JP4653554B2 - 洗車機 - Google Patents

Description

本発明は、自動車を挟んで上下方向に所定間隔毎に複数の光軸を形成しこの光軸の透光／遮光により車体の有無を検出する車体検出装置を備え、本体の相対移動に伴い車体検出装置で車体の有無を検出して洗浄する自動車の形状を認識し、その形状に合わせて洗車機器を作用させる洗車機に関する。

洗車機に使用される車形検出装置として、発光／受光を一対とするビームセンサを車体を挟んで上下方向に複数配列し、車体によって遮られるビームセンサの位置を洗車機が所定距離走行する毎に取り込んでいき車体形状を検出するものが特許文献１で知られている。この車形検出装置の場合、ビームセンサの配置間隔によって車体検出の精度が変わるものであり、検出される車形データは、実際の車体輪郭に対して最大でビームセンサの配置間隔分の差が生じた階段状のデータとなる。この車形データに基づいて上面洗浄ブラシや上面乾燥ノズルを制御すると、車体への部分的な過接触や接触不足が起こり車体の破損や洗浄不足が危惧されるとともに、ブラシ・ノズルの昇降動作が頻繁に行われることになり機械的な消耗を早めることが懸念される。

また、このような光電式の車形検出装置では、自動車のガラス面でビームの透過が起こりやすく、フロントガラスやリアガラスが正確に抽出できないという問題がある。ビームの透過が起こると、その部分には車体がないものと判断されるため、ブラシ・ノズルが接近し過ぎてしまい、車体・洗車機を破損させる可能性が高くなる。

これら問題点の解決策として、特許文献２のように、ビームセンサの数を増やし、しかも１つの発光素子からの発光を対となる受光素子とその上下の受光素子の３つで受光するようにして検出光軸を増やして検出精度を高めたものや特許文献３のように、ブラシ側に車体の過接触を許容する機能を持たせたものが提案されているが、こうした機能の追加は、コストアップや故障の原因になり好ましくない。
特公平４−７１７３７号 特開２００４−９０８８７号 特許第２７７９７５０号

そこで、本発明が解決しようとする課題は、安価な構成の車形検出装置を用いて検出される車形データを補間して、車形データをできるだけ輪郭に近い形で復元し、ブラシや車体の破損を防止することができる洗車機を提案することにある。

このような課題を解決するために本発明は、洗車処理装置を内蔵した洗車機本体と、洗車機本体と洗浄する自動車の相対移動位置を検出する位置検出手段と、自動車を挟んで洗車機の上下方向に所定間隔毎に光軸を形成しこの光軸の透光／遮光により車体の有無を検出する車体検出手段と、位置検出手段で所定距離移動したことを検出する毎に車体検出手段で車体有無の２値データを検出し車形データを作成する車形データ検出手段とを備えた洗車機において、車形データ検出手段で作成される車形データが所定量たまった時点で、車形データの各画素に対して膨張処理を施して膨張車形データを作成する画像処理手段と、画像処理手段で作成される膨張車形データの中で２値データが切り替わる切替点を検出し、相対移動方向で次の切替点を検出するまでに所定以上の相対移動があった場合、移動方向の変位量と高さ方向の変位量とに基づいて切替点間の車形データを補正する車形データ加工手段と、車形データ加工手段で作成される車形データに基づいて洗車処理装置を制御する制御手段を備えたものである。

本発明の洗車機によれば、ビームセンサの配置間隔が広い車体検出装置を用いても、ブラシやノズル側に機械的な過接触防止機能を設けることなく、洗車機や自動車を破損させない洗車が実行できるようになる。

車形検出装置として自動車を幅方向に挟んで投光部と受光部を配置した車体検出センサを備え、洗車処理装置として垂直昇降する上面ブラシを備えた、以下の実施例に示すような門型洗車機が最良の形態である。

