JPS6247241B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、交流電流が流れているケーブルか
らの距離およびケーブルとのなす角度を検出する
位置検出器に関する。

車輛の走行コースに沿つて誘導ケーブルを敷設
して所定の交流電流を印加する一方、無人走行車
輛に位置検出用のピツクアツプコイルを取付け、
前記誘導ケーブルの誘導磁界を検出し当該車輛の
コースずれ及び姿勢角を検出して無人走行制御を
行なう場合、従来はコイルに誘起する電圧の絶対
レベルを使用して、コースずれ及び、姿勢角等を
検出するようにしていた。

しかしながら、このような位置検出器ではケー
ブルからの距離のみ、あるいは距離と角度成分と
が混合した値としての検出値が得られているにす
ぎず、しかも、誘起電圧の値をそのまま用いてい
るためにケーブルに流れる電流の変化や誘導障
害、たとえばケーブルの周囲の透磁率の変化等の
影響を受け易く、正確な距離等の検出が困難であ
つた。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので３
つのコイルの軸方向が互いに直角をなし且つ各コ
イルの中心が一点で直交する十字コイルにより誘
導ケーブルの誘導磁界を検出し、床面に平行且つ
ケーブルに直交するコイルの検出値で他の２つの
コイルの検出値を割算し角度及び距離信号を得る
ようにした位置検出器を提供するものである。以
下、本発明を添附図面の一実施例に基づいて詳細
に説明する。第１図において、ケーブル１は床面
に敷設されており交流電源（図示せず）から所定
の交流電流Ｉ＝I₀sinωｔが供給されている。十
字センサ５は、Ｘ、Ｙ、Ｚの３直交軸に対応する
Ｘ軸コイル２、Ｙ軸コイル３、Ｚ軸コイル４の３
つのコイルの各中心軸が中心０において互いに直
交するように形成されており、且つこれらの３つ
のコイル２，３，４は同じ特性となるように形成
されている。この十字センサ５がケーブル１に近
づくと、ケーブル１に流れる交流電流による誘導
磁界によつて各コイル２，３，４にそれぞれ誘起
電圧が発生する。第２図ａに示す如く、センサ５
はそのＺ軸コイル４の軸線が床面に直交するよう
に配設される。いま、このセンサ５の中心点Ｏの
床面からの高さをZ₀、該中心点Ｏを通る垂線が床
面と交わる点ｐとケーブル１間の距離をｘ、同図
ｂに示すようにケーブル１の敷設方向に対するＹ
軸コイル３の偏角をψ、ケーブル１に流れる電流
ＩをＩ＝I₀sinωｔとすると、ケーブル１の発生
磁界に基づくＸ軸コイル２、Ｙ軸コイル３および
Ｚ軸コイル４の各誘起電圧V₂，V₃およびV₄は、
それぞれ下式(1)、(2)および(3)に示す如く表わされ
る。

V₂＝NAωK₁I₀Ｚ_０ｃｏｓ／ｘ^２＋Ｚ_０ ^２cosωｔ…(
1) V₃＝NAωK₁I₀Ｚ_０ｓｉｎ／ｘ^２＋Ｚ_０ ^２cosωｔ…(
2) V₄＝NAωK₁I₀ｘ／ｘ^２＋Ｚ_０ ^２cosωｔ …(3) ただし、Ｎ：コイルの巻数 Ａ：コイルの断面積 K₁：コイルの形状と周囲の透磁率とに
よつて定まる定数 以下、この式(1)、(2)および(3)の成立理由につい
て簡単に説明する。

第４図において、一点鎖線はセンサ５の中心点
０を通るケーブル１の発生磁界を示している。い
ま、０点を通りかつ該磁界に接する方向Ｍに上記
各コイル２，３および４と同じ特性のコイルを配
置したとすると、このコイルに誘起される電圧Ｖ
_nは、 Vm＝ＮＡωＫ_１Ｉ_０ｃｏｓωｔ／ｒ …(a) ただし、ｒ：Ｏ点とケーブル１間の距離 と表わされる。

そして、ケーブル１とＯ点を結ぶ線分と床面と
のなす角をθとすると、上記電圧Ｖ_nの水平方向
成分はVmsinθとなる。

それ故、センサ５が第２図ｂに示した偏角を
もつ場合、上記センサ５のＸ軸コイル２に誘起さ
れるV₂は、 V₂＝Vmsinθcos …(b) と表わされる。第４図から、sinθ＝Ｚ_０／ｒ、r²＝x² ＋Z₀ ²なる関係が得られるので、これらの関係と
(a)、(b)式とからコイル２の誘起電圧V₂は(1)式の
ように表わされる。

