(57)【要約】【課題】  簡単な構成で、測定位置から離れた距離をもつ物体の変位量を測定できる変位量測定方法を提供する。【解決手段】  基板１４には、中心域に反射率の高い再帰性反射シート１３ａが貼り付けられ、その外周域に反射率の低い再帰性反射シート１３ｂが貼り付けられている。上方からレーザダイオード１１によりレーザ光が照射され、反射光がＰＩＮフォトダイオード１２で検出される。基板１４の変位量を測定するのであるが、レーザ光が中心域にあるとき（Ａ）は反射光のレベルは大きく、外周域にあるときは（Ｂ）反射光のレベルは小さく、外周域の外にあるとき（Ｃ）は反射光はない。この反射光のレベルによって、基板１４の変位量を測定できる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光投射手段から再帰性反射手段にレーザ光を投射し、その反射光を反射光検出手段で検出して、該反射光検出手段の出力から前記レーザ光照射手段によって投射されたレーザ光の光軸と前記再帰性反射手段との前記レーザ光の光軸に直交する成分を有する相対的な変位量を検出する変位量測定方法であって、前記再帰性反射手段は、反射率の異なる複数の領域を有し、前記検出出力の大きさによって前記領域に依存して前記変位量を測定することを特徴とする変位量測定方法。
【請求項２】
昇降台車に載置された再帰性反射手段と、前記昇降台車の上方から前記再帰性反射手段に向けて一定方向にレーザ光を投射するレーザ光投射手段と、前記再帰性反射手段からの反射光を検出する反射光検出手段と、該反射光検出手段の出力から前記昇降台の前記レーザ光の光軸に直交する成分を有する変位量を検出する変位量測定方法であって、前記再帰性反射手段は、反射率の異なる複数の領域を有し、前記検出出力の大きさによって前記領域に依存して前記変位量を測定することを特徴とする変位量測定方法。
【請求項３】
前記反射率の異なる複数の領域が、一次元方向に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の変位量測定方法。
【請求項４】
前記反射率の異なる複数の領域が、同心状に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の変位量測定方法。
【請求項５】
前記反射率の異なる複数の領域が、同心状で、かつ、周方向に分割されて配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の変位量測定方法。
【請求項６】
前記検出出力の大きさが参照値との比較によって検知されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の変位量測定方法。
【請求項７】
前記再帰性反射手段と前記レーザ光投射手段または反射光検出手段との距離を測定する距離測定手段を有し、前記参照値が前記距離に応じた値であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の変位量測定方法。
【請求項８】
レーザ光が変調されたものであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の変位量測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
レーザ光を照射して、昇降台などの移動する物体におけるレーザ光の光軸に直交する成分を有する変位量を検出する変位量測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動する物体の位置を、再帰性反射板を用いて検出する方法が特許文献１，２に記載されているが、微小な変位量、例えば、数ｃｍ以下の変位量を、離隔した測定位置、例えば、数ｍ程度の距離を有する測定位置から測定することには適していない。
【特許文献１】特開平７−２０６３７８号公報
【特許文献２】特開平７−７１９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図１２は、天井走行車が所定の位置に移動して停止した後、その位置から天井走行車に設けられた昇降台を降下させて、運ばれた物体を吊り降ろす搬送装置の説明図である。図中、１は走行レール、２は走行体、３は昇降台、４はベルト、５は搬送物、６は載置台である。
【０００４】
走行体２は、センター等からの指示に基づいて、指示された搬送物５を指示された載置台６に搬送するものである。取り出した搬送物５を図示しないチャック機構で保持した走行体２は、走行レール１にガイドされて指示された位置で停止し、ベルト４を巻き下げて昇降台３を降下させ、昇降台３に保持した搬送物５をチャック機構から解除して、指示された位置に搬送することができる。
【０００５】
しかし、昇降台３を降下させて行く過程で、吊り下げた昇降台３が周囲の状況、例えば、風圧を受けた場合や、何らかの障害物の出現、あるいは、走行レール１等から伝えられた振動等によって、揺れることがある。揺れの程度が大きいと、指示された吊り降ろし位置である搬送目的位置からずれた位置に搬送物５を降ろしてしまうという問題がある。
