WO2000044535A1

WO2000044535A1 - Dispositif de marquage

Info

Publication number: WO2000044535A1
Application number: PCT/JP2000/000384
Authority: WO
Inventors: Yoshiharu Namiki
Original assignee: Machine Planning Corp.
Priority date: 1999-01-27
Filing date: 2000-01-26
Publication date: 2000-08-03

Description

明細書マーキング装置技術分野本発明は、目的位置に移動して、文字、記号等を記すマ一キング装置に係り、特に、現在位置を検出して、予め指示された位置に移動する機能を有するマ一キング装置に関する。背景技術板材を切断して加工する際、切断されるべき各部分を識別するため、文字、記号等を書込むことが行なわれている。また、切断された部分が何に用いられるのかを予め表示するために、文字、記号等を書込むことが行なわれている。従来は、この文字、記号の書き込みは、もっぱら人手に頼って行われている。そのため、手間がかかると共に、書き誤り等を生じるという問題があった。そこで、文字、記号等を板材に書込むことを自動化することが考えられている。

ところで、文字、記号、線等を書込む装置としてプロッタが知られている。このプロッタを大型化して、板材に、文字等を書込むことが考えられる。このようなプロッタによれば、目的の文字、記号等を、自動的に、かつ、正確に、書込むことができる。

しかし、プロッタによって書き込みを行うためには、書き込みを行うべき板材を定盤上に載置して、その上で書き込みペンを移動させて書き込みを行う。このため、プロッタが大型にならざるを得ない。このため、プロッタを移動することは容易ではない。そのため、プロッタを一旦据え付けた後は、固定的に置かれることとなる。従って、プロッタにより板材に書き込みを行なう場合には、板材をプロッ夕の位置まで搬送する必要がある。また、板材をプロッタの定盤上に載置するための作業が必要である。しかも、書込後に、板材を元の位置に戻す作業が必要となる。すなわち、書き込みを行うため、搬送、吊り上げ、載置等の各種の段取り作業が必要となる。

また、多種多様の大きな板材を大量に使用する事業所、例えば、造船所などにあっては、短い期間に多くの板材に書き込みを行なう必要から、多くの書き込み装置を要する。しかし、上述したような大型のプロッタの場合、多くの台数を配置することは、設置空間の関係から困難である。一方、少なければ、作業の段取りが複雑になり、好ましくない。また、小さな事業所などにあっては、わずかの台数でも、大型のプロッタを常設しておくことは、設置空間の関係で問題がある。また、作業の段取りの点でも、好ましいとはいえない。

そこで、上述した問題を解決するため、自走式のマ一キング装置が提案されている。例えば、日本国特開平 8 — 1 1 0 2 2 9号公報には、指定された点の位置測定およびマ一キング作業に必要とされる人手を削減し、作業を容易に実行可能とするための自動マーキング装置が提案されている。この装置では、 C C Dカメラを用いてターゲットを撮像し、この撮像画像について文字認識等の処理を行なって、処理結果に基づいて現在位置を算出する。このため、この装置では、撮像画像について文字認識等の処理を行うため、必ずしも正確な処理が行なえるとは限らないこと、および、前記処理のための演算負荷が大きくなるという問題がある。このため、装置が高価になるという問題がある。しかも、適当な夕ーゲットがない場合には、位置の検出が行なえないという問題が起こり得る。

また、建築現場において、コンクリート床面などの平面領域に墨出し用のマーキングを自動的に行うのに使用される自動墨だし装置が提案されている（日本国特許第 2 6 4 9 8 6 0号公報、日本国特許第 2 6 4 9 8 5 9号公報）。これらは、いずれも、光を用いて位置検出を行なっている。このため、センサと、それからの情報を処理するための装置が必要である。このような方式で位置検出を行なっている理由は、建築現場のような広い範囲を移動して、マ一キングすることを目的とするためである。しかし、光学的な位置検出は、光波の送受信、および、信号処理を必要として、複雑な処理回路が必要となる。そのため、装置が高価である。このため、大規模事業所で多数台を使用したり、小規模事業所で安価なコストで使用したりすることには適していないという問題がある。発明の開示本発明の目的は、指定された位置に精度よく位置決めでき、自動的にマーキングが行なえる装置であって、簡単な構造で、安価に製作できるマーキング装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明の第 1の態様によれば、

自走可能なマ一キング装置において、

変位機構を有する移動体と、

前記移動体に搭載され、書き込みを行うための書込機構と、前記移動体に搭載され、移動体の現在位置および向きを検出するための情報を検出する検出機構と、

前記移動体の変位を制御する制御装置とを備え、

前記制御装置は、前記検出機構によって検出される情報に基づいて、前記移動体の現在位置の算出、および、向きの判定を行い、当該移動体が位置および向きにおいて目的の状態となるよう前記変位機構を制御する移動体変位制御手段を有し、

前記検出機構は、第 1および第 2の計測装置を有し、

前記第 1および第 2の計測装置は、それぞれ、計測索と、該計測索を巻き取る巻き取り機構と、前記計測索の繰り出し長さを計測する繰り出し長さ計測器とをそれぞれ有し、かつ、少なくとも第 1の計測装置に、前記移動体の基準方向と計測索の繰り出し方向とのなす角度を計測する角度計測器を備えること

