JP2006138804A - 移動体の速度検出方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 移動体の速度を広範囲で高精度かつ高速に検出することができるようにする。
【解決手段】 移動体が備えるマーク集合体３０を一定の位置から一定の時間間隔を置いて撮像する画像センサ４０と、撮像されたマークのそれぞれの時刻の重心位置を求める重心位置演算部５３と、求めたそれぞれの時刻の重心位置を記憶する記憶部５２と、記憶されているそれぞれの時刻における前記マークの重心位置から前記マークの移動量を求める移動量演算部５４と、求められた移動量と前記マークの撮像時間間隔とから前記移動体の移動速度を算出する移動速度算出部５５とを有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、たとえばロボットのマニピュレータなどの移動体の速度を広範囲で高精度かつ高速に検出することができる移動体の速度検出方法およびその装置に関する。

ロボットのマニピュレータなどの移動体の動きに同期させて他の装置の動作を制御する場合、その移動体の速度や位置を正確に検出する必要があるが、それらの検出には下記特許文献１にも記載されているように通常エンコーダが用いられている。エンコーダは一般的に移動体の動力源であるモータの出力軸に取り付けられ、その出力軸の回転によってエンコーダが発生するパルス状の信号に基づいて、その移動体の速度が間接的に求められる。エンコーダはモータの出力軸以外に、たとえば搬送レール上を移動する移動体の車軸に取り付けられることもあるが、この場合には、その車軸の回転によってエンコーダが発生するパルス状の信号に基づいて、その移動体の速度が間接的に求められる。

また、測距センサなど直接移動距離を計測できるセンサを用いその移動距離と時間とから移動体の位置と速度とを求めているものもある。
特開平７−１３１９０９号公報

ところが、従来の速度検知装置では、モータや車輪の回転速度は正確に把握できるものの、移動体とモータ、または移動体と車輪とはギア、プーリー、レールなどの連結部材を介して接続されているために、連結部材のバックラッシュやスリップの影響を受け、エンコーダを用いての正確な移動体の位置や速度の把握には限界がある。そして、複数の移動体に対しては、すべての移動体に対してエンコーダの設置が必要であり、コスト高になるという問題がある。

また、このような問題は測距センサを用いることによって解決することができそうであるが、測距センサは移動体の定点にむけて照射した電波（光学系も含む）の反射によって移動体の移動量を検出するという構成となっているため、測距センサは移動体の進行方向に設置しなければならず、干渉を防止あるいは回避するための機構が必須であるから機構が複雑になる。加えて、電波の届く距離と測定精度とがトレードオフの関係となるために、距離が長くなるにつれ高精度の測定ができなくなるという問題がある。

さらに上記のいずれのセンサを用いた場合にも、移動体の移動方向に対する一次元の移動量のみしか検出することができず、二次元を移動する物体に対しては複数のセンサを組み合わせる機構が必要となり、機構そのものが複雑になるため、移動体の動作範囲を妨げるという問題がある。

本発明は、上記のような従来の種々の問題点を解消するために成されたものであり、たとえばロボットのマニピュレータなどの移動体の速度を広範囲で高精度かつ高速に検出することができる移動体の速度検出方法およびその装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る移動体の速度検出方法は、移動体が備えるマークを一定の位置から時系列に複数回撮像する段階と、時系列に撮像されたマークの重心位置を求める段階と、前記重心位置の移動量と前記マークの撮像時間間隔とから前記移動体の速度を演算する段階と、を含むことを特徴とする。

また、上記目的を達成するための本発明に係る他の移動体の速度検出方法は、移動体が備えるマークを一定の位置から撮像する段階と、撮像されたマークの重心位置を求める段階と、求めた重心位置を当該マークの基点として登録する段階と、一定の時間経過後に再度前記マークを前記一定の位置から撮像する段階と、撮像された前記マークの重心位置を求める段階と、求めた重心位置を前記マークの現在位置として登録する段階と、登録されている前記基点と前記現在位置とから前記移動体の移動量を求め、その移動量と前記経過時間とから前記移動体の移動速度を算出する段階と、を含むことを特徴とする。

