JPH11304405A

JPH11304405A - 位置検出装置及びそれを用いた位置検出方法

Info

Publication number: JPH11304405A
Application number: JP10111762A
Authority: JP
Inventors: Takeo Omichi; 武生大道; Yasutaka Fukuya; 康隆福家
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1998-04-22
Filing date: 1998-04-22
Publication date: 1999-11-05

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成で安価なものでありながら、マー
クの位置を外乱の影響を受けずに高精度で検出すること
ができ、しかもマークの１次元位置検出，２次元位置検
出並びに３次元位置検出の全てを必要に応じて適宜に行
なうことができるような位置検出装置及びそれを用いた
位置検出方法を提供する。【解決手段】等方性を有するセンサであってかつ互い
に同じ若しくは類似の特性をもつ複数個のセンサ（例え
ば、渦電流検出センサ１０ａ〜１０ｄ）を立体的に並べ
て配置した位置検出装置（センサユニット１）を用い
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、自動走行装置（例
えば、クレーン、ＡＧＶ）等の位置検出に用られる位置
検出装置（センサ）及びその位置検出装置を用いた位置
検出方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば無軌道式クレーンの走行軌道を修
正するための装置としては各種のものが従来より提案さ
れているが、その一例としては特公平７−３８１３３
号に記載の「無軌道式クレーンの走行軌道修正装置」が
挙げられる。この装置は、無軌道式クレーンに配設され
た複数の磁気センサ（位置検出センサ）にて走行通路上
の走行基準点を検出するのに応じて走行基準点検出装置
から走行基準点信号が発生される度に、タイマをリセッ
トし、そのタイマの経過時間に対応した走行速度および
走行方向角速度を得て、それらに基いて軌道ずれを修正
するようにしたものである。すなわち、この装置では、
複数の磁気センサにより走行基準点の検出を行ない、走
行基準点の検出に応じて無軌道式クレーンの正規軌道よ
りのずれをタイマのリセット時からの経過時間の関数と
して演算し、この演算された軌道ずれ量に基づいて無軌
道式クレーンの軌道修正を行なうようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
如き従来の磁気センサを備えた走行軌道修正装置にあっ
ては、次のような問題がある。すなわち、クレーンが走
行するヤードの路面下には鉄筋が埋設されているので、
この鉄筋が磁気検出方式の磁気センサにとっては外乱要
因となるが、外乱を打ち消してセンシングをロバストに
する方策（外乱があってもセンシングを確実かつ正確に
行なうための方策）については、考慮されていないとい
う問題がある。

【０００４】また、走行基準点の検出は、クレーン進行
方向に対して直角方向（横方向）の基準点からのずれの
みを検出する１次元位置検出であるため、クレーンの走
行方向においての位置決めは、前記装置のみでは不可能
であるという問題がある。

【０００５】ところで、上述の如き磁気センサによる位
置検出方式の他に、複数の磁気センサをある間隔で一列
に並べた構成を採用し、その磁気センサの出力状態から
磁石（マーク）に対する位置を求め、センサ出力をプロ
ットしてそれらのプロット点のカーブフィッティング
（曲線のあてはめ）を行ない、当該カーブのピーク値の
位置をマークの位置として判断するようにした位置検出
方式も従来より利用されている。この位置検出方式は１
次元磁気検出方式であって、図１０に示すように、セン
サヘッド１０１と、このセンサヘッド１０１に一列状に
内蔵された複数の磁気センサ１０２と、これらの磁気セ
ンサ１０２にそれぞれ接続された複数のアンプ１０３と
で構成された位置検出装置１０４が用いられる。この位
置検出装置１０４はクレーンに取付けられると共に、ク
レーンが走行される路面上にはクレーン走行方向に沿っ
てマーク（磁気テープ）１０５が貼付され、このマーク
１０５に対向して位置検出装置１０４が走行される。

