JPH1068635A - 光学的位置検出装置 - Google Patents
光学的位置検出装置Info
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- JPH1068635A JPH1068635A JP9148552A JP14855297A JPH1068635A JP H1068635 A JPH1068635 A JP H1068635A JP 9148552 A JP9148552 A JP 9148552A JP 14855297 A JP14855297 A JP 14855297A JP H1068635 A JPH1068635 A JP H1068635A
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- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
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- G01S7/4818—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements using optical fibres
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- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 標的物の角度位置を光学的に検出して決定す
る光学的位置検出装置及び方法に関し、高度の光学的性
能や機械的精度を要せず、簡単な構造で、安定かつ正確
な角度位置の決定を行ない得るようにすること。 【解決手段】 本発明においては、一対の光学センサが
用いられ、これらの検出領域が少なくとも一部において
重なるようにし、これによって全検出領域が規定され
る。全検出両域内の標的物から投射又は反射された光が
これらの光学センサで検出され、各センサより検出した
量に応じた信号が送出され、それら両センサからの相対
信号に基づいて標的物の角度位置が決められる。この角
度位置が決められると、センサのセンターラインに対し
て平行又は直角のラインから標的物までの距離が、他の
条件値が既知の場合に算出される。
る光学的位置検出装置及び方法に関し、高度の光学的性
能や機械的精度を要せず、簡単な構造で、安定かつ正確
な角度位置の決定を行ない得るようにすること。 【解決手段】 本発明においては、一対の光学センサが
用いられ、これらの検出領域が少なくとも一部において
重なるようにし、これによって全検出領域が規定され
る。全検出両域内の標的物から投射又は反射された光が
これらの光学センサで検出され、各センサより検出した
量に応じた信号が送出され、それら両センサからの相対
信号に基づいて標的物の角度位置が決められる。この角
度位置が決められると、センサのセンターラインに対し
て平行又は直角のラインから標的物までの距離が、他の
条件値が既知の場合に算出される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、標的物の角度位置
を光学的に検出する装置及び方法に係り、特に、装置の
センターラインに関して光を投射又は反射する標的物に
対する横方向の偏位（オフセット）角度の三角関数によ
る正接（タンジェント）を決定するための装置及び方法
に関するものである。
を光学的に検出する装置及び方法に係り、特に、装置の
センターラインに関して光を投射又は反射する標的物に
対する横方向の偏位（オフセット）角度の三角関数によ
る正接（タンジェント）を決定するための装置及び方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】多くの
生産機械の動作、特にフィードバック制御に依存する動
作において移動量の測定は重要である。このような工業
上の設備において光学センサで代表される光学的検出装
置は、非接触で測定ができ、又、電気及び磁気の影響を
比較的受けないので極めて有用である。
生産機械の動作、特にフィードバック制御に依存する動
作において移動量の測定は重要である。このような工業
上の設備において光学センサで代表される光学的検出装
置は、非接触で測定ができ、又、電気及び磁気の影響を
比較的受けないので極めて有用である。
【０００３】今日において、固定した装置に用いられる
多くの型式の光学センサが依存し、標的物の存在の検
出、すなわち標的物の有無の検出あるいは標的物までの
距離の測定、すなわち距離測定検出などに用いられてい
る。以下に説明する公知資料としての米国特許は、この
種のいくつかの型式の光学センサを開示している。
多くの型式の光学センサが依存し、標的物の存在の検
出、すなわち標的物の有無の検出あるいは標的物までの
距離の測定、すなわち距離測定検出などに用いられてい
る。以下に説明する公知資料としての米国特許は、この
種のいくつかの型式の光学センサを開示している。
【０００４】米国特許第４，８６５，４４３号（Howe e
