JP5492598B2 - 車形検出装置及び同装置を備えた洗車機 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の形状を検出する車形検出装置、及び同装置を備え、洗浄する自動車車体の形状に応じて、洗浄ブラシ，乾燥ノズル等の洗車処理装置を作用させて自動車車体の洗浄，乾燥等の処理を施す洗車機に関する。

この種の装置として、特許文献１に記載された車形検出装置が知られている。この装置は、自動車を幅方向に挟んで発光部と受光部を配置した車体検出器と、この車体検出器を自動車の長さ方向に移動させる走行手段と、走行手段による移動距離を検出する移動距離検出手段とを備え、車体検出器が単位距離走行する毎に車体を検出し、車形データを作成するものである。

車体検出器は、上下に複数の発光素子を配列した発光部と、発光素子と対をなす受光素子を配列した受光部とからなり、各発光素子と受光素子との間に形成される光軸の透光／遮光によって車体の有無を検出する。光軸の透光／遮光は、受光素子での受光レベルが所定のしきい値に達するか否かで判定され、透光した光軸を１、遮光した光軸を０として２値画像データが作成される。

このような車形検出装置では、しきい値の設定によって次のような問題が生じている。まず、しきい値を低く設定した場合、光芒の広いＬＥＤの発光が車体に反射して受光素子で受光されてしまうと、光軸上に装備品があったとしても車体なしと判断し、一部装備品が欠損した２値画像データが作成されてしまう。一方、しきい値を高く設定した場合、反射光等の弱い光は排除できるものの、洗車中の飛沫等を検出して車体ありと判断し、ノイズの多い２値画像データが作成されてしまう。

特開平１０−５８４２１号公報

本発明の課題は、データの欠損やノイズを排除した車形データを作成することができる車形検出装置及びこの装置を備えた洗車機を提供するものである。

このような課題を解決するため本発明は、上下に複数の発光素子を配置した発光部と、該発光部の発光素子と対をなす複数の受光素子を上下に配置した受光部とを自動車を幅方向に挟んで対向させ、前記発光部と受光部の各素子間に形成される光軸の透光／遮光により車体の有無を検出する車体検出装置と、該車体検出装置もしくは自動車を走行する走行手段と、該走行手段により車体検出装置もしくは自動車が単位距離走行する毎にパルス信号を出力する走行エンコーダと、該走行エンコーダからのパルス信号をトリガにして前記車体検出装置を動作させて自動車の上面形状を検出する車形制御部とを備え、該車形制御部は、前記車体検出装置における１つの光軸に対して割合の異なる複数のしきい値により透光／遮光の判定を行い、各しきい値毎に判定した複数の２値画像データを作成するとともに、複数の２値画像データを合成して１つの車形データを作成するようにしたものである。

また、門型状に形成した洗車機本体内に、洗浄ブラシ，乾燥ノズル等の洗車処理装置を備え、洗車機本体と洗浄する自動車車体とを相対移動させて自動車車体の洗浄を行う洗車機であって、上下に複数の発光素子を配置した発光部と、該発光部の発光素子と対をなす複数の受光素子を上下に配置した受光部とを自動車を幅方向に挟んで対向させ、前記発光部と受光部の各素子間に形成される光軸の透光／遮光により車体の有無を検出する車体検出装置と、洗車機もしくは自動車を走行する走行手段と、該走行手段により洗車機もしくは自動車が単位距離走行する毎にパルス信号を出力する走行エンコーダと、該走行エンコーダからのパルス信号をトリガにして前記車体検出装置を動作させて自動車の上面形状を検出する車形制御部と、該車形制御部で検出した車形に基づいて洗車処理装置を制御する洗車制御部とを備え、車形制御部は、車体検出装置における１つの光軸に対して割合の異なる複数のしきい値により透光／遮光の判定を行い、各しきい値毎に判定した複数の２値画像データを作成するとともに、複数の２値画像データを合成して１つの車形データを作成するようにしたものである。

本発明によれば、光軸の透光／遮光を判定する受光レベルのしきい値を複数設け、それぞれのしきい値に基づいて検出した２値画像データを合成することで、相互の欠点を補間して正確な車形データを得ることができる。特に、キャリアやスポイラー等の装備品が透けて欠損した２値画像データが作成されてしまうのを防ぐことができ、洗車機に使用した場合、洗車処理装置による破損や引っ掛けを防止することができる。

