JP2005063467A - Contact detector - Google Patents
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Description
本発明は、接触検出対象物にコード状感圧センサを配置しておき、このコード状感圧センサに力が加わったことにより得られるパルス出力で接触検出対象物に物体や人体の一部が接触したことを正確かつ迅速に検出する接触検出装置と、このような接触検出装置を備えた自動車等に関するものである。 In the present invention, a cord-like pressure sensor is arranged on a contact detection object, and an object or a part of a human body is applied to the contact detection object by a pulse output obtained by applying a force to the cord-like pressure sensor. The present invention relates to a contact detection device that accurately and quickly detects contact, and an automobile equipped with such a contact detection device.
従来、この種の接触検出装置及び走行装置は、障害物に接触したかどうかをテープスイッチからなるバンパーセンサで検出していた(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, this type of contact detection device and traveling device has detected whether or not an obstacle has been touched by a bumper sensor formed of a tape switch (see, for example, Patent Document 1).
図10は、前記特許文献1に記載された従来の接触検出装置を備えた走行装置の図で、(a)はその側面概略図、(b)はその平面断面概略図である。
図10において、80は走行装置、81は走行装置本体、82は台車、83は駆動輪、84は従動輪で84aは前方従動輪、84bは後方従動輪である。85はバンパーである。86はテープスイッチからなるバンパーセンサである。このように従来の接触検出装置はバンパー85の周囲にテープスイッチ86を配設する構成となっており、そこで走行装置80が走行しているときに障害物がバンパー85に接触すると、バンパーセンサ86のテープスイッチがON状態となって障害物の接触を検出していた。そして、バンパーセンサ86が障害物の接触を検出すると駆動輪83の駆動を停止していた。
10A and 10B are diagrams of a traveling device provided with the conventional contact detection device described in Patent Document 1, wherein FIG. 10A is a schematic side view thereof, and FIG.
In FIG. 10, 80 is a traveling device, 81 is a traveling device body, 82 is a carriage, 83 is a driving wheel, 84 is a driven wheel, 84a is a front driven wheel, and 84b is a rear driven wheel. 85 is a bumper. A
また、バンパーセンサ86はテープスイッチであるため、配設部分にR(アール)の小さな部分があるとそこでON状態となってしまうので、図に示すように、バンパー85の角部85aの両側にバンパーセンサ86を挿通する挿通孔85bを設け、角部85aのようなRの小さい部分を避けてバンパーセンサ86を配設する必要があった。
In addition, since the
しかしながら、前記従来の接触検出装置及び前記従来の走行装置の構成では、角部85aの両側にバンパーセンサ86を挿通する挿通孔85bを設け、さらにそこにバンパーセンサ86を挿通する必要があるので製造上、手間がかかる上、孔が空いていて見栄えが悪いといった課題があった。
However, in the configuration of the conventional contact detection device and the conventional traveling device, it is necessary to provide the
そこで、本出願人は先にこの課題を解決するため、同じく本出願人が開発するのに成功したコード状感圧センサをバンパーの周囲に配設するようにして、角部の両側に挿通孔を設ける必要を無くした。 Therefore, in order to solve this problem, the present applicant previously arranged a cord-like pressure sensor, which was also successfully developed by the applicant, around the bumper. The need to provide is eliminated.
ここでコード状感圧センサを用いるとバンパーの角部に直角に曲折配設してもON状態にならない理由を簡単に説明する。
コード状感圧センサは、ピエゾ素子材料を用いたケーブル状のセンサで、その構成を図1に示す。図において、10がコード状感圧センサで、これは軸方向中心に芯線(中心電極)1と、この中心電極1の周囲にピエゾ素子材料2を被覆し、さらにピエゾ素子材料2の周囲に外側電極3を配設し、最外周をPVC(塩化ビニル樹脂)4で被覆して成るものである。
Here, the reason why the cord-like pressure sensor is not turned ON even if it is bent at a right angle to the corner of the bumper will be briefly described.
The cord-like pressure sensor is a cable-like sensor using a piezo element material, and its configuration is shown in FIG. In the figure,
コード状感圧センサ10は、使用温度が120℃まで可能な出願人独自開発の耐熱性を有する樹脂系材料をピエゾ素子材料2に用いており、従来の代表的な高分子ピエゾ素子材料(一軸延伸ポリ弗化ビニリデン)やピエゾ素子材料(クロロプレンと圧電セラッミック粉末のピエゾ素子材料)の最高使用温度である90℃より高い温度域(120℃以下)で使用できる。そして、ピエゾ素子材料2がフレキシブル性を有する樹脂と圧電性セラミックから構成され、また、コイル状金属中心電極及びフィルム状外側電極から成るフレキシブル電極を用いて構成しており、通常のビニールコード並みのフレキシブル性を有している。
The cord-
さらに、コード状感圧センサ10は高分子ピエゾ素子材料並みの高感度であり、人体の挟み込みを検出するような低周波数領域(10Hz以下)では、高分子ピエゾ素子材料並みの高感度を有している。それは本ピエゾ素子材料2の比誘電率(約55)が高分子ピエゾ素子材料(約10)よりも大きいので、低周波数領域(10Hz以下)でも感度の低下が小さいからである。
Further, the cord-
