JPS60178512A - 移動体の誘導装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、無人搬送車等の移動体を予定走行路に沿って
走行させるための移動体の誘導装置に関するものである
。

〔発明の背景〕

移動体を予定走行路に沿って走行させる移動体の誘導装
置としては、各種のものが知られている。

この中で、走行路上に走行用のマークを付し、撮像装置
（例えば、ＩＴＶカメラ）によってこのマークを画像と
して入力し、この画像信号を演算処理して移動体の走行
状態量（予定走行路からの位置ずれ量、姿勢角）をめ、
この走行状態を利用して操舵量をめて移動体を誘導する
ものがある。

このような路上のマークを画像入力して移動体を誘導す
る技術は、例えば特公昭５７−１０４４５号公報に開示
されている。

さて、従来公知の二〇種銹導装置においては、撮像装置
が入力する画像が外乱光、マークの汚れなどによりて影
響を受けやす畷、正常な画像入力ができなし゛場合があ
り、安定したｆｉ導ができないという問題を残していた
。特に、移動体が屋内から屋外に移動したときや、逆に
屋外から屋内に移動したときの光量の大幅な変化がある
場合においては、正常な画像入力が得られず、実質的に
制御不能となる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、移動体を予定走行路に沿って安定に誘
導することのできる移動体の誘導装置を提供することで
ある。

〔発明の概要〕

本発明は、走行路に付されたマークを撮像する撮像装置
と、該撮像された画像信号を入力し、該画像信号の処理
および演算を行ない、移動体の走行状態量を出力する画
像処理部と、該走行状態量に基づき制御量を演算する制
御量演算部とを備え、該制御量を用いて移動体を予定走
行路に沿って走行させる移動体の誘導４に置において、
該撮像装置の前面に入射光の透過率を電気信号によって
調整可能な電気光学デバイスと、該電気光学テ′バイス
に該電気信号を給電する給電部とを備え、前記画像処理
部は正常な画像信号が入力されたかどうかを判断し、正
常でない場合に該給電部が給電する電気信号を調整する
ことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を具体的な実施例に基づき詳細に説明する
。。

まず、第１図および第２図により移動体の一種である無
人搬送車の全体構成を説明する。第１図は全体斜視図で
あり、第２図はその側面図である。

これらの図において、■は無人搬送車であり、走行路２
上を走行する。３は走行路の両側に引かれた線である。

４ａ、４ｂは走行−路に付されたマークであり、搬送車
は二のマークを利用して走行する。６ａ、６ｂは搬送車
１の前後に取付けられた撮像装置であり、これにより、
マーク４ａ、４ｂをそれぞれ撮像する。５ａ、５ｂは撮
像装置の撮像領域を示す。７ａ、７ｂは前後の走行輪に
取付けられた操舵機構である。８は搬送車を走行させる
ための走行装置であり、走行モータ１６．走行輪９ａを
含む。９ａ、９ｂは前後に設けられる走行輪、ｌＯａ、
１０ｂは左右に設けられる走行輪である。

１１は制御盤であり、操舵信号および走行信号を入力し
、操舵機構および走行ｋｋｆを制御する制御部他を含む
。】２はデータを処理するデータ処理部であり、撮像し
た情報（画像情報）から走行状ａ址を演算する画像処理
部と、走行状態量から制御信号を演算する制御演算部と
を含む。１３は電力を各装置に供給するバッテリー装置
、１４は萄台、１５は地上通信局からの走行指令信号を
受信するための無線装置である。

