JP2573135Y2 - Moving distance detector - Google Patents

Moving distance detector

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JP2573135Y2
JP2573135Y2 JP1992027306U JP2730692U JP2573135Y2 JP 2573135 Y2 JP2573135 Y2 JP 2573135Y2 JP 1992027306 U JP1992027306 U JP 1992027306U JP 2730692 U JP2730692 U JP 2730692U JP 2573135 Y2 JP2573135 Y2 JP 2573135Y2
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JP
Japan
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moving distance
distance
spatial filter
encoder
amplitude
Prior art date
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JP1992027306U
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Japanese (ja)
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JPH0587605U (en
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昌克 野村
充孝 堀
寿夫 長屋
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Meidensha Corp
Original Assignee
Meidensha Corp
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  • Measurement Of Distances Traversed On The Ground (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本考案は、空間フィルタ及びエン
コーダを用いた距離検出器に関し、測定精度を向上させ
るよう改良したものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a distance detector using a spatial filter and an encoder, which is improved so as to improve measurement accuracy.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、無人搬送車等の自動走行に当たっ
て走行路上に電磁誘導線や光学式反射テープを敷設して
走行ガイドを形成する方式や、車輪,計測輪にエンコー
ダやタコジェネレータを取り付けて、車輪の回転に応じ
たパルス又はアナログ電圧から無人車の速度,移動距離
を計測する方式がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, in the automatic traveling of an automatic guided vehicle or the like, a traveling guide is formed by laying an electromagnetic induction wire or an optical reflecting tape on a traveling path, or an encoder or a tachogenerator is attached to wheels and measuring wheels. There is a method of measuring the speed and moving distance of an unmanned vehicle from a pulse or an analog voltage according to the rotation of a wheel.

【0003】しかしながら、これらの方式は路面に反射
テープ等を敷設する工事を必要なため走行路を変更する
毎にその工事を行わなければならず煩雑であり、また路
面の凹凸,外力によるスリップや車輪の磨耗により精度
良い計測が出来なかった。このため、外部からの誘導が
不要で、かつ非接触で移動距離を計測する方法として、
ジャイロを用いる方法が考えられているが、現在のとこ
ろ精度の良いジャイロは高価であり、その他の方法とし
て、空間フィルタを利用した距離測定方法が開発されて
いる。
However, these methods require construction work for laying a reflective tape or the like on the road surface, so that the work must be performed every time the traveling path is changed, which is troublesome. Accurate measurement was not possible due to wheel wear. For this reason, external guidance is unnecessary, and as a method of measuring the moving distance without contact,
A method using a gyro has been considered, but a gyro with high accuracy is expensive at present, and as another method, a distance measuring method using a spatial filter has been developed.

【0004】この空間フィルタによる距離測定方法を実
施する装置構成を図7に示す。同図に示すように、路面
1からの反射光は光学系2を介してラインセンサ(CC
D)3により検出され、所定の周期でサンプリングされ
て電気信号に変換される。光学系2,ラインセンサ3は
図示しない車体の底面に取り付けられている。ラインセ
ンサ3は光学変換素子を進行方向に沿って一時元的に配
列したものであり、明暗に応じた信号が順次出力され
る。
FIG. 7 shows an apparatus configuration for implementing the distance measuring method using the spatial filter. As shown in FIG. 1, the reflected light from the road surface 1 is transmitted through the optical system 2 to the line sensor (CC).
D) It is detected by 3 and is sampled at a predetermined cycle and converted into an electric signal. The optical system 2 and the line sensor 3 are mounted on the bottom surface of a vehicle body (not shown). The line sensor 3 is one in which optical conversion elements are temporarily arranged along the traveling direction, and signals according to light and dark are sequentially output.

【0005】ラインセンサ3からの出力信号Pは読出回
路4を通過し、A/D変換器6でデジタル信号のCCD
データに変換された後、空間フィルタ演算部5に入力さ
れる。空間フィルタ演算部5はこの出力信号を所定範囲
内で積分することにより、光学的にランダムな周波数か
ら構成される反射光から任意の周波数成分を抽出し、そ
の時空列的な変化から、図8に示す位相空間において移
動距離に対応するベクトルを求めるものである。即ち、
図9にそのフローチャートを示すように、N画素からな
るラインセンサ3からのCCDデータDi(i=1,2,・・・N)
は荷重関数データSi(i=1,2,・・・N)と共に読み込まれ
て、添字の等しいものの積が順次N回加えられることに
より積和演算が行われ、積和値Sbが求められる。
An output signal P from the line sensor 3 passes through a readout circuit 4 and is converted by an A / D converter 6 into a digital signal CCD.
After being converted into data, it is input to the spatial filter operation unit 5. The spatial filter operation unit 5 integrates this output signal within a predetermined range to extract an arbitrary frequency component from the reflected light composed of optically random frequencies, The vector corresponding to the moving distance in the phase space shown in FIG. That is,
As shown in the flowchart of FIG. 9, the CCD data D i (i = 1, 2,... N) from the line sensor 3 composed of N pixels
Is read together with the load function data S i (i = 1, 2,... N), and a product-sum operation is performed by sequentially adding N times the products having the same suffix to obtain a product-sum value S b Can be

【0006】ここで、荷重関数データSiとは、正弦波
とハニング(窓)関数との積について、CCDデータと同
周期でサンプリングしたものである。この正弦波はライ
ンセンサの長さLの中にn個の波数を有するもので、以
下その波長p(=L/n)をフイルタピッチとよぶ。
[0006] Here, the weighting function data S i, the product of the sine wave and the Hanning (window) function, is obtained by sampling by the CCD data and the same cycle. This sine wave has n wave numbers in the length L of the line sensor, and the wavelength p (= L / n) is hereinafter referred to as a filter pitch.

