JPH0836054A - Safety system of working machine - Google Patents
Safety system of working machineInfo
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- JPH0836054A JPH0836054A JP6189957A JP18995794A JPH0836054A JP H0836054 A JPH0836054 A JP H0836054A JP 6189957 A JP6189957 A JP 6189957A JP 18995794 A JP18995794 A JP 18995794A JP H0836054 A JPH0836054 A JP H0836054A
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
- E02F9/24—Safety devices, e.g. for preventing overload
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- Structural Engineering (AREA)
- Component Parts Of Construction Machinery (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、作業機械の安全シス
テムに関し、詳しくは、安全システムとして建設機械に
搭載されるトランスポンダ方式のマイクロ波の距離セン
サにおいて、複数の建設機械が作業をしている場合でも
他の建設機械との混信なく、作業者との距離を測定する
ことができ、より高い安全性を確保することができるよ
うな建設機械の安全システムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a work machine safety system. More specifically, a plurality of construction machines are working in a transponder type microwave distance sensor mounted on a construction machine as a safety system. The present invention relates to a safety system for a construction machine that can measure the distance to the worker without interference with other construction machines and can ensure higher safety.
【0002】[0002]
【従来の技術】建設現場や道路舗装現場、土木作業現場
などでは、建設機械と作業員が交錯する作業形態が多く
ある。また、場所によっては一般の人も訪れ、あるいは
作業に付随して使用される各種機械の搬入や搬出、さら
には障害物などもある。これら作業員や一般人、障害物
などが作業車両等の運転者の視界を遮る工法や遮る方向
にあると、事故が発生する危険が非常に高い。そこで、
そのため安全性の確保が重要である。そのために、相手
方の位置を検出するための各種センサが検討されてお
り、その1つにトランスポンダ方式のマイクロ波を利用
した距離センサを搭載する建設機械が提案されている。2. Description of the Related Art At construction sites, road pavement sites, civil engineering work sites, etc., there are many work modes in which construction machines and workers cross each other. In addition, depending on the location, general people also visit or carry in and carry out various machines used in association with work, and also obstacles. If these workers, ordinary people, obstacles, etc. are in a construction method or in a direction that obstructs the field of view of a driver of a work vehicle or the like, the risk of an accident is extremely high. Therefore,
Therefore, ensuring safety is important. Therefore, various sensors for detecting the position of the other party have been studied, and one of them is a construction machine equipped with a distance sensor using a transponder type microwave.
【0003】しかし、建設機械に搭載されるこの種のマ
イクロ波距離センサは、本格的な適用や、実用化はこれ
らかである。一方、建設現場の油圧ショベルを例に採れ
ば、それを運転するオペレータと、機械の周囲で補助的
な作業をする作業者とが共同で工事作業を行う。このよ
うな場合に、マイクロ波距離センサを利用することによ
り作業に十分な安全性が確保されなければならない。例
えば、油圧ショベルでは、ショベル側にマイクロ波のト
ランシーバ(送受信機)を搭載し、作業者がトランスポ
ンダをヘルメット等に付けることで身につける。これら
の間で送受信が行われ、作業者の位置が監視される。こ
れにより油圧ショベルのオペレータに作業者が油圧ショ
ベルの危険地域に近づいたことを知らせたり、機械と作
業者との接触事故を防止するために、必要に応じて機械
を自動的に停止する。However, this type of microwave distance sensor mounted on a construction machine is in full-scale application and practical use. On the other hand, taking a hydraulic excavator at a construction site as an example, an operator who operates the hydraulic excavator and a worker who performs auxiliary work around the machine jointly perform construction work. In such a case, it is necessary to secure sufficient safety for work by using the microwave distance sensor. For example, in a hydraulic excavator, a microwave transceiver (transceiver) is mounted on the shovel side, and an operator wears the transponder by attaching it to a helmet or the like. Transmission and reception are performed between these, and the position of the worker is monitored. This informs the operator of the hydraulic excavator that the operator has approached the dangerous area of the hydraulic excavator, and automatically stops the machine as necessary in order to prevent a contact accident between the machine and the operator.
【0004】マイクロ波を利用するトランスポンダ方式
の距離センサは、作業機械側の主局(トランシーバ)と
作業員側の従局(トランスポンダ)とがマイクロ波を送
受信することで情報交換を行う方式である。この方式で
は、従局は、主局から発信されたマイクロ波による送信
信号を受信して、このマイクロ波の受信信号に増幅や変
調等の処理を加えたマイクロ波を返信信号として発信す
る。主局は、従局からのマイクロ波による返信信号を受
信して従局との距離を求め、この距離に基づいて作業者
の監視を行う。A transponder type distance sensor utilizing microwaves is a system in which information is exchanged by transmitting and receiving microwaves between a main station (transceiver) on the working machine side and a slave station (transponder) on the worker side. In this method, the slave station receives a transmission signal of the microwave transmitted from the master station, and transmits a microwave obtained by applying processing such as amplification and modulation to the reception signal of the microwave as a reply signal. The master station receives the reply signal by the microwave from the slave station, obtains the distance to the slave station, and monitors the worker based on this distance.
【0005】主局と従局との間の距離の測定方法には、
パルスレーダ法や位相差法がある。パルスレーダ法は、
主局から送信されたパルスが従局によって返送されて帰
って来るまでの経過時間に基づき距離を求める方法であ
り、一般的なものである。これに対し、位相差法は、主
局から送信された信号が従局によって返送されて帰って
きたときの信号の位相遷移に基づき距離を求める方法で
あり、測定精度が高い。The method for measuring the distance between the master station and the slave station is
There are a pulse radar method and a phase difference method. The pulse radar method
This is a general method, which is a method for obtaining the distance based on the elapsed time until the pulse transmitted from the master station is returned by the slave station and returns. On the other hand, the phase difference method is a method for obtaining the distance based on the phase transition of the signal transmitted from the master station and returned by the slave station, and has high measurement accuracy.
