JP2002149239A

JP2002149239A - 無人搬送車の位置検出装置

Info

Publication number: JP2002149239A
Application number: JP2000340822A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Mori; 利宏森; Hirohiko Kawada; 浩彦川田
Original assignee: Hokuyo Automatic Co Ltd
Current assignee: Hokuyo Automatic Co Ltd
Priority date: 2000-11-08
Filing date: 2000-11-08
Publication date: 2002-05-24

Abstract

(57)【要約】【課題】無人搬送車の走行制御用の位置検出装置を、
ステーションにおいて搬送物移載に必要な高精度な測定
が行えるものとして提供する。また、テープガイドによ
る路面の段差による振動発生と摩耗によるガイドの消
耗、及び、路面を形成するグレーチング２の孔１を透過
した光による誤認識をなくす。【解決手段】偏光方向を変化させる反射材で形成した
正方形のガイドパターン３をグレーチング２の孔１内に
埋め込み、偏光した光で照明する。ガイドパターン３の
反射光を選択的に透過させる偏光板１２を通してＣＣＤ
カメラ１１で撮影する。撮影画像からハフ変換手段１８
によりガイドパターンの４辺を抽出し、４辺から求めた
正方形の重心を検出ポイントとする。停止位置では、ガ
イドパターンによる検出ポイントを前後２箇所に設け、
これを２つのセンサ部５で同時に検出し、位置ずれΔ
ｘ，Δｙと走行方向に対する傾きθを検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、床面に設けたガイドを
検出して進路認識を行う無人搬送車の位置検出装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】工場内の床面を走行する無人搬送車は、
その誘導のために位置検出装置を搭載する。従来の位置
検出装置は、床面に進行方向に沿って貼り付けたテープ
ガイドを磁気的あるいは光学的に検出するものが一般的
で、この検出は、例えば無人搬送車の底面に進行方向と
直交して取り付けた複数の投受光器によって行ってい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】テープガイドを用いる
と、床面に０．５〜１ｍｍ程度の段差ができ、これを乗
り越える無人搬送車に振動を発生させる。この振動は、
例えば半導体製造工場において半導体ウエーハを搬送す
る場合には、割れや欠けの原因となる。このテープガイ
ドは無人搬送車に踏み付けられて磨り減るため耐久性も
問題となる。

【０００４】また、無人搬送車が多く使用される半導体
製造工場では、作業空間をクリーンエアーで満たすため
に、図１０に示すように金属板に通風用の孔１を開けた
グレーチング２を敷設して床面を形成する場合が多い。
この場合、図１１に示すように、通風用の孔１を通して
階下の照明器具等の光が上方に透過する。なお、この図
は、グレーチング２の表面の反射光を偏光フィルタによ
り取り除く処理をして撮影したものである。この透過光
は、ガイドからの反射光と誤認し易く、位置認識の障害
となる。

【０００５】さらに、従来の走行制御のために用いる位
置検出装置は、ステーションにおいて搬送物の受け渡し
を行うために必要な測定精度を持たないため、無人搬送
車の停止位置を別の位置検出装置を用いて測定してい
た。このため、無人搬送車の位置検出装置が２種類必要
となり、設備コストを高くする要因となっていた。

【０００６】そこで、本発明は、床面に段差を生じさせ
ず耐久性も高いガイドを使用し、グレーチングの孔を透
過する光によって誤作動しない位置検出装置を、搬送物
の受け渡しのための高精度な測定ができるものとして提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１にかか
る無人搬送車の位置検出装置は、無人搬送車の底面に取
り付けられ、路面のグレーチングを偏光板を通して照明
する照明手段と、反射時に偏光方向を変化させる反射材
をグレーチングの孔と異形状に加工して形成され走行路
に沿い所定の間隔でグレーチングの孔内に埋め込み固定
されたガイドパターンと、無人搬送車の底面に取付けら
れ、ガイドパターンで反射した照明光を透過させる向き
に取り付けた偏光板を通してグレーチングを撮影するＣ
ＣＤカメラと、ガイドパターンの形状がグレーチングの
孔の形状とは異なることを利用してＣＣＤカメラで撮影
した２次元画像からガイドパターンを識別し、ガイドパ
ターンの位置を算出する位置演算回路を有し、算出した
ガイドパターンの位置から無人搬送車の位置を求めるこ
とを特徴とする。

