JPH07260932A - 親子局相互危険認識型超音波送受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 親子局相互に危険を認識することができる親
子局相互危険認識型超音波送受信装置とする。 【構成】 親局３は、第１の超音波を危険領域をカバー
するように送信する送信センサ３１と、第１の周波数と
異なる周波数の第２の超音波を受信する受信センサ３２
と、制御回路３３とを備え、子局４は、親局３からの第
１の超音波を受信する受信センサ４１と、第２の超音波
を送信する送信センサ４２と、第１の超音波を受信した
ときに第２送信センサに第２の超音波を送信させる応答
回路４３とを備える。親局３の制御回路３３が第１の超
音波の送信から第２の超音波の受信までの時間差から子
局が前記危険領域に存在するかどうかを認識した場合に
第３の超音波を送信し、子局は前記危険領域に存在する
ことを認識する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば建設・土木作業
における重機車両相互または重機車両と周辺作業員との
接触事故を防止する目的で使用される親子局間の超音波
送受信装置に関し、特に親局、子局相互で危険を認識す
ることができる親子局相互危険認識型超音波送受信装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、建設・土木作業において使用され
ている超音波送受信装置としては、特開平１−１２２８
５号に記載されたものがある。このような超音波送受信
装置のの全体ブロック図を図８に示す。図において、親
局１は例えば重機車両に設置され、子局２は作業員のヘ
ルメット、ベスト等に設置される。

【０００３】親局１は、送信センサ１１、受信センサ１
２、制御回路１３及び警報装置１４を備える。送信セン
サ１１及び受信センサ１２は、必要に応じて複数個のセ
ンサからなり、全センサで形成される音場が危険領域を
カバーするように配置される。制御回路１３は送信セン
サ１１、受信センサ１２を制御し、受信センサ１２から
の受信信号を処理して、子局２が危険領域にあると判断
した場合に警報発生信号を警報装置１４に出力する。警
報装置１４は、警報発生信号を受けて、警報表示を行い
警報音を発生して、重機車両運転者に危険を喚起する。
また、任意には、警報発生信号を重機車両の駆動回路に
入力して、重機車両の作動を停止させる。

【０００４】一方の子局２は、受信センサ２１、送信セ
ンサ２２、応答回路２３及び警報装置２４を備える。子
局２の受信センサ２１及び送信センサ２２も、必要に応
じて複数個のセンサからなり、作業員がどのような姿勢
にあっても親局１からの超音波を受信することができる
ように配置される。応答回路２３は受信センサ２１、送
信センサ２２を制御し、受信センサ２１での受信信号を
処理して、親局１からの超音波を受信したことを判別し
て送信センサ２２から超音波を送信させると同時に警報
発生信号を警報装置２４に出力する。警報装置２４は、
警報発生信号を受けて、警報表示を行い警報音を発生し
て、作業員に危険を喚起する。

【０００５】以上のように構成された超音波送受信装置
においては、所定時間間隔毎に親局１の送信センサ１１
から第１の超音波Ｓ１（周波数ｆ１）を送信する。送信
センサ１１の音場内に子局２がある場合、受信センサ２
１が第１の超音波Ｓ１を受信して、応答回路２３へ受信
信号を送り、応答回路２３内の帯域フィルタで周波数ｆ
１近傍の波だけをろ波させて第１の超音波Ｓ１であるか
を判別する。判別後、所定時間遅延させて、第１の超音
波Ｓ１の周波数ｆ１と異なる周波数ｆ２である第２の超
音波Ｓ２を送信センサ２２より送信する。同時に応答回
路２３は警報装置２４へ警報発生信号を出力して、警報
装置２４より警報音が鳴らされる。第２の超音波Ｓ２
は、親局１の受信センサ１２にて受信されると、制御回
路１３内の周波数ｆ２近傍の波だけをろ波する帯域フィ
ルタを通り第２の超音波Ｓ２であることが判別される。
判別後、送信センサ１１からの送信時間と受信センサ１
２での受信時間の時間差を算出して、子局２との距離に
変換し、また受信方向から子局２の方位を求め、子局２
が危険領域にいると判断したときに警報装置１４へ警報
発生信号を出力して、警報装置１４より警報音または警
報表示がなされる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の超音波送受信装置では、相手との距離及び方位を
認識することができるのは親局１のみであり、子局２側
では単に親局１の送信する超音波を受信することができ
る領域に居るということが認識できるにとどまり、親局
１で求めた距離及び方位の情報を子局２では利用するこ
とができないという問題がある。そのため、かかる情報
を子局２に伝達するためには、他の手段や方法を利用せ
ざるを得ず、コストの増加や装備上の煩雑さを伴うとい
う問題がある。

