本発明は、物体の設置あるいは持ち上げを受けてこれを検出する物体検出装置に関するものである。 The present invention relates to an object detection device that detects an object installed or lifted.
従来、この種の物体検出装置は、什器等の移動をセンサ部で検知する装置がある。 Conventionally, this type of object detection device includes a device that detects movement of a fixture or the like with a sensor unit.
図５はその具体的構成を示すもので、例えば、手提金庫、キーボックス等が持ち上げられたり、移動させられたことを感知するセンサ部１０１と、登録するため、あるいは、警報ブザーを解除若しくはセットするための暗証番号またはパスワードを入力するためのデータ入力部１０２と、前記登録された暗証番号またはパスワード等が記憶されているメモリ１０３と、解除された警報ブザー装置を再度セットするためのリセットボタン１０４と、データ入力部１０２から入力されたデータが前記登録された暗証番号あるいはパスワードと一致するか否かの判断等の前記一連の処理を行うマイクロコンピュータ１０５と、持ち上げられたり、移動されたり等の異常をセンサ部１０１が感知した時にマイクロコンピュータ１０５の指示により警報音を発する警報装置１０６とから構成されている。 FIG. 5 shows a specific configuration thereof. For example, the sensor unit 101 that senses that a hand-held safe, a key box, or the like has been lifted or moved is registered, or the alarm buzzer is canceled or set. A data input unit 102 for inputting a personal identification number or a password for performing the operation, a memory 103 storing the registered personal identification number or a password, and a reset button for resetting the released alarm buzzer device 104, the microcomputer 105 that performs the series of processes such as determination as to whether or not the data input from the data input unit 102 matches the registered password or password, and is lifted or moved. When the sensor unit 101 senses an abnormality, a warning is given by an instruction from the microcomputer 105 And a warning device 106. that emits.
上記構成により、手提金庫、キーボックス等が持ち上げられた場合に、センサ部１０１が検出し警報装置１０６から警報を発生させるといったような防犯動作を行う（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、前記従来の構成では、物体が持ち上げられたり、移動させられたりしたことのみを検知するため、使用用途が防犯用等に限定されていた。 However, in the above-described conventional configuration, only the fact that the object is lifted or moved is detected, so that the usage is limited to crime prevention.
また、センサ部については記載がなく、例えばセンサとして接点式のスイッチを使用した場合は、広い部位をカバーするために大量のスイッチが必要であったりするという課題があった。 Moreover, there is no description about a sensor part, for example, when a contact-type switch was used as a sensor, there existed a subject that many switches were needed in order to cover a wide site | part.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、物体が持ち上げられたり、設置されたりしたことを精度良く検出し、防犯のみならず物体の個数管理等まで使用できる利便性の高い物体検出装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and it is a highly convenient object detection device that can accurately detect that an object has been lifted or installed and can be used not only for crime prevention but also for managing the number of objects. The purpose is to provide.
前記従来の課題を解決するために、本発明の物体検出装置は、物体の設置または持ち上げを受けて変形するように配設された感圧手段と、前記感圧手段の出力信号をもとに演算を行い、物体の持ち上げまたは設置を判定する演算手段とを具備し、演算手段は第１の判定閾値と第２の判定閾値を記憶し、感圧手段の出力信号の信号レベルを算出する出力信号算出手段を有し、感圧手段の初動時の出力信号の信号レベルが、第１の判定閾値を超えている場合に、物体が設置されたと判定し、出力信号の信号レベルが、第２の判定閾値を超えている場合に、物体が持ち上げられたと判定するようにしたものである。 In order to solve the above-described conventional problems, an object detection apparatus according to the present invention is based on pressure-sensitive means arranged to be deformed in response to installation or lifting of an object, and an output signal of the pressure-sensitive means. A calculation means for performing calculation and determining whether the object is lifted or placed; the calculation means stores the first determination threshold value and the second determination threshold value; and outputs the signal level of the output signal of the pressure sensing means. It has signal calculation means, and when the signal level of the output signal at the time of the initial action of the pressure sensing means exceeds the first determination threshold, it is determined that the object is installed, and the signal level of the output signal is It is determined that the object has been lifted when the determination threshold is exceeded.
