JP3397336B2 - 無人車の位置・方向検出方法 - Google Patents
無人車の位置・方向検出方法Info
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
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- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、誘導線や磁気テープ等
のガイド線を設けない無人車システムにおいて用いられ
るガイドレス式無人車の位置・方向検出方法に関する。
のガイド線を設けない無人車システムにおいて用いられ
るガイドレス式無人車の位置・方向検出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の無人車の現在位置および方向の
検出方法としては、例えば天井に光反射板を張りつけ、
無人車に搭載したレーザ発振器から上記光反射板へレー
ザスポットを投影し、このレーザスポットを地上に設け
たITVカメラ等の視覚装置で撮影してその画像データ
から無人車の現在位置および方向を検出する方法があ
る。
検出方法としては、例えば天井に光反射板を張りつけ、
無人車に搭載したレーザ発振器から上記光反射板へレー
ザスポットを投影し、このレーザスポットを地上に設け
たITVカメラ等の視覚装置で撮影してその画像データ
から無人車の現在位置および方向を検出する方法があ
る。
【0003】しかし、この方法では、天井の全面に光反
射板を張りつけなくてはならない上、ITVカメラも複
数台配置する必要があるので、システムが高価になる欠
点がある。
射板を張りつけなくてはならない上、ITVカメラも複
数台配置する必要があるので、システムが高価になる欠
点がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この欠点を解消するた
め、例えば、特開昭60−89213号公報に記載され
ているように、天井照明灯を利用する検出方法が提案さ
れているが、この検出方法は、ITVカメラ等の視覚装
置で撮影した天井の一部の画像を、予めメモリに格納し
た天井全体の画像と比較するパターンマッチング方法で
あるため、既存の天井照明灯を利用できる利便さはある
が、ソフトウエア処理が複雑であり、天井照明灯の配列
が規則的である場合や視覚装置の視野に入る天井照明灯
の数が少ない場合には不正確になる恐れがある。
め、例えば、特開昭60−89213号公報に記載され
ているように、天井照明灯を利用する検出方法が提案さ
れているが、この検出方法は、ITVカメラ等の視覚装
置で撮影した天井の一部の画像を、予めメモリに格納し
た天井全体の画像と比較するパターンマッチング方法で
あるため、既存の天井照明灯を利用できる利便さはある
が、ソフトウエア処理が複雑であり、天井照明灯の配列
が規則的である場合や視覚装置の視野に入る天井照明灯
の数が少ない場合には不正確になる恐れがある。
【0005】本発明はこの問題を解消するためになされ
たもので、天井照明灯を利用してシステムを安価に構築
することができ、位置検出のための演算は簡単な演算で
済み、確実に、かつ高い精度をもって無人車の位置・方
向を検出することができる無人車の位置・方向検出方法
を提供することを目的とする。
たもので、天井照明灯を利用してシステムを安価に構築
することができ、位置検出のための演算は簡単な演算で
済み、確実に、かつ高い精度をもって無人車の位置・方
向を検出することができる無人車の位置・方向検出方法
を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、請求項1では、天井照明灯をガイドレス式無
人車の位置検出指標とする無人車の位置検出方法におい
て、各天井照明灯がそれぞれ個別に識別可能な特徴を持
つ発光を行い、無人車側では、ある天井照明灯に対する
位置関係を検出するとともに、その天井照明灯に向けて
受光素子を向け、上記天井に向けた受光素子の出力の上
記特徴から当該受光素子が受光している天井照明灯を特
