特許 5666893 センサ機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5666893

(24)【登録日】2014年12月19日

(45)【発行日】2015年2月12日

(54)【発明の名称】センサ機構

(51)【国際特許分類】

   G01S 17/88 20060101AFI20150122BHJP

【ＦＩ】

   G01S17/88

【請求項の数】10

【外国語出願】

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2010-275843(P2010-275843)

(22)【出願日】2010年12月10日

(65)【公開番号】特開2011-123073(P2011-123073A)

(43)【公開日】2011年6月23日

【審査請求日】2013年12月10日

(31)【優先権主張番号】09178980.0

(32)【優先日】2009年12月11日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】510326751

【氏名又は名称】ビーイーエー エス．エー．

【氏名又は名称原語表記】ＢＥＡ Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】100111372

【弁理士】

【氏名又は名称】津野 孝

(74)【代理人】

【識別番号】100168435

【弁理士】

【氏名又は名称】早野 公惠

(74)【代理人】

【識別番号】100153497

【弁理士】

【氏名又は名称】藤本 信男

(74)【代理人】

【識別番号】100169960

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 貴光

(72)【発明者】

【氏名】ローレント サルレッテ

(72)【発明者】

【氏名】イヴェス ボルレツ

【審査官】 須中 栄治

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−２１００４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２１２５５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１５７６８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１９７６３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２０４００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２９８６４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０３−１２３０９８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平０６−０８２５０８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０７−０８２９７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ７／４８−７／５１

Ｇ０１Ｓ１７／００−１７／９５

Ｇ０１Ｃ３／００−３／３２

Ｇ０１Ｂ１１／００−１１／３０

Ｈ０３Ｋ１７／７４−１７／７８

Ｈ０３Ｋ１７／８０−１７／９８

Ｈ０１Ｈ３５／００

Ｇ０８Ｂ１３／００−１５／０２

Ｇ０８Ｂ１９／００−３１／００

Ｅ０６Ｂ９／００；９／０２；９／０６−９／１８

Ｅ０６Ｂ９／４０−９／５０；９／５６−９／９２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

走査領域（１６、３６）を走査するために、ある走査角度（Ａ）で互いに開いた２つのレッグの間に走査範囲（１２）を生成するスキャナ（１０、３０、４２、５４、６０）を備え、該スキャナ（１０、３０、４２、５４、６０）が、少なくとも水平方向の広がりが画定されている通路部（３２、５６）の少なくとも１つの遮断手段（１８、３８、５０、６２）を制御して該通路部（３２、５６）を通過方向（１４）で遮断するように構成されているセンサ機構であって、
少なくとも１つのスキャナ（１０、３０、４２、５４、６０）が、前記通過方向（１４）について見たときに、前記通路部（３２、５６）から離して配置され、前記制御対象の遮断手段（１８、３８、５０、６２）からも離して配置され、
前記走査範囲（１２）が、前記通路部（３２、５６）の方向に向かい、前記通路部（３２、５６）を通過して延設され、
前記スキャナ（１０、３０、４２、５４、６０）が、前記走査範囲（１２）内の物体によって反射される検出光線を発するレーザースキャナ（１０、３０、４２、５４、６０）であり、反射された信号を前記レーザースキャナ（１０、３０、４２、５４、６０）で検出し、該レーザースキャナ（１０、３０、４２、５４、６０）が、伝搬遅延を評価することにより走査範囲（１２）内の物体の位置を決定する構成であり、
該走査範囲（１２）が、前記通路部（３２、５６）の前の範囲と、前記通路部（３２、５６）の範囲と、前記通路部（３２、５６）の後ろの範囲とを含むことを特徴とするセンサ機構。

【請求項2】

前記レーザースキャナ（１０、３０、４２、５４、６０）が、水平方向の走査角度（Ａ）が１８０°未満の走査範囲（１２）を生成して使用されていることを特徴とする請求項１記載のセンサ機構（１０）。

【請求項3】

前記走査範囲（１２）の一方のレッグが、前記通路部（３２、５６）の横方向の限界のうちの一方と同一面にあるように配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセンサ機構。

【請求項4】

前記走査領域（１６、３６）において複数の走査面（４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ）によって物体または人を走査するように使用されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のセンサ機構。

【請求項5】

前記走査面（４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ）が、相互に異なる角度に配置され、前記レーザースキャナ（１０、３０、４２、５４、６０）において交わることを特徴とする請求項４に記載のセンサ機構。