これにより、物体の設置または持ち上げを精度良く判別し、利便性の高い物体検出装置を実現することができる。 Thereby, it is possible to accurately determine whether an object is placed or lifted, and to realize a highly convenient object detection apparatus.
本願発明の物体検出装置では、物体の設置または持ち上げを確実に検出し、幅広い用途に使用できる物体検出装置とすることができる。 With the object detection device of the present invention, it is possible to reliably detect the installation or lifting of an object and to make an object detection device that can be used for a wide range of applications.
第１の発明は、物体の設置または持ち上げを受けて変形するように配設された感圧手段と、前記感圧手段の出力信号をもとに演算を行い、物体の持ち上げまたは設置を判定する演算手段とを具備し、前記演算手段は、第１の判定閾値と第２の判定閾値を記憶し、前記感圧手段の出力信号の信号レベルを算出する出力信号算出手段を有し、前記感圧手段の初動時の出力信号の信号レベルが、前記第１の判定閾値を超えている場合に、物体が設置されたと判定し、前記出力信号の信号レベルが、前記第２の判定閾値を超えている場合に、物体が持ち上げられたと判定するようにした。 According to a first aspect of the present invention, pressure sensing means arranged to be deformed in response to installation or lifting of an object, and calculation based on an output signal of the pressure sensing means, the lifting or installation of the object is determined. And a calculation means, wherein the calculation means has an output signal calculation means for storing a first determination threshold value and a second determination threshold value, and calculating a signal level of an output signal of the pressure sensing means, When the signal level of the output signal at the time of the initial action of the pressure means exceeds the first determination threshold, it is determined that an object has been installed, and the signal level of the output signal exceeds the second determination threshold It is determined that the object has been lifted.
これにより、物体が持ち上げられたり、移動させられたりした場合に警報を発生させる等の防犯用として使用可能である。また、物体の持ち上げだけでなく設置をしたことも検出が可能であるため、防犯以外に物体の個数管理等にも使用することができ、幅広い用途に使用できる物体検出装置を実現できる。 Thereby, it can be used for crime prevention such as generating an alarm when an object is lifted or moved. Moreover, since it is possible to detect not only the lifting of the object but also the installation, it can be used not only for crime prevention but also for the management of the number of objects, and an object detection device that can be used for a wide range of applications can be realized.
第２の発明は、第１の発明において、第１の判定閾値と第２の判定閾値とを調整する閾値調整手段を有することで、使用者の用途や、設置環境によって値を調整することができるので、利便性の高い物体検出装置を実現できる。 According to a second invention, in the first invention, the threshold adjustment means for adjusting the first determination threshold and the second determination threshold is provided, so that the value can be adjusted according to the use of the user and the installation environment. Therefore, a highly convenient object detection device can be realized.
第３の発明は、第１の発明において、感圧手段の出力電圧は検出部を介して演算手段に出力する物体検出装置となる。検出部は感圧手段からの出力信号を所定の濾波特性で濾波することや、所定の増幅度で増幅するなどを行う。 A third invention is the object detection device according to the first invention, wherein the output voltage of the pressure sensing means is output to the calculation means via the detection section. The detection unit filters the output signal from the pressure sensing means with a predetermined filtering characteristic, or amplifies it with a predetermined amplification degree.
これらの調整を行う信号レベル調整手段により、感圧手段の出力が微小な電圧であっても増幅して伝達することや、装置の取り付け場所の条件や、気象条件、使用者の必要に応じて濾波の特性や増幅、信号レベルの微調整を行い、適切な信号レベルで演算を行うことができる。 The signal level adjustment means for performing these adjustments amplifies and transmits even the output of the pressure sensing means is a minute voltage, depending on the conditions of the installation location of the device, weather conditions, and the needs of the user It is possible to perform calculation with an appropriate signal level by finely adjusting the characteristics and amplification of the filtering and the signal level.
