JP2005180944A - 作業車両用周辺監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 反射面や透過面に対する塵埃や水滴の付着を防止し、反射面や透過面の汚れに起因する検出精度の低下を回避する。
【解決手段】 周辺監視装置３は、レーザ光の投受光口４９ａを有するケース体１９と、ケース体１９に内装され、投受光口４９ａを介してレーザ光の投受光を行う投受光部２２と、ケース体１９の内部に清浄風を送り込み、この清浄風を投受光口４９ａから吹き出させる送風部２５とを備える。また、ケース体１９は、送風部２５から送り込まれる清浄風を投受光口４９ａへ導く風洞５５を備え、更に、風洞５５は、投受光口４９ａ側ほど小径となる絞り部５５ａを有する。
【選択図】 図８

Description

本発明は、作業車両の周辺に監視領域を設定し、該監視領域における作業者の存在を検出する作業車両用周辺監視装置に関する。

作業車両の周辺に監視領域を設定し、該監視領域における作業者の存在を検出する作業車両用周辺監視装置として、レーザ光を用いるものが提案されている。この種の周辺監視装置は、作業車両から監視領域に向けて走査状に光線を投光すると共に、作業者に反射した光線を受光し、その受光レベルなどに基づいて作業者の存在を検出するように構成されている。

ところで、上記のような周辺監視装置は、通常、装置内部にレーザ光の反射面（例えば、レーザ光を走査するための反射鏡）や透過面（例えば、レーザセンサの投受光）を備えている。これらの反射面や透過面は、検出精度を維持する上できわめて重要であり、常に清浄な状態に保つ必要があるが、周辺監視装置は、主に土木現場や建築現場で使用されるため、反射面や透過面に塵埃や水滴が付着する可能性がある。

そこで、装置全体を透光性の保護カバーで覆うことにより、装置内部の反射面や透過面に対する塵埃などの付着を防止したものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このような構成によれば、装置内部の反射面や透過面を、外部環境に拘わらず清浄な状態に保つことが可能になる。
実開平５−２３１７５号公報

しかしながら、特許文献１のように、装置全体を保護カバーで覆うと、保護カバーを介してレーザ光の投受光が行われることになるため、保護カバーに付着した塵埃や水滴によって検出精度が低下するという新たな問題が生じる。特に、装置外観を保護カバーで覆うと、塵埃や水滴だけでなく、泥の付着や結露も懸念され、却って検出精度が低下する惧れもある。

本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであり、作業車両に設けられ、作業車両周辺の監視領域に向けてレーザ光を投光すると共に、作業者に反射したレーザ光の受光に基づいて、前記監視領域における前記作業者の存在を検出する作業車両用周辺監視装置であって、レーザ光の投受光口を有するケース体と、前記ケース体に内装され、前記投受光口を介してレーザ光の投受光を行う投受光部と、前記ケース体の内部に清浄風を送り込み、この清浄風を前記投受光口から吹き出させる送風部とを備えることを特徴とする。このようにすると、投受光口から吹き出す清浄風により、塵埃や水滴がケース内に浸入することを阻止できるため、反射面や透過面に対する塵埃や水滴の付着を防止し、反射面や透過面の汚れに起因する検出精度の低下を回避できる。
また、前記投受光口は、前記ケース体の下面部に形成されることを特徴とする。このようにすると、塵埃や水滴の浸入防止効果を高めることができる。また、清浄風の風量を抑えても、塵埃や水滴の浸入を防止することが可能になるため、風量の少ない小型の電動ファンや電動ブロアで送風部を構成することができる。
また、前記ケース体は、前記送風部から送り込まれる清浄風を前記投受光口へ導く風洞を備え、更に、前記風洞は、前記投受光口側ほど小径となる絞り部を有することを特徴とする。このようにすると、風洞によって清浄風を整流することができるだけでなく、投受光口における清浄風の風速を絞り部によって高めることができるため、塵埃や水滴の浸入防止効果を更に向上させることができる。
また、前記ケース体は、前記投受光部及び前記送風部を内装する内ケースと、該内ケースを覆う外ケースとを備え、前記内ケースの外面と前記外ケースの内面との間に、迷路状の清浄風吸入路を形成することを特徴とする。このようにすると、ケース体を利用して清浄風吸入路を形成することができる。しかも、清浄風吸入路が迷路状であるため、雨水などの吸入も効果的に防止することができる。
また、前記清浄風吸入路は、前記ケース体の下面部から外部に連通し、前記送風部は、前記内ケースの上面部開口からフィルタを介して清浄風を吸入することを特徴とする。このようにすると、雨水などの吸入を防止しつつ、フィルタで塵埃を除去して、清浄なエアをケース内に送り込むことができる。
また、前記内ケースは、防振部材を介して前記外ケースに支持されることを特徴とする。このようにすると、内ケースの振動を抑えることができるため、内ケースに内装される投受光部などを振動から保護することができる。
また、前記投受光口を開閉するシャッターを更に備え、該シャッターは、電源のＯＮに応じて自動的に前記投受光口を開放し、電源のＯＦＦに応じて前記投受光口を自動的に閉鎖することを特徴とする。このようにすると、電源ＯＦＦ時においても、塵埃や水滴の浸入を阻止し、ケース内を清浄な状態に保つことができる。