【０００６】かくして、クレーンの走行に伴い位置検出
装置１０４がマーク１０５上を走行すると、複数の磁気
センサ１０２から各センサ毎にセンシング信号がそれぞ
れ出力され（センサ出力Ｖ）、その磁気センサ出力が各
アンプ１０３にてそれぞれ増幅される。この場合の各セ
ンサ出力Ｖの一例は、図１１において記号×でプロット
した如くになる。従って、プロットした磁気センサ出力
Ｖをカーブフィッティング（カーブα参照）して、その
カーブαのピーク点Ｑをマーク１０５の中心位置として
検出する（マーク１０４の位置ｙ_Mはカーブのピーク点
に対応する）。

【０００７】しかし、この場合、マーク位置検出の精度
を上げるためには磁気センサ１０２を小型化してセンサ
同士の間隔を狭くすることが必要となる上に、測定レン
ジを広くとるようにするには多くの個数の磁気センサが
必要となるため、製作コストが高くなるという問題があ
る。また、小さい磁気センサを用いると出力も微弱とな
るので、機能上、外乱に弱くなる問題がある。これとは
逆に、大きいセンサを用いると出力が大きいため外乱に
強くなり、製作個数（使用個数）が少なくなるが、高い
分解能を得ることができないという問題を生じる。

【０００８】本発明は、このような種々の問題に鑑みて
なされたものであって、その目的は、簡単な構成で安価
なものでありながら、マークの位置を外乱の影響を受け
ずに高精度で検出することができ、しかもマークの１次
元位置検出，２次元位置検出並びに３次元位置検出の全
てを必要に応じて適宜に行なうことができるような位置
検出装置及びそれを用いた位置検出方法を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明に係る位置検出装置では、等方性を有する
センサであってかつ互いに同じ若しくは類似の特性をも
つ複数個のセンサを立体的に並べて配置するようにして
いる。

【００１０】また、本発明では、位置検出装置は渦電流
検出機能を有するものとしている。

【００１１】また、本発明に係る位置検出方法では、上
述の位置検出装置を用いてマークの２次元位置検出を行
なうに際し、（ａ）前記複数個のセンサの出力特性を
規格等の関数化したマスタカーブをそれぞれ作成し、こ
れらのマスタカーブに基づいて、前記複数個のセンサの
出力の差が同じ点をプロットして成る等値カーブを作成
する工程、（ｂ）２つ以上の前記等値カーブの交点か
らマークの中心点を求める工程、（ｃ）前記（ｂ）項
の工程で求められたマークの中心点を一つの中心点の候
補として、種々のリフト毎に、各センサと前記マークの
中心点の候補までの距離を前記マスタカーブに代入した
値を求める工程、（ｄ）前記値に対する実際の規格等
の関数化出力の誤差を求める工程、（ｅ）前記誤差が
最小となるリフトを下記の式（４）を用いた最小二乗法
等の統計的手法にて求め、対応するリフトとする工程、

【数４】（ｆ）前記対応するリフトで前記マークの中心点の候
補を、求めるマークの中心点とする工程、を順次に施行
するようにしている。この場合、本発明の好ましい実施
形態では、等値カーブの作成には、対角センサ同士の組
に合せ、或いは隣接センサ同士の組み合わせを応用する
ようにしている。

【００１２】また、本発明に係る位置検出方法では、上
述の位置検出装置を用いてマークの１次元位置検出を行
なう際に、（ａ）前記位置検出装置の進行方向である
Ｘ軸方向に沿って配置された２個のセンサの出力特性を
規格等の関数化したマスタカーブをそれぞれ作成し、こ
れらのマスタカーブの差から得られるＹ軸方向差動マス
タカーブを予め作成する工程、（ｂ）前記２個のセン
サの規格等の関数化出力の差ＤがＤ≒０になった時に、
前記マークが前記Ｘ軸のＸ≒０の中心線上に来たことを
推定する工程、（ｃ）前記マークがＸ≒０の中心線上
に来た時点で、前記進行方向に直交する方向であるＹ軸
方向に沿って配置された２個のセンサの出力差を、前記
Ｙ軸方向差動マスタカーブに代入して、前記マークの中
心点を求める工程、（ｄ）前記（ｃ）項の工程で求め
られたマークの中心点を一つの中心点の候補として、種
々のリフト毎に、各センサと前記マークの中心点の候補
までの距離を前記マスタカーブに代入した値を求める工
程、（ｅ）前記値に対する実際の規格等の関数化出力
の誤差を求める工程、（ｆ）前記誤差が最小となるリ
フトを下記の式（５）を用いた最小二乗法等の統計的手
法にて求め、対応するリフトとする工程、