第４の発明は、第１の発明において、演算手段は、感圧手段の出力信号の信号レベルが第１の判定閾値と第２の判定閾値とを超えた回数をカウントすることを特徴とした。 According to a fourth invention, in the first invention, the calculating means counts the number of times that the signal level of the output signal of the pressure-sensitive means exceeds the first determination threshold value and the second determination threshold value. .
これにより、物体が設置された時に、出力信号レベルが第１の判定閾値を超えるため、これをカウントしていき、更に物体の上にもう一つ物体を設置された場合に、出力信号レベルが第１の判定閾値を超えれば、更にカウントをしていくことで、現在物体が何個設置されているかを把握することができる。 As a result, when the object is placed, the output signal level exceeds the first determination threshold value, so this is counted, and when another object is placed on the object, the output signal level is If the first determination threshold value is exceeded, the number of objects currently installed can be grasped by further counting.
また、物体が移動させられた時は、カウントを減らしていくこで物体の個数を把握することが可能である。 When the object is moved, the number of objects can be grasped by decreasing the count.
第５の発明は、第１の発明において、感圧手段として可撓性をもつケーブル状の圧電センサを使用した物体検出装置となる。これにより、加重ではなく、圧電センサが押圧などによる変位を受けて撓むことにより発生する信号レベルに基づき判定を行うものである。 According to a fifth invention, in the first invention, an object detection apparatus using a flexible cable-like piezoelectric sensor as a pressure-sensitive means. In this way, the determination is made based on the signal level generated when the piezoelectric sensor is deflected by receiving a displacement due to pressing or the like instead of applying a weight.
第６の発明は、第１の発明において、支持手段が押圧された場合に、支持手段に支持された感圧手段が撓みやすくなり検知感度が向上する。 According to a sixth invention, in the first invention, when the support means is pressed, the pressure-sensitive means supported by the support means is easily bent, and the detection sensitivity is improved.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の
形態によって本発明が限定されるものではない。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment.
（実施の形態１）
図１において、１はマット、２は感圧手段である圧電センサ（感圧手段）を支持する支持手段で、この圧電センサより柔らかい弾性体からなる。(Embodiment 1)
In FIG. 1, 1 is a mat, 2 is a support means for supporting a piezoelectric sensor (pressure-sensitive means) which is a pressure-sensitive means, and is made of an elastic body softer than this piezoelectric sensor.
前記支持手段２は、ＥＰＤＭや熱可塑性エラストマーのような合成樹脂の発泡体を用い、圧縮率（単位変位をもたらす荷重値）が圧電センサよりも小さくなるよう硬度、発泡率等を選択している。圧電センサは感圧手段としての可撓性を有したケーブル状である。 The support means 2 uses a foam of a synthetic resin such as EPDM or a thermoplastic elastomer, and selects a hardness, a foam ratio, etc. so that a compressibility (a load value causing unit displacement) is smaller than that of a piezoelectric sensor. . The piezoelectric sensor has a flexible cable shape as a pressure-sensitive means.
３は制御ユニットで、圧電センサの端部に配設されている。 A control unit 3 is disposed at the end of the piezoelectric sensor.
本実施の形態では、マット１の全面に配設できるように支持手段２は折り返して配設してあるが、配設構成は図１に限定するものではない。また、支持手段２をマット１に配設しているが設置する対象はマットに限定するものではない。 In the present embodiment, the support means 2 is folded back so that it can be disposed on the entire surface of the mat 1, but the arrangement is not limited to that shown in FIG. Further, although the support means 2 is disposed on the mat 1, the object to be installed is not limited to the mat.
図２，図３において、圧電センサ４は、電極の断線・ショート検出用の抵抗体が内蔵された先端部５を備えている。 2 and 3, the piezoelectric sensor 4 includes a tip portion 5 in which a resistor for detecting disconnection / short-circuiting of electrodes is incorporated.
さらに述べると、圧電センサ４は導体からなる中心電極６、圧電体層７、導体からなる外側電極８、および弾性体からなる被覆層９を備えている。 More specifically, the piezoelectric sensor 4 includes a central electrode 6 made of a conductor, a piezoelectric layer 7, an outer electrode 8 made of a conductor, and a coating layer 9 made of an elastic body.