次に、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１において、１は作業車両用周辺監視システムであって、該周辺監視システム１は、作業車両２に設けられる周辺監視装置３と、作業者４に装着される回帰反射体５とを備えて構成されている。本システムを適用する作業車両２に制限はなく、図１に示す油圧ショベルのほか、ブルドーザ、クレーンなどの作業車両にも適用することができる。

ちなみに、本実施形態の作業車両２は、履帯式の下部走行体６と、下部走行体６の上部に旋回自在に設けられる上部旋回体７と、上部旋回体７の前部に設けられる作業部８とを備えて構成されるものである。上部旋回体７の前部には、キャブ９が設けられており、その内部に運転席や各種の操作具が配置されている。上部旋回体７の後部は、後部カバー１０で覆われており、その後方や左右角部周辺には、運転席から死角となる領域が存在する。本実施形態の周辺監視装置３は、これらの死角をカバーするように監視領域を設定し、この領域における作業者４の存在を検出するものである。

図２に示すように、回帰反射体５は、作業者４の装着物であるヘルメット１１、ベスト１２、上着１３、ズボン１４、靴１５、腕章１６、手袋１７などに設けられる。これらの装着物のいずれか一つに回帰反射体５を設けてもよいが、複数の装着物に回帰反射体５を設けることが好ましい。回帰反射体５は、光源から投光された光を、その入射角にかかわらず、光源に向けて反射させる回帰反射機能（再帰反射機能）を備えるものである。回帰反射機能を有する反射体としては、多数のガラスビーズを配列したものなど、各種のものが知られているが、キューブコーナリフレクタが好ましい。

キューブコーナリフレクタは、図３に示すように、多数のキューブコーナプリズム５ａを配列して構成されるものであり、ガラスビーズを配列したものに比べ反射効率が優れるだけでなく、ピンポイントの光であっても効率良く回帰反射することができる。また、キューブコーナプリズム５ａは、縦方向又は横方向の波形をもったレーザ光が入射されると、プリズム内における複数回の反射作用により、レーザ光の波形をほぼ９０゜変換する特性を備えている。尚、本実施形態の回帰反射体５を構成するキューブコーナリフレクタは、可撓性を有する透明樹脂によってシート状に形成されるが、硬質樹脂で板状に形成されたものを用いてもよい。

図４〜図９に示すように、周辺監視装置３は、作業車両２に立設される支柱１８に取付けられている。周辺監視装置３の外殻を構成するケース体１９の上部には、警報ブザー２０及び警報ランプ２１が一体的に設けられており、また、ケース体１９の内部には、投受光部２２、走査部２３、制御部２４、送風部２５などが組み込まれている。

投受光部２２は、ブラケット２６に光電センサ２７及び固定反射鏡２８を組付けて構成される。光電センサ２７は、非拡散レーザ光（ピンポイントレーザ光）を投光し、かつ、その反射光をほぼ同軸で受光し、その受光レベルを出力する同軸回帰反射型のレーザ光電センサである。固定反射鏡２８は、光電センサ２７から投光されるレーザ光を走査部２３に向けて反射するように配置されており、このレーザ光が走査部２３を介して監視領域に走査状に投光される。そして、監視領域内に作業者４が存在するときは、作業者４に装着される回帰反射体５によってレーザ光が回帰反射し、走査部２３及び固定反射鏡２８を介して光電センサ２７に入射される。

