JP3677974B2

JP3677974B2 - 移動体の位置決め装置

Info

Publication number: JP3677974B2
Application number: JP33852997A
Authority: JP
Inventors: 司杉野; 進中川; 克己安田; 幸二三浦
Original assignee: アシストシンコー株式会社
Priority date: 1997-12-09
Filing date: 1997-12-09
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2017-12-09
Also published as: JPH11175147A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，表面に規則的なパターンが形成されたパンチング材やグレーチング材などの床材が敷かれたクリーンルーム等において，荷物の搬送などに用いられる移動体の位置決め装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイス工場のクリーンルーム等では，装置と装置，装置とストッカ等の間でウェーハ等の荷物を搬送し，移載アームなどにより移載を行う無人搬送車が用いられている。また，このようなクリーンルーム等では，床材としてパンチング材やグレーチング材など，規則的なパターンで貫通孔を全面に配した孔空き床材が用いられることが多い。
上記のような無人搬送車は，例えば図６に示すように，走行ルートに沿って床面３５上に配設された磁気スポットマーク３７からの横ズレ量を磁気センサ３２により検出し，制御装置３４で上記横ズレ量を０に保つように車体３１の方向を制御しながら走行する。また，所定の停止位置に停止した際には，車体３１に設置されたＣＣＤカメラ３３とその周囲に設けられた照明４０によりその停止位置での床面の画像を撮像し，その撮像画像（以下，作業時撮像画像という）上での上記パターン（各貫通孔）の位置データと，予め基準停止位置（上記移載アームなどの動作教示が行われる位置）において同様に撮像された撮像画像（以下，教示時撮像画像という）上での上記パターンの位置データとを上記制御装置３４で比較し，両者のズレに基づいて車体３１の位置決めを行う（上記ＣＣＤカメラ３３と上記制御装置３４とで位置決め装置を構成）。車体３１に設置された上記移載アームなどの作業装置は予め上記基準停止位置において動作教示されるため，車体３１を上記基準停止位置に正確に停止させるか，或いは上記基準停止位置からの車体停止位置のズレに基づいて上記作業装置の教示データを修正しなければ荷物の移載などの作業を正確に行うことができないからである。
【０００３】
停止した車体３１の基準停止位置からのズレの検出手順を具体的に説明すると，まず，上記基準停止位置に車体３１を停止させた状態で上記ＣＣＤカメラ３３により床面３５の教示時撮像画像（図７（ａ））が撮像され，上記制御装置３４内のメモリに記憶される。そして実際の作業時には，車体３１が停止した際に上記ＣＣＤカメラ３３により床面３５の作業時撮像画像（図７（ｂ），但し破線は図７（ａ）における各貫通孔３６の位置）が撮像される。続いて，上記メモリに記憶された上記教示時撮像画像，上記作業時撮像画像のそれぞれについて上記パターン（各貫通孔３６）の位置データ（例えば画像上での所定座標系における座標値）が計算される。そして，上記２つの撮像画像間で各貫通孔３６の対応付けが行われ，少なくとも２組以上の対応する貫通孔間のズレベクトルが計算され，それに基づいて車体３１の上記基準停止位置からの位置と角度のズレが求められる。上記２つの撮像画像間での各貫通孔３６の対応付けは，距離の近さで判断される。例えば，図７（ｂ）における貫通孔Ｐ_iは，図７（ａ）における貫通孔Ｐ_mと最も近い位置にあるため，これらが対応付けられ，両者のズレベクトルＶが計算される。
ところが，上述のような位置決め方法では，上記２つの撮像画像間での各貫通孔３６の対応付けを距離の近さに基づいて行うため，車体停止位置と上記基準停止位置とのズレが大きい場合には誤った対応付けを行ってしまう場合があり，車体の位置決めが正確に行えない可能性があった。