本発明を門型洗車機に使用した例を示す説明図である。 車形検出装置５の構成及び制御系を示すブロック図である。 しきい値設定動作を示すフローチャートである。 車形検出動作を示すフローチャートである。 車形検出動作によって作成される２値画像データである。 画像合成処理動作を示すフローチャートである。 画像合成処理動作で作成される車形データである。 画像処理動作で作成された洗車用データである。 洗車動作を示すフローチャートである。

以下、図面を基に本発明の実施態様について説明する。
図１は本発明を門型洗車機に使用した例を示す説明図である。
１は門型洗車機で、レール２，２間に停車させた自動車Ａを跨いで往復走行する。洗車機１には、自動車の上面に沿って昇降される上面ブラシ３や上面ノズル４等を備え、これらの処理装置を自動車Ａの形状に沿って作用させて車体を自動洗浄する。

５は車体検出装置で、洗車機１の前方に備えられ自動車Ａを幅方向に挟んでそれぞれ上下に複数の発光素子と受光素子とを対向させてなり、発光・受光素子間で授受される光信号が自動車Ａの車体によって遮られるか否かにより車体を検出する。６は洗車機１の走行輪７の回転を検出する走行エンコーダであり、洗車機１が単位距離走行するごとにパルス信号を出力し、このパルス信号をカウントすることにより洗車機１の移動距離を検出することができる。

図２は車形検出装置５の構成及び制御系を示すブロック図である。
車形検出装置５は、発光素子Ｌ１〜Ｌｎを上下に複数配列させた発光部５ａと、発光素子Ｌ１〜Ｌｎと対をなす受光素子Ｒ１〜Ｒｎを複数配列させた受光部５ｂとで構成され、発光部５ａと受光部５ｂとの間で光信号（赤外線）を授受して光軸Ｂ１〜Ｂｎを構成している。８は発光部５ａの走査駆動部で、車体検出時に発光素子を上から下（もしくは下から上）に順次点灯する。９は受光部５ｂの走査駆動部で、発光素子の走査に対応する受光素子を順次受光状態とする。尚、この車体検出において、水平光軸毎に光信号の授受を行う水平検出動作に加えて、発光素子（例えばＬ２）からの光をそれと水平に対向する受光素子（Ｒ２）の上の受光素子（Ｒ３）及び下の受光素子（Ｒ１）で光信号の授受を行う検出する傾斜検出動作を行うことで、配列した素子数よりも多い分解能で車体検出するようにしても良い。

１０はマイクロコンピュータを含む車形制御部で、洗車機１の走行エンコーダ６からのパルス信号により各走査駆動部８・９を動作させて自動車の上面形状を検出するものである。
車形制御部１０において、１１は走行位置検出部で、走行エンコーダ６からのパルス信号により洗車機１の走行位置を検出する。１２は受光検出部で、各受光素子Ｒ１〜Ｒｎでの受光レベルを検出する。１３はしきい値設定部で、発光部５ａと発光部５ａとの間に自動車が存在しない状態で各受光素子Ｒ１〜Ｒｎが受信する受光レベルに基づいて光軸Ｂ１〜Ｂｎの透光／遮光を判断する２つの判別しきい値を設定する。１４は車体検出部で、走行エンコーダ６からのパルス信号をトリガとして走査駆動部８，９を動作させ、受光検出部１２で検出される各受光素子の受光レベルを、しきい値設定部１３で設定した２つのしきい値と比較して各光軸の透光／遮光を判定する。１５は車形データ検出部で、走行位置検出部１１から与えられる洗車機１の走行位置と車体検出部１４から与えられる各光軸の透光／遮光から２つの２値画像データを作成する。

１６は画像合成部で、車形データ検出部１５で作成した２つの２値画像データを比較し、所定面積以上の差分を抽出してその差分を合成処理した１つの車形データを作成する。１７は画像処理部で、画像合成部１６で合成処理した車形データを解析処理し、洗車用データを作成する。１８はデータ記憶部で、走行位置検出部１１で検出される洗車機の走行位置データ・しきい値設定部１３で設定されるしきい値・車形データ検出部１５で作成される２値画像データ・画像合成部１６で作成される車形データ・画像処理部１７で抽出される洗車用車形データが記憶される。

