JPH10132560A

JPH10132560A - 位置計測方法及びその装置

Info

Publication number: JPH10132560A
Application number: JP8289467A
Authority: JP
Inventors: Hideji Arakawa; 秀治荒川
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1996-10-31
Filing date: 1996-10-31
Publication date: 1998-05-22

Abstract

(57)【要約】【課題】汚点がマークに付着した場合でも位置計測誤
差を極めて小さく抑えることができるようにする。【解決手段】レーザスキャナと、レーザスキャナに対
向しているマークとの位置関係を計測する方法におい
て、レーザスキャナの既定の走査角内で検出したマーク
の反射または非反射の数に基づいてマークとレーザスキ
ャナとの間の離隔距離を計測する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、倉庫内の壁や、移
動ラックに沿って走行する無人搬送車の、上記壁や移動
ラックからの離間位置、及び走行方向の位置をバーコー
ド等のマーク及びこれを読み取るレーザスキャナを用い
て計測する位置計測方法及びその装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】本発明方法に用いるバーコード等のマー
クのコードを読み取るための一般的な、例えば、流通研
究社刊、「無人化技術」、１９８８年１２月号、３５
頁、図１０に示されたレーザスキャナを図１にて説明す
る。波長が６７０ｍｍの可視光半導体レーザなどで代表
される光源１から出射されるレーザ光は、光学部２の読
み取り距離範囲で焦点が合うように投光レンズ３で焦点
調整され、走査ミラーであるポリゴンミラー（多面体ミ
ラー）４の反射面にあたる。ポリゴンミラー４は図示し
ない電動モータにより定速回転しており、このポリゴン
ミラー４にて反射したレーザ光は、バーコード５のバー
の長手方向と略直交する方向にこのバーコード５を走査
することができる。

【０００３】バーコード５で反射した散乱光は集光レン
ズ６にて集められ、光電変換部７の受光センサ８に入射
する。ここで光電変換された受信信号は増幅器９でアナ
ログ増幅され、次に反射有無判定器１０にてしきい値電
圧と比較されて（２値化されて）デジタル信号となる。

【０００４】このデジタル信号はデコード処理部１１に
入力され、商品名やメーカ名といったコード情報に変換
される。そしてこのコード情報はデータ出力部１２によ
り、例えばＲＳ２３２Ｃなどのシリアル信号として外部
に出力され、ＰＯＳ（ｐｏｉｎｔｏｆｓａｌｅｓ）
システムなど店舗の商品管理システムに利用される。

【０００５】次に上記したようなレーザスキャナを用い
た位置計測方法の従来の提案を説明する。図２に示した
ものは、レーザスキャナ１３と、このレーザスキャナ１
３に対向しているマーク１４との離隔距離Ｚを計測する
方法として、「位置決め装置」（特開平６−１２４３５
９号）が提案されている。ただし、この提案では、レー
ザスキャナを線形走査器、マークをコード線や基準線と
表現しているが、ここではレーザスキャナ及びバーとし
て本発明の説明の用語として統一することにする。

【０００６】この従来の提案で記述している離隔距離計
測方法を図３を用いて説明する。マーク１４のバー１４
ａ，１４ｂの間隔Ｌは予め決められており（既知であ
り）、そのバー間を走査するために要する時間をｔＬと
する。ｔＬは、第１番目のバー（走査して最初に反射を
検出したバー）１４ａを検出した時刻ｔ₂、第２番目の
バー（次に反射を検出したバー）１４ｂを検出した時刻
をｔ₃とすれば、ｔＬ＝ｔ₃−ｔ₂ としてレーザスキャナ内で算出することができる。

【０００７】一方、レーザスキャナの全走査角αの走査
に必要な時間ｔＳは、走査開始時刻をｔ₁、走査終了時
刻をｔ₄とすると、ｔＳ＝ｔ₄−ｔ₁ よって、全走査線の長さＳはＳ＝Ｌ×（ｔＳ／ｔＬ）となる、さらにレーザスキャナの全走査角αは設計上既
知であり（先に説明したポリゴンミラー４の面数で決定
されている）、かつこの全走査角αが充分に小さいとす
るとレーザスキャナとバーとの離隔距離Ｚは、Ｚ＝Ｓ／ｔａｎα ＝Ｌ×（ｔＳ／ｔＬ）／ｔａｎα と求められる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術には以
下のような問題点があった。

【０００９】（問題点１）第１番目のバー１４ａから第
２番目のバー１４ｂまでの走査時間を計測して離隔距離
Ｚを求めている。このため、図４に示すように、マーク
１４の第１番目のバー１４ａと第２番目のバー１４ｂと
の間に汚れ１４ｃが存在した場合、その汚れ１４ｃが第
２番目のバー１４ｂとして誤認されてしまう。第１番目
のバー１４ａから汚れ１４ｃまでの距離をＬｅとする
と、離隔距離ＺはＺ＝Ｌｅ×（ｔＳ／ｔＬ）／ｔａｎα となり、Ｌｅ／Ｌ倍の誤った計測結果をもたらす。これ
は汚れ１４ｃが第１番目のバー１４ａの左側に存在して
いても同様に誤った計測結果をもたらす。

【００１０】このような誤った計測がどのような不具合
をもたらすかを以下に説明する。なお、この計測方法の
応用として、無人搬送車を壁や移動ラックに沿って、離
隔距離を一定に保ちながら走行させる場合を考える。そ
して図６にこの無人搬送車が走行する現場の側面図を、
図７にその現場の平面図を示す。

【００１１】壁１５や移動ラックの無人搬送車１６側に
バーコードなどに代表されるマーク１４を走行方向に略
連続的に形成する。この場合、マーク１４を印刷したラ
ベルを壁１５に貼付する方が現実的である。そして無人
搬送車１６に搭載したレーザスキャナ１３からのレーザ
がこのマーク１４に照射される。

