JP2000182165A

JP2000182165A - 監視システム

Info

Publication number: JP2000182165A
Application number: JP10355815A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Adachi; 正足立; Nobuya Tsujikura; 伸弥辻倉; Hajime Hiratsuka; 哉平塚
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1998-12-15
Filing date: 1998-12-15
Publication date: 2000-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】作業者の作業態様にかかわらず簡易に作業者
の危険物等への接近を監視できる監視システムを提供す
る。【解決手段】作業者１が装着可能な再帰性の光反射体
２と、前記作業者１に向けてレーザ光Ｌ’を出射し、前
記光反射体２で反射された反射レーザ光Ｒを受光して、
前記光反射体２までの距離を計測するとともに、前記レ
ーザ光Ｌ’の出射角度を検出して前記作業者１の位置検
出を行なう位置検出装置３と、前記位置検出装置３が検
出した作業者位置が所定の警報区域内である時に警報を
発生する警報装置１０とを備えてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は危険作業者の危険物
等への接近を監視する監視システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の監視システムでは、作業
車両等に位置センサ等を設け、危険区域への進入や危険
物への接近を検知して作業者に危険を報知するものが考
えられていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の監視システムでは、作業車両等を使用しない作
業者には適用できない。また、作業者が装着可能な小型
システムであるとしても作業者が複数人の場合は、各作
業者毎に当該システムを準備する必要があり、作業者の
人数に比例してコストが増加するという問題がある。

【０００４】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、上述の問題点を解消し、作
業者の作業態様にかかわらず簡易に作業者の危険物等へ
の接近を監視できる監視システムを提供する点にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明に係る監視システムの第一の特徴構成は、特許
請求の範囲の欄の請求項１に記載した通り、作業者が装
着可能な再帰性の光反射体と、前記作業者に向けてレー
ザ光を出射し、前記光反射体で反射された反射レーザ光
を受光して、前記光反射体までの距離を計測するととも
に、前記レーザ光の出射角度を検出して前記作業者の位
置検出を行なう位置検出装置と、前記位置検出装置が検
出した作業者位置が所定の警報区域内である時に警報を
発生する警報装置とを備えてなる点にある。ここで、再
帰性とは入射光が入射してきた方向へ反射する性質をい
う。以下、かかる反射を再帰反射と称す。

【０００６】同第二の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加
えて、前記警報装置はプログラム変更または外部入力に
よって前記警報区域を変更可能に構成されている点にあ
る。

【０００７】同第三の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項３に記載した通り、上述の第一または第二の特
徴構成に加えて、前記位置検出装置は回転自在なポリゴ
ンミラーを備え、前記ポリゴンミラーはその回転に伴っ
て入射したレーザ光を前記作業者の作業領域を走査する
ように反射し、前記ポリゴンミラーの複数の反射面の内
の少なくとも２面はその法線方向と前記ポリゴンミラー
の回転軸の成す角度が互いに異なる点にある。ここで、
ポリゴンミラーとは、多面体であって、少なくとも二つ
の表面が鏡面で光を反射する反射面を形成しているもの
を指す。

【０００８】同第四の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項４に記載した通り、上述の第一、第二または第
三の特徴構成に加えて、前記光反射体は、作業者が頭に
被る頭部被着物の外周面に再帰性の反射フィルムを取り
付けて構成されている点にある。

【０００９】同第五の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項５に記載した通り、上述の第一、第二、第三ま
たは第四の特徴構成に加えて、前記警報装置が警報発生
を起動するための無線信号を発信する警報発信装置と前
記無線信号を受信して警報を発生する警報発生装置とを
備えてなる点にある。

【００１０】同第六の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項６に記載した通り、上述の第五の特徴構成に加
えて、前記警報発生装置は、作業者が装着可能に構成さ
れている点にある。

【００１１】同第七の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項７に記載した通り、上述の第五の特徴構成に加
えて、前記警報発信装置は前記無線信号に危険対象の位
置を示す危険位置情報を含めて発信し、前記警報発生装
置は、作業者の向きを検出する方位センサを備え、前記
無線信号に含まれる危険位置情報と前記方位センサが検
出した作業者の向きから作業者を基準とする危険方向を
計算し、作業者がその危険方向を判別可能な警報を発生
する点にある。