【請求項6】

前記走査領域（１６、３６）が第１のゾーンおよび第２のゾーンに分割され、前記第１のゾーンが作動ゾーン（２０、２２、４０、４６）として設計され、前記第２のゾーンが安全ゾーン（２４、２６、３４、４８、５８）として設計されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のセンサ機構。

【請求項7】

前記安全ゾーン（２４、２６、３４、４８、５８）が、前記通路部（３２、５６）および該通路部（３２、５６）に隣接する領域にわたって広がり、前記通過方向（１４）について見たときに前記通路部（３２、５６）からさらに離れている前記作動ゾーン（２０、２２、４０、４６）が、前記安全ゾーン（２４、２６、３４、４８、５８）に続いていることを特徴とする請求項６に記載のセンサ機構。

【請求項8】

前記遮断手段が、垂直方向または水平方向に変位可能なゲートまたは扉（５０、６２）として設計されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のセンサ機構。

【請求項9】

前記遮断手段が、垂直方向または水平方向に枢動可能なバリア（１８、３８）として設計されていることを特徴とすることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のセンサ機構。

【請求項10】

前記レーザースキャナ（５４）が、前記通路部（５６）に同一面にあるように配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載のセンサ機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、通路部を遮断するために使用される手段の自動制御のためのセンサ機構であって、請求項１の前文に記載のセンサ機構に関する。

【背景技術】

【0002】

通路部には、例えば、人または車両の通過を困難にし、または不可能にするために、遮断手段が設けられることが多い。
遮断手段は、有利に使用できるようにするために、必要に応じて通路部を開放できるように設計されなければならない。

【0003】

工場のゲート、入り口のバリア、踏切の遮断機、またはスライド扉など、遮断手段の自動制御が、多くの用途において有利であることが明らかになっている。
したがって、通路部の遮断手段の自動化について、巨大な需要が存在している。
当然ながらここで、人および／または車両の保護が、きわめて重要である。
例えば、バリアは、車両が接近したならばすぐに通路部を開かなければならず、少なくとも車両が通路部にとどまっている限りは再び閉じてはならない。

【0004】

通路部および／または交差点の制御および安全を図るための種々のセンサ機構が、すでに先行技術により知られている。

【0005】

ＤＥ １０ ２００７ ０６０ ３０３ Ａ１に、踏切を監視するためのセンサ機構が開示されている。
この文献に記載されているとおり、踏切が２組の遮断機によって境界付けられ、これらの遮断機によって踏切を閉じることが可能である。
この文献は、ある走査範囲を生成するスキャナを第１組の遮断機の付近の踏切の縁に存在させており、この走査範囲が、遠方に配置される第２組の遮断機へと踏切を横切って延びている。
好ましくは、第２のスキャナが、第２のスキャナの走査範囲が第１のスキャナの走査範囲に重なるように、第１のスキャナの斜め向かいに配置される。
結果として、評価が２つの走査範囲により限定された領域にもとづき、したがって遮断機の外側の走査領域が除去される。
結果として、踏切の前方の領域および通路部の領域が、評価において考慮されない。

【0006】

ＤＥ １０２ ０３ １４５ Ｃ１が、スキャナによって制御される扉の自動動作を開示している。
この場合、スキャナが通路部の側方の境界付近に取り付けられ、この通路部の前方の領域を走査する。
このスキャナの構成は、通路部の前方の領域だけしか検出できない点で、不利である。
通路部の前方の領域から離れる方向の側を検出するために、第２のセンサを取り付けなければならない。
この構成においては、通路部そのものが決して走査されず、これが特定の安全上のリスクを構成する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の目的は、遮断手段を自動的に制御するためのセンサ機構であって、実際の通路部の領域および通路部の前方の領域の両方を確実かつ簡単な方法で検出できる機構を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この目的は、請求項１の特徴部によって実現される。

【0009】

従属請求項は、本発明の有利なさらなる実施例に関する。

【0010】

公知の態様で、走査領域を検出するセンサ機構が、所定の走査角度で互いに離間した２つのレッグの間に定義される走査範囲を生成するスキャナを備える。
センサ機構は、少なくとも１つの遮断手段を制御するために適している。
さらに、遮断手段が通路部を閉鎖または開放できることが知られている。
通路部は、少なくとも水平方向の広がりが画定されており、通過方向が定められている。
通過方向は、通路部が基本的に交差または通過される方向である。
扉の場合には、通過方向が、扉の踏み段に対して実質的に直角に延びるいずれかの方向である。