ピエゾ素子材料2は、樹脂系材料と10μm以下の圧電性セラミック粉末の複合体から構成され、振動検出特性はセラミックにより、またフレキシブル性は樹脂によりそれぞれ実現している。本ピエゾ素子材料2は、樹脂系材料として非結晶性ポリエチレン系樹脂(分子量約300,000)と非結晶性ポリエチレン系樹脂(分子量約100,000)を複合化することにより、高耐熱性(120℃)と容易に形成できる柔軟性を実現すると共に架橋する必要のない簡素な製造工程を可能とするものである。
The
このようにして得られたコード状感圧センサ10はピエゾ素子材料2を成形したままでは、圧電性能を有しないので、ピエゾ素子材料2に数kV/mmの直流高電圧を印加することにより、ピエゾ素子材料2に圧電性能を付与する処理(分極処理)を行うことが必要である。この分極処理はピエゾ素子材料2に中心電極1と外側電極3を形成した後、両電極に直流高電圧を印加することにより行われる。ピエゾ素子材料2にクラックなどの微少な欠陥が内在する場合、その欠陥部で放電して両電極間が短絡し易くなるので、充分な分極電圧が印加できなくなるが、本発明では一定長さのピエゾ素子材料2に密着できる補助電極を用いた独自の分極工程を確立することにより、欠陥を検出・回避して分極を安定化でき、これにより数10m以上の長尺化も可能になる。
Since the cord-
また、コード状感圧センサにおいては、中心電極1にコイル状金属中心電極を、外側電極3にフィルム状電極(アルミニウム−ポリエチレンテレフタレート−アルミニウムの三層ラミネートフィルム)を用い、これによりピエゾ素子材料2と電極の密着性を確保すると共に、外部リード線の接続が容易にでき、フレキシブルなケーブル状実装構成が可能になる。
中心電極1は銅−銀合金コイル、外側電極3はアルミニウム−ポリエチレンテレフタレート−アルミニウムから成る三層ラミネートフィルム、ピエゾ素子材料2はポリエチレン系樹脂+圧電性セラミック粉末、外皮は熱可塑性プラスチック、これにより、比誘電率は55、電荷発生量は10−13C(クーロン)/gf、最高使用温度は120℃となる。
In the cord-shaped pressure sensitive sensor, a coiled metal center electrode is used for the center electrode 1 and a film electrode (a three-layer laminate film of aluminum-polyethylene terephthalate-aluminum) is used for the
The center electrode 1 is a copper-silver alloy coil, the
図2はこのコード状感圧センサ10に加わる荷重とセンサ出力特性を示す線図である。出願人がコード状感圧センサ10の荷重とセンサ出力の関係を実験した結果、コード状感圧センサ10に(a)のような曲げ荷重を加えたとき、センサ出力が(b)のような現象になる。
(1)すなわち、時刻t0ではコード状感圧センサ10に荷重が加わっていないときは、センサ出力は2(V)を示している。
(2)時刻t1でコード状感圧センサ10に一定方向に曲げ荷重を加えると、加わった瞬間からセンサ出力は4(V)に増加したあと直ぐに反転して0(V)になり、その後再び2(V)に戻る。
(3)そのあと、曲げたままにしていてもセンサ出力は2(V)を示したままである。
(4)時刻t3でコード状感圧センサ10を元の状態に戻すと、その瞬間からセンサ出力は0.8(V)に減少したあと、直ぐに反転して2.2(V)になり、その後再び2(V)に戻る。
このように、このコード状感圧センサでは、力の加わった瞬間にのみ信号が出力され、その後力が加えられつづけていても変動が無い限りもはや出力は出さない。同じく、力を除去したときもその瞬間にだけ出力が出るという特性を備えている。したがって、このコード状感圧センサをバンパーの角部に直角に曲折配設しても、曲折した瞬間にはON状態になるものの、配設完了後は出力は出さなくなるのである。そして、その後は、コード状感圧センサのどこか1部に力が加わったときに出力を出すのである。
このように、コード状感圧センサをバンパーの周囲に配設すれば、角部の両側に挿通孔を設ける必要が無くなる。
FIG. 2 is a diagram showing the load applied to the cord-
(1) That is, at time t0, when no load is applied to the cord-like pressure
(2) When a bending load is applied to the cord-shaped pressure-
(3) After that, the sensor output still shows 2 (V) even if it is kept bent.
(4) When the cord-
Thus, with this cord-like pressure sensor, a signal is output only at the moment when force is applied, and no longer outputs as long as there is no fluctuation even if force is continuously applied thereafter. Similarly, when the force is removed, the output is output only at that moment. Therefore, even if this cord-like pressure sensor is bent at a right angle to the corner of the bumper, it will be in the ON state at the moment of bending, but no output will be output after the arrangement is completed. After that, an output is output when a force is applied to some part of the cord-shaped pressure sensor.
Thus, if the cord-like pressure sensitive sensor is disposed around the bumper, it is not necessary to provide insertion holes on both sides of the corner.
図3はこのコード状感圧センサをバンパーの周囲に配設して成る走行装置の図で、(a)はその側面概略図、(b)はその平面断面概略図である。
図3(a)において、20は走行装置、21は走行装置本体、22は台車、23は左右1対の駆動輪、23aはこれを駆動するモータ、24は従動輪で、24aは前方従動輪、24bは後方従動輪である。また、25はバンパー、26はバンパーセンサユニットである。このバンパーセンサユニット26にコード状感圧センサ10(図1)が内蔵されている。
さらに、図1(b)において、27はコード状感圧センサ10からの出力を検出する接触検出手段、28は左右1対の駆動輪23を駆動するモータ23aの駆動制御手段である。
FIGS. 3A and 3B are diagrams of a traveling device in which the cord-shaped pressure-sensitive sensor is disposed around the bumper. FIG. 3A is a schematic side view thereof, and FIG.
In FIG. 3A, 20 is a traveling device, 21 is a traveling device body, 22 is a carriage, 23 is a pair of left and right drive wheels, 23a is a motor for driving the wheels, 24 is a driven wheel, and 24a is a front driven wheel. , 24b are rear driven wheels.