次に、このような無人搬送車を誘導する本発明の一実施
例を説明する。第３図は本発明の一実施例を示す図面で
ある。なお、第３図では、説明を簡単にするため撮像装
ｆｉｌｌ　６　ａのみを示し、６ｂについての開示を省
略した。１２はデータ処理部であり、画像処理部間と制
御量演算部加を含むことは前述したとおりである。制御
証演算部加は、プロセッサ２１と、プログラムメモリ４
と、データメモリ’１３とで構成されている。この制御
証演算部加では、入力される走行状態量などにより制御
量を演算し、制御部１１に出力する機能を有する。画像
処理部間は、アナログ信号をディジタル伝号に変換する
Ａ／Ｄ変換器３１と、画像信号を記憶する画像メモリお
と、プログラムを鱈己↑息するプログラムメモリ調と、
プログラムメモリあの処理手順１こ従って、画像信号処
理、走行状態量演算、画像信号の適否判断および適正画
像入力のための１整信号出力などの処理を行なう画像プ
ロセッサ諺とで構成される。撮像装ｒｉ１６ａは、レン
ズ５２と、固体撮像素子部と、負荷抵抗５５と、プリア
ンプ団などで構成される。４０はレンズ５２の絞りを調
整する絞り調整部であり、高インピーダンス回路４１．
比較回路４２、増幅器４３．サーボモータ躬で構成され
る。父は、電気信号量によって透過光量を調整可能な電
気光学デバイスである。このデバイスとしては、比較的
高応答の光シャッタなどを用いることができる。５１は
、特定波長領域の光のみを通過させるバンドパスフィル
タである。６０は給電部であり、画像処理部間からの調
整信号により、電気光学デバイス団に調整された電気信
号を供給する。この給電部ωは、電圧調整部６２と、オ
ン、オフのテ゛ニーティ比を調整する駆動部６１とを含
んでいる。７０は照明灯であり、ここではナトリウムラ
ンプな用いる。したがって、バンドパスフィルタ５１は
、このランプの発光する光線の波長領域の光のみを通過
させるようなものが選択される。７１はランプ７０のオ
ン、オフを行なう電源スィッチ、７２はランプ７０に電
力を供給するランプ電源である。

この実施例における、基本的な誘導動作は次のとおりで
ある。まず、外部から走行指令が与えられると、制御閂
演算部加は指令された位置に向って移動体を走行開始さ
せる。すなわち、制御量演算部加は、速度指令を制御部
１１に出力し、制御部１１はこの速度指令に応じて走行
モータ１６を駆動する。モータ１６の駆動により、走行
輪９ａに回転駆動力が伝達され、これによって移動体が
走行する。

また、画像処理部間は、撮像装置６ａからの画像信号を
入力し、これをＡ／Ｄ変換器３１”ｑディジタル信号（
２値化信号）に変換し、ノイズ除去などの前処理を行な
ったのち画像メモリオに記憶する。

画像プロセッサ３２は、プログラムメモリＵに記憶され
たプログラムの手順に従い、画像信号を読出して移動体
の走行状態量を演算し、制御量演算部加に出力する。制
御量演算部加は、入力される走行状態量（予定走行路か
らの位置ずれ、姿勢角）に基づき操舵指令あるいは操舵
量を演算し、制御部１１に出力する。制御部１１は、こ
の信号により、操舵機構７ａおよび７ｂを駆動して、移
動体を予定走行路に沿うよう制御する。これらによって
、移動体は、予定走行路に沿って目的地まで走行できる
。速度検出器１７の検出信号は、制御部１１に与えられ
、モータ１６の速度フィードバック制御に利用される。

また、この検出信号は、制御演算部加に与えられ、制御
量の演算に利用される。更に、この速度検出信号は、画
像処理部園にも与えられ、後述する光量調整のために利
用される。

