JP2013235390A - Range-finding type security sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、投光素子から投光される光の反射光を受光素子で受光して光の飛行時間TOF(Time Of Flight)を測定することにより、検知エリア内の侵入者等の反射物を検知可能な測距型防犯センサに関する。 In the present invention, the reflected light of the light projected from the light projecting element is received by the light receiving element and the flight time TOF (Time Of Flight) of the light is measured. The present invention relates to a range-finding security sensor that can be detected.
従来、この種の測距型防犯センサとしては、例えば特許文献1に示すものが知られている。この測距型防犯センサ(安全光電スイッチ)は、同期線で接続された第1の光電スイッチと第2の光電スイッチを備え、第1の光電スイッチの投光パルスと第2の光電スイッチの投光パルスが同一幅に設定されると共に、第1の光電スイッチの投光パルスの繰返周期が30μsに設定され、第2の光電スイッチの投光パルスの繰返周期が33μsに設定されている。そして、両光電スイッチの投光パルスが干渉したら、投光周期や走査周期を変更するようにしたものである。
Conventionally, as this type of distance measuring type security sensor, for example, the one shown in
しかしながら、このような測距型防犯センサにあっては、両光電スイッチの投光パルスの繰返周期自体が異なるように設定されているため、光電スイッチ毎に時間的な感度(検知応答時間)が変わることになり、誤動作が生じ易くなる等、反射物までの距離の正確な測定が難しく高精度な検知が困難である。また、両光電スイッチの投光パルスが330μs毎に必ず重なることになって、光電スイッチ(センサ)を3台以上設置する場合への適用が困難になると共に、投光周期等を変更する回数が増えて、制御が複雑化し易い。さらに、両光電スイッチの接続に同期線を必要とするため、防犯センサ自体の構成が複雑となり、これらによりセンサ自体がコスト高になり易い。 However, in such a distance measurement type security sensor, since the repetition period of the light projection pulse of both photoelectric switches is set to be different, the time sensitivity (detection response time) for each photoelectric switch is set. Therefore, it is difficult to accurately measure the distance to the reflector, and it is difficult to detect with high accuracy. In addition, the light emission pulses of both photoelectric switches must be overlapped every 330 μs, making it difficult to apply to the case where three or more photoelectric switches (sensors) are installed, and the number of times to change the light projection period etc. Increasing and control is likely to be complicated. Furthermore, since a synchronization line is required to connect both photoelectric switches, the structure of the security sensor itself is complicated, and the sensor itself tends to be expensive.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、複数台の各センサの投光パルスの干渉発生を未然に抑えて、干渉による誤動作の発生を防止し各センサで反射物の高精度な検知が行えると共に、構成簡易にして安価に形成し得る測距型防犯センサを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to prevent the occurrence of interference of light projection pulses of a plurality of sensors in advance, prevent the occurrence of malfunction due to interference, and reflect on each sensor. An object of the present invention is to provide a distance measuring type crime prevention sensor which can detect an object with high accuracy and can be formed at a low cost with a simple structure.
かかる目的を達成すべく、本発明のうち請求項1に記載の発明は、投光素子及び投光素子駆動部を有して投光パルスを投光する投光手段と、受光素子及び受光信号検出部を有して前記投光手段から投光された投光パルスの反射光を受光する受光手段と、前記投光素子駆動部及び受光信号検出部を制御すると共に前記投光手段による投光パルスの投光開始から前記受光手段による受光開始までの時間により反射物までの距離を測定可能な制御手段と、該制御手段に接続された設定手段を有して、隣接設置される複数台のセンサを備え、前記各センサの設定手段は、電源投入後の各投光パルスの投光開始が各センサ毎に異なる遅れ時間で投光するように設定可能であると共に、前記各センサの制御手段は、測距区間以外で他のセンサからの投光パルスの干渉検出を行って他のセンサの投光パルスが干渉する前に、所定のセンサの投光パルスの投光タイミングを変更することを特徴とする。
In order to achieve such an object, the invention according to
また、請求項2に記載の発明は、前記制御手段が、前記測距区間前の干渉検出時間内に他のセンサからの投光パルスの干渉が検出された場合に、各センサの投光パルスの投光タイミングを変更すると共に、前記干渉検出時間外でかつ前記測距区間以外で他のセンサからの投光パルスの干渉が検出されても、各センサの投光パルスの投光タイミングを変更しないことを特徴とする。また、請求項3に記載の発明は、前記制御手段が、前記投光タイミングを変更する際に、各センサ毎に異なる遅れ時間を有して投光パルスを投光させることを特徴とする。さらに、請求項4に記載の発明は、前記制御手段が、前記各センサの投光パルスの投光タイミングが偶然一致している状態で新たな干渉が発生した際に、各センサによる所定回数後の投光パルスの投光を休止すると共にその直後の投光パルスの投光タイミングを変更することを特徴とする。
In the invention according to
本発明のうち請求項1に記載の発明によれば、隣接設置される複数台の各センサに設けられる設定手段により、電源投入後の各投光パルスの投光開始が各センサ毎に異なる遅れ時間で投光するように設定可能であると共に、各センサの制御手段により、測距区間以外で投光パルスの干渉検出を行って他のセンサと投光パルスが干渉する前に投光タイミングを変更するため、各センサの投光パルスの干渉発生を未然に抑えて、干渉による誤動作の発生を防止し各センサで反射物の高精度な検知が行えると共に、構成簡易にして測距型防犯センサを安価に形成することができる。 According to the first aspect of the present invention, the setting means provided in each of a plurality of adjacently installed sensors delays the start of projection of each projection pulse after power-on for each sensor. It can be set to project light in time, and the control means of each sensor detects the interference of the projected pulse outside the distance measuring section and sets the projection timing before the projected pulse interferes with other sensors. Because of this change, the occurrence of interference of the light projection pulse of each sensor can be suppressed in advance, the occurrence of malfunction due to interference can be prevented, and each sensor can detect the reflected object with high accuracy, and the structure can be simplified, and the ranging type security sensor Can be formed at low cost.
