JPH0431702A - 二次元相対位置検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、集合形大容量記憶装置等における媒体自動交
換装置において、媒体操作用ハンド機構を任意の収納棚
に位置決めする非接触方式の二次元相対位置検出方法に
関し、特にその位置決めを高精度・高速で行うことがで
きるようにした二次元相対位置検出方法に関する。

［従来の技術］ 第６図に大容量記憶装置における媒体自動交換装置の一
例を示す。一般に、媒体自動交換装置は、光ディスク、
磁気テープ等の記録媒体カートリッジ７を収納する媒体
収納庫１、該媒体収納庫１内の任意の収納棚の記録媒体
カートリッジ７の取出／収納を行う媒体操作用ハンド機
構２、およびこの媒体操作用ハンド機構２を媒体収納庫
１内で自由に移送するハンド機構搬送装置３から構成さ
れる。

そして、媒体操作用ハンド機構２の特定の収納柵に対す
る位置決めは、／＼ンド機構搬送装置３の駆動用モータ
のエンコーダおよび駆動軌道上のリニアスケールを用い
て行われる。

この場合、実際に位置決めする媒体操作用／）ンド機構
２および収納棚と位置検出用センサとが離れて配置され
ているため、系御系のサーボ誤差の他に、機構の組立精
度が位置決め精度に大きく影響する。

特に、収納棚内に収納した記録媒体カートリ・ソジ７の
重量による機構への偏荷重や収納棚の加工歪、装置設置
床の非平面性等に起因するフレームの経時的な変形によ
り、位置決め精度は経時的にも大きく低下する。

このために、機構の組立に高精度が要求されるばかりで
なく、ハニカムフレーム等を用いて機構の剛性を高め、
機構の変形による精度低下を防ぐ必要がある。よって、
フレームのコストが高くなっている。

そこで、機構の組立精度を緩和し、かつ高精度で媒体操
作用ハンド機構２を目的の収納棚に位置決めするために
、各収納棚毎に位置決め用の目標フラグを設け、媒体操
作用ハンド機構２に設けた位置センサにより目標フラグ
を検出することにより、当該媒体操作用ハンド機構２を
目的の収納棚に直接位置決めする方法がとられている。

この場合、媒体操作用ハンド機構２と収納棚との相対位
置を直接検出するので、フレームや搬送装置の組立精度
の影響を受けずに、位置決めが可能となる。

ところで、上記した位置センサとしてカメラを用いて画
像処理により相対位置を検出する方法があるが、処理が
複雑で高速化に不向きであり、また、高価格化につなが
る。

これに対して、透過形光型センサを用いる方法がある。

これは、搬送装置駆動用モータのエンコーダと併用する
ことにより、安価で高精度な位置検出が可能となる。

しかし、透過形光型センサの場合には、目標フラグを挟
んで両側にセンサを配置する必要がある。

このため、収納棚が二次元的に並び、媒体操作用ハンド
機構２か収納棚に対してＸＹ平面内を２方向に移動する
場合には、この透過形光型センサでは、その配置が困難
となる。

一方、反射形光電センサを用いれば、このセンサは目標
フラグの片側のみに配置すればよいので、媒体操作用ハ
ンド機構２が二次元的に移動する場合でも、構造上の制
約はない。

しかし、この反射形光電センサでは、検出すべき目標フ
ラグとの間の距離（媒体操作用／’％ンド機構と収納棚
の距離）によってセンサ特性が変化し、位置検出精度が
安定しない。また、透過形光型センサよりも位置検出分
解能が劣るという問題もある。

そこで、この反射形光電センサを用いながらも、目標フ
ラグの両端位置からその目標フラグの中心を求めること
により、検出距離や反射率の影響を低減させ、高精度な
相対位置検出を可能とした提案を本考案者はした（特願
昭６３−２４４５４８）。

［発明が解決しようとする課題］ ところがこの場合、２方向に対する目標フラグの中心を
求めるには、目標フラグの４つの辺を検出する必要があ
り、そのためには、４つの辺を順次センサで走査する必
要があり、中心位置を高速に検出することが困難である
という問題があった。

本発明は上記した欠点を改善し、二次元の゛Ｘ方向位置
とＸ方向位置を個別に検出し、以て高精度ばかりか高速
度で二次元の相対位置を検出する方法を提供することで
ある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、目標フラグを二次元のＸ方向用、Ｘ方向用に
分けて設けると共に、上記反射形光電センサをＸ方向用
目標フラグの検出用、Ｘ方向用目標フラグの検出用に分
けて設け、Ｘ方向およびＸ方向の相対位置検出を独立か
つ同時に行うようする手段を講じた。

