JP2015072202A - Position detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、位置検出装置に関する。
より詳細には、例えば多分岐路を走行する自立走行式無人車等に使用して好適な位置検出装置に関する。
The present invention relates to a position detection device.
More specifically, the present invention relates to a position detection device suitable for use in, for example, a self-propelled unmanned vehicle traveling on a multi-branch road.
周知のように、工場等の施設において、所定の荷物の搬送を自動化するため等の目的で、自立走行式無人車(以下「無人車」と略す)が導入されている。この無人車は、所定のセンサを通じて、床に貼付されたガイドテープの存在を検出して、ガイドテープに沿って走行する。
ガイドテープの検出方法は様々であるが、出願人は、ゴム磁石をガイドテープとして利用し、このゴム磁石テープの磁束を検出することで、ノイズ等に強く、安定したガイドテープ検出性能を実現する、無人車向けの位置検出装置を開発し、製造販売している。
As is well known, a self-propelled unmanned vehicle (hereinafter abbreviated as “unmanned vehicle”) has been introduced in a facility such as a factory for the purpose of automating the conveyance of a predetermined load. This unmanned vehicle travels along the guide tape by detecting the presence of the guide tape affixed to the floor through a predetermined sensor.
There are various methods for detecting a guide tape, but the applicant uses a rubber magnet as a guide tape and detects the magnetic flux of this rubber magnet tape, thereby realizing a stable guide tape detection performance that is resistant to noise and the like. Develops, manufactures and sells position detectors for unmanned vehicles.
無人車は、ガイドテープの中心線を検出し、その検出位置が無人車の中心に向かうように、操舵制御を行う。そこで、出願人の位置検出装置は、ゴム磁石テープの幅方向の中心の位置情報を、アナログ電圧で出力する。 The unmanned vehicle detects the center line of the guide tape and performs steering control so that the detected position is directed toward the center of the unmanned vehicle. Therefore, the applicant's position detection device outputs position information of the center in the width direction of the rubber magnet tape as an analog voltage.
特許文献1は、出願人による位置検出装置の先行技術文献である。 Patent document 1 is a prior art document of the position detection apparatus by the applicant.
従来技術による位置検出装置は、ノイズに対して良好な耐性を持っているが、凹凸の多い床で運用すると、磁気センサの出力信号が大きく変動するために、出力信号に大きな誤差が含まれる場合があった。 The position detection device according to the prior art has good resistance to noise, but when operating on a floor with many irregularities, the output signal of the magnetic sensor fluctuates greatly, so that the output signal contains a large error was there.
本発明はかかる課題を解決し、磁気センサの検出信号が大きく変動しても、安定した位置検出性能を実現する位置検出装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve this problem and to provide a position detection device that realizes stable position detection performance even when a detection signal of a magnetic sensor fluctuates greatly.
上記課題を解決するために、本発明の位置検出装置は、磁気を帯びたテープの幅方向に対向する複数の磁気センサを備える磁気センサアレイと、磁気センサアレイから複数の磁気センサが出力する信号の値を記憶する測定値メモリとを具備する。更に、測定値メモリに格納されている複数の信号の値に含まれるピーク値の大小に応じた閾値を設定する閾値算出部と、測定値メモリに格納されている複数の信号の値と閾値とを比較して、テープの中心座標を算出する中心座標算出部とを具備する。 In order to solve the above-described problems, a position detection device of the present invention includes a magnetic sensor array including a plurality of magnetic sensors opposed to each other in the width direction of a magnetic tape, and signals output from the magnetic sensor array. And a measured value memory for storing the values. Further, a threshold value calculation unit that sets a threshold value according to the magnitude of the peak value included in the values of the plurality of signals stored in the measurement value memory, and the values and threshold values of the plurality of signals stored in the measurement value memory And a center coordinate calculation unit for calculating the center coordinates of the tape.
本発明により、磁気センサの検出信号が大きく変動しても、安定した位置検出性能を実現する位置検出装置を提供できる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
According to the present invention, it is possible to provide a position detection device that realizes stable position detection performance even if the detection signal of the magnetic sensor fluctuates greatly.
Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.