【0011】

本発明によれば、スキャナが、通過方向について見たときに、前記通路部から所定距離離間して配置される。
結果として、スキャナは、制御対象である遮断手段からも相応の距離に配置される。
スキャナによって生成される走査範囲が通路部の方へと向けられ、結果として通路部の全体が、走査範囲の内部に位置される。
さらに、走査範囲が、実際の通路部を超えて広がってもよい。
走査すべき関連の領域を構成する走査領域が、前記走査範囲の内側に定義される。
本発明によれば、走査領域が、通路部の前方の領域および実際の通路部の領域の両方を含む。
さらには、走査領域が、通路部の領域を超えて延設されてもよい。

【0012】

本発明によるセンサ機構によれば、通路部の前方の領域および実際の通路部の領域の両方をただ１つのスキャナを用いて監視することができる。
したがって、ただ１つのスキャナが、遮断手段の動作制御の、および安全監視の両方のための入力手段となることができる。

【0013】

特に有利な実施例においては、スキャナは、１８０°未満の走査角度を有していてもよい。
これにより、スキャナそのもの、ひいては、センサ機構の全体、を、それらの機能を制限することなく、きわめて簡潔にし、安価に製造できるようにする。

【0014】

特に、走査領域をいくつかの平面にて走査することが可能である。
この目的のために、走査範囲の角度を水平に対して変化させることができ、走査面の垂直掃引（ｖｅｒｔｉｃａl ｓｗｅｅｐ）を実行することができる。
さらには、これにより、スキャナにおいて異なる傾斜で交わる複数の走査面での同時または連続的な走査が可能になる。

【0015】

これは、高さにかかわらず、遮断手段に実際に最も近い干渉物に基づいて、常に評価できるという利点を有している。
さらには、異なる高さにおいて物体を検出することによって、物体のうちの遮断手段に最も近い部分が考慮されることを確実にする。
例えば、地面の付近に走査面を有するスキャナは、タイヤの距離しか検出することができず、バンパーの距離を測定することができないと考えられる。

【0016】

走査領域を複数のゾーンへと分割することが、特に有利であると考えられる。
これは、通路部の領域を囲む安全ゾーンと、通過方向においてこれらの安全ゾーンに続く接近または作動ゾーンとを設定することを可能にする。
このようにして、作動または接近ゾーンの物体の検出により、遮断手段の作動の契機とすることができる。
物体が作動ゾーンにおいて検出されるならば、これを、例えば、遮断手段の開放の契機とすることができる。
さらに、安全ゾーンにおいて物体が突然検出されたときに、遮断手段の閉鎖を防止または停止するか、あるいは遮断手段の再開放を生じさせることさえ可能である。
これにより、人および車両を遮断手段により被害または損傷することを防止する。
安全ゾーンは、遮断手段の通過方向の両側に張設することができ、さらには通路部の側方にも広がることができる。

【0017】

本発明の別の実施例によれば、走査領域が、通過方向について見たときに、第１の接近ゾーンと、安全領域と、通路部領域と、第２の安全領域と、第２の接近ゾーンとを順に含んでいる。
これにより、いずれの側からも遮断手段の制御が可能である。

【0018】

特に、遮断手段をバリアとして設計することができる。
このバリアは、バリアの幅およびバリアの直径により通路部の領域を画定する。
バリアの形態の遮断手段を設けることは、たとえバリアが閉じた状態にあってもスキャナの走査面が容易に貫通することができ、したがって走査範囲を妨げることがないという利点を有している。
バリアは、基本的に垂直な開放面において動作する。
バリアが走査面を妨げないという事実ゆえ、あらゆる動作時間において完全な走査が可能である。

【0019】

バリアの代わりに、遮断手段を垂直または水平方向に閉じるゲートまたは扉の形態に設計してもよい。
この場合、スキャナの走査領域へのゲートの進入をソフトウェアアルゴリズムによって検出することができる。
このアルゴリズムは、あらかじめ記録されたゲートまたは扉の閉鎖動作と走査領域に進入する物体の軌跡とを区別するので、ゲートが走査領域を妨げることがないと考えられる
。