【０００７】また、子局２では、親局１からの超音波を
受信すると、すぐに警報装置が作動してしまうために、
危険領域外であっても親局１の送信センサ１１の音場内
に子局２が居る場合には、危険でもないのに警報が鳴っ
てしまい煩わしいという問題があった。本発明はかかる
問題点に鑑みなされたもので、親子局相互に危険を認識
することができる親子局相互危険認識型超音波送受信装
置を提供することを目的とする。また本発明は、子局で
の誤警報を防止することができる親子局相互危険認識型
超音波送受信装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の親子局相互危険認識型超音波送受信装置に
あっては、第１の超音波を危険領域をカバーするように
送信する第１送信センサと、第１の周波数と異なる周波
数の第２の超音波を受信する第１受信センサと、第１送
信センサと第１受信センサの制御を行う制御回路とを備
えた親局と、親局から送信された第１の超音波を受信す
るための第２受信センサと、前記第２の超音波を送信す
る第２送信センサと、第２受信センサと第２送信センサ
の制御を行い第１の超音波を受信したときに第２送信セ
ンサに第２の超音波を送信させる応答回路とを備えた子
局と、からなり、親局の制御回路が第１の超音波の送信
から第２の超音波の受信までの時間差から子局が前記危
険領域に存在するかどうかを認識する超音波送受信装置
において、 親局は子局が前記危険領域に存在すると認
識した場合に第３の超音波を送信すると共に、子局の応
答回路は、第１の超音波と第３の超音波の選別を行う選
別回路を有し、子局は第３の超音波を受信したときに前
記危険領域に存在することを認識する。

【０００９】また、前記子局の応答回路は、前記第３の
超音波を受信したときに警報作動信号を出力するとよ
い。また、本発明の他の親子局相互危険認識型超音波送
受信装置にあっては、親局は第１受信センサが子局から
の第２の超音波を受信したときに第３の超音波を送信す
ると共に、子局の応答回路は、第１の超音波と第３の超
音波の選別を行う選別回路を有し、第２の超音波の送信
から第３の超音波の受信までの時間差から親局の危険領
域に存在するかどうかを認識する。

【００１０】また、子局の応答回路は、子局が親局の危
険領域に存在することを認識したときに警報作動信号を
出力するとよい。

【００１１】

【作用】請求項１記載の発明では、従来の超音波送受信
装置に加えて、親局の第１受信センサが子局からの第２
超音波を受信し、子局が危険領域に存在すると認識した
場合に親局は第３の超音波を送信する。子局で受信され
た第３の超音波は、子局の選別回路で第１の超音波か第
３の超音波かが選別される。子局は、第３の超音波を受
信したことを選別することで、自分が危険領域に存在す
ることを認識することができる。従って、必要に応じて
警報作動信号を出力することができる。

【００１２】請求項３記載の発明では、従来の超音波送
受信装置に加えて、親局の第１受信センサが子局からの
第２超音波を受信すると、第３の超音波を送信する。子
局で受信された第３の超音波は、子局の選別回路で第１
の超音波か第３の超音波かが選別される。子局は、第２
の超音波の送信から第３の超音波の受信までの時間差か
ら自分が親局の危険領域に存在しているかを認識するこ
とができる。危険領域に存在することが認識された場合
に、必要に応じて警報作動信号を出力する。

【００１３】子局が、前記警報作動信号に基づいて警報
を出せば、真に危険な場合のみ警報を出力するようにで
きるので、従来のような誤警報を防止することができ
る。

【００１４】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。図１は、本発明の実施例に係る親子局相互危険認
識型超音波送受信装置の全体ブロック図である。図にお
いて、従来例と同様に、親局３は例えば重機車両に設置
され、子局４は作業員のヘルメット、ベスト等に設置さ
れる。