【数５】（ｇ）前記対応するリフトで前記マークの中心点の候
補を、求めるマークの中心点とする工程、を順次に施行
するようにしている。

【００１３】また、本発明に係る位置検出方法では、上
述の位置検出装置を用いてマークの３次元位置検出を行
なう際に、（ａ）前記複数個のセンサの出力特性を規
格等の関数化したマスタカーブを作成し、このマスタカ
ーブに基づいて、前記複数個のセンサの出力の差が同じ
点をプロットして成る等値カーブを作成する工程、
（ｂ）２つ以上の前記等値カーブの交点からマークの
中心点を求める工程、（ｃ）前記（ｂ）項の工程で求
められたマークの中心点を一つの中心点の候補として、
種々のリフト毎に、各センサと前記マークの中心点の候
補までの距離を前記マスタカーブに代入した値を求める
工程、（ｄ）前記値に対する実際の規格等の関数化出
力の誤差を求める工程、（ｅ）前記誤差が最小となる
リフトを下記の式（６）を用いた最小二乗法等の統計的
手法にて求め、対応するリフトとする工程、

【数６】（ｆ）前記対応するリフトで前記マークの中心点の候
補を、求めるマークのＸ−Ｙ平面上の中心点とする工
程、（ｇ）前記対応するリフトを前記Ｘ−Ｙ平面と直
交するＺ軸方向における前記マークとセンサとの間の間
隔とする工程、を順次に施行するようにしている。この
場合、本発明の好ましい実施形態では、等値カーブの作
成には、対角センサ同士の組に合せ、或いは隣接センサ
同士の組み合わせを応用するようにしている。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施態様につい
て図１〜図９を参照して説明する。

【００１５】図１は本発明に係る位置検出装置を備えた
クレーン走行位置検出システムの全体構成を示すもので
あって、本システムは、複数の渦電流検出センサを内蔵
するセンサユニット（位置検出センサ）１と、渦電流検
出センサを励磁すると共にこのセンサにて検出された渦
電流に対応する検出信号を出力するセンサ励磁／検出回
路２と、このセンサ励磁／検出回路２からの検出信号を
位置演算装置４に取り込めるように変換する信号変換装
置３と、この信号変換装置３から出力される複数の変換
信号に基づいてマーク位置の演算を行う位置演算装置４
と、クレーン走行通路上の所定位置に配置される金属製
のマーク板５とで構成されている。また、センサユニッ
ト１とセンサ励磁／検出回路２とはセンサ励磁用ケーブ
ル６及び検出信号用ケーブル７にて接続され、センサ励
磁／検出回路２と信号変換装置３とは信号伝送用ケーブ
ル８にて接続され、信号変換装置３と位置演算装置４と
は変換信号用ケーブル９にて接続されている。なお、図
１において、Ｋは計算機キーボードである。

【００１６】図２は、上述のクレーン走行位置検出シス
テムの全体系統を示している。図２に示すように、セン
サユニット１は、等方性を有する同じ特性をもつ（もし
くは類似の特性をもつ）複数個のセンサを立体的に並べ
て配置して成るもの、具体的には、４個の同じ若しくは
類似の特性をもつ渦電流検出センサの複合体であって、
これらの渦電流検出センサは渦電流検出機能をそれぞれ
有している。さらに詳述すると、センサユニット１は、
複数の渦電流検出センサ（本例では、４個の渦電流検出
センサ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）より構成され
ており、各渦電流検出センサ１０ａ〜１０ｄは同心状に
配置された励磁コイル１１及び検出コイル１２にてそれ
ぞれ構成されている。励磁コイル１１にはセンサ励磁／
検出回路２内の励磁用アンプ１３より交流電流が流さ
れ、その交流電流によりマーク板５が励磁されるように
なっている。そして、マーク板５が励磁されるのに応じ
てこのマーク板５中に渦電流が流れるので、渦電流が作
る磁界を検出コイル１２が検出するように構成されてい
る。なお、この検出コイル１２にて検出される検出信号
は一般に微弱であるので、検出用アンプ１４にて信号増
幅して信号変換装置３に伝送されるようになっている。
また、増幅された検出信号は信号変換装置３にて位置演
算装置４に取り込めるよう信号変換され、位置演算装置
４においては複数の変換信号に基づいてマーク位置の演
算が行われるようになっている。

