(57)【要約】【課題】ごく短時間で、吊り上げビーム等の可動物体により、コンテナ等の固定物体の位置を非常に正確に識別可能にする装置を提供する。【解決手段】本発明は、固定物体に対する可動物体の位置決定装置に関する。  この装置は、少なくとも部分的に固定物体を照射するために可動物体に固定された赤外線光ビームの照射手段４６と、可動物体に固定された反射ビームの受光手段２１と、反射ビームの強度変化の境界を画定するために反射ビームを分析する分析手段４０、４１とを含む。照射手段は、少なくとも一つの発光ダイオードから構成され、ビームは、固定物体に対して垂直方向に集束され、かつ角度がオフセットされる。  ２個の物体の相対的な位置決めに用いられる。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定物体（１）に対して可動物体（２）の位置を決定する装置であって、少なくとも部分的に固定物体を照射するために可動物体に固定された赤外線光ビームの照射手段（３）と、可動物体に固定された反射ビームの受光手段（６）と、反射ビームの強度変化の境界を画定するために反射ビームを分析する分析手段（４０、４１）とを含むことを特徴とする、装置。
【請求項２】
照射手段（３）が、少なくとも一つの発光ダイオード（１９）から構成され、該発光ダイオードのビームが集束されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
発光ダイオード（１９）のビームが、半円筒形のレンズ（１１）を用いて集束されることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
照射手段（３）が、互いに平行に配置される発光ダイオードのバー（１７、１９）の集合から構成され、レンズ（１１）の集合が、発光ダイオード（１９）に結合されることを特徴とする、請求項２または３に記載の装置。
【請求項５】
発光ダイオード（１９）の集合が、固定物体（１）により範囲を限定される水平方向に対して角度γだけ傾斜している支持体（１７）に結合され、レンズ（１１）の集合が、同じ角度だけ傾斜していることを特徴とする、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
受光手段（６）の両側に配置される発光ダイオードのバーの集合を含むことを特徴とする、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
受光手段（６）が、フォトダイオードを備えるリニアセンサ（２２）から構成されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
リニアセンサ（２２）が、照射手段（３）の波長を中心とする受光モジュールおよびフィルタリングモジュール（２３、２４）を備えることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
反射ビームの分析手段（４０、４１）が、固定物体（１）の存在および位置を検知するために、異なる発光強度の領域を識別可能であることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
照射手段（３）が、間欠的に固定物体（１）を照射するためにパルス給電されることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
発光ダイオード（１９）を用いて固定物体（１）を照射し、異なる光度範囲を決定するために反射ビームを分析し、固定物体の存在情報を示す強い光度領域を決定し、メモリに前記情報を記録し、固定物体を示す複数箇所で同じステップを繰り返すことを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置を利用する方法。
【請求項１２】
固定物体（１）がコンテナであり、可動物体（２）が、フレーム状の吊り上げビームであり、該吊り上げビームの大きさが、向かい合ったコンテナの面の大きさに合い、可動物体が、本発明による装置をフレームの各辺に配置されることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置の適用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の技術分野は、固定点に対する可動物体の位置決定装置の分野である。
【背景技術】
【０００２】