【0006】トランスポンダ方式の下で位相差法により
主局と従局との距離を測定する距離測定装置や距離算出
式は、特表昭63−501981等で説明されている。
これを、油圧ショベルに適用した例で要約して説明す
る。図6は、油圧ショベル1の後方部に主局100が設
けられ、作業員のヘルメットに従局200が付けられ、
これらの間の距離d0 (図5のd0 参照)を測定すると
きの、主局100の距離測定回路と従局200の回路の
ブロック図である。図7は、送信信号と位相差の信号等
を説明する波形図である。なお、図6のブロック図で
は、受信回路や送信回路等を省略して簡単化してある。A distance measuring device for measuring the distance between a master station and a slave station by the phase difference method under the transponder system and a distance calculation formula are described in Japanese Patent Publication No. 63-501981.
This will be summarized and described with an example applied to a hydraulic excavator. In FIG. 6, the main station 100 is provided at the rear of the hydraulic excavator 1, and the slave station 200 of the worker's helmet is attached.
FIG. 6 is a block diagram of a distance measuring circuit of a master station 100 and a circuit of a slave station 200 when measuring a distance d0 (see d0 in FIG. 5) between them. FIG. 7 is a waveform diagram illustrating a transmission signal and a signal having a phase difference. In the block diagram of FIG. 6, the receiving circuit and the transmitting circuit are omitted for simplification.
【0007】主局(トランシーバ)100の距離測定回
路は、三角波Aに応じてΔf(=30MHz)の範囲で
周波数が増減する送信信号Bを発生し(図7の(a)参
照)、送信信号Bをマイクロ波で送信アンテナ103か
ら発信する。従局(トランスポンダ)200は、送信さ
れたマイクロ波を受信アンテナ201で受信し、受信信
号Cに100kHzの発振回路202からの発振信号P
をミキシング回路202で混合して変調した返信信号D
をマイクロ波で送信アンテナ204から発信する。な
お、ここでの変調周波数は、100kHzに限定される
ものではなく、100kHz〜800kHz程度の周波
数範囲から選択される。The distance measuring circuit of the main station (transceiver) 100 generates a transmission signal B whose frequency increases and decreases in the range of Δf (= 30 MHz) according to the triangular wave A (see (a) of FIG. 7), and transmits the transmission signal. B is transmitted from the transmission antenna 103 by microwaves. The slave station (transponder) 200 receives the transmitted microwave with the receiving antenna 201, and uses the received signal C as the oscillation signal P from the oscillation circuit 202 of 100 kHz.
Signal D mixed and modulated by the mixing circuit 202
Is transmitted from the transmission antenna 204 as a microwave. The modulation frequency here is not limited to 100 kHz, and is selected from the frequency range of about 100 kHz to 800 kHz.
【0008】さらに、主局100の距離測定回路は、従
局200からのマイクロ波を受信アンテナ104で受信
し、受信信号Eに送信信号Bを混合してから95〜10
5kHzのバンドパスフィルタ(BPF)106で分離
信号Fを分離生成する。一方、独自に100kHzの基
準発振信号Qを発生し、基準発振信号Qと分離信号Fと
の位相差をとって位相差信号Gとする(図7の(b)参
照)。ここで位相差Gの変化量(傾き)が検出される。
この変化量、言い替えれば、位相差Gについて傾きが、
トランスポンダ200と主局100との距離d0 を表
す。この傾きは、VCO102の現在のスイープ周波数
と送信されたときのスイープ周波数の関数となっていて
マイクロ波のトランスポンダ200までの往復伝搬時間
に対応しているからである。そこで、送信信号Bの増減
に対応した位相差信号Gの変化量Δφ0 を求めると、位
相差法における距離算出式 d0 =((c×Δφ0 )/
(2×2π×Δf))に従って、主局100から従局2
00までの距離d0 が求められる。Further, the distance measuring circuit of the master station 100 receives the microwave from the slave station 200 at the receiving antenna 104, mixes the received signal E with the transmitted signal B, and then 95 to 10
A separation signal F is separated and generated by a 5 kHz band pass filter (BPF) 106. On the other hand, the reference oscillation signal Q of 100 kHz is independently generated, and the phase difference between the reference oscillation signal Q and the separation signal F is taken to be the phase difference signal G (see FIG. 7B). Here, the amount of change (slope) of the phase difference G is detected.
This change amount, in other words, the slope for the phase difference G is
It represents the distance d0 between the transponder 200 and the master station 100. This slope is a function of the current sweep frequency of the VCO 102 and the sweep frequency at the time of transmission, and corresponds to the round-trip propagation time of the microwave to the transponder 200. Therefore, when the amount of change Δφ 0 of the phase difference signal G corresponding to the increase / decrease of the transmission signal B is obtained, the distance calculation formula d 0 = ((c × Δφ 0) /
(2 × 2π × Δf)), from the master station 100 to the slave station 2
The distance d0 to 00 is obtained.
【0009】なお、ここでcは光速であり、この距離算
出式は、波動伝搬の基本式からマイクロ波伝搬に伴う発
振信号Pの位相遷移量φが周波数fと距離dを含む関数
(2π×f×2×d/c)となることに基づく。すなわ
ち、基本の距離算出式はd=((c×φ)/(2×2π
×f))である。ただし、これだけでは、周波数fは判
っても主局100から離れた位置にある従局200内の
発振信号Pの絶対位相を主局100側で把握することが
できないので、直ちに距離を得ることはできない。ま
た、直接検出可能な位相には2πを周期とする不確定性
もある。そこで、絶対位相が不要でしかも確定的な距離
が得られるように式が変形される。すなわち、周波数f
を増減変化させ、2時点での周波数差Δfと位相差Δφ
を用いた次の距離算出式(1) が用いられる。 d=((c×Δφ)/(2×2π×Δf))…………(1) Here, c is the speed of light, and this distance calculation formula is a function (2π ×) in which the phase transition amount φ of the oscillation signal P accompanying microwave propagation includes the frequency f and the distance d from the basic equation of wave propagation. f × 2 × d / c). That is, the basic distance calculation formula is d = ((c × φ) / (2 × 2π
Xf)). However, only with this, since the absolute phase of the oscillation signal P in the slave station 200 located at a position distant from the master station 100 cannot be grasped on the master station 100 side even if the frequency f is known, the distance cannot be immediately obtained. . In addition, the directly detectable phase has an uncertainty with a period of 2π. Therefore, the equation is modified so that the absolute phase is unnecessary and a deterministic distance is obtained. That is, the frequency f
The frequency difference Δf and the phase difference Δφ at two points.