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の正面説明図である。
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。７は洗車機本体１の前側方に車体を挟んで配置され車体の有無を検出する車体検出装置、８は洗車機本体１が単位距離走行する毎にパルス信号を出力し洗車機本体１の走行位置を検出するエンコーダ、９は本体１を走行させるモータである。

車体検出装置７は、洗車機本体１の内側面前方に設けられ、垂直上下方向にピッチｐ間隔で発光素子を配列した発光部７Ａと、この発光部７Ａの発光素子と対をなす受光素子を配列した受光部７Ｂとを対面させ、各発光／受光素子間の光軸が車体によって遮られたのを検知して車体の有無を検出するものである。

図２は実施例１の制御系を説明するブロック図である。
１０はマイクロコンピュータ等を含む制御部、１１は制御部１０からの信号によりブラシ、ブロワノズル等の処理装置を駆動する洗車駆動部、１２は洗車開始入力や回避すべき突起物の指定入力を行う操作パネルである。

制御部１０は、本体走行エンコーダ８からのパルス信号をカウントして洗車機本体１の走行位置及び走行距離を検出する走行位置検出部１０ａと、エンコーダ８からのパルス信号をトリガにして車形検出装置７の各光軸の透光／遮光を取り込み、その時の走行位置検出部１０ａで与える本体走行位置とを対応させて２値画像データを作成する車形データ検出部１０ｂと、車形データ検出部１０ｂで作成した２値画像データを画像処理する画像処理部１０ｃと、画像処理部１０ｃで処理した画像データの中から比較的緩やか高さ変化がある部分に対して補正データを作成する車形データ加工部１０ｄと、データ加工部１０ｄで補正した車形データに基づいて、主に上面ブラシ３及び上面ブロワノズル５の目標昇降位置を設定する目標位置設定部１０ｅと、上面ブラシ３・上面ブロワノズル５を目標位置設定部１０ｅで与える目標昇降位置に昇降するよう駆動制御する洗車制御部１０ｆとを備えている。

続いて、このように構成する実施例１での車形データ作成について説明する。
まず、車形データ検出部１０ｂでは、エンコーダ８からパルス信号が出力される毎に、車体検出装置７の発光部７Ａを走査して、対向する受光部７Ｂでの受光有無を検出する。そして、透光した光軸を「０」，遮光した光軸を「１」とした２値データを取り込み、走行位置検出部１０ａで検出する洗車機本体１の走行位置と合わせて２値画像データを作成する。

図３は車形データ検出部１０ｂで作成した２値画像データを示している。この２値画像データは、縦を光軸の配列ピッチｐ，横を検出ピッチｓとした画素をマトリクス状に展開し、車体検出装置７の検出結果により、透光した画素を「０」として白で表現し、遮光した画素を「１」として黒で表現したものであり、ここでは自動車の前端からルーフ前端までの画像を示している。この画像データでは、フェンダーミラーＭが車体から離れて検出されているため、車体の突起物として認識することが困難である。また、フロントガラスＦＧにビーム透過による光軸抜けが現れているため、ガラス面の輪郭が取りにくい。さらに、配列ピッチｐが広く、実際の車体輪郭との間に最大で配列ピッチｐ程度の誤差が生じた階段状のデータとなり、ブラシ等の制御基準とするには粗すぎるデータである。そこで、この２値画像データは、所定走査分の画像がたまる毎に、画像処理部１０ｃに送られて膨張処理が施され、抜け落ちた部分の補間がなされることになる。

