JP2010261896A - Position detector and position detecting method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、移動体の位置を検出するための位置検出装置および位置検出方法に関し、特に屋内における搬送車などの移動体の位置検出を行うための位置検出装置に関する。 The present invention relates to a position detection device and a position detection method for detecting the position of a moving body, and more particularly to a position detection device for detecting the position of a moving body such as an indoor carriage.
正確な位置検出は様々な分野で重要であり、必要とされる分野において測定長と分解能に応じて種々の方法が実用化されている。たとえば、工場などの屋内の搬送車などの位置検出の分野においては、磁気テープを用いた位置検出方法が用いられている。 Accurate position detection is important in various fields, and various methods have been put into practical use depending on the measurement length and resolution in the required fields. For example, in the field of position detection for indoor transport vehicles such as factories, a position detection method using a magnetic tape is used.
また、特許文献１には、携帯電話機と複数の無線基地局との間での信号の受信電界強度により携帯電話機の位置検出を行う技術が開示されている。さらに、特許文献２には、整列配置された受光器と当該受光器に投光する投光器とを組み合わせ、どの位置の受光器に光が当たっているかを測定することで受光器と投光器との相対的な位置を検出する検出装置が開示されている。
しかし、工場などの屋内で任意の位置を検出する場合、ＧＰＳを用いた位置検出方法では、屋内まで電波が到達せず位置検出ができないという問題があった。また、屋内に磁気テープなどを配置し、その磁気を検出することで位置を検出する方法があるが、工場内のレイアウト変更に対して磁気テープの貼り替えなどが必要で煩雑であるという問題があった。 However, when an arbitrary position is detected indoors such as a factory, the position detection method using GPS has a problem that the position cannot be detected because radio waves do not reach the indoors. In addition, there is a method of detecting the position by placing a magnetic tape etc. indoors and detecting the magnetism, but there is a problem that it is complicated and complicated to change the layout in the factory. there were.
また、特許文献１の位置検出方法は、屋内での位置検出に用いるには無線送受信のための設備が必要となり経済的に実用的ではなく、また、特許文献２の位置検出方法は、整列配置された受光器に沿う方向のみの位置検出しかできないため、平面における位置検出を行うには不十分であった。
In addition, the position detection method of
したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、工場などの屋内における位置検出に好適に適用可能であり、また、工場などのレイアウト変更にも関係なく適用可能な位置検出装置及び位置検出方法を提供することである。 Therefore, the technical problem to be solved by the present invention can be suitably applied to position detection in a factory or the like indoors, and can be applied regardless of a layout change in the factory or the like. Is to provide.
本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下の構成の位置検出装置を提供する。 In order to solve the above technical problem, the present invention provides a position detection device having the following configuration.
本発明の第１の態様は、それぞれ異なる位置に配設されかつそれぞれ異なる光学特性を有する光を発光する複数の発光部と、
前記発光部から発光された光を受光して光強度信号を出力する受光部を有する移動体と、
前記複数の発光部が配設されている位置と発光特性を対応づけた発光部情報を格納する記憶部と、
前記受光部から出力された信号に含まれるそれぞれ異なる光学特性ごとの光強度信号と、前記記憶部に格納されている発光部情報に基づいて、前記移動体の位置を検出する位置検出演算部とを備えることを特徴とするものである。
A first aspect of the present invention includes a plurality of light emitting units that emit light having different optical characteristics disposed at different positions, respectively.
A moving body having a light receiving portion that receives light emitted from the light emitting portion and outputs a light intensity signal;
A storage unit that stores light emitting unit information that associates a light emitting characteristic with a position where the plurality of light emitting units are disposed;
A position detection calculation unit for detecting the position of the moving body based on the light intensity signal for each different optical characteristic included in the signal output from the light receiving unit and the light emitting unit information stored in the storage unit; It is characterized by providing.
また、好ましくは、位置検出演算部は、
前記受光部によって出力された光強度信号を、内在する異なる光学特性の光についての分割強度信号に分割する分割部と、
前記分割部により分割された分割強度信号を検出する分割光検出部と、
前記分割光検出部により検出された分割強度信号及び前記発光部情報に基づいて、前記移動体の位置を演算する位置演算部と、を備える。
Preferably, the position detection calculation unit is
A dividing unit that divides the light intensity signal output by the light receiving unit into divided intensity signals for inherently different light characteristics; and
A split light detection unit that detects a split intensity signal split by the split unit;
A position calculating unit that calculates the position of the moving body based on the divided intensity signal detected by the divided light detecting unit and the light emitting unit information.
異なる光学特性は、それぞれの発光部が異なる周期で点灯状態を変化させる、例えば、異なる周波数で点滅させることで与えられる。 Different optical characteristics are given by changing the lighting state of each light emitting unit at different periods, for example, by blinking at different frequencies.
また、本発明は、それぞれの位置が知られている複数の発光部と、前記発光部から発光された光を受光する受光部とを備えた移動体を備える位置検出装置により実行される、前記移動体の位置を検出する位置検出方法であって、
前記発光部にそれぞれ異なる光学特性を有する光を発光させ、
前記受光部によって受光された光を、内在する異なる光学特性ごとの光強度に分割し、
前記分割されたそれぞれの異なる光学特性の光強度を検出し、
前記検出されたそれぞれの光学特性の光強度及びそれぞれの発光部の位置と発光特性とを対応づけた情報に基づいて、前記移動体の位置を演算する、
ことを特徴とするものである。
In addition, the present invention is executed by a position detection device including a moving body including a plurality of light emitting units whose positions are known and a light receiving unit that receives light emitted from the light emitting unit, A position detection method for detecting the position of a moving object,
Causing the light emitting sections to emit light having different optical characteristics,
The light received by the light receiving unit is divided into light intensities for different inherent optical characteristics,
Detecting the light intensity of each of the divided different optical characteristics;
Calculating the position of the moving body based on the light intensity of each detected optical characteristic and the information associating the position of each light emitting unit and the light emission characteristic;
It is characterized by this.