t al.）には、移動量検出の光学センサが開示されてい
る。このセンサは、反射面とセンサとの間の実質的直線
距離を算出するために、拡散面から反射した光の逆二乗
法による減衰を利用している。このセンサは共線的（co
-linearly）に設けられた２つの光センサを有し、これ
らの光センサの端部が離れた標的物及びレーザまたは視
準光源からそれぞれ異なる距離となるように配置されて
いる。しかし、このセンサは、標的物がセンサと実質的
に同一直線上に位置する場合のみ、その距離を決定でき
る構成である。
t al.）には、移動量検出の光学センサが開示されてい
る。このセンサは、反射面とセンサとの間の実質的直線
距離を算出するために、拡散面から反射した光の逆二乗
法による減衰を利用している。このセンサは共線的（co
-linearly）に設けられた２つの光センサを有し、これ
らの光センサの端部が離れた標的物及びレーザまたは視
準光源からそれぞれ異なる距離となるように配置されて
いる。しかし、このセンサは、標的物がセンサと実質的
に同一直線上に位置する場合のみ、その距離を決定でき
る構成である。
【０００５】米国特許第５，０５６，９１３号（Tanaka
et al.）には複数の光源を用いた光学センサが開示さ
れ、この光源は標的物に対するそれぞれの距離の関数と
して変化する光学特性を有するようになっている。距離
は、これらの光源を物理的に異なる位置に設けることに
よって、あるいは光源からの光ビームをレンズ又は二色
性ミラーで操作することによって変化する。しかし、こ
のセンサは直線距離を決定するのにのみ有用である。
et al.）には複数の光源を用いた光学センサが開示さ
れ、この光源は標的物に対するそれぞれの距離の関数と
して変化する光学特性を有するようになっている。距離
は、これらの光源を物理的に異なる位置に設けることに
よって、あるいは光源からの光ビームをレンズ又は二色
性ミラーで操作することによって変化する。しかし、こ
のセンサは直線距離を決定するのにのみ有用である。
【０００６】米国特許第５，１９６，６８９号（Sugita
et al.）には標的物検出装置が開示されており、ここ
では２つ又はそれ以上の受光器が設けられ、それらが部
分的に重なって標的物検出領域を形成するように位置付
けられている。円錐形状の光検出領域が各部に分けられ
ている。そして、各部は異なる受光器又は１セットの受
光器が光を検出する領域を表わす。標的物の位置は、全
体の検出領域において、標的物がどの部分におかれてい
るかを確認することにより決定される。しかし、この検
出装置は、標的物がどの領域にあるかを決めることはで
きるが、１つの領域内の特定の位置を決めることはでき
ない。
et al.）には標的物検出装置が開示されており、ここ
では２つ又はそれ以上の受光器が設けられ、それらが部
分的に重なって標的物検出領域を形成するように位置付
けられている。円錐形状の光検出領域が各部に分けられ
ている。そして、各部は異なる受光器又は１セットの受
光器が光を検出する領域を表わす。標的物の位置は、全
体の検出領域において、標的物がどの部分におかれてい
るかを確認することにより決定される。しかし、この検
出装置は、標的物がどの領域にあるかを決めることはで
きるが、１つの領域内の特定の位置を決めることはでき
ない。
【０００７】又、他の型式のものとして、全反射器の、
現在遮断されている割合を示す可変信号出力レベルを送
出する型式の光学センサも知られている。このセンサ
は、標的物の可変範囲が、視認領域に向かって有効なセ
ンサの検出角度が６０度程度に限られる。従って、その
ような単一の検出器は光源の変化に極めて敏感であり、
非常に限られた真に直線的な位置データしか送出できな
いのである。又、標的物に対する角度を光学的に測定す
る移動又は回転型のレーザ・スキャナも公知である。し
かし、従来のいずれの光学センサ等の光学的検出装置
は、固定又は非回転のセンサ・アッセンブリを用いて光
学的標的物の角度ないし横方向位置を測定することがで
きない。
現在遮断されている割合を示す可変信号出力レベルを送
出する型式の光学センサも知られている。このセンサ
は、標的物の可変範囲が、視認領域に向かって有効なセ
ンサの検出角度が６０度程度に限られる。従って、その
ような単一の検出器は光源の変化に極めて敏感であり、
非常に限られた真に直線的な位置データしか送出できな
いのである。又、標的物に対する角度を光学的に測定す
る移動又は回転型のレーザ・スキャナも公知である。し
かし、従来のいずれの光学センサ等の光学的検出装置
は、固定又は非回転のセンサ・アッセンブリを用いて光
学的標的物の角度ないし横方向位置を測定することがで
きない。
【０００８】従って、本発明の目的は、光学センサの装
置のセンターラインに対して標的物の角度位置を測定す
ることのできる光学的検出装置を提供するにある。
置のセンターラインに対して標的物の角度位置を測定す
ることのできる光学的検出装置を提供するにある。
【０００９】本発明の他の目的は、高度の光学的性能や
