(57)【要約】   既知の場所に取り付けられた位置情報と共に符号化された複数の無線周波数ＩＤ（ＲＦＩＤ）タグ及び、正確な既知の場所に取り付けられた複数のビジュアルマーカから構成される可動床位置を測定するための装置ならびに方法。可動床に取り付けられたＲＦリーダが床の大まかな地点を判断するために、ＲＦＩＤタグを読み取る。可動床に取り付けられたカメラ装置がビジュアルマーカをスキャンする。スキャンされた画像は床の正確な位置情報を与えるために画像処理される。
2007521208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
既知の場所に取り付けられた少なくとも一つのＲＦタグから符号化されたデータを受信するＲＦリーダと、
既知の場所に取り付けられた視覚的合図の画像を取り込む少なくとも一つの光学デバイスと、
上記の符号化されたデータを解読する手段と、
上記視覚的合図の位置を判断するために、上記の取り込まれた画像を処理する画像処理手段と、
可動床の位置を計算するために、上記の解読されたデータ及び上記の検出された視覚的合図を組み合わせる手段と、を備える可動床用の位置決め装置。
【請求項２】
上記ＲＦリーダ及び上記光学デバイスが可動床に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項３】
上記可動床がエレベータであることを特徴とする請求項２に記載の位置決め装置。
【請求項４】
上記画像が１次元画像であることを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項５】
上記画像が２次元画像であることを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項６】
上記の少なくとも一つのＲＦタグ及び上記の少なくとも一つの視覚的合図の各々の位置情報が保存されるメモリ装置をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項７】
光源をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項８】
上記光源が赤外線光源であり、上記光学デバイスは赤外線カメラであることを特徴とする請求項７に記載の位置決め装置。
【請求項９】
上記光源が紫外線光源であり、上記光学デバイスは紫外線カメラであることを特徴とする請求項７に記載の位置決め装置。
【請求項１０】
上記視覚的合図が水平線であることを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項１１】
上記画像処理の手段がサブピクセル画像処理を行う手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項１２】
固定した位置に複数のＲＦタグを設けるステップと、
固定した位置に複数のビジュアルマーカを設けるステップと、
可動床にＲＦリーダを取り付けるステップと、
上記可動床に光学デバイスを取り付けるステップと、
上記の複数のＲＦタグの一つから符号化された情報を受信するために上記ＲＦリーダを使用するステップと、
画像を作成するために上記光学デバイスを用いて上記の複数のビジュアルマーカのうちの少なくとも一つを画像化するステップと、
上記画像上での視覚的合図の場所を特定するために、画像処理を行うステップと、
上記可動床の位置を決定するために、上記視覚的合図の位置を上記の符号化された情報と組み合わせるステップと、を備える位置決め方法。
【請求項１３】
上記可動床がエレベータであることを特徴とする請求項１２に記載の位置決め方法。
【請求項１４】
上記画像処理ステップは、サブピクセル画像処理を行うことを特徴とする請求項１２に記載の位置決め方法。
【請求項１５】
上記の複数のビジュアルマーカの少なくとも一つを画像化するステップは、１次元画像を取り込むことを特徴とする請求項１２に記載の位置決め方法。
【請求項１６】
上記の複数のビジュアルマーカの少なくとも一つを画像化するステップは、２次元画像を取り込むことを特徴とする請求項１２に記載の位置決め方法。
【請求項１７】
上記の複数のビジュアルマーカの上記の固定位置をメモリ装置に保存するステップと、
