JP6412739B2 - Position detecting device and moving device provided with the same - Google Patents
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Description
本発明は位置検出装置及びそれを備えた移動装置に関するものである。 The present invention relates to a position detection device and a moving device including the position detection device.
特許文献1は従来の位置検出装置及びそれを備えた移動装置を開示している。この移動装置に備えられた位置検出装置は、マークリーダ、近接センサー、又は光センサーを採用している。位置検出装置にマークリーダを採用した場合、設置面に設置された磁気マーク板を検出することができる。また、位置検出装置に近接センサーを採用した場合、設置面に設置された鉄板を検出することができる。さらに、位置検出装置に光センサーを採用した場合、設置面に設置された反射板を検出することができる。
しかし、特許文献1に開示されたマークリーダを位置検出装置に採用した場合、磁気マーク板を所定間隔で設置面に多数配置する際に磁気マーク板間の距離を長くできず、磁気マーク板を設置面に設置するコストが高くなる。また、マークリーダは、磁力の閾値を用いて磁気マークを検出するため、磁気マークとの高さ方向の間隔が変動すると、正確に検出することができないおそれがある。このため、マークリーダを採用した位置検出装置を屋外のように凹凸がある移動面を移動する移動装置に適用することが困難である。
また、近接センサーを位置検出装置に採用した場合、渦電流を利用して鉄板を検出するため、設置面と近接センサーとの高さ方向の間隔を大きくすることができない。このため、近接センサーを採用した位置検出装置を屋外のように凹凸がある移動面を移動する移動装置に適用することが困難である。
さらに、光センサーを位置検出装置に採用した場合、反射板を屋外に設置すると、土、雨、及び雪等によって反射板が隠蔽され検出することができないおそれがある。このため、光センサーを採用した位置検出装置を屋外を移動する移動装置に適用することが困難である。
However, when the mark reader disclosed in
Further, when the proximity sensor is employed in the position detection device, since the iron plate is detected using eddy current, the distance in the height direction between the installation surface and the proximity sensor cannot be increased. For this reason, it is difficult to apply a position detection device that employs a proximity sensor to a moving device that moves on a moving surface with unevenness, such as outdoors.
Further, when the optical sensor is employed in the position detection device, if the reflection plate is installed outdoors, the reflection plate may be hidden by soil, rain, snow, or the like and cannot be detected. For this reason, it is difficult to apply a position detection device employing an optical sensor to a moving device that moves outdoors.
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、天候や設置面の凹凸等の影響を受けずに位置を精度よく検出することができる位置検出装置及びそれを備えた移動装置を提供することを解決すべき課題としている。 The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and a position detection device capable of accurately detecting a position without being affected by weather, unevenness of an installation surface, and the like, and a moving device including the position detection device Providing is an issue to be solved.
本発明の位置検出装置は、設置面に設置された状態で前記設置面の広がった方向に等方性を有する形状の磁性体の設置位置を検出する位置検出装置であって、
前記設置面から同じ高さに配置される3個以上の磁石、及び各前記磁石が前記磁性体に作用する磁力を検出するロードセルを有したセンサーと、
このセンサーが検出した各前記磁力に基づいて前記磁性体の設置位置を特定する演算装置とを備えていることを特徴とする。
The position detection device of the present invention is a position detection device that detects the installation position of a magnetic body having a shape that is isotropic in the direction in which the installation surface spreads while being installed on the installation surface,
Three or more magnets arranged at the same height from the installation surface , and a sensor having a load cell for detecting the magnetic force that each of the magnets acts on the magnetic body;
And an arithmetic unit that identifies an installation position of the magnetic body based on each magnetic force detected by the sensor.
