JPS5965204A - 光ビームを利用した地上移動体の位置検知及び移行制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は移動体の位置検知ならびに移行制御装置に係り
、特に、光ビームを利用した移動体の位置検知ならびに
移行制御装置に関する。

近年、工場内の無人搬送車、クレーン、航空機等の移動
体の位置を検知し、さらにはその移行を制御する各種の
手段が提案実施されている。

本発明はかかる移動体の位置検知ならびに移行制御につ
いて、新しい手段を提供するものであって、その主たる
目的は、比較的簡単な構成でもって、精度よく移動体の
位置検知を行い得る光ビームを利用した移動体の位置検
知装置を提供することにある。

また、本発明は比較的簡単な構成でもって、精度よく移
動体の位置検知を行うとともに、その移行を制御し得る
光ビームを利用した移動体の位置検知ならびに移行制御
装置を提供することも目的としている。

そして、そのために本発明に係る光ビームを利用した移
動体の位置検知装置は、移動体に追随して光ビームを照
射せしめ、前記光ビームの照射角度を検知することに基
づき移動体の位置検知を行うことを主たる特徴としてお
り、また、本発明に係る光ビームを利用した移動体の位
置検知ならび【こ移行制御装置は前記位置検知装置の特
徴を備えるとともに、照射する光ビームを移行制御に係
る信号でもって変調された光ビームを照射することに基
づき移動体の移行制御をも行うことを特徴としている。

以下、本発明に係る光ビームを利用した移動体の位置検
知ならびに移行制御装置の実施例について図面をもとに
説明する。

第１図は本発明に係る位置検知装置を天井クレーンにつ
いて渋川した状態を略示した斜視図である。第１図にお
いて、１は建屋、に設けられたレール２に沿って走行す
るガーダてあげ、ガーダ１１こは走行用のモータ３が取
り付けられている。４はレール５に沿って横行するクラ
ブであり、ガーダ１上を移動する。クラブ４には横行用
のモータ６、フック７を昇降させる巻き上げ装置８及び
後述するレーザビーム発生装置２ＯＡから照射されたレ
ーザビームをその入射方向と同一方向に反射する光ビー
ム反射手段としてのコーナキューブ１０が設けられてい
る。

一方、建屋の適宜な位置には、クラブ４に対向するよう
に２つのレーザビーム発生装置２ＯＡが所定距離を隔て
て固定されている。

第２図は本発明装置の一実施例の構成を略示する説明図
である。同図において、２１は指向性のあるレーザビー
ムを発生するレーザビーム発生器、２２はステップモー
タ２３によって回動される追尾ミラーであり、この追尾
ミラー２２はレーザビーム発生器２１から照射されたレ
ーザビームを走査しつつクラブ４に向けて反射する。そ
れ故、レーザビーム発生器２１、追尾ミラー２２、ステ
ップモータ２３は、光ビームを走査しつつ、これを所定
方向に照射する光ビーム照射手段に含まれる。しかし、
かかる光ビーム照射手段は半導体レーザビーム発生器で
構成することも可能である。

一方、別はレーザビームの照射角度を検知する角度検知
手段としての角度検知器であり、この角度検知器２４は
追尾ミラー２４に関連して設けられる。

２５はレーザビーム発生器２Ｊから照射されるレーザビ
ームは通過さぜるが、クラブ４に設置されたコーナキュ
ーブ１０で反射されて戻ってきたレーザビームは通過さ
せずにレーザビーム検知手段としての光センサ２６ａ及
び２（３ｂに向けて反則する／＼−フミラーである。こ
の光センサ２６ａ及び２６ｂの間隔はレーザビームの走
査範囲に応じて定められる。

それ故、本実施例におけるレーザビーム発生装置２ＯＡ
は、レーザビーム発生器２１、追尾ミラー２２、ステッ
プモータ２３、角度検知器２４、／＼−７ミラー２５、
光センサ２６ａ、２６ｂ及び第２図には表われていない
モータ制御器を含む。

