JP4862068B2 - 位置検出システム - Google Patents

Description

この発明は、位置検出システムに係り、例えば所定の移動経路上の移動機の位置を検出するものに関する。

工場や倉庫などで、クレーンなどの移動機を所定の移動経路上で移動させる移動装置が採用されている。この種の移動装置において、移動機の位置を検出し、検出結果に基づいて移動機の動作状態を制御する位置制御が行われている。位置制御の方法として、誘導無線技術を用いて、移動経路上の移動機と地上局との間で誘導無線通信を行うことにより、移動機の位置を検出することが行われている（例えば、特許文献１参照）。

上記のように、誘導無線技術を用いて位置を検出するシステムは、複雑で大掛かりなものとなり、コストが増大する。

この発明は、上記の事情を考慮したもので、その目的は、単純なシステムで位置制御を可能とし、設備費用を低減できる位置検出システムを提供することにある。

この発明の一形態に係る位置検出システムは、所定の経路に沿って移動可能な移動機と、位置情報を記憶するとともに前記経路に沿って並列配置された複数の記憶媒体と、前記移動機側に設けられ、対応する読取範囲に配された前記記憶媒体の前記位置情報を読み取る読取手段と、を備え、前記複数の記憶媒体には、前記位置情報として、記憶媒体の位置に対応する配列情報が記憶され、前記読取手段として、第１読取手段と、前記第１読取手段よりも読取範囲が広い第２読取手段とを有し、前記移動機の移動速度に応じて、前記移動機の速度が低速状態の場合に前記第１読取手段によって前記記憶媒体の前記位置情報を読み取り、前記移動機の移動速度が高速状態の場合に前記第２読取手段によって前記記憶媒体の前記位置情報を読み取るように、読取範囲を変更するとともに、第２の読取手段による読取の際に、読取範囲内に配される複数の前記記憶媒体の一部を読取対象から外すことを特徴とする。

この発明の他の一形態は、情報伝送路及び無線通信を行うアンテナとして機能する漏洩同軸ケーブルと、前記漏洩同軸ケーブルの長手方向に沿って並列して設けられ、位置情報を記憶する複数の前記記憶媒体と、を有するケーブルユニットを備えたことを特徴とする。

この発明の位置検出システムによれば、単純な構成で位置検出が可能となり、設備費用を低減できる。

この発明の第１実施形態に係る移動装置の構成を概略的に示す斜視図。 同実施形態に係る移動装置の構成を概略的に示す平面図。 同実施形態のケーブルユニットの構成を示す斜視図。 同実施形態のケーブルユニットの構成を示す断面図。 同実施形態に係る移動機の位置及び速度と時間の関係を示すグラフ。 同実施形態に係る移動装置のＩＣタグの位置情報を示す説明図。 同実施形態に係る位置検出方法を示すフローチャート。

以下、この発明の一実施形態にかかる移動装置１について図面を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係る移動装置１を概略的に示す斜視図であり、図２は移動装置１の平面図である。

移動装置１は、例えば製鉄所などの工場に設けられるクレーン装置であり、図中Ｘ方向に延びて移動経路１０を構成する一対の線路１１，１２と、一対の線路１１，１２の側部に移動経路１０に沿って設置されたケーブル敷設用の支持用線１３と、線路１１，１２上を移動可能に設けられたクレーン車等の移動機２０と、支持用線１３に固定され線路１１，１２の側部に移動経路１０に沿って設けられるケーブルユニット３０（ケーブルアンテナ）と、を備えている。

図３及び図４に示すように、ケーブルユニット３０は、固定治具１４を介して支持用線１３に固定される固定線３１と、無線通信用のアンテナとして機能する漏洩同軸ケーブル３２（ＬＣＸケーブル（Ｌｅａｋｙ Ｃｏａｘｉａｌ Ｃａｂｌｅ）と、複数の記憶媒体としてのＩＣタグ３４を有するタグハウジング３３（ハウジング）とが一体に構成されている。固定線３１の第１外皮体３１ｂ、ＬＣＸケーブル３２の第２外皮体３２ｄ、及びタグハウジング３３は、合成樹脂の成形により一体に形成される。