【００１７】図３（ａ），（ｂ）に示すように、上述の
渦電流検出センサ１０ａ〜１０ｄは、４組の円形コイル
１５より構成されている。１組の円形コイル１５には、
互いに同心状に配設された励磁コイル１１（外側）と検
出コイル１２（内側）とが備えられており、４組の円形
コイル１５は図３（ａ）に示す如く互いに重複して配置
されている。すなわち、各円形コイル１５は互いに同一
寸法に構成されており、円形コイル１５から成る渦電流
検出センサ１０ａと１０ｂとが対向配置されてそれらの
コイル中心Ａ，ＢがＸ軸上に配置されると共に、円形コ
イル１５から成る渦電流検出センサ１０ｃと１０ｄとが
対向配置されてそれらのコイル中心Ｃ，ＤがＹ軸上に配
置されている。そして、渦電流検出センサ１０ａとこれ
に隣接する渦電流検出センサ１０ｃ及び１０ｄとが部分
的に重複するように重ね合わされて配置されると共に、
渦電流検出センサ１０ｂとこれに隣接する渦電流検出セ
ンサ１０ｃ及び１０ｄとが部分的に重複するよう重ね合
わされて配置されている。しかして、これらの渦電流検
出センサ１０ａ〜１０ｄの組合せ形状はＸ軸及びＹ軸に
対してそれぞれ対称形状の配置構成となされると共に、
Ｚ軸方向には互いに重ね合わされて立体的に並べられて
おり、これらの渦電流検出センサ１０ａ〜１０ｄの中心
点は１つの直線上に配置されることなく互いにずれた位
置に配置されている。

【００１８】このように構成された渦電流検出センサ１
０ａ〜１０ｄによるマーク板５の検出原理を図４を参照
して説明すると、次の通りである。まず、渦電流検出セ
ンサ１０ａ〜１０ｄの励磁コイル１１にセンサ励磁／検
出回路２から交流電流を供給すると、励磁コイル１１に
流れる交流電流により、マーク板５に対して交流磁場が
生成される。すると、その交流磁場の誘導作用によりマ
ーク板５に渦電流が生ぜしめられ、この渦電流に伴って
発生した磁束が検出コイル１２にて検出され、検出コイ
ル１２の両端にその検出磁束の大きさに応じた電圧が出
力される。かくして、この電圧によりマーク板５の検出
が行われる。

【００１９】図５は、検出コイル１２の出力電圧すなわ
ちセンサ出力Ｖを正規化した値の距離ｒに対する関係を
表した特性曲線（カーブ）を示している。出力電圧Ｖ
は、マーク板５と渦電流検出センサ１０の検出コイル１
２との垂直方向の間隔ｈ（リフトオフｈと呼ばれる）が
一定の条件で、マーク板５の中心と検出コイル１２の中
心との間の距離ｒの関数として表される。なお、以下に
おいては、前記特性曲線を「マスタカーブ」と称するこ
ととする。

【００２０】図６は、複数の渦電流検出センサ１０ａ〜
１０ｄの検出コイル１２によりマーク板５の位置を検出
する原理を示している。その原理の詳細は後述すること
とするが、ここではその原理を簡単に説明すると、セン
サ中心を原点とする２次元平面上において、各検出コイ
ル１２のマスタカーブの値の差を、互いに対向配置され
た渦電流検出センサ１０ａ，１０ｂの各検出コイル１２
（以下においては、便宜的にコイルＡ，Ｂと記載する）
のペア、互いに対向配置された渦電流検出センサ１０
ｃ，１０ｄの各検出コイル１２（以下においては、便宜
的にコイルＣ，Ｄと記載する）のペア同士で求める。そ
の値の差が等しいカーブ群を等値カーブと定義する。マ
ーク検出には、コイルＡとＢの規格等の関数化出力の差
に相当する等値カーブ２０ａと、コイルＣとＤの規格等
の関数化出力の差に相当する等値カーブ２０ｂとを生成
し、これらの等値カーブ２０ａ，２０ｂの交点Ｐを、求
めるマーク板５の位置とする。

