JPH0683145B2 - 移動体に対する光無線通信装置 - Google Patents
移動体に対する光無線通信装置Info
- Publication number
- JPH0683145B2 JPH0683145B2 JP61120600A JP12060086A JPH0683145B2 JP H0683145 B2 JPH0683145 B2 JP H0683145B2 JP 61120600 A JP61120600 A JP 61120600A JP 12060086 A JP12060086 A JP 12060086A JP H0683145 B2 JPH0683145 B2 JP H0683145B2
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- Japan
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- optical
- receiver
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- tracking
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は移動体用の光無線通信装置に係り、特にプラン
ト内の移動作業ロボットと中央制御室間のデータ伝送用
に好適な光無線通信装置に関する。
ト内の移動作業ロボットと中央制御室間のデータ伝送用
に好適な光無線通信装置に関する。
〔従来の技術〕 従来の移動ロボット用光無線通信装置は、原子力学会昭
和57年年会要旨集,G28,（1982），富沢文雄他３名「原
子力発電プラント保守点検作業機械の開発〔III〕−光
通信装置の設計−」に述べられているように、光ビーム
（赤外線ビーム）を移動ロボット側とステーション（中
央制御室に信号が送信される固定局）側との間で送受信
するようになっている。この装置では、移動ロボットの
走行に追随してロボット側とステーション側の送受光器
が常に正対するように、送受光器を搭載した雲台を追尾
制御する。雲台追尾制御のためのセンサはこれら２台の
送受光器の光軸間の偏差量を検出する２次元センサを使
用している。この装置では無線伝送を継続するのに必要
な雲台の追尾可能な範囲はこれら２台の送受光器の光軸
偏差量が29ミリラジアンまでである。移動ロボットがス
ムーズに移動している限り、光軸偏差量が前記の範囲内
にあり、この装置は光無線伝送を続けることができる。
和57年年会要旨集,G28,（1982），富沢文雄他３名「原
子力発電プラント保守点検作業機械の開発〔III〕−光
通信装置の設計−」に述べられているように、光ビーム
（赤外線ビーム）を移動ロボット側とステーション（中
央制御室に信号が送信される固定局）側との間で送受信
するようになっている。この装置では、移動ロボットの
走行に追随してロボット側とステーション側の送受光器
が常に正対するように、送受光器を搭載した雲台を追尾
制御する。雲台追尾制御のためのセンサはこれら２台の
送受光器の光軸間の偏差量を検出する２次元センサを使
用している。この装置では無線伝送を継続するのに必要
な雲台の追尾可能な範囲はこれら２台の送受光器の光軸
偏差量が29ミリラジアンまでである。移動ロボットがス
ムーズに移動している限り、光軸偏差量が前記の範囲内
にあり、この装置は光無線伝送を続けることができる。
しかし、上記従来技術は、移動ロボットが床面段差等で
急激に位置を変えるとか、障害物に衝突するとかして送
受光器の光軸の向きが急に大きく変化した場合、追尾制
御ができず、通信不能となる問題があった。これは以下
の理由による。すなわち、S/N良く光ビームを受信すべ
く狭角受光をしているために追尾できる範囲が狭いの
で、上記のような原因で光軸方向が大きく変化すると、
ステーション側および移動ロボット側双方とも相手側の
光ビームを受光できなくなり、２次元センサで相手の位
置を認識できなくなるからである。
急激に位置を変えるとか、障害物に衝突するとかして送
受光器の光軸の向きが急に大きく変化した場合、追尾制
御ができず、通信不能となる問題があった。これは以下
の理由による。すなわち、S/N良く光ビームを受信すべ
く狭角受光をしているために追尾できる範囲が狭いの
で、上記のような原因で光軸方向が大きく変化すると、