走査部２３は、光電センサ２７から投光されるレーザ光を監視領域に向けて反射させる可動反射鏡２９を備え、この可動反射鏡２９を回転させながら、その上下傾斜角を変化させることにより、監視領域に向けて投光されるレーザ光を渦巻状に走査するように構成されている（図１０参照）。走査部２３をこのように構成すると、レーザー光を直線的に走査するものに比べ、走査範囲を広く確保できると共に、広い監視領域にレーザ光をむら無く走査することが可能になる。また、ポリゴンミラーを用いることなく、レーザ光を走査できるため、周辺監視装置３のコストを削減できるだけでなく、レーザ光の反射面積を小さくし、反射面の清浄度を容易に維持することが可能になる。

本実施形態の走査部２３は、図７及び図１１に示すように、可動反射鏡２９を回転させるモータ３０と、可動反射鏡２９と同軸で回転し、可動反射鏡２９との相対的な回転角度差に応じて可動反射鏡２９の傾斜角を変化させるカム体３１と、モータ動力を所定の変速比で変速してカム体３１を回転させるカム伝動機構３２とを備える。モータ３０は、下方にモータ軸３０ａが突出するように配置され、その先端部に反射鏡支持部材３３が一体的に連結される。反射鏡支持部材３３は、可動反射鏡２９を一体回転可能に支持すると共に、傾斜支軸３３ａを支点とする可動反射鏡２９の上下傾動を許容している。この上下傾動により、可動反射鏡２９の傾斜角が変化し、所定の角度範囲（例えば、１０゜〜４０゜）でレーザ光の反射角度が変更される。

カム体３１は、反射鏡支持部材３３に回転自在に支持されている。カム体３１の下部には、可動反射鏡２９の裏面に当接するカム３１ａが形成されており、可動反射鏡２９に対してカム体３１を相対的に回転させると、カム３１ａが可動反射鏡２９の裏面を押すことにより、可動反射鏡２９が上下傾動される。カム伝動機構３２は、反射鏡支持部材３３の上端部に一体的に設けられる第一ギヤ３４と、モータ軸３０ａに並列する軸３５に回転自在に設けられ、かつ、第一ギヤ３４に噛合する第二ギヤ３６と、第二ギヤ３６と一体的に回転する第三ギヤ３７と、カム体３１に一体的に設けられ、かつ、第三ギヤ３７に噛合する第四ギヤ３８とを備えて構成され、モータ動力でカム体３１を回転させる。

カム伝動機構３２の伝動比は、可動反射鏡２９とカム体３１との間に僅かな回転速度差を生じさせるように設定されている。例えば、伝動比を１０対９とした場合には、１０回転毎にカム体３１が可動反射鏡２９に対して一回転する。これにより、可動反射鏡２９に反射されたレーザ光は、図１０に示すように、渦巻を描きながら監視領域に走査される。また、モータ３０の回転数を、例えば６００ｒｐｍとすれば、一秒毎に監視領域全体を二回走査することが可能になる。そして、本実施形態では、上述のように、可動反射鏡２９を回転させるモータ３０の動力を利用して、可動反射鏡２９の傾斜角を変化させるため、傾斜角を変化させる専用のアクチュエータが不要となる。尚、カム伝動機構３２は、ギヤ伝動機構に限定されず、ベルト伝動機構などの伝動機構を用いてもよい。

ところで、本実施形態の光電センサ２７は、図１２に示すように、ハーフミラー３９の裏側からレーザ光を投光するレーザ投光部（レーザ光源）４０と、ハーフミラー３９の表面に反射した入射レーザ光を受光するレーザ受光部４１と、レーザ受光部４１の受光レベル信号を増幅する増幅回路４２とを備えて構成されている。また、本実施形態では、レーザ投光部４０が、縦方向又は横方向の波形をもったレーザ光のみを通過させる第一の偏光フィルタ４３を介してレーザ光を投光し、レーザ受光部４１が、波形がほぼ９０゜変換されたレーザ光のみを通過させる第二の偏光フィルタ４４を介してレーザ光を受光するように構成されている。これにより、キューブコーナリフレクタによって波形がほぼ９０゜変換されたレーザ光のみを受光し、その受光レベルに基づいて作業者を検出することが可能になる。

図１３に示すように、制御部２４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどを備えて構成されている。制御部２４のＩ／Ｏには、光電センサ２７のレーザ投光部４０を駆動させるレーザ駆動回路４５、光電センサ２７の増幅回路４２から出力される受光レベル信号を矩形波に変換する電圧比較回路（コンパレータ）４６、モータ３０を駆動させるモータ駆動回路４７、オペレータや作業者４に警報を行うための警報ブザー２０、警報ランプ２１などが接続されている。