また、請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明の効果に加え、制御手段により、測距区間前の干渉検出時間内に他のセンサからの投光パルスの干渉が検出された場合に、各センサの投光パルスの投光タイミングを変更すると共に、干渉検出時間外でかつ測距区間以外で投光パルスの干渉が検出されても、各センサの投光パルスの投光タイミングを変更しないため、測距への影響の可能性のある場合にのみ投光パルスのタイミング変更が可能となり、不要なタイミング変更による新たな干渉発生を防止でき、投光パルスの干渉発生を確実に抑制することができる。
Further, according to the invention described in
また、請求項3に記載の発明によれば、請求項1または2に記載の発明の効果に加え、制御手段により、投光タイミングを変更する際に各センサ毎に異なる遅れ時間を有して投光パルスを投光させるため、例えば干渉のない安定した状態で新たな反射物の位置や反射率、形状等により干渉が発生した場合でも、各センサ毎に異なる遅れ時間を有して投光タイミングを変更できて、新たな干渉の発生を防ぐことができる。
According to the invention described in
また、請求項4に記載の発明によれば、請求項1ないし3に記載の発明の効果に加え、制御手段により、各センサの投光パルスの投光タイミングが偶然一致している状態で新たな干渉が発生した際に、各センサによる所定回数後の投光を休止すると共にその直後の投光パルスの投光タイミングを変更するため、所定の投光パルスの休止と次回の投光パルスのタイミング変更で、新たな干渉の発生を確実に防ぐことができる。
According to the invention described in claim 4, in addition to the effects of the invention described in
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1〜図11は、本発明に係わる測距型防犯センサの一実施形態を示している。図1に示すように、測距型防犯センサ1は、それぞれ同一に構成されて、図2に示すように、住宅等の建物11のドア12近傍の壁面等に上下方向に隣接状態で設置された複数台(例えば4台)のセンサ1Aを備え、各センサ1Aの投光及び受光方向(光軸)は、略水平となるように設定されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 to 11 show an embodiment of a distance measuring type security sensor according to the present invention. As shown in FIG. 1, the ranging
そして、各センサ1Aは、図1に示すように、投光素子2a及び投光素子駆動部2bからなる投光手段2と、受光素子3a及び受光信号検出部3bからなる受光手段3と、投光素子2a及び受光素子3aの前方に配置されるレンズ4、5(もしくはミラー)と、前記投光素子駆動部2b及び受光信号検出部3bを制御する制御手段6等を備えている。また、制御手段6には、設定手段としての設定部7が接続されると共に、外部出力部8及び表示部9が接続されている。
As shown in FIG. 1, each
前記制御手段6は、図3に示す時間計測回路13と、図示しないマイコン及び後述する繰返周期タイマ等を有し、前記投光素子駆動部2bを制御して投光素子2aから光(レーザー、LED光等)を所定方向に投光させると共に、前記受光信号検出部3bを制御して、投光素子2aから投光され反射物14a(図2参照)や侵入者等の反射物14b(図1参照)で反射された反射光を受光させるようになっている。また、制御手段6は、図3に示す前記時間計測回路13等により、投光素子2aによる光の投光開始から受光素子3aによる受光開始までの時間を測定(後述する投光パルス数を計数)し、この時間と使用する光の速度に基づき反射物14a、14bまでの距離を算出(測定)するようになっている。
The control means 6 includes a
前記時間計測回路13は、図3に示すように、時間−電圧変換方式(TAC方式)の回路が使用され、コンデンサ15及び抵抗16と、充電スイッチ17及び放電スイッチ18等を有している。そして、この時間計測回路13によれば、図4(b)に示す投光開始後の時間T2の間充電スイッチ17がオンして、投光パルスが図4(a)に示すようにパルス幅wで投光されると、この投光パルスの反射光が図4(b)に示すように受光信号として受光される。そして、前記充電スイッチ17がオンしている間(時間T2)、図4(c)に示すように、コンデンサ15が充電され、この充電電圧が図3の出力端子19から出力されると共に、充電電圧の立上りが検出されることで、投光パルスの数が計数されることになる。
As shown in FIG. 3, the
また、コンデンサ15の充電電圧の図4(c)の時間T3(例えばT3=10μs)の間が前記制御手段6のマイコンでA/D変換されるようになっている。また、図4(c)において、投光開始前の所定時間T1(例えばT1=数十ns)と、投光開始後の前記時間T2(例えばT2=200ns)の合計時間T(例えばT=T1+T2=略300ns)が、投光パルスに干渉の影響が出る期間(干渉不可期間Tという)で、本発明においては、後述するように、この干渉不可期間T内での他の防犯センサ1Aの投光パルスの干渉が防止されるようになっている。
Further, the
前記設定部7は、例えば図5に示すように、設置されるセンサ1A(チャンネル)の数に応じた数(図では4つ)のディップスイッチ7a〜7dと、各センサ1Aの「警戒範囲」と「非警戒範囲」からなる検知エリアを設定可能な図示しないボリュームやスイッチ等の距離データ設定機器等を有している。この設定部7のディップスイッチ7a〜7dは、4台隣接設置された各センサ1Aに干渉が予想される場合に、所定の状態に設定されて、例えば図6に示すように、各チャンネル毎に投光パルスが投光されるようになっている。
For example, as shown in FIG. 5, the setting unit 7 includes a number (four in the figure) of
すなわち、この例の場合、第1のセンサ1Aに対応する1チャンネルは、電源投入後に立上時間Tuの経過後に繰返周期Tsで投光パルスが投光され、第2のセンサ1Aに対応する2チャンネルは、前記立上時間Tuと遅れ時間T4=100μsの合計時間の経過後に前記繰返周期Tsで投光パルスが投光される。また、第3のセンサ1Aに対応する3チャンネルは、前記立上時間Tuと遅れ時間T5=200μsの合計時間の経過後に前記繰返周期Tsで投光パルスが投光され、第4のセンサ1Aに対応する4チャンネルは、前記立上時間Tuと遅れ時間T6=300μsの合計時間の経過後に前記繰返周期Tsで投光パルスが投光される。なお、各チャンネルの投光パルスの幅wは、全て同一に設定されており、このことは、以下の各実施形態においても同様である。
That is, in the case of this example, one channel corresponding to the
そして、各センサ1A(各チャンネル)毎に遅れ時間T4〜T6を設定することで、各センサ1Aによる投光パルスの干渉を防止するようになっている。ところで、各センサ1Aの投光パルスの前記繰返周期Tsは、Ts=1ms(もしくはTs=2ms)と比較的長く設定されているが、これは、繰返周期Tsに対して干渉の影響が出る前記干渉不可期間Tが、前述した時間T=300ns(繰返周期Ts=1msの0.0003%)程度であるため、繰返周期Tsを長くすることで干渉の可能性を低くするためである。また、投光される光を人体が横切る場合、人体の幅を0.2mで投光パルスの光径を0.1mとすると、全光が人体に照射されている間の距離は0.1mとなる。
And by setting the delay times T4 to T6 for each
したがって、繰返周期Tsを例えばTs=1msとし、人体が普通の速さ1m/sで移動した場合、0.1m÷1m/s=0.1sで100回(繰返周期TsがTs=2msの場合は50回)投光パルスを計測(計数)でき、人体が速歩き4m/sで移動した場合でも、0.1m÷4m/s=25回(繰返周期TsがTs=2msの場合は12回)投光パルスを計測できる。そして、これらの計測結果に基づいて、前記制御手段6により人体(反射物14b)までの距離が算出(計測)されることになる。