【００１５】親局３は、送信センサ３１、受信センサ３
２、制御回路３３及び警報装置３４を備える。送信セン
サ３１及び受信センサ３２は、必要に応じて複数個のセ
ンサからなり、全センサで形成される音場が危険領域を
カバーするように配置される。制御回路３３は送信セン
サ３１、受信センサ３２の制御を行うもので、その詳細
ブロック図を図２に示す。

【００１６】図２の基準パルス発生回路５１は、周期Ｔ
毎の基準パルスを出力して、送信パルス発生回路５２に
送る。送信パルス発生回路５２では、基準パルス発生回
路５１と周波数ｆ１の基準発信器５４から基準パルス毎
に周波数ｆ１の送信信号を発生し、この送信信号が増幅
回路５３で増幅されて送信センサ３１を駆動する。帯域
通過フィルタ／ＡＭＰ５５は、受信センサ３２からの受
信信号を受けて、周波数ｆ２を中心とする周波数帯域の
信号をろ波して、信号判別回路５８へと送るものであ
る。

【００１７】遅延回路５６は、基準パルス発生回路５１
からの基準パルスを受けて所定時間遅延された信号を出
力し、距離測定ゲート回路５７へと送る。距離測定ゲー
ト回路５７は、遅延回路５６からの信号に基づいて、最
危険距離、危険距離、注意距離等の警報距離に対応する
数種類のゲート信号を作る。信号判別回路５８では、帯
域通過フィルタ／ＡＭＰ５５からの信号に対してシュレ
シホールド値との比較、信号幅の所定値との比較等を行
ってノイズカットをすると共に、これらの通過信号と距
離測定ゲート回路５７からのゲート信号とのＡＮＤを取
り、このＡＮＤ信号を警報信号出力回路５９へと送る。
警報信号出力回路５９では、出力されたゲートから子局
との距離に関する情報を得て、最危険距離、危険距離、
注意距離等の危険度に応じて警報音の周波数や、警報音
のインターバルを分別して警報音発生信号を出力する。
警報音発生信号の他、警報表示発生信号及び制御用外部
出力信号を含む警報作動信号が生成されて、警報装置３
４及び外部へと出力される。同時に警報信号出力回路５
９は遅延回路６０へも警報作動信号を送る。遅延回路６
０では、所定時間（ｔ３）遅延された信号を出力し、確
認信号生成回路６１は遅延回路６０からの信号でトリガ
信号を送信パルス発生回路５２へと送る。

【００１８】再び、図１に戻り、警報装置３４は、前記
警報音発生信号を受けて警報音を発生し、警報表示発生
信号を受けて警報表示を行い、重機車両運転者に危険を
喚起する。また、制御用外部出力信号を重機車両の駆動
回路に入力して、重機車両の作動を停止させることがで
きる。一方の子局４は、受信センサ４１、送信センサ４
２、応答回路４３及び警報装置４４を備える。子局４の
受信センサ４１及び送信センサ４２も、必要に応じて複
数個のセンサからなり、作業員がどのような姿勢にあっ
ても親局３からの超音波を受信することができるように
配置される。応答回路４３は受信センサ４１、送信セン
サ４２を制御し、親局からの超音波を受信したときに送
信センサに第２の超音波を送信させるもので、その詳細
ブロック図を図３に示す。

【００１９】図３において、帯域通過フィルタ／ＡＭＰ
６５は、受信センサ４１からの受信信号を受けて、周波
数ｆ１を中心とする周波数帯域の信号を通過して、信号
判別回路６６へと送るものである。信号判別回路６６
は、シュレシホールド値との比較、信号幅の所定値との
比較等を行ってノイズカットを行い、通過した信号を信
号選別回路７０へと送る。信号選別回路７０では、後述
のように親局３からの超音波が第１の超音波か第３の超
音波かの選別を行い、第１の超音波であるときには返信
パルス発生回路６８に信号を送り、第３の超音波である
ときには警報信号出力回路７１へ信号を送る。