を特徴とするマーキング装置が提供される。

また、本発明の第 2の態様によれば、

自走可能なマーキング装置において、

変位機構を有する移動体と、

前記移動体に搭載されマ一キングを行うための書込機構と、

前記移動体に搭載され、移動体の現在位置および向きを検出するための情報を検出する検出機構と、

前記移動体および書込機構の動作を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、

前記検出機構によつて検出される情報に基づいて、前記移動体の現在位置の算出、および、向きの判定を行い、当該移動体が位置および向きにおいて目的の状態となるよう前記変位機構を制御する移動体変位制御手段と、

前記書込機構を制御して指定されたマーキングを行なわせる制御を行うマーキング制御手段とを有し、

前記検出機構は、第 1および第 2の計測装置を有し、

を特徴とするマーキング装置が提供される。図面の簡単な説明図 1は、板材の切断行程を示す説明図である。

図 2は、本発明の一実施の形態に係るマ一キング装置の一例を示す平面図である。

図 3は、本発明の一実施の形態に係るマーキング装置の一例を示す正面図である。

図 4は、本発明の一実施の形態に係るマーキング装置の一例を示す側面図である。

図 5は、本発明のマーキング装置に用いられる検出機構の一例の構造を示す斜視図である。

図 6は、本発明のマーキング装置に用いられる検出機構の一例の内部機構を示す平面図である。

図 7は、本発明のマーキング装置に用いられる検出機構の一例の内部機構を示す側面図である。

図 8は、本発明のマーキング装置の移動体に設けられる変位機構の一例の構造を示す平面図である。

図 9は、本発明のマーキング装置の移動体に設けられる変位機構の一例の構造を示す側面図である。

図 1 0は、本発明のマ一キング装置における制御系の構成を示すプロック図である。

図 1 1は、本発明のマ一キング装置における制御系の制御動作の手順を示すフローチヤ一卜である。

図 1 2は、本発明のマーキング装置の装置本体の角度原点の決め方を示す説明図である。

図 1 3は、本発明のマーキング装置における角度計算の仕方を示す説明図である。

図 1 4は、本発明のマーキング装置における位置および向きの計算の仕方を示す説明図である。

図 1 5は、マーキングに用いるデータ例を示す説明図である。発明を実施するための最良の形態以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。以下の実施形態では、板材を切断する前に、各部に文字、記号等を書き込む作業をおこなう場合に用いられる自走可能なマーキング装置を例として説明する。

説明に先立ち、板材の切断の手順について説明する。図 1は、板材の切断を行う際の一例を示す。まず、図示していない C A D ( Computer Aided Design) システム等において作成された D X F ( Data Exchange File)デ一夕に基づいてマーキング装置 M Rのための書込制御デ一夕（図 1 5参照）を予め作成しておく。次に、切断すべき板材 1 を切断機 1 0 の位置に配置する。この状態で、マーキング装置 M Rに、前記予め用意された制御データに基づいて、必要な文字、記号等を含む文字列 2 0をマーキングさせる。次に、切断機 1 0によって指定された切断線に従つて板材 1 を切断して、板片 1 a 、 1 b等を形成する。各板片 1 a 、 l b 等には、それぞれマーキング装置 M Rよって書き込まれた文字等がそれぞれ表記されている。従って、それぞれが明確に識別可能となり、それぞれの目的に従って間違いなく使用することができる。

図 1 5は、本発明で用いることができる書込制御デ一夕を格納する制御データファイルの構成の一例を示す。図 1 5に示す書込制御データは、それぞれの書き込むべき文字列の書き込むべき順序を指定する番号 1 5 0 1 と、この番号に対応して、文字列の基点を示す X座標 1 5 0 2、文字列の基点を示す Y座標 1 5 0 3、文字列の角度 1 5 0 4、文字高さ 1 5 0 5 、 1文字の幅 1 5 0 6、および、書き込む文字列の内容を示すテキストデ一夕 1 5 0 7をデータ要素として含む複数のレコードからなる ₍ マーキング装置 M Rは、書込データファイルを参照して、番号順に、書き込むべき文字列の位置に移動して、指定されるテキストを書き込む。テキストとしては、例えば、アルファベット、数字、記号等が使用できる。また、必要に応じて漢字を使用できるようにしてもよい。また、予め定めたイメージ情報について、コードを割り当てて、コードを指定することで、対応するイメージを書き込むようにしてもよい。

次に、本発明のマーキング装置について図面を参照して説明する。本発明のマーキング装置は、図 2 —図 4に示すように、変位機構を有する移動体 1 0 0 と、前記移動体 1 0 0に搭載され、書き込みを行うための書込機構 2 0 0 と、移動体 1 0 0に搭載され、移動体 1 0 0の現在位置および向きを検出するための情報を検出する検出機構 3 0 0 と、移動体 1 0 0および書込機構 2 0 0の動作を制御する制御装置 4 0 0、制御および駆動のための電力を供給する電源装置 5 0 0 とを備える。

移動体 1 0 0は、図 8、図 9および図 1 0に示すように、走行駆動系 1 1 0および方向変更系 1 2 0からなる変位機構と、ボディ 1 0 1 とで構成される。ボディ 1 0 1 には、その前後に緩衝装置 1 0 2 (図 2参照）が設けられる。

