JP2968611B2 - 位置検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、位置検出装置に関し、
特に、農業および土木作業に使用される自走式機械や、
工場内で使用される自動搬送装置などの操向制御に用い
られる基準点の位置検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、移動体の現在位置を検出する装置
として、移動体で発生された光ビームを移動体を中心と
して円周方向に走査する手段と、移動体から離れた少な
くとも３か所に固定され、入射方向に光を反射する光反
射手段と、この光反射手段によって反射された光を受光
する受光手段とを具備した装置が提案されている（特開
昭５９−６７４７６号公報）。

【０００３】この装置では、移動体つまり観測点から見
た前記３つの光反射手段相互間の開き角を前記受光手段
の出力信号に基づいて検出する。そして、検出された開
き角とあらかじめ設定されている各光反射手段の位置を
表す情報（位置情報）とから移動体の位置を演算するよ
うに構成している。

【０００４】上記の装置では、基準点である光反射手段
の位置情報のわずかな誤差によっても、システム全体の
制御の精度に悪影響が生ずる。したがって、例えば、農
地での作業では、作業区域が変わるごとに作業に先立っ
て光反射手段の位置情報、すなわち各光反射手段の間隔
および相対角度を正確に測定し、その結果を制御装置に
入力しなければならなかった。農地のような広い作業区
域に設置された各光反射手段の間隔や相対角度を正確に
測定し、それを入力するというのは極めて大変な作業で
あった。

【０００５】これに対し、本出願人は、上記位置情報の
測定および入力作業を簡略化することができる装置を提
案した（特開平１−２８７４１５号公報）。この装置で
は、自走車から出た光ビームを走査し、この光ビームの
光反射手段からの反射光を検出する。そして、この反射
光検出信号に基づいて算出される自走車および光反射手
段間の距離と、自走車から見た光反射手段の方位角とに
よって各光反射手段の間隔や相対角度を正確に測定し、
かつそれを入力する作業を自動的に行えるようにしてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、光反射手段
間の距離や相対角度を測定する装置が設置される場所、
例えばこの装置を搭載した自走車が走行する作業区域は
必ずしも平坦ではない。したがって、上記距離や方位角
を測定するために自走車が置かれた場所の地形によって
は、一方向つまり水平方向でのみ光ビームを回転走査し
ても、この光ビームを光反射手段に照射させることがで
きない場合がある。

【０００７】このような不具合を解消するための対策と
して、光ビームを水平方向の回転走査に加えて上下方向
にも揺動走査することが考えられる。しかし、このよう
な、上下方向にも光ビームを揺動させる方式になると、
この上下方向の揺動走査と水平方向の回転走査との周期
や上下方向の走査幅の設定の関係上、光反射手段が存在
すべき方位に向けて光ビームを照射しても上下角度の違
いで照射できない場合がある。このため、特に運転開始
に先立っての基準点の位置検出に大変手間がかかるとい
う問題が生じる。

【０００８】本発明の目的は、上記の問題点に対し、位
置を算出すべき光反射手段に対して光ビームをいちばん
照射しやすい投射方位、角度を算出してその投射方向に
光ビームを固定することにより、運転開始の準備段階等
で行われる基準点の位置検出を簡単に行うことができる
位置検出装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の問題点を解決し、
目的を達成するために、本発明は、観測点に設置された
光ビーム発生手段から発射された光ビームを、観測点を
中心として円周方向に走査する回転走査手段と、回転走
査手段の回転中心軸を略円錐形状の軌跡を描くように揺
動させ、観測点を中心として前記光ビームを上下方向に
揺動させる揺動走査手段と、観測点から離れた位置に設
けられた光反射手段で反射された前記光ビームを受光す
る受光手段と、前記受光手段によって光信号が検出され
たときの回転走査方向の方位角および前記揺動走査手段
の揺動角度を検出して記憶する手段と、前記記憶された
方位角および揺動角度の組合わせ位置に光ビームの投射
方向を合わせて固定する手段と、その投射方向で光ビー
ムを投射してその反射光を受光し、その受光信号に基づ
いて前記観測点および光反射手段間の距離を測定する手
段とを具備し、この測定された距離および回転走査方向
を示す方位角に基づいて光反射手段の位置を算出するよ
うに構成した点に特徴がある。

【００１０】

【作用】上記の特徴を有する本発明では、光反射手段へ
光ビームを照射しやすいように、例えば前記光ビームの
上下方向の揺動の１サイクル中に複数回の回転走査が行
われる。したがって、観測点を中心とする円筒面を想定
した場合、その円筒面上で光ビームによる網目状の光跡
が描かれる。

【００１１】すなわち、垂直方向に立てられた光反射手
段の近辺において、揺動の１サイクル中、垂直方向の高
さが異なる数回以上の回転走査が行われる。その結果、
揺動１サイクル中に光ビームが高い確率で光反射手段を
横切ることになり、それだけ光反射手段で反射された光
ビームを受光する確率が高くなる。

【００１２】そして、運転開始に先立って行われる基準
点の位置算出つまり光反射手段の位置算出にあたって
は、いちばん光ビームを照射しやすい投射方位、角度を
算出してその投射方向に光ビームを固定することによ
り、測距の処理に必要な時間だけ継続して反射光を受光
できる。

【００１３】

【実施例】以下に、図面を参照して本発明の一実施例を
説明する。図２は本発明の位置検出装置を搭載し、所定
の領域を走行する自走車を示す斜視図である。図２にお
いて、移動体としての自走車１が走行している領域の周
囲には、入射した光をその入射方向に反射する反射面を
有する光反射器（以下、単に反射器という）６ａ〜６ｄ
が配設されている。反射器６ａ〜６ｄの反射面には、コ
ーナキューブプリズム等周知の光反射手段が使用されて
いる。自走車１は、例えばその下面に図示しない芝刈作
業用のカッタブレードを有する芝刈り機である。自走車
１の上部には、光ビーム走査装置（以下、単に走査装置
という）２が搭載されている。この走査装置２は、光ビ
ーム２Ｅを発生する発光器、および前記反射器６ａ〜６
ｄで反射された光ビーム２Ｅの反射光２Ｒを受ける受光
器を有する。発光器は発光ダイオードを有し、受光器は
入射された光を電気的信号に変換するフォトダイオード
を有している。発光器および受光器はケーシング３に収
容されている。

【００１４】発光器から出た光ビームは回転ミラー（以
下、単にミラーという）４で直角方向に屈折反射される
ことによって方向転換されて走査装置２から外部に投射
される。ミラー４はモータ５によって回転中心軸８のま
わりで矢印１７の方向に回転され、このミラー４の回転
によって光ビーム２Ｅは回転中心軸８を中心にして矢印
Ｒ方向に回転走査される。ミラー４の回転位置で決まる
光ビーム２Ｅの投射方向つまりモータ５の回転角度はエ
ンコーダ７で検出される。

【００１５】走査装置２は、光ビーム２Ｅの光跡で描か
れる回転走査面の角度を連続変化（揺動走査）させるた
めのジンバル揺動機構を有している。この揺動機構は、
ブラケット９の軸１２およびブラケット１０の図示しな
い軸に対して揺動自在に軸支された外側リング部材１１
と、この外側リング部材１１の内側に設けられた内側リ
ング部材１４とを有する。この内側リング部材１４は、
前記外側リング部材１１の支軸の延長線と直交する線上
で外側リング部材１１に設けられた軸１３およびこの軸
１３と対向する位置に設けられた他方の軸２０（図１に
示す）によって揺動自在に軸支されている。

【００１６】ジンバル揺動機構は揺動駆動用のモータ１
５によって駆動される。このジンバル揺動機構によっ
て、ミラー４の回転中心軸８は垂直から角度φだけ傾斜
するように取付けられており、かつその傾斜方向（以
下、揺動方向という）は連続的に変化して、矢印１７ａ
の方向に回動する。このような回転中心軸８の円錐状の
回動によって光ビーム２Ｅの回転走査による走査面の角
度が連続的に変化する。すなわち、光ビーム２Ｅの投射
方向が上下方向に連続的に変化し、揺動走査されるので
ある。

