JP6739389B2 - Position specifying device and position specifying method - Google Patents

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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

本発明は、容器内部を移動する移動体の位置を特定する位置特定装置および位置特定方法に関する。 The present invention relates to a position specifying device and a position specifying method for specifying the position of a moving body that moves inside a container.

工場や発電所等に設置されたタンク（容器）に液体を貯留させた状態でタンク内部の検査を行う技術が知られている。例えば特許文献１には、タンク内部を移動する水中移動ロボットに水中テレビカメラを搭載し、水中テレビカメラによってタンク内部の様子を撮影することにより、タンク内部の検査を実施する検査手法が開示されている。 2. Description of the Related Art There is known a technique of inspecting the inside of a tank with a liquid stored in a tank (container) installed in a factory or a power plant. For example, Patent Document 1 discloses an inspection method for inspecting the inside of a tank by mounting an underwater television camera on an underwater mobile robot that moves inside the tank and photographing the inside of the tank with the underwater television camera. There is.

上記検査手法は、水中移動ロボットに搭載された超音波送信機とタンク外周に配置された複数の超音波受信機との間で行われる超音波による通信に基づいて水中移動ロボットの位置が特定される。しかし、超音波送信機は、全指向性（無指向性）を有さず、全方位の方向に超音波を均等に送信できないため、超音波送信機と各超音波受信機との間の距離を正確に特定できず、水中移動ロボットの位置の特定精度が低いという問題がある。 The above-mentioned inspection method identifies the position of the underwater mobile robot based on the communication by ultrasonic waves performed between the ultrasonic transmitter mounted on the underwater mobile robot and the plurality of ultrasonic receivers arranged on the outer circumference of the tank. It However, since the ultrasonic transmitter does not have omnidirectionality (omnidirectionality) and cannot uniformly transmit ultrasonic waves in all directions, the distance between the ultrasonic transmitter and each ultrasonic receiver However, there is a problem that the accuracy of specifying the position of the underwater mobile robot is low.

特公平４−４２３６号公報Japanese Patent Publication No. 4-4236

本発明は、このような問題に着目してなされたものであり、容器内部を移動する移動体の位置の特定精度を向上させることができる、位置特定装置および位置特定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object thereof is to provide a position specifying device and a position specifying method capable of improving the position specifying accuracy of a moving body moving inside a container. And

上記目的を達成するために、本発明に係る位置特定装置は、
容器内部を移動する移動体の位置を特定する位置特定装置であって、
前記容器の外周に設けられ、前記容器内部に向けて超音波を送信する少なくとも３つ以上の超音波送信部と、
前記移動体に設けられ、超音波を受信する超音波受信部と、
前記３つ以上の超音波送信部から前記超音波受信部にそれぞれ伝達される超音波の各伝達時間を取得する伝達時間取得部と、
前記伝達時間取得部が取得した前記各伝達時間に基づいて、前記３つ以上の超音波送信部と前記超音波受信部との間の各距離を求める距離算出部と、
前記距離算出部が求めた各距離と当該各距離に対応する前記超音波送信部の予め定められた位置とから、前記移動体の位置を求める位置特定部と、を備える。
前記３つ以上の超音波送信部は、前記３つ以上の超音波送信部それぞれから前記超音波受信部まで超音波が伝達する伝達時間のうちの最も長い伝達時間と、前記容器における超音波の残響喪失時間とを組み合わせた時間ごとに、異なるタイミングで超音波を送信する。 In order to achieve the above object, the position specifying device according to the present invention,
A position specifying device for specifying the position of a moving body that moves inside a container,
At least three or more ultrasonic wave transmission units provided on the outer periphery of the container and transmitting ultrasonic waves toward the inside of the container;
An ultrasonic wave receiving unit provided on the moving body and receiving an ultrasonic wave,
A transmission time acquisition unit that acquires each transmission time of the ultrasonic waves transmitted from the three or more ultrasonic transmission units to the ultrasonic reception unit,
A distance calculation unit that obtains each distance between the three or more ultrasonic wave transmission units and the ultrasonic wave reception units based on each of the transmission time periods acquired by the transmission time period acquisition unit;
A position specifying unit that calculates the position of the moving body from each distance calculated by the distance calculation unit and a predetermined position of the ultrasonic transmission unit corresponding to each distance.
The three or more ultrasonic transmitters have the longest transmission time of the ultrasonic waves transmitted from each of the three or more ultrasonic transmitters to the ultrasonic receiver and the ultrasonic wave in the container. The ultrasonic waves are transmitted at different timings for each combined time with the dereverberation time .

本発明の実施形態１に係る位置特定装置の設置例を示した図である。It is a figure showing an example of installation of a position specific device concerning Embodiment 1 of the present invention. 図１に示したタンク（容器）を側方から見た場合を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the case where the tank (container) shown in FIG. 1 was seen from the side. 図１に示した位置特定装置の構成を示したブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the position specifying device shown in FIG. 1. 各超音波送信部から送信される超音波の送信タイミングと超音波受信部が受信する超音波の受信タイミングとの関係を示した図である。It is a figure showing the relation between the transmission timing of the ultrasonic waves transmitted from each ultrasonic transmission unit and the reception timing of the ultrasonic waves received by the ultrasonic reception unit. 図３に示した送信位置記憶部に記憶された各超音波送信部の位置を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing the position of each ultrasonic wave transmission unit stored in a transmission position storage unit shown in FIG. 3. 各超音波送信部の位置、各超音波送信部から移動体までの距離、移動体の位置の関係を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship among the position of each ultrasonic transmitter, the distance from each ultrasonic transmitter to the moving body, and the position of the moving body. 位置特定装置が行う位置特定処理を示したフローチャートである。It is a flow chart showing position specific processing which a position specific device performs. 本発明の実施形態２に係る位置特定装置の構成を示したブロック図である。It is a block diagram showing the composition of the position specific device concerning Embodiment 2 of the present invention. 時刻情報の受信タイミング、各超音波送信部から送信される超音波の送信タイミング、および超音波受信部が受信する超音波の受信タイミングの関係を示した図である。It is a figure showing the relation of the reception timing of time information, the transmission timing of the ultrasonic wave transmitted from each ultrasonic transmission part, and the reception timing of the ultrasonic wave received by the ultrasonic reception part. 超音波送信部をタンクの底面に追加して設けた例を示した図である。It is the figure which showed the example which additionally provided the ultrasonic transmission part on the bottom face of the tank. ３つ以上の超音波送信部をタンクの外周に取り付けた例を示した図である。It is the figure which showed the example which attached three or more ultrasonic wave transmission parts to the outer periphery of the tank.

（実施形態１）
以下、図面を参照して、本発明の実施形態１に係る位置特定装置および位置特定方法を説明する。 (Embodiment 1)
Hereinafter, a position specifying device and a position specifying method according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１および図２に示すように、位置特定装置１は、工場や発電所等に設置された円筒状のタンク１００内部を移動する移動体２０の位置を特定するものである。移動体２０は、液体が貯留されたタンク１００内部の検査を実施するための水中移動ロボットである。移動体２０は、液体が貯留された状態でタンク１００内部に投入され、移動体２０に搭載された水中テレビカメラによってタンク内部の様子を撮影する。移動体２０が撮影した画像は、タンク１００外部に設置されたモニタ等に表示され、オペレータは、表示された画像を確認しながらリモートコントローラを操作等して、移動体２０を前後、左右および高さ方向に移動させる。 As shown in FIGS. 1 and 2, the position identifying device 1 identifies the position of a moving body 20 that moves inside a cylindrical tank 100 installed in a factory, a power plant, or the like. The moving body 20 is an underwater mobile robot for inspecting the inside of the tank 100 in which the liquid is stored. The moving body 20 is thrown into the tank 100 with the liquid stored therein, and the underwater television camera mounted on the moving body 20 photographs the inside of the tank. The image captured by the moving body 20 is displayed on a monitor or the like installed outside the tank 100, and the operator operates the remote controller while checking the displayed image to move the moving body 20 forward, backward, leftward, rightward, and high. Move in the direction

位置特定装置１は、３つの超音波送信部１１ａ〜１１ｃと、超音波受信部１２と、制御部１３とを備える。なお、以下の説明では、超音波送信部１１ａ〜１１ｃを区別しない場合は超音波送信部１１と称する。 The position identifying device 1 includes three ultrasonic wave transmission units 11 a to 11 c, an ultrasonic wave reception unit 12, and a control unit 13. In the following description, the ultrasonic transmitters 11a to 11c will be referred to as the ultrasonic transmitter 11 when they are not distinguished.