走行駆動系 1 1 0は、 2本の車軸 1 1 6、および、 4個の車輪 1 1 7 と、車輪 1 1 7を駆動するための車輪駆動モ一夕 1 1 2、該モ一夕 1 1 2の回転力を伝達するための動力伝達機構として機能する、ギア 1 1 3、チェーン 1 1 4およびギア 1 1 5 と、車輪駆動モ一夕 1 1 2を駆動させる駆動回路として機能するドライバ 1 1 1 とを有する。

方向変更系 1 2 0は、ボディ 1 0 1 を上下させるための機構として、押上板 1 2 6 と、送り機構 1 2 5 と、ボディ上下モー夕 1 2 2、ギア 1 2 3およびチェーン 1 2 4と、送り機構 1 2 5 と、ドライゾ 1 2 1 とを有する。送り機構 1 2 5は、押上板 1 2 6を上下させる上下機構として機能する。ボディ上下モー夕 1 2 2、ギア 1 2 3およびチェーン 1 2 4 は、送り機構 1 2 5を駆動する。ドライバ 1 2 1は、ボディ上下モー夕 1 2 2を駆動させる回路として機能する。また、方向変更系 1 2 0は、ボディ回転モー夕 1 3 2 と、ギア機構 1 3 3 と、回転軸 1 3 4と、支持板 1 3 5 と、ドライバ 1 3 1 とを有する。ボディ回転モー夕 1 3 2は、ボディ 1 0 1の方向変更のための駆動源として機能する。ボディ回転モ一夕 1 3 2は、例えば、パルスモ一夕を用いることができる。これにより、ドライバ 1 3 1からの出力パルスに応じて所定の角度の回転変位を精度よく実現することができる。ギア機構 1 3 3は、前記ボディ回転モ一夕 1 3 2の回転を伝達する機構として機能する。回転軸 1 3 4は、ギァ機構 1 3 3を介して伝達される駆動力により回転する。支持板 1 3 5 は、前記回転軸 1 3 4に連結され、該回転軸 1 3 4を介してボディ 1 0 1 を支持する。ドライバ 1 3 1は、前記ボディ回転モータ 1 3 2を駆動する機能を有する。

本実施の形態では、前記上下機構としてネジを用いた送り機構 1 2 5 を用いている力本発明はこれに限られない。例えば、クランク機構を用いたり、油圧等による機構を採用することができる。また、前記ギア機構 1 3 3は、ウォームギアを含むギア機構により実現する構成となつているが、これに限定されない。

本実施の形態では、走行駆動系 1 1 0および方向変更系 1 2 0を搭載しているので、移動体 1 0 0は、後述する計測装置による計測可能な範囲内において自由に走行が可能である。

また、本実施の形態では、走行駆動系 1 1 0 と方向変更系 1 2 0 とに分けている。その結果、走行駆動系 1 2 0に方向変更機能を持たせずにすむため、走行駆動系の構造を簡単化することができる。それにより、安価に製作することを可能とする。また、走行駆動系と方向変更系とを独立に設計し、生産することが可能となる。これにより、走行駆動系および方向変更系をそれぞれ独立して改造、改良等を行うことができる。なお、方向変更系 1 2 0を走行駆動系 1 1 0に付加する構造としてもよい。例えば、 4輪の向きを変更可能として、方向変更する機構とすることができる。

書込機構 2 0 0は、本実施の形態では、図 2 _図 4、および、図 1 0 に示すように、ボディ 1 0 1 に搭載され、 X、 Y、 Ζの 3軸方向にそれぞれ変位するための機構を有する、指定された文字列を書き込む小型のプロッタで構成される。ボディ 1 0 1 に搭載されることで、プロッタ自体が移動可能となり、位置を選ばずに書込ができるという効果を発揮することができる。この点において、据え置き型の大型プロッタとは明白に異なる。

前記書込機構 2 0 0は、 X軸に関しては、 X軸方向の変位を可能とする X軸レール 2 1 3と、後述する Υ軸アーム 2 2 3を X軸上に沿って走行させる X軸方向走行部 2 1 4と、 X軸方向走行部 2 1 4を駆動するプロッタ X軸モ一夕 2 1 2 と、プロッタ X軸モ一夕 2 1 2を駆動する回路として機能するドライバ 2 1 1 とを有する。 Y軸に関しては、 Y軸方向の変位を可能とする Y軸アーム 2 2 3 と、当該 Y軸を X軸との交点を中心として回動可能に支持する Y軸アーム支持軸 2 2 4と、後述する Z軸アーム 2 3 3に設けられ、当該 Z軸を Y軸方向に走行させる Y軸方向走行部（図示せず）と、 Y軸方向走行部を駆動するプロッタ Y軸モ一夕 2 2 2 と、プロッタ Y軸モー夕 2 2 2を駆動する回路として機能するドラィバ 2 2 1 とを有する。また、 Z軸に関しては、 Z軸方向の変位を可能とする Z軸アーム 2 3 3 と、書込を行うペン 2 3 5 と、ペン 2 3 5を Z 軸アーム 2 3 3に沿って昇降させるペン昇降駆動部 2 3 4と、前記ペン昇降駆動部 2 3 4を駆動するペン昇降 Z軸モー夕 2 3 2と、ペン昇降 Z 軸モータ 2 3 2を駆動する回路として機能するドライバ 2 3 1 とを有する。