【００１２】このとき、レーザスキャナ１３とマーク１
４との離隔距離Ｚが上述した方法により計測できる。ま
た、レーザスキャナ１３と無人搬送車１６との位置関係
（車体のどこに取り付けたか）も予めわかっている。従
って、無人搬送車１６がマーク１４、つまり、壁１５や
移動ラックまでどれだけの距離を離れて走行しているか
がわかる。

【００１３】この距離情報を無人搬送車１６内の操舵制
御部にフィードバックすれば、無人搬送車１６を壁１５
や移動ラックに沿って自動走行させることができる。

【００１４】ところが、誤った計測結果をフィードバッ
クして無人搬送車１６を操舵すると、無人搬送車１６は
壁１５または移動ラックまでの距離が不連続に変化した
と認識し、急に姿勢を変えて走行してしまう。これは周
辺設備の破損の原因となる。

【００１５】また、無人搬送車１６の停止位置付近で
は、荷役作業やバッテリ充電のための停止位置が重要な
パラメータとなっている。そこで、上記のような誤計測
されると、停止位置を管理するために、車載制御装置内
に用意してある離隔距離チェックプログラム（許容範囲
内に入っているかどうかの内部チェック）にひっかか
り、異常として処理されてしまう。この場合、安全走行
に対して何らかの異常が発生したとみなして無人搬送車
のその後の動作が中断されることになる。

【００１６】このように、無人搬送車１６の停止位置管
理においてレーザ走査方向の位置を知る必要性があり、
その理由を以下に説明する。

【００１７】（１）無人搬送車の走行誘導に用いるに
は、バーコードは走行方向に連続的にかつ隙間なく列を
なして形成すると、連続的に位置情報が得られるので制
御上都合がよい。しかし、このとき無人搬送車を停止さ
せる荷役地点や充電地点は、レーザスキャナがあるバー
コードを最初に捕捉した地点とは、必ずしも一致しない
ことになる（停止させたい位置にバーコードが印刷され
たラベルを貼付するのではなく、走行のために先ずラベ
ルの位置が決定されている）。よって、バーコードとレ
ーザスキャナとの走行方向の位置関係を計測する必要が
でてくる。

【００１８】（２）無人搬送車の荷役対象物であるとこ
ろの例えばパレットを考え、パレットの中心にバーコー
ドラベルが貼付されていることを考える。パレットの種
類を識別する機能と、パレットの中心と無人搬送車の荷
役作業機との位置決めする機能とを兼用させるためであ
る。この場合、無人搬送車は（荷役作業機が無人搬送車
の車体中心に取付けられているとする）パレットのバー
コードラベルの中心に停止させる必要がある。ただし、
このパレットは別の搬送機器（例えば有人フォークリフ
ト）によって持ち込まれており、置かれた位置は数十ｍ
ｍ単位ではわかっているが、ｍｍ単位では不定である。
このような状況では、無人搬送車に設置されているレー
ザスキャナと、パレットのバーコードラベルとの（走行
方向の）位置を細かく計測する必要が生じる。

【００１９】（問題点２）また、マークとしてバーコー
ドを用いた場合に、バーコード本来の極めて有用な機能
であるところの、データコードを利用しにくいという問
題がある。

【００２０】すなわち、距離計測の精度を維持するため
には、第１番目のバーと第２番目のバーとの距離Ｌは大
きい程有利であるが、データコードをもったバーを位置
計測用の第２番目のバーの外側に組み込むと、大きな幅
のバーコードとなってしまう。このことは、光学的に全
走査角αが３５〜４０度（市販品は略この程度の走査角
を有している）に制限されているレーザスキャナを用い
て、接近した位置関係を計測しようとするとレーザ走査
範囲にバーコードのサイズが収まらない（データコード
が全て読み込めない）という不具合を引き起こす。そこ
で図５に示すように第１番目のバー１４ａと第２番目の
バー１４ｂとの間にデータコード１４ｄをもったバーを
組み込むと、上述した問題点１と同じ理由で誤計測を引
き起こす。

【００２１】

【課題を解決するための手段及び作用効果】本発明は上
記した問題点を解決するためになされたもので、請求項
１記載の位置計測方法は、レーザスキャナの既定の走査
角（視野角）内で検出したマークの反射または非反射の
数に基づいてマークとレーザスキャナとの離隔距離Ｚを
計測するようにしている。

【００２２】また請求項２記載の位置計測装置は、バー
コードのデータコードを読み取るレーザスキャナに、レ
ーザスキャナの既定の走査角（視野角）内で検出したマ
ークの反射または非反射角の数を計測するカウンタを含
む構成となっている。

【００２３】倉庫ではフォークリフトなど油圧作業機を
搭載した輸送機器が頻繁に出入りしており、油脂類の飛
沫は避けられない。このため、位置計測用に壁等に貼付
したマーク（バーコード）にも小さな汚点が付くことを
想定しておかなければならない。ところが、従来の技術
での方法は、上述したように、小さな汚点１つでも付着
すると大きな計測誤り（桁違いの測定結果になる）を招
く。

【００２４】しかし上記請求項１及び２記載の位置計測
方法及びその装置では、そのような小さな汚点がマーク
に付着した場合でも位置計測誤差を極めて小さく抑える
ことができる。以下にその理由を述べる。

【００２５】近年のレーザスキャナは読み取り距離にも
よるが、０．１ｍｍの幅のバーを検出できる性能を有し
ている。このため、幅２０ｍｍのラベルに最大１００本
のバー（スペースも入れると２００本）を組み込むこと
ができる。そこで、幅２０ｍｍのラベルに１００本以下
のバー数とするため、例えば離隔距離Ｚが３００ｍｍで
は９０本のバーを検出するように走査角φを設計する。

