位置検出センサ
【課題】検出素子数を増やさずに出力の高分解能化を図る。
【解決手段】位置検出センサ１は、実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５と、仮想出力算出部１１と、最端検出素子決定部１２と、検出信号生成部１３とを備える。実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５は、ガイドテープＧＴの幅方向に所定の間隔をあけて配置され、ガイドテープＧＴの磁束を検出する。仮想出力算出部１１は、実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５の出力結果に基づいて、隣り合う実装ヘッド間に配置される仮想ヘッドの出力を補間により算出する。最端検出素子決定部１２は、各実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５及び各仮想ヘッドのうち、出力が所定の閾値以上であって最端に位置する最端検出素子を決定する。検出信号生成部１３は、最端検出素子の位置に基づいてガイドテープＧＴの位置情報を示す位置検出信号を生成する。
【解決手段】位置検出センサ１は、実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５と、仮想出力算出部１１と、最端検出素子決定部１２と、検出信号生成部１３とを備える。実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５は、ガイドテープＧＴの幅方向に所定の間隔をあけて配置され、ガイドテープＧＴの磁束を検出する。仮想出力算出部１１は、実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５の出力結果に基づいて、隣り合う実装ヘッド間に配置される仮想ヘッドの出力を補間により算出する。最端検出素子決定部１２は、各実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５及び各仮想ヘッドのうち、出力が所定の閾値以上であって最端に位置する最端検出素子を決定する。検出信号生成部１３は、最端検出素子の位置に基づいてガイドテープＧＴの位置情報を示す位置検出信号を生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行路を走行する自立走行式無人車等に使用して好適な位置検出センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、床面に貼られた発磁体からなるガイドテープ（走行路）に沿って走行する自立走行式無人車が知られている。このような自立走行式無人車は、ガイドテープの幅方向における磁束密度分布に応じて、無人車の左右方向の位置を検出する位置検出センサを備えている。この位置検出センサとしては、例えば、特許文献１及び２に記載されているようなものがある。
【０００３】
特許文献１及び２に記載された位置検出センサは、ガイドテープの幅方向に所定の間隔をあけて配置される複数の磁気スイッチ（磁気検出素子）を備えている。そして、所定の閾値以上の出力を得る磁気スイッチを導通させ、そのうちの最左端及び最右端に位置する磁気スイッチを、それぞれガイドテープに対向する最左端及び最右端に位置する磁気スイッチとする。
【０００４】
具体的に説明すると、特許文献１に記載された位置検出センサは、右分岐出力抵抗群と、左分岐出力抵抗群を有している。右分岐出力抵抗群は、複数の磁気スイッチの出力端を右端から左端に亘って抵抗を介して互いに直列接続し、左分岐出力抵抗群は、複数の磁気スイッチの出力端を左端から右端に亘って抵抗を介して互いに直列接続する。そして、右分岐出力抵抗群または左分岐出力抵抗群からガイドテープに対する無人車の左右方向の位置を示す電圧信号がそれぞれ出力されるようになっている。
【０００５】
また、特許文献２に記載された位置検出センサは、最左端の磁気スイッチを示す左端情報と、最右端の磁気スイッチを示す右端情報と、両者間の中心位置を示す第１のオフセット情報を生成する。そして、左端情報、右端情報、第１のオフセット情報及び固定値である第２のオフセット情報を用いて、ガイドテープに対する無人車の左右方向の位置を示す電圧信号を生成して出力するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−４１３８４号公報
【特許文献２】特開平１０−１７０２４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１及び２記載された位置検出センサでは、磁気スイッチ数に応じた分解能の出力しか得られなかった。そのため、磁気スイッチ数を少なくして隣り合う磁気スイッチ間の間隔を広くすると、得られる出力で許容される無人車の左右方向への変位量が大きくなってしまう。その結果、無人車の蛇行が多くなり、その蛇行により無人車が軌道から外れる可能性があった。
【０００８】
無人車の左右方向の位置を高精度に制御して蛇行を少なくするには、磁気スイッチ数を増やして隣り合う磁気スイッチ間の間隔を狭めればよい。しかしながら、磁気スイッチ数を増やすと、消費電力が増加すると共に、駆動回路等も増加することになりコストアップとなる。また、磁気スイッチ数を増やして隣り合う磁気スイッチ間の間隔を狭めることは、磁気スイッチの物理的な大きさによって制限されるという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような従来技術の実状に鑑みてなされたものであり、検出素子数を増やさずに出力の高分解能化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した目的を達成するため、本発明の位置検出センサは、少なくとも３つ以上の実装検出素子と、仮想出力算出部と、最端検出素子決定部と、検出信号生成部とを備える。少なくとも３つ以上の実装検出素子は、走行路の幅方向に所定の間隔をあけて配置され、走行路を検出する。仮想出力算出部は、実装検出素子の出力結果に基づいて、隣り合う実装検出素子間に配置される仮想検出素子の出力を補間により算出する。最端検出素子決定部は、各実装検出素子及び各仮想検出素子のうち、出力が所定の閾値以上であって最端に位置する最端検出素子を決定する。検出信号生成部は、最端検出素子の位置に基づいて走行路の位置情報を示す位置検出信号を生成する。
【００１１】
このように構成した本発明の位置検出センサでは、隣り合う実装検出素子間に配置される仮想検出素子の出力を仮想出力算出部によって算出する。つまり、隣り合う実装検出素子間に仮想の検出素子を設ける。そして、実装検出素子と仮想検出素子の中から最端検出素子を決定し、その最端検出素子の位置に基づいて位置検出信号を生成する。そのため、実装検出素子数を増やさなくても、走行路の位置情報を示す出力（位置検出信号）の分解能を高めることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の位置検出センサによれば、実装する検出素子数を増やさずに出力を高分解能化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の位置検出センサの一実施の形態を示す構成図である。
【図２】走行路の磁束密度分布の一例を示す説明図である。
【図３】本発明の位置検出センサの一実施の形態に係る各実装検出素子の出力の一例を示す説明図である。
【図４】本発明の位置検出センサの一実施の形態に係る各実装検出素子の出力に基づいて生成されるオンオフのビットパターンの一例を示す説明図である。
【図５】本発明の位置検出センサの一実施の形態に係る補間の一例を説明するグラフである。
【図６】本発明の位置検出センサの一実施の形態に係る各実装検出素子及び仮想検出素子の出力に基づいて生成されるオンオフのビットパターンの第１の例を示す説明図である。
【図７】本発明の位置検出センサの一実施の形態を備える無人車と、走行路の一例を示す平面図である。
【図８】図８Ａ，図８Ｂは、本発明の位置検出センサの一実施の形態に係る各実装検出素子及び仮想検出素子の出力に基づいて生成されるオンオフのビットパターンの第２及び第３の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の位置検出センサを実施するための形態について、図１〜図９を参照して説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。