Therefore, when the repetition cycle Ts is set to Ts = 1 ms, for example, and the human body moves at a normal speed of 1 m / s, 100 times at 0.1 m ÷ 1 m / s = 0.1 s (the repetition cycle Ts is Ts = 2 ms). In the case of 50 times, the light emission pulse can be measured (counted), and even when the human body moves at a high speed of 4 m / s, 0.1 m ÷ 4 m / s = 25 times (when the repetition period Ts is Ts = 2 ms) 12 times) can measure the light projection pulse. Based on these measurement results, the control means 6 calculates (measures) the distance to the human body (reflecting
また、前記各センサ1Aの投光パルスは、図7(a)に示す投光パターンにおいて、図7(b)に示すように、測距区間To直前の干渉検出時間Tk(例えばTk=5μs)以内に他のセンサ1Aからの投光パルスを検出(すなわち干渉検出)したら、後述するように次回の投光パルスの投光タイミングが遅れ時間T7〜T10を有して変更され、(c)に示すように、測距区間To以外で他のセンサ1Aからの投光パルスを検出しても、投光タイミングを変更しないようになっている。
Further, the light projection pulse of each
前記外部出力部8は、図示しないリレーや通信部等を有し、例えば検知エリア内の反射物14b(侵入者)を検知した場合に、警備会社のコントローラに警報信号を送信したり、リレーを介してサイレンや光等の所定の出力をするようになっている。また、前記表示部9は、LED等を有して、例えば測定した距離が「警戒範囲」内の場合に点灯表示したり、防犯センサ1Aが警戒中(作動中)であること等を所定の点灯で表示するようになっている。
The external output unit 8 includes a relay, a communication unit, and the like (not shown). For example, when the
次に、このように構成された前記測距型防犯センサ1の動作の一例を、図8及び図9に基づいて説明する。なお、図8の示すフローチャートは、前記各センサ1Aの各制御手段6のマイコンに記憶されているプログラムに従って、各センサ1A毎にそれぞれ自動的に実行される。先ず、測距型防犯センサ1の例えば4台のセンサ1Aが図2に示すように、上下方向に隣接状態で設置され、この設置状態において、各センサ1Aの前記設定部7で検知エリアとしての「警戒範囲」と「非警戒範囲」が各センサ1Aからの距離に応じて、各センサ1A毎にそれぞれ任意に設定される。
Next, an example of the operation of the distance measuring
そして、各センサ1Aの検知エリアが所定に設定され、例えば図示しない警戒ボタンが操作されて各センサ1Aがそれぞれ作動すると、図8に示すように、プログラムが開始(S101)され、各センサ1Aに設定された前記ディップスイッチ7a〜7dによるチャンネル設定データが読み込まれて記憶(S102)される。チャンネル設定データが読込み記憶されると、制御手段6内の前記繰返周期タイマがカウントアップか否かが判断(S103)され、この判断S103で「NO」の場合、すなわち繰返周期タイマがカウント中の場合は、受光信号の立上りエッジが検出(S104)される。
Then, the detection area of each
そして、所定の立上りエッジがありか否かが判断(S105)され、この判断S105で「YES」の場合、すなわち受光信号に所定の立上りエッジが検出された場合は、繰返周期タイマのカウントアップ前の前記干渉検出時間Tk=5μs以内か否かが判断(S106)される。この判断S106で「YES」の場合、すなわち図9(b)に示すように、図9(a)に示す本来の投光パルスの投光開始前の、干渉検出時間Tk=5μs以内に他のセンサ1Aからの投光パルスが検出された場合は、繰返周期タイマがカウントアップか否かが判断(S107)される。この判断S107は、「YES」になるまで繰り返され、「YES」となった時点で1チャンネルか否かが判断(S108)される。
Then, it is determined whether or not there is a predetermined rising edge (S105). If “YES” in this determination S105, that is, if a predetermined rising edge is detected in the received light signal, the repeat cycle timer is counted up. It is determined whether or not the previous interference detection time Tk is within 5 μs (S106). In the case of “YES” in this determination S106, that is, as shown in FIG. 9B, other interference detection time Tk = 5 μs before the start of projection of the original projection pulse shown in FIG. When the light projection pulse from the
この判断S108で「YES」の場合、すなわち繰返周期タイマがカウントアップしたチャンネルが1チャンネルの場合は、カウントアップから遅れ時間T7=10μs経過したか否かが判断(S109)され、この判断S109は「YES」になるまで繰り返され、「YES」となった時点で繰返周期タイマがリセットされると共に再始動(S115)される。一方、判断S108で「NO」の場合、すなわちカウントアップしたチャンネルが1チャンネルでない場合は、2チャンネルか否かが判断(S110)され、この判断S110で「YES」の場合は、カウントアップから遅れ時間T8=20μs経過したか否かが判断(S111)され、この判断S111は「YES」になるまで繰り返される。
If “YES” in this determination S108, that is, if the number of channels counted up by the repetition period timer is 1, it is determined whether or not a delay time T7 = 10 μs has elapsed since the count-up (S109). Is repeated until “YES” is reached, and when “YES” is reached, the repeat cycle timer is reset and restarted (S115). On the other hand, if “NO” in the
また、判断S110で「NO」の場合、すなわちカウントアップしたチャンネルが1チャンネルでも2チャンネルでもない場合は、3チャンネルか否かが判断(S112)され、この判断S112で「YES」の場合は、カウントアップから遅れ時間T9=30μs経過したか否かが判断(S113)され、この判断S113も「YES」になるまで繰り返される。さらに、判断S112で「NO」の場合、すなわちカウントアップしたチャンネルが4チャンネルの場合は、カウントアップから遅れ時間T10=40μs経過したか否かが判断(S114)され、この判断S114も「YES」になるまで繰り返される。 If “NO” in the determination S110, that is, if the counted up channel is not 1 channel or 2 channels, it is determined whether or not there are 3 channels (S112). If this determination S112 is “YES”, It is determined whether or not the delay time T9 = 30 μs has elapsed from the count-up (S113), and this determination S113 is also repeated until “YES”. Further, if “NO” in the determination S112, that is, if the counted up channel is 4, the determination is made as to whether or not a delay time T10 = 40 μs has elapsed from the counting up (S114), and this determination S114 is also “YES”. Repeat until.
