KR101155374B1 - 이동체 시스템 - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이동체 시스템에 관한 것으로, 특히 지상측에서 이동체의 절대 위치를 고정밀도로 또한 신속하게 검출하도록 한 시스템에 관한 것이다.
발명자는 스태커 크레인, 유궤도 대차, 천정주행차 등의 이동체에 대해서 그 절대 위치를 지상측에서 고정밀도로 또한 신속하게 인식하는 것을 검토했다. 이것이 가능하면, 이동체의 주행 제어 및 정지 제어, 충돌이나 정체의 회피 등을 용이하게 행할 수 있다. 이를 위해서는 이동체의 위치를 이동 경로를 따라 연속적으로 도중에 끊어지지 않거나, 혹은 거의 연속적으로 검출할 필요가 있다. 또한 각 리니어 센서(linear sensor)는 리니어 센서 자체의 원점에 대한 상대 좌표를 출력하므로 이것을 절대 위치로 변환할 필요가 있다. 또한 특허문헌1은 리니어 센서를 사용한 이동체의 위치 검출을 개시하고 있다.
[특허문헌1] 일본 특허 출원 2006-218694
본 발명의 과제는 이동체의 절대 위치를 고정밀도로 또한 신속하게 지상측에서 구해지도록 하는 것에 있다. 청구항2의 발명에서의 추가 과제는 복수의 이동체를 구별해서, 각각의 이동체마다의 절대 위치를 구할 수 있도록 하는 것에 있다. 청구항3의 발명에서의 추가 과제는 리니어 센서의 검출 에어리어의 경계부에서 이동체의 위치 검출이 도중에 끊어지지 않도록 하는 것에 있다.
본 발명은 리니어 센서에 의해 이동체의 위치를 검출하는 시스템에 있어서, 상기 리니어 센서는 센서마다의 원점 기준의 상대 위치를 출력으로 해서 상기 이동체의 이동 경로를 따라 복수개의 리니어 센서를 적어도 2열로 배치함과 아울러, 이 적어도 2열의 리니어 센서의 열에 의해 검출되는 적어도 2개의 마크(mark)를 상기 이동체에 설치하고, 또한 상기 리니어 센서의 출력에 센서마다의 원점의 절대 좌표를 가산해서 상기 이동체의 절대 위치를 구하기 위한 수단을 설치한 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 이동체의 ID와 그 현재 위치를 기억하기 위한 기억 수단과, 상기 리니어 센서의 출력과 상기 현재 위치가 근접하는 상기 이동체를 상기 기억 수단의 기억 데이터로부터 검색해서 상기 현재 위치를 상기 리니어 센서의 출력에 의해 갱신하기 위한 수단을 설치한다. 또한 바람직하게는 상기 적어도 2열의 리니어 센서의 검출 에어리어가 검출 에어리어의 경계부에서 서로 겹치도록 한다.
본 발명에서는 이동체의 이동 경로를 따라 리니어 센서를 적어도 2열로 배치하고, 이동체의 적어도 2개의 마크를 2개의 열에서 교대로 검출하므로, 이동체의 위치를 도중에 끊어지지 않고 검출할 수 있다. 리니어 센서는 각각의 상대 좌표를 출력하지만, 이것에 리니어 센서의 원점의 절대 좌표를 가산하면, 이동체의 절대 위치를 구할 수 있다. 이상에 의해 본 발명에서는 이동체의 절대 위치를 고정밀도로 또한 신속하게 구할 수 있다.
여기에서, 이동체의 ID와 그 현재 위치를 기억하고, 리니어 센서의 출력과 현재 위치가 근접하는 이동체를 검색해서 현재 위치를 리니어 센서의 출력에 의해 갱신하면, 복수의 이동체가 존재하는 경우라도 각각의 이동체의 절대 위치를 추적할 수 있다. 이 때문에 이동체의 ID 리더 등을 설치하지 않고, 복수의 이동체의 이동 상황을 추적할 수 있다. 또한 적어도 2열의 리니어 센서의 검출 에어리어가 경계부에서 서로 겹치도록 하면, 이동체의 마크는 검출 에어리어의 경계부에서 어느 하나의 리니어 센서에 의해 검출되어, 이동체의 절대 위치를 도중에 끊어지지 않고 검출할 수 있다.
이하에 본 발명을 실시하기 위한 최적 실시예를 나타낸다.