The following distance calculation formula (1) using is used. d = ((c × Δφ) / (2 × 2π × Δf)) ………… (1)
【0010】また、上記の式(1) における比(Δφ0 /
Δf)の部分を、瞬時瞬時の位相差信号Gの変化率と送
信信号Bの変化率との比で置換すると、瞬時瞬時に距離
を求めうる距離算出式が成立する。この式によっても主
局100から従局200までの距離が継続的に求めら
れ、これを平均化(図7(c) )することで、高い精度で
距離を求めることができる。このようにマイクロ波を媒
介として主局と従局との距離を測定することにより、従
局を装着した作業者を他の障害物等から区別して監視す
ることができる。In addition, the ratio (Δφ 0 /
When the portion of Δf) is replaced with the ratio of the rate of change of the phase difference signal G and the rate of change of the transmission signal B at the moment, the distance calculation formula for obtaining the distance at the moment is established. Also by this formula, the distance from the master station 100 to the slave station 200 is continuously obtained, and the distance can be obtained with high accuracy by averaging this (FIG. 7 (c)). By measuring the distance between the master station and the slave station via the microwave as described above, the worker wearing the slave station can be monitored while being distinguished from other obstacles.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】作業現場では、油圧シ
ョベルやクレーンなど複数の作業機械が同時に活動し、
作業をすることは多くみられる。このような場合に、複
数の作業機械が同じ周波数帯域で距離測定を行っている
とすれば、同じトランスポンダ(従局)を持つ作業員が
複数の主局から同時にアクセスされて送信波を受けるこ
とになるので、内部で混信が発生して正確な送信信号を
トランスポンダから送り出せないことがある。このよう
な場合には、主局は正確な距離測定ができなくなり、作
業員の安全性が確保できなくなる危険性が高い。[Problems to be Solved by the Invention] At a work site, a plurality of working machines such as a hydraulic excavator and a crane work simultaneously,
Work is common. In such a case, if multiple work machines perform distance measurement in the same frequency band, workers with the same transponder (slave station) will be simultaneously accessed from multiple master stations and receive transmitted waves. As a result, interference may occur internally and an accurate transmission signal may not be sent out from the transponder. In such a case, the main station cannot measure the distance accurately, and there is a high risk that the safety of the worker cannot be ensured.
【0012】このようなことを回避するために、それぞ
れの周波数帯域を作業機械それぞれに応じて割り当てた
り、変更することも考えられるが、それでは周波数管理
が必要になり、周波数を割り当てる帯域にも限りがあっ
て、周波数が管理できる数にも限界がある。この発明の
目的は、このような従来技術の問題点を解決するもので
あって、複数の作業機械が同時に作業をするような作業
環境においても、相互に影響なく、距離測定ができ、安
全性が確保できる作業機械の安全システムを提供するこ
とにある。In order to avoid such a situation, it is conceivable to assign or change each frequency band according to each work machine, but this requires frequency management, and the band to which the frequency is assigned is limited. Therefore, there is a limit to the number of frequencies that can be managed. An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art. Even in a work environment where a plurality of work machines work at the same time, distance measurement can be performed without mutual influence, and safety can be improved. To provide a safety system for work machines that can secure
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るためのこの発明の作業機械の安全システムの特徴は、
所定の周波数範囲で周波数が順次増加又は減少する送信
信号を送信機から送信し、これを受信したトランスポン
ダが所定の信号で受信信号を変調して送信機側に送信
し、送信機側の受信機により送信信号とトランスポンダ
からの受信信号とを混合して所定の信号の位相の変化率
を検出することで送信機からトランスポンダまでの距離
を算出し、トランスポンダの位置に応じて警報等を発生
する安全システムを有する作業機械において、送信信号
の周波数をある直線に沿って連続的に増加あるいは減少
させかつ所定の時間の後に直線の傾きを順次変化させる
制御回路と、位相の変化率を検出する検出回路と、この
検出回路の出力とこの出力が得られたときの直線の傾き
とに基づいて距離を算出する距離算出手段とを備えるも
のである。The features of the safety system of the working machine of the present invention for achieving the above object are as follows.
The transmitter transmits a transmission signal whose frequency increases or decreases sequentially within a prescribed frequency range, and the transponder that receives this modulates the received signal with the prescribed signal and transmits it to the transmitter side. By mixing the transmission signal with the reception signal from the transponder, the distance from the transmitter to the transponder is calculated by detecting the rate of change of the phase of a predetermined signal, and an alarm etc. is generated according to the position of the transponder. In a work machine having a system, a control circuit that continuously increases or decreases the frequency of a transmission signal along a straight line and sequentially changes the slope of the straight line after a predetermined time, and a detection circuit that detects a rate of change in phase And a distance calculating means for calculating the distance based on the output of the detection circuit and the inclination of the straight line when the output is obtained.
