. 3, a plurality of light receiving elements 702, 702,.
May be arranged in different directions to receive signal light from all directions in the horizontal direction.

【0011】次に、本発明による光学式位置検出装置の
位置判別方法について説明する。基本的に本装置は、反
射板の原点位置を同一方向に向けて所定の位置に設置さ
れ、互いに異なる識別コードを有する複数基の灯台TX
1,TX2,TX3,・・・と、1個の受信機RXとで
構成され、2基以上の灯台からの位置情報信号に基づい
て受信機RXの位置を算出する。以下、説明を簡便にす
るため灯台を2基用いた場合について説明する。図4に
示すように、灯台TX1,TX2が、それぞれ反射板の
原点位置をy軸の負の方向(図中、点線で示す方向)に
向けてx−y平面内の所定の座標(x,y),(x
,y)に設置されている。各灯台TX1,TX2の
座標は各灯台の識別コードと対応させて、受信機RXの
メモリー部9に記憶されている。今、受信機RXが任意
の座標(x,y)にあるとすると、受信機RXは、灯台
TX1の反射板回転角がθのとき灯台TX1からの位
置情報信号(信号光)を受信(受光)し、灯台TX2の
反射板回転角がθのとき灯台TX2からの位置情報信
号(信号光)を受信(受光)することになる。実際には
図5に示すように、反射板により指向性を与えられた信
号光は完全なビーム指向性とはならず、ある程度の角度
範囲θを有した指向性となる。ここで、灯台TXの反
射板はその回転軸に対して左右対称形であるので、受信
機RXが信号光を受光し始めたとき(図5a)の反射板
の回転角度0’、受信機RXが信号光を受光しなくなる
直前(図5b)の反射板の回転角度θ”とすると、下記
の式より反射板の光軸Aが受信機RXの方を向いたとき
の反射板の回転角度θを求めることができる。
Next, a method of determining the position of the optical position detecting device according to the present invention will be described. Basically, this apparatus is installed at a predetermined position with the origin of the reflector facing the same direction, and a plurality of lighthouses TX having different identification codes.
, TX2, TX3,... And one receiver RX, and calculates the position of the receiver RX based on position information signals from two or more lighthouses. Hereinafter, a case where two lighthouses are used will be described for the sake of simplicity. As shown in FIG. 4, the lighthouses TX1 and TX2 each have a predetermined coordinate (x 1 ) in the xy plane with the origin position of the reflection plate facing the negative direction of the y-axis (the direction indicated by the dotted line in the drawing). , Y 1 ), (x
2 , y 2 ). The coordinates of each lighthouse TX1, TX2 are stored in the memory unit 9 of the receiver RX in association with the identification code of each lighthouse. Now, the receiver when the receiver RX is referred to as being any coordinates (x, y), the receiver RX is, the position information signal from the lighthouse TX1 when reflector rotation angle theta 1 lighthouse TX1 (signal light) ( receiving), and will receive a location information signal from the lighthouse TX2 when two reflector rotation angle of the lighthouse TX2 is theta (signal light) (light receiving). Actually, as shown in FIG. 5, the signal light provided with directivity by the reflector does not have complete beam directivity, but has directivity having a certain angle range θa. Here, since the reflector of the lighthouse TX is bilaterally symmetrical with respect to its rotation axis, when the receiver RX starts receiving signal light (FIG. 5A), the rotation angle of the reflector is 0 ', and the receiver RX Is the rotation angle θ of the reflector just before the signal light is no longer received (FIG. 5b), the rotation angle θ of the reflector when the optical axis A of the reflector faces the receiver RX from the following equation. Can be requested.

【0012】[0012]

【数式1】 [Formula 1]