【００１５】
［位置検出センサの構成］
まず、本発明の位置検出センサの一実施の形態の構成について、図１及び図２を参照して説明する。
図１は、本発明の位置検出センサの一実施の形態を示す構成図である。図２は、走行路（ガイドテープ）の磁束密度分布の一例を示す説明図である。
【００１６】
位置検出センサ１は、磁性体からなるガイドテープＧＴ（走行路）に沿って進行する自立走行式無人車等に備えられ、ガイドテープＧＴの位置を検出するものである。この位置検出センサ１は、複数の実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５と、複数のアナログ−デジタル変換器２と、制御回路３と、モード切替入力端子４Ａ，４Ｂと、デジタル−アナログ変換器５と、出力端子６を備えている。
以下、アナログ−デジタル変換器２を「Ａ／Ｄ変換器２」と略し、デジタル−アナログ変換器５を「Ｄ／Ａ変換器５」と略す。
【００１７】
複数の実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５は、実装検出素子の一具体例を示す磁気検出素子である。これら実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５は、ガイドテープＧＴの幅方向に所定の間隔をあけて配置されている。本実施の形態では、進行方向の左端に実装ヘッドＨ１を配置し、右端に実装ヘッドＨ１５を配置している。そして、実装ヘッドＨ１から実装ヘッドＨ１５までの距離は、ガイドテープＧＴの幅よりも長くなっている。
【００１８】
実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５は、ガイドテープＧＴと対向し、ガイドテープＧＴの磁束密度に比例したアナログ電圧を出力する。つまり、各実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５は、それぞれが配置された場所でガイドテープＧＴの幅方向の磁束密度分布（図２参照）に応じたアナログ電圧を出力する。なお、本実施の形態では、ガイドテープＧＴのＮ極が実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５に対向する。これら実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５としては、例えば、可飽和コイル、ホール素子、ＭＲ素子等を挙げることができる。
【００１９】
複数のＡ／Ｄ変換器２は、複数の実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５に対応して設けられている。これらＡ／Ｄ変換器２には、実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５から出力されたアナログ電圧がそれぞれ入力される。各Ａ／Ｄ変換器２は、供給されたアナログ電圧をデジタル信号に変換して制御回路３へ出力する。
【００２０】
制御回路３は、例えば、マイクロコンピュータである。この制御回路３は、仮想出力算出部１１と、最端検出素子決定部１２と、検出信号生成部１３とを有している。仮想出力算出部１１は、複数のＡ／Ｄ変換器２から出力された各デジタル信号に基づいて、隣り合う実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５間に配置される仮想ヘッドＶＨａ１〜ＶＨａ３（図５参照）の出力を補間により算出する。
【００２１】
最端検出素子決定部１２は、各実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５及び各仮想ヘッドＶＨａ１〜ＶＨａ３のうち、出力が所定の閾値ｔ（図４参照）以上であって最端に位置する最端検出素子を決定する。検出信号生成部１３は、最端検出素子の位置に基づいてガイドテープＧＴの位置情報を示す位置検出信号を生成する。仮想出力算出部１１、最端検出素子決定部１２及び検出信号生成部１３の詳しい処理内容については、後で説明する。
【００２２】
モード切替入力端子４Ａ，４Ｂは、それぞれ制御回路３の検出信号生成部１３に接続されている。これらモード切替入力端子４Ａ，４Ｂを介して、左分岐モード、右分岐モード及び直進モードのいずれかのモードを選択するための指令信号が制御回路３に入力される。具体的には、モード切替入力端子４Ａにハイ信号が送信され、モード切替入力端子４Ｂにロー信号が送信されると、左分岐モードが選択される。左分岐モードでは、無人車２１（図７参照）をガイドテープＧＴの分岐路上で位置制御して左方向の分岐路に進入させるための位置検出信号が演算される。
【００２３】
また、モード切替入力端子４Ａにロー信号が送信され、モード切替入力端子４Ｂにハイ信号が送信されると、右分岐モードが選択される。右分岐モードでは、無人車２１をガイドテープＧＴの分岐路上で位置制御して右方向の分岐路に進入させるための位置検出信号が演算される。そして、モード切替入力端子４Ａ，４Ｂにロー信号が送信されると、直進モードが選択される。直進モードでは、無人車２１を直進路上で制御して走行させるための位置検出信号が演算される。
【００２４】
Ｄ／Ａ変換器５は、制御回路３から供給された位置検出信号をステップ状のアナログ電圧に変換し、出力端子６を介して出力する。このステップ状のアナログ電圧は、ガイドテープＧＴに対する変位量に応じて段階的に値が変化するものであり、無人車２１の駆動制御部（不図示）に入力される。
【００２５】
［制御回路の処理内容］
次に、制御回路３の処理内容について説明する。
図３は、実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５の出力の一例を示す説明図である。図４は、各実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５の出力に基づいて生成される実装ビットパターンの一例を示す説明図である。
【００２６】
まず、制御回路３の仮想出力算出部１１によって行われる処理について説明する。
仮想出力算出部１１は、複数のＡ／Ｄ変換器２から出力された各デジタル信号により、各実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５の出力情報を得る（図３参照）。そして、仮想出力算出部１１は、各実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５の出力に基づいて、実装ビットパターン情報を生成する（図４参照）。
【００２７】
具体的には、各実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５の出力と予め設定された閾値ｔとを比較し、閾値ｔ以上の値を出力した実装ヘッドをオンのビット（例えば「１」）に置き換え、閾値ｔよりも小さい値を出力した実装ヘッドをオフのビット（例えば「０」）に置き換える。なお、閾値ｔは、ガイドテープＧＴと実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５との間の距離と、ガイドテープＧＴの幅及び磁界の大きさに基づいて設定される。
【００２８】
次に、仮想出力算出部１１は、ビット列を左端から右端へ走査して、オフからオンに変化する２つの実装ヘッドを抽出する。図４に示す例では、実装ヘッドＨ４，Ｈ５がオフからオンに変化する２つの実装ヘッドとなる。続いて、仮想出力算出部１１は、隣り合う実装ヘッドＨ４，Ｈ５間に、仮想ヘッド（仮想検出素子）を等間隔に配置し、その仮想ヘッドの出力を補間により算出する。
【００２９】
仮想ヘッドとは、隣り合う実装ヘッド間に仮想的に配置されるヘッドであり、その出力は、実装ヘッドの出力値を用いた補間により算出される。なお、隣り合う実装ヘッド間に配置する仮想ヘッドは少なくとも１つあればよい。
【００３０】
図５は、仮想出力算出部１１によって行われる補間の一例を説明するグラフである。
本実施の形態では、仮想出力算出部１１が直線補間によって３つの仮想ヘッドＶＨａ１〜ＶＨａ３の出力を算出する。つまり、隣り合う実装ヘッドＨ４，Ｈ５の出力の差を等分割し、その値を用いて３つの仮想ヘッドＶＨａ１〜ＶＨａ３の出力を算出する。
【００３１】