【００１７】次に、前記走査装置およびジンバル揺動機
構の揺動駆動装置について詳述する。図１は自走車１に
搭載された走査装置２の要部断面図であり、図２と同符
号は同一または同等部分を示す。まず、走査装置２につ
いて説明する。ミラー４は台座４ａを介してモータ５の
軸の一端５ａに取付けられていている。一方、モータ５
の軸の他端５ｂは連結金具１９によってエンコーダ７の
軸７ａと連結されている。エンコーダ７の出力パルスは
図示しない制御装置に送信され、ミラー４の回転角度や
回転数の演算に供される。

【００１８】前記ミラー４の台座４ａには吸着板３４が
設けられている。この吸着板３４は、磁性体、例えば鉄
で作られていて、電磁石１６が付勢されることにより電
磁石１６に吸着される。この吸着動作によって、電磁石
１６が付勢された任意のタイミングでミラー４の停止位
置が固定されるようにしている。

【００１９】内側リング部材１４の下方には、ケーシン
グ３が取付けられている。このケーシング３の取付手段
は図示していないが、ボルト締めなど、周知の締結手段
を適宜使用すればよい。

【００２０】次に、ジンバル揺動機構の揺動駆動装置に
ついて説明する。揺動駆動装置は自走車１の上面に設け
られている。自走車１の上面に取付けられた軸受け２１
には軸２２が挿通されており、この軸２２の一端には小
円盤２３が固結され、他端には大円盤２４が固結されて
いる。小円盤２３には軸２２に対して偏心した位置に偏
心軸２３ａが突設され、大円盤２４には同様に偏心軸２
４ａが突設されている。偏心軸２３ａおよび偏心軸２４
ａの偏心方向は互いに９０度ずらしてある。

【００２１】揺動用モータ１５の軸１５ａは前記軸２２
と一直線上に配置してあり、かつ軸１５ａにはＬ字形状
のブロック３２が固結されている。つまり、偏心軸２３
ａ，２４ａは軸１５ａに対しても軸２２に対する偏心量
と同じだけ偏心していて、モータ１５の軸１５ａ、偏心
軸２３ａ、軸２２、および偏心軸２４ａはクランク軸を
形成している。揺動用モータ１５によって回転軸１５ａ
が回転されると、この回転はブロック３２によって偏心
軸２３ａに伝達され、軸２２が回転する。その結果、偏
心軸２４ａも軸２２を中心に回転する。

【００２２】偏心軸２３ａは外接リング２３ｂに対して
回転自在に嵌挿されており、この外接リング２３ｂには
ブロック２５が揺動自在に軸支されている。このブロッ
ク２５は連結ボルト２６によって内側リング部材１４に
突設された軸（図示しない）を受ける球面軸受２７と連
結されている。

【００２３】このように、小円盤２３と内側リング部材
１４とが連結されているので、小円盤２３に対する偏心
軸２３ａの回転運転は、軸１３，２０を中心とする内側
リング部材１４の上下方向の揺動運動に変換される。

【００２４】一方、大円盤２４に突設された偏心軸２４
ａは球面軸受２８で受けられている。外側リング部材１
１には軸２９が突設されていて、この軸２９によって球
面軸受３０が支承されている。球面軸受２８と球面軸受
３０とは連結ボルト３１で連結されている。このような
構成により、外側リング部材１１も、内側リング部材１
４と同様、前記軸１２およびこれと対向する位置の軸
（図示しない）を中心として揺動される。

【００２５】前記外側リング部材１１および内側リング
部材１４の揺動が合成されると、内側リング部材１４に
取付けられている走査装置２のミラー４の回転中心軸８
が、両リング部材１１および１４のそれぞれの揺動中心
軸の交点を中心にして、所定の傾斜角度を有して旋回す
る。換言すれば、この旋回による回転中心軸８の軌跡
は、前記交点を頂点とする円錐の側面（以下、単に円錐
という）となる。前記発光器および受光器を収容してい
るケーシング３も、内側リング部材１４の下面に取付け
られているので、この内側リング部材１４と一体となっ
て揺動する。

【００２６】連結ボルト２６の両端には互いに逆方向の
ねじが切られていて、連結ボルト２６を回転させると、
この連結ボルト２６はブロック２５および球面軸受け２
７に対して進退し、球面軸受２７とブロック２５との連
結長さを調節することができる。連結ボルト３１も、連
結ボルト２６と同様、この連結ボルト３１が螺入されて
いる球面軸受２８，３０との連結長さを調節するもので
ある。

【００２７】前記大円盤２４には薄円盤２４ｂが設けら
れ、この薄円盤２４ｂにはこれを跨いで揺動基準検出用
のセンサ３３が設けられている。例えばセンサ３３は金
属検知センサまたは光透過型センサであって、薄円盤２
４ｂの円周の予定位置にスリットを穿設しておくことに
より、センサ３３から出力される前記スリットの検出信
号に基づいて揺動の基準位置が検出できる。

【００２８】モータ１５の背後には、このモータ１５の
回転位置を検出するためのエンコーダ３５が付設されて
いる。このエンコーダ３５の出力信号と、センサ３３の
出力信号とによってミラー４の回転中心軸８の傾きを検
出できる。回転中心軸８の揺動方向を検出する手段は、
エンコーダ３５とセンサ３３とを用いるものに限らな
い。例えば、薄円盤２４ｂに、前記基準位置検出用のス
リットとは別に薄円盤２４ｂの回転量検出用のスリット
を穿設し、２つのセンサによってこれら２種類のスリッ
トをそれぞれ検出するようにしてもよい。また、エンコ
ーダ３５からモータ１５の回転量と回転基準位置とを示
す信号の双方を取出すように構成してもよい。

【００２９】なお、光ビームを上下方向にむらなく走査
し、その反射光の受光処理を簡単にするためには回転中
心軸８の揺動軌跡は円錐であるのが望ましいが、必ずし
も円錐でなくとも底面が円以外の錐であってもよい。例
えば、前記偏心軸２３ａおよび２４ａの偏心量を変化さ
せ、外側リング部材１１と内側リング部材１４のそれぞ
れの最大傾斜角度が異なるようにすれば、回転中心軸８
の揺動によって描かれる軌跡は楕円錐となる。

【００３０】本実施例ではこの揺動軌跡がほぼ円錐とな
るよう、つまり、外側リング部材１１と内側リング部材
１４のそれぞれの最大傾斜角度が同じになるように偏心
軸２３ａおよび２４ａの偏心量を設定している。

【００３１】なお、本実施例では外側リング部材１１お
よび内側リング部材１４を１つのモータで駆動するよう
にしたが、それぞれのリング部材を別個のモータで駆動
するようにしてもよい。その場合、各モータは回転中心
軸８が所望の錐形状を描くように、同期させて回転させ
るのはもちろんである。

【００３２】以上説明した揺動機構を駆動させて光ビー
ムを投射させると、ミラー４の回転中心軸８自体が円錐
を描いて回動する揺動走査が行われ、ミラー４の回転に
よって光跡で描かれる面（回転走査面）は一平面に固定
されず揺動１サイクルの間は常に変化する。

【００３３】なお、回転中心軸８が円錐を描いて１回転
する周期よりミラー４が１回転する周期の方を十分に短
くすることによって、後述するようなきめの細かいピッ
チでの回動走査軌跡を描かせることができる。本実施例
では、ミラー４を２７００ｒｐｍで回転させ、回転中心
軸８を揺動させる軸２２を９０ｒｐｍで回転させるよう
にした。

【００３４】次に、図を参照して本実施例の走査装置に
よる光ビームの光跡について説明する。図３は前記ミラ
ー４を中心とした一定の半径を有する仮想の円筒面に描
かれた光跡をモデル化して示している。

【００３５】図示のように、前記走査装置２から投射さ
れた光ビーム２Ｅは、ミラー４の回転中心軸８が円錐運
動をすることにより、前記想定された円筒面上に網目状
の光跡を描く。本実施例では、ミラー４の回転数を２７
００ｒｐｍ、回転中心軸８の揺動回数つまり軸２２の回
転数を９０ｒｐｍとしたので、回転中心軸８が円錐状に
１回転する間にミラー４自体は３０回転する。すなわ
ち、回転中心軸８が円錐を描いて１回転する間に、円筒
面上の任意の垂直線１８を３０本の光跡が横切る。