【0020】

ゲートまたは扉がスキャナにとって透過性でない場合には、作動ゾーンをスキャナの側にのみ設定することができる。
安全ゾーンは遮断手段が上昇して初めて有効になるので、スキャナと面しない側に設定される安全ゾーンがこれによって影響されることはない。
しかしながら、遮断手段が上昇したとき、スキャナは走査領域の全体を視認できる。

【0021】

さらに別の有利な実施例においては、スキャナが、通路部と同一面にあるように配置される。
これは、通路部の領域の横方向がスキャナにとって透過性でない何らかの構造物によって画定されている場合に、通路部そのものと同じ幅の走査領域を生成できるという利点を有している。
走査領域の横方向の限界が、通過方向に平行に延びる。

【0022】

仮に、センサ、すなわち、スキャナが、通過方向から見て、さらに所定距離通路部から側方に離間して配置されると、非透過性の横方向の限界が通路部のスキャナと面しない側に影を生じさせ、スキャナの検出可能な範囲を制限すると考えられる。

【0023】

別の実施例においては、スキャナが、レーザスキャナの形態で設けられる。
レーザスキャナは、走査範囲内にある物体によって反射される検出光線を放射する。
結果として生じるエコー信号が、スキャナによって再び検出される。
伝播の遅延を評価することで、走査範囲内の物体の位置が決定され、さらに物体が所定の走査領域に存在するか、または複数の所定のゾーンのうちの１つに存在するか否かを確定することができる。
結果に基づき、遮断手段を相応に制御することができる。
特に、検出用の放射が、赤外の波長範囲にあると、人間にとって不可視であるし有害でもない。

【0024】

さらに、遮断手段およびスキャナの両方に能動的（ａｃｉｔｖｅ）に接続された制御ユニットを設けてもよい。
すなわち、制御ユニットが、スキャナからの信号を受信して評価することができる。
信号の評価に基づき、制御ユニットが、遮断手段の作動方向を定める。
必要であれば、遮断手段の方向の変化を生じさせてもよい。
方向の変化は、好ましくは、遮断手段が閉鎖モードにあって、物体が安全ゾーンに検出されたときに開始することができる。
その結果、遮断手段が再び開かれる。

【0025】

制御ユニットを通路システムのさらなる構成要素に接続することも可能である。
例えば、物体が接近ゾーンに検出されたときに、遮断手段を作動させる代わりに、駐車チケットの発行を開始することができる。

【0026】

本発明のさらなる利点、特徴、および考えられる応用を図面に示した実施例に関連する以下の説明から理解される。

【0027】

本明細書、特許請求の範囲、および図面においては、添付の「符号の説明」に記載のとおりの用語および関連の参照番号が使用される。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】単一バリア機構の平面図である。

【図2】単一バリア機構の斜視図である。

【図3】いくつかの走査面を有するスキャナを備える単一バリア機構である。

【図4】垂直変位式ゲートのためのセンサ機構である。

【図5】水平変位式バリア機構である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

図１は、通過方向１４に交差または通過が可能であるバリア１８を備える単一バリア機構の平面図である。
センサ（スキャナ）１０が、バリア１８を制御するために設けられ、このセンサ１０が、走査領域１６に存在する物体を検出する。
走査領域１６は、センサ（スキャナ）１０がカバーすることができる走査範囲１２の一部分である。
走査範囲１２は、互いに角度Ａだけ開いた２つのレッグの間に定義される。
走査角度が１８０°未満であるため、走査機構を低コストで製造することができる。

【0030】

センサ（スキャナ）１０は、通過方向について見たとき、バリア１８から所定距離離間して配置される。
さらに、センサ（スキャナ）１０は走査領域１６の角に位置している。
走査領域１６は、作業ゾーンである第１の接近ゾーン２０および第２の接近ゾーン２２に分割されている。
さらに、安全ゾーン２４および２６が、接近ゾーン２０、２２とバリア１８との間にそれぞれ設けられている。
走査領域１６の通過方向１４に対して直角な方向は、バリア１８の長さに等しく、またはバリア１８の長さを超えて広がっている。

【0031】

例えば、車両が接近ゾーン２０において検出された場合、バリア１８の開放となる。
物体が安全ゾーン２６、２４に存在する限り、バリア１８は閉じられない。
ひとたび車両が第２の接近ゾーン２２を離れると、バリア１８が再び閉じられ、第１または第２の接近ゾーン２０、２２に存在する物体が検出されたときに、バリア１８を再び開かれる。
同様の挙動が、車両が反対側から接近する場合にも生じる。