例えば、実装ヘッド間に配置される仮想ヘッド数をｎとし、算出する仮想ヘッドの位置番号をＶＨＮとすると共に、オンの実装ヘッドの出力をＨon、オフの実装ヘッドの出力をＨoffとする。その場合、各仮想ヘッドＶＨａ１〜ＶＨａ３の出力ＶＨｄは、次式により算出される。
ＶＨｄ＝（Ｈon−Ｈoff）／（ｎ＋１）×ＶＨＮ＋Ｈoff
【００３２】
図５に示す例において、例えば、実装ヘッドＨ５の出力（Ｈon）が６Ｖ、実装ヘッドＨ４の出力（Ｈoff）が４Ｖのとき、仮想ヘッドＶＨａ１の出力（ＶＨｄ）は、４．５Ｖになる。
ＶＨｄ＝（Ｈon−Ｈoff）／（ｎ＋１）×ＶＨＮ＋Ｈoff
＝（６−４）／（３＋１）×１＋４
＝４．５
なお、図５に示す例では、仮想ヘッドＶＨａ２，ＶＨａ３と実装ヘッドＨ５の出力が閾値ｔ以上になる。
【００３３】
また、仮想出力算出部１１は、ビット列を右端から左端へ走査して、オフからオンに変化する２つの実装ヘッドを抽出する。図４に示す例では、実装ヘッドＨ１１，Ｈ１２がオフからオンに変化する２つの実装ヘッドとなる。なお、ビット列を左端から右端へ走査して、オンからオフに変化する２つの実装ヘッドを抽出してもよい。
【００３４】
続いて、仮想出力算出部１１は、隣り合う実装ヘッドＨ１１，Ｈ１２間に仮想ヘッドＶＨｂ１〜ＶＨｂ３を配置し、これら仮想ヘッドＶＨｂ１〜ＶＨｂ３の出力を補間により算出する。このとき、各仮想ヘッドＶＨｂ１〜ＶＨｂ３の出力ＶＨｄは、次式により算出される。
ＶＨｄ＝（Ｈoff−Ｈon）／（ｎ＋１）×ＶＨＮ＋Ｈon
【００３５】
その後、仮想出力算出部１１は、各実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５の出力情報と各仮想ヘッドの出力情報を最端検出素子決定部１２（図１参照）へ送る。なお、仮想出力算出部１１は、実装ヘッド間に配置される全ての仮想ヘッドの出力を算出し、その情報を最端検出素子決定部１２へ送るようにしてもよい。
【００３６】
次に、最端検出素子決定部１２によって行われる処理について説明する。
最端検出素子決定部１２は、各実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５の出力と各仮想ヘッドの出力に基づいて、位置検出用ビットパターン情報を生成する（図６参照）。具体的には、各実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５及び各仮想ヘッドの出力と予め設定された閾値ｔとを比較し、閾値ｔ以上の出力であるヘッドをオンのビットに置き換え、閾値ｔよりも小さい出力であるヘッドをオフのビットに置き換える。
【００３７】
図６は、実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５と仮想ヘッドの出力に基づいて生成される検出用ビットパターンの第１の例を示す説明図である。
位置検出用ビットパターン情報は、実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５と、隣り合う実装ヘッド間にそれぞれ配置された仮想ヘッドに対応したビット数になる。
【００３８】
なお、仮想出力算出部１１から仮想ヘッドＶＨａ１〜ＶＨａ３，ＶＨｂ１〜ＶＨｂ３の出力情報のみが送られる場合は、閾値ｔ以上の出力である実装ヘッド間に配置される仮想ヘッドを自動的にオンに置き換える。そして、閾値ｔより小さい実装ヘッド間に配置される仮想ヘッドを自動的にオフに置き換える。本例では、実装ヘッド間に３つの仮想ヘッドを配置するようにしたため、位置検出用ビットパターン情報は、５７ビットのビット列となる。
【００３９】
次に、最端検出素子決定部１２は、位置検出用ビットパターン情報のビット列を左端から右端へ走査して、最初にオンに変化する最左端検出ヘッド（最左端検出素子）を抽出する。そして、位置検出用ビットパターン情報のビット列を右端から左端へ走査して、最初にオンに変化する最右端検出ヘッド（最右端検出素子）を抽出する。図６に示す例では、最左端検出ヘッドとして仮想ヘッドＶＨａ２が抽出され、最右端検出ヘッドとして仮想ヘッドＶＨｂ２が抽出される。
【００４０】
次に、最端検出素子決定部１２は、最左端検出ヘッドを示す情報と最右端検出ヘッドを示す情報を検出信号生成部１３へ送る。これら最左端検出ヘッド及び最右端検出ヘッドを示す情報は、実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５と仮想検出ヘッドに対してＨ１から順番に付されたビット番号になっている。つまり、実装ヘッドＨ１のビット番号は、「１」になり、実装ヘッドＨ１５のビット番号は「５７」になる。本例では、最左端検出ヘッドである仮想ヘッドＶＨａ２のビット番号が「１５」になり、最右端検出ヘッドである仮想ヘッドＶＨｂ２のビット番号が「４３」になる。
【００４１】
次に、検出信号生成部１３によって行われる処理について説明する。
検出信号生成部１３は、最端検出素子決定部１２から供給されたビット番号に基づいて、左分岐モード、右分岐モード及び直進モードに対応した位置データを演算する。演算した位置データは、その後、位置検出信号に変換される。
【００４２】
まず、左分岐モードに対応した位置データの演算について説明する。
左分岐モードでは、ガイドテープＧＴの左端部分のみに注目する。つまり、検出信号生成部１３は、最左端検出ヘッドの情報（ビット番号）に基づいて位置データを演算する。このとき、ガイドテープＧＴの中心位置を示す位置データにするために、最左端検出ヘッドのビット番号にオフセット値が加えられる。
【００４３】
オフセット値は、ガイドテープＧＴの幅の１／２の値に設定される。つまり、ヘッド列の中心がガイドテープの幅方向の中心に一致しているときに、オンになるビット数の１／２の値に設定される（図６参照）。したがって、ヘッド列の中心とガイドテープＧＴの幅方向の中心が一致していると、位置データは、オンとなったビットのうちの中心のビットに付されたビット番号と等しい値になる。例えば、最左端検出ヘッドのビット番号をＬｎとして、オフセット値をＬｏとすると、左分岐モードの位置データＬｄは、次式から算出される。
Ｌｄ＝Ｌｎ＋Ｌｏ・・・（１）
【００４４】
図６に示す例では、ヘッド列の中心（Ｈ８）とガイドテープＧＴの幅方向の中心が一致している。そして、最左端検出ヘッドのビット番号が「１５」であり、最右端検出ヘッドのビット番号が「４３」である。そのため、オンになっているビットは合計で２８ビットになり、その１／２である１４ビットがオフセット値となる。したがって、位置データＬｄは、「２９」になり、ビット番号の中心の値となる。
Ｌｄ＝１５＋１４
＝２９
【００４５】
次に、右分岐モードに対応した位置データの演算について説明する。
右分岐モードでは、ガイドテープＧＴの右端部分のみに注目する。つまり、検出信号生成部１３は、最右端検出ヘッドの情報（ビット番号）に基づいて位置データを演算する。このとき、ガイドテープＧＴの中心位置を示す位置データにするために、最右端検出ヘッドのビット番号からオフセット値が減算される。
【００４６】
オフセット値については、左分岐モードと同じであるため、説明を省略する。右分岐モードにおいても、ヘッド列の中心とガイドテープＧＴの幅方向の中心が一致していると、位置データは、オンとなったビットのうちの中心のビットに付されたビット番号と等しい値になる。例えば、最右端検出ヘッドのビット番号をＲｎとして、オフセット値をＲｏ（Ｒｏ＝Ｌｏ）とすると、右分岐モードの位置データＲｄは、次式から算出される。
Ｒｄ＝Ｒｎ−Ｒｏ・・・（２）
【００４７】
図６に示す例では、ヘッド列の中心（Ｈ８）とガイドテープＧＴの幅方向の中心が一致しており、最右端検出ヘッドのビット番号が「４３」である。したがって、位置データＲｄは、「２９」になり、ビット番号の中心の値となる。
Ｒｄ＝４３−１４
＝２９
【００４８】
図７は、位置検出センサ１を備える無人車２１と、走行路であるガイドテープＧＴの一例を示す平面図である。
図７に示すように、ガイドテープＧＴは、直進路３１と、この直進路３１に連続する左分岐路３２及び右分岐路３３を有している。直進路３１は、床面に設けられた鉄板Ｉ上を略垂直に横断している。このように、ガイドテープＧＴが鉄板Ｉを横断する場合には、鉄板Ｉに起因して、あたかもガイドテープＧＴの幅が広がったように磁束密度分布が広がる。
【００４９】