図1Aは、本発明の実施形態に係る位置検出装置を搭載する、無人車101の外観斜視図である。
図1Bは、無人車101を正面から見た断面をイメージしたブロック図である。
無人車101は、四輪或は三輪等の、安定して自走が可能な複数の車輪102を備えている。そして、車輪102の一部は駆動輪として、モータ103によって回転駆動される。
無人車101の筐体104の底には、磁気センサアレイ105が取り付けられている。この磁気センサアレイ105は、床106に貼付されたゴム磁石テープ107の存在を検出できる程度に、ゴム磁石テープ107の幅よりも長く構成されている。
磁気センサアレイ105は中心座標検出部108に接続されている。この、中心座標検出部108と磁気センサアレイ105の組み合わせが、本実施形態に係る位置検出装置である。
FIG. 1A is an external perspective view of an
FIG. 1B is a block diagram illustrating a cross section of the
The
A
The
無人車制御部111は、主にマイコンよりなる制御機器であり、工場等の施設に敷設されるゴム磁石テープ107にて形成される走行ルートの情報を記憶している。そして、外部から目的地の指令を受けて、所定の目的地へ到達するべく、無人車101を制御する。
通常、ゴム磁石テープ107にて形成される走行ルートの、分岐点の手前には、その位置を示す番地磁石等が路面に設けられている。無人車制御部111は、図示しない番地センサ等で、この番地磁石を検出して、無人車101の現在位置を把握し、次に無人車101をどの方向に操舵するのかを決定する。そして、決定した操舵方向に基いて、中心座標検出部108に分岐指令信号を出力する。分岐指令は、直進、右折、左折である。中心座標検出部108は、分岐指令に応じた中心座標信号を出力し、無人車制御部111は、受け取った中心座標信号が、無人車101の中心になるように、操舵制御を行う。
The unmanned
Usually, an address magnet or the like indicating the position is provided on the road surface in front of the branch point of the travel route formed by the
図2は、本発明の実施形態に係る位置検出装置201の、ハードウェア構成を示すブロック図である。
磁気センサアレイ105は、複数の磁気センサ202が一列に並べられて構成される。本実施形態において、磁気センサ202は可飽和コイルであるが、ホール素子等であってもよい。磁気センサ202はサンプルホールド回路を内蔵しており、後述するマイコン205から出力されるパルス信号により駆動され、磁気強度に比例した電圧を出力する。磁気センサ202の出力信号は、マイコン205のそれぞれのアナログ入力端子に接続される。
FIG. 2 is a block diagram showing a hardware configuration of the position detection apparatus 201 according to the embodiment of the present invention.
The
マイコン205は、CPU206、フラッシュメモリであるROM207、RAM208、A/D変換器209、D/A変換器210、インターフェース211がバス212に接続されている。更にA/D変換器209にはマルチプレクサ213を通じて複数のアナログ入力端子が接続される。
図1と図2を参照するとわかるが、中心座標検出部108はマイコン205で構成されている。
In the
As can be seen with reference to FIGS. 1 and 2, the center
磁気センサ202の出力信号はマイコン205に入力される。マイコン205は、ROM207に記憶されたプログラムに従って磁気センサ202及びマルチプレクサ213を制御して、各々の磁気センサ202の出力信号の電圧をA/D変換器209でA/D変換して、RAM208に記憶する。そして、マイコン205は後述する演算処理を実行して、中心座標信号をD/A変換器210から出力する。
An output signal of the
図3は、中心座標検出部108の機能ブロック図である。マイコン205の機能ブロック図でもある。
A/D変換器209を介して入力される、各磁気センサ202の信号データは、制御部301の制御に基づき、一旦測定値メモリ302に格納される。なお、制御部301は後述する測定値検証部303、検出閾値算出部304、中心座標算出部305、モードフラグメモリ306、中心座標メモリ307及びスイッチ308等の動作制御も実行する。
測定値メモリ302に格納された、各磁気センサ202の信号データは、先ず測定値検証部303によってデータの正当性が確認される。
FIG. 3 is a functional block diagram of the center
The signal data of each
The signal data of each