前記圧電体層７はポリフッ化ビニリデン等の樹脂系の高分子圧電体を用いることも考えられるが、耐熱温度が上限で８０℃程度であり、物体検出装置は屋外でも使用する可能性があり、特に夏季には直射日光によりマット１の表面温度が時には１００℃近くの高温になることから、高分子圧電体を用いることは好ましくない。 The piezoelectric layer 7 may be a resin-based polymer piezoelectric material such as polyvinylidene fluoride, but the upper temperature limit is about 80 ° C., and the object detection device may be used outdoors. In particular, in the summer, the surface temperature of the mat 1 sometimes becomes a high temperature close to 100 ° C. due to direct sunlight, so that it is not preferable to use a polymer piezoelectric material.
圧電体層７としては特定の樹脂基材中に圧電セラミックスの粉体を混合した複合圧電体を用いると１００℃以上の高温耐久性を有することができ、このような複合圧電体を使用することが好ましい。 As the piezoelectric layer 7, when a composite piezoelectric material in which a piezoelectric ceramic powder is mixed in a specific resin base material is used, it can have a high temperature durability of 100 ° C. or higher, and such a composite piezoelectric material should be used. Is preferred.
図３は制御ユニット３の具体構成を示し、検出部１０、演算手段１１、報知部１２で構成されている。 FIG. 3 shows a specific configuration of the control unit 3, which includes a detection unit 10, a calculation unit 11, and a notification unit 12.
前記報知部１２は、例えば他への通信を行う通信手段や威嚇のための音や光や表示を行う威嚇手段を有しているが、ここでは通信手段や威嚇手段は図示していない。 The notification unit 12 includes, for example, a communication unit that performs communication with others and a threatening unit that performs sound, light, and display for threatening, but the communication unit and the threatening unit are not illustrated here.
検出部１０は、圧電センサ４からの出力信号を所定の濾波特性で濾波するフィルタ部１３と、所定の増幅度で増幅を行うアンプ部１４と、フィルタの特性や増幅率を変更できる信号レベル調整手段１５を備えている。 The detection unit 10 includes a filter unit 13 that filters the output signal from the piezoelectric sensor 4 with a predetermined filtering characteristic, an amplifier unit 14 that performs amplification with a predetermined amplification degree, and a signal level adjustment that can change the characteristics and amplification factor of the filter. Means 15 are provided.
フィルタ部１３の濾波特性としては、物体での押圧時の周波数は１０Ｈｚ以下であり、特に３〜８Ｈｚの範囲が多く、その他の周波数帯域は物体の押圧時以外の振動であるので、濾波特性としては例えば、３〜８Ｈｚの信号成分を通過させるバンドパスフィルタとする。 As the filtering characteristics of the filter unit 13, the frequency when pressed with an object is 10 Hz or less, particularly in the range of 3 to 8 Hz, and the other frequency bands are vibrations other than when the object is pressed. For example, a band-pass filter that passes a signal component of 3 to 8 Hz is used.
演算手段１１は、メモリ部１６、閾値調整手段１７、出力信号算出部１８、カウント部１９、判定部２０を備えている。 The computing unit 11 includes a memory unit 16, a threshold adjustment unit 17, an output signal calculation unit 18, a count unit 19, and a determination unit 20.
以上のように構成された物体検出装置について、以下その動作、作用について図４を用
いて説明する。The operation and action of the object detection apparatus configured as described above will be described below with reference to FIG.
図４（ａ）は、マット１に物体を置いた場合の圧電センサ４の出力電圧をフィルタ部１３、アンプ１４を通して出力された信号Ｖの経時変化を示す特性、図４（ｂ）はマット１から物体を持ち上げた場合の信号Ｖの径時変化を示す特性、図４（ｃ）はマット１に物体を２個（２回）置いた後、１個の物体を１回持ち上げた時の信号Ｖの径時変化を示す特性である。 FIG. 4A shows characteristics of the output voltage of the piezoelectric sensor 4 when an object is placed on the mat 1 and the change over time of the signal V output through the filter unit 13 and the amplifier 14, and FIG. FIG. 4C shows the signal when the object is lifted once after two objects are placed on the mat 1 (twice). This is a characteristic showing a change with time of diameter of V.