特に商品用コンテナの技術分野では、こうしたコンテナの把持手段を、船舶または保管場に配置することがよく知られている。把持手段は、通常、クレーンを含み、このクレーンは、寸法がコンテナ上面の寸法に対応するフレーム状の吊り上げビーム（ｐａｌｏｎｎｉｅｒ）をケーブル端で支持し、コンテナの各隅（ｃｏｉｎｓ  ｉｓｏ）で吊り上げビーム連結手段を支持する。この作業を担当するオペレータは、コンテナに対して吊り上げビームの位置を区別しない。従って、オペレータは、コンテナに吊り上げビームを完全に合わせるまで、手探りで作業を行う。このやり方は時間がかかるので、船舶を留め置く時間が長くなる。保管場でコンテナを探す場合も同様である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、ごく短時間で、吊り上げビーム等の可動物体により、コンテナ等の固定物体の位置を非常に正確に識別可能にする装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
従って、本発明は、固定物体に対して可動物体の位置を決定する装置を目的とし、この装置は、少なくとも部分的に固定物体を照射するために可動物体に固定された赤外線光ビームの照射手段と、可動物体に固定された反射ビームの受光手段と、反射ビームの強度変化の境界を画定する（ｄｅｌｉｍｉｔｅｒ）ために反射ビームを分析する分析手段とを含むことを特徴とする。
【０００５】
一つの特徴によれば、照射手段は、少なくとも一つの発光ダイオードから構成され、発光ダイオードのビームは集束される。
【０００６】
別の特徴によれば、ビームは、固定物体の垂直方向に対して角度がオフセットされる。
【０００７】
有利には、発光ダイオードのビームが、半円筒形のレンズを用いて集束される。
【０００８】
別の特徴によれば、照射手段が、互いに平行に配置される発光ダイオードのバー（ｂａｒｒｅｙｙｅ）の集合から構成され、レンズの集合が、発光ダイオードに結合される。
【０００９】
有利には、発光ダイオードの集合が、固定物体により画定される水平方向に対して、角度γだけ傾斜している支持体に結合され、レンズの集合が、同じ角度だけ傾斜している。
【００１０】
さらに有利には、装置は、受光手段の両側に配置される発光ダイオードのバーとレンズとの集合を含む。
【００１１】
また別の特徴によれば、受光手段が、フォトダイオードを備えるリニアセンサ（ｃａｐｔｅｕｒ  ｌｉｎｅａｉｒｅ）から構成される。
【００１２】
有利には、リニアセンサが、照射手段の波長を中心とする受光モジュールおよびフィルタリングモジュールを備える。
【００１３】
さらに別の特徴によれば、反射ビームの分析手段が、固定物体の存在および位置を検知するために、異なる光度の領域を識別可能である。
【００１４】
さらに別の特徴によれば、照射手段が、間欠的に固定物体を照射するようにパルス給電される。
【００１５】
本発明は、また、本発明による装置を利用する方法に関し、この方法は、発光ダイオードを用いて固定物体を照射し、異なる光度範囲を決定するために反射ビームを分析し、固定物体の存在情報を示す強い光度の領域を決定し、メモリに前記情報を記録し、固定物体を示す複数箇所で同じステップを繰り返すことを特徴とする。
【００１６】
装置の一つの用途は、固定物体がコンテナであり、可動物体が、フレーム状の吊り上げビームであり、この吊り上げビームの大きさは、向かい合ったコンテナの面の大きさに合い、可動物体は、本発明による装置をフレームの各辺に配置されることにある。
【００１７】
本発明による装置の第一の長所は、固定物体と接触せずに反射ビームの簡単な分析により、物体の検知が行われることにある。
【００１８】
別の長所は、シールアセンブリに装置を組み込みかつ可動部品なしで、塩分を含む環境での実施を可能にすることにある。
【００１９】
別の長所は、固定物体の表面が新品であっても、擦り切れていても、塗装されていても、錆びていても、装置が、この表面状態を感知しないことにある。
【００２０】
さらに別の長所は、システムが、周囲の反射光の自動分析機能を統合し、それによって、あらゆる状況で検知を容易にできることにある。
【００２１】