そして、前記判断S111、S113、S114で「YES」の場合、すなわち各チャンネル毎に設定した遅れ時間T7〜T10が経過した場合は、前記ステップS115に移行し、該当するチャンネルの繰返周期タイマがリセット・再始動される。なお、前記遅れ時間T8〜T10は、前記干渉検出時間Tkに対して2倍以上の長い時間に設定されている。 If “YES” in the determinations S111, S113, and S114, that is, if the delay times T7 to T10 set for each channel have elapsed, the process proceeds to step S115, and the repetition cycle timer of the corresponding channel is set. Reset / restart. The delay times T8 to T10 are set to a time that is at least twice as long as the interference detection time Tk.
前記ステップS115で繰返周期タイマがリセット・再始動されると、投光を開始して測距動作(S116)が行われ、その後に一連のプログラムが終了(S117)する。また、前記判断S103で「YES」の場合、すなわち繰返周期タイマがカウントアップした場合は、ステップS116に移行し、また、判断S105、S106で「NO」の場合、すなわち立上りエッジがなかったり、立上りエッジがあったとしても繰返周期タイマのカウントアップ前の干渉検出時間Tk=5μs以内でない場合は、判断S103に戻る。 When the repetition cycle timer is reset / restarted in step S115, light projection is started and a distance measuring operation (S116) is performed, and then a series of programs is ended (S117). If “YES” in the determination S103, that is, if the repetition cycle timer has counted up, the process proceeds to step S116. If “NO” in the determinations S105 and S106, that is, there is no rising edge, Even if there is a rising edge, if the interference detection time Tk before counting up of the repetition period timer is not within 5 μs, the process returns to step S103.
つまり、ステップS104〜S115においては、受光信号の立上りエッジを検出し、それが繰返周期タイマのカウントアップの干渉検出時間Tk内で、かつ繰返周期タイマがカウントアップした場合は、カウントアップしたチャンネルに応じて、当該チャンネルの繰返周期タイマが、カウントアップから所定の遅れ時間T7〜T10が経過した後に、リセット・再始動されることになる。 In other words, in steps S104 to S115, the rising edge of the light reception signal is detected, and if it is within the interference detection time Tk of the count-up of the repeat cycle timer, and the repeat cycle timer counts up, it is counted up. Depending on the channel, the repetition cycle timer of the channel is reset / restarted after a predetermined delay time T7 to T10 has elapsed from the count-up.
図9は、図8のフローチャートによる動作のタイミングを示している。以下、これについて説明する。先ず、図9(a)は、各チャンネル1〜4に対応した各センサ1A(以下、単に各チャンネルともいう)の本来の投光パルスのタイミングを示しており、図9(b)は、検出した他のセンサ1Aからの投光パルスを示し、図9(c)〜(f)は、各チャンネル1〜4の投光パルスの変更タイミングを示している。すなわち、(b)に示すように、本来の投光パルスの投光開始前のTk=5μs以内に、各チャンネルのセンサ1Aが他のチャンネルのセンサ1Aからの投光パルスを受光すると、1チャンネルの場合は、(c)に示すように、本来の投光パルスの投光開始から遅延時間T7=10μsを経過した後に、繰返周期Ts=1msの新たな投光パルスが投光される。
FIG. 9 shows the operation timing according to the flowchart of FIG. This will be described below. First, FIG. 9A shows the timing of the original light projection pulse of each
また、2チャンネルの場合は、(d)に示すように、遅れ時間T8=20μs経過した後に繰返周期Ts=1msの新たな投光パルスが投光され、また同様に、3チャンネルの場合は、(e)に示すように、遅れ時間T9=30μs経過した後に繰返周期Ts=1msの新たな投光パルスが投光され、さらに、4チャンネルの場合は、(f)に示すように、遅れ時間T10=40μs経過した後に繰返周期Ts=1msの新たな投光パルスが投光される。 In the case of 2 channels, as shown in (d), a new projection pulse with a repetition period Ts = 1 ms is projected after the delay time T8 = 20 μs, and similarly, in the case of 3 channels. As shown in (e), after a delay time T9 = 30 μs has elapsed, a new projection pulse with a repetition period Ts = 1 ms is emitted, and in the case of 4 channels, as shown in (f), After a delay time T10 = 40 μs has elapsed, a new projection pulse with a repetition period Ts = 1 ms is projected.