【0014】[0014]
【作用】このように、そのときどきに傾きの相違する直
線関数に従って変調される周波数の送信波を発生させて
トランスポンダに対して送信するようにすれば、トラン
スポンダが複数の作業機械から送信波を同時に受けたと
してもそれぞれの作業機械が同期を採って動作するもの
ではないので、同時に同じタイミングで同じ周波数の送
信波を発生することはほとんどない。そこで、トランス
ポンダは、独立の周波数の送信波を同時に受けて、それ
ぞれに対して返信することができ、トランシーバ(各作
業機械)側は、それぞれ独自にトランスポンダとの距離
計測が可能になる。なお、複数の作業機械からの送信波
の周波数が瞬間的あるいは一時的に同じ状態になったと
しても、それぞれの作業機械の主局側は、位相の変化率
に基づいて距離を算出するので問題は生じない。ところ
で、前記所定の時間後に設定されるそれぞれの傾きを持
つ直線を、一連の直線とその傾きとからなるパターンデ
ータとして複数テーブルに記憶しておき、このパターン
データの1つを選択するようにすれば、各作業機械で同
じ制御パターンを選択しなくても済むので、さらに確実
に送信波の周波数の重複を回避できる。これにより複数
の作業機械が同時に作業をするような作業環境において
も作業者の安全性が確保できる。As described above, if a transmission wave having a frequency modulated according to a linear function having a different slope is generated and transmitted to the transponder, the transponder simultaneously transmits the transmission waves from a plurality of work machines. Even if received, the respective working machines do not operate in synchronization with each other, and therefore transmission waves of the same frequency are hardly generated at the same timing at the same time. Therefore, the transponder can simultaneously receive transmission waves of independent frequencies and send back to each, and the transceiver (each work machine) side can independently measure the distance to the transponder. Note that even if the frequencies of the transmitted waves from multiple work machines are instantaneously or temporarily in the same state, the main station side of each work machine calculates the distance based on the rate of change in phase, which causes a problem. Does not occur. By the way, a straight line having each inclination set after the predetermined time is stored in a plurality of tables as pattern data composed of a series of straight lines and the inclination, and one of the pattern data may be selected. In this case, it is not necessary to select the same control pattern for each work machine, so it is possible to more surely avoid overlapping of frequencies of transmitted waves. As a result, the safety of the worker can be ensured even in a work environment in which a plurality of work machines work simultaneously.
【0015】[0015]
【実施例】図1は、この発明の作業機械の安全システム
を適用した建設機械に搭載されるマイクロ波距離センサ
のシステム構成図であり、図2は、送信周波数を増減さ
せる変調パターンを記憶するテーブルの説明図、図3
は、送信周波数の増減関数と位相の変化率などの関係の
説明図、図4は、複数の作業機械からの送信信号の説明
図図、5は、トランシーバとトランスポンダとの関係の
説明図である。図5に示すように、油圧ショベル1の後
部にトランシーバ10が取付られる一方、作業者2のヘ
ルメットにはトランスポンダ20が取付られている。な
お、1aは、他の油圧ショベルである。トランシーバ1
0は、トランスポンダ20との距離d0 を計測する演算
回路を有していて、算出した距離d0 を運転台3の制御
装置4に送出する。制御装置4は、距離d0 を所定の基
準値と比較して、所定以上の距離にトランスポンダ20
(作業者)が接近しているときに、オペレータがいる油
圧ショベル1の運転台3にある警報装置を駆動し、運転
台3に設けられたディスプレイ上に危険表示を行う。1 is a system configuration diagram of a microwave distance sensor mounted on a construction machine to which a work machine safety system of the present invention is applied, and FIG. 2 stores a modulation pattern for increasing or decreasing a transmission frequency. Explanatory drawing of table, FIG. 3
FIG. 4 is an explanatory diagram of a relationship such as an increase / decrease function of a transmission frequency and a rate of change of phase, FIG. 4 is an explanatory diagram of transmission signals from a plurality of work machines, and FIG. 5 is an explanatory diagram of a relationship between a transceiver and a transponder. . As shown in FIG. 5, the transceiver 10 is attached to the rear portion of the hydraulic excavator 1, while the transponder 20 is attached to the helmet of the worker 2. Incidentally, 1a is another hydraulic excavator. Transceiver 1
0 has an arithmetic circuit for measuring the distance d0 from the transponder 20, and sends the calculated distance d0 to the control device 4 of the cab 3. The control device 4 compares the distance d0 with a predetermined reference value and determines that the transponder 20 has a distance greater than a predetermined value.
When the (worker) is approaching, an alarm device in the driver's cab 3 of the hydraulic excavator 1 in which the operator is present is driven to display a danger display on the display provided in the driver's cab 3.
【0016】トランシーバ10には、図1に示すよう
に、送信アンテナ10a と、受信アンテナ10b とが設
けられていて、電圧制御発信回路(VCO)12で周波
数が時間経過に応じて所定の周波数範囲(ここではマイ
クロ波)で順次増加又は減少する、いわゆるスイープさ
れる周波数の信号A’(これについては後述する。)を
発生してこれを送信回路13に送出して送信アンテナ1
0a よりマイクロ波の電波を送信し、受信アンテナ10
b により同様なマイクロ波の電波を受信する。トランシ
ーバ10からの電波は、トランスポンダ20のアンテナ
20a で受信され、これに入った電波信号は、受信回路
21により増幅されて100kHzの発振回路22の出
力とミキシング回路23でミキシングされて送信回路2
4を経てアンテナ20b からトランシーバ10に送信さ
れる。As shown in FIG. 1, the transceiver 10 is provided with a transmitting antenna 10a and a receiving antenna 10b, and a frequency control oscillator (VCO) 12 has a frequency within a predetermined frequency range as time passes. A signal A ′ having a so-called swept frequency (which will be described later) that sequentially increases or decreases with (here, microwave) is generated and sent to the transmission circuit 13 to transmit the signal.
A microwave is transmitted from 0a, and the receiving antenna 10
b receives the same microwave signal. The radio wave from the transceiver 10 is received by the antenna 20a of the transponder 20, and the radio wave signal entered therein is amplified by the receiving circuit 21 and mixed with the output of the oscillation circuit 22 of 100 kHz and the mixing circuit 23 to be transmitted by the transmitting circuit 2
Then, the signal is transmitted from the antenna 20b to the transceiver 10 via No.4.
