JPH064127A - Own-position measuring instrument for indoor moving body - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、天井を有する場所即ち
屋内で移動する自律走行移動体の位置測定、特に無軌道
の搬送車，走行台車が移動中にその自己位置を測定する
ことが可能な屋内移動体の自己位置測定装置に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is capable of measuring the position of an autonomously moving vehicle which moves in a place having a ceiling, that is, indoors, and in particular, can measure its own position while a trackless carrier vehicle or traveling vehicle is moving. The present invention relates to a self-position measuring device for an indoor moving body.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、屋内で移動する搬送車，走行台車
などの屋内移動体の自己位置測定手段としては、(1) コ
ーナキューブなどの反射物を設置し、移動体上から照射
したレーザ光により、その方位を測定し、屋内移動体の
自己位置を測定する、(2) 光ないし電波を発する「灯
台」を適宜設置し、それらの方位もしくは到達時間差か
ら屋内移動体の自己位置を計測する、(3) 移動体上にジ
ャイロと加速度計とを搭載し、加速度を２回積分して自
己位置を計算する、(4) 移動速度と操舵角を積算し自己
位置を計算する、等の装置があった。2. Description of the Related Art Conventionally, (1) a reflector such as a corner cube is installed as a self-position measuring means for an indoor moving body such as a carrier or traveling vehicle that moves indoors, and laser light emitted from the moving body is used. By measuring the direction, the self-position of the indoor moving body is measured. (2) A "lighthouse" that emits light or radio waves is properly installed, and the self-position of the indoor moving body is measured from the direction or arrival time difference. , (3) A device that mounts a gyro and an accelerometer on the moving body, calculates the self-position by integrating the acceleration twice, and (4) integrates the moving speed and the steering angle to calculate the self-position. was there.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の屋内移
動体の位置計測装置には、次のような問題点がある。上
記(1)(2)の測定装置では、コーナキューブ，灯台等の地
上側設備が大規模となってコスト高となる。また、コー
ナキューブ，灯台は移動体とほぼ同一の高さに設置する
ため、障害物によって光又は電波の電波経路が遮蔽され
て自己位置測定が妨害されやすい。上記(3)(4)の測定装
置では、計測上の誤差が避けられず、そのずれが累積し
て精確度が低下し、長距離の移動時には使用困難であ
る。However, the conventional position measuring device for indoor moving bodies has the following problems. In the measuring devices of (1) and (2) above, the ground side equipment such as a corner cube and a lighthouse becomes large in scale, resulting in high cost. Further, since the corner cube and the lighthouse are installed at almost the same height as the moving body, an obstacle obstructs the radio wave path of light or radio waves, and the self-position measurement is likely to be disturbed. In the measuring devices of the above (3) and (4), measurement errors are unavoidable, the deviations are accumulated and accuracy deteriorates, and it is difficult to use when moving a long distance.
【０００４】本発明の目的は、無軌道の移動体が移動中
に自己位置を認識し得る低コストの自己位置測定装置を
提供することにある。It is an object of the present invention to provide a low-cost self-position measuring device capable of recognizing a self-position while a trackless moving body is moving.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、移動体走行経路の上方に設置され位置が
既知の照明装置と、移動体上に搭載され走行経路上方を
上記照明装置を含めて撮影する撮影装置と、撮影装置に
より撮影された照明装置の画像上での位置を計測する画
像処理装置と、その照明装置の画像上での位置，照明装
置の位置，移動体に対する撮影装置の位置に基づいて移
動体の位置を計算する演算装置とを設けて構成したもの
である。In order to achieve the above object, the present invention provides an illuminating device which is installed above a traveling path of a moving body and whose position is known, and an illumination device which is mounted on the moving body and above the traveling path. An image capturing apparatus that captures images including the apparatus, an image processing apparatus that measures the position on the image of the illumination apparatus captured by the image capturing apparatus, the position of the illumination apparatus on the image, the position of the illumination apparatus, and the moving body. The calculation device for calculating the position of the moving body based on the position of the photographing device is provided.