(실시예)
도 1~도 6에 실시예의 이동체 시스템(2)을 나타낸다. 실시예에서는 지상 1차의 리니어 모터를 사용한 반송대차 시스템을 나타내지만, 이것에 한정되지 않고 스태커 크레인 혹은 유궤도 대차, 천정주행차 등의 다른 반송대차를 제어해도 좋다. 또한 본 발명은 엘리베이터 등의 대차 이외의 이동체의 제어에도 사용할 수 있다. 도면에 있어서 6은 리니어 모터(linear motor)이며 지상측에 부설되고, 이동체(A, B)는 예를 들면 그 좌우 양측에 적어도 2개의 자석(7, 8)을 마크로서 구비하고 있다. D1~D3은 로컬 컨트롤러(local controller)이며, R1~R4는 이동체(A~C)의 진행 방향의 예를 들면 우측에 설치한 리니어 센서이다. 이동체(A~C)의 진행 방향 좌측에는 마찬가지로 리니어 센서(L1~L4)를 예를 들면 1열로 배치한다.
여기에서는 리니어 센서(R1~R4, L1~L4)를 이동체(A~C)의 이동 경로의 좌우에 합계 2열로 배치했지만, 좌우 한쪽에 2열로 배치해도 좋고, 혹은 좌우 각 2열의 합계 4열로 해도 좋다. 도면에서의 리니어 센서(R1~R4, L1~L4)의 표시는 그 검출 에어리어를 나타내고, 우측의 열의 리니어 센서와 좌측의 열의 리니어 센서가 검출 에어리어의 경계부에서 검출 에어리어가 부분적으로 중복되도록 배치한다. 이것에 의해 검출 에어리어의 경계에서 도중에 끊어지지 않고, 연속적으로 이동체(A~C)의 위치를 검출할 수 있다.
13은 센서 네트워크이며, 복수의 리니어 센서로부터의 신호를 로컬 컨트롤러(D1~D3)로 송출하고, 14는 제어 네트워크이며, 로컬 컨트롤러(D1~D3)로부터 리니어 모터(6)로의 제어 신호를 송출한다. 15는 로컬 에어리어 경계이며, 각 로컬 컨트롤러의 제어 에어리어의 경계이다. 로컬 에어리어 경계(15)는 리니어 센서의 검출 에어리어의 경계 부근에 배치하는 것이 바람직하다.
도 2에 리니어 센서의 구조를 나타낸다. 20은 교류 전원이며, 복수의 코일(21)에 검출 전류를 가해 전류의 위상을 예를 들면 sinωt로 한다. 22는 위상 검출 회로이며, 23, 24는 연산 회로이며, 연산 회로(23)에 각 코일의 양단간 전압 등을 입력해서 sinθ·sinωt 혹은 cosθ·cosωt 등을 구한다. 여기에 θ는 리니어 센서의 검출 에어리어를 2π로 하는 위상이며, 자석과 코일의 자기 결합에 의해 코일의 인덕턴스가 변화되고, 이 때문에 검출 에어리어에 대한 자석의 위치에 의해 위상(θ)이 변화된다. 리니어 센서의 검출 에어리어의 길이를 2A로 하면, 리니어 센서의 센서값은 예를 들면 검출 에어리어의 중앙에서 0으로 되고, 한쪽에서 +, 다른쪽에서 1로 된다. 여기에서는, 리니어 센서와 자석의 조합을 설명했지만, 마크는 자석에 한정되지 않고 적당한 자성체라도 좋다. 또한 리니어 센서 및 마크의 종류자체는 임의이다.
도 3에 이동체(A)를 예로 개별의 리니어 센서의 센서값으로부터 리니어 좌표(절대 위치)로의 변환을 나타낸다. 각 리니어 센서는 센서마다의 원점에 대한 상대 위치를 센서값으로 하고, 리니어 센서마다의 원점 좌표를 오프셋으로서 기억한다. 센서값에 오프셋을 가산하면, 이동체의 원점에 대한 리니어 좌표, 즉 절대 위치를 구할 수 있다. 이동체의 진행 방향은 리니어 센서의 센서값이 증가하는지 감소하는지로부터 구할 수 있고, 기동시에 이동체가 검출되어 있는 리니어 센서의 ID를 기억해서 리니어 센서가 스위칭될 때마다 이동체의 이동 방향에 따라 진행 방향의 다음의 리니어 센서를 검출하고 있는 것인지, 앞측의 리니어 센서를 검출하고 있는 것인지를 판별한다. 이렇게 해서 리니어 센서가 검출되어 있는 리니어 센서의 ID를 구하고, 이것을 후술의 트래킹 테이블에 기재한다.
도 4에 로컬 컨트롤러의 구성을 나타낸다. 오프셋 테이블(26)은 각각의 로컬 컨트롤러가 관리하고 있는 리니어 센서의 오프셋을 기억한다. 트래킹 테이블(27)은 개별의 로컬 컨트롤러의 관리하에 있는 이동체의 ID, 현재 사용하고 있는 리니어 센서의 번호(센서 ID), 개별의 리니어 센서의 원점에 대한 센서값, 센서값을 오프셋을 이용해서 리니어 좌표(절대 위치)로 환산한 것, 및 이동체의 행선지 혹은 그 밖의 데이터를 기억한다.