鉄板Ｉから離れた場所では、図６に示すように、最左端検出ヘッドのビット番号が「１５」になり、最右端検出ヘッドのビット番号が「４３」になるとする。ところが、鉄板Ｉ上では、磁束密度分布が広がるため、例えば、最左端検出ヘッドのビット番号が「１３」になり、最右端検出ヘッドのビット番号が「４５」になる。
【００５０】
このとき、左分岐モードにおける位置データＬｄは、（１）の式から「２７」になる。
Ｌｄ＝Ｌｎ＋Ｌｏ
＝１３＋１４
＝２７
実際には、位置検出センサ１（無人車２１）が左右方向に変位したわけではないので、正しい位置データＬｄは、「２９」である。ところが、（１）の式で算出すると、位置データＬｄが「２７」になるため、ガイドテープＧＴに対する位置が誤検出されてしまう。つまり、検出した位置は、実際の位置よりも右側にずれてしまう。そして、無人車２１は、誤検出された位置に基づいて駆動制御を行うことになり、ガイドテープＧＴの幅方向の中心よりも左側に変位した走行軌跡Ｌｅを走行してしまう。
【００５１】
一方、右分岐モードにおける位置データＲｄは、（２）の式から「３１」になる。
Ｒｄ＝Ｒｎ−Ｒｏ
＝４５−１４
＝３１
その結果、右分岐モードにした場合は、検出した位置が実際の位置よりも左側にずれてしまう。そして、無人車２１は、誤検出された位置に基づいて駆動制御を行うことになり、ガイドテープＧＴの幅方向の中心よりも右側に変位した走行軌跡Ｒｅを走行してしまう。そこで、以下に述べる本実施の形態の直進モードでは、上述したような誤検出を回避するようになっている。
【００５２】
次に、直進モードに対応した位置データの演算について説明する。
直進モードでは、ガイドテープＧＴの両端部分に着目する。つまり、検出信号生成部１３は、最左端検出ヘッドのビット番号Ｌｎに、最右端検出ヘッドのビット番号Ｒｎを加えて１／２にすることにより位置データを生成する。したがって、直進モードの位置データＳｄは、次式から算出される。
Ｓｄ＝（Ｌｎ＋Ｒｎ）／２ ・・・（３）
【００５３】
すなわち、直進モードの位置データは、左分岐モードの位置データＬｄと、右分岐モードの位置データＲｄを平均化したものになる。したがって、直進モードの位置データは、オンとなったビットのうちの中心の位置を示すようになっている。
【００５４】
図８Ａは、実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５と仮想ヘッドの出力に基づいて生成される検出用ビットパターンの第２の例を示す説明図である。
図８Ａに示す例では、最左端検出ヘッドのビット番号Ｌｎが「３０」になり、最右端検出ヘッドのビット番号Ｒｎが「３６」になっている。したがって、オンとなるビット数は、７個になる。
【００５５】
このとき、直進モードの位置データＳｄは、（２）の式から「３３」になる。
Ｓｄ＝（Ｌｎ＋Ｒｎ）／２
＝（３０＋３６）／２
＝３３
【００５６】
図８Ｂは、実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５と仮想ヘッドの出力に基づいて生成される検出用ビットパターンの第３の例を示す説明図である。
図８Ｂに示す例では、最左端検出ヘッドのビット番号Ｌｎが「１２」になり、最右端検出ヘッドのビット番号Ｒｎが「１９」になっている。したがって、オンとなるビット数は、８個になる。
【００５７】
このとき、直進モードの位置データＳｄは、（２）の式から「１５．５」になる。
Ｓｄ＝（Ｌｎ＋Ｒｎ）／２
＝（１２＋１９）／２
＝１５．５
【００５８】
このように、磁束密度分布が広がったり狭まったりしても、直進モードの位置データＳｄは、オンとなったビットのうちの中心の位置、つまり、ガイドテープＧＴの幅方向の中心を示すようになっている。したがって、ガイドテープＧＴに対する位置が誤検出されることを防止することができ、常に正確な位置検出を行うことができる。
【００５９】
検出信号生成部１３は、テーブル変換やオフセットを加算することにより、演算した位置データを位置検出信号に変換し、Ｄ／Ａ変換器５に送信する。Ｄ／Ａ変換器５は、位置検出信号をステップ状のアナログ電圧に変換し、出力端子６を介して無人車２１の駆動制御部へ出力する。
【００６０】
本実施の形態の位置検出センサ１によれば、隣り合う実装ヘッド間に配置される仮想ヘッドの出力を仮想出力算出部１１によって算出する。つまり、隣り合う実装ヘッド間に実際には存在しない仮想ヘッドを設ける。そして、最端検出素子決定部１２によって全ての実装ヘッドと仮想ヘッドの中から最左端検出ヘッド及び最右端検出ヘッドを決定する。その後、最左端検出ヘッド及び最右端検出ヘッドのビット番号（位置）に基づいてガイドテープＧＴの位置情報を示す位置検出信号を生成する。
【００６１】
その結果、実装ヘッドを増やさなくても、出力（位置検出信号）の分解能を高めることができ、無人車２１を高精度に制御することができる。また、実装ヘッドを削減することもでき、低消費電力化、ローコスト化を図ることができる。
【００６２】
本実施の形態の位置検出センサ１によれば、仮想ヘッドの出力を直線補間（線形補間）により算出する。そのため、簡単な演算で仮想ヘッドの出力を得ることができ、仮想ヘッドの出力を演算するためのプログラムを簡単なものにすることができる。
【００６３】
以上、本発明の位置検出センサの実施の形態について、その作用効果も含めて説明した。しかしながら、本発明の位置検出センサは、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。
【００６４】
例えば、上述した実施の形態では、仮想出力算出部１１、最端検出素子決定部１２及び検出信号生成部１３をソフトウエアによって実現したが、本発明に係る仮想出力算出部、最端検出素子決定部及び検出信号生成部は、ハードウエアによって実現することもできる。
【００６５】
また、上述した実施の形態では、１５個の実装ヘッド（実装検出素子）を設ける構成としたが、本発明の位置検出装置としては、少なくとも３つ以上の実装ヘッドを設ければよい。また、上述した実施の形態では、仮想ヘッドの出力を直線補間により算出したが、仮想ヘッドの出力としては、多項式補間、スプライン補間、ラグランジュ補間などその他の補間方法により算出することができる。
【００６６】
また、上述した実施の形態では、実装ヘッド（実装検出素子）として磁気検出素子を用いる構成とした。しかしながら、本発明に係る実装検出素子としては、光検出素子、温度検出素子など走行路の構成に対応し、走行路を検出することができるその他の検出素子を採用することができる。
【００６７】
また、上述した実施の形態では、検出信号生成部１３は、最左端検出ヘッド及び最右端検出ヘッドのビット番号に基づいて位置検出信号を生成した。しかしながら、本発明に係る検出信号生成部としては、最端検出素子決定部１２によって生成した位置検出用ビットパターン情報をパラレル信号に変換することにより位置検出信号を生成するものであってもよい。その場合には、無人車２１の駆動制御部が、位置検出用ビットパターン情報に基づいて無人車２１の左右方向の位置を制御する。
【符号の説明】
【００６８】
１…位置検出センサ、 ２…アナログ−デジタル変換器（アナログ−デジタル変換手段）、 ３…制御回路、 ４Ａ，４Ｂ…モード切替入力端子、 ５…デジタル−アナログ変換器（デジタル−アナログ変換手段）、 ６…出力端子、 １１…仮想出力算出部、 １２…最端検出素子決定部、 １３…検出信号生成部、 ２１…無人車、 ３１…直進路、 ３２…左分岐路、 ３３…右分岐路、 ＧＴ…ガイドテープ、 Ｈ１〜Ｈ１５…実装ヘッド（実装検出素子）、 ＶＨａ１〜ＶＨａ３， ＶＨｂ１〜ＶＨｂ３…仮想ヘッド、 ｔ…閾値
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行路を走行する自立走行式無人車等に使用して好適な位置検出センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、床面に貼られた発磁体からなるガイドテープ（走行路）に沿って走行する自立走行式無人車が知られている。このような自立走行式無人車は、ガイドテープの幅方向における磁束密度分布に応じて、無人車の左右方向の位置を検出する位置検出センサを備えている。この位置検出センサとしては、例えば、特許文献１及び２に記載されているようなものがある。
【０００３】
特許文献１及び２に記載された位置検出センサは、ガイドテープの幅方向に所定の間隔をあけて配置される複数の磁気スイッチ（磁気検出素子）を備えている。そして、所定の閾値以上の出力を得る磁気スイッチを導通させ、そのうちの最左端及び最右端に位置する磁気スイッチを、それぞれガイドテープに対向する最左端及び最右端に位置する磁気スイッチとする。