【００２１】図７は、複数の渦電流検出センサ１０ａ〜
１０ｄの検出コイル１２により１次元交点を検出する原
理を示している。その原理の詳細は後述することとする
が、ここではその原理を簡単に説明すると、Ｙ軸上にお
いて、コイルＣとＤのマスタカーブの値の差（Δｆ＝ｆ
_i−ｆ_j）を求める。その値の差から得られるカーブを
差動マスタカーブと定義する。マーク検出には、コイル
ＣとＤの規格等の関数化出力の差を差動マスタカーブに
代入して、相当するＹ軸上の位置を以ってマーク板５の
位置とする。

【００２２】図８は、１次元交点検出におけるリフトの
選択演算に関する説明図である。その詳細は後述する。

【００２３】図９は、試作センサの性能試験の結果すな
わち２次元センサ精度検証データの一例である。この例
は、センサ中心に対して、マーク中心を２次元平面上で
等ピッチで走査した時に、計測点に対するセンサの検出
位置をプロットしたものである。この場合、センサ中心
の１００ｍｍ×１００ｍｍ領域で約±５ｍｍの検出精度
を得た。

【００２４】以上の如き構成のセンサユニット（位置検
出センサ）１を用いてマーク位置の検出（３次元位置検
出）を行なう際の方法について述べると、次の通りであ
る。

【００２５】マークの２次元位置検出方法＜１＞各渦電流検出センサ１０ａ〜１０ｄの出力をそ
れぞれ測定し、その出力の差（本例では、渦電流検出セ
ンサ１０ａと１０ｂの出力の差、並びに、渦電流検出セ
ンサ１０ｃと１０ｄの出力の差）が同じ点をプロットし
たカーブ（等値カーブ）を予め作成し、データ化する。
そして、これらのカーブの交点から、渦電流検出センサ
１０ａ〜１０ｄの中心に対するマーク中心を求める（図
６参照）。

【００２６】＜１−１＞具体的には、渦電流検出セン
サの出力特性を規格等の関数化したもの（図５のマスタ
カーブ）を作成し、マスタカーブから、等値カーブを作
成する。そして、２つ以上の等値カーブの交点より、マ
ーク中心を求める（図６の交点Ｐ）。交点Ｐが一致せず
に複数存在する場合には、各交点Ｐの平均等、統計的方
法でマーク中心を出すようにする。等値カーブとして
は、例えば、対向（対角）センサ同士の組み合わせ（図
６では検出コイルＡとＢのペア，ＣとＤのペア）を応用
して得られる図６の等値カーブ２０ａ，２０ｂを用い
る。かくして、このような差動特性を活用することで、
２つの渦電流検出センサ（検出コイル）に同じように作
用している均一外乱の影響を除去することができる。

【００２７】＜１−２＞上記＜１−１＞で求めた中心
点を一つのマーク中心の候補として、種々のリフト毎
に、各渦電流検出センサ（センサｉ）とマーク中心の候
補までの距離ｒ_iをマスタカーブ（マスタカーブｉ）に
代入した値（ｆ_i）を求める。この値（ｆ_i）に対する
実際の規格等の関数化出力（ｖ_i）の誤差を求め、その
誤差が最小となるリフトを下記の式（７）を用いた最小
二乗法等の統計的手法で求め、対応するリフトとする。