定し、特定された天井照明灯の座標データと前記位置関
係とに基づいて位置・方向を検出する構成とした。
するため、請求項1では、天井照明灯をガイドレス式無
人車の位置検出指標とする無人車の位置検出方法におい
て、各天井照明灯がそれぞれ個別に識別可能な特徴を持
つ発光を行い、無人車側では、ある天井照明灯に対する
位置関係を検出するとともに、その天井照明灯に向けて
受光素子を向け、上記天井に向けた受光素子の出力の上
記特徴から当該受光素子が受光している天井照明灯を特
定し、特定された天井照明灯の座標データと前記位置関
係とに基づいて位置・方向を検出する構成とした。
【0007】
【0008】請求項2では、各天井照明灯の発光がそれ
ぞれ相異なる変調周波数を持つものとした。
ぞれ相異なる変調周波数を持つものとした。
【0009】請求項3では、天井の一部を無人車搭載の
視覚装置で撮影して画面内の天井照明灯画像の中心座標
から当該中心座標に対する上記無人車のチルト角とパン
角を演算し、当該チルト角とパン角に基づき上記無人車
上に設けた受光素子の姿勢を制御して対応する天井照明
灯の光を受光させ、この受光素子の出力周波数から上記
天井照明灯を特定し、照明灯番号と対応する座標を書き
込んだ照明灯データメモリから上記特定した天井照明灯
の位置を特定し、この位置と上記チルト角から上記無人
車の位置を演算により検出する構成とした。
視覚装置で撮影して画面内の天井照明灯画像の中心座標
から当該中心座標に対する上記無人車のチルト角とパン
角を演算し、当該チルト角とパン角に基づき上記無人車
上に設けた受光素子の姿勢を制御して対応する天井照明
灯の光を受光させ、この受光素子の出力周波数から上記
天井照明灯を特定し、照明灯番号と対応する座標を書き
込んだ照明灯データメモリから上記特定した天井照明灯
の位置を特定し、この位置と上記チルト角から上記無人
車の位置を演算により検出する構成とした。
【0010】請求項4では、特定した天井照明灯の位置
の基準面への投影位置と検出した無人車の位置を結ぶ方
向が基準方向に対してなす角度と、パン角とから無人車
の基準方向に対する方向を検出するようにした。
の基準面への投影位置と検出した無人車の位置を結ぶ方
向が基準方向に対してなす角度と、パン角とから無人車
の基準方向に対する方向を検出するようにした。
【0011】請求項5では、無人車の向きはジャイロス
コープにより検出する構成とした。
コープにより検出する構成とした。
【0012】
【作用】本発明では、撮影した天井画像内の天井照明灯
像の画像データから当該天井照明灯の無人車に対するチ
ルト角とパン角が検出され、受光素子がこの天井照明灯
へ向けられ、その出力を索引にして天井照明灯の特定と
位置の検出が行なわれ、この位置とチルト角に基づき無
人車の位置が演算される。
像の画像データから当該天井照明灯の無人車に対するチ
ルト角とパン角が検出され、受光素子がこの天井照明灯
へ向けられ、その出力を索引にして天井照明灯の特定と
位置の検出が行なわれ、この位置とチルト角に基づき無
人車の位置が演算される。
【0013】
【実施例】以下、本発明の1実施例を図面を参照して説
明する。
明する。
【0014】図1において、10は工場の建屋、11は
建屋10の水平な天井、L1 〜LNは天井11の内面に
配設された蛍光灯である。20は建屋10内を走行する
ガイドレス方式の無人車であって、ITVカメラ21お
よび受光ユニット22を搭載している。
建屋10の水平な天井、L1 〜LNは天井11の内面に
配設された蛍光灯である。20は建屋10内を走行する
ガイドレス方式の無人車であって、ITVカメラ21お
よび受光ユニット22を搭載している。
【0015】蛍光灯L1 〜LN はインバータ蛍光灯であ
って、各々が異なる周波数F1 〜FN で変調された変調
光を発生する。図3にその一例を示す。同図において、
12は電源、13はダイオード整流器、14は平滑コン
デンサ、15は発振回路、16は蛍光管である。
って、各々が異なる周波数F1 〜FN で変調された変調
光を発生する。図3にその一例を示す。同図において、
12は電源、13はダイオード整流器、14は平滑コン