さらに、本発明は、任意の光学特性を有する光を発光する発光部を備える移動体と、
それぞれ異なる位置に配設されかつ前記発光部から発光された光を受光して光強度信号を出力する複数の受光部と、
前記受光部が配設されている位置の情報及び前記発光部の光学特性に関する情報を記憶する記憶部と、
前記受光部からそれぞれ出力された光強度信号を、内在する異なる光学特性の光についての分割強度信号に分割する分割部と、
前記分割部により分割された分割強度信号を検出する分割光検出部と、
前記分割光検出部により検出された分割強度信号及びそれぞれの受光部の位置の情報に基づいて、前記それぞれの発光部の位置を演算する位置演算部と、を備えることを特徴とするものである。
Furthermore, the present invention includes a moving body including a light emitting unit that emits light having arbitrary optical characteristics;
A plurality of light receiving units that are arranged at different positions and receive light emitted from the light emitting unit and output a light intensity signal;
A storage unit for storing information on a position where the light receiving unit is disposed and information on optical characteristics of the light emitting unit;
A dividing unit that divides the light intensity signals respectively output from the light receiving units into divided intensity signals for inherently different optical characteristics; and
A split light detection unit that detects a split intensity signal split by the split unit;
And a position calculating unit that calculates the position of each light emitting unit based on the divided intensity signal detected by the divided light detecting unit and the information on the position of each light receiving unit. .
本発明によれば、任意の光学特性で発光された発光部からの光を用いて発光部と移動体との距離を検出することができる。また、複数の発光部からの光を光学特性に応じて分割し、それぞれ分割された光強度を用いて各光源からの距離を計算することで、より確実に移動体の位置を検出することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the distance of a light emission part and a mobile body can be detected using the light from the light emission part light-emitted with arbitrary optical characteristics. In addition, it is possible to more reliably detect the position of the moving body by dividing the light from the plurality of light emitting units according to the optical characteristics and calculating the distance from each light source using the divided light intensity. it can.
また、発光部を屋内の天井に設け照明灯としても使用可能であるため、別途大掛かりな設備を導入する必要がなく、安価に移動体の位置検出装置を実現することができる。 In addition, since the light emitting unit is provided on the indoor ceiling and can also be used as an illumination lamp, it is not necessary to introduce a separate large-scale facility, and a mobile body position detecting device can be realized at low cost.
また、それぞれの発光部を異なる周期で点灯状態を変化、具体的には点滅させることで、容易に異なる発光態様を有する光を発光させることができる。点灯状態を変化させる場合の周期については、人間の目に視認されにくい程度の高周波とすることが好ましく、具体的には、１０００Ｈｚ〜１００００Ｈｚ程度とすることができる。 Further, by changing the lighting state of each light emitting unit at different periods, specifically, by blinking, it is possible to easily emit light having different light emission modes. About the period in the case of changing a lighting state, it is preferable to set it as a high frequency which is hard to be visually recognized by human eyes, and can be specifically set to about 1000 Hz to 10000 Hz.
また、本発明の別の態様によれば、移動体に設けられた発光部からの光を、位置が既知である複数の受光部が受光し、当該それぞれの受光部と発光部との距離を算出することにより移動体に設けられた発光部の位置を算出することができる。なお、発光部を複数とし、それぞれに光学特性が異なる光を発光させることにより、発光部を識別して位置を検出することができる。 According to another aspect of the present invention, the light from the light emitting unit provided in the moving body is received by a plurality of light receiving units whose positions are known, and the distance between each light receiving unit and the light emitting unit is determined. By calculating, the position of the light emitting unit provided in the moving body can be calculated. It should be noted that by providing a plurality of light emitting units and emitting light having different optical characteristics, it is possible to identify the light emitting unit and detect the position.