【００３６】次に、前記垂直線１８上に反射器を配設し
た場合、揺動１サイクルのなかでどれだけ光ビームが反
射器へ照射され易くなるかを説明する。図４は前記光跡
の一部を拡大して示したものである。同図において、符
号６Ｈで示すように自走車１と反射器６とが近く、反射
器６の高さ方向の寸法が光跡の揺動幅ＢＢに対して十分
長い場合は、３０本の光跡がすべてこの反射器６を横切
る。これに対し、符号６Ｌで示すように自走車１と反射
器６との距離が非常に長い場合は、反射器６の高さ方向
の寸法は光跡の揺動幅ＢＢに対して相対的に短くなる。
しかしながらこのように、反射器６の高さ方向の寸法が
相対的に短い場合であっても、光跡の垂直方向の最大間
隔Ｈが反射器６の高さ方向の寸法より相対的に小さけれ
ば、回転中心軸８が円錐運動を１回行う間に少なくとも
１回は反射器６を光跡が横切る。なお、図３，図４は、
繁雑さを回避し、作図を容易にするため光跡の本数は実
際よりも少なく記載してある。

【００３７】次に、上記の構成を有する走査装置２を搭
載した自走車１が、その走行領域内のどの位置にある
か、またどの方向に走行しているかを検知するための基
本的原理を説明する。図５および図６は、自走車１の走
行領域を示す座標系における自走車１および反射器６ａ
〜６ｄの位置を示す図である。同図において、反射器６
ａ〜６ｄの配置位置、つまり基準点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，お
よび自走車１の位置Ｔ（Ｘｐ，Ｙｐ）は、基準点Ｂを原
点とし、基準点ＢおよびＣを結ぶ直線をｘ軸とするｘ−
ｙ座標系で表される。

【００３８】図示のように、自走車１の位置Ｔは、三角
形ＡＴＢの外接円上に存在すると同時に、三角形ＢＴＣ
の外接円上に存在する。したがって、自走車１の位置
は、これら２つの三角形の外接円ＱおよびＰの交点を算
出することによって求められる。外接円ＱおよびＰの２
つの交点のうち、一方の交点は基準点Ｂつまり原点であ
るから、他方の交点が自走車１の位置ということにな
る。このような原理に従って自走車１の位置を求める算
出式は、本出願人がすでに出願している特開平１−２８
７４１５号および特開平１−３１６８０８号公報に詳細
が示されている。

【００３９】また、自走車１の進行方向は次式を用いて
算出される。図６において、自走車１の進行方向とｘ軸
とのなす角度をθｆ、進行方向を基準とした基準点Ｃの
方位角をθｃ、基準点Ｃのｘ座標をｘｃ、自走車１のｙ
座標をＹｐとした場合、θｆ＝３６０°−ｔａｎ^-1｛Ｙ
ｐ／（ｘｃ−ｘ）｝−θｃ………（１）となる。

【００４０】次に、上記公報に記載された算出式および
上記算出式（１）によって求められた位置情報に基づい
て自走車１の走行方向を制御する操向制御について図を
参照して説明する。図７は自走車１と基準点Ａ〜Ｄとの
位置関係を示す図である。

【００４１】自走車１は基準点Ｂの近くのスタート位置
から走行を始め、予定の走行コース３６を走行してホー
ムポジション６３に戻るものとする。走行コースは間隔
Ｌを有して平行に設定された直進行程と、各直進行程を
つなぐ旋回行程とからなる。自走車１は直進行程を走行
した後、ｙ座標がＹｔｎまたはＹｔｆに達した位置で、
操舵角度を一定の値に固定して旋回行程を走行し、隣接
する次の直進行程に移行する。そして、直進行程のｘ座
標が最終のｘ座標Ｘｅｎｄを超過した場合、その直進行
程走行後、最終旋回行程を経てホームポジション６３に
戻る。

【００４２】なお、図７においては、説明を簡単にする
ため、各基準点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが矩形の頂点に配置され
るようにした上で直進行程は基準点ＡとＢとを結ぶ直線
つまりｙ軸と平行にしたが、基準点Ａ〜Ｄを走行コース
の周囲に配置してあれば、走行コース３６は任意に設定
することができる。

【００４３】続いて、フローチャートを参照して制御手
順を説明する。この説明のために参照されるフローチャ
ートで使用される各種パラメータ（記号）の意味は次の
とおりである。θ（ｎ）…受光信号に基づいて決定され
た方位角、θｑ（ｎ）…予測方位角、Ｃｇ（ｉ）…検出
ブロック別受光回数、Ａｍ（ｉ）…検出ブロック別検出
方位角、Ｃｐ（ｎ）…基準点ｎの受光回数、Ａｐ［ｎ，
Ｉ］…基準点ｎの受光方位角、Ａｓ［ｎ，Ｉ］…基準点
ｎ検出時の揺動方向、Ｃｍ［ｎ，Ｉ］…基準点ｎ検出時
のミラー回転数カウンタ値、Ａｐｓ（ｋ）…受光回数が
しきい値以上の検出ブロックを代表する方位角、Ａｐｓ
（ｎ）…Ａｐｓ（ｋ）を小さい順にｎ＝１〜４にセット
した方位角、ｉ…検出ブロックの番号、ｊ…受光回数が
第１のしきい値以上の検出ブロックの数、ｋ…受光回数
が第２のしきい値以上の検出ブロックの数、Ｉ…ミラー
４を予定数回転させて基準点ｎを検出した時の揺動方向
の記憶順を示す番号、Ｊ…ミラー４を予定数回転させた
ときの基準点ｎの連続検出回数、Ｋ…ミラー４を予定数
回転させたときの基準点ｎの連続検出回数の最大値、ｅ
…連続検出回数の最大値が発生したときの揺動方向の記
憶順を示す番号の最後の番号、Ａｓｃ（ｎ）…基準点ｎ
を高い確率で捕捉できる揺動方向、Ａｃ（ｎ）…直進処
理において受光信号に基づいて決定された方位角、θｔ
（ｎ）…旋回解除のための基準点ｎのターン解除角ま
ず、操向制御の基本となる反射光受光処理について説明
する。走査装置２から発射され、反射器６ａ〜６ｄで反
射された光ビームつまり反射光の受光処理は以下のとお
り行われる。

【００４４】図８は反射光受光処理の制御手順を示すフ
ローチャートである。ステップＳ１００では、受光器に
よって光信号が検出されたか否かが判断される。光信号
が検出されたならば、ステップＳ１０１に進む。但し、
この時点では、検出された光信号は反射器６ａ〜６ｄか
らの反射光かどうかは識別できない。

【００４５】ステップＳ１０１では、ミラー４が回転し
た角度の大きさに基づいて検出信号がチャタリングによ
るものか否かの判断がなされる。つまり、前回の処理か
らミラー４が微小角度しか回転しないうちに複数の光信
号が検出された場合は、チャタリングと判断し、後から
検出された光信号は無視する。チャタリングによるもの
でなければ、ステップＳ１０２に進む。

【００４６】ステップＳ１０２では、検出ブロック番号
を示す変数ｉに“０”をセットする。本実施例では、ミ
ラーの回転中心軸８が円錐状軌跡を描いて１回転する間
にミラー４は３０回転する。すなわち回転中心軸８が円
錐状軌跡を描いて１回転する間に、回転走査が３０回行
われるのである。この３０回の回転走査によって同一の
反射器からの反射光を多数回受光する可能性がある。ほ
ぼ同一方向から受光器に入射した複数の光信号に関する
検出データは同一の反射器のデータとして１つのグルー
プにまとめて記憶するようにする。このグループを検出
ブロックという。したがって、予定の反射器６ａ〜６ｄ
からの光だけが検出されたのであれば、この検出ブロッ
クの数は４つであり、設置されている反射器の数と一致
することになる。

【００４７】ステップＳ１０３では、前記検出ブロック
別の受光回数Ｃｇ（ｉ）が“０”か否かを判断する。ス
テップＳ１０２でパラメータｉに“０”がセットされた
ので、まず、検出ブロック番号“０”の検出ブロックで
の受光回数が“０”か否か、つまりこの検出ブロックで
最初に検出された光信号か否かが判断される。

【００４８】最初の処理ではこの判断は肯定となってス
テップＳ１０６に進み、ミラー角つまり光を検出した方
位角が記憶される。検出ブロックｉを代表する方位角Ａ
ｍ（ｉ）として今回検出された方位角を記憶し、当該検
出ブロックｉでの光信号の受光回数Ｃｇ（ｉ）の値をイ
ンクリメントする。

