JP2017003540A

JP2017003540A - 積載物監視システム

Info

Publication number: JP2017003540A
Application number: JP2015120863A
Authority: JP
Inventors: 佐々木　聡; Satoshi Sasaki; 聡佐々木
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 2015-06-16
Filing date: 2015-06-16
Publication date: 2017-01-05

Abstract

【課題】移動可能な移動体に積まれた積載物の異常の検出精度を向上する積載物監視システムを提供する。
【解決手段】輸送車両１上の被輸送車両２，３，４，５を監視する積載物監視システム１００は、輸送車両１用三軸直線加速度センサ３１と、輸送車両１用三軸ジャイロセンサ３２と、輸送車両１用ＧＰＳ通信機３４と、被輸送車両２〜５用三軸直線加速度センサ４１と、被輸送車両２〜５用三軸ジャイロセンサ４２と、被輸送車両２〜５用ＧＰＳ通信機４４と、輸送車両１上の被輸送車両２〜５の状態を検出するメイン制御部２１とを備える。上記状態の検出では、メイン制御部２１は、ＧＰＳ通信機３４及び４４の検出結果と、三軸直線加速度センサ３１及び４１並びに三軸ジャイロセンサ３２及び４２の検出結果と、三軸直線加速度センサ３１及び４１の検出結果とを用いて検出する輸送車両１に対する被輸送車両２〜５の相対位置、相対姿勢及び相対加速度を用いる。
【選択図】図２

Description

本発明は、移動体に積まれた積載物を監視する積載物監視システムに関する。

車両等の移動可能な移動体に積まれた積荷等の積載物を監視するための技術が考案されている。
例えば、特許文献１には、車両の荷物室内に設置されたレーザ式測域センサを用いた積荷監視システムが記載されている。この積荷監視システムでは、複数のレーザ式測域センサが、車両の荷物室内の上部位置に設けられている。複数のレーザ式測域センサは、所定時間毎に荷物室内の積荷に対してレーザ走査を行って、積荷までの距離を測定する。複数のレーザ式測域センサを用いることによって、積荷における広い範囲の外表面に対して、比較的短い時間で走査が行われる。レーザ式測域センサの検知結果に基づき、荷物室内での積荷の位置が演算される。さらに、車両が走行状態であるか停止状態であるかも検知される。そして、積荷の位置情報と、車両走行に関する情報とに基づき、積荷の挙動が分析される。

特開２０１０−５５５６８号公報

特許文献１に記載される積荷監視システムは、積荷に対して、位置情報を検出することができるが、積荷に加わる振動及び衝撃を検出することができない。このため、特許文献１に記載される積荷監視システムでは、荷崩れを起こしていないが振動及び衝撃によって異常をきたした積荷に対して、異常の検出を行うことができない、つまり異常の検出精度が低いという問題がある。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、車両等の移動可能な移動体に積まれた積載物の異常の検出精度を向上する積載物監視システムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係る積載物監視システムは、移動可能な移動体に積まれた積載物を監視する積載物監視システムにおいて、移動体の加速度を検出する移動体加速度センサと、移動体の角速度を検出する移動体ジャイロセンサと、移動体の位置を検出する移動体位置検出部と、積載物の加速度を検出する積載物加速度センサと、積載物の角速度を検出する積載物ジャイロセンサと、積載物の位置を検出する積載物位置検出部と、移動体に積まれた積載物の状態を検出する状態検出部とを備え、状態検出部は、移動体位置検出部及び積載物位置検出部の検出結果から検出する移動体に対する積載物の相対位置と、移動体加速度センサ、移動体ジャイロセンサ、積載物加速度センサ及び積載物ジャイロセンサの検出結果から検出する移動体に対する積載物の相対姿勢と、移動体加速度センサ及び積載物加速度センサの検出結果から検出する移動体に対する積載物の相対加速度とを用いて、積載物の状態を検出する。