この位置検出装置は、3個以上の磁石を有したセンサーが各磁石の磁性体に作用する磁力を検出し、これら各磁力に基づいて演算装置が磁性体の設置位置を特定する。このように、この位置検出装置は、設置面に設置された磁性体の設置位置を磁石を利用して検出するため、土、雨、及び雪等による影響を受けない。また、この位置検出装置は、3個以上の各磁石の磁性体に作用する磁力に基づいて磁性体の設置位置を特定するため、磁性体と磁石との高さ方向の間隔が変動しても、磁性体の設置位置を精度よく検出することができる。 In this position detection device, a sensor having three or more magnets detects a magnetic force acting on the magnetic body of each magnet, and an arithmetic unit specifies the installation position of the magnetic body based on each magnetic force. Thus, since this position detection apparatus detects the installation position of the magnetic body installed on the installation surface using the magnet, it is not affected by soil, rain, snow, or the like. In addition, since this position detection device identifies the installation position of the magnetic body based on the magnetic force acting on the magnetic body of each of the three or more magnets, even if the distance in the height direction between the magnetic body and the magnet varies. The installation position of the magnetic body can be detected with high accuracy.
したがって、本発明の位置検出装置は天候や設置面の凹凸等の影響を受けず位置を精度よく検出することができる。 Therefore, the position detection device of the present invention can accurately detect the position without being affected by the weather or the unevenness of the installation surface.
また、本発明の移動装置は、移動経路に沿って移動面に複数個設置され、設置された状態で前記移動面の広がった方向に等方性を有する形状の磁性体を検出する前記位置検出装置と、
この位置検出装置が検出した各前記磁性体の設置位置と移動位置とのずれを補正する方向に移動指示する移動制御装置とを備えていることを特徴とする。
Further, the moving device according to the present invention is provided with a plurality of position detecting devices that are installed on a moving surface along a moving path and detect a magnetic body having an isotropic shape in a direction in which the moving surface is spread in the installed state. Equipment,
And a movement control device for instructing movement in a direction for correcting a deviation between the installation position and the movement position of each of the magnetic bodies detected by the position detection device.
この移動装置は、位置検出装置が天候や移動面の凹凸等の影響を受けず位置を精度よく検出し、移動制御装置が磁性体の設置位置と移動位置とのずれを補正する方向に移動指示をするため、設定した移動経路に沿って移動することができる。 In this moving device, the position detection device accurately detects the position without being affected by the weather or the unevenness of the moving surface, and the movement control device instructs to move in a direction to correct the deviation between the installation position of the magnetic material and the moving position. Therefore, it is possible to move along the set movement route.
本発明における好ましい実施の形態を説明する。 A preferred embodiment of the present invention will be described.
本発明の位置検出装置は、前記磁石の前記磁性体に作用する磁力のプロファイルを記憶する記憶装置を備えており、
前記演算装置は、前記基準プロファイルと、前記センサーが検出した前記磁力とから特定される各前記磁石から前記磁性体の中心までの距離を重ね合わせ、前記設置位置に設置された前記磁性体の中心位置を特定し得る。
The position detection apparatus of the present invention includes a storage device that stores a profile of magnetic force acting on the magnetic body of the magnet,
The arithmetic unit superimposes a distance from each magnet specified from the reference profile and the magnetic force detected by the sensor to the center of the magnetic body, and the center of the magnetic body installed at the installation position The position can be specified.
この場合、位置検出装置は、磁石の磁性体に作用する磁力のプロファイルを利用して磁性体の中心位置を特定するため、磁性体と磁石との高さ方向の間隔が変動しても磁性体の中心位置を精度よく検出することができる。 In this case, since the position detection device specifies the center position of the magnetic body using the magnetic force profile acting on the magnetic body of the magnet, the magnetic body does not change even if the height interval between the magnetic body and the magnet varies. The center position of can be detected with high accuracy.
本発明の位置検出装置において、前記演算装置は、各前記磁石に対して特定された前記磁性体の中心までの距離を半径とした3個以上の仮想円を想定し、これら円の中から2個ずつの円を選択して複数組にし、各組において2個の前記円の交点を結んだ仮想直線を想定し、各組で想定された前記仮想直線が交差する交点を前記設置位置に設置された前記磁性体の中心位置に特定し得る。 In the position detection device of the present invention, the arithmetic unit assumes three or more virtual circles having a radius to the center of the magnetic body specified for each of the magnets. Select individual circles into multiple groups, assume virtual lines connecting the intersections of two circles in each group, and install intersections where the virtual lines assumed in each group intersect at the installation position The center position of the magnetic body can be specified.