さらに、上記目的を達成するための本発明に係る他の移動体の速度検出方法は、移動体の移動方向に沿って前記移動体が備えるマークの撮像領域が複数設けられている生産ステージにおける移動体の速度検出方法であって、それぞれの撮像領域において前記移動体が備える複数のマークを一定の位置から撮像する段階と、撮像されたマークの数を認識する段階と、一定数以上のマークが認識された撮像領域において認識されたマークの重心位置を求める段階と、求めた重心位置のそれぞれをそれぞれのマークの基点として登録する段階と、一定の時間経過後にそれぞれの撮像領域において再度前記マークを撮像する段階と、撮像されたマークの数を認識する段階と、一定数以上のマークが認識された撮像領域において認識されたマークの重心位置を求める段階と、求めた重心位置のそれぞれをそれぞれのマークの現在位置として登録する段階と、登録されているそれぞれのマークの基点と当該それぞれのマークの現在位置とから前記移動体の移動量を求め、その移動量と前記経過時間とから前記移動体の移動速度を算出する段階と、現在位置として登録されたそれぞれのマークの重心位置をそれぞれのマークの新たな基点として登録する段階と、を含むことを特徴とする。

上記目的を達成するための本発明に係る移動体の速度検出装置は、移動体が備えるマークを一定の位置から一定の時間間隔を置いて撮像する撮像手段と、撮像されたマークのそれぞれの時刻の重心位置を求める重心位置演算手段と、求めたそれぞれの時刻の重心位置を記憶する記憶手段と、記憶されているそれぞれの時刻における前記マークの重心位置から前記マークの移動量を求める移動量演算手段と、求められた移動量と前記マークの撮像時間間隔とから前記移動体の移動速度を算出する移動速度算出手段と、を有することを特徴とする。

以上のように構成された本発明によれば、移動体に取り付けたマークの重心位置の移動状況からその移動体の移動速度を求めるようにしたので、その移動体の移動量と移動速度とを高速、高精度、広範囲に計測することができる。

次に、本発明に係る移動体の速度検出方法およびその装置を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明方法が適用される生産ステージの一例を示す図であり、図２は本発明装置の概略構成ブロック図である。図１に示すように移動体１０は搬送台車１５上に載置されている。搬送台車１５は搬送装置２０を構成するものであって、ボールねじ１６の回転によって図示Ａ、Ｂ方向に移動自在になっている。ボールねじ１６は減速装置１７を介してモータ１８に接続されている。移動体１０には複数の黒丸からなるマーク集合体３０が取り付けられている。移動体１０の移動方向に沿って複数の画像センサ４０ａ、４０ｂ、４０ｃが一定間隔で設けてある。それぞれの画像センサ４０ａ、４０ｂ、４０ｃは比較的低画素の画像センサからなり、所望に位置に固定して取り付けられ、図示されるようなそれぞれの撮像領域４５ａ、４５ｂ、４５ｃを形成する。したがって、画像センサ４０ａ、４０ｂ、４０ｃはそれぞれの画像領域に存在するマーク集合体３０を一定の位置から撮像することになるが、すべての画像センサが協同すると広範囲の撮像領域を形成することができる。また、低画素の画像センサを用いているのでその撮像速度は高速である。制御装置５０はモータ１８の動作を制御すると共に、画像センサ４０ａ、４０ｂ、４０ｃで捕らえたマーク集合体３０の画像に基づいて移動体１０の移動量やその移動速度を演算する。

制御装置５０は図２に示すように構成されている。なお図２の制御装置５０は移動体１０の移動速度を演算するために必要な要素のみを抽出しておりモータ１８の制御に必要な要素は省いてある。