【０００６】
このような状況に対処して、揺れの程度、すなわち、揺れによる昇降台５の変位量を検出して、変位量が大きい場合には、異常出力を発して、降下動作を緊急停止させることが考えられる。緊急停止させる場合の限度とする変位量は、要求される精度によるが、数ｃｍ、例えば、５ｃｍが要求されるとする。走行レールの高さが、数ｍ、例えば、３ｍであれば、３ｍの高さから、５ｃｍの変位量を測定できることが要求される。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、測定位置から離れた距離をもつ物体の変位量を測定できる変位量測定方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、レーザ光投射手段から再帰性反射手段にレーザ光を投射し、その反射光を反射光検出手段で検出して、該反射光検出手段の出力から前記レーザ光照射手段によって投射されたレーザ光の光軸と前記再帰性反射手段との前記レーザ光の光軸に直交する成分を有する相対的な変位量を検出する変位量測定方法であって、前記再帰性反射手段は、反射率の異なる複数の領域を有し、前記検出出力の大きさによって前記領域に依存して前記変位量を測定することを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明は、昇降台車に載置された再帰性反射手段と、前記昇降台車の上方から前記再帰性反射手段に向けて一定方向にレーザ光を投射するレーザ光投射手段と、前記再帰性反射手段からの反射光を検出する反射光検出手段と、該反射光検出手段の出力から前記昇降台の前記レーザ光の光軸に直交する成分を有する変位量を検出する変位量測定方法であって、前記再帰性反射手段は、反射率の異なる複数の領域を有し、前記検出出力の大きさによって前記領域に依存して前記変位量を測定することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、反射手段として再帰性反射手段を用いたことにより、反射手段が投射されたレーザ光の光軸に対して、ある程度傾斜しても、反射光の検出が可能であるとともに、再帰性反射手段として、反射率の異なる複数の領域を有するようにしたことによって、検出出力の大きさによって領域に依存して変位量を測定することが可能となるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
昇降台車に再帰性反射手段載置し、昇降台車の上方から再帰性反射手段に向けて鉛直方向にレーザ光を投射する。再帰性反射手段は、中心域が反射率が高く、その外周域が反射率が低い２つの領域が同心円状に配置されたものを用いる。この再帰性反射手段からの反射光を反射光検出手段で検出する。昇降台の変位が小さく、レーザ光が中心域領域に照射されている場合は、検出出力が大きく、昇降台がより大きく変位して、レーザ光が外周域領域に照射される場合は、検出出力が小さくなり、昇降台がさらに大きく変位して、レーザ光が外周域領域を外れた部分に照射される場合は、検出出力が得られない。このように、して、検出出力によって、前記領域に依存して変位量を測定するができる。
【実施例】
【００１２】
図１は、本発明の変位量測定方法を説明するための搬送装置の一部分を示す説明図である。図中、１は走行レール、２は走行体、３は昇降台、４はベルト、５は搬送物、６は載置台、７は検出部、８は再帰性反射部である。
【００１３】
この搬送装置は、例えば、自動倉庫における搬送装置であり、センターからの指示に基づいて、指示された部品等を指示された載置台６上の搬送目的位置に搬送するものである。センター等からの指示に基づいて、指示された搬送物５を取り出し、走行体２に設けられた図示しないチャック機構で保持する。搬送物５を保持した走行体２は、走行レール１にガイドされて指示された位置で停止し、ベルト４を巻き下げて昇降台３を降下させ、昇降台３に保持させた搬送物５をチャック機構から解除して、載置台６上の搬送目的位置に搬送することができる。検出部７は、走行体２側に搭載され、検出部７には、レーザ光照射手段と反射光検出手段を有している。検出部７における信号処理は、搭載された制御部によって行なわれ、信号処理の結果に基づいて、巻き降ろし動作を停止したり、表示を行なったり、警報信号を発するなど、走行体２を制御する。なお、検出信号をセンターに送出して、センターにおいて信号処理を行ない、その結果に基づくセンターからの指示を制御部に伝送して、走行体を制御するようにしてもよい。
【００１４】
再帰性反射部８は、昇降台３の一部に取り付けられているが、直接取り付けらても、適宜の部材を介して間接的に取り付けられてもよい。検出部７のレーザ光照射手段から照射されたレーザ光が、再帰性反射部８で反射され、検出部７の反射光検出手段で検出される。検出信号から昇降台３の水平方向の変位量が検出される。
【００１５】
