JP5191101B2 - レーザ受光装置及びこれを用いた警報装置 - Google Patents

Description

本発明は、クレーンのビーム等のように可動する可動体が送電線等に接近した場合に警報を発して送電線等との接触回避を図るために利用可能なレーザ受光装置及びこれを用いた警報装置に関する。

従来、クレーンのビーム等が送電線に接近した場合に警報を発するようにした装置としては、下記する特許文献１乃至３等が公知となっている。
このうち、特許文献１に示された技術は、テレビカメラを複数台設置し、それぞれ同一目標物であるクレーンを異なった角度から撮影し、各テレビカメラの画像信号に基づき、画像解析装置から出力される各判別信号をＡＮＤ回路を経て出力するようにしたもので、クレーンが送電線に一定以上近づかないようにテレビカメラと画像解析装置とを用いて監視するようにしたものである。

また、特許文献２に示された技術は、送電線などの電磁界発生体に対するクレーンの接近を感知し、クレーンが所定の距離内に接近した時に警報信号を生成して無線送信する手段と、この手段からの警報信号を受信して、警報信号に基づき警報を発する手段とを備えるようにしたものである。

特許文献３に記載された技術は、現場敷地内の最も制限面高さが低い位置に設置したポールの位置の制限面高さと同じレベルに回転式レーザー発光装置を設置し、クレーンのブーム先端に回転式レーザー発光装置から発せられたレーザー光を検知するレベルセンサーを設置し、回転式レーザー発光装置から発せられたレーザー光をクレーン先端のレベルセンサーが検知すると、警報装置が作動してオペレータハウス内で警報を発生させ、オペレータが自分の運転するクレーンの先端が制限面を突出したことを認識できるようにしたものである。
特開平５−１３７１４２号公報 特開２００５−１４８９６８号公報 特開２００１−１３０８７６号公報

しかしながら、特許文献１の構成においては、クレーンのビームなどの目的物をテレビカメラなどにより監視するものであるが、カメラ画像の解析精度が要求され、精度が悪いと送電線への接近を確実に検出できず、送電線の極めて近い箇所での微妙な動きを伴う作業には向かないものである。

また、特許文献２の構成においては、電磁界を利用して近接の有無を監視するものであるが、気象条件等により検出精度に差異が生じるため、このような構成においても、送電線の極めて近い箇所での微妙な動きを伴う作業には向かないものであった。

これらに対して、レーザ光を利用してクレーン先端の可動制限域を認知する特許文献３の構成においては、精度よく警報を発生させることが可能であるが、所定の制限域を超えた場合に警報が単に発せられる構成であるので、送電線に一層近接した作業が必要となる場合には、どの程度の接近状態にあるのかを知る術がなく、また、警報が出る設定の如何によっては、警報が出た後に回避動作をしたのでは接触回避が間に合わなくなり、クレーンのビームと送電線との接触を回避できなくなる不都合もある。また，所定の制限域を越えてレーザ受光部にレーザ光が当たらなくなると警報が停止するため、作業者が誤認するおそれもある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、接近状態の検出精度を高く維持しつつ、接触を回避したい対象物との接近度合いをより正確に把握することが可能であり、また、警報が発せられた後に段階的に対応することが可能なレーザ受光装置及びこれを用いた警報装置を提供することを主たる課題としている。

上記課題を達成するために、本発明に係るレーザ受光装置は、支柱の一端側に設けられ、レーザ光を検知する複数の受光部を前記支柱の軸方向に受光位置をずらして配置したレーザ受光器と、前記支柱の前記レーザ受光器が設けられた側と反対側の端部に設けられ、前記受光部から発せられる前記レーザ光の検知信号の有無に基づき警報信号を送信する警報信号送信部とを備え、前記支柱は、可動体の先端部に取り付けられた取付基台に対して前記レーザ受光器と前記警報信号送信部との間を支点として回転自在に支持され、前記レーザ受光器は、前記警報信号送信部の自重により該警報信号送信部の鉛直上方に配置され、前記警報信号送信部は、前記検知信号を発している前記受光部に応じて、また、前記レーザ光が前記レーザ受光器よりも下側にきたことを判定した場合に、それぞれ異なる警報信号を送信するものであることを特徴としている。

したがって、複数の受光部は鉛直方向に受光位置をずらして配置され、レーザ光を受光する（受光信号を発している）受光部が変化すると、また、レーザ光がレーザ受光器よりも下側にきたことが判定された場合に、それぞれ異なる警報信号が送信されるので、送信される警報信号はレーザ受光装置の変位、又は、レーザ光の変位によって変化することになる。よって、送信される警報信号を認識すれば、レーザ光とレーザ受光装置との位置関係を正確に把握することが可能となる。