撮像制御部５１は画像センサ４０ａ、４０ｂ、４０ｃから一定の時間間隔で撮像したマーク集合体３０の画像を入力し、この画像を時系列に記憶部５２に記憶させる。なお、画像センサ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、撮像制御部５１および記憶部５２によって撮像手段が構成される。

重心位置演算部５３は記憶部５２に記憶されているマーク集合体３０の画像を入力し、マーク集合体３０を形成する複数のマーク（黒丸）のそれぞれの重心位置を求める。なお、本実施形態ではマークとして黒丸を例示したが、それ以外にも、低画素の画像センサでも容易に認識可能な図形、たとえばｎ角形の図形であっても良い。マークの重心を求めるようにしたのは、画像センサが低画素であるのでその解像度の低さを補うためである。また、マークの形状としてｎ角形の図形または円を選択したのは、その図形の重心を求める関係上、画像センサの座標系に対して複数の角度で接する辺を有していることが望ましいからである。なお、マークの大きさやそれを取り付ける範囲は、各画像センサ４０ａ、４０ｂ、４０ｃの視野を考慮しこれらの画像センサのいずれかによって少なくとも２つ以上のマークが撮像されるようにしておくことを念頭において決める。このように、複数のマークをそれぞれの画像センサの視野角の範囲内に常に複数存在させることによって、移動体１０の移動量および移動速度を高速、高精度、かつ１つの画像センサの視野角を超えた広範囲にシームレスな計測をすることが可能になる。

記憶部５２はそれぞれの撮像領域４５ａ〜４５ｃでのマーク集合体３０の画像を時系列に記憶しているので、重心位置演算部５３はそれぞれの時刻におけるマークの重心位置を求めることになる。演算されたそれぞれの時刻における各マークの重心位置は記憶部５２に記憶される。このときの記憶部５２は記憶手段として機能することになる。

移動量演算部５４は記憶部５２に記憶されているそれぞれの時刻における各マークの重心位置からそれぞれのマークの移動量を求める。この移動量は移動体１０の移動量に一致する。このときの移動量演算部５４は移動量演算手段として機能することになる。移動速度算出部５５は移動量演算部５４で求められた各マークの移動量とマーク集合体３０の撮像時間間隔とから移動体１０の移動速度を算出する。このときの移動速度算出部５５は移動速度算出手段として機能することになる。

次に、本発明に係る移動体の速度検出装置の動作を図３および図４に示すフローチャートに基づいて詳細に説明する。なお、このフローチャートに示す手順は、本発明に係る移動体の速度検出方法の手順でもある。

まず、撮像制御部５１は、画像センサ４０ａ〜４０ｃを用いてマーク集合体３０を撮像するか否かを判断し（Ｓ１）、撮像の必要がなければ撮像が必要になるまで待機する（Ｓ１：Ｎｏ）。撮像が必要であれば（Ｓ１：Ｙｅｓ）、撮像制御部５１は画像センサ４０ａ、４０ｂ、４０ｃで撮像したマーク集合体３０の画像を入力し、この画像を記憶部５２に記憶させる（Ｓ２）。次に、重心位置演算部５３は記憶部５２に記憶されているマーク集合体３０の画像を入力し、マーク集合体３０を形成する複数のマーク（黒丸）、すなわちターゲットＴｇを抽出する（Ｓ３）。そして、重心位置演算部５３はこの抽出処理によって認識されたターゲットＴｇの数を確認する（Ｓ４）。次に、重心位置演算部５３は、認識したターゲットＴｇの数が２以上あるか否かを判断する（Ｓ５）。ターゲットＴｇの数が２以上でなければ（Ｓ５：Ｎｏ）、この手順を終了させるための終了処理を行って処理を終了させる（Ｓ６）。ターゲットＴｇの数が２以上であれば（Ｓ５：Ｙｅｓ）、重心位置演算部５３はそれぞれのターゲットＴｇの重心位置を求める（Ｓ７）。ターゲットＴｇは複数存在するため、各々のターゲットの重心位置の平均から撮像時の移動体（たとえば車両）１０の位置を求める。なお、ターゲットが３つ以上存在する場合には、それぞれのターゲットの重心位置から誤差を補正し、移動体１０の位置を高精度に求めることができる。重心位置演算部５３は、求めたそれぞれの重心位置の平均を移動体１０の基点Ｐ０として登録する（Ｓ８）。

