JP2022003183A - 衣類用装備および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】工場における可視光通信を提供する。【解決手段】衣類用装備は、衣類用装備の状態を通信するように構成される可視光通信エミッタを備える。該衣類用装備は、専用の非可視スペクトル内の少なくとも１つの目標周波数で変調される閃光を出射するように構成される発光装置を備える。発光装置は、衣類用装備の状態を認証するために、互いに所定の距離に離間される３つの固定発光部を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、衣類用装備の分野に関し、特に、工場で作業者を検出する等の、衣類用装備と検出装置間の可視光通信に関する。

可視光通信（ＶＬＣ：Ｖｉｓｕａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）装置は、ここ数年非常に注目されている。可視光通信は無線周波数（ＲＦ）通信の代替として考えられている。

可視光通信は、固定されたまたは移動するエミッタとレシーバ間で行うことができる。一般に、エミッタは一つのＬＥＤまたはＬＥＤアレイを備えることができる。

従来、複数の通信装置が知られている。

国際公開第２０１９／００５０５１号 米国特許出願公開第２０１２／０２３０７０３号明細書 米国特許出願公開第２０１９／０３８６７４６号明細書 米国特許出願公開第２０２０／００４４８８６号明細書

Ｓａｙｆ ＡＬＢＡＹＡＴＩ， ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ ｉｎ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ， Ｖｏｌ．８Ｉｓｓｕｅ ６， Ｊｕｎｅ− ２０１９， ｐｇ． ５１−５６

例えば、特許文献１は、高速のカメラセンサを用いるカメラ通信システムに関する。

また、特許文献２は、可視光通信レシーバ、可視光通信システム、および可視光通信方法に関する。

非特許文献１は、可視光通信システムの概要に関する。

特許文献３は、小売業におけるＶＬＣ位置データの適用に関する。

特許文献４は、カメラ・ベースの試運転に関する。

しかしながら、上述の文献には以下の問題点がある。

これらの技術は、衣類用装備への取り付けや工場内で作業者を検出することには適していない。

通信媒体が光のため、可視光通信が行われる環境には、光メッセージと干渉し、メッセージ伝達の信頼性を損なう光ノイズが含まれる可能性がある。光ノイズは、散乱光、複数回の反射、または通りの店のネオン光、車両のウィンカー、フォークリフト車両のサイレンランプ、太陽光等の周辺光など様々な理由で発生する。

また、一般に光フィルタが光ノイズの軽減に用いられるが、光フィルタは通信を行うための光源の種類を制限する。例えば、可視光通信の環境に青色光が含まれる場合、従来は、別の色の発光帯域を選択する、または発光装置の青色成分をフィルタで除去することが推奨される。さもなければ、通信の信頼性が失われる可能性がある。光フィルタは、ある特定の光波長だけが確実に通信されることを保証する。

また、現在のＶＬＣ装置は、ＶＬＣ移動レシーバから店舗のゴンドラの位置を特定するための小売業設備の操作に適用されている。照明制御システムの試運転用見取り図の作成にも適用されている。両システムは、一般に光ノイズの影響を受けるＶＬＣ通信装置に依存する。これらのシステムは、エミッタの近く（数メートル）にＶＬＣ移動装置を必要とする、または、上述のような光フィルタを用いるため、特定の環境下でのみ利用可能である。

見通し線要件や周辺ノイズによって通信範囲は制限を受け、通信範囲が長くなるほど、メッセージデータを区別することは難しくなる。

エミッタまたはレシーバ（または双方）が移動中の場合、エミッタとレシーバ間の距離の把握が重要になることがある。

各エミッタはＧＰＳ装置と協働して、ＧＰＳ座標を送信可能（ジオローカライゼーション）であるが、レシーバがそのＧＰＳ座標を、エミッタとレシーバ間の距離を正確に（数センチの誤差、すなわち腕、手、指の安全性）算出できるほど正確に取得できるとは限らない。さらに、屋内に設置される場合、ＧＰＳの位置は正確とは限らない。

カメラや３Ｄセンサは距離算出が可能である。但し、これらの装置は、夜間または低明度（例えば、薄明）、高明度（まぶしい光）、物体が細すぎて検出不能の場合などに、性能が低くなる。

