JP6771984B2

JP6771984B2 - 車形検出装置及び同装置を備えた洗車機

Info

Publication number: JP6771984B2
Application number: JP2016152536A
Authority: JP
Inventors: 良平滝澤; 遥高橋
Original assignee: MK Seiko Co Ltd
Current assignee: MK Seiko Co Ltd
Priority date: 2016-08-03
Filing date: 2016-08-03
Publication date: 2020-10-21
Anticipated expiration: 2036-08-03
Also published as: JP2018020654A

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、アンテナなどの細い装備品を透過し、一部欠損した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、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。このため、洗車機の車形検出装置として応用した場合には、検出した車形に沿ってブラシやノズルを制御すると、欠損したデータでは装備品を破損させてしまい、ノイズの多いデータでは車体位置が特定されずに洗車処理が行えないといった事態が生じていた。

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た車体検出器と、該車体検出器を走査する走査駆動部と、車体検出器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器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走査駆動部を駆動し、車体検出器の発光部と受光部の各素子間に形成される各光軸の受光レベルを順次取り込むとともに、取り込まれた受光レベルに基づいて各光軸の透光／遮光を判定して車体の有無を検出する車形制御部とを備え、該車形制御部は、車体検出器における各光軸の透光／遮光を判定するしきい値を高低に２つ設け、低しきい値から高しきい値の間の受光レベルを検出した光軸について透光／遮光の判定を保留し、車体検出器の発光部と受光部の各素子間に形成される各光軸の受光レベルを取り込む１走査分の検出の中で判定を保留した光軸が現れたときに、その判定を保留した光軸の上下に隣接する光軸の受光レベルの中に低しきい値未満の光軸が含まれていない場合、判定を保留した光軸を透光と判定することを特徴とする。

また、門型状に形成した洗車機本体内に洗車処理装置と、上下に複数の発光素子を配置した発光部及び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を自動車を幅方向に挟んで対向させた車体検出器とを備え、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、車体検出器を走査する走査駆動部と、洗車機本体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本体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走査駆動部を駆動し、車体検出器の発光部と受光部の各素子間に形成される各光軸の受光レベルを順次取り込むとともに、取り込まれた受光レベルに基づいて各光軸の透光／遮光を判定して車体の有無を検出する車形制御部とを備え、該車形制御部は、車体検出器における各光軸の透光／遮光を判定するしきい値を高低に２つ設け、低しきい値から高しきい値の間の受光レベルを検出した光軸について透光／遮光の判定を保留し、車体検出器の発光部と受光部の各素子間に形成される各光軸の受光レベルを取り込む１走査分の検出の中で判定を保留した光軸が現れたときに、その判定を保留した光軸の上下に隣接する光軸の受光レベルの中に低しきい値未満の光軸が含まれていない場合、判定を保留した光軸を透光と判定することを特徴とする。

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高低に２つ設け、低しきい値より低い受光レベルを検出した光軸を遮光とし、高しきい値より高い受光レベルを検出した光軸を透光とし、低しきい値から高しきい値の間の受光レベルを検出した光軸を中間とし、中間とした光軸について、その光軸と隣接する光軸の遮光／透光判定に応じて遮光／透光を決定するようにしたので、受光レベルの減衰が比較的小さい光軸について、一旦中間判定しておき、隣接する光軸で車体を検出していなければ、ノイズとして透光判定し、車体を検出していれば細いアンテナ等の装備品として遮光判定することができる。これにより、洗車機に採用した場合、車体以外で洗車処理装置（ブラシ・ノズル等）を回避したりせず、他方、アンテナなどの装備品を確実に回避することができる。

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。車形検出動作を示すフローチャートである。遮光／透光判定のイメージを示す説明図である。画像処理動作で作成される車形データを示す説明図である。

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は車体検出器で、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は車体検出器５の構成及び制御系を示すブロック図である。
車体検出器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／中間／遮光を判定する。１５は車形データ作成部で、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で検出した各光軸の透光／遮光から２値画像データを作成する。１６は画像処理部で、車形データ作成部１５で作成した２値画像データを解析処理し、洗車用データを作成する。１７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・車形データ作成部１５で作成される２値画像データ・画像処理部１６で抽出される洗車用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。

１８は洗車制御部で、洗車動作のプログラムに従って洗車駆動部１９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。２０は操作パネルで、洗車機１とは別設される洗車受付装置（図示しない）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、図３〜５を用いて説明する。
＜しきい値設定処理＞
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。

この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、受光部５ｂの走査駆動部９を駆動し、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。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、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。その後、受光レベルｒａと受光レベルｒｂとの差分受光レベルｒｃを算出し、この差分受光レベルｒｃに対して第１割合（例えば１０％）分を低しきい値ＳＬとして設定し、第２割合（例えば７０％）分を高しきい値ＳＨとして設定し、データ記憶部１７に記憶する。

同様の手順で、各受光素子Ｒ１〜Ｒｎにそれぞれ２つのしきい値ＳＬ１〜ＳＬｎ，ＳＨ１〜ＳＨｎを設定する。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の低しきい値ＳＬ１＝１、高しきい値ＳＨ１＝７と設定される。尚、第１・第２割合（達成率）を１０％、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。

＜車体検出処理＞
まず、車体検出部１４で受光部５ｂの走査駆動部９を駆動し、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。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、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。その後、受光レベルｒａと受光レベルｒｂとの差分受光レベルｒｃを算出する。

しきい値設定処理によってデータ記憶部１７に記憶された低しきい値ＳＬと高しきい値ＳＨを呼び出し、算出した差分受光レベルｒｃと比較する。差分受光レベルｒｃが低しきい値ＳＬよりも低ければ光軸Ｂを『遮光』と判定し、高しきい値ＳＨよりも高ければ光軸Ｂを『透光』と判定する。ここで、差分受光レベルｒｃが低しきい値ＳＬよりも高く、高しきい値ＳＨよりも低ければ『中間』として光軸Ｂの判定を保留する。

