JPH0452881B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0452881B2 JPH0452881B2 JP58211280A JP21128083A JPH0452881B2 JP H0452881 B2 JPH0452881 B2 JP H0452881B2 JP 58211280 A JP58211280 A JP 58211280A JP 21128083 A JP21128083 A JP 21128083A JP H0452881 B2 JPH0452881 B2 JP H0452881B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- lighthouse
- unit
- light emitting
- light receiver
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
- G01C15/002—Active optical surveying means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は基準点から測定点までの方位を光を回
転させながら検出するようにした走行ユニツト等
の位置検出装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a position detection device for a traveling unit, etc., which detects the direction from a reference point to a measurement point while rotating light.
一般に、走行ユニツトが定められた軌道上を運
行している場合は、その位置を可逆式オドメータ
(歩度計)などで検出することが容易であるが、
走行ユニツトが任意の方向に移動するものである
と、その方位などの位置検出が困難なものとな
る。 Generally, when a traveling unit is moving on a defined track, it is easy to detect its position with a reversible odometer, etc.
If the traveling unit moves in an arbitrary direction, it becomes difficult to detect its position, such as its direction.
従来、任意の方向に運行する無軌道走行ユニツ
トの方位を知るためには、例えば光学センサを角
度センサとして利用して、走行ユニツトに発光器
を塔載し、また、基準となる直線上などに複数の
受光素子を並べておいて、光の到達の有無によつ
て方位を検出する方法が考えられているが、この
方法では受光素子数が非常に多くなり、かつ、そ
の数によつて角度の分解能が影響されて誤差が大
きくなるなどの難点がある。 Conventionally, in order to know the direction of a trackless traveling unit moving in any direction, for example, an optical sensor was used as an angle sensor, a light emitting device was mounted on the traveling unit, and multiple units were placed on a straight line as a reference. A method has been considered in which the direction is detected based on the presence or absence of light by arranging several light-receiving elements, but this method requires a very large number of light-receiving elements, and the angular resolution depends on the number of light-receiving elements. There are disadvantages such as the fact that the error is large due to the influence of
本発明はこのような背景に基づいてなされたも
ので、方位検出精度を向上させるとともに受光数
を最小数とし、また、検出速度を高めるとともに
検出範囲を拡大することのできる位置検出装置の
提供を目的としている。このような目的の達成の
ため、本発明は、子機に高速回転させられる発光
灯台を設けるとともに、親機に低速回転させられ
る受光器を設け、発受光部が正対したときの回転
角度より方位を検出する構成となつている。 The present invention has been made based on this background, and an object of the present invention is to provide a position detection device that can improve the direction detection accuracy, minimize the number of light receptions, and increase the detection speed and expand the detection range. The purpose is In order to achieve such an object, the present invention provides a light emitting lighthouse that can be rotated at high speed on the child unit, and a light receiver that can be rotated at low speed on the base unit, so that the rotation angle is smaller than that when the light emitting and receiving parts are directly facing each other. It is configured to detect direction.
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明
すると、位置検出装置は、基準点上に位置させら
れる親機1と、該親機1と離間した位置で移動さ
せられる子機(無軌道走行ユニツトなど)2上に
第1図および第2図に示す如く塔載される。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described based on the drawings. The position detection device includes a base unit 1 located on a reference point, and a slave unit (trackless traveling) that is moved at a position separated from the base unit 1. unit, etc.) 2 as shown in FIGS. 1 and 2.
