JP3606032B2 - Axle detection device and passage fee calculation device - Google Patents

Axle detection device and passage fee calculation device Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、車両のタイヤ(車軸)などの対象物を検出するのに好適な検出装置、それを用いた車両計測装置および車軸検出装置並びに通過料金算出装置に関し、さらに詳しくは、有料道路や有料駐車場などにおいて、車両の車軸を検出し、それに基づいて車種を判別して料金を収受する料金収受システムなどに好適な検出装置、車両計測装置、車軸検出装置および通過料金算出装置に関する
【0002】

【従来の技術】
有料道路、有料駐車場等の料金収受システムにおいては、通過車両の車種判別を行い、車種の応じて料金を徴収する。自動的に車種を判別する方法としては、車両の軸数(走行方向のタイヤの数)を検出して、その軸数より判別する方法がある。
【0003】
この種の従来の車軸検出装置としては、道路に踏み板を埋設し、踏み板スイッチのオン/オフで車軸を検出するもの、通過車両のタイヤ付近をカメラで撮像し、タイヤの輪郭を画像認識処理で検出するもの(特開平3−260897号)などがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の車軸検出装置のうち、踏み板スイッチを使用するものは、踏み板を道路に埋設しなければならないため、機器据え付け時には、長時間の車両通行止めを行わなければならない、高架橋に料金所を設置した高速道路での使用は困難である。また、踏み板での計測は、タイヤが踏圧することにより行われる接触方式のため、耐用期間が著しく短く、運用期間中で定期的に踏み板の交換が必要になるという問題があった。
【0005】
また、車両の画像をカメラで読み取り、タイヤの輪郭を画像処理により認識する方法は、タイヤとその他の車体部分、路面との境界認識が困難であり、画像処理に非常に高精度が要求されるという問題がある。
【0006】
本発明は、上述の点に鑑みて為されたものであって、設置、メンテナンスが容易で、精度高く、タイヤなどの対象物を検出できる検出装置、それを用いた車両計測装置、車軸検出装置および通過料金算出装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上述の目的を達成するために、次のように構成している。
【0008】
すなわち、請求項1の本発明の車軸検出装置は、路面または車両に対して光束を道路横断方向に沿って走査する投光手段と、走査された光束の反射光束を受光する受光手段と、前記路面または前記車両によって反射された反射点に応じた位置を演算してXY座標に座標変換する座標変換手段と、前記座標変換した位置データに基づいて車軸を検出する車軸検出手段と、前記各手段を制御するとともに、外部装置に車軸検出結果を通信するための通信制御を行う制御手段と、から構成されている車軸検出装置であって、前記車軸検出手段は、車両が存在しないときのXY座標のパターンと、車両のタイヤが存在するときのXY座標のパターンと、車両のボディが存在するときのXY座標のパターンと、を利用して、車両のタイヤが存在することを検出し、この検出結果を前記車軸検出結果とするものである。
【0009】
請求項2の本発明の車軸検出装置は、請求項1の構成において、受光面が互いに異なった方向を向いた複数の前記受光手段を備え、前記複数の受光手段には、当該検出装置の近傍を向いた受光手段と遠方を向いた受光手段とが含まれるものである。
【0010】
請求項3の本発明の車軸検出装置は、請求項1または2の構成において、少なくとも前記投光手段および前記受光手段が収納されるケースを備え、該ケースは、内方に窪んだ窪み部を有し、前記投光手段および前記受光手段は、前記窪み部に設置された光学窓を介してそれぞれ投光および受光するものである。
【0011】
請求項4の本発明の車軸検出装置は、請求項1ないし3のいずれかの構成において、前記投光手段による投光方向を、前記対象物の移動方向に対して直交しないように該移動方向に対して傾けて設置したものである。
【0012】
請求項5の本発明の車軸検出装置は、請求項1ないし4のいずれかの構成において、対象物が検出されている期間を計測する検出期間計測手段と、対象物の速度を検出する速度検出手段と、検出された対象物の速度と計測された検出期間とから対象物の大きさを算出する大きさ算出手段とを備えている。
【0014】
請求項の本発明の車軸検出装置は、請求項1ないし5のいずれかに記載の車軸検出装置と、この車軸検出装置によって検出される対象物としての車軸の検出間隔を計測する検出間隔計測手段と、車速を検出する車速検出手段と、検出された車速と計測された車軸の検出間隔とから軸距離を算出する軸距離算出手段とを備えている。
【0015】
請求項の本発明の車軸検出装置は、請求項1ないし5のいずれかに記載の車軸検出装置と、この車軸検出装置からの車両および車軸の検出出力に基づいて軸数を計測する軸数計測手段とを備えている。
【0016】
請求項の本発明の通過料金算出装置は、請求項1ないし5のいずれかに記載の車軸検出装置と、この車軸検出装置によって検出した車軸データに基づいて車両の通過料金を算出する料金算出手段とを備えている。
【0017】
請求項1の本発明によれば、予めタイヤなどの検出すべき対象物に対応する基準位置データを記憶しておき、受光した反射光の受光位置から算出される位置データと、前記基準位置データとを比較することにより、対象物を検出するので、設置やメンテナンスが容易で、しかも、精度高く対象物を検出できる。
【0018】
請求項2の本発明によれば、少なくとも近傍位置と遠方位置とに対応した複数の受光手段を備えているので、広い検出範囲で対象物を確実に検出することができる。
【0019】
請求項3の本発明によれば、ケースの窪み部に光学窓を設置しているので、光学窓に雨や泥なとが付着しにくくなるとともに、周囲光が入射しにくくなり、高精度で検出できる。
【0020】
請求項4の本発明によれば、投光手段による投光方向を、対象物の移動方向に対して直交しないように該移動方向に対して傾けて設置したので、対象物以外で反射した迷光の影響を低減できることになる。
【0021】
請求項5の本発明によれば、対象物が検出されている検出期間と、対象物の速度とから対象物の大きさを検出することができる。
【0023】
請求項の本発明によれば、本発明の検出装置によって検出される車軸の検出間隔と車速とによって軸距離を検出できることになる。
【0024】
請求項の本発明によれば、本発明の車軸検出装置によって検出される車両および車軸に基づいて車両の軸数を検出できることになる。
【0025】
請求項の本発明によれば、本発明の車軸検出装置によって検出された車軸データに基づいて車種を判別して車両の通過料金を算出できることになる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、図面によって、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【0027】
図1は、本発明の一つの実施の形態に係る車軸検出装置1を料金所に設置した状態を示す概略図である。
【0028】
この実施の形態の車軸検出装置1は、料金所のブース2が設置されているアイランド3上の進入口寄りに設けられており、通過する車両4の車種判別のために、車両4の車軸(タイヤ数)を後述のようにして検出するものである。
【0029】
図2は、この車軸検出装置1の概略断面図であり、図3は、その内部構成を示すブロック図である。
【0030】
この実施の形態の車軸検出装置1は、路面12または車両4に対して光束を道路横断方向に沿って、すなわち、車両4の進行方向に対して垂直に走査する投光モジュール5と、走査された光束の反射光束を受光して光量重心を算出する受光モジュール6と、光量重心から三角測量により、路面または車両に照射された光束のスポットから受光光学系までの距離と方向、すなわち、路面または車両によって反射された反射点に応じた位置を演算してXY座標に座標変換し、座標変換した位置データと予め記憶されている車軸(タイヤ)に対応した基準位置データであるモデルデータとに基づいて、車軸を検出する車軸検出モジュール7と、各部を制御するとともに、外部装置に車軸検出結果を通信するための通信制御を行う制御モジュール8と、各部に電源を供給する電源9,10と、それらを収納する筺体(ケース)とから構成されている。
【0031】
ここで、この実施の形態の車軸検出の基本的な考え方について、説明する。
【0032】