移動体位置検出部は、ＧＰＳ衛星通信を用いて移動体の位置を検出し、積載物位置検出部は、ＧＰＳ衛星通信を用いて積載物の位置を検出してよい。
状態検出部は、移動体に対する積載物の相対加速度と、移動体に対する積載物の相対姿勢の変化量と、移動体に対する積載物の相対的な変位とを用いて積載物の振動及び衝撃を定量的に算出してよい。
上記積載物監視システムは、移動体加速度センサ、移動体ジャイロセンサ及び移動体位置検出部を１つのユニットとして含み、移動体に着脱自在である移動体用検知ユニットと、積載物加速度センサ、積載物ジャイロセンサ及び積載物位置検出部を１つのユニットとして含み、積載物に着脱自在である積載物用検知ユニットとを備えてよい。

本発明に係る積載物監視システムによれば、移動可能な移動体に積まれた積載物の異常の検出精度を向上することが可能になる。

本発明の実施の形態に係る積載物監視システムを備える輸送車両及び被輸送車両の概略的な側面図である。図１の積載物監視システムの構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態に係る積載物監視システム１００について添付図面に基づいて説明する。
まず、図１及び図２を参照して、積載物監視システム１００の構成を説明する。なお、以下の実施の形態では、積載物監視システム１００は、移動体としてのトラック等の輸送車両１と、輸送車両１によって輸送される積載物としての自動車等の被輸送車両２、３、４及び５とに対して、用いられるものとして説明する。

図１を参照すると、積載物監視システム１００は、輸送車両１のキャビン１ａ内に着脱自在に搭載されるメインユニット１０と、輸送車両１の固定された下部荷台１ｂに着脱自在に搭載される移動体用検知ユニット１１と、被輸送車両２、３、４及び５のそれぞれに着脱自在に搭載される積載物用検知ユニット１２、１３、１４及び１５とを備えている。
輸送車両１は、車体本体を構成する下部荷台１ｂ上に二台の被輸送車両を積載することができ、下部荷台１ｂの上方にある上下移動可能な上部荷台１ｃに二台の被輸送車両を積載することができる。

図２を参照すると、移動体用検知ユニット１１及び積載物用検知ユニット１２〜１５はいずれも、同一の構成を有している。
移動体用検知ユニット１１は、三軸直線加速度センサ３１と、三軸ジャイロセンサ３２と、ＧＰＳアンテナ３３と、ＧＰＳ通信機３４と、無線通信機３５と、ＣＰＵ等の制御部３６と、メモリデバイス等の記憶部３７とを有している。
積載物用検知ユニット１２〜１５はそれぞれ、移動体用検知ユニット１１と同様に、三軸直線加速度センサ４１と、三軸ジャイロセンサ４２と、ＧＰＳアンテナ４３と、ＧＰＳ通信機４４と、無線通信機４５と、ＣＰＵ等の制御部４６と、メモリデバイス等の記憶部４７とを有している。

各検知ユニット１１〜１５内において、三軸直線加速度センサ３１及び４１はそれぞれ、互いに直交する３つの軸であるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のそれぞれの方向の直線加速度としてのＸ軸方向直線加速度、Ｙ軸方向直線加速度及びＺ軸方向直線加速度とを検知し、検知した情報をそれぞれの制御部３６及び４６に送るように構成されている。ここで、三軸直線加速度センサ３１は移動体加速度センサを構成し、三軸直線加速度センサ４１は積載物加速度センサを構成している。

各検知ユニット１１〜１５内において、三軸ジャイロセンサ３２及び４２は、それぞれの上記Ｘ軸周りの角速度、上記Ｙ軸周りの角速度、及び上記Ｚ軸周りの角速度を検知し、検知した情報をそれぞれの制御部３６及び４６に送るように構成されている。ここで、三軸ジャイロセンサ３２は移動体ジャイロセンサを構成し、三軸ジャイロセンサ４２は積載物ジャイロセンサを構成している。

各検知ユニット１１〜１５内において、ＧＰＳ通信機３４及び４４は、それぞれの制御部３６及び４６によって動作の制御を受け、それぞれのＧＰＳアンテナ３３及び４３を介してＧＰＳ衛星から自己の位置情報等のデータを取得し、制御部３６及び４６に送信するように構成されている。ここで、ＧＰＳ通信機３４は移動体位置検出部を構成し、ＧＰＳ通信機４４は積載物位置検出部を構成している。