次に上述した構成を有する実施例の動作を第１図ないし
第３図をもとに説明する。第３図は本発明装置の実施例
のブロックダイヤグラムを示す。

第３図において第２図と同一部品は同一符号で示してあ
り、２７はモータ制御器である。モータ制御器２７は光
センサ２６ａ及び２６ｂの出力を増幅する増幅回路２７
１、増幅回路２７１の出力に応じて正、負の反転信号を
出力する正逆転制御回路２７２、前記反転信号とパルス
発振回路２７４の発振出力に基つき、ステップモータ２
３を駆動するモータ駆動回路２７３を含む。

レーザビーム発生器２１から照射されたレーザビームは
追随ミラー２２で反射された後、ハーフミラ−２５を介
してコーナキューブ１０に入射する。いま、追随ミラー
２２が正転しており、これより走査されたレーザビーム
がコーナキューブ１０の中央部から周辺の任意の箇所に
達したとす゛る。このときのレーザビームをＬＢＩとす
ると、レーザビームＬＢ１はコーナキューブ１０で反射
され、コーナキューブ１０の中心に対して入射箇所とは
反対側より出射する。この出射したレーザビームＬＢＩ
’は、）１−フミラー２５で反射された後、光センサ２
６Ｈに入射する。

光センサ２６ａの出力は増幅回路２７１で増幅サレタ後
正逆転制御回路２７２に与えられ、正逆転制御回路の出
力を反転させる。その結果、モータ駆動回路２７３はス
テップモータ２３に与えるパルス発振回路２７４の出力
パルスの印加順序を変更することにより、ステップモー
タ２３を逆転さぜる。それ故、追随ミラー２２は逆転し
、レーザビームは逆方向に走査される。そして、コーナ
キューブＪＯの前記箇所とは反対側の周辺部に入射した
レーザビームＬＢ２は、前述したと同様に反射さＩ］、
光センサ２６ｂに入射する。これに基づきステップモー
タ２３は再び正転することになる。

このように、コーナキューブ］０から反射されたレーザ
ビームＬＢＩ’、ＬＢ　２’を光センサ２６ａ及び２６
ｂが検知して、追随ミラー２２の回転を制御するので、
２つのレーザビーム発生装置２０Ａから発射されるレー
ザビームはコーナキューブ１０から逸脱することはなく
、それぞれクラブ４の動きに追随する。

一方、第１図に示す如き各レーザビームの照射角度α及
びβは、追随ミラー２２に関連して設けられる角度検知
手段の検知出力から知ることかできる。それ故、前記照
射角度α、βと、２つのレーザビーム発生装置２ＯＡ間
の隔離距離を図示しない演算器に与えることにより、コ
ーナキューブ０の位置、すなわちクラブ４の位置を検知
することができる。

次に、前述した手段とは異なる手段によって、移動体の
位置検知を行う本発明に係る移動体の位置検知装置につ
いて説明する。

第４図は第１図〜第３図に示した位置検知装置とは異な
る手段による本錫明に係る位置検知装置の実施例を示す
。第４図にｉいて第１図と同一部分は同一符号で示して
あり、２０Ｂは第５図に示す如き構成部分を含むレーザ
ビーム発生装置である。

第５図において、第２図と同一部分は同−和号で示して
あり、２６Ｃは光センサであり、この光センサ２６Ｃは
ハーフミラ−２５で反射されたレーザビームを受光する
。

すなわち、本発明装置は、レーザビーム発生波ｆａ２０
Ｉ３からクラブ４に照射されるレーザビームの照射角度
αと、さらに、レーザビーム発生波ｆｌｉ２ＯＢからク
ラブ４までの距離とを測定し、これらに基づきクラブ４
の位置検知を行う。

レーザビームの照射角度αは第２図に示した位置検知装
置と同様にして求められる。

第６図は第４図及び第５図に示した本発明装置の実施例
における測距手段の原理図を示している。

すなわち、レーザビーム発生器２１から照度が周期的に
変化するレーザビームを照射すると、光路上での照度は
同図（ロ）に示すように、レーザビーム発生器２１から
の距離により位相の異なるものとなる。

従って、同図（イ）に示すように、照射されるレーザビ
ームと光センサ２６Ｃに入射するレーザビームとの位相
差を位相針邦によって測定することにより、レーザビー
ム発生器２１からコーナキューブ１０までの距離を算出
できる。