以下、本発明の各実施形態に係る位置検出装置について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a position detection device according to each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、本発明の実施形態にかかる位置検出装置の基本構成を示すブロック図である。本実施形態にかかる位置検出装置１は、それぞれ異なる光学特性を有する光を発光する複数の発光部２ａ，２ｂと、発光部２ａ，２ｂから発光された光を受光して、光強度信号を出力する受光部４と、受光部４から出力された信号に含まれるそれぞれ異なる光学特性ごとの光強度信号と、予め記憶されている複数の発光部の位置と発光特性を対応づけた発光部情報５に基づいて、前記受光部の位置を検出する位置検出演算部６とを備える。
FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of a position detection apparatus according to an embodiment of the present invention. The
図１にかかる位置検出装置においては、発光部２ａ，２ｂは、例えば、特定の周波数ごとに点滅するなどそれぞれ異なる光学特性の光を発光する。したがって、受光部４は、それぞれの発光部２ａ，２ｂから発光された異なる光学特性の光が重畳した光を受光する。
In the position detection apparatus according to FIG. 1, the
受光部４は、移動体３（図２Ａ参照）に設けられており、発光部２ａ，２ｂから発光された光を受光し、移動体の位置検出のための情報を出力する。上記のように、受光部４から出力された情報には、それぞれ異なる光学特性ごとの光強度信号が含まれているため、これらを光学特性ごとに検出することにより、移動体の位置検出を行うことができる。
The
発光部２ａ，２ｂから発光された光をそれぞれ異なる光学特性ごとの光として検出するためには、例えば、高速フーリエ変換の原理を用いてそれぞれの発光部２ａ，２ｂの点滅周波数ごとの光を分割する処理を行うことができる。
In order to detect light emitted from the
移動体３の位置検出は、複数の発光部が配設されている位置と発光特性を対応づけた情報である発光部情報５を用いて、位置検出演算部６が行う。発光部情報５は、記憶部１４、１７（図３Ａ，図３Ｂ参照）に格納されている。位置検出演算部６は、発光部情報を用いて、それぞれの強度で特定される光がどの発光部２から出力されたか及び発光部が設けられている位置を特定する。また、検出された出力信号と発光部情報を参照することにより、どの位置の発光部からどの強さの光を受光したかを検出することができる。光の強さは、光の伝搬距離、すなわち、発光部と受光部間の距離に応じて減衰するため、位置検出演算部６は、強度及び位置の情報を用いることで、移動体３の位置を演算することができる。
The position
図１の位置検出装置を用いて、移動体の位置を検出するには、まず、発光部２ａ，２ｂを異なる光学特性で発光させる。発光部２ａ，２ｂからの光を受けた受光部４は、それぞれの異なる光学特性ごとに強度を検出する。なお、それぞれ異なる光学特性の光を分割して検出するためには、所定時間以上にわたって受光を継続することが好ましい。
In order to detect the position of the moving body using the position detection device of FIG. 1, first, the
次にそれぞれの光学特性ごとの強度と、発光部情報５に基づいて、位置検出演算部６が発光部２ａ，２ｂと受光部４間の距離を演算し、次いで発光部２ａ，２ｂに関する情報を用いることにより移動体の位置を演算することができる。
Next, the position
以下、本発明にかかるより具体的な実施形態について説明する。なお、本明細書においては、複数存在する部材については、それぞれの部材を区別するときは、図１に示す発光部のように２ａ，２ｂなどの添え字を付すこととし、部材全体を示すときは添え字を付さずに記載する。 Hereinafter, more specific embodiments according to the present invention will be described. In this specification, when there are a plurality of members, when distinguishing each member, subscripts such as 2a and 2b are added as in the light emitting portion shown in FIG. Indicate without a subscript.
本実施形態にかかる位置検出装置は、複数の発光部２からそれぞれ異なる光学特性で発光された光を受光してその強度信号を出力し、当該光の強度信号に含まれる異なる光学特性ごとの光の強度と発光部の位置情報に基づいて、受光部の位置を検出するものである。具体的には、後述する工場などの屋内における搬送車などの移動体の位置検出を行うことができる。
The position detection apparatus according to the present embodiment receives light emitted from the plurality of light emitting
次に本実施形態にかかる位置検出装置の具体的な構成について説明する。図２Ａは、本実施形態にかかる位置検出装置の構成を示す平面模式図である。図２Ｂは、図２Ａの側面図である。本発明の位置検出装置１は、工場などの建造物１００の屋内において、移動体３の位置を検出するための装置である。図２Ａ，図２Ｂに示すように、建造物１００の天井１０１に設けられた複数の発光部２と、移動体３に設けられた受光部４とを備える。なお、複数の発光部２は格子状に整列配置されており、後述するようにそれぞれの位置が既知である。
Next, a specific configuration of the position detection apparatus according to the present embodiment will be described. FIG. 2A is a schematic plan view illustrating the configuration of the position detection device according to the present embodiment. FIG. 2B is a side view of FIG. 2A. The
発光部２は、建造物１００の天井１０１に格子状に整列配置された複数の屋内照明装置である。発光部２は、光源として可視光発光ダイオード（ＬＥＤ）を用い、図３Ａ，図３Ｂの機能ブロック図に示すように、ＬＥＤ発光体８と駆動回路９とを備える。なお、発光部２を格子状に配列することにより、後述する移動体の位置検出演算において、共通する発光部のＸ軸座標又はＹ軸座標を固定することができ、演算処理を簡易にすることができる。
The
移動体３は、例えば、資材搬送台車などであり、建造物１００の床１０２面上をＸＹ方向に自由に移動することができる。移動体３には、発光部２から発された光を受光する受光部４のほか、移動体３の位置を演算するための各種構成を備える。
The moving
図３Ａは、図１の位置検出装置の機能ブロック図である。図３Ｂは、図１の位置検出装置の他の例の機能ブロック図である。図３Ａと図３Ｂの例は、受光部４（移動体３）の位置を演算するため位置検出演算部６が設けられている位置が相違する。
FIG. 3A is a functional block diagram of the position detection apparatus of FIG. FIG. 3B is a functional block diagram of another example of the position detection device of FIG. The example of FIG. 3A and FIG. 3B differ in the position in which the position
まず、図３Ａの例について説明する。本実施形態にかかる位置検出装置は、複数の発光部２、移動体３に設けられた受光部４のほか、図３Ａに示す位置検出演算部６を構成する各種機能ブロック１１，１２，１３、プログラム及び各種データを記憶する記憶部１４，全体制御を行う全体制御部１５を備える。
First, the example of FIG. 3A will be described. The position detection device according to the present embodiment includes a plurality of light emitting
