JPH0218486B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は移動体の位置検知ならびに移行制御装
置に係り、特に、光ビームを利用した移動体の位
置検知ならびに移行制御装置に関する。

近年、工場内の無人搬送車、クレーン、航空機
等の移動体の位置を検知し、さらにはその移行を
制御する各種の手段が提案実施されている。

本発明はかかる移動体の位置検知ならびに移行
制御について、新しい手段を提供するものであつ
て、その主たる目的は、比較的簡単な構成でもつ
て、精度よく移動体の位置検知を行い得る光ビー
ムを利用した移動体の位置検知装置を提供するこ
とにある。

また、本発明は比較的簡単な構成でもつて、精
度よく移動体の位置検知を行うとともに、その移
行を制御し得る光ビームを利用した移動体の位置
検知ならびに移行制御装置を提供することも目的
としている。

そして、そのために本発明に係る光ビームを利
用した移動体の位置検知装置は、移動体に追随し
て光ビームを照射せしめ、前記光ビームの照射角
度を検知することに基づき移動体の位置検知を行
うことを主たる特徴としており、また、本発明に
係る光ビームを利用した移動体の位置検知ならび
に移行制御装置は前記位置検知装置の特徴を備え
るとともに、照射する光ビームを移行制御に係る
信号でもつて変調された光ビームを照射すること
に基づき移動体の移行制御をも行うことを特徴と
している。

以下、本発明に係る光ビームを利用した移動体
の位置検知ならびに移行制御装置の実施例につい
て図面をもとに説明する。

第１図は本発明に係る位置検知装置を天井クレ
ーンについて使用した状態を略示した斜視図であ
る。第１図において、１は建屋に設けられたレー
ル２に沿つて走行するガーダであり、ガーダ１に
は走行用のモータ３が取り付けられている。４は
レール５に沿つて横行するクラブであり、ガーダ
１上を移動する。クラブ４には横行用のモータ
６、フツク７を昇降させる巻き上げ装置８及び後
述するレーザビーム発生装置２０Ａから照射され
たレーザビームをその入射方向と同一方向に反射
する光ビーム反射手段としてのコーナキユーブ１
０が設けられている。

一方、建屋の適宜な位置には、クラブ４に対向
するように２つのレーザビーム発生装置２０Ａが
所定距離を隔てて固定されている。

第２図は本発明装置の一実施例の構成を略示す
る説明図である。同図において、２１は指向性の
あるレーザビームを発生するレーザビーム発生
器、２２はステツプモータ２３によつて回動され
る追尾ミラーであり、この追尾ミラー２２はレー
ザビーム発生器２１から照射されたレーザビーム
を走査しつつクラブ４に向けて反射する。それ
故、レーザビーム発生器２１、追尾ミラー２２、
ステツプモータ２３は、光ビームを走査しつつ、
これを所定方向に照射する光ビーム照射手段に含
まれる。しかし、かかる光ビーム照射手段は半導
体レーザビーム発生器で構成することも可能であ
る。

一方、２４はレーザビームの照射角度を検知す
る角度検知手段としての角度検知器であり、この
角度検知器２４は追尾ミラー２４に関連して設け
られる。２５はレーザビーム発生器２１から照射
されるレーザビームは通過させるが、クラブ４に
設置されたコーナキユーブ１０で反射されて戻つ
てきたレーザビームは通過させずにレーザビーム
検知手段としての光センサ２６ａ及び２６ｂに向
けて反射するハーフミラーである。この光センサ
２６ａ及び２６ｂの間隔はレーザビームの走査範
囲に応じて定められる。

それ故、本実施例におけるレーザビーム発生装
置２０Ａは、レーザビーム発生器２１、追尾ミラ
ー２２、ステツプモータ２３、角度検知器２４、
ハーフミラー２５、光センサ２６ａ，２６ｂ及び
第２図には表われていないモータ制御器を含む。

次に上述した構成を有する実施例の動作を第１
図ないし第３図をもとに説明する。第３図は本発
明装置の実施例のブロツクダイヤグラムを示す。

第３図において第２図と同一部品は同一符号で
示してあり、２７はモータ制御器である。モータ
制御器２７は光センサ２６ａ及び２６ｂの出力を
増幅する増幅回路２７１、増幅回路２７１の出力
に応じて正、負の反転信号を出力する正逆転制御
回路２７２、前記反転信号とパルス発振回路２７
４の発振出力に基づき、ステツプモータ２３を駆
動するモータ駆動回路２７３を含む。

