JP2010002181A - 落下を記録するための装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】落下を記録できる装置を提供する。
【解決手段】落下したことを記録する機能を有するデータロガー１０を提供する。データロガー１０は、０Ｇまたは落下を示す第１の信号２１と、衝撃があったことを示す第２の信号２２とを含む信号を出力するための落下検出センサー１１と、第１の信号２１により時間のカウントをスタートするカウンター１２と、時刻データを出力するためのＲＴＣ１３と、第２の信号２２により、カウンター１２の値Ｔｆと、発生時刻Ｔｈとをメモリ１９に記録するＣＰＵ１５とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、落下したことを記録する機能を有する装置に関するものである。

非特許文献１には、ピエゾ抵抗方式、静電容量方式および熱検知方式を含む３軸加速度センサーが記載されている。また、非特許文献１には、ＸＹＺの３軸すべてが０Ｇになったり、急な衝撃を受けた場合に、特定の端子に信号を出したり、デジタル・インターフェイスから特別のコードを出力したりすることが記載されている。さらに、非特許文献１には、回転しながら落ちるような場合は、各軸で検出される加速度が０Ｇにならず一定のパターンで変動し、落下の判定精度を上げるために、このような状況でも落下を検出できるようにしたことが記載されている。
山田剛良著「３軸加速度センサ、３ｍｍ角製品が続々登場２００円切りで普及が本格化」、日経エレクトロニクス，２００６年９月１１日号，ｎｏ．９３４，ｐｐ７１−７７。

このような機能を備えた加速度センサーは、０Ｇになるのを検知して、ＨＤＤのデータを保存するといったＨＤＤの落下保護機能のために用いられている。また、３軸加速度センサーは、地磁気センサーの補正、機器を振ったり、傾けたりする動きを検知して、機器を操作するユーザー・インターフェイスに使う用途が記載されている。しかしながら、落下したことを記録する用途は未開発の分野である。

本発明の一態様は、落下したことを記録する機能を有する装置である。この装置は、０Ｇまたは落下を示す第１の信号と、衝撃があったことまたは落下終了を示す第２の信号とを含む信号を出力するための第１のセンサーと、第１の信号により時間のカウントをスタートするカウンターと、時刻データを出力するための計時ユニットとを有する。さらに、この装置は、第２の信号により、カウンターの値またはカウンターの値に関連するデータと、計時ユニットから得られる、第１の信号または第２の信号の発生時刻とを関連させてメモリに記録する手段を有する。第１の信号と第２の信号との時間間隔を検出することにより、落下時間を測定できる。落下時間に基づき、落下距離を算出できる。さらには、適当な条件を設定することにより、落下時の衝撃を推定できる。したがって、カウンターの値また落下距離などのカウンターの値に関連するデータと、落下の発生時刻とを関連させてメモリに記録することにより、落下の履歴を残すことが可能となる。第１のセンサーから衝撃の値が得られる場合は、その値を、発生時刻と関連させてメモリに記録することがさらに好ましい。

落下の履歴を残すことは、たとえば、荷物の運搬あるいは輸送において、輸送状態、荷物の搬入搬出のときの取り扱いを示すデータとして重要である。コンテナに同梱される、あるいは取り付けられる情報収集装置（データロガー）がある。

本発明に含まれる装置は、第１の信号または第２の信号により、記録する手段として動作するプロセッサを有することが望ましい。第１の信号または第２の信号により、プロセッサをスリープモードなどの低消費電力状態から、記録する手段として動作する状態に移行させることが可能である。このため、記録する手段として動作していないときの電力消費を低減できる。

本発明に含まれる装置は、さらに、温度および／または湿度を含む環境情報を検出するための第２のセンサーと、第２のセンサーが検出した環境情報と、計時ユニットから得られる検出時刻とを関連させてメモリに記録するための手段とを、さらに有することが望ましい。落下の履歴に加えて、周囲の温度、湿度などの環境情報の履歴を記録することができる。このような装置の一例は、上述したデータロガーである。

本発明に含まれる装置は、また、情報処理および／または通信処理を行うためのプロセッサと、情報処理および／または通信処理に関する記録を格納するためのデータ格納ユニットとをさらに有するものである。落下の履歴を残すことにより、これらのプロセッサ、データ格納ユニットの信頼性を検証したり、故障が発生したときの要因究明のために利用できる。