＜判定処理＞
次に、『中間』と判定された光軸に対し、上下に隣接する光軸が透光／中間／遮光のいずれに判定されているかによって、その光軸の透光／遮光を判定する処理を行う。具体的には、図４に示すように、『中間』と判定された光軸Ｂ５に対して、上に隣接する光軸Ｂ４と下に隣接する光軸Ｂ６が透光もしくは中間であれば光軸Ｂ５を『透光』とし、光軸Ｂ４と光軸Ｂ６の少なくとも一方が遮光であれば光軸Ｂ５を『遮光』と判定する。この判定処理は、光軸Ｂ１から光軸Ｂｎの中で、『中間』と判定した光軸が現れたとき、その下に隣接する光軸の判定が終了した時点で実行され、１走査分の検出が終わると、データ記憶部１７に記憶される。

＜車形データ作成＞
こうして１走査分の２値データについて、『中間』と判断した光軸の透光／遮光を判定すると、車形データ作成部１５で『透光』を「０」、『遮光』を「１」とした２値データを作成する。車形データ作成部１５では、この１走査分の２値データを、洗車機１が所定距離走行する毎に作成し、洗車機１が往行するまで実行して、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のマトリックス上に展開した車形データを作成する。作成した車形データは、データ記憶部１７に記憶され、画像処理部１６で洗車用データに画像処理される。

図５は、車体検出処理・判定処理・車形データ作成までの処理動作によって作成される車形データを示しており、（ａ）は処理前の車形データ、（ｂ）は処理後の車形データを示している。車体検出処理で、低しきい値ＳＬと高しきい値ＳＨを用い、光軸Ｂ１〜Ｂｎの差分受光レベルに基づいて、遮光／中間／透光（黒／網／白）を判定する。これでは、水滴や汚れ等が中間（網）と判定される（イ部）とともに、車体として認識しなければならない細いアンテナが透過により中間（網）と判定される（ロ部）。ここで、隣接する光軸が透光判定されている中間判定の光軸を遮光とし、隣接する光軸に遮光判定されている光軸がある中間判定の光軸を遮光とする判定処理を行うことにより、水滴や汚れ等により中間と判定された光軸を透光に転じ（イ’部）、細いアンテナが透過して中間と判定された光軸を遮光に転じさせる（ロ’部）ことができる。

＜画像処理＞
画像処理部１６では、２値化し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。
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。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、走行エンコーダ６がパルス信号を発信すると、走行位置検出部１１で洗車機１の走行距離を検知し、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。

洗車機１の走行に伴い、車形データを作成していき、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。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、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。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。

本発明は、以上のように構成され、車体検出装置における各光軸の透光／遮光を判定するしきい値を高低に２つ設け、低しきい値から高しきい値の間の受光レベルを検出した光軸について、隣接する光軸の透光／遮光判定に応じて透光／遮光を判定することを特徴としている。低しきい値から高しきい値を設定する第１割合・第２割合は、第１割合を低くすると、水滴等のノイズを検出しやすくなり、第２割合を高くすると、アンテナ等の細い装備品が透過し易くなることを考慮し、周囲環境や実行する洗車内容に応じて自動または手動で適宜変更できるようにすることが望ましい。また、洗車機以外にも応用できることは言うまでもない。

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画像処理部
１７データ記憶部
Ｌ発光素子
Ｒ受光素子
Ｂ光軸
Ａ自動車

Claims

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た車体検出器と、該車体検出器を走査する走査駆動部と、車体検出器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器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走査駆動部を駆動し、前記車体検出器の発光部と受光部の各素子間に形成される各光軸の受光レベルを順次取り込むとともに、取り込まれた受光レベルに基づいて各光軸の透光／遮光を判定して車体の有無を検出する車形制御部とを備え、
該車形制御部は、前記車体検出器における各光軸の透光／遮光を判定するしきい値を高低に２つ設け、低しきい値から高しきい値の間の受光レベルを検出した光軸について透光／遮光の判定を保留し、前記車体検出器の発光部と受光部の各素子間に形成される各光軸の受光レベルを取り込む１走査分の検出の中で判定を保留した光軸が現れたときに、その判定を保留した光軸の上下に隣接する光軸の受光レベルの中に低しきい値未満の光軸が含まれていない場合、判定を保留した光軸を透光と判定することを特徴とする車形検出装置。
門型状に形成した洗車機本体内に洗車処理装置と、上下に複数の発光素子を配置した発光部及び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を自動車を幅方向に挟んで対向させた車体検出器とを備え、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、
前記車体検出器を走査する走査駆動部と、洗車機本体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本体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走査駆動部を駆動し、前記車体検出器の発光部と受光部の各素子間に形成される各光軸の受光レベルを順次取り込むとともに、取り込まれた受光レベルに基づいて各光軸の透光／遮光を判定して車体の有無を検出する車形制御部とを備え、
該車形制御部は、前記車体検出器における各光軸の透光／遮光を判定するしきい値を高低に２つ設け、低しきい値から高しきい値の間の受光レベルを検出した光軸について透光／遮光の判定を保留し、前記車体検出器の発光部と受光部の各素子間に形成される各光軸の受光レベルを取り込む１走査分の検出の中で判定を保留した光軸が現れたときに、その判定を保留した光軸の上下に隣接する光軸の受光レベルの中に低しきい値未満の光軸が含まれていない場合、判定を保留した光軸を透光と判定することを特徴とする洗車機。