JPS62254008A - 移動体の位置検出装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、移ａＪ体から党則した光ビームを日勤方向に
走査することにより、移動体の位置を検出する移動体の
位置検出装置、さらに詳１，２＜言えば、ロークリエン
コーダのシャフト内をレーザ光が往復するようにして、
構造を簡素化した移動体の位置検出装置の改良に関する
。

（従来の技術） 工場の無人ｊａｉｌ送車、トンネル掘削機等のよ・）な
移動体の位置を検出する移動体の位置検出装置が種々提
案されている。

特開昭５９−６７４７６号「移動体の位置検出装置」に
は、移動体とは離れた少なくとも３箇所に設置され入射
光方向に光を反射する３つの光反射手段と、前記移動体
に設けられ前記光ビームを発生する光発生手段と、前記
移動体に設けられ前記光ビームを回動方向に走査する光
ビーム走査手段と、前記移動体に設けられ前記光反射手
段からの反射光を受光する受光手段と、前記受光手段の
受光出力に基づいて前記移動体から見た前記３つの光反
射手段間の開き角を検出する開き角検出手段と、予め前
記３つの光反射手段の位置情報が設定されその位置情報
と前記開き角検出１′一段によって検出された開き角と
に基づいて前記移動体の位置を演算する演算手段とから
構成される装置が開示されている。

（発明が解決しようとする問題点） 前記発明を実施する場合、光ビームの水平回転角を測定
するのであるから、ギヤ等を介さずに、回転軸と角度検
出手段を直接接続するのがよい。

このため、従来は光発生手段および受光下段等ばは光ビ
ーム走査手段の回転テーブルに対して、角度検出手段と
は反対側に設りなければならなかった。したがって、光
走査手段の回転テーブルの駆動モータ、角度検出手段等
の１階部分と、前記回転テーブルおよびそれに載置され
ろ光学系等の２階部分と、光発生手段、受光下段および
光学系等の３階部分の３階構造になり、構造が禎雑かつ
装置が大形化するという問題点があった。

また、このような装置を搭載する移り１体は、水平軸回
りに揺動する（ピッチング、ローリング）ことが考えら
れる。この場合には、光ビームが光反射手段を確実にと
らえることができなくなる司能性があった。

本発明の目的は、光学系、ロークリエンコーダおよび駆
動モータ等の配置を工夫して、前記ロータリエンコーダ
のシャフト内にレーザ光を往復させることにより、機構
を簡素化し小形軽量化を可能にした移動体の位置検出装
置を提供することにある。

さらに、他の目的は、前記簡素化により、水平安定機構
の採用を容易にした移動体の位置検出装置を提供するこ
とにある。

（問題点を解決するための手段） 前記目的を達成するために本発明による移動体の位置検
出装置の第１の構成は、移動体とは離れた箇所に設置さ
れ入射光方向に光を反射する光反射手段と、中空軸をも
ち回転角度を検出する角度検出手段と、前記中空軸の一
方側に設けられ光ビームを発生する光発生手段と、前記
中空軸を回転させるとともに前記光発生手段からの前記
光ビームを前記中空軸の内部を通して他方側に導き前記
光ビームを回動方向に走査する光ビーム走査下段と、前
記中空軸の前記一方側に配置され前記光反射手段からの
反射光を受光する受光手段と、前記受光手段が受光した
ときの前記角度検出手段からの信号により検出された開
き角と前記光反射手段の位置情報とに基づいて前記移動
体の位置ど方位を演算する演算手段とからなる。

第２の構成は、移動体とは離れた箇所に設置され入射光
方向に光を反射する光反射手段と、前記移動体に搭載さ
れた筐体に設けられた水′ｉ′Ｆ安定化手段と、前記水
平安定化手段を介してｎｉＩ記筐体に設けられた中空軸
をもつ角度検出手段と、前記中空軸の一方側に設けられ
光ビームを発生する光発生手段と、前記中空軸を回転さ
せるとともに前記光発生手段からの前記光ビームを前記
中空軸の内部を通して他方側に導き前記光ビームを回動
方向に走査する光ビーム走査手段と、前記中空軸の前記
一方側に配置され前記光反射手段からの反射光を受光す
る受光手段と、前記受光手段が受光し、たときの前記角
度検出手段からの信号により検出された開き角と前記光
反射手段の位置情報とに基づいて前記移動体の位置と方
位を演算する演算手段とからなる。

（実施例） 以下、図面等を参照して、実施例について本発明の詳細
な説明する。

第１図は、本発明による移動体の位置検出装置の実施例
を示したブロック図、第２図は、同実施例装置を示した
構造図、第３図は、同実施例装置に使用されるＣ　Ｐ　
Ｕの動作を説明するための流れ図である。

