JPH1063762A

JPH1063762A - バーコードスキャナ及びこれを用いた無人作業装置

Info

Publication number: JPH1063762A
Application number: JP8220231A
Authority: JP
Inventors: Hideji Arakawa; 秀治荒川
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1996-08-21
Filing date: 1996-08-21
Publication date: 1998-03-06

Abstract

(57)【要約】【課題】１つのバーコードスキャナでもって位置計測
を行うことができるようにする。【解決手段】バーコードを走査するバーコードスキャ
ナにおいて、バーコードに対する離隔方向、または走査
方向に走査中心が複数存在し、それぞれの走査中心から
交互に、かつそれぞれの走査光が平行になるように出射
するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バーコードを走査
してバーコードのコード情報を読み取り、かつバーコー
ドの存在位置を計測することのでき、しかも、荷の識別
とハンドリングとを同時にかつ自動的に行う荷役作業機
や走行場所を認識しつつ自動操舵・走行する無人搬送車
に用いることができるようにしたバーコードスキャナ及
びこれを用いた無人作業装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、バーコードスキャナの役割は、バ
ーコードを走査してバーコードの情報を読み取ることで
あり、ＰＯＳ（ＰｏｉｎｔＯｆＳａｌｅｓ）やＦＡ
（ＦａｃｔｏｒｙＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ）などの物流
用に用いられている一般的なバーコードスキャナで十分
その目的を達することができる。その内部構成の例を図
１に示す。これはポリゴンミラー方式のもので、まずレ
ーザ光源１のレーザ光を、投光レンズ２でバーコード３
に焦点を結ぶよう調整する。このレーザ光を回転するポ
リゴンミラー４で反射させることによって、バーコード
３に、これのバーとクロスするように垂直に振る。この
ときのスキャン速度は１秒に２００〜１０００回と、タ
ッチ式スキャナ（１秒に１００回程度）に比べても一層
速い読み取りができる。そして、このレーザ光がバーコ
ード３から反射して集光レンズ５を経て光電変換部６の
受光センサ７に入る。そしてこの光電変換部６にてアナ
ログ信号がデジタル信号に変換する。さらにこの信号を
バーの体系に応じてデコード処理部８にて解読され、数
値化した電気記号に変換されてデータ出力部９より出力
される。

【０００３】バーコードラベルが貼付されている商品や
パレット、ラック、付帯設備などとの相対位置を計測し
て自動制御やモニタに用いるバーコードスキャナは、特
開平６−１２４３５９号公報の「位置決め装置」に開示
されている線形走査器がある。そしてこの従来のもので
は、位置計測を行うために、バーコード上に、走査角度
の判明している２点を必要とし、その２点の間隔が既知
でなければ位置（バーコードと線形走査器との離隔距
離、この距離が算出できないと他の位置関係も算出でき
ない）を算出できない。この場合、バーコードの大きさ
が変化、例えばＪＩＳに規定されているようにバーコー
ドが拡大縮少されたり、バーコードラベル面と線形走査
器の中心軸とが直交していない（姿勢角が存在してい
る）場合には、計測誤差が発生してしまうという問題が
あった。

【０００４】これに対して、図２に示すように、少なく
とも２つのバーコードスキャナ１０ａ，１０ｂを走査方
向に所定間隔Ｗだけ離隔して設置し、それぞれのバーコ
ードスキャナ１０ａ，１０ｂの走査量に基づいて計測す
るようにし、また所定のコードを検知するまでの走査角
度で走査量を決定するようにした位置計測装置がある。

【０００５】この図２に示す位置計測装置は、２個のバ
ーコードスキャナ１０ａ，１０ｂを走査方向へＷだけ離
隔配置し、この両バーコードスキャナ１０ａ，１０ｂが
同期してバーコード３を走査することによって、両バー
コードスキャナ１０ａ，１０ｂの中間を座標の原点Ｏと
したときに、この原点Ｏに対するバーコード３の点Ｐの
走査方向の位置Ｘと、この点Ｐと原点との離隔距離Ｚと
が計測できるようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記した位置計測装置
にあっては、少なくとも２つの所定距離離隔したバーコ
ードスキャナ１０ａ，１０ｂを必要とし、このような装
置をより普及させるためには、次のような新たな課題を
解決する必要がある。（１）２つのバーコードスキャナ１０ａ，１０ｂの交互
走査同期制御が必要である。なぜならば、同時に走査す
るとバーコードからの反射散乱光がどちらのスキャナの
走査によるものかが判明できない。よって、交互に時分
割で走査させることが必要である。（２）この時分割で交互に走査させる手段として、２つ
の光源を交互に発振・停止させる方法ではレーザ発振の
立ち上がり時間が必要となりムダ時間が生じスキャンレ
ートを低下させる。これは車速の速い搬送車を自動制御
するときには致命的な弱点となる。（３）２つのバーコードスキャナが必要なので、それら
のインターフェイスまで考えるとハードのコストが２倍
以上になる。