【００２６】同一走査角では離隔距離Ｚが小さくなると
走査線の長さが短くなり、離隔距離Ｚと検出できるバー
の本数とが比例することを考えると、例えば、離隔距離
Ｚが１００ｍｍのときには３０本のバーを検出すること
になる。このような場合、汚点が１つあっても離隔距離
１００ｍｍのときには、１００×（３１／３０）＝１０
３（ｍｍ）と、数％（数ｍｍ）の測定誤りしか発生しな
い。これは離隔距離Ｚが３００ｍｍでも同じである。つ
まり、汚れによる計測誤差は極めて小さくできる効果が
ある。

【００２７】また、本発明の請求項３記載の位置計測方
法は、レーザスキャナの既定の走査点から始まり、既定
の走査角（視野角）内で検出したマークの反射または非
反射の数に基づいて、マークに対するレーザスキャナの
レーザ走査方向の位置を計測するようにした。

【００２８】この方法では、レーザスキャナがあるマー
ク（バーコードラベル）に対してどのくらい進行方向
（走行方向）にズレているかを計測できる。これによ
り、無人搬送車の走行方向の現在位置を詳細に知ること
ができ、精密な停止位置を実現することが可能となる。

【００２９】また、本発明の請求項４記載の位置計測方
法は、請求項１または３記載の位置計測方法において、
マークの反射または非反射の繰り返しピッチに相当する
内部クロック積算数に基づいて、マークの反射または非
反射の数を小数点以下まで求める。

【００３０】マークの反射または非反射の数の小数点以
下は、レーザスキャナの既定の走査角（視野角）φ内で
最後に受信したバーの立ち上がり信号から、走査角（視
野角）φの終了までのクロックをカウントして、このク
ロック数とマーク１本分のクロック数との割合を計算す
ることにより算出する。これにより、計測の分解能がク
ロックの周波数に依存する程度まで向上する。

【００３１】また、本発明の請求項５記載の位置計測方
法は、上記請求項１または３記載の位置計測方法におい
て、複数のバーまたはスペースで構成し、それらバーま
たはスペースのピッチを一定としたバーコードをマーク
として用いる。

【００３２】このマークにおいて、バーまたはスペース
の印刷ピッチが既知、かつ一定であれば、下記のよう
に、カウントしたバーまたはスペースの数から離隔距離
を容易に求めることができる。

【００３３】すなわち、レーザスキャナとマークとの離
隔距離をＺ、既定の走査角（視野角）をφ、非反射バー
のピッチをＰ、得られる非反射の数をＮ（Ｚ）とすれ
ば、、マーク面における走査線の長さは、２×Ｚ×ｔａｎ（φ／２）となり、次式が成立する。Ｎ（Ｚ）＝［２×Ｚ×ｔａｎ（φ／２）／Ｐ］…（１）ここで、［］内の記号は中の数値を越えない最大の整
数を示す。よって（１）式をＺについて解くと、Ｚ＝［Ｎ（Ｚ）／｛２×ｔａｎ（φ／２）｝×Ｐ］…（２）となり、走査角φとピッチＰが一定であれば非反射の数
Ｎ（Ｚ）より離隔距離Ｚを求めることができる。

【００３４】また、本発明の請求項６記載の位置計測方
法は、上記請求項５記載の位置計測方法において、バー
コードが印刷されているラベルに、ラベルとレーザスキ
ャナとの間の離隔距離を計測するためのバーコードと、
データ表現するバーコードを組み込んだバーコードを用
いる。また、請求項７記載の位置計測方法は、上記請求
項６記載の位置計測方法において、データコードがバー
コードラベルの貼付位置情報、バーコード自体の用途ま
たは種別の情報の少なくとも１つであるバーコードを用
いる。

【００３５】本発明の応用例である無人搬送車の走行ガ
イダンスでは、無人搬送車が壁や移動ラックのどの部分
を現在走行しているかが加減速、停止、目標離隔距離を
変更のために重要な情報である。また、バーコード自体
の用途または種別の情報もあれば便利である。

【００３６】今、ラベルを一定の地上高で、壁に連続的
に貼付していく場合を考える。このラベルの大きさを１
００ｍｍとし、あるラベルが壁の基準位置から無人搬送
車の走行方向に１０ｍの距離の地点に貼付されるとすれ
ば、基準点からみた順番は１０ｍ／１００ｍｍ＝１００
番目ということになる。

【００３７】そこで、データコードを８ビットとし、貼
付順番をコードとして組み込むと「０１１００１００」
（十進数で１００に相当する二進数）となる。レーザス
キャナでこのようなコードを読み込むのは、一般に用い
られているバーコードの読み取り方法をそのまま用いて
行うことができる。無人搬送車に搭載されたレーザスキ
ャナはこのコードを読み取って、現在の走行位置が基準
点から１０ｍであることを知ることができる。

【００３８】このとき、予めラベル貼付位置情報をデー
タコードに組み込み、そのデーコードを無人搬送車に搭
載したレーザスキャナで読み取るといった方法では、ラ
ベルの大きさより細かい分解能でレーザの走行方向の位
置を知ることはできない。レーザスキャナが同一のラベ
ルを走査しているかぎりは同じ位置としか判断できない
ことによる。例えば、ラベルの大きさが１００ｍｍの場
合には、位置計測分解能は１００ｍｍとなり、無人搬送
車をある荷役点に対して±５ｍｍで停止させることがで
きないという不都合がある。

【００３９】これらの不都合は、上記請求項３記載の発
明、すなわち、レーザスキャナの既定の走査角から始ま
り、既定の走査角（視野角）内で検出したマーク反射ま
たは非反射の数をカウントすることにより、レーザ走査
方向の位置をも計測することで解決できる。

【００４０】上記請求項７記載の発明のように、データ
コードとしてバーコード自体の用途または種別の情報を
組み込んだ場合は、このバーコードを読み込むことによ
り、それぞれの情報を取り込むことができる。