【０００６】[0006]
【作用】移動体に搭載の撮影装置により、その走行経路
の上方が照明装置を含めて撮影され、この照明装置の画
像上での位置が画像処理装置で計測される。演算装置
は、その照明装置の画像上での位置，照明装置の位置，
移動体に対する撮影装置の位置に基づいて移動体の位置
を計算により求める。この移動体の自己位置認識機能に
おいて、照明装置部分は明るいため他の部分との判別が
容易であり、処理が容易かつ高速である。また、天井に
既設の照明装置を利用できるため極めて低コストに装置
を構築できると共に、障害物に妨害されて見え難くなる
ことも極めて少ない。By the photographing device mounted on the moving body, the upper part of the traveling route is photographed including the lighting device, and the position of the lighting device on the image is measured by the image processing device. The arithmetic unit determines the position of the lighting device on the image, the position of the lighting device,
The position of the moving body is calculated based on the position of the imaging device with respect to the moving body. In the self-position recognition function of the moving body, since the lighting device portion is bright, it is easy to distinguish it from other portions, and the processing is easy and fast. Further, since the existing lighting device can be used on the ceiling, the device can be constructed at an extremely low cost, and it is extremely unlikely that it will be obscured by an obstacle and difficult to see.
【０００７】[0007]
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳述する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
【０００８】図１において、１は屋内の床上を移動する
移動体たる走行台車、具体的には搬送車を示す。この走
行台車１は自律走行台車であり無軌道式であるが、その
走行すべき方向はほぼ走行経路２に沿ったものとして予
定されている。この走行経路２の上方において、天井に
は照明装置たる螢光灯３が走行経路２に沿って複数個設
置され、それらの設置位置は予め既知である。走行台車
１には、その移動中に自己位置を測定可能とするため、
走行経路２の上方を螢光灯３を含めて撮影する撮影装置
たるＴＶカメラ４が搭載されている。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a traveling vehicle which is a moving body which moves on an indoor floor, specifically, a carrier vehicle. The traveling vehicle 1 is an autonomous traveling vehicle and is a trackless type, but the direction in which the traveling vehicle 1 should travel is planned to be substantially along the traveling route 2. Above the travel route 2, a plurality of fluorescent lamps 3 as lighting devices are installed on the ceiling along the travel route 2, and their installation positions are known in advance. Since the traveling carriage 1 can measure its own position during its movement,
A TV camera 4, which is a photographing device for photographing the upper part of the travel route 2 including the fluorescent lamp 3, is mounted.
【０００９】このＴＶカメラ４により走行経路２の上方
の天井部分が常に最低１個の螢光灯３を含めた視野の大
きさで撮影され、その画像信号が制御部に入力される。
制御部は、画像処理装置５，演算装置６，比較演算器７
及び出力制御器８から成り、ＴＶカメラ４からの画像信
号を処理して自己の位置を計算し、駆動輪９の駆動モー
タ１０に対し適切な駆動指令を与え、目標位置へ移動さ
せる。With this TV camera 4, the ceiling portion above the travel route 2 is always photographed in the size of the field of view including at least one fluorescent lamp 3, and the image signal is input to the control unit.
The control unit includes the image processing device 5, the arithmetic unit 6, and the comparison arithmetic unit 7.
The output controller 8 processes the image signal from the TV camera 4 to calculate its own position, gives an appropriate drive command to the drive motor 10 of the drive wheel 9, and moves it to the target position.
【００１０】図２において、まずＴＶカメラ４により螢
光灯３がその背景の天井と共に撮影される（ステップ
（イ））。画像処理装置５は、ＴＶカメラ４で撮影され
た画像から螢光灯像部分を抽出し（ステップ（ロ））、
得られた螢光灯像が画像中で占める位置を計測する（ス
テップ（ハ））。演算装置６は、画像中での螢光灯像に
対する走行台車１の相対的位置を計算し（ステップ
（ニ））、更にカメラ位置を参照して、走行台車１の絶
対位置を計算する（ステップ（ホ））。比較演算器７
は、得られた走行台車１の絶対位置を目標位置と比較し
て、その比較偏差を目標位置まで走行台車１を移動させ
るに必要な移動量とする（ステップ（ヘ））。出力制御
器８はこの比較結果に従った適切な駆動（移動）指令を
駆動輪９の駆動モータ１０に与え、これを制御する（ス
テップ（ト））。In FIG. 2, first, the TV camera 4 photographs the fluorescent lamp 3 together with the background ceiling (step (a)). The image processing device 5 extracts the fluorescent lamp image portion from the image captured by the TV camera 4 (step (b)),
The position occupied by the obtained fluorescent lamp image in the image is measured (step (C)). The arithmetic unit 6 calculates the relative position of the traveling carriage 1 with respect to the fluorescent lamp image in the image (step (d)), and further calculates the absolute position of the traveling carriage 1 by referring to the camera position (step). (E)). Comparison calculator 7
Compares the obtained absolute position of the traveling vehicle 1 with the target position, and sets the comparison deviation as a movement amount required to move the traveling vehicle 1 to the target position (step (f)). The output controller 8 gives an appropriate drive (movement) command according to the comparison result to the drive motor 10 of the drive wheel 9 to control it (step (g)).