図4は、光束を、路面12または車両(タイヤ、ボディ)4に対して走査した場合の一走査分の光束の軌跡を模式的に示した図であり、走査領域に車両4が存在しないときには、光束のスポット光点14は、全て路面12上に照射されることになり、走査領域に車両4のタイヤ15が存在するときには、光束のスポット光点16は、路面12上に照射され、その途中から連続的にタイヤ15の上方に向かって照射されることになり、走査領域に車両4のボディ17が存在するときには、光束のスポット光点18は、路面12上に照射されるとともに、一部が路面12から離れた位置あるボディ17に照射されることになる。
【0033】
図5は、これらスポット光点の位置データ、すなわち、反射点の位置データをXY座標で表現した図であり、車両4が存在しないときには、光束のスポット光点14は、全て路面上に照射されるので、同図(A)に示されるようにY軸方向の座標は、すべて0となって高さ成分がなく、X軸方向に沿って変化することになり、車両4のタイヤ15が存在するときには、光束のスポット光点16は、路面12上に照射されてその途中から連続的にタイヤ15の上方に向かって照射されるので、同図(B)に示されるように、X軸方向に沿って変化した後、途中からY軸方向に沿って変化することになり、車両4のボディ17が存在するときには、光束のスポット光点18は、路面12上に照射されるとともに、一部が路面12から離れた位置ある上方のボディ17に照射されるので、X軸方向に沿って変化するとともに、途中から間隔をあけてY軸方向にも変化することになる。
【0034】
このように、光束を、路面12、車両4のタイヤ15あるいは車両4のボディ17に対してそれぞれ走査した場合に得られる反射点に対応する位置データのパターンは、明確に相違するものであり、そこで、この実施の形態では、車両のタイヤが存在する状態で、光束を走査したときに得れる図5(B)に示されるような反射点の位置データを基準となるモデルデータとして予め記憶しておき、光束のスポット光点の位置データを計測し、計測した位置データのパターンと、予め記憶したタイヤが存在するときのモデルデータのパターンとを比較して類似しているときに、車両のタイヤであると判定する、すなわち、車軸を検出するものである。
【0035】
再び図3を参照して、投光モジュール5は、レーザダイオード(LD)19と、レーザダイオード19をパルス変調駆動するLD駆動回路20と、レーザダイオード19から出射された光を平行光へと変換する投光レンズ(コリメータ)21と、投光レンズ21により変換された平行光を道路横断方向に沿って走査するポリゴンミラー22と、ポリゴンミラー22を回転させるポリゴンモータ駆動回路23と、一走査毎のタイミングを発生する走査タイミング回路24とを備えている。
【0036】
なお、スポット光を走査する手段としては、平面ミラーをガルバノモータによって往復回転させてもよい。
【0037】
走査タイミング回路24は、図6に示すようなセンサ部25とタイミング発生部26とからなり、センサ部25は、ポリゴンミラー22に向けて光を投光する投光回路27、投光素子28および投光レンズ29からなる投光部を備えるとともに、ポリゴンミラー22からの反射光を受ける受光レンズ30、受光素子31および受光回路32からなる受光部を備えている。ポリゴンミラー22は、矢符Aで示されるように回転しているので、反射光は、同図(B)に示されるように、ある決まった角度にポリゴンミラー22が位置したときだけ受光部に入射される。したがって、受光部は、一走査に一回、反射光が入射したときに信号を出力する。なお、走査タイミング回路は、エンコーダを用いて一走査毎にタイミング信号を生成するようにしてもよい。
【0038】
受光モジュール6は、この実施の形態では、図2に示されるように、近傍と遠方とに対応して2つの受光手段33,34を備えており、各受光手段33,34は、図3に示されるように光学フィルタ35,36と、走査された光束の反射光束を受光する受光素子としてPSD(Position Sensitive Device)37,38と、反射光束を前記PSD37,38上に集光する光学レンズ39,40と、反射光束の光量重心を演算する重心演算回路41,42とをそれぞれ備えている。なお、図2に示される遠方の検出領域S2に対応する受光手段34のレンズ径は、近傍の検出領域S1に対応する受光手段33のレンズ径よりも大きくなっている。また、この実施の形態では、上方から投光し、下方の受光手段33,34で受光するようにしており、これによって、受光手段の受光量を多くとって検出精度を高めるようにしている。
【0039】
各重心演算回路41,42は、PSD37,38からの2つの出力v,vをそれぞれ電流電圧変換後増幅し、(v−v)/(v+v)の演算をそれぞれ行って演算結果であるPSDに集光する光量重心を算出する。
【0040】
なお、受光素子として、CCDあるいはPDアレイを用いた場合は、重心演算回路において、素子上の受光量の分布を用いることにより光量重心を演算する。
【0041】
この実施の形態では、図7に示されるように、各モジュールを収納する筺体11は、路面に望む側の面の一部が内方に窪んだ窪み部11a,11bを上下に有しており、上方の窪み部11aには、投光モジュール5のポリゴンミラー22に望む光学窓43が斜めに設置される一方、下方の窪み部11bには、2つの受光手段33,34に望む光学窓44が斜めに設置されている。
【0042】
このように、筺体11の窪み部11a,11bに設置された光学窓43,44を介して投光あるいは受光するので、雨や泥などが付着しにくいとともに、周囲光が入射しにくく、精度の高い検出が行える。また、光学窓43,44に、光触媒効果を有するコーティングを行うことにより、排気ガスや雨あかなどによる汚れを容易に落とせるようにしてもよい。
【0043】
再び、図3を参照して、車軸検出モジュール7は、重心データ格納部45,46と、基礎データ記憶部47と、車軸検出演算部48との3つのブロックとを備えている。
【0044】
重心データ格納部45,46は、受光モジュール6から出力される光量重心データを走査タイミング回路24からの情報を用いて一走査毎に格納する。重心データ格納部45,46は、デュアルポートメモリによって実現可能である。
【0045】
基礎データ記憶部47は、距離演算・車軸判定に用いるためのパラメータ値と上述のタイヤのモデルデータとを記憶しており、必要時に車軸検出演算部48に記憶内容を受け渡す。基礎データ記憶部47としては、例えばRAMやROMを用いる。EEPROMを用いれば、車軸検出装置をフィールドに設置後も容易に保持データを変更できるので、メンテナンスなどが容易となる。
【0046】
DSPあるいはMPUなどで構成される車軸検出演算部48は、重心データ格納部45,46に格納されている1走査毎の光量重心データと走査タイミング回路24の信号と基礎データ記憶部47に記憶しているパラメータ値とを用いて車軸を検出する演算を行い、制御モジュール8に検出結果を出力する。車軸を検出する演算は、位置データとタイヤのモデルデータとのユークリッド距離の二乗の総和を相関値として用い、この値がスレッシュレベルよりも小さくなるほど類似した場合に、タイヤ、すなわち、車軸と検出するものである。
【0047】
この車軸検出演算部48の動作をさらに詳細に説明すると、先ず、光量重心データと演算のためのパラメータ値とによって、路面あるいは車両に結ばれる光束のスポット光点の座標、すなわち、反射点の位置をXY座標に変換した位置データを演算する。
【0048】
このX,Y座標変換式の導出について説明する。
【0049】
図8に示されるように、PSD受光面の中心をQ(x,y)、レーザスポット光のPSD受光面上の結像点をP(xPo,yPo)、物体面上のレーザスポット光点、すなわち、反射点をP(x,y)、受光レンズ(光学レンズ)の中心をS(0,h)、ポリゴンミラー面上のレーザスポット光点をO(x,h)、受光レンズの中心とPSDの中心との間の距離をf、水平成分から測定された受光レンズの傾きをβ、PSD受光面の長さをl、水平成分から測定されたPSD受光面の傾きをηとすると、
点Qの座標は、Q(x,y)=(−fcosβ,h+fsinβ
PSDの出力をv,vとすると、Δlは、PSDの特性より、
Δl=(l/2)・{(v−v)/(v+v)}
の座標は、P(xPo,yPo)=(x+Δlcosη,y+Δlsinη)=(−fcosβ+Δlcosη,h+fsinβ+Δlsinη
直線PSは、
y−h={(yPo−h)/xPo}x
よって、y={(yPo−h)/xPo}x+h ……(1)
直線OPは、
y−h=tan(−α)(x−x
Pの座標は、(x,tan(−α)(x−x)+h
点Pは、直線PS上の点でもあるので、上記(1)式に代入して、
tan(−α)(x−x)+h={(yPo−h)/xPo}x+h
ここで、(yPo−h)/xPo=Kと置いて整理すると、
{tan(−α)−K}x=tan(−α)x+(h−h
したがって、x={tan(−α)x+(h−h)}/{tan(−α)−K
よって、y=tan(−α)(x−x)+h={tan(−α)h+xtan(−α)−K}/(tan(−α)−K
となる。
【0050】