上記の受信した符号化された情報を使用して上記の複数のビジュアルマーカの少なくとも一つの固定位置を検索するステップと、
上記可動床の上記の位置を判断するために、上記の検索した少なくとも一つの固定位置を、上記視覚的合図の上記の場所と比較するステップと、を備える請求項１２に記載の位置決め方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレベータならびに他の輸送機器における低コスト・高性能で絶対位置を参照するためのシステムならびに方法に関する。さらに具体的には、本発明は可動床位置を正確に判断するための無線周波数ＩＤ検知技術及びＣＣＤ画像処理の両方を組み合わせたシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
位置決め基準システム（ＰＲＳ）は可動床、特にエレベータの昇降路内におけるかごの
床の高速かつ正確な位置測定をもたらすエレベータ制御装置の構成要素である。従来の光学式エレベータ位置決め装置（ＰＲＳ）は操作上最適な状態を満たさない数多くの属性を示している。
【０００３】
ＰＲＳの一つの使用方法は、テープの長さに沿って切断された開口部の２つのトラックによって定義された符号化テープを使用する。符号化テープは昇降路全体の縦方向の長さに渡る。発光器および受光器を含むエレベータかごに取り付けられた光学センサが、符号化テープから２進化情報を読み取り、読み取った値を昇降路におけるエレベータかごの実際の場所へ関連づける。
【０００４】
このシステムの一つの欠点は、昇降路の縦方向への展開ならびに符号化テープが位置決めエラーを引き起こすことである。このシステムの他の欠点は、昇降路でのテープの据付と関係した高額な工事費である。
【０００５】
代替となる方法は、エレベータかごの位置決めのためにリフレクタに印刷された符号化された記号の２つのトラックを有する、昇降路の壁に取り付けられたリフレクタを使用する。記号は、トラックを照明するための発光装置と反射した画像を検知するためのＣＣＤセンサとを有する２チャンネル評価サブシステムにより検知・判断される。各チャンネルにおけるパターン認識論理が画像のパターンを認識し、エレベータかごの位置情報をもたらす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このシステムの一つの欠点は、エレベータかご位置を判断するために２つのＣＣＤカメラを使用しなければならないことである（一つはおおまかなフロア位置の情報読み取り用に、もう一つは精密な位置情報用に使用される）。もし、冗長のシステムが常用ターミナル停止装置（ＮＴＳＤ）ならびに緊急ターミナル停止装置（ＥＴＳＤ）用にデータを提供しなければならない場合は、これに伴うシステム構成にかなり高額の制作費がかかる可能性がある。システムが昇降路に沿った直線位置のフィードバックをもたらすことが意図されるため、リフレクタの白ならびに黒のパターン符号は非常に精細でなければならない。非常に精細な符号化パターンは、ゴミや汚れによりシステムが影響を受けやすくなり、ゴミや汚れが符号化パターンを汚し、不正確なエレベータかご位置情報の要因になる。他の欠点は、エレベータ昇降路の経路に従ってリフレクタを取り付けるのに多大な労力を必要とすることである。
【０００７】
それ故に必要とされるのは、据付・保守で安価な高精度の位置決め手段である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
従って、本発明における一つの目的は、エレベータ及び他の輸送機器用の低価格・高性能の絶対位置決めシステムならびに方法を提供することである。とりわけ、本発明は可動床の位置を正確に判断するために、無線周波数ＩＤ検知技術とＣＣＤ画像処理の両方を組み合わせたシステムに関する。
【０００９】
本発明においては、可動床用の位置決めシステムは、既知の場所に取り付けられた少なくとも一つのＲＦタグから符号化されたデータを受信するＲＦリーダと、既知の場所に取り付けられた視覚的合図の画像を取り込む少なくとも一つの光学デバイスと、符号化されたデータを解読する手段と、視覚的合図の位置を判断するために取り込まれた画像を処理する画像処理手段と、可動床の位置を計算するために解読されたデータ及び検出された視覚的合図を組み合わせる手段と、から構成される。