そこで，車体の停止位置と基準停止位置とのズレの大小に関係なく正確な位置決めを行うため，図８，図９に示すように，上記無人搬送車３１が所定の停止位置に停止した際の上記ＣＣＤカメラ３３の視野内の床面上に少なくとも１つ基準マーク３９を付設し，該基準マーク３９を基準として上記２つの撮像画像間での各貫通孔３６の対応付けが行われている。
具体的には，まず，上記基準停止位置に車体３１を停止させた状態（図９参照）で，上記ＣＣＤカメラ３３と照明４０とにより床面３５の教示時撮像画像（図８（ａ））が撮像され，上記制御装置３４内の演算装置４１（図９参照）により，上記教示時撮像画像における各貫通孔３６と基準マーク３９の位置データがそれぞれ計算され，それら位置データは上記制御装置３４内の記憶装置４２に記憶される。
【０００４】
続いて，実際の作業時には，車体３１が停止した際にその停止位置において上記ＣＣＤカメラ３３と照明４０とにより床面３５の作業時撮像画像（図８（ｂ），但し破線は図８（ａ）における各貫通孔３６の位置）が撮像され，上記教示時撮像画像の場合と同様，上記演算装置４１により上記作業時撮像画像における各貫通孔３６と基準マーク３９の位置データがそれぞれ計算される。次に，上記演算装置４１において，上記記憶装置４２に記憶された上記教示時撮像画像の各貫通孔３６の位置データと，上記作業時撮像画像における各貫通孔３６の位置データとの対応付けが行われる。この対応付けは，上記従来技術のように単なる画像上での距離の近さで判断されるのではなく，それぞれの撮像画像における上記基準マーク３９の位置データを基準として判断される。即ち，教示時撮像画像と作業時撮像画像とがそれぞれ図８（ａ），（ｂ）である場合，図８（ａ）に示す貫通孔Ｐ_mは，その傍の基準マーク３９を基準とすることにより，図８（ｂ）に示すＰ_iに対応すると判断される。この例において，上記のように画像上での距離の近さで対応付けを行うと，図８（ａ）に示す貫通孔Ｐ_mは図８（ｂ）に示すＰ_i′に対応すると判断されてしまう。
このようにして両撮像画像間の各貫通孔３６の対応付けが行われた後，上記演算装置４１では，対応する貫通孔３６間のズレベクトルＶがそれぞれ計算され，それに基づいて車体３１の上記基準停止位置からの位置と角度のズレが求められる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが，上述のような従来の位置決め装置では，床面撮像時に外部の照明等の外乱の影響などにより，車体３１の停止位置によっては上記基準マーク３９が鮮明に撮像できない可能性があった。また，上記基準マーク３９とその周りの貫通孔３６とが同じような明るさで撮像されると，その判別が不正確となったり時間がかかったりする可能性もあった。
また，例えば床面３５の表面に鏡面状の加工がされているような場合には，照明４０（図９参照）からの光が床面３５の表面で散乱されずに正反射で直接ＣＣＤカメラ３３に入射するため，図１０に示すように，照明の映り込み部分とその他の部分とで撮像画像上の明るさが大きく異なり，各貫通孔３６の位置データの正確な計測に支障をきたす可能性があった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，車体の位置決めをより容易且つ正確に行うことができる移動体の位置決め装置を提供することであり，更に具体的には，基準マークを常に鮮明に，且つ他のパターンと明確に判別可能に撮像できる移動体の位置決め装置を提供することが第１の目的であり，更に，撮像画像の各部の明るさを均一化して照明の映り込みによる悪影響を解消することが第２の目的である。
【０００６】
【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は，規則的なパターンと該パターンの規則性から外れた標示体とが形成された床面上に移動体を停止させて該停止位置での上記床面上の画像を撮像し，その撮像画像と，予め上記移動体を所定の基準停止位置に停止させた状態で撮像した上記床面の撮像画像とのズレを，それぞれの撮像画像上の上記規則的なパターンの上記標示体を基準とした比較により求める移動体の位置決め装置において，上記標示体に，上記規則的なパターンを構成する各要素と光学的に異なる表面処理が施されてなることを特徴とする移動体の位置決め装置として構成されている。