ステーション側および移動ロボット側双方とも相手側の
光ビームを受光できなくなり、２次元センサで相手の位
置を認識できなくなるからである。
本発明の目的は追尾型の光無線通信装置において、送受
光器の光軸が相手局の光送受信器から外れ相手局からの
光ビームを受光できなくなった場合に通信再開を容易に
可能にすることにある。
光器の光軸が相手局の光送受信器から外れ相手局からの
光ビームを受光できなくなった場合に通信再開を容易に
可能にすることにある。
上記目的は、送受光器の光学系に送受光角可変の光学系
（たとえばズームレンズ）を用い、相手局からの信号光
を検出したか否かに応じて送受光角を変化させるように
該光学系を制御する手段を設けることにより達成され
る。
（たとえばズームレンズ）を用い、相手局からの信号光
を検出したか否かに応じて送受光角を変化させるように
該光学系を制御する手段を設けることにより達成され
る。
相手局からの信号光を検出しているときには、送受光角
範囲を狭くして従来と同様の追尾制御が行われる。しか
し、光軸外れにより相手局からの信号光が検出できない
ときは、相手局からの光ビームを検出できるようになる
まで送受光角を広角にするように制御する。再び、追尾
制御が可能となれば送受光角を再び狭くすればよい。こ
のようにして、相手局の光ビームを受光できなくなった
場合でも、容易に通信を再開することができる。
範囲を狭くして従来と同様の追尾制御が行われる。しか
し、光軸外れにより相手局からの信号光が検出できない
ときは、相手局からの光ビームを検出できるようになる
まで送受光角を広角にするように制御する。再び、追尾
制御が可能となれば送受光角を再び狭くすればよい。こ
のようにして、相手局の光ビームを受光できなくなった
場合でも、容易に通信を再開することができる。
以下、本発明の一実施例を図面により説明する。まず第
２図によりまず全体構成を説明する。ステーション20と
移動ロボット21の双方とも、追尾駆動機構（追尾雲台）
14に搭載した同様の送受光器13を持ち、図中の点線のよ
うに光軸を合わせて光無線伝送する。移動ロボットが移
動する場合には追尾駆動機構14を用いて互いに光軸がず
れないように制御する。
２図によりまず全体構成を説明する。ステーション20と
移動ロボット21の双方とも、追尾駆動機構（追尾雲台）
14に搭載した同様の送受光器13を持ち、図中の点線のよ
うに光軸を合わせて光無線伝送する。移動ロボットが移
動する場合には追尾駆動機構14を用いて互いに光軸がず
れないように制御する。
第１図は本発明の送受光器13およびその関連装置の一実
施例である。本図では従来からある追尾駆動機構14の図
示は省略してある。送受光器13にはズームレンズの前群
1,ズームレンズの後群２等を含むズームレンズ、このズ
ームレンズを駆動し画角を変えるためのズームレンズ駆
動部3,受信信号光入射方向を検出する２次元光センサ5,
ハーフミラー4,受光部10,発光部11を格納する。ズーム
レンズ駆動部３はズームレンズ駆動制御ユニット８の制
御で動作する。２次元光センサ５の出力はセンサインタ
ーフェース６で処理される。前記受光部10、発光部11は
送受信回路７に接続される。CPU・メモリ部９はセンサ
インターフェース6,送受信回路7,ズームレンズ駆動制御
ユニット８及び追尾駆動機構制御ユニット12を制御す
る。
施例である。本図では従来からある追尾駆動機構14の図
示は省略してある。送受光器13にはズームレンズの前群
1,ズームレンズの後群２等を含むズームレンズ、このズ
ームレンズを駆動し画角を変えるためのズームレンズ駆
動部3,受信信号光入射方向を検出する２次元光センサ5,
ハーフミラー4,受光部10,発光部11を格納する。ズーム
レンズ駆動部３はズームレンズ駆動制御ユニット８の制
御で動作する。２次元光センサ５の出力はセンサインタ
ーフェース６で処理される。前記受光部10、発光部11は
送受信回路７に接続される。CPU・メモリ部９はセンサ
インターフェース6,送受信回路7,ズームレンズ駆動制御
ユニット８及び追尾駆動機構制御ユニット12を制御す
る。
以下、動作を説明する。制御プログラム及び各種データ
はCPU・メモリ部９に入っており、CPU・メモリ部９の制
御で全ての機能が働く。
はCPU・メモリ部９に入っており、CPU・メモリ部９の制
御で全ての機能が働く。