【００１０】
更に本発明においては、位置決めのための方法は、固定した位置に複数のＲＦタグを設けるステップと、固定した位置に複数のビジュアルマーカを設けるステップと、可動床にＲＦリーダを取り付けるステップと、可動床に光学デバイスを取り付けるステップと、複数のＲＦタグの一つから符号化された情報を受信するためにＲＦリーダを使用するステップと、画像を作成するために光学デバイスを用いて複数のビジュアルマーカのうちの少なくとも一つを画像化するステップと、画像上での視覚的合図の場所を特定するために、画像処理を行うステップと、可動床の位置を決定するために、視覚的合図の位置を符号化された情報と組み合わせるステップと、から構成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、エレベータのかご位置を正確に決めるために無線周波数技術ならびに画像処理の両方を組み合わせた位置決め技術に関する。好ましい実施例では、位置情報を符号化した多数の無線周波数（ＲＦ）タグが、エレベータ昇降路に並んでいる出入口の上もしくは付近の既知の場所に取り付けられている。エレベータがＲＦタグの近傍に来ると、エレベータのフロア位置を決定するために、エレベータに取り付けられたＲＦリーダにより、符号化された情報が読み取られる。エレベータのフロア位置が決定すると、ビジュアルマーカ、好ましくは、正確な既知の場所で昇降路ドア枠に取り付けられた水平線が画像的にスキャンされる。スキャンされた情報は、エレベータの正確な位置情報を与えるために画像処理が施される。
【００１２】
本発明における位置決め基準システム（ＰＲＳ）１の主な構成要素は、図１に参照符号とともに示されている。フロア情報及びエレベータかご状況情報を表すために符号化された多数のＲＦタグ２１は昇降路のドア枠１３に取り付けられる。ＲＦタグ２１の近傍、好ましくは側方には、ビジュアルマーカが取り付けられており、これらは白色或いは有色でドア枠１３上に間隔を置いて設けられている。運転時は、エレベータかご２９に取り付けられたＲＦリーダ１９がエレベータかごの進行方向に沿ってＲＦタグ２１を読み取る。特定のフロアに接近するエレベータかご２９のおおまかな位置は、ＲＦリーダ１９によって検出される。おおまかな位置ならびに進行方向の情報が、かごのフロア進入、乗降部進入、もしくはかごのフロア出発のような状況情報を与える。エレベータかごの状況情報を基に、精密な位置がエレベータかご２９に取り付けられた光学デバイス１７、好ましくはＣＣＤ検知装置により示される。エレベータかごの位置は、光学デバイス１７の画面上のビジュアルマーカ２３（映像反射器）のイメージの変位を使用して算出される。
【００１３】
ＲＦタグ２１は電源装置不要のパッシブトランスポンダである。ＲＦリーダ１９がＲＦタグ２１を横切ると、ＲＦタグ２１はＲＦリーダ１９により遠隔的に充電される。ＲＦタグ２１が充電されると即座に、ＲＦタグ２１の識別情報がＲＦリーダ１９に送られる。エレベータかごの状況ならびにフロア番号のデータがＲＦリーダ１９により検知されると、マイクロプロセッサ２７が、光学デバイス（詳細は後述）によって得られたビジュアルリフレクタ２３の位置情報と共にデータを結合する。
【００１４】
図２を参照すると、光学デバイス１７ならびにビジュアルマーカ２３の相互作用についての更なる拡大図が図示されている。ビジュアルマーカ２３は、正確な位置が検出され、かつ光学デバイス１７により画像として取り込まれることが可能な視覚的合図３１を結合させた構成になっている。好ましい実施例では、視覚的合図３１はその位置が正確に測定された水平線である。ビジュアルマーカ２３は、好ましくは特定のフロアを示す１つあるいは複数のＲＦタグ２３がＲＦリーダ１９の検出範囲内にあるときに、光学デバイス１７の視界１１の中に入るよう配置される。実際は、視覚的合図３１は詳細に画像化され得る一つあるいは複数の特徴を持つ視覚的な印からなる。図示例では、視覚的合図３１は幅ｗだけ離れた２つのエッジを持つ水平線から構成される。光学デバイスによって取り込まれた視覚的合図３１を含むビジュアルマーカ２３の画像は１次元もしくは２次元となりうる。１次元スキャン（走査）が可能な視覚的合図３１の実例では、スキャニング軸４２に沿ってビジュアルマーカ２３を視覚的にスキャンすることで、１次元画像を形成するように、光学デバイス１７が選択されることがあり得る。他の実施例では、ビジュアルマーカ２３を２次元の面に渡って視覚的にスキャンすることで構成された２次元画像を形成するように、光学デバイス１７が選択されることがあり得る。