この場合、センサーの誤差や、磁性体と磁石との高さ方向の間隔が変動しても、磁性体の中心位置を精度よく検出することができる。 In this case, the center position of the magnetic body can be accurately detected even if the sensor error or the height-direction interval between the magnetic body and the magnet fluctuates.
次に、本発明の位置検出装置30を備えた移動装置10を具体化した実施例1について、図面を参照しつつ説明する。
Next, a first embodiment in which the
<実施例1>
実施例1の位置検出装置30を備えた移動装置10は、屋内外を問わず、移動経路に沿って自動的に移動することができ、図1に示すように、本体13、4個の車輪15、駆動装置17、移動制御装置19、及び位置検出装置30を備えている。
<Example 1>
The moving
この移動装置10が移動する移動面Rは、移動経路に沿って、適切な間隔で同一形状の円形平板状の鉄板50(磁性体)が複数個設置されている。この鉄板50は、移動面R(設置面)に設置された状態で移動面Rの拡がった方向に等方性を有するように、表裏面が移動面Rと平行になるように設置されている。
The moving surface R on which the
駆動装置17は、移動制御装置19から受信した移動指示信号に基づいて、各車輪15を駆動する。移動制御装置19は、位置検出装置30から受信した鉄板50の中心位置50Cと移動装置10の移動方向とのずれを補正するように車輪15を駆動する移動指示信号を生成し、駆動装置17に送信する。
The
位置検出装置30は、図2に示すように、センサー31と、中央処理装置33を備えている。センサー31は3個のセンサーユニットS1,S2,S3から構成されている。中央処理装置33は、記憶装置35、及び演算装置37を有している。
The
各センサーユニットS1,S2,S3は、永久磁石M1,M2,M3、支持棒41、錘43、軸受部45、及びロードセル47を有している。各永久磁石M1,M2,M3は同じ磁気特性を有している。各支持棒41は、一端に各永久磁石M1,M2,M3をそれぞれ保持し、他端に錘43を保持している。軸受部45は支持棒41の中間部を回動自在に軸支している。ロードセル47は、永久磁石M1,M2,M3が移動面Rに設置された鉄板50に引き寄せられ、支持棒41が軸受部45を軸にして傾くと、ロードセル47の検知部47Aに支持棒41の一部が当接するように移動装置10の本体13の下面に取り付けられている。また、錘43と軸受部45との間隔を調整することができ、永久磁石M1,M2,M3が鉄板50に引き寄せられていない状態でロードセル47の出力がゼロになるように調整されている。
Each sensor unit S1, S2, S3 has permanent magnets M1, M2, M3, a
センサー31は、3個のセンサーユニットS1,S2,S3にそれぞれ組み込まれている3個の永久磁石M1,M2,M3が三角形の頂点に位置するように(図1参照)、各センサーユニットS1,S2,S3を移動装置10の本体13の下面に取り付けている。各センサーユニットS1,S2,S3が移動装置10の本体13の下面に取り付けられた状態で、各センサーユニットS1,S2,S3の永久磁石M1,M2,M3は移動面Rに対して同じ高さに配置される。つまり、移動装置10の本体13の下面に取り付けられた3個の永久磁石M1,M2,M3は移動面Rに設置された鉄板50に対して同じ高さ(鉄板50との高さ方向の間隔が同じ)に配置される。このように構成されたセンサー31は、3個の永久磁石M1,M2,M3が移動面Rに設置された鉄板50に作用する各磁力を検出することができる。
The
永久磁石M1,M2,M3が移動面Rに設置された鉄板50の上方を設定した高さで移動するときの磁力の変化(永久磁石の鉄板50に作用する磁力のプロファイルP)は、図3(A)に示すように、上に凸であり、鉄板50の中心位置50Cを頂点とする放物線状の曲線を描く。記憶装置35は、このプロファイルPを二次関数で近似したものを記憶している。また、このプロファイルPは、同一形状の鉄板であれば、略同じ輪郭を示す。このため、記憶装置35は、移動面Rに設置される複数の各鉄板50毎のプロファイルを記憶する必要はなく、移動面Rに設置される鉄板50を想定したプロファイルPを一つ記憶しておけばよい。
The change in magnetic force when the permanent magnets M1, M2, M3 move at a set height above the
位置検出装置30のセンサー31が検出した各永久磁石M1,M2,M3の鉄板50に作用する磁力fを記憶装置35に記憶した磁力のプロファイルPに当てはめると、永久磁石Mと鉄板50の中心位置50Cとの距離rを特定することができる。つまり、位置検出装置30のセンサー31が磁力fを検出したとすると、永久磁石Mから距離rを半径とした仮想円Cの円周上に鉄板50の中心位置50Cが存在することになる。
When the magnetic force f acting on the