それ故、前記レーザビームの照射角度とコーナキューブ
１０までの距離とから、クラブ４の位置検知を行うこと
ができる。

次に、本発明に係るレーザビームを利用した移動体の位
置検知ならびに移行制御装置について説明する。

第７図はレーザビームを利用した移動体の位置検知なら
びに移行制御装置の実施例の構成を略示した説明図であ
る。第７図において、第２図及び第５図と同一部分は同
一符号で示してあり、２９はレーザビーム変調手段とし
ての例えば、音響光学変調器である。音響光学変調器２
９は透過性のある媒質２９１の一端に圧電振動子２９２
が、他端に吸音材２９３がそれぞれ取り付けられており
、圧１ｍ振動子２９２に変調信号を与えることによって
媒質２９１内を通過するレーザビームを回折させること
かできる。

一方、１１はコーナキューブ１ｏに関連して設けられる
ビームスプリッタであり、このビームスプリッタ１１は
入射するレーザビームを分割して、一方を光センサ１２
に与える。

それ故、本発明装置において、レーザビーム発生装置は
レーザビーム発生器２１、追尾ミラー２２、ステップモ
ータ２３、角度検知器別、ハーフミラ−２５、光センサ
２６ａ、２６ｂ、音響光学変調器囚及び図示しないモー
タ制御器２７を含む。

そして、本発明において、レーザビーム発生装置は２個
用いられ、この２つのレーザビーム発生装置は第１図に
示したと同様に建屋の適宜な位置に、り、ラブ４に対向
するように所定距離を隔てて固定される。

本発明装置における位置検知は、第１図〜第３図に示し
た位置検知装置と同様に行われるので、その動作説明は
省略する。

第８図は第７図に示した本発明装置の移行制御を説明す
るための原理図である。すなわち、第１図〜第３図と同
様にして求められた例えば、クラブ４の現在位置の座標
（ＸＡ　、　Ｙ、ａ　）は、レーザビーム発生装置と関
連して設けられる移行距離算出器　　　　３１の一方入
力として与えられる。この移行距離算出器３１は前記入
力と、他方入力として与えられているクラブ４の移行す
べき地点の座標（ＸＢ、ＹＢ）とに基づき、クラブ４が
Ｘ方向及びＹ方向に移行すべき距離ＸＢ−ＸＡ、ＹＢ−
ＹＡを求めて、これを変調信号発生回路３２に与える。

変調信号発生回路３２は前記入力信号に応じた変調信号
を発生し、これを音響光学変調器加に与える。その結果
、レーザビーム発生器２１から照射されたレーザビーム
は音響光学変調器２９で前記変調信号に応じた回折を生
するから、クラブ４の光センサ１２には変調されたレー
ザビームか入射する。光センサ１２はその出力を復調回
路３３に与える。復調回路３３は復調して得られた変調
信号に基づき、クラブ４の走行、横行に係るモータ駆動
回路３４ａ及び３４ｂに前記移行すべき距離に応じた制
御信号を与える。その結果、モータ駆動回路３４ａ及び
３４ｂは走行用のモータ３及び横行用モータ６を駆動す
るので、クラブ４は移行すべき地点（ＸＢ、ＹＢ）に向
けて動く。このような動作は、移行距離算出器３１の出
力ＸＢ−ＸＡ及びＹＢ−ＹＡがともに零となるまで続け
られる。。

以上の如く、本発明装置によって移動体の位置検知なら
ひに移行制御が行われる。

また、前記移行距離算出器３１に関連して、速度指令制
御器を設けて、クラブ４の移行すべき距離に応じて、移
行速度を変化させる如き信号を含んだ変調信号を発生さ
せ、これでもってレーザビームを変調するようにしても
よい。

また、上述したような、光ビームを利用した移動体の位
置検知ならびに移行制御は後述の如き手段をもってして
も達成できる。

第９図は第７図とは異なる手段でもって構成される位置
検知ならびに移行制御装置の実施例の構成を略示してい
る。同図において、第５図及び第７図と同一部分は同一
符号で示しである。

本発明装置において、レーザビーム発生装置はレーザビ
ーム発生器２１、追尾ミラー２２、ステップモータｎ、
角度検知器２４、ノ１−フミラー２５、光センサ２６ａ
〜２６Ｃ１音響光学変調器２９及び図示しないモータ制
御器２７を含む。

