(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象の反射体に対して光線を照射し、その反射光が再帰反射体からの反射光であるかどうかを識別する反射光識別方法であって、
前記検出対象の反射体に対して角度の異なった複数の光線を照射し、前記複数の光線の反射光が少なくとも２以上受光されたとき、有効な受光を用いて前記再帰反射体からの反射光であると認識すること
を特徴とする反射光識別方法。
【請求項２】
検出対象の反射体に対して光線を照射し、その反射光が再帰反射体からの反射光であるかどうかを識別する反射光識別装置であって、
前記検出対象の反射体に対して角度の異なった複数の光線を照射する光照射手段と、
前記複数の光線の反射光を検出する光検出手段と、
前記光検出手段により前記複数の光線の反射光が少なくとも２以上受光されたとき、有効な受光を用いて前記再帰反射体からの反射光であると認識する認識手段
を備えた
ことを特徴とする反射光識別装置。
【請求項３】
所定の領域内を移動する移動体の位置検出装置であって、
前記領域の所定位置に、複数の再帰反射体を設け、
前記移動体に、
前記回転しながら全周に渡って角度の異なった複数の光線を照射する光照射手段と、
前記複数の光線の反射光を検出する光検出手段と、
前記光照射手段の回転角度を検出する角度検出手段と、
前記光検出手段により前記複数の光線の反射光が少なくとも２以上受光されたとき、有効な受光を用いて前記再帰反射体からの反射光であると認識する認識手段と、
前記認識手段により、前記再帰反射体からの反射光であると認識されたとき、前記角度検出手段により検出される光照射手段の回転角度を記憶し、これら記憶した回転角度により、移動体の現在位置を計測する計測手段
を設けた
ことを特徴とする移動体の位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、再帰反射体からの反射光であるかどうかを識別する反射光識別方法とその装置および反射光識別装置を使用した移動体の位置検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、所定座標に配置された３個の再帰反射体を使用して移動体の現在位置を計測する方式が知られている。
【０００３】
再帰反射体は、立方体の１つの角を切り取ったように互いに直交する３つの平らな反射面で構成される三角錐形のプリズムからなり、入射した光線を３つの面で反射させた後、正確に入射した方向に送り返す働きをする。また再帰反射体として、三角錐型のプリズムを複数敷きつめたようにシート状に加工したものも使用されている。このシート状の再帰反射体は縦長にして使用されることが多い。
【０００４】
上記移動体の現在位置の計測方法を図５により説明する。
移動体１の所定位置を中心として、平面的に回転する回転体から光線を発射して全周を走査し、所定の３ヵ所｛Ａ点（Ｘ1  ，Ｙ1  ）、Ｂ点（Ｘ2  ，Ｙ2  ）、Ｃ点（Ｘ3  ，Ｙ3  ）｝に配置された再帰反射体２からの反射光を入力したときの前記回転体の回転角度を検出することにより行われる。
【０００５】
図５において、ψは移動体１のＸ軸からの姿勢角度、Ｌ12はＡ点−Ｂ点間の距離、Ｌ13はＡ点−Ｃ点間の距離、Θ1  はＡ点を検出したときの回転角度、Θ2  はＢ点を検出したときの回転角度、Θ3  はＣ点を検出したときの回転角度、ε1はＡ点を原点としたＢ点のＸ軸からの角度、ε2  はＡ点を原点としたＢ点−Ｃ点間の角度である。
【０００６】
移動体１の位置（Ｘｖ，Ｙｖ）と姿勢角度ψは次の式（１）〜（10）により求められる。（詳細は、「システムと制御」第29巻第８号（1985）ｐ．553  〜560
参照。）
0003805099.tif 000002
上記位置計測のとき、検出した反射光が、再帰反射体２からの反射光であるか、窓や金属パイプなどの正反射体からの反射光（ノイズ）であるかどうかを識別する必要があり、そこで再帰反射体２を次のように設けて識別している。
▲１▼バーコード型配置方式
再帰反射体を複数、バーコード状に配置して識別する。
▲２▼バーコード貼り付け方式
再帰反射体の背面、前面にバーコードを貼り、識別する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記再帰反射体の構成による反射光の識別方法では、次のような問題があった。
▲１▼バーコード型配置方式
再帰反射体の設置サイズが大きくなり、また信号処理が複雑になるという問題があった。また現在位置の計測に必要な角度情報が不正確になる恐れがあった。さらにバーコードをなす再帰反射体の隙間に反射体が存在するような状態に偶然なったときには、バーコード自身が成り立たなくなるため、エラーが発生する恐れがあった。
▲２▼バーコード貼り付け方式
再帰反射体の大きさに制限があることから、距離が離れると貼り付けられたバーコードの識別ができなくなり、反射光の識別が不能となるという恐れがあった。