本実施の形態では、文字列の方向を X軸とし、文字高さを Y軸としている。もちろん、本発明は、これに限定されない。これとは逆に設定することも可能である。また、本実施の形態では、 X軸および Y軸の文字書込のためのストロークは、共に、例えば、 6 0 0 m mとしてある。一方、 1文字を書き込むための最大領域として、例えば、 6 0 m m X 6 0 m mを想定し、最大文字数として 1 0文字を想定している。もちろん、これらの数値に限定されない。文字列の長さが X軸方向の移動ストロークに対して長くなる場合には、文字列を複数行に分割することで、移動体を移動させずに書き込むことが可能となる。この場合、文字高さと、行ピッチと、行数とで決まる、書込領域の Y軸方向の最大長が Y軸のストロ一ク内に納まれば、移動体は移動せずに、全ての文字列を書き込むことが可能となる。

また、本実施の形態では、ペン 2 3 5 としてプロッタ用のボ一ルペンを用いている。もちろん、これに限定されない。また、描画速度としては、例えば、それぞれ書込を行うべき要素領域単位で、例えば、 1 . 5 秒 / 1文字（平均）とすることができる。

本実施の形態では、 Y軸アーム 2 2 3を Y軸アーム支持軸 2 2 4により回動可能に支持している。従って、書込作業を行なわない場合には、 Y軸アーム 2 2 3を回動させて X軸レール 2 1 3上に重ねて配置することで、本マーキング装置の不使用時に、 Y軸アーム 2 2 3の突出を小さくすることができ、便利である。

検出機構 3 0 0は、第 1計測装置 3 1 0 Aおよび第 2計測装置 3 1 0 Bを有し、両者は.、支持軸 3 0 1 に、それぞれ回動可能に支持される。本実施の形態では、図 3および図 4に示すように、第 1計測装置 3 1 0 Aを回動可能に位置させ、その上に、第 2計測装置 3 1 0 Bを回動可能に配置している。支持軸 3 0 1は、ボディ 1 0 1の中心に置かれ、位置計測、角度計測の際のボディ 1 0 1 に搭載される書込機構（プロッタ） 2 0 0におけるローカル座標系の原点位置となる。

これらの第 1計測装置 3 1 O Aと第 2計測装置 3 1 0 Bとは、第 1計測装置 3 1 0 Aが、後述する角度計測用エンコーダを有する点を除いて、同様の構造および機能を有する。そこで、図 6および図 7を参照して、第 1計測装置 3 1 0 Aについて、その構造の詳細について説明する。前記第 1計測装置 3 1 0 Aは、計測索 3 9 0 と、該計測索 3 9 0を巻き取る巻き取り機構 3 2 0と、前記計測索 3 9 0の繰り出し長さを計測する繰り出し長さ計測器 3 4 0と、移動体 1 0 0の基準方向、例えば、ボディ 1 0 1 の X軸方向に平行な中心線と計測索 3 9 0の繰り出し方向とのなす角度を計測する角度計測器 3 3 0 と、計測索 3 9 0を案内するガイドローラ群 3 5 0 と、引き出し管 3 6 0 とを有する。本実施の形態では、第 1計測装置 3 1 0 Aは、前述した各部分がケース 3 1 1 に収容される。また、前記巻き取り機構 3 2 0の巻き取り中心が前記位置計測のためのローカル座標系の原点となるように、支持軸 3 0 1 に対する取り付け位置が決められている。

計測索 3 9 0は、その繰り出し長さを計測することで距離を計測すること、および、計測索 3 9 0の向きによって角度を計測することに用いられる。そのため、計測索 3 9 0は、引っ張りに対して伸びの少ない素線を用いることが好ましい。例えば、 0 . 2 m m ~ 0 . 3 m m程度の素線を複数本用いて燃り線を構成し、その状態で、例えば、 2 m m〜 3 m m程度の線径のものを用いる。例えば、釣り糸として用いられているような撚り線を用いることができる。

計測索 3 9 0の先端には、基準となるポール 3 0 5 (図 5参照）等に固定するためのフック（図示せず）が設けてある。このフックを基準となるポール 3 0 5等に連結して固定して、長さの計測を行なわせると共に、第 1の計測装置 3 1 0 Aを計測索の方向に倣わせて角度変位の計測を行なわせる。

巻き取り機構 3 2 0は、図 6および図 7に示すように、中空の回転軸 3 2 1 と、間隔を空けて該回転軸 3 2 1 に設けられた二つのフランジ 3 2 2 とにより構成されるリ一ル構造を有する。回転軸 3 2 1の一方には、後述する角度計測器 3 3 0に対して回転変位を伝達するギア 3 3 2が取り付けられている。また、巻き取り機構 3 2 0は、その回転軸 3 2 1が軸受け 3 1 2を介してケース 3 1 1 に回転自在に取り付けられている。一方、前記回転軸 3 2 1 は、図 5に示すように、その中空部に、前記支持軸 3 0 1が嵌合されて、該支持軸に固定される。その結果、巻き取り機構 3 2 0のリール部分は、計測索 3 9 0の引き出し方向が変化した場合、それに伴って、ケース 3 1 1 に対して相対的に回動変位することとなる。前記ギア 3 3 2は、この回動変位を、後述する角度計測用ェンコーダ 3 3 1 に伝達する。なお、回転軸 3 2 1 の内周と前記支持軸 3 0 1 の外周との間の滑りを防ぐための係止機構として、例えば、両者の軸方向に沿って、キーとキー溝とを設けるようにしてもよい。