つまり、制御部２４は、モータ３０及びレーザ投光部４０を駆動させながら、レーザ受光部４１の受光レベルを監視し、受光レベルが所定の判断値を超えたとき、警報ブザー２０や警報ランプ２１を動作させるように構成されている。尚、本実施形態では、監視領域における作業者４の存在を検出したとき、警報のみを行うが、作業者４の位置を特定してディスプレイに表示したり、特定した位置に応じて作業車両２の動作を制限するようにしてもよい。

また、制御部２４は、図１４に示すように、光電センサ２７のレーザ投光部４０を所定の周期Ｔでパルス駆動し、受光パルスに基づいて作業者の存在を検出するように構成されている。これにより、レーザ光の全体光量を抑制しつつ、必要な受光レベルを確保することができると共に、外乱光による誤検出も防止することが可能になる。また、受光パルスの周期が駆動パルスの周期Ｔと一致するか否かを判定し、これが一致するときだけ警報を行うようにすれば、誤った警報を行う可能性をさらに低下させることができる。

次に、周辺監視装置３における監視領域の規定方法について説明する。本実施形態の周辺監視装置３は、複数の監視領域規定手段を有しており、これらのなかから任意の監視領域規定手段を選択できるだけでなく、複数の監視領域規定手段を任意に組み合せて所望の監視領域を規定することができる。以下、複数の監視領域規定手段を順次説明する。

第一の監視領域規定手段は、作業車両２に対する周辺監視装置３の上下位置設定に基づいて監視領域を規定するものであり、具体的には、図１５に示すように、周辺監視装置３を支柱１８に対して上下位置調整自在に取付けることにより実施される。この監視領域規定手段によれば、周辺監視装置３の上下位置を変更するだけで、監視領域の拡張・縮小設定が可能になる。

第二の監視領域規定手段は、周辺監視装置３のレーザ投光範囲を制限する遮光マスク４８を用い、その形状設定や位置設定に基づいて監視領域を規定する。例えば、矩形の監視領域を規定する場合は、図１６に示すように、角筒形状の遮光マスク４８を用意し、この遮光マスク４８を、周辺監視装置３のレーザ投光範囲に取り付ける。このように取り付けられた遮光マスク４８は、周辺監視装置３から投光されるレーザ光を部分的に遮光し、矩形の監視領域を規定することになる。この監視領域規定手段によれば、レーザ光を渦巻状に走査するものでありながら、監視領域を矩形にしたり、作業車両２からの距離を基準として監視領域を規定するなど、きわめて自由度の高い領域設定が可能になる。尚、遮光マスク４８は、周辺監視装置３に取付けてもよいし、支柱１８に取付けてもよい。また、遮光マスク４８を上下位置調整自在とすれば、監視領域の拡張・縮小設定も可能になる。

第三の監視領域規定手段は、レーザ光を監視領域に向けて反射させる可動反射鏡２９の有効回転角設定や有効傾斜角設定に基づいて監視領域を規定する。例えば、可動反射鏡２９の有効回転角範囲を０°〜１８０°とし、有効傾斜角範囲を１０°〜３０°とすれば、図１７に示すような半ドーナッツ形状の監視領域を設定することができる。また、可動反射鏡２９の回転角や傾斜角を変数とする関数を用いて有効回転角及び有効傾斜角を設定するようにすれば、監視領域を矩形にしたり、作業車両２からの距離を基準として監視領域を規定することも可能になる。この監視領域規定手段によれば、レーザ光を渦巻状に走査するものでありながら、自由度の高い領域設定が可能になるだけでなく、ソフトウエアで監視領域を規定することができる。

次に、送風部２５及びケース体１９の構成について説明する。図７〜図９に示すように、ケース体１９は、投受光部２２、走査部２３、制御部２４及び送風部２５を内装する内ケース４９と、この内ケース４９を覆う外ケース５０とを備えて構成されている。外ケース５０は、下面部が開口した箱形状であり、背面には、Ｕボルトやバンドを介して支柱１８に固定される取付部５０ａが形成されている。内ケース４９は、外ケース５０よりも小さい箱形状であり、その下面部には、レーザ光を投受光する円形の投受光口４９ａが形成される一方、上面部には、外気を吸入する吸気口４９ｂが形成されている。