各超音波送信部１１は、圧電セラミック振動子を備えるピンガから構成され、タンク１００の外周の所定位置に設けられる。例えば、各超音波送信部１１は、タンク１００の外周面の下部に着脱自在に取り付けられる。 Each ultrasonic transmission unit 11 is composed of a pinger including a piezoelectric ceramic vibrator, and is provided at a predetermined position on the outer circumference of the tank 100. For example, each ultrasonic transmitter 11 is detachably attached to the lower portion of the outer peripheral surface of the tank 100.

具体的には、各超音波送信部１１は、磁力により設置が可能な場合は、貼り付けられる側の面にマグネットが設けられ、マグネットの磁力によってタンク１００の外周に着脱自在に取り付けられる。その他の取り付け態様として、各超音波送信部１１は、簡易な支持台等によってタンク１００の外周面に着脱自在に取り付けられてもよい。 Specifically, when the ultrasonic transmitters 11 can be installed by magnetic force, a magnet is provided on the surface on which the ultrasonic waves are attached, and the ultrasonic transmitters 11 are detachably attached to the outer periphery of the tank 100 by the magnetic force of the magnets. As another attachment mode, each ultrasonic transmission unit 11 may be detachably attached to the outer peripheral surface of the tank 100 by a simple support base or the like.

各超音波送信部１１は、例えば、周波数が４０ｋＨｚの超音波をタンク１００の内部に向けて送信する。各超音波送信部１１は、制御用のケーブルを介して制御部１３と接続され、制御部１３から受け取る制御信号に従って超音波を送信する。また、各超音波送信部１１が備える圧電セラミック振動子の振動モードは、例えば円筒広がり振動モードであり、全指向性（無指向性）を有する。 Each ultrasonic wave transmission unit 11 transmits, for example, an ultrasonic wave having a frequency of 40 kHz toward the inside of the tank 100. Each ultrasonic transmission unit 11 is connected to the control unit 13 via a control cable and transmits ultrasonic waves according to a control signal received from the control unit 13. Further, the vibration mode of the piezoelectric ceramic vibrator provided in each ultrasonic transmission unit 11 is, for example, a cylindrical spreading vibration mode, and has omnidirectionality (nondirectionality).

超音波受信部１２は、超音波用の水中マイクロフォンであるハイドロフォン等から構成され、移動体２０に搭載されている。また、超音波受信部１２は、信号用のケーブルを介して制御部１３と接続されている。超音波受信部１２は、各超音波送信部１１から送信された超音波を受信する。超音波受信部１２は、受信した超音波に基づく電気信号を制御部１３に供給する。 The ultrasonic receiver 12 is composed of a hydrophone, which is an underwater microphone for ultrasonic waves, and is mounted on the moving body 20. The ultrasonic wave receiver 12 is connected to the controller 13 via a signal cable. The ultrasonic wave reception unit 12 receives the ultrasonic wave transmitted from each ultrasonic wave transmission unit 11. The ultrasonic wave receiver 12 supplies an electric signal based on the received ultrasonic wave to the controller 13.

制御部１３は、マイクロコントローラ（ＭＣＵ：microcontroller）等から構成される。なお、制御部１３は、一部がＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の専用回路から構成されてもよい。制御部１３は、各超音波送信部１１および超音波受信部１２を制御することにより、位置特定装置１全体を制御し、移動体２０の位置を求める。 The controller 13 is composed of a microcontroller (MCU). The control unit 13 may be partially configured by a dedicated circuit such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit). The control unit 13 controls the entire ultrasonic wave transmitting unit 11 and the ultrasonic wave receiving unit 12 to control the entire position identifying device 1 and obtains the position of the moving body 20.

制御部１３は、図３に示すように、計時部１３０と、伝達時間取得部１３１と、距離算出部１３２と、送信位置記憶部１３３と、位置特定部１３４とを備える。 As shown in FIG. 3, the control unit 13 includes a clock unit 130, a transmission time acquisition unit 131, a distance calculation unit 132, a transmission position storage unit 133, and a position specifying unit 134.

計時部１３０は、タイマから構成され、伝達時間取得部１３１の制御のもと、計時部１３０の時刻情報を伝達時間取得部１３１に供給する。 The timekeeping unit 130 is composed of a timer, and under the control of the transmission time acquisition unit 131, supplies the time information of the timekeeping unit 130 to the transmission time acquisition unit 131.

伝達時間取得部１３１は、各超音波送信部１１に超音波を送信させるとともに、当該超音波に基づく電気信号を超音波受信部１２から取得する。伝達時間取得部１３１は、超音波送信部１１に超音波を送信させてから当該超音波に基づく電気信号を超音波受信部１２から受け取るまでの時間を、超音波送信部１１から超音波受信部１２に伝達された超音波の伝達時間として取得する。 The transmission time acquisition unit 131 causes each ultrasonic wave transmission unit 11 to transmit an ultrasonic wave and acquires an electric signal based on the ultrasonic wave from the ultrasonic wave reception unit 12. The transmission time acquisition unit 131 determines, from the ultrasonic transmission unit 11 to the ultrasonic reception unit, the time from when the ultrasonic transmission unit 11 transmits the ultrasonic wave to when the electric signal based on the ultrasonic wave is received from the ultrasonic reception unit 12. It is acquired as the transmission time of the ultrasonic wave transmitted to 12.

具体的には、伝達時間取得部１３１は、超音波送信部１１毎に異なる超音波の送信タイミングが予め定められる。伝達時間取得部１３１は、予め定められた送信タイミングに従って、各超音波送信部１１に超音波を送信させ、そのタイミングの時刻（送信時刻）を計時部１３０から受け取り、一時記憶する。 Specifically, in the transmission time acquisition unit 131, different ultrasonic transmission timings are predetermined for each ultrasonic transmission unit 11. The transmission time acquisition unit 131 causes each ultrasonic transmission unit 11 to transmit an ultrasonic wave in accordance with a predetermined transmission timing, receives the time (transmission time) at that timing from the clock unit 130, and temporarily stores it.

ここで、伝達時間取得部１３１に設定される超音波の送信タイミングは、タンク１００内部に先に送信された超音波の残響と混合しないように定められる。つまり、超音波の送信タイミングは、先に送信された超音波の残響が収束する時間を待ってから次の超音波が送信されるように定められる。例えば、図４に示すように、各超音波送信部１１の送信タイミングの時間差Ｔｐｄは、タンク１００内部を移動する移動体２０と超音波送信部１１との間で想定される最長距離（最も離れた距離）にかかる超音波の伝達時間（最長時間）Ｔｍｌと、その伝達時間Ｔｍｌに対応する残響消失時間Ｔｍｋとを組み合わせた時間を基に定められる。 Here, the transmission timing of the ultrasonic wave set in the transmission time acquisition unit 131 is determined so as not to mix with the reverberation of the ultrasonic wave previously transmitted inside the tank 100. That is, the transmission timing of the ultrasonic wave is determined such that the next ultrasonic wave is transmitted after waiting the time for the reverberation of the previously transmitted ultrasonic wave to converge. For example, as shown in FIG. 4, the time difference Tpd of the transmission timings of the ultrasonic wave transmission units 11 is the longest distance (the longest distance) assumed between the moving body 20 moving inside the tank 100 and the ultrasonic wave transmission unit 11. The transmission time (maximum time) Tml of the ultrasonic wave for a certain distance) and the dereverberation time Tmk corresponding to the transmission time Tml are combined and determined.

伝達時間取得部１３１は、超音波受信部１２から受け取った受信信号に増幅やフィルタ等の信号処理を行う。伝達時間取得部１３１は、当該処理後の信号の大きさが予め定められた基準値を超えたか否かによって、超音波受信部１２から連続的に受け取る電気信号（受信信号）の中から、超音波に基づく電気信号を識別する。 The transmission time acquisition unit 131 performs signal processing such as amplification and filtering on the reception signal received from the ultrasonic reception unit 12. The transmission time acquisition unit 131 determines whether or not the electric signal (reception signal) continuously received from the ultrasonic wave reception unit 12 depends on whether the magnitude of the processed signal exceeds a predetermined reference value. Identify electrical signals based on sound waves.