また、レーザ受光装置は、レーザ受光器を支柱の一端側に設け、警報信号送信部を前記支柱のレーザ受光器が設けられた側と反対側の端部に設け、前記支柱を取付け基台に対して前記レーザ受光器と前記警報信号送信部との間を支点として回転自在に支持し、前記警報信号送信部の自重によりレーザ受光器を該警報信号送信部の上方に配置するようにしているので、レーザ受光装置の取り付け箇所が変位しても複数の受光部を警報信号送信部の上方に配置することが可能となり、レーザ受光装置の取付け箇所が変位しても受光部が傾くことがなくなり、レーザ光の受光精度を維持することが可能となる。

しかも、複数の受光部を鉛直方向にずらして配置する構成としているので、レーザ受光装置を取り付けた箇所の上下方向での位置状態を詳細に把握することが可能となり、昇降動作が頻繁に行われるクレーンのビーム等の位置状態を把握する場合に適している。
なお、それぞれの受光部は、支柱の全周に亘って設けられるようにするとよい。

以上のようなレーザ受光装置を用いた警報装置としては、任意の設置箇所に設置されてレーザ光線を水平方向に回転照射する回転式レーザ発光装置と、前記レーザ受光装置の前記警報信号送信部から送信された警報信号を受信する受信部と、前記受信部で受信された警報信号に応じた警報を発生させる警報発信部とを有する警報発信端末とを具備するとよい。

このような構成においては、レーザ受光装置から発せられた警報信号を警報発信端末で受信して警報信号に応じた警報を発生させるので、レーザ受光装置から離れた箇所でも警報発信端末から発せられた警報を把握することでレーザ受光装置が取り付けられた箇所の位置状態を認知することが可能となる。

また、レーザ受光装置は、回転式レーザ発光装置から回転照射されたレーザ光を受光部で受光することになるので、可動体が変位してもレーザ光の照射範囲から外れることがなくなる。

尚、以上のような構成は、可動体が送電線との接触回避を必要とするクレーンのビーム等である場合に特に有用である。

以上述べたように、本発明に係るレーザ受光装置及びこれを用いた警報装置によれば、複数の受光部が鉛直方向に受光位置をずらして配置され、レーザ光を受光する（受光信号を発している）受光部が変化すると、また、レーザ光がレーザ受光器よりも下側にきたことを判定した場合に、それぞれ異なる警報信号が送信されるので、変化する警報信号を把握することでレーザ光とレーザ受光装置との位置関係を正確に把握することが可能となり、送電線等との接触回避を図るためにクレーンのビームにレーザ受光装置を設置する場合にあっては、送電線近傍にレーザ光を照射させておくことで送電線との接近状態を精度よく検出することが可能となる。
即ち、近接状態に応じた段階的な警報信号を発生させることができるので、接触を回避したい対象物との接近度合いをより正確に把握することが可能となり、送電線などに極めて近い箇所での微妙な動きを伴う作業に適している。
また、段階的な警報信号が発せられることから、発せられた警報に応じて段階的に対応することも可能となる。

以下、この発明の最良の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。

図１及び図２において、警報装置は、例えば、可動体としてのクレーン１のビーム１ａが送電線２に接触することを回避するための装置として用いられ、クレーン近傍の鉄塔３又は建物４に取り付けられたレーザ発光装置５と、クレーン１のビーム１ａの先端部側面に取り付けられ、レーザ発光装置５から発せられたレーザ光を受光可能とするレーザ受光装置６と、クレーンの操縦席内に取り付けられ、又は、クレーン近傍の作業監視者などが携帯する警報発信機７とを有して構成されている。尚、図中において、レーザ発光装置５は、鉄塔３及び建物４の２箇所に設置されているが、２台同時に動作させると、誤検出や誤動作の恐れがあるので、２台同時には動作させず、いずれか一方を動作させるものとする。

レーザ発光装置５は、図３に示されるように、鉄塔等の任意の設置箇所に設置されてレーザ光線を回転照射させもので、レーザ光を発する図示しない発光部と、レーザ光線を射出しながら回転する回転部８とを備えて構成されたそれ自体公知の回転レーザレベル等を用いるとよい。本実施例においては、回転レーザ光の回転面が水平面となるように、即ち、レーザ光が水平方向に照射されるようにクレーン近傍の鉄塔３や建物４等に設置される。