前記親機1は、ベース3の上にターンテーブル
4が回転自在に設けられるとともに、ベース3と
ターンテーブル4との間に、ターンテーブル4を
例えば2.5°/秒程度の角速度で低速度回転させる
ための駆動モータ5、ウオーム6、ホイール7な
どからなる回転駆動機構と、ターンテーブル4の
回転角を例えば0.01°の分解能で検出するための
ロータリーエンコーダ8と、ターンテーブル4の
回転角を360°未満、例えば270°としてロータリー
エンコーダ8の出力信号との比較により検出する
ためのリミツトスイツチ9とが設けられ、ターン
テーブル4の上には、任意の回転角を0°としてこ
のときのロータリーエンコーダ8の出力信号を基
準角とする(例えばターンテーブル4の回転面が
垂直であるとき、その一点を0°とする)ために使
用される垂直センサ10と、前記子機2までの方
位を検出する方位センサの一部を構成する受光器
11とがそれぞれ設けられる。そして、受光器1
1の光学的中心は基準点、つまりターンテーブル
4の回転中心線上に設定される。 The base unit 1 has a turntable 4 rotatably provided on a base 3, and rotates the turntable 4 between the base 3 and the turntable 4 at a low speed, for example, at an angular velocity of about 2.5°/second. A rotary drive mechanism consisting of a drive motor 5, a worm 6, a wheel 7, etc., a rotary encoder 8 for detecting the rotation angle of the turntable 4 with a resolution of, for example, 0.01°, and a rotary encoder 8 for detecting the rotation angle of the turntable 4 at a resolution of 360°. A limit switch 9 is provided on the turntable 4 to detect the angle of rotation as less than 270 degrees by comparing it with the output signal of the rotary encoder 8. A vertical sensor 10 used to set the output signal as a reference angle (for example, when the rotating surface of the turntable 4 is vertical, one point is set as 0°), and an azimuth that detects the azimuth to the slave unit 2. A light receiver 11 constituting a part of the sensor is provided respectively. And receiver 1
1 is set on a reference point, that is, on the rotation center line of the turntable 4.
一方、前記子機2は、無軌道走行ユニツトなど
のベース12の上に、親機1の受光器11ととも
に方位センサを構成するためのHe−Neレーザー
ビームなどを発生する発光器13が設けられると
ともに、この発光器13が、ベース12などに内
蔵されたレーザーダイオードなどのレーザービー
ム発生源と、この発生源からのレーザービームを
導く透孔を有するとともに回転自在な発光灯台1
4と、この発光灯台14の頂部に取りつけられて
回転面と平行にレーザービームLを回転放射させ
るためのトツプミラー15とから構成され、さら
に、ベース12上などに、発光灯台14を例えば
3000rpm程度の高速回転させるための駆動モータ
15、ベルト16、ブーリ17,18などからな
る高速回転機構等が設けられる。そして、子機2
における発光器13の光学的中心点は、発光灯台
14の回転中心線上に設定される。また、発光灯
台14の回転軸と受光器11の回転軸とは相互に
平行であり、かつ、両回転面は、同一面上に位置
するように設定される。 On the other hand, the slave unit 2 is provided with a light emitter 13 that generates a He-Ne laser beam or the like to constitute an orientation sensor together with the light receiver 11 of the base unit 1 on a base 12 such as a trackless traveling unit. , a light emitting lighthouse 1 in which the light emitter 13 has a laser beam generation source such as a laser diode built into the base 12 or the like, and a through hole for guiding the laser beam from the generation source, and is rotatable.
4, and a top mirror 15 which is attached to the top of the light emitting lighthouse 14 and rotates and radiates the laser beam L parallel to the rotating surface.The light emitting lighthouse 14 is also mounted on the base 12, for example.
A high-speed rotation mechanism including a drive motor 15, a belt 16, pulleys 17 and 18, etc. for high-speed rotation of about 3000 rpm is provided. And handset 2
The optical center point of the light emitter 13 in is set on the rotation center line of the light emitting lighthouse 14. Further, the rotation axis of the light emitting lighthouse 14 and the rotation axis of the light receiver 11 are parallel to each other, and both rotation surfaces are set to be located on the same plane.
ここで、前記受光器11について補足説明する
と、その角度分解能は、コリメータなどを使用す
ることにより、ロータリーエンコーダ8と同様に
例えば0.01°とされるが、その理由は、距離3m
程度における子機2の位置検出誤差(振れ)を例
えば1mm以下としたいからで、
振れ=3000×0.01/360×1/2π=3000×0.0001745〓0
.52
とすることができる。このような受光器11はコ
リメータに限定するものではなく、例えば、高性
能を有する光電変換素子、浜松テレビ株式会社の
1次元型半導体位置検出器が適用可能であり、こ
の場合、直線的に移動する光スポツトの位置を連
続した電気信号として出力させ、素子の両端の電
極と光スポツトの距離に応じて光電流が接分され
て、スポツトの位置を例えば34mmの範囲に亘つて
検出し得るようになる。 Here, to give a supplementary explanation about the light receiver 11, its angular resolution is set to, for example, 0.01°, like the rotary encoder 8, by using a collimator etc., but the reason is that the distance is 3 m.