（１） データ通信 送受信回路７から出力したデータは発光部11で光信号と
なり、ハーフミラー４で反射してズームレンズ後群2,及
びズームレンズ前後１を通って相手局に光ビームとして
届く。受光した信号光はズームレンズ前群1,ズームレン
ズ後群２を通りハーフミラー４で反射して受光部10で受
信され、電気信号となり送受信回路７に入る。
なり、ハーフミラー４で反射してズームレンズ後群2,及
びズームレンズ前後１を通って相手局に光ビームとして
届く。受光した信号光はズームレンズ前群1,ズームレン
ズ後群２を通りハーフミラー４で反射して受光部10で受
信され、電気信号となり送受信回路７に入る。
（２） 追尾制御 ズームレンズからハーフミラー４を透過した光束を受け
る２次元センサ５の出力により相手局の方向と自局の光
軸方向とを一致させるように制御する。すなわち、２次
元光センサ５は半導***置検出素子であり、その出力を
センサインターフェース６で処理することにより、相手
局からの信号光を２次元光センサ５のどの位置で受光し
たかがわかる。すなわち第３図（ａ），（ｂ）に示すよ
うに２次元光センサ５の検出面（縦Y1×横X1）の中で、
例えば信号光の位置Ｂ（X,Y）を検出できる。相手局の
位置が自局の光軸と一致した場合には該位置Ｂは の位置に検出される。従ってCPU・メモリ部９は追尾駆
動機構制御ユニット12を介して追尾駆動機構14を動か
し、同図（ｂ）の状態となるまで送受光器13の向きを制
御する。
る２次元センサ５の出力により相手局の方向と自局の光
軸方向とを一致させるように制御する。すなわち、２次
元光センサ５は半導***置検出素子であり、その出力を
センサインターフェース６で処理することにより、相手
局からの信号光を２次元光センサ５のどの位置で受光し
たかがわかる。すなわち第３図（ａ），（ｂ）に示すよ
うに２次元光センサ５の検出面（縦Y1×横X1）の中で、
例えば信号光の位置Ｂ（X,Y）を検出できる。相手局の
位置が自局の光軸と一致した場合には該位置Ｂは の位置に検出される。従ってCPU・メモリ部９は追尾駆
動機構制御ユニット12を介して追尾駆動機構14を動か
し、同図（ｂ）の状態となるまで送受光器13の向きを制
御する。
（３） ズーム画角制御 第４図にズーム画角制御のフローチャートを示す。第３
図（ａ），（ｂ）に示したように相手局の信号光を２次
元光センサ５の受光面にとらえているときには、前記
（２）で説明した追尾制御（第４図のL4）が有効に働
く。従って、このときには、ズーム画角制御は第４図中
のL2〜L5のループをたどって行なわれ、ズームレンズは
望遠側となり画角は最小となる。この場合は従来例と同
じビーム光による光無線通信が支障なく行われる。
図（ａ），（ｂ）に示したように相手局の信号光を２次
元光センサ５の受光面にとらえているときには、前記
（２）で説明した追尾制御（第４図のL4）が有効に働
く。従って、このときには、ズーム画角制御は第４図中
のL2〜L5のループをたどって行なわれ、ズームレンズは
望遠側となり画角は最小となる。この場合は従来例と同
じビーム光による光無線通信が支障なく行われる。
何らかの原因、例えば移動ロボットが床面段差等で急激
に向きを変えるとか、障害物に衝突するとかで光軸の方
向が大きく変わると、相手局の信号光を２次元光センサ
５の受光面で受光できなくなる。すると、第４図におい
てL2からL1へ制御は移り、CPU・メモリ部９はズームレ
ンズ駆動制御ユニット８に指令してズームレンズを広角
にする。一段階で最も広角な状態とする制御方法も考え
られるが、本実施例では画角を16段階に分け、一段階ず
つ変化させるようにしている。L1の動作はステーション
側、移動ロボット側双方でほぼ同時に開始される。従っ
て、ズームレンズが広角となると、受光角が大きくなる
とともに発光ビームも第２図に一点鎖線で示すように拡
がる。従って光軸方向が互いに異なっていても、５の受
光面に相手局の送受光器13の位置が入れば、検出できる
ことになる。
に向きを変えるとか、障害物に衝突するとかで光軸の方
向が大きく変わると、相手局の信号光を２次元光センサ
５の受光面で受光できなくなる。すると、第４図におい
てL2からL1へ制御は移り、CPU・メモリ部９はズームレ
ンズ駆動制御ユニット８に指令してズームレンズを広角
にする。一段階で最も広角な状態とする制御方法も考え