리니어 센서로부터 새로운 센서값이 얻어질 때마다 트래킹 테이블 내에서 센서값이 가장 근접하는 레코드를 검색하고, 센서값 혹은 리니어 좌표를 입력된 새로운 센서값에 기초해서 갱신한다. 예를 들면 도 4에서 로컬 컨트롤러(D2)의 관리하에는 이동체(A, B)의 2대가 있어 이동체(A)는 전회의 리니어 좌표가 1200, 이동체(B)는 전회의 리니어 좌표가 4150이다. 여기에서 리니어 좌표에서 1250에 상당하는 센서값이 입력되면, 이 값을 이동체(A)의 새로운 리니어 좌표로 한다. 마찬가지로 리니어 좌표 4200이 입력되면, 이 값을 이동체(B)의 데이터로 한다. 이상과 같이 해서, 각각의 이동체의 위치를 트래킹(추적)할 수 있다.
트래킹 테이블(27)의 기타란에는 로컬 컨트롤러 사이에서의 이동체의 출입의 관리 데이터를 기재한다. 예를 들면 이동체(C)가 상류측의 로컬 컨트롤러(D1)로부터 로컬 컨트롤러(D2)로 이동하는 경우, 로컬 컨트롤러(D1)는 그 취지를 로컬 컨트롤러(D2)로 통지한다. 로컬 컨트롤러(D2)는 이동체(C)의 임시의 위치로서, 가장 상류측의 센서(R1)로 가장 상류측의 센서값, 예를 들면 -400을 기재한다. 그리고 리니어 센서(R1)가 이동체를 실제로 검출하면, 이동체(C)의 레코드를 갱신한다. 이동체(B)는 로컬 컨트롤러(D2)의 제어 에어리어로부터 탈출하려고 하고 있고, 하류측의 로컬 컨트롤러(D3)에 그 취지의 통지가 완료된다.
이동 경로에 분기가 있는 경우, 이동체가 다음에 어느 로컬 컨트롤러의 제어하에 들어가는지를 인식하기 위해서, 또한 이동체의 정체의 회피나 충돌의 회피 등을 행하기 위해서, 행선지나 이후의 이동 경로를 트래킹 테이블(27) 등으로 기억하는 것이 바람직하다. 로컬 컨트롤러의 제어 에어리어 내에 새로운 이동체가 나타난 경우, 합류부에서 상류측의 로컬 컨트롤러가 복수 있는 경우에 대비하여, 상류측의 어느 로컬 컨트롤러에 통지할지를 트래킹 테이블에 기재한다. 이 데이터는 예를 들면 이동체가 진입하는 것을 통지해 온 로컬 컨트롤러의 ID이다. 또한 이동체의 출발점으로부터 행선지까지의 전체 이동 경로를 트래킹 테이블에 기재해도 좋다.
도 5에 이동체의 위치 관리 알고리즘을 나타낸다. 센서값이 로컬 컨트롤러에 입력되면, 오프셋을 가산해서 리니어 좌표로 변환하고, 트래킹 테이블로 리니어 좌표가 가장 근접하고 있는 레코드를 갱신한다. 또한 오프셋의 가산은 개별의 리니어 센서로 실행해도 좋다. 그러나 오프셋의 가산을 로컬 컨트롤러로 행하면, 리니어 센서 자체에 고유한 데이터를 기록할 필요가 없으므로, 리니어 센서의 설치나 교환이 용이하다. 트래킹 테이블로 리니어 좌표가 가장 근접하고 있는 레코드를 탐색하는 대신에 센서 ID와 센서값이 가장 근접하고 있는 레코드를 탐색해도 좋다. 이동체가 로컬 컨트롤러 사이의 로컬 에어리어 경계를 통과하는 것에 대응해서 트래킹 테이블에 이동체마다의 레코드를 추가(진입의 경우) 혹은 말소(주행 완료의 경우)한다. 그리고 상류측의 로컬 컨트롤러는 하류측의 로컬 컨트롤러에 다음에 진입하는 이동체의 ID와 행선지를 통지한다.