【０００７】このため、位置が異なる少なくとも２つの
走査中心があり、かつレーザ光源をＯＮ／ＯＦＦするこ
となく時分割に走査できるようにした構成部材最小のバ
ーコードスキャナを必要とする。さらに補足すれば、バ
ーコードとバーコードスキャナとの離隔方向に所定距離
離隔しているか、もしくは走査方向に所定距離離隔して
いる少なくとも２つの走査中心でなければならない。走
査方向と直交する方向（バー長手方向）のみに所定距離
離隔して少なくとも２つの走査中心が存在していても、
上記した「位置計測装置および方法」を実現することは
できない。

【０００８】一方、従来のバーコードスキャナにおいて
様々な提案がなされており、これらの提案でもって上記
した従来の「位置計測装置及び方法」を実現することが
できないかを以下に説明する。

【０００９】特開昭６３−２５７８８２号公報には、ポ
リゴンミラーの回転軸線に対して、ポリゴンミラー各ミ
ラー面の角度が少しずつ異なっていることを特徴とする
バーコードスキャナが提案されている。しかし、この提
案は、平行な走査線を複数本発生させるいわゆるラスタ
ー走査を行い走査可能な領域を拡大するために成されて
おり、走査中心は一点である。よってこのままの形態で
は所定距離離隔した二つの走査中心を実現することはで
きない。なお、後述する本発明の実施例との相違点を明
らかにするためにこの提案の追加説明を行うと、これの
ポリゴンミラーの回転軸線に対して、ポリゴンミラー各
ミラー面の角度が少しずつ異なっている形態は、回転軸
線と各ミラー面の中心を通るミラー面の法線とが同一平
面内に存在している。

【００１０】特開平３−２６６０８９公報には、同じく
走査領域拡大を目的としたラスター走査を行うための提
案があり、ポリゴンミラーで反射走査されたレーザ光の
バー長手方向の走査線位置を別途用意した回転するミラ
ーを用いて変化させている。そして上記特開昭６３−２
５７８８２号公報に示されたものでは、ラスター走査の
中心がポリゴンミラーであったのに対して、この提案で
は別途回転するミラーがラスター走査の中心となってい
る。そのため、バーコードからみれば走査中心が連続的
に移動していることになるが、その移動方向が走査方向
と直交する方向（バー長手方向）であるため、位置計測
のために必要な効果は得られない。

【００１１】特開平４−２５０５８５号公報にて提案さ
れたものは、レーザビームのビームウェストの位置を可
変とし、その結果として高解像度のレーザスキャナを得
るために、レーザ光源と走査手段（ポリゴンミラー）と
の間に、光路長を切り換える手段を設けている。しかし
ながら、この提案のものは、走査手段の前で光路長を切
り換えているので、２つ以上の走査中心を実現すること
はできない。

【００１２】特開平６−２８５０６号公報にて提案され
たものは、多種類の走査方向、走査位置、走査角度を得
て、バーコードがどこにあっても検知しやすいようにす
るため、ポリゴンミラーと固定ミラーとレーザ光源の点
灯制御を構成している。確かにこの提案では、バーコー
ドからみて複数の走査中心が存在することになるが、あ
る領域を複数の走査中心、走査角度、走査方向で走査し
てバーコードを検出する確率を高くするための提案であ
るため、走査光は平行ではない。よって本発明の意図す
る位置計測には不向きである。

【００１３】

【課題を解決するための手段及び作用効果】本発明は上
記のことにかんがみなされたもので、１つのバーコード
スキャナでもって位置計測を行うことができるようにし
たバーコードスキャナ及びこれを用いた無人作業装置を
提供しようとするものであり、そのバーコードスキャナ
はバーコードを走査するバーコードスキャナにおいて、
バーコードに対する離隔方向、または走査方向に走査中
心が複数存在し、それぞれの走査中心から交互に、かつ
それぞれの走査光が平行になるように出射するようにし
た構成となっている。

【００１４】そして上記バーコードスキャナにおけるレ
ーザ光の走査手段としてポリゴンミラーを用い、このポ
リゴンミラーは、このポリゴンミラーのミラー面中心を
通るミラー面法線と、ポリゴンミラー回転軸線とが交差
しないミラー面を少なくとも１面含み、かつ、このミラ
ー面とは異なる角度を向いた、ミラー面中心を通るミラ
ー面法線とポリゴンミラーの回転軸線とが交差しないミ
ラー面あるいは、ミラー面中心を通るミラー面法線とポ
リゴンミラーの回転軸線とが交差するミラー面のどちら
かを少なくとも１面含む構成にし、あるいは、このポリ
ゴンミラーの各ミラー面による反射後の光路長が交互に
切換るようにした。

