JPH11190630A - 移動体誘導設備における位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】全周方向にわたって同時に反射光を受光するこ
とができ、機械式回転機構も不要で信頼性も高く、動力
も不要にする。 【解決手段】予め設定されたルートに沿って自走可能な
フォークリフトと、前記ルートの周囲所定位置に配置さ
れた第１〜第３コーナーキューブと、フォークリフトに
設けられて全周にわたって投射光を照射する投光装置３
およびコーナーキューブに反射された反射光を検知する
受光装置４とを具備し、投光装置３は、半導体レーザ１
１から照射されるレーザ光を円錐形の反射投光部材１５
に軸心方向に沿って照射してリングビームを形成し、受
光装置４は、反射光を検出する受光部４ａと、受光部４
ａの信号に基づいて反射光の入射角を検出可能な入射角
検出部４ｂを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、予め設定されたル
ート、または目標物に対して自走する工場内の自動搬送
車や工場プラントの監視用やメンテナンス用のロボッ
ト、建設作業ロボットなど移動体の誘導設備において、
移動体の位置を検出する位置検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、磁気誘導式や電磁誘導式、色線誘
導式など固定誘導路を必要とする移動体の誘導形式に対
して、拡散しない平行光線の一例であるレーザー光を使
用して移動体を位置計測しつつ誘導する固定誘導路を必
要としない誘導形式が提案されている。

【０００３】このレーザー光誘導形式は、移動体に設け
られた回転式の投光装置によりレーザ光を全周方向に投
射し、移動体の周囲に配置された複数の反射部材からの
反射光を、回転式の受光装置で検出し、反射光の入射角
を求める。既知である反射部材の座標位置とこの複数の
反射光の入射角から、三角測量の原理に基づいて移動体
の位置が計測され、移動体は、このように自己位置を確
認しつつ設定経路に沿って移動される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構成によ
れば、回転式の投受光器を使用しているため、下記のよ
うな問題点があった。 １．レーザー光の回転走査により反射光を検出していく
間にも移動体が移動するために、位置の推定精度が下が
る。複数の反射光を同時に検出することができない。 ２．投受光器に機械式回転機構を採用しているため、故
障を生じる可能性があり、装置全体の信頼性が低下す
る。 ３．回転機構に動力を必要とする。

【０００５】本発明は、上記問題点を解決して、全周方
向にわたって同時に反射光を受光することができ、信頼
性も高く、動力も不要な移動体誘導設備における位置検
出装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の請求項１記載の発明は、自走可能な移動体
と、前記ルートの周囲所定位置に配置された複数の光反
射部材と、前記移動体に設けられて全周方向にわたって
投射光を照射する投光装置および光反射手段に反射され
た反射光を検知する受光装置とを具備し、投光装置を、
全周方向にわたって同時に平行光線を投射するリングビ
ームを形成可能に構成し、受光装置に、反射光を検出す
る受光部と、受光部の信号に基づいて反射光の入射角を
検出可能な入射角検出部とを設けたものである。

【０００７】上記構成によれば、投光装置によりリング
ビームを照射して複数の光反射部材の反射光を同時に受
光装置の検出部で検出し、入射角検出部により反射レー
ザ光の入射角を検知するので、投光時の移動体の位置を
高精度で検出することができる。また、投光装置および
受光装置とも、機械式回転機構が不要となり、故障を生
じることがなく、装置の信頼性を高めることができる。
さらに従来のように回転に要する動力も必要とせず、装
置が簡単となり製造コストの低減に寄与できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】ここで、本発明に係る移動体誘導
設備における位置検出装置の第１の実施の形態を図１〜
図３に基づいて説明する。