【0032】

図２が、単一バリアの斜視図を示している。
この実施例においては、走査範囲が図示されていない。ここでは、走査領域３６だけが図示されている。
スキャナ３０が、通過方向から見たときに、通路部３２から所定距離離間して位置している。
通路部３２をバリア３８によって遮断することができる。
スキャナ３０は、走査領域３６の角に配置されている。
通路部３２の周囲に安全ゾーン３４が広がっており、通路部３２からさらに遠く設定される接近ゾーン４０が、安全ゾーン３４に続いている。
このように、スキャナ３０が、安全ゾーン３４の角領域に配置されている。

【0033】

図３が、バリア機構の別の斜視図を示している。
図２の実施例のさらなる発展として、ここで使用されるスキャナ４２は、いくつかの走査面４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄを有している。
走査面４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄは、異なる傾きを有しており、スキャナ４２において交わっている。
最も高い位置の走査面４４ｄであっても、バリアによって遮断されることはない。
これにより、動作の全期間において、接近ゾーン４６および安全ゾーン４８に分割されている走査領域の完全な走査が確実となる。

【0034】

図４は、ゲート５０を制御するためのセンサ機構の図である。
ゲート５０は、壁５２によって境界付けられる通路部５６を遮断することができる。
スキャナ５４が、通過方向について見たときに、ゲート５０から安全距離Ｓ１に取り付けられる。
この実施例においては、スキャナ５４が、通路部５６の一側と同一面であるように配置されている。
この場合、走査領域は、通路部５６のスキャナ５４と面していない側において、距離Ｓ１まで延設されている。
この場合には作動ゾ−ンが定められていないため、ゲート５０が走査領域を通過して走査領域を完全に遮っても、問題にならない。
ゲート５０が開いているときには安全ゾーン５８だけが問題であり、スキャナ５４にとって完全に視認可能である。
ゲート５０が開いているとき、全領域がスキャナ５４にとって完全に視認可能であり安全が保障される。
ゲート５０が閉鎖され、または開放動作中であるときは、扉（ゲ−ト）のいずれの側でも安全性を考慮する必要がない。
ゲート５０が閉鎖動作中であるときは、走査装置によりゲート５０が走査面を遮断することを検出するまで、閉鎖動作時間の大部分において安全保持機能を維持する。

【0035】

別の実施例においては、スキャナを通過方向について見たときに通路部からさらに離してゲートのセンサ（スキャナ）が存在する側において、安全ゾーンの前方にさらなる作動領域を定めることができる。

【0036】

図５が、ゲート６２を制御するためのスキャナ６０を備えるセンサ機構の図を示している。
ゲート６２が、道路の幅に画定される通路部を水平方向の変位によって遮断することができる。
センサ(スキャナ）がゲート６２を通して視認することができるため、ゲート６２の両側をこのセンサ機構によって監視することができる。
ゲート６２が走査領域６４に進入していても、センサ機構がゲート６２が侵入してきたのか、または人または車両が侵入してきたのかを区別することができる。
走査領域６４において人または車両が検出されたとき、センサ機構は、ゲート６２の開放を開始させ、ゲート６２の閉鎖を停止させ、またはゲートの再開放を開始させることができる。
扉の反対側または同じ側に配置される第２のセンサ（スキャナ）が、機構の冗長性に従って安全性を向上させることができる。

【0037】

遮断手段をそれぞれ制御する、保護領域または作動領域などの異なる機能ゾーンを定めることができ、広い走査領域を備えるこの形式のセンサ機構によれば、多数の用途をカバーすることができる。

【符号の説明】

【0038】

１０ スキャナ
１２ 走査範囲
１４ 通過方向
１６ 走査領域
１８ バリア
２０ 第１の作動ゾーン
２２ 第２の作動ゾーン
２４ 安全ゾーン
２６ 安全ゾーン
３０ スキャナ
３２ 通路部
３４ 安全ゾーン
３６ 走査領域
３８ バリア
４０ 作動ゾーン
４２ スキャナ
４４ａ 走査面
４４ｂ 走査面
４４ｃ 走査面
４４ｄ 走査面
４６ 作動ゾーン
４８ 安全ゾーン
５０ ゲート
５２ 壁
５４ スキャナ
５６ 通路部
５８ 安全ゾーン
６０ スキャナ
６２ ゲート
６４ 走査領域
Ｓ１ 安全距離
Ａ 走査角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】