【００１５】従来のバーコードスキャナは、照射したレ
ーザ光がバーコードで反射する散乱光を受光することに
より、バーコードへの入射角度依存性を軽減しており、
複数の走査中心から同時にレーザを出射すると、受光し
た散乱光はその出射源がどれかが判別できず、そのため
複数の走査は順次行う必要があるが、上記本発明の構成
によれば、ポリゴンミラーの形状自体に複数の走査中心
を実現する手段と交互に走査する機構（複数の走査中心
で同時に走査しない）が織り込まれているので、同期制
御するための電気回路、回転角センサ、制御プログラム
を全く必要としない。

【００１６】また、レーザの発振は連続発振のままで、
複数の走査中心による交互走査が可能となるため、レー
ザ光源立ち上がりというムダ時間は生じない。さらに通
常のバーコードスキャナに対してポリゴンミラーの変更
と静止ミラーを追加するだけで実現することができるた
め、レーザ光源、ポリゴンミラー、受光部、処理回路な
どは従来通りそれぞれ一つでよく、ハードのコストを大
幅に低減することができる。

【００１７】また上記構成のバーコードスキャナを無人
搬送車、及び無人荷役作業機に走行制御用、荷役制御用
として搭載したことにより、この種の無人作業装置の無
人制御を行うことができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図４以下に
基づいて説明する。（実施例１）レーザ光を円弧状に走査出力するためのポ
リゴンミラーにおいて、多面状の各ミラー面の中心を通
るミラー面法線とポリゴンミラーの回転軸線とが交差し
ないミラー面と、交差するミラー面とを交互に配置す
る。

【００１９】通常のポリゴンミラー２は図３に示すよう
に多面体（図３では８面体）となっており、それぞれの
ミラー面の中心を通るミラー面の法線ａはポリゴンミラ
ーｂの回転軸上の同じ点ｏで結ばれるような形状となっ
ている。

【００２０】この実施例１では、図４に示すような変形
ポリゴンミラー２１を用いる。これは例えば８面の各ミ
ラー面は回転方向に交互に２種類のミラー面２１ａ，２
１ｂとなっており、それぞれのミラー面と、このミラー
面の中心と回転軸を結ぶ直線とのなす角度θ₁，θ₂は
異なっており、θ₁は９０度、θ₂は９０度以外の角度
となっている。このような多面体のポリゴンミラー２１
を用いることにより一つのポリゴンミラー２１で走査方
向に離隔した二つの走査中心を得ることができる。

【００２０】すなわち、図５において、レーザ光源１か
ら出たレーザ光は第１の静止ミラー２２で反射し、ポリ
ゴンミラー２１の第１（θ＝９０度）のミラー面２１ａ
に入射する。この場合第１の静止ミラー２２は必ずしも
必要ではなく、直接レーザ光源１からポリゴンミラー２
１に照射するような配置にしてもよい。ポリゴンミラー
２１の回転角の増加に従って、第１のミラー面２１ａの
走査中心ｏ₁とした通常のレーザ走査が行われる。

【００２１】次に、図６では第２のミラー面２１ｂでレ
ーザ光を反射、走査する場合を示した。この第２のミラ
ー面２１ｂは第１のミラー面２１ａの反射よりも側方へ
反射するように図４に示すようにθ₁＜θ₂となってい
る（なお、θ₁＞θ₂の場合もありうる）。側方には第
２の静止ミラー２３が設置してあり、この第２の静止ミ
ラー２３は、上記ポリゴンミラー２１の第２のミラー面
２１ｂから反射したレーザ光を、図５で示した第１のミ
ラー面２１ａの反射光と平行になるように反射する設置
姿勢が調整してある。この場合、ポリゴンミラー２１に
よるレーザ光の走査中心Ｏ₂は図５で示した走査中心Ｏ
₁よりもバーコード走査方向へＷ、バーコード離隔方向
へｄＺだけ離隔した位置（みかけの走査中心）となる。
これによりポリゴンミラー２１の回転により、バーコー
ド離隔方向へｄＺ、バーコード走査方向へＷだけ離隔さ
れて２つの走査中心Ｏ₁，Ｏ₂が得られる。このとき、
ミラー面２１ａ，２１ｂは２種類以上でもよい。

【００２２】図５、図６に示した実施例における走査角
度と、走査角速度について図７にて確認する。図７に示
すように、ポリゴンミラー２１の回転中心をＯ、回転角
φ、第１のミラー面２１ａの左端（回転方向下流側端）
をＰ、上流側（回転方向上流側端）をＰ′とすると、ポ
リゴンミラー２１をＮ面体とすると直線ＯＰと直線Ｏ
Ｐ′とのなす角度は２π／Ｎ直線ＯＰまたは直線ＯＰ′と直線ＰＰ′のなす角度は（π−２π／Ｎ）／２Ｏ，Ｐを通る直線に対するレーザの入射角度をθとする
と第１のミラー面２１ａの入射レーザ光とのなす角度は（π−２π／Ｎ）／２−θ 回転角φまで考えると（π−２π／Ｎ）２−θ＋θ となる。ただし、ここでは角度の関係を確認しており、
回転により回転中心からみた反射点の座標が微少に移動
することは、無視している。

