JPS61169908A - 車両誘導制御システム - 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】 本発明は各々推進力および操舵機能を有する車両が一つ
以上所定の領域内を正確に移動する車両制御誘導システ
ムに関する。

このシステムにおいて、車両は移動部分を拘束されず本
発明は車両を所定の状態を有さない通路に沿って極めて
高い位置精度で誘導し得るシステムを提供することを目
的とする。

本発明の第１の発明車両誘導制御システムは推進力と操
舵機能および所定の手段で走査される指向性のレーザビ
ームを発射する手段を有する車両、互いに隔離された複
数の反射鏡であって、各々の反射鏡に反射鏡を特定する
光学コードが組み込まれ前記ビームを遮断しうる位置に
設置されている反射鏡、および少なくとも２つの反射鏡
によって反射されて車両へもどされた光を利用して車両
の動きと方向を制御する手段を含んでいる。

本発明の第２の発明の車両誘導制御システムは各々個々
に制御しうる推進力と操舵機構および上記と同様の手段
で方位方向に連続的に走査される指向性ビームを発射す
る手段を有する複数の車両、前記車両の目的地を指示す
るベースステーション、互いに隔離された複数の反射鏡
であって、各々の反射鏡に反射鏡を特定する光学コード
が組み込まれ前記連続的に走査されるレーザビームを遮
断する位置に設置される反射鏡、および少なくとも２つ
の反射鏡によって反射されて車両にもどされる光を利用
して車両の動きと方向を制御して各々の車両の目的地へ
向ける手段を含んでいる。

従って、レーザビームは時計方向あるいは反時計方向に
連続的に走査することができる。

各反射鏡の性質とこの反射鏡を特定する手段の配置はレ
ーザビームが走査される方位方向、即ち時計回りあるい
は反時計回りであるかに依存しているのが好ましい。

反射鏡は走査方向を横切る方向に設けられたストライプ
の列を有しており、このストライプはバックグラウント
とは異なる所定の反射特性あるいはこの間にさし込まれ
た第２のストライプの列を有している。この場合、スト
ライプは２値コードを表わす光学パターンを構成してお
り、このコードは反射鏡を特定して、全ての反射鏡の内
からこの特定された反射鏡を識別する。ストライプの少
なくとも一つが、前記システムにおいて正確に測定され
た位置を示し、車両に光が反射された瞬間が車両によっ
て利用されてストライプの角度位置に対する車両の角度
位置が検出される。

指向性レーザビームとしては方位方向において極めて細
い、例えば上下方向に扇状形のものを使用できる。従っ
て、反射鏡が異なる高さに設けられていてもまた走査レ
ーザビームを発生する手段を取り付けている台座が常時
正確に水平でなくて　　□もビームは各反射鏡に当る。

全ての反射鏡が注意深く正確な高さに設置されている場
合は細いペンシル状のレーザでも正確に水平方向に投射
される。この場合、各種のレーザ光を使用しろるという
効果を得ることになる。

指向性レーザビームを発射する手段は好ましくは仮想垂
直軸に関して回転可能な傾斜した反射鏡の上方へペンシ
ル状ビームが向けられるように構成されるのが好ましい
。レンズを鏡面の真下に設置してペンシル状ビームを鏡
に入射する前に必要ならば扇状形ビームに変換するよう
にするのが都合がよい。

本発明を添付図面を参照して実施例により詳細に説明す
る。

第１図は点線によって境界が示された領域が示されてい
る。この領域内で２つの運搬車２．３はベースステーシ
ョン４の全体制御下で制御誘導される。実際は、運搬車
２．３は貯蔵部５と作業位置６との間で材料を転送する
のに利用される。貯蔵部は、例えば原材料を貯蔵するこ
とができ、この原材料は作業位置において所望の形状に
機械加工されるか、必要とされる処理がなされる。製品
は一方の運搬車によってさらに保管部７へ移送されて、
必要に応じて取り出されて利用される。

ベースステーションはトラック２．３に所望の目的地を
好適な通信リンクを介して指示する。例えば短波通信リ
ンクを使用することができるし、境界１によって決まる
領域の天井に取り付けられた赤外線発生器および検出器
を使用する光学通信システムを使用することもできる。