さて、第３図における上記した誘導動作を安定して行な
わせるには、走行状態量を正しくめることが要求される
。正確な走行状態量を演算するためには、画像処理部（
９）に入力される画像信号が正常なものであることが大
θ「提である。ところが、実際の走行においては、撮像
装ｋに入力される反射光の輝度の大幅な変動、撮像する
マーク自体の汚れなどの外的要因により、正常な画像信
号を入力することが困難である。そこで、この実施例に
おいては、次のような機能を追加した。まず、撮像装置
に入射する光の種類を特定し他の外乱光による悪影響を
少なくする機能である。これは、第３図における単色光
を発光する照明灯７０と、その照明灯への電力供給部（
第３図の７１と７２）と、バンドパスフィルタ５１とに
よって実現できる。次に、上記した照明灯による光と、
その光領域を通過させるフィルタによっても除去できな
い外乱光や、マークのしみ、汚れなどによる悪影響を少
なくするａｌｌｌである。これは、１Ｉｉ１７像処理部
（９）での入力画像信号の正否判断、および透過光量ｌ
ｉＬ！ｌ整量の演算出力と、この透過光量調整量により
供給電気量を調整する給電部６０と、電気車の印加を受
けて入射光の透過量を調整する電気光学デバイス父とで
実現できる。また、撮像装置への入射光強度を適正な値
に維持する機能も追加される。この機能は、ある範囲内
擾二おいては上述した電気光学デバイスおよびそれに印
加する電気量の調整によって実現できるが、調整の範囲
を大きくしようとすればそれだけでは不十分であるので
、絞り調整部４０を設けて実現することとした。

次に、このような構成によって制御される画像信号の入
力について詳細に説明する。まず、ｒｔ＜を明灯７０は
、ここではナトリウムランプを用いており、波長５．８
９　ｍｙの単色光を筒面上に照射する。なお、゛入力さ
れる画像信号を固定化するため、画像処理部園からの指
令によりスイッチ７１を制御し、ランプ７００オン、オ
フを行なう。撮像装Ｆｉ（６ａの前面には、電気光学テ
゛バイス父とバンドパスフィルタ５１が設置されており
、路面およびマークから反射された光は５（１，５１を
介して撮像！Ａ１１ｌ′ｔに入力される。

バンドパスフィルタ５１は、電気光学デバイス関を通過
した光の中から５８９　ＩＦ、±２０ｉｎの波長の光を
通過させる干渉フィルタである。このフィルタ５１を通
過した光は、レンズ５２を通り、固体撮像素子錦に投影
される。これによって、固体撮像索子郭を構成している
２次元平面上に配置された光ダイオード８の回路に光量
に応じた電流が流れ、可変負荷抵抗話によって電１圧変
換され、プリアンプ５６によって増幅されて画像信号が
形成される。二次元の信号は、走査されて同列の他弓と
なり、画像処理部（資）に供給される。プリアンプ５６
の出力、すなわち画像信号は、絞り調整部４０にも供給
される。高インピーダンス回路４１は、この画像信号を
光量相当信号着こ変換し比較回路４２を出力する。比較
回路４２では１画像処理部３０の出力する目標光量と比
較され、その差分は増幅器４３の入力となる。

増幅器荀は、この入力に応じてサーボモータ４４を動作
させ、レンズ５２の絞り機構を調整する。絞り調整部伯
の光（ｊ調整の応答は、数百ミリ秒程度であり、電気光
学デバイスによる調整よりも応答は遅い。しかし、外乱
光の大幅な変動に対しても広範囲に調整可能である。画
像処理郷関は、入力された画像信号を画像メモリ３３に
記憶したのち、画像信号を画像プロセッサ３２に読出し
、正常な画像信号かどうかの判断を行なう。この判断方
法は後述する。判断の結果、正常でない場合には、光重
調整のための調整信号を給電部印に出力する。ニの調整
信号は、電圧ｌＩ！！整信号ｅ１と、通電時間を調整す
る時間比調整信号Ｐ、とである。給電部間の構成例を第
４図に示す。この第４図において、１ｌｉｉ動部６１は
、インバータ６１１　、抵抗６１２．スイッチ６１３、
抵抗６１４で構成される。Ｐ、に応じて、スイッチ６１
３のオン、オフを行ない、電気光学テ゛バイス５０に印
加する電圧をオン、巧）させる。この電気光学テ゛バイ
ス５０の光ｆｆｉ　ｄ＋、６整は、非常に高応答に行な
われるので、外乱光の急激な変化にも対応できる。マー
クに汚れがあって人力光が減少した場合にもず辿く対応
できる。１絞り調整部４０による調整と電気光学デバイ
ス団による調整との関係を示すのが第５図である。時間
に対する応答性は、電気光学ツバイス！）０の方が良い
。絞り調整部４ｏによる調整は、応答は悪いけれども、
εの調整範囲は大きい。移動体ｌの高速走行時での動画
像取込み時間は画像ぶれを防く゛ため短くしているが、
電気光学テ゛バイス５０ではこれに十分対応できる。ま
た、低速走行時や、走行開始時など高応答が要求されな
い範囲では、電気光学テ゛バイス関によるものの他、絞
り調整部４０による調整が有効に拶能する。

