JP5035107B2

JP5035107B2 - 誘導無線用アンテナと誘導線とのギャップ自動調節装置および方法

Info

Publication number: JP5035107B2
Application number: JP2008130259A
Authority: JP
Inventors: 喜憲白石
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2008-05-19
Filing date: 2008-05-19
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2028-05-19
Also published as: JP2009278570A

Description

本発明は、誘導無線装置によるデータ送受信、現在位置検出する装置および方法に関し、特に誘導無線用アンテナと誘導線とのギャップ自動調節装置および方法に関するものである。

誘導無線装置を用いた移動機械の位置検出は、地上の運転制御装置から該移動機が走行するレールに沿って誘導線としての誘導無線用ケーブルを敷設し、そのケーブルから発信される電波を移動機側に設置されたアンテナで受信して行なう。しかし、この誘導無線方式では、ケーブルとアンテナとの間の相対的な距離が変化すると移動機械の位置検出に問題が発生してしまう。

すなわち、ケーブルとアンテナの距離が離れすぎてしまうと移動機械の位置検出が不能となり、移動機械を所定の位置に停止させることができなくなる。また、この距離が近くなりすぎると、移動機械のレール上の走行時の振動などでアンテナがケーブルと接触してしまうことがあり、この場合、アンテナが破損して移動機械の位置検出が不能となつてしまう。従って、この方式では、ケーブルとアンテナの間の距離を適正に維持することが必要である。

このため従来は、誘導無線装置の電波強度調整、および電波を送受信する誘導無線用ケーブルの調整により、誘導無線装置の出力レベルを規定値以上となるよう、被検出器側の調整、改善によりデータ通信、現在位置検出の送受信を実現してきた(例えば、特許文献１を参照)。
特開２０００−４４９５７号公報

しかしながら、特許文献１で開示された技術では、アンテナの調整に手間取ったり、データ伝送路(例えば、誘導無線用ケーブル)の調整が困難な場合には、誘導無線装置の出力レベルが規定値以上確保できなくなり、データ送受信が不能になるといった事態に陥ることがある。

本発明では、これら従来技術の問題点に鑑み、誘導無線用アンテナと誘導線とのギャップを自動調節し、誘導無線装置出力レベルを規定値以上に確保する、誘導無線用アンテナと誘導線とのギャップ自動調節装置および方法を提供することを課題とする。

本発明の請求項１に係る発明は、水平および垂直方向に移動機構を持たせ、誘導線からの電波を受信する誘導無線用アンテナと、該アンテナからの受信出力を受けて電圧出力する誘導無線モデムと、該モデムからの電圧出力を電流に変換して出力する電圧-電流変換器と、該変換器からの電流値に基づいて水平および垂直方向操作用アクチュエータのそれぞれに操作出力を出す制御装置とを備え、該制御装置は、予め用意した、誘導線とアンテナ間離隔-センターズレ電波レベルデータと前記電流値の偏差に基づいて、水平および垂直方向操作用アクチュエータそれぞれを操作して前記アンテナと誘導線とのギャップを調整し、前記アンテナからの受信出力を規定値以上にすることを特徴とする誘導無線用アンテナと誘導線とのギャップ自動調節装置である。

また本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の誘導無線用アンテナと誘導線とのギャップ自動調節装置において、前記アンテナの近傍に配設した距離計測センサを備え、前記アンテナの移動範囲に衝突防止のためのインターロック機能を前記制御装置にもたせることを特徴とする誘導無線用アンテナと誘導線とのギャップ自動調節装置である。

また本発明の請求項３に係る発明は、誘導線からの電波を受信する誘導無線用アンテナに水平および垂直方向に移動機構を持たせ、前記アンテナからの受信データと、予め用意した、誘導線とアンテナ間離隔-センターズレ電波レベルデータとの偏差に基づいて、水平および垂直方向操作用アクチュエータそれぞれを操作して前記アンテナと誘導線とのギャップを調整し、前記アンテナからの受信出力を規定値以上にすることを特徴とする誘導無線用アンテナと誘導線とのギャップ自動調節方法である。

さらに本発明の請求項４に係る発明は、請求項３に記載の誘導無線用アンテナと誘導線とのギャップ自動調節方法において、前記アンテナの近傍に距離計測センサを配設し、該センサの計測値に基づく、前記アンテナの移動範囲に衝突防止のためのインターロック機能を有することを特徴とする誘導無線用アンテナと誘導線とのギャップ自動調節方法である。