測定値検証部303は、測定値メモリ302に格納された、各磁気センサ202の信号データのうち、ピーク値と、二番目に大きな値を抽出し、その差分を所定のエラー判定閾値と比較する。そして、差分がそのエラー判定閾値以下であれば、各磁気センサ202の信号データは正当であると判断する。逆に、差分がそのエラー判定閾値を超えていれば、各磁気センサ202の信号データにはノイズが無視できない程混入しており、中心座標を算出するに適切でないと判断する。こうして、測定値検証部303は各磁気センサ202の信号データの検証結果としてOK又はNGを示す論理信号である検証信号と、OKの場合には各磁気センサ202の信号データの中からピーク値を示す磁気センサからの信号データ(以下、「ピーク値」という)を出力する。
The measurement
測定値検証部303が出力する検証信号とピーク値は、検出閾値算出部304に入力される。検出閾値算出部304は、検証信号がOKを示す論理値である時に、ピーク値に基づいて、測定値メモリ302に格納された、各磁気センサ202の信号データに対する閾値を算出する。この検出閾値は、どの磁気センサ202の信号データが、ゴム磁石テープ107に対向しているデータであるか否かを判定するための閾値である。
The verification signal and the peak value output from the measurement
検出閾値算出部304が算出した閾値は、中心座標算出部305に入力される。
中心座標算出部305は、先ず、測定値メモリ302に格納された、各磁気センサ202の信号データを参照して、検出閾値を跨いだ検出閾値以上の磁気センサ202の値と、検出閾値未満の磁気センサ202の値を見つける。そして、これら検出閾値を跨る二つの値の中間値を算出する。この中間値は、そこにあたかも磁気センサ202があるものとみなす「仮想磁気センサ」の値として扱う。次に、それら中間値を閾値と比較して、閾値以上の最低値を示す、仮想磁気センサを含む磁気センサ202の座標を左右に二つ、確定する。
次に、中心座標算出部305はモードフラグメモリ306を参照して、中心座標を算出する。モードフラグメモリ306は、無人車制御部111から出力される分岐指令信号に応じて、「直進モード」、「右折モード」又は「左折モード」の、何れか一つを示す情報が格納される。
The threshold value calculated by the detection threshold
The central coordinate
Next, the center coordinate
中心座標算出部305は、モードフラグメモリ306の値が「直進モード」の時は、左右の磁気センサ202の座標の中間地点を、中心座標として出力する。
モードフラグメモリ306の値が「右折モード」の時は、閾値以上の最低値を示す右端の磁気センサ202の座標から、ゴム磁石テープ107の中心との距離をオフセットとして与えた地点を、中心座標として出力する。
モードフラグメモリ306の値が「左折モード」の時は、閾値以上の最低値を示す左端の磁気センサ202の座標から、ゴム磁石テープ107の中心との距離をオフセットとして与えた地点を、中心座標として出力する。
こうして算出された中心座標情報は、中心座標メモリ307に格納されると共に、スイッチ308を介して外部に出力される。なお、このスイッチ308は測定値検証部303の検証信号によって制御され、検証信号がNGである場合は、中心座標メモリ307に記憶された直前の中心座標情報をD/A変換器210へ出力する。
When the value of the
When the value of the
When the value of the
The center coordinate information calculated in this way is stored in the center coordinate
図4及び図5は、中心座標検出部108(マイコン205)が実行する中心座標検出処理の流れを示すフローチャートである。
処理を開始すると(S401)、先ず、制御部301はA/D変換器209を介して入力される、各磁気センサ202の信号データを、測定値メモリ302に格納する(S402)。
測定値メモリ302に全ての磁気センサ202の信号データが格納されたら、制御部301は測定値検証部303を動作させる。
測定値検証部303は、測定値メモリ302に格納された、各磁気センサ202の信号データのうち、ピーク値と、二番目に大きな値を抽出する(S403)。そして、ピーク値と、二番目に大きな値との差分を所定のエラー判定閾値と比較して、ノイズの混入が無視できない状態であるか否かを確認する(S404)。差分がそのエラー判定閾値以下であれば(S404のNO)、測定値検証部303は各磁気センサ202の信号データは正当であると判断し、測定値検証部303は各磁気センサ202の信号データの検証結果としてOKを示す検証信号と、各磁気センサ202の信号データのピーク値を検出閾値算出部304へ出力する。
次に、制御部301は検出閾値算出部304を動作させる。
検出閾値算出部304は、測定値検証部303が出力するピーク値に基づいて、測定値メモリ302に格納された、各磁気センサ202の信号データに対する検出閾値を算出し、(S405)中心座標算出部305へ出力する。続いて、制御部301は中心座標算出部305を動作させる。
4 and 5 are flowcharts showing the flow of the center coordinate detection process executed by the center coordinate detection unit 108 (microcomputer 205).