なお、第３図において、光センサ７３はナトリウムラン
プ７０の照度変化を検出するものである。このセッサ７
３は、第６図ｆＡｌに具体的構成が示されるように、ナ
トリウムランプ７０のフリッカ的な照度変化に対して、
りＳ６図（鴎に示す如き比例的な電圧信号を発生する。

７３１はアモルファスシリコンフォトダイオード、７３
２は電圧変換用抵抗、７３３は増幅器である。このセン
サ７３の出力は、詳細に開示しないが、ランプ７０の照
度副路に利用される。第一３図において、連成検出器１
７の出力は、画像処理部３０に人力されているが、この
信号は電気光学デバイス５０のテ゛ニーティ調整信号Ｐ
１をめるのに利用される。すなわち、第７図に示すよう
に、走行速度に応じて゛電気光学デバイスのオン（ＯＮ
）時間を調整する。

次に、電気光学デバイス印を用いた自動光量調節を行な
う場合に必要となる画像信号が正常に入力されているか
どうかを判断する方法の一例および自動光量調節方法に
ついて詳細に説明する。まず、第８図により画像信号が
正常かどうかの判断方法について説明する。いま、第８
図に示される如き画像が撮像された場合を考える。（資
）は画像読＠、　５　ａが撮像した１フレ一ム分の２値
化画像である。８１は反射光の大なる領域（２値画像で
１１″′となる領域）であり、８２は反射光の小なる領
域（２値画像で′０”となる領域）である。二のような
画像は、ノイズ除去等の前処理の後画像メモリ簡にいっ
たんｌピ憶される。そし工、その画像信号について、上
方、生方、下方の３走査部分８３〜８５について２値化
画像信号を読出し、反射光の大なる領域、つまり１ｎの
領域となっている画素の数Ｂ、をめる。そして、Ｂｘの
数が予め定められている範囲内に入っているかどうかに
よって判断可能である。つまり、下限値をＢい上限値を
ＢＵとすると、ＢＬ≦ＢＸ　＜　Ｂ。

のとき正常であり、それ以外のときは正常でないという
ようにすれば良い。では、このような判断で正常でない
と判断された場合、どのようにして調整するかについて
次に説明する。いま、Ｂｘ〈ＢＬの場合には、１１１の
数が少ないということであるから、光量が不足している
ことを意味している３、この数Ｂｘが少なければ少ない
ほど光量の不足も大きいと考えられるので、光量を増加
させる方向に電気光学デバイス父を調整すれば良い。ま
た、Ｂ。

がＢｘ　＞　ＢＵの場合には、光量が過多なので、透過
量を減少させるように電気光学デバイス団を調整すれば
良い。電気光学テ゛バイスな調整するには。

給電部ωが供給する電気量を調整すれば良鳴、したがっ
て画像処理部間はその調整のための調整信号を出力する
。この１ｉｉｉ整信号は、目標Ｂｘに対する実際値Ｂｘ
の差を最小にする調整信号を予めテーブルとして記憶し
ておき、このテーブルを参照して＃４整信弓を給電部６
０に出力すれば良い。１ｌ１４１ｉ信号としては、電圧
を調整するもの、電圧を一定として一定時間内のオン、
オフの時間比を調整するもの、あるいは電圧および時間
比の双方を調整するものが考えられる。この調整信号の
算出方法例を第９図＋Ａｔ、第９図（搏に示している。