内ケース４９の内部は、仕切壁５１によって上室５２と下室５３に仕切られている。下室５３には、投受光部２２と走査部２３（モータ３０を除く。）が内装され、上室５２には、制御部２４と送風部２５が内装されている。送風部２５は、電動ファンや電動ブロアで構成されており、電源のＯＮに伴って送風駆動される。送風部２５が駆動すると、吸気口４９ｂに取り付けられるフィルタ５４を介して上室５２に清浄風が吸入されると共に、この清浄風が仕切壁５１の送風口５１ａを介して下室５３に送り込まれる。そして、下室５３に送り込まれた清浄風は、投受光口４９ａから吹き出し、内ケース４９に対する塵埃や水滴の浸入を阻止する。これにより、内ケース４９内に存在する反射面や透過面に塵埃、水滴などが付着することを防止し、反射面や透過面の汚れに起因する検出精度の低下が回避される。しかも、投受光口４９ａは、内ケース４９の下面部に形成されるので、塵埃や水滴の浸入防止効果を高めることができる。

また、内ケース４９の下室５３には、送風部２５から送り込まれる清浄風を投受光口４９ａへ導く風洞５５が設けられている。この風洞５５は、投受光部２２及び走査部２３を囲む筒部材であり、その下側には、投受光口４９ａ側ほど小径となる絞り部５５ａが形成されている。このようにすると、風洞５５によって清浄風を整流することができるだけでなく、投受光口４９ａにおける清浄風の風速が絞り部５５ａによって高められ、塵埃や水滴の浸入防止効果を更に向上させることが可能になる。

また、内ケース４９の外面と外ケース５０の内面は、その間に清浄風吸入路５６を形成している。この清浄風吸入路５６は、外ケース５０の下面部開口から内ケース４９の上面部（吸気口４９ｂ）に至る迷路状であり、雨水や塵埃の吸入を効果的に阻止する。このようにすると、内ケース４９及び外ケース５０を利用して清浄風吸入路５６を形成できるだけでなく、雨水や塵埃の吸入によるフィルタ５４の目詰まりを抑制することが可能になる。

本実施形態の内ケース４９は、弾性を有する防振部材５７を介して外ケース５０に支持されている。具体的には、外ケース５０の左右内側面にブラケット５８を突設し、これらのブラケット５８に設けられる合計４個の防振部材５７を介して内ケース４９を取り付けている。これにより、内ケース４９の振動を抑え、投受光部２２、走査部２３などを振動から保護することが可能になる。

また、本実施形態の内ケース４９には、投受光口４９ａを開閉するシャッター５９が設けられている。シャッター５９には、左右一対の支持アーム５９ａが設けられ、その先端側が内ケース４９内に延出している。内ケース４９の内部には、左右一対の支軸６０を介して支持アーム５９ａを回動自在に支持するブラケット６１が設けられると共に、一方の支軸６０に直結されるギヤードモータ６２が設けられており、その正逆駆動に応じてシャッター５９が開閉動作される。また、支持アーム５９ａの回動領域には、一対のリミットスイッチ６３が設けられており、支持アーム５９ａがこれらのリミットスイッチ６３に接当することにより、シャッター５９の全閉、全開が検出され、ギヤードモータ６２の駆動停止が行われる。

また、本実施形態では、電源のＯＮに応じてシャッター５９を自動的に開放動作させると共に、電源のＯＦＦに応じてシャッター５９を自動的に閉鎖動作させるようにしてある。シャッター５９をこのように動作させるモータ駆動回路は、例えば、モータ正転回路（開放駆動回路）を、全開リミットスイッチ６３及び電源スイッチ（図示せず）を介して電源に接続すると共に、モータ逆転回路（閉鎖駆動回路）を、電源ＯＦＦ後に放電するコンデンサ（図示せず）に対して、全閉リミットスイッチ６３を介して接続することにより構成される。

次に、周辺監視システム１の動作について、図１８を参照して説明する。この図に示すように、本実施形態の周辺監視システム１では、作業車両２における機体後端部の左右角部にそれぞれ周辺監視装置３を設け、作業車両２の周辺で作業を行う可能性のある作業者４には、キューブコーナリフレクタからなる回帰反射体５が装着される。周辺監視装置３の電源スイッチをＯＮにすると、シャッター５９が開放すると共に、光電センサ２７がレーザ光の投光を開始し、このレーザ光が走査部２３の可動反射鏡２９を介して監視領域に投光される。可動反射鏡２９は、モータ３０の駆動により、所定の回転速度で回転しつつ、カム体３１によって傾斜角が変化される。これにより、監視領域に対してレーザ光が渦巻状に走査される。