また、伝達時間取得部１３１は、超音波に基づく電気信号を超音波受信部１２から受け取ったタイミングの時刻（受信時刻）を計時部１３０から受け取る。伝達時間取得部１３１は、当該受信時刻と一時記憶された送信時刻との時間差を、超音波送信部１１から超音波受信部１２に伝達された超音波の伝達時間として取得する。 In addition, the transmission time acquisition unit 131 receives, from the clock unit 130, the time (reception time) at the time when the electric signal based on the ultrasonic wave is received from the ultrasonic wave reception unit 12. The transmission time acquisition unit 131 acquires the time difference between the reception time and the temporarily stored transmission time as the transmission time of the ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic transmission unit 11 to the ultrasonic reception unit 12.

距離算出部１３２は、３つの超音波送信部１１ａ〜１１ｃと超音波受信部１２（移動体２０）との間の各距離を求める。超音波送信部１１と超音波受信部１２との間の各距離は、伝達時間取得部１３１が取得した伝達時間に超音波の速度を乗ずることにより求められる。具体的には、超音波送信部１１ａと超音波受信部１２との間の距離Ｒ１は、超音波送信部１１ａと超音波受信部１２との間の伝達時間に超音波の速度を乗ずることにより求められる。超音波送信部１１ｂと超音波受信部１２との間の距離Ｒ２、超音波送信部１１ｃと超音波受信部１２との間の距離Ｒ３についても同様にして求められる。 The distance calculation unit 132 obtains each distance between the three ultrasonic wave transmission units 11a to 11c and the ultrasonic wave reception unit 12 (moving body 20). Each distance between the ultrasonic wave transmission unit 11 and the ultrasonic wave reception unit 12 is obtained by multiplying the transmission time acquired by the transmission time acquisition unit 131 by the speed of the ultrasonic wave. Specifically, the distance R1 between the ultrasonic transmitter 11a and the ultrasonic receiver 12 is obtained by multiplying the transmission time between the ultrasonic transmitter 11a and the ultrasonic receiver 12 by the speed of the ultrasonic wave. Desired. The distance R2 between the ultrasonic transmitter 11b and the ultrasonic receiver 12 and the distance R3 between the ultrasonic transmitter 11c and the ultrasonic receiver 12 are also obtained in the same manner.

送信位置記憶部１３３には、図５に示すように、３つの超音波送信部１１ａ〜１１ｃの各位置を表す３次元座標値が記憶されている。各超音波送信部１１の位置は、タンク１００の設計図面の設計値や現場で計測された実測値等によって設定、記憶される。なお、その他の位置情報を設定する手段として、各超音波送信部１１にＧＰＳ（Global Positioning System）受信機やＷｉ−Ｆｉ（ワイファイ：登録商標）受信機等の位置情報受信部を備え、各位置情報受信部が受信した位置情報を送信位置記憶部１３３に設定、記憶してもよい。 As shown in FIG. 5, the transmission position storage unit 133 stores three-dimensional coordinate values representing the positions of the three ultrasonic wave transmission units 11a to 11c. The position of each ultrasonic transmission unit 11 is set and stored by the design value of the design drawing of the tank 100, the actual measurement value measured at the site, or the like. As a means for setting other position information, each ultrasonic transmission unit 11 is provided with a position information reception unit such as a GPS (Global Positioning System) receiver or a Wi-Fi (Wi-Fi: registered trademark) receiver, and each position The position information received by the information receiving unit may be set and stored in the transmission position storage unit 133.

位置特定部１３４は、移動体２０（超音波受信部１２）の位置を求める。移動体２０の位置は、距離算出部１３２によって求められた３つの距離（各超音波送信部１１と超音波受信部１２との間の距離）と、送信位置記憶部１３３に記憶された超音波送信部１１ａ〜１１ｃの各位置を表す３次元座標値とから求められる。 The position specifying unit 134 calculates the position of the moving body 20 (ultrasonic wave receiving unit 12). The position of the moving body 20 is calculated based on the three distances (distances between the ultrasonic wave transmitting units 11 and the ultrasonic wave receiving units 12) obtained by the distance calculating unit 132 and the ultrasonic waves stored in the transmitting position storing unit 133. It is obtained from the three-dimensional coordinate value representing each position of the transmitters 11a to 11c.

具体的には、図６に示すように、移動体２０の位置（ｘｐ，ｙｐ，ｚｐ）は、３つの超音波送信部１１ａ〜１１ｃの各位置から距離算出部１３２によって求められた距離Ｒ１〜Ｒ３をそれぞれ伸ばした３直線の交点である。よって、位置特定部１３４は、超音波送信部１１ａ〜１１ｃと超音波受信部１２との間の各距離Ｒ１〜Ｒ３、超音波送信部１１ａ〜１１ｃの各位置（ｘ１，ｙ１，ｚ１）、（ｘ２，ｙ２，ｚ２）、（ｘ３，ｙ３，ｚ３）から、以下の３つの式をたて、移動体２０の位置（ｘｐ，ｙｐ，ｚｐ）を求める。
Ｒ１＝｛（ｘ１−ｘｐ）２＋（ｙ１−ｙｐ）２＋（ｚ１−ｚｐ）２｝１／２
Ｒ２＝｛（ｘ２−ｘｐ）２＋（ｙ２−ｙｐ）２＋（ｚ２−ｚｐ）２｝１／２
Ｒ３＝｛（ｘ３，−ｘｐ）２＋（ｙ３−ｙｐ）２＋（ｚ３−ｚｐ）２｝１／２ Specifically, as shown in FIG. 6, the position (xp, yp, zp) of the moving body 20 is calculated by the distance calculating unit 132 from each position of the three ultrasonic wave transmitting units 11a to 11c. It is the intersection of the three straight lines that extend R3. Therefore, the position specifying unit 134 includes the distances R1 to R3 between the ultrasonic wave transmitting units 11a to 11c and the ultrasonic wave receiving unit 12, the positions (x1, y1, z1) of the ultrasonic wave transmitting units 11a to 11c, ( From (x2, y2, z2) and (x3, y3, z3), the position (xp, yp, zp) of the moving body 20 is calculated by the following three formulas.
R1 = {(x1-xp) 2 + (y1-yp) 2 + (z1-zp) 2} 1/2
R2 = {(x2-xp) 2 + (y2-yp) 2 + (z2-zp) 2} 1/2
R3 = {(x3, -xp) 2 + (y3-yp) 2 + (z3-zp) 2} 1/2

以上のように構成された位置特定装置１について、以下、図７を参照して位置特定装置１が行う位置特定処理を説明する。 With respect to the position specifying device 1 configured as described above, the position specifying process performed by the position specifying device 1 will be described below with reference to FIG. 7.

位置特定処理は、各超音波送信部１１から超音波受信部１２に超音波が伝達される超音波の各伝達時間を取得する処理と、取得した各伝達時間に基づいて、各超音波送信部１１と超音波受信部１２との間の各距離を求める処理と、求めた各距離と各超音波送信部１１が設けられた位置とから移動体２０の位置を求める処理とから構成される。 The position specifying process is a process of acquiring each transmission time of the ultrasonic waves transmitted from each ultrasonic transmission unit 11 to the ultrasonic reception unit 12, and each ultrasonic transmission unit based on each acquired transmission time. 11 and a process for obtaining each distance between the ultrasonic wave receiving unit 12 and a process for obtaining the position of the moving body 20 from each obtained distance and the position where each ultrasonic wave transmitting unit 11 is provided.

はじめに、伝達時間取得部１３１は、予め設定された各超音波送信部１１の送信タイミングを基に送信タイミングが到来した超音波送信部１１があるか否かを判別し（ＡＣＴ１０１）、送信タイミングが到来するまでは待機状態を維持する（ＡＣＴ１０１；ＮＯ）。 First, the transmission time acquisition unit 131 determines whether or not there is an ultrasonic wave transmission unit 11 whose transmission timing has arrived on the basis of the preset transmission timing of each ultrasonic wave transmission unit 11 (ACT 101). The standby state is maintained until it arrives (ACT 101; NO).

例えば、ここでは超音波送信部１１ａの送信タイミングが到来したものとする。この場合、伝達時間取得部１３１は、送信タイミングが到来した超音波送信部１１があると判別し（ＡＣＴ１０１；ＹＥＳ）、超音波送信部１１ａから超音波を送信させる制御を行う（ＡＣＴ１０２）。 For example, it is assumed here that the transmission timing of the ultrasonic transmission unit 11a has arrived. In this case, the transmission time acquisition unit 131 determines that there is the ultrasonic wave transmission unit 11 whose transmission timing has arrived (ACT 101; YES), and performs control to transmit ultrasonic waves from the ultrasonic wave transmission unit 11a (ACT 102).