When the process is started (S401), first, the
When the signal data of all the
The measured
Next, the
The detection
中心座標算出部305は、先ず、測定値メモリ302に格納された、各磁気センサ202の信号データを参照して、検出閾値を跨いだ検出閾値以上の磁気センサ202の値と、閾値未満の磁気センサ202の値を見つける。そして、これら検出閾値を跨る二つの値の中間値を算出するデータ補間を行う(S406)。この中間値は、そこにあたかも磁気センサ202があるものとみなした「仮想磁気センサ」からの信号データとして取り扱われる。次に、これらの仮想磁気センサからの信号データとして得られた中間値を含めて、各磁気センサからの信号データを閾値と比較し、閾値以上の最低値を示す、仮想磁気センサを含む磁気センサ202の検出座標を左右に二つ、確定する(S407)。
First, the central coordinate
続いて、図5を参照して、フローチャートの説明を続ける。
次に、中心座標算出部305はモードフラグメモリ306を参照して、現在の動作モードが「直進モード」であるか否かを確認する(S508)。
中心座標算出部305は、モードフラグメモリ306の値が「直進モード」である時は(S508のYES)、左右の磁気センサ202の座標の中間地点を、中心座標として算出する(S509)。そして、算出した中心座標情報をD/A変換器210を通じて無人車制御部111に出力すると共に、中心座標メモリ307に記憶して(S510)、一連の処理を終了する(S511)。
Subsequently, the description of the flowchart will be continued with reference to FIG.
Next, the center coordinate
When the value in the
ステップS508において、モードフラグメモリ306の値が「直進モード」でない時は(S508のNO)、現在の動作モードが「右折モード」であるか否かを確認する(S512)。モードフラグメモリ306の値が「右折モード」である時は(S512のYES)、中心座標算出部305は、閾値以上の最低値を示す右端の磁気センサ202の座標から、ゴム磁石テープ107の中心との距離をオフセットとして与えた地点を、中心座標として算出する(S513)。そして、算出した中心座標情報をD/A変換器210を通じて無人車制御部111に出力すると共に、中心座標メモリ307に記憶して(S510)、一連の処理を終了する(S511)。
In step S508, when the value of the
ステップS512において、モードフラグメモリ306の値が「右折モード」でない時は(S512のNO)、現在の動作モードは「左折モード」である。そこで中心座標算出部305は、閾値以上の最低値を示す左端の磁気センサ202の座標から、ゴム磁石テープ107の中心との距離をオフセットとして与えた地点を、中心座標として算出する(S514)。そして、算出した中心座標情報をD/A変換器210を通じて無人車制御部111に出力すると共に、中心座標メモリ307に記憶して(S510)、一連の処理を終了する(S511)。
In step S512, when the value of the
再度図4を参照して、フローチャートの説明を続ける。
ステップS404において、差分がエラー判定閾値を超えている場合(S404のYES)、測定値検証部303は各磁気センサ202の信号データにはノイズが無視できない程混入しており、中心座標を算出するに適切でないと判断して、各磁気センサ202の信号データの検証結果としてNGを示す検証信号を出力する。そして、制御部301はこれを受けて測定値メモリ302内の全データを破棄する(S415)。その後、スイッチ308を通じて中心座標メモリ307に記憶されている、直前の中心座標情報をD/A変換器210を通じて無人車制御部111に出力し(S416)、一連の処理を終了する(図5のステップS511)。
The description of the flowchart will be continued with reference to FIG. 4 again.