但し、K=(yPo−h)/xPo=(fsinβ+Δlsinη)/(−fcosβ+Δlcosη
以上のようにして算出される路面あるいは車両に結ばれる光束のスポット光点のXY座標についての一走査分の位置データと、予め記憶されているタイヤのモデルデータとのユークリッド距離の二乗の総和を下記式で算出し、この算出値がスレッシュレベルよりも小さくなるほど類似した場合に、タイヤ、すなわち、車軸と検出するものである。
【0051】
【数1】

Figure 0003606032
【0052】
ここで、(x,y)は、算出されたスポット光の座標、(xiModel,yiModel)は、予め記憶されたタイヤの座標である。
【0053】
このように道路を横切るように光束を走査し、その反射光を受光して反射点に応じた位置のデータを算出し、この算出された位置データと、予め記憶されている車軸の基準位置データとを比較して車軸を検出するので、一走査毎の位置データによって車軸を検出できることになり、高速処理が可能となる。
【0054】
しかも、路面に埋設する必要がなく、通行止めをすることなく設置が可能で、メンテナンスが容易である。また、道路の片側のみに設置すればよく、省スペース化を図ることができる。
【0055】
上述の実施の形態では、予め記憶された車両のタイヤが存在するときの基準位置データであるモデルデータと、算出された位置データとを比較して車軸を検出したけれども、本発明の他の実施の形態として、図5(A)に示されるような車両が存在しない路面に光束を走査した場合の路面の位置データを予め記憶しておき、この路面の位置データと車軸検出演算部48で演算された位置データとの差分、すなわち、高さ情報を算出し、この高さ情報のみをモデルデータと比較して車軸を検出するようにしてもよく、この場合には、高さ情報のみの処理となるので処理すべきデータ数が削減されて一層高速な処理が可能となる。
【0056】
また、車軸検出装置1を設置したときに、路面の位置データを基礎データ記憶部47に記憶させるための初期設定用のスイッチを、基礎データ記憶部47が実装されている回路に取り付け、車軸検出装置1の設置時には、路面を数回走査し、そのときの位置データの平均値を路面の基準となる位置データとして記憶しておくようにしてもよい。これによって、設置場所に即した路面の位置データを記憶できるとともに、数走査分の平均値を用いることによって、バラツキの影響が少なく、精度の高い車軸検出が可能となる。
【0057】
さらに、本発明の他の実施の形態として、設置時に、予め路面の位置データを記憶しておき、車軸検出演算部48で路面と判定されたときには、得られた路面の位置データと予め記憶されている路面の位置データとの平均を算出してそれを新たな位置データとして更新記憶するようにして、例えば、轍などの路面の変化に対応できるようにしてもよい。あるいは、設置時に予め記憶した路面の位置データと計測された路面の位置データとを比較することにより、路面形状の経時変化が測定できることになり、轍などを検出して路面の修復を適切なタイミングで行えるようにしてもよい。
【0058】
また、本発明の他の実施の形態として、基礎データ記憶部47に、路面の位置データに加えて、路面の受光量を予め記憶させ、この受光量データを用いて投光パワーを調節してもよい。すなわち、検出した受光量と記憶している受光量とを比較し、受光量が、天候や光学窓の汚れなどのために減少したときは、投光パワーを増加させ、例えば記憶している受光量と等しくなるように制御するのである。これによって、常に安定した受光量を得ることができるので、環境に左右されない安定した検出が可能となる。
【0059】
また、本発明の他の実施の形態として、例えば、雨天時などの車の泥跳ねや水しぶきにより光学窓が汚れ、あるいは、経時的に光学窓に汚れが付着して受光量があるレベル以下となる状態が数走査以上連続的に続いたときには、異常信号を出力するように構成してメンテナンスのタイミングを知らせ、これによって誤動作を未然に防止できるようにしてもよい。
【0060】
本発明の他の実施の形態として、図9に示されるように、車軸検出装置1の前面部に光学窓43,44を有する開閉扉49を設けた構成とし、都市部の高速道路の高欄などに埋め込み設置した後のメンテナンスを容易に行えるようにしてもよい。
【0061】
本発明の他の実施の形態として、車軸検出装置1が縁石上に設置されるような場合には、図10に示されるように、縁石50に切り込み51を形成して受光視野を広げるのが好ましい。
【0062】
上述の実施の形態では、車軸検出装置1を、車両の進行方向に垂直に設置したけれども、本発明の他の実施の形態として、車軸検出装置1を、車両52の進行方向に垂直ではなく、図11および図12に示されるように、進行方向に対して傾きをもって設置し、ボディに映り込む迷光の影響を低減するようにしてもよい。
【0063】
本発明の他の実施の形態として、タイヤが検出されている期間と車速とによってタイヤサイズを検出できるように構成してもよい。車軸検出モジュール7でタイヤを検出している期間T1、すなわち、タイヤであると判定された走査が連続している期間は、図13に示されるように、車軸検出信号が出力されており、この期間は、車軸検出装置1の前を通過するタイヤ53の通過時間に相当するので、車両4の車速を用いて、(タイヤの検出期間)×(車速)の演算を行うことにより、タイヤ53の大きさ、すなわち、タイヤサイズを検出できることになり、大型車や小型車の車種判別に用いることができる。
【0064】
なお、車速の検出は、例えば、図14に示されるように、本車軸検出装置1を、もう一台車両の進行方向に一定距離離れた地点に設置し、各装置1,1の車軸検出のタイミングの時間差を測定し、この時間差と装置1,1間の距離とから車速を演算するようにしてもよいし、別に車速センサを設けてもよい。また、図14のように、車軸検出装置を2台設置することにより、前後進の判別も行える。なお、道路を挟んで両サイドに車軸検出装置1,1を設置してもよい。
【0065】
本発明のさらに他の実施の形態として、図15に示されるように、車軸検出の時間間隔Tを計測し、(車軸検出の時間間隔)×(車速)の演算を行うことにより、車両4の車軸と車軸との間の距離、すなわち、軸距を検出できるように構成してもよい。図15の時間間隔は、1軸目の車軸(タイヤ)54の検出期間の1/2と、2軸目の車軸(タイヤ)55の検出期間の1/2と、1軸目の車軸54が検出されなくなってから2軸目の車軸55の検出が開始されるまでの期間の和として算出でき、あるいは、車軸検出信号の立ち上がりから立ち上がりまでの期間あるいは立ち下がりから立ち下がりまでの期間として算出してもよい。
【0066】
また、本発明の他の実施の形態として、予め記憶している路面の位置データと、算出された位置データとの差分をとって高さ情報が得られるか否かを判定することにより、車両の有無を検出してもよい。すなわち、高さ情報があるときには、車両有りと判定し、高さ情報がないときには、車両無しと判定するものである。さらに、車両有りと判定されている期間において、車軸を検出する回数を計数することにより、車両の軸数を検出するようにしてもよい。
【0067】
さらに、車軸検出装置1を、自動料金収受システムに適用してもよい。
【0068】
自動料金収受システムにおいては、料金収受処理を行う車載機を搭載した車両が、道路料金所ブースを通過すると、車載機と路側システムとの間で交信して料金の決済を行うのであるが、交信の際の車両情報が、車軸検出装置によって検出された軸数と異なるときには、車種が一致しないとして料金収受処理を行わないようにして不正防止を図るようにしてもよい。
【0069】
また、車軸検出装置で検出された軸数、軸距およびタイヤサイズ等の車軸データに基づいて、車種を判別し、車種に応じた通行料金を算出するようにしてもよい。
【0070】
本発明の他の実施の形態として、路面の位置データと車両のボディの位置データとに基づいて、路面からボディまでの高さを計測し、この高さが法定の高さに違反しているときには、それを報知するようにしてもよい。
【0071】
また、本発明の検出装置と、例えば、透過型の光電センサを鉛直方向に並設した車両検出センサ(車両分離センサ)とを組み合わせて、車両検出センサで車両が検出されていないにも拘わらず、本発明の検出装置で高さ情報が得られた時、すなわち、何らかの物体が検出された時には、路上に車両以外の落下物などが存在していると判定して報知するようにしてもよい。
【0072】
上述の実施の形態では、車軸の検出に適用して説明したけれども、本発明は、車軸に限るものではなく、種々の対象物を検出できるものである。
【0073】
上述の実施の形態では、位置データとして、XY座標の値を用いたけれども、本発明の他の実施の形態として、受光手段から反射点までの距離データまたは受光手段から見た反射点の方向を示す方向データを位置データとして用いてもよい。