【0013】図6は、反射板の回転角度と受信機RXに
届く信号光の強さの関係をグラフに表したものである。
灯台TX−受信機RX間の距離が短い場合は図6(a)
に示すようなパターンとなり、灯台TX−受信機RX間
の距離が長い場合は図6(b)に示すようなパターンと
なる。なお、Sは受信機RXの受光素子が検出できる光
の強さの下限値である。グラフから判るように、反射板
の反射面が回転軸に対して左右対称であることから、受
信機RXに届く信号光の強さの分布は、灯台TX−受信
機RX間の距離に関わらず常に前記反射板の光軸(すな
わち、図6において角度θ)を軸として左右対称に保た
れる。よって、灯台TX−受信機RX間の距離、すなわ
ち、受信機RXに届く信号光の強さに関わらず、受信機
RXが信号光を受光し始めたときの反射板の回転角度
θ’と、受信機RXが信号光を受光しなくなる直前の反
射板の回転角度θ”とから、反射板の光軸が受信機RX
の方向に向いたときの反射板の回転角度θが正確に求め
られることが理解できるであろう。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the rotation angle of the reflector and the intensity of the signal light reaching the receiver RX.
When the distance between the lighthouse TX and the receiver RX is short, FIG.
When the distance between the lighthouse TX and the receiver RX is long, the pattern becomes as shown in FIG. 6B. Note that S is the lower limit of the light intensity that can be detected by the light receiving element of the receiver RX. As can be seen from the graph, since the reflecting surface of the reflecting plate is symmetrical with respect to the rotation axis, the distribution of the intensity of the signal light reaching the receiver RX is independent of the distance between the lighthouse TX and the receiver RX. It is always kept symmetrical about the optical axis of the reflector (that is, the angle θ in FIG. 6). Accordingly, the distance between the lighthouse TX and the receiver RX, that is, regardless of the intensity of the signal light reaching the receiver RX, the rotation angle θ ′ of the reflector when the receiver RX starts receiving the signal light, From the rotation angle θ ″ of the reflector immediately before the receiver RX stops receiving the signal light, the optical axis of the reflector is changed to the receiver RX.
It can be understood that the rotation angle θ of the reflector when facing in the direction of is accurately obtained.

【0014】なお、複数の灯台TX,TX,・・・から
の信号光が同時に受信機RXに入射すると、複数の位置
情報信号が重畳してしまい、それぞれの位置情報信号を
正しく受信することができなくなるという問題が発生す
るので、各灯台の反射板を同期を取って回転させ、複数
の灯台からの信号光が同時に受信機RXに入射しないよ
うにするのが望ましい。灯台TXからの信号光は前述の
ようにある程度の角度範囲θを有しているため、各灯
台の反射板の回転を同期させたとしても、理論上、受信
機RXの位置によっては2基以上の灯台からの信号光が
受信機RXに入射する場合が考えられる。しかし、2基
以上の灯台からの信号光が入射するような位置は、該灯
台から遠く離れた位置であるので、そのような位置では
信号光が拡散してしまい、受信機RXの受光素子が検出
できる光の強さの下限値よりも小さくなってしまうた
め、実際には上述のような問題は発生することはない。
When signal lights from a plurality of lighthouses TX, TX,... Simultaneously enter the receiver RX, a plurality of position information signals are superimposed, and it is possible to correctly receive each position information signal. Therefore, it is desirable to rotate the reflectors of each lighthouse in a synchronized manner so that signal lights from a plurality of lighthouses do not simultaneously enter the receiver RX. Since the signal light from the lighthouse TX has a certain angle range θa as described above, even if the rotation of the reflector of each lighthouse is synchronized, two light sources may theoretically be provided depending on the position of the receiver RX. It is conceivable that the signal light from the above lighthouse enters the receiver RX. However, the position where the signal light from two or more lighthouses is incident is a position far away from the lighthouse, so the signal light is diffused at such a position, and the light receiving element of the receiver RX is Since the light intensity becomes smaller than the lower limit of the detectable light intensity, the above-described problem does not actually occur.

【0015】灯台TX1と受信機RXを結ぶ線および、
灯台TX2と受信機RXを結ぶ線は、それぞれ下記の式
により表される。
A line connecting the lighthouse TX1 and the receiver RX, and
Lines connecting the lighthouse TX2 and the receiver RX are represented by the following equations, respectively.

【0016】[0016]

【数式2】 [Formula 2]

【数式3】 [Equation 3]

【0017】受信機RXの座標(x,y)は上記The coordinates (x, y) of the receiver RX are

【数式2】で表される直線とAnd a straight line represented by

【数式3】で表される直線との交点であるので、上記の
2式による連立1次方程式を解くことにより、θ,θ
,x,x,y,yの関数で表わされる。すな
わち、各灯台TX1,TX2から送信されるそれぞれの
位置情報信号(反射板の回転角度+識別コード)と、該
識別コードを受信機RXのメモリー部9に参照して得ら
れる各灯台TX1,TX2の座標から受信機RXの座標
を算出することができる。
Since it is the intersection with the straight line represented by the equation (3), by solving the simultaneous linear equations of the above two equations, θ 1 , θ
2 , x 1 , x 2 , y 1 , y 2 . That is, the respective position information signals (the rotation angle of the reflection plate + identification code) transmitted from each of the lighthouses TX1 and TX2 and each of the lighthouses TX1 and TX2 obtained by referring to the identification code in the memory unit 9 of the receiver RX. From the coordinates of the receiver RX.