つまり、所定のセンサ1Aから投光される投光パルスの投光前の干渉検出時間Tk=5μs内に、他のセンサ1Aからの投光パルスを検出した場合に、次の投光パルスの投光が各センサ1A毎に異なる遅れ時間T7〜T10経過した後に行われる。すなわち、例えば
図2に示す設置状態において、侵入者(反射物14b)が検知エリア内に侵入し、3チャンネルからの投光が2チャンネルに矢印イの如く前記干渉検出時間Tk内で入射すると、2チャンネルの投光パルスの投光タイミングが、T8=20μsの遅れ時間で変更される。このことは、他のチャンネルについても同様である。これにより、各チャンネルに対応した各センサ1Aの投光タイミングが自動的に変更され、各センサ1Aにおいて、他のセンサ1Aとの投光パルスの干渉が未然に防止されることになる。
That is, when a projection pulse from another
なお、以上の例においては、4つのチャンネル1〜4のいずれかのチャンネルに、他の1つのチャンネルから投光パルスが入射(干渉)する場合について説明したが、例えば所定のチャンネルに他の2つのセンサ1Aから投光パルスが同時に入射(干渉)する場合には、次のようにして投光パルスの投光タイミングが変更される。すなわち、図10(a)に示すように、例えば各センサ1A(図では3台のみ示す)が設置されて、各センサ1Aの投光パルスの干渉のない安定状態で、かつ1チャンネル、2チャンネル及び4チャンネルの投光パルスが、図11(a)に示すようにTk=5μs以内に投光されている状態において、図10(b)に示すように、検知エリア内に侵入者からなる新たな反射物14bが侵入し、この反射物14bにより4チャンネルの投光パルスが矢印ロ、ハの如く、1チャンネルと2チャンネルのセンサ1Aに入射したとする。
In the above example, a case has been described where a light projection pulse is incident (interfered) from one of the four
このような場合は、図11(b)に示すように、1チャンネルと2チャンネルの投光タイミングをそれぞれ変更し、1チャンネルは遅れ時間T7=10μs遅らせ、2チャンネルは遅れ時間T8=20μs遅らせる。これにより、各投光パルスの投光開始前の干渉検出時間Tk=5μs内に他のセンサ1Aからの投光パルスが入射(干渉)することがなくなると共に、1チャンネルと2チャンネルの遅れ時間T7、T8を互いに異ならせているため、投光タイミングの変更が1回で済むことになる。この動作は、図10(b)の矢印ニ、ホの如く、所定のチャンネルのセンサ1Aに入射する場合も同様である。
In such a case, as shown in FIG. 11B, the light projection timings of the first channel and the second channel are respectively changed, and the delay time T7 = 10 μs is delayed for the first channel, and the delay time T8 = 20 μs is delayed for the second channel. As a result, the projection pulses from
つまり、この例の場合、移動するような反射物14bがなく干渉がない安定状態において、侵入者からなる反射物14bの位置や反射率、形状等により新たな干渉が発生した場合に、例えば4チャンネルの投光により1チャンネルと2チャンネルが同時に同じ遅れ時間で投光タイミングを変更すると、1チャンネルと2チャンネルの投光が重なってしまうことになるが、本例においては、各チャンネル毎に遅れ時間T7〜T10を有して遅らせているため、投光パルスが重なって干渉が発生する現象を防ぐことができる。すなわち、複数のチャンネルの投光パルスがTk=5μs以内の場合(近いタイミングでずれている場合)に、次の干渉が発生する前に投光パルスのタイミング変更が可能になる。
In other words, in the case of this example, in the stable state where there is no moving reflecting
このように、前記実施形態の測距型防犯センサ1によれば、隣接設置される4台の各センサ1Aに設けられる設定部7により、電源投入後の各投光パルスの投光開始が各センサ1A毎に異なる遅れ時間T4〜T6で投光するように設定可能であると共に、各センサ1Aの制御手段6により、測距区間To以外で投光パルスの干渉検出を行って他のセンサ1Aと投光パルスが干渉する前に投光タイミングを変更するため、各センサ1Aの投光パルスの干渉発生を未然(前段階)で検出・防止でき、干渉による誤動作の発生を抑えて各センサ1Aで反射物14a、14bの高精度な検知が行えると共に、構成簡易にして安価な測距型防犯センサ1を得ることができる。
As described above, according to the distance measuring
特に、制御手段6により、測距区間To前の干渉検出時間Tk内で他のセンサ1Aからの投光パルスの干渉が検出された場合に、各センサ1Aの投光パルスの投光タイミングを変更すると共に、干渉検出時間Tk外で測距区間To以外で投光パルスの干渉が検出されても、各センサ1Aの投光パルスの投光タイミングを変更しないため、測距への影響の可能性のある場合にのみ投光パルスのタイミング変更が可能となり、不要なタイミング変更による新たな干渉発生を抑制して、投光パルスの干渉を確実に防止することができる。
In particular, when the control unit 6 detects the interference of the projection pulse from the
また、各センサ1A毎の遅れ時間T4〜T6が、電源投入後の各センサ1Aの一定立上時間Tuの経過後にそれぞれ同一差の異なる時間に設定されているため、各センサ1Aの投光パルスの遅れ時間T4〜T6の設定を容易に行うことができると共に、制御の簡素化を図ることができる。
In addition, the delay times T4 to T6 for each
さらに、各センサ1A毎のタイミング変更時の遅れ時間T7〜T10が、各センサ1Aのうち所定のセンサ1Aで干渉検出が行われた際の、各センサ1Aの次回の投光パルスの投光開始までの時間であるため、干渉のない安定した状態で侵入した反射物14bの位置や反射率、形状等により干渉が発生した場合でも、各センサ1A毎に異なる遅れ時間T7〜T10を有して投光タイミングを変更できて、新たな干渉の発生を確実に防ぐことができる。また同時に、遅れ時間T7〜T10が干渉検出時間Tkに対して2倍以上の長い時間に設定されているため、タイミング変更の回数を削減できると共に、各センサ1Aの投光パルスの幅wが全て同一に設定されているため、制御手段6による制御を一層簡素化することができる。
Further, the delay time T7 to T10 at the timing change for each
図12〜図14は、前記測距型防犯センサ1の他の実施形態を示している。この実施形態の測距型防犯センサ1の特徴は、各センサ1Aの投光タイミングが全く同じでずれておらず偶然一致している状態で、新たな反射物14bにより投光パルスの干渉が発生した場合でも対応可能な構成を採用している点にある。なお、図12では、説明の便宜上、前記3チャンネルと4チャンネルの2台のセンサ1Aを省略して示している。この図12(a)に示すように、例えば1チャンネルと2チャンネルの2台のセンサ1Aで反射物14aが検知され、このとき、反射光は他のセンサ1Aには入射(干渉)しない安定状態となっている。
12 to 14 show another embodiment of the distance measuring
この状態で、図12(b)に示すように、検知エリア内に新たな反射物14b(侵入者)が侵入し、2チャンネルのセンサ1Aの反射光が1チャンネルのセンサ1Aに矢印ヘ、トの如く入射すると、1チャンネルと2チャンネルのセンサ1Aの投光タイミングが同じであるため、入射が発生した時点で、各センサ1Aは距離変化したことは判別できる。しかし、各センサ1Aの投光パルスが、お互いに前記干渉不可期間T内となり、間違った測距結果になると共に、干渉を起こしていること自体が判別できないことになる。そこで、この実施形態においては、図13及び図14に示すように、各チャンネルのセンサ1Aの投光タイミングが制御されるようになっている。
In this state, as shown in FIG. 12B, a