撮像制御部５１は、一定時間の経過後（制御スキャン時間の経過後）に、画像センサ４０ａ〜４０ｃを用いてマーク集合体３０を撮像するか否かを再度判断し（Ｓ９）、撮像の必要がなければ撮像が必要になるまで待機する（Ｓ９：Ｎｏ）。撮像が必要であれば（Ｓ９：Ｙｅｓ）、撮像制御部５１は画像センサ４０ａ、４０ｂ、４０ｃで撮像したマーク集合体３０の画像を入力し、この画像を記憶部５２に記憶させる（Ｓ１０）。次に、重心位置演算部５３は記憶部５２に記憶されているマーク集合体３０の画像を入力し、マーク集合体３０を形成する複数のマーク（黒丸）、すなわちターゲットＴｇを抽出する（Ｓ１１）。そして、重心位置演算部５３はこの抽出処理によって認識されたターゲットＴｇの数を確認する（Ｓ１２）。次に、重心位置演算部５３は、認識したターゲットＴｇの数が２以上あるか否かを判断する（Ｓ１３）。ターゲットＴｇの数が２以上でなければ（Ｓ１３：Ｎｏ）、この手順を終了させるための終了処理を行って処理を終了させる（Ｓ６）。

ターゲットＴｇの数が２以上であれば（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、重心位置演算部５３は、そのターゲットＴｇがそれぞれの画像センサ４０ａ〜４０ｃの撮像領域（視野）４５ａ〜４５ｃに入っているターゲットであるか否かを判断する（Ｓ１４）。ターゲットが視野に入っていれば（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、重心位置演算部５３は、その視野に入っているそれぞれのターゲットＴｇの重心位置を求める（Ｓ１５）。そして、求めたそれぞれの重心位置の平均を移動体１０の新規基点（現在位置）Ｐ１として登録する（Ｓ１６）。Ｓ１４でターゲットが視野に入っていないと判断された場合（Ｓ１４：Ｎｏ）およびＳ１６の処理が終了した時には、次に、重心位置演算部５３は、画像センサ４０ａ〜４０ｃの撮像領域（視野）４５ａ〜４５ｃから出たターゲットがあるか否かを判断する（Ｓ１７）。その視野から出たターゲットがあれば（Ｓ１７：Ｙｅｓ）、その視野から出たターゲットの基点Ｐ０の情報を記憶部５２から消去する（Ｓ１８）。Ｓ１７で視野から出たターゲットがないと判断された場合（Ｓ１７：Ｎｏ）およびＳ１８の処理が終了した時には、移動量算出部５４は、記憶部５２に記憶されている各ターゲットの基点Ｐ０（前回のターゲットＴｇの現在位置）を読み込んで記憶し（Ｓ１９）、Ｐ０−Ｐ１を演算することによって移動体１０の二次平面上の移動量Ｘを求める。そして、移動速度算出部５５は、移動量算出部５４で求めた移動量Ｘを、基点Ｐ０を求めた時点の時刻と新規基点Ｐ１を求めた時点の時刻との差である経過時間Ｔで割ることによってその平面上の移動体１０の移動速度を演算する（Ｓ２０）。最後に、重心位置演算部５３は、登録した新規基点（現在位置）Ｐ１を基点Ｐ０として記憶部５２に登録し直す（Ｓ２１）。

