JP5225800B2

JP5225800B2 - 侵入検知装置及びレーザバリアの領域設定方法

Info

Publication number: JP5225800B2
Application number: JP2008259577A
Authority: JP
Inventors: 近藤高弘; 藤谷俊実
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2008-10-06
Filing date: 2008-10-06
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2028-10-06
Also published as: JP2010089865A

Description

本願発明は、侵入検知装置及びレーザバリアの領域設定方法に関し、特に、ジブクレーン等周辺への物体の侵入を検知するための、侵入検知装置及びレーザバリアの領域設定方法に関する。

レーザスキャンユニットは、法線上にレーザ測距を高速に行う装置である。当該装置は、途中で反射体が存在する場合、当該反射体までの距離を測定するものである。

レーザスキャンユニットをエリアセンサとして利用する場合、上限のみの設定（測定距離が○○ｍ以内）により、物体が侵入したと判定するようなエリア設定を行うのが一般的である。

特許文献１には、移動物体にレーザ距離計を装備し、当該レーザ距離計より発射されるレーザ光線によりレーザバリアを発生させて他の物体の侵入を検知する、移動物体の衝突防止方法が開示されている。
特開平１０−９５５９３号公報

特許文献１に記載の発明では、測定距離に上限と下限を設定してエリア設定を行おうとすると、測定距離について上下限の比較判定を行う必要があり、判定アルゴリズムが複雑になってしまう。特に、一方向上に複数の可動部を有する重機等（例：ジブクレーン）では、ブーム部分とジブ部分とで検知領域が複数となるほか、さらに先端のジブが可動するため、判定アルゴリズムが更に複雑になってしまう。

図５に、従来のジブクレーンのレーザバリアの監視領域の設定方法を示す概略図を示す。図５に係るレーザスキャンユニットは、レーザ発信元からの距離のみを測定しているため、図４の測線上に示すエリアに物体４が侵入した場合の設定としては、Ｌ０、Ｌ２を侵入検知判定とし、Ｌ１、Ｌ３は設定外とする必要が生じてしまう。

以上の通り、従来のレーザバリア設定方法では、設定エリアの増加並びに設定エリアの可動の有無によって、物体が監視範囲に侵入したか否かを判定するためのアルゴリズムが顕著に煩雑化するため、高性能の情報処理装置を用いる必要が生じ、簡易な装置及び構成で侵入判定を行うことができなかった。

前記目的を達成すべく、本願の第１発明は、ジブクレーン周辺への物体の侵入を検知するための侵入検知装置であって、ブーム周辺の侵入を検知するための第一監視領域を設定する、第一監視領域設定部と、前記ブームの先端に可動自在に取り付けたジブ周辺の侵入を検知するための第二監視領域を設定する、第二監視領域設定部と、前記第一監視領域及び第二監視領域の論理和を総合監視領域として設定する、総合監視領域設定部と、ジブクレーンに取り付けてあるレーザスキャンユニットより得られる測距情報を前記総合監視領域に照らして侵入判定を行う、侵入判定部と、を少なくとも有し、
前記第一監視領域設定部は、レーザスキャンユニットの発信元とブームを包囲するように配された複数の点を結ぶ線分によって囲まれた領域を第一監視領域とし、前記第二監視領域設定部は、レーザスキャンユニットの発信元とジブを包囲するように配された複数の点を結ぶ線分によって囲まれた領域である第一設定範囲と、ジブを取り囲むように配してある複数の点を結ぶ線分を境界としたレーザ放射方向側の領域である第二設定範囲との論理積によって求められる領域を第二監視領域とすることを特徴とする、侵入検知装置を提供するものである。

また、本願の第２発明は、前記第１発明において、前記第二監視領域設定部が、ジブクレーンのジブ角の変化に応じて前記第二監視領域を再設定することを特徴とする発明である。