超音波送信部１１ａは、伝達時間取得部１３１の制御に従って、タンク１００内部に向けて超音波を送信する。また、伝達時間取得部１３１は、超音波送信部１１ａに超音波を送信させたタイミングの時刻（送信時刻）を計時部１３０から取得し、これを送信時刻として一時記憶する。 The ultrasonic wave transmission unit 11 a transmits ultrasonic waves toward the inside of the tank 100 under the control of the transmission time acquisition unit 131. Further, the transmission time acquisition unit 131 acquires the time (transmission time) of the timing at which the ultrasonic wave transmission unit 11a transmits the ultrasonic waves from the clock unit 130, and temporarily stores this as the transmission time.

超音波送信部１１ａから送信された超音波は超音波受信部１２に伝達される。伝達時間取得部１３１は、超音波送信部１１ａが送信した超音波に基づく電気信号を超音波受信部１２から受け取る（ＡＣＴ１０３）。伝達時間取得部１３１は、当該電気信号を取得したタイミングの時刻（受信時刻）を計時部１３０から取得する。伝達時間取得部１３１は、取得した送信時刻と受信時刻との時間差を求め、当該時間差を、超音波送信部１１ａから超音波受信部１２に伝達された超音波の伝達時間として取得する（ＡＣＴ１０４）。 The ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic wave transmitter 11a is transmitted to the ultrasonic wave receiver 12. The transmission time acquisition unit 131 receives an electric signal based on the ultrasonic wave transmitted by the ultrasonic wave transmission unit 11a from the ultrasonic wave reception unit 12 (ACT 103). The transmission time acquisition unit 131 acquires the time (reception time) at the timing when the electric signal is acquired from the clock unit 130. The transmission time acquisition unit 131 obtains a time difference between the acquired transmission time and reception time, and acquires the time difference as a transmission time of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic transmission unit 11a to the ultrasonic reception unit 12 (ACT104). ..

つづいて、距離算出部１３２は、伝達時間取得部１３１が取得した伝達時間に超音波の速度を乗ずる。これにより超音波送信部１１ａと超音波受信部１２との間の距離Ｒ１を算出し、一時記憶する。 Subsequently, the distance calculation unit 132 multiplies the transmission time acquired by the transmission time acquisition unit 131 by the ultrasonic velocity. As a result, the distance R1 between the ultrasonic transmitter 11a and the ultrasonic receiver 12 is calculated and temporarily stored.

その後、距離算出部１３２は、３つの距離が得られたか否かを判別する（ＡＣＴ１０６）。３つの距離が得られていない場合は（ＡＣＴ１０６；ＮＯ）、ＡＣＴ１０１に戻り、その他の距離を得るための処理を行う。ここでは、超音波送信部１１ｂ，１１ｃと超音波受信部１２との間の各距離Ｒ２、Ｒ３が求められていないので、この場合は、ＡＣＴ１０１に戻り、各距離Ｒ２，Ｒ３を得るための処理が行われる。 After that, the distance calculation unit 132 determines whether or not three distances have been obtained (ACT 106). If the three distances have not been obtained (ACT 106; NO), the process returns to ACT 101 to perform processing for obtaining other distances. Here, since the respective distances R2 and R3 between the ultrasonic transmitters 11b and 11c and the ultrasonic receiver 12 are not obtained, in this case, the process for returning to ACT101 to obtain the respective distances R2 and R3. Is done.

ＡＣＴ１０６において、３つの距離が得られたと判別された場合（ＡＣＴ１０６；ＹＥＳ）、位置特定部１３４は、送信位置記憶部１３３から各超音波送信部１１の位置を読み出し、距離算出部１３２によって得られた３つの距離（各超音波送信部１１と超音波受信部１２との間の距離）と、各超音波送信部１１の各位置とから移動体２０（超音波受信部１２）の位置を求める（ＡＣＴ１０８）。 When it is determined in ACT 106 that three distances have been obtained (ACT 106; YES), the position specifying unit 134 reads the position of each ultrasonic transmission unit 11 from the transmission position storage unit 133, and the position calculation unit 132 obtains the position. The position of the moving body 20 (ultrasonic wave receiving unit 12) is obtained from three different distances (distance between each ultrasonic wave transmitting unit 11 and ultrasonic wave receiving unit 12) and each position of each ultrasonic wave transmitting unit 11. (ACT 108).

以上のＡＣＴ１０１〜１０８の処理によって一連の位置特定処理が終了する。位置特定装置１は、電源供給が停止されるまでの間、ＡＣＴ１０１〜１０８の処理を繰り返し行い、移動体２０の位置を特定する処理を繰り返し行う。なお、特定された移動体２０の位置は、タンク１００外部に設置されたモニタ等に表示され、オペレータは、表示された位置を確認しながらリモートコントローラを操作等して移動体２０を移動させる。 A series of position specifying processing is completed by the above processing of ACT 101 to 108. The position identifying device 1 repeats the processes of ACT 101 to 108 until the power supply is stopped, and repeats the process of specifying the position of the moving body 20. The specified position of the moving body 20 is displayed on a monitor or the like installed outside the tank 100, and the operator moves the moving body 20 by operating the remote controller or the like while confirming the displayed position.

以上、本実施形態１に係る位置特定装置１によれば、３つの超音波送信部１１ａ〜１１ｃをタンク１００の外周に設け、超音波送信部１１ａ〜１１ｃから超音波受信部１２に送信された各超音波に基づいて各伝達時間を正確に求めることができるので、従来のものと比べて移動体２０の位置の特定精度を向上させることができる。 As described above, according to the position identifying device 1 according to the first embodiment, the three ultrasonic wave transmitters 11a to 11c are provided on the outer periphery of the tank 100, and the ultrasonic wave transmitters 11a to 11c transmit the ultrasonic wave to the ultrasonic wave receiver 12. Since each transmission time can be accurately obtained based on each ultrasonic wave, the accuracy of identifying the position of the moving body 20 can be improved as compared with the conventional one.

また、位置特定装置１は、超音波送信部１１に超音波を送信させてから当該超音波に基づく電気信号を超音波受信部１２から受け取るまでの時間を同一の計時部１３０によって計るので、正確な伝達時間を取得できる。 Further, since the position identifying device 1 measures the time from when the ultrasonic wave transmitting unit 11 transmits the ultrasonic wave to when the electric signal based on the ultrasonic wave is received from the ultrasonic wave receiving unit 12 by the same timer unit 130, it is accurate. It is possible to obtain a proper transmission time.

なお、上記実施形態１では、各超音波送信部１１および超音波受信部１２が、何れもケーブルを介して制御部１３と接続される例を説明したが、各超音波送信部１１および超音波受信部１２は、制御部１３と無線通信により接続されてもよい。これにより、位置特定装置１をより簡単に設置、運用できる。 In addition, in the said 1st Embodiment, although each ultrasonic transmission part 11 and the ultrasonic reception part 12 demonstrated the example connected to the control part 13 via a cable, each ultrasonic transmission part 11 and ultrasonic wave. The receiving unit 12 may be connected to the control unit 13 by wireless communication. Thereby, the position identifying device 1 can be installed and operated more easily.

また、上記実施形態１では、制御部１３がタンク１００の外部に設けられる例を説明したが、制御部１３は、超音波受信部１２とともに移動体２０に搭載されてもよい。この場合、制御部１３は、移動体２０において移動体２０の位置を特定できる。 Further, in the above-described first embodiment, an example in which the control unit 13 is provided outside the tank 100 has been described, but the control unit 13 may be mounted on the moving body 20 together with the ultrasonic wave receiving unit 12. In this case, the control unit 13 can specify the position of the moving body 20 in the moving body 20.