機械的精度を要することなく簡単な構造で標的物の角度
位置を決定することのできる光学的検出装置を提供する
にある。
機械的精度を要することなく簡単な構造で標的物の角度
位置を決定することのできる光学的検出装置を提供する
にある。
【００１０】又、本発明の他の目的は、標的物の反射特
性や瞬間的な照明力に依存することなく、標的物の角度
位置を安定かつ正確に決定することのできる光学的検出
装置を提供するにある。
性や瞬間的な照明力に依存することなく、標的物の角度
位置を安定かつ正確に決定することのできる光学的検出
装置を提供するにある。
【００１１】更に本発明の他の目的は、装置の検出領域
のセンターラインに関して標的物の角度を決めるととも
に該センターラインからの標的物の距離又は検出装置か
らの距離を、他の条件量を知ることにより決める方法を
提供するにある。
のセンターラインに関して標的物の角度を決めるととも
に該センターラインからの標的物の距離又は検出装置か
らの距離を、他の条件量を知ることにより決める方法を
提供するにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】本発明
は、標的物の角度位置を光学的に検出して決定する装置
及び方法を提案するものであり、本発明においては、２
つの光学センサが設けられ、これら対をなす光学センサ
の検出領域が少なくとも一部においてオーバーラップ、
すなわち重なるように構成される。そして、この重なっ
た領域が本発明の検出装置における全検出領域あるいは
検出に有効な領域をなす。当該装置内の各光学センサ
は、光又は他の光学的に感知可能なもので全検出領域に
位置する標的物から発生ないしは反射された伝送信号を
検出し、検出した光量に対応する信号を発信する。そし
て、この発信された信号が、両光学センサからの相対的
信号に基づいて判定され、これによって、標的物の角度
位置が決定される。
は、標的物の角度位置を光学的に検出して決定する装置
及び方法を提案するものであり、本発明においては、２
つの光学センサが設けられ、これら対をなす光学センサ
の検出領域が少なくとも一部においてオーバーラップ、
すなわち重なるように構成される。そして、この重なっ
た領域が本発明の検出装置における全検出領域あるいは
検出に有効な領域をなす。当該装置内の各光学センサ
は、光又は他の光学的に感知可能なもので全検出領域に
位置する標的物から発生ないしは反射された伝送信号を
検出し、検出した光量に対応する信号を発信する。そし
て、この発信された信号が、両光学センサからの相対的
信号に基づいて判定され、これによって、標的物の角度
位置が決定される。
【００１３】本発明の方法によれば、一対の光学センサ
の相対的な信号の強さを判定することにより、一対の光
学センサの重なり合った検出領域により規定された領域
内での標的物の角度位置が決定される。そして一度、角
度位置が決定されると、センサ列のセンターラインに対
して直角又は平行なラインから標的物までの距離は、他
の条件値が既知であれば、算出することができる。
の相対的な信号の強さを判定することにより、一対の光
学センサの重なり合った検出領域により規定された領域
内での標的物の角度位置が決定される。そして一度、角
度位置が決定されると、センサ列のセンターラインに対
して直角又は平行なラインから標的物までの距離は、他
の条件値が既知であれば、算出することができる。
【００１４】このように本発明によれば、高度の光学的
性能や機械的精度を要することなく簡単な構造で標的物
の角度位置を安定かつ正確に決定できるものであり、上
述の本発明の目的に適う光学的位置検出装置及び方法を
提供できるものである。
性能や機械的精度を要することなく簡単な構造で標的物
の角度位置を安定かつ正確に決定できるものであり、上
述の本発明の目的に適う光学的位置検出装置及び方法を
提供できるものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の光
学的位置検出装置の一実施形態を説明する。
学的位置検出装置の一実施形態を説明する。
【００１６】図１において、１０は本発明の光学的位置
検出装置で、第１の光学センサ１２、第２の光学センサ
１４、赤外線フィルタ１６、一連の光発生器１８ａ，１
８ｂ，１８ｃ，１８ｄ及びプロセッサ８を備え光学セン
サ・アッセンブリを構成している。この実施形態では第
１及び第２の光学センサ１２，１４は赤外線フォトダイ
オードで構成されているが、この目的に適うものであれ
ば他の型式の光学検出手段でも構成し得る。この一対の
光学センサ１２，１４は異なる仕様のものでもよいが、
その感度についておおむね同一のものが望ましい。
検出装置で、第１の光学センサ１２、第２の光学センサ
１４、赤外線フィルタ１６、一連の光発生器１８ａ，１
８ｂ，１８ｃ，１８ｄ及びプロセッサ８を備え光学セン
サ・アッセンブリを構成している。この実施形態では第
１及び第２の光学センサ１２，１４は赤外線フォトダイ
オードで構成されているが、この目的に適うものであれ
ば他の型式の光学検出手段でも構成し得る。この一対の