【００１２】以下に上記特徴構成による作用並びに効果
を説明する。上記本発明に係る監視システムの第一の特
徴構成によれば、作業者が前記光反射体を前記位置検出
装置が出射するレーザ光を受光可能な箇所に装着し、前
記作業者に向かって出射された前記レーザ光を前記光反
射体で前記位置検出装置に向けて再帰反射し、前記位置
検出装置はその反射レーザ光を受光して前記作業者の位
置検出を行い、前記作業者が危険区域に進入しようとし
ている場合や、危険物に接近或いは危険物が接近してい
ることを事前に判定し、その危険状態を前記作業者に報
知することができるのである。また、本特徴構成によれ
ば、前記光反射体は少なくとも入射光を入射してきた方
向へ再帰反射する性質を有していれば良く、人体に装着
可能な小型軽量のものが容易且つ安価に製作できる。従
って、作業者の作業態様によらず利用可能である。更
に、作業者が複数人であっても前記光反射体を複数用意
すれば足りるため、作業者側に位置検出機能を持たせる
構成と比較して経済的である。

【００１３】同第二の特徴構成によれば、同じシステム
が、前記警報区域が異なる種々の作業区域で使用でき、
更に、前記警報区域が時間的に変化したり、危険物が移
動体で作業者の作業領域と交錯するおそれのある場合に
適用できる。例えば、作業者がクレーン等の危険な移動
体と同じ作業区域で作業している場合には、前記警報装
置が前記クレーンの制御装置からクレーンの位置情報を
受信して前記警報区域を更新させることで、作業者とク
レーンの相対位置関係を把握でき、両者の接近を作業者
に報知することで、未然に危険状態を回避することがで
きるのである。

【００１４】同第三の特徴構成によれば、ポリゴンミラ
ーの回転によって各反射面の反射レーザ光の出射方向が
ポリゴンミラーの回転周方向に往復動し、また、各反射
面の法線方向と回転軸の成す角度が異なるため、各反射
面毎の回転軸方向の出射方向が異なり、前記反射レーザ
光の回転周方向の往復動軌跡が回転による反射面の変化
によって回転軸方向に変化することになる。この結果、
前記反射レーザ光の出射方向は回転周方向と回転軸方向
の２方向に２次元的に走査され、作業者に対してレーザ
光を上下左右に走査して広範囲に照射することになり、
作業者が上下左右に移動したり、作業者の体格が異なっ
ていたり、作業姿勢が様々に変化したり、光反射体の装
着位置が作業者毎に異なってたりしても、作業者が装着
している光反射体に向けてレーザ光を確実に照射するこ
とができ、光反射体からの再帰反射レーザ光を受光し
て、上述した作用効果を確実に奏することができるので
ある。つまり、本監視システムの信頼度が一層向上する
のである。

【００１５】同第四の特徴構成によれば、前記光反射体
が、ヘルメット等の作業者が頭に被る頭部被着物の外周
面に再帰性の反射フィルムを貼付等して取り付けて簡単
に構成でき、しかも、頭部被着物の形状や重量が大幅に
変化することがないため、作業者に前記光反射体を装着
していることに対する違和感がなく、作業に支障を来す
ことがない。

【００１６】同第五の特徴構成によれば、前記警報発信
装置と前記警報発生装置とを分離して設置できるため、
前記警報発信装置を前記位置検出装置に近接させ、或い
は、一体で構成し、前記警報発生装置を作業者の近くに
設置でき、作業者が容易に警報を感知できるようにな
る。また、前記警報発生装置を危険区域内に設置した
り、移動する危険物に設置することで、作業者は危険方
向を容易に認識できる。