各検知ユニット１１〜１５内において、制御部３６及び４６はそれぞれ、三軸直線加速度センサ３１及び４１、三軸ジャイロセンサ３２及び４２、並びにＧＰＳ通信機３４及び４４の動作を制御し、これらとの間で情報、指令等の送受信をするように構成されている。
さらに、制御部３６及び４６はそれぞれ、三軸直線加速度センサ３１及び４１、三軸ジャイロセンサ３２及び４２、並びにＧＰＳ通信機３４及び４４から受け取った情報をそれぞれの記憶部３７及び４７に記憶させることができる。

さらにまた、制御部３６及び４６は、それぞれの無線通信機３５及び４５の動作を制御するように構成され、無線通信機３５及び４５を介して、メインユニット１０の無線通信機２２と情報の送受信をすることができる。制御部３６及び４６はそれぞれ、無線通信機３５及び４５を介して、三軸直線加速度センサ３１及び４１の検知情報、三軸ジャイロセンサ３２及び４２の検知情報、ＧＰＳ通信機３４及び４４の検知情報、記憶部３７及び４７の記憶情報等をメインユニット１０に送ることができ、メインユニット１０から指令等を受け取ることができる。
また、検知ユニット１１〜１５はそれぞれ、無線通信によらず、有線通信を介してメインユニット１０と情報の送受信をするように構成されてもよい。

メインユニット１０は、メイン制御部２１と、無線通信機２２と、記憶部２３と、表示部２４とを有している。ここで、メイン制御部２１は、状態検出部を構成している。
メイン制御部２１は、検知ユニット１１〜１５から受け取った情報の演算処理、検知ユニット１１〜１５への指令発信等を実施するように構成されている。メイン制御部２１は、無線通信機２２の動作を制御して、検知ユニット１１〜１５に対して指令、情報等を送受信することができる。
さらに、メイン制御部２１は、検知ユニット１１〜１５から受け取った情報、自身による演算処理結果等を記憶部２３に記憶させることができる。
メイン制御部２１は、自身による演算処理結果を表示部２４に表示させることもできる。なお、異常事態の発生時の警報を、表示部２４に表示するようにしてもよく、さらには、アラーム音を発する構造が設けられてもよい。

図１及び図２をあわせて参照すると、移動体用検知ユニット１１は、三軸直線加速度センサ３１及び三軸ジャイロセンサ３２のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸が下記のような向きとなるように、輸送車両１に搭載される。つまり、Ｘ軸が輸送車両１の前後進方向及び下部荷台１ｂの表面に沿う方向に沿い、Ｙ軸が輸送車両１の左右方向及び下部荷台１ｂの表面に沿う方向に沿い、Ｚ軸が輸送車両１の上下方向及び下部荷台１ｂの表面に垂直な方向に沿っている。

積載物用検知ユニット１２〜１５はそれぞれ、三軸直線加速度センサ４１及び三軸ジャイロセンサ４２のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸が下記のような向きとなるように、被輸送車両２〜５に搭載される。つまり、それぞれのＸ軸が被輸送車両２、３、４及び５の前後進方向及び被輸送車両２、３、４及び５のフロア２ａ、３ａ、４ａ及び５ａの表面に沿う方向に沿い、それぞれのＹ軸が被輸送車両２、３、４及び５の左右方向及びフロア２ａ、３ａ、４ａ及び５ａの表面に沿う方向に沿い、それぞれのＺ軸が被輸送車両２、３、４及び５の上下方向及びフロア２ａ、３ａ、４ａ及び５ａの表面に垂直な方向に沿っている。

次に、積載物監視システム１００の動作を説明する。
図１及び図２をあわせて参照すると、輸送車両１の上部荷台１ｃに積載された被輸送車両２及び３にそれぞれ、積載物用検知ユニット１２及び１３が搭載される。同様に、輸送車両１の下部荷台１ｂに積載された被輸送車両４及び５にそれぞれ、積載物用検知ユニット１４及び１５が搭載される。
また、輸送車両１のキャビン１ａ内には、メインユニット１０が搭載され、下部荷台１ｂには、移動体用検知ユニット１１が搭載される。
そして、メインユニット１０並びに検知ユニット１１〜１５が起動される。

