JP3504293B2 - 移動体の位置方位測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、移動体が移動するエリ
アに、入射した方向に反射する光反射器を複数配置し、
移動体上から光ビームを回転走査して出射し、複数の光
反射器のうち少なくとも３つの光反射器からの反射光を
移動体上で検知し、各反射器の位置と光反射器間の開き
角度に基づいて、移動体の現在位置を計測する位置方位
測定装置、さらに詳しくいえば、処理する情報量の削減
および光反射器の認識ミスをなくすように改良を施した
移動体の位置方位測定装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】上記移動体の位置計測装置の具体例とし
ては、無人搬送車等の移動体上からレーザビームを回転
走査して出射し、移動体とは別体に離間して配置した少
なくとも３つの光反射器（コーナキューブ）からの反射
光を移動体上で検知し、光反射器の位置と各光反射器間
の開き角度に基づいて、移動体の現在位置を計測するレ
ーザナビゲータが提案されている（特公平２─４８０６
９号，特開平１─１４５５１７号）。図６は上記レ−ザ
ナビゲ−タの具体的構成の一例を示すブロック図であ
る。本装置は、装置本体の上部に回転可能に支持された
円筒状のレーザスキャナ２５を備え、レーザスキャナ２
５の底部には、円筒体２６が下向きに突設されている。 【０００３】円筒体２６の下方には半導体レーザ２７が
設置され、この半導体レーザ２７からのレーザ光は、レ
ンズ２８を経由して平行光に整形された後、円筒体２６
内を通過してレーザスキャナ２５内のミラー２９で水平
方向に反射される。さらに円筒レンズ３０を経由して上
下方向の面ビームとなって、コーナキューブ２２へ向け
て出射される。なお、コーナキューブ２２は、少なくと
も３個が移動体の移動平面上に予め位置決めされ、配置
されている。また、装置本体内にはＤＣモータ３１が設
置され、このＤＣモータ３１の回転は、原動プーリ３
２，タイミングベルト３３および従動プーリ３４を介し
て、円筒体２６に伝達される。これによって、円筒体２
６およびレーザスキャナ２５は一体に回転し、レーザス
キャナ２５から出射されるレーザビームは水平面内で回
転走査されることになる。 【０００４】コーナキューブ２２からの反射光は、ミラ
ー２９によって下方へ反射され、ミラー３５，集光レン
ズ３６および干渉フィルタ３７を経由して、ホトダイオ
ード３８に入射する。ホトダイオード３８の出力は受光
回路３９へ送られ、受光信号となって演算処理回路４０
へ入力される。また、円筒体２６の下端部にはエンコー
ダ２３が一体に取り付けられ、このエンコーダ２３から
出力される角度信号および基準信号が演算処理回路４０
へ送られる。演算処理回路４０は、上記入力データに基
づいて三角測量の原理から移動体の位置と方位を算出
し、その結果をホストコンピュータ２４へ送出する。こ
のレーザナビゲータ２１によれば、移動体の位置および
方位がミリメートル、ミリラジアンの高い分解能で算出
されることになる。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】上記提案のレ−ザナビ
ゲ−タにおいて、配置される各光反射器は、移動体が移
動するどの位置から発射したレーザ光をも反射できるよ
うな反射角度を有している（特開平１−１４５５１７に
おいて定義される各光反射器は、エリア外からの発射さ
れるレーザ光に対する反射については記述されていない
が、原理的に移動体が移動するエリア内については、ど
の位置から発射したレーザ光をも反射できるような反射
角度を有していると解釈できる。）。図７はレ−ザナビ
ゲ−タによって現在の移動体位置を算出する原理を説明
するための図である。移動エリア４１に対し、移動体が
いずれの位置にいる場合でも少なくとも３つの光反射器
がレーザ到達距離内に存在するようにＲ１からＲ１１ま
での１１個の光反射器が配置されている。例えば、Ａ点
に移動体がいる場合、光反射器Ｒ９，Ｒ１０，Ｒ１１が
レーザ到達距離４２内に含まれる。このような移動エリ
アにおいて、移動体がＢ点に移動した場合、レ−ザ到達
距離４３内にはＲ２，Ｒ４，Ｒ９，Ｒ１０およびＲ１１
の光反射器が含まれることになる。そして、Ｒ４とＲ１