【０００８】
そこで、本発明は、正確で簡素で実用的な反射光識別方法とその装置、および反射光識別装置を使用した移動体の位置検出装置を提供することを目的としたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、請求項１記載の発明は、検出対象の反射体に対して光線を照射し、その反射光が再帰反射体からの反射光であるかどうかを識別する反射光識別方法であって、前記検出対象の反射体に対して角度の異なった複数の光線を照射し、前記複数の光線の反射光が少なくとも２以上受光されたとき、有効な受光を用いて前記再帰反射体からの反射光であると認識することを特徴とするものである。
【００１０】
上記方法により、検出対象の反射体に対して角度の異なった複数の光線を照射したとき、検出対象の反射体が再帰反射体であると、少なくとも２以上の光線の反射光はともに照射された光路に沿って戻り、これら光線の反射光が受光される。これに対して、検出対象の反射体が正反射体であると、１本の光線の反射光は照射された光路に沿って戻っても、他の光線の反射光は照射された光路に沿って戻ることはない。したがって、少なくとも２以上の光線の反射光が受光されたとき、前記再帰反射体からの反射光であると認識される。
【００１１】
また請求項２記載の発明は、検出対象の反射体に対して光線を照射し、その反射光が再帰反射体からの反射光であるかどうかを識別する反射光識別装置であって、前記検出対象の反射体に対して角度の異なった複数の光線を照射する光照射手段と、前記複数の光線の反射光を検出する光検出手段と、前記光検出手段により前記複数の光線の反射光が少なくとも２以上受光されたとき、有効な受光を用いて前記再帰反射体からの反射光であると認識する認識手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
上記構成により、検出対象の反射体に対して角度の異なった複数の光線を照射したとき、検出対象の反射体が再帰反射体であると、少なくとも２以上の光線の反射光はともに照射された光路に沿って戻り、こけら光線の反射光が受光される。これに対して、検出対象の反射体が正反射体であると、１本の光線の反射光は照射された光路に沿って戻っても、他の光線の反射光は照射された光路に沿って戻ることはない。したがって、光照射手段により照射された複数の光線の少なくとも２以上の反射光が、光検出手段により受光されたとき、認識手段により前記再帰反射体からの反射光であると認識される。
【００１３】
また請求項３記載の発明は、所定の領域内を移動する移動体の位置検出装置であって、前記領域の所定位置に、複数の再帰反射体を設け、
前記移動体に、前記回転しながら全周に渡って角度の異なった複数の光線を照射する光照射手段と、前記複数の光線の反射光を検出する光検出手段と、前記光照射手段の回転角度を検出する角度検出手段と、前記光検出手段により前記複数の光線の反射光が少なくとも２以上受光されたとき、有効な受光を用いて前記再帰反射体からの反射光であると認識する認識手段と、前記認識手段により、前記再帰反射体からの反射光であると認識されたとき、前記角度検出手段により検出される光照射手段の回転角度を記憶し、これら記憶した回転角度により、移動体の現在位置を計測する計測手段を設けた
ことを特徴とするものである。
【００１４】
上記構成により、光検出手段により少なくとも２以上の反射光を検出したとき、有効な受光を用いて再帰反射体からの反射光であると認識し、角度検出手段により検出される光照射手段の回転角度を記憶することによって、光照射手段の回転中心を中心とした各再帰反射体の配置角度が検出され、これら移動体を中心とした各再帰反射体の位置から移動体の現在位置が計測される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、移動体の周囲に、図５と同様に３個の再帰反射体が配置されているものとする。
【００１６】
図１は本発明の実施の形態における反射光識別方法を実現する誘導設備を搭載した移動体の要部構成図である。
フォークリフトなどの移動体１には、誘導設備として、レーザ光線を発生するレーザ光線発生手段と、レーザ光線を平面的に全周に渡って照射する回転ミラー手段と、反射体から反射されたレーザ光線を検出する光検出手段と、移動体１の位置検出手段が設けられている。
【００１７】
図１に示すように、上記レーザ光線発生手段は、レーザ光線を垂直上方へ照射する第１半導体レーザ11およびその駆動回路12と、垂直方向からわずかな角度を傾けて設置され、後述する反射ミラーに第１半導体レーザ11のレーザ光線が照射される地点へレーザ光線を照射する第２半導体レーザ13およびその駆動回路14から構成されている。
【００１８】
この構成により、第１半導体レーザ11から、後述するハーフミラーを通って垂直上方へ第１レーザ光線ａが照射され、第２半導体レーザ13からハーフミラーを通って斜め垂直上方へ第２レーザ光線ｂが照射される。この第２レーザ光線ｂは、反射ミラーの第１レーザ光線が照射される地点へ照射される。