可視光通信装置間の光干渉もまた可視光通信の信頼性を低減させる可能性がある。メッセージ送信は異なるメッセージの発信元を区別する必要性によって制限を受ける。

本発明の目的は、上述の文献の問題点を解消すること、特に、信頼性の高い、高性能、より簡素化され、安全性を高めることができる衣類用装備を提供することにある。

本発明の第一の態様は、衣類用装備の状態を通信するように構成される可視光通信エミッタを備える衣類用装備に関する。該装備は、専用の非可視スペクトル内の少なくとも１つの目標周波数で変調される閃光を出射するように構成される発光装置を備える。該発光装置は、衣類用装備の状態を認証するために、互いに所定の距離に離間される３つの固定発光部を備える。

これにより、衣類用装備や衣類用装備を装着する人を認証するために、衣類用装備に関する情報を通信することができる。また、衣類用装備とイベントカメラ等のレシーバ間の距離を算出することが可能になる。

例えば、距離情報は、安全距離を守ることによって、工場内の加工装置のオペレータの操作を管理するのに用いることができる。また、加工装置のマップを作成して、装置間の安全距離が守られるように管理するのに用いることができる。また、機械の検査者が、安全条件の確認のため、定期的に安全に機械に近づくことを保証するために用いることもできる。

本発明の衣類用装備は、特に短距離において非常に高速のデータ速度（１０から３０Ｍｂｉｔ／秒および１００Ｍｂｉｔ／秒まで）で情報を転送することができる。また、ノイズが含まれる領域で長距離においても高速のデータ速度（〜１Ｍｂｉｔ／秒）を実現できる。さらに、このような高帯域は非常に低いレテンシの通信を可能にし、機械の検査、特に危険を伴う加工装置等の重要な安全性関連の用途に適している。可視光通信は、無線周波数通信と異なり電磁波ノイズの影響を受けない。可視光通信は、無線周波数通信の利用が不可能な場所または許可されない場所（例えば、工場近傍でセンサを用いて精密な測定が行われる場合）での通信を可能にする。可視光通信は、無線周波数通信と異なり、人の健康に害を及ぼさない。また、光通信は非常に高速（傍受が困難）で、発光装置が直接見通し線上にない限り傍受されないため、無線周波数通信と異なり、データ送信におけるセキュリティの問題（ハッキング）の影響を受けにくい。さらに、本発明の衣類用装備は識別および認証目的にも利用可能である。これにより、このような衣類用装備を装着する作業者から送信される信号や作業者が認証された人物であることを認識することが可能になる。

上記３つの固定発光部は、所定の距離が検知可能に一定に保たれるように、衣類用装備に固定され、可視光通信エミッタは、３つの固定発光部に対して移動可能な移動発光部をさらに備えるため有利である。

これによって、衣類用装備を装着する作業者のメッセージを認証するために、移動発光部の位置や動きを正確に監視することができる。例えば、検査中の機械が管理された状態または良好な状態にあること、および衣類用装備を装着する認証を受けた作業者が検査を行ったことを確認するための、作業者のサインやジェスチャであってもよい。ジェスチャによって、装着部分からの機械を変更する指示または加工装置で加工された部品の欠陥等の他の情報を伝えることもできる。さらに、固定された基準物が位置決めされ、ノイズや適切でないメッセージが削減され、ジェスチャが固定された基準物を用いて、より正確に検出されるように、上記情報を３つの固定発光部に対応づけて確保する。例えば、丸を描くジェスチャは機械が良好な状態にあることを意味し、十字を描くジェスチャは機械が良好でないまたは安全でないことを意味する。

３つの固定発光部は、衣類用装備の大きさまたは衣類用装備の所有者リファレンスなどの衣類用装備の固有の識別子を通信するように構成されるため、有利である。

これにより、衣類用装備の固有の識別子を得ることによって、衣類用装備を装着する人物を確実に特定することが可能になる。また、衣類用装備の大きさに応じた安全手順の適用が可能になる。衣類用装備に対して作業者の背が高く（例えば、１．９５メートル）、腕も長い場合は、作業者と機械間の許容安全距離を延長し、背が高くない（例えば、１．６８メートル）場合は許容安全距離を短くする。