られるが、本実施例では画角を16段階に分け、一段階ず
つ変化させるようにしている。L1の動作はステーション
側、移動ロボット側双方でほぼ同時に開始される。従っ
て、ズームレンズが広角となると、受光角が大きくなる
とともに発光ビームも第２図に一点鎖線で示すように拡
がる。従って光軸方向が互いに異なっていても、５の受
光面に相手局の送受光器13の位置が入れば、検出できる
ことになる。
L2,L3で相手局の位置が検出できればL4で追尾制御を行
なう。ただし、このときはズームレンズが広角となって
いるため、粗い追尾制御となる。このため望遠側にズー
ムレンズをズーミングしながら（L2〜L6のループ）追尾
制御を行ない、正確な光軸合せをする。
なう。ただし、このときはズームレンズが広角となって
いるため、粗い追尾制御となる。このため望遠側にズー
ムレンズをズーミングしながら（L2〜L6のループ）追尾
制御を行ない、正確な光軸合せをする。
上記のズーム画角制御は、移動ロボット側の送受光器お
よびステーション側の送受光器の両者において行うもの
である。
よびステーション側の送受光器の両者において行うもの
である。
以上述べたように追尾型の光無線装置において、光ビー
ムの光軸がずれて相手局の位置が不明になった場合にお
いても、通信再開を容易に可能にすることができる。
ムの光軸がずれて相手局の位置が不明になった場合にお
いても、通信再開を容易に可能にすることができる。
本実施例ではズームレンズを広角にすると発光ビームも
拡がるため、ステーションと移動ロボットの距離が極端
に遠くない限り、追尾が完全に終止する前から、無線通
信が再開できる。
拡がるため、ステーションと移動ロボットの距離が極端
に遠くない限り、追尾が完全に終止する前から、無線通
信が再開できる。
本実施例では受光部10にはフォトダイオードを用いてい
るが、フォトトランジスタ、光電子増倍管等を使用する
こともできる。発光部11には発光ダイオードを用いてい
るが、半導体レーザを使用することができる。２次元光
センサ５は本実施例では半導***置検出素子を用いてい
るが、撮像管や半導体撮像素子（CCD等）を用いること
もできる。この場合には画像メモリ等の回路が必要なの
は言うまでもない。位置検出には画像処理が必要となる
が、人間による監視も可能である。
るが、フォトトランジスタ、光電子増倍管等を使用する
こともできる。発光部11には発光ダイオードを用いてい
るが、半導体レーザを使用することができる。２次元光
センサ５は本実施例では半導***置検出素子を用いてい
るが、撮像管や半導体撮像素子（CCD等）を用いること
もできる。この場合には画像メモリ等の回路が必要なの
は言うまでもない。位置検出には画像処理が必要となる
が、人間による監視も可能である。
また、他の実施例として、データ送信用の発光部11とは
別に、送受光器13に追尾用の発光部を付加することも可
能である。例えば高輝度のLEDや豆電球を付加する。こ
のようにすれば、データ送信用の赤外LEDと比べて、追
尾用の発光強度が大きいため、画像処理による検出が容
易である。
別に、送受光器13に追尾用の発光部を付加することも可
能である。例えば高輝度のLEDや豆電球を付加する。こ
のようにすれば、データ送信用の赤外LEDと比べて、追
尾用の発光強度が大きいため、画像処理による検出が容
易である。
また、前記実施例では、同一の光学系を通して送光およ
び受光を行うようにしているが、互に光軸を平行にして
近接配置された夫々送光用の及び受光用の二つの光学系
を設け、これら夫々の光学系を前記のようにズームレン
ズの如き送受光角度変更の可能な光学系と成し、前述と
同様にして送受光角変更を行うようにしてよい。従っ
て、本発明において送受光器という用語は、上記の如く
送光および受光用に兼用される同一の光学系を備えたも
の、又は互に光軸を平行にして近接配置された夫々送光
用および受光用の二つの光学系を備えたもののいずれも
意味する用語として用いる。
び受光を行うようにしているが、互に光軸を平行にして
近接配置された夫々送光用の及び受光用の二つの光学系
を設け、これら夫々の光学系を前記のようにズームレン
ズの如き送受光角度変更の可能な光学系と成し、前述と
同様にして送受光角変更を行うようにしてよい。従っ
て、本発明において送受光器という用語は、上記の如く