【0074】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、予めタイヤなどの検出すべき対象物に対応する基準位置データを記憶しておき、受光した反射光の受光位置から算出される位置データと、前記基準位置データとを比較することにより、対象物を検出するので、設置やメンテナンスが容易で、しかも、精度高く対象物を検出できる。
【0075】
また、少なくとも近傍と遠方とに対応した複数の受光手段を備えているので、広い検出範囲で対象物を確実に検出することができる。
【0076】
さらに、ケースの窪み部に光学窓を設置しているので、光学窓が雨や泥なとが付着しにくくなるとともに、周囲光が入射しにくくなり、高精度で検出できる。
【0077】
また、投光手段による投光方向を、対象物の移動方向に対して直交しないように前記移動方向に対して傾けて設置したので、対象物以外で反射した迷光の影響を低減できることになる。
【0078】
また、対象物が検出されている検出期間と、対象物の速度とから対象物の大きさを検出することができ、例えば、タイヤサイズを検出することができる。
【0080】
また、本発明の検出装置によって検出される車軸の検出間隔と車速とによって軸距離を検出できることになる。
【0081】
また、本発明の検出装置によって検出される車両および車軸に基づいて車両の軸数を検出できることになる。
【0082】
さらに、本発明の検出装置によって検出された車軸データに基づいて車種を判別して車両の通過料金を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る車軸検出装置が設置された料金所の概略図である。
【図2】図1の車軸検出装置の概略断面図である。
【図3】図1の車軸検出装置のブロック図である。
【図4】本発明を説明するための光束の軌跡を模式的に示した図である。
【図5】図4の光束の軌跡の位置をXY座標で示した図である。
【図6】図3の走査タイミング回路を示す図である。
【図7】光学窓の設置状態を示す概略断面図である。
【図8】XY座標への座標変換を説明するための図である。
【図9】本発明の他の実施の形態の斜視図である。
【図10】本発明のさらに他の実施の形態の斜視図である。
【図11】本発明のさらに他の実施の形態の斜視図である。
【図12】図11の実施の形態の設置状態を示す図である。
【図13】タイヤサイズの検出を説明するための図である。
【図14】車速の検出のための設置状態を示す図である。
【図15】軸距の検出を説明するための図である。
【符号の説明】
1,1,1 車軸検出装置
4,52 車両
5 投光モジュール
6 受光モジュール
7 車軸検出モジュール
11 筺体
12 路面
15,53,54,55 タイヤ
17 ボディ
43,44 光学窓[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a detection device suitable for detecting an object such as a tire (axle) of a vehicle, for example, a vehicle measurement device, an axle detection device, and a passage fee calculation device using the detection device. The present invention relates to a detection device, a vehicle measurement device, an axle detection device, and a passage fee calculation device suitable for a toll collection system that detects a vehicle axle in a toll parking lot or the like, discriminates a vehicle type based on the detected vehicle axle, and collects a fee.
[0002]
.
[Prior art]
In toll collection systems such as toll roads and toll parking lots, the vehicle type of the passing vehicle is determined and a fee is collected according to the vehicle type. As a method of automatically discriminating the vehicle type, there is a method of detecting the number of axles of the vehicle (the number of tires in the traveling direction) and discriminating from the number of axles.
[0003]
As this type of conventional axle detection device, a tread board is embedded in the road and the axle is detected by turning on / off the tread board switch. The vicinity of the tire of the passing vehicle is imaged by a camera, and the tire contour is image recognition processing. There is something to detect (Japanese Patent Laid-Open No. 3-260897).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Of the conventional axle detection devices described above, those that use the footboard switch must embed the footboard on the road, so when installing the equipment, long-time vehicle closure is required, and a toll booth is installed on the viaduct It is difficult to use on highways. In addition, since the measurement with the tread is a contact method performed by stepping on the tire, the service life is remarkably short, and there is a problem that the tread must be periodically replaced during the operation period.
[0005]
In addition, the method of recognizing the outline of a tire by image processing by reading the image of the vehicle with a camera is difficult to recognize the boundary between the tire and other body parts and the road surface, and requires very high accuracy for image processing. There is a problem.
[0006]
The present invention has been made in view of the above-described points, and is a detection device that is easy to install and maintain, can accurately detect an object such as a tire, a vehicle measurement device, and an axle detection device using the detection device. And it aims at providing a passage charge calculation device.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is configured as follows in order to achieve the above-described object.