図 5は、第 1計測装置 3 1 0 Aが基準となるポール 3 0 5に対して角度が変位した状態を示す。同図において、符号 3 1 0 Aが変位前の状態、符号 3 1 O A' が角度変位後の状態を示す。

角度計測器 3 3 0は、角度計測用エンコーダ 3 3 1 と、ギア 3 3 2 と、ギア 3 3 3 とを有する。角度計測用エンコーダ 3 3 1は、角度変位に基づいてパルス信号を出力する。ギア 3 3 2は、前記回転軸 3 2 1 に固定される。ギア 3 3 3は、前記角度計測用エンコーダ 3 2 1の軸に固定されると共に、ギア 3 3 2と嚙合って、巻き取り機構 3 2 0に対するケース 3 1 1の相対角度変位を角度計測用エンコーダ 3 3 1 に伝達する。前記角度計測用エンコーダ 3 3 1は、ボディ 1 0 1の X軸方向の中心線と平行になるように初期設定して、角度の原点の設定を行う。なお、角度計測用エンコーダとして、絶対値目盛を有するエンコーダを使用する場合には、任意の角度位置から使用可能である。

繰り出し長さ計測器 3 4 0は、距離計測用エンコーダ 3 4 1 と、計測ローラ 3 4 2 と、回転軸 3 4 3 とを有する。距離計測用エンコーダ 3 4 1は、回転角度変位に応じてパルス信号を発生する。計測ローラ 3 4 2 は、計測索 3 9 0の繰り出し巻き戻しに応じて転動する。回転軸 3 4 3 は、計測ローラ 3 4 2の回転を前記距離計測用エンコーダ 3 4 1 に伝達する。回転軸 3 4 3は、軸受け 3 1 3により回動自在に支持される。また、計測ローラ 3 4 2 と、計測索 3 9 0を挟んで並ぶガイドロ一ラ 3 5 2が設けられており、計測索 3 9 0を確実に計測ローラ 3 4 2に接触させる構造となっている。

ガイドローラ群 3 5 0は、計測索 3 9 0を水平方向でガイドするガイドロ一ラ 3 5 0、 3 5 2、 3 5 3、 3 5 5 と、垂直方向でガイドするガイドローラ 3 5 1、 3 5 4とがある。これらのガイドローラのうち、ガィドローラ 3 5 3および 3 5 5 とは、計測索 3 9 0の方向転換を行う機能を有する。各ガイドローラは、軸によって、転動自在に支持される。

引き出し管 3 6 0は、第 1計測装置 3 1 0 Aおよび第 2計測装置 3 1 0 Bをそれぞれから引き出される計測索 3 9 0の方向に倣わせる機構として機能する。この引き出し管 3 6 0は、計測索 3 9 0を容易に引き出すことができると共に、遊びが少ない内周径、すなわち、内周径が計測索 3 9 0の外形にほぼ一致する貫通孔を有する。また、その全長が、計測索 3 9 0に対するケース 3 1 1の平行度を維持可能な長さ、すなわち、計測索 3 9 0がケース 3 1 1の入口で曲がらないよう矯正することができる長さとなるようにする。例えば、 1 5 mm程度とする。このような引き出し管 3 6 0を設けることにより、計測索 3 9 0のケース 3 1 1 に対する曲がりを抑えて、計測索 3 9 0の引き出し方向の変化に対して、ケース 3 1 1の向きを精度よく倣わせることができる。

制御装置 4 0 0は、図 1 0に示すように、中央処理装置（C P U) 4 1 0 と、表示モニタ 4 2 0 と、操作パネル 4 3 0 と、ハードディスクュニット 4 4 0 と、フロッピディスクユニット 4 5 0を有する。 C P U 4 1 0は、図示していない内蔵メモリを有する。 C P U 4 1 0は、ハードディスクュニット 44 0に格納されるプログラムを読み出して、内蔵メモリに保持して、実行する。これにより、制御装置 4 0 0では、少なくとも次の機能が実現される。すなわち、移動体変位制御手段と、マーキング制御手段とが実現される。移動体変位制御手段は、検出機構 3 0 0 によって検出される情報に基づいて、移動体 1 0 0の現在位置の算出、および、向きの判定を行い、当該移動体 1 0 0が位置および向きにおいて目的の状態となるよう前記変位機構の走行駆動系 1 1 0および方向変更系 1 2 0を制御する。マーキング制御手段は、前記書込機構 2 0 0を制御して指定されたマーキングを行なわせる制御を行う。また、本実施の形態では、制御装置 4 0 0は、ペンのインク残量の算出およびその結果の表示のための制御を行うことができる。これについては後述する。ハードディスクュニット 4 4 0には、 C P U 4 1 0のプログラムがィンストールされ、フロッピ一ディスクュニット 4 5 0によって読み込まれた書込制御データ、文字、記号等を表示するためのフォントデ一夕等が記録される。表示モニタ 4 2 0には、各種入出力デ一夕、例えば、文字、記号等のテキストが表示される。また、ペンのインク残量、途中でインク切れになるおそれがあることの警告等が表示される。操作パネル 4 3 0には、例えば、キーボード等が設けられ、各種指示、デ一夕等の入力が行える。具体的には、移動体の初期設定、限定調整等の指示、計測開始指示等の入力を受け付ける。本実施の形態では、フロッピデイスク 4 5 0により、書込制御デ一夕を入力する。しかし、本発明は、これに限定されない。例えば、通信手段を用いてデータを転送することで入力するようにしてもよい。