도 6에 컨트롤러간의 주고 받음을 나타내고, 좌측이 상류측의 컨트롤러, 우측이 하류측의 컨트롤러이다. 이동체가 하류측의 로컬 컨트롤러의 제어 에어리어에 진입하는 경우, 상류측의 로컬 컨트롤러로부터 그 취지의 진입 요구를 하고, 그 데이터에 이동체의 ID 및 행선지를 포함시킨다. 이것에 대해서 하류측의 로컬 컨트롤러에서는 최상류측의 리니어 센서로의 검출 에어리어의 상류 단부에 진입 예정의 이동체가 위치하는 것으로 해서 임시의 레코드를 작성한다. 다음에 임시의 레코드에서의 위치를 기준으로 해서, 간섭하는 다른 이동체가 없는 것을 확인하고, 진입의 허가를 상류측의 로컬 컨트롤러로 통지한다. 이것에 의해 상류측의 로컬 컨트롤러는 이동체를 로컬 에어리어 경계를 넘어 이동시킨다. 하류측의 로컬 컨트롤러의 리니어 센서로 이동체를 검출하면, 트래킹 테이블을 갱신하고, 또한 이동체가 도착한 취지의 통지를 상류측의 로컬 컨트롤러로 송출한다. 이것을 받아서 상류측의 로컬 컨트롤러에서는 트래킹 테이블로부터 해당되는 레코드를 삭제한다.
실시예에서는 센서값과 현재 위치가 가장 근접한 레코드를 갱신하도록 했지만, 이동 경로를 따라 ID 리더를 설치해서 이동체의 ID를 판독해도 좋다. 단 이렇게 하면, ID 리더의 설치 비용이 필요해진다. 이동체의 이동 방향은 수평면 내에 한정되지 않고, 엘리베이터와 같이 연직면 내 등이라도 좋다. 실시예에서는 이동체의 이동 경로의 전체 길이를 따라 연속적으로 도중에 끊어지지 않고 이동체의 절대 위치를 검출할 수 있지만, 리니어 센서의 설치가 곤란한 장소에서 검출이 부분적으로 도중에 끊어져도 좋다. 또한 이동체는 직선 운동을 행하는 것에 한정되지 않고, 턴테이블 등과 같이 회전 운동을 행하는 것이라도 좋다.
실시예에서는 이하의 효과가 얻어진다. (1) 리니어 센서마다의 센서값을 절대 위치로 용이하게 환산할 수 있다. (2) 지상측에서 복수의 이동체의 절대 위치를 고속으로 또한 고정밀도로 검출할 수 있다. (3) 트래킹 테이블을 이용해서 이동체의 ID를 판독하지 않고, 어느 이동체가 어느 위치에 있는지를 검출할 수 있다. (4) 리니어 센서의 검출 에어리어가 단부에서 부분적으로 겹치므로 이동체의 위치를 도중에 끊어지지 않고 검출할 수 있다.
도 1은 실시예의 이동체 시스템의 블록도.
도 2는 실시예에서의 리니어 센서와 자석을 나타내는 블록도.
도 3은 실시예에서의 센서값으로부터 리니어 좌표로의 변환을 나타내는 도면.
도 4는 실시예에서의 로컬 컨트롤러의 블록도.
도 5는 실시예에서의 이동체의 위치 관리 알고리즘을 나타내는 플로우 차트.
도 6은 실시예에서의 로컬 컨트롤러간의 주고 받음을 나타내는 도면
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
2: 이동체 시스템 6: 리니어 모터
7, 8: 자석 13: 센서 네트워크
14: 제어 네트워크 15: 로컬 에어리어 경계
20: 교류 전원 21: 코일
22: 위상 검출 회로 23, 24: 연산 회로
26: 오프셋 테이블 27: 트래킹 테이블
28: 블로킹 처리부 A~C: 이동체
D1~D3: 로컬 컨트롤러 R1~R4: 리니어 센서
L1~L4: 리니어 센서
Claims (3)
- 삭제
- 리니어 센서에 의해 이동체의 위치를 검출하는 시스템에 있어서,상기 리니어 센서는 센서마다의 원점 기준의 상대 위치를 출력으로 해서 상기 이동체의 이동 경로를 따라 복수개의 리니어 센서를 2열 이상으로 배치함과 아울러, 이 2열 이상의 리니어 센서의 열에 의해 검출되는 2개 이상의 마크를 상기 이동체에 설치하고, 또한 상기 리니어 센서의 출력에 센서마다의 원점의 절대 좌표를 가산해서 상기 이동체의 절대 위치를 구하기 위한 수단을 설치하고,상기 이동체의 ID와 그 현재 위치를 기억하기 위한 기억 수단과, 상기 리니어 센서의 출력과 상기 현재 위치가 근접하는 상기 이동체를 상기 기억 수단의 기억 데이터로부터 검색해서 상기 현재 위치를 상기 리니어 센서의 출력에 의해 갱신하기 위한 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 이동체 시스템.
- 삭제
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