本発明によれば、誘導無線用アンテナと誘導線とのギャップを自動調節し、誘導無線装置出力レベルを規定値以上に確保するようにしたので、データ送受信が不能になるといった事態に陥ることがなくなる。また、前記アンテナの近傍に距離計測センサを配設し、アンテナの移動範囲にインターロックをかけるようにしたので、アンテナ本体の衝突による破損防止が図られる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明を行っていく。図１は、本発明に係る誘導無線用アンテナと誘導線とのギャップ自動調節装置の装置構成例を示す図である。図中、１は誘導無線用アンテナ、２は誘導無線モデム、３は電圧-電流変換器、４は制御装置、５は距離計測センサ、６は距離計測センサ変換器、７はアンテナ水平方向操作用アクチュエータ、８はアンテナ鉛直方向操作用アクチュエータ、９は移動機用制御装置、および１０は誘導無線用ケーブル(誘導線)をそれぞれ表す。また、図２は、本発明に係る誘導無線用アンテナと誘導線とのギャップ自動調節方法の処理フロー例を示す図である。

移動機（図示せず）の走行方向に沿って誘導線としての誘導無線用ケーブル１０が敷設され、このケーブルから発信される電波を移動機側に設置された誘導無線用アンテナ１で受信する。誘導無線用アンテナ１は水平および垂直方向に移動可能なように、例えばＸＹテーブル上に配設され、アンテナ水平方向操作用アクチュエータ７およびアンテナ鉛直方向操作用アクチュエータ８で水平・鉛直方向に移動できる。

誘導無線モデム２は、誘導無線用アンテナ１ならびに移動機用制御装置９とデータ送受信を行い、電圧出力を電圧-電流変換器３に送る。電圧-電流変換器３では、入力した電圧を電流に変換(例えば、4-20mA)し、制御装置４に送る。

また、移動機には、誘導無線用アンテナ１の近傍に距離計測センサ５を配設し、計測した出力は距離計測センサ変換器６で電流に変換(例えば、4-20mA)し、制御装置４に送る。この距離計測センサ５は、水平=離隔の計測をするとともに、誘導無線用アンテナ１と誘導無線用ケーブル(誘導線)１０との衝突防止のためのインターロック機能も併せ持っている。なお、距離計測センサ５には、非接触で計測できるものであれば、光学式、超音波式など如何なる方式の距離計測センサを用いてもよい。

制御装置４では、誘導無線用アンテナ１の受信レベルに応じて、アンテナ水平方向操作用アクチュエータ７およびアンテナ鉛直方向操作用アクチュエータ８に操作出力をそれぞれに出して、誘導無線用アンテナ１の位置を変化させて誘導無線用アンテナと誘導線とのギャップを自動調節する。なお、制御装置４および移動機用制御装置９は、演算・判断処理を行えるものであれば良いが、通常PLC(Programable Logic Controller)で構成するようにすると良い。

次に、図２を参照して本発明の処理フローを説明する。先ず、Step01において、誘導無線モデム２で誘導無線用アンテナ１での受信波形を電圧で検出する。そして、Step02において、電圧-電流変換器３で波形電圧の電流変換を行う。この時並行して、Step03において、移動機に配設した距離計測センサ５で対ケーブルとの距離を計測し、距離計測センサ変換器６で電流変換を行う。

Step02およびStep03の処理で誘導無線用アンテナ１および距離計測センサ５からのデータを受けて、Step04で制御装置４におけるデータ処理がスタートする。先ずStep05において、アンテナ間離隔-センターズレ電波レベルデータを読み込む。これは、予め基本データとして、X(水平=離隔)、Y(鉛直=センターズレ)に対する送受信レベルのテーブルを持たせておいたものであり、制御装置４に記憶させるか、外付けの記憶装置てに記憶させておいてもよい。

次にStep06において、アンテナ間離隔-センターズレ電波レベルデータと誘導無線用アンテナ１からのデータとを比較して、送受信レベルが不充分かどうかを判定する。送受信レベルが充分であれば、Step13に進みアクチュエータ７および８を動作することなく処理を修了する。送受信レベルが不充分でなければ、Step07以降およびStep10以降それぞれの処理に進む。Step07以降の処理は、Y方向(鉛直=センターズレ)に対する処理を、Step10以降の処理は、X方向(水平=離隔) に対する処理をそれぞれ表している。

すなわち、Step07でY方向偏差が規定値３より大きく、かつアンテナのY方向稼動範囲内であれば(Step08)、Step09でY方向アクチュエータを動作させるとともに、Step10でケーブル離隔距離が規定値１(アンテナとケーブル間の許容離隔距離)より大きく、かつX方向偏差が規定値２より大きければ(Step11)、Step12でX方向アクチュエータを動作させる。なお、XY方向の動きは独立でなく、制約があるため、図２に示すように相互にインターラクションを設けている。