【０００９】移動体誘導設備は、図３に示すように、荷
搬出エリアでたとえば自動フォークリフト（移動体）１
を所定のルートＲに沿って走行させ、荷の搬送を行うも
ので、荷搬出エリアには、少なくとも３個所に光反射部
材である第１〜第３コーナーキューブ（コーナーリフリ
クタ）２Ａ〜２Ｃが設置されており、フォークリフト１
には、図１に示すように、全周にわたって投射光である
投光レーザー光を照射する投光装置３と、第１〜第３コ
ーナーキューブ２Ａ〜２Ｃに反射された反射光である反
射レーザー光を検出する受光装置４とが設けられてい
る。この受光装置４には、各反射レーザー光を受ける受
光部４ａと、この反射レーザー光の入射角を検出する入
射角検出部４ｂが設けられており、この入射角検出部４
ｂにより得られた入射角データから三角測量の原理でフ
ォークリフト１の位置を演算するとともに、予め入力さ
れたルートＲのデータやフォークリフト１の走行方向お
よび走行速度のデータなどに基づいてフォークリフト１
を走行制御するコンピュータからなる演算処理装置５が
設けられている。

【００１０】たとえば投光装置３は、レーザー光を垂直
上方に照射する半導体レーザ１１およびその駆動回路１
２と、半導体レーザ１１から照射されたレーザー光をコ
リメータレンズ１３および導波管１４を介して垂直軸心
ＶＬ方向から入射され、反射レーザ光を水平面上で全周
にわたるリングビームとして投射する下向き円錐形反射
面１５ａを有する反射投光部材１５とで構成される。し
たがって、時間がずれることなく３つの反射レーザー光
が同時に受光装置４に入射されるので、フォークリフト
１を高精度で検出することができる。

【００１１】受光装置４の受光部４ａは、反射投光部材
１５と同一垂直軸心ＶＬを有して水平方向に入射された
反射レーザー光を垂直上方に反射させる上向き円錐形反
射面２１ａを有する反射受光部材２１と、反射受光部材
２１から入射される反射レーザー光をレンズ２２および
投光する光のみを通過させる可視光遮断フィルタ２３を
介して撮像する撮像装置であるＣＣＤカメラ２４とで構
成される。また、入射角検出部４ｂは、図２に示すよう
に、ＣＣＤカメラ２４により得られた平面画像Ｆの反射
レーザー光Ｐａ〜Ｐｃのスポットから入射角θａ〜θｃ
を検出する画像検出装置２５により構成されている。

【００１２】上記構成において、駆動回路１２により半
導体レーザ１１から垂直上方に照射されたレーザー光
は、コリメータレンズ１３および導波管１４を介して反
射投光部材１５の円錐形反射面１５ａに入射され、この
円錐形反射面１５ａで反射された放射レーザ光がリング
ビームとして全周方向にわたって同時に放射される。

【００１３】このリングビームは３つの第１〜第３コー
ナーキューブ２Ａ〜２Ｃに当たり、正確に入射した方向
に送り返されて、受光装置４に入射される。するとこれ
ら反射レーザー光は、反射受光部材２１の円錐形反射面
２１ａに反射され、レンズ２２および可視光遮断フィル
タ２３を介してＣＣＤカメラ２４に撮像され、この画像
から画像検出装置２５により反射レーザー光Ｐａ〜Ｐｃ
の入射角θａ〜θｃが検出される。そして、画像検出装
置２５により得られた入射角データは演算処理装置５に
入力され、演算処理装置５によりフォークリフト１の位
置を演算されるとともに、予め入力されたルートＲのデ
ータやフォークリフト１の走行方向検出信号および走行
速度の検出信号などに基づいてフォークリフト１が走行
制御される。

【００１４】上記実施の形態によれば、投光装置３によ
りリングビームを照射して同時に複数の第１〜第３コー
ナーキューブ２Ａ〜２Ｃから反射した反射レーザー光を
受光装置４で同時に検出し、画像検出装置２５により反
射レーザ光の入射角を検知できるので、フォークリフト
１の位置を高精度で検出することができる。

【００１５】また、投光装置３および受光装置４とも、
機械式回転機構を有しないことから故障を生じることが
なく、装置の信頼性が高い。さらに従来のように回転に
要する動力を必要とせず、装置が簡単となり製造コスト
の低減に寄与できる。