後者においては、各車両は協働する上方に向けられた赤
外線センサと赤外線発生器とを有する。各車両に特定の
目的地が与えられると、この車両は送られた命令を自動
的に利用して移動領域の回りに設置される反射板８に依
存して走行して高い位置精度が達成される。各反射板は
特定のコードを有しており、この特定のコードは反射板
がどれであるかをまた正確な位置を示す。この反射板は
第３図を参照して以下に詳細に説明される。

各車両は走査レーザを有している。この走査レーザは方
位方向に回転されて、レーザの照射野内の各反射板をレ
ーザが横切るようにされている。

反射板は細いビームが入射する方向と同じ方向へ反射さ
れるような逆反射材料からできている。従って、各車両
は車両の位置に関して少なくとも２つの反射板の正確な
位置を決めることができる。

従って三角測量の技術を使用して、車両は貯蔵部５、作
業位置６および保管部７のような境界ｌ内の位置に対す
る自分の位置を決めることができる。

車両は自分自身の位置を連続的にモニターして所望の目
的地に向かう通路に沿って移動する。車両の位置は連続
的にベースステーションへもどされ、ベースステーショ
ンは全ての運搬車の位置を知って運搬車どうしが衝突し
ないように全体の命令を制御するようになっている。特
に正確な制御が貯蔵部５、作業位置６および保管部７の
近くで必要とされるので、これらの位置の回りに第１図
に示されるように反射鏡が追加されている。実際には、
貯蔵部と保管部は図示されたものよりも大きく複雑な構
成を有している。例えば、運搬車が走行する細い通路に
よって分離された多数の区分からなっている場合がある
。この場合車両がいかなる位置にあって少なくとも２つ
の反射鏡と常に通信しうるように反射板が追加される。

運搬車は第２図に図示されており、運搬車は荷物搬送面
１０と回転走査ヘッド１２を一部に備える股上部分とを
有する小さな車両であることがわかる。走査ヘッドが方
位方向に回転して極めて細い扇状レーザビームが発射さ
れるが、細い水平なペンシル状ビームを使用することも
できる。扇状レーザは扇状レーザの広がり角によって決
まる好ましい垂直方向への広がりを有しており、地表レ
ベル上の反射板の高さがかなり異なったとしてもレーザ
ビーム１４の少なくとも一部が反射板８に入射するよう
にされている０反射板８は前述した垂直方向に延びるス
トライプの列を有している。

レーザビームは矢印１３によって示されるように時計方
向に回転するとすると、ビームは反射板８を第２図に示
されるように左から右へ横切る。反射板８は従って振幅
変調された光をもどす。この光は反射板の明るい（反射
）部分と暗い（吸収）部分に対応して経時変化するパタ
ーンを有している。もどされた信号は走査ヘッド内に位
置する検出器によって受信され、この情報から車両は反
射板８の位置に対する正確な方位位置を決めることがで
きる。２つ以上の反射板からの返信を利用することによ
って通路を細かく補正でき、どのような位置誤差でも補
正される。

反射板は第３図に詳細に示されている。反射板は反射ス
トライプを有している。このストライプは斜線によって
示されており、例えば無反射部分である暗いストライプ
によって分離されている。

反射ストライブおよび無反射ストライプの幅の両者によ
って、得られるコード信号の特性が決まる。

従って第３図においてデジタルｒｌＪは比較的広い幅の
反射ストライブの後に狭い無反射ストライプが続くこと
によって表わされ、デジタル「０」はこれとは逆の組合
せによって表わされる。