電源装置 5 0 0は、本実施の形態の場合、いずれも図示していないが、バッテリと、充電制御装置と、出力電圧調整装置とを備える。バッテリを用いることにより、移動体は作業中、外部より電力を供給を行わないですむ利点がある。

次に、本発明のマ一キング装置の動作についてさらに説明する。図 1 1 一図 1 4に、本発明のマーキング装置の書込制御に関する動作手順を示す。

図 1 1 には、本実施の形態のマーキング装置を書込を行うべき板材の上に載せ、ステップ 1 —ステップ 3までの準備作業と、ステップ 4—ステツプ 1 0までの変位動作手順と、ステップ 1 1 —ステップ 1 2までのマーキング動作手順と、変位動作およびマーキング動作の繰り返し手順 (ステップ 1 3 · ステップ 1 5 ) と、移動体の停止動作（ステップ 1 4 ) とを含む各手順を示す。

なお、マ一キング装置を板材の上に載せる際には、 Y軸アーム 2 2 3 を、ボディ 1 0 1の X軸レール 2 1 3 と直交するように引き出しておく。すなわち、図 2および図 3に示す状態としておく。

まず、電源投入後、 C P U 4 1 0は、準備作業として受付処理を行う。すなわち、フロッピディスクユニット 4 5 0を介して、書込制御デ一夕の入力を受け付ける（ステップ 1 )。ここで、 C P U 4 1 0が、表示モニ夕 4 2 0に書込制御デ一夕の入力を行うようメッセージを表示するようにしてもよい。次に、自己位置を計測するため、検出機構 3 0 0の初期設定を行う（ステップ 2 )。具体的には、第 1計測装置 3 1 0 Aおよび第 2計測装置 3 1 0 Bの向きを、図 1 2に示すように、移動体 1 0 0のボディ 1 0 1の中心線と平行に揃うように手動で回動させるよう、表示モ二夕 4 2 0にメッセージを表示して、操作パネル 4 3 0を介して行われる確認の入力を待つ。 C P U 4 1 0は、操作パネル 4 3 0を介して確認の入力を受け付けると、角度計測用エンコーダ 3 3 1からのパルス信号の計測の原点を設定する。

次に、 C P U 4 1 0は、自己位置の計測を行う（ステップ 3 )。第 1計測装置 3 1 0 Aおよび第 2計測装置 3 1 0 Bのそれぞれの計測索 3 9 0 を引き出して、図 1 3に示すように、基準となるポール Aおよびポール Bにそれぞれ先端を固定することを求めるメッセージを表示モニタ 4 2 0に表示させる。このとき、該当する作業が行われると、第 1計測装置 3 1 0 Aおよび第 2計測装置 3 1 0 Bは、それぞれ距離計測用ェンコ一ダ 3 4 1 により、計測索 3 9 0の繰り出し長さに相当するパルス信号を出力し、 C P U 4 1 0は、このパルス信号を受けて計測索 3 9 0の繰り出し長さ R l、 R 2を算出する。また、 C P U 4 1 0は、移動体 1 0 0 を適当な角度、例えば、 1回転程度回転させることを求めるメッセージを表示モニタ 4 2 0に表示させる。これに応じて、移動体 1 0 0の回転が行われると、第 1計測装置 3 1 0 Aの角度計測用エンコーダ 3 3 1からも、角度変位に応じてパルス信号が出力される。 C P U 4 1 0は、これを受けて、第 1計測装置 3 1 0 Aの回転前の角度に対する停止した状態での角度変位 3を求める。さらに、 C P U 4 1 0は、表示モニタ 4 2 0に、前記基準となるポール Aおよび B間の距離 R 3を入力するようメッセージを表示して、入力を待つ。

操作パネル 4 3 0を介して距離 R 3が入力されると、 C P U 4 1 0は、次の式によって、 X座標および Y座標を求める。

、， R3² -R1²— R2 '-

Ύ =

2-R3

2 2

八 ⁼ノ R1 V

上の準備を終了した後、マ一キング装置による書込動作をス夕一トさせる（ステップ 4 )。このスタートの指示は、例えば、操作パネル 4 3 0 により行うことができる。スタート指示があると、 C P U 4 1 0は、移動体 1 0 0を目的位置に向けて移動させる処理を行う。

まず、 C P U 4 1 0は、ハードディスク 44 0に格納されている書込制御データを読み出し、指定された第 1の目標位置、例えば、図 1 4に示す、 X a ' および Y a ' を抽出し、現在位置 X aおよび Y aと比較して、移動に必要な操作量を算出する。ここでは、進行方向と移動距離とを算出する。すなわち、現在位置の座標（X a、 Y a ) と目標位置の座標（X a '、 Y a ') とから、現在位置から目標位置の方位を求める。そして、移動体の現在の方位との偏差を求める。ここで、移動体自身の方位は、基準線 S Lと水平方向との角度偏差 0 2を求めることで検出することができる。この角度偏差 0 2は、図 1 3に示すように、現在位置の座標 Y aと R 1 とから 0 1 を求め、基準線 S Lからの角度変位 0 3 と、この S 1 との差として求めることができる。また、目標位置の座標値に基づいて目標位置での第 1計測装置 3 1 0 Aおよび第 2計測装置 3 1 0 Bのそれぞれの計測索 3 9 0の繰り出し長さ R l '、 R 2 ' を算出する。これは、前述した数式に、目標位置座標 X 、 Yを用いて、 R 1および R 2を求めることにより算出することができる。