レーザ受光装置６は、図４に示されるように、支柱１０の一端側に設けられたレーザ受光器１１と、支柱１０のレーザ受光器１１が設けられた側と反対側の端部に設けられた警報信号送信器１２とを有して構成されている。

レーザ受光器１１は、レーザ光を受光可能とする複数の受光部１１ａ，１１ｂを有して構成されているもので、それぞれの受光部１１ａ，１１ｂは支柱１０の全周に亘って設けられるものであっても、レーザ光の照射方向を見越して支柱１０の周囲の一部分に設けられるものであってもよい。また、受光部１１ａ，１１ｂの受光面は支柱１０の周囲に沿って弧状に形成されるものであっても、平面の受光板を周方向につなぎ合わせて形成されるものであってもよい。

各々の受光部１１ａ，１１ｂは、支柱１０の軸方向に隣接するようにずらして設けられ、この例においては、２つの受光部１１ａ，１１ｂを支柱１０の軸方向に沿って隣接して配置し、警報信号送信器１２から遠い側を受光部Ａとし、近い側を受光部Ｂとしている。

そして、クレーン１のビーム１ａの側面には、図５に示されるように、取付基台１３が固定され、この取付基台１３にレーザ受光装置６が取り付けられている。具体的には、取付基台１３からビーム１ａの側面に対して垂直方向に支持ロッド１４を突設させ、この突設させた支持ロッド１４に保持部材１５を回転自在に固定し、この保持部材１５に支柱１０の中程（レーザ受光器１１と警報信号送信器１２との間）を固定するようにしている。警報信号送信器１２は、レーザ受光器（複数の受光部）１１より重量が重たく設定されており、バランサ（スタビライザ）として機能させている。

したがって、レーザ受光装置６は、複数の受光部１１ａ，１１ｂが取り付けられたレーザ受光器１１と警報信号送信器１２との間を支点として回転自在に支持され、警報信号送信器１２の自重によりレーザ受光器１１（複数の受光部１１ａ，１１ｂ）が該警報信号送信器１２の鉛直方向上方に常に配置されるようにしている。

警報信号送信器１２は、それぞれの受光部１１ａ，１１ｂからの出力信号を入力して警報信号を生成する制御部１６と、この制御部１６により生成された警報信号を送信する送信部１７とを有しており、制御部１６において、各々の受光部１１ａ，１１ｂからの信号に基づき受光パターンを判定し、判定された受光パターンに応じた警報信号を生成するようにしている。具体的には、制御部１６において、レーザ光の受光の有無に応じてそれぞれの受光部１１ａ，１１ｂから出力される信号を入力し、それぞれの受光部１１ａ，１１ｂでの受光の有無の径時的な変化を捉えて（受光パターンの径時的な変化を捉えて）レーザ光と受光部１１ａ，１１ｂとの位置関係を判定し、その位置関係に応じた警報信号を生成し、この生成された警報信号をクレーン１の操縦席や作業者が所持している警報発信端末７へ送信するようにしている。

ここで、警報発信端末７は、前記送信部１７から送信された警報信号を受信する受信部１８と、この受信部１８で受信された警報信号を例えばブザー音に変換するスピーカ等の警報発信部１９とを有して構成されている。

図６において、上述した制御部１６による制御動作例がフローチャートとして示されており、以下、このフローチャートに基づき本警報装置の制御動作例を説明する。

警報装置は、作動した後に、レーザ受光装置６の制御部１６において、レーザ光受光器１１の受光部Ａ（１１ａ）でレーザ光を受光した状態にあるか否かを判定し（ステップ５０）、受光部Ａ（１１ａ）での受光があると判定された場合には、第１段階の警報（警報１）を出力するための警報信号（第１警報信号）を送信部１７から送信する。これを受けて、警報発信端末７の受信部１８は前記送信部１７からの警報信号を受信し、警報発信部１９から警報信号（第１警報信号）に対応する第１段階の警報（警報１）を出力させる（ステップ５２）。

これに対して、制御部１６において、受光部Ａ（１１ａ）でのレーザ光の受光がないと判定された場合には、警報を発しない状態（警報停止状態）とする（ステップ５４）。

前記ステップ５４で第１段階の警報（警報１）が出力された後に、制御部１６は、受光部Ａ（１１ａ）での受光が依然としてあるか否か、また、受光部Ｂ（１１ｂ）での受光があるか否かを判定し（ステップ５６，５８）、受光部Ａ（１１ａ）での受光はなく、且つ、受光部Ｂ（１１ｂ）での受光があると判定された場合には、第２段階の警報（警報２）を出力するための警報信号（第２警報信号）を送信部１７から送信する。これを受けて、警報発信端末７の受信部１８は前記送信部１７からの信号を受信し、警報発信部１９から警報信号（第２警報信号）に対応する第２段階の警報（警報２）を出力させる（ステップ６０）。