In step S404, when the difference exceeds the error determination threshold value (YES in S404), the measurement
[動作]
図6は、ゴム磁石テープ107の幅方向における磁束密度分布を示すグラフである。図6中、磁気センサ202とゴム磁石テープ107との距離を、20mm、25mm、30mm、35mm、40mmと変化させて、磁束密度分布をプロットしている。
図6を見て判るように、ゴム磁石テープ107の磁束密度分布は概ねガウス曲線に似た曲線を描く。そして、磁気センサ202とゴム磁石テープ107との距離に応じて、磁束密度分布は変化する。ここで、磁束密度分布はそのまま磁気センサ202から得られる信号レベルに対応している。
[Operation]
FIG. 6 is a graph showing the magnetic flux density distribution in the width direction of the
As can be seen from FIG. 6, the magnetic flux density distribution of the rubber
従来技術では、このような磁気センサ202の信号に対し、固定の閾値を用いて、ゴム磁石テープ107の存在を検出していた。しかしながら、固定の閾値を用いると、次に説明する不具合が生じる。
例えば、磁気センサ202とゴム磁石テープ107との距離が40mmの場合のような、低い信号レベルでも検出できるようにするためには、閾値を低く設定する必要が生じる。すると、ノイズも拾いやすくなり、ノイズに対する耐性が低下し、誤動作の原因になる。
逆に、ノイズを拾わないようにするためには、閾値を高く設定する必要が生じる。すると、磁気センサ202とゴム磁石テープ107との距離が40mmの場合のような、低い信号レベルの場合に、全てのセンサの信号が閾値未満になってしまい、ゴム磁石テープ107の存在を検出できなくなり、誤動作の原因になる。
したがって、凹凸のある床106で無人車101を運用すると、磁気センサ202とゴム磁石テープ107との距離が変化し、誤動作の原因となっていた。
In the prior art, the presence of the
For example, in order to enable detection even at a low signal level, such as when the distance between the
Conversely, in order not to pick up noise, it is necessary to set a high threshold. Then, in the case of a low signal level, such as when the distance between the
Therefore, when the
図7Aは、直進モードにおける、中心座標の検出方法を説明する概略図である。
直進モードの場合、ゴム磁石テープ107の存在を検出した磁気センサ202の、右端と左端の座標を取得して、その中間地点P701を中心座標として出力する。
図7Bは、右折モード及び左折モードにおける、中心座標の検出方法を説明する概略図である。
右折モードの場合、ゴム磁石テープ107の存在を検出した磁気センサ202の、右端の座標を取得して、右端の座標にゴム磁石テープ107の幅の半分の距離をオフセットとして与えることで、その地点P702を中心座標として出力する。この時、ゴム磁石テープ107の存在を検出した磁気センサ202の、左端の座標は無視される。
左折モードの場合、ゴム磁石テープ107の存在を検出した磁気センサ202の、左端の座標を取得して、左端の座標にゴム磁石テープ107の幅の半分の距離をオフセットとして与えることで、その地点P703を中心座標として出力する。この時、ゴム磁石テープ107の存在を検出した磁気センサ202の、右端の座標は無視される。
FIG. 7A is a schematic diagram illustrating a center coordinate detection method in the straight traveling mode.
In the straight mode, the coordinates of the right end and the left end of the
FIG. 7B is a schematic diagram illustrating a center coordinate detection method in the right turn mode and the left turn mode.
In the right turn mode, the right coordinate of the
In the case of the left turn mode, the coordinates of the left end of the
従来技術の場合、特に、右折モード及び左折モードにおいて、オフセット距離をゴム磁石テープ107の幅の半分の距離という固定値で与えると、磁気センサ202とゴム磁石テープ107との距離が変動することによって、ゴム磁石テープ107の中心位置と、位置検出装置201が出力する中心座標が一致せず、誤差が生じる。結果的に、直進モードから右折モード及び左折モードに切り替わる時点、或は右折モード及び左折モードから直進モードに切り替わる時点で、無人車101の動作が急激に左右に振られてしまう、という不具合を生じる。
In the case of the prior art, in particular, in the right turn mode and the left turn mode, if the offset distance is given as a fixed value that is half the width of the
改めて図6を参照して、動作の説明を続ける。
本実施形態の位置検出装置201では、検出閾値算出部304において、磁気センサ202の信号レベルに応じて検出閾値を可変に設定している。この検出閾値は、磁気センサ202の信号レベルの曲線と検出閾値とが交わる、二つの交点同士の距離が、信号レベルの強弱にかかわらず常に一定の幅になるように設定される。
本実施形態の場合、ゴム磁石テープ107の幅は50mmである。そこで、一例として図6に示すグラフに対し、中心座標から±20mmに当たる座標に相当する値を、検出閾値として設定する。
検出閾値は、磁気センサ202とゴム磁石テープ107との距離が変動しても中心座標から±20mmの検出幅を維持するように設定される。このため、右折モード及び左折モードにおいて、オフセット距離を20mmという固定値で与えても、磁気センサ202の検出閾値を可変にすることによって、大きな誤差が生じない。すなわち、直進モードから右折モード及び左折モードに切り替わる時点、或は右折モード及び左折モードから直進モードに切り替わる時点で、無人車101の動作が急激に左右に振られてしまう、という不具合が生じ難くなり、無人車101に安定した走行性能を実現する。
The description of the operation will be continued with reference to FIG.