デンサ、15は発振回路、16は蛍光管である。
【0016】ITVカメラ21は天井11の一部を視野
に収めうるように、ある仰角をもって取付けられてお
り、また、受光ユニット22は、図2に示すように、受
光素子23、左右および上下回動駆動機構24および制
御装置25を有し、受光素子23の無人車20に対する
チルト角α及びパン角β(図5に示す)を調整可能に設
けてある。
に収めうるように、ある仰角をもって取付けられてお
り、また、受光ユニット22は、図2に示すように、受
光素子23、左右および上下回動駆動機構24および制
御装置25を有し、受光素子23の無人車20に対する
チルト角α及びパン角β(図5に示す)を調整可能に設
けてある。
【0017】図4は、ITVカメラ21が撮影した画像
であり、ITVカメラ21からの画像信号は図2に示す
ように2値化回路31で2値データ(明〔1〕と暗
であり、ITVカメラ21からの画像信号は図2に示す
ように2値化回路31で2値データ(明〔1〕と暗
〔0〕)に変換されたのち、画像メモリ32に格納され
る。図5の(A)はITVカメラ21の視野の縦断面を
示し、図3の(B)はITVカメラ21の視野の水平断
面を示す。図2の33は演算装置CPU、34は照明灯
データメモリである。この照明灯データメモリ34は蛍
光灯番号L1 〜LN 、周波数F1 〜FN および蛍光灯の
座標g1 〜gN のテーブルを格納している。34Aは演
算装置CPU33の演算結果を格納するデータメモリで
ある。
る。図5の(A)はITVカメラ21の視野の縦断面を
示し、図3の(B)はITVカメラ21の視野の水平断
面を示す。図2の33は演算装置CPU、34は照明灯
データメモリである。この照明灯データメモリ34は蛍
光灯番号L1 〜LN 、周波数F1 〜FN および蛍光灯の
座標g1 〜gN のテーブルを格納している。34Aは演
算装置CPU33の演算結果を格納するデータメモリで
ある。
【0018】(1)演算装置CPU33では、画像メモ
リ32に格納された1フレーム分の画像データの蛍光灯
像(明領域)L1 ' 〜L4 ' のうちの完全画像L1 ' と
L2 'の像中心G1 、G2 の座標G1 (i1 ,j1 )、
座標G2 (i2 ,j2 )を演算する。像中心G1 、G2
の画素の位置は像中心G1 、G2 をずらすことによりず
れるので、像中心G1 、G2 の画素の、全画素中の位置
すなわち横方向画素アドレスおよび縦方向画素アドレ
ス)は無人車20から見たチルト角α1 、α2 およびパ
ン角β1 、β2 に対応する。このチルト角α1 、α2 お
よびパン角β1 、β2 はデータメモリ34Aに格納され
る。
リ32に格納された1フレーム分の画像データの蛍光灯
像(明領域)L1 ' 〜L4 ' のうちの完全画像L1 ' と
L2 'の像中心G1 、G2 の座標G1 (i1 ,j1 )、
座標G2 (i2 ,j2 )を演算する。像中心G1 、G2
の画素の位置は像中心G1 、G2 をずらすことによりず
れるので、像中心G1 、G2 の画素の、全画素中の位置
すなわち横方向画素アドレスおよび縦方向画素アドレ
ス)は無人車20から見たチルト角α1 、α2 およびパ
ン角β1 、β2 に対応する。このチルト角α1 、α2 お
よびパン角β1 、β2 はデータメモリ34Aに格納され
る。
【0019】(2)このチルト角α1 とパン角β1 およ
びチルトα2 とパン角β2 を受光ユニット22の制御装
置25へ入力し、先ず、受光素子23をその受光面が蛍
光灯L1 に向く姿勢へ制御して、蛍光灯L1 からの光を
受光させ、受光素子23の出力を周波数検出回路35に
入力して変調周波数F1 を検出する。続いて、受光素子
23の受光面が蛍光灯L2 に向く姿勢へ当該受光素子2
3を制御し、受光素子23の出力を周波数検出回路35
に入力して変調周波数F2 を検出する。
びチルトα2 とパン角β2 を受光ユニット22の制御装
置25へ入力し、先ず、受光素子23をその受光面が蛍
光灯L1 に向く姿勢へ制御して、蛍光灯L1 からの光を
受光させ、受光素子23の出力を周波数検出回路35に