【００４１】本発明の請求項８記載の位置計測方法は、
請求項１記載の位置計測方法において、固有のマークの
反射または非反射パターンを検出した走査点から、レー
ザスキャナの既定の走査角内で検出したマークの反射ま
たは非反射の数に基づいて離隔距離を計測し、また、別
の固有のマークの反射または非反射のパターンを検出す
ることにより離隔距離の計測範囲を越えていると判断す
る。

【００４２】レーザスキャナの既定の走査角（視野角）
内で検出したマークの反射または非反射の数に基づいて
離隔距離を計測するには対策しておかなければならない
課題がある。それは、既定の走査角（視野角）がマーク
内に位置しなければ正確な計測結果は得られないことに
起因している。マークが存在しない部分が既定の走査角
（視野角）に入ってしまうと、マーク反射または非反射
の数は減少し、その結果計測した離隔距離は実際の離隔
距離よりも小さくなる。

【００４３】そこで、この請求項８記載のようにして、
マークに予め組み込んであるレーザスキャナの走査方向
上流側の、例えば第１の固定のパターン（一般に用いら
れているバーコードの例では、「１０１」といったスタ
ートコード）を検出した時点（走査点）から既定の走査
角（視野角）を設定することによって、既定の走査角
（視野角）にはマーク以外の部分を含まないように設計
できるため、上記課題は解決される。

【００４４】一方レーザスキャナの既定の走査角（視野
角）内でマークが終了してしまうと、本来検出されるべ
き反射または非反射の数よりも検出した数は減少してし
まい計測した離隔距離は小さくなってしまう。

【００４５】しかし、この請求項８では、レーザスキャ
ナの走行方向下流側に位置する固有のマークの反射また
は非反射のパターンを検出することにより離隔距離の計
測範囲を越えていると判断され、これによりマーク終点
に、例えば第２の固有のパターン（一般に用いられてい
るバーコードの例では「１０１」といったエンドコー
ド）を予め組み込んで、既定の走査角（視野角）内でそ
のパターンを検出したら距離計測範囲エラーとすること
により、誤った計測結果に基づいて無人搬送車を制御す
ることがなくなる。

【００４６】また、請求項９記載の位置計測方法は、請
求項１記載の位置計測方法において、レーザスキャナの
既定の走査角を離隔距離情報によって可変にする。

【００４７】無人搬送車に内蔵されているバッテリの充
電をしたいという目的で、無人搬送車を壁に接近させて
自動充電器に対して細かい位置関係の情報を得たい場合
がある。この場合、レーザスキャナとマークが接近する
ほど離隔距離計測の分解能を向上させる必要がある。

【００４８】そこで、計測すべき離隔距離範囲で最も離
れた距離で走査角（視野角）φがマーク内に収まるよう
に走査角（視野角）を予め設定し、その走査角（視野
角）でもって粗計測を行う。その結果を基に走査角（視
野角）を設定し直して今度は細計測を行うようにすれ
ば、分解能を向上することができる。

【００４９】例えば、レーザスキャナとマークとの離隔
距離Ｚが３００ｍｍ、最初の既定走査角（視野角）φを
５ｄｅｇ、非反射バーの印刷ピッチＰを２ｍｍとすれ
ば、マーク面の走査線長さは、２×３００×ｔａｎ２．５［ｄｅｇ］＝約２６ｍｍであり、その非反射カウント数ＮＬはＮＬ＝２６／２＝１３である。この非反射カウント数が１増減した場合に計測
可能な離隔距離の変化量、つまり、分解能△Ｚは（２）
式より、 △Ｚ＝Ｐ／［２×ｔａｎ（φ／２）］…（３）＝２／［２×ｔａｎ（５［ｄｅｇ］／２）］＝約２３ｍｍである。離隔距離Ｚ＝１００ｍｍと接近したときに分解
能△Ｚ＝１０ｍｍを必要とした場合、（３）式をφにつ
いて解いて、 φ＝２×ｔａｎ^-1［Ｐ／（２×△Ｚ）］＝２×ｔａｎ^-1［２×（２×１０）］＝１１．４［ｄｅｇ］となる。つまり、走査角φ＝５［ｄｅｇ］で粗計測して
粗い分解能△Ｚ＝２３ｍｍで離隔距離Ｚ＝約１００ｍｍ
を得ておき、次に走査角φ＝１１．４［ｄｅｇ］に変更
して細かい分解能△Ｚ＝１０ｍｍで離隔距離Ｚを計測し
直すことができる。

【００５０】また、請求項１０記載の位置計測方法は、
請求項３記載の位置計測方法において、無人搬送車に搭
載したレーザスキャナにより、無人搬送車が走行する現
場の壁や移動ラックに貼付したマークを走査することに
より、無人搬送車の走行方向の位置を認識する。

【００５１】また、請求項１１記載の位置計測方法は、
請求項１０記載の位置計測方法において、マークに組み
込まれているラベル貼付位置情報を読み取ってマークを
走査しているレーザスキャナの大まかな走行方向の位置
を認識し、さらに走査角とマークの反射または非反射の
数でマークとの位置関係を計測してレーザスキャナの詳
細な位置を認識する。

【００５２】これにより、最初にラベルの大きさ程度の
分解能で走行方向の位置計測が行われ、次にマークの数
で詳細に走行方向の位置が計測される。

【００５３】例えば、無人搬送車に搭載されたレーザス
キャンが「０１１００１００」というラベル貼付位置情
報（データコード）を読み取ると、無人搬送車の現在の
走行位置が基準点から例えば１０ｍであることが分か
り、さらに、この「０１１００１００」というデータコ
ードが組み込まれた幅１００ｍｍのバーコード（マー
ク）に対するレーザスキャナの位置（レーザ走査方向の
位置関係であり、その基準はバーコードが印刷されてい
るラベルの端点であってもよいし、中央であってもよ
い）が計測できるので、その値が例えば２５ｍｍとすれ
ば、無人搬送車は壁の基準点に対して走行方向に１０ｍ
＋２５ｍｍ＝１０ｍ２５ｍｍの場所に位置しているこ
とがわかる。