［作用］ 本発明では、二次元のＸ方向位置、Ｘ方向位置が独立し
て同時に検出され、Ｘ方向とＸ方向を順次検出する場合
に比較してその検出時間が短縮される。

［実施例］ 以下、本考案の実施例について説明する。まず、フラグ
の両エツジからフラグ中心位置を検出する原理を説明す
る。第７図（ａ）に反射形光電センサの動作特性を、第
７図（ｂ）にその反射形光電センサとフラグとの関係を
示した。

第７図（ａ）中の斜線で示した範囲がＯＮ動作領域であ
り、この範囲内で反射形光電センサ４は目標フラグ５を
検出してその出力がＯＮとなる。このＯＮ動作領域の境
界において位置決めを行うと、検出距離２に応じて（第
７図Φ））センサ４の出力信号の立上り／立下り位置（
ＯＮ、ＯＦＦ位置）が変化するので、検出距離２が位置
検出精度に影響する。例えば、検出距離が２１の場合に
は、センサ４はＸ工の位置を検出するが、ｚ２の場合に
はｘ２の位置を検出する。

そこで、目標フラグ５の両端における境界の位置（例え
ば、検出距離２□の位置での検出位置Ｘ□、ＸＳ）を検
出し、その位置から目標フラグ５の中心位置Ｘ。を求め
れば、検出距離２の影響を受けずに高精度な相対位置検
出が可能となる。

この原理に基づいて、ｘｌｙの２方向の相対位置を検出
する場合、第８図に示すように、Ｘ方向についてＸ工、
ｘ３を求め、さらにＸ方向についてｙ工、ｙ３を求める
ことになる。すなわち、フラグ５の４つのエツジをセン
サで順次走査することにより、これらのＸ工、Ｘ３、ｙ
□　ｙ３を求め、次にＸ工とｘ３の中心位置としてＸ。

を、またｙｌとｙ３の中心位置としてｙ。を求めること
になる。

従って、Ｘ又はｙのどちらか一方向のみの位置を検出す
る場合に比べて、センサ４がフラグ５のエツジを走査す
る時間が長くなり、中心位置の検出に要する時間が長く
なるという前記した問題が生じる。

そこで、Ｘ方向、Ｘ方向それぞれに専用のフラグとセン
サを用い、両方向の中心位置検出を同時に行えば、中心
位置の検出に要する時間は半分に減少する。

以下に、本発明の二次元相対位置検出方法の実施例を説
明する。第１図にその第１の実施例を示す。また、第２
図に収納棚に設ける目標フラグ配置の例を示す。

本実施例では、可動部側である媒体操作用ハンド機構２
の媒体保持部２ａの両端の各々に、Ｘ方向検出用反射形
光電センサ４ｘ、ｙ方向検出用反射形光電センサ４ｙを
設ける。一方、固定側である収納棚６には、その収納棚
６の両側でかつ媒体操作用ハンド機構２を位置決めした
時に該ハンド機構２上の反射形光電センサに対応する位
置に、つまりＸ方向検出用反射形光電センサ４Ｘに対応
する位置にはＸ方向に一定幅を有するＸ方向用目標フラ
グ５ｘを、またｙ方向検出用反射形光電センサ４ｙに対
応する位置にはＸ方向に一定幅を有するＸ方向用目標フ
ラグ５ｙを設ける。

この結果、Ｘ方向用反射形光電センサ４ｘが、対応する
Ｘ方向用目標フラグ５ｘ上をＸ方向に走査すると、Ｘ方
向用目標フラグ５ｘの有無によって、Ｘ方向用反射形光
電センサ４ｘの出力が変化し、第３図に示すような出力
信号ｆ　（Ｘ）が得られる。

ｙ方向用反射形光電センサ４ｙについても、同様にして
、Ｘ方向に走査することにより、第３図のｆ　（Ｘ）と
同様の出力信号ｆ　（ｙ）が得られる。

このとき、収納棚の両側に配置された目標フラグ５ｘ、
５ｙは異なる形状をしている。すなわち、Ｘ方向用目標
フラグ５ｘは、Ｘ方向に一定幅を有すると共に、Ｘ方向
には充分な長さを有する。同様に、Ｘ方向用目標フラグ
５ｙは、Ｘ方向に一定幅を有すると共に、Ｘ方向には充
分な長さを有している。

