JPS61286781A - 光ビ−ムを用いたクレ−ン等移動体の位置検知装置 - 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】 １粟上■且朋公… 本発明はクレーン等レール上を走る移動体の位置検知に
係り、特に遠距離にわたり高精度で位置検知可能な光ビ
ームを用いたクレーン等移動体の位置検知装置に関する
。

従来辺且五 レール上を走る自動クレーン等移動体においては、所要
の位置にまでクレーン等移動体を移行制御させるには行
先を指定するため、クレーン等移動体の位置を正確に検
知する手段が必要である。

従来、このクレーン等移動体の位置を検知する手段とし
て固定側に光ビーム追尾手段を設け、クレーン等移動体
に光ビーム反射手段を設け、三角測量によって行う手段
が提案されている。

■　（゛　しよ”と　る０　へ しかし、この位置検知手段では、クレーン等移動体の移
行により、固定側の光ビーム追尾手段と、クレーン等移
動体側に設けた光ビーム反射手段との距離が変化すると
ともに、遠距離になると、角度計測の影響が大きくなり
、クレーン等移動体の位置検知を正確にできる範囲には
限界があった。

占を　ンするための一 本発明は上記事情に鑑みてなされた。もので、クレーン
等移動体側に光ビーム発生手段により発生した光ビーム
を走査することによりクレーン等移動体の位置を検知す
る装置であって、クレーン等移動体の走行レールにそっ
て固定側に少なくとも３組の光反射手段を配設し、クレ
ーン等移動体側には光ビーム発生手段とその光ビームを
走査する光ビーム走査手段と光反射手段からの反射光を
受光する受光手段とを設け、さらに受光手段の受光出力
に基づいて、クレーン等移動体を中心とする３組の光反
射手段との信号の時間間隔を計測し、予め設定された光
反射手段の位置情報に基づいてクレーン等移動体の位置
を演算するようになしたものであって、比較的簡単な構
成でもって、遠距離にわたって高精度な位置検知ができ
る光ビームを用いたクレーン等移動体の位置検知装置を
提供することを目的としている。

尖施凱 以下本発明の実施例について図面に基づいて説明を行う
。

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暗示した実施例の斜視図である。

第１図におイテ、１０１　　（Ｒ）及び１０２　　（Ｌ
）は建屋に設けたレールであり、１０３　ハレー／Ｉ／
１０１　　（Ｒ）及び１０２　　（Ｌ）にそって走行す
るガーダである。ガーダ１０３には図示しない走行用モ
ータが取付けられている。

１０４はガーダ１０３上を横行するクラブトロリである
。クラブトロリ１０４には図示しない横行用のモータ、
フック１０５を昇降させる図示しない巻き上げ装置、レ
ーザビームを一定速度で回転させ、後述する光反射器よ
りの反射光が戻ってきた時それを検知するレーザスキャ
ナ１１１と、反射光が戻ってきた時のその信号の時間間
隔を計測し、予め設定された光反射器の位置情報に基づ
いて、クレーンの位置を演算し、クレーンの進行方位を
計算し、予め定められた地点に誘導を行う制御手段を備
えた制御装置１１２が設けられている。

走行レール部１０１．　　（Ｒ）及び１０２　　（Ｌ）
の適宜な位置に所定間隔ごとに、走行レール１０１　　
（Ｒ）側には反射器１１４１．１１４２、・・・を、走
行レール１０２　　（Ｌ）側には反射器１１３１．１１
３２、・・・を必要に応じて順次配設する。

第２図はレーザスキャナ１１１の本発明に係る実施例の
構成を示す説明図である。

同図において、２０１は指向性のあるレーザビームを発
生するレーザ発生器で、レーザ発生器２０１から照射さ
れたレーザビームは、コリメータレンズ２０２で平行ビ
ームになり、ビーム・スプリッタ２０３を透過し、プリ
ズム支柱２０４に固定されたプリズム２０５．２０６に
よって光路を変えられ、プリズム２０７に上方から垂直
に入射する。