【００５４】なお、このような誘導走行用のバーコード
が貼付されていない場所を走行する場合や、無人搬送車
が旋回することによってこれに搭載されているレーザス
キャナのレーザがバーコードに照射されないような場合
には、無人搬送車に搭載されたジャイロや車輪のコンコ
ーダの出力値を用いて自律走行するようにする。

【００５５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図８以下に
基づいて説明する。図８はバーの印刷ピッチが一定のバ
ーコードの例を示すもので、太いバーが「１」、細いバ
ーが「０」と定義している。このバーコードでは「１０
１０１」というコードを表現しており、以後の説明でバ
ーコードの開始を表すスタートコードとして取り扱う。

【００５６】図９にて本発明の計測原理を説明する。レ
ーザスキャナ１３より出射したレーザにて対向している
マーク、ここではバーコード５を走査する。走査がバー
コード５にかかると図１で説明した手段を用いて、図９
で示したような受信信号が得られる。

【００５７】スタートコードを検出した時点から既定の
走査角（視野角）φを設定する。この走査角φ内で検出
したバー非反射信号の数をカウントする。図９に示した
例では、受信信号のＨｉｇｈのカウント数Ｎ（Ｚ）８が
得られる。次に、上出した（２）式（下記）を用いて離
隔距離Ｚを算出すればよい。Ｚ＝［Ｎ（Ｚ）／｛２×ｔａｎ（φ／２）｝×Ｐ］…（２）

【００５８】図１０は位置計測に用いるレーザスキャナ
１３の内部のハード構成の一例を示すものである。この
図において、図１で示した構成部材と同一のものは同一
符号を付して説明する。光源１から出射されたレーザは
ポリゴンミラー４にてバーコード５を走査し、バーコー
ド５からの反射信号は受光センサ８にて受信され、その
出力であるアナログ信号を増幅器９で増幅する。次に、
反射強度しきい値で設定した電圧よりも大きいか小さい
かが反射有無判定器１０で判定し、デジタル信号を得
る。このデジタル信号のＨｉｇｈ区間の幅（太いか
（１）細いか（０））を太細判定器２０にて認識するこ
とによってコード化することができる。

【００５９】その方法を図１１を参照しながら説明す
る。図１０の太細判定器２０には、クロック発生器２１
からのクロックと反射有無判定器１０からのデジタル化
した受信信号が入力される。そこで、スタートコード最
初の受信信号のＨｉｇｈ区間の幅を知るために、クロッ
クにてカウントする。図示してないが、一般のカウンタ
ＩＣのゲート入力に受信信号を接続することにより、簡
単にこの機能を得ることができる。

【００６０】ここでカウント値Ｎは太いバーのカウント
値であり、例えば、その０．７５倍を基準値としてその
後のＨｉｇｈ信号の幅のカウント値を比較していけば、
Ｎ×０．７５より大のときに太いバー（１）、Ｎ×０．
７５より小のときに細いバー（０）と判断でき、
（１），（０）のコードを時系列信号として得ることが
できる。

【００６１】さらに図１０において、太細判定器２０の
出力は入力データ用５ビットシフトレジスタ２２に入力
される。一方、参照用５ビットレジスタ２３には予めス
タートコード「１０１０１０１」が設定されている。こ
の両レジスタ２２，２３のコードを比較して、これが一
致した時がスタートコードを検出した時点となる。

【００６２】一方、クロック積算値設定器２４には走査
角（視野角）φに相当する値Ｎφが設定される。例え
ば、クロックがｆ＝１００ＫＨｚ、走査角（視野角）が
φ＝５［ｄｅｇ］、ポリゴンミラー回転速度がｒ＝１０
回転／ｓｅｃとすればＮφ＝ｆ［Ｈｚ］×φ［ｄｅｇ］／（３６０［ｄｅｇ］×ｒ［回転／ｓ］） …（４）＝１０００００×５／（３６０×１０）＝１３９となる。

【００６３】クロックカウンタ２５はクロック発生器２
１からのクロックを入力とし、その積算値（カウント
値）がクロック積算値設定器２４と一致したならば一致
信号を出力する。この一致信号はバー本数カウントスト
ップ信号としてバー本数カウンタ２６に作用し、受信信
号のパルスをカウントする機能を持ち、スタートコード
検出で励起するバー本数カウンタ２６のカウントが停止
するようになっている。

【００６４】このような構成で、スタートコード直後に
設定した走査角（視野角）φの間に何本のバー（非反
射）が検出されたかを知ることができる。そしてこのと
きのカウントしたバー本数がバー本数／離隔距離変換器
２７に入力され、ここで上記（２）式の演算が行われて
離隔距離Ｚのデータが出力される。

【００６５】なお、上記バー本数／離隔距離変換器２７
での上記（２）式の算出ができる機能を、例えばＣＰＵ
でプログラム計算してもよいし、ＲＯＭを用いてこれの
アドレスがバーの本数であり、記憶してあるデータが離
隔距離Ｚというように実現して、離隔距離データを出力
されることができる。上記図１０及び図１１を用いた説
明における計測フローは概略図１２に示すようになる。

【００６６】上記走査角（視野角）φは離隔距離情報に
よって可変とすることができる。上記したように、無人
搬送車に内蔵されているバッテリを充電するためには、
地上側の自動充電器の電源端子と無人搬送車の電源端子
とを正確に位置合わせする必要がある。