かかるレーザビーム発生装置は、第４図に示す如く建屋
の適宜な箇所に１個設けられる。本発明装置の位置検知
は、第５図に示した位置検知装置と同様に、レーザビー
ムの照射角度と、移動体までの距離を検出することに基
づき行われる。

一方、移動体の移行制御は第７図に示した位置検知なら
びに移行制御装置と同様に、例えば移動体の移行すべき
距離に応じた変調信号でもってし一ザビームを変調し、
このレーザビームを移動体の光センサが受光することに
基づき行われる。

以上の実施例の説明より明らかなように、本発明に係る
光ビームを利用した移動体の位置検知装置は、移動体に
例えばコーナキューブ等の光ビーム反射手段を設けるの
みでよいから、移動体への重量負荷かたいへん少くて済
み都合かよい。

また、本発明装置の位置検知は、光ビームを移動体に追
随させつつ、連続的にその位置検知を行っているので、
断えず動いている移動体の位置検知を精度よく行える。

一方、本発明に係る光ビームを利用した移動体の位置検
知ならびに移行制御装置にあっては、光ビームを変調す
ることによって移行制御に係る信号を移動体に与えるの
で、その構成が比較的簡単であり、また、工場内で無人
搬送車などの移行制御を行う場合等にあっては、電波等
と異り外部雑音の影響を受は難いので極めて信頼性の高
い移行制御を行い得るものでもある。

尚、上述の実施例と説明では、天井クレーンに含まれる
フック７の高さ検知については触れていないが、これは
、巻き上げ装置８のドラムの回転数を検知する等して容
易に行い得るものである。

そして、フック７の昇降制御に関連した信号でもって、
前述したようにレーザビームを変調することにより、制
御信号をクラブ４に与えられ７やから、前記フック７の
昇降制御も容易に行うことかできる。

一方、実施例で説明した追尾ミラーをいわゆるジンバル
支持とし、ステップモータを追加すれは、レーザビーム
を直線走査だけでなく、面走査もすることができるので
、このときのレーザビームの照射角度を実施例と同様に
検知すること等により、三次元の動きをする例えば航空
機等の移動体の位置検知ならびに移行制御を行うことが
できる。

また、実施例では光ビームとしてレーザビームを用いて
いるが、本発明はこれに限られるものでなく、赤外線ビ
ーム可視光ビームを用いるものであってもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る位置検知装置を天井クレーンにつ
いて使用した状態を略本した斜視図、第２図は本発明装
置の一実施例の構成を略本する説明図、第３図は本発明
装置の実施例のブロックダイヤグラム、第４図は第」図
〜第３図に示した位置検知装置とは異なる手段による本
発明に係る位置検知装置の実施例、第５図は第４図に示
した位置検知装置の構成を略本する説明図、第６図は第
４図及び第５図に示した本発明装置の実施例における測
距手段の原理図、第７図は本発明に係るレーザビームを
利用した移動体の位置検知ならびに移行制御装置の実施
例の構成を略本する説明図、第８図はｇｔ；　７図に示
した本発明装置の移行制御を説明するための原理図、第
９図は第７図に示した装置とは異なる手段による位置検
知ならびに移行制御装置の実施例の構成を略本する説明
である。 １０・　コーナキューブ、１１・・・ビームスプリッタ
、１２・・・光センサ、２ＯＡ　、　２０Ｂ・・・レー
ザビーム発生装置、２」・・・レーザビーム発生器、２
２・・・追随ミラー、２３・・・ステップモータ、ス・
・・角度検知器、５・・・、ハーフミラ−１２６ａ〜２
６Ｃ・・・光センサ、２７・・・モータ制御器、２８・
・・位相計、２９・・・音響光学変調器、３１・・・移
行距離算出器、３２・・・変調信号発生回路、３３・・
・復調回路、３４ａ、３４ｂ・・・モータ駆動回路。 特許出願人　日立機電工業株式会社 代理人弁理士大１！ｉ孝治