上記表面処理としては，低反射加工若しくは乱反射加工，或いは鏡面加工などが考えられる。
また，上記表面処理として鏡面加工を施す場合には，その位置が撮像手段の真下から外れている場合でもその表面において照明からの強い反射が確実に現れるようにし，撮像手段によって常に明確に撮像することができるように，その表面を凸型若しくは凹型の球面に成形することが望ましい。
また，移動体の走行の障害とならないよう，上記標示体は，例えば上記床面に埋め込んだり，上記規則的なパターンを構成する貫通孔に嵌め込むことも可能である。
更に，上記撮像手段の近傍に照明を設け，上記照明から照射された光を上記床面上の上記撮像手段の視野内に集光する反射板を取り付ければ，撮像画像の各部の明るさが均一化され，撮像画像を用いた画像処理をより正確，且つ容易に行うことが可能となり，更なる位置決め精度の向上が期待できる。
【０００７】
【作用】
本発明においては，移動体を停止させて該停止位置で撮像した撮像画像上で，上記標示体が常に床面上のパターンと異なる明るさで得られる。これにより，撮像画像からの上記標示体の検出が容易且つ確実に行えるため，上記撮像画像を用いた画像処理をより正確に行うことが可能となり，位置決め精度の向上が期待できる。尚，上記表面処理として凸型若しくは凹型球面の鏡面加工が施された場合には，上記標示体の位置が撮像手段の真下から外れている場合でもその表面において照明からの強い反射が確実に現れるため，上記撮像手段によって常に明確な撮像画像を得ることができる。また，上記標示体を，上記床面に埋め込んだり，上記規則的なパターンを構成する貫通孔に嵌め込むことにより，上記標示体が移動体の走行の障害となることが防止される。
また，上記反射板により，上記照明からの光が上記撮像手段の視野内全体に渡ってほぼ均一に照射される。これにより，照明の映り込みによる撮像画像内での明るさの不均一が解消され，撮像画像を用いた画像処理をより正確，且つ容易に行うことが可能となり，更なる位置決め精度の向上が期待できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照して，本発明の実施の形態及び実施例につき説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態及び実施例は本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の実施の形態に係る移動体の位置決め装置１０を含む無人搬送車１の概略構成を示す断面模式図，図２は床材３５に設けられる基準マーク９の概略構成を示す模式図，図３は上記移動体の位置決め装置１０における反射板２による照明４０からの光の反射状態の一例を示す模式図，図４は本発明の実施例に係る基準マーク９′を付設した床材３５の撮像画像の一例を示す図，図５は上記基準マーク９′の概略構成を示す模式図である。
本実施の形態では，クリーンルーム内を走行し，所定の停止位置で停止して，上部に搭載された移載アームなどの作業装置を教示データに基づいて動作させることにより荷物の移載などを行う無人搬送車１（移動体の一例）を用いて説明する。尚，上述した従来の技術と同様の構成については同符号を付してその詳細な説明は省略する。
本実施の形態に係る無人搬送車１に搭載される位置決め装置１０は，上記従来の技術に係る無人搬送車３１に搭載される位置決め装置と異なり，ＣＣＤカメラ３３の視野を囲むように反射板２が設けられている。図３に示すように，照明４０から照射された光は，上記反射板２により，ＣＣＤカメラ３３の視野内の床面３５上に集光される。これにより，従来，照明の映り込みが生じていた照明４０の真下部分以外の周辺部分においても，床面で正反射した光が上記ＣＣＤカメラ３３に入射するため，撮像画像の各部の明るさが均一化される。従って，撮像画像を用いた画像処理，例えば各貫通孔３６の位置データの計測等をより正確，且つ容易に行うことが可能となる。
【０００９】