本発明の他の特徴、詳細、および長所は、添付図面に関して例として挙げた以下の説明から、いっそう明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１で示した固定物体１は、たとえば、船舶または保管場に置かれた運搬用コンテナとすることができる。このため、可動物体２にこの固定物体を装着し、固定物体を地点間で移動させる。可動物体２は、たとえば、コンテナの上面４の形状に係合するフレーム状の吊り上げビームである。コンテナ１の位置決定装置３を、可動物体に固定する。好適には、位置決定装置３は、フレームの外縁に配置される。位置決定装置は、コンテナ１の上面４の一定領域７’に当てられる光ビーム５を照射し、破線で示された光ビームの他の領域７”は、光の散逸部分または、上面４よりも低い位置に配置された表面からの弱い反射に対応する。後述する計算手段によって、この二つの異なる反射領域の分離線を検知し、従って、コンテナ１の上面４のへりを決定可能である。センサ６を可動物体２に適切に配置することによって、コンテナの異なるへりを決定し、固定物体の上に可動物体を素早く確実に導いて、時間の節約を図る。これは、この種の物体の運搬では非常に重要である。従って、本発明によれば、同期検知原理を利用する。
【００２３】
固定物体１のへりを検知するために利用される、図２の発光ダイオード８のビーム９は、約数度の有効角度を画定する。この図で示された断面は、図の面と一致する第一の面に沿ったものであり、ビームの広がり部分を示している。ビームは、後述するようにレンズ１１により集束され、第一の面に垂直な第二の面に沿って、図４に示したように約１°の角度βを得る。本発明によるこうした集束によって、ビームの寸法を小さくし、従って反射面を小さくできる。図２では、また、互いに離れて配置されて、それぞれが８°の有効角度で２個のビーム９、９’を照射する２個の発光ダイオード８、８’の組み合わせを示した。反射ビームがセンサにより受光されると、図３に示したように、この２個のビームの組み合わせが得られる。そのため、２個の発光ダイオード８、８’を用いることによって、ダイオード８”から送られるビーム９”を得られる。このビームは、各センサの受光角度の２倍であり、すなわち記載された例では１６°に相当する受光角度の単一ビームである。図２では、また、２個の傾斜接合部分からなる支持体１０における２個の発光ダイオードの特定の配置を示した。この傾斜により、反射ビームの中央と縁とで性能を良好に均質化できる。
【００２４】
本発明の具体的な実施の例を示す図５の断面図では、図６に関して説明するケースのカバー１２を示した。このカバーに、外側プレート１３と内側プレート１４とが固定される。外側プレート１３には、レンズ支持体１５が固定され、レンズ支持体の平らな表面は、軸ＸＸ’を通る中央面の両側で傾斜している。傾斜角度γは、約１°から６°である。レンズ支持体１５と外側プレート１３との間に配置されるシール１６により、この二つの部品の密封性を確保できる。内側プレート１４は、また、発光ダイオードが固定される支持体１７を受容する。これらの部品全体が、ねじで固定される。
【００２５】
図６では、本発明による装置の構成要素全体が組み込まれるケース１８と、ケースに固定されるカバー１２の断面を示した。ケースは、ほぼ平行六面体の形状を呈する。支持体１７は、この場合には６列に配置された発光ダイオード１９を支持する電子基板として構成されている。二つのグループの発光ダイオードは、図３に関して説明したように、光ビームを結合するようにケース内に配置される。二つのグループの発光ダイオードは、図３に関して説明した長所を有する照射手段３を構成する。電子基板は、支持体１５と平行に配置されるので、この支持体１５と同じ角度γだけ傾斜している。こうした傾斜により、固定物体に対して垂直に反射するビームを除去し、センサを飽和させないようにすることができる。支持体１５とカバー１２との間には、発光ダイオード１９の波長を決めるためのフィルタ２０を配置する。ケース１８の中央部分には、フォトダイオード２２、集束レンズ２３、フィルタ２４、および任意選択による保護開口部２５からなる、受光手段２１の固定部を設ける。図では、ケースの給電用コネクタ２６が示されている。ケースは、塩による腐食に耐えるように完全に密封可能である。もちろん、可動物体への固定脚を設けて双方を一緒に結合する。
【００２６】
図７、図８は、プレート３１の形状をとる半円筒形レンズ３０の実施形態を示している。レンズ３０は、ビームを収束させるために凸面３２を備え、一緒に成形されて接合される。有利には、プレート３１が、透明のプラスチック材料からなる。プレートは、支持体１５にプレートを固定するための孔３３を備える。
【００２７】
図９は、構成部品全体が収容されるケース１８の構成部品のブロック図である。受光手段２１は、前述のように、フォトダイオード２２と、集束レンズ２３と、フィルタ２４とから構成される。このアセンブリが、フォトダイオードを備えるリニアセンサを構成する。受光手段２１は、本発明による装置の視覚部品をなす。受光手段は、レンズ２３により集束される箇所のアラインメントをサーチし、約１０°の十分な視野を走査する。