[0008]
That is, the axle detection device of the present invention according to claim 1 is:A light projecting means for scanning a light beam along a road crossing direction with respect to a road surface or a vehicle, a light receiving means for receiving a reflected light beam of the scanned light beam, and a position corresponding to a reflection point reflected by the road surface or the vehicle The coordinate conversion means for calculating the coordinates to XY coordinates, the axle detection means for detecting the axle based on the coordinate-converted position data, and the respective means are controlled, and the axle detection result is communicated to an external device. Control means for performing communication control for the vehicle, the axle detection device comprising an XY coordinate pattern when the vehicle is not present and an XY coordinate when the vehicle tire is present And the pattern of the XY coordinates when the vehicle body exists, the presence of the vehicle tire is detected, and the detection result is referred to as the axle detection result.To do.
[0009]
Claim 2 of the present inventionaxleIn the configuration of the first aspect, the detection device includes a plurality of the light receiving units whose light receiving surfaces face in different directions, and the plurality of light receiving units are separated from the light receiving unit facing the vicinity of the detection device. Directed light receiving means.
[0010]
Claim 3 of the present inventionaxleThe detection device includes a case in which at least the light projecting unit and the light receiving unit are accommodated in the configuration according to claim 1, wherein the case has a hollow portion that is recessed inwardly. The light receiving means projects and receives light through optical windows installed in the recess.
[0011]
Claim 4 of the present inventionaxleThe detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the light projecting direction of the light projecting unit is inclined with respect to the moving direction so as not to be orthogonal to the moving direction of the object. It is.
[0012]
Claim 5 of the present inventionaxleThe detection apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein a detection period measuring means for measuring a period during which the object is detected, a speed detection means for detecting the speed of the object, and the detected object And a size calculating means for calculating the size of the object from the measured speed and the measured detection period.
[0014]
Claim6Of the present inventionaxleThe detection device according to any one of claims 1 to 5.axleDetector and thisaxleAn axial distance is calculated from a detection interval measuring means for measuring an axle detection interval as an object detected by the detection device, a vehicle speed detecting means for detecting a vehicle speed, and the detected vehicle speed and the measured axle detection interval. And an axial distance calculating means.
[0015]
Claim7An axle detection device according to the present invention is any one of claims 1 to 5.axleDetector and thisaxleA number-of-axis measuring means for measuring the number of axes based on the detection output of the vehicle and the axle from the detection device is provided.
[0016]
Claim8The passage fee calculation device of the present invention according to any one of claims 1 to 5axleDetector and thisaxleCharge calculation means for calculating a vehicle passage charge based on axle data detected by the detection device.
[0017]
According to the first aspect of the present invention, reference position data corresponding to an object to be detected such as a tire is stored in advance, position data calculated from a light receiving position of the received reflected light, and the reference position data. Is detected, the installation and maintenance is easy, and the object can be detected with high accuracy.
[0018]
According to the present invention of claim 2, since the plurality of light receiving means corresponding to at least the near position and the far position are provided, the object can be reliably detected in a wide detection range.
[0019]
According to the third aspect of the present invention, since the optical window is installed in the recess of the case, rain and mud are less likely to adhere to the optical window, and ambient light is less likely to enter, with high accuracy. It can be detected.
[0020]
According to the fourth aspect of the present invention, since the light projecting direction by the light projecting unit is inclined with respect to the moving direction so as not to be orthogonal to the moving direction of the target object, stray light reflected from other than the target object The influence of can be reduced.
[0021]
According to the present invention of claim 5, the size of the object can be detected from the detection period in which the object is detected and the speed of the object.
[0023]
Claim6According to the present invention, the axial distance can be detected by the detection interval of the axle detected by the detection device of the present invention and the vehicle speed.
[0024]
Claim7According to the present invention, the present inventionaxleThe number of axles of the vehicle can be detected based on the vehicle and axle detected by the detection device.
[0025]
Claim8According to the present invention, the present inventionaxleBased on the axle data detected by the detection device, the vehicle type can be determined and the vehicle passage fee can be calculated.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0027]
FIG. 1 is a schematic view showing a state in which an axle detection device 1 according to one embodiment of the present invention is installed at a toll gate.
[0028]
The axle detection device 1 of this embodiment is provided near the entrance on the island 3 where the toll booth 2 is installed, and for determining the vehicle type of the passing vehicle 4, the axle ( The number of tires) is detected as described below.
[0029]
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the axle detection device 1, and FIG. 3 is a block diagram showing its internal configuration.
[0030]
The axle detection device 1 according to this embodiment is scanned with a light projecting module 5 that scans a light beam with respect to the road surface 12 or the vehicle 4 along the direction across the road, that is, perpendicular to the traveling direction of the vehicle 4. A light receiving module 6 that receives a reflected light beam of the reflected light beam and calculates the center of gravity of the light amount, and triangulation from the light amount center of gravity, the distance and direction from the spot of the light beam irradiated to the road surface or the vehicle to the light receiving optical system, that is, the road surface or A position corresponding to the reflection point reflected by the vehicle is calculated and coordinate-converted into XY coordinates. Based on the coordinate-converted position data and model data which is reference position data corresponding to an axle (tire) stored in advance. An axle detection module 7 that detects the axle, and a control module 8 that controls each part and performs communication control for communicating the axle detection result to an external device; A power supply 9 supplies power to each unit, and is configured from a casing for accommodating them (case).
[0031]
Here, the basic concept of axle detection according to this embodiment will be described.
[0032]
FIG. 4 is a diagram schematically showing the trajectory of the light beam for one scan when the light beam is scanned with respect to the road surface 12 or the vehicle (tire, body) 4, and when the vehicle 4 does not exist in the scanning region. The spot light spot 14 of the light beam is all irradiated on the road surface 12, and when the tire 15 of the vehicle 4 is present in the scanning region, the spot light spot 16 of the light beam is irradiated on the road surface 12, When the body 17 of the vehicle 4 is present in the scanning region, the spot light spot 18 of the light beam is irradiated on the road surface 12 and The part is irradiated to the body 17 located away from the road surface 12.
[0033]
FIG. 5 is a diagram in which the position data of these spot light spots, that is, the position data of the reflection points are expressed in XY coordinates. When the vehicle 4 does not exist, all the spot light spots 14 of the luminous flux are irradiated onto the road surface. Therefore, as shown in FIG. 5A, the coordinates in the Y-axis direction are all 0, there is no height component, and change along the X-axis direction, and the tire 15 of the vehicle 4 exists. In this case, the spot light spot 16 of the light beam is irradiated on the road surface 12 and continuously irradiated upward from the middle of the tire 15 as shown in FIG. When the vehicle body 17 is present, the spot light spot 18 of the light beam is irradiated on the road surface 12 and partly when the vehicle body 17 is present. Is away from the road 12 Since the irradiated upward of the body 17, with varying along the X-axis direction will vary in the Y-axis direction at intervals in the middle.
[0034]
Thus, the pattern of the position data corresponding to the reflection point obtained when the light beam is scanned on the road surface 12, the tire 15 of the vehicle 4 or the body 17 of the vehicle 4 is clearly different. Therefore, in this embodiment, the position data of the reflection point as shown in FIG. 5B obtained when scanning the light beam in the state where the vehicle tire is present is stored in advance as model data for reference. When the position data of the spot light spot of the light beam is measured and the pattern of the measured position data is similar to the pattern of the model data when there is a tire stored in advance, The tire is determined to be a tire, that is, the axle is detected.