発光部２は、ＬＥＤ照明８及び駆動回路９を備える。ＬＥＤ照明８は、上述のように建造物１００の屋内照明である。発光体としてＬＥＤを採用した理由は、屋内照明として十分な輝度を有し、ちらつきが少なく輝度が安定し、経時に伴う発光状態の変化が少ないためである。ＬＥＤ以外の発光体については、上記の条件を満たすものは好適に利用可能であり、たとえば、有機ＥＬなどを用いてもよい。また、発光部２は、あらゆる方向へほぼ均等に光を照射することができる非指向性の照明であることが好ましい。
The
ＬＥＤ照明８は、点灯制御部の一例としての駆動回路９からの出力信号により制御され、それぞれの発光部に特有の光学特性を有して発光する。具体的には、周期的に輝度が変化するなど点灯状態が変化する。本実施形態では、発光部ごとに異なる特有の周波数で点滅する。駆動回路９が行うＬＥＤ照明の周波数制御は、好ましくは、消灯時間及び／又は点灯時間を異ならせるパルス幅変更により行う。なお、後述するように、それぞれの発光部２の周波数に関する情報は、移動体３の記憶部１４に予め記憶されている。
The LED illumination 8 is controlled by an output signal from a drive circuit 9 as an example of a lighting control unit, and emits light having optical characteristics peculiar to each light emitting unit. Specifically, the lighting state changes such that the luminance periodically changes. In the present embodiment, the light blinks at a specific frequency that is different for each light emitting unit. The frequency control of the LED illumination performed by the drive circuit 9 is preferably performed by changing the pulse width that makes the turn-off time and / or the turn-on time different. In addition, as will be described later, information on the frequency of each
点滅の周波数は、特に制限はないが、屋内照明として機能させるために、点滅が人間の視覚に認識できない程度の高周波数とすることが好ましい。具体的には１０００から１００００Ｈｚ程度であって、ある任意の１つの発光部２の周波数が他の発光部２の周波数の整数倍とならないようにすることが好ましい。
The frequency of blinking is not particularly limited, but is preferably set to a high frequency at which blinking cannot be recognized by human vision in order to function as indoor lighting. Specifically, it is preferably about 1000 to 10,000 Hz, and it is preferable that the frequency of one arbitrary
点灯制御部の一例としての制御部７は、駆動回路９にそれぞれの発光部２のＬＥＤ照明８を特有の周波数で点滅させるための指令信号を発信する。制御部７が駆動回路９に与えられる発光部２の駆動制御信号の情報は、後述するように移動体３の記憶部１４内に発光部ごとに対応付けられて記憶されている。
The control unit 7 as an example of the lighting control unit transmits a command signal for causing the LED lighting 8 of each
移動体３は、受光部４のほか、受光回路１０、ＦＦＴ演算部１１、分割光検出部１２、位置演算部１３、記憶部１４を備える。なお、ＦＦＴ演算部１１、分割光検出部１２、位置演算部１３については、図面では、機能ブロックとして独立した構成で記載しているが、いずれもコンピュータ中のＣＰＵを駆動させるためのアプリケーションソフトウェアとして一体的に構成することができる。ＦＦＴ演算部１１、分割光検出部１２、位置演算部１３は、位置検出演算部６を構成する。また移動体３は、上記機能ブロックの全体制御を行う全体制御部１５を備えており、上記各機能ブロックの動作制御、イニシャライズ設定などを行う。また、演算結果を出力するための通信インターフェース３０ａを備える
In addition to the
受光部４は、例えばフォトダイオードなどの光学素子が用いられる。受光部４としては、発光部２から照射された光を受光し、その光の強さに関する情報を出力信号として出力できるものであれば、その種類は問わず広く用いることができる。
For the
受光回路１０は、受光部４から出力された出力信号を、たとえば電圧値の経時信号に変換して出力するための回路であり、使用する受光部４の種類に応じたものであって、広く一般的に使用されている回路を使用することができる。例えば、受光部４がフォトダイオードである場合は、フォトダイオードから出力されたアナログ信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングし、デジタル変換後に出力する回路などを使用することができる。
The
受光回路１０から出力される出力信号の例を図４に示す。受光部４が受光する光は、複数の発光部から発行された周波数の異なる光の集合であり、種々の周波数の光が包含されている。このため、その出力信号は、各発光部２の点滅状態に応じて経時的に振幅（輝度）が変動する。
An example of an output signal output from the
なお、当該受光回路１０から出力された信号は、受光部４に入射するノイズなどにより影響を受けることとなるため、たとえば、一般的にノイズ光に含まれにくい特定波長の光に基づいてのみＦＦＴ演算部１１による演算対象としてもよい。この場合、たとえば、フィルタなどを設け、ノイズを除去するようにしてもよい。
Since the signal output from the
記憶部１４には、受光部４を識別するための識別情報や発光部２に関する発光部情報など、移動体３の位置演算をするために必要な各種データが記憶されている。発光部２の情報としては、たとえば、発光部２の位置情報及びＬＥＤ照明８の周波数、ＬＥＤ照明の距離と輝度の減衰情報などが挙げられる。記憶部１４は、上記の各機能ブロックを実現するための各種プログラム及びそれらの演算領域としても機能する。なお、位置検出装置を構成する移動体３が１つのみであり、かつその移動体３に受光部４が１つしか設けられていない場合は、受光部４を識別できるため、記憶部１４は受光部４を識別するための識別情報を有していなくてもよい。
The
ＦＦＴ演算部１１は、高速フーリエ変換を用いて、上記受光回路から出力される出力信号を各周波数の成分に分解する。一例としては、異なる周波数で発光した複数の光の情報を含む受光回路１０からの出力信号を、周波数変調、振幅変調、パルス変調など適用可能な各種変調方式を用いることにより、記憶部１４に格納されている各発光部の周波数を有する光をそれぞれ抽出して周波数別に分割する。
The
ＬＥＤ照明８の周波数については、記憶部１４に記憶されているため、例えば、記憶部１４に格納されている情報を用いて、受光回路１０から出力された信号に含まれている特定の周波数に出力のみを抽出する処理を行うことができる。この特定の周波数の抽出をすべてあるいは任意のＬＥＤ照明８の周波数について繰り返し行い、それぞれのＬＥＤ照明から発光された光ごとの信号に分割する。
Since the frequency of the LED illumination 8 is stored in the
分割光検出部１２は、ＦＦＴ演算部１１により分割された光の輝度情報を、それぞれの周波数ごと強度を検出するものである。具体的には、ＦＦＴ演算部１１によりそれぞれ分割された光の情報を周波数ごとの強度の情報とするための処理を司る。
The