【００１９】
また上記回転ミラー手段は、レーザ光線ａ，ｂの通路となる垂直な筒状の導管17と、この導管17が中心下方に接続され、リング状の軸受18上に載置された筒体19と、この筒体19内に４５度の傾きで配置された、導管17から導かれたレーザ光線ａ，ｂを反射して筒体19の側面に設けた窓部20へ導く反射ミラー21と、前記導管17を中心に嵌合して導管17を回転する第１プーリー22と、ＤＣモータ23およびその駆動回路24と、ＤＣモータ23の回転軸に直結された第２プーリー25と、この第２プーリー25の回転力を第１プーリー22へ伝達するベルト26から構成されている。
【００２０】
この構成により、ＤＣモータ23が駆動回路24により駆動されると、ＤＣモータ23の回転力は第２プーリー25、ベルト26、第１プーリー22を介して導管17へ伝達され、導管17が回転し、よって筒体19とともに反射ミラー21が回転し、導管17内に照射されたレーザ光線ａ，ｂは、反射ミラー21の回転により、導管19の中心位置を中心として移動体１の全周に照射される。
【００２１】
上記レーザ光線発生手段と回転ミラー手段により、光照射手段が形成される。また上記光検出手段は、半導体レーザ11，13の上方に反射ミラー21に対向して、４５度の傾きで配置されたハーフミラー31と、このハーフミラー31により反射され、第１半導体レーザ11より出射された光路に沿って戻ってきた第１レーザ光線ａの反射光を受光する第１受光素子32およびそのアンプ33と、ハーフミラー31により反射され、第２半導体レーザ13より出射された光路に沿って戻ってきた第２レーザ光線ｂの反射光を受光する第２受光素子34およびそのアンプ35から構成されている。
【００２２】
この構成により、反射ミラー21を介して導かれた第１レーザ光線ａの反射光と第２レーザ光線ｂの反射光は、それぞれハーフミラー31により反射されて第１受光素子32と第２受光素子34へ入射され、これらの第１受光素子32と第２受光素子34の受光信号はそれぞれアンプ33，35により増幅される。
【００２３】
また上記位置検出手段は、前記導管17に連結され、導管17の回転角度を検出するエンコーダ38と、このエンコーダ38から出力されるパルス信号を加算して移動体１の進行方向を０°とする反射ミラー21の回転角度（レーザ光線の照射角度）Θを計測するミラー回転角度検出器39と、コンピュータからなる演算処理部40から構成されている。
【００２４】
演算処理部40は、ミラー回転角度検出器32から出力されたミラー回転角度Θのデータ、および上記アンプ33，35によりそれぞれ増幅された第１受光素子32と第２受光素子34の受光信号を入力し、第１受光素子32により検出された反射光が、再帰反射体２からの反射光であるか、窓や金属パイプなどの正反射体からの反射光であるかどうかを識別し、再帰反射体２からの反射光であると認識すると、検出信号毎にミラー回転角度Θを記憶し、すなわち再帰反射体２の進行方向からの角度を記憶し、これら角度より現在位置を計測する。位置検出手段は、認識手段と計測手段を兼ねている。
【００２５】
上記演算処理部40における反射光の識別方法について詳細に説明する。なお、現在位置の計測方法は従来と同様であり、説明を省略する。
まず、反射ミラー21の向きが、半導体レーザ11，13の並びの向きと一致するとき、図２に示すように、レーザ光線ａ，ｂは上下方向に出射される。
【００２６】
図２（ａ）に示すように、レーザ光線を照射する反射ミラー21が、再帰反射体２に対向したとき、再帰反射体２は、入射した光線を正確に入射した方向に送り返す働きをすることから、受光素子32，34はともに光を検出する。これに対して、図２（ｂ）に示すように、レーザ光線を照射する反射ミラー21が、正反射体41に対向したとき、正反射体41は、入射角と垂線に対して同じ出射角で光線を反射する働きをすることから、第１受光素子32は光を検出し、第２受光素子34は光を検出しない。
【００２７】
そして、筒体19が回転して、反射ミラー21の向きが、半導体レーザ11，13の並びの向きと９０度異なると、図３に示すように、レーザ光線ａ，ｂは左右方向に出射される。
【００２８】
このときも同様に、レーザ光線を照射する反射ミラー21が、再帰反射体２に対向したとき、受光素子32，34はともに光を検出し、レーザ光線を照射する反射ミラー21が、正反射体41に対向したとき、第１受光素子32は光を検出し、第２受光素子34は光を検出しない。
【００２９】
したがって、演算処理部40はアンプ33，35を介して第１受光素子32の受光信号を入力したとき、第２受光素子34の受光信号が入力されているかを確認し、第２受光素子34の受光信号の入力を確認したとき、再帰反射体２の反射光を検出していると認識する。
【００３０】