図２に示すStep06以降の処理は一例であり、XY方向アクチュエータの動作を決めるには、アンテナでの受信レベルを最大化するように、評価関数を決めてこれの最大化問題として定式化し探索するようにしてもよい。また、アンテナと取り付けたＸＹテーブルにポテンショメータを付けて位置制御まで行うようにすれば、ギャップ調節がより精度良く行うことができる。

図３は、誘導無線装置の送受信レベルシミュレーションと軌条位置関係の一例を示す図である。図３(ａ)は、データ受信エリア図、(ｂ)は、データ送信エリア図であり、それぞれ縦軸にアンテナ−誘導線の離隔距離を、横軸にアンテナ−誘導線中心位置離隔を示している。図中の一点鎖線は、この場合の設置状況である、アンテナ中心と誘導線中心のズレ量５ｃｍを示し、また破線枠内で表すエリアは、軌道中心ズレ５ｃｍでアンテナ離隔１５ｃｍに設置したアンテナを想定した時の断面変位±５ｃｍ離隔±５ｃｍのレベル変動範囲を表している。また図３(ｃ)は、アンテナと誘導線の配置を示す図である。

データ送受信の良好エリアは、−３５ｄＢ以上のエリアとなるため、移動機を誘導無線軌条で走行させ、送受信レベルの低いエリアにおいて、移動機側に設置したアンテナ、軌条側の誘導線調整を実施する。例えば、(ａ)のデータ受信エリア図で説明すると、破線枠内で表すエリアの内、右上方の部分の受信レベルが−４０〜−３５ｄＢであり、上述した−３５ｄＢ以上の良好エリアではないため、ケーブルとのギャップの制約(ぶつからない距離)の元で出来るだけ受信良好となるエリアにアンテナ位置を持っていく。

本発明に係る誘導無線用アンテナと誘導線とのギャップ自動調節装置の装置構成例を示す図である。本発明に係る誘導無線用アンテナと誘導線とのギャップ自動調節方法の処理フロー例を示す図である。誘導無線装置の送受信レベルシミュレーションと軌条位置関係の一例を示す図である。

符号の説明

１誘導無線用アンテナ
２誘導無線モデム
３電圧-電流変換器
４制御装置
５距離計測センサ
６距離計測センサ変換器
７アンテナ水平方向操作用アクチュエータ
８アンテナ鉛直方向操作用アクチュエータ
９移動機用制御装置
１０誘導無線用ケーブル(誘導線)

Claims

水平および垂直方向に移動機構を持たせ、誘導線からの電波を受信する誘導無線用アンテナと、
該アンテナからの受信出力を受けて電圧出力する誘導無線モデムと、
該モデムからの電圧出力を電流に変換して出力する電圧-電流変換器と、
該変換器からの電流値に基づいて水平および垂直方向操作用アクチュエータのそれぞれに操作出力を出す制御装置とを備え、
該制御装置は、予め用意した、誘導線とアンテナ間離隔-センターズレ電波レベルデータと前記電流値の偏差に基づいて、水平および垂直方向操作用アクチュエータそれぞれを操作して前記アンテナと誘導線とのギャップを調整し、前記アンテナからの受信出力を規定値以上にすることを特徴とする誘導無線用アンテナと誘導線とのギャップ自動調節装置。
請求項１に記載の誘導無線用アンテナと誘導線とのギャップ自動調節装置において、
前記アンテナの近傍に配設した距離計測センサを備え、
前記アンテナの移動範囲に衝突防止のためのインターロック機能を前記制御装置にもたせることを特徴とする誘導無線用アンテナと誘導線とのギャップ自動調節装置。
誘導線からの電波を受信する誘導無線用アンテナに水平および垂直方向に移動機構を持たせ、
前記アンテナからの受信データと、予め用意した、誘導線とアンテナ間離隔-センターズレ電波レベルデータとの偏差に基づいて、水平および垂直方向操作用アクチュエータそれぞれを操作して前記アンテナと誘導線とのギャップを調整し、前記アンテナからの受信出力を規定値以上にすることを特徴とする誘導無線用アンテナと誘導線とのギャップ自動調節方法。
請求項３に記載の誘導無線用アンテナと誘導線とのギャップ自動調節方法において、
前記アンテナの近傍に距離計測センサを配設し、
該センサの計測値に基づく、前記アンテナの移動範囲に衝突防止のためのインターロック機能を有することを特徴とする誘導無線用アンテナと誘導線とのギャップ自動調節方法。