光学センサ１２，１４は異なる仕様のものでもよいが、
その感度についておおむね同一のものが望ましい。
【００１７】各光学センサ１２，１４は所定の検出領域
を有するとともに、検出された光の角度方向の関数とし
て変化する感度を有する。このセンサの感度は、光源の
角度偏位の関数として感度曲線の形によって特徴付けら
れている。特徴的な、ばらの花びら形又はハート形ない
しはカーディオイド形の感度曲線３１，３３（図３）を
有する光学センサ１２，１４は本発明においては共通で
同様に動作する。図３は、この特徴的な感度曲線３１，
３３及び完全に円形の感度曲線３２を示す。
を有するとともに、検出された光の角度方向の関数とし
て変化する感度を有する。このセンサの感度は、光源の
角度偏位の関数として感度曲線の形によって特徴付けら
れている。特徴的な、ばらの花びら形又はハート形ない
しはカーディオイド形の感度曲線３１，３３（図３）を
有する光学センサ１２，１４は本発明においては共通で
同様に動作する。図３は、この特徴的な感度曲線３１，
３３及び完全に円形の感度曲線３２を示す。
【００１８】一対の光学センサ１２，１４は、これらの
検出領域が重なるように位置付けられている。この重な
った領域は図２に示すように本発明の装置のための全検
出領域（total sensing area）２２を規定する。投射さ
れた光の強さが距離の関数として変化するので、一対の
光学センサ１２，１４を互いに近接して配置し、標的物
２０から等距離となるように設定するのが望ましい。両
光学センサ１２，１４の相対角度位置は、その特徴的な
感度曲線と仕様の詳細に依存するが、カーディオイド形
の光学センサの好ましい角度は、図２に示すように装置
の全検出領域のセンターライン２４から各センサが外方
に約４５度の状態で全体で約９０度である。この構成に
よって、全検出領域はセンターライン２４の両側にそれ
ぞれ４５度ずつ広がる。各光学センサ１２，１４のセン
ターライン２６ａ，２６ｂが、それぞれ４５度の角度で
外側に延出しているので、９０度の全検出領域２２が形
成される。
検出領域が重なるように位置付けられている。この重な
った領域は図２に示すように本発明の装置のための全検
出領域（total sensing area）２２を規定する。投射さ
れた光の強さが距離の関数として変化するので、一対の
光学センサ１２，１４を互いに近接して配置し、標的物
２０から等距離となるように設定するのが望ましい。両
光学センサ１２，１４の相対角度位置は、その特徴的な
感度曲線と仕様の詳細に依存するが、カーディオイド形
の光学センサの好ましい角度は、図２に示すように装置
の全検出領域のセンターライン２４から各センサが外方
に約４５度の状態で全体で約９０度である。この構成に
よって、全検出領域はセンターライン２４の両側にそれ
ぞれ４５度ずつ広がる。各光学センサ１２，１４のセン
ターライン２６ａ，２６ｂが、それぞれ４５度の角度で
外側に延出しているので、９０度の全検出領域２２が形
成される。
【００１９】本発明の光学的位置検出装置には、光源を
なす光発生器１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄが光学セ
ンサ・アッセンブリの一部として任意に設けられる。こ
の光発生器は、この実施形態では赤外線ＬＥＤ（発光ダ
イオード）により構成されるが、紫外線又は可視光線発
生器などの他の型式の光学的に検出可能な発生器でもよ
い。又、この光発生器は光学センサ１２，１４と適合性
のよいものが選定される。
なす光発生器１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄが光学セ
ンサ・アッセンブリの一部として任意に設けられる。こ
の光発生器は、この実施形態では赤外線ＬＥＤ（発光ダ
イオード）により構成されるが、紫外線又は可視光線発
生器などの他の型式の光学的に検出可能な発生器でもよ
い。又、この光発生器は光学センサ１２，１４と適合性
のよいものが選定される。
【００２０】光源をなす光発生器１８ａ〜１８ｄは、光
学的位置検出装置１０内において光学センサ１２，１４
に近接して配置してもよい。どの光源から投射される光
も例えばデバイダを設置することにより光学センサ１
２，１４から隔離されるので、各センサは投射された光
が反射して戻ってくるまで該光に影響されることはな
い。この構成において、標的物２０が反射体である。こ
の目的のために任意の反射体を使用し得る。特に反射体
として好ましいのは、平坦な逆（retro）反射体又はシ
リンダ状あるいは球状の反射体で、光源から反射体への
入射光に平行に反射光が検出装置に向かって戻される構
成のものが望ましい。あるいは、標的物２０に光発生器
を設けるか、又は光発生器が当該光学的位置検出装置と
は異なる点から標的物上で反射する構成でもよい。
学的位置検出装置１０内において光学センサ１２，１４
に近接して配置してもよい。どの光源から投射される光
も例えばデバイダを設置することにより光学センサ１
２，１４から隔離されるので、各センサは投射された光
が反射して戻ってくるまで該光に影響されることはな