具体的には、上記と同様に、伝達時間取得部１３１は、各超音波送信部１１から超音波を送信させる制御を行うとともに、当該超音波に基づく電気信号を超音波受信部１２から受け取る。これにより、各超音波送信部１１から超音波受信部１２にそれぞれ伝達される超音波の各伝達時間を取得する。また、距離算出部１３２は、伝達時間取得部１３１が取得した各伝達時間に基づいて、３つの超音波送信部１１ａ〜１１ｃと超音波受信部１２との間の各距離を求める。また、位置特定部１３４は、距離算出部１３２が求めた各距離と３つの超音波送信部１１ａ〜１１ｃの位置とから移動体２０の位置を求める。このように、移動体２０において自己の位置（現在位置）を特定できるようにすることにより、予め定められた軌道データに沿って、移動体２０を自律移動させることもできる。 Specifically, similarly to the above, the transmission time acquisition unit 131 performs control to transmit ultrasonic waves from each ultrasonic transmission unit 11 and receives an electric signal based on the ultrasonic waves from the ultrasonic reception unit 12. Thereby, each transmission time of the ultrasonic wave transmitted from each ultrasonic transmission section 11 to the ultrasonic reception section 12 is acquired. Further, the distance calculation unit 132 obtains each distance between the three ultrasonic wave transmission units 11 a to 11 c and the ultrasonic wave reception unit 12 based on each transmission time acquired by the transmission time acquisition unit 131. Further, the position specifying unit 134 calculates the position of the moving body 20 from each distance calculated by the distance calculating unit 132 and the positions of the three ultrasonic wave transmitting units 11a to 11c. In this way, by allowing the moving body 20 to specify its own position (current position), the moving body 20 can also be moved autonomously along predetermined trajectory data.

（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２に係る移動体の位置特定装置および位置特定方法を説明する。上記実施形態１では、各超音波送信部１１が行う超音波の送信は、その都度、伝達時間取得部１３１から受け取る制御信号に従って行われたが、本実施形態２では、各超音波送信部１１は、伝達時間取得部１３１によって設定された超音波の送信タイミングに基づいて、超音波の送信を行う例を説明する。 (Embodiment 2)
Next, a position specifying device and a position specifying method for a moving body according to Embodiment 2 of the present invention will be described. In the first embodiment, the ultrasonic wave transmission performed by each ultrasonic wave transmission unit 11 is performed according to the control signal received from the transmission time acquisition unit 131 each time, but in the second embodiment, each ultrasonic wave transmission unit 11 is transmitted. First, an example will be described in which ultrasonic waves are transmitted based on the ultrasonic wave transmission timing set by the transmission time acquisition unit 131.

図８に示すように、位置特定装置１は、計時部１３０ａ〜１３０ｄと、送信タイミング記憶部１３５とを備える。 As shown in FIG. 8, the position identifying device 1 includes timing units 130a to 130d and a transmission timing storage unit 135.

計時部１３０ａ〜１３０ｄは、各超音波送信部１１ａ〜１１ｃおよび超音波受信部１２のそれぞれに対応して設けられる。また、計時部１３０ａ〜１３０ｄは、互いに共通の時刻情報を取得する。時刻情報は、例えば周期的に送信されるＧＰＳ信号や標準電波信号等に基づく時刻情報である。計時部１３０ａ〜１３０ｄは、取得した時刻情報に基づいて、自己の時刻情報を補正する機能を備え、相互に時刻情報の同期を行う。なお、以下の説明では、計時部１３０ａ〜１３０ｄを区別しない場合は計時部１３０と称する。また、実施形態１で説明した構成と同一のものについては説明を省略する。 The timers 130a to 130d are provided corresponding to the ultrasonic transmitters 11a to 11c and the ultrasonic receiver 12, respectively. Further, the time counting units 130a to 130d acquire time information common to each other. The time information is, for example, time information based on a periodically transmitted GPS signal, standard radio signal, or the like. The timers 130a to 130d have a function of correcting their own time information based on the acquired time information, and synchronize the time information with each other. In the following description, the timekeeping units 130a to 130d are referred to as the timekeeping unit 130 when they are not distinguished. The description of the same components as those described in the first embodiment will be omitted.

伝達時間取得部１３１は、各超音波送信部１１が送信する超音波の各送信タイミングを設定する。当該送信タイミングは、超音波送信部１１毎に異なり、計時部１３０ａ〜１３０ｄが時刻情報を取得するタイミングを基準に定められる。 The transmission time acquisition unit 131 sets each transmission timing of the ultrasonic wave transmitted by each ultrasonic transmission unit 11. The transmission timing is different for each ultrasonic transmission unit 11, and is determined based on the timing at which the time counting units 130a to 130d acquire time information.

例えば、図９に示すように、計時部１３０ａ〜１３０ｄは、１秒パルス信号（ＰＰＳ）の周期的な時刻情報であるＧＰＳ信号を同時に取得する。超音波送信部１１ａ〜１１ｃには、時刻情報を取得したタイミングを基準に、そのタイミングからｔｄ後、２ｔｄ後、３ｔｄ後に超音波を送信するよう各送信タイミングが割り当てられる。 For example, as shown in FIG. 9, the timers 130a to 130d simultaneously acquire GPS signals, which are periodic time information of 1-second pulse signals (PPS). The transmission timings are assigned to the ultrasonic wave transmission units 11a to 11c so that ultrasonic waves are transmitted td, 2td, and 3td after the timing when the time information is acquired as a reference.

伝達時間取得部１３１は、設定した送信タイミングを表す情報を、各超音波送信部１１に供給する。当該情報を受け取った各超音波送信部１１は、自己に割り当てられた送信タイミングを設定する。各超音波送信部１１は、計時部１３０が時刻情報を取得したタイミングと、自己に設定された送信タイミングとに基づいて超音波を送信する。 The transmission time acquisition unit 131 supplies information indicating the set transmission timing to each ultrasonic transmission unit 11. Each ultrasonic transmission unit 11 that has received the information sets the transmission timing assigned to itself. Each ultrasonic transmission unit 11 transmits an ultrasonic wave based on the timing at which the timekeeping unit 130 acquires time information and the transmission timing set by itself.

送信タイミング記憶部１３５は、伝達時間取得部１３１によって設定された、各超音波送信部１１が送信する超音波の各送信タイミングを記憶する。伝達時間取得部１３１は、計時部１３０ａが時刻情報を取得したタイミングの時刻と、送信タイミング記憶部１３５に記憶された各送信タイミングとから、各超音波送信部１１の超音波の送信時刻を求める。また、伝達時間取得部１３１は、超音波受信部１２から超音波に基づく電気信号を受け取ったタイミングの時刻を受信時刻とする。 The transmission timing storage unit 135 stores each transmission timing of the ultrasonic wave transmitted by each ultrasonic transmission unit 11, which is set by the transmission time acquisition unit 131. The transmission time acquisition unit 131 obtains the transmission time of the ultrasonic wave of each ultrasonic transmission unit 11 from the time of the timing at which the time counting unit 130a acquires the time information and each transmission timing stored in the transmission timing storage unit 135. .. In addition, the transmission time acquisition unit 131 sets the time of the timing at which the electric signal based on the ultrasonic wave is received from the ultrasonic wave reception unit 12 as the reception time.

以上のように構成された位置特定装置１について、以下、移動体２０の位置を特定する処理を説明する。 With respect to the position specifying device 1 configured as described above, a process of specifying the position of the moving body 20 will be described below.

各超音波送信部１１は、それぞれに設けられた計時部１３０が時刻情報を受信する毎に、自己に割り当てられた送信タイミングに従って超音波を送信する。具体的には、超音波送信部１１ａは、時刻情報を取得してからｔｄ後、超音波送信部１１ｂは、時刻情報を取得してから２ｔｄ後、超音波送信部１１ｃは、時刻情報を取得してから３ｔｄ後にそれぞれ超音波を送信する。 Each of the ultrasonic wave transmission units 11 transmits an ultrasonic wave in accordance with the transmission timing assigned to itself, each time the timekeeping unit 130 provided therein receives the time information. Specifically, the ultrasonic transmitter 11a acquires the time information, and then td, the ultrasonic transmitter 11b acquires the time information, and then 2td, the ultrasonic transmitter 11c acquires the time information. After 3 td, ultrasonic waves are transmitted.