【0017】トランシーバ10の受信アンテナ10b で
受信された電波信号は、受信回路14で増幅されてミキ
シング回路15においてVCO12の信号とミキシング
され、中心周波数が100kHz±5kHzでの帯域フ
ィルタ(BPF)16を経て位相差検出回路18に入力
される(信号F参照)。位相差検出回路18は、一方の
入力に100kHzの発振回路17から100kHzの
基準信号(信号Q参照)を受けていて、これとBPF1
6を経た信号との位相比較がなされる。The radio wave signal received by the receiving antenna 10b of the transceiver 10 is amplified by the receiving circuit 14 and mixed with the signal of the VCO 12 by the mixing circuit 15, and a bandpass filter (BPF) 16 having a center frequency of 100 kHz ± 5 kHz is used. After that, it is input to the phase difference detection circuit 18 (see signal F). The phase difference detection circuit 18 receives the 100 kHz reference signal (see the signal Q) from the 100 kHz oscillation circuit 17 at one input, and this and the BPF 1
A phase comparison is made with the signal passed through 6.
【0018】位相差検出回路18で検出された位相差G
は、位相変化量検出回路19に加えられ、ここで位相差
Gの変化量(傾き)が検出される。位相変化量検出回路
19の出力は、距離算出手段30に送出され、ここで、
トランシーバ10とトランスポンダ20の間の距離d0
が算出される。距離算出手段30は、制御電圧発生回路
11から関数発生ROM31の現在使用しているテーブ
ルの送信信号の変化率データM(図2のパターンPA の
周波数の変化率(直線の傾き)M1 ,M2 ,…Mn 参
照,Mは現在の送信信号の周波数の変化率(直線の傾
き)であり、M1 ,M2 ,…Mn の1つとする。) を得
て前記の検出された変化量と送信信号のそのときの変化
率Mとの比で式(1) に従って距離d0 を求める。ここ
で、算出された距離d0 は、制御装置4に搭載されたマ
イクロプロセッサ(MPU)32に送出される。なお、
33は、運転台3にあるディスプレイであり、34は警
報装置である。The phase difference G detected by the phase difference detection circuit 18
Is added to the phase change amount detection circuit 19, and the change amount (slope) of the phase difference G is detected here. The output of the phase change amount detection circuit 19 is sent to the distance calculation means 30, where
Distance d0 between transceiver 10 and transponder 20
Is calculated. The distance calculating means 30 uses the control voltage generating circuit 11 to change rate data M of the transmission signal of the table currently used in the function generating ROM 31 (the rate of change of the frequency of the pattern PA of the pattern PA in FIG. 2 (the slope of the straight line) M1, M2, .. Mn reference, M is the rate of change in the frequency of the current transmission signal (the slope of the straight line), which is one of M1, M2, ... Mn), and the detected variation and the transmission signal The distance d0 is calculated according to the equation (1) by the ratio with the change rate M at that time. Here, the calculated distance d0 is sent to the microprocessor (MPU) 32 mounted on the control device 4. In addition,
33 is a display in the cab 3, and 34 is an alarm device.
【0019】制御電圧発生回路11は、VCO12の発
振周波数を制御する電圧値を発生する回路であって、D
/A変換回路(D/A)11aと読出制御回路11bと
で構成され、MPU32からの制御信号に応じて読出制
御回路11bが関数発生ROM31のテーブルを参照し
てそこのパターンの1つを選択してそこから関数データ
を読出して直線のデジタル値に変換してA/D変換回路
11aに加える。そして、A/D変換回路11aは、M
PU32から送出されるクロックCLKに応じてA/D
変換を行い、その出力をVCO12に送出する。The control voltage generating circuit 11 is a circuit for generating a voltage value for controlling the oscillation frequency of the VCO 12, and D
A / A conversion circuit (D / A) 11a and a read control circuit 11b, and the read control circuit 11b refers to the table of the function generating ROM 31 in response to a control signal from the MPU 32 and selects one of the patterns therein. Then, the function data is read therefrom, converted into a linear digital value, and added to the A / D conversion circuit 11a. Then, the A / D conversion circuit 11a is
A / D according to the clock CLK sent from the PU 32
The conversion is performed and the output is sent to the VCO 12.
【0020】関数発生ROM31に記憶されているテー
ブルには、図2に示すように、順次傾きが変化する直線
のパターン列として、直線L1 とその発生時間データT
1 を先頭(L1 +T1 )にして、順次L2 +T2 ,…,
Ln +Tn のデータが設けられていてこれらが順次読出
されることで、例えば、図3の(a) に示すような送信信
号B’が発生するような電圧をVCO12に加える。し
たがって、制御電圧発生回路11の電圧信号A’もこの
送信信号B’の波形に対応する形状の電圧信号である。
また、このテーブルには、前記したように直線L1 ,L
2 ,…,Ln に対応してこれら直線の傾きが対応ずる順
番で記憶されていて読出制御回路11bは、直線のデー
タとともにM1 ,M2 ,…Mn を順次読出してこれを距
離算出手段30に送出する。これによりVCO12から
発生する周波数(送信信号B’)は、図3(a) に示され
るように、折れ線グラフ状に変化し、これがトランシー
バ10に送信される。In the table stored in the function generation ROM 31, as shown in FIG. 2, a straight line L1 and its generation time data T are formed as a pattern sequence of straight lines whose slopes change sequentially.
1 as the head (L1 + T1) and L2 + T2, ...
Data of Ln + Tn are provided and sequentially read, so that a voltage for generating a transmission signal B'as shown in FIG. 3 (a) is applied to the VCO 12. Therefore, the voltage signal A ′ of the control voltage generation circuit 11 is also a voltage signal having a shape corresponding to the waveform of the transmission signal B ′.
Further, in this table, as described above, the straight lines L1 and L
2, ..., Ln are stored in the order in which the slopes of these straight lines correspond to each other, and the read control circuit 11b sequentially reads the straight line data and M1, M2, ... Mn and sends them to the distance calculating means 30. To do. As a result, the frequency (transmission signal B ') generated from the VCO 12 changes in the form of a line graph as shown in FIG. 3 (a), and this is transmitted to the transceiver 10.