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ビームを走査しつつ、これを所定方向番こ照射
   する光ビーム照射手段と、前記照射される光ビームの照
   射角度を検知する角度検知手段と、光ビームの走査範囲
   に関連して設けられ、反射光ビームを受光して、前記光
   ビーム照射手段１こ光ビームの走査範囲の制御に係る検
   知信号を与えるうｂビーム逸脱検知手段とを具備した２
   つの光ビーム発生装置を移動体に関連して所定距離を隔
   てて固定する一方、移動体に光ビームをその入射方向と
   同一方向に反射する光ビーム反射手段を設番することに
   より、前記２つの光ビーム発生装置力）ら）ｖＳビーム
   を移動体に追随して照射せしめ、各）覧ビームの照射角
   度と前記光ビーム発生装置間の隔ｔｉｉｉＥｌｉｐｌｉ
   力）ら移動体の位置を算出するよう番こしたことを特徴
   とする光ビームを利用した移動体の位置検欠１装置。
2. （２）光ビームを走査しつつ、これを所定方向に照射す
   る光ビーム照射手段と、前記照射される光ビームの照射
   角度を検知する角度検知手段と、光ビーム走査範囲に関
   連して設けられ、反射光ビームを受光して、前記光ビー
   ム照射手段に光ビームの走査範囲の制御に係る検知信号
   を与える光ビーム逸脱検知手段と、反射光ビームを受光
   することに基づき光ビーム反射手段までの距離を測定す
   る測定手段とを具備した光ビーム発生装置を移動体に関
   連して固定する一方、移動法に光ビームをその入射方向
   と同一方向に反射する光ビーム反射手段を設けることに
   より、前記光ビーム発生装置から光ビームを移動体に追
   随して照射せしめ、その光ビームの照射角度と光ビーム
   反射手段までの距離とに基つき移動体の位置を算出する
   ようにしたことを特徴とする光ビームを利用した移動体
   の位置検知装置。
3. （３）光ビームを走査しつつ、これを所定方向に照射す
   る光ビーム照射手段と、前記照射される光ビームの照射
   角度を検知する角度検知手段と、光ビームの走査範囲に
   関連して設けられ、反射光ビームを受光して、前記光ビ
   ーム照射手段に光ビームの走査範囲の制御に係る検知信
   号を与える光ビーム逸脱検知手段とを具備した２つの光
   ビーム発生装置のうち少くとも一方の光ビーム発生装置
   に、光ビーム変調手段を含ましめ、これら２つの光ビー
   ム発生装置を移動体に関連して所定距離を隔てて固定す
   る一方、移動体に光ビームをその入射方向と同一方向に
   反射する光ビーム反射手段を、さらにこの光ビーム反射
   手段に関連して、変調された光ビームを受光し、前記光
   ビームから移動体の移行制御に係る変調信号を検出する
   光ビーム検知手段を設けることにより、前記２つの光ビ
   ーム発生装置から光ビームを移動体に追随して照射せし
   め、各光ビームの照射角度と前記光ビーム発生装置間の
   隔離距離から移動体の位置を算出するとともに、移動体
   の移行制御を行うようにしたことを特徴とする光ビーム
   を利用した移動体の位置検知ならびに移行制御装置。
4. （４）光ビームを走査しつつ、これを所定方向にビーム
   の照射角度を検知する角度検知手段と、光ビーム走査範
   囲に関連して設けられ、反射光ビームを受光して、前記
   光ビーム照射手段に光ビームの走査範囲の制御に係る検
   知信号に与える光ビーム逸脱検知手段と、反射光ビーム
   を受光することに基つき光ビーム反射手段までの距離を
   測定する測距手段と、光ビーム変調手段とを具備した光
   ビーム発生装置を移動体に関連して固定する一方、移動
   体に光ビームをその入射方向と同一方向に反射する光ビ
   ーム反射手段を、さらにこの光ビーム反射手段に関連し
   て、変調された光ビームを受光し、前記光ビームから移
   動体の移行制御に係る変　　、調信号を検出する光ビー
   ム検知手段を設けることにより、前記光ビーム発生装置
   から光ビームを移動体に追随して照射せしめ、その光ビ
   ームの照射角度と光ビーム反射手段までの距離とに基づ
   き移動体の位置を算出するとともに、移動体の移行制御
   を行うようにしたことを特徴とする光ビームを利用した
   移動体の位置検知ならびに移行制御装置。