入力して変調周波数F1 を検出する。続いて、受光素子
23の受光面が蛍光灯L2 に向く姿勢へ当該受光素子2
3を制御し、受光素子23の出力を周波数検出回路35
に入力して変調周波数F2 を検出する。
【0020】(3)演算回路CPU33は、このように
した求めた変調周波数F1 とF2 を照明灯データメモリ
34の上記テーブルと照合して、画像L1 ' とL2 ' に
対応する実像が蛍光灯L1 とL2 であることを特定す
る。
した求めた変調周波数F1 とF2 を照明灯データメモリ
34の上記テーブルと照合して、画像L1 ' とL2 ' に
対応する実像が蛍光灯L1 とL2 であることを特定す
る。
【0021】(4)演算回路CPU33は、蛍光灯L1
とL2 の座標g1 g2 を照明灯データメモリ34から読
み出し、座標g1 とデータメモリ34Aから読み出した
チルト角α1 とから図6に示す円O1 を演算し、同様
に、照明灯データメモリ34から読み出した座標g2 と
チルト角α2 とから図6に示す円O2 を演算する。無人
車20はこの2つの円O1 とO2 の周上の交点Aまたは
B上に位置していることになり、パン角β1 とβ2 の大
小関係(G1 とG2 の左右関係)で無人車20の位置P
を特定する。
とL2 の座標g1 g2 を照明灯データメモリ34から読
み出し、座標g1 とデータメモリ34Aから読み出した
チルト角α1 とから図6に示す円O1 を演算し、同様
に、照明灯データメモリ34から読み出した座標g2 と
チルト角α2 とから図6に示す円O2 を演算する。無人
車20はこの2つの円O1 とO2 の周上の交点Aまたは
B上に位置していることになり、パン角β1 とβ2 の大
小関係(G1 とG2 の左右関係)で無人車20の位置P
を特定する。
【0022】(5)無人車20の方向(姿勢)δを検出
する場合には、このようにして特定した無人車20の位
置Pと蛍光灯L1 の位置g1 (もしくは蛍光灯L2 の位
置g2)から図7に示す基準方向Xに対する角度γを演
算し、角度γとパン角β1 (もしくはパン角β2 )との
和から、無人車20の方向δを演算する。
する場合には、このようにして特定した無人車20の位
置Pと蛍光灯L1 の位置g1 (もしくは蛍光灯L2 の位
置g2)から図7に示す基準方向Xに対する角度γを演
算し、角度γとパン角β1 (もしくはパン角β2 )との
和から、無人車20の方向δを演算する。
【0023】このように、本実施例では、各蛍光灯L1
〜LN に固有の変調周波数F1 〜FN を持たせたことに
より、位置検出指標となる蛍光灯L1 、L2 を容易に特
定することができ、この特定した蛍光灯の座標を用いて
無人車20の位置および方向を検出するので、前記従来
のパターンマッチング方法による場合に比して、簡単な
ソフトウエアで済み、しかも蛍光灯L1 、L2 の特定を
確実に行なうことができるので、検出失敗の恐れがな
く、確実に、かつ高精度に位置および方向を検出するこ
とができる。
〜LN に固有の変調周波数F1 〜FN を持たせたことに
より、位置検出指標となる蛍光灯L1 、L2 を容易に特
定することができ、この特定した蛍光灯の座標を用いて
無人車20の位置および方向を検出するので、前記従来
のパターンマッチング方法による場合に比して、簡単な
ソフトウエアで済み、しかも蛍光灯L1 、L2 の特定を
確実に行なうことができるので、検出失敗の恐れがな
く、確実に、かつ高精度に位置および方向を検出するこ
とができる。
【0024】また、変調周波数から天井照明灯の位置を
特定するから、蛍光灯の配列方法に制約はない利点があ
る。
特定するから、蛍光灯の配列方法に制約はない利点があ
る。
【0025】なお、上記実施例では、無人車20の方向
を演算により求めているが、図8に示すように、無人車
20にジャイロスコープを搭載して当該ジャイロスコー
プにより無人車20の方向を検出させるようにしてもよ
い。
を演算により求めているが、図8に示すように、無人車
20にジャイロスコープを搭載して当該ジャイロスコー
プにより無人車20の方向を検出させるようにしてもよ