【0021】なお、直線L1 ,L2 ,…,Ln に代え
て、基準の傾きKを持つ直線としてL0 を設定してお
き、これを読出制御回路11bに記憶しておく。一方、
前記のテーブルには、時間値TとT1 ,T2 ,…,Tn
と基準直線L0 の傾きKに対する倍率としてM1 ,M2
,…Mn の値を記憶しておく。これによりVCO12
に加える制御電圧を発生させるようにすれば、例えば、
M1 =1のときに、図3(a)の直線L1 を発生させたと
きには、直線L1 を基準直線L0 にすることができる。
他の直線もM1 ,M2 ,…Mn の値の選択により前記と
同様に自由に発生させることができる。その結果とし
て、検出される位相差Gは、位相変化量検出回路19に
送出される。この場合の位相差Gの変化は、図3の(b)
に示すようなものになる。Instead of the straight lines L1, L2, ..., Ln, L0 is set as a straight line having a reference slope K, and this is stored in the read control circuit 11b. on the other hand,
In the above table, the time values T and T1, T2, ..., Tn
And M1 and M2 as magnifications with respect to the slope K of the reference straight line L0
, ... Store the value of Mn. This allows VCO12
If a control voltage to be applied to is generated, for example,
When the straight line L1 of FIG. 3A is generated when M1 = 1, the straight line L1 can be set as the reference straight line L0.
Other straight lines can be freely generated in the same manner as above by selecting the values of M1, M2, ... Mn. As a result, the detected phase difference G is sent to the phase change amount detection circuit 19. The change of the phase difference G in this case is as shown in FIG.
It becomes something like.
【0022】位相変化量検出回路19は、図3の(b) に
示すような位相差Gに対してその変化率dφ/dtを算
出して図3(c) のような値を得る。距離算出手段30
は、制御電圧発生回路11から関数発生ROM31の現
在使用しているテーブルの送信信号の変化率データM
(図3の周波数の変化率M1 ,M2 ,…Mn 参照,Mは
現在の送信信号の周波数の変化率であり、M1 ,M2 ,
…Mn の1つとする。)を得て前記の検出された変化量
と送信信号のそのときの変化率Mとの比で式(1) に従っ
て距離d0 を求める。このときのMの値を図3の(a) に
対応して示すのが図3(d) である。なお、前記で説明し
た基準直線L0 を設定した場合に、M=1のときには、
送信信号B’に対してあらかじめ決められた基準直線L
0 に従った変化を与えるものである。The phase change amount detection circuit 19 calculates the rate of change dφ / dt with respect to the phase difference G as shown in FIG. 3 (b) to obtain a value as shown in FIG. 3 (c). Distance calculation means 30
Is the change rate data M of the transmission signal of the table currently used in the function generation ROM 31 from the control voltage generation circuit 11.
(Refer to the rate of change of frequency M1, M2, ... Mn in FIG. 3, M is the rate of change of frequency of the current transmission signal, and M1, M2 ,.
... One of Mn. ) Is obtained, the distance d0 is obtained according to the equation (1) by the ratio of the detected change amount and the change rate M of the transmission signal at that time. The value of M at this time is shown in FIG. 3 (d) in correspondence with FIG. 3 (a). When the reference straight line L0 described above is set and M = 1,
A predetermined reference straight line L for the transmission signal B '
It gives a change according to 0.
【0023】さて、MPU32は、距離算出手段30か
らトランスポンダ20まで距離の算出結果を得るが、こ
の場合、ある直線から他の直線へと変化する変化点(図
3(a) の折れ線グラフの折れる点)の値は、距離が急激
に変化するので、MPU32は、この急激に変化した距
離の算出結果を排除してトランスポンダ20までの距離
を図7(c) に示すよに平均値として算出する。Now, the MPU 32 obtains the calculation result of the distance from the distance calculating means 30 to the transponder 20. In this case, the change point from one straight line to another straight line (the broken line graph in FIG. 3A is broken). Since the value of point) changes rapidly, the MPU 32 excludes the calculation result of this rapidly changed distance and calculates the distance to the transponder 20 as an average value as shown in FIG. 7 (c). .
【0024】ここで、関数発生ROM31に記憶されて
いるテーブルには、図3の(a) に示すような折れ線グラ
フの変化パターンのほか、各種のパターンがある。その
うちのどのパターンを選択するかは、操作パネルからの
入力指示によりMPU32を介して選択可能である。そ
こで、複数の作業機械が同じ現場で作業している場合
に、図4に示すように、ある作業機械がPA の送信パタ
ーンを指定して送信信号を発信し、他の作業機械がPB
の送信パターンを指定して送信信号を発生することによ
り、それぞれの作業機械では、異なる周波数で送信して
同じトランスポンダからそれぞれの送信周波数に対応し
た100kHzで変調された周波数の信号を受信するこ
とができる。Here, the table stored in the function generating ROM 31 has various patterns in addition to the change pattern of the line graph as shown in FIG. Which of the patterns is selected can be selected via the MPU 32 by an input instruction from the operation panel. Therefore, when a plurality of work machines are working at the same site, as shown in Fig. 4, one work machine specifies the PA transmission pattern and sends a transmission signal, and the other work machine outputs PB.
By generating the transmission signal by specifying the transmission pattern of, each work machine can receive signals of frequencies modulated at 100 kHz corresponding to each transmission frequency from the same transponder by transmitting at different frequencies. it can.
【0025】万が一、両者の建設機械が同じパターンを
選択したとしても作業機械相互に同期が採られていない
ので、その送信開始タイミングが相違することから2つ
の送信パターンの周波数が同じになることはほとんどな
く、受信側での混信が防止される。また、直線における
送信パターンの内容は同じであっても、各パターンの送
信時間がそれぞれ異なれば、同じ周波数変位において異
なる多数のパターンを発生させることができるので、こ
れによっても複数の建設機械に多数の送信パターンを選
択させることができる。Even if both construction machines select the same pattern, since the work machines are not synchronized with each other, the transmission start timings are different, so that the two transmission patterns have the same frequency. Almost no interference on the receiving side is prevented. Even if the content of the transmission pattern on the straight line is the same, if the transmission time of each pattern is different, a large number of different patterns can be generated at the same frequency displacement. The transmission pattern can be selected.