まず、図４（ａ），（ｂ）を用いて説明する。物体をマット１に置くと、物体による押圧でマットが撓み、その変形が支持手段２を介して圧電センサ４に印加される。 First, it demonstrates using FIG. 4 (a), (b). When an object is placed on the mat 1, the mat is bent by the pressure of the object, and the deformation is applied to the piezoelectric sensor 4 via the support means 2.
支持手段２は圧電センサ４より柔軟性を有しているので、物体による押圧により支持手段２が圧縮されて、圧電センサ４も容易に変形する。 Since the support means 2 is more flexible than the piezoelectric sensor 4, the support means 2 is compressed by pressing with an object, and the piezoelectric sensor 4 is also easily deformed.
図４（ａ）のＴ０で圧電センサ４は変形を開始し、その圧電効果により変形の加速度に応じた信号が出力される。 The piezoelectric sensor 4 starts to deform at T0 in FIG. 4A, and a signal corresponding to the deformation acceleration is output by the piezoelectric effect.
圧電センサ４の出力電圧をフィルタ部１３、アンプ１４を通して出力された信号Ｖと、検出部１０からの出力信号Ｖの信号レベルを算出し、算出開始閾値を超えた場合に、判定部２０が最初に判定閾値１（Ｉ１）あるいは判定閾値２（Ｉ２）を超えたかを判定する。 The signal level of the output voltage V of the piezoelectric sensor 4 through the filter unit 13 and the amplifier 14 and the signal level of the output signal V from the detection unit 10 are calculated. It is determined whether the determination threshold value 1 (I1) or the determination threshold value 2 (I2) has been exceeded.
図４（ａ）では、判定閾値１（Ｉ１）を超えているため物体が置かれたと判定する。次に図４（ｂ）では、物体が置かれている状態から持ち上げた時の出力信号Ｖを示しており、物体がマット１から持ち上げられると、物体による押圧で圧電センサ４が撓んでいる状態から押圧がなくなり、圧電センサ４が変形することで、出力信号Ｖが発生する。 In FIG. 4A, it is determined that the object is placed because the determination threshold value 1 (I1) is exceeded. Next, FIG. 4B shows an output signal V when the object is lifted from the state where the object is placed. When the object is lifted from the mat 1, the piezoelectric sensor 4 is bent by the pressure of the object. The output signal V is generated when the piezoelectric sensor 4 is deformed because the pressure is no longer applied.
図４（ｂ）のＴ１で物体が持ち上げられたことにより圧電センサ４は変形を開始し、その変形の加速度に応じた信号が出力される。 When the object is lifted at T1 in FIG. 4B, the piezoelectric sensor 4 starts to deform, and a signal corresponding to the acceleration of the deformation is output.
圧電センサ４の出力電圧をフィルタ部１３、アンプ１４を通して出力された信号Ｖと、検出部１０からの出力信号Ｖの信号レベルを算出し、算出開始閾値を超えた場合に、判定部２０が最初に判定閾値１（Ｉ１）あるいは判定閾値２（Ｉ２）を超えたかを判定する。 The signal level of the output voltage V of the piezoelectric sensor 4 through the filter unit 13 and the amplifier 14 and the signal level of the output signal V from the detection unit 10 are calculated. It is determined whether the determination threshold value 1 (I1) or the determination threshold value 2 (I2) has been exceeded.
図４（ｂ）では、最初に判定閾値２（Ｉ２）を超えているため物体が持ち上げられたと判定する。 In FIG. 4B, it is determined that the object has been lifted because the determination threshold value 2 (I2) is first exceeded.