図４は画像処理部１０ｃで実行する膨張処理を説明する説明図である。画像処理部１０ｃでは、車形データ検出部１０ｂで作成される２値画像データのすべての画素に対して８近傍処理を行う。この処理は、図４（ａ）に示す、９画素を一組とした論理フィルターＦを各画素に順次かけていくことで行われる。つまり、この論理フィルターＦの中心画素Ｄ４を検出対象の画素に合わせ、隣接するＤ０〜Ｄ３，Ｄ５〜Ｄ８のパターンによって検出画素の２値データを変更していくものである。具体的には、「Ｄ４の値が０でその他Ｄ０〜Ｄ３，Ｄ５〜Ｄ８の値がすべて０であれば０を出力する」、「Ｄ４の値が１でその他Ｄ０〜Ｄ３，Ｄ５〜Ｄ８の値がすべて０であれば０を出力する」、「それ以外はすべて１を出力する」という条件で膨張画像データを作成する。すなわち、図４（ｂ）に示すように、透光画素である画素Ｄａに論理フィルターＦをかけると、フィルターＦのＤ５がかかる画素が遮光画素であるので、画素Ｄａは遮光画素に変換されるのである。

図５（ａ）は画像処理部１０ｃで作成した膨張画像データを示している。車形データ検出部１０ｂから送られてくる所定走査分（ここでは６走査分）の２値画像データの各画素に、図４の論理フィルターＦを走査方向に沿ってかけていくと、遮光画素「１」（図中濃い黒）の周囲の画素はすべて「１」に変換され、結果的に遮光画素が１画素分周囲に膨張されることになる（図中薄い黒）。すると、車体から離れたフェンダーミラーＭは車体と繋がり突起物として認識しやすくなり、フロントガラスＦＧに現れる光軸抜け部分は補間される。その後、画像処理部１０ｃでは、画像処理した後の画像データをつないでいき、図５（ｂ）に示す連続した画像データとしている。

次に、車形データ加工部１０ｄでは、画像処理部１０ｃで作成する膨張画像データの中から、縦方向での透光画素と遮光画素の境界画素が横方向に所定数連続した後に縦方向に変化した部分を抽出し、その部分に対して補正データを作成する。

図６は車形データ加工部１０ｄで実行する補正処理を説明する説明図である。図に示すように、検出点Ｘ５で光軸ｈ６が透光から遮光に転じ、検出点Ｘ８までは光軸ｈ６が遮光していき、検出点Ｘ９で光軸ｈ７が透光から遮光に転じる。すると、検出点Ｘ５から検出点Ｘ９までに本体１が移動した移動量ΔＸ（＝４ｓ）と、境界画素が光軸ｈ６から光軸ｈ７の位置に変化したときの高さ変位量ΔＹ（＝ｐ）とに基づいて、それぞれの中間位置ΔＸ／２，ΔＹ／２に階段状の車形データ（太い点線）を追加するのである。図７は車形データ加工部１０ｄで作成した補正データを示している。車形データ加工部１０ｄの補正処理により、所定数（ここでは４走査分以上）のデータが連続して同じ高さにあるとき、その間の車形データが補間されて、滑らかな階段状のデータが作成される。

以上のように構成する実施例１の動作について説明する。
自動車を規定の停車位置に乗り入れ、操作パネル１２で希望する洗車設定をした後、洗車開始指令を入力すると洗車が実行される。洗車コースとして、１往復洗車が選択されると、洗車機本体１の往行に合わせて、自動車の輪郭を検出する車体検出工程と、この検出した形状に合わせて車体検出装置７から後行するブラシ３・４・４を、検出した車体に沿って駆動して車体面をブラッシング洗浄するブラッシング工程が行われ、続いて、洗車機本体１の復行に合わせて、検出した車体に沿ってブロワノズル５，６，６を駆動し車体に空気を吹き付けて車体をブローするブロー工程が行われる。尚、この１往復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。

次に、車体検出工程の動作を図８のフローチャートに基づいて説明する。
本体１が往行を開始し（１）、単位距離ｓ走行してエンコーダ８がパルス信号を出力すると（２）、走行位置検出部１０ａでパルス数を加算して洗車開始位置からの走行距離を検出する（３）。同時に、エンコーダ８からのパルス信号をきっかけにして車形データ検出部１０ｂで車体検出装置７の透光／遮光データを取り込み（４）、走行位置検出部１０ａの走行距離と関連づけて２値画像データを作成する（５）。