次に、 C P U 4 1 0は、目標位置の方位に向くように、移動体 1 0 0 の方向変更を行う。まず、ドライバ 1 2 1 に対してボディ上下モー夕 1 2 2を駆動して押上板 1 2 6を押し下げる指示を行う。これを受けて、ボディ上下モー夕 1 2 2は、ギア 1 2 3を回転させてチェーン 1 2 4を駆動し、これにより駆動される送り機構 1 2 5を回転させて、押上板 1

2 6を下方に押し下げる。押上板 1 2 6は、支持板 1 3 5を押圧する。その結果、その反作用として、ボディ 1 0 1が押し上げられ。車輪 1 1 7が浮き上がる。この状態で、ボディ上下モー夕 1 2 2の駆動が停止される。

次に、 C P U 4 1 0は、ドライノ ' 1 3 1 に対してボディ回転モー夕 1

3 2の回転を指示する。このときの指示は、必要な回転角の指示を含む。ドライバ 1 3 1は、指示された回転角となるパルスを出力してボディ回転モー夕 1 3 2を回転させる。これにより、ボディ 1 0 1 を所定方位に向ける。

この後、 C P U 4 1 0は、ドライゾ 1 2 1 に対して、ボディ上下モー夕 1 2 2を駆動させて、ボディ 1 0 1の元の状態に戻すよう指示する。これを受けて、ドライバ 1 2 1は、ボディ上下モー夕 1 2 2を駆動させて、ギア 1 2 3およびチェ一ン 1 2 4を介して前述した場合とは逆に送り機構 1 2 5を駆動して、押上板 1 2 6を上昇させて、相対的にボディ 1 0 1 を下降させる。

次に、 C P U 4 1 0は、ドライノ' 1 1 1 に対して、車輪駆動モー夕 1 1 2を駆動して、移動体 1 0 0を前進させる指示を行う（ステップ 5 )。ドライノ' 1 1 1は、車輪駆動モ一夕 1 1 2を駆動させて移動体 1 0 0を移動させる。また、 C P U 4 1 0は、第 1計測装置 3 1 O Aおよび第 2 計測装置 3 1 0 Bからの出力信に基づいて、移動体 1 0 0の移動に伴つて変化する現在位置の検出を行う。

次に、 C P U 4 1 0は、移動体 1 0 0の現在位置が目標位置かを調べる（ステップ 6 )。ここで、目標位置ではない場合、進行方向が正しいか、また、移動位置が正しいかを調べる（ステップ 7 )。進行方向および移動位置のチェックは、前述した数式に基づいて演算を行うことにより行うことできる。進行方向および移動位置が正しい場合には、ステップ 5に戻って、移動体 1 0 0の移動を続行する。一方、進行方向が正しくない場合は、舵角制御、すなわち、移動体 1 0 0の方向変更を行う（ステツプ 8 )。この処理は、前述したステップ 4における方向変更処理と同様に行う。その後、移動体 1 0 0が目標位置に達するまでステップ 5からの処理を繰り返す。

移動体 1 0 0が目標位置に達した場合、 C P U 4 1 0は、移動体 1 0 0を一時停止させる（ステップ 1 0 )。

次に、 C P U 4 1 0は、移動体 1 0 0に搭載したプロッタについて、ペン 2 3 5が文字を書き込むべき位置を割り出す処理を行う（ステップ 1 1 )。すなわち、 C P U 4 1 0は、ドライバ 2 1 1およびドライバ 2 2 1 に対して、ペン 2 3 5 (図 3参照）が文字を書き込むべき位置に位置するように、それぞれ対応するプロッ夕 X軸モー夕 2 1 2およびプロッ夕 Y軸モ一夕 2 2 2を駆動させるよう信号を出力する。この後、 C P U 4 1 0は、文字の書込動作、すなわち、マーキング動作を実行する（ステツプ 1 2 )。そして、 C P U 4 1 0は、その位置に書き込むべき文字をハードディスクュニット 4 4 0から読み出して、ドライノ 2 3 1 に対して、ペン昇降 Z軸モー夕 2 3 2を駆動するよう指示する。それと共に、ドライバ 2 1 1およびドライバ 2 2 1に対して、それぞれ文字の書込に対応してプロッタ X軸モ一夕 2 1 2およびプロッタ Y軸モー夕 2 2 2を駆動させるよう指示する。

そして、 C P U 4 1 0は、その位置での文字等を書き終わると、それが最終目標位置かを判定する（ステップ 1 3 )。そして、最終でない場合には、ハードディスクユニット 4 4 0から次のデータを読み出して、ステツプ 5に戻り、前述したようにして、次の文字の書込を行う（ステツプ 1 5 )。一方、最終目標位置の場合、書き込みを停止する（ステップ 1 4 )。