すなわち、図13に示すように、プログラムが開始(S201)されると、チャンネル設定データの読込みと記憶(S202)が行われ、繰返周期タイマがカウントアップか否かが判断(S203)される。この判断で「YES」の場合、すなわち繰返周期タイマがカウントアップした場合は、距離変化があってから1回目の投光パルスか否かが判断(S204)される。そして、この判断S204で「YES」の場合、すなわち距離変化が検出されてから1回目の投光パルスの場合は、1チャンネルか否かが判断(S205)され、1チャンネルの場合は、該チャンネルの投光が休止され、干渉が検出(S206)される。 That is, as shown in FIG. 13, when the program is started (S201), channel setting data is read and stored (S202), and it is determined whether or not the repetition period timer is counted up (S203). . If “YES” in this determination, that is, if the repetition cycle timer has counted up, it is determined whether or not it is the first light projection pulse after a distance change (S204). If “YES” in this determination S204, that is, in the case of the first light emission pulse after the distance change is detected, it is determined whether or not there is one channel (S205). Is stopped and interference is detected (S206).
次に、干渉ありか否かが判断(S207)され、この判断S207で「YES」の場合、すなわち投光を休止した後に干渉が検出された場合は、カウントアップから遅れ時間T7=10μsが経過したか否かが判断(S208)される。この判断S208は、「YES」になるまで繰り返され、遅れ時間T7が経過した時点で繰返周期タイマがリセット・再始動(S209)されて、1チャンネルに対するプログラムが終了(S229)する。このステップS204〜S209においては、図15(a)に示すように、1チャンネルの投光タイミングにおいて、距離変化を検出した場合、距離変化から1回目の投光パルスの投光が休止されて、次回の投光タイミングが遅れ時間T7=10μs遅らされることになる。 Next, it is determined whether or not there is interference (S207). If the determination is "YES" in this determination S207, that is, if interference is detected after the projection is stopped, a delay time T7 = 10 μs has elapsed from the count-up. It is determined whether or not (S208). This determination S208 is repeated until “YES” is reached, and when the delay time T7 has elapsed, the repetition cycle timer is reset / restarted (S209), and the program for one channel ends (S229). In steps S204 to S209, as shown in FIG. 15A, when a change in distance is detected at the projection timing of one channel, the projection of the first projection pulse from the distance change is suspended, The next light projection timing is delayed by a delay time T7 = 10 μs.
なお、前記ステップS207における干渉の検出方法は、例えば投光が休止されれば本来測距が成立しないが、この測距成立を他のセンサ1Aの投光が入射していると判断することで行うようにしている。この検出方法としては、測距成立/不成立ではなく、受光信号の立上りエッジの有り/無しによる判断で行うようにしても良い。
The interference detection method in step S207 is, for example, that the distance measurement is not originally established if the light projection is stopped, but it is determined that the light projection of the
一方、前記判断S204で「NO」の場合、すなわち距離変化有りからの投光パルスが1回目でない場合は、距離変化有りから2回目の投光パルスか否かが判断(S210)され、この判断S210で「YES」の場合、すなわち距離変化が検出されてから2回目の投光パルスの場合は、2チャンネルか否かが判断(S211)される。この判断S211で「YES」で2チャンネルの場合は、該チャンネルの投光が休止され、干渉が検出(S212)される。 On the other hand, if “NO” in the determination S204, that is, if the projection pulse from the distance change is not the first, it is determined whether or not it is the second projection pulse from the distance change (S210). In the case of “YES” in S210, that is, in the case of the second light projection pulse after the distance change is detected, it is determined whether or not there are two channels (S211). When “YES” is determined in this determination S211, and the channel is two, the light projection of the channel is suspended and interference is detected (S212).
そして、干渉ありか否かが判断(S213)され、この判断S213で「YES」の場合は、カウントアップから遅れ時間T8=20μsが経過したか否かが判断(S214)される。この判断S214は、「YES」になるまで繰り返され、遅れ時間T8が経過した時点で繰返周期タイマがリセット・再始動(S209)される。このステップS210〜S209においては、図15(b)に示すように、2チャンネルの投光タイミングにおいて、距離変化を検出した場合、距離変化から2回目の投光パルスの投光が休止されて、次回の投光タイミングが遅れ時間T8=20μs遅らされることになる。 Then, it is determined whether or not there is interference (S213). If “YES” in this determination S213, it is determined whether or not a delay time T8 = 20 μs has elapsed from the count-up (S214). This determination S214 is repeated until “YES”, and when the delay time T8 has elapsed, the repetition cycle timer is reset / restarted (S209). In steps S210 to S209, as shown in FIG. 15 (b), when a change in distance is detected at the two-channel projection timing, the projection of the second projection pulse from the distance change is suspended, The next light projection timing is delayed by a delay time T8 = 20 μs.