い。
【0026】受光素子23は、例えば数十KHZの周波
数に応答できる光電変換素子、具体的にはフォトダイオ
ードが用いられるが、ダイオードにメガフォン状のフー
ドをつけ、指向性をよくすれは、特定の周波数成分のみ
を強調され、後段の周波数検出回路35で弁別しやすく
なる。
数に応答できる光電変換素子、具体的にはフォトダイオ
ードが用いられるが、ダイオードにメガフォン状のフー
ドをつけ、指向性をよくすれは、特定の周波数成分のみ
を強調され、後段の周波数検出回路35で弁別しやすく
なる。
【0027】また、上記周波数検出回路35は受光素子
23からの出力が含む複数の周波数成分の中から最も波
高値の高いものを抽出する。具体的には、フーリエ変換
の手法を用いたFFTアナライザ等があるが、上記した
方法で受光素子23の指向性を良くした場合には、単な
るバルスカウンタで間に合わせることができる。
23からの出力が含む複数の周波数成分の中から最も波
高値の高いものを抽出する。具体的には、フーリエ変換
の手法を用いたFFTアナライザ等があるが、上記した
方法で受光素子23の指向性を良くした場合には、単な
るバルスカウンタで間に合わせることができる。
【0028】また、ITVカメラ21がその視野の中に
1箇の蛍光灯しかを捉えられなかった場合には、ITV
カメラ21の角度を変えて最低もう1箇の蛍光灯の画像
を取り込む。この場合、ITVカメラ21の角度を変え
る場合、チルト角よりもパン角を優先させた方が演算時
間の面からは有利である。
1箇の蛍光灯しかを捉えられなかった場合には、ITV
カメラ21の角度を変えて最低もう1箇の蛍光灯の画像
を取り込む。この場合、ITVカメラ21の角度を変え
る場合、チルト角よりもパン角を優先させた方が演算時
間の面からは有利である。
【0029】高精度の位置決めが要求される場合には、
元の角度による画像と今回の角度の画像とを合成し、仮
想的に拡大された視野の画像を扱うようにする。さほど
の精度が要求されない場合は、1箇の視野の中に複数個
の蛍光灯が捉えられたら、その視野の画像だけで処理す
るようにすればよい。
元の角度による画像と今回の角度の画像とを合成し、仮
想的に拡大された視野の画像を扱うようにする。さほど
の精度が要求されない場合は、1箇の視野の中に複数個
の蛍光灯が捉えられたら、その視野の画像だけで処理す
るようにすればよい。
【0030】
【発明の効果】本発明は以上説明した通り、天井照明灯
をガイドレス無人車の位置(および方向)検出指標とす
る場合に、各天井照明灯の発光にそれぞれ固有の変調周
波数を持たせ、ある天井照明灯に対する位置関係を検出
するとともに、その天井照明灯に向けて受光素子を向
け、前記変調周波数から天井照明灯を特定し、特定され
た天井照明灯の座標データと前記位置関係とに基づいて
位置・方向を検出する構成としたことにより、天井照明
灯を利用してシステムを安価に構築することができ、位
置検出のための演算は簡単な演算で済み、確実に、高い
精度をもって無人車の位置および方向を検出することが
できる。
をガイドレス無人車の位置(および方向)検出指標とす
る場合に、各天井照明灯の発光にそれぞれ固有の変調周
波数を持たせ、ある天井照明灯に対する位置関係を検出
するとともに、その天井照明灯に向けて受光素子を向
け、前記変調周波数から天井照明灯を特定し、特定され
た天井照明灯の座標データと前記位置関係とに基づいて
位置・方向を検出する構成としたことにより、天井照明
灯を利用してシステムを安価に構築することができ、位
置検出のための演算は簡単な演算で済み、確実に、高い
精度をもって無人車の位置および方向を検出することが
できる。
【図1】本発明の実施例の構成を示す模式図である。
【図2】上記実施例における検出プロセスを説明するた
めの制御ブロック図である。
めの制御ブロック図である。
【図3】上記実施例における蛍光灯の回路図である。
【図4】上記実施例におけるITVカメラの撮影画像の
1例を示す図である。
1例を示す図である。
【図5】上記実施例におけるチルト角とパン角を説明す
るための図である。
るための図である。