第９図（５）、（Ｂ１１ において、（Ｗ）は時間比であり、　Ｖｘは電圧を意味
する。第３図の実施例では、電圧調整量△ｖ×（調整信
号ｅ、）および、時間比調整量△（ｙ）（調整信号ｐ＋
）の双方を調整している。

次に、第３図の実施例における画像処理部間の動作を整
理すると第１０図に示す如きものとなる。

図示していないが、オペレータ等により、起動が指示さ
れると、回路上の初期設定がなされる（ステップＦ１０
）。次に、撮像装置からの画像信号を入力開始する（ス
テップＰ２０）。入力される画像信号はアナログ信号で
あるので、これをディジタル信号に変換する（ステップ
Ｆ３０）。この後、ノイズ除去、２値化処理などの前処
理を行ない、前処理後の画像イハ号を画像メモリ環に順
次配ｔはする。この記憶の後、入力される画像信号が正
常かどうかの判断を行ない、正常でない場合には絞り調
整部４０に対する光量調整の目標値を演算し、絞り！ｌ
ｌｉ整部４０にその演算値を出力する。この動作がステ
ップＦ５０である。絞り調ｇｉ部４ｏは、この入力され
る値になるように、レンズ５２を通過する光量をｉ３Ｉ
！ｌ整する。ステップＦ６ｏでは、この調整の結果、入
力される画像信号が適正なものとなったかどうかを判断
し、適正であれば次のステップに進む。適正でない場合
には、ステップＦ２０に戻り、上記とゝ＼同様の動作を
繰り返す。ステップＦ７０では画像信号を利用して障害
物の有無をチェックし、障害物があればアラームを鳴動
させると共に移動体の非常停止指令を出力する。もっと
も、二の時点では、通常移動体は移動を開始していない
けれども障害物が有の場合には移動を許可しないように
インターロックをかける。これがステップＦ８０である
。ステップＦ９０では、現在、移動体が移動を開始した
かどうかを判断する。これは、速度検出器の（ｉｉ号を
入力しているので、その検出速度をモニターすれば判断
できる。移動開始していれば、次のステップＦ１１０に
進む。ここまでの処理（ステップＦＡ）は、移動開始ま
での手順である。移動か開始されると、画像信号の入力
（ステップＦ１１０）、Ａ／Ｄ変換動作（ステ、プＦ　
１２０　）および、前処理とＯｎ処理後の画像信号をｌ
１ＩＩｉ像メモリ３３に記憶する動作（ステップＦ１３
０）が行なわれる。これは、ステップＦ２０゜Ｆ２Ｏ，
Ｆ２Ｏと同様の動作である。次に、ステップＦ１４０で
は、入力した画像信号が正常なものかどうかの判断を行
ない、電気光学デバイス団の調整の要否を判断する。調
整が不要の場合には、ステップＦ１７０〜ステップＦ２
１０に示される如き走行状態量の演算およ０・制御量演
算部への出力を行なう。調整が要の場合、次のステップ
１５０に進み、−上述したテーブル参照などの方法によ
って、調整信号を＠算する。この調整信号には、電圧調
整信号ｅ１と、時間比調整イハ号Ｐｌとがあることは上
述したとおりである。ステップＦ１５０での演算が終予
すると、この調整信号を給電部ωに出力する。これがス
テップＦ　ｌ　６０である。これによって、電気光学デ
バイス団における透過光量が調整され、この結果はステ
ップＦＩＩＯの画像信号入力によって明らかとなる。ス
テップＦｉｌＯ〜ステップＦ１４０の処理を行ない、さ
らに調整が必要な場合には、ステップＦ］５０．Ｆ１６
０の処理が繰り返される。この結果、電気光学テ゛バイ
ス５０の調整は、逐次性なわれることとなる。