また、本願の第３発明は、ジブクレーン周辺への物体の侵入を検知するための、情報処理装置を用いたレーザバリアの領域設定方法であって、（ａ）ブーム周辺の侵入を検知するための第一監視領域を設定するステップと、（ｂ）前記ブームの先端に可動自在に取り付けたジブ周辺の侵入を検知するための第二監視領域を設定するステップと、（ｃ）前記第一監視領域及び第二監視領域の論理和を総合監視領域として設定するステップと、を少なくとも有し、前記（ａ）では、ジブクレーンに取り付けてあるレーザスキャンユニットの発信元とブームを包囲するように配された複数の点を結ぶ線分によって囲まれた領域を第一監視領域とし、
前記（ｂ）では、レーザスキャンユニットの発信元とジブを包囲するように配された複数の点を結ぶ線分によって囲まれた領域である第一設定範囲と、ジブを取り囲むように配してある複数の点を結ぶ線分を境界としたレーザ放射方向側の領域である第二設定範囲との論理積によって求められる領域を第二監視領域とすることを特徴とする、レーザバリアの領域設定方法を特徴とする発明である。

また、本願の第４発明は、前記第３発明において、前記ジブクレーンのジブ角の変化に応じて前記第二監視領域を再設定することを特徴とする発明である。

また、本願発明は、前記第二監視領域を物体の接近を防止する対象物毎に複数設定することで３箇所以上の侵入監視領域を設定することもできる。この場合、前記第二監視領域は、レーザスキャンユニットの発信元と物体の接近を防止する対象物を包囲するように配された複数の点を結ぶ線分によって囲まれた領域である第一設定範囲と、物体の接近を防止する対象物を取り囲むように配してある複数の点を結ぶ線分を境界としたレーザ放射方向側の領域である第二設定範囲の論理積によって求められる領域とする。

また、本願発明は、ブーム長の可変に応じて、前記第一監視領域を適宜再設定するように構成することもできる。

また、本願発明における前記第一監視領域及び第二監視領域は、それぞれ単体の閉空間に限られるものではなく、複数の閉空間の組み合わせであったり、レーザ発信元からの距離が一定値以上であることを条件とする空間であったり、前記空間群の組み合わせであってもよい。

本発明によれば、下記の効果のうち、少なくとも何れか一つを得ることができる。
（１）ブーム周辺とジブ周辺の侵入結果を単純な論理組み合わせによって判定するため、レーザ測線のピッチ毎に煩雑な判定アルゴリズムを用いて侵入判定を行うことが不要となる。
（２）設定エリアが可動、或いは長さが変更するような場合にも、設定エリアの可動角、長さの変化に応じて監視領域を再定義することにより、設定エリアの変化に柔軟に追従可能な侵入監視が可能となる。

本発明を以下の実施例に基づいて説明する。
ただし、本実施例はあくまで一例であって、本発明の範囲を以下の実施例に記載の範囲に制限することを目的とするものではない。

＜１＞全体構成
図１は、本発明の侵入検知装置によるジブクレーンへの物体の侵入検知の概要を示す概略図である。
本発明は、ジブクレーン１のブーム１１の左右に夫々取り付けてあるレーザースキャンユニット１３より発信されたレーザ光と、物体によって反射された反射光との時間差から物体までの距離を求め、侵入検知装置１４によって当該測定距離を予め設定してある監視領域に照らして、物体が監視領域内に侵入したか否かを判定するものである。

なお、図１においては、侵入検知装置１４がジブクレーン１内に設けてあるものの、作業現場内の別の場所（管理室等）に設けておき、測距情報などを無線にて送受信するように構成しておくこともできる。

図２は、本発明の侵入検知装置の概要を示す機能ブロック図である。
侵入検知装置１４は、左右のレーザスキャンユニット１３から得られる測距情報に基づいて、物体が監視領域内に侵入したか否かを判定するものであって、ブーム周辺の侵入を検知するための第一監視領域を設定する、第一監視領域設定部１４１と、ジブ周辺の侵入を検知するための第二監視領域を設定する、第二監視領域設定部１４２と、前記第一監視領域及び第二監視領域の論理和を総合的な監視領域として設定する、最終監視領域設定部１４３と、ジブクレーンに取り付けてあるレーザスキャンユニット１３より得られる測距情報と前記総合的な監視領域に基づいて侵入判定を行う、侵入判定部１４４とを少なくとも有する。