[0035]
Referring to FIG. 3 again, the light projecting module 5 converts a laser diode (LD) 19, an LD driving circuit 20 that drives the laser diode 19 to perform pulse modulation, and light emitted from the laser diode 19 into parallel light. A projection lens (collimator) 21, a polygon mirror 22 that scans the parallel light converted by the projection lens 21 along the road crossing direction, a polygon motor drive circuit 23 that rotates the polygon mirror 22, and each scan. And a scanning timing circuit 24 for generating the above timing.
[0036]
As a means for scanning the spot light, a plane mirror may be reciprocally rotated by a galvano motor.
[0037]
The scanning timing circuit 24 includes a sensor unit 25 and a timing generation unit 26 as shown in FIG. 6, and the sensor unit 25 projects a light projecting circuit 27 that projects light toward the polygon mirror 22, a light projecting element 28, and the like. A light projecting unit including a light projecting lens 29 and a light receiving unit including a light receiving lens 30 that receives reflected light from the polygon mirror 22, a light receiving element 31, and a light receiving circuit 32 are provided. Since the polygon mirror 22 is rotated as indicated by an arrow A, the reflected light is applied to the light receiving unit only when the polygon mirror 22 is positioned at a certain angle as shown in FIG. Incident. Therefore, the light receiving unit outputs a signal when the reflected light is incident once per scan. Note that the scan timing circuit may generate a timing signal for each scan using an encoder.
[0038]
In this embodiment, as shown in FIG. 2, the light receiving module 6 is provided with two light receiving means 33 and 34 corresponding to the vicinity and the distance, and each light receiving means 33 and 34 is shown in FIG. As shown, optical filters 35 and 36, PSDs (Positive Sensitive Devices) 37 and 38 as light receiving elements that receive the reflected light beam of the scanned light beam, and an optical lens 39 that condenses the reflected light beam on the PSDs 37 and 38, respectively. , 40 and center-of-gravity calculation circuits 41, 42 for calculating the center of light intensity of the reflected light flux. The lens diameter of the light receiving means 34 corresponding to the far detection area S2 shown in FIG. 2 is larger than the lens diameter of the light receiving means 33 corresponding to the detection area S1 in the vicinity. Further, in this embodiment, light is projected from above and received by the lower light receiving means 33 and 34, thereby increasing the amount of light received by the light receiving means to improve detection accuracy.
[0039]
Each center-of-gravity calculation circuit 41, 42 has two outputs v from PSDs 37, 38.1, V2Are amplified after current-voltage conversion, respectively (v1-V2) / (V1+ V2) Is performed, and the light intensity centroid collected on the PSD as the calculation result is calculated.
[0040]
When a CCD or PD array is used as the light receiving element, the light quantity centroid is calculated by using the distribution of the amount of received light on the element in the centroid calculating circuit.
[0041]
In this embodiment, as shown in FIG. 7, the casing 11 that houses each module has upper and lower recessed portions 11 a and 11 b in which a part of the surface on the road surface is recessed inward. An optical window 43 desired for the polygon mirror 22 of the light projecting module 5 is obliquely installed in the upper depression 11a, while an optical window 44 desired for the two light receiving means 33 and 34 is provided in the lower depression 11b. Is installed diagonally.
[0042]
In this way, since light is projected or received through the optical windows 43 and 44 installed in the recesses 11a and 11b of the housing 11, rain and mud are not easily attached, and ambient light is difficult to enter, and accuracy is improved. High detection is possible. Further, by applying a coating having a photocatalytic effect to the optical windows 43 and 44, dirt due to exhaust gas, rain, etc. may be easily removed.
[0043]
Referring again to FIG. 3, the axle detection module 7 includes three blocks including a center-of-gravity data storage unit 45, 46, a basic data storage unit 47, and an axle detection calculation unit 48.
[0044]
The center-of-gravity data storage units 45 and 46 store the light amount center-of-gravity data output from the light receiving module 6 for each scan using information from the scanning timing circuit 24. The centroid data storage units 45 and 46 can be realized by a dual port memory.
[0045]
The basic data storage unit 47 stores parameter values for use in distance calculation / axle determination and the tire model data described above, and transfers the stored contents to the axle detection calculation unit 48 when necessary. As the basic data storage unit 47, for example, RAM or ROM is used. If the EEPROM is used, the retained data can be easily changed even after the axle detection device is installed in the field, which facilitates maintenance and the like.
[0046]
The axle detection calculation unit 48 constituted by a DSP or MPU stores the light intensity barycentric data for each scan stored in the barycentric data storage units 45 and 46, the signal of the scanning timing circuit 24, and the basic data storage unit 47. The detected parameter value is used to calculate the axle, and the detection result is output to the control module 8. The calculation for detecting the axle uses the sum of the squares of the Euclidean distance between the position data and the tire model data as a correlation value, and when this value becomes similar to the threshold level, the tire is detected as the axle. Is.
[0047]
The operation of the axle detection calculation unit 48 will be described in more detail. First, the coordinates of the spot light spot of the light beam connected to the road surface or the vehicle, that is, the position of the reflection point, based on the light intensity centroid data and the parameter value for calculation. The position data converted into XY coordinates is calculated.
[0048]
Derivation of this X, Y coordinate conversion formula will be described.
[0049]
As shown in FIG. 8, the center of the PSD light receiving surface is defined as Q (xQ, YQ), The imaging point of the laser spot light on the PSD light-receiving surface is Po(XPo, YPo), The laser spot light spot on the object surface, that is, the reflection point is represented by P (xP, YP), The center of the light receiving lens (optical lens) as S (0, h1), The laser spot light spot on the polygon mirror surface is represented by O (xO, H2), The distance between the center of the light receiving lens and the center of the PSD is f, and the inclination of the light receiving lens measured from the horizontal component is βo, The length of the PSD light-receiving surface is l, and the inclination of the PSD light-receiving surface measured from the horizontal component is ηOThen,
The coordinates of the point Q are Q (xQ, YQ) = (− F cos βo, H1+ Fsin βo)
PSD output v1, V2Then, Δl is from the characteristics of PSD,
Δl = (l / 2) · {(v1-V2) / (V1+ V2)}
PoThe coordinates of P areo(XPo, YPo) = (XQ+ ΔlcosηO, YQ+ ΔlsinηO) = (− F cos βo+ ΔlcosηO, H1+ Fsin βo+ ΔlsinηO)
Straight line POS is
yh1= {(YPo-H1) / XPo} X
Therefore, y = {(yPo-H1) / XPo} X + h1            ...... (1)
The straight line OP is
yh2= Tan (−α) (xxO)
The coordinates of P are (xP, Tan (−α) (xP-XO) + H2)
Point P is straight line POSince it is also a point on S, substitute it into the above equation (1),
tan (−α) (xP-XO) + H2= {(YPo-H1) / XPo} XP+ H1
Where (yPo-H1) / XPo= KSAnd arrange it,
{Tan (-α) -KS} XP= Tan (-α) xO+ (H1-H2)
Therefore, xP= {Tan (-α) xO+ (H1-H2)} / {Tan (-α) -KS}
Therefore, yP= Tan (−α) (xP-XO) + H2= {Tan (-α) h1+ XOKStan (-α) -KSh2} / (Tan (-α) -KS)
It becomes.