【００４９】ステップＳ１０７では、基準点を識別する
カウンタの値ｎをクリアする。本実施例では、カウンタ
値“１”は基準点Ａに、カウンタ値“２”は基準点Ｂ
に、カウンタ値“３”は基準点Ｃに、カウンタ値“４”
は基準点Ｄにそれぞれ対応させてある。ステップＳ１０
８ではそのカウンタの値ｎをインクリメントする。

【００５０】ステップＳ１０９では、今回検出した方位
角が、後述のイニシャルポール識別処理や往路直進処理
で設定された予測方位角θｑ（ｎ）とほぼ同一か否かが
判断される。すなわち、ステップＳ１０８でカウンタ値
ｎは“１”になっているので、このカウンタ値“１”に
対応する基準点Ａの予測方位角に関し、これと検出方位
角とがほぼ一致するか否かが判断される。予測方位角θ
ｑ（ｎ）は、例えば、今回検出時の方位角に予測変化量
αを加算した値でも良いが、自走車１の移動量に対して
反射光の受光間隔が短いので今回の値と同値を予測方位
角としても実用上支障がないし、処理も簡単である。

【００５１】ステップＳ１０９の判断が否定の場合は、
ステップＳ１１０でカウンタ値ｎが“４”か否かが判別
される。ステップＳ１１０の判断が肯定になるまでステ
ップＳ１０８，Ｓ１０９の処理が繰返され、基準点Ａ〜
Ｄのすべての予測方位角θｑ（ｎ）に関して、これと検
出方位角とがほぼ一致するか否かが判断される。

【００５２】予測方位角θｑ（ｎ）が検出方位角とほぼ
一致していれば、ステップＳ１０９からステップＳ１１
１に進む。ステップＳ１１１では、予定の基準点を検出
したとして、カウンタ値ｎで示される基準点の受光回数
Ｃｐ（ｎ）がインクリメントされる。さらに、その基準
点の検出方位角Ａｐ［ｎ，Ｃｐ（ｎ）］、ミラー４の回
転中心軸８の傾斜方向つまり揺動方向Ａｓ［ｎ，Ｃｐ
（ｎ）］、ならびにミラー４の回転カウンタ値Ｃｍ
［ｎ，Ｃｐ（ｎ）］を記憶する。この回転カウンタ値
は、センサ３３の出力信号に基づく予定の方向に揺動方
向がある時を基準として、そこから計数したミラー４の
回転が何回転目かを示す値である。

【００５３】なお、ステップＳ１０３で、検出ブロック
ｉでの受光回数Ｃｇ（ｉ）が“０”でない、つまり初め
ての受光でないと判断された場合は、ステップＳ１０４
に進む。ステップＳ１０４では、検出方位角が、検出ブ
ロックｉで先に受光した光信号の方位角Ａｍ（ｉ）とほ
ぼ一致しているか否かが判断される。両者が一致してい
ればステップＳ１０６に進み、今回の検出方位角で検出
ブロックｉの方位角Ａｍ（ｉ）を更新する。

【００５４】また、ステップＳ１０４の判断が否定の場
合、つまり検出ブロックｉで先に受光した光信号の方位
角Ａｍ（ｉ）と今回検出された方位角とが一致していな
い場合は、他の検出ブロックからの光であると判断して
ステップＳ１０５に進み、検出ブロック番号（ｉ）をイ
ンクリメントする。検出ブロック番号（ｉ）をインクリ
メントした後、ステップＳ１０３にて、インクリメント
された検出ブロック番号（ｉ）について初めての受光か
否かの判断がなされる。

【００５５】前記反射光受光処理によって記憶された受
光信号の方位角つまり基準点の方位角に基づいて後述の
ように自走車１の位置と進行方向とが演算され、操向制
御が行われる。図９，図１０は操向制御の全体を示すゼ
ネラルフローチャートである。図９において、ステップ
Ｓ１ではモータ５および１５を起動してミラー４を回転
中心軸８を中心として回転させると共に、その回転中心
軸８を、円錐状の軌跡を描くように回動させる。ここで
は、基準点Ａ〜Ｄに設定された反射器６ａ〜６ｄに確実
に光ビームを照射させられるようにモータ１５は低速で
回転させる。

【００５６】ステップＳ２では、基準点Ａ〜Ｄつまり反
射器６ａ〜６ｄのイニシャル方位角を決定するイニシャ
ルポール識別処理を行う。この処理の詳細は図１１およ
び図１２に関して後述する。

【００５７】ステップＳ３では、自走車１から基準点Ａ
〜Ｄまでの各距離を測定して各基準点の位置つまり前記
ｘ−ｙ座標系における基準座標値を計算するポール位置
計測処理を行う。この処理は図１３、図１４および図１
５に関して後述する。ステップＳ４では、ステップＳ２
とステップＳ３で算出された基準点の方位角および座標
値に基づき、現在の自走車１の位置座標（Ｘｐ，Ｙｐ）
を算出する。ステップＳ５では、現在の自走車１のｘ座
標Ｘｐを第１番目の直進行程のｘ座標Ｘｒｅｆとしてセ
ットする。但し、このセットは、自走車１が走行作業開
始位置にある場合の動作である。

【００５８】ステップＳ６では、モータ５および１５を
所定の速度で高速回転させてミラー４を回転および揺動
させる。ステップＳ７では、自走車１のエンジン回転を
駆動輪に接続して走行を開始させる。

【００５９】図１０のステップＳ８では、自走車１をそ
のｙ座標値が大きくなる方向に直進行程を走行させる往
路直進処理を行う。この往路直進処理では、反射光受光
処理で得られた方位角に基づいて自己位置（Ｘｐ，Ｙ
ｐ）および進行方向θｆを算出する。そして、それらの
値と設定された走行コースとの差を算出し、この差を修
正するように自走車１の操舵輪の操舵角を変更する制御
を行う。この処理は本発明とは直接関係ないので詳細の
フローチャートは図示を省略する。

【００６０】ステップＳ９では、自走車１のｙ座標Ｙｐ
が予定のｙ座標Ｙｔｆより大きくなったか否かによって
第１番目の直進行程の走行を終了したか否かを判断す
る。自走車１が直進行程の走行を終了したと判断される
とステップＳ１０に進む。ステップＳ１０では、直進行
程のｘ座標Ｘｒｅｆに距離Ｌを加算して次の直進行程を
設定する。ステップＳ１１では、旋回行程の走行を終了
させる方位角を設定する右ターン解除角セット処理を行
う。右ターン解除角セット処理では次のステップで行わ
れるＵターン処理を終らせるための各基準点毎の方位角
つまり右ターン解除角を算出する。

【００６１】ステップＳ１２では、自走車１の操舵角を
予定値に固定して一定の旋回半径で右方向に旋回する旋
回行程で自走車１を走行させるＵターン処理を行う。ス
テップＳ１１および１２の処理も本発明と直接関係ない
ので詳細のフローチャートは図示を省略する。ステップ
Ｓ１３では、自走車１から見た方位角が予定の右ターン
解除角に達した基準点の数を計数する解除カウンタ（前
記Ｕターン処理時に計数される）の値が“１”を超過し
ているか否かを判断する。この判断が肯定の場合は、旋
回行程の走行を終了したと判断してステップＳ１４に進
む。

【００６２】ステップＳ１４では、自走車１をそのｙ座
標値が小さくなる方向に直進行程を走行させる復路直進
処理を行う。この復路直進処理はステップＳ８の往路直
進処理と同様である。ステップＳ１５では、自走車１の
ｙ座標Ｙｐが予定のｙ座標Ｙｔｎより小さいか否かによ
って第２番目の直進行程の走行を終了したか否かを判断
する。ステップＳ１６では、直進行程のｘ座標Ｘｒｅｆ
が走行終了予定地点のｘ座標Ｘｅｎｄを超過したか否か
を判断する。ステップＳ１６の判断が否定の場合は、ス
テップＳ１７に進んで次の直進行程を設定する。ステッ
プＳ１８では、左方向旋回行程の走行を終了させる方位
角を設定する左ターン解除角セット処理を行う。この処
理はセットされる解除角の値が異なる他は前記右ターン
解除角セット処理と同様である。ステップＳ１９では、
Ｕターン処理を行う。ステップＳ２０では、解除カウン
タの値が“１”を超過しているか否かを判断する。この
判断が肯定の場合は、旋回行程の走行を終了したと判断
してステップＳ８に戻る。