尚、ここで言うしきい値とは、発光素子が発光したことによって対応の受光素子で受ける受光量の増加分と対比される数値であり、発光により受光量がしきい値以上増加すればその光軸は透光しているとして車体非検出と判断し、増加分がしきい値に達しなければその光軸は遮光しているとして車体検出と判断する。

１９は洗車機１の洗車制御部で、洗車動作のプログラムに従って洗車駆動部２０を介して上面ブラシ３、上面ノズル４等の洗車処理装置や洗車機１の走行モータ等を駆動し、洗車機１を走行させつつ車体の洗浄・乾燥といった洗車処理をさせるもので、特に作成される洗車用車形データに基づいて上面ブラシ３および上面ノズル４を昇降制御し、これらの洗車処理装置が車体面を忠実にトレースするよう操作する。２１は操作パネルで、洗車機１前面に設けられ洗車内容の選択入力や洗車開始入力を行うものである。

以下、車形制御部１０での処理動作について詳細に説明する。
まず、しきい値設定処理について説明する。図３はしきい値設定処理を示すフローチャートである。
しきい値設定部１３では、発光素子を発光させる前の受光素子での受光レベルと、発光素子を発光させたときの受光素子での受光レベルとの差分受光レベルに基づいて判別しきい値を設定する。この判別しきい値は、各発光素子や受光素子の性能や精度に応じて透光／遮光を判別する基準値となるので、汚れの付着等による受光レベル低下も許容できるように車体検出前に必ず各受光素子毎に設定される。また、車形データ検出部１５において、しきい値の異なる２値画像を作成するため、２つの判別しきい値を設定する。

しきい値の設定処理は、車形検出装置５の発光部５ａと受光部５ｂの間に自動車が入り込んでない状態で実行され、まず、受光部５ｂの走査駆動部９を駆動し（１）、発光素子Ｌを発光させる前の受光素子Ｒの受光レベルｒａの取り込みが行われる（２）。次に、発光部５ａの走査駆動部８と受光装置５ｂの走査駆動部９を同期駆動し（３）、発光素子Ｌを発光させた時の受光素子Ｒの受光レベルｒｂの取り込みが行われる（４）。その後、処理（２）で取り込まれた受光レベルｒａと処理（４）で取り込まれた受光レベルｒｂとの差分受光レベルｒｃを算出し（５）、この差分受光レベルｒｃに対して第１割合（例えば５０％）分を第１のしきい値Ｓｌとして設定し（６）、第２割合（例えば７０％）分を第２のしきい値Ｓｈとして設定し（７）、受光素子Ｒの判別しきい値としてデータ記憶部１８に記憶する（８）。

以後、この処理（１）〜（８）までの動作を繰り返し、各受光素子Ｒ１〜Ｒｎにそれぞれ２つの判別しきい値Ｓｌ１〜Ｓｌｎ，Ｓｈ１〜Ｓｈｎを設定する（９）。例えば、この設定動作で検出された受光素子Ｒ１の差分受光レベルｒｃ１＝１０であった場合、受光素子Ｒ１の第１の判別しきい値Ｓｌ１＝５、第２の判別しきい値Ｓｈ１＝７と設定される。尚、第１、第２割合（達成率）を５０％、７０％としているが、装置を使用する環境（湯気の発生等）や検出の精度によってその都度設定するのが望ましい。

続いて、車形検出処理について説明する。図４は車形検出処理を示すフローチャートであり、図５は車形検出処理によって作成された２値画像を示している。
車形検出がスタートすると、まず受光部５ｂの走査駆動部９を駆動し（１０）、発光素子Ｌを発光させる前の受光素子Ｒの受光レベルｒａの取り込みが行われる（１１）。次に、発光部５ａの走査駆動部８と受光装置５ｂの走査駆動部９を同期駆動し（１２）、発光素子Ｌを発光させた時の受光素子Ｒの受光レベルｒｂの取り込みが行われる（１３）。その後、処理（１１）で取り込まれた受光レベルｒａと処理（１３）で取り込まれた受光レベルｒｂとの差分受光レベルｒｃを算出する（１４）。