本発明の他の態様は、落下したことを記録する方法であって、以下を含む。
第１のセンサーより、０Ｇまたは落下を示す第１の信号が得られると、カウンターにより時間のカウントを開始することと、
第１のセンサーより、衝撃があったことを示す第２の信号が得られると、カウンターの値またはカウンターの値に関連するデータと、計時ユニットから得られる、第１の信号または第２の信号の発生時刻とを関連させてメモリに記録すること。

図１に、本発明の一実施形態であるデータロガーの概略構成を示している。このデータロガー１０は、コンテナに同梱され、コンテナの輸送中の状態を記録する。また、データロガー１０は、輸送中および／到着後に、通信により呼び出されると、記録されたデータを送信する。

このデータロガー１０は、落下検出センサー１１と、落下時間をカウントするためのカウンター１２と、時刻を出力するためのリアルタイムクロックユニット（計時ユニット、ＲＴＣ）１３と、温度／湿度を検出するためのセンサー１４と、これらより得られたデータを記録用のメモリ（ＲＡＭ）１９に記録する処理を実行可能なプロセッサ（ＣＰＵ）１５と、ＣＰＵ用のプログラムなどが記録されたＲＯＭ１８と、無線あるいは有線で外部装置（ホストマシン）、例えば、パーソナルコンピュータ（パソコン）と通信するための通信回路１７と、電源用の電池１６とを有する。

落下検出センサー１１は、ピエゾ抵抗方式、静電容量方式および熱検知方式を含む３軸加速度センサーであり、ＸＹＺの３軸すべてが０Ｇになったり、各軸で検出される加速度が０Ｇにならなくても一定のパターンで変動したりすることを判断し、落下を示す第１の信号を出力する。さらに、落下検出センサー１１は、急な衝撃を受けたり、各軸で検出される加速度が落下を示す一定のパターンでなくなると、落下終了を示す第２の信号を出力する。例えば、第１の信号は、図１に示した落下パルス２０の立ち上りのエッジ２１であり、第２の信号は、落下パルス２０の立ち下がりのエッジ２２である。さらに、落下検出センサー１１として、衝撃を受けたときの加速度（衝撃の値）を第２の信号とは別に出力するセンサーを採用しても良い。

カウンター１２は、不図示のクロックユニットから１ｋＨｚのクロックを受け取り、落下検出センサー１１の第１の信号２１により、カウントを開始する。ＣＰＵ１５は、落下検出センサー１１の第２の信号２２によりカウンター１２の現在値を取得し、ＲＴＣ１３から得られた時刻（発生時刻Ｔｈ）とともに、記録用メモリ１９に記録する。ＣＰＵ１５は、スリープモードなどの省電力モードであれば、第１の信号２１または第２の信号２２を割り込み信号として受信する。そして、ＣＰＵ１５は、省電力モードから通常モードに復帰し、上記の処理を行う。記録が終了すると、再び省電力モードに移行する。

ＣＰＵ１５は、ＲＴＣ１３からの所定の時刻であることを示す割り込み信号、または内蔵しているカウンターにより計測している時間になると、省電力モードから通常モードに復帰する。そして、ＣＰＵ１５は、温度／湿度センサーより、温度および／または湿度の検出値をサンプリングする。そして、サンプリングされた値を、ＲＴＣ１３から得られた時刻（サンプリング時刻）とともに、記録用メモリ１９に記録する。記録が終了すると、再び省電力モードに移行する。

さらに、ＣＰＵ１５は、通信回路１７により、ホストマシンからの呼び出しを受信すると、省電力モードから通常モードに復帰する。そして、ＣＰＵ１５は、記録用メモリ１９に記録されているデータを通信回路１７によりホストマシンに送信する。データの送信が終了すると、再び省電力モードに移行する。

図２に、データロガー１０の処理の概要をフローチャートにより示している。ステップ３１において、落下検出センサー１１が落下を検出すると、落下検出センサー１１から第１の信号２１が出力される。この第１の信号２１により、ステップ３２において、カウンター１２はカウントを開始する。