その他、レーザスキャンユニット１３からの測距情報と、ジブクレーンのブーム長及びジブ角の情報を少なくとも受信する入力部１４５、物体の侵入検知時にブザーやランプの点灯等による警報を通知する出力部１４６を設けておく。

＜２＞侵入検知装置の動作
本発明の侵入検知装置の動作、特に監視領域の設定方法について、以下に説明する。

（１）第一監視領域の設定
本実施例における第一監視領域２は、ブーム１１周辺の物体の侵入を検知するための領域であって、レーザスキャンユニット１３の発信元に配された点Ｄを含み、ブーム１１を取り囲むように配してある点Ｅ，Ｊ，Ｋ，Ｌを結ぶ線分によって囲まれた領域である。（図３（ａ））
なお、レーザースキャンユニット１３はブーム１１に固定されているためブーム１１の可動によって第一監視領域２の相対位置は変化しない。したがって、ブーム角の変化に応じて第一監視領域２を再設定する必要は生じない。

（２）第二監視領域の設定
本実施例における第二監視領域３は、ジブ周辺の侵入を検知するための領域であって、レーザスキャンユニット１３の発信元に配された点Ｄを含み、ジブ１２を取り囲むように配してある点Ａ，Ｂ，Ｃを結ぶ線分によって囲まれた領域を指す第一設定範囲３１と、ジブ１２を取り囲むように配してある点Ａ，Ｆ，Ｃを境界としたレーザ放射方向側の領域を指す第二設定範囲の論理積によって求められる領域である。（図３（ｂ）（ｃ））
第二監視領域３は、レーザースキャンユニット１３に対して、ジブ１２の可動に応じて相対位置が変化するため、ジブ角の変化に応じて再設定する必要性が生じる。

（３）極座標への変換
第一監視領域２および第二監視領域３とも同じ設定で各点の座標を求め、極座標に変換して範囲を設定する。
第二監視領域２を構成する各点の座標、及び各線分の具体的な算出方法例について、以下に説明する。

図４は、第二監視領域３を構成する角線分の算出方法を示す図である。
まず、レーザースキャンユニット１３の発信元に配された点Ｄ（法線の中心点）から、ジブの旋回中心点ＯをＸ軸とする直交座標系を想定する。
レーザースキャンユニット１３からのデータは極座標系であるので、ＯＤを結ぶレーザ測線の極座標を｛ＬＢ，ＣＮ｝とする。ここで、ＬＢはレーザ測定長（測距離）、ＣＮは測線番号（０．２５°：ピッチ角度に対応）であり、すなわち、極座標｛１５，２４｝は距離１５で２４＊０．２５＝６°の意味を示すものである。

第二監視領域３はジブの可動に応じて変化するため、その都度Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｆ点の直交座標値と極座標を算出し直し、線分ＡＢ，ＢＣ，ＦＣ，ＡＦでの極座標の関数として算出する。各線分を合成することにより、第一設定範囲３１及び第二設定範囲３２を求めることができる。以下に具体的な計算例を示す。

＜５＞監視領域の合成
第一監視領域２、第二監視領域３における侵入結果を、規定の論理式にあてはめて総合監視領域の設定及び当該総合監視領域に基づく侵入判定を行う。
第一監視領域２における侵入判定は、レーザスキャンユニット１３より得られる測的距離長が設定値より短いと判断した場合に、当該第一監視領域２に侵入したものと判断する。すなわち、第一監視領域２で各レーザ測線の距離設定を行い、設定距離より短い測定結果が検出されたら当該第一監視領域２に侵入したものと判断する。

また、第二監視領域３における侵入判定は、ＡＢＣＤで示される第一設定範囲３１（レーザスキャンユニット１３の測定値を設定距離より短いと判断した場合を有効とする領域）への侵入の有無、及び、ＡＦＣで示す第二設定範囲３２（レーザスキャンユニット１３の測定値を設定距離よりも長いと判断した場合を有効とする領域）への侵入の有無の組み合わせに基づいて判定される。
例えば、物体４が第一設定範囲３１に侵入（１）していたとしても、第二設定範囲３２に侵入していない（０）場合には、論理積は「（１）and（０）＝０」となり、第二監視領域３へは侵入していないことになる。