【０００８】本発明の請求項２にかかる発明は、請求項
１に記載した無人搬送車の位置検出装置において、ガイ
ドパターンの形状を多角形とし、位置演算回路を、ＣＣ
Ｄカメラで撮影した２次元画像からエッジを抽出するエ
ッジ抽出手段と、エッジ抽出手段の出力するエッジを表
わす座標点の集合に対してハフ変換によりガイドパター
ンの辺を形成する直線を求めるハフ変換手段と、１つの
ガイドパターンについて求められる複数の直線からガイ
ドパターンの重心を求めガイドパターンの位置として出
力する重心演算手段とから構成したことを特徴とする。

【０００９】本発明の請求項３にかかる発明は、請求項
１又は２に記載した無人搬送車の位置認識装置におい
て、ＣＣＤカメラ及び照明手段からなるセンサ部が無人
搬送車の底部に２つ設けられ、ガイドパターンが無人搬
送車の停止位置において、前記２つのセンサ部の配置間
隔に合わせて２箇所設けられるものであり、位置演算手
段が各センサ部で撮影した２次元画像について１箇所ず
つ求めたガイドパターンの位置から無人搬送車のＸＹ方
向の停止位置及び進行方向に対する傾きを求める停止位
置演算手段を持つものであることを特徴とする。

【００１０】本発明の請求項４にかかる発明は、請求項
１〜３のいずれか１項に記載した無人搬送車の位置検出
装置において、無人搬送車が走行中に位置演算手段が行
うガイドパターンの識別及びその位置演算を、ＣＣＤカ
メラの飛越走査の各フィールド毎に行なうことを特徴と
する。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１に本発明の一実施形態を示
す。路面を形成するグレーチング２の孔１には図２に示
すように、ガイドパターン３が埋め込み固定されてい
る。無人搬送車４の底面に取り付けられた２つのセンサ
部５，５は、この路面を撮影し、その出力である２次元
画像は、位置演算回路６で処理されて、ガイドパターン
３の位置が求められ、走行誘導装置７及び搬送物移載装
置８に入力される。

【００１２】グレーチング２は、図１０に示すように所
定ピッチで通風用の孔１を開けた矩形の金属板で、連続
して敷設されることにより路面を形成している。グレー
チングの表面は通常、金属光沢を持つ反射面となってお
り、通風用の孔１は円形が一般的である。半導体装置の
製造工場では、一般に、通風用の孔１を通して階下の照
明された面や、照明器具の発光部を見ることができる状
態となっている。

【００１３】図２に示すガイドパターン３は、反射時に
偏光方向を９０°変化させる反射材９を正方形に加工
し、グレーチング２の通風用の孔１の内部にグレーチン
グの表面より高くならないように固定したものである。
この反射材９は、例えば、支持材１０に貼り付けた正方
形の回帰反射テープを用い、グレーチングの通風用の孔
１に接着剤により埋め込み固定される。回帰反射テープ
は、例えば図３に示すような断面構造を持ち、反射によ
り光の進行方向を１８０°変化させるときに偏光方向を
９０°変化させるものである。

【００１４】ガイドパターン３は、例えば図４に示すよ
うに配置される。無人搬送車が走行する路面では、走行
方向に沿ってグレーチング２の１枚につき１つのガイド
パターン３を設ける。無人搬送車のステーションにおけ
る停止位置では、前記センサ部５の前後間隔に対応さ
せ、走行方向の前後に、３つずつガイドパターン３を設
ける。これは、走行中の位置検出は高速応答性が求めら
れるので１つのガイドパターン３のみを検出することに
より行い、停止位置の検出は搬送物の受け渡しのため高
精度が求められるので、３つのガイドパターン３によっ
て決められる検出ポイントを前後に設けたものである。

