JPH07198326A - Ray-position detecting sensor - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To achieve the simplification of signal processing and the cost reduction of an apparatus by dividing the amplified voltage, which is obtained with each current- voltage converter amplifier by the reference voltage, which is obtained by adding the voltages of the amounts of lights received with photodiodes. CONSTITUTION:For example, when laser light rays are cast on the right side of a light receiving plate, the currents corresponding to the amounts of the received lights are generated in several photodiodes 4A on the right side. The amplified voltage signals, which are obtained by amplifying 11 the currents at specified amplification factors /Kk corresponding to the positions, are added 12. By the same way, the added amplified voltages are also obtained from photodiodes 4B on the left side. The difference between two added amplified voltages is obtained with a subtracting circuit 13. Meanwhile, the reference light-amount voltages, which are computed 14 based on the amplified voltage signals of the amounts of the received lights of both photodiodes 4A and 4B, are added 15, and the voltage of the amount of light is obtained. The output voltage from the circuit 13 is divided by this voltage of the amount of light, and the position signal indicating the light receiving position is detected 17. Thus, the light receiving position of the laser light rays can be accurately detected with the simple constitution.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動走行する移
動体をレーザ光線などを使用して誘導する際に、移動体
側に設けられて、照射されるレーザ光線の受光位置を検
出するための光線位置検出センサに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is provided for detecting the receiving position of a laser beam which is provided on the side of a moving body when the moving body is automatically guided by using a laser beam or the like. The present invention relates to a light beam position detection sensor.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、レーザ光線などの照射位置を検出
するための光線位置検出センサとしては、例えばＣＣＤ
（チャージ・カップルド・デバイス）などを使用したも
のや、ＰＳＤ（ポジション・センシティブ・デバイス）
を使用したものがある。2. Description of the Related Art Conventionally, a light beam position detecting sensor for detecting the irradiation position of a laser beam or the like is, for example, a CCD.
(Charge Coupled Device) etc., PSD (Position Sensitive Device)
There is one that uses.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したＣＣ
ＤやＰＳＤなどを使用したセンサによると、広範囲な検
出域をカバーする必要がある場合には、大きな素子、ま
たは受光レンズが必要となり、現実的には、センサの製
作が不可能となる。However, the above-mentioned CC
According to a sensor using D, PSD, or the like, when it is necessary to cover a wide detection range, a large element or a light receiving lens is required, and it is practically impossible to manufacture the sensor.

【０００４】また、ＣＣＤを使用して広範囲な検出を行
い得るようにする場合には、信号処理が複雑になるとい
う問題があり、さらにレンズを使用して、受光範囲を大
きくすると、角度の影響を大きく受けたり、また装置自
体が高価になってしまうという問題が生じる。Further, when a CCD is used to detect a wide range, there is a problem that the signal processing becomes complicated, and if a lens is used to increase the light receiving range, the influence of the angle will be affected. However, there is a problem that the device itself becomes expensive and the device itself becomes expensive.

【０００５】そこで、本発明は上記問題を解消し得る光
線位置検出センサを提供することを目的とする。Therefore, an object of the present invention is to provide a light beam position detecting sensor which can solve the above problems.

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の光線位置検出センサは、並列配置された複
数個のフォトダイオードと、これら各フォトダイオード
にそれぞれ接続されるとともに、その増幅率が順次変化
された電流−電圧変換増幅器と、これら各電流−電圧変
換増幅器で得られた増幅電圧を加算する増幅電圧加算回
路と、上記各フォトダイオードで受光された光量を電圧
信号に変換するとともにこれらの光量電圧を加算して基
準電圧を求める基準電圧加算回路と、この基準電圧加算
回路で得られた光量電圧で上記増幅電圧を除算する除算
回路と、この除算回路で得られた信号値に基づき受光位
置を検出する検出回路とから構成したものである。In order to solve the above-mentioned problems, the light beam position detection sensor of the present invention is provided with a plurality of photodiodes arranged in parallel and connected to each of these photodiodes, and the amplification factor thereof is provided. Of the current-voltage conversion amplifier sequentially changed, an amplification voltage adding circuit for adding the amplification voltage obtained by each of the current-voltage conversion amplifier, and converting the light amount received by each photodiode into a voltage signal A reference voltage adding circuit for adding these light amount voltages to obtain a reference voltage, a dividing circuit for dividing the amplified voltage by the light amount voltage obtained by this reference voltage adding circuit, and a signal value obtained by this dividing circuit. And a detection circuit for detecting the light receiving position based on the above.