い。この構成において、標的物２０が反射体である。こ
の目的のために任意の反射体を使用し得る。特に反射体
として好ましいのは、平坦な逆（retro）反射体又はシ
リンダ状あるいは球状の反射体で、光源から反射体への
入射光に平行に反射光が検出装置に向かって戻される構
成のものが望ましい。あるいは、標的物２０に光発生器
を設けるか、又は光発生器が当該光学的位置検出装置と
は異なる点から標的物上で反射する構成でもよい。
【００２１】光源をなす光発生器１８ａ〜１８ｄの大き
さ、光量等は当該装置の仕様に応じて設定される。光が
光学センサ上に投射ないし反射されるか否かに拘らず、
光学センサのところにおける光の強さは、検出領域内の
いずれの標的物の位置においても、許容可能な信号−ノ
イズ比を得ることが十分にできるべきであり、かつ、ど
の光学センサにとっても、その機能を無効化する程大き
くないことである。
さ、光量等は当該装置の仕様に応じて設定される。光が
光学センサ上に投射ないし反射されるか否かに拘らず、
光学センサのところにおける光の強さは、検出領域内の
いずれの標的物の位置においても、許容可能な信号−ノ
イズ比を得ることが十分にできるべきであり、かつ、ど
の光学センサにとっても、その機能を無効化する程大き
くないことである。
【００２２】図３に示す完全に円形の感度曲線を有する
２つの光学センサを備えた装置の場合には、以下に示す
ように２つの光学センサからの相対信号（relative sig
nals）に基づき標的物の角度について三角関数で求める
簡易手段を提供する。完全に円形の感度曲線３２を有す
る光学センサは、他の型式のもののように一般的ではな
いが、例えば図示のカーディオイド形の感度曲線３１を
有するセンサは、フィルタ、レンズないしは、それらと
同様のものを介して完全円形の感度曲線３２に近似した
状態とし得る。この実施形態においては、光学センサが
カーディオイド形の感度曲線３１を有し、図１に示す取
付ブロック３０内でくぼみ２８に取付けられる。これに
よって、センサ検出領域の最端部における光はセンサか
ら遮断される。そして、この構成により、１８０度前方
の視認領域における感度曲線をおおむね円形に近似させ
ることができるので、相対的信号から標的物の角度位置
を決定するので、その算出方法を単純化することができ
る。
２つの光学センサを備えた装置の場合には、以下に示す
ように２つの光学センサからの相対信号（relative sig
nals）に基づき標的物の角度について三角関数で求める
簡易手段を提供する。完全に円形の感度曲線３２を有す
る光学センサは、他の型式のもののように一般的ではな
いが、例えば図示のカーディオイド形の感度曲線３１を
有するセンサは、フィルタ、レンズないしは、それらと
同様のものを介して完全円形の感度曲線３２に近似した
状態とし得る。この実施形態においては、光学センサが
カーディオイド形の感度曲線３１を有し、図１に示す取
付ブロック３０内でくぼみ２８に取付けられる。これに
よって、センサ検出領域の最端部における光はセンサか
ら遮断される。そして、この構成により、１８０度前方
の視認領域における感度曲線をおおむね円形に近似させ
ることができるので、相対的信号から標的物の角度位置
を決定するので、その算出方法を単純化することができ
る。
【００２３】図１に示すとともに上述した本発明の好適
な光学的位置検出装置１０において、センターライン２
４に対する標的物２０の角度位置（θ）、又はセンター
ライン２４に対し直角の全検出領域２２を角度ゼロとし
て、それを基準とする角度位置を図２より三角関数で算
出し得る。当該装置１０の全検出領域２２内の標的物２
０は、装置１０に対して一定の光の強度（Ｉ）を反射す
る。当該装置１０内のそれぞれの光学センサ１２，１４
上の光の強度Ａ，Ｂは、それぞれの偏位角度（α，β）
に応じた量の信号を送出する。これらの偏位角度（α，
β）は各光学センサ１２，１４のセンターライン２６
ａ，２６ｂと標的物２０との間の角度である。従って、
この２つの光学センサ１２，１４の出力信号は以下のよ
うに数学的に表わされる。
な光学的位置検出装置１０において、センターライン２
４に対する標的物２０の角度位置（θ）、又はセンター
ライン２４に対し直角の全検出領域２２を角度ゼロとし
て、それを基準とする角度位置を図２より三角関数で算
出し得る。当該装置１０の全検出領域２２内の標的物２
０は、装置１０に対して一定の光の強度（Ｉ）を反射す
る。当該装置１０内のそれぞれの光学センサ１２，１４
上の光の強度Ａ，Ｂは、それぞれの偏位角度（α，β）
に応じた量の信号を送出する。これらの偏位角度（α，
β）は各光学センサ１２，１４のセンターライン２６
ａ，２６ｂと標的物２０との間の角度である。従って、
この２つの光学センサ１２，１４の出力信号は以下のよ
うに数学的に表わされる。
【００２４】信号「Ａ」の大きさ：Ａ＝Ｉ・cos（α） 信号「Ｂ」の大きさ：Ｂ＝Ｉ・cos（β） ここにおいて、α＝４５−θ，β＝４５＋θ すなわち、 Ａ＝Ｉ・cos（４５−θ）及びＢ＝Ｉ・cos（４５＋θ）
