JPH10260025A - 物体形状検出装置及び車両形状検出装置 - Google Patents

物体形状検出装置及び車両形状検出装置

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JPH10260025A
JPH10260025A JP6791697A JP6791697A JPH10260025A JP H10260025 A JPH10260025 A JP H10260025A JP 6791697 A JP6791697 A JP 6791697A JP 6791697 A JP6791697 A JP 6791697A JP H10260025 A JPH10260025 A JP H10260025A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザ発光素子を必要最小限において発光す
るようにして、レーザ発光素子の長寿命化を図り、物体
形状検出装置、車両形状検出装置のメインテナンス性を
向上する。 【解決手段】 物体の通過方向に沿って順次設けられ、
それぞれが物体に対し異なる方向からレーザパルスを走
査するとともに、その反射レーザパルスを受光しその受
光信号を出力する複数個のレーザセンサ2a、2b、2
cを備え、その受光信号に基づいて物体の形状を検出す
る物体形状検出装置であり、前段のレーザセンサ2aの
みを常時作動させ、その前段のレーザセンサ2aにおけ
る受光信号に基づいて物体の通過が検知される場合に、
次段以降のレーザセンサ2b、2cを作動させるもの。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、複数のレーザパ
ルスを用い通過する物体の形状を検出する物体形状検出
装置、さらには、通過車両の形状検出を行う車両形状検
出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】最近高速道路等においては料金の自動収
受が行われるようになってきており、その場合には料金
の自動収受に先立ってその車両が大型車であるのか中型
車であるのか小型車、軽であるのかの車種判別を行う必
要がある。
【0003】そのような車種判別の方法としては、複数
個のレーザセンサを物体の通過方向に沿って順次設け、
それぞれから物体に対し両側方と上方とからの異なる方
向からレーザパルスを走査し、その反射光の伝搬時間に
より車両の幅、長さ、高さを検出して、その検出情報に
基づいて車種判別をするようにしている。
【0004】上記において、レーザセンサそれぞれを物
体の通過方向において順次設けているのは、レーザセン
サそれぞれでの検知ずれ時間でレーザセンサ間の距離か
ら車速を検出し、車両通過する際の検出時間とその車速
との積から車長を検出するためである。車両の幅、高さ
は反射光の伝搬信号から直接検出できる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レーザ
センサにおいて用いられる高出力のレーザ発光素子は、
その寿命は発光回数が33,000回/秒ぐらいで常時
発光使用されると約10000時間程度でその使用がで
きなくなり、通常は1年毎に取り替える必要がある。し
たがって、上記従来例のようにレーザセンサを複数個使
用する場合には、その取り替えのためのメインテナンス
作業が多大なものとなる問題がある。
【0006】この発明では、レーザ発光素子を必要最小
限において発光するようにして、レーザ発光素子の長寿
命化を図り、物体形状検出装置、車両形状検出装置のメ
インテナンス性を向上することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項1記載
の発明は、物体の通過方向に沿って順次設けられ、それ
ぞれが物体に対し異なる方向からレーザパルスを走査す
るとともに、その反射レーザパルスを受光しその受光信
号を出力する複数個のレーザセンサを備え、その受光信
号に基づいて物体の形状を検出する物体形状検出装置で
あり、最前段のレーザセンサのみを常時作動させ、その
最前段のレーザセンサにおける受光信号に基づいて物体
の通過が検知される場合に、次段以降のレーザセンサを
作動させる構成とした。
【0008】上記構成によれば、最前段のレーザセンサ
に基づき車両Cの通過が検知される場合にのみ次段以降
のレーザセンサそれぞれからレーザパルスを出射される
ので、次段以降のレーザセンサそれぞれにおけるレーザ
パルスの出射数が最小限となり、それらレーザセンサの
寿命が向上される。
【0009】とくに、請求項2記載の発明のように、前