【００２３】この角度と、第１のミラー面２１ａに対す
る反射レーザ光Ｌ₁の反射角とは等しいので、直線ＯＰ
に対する反射レーザ光Ｌ₁の角度ψ₁は次のように求め
られる。 ψ１＝π−｛２×（π−２π／Ｎ）／２−θ＋φ｝−θ ＝２π／Ｎ＋θ−２φ よって、第１のミラー面２１ａで走査した場合には、走
査角度はポリゴンミラー回転角の２倍になり、走査角速
度はポリゴンミラー回転角速度の２倍になる。

【００２４】次に上記した図７に示したものと同様にし
て図８を用いて第２のミラー面２１ｂで反射走査する場
合を説明する。今度は、第２のミラー面２１ｂの左端
（回転方向下流側端）をＰ、右端（回転方向上流側端）
をＰ′とし、第２のミラー面２１ｂの第１のミラー面２
１ａに対する角度をＨとした。

【００２５】ポリゴンミラー２１をＮ面体とする直線Ｏ
Ｐと直線ＯＰ′とのなす角度は２π／Ｎ直線ＯＰと直線ＰＰ′のなす角度は、（π−２π／Ｎ）／２−ＨＯ，Ｐを通る直線に対するレーザの入射角度をθとする
とミラー面２と入射レーザ光とのなす角度は（π−２π／Ｎ）／２−Ｈ−θ 回転角φまで考えると（π−２π／Ｎ）２−Ｈ−θ＋φ となる。ただし、ここでは角度の関係を確認しており、
回転により回転中心からみた反射点の座標が微少に移動
することは、無視している。

【００２６】この角度と、第２のミラー面２１ｂに対す
る反射レーザ光Ｌ₂の反射角とは等しいので、直線ＯＰ
に対する反射レーザ光Ｌ₂の角度ψ₂は次のように求め
られる。 ψ２＝π−｛２×（π−２π／Ｎ）／２−Ｈ−θ＋φ｝−θ ＝２π／Ｎ＋θ−２φ−２Ｈよって、ミラー面２で走査した場合には、走査角度はミ
ラー面１と同様ポリゴンミラー回転角の２倍になり、走
査角速度もミラー面１と同様ポリゴンミラー回転角速度
の２倍になるため、同じ性能の走査を行うことができる
ことを確認した。

【００２７】さらに、最終的に同じターゲットを狙うた
めには第１のミラー面２１ａと第２のミラー面２１ｂの
レーザ走査が平行となるのが都合がよいため、第２の静
止ミラー２３の直線ＯＰに対する姿勢角を求めておく。
このとき角度ψ２の反射レーザ光Ｌ₂が反射レーザ光Ｌ
₁と同じ角度ψ１になればよく、入射角と反射角が等し
いことより（ψ１＋ψ２）／２＝｛（２π／Ｎ＋θ−２φ）＋（２
π／Ｎ＋θ−２φ−２Ｈ）｝／２＝２π／Ｎ＋θ−２
φ）−Ｈとなる。

【００２８】（実施例２）この実施例２は、走査手段で
あるポリゴンミラー、及びその後に光路長を切り換える
手段を設けた場合である。図９に八面体ミラーであり回
転軸線とミラー面法線とのなす角度が交互に異なるよう
に第１、第２のミラー面３１ａ，３１ｂが配置されたポ
リゴンミラー３１の形状を、回転軸方向からみた図で示
す。ただし、ポリゴンミラー回転軸とミラー面中心を通
るミラー面法線とは交差している。ここでは簡単のた
め、二つの走査中心を実現する例を示す。

【００２９】第１のミラー面３１ａは通常のポリゴンミ
ラーと同じく、回転軸線とミラー法線とが直交するよう
に位置しており、図１０のように回転軸と直交する方向
から入射するレーザ光を同じく回転軸と直交する方向に
反射する（反射レーザ光Ｌ₃）ことができる。第２のミ
ラー面３１ｂは、第１のミラー面３１ａとは異なり、回
転軸線とミラー法線とは直交しておらず９０度以外の角
度をもっている。そのため、図１３にあるように回転軸
に直交する方向に入射したレーザ光は上方または下方に
反射する（反射レーザ光Ｌ₄）ようになっている。この
第１、第２のミラー面３１ａ，３１ｂが交互にポリゴン
ミラー３１の側面を構成している場合を考える。