これに対して、ステップ５６において、受光部Ａ（１１ａ）での受光があると判定された場合には、引き続き第１段階の警報（警報１）の出力を維持させるためにステップ５２へ戻り、ステップ５６及びステップ５８において、受光部Ａ（１１ａ）でも受光部Ｂ（１１ｂ）でもレーザ光の受光がないと判定された場合には、今までレーザ光が受光部Ａ（１１ａ）に当たっていた状態から、受光部Ａ（１１ａ）がレーザ光よりも下方に位置する状態となった場合であることから、ステップ５４へ進み、警報を停止させる。

前記ステップ６０で第２段階の警報（警報２）が出力された後に、制御部１６は、受光部Ｂ（１１ｂ）での受光が依然としてあるか否か、また、受光部Ａ（１１ａ）での受光があるか否かを判定し（ステップ６２，６４）、受光部Ｂ（１１ｂ）での受光があると判定された場合には、引き続き第２段階の警報（警報２）の出力を維持させるためにステップ６０へ戻り、受光部Ｂ（１１ｂ）での受光がなく、受光部Ａ（１１ａ）での受光があると判定された場合には、第１段階の警報（警報１）を出力させるためにステップ５２へ戻る。

これに対して、ステップ６０において第２段階の警報（警報２）が出力されていた状態から、受光部Ｂ（１１ｂ）での受光も受光部Ａ（１１ａ）での受光もないと判定された場合には、受光部Ｂ（１１ｂ）がレーザ光よりも上方に位置する状態となった場合であることから、ビーム１ａがより電線２に接近した状態にあり、第３段階の警報（警報３）を出力するための警報信号（第３警報信号）を送信部１７から送信する。これを受けて、警報発信端末７の受信部１８は前記送信部１７からの信号を受信し、警報発信部１９から警報信号（第３警報信号）に対応する第３段階の警報（警報３）を出力させる（ステップ６６）。

そして、第３段階の警報（警報３）を出力させた後は、受光部Ｂ（１１ｂ）での受光があるか否かが判定され（ステップ６８）、受光部Ｂ（１１ｂ）での受光がないと判定された場合には、レーザ光が受光部Ｂ（１１ｂ）よりも下方にあり、依然としてビーム１ａの先端部が電線２に近接した状態にある場合であることから第３段階の警報（警報３）を維持させるためにステップ６６へ戻る。

これに対して、受光部Ｂ（１１ｂ）での受光があると判定された場合には、レーザ光が受光部Ｂ（１１ｂ）に差し掛かるようにビーム１ａの先端部が降下した場合であるから、第２段階の警報（警報２）を発生させるためにステップ６０へ戻る。

ここで、第１段階の警報は、例えば、「ピッ、ピッ、ピッ」と間欠音を鳴らす注意警報とし、第２段階の警報は、例えば、「ピピッ、ピピッ」と間欠音を鳴らす接近警報とし、第３段階の警報は、例えば、「ピー」と連続音を鳴らす接近警告とし、警報レベルを３段階に切替可能として、クレーン１のビーム１ａが送電線２に接近するほど、送電線２との接触を回避する緊急度合いが高い音信号を発生させるようにしている。

したがって、クレーン１のビーム１ａの先端部が送電線２に向かって徐々に上昇していき、レーザ光が受光部Ａ（１１ａ）に差し掛かるまでは警報は発せられず（図４のＩの領域）、レーザ光が受光部Ａ（１１ａ）に差し掛かると、注意警報が発せられる（図４のIIの領域）。この段階でビーム１ａの先端部を下げて受光部Ａ（１１ａ）をレーザ光より下方へ下げれば、警報は停止するが、その警報を無視してさらにビーム１ａを上昇させていくと、レーザ光が受光部Ｂ（１１ｂ）に差し掛かった時点で、接近警報に切り替わる（図４のIIIの領域）。そして、この段階でビーム１ａの先端部を下げて受光部Ｂ（１１ｂ）をレーザ光より下方に下げれば、受光部Ａ（１１ａ）がレーザ光を受光して注意警報に切り変わるが、接近警報を無視してさらにビーム１ａを上昇させ、受光部Ｂ（１１ｂ）がレーザ光より上方へ移動すると、クレーン１のビーム１ａがより送電線２に近接するので、接近警告が発せられる（図４のIVの領域）。尚、接近警告が発せられた状態からビーム１ａの先端部を下げて受光部Ｂ（１１ｂ）にレーザ光が差し掛かると、接近警報に切り替わる。