【0026】以上説明してきたが、ROMは、各直線の
関数ではなく、折れ線グラフの直線を直接発生するデー
タ列そのものをデジタルとして記憶するものであっても
よい。また、実施例では建設機械について説明してきた
が、この発明は、作業機械一般に適用できることはもち
ろんである。As described above, the ROM may store not the function of each straight line but the digital data string itself that directly generates the straight line of the line graph. Further, although the construction machine has been described in the embodiment, the present invention can be applied to a working machine in general.
【0027】[0027]
【発明の効果】この発明にあっては、そのときどきに傾
きの相違する直線関数に従って変調される周波数の送信
波を発生させてトランスポンダに対して送信するように
しているので、トランスポンダが複数の作業機械から送
信波を同時に受けたとしてもそれぞれの作業機械が同期
を採って動作するものではないので、同時に同じタイミ
ングで同じ周波数の送信波を発生することはほとんどな
い。そこで、トランスポンダは、独立の周波数の送信波
を同時に受けて、それぞれに対して返信することがで
き、トランシーバ(各作業機械)側は、それぞれ独自に
トランスポンダとの距離計測が可能になる。その結果、
複数の作業機械が同時に作業をするような作業環境にお
いても作業者の安全性が確保できる。According to the present invention, since a transmission wave having a frequency which is modulated according to a linear function having a different inclination is generated and transmitted to the transponder, the transponder performs a plurality of operations. Even if the transmission waves are received from the machines at the same time, the respective working machines do not operate in synchronization with each other, and therefore transmission waves of the same frequency are rarely generated at the same timing. Therefore, the transponder can simultaneously receive transmission waves of independent frequencies and send back to each, and the transceiver (each work machine) side can independently measure the distance to the transponder. as a result,
The worker's safety can be secured even in a work environment in which a plurality of work machines work at the same time.
【図1】図1は、この発明の作業機械の安全システムを
適用した建設機械に搭載されるマイクロ波距離センサの
システム構成図である。FIG. 1 is a system configuration diagram of a microwave distance sensor mounted on a construction machine to which a work machine safety system of the present invention is applied.
【図2】図2は、送信周波数を増減させる変調パターン
を記憶するテーブルの説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a table that stores a modulation pattern that increases or decreases the transmission frequency.
【図3】図3は、送信周波数の増減関数と位相の変化率
などの関係の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a relationship between a transmission frequency increasing / decreasing function and a phase change rate.
【図4】図4は、複数の作業機械からの送信信号の説明
図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of transmission signals from a plurality of work machines.
【図5】図5は、トランシーバとトランスポンダとの関
係の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a relationship between a transceiver and a transponder.
【図6】図6は、建設機械の安全システムとして従来の
トランスポンダ方式を適用した場合のマイクロ波距離セ
ンサのシステム構成図である。FIG. 6 is a system configuration diagram of a microwave distance sensor when a conventional transponder system is applied as a safety system for a construction machine.
【図7】図7は、図6における距離計測の場合の送信信
号と検出される位相差との関係の説明図であり、(a)
は、送信信号の周波数の変化の状態の説明図であり、
(b)は、検出された位相差の変化率の説明図である。7 is an explanatory diagram of a relationship between a transmission signal and a detected phase difference in the case of distance measurement in FIG. 6, (a)
Is an explanatory diagram of a state of change in frequency of a transmission signal,
(b) is an explanatory view of a change rate of the detected phase difference.
1…油圧ショベル、2…作業者、3…運転台、4…制御
装置、10…トランシーバ、10a ,20b …送信アン
テナ、10b ,20a …受信アンテナ、11…制御電圧
発生回路、12…電圧制御発振回路(VCO)、13,
24…送信回路、14,21…受信回路、15,23…
ミキシング回路、16…バンドパスフィルタ(BP
F)、17,22…100kHz発振回路、18…位相
差検出回路、19…位相変化量検出回路、20…トラン
スポンダ、30…距離算出回路、31…関数発生RO
M、32…マイクロプロセッサ(MPU)。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Hydraulic excavator, 2 ... Worker, 3 ... Driver's cab, 4 ... Control device, 10 ... Transceiver, 10a, 20b ... Transmitting antenna, 10b, 20a ... Receiving antenna, 11 ... Control voltage generation circuit, 12 ... Voltage controlled oscillation Circuit (VCO), 13,
24 ... Transmission circuit, 14, 21 ... Reception circuit, 15, 23 ...
Mixing circuit, 16 ... Band pass filter (BP
F), 17, 22 ... 100 kHz oscillation circuit, 18 ... Phase difference detection circuit, 19 ... Phase change amount detection circuit, 20 ... Transponder, 30 ... Distance calculation circuit, 31 ... Function generation RO
M, 32 ... Microprocessor (MPU).
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成6年11月14日[Submission date] November 14, 1994
【手続補正1】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】図面の簡単な説明[Name of item to be corrected] Brief description of the drawing
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】図1は、この発明の作業機械の安全システムを
適用した建設機械に搭載されるマイクロ波距離センサの
システム構成図である。FIG. 1 is a system configuration diagram of a microwave distance sensor mounted on a construction machine to which a work machine safety system of the present invention is applied.
【図2】図2は、送信周波数を増減させる変調パターン
を記憶するテーブルの説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a table that stores a modulation pattern that increases or decreases the transmission frequency.
【図3】図3は、送信周波数の増減関数と位相の変化率
などの関係の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a relationship between a transmission frequency increasing / decreasing function and a phase change rate.