プリズム２０７はレーザビームを直角に反射させるが、
プリズム２０７はプリズム支持器２０８にて固定され、
モータ２０９にて回転できるようにする。　、従って、
レーザビームは水平面をスキャニングされることになる
。

反射器によって反射されたレーザビームはプリズム２０
７、プリズム２０６プリズム２０５を経てビームスプリ
ッタ２０３により反射され、レンズ２１０により集光さ
れてフォトダイオード２１１に入射し、信号として検知
される。

本実施例では反射光を信号として受光する手段はフォト
ダイオードとしたが、受光する手段はこれに固定される
ことはないのは勿論である。

第３図は走行レール部に配置する反射器の本発明に係る
実施例の構成を示す説明図で、第４図は第３図のＡ−Ａ
’断面図である。ベース板３０１により走行レール部に
固定され、ベース板３０１に外板３０２が固定され、そ
の内部にコーナキューブ３０３が５組垂直方向に固定さ
れている。外板３０２の前面にマスク板３０４が取付ら
れる。マスク板３０４は、中央部が透明であり、両端部
が不透明としてレーザビームを透過できない構成とし、
照射されたレーザビームのコーナキューブ３０３に入射
する有効範囲角度を設定し、その範囲角度外のレーザビ
ームが入射することを防ぐようにしている。外板３０２
及びマスク板３０４の上面には、上ブタ３０５を取付け
る。

コーナキューブ３０３は本実施例では、クレーンの走行
レールに対する左右方向等の位置のずれ等の影響があっ
ても所定の反射器で反射可能なように垂直に５組固定さ
れている。しかし、コーナキューブ３０３は５組に限定
されるものでなく、それ以外でも可能なのは勿論である
。

又、本実施例では、反射器としてコーナキューブとして
説明したが、本発明では、コーナキューブに限定される
ことな（、再帰反射板及び再帰テープ等を使用しても可
能である。

第５図は、本発明に係る実施例の走行レール部１０１　
　（Ｒ）及び１０２　　（Ｌ）部に所定間隔ごとに配置
する反射器の配置の一実施例を示す説明図である。

第５図において、まず１０１　　（Ｒ）側に反射器１１
４２及び１１４５を、レール部１０２　　（Ｌ）側に反
射器１１３４を配設し、各反射器の位置関係は、反射器
１１４２．１１３４及び工１４５の各中心点を、夫々Ｐ
＋　、Ｐａ及びＰａとすると、角Ｐ、　、Ｐ２、Ｐａを
予め設定した各反射器のレーザビームを反射できる有効
範囲角αとするように、各反射器１１３４．１１４２及
び１１４５を配設する。

次に、反射器１１４２と工１４５の間を３等分し、その
３等分された位置に反射器１１４３及び１１４４を配設
する。これと同様な考えに基づいてレール部１０２（Ｌ
）側に反射器１１３１を配設し、反射器１１３１と１１
３４の間を３等分し、その３等分された位置に反射器１
１３２及び１１３３を配設する。

以下順次同様な考え方に基づ（、レール部１０１（Ｒ）
側及び１０２（Ｌ＞０１１１に必要に応じて所定個所に
反射器を配設する。

第５図でレール部１０１　　（Ｒ）及び１０２　　（Ｌ
）訊に配設された各反射器の中心を有効範囲角αに対応
する反射器とで結んだ線の内部の線Ｐ２　Ｐａに沿った
区域を順次ａ　ｎ　ｓ　ｂｎ　％　ｃｎ　、ｄｎとする
。