【００１５】
１次元画像の例では、視覚的合図３１の形を成している画像は、光学デバイス１７によって記録された反射光の照度と関連した値を持つ画素つまりピクセルの１次元配列である。図３ａを参照すると、図２で示したような視覚的合図３１を光学デバイス１７によって画像化したときに記録される理論的ピクセル値のグラフが示されている。なお、ｘ軸がスキャニング軸４２に対応する。スキャニング軸４２に沿って処理が進むと、ｙ軸上に示された各ピクセルの照度は、視覚的合図３１のエッジに達するまでは理想的には０になる。最初のエッジに到達後は、ピクセルの照度は、ある有限値に増加し、その後急に０になるまでは、概ね一定の照度が保持される。この例では、視覚的合図３１の幅ｗはちょうど３ピクセルである。加えて、視覚的合図３１の最初のエッジはスキャニング軸４２の上部からｐの距離に位置している。この理想的な例では、距離ｐは一つのピクセルの幅の整数倍である。
【００１６】
一度、距離ｐの値が画像から正確に導き出されると、エレベータかごの正確な位置を算出することが可能である。エレベータかご２９が昇降路に沿って稼動している際は、光学デバイス１７とビジュアルマーカ２３が取り付けられたドア枠１３との間の水平方向の距離は、概ね一定である。従って、光学デバイス１７により取り込まれた画像の各ピクセル位置を、光学デバイス１７とドア枠１３との間の距離にほぼ等しい距離に位置した平面上での物理的な位置に割り当てるように、光学デバイス１７の較正が可能である。
【００１７】
取付け時には、各ビジュアルマーカ２３の正確な位置はメモリ装置４１に記録・保存される。メモリ装置４１は、デジタルデータの保存ならびに検索が可能な種々の形式のメディア（記録媒体）を用いることが出来る。
【００１８】
図３ａは視覚的合図３１のイメージの理論的に完璧な例を描写している。このような例では、視覚的合図３１のエッジは、スキャニング軸４２のエッジからピクセルの整数倍に正確に収まる。このような例では、距離ｐひいては視覚的合図３１の位置を正確に測定することが可能である。しかしながら、実際は１次元画像から構成されるピクセル値のグラフは、図３ｂに図示されたものにより近い。ここで留意すべきは、視覚的合図３１のエッジの始点が明確に定義されないことである。むしろ、幅ｗの両側のピクセルは０には近いものの、厳密な０ではなく、また幅ｗ間のピクセルは細分化されたガウス特性を示している。
このような場合でも、最初のエッジの位置、ひいては距離ｐを測定することが可能である。画像でのエッジ検知技術には多くのたたみこみ、ならびに線形・非線形画像技術が存在する。総称してサブピクセルリソリューションアルゴリズムとして知られる、このような技術の一つの利点は、サブピクセルリソリューションによりエッジ及び他の特徴を検出する機能である。例えば、画像での一つのピクセルがビジュアルマーカ２３上で０．０１インチに対応すると、サブピクセル画像処理で、０．００１インチのエッジ位置を演算することが出来る。サブピクセル処理を行う機能によって、比較的粗い映像装置を使用して、正確な位置情報を導き出すことが可能になる。
【００１９】
光学デバイス好ましくはＣＣＤセンサから来る画像の復号化の処理は図４に示す信号処理ユニット５１を通して実行される。信号処理ユニット５１は好ましくは、マイクロプロセッサ２７上で動作し、専用のハードウエアとして形成されることもあり、もしくはマイクロプロセッサ２７上で動作するソフトウエアとして構成されることもある。取り込まれたビジュアルマーカ２３の画像は、マイクロプロセッサに内蔵されたサブピクセルリソリューションアルゴリズムを利用して処理される。エレベータかごの位置は、光学デバイスの視界１１の範囲内でビジュアルマーカ２３の画素照度分布を利用して測定される。ビジュアルマーカ２３の中心、又は他の定義された特徴部分が演算され、光学デバイスにより取り込まれた画像の中心と比較される。