【0007】次に、荷重関数データCi(i=1,2,・・・N)が
読み込まれると、CCDデータDi(i=1,2,・・・N)との間
で、添字の等しいものの積が順次n回加えられることに
より積和演算が行われ、積和値Saが求められる。ここ
で、荷重関数データCiとは余弦波とハニング関数との
積について、CCDデータと同周期でサンプリングした
ものである。荷重関数データSi,Ciはそれぞれ荷重関
数メモリよりそれぞれ与えられる。
Next, when the load function data C i (i = 1, 2,... N) is read, a subscript is added to the CCD data D i (i = 1, 2,... N). product-sum operation is performed by the product of equal of added sequentially n times, Sekiwachi S a is obtained. Here, the weighting function data C i for the product of the cosine wave and the Hanning function is obtained by sampling by the CCD data and the same cycle. The load function data S i and C i are respectively given from the load function memory.

【0008】更に、積和値Sa ,Sb はサンプリング毎
に求められるので、前回のサンプリングの積和値を
a1, Sb1とし、今回のサンプリングの積和値をSa2,
b2とすることにする。このようにすると、積和値
a1, Sb1、Sa2, Sb2を二次元の座標とする位相空間
内における各サンプリング時でのベクトルt1,2 は図
8のように示される。従って、1サンプリング間におけ
る位相差Δφは位相差演算部7で次式のように求められ
る。 Δφ=arctan{(Sa1・Sb2−Sa2・Sb1)/(Sa1・Sa2+Sb1・Sb2)}…(1)
Further, since the sum-of-product values S a and S b are obtained for each sampling, the sum-of-product values of the previous sampling are S a1 and S b1, and the sum-of-product values of the current sampling are S a2 and S a2 , respectively.
Let it be S b2 . In this way, the vectors t 1 and t 2 at the time of each sampling in the phase space in which the product sum values S a1 , S b1 , S a2 and S b2 are two-dimensional coordinates are shown in FIG. Accordingly, the phase difference Δφ between one sampling is obtained by the phase difference calculation unit 7 as in the following equation. Δφ = arctan {(S a1 · S b2 −S a2 · S b1 ) / (S a1 · S a2 + S b1 · S b2 )}… (1)

【0009】ここで、移動距離x0 と上記回転角Δφと
は比例関係にあり、その比例定数はフィルタピッチp(=
L/n)と2πとの比となるので、移動距離x0と速度Vと
は次のように求められる。 Δx0 =V=(p/2π)・Δφ …(2) x0 =(p/2π)・ΣΔφ …(3) 但し、1サンプリング間における位相差は1回転以内と
する。
Here, the moving distance x 0 and the rotation angle Δφ are in a proportional relationship, and the proportional constant is represented by a filter pitch p (=
Since the L / n) and the ratio of the 2 [pi, it is determined as follows from the moving distance x 0 and speed V. Δx 0 = V = (p / 2π) · Δφ (2) x 0 = (p / 2π) · ΣΔφ (3) However, the phase difference between one sampling is within one rotation.

【0010】従って、その後、空間フィルタ距離演算部
8により、(p/2π)が積算されて1サンプリングで
の移動距離Δx0 つまり速度Vが求められ、更に、累算
器9により総和され移動距離x0が求められる。
Accordingly, the spatial filter distance calculating section 8 integrates (p / 2π) to obtain the moving distance Δx 0 in one sampling, that is, the velocity V, and further sums up by the accumulator 9 to calculate the moving distance. x 0 is determined.

【0011】[0011]

【考案が解決しようとする課題】上述したように空間フ
ィルタを利用した距離検出器は、非接触、且つ高精度な
検出が可能であるといった特徴を有する。しかし、路面
からの反射光が不規則な所、急変する所、光沢のある所
では、抽出する周波数成分が減少し、空間フィルタ演算
部5の出力の振幅が小さくなるため、図8に示す位相空
間内でのベクトルt1,t2の絶対値が小さくなり、精度
の良い計測ができなくなることがあった。
As described above, a distance detector using a spatial filter has a feature that non-contact and high-precision detection is possible. However, when the reflected light from the road surface is irregular, suddenly changed, or glossy, the frequency components to be extracted decrease and the amplitude of the output of the spatial filter operation unit 5 decreases. In some cases, the absolute values of the vectors t 1 and t 2 in space become small, and accurate measurement may not be performed.