【数７】そして、対応するリフトでの中心点の候補を、求めるマ
ーク板５の中心点（Ｘ−Ｙ平面上の２次元位置）とす
る。

【００２８】マークの１次元位置（Ｙ軸）検出に関する
方法＜２＞クレーンの進行方向（Ｘ軸方向）に沿って置か
れた２個のセンサ（本例では、渦電流検出センサ１０ａ
及び１０ｂとする。図６と同じ位置）の規格等の関数化
出力の差がＤ≒０で、マーク板５がＸ≒０の中心線上に
来たことを推定する。Ｘ≒０の時点における進行方向に
直交する方向（Ｙ軸方向）に沿って置かれた２個のセン
サ（本例では、渦電流検出センサ１０ｃ及び１０ｄとす
る。図６と同じ位置）の出力差を、図７に示した渦電流
検出センサ１０ｃと渦電流検出センサ１０ｄのマスタカ
ーブｆ_i，ｆ_jの差Δｆから成るカーブ（以下におい
て、Ｙ軸方向差動マスタカーブと記載する）に代入し
て、マーク中心点ｙを求める。

【００２９】＜２−１＞具体的には、Ｙ軸方向に沿っ
て配置された２個のセンサ（本例では、渦電流検出セン
サ１０ｃ及び１０ｄとする）の出力特性を規格等の関数
化したもの（マスタカーブ）を作成し、渦電流検出セン
サ１０ｃ及び１０ｄのマスタカーブｆ_i及びｆ_jから、
Ｙ軸方向差動マスタカーブを予め作成する。渦電流検出
センサ１０ｃと渦電流検出センサ１０ｄの規格化出力の
差Δｆを、Ｙ軸方向差動マスタカーブに代入して、マー
ク中心点ｙを求める。

【００３０】＜２−２＞上記＜２ー１＞で求めた中心
点ｙを一つの中心の候補として、種々のリフト毎に、各
センサ（センサｉ）とマーク中心の候補までの距離ｒ_i
をマスタカーブ（マスタカーブｉ）に代入した値
（ｆ_i）を得る。次いで、この値（ｆ_i）に対する実際
の規格等の関数化出力（ｖ_i）の誤差を求め、その誤差
が最小となるリフトを下記の式（８）を用いた最小二乗
法等の統計的手法で求め、対応するリフトとする。

【数８】そして、対応するリフトでの中心点の候補を、求めるマ
ーク板５の中心点（Ｙ軸上の１次元位置）とする。

【００３１】ここで、渦電流検出センサ１０ａはＸ軸上
（Ｘ＜０）に、渦電流検出センサ１０ｂはＸ軸上（Ｘ＞
０）に位置するものとして、渦電流検出センサ１０ｃは
Ｙ軸上（Ｙ＞０）に、渦電流検出センサ１０ｄはＹ軸上
（Ｙ＜０）に位置するものとする。交点Ｐの候補がＹ＞
０の時は、互いに隣合う渦電流検出センサ１０ａと渦電
流検出センサ１０ｃを使って補償する。交点Ｐの候補が
Ｙ＜０の時は、互いに隣合う渦電流検出センサ１０ａと
渦電流検出センサ１０ｄを使って補償する。なお、この
場合、外乱の要因として、温度変化、地面に埋設された
鉄筋等があるが、これらの要因による外乱の影響を受け
ることとなくマーク位置の１次元検出を行なうことがで
きる。

【００３２】マークの３次元位置検出方法＜３＞各渦電流検出センサ１０ａ〜１０ｄの出力をそ
れぞれ測定し、その出力の差（本例では、渦電流検出セ
ンサ１０ａと１０ｂの出力の差、並びに、渦電流検出セ
ンサ１０ｃと１０ｄの出力の差）が同じ点をプロットし
たカーブ（等値カーブ）を予め作成しデータ化する。そ
して、これらのカーブの交点から、渦電流検出センサ１
０ａ〜１０ｄの中心に対するマーク中心を求める（図６
参照）。

【００３３】＜３−１＞具体的には、渦電流検出セン
サ１０ａ〜１０ｄの出力特性を規格等の関数化したもの
（図５のマスタカーブ）を作成し、マスタカーブから、
等値カーブを作成する。２つ以上の等値カーブの交点よ
り、マーク中心を求める（図６の交点Ｐ）。交点Ｐが一
致せずに複数存在する場合には、各交点Ｐの平均等、統
計的方法でマーク中心を出すようにする。等値カーブと
しては、対向（対角）センサ同士の組み合わせ（図６で
は検出コイルＡとＢのペア，ＣとＤのペア）を応用す
る。かくして、このような差動特性を活用することで、
２つの渦電流検出センサ（検出コイル）に同じように作
用している均一外乱の影響を除去することができる。

