JP4406578B2 - 洗車機 - Google Patents

Description

本発明は、洗車機と自動車との相対移動により自動車の車体面を洗浄する洗車機に関し、特に洗車機本体の上方から自動車を撮像するカメラ装置を備えた洗車機に関する。

カメラ装置を備えた洗車機としては、特開平６−２０６５１９号公報が知られている。この洗車機は、自動車を上方及び側方から撮影するカメラ装置を備え、このカメラ装置で撮像した画像をその濃淡信号に基づいて画像処理し、これによって得られた車体輪郭に沿って各種洗車処理装置をアプローチさせて洗車を行うように構成されている。この装置によれば、車体の輪郭から突出する突起物（キャリア、ドアミラー、フェンダーミラー等）が判断でき、その突起物を含む車体輪郭に沿って洗浄ブラシや乾燥ノズルを接離させることができるものである。

このような洗車機で、夜間のように周囲が暗い条件でも撮影が行えるようにするため、車体面を照明する照明装置を備えることが考えられる。しかしながら、検出する自動車を上方から照明しただけでは、光が当たらず床面とのコントラストが取れない突起物を認識することができない。
特開平６−２０６５１９号

本発明が解決しようとする課題は、夜間においても突起物を確実に認識することができるカメラ付きの洗車機を提供することにある。

本発明は上記課題を解決するため、洗車機の前面側上方に設けられ洗浄する自動車を上方から撮像可能なカメラ装置と、カメラ装置の撮像領域内にある自動車を照明する車体照明手段と、カメラ装置の撮像領域内にある床面を照明する床面照明手段とを備えたものである。床面照明手段の出力を車体照明手段よりも大きくするのが望ましい。

本発明によれば、夜間などの周囲が暗い条件で洗車を行う場合であっても、車体の輪郭やこの輪郭から突出する突起物を検知できるようになり、突起物の取付位置を把握することができる。

以下、実施例１に示す洗車機。

以下、本発明の実施例１について図面を基に説明する。図１は実施例１の構成を示す側面図、図２は同じく平面図で、ここでは自動車を跨ぐように洗車機本体が走行して車体の洗浄・乾燥をはかる門型洗車機に実施した例を示している。

洗車機本体１は、左右一対のレール２，２上を往復走行し、レール２，２間に停車される自動車を跨ぐように移動する。３，４，４は洗車機本体１に設けられる洗車処理装置としての回転ブラシで、３は車体面に沿って昇降動作し主に車体上面を洗浄する上面ブラシ、４，４は車体面に沿って開閉動作し車体の側面および前後面を洗浄する左右一対の側面ブラシである。５，６，６は洗車機本体１に設けられ洗浄後の車体の乾燥をはかる洗車処理装置としてのブロワノズルで、５は車体面に沿って昇降動作する上面ブロワノズル、６，６は車体面に沿って出没動作する左右一対の側面ブロワノズルである。

７Ａ，７Ｂは洗車エリアに進入する自動車や洗車中の自動車を撮像するカメラ装置で、７Ａは本体１後部上方の幅方向中央に設けられ、主に取付位置から斜め前方を撮像する第１のカメラ装置、７Ｂは本体１前面上方の化粧板内における幅方向中央に設けられ、主に取付位置から直下方向を撮像する第２のカメラ装置である。８は本体１の前方に位置して設けられ本体１の走行に伴い自動車の側方からの形状（シルエット）を読み取る車形検出装置、９は洗車機本体１が単位距離走行する毎にパルス出力するエンコーダ、１０，１０は本体１を走行させるモータである。１１，１２は周囲が暗い夜間等に点灯される照明装置で、１１，１１は本体１の化粧板内における左右にそれぞれ設けられ、自動車の上面を照明する車体照明装置、１２，１２は本体１の脚部下方に左右それぞれ設けられ、主に前記第２のカメラ装置７Ｂの撮像範囲の床面を照明する床面照明装置である。１３，１３は本体１内面における前記第１のカメラ装置７Ａと第２のカメラ装置７Ｂの両方で撮影可能な位置に取り付けられる補正用ランプである。