【０００４】
具体的に説明すると、特許文献１に記載された位置検出センサは、右分岐出力抵抗群と、左分岐出力抵抗群を有している。右分岐出力抵抗群は、複数の磁気スイッチの出力端を右端から左端に亘って抵抗を介して互いに直列接続し、左分岐出力抵抗群は、複数の磁気スイッチの出力端を左端から右端に亘って抵抗を介して互いに直列接続する。そして、右分岐出力抵抗群または左分岐出力抵抗群からガイドテープに対する無人車の左右方向の位置を示す電圧信号がそれぞれ出力されるようになっている。
【０００５】
また、特許文献２に記載された位置検出センサは、最左端の磁気スイッチを示す左端情報と、最右端の磁気スイッチを示す右端情報と、両者間の中心位置を示す第１のオフセット情報を生成する。そして、左端情報、右端情報、第１のオフセット情報及び固定値である第２のオフセット情報を用いて、ガイドテープに対する無人車の左右方向の位置を示す電圧信号を生成して出力するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−４１３８４号公報
【特許文献２】特開平１０−１７０２４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１及び２記載された位置検出センサでは、磁気スイッチ数に応じた分解能の出力しか得られなかった。そのため、磁気スイッチ数を少なくして隣り合う磁気スイッチ間の間隔を広くすると、得られる出力で許容される無人車の左右方向への変位量が大きくなってしまう。その結果、無人車の蛇行が多くなり、その蛇行により無人車が軌道から外れる可能性があった。
【０００８】
無人車の左右方向の位置を高精度に制御して蛇行を少なくするには、磁気スイッチ数を増やして隣り合う磁気スイッチ間の間隔を狭めればよい。しかしながら、磁気スイッチ数を増やすと、消費電力が増加すると共に、駆動回路等も増加することになりコストアップとなる。また、磁気スイッチ数を増やして隣り合う磁気スイッチ間の間隔を狭めることは、磁気スイッチの物理的な大きさによって制限されるという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような従来技術の実状に鑑みてなされたものであり、検出素子数を増やさずに出力の高分解能化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した目的を達成するため、本発明の位置検出センサは、少なくとも３つ以上の実装検出素子と、仮想出力算出部と、最端検出素子決定部と、検出信号生成部とを備える。少なくとも３つ以上の実装検出素子は、走行路の幅方向に所定の間隔をあけて配置され、走行路を検出する。仮想出力算出部は、実装検出素子の出力結果に基づいて、隣り合う実装検出素子間に配置される仮想検出素子の出力を補間により算出する。最端検出素子決定部は、各実装検出素子及び各仮想検出素子のうち、出力が所定の閾値以上であって最端に位置する最端検出素子を決定する。検出信号生成部は、最端検出素子の位置に基づいて走行路の位置情報を示す位置検出信号を生成する。
【００１１】
このように構成した本発明の位置検出センサでは、隣り合う実装検出素子間に配置される仮想検出素子の出力を仮想出力算出部によって算出する。つまり、隣り合う実装検出素子間に仮想の検出素子を設ける。そして、実装検出素子と仮想検出素子の中から最端検出素子を決定し、その最端検出素子の位置に基づいて位置検出信号を生成する。そのため、実装検出素子数を増やさなくても、走行路の位置情報を示す出力（位置検出信号）の分解能を高めることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の位置検出センサによれば、実装する検出素子数を増やさずに出力を高分解能化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の位置検出センサの一実施の形態を示す構成図である。
【図２】走行路の磁束密度分布の一例を示す説明図である。
【図３】本発明の位置検出センサの一実施の形態に係る各実装検出素子の出力の一例を示す説明図である。
【図４】本発明の位置検出センサの一実施の形態に係る各実装検出素子の出力に基づいて生成されるオンオフのビットパターンの一例を示す説明図である。
【図５】本発明の位置検出センサの一実施の形態に係る補間の一例を説明するグラフである。
【図６】本発明の位置検出センサの一実施の形態に係る各実装検出素子及び仮想検出素子の出力に基づいて生成されるオンオフのビットパターンの第１の例を示す説明図である。
【図７】本発明の位置検出センサの一実施の形態を備える無人車と、走行路の一例を示す平面図である。
【図８】図８Ａ，図８Ｂは、本発明の位置検出センサの一実施の形態に係る各実装検出素子及び仮想検出素子の出力に基づいて生成されるオンオフのビットパターンの第２及び第３の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の位置検出センサを実施するための形態について、図１〜図９を参照して説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。
【００１５】
［位置検出センサの構成］
まず、本発明の位置検出センサの一実施の形態の構成について、図１及び図２を参照して説明する。
図１は、本発明の位置検出センサの一実施の形態を示す構成図である。図２は、走行路（ガイドテープ）の磁束密度分布の一例を示す説明図である。
【００１６】
位置検出センサ１は、磁性体からなるガイドテープＧＴ（走行路）に沿って進行する自立走行式無人車等に備えられ、ガイドテープＧＴの位置を検出するものである。この位置検出センサ１は、複数の実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５と、複数のアナログ−デジタル変換器２と、制御回路３と、モード切替入力端子４Ａ，４Ｂと、デジタル−アナログ変換器５と、出力端子６を備えている。
以下、アナログ−デジタル変換器２を「Ａ／Ｄ変換器２」と略し、デジタル−アナログ変換器５を「Ｄ／Ａ変換器５」と略す。
【００１７】
複数の実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５は、実装検出素子の一具体例を示す磁気検出素子である。これら実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５は、ガイドテープＧＴの幅方向に所定の間隔をあけて配置されている。本実施の形態では、進行方向の左端に実装ヘッドＨ１を配置し、右端に実装ヘッドＨ１５を配置している。そして、実装ヘッドＨ１から実装ヘッドＨ１５までの距離は、ガイドテープＧＴの幅よりも長くなっている。
【００１８】
実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５は、ガイドテープＧＴと対向し、ガイドテープＧＴの磁束密度に比例したアナログ電圧を出力する。つまり、各実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５は、それぞれが配置された場所でガイドテープＧＴの幅方向の磁束密度分布（図２参照）に応じたアナログ電圧を出力する。なお、本実施の形態では、ガイドテープＧＴのＮ極が実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５に対向する。これら実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５としては、例えば、可飽和コイル、ホール素子、ＭＲ素子等を挙げることができる。
【００１９】
複数のＡ／Ｄ変換器２は、複数の実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５に対応して設けられている。これらＡ／Ｄ変換器２には、実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５から出力されたアナログ電圧がそれぞれ入力される。各Ａ／Ｄ変換器２は、供給されたアナログ電圧をデジタル信号に変換して制御回路３へ出力する。
【００２０】