【００１６】なお、リングビームを形成する手段として
円錐形反射面１５ａを有する反射投光部材１５を使用し
たが、光源からのレーザー光をラインビーム光を変換す
るライン形成用レンズを用いて、全周方向に同時にレー
ザービームを投射するように構成してもよい。

【００１７】図４および図５は、受光装置を変更した第
２の実施の形態を示す。上記実施の形態と同一の部材に
は同一の符号を付して説明を省略する。この受光装置３
１の受光部３１ａは、垂直軸心ＶＬを中心としてたとえ
ば９０゜ごとに４分割された円弧状の集光レンズ３２
と、第１〜第３コーナーキューブ２Ａ〜２Ｃからの反射
レーザー光が各集光レンズ３２ごとに所定の範囲内で焦
点位置に照射される４個のラインセンサである光照射位
置検出センサ３３とで構成され、３３ａは光照射位置検
出センサ３３の駆動回路である。また入射角検出部３１
ｂは、各光照射位置検出センサ３３の出力信号から第１
〜第３コーナーキューブ２Ａ〜２Ｃからの反射レーザー
光の入射角を検出する信号処理回路３４で構成される。
この光照射位置検出センサ３３には、ＰＳＤ（半導体位
置検出素子）やＣＣＤラインセンサ（電荷結合素子）な
どが使用される。

【００１８】この実施の形態によれば、上記第１の実施
の形態と同様の効果を奏するとともに、ＣＣＤカメラに
比べて受光装置３１を小型化できる。図６は、受光装置
を変更した第３の実施の形態を示す。先の実施の形態と
同一の部材には同一の符号を付して説明を省略する。

【００１９】この受光装置４１の受光部４１ａは、垂直
軸心ＶＬを中心とする円形部材４２の外周部に多数のフ
ォトダイオードやフォトトランジスタなどの半導体受光
素子（光電変換手段）４３を一定間隔毎に配列して構成
され、４３ａは半導体受光素子４３の駆動回路である。
また入射角検出部４１ｂは、これら半導体受光素子４３
の出力信号から第１〜第３コーナーキューブ２Ａ〜２Ｃ
からの反射レーザー光の入射角を検出する信号処理回路
４４により構成される。この第３の実施の形態によれ
ば、先の実施の形態と同様な効果を奏することができ
る。

【００２０】図７および図８は、受光装置を変更した第
４の実施の形態を示す。先の実施の形態と同一の部材に
は同一の符号を付して説明を省略する。この受光装置５
１の受光部５１ａは、垂直軸心ＶＬを中心とする円形部
材の外周部に多数の集光レンズ５２が一定間隔毎に配列
され、各集光レンズ５２の焦点位置に光ファイバー５３
の受光部５３ａをそれぞれ配置し、ラインセンサ（ＣＣ
Ｄ．ＭＯＳ）５４の受光面上で受光部５３ａの配置角の
展開位置に、光ファイバー５３の発光部５３Ｂを配置し
て伝送された反射レーザー光を一次元データとして出力
するように構成される。５４ａはラインセンサ５４の駆
動回路である。また入射角検出部５１ｂは、ラインセン
サ５４の出力信号により、入射角を検出する信号処理回
路５５により構成される。

【００２１】上記実施の形態によれば、先の実施の形態
と同様な効果を奏することができるとともに、集光レン
ズ５２とラインセンサ５４とを離れた位置に設置するこ
とができ、受光それぞれ５１を小型化することができ
る。

【００２２】

【発明の効果】以上に述べたごとく本発明の請求項１記
載の発明によれば、装置の検出部で検出し、入射角検出
部により反射レーザ光の入射角を検知するので、移動体
の位置を高精度で検出することができる。また、投光装
置および受光装置とも、機械式回転機構が不要となり、
故障を生じることがなく、装置の信頼性を高めることが
できる。さらに従来のように回転に要する動力も必要と
せず、装置が簡単となり製造コストの低減に寄与でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る移動体誘導設備の位置検出装置の
第１の実施の形態を示す構成図である。