【０００７】[0007]

【作用】上記の構成によると、光線が入射されたフォト
ダイオードから、その位置に応じた増幅率でもって電圧
が出力されるとともに加算され、そしてこの加算された
増幅電圧を、受光したフォトダイオードの光量に応じか
つ加算された光量電圧で除算することにより、受光位置
を示す位置信号が求められる。According to the above construction, the photodiode to which the light beam is incident outputs a voltage with an amplification factor corresponding to the position and adds the voltage, and the added amplified voltage is applied to the photodiode receiving the light. The position signal indicating the light receiving position is obtained by dividing by the added light quantity voltage according to the light quantity.

【０００８】[0008]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図１０に基
づき説明する。本実施例においては、工場内で所定の走
行経路に沿って自動走行する搬送台車の誘導に使用され
るレーザ光線の受光位置を検出するための光線位置検出
センサについて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In this embodiment, a light beam position detection sensor for detecting a light receiving position of a laser beam used for guiding a carrier truck that automatically travels along a predetermined travel route in a factory will be described.

【０００９】図１および図２に示すように、搬送台車
（図示せず）に設けられる光線位置検出センサ１は、搬
送台車から立設された支持棒２に取り付けられた受光板
３と、この受光板３に例えば水平方向で左右に一列に並
べて配置された複数個のフォトダイオード４と、このフ
ォトダイオード４から得られた受光信号に基づき、その
受光位置を検出する検出回路部５とから構成されてい
る。As shown in FIGS. 1 and 2, a light beam position detecting sensor 1 provided on a carrier (not shown) includes a light receiving plate 3 attached to a support rod 2 which is erected from the carrier, and a light receiving plate 3. For example, a plurality of photodiodes 4 are arranged on the light-receiving plate 3 in a row in the horizontal direction in the left-right direction, and a detection circuit section 5 for detecting the light-receiving position based on a light-receiving signal obtained from the photodiodes 4. Has been done.

【００１０】また、この光線位置検出センサ１は、搬送
台車の走行経路に中心からのずれを検出するために、例
えば左右にそれぞれ１０個づつ（勿論、１０個づつに限
定されるものではなく、その配置個数は受光範囲に応じ
て適宜増減し得るものである）フォトダイオード４Ａ，
４Ｂが設けられるとともに、これら左右のフォトダイオ
ード４Ａ，４Ｂからの両信号の差を考慮するようにして
いる。Further, the light beam position detection sensor 1 is, for example, 10 each on the left and right sides (of course, the number is not limited to 10 in order to detect the deviation from the center in the traveling route of the carrier vehicle, The number of arrangements can be appropriately increased or decreased according to the light receiving range) Photodiode 4A,
4B is provided, and the difference between the two signals from the left and right photodiodes 4A and 4B is taken into consideration.