【００２０】返信パルス発生回路６８では、周波数ｆ２
の基準発信器６７から信号選別回路７０からのトリガパ
ルスを受けて周波数ｆ２の返信信号を発生し、この返信
信号が増幅回路６９で増幅されて送信センサ４２を駆動
する。以上のように構成された親子局相互危険認識型超
音波送受信装置の送信及び受信のタイミングチャートを
図４に基づいて説明する。

【００２１】まず、親局３から周波数ｆ１でパルス幅ｗ
１の第１の超音波が送信周期Ｔ毎に送信される。この親
局３の第１の超音波のための送信信号をＭＴ１で表す。
第１の超音波は、親局３と子局４の距離に比例した伝搬
時間ｔ１だけ遅れて子局４により受信される。この受信
信号をＲＲ１で表す。ＲＲ１の受信から子局４は、信号
の残響や干渉を避けるために信号選別回路７０で設定さ
れる遅延時間ｔ２を経た後に周波数ｆ２でパルス幅ｗ２
の第２の超音波を親局３に対して返信する。この第２の
超音波のための返信信号をＲＴ１で表す。第２の超音波
は伝搬時間ｔ１だけ遅れて親局３により受信される。こ
の受信信号をＭＲ１で表す。この受信信号ＭＲ１は、距
離測定ゲート回路５７で設定された危険距離に対応する
ゲート信号とのＡＮＤがとられる。ＡＮＤ信号が出力さ
れた場合には、警報信号出力回路５９から警報作動信号
が出力される。同時に、さらに、残響や干渉を避けるた
めに遅延回路６０で設定される遅延時間ｔ３の後、再び
周波数ｆ１でパルス幅ｗ１の第３の超音波を送信する。
この親局３の第３の超音波のための送信信号をＭＴ２で
表す。第３の超音波は、伝搬時間ｔ１の後に子局によっ
て受信される。この受信信号をＲＲ２で表す。この受信
信号ＲＲ２を受けたということは、子局４が親局３に捕
捉されていることを、言い換えれば、子局４が親局３の
警報距離内にあることを意味しており、伝搬時間の遅れ
はあるものの（距離１０ｍのとき約０．０３秒）、遅延
時間を含め０．１秒以内には親局３の危険情報を子局４
で認識することができる。子局４の信号選別回路７０で
受信信号ＲＲ１とＲＲ２とを選別して、ＲＲ２であるこ
とが選別された場合に警報信号出力回路７１より警報作
動信号を出力する。

【００２２】子局４の信号選別回路７０の回路例を図５
に、信号選別回路７０の動作と親局３と子局４の送信及
び受信のタイミング関係を示すタイミングチャートを図
６に示す。信号選別回路７０は、単安定マルチバイブレ
ータ７５、カウンタ７６、ＯＲゲート７７、カウンタ７
８及びＡＮＤゲート７９から構成される。信号判別回路
６６からの受信信号ＲＲ１の入力によって、単安定マル
チバイブレータ７５が、パルス幅Ｔ１（Ｔ１＜Ｔ）のＬ
レベルパルスを出力する（）。カウンタ７６は、単安
定マルチバイブレータ７５からの信号のＨレベルでリ
セットされ、且つＬレベルで図示しないクロック信号の
分周を行う分周器で、信号の立ち下がりからｔ２＋ｔ
３時間経過後、ｔ２＋ｔ３幅のパルスを出力する
（）。カウンタ７８は、ＯＲゲート７７を経た信号
、のＯＲ信号のＨレベルでリセットされ且つＬレ
ベルで図示しないクロック信号の分周を行う分周器で、
信号の立ち下がりからｔ２の時間経過後、ｔ２幅のパ
ルスを出力する（）。信号は、返信パルス発生回路
６８のトリガ信号となる。かかる構成により、信号ＲＲ
１を受信したときのみ、返信信号ＲＴ１が生成される。
また、信号は、受信信号ＲＲ２のためのゲート信号と
なる。ＡＮＤゲート７９で、信号と帯域通過フィルタ
／ＡＭＰ６５からの出力とのＡＮＤ信号は、警報作動信
号となる。従って、受信信号ＲＲ２の受信されたときの
み警報が鳴らされる。