メインユニット１０のメイン制御部２１並びに各検知ユニット１１〜１５の制御部３６及び４６は、被輸送車両２〜５を積載した輸送車両１が発進する前の停車状態にあるときの三軸直線加速度センサ３１及び４１の各検知値、三軸ジャイロセンサ３２及び４２の各検知値、並びにＧＰＳ通信機３４及び４４の各検知位置を初期状態値として設定する。

起動後の移動体用検知ユニット１１は、三軸直線加速度センサ３１が連続的に検知する下部荷台１ｂつまり輸送車両１の三軸方向の直線加速度情報と、三軸ジャイロセンサ３２が連続的に検知する下部荷台１ｂつまり輸送車両１の三軸周りの角速度情報と、ＧＰＳ通信機３４が検知する輸送車両１の位置情報とを、無線通信を介してメインユニット１０に逐次送信する。
起動後の積載物用検知ユニット１２〜１５は、各々の三軸直線加速度センサ４１が連続的に検知する被輸送車両２〜５の三軸方向の直線加速度情報と、各々の三軸ジャイロセンサ４２が連続的に検知する被輸送車両２〜５の三軸周りの角速度情報と、各々のＧＰＳ通信機４４が検知する被輸送車両２〜５の位置情報とを、無線通信を介してメインユニット１０に逐次送信する。

メインユニット１０のメイン制御部２１は、検知ユニット１１〜１５から受け取ったＸ軸方向直線加速度、Ｙ軸方向直線加速度、Ｚ軸方向直線加速度、Ｘ軸周りのロール角速度、Ｙ軸周りのピッチング角速度、及び、Ｚ軸周りのヨー角速度を用いて、初期状態に対する輸送車両１及び被輸送車両２〜５それぞれの姿勢角つまりロール角、ピッチング角及びヨー角を算出する。例えば、上記算出では、ロール角速度、ピッチング角速度及びヨー角速度からロール角、ピッチング角及びヨー角を算出する際に、Ｘ軸方向直線加速度、Ｙ軸方向直線加速度及びＺ軸方向直線加速度を用いて、三軸方向それぞれの直線加速度が三軸ジャイロセンサ３２及び４２の検知角速度に与えている誤差及びジャイロドリフトによる誤差を補正する。これにより、姿勢角の検出精度が向上する。
さらに、メイン制御部２１は、算出した姿勢角に基づき、輸送車両１に対する被輸送車両２〜５それぞれの相対的な姿勢角を算出する。

また、メイン制御部２１は、検知ユニット１１〜１５から受け取るＸ軸方向直線加速度、Ｙ軸方向直線加速度及びＺ軸方向直線加速度から、輸送車両１に対する被輸送車両２〜５それぞれの相対的な三軸方向の加速度を求める。上記相対加速度の算出では、メイン制御部２１は、上述で算出した輸送車両１に対する被輸送車両２〜５それぞれの相対的な姿勢角に基づき、積載物用検知ユニット１２〜１５のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向加速度を、移動体用検知ユニット１１のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸に対応するように座標変換して用いる。
さらに、メイン制御部２１は、積載物用検知ユニット１２〜１５から受け取るＸ軸方向直線加速度、Ｙ軸方向直線加速度及びＺ軸方向直線加速度から、被輸送車両２〜５間における相対的な三軸方向の加速度も求める。

また、メイン制御部２１は、検知ユニット１１〜１５から受け取る位置情報から、輸送車両１に対する被輸送車両２〜５それぞれの相対的な位置及び変位を求める。

メイン制御部２１は、輸送車両１に対する被輸送車両２〜５それぞれの相対的な姿勢角と、輸送車両１に対する被輸送車両２〜５それぞれの相対的な位置とから、輸送車両１上における被輸送車両２〜５それぞれの相対的な位置及び姿勢を関連付けて算出する。そして、メイン制御部２１は、これらの情報を表示部２４に表示すると共に記憶部２３に記憶させる。被輸送車両２〜５のいずれかの位置又は姿勢が予め設定した許容範囲を超える場合、メイン制御部２１は、表示部２４に警告表示し、図示しないアラームを鳴らす。なお、メイン制御部２１は、被輸送車両２〜５それぞれの相対的な位置及び姿勢から、被輸送車両２〜５同士の間での接触の有無、及び、被輸送車両２〜５と輸送車両１との間での接触の有無を判別することもできる。