また，本実施の形態に係るクリーンルーム内の床材３５に付設された基準マーク９（標示体の一例）は，図２に示すように，その表面が光を散乱するような黒色系に加工された（低反射加工若しくは乱反射加工の一例）矩形状に形成され，上記無人搬送車３１が所定の停止位置に停止した際に，ＣＣＤカメラ３３の視野内に入る位置に少なくとも１つ付設される。また，上記基準マーク９は，上記無人搬送車１の走行の障害とならないよう，床面３５上に面一となるように埋め込まれている。上記基準マーク９は，上述のように表面に黒色系の散乱加工を施すことにより照明４０から照射される光の上記ＣＣＤカメラ３３方向への反射を小さくしており，これは床面上のパターンを構成する貫通孔３６とは光学的に異なる処理であるため，撮像画像上では上記基準マーク９と貫通孔３６とで異なる明るさが得られる。これにより，撮像画像上で上記貫通孔３６と基準マーク９とが明確に判別できるため，上記基準マーク９の検出が容易に行える。また，上記基準マーク９の形状を上記パターンを構成する貫通孔８と異なる矩形状としたことで，その検出が更に容易となる。
以上説明したように，本実施の形態に係る位置決め装置１０では，上記反射板２により撮像画像の各部の明るさが均一化されるため，撮像画像を用いた画像処理，例えば各貫通孔３６の位置データの計測等をより正確，且つ容易に行うことが可能となり，位置決め精度の向上が期待できる。
また，上記位置決めに用いられる基準マーク９の表面には，床面３５上の規則的なパターンを構成する貫通孔３６と光学的に異なる黒色系散乱加工が施されており，撮像画像上で上記貫通孔３６と基準マーク９とが明確に判別できるため，上記基準マーク９の検出が容易に行え，更に位置決め精度の向上が期待できる。
【００１０】
【実施例】
上記実施の形態では，床材３５に付設される標示体として，その表面が光を散乱するような黒色系に加工された矩形状の基準マーク９を用いたが，これに限られるものではなく，床面上のパターンと光学的に異なる処理を施すことにより撮像画像上で互いに異なる明るさを持つようにしたもの（低反射加工，鏡面加工等）であれば，同じように撮像画像からの検出が容易に行えるという効果を奏する。例えば，上記標示体として，その表面が球状で且つ鏡面に形成された基準マーク９′（図４，図５参照）を用いることもできる。この基準マーク９′は，表面を鏡面加工することにより上記照明４０からの反射を大きくしているため，上記床面上のパターン（貫通孔３６）と異なる明るさが得られ，撮像画像からの検出が容易に行える。更に，上記基準マーク９′は表面が球面状に形成されているため，その位置が上記ＣＣＤカメラ３３や照明４０の真下から外れている場合でも，その表面において照明４０からの強い反射が確実に現れ，ＣＣＤカメラ３３によって常に明確に撮像される。尚，上記基準マーク９′の表面は必ずしも凸型に成形する必要はなく，凹型の球面状であってもよい。また，照明４０とＣＣＤカメラ３３が常に上記基準マーク９′の真上付近にくるように車体１を停車させられる場合には，上記基準マーク９′は平面状の鏡面体であってもよい。
また，上記基準マーク９及び９′のように，床面上のパターンと異なる明るさを持つように形成された標示体を用いる場合には，床面上のパターンと該標示体とは明確に判別することができるため，上記標示体は必ずしも上記パターンを構成する貫通孔３６から外れた位置に設ける必要はなく，例えば上記貫通孔３６に嵌め込むようにして設置してもよい。
逆に，上記パターンを構成する貫通孔８から外れた位置に標示体を設ける場合には，必ずしも標示体を他のパターンと異なる明るさとなるように形成する必要はなく，例えば貫通孔としてもよい。即ち，上記標示体は，最低限の条件として，床面上に形成されたパターンの規則性から外れたもの，つまり上記パターンと判別可能なものであればよい。
尚，床面３５の表面が鏡面状に加工されている場合には，上記基準マークとしては，鏡面加工を施した上記９′ではなく，散乱加工，低反射加工を施した上記９を用いることが望ましい。鏡面加工を施した基準マーク９′を用いると，該基準マーク９′の画像が床面３５の表面の画像に埋没し，却って検出が困難になるからである。このように，上記基準マークの表面処理は，床面３５の表面やパターンの処理に応じて最適なものを選択する必要がある。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明は，規則的なパターンと該パターンの規則性から外れた標示体とが形成された床面上に移動体を停止させて該停止位置での上記床面上の画像を撮像し，その撮像画像と，予め上記移動体を所定の基準停止位置に停止させた状態で撮像した上記床面の撮像画像とのズレを，それぞれの撮像画像上の上記規則的なパターンの上記標示体を基準とした比較により求める移動体の位置決め装置において，上記標示体に，上記規則的なパターンを構成する各要素と光学的に異なる表面処理が施されてなることを特徴とする移動体の位置決め装置として構成されているため，撮像画像上で上記標示体が上記床面上のパターンと異なる明るさとなり，撮像画像からの上記標示体の検出が容易に行える。これにより，上記撮像画像を用いた画像処理をより正確に行うことが可能となり，位置決め精度の向上が期待できる。