【００１５】無人搬送車の底部に、前後１つずつ取り付
けられるセンサ部５は、図５に示すような構造を持つ。
１１は偏光板１２が取付けられたＣＣＤカメラ、１３は
偏光板１４を通してグレーチング２を照明する照明手段
である。照明手段１３は、例えば投光用レンズ１５を前
面に配置した複数のＬＥＤ１６を用い、ＣＣＤカメラ１
１によるグレーチング２の撮影部分を照明するように、
ＣＣＤカメラ１１の周囲に配置される。

【００１６】照明手段１３の偏光板１４は、グレーチン
グ上の照明光の偏光方向が一致するように方向を揃えて
配置される。ＣＣＤカメラ１１の偏光板１２は、ガイド
パターン３で反射することにより偏光方向が９０°変化
した光を通過させる向きに取り付けられる。

【００１７】前後のセンサ部５，５の設置間隔と視野
は、各センサ部のＣＣＤカメラ１１が、図４に示すよう
に停止位置の路面に３つずつ配置された前後のガイドパ
ターン３を夫々撮影できるようにように定めている。

【００１８】図１に戻って、位置演算回路６は、ＣＣＤ
カメラで撮影した２次元画像からエッジを抽出するエッ
ジ抽出手段１７と、エッジ抽出手段１７の出力するエッ
ジを表わす座標点の集合に対してハフ変換によりガイド
パターンの辺を形成する直線を求めるハフ変換手段１８
と、１つのガイドパターンについて求められる４本の直
線からガイドパターンの重心を求めガイドパターンの位
置として出力する重心演算手段１９、停止位置演算手段
２０とから構成される。

【００１９】重心演算手段１９の出力は、走行中は走行
誘導装置７に送られ、走行制御に用いられる。無人搬送
車が停止位置に停止したときは、前後の検出ポイントが
停止位置演算手段２０に送られ、ここで、無人搬送車の
停止位置のＸＹ方向のズレ及び進行方向に対する傾きが
求められ、搬送物移載装置８に出力する。

【００２０】次に、位置検出装置におけるガイドパター
ン３の検出と、その位置演算の具体例について説明す
る。

【００２１】図６は、無人搬送車の走行中にセンサ部５
のＣＣＤカメラが撮影して出力する２次元画像を示すも
のである。この画像では、グレーチングの表面からの反
射光が偏光板の作用によって小さく抑えらて暗く写り、
正方形のガイドパターンとグレーチング２の孔１を通し
て見える階下の照明器具（蛍光灯）が明るく映し出され
ている。

【００２２】位置検出のためにはガイドパターン３のみ
を抽出する必要がある。このために、エッジ抽出手段１
７により、図６の画像を２値化してエッジ判定を行い、
図７に示すようなエッジを形成する点の座標の集合を得
る。次に、ハフ変換手段１８により正方形の４本の辺を
検出する。このハフ変換は、ＸＹ座標系で表される点
（ｘ，ｙ）を変換式ｐ＝ｘ・ｃｏｓθ＋ｙ・ｓｉｎθに
より、ｐ，θで表される座標系で表わすもので、１つの
点をハフ変換したものは、その点を通る全ての直線を表
わすものとして、ｐ−θ座標系で直線で表される。任意
の２点の座標（ｘ ₁，ｙ₁），（ｘ₂，ｙ₂）をハフ変換
し、ｐ−θ座標系で、その交点を求めると、その交点は
上記２点を結ぶ直線ｙ＝ａｘ＋ｂを表わすことになる。

【００２３】求められたｘｙ座標から任意の２点を選
び、ハフ変換により得たｐ−θ座標系上の２つの直線の
交点を求め、投票により同一の交点数を集計する。図７
の２値化画像で座標点が直線状に並んでいると、投票数
が大きくなるので、これが一定値より大きくなると、直
線として判断する。これは、ｘｙ座標系で直線が図８に
示す方向に延びているという判断である。直線として判
断したときは、この直線上にある座標点を演算対象から
除外し、演算時間を短縮する。グレーチングの通風用の
孔１は円形であるので、これを透過した光により形成さ
れるエッジが直線として判断されることはない。このよ
うにして４本の直線が求められると、その重心を演算し
検出ポイントとして、走行誘導装置７に出力する。