また、前記判断S210で「NO」の場合、すなわち距離変化有りから1回目でも2回目でもない投光パルスの場合は、図14に示すように、距離変化有りから3回目の投光パルスか否かが判断(S215)され、この判断S215で「YES」の場合、すなわち距離変化が検出されてから3回目の投光パルスの場合は、3チャンネルか否かが判断(S216)され、3チャンネルの場合は、該チャンネルの投光が休止され、干渉が検出(S217)される。そして、干渉ありか否かが判断(S218)され、この判断S218で「YES」の場合は、カウントアップから遅れ時間T9=30μsが経過したか否かが判断(S219)される。この判断S219は、「YES」になるまで繰り返され、遅れ時間T9が経過した時点で繰返周期タイマがリセット・再始動(S209)される。 Further, in the case of “NO” in the determination S210, that is, in the case of a light projection pulse that is neither the first time nor the second time since there is a distance change, as shown in FIG. Is determined (S215), and in the case of "YES" in this determination S215, that is, in the case of the third light projection pulse after the distance change is detected, it is determined whether there are 3 channels (S216) and 3 channels In the case of, the light projection of the channel is suspended and interference is detected (S217). Then, it is determined whether or not there is interference (S218). If “YES” in this determination S218, it is determined whether or not a delay time T9 = 30 μs has elapsed since the count-up (S219). This determination S219 is repeated until “YES”, and when the delay time T9 has elapsed, the repetition cycle timer is reset / restarted (S209).
さらに、前記判断S215で「NO」の場合、すなわち距離変化有りから1〜3回目の投光パルスでない場合は、距離変化有りから4回目の投光パルスか否かが判断(S220)され、この判断S220で「YES」の場合、すなわち距離変化が検出されてから4回目の投光パルスの場合は、4チャンネルか否かが判断(S221)され、4チャンネルの場合は、該チャンネルの投光が休止され、干渉が検出(S222)される。そして、干渉ありか否かが判断(S223)され、この判断S223で「YES」の場合は、カウントアップから遅れ時間T10=40μsが経過したか否かが判断(S224)される。この判断S224は、「YES」になるまで繰り返され、遅れ時間T10が経過した時点で繰返周期タイマがリセット・再始動(S209)される。 Further, if “NO” in the determination S215, that is, if it is not the first to third projection pulses after the distance change, it is determined whether or not it is the fourth projection pulse after the distance change (S220). If “YES” in the determination S220, that is, in the case of the fourth light emission pulse after the distance change is detected, it is determined whether or not there are four channels (S221). Is paused and interference is detected (S222). Then, it is determined whether or not there is interference (S223). If “YES” in this determination S223, it is determined whether or not a delay time T10 = 40 μs has elapsed since the count-up (S224). This determination S224 is repeated until “YES” is reached, and when the delay time T10 has elapsed, the repetition cycle timer is reset / restarted (S209).
この3チャンネルに対するステップS215〜S209、及び4チャンネルに対するステップS220〜S209においても、図示はしないが、1チャンネルと2チャンネルと同様に、距離変化があってから、3チャンネルの場合は、3回目の投光が休止され、次回の投光タイミングが遅れ時間T9=30μs遅らされることになり、また、4チャンネルの場合は、4回目の投光が休止され、次回の投光タイミングが遅れ時間T10=40μs遅らされることになる。 Also in steps S215 to S209 for the three channels and steps S220 to S209 for the four channels, as in the case of the first channel and the second channel, after the distance change, the third time The projection is suspended and the next projection timing is delayed by a delay time T9 = 30 μs. In the case of 4 channels, the fourth projection is suspended and the next projection timing is delayed. T10 = 40 μs will be delayed.
そして、前記判断S220で「NO」の場合、すなわち距離変化があってから1〜4回目の投光パルスでない場合は、距離変化有りの記憶がリセット(S225)され、投光開始及び測距動作(S226)が実行される。そして、距離変化が有りか否かが判断(S227)され、この判断S227で「YES」の場合は、距離変化有りを記憶して、一連のプログラムが終了する。また、判断S227で「NO」の場合、すなわち距離変化がない場合も終了し、前記判断S203で「NO」の場合も終了する。 If “NO” in the determination S220, that is, if it is not the first to fourth projection pulse after the distance change, the memory with the distance change is reset (S225), and the projection start and distance measurement operation are performed. (S226) is executed. Then, it is determined whether or not there is a distance change (S227). If “YES” in this determination S227, the distance change is stored and the series of programs ends. Further, if “NO” in the determination S227, that is, if there is no change in the distance, the processing ends.
さらに、干渉有りか否かが判断される前記判断S207、S213、S218、S223で「NO」の場合、すなわち干渉がない場合は、ステップS209に移行し、1〜3チャンネルか否かを判断する前記判断S205、S211、S216で「NO」の場合は、前記ステップS226に移行する。 Further, if the determinations S207, S213, S218, and S223 are “NO”, that is, if there is no interference, the process proceeds to step S209, and it is determined whether or not there are 1 to 3 channels. If “NO” in the determinations S205, S211, and S216, the process proceeds to step S226.
つまり、このフローチャートによれば、図12に示すように、反射物14aが検知された状態でこの反射物14aに侵入者からなる反射物14bが偶然重なった場合、新たな干渉が発生する場合があるが、本実施形態によれば、距離変化を検出した場合に、複数の各チャンネル毎に設定した投光位置における投光パルスの投光を1回休止すると共に、休止した際に距離変化した時点と同じ距離となった場合は、干渉有りとして投光タイミングの変更が行われるようになっている。
That is, according to this flowchart, as shown in FIG. 12, when the reflecting
また、重なっている両方のチャンネルが同時に休止しないように、例えば1チャンネルは距離変化検出後の1回目、2チャンネルは距離変化後の2回目、3チャンネルは距離変化後の3回目、4チャンネルは距離変化後の4回目の投光を休止すると共に、各チャンネル毎に休止のタイミング時間差を設けている。この例の場合、4チャンネルは、投光パルスの休止により最大5回分の間違った距離計測となるが、前述したように、速歩きの人間でも、10回以上(例えば繰返周期Ts=2msで12回)は検出できるため、間違った5回分の距離情報を無効とし、残りの回数分で正確な距離を算出(計測)できることになる。また、間違った5回分でも、距離変化自体は検出しているため、時間的な感度(検知応答時間)は大きく変わることはない。 Also, for example, one channel is the first after the distance change is detected, two channels are the second after the distance change, and three channels are the third after the distance change, so that both channels are not paused at the same time. The fourth light projection after the distance change is paused, and a pause timing time difference is provided for each channel. In the case of this example, the four channels are measured at the wrong distance for a maximum of five times due to the pause of the projection pulse. However, as described above, even a fast-walking person has 10 times or more (for example, with a repetition cycle Ts = 2 ms). 12 times) can be detected, and thus incorrect distance information for five times is invalidated, and an accurate distance can be calculated (measured) for the remaining number of times. In addition, since the distance change itself is detected even in five wrong times, the temporal sensitivity (detection response time) does not change greatly.