固定線３１は、中心部分の固定ワイヤ３１ａと、固定ワイヤ３１ａを被覆する第１外皮体３１ｂとを有している。固定線３１の外周面を成す第１外皮体３１ｂから外側に延長形成された帯状の第１延長部３１ｃにＬＣＸケーブル３２が一体に支持されている。

ＬＣＸケーブル３２は、中心部分に設けられた断面円形状の内部導体３２ａ、内部導体３２ａの外側を被覆する円筒状の絶縁部３２ｂ、絶縁部３２ｂの外側を被覆するとともに複数のスロット３２ｅを有する外部導体３２ｃ、及び外部導体３２ｃの外側を被覆する第２外皮体３２ｄを備え、３ｃｍ程度の直径を有して構成されている。外部導体３２ｃの複数のスロット３２ｅは相互に作用して送受信アンテナとして機能する。すなわち、ＬＣＸケーブル３２は、高周波信号を伝送する同軸ケーブルであるとともに、無線通信用のアンテナとしても機能する。ＬＣＸケーブル３２の外周面を成す第２外皮体３２ｄから外側に延長形成された帯状の第２延長部３２ｆに、タグハウジング３３が一体に形成されている。

タグハウジング３３は、タグケース３５の下側を支える下壁部３３ａと、タグケース３５の後側を支える後壁部３３ｂと、を有する断面Ｌ字形状に形成され、タグケース３５を収容する収容部３３ｃが形成されている。この収容部３３ｃにタグケース３５が配置されている。

固定線３１の外周面を構成する第１外皮体３１ｂと、ＬＣＸケーブル３２の外周面を構成する第２外皮体３２ｄと、タグハウジング３３とは、いずれも軟質の合成樹脂から構成され、ケーブル製造過程における同一の樹脂成形工程で一体に形成されている。

タグケース３５は、細長い筐状を成し、内側に等間隔に区画された複数の収容スペース３５ａを有している。複数の収容スペース３５ａにそれぞれＩＣタグ３４を収容することにより、複数のＩＣタグ３４を等間隔で並列して保持する。ここでは１つのタグケース３５の内部が５つの収容スペース３５ａに区画され、これらに５つの収容スペース３５ａにそれぞれ１つずつのＩＣタグ３４が保持されている。タグケース３５及びタグハウジング３３にはそれぞれ複数の取付孔３５ｂ，３３ｄが形成されている。これらの取付孔３５ｂ，３３ｄによって、タグケース３５がタグハウジング３３に、ボルト３６及びナット３７により着脱可能にねじ止め固定されている。

ＩＣタグ３４は、例えば１０ｃｍ以下のピッチで並列配置されている。ここでは、それぞれのＩＣタグ３４は、位置情報となるＩＣデータとして順序データを記憶している。すなわち、複数のＩＣタグ３４は全て等間隔で配置されているので、ＩＣタグ３４の順序データがＩＣタグ３４の基準値からの距離に比例し、ＩＣタグ３４の位置に対応する。したがってこの順序データがＩＣタグ３４の位置を示す位置情報となる。

移動経路１０に沿って予め設置された支持用線１３に、固定治具１４を用いて固定線３１を固定することにより、ケーブルユニット３０全体が移動経路１０に沿って設置される。

移動機２０は、例えばクレーン車であり、線路１１，１２に係合して線路１１，１２上を移動経路１０に沿って移動する。移動機２０は、オペレータが操作する操作入力部２１ａを有する操縦席２１と、移動機２０の各種動作を制御する制御部２２と、ＩＣタグ３４の情報を読み取る第１ＲＦＩＤリーダ２３と、ＩＣタグ３４の情報を読み取る第２ＲＦＩＤリーダ２４と、ＬＣＸケーブル３２との間で無線通信を行う無線ＬＡＮブリッジクライアント２５と、を備えている。移動機２０のケーブルユニット３０に対向する側面には、第１読取範囲Ａ１に配されるタグ用の第１アンテナ２６（第１読取手段）、第２読取範囲Ａ２に配されるタグ用の第２アンテナ２７（第２読取手段）、及び無線ＬＡＮ用の第３アンテナ２８が、設けられている。例えば移動経路１０の方向に沿って、先端側に第１アンテナ２６、基端側に第２アンテナ２７が配置され、これらに挟まれる位置に第３アンテナ２８が配置されている。