【0018】上述のように、本発明による光学式位置判
別装置は、灯台から送信される位置情報信号と、受信機
のメモリー部に格納された各灯台の座標データとから受
信機の現在位置を算出するシステムであるため、次のよ
うなメリットがある。すなわち、
As described above, the optical position discriminating apparatus according to the present invention determines the current position of the receiver from the position information signal transmitted from the lighthouse and the coordinate data of each lighthouse stored in the memory unit of the receiver. Since the system is a calculation system, there are the following merits. That is,

【従来の技術】の欄で説明したレーザ光と反射器を用い
た位置判別装置においては、反射器からの再帰反射光に
は一切の情報が含まれていないため、再帰反射光を受光
するだけでは該反射器がエリア内のどの位置に設置され
ている反射器かは特定することができず、反射器を特定
するには、予め自車(発光・受光部)の大まかな位置が
判っている必要がある。よって、上記従来の装置におい
ては、決められた初期位置からスタートさせる、あるい
は、現在位置のデータを入力する等の初期設定が必要で
あり、万一走行中にトラブル等が発生し、自車の現在位
置を見失ってしまうと、その後は再帰反射光を受光して
も正しい現在位置を判別することができなくなるおそれ
がある。そのため、位置判別装置を復帰させるには、決
められた初期位置まで戻す、または現在位置のデータを
入力し直す等の手間を要する。一方、本発明による位置
判別装置においては、万一トラブル等により現在位置を
見失ったとしても、再び灯台からの位置情報信号を受信
し直すだけで現在地を判別でき、位置判別装置の復帰の
ために上述したような手間を要することがなく、非常に
使い勝手がよい。
2. Description of the Related Art In a position discriminating apparatus using a laser beam and a reflector described in the section, since no information is contained in the retroreflected light from the reflector, only the retroreflected light is received. In this case, it is not possible to specify at which position in the area the reflector is located. In order to specify the reflector, the approximate position of the vehicle (light emitting / receiving unit) must be known in advance. Need to be. Therefore, in the above-described conventional device, it is necessary to perform an initial setting such as starting from a determined initial position or inputting data of the current position. If the current position is lost, the correct current position may not be able to be determined even after receiving the retroreflected light. Therefore, in order to return the position discriminating device, it is necessary to return to the determined initial position or to input data of the current position again. On the other hand, in the position determination device according to the present invention, even if the current position is lost due to a trouble or the like, the current position can be determined only by receiving the position information signal from the lighthouse again, and the position determination device is returned. There is no need for the above-mentioned troubles, and it is very convenient.