洗車する自動車を本体１の前方より進入させ、図２に示すように、本体１手前の停車位置で停車させてから本体１を往復走行させて洗車を行う。例えば１往復で洗車する場合は、まず本体１を前方へ往行させ、車形検出装置８で読み取った車体形状に合わせてブラシ３・４・４を制御し車体面のブラッシング洗浄を行い、続いて洗車機を復行させブロワノズル５，６，６から車体に空気を吹き付けて車体面の乾燥をはかる。もちろん、この１往復の洗車以外にも洗車機を２往復・３往復させて様々なニーズに応じた洗車動作をさせることができる。

図３はカメラ装置７Ａ，７Ｂの機能・動作を説明する説明図で、図３（ａ）は第１のカメラ装置７Ａ、図３（ｂ）は第２のカメラ装置７Ｂの機能・動作を示している。

第１のカメラ装置７Ａは、洗車機本体１がレール２・２後端の待機位置にあるとき、レール２・２先端近くまで撮像できる撮影範囲Ｒ１が与えられ、この待機位置で自動車がない状態の画像ａ１と、自動車が停止位置に停車された状態の画像ａ２を撮像する。取り込まれた画像ａ１は、主に基礎画像との比較により補正値を算出するのに使用され、画像ａ２はナンバープレート、ドアミラー、カスタムミラー、サイドポールの位置確認に使用される。

第２のカメラ装置７Ｂは、洗車機本体１の前方直下を撮像できる撮影範囲Ｒ２が与えられ、洗車開始から洗車機本体１が一定距離走行する毎に随時画像を撮像する。ここでは、待機位置において自動車がない状態の画像ｂ１を取り込み、洗車中に車形検出装置８でリアミラーＲＭを検出したときの画像ｂ２を取り込んだことを表しており、画像ｂ１は、主に基礎画像との比較により補正値を算出するのに使用され、画像ｂ２はリアミラーの位置確認に使用される。

図４はカメラ装置７Ｂの構造を示す説明図である。カメラ装置７Ｂは、ＣＣＤを内蔵したカメラモジュール１４、カメラ駆動用の回路基板１５、照度を検出する照度センサ１６、カメラモジュール１４及び照度センサ１６の露出面を開閉するカバー装置１７から構成され、洗車機本体１の前面上方に備えられた化粧板内に収容されている。照度センサ１６は、前記照明装置１１，１２の点灯／消灯、及びカメラのシャッター速度切替の基準となる洗車機本体１の周囲照度を検出するのに使用される。カバー装置１７は、エアシリンダ１７Ｓとカバー１７Ｃとで構成され洗車動作中に回転ブラシ等から飛散してくる洗浄水や空気中の埃からカメラモジュール１４の撮影面及び照度センサ１６の検出面を保護するのに使用される。尚、カメラ装置７Ａは、洗車機本体１の後部上方に前方下向きの俯角をもって取り付けられており、直射日光の影響を少なくするため本体前面上部にひさしを形成している他は、上記カメラ装置７Ｂと同様に構成されている。

図５は照明装置１１，１２の機能・動作を説明する説明図である。これら照明装置は、カメラ装置７Ａ，７Ｂで撮像される画像上で光量が均一になるよう、車体照明装置１１よりも床面照明装置１２の光量を大きくしている。ここでは、車体照明装置１１を２０Ｗ、床面照明装置１２を６０Ｗとすることで最良の条件を得ることができた。

車体照明装置１１，１１は、本体１の化粧板内における左右位置から、第２のカメラ装置７Ｂの撮像範囲Ｒ２内にある自動車上面を照明できるよう、下方内向きやや斜め前方に指向させた状態で取り付けられ、夜間等の洗車において自動車の上面を照明する。この照明装置は、周囲が暗い夜間等で車体をライトアップすることを主目的としている。

床面照明装置１２，１２は、本体１の左右脚部下方から、第２のカメラ装置７Ｂの撮影範囲Ｒ２内にある床面を照明できるよう、やや斜め内側前方に指向させた状態で取り付けられ、夜間等の洗車において洗車エリアの床面を照明する。この照明装置は、周囲が暗い夜間等で床面をライトアップすることを主目的としており、車体端部から張り出している突起物を検出する場合にも有効となる。