監視領域に作業者４が存在しない場合は、光電センサ２７から投光されたレーザ光が地面や機体に当る。地面や機体はレーザ光を反射するが、その反射レーザ光はきわめて微弱であるため、たとえ光電センサ２７に入射しても、所定の受光レベルを超えず、作業者４として認識されることはない。また、地面や機体に反射率の高い物体が存在する場合は、レーザ光が効率良く反射される可能性があるが、光電センサ２７は、ピンポイントのレーザ光を投光するので、これが正確に回帰反射される可能性はきわめて低く、仮に正確に回帰反射されたとしても、波形の変換が行われていないため、第二の偏光フィルタ４４によって受光が阻止される。また、直射日光が反射率の高い物体に反射して光電センサ２７に入射される可能性があるが、この場合は、光電センサ２７の受光レベルが連続的に高くなり、パルス波形とはならないため、作業者４として認識されることはない。

一方、監視領域に作業者４が存在する場合は、光電センサ２７から投光されたレーザ光が作業者４の回帰反射体５で回帰反射され、光電センサ２７に入射される。この反射レーザ光は、キューブコーナリフレクタによって９０゜変換されたものであるため、第二の偏光フィルタ４４を通過してレーザ受光部４１に受光される。また、レーザ受光部４１の出力信号は、レーザ投光部４０の駆動パルスに一致するパルス波形となるため、回帰反射体５による反射光であると判定され、所定の警報が行われることになる。

また、周辺監視装置３が動作状態のときは、常に、送風部２５から内ケース４９の下室５３に清浄風が送り込まれ、この清浄風が内ケース４９の投受光口４９ａから吹き出している。これにより、内ケース４９への塵埃や水滴の浸入が阻止され、投受光部２２や走査部２３が清浄な状態に保たれる。

また、作業車両２による作業が終了し、周辺監視装置３の電源スイッチをＯＦＦにすると、投受光部２２、走査部２３及び送風部２５の駆動が停止すると共に、シャッター５９の閉鎖動作により、内ケース４９の投受光口４９ａが閉じられる。これにより、非作業時においても、内ケース４９に塵埃や水滴が浸入することなく、投受光部２２や走査部２３が清浄な状態に保たれる。

叙述の如く構成された本実施形態の周辺監視装置３は、作業車両２から監視領域に向けて走査状にレーザ光を投光すると共に、作業者４に反射したレーザ光を受光し、その受光レベルに基づいて作業者４の存在を検出するにあたり、監視領域に向けて投光されるレーザ光を渦巻状に走査するようにしたので、レーザー光を直線的に走査するものに比べ、走査範囲を広く確保することができるだけでなく、広い監視領域にレーザ光をむら無く走査することができる。

また、レーザ光を渦巻状に走査するには、単一の反射鏡を回転させながら傾動させればよいため、高価なポリゴンミラーを用いる場合に比べ、周辺監視装置３のコストを削減できる。しかも、ポリゴンミラーを用いる場合に比べ、レーザ光の反射面積を小さくすることができるため、反射面の清浄度を容易に維持して、反射面の汚れに起因する検出精度の低下を防止できる。

また、周辺監視装置３は、レーザ光を出射する投受光部２２と、投受光部２２から出射されたレーザ光を監視領域に向けて反射させる可動反射鏡２９と、該可動反射鏡２９を回転させるモータ３０と、可動反射鏡２９と同軸で回転し、可動反射鏡２９との相対的な回転角度差に応じて可動反射鏡２９の傾斜角を変化させるカム体３１と、モータ動力を所定の変速比で変速してカム体３１を回転させるカム伝動機構３２とを備えるため、可動反射鏡２９を回転させるモータ３０の動力を利用して、可動反射鏡２９の傾斜角を変化させることができ、その結果、可動反射鏡２９の傾斜角を変化させるためのアクチュエータが不要になり、部品点数の削減や大幅なコストダウンが可能になる。

また、周辺監視装置３は、監視領域に向けて非拡散レーザ光を投光し、かつ、作業者４に装着される回帰反射体５で反射したレーザ光をほぼ同軸で受光し、その受光レベルを出力する同軸回帰反射型の光電センサ２７を備えると共に、光電センサ２７のレーザ光源を所定の周期でパルス駆動し、受光パルスに基づいて作業者４の存在を検出するように構成されているため、周辺監視装置３から投光されるピンポイントのレーザ光を、反射効率の良い回帰反射体５で反射すると共に、この反射光をほぼ同軸上でピンポイントに受光し、その受光レベルに基づいて作業者４の検出を行うことができる。これにより、レーザ光の強さを抑制しつつ、必要な検出精度を確保することができるだけでなく、安価な光電センサ２７を用いて周辺監視装置３を構成することが可能になる。