Further, in FIG. 1B,
図4(a)は図3の接触検出手段27を示すブロック図である。
図4(a)において、接触検出手段27は、コード状感圧センサ10の出力信号を受けてこの信号に基づき障害物の接触を検出する接触検出部27bを備えている。接触検出部27bからの出力信号は駆動制御手段28に与えられ、駆動制御手段28はこの信号を受信すると直ちにモータ23aを止めて左右1対の駆動輪23の駆動を停止させる。
このように接触検出装置27はコード状感圧センサ10を内蔵したバンパーセンサユニット26と接触検出手段27から構成されている。バンパーセンサユニット26は走行装置本体21の周囲に配設されたバンパー25に図5(a)に示すように取り付けられている。
FIG. 4A is a block diagram showing the contact detection means 27 of FIG.
In FIG. 4A, the contact detection means 27 includes a
As described above, the
図5はバンパーに取り付けられた接触検出装置であるバンパーセンサユニットの断面拡大図を示すもので、図5(a)は図1(b)のA−A線における断面矢視図である。図5(b)は後述する本発明に係るバンパーセンサユニットの断面図である。
図5(a)において、図3に示すバンパーセンサユニット26は、バンパー25に取り付け用プレート38を介して取り付けビス39によって取り付けられる弾性取付体30と、この弾性取付体30内に配設される図1に示したコード状感圧センサ10とから構成されている。
コード状感圧センサ10は図1に説明したように中心電極1とピエゾ素子材料2と外側電極3とを同軸状に成形したものである。ピエゾ素子材料2は樹脂系材料と圧電セラミックス粉体の混合物からなるピエゾ素子材料等を用いており、センサ全体として可撓性を有している。
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a bumper sensor unit that is a contact detection device attached to the bumper, and FIG. 5A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. FIG. 5B is a cross-sectional view of a bumper sensor unit according to the present invention described later.
In FIG. 5A, the
The cord-shaped
一方、弾性取付体30はゴムや熱可塑性エラストマー等を用いて、内部にコード状感圧センサ10を収納する空間と取り付け用プレート38を収納するための空隙部32と弾性を形成するための中空部35とを内部に備えて形成されている。そして、中空部35には弾性取付体30が自重で変形したり、走行装置本体21の角部25aでつぶれないようにその形状を維持するためのリブ31を中央に有している。弾性取付体30は空隙部32に取付け用のプレート38を挿入してビス39でバンパー25に片持ち支持状態で固定される。コード状感圧センサ10を弾性取付体30に配設する際は、その舌部33をめくり、スリット部34を開口させてコード状感圧センサ10を滑入させればよい。
また、弾性取付体30の高さ方向寸法Lは、接触検出手段27が障害物との接触を検出してから制御手段28が走行停止制御を行うまでの間に走行装置が走行する距離よりも大きくなるように設定しておくとよい。
On the other hand, the
Further, the height dimension L of the elastic mounting
以上の構成によって、走行装置20は、そのバンパー25の周囲に配設されたコード状感圧センサ10が接触を感知すると出力信号を接触検出手段27に出力し、接触検出手段27はこの信号に基づき障害物の接触と判断して接触検出部27bから駆動制御手段28に出力信号を発し、駆動制御手段28はこの信号を受信すると直ちにモータ23aを止めて左右1対の駆動輪23の駆動を停止させるので、弾性取付体30が変形する間に走行装置20は停止し、バンパー25の障害物への衝突が未然に防止されることとなる。このようにして走行装置は無人搬送車として、荷物を無人で搬送する際に安全に使用される。
With the configuration described above, the traveling
このように特許文献1記載のテープスイッチからなるバンパーセンサに代えてコード状感圧センサ10(図1)を用いれば、力の加わった瞬間にのみ信号が出力され、その後力が加えられつづけていても変動が無い限りもはや出力は出さないので、バンパーの角部の両側に挿通孔を設ける必要が無くなるという大きな効果がある。
ところが、このコード状感圧センサは感度がよすぎるので、走行装置の走行中の細かな振動にも反応することがあった。また、走行装置が段差等を乗り上げた際に生じる大きな衝撃に反応して、これを誤検出するといった問題があった。
これらの誤検出はフェールセーフの点からむしろ望ましいことではあるが、接触していないのに停止すると作業性の点で好ましくなかった。
そこで、本発明の目的は、これらの課題を解決するもので、物や人体の接触を正確に検出すると共に、走行中の車体の振動等を誤検出することができるだけ少ない接触検出装置及びそれを備えた自動車等を提供することにある。
In this way, if the cord-like pressure sensor 10 (FIG. 1) is used instead of the bumper sensor composed of the tape switch described in Patent Document 1, a signal is output only at the moment when the force is applied, and then the force is continuously applied. However, as long as there is no fluctuation, no output is produced any more, so there is a great effect that it is not necessary to provide insertion holes on both sides of the corners of the bumper.
However, since this cord-like pressure sensitive sensor is too sensitive, it sometimes responds to minute vibrations during traveling of the traveling device. In addition, there is a problem in that this is erroneously detected in response to a large impact generated when the traveling device rides on a step or the like.
Although these false detections are rather desirable from the point of fail-safety, it is not preferable from the viewpoint of workability if they stop without being touched.
Accordingly, an object of the present invention is to solve these problems, and to accurately detect contact of an object or a human body, and to detect a vibration of a running vehicle body as much as possible, and a contact detection device with the same The purpose is to provide a car or the like equipped.