次に図４（ｃ）を用いて説明する。これは、マット１に物体を２個（２回）置いた後、置いた物体を１個（１回）持ち上げた時の信号Ｖの径時変化を表しているが、図４（ｃ）で示すように、まずマット１に物体が置かれると信号ＶがＴ２から圧電センサ４の変形が開始し、最初に判定閾値１（Ｉ１）を超えているため、カウント部１９で物体が１個置かれたとカウントする。 Next, description will be made with reference to FIG. This represents a change with time in the diameter of the signal V when two objects (two times) are placed on the mat 1 and then one object (one time) is lifted. FIG. As shown, when the object is first placed on the mat 1, the deformation of the piezoelectric sensor 4 starts from the signal V at T 2, and first exceeds the determination threshold value 1 (I 1). It counts as being.
次に本実施の形態では、信号Ｖが算出開始閾値内に入っている場合の時間を計測し、所定時間以上経過した場合は、次に信号Ｖが判定閾値を超えた場合に初動時の信号であると判定するようにしている。 Next, in the present embodiment, the time when the signal V is within the calculation start threshold value is measured, and when the predetermined time or more has elapsed, the signal at the time of initial operation is next detected when the signal V exceeds the determination threshold value. It is determined that it is.
本実施の形態では、Ｔ３からＴ４までの時間を計測し、所定時間以上であるため、次に判定閾値を超えた時に初動時の信号と判定しており、図４（ｃ）では、判定閾値１（Ｉ１）を超えているためカウント部１９で物体が２個置かれたとカウントする。 In the present embodiment, since the time from T3 to T4 is measured and is equal to or longer than the predetermined time, it is determined as the signal at the time of initial movement when the determination threshold is exceeded next. In FIG. Since 1 (I1) is exceeded, the counting unit 19 counts that two objects are placed.
次にＴ５からＴ６までの時間を計測し、所定時間以上であるため、次に判定閾値を超えた時に初動時の信号と判定しており、図４（ｃ）で示すように、判定閾値２（Ｉ２）を超えているためカウント部１９で物体が持ち上げられたと判定し、現在物体は１個置かれた状態であるとカウントする。 Next, since the time from T5 to T6 is measured and it is equal to or longer than the predetermined time, it is determined that the signal is the initial signal when the determination threshold is exceeded next, and as shown in FIG. Since (I2) is exceeded, the counting unit 19 determines that the object has been lifted, and counts that one object is currently placed.
このように、物体が現在何個置かれた状態であるかを判定することができる。 In this way, it can be determined how many objects are currently placed.
本実施の形態の物体検出装置では、物体の上に更に物体が置かれた場合でも物体の個数をカウントしていくことができるため、利便性が向上する。 In the object detection device according to the present embodiment, the number of objects can be counted even when an object is further placed on the object, so that convenience is improved.
また、信号レベル調整部１５により、検知部１０からの信号レベルが調整可能であり、設置状況等に応じて使用者が調整することが可能である。 In addition, the signal level from the detection unit 10 can be adjusted by the signal level adjustment unit 15, and can be adjusted by the user according to the installation status and the like.
また、閾値調節手段１７により、メモリ部１６に記憶した各種判定のための閾値を変更できるようになっている。 Further, the threshold value adjusting means 17 can change the threshold values for various determinations stored in the memory unit 16.
本実施の形態では、物体の個数のカウント方法として説明しているが、防犯用として物体が持ち去られた場合に警報を報知部１２で発生させたりすることも可能である。 Although this embodiment has been described as a method for counting the number of objects, an alarm can be generated by the notification unit 12 when an object is taken away for crime prevention.
以上のように、本発明にかかる物体検出装置は、物体が持ち上げられたり、設置されたりしたことを精度良く検出し、防犯のみならず物体の個数管理等まで利用可能である。 As described above, the object detection apparatus according to the present invention can accurately detect that an object has been lifted or installed, and can be used not only for crime prevention but also for managing the number of objects.
１ マット
２ 支持手段
３ 制御ユニット
４ 感圧手段（圧電センサ）
１０ 検出部
１１ 演算手段
１５ 信号レベル調整手段
１７ 閾値調整手段
１８ 出力信号算出部
１９ カウント部
２０ 判定部DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mat 2 Support means 3 Control unit 4 Pressure sensitive means (piezoelectric sensor)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Detection part 11 Calculation means 15 Signal level adjustment means 17 Threshold value adjustment means 18 Output signal calculation part 19 Count part 20 Determination part
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