【００６３】また、ステップＳ１６の判断が肯定の場合
は、ステップＳ２１に進む。ステップＳ１６の判断が肯
定の場合はすべての直進行程の走行を終了した場合であ
り、ステップＳ２１では、最終の旋回行程における解除
角をセットする処理を行う。この処理は右ターン解除角
セットや左ターン解除角と同様に処理される。

【００６４】ステップＳ２２ではＵターン処理を行い、
ステップＳ２３では、解除カウンタの値が１を超過して
いるか否かを判断する。ステップＳ２４では、ホームポ
ジション６３に戻る直進行程を走行させる処理を行う。
この処理は往路直進処理と同様である。

【００６５】ステップＳ２５では、自走車１のｘ座標Ｘ
ｐがホームポジション６３のｘ座標Ｘｈｏｍｅより小さ
くなったか否かを判断する。この判断が肯定ならば、自
走車１がホームポジション６３に戻ったと判断して処理
を終える。

【００６６】次に、前記ステップＳ２のイニシャルポー
ル識別処理について詳述する。図１１はイニシャルポー
ル識別処理のフローチャートである。同図において、ス
テップＳ１２０では、揺動方向が“０°”になったか否
か、つまり前記揺動基準検出用のセンサ３３で予定の基
準位置が検出されたか否かを判断する。予定の基準位置
が検出されて、揺動方向が“０°”になったと判断され
ると、ステップＳ１２１に進む。ステップＳ１２１で
は、反射光受光処理によって得られたデータを記憶する
メモリ領域のデータをクリアする。

【００６７】ステップＳ１２２では、図８に示した反射
光受光処理を行う。このイニシャルポール識別処理にお
ける反射光受光処理では、この処理以前に予測方位角が
決定されていないので、図８に関して説明した反射光受
光処理のうちの、ステップＳ１００〜Ｓ１０６に相当す
る処理が行われる。

【００６８】ステップＳ１２３では、再び揺動方向が
“０°”か否かを判断する。つまり回転中心軸８が円錐
を描く揺動走査の１サイクルが終了したか否かが判断さ
れる。１サイクルの走査が終了するまでは反射光受光処
理を続け、１サイクルが終了すると、ステップＳ１２４
に進む。

【００６９】ステップＳ１２４では、基準点の選択処理
（ポール選択処理）を行う。この選択処理では、反射光
受光処理において検出された検出ブロックのうち受光回
数Ｃｇ（ｉ）の多い４つの検出ブロックを選択し、その
検出ブロックを代表する検出方位角Ａｍ（ｉ）を方位角
の小さい順にＡｐｓ（ｎ）にセットする。なお本実施例
では基準点はＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４本なのでｎ＝１〜４で
ある。図８の反射光受光処理のフローチャートで示した
ように、検出ブロックを代表する検出方位角Ａｍ（ｉ）
は、その検出ブロックで検出された方位角の最新データ
である。このように最新データを使用することにより、
記憶容量の節減を図ることができる。

【００７０】また、ステップＳ１２４では、次のステッ
プＳ１２５における判断の材料となるポール選択モード
「１」〜「３」の決定も行われる。ポール選択処理は、
さらに図１２に関して詳細に述べる。

【００７１】ステップＳ１２５では、ポール選択処理で
決定されたポール選択モードが「１」〜「３」のいずれ
であるかを判別する。ポール選択モードが「１」の場合
は、４つの基準点のすべてが識別でき、その方位角を検
出できたとしてステップＳ１２６に進む。ステップＳ１
２６では、基準点の方位角θ（ｎ）として、ステップＳ
１２４の処理で得られた方位角Ａｐｓ（ｎ）をセットす
る。また、ポール選択モードが「２」の場合は、受光回
数Ｃｇ（ｉ）が所定値に達していないため、ステップＳ
１２２に戻って反射光受光処理を継続する。さらに、ポ
ール選択モードが「３」の場合は、予定外の反射物体が
あったりして、受光回数Ｃｇ（ｉ）が所定値以上の検出
ブロックが５つ以上ある場合である。この場合は検出ブ
ロックの中から基準点を特定することができなかったと
してステップＳ１２１に戻り、最初からこのイニシャル
ポール識別処理をやり直す。

【００７２】次に、このイニシャルポール識別処理にお
ける反射光受光処理で得られたデータの例を示す。イニ
シャルポール識別処理では、回転中心軸８が１回揺動す
る間、つまりミラー４が３０回転する間に記憶された受
光データに基づいて基準点の識別処理を行う。図１８は
ミラー４が３０回転する間に蓄積された受光データの例
を示す図である。

【００７３】同図において、縦軸は検出ブロックｉの受
光回数Ｃｇ（ｉ）であり、横軸は各検出ブロックｉの方
位角Ａｍ（ｉ）である。図示のように、検出ブロックの
数は７つ（ｉ＝０〜６）あったとすれば、これはミラー
４が３０回転する間に７方向から光信号が受光されたこ
とを示す。受光回数Ｃｇ（ｉ）が複数回の検出ブロック
では、方位角Ａｍ（ｉ）は前述のように最新の検出デー
タである。なお、検出ブロックの番号ｉが必ずしも方位
角の小さい順に並んでいないのは、受光した順に番号が
付されているためである。

【００７４】このデータを参考にしながら前記ポール選
択処理の詳細を説明する。図１２はポール選択処理のフ
ローチャートである。このポール選択処理では、受光回
数Ｃｇ（ｉ）が予定のしきい値に達している検出ブロッ
クを抽出し、抽出した検出ブロックの数が予定の基準点
の数つまり“４”と一致しているかどうかを判別する。
一致していればその検出ブロックの受光データを予定の
基準点Ａ〜Ｄに関するデータであると決定する。また、
抽出された検出ブロックの数が多い場合は基準点を特定
できないと判断して改めてデータの採取を行い、また抽
出された検出ブロックの数が少ない場合はさらにデータ
の採取を継続する。

【００７５】本実施例では、しきい値を“３”と“５”
の２段階設定した。そして、受光回数Ｃｇ（ｉ）が第１
のしきい値“３”に達している検出ブロックの数はパラ
メータｊで記憶し、第２のしきい値“５”に達している
検出ブロックの数はパラメータｋで記憶するようにして
いる。そして、このパラメータｊ，ｋに基づき、基準点
を識別してよいか否かを判断するのである。

【００７６】まず、ステップＳ１３０では、反射光受光
処理で得られたデータつまり光検出方位角Ａｍ（ｉ）と
反射光の受光回数Ｃｇ（ｉ）とを読込む。

【００７７】ステップＳ１３１では、パラメータｉ，
ｊ，ｋをクリアする。ステップＳ１３２では、当該検出
ブロック（ｉ）が、受光回数Ｃｇ（ｉ）が３回より多い
検出ブロックか否かを判断する。受光回数Ｃｇ（ｉ）が
３回より多い検出ブロックであったならば、ステップＳ
１３３に進み、受光回数Ｃｇ（ｉ）が３回以上あった検
出ブロックの数を示すパラメータｊをインクリメントす
る。

【００７８】ステップＳ１３４では、受光回数Ｃｇ
（ｉ）が５回より多い検出ブロックか否かを判断する。
受光回数が５回より多い検出ブロックであったならば、
ステップＳ１３５に進み、受光回数が５回以上あった検
出ブロックの数を示すパラメータｋをインクリメントす
る。

【００７９】ステップＳ１３６では、パラメータｋの値
が“４”以上か否かを判断する。受光回数Ｃｇ（ｉ）が
５回を超える検出ブロックが４つ、すなわち予定の基準
点の総数以上あったか否かを判別するのである。受光回
数Ｃｇ（ｉ）が５回を超える検出ブロックが４つ以下の
場合は、ステップＳ１３７において、受光回数Ｃｇ
（ｉ）が５回以上あった検出ブロックを代表する検出方
位角Ａｍ（ｉ）を予定の基準点のうちの１つの方位角Ａ
ｐｓ（ｋ）として記憶する。

【００８０】ステップＳ１３８では、検出ブロックを示
す番号ｉをインクリメントする。ステップＳ１３９で
は、受光回数Ｃｇ（ｉ）が“０”か否かを判断する。受
光回数Ｃｇ（ｉ）が“０”でなければ、まだ、受光回数
が記憶されている検出ブロックがあると判断して、ステ
ップＳ１３２に戻る。受光回数Ｃｇ（ｉ）が“０”であ
れば、チェックを終了していない検出ブロックはないと
判断してステップＳ１４０に進む。