本発明の侵入検出用接触検出装置は、塀又は垣根に配設されるコード状感圧センサと、当該コード状感圧センサの変形の加速度に応じた出力信号に基づき、塀又は垣根への物体の接触を検出する接触検出手段とを備えた接触検出装置において、当該接触検出手段が、出力信号から塀又は垣根の振動周波数成分を除去する濾波部を備えるものである。
濾波部によって出力信号から塀又は垣根の振動周波数成分を除去するため、塀又は垣根の振動等を拾うといったことも無くなり誤検出しなくなる。
当該濾波部は、前記塀又は垣根の固有振動数を含む周波数成分を除去するように構成され得る。
The contact detection device for intrusion detection according to the present invention is based on a cord-like pressure sensor disposed on a ridge or a fence and an output signal corresponding to the acceleration of deformation of the cord-like pressure sensor. In the contact detection device including the contact detection means for detecting the contact, the contact detection means includes a filtering unit that removes the vibration frequency component of the ridge or the fence from the output signal.
Since the filtering part removes the vibration frequency component of the ridge or the fence from the output signal, it is not necessary to pick up the vibration of the ridge or the fence or the like, thereby preventing erroneous detection.
The filtering unit may be configured to remove frequency components including the natural frequency of the fence or fence.
また、コード状感圧センサを、塀又は垣根が有する固有振動特性とは異なる振動特性を有する支持手段を介して前記塀又は垣根に配設することができる。
塀又は垣根の固有振動特性とは異なる振動特性を有する支持手段により、塀又は垣根の振動振動等を拾うといったことも無くなり誤検出しなくなる。
更に鳴動装置を設け、接触検出手段の出力に基づいて、鳴動装置を鳴動させるような構成を採用することができる。
本発明の侵入検出用接触検出装置は、セキュリティ(侵入検出)に適用されるものであり、コード状感圧センサに侵入者の人体の一部や衣服、道具が触れるとこれをコード状感圧センサが検出して、鳴動装置を構成する防犯ベル等で敷地内の住人等に知らせるものである。
Moreover, a cord-like pressure-sensitive sensor can be arrange | positioned in the said ridge or a fence via the support means which has a vibration characteristic different from the natural vibration characteristic which a ridge or a fence has.
The support means having a vibration characteristic different from the natural vibration characteristic of the fence or fence eliminates the possibility of picking up the vibration vibration of the fence or fence and prevents false detection.
Further, it is possible to employ a configuration in which a sounding device is provided and the sounding device is sounded based on the output of the contact detection means.
The contact detection device for intrusion detection according to the present invention is applied to security (intrusion detection), and when a cord-like pressure sensor is touched by a part of an intruder's body, clothes, or a tool, the cord-like pressure is detected. The sensor detects and notifies the residents in the premises with a crime prevention bell or the like constituting the ringing device.
本発明によれば、誤検出を防止しつつ、高い精度にて侵入者を検知することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to detect an intruder with high accuracy while preventing erroneous detection.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
(実施の形態1)
図4(b)は本発明の実施の形態1に係る接触検出手段27のブロック図である。図において、この接触検出手段27はコード状感圧センサ10の出力信号から走行装置20の走行中の振動周波数成分を除去する濾波部27aを備えているのが図4(a)との相違点で、後の構成は同じであり、濾波部27aの出力信号に基づき障害物の接触を検出する接触検出部27bを備えている。
このような構成により、接触検出手段27は、コード状感圧センサ10の出力信号を受けると、濾波部27aで走行装置20の走行中の振動周波数成分に基づくものを除去し、真の障害物の接触信号のみを接触検出部27bに送る。接触検出部27bは出力信号を駆動制御手段28に与え、駆動制御手段28はこの信号を受信すると直ちにモータ23aを止めて左右1対の駆動輪23の駆動を停止させる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 4B is a block diagram of the
With such a configuration, when the contact detection means 27 receives the output signal of the cord-like pressure
図6は濾波部27aの濾波周波数特性を示した特性図である。
図6において、縦軸Pは信号強度、横軸fは周波数である。図4に示す濾波部27aは走行装置20の走行中の振動周波数成分f3を除去する濾波特性を有している。f3は実験的に求めることは可能だが、通常、f3には本体1の固有振動数f0が含まれるので、本体1の固有振動数を実験前に求め、その固有振動数またはその固有振動数を含む特定の周波数帯の周波数成分を選択的に除去するよう濾波特性を決定してもよい。この際、例えば走行装置20に積載する荷物の重量を変えたり、走行装置20の荷物積載部の高さを変えたりして実使用状態を勘案して濾波特性を決定することが好ましい。
具体的には図6にも示したが、例えば、商用電源や工場内の高周波ノイズ、通信用無線ノイズ等の不要輻射を勘案すると、濾波特性としては、例えば10Hz以上の周波数成分を除去するようにする。
さらに、走行装置20の固有振動数帯として、例えば十数Hz以上のある特定の帯域の周波数を除去するような濾波特性を追加する。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the filtering frequency characteristic of the
In FIG. 6, the vertical axis P is the signal intensity, and the horizontal axis f is the frequency. The
Specifically, as shown in FIG. 6, for example, when considering unnecessary radiation such as high frequency noise in a commercial power supply or factory, wireless noise for communication, etc., as a filtering characteristic, for example, a frequency component of 10 Hz or more is removed. To.
Further, a filtering characteristic is added as a natural frequency band of the traveling
また、走行中、荷物を積載した走行装置20のうなりやゆっくりした振動を除去するため、例えば図6に示すように、前記振動周波数成分よりも低周波領域f1の周波数成分を除去する濾波特性を追加してもよく、例えば1Hz以下の周波数成分を除去するようにするのがよい。
また、サスペンションや空気タイヤの付いた走行装置の場合も、走行中に生じるサスペンションや空気タイヤの動きによる低周波領域f1の振動成分を除去するため、上記と同様に低周波領域f1の周波数成分を除去する濾波特性を追加することが望ましい。
Further, in order to remove the beat and slow vibration of the traveling
Also, in the case of a traveling device with a suspension or pneumatic tire, in order to remove the vibration component in the low frequency region f1 due to the movement of the suspension or pneumatic tire that occurs during traveling, the frequency component in the low frequency region f1 is changed in the same manner as described above. It is desirable to add filtering characteristics to be removed.