This is because we want to keep the position detection error (runout) of the handset 2 at 1 mm or less, for example, so runout=3000×0.01/360×1/2π=3000×0.0001745〓0
.52. Such a light receiver 11 is not limited to a collimator, and for example, a high-performance photoelectric conversion element or a one-dimensional semiconductor position detector manufactured by Hamamatsu Television Co., Ltd. can be applied. The position of the optical spot is output as a continuous electrical signal, and the photocurrent is divided according to the distance between the electrodes at both ends of the element and the optical spot, so that the position of the spot can be detected over a range of, for example, 34 mm. become.
一方レーザービームを使用した場合、その広が
りが小さく遠距離まで減衰量の少ない光を到達さ
せることができるものであるが、走行ユニツトを
原子炉圧力容器の表面に沿つて移動させるような
例であると、外表面が円筒面などの非直線状態で
あるため、発光器13の回転面の同一平面が受光
器11の光学的中心と交差しない場合もあり得
る。そこで、トツプミラー15を一軸方向にのみ
凸面状とさせたり、あるいはトツプミラー15の
付近に一軸方向にのみ凹面を有する光学レンズを
介在させるなどにより、発光灯台14の回転面と
直交する方向へレーザービームに振れを与えると
ともに、その振れ角の範囲内でレーザービームを
下方に傾けるなどにより対応し得る。 On the other hand, when a laser beam is used, its spread is small and the light can reach long distances with little attenuation. Since the outer surface is a non-linear state such as a cylindrical surface, the same plane of the rotating surface of the light emitter 13 may not intersect with the optical center of the light receiver 11. Therefore, by making the top mirror 15 convex only in one axis direction, or by interposing an optical lens having a concave surface only in one axis near the top mirror 15, the laser beam is directed in a direction perpendicular to the rotating surface of the light emitting lighthouse 14. This can be achieved by giving a deflection and tilting the laser beam downward within the range of the deflection angle.
しかして、親機1と子機2とをそれぞれ運転状
態として、親機1の受光器11を低速回転または
低速揺動させながら、発光灯台14を3000rpm程
度で高速回転させると、レーザービームが毎秒50
回程度の間隔で受光器11を照射することにな
る。このとき、ターンテーブル4上の受光器11
がトツプミラー15に正対した瞬間にだけレーザ
ービームの検出がなされ、この検出時のターンテ
ーブル4の回転角をロータリーエンコーダ8によ
つて測定することにより、子機2の方位を親機1
の回転範囲すべてに亘つて検出することができ
る。この場合、ロータリーエンコーダ8の角度分
解能が0.01°を要求しているときは、例えば16な
いし20ビツト程度の性能を有するものが適用され
る。 Therefore, when the base unit 1 and the slave unit 2 are each in an operating state, and the light receiver 11 of the base unit 1 is rotated at a low speed or oscillated at a low speed, and the light emitting lighthouse 14 is rotated at a high speed of about 3000 rpm, the laser beam is emitted every second. 50
The light receiver 11 is irradiated at intervals of about 100 times. At this time, the light receiver 11 on the turntable 4
The laser beam is detected only at the moment when the laser beam directly faces the top mirror 15, and by measuring the rotation angle of the turntable 4 at the time of this detection with the rotary encoder 8, the direction of the slave unit 2 can be determined from the base unit 1.
can be detected over the entire rotation range. In this case, if the angular resolution of the rotary encoder 8 is required to be 0.01°, an encoder having a performance of, for example, 16 to 20 bits is used.
以上、説明したように本発明によれば、次のよ
うな効果を奏するものである。 As described above, according to the present invention, the following effects are achieved.
子機に発光灯台を塔載し、高速回転状態の光
線を出力させるものであるから、子機が親機の
360度どの位置にあつても、方向に左右される
ことなく位置検出を行なうことができる。 A light emitting lighthouse is mounted on the child unit, and it outputs a light beam that rotates at high speed, so the child unit can control the parent unit.
Position detection can be performed at any position in 360 degrees, regardless of direction.
発光灯台と受光器との両方を異なる回転数で
回転させ、発光灯台と受光器との正対する瞬間
を形成して、この瞬間の方位検出を行うことに
よつて、光スポツトの限られた範囲のみの受光
となり、方位検出精度を向上させることができ
る。 By rotating both the light emitting lighthouse and the light receiver at different rotation speeds, forming the moment when the light emitting lighthouse and the light receiver face each other directly, and detecting the direction at this moment, the limited range of the light spot can be detected. The direction detection accuracy can be improved.
発光器および発光器をそれぞれ回転させるこ
とによつて、これらの回転範囲内に子機および
親機が存在している場合の方位検出が可能とな
り、方位検出範囲を拡大することができる。 By rotating the light emitter and the light emitter, respectively, it is possible to detect the orientation when the slave unit and the base unit are present within the rotation range of these units, and it is possible to expand the orientation detection range.