演算装置37は、図4に示すように、記憶装置35に記憶したプロファイルPと、センサー31が検出した3個の永久磁石M1,M2,M3が鉄板50に作用する磁力とから特定される各永久磁石M1,M2,M3から鉄板50の中心位置50Cまでの距離r1、r2、r3を半径とした3個の仮想円C1,C2,C3を想定する。センサー31の誤差等がなければ、これら3個の仮想円C1,C2,C3は1点で交わる。この交点Xが移動面Rに設置された鉄板50の中心位置50Cになる。このように、位置検出装置30は、移動面Rに設置された鉄板50の中心位置50Cを特定することができる。
As shown in FIG. 4, the
一方、移動面Rに凹凸があることによって、永久磁石M1,M2,M3と鉄板50との高さ方向の間隔が変動すると、磁力は距離の2乗に反比例するため、3個の仮想円C1,C2,C3は1点で交わらない。また、センサー31の誤差が生じても、3個の仮想円C1,C2,C3は1点で交わらない。この場合、図5に示すように、3個の仮想円C1,C2,C3の中から2個ずつの円を選択して3組にし、各組において2個の仮想円の交点を結んだ仮想直線L1,L2,L3を想定する。各組で想定された3本の仮想直線L1,L2,L3が1点で交差すれば、その交点Yが移動面Rに設置された鉄板50の中心位置50Cと特定する。また、図示しないが、3本の仮想直線L1,L2,L3が1点で交差せず、3点で交差する場合は、それら3点を頂点とする三角形の重心を移動面Rに設置された鉄板50の中心位置50Cと特定する。このように、この位置検出装置30は、センサー31の誤差や、鉄板50と永久磁石M1,M2,M3との高さ方向の間隔が変動しても、鉄板50の中心位置50Cを精度よく検出することができる。
On the other hand, if the distance between the permanent magnets M1, M2, M3 and the
このような構成を有する位置検出装置30は、移動面Rに設置された鉄板50の設置位置を永久磁石M1,M2,M3を利用して検出するため、土、雨、及び雪等による影響を受けない。また、この位置検出装置30は、3個の各永久磁石M1,M2,M3の鉄板50に作用する磁力に基づいて鉄板50の設置位置を特定するため、鉄板50と各永久磁石M1,M2,M3との高さ方向の間隔が変動しても、鉄板50の設置位置を精度よく検出することができる。
Since the
したがって、実施例1の位置検出装置30は天候や移動面の凹凸等の影響を受けず位置を精度よく検出することができる。
Therefore, the
特に、この位置検出装置30は、永久磁石M1,M2,M3の鉄板50に作用する磁力のプロファイルPを利用して鉄板50の中心位置50Cを特定するため、鉄板50と永久磁石M1,M2,M3との高さ方向の間隔が変動しても鉄板50の中心位置50Cを精度よく検出することができる。
In particular, the
このような位置検出装置30を備えた移動装置10は、位置検出装置30が天候や移動面Rの凹凸等の影響を受けず位置を精度よく検出し、移動制御装置19が鉄板50の設置位置と移動位置とのずれを補正する方向に移動指示をするため、設定した移動経路に沿って移動することができる。
In the moving
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例1に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)実施例1では、位置検出装置のセンサーが3個の磁石を有していたが、4個以上の磁石を有していてもよい。この場合、より正確に鉄板の設置位置(中心位置)を特定することができる。
(2)実施例1では、移動面(設置面)に設置された磁性体が円形平板状の鉄板であったが、設置された状態で移動面(設置面)の拡がった方向に等方性を有する形状であれば、球状、半球状等であってもよい。また、磁性体であれば鉄板でなくてもよい。
(3)実施例1では、記憶装置に1個のプロファイルを記憶させたが、移動面に設置された各鉄板毎のプロファイルを記憶して、各鉄板の設置位置の特定に利用してもよい。
(4)実施例1では、永久磁石、支持棒、錘、軸受部、及びロードセルを有するセンサーユニットを3個用いてセンサーを構成したが、設置された鉄板に作用する磁力を測定することができれば、他の構成であってもよい。
(5)移動装置は屋外で使用される屋外搬送装置に好適である。
The present invention is not limited to the first embodiment described with reference to the above description and drawings. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
(1) In Example 1, the sensor of the position detection apparatus has three magnets, but may have four or more magnets. In this case, the installation position (center position) of the iron plate can be specified more accurately.