図6のような濾波特性を有する濾波部(図4(b)の27a)を備えた接触検出手段27(図4(b))の動作・作用を図7に基づいて説明する。
図7はコード状感圧センサ10による接触検出手段の動作・作用を説明する図で、(a)はコード状感圧センサ10の出力信号VS、(b)は濾波部27aの出力信号Vf、(c)は接触検出手段27の判定出力J、そして(d)はモータ23aへの印加電圧Vmを示す特性図をそれぞれ示している。なお、横軸はすべてに共通して時刻tである。
以下、走行装置20が段差を通過した後に障害物に接触した場合のコード状感圧センサ10の出力信号VS、濾波部27aの出力信号Vf、接触検出手段27の判定出力J、モータ23aへの印加電圧Vmの挙動についてそれぞれ説明する。
The operation and action of the contact detection means 27 (FIG. 4B) provided with the filtering portion (27a in FIG. 4B) having the filtering characteristics as shown in FIG. 6 will be described with reference to FIG.
7A and 7B are diagrams for explaining the operation and action of the contact detecting means by the cord-
Hereinafter, the output signal VS of the cord-like pressure-
先ず、時刻t1で制御手段27によりモータ23aに+Vdの電圧が印加されると走行装置20が走行を開始する。走行中は走行装置20の走行振動のため、コード状感圧センサ10が振動し、コード状感圧センサ10からは圧電効果により、図7(a)のようなコード状感圧センサ10の変形の加速度に応じた信号が出力される。すなわち、VSには基準電位V0に細かな変動成分が重畳する。
そして、図7(a)において時刻t2で段差に乗り上げたとき所定の大きな振幅D0を超える信号が発せられる。そして、時刻t3で段差を通過完了するとき再び大きな信号が発せられる。このように段差への乗り上げ、通過完了の際の衝撃によりコード状感圧センサ10には大きな振動が印加されるのでVSには振幅の大きな信号が発生する。
その後、時刻t4で障害物がバンパー25に接触すると、障害物の押圧によりコード状感圧センサ10が変形し、VSには振幅の大きな信号が発生する。
First, when a voltage of + Vd is applied to the
In FIG. 7A, a signal exceeding a predetermined large amplitude D0 is generated when climbing a step at time t2. Then, when the passage through the step is completed at time t3, a large signal is issued again. As described above, since a large vibration is applied to the cord-
Thereafter, when the obstacle comes into contact with the
この時の濾波部27aからの出力V0は、コード状感圧センサ10の出力信号を図6の濾波特性に基づいて濾波するため、走行装置20の固有振動数f0を含む走行中の振動周波数成分f3は図7(b)に示すように除去され、またf1の走行装置20の段差乗り上げ時等の低い振動成分も除去され、最終的に図6のf2で示される障害物に接触した際の周波数成分のみが通過される。
The output V0 from the
障害物への接触の際、単にコード状感圧センサ10をバンパー25に配設した構成であれば、接触の際のコード状感圧センサ10の変形はわずかであるが、本実施の形態の場合は図5のように弾性取付体30を介してコード状感圧センサ10が配設され、障害物と接触した際にコード状感圧センサ10が弾性取付体30と共に変形可能となるので、コード状感圧センサ10の変形量が増大する。そして、接触の際に中空部35も押しつぶされるのでコード状感圧センサ10の変形量がさらに増大する。このようにコード状感圧センサ10は大きな変形量が得られ、変形量の2次微分値である加速度も大きくなり、結果としてコード状感圧センサ10の出力信号も大きくなり、障害物の検出感度を向上することができる。
If the cord-
接触検出部27bはVfのV0から振幅|V−V0|がD0より大ならば障害物が接触したと判定し、時刻t4で判定出力としてLo→Hi→Loのパルス信号を出力する。このように、VSのV0からの振幅|V−V0|がD0より大となっても、濾波部27aで不要な周波数成分を除去した信号Vfに基づき接触判定するので、走行振動による誤検出がない。
制御手段28(図4)は上記パルス信号があるとモータ23aへの+Vdの電圧印加を停止するので、走行装置20の走行は時刻t4で停止する。なお、D0は任意に設定可能で、例えば走行速度や弾性取付体30の形状等による障害物接触時のコード状感圧センサ10の出力信号の大きさに基づきD0を予め設定する。
If the amplitude | V−V0 | is greater than D0 from V0 of Vf, the
Since the control means 28 (FIG. 4) stops applying the voltage + Vd to the
また、コード状感圧センサ10は無接点式のセンサで、上述したように変形の加速度に応じた出力信号を発生するので、走行装置20の角部25aに沿って圧電センサを配設しても従来のテープスイッチを用いた構成のような誤検出は発生しない。
また、従来のようにテープスイッチを用いていないので、走行装置20の角部25aに挿通孔を設ける必要は無く、製造上、手間がかからず見栄えもよい。
以上のように、本実施の形態においては、自走式の走行装置本体の周囲に沿って配設可能な可撓性を有したコード状感圧センサ10と、コード状感圧センサ10の出力信号に基づき走行装置20が障害物と接触したことを検出する接触検出手段27とを加え、接触検出手段27はコード状感圧センサ10の出力信号から走行装置20の走行中の振動周波数成分を除去する濾波部27aを備えたことにより、コード状感圧センサ10は無接点式のセンサで、変形の加速度に応じた出力信号を発生するので、走行装置20の角部25aに沿ってコード状感圧センサ10を配設しても誤検出のない接触検出装置を実現できる。