【００１７】同第六の特徴構成によれば、作業者が前記
警報発生装置を前記光反射体とともに身体に装着するこ
とで、警報を身近で確実に感知することができるため、
危険区域への進入や危険物の接近を未然に感知して危険
を回避できるのである。また、作業者が複数人であって
も、前記警報発信装置は一台で足りるため、作業者の増
加に伴うコストの増加は前記警報発生装置に対するコス
ト増加分に抑制できる。

【００１８】同第七の特徴構成によれば、進入しようと
している危険区域の方向や接近しようとしている或いは
接近してくる危険物の方向が警報によって判別できるた
め、作業者は危険対象物の確認が容易となり、更に、そ
の危険方向から積極的に退避することができるのであ
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１に示すように、本発明に係
る監視システムは、作業者１が頭に被るヘルメット等の
頭部被着物２ｂの外周面に再帰性の反射フィルム２ａを
取り付けて構成される光反射体２と、作業者１に向けて
レーザ光Ｌ’を出射し、前記光反射体２で再帰反射され
た反射レーザ光Ｒを受光して、作業者１の位置検出を行
なう位置検出装置３と、前記位置検出装置３が検出した
作業者位置が所定の警報区域内である時に警報を発生す
る警報装置１０を備えて構成されている。

【００２０】前記位置検出装置３は、作業者１までの距
離を計測するレーザ測距装置４と、鉛直回転軸Ｚ廻りに
回転自在で、前記レーザ測距装置４の出射したレーザ光
Ｌを入射して作業者１に向けて反射するポリゴンミラー
５と、前記ポリゴンミラー５の回転角から作業者１に向
けて反射されたレーザ光Ｌ’の出射角度Ａを検出する出
射角度検出器６と、前記レーザ測距装置４の計測した距
離Ｄと前記出射角度検出器６が検出した出射角度Ａから
作業者位置を求め、前記警報装置１０に対して作業者位
置信号Ｐを出力する作業者位置検出手段７とから構成さ
れている。更に詳しくは、前記レーザ測距装置４はレー
ザの注入電流制御或いは光学変調素子を利用して変調さ
れた出射レーザ光Ｌと対象物で再帰反射された反射レー
ザ光Ｒとの間の時間差や位相差から対象物までの距離を
公知手法により計測する測距装置である。

【００２１】前記警報装置１０は警報発信装置８と警報
発生装置９とに分離して構成されている。前記警報発信
装置８は、作業者位置信号Ｐから得られる作業者位置が
所定の警報区域内にあるか否かを判定する判定手段８ａ
を備え、前記判定手段８ａが作業者位置が所定の警報区
域内にあると判定したときに、実際に作業者１が感知可
能な警報発生を起動するための無線信号Ｗを前記警報発
生装置９に向けて発信する。前記警報発生装置９は無線
信号Ｗを受信して警報を発生する。更に、前記警報発生
装置９は、作業者１が装着可能な形態とすべく小型形状
のものが前記頭部被着物２ｂに取り付けられており、作
業者が前記頭部被着物２ｂを頭に被ると前記光反射体２
と前記警報発生装置９が同時に装着できる構造となって
いる。また、前記警報発生装置９は、警報音を発生する
小型スピーカを作業者の耳付近に位置するように設けら
れている。このようにすることで、騒音下での作業中で
も確実に警報音を感知できるのである。

【００２２】前記警報発信装置８は、プログラム変更ま
たは外部入力Ｑによって前記警報区域を変更可能な警報
区域設定変更手段８ｂを備えている。外部入力Ｑの使用
例として、作業者１がクレーン等の危険な移動体（図示
せず）と同じ作業区域で作業している場合において、前
記警報警報区域設定変更手段８ｂが前記クレーンの制御
装置からクレーンの位置情報を外部入力Ｑとして受信し
て前記警報区域を逐次更新させることで、作業者１とク
レーンの相対位置関係を把握でき、両者の接近を作業者
１に報知することができるのである。

【００２３】次に、前記ポリゴンミラー５の構成につい
て説明する。図１に示すように、前記ポリゴンミラー５
は前記回転軸Ｚに垂直な断面形状が６角形の多面体で、
前記回転軸Ｚが貫通していない６つの側面が、鏡面加工
され、前記レーザ測距装置４が出射したレーザ光Ｌを作
業者１の作業領域に向けて反射する反射面を形成してい
る。