【００２４】走行誘導装置７は、車輪の回転検出による
走行速度の検出と、ジャイロを用いた方位検出による慣
性誘導により走行制御を行なっている。このため、ガイ
ドパターン３を検出したときの予測位置が予め求められ
ている。そこで、予測位置と実測位置との差から速度及
び方向の補正を行って、設定された走行経路を走行させ
る。

【００２５】無人搬送車が停止位置で停止すると、図９
に示すように停止位置の検出を行う。まず、前後のセン
サ部５で前後３つずつのガイドパターン３を撮影し、各
ガイドパターンの重心を先に述べたハフ変換によって求
める。この場合に、１つのセンサ部５は各ガイドパター
ン毎に４本の直線を検出するので、合計で１２本の直線
が検出される。このため、どの組合わせが１つのガイド
パターン３に対応するかは、各線の取る角度と、組合わ
せによって得られる正方形の大きさから４本づつ３組の
直線を決定する。

【００２６】図１の停止位置演算部２０は、求められた
３つの重心を頂点とする正方形の重心を検出ポイントＰ
として演算する。この求められた前後２つの検出ポイン
トの一方から無人搬送車４の基準点ＯからのＸＹ方向の
ズレΔｘ，Δｙが求められる。さらに、この２つの検出
ポイントＰを結んだ直線から無人搬送車の走行方向に対
する傾きθが求められる。この停止位置情報は、搬送物
移載装置８に位置決め情報として送られる。

【００２７】以上の説明は、ガイドパターンの形状が正
方形の場合について行ったが、この形状は、グレーチン
グの孔と異なる形状であって、区別して認識できるもの
であればよい。上記ハフ変換は、直線で形成されたガイ
ドパターンを曲線で形成されたグレーチングの孔と区別
して認識している。したがってガイドパターンの形状は
多角形であればよい。但し、辺の数を多くすると、演算
処理量が多くなる。好ましいのは三角形または四角形で
ある。なお、正方形は正三角形に比べて処理が容易で演
算速度を速くできる。

【００２８】この実施形態では、前後の検出ポイントＰ
を３つのガイドパターン３から求めているので、特に精
度を高くすることができるが、この数は任意に設定する
ことができる。演算の簡略化のためガイドパターンを前
後１つずつにすることもできる。

【００２９】本発明の位置検出は、ハフ変換を行うので
演算量が大きく、無人搬送車を高速走行させる場合に、
位置検出の応答速度が十分に得られない場合がある。こ
の場合は、無人搬送車が走行中に行うガイドパターンの
識別及びその位置演算を、ＣＣＤカメラの飛越走査の各
フィールド毎に行なう。これにより、演算時間を短縮
し、応答速度を高速走行に適したものとすることができ
る。

【００３０】

【発明の効果】本発明の請求項１にかかる発明は、ガイ
ドパターンをグレーチングの孔内に埋め込むことによ
り、路面に凹凸を発生させず無人搬送車に振動を起こさ
せず、摩耗をなくすことができる。また、ガイドパター
ンの検出を、偏光板によるフィルタ処理によってグレー
チングの表面と区別し、形状の相違によってグレーチン
グの孔から漏れる光と区別したので、誤動作のおそれが
なく高い信頼性を保って使用できる。

【００３１】本発明の請求項２にかかる発明は、多角形
のガイドパターンを用い、ガイドパターンの位置をハフ
変換によって求めるので、グレーチングの孔との区別が
容易に行え、無人搬送車の走行中にも使用できる演算速
度が得られる。本発明の請求項３にかかる発明は、停止
位置に前後２箇所に設けたガイドパターンを、無人搬送
車に設けた２つのＣＣＤカメラにより個別に撮影して求
めた前後２つの検出ポイントから停止位置と傾きを求め
るので、高い検出精度が得られる。このため、高精度が
必要な搬送物移載のための位置検出と、走行中の位置検
出と兼用して行う位置検出装置とすることができる。こ
のため他の位置測定装置を設ける必要がなく、設備コス
トを低減することができる。