レーザビーム発生器２１から照射されたレーザ
ビームは追尾ミラー２２で反射された後、ハーフ
ミラー２５を介してコーナキユーブ１０に入射す
る。いま、追尾ミラー２２が正転しており、これ
より走査されたレーザビームがコーナキユーブ１
０の中央部から周辺の任意の箇所に達したとす
る。このときのレーザビームをLB１とすると、
レーザビームLB１はコーナキユーブ１０で反射
され、コーナキユーブ１０の中心に対して入射箇
所とは反対側より出射する。この出射したレーザ
ビームLB１′は、ハーフミラー２５で反射された
後、光センサ２６ａに入射する。

光センサ２６ａの出力は増幅回路２７１で増幅
された後正逆転制御回路２７２に与えられ、正逆
転制御回路の出力を反転させる。その結果、モー
タ駆動回路２７３はステツプモータ２３に与える
パルス発振回路２７４の出力パルスの印加順序を
変更することにより、ステツプモータ２３を逆転
させる。それ故、追尾ミラー２２は逆転し、レー
ザビームは逆方向に走査される。そして、コーナ
キユーブ１０の前記箇所とは反対側の周辺部に入
射したレーザビームLB２は、前述したと同様に
反射され、光センサ２６ｂに入射する。これに基
づきステツプモータ２３は再び正転することにな
る。

このように、コーナキユーブ１０から反射され
たレーザビームLB１′，LB２′を光センサ２６ａ
及び２６ｂが検知して、追随ミラー２２の回転を
制御するので、２つのレーザビーム発生装置２０
Ａから発射されるレーザビームはコーナキユーブ
１０から逸脱することはなく、それぞれクラブ４
の動きに追随する。

一方、第１図に示す如き各レーザビームの照射
角度α及びβは、追随ミラー２２に関連して設け
られる角度検知器２４の検知出力から知ることが
できる。それ故、前記照射角度α，βと、２つの
レーザビーム発生装置２０Ａ間の隔離距離を図示
しない演算器に与えることにより、コーナキユー
ブ１０の位置、すなわちクラブ４の位置を検知す
ることができる。

次に、前述した手段とは異なる手段によつて、
移動体の位置検知を行う本発明に係る移動体の位
置検知装置について説明する。

第４図は第１図〜第３図に示した位置検知装置
とは異なる手段による本発明に係る位置検知装置
の実施例を示す。第４図において第１図と同一部
分は同一符号で示してあり、２０Ｂは第５図に示
す如き構成部分を含むレーザビーム発生装置であ
る。第５図において、第２図と同一部分は同一符
号で示してあり、２６ｃは光センサであり、この
光センサ２６ｃはハーフミラー２５で反射された
レーザビームを受光する。

すなわち、本発明装置は、レーザビーム発生装
置２０Ｂからクラブ４に照射されるレーザビーム
の照射角度αと、さらに、レーザビーム発生装置
２０Ｂからクラブ４までの距離とを測定し、これ
らに基づきクラブ４の位置検知を行う。

レーザビームの照射角度αは第２図に示した位
置検知装置と同様にして求められる。

第６図は第４図及び第５図に示した本発明装置
の実施例における測距手段の原理図を示してい
る。すなわち、レーザビーム発生器２１から照度
が周期的に変化するレーザビームを照射すると、
光路上での照度は同図ロに示すように、レーザビ
ーム発生器２１からの距離により位相の異なるも
のとなる。従つて、同図イに示すように、照射さ
れるレーザビームと光センサ２６ｃに入射するレ
ーザビームとの位相差を位相計２８によつて測定
することにより、レーザビーム発生器２１からコ
ーナキユーブ１０までの距離を算出できる。

それ故、前記レーザビームの照射角度とコーナ
キユーブ１０までの距離とから、クラブ４の位置
検知を行うことができる。

次に、本発明に係るレーザビームを利用した移
動体の位置検知ならびに移行制御装置について説
明する。

第７図はレーザビームを利用した移動体の位置
検知ならびに移行制御装置の実施例の構成を略示
した説明図である。第７図において、第２図及び
第５図と同一部分は同一符号で示してあり、２９
はレーザビーム変調手段としての例えば、音響光
学変調器である。音響光学変調器２９は透過性の
ある媒質２９１の一端に圧電振動子２９２が、他
端に吸音材２９３がそれぞれ取り付けられてお
り、圧電振動子２９２に変調信号を与えることに
よつて媒質２９１内を通過するレーザビームを回
折させることができる。