The cord-
Further, since a tape switch is not used as in the prior art, there is no need to provide an insertion hole in the
As described above, in the present embodiment, the flexible cord-
また、濾波部27aがコード状感圧センサ10の出力信号から走行装置20の走行中の振動周波数成分を除去するので、走行中の振動により接触検出手段27が誤検出することがない。
また、上記のような接触検出装置を備え、前記接触検出装置の出力信号に基づき走行を制御する制御手段28を有したことにより、従来のように走行装置の角部25aに挿通孔85bを設ける必要は無いので、製造上、手間がかからず見栄えもよい。
In addition, since the
In addition, since the contact detection device as described above is provided and the control means 28 for controlling the travel based on the output signal of the contact detection device is provided, the through
また、濾波部27bがコード状感圧センサ10の出力信号から走行装置20の走行中の振動周波数成分を除去するので、走行中の振動により接触検出手段27が誤検出して走行を停止するといった誤動作がない。
また、濾波部27bが、走行装置20の固有振動数を含む周波数成分を除去する構成としたことにより、走行装置20の固有振動数を調べることにより前記濾波部の濾波特性を容易に決定することができる。
尚、上記実施の形態ではバンパー25に弾性取付体30を固定する構成であったが、バンパー25が弾性取付体30を兼用する構成としてもよい。この構成により、バンパー25が弾性取付体30を兼用するので、部品の合理化が図れる。
Further, since the
Further, since the
In the above-described embodiment, the elastic mounting
また、図3に示すように、弾性取付体30の寸法Lが、接触検出手段27が障害物との接触を検出してから制御手段28が走行停止制御を行うまでの間に走行装置20が走行する距離よりも大きくなるように設定しているので、障害物が走行装置に接触・押圧しても、弾性取付体30が全てつぶれてしまう前に走行装置が停止するので、障害物や走行装置に過大な荷重が印加されず、安全性を向上することができる。
Also, as shown in FIG. 3, the dimension L of the elastic mounting
また、停止状態から走行する際に、一旦、走行方向とは反対方向に移動してから本来の走行方向に走行するよう走行を制御する構成としてもよい。この構成により、万一、停止状態で既に走行方向から障害物が走行装置20に接触していてコード状感圧センサ10がこれ以上変形できない状態であっても、走行方向とは反対方向に移動してコード状感圧センサ10の変形を解除し、その後、本来の走行方向に走行する際に前記障害物に再度接触してコード状感圧センサ10が変形し、接触検出手段27で障害物との接触を検出するので、安全性をさらに向上することができる。
Further, when traveling from a stopped state, the traveling may be controlled so as to travel once in the direction opposite to the traveling direction and then travel in the original traveling direction. With this configuration, even if the obstacle is already in contact with the traveling
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2について図5(b)に基づいて説明する。
図5(b)は、本発明の実施の形態2における走行装置のバンパーセンサユニット14の断面図(図3のA−A線に対応)である。
この実施の形態2が実施の形態1の構成と異なるところは、コード状感圧センサ10は走行装置20(図3)が有する固有振動特性とは異なる振動特性を有する弾性取付体30によってバンパー25に取り付けられている点である。
上記以外の構成要素は実施の形態1と同様とし、詳細な説明は割愛する。
弾性取付体30が走行装置20(図3)が有する固有振動特性とは異なる振動特性を持たせるためには、例えば弾性取付体30内の一部空間40の異なる材料を介挿したり、空気層にしたりして、試行実験で求める。
上記構成により、弾性取付体30が走行装置20から伝播する走行中の振動を除去し、コード状感圧センサ10にノイズが印加されないので、走行中の振動により接触検出手段27(この場合、図4(a)でも可)が誤検出することがない。
(Embodiment 2)
Next,
FIG.5 (b) is sectional drawing (corresponding to the AA line of FIG. 3) of the bumper sensor unit 14 of the traveling apparatus in
The difference between the second embodiment and the configuration of the first embodiment is that the cord-shaped pressure-
Components other than those described above are the same as those in the first embodiment, and a detailed description thereof is omitted.