伝達時間取得部１３１は、計時部１３０ａが時刻情報を取得したタイミングの時刻と、送信タイミング記憶部１３５に記憶された各送信タイミングとから、各超音波送信部１１の超音波の送信時刻を求める。例えば、超音波送信部１１ａの送信タイミングｔｄの時刻（送信時刻）は、計時部１３０ａが時刻情報を取得したタイミングの時刻と、送信タイミング記憶部１３５に予め記憶された、超音波送信部１１ａの送信タイミングｔｄとから求められる。 The transmission time acquisition unit 131 obtains the transmission time of the ultrasonic wave of each ultrasonic transmission unit 11 from the time of the timing at which the time counting unit 130a acquires the time information and each transmission timing stored in the transmission timing storage unit 135. .. For example, the time (transmission time) of the transmission timing td of the ultrasonic transmission unit 11a is the time at which the timekeeping unit 130a acquires the time information, and the time of the ultrasonic transmission unit 11a stored in advance in the transmission timing storage unit 135. It is obtained from the transmission timing td.

また、伝達時間取得部１３１は、各超音波送信部１１によって送信された超音波に基づく電気信号を超音波受信部１２から受け取り、受け取った各タイミングの時刻（受信時刻）を計時部１３０ａから取得する。例えば、図９に示したように、伝達時間取得部１３１は、時刻情報を取得してから、ｔ１、ｔ２、ｔ３経過後に、各超音波に基づく電気信号を受け取る。伝達時間取得部１３１は、各電気信号を受け取ったタイミングの時刻（受信時刻）を計時部１３０ａから取得する。 In addition, the transmission time acquisition unit 131 receives an electric signal based on the ultrasonic wave transmitted by each ultrasonic wave transmission unit 11 from the ultrasonic wave reception unit 12, and acquires the time (reception time) of each received timing from the time measurement unit 130a. To do. For example, as shown in FIG. 9, the transmission time acquisition unit 131 receives an electric signal based on each ultrasonic wave after t1, t2, and t3 have elapsed since the time information was acquired. The transmission time acquisition unit 131 acquires the time (reception time) at the timing of receiving each electric signal from the clock unit 130a.

伝達時間取得部１３１は、各超音波送信部１１から超音波受信部１２に伝達された超音波の各伝達時間を取得する。例えば、超音波送信部１１ａから超音波受信部１２に伝達された超音波の伝達時間は、伝達時間取得部１３１が求めた超音波送信部１１ａの送信タイミングｔｄの時刻（送信時刻）と、当該超音波に基づく電気信号を伝達時間取得部１３１が受け取ったタイミングｔ１の時刻（受信時刻）との時間差から得られる。これと同様に、超音波送信部１１ｂから超音波受信部１２に伝達された超音波の伝達時間は、超音波送信部１１ｂの送信タイミング２ｔｄの時刻（送信時刻）と、当該超音波に基づく電気信号を伝達時間取得部１３１が受け取ったタイミングｔ２の時刻（受信時刻）との時間差から得られる。超音波送信部１１ｃから超音波受信部１２に伝達された超音波の伝達時間は、超音波送信部１１ｃの送信タイミング３ｔｄの時刻（送信時刻）と、当該超音波に基づく電気信号を伝達時間取得部１３１が受け取ったタイミングｔ３の時刻（受信時刻）との時間差から得られる。 The transmission time acquisition unit 131 acquires each transmission time of the ultrasonic wave transmitted from each ultrasonic transmission unit 11 to the ultrasonic reception unit 12. For example, the transmission time of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic transmission unit 11a to the ultrasonic reception unit 12 is the time (transmission time) of the transmission timing td of the ultrasonic transmission unit 11a obtained by the transmission time acquisition unit 131, and It is obtained from the time difference from the time (reception time) at the timing t1 when the transmission time acquisition unit 131 receives the electric signal based on the ultrasonic wave. Similarly, the transmission time of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic wave transmission unit 11b to the ultrasonic wave reception unit 12 is the time (transmission time) of the transmission timing 2td of the ultrasonic wave transmission unit 11b and the electric power based on the ultrasonic wave. It is obtained from the time difference from the time (reception time) at the timing t2 when the transmission time acquisition unit 131 receives the signal. The transmission time of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic transmission unit 11c to the ultrasonic reception unit 12 is the time (transmission time) of the transmission timing 3td of the ultrasonic transmission unit 11c and the transmission time of the electric signal based on the ultrasonic wave. It is obtained from the time difference from the time (reception time) at the timing t3 received by the unit 131.

その後は上記実施形態１と同様、距離算出部１３２は、３つの超音波送信部１１ａ〜１１ｃと超音波受信部１２との間の各距離を求め、位置特定部１３４は、移動体２０の位置を求める。 After that, the distance calculation unit 132 obtains each distance between the three ultrasonic wave transmission units 11a to 11c and the ultrasonic wave reception unit 12, and the position identification unit 134 determines the position of the moving body 20 as in the first embodiment. Ask for.

以上、本実施形態２に係る位置特定装置１では、各超音波送信部１１ａ〜１１ｃおよび超音波受信部１２のそれぞれに、互いに共通の時刻情報を取得する計時部１３０が対応して設けられる。また、伝達時間取得部１３１（制御部１３）は、各超音波送信部１１が送信する送信タイミングを設定する。当該送信タイミングは、超音波送信部１１毎に異なり、かつ、計時部１３０が時刻情報を取得するタイミングを基準に設定される。これにより、伝達時間取得部１３１（制御部１３）は、各超音波送信部１１が超音波を送信する度に、当該超音波送信部１１の制御を行うことなく、各超音波送信部１１から超音波受信部１２に伝達された超音波の各伝達時間を得ることができる。 As described above, in the position identifying device 1 according to the second embodiment, each of the ultrasonic wave transmission units 11a to 11c and the ultrasonic wave reception unit 12 is provided with the clock unit 130 that acquires common time information. Further, the transmission time acquisition unit 131 (control unit 13) sets the transmission timing at which each ultrasonic transmission unit 11 transmits. The transmission timing is different for each ultrasonic transmission unit 11, and is set with reference to the timing at which the clock unit 130 acquires time information. Thereby, the transmission time acquisition unit 131 (control unit 13) outputs the ultrasonic wave from each ultrasonic wave transmission unit 11 without controlling the ultrasonic wave transmission unit 11 every time the ultrasonic wave transmission unit 11 transmits the ultrasonic wave. Each transmission time of the ultrasonic wave transmitted to the ultrasonic wave receiving unit 12 can be obtained.

（実施形態３）
３つの超音波送信部１１ａ〜１１ｃを用いる場合、その設置位置によっては、超音波送信部１１ａ〜１１ｃを結ぶ線によって形成される面を対称に２箇所の位置が、算定上、移動体２０の位置として特定される。図２に示したように各超音波送信部１１がタンク１００の外周面下部（底面付近）に設けられたり、外周面上部（液面付近）に設けられたりすれば、２箇所の位置の一方がタンク１００の外であると識別できるので、何れか一方を移動体２０の位置の候補から除外（無視）できる。しかし、超音波送信部１１ａ〜１１ｃの設置位置によっては、位置特定装置１によって特定される移動体２０の位置が、両方ともタンク１００の内部を示す事態が起こり得る。そこで、このような事態を避けるため、位置特定装置１は、図１０に示すように、超音波送信部１１ａ〜１１ｃ以外に超音波送信部１４を備えるとよい。 (Embodiment 3)
When the three ultrasonic wave transmitters 11a to 11c are used, two positions symmetrically with respect to the surface formed by the line connecting the ultrasonic wave transmitters 11a to 11c are, depending on the installation position, calculated, of the moving body 20. Identified as a location. As shown in FIG. 2, if each ultrasonic transmitter 11 is provided on the lower portion of the outer peripheral surface (near the bottom surface) of the tank 100 or on the upper portion of the outer peripheral surface (near the liquid surface), one of the two positions can be obtained. Can be identified as being outside the tank 100, so either one can be excluded (ignored) from the candidates for the position of the moving body 20. However, depending on the installation positions of the ultrasonic transmitters 11a to 11c, a situation may occur in which both the positions of the moving body 20 specified by the position specifying device 1 indicate the inside of the tank 100. Therefore, in order to avoid such a situation, the position identifying device 1 may include an ultrasonic wave transmitting unit 14 in addition to the ultrasonic wave transmitting units 11a to 11c, as illustrated in FIG. 10.