【図4】図4は、複数の作業機械からの送信信号の説明
図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of transmission signals from a plurality of work machines.
【図5】図5は、トランシーバとトランスポンダとの関
係の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a relationship between a transceiver and a transponder.
【図6】図6は、建設機械の安全システムとして従来の
トランスポンダ方式を適用した場合のマイクロ波距離セ
ンサのシステム構成図である。FIG. 6 is a system configuration diagram of a microwave distance sensor when a conventional transponder system is applied as a safety system for a construction machine.
【図7】図7は、図6における距離計測の場合の送信信
号と検出される位相差との関係の説明図であり、(a)
は、送信信号の周波数の変化の状態の説明図であり、
(b)は、検出された位相差の変化率の説明図、(C)
は、算出距離の平均化の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a relationship between a transmission signal and a detected phase difference in the case of distance measurement in FIG. 6, (a).
Is an explanatory diagram of a state of change in frequency of a transmission signal,
(B) is explanatory drawing of the change rate of the detected phase difference, (C)
FIG. 6 is an explanatory diagram of averaging calculated distances.
【符号の説明】 1…油圧ショベル、2…作業者、3…運転台、4…制御
装置、10…トランシーバ、10a,20b…送信アン
テナ、10b,20a…受信アンテナ、11…制御電圧
発生回路、12…電圧制御発振回路(VCO)、13,
24…送信回路、14,21…受信回路、15,23…
ミキシング回路、16…バンドパスフィルタ(BP
F)、17,22…100kHz発振回路、18…位相
差検出回路、19…位相変化量検出回路、20…トラン
スポンダ、30…距離算出回路、31…関数発生RO
M、32…マイクロプロセッサ(MPU)。[Explanation of Codes] 1 ... Hydraulic excavator, 2 ... Worker, 3 ... Driver's cab, 4 ... Control device, 10 ... Transceiver, 10a, 20b ... Transmit antenna, 10b, 20a ... Receive antenna, 11 ... Control voltage generation circuit, 12 ... Voltage controlled oscillator (VCO), 13,
24 ... Transmission circuit, 14, 21 ... Reception circuit, 15, 23 ...
Mixing circuit, 16 ... Band pass filter (BP
F), 17, 22 ... 100 kHz oscillation circuit, 18 ... Phase difference detection circuit, 19 ... Phase change amount detection circuit, 20 ... Transponder, 30 ... Distance calculation circuit, 31 ... Function generation RO
M, 32 ... Microprocessor (MPU).
フロントページの続き (72)発明者 青木 茂徳 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内Front page continuation (72) Inventor Shigenori Aoki, 650 Jinrachicho, Tsuchiura City, Ibaraki Prefecture Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Tsuchiura Factory
Claims (2)
減少する送信信号を送信機から送信し、これを受信した
トランスポンダが所定の信号で受信信号を変調して前記
送信機側に送信し、前記送信機側の受信機により前記送
信信号と前記トランスポンダからの受信信号とを混合し
て前記所定の信号の位相の変化率を検出することで前記
送信機から前記トランスポンダまでの距離を算出し、前
記トランスポンダの位置に応じて警報等を発生する安全
システムを有する作業機械において、 前記送信信号の周波数をある直線に沿って連続的に増加
あるいは減少させかつ所定の時間の後に前記直線の傾き
を順次変化させる制御回路と、前記位相の変化率を検出
する検出回路と、この検出回路の出力とこの出力が得ら
れたときの前記直線の傾きとに基づいて前記距離を算出
する距離算出手段とを備えることを特徴とする作業機械
の安全システム。1. A transmission signal whose frequency is sequentially increased or decreased in a predetermined frequency range is transmitted from a transmitter, and a transponder which receives the transmission signal modulates the reception signal with a predetermined signal and transmits it to the transmitter side. Calculating the distance from the transmitter to the transponder by detecting the rate of change of the phase of the predetermined signal by mixing the transmission signal and the reception signal from the transponder by the receiver on the transmitter side, In a work machine having a safety system that generates an alarm or the like according to the position of the transponder, the frequency of the transmission signal is continuously increased or decreased along a certain straight line, and the slope of the straight line is sequentially increased after a predetermined time. Based on a control circuit for changing, a detection circuit for detecting the rate of change of the phase, an output of the detection circuit and a slope of the straight line when the output is obtained. And a distance calculation unit that calculates the distance.
の時間後に設定されるそれぞれの傾きを持つ直線は、一
連の直線とその傾きとからなる制御パターンを示すデー
タとして記憶され、このデータがテーブル化されて複数
記憶されていて、前記データの1つが選択される請求項
1記載の作業機械の安全システム。2. The frequency is microwave, and straight lines having respective slopes set after the predetermined time are stored as data indicating a control pattern composed of a series of straight lines and the slopes, and this data is stored. The work machine safety system according to claim 1, wherein a plurality of the data are stored in tabular form and one of the data is selected.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6189957A JPH0836054A (en) | 1994-07-20 | 1994-07-20 | Safety system of working machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6189957A JPH0836054A (en) | 1994-07-20 | 1994-07-20 | Safety system of working machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0836054A true JPH0836054A (en) | 1996-02-06 |
Family
ID=16250028
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6189957A Pending JPH0836054A (en) | 1994-07-20 | 1994-07-20 | Safety system of working machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0836054A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4827853B2 (en) * | 2005-01-04 | 2011-11-30 | ビーエフエス デバーシファイド プロダクツ エルエルシー | Distance indicating system and method |
JP2021015021A (en) * | 2019-07-11 | 2021-02-12 | 日本製鉄株式会社 | Measurement device nd measurement method |
-
1994
- 1994-07-20 JP JP6189957A patent/JPH0836054A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4827853B2 (en) * | 2005-01-04 | 2011-11-30 | ビーエフエス デバーシファイド プロダクツ エルエルシー | Distance indicating system and method |
JP2021015021A (en) * | 2019-07-11 | 2021-02-12 | 日本製鉄株式会社 | Measurement device nd measurement method |
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