ここで、しきい値設定処理によってデータ記憶部１８に記憶された第１の判別しきい値Ｓｌと差分受光レベルｒｃとを比較し（１５）、差分受光レベルｒｃが第１の判別しきい値Ｓｌよりも高ければ透光と判断して光軸Ｂに対して「０」の２値化データを与え（１６）、第１の判別しきい値Ｓｌよりも低ければ遮光と判断して「１」の２値データを光軸Ｂに与えて（１７）データ記憶部１８に第１の２値画像データとして記憶する（１８）。

次に、第２の判別しきい値Ｓｈと比較し（１９）、差分受光レベルｒｃが第２の判別しきい値Ｓｈよりも高ければ透光と判断して光軸Ｂに対して「０」の２値データを与え（２０）、第２の判別しきい値Ｓｈよりも低ければ遮光と判断して「１」の２値データを光軸Ｂに与えて（２１）データ記憶部１８に第２の２値画像データとして記憶する（２２）。

このような処理（１０）〜（２２）の動作を発光素子Ｌｎ−受光素子Ｒｎの光軸Ｂｎまで連続的に行い（２３）、１走査分の２値画像データを２つ作成する。こうした１走査分の２値画像データを、洗車機１が所定距離走行する毎に作成し、洗車機１が往路を走行するまで実行すると、横軸を洗車機１の移動ピッチｄ、縦軸を光軸の配列ピッチｐとしたｄ×ｐで区画されるマトリックス画面に、透光を「０」、遮光を「１」という２値化された車形データを当てはめた２つの２値画像データが作成されることになる。

図５（ｂ）は第１の判別しきい値で作成された画像、図５（ｃ）は第２の判別しきい値で作成された画像を示している。図５（ｂ）では、発光素子の光が車体に反射して受光素子で受光されてしまい、車体（装備品）があるにもかかわらず透光と判別された部位が存在している（Ａ部）。一方、図５（ｃ）では、浮遊する水飛沫を捉えて車体と関係のない部分に遮光と判別された部位が存在している（Ｂ部）。そこで、これら画像を合成して１つの車形データを作成する合成処理が施される。

次に、画像合成処理について説明する。図６は画像合成処理を示すフローチャートであり、図７は画像合成処理で作成された画像を示している。
まず、車形検出処理で作成された２つの２値画像データを読み出し（２４）、この２つの２値画像データを１ドットづつ比較する（２５）。ここで、両ドットが同じ判定であれば「０」の２値化データを与え、違う判定であれば「１」の２値化データを与えて、図７（ａ）に示す差分画像データを作成する（２６）。

次に、この差分画像データで現れる「１」の部分の面積を抽出して種別を判別する（２７）。すなわち、「１」の部分が所定面積以上まとまっている場合には、車体もしくは装備品の一部であると判別し、所定面積よりも少ない場合は水飛沫等のノイズであると判別して、図７（ｂ）に示す抽出画像データを作成する（２８）。尚、所定面積の抽出は、画像に論理フィルターをかけて輪郭線を抽出することで実行され、その詳細は後段で説明する画像処理と同等である。

そして、差分画像データの「１」の部分が車体（もしくは装備品）の透けた部分であると判別すると、第１の判別しきい値で作成された画像と合成し（２９）、図７（ｃ）に示す車形データをデータ記憶部１８に記憶する（３０）。

次に、画像処理について説明する。
画像合成処理により作成された車形データに論理フィルターをかけて輪郭線を抽出する。この処理は、車形データにおいて「１」が隣どうし連続して存在している連結成分の、最も下でかつ最も左に位置するセルを追跡開始点とし、この点を中心にその周りに隣接する８セルを右まわりに調べ、「０」から「１」に変わるセルを検出していき、検出したセルを輪郭線とするものである。実際には、洗車機１の走行とともに自動車の車体画像データが順次送られてきて展開されつつ輪郭線を追跡するので、自動車全体の画像データ取り込みを完了した時点で全体の輪郭線が抽出される。こうして得られた自動車の輪郭から、洗車機本体の走行ｘ軸方向に対する自動車高さｙ軸方向のデータを決定した図８に示す洗車用データを作成する。