【００２５】従って、余弦の加法定理からＡ，Ｂは以下
の通りとなる。 Ａ＝Ｉ・cos（45−θ）＝Ｉ・cos（45）・cos（θ）＋
Ｉ・sin（45）・sin（θ）Ｂ＝Ｉ・cos（45＋θ）＝Ｉ
・cos（45）・cos（θ）−Ｉ・sin（45）・sin（θ）
の通りとなる。 Ａ＝Ｉ・cos（45−θ）＝Ｉ・cos（45）・cos（θ）＋
Ｉ・sin（45）・sin（θ）Ｂ＝Ｉ・cos（45＋θ）＝Ｉ
・cos（45）・cos（θ）−Ｉ・sin（45）・sin（θ）
【００２６】ＡとＢの差をＡとＢの合計によって割るこ
とにより、以下の数１に示す一連の数式により、結果と
して、角度位置（θ）は三角関数の正接又は逆正接（ア
ークタンジェント）の形で表わされる。
とにより、以下の数１に示す一連の数式により、結果と
して、角度位置（θ）は三角関数の正接又は逆正接（ア
ークタンジェント）の形で表わされる。
【００２７】
【数１】
【００２８】上記のように、標的物２０の角度位置
（θ）が見出されると、装置のセンターラインからの横
方向の偏位（オフセット）距離「Ｘ」は、図２に示すよ
うに光学センサから標的物２０までのセンターラインに
沿った距離「Ｙ」について、下記の式より求められる。 Ｘ＝Ｙ・tan（θ），ここにおいてtan（θ）＝Ｘ／Ｙ
（θ）が見出されると、装置のセンターラインからの横
方向の偏位（オフセット）距離「Ｘ」は、図２に示すよ
うに光学センサから標的物２０までのセンターラインに
沿った距離「Ｙ」について、下記の式より求められる。 Ｘ＝Ｙ・tan（θ），ここにおいてtan（θ）＝Ｘ／Ｙ
【００２９】異なる感度曲線を有する光学センサについ
ても、それぞれの光学センサの曲線に対して適宜の関数
を用いることにより、角度位置及び偏位（オフセット）
距離を上記と同様にして決定することができる。標的物
の角度位置は、経験的に導かれた真理値表を含む、その
他の適宜の方法で、光学センサからの相対的信号により
決定することができる。
ても、それぞれの光学センサの曲線に対して適宜の関数
を用いることにより、角度位置及び偏位（オフセット）
距離を上記と同様にして決定することができる。標的物
の角度位置は、経験的に導かれた真理値表を含む、その
他の適宜の方法で、光学センサからの相対的信号により
決定することができる。
【００３０】本発明における光学センサを用いた光学的
位置検出装置は、例えば在来の無人車両に設置すること
ができる。これによって、無人車両が水平で直線的な軌
道を横断するオーバーヘッドコンベアに取付けられた標
的物を追跡して移動することができる。該標的物が移動
すれば、光学センサがその動きを検出して光学センサの
センターラインと標的物の位置との間の偏位（オフセッ
ト）角度に応じた信号を送出する。標的物が水平ならび
に直線状に移動するので、無人車両が走行する床、すな
わち光学センサと標的物の間の距離は一定である。従っ
て、標的物の角度偏位位置が決まると、絶対的な偏位距
離が求められ、無人車両を標的物に関して所望の位置な
いしはセンター位置に維持した状態で移動させることが
できる。
位置検出装置は、例えば在来の無人車両に設置すること
ができる。これによって、無人車両が水平で直線的な軌
道を横断するオーバーヘッドコンベアに取付けられた標
的物を追跡して移動することができる。該標的物が移動
すれば、光学センサがその動きを検出して光学センサの
センターラインと標的物の位置との間の偏位（オフセッ
ト）角度に応じた信号を送出する。標的物が水平ならび
に直線状に移動するので、無人車両が走行する床、すな
わち光学センサと標的物の間の距離は一定である。従っ
て、標的物の角度偏位位置が決まると、絶対的な偏位距
離が求められ、無人車両を標的物に関して所望の位置な
いしはセンター位置に維持した状態で移動させることが
できる。
【００３１】上述のように無人車両上に設置した本発明
の光学的検出装置は、標的物の角度偏位位置に関する信
号を送出するが、これは本件出願人に係る先の米国特許
第５，４３４，７８１号で開示したワイヤー案内型無人
車両の検出コイル装置により送出される角度偏位信号に
類似している。従って、本発明の光学的位置検出装置を
検出コイル装置と容易に交換でき、これによって無人車
両を検出コイルによるワイヤー案内型より光学案内型の
ものに変更できる。
の光学的検出装置は、標的物の角度偏位位置に関する信
号を送出するが、これは本件出願人に係る先の米国特許
第５，４３４，７８１号で開示したワイヤー案内型無人
車両の検出コイル装置により送出される角度偏位信号に
類似している。従って、本発明の光学的位置検出装置を
検出コイル装置と容易に交換でき、これによって無人車
両を検出コイルによるワイヤー案内型より光学案内型の
ものに変更できる。
【００３２】本発明の光学的位置検出装置には、図１に
示すようにレンズ、フィルタあるいは、これと同様の装
置を付加することができる。図１に示す赤外線フィルタ
１６は、赤外線の光は通すが光学センサ１２，１４を塵
やその他の物理的障害より保護する作用を果す。プロセ
ッサ８は光学センサ１２，１４からの信号を受けると標