同様にａｎを中心とするクレーンの進行方向の区域をａ
　ｎ−１、ａ　ｎ７２、・・・及びｂｎ＋１、ａ　　ｎ
＋２・・・とする。

同様にｂｎ−、ｃｎ及びｄｎに関しても夫々第５図に示
す如くに夫々の区域を区別することができる。各反射器
の位置間隔をＵとする。

−次に、本実施例での作用について説明を行う。

第６図は第５図におけるクレーンのクラブトロ＋００４
上に配設されるレーザスキャナ１１１の位置がａｎの区
域内の一点をＡ　％　ｂ　ｎの区域内の一点をＢ−、ｃ
ｎの区域内の一点をＣ−、ｄ　ｎの区域内の一点をＤと
する位置にあるときの状態を示す説明図である。ａｎ　
％　ｂｎ　％　ｃｎ及びｄｎの各ｎはブロックナンバー
を示すものとし、この場合はプロ。

ツクナンバーはｎである。

第５図で判明する如く、本実施例でのクラブトロリ１０
４上に配設されるレーザスキャナ１１１の位置は、第６
図（１）〜（４）に示すＡ、Ｂ、Ｃ及びＤで代表される
ことを示す。第７図（１）〜（４）は第６図（１）〜（
４）に示す夫々のレーザスキャナ１１１の位置に対応し
て、スキャニングされたレーザビームが各反射器より反
射されて、フォトダイオード２１１に信号として検知さ
れこる状況を時間軸で表したもので、第７図（１）〜（
４）では信号はパルス状で表し、その信号がどの反射器
よりの信号であるかを示した。

本実施例では、有効範囲各αを所定の角度にすることに
より、第６図で判明する如く、Ａ点においては反射器１
１４２．１１４３及び１１４４で、Ｂ点においては反射
器１１３４．１１４３及び１１４４で、０点においては
反射器１１３４．１１３５及び１１４４で、Ｄ点におい
ては、反射器１１３４．１１３５及び１１３６で、夫々
の点において有効な反射器は常に３組存在することにな
る。

第６図（１）で示す点Ａにクレーンのクラブトロリ１０
４上に配設されたレーザスキャナ１１１が位置する場合
の例を説明すると、レーザスキャナ１１１内でレーザ発
生器２０１で発生されたレーザビームはコリメータレン
ズ２０２、ビームスプリッタ２０３及びプリズムによっ
て光路を変えられ、水平面をスキャニングされるレーザ
ビームとなり、各反射器１１４４．１１４３及び１１４
２で反射され、レーザスキャナ１１１内のフォトダイオ
ード２１１に信号として検知される。

フォトダイオード２１１に信号として検知される状況は
第７図（１）に示す如くである。１回転の時間をＴとす
ると、ｔ、は反射器１１４４、ｔ２は反射器１１４３、
ｔ３は反射器１１４２による各パルスの反射されてくる
時間を表わす。

各反射器１１４２．１１４３及び１１４４の位置は予め
設定されて判明している値であるので、レーザビームの
各反射器よりの時間間隔を計測し、制御装置１１２によ
り演算することによってＡ点の位置を検知するこができ
る。以下、Ｂ点、０点及びＤ点の位置もＡ点の場合と同
様に検知することができる。

従って、クレーンの位置（クラブトロリ１０４の位置も
含めて）を高精度で検知することができる。

この状況は第６図（２）〜（４）及び第７図（２）〜（
４）に示すとおりである。

次に、ｎ番目の区域からｎ＋１番目の区域に移行する場
合の作用についての詳細な説明を行う。

各区域での位置は、計測により計算可能であるので、あ
との区域の移行を検出する事によって、クレーンの絶対
位置を順次求めていく事が可能となる。

第９図は各ブロックの区域分けを示す図である。

例えば、第９図において、クレーンがｂｎの区域からＣ
の区域に移行した場合を説明すると、今Ｃの区域に入っ
たという事は、レーザの反射光の方向のパターンより判
断可能である。

第１０図はＣ及びｂの区域をさらに細かく分けた区分を
、第１１図はａの区域の区分を、第１２図はｄの区域の
区分を示す。

次に第９図に示すｂｎの区域のうち第１０図に示すどの
部分（右・・・Ｒ１後・・・Ｂ、左・・・し、前・・・
Ｆで示す。）から第９図に示すＣの区域のうち第１０図
に示すどの部分に入ったかによって、Ｃｎに入ったのか
Ｃｎ−１に入ったかを判断する。