一方、１１はコーナキユーブ１０に関連して設
けられるビームスプリツタであり、このビームス
プリツタ１１は入射するレーザビームを分割し
て、一方を光センサ１２に与える。

それ故、本発明装置において、レーザビーム発
生装置はレーザビーム発生器２１、追尾ミラー２
２、ステツプモータ２３、角度検知器２４、ハー
フミラー２５、光センサ２６ａ，２６ｂ、音響光
学変調器２９及び図示しないモータ制御器２７を
含む。

そして、本発明において、レーザビーム発生装
置は２個用いられ、この２つのレーザビーム発生
装置は第１図に示したと同様に建屋の適宜な位置
に、クラブ４に対向するように所定距離を隔てて
固定される。

本発明装置における位置検知は、第１図〜第３
図に示した位置検知装置と同様に行われるので、
その動作説明は省略する。

第８図は第７図に示した本発明装置の移行制御
を説明するための原理図である。すなわち、第１
図〜第３図と同様にして求められた例えば、クラ
ブ４の現在位置の座標X_A，Y_Aは、レーザビーム
発生装置と関連して設けられる移行距離算出器３
１の一方入力として与えられる。この移行距離算
出器３１は前記入力と、他方入力として与えられ
ているクラブ４の移行すべき地点の座標X_B，Y_B
とに基づき、クラブ４がＸ方向及びＹ方向に移行
すべき距離X_B−X_A，Y_B−Y_Aを求めて、これを変
調信号発生回路３２に与える。変調信号発生回路
３２は前記入力信号に応じた変調信号を発生し、
これを音響光学変調器２９に与える。その結果、
レーザビーム発生器２１から照射されたレーザビ
ームは音響光学変調器２９で前記変調信号に応じ
た回折を生ずるから、クラブ４の光センサ１２に
は変調されたレーザビームが入射する。光センサ
１２はその出力を復調回路３３に与える。復調回
路３３は復調して得られた変調信号に基づき、ク
ラブ４の走行、横行に係るモータ駆動回路３４ａ
及び３４ｂに前記移行すべき距離に応じた制御信
号を与える。その結果、モータ駆動回路３４ａ及
び３４ｂは走行用のモータ３及び横行用モータ６
を駆動するので、クラブ４は移行すべき地点X_B，
Y_Bに向けて動く。このような動作は、移行距離
算出器３１の出力X_B−X_A及びY_B−Y_Aがともに零
となるまで続けられる。

以上の如く、本発明装置によつて移動体の位置
検知ならびに移行制御が行われる。

また、前記移行距離算出器３１に関連して、速
度指令制御器を設けて、クラブ４の移行すべき距
離に応じて、移行速度を変化させる如き信号を含
んだ変調信号を発生させ、これでもつてレーザビ
ームを変調するようにしてもよい。

また、上述したような、光ビームを利用した移
動体の位置検知ならびに移行制御は後述の如き手
段をもつてしても達成できる。

第９図は第７図とは異なる手段でもつて構成さ
れる位置検知ならびに移行制御装置の実施例の構
成を略示している。同図において、第５図及び第
７図と同一部分は同一符号で示してある。

本発明装置において、レーザビーム発生装置は
レーザビーム発生器２１、追尾ミラー２２、ステ
ツプモータ２３、角度検知器２４、ハーフミラー
２５、光センサ２６ａ〜２６ｃ、音響光学変調器
２９及び図示しないモータ制御器２７を含む。

かかるレーザビーム発生装置は、第４図に示す
如く建屋の適宜な箇所に１個設けられる。本発明
装置の位置検知は、第５図に示した位置検知装置
と同様に、レーザビームの照射角度と、移動体ま
での距離を検知することに基づき行われる。

一方、移動体の移行制御は第７図に示した位置
検知ならびに移行制御装置と同様に、例えば移動
体の移行すべき距離に応じた変調信号でもつてレ
ーザビームを変調し、このレーザビームを移動体
の光センサが受光することに基づき行われる。

以上の実施例の説明より明らかなように、本発
明に係る光ビームを利用した移動体の位置検知装
置は、移動体に例えばコーナキユーブ等の光ビー
ム反射手段を設けるのみでよいから、移動体への
重量負荷がたいへん少くて済み都合がよい。

また、本発明装置の位置検知は、光ビームを移
動体に追随させつつ、連続的にその位置検知を行
つているので、断えず動いている移動体の位置検
知を精度よく行える。

一方、本発明に係る光ビームを利用した移動体
の位置検知ならびに移行制御装置にあつては、光
ビームを変調することによつて移行制御に係る信
号を移動体に与えるので、その構成が比較的簡単
であり、また、工場内で無人搬送車などの移行制
御を行う場合等にあつては、電波等と異り外部雑
音の影響を受け難いので極めて信頼性の高い移行
制御を行い得るものでもある。