２点間の位置の違いによって、フロアレベルにおけるエレベータかごの相対位置が与えられる。上記のように、サブピクセル画像処理アルゴリズムによって、エレベータかごの位置を決めるために、安価な低解像度ＣＣＤセンサの使用が可能となる。サブピクセルアルゴリズムは、ＣＣＤセンサの物理的解像度を上げるように、メモリ装置４１に計算・保存されるビジュアルマーカ２３の予想された画像特性の数学的モデルを使用することもある（例えば、１×２５６ピクセルからＰＲＳで要求される精度で１×２０４８ピクセルにする）。或いは、サブピクセル処理は、ＣＣＤセンサの物理的解像度を上げるのと同様に、画像でのエッジを検知する技術において知られるたたみこみならびに、線形・非線形画像技術を使用することもある。
【００２０】
ビジュアルマーカ２３の照明は、ビジュアルマーカ２３の近傍に位置した一列の光ビームを使用することにより改良される。光源３３はドア枠のような固定された構造部に取り付けても良く、エレベータかごのような移動構造物に取り付けても良い。このようにして、光学デバイス２３により取り込まれた画像は移動進路に沿って一定の質を保持することになる。赤外線ないし紫外線もまた、ビジュアルマーカ２３を照らすための光源として使用出来る。遠赤外線ないし遠紫外線光源３３は煤煙時に優れた透過性能をもたらす。
【００２１】
本発明における一つの利点は、昇降路に沿って取り付けられた全てのビジュアルマーカ２３が単色でかつ必要に応じて単一の図柄であるため、ＰＲＳの費用が大幅に削減出来ることである。ビジュアルマーカ２３は、ＰＲＳにおいて赤外線もしくは紫外線を検知し得るＣＣＤセンサを用いる場合は、可視光線と干渉しない赤外線ないし紫外線によって照明することが出来る。
【００２２】
好ましい実施例では、ＰＲＳは各ビジュアルマーカ２３の正確な位置を測定することによって較正され、また各地点のデータはメモリ装置４１に保存される。メモリ装置４１の内容はマイクロプロセッサ２７へアクセスが可能である。その結果、停電やシステムリセットの場合でさえも、本発明ではエレベータの位置を確認することが出来る。特に、ＲＦリーダ１９はＲＦタグ２１の近傍から符号化された情報を受信し、その情報をマイクロプロセッサ２７へ通す。符号化された情報を基に、マイクロプロセッサはメモリ装置４１の経路位置情報からその情報を検索することが出来る。次に、光学デバイス１５はビジュアルマーカ２３ならびに視覚的合図３１を撮像し、１次元ないし２次元画像を作成する。画像は、ビジュアルマーカ３１の位置を正確に決め、またエレベータかご２９の正確な位置を算出するために、画像処理（出来ればサブピクセル処理）が行われるマイクロプロセッサ２７へ転送される。
【００２３】
特定の周波数で共振する受動タグや、受動的に伝達信号を変調する受動タグなどの無線周波数識別（ＲＦＩＤ）のためのその他の方法や装置が、本発明の適用範囲内に含まれることは当業者には明らかである。同様に、電磁スペクトルの一部である可視光以外で作動する光源３３、リフレクタ及びカメラも想定される。
【００２４】
本発明に基づいて、本明細書に示された目的、手段、長所を十分に満足させる可動床位置を正確に判断するための、ＲＦＩＤ検知技術ならびにＣＣＤ画像処理の両方を組み合わせたシステムが実現することが明らかである。特定の態様の内容に沿って本発明を説明したが、当業者であれば、本明細書を参照することにより、その他の代替、改良、変更を想到することが出来るだろう。従って、これらの代替、改良、変更は、添付された包括的な特許請求の範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明におけるＲＦＩＤ／ＣＣＤエレベータ位置決めシステムの概略図。
【図２】本発明における光学デバイスならびにビジュアルマーカの詳細図。
【図３ａ】本発明における理想的な1次元画像のピクセル値のグラフ。
【図３ｂ】本発明における典型的な1次元画像のピクセル値のグラフ。
【図４】本発明における画像処理を行うステップのブロック線図。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【国際調査報告】
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