【００３２】本発明の請求項４にかかる発明は、無人搬
送車が走行中に行うガイドパターンの識別及びその位置
演算を、ＣＣＤカメラの飛越走査の各フィールド毎に行
なうことにより、高速応答性を得て無人搬送車の高速走
行を可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の構成を示すブロック図。

【図２】本発明で使用するガイドパターンの一例を示す
平面図及び断面図。

【図３】偏光方向を変化させる反射材の一例を示す断面
図。

【図４】無人搬送車が走行する路面における本発明のガ
イドパターンの配置例を示す平面図。

【図５】本発明のセンサ部の構成例を示す断面図。

【図６】本発明のガイドパターンを埋め込んだグレーチ
ングをＣＣＤカメラで撮影した画像を示す図。

【図７】図６の画像をエッジ処理した２値化画像を示す
図。

【図８】図７の２値化画像に対してハフ変換を行って検
出される直線を重ねて描いた図。

【図９】停止位置演算手段が行う処理を説明するガイド
パターンと無人搬送車の位置関係を示す図。

【図１０】グレーチングを示す平面図。

【図１１】ガイドパターンが埋めこまれていないグレー
チングをＣＣＤカメラで撮影した画像を示す図。

【符号の説明】

１グレーチングに開けられた孔２グレーチング３ガイドパターン４無人搬送車５センサ部６位置演算回路７走行誘導装置８搬送物移載装置９反射材１１ＣＣＤカメラ１２，１４偏光板１３照明手段１６ＬＥＤ１７エッジ抽出手段１８ハフ変換手段１９重心演算手段２０停止位置演算手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無人搬送車の底面に取り付けられ、路面
のグレーチングを偏光板を通して照明する照明手段と、
反射時に偏光方向を変化させる反射材をグレーチングの
孔と異形状に加工して形成され走行路に沿い所定の間隔
でグレーチングの孔内に埋め込み固定されたガイドパタ
ーンと、無人搬送車の底面に取付けられ、ガイドパター
ンで反射した照明光を透過させる向きに取り付けた偏光
板を通してグレーチングを撮影するＣＣＤカメラと、ガ
イドパターンの形状がグレーチングの孔の形状とは異な
ることを利用してＣＣＤカメラで撮影した２次元画像か
らガイドパターンを識別し、ガイドパターンの位置を算
出する位置演算回路を有し、算出したガイドパターンの
位置から無人搬送車の位置を求めることを特徴とする無
人搬送車の位置検出装置。
【請求項２】ガイドパターンの形状を多角形とし、位
置演算回路を、ＣＣＤカメラで撮影した２次元画像から
エッジを抽出するエッジ抽出手段と、エッジ抽出手段の
出力するエッジを表わす座標点の集合に対してハフ変換
によりガイドパターンの辺を形成する直線を求めるハフ
変換手段と、１つのガイドパターンについて求められた
複数の直線からガイドパターンの重心を求めガイドパタ
ーンの位置として出力する重心演算手段とから構成した
ことを特徴とする請求項１に記載した無人搬送車の位置
検出装置。
【請求項３】ＣＣＤカメラ及び照明手段からなるセン
サ部が無人搬送車の底部に２つ設けられ、ガイドパター
ンが無人搬送車の停止位置において、前記２つのセンサ
部の配置間隔に合わせて２箇所設けられるものであり、
位置演算手段が各センサ部で撮影した２次元画像につい
て１箇所ずつ求めたガイドパターンの位置から無人搬送
車のＸＹ方向の停止位置及び進行方向に対する傾きを求
める停止位置演算手段を有するものであることを特徴と
する請求項１又は２に記載した無人搬送車の位置認識装
置。
【請求項４】無人搬送車の走行中に位置演算手段が行
うガイドパターンの識別及びその位置演算を、ＣＣＤカ
メラの飛越走査の各フィールド毎に行なうことを特徴と
する請求項１〜３のいずれか１項に記載した無人搬送車
の位置検出装置。