各領域への侵入時を１、それ以外を０として物体の侵入判定フローを論理テーブルに表すと以下の表１の通りとなる。

以上説明したとおり、本願発明によれば、ブーム周辺とジブ周辺の侵入結果を単純な論理組み合わせによって判定するため、レーザ測線のピッチ毎に煩雑な判定アルゴリズムを用いて侵入判定を行うことが不要となる。
また、設定エリアが可動するような場合にも、設定エリアの可動角の変化に応じて監視領域を再定義することにより、設定エリアの変化に柔軟に追従可能な侵入監視が可能となる。

本発明のレーザバリアの監視領域の設定方法を示す概略図。第一監視領域と第二監視領域を示す図。第一監視領域と第二監視領域を示す図。第二監視領域を構成する線分の算出方法を示す図。従来のレーザバリアの監視領域の設定方法を示す概略図。

符号の説明

１ジブクレーン
１１ブーム
１２ジブ
１３レーザスキャンユニット
１４侵入検知装置
１４１第一監視領域設定部
１４２第二監視領域設定部
１４３総合監視領域設定部
１４４侵入判定部
１４５入力部
１４５出力部
２第一監視領域
３第二監視領域
３１第一設定範囲
３２第二設定範囲
４物体

Claims

ジブクレーン周辺への物体の侵入を検知するための侵入検知装置であって、
ブーム周辺の侵入を検知するための第一監視領域を設定する、第一監視領域設定部と、
前記ブームの先端に可動自在に取り付けたジブ周辺の侵入を検知するための第二監視領域を設定する、第二監視領域設定部と、
前記第一監視領域及び第二監視領域の論理和を総合監視領域として設定する、総合監視領域設定部と、
ジブクレーンに取り付けてあるレーザスキャンユニットより得られる測距情報を前記総合監視領域に照らして侵入判定を行う、侵入判定部と、
を少なくとも有し、
前記第一監視領域設定部は、レーザスキャンユニットの発信元とブームを包囲するように配された複数の点を結ぶ線分によって囲まれた領域を第一監視領域とし、
前記第二監視領域設定部は、レーザスキャンユニットの発信元とジブを包囲するように配された複数の点を結ぶ線分によって囲まれた領域である第一設定範囲と、ジブを取り囲むように配してある複数の点を結ぶ線分を境界としたレーザ放射方向側の領域である第二設定範囲との論理積によって求められる領域を第二監視領域とする、
ことを特徴とする、侵入検知装置。
前記第二監視領域設定部が、ジブクレーンのジブ角の変化に応じて前記第二監視領域を再設定することを特徴とする、請求項１に記載の侵入検知装置。
ジブクレーン周辺への物体の侵入を検知するための、情報処理装置を用いたレーザバリアの領域設定方法であって、
（ａ）ブーム周辺の侵入を検知するための第一監視領域を設定するステップと、
（ｂ）前記ブームの先端に可動自在に取り付けたジブ周辺の侵入を検知するための第二監視領域を設定するステップと、
（ｃ）前記第一監視領域及び第二監視領域の論理和を総合監視領域として設定するステップと、
を少なくとも有し、
前記（ａ）では、ジブクレーンに取り付けてあるレーザスキャンユニットの発信元とブームを包囲するように配された複数の点を結ぶ線分によって囲まれた領域を第一監視領域とし、
前記（ｂ）では、レーザスキャンユニットの発信元とジブを包囲するように配された複数の点を結ぶ線分によって囲まれた領域である第一設定範囲と、ジブを取り囲むように配してある複数の点を結ぶ線分を境界としたレーザ放射方向側の領域である第二設定範囲との論理積によって求められる領域を第二監視領域とする、
ことを特徴とする、レーザバリアの領域設定方法。
前記ジブクレーンのジブ角の変化に応じて前記第二監視領域を再設定することを特徴とする、請求項３に記載のレーザバリアの領域設定方法。