【００２３】以上の実施例によれば、子局４は、第３の
超音波を受信したことを選別することで、自分が危険領
域に存在することを認識することができ、警報作動信号
を出力することができる。次に、本発明の第２実施例に
ついて説明する。図７は、第２実施例の子局４の応答回
路４３の詳細ブロック図であり、第１実施例と異なる点
は、親局３からの超音波が第１の超音波か第３の超音波
かの選別を行う信号選別回路８０からさらに、遅延回路
８１、距離測定ゲート回路８２、危険判定回路８３を備
えることである。信号選別回路８０は、親局３から第１
の超音波を受信したときに、返信パルス発生回路６８に
信号を送ると共に、遅延回路８１へ信号を送る。遅延回
路８１は、信号選別回路８０からの信号を受けて所定時
間遅延された信号を出力し、距離測定ゲート回路８２へ
と送り、距離測定ゲート回路８２は、遅延回路８１から
の信号に基づいて、最危険距離、危険距離、注意距離等
の警報距離に対応する数種類のゲート信号を作る。

【００２４】危険判定回路８３は、帯域通過フィルタ／
ＡＭＰ６５からの信号と距離測定ゲート回路８２からの
ゲート信号とのＡＮＤを取り、このＡＮＤ信号を警報信
号出力回路７１へと送る。警報信号出力回路７１では、
出力されたゲートから子局との距離に関する情報を得
て、最危険距離、危険距離、注意距離等の危険度に応じ
て警報音の周波数や、警報音のインターバルを分別して
警報音発生信号を出力する。 本実施例の親子局相互危
険認識型超音波送受信装置の送信及び受信のタイミング
を図４に基づいて説明する。

【００２５】まず、親局３から周波数ｆ１でパルス幅ｗ
１の第１の超音波が送信周期Ｔ毎に送信される（送信信
号：ＭＴ１）。第１の超音波は、親局３と子局４の距離
に比例した伝搬時間ｔ１だけ遅れて子局４により受信さ
れる（受信信号：ＲＲ１）。ＲＲ１の受信から子局４
は、信号の残響や干渉を避けるために信号選別回路７０
で設定される遅延時間ｔ２を経た後に周波数ｆ２でパル
ス幅ｗ２の第２の超音波を親局３に対して返信する（返
信信号：ＲＴ１）。第２の超音波は伝搬時間ｔ１だけ遅
れて親局３により受信される。この受信信号をＭＲ１で
表す。この受信信号ＭＲ１は、距離測定ゲート回路５７
で設定された危険距離に対応するゲート信号とのＡＮＤ
がとられる。ＡＮＤ信号が出力された場合には、警報信
号出力回路５９から警報作動信号が出力される。同時
に、さらに、残響や干渉を避けるために遅延回路６０で
設定される遅延時間ｔ３の後、再び周波数ｆ１でパルス
幅ｗ１の第３の超音波を送信する（送信信号：ＭＴ
２）。第３の超音波は、伝搬時間ｔ１の後に子局によっ
て受信される（受信信号：ＲＲ２）。この受信信号ＲＲ
２は、距離測定ゲート回路８２で設定された危険距離に
対応するゲート信号とのＡＮＤがとられる。ＡＮＤ信号
が出力された場合には、危険判定回路８３から警報作動
信号が出力される。

【００２６】以上の実施例によれば、子局４は、第２の
超音波の送信から第３の超音波の受信までの時間差から
自分が親局の危険領域に存在しているかを認識すること
ができる。危険領域に存在することが認識された場合
に、警報作動信号を出力する。本実施例は、特に、重機
車両相互間での相互の危険認識に有効である。尚、以上
の各実施例において、親局、子局それぞれの送信センサ
及び受信センサは、別体のものを使用することができる
が、広帯域の送受信一体型のセンサとすることも勿論可
能である。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
親局は子局が危険領域に存在すると認識した場合に第３
の超音波を送信すると共に、子局の応答回路は第１の超
音波と第３の超音波の選別を行う選別回路を有し、子局
は第３の超音波を受信したときに前記危険領域に存在す
ることを認識することとし、または、親局は第１受信セ
ンサが子局からの第２の超音波を受信したときに第３の
超音波を送信すると共に、子局の応答回路は第１の超音
波と第３の超音波の選別を行う選別回路を有し、第２の
超音波の送信から第３の超音波の受信までの時間差から
親局の危険領域に存在するかどうかを認識することとし
たので、コストの大幅な増加や装備上の煩雑さを伴うこ
となく、親局、子局相互に危険を認識することができ
る。