【００１１】上述した画像処理装置５と演算装置６によ
る画像処理及び位置計算の仕方を更に詳述する。The method of image processing and position calculation by the image processing device 5 and the arithmetic device 6 described above will be described in more detail.
【００１２】（１）画像処理（図３） 画像処理装置５においては、まずＴＶカメラ４からの画
像信号を２値化し、螢光灯３の像部分を抽出する。即
ち、ＴＶカメラ４で撮影される入力画像（被写体）にお
いて螢光灯３の部分は極めて明るいので、上記２値化に
よりＴＶカメラ視野１１中の螢光灯像１２の部分が抽出
される（図３（ａ））。次に、螢光灯像１２の部分につ
いて、重心とモーメントを計算することにより、画像中
での螢光灯の中心位置１３及び向きθｆを求める（図３
（ｂ））。尚、カメラ座標系はｘ−ｙ座標系であり、上
記画像中での螢光灯の中心位置１３は座標（ｘｆ，ｙ
ｆ）で表わされる。(1) Image Processing (FIG. 3) In the image processing apparatus 5, first, the image signal from the TV camera 4 is binarized to extract the image portion of the fluorescent lamp 3. That is, since the portion of the fluorescent lamp 3 is extremely bright in the input image (subject) photographed by the TV camera 4, the portion of the fluorescent lamp image 12 in the TV camera visual field 11 is extracted by the binarization (FIG. 3 (a)). Next, the center of gravity and the moment of the portion of the fluorescent lamp image 12 are calculated to obtain the center position 13 and the orientation θf of the fluorescent lamp in the image (FIG. 3).
(B)). The camera coordinate system is an xy coordinate system, and the center position 13 of the fluorescent lamp in the above image is the coordinate (xf, y).
It is represented by f).
【００１３】（２）位置計算（図４） 演算装置６においては、画像中での螢光灯像に対する走
行台車１の相対的位置を計算し、更にカメラ位置を参照
して、走行台車１の絶対位置を求める。ところで、ＴＶ
カメラ４は走行台車１に搭載されており、ＴＶカメラ４
の走行台車１に対する相対位置は既知であるから、ＴＶ
カメラ４の位置を求めることと走行台車１の位置を求め
ることとは等価である。よって、ここではＴＶカメラ４
の位置を計算により走行台車１の位置を求める手法を示
す。(2) Position calculation (FIG. 4) In the arithmetic unit 6, the relative position of the traveling carriage 1 with respect to the fluorescent lamp image in the image is calculated, and the position of the traveling carriage 1 is calculated by referring to the camera position. Find the absolute position. By the way, TV
The camera 4 is mounted on the traveling carriage 1, and the TV camera 4
Since the relative position of the vehicle to the traveling carriage 1 is known, the TV
Obtaining the position of the camera 4 is equivalent to obtaining the position of the traveling carriage 1. Therefore, here, the TV camera 4
A method of obtaining the position of the traveling vehicle 1 by calculating the position of is shown.
【００１４】図４は螢光灯３とＴＶカメラ４の相対的位
置関係を例示したもので、一般性を持たせるため、ＴＶ
カメラ撮像面１４において螢光灯像１２の位置がＴＶカ
メラ光軸１５からずれており且つθｆだけ向きが傾いて
いる状態を示している。ｆはカメラ焦点距離（既知）で
ある。FIG. 4 shows an example of the relative positional relationship between the fluorescent lamp 3 and the TV camera 4. For generality, the TV
The position of the fluorescent lamp image 12 on the camera imaging surface 14 is displaced from the TV camera optical axis 15 and the direction is inclined by θf. f is a camera focal length (known).
【００１５】図５は図４の状態の上面図、図６は図４の
状態の側面図であり、符号の意味は次の通りである。
尚、カメラ座標系には（ｘ−ｙ）座標系を、走行台車１
の絶対座標系にはＸ−Ｙ座標系を用いている。FIG. 5 is a top view of the state of FIG. 4, and FIG. 6 is a side view of the state of FIG. 4, and the meanings of the symbols are as follows.
Note that the camera coordinate system is an (xy) coordinate system, and
The XY coordinate system is used as the absolute coordinate system of.