落下検出センサー１１が衝撃を検出したり、落下終了を検出すると、ステップ３３において、落下検出センサー１１から第２の信号２２が出力される。この第２の信号２２により、ステップ３４において、ＣＰＵ１５は、カウンター１２のカウント値（落下時間）Ｔｆと、ＲＴＣ１３から得られる発生時刻Ｔｈをともに、１つのデータあるいはファイルとして記録用メモリ１９に記録する。さらに、落下検出センサー１１から衝撃の値を得られるときは、落下時間Ｔｆに加えて、衝撃の値も含めて、発生時刻Ｔｈと関連させて記録する。

これらの値を関連させて記録する方法は、１つのデータあるいはファイルとして記録する方法に限られない。これらの値、例えば、カウンター１２のカウント値Ｔｆと、発生時刻Ｔｈとの関連性が後に明確になる記録方法であれば良い。例えば、カウント値Ｔｆと、発生時刻Ｔｈとに、共通の識別情報、例えば、測定した順番などを付して記録したり、これらのデータの順番が判明するように記録することにより、記録用メモリ１９に記録されたデータの関連性を後で確認できる。

また、ＣＰＵ１５は、ステップ３４においてカウント値Ｔｆおよび発生時間Ｔｈを記録すると共に、カウンター１２をクリア（リセット）し、次の落下の発生に備える。地震などにより連続的または周期的に落下状態が発生したときに、それぞれの振動を捉えることが可能となる。

ステップ３５において、ＣＰＵ１５は、サンプリング時間になると、ステップ３６において、温度および／または湿度をサンプリングする。そして、ステップ３７において、サンプリングした時刻をＲＴＣ１３から取得し、サンプリングしたデータと、サンプリング時刻とをともに記録用メモリ１９に記録する。これらのデータおよびサンプリング時刻も、カウント値と発生時刻と同様に、関連性が後に明確なる方法で記録される。

ステップ３８において、ＣＰＵ１５が通信回路１７を介して呼び出されると、ステップ３９において、ＣＰＵ１５は、通信回路１７を介して記録用メモリ１９に記録されているデータをホストマシンに送信する。

これにより、ホストマシンは、データロガー１０から得られたデータにより、落下が発生した時刻と、落下を検出した第１の信号２１から、その後の衝撃を検出した第２の信号２２までのカウント値とを関連させて知ることができる。カウント値は、第１の信号２１から第２の信号２２までの時間、すなわち、落下時間Ｔｆを示す。本例であれば、データロガー１０のカウンター１２は、１ｋＨｚのクロックで落下時間Ｔｆをカウントするので、ホストマシンは、データロガー１０から得られるカウント値により、落下時間Ｔｆをｍｓ（ミリ秒）のオーダで知ることができる。落下の発生時刻Ｔｈは、落下というイベントが発生した時刻と特定できる程度で良く、日時分が判別できる程度であれば十分である。したがって、発生時刻Ｔｈは、第１の信号２１または第２の信号２２のいずれに関連した時刻であっても良い。

落下距離は、落下中の加速度と、落下時間Ｔｆの二乗に比例する。したがって、加速度によっても落下距離は変化するが、基本的にはフリーフォール状態を仮定し、重力加速度により落下距離を求めることが落下の衝撃を類推する上で有効である。また、落下時の衝撃は、接地または着地状態あるいは条件で変わる可能性がある。しかしながら、落下距離が長ければ、接地した際の衝撃が大きいことに変わりはない。したがって、落下距離を知ることは、データロガー１０およびデータロガー１０とともに落下した物体（機器あるいは搬送物など）に対する落下による影響を知るために有効である。

さらに、ホストマシンは、データロガー１０から得られたデータにより、定期的にサンプリングされた温度および湿度を知ることができる。したがって、得られたデータを解析することにより、データロガー１０またはデータロガー１０が同梱されたコンテナ、または、データロガー１０を内蔵した電気あるいは電子機器の運搬中および／または使用中の環境を知ることができる。それにより、それらの機器の健全性を確認したり、損傷・故障などが発生したときにその要因を調べることができる。