第２読取範囲Ａ２は第１読取範囲Ａ１よりも広く、例えば、第１読取範囲Ａ１には３〜４枚程度のＩＣタグ３４が配置され、第２読取範囲内には２０枚程度のＩＣタグ３４が配置される。第１アンテナ２６及び第２アンテナ２７は移動機２０に設けられているため、第１読取範囲Ａ１及び第２読取範囲Ａ２は移動機２０の移動に応じて移動する。第１アンテナ２６と第２アンテナ２７は、電波が互いに干渉しないように、距離を隔てて、あるいは図示しない電波遮蔽部材を介して、配置されている。

第１アンテナ２６、第２アンテナ２７、及び第３アンテナ２８は、それぞれ、第１ＲＦＩＤリーダ２３、第２ＲＦＩＤリーダ２４、及び無線ＬＡＮブリッジクライアント２５に接続されている。

第１ＲＦＩＤリーダ２３と第１アンテナ２６により第１読取部４１が構成され、第２ＲＦＩＤリーダ２４と第２アンテナ２７により第２読取部４２が構成される。第１読取部４１及び第２読取部４２の読取対象となるＩＣタグ３４は共通している。これら移動機２０側に設けられた第１読取部４１及び第２読取部４２と、ＬＣＸケーブル３２側に設けられた複数のＩＣタグ３４とによって、位置検出システムが構成される。

制御部２２は、低速状態では第１読取部４１で狭い第１読取範囲Ａ１のＩＣタグ３４の情報を読み取り、高速状態では第２読取部４２で広い第２読取範囲Ａ２のＩＣタグ３４の情報を読み取るように、２種類の読取部４１，４２を切り替えることにより読取範囲を変更する。

本実施形態に係るＩＣタグ３４の位置情報について図６を参照して説明する。ＩＣタグ３４に記録された位置情報としてのＩＣデータは、例えばＩＣタグ３４の配列の順序を示す配列情報である。ＩＣデータは、個々のＩＣタグ３４の配列情報の数値の上３桁の上位データと、配列情報の下１桁の下位データで構成されている。

各ＩＣタグ３４のうち、下位データが０となる等間隔のＩＣタグ３４のみに高速フラグをセットし、第２読取部４２の読取処理は高速フラグがセットされたＩＣタグ３４のみが対象となるようにフィルタリングの設定を行う。すなわち、第２読取部４２の第２読取範囲Ａ２にある全てのＩＣタグ３４のうち、下位データが０でないＩＣタグ３４を読取対象から除外し、下位データが０となるＩＣタグ３４のみを読取対象とする。第１読取部４１は、第１読取範囲に配される３〜４枚のＩＣタグ３４を処理の対象とする。第２読取部４２は第２読取範囲Ａ２に配される２０枚のＩＣタグ３４のうち、高速フラグがセットされた２あるいは３枚のＩＣタグ３４を処理の対象とする。

以下、本実施形態に係る移動機２０の位置制御の方法について、図７を参照して説明する。ここでは、一例として、現在位置Ｐｎｏｗの位置情報＝０００５、減速開始位置Ｐｄｏｗｎの位置情報＝１７００、停止位置Ｐｓｔｏｐの位置情報＝２０００と設定した場合を例示する。

なお、移動機２０の位置を示す基準位置と、第１アンテナ２６及び第２アンテナ２７の位置との関係によって、実際に読取範囲の中心位置と移動機２０の基準位置とが異なる場合があるが、ここでは各基準位置の設定の際にその調整を行っているものとする。すなわち、第１読取部４１による検出結果の位置情報と減速開始位置Ｐｄｏｗｎとが一致すれば移動機２０の基準位置が減速開始位置Ｐｄｏｗｎに到達しているものとし、第２読取部４２による検出結果の位置情報が停止位置Ｐｓｔｏｐと一致すれば移動機２０の基準位置が停止位置Ｐｓｔｏｐに到達しているものとする。