調整作用が機能し、正常な画像信号が得られれば、ステ
ップＦ１７０に進む。Ｆ１１０〜Ｆ１６０までの処理が
画像入力および電気光学テ゛バイスの調整処理ＦＢとな
る。第１０図における処理を大きく分ければ、ＦＡ、Ｆ
Ｂ、ＦＣの処理となる。ＦＡの処理は、移動体の移動開
始まで行なう起動待処理である。ＦＢとＦＣの処理は、
移動体の走行期間中、ずっと繰り返される処理である。

、ＦＢは正常な画像信号を入力するだめの処理であり、
ＦＣはその正常な画像信号に基づいて走行状態す、をめ
るための処理である。

以上説明したように、本発明の実施例では、太陽光など
の外乱光の影背をなくすことができ、またマークのしみ
や汚れなどによる入射光量の変動に対してもその変Ｍ１
ｈをなくして安定な画像信号が得・られるようにしてい
る。さらに、光量の調整を行なうに際し、絞り調整と、
電気光学テ゛バイスによる透過光量調整を併用し、高応
答でしかも調整範囲を大きくすることを可能としている
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、撮像した画像信号が正常かどうかを判
断し、正常な画像信号が得られるよう調整しているので
、移動体を予定走行路に沿、て安定に誘導することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は無人搬送台車の概略構成を示す図、第
３図は本発明の一実施例を示す図、第４図は給電部の具
体的な構成を示す図、第５図は充足調整についての時間
応答特性を示す図、第６図（Ａ）は光電センサの構成を
示す図、第６図（Ｉ３）は光電センサの出力特性図、第
７図は走行速度に対する電気工学デバイスのオン時間の
調整例を示す図、第８図は画像信号の良否判断方法を説
明するため図、第９図（Ａ）、第９図（旬は電気光学デ
バイスの調整方法を説明するための図、第１０図は第３
図の実施例における画像処理部の動作を示す図である。 ｌ・・・・・・無人搬送車、４ａ、４ｂ・・・・・・マ
ーク、６ａ、６ｂ・・・・・撮像装置、７ａ、７ｂ・・
・・・・操舵機構、８・・・・・走行装置、９　ａ、９
　ｂ、１０ａ、］Ｏｂ・・・・・・走行輪、１１・・・
・・・制御部、１２・・・・・テ゛−タ処理部、加・・
・制御ｉｔ演算部、３０・・・・・画像処理部、４（）
・・曲絞り調整部、９・・・・・・電気光学デバイス、
ω・・・・・・給電部、７０・・・・・・ｌ１ｆ４　明
灯、７１・・・・・・電源ヌイッチ、７２・・四ランプ
社源 時　間（ｙｎＳ） オ６図（Ａ’） ７６図（Ｂ） オフ図 オδ図 オ９図（Ａ’）　オ′７図ＣＢ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、走行路に付されたマークを撮像する撮像装置と、該
   撮像された画像信号を入力し、鎖国像信号に基づいて移
   動体の走行状態量を演算する画像処理部と、該走行状態
   量を入力して制御量を演算する制御量演算部とを備え、
   該制御量を用いて移動体を誘導する移動体の誘導装置に
   おいて、該撮像装置の前面に入射光の透過皿な電気信号
   によって調整可能な電気光学デバイスと、該電気光学デ
   バイスに電気信号を給電する給電部とを備え、前記画像
   処理部は人力した画像（８号が正常かどうかを判断し、
   正常でない場合に該電気信号を調整する！１１信号を該
   給電部に出力することを特徴とする移動体の誘導装置。