また、メイン制御部２１は、輸送車両１に対する被輸送車両２〜５それぞれの三軸方向の相対加速度と、輸送車両１に対する被輸送車両２〜５それぞれの相対的な姿勢角の変化量と、輸送車両１に対する被輸送車両２〜５それぞれの相対的な変位とから、輸送車両１の走行中などに被輸送車両２〜５それぞれが受ける振動、衝撃の大きさを定量的に検出することができる。

さらに、Ｘ軸方向又はＹ軸方向において、相対加速度が急激に変化した場合、相対加速度の絶対値が所定値より大きくなった場合などに、メイン制御部２１は、被輸送車両に衝突等の大きい衝撃が発生したと判別する。
この場合、メイン制御部２１が、隣り合う被輸送車両２〜５間における三軸方向の相対的加速度、及び／又は、隣り合う被輸送車両２〜５の位置及び姿勢の情報もあわせて用いることによって、被輸送車両２〜５の衝突の有無の判別精度が向上する。
そして、メイン制御部２１は、被輸送車両２〜５それぞれの振動、衝撃、衝突等に関する情報を表示部２４に表示すると共に記憶部２３に記憶させる。被輸送車両２〜５のいずれかの衝撃が予め設定した許容範囲を超える場合、及び、被輸送車両２〜５のいずれかに衝突が発生したと判別した場合、メイン制御部２１は、表示部２４に警告表示し、図示しないアラームを鳴らす。

上述したように、本発明の実施の形態に係る積載物監視システム１００は、移動可能な輸送車両１に積まれた被輸送車両２，３，４，５を監視するものである。積載物監視システム１００は、輸送車両１の加速度を検出する三軸直線加速度センサ３１と、輸送車両１の角速度を検出する三軸ジャイロセンサ３２と、輸送車両１の位置を検出するＧＰＳ通信機３４と、被輸送車両２〜５の加速度を検出する三軸直線加速度センサ４１と、被輸送車両２〜５の角速度を検出する三軸ジャイロセンサ４２と、被輸送車両２〜５の位置を検出するＧＰＳ通信機４４と、輸送車両１に積まれた被輸送車両２〜５の状態を検出するメイン制御部２１とを備える。メイン制御部２１は、ＧＰＳ通信機３４及び４４の検出結果から検出する輸送車両１に対する被輸送車両２〜５の相対位置と、三軸直線加速度センサ３１及び４１並びに三軸ジャイロセンサ３２及び４２の検出結果から検出する輸送車両１に対する被輸送車両２〜５の相対姿勢と、三軸直線加速度センサ３１及び４１の検出結果から検出する輸送車両１に対する被輸送車両２〜５の相対加速度とを用いて、被輸送車両２〜５の状態を検出する。

上述の構成において、輸送車両１に対する被輸送車両２〜５の相対位置、相対姿勢及び相対加速度から、輸送車両１上における被輸送車両２〜５の変位及び姿勢変化、並びに、輸送車両１上で被輸送車両２〜５が受ける振動及び衝撃を判別することが可能になる。よって、輸送車両１上に積まれた被輸送車両２〜５に発生する異常の検出精度を向上することが可能になる。

積載物監視システム１００において、メイン制御部２１は、輸送車両１に対する被輸送車両２〜５の相対加速度と、輸送車両１に対する被輸送車両２〜５の相対姿勢の変化量と、輸送車両１に対する被輸送車両２〜５の相対的な変位とを用いて被輸送車両２〜５の振動及び衝撃を定量的に算出する。上述の構成によって、輸送車両１に対して被輸送車両２〜５がどの程度の振動及び衝撃を受けたかを、測定、解析し定量的に判断することが可能になる。