制御回路３は、例えば、マイクロコンピュータである。この制御回路３は、仮想出力算出部１１と、最端検出素子決定部１２と、検出信号生成部１３とを有している。仮想出力算出部１１は、複数のＡ／Ｄ変換器２から出力された各デジタル信号に基づいて、隣り合う実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５間に配置される仮想ヘッドＶＨａ１〜ＶＨａ３（図５参照）の出力を補間により算出する。
【００２１】
最端検出素子決定部１２は、各実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５及び各仮想ヘッドＶＨａ１〜ＶＨａ３のうち、出力が所定の閾値ｔ（図４参照）以上であって最端に位置する最端検出素子を決定する。検出信号生成部１３は、最端検出素子の位置に基づいてガイドテープＧＴの位置情報を示す位置検出信号を生成する。仮想出力算出部１１、最端検出素子決定部１２及び検出信号生成部１３の詳しい処理内容については、後で説明する。
【００２２】
モード切替入力端子４Ａ，４Ｂは、それぞれ制御回路３の検出信号生成部１３に接続されている。これらモード切替入力端子４Ａ，４Ｂを介して、左分岐モード、右分岐モード及び直進モードのいずれかのモードを選択するための指令信号が制御回路３に入力される。具体的には、モード切替入力端子４Ａにハイ信号が送信され、モード切替入力端子４Ｂにロー信号が送信されると、左分岐モードが選択される。左分岐モードでは、無人車２１（図７参照）をガイドテープＧＴの分岐路上で位置制御して左方向の分岐路に進入させるための位置検出信号が演算される。
【００２３】
また、モード切替入力端子４Ａにロー信号が送信され、モード切替入力端子４Ｂにハイ信号が送信されると、右分岐モードが選択される。右分岐モードでは、無人車２１をガイドテープＧＴの分岐路上で位置制御して右方向の分岐路に進入させるための位置検出信号が演算される。そして、モード切替入力端子４Ａ，４Ｂにロー信号が送信されると、直進モードが選択される。直進モードでは、無人車２１を直進路上で制御して走行させるための位置検出信号が演算される。
【００２４】
Ｄ／Ａ変換器５は、制御回路３から供給された位置検出信号をステップ状のアナログ電圧に変換し、出力端子６を介して出力する。このステップ状のアナログ電圧は、ガイドテープＧＴに対する変位量に応じて段階的に値が変化するものであり、無人車２１の駆動制御部（不図示）に入力される。
【００２５】
［制御回路の処理内容］
次に、制御回路３の処理内容について説明する。
図３は、実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５の出力の一例を示す説明図である。図４は、各実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５の出力に基づいて生成される実装ビットパターンの一例を示す説明図である。
【００２６】
まず、制御回路３の仮想出力算出部１１によって行われる処理について説明する。
仮想出力算出部１１は、複数のＡ／Ｄ変換器２から出力された各デジタル信号により、各実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５の出力情報を得る（図３参照）。そして、仮想出力算出部１１は、各実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５の出力に基づいて、実装ビットパターン情報を生成する（図４参照）。
【００２７】
具体的には、各実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５の出力と予め設定された閾値ｔとを比較し、閾値ｔ以上の値を出力した実装ヘッドをオンのビット（例えば「１」）に置き換え、閾値ｔよりも小さい値を出力した実装ヘッドをオフのビット（例えば「０」）に置き換える。なお、閾値ｔは、ガイドテープＧＴと実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５との間の距離と、ガイドテープＧＴの幅及び磁界の大きさに基づいて設定される。
【００２８】
次に、仮想出力算出部１１は、ビット列を左端から右端へ走査して、オフからオンに変化する２つの実装ヘッドを抽出する。図４に示す例では、実装ヘッドＨ４，Ｈ５がオフからオンに変化する２つの実装ヘッドとなる。続いて、仮想出力算出部１１は、隣り合う実装ヘッドＨ４，Ｈ５間に、仮想ヘッド（仮想検出素子）を等間隔に配置し、その仮想ヘッドの出力を補間により算出する。
【００２９】
仮想ヘッドとは、隣り合う実装ヘッド間に仮想的に配置されるヘッドであり、その出力は、実装ヘッドの出力値を用いた補間により算出される。なお、隣り合う実装ヘッド間に配置する仮想ヘッドは少なくとも１つあればよい。
【００３０】
図５は、仮想出力算出部１１によって行われる補間の一例を説明するグラフである。
本実施の形態では、仮想出力算出部１１が直線補間によって３つの仮想ヘッドＶＨａ１〜ＶＨａ３の出力を算出する。つまり、隣り合う実装ヘッドＨ４，Ｈ５の出力の差を等分割し、その値を用いて３つの仮想ヘッドＶＨａ１〜ＶＨａ３の出力を算出する。
【００３１】
例えば、実装ヘッド間に配置される仮想ヘッド数をｎとし、算出する仮想ヘッドの位置番号をＶＨＮとすると共に、オンの実装ヘッドの出力をＨon、オフの実装ヘッドの出力をＨoffとする。その場合、各仮想ヘッドＶＨａ１〜ＶＨａ３の出力ＶＨｄは、次式により算出される。
ＶＨｄ＝（Ｈon−Ｈoff）／（ｎ＋１）×ＶＨＮ＋Ｈoff
【００３２】
図５に示す例において、例えば、実装ヘッドＨ５の出力（Ｈon）が６Ｖ、実装ヘッドＨ４の出力（Ｈoff）が４Ｖのとき、仮想ヘッドＶＨａ１の出力（ＶＨｄ）は、４．５Ｖになる。
ＶＨｄ＝（Ｈon−Ｈoff）／（ｎ＋１）×ＶＨＮ＋Ｈoff
＝（６−４）／（３＋１）×１＋４
＝４．５
なお、図５に示す例では、仮想ヘッドＶＨａ２，ＶＨａ３と実装ヘッドＨ５の出力が閾値ｔ以上になる。
【００３３】
また、仮想出力算出部１１は、ビット列を右端から左端へ走査して、オフからオンに変化する２つの実装ヘッドを抽出する。図４に示す例では、実装ヘッドＨ１１，Ｈ１２がオフからオンに変化する２つの実装ヘッドとなる。なお、ビット列を左端から右端へ走査して、オンからオフに変化する２つの実装ヘッドを抽出してもよい。
【００３４】
続いて、仮想出力算出部１１は、隣り合う実装ヘッドＨ１１，Ｈ１２間に仮想ヘッドＶＨｂ１〜ＶＨｂ３を配置し、これら仮想ヘッドＶＨｂ１〜ＶＨｂ３の出力を補間により算出する。このとき、各仮想ヘッドＶＨｂ１〜ＶＨｂ３の出力ＶＨｄは、次式により算出される。
ＶＨｄ＝（Ｈoff−Ｈon）／（ｎ＋１）×ＶＨＮ＋Ｈon
【００３５】
その後、仮想出力算出部１１は、各実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５の出力情報と各仮想ヘッドの出力情報を最端検出素子決定部１２（図１参照）へ送る。なお、仮想出力算出部１１は、実装ヘッド間に配置される全ての仮想ヘッドの出力を算出し、その情報を最端検出素子決定部１２へ送るようにしてもよい。
【００３６】
次に、最端検出素子決定部１２によって行われる処理について説明する。
最端検出素子決定部１２は、各実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５の出力と各仮想ヘッドの出力に基づいて、位置検出用ビットパターン情報を生成する（図６参照）。具体的には、各実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５及び各仮想ヘッドの出力と予め設定された閾値ｔとを比較し、閾値ｔ以上の出力であるヘッドをオンのビットに置き換え、閾値ｔよりも小さい出力であるヘッドをオフのビットに置き換える。
【００３７】
図６は、実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５と仮想ヘッドの出力に基づいて生成される検出用ビットパターンの第１の例を示す説明図である。
位置検出用ビットパターン情報は、実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５と、隣り合う実装ヘッド間にそれぞれ配置された仮想ヘッドに対応したビット数になる。
【００３８】