【００３４】＜３−２＞上記＜３−１＞で求めた中心
点を一つの中心の候補として、種々のリフト毎に、各セ
ンサ（センサｉ）とマーク中心の候補までの距離ｒ_iを
マスタカーブ（マスタカーブｉ）に代入した値（ｆ_i）
を求める。次いで、この値（ｆ_i）に対する実際の規格
等の関数化出力（ｖ_i）の誤差を求め、その誤差が最小
となるリフトを下記の式（９）を用いた最小二乗法等の
統計的手法で求め、対応するリフトとする。

【数９】そして、対応するリフトでの中心点の候補を、求めるマ
ーク板５の中心点とする。また、対応するリフトがマー
ク板と渦電流検出センサとの間の間隔（図６のＸ，Ｙ軸
方向のいずれとも直交するＺ軸方向仁尾蹴る間隔）を表
すので、渦電流検出センサの中心に対するマーク中心を
３次元的に求めることができる。

【００３５】本発明の実施形態につき述べたが、本発明
はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の技
術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。
例えば、既述の実施形態では、４個の渦電流検出センサ
１０ａ〜１０ｄを用いたセンサ組合せ構造から成るセン
サユニット１を用いるようにしたが、センサの個数は１
次元，２次元及び３次元位置検出を可能とするために数
学的に必然とする数以上の個数であれば、必要に応じて
渦電流検出センサの個数を適宜に選択可能である。ま
た、渦電流検出センサ１０ａ〜１０ｄの配置構成は図３
に示すような配置構成とする必要はなく、これらが１つ
の直線上に配置されずに互いにずれた配置構成でありさ
えすれば良い。

【００３６】

【発明の効果】以上の如く、本発明に係る位置検出装置
及びこれを用いた位置検出方法によれば、等方性を有す
るセンサであってかつ互いに同じ若しくは類似の特性を
もつ複数個のセンサを、センサを単に複合的に配置した
だけの簡単な構成で安価なものでありながら、温度変化
や地面に埋設された鉄筋等による外乱の影響を受けずに
マークの位置を高精度で検出することができ、しかもマ
ークの１次元位置検出，２次元位置検出並びに３次元位
置検出の全てを必要に応じて適宜に行なうことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る位置検出センサを備えたクレーン
走行位置検出システムの全体構成を示す構成図である。

【図２】図１のクレーン走行位置検出システムの構成を
示すブロック図である。

【図３】図３（ａ）はセンサユニット（位置検出セン
サ）に用いられる渦電流検出センサの配置を示す配置構
成図、図３（ｂ）は図３（ａ）において符号Ｍで示す部
分を拡大した示す拡大図である。

【図４】渦電流検出センサによるマーク板の検出原理を
示す説明図である。

【図５】センサの出力特性を規格等の関数化したマスタ
カーブを示す特性図である。

【図６】複数の渦電流検出センサによりマーク板の位置
を検出する２次元交点検出原理を示す説明図である。

【図７】複数の渦電流検出センサによりマーク板の位置
を検出する１次元交点検出原理を示す説明図である。

【図８】１次元交点検出におけるリフトの選択演算に関
する説明図である。

【図９】試作センサの性能試験の結果すなわち２次元セ
ンサ精度検証データの一例を示す図である。

【図１０】従来より用いられている位置検出方法を示す
斜視図である。

【図１１】センサ出力とそれをカーブフィッティングし
て得られるカーブを示す特性図である。

【符号の説明】

１センサユニット（位置検出センサ）２センサ励磁／検出回路３信号変換装置４位置演算装置５マーク板１０ａ〜１０ｄ渦電流検出センサ１１励磁コイル１２検出コイル１５円形コイル２０ａ，２０ｂ等値カーブＰ交点