【００３０】図１２、図１３にてこのポリゴンミラー３
１と静止ミラー３２，３３とを組み合わせた実施例を示
す。第１のミラー面３１ａが反射面のときには、図１０
で示すように、入射レーザ光と同一平面内で反射する
が、回転によって第２のミラー面３１ｂが反射面となっ
たときに、上方に反射され（反射レーザ光Ｌ₄）、予め
その光路に設置してある第１の静止ミラー３２に入射す
る。次に第１の静止ミラー３２で反射したレーザ光は予
め光路に設置してある別の第２の静止ミラー３３で反射
され、第１のミラー面３１ａで反射した反射レーザ光Ｌ
₃と同一のターゲット（バーコード）に向かって照射さ
れる。ここで、第１、第２の静止ミラ−３２，３３は反
射レーザ光Ｌ₃，Ｌ₄の走査面が平行となるように角度
設定されているものとする。これは、バーコードとの距
離が変化しても同一のバーコード２を２つの走査線で走
査できるようにするために必要である。また第１、第２
の静止ミラー３２，３３は第２のミラー面３１ｂを走査
中心として走査されるレーザ光を反射するに十分な幅を
有しているものとする。

【００３１】このような構成により第１、第２の静止ミ
ラー３２，３３間の設置距離をｄＺとした場合に、反射
レーザ光Ｌ₃とＬ₄とはその光路差が２×ｄＺとなり、
第２の走査中心（ミラー面３１ｂ）は第１の走査中心
（ミラー面３１ａ）と比較してｄＺだけバーコードに対
して後方に位置することとなる。（図１２のみかけの走
査中心）つまり、バーコードとの離隔方向にｄＺだけ離
隔した２つの走査中心を得ることができる。

【００３２】上記の各実施例にて示したバーコードスキ
ャナを用いて、バーコードとバーコードスキャナとの離
隔距離Ｚ及び走査方向の位置Ｘを計測するための実施例
を以下に説明する。

【００３３】（１）図４から図８に示した実施例１に基
づく位置計測方法について、図１４で座標軸を定義し、
図１５で方法を説明する。

【００３４】２つの走査中心のＸ軸方向の間隔がＷで、
Ｚ軸方向の間隔がｄＺとする。本発明では、図１で示し
た従来の技術と同様に、レーザ光源とポリゴンミラーと
を有し、バーコードに対してレーザを光学的に走査照射
し、バーコードを構成するバーまたはスペースから得ら
れる反射信号を整形し、デコード機能によりコード情報
を得る装置をバーコードスキャナＡと称し、さらにこの
バーコードスキャナＡはデコードしたタイミングでの走
査量を計測する機能も有している。座標の原点をＯと
し、この原点はＸ軸方向に間隔Ｗでもって配置されてい
る第１、第２の走査中心の中心であり、かつ第１の走査
中心のＺ座標と同じ点となっている。Ｚ軸はＸ軸と直交
している。それぞれの走査中心点をＯ１，Ｏ２とする。
また、バーコード面は、Ｘ軸にたいしてある角度を形成
して置かれている。第１、第２の走査中心からバーコー
ド３上の点Ｐをみた角度をそれぞれφ１，φ２とする。

【００３５】ここでは、説明を簡単にするために、角度
はＺ軸からの角度で表現する。走査角度とは一致しない
が走査開始角度とＺ軸とがなす角度はバーコードスキャ
ナ固有の値である。図１６で示すように走査開始角度を
θ₈、走査開始から点Ｐをみた角度（走査角度）をθｐ
とすると θ₈（既知）＋θｐ（計測値）＋φ１＝バーコードスキ
ャナ固有値であるから簡単にφ₁は求めることができる。

【００３６】点ＰはＸ軸からｚの距離に存在している。
点Ｐを通りＸ軸と平行な直線と、第１、第２の走査中心
を通りＺ軸と平行な線との交点をそれぞれＢ１，Ｂ２と
する。まず三角形Ｏ１・Ｐ・Ｂ１に注目すると、Ｚ＝線分Ｐ・Ｂ１の長さ／ｔａｎφ１また、三角形Ｏ２・Ｏ・Ｂ２に注目すると、Ｚ＋ｄＺ＝線分Ｐ・Ｂ２の長さ／ｔａｎφ２一方Ｗ＝線分Ｐ・Ｂ２の長さ−線分Ｐ・Ｂ１の長さであるからＷ＝ＺＸ（ｔａｎφ２−ｔａｎφ１）＋ｄＺ×ｔａｎφ
２よってＺ＝（Ｗ−ｄＺ×ｔａｎφ２）／（ｔａｎφ２−ｔａｎ
φ１）ここで、Ｗ，ｄＺはそれぞれ既知であり、φ２，φ１は
それぞれ計測値であるから、Ｚを算出することができ
る。

【００３７】Ｘに関しては、Ｘ＝Ｗ／２＋線分Ｐ・Ｂ１＝Ｗ／２＋Ｚ×ｔａｎφ１＝Ｗ／２＋（Ｗ−ｄＺ×ｔａｎφ２）×ｔａｎφ１／（ｔａｎφ２−ｔａｎ φ１）と求めることができる。