図５に分割光検出部１２によって検出される周波数ごとの光の強度情報の例を示すグラフを示す。周波数ごとの光の強度情報は、図５の例に示すように、ＦＦＴ演算部１１により分割された光が周波数別にそれぞれの強度の情報として出力される。図５では、一例として、周波数が約１０００，１５００，２０００，３８００，４８００，５９００，６１００，７９００，８９００，９１００，９９００Ｈｚ近傍にピークが現れている。なお、分割光検出部１２は、所定の閾値を設け、この閾値に満たない上記のピーク以外の周波数の強度については、フィルタを通すことにより削除するようにしてもよい。これらの微細な強度出力は、主にノイズに起因するものと考えられ、後述する移動体の位置検出のための演算に与える影響が小さいと考えられるためである。
FIG. 5 shows a graph illustrating an example of light intensity information for each frequency detected by the split
位置演算部１３は、分割光検出部１２で検出された周波数ごとの強度の情報に基づいて、受光部４と光源である発光部２との距離を演算し、さらに、当該距離の情報から受光部４の屋内での位置を演算する。かかる受光部４と発光部２との距離及び屋内での位置の演算には、記録部７に格納されている発光部２に関する情報が利用される。
The
具体的には、光の強度と伝搬距離との関係をそれぞれの発光部２ごとに格納した減衰情報及び分割光検出部１２から出力された周波数ごとの光の強度の情報に基づいて、当該発光部２と受光部４との距離の演算を行なう。発光部２の特定は、受光した光の周波数により行う。発光部２から発光した光の強度は、光の伝搬距離が長くなるにつれて徐々に減衰していくため、光の強度及び減衰情報に基づいて発光部と受光部との間の距離を容易に演算することができる。
Specifically, based on the attenuation information storing the relationship between the light intensity and the propagation distance for each
図６に模式的に示すように、それぞれの発光部２からの受光部４までの距離は、移動体の屋内における位置によって異なる。たとえば、図６の例では移動体３が第２の発光部２ｂのほぼ下方に存在する場合は、隣接する発光部２ａよりも発光部２ｂに近接していることとなるため、発光部２ａと受光部４までの距離ｄ１は、発光部２ｂと受光部４までの距離ｄ２よりも長くなる。この結果、発光部２ａから照射された光は、発光部２ｂから照射された光よりも減衰の程度が大きく、受光部４によって強度がより小さく検出されることとなる。
As schematically shown in FIG. 6, the distance from each
当該発光部２の屋内における位置情報は既知であるので、発光部２と受光部４との距離が明確であれば、少なくとも３カ所の発光部２からの距離を導くことで、受光部４の位置を演算することができる。また、本実施形態では、移動体３は、床面１０２上に存在していることが明らかであるため、移動体３の受光部４のＺ軸方向位置については固定値である。すなわち、既知の発光部のＺ軸座標値を用いてＸＹ座標値の演算をより簡略化することができる。
Since the indoor position information of the
なお、上記の通り、少なくとも３カ所の発光部２からの距離を導くことで、受光部４の位置を演算することができるが、受光部４の位置検出の精度を向上させるために、発光部２との距離の演算を、他の３つの発光部２を任意に組み合わせ、その組み合わせごとに位置演算を繰り返し行うこともできる。この場合、任意に選択された３つの発光部の組み合わせによって、距離の演算結果が互いに一致しない場合も想定される。このような場合は、たとえば、最も移動体３から近い距離の発光部を含む組み合わせの演算結果を採用するなど、位置情報の演算精度向上の処理を行うことが好ましい。
As described above, the position of the
位置演算部１３により導かれた受光部４の位置情報は、通信インターフェース３０ａを介して、位置管理部１６へ送信される。通信インターフェース３０ａと位置管理部１６との間の通信は、有線、無線を問うものではなく、任意の通信方法を利用することができる。
The position information of the
位置管理部１６は、受光部４の位置情報に基づいて、移動体３の各種動作制御に利用するために、移動体３の位置情報を管理する。たとえば、移動体の位置制御のほか、１つの移動体３に複数の受光部４を備えることで、移動体３の姿勢検出を行うことも可能であり、当該情報を移動体３の駆動機構（図示なし）にフィードバックすることで、移動体３の姿勢制御を行うことも可能である。また、位置管理部６がモニタなどを備えたコンピュータで構成されているような場合は、移動体の存在位置の情報を表示し、移動体の動作の制御をすることもできる。
Based on the position information of the
なお、位置管理部１６は、ある任意のタイミングでの移動体の位置情報を蓄積することにより、移動体の移動軌跡を制御することもできる。また、移動軌跡を検出することにより、移動体の目的場所までの案内のための移動動作制御を行うことも可能である。
The
次に図３Ｂの例について説明する。図３Ｂは、上記の通り、受光部移動体３の位置を演算するための構成のうち、一部が移動体３以外の他の部材に設けられている構成である。各部の機能はほぼ図３Ａのものと同様である。以下、主として相違部分について説明する。
Next, the example of FIG. 3B will be described. FIG. 3B is a configuration in which a part of the configuration for calculating the position of the light receiving
図３Ｂに示すとおり、この実施形態例では、位置検出演算部６としてのＦＦＴ演算部１１、分割光検出部１２、位置演算部１３は、移動体３に設けられておらず、制御管理装置２０に設けられている。
As shown in FIG. 3B, in this embodiment, the
制御管理装置２０は、図３Ａの例の制御部７のように機能する変調制御部１９を備えており、駆動回路９に指令信号を発信するほか、移動体３から受信した受光回路１０からの出力信号に基づいて、移動体３の位置検出のための演算を行う位置検出演算部６を備える。
The
図３Ｂの例では、制御管理装置２０が位置検出のための演算を行うため、演算に用いるデータの大部分は、制御管理装置２０の記憶部１７に記憶される。なお、移動体３を識別するための識別情報は、移動体３の記憶部２２に記憶されていることが好ましい。
In the example of FIG. 3B, since the
本実施形態においても、受光部４は、発光部２からの光を受光して出力信号を出力し、受光回路１０は経時的な要素を持つ信号に変換して出力する。通信インターフェース３０ｂは、受光回路１０からの出力情報及び記憶部１７に記憶されている移動体３の識別情報を関連づけて制御管理装置２０に送信する。
Also in the present embodiment, the
制御管理装置２０は、インターフェース３０ｃを介して移動体３から受信した信号に基づいて、ＦＦＴ演算部１１、分割光検出部１２、位置演算部１３により、それぞれの周波数ごとに光の強度を分割し、分割結果より発光部２と受光部４との距離を導き、移動体３の位置情報を算出する。
Based on the signal received from the moving
次に、図７を用いて本実施形態にかかる位置検出装置が行う移動体の位置検出処理について説明する。なお、以下では、図３Ａの実施形態の構成の位置検出装置が行う処理について説明するが、主な処理の流れは図３Ｂの実施形態の場合も同様である。 Next, the position detection process of the moving body performed by the position detection apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In the following, processing performed by the position detection apparatus having the configuration of the embodiment of FIG. 3A will be described, but the main processing flow is the same as that of the embodiment of FIG. 3B.