図６は実施例１の制御系を説明するブロック図である。２０は洗車制御ボードで、画像処理ボード２１及び車形検出ボード２９から得た自動車の位置，形状，装備等に関する情報に基づき、洗車駆動ボード２２を介してブラシ３・４・４，ブロワノズル５・６・６等の洗車処理装置を作動させ、自動車の位置，形状，装備等に合わせて洗車を行う。２３は操作部で、洗車内容の選択や洗車の開始入力を行う他、操作する人に対し表示や音声で注意事項や操作手順等を案内出力するものである。

画像処理ボード２１は、カメラ装置７Ａ，７Ｂで撮像された自動車の画像を記憶・処理して種々の検出操作を行うもので、カメラ装置７Ａ，７Ｂが接続され照度センサ１６が検出する周囲の明るさに基づき、画像駆動ボード２４を介して照明装置１１，１２及び補正用ランプ１３の点灯／消灯を切り替えたり、カメラ装置のシャッター速度の切り替えたりするほか、カメラ装置のカバー装置１７の開閉制御、照明装置１１，１２の玉切れ検出を行っている。この画像処理ボード２１は、画像記憶部２５，画像補正部２６，ナンバープレート位置検出部２７，突起物確認部２８を備えている。

画像記憶部２５は、カメラ装置７Ａ，７Ｂで撮像された画像データを記憶するもので、洗車開始時や洗車中に撮像される画像や、カメラ装置取り付けの基準となる基礎画像などを一時記憶し、洗車が終了すると洗車中に記憶した画像データを外部メモリ２９へ転送する。この外部メモリ２９は、過去に洗車した自動車の画像データを一定期間保存し、保存したデータは故障やトラブルがあった場合の原因究明や事実確認に使用することができる。すなわち、洗車中に何らかのトラブルが発生し洗車が途中で停止した場合、各カメラ装置７Ａ，７Ｂでその状態を撮像し、車形検出装置８等のデータと合わせて外部メモリ２９に保存しておくことで、後日のトラブル解消に役立てることができる。尚、外部メモリ２９は着脱可能なカード型のフラッシュメモリを使用することが望ましい。

画像補正部２６は、カメラ装置７Ａ，７Ｂの撮影方向にずれが生じた場合に、取り込んだ画像を基礎画像に合うよう補正するもので、画像記憶部２５に予め記憶した基礎画像と、洗車開始時に撮像した画像とを比較しその画像のずれを補正する。画像のずれは、各画像中における補正用ランプ１３，１３の位置に基づいて検出され、このずれに基づいて上下・左右・回転の３成分についてそれぞれ補正値を設定し、撮像した画像を補正する。

ナンバープレート位置検出部２７は、画像記憶部２５で記憶した画像データに基づき自動車のナンバープレートを検出するもので、第１のカメラ装置７Ａで撮像された停車位置に停車した自動車の画像を基に、車体前面にあるナンバープレート部分を抽出しその位置（自動車幅方向の位置）とプレート周囲の形状・構成を検知する。ナンバープレートの検出は、停車位置に停車した自動車の画像から自動車のエッジを抽出し、この自動車の画像からパターンマッチングの手法で所定の四角形状を検索することでなされる。ナンバープレートの位置は、特定された画像上でのナンバープレートについて四隅の二次元座標を算出し、その二次元座標のＸ及びＹ成分を、第１のカメラ装置７Ａの取付高さ及び撮影俯角、ナンバープレートの地上高のパラメータに基づいて変換し、車体幅方向における位置とその周囲の形状・構成を検知をすることでなされる。

突起物確認部２８は、画像記憶部２５で記憶した画像データに基づき自動車に装備される突起物の位置を確認するもので、第２のカメラ装置７Ｂで撮像された画像を基に車体にある突起物部分を抽出しその自動車幅方向の位置を検知する。突起物位置の検出は、車形検出装置８でカスタムミラー，サイドポール，リアミラー等の突起物があると認識された場合に実行され、ナンバープレート位置検出部２４と同様に、自動車のエッジを抽出し、この自動車の画像からカスタムミラー，サイドポール，リアミラー等をそれぞれの形状に応じたタイプ画像（予め登録される類型化されたパターン画像）とのマッチングで特定し、その車体幅方向における位置を検知をすることでなされる。