【００３８】点Ｐの求め方についても説明しておかねば
ならない。一般にバーコードスキャナ内部では、バーコ
ードからの反射信号をデコードしてスタートコード、セ
ンターコード、ストップコード、メーカ固有のコード、
商品に固有のコードなどを判別している。具体的には、
クワイエットゾーン（バーコード以前に走査される白色
ゾーン）の後に走査されるスタートコード部分のバーま
たはスペースの幅から太／細の判断しきい値を設定し、
スタートコード自体のコードパターンによりバーコード
シンボルの種類、たとえばＪＡＮ、ＮＷ−７、ＩＴＦな
どを識別、特定する。ここではＪＡＮコードとし、その
センターコードをデコードすることによって点Ｐと求め
る方法について述べる。なおＪＡＮコードでは、スター
トコードをレフトガードバー、センターコードを、セン
ターバー、ストップコードをライトガードバーとも呼
ぶ。

【００３９】以下図１７に示したフローチャートで説明
する。まず第１の走査中心Ｏ₁の走査によりクワイエッ
トゾーン（一定幅以上の白色領域：反射あり）を検知
し、その後に出現するスタートコードを受光する。スタ
ートコードの最初のバーの反射時間をバー一本分とみな
して、その時間をバーまたはスペースの連続数を判定す
るしきい値に設定する。その後、スタートコードが「１
０１」（バー一本＋スペース一本＋バー一本の組み合わ
せ）であるときにＪＡＮコードを対象にしていると判断
する。それ以外のコードの場合にはＪＡＮ以外のコード
シンボルであると判断して別のデコードフローに移行す
る。さらに、スタートコードに続く６キャラクタ分のコ
ード、つまり１キャラクタは７モジュール（１モジュー
ルとはバーまたはスペース一本分）で構成されるため７モジュール×６キャラクタ＝４２モジュール分のデコードを行い、メーカや商品のコードを知る。こ
のデコード方法についてはすでに一般のバーコードスキ
ャナで表現されているので本提案では言及しない。

【００４０】このあとにセンターコードが続く、センタ
ーコードの「１０１」が認識されたと同時に走査量をラ
ッチする。具体的には、図１８のごとく予めバーコード
スキャナ内に比較用３ビットレジスタ４１を用意してお
き、１０１をセットしておく。バーコード３からの反射
信号は受光部４２から増幅器４２を通じて増幅され、別
途予め設定してある反射強度しきい値４４と比較器４５
にて比較される。その結果、スペース（白色：反射あ
り）ならばＯ、バー（黒色：反射なし）ならば１とし、
入力３ビットシフトレジスタ４６に入力される。上述の
比較用３ビットレジスタ４１と入力３ビットシフトレジ
スタ４６との内容が一致したならば、センターコード検
出タイミングを発生させ、走査角カウンタ４７に入力さ
せる。このセンタコード検出タイミングが発生した時点
が点Ｐとなり、そのときの走査角度はたとえばポリゴン
ミラーの回転角をエンコーダやポテンショメータなどの
回転角検出手段でもってθｐを検出し、φ１を得る。

【００４１】同様の操作が第２の走査中心Ｏ₂による走
査にても行われ、φ２を得る。あとは上述の数式に従っ
てＺおよびＸの位置を計算することができる。なお、コ
ード線の存在する順序には依存せず位置計測以外の他の
目的を持ったコード線が混在していても位置計測には何
ら支障がない。

【００４２】次にバーコードのバーの長さ方向であるＹ
位置を求める方法について述べる。図１９において、例
えばＹ位置計測用のバーの本数を１１本、それぞれ長さ
の異なるバーでバーコード３′を構成し、上記したバー
コード３の後部に付加する。図１９ではバーの最下端を
そろえている場合を示した。図１９の走査位置のときに
は、バーのカウント数ＮはＮ＝５となりバー最下端から
７番目の位置であることがわかる。よってバーの長さの
変化量を△Ｌとし、求めたい走査と直交する方向の位置
をＹとすると、Ｙ＝△Ｌ×Ｎとなる。これで走査線とバーコードとのＹ軸位置関係が
求められる。

【００４３】（２）図９から図１３に示した実施例２に
基づく位置計測方法について図２０にて説明する。

【００４４】Ｚ軸方向に距離ｄＺ離隔させて２つの走査
中心Ｏ₁，Ｏ₂が存在する。第１、第２の走査中心
Ｌ₁，Ｏ₂のＸ座標は一致しており、Ｚ軸とも一致して
いる。第１の走査中心Ｏ１を原点とし、Ｏ１を通りＺ軸
と直交するようにＸ軸をとる。第１、第２の走査中心Ｏ
１，Ｏ２からバーコード上の点Ｐ（Ｘ，Ｙ）をみた直線
とＺ軸とがなす角度をそれぞれφ１，φ２とする。ま
た、点Ｐと通りＸ軸と平行な直線とＺ軸との交点を点Ｑ
とする。三角形Ｏ１・Ｐ・Ｑに関してＺ＝Ｘ／ｔａｎφ１三角形Ｏ２・Ｐ・Ｑに関してＺ＋ｄＺ＝Ｘ／ｔａｎφ２この２式をＸについて解くと、Ｘ＝ｄＺ×ｔａｎφ１×ｔａｎφ２／（ｔａｎφ１−ｔ
ａｎφ２）Ｚは、Ｚ＝ｄＺ×ｔａｎφ２／（ｔａｎφ１−ｔａｎφ２）と求めることができる。点Ｐを求める方法や、Ｙ位置を
求める方法は実施例１と同様なので、ここでは説明を省
略する。