０の光反射器は移動体から見た場合、非常に接近してお
り、出射した光が反射光として戻ってきたとき、いずれ
の光反射器からの光であるか判別できない。 【０００６】そのため、このような位置に移動体が移動
した時には光反射器の認識ミスが生じやすく、算出され
る位置方位デ−タは信頼性に欠けるという欠点があっ
た。本発明の目的は、移動体エリア内を複数のセクショ
ンに分割し、配置される位置に応じ光反射器の反射有効
角度に制限を与えることにより信頼性の高い位置方位を
算出するとともに光反射器に対する情報量を減少させて
演算処理回路内のメモリの容量を削減しレ−ザナビゲ−
タ内の処理の簡素化を図ることができる移動体の位置方
位測定装置を提供することにある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明による移動体の位置方位測定装置は、移動体が
移動するエリアに、入射した方向に反射する光反射器を
複数配置し、前記移動体上から光ビームを回転走査して
出射し、前記複数の光反射器のうち少なくとも３つの光
反射器からの反射光を移動体上で検知し、各反射器の位
置と光反射器間の開き角度に基づいて、移動体の現在位
置を計測する装置において、前記移動体が移動するエリ
アを分割して複数のセクションを形成し、一部の光反射
器は前記移動体が移動するエリア内においてどの位置か
ら発射された光ビームをも反射できるような反射角度を
反射有効角度とし、前記移動体エリアの特定位置に対し
他の１つの光反射器と略同じ方向に位置づけられる光反
射器は、前記反射角度より小さな角度であって前記移動
体の特定位置方向には反射しない反射有効角度を持つよ
うに構成し、前記エリア内すべての光反射器の位置デ−
タとその反射有効角度デ−タを入力するためのデ−タ入
力手段と、前記各光反射器の反射有効角度に基づいて前
記各セクションにおける有効な光反射器番号を算出し、
各セクション毎に前記有効な光反射器番号をメモリ部に
記憶しておき、現在位置デ−タに基づき移動体が現在い
るセクションを選択し、選択セクション対応の光反射器
の情報である光反射器番号とその位置デ−タを前記メモ
リ部より読み出すエリア管理手段と、前記エリア管理手
段から読み出した光反射器情報を受け、光ビ−ムによる
デ−タと照らし合わせることにより、選択セクション対
応の光反射器の中から前記反射有効角度を考慮した３つ
の光反射器を抽出し、移動体の現在位置の算出に供する
データ抽出手段とを備えて構成してある。 【０００８】 【作用】上記構成によれば、各セクション毎にレ−ザの
到達しない光反射器の情報を登録する必要がないので、
演算量およびメモリを少なくできる。また、光反射器が
配置される位置により反射有効角度に制限を与えること
によって移動体の認識ミスはなくなり、信頼性の高い位
置方位を算出できる。 【０００９】 【実施例】以下、図面を参照して本発明をさらに詳しく
説明する。図１は、本発明による移動体の位置方位測定
装置の概要を説明するための図である。移動体である無
人搬送車２は、移動するための車輪２ａを備えており位
置方位を測定するレーザナビゲータ３，レーザ光を出射
および受光するレーザスキャナ４および無人搬送車２の
制御をおこなうホストコンピュータ１を搭載している。
無人搬送車２が移動する範囲内には、光反射器６が配置
されており、その個数は少なくとも３個以上である。レ
−ザスキャナ４は回転走査によって無人搬送車２の周囲
の各光反射器６に対しレ−ザ光を出射し、レ−ザ光を受
けた光反射器６は入射方向に光を反射する。レーザスキ
ャナ４は図６に示す従来のものと同一構成である。一部
の光反射器６は配置される位置によって、特定の方向か
らの入射光は反射しないように構成されている。すなわ
ち、反射有効角度に制限を設けている。 【００１０】図２は本発明に用いる光反射器の作り方お
よびその構造を説明するための図である。図２（ａ）は
円筒パイプ１０ａの周囲全体に反射シ−ト１０ｂを貼付
したもので、反射有効角度は３６０°である。原理は
（ｃ）に示す反射有効角度６０°のコ−ナキュ−ブを
（ｂ）に示すように６個各方向に向けて組み合わせたも
のと同じである。図２（ｄ）は上記（ａ）の光反射器１
０の外周面の半分に反射しない面１１ｂを設けた光反射
器１１（反射有効角度：１８０°）である。（ｅ）は光
反射器１１を上面から見た図である。反射しない面１１