まず、Ｓｔｅｐ１において移動機２０の目的位置である停止位置Ｐｓｔｏｐの設定入力の有無を判定する。設定入力は、図示しない上位のシステムや、操作入力部２１ａにおいて行われる。停止位置Ｐｓｔｏｐの設定入力がされていないと判定した場合には（ＳＴＥＰ１のＮｏ）入力がされるまで待機する。停止位置Ｐｓｔｏｐの設定入力がなされたと判定した場合には（Ｓｔｅｐ１のＹｅｓ）、Ｓｔｅｐ２に進む。ここでは例えば停止位置Ｐｓｔｏｐ＝２０００に設定される。

Ｓｔｅｐ２において、移動機２０の初期位置である現在位置Ｐｎｏｗを検出する。この現在位置Ｐｎｏｗの検出処理においては、移動機２０が停止している状態で、第１読取部４１により、読取範囲Ａ１内に配される３〜４枚のＩＣタグ３４との送受信を行い、読み取ったＩＣタグ３４の位置情報に基づき、移動機２０の位置を検出する。たとえば、読み取った３枚のＩＣタグ３４の位置情報としてのＩＣデータが０００４、０００５、０００６、である場合には現在位置Ｐｎｏｗは０００５となる。

ついで、Ｓｔｅｐ３において、取得した移動機２０の現在位置Ｐｎｏｗと設定入力された停止位置Ｐｓｔｏｐに基づき、移動機２０の移動量Ｐｍｏｖｅを算出する。例えば設定入力された停止位置Ｐｓｔｏｐから現在位置Ｐｎｏｗを差し引くことで移動量Ｐｍｏｖｅを算出する。移動量Ｐｍｏｖｅは２０００−０００５＝１９９５となる。ここで、例えば移動量Ｐｍｏｖｅの値が正の値である場合には図中Ｘ方向先端側のＩＣデータの数値が増大する方向へ、負の値である場合にはＸ方向基端側のＩＣデータの数値が減少する方向へ、移動するものとする。

Ｓｔｅｐ４において、減速開始位置Ｐｄｏｗｎを算出する。例えば、停止位置Ｐｓｔｏｐから一定量Ｐｔを差し引いた手前側の位置を減速開始位置Ｐｄｏｗｎとする。一定量Ｐｔ＝３００とすると、減速開始位置Ｐｄｏｗｎは２０００−３００＝１７００となる。

Ｓｔｅｐ５において、移動機２０を加速しながら移動させる。図５に、停止位置Ｐｓｔｏｐまでの移動機２０の移動速度と時間との関係を示す。

Ｓｔｅｐ６において、移動機２０の速度を検出し、移動機２０の速度が所定の高速基準速度Ｖｆａｓｔに到達するか否かを判定する。高速基準速度Ｖｆａｓｔに到達するまで移動機２０の加速を続け（Ｓｔｅｐ６のＮｏ）、高速基準速度Ｖｆａｓｔに到達したら（Ｓｔｅｐ６のＹｅｓ）高速基準速度Ｖｆａｓｔを維持しながら、高速移動を続ける（Ｓｔｅｐ７）。この高速基準速度Ｖｆａｓｔで移動している状態を高速状態とする。

Ｓｔｅｐ８において、第２読取部４２において読取範囲Ａ２での移動機２０の位置検出を行い、減速開始位置Ｐｄｏｗｎに到達したか否かを判定する。このとき、高速フラグの付いているもののみ読み取るため広範囲の読取範囲Ａ２を対象としていても処理情報量が増大することが防止できる。減速開始位置Ｐｄｏｗｎに到達するまで高速移動を続け（Ｓｔｅｐ８のＮｏ）、減速開始位置Ｐｄｏｗｎに到達したら（Ｓｔｅｐ８のＹｅｓ）減速しながら移動を続ける（Ｓｔｅｐ９）。例えば、読み取った高速フラグのＩＣタグ３４のＩＣデータが、１６９０，１７００，１７１０である場合に、減速開始位置Ｐｄｏｗｎ１７００に到達したと判定する。

Ｓｔｅｐ１０において、移動機２０の速度を検出し、移動機２０の速度が所定の低速基準速度Ｖｓｌｏｗに到達するか否かを判定する。低速基準速度Ｖｓｌｏｗに到達するまで移動機２０の減速移動を続け（Ｓｔｅｐ１０のＮｏ）、低速基準速度Ｖｓｌｏｗに到達したら（Ｓｔｅｐ１０のＹｅｓ）低速基準速度Ｖｓｌｏｗを維持しながら低速移動を続ける（Ｓｔｅｐ１１）。この低速基準速度Ｖｓｌｏｗでの移動状態を低速状態とする。