反射板８は本実施例において左から右へ走査されると仮
定すると、始めから３つのストライプは反射板が見い出
されたことを明確に示す。垂直方向に延びる多数のワイ
ヤを有する金属グリッドあるいは金属メソシュのような
反射板と類似の反射パターンを作り出す照射野内の他の
反射体から反射板を識別することが重要である。「１」
および「０」の初期パターンが見い出されて反射板であ
ることが確認され、特定のコードが続いである特定の反
射板であることが確認されて領域内に取り付けられた他
の反射板の全から特定の反射板が識別される。最後の垂
直ストライプは本実施例においては位置ストライプであ
り、通常１備以内の極めて高い精度で反射板の端部位置
を示すが、予じめ決められていればどのストライプでも
位置を決める部分として定めることができる。ストライ
プが適当な幅を有していると極めて高い精度を必要とす
るシステムにおいてストライプの境界端は反射板の位置
を決めるのに使用される。従って、回転走査ヘッドが端
部ストライプから反射された信号を受信した瞬間に車両
の角度位置は、反射板の位置に対して相対的に決められ
る。

通路に沿って都合よく２つの反射板を、運搬車がどちら
かの方向に近づくことによって各々の反射板を容易に見
ることができるように特定の反射板の位置と関係させる
ことができる。この場合において、２つの反射鏡の境界
端のストライプは運搬車が向く方向に対する共通位置を
決める。

正確に調整された光学エンコーダは車両の角度位置に対
する回転走査ヘッド１２の角度位置に走路を保持する。

少なくとも２つの反射板から得られるこの種の角度関係
は車両の絶対位置が正確に決定されることを可能にする
。反射板からの車両の角度オフセットは実際の方向を指
示し、車両の走行を可能とするのに使用され所望の目的
地へ進行される。

走査ヘッド１２の特徴は第４図の断面図に詳細に示され
ている。この図面を参照すると、レーザ２１は強いコヒ
ーレント光の極めて細いビームを発生する。このビーム
は光学システム２３によって約５關幅の平行な側縁を有
するペンシル状ビームに拡張される。このレーザはヘリ
ウムあるいはネオンの混合気からなる従来のガス充填型
であってもよいし、ガリウムヒ素レーザダイオードであ
ってもよい。細いペンシル状ビームが光学システム２３
から放射されて反射鏡２４において上方に反射されてさ
らに反射鏡２５へ向けられる。この反射鏡２５は車両に
対して固定される。ビームは次に更に小さな反射鏡２６
へ反射される。この小さな反射鏡２６はプレートの中心
に設置される。

このプレートの残りの環状の部分は極めて大きな光セン
サ２７を構成している。放射されたビームは円筒レンズ
２８を介して傾向した反射鏡２９の反射面へ通過される
。反射鏡２９に組み込まれたレンズは線３０．３１によ
って決まる極めて広角な扇状ビームを作り出す。−扇状
ビームは通常的４０°の広がり角を有する。反射鏡２９
は平面を有しており、回転フレーム３２によって支持さ
れている。この回転フレーム３２はベアリング３４．３
５によって支持される基底折曲部３３に固着されており
、また小型モータ３６によって駆動されて、反射鏡２９
、従ってレーザビームは毎秒３回転の速さで方位方向へ
回転するようにされている。

反射板によって反射された光は線３８．３９によって表
わされる平行ビームの形状でもどってくる。この平行ビ
ームは傾向した反射鏡面２９上へ入射して下方へ曲げら
れ、極めて広い面積の光センサ２７上へ投射される。目
的反射板上の逆反射ストライプを使用すると、入射光が
極めて高い比率でセンサ２７へもどされることが保証さ
れる。

逆反射材料は入射光量をもとの通路に沿って入射角にほ
とんど独立に送り返えすからである。通常はセンサ２７
はホトダイオードからなる。干渉フィルタをセンサ２７
の真上に設けて周囲光の影響を減少することもできる。

情報はインターフェース装置４０を介して電気信号とし
て取り出され、解析装置へ送られて利用される。

ガリウムヒ素ダイオードレーザがビームを発生するため
に使用される場合、光出力は通常Ｉ　ＭＩ２以上の所定
の高周波数でパルス化されるのが好ましく、さらにセン
サ２７の出力通路におけるのと同一の周波数にするバン
ドパスフィルタを使用すると周囲光による干渉に対して
識別力を得られる。

振幅パルス化法によりビームを変調することにより、反
射板からの運搬車の距離に関する直接の指示を得ること
ができる。センサにもどされたパルスの遅延時間を単純
に測定することもできるが、変調された反射光の位相が
放射光の位相と比較されるのが好ましい。