以上のような処理を繰り返し行うことによって移動体１０の二次元平面状の移動量とその移動速度とを一定周期ごとに求めることができる。なお、移動体１０の移動にしたがってマーク集合体３０を構成する一部のマーク、すなわちターゲットＴｇが画像センサ４０（４０ａ〜４０ｃのいずれか）の視野から外れるが、残りのターゲットＴｇはまだその視野内にあるため、移動体１０の位置を見失ってしまうことはない。ある視野から外れたターゲットＴｇは、移動体１０の搬送方向にある次の視野で捉えられることになるが、ターゲットＴｇはその新たな視野内に完全に入ったときから重心位置を求めるための演算に加わる。

以上のようにして、画像センサ４０ａ〜４０ｃは常に複数のターゲットＴｇを捉えることができ、搬送される車両のような移動体の位置、移動量、移動速度を高速かつ高精度に、さらに複数の画像センサ４０ａ〜４０ｃによってカバーされている広範囲の領域で計測することが可能になる。なお、移動体の大きさや形状によってターゲットを貼り付けることができる範囲が狭かったりその貼り付け位置に制限があったりするような場合、または、移動量を計測できる範囲がターゲットの貼り付け範囲を超えるような場合には画像センサがターゲットを見失うことになるが、これらの場合には、ターゲットの貼り付け領域に常に複数の画像センサの視野が入るように画像センサを連続的に配置する。

たとえば、ターゲットの貼り付け範囲が２．５ｍであり、移動量を連続して計測したい範囲が９ｍであったとすると、２．４ｍ間隔（０．１ｍ重複）で３台の画像センサを設置することによって２．５ｍ＋２．４ｍ＋２．４ｍ＋２．５ｍ＞９ｍとなって、シームレスに移動体の移動量、移動速度を計測することが可能となる。

以上のように、本発明によれば、移動体の二次元方向の移動量、移動速度を高速、高精度、無限範囲（画像センサを無限に並べれば）で計測することができる。また、複数のターゲットで移動方向の補正をかけることもできるので、移動体の進行方向の移動量、移動速度のみならず、進行方向と交差する方向のゆれも同時に計測することができる。したがって、本発明を車両の搬送装置に適用すれば、車両の幅方向に搬送位置が多少ずれていたとしてもその車両に正確に部品を取り付けることが可能になる。

以上は、移動体としてたとえば車両のような大きな物を搬送する生産ステージを想定して本発明を説明したが、次に、移動体としてたとえばロボットのマニピュレータのような小さな物に本発明を適用する場合について説明する。

図５および図６は、本発明方法が適用される生産ステージの他の一例を示す図であり、これらの生産ステージでは図１に示した搬送装置２０とは異なり、移動体１０の移動を減速比の低い駆動ユニット６０と減速比の高い駆動ユニット７０との両方を用いて行うようにしたものである。図５に示す搬送装置２０は、高速移動可能な減速比の低い駆動ユニット６０で駆動されるボールねじ１６に、低速移動しかできない減速比の高い駆動ユニット７０を取り付けた搬送台車１５を取り付けたものである。また、図６に示す搬送装置２０は、高速移動可能な減速比の低い駆動ユニット６０で駆動されるボールねじ１６に直接低速移動しかできない減速比の高い駆動ユニット７０を取り付けたものである。なお、この他の構成と移動体１０の移動量および移動速度の計測手法は、上記の実施の形態の場合と全く同一であるので、これらの説明は省略する。

このような構成の搬送装置２０とするのは、サーボモータを動力源とするサーボ系制御装置において、たとえば狭いところに侵入するマニピュレータなどのように、寸法などの物理的な制約条件により大容量のモータを使用できない場合があるからである。一自由度の制御軸上に減速比の異なる複数の駆動ユニットを配置し、減速比の高い駆動ユニットは高負荷時に使用し、減速比の低い駆動ユニットは高速時に使用する、というように駆動ユニットを使い分け、両駆動ユニットを併用させる制御を行うことによって小型化された搬送装置でも所望のトルクおよび移動速度を移動体１０に与えることができる。