レーザダイオード１は、電流を光に直接変換するダイオ
ードであり、このレーザダイオード１は自ＵＪ光量調整
回路２によって励起電流をｆｉ制御して出力光が調光さ
れている。レーザダイオード１から発射されるビームは
、レンズ３で平行化されビームスプリッタ４で上方に向
けられる。

ビームスプリッタ４で上方に向けられたビームは、ロー
クリエンコーダ５のシャフト６内を通って、このシャフ
ト６の上部に取付けられた直角プリズム７で水平方向に
向けられる。さらに、円筒レンズ８で上下方向に拡げら
れ出射される。

コーナキューブＣＣは、光の入射光によらず、その方向
に光を反則させるプリズムである。コーナキューブＣＣ
は、予め定められた位置に３個配置されており、この位
置情や口はＣＰＵ３４に入力される。コーナキューブＣ
Ｃで反射されたビームは、逆に円筒レンズ８．直角プリ
ズム７を経て、再びロークリエンコーダ５のシャフト６
内を’ｙｆｆＪす、ビームスプリッタ４に入射する。入
射したビームは、今度はビームスブリック４を通過し、
フィルタ１２を介して、凸レンズ１３で集光され、ホト
ダイオード１４で電気信号に変換され、さらにアンプ１
５で増幅される。アンプ１５の出力は、割込制御器３２
に受光信号Ｃａ）として入力される。

ロークリエンコーダ５は、回転角度を検出するためのも
のであり、本体ケース１６にユニバーサルジヨイント１
７を介して堰付けられている。ユニバーサルジヨイント
１７は、シャフト６の上方に設けられたテーブル６ａに
載置されたレーザ投光部を水平安定化する働きをする。

つまり、テーブル６ａの回転によるジャイロ慣性により
、テーブル６ａの水平安定化を助成することができる。

ユニバーサルジヨイント１７は、第２図に詳しく示され
ているように、ケース１６の上坂に取付けられ、前後に
配置されたＬ字部材１８．１８と、これらのＬ字部材１
８，１．８に回動自在に設けられ、中央に貫通孔を設け
られた円筒部材１９と、この円筒部材１９に前記り字部
材１８．１８と直交する方向に回動自在に設けられた１
７字字部材０゜２０とから構成されている。各り字部材
１８，２０と円筒部材１９は、軸受２１を介して円筒部
材１９に植設されるねじ２２により接続されている。

円筒部材１９の貫通孔には、ロークリエンコーダ５のシ
ャフト６が遊嵌されている。第２図で下側に左右に配置
されている■７字字部材０．２０は、基板２３がねし固
定されており、この基板２３にはシャフト２４によりモ
ータ２５が取付けられている。一方、基板２３にはロー
タリエンコーダ６が取付けられており、シャフト６が軸
受２６゜２６で回動自在に設けられている。シャフト６
には、プーリ２７が固定されており、モータ２５の出力
軸に設けられたプーリ２８との間にベルト２９が掛けら
れている。

コンピュータユニッＩ・３０は、カウンタ３１゜割込制
御器３２．インターフェース３３．　　ＣＰＩＪ３４、
ＲＯＭ３５．ＲＡＭ３６．　　インターフェース３７等
から構成されている。

ロークリエンコーダ５からの角度信号山）は、シャフト
６０回転に比例して増加する信号であり、カウンタ３１
で計数される。基準信号ｆｃ）は、シャフト６が１回転
する毎に発せられるゼロ信号であり、割込制御器３２を
介してカウンタ３１をリセットする。

コーナキューブＣＣの位置情報は、入出力機器４１のキ
ーボード４２によって設定され、インターフェース３３
を介して、ＣＰＵ３４に取り込まれる。ＣＰＵ３４は、
コーナキューブＣＣの３つの位置情報と、コーナキュー
ブＣＣの３つの角度信号とから、移動体の位置と方位を
演算し、インターフエース３７から出力する。

次に、ＲＯＭ３５に記憶されているプログラムの流れ図
（第３図）に従って、ＣＰＵ３４の動作を説明する。

ＣＰＵ３４は、イニシャライズされたのち（１０１）、
キーボード４２から３個のコーナキューブＣＣＩ〜ＣＣ
３の座標が位置データとして入力される（１０２）。こ
の位置データは、ＣＰＵ３４から出力され＜１０３）、
表示″５４３で表示される。