【0012】つまり、空間フィルタを利用した距離検出
器は、路面からの反射光に含まれる周波数成分に依存す
る為、路面の状況が悪いと精度の良い計測が出来なくな
ることがあった。また、空間フィルタによる移動距離計
測と、エンコーダによる移動距離計測とを組み合わせ、
空間フィルタの振幅が一定の基準値より小さい場合に
は、エンコーダによる移動距離計測に切り換えて行うこ
とも考えられている。しかし、無人搬送車等は、その走
行に応じて車輪が摩耗し、これによりエンコーダによる
計測にも誤差が生じ、同様に、車輪の摩耗により車輪の
直径が減少すると、これに伴いラインセンサ3と路面1
との距離が変化するため、空間フィルタによる移動距離
計測にも誤差が発生する問題がある。
That is, since the distance detector using the spatial filter depends on the frequency component included in the reflected light from the road surface, accurate measurement may not be performed if the road surface condition is poor. In addition, combining the travel distance measurement with the spatial filter and the travel distance measurement with the encoder,
When the amplitude of the spatial filter is smaller than a certain reference value, switching to the measurement of the moving distance by the encoder may be performed. However, in an automatic guided vehicle or the like, the wheels wear as the vehicle travels, which causes an error in measurement by the encoder. Similarly, when the wheel diameter decreases due to the wear of the wheels, the line sensor 3 and the Road surface 1
However, there is a problem that an error occurs in the measurement of the moving distance by the spatial filter because the distance changes.

【0013】本考案は、上記従来技術に鑑みてなされた
ものであり、空間フィルタを利用した距離測定とエンコ
ーダを利用した距離測定を併用し、空間フィルタの振幅
により、その出力を選択的に使用すると共に車輪の摩耗
に起因する誤差を排除することのできる距離検出器を提
供することを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above prior art, and uses both a distance measurement using a spatial filter and a distance measurement using an encoder, and selectively uses the output of the spatial filter according to its amplitude. It is another object of the present invention to provide a distance detector capable of eliminating an error caused by wheel wear.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
考案の構成は入射した光を電気信号に変換する光電変換
素子と、該光電変換素子から所定周期でサンプリングし
て順に出力する読出回路と、該読出回路からサンプリン
グ毎に順に出力される電気信号に正弦波、余弦波を荷重
関数として別々に掛け合わせて所定範囲内で積分するこ
とにより、任意の周波数成分を抽出する空間フィルタ演
算部と、該空間フィルタ演算部により抽出された二つの
信号を二次元の座標とするベクトルの位相平面上での原
点を中心とする位相差をサンプリング毎に演算する位相
差演算部と、前記位相差演算部により求められた位相差
に比例する移動距離を演算する空間フィルタ距離演算部
とを有する距離検出器において、車輪の回転数に応じた
パルスを出力するエンコーダと、前記エンコーダからの
出力に基づいて移動距離を演算するエンコーダ距離演算
部と、前記車輪の摩耗に伴うその直径の変化及びこれに
伴う前記光電変換素子と路面との距離の変化に基づい
て、前記エンコーダ演算部による移動距離と、前記空間
フィルタ演算部による移動距離とに誤差が生じる時に
は、この誤差を補正する補正係数演算回路と、前記光電
変換素子と前記エンコーダの取付位置の距離に基づき、
前記エンコーダ演算部による移動距離と、前記空間フィ
ルタ演算部による移動距離とに誤差が生じるときに、一
方の移動距離を他方の移動距離に換算する距離換算器
と、前記空間フィルタ演算部からの信号の振幅を基準振
幅に比較する振幅比較器と、前記空間フィルタ演算部か
らの信号の振幅が基準振幅に比較して小さいことが前記
振幅比較器により検出されたときには、前記空間フィル
タ距離演算部からの出力に代えて前記エンコーダ距離演
算部からの出力を移動距離として出力する移動距離選択
器とを設けたことを特徴とする。
According to an aspect of the present invention, there is provided a photoelectric conversion device for converting incident light into an electric signal, and a reading circuit for sampling the photoelectric conversion device at a predetermined period and sequentially outputting the signals. A spatial filter operation unit for extracting an arbitrary frequency component by multiplying the electric signal sequentially output from the readout circuit for each sampling by a sine wave and a cosine wave as a weighting function and integrating them within a predetermined range. A phase difference calculator for calculating, for each sampling, a phase difference centered on an origin on a phase plane of a vector having two signals extracted by the spatial filter calculator as two-dimensional coordinates; and A distance detector having a spatial filter distance calculator for calculating a moving distance proportional to the phase difference obtained by the calculator, and outputting a pulse corresponding to the rotation speed of the wheel. Encoder, an encoder distance calculation unit that calculates a moving distance based on an output from the encoder, and based on a change in a diameter of the wheel due to wear of the wheel and a change in a distance between the photoelectric conversion element and a road surface due to the change. When an error occurs between the moving distance by the encoder calculating unit and the moving distance by the spatial filter calculating unit, a correction coefficient calculating circuit for correcting the error, and a distance between the photoelectric conversion element and the mounting position of the encoder are used. ,
When an error occurs between the moving distance by the encoder calculating unit and the moving distance by the spatial filter calculating unit, a distance converter for converting one moving distance into the other moving distance, and a signal from the spatial filter calculating unit An amplitude comparator that compares the amplitude of the spatial filter with the reference amplitude, and when the amplitude comparator detects that the amplitude of the signal from the spatial filter arithmetic unit is smaller than the reference amplitude, the spatial filter distance arithmetic unit And a moving distance selector that outputs an output from the encoder distance calculating unit as a moving distance in place of the output of the encoder.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本考案について、図面に示す実施例を
参照して詳細に説明する。尚、前述した従来技術と同一
部分には同一符号を付して説明を省略する。図1〜図6
に本考案の一実施例を示す。両図に示すように、無人搬
送車10には、空間フィルタによる移動距離検出器12
及びエンコーダによる移動距離検出器11とが設けられ
ている。無人搬送車10としては、1輪の前輪13と二
輪の後輪14を有する構造であり、前輪13が駆動操舵
輪であり、後輪14が従動輪である。前輪13には、操
舵用モータ13a及び駆動用モータ13bが取付られて
いる。前輪13と後輪14とのホィールベースはLとす
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the embodiments shown in the drawings. Note that the same parts as those of the above-described conventional technology are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. 1 to 6
1 shows an embodiment of the present invention. As shown in both figures, an automatic guided vehicle 10 has a moving distance detector 12 using a spatial filter.
And a moving distance detector 11 using an encoder. The automatic guided vehicle 10 has a structure having one front wheel 13 and two rear wheels 14, in which the front wheel 13 is a driving steering wheel and the rear wheel 14 is a driven wheel. A steering motor 13a and a drive motor 13b are attached to the front wheel 13. The wheel base between the front wheel 13 and the rear wheel 14 is L.