(2) In Example 1, the magnetic body installed on the moving surface (installation surface) was a circular flat iron plate, but isotropic in the direction in which the travel surface (installation surface) expanded in the installed state. As long as it has a shape, it may be spherical, hemispherical, or the like. Moreover, if it is a magnetic body, it may not be an iron plate.
(3) In the first embodiment, one profile is stored in the storage device. However, a profile for each iron plate installed on the moving surface may be stored and used for specifying the installation position of each iron plate. .
(4) In Example 1, the sensor was configured using three sensor units having a permanent magnet, a support rod, a weight, a bearing portion, and a load cell. Other configurations may be used.
(5) The moving device is suitable for an outdoor transfer device used outdoors.
10…移動装置
19…移動制御装置
30…位置検出装置
31…センサー
35…記憶装置
37…演算装置
47…ロードセル
50…鉄板(磁性体)
50C…鉄板(磁性体)の中心位置
R…移動面(設置面)
M1,M2,M3…永久磁石(磁石)
P…プロファイル
C,C1,C2,C3…仮想円
L1,L2,L3…仮想直線
Y…(仮想直線が交差する)交点
DESCRIPTION OF
47 ...
50C: Center position of iron plate (magnetic material) R ... Moving surface (installation surface)
M1, M2, M3 ... Permanent magnets (magnets)
P ... Profile C, C1, C2, C3 ... Virtual circle L1, L2, L3 ... Virtual straight line Y ... Intersection of virtual straight lines
Claims (4)
前記設置面から同じ高さに配置される3個以上の磁石、及び各前記磁石が前記磁性体に作用する磁力を検出するロードセルを有したセンサーと、
このセンサーが検出した各前記磁力に基づいて前記磁性体の設置位置を特定する演算装置とを備えていることを特徴とする位置検出装置。 A position detection device that detects an installation position of a magnetic body having a shape that is isotropic in the direction in which the installation surface spreads in a state of being installed on the installation surface,
Three or more magnets arranged at the same height from the installation surface , and a sensor having a load cell for detecting the magnetic force that each of the magnets acts on the magnetic body;
A position detection device comprising: an arithmetic device that specifies an installation position of the magnetic body based on each magnetic force detected by the sensor.
前記演算装置は、前記プロファイルと、前記センサーが検出した前記磁力とから特定される各前記磁石から前記磁性体の中心までの距離を重ね合わせ、前記設置位置に設置された前記磁性体の中心位置を特定することを特徴とする請求項1記載の位置検出装置。 A storage device for storing a profile of magnetic force acting on the magnetic body of the magnet;
The arithmetic unit superimposes a distance from each magnet specified from the profile and the magnetic force detected by the sensor to the center of the magnetic body, and a center position of the magnetic body installed at the installation position The position detection device according to claim 1, wherein:
この位置検出装置が検出した各前記磁性体の設置位置と移動方向とのずれを補正する方向に移動指示する移動制御装置とを備えていることを特徴とする移動装置。 4. The magnetic material according to claim 1, wherein a plurality of magnetic bodies are installed on a moving surface along a moving path, and a magnetic body having an isotropic shape is detected in a direction in which the moving surface is spread in the installed state. A position detection device;
A movement device comprising: a movement control device that instructs movement in a direction to correct a deviation between the installation position of each magnetic body detected by the position detection device and the movement direction.
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