次に、画像処理部１０ｃで、車形データ検出部１０ｂで作成した２値画像データを膨張処理し（６）、その後車形データ加工部１０ｄにおいて、この膨張画像データの補正処理を行う（７）と、最終的に、図９に示すような画像データが得られる。そして、この車形データに基づいて上面洗浄ブラシ３及び上面ブロワノズル５の昇降目標位置を目標位置設定部１０ｅで設定し（８）、洗車制御部１０ｆで洗浄ブラシ３及び上面ブロワノズル５を制御する。

こうして、洗車機本体１の往行に合わせて、自動車の形状が検出される。また、この往行時には上面ブラシ３によるブラッシング工程も同時に実行される。上面ブラシ３の制御は、現在の本体走行位置およびブラシ３の昇降位置に対し、そこから本体１が単位距離走行した時にブラシ３がどこにあるべきかを目標位置設定部１０ｅで与える目標位置から参照し、ブラシ３の目標とするベクトルを求め、この目標ベクトルに合わせて洗車制御部１０ｆにより本体とブラシを駆動する。

上面ブロワノズル５の制御も上記上面ブラシ３と同様であり、現在の本体走行位置およびブロワ５の昇降位置に対し、そこから本体１が単位距離走行した時にブロワ５がどこにあるべきかを目標位置設定部１０ｅで与える目標位置から参照し、ブロワ５の目標とするベクトルを求め、この目標ベクトルに合わせて洗車制御部１０ｆにより本体とノズルを駆動するのである。

上記実施例では洗車機本体が走行する門型洗車機について説明したが、自動車を搬送するコンベア型洗車機に対しても同様に実施できる。このコンベア型洗車機の場合には、上記した走行制御部における洗車機の走行位置・走行速度の制御に代えて、コンベアによる自動車の搬送位置・搬送速度の制御をするようにすれば良い。

透光／遮光により車体の有無を検出するビームセンサを複数上下方向に所定間隔で配列した車体検出装置を備えた洗車機に用いられる。

実施例１の洗車機を示す正面説明図である。 上面ブラシを示す説明図である。 上面ブロワノズルを示す説明図である。 実施例１の制御系を説明するブロック図である。 実施例１の動作を示すフローチャート図である。 車体検出手段で取り込まれる車形データを示す説明図である。 車体データ加工部で加工される車体形状を示す説明図である。 車体検出工程の動作を示すフローチャート図である。 上面洗浄ブラシの目標軌跡を示す説明図である。

符号の説明

１ 洗車機本体
３ 上面ブラシ
５ 上面ブロワノズル
７ 車体検出装置
８ 走行エンコーダ
１０ 制御部
１０ａ 走行位置検出部
１０ｂ 車体データ検出部
１０ｃ 画像処理部
１０ｄ 車体データ加工部

Claims (1)

1. 洗車処理装置を内蔵した洗車機本体と、該洗車機本体と洗浄する自動車の相対移動位置を検出する位置検出手段と、自動車を挟んで洗車機の上下方向に所定間隔毎に光軸を形成しこの光軸の透光／遮光により車体の有無を検出する車体検出手段と、前記位置検出手段で所定距離移動したことを検出する毎に前記車体検出手段で車体有無の２値データを検出し車形データを作成する車形データ検出手段とを備えた洗車機において、
   該車形データ検出手段で作成される車形データが所定量たまった時点で、車形データの各画素に対して膨張処理を施して膨張車形データを作成する画像処理手段と、該画像処理手段で作成される膨張車形データの中で２値データが切り替わる切替点を検出し、相対移動方向で次の切替点を検出するまでに所定以上の相対移動があった場合、移動方向の変位量と高さ方向の変位量とに基づいて切替点間の車形データを補正する車形データ加工手段と、該車形データ加工手段で作成される車形データに基づいて洗車処理装置を制御する制御手段を備えたこと特徴とする洗車機。

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