【0016】前輪13にはエンコーダ15が装着され、
このエンコーダ15は前輪13の回転数に応じたパルス
を移動距離検出器11に出力する。一方、後輪14の間
には、ラインセンサ(CCD)16が配置され、路面か
らの反射光は光学系(図示省略)を介してラインセンサ
16により検出され、所定の周期でサンプリングされて
電気信号に変換されて空間フィルタによる移動距離検出
器12に入力される。空間フィルタによる移動距離検出
器12としては、図7に示す従来装置に対して図3に示
すように振幅演算器17を追加したものである。
An encoder 15 is mounted on the front wheel 13,
The encoder 15 outputs a pulse corresponding to the rotation speed of the front wheel 13 to the moving distance detector 11. On the other hand, a line sensor (CCD) 16 is disposed between the rear wheels 14, and the reflected light from the road surface is detected by the line sensor 16 via an optical system (not shown), sampled at a predetermined cycle, and The signal is converted into a signal and input to a moving distance detector 12 using a spatial filter. As the moving distance detector 12 using a spatial filter, an amplitude calculator 17 is added to the conventional device shown in FIG. 7 as shown in FIG.

【0017】即ち、図3に示すようにラインセンサ3か
らの出力信号Pは読出回路4を通過し、A/D変換器6
でデジタル信号のCCDデータに変換された後、空間フ
ィルタ演算部5に入力される。空間フィルタ演算部5は
この出力信号を所定範囲内で積分することにより、光学
的にランダムな周波数から構成される反射光から任意の
周波数成分を抽出し、その時空列的な変化から、図8に
示す位相空間において移動距離に対応するベクトルを求
める。即ち、図9のフローチャートに示すように、N画
素からなるラインセンサ3からのCCDデータDi(i=1,
2,・・・N)は荷重関数データSi(i=1,2,・・・N)と共に読み込
まれて、添字の等しいものの積が順次N回加えられるこ
とにより積和演算が行われ、積和値Sbが求められる。
ここで、荷重関数データSiとは正弦波とハニング(窓)
関数との積について、CCDデータと同周期でサンプリ
ングしたものである。
That is, as shown in FIG. 3, the output signal P from the line sensor 3 passes through the readout circuit 4 and the A / D converter 6
Is converted into CCD data of a digital signal, and then input to the spatial filter operation unit 5. The spatial filter operation unit 5 integrates this output signal within a predetermined range to extract an arbitrary frequency component from the reflected light composed of optically random frequencies, A vector corresponding to the movement distance in the phase space shown in FIG. That is, as shown in the flowchart of FIG. 9, the CCD data D i (i = 1,
2,... N) are read together with the load function data S i (i = 1, 2,... N), and a product-sum operation is performed by sequentially adding N times the products of the same subscript. Sekiwachi S b is required.
Here, the sine wave and the weighting function data S i and Hanning (window)
The product with the function is sampled at the same cycle as the CCD data.