【００１１】すなわち、この検出回路部５は、１０個の
右側フォトダイオード４Ａ（Ｐ₁ 〜Ｐ₁₀の記号にて示
す）にそれぞれ接続されるとともに、その増幅率Ｋ₁ 〜
Ｋ₁₀が順次比例して大きくなるように設定された右側電
流−電圧変換増幅器１１（１１Ａ）と、この各電流−電
圧変換増幅器１１Ａで得られた増幅電圧を加算する右側
増幅電圧加算回路１２（１２Ａ）と、１０個の左側フォ
トダイオード４Ｂ（Ｑ₁〜Ｑ₁₀の記号にて示す）にそれ
ぞれ接続されるとともに、その増幅率Ｋ₁ 〜Ｋ₁₀（右側
の増幅率と同じ値にされている）が順次比例して大きく
なるように設定された左側電流−電圧変換増幅器１１
（１１Ｂ）と、この各電流−電圧変換増幅器１１Ｂで得
られた増幅電圧を加算する左側増幅電圧加算回路１２
（１２Ｂ）と、これら増幅電圧加算回路１２Ａ，１２Ｂ
で加算された出力電圧を互いに減算する減算回路１３
と、上記右側の各フォトダイオード４Ａで受光された光
量を一定の増幅率ｋでもって電圧に変換するとともにこ
れらの光量電圧を全て加算して基準電圧を求める右側基
準電圧加算回路１４（１４Ａ）と、上記左側の各フォト
ダイオード４Ｂで受光された光量を一定の増幅率ｋでも
って電圧に変換するとともにこれらの光量電圧を全て加
算して基準電圧を求める左側基準電圧加算回路１４（１
４Ｂ）と、これら両基準電圧加算回路１４Ａ，１４Ｂで
得られた基準光量電圧を加算する光量電圧加算回路１５
と、この光量電圧加算回路１５で得られた光量電圧で上
記減算回路１３で得られた出力電圧を除算する除算回路
１６と、この除算回路１６で得られた除算信号値に基づ
き受光位置を検出する検出回路１７とから構成されてい
る。That is, the detection circuit section 5 is connected to each of the _ten right side photodiodes 4A (indicated by symbols P _{1 to} P ₁₀ ), and its amplification factor K ₁ to.
The right side current-voltage conversion amplifier 11 (11A) set so that K ₁₀ is sequentially increased in proportion to each other, and the right side amplified voltage addition circuit 12 (which adds the amplified voltages obtained by the respective current-voltage conversion amplifiers 11A) 12A) and 10 left photodiodes 4B (indicated by the symbols Q _{1 to} Q ₁₀ ) respectively, and their amplification factors K _{1 to} K ₁₀ (set to the same value as the right amplification factor). ) Is set so as to increase in proportion to the left side current-voltage conversion amplifier 11
(11B) and the left side amplified voltage adding circuit 12 for adding the amplified voltage obtained by each current-voltage conversion amplifier 11B.
(12B) and these amplified voltage addition circuits 12A and 12B
Subtraction circuit 13 for subtracting the output voltages added in
And a right side reference voltage adding circuit 14 (14A) for converting the light quantity received by each photodiode 4A on the right side into a voltage with a constant amplification factor k and adding all the light quantity voltages to obtain a reference voltage. , The left side reference voltage adding circuit 14 (1) for converting the light quantity received by each of the left photodiodes 4B into a voltage with a constant amplification factor k and adding all the light quantity voltages to obtain a reference voltage.
4B) and a light amount voltage adding circuit 15 for adding the reference light amount voltages obtained by both of the reference voltage adding circuits 14A and 14B.
And a division circuit 16 for dividing the output voltage obtained by the subtraction circuit 13 by the light amount voltage obtained by the light amount voltage addition circuit 15, and a light receiving position is detected based on the division signal value obtained by the division circuit 16. And a detection circuit 17 that operates.

【００１２】次に、上記位置検出回路部５の動作につい
て説明する。例えば、受光板３の右側にレーザ光線が照
射された場合には、右側の幾つかのフォトダイオード４
Ａにその受光した光量に応じた電流が発生し［図３のグ
ラフにその関係を示す（ａ点の出力信号を示す）］、フ
ォトダイオード４Ａの位置に応じて所定の増幅率Ｋ_k で
増幅された増幅電圧信号がそれぞれ出力される［図４の
グラフにその関係を示す（ｂ点の出力信号を示す）］。Next, the operation of the position detection circuit section 5 will be described. For example, when the right side of the light receiving plate 3 is irradiated with a laser beam, some photodiodes 4 on the right side
A current corresponding to the amount of received light is generated in A [relationship is shown in the graph of FIG. 3 (output signal at point a is shown)], and amplification is performed with a predetermined amplification factor K _k according to the position of the photodiode 4A. The amplified voltage signals thus generated are respectively output [the relationship is shown in the graph of FIG. 4 (the output signal at point b is shown)].

【００１３】次に、これら各所定の増幅率Ｋ_k で増幅さ
れた増幅電圧信号が増幅電圧加算回路１２Ａで加算され
た後［図５のグラフに受光位置と加算電圧との関係を示
す（ｃ点の出力信号を示す）、また図６に左側のフォト
ダイオード４Ｂにレーザ光線が入った場合のグラフを同
様に示す］、減算回路１３に入力されて、両側のフォト
ダイオード４Ａ，４Ｂから得られた加算増幅電圧の差が
出力される［図７のグラフに受光位置と減算されされた
電圧との関係を示す（ｄ点の出力信号を示す）、なお図
７中には、光量が強い場合と、弱い場合とを示す］。Next, after the amplified voltage signals amplified by the respective predetermined amplification factors K _k are added by the amplified voltage adding circuit 12A [the relationship between the light receiving position and the added voltage is shown in the graph of FIG. 5 (c 6 shows the output signal at each point), and FIG. 6 similarly shows the graph when the laser beam enters the left photodiode 4B], which is input to the subtraction circuit 13 and obtained from the photodiodes 4A and 4B on both sides. The difference between the added amplified voltages is output [the graph of FIG. 7 shows the relationship between the light receiving position and the subtracted voltage (shows the output signal at point d). In FIG. 7, when the light intensity is strong. And weak.].