【００２８】
フィルタ２４は、照射モジュール４６の波長を中心とする帯域通過フィルタである。受容された光ビームは、輪郭をデジタル化する役割を果たすモジュール４０またはイルミネータ（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｕｒ）に方向付けられる。発生した電気信号は、計算機４１に送られ、計算機は、この信号を分析することにより、固定物体の暗い光の反射範囲または不透明な光の反射範囲を分析して、固定物体の縁を決定する。モジュール４０、４１は、反射ビームの分析手段を構成する。送られた情報は、オペレータとの情報交換が可能な通信モジュール４２に伝送される。通信モジュール４２の出力では、実施された計算結果と、センサが検知したエラーと、このセンサの存在および状態とが与えられる。入力では、通信モジュール４２が、可動物体に配置されたセンサの集合との同期信号と、計算パラメータを環境条件に適合させる信号と、オペレータからの特定構成の命令とを受け取る。これらの構成要素は、給電モジュール４３により給電され、たとえば２４ボルトの直流電流を供給される。給電モジュール４３は、また、照射モジュール４６の光照射を同期させるための同期検知制御モジュール４４を給電する。照射モジュール４６は、フィルタ２４と同じ波長の赤外線発光ダイオードのプレート３１を集めたものである。同期検知制御モジュール４４と照射モジュール４６との間には、パルスモジュール４５が挿入され、このパルスモジュール４５は、照射モジュール４６をパルス給電して、発光ダイオード１９を常時給電しないようにする役割を果たす。図示されているように、モジュール４５、４０は、同期検知制御モジュール４４により同期される。
【００２９】
モジュール４３、４２、４１、４０、４４、４５を、同一の電子基板にまとめることができる。モジュール２１は、フィルタ２４とレンズ２３とを貼り付けた機械式シャンク（ｆｕｔ）の形状をとる。
【００３０】
本発明による装置の動作は、次の通りである。発光ダイオード１９が照射する赤外線光ビームパルスは、下に配置される固定物体において、この固定物体に対してほぼ垂直に反射する。光ビームは、固定物体の表面の外にあっても、あるいは完全にこの表面にあっても、さらには、物体のへり位置にまたがっていてもよい。モジュール４１による反射ビームの分析により、装置すなわち可動物体が固定物体に対してどの位置にあるのか知ることができる。固定物体のへりは、非常に明るい領域から非常に暗い領域への移行部として見える。複数の装置からの情報を組み合わせることにより、固定物体に対して可動物体の位置が容易に制御される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による装置の概略的な設置例を示す図である。
【図２】互いに隣接して配置される２個の発光ダイオードから照射される光ビームを示す図である。
【図３】測定センサが、第一の方向に沿って光照射システムから離れて正面に配置されているときに、このセンサから受け取るビームの形状を示す図である。
【図４】第一の方向に垂直な方向に沿ったビームの形状を示す図である。
【図５】装置の機械構造を示す断面図である。
【図６】本発明による装置を実施する例として組み込んだケースの断面図である。
【図７】照射ビームの集束レンズの実施形態を示す図である。
【図８】照射ビームの集束レンズの実施形態を示す図である。
【図９】本発明による装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  固定物体
２  可動物体
３  位置決定装置
４  コンテナの上面
５  光ビーム
６  センサ
７’  一定領域
７”  他の領域
８、８’、８”、１９  発光ダイオード
９、９’、９”  ビーム
１０、１７  支持体
１１  レンズ
１２  カバー
１３  外側プレート
１４  内側プレート
１５  レンズ支持体
１６  シール
１８  ケース
２０、２４  フィルタ
２１  受光手段
２２  フォトダイオード
２３  集束レンズ
２５  保護開口部
２６  コネクタ
３０  半円筒形レンズ
３１  プレート
３２  凸面
３３  孔
４０、４１、４５  モジュール
４２  通信モジュール
４３  給電モジュール
４４  同期検知制御モジュール
４６  照射モジュール
【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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