超音波送信部１４は、例えば、タンク１００の外側の底面に設けられる。この場合、伝達時間取得部１３１は、３つの超音波送信部１１ａ〜１１ｃから超音波受信部１２に超音波が伝達された各伝達時間を取得する以外に、超音波送信部１４から超音波受信部１２に超音波が伝達された伝達時間を取得し、距離算出部１３２は、超音波送信部１４と超音波受信部１２との間の距離を求める。 The ultrasonic transmission unit 14 is provided, for example, on the bottom surface outside the tank 100. In this case, the transmission time acquisition unit 131 receives ultrasonic waves from the ultrasonic transmission unit 14 in addition to acquiring each transmission time when the ultrasonic waves are transmitted from the three ultrasonic transmission units 11 a to 11 c to the ultrasonic reception unit 12. The transmission time when the ultrasonic waves are transmitted to the unit 12 is acquired, and the distance calculation unit 132 obtains the distance between the ultrasonic transmission unit 14 and the ultrasonic reception unit 12.

これにより、位置特定部１３４は、超音波送信部１４と超音波受信部１２との間の距離に基づいて、２箇所の位置のうち一方に特定できる。なお、超音波送信部１４は、超音波送信部１１ａ〜１１ｃを結ぶ線によって形成される面の方向から外れた位置に設けられていればよく、タンク１００の外周面または上部の接液された位置等に設けられてもよい。 Thereby, the position specifying unit 134 can specify one of the two positions based on the distance between the ultrasonic transmitter 14 and the ultrasonic receiver 12. It should be noted that the ultrasonic wave transmitting unit 14 may be provided at a position deviated from the direction of the surface formed by the line connecting the ultrasonic wave transmitting units 11a to 11c, and the outer peripheral surface or the upper portion of the tank 100 is contacted with the liquid. It may be provided at a position or the like.

（実施形態４）
図１１に示すように、超音波送信部１１ａと超音波受信部１２（移動体２０）との間に障害物Ｂがある場合、伝達時間取得部１３１は、超音波送信部１１ａによって送信された超音波に基づく電気信号を、超音波受信部１２から受け取ることができない。このような場合を想定して、位置特定装置１は、３つの超音波送信部１１ａ〜１１ｃ以外に超音波送信部１５を補助的に設けてもよい。 (Embodiment 4)
As shown in FIG. 11, when there is an obstacle B between the ultrasonic wave transmission unit 11a and the ultrasonic wave reception unit 12 (moving body 20), the transmission time acquisition unit 131 is transmitted by the ultrasonic wave transmission unit 11a. The electric signal based on the ultrasonic wave cannot be received from the ultrasonic wave reception unit 12. In consideration of such a case, the position identifying device 1 may additionally include the ultrasonic wave transmitting unit 15 in addition to the three ultrasonic wave transmitting units 11a to 11c.

超音波送信部１５は、タンク１００の外周に着脱自在に取り付けられる。伝達時間取得部１３１は、３つの超音波送信部１１ａ〜１１ｃのうち何れかが送信した超音波に基づく電気信号を、超音波受信部１２から受け取ることができなかった場合、超音波送信部１５に超音波を送信させ、超音波送信部１５から超音波受信部１２に伝達される超音波の伝達時間を取得する。この場合、距離算出部１３２は、超音波の送信が成功した（伝達できた）各超音波送信部１１，１５と超音波受信部との間の各距離を求める。また、位置特定部１３４は、距離算出部１３２が求めた各距離と、当該各超音波送信部１１，１５が設けられた位置とから移動体２０の位置を求める。 The ultrasonic transmitter 15 is detachably attached to the outer periphery of the tank 100. When the transmission time acquisition unit 131 cannot receive the electric signal based on the ultrasonic wave transmitted by any of the three ultrasonic wave transmission units 11 a to 11 c from the ultrasonic wave reception unit 12, the ultrasonic wave transmission unit 15 To transmit the ultrasonic wave to the ultrasonic wave transmitting section 15 and acquire the transmission time of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic wave transmitting section 15 to the ultrasonic wave receiving section 12. In this case, the distance calculation unit 132 obtains the distances between the ultrasonic wave transmission units 11 and 15 that have succeeded in transmitting (transmitted) the ultrasonic wave and the ultrasonic wave reception unit. In addition, the position specifying unit 134 calculates the position of the moving body 20 from the distances calculated by the distance calculating unit 132 and the positions where the ultrasonic transmitting units 11 and 15 are provided.

このように、３つ以上の超音波送信部１１，１５をタンク１００の外周に設けることにより、タンク１００内部にある障害物等によって、超音波を伝達できなくても、他の超音波送信部１５を選択することにより、移動体２０の位置を特定できる。 As described above, by providing three or more ultrasonic wave transmitting units 11 and 15 on the outer circumference of the tank 100, even if ultrasonic waves cannot be transmitted due to an obstacle or the like inside the tank 100, another ultrasonic wave transmitting unit can be used. By selecting 15, the position of the moving body 20 can be specified.

（変形例）
また、位置特定装置１は、３つ以上の超音波送信部１１を備える場合、３つの超音波送信部１１から構成される複数の組を決定し、移動体２０の位置を組毎に求めてもよい。位置特定装置１は、組毎に求められた位置の平均または最小二乗法によって求められる位置を移動体２０の位置として出力してもよい。 (Modification)
In addition, when the position identifying device 1 includes three or more ultrasonic wave transmitting units 11, it determines a plurality of sets including the three ultrasonic wave transmitting units 11 and obtains the position of the moving body 20 for each set. Good. The position identifying device 1 may output the average of the positions obtained for each set or the position obtained by the least squares method as the position of the moving body 20.

また、位置特定装置１は、タンク１００の設計図面の設計値や現場で計測された実測値等に基づく補正値を設定してもよく、当該補正値によって、位置特定部１３４で特定される位置を補正してもよい。補正値は、例えば、タンク１００の所定位置に移動体２０を配置して位置特定装置１によって特定された値（ａ値）と、設計図面の設計値や現場で計測された実測値等によって得られる当該所定位置の値（ｂ値）との差分によって設定される。 Further, the position identifying device 1 may set a correction value based on a design value of a design drawing of the tank 100 or an actual measurement value measured at the site, and the position identified by the position identifying unit 134 by the correction value. May be corrected. The correction value is obtained by, for example, a value (a value) specified by the position specifying device 1 by arranging the moving body 20 at a predetermined position of the tank 100, a design value of a design drawing, an actual measurement value measured at the site, or the like. It is set by the difference from the value (b value) at the predetermined position.

その他、上記実施形態１〜４では、各超音波送信部１１から送信される超音波は互いに異なるタイミングによって送信される例を説明したが、各超音波送信部１１から送信される超音波は同じタイミングによって送信されてもよい。例えば、各超音波送信部１１から送信される超音波の周波数帯を互いに異なるよう設定し、各超音波送信部１１から同時に超音波を送信するようにしてもよい。この場合、伝達時間取得部１３１は、各超音波送信部１１に対応する各周波数帯を記憶し、超音波受信部１２から取得する電気信号により表される周波数に基づいて、当該電気信号に対応する超音波を送信した超音波送信部１１を識別してもよい。 In addition, in the above-described first to fourth embodiments, the example in which the ultrasonic waves transmitted from each ultrasonic transmission unit 11 are transmitted at different timings has been described, but the ultrasonic waves transmitted from each ultrasonic transmission unit 11 are identical. It may be transmitted according to timing. For example, the frequency bands of the ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic wave transmitters 11 may be set to be different from each other, and the ultrasonic waves may be simultaneously transmitted from the ultrasonic wave transmitters 11. In this case, the transmission time acquisition unit 131 stores each frequency band corresponding to each ultrasonic transmission unit 11 and responds to the electric signal based on the frequency represented by the electric signal acquired from the ultrasonic reception unit 12. The ultrasonic wave transmitting unit 11 that has transmitted the ultrasonic wave to be transmitted may be identified.

また、これと同様に、位置特定装置１は、スペクトラム拡散変調方式による超音波通信を行ってもよい。この場合、各超音波送信部１１は、個別に割り当てられた疑似雑音符号によって超音波を送信し、伝達時間取得部１３１は、各超音波送信部１１に割り当てられた疑似雑音符号を記憶する。これにより、各超音波送信部１１が同一タイミングで超音波を送信しても、伝達時間取得部１３１は、超音波受信部１２から取得した電気信号に含まれる疑似雑音符号を基に、当該電気信号に対応する超音波を送信した超音波送信部１１を識別してもよい。 Further, similarly to this, the position identifying device 1 may perform ultrasonic communication by a spread spectrum modulation method. In this case, each ultrasonic transmission unit 11 transmits an ultrasonic wave by a pseudo noise code individually assigned, and the transmission time acquisition unit 131 stores the pseudo noise code assigned to each ultrasonic transmission unit 11. As a result, even if each ultrasonic transmission unit 11 transmits ultrasonic waves at the same timing, the transmission time acquisition unit 131 uses the pseudo noise code included in the electric signal acquired from the ultrasonic reception unit 12 to generate the electrical You may identify the ultrasonic transmission part 11 which transmitted the ultrasonic wave corresponding to a signal.