なお、仮想出力算出部１１から仮想ヘッドＶＨａ１〜ＶＨａ３，ＶＨｂ１〜ＶＨｂ３の出力情報のみが送られる場合は、閾値ｔ以上の出力である実装ヘッド間に配置される仮想ヘッドを自動的にオンに置き換える。そして、閾値ｔより小さい実装ヘッド間に配置される仮想ヘッドを自動的にオフに置き換える。本例では、実装ヘッド間に３つの仮想ヘッドを配置するようにしたため、位置検出用ビットパターン情報は、５７ビットのビット列となる。
【００３９】
次に、最端検出素子決定部１２は、位置検出用ビットパターン情報のビット列を左端から右端へ走査して、最初にオンに変化する最左端検出ヘッド（最左端検出素子）を抽出する。そして、位置検出用ビットパターン情報のビット列を右端から左端へ走査して、最初にオンに変化する最右端検出ヘッド（最右端検出素子）を抽出する。図６に示す例では、最左端検出ヘッドとして仮想ヘッドＶＨａ２が抽出され、最右端検出ヘッドとして仮想ヘッドＶＨｂ２が抽出される。
【００４０】
次に、最端検出素子決定部１２は、最左端検出ヘッドを示す情報と最右端検出ヘッドを示す情報を検出信号生成部１３へ送る。これら最左端検出ヘッド及び最右端検出ヘッドを示す情報は、実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５と仮想検出ヘッドに対してＨ１から順番に付されたビット番号になっている。つまり、実装ヘッドＨ１のビット番号は、「１」になり、実装ヘッドＨ１５のビット番号は「５７」になる。本例では、最左端検出ヘッドである仮想ヘッドＶＨａ２のビット番号が「１５」になり、最右端検出ヘッドである仮想ヘッドＶＨｂ２のビット番号が「４３」になる。
【００４１】
次に、検出信号生成部１３によって行われる処理について説明する。
検出信号生成部１３は、最端検出素子決定部１２から供給されたビット番号に基づいて、左分岐モード、右分岐モード及び直進モードに対応した位置データを演算する。演算した位置データは、その後、位置検出信号に変換される。
【００４２】
まず、左分岐モードに対応した位置データの演算について説明する。
左分岐モードでは、ガイドテープＧＴの左端部分のみに注目する。つまり、検出信号生成部１３は、最左端検出ヘッドの情報（ビット番号）に基づいて位置データを演算する。このとき、ガイドテープＧＴの中心位置を示す位置データにするために、最左端検出ヘッドのビット番号にオフセット値が加えられる。
【００４３】
オフセット値は、ガイドテープＧＴの幅の１／２の値に設定される。つまり、ヘッド列の中心がガイドテープの幅方向の中心に一致しているときに、オンになるビット数の１／２の値に設定される（図６参照）。したがって、ヘッド列の中心とガイドテープＧＴの幅方向の中心が一致していると、位置データは、オンとなったビットのうちの中心のビットに付されたビット番号と等しい値になる。例えば、最左端検出ヘッドのビット番号をＬｎとして、オフセット値をＬｏとすると、左分岐モードの位置データＬｄは、次式から算出される。
Ｌｄ＝Ｌｎ＋Ｌｏ・・・（１）
【００４４】
図６に示す例では、ヘッド列の中心（Ｈ８）とガイドテープＧＴの幅方向の中心が一致している。そして、最左端検出ヘッドのビット番号が「１５」であり、最右端検出ヘッドのビット番号が「４３」である。そのため、オンになっているビットは合計で２８ビットになり、その１／２である１４ビットがオフセット値となる。したがって、位置データＬｄは、「２９」になり、ビット番号の中心の値となる。
Ｌｄ＝１５＋１４
＝２９
【００４５】
次に、右分岐モードに対応した位置データの演算について説明する。
右分岐モードでは、ガイドテープＧＴの右端部分のみに注目する。つまり、検出信号生成部１３は、最右端検出ヘッドの情報（ビット番号）に基づいて位置データを演算する。このとき、ガイドテープＧＴの中心位置を示す位置データにするために、最右端検出ヘッドのビット番号からオフセット値が減算される。
【００４６】
オフセット値については、左分岐モードと同じであるため、説明を省略する。右分岐モードにおいても、ヘッド列の中心とガイドテープＧＴの幅方向の中心が一致していると、位置データは、オンとなったビットのうちの中心のビットに付されたビット番号と等しい値になる。例えば、最右端検出ヘッドのビット番号をＲｎとして、オフセット値をＲｏ（Ｒｏ＝Ｌｏ）とすると、右分岐モードの位置データＲｄは、次式から算出される。
Ｒｄ＝Ｒｎ−Ｒｏ・・・（２）
【００４７】
図６に示す例では、ヘッド列の中心（Ｈ８）とガイドテープＧＴの幅方向の中心が一致しており、最右端検出ヘッドのビット番号が「４３」である。したがって、位置データＲｄは、「２９」になり、ビット番号の中心の値となる。
Ｒｄ＝４３−１４
＝２９
【００４８】
図７は、位置検出センサ１を備える無人車２１と、走行路であるガイドテープＧＴの一例を示す平面図である。
図７に示すように、ガイドテープＧＴは、直進路３１と、この直進路３１に連続する左分岐路３２及び右分岐路３３を有している。直進路３１は、床面に設けられた鉄板Ｉ上を略垂直に横断している。このように、ガイドテープＧＴが鉄板Ｉを横断する場合には、鉄板Ｉに起因して、あたかもガイドテープＧＴの幅が広がったように磁束密度分布が広がる。
【００４９】
鉄板Ｉから離れた場所では、図６に示すように、最左端検出ヘッドのビット番号が「１５」になり、最右端検出ヘッドのビット番号が「４３」になるとする。ところが、鉄板Ｉ上では、磁束密度分布が広がるため、例えば、最左端検出ヘッドのビット番号が「１３」になり、最右端検出ヘッドのビット番号が「４５」になる。
【００５０】
このとき、左分岐モードにおける位置データＬｄは、（１）の式から「２７」になる。
Ｌｄ＝Ｌｎ＋Ｌｏ
＝１３＋１４
＝２７
実際には、位置検出センサ１（無人車２１）が左右方向に変位したわけではないので、正しい位置データＬｄは、「２９」である。ところが、（１）の式で算出すると、位置データＬｄが「２７」になるため、ガイドテープＧＴに対する位置が誤検出されてしまう。つまり、検出した位置は、実際の位置よりも右側にずれてしまう。そして、無人車２１は、誤検出された位置に基づいて駆動制御を行うことになり、ガイドテープＧＴの幅方向の中心よりも左側に変位した走行軌跡Ｌｅを走行してしまう。
【００５１】
一方、右分岐モードにおける位置データＲｄは、（２）の式から「３１」になる。
Ｒｄ＝Ｒｎ−Ｒｏ
＝４５−１４
＝３１
その結果、右分岐モードにした場合は、検出した位置が実際の位置よりも左側にずれてしまう。そして、無人車２１は、誤検出された位置に基づいて駆動制御を行うことになり、ガイドテープＧＴの幅方向の中心よりも右側に変位した走行軌跡Ｒｅを走行してしまう。そこで、以下に述べる本実施の形態の直進モードでは、上述したような誤検出を回避するようになっている。
【００５２】
次に、直進モードに対応した位置データの演算について説明する。
直進モードでは、ガイドテープＧＴの両端部分に着目する。つまり、検出信号生成部１３は、最左端検出ヘッドのビット番号Ｌｎに、最右端検出ヘッドのビット番号Ｒｎを加えて１／２にすることにより位置データを生成する。したがって、直進モードの位置データＳｄは、次式から算出される。
Ｓｄ＝（Ｌｎ＋Ｒｎ）／２ ・・・（３）
【００５３】
すなわち、直進モードの位置データは、左分岐モードの位置データＬｄと、右分岐モードの位置データＲｄを平均化したものになる。したがって、直進モードの位置データは、オンとなったビットのうちの中心の位置を示すようになっている。
【００５４】
図８Ａは、実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５と仮想ヘッドの出力に基づいて生成される検出用ビットパターンの第２の例を示す説明図である。
図８Ａに示す例では、最左端検出ヘッドのビット番号Ｌｎが「３０」になり、最右端検出ヘッドのビット番号Ｒｎが「３６」になっている。したがって、オンとなるビット数は、７個になる。
【００５５】
このとき、直進モードの位置データＳｄは、（２）の式から「３３」になる。
Ｓｄ＝（Ｌｎ＋Ｒｎ）／２
＝（３０＋３６）／２
＝３３
【００５６】
図８Ｂは、実装ヘッドＨ１〜Ｈ１５と仮想ヘッドの出力に基づいて生成される検出用ビットパターンの第３の例を示す説明図である。
図８Ｂに示す例では、最左端検出ヘッドのビット番号Ｌｎが「１２」になり、最右端検出ヘッドのビット番号Ｒｎが「１９」になっている。したがって、オンとなるビット数は、８個になる。
【００５７】
このとき、直進モードの位置データＳｄは、（２）の式から「１５．５」になる。
Ｓｄ＝（Ｌｎ＋Ｒｎ）／２
＝（１２＋１９）／２
＝１５．５
【００５８】