【００６７】この場合、位置計測としては、互いに接近
すればするほど離隔距離Ｚの計測の分解能△Ｚが高いこ
とが要求される。そこで、この実施の形態では、走査角
φ１で粗計測して粗々離隔距離を求め、次の計測で、走
査角φ２として細計測を行う。この方法を実現する回路
ブロック図としては図１０において鎖線で示したように
バー本数／離隔距離変換器２７の出側にＣＰＵ２８を介
装し、このＣＰＵ２８の出側をクロック積算値設定器２
４に入力する。

【００６８】このＣＰＵ２８はまず予め決めてある走査
角φ１に相当するクロック積算値をセットする。これに
より、第１回目の離隔距離計測値Ｚ（粗計測値）の計測
が行われる。次に、この計測値Ｚを読み取り、新たな細
計測のための走査角φ２に相当するクロック積算値をセ
ットする。設計上、最大の離隔距離をＺｍａｘ＝３００
ｍｍ、走査角φによる走査線の長さを２６ｍｍ程度（こ
れはバーコードの大きさによって決まる）にしたけれ
ば、最初の走査角φ１は上述したようにφ１＝５ｄｅｇ
となる。この走査角φ１で計測した結果、粗々Ｚ１００
ｍｍと算出されたとする。走査線の長さを一定に保つと
いう規則で考えて、離隔距離Ｚと走査角φとは反比例す
るので、次の走査角はφ２＝１５ｄｅｇとなる。

【００６９】これにより、分解能△Ｚは、ｔａｎ（φ２／２）／ｔａｎ（φ１／２）＝約３と、３倍向上することになる。通常、これ以上走査角φ
を変えても大きな改善は望めないので、走査角φの変更
は１回のみで十分である。

【００７０】次に、マークの反射または非反射の数を小
数点以下まで求めて、位置計測方法における計測結果の
分解能を向上させるための説明を図１３にて行う。ま
ず、分解能の現実的な限界を考察する。壁や移動ラック
から無人搬送車がどの程度離れて走行するかを考慮して
離隔距離Ｚの最大値Ｚｍａｘを３００ｍｍとする。

【００７１】また、バーコードが印刷されたラベルを移
動ラックの横梁に貼付することを想定して、その横梁の
幅が１００ｍｍ程度であるからバーコードの幅はせいぜ
い７０ｍｍ程度にしたい。一方バーコードのスタートコ
ードやストップコードの幅の分を除いてやると、離隔距
離計測用に残された幅は５０ｍｍ程度となり、Ｚｍａｘ
＝３００ｍｍにて走査角（視野角）φで走査される幅が
この５０ｍｍ以下とならねばならない。よって２×３００×ｔａｎ（φ／２）＜５０という不等式が成立する。φについて解くと、 φ＜２×ｔａｎ^-1（５０／２／３００）＜９．５［ｄｅｇ］となり、走査角（視野角）の最大値はφｍａｘ＝９．５
となる。

【００７２】一方、Ｚｍａｘ＝３００ｍｍのとき現状の
レーザスキャナの能力（レーザの焦点半径の制約）から
考えて、バーの印刷ピッチの最小値はＰｍｉｎ＝２ｍｍ
程度である。これらφｍａｘ、Ｐｍｉｎを、離隔距離Ｚ
の計測分解能を求める（３）式 △Ｚ＝Ｐ／｛２×ｔａｎ（φ／２）｝…（３）に代入して分解能の最小値を求めると、 △Ｚｍｉｎ＝Ｐｍｉｎ／｛２×ｔａｎ（φｍａｘ／２）｝＝２／｛２×ｔａｎ（９．５［ｄｅｇ］／２）｝＝１２ｍｍとなり、離隔距離Ｚは１２ｍｍ以上の細かさでは計測で
きないことになる。さらに分解能を向上させ、すなわ
ち、最小値を小さくして、細かく計測できるようにして
無人搬送車を精度よく誘導走行させるためには次のよう
な手段を用いる。

【００７３】これは、バーの印刷ピッチＰの制約をなく
す方法である。先に、スタートコードの幅をレーザスキ
ャナ内で発生しているクロックのカウントで調べる方法
を説明した。この方法は、バーコード情報をレーザスキ
ャナで読み取る一般的な用途で用いられている方法であ
る。

【００７４】これによると、太いバーのクロック数はＮ
と求められるので、細いバーのクロック数はＮ／２とな
る。太いスペースのクロック数をＮ、細いスペースのク
ロック数をＮ／２というようにバーと同じ規則にすると
バーのピッチＰはＰ＝Ｎ×１．５である。

【００７５】そこで、既定の走査角（視野角）φ内で最
後に受信したバー、例えば、図９に示したバーコードの
８番目（細いバー）を読み取って、図１３に示すように
この８番目のバーの受信信号の立ち上がり信号から、走
査角（視野角）φの終了までのクロックのカウント数を
Ｍとする。このカウント数Ｍは、走査角（視野角）φ内
でのバー本数の端数であり、この端数のクロック数Ｍが
上記バーのピッチＰの占める割合をＭ／（Ｎ×１．５）
で求めることにより走査角（視野角）φ内で検出したバ
ーの本数の小数点以下まで求めることができる。

【００７６】例えば図１１において、Ｍは４であり、図
１１に示すようにＮは５であるから、端数の本数はＭ／（Ｎ×１．５）＝４／（５×１．５）＝０．５３（本）となり、これに既にカウントされているバーの本数８本
を加算することにより、既定の走査角（視野角）φ内で
検出したバーの本数は８．５３本であると求められる。
このことは、計測の分解能がクロックの周波数に依存す
る程度まで向上したことになる。これらの計算は図１０
においてＣＰＵ２８にて行われる。