ここで言うＸ方向用目標フラグ５ＸのＸ方向の長さとは
、ｙ方向用反射形光電センサ、４ｙがＸ方向用目標フラ
グ５ｙをＸ方向に走査した時に、Ｘ方向用反射形光電セ
ンサ４ＸかＸ方向用目標フラグ５Ｘからはずれないだけ
の長さを言う。同様に、Ｘ方向用目標フラグ５ｙのＸ方
向の長さとは、Ｘ方向用反射形光電センサ４ｘがＸ方向
用目標フラグ５ｘをＸ方向に走査した時に、ｙ方向用反
射形光電センサ４ｙがＸ方向用目標フラグ５ｙがらはず
れないだけの長さを言う。

従って、Ｘ方向の走査とＸ方向の走査を同時に行っても
、第３図の出力信号ｆ　（Ｘ）、ｆ　（ｙ）を独立に得
ることができる。

そこで、ハンド機構搬送装置３のＸ方向駆動用モータの
出力軸に取り付けられたロータリエンコーダを用いて、
Ｘ方向用反射形光電センサ４ｘの出力信号の立上り位置
（ＯＮ位置）Ｘ□と立下り位置（ＯＦＦ位置）ｘ２を求
める。また、同時に且つ独立して、ｙ方向用反射形光電
センサ４ｙの出力信号の立上り位置（ＯＮ位置）ｙ工と
立下り位置（ＯＦＦ位置）ｙ２を求め、これらから目標
フラグ５のＸ方向の中心位置Ｘ。およびＸ方向の中心位
置ｙ。を（Ｘ工＋ｘ２）／２、（ｙ工＋ｙａ）／２より
求める。

このとき、反射形光電センサ４ｘ、４ｙからみた見かけ
上の目標フラグ５ｘ、５ｙの幅（Ｘ工＋ｘｚ）、（ｙ工
＋ｙ２）は、センサ４と目標フラグ５との間の距離、す
なわち検出距離によって変化するが、その中心位置は第
７図で説明したように、検出距離の影響を受けることな
く一定である。

上記の方法によれば、１つの収納位置に対して異なる形
状のフラグを２個使用することになるが、第２図に示す
ように、−列おきにＸ方向用目標フラグ５ｘ、Ｘ方向用
目標フラグ５ｙを配置すれば、隣の列の収納棚とフラグ
を共用することができ、フラグの数が従来のものの２倍
になることはない。

また、隣合う収納棚でフラグを共用する場合には、第ｉ
列の収納棚と第ｉ＋１列の収納棚とで目標フラグの配置
が逆転する。反射形光電センサ４ｘ、４ｙは物理的には
全く同じものであり、対応するフラグの形状によって、
Ｘ方向用、Ｘ方向用として機能する。

従って、第２図の第ｉ列の収納棚とそれと隣合う第ｉ＋
１列の収納棚では、Ｘ方向用目標フラグとＸ方向用目標
フラグの配置が逆転するため、センサの役割も入れ替わ
る。つまり、第ｉ列でＸ方向用として機能したセンサが
第ｉ＋１列ではＸ方向用に、同様に、第ｉ列でＸ方向用
として機能したセンサが第ｉ＋１列ではＸ方向用として
機能する。また、第ｉ＋２列では、第ｉ列の場合と同じ
になる。

以上から、目標収納棚が第何列目かさえわかっていれば
、Ｘ方向の相対位置とＸ方向の相対位置を同時に検出し
、高速に中心位置を検出することが可能となる。

第４図に本発明の二次元相対位置検出方法の第２の実施
例を示す。この実施例では同図に示すように、可動部側
である媒体操作用ハンド機構２に、Ｘ方向に一定間隔り
をもってＸ方向検出用の第１のセンサ４ｘよと第２のセ
ンサ４ｘ２を配置し、固定部側である収納棚６に、前記
第１の実施例と同様にＸ方向に一定の幅を有するＸ方向
用目標フラグ５ｘを設ける。同様にして、Ｘ方向に一定
間隔りをもってＸ方向検出用の第１のセンサ４Ｖ。

と第２のセンサ４ｙ２を配置し、固定部側である収納棚
６に、前記第１の実施例と同様にＸ方向に一定幅を有す
るＸ方向用目標フラグ５ｙを設ける。

第５図はＸ方向用目標フラグ５ｘに対する２つのＸ方向
用センサ４ｘ工、４ｘ２の中心位置と各センサの出力信
号との関係を示す図である。Ｘ方向用の２つのセンサ４
ｘ工、４ｘ２は、中心位置よりＸ方向にそれぞれ±Ｄ／
２だけずれて配置されているため、２つの出力信号の位
相は、それぞれｆ　（ｘ−Ｄ／２）　、ｆ　（ｘ＋Ｄ／
２）となる。