上記の実施形態のように、１つの駆動ユニットで所望の出力特性を得ようとすると、図７に示すように大きな負荷に対しては加減速時間を延ばすように制御したりボールねじのリードを小さくしたりするなどし、いわゆる減速比を大きくすることで、モータの定格範囲内での使用ができるようにする必要がある。要求される最高速度を維持するために加減速時間を延ばした場合には、モータのトルク（電流）には余裕がないため、偏差異常を起こさない範囲の速度指令で制御しなければならず、最高速度への到達時間が長くなり、目標位置到達時間が長くなるという問題が生じる。この問題は目標までの距離が特に短い場合に顕著に現れる。また、モータのトルク（電流）には余裕がないため、外乱に対する応答性が低下し、偏差異常そのものを引き起こしやすいという問題もある。一方、モータのトルク（電流）に余裕を持たせた場合には、減速比を高めるという構成になるため、図８に示すように最高速度が低下し、目標位置までの到達時間が長くなるという問題がある。この問題は目標位置までの距離が特に長い場合に顕著に現れる。

ところが、図５および図６に示すような駆動ユニットを組み合わせた構成とすれば、上記の実施形態のような問題は起こらず、かなり広い範囲で目的にあった調整が可能になる。本実施の形態では、１自由度の制御軸上に減速比の異なる複数の駆動ユニットを配置しているので、減速比の大きい駆動ユニットは高負荷時に、減速比の低い駆動ユニットは高速時に、それぞれ使い分けることによって、それぞれの駆動ユニットの経時特性を兼ね備えさせることができるからである。

図９は駆動ユニット６０と駆動ユニット７０を同時に駆動した場合の経時特性を示している。減速比の低い駆動ユニット６０によれば、あまり大きな電流（図示ＭＬ_Ｉで示す）を流さなくとも高速運転（図示ＭＬ_Ｓで示す）をすることができる。ただし、最高速度に達するまでの時間はある程度かかる。したがって、駆動ユニット６０を運転する場合は、マニピュレータの姿勢移動や可搬重量が小さいが高速移動が必要な場合であり、偏差異常に陥ることなく制御が可能である。また、減速比の高い駆動ユニット７０によれば、高速運転（図示ＭＨ_Ｓで示す）をすることはできないが、電流を抑えつつ（図示ＭＨ_Ｉで示す）大きなトルクを出すことができる。したがって、駆動ユニット７０を運転する場合は、マニピュレータの姿勢移動や可搬重量が大きいために大きなトルクが必要となる場合であり、過負荷異常に陥ることなく制御が可能である。

図１０は本実施の形態の動作例を示すフローチャートである。このフローチャートによれば、駆動ユニット６０と駆動ユニット７０は次のように動作する。

まず駆動ユニット７０の加速指令が制御装置５０から出されると（Ｓ２１）、駆動ユニット７０が最高速に達するまで制御を継続する。駆動ユニット７０は減速比の高い駆動ユニットであるので、図９のＭＨ_Ｓの曲線で示すようにその最高速度は高くない（Ｓ２２：Ｎｏ）。駆動ユニット７０が最高速に達したら（Ｓ２２：Ｙｅｓ）、駆動ユニット７０の停止指令が制御装置５０から出されているか否かを判断する（Ｓ２３）。停止指令が出されていなければ（Ｓ２３：Ｎｏ）、制御装置５０が駆動ユニット７０に減速指令を出す（Ｓ２４）。次に、駆動ユニット７０の停止指令が出されている場合（Ｓ２３：Ｙｅｓ）、および駆動ユニット７０の減速処理が終了した場合には、制御装置５０は駆動ユニット６０が最高速度に達しているか否かを判断する（Ｓ２５）。駆動ユニット６０が最高速度に達していなければ（Ｓ２５：Ｎｏ）、制御装置５０が駆動ユニット６０に加速指令を出す（Ｓ２６）。