この位置決定を行なう場合のフローチャートを第１３図
に示す。第１４図は、第１３図におけるブロック中座標
の決め方を示す説明図である。

又、本実施例では、レーザスキャナと反射器との距離は
最大でもクレーンの左右の走行レール間のスパンの距離
であり短いため、反射器に使用するコーナキューブの精
度があまり要求されない効果もあり、従って各反射器よ
りの反射される信号の時間間隔の計測も誤差が少なく高
精度な位置検知が可能となる。

クレーンの位置を正確に検知することにより、クレーン
を所定の位置にまで移行制御させる行先指令を与えるこ
とができるようになる。

第８図は本発明に係るレーザスキャナ１１１の他の実施
例の構成を示す説明図である。本実施例と前実施例と異
なるのは、第２図に示す前実施例でのプリズム支持器２
０８を回転させるモータ２０９の軸にエンコーダ２２１
を取付けたことである。エン１コーダ２２１を取付けた
以外の構成は前の実施例と同様であり、同一部分は同一
の符合を付して示した。

本実施例では、モータ２０９の軸にエンコーダ２２１を
取付けたのでモータ２０９の回転角を検出することがで
きる。従ってこの場合は、各反射器よりの反射光がフォ
トダイオード２１１に信号として検知されたときの回転
角度が分かるので、各反射器よりの時間間隔を計測する
必要はなく、クレーンの位置を検知することかで森る作
用効果がある。

菫果 本発明によれば、実施例で説明した如く、クレーン等レ
ール上を走る移動体に光ビーム発生手段とその光ビーム
を走査する光ビーム走査手段と光反射手段からの反射光
を受光する受光手段とを設け、クレーン等移動体の走行
レール側にそって両側の固定側に所定の光反射手段を配
設するのみの簡単な構成でもって、クレーン等移動体の
位置を遠距離にわたって高精度で検知することができる
効果を奏する。

【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暗示した実施例の斜視図、第２図は
レーザスキャナの実施例の構成を示す説明図、第３図は
走行レール部に配置する反射器の実施例の構成を示す説
明図、第４図は第３図のＡ−Ａ”断面図、第５図は走行
レール部に配置する反射器の配置の一実施例を示す説明
図、第６図は第５図におけるＡ−Ｄ点の位置にあるとき
の状態を示す説明図、第７図は第６図におけるＡ〜Ｄ点
でのフォトダイオード２１１に信号として検知される反
射光の状況を時間軸で表した図、第８図はレーザスキャ
ナの他の実施例の構成を示す説明図、第９図は各ブロッ
クの区域分けを示す図、第１０図はＣ及びｂの区分を、
第１１図はａの区分を、第１２図はｄの区分を示す図、
第１３図はフローチャートを、第１４図はブロック中座
標の決め方を示す図である。 １０１　　（Ｒ）　、１０２　　（Ｌ）　　・・・走行
レール、１０３　・・・ガーダ、１０４　　・・・クラ
ブトロリ、１１１・・・レーザスキャナ、１１４１．１
１４２・・・反射器１１３１．１１３２・・・反射器、
１１２　・・・制御装置。 特許出願人　　日立機電工業株式会社 同　　津村俊弘

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）クレーン等レール上を走る移動体の位置検知装置
   であって、前記クレーン等移動体のレール部に沿って光
   ビームの入射光方向に少なくとも３個所より光ビームを
   反射するように配設された光反射手段と、前記光ビーム
   を発生する光ビーム発生手段と、前記光ビームを所定の
   範囲に走査する光ビーム走査手段と、前記光反射手段か
   らの反射光を受光する受光手段と、前記受光手段の受光
   信号に基づいて前記クレーン等移動体の位置を演算する
   手段とを備え、前記クレーン等移動体の位置を検知する
   ことを特徴とする光ビームを用いたクレーン等移動体の
   位置検知装置。