【0018】次に、荷重関数データCi(i=1,2,・・・N)が
読み込まれると、CCDデータDi(i=1,2,・・・N)との間
で、添字の等しいものの積が順次n回加えられることに
より積和演算が行われ、積和値Saが求められる。ここ
で、荷重関数データCiとは図9に示すように、余弦波
とハニング関数との積について、CCDデータと同周期
でサンプリングしたものである。
Next, when the load function data C i (i = 1, 2,... N) is read, a subscript is added to the CCD data D i (i = 1, 2,... N). product-sum operation is performed by the product of equal of added sequentially n times, Sekiwachi S a is obtained. Here, the weighting function data C i as shown in FIG. 9, the product of the cosine wave and the Hanning function is obtained by sampling by the CCD data and the same cycle.

【0019】更に、積和値Sa ,Sb はサンプリング毎
に求められるので、前回のサンプリングの積和値を
a1, Sb1とし、今回のサンプリングの積和値をSa2,
b2とすることにする。このようにすると、積和値
a1, Sb1、Sa2, Sb2を二次元の座標とする位相空間
内における各サンプリング時でのベクトルt1,2 は図
8のように示される。従って、1サンプリング間におけ
る位相差Δφは位相差演算部7で次式のように求められ
る。 Δφ=arctan{(Sa1・Sb2-Sa2・Sb1)/(Sa1・Sa2+Sb1・Sb2)}…(1) 従って、1サンプリングでの移動距離ΔIsは次式に基
づき、空間フィルタ距離演算部8により(p/2π)を
積算して求められる。 ΔIs=V=(p/2π)・Δφ …(2) これらの結果は、図1に示す移動距離選択器18へ出力
される。
Further, since the sum-of-product values S a and S b are obtained for each sampling, the sum-of-product values of the previous sampling are S a1 and S b1, and the sum-of-product values of the current sampling are S a2 and S a2 , respectively.
Let it be S b2 . In this way, the vectors t 1 and t 2 at the time of each sampling in the phase space in which the product sum values S a1 , S b1 , S a2 and S b2 are two-dimensional coordinates are shown in FIG. Accordingly, the phase difference Δφ between one sampling is obtained by the phase difference calculation unit 7 as in the following equation. Δφ = arctan {(S a1 · S b2 -S a2 · S b1 ) / (S a1 · S a2 + S b1 · S b2 )} ... (1) Therefore, the moving distance ΔI s in one sampling is expressed by the following equation. (P / 2π) is calculated by the spatial filter distance calculation unit 8 based on the calculated values. ΔI s = V = (p / 2π) · Δφ (2) These results are output to the moving distance selector 18 shown in FIG.

【0020】一方、積和値Sa,Sbの振幅の大きさをそ
れぞれE,Fとすると、それらの振幅の加重平均Gが、
振幅演算器17で次のように演算される。 G=(E2+F21/2 …(4) この結果は、図1に示す振幅比較器19へ出力される。
振幅比較器19では、この振幅の加重平均Gを、予め設
定された基準となる振幅Hに比較する。そして、振幅比
較器19は、振幅の加重平均Gが基準となる振幅Hより
大きい時には、移動距離選択器18に空間フィルタによ
る移動距離検出器12により検出された移動距離ΔIs
を出力すべき旨の選択信号を出力するが、逆に、振幅の
加重平均Gが基準となる振幅Hより小さい時には、エン
コーダによる移動距離検出器11からの移動距離ΔIe
を出力すべき旨の選択信号を出力する。
On the other hand, assuming that the amplitudes of the sum of products S a and S b are E and F, respectively, the weighted average G of the amplitudes is
The calculation is performed by the amplitude calculator 17 as follows. G = (E 2 + F 2 ) 1/2 (4) The result is output to the amplitude comparator 19 shown in FIG.
The amplitude comparator 19 compares the weighted average G of the amplitude with an amplitude H serving as a preset reference. When the weighted average G of the amplitudes is larger than the reference amplitude H, the amplitude comparator 19 sends the moving distance ΔI s detected by the moving distance detector 12 using the spatial filter to the moving distance selector 18.
Is output, on the contrary, when the weighted average G of the amplitudes is smaller than the reference amplitude H, the moving distance ΔI e from the moving distance detector 11 by the encoder is output.
Is output.

【0021】移動距離選択器18は、振幅選択器19か
らの選択信号に応じて、空間フィルタによる移動距離検
出器12により検出された移動距離又はエンコーダによ
る移動距離検出器11からの移動距離ΔIeを選択して
累算器21に出力する。
In accordance with the selection signal from the amplitude selector 19, the moving distance selector 18 detects the moving distance detected by the moving distance detector 12 by the spatial filter or the moving distance ΔI e from the moving distance detector 11 by the encoder. Is selected and output to the accumulator 21.