【0019】さらに、上述したメリットに加えて、本発
明による光学式位置判別装置の受信機は、可動部分がな
く、消費電力も小さいため、図7に示すように携帯型端
末の形態を採ることも容易である。図中、符号7は受光
部、符号10は演算部,メモリー部,バッテリー等を内
蔵した筐体、符号11は現在位置を表示するディスプレ
イである。例えばデパートやイベント会場などにおい
て、予め所定の位置に灯台を必要数設置しておけば、携
帯型端末を来場者に貸し出すことで、来場者が容易に自
分の現在位置を知ることができる。来場者は自分の現在
位置を知りたいときだけ、端末の電源を入れて、灯台か
らの位置情報信号を受信するだけでよいので、取り扱い
に熟練を要せず、不特定多数の人間が扱うのに適してい
る。
Furthermore, in addition to the above-mentioned advantages, the receiver of the optical position discriminating apparatus according to the present invention has no moving parts and consumes little power, so that it takes the form of a portable terminal as shown in FIG. Is also easy. In the figure, reference numeral 7 denotes a light receiving unit, reference numeral 10 denotes a housing containing a computing unit, a memory unit, a battery and the like, and reference numeral 11 denotes a display for displaying a current position. For example, if a necessary number of lighthouses are installed in a predetermined position in a department store or event venue in advance, the visitor can easily know his / her current position by lending the portable terminal to the visitor. Visitors only need to turn on the terminal and receive the location information signal from the lighthouse when they want to know their current location. Suitable for.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上説明したように、本発明による光学
式位置判別装置においては、灯台として、無指向性の放
射パターンを有する発光素子と、回転軸に対して左右対
称な反射面を有する回転式の反射板とを組合せ、常時、
前記反射板を回転させながら該反射板の回転角と自己の
識別コードとを信号として発信する構成としたことで、
レーザ等の高価な装置を必要とせず、赤外発光ダイオー
ドのような安価な光源を用いながら、精度良く位置判別
の可能なシステムを構築することができる。また、レー
ザ等を用いないために、人体(目)に対して悪影響を与
えることがなく、灯台の近辺の作業者に心理的負担を掛
けることもない。一方、受信機は、受光素子を有する受
光部と演算部とメモリー部とだけで構成されているの
で、消費電力が極めて小さく、電動の無人搬送車等に搭
載した場合にもバッテリーに負担を掛けることがなく、
稼働時間を可及的長くすることができる。また、前記受
信機は非常に安価に構成することができるので、同一エ
リア内で多数の無人搬送車を走行させる場合などには、
従来の位置判別装置に比べてトータルコストを低く抑え
ることができる。さらに、本発明による光学式位置判別
装置においては、複数の灯台から送信されてくる位置情
報信号と、メモリー部に格納された各灯台の座標データ
とに基づいて現在位置の座標を算出する仕組みであるた
め、万一トラブル等により現在位置を見失った場合で
も、再び灯台からの位置情報信号を受信することで、即
座に現在位置を判別することができる。よって、決めら
れた初期位置からスタートさせる、あるいは、初期設定
として現在位置のデータを入力する等の使用上の制約が
なく、非常に使い勝手が良い。また、上記列挙した利点
を活用することで、従来の位置判別装置では困難だっ
た、イベント会場等における貸し出し用携帯型位置判別
装置を実現することもできる。
As described above, in the optical position discriminating apparatus according to the present invention, as the lighthouse, the light emitting element having the omnidirectional radiation pattern and the rotating light having the reflecting surface symmetrical with respect to the rotation axis are used. Combined with a reflective plate,
By transmitting the rotation angle of the reflector and its own identification code as a signal while rotating the reflector,
An expensive system such as a laser is not required, and a system capable of accurately determining the position can be constructed using an inexpensive light source such as an infrared light emitting diode. In addition, since a laser or the like is not used, there is no adverse effect on the human body (eyes), and there is no psychological burden on workers near the lighthouse. On the other hand, the receiver is composed of only a light receiving section having a light receiving element, an arithmetic section and a memory section, so that the power consumption is extremely small, and a load is imposed on the battery even when the receiver is mounted on an electric automatic guided vehicle or the like. Without
The operating time can be made as long as possible. Further, since the receiver can be configured at a very low cost, for example, when traveling a large number of automatic guided vehicles in the same area,
The total cost can be reduced as compared with the conventional position determination device. Furthermore, the optical position discriminating apparatus according to the present invention has a mechanism for calculating the coordinates of the current position based on the position information signals transmitted from the plurality of lighthouses and the coordinate data of each lighthouse stored in the memory unit. Therefore, even if the current position is lost due to a trouble or the like, the current position can be immediately determined by receiving the position information signal from the lighthouse again. Therefore, there is no restriction on the use such as starting from the determined initial position or inputting the data of the current position as the initial setting, and the usability is very good. In addition, by utilizing the above-listed advantages, it is possible to realize a portable position determining device for rental at an event venue or the like, which is difficult with a conventional position determining device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の光学式位置検出装置に用いられる灯台
の構造を示す模式的である。
FIG. 1 is a schematic view showing a structure of a lighthouse used in an optical position detecting device of the present invention.

【図2】本発明の光学式位置検出装置に用いられる受信
機の構成を示す模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of a receiver used in the optical position detecting device of the present invention.

【図3】本発明の光学式位置検出装置に用いられる受信
機の受光部の他の実施例を示す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing another embodiment of the light receiving section of the receiver used in the optical position detecting device of the present invention.

【図4】位置判別の方法を説明する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a method of position determination.

【図5】灯台の反射板の回転角度の検出方法を説明する
説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a method for detecting a rotation angle of a reflector of a lighthouse.