しかも、光電センサ２７を用いるものでありながら、光電センサ２７のレーザ光源を所定の周期でパルス駆動し、受光パルスに基づいて作業者４の存在を検出することにより、レーザ光の全体光量を抑制しつつ、必要な受光レベルを確保することができるだけでなく、外乱光による誤検出も防止することができる。また、レーザ測距センサを用いる場合に比べ、応答性を飛躍的に向上させることができるため、レーザ光の走査速度を速くして、作業者４の見落としを防止することができる。

また、回帰反射体５は、多数のキューブコーナプリズムを配列したキューブコーナリフレクタを用いて構成されるため、レーザ光の反射効率をより高めることができ、その結果、レーザ光の強さを更に抑えたり、検出精度を高めることが可能になる。

また、光電センサ２７は、縦方向又は横方向の波形をもったレーザ光のみを通過させる第一の偏光フィルタ４３を介してレーザ光を投光し、波形がほぼ９０゜変換されたレーザ光のみを通過させる第二の偏光フィルタ４４を介してレーザ光を受光するので、キューブコーナリフレクタによって波形がほぼ９０゜変換されたレーザ光のみを受光し、その受光レベルに基づいて作業者４を検出することが可能になる。これにより、外乱光による誤検出の可能性を更に低下させることができる。

また、監視領域は、作業車両２に対する周辺監視装置３の上下位置設定、周辺監視装置３のレーザ投光範囲を制限する遮光マスク４８の形状設定や位置設定、レーザ光を監視領域に向けて反射させる可動反射鏡２９の有効回転角設定や有効傾斜角設定などに基づいて規定されるため、レーザ光を渦巻状に走査するものでありながら、きわめて自由度の高い領域設定が可能になる。

また、周辺監視装置３は、レーザ光の投受光口４９ａを有するケース体１９と、ケース体１９に内装され、投受光口４９ａを介してレーザ光の投受光を行う投受光部２２と、ケース体１９の内部に清浄風を送り込み、この清浄風を投受光口４９ａから吹き出させる送風部２５とを備えるため、投受光口４９ａから吹き出す清浄風により、塵埃や水滴がケース内に浸入することを阻止でき、その結果、反射面や透過面に対する塵埃や水滴の付着を防止し、反射面や透過面の汚れに起因する検出精度の低下を回避できる。

また、投受光口４９ａは、ケース体１９の下面部に形成されるため、塵埃や水滴の浸入防止効果を高めることができる。また、清浄風の風量を抑えても、塵埃や水滴の浸入を防止することが可能になるため、風量の少ない小型の電動ファンや電動ブロアで送風部２５を構成することができる。

また、ケース体１９は、送風部２５から送り込まれる清浄風を投受光口４９ａへ導く風洞５５を備え、更に、風洞５５は、投受光口４９ａ側ほど小径となる絞り部５５ａを有するため、風洞５５によって清浄風を整流することができるだけでなく、投受光口４９ａにおける清浄風の風速を絞り部５５ａによって高めることにより、塵埃や水滴の浸入防止効果を更に向上させることができる。

また、ケース体１９は、投受光部２２及び送風部２５を内装する内ケース４９と、内ケース４９を覆う外ケース５０とを備え、内ケース４９の外面と外ケース５０の内面との間に、迷路状の清浄風吸入路５６を形成するため、ケース体１９を利用して清浄風吸入路５６を形成できるだけでなく、迷路状の清浄風吸入路５６により、雨水などの吸入も効果的に防止することができる。

また、清浄風吸入路５６は、ケース体１９の下面部から外部に連通し、送風部２５は、内ケース４９の上面部開口（吸気口４９ｂ）からフィルタ５４を介して清浄風を吸入するので、雨水などの吸入を防止しつつ、フィルタ５４で塵埃を除去して、清浄なエアをケース内に送り込むことができる。

また、内ケース４９は、防振部材５７を介して外ケース５０に支持されるため、内ケース４９の振動を抑えることが可能になる。これにより、内ケース４９に内装される投受光部２２、走査部２３などを振動から保護し、これらの破損を防止することができる。