【0022】しかし、無人搬送車10における駆動輪1
3が磨耗して、その直径がk倍となるとすると、エンコ
ーダ15による検出移動距離は1/k倍となる。また、
図6に示すように駆動輪13が磨耗して、その直径がk
倍となるとすると、空間フィルタによる検出移動距離は
H/{H+(k−1)Q}倍となる。但し、路面からの
ラインセンサ16までの高さHとし、車輪半径をQとす
る。このため、エンコーダによる移動距離検出器11で
計測される移動距離Ieと、空間フィルタによる移動距
離検出器12で計測される移動距離Isとは、駆動輪1
3の摩耗に起因する誤差を含むものである。
However, the driving wheels 1 in the automatic guided vehicle 10
If 3 is worn and its diameter becomes k times, the moving distance detected by the encoder 15 becomes 1 / k times. Also,
As shown in FIG. 6, the drive wheel 13 is worn and its diameter is k.
If it is doubled, the moving distance detected by the spatial filter is H / {H + (k-1) Q} times. However, the height from the road surface to the line sensor 16 is H, and the wheel radius is Q. Therefore, the moving distance Ie measured by the moving distance detector 11 by the encoder and the moving distance Is measured by the moving distance detector 12 by the spatial filter are equal to the driving wheel 1.
3 includes an error caused by wear.

【0023】そこで、この誤差を補正するため、補正係
数演算器24が設けられている。この補正係数演算器2
4では、以下の手順で駆動輪13の変化率kを求め、こ
れに基づいて夫々について補正係数を求める。即ち、空
間フィルタによる移動距離検出器12の出力が正常で、
且つ、無人搬送車10が直進して一定区間の移動距離I
を計測して、エンコーダによる移動距離検出器11で計
測される移動距離Ieと、空間フィルタによる移動距離
検出器12で計測される移動距離Isとを比較すると、
下式の関係が導かれる。 I=Ie・k={1+(k−1)Q/H}Is …(5) 従って、 k={(1−Q/H)Is}/{1−(Q/H)Is} …(6)
In order to correct this error, a correction coefficient calculator 24 is provided. This correction coefficient calculator 2
In No. 4, the rate of change k of the drive wheels 13 is determined by the following procedure, and a correction coefficient is determined for each of them based on this. That is, the output of the moving distance detector 12 by the spatial filter is normal,
In addition, the unmanned carrier 10 travels straight and travels a certain distance I
The measures a moving distance I e measured by the moving distance detector 11 by the encoder is compared with the movement distance I s measured by the moving distance detector 12 by the spatial filter,
The following relationship is derived. I = Ie · k = {1+ (k−1) Q / H} Is (5) Therefore, k = {(1−Q / H) Is } / {1− (Q / H) Is …… (6)

【0024】このように、一定区間の移動距離Iを計測
することにより、車輪半径の変化率kを求められるの
で、補正係数演算器24は、エンコーダにより求められ
た検出移動距離Ieについては、その変化率kを補正係
数として乗じ、また、空間フィルタにより求められた検
出移動距離Isについては、{1+(k−1)Q/H}
を補正係数として乗じることにより、車輪の摩耗に起因
する誤差を排除した実際の移動距離Iを求める。 エンコーダについての補正係数 :k 空間フィルタについての補正係数 :1+(k−1)Q/H
As described above, since the change rate k of the wheel radius can be obtained by measuring the moving distance I in a certain section, the correction coefficient calculator 24 calculates the detected moving distance Ie obtained by the encoder as follows. multiplied by the rate of change k as the correction coefficient, also for detecting moving distance I s obtained by the spatial filter, {1+ (k-1) Q / H}
Is multiplied as a correction coefficient to obtain an actual moving distance I excluding an error caused by wheel wear. Correction coefficient for encoder: k Correction coefficient for spatial filter: 1+ (k-1) Q / H

【0025】更に、エンコーダによる移動距離検出器1
1により検出される移動距離ΔIeと、空間フィルタに
よる移動距離検出器12により検出される移動距離ΔI
sとでは、エンコーダ15の取り付けられる位置とライ
ンセンサ16の取り付けられる位置が異なるために、誤
差が生じる。この為、移動距離換算器20では、次式に
従って、移動距離を換算する。尚、移動距離ΔIe、Δ
sは1サンプリングにおける移動距離である。 (Δψ/ΔIe)=(sinθ/L) …(7) ΔIs=ΔIe・cosθ …(8) 但し、図4に示すように、 Lはホィールベースの長さ、 Ieはエンコーダにより検出した移動距離、 θは操舵角、 ψはコースに対する車体の傾きである。
Further, a moving distance detector 1 using an encoder
A moving distance [Delta] I e is detected by 1, the moving distance [Delta] I, which is detected by the moving distance detector 12 by the spatial filter
In s , an error occurs because the position where the encoder 15 is mounted and the position where the line sensor 16 is mounted are different. Therefore, the moving distance converter 20 converts the moving distance according to the following equation. Note that the moving distance ΔI e , Δ
I s is the distance traveled in one sampling. (Δψ / ΔI e ) = (sin θ / L) (7) ΔI s = ΔI e · cos θ (8) However, as shown in FIG. 4, L is the length of the wheel base, and I e is detected by the encoder. Is the steering angle, θ is the steering angle, and ψ is the inclination of the vehicle body with respect to the course.