よって、クレーン１のビーム１ａが送電線２に近づくと警報レベルが段階的に変化するので、作業者は、ビーム１ａの送電線２への接近状態を警報発信端末７から発せられる音信号によって認識することができ、接近状態をより正確に認識することが可能となる。このため、送電線２との近接を余儀なくされる作業においても、ビーム１ａの微妙な動きを管理することができ、ビーム１ａと送電線２との接触事故を未然に防ぐことが可能となる。

また、近接状態に応じて多段階に警報が変化するので、警報が発せられた後に、警報に応じて段階的に対応することが可能となり、接触回避動作が間に合わなくなるような不都合を回避することが可能となる。

尚、上述の構成においては、水平に照射されたレーザ光を複数の受光部１１ａ，１１ｂで受光する構成例を前提としたが、レーザ発光装置５からレーザ光を斜めに照射させ、これを上述した複数の受光部１１ａ，１１ｂを備えたレーザ受光器１１で受光させるようにしてもよい。

また、本実施形態においては、レーザ受光器１１を２つの受光部１１ａ，１１ｂを鉛直方向にずらして隣接させるようにしたが、３つ以上の受光部を鉛直方向にずらして配置させて、より多段階に警報レベルを分けるようにしてもよい。

さらに、上述の構成においては、鉛直方向に複数の受光部１１ａ，１１ｂをずらして設け、水平方向又は斜め方向からのレーザ光を受光する構成としたが、水平方向または鉛直方向に対して任意の傾斜角度をもって複数の受光部をずらして配設し、これに対して鉛直方向又は斜め方向からレーザ光を照射するようにしてもよい。

さらにまた、以上の構成においては、クレーン１のビーム１ａにレーザ受光装置６を設置して送電線２との接触回避を行う警報装置として説明したが、他の可動体が所定の制限域を超えることを回避するために、或いは、接触を回避したい対象物との接近状態を検知するため等に上述の構成を適用してもよい。

図１は、本発明に係る警報装置の全体構成を示す図である。 図２は、図１の警報装置の機能を示すブロック図である。 図３は、レーザ発光装置を示す図である。 図４は、レーザ受光装置を示す図である。 図５は、レーザ受光装置をクレーンのビームに取り付けた状態を示す図であり、図５（ａ）は斜め前方から見た図、図５（ｂ）は斜め後方から見た図である。 図６は、レーザ受光装置の制御部による制御動作例を示すフローチャートである。

１ クレーン
１ａ ビーム
２ 送電線
５ レーザ発光装置
６ レーザ受光装置
７ 警報発信端末
１０ 支柱
１１ レーザ受光器
１１ａ，１１ｂ 受光器
１２ 警報信号送信器
１６ 制御部
１７ 送信部
１８ 受信部
１９ 警報発信部

Claims (4)

1. 支柱の一端側に設けられ、レーザ光を検知する複数の受光部を前記支柱の軸方向に受光位置をずらして配置したレーザ受光器と、前記支柱の前記レーザ受光器が設けられた側と反対側の端部に設けられ、前記受光部から発せられる前記レーザ光の検知信号の有無に基づき警報信号を送信する警報信号送信部とを備え、
   前記支柱は、可動体の先端部に取り付けられた取付基台に対して前記レーザ受光器と前記警報信号送信部との間を支点として回転自在に支持され、
   前記レーザ受光器は、前記警報信号送信部の自重により該警報信号送信部の鉛直上方に配置され、
   前記警報信号送信部は、前記検知信号を発している前記受光部に応じて、また、前記レーザ光が前記レーザ受光器よりも下側にきたことを判定した場合に、それぞれ異なる警報信号を送信するものである
   ことを特徴とするレーザ受光装置。
2. それぞれの前記受光部は、前記支柱の全周に亘って設けられることを特徴とする請求項１記載のレーザ受光装置。
3. 請求項１又は２に記載のレーザ受光装置を用いた警報装置であって、
   任意の設置箇所に設置されてレーザ光線を水平方向に回転照射する回転式レーザ発光装置と、
   前記レーザ受光装置の前記警報信号送信部から送信された警報信号を受信する受信部と、前記受信部で受信された警報信号に応じた警報を発生させる警報発信部とを有する警報発信端末と、
   を具備することを特徴とする警報装置。
4. 前記可動体は、クレーンのビームであることを特徴とする請求項３記載の警報装置。
   

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