JP2784481B2 - 移動物体の2次元位置および方向計測装置 - Google Patents

移動物体の2次元位置および方向計測装置

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JP2784481B2 JP2288773A JP28877390A JP2784481B2 JP 2784481 B2 JP2784481 B2 JP 2784481B2 JP 2288773 A JP2288773 A JP 2288773A JP 28877390 A JP28877390 A JP 28877390A JP 2784481 B2 JP2784481 B2 JP 2784481B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、各種生産ライン等で使用される自動搬送車
等の誘導に応用される移動物体の2次元位置および方向
計測装置に関するものである。
従来の技術 近年、製造業の自動化が進み、生産ラインの中で、自
動搬送車のような移動物体の位置計測の自動化が大変重
要になってきている。しかも、移動物体の中には、非接
触により位置計測を行なう必要のあるものも少なくな
い。
従来一般には、たとえば、自動搬送車の誘導に電磁誘
導式や光学誘導式などの固定経路による誘導方式が採用
されている。
発明が解決しようとする課題 しかし、これら固定経路による誘導方式の場合は、走
行経路の変更が困難であるため、走行経路の設定・変更
が容易に行える半固定経路式や自立走行式の実用化が要
望されている。半固定経路式のものとしては、レーザー
やマーカーを利用したものが案出されているが、実装化
しにくい。また、自立走行式として、車輪の回転計測や
ジャイロを利用したものなどがあるが、この自立走行式
のものは、いずれも誤差の累積の起こる方法であるの
で、定期的に累積誤差の修正を行なう必要がある。
一方、従来、特開昭62−254007号公報に示すように、
移動物体と離間して設置された3個のコーナキューブ間
の角度をレーザ光で測り、位置検出を行なう方法も提案
されているが、この場合は、非常に高価な光学素子であ
るコーナキューブを使用するので、このシステムの材料
費の大半が上記コーナキューブで占められるという不具
合がある。また、3個のコーナキューブの使用により、
3つの角度を計測しなければならず、計測誤差の影響は
避けられない。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、コーナキ
ューブの代りに2枚の反射鏡からなる反射ターゲットを
使用するようにして、低コスト化を図り、しかも、角度
計測の誤差の影響が少なくて、半固定経路式誘導システ
ムへの対応や自立走行式の累積誤差の修正が容易な移動
物体の2次元位置および方向計測装置を提供することを
目的とする。
課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明に係る移動物体の
2次元位置および方向計測装置は、移動物体の位置計測
平面に対して垂直な2枚の反射鏡で構成された反射ター
ゲットと、上記移動物体に設けられ反射ターゲットにレ
ーザ光を照射して2枚の反射鏡からの反射レーザ光を受
光して移動物体の進行方向と反射ターゲットとのなす角
度を検出するレーザ回転投受光機と、上記移動物体に設
けられ一方の反射鏡からの反射レーザ光を受けた位置か
ら他方の反射鏡から反射レーザ光を受ける位置までの移
動距離を検出する手段とを備え、上記検出角度および距
離から上記移動物体の位置および方向を算出するように
構成したものである。
作用 本発明によれば、移動物体に設けられたレーザ回転投
受光機から反射ターゲットに対してレーザ光を照射し、
その反射レーザ光を受光することにより、移動物体の進
行方向と反射ターゲットとのなす角度が検出される。一
方、移動物体の移動時に、反射ターゲットの2つの反射
鏡からの反射レーザ光を受光する間の移動距離が検出さ
れ、この移動距離と上記検出角度から移動物体の位置お
よび方向が自動的に計測される。
実施例 以下、本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
第1図は本発明の一実施例である移動物体の2次元位
置および方向計測装置を示す構成図である。
同図において、1は位置が計測される移動物体として
の自動搬送車である。2は自動搬送車1から離間して2
次元の任意位置(x0,y0)(座標値は既知)に設置され
た反射ターゲットであり、第2図のようにL形に配され
た2枚の反射鏡、たとえば平面鏡3A,3Bからなり、それ
ぞれの反射面がX軸に対して、π/2−θm1、π/2−θm2
の角度をもち、位置計測平面(XY平面)4に垂直となる
ように設置されている。よって、X軸に対してθm1
m2の角度で反射ターゲット2に入射したレーザ光は、入
射方向に反射するようになっている。また、この反射タ
ーゲット2の大きさは、位置の計測精度より小さいもの
を使用する。
上記自動搬送車1には、上記反射ターゲット2に対し
てレーザ光8を照射して反射レーザ光15を受光するレー
ザ回転投受光機5が搭載されている。このレーザ回転投
受光機5の構成を第3図に示す。
第3図において、7はレーザ光8を射出するレーザ発
振器、9はモータ10によりレーザ光8の光軸廻りに高速
回転駆動されるL形架台であり、ハーフミラー11が45゜
の傾斜姿勢で支持されている。12は上記レーザ発振器7
からのレーザ光8を平行光に変えるコリメータレンズ、
13は上記コリメータレンズ12からのレーザ光を一方向へ
広げるシリンドリカルレンズである。14は上記架台9の
垂直片部に固定された受光素子としてのフォトダイオー
ドであり、レーザ光8が反射ターゲット2に照射された
際の反射レーザ光15を受光するようになっている。
16は上記モータ10に取り付けられた角度検出装置であ
り、上記フォトダイオード14から出力される角度検出信
号から反射ターゲット2の方向を検出するようになって
いる。
上記自動搬送車1には、上記一方の平面鏡3Aからの反
射光15を受けてから他方の平面鏡3Bからの反射光15を受
けるまでの移動距離dを計測する手段として、車輪回転
計17が取り付けられている。