図３に、データロガー１０を用いた輸送システムの一例を示している。この輸送システム５０においては、出荷元５１において、コンテナ１にデータロガー１０を梱包したり、あるいはコンテナ１にデータロガー１０を取り付けることによりコンテナ１の状態をデータロガー１０に記録できるようにする。データロガー１０の記録用のメモリ１９に、コンテナ１と関連する、あるいはコンテナ１を表す特定の識別情報を記録させることができる。データロガー１０は、記録されたデータと共に識別情報を送信することにより、いずれのコンテナにおいて記録されたデータであるかをホストマシン側で容易に判別できる。

コンテナ１は、他のコンテナなどと共に、船２、飛行機３および／またはトラック４といった輸送手段により中継基地５２に搬送される。中継基地５２には、港、飛行場、集配センターなどが含まれる。この過程において、船２、飛行機３、およびトラック４に搭載されたホストマシン５９により、データロガー１０に記録されたデータを通信により取得することができる。したがって、コンテナ１が置かれている温度および／または湿度を、随時、コンテナ１に直に接したりしないで確認することができる。

ホストマシン５９の一例は、通信機能を持った、あるいは適当な通信機器に接続されたパーソナルコンピュータである。また、データロガー１０の識別情報と共にデータロガー１０から得られた温度・湿度、さらには落下時間Ｔｆとそれぞれの時刻とを記録するための専用の端末であっても良い。また、流通過程において、コンテナ１の通過を確認したり、行き先により仕分けするシステムが設置されている場合は、そのシステムにデータロガー１０からのデータを取得するための機能を設けることができる。

さらに、この流通システム５０においては、データロガー１０からデータを取得することにより、コンテナ１が落下したか否かを確認することができる。例えば、データロガー１０に、船２、飛行機３あるいはトラック４といった輸送手段に搭載される前の時刻の落下の履歴が残されており、その落下時間Ｔｆが所定の時間よりも長ければ、出荷元５１あるいは出荷元５１から、これらの輸送手段に搭載される前になんらかの異常な取り扱いがあったことが分かる。データロガー１０には、落下時間Ｔｆが記録されているので、落下時間Ｔｆが短い場合は、荷揚げ、荷下ろしなどの通常の輸送作業に伴う衝撃であることが分かる。一方、落下時間Ｔｆが長い場合は、コンテナ１の取り扱いが異常であったか、あるいは、荷崩れなどのトラブルがあったことが想定できる。

また、船２、飛行機３あるいはトラック４の輸送中においても、定期的にデータロガー１０のデータを、ホストマシン５９により取得することにより、輸送中のコンテナ１の環境を知ることができる。例えば、輸送中に落下時間Ｔｆおよび発生時刻Ｔｈの記録がある場合は、落下時間Ｔｆが短ければ、揺れによる影響である可能性があり、落下時間Ｔｆが長ければ、荷崩れなどのトラブルの可能性がある。したがって、輸送手段の担当者は、コンテナ１の搭載状況を確認することにより、さらなるトラブルの発生を未然に防止できる。また、コンテナ１の受取先および発送元は、データロガー１０からのデータを取得して解析することにより、トラブルの発生を知ることができる。

中継基地５２においても、データロガー１０に記録されたデータをホストマシン５９により取得することができる。したがって、コンテナ１を開封しなくても、コンテナ１の輸送状況をある程度判断することが可能である。例えば、中継基地５２において、コンテナ１を開封できる場合は、データロガー１０に記録されたデータに基づいて、損傷の可能性があるコンテナを開封し、発送元５１に対して代替品の発送を事前に手配することができる。

中継基地５２から別の輸送手段５により、コンテナ１は、受取先５３に搬送される。受取先５３は、コンテナ１の受け入れに際し、データロガー１０に記録されたデータをホストマシン５９により取得する。受取先５３は、データロガー１０の記録により、コンテナ１の搬送状況を詳細に知ることができ、コンテナ１に含まれる商品の健全性を確認することができる。また、データロガー１０に、異常なデータが記録されている場合は、その発生時刻Ｔｈあるいはサンプリングされた時刻が、それらのデータとともに記録されているので、輸送中のどの段階において異常が発生したかを判断することができる。