【００１６】Ｘf ，Ｙf ：螢光灯中心 絶対座標（既
知） Θf ：螢光灯向き 絶対座標（既知） Ｚf ：螢光灯高さ 絶対座標（既知） ｘf ，ｙf ：螢光灯像中心 カメラ座標（画像処理によ
り計測） θf ：螢光灯像向き カメラ座標（画像処理により計
測） ｚf ：螢光灯像高さ カメラ座標（既知） Ｘ0 ，Ｙ0 ：カメラ座標原点の絶対座標に対する位置
（未知） Θ：カメラ座標原点の絶対座標に対する向き（未知） Ｚ0 ：カメラ座標原点の絶対座標に対する高さ（既知） このとき、カメラ座標原点の絶対座標に対する位置（Ｘ
0 ，Ｙ0 ）と向きΘが未知であるが、これは次式により
算出することができ、カメラの絶対座標が求められる。X f , Y f : Fluorescent lamp center absolute coordinates (known) Θ f : Fluorescent lamp direction absolute coordinates (known) Z f : Fluorescent lamp height absolute coordinates (known) x f , y f : Fluorescence Light lamp image center Camera coordinates (measured by image processing) θ f : Fluorescent light image orientation Camera coordinates (measured by image processing) z f : Fluorescent light image height Camera coordinates (known) X 0 , Y 0 : Camera coordinates Position of the origin relative to the absolute coordinates (unknown) Θ: Direction of the camera coordinates origin relative to the absolute coordinates (unknown) Z 0 : Height of the camera coordinates origin relative to the absolute coordinates (known) At this time, the position of the camera coordinates origin relative to the absolute coordinates (X
0 , Y 0 ) and the orientation Θ are unknown, but this can be calculated by the following equation and the absolute coordinates of the camera are obtained.
【００１７】 Ｘ0 ＝｛（Ｚf −Ｚ0 ）ｘf −ｆ・Ｘf ｝／（Ｚf −Ｚ0 −ｆ） Ｙ0 ＝｛（Ｚf −Ｚ0 ）ｙf −ｆ・Ｙf ｝／（Ｚf −Ｚ0 −ｆ） Θ＝Θf −θf 更に、ＴＶカメラと走行台車の相対座標を用いることに
より、走行台車の絶対座標が求められる。X 0 = {(Z f −Z 0 ) x f −f · X f } / (Z f −Z 0 −f) Y 0 = {(Z f −Z 0 ) y f −f · Y f } / (Z f -Z 0 -f ) Θ = Θ f -θ f Moreover, by using the relative coordinates of the TV camera and the traveling vehicle, the absolute coordinates of the traveling vehicle is determined.
【００１８】（３）駆動指令 比較演算器７は、上記にて計測された台車位置を目標位
置もしくは走行経路と比較し、その比較結果を出力制御
器８に与え、駆動輪モータ１０を駆動し、走行台車１を
所望位置へ移動させる。(3) Drive command The comparison calculator 7 compares the trolley position measured above with the target position or the travel route, gives the comparison result to the output controller 8, and drives the drive wheel motor 10. , The traveling carriage 1 is moved to a desired position.
【００１９】上記実施例では、複数の照明装置のうちの
最低１個の照明装置が常にＴＶカメラの視野内に入って
いるように構成したので、移動台車１の移動範囲が比較
的広い場合でも常に自己位置を検出することが可能であ
る。しかし移動台車１の移動範囲が比較的狭いときは、
常に１個の同じ照明装置のみを対象とし、これが常にＴ
Ｖカメラの視野内に入っているように構成することもで
きる。また、照明装置としては螢光灯の他、白熱灯その
他の光源であっても同様にして自己位置の検出をなすこ
とができる。In the above embodiment, at least one of the plurality of lighting devices is always in the field of view of the TV camera, so that even when the moving range of the moving carriage 1 is relatively wide. It is possible to always detect the self-position. However, when the moving range of the moving carriage 1 is relatively narrow,
Always target only one and the same lighting device, which is always T
It can also be configured to be within the field of view of the V camera. The self-position can be detected in the same manner by using an incandescent lamp or other light source other than a fluorescent lamp as the illuminating device.
【００２０】[0020]
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果が得られる。In summary, according to the present invention, the following excellent effects can be obtained.
【００２１】（１）無軌道の移動体においてその移動中
に自己位置を認識することができる。これにより、Ｆ
Ａ，ＯＡ，物流，警備等の分野において移動体の位置制
御を容易に行うことが可能となる。(1) It is possible to recognize the self position of a trackless moving body during its movement. This gives F
In the fields of A, OA, physical distribution, security, etc., it becomes possible to easily control the position of the moving body.