【００２４】また、前記ポリゴンミラー５の前記回転軸
Ｚ廻りの回転はモータ５ａによって駆動されている。更
に、前記出射角度検出器６は、角度センサ等で検地され
た前記ポリゴンミラー５の回転角から、レーザ光Ｌ’が
どの反射面のどの回転位置で反射されているかが分か
り、それよりレーザ光Ｌ’の左右及び上下方向の出射角
度Ａを検出することができるのである。尚、前記モータ
５ａがサーボモータ等の内部で回転角を制御する構造で
あれば、その制御信号から回転角を求めることも可能で
ある。

【００２５】図２に示すように、前記ポリゴンミラー５
が上方から平面視して前記回転軸Ｚ廻りに反時計方向に
回転している場合、前記反射面で反射されたレーザ光
Ｌ’の出射方向は、略１２０度の範囲で左右に振れ、同
じ反射面で反射されている間は回転に伴って右端から左
端に移動し、反射面が切り換わると、再度右端から左端
に移動する。ところで、図３に示すように、前記ポリゴ
ンミラー５の上面は正６角形であるのに対して、底面は
不等辺６角形となっており、不等辺６角形の各辺の前記
回転軸Ｚからの距離ｒ₀ 〜ｒ₅ は、ｒ₀ ＜ｒ₁ ＜ｒ₂ ＜
ｒ₃ ＜ｒ₄ ＜ｒ₅ なる関係にある。従って、前記６つの
反射面の夫々の法線方向と前記回転軸Ｚの成す角度が互
いに異なり、前記各反射面に一定方向から入射してくる
レーザ光Ｌが上下方向に６通りの異なる角度で反射す
る。以上の結果、前記ポリゴンミラー５の上記回転によ
って前記レーザ光Ｌ’の出射方向は、右端から左端に所
定の仰角または俯角で作業者１の作業領域を走査し、反
射面が切り換わる毎に、異なる仰角または俯角で再度右
端から左端に作業領域を走査し、これを６通りの異なる
仰角または俯角で繰り返すのである。

【００２６】次に、別の実施の形態を説明する。〈１〉上記の実施の形態に加えて、前記警報発信装置８
は、前記判定手段８ａが作業者位置が所定の警報区域内
にあると判定したときに、同時に、前記警報区域を設定
する基礎となる危険区域或いは危険物の位置情報から当
該作業者１と接近する危険対象の当該作業者を基準とす
る相対位置を計算し、その相対位置を前記無線信号Ｗに
危険位置情報として含めて、前記警報発生装置９に向け
て発信するように構成されている。更に、図４に示すよ
うに、前記警報発生装置９は、作業者の向きを検出可能
なファイバジャイロや振動式ジャイロ等で構成された方
位センサ９ａと、前記無線信号Ｗに含まれる危険位置情
報と前記方位センサ９ａが検出した作業者の向きから作
業者を基準とする危険方向を計算して、前記頭部被着物
２ｂの内周面の作業者１の頭部の前後左右に分散して設
けられた小型スピーカ９ｃから前記危険方向に応じた警
報音が発生するように、各スピーカを個別に駆動する危
険方向指定手段９ｂが設けられている。かかる構成によ
り、作業者１が単に警報音だけを聞くのではなく、その
警報音から危険対象の方向を知ることができるのであ
る。

【００２７】〈２〉上記実施の形態では、前記位置検出
装置３は作業者１の作業領域に向けてレーザ光Ｌを走査
するのに前記回転軸Ｚに垂直な断面形状が６角形の前記
ポリゴンミラー５を使用したが、該断面形状は６角形以
外の多角形であっても構わない。更には、必ずしも上記
形態のポリゴンミラーを使用しなくても構わない。例え
ば、単板のミラーを上下及び左右に所定振れ角で振動さ
せるようにしても構わない。