データロガー１０の用途は、コンテナ１の輸送状況を記録することに限定されない。落下時間Ｔｆと発生時刻Ｔｈを記録することができるので、簡易な地震記録計として使用することが可能である。データロガー１０は、温度および湿度も測定できるので、定点観測用のデータロガーとしても有効である。また、落下時間Ｔｆにより、地すべりなどの異常な状態の発生を判断して警報を出すための用途などにも適用できる。データロガー１０は、断続的な落下状態の発生と共に、それらの落下時間を記録および判断することが可能である。このため、データロガー１０が適用されている条件が分かれば、落下の要因を推定することが可能であり、様々な用途に利用できる。

図４に、本発明の他の実施形態の１つである電子装置の概略構成を示している。この電子装置６０の一形態は情報処理装置であり、例えば、ノート型のパーソナルコンピュータである。この電子装置６０の他の形態の１つは、通信装置であり、例えば、ハードディスクを内蔵した携帯電話である。

この電子機器６０は、落下検出センサー１１と、落下時間Ｔｆをカウントするためのカウンター１２と、時刻を出力するためのリアルタイムクロックユニット（ＲＴＣ）１３と、これらより得られたデータを記録用のメモリ（ＲＡＭ）１９に記録する処理を実行可能なプロセッサ（ＣＰＵ）１５と、ＣＰＵ用のプログラムなどが記録されたＲＯＭ１８と、無線あるいは有線により通信するための通信回路１７と、電源用の電池１６とを有する。さらに、この電子機器６０は、大量のデータを格納するためのデータ格納ユニットとしてハードディスクデバイス（ＨＤＤ）６１を有する。また、ＣＰＵ１５は、汎用のＣＰＵであり、情報処理および／または通信処理も行う。落下検出センサー１１、および落下検出センサー１１からの信号２１および２２により、落下時間Ｔｆを記録することは上記のデータロガー１０と同様である。

この電子装置６０においては、落下検出センサー１１から出力される、落下を示す第１の信号２１は、ＨＤＤ６１にも供給される。ＨＤＤ６１においては、落下信号２１によりデータの入出力を停止し、ヘッドを収納するなどの落下の衝撃に備えるための処理を行う。ＣＰＵ１５は、第２の信号２２により、落下時間Ｔｆと発生時刻Ｔｈとを記録する。さらに、ＣＰＵ１５は、落下時間Ｔｆが予め設定された時間を超える場合は、ＨＤＤ６１への衝撃が過大であった可能性があると判断する。これにより、ＣＰＵ１５は、ＨＤＤ６１の自己チェック機能をスタートさせ、異常が発見されなければ通常動作に復帰し、異常が見つかればユーザに対して状況を通知してＨＤＤ６１に格納されたデータが破壊されるのを防止する。

図５に、電子機器６０の処理、落下検出に関する処理の概要をフローチャートにより示している。ステップ７１において、落下検出センサー１１が落下を検出すると、落下検出センサー１１から第１の信号２１が出力される。この第１の信号２１により、ステップ７２において、カウンター１２はカウントを開始する。落下検出センサー１１が衝撃を検出すると、ステップ７３において、落下検出センサー１１から第２の信号２２が出力される。この第２の信号２２により、ステップ７４において、ＣＰＵ１５は、カウンター１２のカウント値Ｔｆと、ＲＴＣ１３から得られる発生時刻Ｔｈとを関連させて記録用メモリ１９に記録する。

ステップ７５において、記録されたカウント値Ｔｆを、予め設定されている値と比較し、カウント値Ｔｆが大きいと、落下ショックが過大であったと判断する。そして、ステップ７６によりＨＤＤ６１の機能検査を行なう。ステップ７７において、ＨＤＤ６１の機能に異常が見つからなければ通常動作に復帰する。ＨＤＤ６１の機能に異常が見つかれば、ステップ７８において、ＣＰＵ１５は、いったんＨＤＤ６１に関する機能を停止し、ＨＤＤ６１に格納されたデータを保護する。

ステップ７６において、ＨＤＤ６１の機能検査を行なう際、ＣＰＵ１５は、ユーザに対して、カウント値Ｔｆに基づき、落下ショックによりＨＤＤ６１に機能障害が発生した可能性があることを通知できる。また、カウント値Ｔｆが小さければ、ＣＰＵ１５は、持ち運びなどによる想定内のショックであるとして、ＨＤＤ６１の機能チェックを行なわずに、通常動作に復帰することができる。