的物の角度位置を決定する。このプロセッサ８は当該装
置１０内に一体に組込む構成でもよいが、装置１０の光
学センサ１２，１４が取付けられる無人車両などの取付
部位の一部品として設けてもよい。そして、このプロセ
ッサ８は、マイクロプロセッサあるいは個々別々の集積
回路を相互に接続して一組の制御回路としたもの等、使
用目的に適したものであれば、その型式を問わない。
示すようにレンズ、フィルタあるいは、これと同様の装
置を付加することができる。図１に示す赤外線フィルタ
１６は、赤外線の光は通すが光学センサ１２，１４を塵
やその他の物理的障害より保護する作用を果す。プロセ
ッサ８は光学センサ１２，１４からの信号を受けると標
的物の角度位置を決定する。このプロセッサ８は当該装
置１０内に一体に組込む構成でもよいが、装置１０の光
学センサ１２，１４が取付けられる無人車両などの取付
部位の一部品として設けてもよい。そして、このプロセ
ッサ８は、マイクロプロセッサあるいは個々別々の集積
回路を相互に接続して一組の制御回路としたもの等、使
用目的に適したものであれば、その型式を問わない。
【図１】本発明に係る光学センサ・アッセンブリを備え
た光学的位置検出装置の要部平面図である。
た光学的位置検出装置の要部平面図である。
【図２】図１に示す光学的位置検出装置によって標的物
を検出する動作原理を示す図である。
を検出する動作原理を示す図である。
【図３】本発明に係る光学的位置検出装置に用いられる
光学センサの２つの特徴的感度曲線及び完全に円形状の
感度曲線を示す図である。
光学センサの２つの特徴的感度曲線及び完全に円形状の
感度曲線を示す図である。
１０ 光学的位置検出装置 １２ 第１の光学センサ １４ 第２の光学センサ １６ 赤外線フィルタ １８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ 光発生器（光源） ２０ 標的物 ２２ 全検出領域 ２４ 全検出領域のセンターライン ３１，３２，３３ 感度曲線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロナルド・アール・ドレンス アメリカ合衆国，ミシガン 49770，ペト スキー，カントリー・クラブ・ロード 3737
Claims (11)
- 【請求項１】光学的位置検出装置であって、センターラ
インをもつ全検出領域を有する光学センサ・アッセンブ
リを備え、該光学センサ・アッセンブリが、第１の検出
領域を有する第１の光学センサと、第２の検出領域を有
する第２の光学センサを有し、該第１及び第２の検出領
域が重なって前記全検出領域を形成し、前記第１及び第
２の光学センサにより受信された相対的信号に基づいて
該全検出領域内で標的物の角度位置を決定する手段を更
に備えてなる装置。 - 【請求項２】前記第１の検出領域のセンターラインと前
記第２の検出領域のセンターラインとが平行でない請求
項１に記載の装置。 - 【請求項３】前記第１及び第２の光学センサは、前記全
検出領域の前記センターラインのそれぞれ反対側に配置
されてなる請求項１に記載の装置。 - 【請求項４】前記第１及び第２の検出領域の各々のセン
ターラインは前記全検出領域のセンターラインとの間で
それぞれ実質的に等しい角度を形成してなる請求項１に
記載の装置。 - 【請求項５】前記第１及び第２の光学センサは、前記全
検出領域のセンターラインに対し直角のラインに向けら
れた検出面をそれぞれ有してなる請求項１に記載の装
置。 - 【請求項６】前記標的物の角度位置は、前記全検出領域
のセンターラインに関して決定されてなる請求項１に記
載の装置。 - 【請求項７】前記第１及び第２の検出センサは、同じ型
式の光学的信号に対して応答する請求項１に記載の装
置。 - 【請求項８】前記第１及び第２の光学センサは実質的に
同一の感度特性を有する請求項１に記載の装置。 - 【請求項９】前記光学センサ・アッセンブリは、少なく
とも１つの光発生器を更に備えてなる請求項１に記載の
装置。 - 【請求項１０】前記光学センサ・アッセンブリは、少な
くとも１つの光源を更に備え、該光源は前記全検出領域
のセンターラインに対して直角の前記ラインに向かって
光を発生させてなる請求項５に記載の装置。 - 【請求項１1】標的物の角度位置を光学的に検出する方
法であって、 第１の光学センサによって、第１の光学領域を形成し、 第２の光学センサによって、前記第１の光学領域と重な
るとともに、これによって前記標的物のための全検出領
域を規定する第２の光学領域を形成し、 前記第１及び第２の光学センサによって受信された相対
的信号に基づいて前記全検出領域内において標的物の角
度位置決定し、てなる方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US1840096P | 1996-05-22 | 1996-05-22 | |
| US601018400 | 1996-05-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1068635A true JPH1068635A (ja) | 1998-03-10 |