上記表面処理としては，低反射加工若しくは乱反射加工，或いは鏡面加工などが考えられるが，上記表面処理として鏡面加工を施す場合には，その表面を凸型若しくは凹型の球面に成形することにより，その位置が撮像手段の真下から外れている場合でもその表面において照明からの強い反射が確実に現れるため，上記撮像手段によって常に明確な撮像画像を得ることができる。
また，上記標示体を，上記床面に埋め込んだり，上記規則的なパターンを構成する貫通孔に嵌め込むことにより，上記標示体が移動体の走行の障害となることを防止できる。
また，上記撮像手段の近傍に照明を設け，上記照明から照射された光を上記床面上の上記撮像手段の視野内に集光する反射板を取り付ければ，撮像画像の各部の明るさが均一化され，撮像画像を用いた画像処理をより正確，且つ容易に行うことが可能となり，更なる位置決め精度の向上が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る移動体の位置決め装置１０を含む無人搬送車１の概略構成を示す断面模式図。
【図２】床材３５に設けられる基準マーク９の概略構成を示す模式図。
【図３】上記移動体の位置決め装置１０における反射板２による照明４０からの光の反射状態の一例を示す模式図。
【図４】本発明の実施例に係る基準マーク９′を付設した床材３５の撮像画像の一例を示す図。
【図５】上記基準マーク９′の概略構成を示す模式図。
【図６】従来技術に係る床材３５及び該床材３５上を走行する無人搬送車３１の概略構成を示す模式図。
【図７】上記無人搬送車３１に搭載される位置決め装置による位置決め（基準マークなし）に用いられる教示時撮像画像（ａ）と作業時撮像画像（ｂ）の一例を示す図。
【図８】上記無人搬送車３１に搭載される位置決め装置による位置決め（基準マークあり）に用いられる教示時撮像画像（ａ）と作業時撮像画像（ｂ）の一例を示す図。
【図９】上記無人搬送車３１（位置決め装置を含む）の概略構成を示す断面模式図。
【図１０】上記無人搬送車３１に搭載される位置決め装置による床面撮像画像の一例を示す図。
【符号の説明】
１…無人搬送車（移動体の一例）
４…制御装置
９，９′…基準マーク（標示体の一例）
１０…位置決め装置
３３…ＣＣＤカメラ
３５…床材
３６…貫通孔（規則的なパターンを構成）
４０…照明
４１…演算装置
４２…記憶装置

Claims

規則的なパターンと該パターンの規則性から外れた標示体とが形成された床面上に移動体を停止させて該停止位置での上記床面上の画像を撮像し，その撮像画像と，予め上記移動体を所定の基準停止位置に停止させた状態で撮像した上記床面の撮像画像とのズレを，それぞれの撮像画像上の上記規則的なパターンの上記標示体を基準とした比較により求める移動体の位置決め装置において，
上記標示体に，上記規則的なパターンを構成する各要素と光学的に異なる表面処理が施されてなることを特徴とする移動体の位置決め装置。
上記表面処理が低反射加工若しくは乱反射加工である請求項１記載の移動体の位置決め装置。
上記表面処理が鏡面加工である請求項１記載の移動体の位置決め装置。
上記鏡面加工された上記標示体の表面が凸型若しくは凹型の球面に成形された請求項３記載の移動体の位置決め装置。
上記標示体が，上記床面に埋め込まれてなる請求項１〜４のいずれかに記載の移動体の位置決め装置。
上記規則的なパターンが貫通孔により構成され，上記標示体が上記貫通孔に嵌め込まれてなる請求項１〜５のいずれかに記載の移動体の位置決め装置。
上記撮像手段の近傍に設けられた照明と，
上記照明から照射された光を上記床面上の上記撮像手段の視野内に集光する反射板とを具備する請求項１〜６のいずれかに記載の移動体の位置決め装置。