つぎに、上記構成の動作について説明する。
レーザ回転投受光機5を搭載した位置検出物体である
自動搬送車1が第1図矢印Oのように走行するものとす
る。上記レーザ回転投受光機5においては、レーザ発振
器7からのレーザ光8がコリメータレンズ12で平行光に
変えられた後、シリンドリカルレンズ13で一方向に広げ
られ、モータ10で回転駆動されるハーフミラー11によ
り、反射ターゲット2へ照射される。
自動搬送車1が第1図の位置Pにある時は、反射ター
ゲット2で反射したレーザ光15はフォトダイオード14で
受光されないので角度検出信号は出力されない。自動搬
送車1が位置Qまで至ると、反射ターゲット2に入射す
るレーザ光8の角度がθm1となるので、フォトダイオー
ド14は平面鏡3Aより反射した反射レーザ光15を受光し、
角度検出信号が出力される。このときの角度を角度検出
装置16により計測すれば、自動搬送車1の進行方向Oと
反射ターゲット2の方向とのなす角度θが求まる。
自動搬送車1は位置Qから位置Rまで直進するものと
し、この間、角度検出信号は出力されない。
自動搬送車1が位置Rに至ると、反対ターゲット2に
入射するレーザ光8の角度がθm2となるので、フォトダ
イオード14は平面鏡3Bより反射したレーザ15を受光す
る。上記位置Qから位置Rまでの距離dは、自動搬送車
1に取り付けた図示しない車輪回転計より求められる。
一方、第1図の幾何学的関係から以下に示す関係式が
求められる。
上記検出角度θと距離dを(3)〜(5)式に代入す
ることにより、位置Rにおける自動搬送車の位置・方向
(x2,y2,φ)を求めることができる。
これを半固定経路式に利用する場合は、第4図に示す
ように、複数のターゲット2(21,22,……,2n)を誘導
経路W0に沿って適当な間隔に配置しておけば、自動搬送
車1は、第1の位置・方向検出点D1で求められた位置・
方向(x,y,φ)から方向修正を行ない、次の位置・方向
検出点に自由走行して向かう。同様のことを繰り返すこ
とにより自動搬送車1は、誘導経路W0に沿ってWで示す
軌跡で走行する。カーブ地点では、予め設定しておいた
半径で必要な角度を制御なしに曲がるものとする。この
回転にはあまり精度はいらない。
また、自立走行式に利用する場合には、第1図の位置
Pで、前述のように計測した位置・方向を自立計測した
位置・方向と置き換えることで累積誤差を消去すること
ができる。
このように、2つの平面鏡3A,3Bからなる反射ターゲ
ット2を使用する比較的簡単な構成により、半固定経路
式自動搬送車誘導装置に使用でき、また、自立走行式自
動搬送車誘導装置における累積誤差の修正が可能とな
る。とくに、上記反射ターゲット2により、コーナキュ
ーブを使用しなくてよい構成となるので、材料コストが
低く、安価に製作することができ、また固定点に取り付
ける部品も1個の反射ターゲット2だけであるので、固
定点の位置計測の簡略化を図ることができ、さらに、位
置計測のため1つの角度を計測すればよいので、角度計
測の誤差が少なく、高精度のものを得ることができる。
ところで、自動搬送車1のレーザ回転投受光機5の高
さが、サスペンションなどの影響で一定でなく、反射タ
ーゲット2で反射したレーザ光15が受光しにくいようで
あれば、平面鏡3A、3Bのかわりに円筒面鏡を使用し、円
筒面で反射したレーザ光15が位置計測平面4に対して垂
直方向に広がるような方向で平面鏡と同様に設置して
も、同様の効果が発揮される。
発明の効果 以上のように本発明によれば、2つの反射鏡からなる
反射ターゲットを用いて、レーザ回転投受光機と組み合
せ使用する簡単な構成により、容易に半固定経路式誘導
システムを構成したり、自立走行式の累積誤差の修正を
行なうことができ、とくに、コーナキューブを使う必要
がなくなり、低コスト化が図れるとともに、計測する角
の数が減って計測の高精度化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の移動物体の2次元位置およ
び方向計測装置を示す構成図、第2図は2つの反射鏡か
らなる反射ターゲットの配置関係を示す図、第3図はレ
ーザ回転投受光機を示す構成図、第4図はこの発明を半
固定経路式自動搬送車誘導装置に適用する場合の説明図
である。 1……移動物体、2……反射ターゲット、3A,3B……反
射鏡、4……位置計測平面、5……レーザ回転投受光
機、8……レーザ光、15……反射レーザ光、17……移動
距離検出手段、d……移動距離、θ……角度。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−74928(JP,A) 特開 平3−105207(JP,A) 特開 昭63−16267(JP,A) 特開 平2−302617(JP,A) 特開 平3−48118(JP,A) 特開 平2−173520(JP,A) 特開 平2−201281(JP,A) 特開 昭61−253417(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01C 21/00 G01C 15/00 G05D 1/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】移動物体の位置計測平面に対して垂直な2
    枚の反射鏡で構成された反射ターゲットと、上記移動物
    体に設けられ反射ターゲットにレーザ光を照射して上記
    2枚の反射鏡からの反射レーザ光を受光して移動物体の
    進行方向と反射ターゲットとのなす角度を検出するレー
    ザ回転投受光機と、上記移動物体に設けられ一方の反射
    鏡からの反射レーザを受けた位置から他方の反射鏡から
    の反射レーザ光を受ける位置までの移動距離を検出する
    手段とを備え、上記検出角度および距離から上記移動物
    体の位置および方向を算出するように構成したことを特
    徴とする移動物体の2次元位置および方向計測装置。
JP2288773A 1990-10-26 1990-10-26 移動物体の2次元位置および方向計測装置 Expired - Fee Related JP2784481B2 (ja)

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