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】等方性を有するセンサであってかつ互い
に同じ若しくは類似の特性をもつ複数個のセンサを立体
的に並べて配置したことを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】前記センサは渦電流検出機能を有するも
のであることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装
置。
【請求項３】等方性を有するセンサであってかつ互い
に同じ若しくは類似の特性をもつセンサを立体的に並べ
て配置した位置検出装置を用いてマークの２次元位置検
出を行なうに際し、（ａ）前記複数個のセンサの出力
特性を規格等の関数化したマスタカーブをそれぞれ作成
し、これらのマスタカーブに基づいて、前記複数個のセ
ンサの出力の差が同じ点をプロットして成る等値カーブ
を作成する工程、（ｂ）２つ以上の前記等値カーブの
交点からマークの中心点を求める工程、（ｃ）前記
（ｂ）項の工程で求められたマークの中心点を一つの中
心点の候補として、種々のリフト毎に、各センサと前記
マークの中心点の候補までの距離を前記マスタカーブに
代入した値を求める工程、（ｄ）前記値に対する実際
の規格等の関数化出力の誤差を求める工程、（ｅ）前
記誤差が最小となるリフトを下記の式（１）を用いた最
小二乗法等の統計的手法にて求め、対応するリフトとす
る工程、【数１】（ｆ）前記対応するリフトで前記マークの中心点の候
補を、求めるマークの中心点とする工程、を順次に施行
することを特徴とする位置検出方法。
【請求項４】等方性を有するセンサであってかつ互い
に同じ若しくは類似の特性をもつセンサを立体的に並べ
て配置した位置検出装置を用いてマークの１次元位置検
出を行なうに際し、（ａ）前記位置検出装置の進行方
向であるＸ軸方向に沿って配置された２個のセンサの出
力特性を規格等の関数化したマスタカーブをそれぞれ作
成し、これらのマスタカーブの差から得られるＹ軸方向
差動マスタカーブを予め作成する工程、（ｂ）前記２
個のセンサの規格等の関数化出力の差ＤがＤ≒０になっ
た時に、前記マークが前記Ｘ軸のＸ≒０の中心線上に来
たことを推定する工程、（ｃ）前記マークがＸ≒０の
中心線上に来た時点で、前記進行方向に直交する方向で
あるＹ軸方向に沿って配置された２個のセンサの出力差
を、前記Ｙ軸方向差動マスタカーブに代入して、前記マ
ークの中心点を求める工程、（ｄ）前記（ｃ）項の工
程で求められたマークの中心点を一つの中心点の候補と
して、種々のリフト毎に、各センサと前記マークの中心
点の候補までの距離を前記マスタカーブに代入した値を
求める工程、（ｅ）前記値に対する実際の規格等の関
数化出力の誤差を求める工程、（ｆ）前記誤差が最小
となるリフトを下記の式（２）を用いた最小二乗法等の
統計的手法にて求め、対応するリフトとする工程、【数２】（ｇ）前記対応するリフトで前記マークの中心点の候
補を、求めるマークの中心点とする工程、を順次に施行
することを特徴とする位置検出方法。
【請求項５】等方性を有するセンサであってかつ互い
に同じ若しくは類似の特性をもつセンサを立体的に並べ
て配置した位置検出装置を用いてマークの３次元位置検
出を行なうに際し、（ａ）前記複数個のセンサの出力
特性を規格等の関数化したマスタカーブを作成し、この
マスタカーブに基づいて、前記複数個のセンサの出力の
差が同じ点をプロットして成る等値カーブを作成する工
程、（ｂ）２つ以上の前記等値カーブの交点からマー
クの中心点を求める工程、（ｃ）前記（ｂ）項の工程
で求められたマークの中心点を一つの中心点の候補とし
て、種々のリフト毎に、各センサと前記マークの中心点
の候補までの距離を前記マスタカーブに代入した値を求
める工程、（ｄ）前記値に対する実際の規格等の関数
化出力の誤差を求める工程、（ｅ）前記誤差が最小と
なるリフトを下記の式（３）を用いた最小二乗法等の統
計的手法にて求め、対応するリフトとする工程、【数３】（ｆ）前記対応するリフトで前記マークの中心点の候
補を、求めるマークのＸ−Ｙ平面上の中心点とする工
程、（ｇ）前記対応するリフトを前記Ｘ−Ｙ平面と直
交するＺ軸方向における前記マークとセンサとの間の間
隔とする工程、を順次に施行することを特徴とする位置
検出方法。