上記誘導設備の構成により、移動体１よりレーザ光線ａ，ｂが移動体１の全周に渡って照射され、第１受光素子32の受光信号を入力したとき、第２受光素子34の受光信号が入力されているかが確認され、第２受光素子34の受光信号の入力が確認されたとき、再帰反射体２の反射光を検出していると認識され、このときの回転角度検出器31により検出されるミラー回転角度Θが記憶されることによって、移動体１を中心とした各再帰反射体２の配置角度が検出され、これら移動体１を中心とした各再帰反射体２の位置から移動体１の現在位置が計測される。移動体１は計測した現在位置に基づいて、予め設定されたルートに沿って移動する。
【００３１】
このように、再帰反射体２とその他のノイズ（窓、金属枠、パイプなどの正反射体41）を識別でき、よって外乱ノイズを除去できノイズによる位置の誤検出を防止できる。また誘導方法と組み合わせることにより、反射ノイズの影響を無くした、精度のよい正確な、そして安全な誘導を行うことができる。また、ハード的にノイズ除去が可能となり、演算処理部40における信号処理の負担を軽減することができる。
【００３２】
なお、本実施の形態では、２本のレーザ光線ａ，ｂを使用しているが、図４に示すように、第１半導体レーザ11を中心にして、平面的に第２半導体レーザ13とは９０度の位置に第３半導体レーザ13’を設け、この第３半導体レーザ13’用の受光素子を設け、３本のレーザ光線を使用して、反射体が再帰反射体かどうかを検出することができる。このとき、回転角度検出器39により検出できる筒体19の側面に設けた窓部20の向きにより、認識に使用する半導体レーザと受光素子の組を決めるようにすることができる。
【００３３】
図４では、移動体１から見て再帰反射体２の「左右」に近いところに正反射体41が存在したとき、偶然に両反射光を検出してしまうことを回避するために、窓部20の向きに応じて並びが一致した半導体レーザと受光素子の組を使用している（実際には、窓部20の向きが９０度換わる毎に半導体レーザと受光素子の組を換えることになる）。図４（ａ）では、窓部20の向きと並びが一致した半導体レーザ11と13を使用し、窓部20の向きが９０度回転した位置にあるときは、図４（ｂ）に示すように、窓部20の向きと並びが一致した半導体レーザ11と13’を使用している。このように、窓部20の向きに応じて並びが一致するとき、すなわち、反射ミラー21の向きが、半導体レーザの並びの向きと一致するとき、図２に示すように、上下方向に出射されるレーザ光線が使用される。したがって、移動体１から見て再帰反射体２の左右に近いところに正反射体41が存在したとき、偶然に両反射光を検出してしまうことを回避することができる。
【００３４】
また、移動体１から見て再帰反射体２の「上下」に近いところに正反射体41が存在するとき、偶然に両反射光を検出してしまうことを回避するために、窓部20の向きに応じて並びが９０度異なる半導体レーザと受光素子の組を使用すればよい。
【００３５】
このように、再帰反射体２の近いところに正反射体41があるとき、その位置に応じて、有効な受光を用いることにより（使用する半導体レーザと受光素子の組を選択することにより、あるいは使用しない半導体レーザと受光素子の組をオフとすることにより）、さらにノイズ（窓、金属枠、パイプなど）を除去することができ、識別精度を向上させることができる。
【００３６】
また３本に限らず、さらに角度を変えて照射する光線を増すこともできることはいうまでもない。
【００３７】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、検出対象の反射体に対して角度の異なった複数の光線を照射し、複数の光線の少なくとも２以上の反射光が受光されたかを確認することにより、再帰反射体からの反射光であるかどうかを認識でき、よってその他のノイズ（窓、金属枠、パイプなど）を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における反射光識別方法を実現する誘導設備を搭載した移動体の構成図である。
【図２】同反射光識別方法の説明図である。
【図３】同反射光識別方法の説明図である。
【図４】他の実施の形態における反射光識別方法を実現する誘導設備の説明図である。
【図５】レーザ誘導設備による位置測定の説明図である。
【符号の説明】
１    移動体
２    再帰反射体
11，13，13’    半導体レーザ
17    導管
19    筒体
20    窓部
21    反射ミラー
22，25    プーリー
23    ＤＣモータ
26    ベルト
31    ハーフミラー
32，34    受光素子
38    エンコーダ
39    回転角度検出器
40    演算処理部
ａ    第１レーザ光線
ｂ    第２レーザ光線
Ａ，Ｂ，Ｃ    再帰反射体の設置位置
【図１】
0003805099.tif 000003
【図２】
0003805099.tif 000004
【図３】
0003805099.tif 000005
【図４】
0003805099.tif 000006
【図５】
0003805099.tif 000007