Ｓｔｅｐ１２において、第１読取部４１において狭い読取範囲Ａ１での移動機２０の位置検出を行い、停止位置Ｐｓｔｏｐに到達したか否かを判定する。停止位置Ｐｓｔｏｐに到達するまで低速移動を続け（Ｓｔｅｐ１２のＮｏ）、停止位置Ｐｓｔｏｐに到達したら（Ｓｔｅｐ１２のＹｅｓ）、移動機２０を停止する（Ｓｔｅｐ１３）。例えば読取範囲Ａ１のＩＣタグ３４のＩＣデータが１９９９，２０００，２００１である場合に、停止位置Ｐｓｔｏｐに到達したと判定する。

本実施形態に係る位置検出システム及びケーブルユニット３０によれば、以下の効果が得られる。すなわち、上記移動装置１では、移動経路１０に沿って並列配置された複数のＩＣタグ３４のＩＣデータを読み取るという単純なシステムによって位置検出を行うことが可能となる。このため設備費用を安く抑えることが可能となる。

一般的に大型の移動機２０では位置検出精度が１０ｃｍ程度必要であるが、複数のＩＣタグ３４をこの精度を満足する間隔で配列することで、必要な精度を確保し、安価に位置検出を行うことができる。

一般に、移動機と制御室の間で無線通信が行われているが、例えば製鉄所などの鉄骨構造の建物の中ではアクセスポイントによる無線ＬＡＮでは反射等の影響で安定しないため、伝送路としての機能とアンテナとしての機能を有するＬＣＸケーブルが用いられている。上記移動装置１では、ＩＣタグ３４をＬＣＸケーブル３２と一体に形成したことにより、設置作業を簡易化できる。また、固定線３１の外周面を構成する第１外皮体３１ｂ、ＬＣＸケーブル３２の外周面を構成する第２外皮体３２ｄ、及びタグハウジング３３を、樹脂成形工程で一体に形成することで、容易にＩＣタグの保持構造を構成できる。また個々のＩＣタグ３４を着脱可能としたことにより一部のＩＣタグ３４に故障などが生じても、交換が可能となる。

一般に、大型の移動機を所望の停止位置まで移動させる場合、高速では急停止が出来ず低速では時間がかかるため、高速で停止位置の近くまで移動し、停止位置に近づいてから低速で位置の調整を行うことが行われる。このような場合、高速状態では処理時間を確保することが難しいが大まかな位置が検出できれば良い。一方で、停止直前の低速状態では処理時間を確保しやすいが目的位置を特定して高精度で検出する必要がある。上記移動装置１では、高速状態の場合と低速状態の場合とで読取範囲を切り替えることが出来るので、移動速度に応じた適当な読取範囲で読取処理を行うことができるので処理効率が良い。

高速移動しながら広範囲の多数のＩＣタグを全て読み込むとデータ処理に時間がかかり、またタグ同士の干渉により、読み落としが発生する場合がある。上記移動装置１では、高速フラグをセットして高速状態における処理情報量を限定したことにより、処理量の増大を防止し、処理負荷を低減することができるとともにタグ同士の干渉を防ぐことが出来る。このため、読み落としなどを防止して高い読取精度を維持することが出来る。複数の読取部４１，４２の対象となるＩＣタグ３４を共通させ、読取範囲を変更するだけですむため、設備を単純化できる。

複数枚のＩＣタグ３４のＩＣデータから位置を検出するため、いずれかのＩＣタグ３４が故障している場合であっても、その周囲のＩＣタグ３４のＩＣデータから位置を検出することができる。例えば停止位置Ｐｓｔｏｐの位置情報が２０００である場合、ＩＣデータ２０００のＩＣタグ３４が故障していても、１９９９，２００１の２つのＩＣデータを検出することにより、２０００に到達したと判定できる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。たとえば、上記実施形態においては、操縦席２１での制御部２２において位置制御を行う場合を例示したが、これに限られるものではなく、例えば移動機２０とは別に設けられた制御・監視室から無線ＬＡＮ経由で制御を実施することも可能である。上記実施形態においては、移動機の動作パターンとして、加速、高速移動、減速、低速移動、停止の順で速度が変化するパターンを例示したが、これに限られるものではない。また、位置情報や速度の基準値も上記実施形態に限られるものではない。上記実施形態では２台の読取部を設けた場合について例示したが、これに限られるものではなく、１台であっても本発明を適用可能である。ＩＣタグ３４に記憶される位置情報としては、上記実施形態で例示した順序データに限られるものではなく、他の情報であっても適用可能である。その他、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。