その他、位置特定装置１は、液体が貯留されていないタンク１００の内部を移動する移動体２０の位置を特定してもよい。 In addition, the position specifying device 1 may specify the position of the moving body 20 that moves inside the tank 100 in which the liquid is not stored.

以上、いくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although some embodiments have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope of the invention and the scope thereof, and are also included in the invention described in the claims and the scope of equivalents thereof.

１：位置特定装置
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１４、１５：超音波送信部
１２：超音波受信部
１３：制御部
１３０、１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄ：計時部
１３１：伝達時間取得部
１３２：距離算出部
１３３：送信位置記憶部
１３４：位置特定部
１３５：送信タイミング記憶部
２０：移動体
１００：タンク（容器） 1: Position specifying device 11, 11a, 11b, 11c, 14, 15: Ultrasonic wave transmitting unit 12: Ultrasonic wave receiving unit 13: Control unit 130, 130a, 130b, 130c, 130d: Time measuring unit 131: Transmission time acquisition unit 132 : Distance calculation unit 133: Transmission position storage unit 134: Position specification unit 135: Transmission timing storage unit 20: Moving body 100: Tank (container)

Claims (5)

容器内部を移動する移動体の位置を特定する位置特定装置であって、
前記容器の外周に設けられ、前記容器内部に向けて超音波を送信する少なくとも３つ以上の超音波送信部と、
前記移動体に設けられ、超音波を受信する超音波受信部と、
前記３つ以上の超音波送信部から前記超音波受信部にそれぞれ伝達される超音波の各伝達時間を取得する伝達時間取得部と、
前記伝達時間取得部が取得した前記各伝達時間に基づいて、前記３つ以上の超音波送信部と前記超音波受信部との間の各距離を求める距離算出部と、
前記距離算出部が求めた各距離と当該各距離に対応する前記超音波送信部の予め定められた位置とから、前記移動体の位置を求める位置特定部と、
を備え、
前記３つ以上の超音波送信部は、前記３つ以上の超音波送信部それぞれから前記超音波受信部まで超音波が伝達する伝達時間のうちの最も長い伝達時間と、前記容器における超音波の残響喪失時間とを組み合わせた時間ごとに、異なるタイミングで超音波を送信する位置特定装置。 A position specifying device for specifying the position of a moving body that moves inside a container,
At least three or more ultrasonic wave transmission units provided on the outer periphery of the container and transmitting ultrasonic waves toward the inside of the container;
An ultrasonic wave receiving unit provided on the moving body and receiving an ultrasonic wave,
A transmission time acquisition unit that acquires each transmission time of the ultrasonic waves transmitted from the three or more ultrasonic transmission units to the ultrasonic reception unit,
A distance calculation unit that obtains each distance between the three or more ultrasonic wave transmission units and the ultrasonic wave reception units based on each of the transmission time periods acquired by the transmission time period acquisition unit;
From each distance obtained by the distance calculation unit and a predetermined position of the ultrasonic transmission unit corresponding to each distance, a position specifying unit that obtains the position of the moving body,
Equipped with
The three or more ultrasonic transmitters have the longest transmission time of the ultrasonic waves transmitted from each of the three or more ultrasonic transmitters to the ultrasonic receiver and the ultrasonic wave in the container. Positioning device that transmits ultrasonic waves at different timings for each time combined with the dereverberation time . 前記超音波受信部は、前記超音波の受信に応じて、当該超音波に基づく電気信号を前記伝達時間取得部に供給し、
前記伝達時間取得部は、前記超音波送信部に前記超音波を送信させるとともに、前記超音波受信部から前記超音波に基づく電気信号を受け取り、前記超音波を送信させてから当該超音波に基づく電気信号を受け取るまでの時間を前記伝達時間として取得する、
請求項１に記載の位置特定装置。 The ultrasonic wave receiving unit supplies an electrical signal based on the ultrasonic wave to the transmission time acquiring unit in response to reception of the ultrasonic wave,
The transmission time acquisition unit causes the ultrasonic wave transmission unit to transmit the ultrasonic wave, receives an electric signal based on the ultrasonic wave from the ultrasonic wave reception unit, and transmits the ultrasonic wave and then based on the ultrasonic wave. Obtaining the time until receiving an electric signal as the transmission time,
The position identifying device according to claim 1. 前記３つ以上の超音波送信部および前記超音波受信部のそれぞれに対応して設けられ、互いに共通の時刻情報を取得する計時部をさらに備え、
前記超音波送信部は、前記超音波送信部毎に異なり、前記計時部が前記時刻情報を取得するタイミングを基準に定められた送信タイミングに従って、前記超音波を送信し、
前記超音波受信部は、前記超音波の受信に応じて、当該超音波に基づく電気信号を前記伝達時間取得部に供給し、
前記伝達時間取得部は、前記計時部が前記時刻情報を取得したタイミングと、前記超音波送信部毎に予め記憶された前記送信タイミングと、前記超音波受信部から前記超音波に基づく電気信号を受け取ったタイミングとに基づいて、前記各伝達時間を取得する、
請求項１に記載の位置特定装置。 Further comprising a clock unit provided corresponding to each of the three or more ultrasonic wave transmitters and the ultrasonic wave receivers to acquire common time information,
The ultrasonic transmission unit is different for each ultrasonic transmission unit, according to the transmission timing determined based on the timing at which the clock unit acquires the time information, transmits the ultrasonic wave,
The ultrasonic wave receiving unit supplies an electrical signal based on the ultrasonic wave to the transmission time acquiring unit in response to reception of the ultrasonic wave,
The transmission time acquisition unit is a timing at which the timekeeping unit acquires the time information, the transmission timing stored in advance for each ultrasonic transmission unit, and an electric signal based on the ultrasonic wave from the ultrasonic reception unit. Based on the received timing and each transmission time,
The position identifying device according to claim 1. 前記伝達時間取得部は、前記送信タイミングを表す情報を前記超音波送信部に供給し、
前記超音波送信部は、前記伝達時間取得部から受け取った前記情報により表される送信タイミングを設定し、当該送信タイミングに従って、前記超音波を送信する、
請求項３に記載の位置特定装置。 The transmission time acquisition unit supplies the ultrasonic transmission unit with information indicating the transmission timing,
The ultrasonic transmission unit sets the transmission timing represented by the information received from the transmission time acquisition unit, and transmits the ultrasonic wave according to the transmission timing.
The position specifying device according to claim 3. 容器内部を移動する移動体の位置を特定する位置特定方法であって、
前記容器内に射出されてから受信されるまでの時間が最も長い伝達時間と、前記容器における超音波の残響喪失時間と、を組み合わせた時間ごとに、前記容器の外周に設けられた３つ以上の超音波送信部から、異なるタイミングで前記容器内部に向けて超音波を送信し、
制御部が、前記３つ以上の超音波送信部から、前記移動体に設けられた超音波受信部に超音波が伝達される各超音波の伝達時間を取得し、
前記制御部が、取得した前記各伝達時間に基づいて、前記３つ以上の超音波送信部と前記超音波受信部との間の各距離を求め、
前記制御部が、前記各距離と、当該各距離に対応する各超音波送信部の予め定められた位置とから前記移動体の位置を求める、
位置特定方法。 A method for specifying the position of a moving body that moves inside a container,
Three or more provided on the outer circumference of the container for each combination of the longest transmission time from the injection into the container to the reception and the ultrasonic dereverberation time in the container. From the ultrasonic transmitter of, transmits ultrasonic waves toward the inside of the container at different timings,
Control unit, before Symbol three or more ultrasonic transmission unit acquires the transmission time of each ultrasonic wave ultrasonic waves are transmitted to the ultrasonic receiving portion provided in the movable body,
The control unit obtains each distance between the three or more ultrasonic wave transmitting units and the ultrasonic wave receiving unit, based on each of the acquired transmission times,
The control unit obtains the position of the moving body from each of the distances and a predetermined position of each ultrasonic transmission unit corresponding to each of the distances,
Location method.
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