【図２】同位置検出装置の受光装置の画像を示す説明図
である。

【図３】同移動体誘導設備の概略平面図である。

【図４】本発明に係る移動体誘導設備の位置検出装置の
第２の実施の形態を示す構成図である。

【図５】同位置検出装置の受光装置を示す概略平面図で
ある。

【図６】本発明に係る移動体誘導設備の位置検出装置の
第３の実施の形態を示す構成図である。

【図７】本発明に係る移動体誘導設備の位置検出装置の
第４の実施の形態を示す構成図である。

【図８】同位置検出装置の受光装置を示す一部拡大平面
断面図である。

【符号の説明】

１ フォークリフト（移動体） ２Ａ〜２Ｃ 第１〜第３コーナーキューブ（反射部材） ３ 投光装置 ４ 受光装置 ４ａ 受光部 ４ｂ 入射角検出部 ５ 演算処理装置 １１ 半導体レーザ １５ 反射投光部材 ２１ 反射受光部材 ２４ ＣＣＤカメラ ２５ 画像検出装置 ３１，４１，５１ 受光装置 ３１ａ，４１ａ，５１ａ 受光部 ３１ｂ，４１ｂ，５１ｂ 入射角検出部 ３２ 集光レンズ ３３ 光照射位置検出センサ ３４ 信号処理回路 ４３ 半導体受光素子 ４４ 信号処理回路 ５２ 集光レンズ ５３ 光ファイバー ５３ａ 入光部 ５３ｂ 出光部 ５４ ラインセンサ ５５ 信号処理回路

フロントページの続き (72)発明者 井漕 好博 大阪府大阪市住之江区南港北１丁目７番89 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 平岡 和志 大阪府大阪市住之江区南港北１丁目７番89 号 日立造船株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自走可能な移動体と、前記ルートの周囲
   所定位置に配置された複数の光反射部材と、前記移動体
   に設けられて全周方向にわたって投射光を照射する投光
   装置および光反射手段に反射された反射光を検知する受
   光装置とを具備し、 投光装置を、全周方向にわたって同時に平行光線を投射
   するリングビームを形成可能に構成し、 受光装置に、反射光を検出する受光部と、受光部の信号
   に基づいて反射光の入射角を検出可能な入射角検出部と
   を設けたことを特徴とする移動体誘導設備における位置
   検出装置。
2. 【請求項２】 受光装置の受光部に、反射投光部材と同
   一の垂直軸心を有する円錐形の反射受光部材と、この反
   射受光部材の反射光を撮像する撮像装置とを設け、 入射角検出部に、前記撮像装置により得られた画像デー
   タから反射光の入射角を検出する画像検出装置を設けた
   ことを特徴とする請求項１記載の移動体誘導設備におけ
   る位置検出装置。
3. 【請求項３】 受光装置の受光部に、反射投光部材と同
   一の垂直軸心を有する円周上に配置されて周方向に複数
   に分割された集光レンズと、各集光レンズ毎に接線方向
   に配置されたラインセンサを設け、 入射角検出部に、これらラインセンサの出力信号により
   反射光の入射角を検出する信号処理回路を設けたことを
   特徴とする請求項１記載の移動体誘導設備における位置
   検出装置。
4. 【請求項４】 受光装置の受光部に、反射投光部材と同
   一の垂直軸心を有する円周上に沿って周方向に配置され
   た多数の光電変換手段を設け、 入射角検出部に、前記光電変換手段の出力信号により反
   射光の入射角を検出する信号処理回路を設けたことを特
   徴とする請求項１記載の移動体誘導設備における位置検
   出装置。
5. 【請求項５】 受光装置の受光部に、反射投光部材と同
   一の垂直軸心を有する円周上一定間隔毎に配置された集
   光レンズと、各集光レンズ毎に受光部が配置された多数
   の光ケーブルと、前記光ケーブルの投光部が受光部の位
   置に対応して長さ方向に沿って配置されラインセンサと
   を設け、 入射角検出部に、前記ラインセンサの出力信号により反
   射光の入射角を検出する信号処理回路を設けたことを特
   徴とする請求項１記載の移動体誘導設備における位置検
   出装置。