車形検出装置８は、洗車機１の前方に備えられ自動車を幅方向に挾むようにして、発光素子を上下に複数配列させた発光部８ａと、発光素子とそれぞれに１体１で対応させて受光素子を複数配列させた受光部８ｂとを対向させて設け、発光部８ａと受光部８ｂの間で授受される光信号を自動車が遮ることで、車形を読み取るものである。

車形検出ボード２９は、車形検出装置８で検出された自動車の形状を記憶・処理して種々の検出操作を行うもので、検出駆動部３０，車形記憶部３１，突起物検出部３２，前端検出部３３，後端検出部３４からなっている。

検出駆動部３０は、発光部８ａと受光部８ｂを所定タイミングで走査するもので、洗車機本体１の走行に伴うエンコーダ９からのパルス信号をトリガーとして、洗車機１が単位距離移動する毎に繰り返し発光部・受光部間で光信号の送受を実行させる。すなわち、発光部に信号出力して発光素子を上から順に発光させ、これと同期して発光素子と対向した受光素子における受光レベルを順に取得するようにして、車体検出を実行させ、一つの発光素子からの光をそれと水平に対向する受光素子で検出して、各素子間で車体検出させる。

車形記憶部３１は、検出駆動部３０での検出駆動に伴い受光部から車体検出信号を取り込んで自動車の車体面位置を検知し、この車体面位置を本体１の単位距離走行毎に蓄積して、自動車側方の形状（シルエット）を形成する。突起物検出部３２は、車形記憶部３１で記憶した車形を基に車体面の局部的な起伏をとらえて突起物を認識し、その突起物の位置や形状に応じて突起物の種別を特定するもので、突起物の認識からその位置と種別の特定をする方法については、例えば特開平８−２２５０６５号に開示される方法で可能である。前端検出部３３は、車形記憶部３１で記憶した車形を基に自動車の前端位置を検出し、後端検出部３４は、車形記憶部３１で記憶した車形を基に自動車の後端位置を検出するものである。

以上のように、洗車制御ボード２０には、画像処理ボード２１及び車形検出ボード２９から、ナンバープレート，突起物，車体形状など、洗車対象となる自動車の情報が集められ、これにより異常停止したりナンバープレートや突起物を破損したりすることのない、安全で効率の良い洗車を可能にしている。

このように構成する実施例１の洗車機について動作を説明する。図７は洗車時の動作要部を説明するフローチャート図である。
まず、自動車が入車する前に、洗車機本体１が待機位置にいる状態で、各カメラ装置７Ａ，７Ｂ毎に撮像し、画像補正部２６においてこの画像と基礎画像とを比較して補正値の算出が実行される（１）。この画像補正は、営業開始前や洗車開始前といった所定のタイミングで行われる。

自動車が図３（ａ）に示す停止位置に停車されると、第１のカメラ装置７Ａで撮像し、ナンバープレート位置検出部２７においてこの画像に基づきナンバープレートの位置検出が実行される（２）。尚、自動車の停車位置検出は、図示しないビームセンサ等の公知の非接触式スイッチにより行われる。この他、タイヤの乗り入れによりスイッチングされるタイヤスイッチとしたり、車形検出装置８で代用させるようにしても良い。

自動車が適正な停車位置に停車され、洗車機本体１側で洗車可能であることを確認すると洗車ルーチンが実行される。ここで、操作部２３が洗車機本体１前面にある場合は、運転者は操作部２３で必要な操作入力（スタートキー入力等）をすることにより洗車を実行させることができる。また、ドライブスルー式で操作部が洗車エリア手前の本体１と離れた位置にある場合は、洗車エリアへ進入した時点で操作入力が済んでいるので、所定時間後自動的に洗車が実行される。

洗車開始指令がなされると、カメラ装置の照度センサ１６により洗車機本体１の周囲の明るさが検出される（３）。ここで、所定の明るさよりも暗い（例えば夜間である）と判断されると、照明装置１１，１２を点灯（４）させてから洗車ルーチンをスタートさせ、所定の明るさ以上と判断されると、照明装置１１，１２を点灯させずに洗車シーケンスをスタートさせる（５）。車体照明装置１１，１１を点灯させることにより車体全体がライトアップされ、周囲とのエッジ検出がし易くなり、床面照明装置１２，１２を点灯させることにより車体を挟んだ背景面がライトアップされ、車体前端・後端との境が強調されてよりエッジ検出がし易くなる。