【００８１】ステップＳ１４０では、パラメータｊ，ｋ
が共に“４”か否か、つまり受光回数が３回以上あった
検出ブロックの数と、５回以上あった検出ブロックの数
とがともに４つであったか否かを判断する。

【００８２】ステップＳ１４０が肯定の場合は、ステッ
プＳ１４１に進み、ステップＳ１３７で記憶された検出
方位角Ａｐｓ（ｋ）を、小さい順に方位角Ａｐｓ（１）
〜Ａｐｓ（４）としてセットする。ステップＳ１４２で
は、ポール選択モードを「１」とする。

【００８３】前記ステップＳ１４０の判断が否定の場合
は、ステップＳ１４３に進んでパラメータｊが“４”以
上か否か、つまり受光回数が３回以上あった検出ブロッ
クが４つ以上あったか否かを検出する。ステップＳ１４
３が否定の場合は、ステップＳ１４４でポール選択モー
ドを「２」とし、肯定の場合は、ステップＳ１４５でポ
ール選択モードを「３」とする。決定されたこれらのポ
ール選択モードに従い、図１１のイニシャルポール識別
処理におけるステップＳ１２５の判断を行う。

【００８４】例えば、図１８に示した受光データの例で
は、受光回数Ｃｇ（ｉ）が５回を超えている検出ブロッ
ク（番号ｉ＝０，２，３，５）の方位角が予定の基準点
の方位角であると識別される。

【００８５】次に、図９のステップＳ３に示したポール
位置計測処理に必要となる基準点の座標を決定する処理
について説明する。まず、そのために各基準点に光ビー
ムを照射させる確率の高い回転中心軸８の傾き（揺動方
向）を決定するポール捕捉揺動方向決定処理を説明す
る。このポール捕捉揺動方向決定処理の概要は次のとお
りである。

【００８６】図１９に、ポール捕捉揺動方向決定処理に
おける反射光受光処理で検出された基準点ｎに関する受
光データの例を示す。同図には、揺動１サイクル（＝ミ
ラー４が３０回転する間に検出した受光データを示す。
本実施例では、後述のように回転中心軸８が１回転する
間、すなわちミラー４が３０回転する間の受光データを
取込むようにしている。なお、揺動方向はエンコーダ３
５の回転量で表している。

【００８７】パラメータＣｍは図８の反射光受光処理の
フローチャートで示したように、揺動方向が“０°”の
位置から計数を開始し、基準点ｎを検出したときの回転
カウンタ値を示すものであり、ここでは、ミラー４が３
０回転する間の受光データを採取しているのでパラメー
タＣｍの最大は“３０”である。パラメータＩは基準点
ｎを検出したときの揺動方向の記憶順を示す番号であ
る。すなわちこの記憶順を示す番号Ｉの最大値が基準点
ｎの受光回数Ｃｐ（ｎ）となる。

【００８８】このポール捕捉揺動方向決定処理では、ミ
ラー４の回転走査の１回転毎に基準点ｎを連続して検出
したグループを探索し、そのうちの連続検出回数が最も
多いグループにおける最初と最後の揺動方向の値を平均
する。そして、その結果によっ得られた揺動方向が、基
準点ｎに高い確率で光ビームを照射させることができる
揺動方向であると決定する。

【００８９】例えば図１９においては、基準点ｎ検出時
にカウンタ値Ｃｍ（ｎ）が連続しているのは番号がＩが
“１”〜“２”のときと、“３”〜“６”のときであ
り、このうち、番号Ｉが“３”〜“６”のときが連続回
数が多い。したがって、番号Ｉが“３”〜“６”とにお
ける揺動方向の値を平均して（１０８．６＋１４４．４
°）／２＝１２６．５°として基準点（ポール）捕捉揺
動方向を決定する。

【００９０】図１３，図１４はポール捕捉揺動方向決定
処理のフローチャートである。図１３において、ステッ
プＳ１５０では、揺動方向が“０°”になったか否かを
判断する。揺動方向が“０°”になったと判断される
と、ステップＳ１５１に進む。ステップＳ１５１では、
反射光受光処理によって得られたデータを記憶するメモ
リ領域のデータをクリアする。ステップＳ１５２では、
反射光受光処理を行う。この処理は図８に関して説明し
たとおりである。

【００９１】ステップＳ１５３では、揺動方向が“０
°”になったか否かすなわち揺動が１サイクルしたかど
うかを判断する。この判断によって、回転中心軸８が円
錐を描く揺動が１サイクル終了したと判断されるとステ
ップＳ１５４に進む。すなわち、反射光受光処理を回転
中心軸８が円錐を描く揺動が１回行われる間の受光デー
タを蓄積する。

【００９２】ステップＳ１５４では、図８の反射光受光
処理のステップＳ１１１で得られたデータを読込む。ス
テップＳ１５５では、基準点の識別カウンタｎをクリア
する。ステップＳ１５６では、前記カウンタｎをインク
リメントする。ステップＳ１５７では、前記カウンタｎ
で示される基準点（基準点ｎ）を検出した回数を示すパ
ラメータＣｐ（ｎ）が“０”か否かを判別してその基準
点ｎが検出されたか否かを判断する。この判断が肯定の
場合は、基準点ｎが検出されなかったとしてステップＳ
１５０に戻り、再び受光データを採取する。

【００９３】ステップＳ１５７が否定の場合は、ステッ
プＳ１５８に進み、パラメータＩに“１”をセットす
る。このパラメータＩは上述のように基準点ｎが検出で
きた揺動方向を記憶した順を識別するための番号であ
る。

【００９４】ステップＳ１５９では、パラメータＫおよ
びｅをクリアする。このパラメータＫはミラー４が１回
転する毎に同じ方位からの受光信号を検出した場合、つ
まり同じ方位からの光信号を毎回連続して検出した場合
に、その連続回数の最大値つまり最大連続検出回数を示
す。また、パラメータｅは揺動方向の記憶番号Ｉのう
ち、特に、連続して光信号を検出した時の最後の揺動方
向の記憶番号を示す。

【００９５】図１４のステップＳ１６０では、受光信号
の連続回数を計数するカウンタの値Ｊに“１”をセット
する。ステップＳ１６１では、基準点ｎを検出した回数
を示すパラメータＣｐ（ｎ）が揺動方向の記憶数字を示
すパラメータＩと同じか否かを判別することによって、
記憶した受光データのすべてがチェックされたか否かを
判断する。通常は受光データは複数存在しており、ステ
ップＳ１５８では番号Ｉを“１”としたのでこのような
場合はステップＳ１６１の判断は否定となり、受光デー
タのすべてをチェックし終っていないと判断されてステ
ップＳ１６２に進む。

【００９６】ステップＳ１６２では、前記ミラー４の回
転カウンタ値Ｃｍに関し、今回検出時のカウンタ値Ｃｍ
（ｎ，Ｉ＋１）が前回検出時のカウンタ値Ｃｍ（ｎ，
Ｉ）に“１”が加算された値になっているか否かを判別
する。すなわち、カウンタ値Ｃｍの連続を判断すること
によってミラー４の回転毎に連続して受光信号が検出さ
れているか否かを判断する。この判断が肯定の場合は、
ステップＳ１６３に進み、カウンタＪおよびパラメータ
Ｉの値をインクリメントする。

【００９７】一方、ステップＳ１６２が否定の場合は、
ステップＳ１６４に進み、カウンタ値ＪがパラメータＫ
より大きいか、つまり今回の連続検出回数がそれまでに
記憶されていた連続回数より大きいか否かが判断され
る。この判断が肯定の場合はステップＳ１６５に進み、
最大連続検出回数Ｋを今回の連続検出回数Ｊで更新し、
連続受光信号検出時の最後の揺動方向の記憶数字を示す
パラメータｅを今回の揺動方向の記憶番号Ｉで更新す
る。ステップＳ１６６では、揺動方向の記憶数字Ｉをイ
ンクリメントする。

【００９８】一方、ステップＳ１６１が肯定の場合、つ
まりすべての受光データのチェックが終了したと判断さ
れたならば、ステップＳ１６７に進む。ステップＳ１６
７およびＳ１６８は、前記ステップＳ１６４およびＳ１
６５と同じ処理であるので説明は省略する。