【００２２】（２）天井に既設の照明装置を利用でき、
新たに目標物を設置する必要がないので、地上側の付加
的設備コストをゼロとすることができる。(2) An existing lighting device can be used on the ceiling,
Since it is not necessary to install a new target object, the additional equipment cost on the ground side can be reduced to zero.
【００２３】（３）照明装置は明るいため判別が容易で
あり、処理が容易かつ高速である。(3) Since the illuminating device is bright, it is easy to discriminate, and the processing is easy and fast.
【００２４】（４）上向きのＴＶカメラで撮影するた
め、横方向を撮影する場合のように障害物に妨害されて
見え難くなることが極めて少ない。(4) Since the image is taken by the upward TV camera, it is extremely unlikely that the image is obstructed by an obstacle and difficult to see as in the case of taking a picture in the lateral direction.
【図１】本発明の一実施例に係る屋内移動体と自己位置
測定装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an indoor moving body and a self-position measuring device according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１の屋内移動体の自動制御の処理を示す流れ
図である。FIG. 2 is a flow chart showing a process of automatic control of the indoor moving body of FIG.
【図３】図２における画像処理の説明に供する図であ
る。FIG. 3 is a diagram for explaining the image processing in FIG.
【図４】移動体と螢光灯の相対位置の一例を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing an example of relative positions of a moving body and a fluorescent lamp.
【図５】図４における移動体位置の計算の説明に供する
上面図である。5 is a top view for explaining calculation of a moving body position in FIG. 4. FIG.
【図６】図４における移動体位置の計算の説明に供する
側面図である。FIG. 6 is a side view for explaining the calculation of the moving body position in FIG.
１ 移動体たる走行台車 ２ 走行経路 ３ 照明装置たる螢光灯 ４ 撮影位置たるＴＶカメラ ５ 画像処理装置 ６ 演算装置 ７ 比較演算器 ８ 出力制御器 ９ 駆動輪 １０ 駆動モータ １１ ＴＶカメラ視野 １２ 螢光灯像 １３ 画像中での螢光灯の中心位置 1 Traveling vehicle as a moving body 2 Traveling route 3 Fluorescent light as an illuminating device 4 TV camera as a shooting position 5 Image processing device 6 Computing device 7 Comparison computing device 8 Output controller 9 Driving wheel 10 Driving motor 11 TV camera view 12 Fluorescence Light image 13 Center position of the fluorescent light in the image
フロントページの続き (72)発明者 宇野 充 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内 (72)発明者 富沢 正明 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内 (72)発明者 杉山 正壽 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内Front page continuation (72) Inventor Mitsuru Uno 3-1-15-1 Toyosu, Koto-ku, Tokyo Ishikawajima Harima Heavy Industries Ltd. Toji Technical Center (72) Inventor Masaaki Tomizawa 3-1-15-1 Toyosu, Koto-ku, Tokyo No. Ishikawajima Harima Heavy Industries Co., Ltd. Toni Technical Center (72) Inventor Masatoshi Sugiyama 3-15 Toyosu, Koto-ku, Tokyo Ishikawajima Harima Heavy Industries Co., Ltd. Toni Technical Center
Claims (1)
既知の照明装置と、移動体上に搭載され走行経路上方を
上記照明装置を含めて撮影する撮影装置と、撮影装置に
より撮影された照明装置の画像上での位置を計測する画
像処理装置と、その照明装置の画像上での位置，照明装
置の位置，移動体に対する撮影装置の位置に基づいて移
動体の位置を計算する演算装置とを有することを特徴と
する屋内移動体の自己位置測定装置。1. A lighting device installed above a traveling path of a moving body, whose position is known, a photographing device mounted on the moving body and photographing the upper part of the traveling route including the lighting device, and a photographing device. An image processing device for measuring the position of an illuminating device on an image, and an arithmetic device for calculating the position of a moving object based on the position of the illuminating device on the image, the position of the illuminating device, and the position of the imaging device with respect to the moving object. And a self-position measuring device for an indoor moving body.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4156857A JPH064127A (en) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | Own-position measuring instrument for indoor moving body |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4156857A JPH064127A (en) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | Own-position measuring instrument for indoor moving body |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH064127A true JPH064127A (en) | 1994-01-14 |
Family
ID=15636901
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4156857A Pending JPH064127A (en) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | Own-position measuring instrument for indoor moving body |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH064127A (en) |
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-
1992
- 1992-06-16 JP JP4156857A patent/JPH064127A/en active Pending
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