図面は本発明の一実施例を示し、第1図は親機
の斜視図、第2図は子機の斜視図である。
1……親機、2……子機、4……ターンテーブ
ル、5……駆動モータ、8……ロータリーエンコ
ーダ、10……垂直センサ、11……受光器、1
2……ベース、13……発光器、14……発光灯
台、15……トツプミラー、16……駆動モー
タ。
The drawings show an embodiment of the present invention, with FIG. 1 being a perspective view of a master unit, and FIG. 2 being a perspective view of a slave unit. 1... Master unit, 2... Slave unit, 4... Turntable, 5... Drive motor, 8... Rotary encoder, 10... Vertical sensor, 11... Light receiver, 1
2...Base, 13...Light emitter, 14...Light emitting lighthouse, 15...Top mirror, 16...Driving motor.
Claims (1)
させられる子機にその走行面と直交する回転軸を
中心として、連続的に高速回転する発光灯台を設
け、前記親機に、該発光灯台の回転軸に平行な回
転軸を中心として相対的に低速回転するとともに
受光器と正対したときの受光方向の角度を検出し
て光源の方位を算出するための受光器を設けたこ
とを特徴とする走行ユニツト等の位置検出装置。1. A light-emitting lighthouse that continuously rotates at high speed around a rotating axis perpendicular to the running surface of the slave unit, which is moved at a position apart from the base unit on a reference point, is provided, and the base unit is provided with a light-emitting light that It is equipped with a light receiver that rotates at a relatively low speed around a rotation axis that is parallel to the lighthouse's rotation axis, and that calculates the direction of the light source by detecting the angle of the light receiving direction when directly facing the light receiver. Features: Position detection device for traveling units, etc.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21128083A JPS60102514A (en) | 1983-11-10 | 1983-11-10 | Position detection device for traveling units, etc. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21128083A JPS60102514A (en) | 1983-11-10 | 1983-11-10 | Position detection device for traveling units, etc. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60102514A JPS60102514A (en) | 1985-06-06 |
| JPH0452881B2 true JPH0452881B2 (en) | 1992-08-25 |
Family
ID=16603308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21128083A Granted JPS60102514A (en) | 1983-11-10 | 1983-11-10 | Position detection device for traveling units, etc. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60102514A (en) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS557527B2 (en) * | 1974-04-10 | 1980-02-26 | ||
| JPS5369066A (en) * | 1976-12-02 | 1978-06-20 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Detection system for optical posture angle displacement |
| JPS5842771U (en) * | 1981-09-18 | 1983-03-22 | 株式会社京三製作所 | Moving object coordinate detection device |
-
1983
- 1983-11-10 JP JP21128083A patent/JPS60102514A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60102514A (en) | 1985-06-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3875665B2 (en) | Scanning range sensor | |
| JP3812463B2 (en) | Direction detecting device and self-propelled cleaner equipped with the same | |
| JP4940302B2 (en) | Optical encoder | |
| JPH1068635A (en) | Optical position detector | |
| JP2002168625A (en) | Shake detection device, rotary laser device with shake detection device, and position measurement setting system with shake detection and correction device | |
| JPH0452881B2 (en) | ||
| JPS60100013A (en) | Apparatus for detection of rotation | |
| JPS62287107A (en) | Center position measuring instrument | |
| JP2552201Y2 (en) | Screen viewing angle measuring device | |
| JPH0791941A (en) | Rotation angle detector | |
| CN222663672U (en) | Angle detection device for two-wheeled vehicles | |
| JPH0481127B2 (en) | ||
| JPS5927841B2 (en) | Displacement posture measuring device | |
| JPH0850036A (en) | Potentiometer | |
| JPH04128605A (en) | Orientation flat detecting apparatus | |
| JPH0249534Y2 (en) | ||
| JPH0629727B2 (en) | Tracking device for moving body using laser beam | |
| JP2503533Y2 (en) | Vehicle position / speed detector | |
| JPH0363084B2 (en) | ||
| JPH0145003B2 (en) | ||
| JP2800922B2 (en) | Moving object distance measuring device | |
| JPH09203625A (en) | Rotational position detector | |
| JPH0735575A (en) | Rotation detector | |
| CA1283966C (en) | Method and apparatus for determining the distance of an object | |
| JP2715518B2 (en) | Photoelectric position detector |