つぎに、Ｙ軸コイル３に誘起される電圧V₃
は、第２図ｂから明らかなように上記水平方向成
分Vmsinθにsinを乗じたものとなるので、(1)
式のcosをsinに置き換えた(2)式で表わされ
る。

また、Ｚ軸コイル４の誘起電圧V₃は、第４図
から明らかなようにVmcosθと表わされる。同
図からcosθ＝ｘ／ｒなる関係が成立し、したがつて この関係とａ式の関係よりV₃は(3)式のように表
わすことができる。なお、Ｚ軸コイル３の誘起電
圧V₃は、前記偏角の影響を受けない。

次に、これらの各電圧値V₂，V₃，V₄から角度
成分および距離成分を算出するために、Ｖ_３／Ｖ_２およ びＶ_４／Ｖ_２の演算を行なうと、これらの各値は、 Ｖ_３／Ｖ_２＝tan ……(4) Ｖ_４／Ｖ_２＝ｘ／Ｚ_０ｃｏｓ ……(5) となる。

これらの式(4)、(5)から明らかなように、ケーブ
ル１とＹ軸コイル３とのなす角度ψの値はtanψ
によつて表わされる。また、角度ψが充分小さい
場合には式(5)は近似的に次のように表わされる。

Ｖ_４／Ｖ_２≒ｘ／Ｚ_０（〓cos≒１）……(6) ところで、前述したように、ケーブル１を敷設
した床面から十字センサ５の中心０までの高さZ₀
は常に一定であるので、式(6)は次式(7)のようにな
る。

Ｖ_４／Ｖ_２≒K₂x ……(7) ここに、K₂＝１／Ｚ_０＝const.である。

したがつて、上式(7)により、ケーブル１と十字
センサ５の中心０から床面におろした垂線の足Ｐ
との距離ｘは値K₂xで表わされる。しかも、これ
らの各値tanψおよびK₂xには電流Ｉおよびコイ
ルの形状と周囲の透磁率とに定まる値K₁を含ま
ず、よつて、この十字センサ５を用いることによ
り電流変動および誘導障害の影響を受けにくい位
置検出器を構成することができる。

第３図は本発明に係る位置検出器の回路構成図
で、十字センサ５のＸ軸コイル２、Ｙ軸コイル
３、Ｚ軸コイル４の各コイルに、基準線ケーブル
１を流れる交流電流Ｉによる誘導磁界によつて生
じる各誘導起電圧V₂，V₃，V₄をそれぞれフイル
タ６，７，８を介して整流器９，１０，１１に加
える。整流器９，１０，１１は入力電圧V₂，
V₃，V₄に対応した直流電圧E₂，E₃，E₄を出力す
る。割算器１２は入力信号E₂，E₃によりＥ_３／Ｅ_２の演 算を行なつて角度成分tanを算出し対応する角
度信号ｅを出力する。また、割算器１３は信号
E₂，E₄によりＥ_４／Ｚ_２の演算を行ない、距離成分 ｘ／Ｚ_０ｃｏｓを算出し対応する距離信号ｅ_xを出力
す る。このようにして角度成分tanと距離成分
ｘ／Ｚ_０ｃｏｓをそれぞれ得ることができる。なお、
こ こでが充分小さい場合は割算器１３の出力は式
(7)により値K₂xで近似できる距離成分となる。こ
のような位置検出器を前述したように無人走行車
に配設することにより当該車輛のコースずれ及び
姿勢角を正確に検出することができる。

以上説明したように本発明によれば、交流電流
を流したケーブルからの距離およびケーブルとな
す角度をそれぞれ独立に検出することができ、し
かも、ケーブルに流れる交流電流の変動および周
囲の透磁率の変化による誘導障害等の影響が極め
て少ない位置検出器を構成することができるとい
う優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る位置検出器の検出コイル
の一実施例を示す斜視図、第２図ａ，ｂは第１図
に示す検出コイルとケーブルとの位置関係を示す
説明図、第３図は、本発明に係る位置検出器の一
実施例を示すブロツク図、第４図はセンサの検出
作用を説明するための概念図である。 １…ケーブル、２…Ｘ軸コイル、３…Ｙ軸コイ
ル、４…Ｚ軸コイル、５…十字センサ、６〜８…
フイルタ、９〜１１…整流器、１２，１３…割算
器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ３つのコイルの軸方向が互いに直角をなし且
   つ各コイルの中心がほぼ一致し床面に敷設した誘
   導ケーブルの誘導磁界を検出する十字コイルと、
   該十字コイルの各コイルの検出値を対応する直流
   電圧に変換出力する整流器と、床面に平行であり
   且つケーブルに直交するコイルの整流出力で他の
   ２つのコイルの整流出力を夫々割算し対応する角
   度信号及び距離信号を出力する割算器とを具え、
   十字コイルの誘導ケーブルとのなす角及び距離を
   検出するようにした位置検出器。