このようにして、本実施の形態によれば、予め指示した箇所に、予め与えた書き込みデ一夕に基づいて、自動的に文字、記号等を書き込ませることが可能となる。

前述した実施の形態では、移動体の変位の制御とマ一キング動作の制御とを共通の制御装置により行なう例を示した。しかし、本発明は、これに限定されない。例えば、移動体の変位制御と、マ一キング制御とをそれぞれ別の制御装置により行うようにしてもよい。すなわち、前述した制御装置とほぼ同様の構成を有するコンピュータシステムをそれぞれ備えることによって実現することができる。この場合、移動体の変位を制御するコンピュータシステムと、マ一キングを制御するコンピュータシステムとは、互いに信号の授受を行なって、それぞれのコンピュータシステムが行うべき動作を制御する。このように機能を分散することで、それぞれの制御ソフトウェアを、他方への影響を少なくして独自に変更することが容易になる利点が期待できる。また、複雑な処理が必要な場合に、それぞれ安価な小型のコンピュー夕システムでも対応ができる利点も期待できる。

また、前述したマーキング装置に、ペンのインク残量の管理をおこなう機能を設けることができる。インク残量管理を行なう場合には、ペンの初期インク量に基づく最大書込可能線長を予め求めておき、この最大書込可能線長を制御装置 4 0 0のハードディスクュニット 4 4 0、または、 C P U 4 1 0に内蔵メモリに設定しておく。ペンのメ一カーからそれに関する情報が提供される場合には、それを格納する。そして、書込制御データを読み込んだ時点で、書込デ一夕から書き込むべき文字、記号等を構成する線の合計線長、すなわち、書込総線長を算出して、これを前記最大書込可能線長から差し引いて差分が正であれば、ペンを交換せずに書込可能と判断する。一方、書込総線長が最大書込可能線長より小さい場合には、途中でペンの交換が必要となる旨のメッセージを表示モニタ 4 2 0に表示させる。この場合、書込作業の進行に従って、残量をチェックして、残量が残り少なくなつたと推定される時点で、表示モ二夕 4 2 0にその旨のメッセージを表示することもできる。このようにすれば、すでに使用されているペンを用いて新たな書込作業を行う場合であっても、途中でインク切れを起こしていることに気づかずに作業を継続してしまうことを防ぐことができる。

以上に説明した例では、板材の切断の際に用いられるマ一キング装置について説明した。本発明は、これに限定されない。移動体が移動可能であり、検出器の計測索が固定できる場所であれば、利用可能である。例えば、建築現場でのマーキング等にも広く利用することができる。本発明によれば、指定された位置に精度よく位置決めでき、自動的にマ一キングが行なえる。また、簡単な構造で、安価に製作できる。

Claims

請求の範囲

1 . 自走可能なマーキング装置において、

変位機構を有する移動体と、

前記移動体に搭載され、書き込みを行うための書込機構と、

前記移動体の変位を制御する制御装置とを備え、

前記検出機構は、第 1および第 2の計測装置を有し、

前記第 1および第 2の計測装置は、計測索と、該計測索を巻き取る巻き取り機構と、前記計測索の繰り出し長さを計測する繰り出し長さ計測器とをそれぞれ有し、かつ、少なくとも第 1の計測装置に、前記移動体の基準方向と計測索の繰り出し方向とのなす角度を計測する角度計測器を備えること

を特徴とするマーキング装置。

2 . 自走可能なマーキング装置において、

変位機構を有する移動体と、

前記移動体に搭載されマーキングを行うための書込機構と、前記移動体に搭載され、移動体の現在位置および向きを検出するための情報を検出する検出機構と、

前記検出機構によって検出される情報に基づいて、前記移動体の現在位置の算出、および、向きの判定を行い、当該移動体が位置および向きにおいて目的の状態となるよう前記変位機構を制御する移動体変位制御手段と、

前記書込機構を制御して指定されたマ一キングを行なわせる制御を行うマーキング制御手段とを有し、

前記検出機構は、第 1および第 2の計測装置を有し、

前記第 1および第 2の計測装置は、計測索と、該計測索を巻き取る巻き取り機構と、前記計測索の繰り出し長さを計測する繰り出し長さ計測器とをそれぞれ有し、かつ、少なくとも第 1 の計測装置に、前記移動体の基準方向と計測索の繰り出し方向とのなす角度を計測する角度計測器を備えること

を特徴とするマーキング装置。

3 . 請求項 1および 2のいずれか一項に記載のマーキング装置において、

前記繰り出し長さ計測器は、計測索の繰り出しおよび巻き戻しに応じて回転して繰り出し長さを検出するエンコーダを有することを特徴とするマーキング装置。

4 . 請求項 1 、 2および 3のいずれか一項に記載のマーキング装置において、

前記第 1および第 2の計測装置は、それ自身を計測索の方向に倣わせる機構を有することを特徴とするマーキング装置。

5 . 請求項 4に記載のマ一キング装置において、

前記変位機構は、移動体を走行させる走行装置と、移動体の向きを変える方向変更装置とを備えることを特徴とするマーキング装置。

6 . 請求項 1 、 2 、 3 、 4および 5のいずれか一項に記載のマーキング装置において、

前記制御装置は、

ペンの初期ィンク量に基づく最大書込可能線長を記憶する手段と、前記書込機構において書き込むべき文字を含むデ一夕に基づいて、文字を構成する線の合計線長を求め、該合計線長と、前記最大書込可能線長とを比較して、前者が後者より大きいとき、マーキング作業中にペンを交換する必要が生じる旨を示す情報を出力する手段とを有することを特徴とするマ一キング装置。