第５図に上述の機能を有する回路の一例がブロックによ
り示されている。約１００ＭＨｚで発振する発振器４１
はガリウムヒ素ダイオードレーザ２１を駆動して振幅変
調するのに使用される。センサ２７からの出力はインタ
ーフェース装置４０を介して狭帯域バンドパルスフィル
タへ送られ、発振器４１と同じ周波数に変更される。フ
ィルタを通過した信号は位相比較器４３へ送られ、ここ
で発振器の出力と比較される。位相差（あるいは移相量
）は反射板からの運搬車の距離に直接関係し、変換器４
４において距離量に変換される。運搬車のだいたいの位
置は２つの反射板を使用できる位置からの移動量をモニ
ターすることによって知られるので、正確な位置調整を
行なうためには一つの反射板のみが必要とされる。従っ
て短い実効波長を有する極めて高い周波数の光変調を使
用すると算出された運搬車の位置が正確になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による車両誘導制御システムの平面図、 第２図は車両の斜視図、 第３図は反射鏡の平面図、 第４図は車両に取り付けられたレーザビーム走査ヘッド
の側面図、 第５図は本発明において用いられる回路の一実施例のブ
ロック図である。 １・・・境界、２・・・運搬車、４・・・ベースステー
ション、５・・・貯蔵部、６・・・作業位置、７・・・
保管部、８・・・反射板。 笛１図

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）推進力、操舵機構および所定の手段で走査される
   指向性レーザビームを発射する手段を有する車両、互い
   に離された複数の反射鏡であって、各々の反射鏡に反射
   鏡を特定する光学コードが組み込まれ前記ビームを遮断
   しうる位置に設置されている反射鏡、および少なくとも
   ２つの反射鏡によって反射されて前記車両にもどされた
   光を利用して前記車両の動きと方向を制御する手段を備
   える車両誘導制御システム。
2. （２）各々個々に制御可能な推進力と操舵機構および所
   定の手段で方位方向に連続的に走査される指向性レーザ
   ビームを発射する手段を有する複数の車両、前記車両の
   目的地を指示するベースステーション、互いに離された
   複数の反射鏡であって、各々の反射鏡に反射鏡を特定す
   る光学コードが組み込まれ前記連続的に走査されるビー
   ムを遮断する位置に設置されている反射鏡、および少な
   くとも２つの反射鏡によって反射されて前記車両にもど
   るされる光を利用して前記車両の動きと方向を制御して
   各々の車両の目的地へ向ける手段を備える車両誘導制御
   システム。
3. （３）前記反射鏡の特性と前記反射鏡を特定する手段の
   配置が前記レーザビームが走査される方位方向に依存す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の車両誘
   導制御システム。
4. （４）前記反射鏡が前記走査される方向を横切る方向に
   延びるストライプの列を備えており、このストライプが
   バックグラウントとは異なる所定の反射特性を有するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項または第３項記載
   の車両誘導制御システム。
5. （５）前記ストライプの少なくとも一つが前記システム
   における正確に測定された位置を示し、前記少なくとも
   一つのストライプによって光が反射されて前記車両にも
   どされる瞬間が前記車両によって利用されて前記ストラ
   イプの位置に対する前記車両の角度位置が決められるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の車両誘導制
   御システム。
6. （６）前記指向性レーザビームを発射する手段が仮想垂
   直軸の回りを回転可能な傾斜した反射鏡の上方へペンシ
   ル状ビームを向けることを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項から第５項いずれか１項記載の車両誘導制御システ
   ム。
7. （７）前記発射されたレーザビームが変調されており、
   反射光をもどす反射鏡の距離が直接測定されることが可
   能であることを特徴とする特許請求の範囲第２項ないし
   第６項いずれか１項記載の車両誘導制御システム。
8. （８）前記発射されたレーザビームに対する前記発射光
   の位相を決め、前記距離に関する情報を発生する手段を
   有していることを特許請求の範囲第７項記載の車両誘導
   制御システム。