図２は、レーザ光照射手段、反射光検出手段、再帰性反射手段の第１の実施例の説明図であり、（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は相対位置の変化を示している。図中、１１はレーザダイオード、１２はＰＩＮフォトダイオード、１３は再帰性反射シート、１４は基板である。レーザ光照射手段として、レーザダイオード１１、反射光検出手段として、ＰＩＮフォトダイオード１２、再帰性反射手段として、再帰性反射シート１３が基板１４に貼り付けられたものを用いた。再帰性反射シートは、中心域の再帰性反射シート１３ａと外周域の再帰性反射シート１３ｂとから構成され、この２つが同心円状に密接して配置されている。中心域の再帰性反射シート１３ａは、反射率が大きく、外周域の再帰性反射シート１３ｂは、反射率が小さい。
【００１６】
レーザダイオード１１の光軸（中心軸）とＰＩＮフォトダイオード１２の光軸（中心軸）とは間隔Ｇをもって配置されているが、間隔Ｇは小さいことが望ましい。これらレーザダイオード１１またはＰＩＮフォトダイオード１２に対して、離隔距離Ｌのところにあるが、この離隔距離Ｌは図１の場合は変化する。なお、レーザダイオード１１とＰＩＮフォトダイオード１２の先端を再帰性反射シート１３に向けて同じ距離としたが、必ずしも同じ距離にする必要はなく、一方が後退していてもよい。
【００１７】
図２（Ａ）は、再帰性反射シート１３を貼り付けた基板１４の変位量が０の位置にある場合である。このときは、レーザダイオード１１から照射されるレーザ光は、中心域の再帰性反射シート１３ａの中心に照射される。ＰＩＮフォトダイオード１２で検出される反射光のレベルは大きい。そして、レーザ光が中心域の再帰性反射シート１３ａに照射される範囲にあるような基板１４の変位量では、検出される反射光のレベルは大きいままである。
【００１８】
図２（Ｂ）は、基板１４の変位量が図２（Ａ）よりも大きくなった場合である。このときは、レーザダイオード１１から照射されるレーザ光は、外周域の再帰性反射シート１３ｂに照射される。ＰＩＮフォトダイオード１２で検出される反射光のレベルは、図２（Ａ）のときより小さくなる。そして、レーザ光が外周域の再帰性反射シート１３ｂに照射される範囲にあるような基板１４の変位量では、検出される反射光のレベルは小さいままである。
【００１９】
図２（Ｃ）は、基板１４の変位量が図２（Ｂ）よりも大きくなった場合である。このときは、レーザダイオード１１から照射されるレーザ光は、外周域の再帰性反射シート１３ｂの外側に照射される。ＰＩＮフォトダイオード１２で検出される反射光は実質的に０であり、当然に、図２（Ｂ）のときより小さい。そして、レーザ光が外周域の再帰性反射シート１３ｂの外側に照射される範囲にあるような基板１４の変位量では、検出される反射光のレベルは０のままである。
【００２０】
このように、この実施例では、基板１４の変位量を中心域の範囲、外周域の範囲、外周域の外側の範囲の３段階にわたって測定することができる。なお、上述した説明では、レーザ光の大きさを考慮せずに、断面積が無視できる光線として理想的な状態を説明したが、実際は、有限の断面積を有している。５ｃｍの変位量を離隔距離が３ｍとした上述の例でいえば、中心域の直径は３ｃｍ、外周域の外径は５ｃｍであり、レーザ光のスポットの大きさは、３ｍの位置で５ｍｍ×１０ｍｍの楕円であり、しかも、この楕円内に照度分布が、中心が最も大きく、外周に向けて小さくなるものであるから、スポットの大きさは、等価的には、５ｍｍ×１０ｍｍの楕円よりも小さいとはいえるが、有限の値を有しており、中心域と外周域の境界、および、外周域とその外側との境界において、検出出力がステップ的に変化するものではなく、狭い範囲ではあるが、徐々に変化する。。したがって、後述するように、検出出力を参照値と比較する方法を採用する場合には、僅かばかりの誤差が生じることは避けられない。しかし、無視できる誤差であるといえる。レーザダイオード１１から照射されるレーザ光を集束する光学系を用いて、スポットを小さくすることによって、この誤差を小さくすることが可能となる。
【００２１】
図３は、図２で説明した第１の実施例における離隔距離Ｄと検出出力の関係を示す線図である。再帰性反射シート１３ａにスポットが照射される変位量の場合で、離隔距離Ｄを変えた場合の検出出力と、再帰性反射シート１３ｂにスポットが照射される変位量の場合で、離隔距離Ｄを変えた場合の検出出力とが示されている。概略的には、離隔距離が大きくなるにつれて、出力は小さくなる。この原因の大部分は、レーザダイオード１１からのレーザ光が完全に平行光線ではなく、発散する成分があること、反射光においても、同様に、発散する成分があることによる。離隔距離が１ｍ近辺において、極大値がみられる理由は、レーザダイオード１１とＰＩＮフォトダイオード１２の光軸が平行であるとともに、レーザダイオード１１とＰＩＮフォトダイオード１２の指向特性によるものである。
【００２２】