このように、磁束密度分布が広がったり狭まったりしても、直進モードの位置データＳｄは、オンとなったビットのうちの中心の位置、つまり、ガイドテープＧＴの幅方向の中心を示すようになっている。したがって、ガイドテープＧＴに対する位置が誤検出されることを防止することができ、常に正確な位置検出を行うことができる。
【００５９】
検出信号生成部１３は、テーブル変換やオフセットを加算することにより、演算した位置データを位置検出信号に変換し、Ｄ／Ａ変換器５に送信する。Ｄ／Ａ変換器５は、位置検出信号をステップ状のアナログ電圧に変換し、出力端子６を介して無人車２１の駆動制御部へ出力する。
【００６０】
本実施の形態の位置検出センサ１によれば、隣り合う実装ヘッド間に配置される仮想ヘッドの出力を仮想出力算出部１１によって算出する。つまり、隣り合う実装ヘッド間に実際には存在しない仮想ヘッドを設ける。そして、最端検出素子決定部１２によって全ての実装ヘッドと仮想ヘッドの中から最左端検出ヘッド及び最右端検出ヘッドを決定する。その後、最左端検出ヘッド及び最右端検出ヘッドのビット番号（位置）に基づいてガイドテープＧＴの位置情報を示す位置検出信号を生成する。
【００６１】
その結果、実装ヘッドを増やさなくても、出力（位置検出信号）の分解能を高めることができ、無人車２１を高精度に制御することができる。また、実装ヘッドを削減することもでき、低消費電力化、ローコスト化を図ることができる。
【００６２】
本実施の形態の位置検出センサ１によれば、仮想ヘッドの出力を直線補間（線形補間）により算出する。そのため、簡単な演算で仮想ヘッドの出力を得ることができ、仮想ヘッドの出力を演算するためのプログラムを簡単なものにすることができる。
【００６３】
以上、本発明の位置検出センサの実施の形態について、その作用効果も含めて説明した。しかしながら、本発明の位置検出センサは、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。
【００６４】
例えば、上述した実施の形態では、仮想出力算出部１１、最端検出素子決定部１２及び検出信号生成部１３をソフトウエアによって実現したが、本発明に係る仮想出力算出部、最端検出素子決定部及び検出信号生成部は、ハードウエアによって実現することもできる。
【００６５】
また、上述した実施の形態では、１５個の実装ヘッド（実装検出素子）を設ける構成としたが、本発明の位置検出装置としては、少なくとも３つ以上の実装ヘッドを設ければよい。また、上述した実施の形態では、仮想ヘッドの出力を直線補間により算出したが、仮想ヘッドの出力としては、多項式補間、スプライン補間、ラグランジュ補間などその他の補間方法により算出することができる。
【００６６】
また、上述した実施の形態では、実装ヘッド（実装検出素子）として磁気検出素子を用いる構成とした。しかしながら、本発明に係る実装検出素子としては、光検出素子、温度検出素子など走行路の構成に対応し、走行路を検出することができるその他の検出素子を採用することができる。
【００６７】
また、上述した実施の形態では、検出信号生成部１３は、最左端検出ヘッド及び最右端検出ヘッドのビット番号に基づいて位置検出信号を生成した。しかしながら、本発明に係る検出信号生成部としては、最端検出素子決定部１２によって生成した位置検出用ビットパターン情報をパラレル信号に変換することにより位置検出信号を生成するものであってもよい。その場合には、無人車２１の駆動制御部が、位置検出用ビットパターン情報に基づいて無人車２１の左右方向の位置を制御する。
【符号の説明】
【００６８】
１…位置検出センサ、 ２…アナログ−デジタル変換器（アナログ−デジタル変換手段）、 ３…制御回路、 ４Ａ，４Ｂ…モード切替入力端子、 ５…デジタル−アナログ変換器（デジタル−アナログ変換手段）、 ６…出力端子、 １１…仮想出力算出部、 １２…最端検出素子決定部、 １３…検出信号生成部、 ２１…無人車、 ３１…直進路、 ３２…左分岐路、 ３３…右分岐路、 ＧＴ…ガイドテープ、 Ｈ１〜Ｈ１５…実装ヘッド（実装検出素子）、 ＶＨａ１〜ＶＨａ３， ＶＨｂ１〜ＶＨｂ３…仮想ヘッド、 ｔ…閾値
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行路の幅方向に所定の間隔をあけて配置され、前記走行路を検出するための少なくとも３つ以上の実装検出素子と、
前記少なくとも３つ以上の実装検出素子の出力結果に基づいて、隣り合う実装検出素子間に配置される仮想検出素子の出力を補間により算出する仮想出力算出部と、
各実装検出素子及び各仮想検出素子のうち、出力が所定の閾値以上であって最端に位置する最端検出素子を決定する最端検出素子決定部と、
前記最端検出素子の位置に基づいて前記走行路の位置情報を示す位置検出信号を生成する検出信号生成部と、
を備える位置検出センサ。
【請求項２】
前記最端検出素子決定部は、出力が前記閾値以上であって最左端に位置する最左端検出素子と、出力が前記閾値以上であって最右端に位置する最右端検出素子とを決定し、
前記検出信号生成部は、前記走行路上の左の分岐路に沿って進む場合に、前記最左端検出素子の位置に基づいて前記位置検出信号を生成し、前記走行路上の右の分岐路に沿って進む場合に前記最右端検出素子の位置に基づいて前記位置検出信号を生成する
請求項１記載の位置検出センサ。
【請求項３】
前記仮想出力算出部は、隣り合う実装検出素子の出力の差を等分割して前記仮想検出素子の出力を算出する
請求項１または２記載の位置検出センサ。
【請求項４】
前記少なくとも３つ以上の実装検出素子から出力されるアナログ電圧をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段を備える
請求項１〜３のいずれかに記載の位置検出センサ。
【請求項５】
前記位置検出信号をアナログ電圧に変換するＤ／Ａ変換手段を備える
請求項１〜４のいずれかに記載の位置検出センサ。
【請求項１】
走行路の幅方向に所定の間隔をあけて配置され、前記走行路を検出するための少なくとも３つ以上の実装検出素子と、
前記少なくとも３つ以上の実装検出素子の出力結果に基づいて、隣り合う実装検出素子間に配置される仮想検出素子の出力を補間により算出する仮想出力算出部と、
各実装検出素子及び各仮想検出素子のうち、出力が所定の閾値以上であって最端に位置する最端検出素子を決定する最端検出素子決定部と、
前記最端検出素子の位置に基づいて前記走行路の位置情報を示す位置検出信号を生成する検出信号生成部と、
を備える位置検出センサ。
【請求項２】
前記最端検出素子決定部は、出力が前記閾値以上であって最左端に位置する最左端検出素子と、出力が前記閾値以上であって最右端に位置する最右端検出素子とを決定し、
前記検出信号生成部は、前記走行路上の左の分岐路に沿って進む場合に、前記最左端検出素子の位置に基づいて前記位置検出信号を生成し、前記走行路上の右の分岐路に沿って進む場合に前記最右端検出素子の位置に基づいて前記位置検出信号を生成する
請求項１記載の位置検出センサ。
【請求項３】
前記仮想出力算出部は、隣り合う実装検出素子の出力の差を等分割して前記仮想検出素子の出力を算出する
請求項１または２記載の位置検出センサ。
【請求項４】
前記少なくとも３つ以上の実装検出素子から出力されるアナログ電圧をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段を備える
請求項１〜３のいずれかに記載の位置検出センサ。
【請求項５】
前記位置検出信号をアナログ電圧に変換するＤ／Ａ変換手段を備える
請求項１〜４のいずれかに記載の位置検出センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１３０１４（Ｐ２０１１−１３０１４Ａ）
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５５５７７（Ｐ２００９−１５５５７７）
【出願日】平成２１年６月３０日（２００９．６．３０）
【出願人】（０００１３７３４０）株式会社マコメ研究所 (20)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月３０日（２００９．６．３０）
【出願人】（０００１３７３４０）株式会社マコメ研究所 (20)
【Ｆターム（参考）】
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