In order for the elastic mounting
With the above configuration, the elastic mounting
図8は、走行装置20(図3)が有する固有振動特性とは異なる振動特性を持つ弾性取付体30の例示である。
図8において、30はコード状感圧センサ10を内包した弾性取付体30で、その取付部(ハッチングで示す)とコード状感圧センサ10との間にどれも空隙35を設けている。(a)はその空隙が小さな空隙35’であり、(b)はこれより大きな空隙35”であり、(c)は最大の空隙35’”を備えている。
(a)の弾性取付体30の場合は、腰が強いのでコード状感圧センサ10の感度が低くなっている。
逆に、(c)の弾性取付体30の場合は、腰が弱いので感度がよくなり自動車の通常のアイドリングに共振してこれを誤検出する。
(b)は(a)と(c)の中間となり、本実施の形態2で採用される範囲のものである。具体的な空隙35の大きさは走行装置20が有する固有振動特性の関係で決まることとなる。
FIG. 8 is an illustration of the elastic mounting
In FIG. 8,
In the case of the elastic mounting
On the contrary, in the case of the elastic mounting
(B) is in the middle of (a) and (c), and is in the range employed in the second embodiment. The specific size of the
このように実施の形態2によれば、弾性取付体30が走行装置20から伝播する走行中の振動を除去するので、走行中の振動を誤検出することがなくなる。
さらに実施の形態1を併用すれば、走行中に過大な衝撃が走行装置20に印加され、弾性取付体30が前記衝撃による振動を減衰しきれなくても、図4(b)の濾波部27aがコード状感圧センサ10の出力信号から走行装置20の走行中の振動周波数成分を除去するので、走行中の振動により接触検出手段27が誤検出することがないので、さらに確実となる。
As described above, according to the second embodiment, the elastic mounting
Further, when the first embodiment is used in combination, an excessive impact is applied to the traveling
上記実施の形態1及び2では、接触検出装置及び走行装置を荷物搬送用の無人搬送車に適用したものであったが、接触検出装置及び走行装置を自動車やゴーカート、遊具等の移動体に適用してもよく、移動体の様々な形状に沿って圧電センサを配設して障害物の検出を行うことができる。
In
さらには、図9に示す如く、人体に一部が挟まれては困るような場所に配設されたコード状感圧センサにも適用できる。図9(a)は自動車のパワーウインドウに適用された例、図9(b)はエレベータの自動扉に適用された例である。
図9(a)において、50は自動車のドアで、ウインドウガラス51が上昇していき、ドアフレーム52に収納される。この場合、ドアフレーム52の内側にコード状感圧センサ10を配設しておくと、子供の手指がウインドウガラス51に触れていてもウインドウガラス51が上昇しドアフレーム52に触れる前に手指をコード状感圧センサ10が検出するので、ウインドウガラス51の上昇を停止するとともにモータを逆転させて手指をウインドウガラス51とドアフレーム52との間の接触から素早く開放することができる。
このような装置において、自動車の運転手側のドア50を締めて、ウインドウガラス51を上昇させているときに、助手席側のドアを強くバタンと締めた場合、その衝撃振動を自動車の運転手側のドア50のコード状感圧センサ10が検出してしまい、ウインドウガラス51の上昇を停止するとともにモータを逆転させることとなる。
ところが、このような場合にも、本発明の第1および第2の実施の形態を採用していれば、自動車の運転手側のドア50を締めて、ウインドウガラス51を上昇させているときに、助手席側のドアを強くバタンと締めたときの衝撃振動を自動車の運転手側のドア50のコード状感圧センサ10が検出しても、第1の実施の形態に係る濾波部27bおよび/又は自動車が有する固有振動特性とは異なる振動特性を有する第2の実施の形態に係る弾性取付体30によってこの衝撃振動を無視してしまい、誤検出することなくウインドウガラス51の上昇を続行させることができる。したがって本発明によればこのような不要な誤動作を防止することができる。なお、上記実施例は、自動車のパワーウインドウに適用したものであったが、電動スライドドア、電動サンルーフ、パワーハッチドア、電動トランク等に適用してもよい。
Furthermore, as shown in FIG. 9, the present invention can also be applied to a cord-like pressure sensor disposed in a place where it is difficult to be partially caught by a human body. FIG. 9A shows an example applied to a power window of an automobile, and FIG. 9B shows an example applied to an automatic door of an elevator.
In FIG. 9A,
In such an apparatus, when the
However, even in such a case, if the first and second embodiments of the present invention are adopted, the
次に、図9(b)において、60はエレベータで、61はその自動扉、10は自動扉61の先端に配設されたに適用されたコード状感圧センサである。
図9(b)において、エレベータ60の自動扉61が閉じているとき、人体の一部や衣服が自動扉61に挟まれようとしても、その前にコード状感圧センサ10がこれを検出するので、自動扉61の閉動作を停止するとともにモータを逆転させて再び開動作に転ずることで、人体の一部や衣服を素早く開放することができる。
このような装置において、エレベータ60の自動扉61が閉じているときに、エレベータの内部又は外部で大きな衝撃振動が起きた場合、コード状感圧センサ10がこれを敏感に検出するので、自動扉61の閉動作を停止するとともにモータを逆転させて再び開動作させることとなる。
ところが、本発明の第1および第2の実施の形態を採用していれば、エレベータ60の自動扉61が閉じているときに、エレベータの内部又は外部で大きな衝撃振動が起きた場合にコード状感圧センサ10がこれを敏感に検出しても、第1の実施の形態に係る濾波部27bおよび/又はエレベータ60が有する固有振動特性とは異なる振動特性を有する第2の実施の形態に係る弾性取付体30によってこの衝撃振動を無視してしまい、誤検出することなく自動扉61の閉動作を続行させるので、本発明によればこのような不要な誤動作を防止することができる。
Next, in FIG. 9B, 60 is an elevator, 61 is an automatic door thereof, and 10 is a cord-like pressure sensor applied to the
9B, when the
In such an apparatus, when a large impact vibration occurs inside or outside the elevator when the
However, if the first and second embodiments of the present invention are employed, when a large impact vibration occurs inside or outside the elevator when the
その他、本発明はコード状感圧センサ10が配設されたデパート、スーパー、コンビニ等の出入口に設けられた自動扉においても、同様に自動扉の閉止動作途中に低周波である大きな衝撃音を感知して再び開動作に反転するといった不要な誤動作(この誤動作はフェールセーフの点からはあってもかまわないものではあるが)を防止することができる。
In addition, in the present invention, even in an automatic door provided at the entrance / exit of a department store, a supermarket, a convenience store, etc., where the cord-shaped
また、以上の例はすべてコード状感圧センサ10が移動する物体に設けられていたり移動する物体に対向する位置に設けられていた例であるが、そうでない場合にももちろん本発明は適用可能である。例えば、コード状感圧センサ10が敷地の塀や垣根の上に配設されて成るセキュリティ(侵入検出)の場合においても、本発明は適用可能である。これは敷地の塀や垣根の上に配設されたコード状感圧センサ10に侵入者の人体の一部や衣服、道具が触れるとこれをコード状感圧センサ10が検出して防犯ベル等で敷地内の住人等に知らせるものである。
この場合においても、この近くを自動車が通過するときの振動等でコード状感圧センサ10が誤検出して防犯ベル等を鳴動させることとなるが、本発明によればこれらの振動等を誤検出しないようにできるので防犯ベル等を誤鳴動させることがなくなる。
The above examples are all examples in which the cord-
Even in this case, the cord-
以上のように、本発明の侵入検出用接触検出装置は、塀又は垣根に配設されるコード状感圧センサと、当該コード状感圧センサの変形の加速度に応じた出力信号に基づき、塀又は垣根への物体の接触を検出する接触検出手段とを備え、接触検出手段が、出力信号から前記塀又は垣根の振動周波数成分を除去する濾波部を備えるものである。コード状感圧センサが変形の加速度に応じた出力信号を発生するため、塀又は垣根の振動周波数成分を除去する濾波部によって走行装置の走行中の振動等を拾うといったことも無くなり誤検出しなくなる。 As described above, the contact detection device for intrusion detection according to the present invention is based on a cord-like pressure sensor disposed on a fence or a fence and an output signal corresponding to the acceleration of deformation of the cord-like pressure sensor. Or a contact detection means for detecting contact of an object with the fence, and the contact detection means includes a filtering unit for removing the vibration frequency component of the ridge or the fence from the output signal. Since the cord-shaped pressure sensor generates an output signal corresponding to the deformation acceleration, it is no longer possible to pick up vibration during traveling of the traveling device by the filtering unit that removes the vibration frequency component of the fence or fence, so that false detection is not performed. .