図16は、図12の実施形態の変形例を示すタイミングチャートである。この例の場合、図16(a)に示すように、1チャンネルは、距離変化を検出してから1回目の投光が休止されて干渉検出され、干渉有りと判断して次回の投光タイミングが遅れ時間T7=10μs遅らされるようにタイミング変更すると、この変更により2チャンネルとの干渉が解消される。 FIG. 16 is a timing chart showing a modification of the embodiment of FIG. In the case of this example, as shown in FIG. 16 (a), in the first channel, the first light projection is paused after the distance change is detected, and interference is detected. If the timing is changed so that the delay time is delayed by T7 = 10 μs, this change eliminates interference with the two channels.
また、図16(b)に示すように、2チャンネルは、距離変化有りから2回目の投光パルスを1回休止して干渉が検出され、干渉が無しと判断した際には次回の投光タイミングを変更しない。つまり、いずれかのチャンネルにおいて、距離変化を検出して投光を1回休止したチャンネルがある場合は、このチャンネルとの干渉を避けるべく、他の各チャンネルが所定位置で休止すると共に、次回の投光が所定時間T7〜T10遅れて行われることになる。
Also, as shown in FIG. 16 (b), in
この実施形態の防犯センサ1においても、前記実施形態と同様の作用効果が得られる他に、制御手段6が、各センサ1Aで複数の反射物14a、14bが重なることによる当該反射物14bまでの距離変化を検出した際に、各センサ1Aによる所定回数後の投光を休止すると共にその直後の投光パルスの投光タイミングを遅れ時間T7〜T10を有して変更するため、重なった状態の複数の反射物14a、14bにより干渉が発生した場合等でも、所定の投光パルスの投光休止と次回の投光パルスのタイミング変更で、各センサ1Aによる投光パルスの干渉発生を防ぐことができる。
In the
なお、前記各実施形態においては、隣接設置されるセンサが4台(4チャンネル)で上下方向に設置される場合について説明したが、台数は2台や3台等の複数台であれば良く、また隣接方向も左右方向等であっても良い。また、前記各実施形態においては、遅れ時間T4〜T6間、T7〜T10間の各差を同一としたが、異なる差としても良い。さらに、前記各実施形態における、防犯センサ1のブロック構成図、各フローチャート、防犯センサ1の投光手段2と受光手段3の位置関係や光軸等も一例であって、例えば投光手段2と受光手段3を上下逆配置したり、光軸を垂直や斜め方向とする等、同等の機能や作用が得られる適宜の構成を採用することができる。
In each of the embodiments described above, the case where four sensors (4 channels) are installed in the vertical direction has been described, but the number of sensors may be two or three or more, Also, the adjacent direction may be the left-right direction or the like. Moreover, in each said embodiment, although each difference between delay time T4-T6 and T7-T10 was made the same, it is good also as a different difference. Furthermore, the block configuration diagram of the
本発明は、複数台のセンサを隣接設置し、レーザーや赤外線、LED光等の光を投光及び受光して反射物までの距離を測定し、侵入者等の反射物を検知可能な全ての測距型防犯センサに利用できる。 The present invention installs a plurality of sensors adjacent to each other, projects and receives light such as laser, infrared, LED light, etc., measures the distance to the reflector, and can detect all the reflectors such as intruders. It can be used for ranging type security sensors.
1・・・・・・・・・測距型防犯センサ
1A・・・・・・・・センサ
2・・・・・・・・・投光手段
2a・・・・・・・・投光素子
2b・・・・・・・・投光素子駆動部
3・・・・・・・・・受光手段
3a・・・・・・・・受光素子
3b・・・・・・・・受光信号検出部
4、5・・・・・・・レンズ
6・・・・・・・・・制御手段
7・・・・・・・・・設定部
7a〜7d・・・・・ディップスイッチ
8・・・・・・・・・外部出力部
9・・・・・・・・・表示部
11・・・・・・・・建物
12・・・・・・・・ドア
13・・・・・・・・時間計測回路
14a、14b・・・反射物
T・・・・・・・・・干渉不可期間
Ts・・・・・・・・繰返周期
Tu・・・・・・・・立上時間
Tk・・・・・・・・干渉検出時間
To・・・・・・・・測距区間
T4〜T6・・・・・遅れ時間
T7〜T10・・・・遅れ時間
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記各センサの設定手段は、電源投入後の各投光パルスの投光開始が各センサ毎に異なる遅れ時間で投光するように設定可能であると共に、前記各センサの制御手段は、測距区間以外で他のセンサからの投光パルスの干渉検出を行って他のセンサの投光パルスが干渉する前に、所定のセンサの投光パルスの投光タイミングを変更することを特徴とする測距型防犯センサ。 A light projecting means for projecting a light projection pulse having a light projecting element and a light projecting element driving unit; and a reflection of the light projection pulse projected from the light projecting means having a light receiving element and a light reception signal detecting unit. The light receiving means for receiving light, the light projecting element driving section and the light receiving signal detecting section are controlled, and the time from the start of light projection of the light projection pulse by the light projecting means until the start of light reception by the light receiving means is reached by the reflector. A control unit capable of measuring a distance; and a setting unit connected to the control unit, and a plurality of sensors installed adjacent to each other.
The setting means of each sensor can be set so that the projection start of each projection pulse after power-on is projected with a different delay time for each sensor, and the control means of each sensor Measured by detecting the interference of projection pulses from other sensors outside the section and changing the projection timing of the projection pulses of a predetermined sensor before the projection pulses of other sensors interfere. Distance type security sensor.
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