表示器４３で表示されたデータは、チェックされ（１０
４）　、正常であれば（１０５）　、ＲＡＭ３６に記憶
される（１０６）。

ＣＰＬＪ３４には、カウンタ３１からの３個のコーナキ
ューブＣＣの角度信号（θ１．θ２．θ３）が入力され
る（１０７）。

これら角度信号は、ＣＰｔＪ３４で内部的にチェックさ
れる＜１０８）。

正常であると判断すると（１０９）、ＣＰＵ３４は、ス
テップ１０２で入力された３個のコーナキューブＣＣＩ
〜ＣＣ３の位置と、ステップ１０７で入力された３個の
角度位置とを用いて、位置と方位を算出して（１１０）
　、出力する（１１１）。ＣＰＵ３４の出力は、表示器
４３で表示される。

以下、必要回数だけ、角度データを取り込み、前述の動
作（１０７〜１１１）を繰り返し行い、所定の作業等が
終わると全動作を終了する（１１２）。

なお、本発明は前記実施例で説明した構成に限らず、レ
ーザ光を回動して、その回動角を測定する装置に広く応
用できる。また、本実施例では、コーナキューブＣＣが
３個の場合を例にして説明したが、１１囚、２個の場合
や４個以上の場合でも同様に適用できる。

（発明の効果） 以上詳しく説明したように、本発明によれば、ロークリ
エンコーダのシャフト内をレーザ光が往復する機構にし
たので、光学系、ロークリエンコーダ、駆動モータ等が
コンパクトにまとまり、装置の小形軽量化を図ることが
できた。

また、これらの機構を下部に配置できるので、ユリバー
サルジヨイント等の簡易な水平安定機構が設けられると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による移動体の位置検出装置の実施例
を示したブロック図、第２図は、同実施例装置を示した
構造図、第３図は、同実施例装置に使用されるＣＰＵの
動作を説明するための流れ図である。 １・・・レーザダイオード　　２・・・自動光９調整回
路３・・・レンズ　　　　　　　４・・・ビームスプリ
ッタ５・・・ロークリエンコーダ　６・・・シャフト７
・・・プリズム　　　　　　８・・・円筒レンズＣＣ・
・・コーナキューブ　　１２・・・フィルタ１３・・・
凸レンズ　　　　　１４・・・ホトダイオード１５・・
・アンプ １６・・・本体ケース １７・・・ユニバーサルジヨイント １８．２０・・・Ｌ字部材　　１９・・・円筒部材２１
・・・軸受　　　　　　　２２・・・ねじ２３・・・基
板　　　　　　　２４・・・シャフト２５・・・モータ
　　　　　　２６・・・軸受２７・・・プーリ　　　　
　　　２８・・・プーリ２９・・・ベルト ３０・・・コンピュータユニット ３１・・・カウンタ　　　　　３２・・・割込制御器３
３・・・インターフェース　３４・・・ＣＰＵ３５・・
・ＲＯＭ　　　　　　　３６・・・ＲＡＭ３７・・・イ
ンターフェース ４１・・・入出力装置　　　　４２・・・キー４３・・
・表示器 特許出廓人　　　津　　村　　俊　　弘東京航空計器株
式会社 株式会社　奥　村　組

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）移動体とは離れた箇所に設置され入射光方向に光
   を反射する光反射手段と、中空軸をもち回転角度を検出
   する角度検出手段と、前記中空軸の一方側に設けられ光
   ビームを発生する光発生手段と、前記中空軸を回転させ
   るとともに前記光発生手段からの前記光ビームを前記中
   空軸の内部を通して他方側に導き前記光ビームを回動方
   向に走査する光ビーム走査手段と、前記中空軸の前記一
   方側に配置され前記光反射手段からの反射光を受光する
   受光手段と、前記受光手段が受光したときの前記角度検
   出手段からの信号により検出された開き角と前記光反射
   手段の位置情報とに基づいて前記移動体の位置と方位を
   演算する演算手段とから構成した移動体の位置検出装置
   。
2. （２）移動体とは離れた箇所に設置され入射光方向に光
   を反射する光反射手段と、前記移動体に搭載された筺体
   に設けられた水平安定化手段と、前記水平安定化手段を
   介して前記筐体に設けられた中空軸をもつ角度検出手段
   と、前記中空軸の一方側に設けられ光ビームを発生する
   光発生手段と、前記中空軸を回転させるとともに前記光
   発生手段からの前記光ビームを前記中空軸の内部を通し
   て他方側に導き前記光ビームを回動方向に走査する光ビ
   ーム走査手段と、前記中空軸の前記一方側に配置され前
   記光反射手段からの反射光を受光する受光手段と、前記
   受光手段が受光したときの前記角度検出手段からの信号
   により検出された開き角と前記光反射手段の位置情報と
   に基づいて前記移動体の位置と方位を演算する演算手段
   とから構成した移動体の位置検出装置。
3. （３）前記水平安定化手段は、ユニバーサルジョイント
   であることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の移
   動体の位置検出装置。