図３において、Ｒ１とＲ２は参照値である。参照値Ｒ１は、再帰性反射シート１３ａによる検出出力と再帰性反射シート１３ｂによる検出出力との間であって、そのいずれとも交差しない一定値である。参照値Ｒ２は、再帰性反射シート１３ｂによる検出出力と再帰性反射シート１３ｂの外側による検出出力、すなわち、実質的に０との間であって、そのいずれとも交差しない一定値である。昇降台が揺れた場合、検出出力が常に参照値Ｒ１以上である場合は、変位量が再帰性反射シート１３ａの領域内である揺れであり、問題はない。検出出力が常に参照値Ｒ２以上であるが参照値Ｒ１以下となることがある場合は、変位量が再帰性反射シート１３ｂの領域以内での揺れであり、注意を要するので、降下の速度の調整を行なうよう制御する。検出出力が参照値Ｒ２以下となることがある場合は、変位量が再帰性反射シート１３ｂの領域を出るような揺れであり、緊急停止を行なうよう制御する。
【００２３】
なお、このような制御とともに、あるいは、このような制御を行なわずに、上述した変位量に基づいて、ＬＥＤ等の表示手段による表示を行なったり、音響等による警告を行なうようにしてもよい。もちろん、これらの制御と、表示、警告の全てを行なうようにしてもよい。
【００２４】
図４は、参照値を距離に応じて変化させる実施例を説明するための線図であり、図３において、参照値を変更した実施例である。したがって、再帰性反射シート１３ａと再帰性反射シート１３ｂによる離隔距離Ｄに対する検出出力は図３と同じである。この実施例では、昇降台の降下に伴う離隔距離Ｄを検出する距離検出手段が走行体２（図１）に設けられている。距離測定手段は、ベルト４の繰り出し長さを計測するものである。ベルト４の繰り出しに伴って、ベルト４に接触して回転する回転体の回転数をカウントすることによって、繰り出し長さが計測できる。回転体に直接、あるいは、これに連動する回転体に、一定角度ごとのスリットを設け、光線を断続するようにして、構成を横切ったスリットの数をカウントするようにしてもよい。距離測定手段は、これに限らず、走行体２と昇降台３との距離を計測できる適宜の構成を採用できる。再帰性反射シート１３ａと再帰性反射シート１３ｂの距離に対する検出出力特性に基づいて、これらの特性曲線に交差しないような参照値Ｒ１，Ｒ２を作成し、ルックアップテーブルとしてメモリに記憶させ、昇降台の降下に伴って計測された距離に基づいてルックアップテーブルから参照値を読み出し、検出出力と比較することによって、上述した制御や、表示、警告等を行なうことができる。
【００２５】
図５は、レーザ光照射手段、反射光検出手段、再帰性反射手段の第２の実施例の説明図であり、（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は相対位置の変化を示している。図中、図２と同様の部分には同じ符号を付して説明を省略する。１５はハーフミラーである。
【００２６】
この実施例においては、図６に示すように、照射するレーザ光の光軸と、再帰性反射シート１３から反射される反射光のうち、検出される反射光の光軸が同じとなるから、図３にみられる極大値が生じることはない点が有利である。したがって、一定の参照値Ｒ１，Ｒ２の設定も容易である。また、図７に示すように、離隔距離に応じて参照値を設定する場合も、その設定の自由度が大きい。
【００２７】
図８は、再帰性反射手段の第３の実施例の説明図、図９は、図８に基づく再帰性反射シートを有する基板の平面図である。図中、図２と同様の部分には同じ符号を付して説明を省略する。１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅは、反射率が異なる再帰性反射シートである。
【００２８】
この実施例では、中心域の再帰性反射シート１３ａは、第１，第２の実施例と同様に、円形で１つの領域として形成されているが、外周域の再帰性反射シートは、再帰性反射シート１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅとして、中心角を９０゜として、周方向に４つの領域に分割されている。反射率は、再帰性反射シート１３ａを最大として、再帰性反射シート１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅの順に、小さくなっている。しかし、この順序は、この実施例に限られるものではなく、適宜に設定することができる。
【００２９】
再帰性反射シートの反射率が、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅの順で小さくなっている、この実施例について説明する。図９は、その平面図であり、基板１４の表面に再帰性反射シート１３ａを中心部として、再帰性反射シート１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅが再帰性反射シート１３ａの外周域に密接して、中心角を９０゜として扇形形状で配置されている。
【００３０】