Family
ID=21787733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9148552A Withdrawn JPH1068635A (ja) | 1996-05-22 | 1997-05-22 | 光学的位置検出装置 |
Country Status (17)
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| EP (1) | EP0809120A3 (ja) |
| JP (1) | JPH1068635A (ja) |
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| AR (1) | AR007217A1 (ja) |
| AU (1) | AU715084B2 (ja) |
| BR (1) | BR9703222A (ja) |
| CA (1) | CA2205820C (ja) |
| CZ (1) | CZ155097A3 (ja) |
| HU (1) | HUP9700915A3 (ja) |
| ID (1) | ID16970A (ja) |
| NO (1) | NO972327L (ja) |
| NZ (1) | NZ314852A (ja) |
| PL (1) | PL320103A1 (ja) |
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| DE10024156A1 (de) | 2000-05-19 | 2001-11-29 | Gerd Reime | Verfahren und Vorrichtung zur optoelektronischen Positionsbestimmung eines Gegenstands |
| US6572444B1 (en) | 2000-08-31 | 2003-06-03 | Micron Technology, Inc. | Apparatus and methods of automated wafer-grinding using grinding surface position monitoring |
| US6831263B2 (en) * | 2002-06-04 | 2004-12-14 | Intel Corporation | Very high speed photodetector system using a PIN photodiode array for position sensing |
| DE60214761T2 (de) | 2001-12-12 | 2006-12-28 | Jervis B. Webb International Co., Farmington Hills | Leitsystem und Verfahren für fahrerloses Fahrzeug |
| DE10300224A1 (de) * | 2003-01-03 | 2004-07-22 | Gerd Reime | Optoelektronische Messanordnung sowie damit versehener Drehknopf |
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| US7980808B2 (en) * | 2004-05-03 | 2011-07-19 | Jervis B. Webb Company | Automatic transport loading system and method |
| US8192137B2 (en) | 2004-05-03 | 2012-06-05 | Jervis B. Webb Company | Automatic transport loading system and method |
| US8210791B2 (en) * | 2004-05-03 | 2012-07-03 | Jervis B. Webb Company | Automatic transport loading system and method |
| JP4659414B2 (ja) * | 2004-09-01 | 2011-03-30 | アバゴ・テクノロジーズ・イーシービーユー・アイピー（シンガポール）プライベート・リミテッド | 発光ダイオード及びそれを用いる発光制御システム |
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| FR2397625A1 (fr) * | 1977-07-11 | 1979-02-09 | Radiotechnique Compelec | Senseur d'orientation muni de deux cellules solaires |
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