記最前段のレーザセンサは常時は低い走査密度で走査さ
れ、前記物体の通過検知時に高い走査密度で走査される
ことで、最前段のレーザセンサのレーザパルスの出射数
も減少でき、これにより、総てのレーザセンサの長寿命
化が可能となる。
【0010】請求項3記載の発明は、物体の通過方向に
沿って順次設けられ、それぞれが物体に対し異なる方向
からレーザパルスを走査するとともに、その反射レーザ
パルスを受光しその受光信号を出力する複数個のレーザ
センサを備え、その受光信号に基づいて物体の形状を検
出する物体形状検出装置であり、最前段のレーザセンサ
と次段のレーザセンサとの物体の検知時間差に対応する
走査周期において各レーザセンサが走査される構成とし
た。
【0011】上記構成によれば、検知時間差が長い、す
なわち、車両の移動スピードが遅い場合には、走査周期
を大きくして時間当たりの走査数を減らすことで無駄に
レーザパルスが出射されるのが回避される。時間当たり
の走査数が減少しても車両の移動スピードが遅くなって
いるので、1車両に対する走査数は減少せず、したがっ
て、形状検出には影響はない。
【0012】走査数の変更の際には、例えば、前記レー
ザパルス走査がポリゴンミラーが使用されて行われるも
のでは、そのポリゴンミラーの反射面が選択的に使用さ
れることで走査が支障なく行われる(請求項4記載の発
明)。
【0013】請求項1〜4記載の物体形状検出装置が、
物体として車両の形状検出を行うように構成されること
で車両形状検出装置が得られる(請求項5記載の発
明)。
【0014】
【発明の実施の形態】図lは物体形状検出装置としての
車両形状検出装置の全体配置構成を示す。
【0015】車両形状検出装置1は3個のレーザセンサ
2a、2b、2cと、それらレーザセンサ2a、2b、
2cそれぞれから与えられるデータに基づいて車幅、車
高、車軸数、車長それぞれを検出し、さらに、それらに
より車両の形状検出を行う本体機器3とからなる。
【0016】レーザセンサ2a、2b、2cそれぞれ
は、料金所の通過ゲートに至る路面R上を横切るように
設けられるバー5に、進行方向において順次取り付けら
れる。そして、図2、図3に示すように、一方のレーザ
センサ2aは車両Cの一方側の路面Rから車両Cの側
面、上面に及ぶ範囲に、中央のレーザセンサ2bは車両
Cの上面に及ぶ範囲に、他方のレーザセンサ2cは車両
Cの他方側の路面Rから車両Cの側面、上面に及ぶ範囲
に、しかも、それぞれが路面Rの通行方向に前後する位
置にレーザパルスを走査するように設けられている。
【0017】図4はレーザセンサ2a、2b、2cの構
成を示すブロック図であり、その構成を説明する。
【0018】10はレーザ発光素子であり、そのレーザ
発光素子10の発光によるレーザパルスが所定の間隔を
おいて順次ポリゴンミラー12に照射され、そのポリゴ
ンミラー12が回転されることでレーザパルスは設定角
度内において走査され、その走査レーザパルスは路面上
に至り、その反射レーザパルスが再びポリゴンミラー1
2で反射され、受光素子5で受光されるようになってい
る。
【0019】上記レーザ発光素子10の駆動は、本体機
器3側からの駆動指令により行われ、駆動の際にはその
スタート信号が反射時間の伝搬時間演算部20に送られ
るようになっている。また、受光素子5でレーザパルス
が受光されると、その受光信号がストップ信号として伝
搬時間演算部20に与えられる。そして、伝搬時間演算
部20では対応するレーザパルスのスタート信号とスト
ップ信号との検知時刻差、すなわち反射時間の伝搬時間
を演算し、本体機器3の制御部に与える。
【0020】次に、本体機器3における車幅W、車高
H、軸数B、車長Lそれぞれの検出方法を説明する。
【0021】図5は、レーザパルスが照射される検出エ
リアにおける車両Cに対応する反射光の伝搬時間を示す
図であり、レーザセンサ2a、2b、2cそれぞれから
得られる反射光の伝搬時間データD1、D2、D3のデ
ータにより車両の進行方向に直交する方向の断面に対応
するグラフが得られる。反射光の伝搬時間は、車両Cが
無く路面Rで反射される場合は長くなり、車両Cで反射
される場合は短くなっている。この図をもとにして、ま
ず、車幅Wと車高Hとが検出される。
【0022】すなわち、車両CのデータD1、D2にお
ける両エッジE1、E2間が車幅Wとなり、路面Rの反
射時間と車両C上面での反射時間との差時間が車高に対
応するものとなり、その差時間から車高Hが算出され
る。
【0023】車長Lの検出に際しては、まず、車速Vを
次のようにして算出する。図6はレーザセンサ2a、2
b、2cそれぞれの車両通過に伴うデータD1、D2、