また、濾波部は、塀又は垣根の固有振動数を含む周波数成分を除去するように構成され得る。塀又は垣根の固有振動数を調べることにより前記濾波部の濾波特性を容易に決定することができるようになる。 Also, the filtering section can be configured to remove frequency components including the natural frequency of the fence or fence. By examining the natural frequency of the ridge or fence, the filtering characteristics of the filtering section can be easily determined.
更に、コード状感圧センサは、塀又は垣根が有する固有振動特性とは異なる振動特性を有する支持手段を介して塀又は垣根に配設することができる。塀又は垣根の固有振動特性とは異なる振動特性を有する支持手段によって、塀又は垣根の振動等を拾うといったことも無くなり誤検出しなくなる。 Further, the cord-shaped pressure sensitive sensor can be disposed on the ridge or the fence via a supporting means having a vibration characteristic different from the natural vibration characteristic of the ridge or the fence. The support means having a vibration characteristic different from the natural vibration characteristic of the fence or fence eliminates picking up vibrations of the fence or fence and prevents false detection.
本発明の侵入検出用接触検出装置は、セキュリティ(侵入検出)に適用されるものであり、コード状感圧センサに侵入者の人体の一部や衣服、道具が触れるとこれをコード状感圧センサが検出して、鳴動装置を構成する防犯ベル等で敷地内の住人等に知らせるものである。コード状感圧センサに侵入者の人体の一部や衣服、道具が触れるとこれをコード状感圧センサが検出して防犯ベル等で敷地内の住人等に知らせるものである。
この場合においても、この近くを自動車が通過するときの振動等でコード状感圧センサが誤検出して防犯ベル等を鳴動させることとなるが、本発明によればこれらの振動等を誤検出しないようにできるので防犯ベル等を誤鳴動させることがなくなる。
The contact detection device for intrusion detection according to the present invention is applied to security (intrusion detection), and when a cord-like pressure sensor is touched by a part of an intruder's body, clothes, or a tool, the cord-like pressure is detected. The sensor detects and notifies the residents in the premises with a crime prevention bell or the like constituting the ringing device. When a part of the intruder's body, clothes, or tools touch the cord-like pressure sensor, the cord-like pressure sensor detects this and notifies a resident in the site with a security bell or the like.
Even in this case, the cord-like pressure sensor erroneously detects the vibration caused by the vibration when the vehicle passes through this area and causes the crime prevention bell to ring. However, according to the present invention, these vibrations are erroneously detected. It can be prevented so that the crime prevention bell will not be mistakenly sounded.
本発明の侵入検出用接触検出装置は、誤検出を防止しつつ、高い精度にて侵入者を検知するものである。 The contact detection device for intrusion detection according to the present invention detects an intruder with high accuracy while preventing erroneous detection.
1 中心電極
2 ピエゾ素子材料
3 外側電極
4 最外周被覆部
10 コード状感圧センサ
20 走行装置
21 走行装置本体
22 台車
23 左右1対の駆動輪
23a 駆動モータ
24 従動輪
24a 前方従動輪
24b 後方従動輪
25 バンパー
25a 角部
27 接触検出手段
27a 濾波部
27b 接触検出部
28 モータ駆動制御手段
30 弾性取付体
31 リブ
32 空隙部
33 舌部
34 スリット部
35 中空部
38 取り付け用プレート
39 取り付けビス
50 自動車ドア
51 ウインドウガラス
52 ドアフレーム
60 エレベータ
61 自動扉
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
当該コード状感圧センサの変形の加速度に応じた出力信号に基づき、前記塀又は垣根への物体の接触を検出する接触検出手段とを備えた接触検出装置において、
前記接触検出手段は、前記出力信号から前記塀又は垣根の振動周波数成分を除去する濾波部を備える、侵入検出用接触検出装置。 A cord-like pressure sensor disposed on the fence or fence;
In a contact detection device comprising contact detection means for detecting contact of an object with the fence or fence based on an output signal corresponding to the acceleration of deformation of the cord-shaped pressure sensor,
The contact detection means is a contact detection device for intrusion detection, comprising a filtering unit that removes a vibration frequency component of the ridge or fence from the output signal.
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