[0050]
However, KS= (YPo-H1) / XPo= (Fsinβo+ ΔlsinηO) / (-Fcosβo+ ΔlcosηO)
The sum of the squares of the Euclidean distance between the position data for one scan of the XY coordinates of the spot light spot of the light beam connected to the road surface or vehicle calculated as described above and the tire model data stored in advance. When the calculation is performed according to the following equation and the calculated value is similar to the threshold level, the tire is detected as an axle.
[0051]
[Expression 1]
Figure 0003606032
[0052]
Where (xi, Yi) Is the calculated spot light coordinates, (xiModel, YiModel) Is a tire coordinate stored in advance.
[0053]
In this way, the light beam is scanned across the road, the reflected light is received, the position data corresponding to the reflection point is calculated, and the calculated position data and the reference position data of the axle stored in advance are calculated. And the axle is detected, the axle can be detected from the position data for each scan, and high-speed processing is possible.
[0054]
Moreover, there is no need to embed it on the road surface, installation is possible without blocking traffic, and maintenance is easy. Moreover, it is sufficient to install only on one side of the road, and space saving can be achieved.
[0055]
In the above-described embodiment, the axle is detected by comparing the model data, which is the reference position data when the vehicle tire stored in advance, is present, with the calculated position data. 5A, the road surface position data when the light beam is scanned on the road surface where no vehicle exists as shown in FIG. 5A is stored in advance, and the road surface position data and the axle detection calculation unit 48 calculate It is also possible to calculate the difference from the measured position data, that is, the height information, and detect the axle by comparing only the height information with the model data. In this case, only the height information is processed. Therefore, the number of data to be processed is reduced and higher speed processing is possible.
[0056]
In addition, when the axle detection device 1 is installed, an initial setting switch for storing road surface position data in the basic data storage unit 47 is attached to a circuit in which the basic data storage unit 47 is mounted. When the apparatus 1 is installed, the road surface may be scanned several times, and the average value of the position data at that time may be stored as position data serving as a reference for the road surface. As a result, road surface position data corresponding to the installation location can be stored, and by using an average value for several scans, the influence of variation is small and highly accurate axle detection can be performed.
[0057]
Furthermore, as another embodiment of the present invention, road surface position data is stored in advance at the time of installation, and when it is determined as a road surface by the axle detection calculation unit 48, the obtained road surface position data is stored in advance. For example, an average with the position data of the road surface that is present may be calculated and updated and stored as new position data so that, for example, it is possible to cope with changes in the road surface such as dredging. Alternatively, by comparing the road surface position data stored in advance at the time of installation with the measured road surface position data, it is possible to measure changes in the road surface shape over time. You may be able to do it.
[0058]
As another embodiment of the present invention, in addition to the road surface position data, the basic data storage unit 47 stores the road surface received light amount in advance, and adjusts the light projection power using the received light amount data. Also good. That is, the detected light reception amount is compared with the stored light reception amount, and when the light reception amount decreases due to weather or dirt on the optical window, the light projection power is increased, for example, stored light reception Control is made to be equal to the quantity. As a result, a stable amount of received light can always be obtained, so that stable detection independent of the environment is possible.
[0059]
Further, as another embodiment of the present invention, for example, the optical window becomes dirty due to splashing or splashing of a car in rainy weather or the like. When such a state continues continuously for several scans or more, it may be configured to output an abnormal signal to notify the maintenance timing, thereby preventing malfunction.
[0060]
As another embodiment of the present invention, as shown in FIG.1The front door may be provided with an opening / closing door 49 having optical windows 43 and 44 so that maintenance after being embedded in a railing of an expressway in an urban area can be easily performed.
[0061]
As another embodiment of the present invention, when the axle detection device 1 is installed on a curb, as shown in FIG. 10, a notch 51 is formed in the curb 50 to widen the light receiving field. preferable.
[0062]
In the above-described embodiment, the axle detection device 1 is installed perpendicular to the traveling direction of the vehicle. However, as another embodiment of the present invention, the axle detection device 1 is provided.2May be installed with an inclination with respect to the traveling direction, as shown in FIGS. 11 and 12, instead of being perpendicular to the traveling direction of the vehicle 52, to reduce the influence of stray light reflected on the body.
[0063]
As another embodiment of the present invention, the tire size may be detected by the period in which the tire is detected and the vehicle speed. As shown in FIG. 13, the axle detection signal is output during the period T1 in which the axle detection module 7 detects the tire, that is, the period in which the scan determined to be the tire continues. Since the period corresponds to the passage time of the tire 53 passing in front of the axle detection device 1, the calculation of (tire detection period) × (vehicle speed) is performed using the vehicle speed of the vehicle 4. The size, that is, the tire size can be detected, and can be used for discriminating the type of a large vehicle or a small vehicle.
[0064]
For example, as shown in FIG. 14, the vehicle speed is detected by installing the present axle detection device 1 at a point a certain distance away in the traveling direction of the other vehicle, and detecting the axles of the devices 1 and 1. A time difference in timing may be measured, and the vehicle speed may be calculated from the time difference and the distance between the devices 1 and 1, or a vehicle speed sensor may be provided separately. Further, as shown in FIG. 14, by installing two axle detection devices, it is possible to determine forward / reverse travel. In addition, you may install the axle detectors 1 and 1 on both sides across a road.
[0065]
As yet another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 15, the time interval T for detecting the axle is measured, and the calculation of (time interval for detecting the axle) × (vehicle speed) is performed. You may comprise so that the distance between an axle and an axle, ie, an axle distance, can be detected. The time intervals in FIG. 15 are 1/2 of the detection period of the first axle (tire) 54, 1/2 of the detection period of the second axle (tire) 55, and the first axle 54. It can be calculated as the sum of the period from when it is no longer detected until the detection of the second axle 55 is started, or as the period from the rise to the rise of the axle detection signal or the period from the fall to the fall. May be.
[0066]
Further, as another embodiment of the present invention, a vehicle is determined by determining whether or not height information can be obtained by taking a difference between pre-stored road position data and calculated position data. The presence or absence of may be detected. That is, when there is height information, it is determined that there is a vehicle, and when there is no height information, it is determined that there is no vehicle. Furthermore, the number of axles of the vehicle may be detected by counting the number of times the axle is detected during the period in which it is determined that the vehicle is present.
[0067]
Further, the axle detection device 1 may be applied to an automatic fee collection system.
[0068]
In the automatic toll collection system, when a vehicle equipped with an in-vehicle device that performs toll collection processing passes the road toll booth, it communicates between the in-vehicle device and the roadside system to settle the fee. If the vehicle information at this time is different from the number of axes detected by the axle detection device, it is possible to prevent fraud by not performing the fee collection process because the vehicle types do not match.
[0069]
Alternatively, the vehicle type may be determined based on the axle data such as the number of axles, the axle distance, and the tire size detected by the axle detection device, and the toll according to the vehicle type may be calculated.
[0070]
As another embodiment of the present invention, the height from the road surface to the body is measured based on the road surface position data and the vehicle body position data, and this height violates the legal height. Sometimes, it may be notified.
[0071]
In addition, the detection device of the present invention is combined with, for example, a vehicle detection sensor (vehicle separation sensor) in which transmissive photoelectric sensors are arranged in parallel in the vertical direction, even though the vehicle is not detected by the vehicle detection sensor. When the height information is obtained by the detection device of the present invention, that is, when any object is detected, it may be determined that a fallen object other than the vehicle is present on the road and notified. .
[0072]
In the above-described embodiment, the present invention is applied to the detection of an axle. However, the present invention is not limited to an axle, and can detect various objects.