図１０は、図８，図９で説明した第３の実施例における離隔距離Ｄと検出出力の関係を示す線図である。なお、レーザ光照射手段、反射光検出手段、再帰性反射手段の配置は、第２の実施例と同様に、ハーフミラーを介在させて反射光を検出している。したがって、図６と同様に、離隔距離Ｄに対して、徐々に検出出力が低下している状況が示されている。離隔距離Ｄに対して、一定値となる参照値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５との比較によって、変位量が中心域の範囲にある場合と、外周域の範囲にある場合と、外周域の外側にある場合とが測定でき、変位量が外周域の範囲である場合には、９０゜の角度範囲をもって、変位の方向を検出することができる。
【００３１】
この実施例においては、各再帰性反射シートの反射率は、隣り合う特性曲線の間に、一定値の参照値が設定できるように設定されるが、領域の数が多くなるにしたがって、設定の自由度が小さくなる。このため、図１０では、参照値によって変位量を検出できる離隔距離の範囲が、一例ではあるが、１〜１，５ｍと狭い範囲となっている。
【００３２】
図１１は、図４で説明したように、参照値を離隔距離に応じた値とした場合である。このようにすることによって、参照値を示す曲線が、再帰性反射シートの特性曲線に交差することを避けることが容易となり、各領域における再帰性反射シートの反射率の設定が容易となる。したがって、参照値によって変位量を検出できる離隔距離の範囲を広くすることができる。なお、離隔距離に応じた参照値を示す線は、直線や折れ線など適宜の関数関係によって作成することが可能である。
【００３３】
上述した実施例では、再帰性反射シートの形状によって形成される複数の領域について、２つの同心円形状としたが、これに限られるものではなく、同心状の楕円形状でもよく、あるいは、四角形状などの同心状の多角形状、さらに、同心状部分を周方向に複数の領域に分割するなど、適宜の領域にすることができる。また、同心状に限らず、反射率の異なる複数の領域を一次元方向に配置するようにしてもよい。
【００３４】
照射するレーザ光は、赤色レーザ光や、赤外線レーザ光が適当であるが、必ずしも、これに限られるものではない。また、連続発光する光を用いることができるが、断続光など、変調されたレーザ光を用いるのが周囲光の影響を受けることが少ない利点がある。
【００３５】
なお、本発明で対象とする変位量は、上述した離隔処理が変化するものに限られるものではなく、離隔距離が変化しない一定距離における変位量であってもよい。また、照射するレーザ光の方向は、鉛直方向に限られるものではなく、水平方向であっても、その他のあらゆる方向であってよく、照射する方向に対する変位の方向は、直角な方向、さらには、直角な方向の成分を有する方向であればよい。また、レーザ光の照射方向に対する再帰性反射手段、例えば、再帰性反射シートの表面は、直角な方向が望ましいが、この直角な方向から多少の傾斜があったとしても、検出出力が大きく変動しない限り、本発明の測定方法が適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の変位量測定方法は、搬送装置に適用できるだけでなく、変位量に対して、離隔距離が大きい場合の変位量の測定に適用して有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の変位量測定方法を説明するための搬送装置の一部分を示す説明図である。
【図２】レーザ光照射手段、反射光検出手段、再帰性反射手段の第１の実施例の説明図である。
【図３】第１の実施例における離隔距離Ｄと検出出力の関係を示す線図である。
【図４】参照値を距離に応じて変化させる実施例を説明するための線図である。
【図５】レーザ光照射手段、反射光検出手段、再帰性反射手段の第２の実施例の説明図である。
【図６】第２の実施例における離隔距離Ｄと検出出力の関係を示す線図である。
【図７】参照値を距離に応じて変化させる実施例を説明するための線図である。
【図８】再帰性反射手段の第３の実施例の説明図である。
【図９】図８に基づく再帰性反射シートを有する基板の平面図である。
【図１０】第３の実施例における離隔距離Ｄと検出出力の関係を示す線図である。
【図１１】参照値を距離に応じて変化させる実施例を説明するための線図である。
【図１２】天井走行車を用いた従来の搬送装置の説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
１…走行レール、２…走行体、３…昇降台、４…ベルト、５…搬送物、６…載置台、７…検出部、８…再帰性反射部、１１…レーザダイオード、１２…ＰＩＮフォトダイオード、１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ…再帰性反射シート、１４…基板、１５…ハーフミラー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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