【００４５】（応用例１）図２１には、位置計測マーク
５１が印刷されたラベルを無人搬送車５２の走行方向に
沿って、工場や倉庫の壁に貼付し、無人搬送車５２に搭
載したバーコードスキャナＡによってその位置計測マー
ク５１を走査する例を示した。

【００４６】走査の結果、位置計測マーク５１とバーコ
ードスキャナＡとの離隔距離及び水平方向の相対位置を
計測することができ、またバーコードスキャナＡの搭載
位置は予め知られているので、間接的に無人搬送車５２
の位置計測マーク５１に対する位置を知ることができ
る。なおこの応用例１では、Ｚ，Ｘの２次元の位置計測
できれば制御は十分である。残る軸、つまり床からの高
さ情報は走行には必要ない。この場合、知ることができ
るのは、位置計測マーク５１と無人搬送車５２との相対
位置である。上記したように位置計測マーク５１にはＩ
Ｄコードを含ませたり、組み合わせることができるた
め、あるＩＤコードをもった位置計測マークが壁のどの
位置に貼付されているかの情報を、図示してない無人搬
送車５２のコントローラ内メモリに記憶し、参照できる
ようにしておけば、無人搬送車５２が壁のどの位置に停
止、またはどの位置を走行しているかがわかるようにな
る。

【００４７】このとき、ＩＤコードで間接的に位置を知
るのではなく、壁のある基準点からの距離を直接位置計
測マーク５１に組み込んでよい。図２１では壁のある基
準点からの距離を直接位置計測マーク５１が貼付されて
いる位置までの距離Ｌ₁の情報が位置計測専用のマーク
の後に付加されている。無人搬送車５２に搭載されてい
るバーコードスキャナＡを用いて、位置計測マーク５１
とバーコードスキャナＡとの相対位置を計測し、バーコ
ードスキャナＡの設置位置情報を介して位置計測マーク
５１と無人搬送車５７との相対位置が車載したＣＰＵに
より求められる。

【００４８】バーコードスキャナＡは距離Ｌ₁をも読み
取るので、上記相対位置にこのＬ₁を加算すれば壁の基
準点Ｓからの無人搬送車５２までの距離、つまり建屋内
の位置が求められていることになる。無人搬送車５２は
この位置情報と予めプログラミングされている走行シー
ケンスに基づいて停止、加速、減速などの走行制御を行
う。また、壁から所定の距離で走行するように操舵す
る。

【００４９】（応用例２）図２２には、パレット５４を
荷取りする場合有用なパレット高さ自動検出を実現する
ために、棚５５及びパレット５４にバーコード５１を貼
付した例を示した。パレット５４を収納している棚５５
の中心にはバーコード５１が貼付されており、パレット
５４の中心（二つのフォーク差込穴間の中心）にもバー
コード５１が貼付されている。棚５５の中心とパレット
５４の中心とはそれらの水平方向位置が略一致するよう
にパレット５４は置かれている。また、フォーク５６の
根本であり荷役の障害にならない部分に、バーコード５
１を走査して位置を計測するためのバーコードスキャナ
Ａが取り付けられていて、バーコードスキャナＡの床か
らの高さマスト機構に取り付けてあるエンコーダなどの
センサにより検出することができるようになっている。
パレット５４に対するフォーク５６の水平方向位置は前
記走行位置検出などの手段によって略位置決めされてい
るものとする。

【００５０】棚５５の高さは棚５５を設計した時点で予
め知られており、パレット５４の厚みも導入時に決定し
ている。よってフォーク５６を棚５５の設計高さまで図
示していないマスト機構により上昇させる。実際に荷重
によりたわみが発生するため棚の高さは設計よりも減少
しているので、棚５５のバーコードの位置（高さ）をバ
ーコードスキャナＡを用いて計測し、棚５５の高さデー
タを補正する。また同時に、バーコード５１に組み込ま
れた棚５５の番号コードを読み取り上位管理コンピュー
タから指定された棚番号と一致するかの確認を行い、一
致した場合には荷役作業を続行し、不一致の場合にはエ
ラー情報を上位管理コンピュータに報知して荷役作業を
一時停止する。次に補正した後の棚５５の高さデータに
パレット５４厚みの半分を加算した高さまでフォーク５
１を上昇させ、今度はパレット５４のバーコード５１に
組み込まれているパレット識別コードを読み取り、上位
管理コンピュータから指定されたパレット識別コードと
一致するかの確認を行い、一致した場合には荷役作業を
続行し、不一致の場合にはエラー情報を上位管理コンピ
ュータに報知して荷役作業を一時停止する。さらにパレ
ット５４のバーコード５１の位置（高さ）を計測し、そ
の位置とフォーク５６の高さが一致するようにフォーク
作業のコントローラはマスト機構を制御する。また、パ
レット５４とフォーク５６との水平方向の位置は別の手
段で略一致しているが、高さと同じように水平方向の位
置もバーコード位置をバーコードスキャナ５３で走査し
て得られる。その位置情報をもとにコントローラが作業
機全体を搭載している走行部分を微小移動制御させるこ
とによってパレット穴中心とフォーク中心とが一致す
る。５７は荷物である。更に、バーコード５１とバーコ
ードスキャナＡとの離隔距離を計測し、その距離情報
に基づいてフォーク５６をパレット穴５４ａに向かって
突き出してゆき、過不足のない挿入量を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来一般のバーコードスキャナの内部構成を示
す説明図である。