以上のように構成する車形検出装置を採用した洗車機の動作について説明する。図９は洗車動作を示すフローチャートである。
自動車Ａを車形検出装置５で検出されない所定の停車位置に停止させ、操作パネル２１で洗車メニューや突起物の指定を行った後、洗車スタートを入力すると洗車動作が開始する。洗車がスタートすると、しきい値設定処理を行う（３１）。このしきい値設定動作が終了すると、洗車機本体１を走行させ（３２）、走行エンコーダ６がパルス信号を発信すると（３３）、走行位置検出部１１で洗車機１の走行距離を検知し（３４）、車形検出処理を行い１走査分の２値画像データを作成する（３５）。

洗車機１の走行に伴い、ある程度（ここでは５走査分）の２値画像データがたまったら（３６）、画像合成処理を行い車形データを作成する（３７）。その後、この車形データを画像処理して洗車用データを作成する（３８）。この洗車用データの作成は、洗車機１が往路を走行する間継続して実行され（３９）、連続した自動車の上面輪郭が得られる。尚、１往行中に車形検出と洗浄を同時に行うことも可能である。

自動車の形状が検出されると、検出された自動車の輪郭に基づいて洗車動作が行われる（４０）。洗車動作は、洗車機１の走行に伴い、シャンプー噴射を伴う車体のブラッシングと、ワックス噴射に伴うコーティングと、高速風の噴射によるブローが順次実行される。このうち、上面ブラシ及び上面ノズルは、検出された自動車の輪郭に沿って上下制御される。こうして、洗車動作が終了すると、自動車Ａの退出を促して洗車を終了する。

１ 洗車機本体
５ 車体検出装置
５ａ 発光装置
５ｂ 受光装置
８，９ 走査駆動部
１０ 車形制御部
１１ 走行位置検出部
１２ 受光検出部
１３ しきい値設定部
１４ 車体検出部
１５ 車形データ検出部
１６ 画像合成部
１７ 画像処理部
１８ データ記憶部
Ｌ 発光素子
Ｒ 受光素子
Ｂ 光軸
Ａ 自動車

Claims (2)

1. 上下に複数の発光素子を配置した発光部と、該発光部の発光素子と対をなす複数の受光素子を上下に配置した受光部とを自動車を幅方向に挟んで対向させ、前記発光部と受光部の各素子間に形成される光軸の透光／遮光により車体の有無を検出する車体検出装置と、該車体検出装置もしくは自動車を走行する走行手段と、該走行手段により車体検出装置もしくは自動車が単位距離走行する毎にパルス信号を出力する走行エンコーダと、該走行エンコーダからのパルス信号をトリガにして前記車体検出装置を動作させて自動車の上面形状を検出する車形制御部とを備え、
   該車形制御部は、前記車体検出装置における１つの光軸に対して割合の異なる複数のしきい値により透光／遮光の判定を行い、各しきい値毎に判定した複数の２値画像データを作成するとともに、複数の２値画像データを合成して１つの車形データを作成するようにしたことを特徴とする車形検出装置。
   
2. 門型状に形成した洗車機本体内に、洗浄ブラシ，乾燥ノズル等の洗車処理装置を備え、洗車機本体と洗浄する自動車車体とを相対移動させて自動車車体の洗浄を行う洗車機であって、
   上下に複数の発光素子を配置した発光部と、該発光部の発光素子と対をなす複数の受光素子を上下に配置した受光部とを自動車を幅方向に挟んで対向させ、前記発光部と受光部の各素子間に形成される光軸の透光／遮光により車体の有無を検出する車体検出装置と、洗車機もしくは自動車を走行する走行手段と、該走行手段により洗車機もしくは自動車が単位距離走行する毎にパルス信号を出力する走行エンコーダと、該走行エンコーダからのパルス信号をトリガにして前記車体検出装置を動作させて自動車の上面形状を検出する車形制御部と、該車形制御部で検出した車形に基づいて洗車処理装置を制御する洗車制御部とを備え、
   前記車形制御部は、車体検出装置における１つの光軸に対して割合の異なる複数のしきい値により透光／遮光の判定を行い、各しきい値毎に判定した複数の２値画像データを作成するとともに、複数の２値画像データを合成して１つの車形データを作成するようにしたことを特徴とする洗車機。

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