洗車シーケンスは、操作部２３で選択される洗車コースに異なるものであるが、洗車機本体１を走行させて車形検出装置８で車体形状を検出する車形検出工程と、車形検出工程で読み取った車体形状に合わせてブラシ３・４・４を制御し車体面をブラッシングするブラシ工程と、車体形状に合わせてブロワノズル５，６，６を制御し車体に空気を吹き付ける乾燥工程とが適宜組み合わされて実行される。尚、車形検出工程は、ブラシ工程と同時に実行しても良く、洗車機本体１が最初に往行する工程で行えば良い。但し、車形検出工程とブラシ工程を同時に行う場合は、洗浄ブラシからの水滴飛散が予想されるので、第１のカメラ装置７Ａはカバー装置を閉じた状態とし、画像撮影は第２のカメラ装置７Ｂのみで行われる。

車形検出工程では、洗車機本体１の走行に伴うエンコーダ９からのパルス信号をトリガーとして、洗車機１が単位距離移動する毎に車形検出装置８で車体形状が読み取られるとともに、この車体形状の読み取りと同期して第２のカメラ装置７Ｂで画像が撮像される。車形検出装置８では、車形記憶部３１において洗車する自動車のシルエットが形成され、形成した車形データから突起物検出部３２にて車体の突起物の位置と種別、前端検出部３３にて車体の前端位置、後端検出部３４にて車体の後端位置がそれぞれ検出される。突起物検出部３２において突起物を検知すると、その位置で第２のカメラ装置７Ｂが撮像した画像を読み出し、画像処理部２１の突起物確認部２８にてこの画像に基づき突起物が自動車の幅方向のどの位置にあるかが確認される。

ブラシ工程では、自動車前面を側面ブラシ４・４でブラッシングする場合は、ナンバープレート位置検出部２７で検出したナンバープレートの位置とその周囲の形状・構成に応じ、ナンバープレートを折り曲げることのないよう、ブラシ４・４の接触圧を弱くしたり、或いはブラシ４・４の回転方向や回転数を調整するといった公知の方法で防止措置を講じる。ナンバープレート位置検出部２７で検出したナンバープレートの周囲の形状・構成から折り曲げる危険が低いと判断される場合は、防止措置を講じることなく車体前面をブラッシングさせる。なお、ナンバープレート検出部２７でナンバープレートを認識できずその位置や周囲形状が特定ができなかった場合は、従来と同様に車体前面全体に防止措置を講じる。

ブラシ工程または乾燥工程において、突起部検出部３４で検出した突起物の位置にブラシやブロワノズルが到達すると、同検出部３４で与える突起物の位置や種別に応じて、突起物を破損することのないよう回避動作させる。この時、側面ブラシ４・４や側面ブロワノズル６・６を回避動作させる場合に、突起物確認部２８で突起物の自動車幅方向の位置が確認できていれば、突起物と触れる可能性がある側のブラシやブロワノズルのみを回避動作させる。なお、突起物確認部２８で突起物の自動車幅方向の位置が確認できない場合は、従来と同様にブラシ４・４やブロワノズル６・６を左右対称に回避動作させる。

洗車シーケンスが終了すると、車形検出装置８で検出した車形および突起物のデータ、および画像処理部２１で使用した画像データやナンバープレート・突起物の位置データなどを外部メモリ２９へ転送し（６）、リタンする。外部メモリへ記憶したデータは、異常発生時，事故発生時，苦情発生時などの検証用データとして使用できる。

続いて、上記車形検出工程における突起物の位置認識について説明する。ここでは、突起物としてリアミラーを検出した場合について説明する。
車形検出工程は、洗車機本体１が図３（ｂ）における待機位置Ｐ１から前端位置まで走行する往行時に実行される。リアミラーＲＭの画像は、洗車機本体１が点線位置Ｐ２まで走行したときに第２のカメラ装置７Ｂにて撮像されるものであるが、車形検出装置８が遅れてこの点線位置Ｐ２に到達してリアミラーＲＭを検知することになるので、予めこの点線位置Ｐ２で第２のカメラ装置７Ｂが撮像した画像を読み出してリアミラーの位置確認が行われることになる。