送光および受光用に兼用される同一の光学系を備えたも
の、又は互に光軸を平行にして近接配置された夫々送光
用および受光用の二つの光学系を備えたもののいずれも
意味する用語として用いる。
さらに、以上の実施例ではズームレンズとしてガラスレ
ンズを用いてその前群，後群を移動させることにより送
受光角を変えるようにしたが、電気信号により直接屈折
率の変化を制御できる材質のレンズ素材を用いれば、レ
ンズの移動なしに高速で送受光角を変化できるズームレ
ンズが実現でき、これを用いれば、より高速での追尾制
御が可能になる。
ンズを用いてその前群，後群を移動させることにより送
受光角を変えるようにしたが、電気信号により直接屈折
率の変化を制御できる材質のレンズ素材を用いれば、レ
ンズの移動なしに高速で送受光角を変化できるズームレ
ンズが実現でき、これを用いれば、より高速での追尾制
御が可能になる。
なお、ズームレンズの代りにアタッチメントレンズを挿
脱して送受光角を変えるように構成することも可能であ
る。
脱して送受光角を変えるように構成することも可能であ
る。
さらに、本発明は移動体と固定局との間の光無線通信に
限らず、移動体の間の光無線通信にも適用可能であるこ
とは言うまでもない。
限らず、移動体の間の光無線通信にも適用可能であるこ
とは言うまでもない。
本発明によれば、追尾のための相手局位置検出範囲を可
変できるので、光送受信器の光軸が相手局の光送受信器
の光軸から外れて追尾不能になった場合には該検出範囲
を拡大して相手局を見つけ出して再び追尾可能になし、
容易に通信を再開することができ、そして、通常の追尾
時には狭角の送受光を行なってS/N比を良好に保つこと
ができる。
変できるので、光送受信器の光軸が相手局の光送受信器
の光軸から外れて追尾不能になった場合には該検出範囲
を拡大して相手局を見つけ出して再び追尾可能になし、
容易に通信を再開することができ、そして、通常の追尾
時には狭角の送受光を行なってS/N比を良好に保つこと
ができる。
第１図は本発明の一実施例における光送受信器およびそ
の関連装置の構成図、第２図は本発明の一実施例による
移動ロボットに対する光無線通信システムの全体概要
図、第３図（ａ），（ｂ）は２次元光センサによる追尾
制御の説明図、第４図は同実施例の通信再開制御のフロ
ーチャートである。 １……ズームレンズ前群、２……ズームレンズ後群 ３……ズームレンズ駆動部 ４……ハーフミラー、５……２次元光センサ ６……センサインターフェース ７……送受光回路 ８……ズームレンズ駆動制御ユニット ９……CPU・メモリ部、10……受光部 11……発光部 12……追尾駆動機構制御ユニット 13……送受光器、14……追尾駆動機構 20……ステーション、21……移動ロボット。
の関連装置の構成図、第２図は本発明の一実施例による
移動ロボットに対する光無線通信システムの全体概要
図、第３図（ａ），（ｂ）は２次元光センサによる追尾
制御の説明図、第４図は同実施例の通信再開制御のフロ
ーチャートである。 １……ズームレンズ前群、２……ズームレンズ後群 ３……ズームレンズ駆動部 ４……ハーフミラー、５……２次元光センサ ６……センサインターフェース ７……送受光回路 ８……ズームレンズ駆動制御ユニット ９……CPU・メモリ部、10……受光部 11……発光部 12……追尾駆動機構制御ユニット 13……送受光器、14……追尾駆動機構 20……ステーション、21……移動ロボット。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−98033（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−80332（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−93336（ＪＰ，Ａ) 特公 昭49−7168（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭56−45541（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭54−15365（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】移動体上の送受光器と相手局の送受光器と
の間で光軸を互に一致させるように送受光器の向きを自