【図6】上記実施例におけ無人車の位置検出演算を説明
するための図である。
するための図である。
【図7】上記実施例におけ無人車の方向検出演算を説明
するための図である。
するための図である。
【図8】上記実施例におけ無人車の位置と方向を検出す
る他の例を説明するための図である。
る他の例を説明するための図である。
10 建屋
11 天井
20 無人車
21 ITVカメラ
22 受光ユニット
31 2値化回路
32 画像メモリ
33 演算回路
34 照明灯データメモリ
34A データメモリ
35 周波数検出回路
L1 〜LN 天井照明灯である蛍光灯
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 今林 弘資
三重県伊勢市竹ケ鼻町100番地 神鋼電
機株式会社伊勢製作所内
(56)参考文献 特開 昭48−87287(JP,A)
特開 昭62−78612(JP,A)
特開 平1−243104(JP,A)
特開 昭62−272307(JP,A)
特開 平1−319804(JP,A)
特開 平1−298407(JP,A)
Claims (5)
- 【請求項1】 天井照明灯をガイドレス式無人車の位置
検出指標とする無人車の位置検出方法において、各天井
照明灯がそれぞれ個別に識別可能な特徴を持つ発光を行
い、無人車側では、ある天井照明灯に対する位置関係を
検出するとともに、その天井照明灯に向けて受光素子を
向け、上記天井に向けた受光素子の出力の上記特徴から
当該受光素子が受光している天井照明灯を特定し、特定
された天井照明灯の座標データと前記位置関係とに基づ
いて位置・方向を検出することを特徴とする無人車の位
置・方向検出方法。 - 【請求項2】 各天井照明灯の発光がそれぞれ相異なる
変調周波数を持つことを特徴とする請求項1記載の無人
車の位置・方向検出方法。 - 【請求項3】 天井の一部を無人車搭載の視覚装置で撮
影して画面内の天井照明灯画像の中心座標から当該中心
座標に対する上記無人車のチルト角とパン角を演算し、
当該チルト角とパン角に基づき上記無人車上に設けた受
光素子の姿勢を制御して対応する天井照明灯の光を受光
させ、この受光素子の出力周波数から上記天井照明灯を
特定し、照明灯番号と対応する座標を書き込んだ照明灯
データメモリから上記特定した天井照明灯の位置を特定
し、この位置と上記チルト角から上記無人車の位置を演
算により検出することを特徴とする請求項2記載の無人
車の位置・方向検出方法。 - 【請求項4】 特定した天井照明灯の位置の基準面への
投影位置と検出した無人車の位置を結ぶ方向が基準方向
に対してなす角度と、パン角とから無人車の基準方向に
対する方向を検出することを特徴とする請求項3記載の
無人車の位置・方向検出方法。 - 【請求項5】 無人車の向きはジャイロスコープにより
検出することを特徴とする請求項3記載の無人車の位置
・方向検出方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05542392A JP3397336B2 (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 無人車の位置・方向検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05542392A JP3397336B2 (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 無人車の位置・方向検出方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05257527A JPH05257527A (ja) | 1993-10-08 |
JP3397336B2 true JP3397336B2 (ja) | 2003-04-14 |
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ID=12998172
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