In the position detection device 201 of the present embodiment, the detection
In the case of this embodiment, the width of the
The detection threshold is set so as to maintain a detection width of ± 20 mm from the center coordinate even when the distance between the
図8Aは、磁気センサ202の信号レベルと検出閾値との関係を示すグラフである。図8Aは、図3のステップS405における検出閾値算出部304の動作を説明するための図である。
図6のグラフでは、磁気センサ202とゴム磁石テープ107との距離のバリエーションが五つだけである。一方、磁気センサ202から検出される信号レベルは多岐に渡る。そこで、検出閾値算出部304は内部に近似関数を備えている。例えば、y=ax2+bx+cといった二次関数である。定数a,b及びcを予めROM207に記憶しておき、磁気センサ202の最大値P801をxとして与えて、閾値y(図8A中の閾値L802)を算出する。
FIG. 8A is a graph showing the relationship between the signal level of the
In the graph of FIG. 6, there are only five variations in the distance between the
このように、磁気センサ202の信号レベルの曲線と検出閾値とが交わる、二つの交点同士の距離が、信号レベルの強弱にかかわらず常に一定の幅になるように設定することで、磁気センサ202の信号レベルに応じた、適切な検出処理が実現できる。特に、従来技術と比べてゴム磁石テープ107が発生する磁束密度から、ゴム磁石テープ107を検出する幅を常に一定の幅として検出できるので、右折モード或は左折モードにおいて、正確な中心座標を出力することができる。したがって、従来技術にあった、直進モードから右折モード及び左折モードに切り替わる時点、或は右折モード及び左折モードから直進モードに切り替わる時点で、無人車101の動作が急激に左右に振られてしまう、という不具合を解消することができる。
Thus, the
図8Bは、中間値と閾値との関係を示す概略図である。図8Bは、図4のステップS406における中心座標算出部305の動作を説明するための図である。
磁気センサ202の数はコストと精度に影響する。そこで、コストを低く抑えつつ、磁気センサ202の分解能を高めることで位置検出装置201の精度を高めるため、隣り合う二つの磁気センサ202の信号レベルに基づき、中間値を算出する。
この中間値P803を算出する作業は、閾値L802を挟んで隣り合う磁気センサP804及びP805の値についてのみ行えばよい。
FIG. 8B is a schematic diagram illustrating the relationship between the intermediate value and the threshold value. FIG. 8B is a diagram for explaining the operation of the central coordinate
The number of
The operation of calculating the intermediate value P803 may be performed only for the values of the adjacent magnetic sensors P804 and P805 with the threshold value L802 interposed therebetween.
図8Cは、磁気センサアレイ105の概略図である。図8Dは、閾値と比較した磁気センサアレイ105の概略図である。図8Cと図8Dは、図3のステップS407における中心座標算出部305の動作を説明するための図である。
図8Cにおいて、実線で示す丸が実際の磁気センサ202であり、点線で示す丸が、中間値の算出によって作られる、仮想磁気センサ806である。
図8Dにおいて、黒く塗りつぶされたセンサP803が、閾値以上の値を示す仮想磁気センサ806である。同様に、黒く塗りつぶされたセンサP805及びP807が、閾値以上の値を示す磁気センサ202である。図8Dに示す、左右の端にある黒く塗りつぶされたセンサP803とセンサP807同士の距離が、ゴム磁石テープ107の幅と概ね等しい。
FIG. 8C is a schematic diagram of the
In FIG. 8C, a circle indicated by a solid line is an actual
In FIG. 8D, a sensor P803 filled in black is a virtual
上述の実施形態の他、以下のような応用例が考えられる。
(1)直進モードの場合において、以下の様な演算処理を行うことで、仮想磁気センサの演算処理を行わずに、ゴム磁石テープ107の中心座標を算出することができる。
図9は、直進モードにおける中心座標の算出方法を説明する概略図である。
最左端の検出閾値を越えた磁気センサの出力をLon、その左側の検出閾値未満の磁気センサの出力をLoffとし、Loff(m)はその磁気センサの位置座標とする。最右端の検出閾値を越えた磁気センサの出力をRon、その左側の検出閾値未満の磁気センサの出力を、Roffとし、Roff(n)はその磁気センサの位置座標とする。磁気センサ間距離はdとする。
以下の式(1)のxを求めることにより2つの直線の交点が求まる。この交点を中央座標とする。
In addition to the embodiment described above, the following application examples are conceivable.