D3の検知タイミングを示し、レーザセンサ2a、2
b、2cが通行方向に順次前後する位置に設けられてい
るので、その検知タイミングは順次づれている。そし
て、レーザセンサ2aとレーザセンサ2bの検知ずれ時
間Z1でレーザセンサ2aとレーザセンサ2bと走査位
置間の距離F1(図3)を割って車両の第1の車速を検
出し、次に、レーザセンサ2bとレーザセンサ2cの検
知ずれ時間Z2でレーザセンサ2bとレーザセンサ2c
と走査位置間の距離F2(図3)を割って車両の第2の
車速を検出し、その平均車速を車速Vとする。このよう
にして、仮にその通過領域において車両が加速、減速し
ている場合にも精度良く車速を検出できるようにしてい
る。そして、中央のレーザセンサ2bにおける車両Cが
通過する際の検出時間Tとその車速Vとの積から車長L
を検出する。
【0024】軸数Bは、図5のデータD1、D3の形態
をもとにして検出される。すなわち、図5は車両Cのタ
イヤ位置にレーザパルスが走査された場合を示し、これ
に対し図7は車両のタイヤが存在しない位置にレーザパ
ルスが走査された場合を示す。
【0025】タイヤが存在しない場合には、そのタイヤ
での反射光が得られないので、車体での反射光は車体側
部下縁G位置で途切れ、次には路面Rの反射光が得られ
るので、その反射光の伝搬時間もG位置を境として急激
に減少することになる。したがって、通過車両において
図7に示すようなデータD1、D3が得られる回数を検
出し、これを軸数Bとして検出する。
【0026】また、車両Cが牽引車であることの検出
が、図5のデータD2部分の形態をもとにして行われ
る。図5は牽引のポールPでない位置にレーザパルスが
走査された場合を示し、これに対し図8はポールP位置
にレーザパルスが走査された場合を示す。すなわち、ポ
ールPが存在する部分ではそのポールP部分でのみ車両
Cの反射光が得られるので、データD2部分は図8に示
すようになる。したがって、通過車両において図8に示
すようなデータD2が得られる場合は牽引車と検出でき
る。
【0027】次に、この発明の特徴構成である各レーザ
センサ2a、2b、2cの本体機器3による作動制御動
作を、図9の平面説明図、図10のフローチャートを参
照して説明する。
【0028】車両Cの通行がない場合は、レーザセンサ
2aのみにおいてレーザパルスの走査が行われ(ステッ
プ1)、かつ、その走査は際には駆動パルスが間引きさ
れることで1走査において3個のレーザパルスが照射さ
れる。そして、車両Cがレーザセンサ2aに対応する部
分に至り、その反射時間の伝搬時間より車両通過が検知
されると(ステップ2)、レーザセンサ2aの1走査に
おけるレーザパルスの発射数を 個と増加させ(ステ
ップ3)、さらに、レーザセンサ2b、レーザセンサ2
cにおいてもレーザパルスの走査を開始させる(ステッ
プ4)。その際のレーザセンサ2b、2cそれぞにおけ
るレーザパルスの発射数は、レーザセンサ2aにおける
増大された発射数と同数である。そして、レーザセンサ
2a、2b、2cそれぞれにより得られる反射時間の伝
搬時間に基づいて、上記説明したように車両の形状検出
が行われる(ステップ5)。車両の形状検出が終了後に
はステップ1に戻る。
【0029】上記のように、まず、車両Cが通過する場
合にのみレーザセンサ2b、2cそれぞれからレーザパ
ルスを出射し、さらに、レーザセンサ2aにおいても車
両の通過する場合にのみ形状検出に必要なレーザパルス
を出射するようにしているので、これにより、レーザセ
ンサ2a、2b、2cそれぞれにおけるレーザパルスの
出射数が最小限となり、レーザセンサの長寿命化が可能
となる。
【0030】図11は上記実施形態の変形例の簡略図を
示す。
【0031】この変形例では、レーザセンサ2a、2
b、2cそれぞれが無端チェーン40に付設され、その
無端チェーン40がモータ41により作動されることで
レーザセンサ2a、2b、2cの位置がシフトできる構
成とされている。上記実施形態のものでは、レーザセン
サ2aのみが常時使用されてその寿命が短くなるので、
この変形例ではレーザセンサ2a、2b、2cの位置を
所定期間毎にシフトすることで、それぞれのレーザセン
サ2a、2b、2cの寿命の均一化を図り、これによ
り、レーザセンサ2a、2b、2cの取り替え時期を同
時としてさらにメインテナンス性を向上している。レー
ザセンサ2a、2b、2cのシフトは本体機器3により
モータ41を制御することで自動的に行う。
【0032】図12はレーザセンサ2a、2b、2cの
作動制御動作の他の実施形態を示すフローチャートであ
る。
【0033】この実施形態では、車両のスピードに対応