図７に示すように、それぞれの発光部２のＬＥＤ照明８が、制御部７及び駆動回路６からの信号に基づいてそれぞれ特有の周波数で発光する（＃１）。発光の形態は、点滅であってもよいし周期的に輝度が正弦波的に変化するようなものであってもよい。発光部２からの光を受光部４が所定時間を超えて受光した場合（＃２）は、＃３以下の移動体３の位置検出の演算に移行する。なお、受光部４が位置検出の演算のために必要な所定の受光時間は、特に制限はないが、演算の精度向上と迅速な演算処理を行う観点から、１０から５００ｍｓ程度であることが好ましい。本処理例では、２０ｍｓとしている。
As shown in FIG. 7, the LED lighting 8 of each
受光部４に入射した光は、ＦＦＴ演算部１１により、高速フーリエ変換の原理によって、それぞれの周波数の光の輝度情報に分割される（＃３）。図８は、図７における受光分割処理のサブフローチャートである。
The light incident on the
受光分割処理は、予め記憶部内に格納されている発光部情報の周波数の情報を用いて、受信した輝度情報から特定の周波数の輝度情報を抽出する。具体的には、最初に、すべての発光部２のうち、１番目の発光部２ａについての抽出のための処理を行う（＃３１）。
In the light receiving division process, the luminance information of a specific frequency is extracted from the received luminance information using the frequency information of the light emitting unit information stored in advance in the storage unit. Specifically, first, processing for extraction of the first
１番目の発光部２ａについての周波数の情報を発光部情報から読み出し、これを受信した輝度を基に抽出する（＃３３）。抽出された情報は一時的に記憶部に記録される（＃３４）。なお、抽出結果には、抽出不可能というエラー信号も含まれる。エラー信号は、例えば、移動体との距離が遠く抽出可能なほど強い情報が出力されていない発光部などに関して生じる場合などが例示できる。
Information on the frequency of the first
１番目の発光部２ａについての抽出が完了した後は、ｎをインクリメントし（＃３６）、順次２番目以降の発光部２ｂ，２ｃ，２ｎについて同様の抽出処理を行う。
After the extraction of the first
この処理を所定の発光部について行ったあと（＃３５）、記憶部に記憶されている抽出情報を合成し、周波数ごとの受光分割の処理を終了する。受光部までの距離演算を行う発光部は、すべての発光部についてされる必要はなく、例えば、所定の閾値より小さい強度の信号を出力する発光部については、行わなくてもよい。 After this processing is performed for a predetermined light emitting unit (# 35), the extracted information stored in the storage unit is synthesized, and the light receiving division processing for each frequency is terminated. The light emitting units that perform the distance calculation to the light receiving unit do not have to be performed for all the light emitting units. For example, the light emitting unit that outputs a signal having an intensity smaller than a predetermined threshold need not be used.
なお、受光分割のステップにおいて、分割された光の情報が３つ未満である場合は、次の処理のための演算ができないため、これ以上の処理は不可能であると判断し、再度受光部４による受光（＃２）を行う。
In the step of light reception division, when the information of the divided light is less than three, it is determined that further processing is impossible because the calculation for the next processing cannot be performed, and the
この分割された輝度情報を使用して、分割光検出部１２により、それぞれの光源が特定される（＃４）。すなわち、発光部が点滅する周波数が異なるため、周波数が検出されると、どの発光部から発光された光の強度を特定することができる。
Using the divided luminance information, the divided
次に、周波数ごとの強度として検出された情報に基づいて、移動体の位置検出を行う（＃５）。位置検出は上記のように、受光部４と光源である発光部２との距離を演算し、さらに、導かれた距離の情報から発光部２の屋内での位置を演算する。図９は、図７における位置演算処理のサブフローチャートである。
Next, the position of the moving object is detected based on the information detected as the intensity for each frequency (# 5). As described above, the position detection calculates the distance between the
まず、受光分割処理において、抽出できた１番目の情報から受光部及び発光部間の距離演算を行う（＃５１）。具体的には、ｍ番目の発光部情報を読み出し、当該発光部について設定されている減衰情報と分割された情報との比較を行い、当該減衰情報にしたがって抽出できる受光部及び発光部間の距離の情報を演算する。 First, in the light receiving division process, distance calculation between the light receiving unit and the light emitting unit is performed from the extracted first information (# 51). Specifically, the m-th light emitting unit information is read, the attenuation information set for the light emitting unit is compared with the divided information, and the distance between the light receiving unit and the light emitting unit that can be extracted according to the attenuation information The information of is calculated.