(1) In the case of the straight-ahead mode, the center coordinates of the
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a method for calculating center coordinates in the straight traveling mode.
The output of the magnetic sensor exceeding the leftmost detection threshold is Lon, the output of the magnetic sensor less than the left detection threshold is Loff, and Loff (m) is the position coordinate of the magnetic sensor. The output of the magnetic sensor exceeding the rightmost detection threshold is Ron, the output of the magnetic sensor less than the left detection threshold is Roff, and Roff (n) is the position coordinate of the magnetic sensor. The distance between the magnetic sensors is d.
The intersection of two straight lines can be obtained by obtaining x in the following equation (1). Let this intersection be the central coordinates.
すなわち、検出閾値を跨ぐ四つの磁気センサの値を用いて、二つの直線を描き、その交点を中央座標とする。
このように演算することで、仮想磁気センサの演算処理を行わずに、ゴム磁石テープ107の中心座標を算出することができる。
That is, two straight lines are drawn using the values of the four magnetic sensors straddling the detection threshold, and the intersection point is set as the central coordinate.
By calculating in this way, the center coordinates of the
(2)マイコン205に用いるワンチップマイコンの演算能力が高い場合、仮想磁気センサを算出する処理の代わりに、閾値と信号レベルの曲線との交点の座標を、直線補間を用いて算出してもよい。この場合、磁気センサ202と仮想磁気センサが提供するような離散的な座標情報より精度の高い座標情報を得ることが期待できる。
(2) If the computing power of the one-chip microcomputer used for the
(3)上述の実施形態では、検出閾値を二次関数の近似式で算出していたが、精度もあまり要求されず、演算負荷を減らしたい場合は、一次関数の近似式でもよいし、ピーク値フィールドと検出閾値フィールドよりなるテーブルを設けて、ピーク値が最も近いレコードから検出閾値を導き出してもよい。 (3) In the above-described embodiment, the detection threshold value is calculated using an approximate expression of a quadratic function. However, when accuracy is not so required and the calculation load is to be reduced, an approximate expression of a linear function may be used. A table including a value field and a detection threshold field may be provided, and the detection threshold may be derived from the record having the closest peak value.
(4)上述の実施形態では、中心座標をアナログ電圧で出力していたが、パラレル或はシリアルのデジタルデータで出力してもよい。 (4) In the above-described embodiment, the center coordinate is output as an analog voltage, but it may be output as parallel or serial digital data.
(5)上述の実施形態では、出願人が製造している従来製品との互換性を考慮して、ゴム磁石テープ107が発生する磁束密度を磁気センサ202が検出する信号レベルの曲線と、検出閾値との交点が、ゴム磁石テープ107の幅より僅かに狭くなるように、検出閾値を設定していた。しかし、検出閾値は必ずしもこのように設定する必要はなく、むしろ検出閾値は高めに設定することが好ましい。
何故ならば、検出閾値を高めに設定すれば、それだけ外来ノイズに対して強くなることが期待できる。また、検出閾値が高くなることにより、信号レベルの曲線と、検出閾値との交点同士の距離が、ゴム磁石テープ107の幅より狭くなる。すると、磁気センサアレイ105とゴム磁石テープ107との相対的な検出位置の範囲が広くなる。
(5) In the above-described embodiment, in consideration of compatibility with the conventional product manufactured by the applicant, a curve of the signal level at which the
This is because if the detection threshold is set higher, it can be expected to be stronger against external noise. Further, as the detection threshold increases, the distance between the intersection of the signal level curve and the detection threshold becomes narrower than the width of the
本実施形態では、位置検出装置201を開示した。
従来の位置検出装置では、ゴム磁石テープ107の存在と座標を検出するための磁気センサアレイ105から得られる信号に、ゴム磁石テープ107の中心座標を決定するために、固定の閾値を用いていた。
本実施形態の位置検出装置201は、この閾値を、磁気センサアレイ105から得られる信号の強度に応じて可変にした。閾値は、磁気センサアレイ105から得られる信号の座標位置が、ゴム磁石テープ107の幅に略一致するように設定されている。このように、信号の強度に応じて適切な閾値を設定することで、位置検出装置201は正確な中心座標を出力できる。特に、右折モード及び左折モードにおいて、信号の強度にかかわらず中心座標を正確に出力でき、無人車101の走行安定性を向上できる。
In the present embodiment, the position detection device 201 has been disclosed.