【００９９】ステップＳ１６９では、最大連続検出回数
が発生した場合の最初の揺動方向記憶番号を算出してパ
ラメータＩとする。ステップＳ１７０では、揺動方向の
最小値ｍｉｎとして反射光受光処理で検出された揺動方
向Ａｓ（ｎ，Ｉ）、つまり最大連続検出回数が発生した
場合の最初の記憶番号に対応して記憶されている揺動方
向のデータをセットする。また、最大値ｍａｘとしてて
Ａｓ（ｎ，ｅ）つまり最大連続検出回数が発生した最後
の記憶番号に対応して記憶されている揺動方向のデータ
をセットする。

【０１００】ステップＳ１７１では、前記最大値ｍａｘ
と最小値ｍｉｎとの平均値を演算して基準点ｎ捕捉揺動
方向Ａｓｃ（ｎ）として記憶する。この基準点ｎ捕捉揺
動方向Ａｓｃ（ｎ）は、基準点ｎが高い確率で検出でき
る揺動方向ということになる。

【０１０１】ステップＳ１７２では、カウンタ値ｎが
“４”か否かによって、すべての基準点に関して基準点
ｎ捕捉揺動方向を決定する処理を終了したか否かを判断
する。ステップＳ１７２が否定の場合は図１３のステッ
プＳ１５６に進む。

【０１０２】次に、上述の基準点ｎ捕捉揺動方向（基準
点捕捉揺動方向）に従って基準点の座標を決定するため
の処理を説明する。図１５は基準点の座標を決定するポ
ール位置計測処理のフローチャートである。

【０１０３】同図において、ステップＳ１８０では、前
記ポール捕捉揺動方向決定処理を行う。ステップＳ１８
１では、基準点を識別するためのカウンタｎの値をクリ
アし、ステップＳ１８２で、そのカウンタ値をインクリ
メントする。

【０１０４】ステップＳ１８３では、前記ポール捕捉揺
動方向決定処理で求められた揺動方向Ａｓｃ（ｎ）を基
準点ｎ捕捉揺動方向ＴＧ−ＳＷとしてセットし、前記イ
ニシャルポール識別処理で求められた方位角θ（ｎ）を
基準点ｎ捕捉方位角ＴＧ−ＭＬとしてセットする。

【０１０５】ステップＳ１８４では、揺動方向を前記基
準点ｎ捕捉揺動方向ＴＧ−ＳＷに合わせるための揺動位
置制御を行う。この揺動位置制御は揺動用モータ１５の
回転を検出するエンコーダ３５の値に基づいて行い、基
準点ｎ捕捉揺動方向ＴＧ−ＳＷに回転中心軸８の傾きを
固定する。回転中心軸８の傾きを固定した結果、光跡に
よって描かれる回転走査面は１平面に固定される。

【０１０６】ステップＳ１８５では、回転走査面を固定
した結果、基準点ｎが連続して毎回検出されているか否
かを判断する。この判断が否定の場合はセンサの故障な
どの異常があると判断し、異常を知らせる表示をした
り、警報を発したりして（ステップＳ１８６のセンサフ
ェール処理）当該処理を停止する。

【０１０７】一方、基準点ｎが連続して毎回検出されて
いて、ステップＳ１８５の判断が肯定の場合は、ステッ
プＳ１８７に進む。ステップＳ１８７では、基準点方位
角を前記基準点ｎ捕捉方位角ＴＧ−ＭＬに調整するミラ
ー位置制御処理を行う。このミラー位置制御処理はミラ
ー回転用モータ５の回転を検出するエンコーダ７の値に
基づいて行い、電磁石１６を付勢し、回転中心軸８を中
心として回転するミラー４の回転を停止させてその方向
を固定する。

【０１０８】ステップＳ１８８では、基準点ｎからの反
射光を３秒以上検出する。もちろんこの時間は３秒に限
らず、ミラー方位が確実に固定されたかどうかを確認で
きる時間であれば良い。ステップＳ１８９では、基準点
ｎからの反射光の検出結果に基づいて自走車１と基準点
ｎとの距離を測定する。これは、発光器から出た光ビー
ムと受光器で検出された反射光の位相差によって演算す
る。ステップＳ１９０では、基準点を識別するためのカ
ウンタ値ｎが“４”か否か、つまりすべての基準点につ
いて自走車１からの距離を測定し終わったか否かを判断
する。ステップＳ１９０が否定の場合は、ステップＳ１
８２に戻ってカウンタ値ｎをインクリメントし、他の基
準点に関して同様の処理を行う。ステップＳ１９１で
は、検出された各基準点と自走車１との距離、および前
記イニシャルポール識別処理によって求められた方位角
に基づき、自走車１を原点とする任意の座標系、例えば
自走車１を原点とし基準点Ａ方向をｘ軸の正方向とする
座標系上での各基準点Ａ〜Ｄの座標［Ｘ（ｎ），Ｙ
（ｎ）］を演算する。

【０１０９】ステップＳ１９２では、前記座標を基準点
Ｂを原点とする座標系上での座標［ｘ（ｎ），ｙ
（ｎ）］に変換する。

【０１１０】次に、以上の動作を行わせるための制御機
能を説明する。まず、反射光受光処理の機能について説
明する。図１６は反射光受光処理部の要部機能を示すブ
ロック図である。同図に示した反射光受光処理部の機能
は、図８，図１１，図１２のフローチャートに示した反
射光受光処理、イニシャルポール識別処理、ポール選択
処理の内容に対応する。

【０１１１】同図において、外部からの光信号は方位角
検出部３７および揺動方向検出部３８に入力される。方
位角検出部３７はエンコーダ７から入力されるパルス信
号の数を計数するカウンタを持っており、光信号が入力
された時のパルス計数値に基づき、自走車１から見た光
信号入射方位（＝方位角）が検出される。検出された方
位角はブロック別方位角記憶部３９に記憶される。

【０１１２】例えば、最初に検出された方位角は第１検
出ブロックの方位角として記憶領域Ａｍ（０）に格納さ
れる。第２回目に検出された方位角は、これが第１検出
ブロックで先に検出された方位角とほぼ一致していれ
ば、Ａｍ（０）の記憶データは第２回目に検出された方
位角で更新され、一致していなければ第２検出ブロック
の方位角として新たに記憶領域Ａｍ（１）に格納され
る。こうして同一方向から入射した光信号は同一の検出
ブロックのデータＡｍ（ｉ）として記憶される。

【０１１３】ブロック別受光回数記憶部４０には、前記
検出ブロック別に受光回数が記憶される。受光回数判定
部４１は、受光回数が多い検出ブロックを判別し、受光
回数が多い順に４つの検出ブロックを抽出する。そし
て、それらの検出ブロックを代表する方位角を、前記ブ
ロック別方位角記憶部３９から読出して方位角記憶部４
２に格納する。この際、方位角の小さい順に記憶領域Ａ
ｐｓ（１）〜Ａｐｓ（４）に格納する。予測方位角記憶
部４３には、今回検出された方位角に基づいて次回の走
査で検出されるはずの方位つまり予測方位角を記憶す
る。この予測方位角は今回検出の方位角と同値でも良い
し、予定の値を加算した値でも良いことは前に述べたと
おりである。

【０１１４】方位角比較部４４では、予測方位角と今回
の検出方位角とが比較され、双方の角度がほぼ一致した
場合は、一致信号ａを出力する。この一致信号に応答し
て、常時開のスイッチＳＷ１およびＳＷ２が閉成され
て、基準点別データ記憶部４５に各種データが入力され
て記憶される。この各種データは、方位角Ａｐ，揺動方
向Ａｓ，センサ３３の出力を基準としたミラー４の回転
回数Ｃｍ、ならびに基準点別受光回数Ｃｐ（ｎ）であ
る。ここで、値Ａｐ，Ａｓ，Ｃｍは、基準点ｎおよび基
準点別受光回数Ｃｐ（ｎ）の関数として記憶される。次
に、ポール（基準点）位置計測処理部の機能について説
明する。図１７はポール位置計測処理部の要部機能を示
すブロック図である。同図において、連続受光検出部４
６は、反射光受光時の前記ミラー回転数Ｃｍに基づい
て、ミラー４の１回転毎に光信号が連続して検出されて
いるかどうかを判断する。そして、最も多くの光信号を
連続受光している場合の、連続期間における揺動方向の
すべての値を、前記基準点別データ記憶部４５から揺動
方向範囲演算部４７に読み出す。揺動方向範囲演算部４
７では、供給された揺動方向データの最大値および最小
値に基づいて揺動方向の範囲が演算される。