次に、駆動ユニット６０が最高速度に達している場合には（Ｓ２５：Ｙｅｓ）、駆動ユニット７０の停止指令が制御装置５０から出されているか否かを判断する（Ｓ２７）。停止指令が出されていなければ（Ｓ２７：Ｎｏ）Ｓ２３の処理に戻り、停止指令が出されていれば（Ｓ２７：Ｙｅｓ）、駆動ユニット７０が減速位置に達するまで制御を継続する（Ｓ２８：Ｎｏ）。減速位置に達したら（Ｓ２８：Ｙｅｓ）、駆動ユニット６０の停止指令が制御装置５０から出されているか否かを判断する（Ｓ２９）。停止指令が出されていなければ（Ｓ２９：Ｎｏ）、制御装置５０が駆動ユニット６０に減速指令を出す（Ｓ３０）。次に、駆動ユニット６０の停止指令が出されている場合（Ｓ２９：Ｙｅｓ）、および駆動ユニット６０の減速処理が終了した場合には、制御装置５０は駆動ユニット７０が最高速度に達しているか否かを判断する（Ｓ３１）。駆動ユニット６０が最高速度に達していなければ（Ｓ３１：Ｎｏ）、制御装置５０が駆動ユニット７０に加速指令を出す（Ｓ３２）。

次に、駆動ユニット７０が最高速度に達している場合には（Ｓ３１：Ｙｅｓ）、駆動ユニット６０の停止指令が制御装置５０から出されているか否かを判断する（Ｓ３３）。停止指令が出されていなければ（Ｓ３３：Ｎｏ）Ｓ２９の処理に戻り、駆動ユニット７０が停止するまで制御装置５０が減速指令を出す（Ｓ３４、Ｓ３５：Ｎｏ）。駆動ユニット７０が停止したら（Ｓ３５：Ｙｅｓ）すべての処理を停止する。

以上のように、本実施形態によれば、減速比の低い駆動ユニット６０と減速比の高い駆動ユニット７０を別々にまたは併用して搬送装置（ここではマニピュレータ）に固有の特性を持たせることができ、物理的な制約条件や周辺への安全上の制約から高容量のモータを使用できない場合でも質量の大きな負荷に対して所望のトルク速度で制御できる。

さらに、起動、停止時などの静止摩擦の高い場合や負荷イナーシャの大きい場合には、所望のトルクを得るために減速比の高い駆動ユニット７０を用いて制御し、速度の上昇に伴い摩擦やイナーシャの影響が小さくなり、さらに速度を上げたい場合には減速比の低い駆動ユニット６０を併用することで、小容量の駆動ユニットでも所望のトルクと速度を得ることができるようになる。

なお、この場合には、負荷の変動に合わせて特性の異なる駆動ユニットの動作タイミングを適切に制御すれば、高い応答性と高速性も提供することができるようになる。その場合、減速比の小さい高速用の駆動ユニットにはブレーキを設けておき、高負荷用駆動ユニットの出力トルクが高速用駆動ユニットの最大トルクを超える場合には、その反力をブレーキで受けるようにしておけば、高速用駆動ユニットが高負荷用駆動ユニットのトルクに負けることがなくなる。なお、高負荷用駆動ユニットの出力トルクが高速用駆動ユニットの最大トルクを下回る場合にはブレーキを開放するようにしておく。

本発明は、移動体の移動量と移動速度とを高速、高精度、広範囲に計測することができるので、たとえば生産ラインにおいて有効に利用することができる。

本発明方法が適用される生産ステージの一例を示す図である。 本発明装置の概略構成ブロック図である。 本発明装置の動作フローチャートである。 本発明装置の動作フローチャートである。 本発明方法が適用される生産ステージの他の一例を示す図である。 本発明方法が適用される生産ステージの他の一例を示す図である。 図１の駆動ユニットの加減速時間を延長させた場合の電流、速度の経時特性を示す図である。 図１の駆動ユニットの最高速度を低下させた場合の電流、速度の経時特性を示す図である。 特性の異なる複数の駆動ユニットを同時に駆動した場合の経時特性の一例を示している。 図５に示した構成に係る本実施の形態の動作例を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 移動体、
１５ 搬送台車、
１６ ボールねじ、
１７ 減速装置、
１８ モータ、
２０ 搬送装置、
３０ マーク集合体、
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ 画像センサ、
４５ａ、４５ｂ、４５ｃ 撮像領域、
５０ 制御装置、
５１ 撮像制御部、
５２ 記憶部、
５３ 重心位置演算部、
５４ 移動量演算部、
５５ 移動速度算出部、
６０、７０ 駆動ユニット。