【００７７】これを壁面に沿って走行する無人搬送車の
場合にあてはめると次のようになる。すなわち、離隔距
離ＺをＺ＝３００ｍｍ、バーのピッチＰをＰ＝２ｍｍ、
ポリゴンミラーの回転数ｒをｒ＝１０回転／ｓｅｃとす
ると、まず１秒間に走査する半径３００ｍｍの円周長Ｌ
はＬ＝２×π×Ｚ×ｒ＝２×π×３００×１０＝約１９０００（ｍｍ）この回転速度でピッチＰを走査することから、バーによ
る非反射受信信号の周波数ｆｂは、ｆｂ＝Ｌ／Ｐ＝１９００／２＝９．５（ＫＨｚ）と計算できる。ところが、クロックは数１００ＫＨｚ程
度の周波数は容易に得られるので、結局、数１０倍の分
解能向上を実現することができ、無人搬送車が、壁や移
動ラックからどれだけ離れて走行しているかを細かく計
測でき、ひいては精度よく誘導走行させることができ
る。

【００７８】以上の説明では、バー（非反射）の本数で
説明したが、もちろんスペース（反射、受信信号のＬｏ
ｗ）の本数をカウントするようにすることも簡単に実現
できる。

【００７９】本発明方法に用いられるバーコードには、
図９で示したスタートコード以外の部分のデータコード
部分に上述したラベル貼付位置情報を組み込むことがで
きる。

【００８０】図１４に示したように、データコード終了
後の位置にストップコード、例えばスタートコードと同
じ「１０１０１」を形成しておき、走査角（視野角）φ
の範囲内、つまり図１０で示したクロックカウンタ２５
の値が、クロック積算値設定器の設定値の値より小さい
ときに、再び両レジスタ２２，２３が一致することでス
トップコードが検出された場合に、計測範囲を越えてい
るという信号を出すこともできる。

【００８１】また図１５に示したように、レーザスキャ
ナ１３の走査開始位置から始まる既定の走査角（視野
角）φのなかでバーの本数が何本あるかをカウントする
ことによって、レーザ走査方向におけるレーザスキャナ
１３とバーコードとの位置関係を知ることもできる。こ
れはレーザスキャナ１３に対してバーコードが走査方向
左方向に存在していればカウント数が増加し、右方向に
存在していればカウント数は減少する計測原理である。

【００８２】次に、バーコード自体の用途または種別の
情報をデータコードとして組み込んだバーコードをマー
クとして用いる場合のバーコードの用途や種別の例を以
下に示す。

【００８３】（１）無人搬送車の走行用として、略連続
的に壁やラックに貼付されたバーコード。これは、上述
した実施の形態のように、壁やラックからの距離が一定
になるように無人搬送車を誘導走行させるためのバーコ
ードである。

【００８４】（２）在庫管理用として、ラックの列、
連、段のアドレスを示すべくラックの横梁に貼付するバ
ーコード。これはラックのどこに荷を収納したかを管理
するためのバーコードである。

【００８５】（３）パレットの個別認識を行うために、
パレット穴間に貼付されたバーコード。これはあるパレ
ットにどの荷が積載されているかを管理するためのバー
コードである。

【００８６】（４）読み取るべき無人搬送車を指定する
ためのバーコード。例えばＡ，Ｂ，Ｃという３台の無人
搬送車が同一の現場で稼動しているときに、「Ａ」の無
人搬送車のみに読み取らせたいバーコードがあれば
「Ａ」をデータコードに組み込む。また「Ｂ」，「Ｃ」
の両無人搬送車に読み取らせたバーコードであれば「Ｂ
Ｃ」をデータコードに組み込む。このようにすることに
より、無人搬送車ごとに選別した情報を与えることがで
きるようになる。これは、特に、無人搬送車の形や作業
内容がそれぞれ異なる場合や、時間帯によってある無人
搬送車だけの動きを変更したい場合に有効である。ま
た、有人のフォークリフトが読み取るべきバーコード
と、無人搬送車が読み取るべきバーコードとの区別を行
うこともできる。

【００８７】（５）有人フォークリフトの稼動状況把握
のためのバーコード。これは、フォークリフトの下部に
レーザスキャナを取り付けておき、フォークリフトが走
行する現場の壁やラックの下部に貼付したバーコードを
読み取る。その読み取ったデータ（バーコードの貼付位
置）と読み取った時刻（別途用意した時計の出力）とを
一組にして、地上側の管理コンピュータに無線などの手
段を用いて報知すれば、１日の稼動状況の把握や、時間
帯による混雑状況や作業員の勤務状態の把握を行うこと
ができる。

【００８８】このようなバーコードの用途や種別の例に
おいて、特に有用なのは、在庫管理用、無人搬送車走行
用、有人フォークリフト稼動状況管理用のバーコードを
ラック最下段に混在して貼付し、どの目的のバーコード
であるかの識別が必要になる場合である。

【００８９】上記各実施の形態において、バーまたはス
ペースのピッチが一定であるバーコードをマークとして
用いた例で説明したが、このバーコードは、ピッチが一
定ではなく、所定の規則で設定されている場合でも位置
計測を実現することが可能である。

【００９０】例えば、バー幅が太い場合（データが
「１」）には、次のバーまでの間隔がＰ１、バー幅が細
い場合（データ「０」）には次のバーまでの間隔がＰ
２、という規則でバーコードが構成されているとする。
図１６にその例を示す。データコードのデコード時に
は、既に検出したバーの太い／細いが判明しているの
で、この情報を利用すれば、走査角φ内で検出されたバ
ーに関して、太いバーの本数Ｎｗと細いバーの本数Ｎｎ
がわかる。走査角φ内で検出したバーの本数Ｎ（Ｚ）
は、Ｎ（Ｚ）＝Ｎｗ＋Ｎｎ一方、走査角φによる走査線の長さＬで等式を作ると、Ｌ＝２×Ｚ×ｔａｎ（φ／２）＝Ｐ１×Ｎｗ＋Ｐ２×Ｎｎ…（５）よって、Ｚについて解くとＺ＝（Ｐ１×Ｎｗ＋Ｐ２×Ｎｎ）／（２×ｔａｎ（φ／
２））Ｐ１，Ｐ２，φは既知であり、Ｎｗ，Ｎｎは計測値であ
るためＺは（５）式で求めることができる。