【図6】灯台の反射板の回転角度の検出方法を説明する
説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a method of detecting a rotation angle of a reflector of a lighthouse.

【図7】携帯型端末の外観図である。FIG. 7 is an external view of a portable terminal.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

TX 灯台 RX 受信機 1 赤外発光ダイオード 2 反射板 3 遮蔽板 4 モータ 5 ロータリーエンコーダ 6 制御回路 7,7’ 受光部 701 反射ミラー 702 受光素子 703 円筒部材 8 演算部 9 メモリー部 10 筐体 11 ディスプレイ A,B 歯車列 R 回転テーブル TX lighthouse RX receiver 1 Infrared light emitting diode 2 Reflector 3 Shield 4 Motor 5 Rotary encoder 6 Control circuit 7, 7 'Light receiver 701 Reflector mirror 702 Light receiver 703 Cylindrical member 8 Operation unit 9 Memory unit 10 Housing 11 Display A, B Gear train R Rotary table

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】回転軸に対して左右対称な反射面を有する
回転式の反射板と無指向性の放射パターンを有する発光
素子とを備え、所定の位置に設置された複数の灯台と、 受光素子を有する受光部と演算部とメモリー部とを備え
た受信機とからなり、 前記灯台は、常時、前記反射板を回転させながら該反射
板の回転角と自己の識別コードとを信号として発信し、 前記受信機は、前記受光部により前記複数の灯台からの
信号を受信して前記演算部に入力し、該演算部は、前記
信号に含まれる各灯台の識別コードと各灯台の反射板の
回転角の情報と、前記メモリー部に格納された各灯台の
座標データとに基づいて、自己の位置する座標を算出す
ることを特徴とする光学式位置判別装置。
1. A plurality of lighthouses, comprising: a rotating reflector having a reflecting surface symmetrical with respect to a rotation axis; and a light emitting element having an omnidirectional radiation pattern; The lighthouse constantly transmits the rotation angle of the reflector and its own identification code as a signal while rotating the reflector, the receiver comprising a light receiving unit having an element, an arithmetic unit, and a memory unit. The receiver receives signals from the plurality of lighthouses by the light receiving unit and inputs the signals to the arithmetic unit. The arithmetic unit includes an identification code of each lighthouse included in the signal and a reflector of each lighthouse. An optical position discriminating device which calculates coordinates of its own position based on the information on the rotation angle of the light source and the coordinate data of each lighthouse stored in the memory unit.
【請求項2】前記発光素子は、赤外発光ダイオードであ
ることを特徴とする請求項1に記載の光学式位置判別装
置。
2. The optical position determining device according to claim 1, wherein said light emitting element is an infrared light emitting diode.
【請求項3】各灯台の反射板は、互いに同じ方角を向く
ように同期を取りながら回転し、同時に2つ以上の灯台
からの信号が受信機に入らないようにしたことを特徴と
する請求項1または請求項2の何れか1つに記載の光学
式位置判別装置。
3. The light plate according to claim 1, wherein the reflectors of the lighthouses rotate in synchronization with each other so as to face the same direction, so that signals from two or more lighthouses do not enter the receiver at the same time. The optical position discriminating apparatus according to claim 1.
【請求項4】前記受光部は、その中心軸を垂直方向とし
て設置された円錐形の反射ミラーと、該円錐形の反射ミ
ラーの頂点側でかつ中心軸の延長線上に位置する1個の
受光素子とからなることを特徴とする請求項1ないし請
求項3の何れか1つに記載の光学式位置判別装置。
4. A light-receiving unit comprising: a conical reflection mirror provided with its central axis set in a vertical direction; and one light-receiving unit located on the vertex side of the conical reflection mirror and on an extension of the central axis. The optical position discriminating apparatus according to claim 1, comprising an element.
【請求項5】前記受光部は、互いに異なる方角に向けて
設置された複数個の受光素子で構成されたことを特徴と
する請求項1ないし請求項3の何れか1つに記載の光学
式位置判別装置。
5. The optical system according to claim 1, wherein the light receiving section is constituted by a plurality of light receiving elements installed in different directions from each other. Position determination device.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006085339A3 (en) * 2005-02-10 2006-12-21 Instapower Ltd A lighting device
US7421338B2 (en) 2003-08-04 2008-09-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Robot system

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