Claims (8)

1. 移動体が備えるマークを一定の位置から時系列に複数回撮像する段階と、
   時系列に撮像されたマークの重心位置を求める段階と、
   前記重心位置の移動量と前記マークの撮像時間間隔とから前記移動体の速度を演算する段階と、
   を含むことを特徴とする移動体の速度検出方法。
2. 移動体が備えるマークを一定の位置から撮像する段階と、
   撮像されたマークの重心位置を求める段階と、
   求めた重心位置を当該マークの基点として登録する段階と、
   一定の時間経過後に再度前記マークを前記一定の位置から撮像する段階と、
   撮像された前記マークの重心位置を求める段階と、
   求めた重心位置を前記マークの現在位置として登録する段階と、
   登録されている前記基点と前記現在位置とから前記移動体の移動量を求め、その移動量と前記経過時間とから前記移動体の移動速度を算出する段階と、
   を含むことを特徴とする移動体の速度検出方法。
3. 前記移動体の移動速度を算出する段階の後に、前記現在位置として登録された前記マークの重心位置を新たな基点として登録する段階をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の移動体の速度検出方法。
4. 移動体の移動方向に沿って前記移動体が備えるマークの撮像領域が複数設けられている生産ステージにおける移動体の速度検出方法であって、
   それぞれの撮像領域において前記移動体が備える複数のマークを一定の位置から撮像する段階と、
   撮像されたマークの数を認識する段階と、
   一定数以上のマークが認識された撮像領域において認識されたマークの重心位置を求める段階と、
   求めた重心位置のそれぞれをそれぞれのマークの基点として登録する段階と、
   一定の時間経過後にそれぞれの撮像領域において再度前記マークを撮像する段階と、
   撮像されたマークの数を認識する段階と、
   一定数以上のマークが認識された撮像領域において認識されたマークの重心位置を求める段階と、
   求めた重心位置のそれぞれをそれぞれのマークの現在位置として登録する段階と、
   登録されているそれぞれのマークの基点と当該それぞれのマークの現在位置とから前記移動体の移動量を求め、その移動量と前記経過時間とから前記移動体の移動速度を算出する段階と、
   現在位置として登録されたそれぞれのマークの重心位置をそれぞれのマークの新たな基点として登録する段階と、
   を含むことを特徴とする移動体の速度検出方法。
5. それぞれの撮像領域において再度マークを撮像する段階の後に、
   それぞれの撮像領域から外に出たマークがあるか否かを判断する段階と、
   当該マークがあった場合には前記マークの登録を消去する段階と、
   をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の移動体の速度検出方法。
6. 移動体が備えるマークを一定の位置から一定の時間間隔を置いて撮像する撮像手段と、
   撮像されたマークのそれぞれの時刻の重心位置を求める重心位置演算手段と、
   求めたそれぞれの時刻の重心位置を記憶する記憶手段と、
   記憶されているそれぞれの時刻における前記マークの重心位置から前記マークの移動量を求める移動量演算手段と、
   求められた移動量と前記マークの撮像時間間隔とから前記移動体の移動速度を算出する移動速度算出手段と、
   を有することを特徴とする移動体の速度検出装置。
7. 前記マークは円またはｎ角形の複数の図形からなることを特徴とする請求項６に記載の移動体の速度検出装置。
8. 前記撮像手段は移動体の移動方向に沿って複数設けられ、すべての撮像手段で広範囲の撮像領域が形成されることを特徴とする請求項６に記載の移動体の速度検出装置。

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