１…移動装置、１０…移動経路（経路）、１１、１２…線路、１３…支持用線、
１４…固定治具、２０…移動機、２２…制御部、２３…第１ＲＦＩＤリーダ、
２４…第２ＲＦＩＤリーダ、２５…ＬＡＮブリッジクライアント、
２６…第１アンテナ（第１読取手段）、２７…第２アンテナ（第２読取手段）、
２８…第３アンテナ、３０…ケーブルユニット、３１…固定線、３１ｂ…外皮体、
３１ａ…固定ワイヤ、３１ｃ…延長部、３２…漏洩同軸ケーブル（ＬＣＸケーブル）、
３２ｄ…外皮体、３２ａ…内部導体、３２ｂ…絶縁部、３２ｅ…スロット、
３２ｃ…外部導体、３３…タグハウジング、３３ｃ…収容部、３４…ＩＣタグ（記憶媒体）、
３５…タグケース、４１…第１読取部、４２…第２読取部。

特開平７−２２９８６号公報

Claims (6)

1. 所定の経路に沿って移動可能な移動機と、
   位置情報を記憶するとともに前記経路に沿って並列配置された複数の記憶媒体と、
   前記移動機側に設けられ、対応する読取範囲に配された前記記憶媒体の前記位置情報を読み取る読取手段と、
   を備え、
   前記複数の記憶媒体には、前記位置情報として、記憶媒体の位置に対応する配列情報が記憶され、
   前記読取手段として、第１読取手段と、前記第１読取手段よりも読取範囲が広い第２読取手段とを有し、
   前記移動機の移動速度に応じて、前記移動機の速度が低速状態の場合に前記第１読取手段によって前記記憶媒体の前記位置情報を読み取り、前記移動機の移動速度が高速状態の場合に前記第２読取手段によって前記記憶媒体の前記位置情報を読み取るように、読取範囲を変更するとともに、
   第２の読取手段による読取の際に、読取範囲内に配される複数の前記記憶媒体の一部を読取対象から外すことを特徴とする位置検出システム。
2. 前記移動機の停止位置を取得し、
   前記読み取り手段の位置情報の読み取りによって前記移動機の初期位置を検出し、
   前記停止位置から前記初期位置を差し引くことで前記移動機の移動量を算出し、
   前記停止位置から一定量を差し引いた手前側の位置を、前記移動機の移動速度を低速にする減速開始位置として、算出することを特徴とする請求項１記載の位置検出システム。
3. 個々の前記記録媒体の前記配列情報は上位データと下位データとを有して構成され、
   前記下位データに応じて一部の前記記憶媒体を前記読取対象から外すことを特徴とする請求項１記載の位置検出システム。
4. 前記経路に沿って配され、前記移動機との間で無線通信を行うケーブルアンテナを備え、
   前記ケーブルアンテナに、複数の前記記憶媒体が、前記経路に沿って並列して着脱可能に取り付けられることを特徴とする請求項１記載の位置検出システム。
5. 情報伝送路及び無線通信を行うアンテナとして機能する漏洩同軸ケーブルと、
   前記漏洩同軸ケーブルの長手方向に沿って並列して設けられ、位置情報を記憶する複数の前記記憶媒体と、を有するケーブルユニットを備えたことを特徴とする請求項１記載の位置検出システム。
6. ケーブルユニットは、
   前記漏洩同軸ケーブルを所定の経路に沿って配される支持線に固定する固定ワイヤの外周面を成す第１外皮体と、
   前記漏洩同軸ケーブルの外周面を成す第２外皮体と、
   前記記憶媒体を保持する収容部を形成するハウジングとが、樹脂成形により一体に形成されたことを特徴とする請求項５記載の位置検出システム。

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