図８は夜間洗車で洗車機本体１が位置Ｐ２にいるときに撮像した画像を示しており、図８（ａ）は床面照明装置１２を点灯していないときの画像、図８（ｂ）は床面照明装置１２を点灯しているときの画像を表している。

リアミラーＲＭが装備される自動車の多くはワンボックスタイプの車両であり、リアミラーＲＭはルーフ後縁部からリアガラス面に臨ませて取り付けられている。このタイプの車両の場合、車体面（ルーフ面）は車体照明装置１１の照明に明るく検出されるが、リアガラス面はやや暗く検出される。ここで、床面照明装置１２を点灯しない場合は、図８（ａ）に示すように、リアガラス面は床面の明るさと同程度となってしまい、その輪郭を検出することは困難となる。これに対し、床面照明装置１２の照明により床面をライトアップすると、図８（ｂ）に示すように、リアガラス面と床面とのコントラストが明確となり、リアガラス面の輪郭が明確となる。同時に、リアガラス面から飛び出すリアミラーの輪郭も抽出でき、基礎画像を基にその差分から自動車のイメージだけを抽出し、抽出した自動車のイメージからパターンマッチングの手法でリアミラーの形状を検索することができる。これによりリアミラーが検出されれば、自動車のイメージ中の左右いずれにあるかを把握することができるのである。

尚、リアミラーの検出に失敗した場合は、位置Ｐ２での画像の他に参照すべき画像データあるかを確認し、まだ参照してない画像があれば、その画像についてリアミラーの検出を繰り返し行う。参照すべき画像を繰り返し確認した結果としてリアミラーが検出できなかった場合は、その時の洗車動作ではリアミラーの位置で洗車処理装置を左右対称に回避動作させることになる。

以上、リアミラーの検出について述べたが、車体を照明するライトと別に、床面を照明するライトを備えたことにより、サイドポールやドアミラーなど車体の平面輪郭から突出する突起物に対しては全て有効になる。操作部で洗車する車両のアクセサリーを入力できるタイプのものであれば、突起物の指定がない車両に対しては夜間洗車であっても照明を使用しない設定とすることも可能である。また、車体照明装置だけを点灯させたり、逆に床照明装置だけを点灯させるといった使い方も可能である。

この発明は、以上のように実施できるもので、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の実施態様が考えられる。実施例では門型洗車機に実施した例を示したが、据置型の洗車機で自動車をコンベア等で移動させるタイプの連続式洗車機にも実施可能であり、この場合は、進入して来る自動車を同様に撮像した後、自動車の移動に合わせて必要な車体部分を撮像すれば良い。また、実施例では撮影範囲の異なる複数のカメラを設けているが、アクチュエータ等を設けて１台のカメラで撮影範囲を変えて撮像できるようにすれば、より少ない台数のカメラで代用することができる。

夜間洗車を実行する洗車機に採用できる。

実施例１の構成を示す側面図である。 実施例１の構成を示す平面図である。 実施例１におけるカメラ装置の機能・動作を説明する側面図である。 実施例１のカメラ装置の構成を示す断面図である。 実施例１の照明装置の機能を説明する説明図である。 実施例１の制御系を示すブロック図である。 実施例１の動作を示すフローチャート図である。 車形検出工程で取り込まれた画像を示す説明図である。

符号の説明

１ 洗車機本体
３・４・４ 洗車処理装置としてのブラシ
５・６・６ 洗車処理装置としてのブロワノズル
７Ａ，７Ｂ カメラ装置
８ 車形検出装置
１１，１１ 車体照明装置
１２，１２ 床面照明装置
１６ 照度センサ
２０ 洗車制御部
２１ 画像処理部

Claims (1)

1. 洗車機と自動車との相対移動により自動車の車体面を洗浄する洗車機において、洗車機の前面側上方に設けられ洗浄する自動車を上方から撮像可能なカメラ装置と、該カメラ装置の撮像領域内にある自動車を照明する車体照明手段と、該カメラ装置の撮像領域内にある床面を照明する床面照明手段とを備え、前記床面照明手段の出力を前記車体照明手段よりも大きくしたことを特徴とする洗車機。

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