【００１４】一方、各基準電圧加算回路１４Ａ，１４Ｂ
で得られた基準電圧が、光量電圧加算回路１５で加算さ
れて光量電圧が得られる［図８のグラフにこの受光量に
よる電流と加算された電圧との関係を示す（ｅ点の出力
信号を示す）］。On the other hand, each reference voltage adding circuit 14A, 14B
The reference voltage obtained in step 1 is added by the light amount voltage adding circuit 15 to obtain the light amount voltage. [The graph of FIG. 8 shows the relationship between the current due to the amount of received light and the added voltage. Shown)].

【００１５】そして、この光量電圧が除算回路１６に入
力され、ここで減算回路１３からの出力電圧が光量電圧
により除算されて位置信号が求められて［図９のグラフ
に受光位置と位置信号との関係を示す（ｆ点の出力信号
を示す）］、位置信号が出力される。なお、この位置信
号は、図１０に示すように、左右に配置されたフォトダ
イオード４Ａ，４Ｂの中心からの距離ｓを表している。Then, this light quantity voltage is input to the division circuit 16, where the output voltage from the subtraction circuit 13 is divided by the light quantity voltage to obtain a position signal, and [the light receiving position and the position signal are shown in the graph of FIG. 9]. (Representing the output signal at point f)], a position signal is output. The position signal represents the distance s from the centers of the photodiodes 4A and 4B arranged on the left and right, as shown in FIG.

【００１６】このような検出回路部５を設けたことによ
り、フォトダイオード４Ａ，４Ｂを複数個並列に設ける
だけで、例えばレーザ光線の受光位置を、簡単な構成で
かつ正確に検出することができる。By providing the detection circuit section 5 as described above, it is possible to accurately detect the light receiving position of the laser beam, for example, with a simple structure only by providing a plurality of photodiodes 4A and 4B in parallel. .

【００１７】また、フォトダイオードの増設は容易であ
るため、簡単に、任意の大きさのセンサを製作すること
ができる。さらに、集光レンズなどを必要としないた
め、角度の影響を受けることはあまり無い。Further, since it is easy to add photodiodes, it is possible to easily manufacture a sensor of any size. Further, since it does not require a condenser lens or the like, it is hardly affected by the angle.

【００１８】なお、上記実施例においては、フォトダイ
オードを左右に分けるとともに、具体的には、右側のフ
ォトダイオードに入射された場合について説明したが、
例えば左右フォトダイオードの両方に入射した場合に
は、上述した減算回路が機能することになる。In the above embodiment, the photodiodes are divided into the right and left, and specifically, the case where the photodiodes are incident on the right photodiode is explained.
For example, when the light enters both the left and right photodiodes, the above-described subtraction circuit functions.

【００１９】また、上記実施例の構成においては、左右
の各フォトダイオードから得られた増幅電圧の加算され
た加算増幅電圧を互いに減算させて、その中心からの位
置を求めるような構成としたが、例えば複数個のフォト
ダイオードを、左右に分けずに、一端側を基準にして位
置を求めるようにしてもよい。Further, in the configuration of the above-described embodiment, the addition amplification voltage obtained by adding the amplification voltages obtained from the left and right photodiodes is subtracted from each other to obtain the position from the center thereof. For example, the positions may be determined with reference to the one end side without dividing the plurality of photodiodes into right and left.

【００２０】この場合、増幅率は一端側から他端側に向
かって順次増加するような値に設定され、またこの場合
には、左右におけるフォトダイオードから得られた増幅
電圧をそれぞれ加算した後、互いに減算するといった手
順を省くことができる。In this case, the amplification factor is set to such a value that it sequentially increases from one end side to the other end side, and in this case, after adding the amplified voltages obtained from the left and right photodiodes, respectively, The procedure of subtracting from each other can be omitted.

【００２１】さらに、上記実施例においては、複数個の
フォトダイオードを、水平方向に一列に配置したが、例
えば上下方向に一列、または水平方向に配列されたフォ
トダイオード群を上下に複数列配置することもできる。
勿論、この場合、上下方向における位置検出は、左右の
位置検出と同様の検出方法により求められる。Further, in the above embodiment, the plurality of photodiodes are arranged in one row in the horizontal direction, but, for example, one row in the vertical direction or a plurality of photodiode groups arranged in the horizontal direction are arranged in the upper and lower rows. You can also
Of course, in this case, the position detection in the vertical direction is obtained by the same detection method as the left and right position detection.