具体的には、記憶部１４に格納されている減衰情報を参照し（＃５２）、分割された強度情報に基づいて、発光部２と受光部４との距離の演算を行う（＃５３）。演算された発光部２と受光部４との距離の情報は、発光部２ごとに一時情報としてバッファされ、記憶部の演算領域に記憶される。
Specifically, the attenuation information stored in the
１番目の情報についての距離演算が完了した後は、ｍをインクリメントし（＃５６）、２番目以降の情報について同様の距離演算処理を行う。 After the distance calculation for the first information is completed, m is incremented (# 56), and the same distance calculation process is performed for the second and subsequent information.
この処理をすべての情報について行ったあと（＃５５）、移動体の位置計算の処理を行う（＃５７）。 After performing this processing for all information (# 55), the mobile object position calculation processing is performed (# 57).
移動体の位置計算は、上記処理において導かれた少なくとも３つのそれぞれの発光部と受光部間の距離の情報を１組として用いることにより行われる。演算に用いる組として採用される発光部からの距離情報は、例えば、算出された距離が短い方から順に選択することができる。 The position calculation of the moving body is performed by using information on the distances between at least three light emitting units and the light receiving units derived in the above processing as one set. For example, the distance information from the light emitting unit employed as the set used for the calculation can be selected in order from the shorter calculated distance.
発光部２から受光部４までの距離及び発光部２の建造物内における位置が既知であるため、受光部４の建造物内での位置を計算することができる。
Since the distance from the
なお、位置検出を行う受光部４が複数存在する場合は、上記の処理を繰り返し行う。検出された受光部の位置情報は、移動体３の位置制御や姿勢制御に利用することができる。
When there are a plurality of
また、受光部の位置の履歴を記憶することにより、移動体３の移動軌跡を検出することができ、移動体３の移動制御を行うことができる。
Further, by storing the history of the position of the light receiving unit, it is possible to detect the movement locus of the moving
以上説明したように、本実施形態にかかる位置検出装置によれば、屋内照明としての発光部２からの照射光を用いることにより、移動体の位置検出を行うことができる。従って、既存の設備を利用することができ、導入にかかる手間を少なくすることができる。
As described above, according to the position detection device according to the present embodiment, the position of the moving body can be detected by using the irradiation light from the
また、発光部２を屋内の天井に設けているため、位置検出のための検知部材を、別途床面などに配置する必要がなく、屋内のレイアウト変更などにも関係なく、広く適用することができる。
Further, since the
次に、第２実施形態について説明する。この変形例にかかる位置検出装置は、複数の移動体を備えており、それぞれの移動体に発光部が設けられる。屋内の天井側には複数の受光部が格子状に配列して設けられている。 Next, a second embodiment will be described. The position detection device according to this modification includes a plurality of moving bodies, and each moving body is provided with a light emitting unit. On the indoor ceiling side, a plurality of light receiving portions are arranged in a grid pattern.
図１０に示すように、第２実施形態にかかる位置検出装置４１は、移動体４３には、発光ダイオード（ＬＥＤ）で構成された発光部４４が設けられている。それぞれの発光部４４は、駆動回路４５からの指令信号を受けて個別の周波数で点滅する。駆動回路は変調制御部４６によって動作制御されている。なお、発光部４４が発光する周波数の情報及び各種データ破は記憶部４７に格納されている。
As shown in FIG. 10, in the
なお、本実施形態においては、発光部４４は上記実施形態のように屋内照明としての役割が少ないため、可視光光源でなくてもよく、例えば、赤外光、紫外光など光源を用いてもよい。 In the present embodiment, the light emitting unit 44 does not have a role as indoor lighting as in the above embodiment, and therefore may not be a visible light source. For example, a light source such as infrared light or ultraviolet light may be used. Good.
それぞれの場所が既知である複数の受光部４２は、屋内の天井に設けられており、受光部４２からの出力を処理する受光回路４８が設けられる。 The plurality of light receiving units 42 whose locations are known are provided on the indoor ceiling, and a light receiving circuit 48 for processing the output from the light receiving unit 42 is provided.
受光回路から出力されたそれぞれの信号は、演算装置４９に送られる。演算装置４９には、ＦＦＴ演算部５０、分割光検出部５１、位置演算部５２、記憶部５３が設けられている。また、上記機能ブロックの全体制御を行う全体制御部５４を備えており、上記各機能ブロックの動作制御、イニシャライズ設定などを行う。なお、それぞれの機能ブロックは、図３Ａに示したブロックと同様の機能を有するものであり、詳細な説明は省略する。
Each signal output from the light receiving circuit is sent to the
それぞれの受光部４２には、移動体にそれぞれ設けられている複数の発光部４４から射出された光学特性が異なる光が重畳して入射することとなる。ＦＦＴ演算部５０及び分割光検出部５１により、受光部４２からの出力を周波数別に移動体ごとの強度として分割することで、それぞれの発光部からの光を識別して検出することができる。
Light having different optical characteristics emitted from the plurality of light emitting units 44 respectively provided on the moving body is superimposed and incident on each light receiving unit 42. By dividing the output from the light receiving unit 42 as the intensity of each moving object by frequency by the
次いで、周波数ごとにそれぞれの受光部４２と発光部との距離を演算し、当該距離の情報及び受光部４２の位置の情報を用いて各移動体４３の位置を算出することができる。 Next, the distance between each light receiving unit 42 and the light emitting unit is calculated for each frequency, and the position of each moving body 43 can be calculated using the information on the distance and the information on the position of the light receiving unit 42.