【００２８】〈３〉また、前記光反射体２は、必ずし
も、作業者１が頭に被るヘルメット等の前記頭部被着物
２ｂの外周面に前記反射フィルム２ａを取り付けて構成
されなくても構わない。例えば、作業服の背面や胸部の
要所要所に前記反射フィルム２ａを貼付したものであっ
ても構わない。また、反射フィルム以外の再帰性の反射
体であってもよい。

【００２９】〈４〉上記実施の形態では、前記警報装置
１０は警報発信装置８と警報発生装置９とに分離して構
成されていたが、前記両装置８、９は一体で構成されて
いても構わない。

【００３０】〈５〉上記の各実施の形態において、前記
警報は単純な警報音に限らず、警報メッセージや、音声
以外の光や振動等の情報伝達媒体を使用しても構わな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る監視システムの一実施形態の概略
構成を示す説明図

【図２】本発明に係る監視システムのレーザ光の走査機
構を説明する図

【図３】本発明に係る監視システムに使用されるポリゴ
ンミラーの上面及び底面形状を示す図

【図４】本発明に係る監視システムの別実施形態におけ
る警報発生装置の概略構成を示す説明図

【符号の説明】

１作業者２光反射体２ａ反射フィルム２ｂ頭部被着物３位置検出装置４レーザ測距装置５ポリゴンミラー５ａモータ６出射角度検出器７作業者位置検出手段８警報発信装置８ａ判定手段８ｂ警報区域設定変更手段９警報発生装置１０警報装置Ｌ，Ｌ’ レーザ光Ｒ反射レーザ光Ａ出射角度Ｄ距離Ｐ作業者位置信号Ｑ外部入力Ｗ無線信号Ｚ回転軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者平塚哉兵庫県尼崎市浜１丁目１番１号株式会社クボタ技術開発研究所内Ｆターム(参考） 2G065 AA04 AB09 AB22 BB02 BB49 BC14 BD06 5C087 AA03 AA11 AA32 AA37 AA44 AA51 BB18 BB73 DD03 DD49 EE18 FF01 FF04 FF16 GG08 GG30 GG31 GG51 GG66

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】作業者が装着可能な再帰性の光反射体
と、前記作業者に向けてレーザ光を出射し、前記光反射体で
反射された反射レーザ光を受光して、前記光反射体まで
の距離を計測するとともに、前記レーザ光の出射角度を
検出して前記作業者の位置検出を行なう位置検出装置
と、前記位置検出装置が検出した作業者位置が所定の警報区
域内である時に警報を発生する警報装置とを備えてなる
監視システム。
【請求項２】前記警報装置はプログラム変更または外
部入力によって前記警報区域を変更可能に構成されてい
る請求項１記載の監視システム。
【請求項３】前記位置検出装置は回転自在なポリゴン
ミラーを備え、前記ポリゴンミラーはその回転に伴って入射したレーザ
光を前記作業者の作業領域を走査するように反射し、前記ポリゴンミラーの複数の反射面の内の少なくとも２
面はその法線方向と前記ポリゴンミラーの回転軸の成す
角度が互いに異なることを特徴とする請求項１または２
記載の監視システム。
【請求項４】前記光反射体は、作業者が頭に被る頭部
被着物の外周面に再帰性の反射フィルムを取り付けて構
成されている請求項１、２または３記載の監視システ
ム。
【請求項５】前記警報装置は、警報発生を起動するた
めの無線信号を発信する警報発信装置と前記無線信号を
受信して警報を発生する警報発生装置とを備えてなる請
求項１、２、３または４記載の監視システム。
【請求項６】前記警報発生装置は、作業者が装着可能
に構成されている請求項５記載の監視システム。
【請求項７】前記警報発信装置は前記無線信号に危険
対象の位置を示す危険位置情報を含めて発信し、前記警報発生装置は、作業者の向きを検出する方位セン
サを備え、前記無線信号に含まれる危険位置情報と前記
方位センサが検出した作業者の向きから作業者を基準と
する危険方向を計算し、作業者がその危険方向を判別可
能な警報を発生することを特徴とする請求項６記載の監
視システム。