【００２８】子局で危険を正確に認識することができる
ため、子局側における警報の誤動作を防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の各実施例に係る親子局相互危険認識型
超音波送受信装置の全体ブロック図である。

【図２】本発明の親局の制御回路の詳細ブロック図であ
る。

【図３】本発明の子局の応答回路の詳細ブロック図であ
る。

【図４】本発明の親子局相互危険認識型超音波送受信装
置の送信及び受信のタイミングチャートである。

【図５】子局の信号選別回路の回路例である。

【図６】図５の信号選別回路の動作と親局と子局の送
信、受信のタイミング関係を示すタイミングチャートで
ある。

【図７】第２実施例の子局の応答回路の詳細ブロック図
である。

【図８】従来の超音波送受信装置の全体ブロック図であ
る。

【符号の説明】

３ 親局 ４ 子局 ３１ 送信センサ（第１送信センサ） ３２ 受信センサ（第１受信センサ） ３３ 制御回路 ４１ 受信センサ（第２受信センサ） ４２ 送信センサ（第２送信センサ） ４３ 応答回路 ７０，８０ 選別回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の超音波を危険領域をカバーするよ
   うに送信する第１送信センサと、第１の周波数と異なる
   周波数の第２の超音波を受信する第１受信センサと、第
   １送信センサと第１受信センサの制御を行う制御回路と
   を備えた親局と、親局から送信された第１の超音波を受
   信するための第２受信センサと、前記第２の超音波を送
   信する第２送信センサと、第２受信センサと第２送信セ
   ンサの制御を行い第１の超音波を受信したときに第２送
   信センサに第２の超音波を送信させる応答回路とを備え
   た子局と、からなり、親局の制御回路が第１の超音波の
   送信から第２の超音波の受信までの時間差から子局が前
   記危険領域に存在するかどうかを認識する超音波送受信
   装置において、 親局は子局が前記危険領域に存在すると認識した場合に
   第３の超音波を送信すると共に、子局の応答回路は、第
   １の超音波と第３の超音波の選別を行う選別回路を有
   し、子局は第３の超音波を受信したときに前記危険領域
   に存在することを認識することを特徴とする親子局相互
   危険認識型超音波送受信装置。
2. 【請求項２】 前記子局の応答回路は、前記第３の超音
   波を受信したときに警報作動信号を出力する請求項１記
   載の親子局相互危険認識型超音波送受信装置。
3. 【請求項３】 第１の超音波を危険領域をカバーするよ
   うに送信する第１送信センサと、第１の周波数と異なる
   周波数の第２の超音波を受信する第１受信センサと、第
   １送信センサと第１受信センサの制御を行う制御回路と
   を備えた親局と、親局から送信された第１の超音波を受
   信するための第２受信センサと、前記第２の超音波を送
   信する第２送信センサと、第２受信センサと第２送信セ
   ンサの制御を行い第１の超音波を受信したときに第２送
   信センサに第２の超音波を送信させる応答回路とを備え
   た子局と、からなり、親局の制御回路が第１の超音波の
   送信と第２の超音波の受信の時間差から子局が前記危険
   領域に存在するかどうかを認識する超音波送受信装置に
   おいて、 親局は第１受信センサが子局からの第２の超音波を受信
   したときに第３の超音波を送信すると共に、子局の応答
   回路は、第１の超音波と第３の超音波の選別を行う選別
   回路を有し、第２の超音波の送信から第３の超音波の受
   信までの時間差から親局の危険領域に存在するかどうか
   を認識することを特徴とする親子局相互危険認識型超音
   波送受信装置。
4. 【請求項４】 子局の応答回路は、子局が親局の危険領
   域に存在することを認識したときに警報作動信号を出力
   する請求項３記載の親子局相互危険認識型超音波送受信
   装置。