落下時間Ｔｆを記録してＣＰＵ１５により落下時間Ｔｆの大小を判断することにより、落下の衝撃が推定できる。このため、衝撃が小さいと推定できるときは、通常動作に即時復帰することにより、電子装置６０における処理が大幅に中断することを防止できる。したがって、落下が検出されれば、とりあえず落下対策を行い、落下時間Ｔｆの大小によりその後の処理を判断するといった、落下に対する保護を行うことができる。

さらに、落下時間Ｔｆが短い場合でも、それらを発生時刻Ｔｈと共に記録することにより、ＨＤＤ６１の動作環境を後に知ることができる。したがって、ＨＤＤ６１に何らかの異常が見つかった場合に、その異常の要因の１つが使用環境にあるか否かを推定でき、その後の復帰に役立てることが可能となる。

なお、以上では、落下を検出した信号と、衝撃を受けた信号とをセンサー側において出力する落下検出センサーを備えた装置を説明している。そのようなセンサーの代わりに、３軸加速度センサーからＸ、ＹおよびＺ軸方向の加速度をＣＰＵが取得し、ＣＰＵの側で落下状態を判断して第１の信号を生成し、また、衝撃を判断して第２の信号を生成し、それらより落下時間をカウントして記録することも可能である。そのような装置では、Ｘ、ＹおよびＺ軸方向の加速度をＣＰＵに入力するため衝撃の値をさらに詳しく記録できる。また、落下開始時の加速度の方向を判断することにより、データロガーなどが投げ上げられたか、落とされたかの判断も可能となる。また、地震発生の際の加速度をさらに詳しく検出して記録することも可能となる。一方、加速度をＣＰＵに入力するためのＡ／Ｄコンバータなどが必要になり、また、ＣＰＵも常時、落下を検出している必要があるなど、構成が複雑になり、消費電力も大きくなる。このため、十分な能力の電源用のバッテリーを搭載していることが望ましい。

データロガーの概略構成を示す図。 データロガーの動作を示すフローチャート。 輸送システムの一例を示す図。 電子装置の概略構成を示す図。 電子装置の落下検出に関する動作を示すフローチャート。

符号の説明

１０ データロガー、 １１ 落下検出センサー、 １２ カウンター
１３ ＲＴＣ（計時ユニット）、 １５ ＣＰＵ、 １９ 記録用メモリ
６０ 電子装置、 ６１ ＨＤＤ

Claims (8)

1. 落下したことを記録する機能を有する装置であって、
   ０Ｇまたは落下を示す第１の信号と、衝撃があったことまたは落下終了を示す第２の信号とを含む信号を出力するための第１のセンサーと、
   前記第１の信号により時間のカウントをスタートするカウンターと、
   時刻データを出力するための計時ユニットと、
   前記第２の信号により、前記カウンターの値または前記カウンターの値に関連するデータと、前記計時ユニットから得られる、前記第１の信号または前記第２の信号の発生時刻とを関連させてメモリに記録する手段とを有する装置。
2. 請求項１において、前記カウンターの値に関連するデータは距離である、装置。
3. 請求項１において、前記第１のセンサーから得られた衝撃の値を、前記発生時刻と関連させて前記メモリに記録する手段を有する、装置。
4. 請求項１において、前記第１の信号または前記第２の信号により、前記記録する手段として動作するプロセッサを有する、装置。
5. 請求項１において、温度および／または湿度を含む環境情報を検出するための第２のセンサーと、
   前記第２のセンサーが検出した環境情報と、前記計時ユニットから得られる検出時刻とを関連させて前記メモリに記録する手段とを、さらに有する装置。
6. 請求項１において、情報処理および／または通信処理を行うためのプロセッサと、前記情報処理および／または通信処理に関する記録を格納するためのデータ格納ユニットとをさらに有する装置。
7. 落下したことを記録する方法であって、
   第１のセンサーより、０Ｇまたは落下を示す第１の信号が得られると、カウンターにより時間のカウントを開始することと、
   前記第１のセンサーより、衝撃があったことまたは落下終了を示す第２の信号が得られると、前記カウンターの値または前記カウンターの値に関連するデータと、計時ユニットから得られる、前記第１の信号または前記第２の信号の発生時刻とを関連させてメモリに記録することと、を有する方法。
8. 請求項７において、前記カウンターの値に関連するデータは距離である、方法。

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