さらに、積載物監視システム１００は、三軸直線加速度センサ３１、三軸ジャイロセンサ３２及びＧＰＳ通信機３４を１つのユニットとして含み且つ輸送車両１に着脱自在である移動体用検知ユニット１１と、三軸直線加速度センサ４１、三軸ジャイロセンサ４２及びＧＰＳ通信機４４を１つのユニットとして含み且つ被輸送車両２、３、４及び５に着脱自在である積載物用検知ユニット１２、１３、１４及び１５とを備える。上述の構成によって、積載物監視システム１００の輸送車両１及び被輸送車両２〜５への設置が容易になる。

実施の形態に係る積載物監視システム１００において、メインユニット１０と移動体用検知ユニット１１とが分離して設けられていたが、これに限定されるものでなく、メインユニット１０と移動体用検知ユニット１１とが１つのユニットとして一体に設けられてもよい。
実施の形態に係る積載物監視システム１００において、メイン制御部２１は、三軸直線加速度センサ及び三軸ジャイロセンサの検知結果を用いて、姿勢角を算出していたが、三軸ジャイロセンサの検知結果のみを用いて、姿勢角を算出してもよい。

実施の形態に係る積載物監視システム１００において、移動体としてのトラック等の輸送車両１に積まれた積載物としての自動車等の被輸送車両２〜５の挙動が監視されていたが、これに限定されるものでない。移動体は、トラック以外のトレーラー、鉄道、船舶、航空機等のいかなる移動体であってもよい。積載物は、自動車以外のいかなる積載物であってもよい。

１輸送車両（移動体）、２，３，４，５被輸送車両（積載物）、１１移動体用検知ユニット、１２，１３，１４，１５積載物用検知ユニット、２１メイン制御部（状態検出部）、３１三軸直線加速度センサ（移動体加速度センサ）、３２三軸ジャイロセンサ（移動体ジャイロセンサ）、３４ＧＰＳ通信機（移動体位置検出部）、４１三軸直線加速度センサ（積載物加速度センサ）、４２三軸ジャイロセンサ（積載物ジャイロセンサ）、４４ＧＰＳ通信機（積載物位置検出部）、１００積載物監視システム。

Claims

移動可能な移動体に積まれた積載物を監視する積載物監視システムにおいて、
前記移動体の加速度を検出する移動体加速度センサと、
前記移動体の角速度を検出する移動体ジャイロセンサと、
前記移動体の位置を検出する移動体位置検出部と、
前記積載物の加速度を検出する積載物加速度センサと、
前記積載物の角速度を検出する積載物ジャイロセンサと、
前記積載物の位置を検出する積載物位置検出部と、
前記移動体に積まれた前記積載物の状態を検出する状態検出部と
を備え、
前記状態検出部は、
前記移動体位置検出部及び前記積載物位置検出部の検出結果から検出する前記移動体に対する前記積載物の相対位置と、
前記移動体加速度センサ、前記移動体ジャイロセンサ、前記積載物加速度センサ及び前記積載物ジャイロセンサの検出結果から検出する前記移動体に対する前記積載物の相対姿勢と、
前記移動体加速度センサ及び前記積載物加速度センサの検出結果から検出する前記移動体に対する前記積載物の相対加速度と
を用いて、前記積載物の状態を検出する積載物監視システム。
前記移動体位置検出部は、ＧＰＳ衛星通信を用いて前記移動体の位置を検出し、前記積載物位置検出部は、ＧＰＳ衛星通信を用いて前記積載物の位置を検出する請求項１に記載の積載物監視システム。
前記状態検出部は、前記移動体に対する前記積載物の相対加速度と、前記移動体に対する前記積載物の相対姿勢の変化量と、前記移動体に対する前記積載物の相対的な変位とを用いて前記積載物の振動及び衝撃を定量的に算出する請求項１または２に記載の積載物監視システム。
前記移動体加速度センサ、前記移動体ジャイロセンサ及び前記移動体位置検出部を１つのユニットとして含み、前記移動体に着脱自在である移動体用検知ユニットと、
前記積載物加速度センサ、前記積載物ジャイロセンサ及び前記積載物位置検出部を１つのユニットとして含み、前記積載物に着脱自在である積載物用検知ユニットと
を備える請求項１〜３のいずれか一項に記載の積載物監視システム。