【0026】従って、位置換算器20ではエンコーダに
よる移動距離検出器11により検出された移動距離ΔI
eをcosθ倍して、空間フィルタによる移動距離検出器1
2により検出されるべき位置での移動距離ΔIsに換算
する。その後、累算器21により累算されて、無人搬送
車10の移動距離として出力される。 Is=ΣΔIs=(p/2π)・ΣΔφ …(9) 尚、上記実施例における読出回路4、A/D変換器6、
空間フィルタ演算部5、位相差演算部7、空間フィルタ
距離演算部8、振幅比較器19、移動距離選択器18、
距離換算器20、補正係数演算器24等については、具
体的には、図5に示すようにCCD駆動回路25、チョ
ッパ26、27、DSP28、CPU29等により構成
されている。また、本実施例の無人搬送車10には密着
型イメージセンサ30、CCD駆動回路31、バッテリ
32等も設けられている。
Therefore, in the position converter 20, the moving distance ΔI detected by the moving distance detector 11 by the encoder is used.
e is multiplied by cosθ, and the moving distance detector 1 using a spatial filter
2 by converting the moving distance [Delta] I s at the position to be detected. After that, it is accumulated by the accumulator 21 and output as the moving distance of the automatic guided vehicle 10. I s = ΣΔI s = (p / 2π) · ΣΔφ (9) Note that the reading circuit 4, the A / D converter 6,
Spatial filter operation unit 5, phase difference operation unit 7, spatial filter distance operation unit 8, amplitude comparator 19, moving distance selector 18,
Specifically, the distance converter 20, the correction coefficient calculator 24, and the like include a CCD drive circuit 25, choppers 26 and 27, a DSP 28, a CPU 29, and the like, as shown in FIG. In addition, the automatic guided vehicle 10 of the present embodiment is also provided with a contact image sensor 30, a CCD drive circuit 31, a battery 32, and the like.

【0027】[0027]

【考案の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように本考案は空間フィルタを利用した距離測定とエ
ンコーダを利用した距離測定とを併用し、空間フィルタ
の振幅により、その出力を選択的に使用するので、路面
からの反射光が不規則な所、急変する所、光沢のある所
では、抽出する周波数成分が減少し、空間フィルタ演算
部の出力の振幅が小さくなる時には、エンコーダにより
距離を検出することができ、極めて精度の良い位置検出
が可能となる。また、エンコーダの取付位置と光電変換
素子の取付位置の差に基づく誤差を吸収して、正確な距
離を演算することも可能である。更に、車輪の磨耗に起
因するエンコーダによる移動距離と空間フィルタによる
移動距離の誤差を排除することができるので、一層正確
な移動距離を計測することができる。
As described above in detail, based on the embodiments, the present invention uses both distance measurement using a spatial filter and distance measurement using an encoder, and outputs the output by the amplitude of the spatial filter. When the reflected light from the road surface is irregular, suddenly changed, or glossy, the frequency components to be extracted are reduced, and when the amplitude of the output of the spatial filter operation unit is reduced, the encoder is used selectively. Thus, the distance can be detected, and extremely accurate position detection becomes possible. Further, it is possible to calculate an accurate distance by absorbing an error based on a difference between the mounting position of the encoder and the mounting position of the photoelectric conversion element. Furthermore, since an error between the moving distance by the encoder and the moving distance by the spatial filter due to the wear of the wheels can be eliminated, a more accurate moving distance can be measured.

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

【図1】本考案の一実施例にかかる距離検出器の構成図
である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a distance detector according to an embodiment of the present invention.

【図2】本考案の一実施例に係るエンコーダ及びCCD
の取り付けられた無人搬送車の平面図である。
FIG. 2 is an encoder and a CCD according to an embodiment of the present invention;
It is a top view of the automatic guided vehicle to which was attached.

【図3】本考案の一実施例に係る空間フィルタによる移
動距離検出器の構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram of a moving distance detector using a spatial filter according to an embodiment of the present invention;

【図4】位相空間を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a phase space.

【図5】本考案の一実施例に係る無人搬送車を透視した
斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view of the automatic guided vehicle according to the embodiment of the present invention.

【図6】車輪の直径及びCCDカメラと路面との距離と
の関係を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a relationship between a wheel diameter and a distance between a CCD camera and a road surface.

【図7】従来技術に係る空間フィルタによる移動距離検
出器の構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram of a moving distance detector using a spatial filter according to the related art.

【図8】位相空間を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing a phase space.

【図9】空間フィルタによる積和演算の過程を示すフロ
ーチャートである。
FIG. 9 is a flowchart illustrating a process of a product-sum operation using a spatial filter.