ｂはこの部分に反射シ−トを貼付しないか、または反射
シ−トにカバ−をすることにより構成することができ
る。原理は（ｆ）および（ｇ）に示すように反射有効角
度６０°のコ−ナキュ−ブを３個設けたと同じである。
このようにして任意の反射有効角度の光反射器を作るこ
とができる。 【００１１】図３は、図１のレ−ザナビゲ−タの演算処
理回路の実施例を示すブロック図である。レーザナビゲ
ータ３はレーザスキャナ４と演算処理回路７とから構成
されており、演算処理回路７は位置方位算出部８，メモ
リ部９ａを含むエリア管理部９およびデ−タ入力部１２
から成っている。デ−タ入力部１２からは無人搬送車２
が移動するエリアに配置されている光反射器６のすべて
の位置デ−タとその反射有効角度のデ−タが入力され
る。また、エリアを何個のセクションに分割するかのデ
−タが入力される。エリア管理部９は、これらデ−タと
レ−ザ到達距離に基づき、エリアを分割して各セクショ
ン毎に用いることができる光反射器の番号を算出し、算
出した光反射器の番号とその反射有効角度を各セクショ
ン毎にメモリ部９ａに記憶する。 【００１２】エリア管理部９は、無人搬送車２の現在位
置（直前に算出した位置）に基づいて、無人搬送車２の
現在いるセクションを選択し、そのセクションの有効な
光反射器のデータをメモリ部９ａより読み出し位置方位
算出部８へ送出する。位置方位算出部８は、移動体の現
在位置方位を算出する際、エリア管理部９からの光反射
器の位置データを抽出して、必要な光反射器の位置を用
いて移動体の位置方位を算出する。すなわち、位置方位
算出部８は、移動体の現在位置で必要な光反射器の情報
のみを用いて演算する。演算された計測デ−タは、ホス
トコンピュータ１へ送られる。 【００１３】図４は、本発明装置が移動するエリア内の
光反射器の配置の一例を示す図である。移動エリア１４
内にＲ１〜Ｒ９，Ｒ１０′，Ｒ１１′の光反射器が設け
られている。図７で示した移動エリア４１と同じ形状の
エリアであり、光反射器の配置位置も同じであるが、Ｒ
１０′，Ｒ１１′の光反射器の反射有効角度を一定の方
向に制限している（例では、Ｒ１０′は第４象限からの
み、反射Ｒ１１′は第３現象からのみ反射する）点で異
なっている。図４（ｂ）に光反射器１７（Ｒ１０′）の
詳細を示してある。光反射器１７は９０°の反射有効角
度に設定されている。同様に光反射器１８の反射有効角
度も９０°に設定されている。 【００１４】無人搬送車がＡ点にいる場合にはレ−ザ到
達距離１５内の光反射器はＲ１０′，Ｒ１１′およびＲ
９の３個の光反射器であり、これらの光反射器の情報が
用いられる。無人搬送車がＢ点にいる場合にはレ−ザ到
達距離１６内の光反射器はＲ２，Ｒ９，Ｒ１０′，Ｒ１
１′およびＲ４の光反射器である。かかる場合、従来の
光反射器の構造ではＲ４，Ｒ１０のいずれからの反射光
であるか認識できなかったが、本発明ではＲ１０′から
の反射をなくすことができ、Ｒ４と判別できる。したが
って、Ｒ１０′の反射有効角度はＢ点に対しては無効と
なるため、Ｂ点を含むセクション対応にメモリ部にはＲ
２，Ｒ４，Ｒ９，Ｒ１１′が登録される。位置方位算出
部（抽出手段）８ではこのうち必要な３個の光反射器が
抽出される。 【００１５】図５は移動体位置方位測定のためのエリア
管理および位置方位算出を説明するためのフロ−チャ−
トである。エリア管理において、エリア内全ての光反射
器の位置データと反射有効角度データがデ−タ入力部１
２より入力される（ステップ（以下「Ｓ」という）
１）。次に、エリア分割数が入力され（Ｓ２）、エリア
管理部９はエリアを複数のセクションに分割する。そし
て、各セクションにおける光反射器番号を、入力された
各光反射器の反射有効角度と、予め判っているレーザ到
達距離に基づいて算出し（Ｓ３）、メモリ部９ａに各セ
クション毎に登録する（Ｓ４）。エリア管理部９は、位
置方位算出時には位置方位算出部８から現在位置デ−タ
（直前に求めた現在位置）を入力し（Ｓ５）、無人搬送
車２の現在いるセクションを選択する（Ｓ６）。そし
て、そのセクション対応のメモリ部９ａ内に登録されて
いる光反射器の情報（番号と位置データ）を出力する
（Ｓ７）。 【００１６】一方、位置方位算出部８では、エリア管理
部９からの光反射器情報を受取り（Ｓ９）、レーザスキ
ャナによるデータと照らし合わせて、必要な光反射器を