また、周辺監視装置３は、投受光口４９ａを開閉するシャッター５９を備えると共に、電源のＯＮに応じて自動的に投受光口４９ａを開放し、電源のＯＦＦに応じて投受光口４９ａを自動的に閉鎖するため、電源ＯＦＦ時においても、塵埃や水滴の浸入を阻止し、ケース内を清浄な状態に保つことができる。

作業車両用周辺監視システムの全体構成を示す説明図である。 （Ａ）は作業者の正面図、（Ｂ）は作業者の側面図、（Ｃ）は作業者の背面図である。 （Ａ）は回帰反射体の部分拡大正面図、（Ｂ）は回帰反射体の部分拡大断面図、（Ｃ）はキューブコーナプリズムの回帰反射作用を示す説明図、（Ｄ）はキューブコーナプリズムの波形変換作用を示す説明図である。 周辺監視装置の側面図である。 周辺監視装置の正面図である。 周辺監視装置の平面図である。 周辺監視装置の側面断面図である。 周辺監視装置の正面断面図である。 周辺監視装置の平面断面図である。 （Ａ）はレーザ光の走査軌跡を示す正面図、（Ｂ）は平面図である。 走査部の断面図である。 光電センサの作用説明図である。 監視制御部の入出力を示すブロック図である。 レーザ駆動パルス及びレーザ受光パルスを示す説明図である。 第一監視領域規定手段の作用説明図である。 （Ａ）は第二監視領域規定手段の作用を示す平面図、（Ｂ）は正面図である。 （Ａ）は第三監視領域規定手段の作用を示す正面図、（Ｂ）は平面図である。 （Ａ）は周辺監視装置の適用例を示す作業車両の背面図、（Ｂ）は平面図である。

符号の説明

１ 周辺監視システム
２ 作業車両
３ 周辺監視装置
４ 作業者
５ 回帰反射体
１８ 支柱
１９ ケース体
２０ 警報ブザー
２１ 警報ランプ
２２ 投受光部
２３ 走査部
２４ 制御部
２５ 送風部
２７ 光電センサ
２９ 可動反射鏡
３０ モータ
３１ カム体
３２ カム伝動機構
４０ レーザ投光部
４１ レーザ受光部
４８ 遮光マスク
４９ 内ケース
４９ａ 投受光口
４９ｂ 吸気口
５０ 外ケース
５１ 仕切壁
５１ａ 送風口
５２ 上室
５３ 下室
５４ フィルタ
５５ 風洞
５５ａ 絞り部
５６ 清浄風吸入路
５７ 防振部材
５９ シャッター

Claims (7)

1. 作業車両に設けられ、作業車両周辺の監視領域に向けてレーザ光を投光すると共に、作業者に反射したレーザ光の受光に基づいて、前記監視領域における前記作業者の存在を検出する作業車両用周辺監視装置であって、
   レーザ光の投受光口を有するケース体と、
   前記ケース体に内装され、前記投受光口を介してレーザ光の投受光を行う投受光部と、
   前記ケース体の内部に清浄風を送り込み、この清浄風を前記投受光口から吹き出させる送風部と
   を備えることを特徴とする作業車両用周辺監視装置。
2. 前記投受光口は、前記ケース体の下面部に形成されることを特徴とする請求項１記載の作業車両用周辺監視装置。
3. 前記ケース体は、前記送風部から送り込まれる清浄風を前記投受光口へ導く風洞を備え、更に、前記風洞は、前記投受光口側ほど小径となる絞り部を有することを特徴とする請求項１又は２記載の作業車両用周辺監視装置。
4. 前記ケース体は、前記投受光部及び前記送風部を内装する内ケースと、該内ケースを覆う外ケースとを備え、前記内ケースの外面と前記外ケースの内面との間に、迷路状の清浄風吸入路を形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の作業車両用周辺監視装置。
5. 前記清浄風吸入路は、前記ケース体の下面部から外部に連通し、前記送風部は、前記内ケースの上面部開口からフィルタを介して清浄風を吸入することを特徴とする請求項４記載の作業車両用周辺監視装置。
6. 前記内ケースは、防振部材を介して前記外ケースに支持されることを特徴とする請求項４又は５記載の作業車両用周辺監視装置。
7. 前記投受光口を開閉するシャッターを更に備え、該シャッターは、電源のＯＮに応じて自動的に前記投受光口を開放し、電源のＯＦＦに応じて前記投受光口を自動的に閉鎖することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の作業車両用周辺監視装置。

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