尚、上述の実施例と説明では、天井クレーンに
含まれるフツク７の高さ検知については触れてい
ないが、これは、巻き上げ装置８のドラムの回転
数を検知する等して容易に行い得るものである。
そして、フツク７の昇降制御に関連した信号でも
つて、前述したようにレーザビームを変調するこ
とにより、制御信号をクラブ４に与えられるか
ら、前記フツク７の昇降制御も容易に行うことが
できる。

一方、実施例で説明した追尾ミラーをいわゆる
ジンバル支持とし、ステツプモータを追加すれ
ば、レーザビームを直線走査だけでなく、面走査
もすることができるので、このときのレーザビー
ムの照射角度を実施例と同様に検知すること等に
より、三次元の動きをする例えば航空機等の移動
体の位置検知ならびに移行制御を行うことができ
る。

また、実施例では光ビームとしてレーザビーム
を用いているが、本発明はこれに限られるもので
なく、赤外線ビーム可視光ビームを用いるもので
あつてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る位置検知装置を天井クレ
ーンについて使用した状態を略示した斜視図、第
２図は本発明装置の一実施例の構成を略示する説
明図、第３図は本発明装置の実施例のブロツクダ
イヤグラム、第４図は第１図〜第３図に示した位
置検知装置とは異なる手段による本発明に係る位
置検知装置の実施例、第５図は第４図に示した位
置検知装置の構成を略示する説明図、第６図は第
４図及び第５図に示した本発明装置の実施例にお
ける測距手段の原理図、第７図は本発明に係るレ
ーザビームを利用した移動体の位置検知ならびに
移行制御装置の実施例の構成を略示する説明図、
第８図は第７図に示した本発明装置の移行制御を
説明するための原理図、第９図は第７図に示した
装置とは異なる手段による位置検知ならびに移行
制御装置の実施例の構成を略示する説明である。 １０……コーナキユーブ、１１……ビームスプ
リツタ、１２……光センサ、２０Ａ，２０Ｂ……
レーザビーム発生装置、２１……レーザビーム発
生器、２２……追随ミラー、２３……ステツプモ
ータ、２４……角度検知器、２５……ハーフミラ
ー、２６ａ〜２６ｃ……光センサ、２７……モー
タ制御器、２８……位相計、２９……音響光学変
調器、３１……移行距離算出器、３２……変調信
号発生回路、３３……復調回路、３４ａ，３４ｂ
……モータ駆動回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固定側には、一定間隔隔てて設けられた２つ
   の光ビーム発生装置と、地上移動体の現在位置座
   標X_A，Y_Aと移行すべき地点の位置座標X_B，Y_Bか
   ら移行距離（X_B−X_A），（Y_B−Y_A）を算出する移
   行距離算出器と、移行距離算出器の出力に基づい
   て変調信号を出力する変調信号発生回路とが有
   り、 地上移動体には、入射した光ビームを反射光ビ
   ームとして入射方向に平行な方向に反射させるコ
   ーナキユーブと、ビームスプリツタと、ビームス
   プリツタからの光ビームを受光する光センサ１２
   と、光センサ１２により検出された前記変調信号
   を復調する復調器と、復調器の出力により地上移
   動体を駆動するモータ駆動回路とが有り、 前記光ビーム発生装置は、光ビーム発生器と、
   光ビーム発生器から照射された光ビームを反射し
   その回動によつて空間を走査させる追尾ミラー
   と、追尾ミラーを回動させるステツプモータと、
   前記２つの光ビーム発生器と地上移動体とのなす
   角度である照射角度α，βを検知する角度検知器
   と、追尾ミラーといずれか一方の光ビーム発生器
   間に設けられ前記移行距離（X_B−X_A），（Y_B−
   Y_A）により光ビームを変調させる音響光学変調
   器と、追尾ミラーの前方に設けられ光ビームを通
   過させる一方、反射光ビームを一定間隔離れて設
   けられた２つの光センサ２６ａ，２６ｂに向けて
   反射させるハーフミラーと、光センサ２６ａ，２
   ６ｂの出力により正負の反転信号を出力する正逆
   反転制御回路と、前記反転信号によりステツプモ
   ータを回動させるモータ駆動回路とからなるモー
   タ制御器とを有していることを特徴とする光ビー
   ムを利用した地上移動体の位置検知及び移行制御
   装置。