選択し（Ｓ１０）、選択した光反射器の位置デ−タと光
反射器間の開き角度に基づいて無人搬送車２の現在位置
方位を算出する（Ｓ１１）。 【００１７】 【発明の効果】以上、説明したように本発明は、移動エ
リアを複数のセクションに分割し、移動エリアに配置さ
れる位置によって光反射器の反射有効角度に制限を与
え、エリア管理部で各セクション毎に有効な光反射器の
みを登録することにより、移動体より光ビ−ムを投射し
たとき、同じ方向に光反射器が２個あっていずれの光反
射器からの反射光か認識できないような移動体エリア内
の特定の位置においても、いずれの光反射器からの反射
光かを特定でき、光反射器の認識ミスがなくなり、より
信頼性の高い位置方位を算出することができる。また、
光ビ−ムが到達しない光反射器の情報量を削減でき、各
セクション毎に登録する光反射器の個数が少なくでき、
メモリの容量を減少できるとともに演算量も少なくでき
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明による移動体の位置方向測定装置の概要
を説明するための図である。 【図２】本発明に用いる光反射器の構造を説明するため
の図である。 【図３】図１のレ−ザナビゲ−タの演算処理回路の実施
例を示すブロック図である。 【図４】本発明装置が移動するエリア内の光反射器の配
置の一例を示す図である。 【図５】移動体位置方位測定のためのエリア管理および
位置方位算出を説明するためのフロ−チャ−トである。 【図６】従来のレ−ザナビゲ−タの概略を説明するため
の図である。 【図７】従来の移動体計測装置の測定方法を説明するた
めの図である。 【符号の説明】 １，２４…ホストコンピュータ ２…無人搬送車（移動体） ３，２１…レ−ザナビゲ−タ ４，２５…レ−ザスキャナ ５…レ−ザ光 ６，１０，１１…光反射器 ７，４０…演算処理回路 ８…位置方位算出部 ９…エリア管理部 ９ａ…メモリ部 １２…デ−タ入力部 ２２…コ−ナキュ−ブ ２３…エンコーダ ２７…半導体レーザ ２８…レンズ ２９，３５…ミラ− ３０…円筒レンズ ３１…ＤＣモ−タ ３２…原動プーリ ３３…タイミングベルト ３４…従動プーリ ３６…集光レンズ ３７…干渉フィルタ ３８…ホトダイオード ３９…受光回路

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01C 15/00 G05D 1/02

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 移動体が移動するエリアに、入射した方
   向に反射する光反射器を複数配置し、前記移動体上から
   光ビームを回転走査して出射し、前記複数の光反射器の
   うち少なくとも３つの光反射器からの反射光を移動体上
   で検知し、各反射器の位置と光反射器間の開き角度に基
   づいて、移動体の現在位置を計測する装置において、 前記移動体が移動するエリアを分割して複数のセクショ
   ンを形成し、一部の光反射器は前記移動体が移動するエ
   リア内においてどの位置から発射された光ビームをも反
   射できるような反射角度を反射有効角度とし、前記移動
   体エリアの特定位置に対し他の１つの光反射器と略同じ
   方向に位置づけられる光反射器は、前記反射角度より小
   さな角度であって前記移動体の特定位置方向には反射し
   ない反射有効角度を持つように構成し、 前記エリア内すべての光反射器の位置デ−タとその反射
   有効角度デ−タを入力するためのデ−タ入力手段と、 前記各光反射器の反射有効角度に基づいて前記各セクシ
   ョンにおける有効な光反射器番号を算出し、各セクショ
   ン毎に前記有効な光反射器番号をメモリ部に記憶してお
   き、現在位置デ−タに基づき移動体が現在いるセクショ
   ンを選択し、選択セクション対応の光反射器の情報であ
   る光反射器番号とその位置デ−タを前記メモリ部より読
   み出すエリア管理手段と、 前記エリア管理手段から読み出した光反射器情報を受
   け、光ビ−ムによるデ−タと照らし合わせることによ
   り、選択セクション対応の光反射器の中から前記反射有
   効角度を考慮した３つの光反射器を抽出し、移動体の現
   在位置の算出に供するデータ抽出手段と、 を備えたことを特徴とする移動体の位置方位測定装置。