動追尾させながら光ビームを送受して通信し合う光無線
通信装置において、送受光角を変化させ得る送受光器内
の光学系と、相手局の送受光器からの光ビームを受光で
きなくなったときに送受角を広げるように上記光学系を
自動的に制御する制御手段とを備えたことを特徴とす
る、移動体に対する光無線通信装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61120600A JPH0683145B2 (ja) | 1986-05-26 | 1986-05-26 | 移動体に対する光無線通信装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61120600A JPH0683145B2 (ja) | 1986-05-26 | 1986-05-26 | 移動体に対する光無線通信装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62276932A JPS62276932A (ja) | 1987-12-01 |
| JPH0683145B2 true JPH0683145B2 (ja) | 1994-10-19 |
Family
ID=14790269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61120600A Expired - Lifetime JPH0683145B2 (ja) | 1986-05-26 | 1986-05-26 | 移動体に対する光無線通信装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0683145B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11296788B2 (en) * | 2017-06-01 | 2022-04-05 | Panasonic Intellectual Property Corporation Of America | Reception device and reception method |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01236834A (ja) * | 1988-03-17 | 1989-09-21 | Sony Corp | 光空間伝送装置における自動サーチ装置 |
| JPH07117872B2 (ja) * | 1991-04-22 | 1995-12-18 | 株式会社デジタルストリーム | ワイヤレス方式コンピュータ入力装置 |
| JPH0676235U (ja) * | 1993-04-06 | 1994-10-28 | 神鋼電機株式会社 | 磁気浮上式搬送装置 |
| JP4337814B2 (ja) | 2005-12-27 | 2009-09-30 | 日本電気株式会社 | 可視光通信装置、可視光通信システム、可視光通信方法及び可視光通信プログラム |
| JP4932751B2 (ja) * | 2008-01-25 | 2012-05-16 | シャープ株式会社 | 端末装置、通信システム、通信方法、通信プログラム、ならびに記録媒体 |
| KR101527686B1 (ko) * | 2014-05-02 | 2015-06-10 | 오학서 | 자동 반송 시스템용 데이터 전송 시스템 |
-
1986
- 1986-05-26 JP JP61120600A patent/JPH0683145B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11296788B2 (en) * | 2017-06-01 | 2022-04-05 | Panasonic Intellectual Property Corporation Of America | Reception device and reception method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62276932A (ja) | 1987-12-01 |
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