【００２２】ところで、上記実施例においては、移動体
の一例として、工場内で荷物を搬送する搬送台車に適用
した場合について説明したが、例えば工場外での作業
車、高速道路上での作業車、港湾設備・空港設備などに
おける作業車、または船舶などの各種移動体に設置され
る位置検出センサに適用し得る。By the way, in the above-mentioned embodiment, as an example of the moving body, the case where the invention is applied to a carrier truck for carrying luggage in a factory is explained. For example, a work vehicle outside the factory or a work vehicle on a highway. The present invention can be applied to a position detection sensor installed in a work vehicle in a port facility, an airport facility, or various moving bodies such as a ship.

【００２３】[0023]

【発明の効果】以上のように本発明の構成によると、フ
ォトダイオードを使用して、レーザ光線などの光線の位
置を検出することができ、したがってＣＣＤやＰＳＤな
どを使用した場合に比べて、信号処理が簡単になるとと
もに、装置自体も安価となる。As described above, according to the configuration of the present invention, the position of a light beam such as a laser beam can be detected by using a photodiode, and therefore, compared with the case of using a CCD or PSD, The signal processing becomes simple and the device itself becomes inexpensive.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の一実施例における光線位置検出センサ
の要部正面図である。FIG. 1 is a front view of a main part of a light beam position detection sensor according to an embodiment of the present invention.

【図２】同実施例における光線位置検出センサの概略構
成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a light beam position detection sensor in the embodiment.

【図３】同実施例における検出回路部の途中における信
号状態を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a signal state in the middle of the detection circuit unit in the embodiment.

【図４】同実施例における検出回路部の途中における信
号状態を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing a signal state in the middle of the detection circuit unit in the embodiment.

【図５】同実施例における検出回路部の途中における信
号状態を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a signal state in the middle of the detection circuit unit in the embodiment.

【図６】同実施例における検出回路部の途中における信
号状態を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing a signal state in the middle of the detection circuit unit in the example.

【図７】同実施例における検出回路部の途中における信
号状態を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing a signal state in the middle of the detection circuit unit in the embodiment.

【図８】同実施例における検出回路部の途中における信
号状態を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing a signal state in the middle of the detection circuit unit in the example.

【図９】同実施例における検出回路部の途中における信
号状態を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing a signal state in the middle of the detection circuit unit in the example.

【図１０】同実施例における検出回路部から出力される
位置信号を具体的に示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram specifically showing a position signal output from the detection circuit unit in the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 光線位置検出センサ ４ フォトダイオード ５ 検出回路部 １１ 電流−電圧変換増幅器 １２ 増幅電圧加算回路 １３ 減算回路 １４ 基準電圧加算回路 １５ 光量電圧加算回路 １６ 除算回路 １７ 検出回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ray position detection sensor 4 Photodiode 5 Detection circuit section 11 Current-voltage conversion amplifier 12 Amplified voltage addition circuit 13 Subtraction circuit 14 Reference voltage addition circuit 15 Light quantity voltage addition circuit 16 Division circuit 17 Detection circuit

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】並列配置された複数個のフォトダイオード
と、これら各フォトダイオードにそれぞれ接続されると
ともに、その増幅率が順次変化された電流−電圧変換増
幅器と、これら各電流−電圧変換増幅器で得られた増幅
電圧を加算する増幅電圧加算回路と、上記各フォトダイ
オードで受光された光量を電圧信号に変換するとともに
これらの光量電圧を加算して基準電圧を求める基準電圧
加算回路と、この基準電圧加算回路で得られた光量電圧
で上記増幅電圧を除算する除算回路と、この除算回路で
得られた信号値に基づき受光位置を検出する検出回路と
から構成したことを特徴とする光線位置検出センサ。1. A plurality of photodiodes arranged in parallel, a current-voltage conversion amplifier which is connected to each of these photodiodes and whose amplification factor is sequentially changed, and each of these current-voltage conversion amplifiers. An amplification voltage addition circuit that adds the obtained amplification voltages, a reference voltage addition circuit that converts the light amount received by each photodiode into a voltage signal and adds these light amount voltages to obtain a reference voltage, and this reference Ray position detection, characterized by comprising a division circuit for dividing the amplified voltage by the light quantity voltage obtained by the voltage addition circuit, and a detection circuit for detecting the light receiving position based on the signal value obtained by the division circuit. Sensor.