In the conventional position detection device, a fixed threshold is used to determine the center coordinates of the
The position detection device 201 of this embodiment makes this threshold variable according to the intensity of the signal obtained from the
以上、本発明の実施形態例について説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含む。 The embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and other modifications may be made without departing from the gist of the present invention described in the claims. Includes application examples.
101…無人車、102…車輪、103…モータ、104…筐体、105…磁気センサアレイ、106…床、107…ゴム磁石テープ、108…中心座標検出部、109…コマンド受信部、110…アンテナ、111…モータ駆動制御部、201…位置検出装置、202…磁気センサ、203…プリアンプ、204…サンプルホールド回路、205…マイコン、206…CPU、207…ROM、208…RAM、209…A/D変換器、210…D/A変換器、211…インターフェース、212…バス、213…マルチプレクサ、301…制御部、302…測定値メモリ、303…測定値検証部、304…閾値算出部、305…中心座標算出部、306…モードフラグメモリ、307…中心座標メモリ、308…スイッチ、801…仮想磁気センサ
DESCRIPTION OF
上記課題を解決するために、本発明の位置検出装置は、磁気を帯びたテープの幅方向に対向する複数の磁気センサを備える磁気センサアレイと、磁気センサアレイから複数の磁気センサが出力する信号の値を記憶する測定値メモリとを具備する。更に、測定値メモリに格納されている複数の信号の値に含まれるピーク値の大小に応じた検出閾値を設定するものであり、複数の磁気センサのうち、検出閾値によって有効であると判定された磁気センサの右端と左端との距離が、テープの幅以下且つ磁気センサアレイとテープとの距離にかかわらず一定になるように検出閾値を設定する閾値算出部と、測定値メモリに格納されている複数の信号の値と閾値とを比較して、テープの中心座標を算出する中心座標算出部とを具備する。 In order to solve the above-described problems, a position detection device of the present invention includes a magnetic sensor array including a plurality of magnetic sensors opposed to each other in the width direction of a magnetic tape, and signals output from the magnetic sensor array. And a measured value memory for storing the values. Further, a detection threshold value is set according to the magnitude of the peak value included in the values of the plurality of signals stored in the measurement value memory, and it is determined that the detection threshold value is effective among the plurality of magnetic sensors. A threshold calculation unit for setting a detection threshold so that the distance between the right end and the left end of the magnetic sensor is equal to or less than the width of the tape and regardless of the distance between the magnetic sensor array and the tape; A central coordinate calculation unit that compares the values of a plurality of signals and a threshold value to calculate the central coordinate of the tape.
Claims (4)
前記磁気センサアレイから前記複数の磁気センサが出力する信号の値を記憶する測定値メモリと、
前記測定値メモリに格納されている複数の前記信号の値に含まれるピーク値の大小に応じた検出閾値を設定する検出閾値算出部と、
前記測定値メモリに格納されている複数の前記信号の値と前記検出閾値とを比較して、前記テープの中心座標を算出する中心座標算出部と
を具備する、位置検出装置。 A magnetic sensor array comprising a plurality of magnetic sensors facing in the width direction of the magnetic tape;
A measurement value memory for storing values of signals output from the plurality of magnetic sensors from the magnetic sensor array;
A detection threshold value calculation unit that sets a detection threshold value according to the magnitude of the peak value included in the values of the plurality of signals stored in the measurement value memory;
A position detection apparatus comprising: a center coordinate calculation unit that calculates a center coordinate of the tape by comparing a plurality of signal values stored in the measurement value memory with the detection threshold value.
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