【００９１】また、上記各実施の形態において、スター
トコードを検出した後、バーの本数をカウントする方法
は、バーコード以外の反射または非反射が存在した場合
に、誤ってカウントを開始することを未然に防ぐという
効果がある。しかし、レーザスキャナが走査している対
象が、バーコードのみであるという好条件下では、最初
に検出したバーからの本数を数えるようにしても、本発
明の目的を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的なレーザスキャナの構成及び作用を示す
概略的な説明図である。

【図２】従来の位置計測装置を示す構成説明図である。

【図３】図２で示す位置計測装置による位置計測方法を
示す作用説明図である。

【図４】計測用の２本のバーの間に汚点があって誤った
計測結果をもたらす場合の説明図である。

【図５】計測用の２本のバーの間にデータコードを組み
込んだバーコードを示す説明図である。

【図６】無人搬送車の走行状態を示す側面図である。

【図７】無人搬送車の走行状態を示す平面図である。

【図８】バーの印刷ピッチが一定のバーコードを示す説
明図である。

【図９】本発明の計測原理を示す説明図である。

【図１０】本発明方法に用いる位置計測装置の構成説明
図である。

【図１１】バーの読み取り受信信号とクロックのカウン
トとの関係を示す説明図である。

【図１２】計測フローの概略を示すフローチャートであ
る。

【図１３】分解能を向上させるため計測方法を示す説明
図である。

【図１４】ストップコードを組み込んだバーコードを示
す説明図である。

【図１５】走査開始位置からバーをカウントする場合を
示す説明図である。

【図１６】バーのピッチが所定の規則で設定されている
バーコードの一例を示す説明図である。

【符号の説明】

１…光源２…光学部３…投光レンズ４…ポリゴンミラー５…バーコード６…集光レンズ７…光電変換部８…受光センサ９…増幅器１０…反射有無判定器１１…デコード処理部１２…データ出力部１３…レーザスキャナ１４…マーク１４ａ，１４ｂ…バー１４ｃ…汚れ１４ｄ…データコード１５…壁１６…無人搬送車２０…太細判定器２１…クロック発生器２２…入力データ用５ビットシフトレジスタ２３…参照用５ビットシフトレジスタ２４…クロック積算値設定器２５…クロックカウンタ２６…バー本数カウント２７…バー本数／離隔距離変換器２８…ＣＰＵ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ０６Ｋ 7/10 Ｇ０１Ｓ 17/02 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザスキャナと、レーザスキャナに対
向しているマークとの位置関係を計測する方法におい
て、レーザスキャナの既定の走査角内で検出したマーク
の反射または非反射の数に基づいてマークとレーザスキ
ャナとの間の離隔距離を計測することを特徴とする位置
計測方法。
【請求項２】レーザスキャナと、レーザスキャナに対
向しているマークとの位置関係を計測する方法におい
て、バーコードのデータコードを読み取るレーザスキャ
ナに、レーザスキャナの既定の走査角内で検出したマー
クの反射または非反射の数を計数するカウンタを含むこ
とを特徴とする位置計測装置。
【請求項３】レーザスキャナと、レーザスキャナに対
向しているマークとの位置関係を計測する方法におい
て、レーザスキャナの既定の走査点から始まり、既定の
走査角内で検出したマークの反射または非反射の数に基
づいて、マークに対するレーザスキャナのレーザ走査方
向の位置を計測することを特徴とする位置計測方法。
【請求項４】請求項１または３記載の位置計測方法に
おいて、マークの反射または非反射の繰り返しピッチに
相当する内部クロック積算数に基づいて、マークの反射
または非反射の数を小数点以下まで求めることを特徴と
する位置計測方法。
【請求項５】請求項１または３記載の位置計測方法に
おいて、複数のバーまたはスペースで構成し、それらバ
ーまたはスペースのピッチを一定としたバーコードをマ
ークとして用いたことを特徴とする位置計測方法。
【請求項６】請求項５記載の位置計測方法において、
バーコードが印刷されるラベルに、ラベルとレーザスキ
ャナとの間の離隔距離を計測するためのバーコードと、
データコード表現するバーコードを組み込んだバーコー
ドを用いたことを特徴とする位置計測方法。
【請求項７】請求項６において、データコードがバー
コードラベルの貼付位置情報、バーコード自体の用途ま
たは種別の情報の少なくとも１つであるバーコードを用
いることを特徴とする位置計測方法。
【請求項８】請求項１記載の位置計測方法において、
固有のマークの反射または非反射パターンを検出した走
査点から、レーザスキャナの既定の走査角内で検出した
マークの反射または非反射の数に基づいて離隔距離を計
測し、また、別の固有のマークの反射または非反射のパ
ターンを検出することにより離隔距離の計測範囲を越え
ていると判断することを特徴とする位置計測方法。
【請求項９】請求項１記載の位置計測方法において、
レーザスキャナの既定の走査角を、離隔距離情報によっ
て可変にしたことを特徴とする位置計測方法。
【請求項１０】請求項３記載の位置計測方法におい
て、無人搬送車に搭載したレーザスキャナにより、無人
搬送車が走行する現場の壁や移動ラックに貼付したマー
クを走査することにより、無人搬送車の走行方向の位置
を認識することを特徴とする位置計測方法。
【請求項１１】請求項１０記載の位置計測方法におい
て、マークに組み込まれているラベル貼付位置情報を読
み取ってマークを走査しているレーザスキャナの大まか
な走行方向の位置を認識し、さらに走査角とマークの反
射または非反射の数でマークとの位置関係を計測してレ
ーザスキャナの詳細な位置を認識することを特徴とする
位置計測方法。