【０１１５】基準点別捕捉揺動方向演算部４８では、揺
動方向の範囲を示すデータに基づき、この範囲の中点を
算出する。この中点の値Ａｓｃ（ｎ）はミラー方向固定
部４９に供給される。一方、前記方位角記憶部４２から
ミラー固定部４９に方位角θ（ｎ）が供給される。ミラ
ー方向固定部４９では、これらのデータθ（ｎ）とＡｓ
ｃ（ｎ）を目標値としてミラー４の方向、つまり揺動方
向と方位とを調整してこれらの目標値で示される方向に
ミラー４を固定する。

【０１１６】ミラー４が固定されると、距離測定部５０
で自走車１および各基準点間の距離が測定される。距離
の測定は、例えば、発光部５１から発射された光信号の
位相と、受光部５２で検出された光信号の位相との差に
基づいて演算される。基準点位置演算部５３では、測定
された距離と方位角θ（ｎ）とに基づいて基準点の位置
座標［Ｘ（ｎ），Ｙ（ｎ）］が算出される。

【０１１７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、光ビームを水平方向で回転走査させつつ、例
えばその走査速度より遅い速度でその光ビームを上下に
走査するようにして、当該位置検知装置の設置場所の地
形、すなわち移動体の移動区域が平坦でなくとも高い確
率で基準点つまり光反射手段に光ビームを当てられるよ
うに構成した場合において、いちばん光ビームを照射し
やすい投射方位、角度を算出してその投射方向に光ビー
ムを固定して距離測定し、その結果によって位置の算出
ができるため、運転開始の準備段階等で行われる基準点
つまり光反射手段の位置検出を簡単に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 光ビーム走査装置の要部断面図である。

【図２】 自走車の走行状態を示す斜視図である。

【図３】 光ビームの光跡を示す斜視図である。

【図４】 光跡と光反射器との関係を示す図である。

【図５】 自走車位置算出の原理説明図である。

【図６】 自走車進行方向算出の原理説明図である。

【図７】 自走車の走行コースと反射器の配置状態を
示す図である。

【図８】 反射光受光処理のフローチャートである。

【図９】 自走車の操向制御を示すフローチャートで
ある。

【図１０】 自走車の操向制御を示すフローチャートで
ある。

【図１１】 イニシャルポール識別処理のフローチャー
トである。

【図１２】 ポール選択処理のフローチャートである。

【図１３】 ポール捕捉揺動方向決定処理のフローチャ
ートである。

【図１４】 ポール捕捉揺動方向決定処理のフローチャ
ートである。

【図１５】 ポール位置計測処理のフローチャートであ
る。

【図１６】 反射光受光処理の要部機能を示すブロック
図である。

【図１７】 基準点検出処理の要部機能を示すブロック
図である。

【図１８】 検出ブロック別の方位角と受光回数とを示
す図である。

【図１９】 基準点を検出したときのミラー回転数と揺
動方向のデータを示す図である。

【符号の説明】

１…自走車、 ２…光ビーム走査装置、 ４…回転ミラ
ー、 ５…ミラー駆動モータ、 ６，６ａ〜６ｄ…光反
射器、 ７…エンコーダ、 ８…回転中心軸、９，１０
…ブラケット、 １１…外側リング部材、 １４…内側
リング部材、１５…揺動用モータ、 １６…電磁石、
１９…連結金具、 ２３…大円盤、２４…小円盤、 ２
６，３１…連結ボルト、 ３３…揺動基準検出用セン
サ、３４…吸着板、 ３５…エンコーダ、 ３６…走行
コース、 ３７…方位角検出部、３８…揺動方向検出
部、 ３９…ブロック別方位角記憶部、 ４０…ブロッ
ク別受光回数記憶部、 ４１…受光回数判定部、 ４２
…方位角記憶部、 ４３…予測方位角記憶部、 ４４…
方位角比較部、 ４５…基準点別データ記憶部、４６…
連続受光検出部、 ４７…揺動方向範囲演算部、 ４８
…基準点別捕捉揺動方向演算部、 ４９…ミラー方向固
定部、 ５０…距離測定部、 ５１…発光部、５２…受
光部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−126275（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−276308（ＪＰ，Ａ) 特許2712061（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01S 5/16 G01S 7/48 - 7/51 G01S 17/00 - 17/95 G02B 26/10

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 観測点を中心として光ビームを円周方向
   に回転走査する回転走査手段と、この観測点から離れた
   位置に設置された光反射手段で反射された前記光ビーム
   の反射光を受光する受光手段とを有し、この反射光の受
   光信号に基づいて前記観測点に対する前記光反射手段の
   位置を検出する位置検出装置において、 前記回転走査
   の回転中心軸を略円錐形状の軌跡を描くように揺動させ
   ることによって前記光ビームを上下方向にも揺動させる
   揺動走査手段と、前記受光手段によって光信号が検出さ
   れたときの回転走査方向の方位角および前記揺動走査手
   段の揺動角度をそれぞれ検出して記憶する手段と、前記
   記憶された方位角および揺動角度の組合わせ位置まで前
   記回転走査手段および揺動手段を駆動し、その位置に前
   記光ビームの投射方向を固定する手段と、前記固定され
   た投射方向で光ビームを投射してその反射光を受光し、
   その受光信号に基づいて前記観測点および光反射手段間
   の距離を測定する手段とを具備し、 この測定された距
   離およびそのときの方位角に基づいて光反射手段の位置
   を算出するように構成したことを特徴とする位置検出装
   置。
2. 【請求項２】 観測点を中心として光ビームを円周方向
   に回転走査する回転走査手段と、この観測点から離れた
   位置に設置された光反射手段で反射された前記光ビーム
   の反射光を受光する受光手段とを有し、この反射光の受
   光信号に基づいて前記観測点に対する前記光反射手段の
   位置を検出する位置検出装置において、 前記回転走査
   の回転中心軸を略円錐形状の軌跡を描くように揺動させ
   ることによって前記光ビームを上下方向にも揺動させる
   揺動走査手段と、前記受光手段によって光信号が検出さ
   れたときの回転走査方向の方位角および前記揺動走査手
   段の揺動角度をそれぞれ検出して記憶する手段と、前記
   記憶された方位角で示される方位のうち、ほぼ同一の方
   位から毎回の投射毎に受光が連続して検出されたとき
   の、対応する揺動角範囲のほぼ中位点を算出する手段
   と、前記記憶された方位角および揺動角範囲の中位点位
   置まで前記回転走査手段および揺動走査手段を駆動して
   光ビームの投射方向を固定する手段と、前記固定された
   投射方向で光ビームを投射してその反射光を受光し、そ
   の受光信号に基づいて前記観測点および光反射手段間の
   距離を測定する手段とを具備し、 この測定された距離
   およびそのときの方位角に基づいて光反射手段の位置を
   算出するように構成したことを特徴とする位置検出装
   置。
3. 【請求項３】 前記中位点が、前記記憶された方位角で
   示される方位のうちほぼ同一の方位から毎回の投射毎に
   連続して受光が検出されたときの、対応する揺動角範囲
   の最大値および最小値の平均値であることを特徴とする
   請求項２記載の位置検出装置。
4. 【請求項４】 前記中位点が、前記記憶された方位角で
   示される方位のうちほぼ同一の方位から毎回の投射毎に
   連続して受光が検出されたときの、対応する揺動角度の
   平均値であることを特徴とする請求項２記載の位置検出
   装置。
5. 【請求項５】 ほぼ同一の方位からの受光が最も多く連
   続したときに、対応する揺動角度データ群に基づいて前
   記中位点を算出することを特徴とする請求項３または４
   記載の位置検出装置。
6. 【請求項６】 前記回転走査手段と前記受光手段は、前
   記回転中心軸が略円錐形状を描くように上下に揺動する
   共通の台の上に固定されるように構成されていることを
   特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の位置検出装
   置。
7. 【請求項７】 観測点が移動体であり、この移動体に搭
   載されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか
   に記載の位置検出装置。