[0073]
In the above-described embodiment, the value of the XY coordinate is used as the position data. However, as another embodiment of the present invention, the distance data from the light receiving means to the reflection point or the direction of the reflection point viewed from the light receiving means is used. The direction data shown may be used as position data.
[0074]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the reference position data corresponding to the object to be detected such as a tire is stored in advance, the position data calculated from the light receiving position of the received reflected light, and the reference position data Is detected, the installation and maintenance is easy, and the object can be detected with high accuracy.
[0075]
In addition, since a plurality of light receiving means corresponding to at least the vicinity and the distant are provided, the object can be reliably detected in a wide detection range.
[0076]
Furthermore, since the optical window is installed in the hollow portion of the case, it becomes difficult for the optical window to adhere to rain and mud, and ambient light does not easily enter, and can be detected with high accuracy.
[0077]
In addition, since the light projecting direction by the light projecting unit is tilted with respect to the moving direction so as not to be orthogonal to the moving direction of the object, the influence of stray light reflected from other than the object can be reduced.
[0078]
Further, the size of the object can be detected from the detection period in which the object is detected and the speed of the object, for example, the tire size can be detected.
[0080]
Further, the axial distance can be detected based on the detection interval of the axle detected by the detection device of the present invention and the vehicle speed.
[0081]
Further, the number of axes of the vehicle can be detected based on the vehicle and the axle detected by the detection device of the present invention.
[0082]
Furthermore, it is possible to determine the vehicle type based on the axle data detected by the detection device of the present invention and calculate the vehicle passage fee.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a toll gate in which an axle detection device according to the present invention is installed.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the axle detection device of FIG.
FIG. 3 is a block diagram of the axle detection device of FIG. 1;
FIG. 4 is a diagram schematically showing a locus of a light beam for explaining the present invention.
5 is a diagram showing the position of the locus of the light beam in FIG. 4 in XY coordinates.
6 is a diagram showing the scanning timing circuit of FIG. 3. FIG.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an installed state of an optical window.
FIG. 8 is a diagram for explaining coordinate conversion to XY coordinates;
FIG. 9 is a perspective view of another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a perspective view of still another embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a perspective view of still another embodiment of the present invention.
12 is a diagram showing an installation state of the embodiment of FIG.
FIG. 13 is a diagram for explaining detection of a tire size.
FIG. 14 is a diagram showing an installation state for detecting the vehicle speed.
FIG. 15 is a diagram for explaining detection of an axial distance;
[Explanation of symbols]
1,11, 12                Axle detection device
4,52 vehicles
5 Floodlight module
6 Light receiving module
7 Axle detection module
11 frame
12 Road surface
15, 53, 54, 55 tires
17 body
43, 44 Optical window

Claims (8)

路面または車両に対して光束を道路横断方向に沿って走査する投光手段と、A light projecting means for scanning a light beam with respect to a road surface or a vehicle along a crossing direction of the road;
走査された光束の反射光束を受光する受光手段と、A light receiving means for receiving a reflected light beam of the scanned light beam;
前記路面または前記車両によって反射された反射点に応じた位置を演算してXY座標に座標変換する座標変換手段と、Coordinate conversion means for calculating a position corresponding to the reflection point reflected by the road surface or the vehicle and converting the coordinates to XY coordinates;
前記座標変換した位置データに基づいて車軸を検出する車軸検出手段と、Axle detection means for detecting an axle based on the coordinate-converted position data;
前記各手段を制御するとともに、外部装置に車軸検出結果を通信するための通信制御を行う制御手段と、から構成されている車軸検出装置であって、A control means for controlling each of the means and performing communication control for communicating an axle detection result to an external device,
前記車軸検出手段は、The axle detection means is
車両が存在しないときのXY座標のパターンと、XY coordinate pattern when there is no vehicle,
車両のタイヤが存在するときのXY座標のパターンと、XY coordinate pattern when the vehicle tire is present,
車両のボディが存在するときのXY座標のパターンと、XY coordinate pattern when the vehicle body exists,
を利用して、車両のタイヤが存在することを検出し、この検出結果を前記車軸検出結果とすることを特徴とする車軸検出装置。An axle detection device characterized in that the presence of a vehicle tire is detected and the detection result is used as the axle detection result.
受光面が互いに異なった方向を向いた複数の前記受光手段を備え、前記複数の受光手段には、当該検出装置の近傍を向いた受光手段と遠方を向いた受光手段とが含まれる請求項1記載の車軸検出装置。The light receiving surface includes a plurality of light receiving units facing in different directions, and the plurality of light receiving units include a light receiving unit facing near the detection device and a light receiving unit facing far away. Axle detecting device as described. 少なくとも前記投光手段および前記受光手段が収納されるケースを備え、該ケースは、内方に窪んだ窪み部を有し、前記投光手段および前記受光手段は、前記窪み部に設置された光学窓を介してそれぞれ投光および受光する請求項1または2記載の車軸検出装置。A case in which at least the light projecting unit and the light receiving unit are accommodated, the case having a recessed portion recessed inward; and The axle detection device according to claim 1, wherein light is projected and received through a window. 前記投光手段による投光方向を、前記対象物の移動方向に対して直交しないように該移動方向に対して傾けて設置した請求項1ないし3のいずれかに記載の車軸検出装置。The axle detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein a light projecting direction by the light projecting unit is installed to be inclined with respect to the moving direction so as not to be orthogonal to the moving direction of the object. 対象物が検出されている期間を計測する検出期間計測手段と、対象物の速度を検出する速度検出手段と、検出された対象物の速度と計測された検出期間とから対象物の大きさを算出する大きさ算出手段とを備える請求項1ないし4のいずれかに記載の車軸検出装置。The detection period measuring means for measuring the period during which the object is detected, the speed detecting means for detecting the speed of the object, the speed of the detected object, and the size of the object from the measured detection period. The axle detection device according to any one of claims 1 to 4, further comprising: a magnitude calculating means for calculating. 請求項1ないし5のいずれかに記載の車軸検出装置と、この車軸検出装置によって検出される対象物としての車軸の検出間隔を計測する検出間隔計測手段と、車速を検出する車速検出手段と、検出された車速と計測された車軸の検出間隔とから軸距離を算出する軸距離算出手段とを備えることを特徴とする車軸検出装置。 An axle detection device according to any one of claims 1 to 5, a detection interval measurement means for measuring an axle detection interval as an object detected by the axle detection device, a vehicle speed detection means for detecting a vehicle speed, An axle detection device comprising: an axial distance calculation means for calculating an axial distance from the detected vehicle speed and the measured axle detection interval. 請求項1ないし5のいずれかに記載の車軸検出装置と、この車軸検出装置からの車両および車軸の検出出力に基づいて軸数を計測する軸数計測手段とを備えることを特徴とする車軸検出装置。An axle detection device comprising: the axle detection device according to any one of claims 1 to 5; and an axle number measuring means for measuring the number of axes based on a vehicle and an axle detection output from the axle detection device. apparatus. 請求項1ないし5のいずれかに記載の車軸検出装置と、この車軸検出装置によって検出した車軸データに基づいて車両の通過料金を算出する料金算出手段とを備えることを特徴とする通過料金算出装置。 An axle detecting device according to any one of claims 1 to 5, passes charge calculation device, characterized in comprising a charge calculation means for calculating the passing rates of the vehicle based on axle data detected by the axle detector .
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