してレーザセンサ2a、2b、2cそれぞれの走査数を
増減するようしている。通常、すなわち、通過車両が、
例えば20km/時間以上のスピードで走行している場
合は、各レーザセンサは所定の密の走査間隔(走査周期
2.5ms)において走査を行っており(ステップ
1)、渋滞等により通過車両のスピードが低下して、レ
ーザセンサ2aとレーザセンサ2bの検知ずれ時間Z1
に基づいて検知される通過車両のスピートが設定値であ
る20km/時間を下回る場合は(ステップ2)、各レ
ーザセンサ2a、2b、2cの走査周期を2倍と長くし
て走査数を半減させ、走査間隔を疎とする(ステップ
3)。そのように走査数を半減する場合は、図13に示
すように、ポリゴンミラー12において1つおきの反射
面12aのみを使用するようにすることで支障なく走査
動作が行える。
【0034】上記のようにして、渋滞等の場合において
車両の移動スピードが遅い場合には、走査数を減らすこ
とで無駄にレーザパルスが出射されるのを回避してい
る。時間当たりの走査数が減少しても車両の移動スピー
ドが遅くなっているので、1車両に対しての走査数は減
少せず、したがって、形状検出には何等影響はない。
【0035】
【発明の効果】この発明によれば、検出に際してレーザ
発光素子を必要最小限において発光使用できるようにな
り、これにより、レーザ発光素子の長寿命化が可能とな
り、物体形状検出装置、車両形状検出装置のメインテナ
ンス性を向上できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態である車両検出装置の全体
配置構成図
【図2】車両へのレーザパルスの走査状態を示す図
【図3】車両へのレーザパルスの走査状態を示す図
【図4】この発明の実施形態であるレーザセンサのブロ
ック構成図
【図5】検出エリアにおける車両Cに対応する反射光の
伝搬時間を示す図
【図6】検出エリアにおける車両Cに対応する反射光の
伝搬時間を示す図
【図7】検出エリアにおける車両Cに対応する反射光の
伝搬時間を示す図
【図8】検出エリアにおける車両Cに対応する反射光の
伝搬時間を示す図
【図9】レーザーパルス走査の平面説明図
【図10】動作説明のためのフローチャート
【図11】第1の実施形態のレーザセンサ取り付け変形
例の説明図
【図12】他の実施形態における動作説明のためのフロ
ーチャート
【図13】ポリゴンミラーにおける走査説明図
【符号の説明】 2a レーザセンサ 2b レーザセンサ 2c レーザセンサ 3 本体機器 10 レーザ発光素子 12 ポリゴンミラー

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 物体の通過方向に沿って順次設けられ、
    それぞれが物体に対し異なる方向からレーザパルスを走
    査するとともに、その反射レーザパルスを受光しその受
    光信号を出力する複数個のレーザセンサを備え、その受
    光信号に基づいて物体の形状を検出する物体形状検出装
    置であり、 最前段のレーザセンサのみを常時作動させ、その最前段
    のレーザセンサにおける受光信号に基づいて物体の通過
    が検知される場合に、次段以降のレーザセンサを作動さ
    せることを特徴とする物体形状検出装置。
  2. 【請求項2】 前記最前段のレーザセンサは常時は低い
    走査密度で走査され、前記物体の通過検知時に高い走査
    密度で走査されることを特徴とする請求項1記載の物体
    形状検出装置。
  3. 【請求項3】 物体の通過方向に沿って順次設けられ、
    それぞれが物体に対し異なる方向からレーザパルスを走
    査するとともに、その反射レーザパルスを受光しその受
    光信号を出力する複数個のレーザセンサを備え、その受
    光信号に基づいて物体の形状を検出する物体形状検出装
    置であり、 最前段のレーザセンサと次段のレーザセンサとの物体の
    検知時間差に対応する走査周期において各レーザセンサ
    が走査されることを特徴とする物体形状検出装置。
  4. 【請求項4】 前記レーザパルス走査がポリゴンミラー
    が使用されて行われるものであり、そのポリゴンミラー
    の反射面が選択的に使用されることを特徴とする請求項
    3記載の物体検出装置。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4記載の物体形状検出装置
    が、物体として車両の形状検出を行うように構成される
    車両形状検出装置。
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