【符号の説明】 1 路面 2 光学系 3 ラインセンサ 4 読出回路 5 空間フィルタ演算部 6 A/D変換器 7 位相差演算部 8 累算器 10 無人搬送車 11 エンコーダによる移動距離検出器 11a エンコーダによる位置検出器 12 空間フィルタによる移動距離検出器 12a 空間フィルタによる位置検出器 13 前輪 14 後輪 15 エンコーダ 16 CCD 17 振幅演算器 18 移動距離選択器 19 振幅比較器 20 移動距離換算器 21 累算器 22 位置演算器 23 振幅比較器 24 補正係数演算器 25 CCD駆動回路 26,27 チョッパ 28 DSP 29 CPU 30 密着型イメージセンサ 31 CCD駆動回路 32 バッテリ[Description of Signs] 1 Road surface 2 Optical system 3 Line sensor 4 Readout circuit 5 Spatial filter operation unit 6 A / D converter 7 Phase difference operation unit 8 Accumulator 10 Automatic guided vehicle 11 Moving distance detector by encoder 11a Encoder Position detector 12 Moving distance detector by spatial filter 12a Position detector by spatial filter 13 Front wheel 14 Rear wheel 15 Encoder 16 CCD 17 Amplitude calculator 18 Moving distance selector 19 Amplitude comparator 20 Moving distance converter 21 Accumulator 22 Position calculator 23 Amplitude comparator 24 Correction coefficient calculator 25 CCD drive circuit 26, 27 Chopper 28 DSP 29 CPU 30 Contact image sensor 31 CCD drive circuit 32 Battery

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−81104(JP,A) 実開 平4−109322(JP,U) 実開 平4−30405(JP,U) 実開 平4−29813(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01C 22/00 G05D 1/02Continuation of the front page (56) References JP-A-2-81104 (JP, A) JP-A-4-109322 (JP, U) JP-A-4-30405 (JP, U) JP-A-4-29813 (JP , U) (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) G01C 22/00 G05D 1/02

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】(57) [Scope of request for utility model registration] 【請求項1】 入射した光を電気信号に変換する光電変
換素子と、 該光電変換素子から所定周期でサンプリングして順に出
力する読出回路と、 該読出回路からサンプリング毎に順に出力される電気信
号に正弦波、余弦波を荷重関数として別々に掛け合わせ
て所定範囲内で積分することにより、任意の周波数成分
を抽出する空間フィルタ演算部と、 該空間フィルタ演算部により抽出された二つの信号を二
次元の座標とするベクトルの位相平面上での原点を中心
とする位相差をサンプリング毎に演算する位相差演算部
と、 前記位相差演算部により求められた位相差に比例する移
動距離を演算する空間フィルタ距離演算部とを有する距
離検出器において、 車輪の回転数に応じたパルスを出力するエンコーダと、 前記エンコーダからの出力に基づいて移動距離を演算す
るエンコーダ距離演算部と、 前記車輪の摩耗に伴うその直径の変化及びこれに伴う前
記光電変換素子と路面との距離の変化に基づいて、前記
エンコーダ演算部による移動距離と、前記空間フィルタ
演算部による移動距離とに誤差が生じる時には、この誤
差を補正する補正係数演算回路と、 前記光電変換素子と前記エンコーダの取付位置の距離に
基づき、前記エンコーダ演算部による移動距離と、前記
空間フィルタ演算部による移動距離とに誤差が生じると
きに、一方の移動距離を他方の移動距離に換算する距離
換算器と、 前記空間フィルタ演算部からの信号の振幅を基準振幅に
比較する振幅比較器と、 前記空間フィルタ演算部からの信号の振幅が基準振幅に
比較して小さいことが前記振幅比較器により検出された
ときには、前記空間フィルタ距離演算部からの出力に代
えて前記エンコーダ距離演算部からの出力を移動距離と
して出力する移動距離選択器とを設けたことを特徴とす
る移動距離検出器。
1. A photoelectric conversion element for converting incident light into an electric signal, a readout circuit for sampling the photoelectric conversion element at a predetermined cycle and sequentially outputting the electric signal, and an electric signal sequentially output from the readout circuit for each sampling A spatial filter operation unit that extracts an arbitrary frequency component by separately multiplying a sine wave and a cosine wave as a weight function and integrating within a predetermined range; and two signals extracted by the spatial filter operation unit. A phase difference calculation unit that calculates a phase difference of the vector as a two-dimensional coordinate centered on the origin on the phase plane for each sampling, and calculates a movement distance proportional to the phase difference obtained by the phase difference calculation unit An encoder that outputs a pulse corresponding to the number of rotations of a wheel, based on an output from the encoder. An encoder distance calculating unit that calculates a moving distance, based on a change in the diameter of the wheel due to the wear of the wheel and a change in the distance between the photoelectric conversion element and a road surface due to the change, a moving distance by the encoder calculating unit, When an error occurs in the moving distance by the spatial filter calculating unit, a correction coefficient calculating circuit for correcting the error, based on the distance between the photoelectric conversion element and the mounting position of the encoder, the moving distance by the encoder calculating unit, A distance converter for converting one moving distance into the other moving distance when an error occurs with the moving distance by the spatial filter calculating unit; and an amplitude for comparing the amplitude of the signal from the spatial filter calculating unit to a reference amplitude. A comparator, when the amplitude comparator detects that the amplitude of the signal from the spatial filter operation unit is smaller than the reference amplitude. A moving distance selector which outputs an output from the encoder distance calculating unit as a moving distance in place of the output from the spatial filter distance calculating unit.
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