【図２】２つのバーコードスキャナを走査方向に離間し
て用いた位置計測装置を示す説明図である。

【図３】通常のポリゴンミラーを示す構成説明図であ
る。

【図４】本発明の実施例１に用いるポリゴンミラーを示
す構成説明図である。

【図５】実施例１の第１のミラー面にレーザ光が入射し
た状態を示す作用説明図である。

【図６】実施例１の第２のミラー面にレーザ光が入射し
た状態を示す作用説明図である。

【図７】実施例１の第１のミラー面における走査角度と
走査角速度を示す作用説明図である。

【図８】実施例１の第２のミラー面における走査角度と
走査角速度を示す作用説明図である。

【図９】本発明の実施例２に用いるポリゴンミラーを示
す構成説明図である。

【図１０】実施例２の第１のミラー面にレーザ光が入射
した状態を示す作用説明図である。

【図１１】実施例２の第２のミラー面にレーザ光が入射
した状態を示す作用説明図である。

【図１２】実施例２の第２のミラー面にレーザ光が入射
した状態のレーザ光の走査光路を示す平面図である。

【図１３】実施例２の第２のミラー面にレーザ光が入射
した状態のレーザ光の走査光路を示す側面図である。

【図１４】実施例１の構成を用いた位置計測方法におけ
る座標軸を示す説明図である。

【図１５】実施例１の構成を用いた位置計測方法を示す
説明図である。

【図１６】バーコードスキャナの走査角度を示す説明図
である。

【図１７】点Ｐの求め方を示すフローチャートである。

【図１８】バーコードスキャナにて点Ｐの１つの走査角
を求めるための作用説明図である。

【図１９】Ｙ位置を求める方法を示す説明図である。

【図２０】実施例２の構成を用いた位置計測方法を示す
説明図である。

【図２１】本発明を無人搬送車に適用した状態の作用説
明図である。

【図２２】本発明を無人荷役作業機に適用した状態の作
用説明図である。

【符号の説明】

１…レーザ光源３，３′…バーコード４，２１，３１…ポリゴンミラー６…光電変換部７…受光センサ８…デコード処理部９…データ出力部１０ａ，１０ｂ，Ａ…バーコードスキャナ２１ａ，２１ｂ，３１ａ，３１ｂ…ミラー面２２，２３，３２，３３…静止ミラー４１…比較用３ビットレジスタ４２…受光部４３…増幅器４４…反射強度しきい値４５…比較器４６…入力３ビットシフトレジスタ４７…走査角カウンタ５１…位置計測マーク５２…無人搬送車５４…パレット５５…棚５６…フォーク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バーコードを走査するバーコードスキャ
ナにおいて、バーコードに対する離隔方向、または走査
方向に走査中心が複数存在し、それぞれの走査中心から
交互に、かつそれぞれの走査光が平行になるように出射
するようにしたことを特徴とするバーコードスキャナ。
【請求項２】レーザ光の走査手段としてポリゴンミラ
ーを用い、このポリゴンミラーは、このポリゴンミラー
のミラー面中心を通るミラー面法線と、ポリゴンミラー
回転軸線とが交差しないミラー面を少なくとも１面含
み、かつ、このミラー面とは異なる角度を向いた、ミラー面
中心を通るミラー面法線とポリゴンミラーの回転軸線と
が交差しないミラー面あるいは、ミラー面中心を通るミ
ラー面法線とポリゴンミラーの回転軸線とが交差するミ
ラー面のどちらかを少なくとも１面含むことを特徴とす
る請求項１記載のバーコードスキャナ。
【請求項３】レーザ光の走査手段として１つのポリゴ
ンミラーを用い、このポリゴンミラーの各ミラー面によ
る反射後の光路長が交互に切換るようにしたことを特徴
とする請求項１記載のバーコードスキャナ。
【請求項４】走行制御用として請求項１記載のバーコ
ードスキャナを搭載した無人搬送車等の無人作業装置。
【請求項５】荷役制御用として請求項１記載のバーコ
ードスキャナを搭載した無人荷役作業機等の無人作業装
置。