本実施形態にかかる構成によれば、移動体４３は、それぞれの光学特性で発光する発光部のみを備えていればよく、移動体の位置演算のための構成は、建造物側に設けることができ、移動体４３をより簡単に構成することができる。 According to the structure concerning this embodiment, the mobile body 43 should just be provided with only the light emission part which light-emits with each optical characteristic, and the structure for the position calculation of a mobile body should be provided in a building side. The moving body 43 can be configured more easily.
なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。たとえば、複数階を有する建造物の場合、それぞれの階ごとに設けられている発光体の周波数を異ならせることにより、移動体が存在する階についての位置検出を行うこともできる。 In addition, this invention is not limited to said each embodiment, It can implement in another various aspect. For example, in the case of a building having a plurality of floors, it is possible to detect the position of the floor where the moving body exists by changing the frequency of the light emitting body provided for each floor.
本発明の位置検出装置は、工場などにおいて搬送車などの移動体の位置を検出し、その位置を制御するシステムなどに好適に利用することができる。 The position detection device of the present invention can be suitably used in a system that detects the position of a moving body such as a transport vehicle in a factory or the like and controls the position.
１ 位置検出装置
２ 発光部
３ 移動体
４ 受光部
５ 発光部情報
６ 位置検出演算部
７ 制御部
８ ＬＥＤ発光体
９ 駆動回路
１０ 受光回路
１１ ＦＦＴ演算部
１２ 分割光検出部
１３ 位置演算部
１４ 記憶部
１５ 全体制御部
１６ 位置管理部
１７ 記憶部
１９ 変調制御部
２０ 制御管理装置
２２ 記憶部
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ 通信インターフェース
１００ 建造物
１０１ 天井
１０２ 床
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記発光部から発光された光を受光して光強度信号を出力する受光部を有する移動体と、
前記複数の発光部が配設されている位置と発光特性を対応づけた発光部情報を格納する記憶部と、
前記受光部から出力された信号に含まれるそれぞれ異なる光学特性ごとの光強度信号と、前記記憶部に格納されている発光部情報に基づいて、前記移動体の位置を検出する位置検出演算部とを備えることを特徴とする、位置検出装置。 A plurality of light emitting portions that emit light having different optical characteristics, which are arranged at different positions, and
A moving body having a light receiving portion that receives light emitted from the light emitting portion and outputs a light intensity signal;
A storage unit that stores light emitting unit information that associates a light emitting characteristic with a position where the plurality of light emitting units are disposed;
A position detection calculation unit for detecting the position of the moving body based on the light intensity signal for each different optical characteristic included in the signal output from the light receiving unit and the light emitting unit information stored in the storage unit; A position detection device comprising:
前記受光部によって出力された光強度信号を、内在する異なる光学特性の光についての分割強度信号に分割する分割部と、
前記分割部により分割された分割強度信号を検出する分割光検出部と、
前記分割光検出部により検出された分割強度信号及び前記発光部情報に基づいて、前記移動体の位置を演算する位置演算部と、を備えることを特徴とする、請求項１に記載の位置検出装置。 The position detection calculation unit includes:
A dividing unit that divides the light intensity signal output by the light receiving unit into divided intensity signals for inherently different light characteristics; and
A split light detection unit that detects a split intensity signal split by the split unit;
The position detection unit according to claim 1, further comprising: a position calculation unit that calculates a position of the moving body based on the divided intensity signal detected by the divided light detection unit and the light emitting unit information. apparatus.
前記発光部にそれぞれ異なる光学特性を有する光を発光させ、
前記受光部によって受光された光を、内在する異なる光学特性ごとの光強度に分割し、
前記分割されたそれぞれの異なる光学特性の光強度を検出し、
前記検出されたそれぞれの光学特性の光強度及びそれぞれの発光部の位置と発光特性とを対応づけた情報に基づいて、前記移動体の位置を演算する、
ことを特徴とする、位置検出方法。 Detecting the position of the moving body executed by a position detecting device including a moving body including a plurality of light emitting units whose positions are known and a light receiving unit that receives light emitted from the light emitting unit. A position detection method for
Causing the light emitting sections to emit light having different optical characteristics,
The light received by the light receiving unit is divided into light intensities for different inherent optical characteristics,
Detecting the light intensity of each of the divided different optical characteristics;
Calculating the position of the moving body based on the light intensity of each detected optical characteristic and the information associating the position of each light emitting unit and the light emission characteristic;
The position detection method characterized by the above-mentioned.
それぞれ異なる位置に配設されかつ前記発光部から発光された光を受光して光強度信号を出力する複数の受光部と、
前記受光部が配設されている位置の情報及び前記発光部の光学特性に関する情報を記憶する記憶部と、
前記受光部からそれぞれ出力された光強度信号を、内在する異なる光学特性の光についての分割強度信号に分割する分割部と、
前記分割部により分割された分割強度信号を検出する分割光検出部と、
前記分割光検出部により検出された分割強度信号及びそれぞれの受光部の位置の情報に基づいて、前記それぞれの発光部の位置を演算する位置演算部と、を備えることを特徴とする、位置検出装置。
A moving body including a light emitting unit that emits light having arbitrary optical characteristics;
A plurality of light receiving units that are arranged at different positions and receive light emitted from the light emitting unit and output a light intensity signal;
A storage unit for storing information on a position where the light receiving unit is disposed and information on optical characteristics of the light emitting unit;
A dividing unit that divides the light intensity signals respectively output from the light receiving units into divided intensity signals for inherently different optical characteristics; and
A split light detection unit that detects a split intensity signal split by the split unit;
A position calculation unit that calculates a position of each light emitting unit based on the divided intensity signal detected by the divided light detection unit and information on the position of each light receiving unit. apparatus.
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