第１のセンサ４ｘ□により目標フラグのエツジ（出力信
号がＯＮとなるエツジ）を検出した時のハンド機構搬送
装置３の駆動用モータのロータリエンコーダ上での位置
をＸ工、続いて第２のセンサ４ｘ２により目標フラグの
エツジ（出力信号がＯＦＦとなるエツジ）を検出した時
の位置をＸ２とすると、第１の実施例と同様に、目標フ
ラグのＸ方向の中心位置は、検出距離Ｚに拘らず、（Ｘ
工＋ｘ２）／２として求められる。

同様にして、Ｘ方向についても、Ｘ方向用の２つのセン
サ４ｙ工、４ｙ２が、中心位置よりＸ方向にそれぞれＤ
／２ずれて配置されており、Ｘ方向と同様の手段にて、
ｙ方向中心位置ｙ。を検出する。

この第２の実施例では、２つのセンサ出力から、目標位
置に対する位置誤差の方向を知ることができる。すなわ
ち、第５図に示すように、２つのセンサのうち、第１の
センサ４ｘ１　（又は４ｙ、）のみが目標フラグ５ｘ（
又は５ｙ）を検出している場合には、目標位置に対して
（＋）方向に位置ずれしていることになり、（−）方向
に走査すれば、位置Ｘ□、Ｘ２が検出できる。反対に、
第２のセンサ４ｘ２　（又は４ｙ２）のみが目標フラグ
５ｘ（又は５ｙ）を検出している場合には、（−）方向
に位置ずれしていることになるので、（＋）方向に位置
を修正すればよい。

この方法をとることにより、位置誤差の方向を知ること
ができると同時に、走査距離が短縮されるため、第１の
実施例よりも相対位置決めに要する時間をさらに短縮す
ることができる。

［発明の効果］ 本発明の相対位置検出方法によれば、媒体操作用ハンド
機構と収納棚との間の距離の変動に影響されず高精度で
媒体操作用ハンド機構と目標フラグの収納棚との相対位
置を検出できることに加えて、その検出を高速で行うこ
とができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の二次元相対位置検出方
法の説明図、第２図は同実施例における目標フラグの配
置説明図、第３図は同実施例における目標フラグに対す
る媒体操作用ハンド機構の位置とセンサ出力信号の関係
を示す図、第４図は本発明の第２の実施例の二次元相対
位置検出方法におけるセンサ配置の説明図、第５図は同
実施例における目標フラグに対する媒体操作用ハンド機
構のＸ（又はｙ）方向の位置と２つのＸ（又はｙ）方向
検出用センサの出力信号との関係を示す図、第６図は大
容量記憶装置における媒体自動交換装置の一例を示す図
、第７図は反射形光電センサの検出特性の一例を示す図
、第８図は二次元相対位置検出のための位置検出の説明
図である。 １・・・媒体収納庫、２・・・媒体操作用ハンド機構、
３・・・ハンド機構搬送装置、４ｘ、４ｘよ、４ｘ２．
４ｙ１４ｙ工、４ｙ２・・・反射形光電センサ、５ｘ、
５ｙ・・・目標フラグ、６・・・収納棚、７・・・記録
媒体カートリッジ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、光ディスクや磁気テープ等の記録媒体カートリ
   ッジを収納する収納庫と、該収納庫内の任意の収納棚の
   カートリッジの取出／収納を行う媒体操作用ハンド機構
   と、該媒体操作用ハンド機構を収納庫内で移送させるハ
   ンド機構搬送装置とを具備する媒体自動交換装置におい
   て、 上記収納棚に対応して目標フラグを設けて、上記媒体操
   作用ハンド機構に設けた反射形光電センサにより特定の
   目標フラグを検出して目標とする収納棚に上記媒体操作
   用ハンド機構を位置決めする二次元相対位置検出方法で
   あって、 上記目標フラグを二次元のｘ方向用、ｙ方向用に分けて
   設けると共に、上記反射形光電センサをｘ方向用目標フ
   ラグの検出用、ｙ方向用目標フラグの検出用に分けて設
   け、ｘ方向およびｙ方向の相対位置検出を独立かつ同時
   に行うことを特徴とする二次元相対位置検出方法。