移動発光部は、衣類用装備の固有の識別子とは異なる別情報を通信するように構成されるため有利である。

３つの固定発光部は、第一の目標周波数で変調される閃光を出射し、移動発光部は、第二の目標周波数で変調される閃光を出射するため有利である。

これにより、移動発光部から通信される関連情報がイベントカメラ等のレシーバによって適切に確実に認識され、確認される。また、ジェスチャを伝える移動する部分と衣類装備の位置やＩＤを伝える固定された部分とを明確に区別することが可能になり、通信をより高速に安全にできる。

少なくとも一つの目標周波数は、２００Ｈｚから１ＭＨｚまでの間、好ましくは５ｋＨｚから５００ｋＨｚの間、より好ましくは５０ｋＨｚから１００ｋＨｚまでの間にあるため有利である。

従って、観察の結果、工場等の屋内の施設で２００Ｈｚより１ＭＨｚ未満の光の事象は全く存在しない、またはわずかしかないため、衣類用装備とレシーバ間の明瞭な通信が可能になる。さらに、予め選択された帯域が混雑または飽和状態にある、または質を落としたモードで動作する等の場合、環境条件に基づいて適切な目標周波数帯域に切り替えおよび選択することができる。

上記衣類用装備は、３つの固定発光部が固定される上着をさらに備えるため有利である。

上記衣類用装備は、移動発光部が固定される少なくとも１つの手袋をさらに備えるため有利である。

これによって、上着の繊維の所定の機械強度を考慮の上、所定の距離を置いて互いに比較的安定する３つの固定発光部と通信する上着を実現することができる。３つの固定発光部は、例えば、上着の胸の高さに、好ましくは、肩等の関節の高さ以外の箇所に縫い付けることができる。比較として、例えば、移動発光部が腕の端、手首の近くに位置する場合、移動発光部と固定部間の距離は可変である。さらに、移動発光部は、少なくとも１つの手袋上に配置することが可能である。すなわち、手首の高さまたは手指の高さの移動部分に確実に位置決めされる。

本発明の第二の態様は、工場内の動きを監視する方法に関する。該方法は、以下の手順を備える。
機械用可視光通信エミッタを備える上記工場内で、機械を認証し、
機械用可視光通信エミッタ）を備える上記工場内で、機械の位置を特定し、
第一の態様の衣類用装備を備える上記工場内で作業者を認証し、
上記衣類用装備を備える工場内で作業者の位置を特定し、
作業者と機械間の認証された安全距離を算出し、
認証された安全距離が所定の閾値未満の場合、安全性の警告を発する。

これにより、工場内の人物に依存する、認証された安全距離に基づいて、安全性の警告を認証し、発することができる。例えば、ある作業者は、認証された短い安全距離に入ることを認められ、他の作業者は、ある種の作業に経験不足のため、またはその他の作業担当のため、認証される安全距離はより長くなる。

上記方法は、以下の手順をさらに備えるため有利である。
機械の移動部の未来の位置を予測し、
上記機械の移動部の未来の位置に基づいて、作業者と機械の移動部間の第一の認証済み予測安全距離を算出し、
第一の認証済み予測安全距離が第一の所定の予測閾値未満の場合、第一の予測安全性の警告を発する。

上記方法は、以下の手順をさらに備えるため有利である。
作業者の未来の位置を予測し、
作業者の未来の位置に基づいて、作業者の未来の位置と機械間の第二の認証済み予測安全距離を算出し、
第二の認証済み予測安全距離が第二の所定の予測閾値未満の場合、第二の予測安全性の警告を発する。

これにより、起こり得る危険を予測し、警告することが可能になる。

上記方法は、以下の手順をさらに備えるため有利である。
第一の態様の衣類用装備を装着された作業者の胴体部の位置を特定し、
作業者の胴体部と機械間の追加の認証済み安全距離を算出し、
追加の認証済み安全距離が所定の追加の閾値未満の場合、追加の安全性の警告を発する。

これにより、作業者の安全性、特に体の手や腕等の部分の安全性を高めることができる。

上記方法は、以下の手順をさらに備えるため有利である。
作業者の胴体部の動きを検出し、
作業者の胴体部の動きと所定のジェスチャとを比較し、
作業者の胴体部の動きと所定のジェスチャが一致する場合、管理される機械の品質管理状態を登録する。

これによって、品質管理状態に関する情報を検出し、登録することによって、管理を容易にすることができる。特に、管理中の機械を特定するため、作業者と機械間の距離が算出され、作業者は、特定の装着部分を用いて所定のジェスチャを行うことによって、例えば、機械がコントローラであること、または機械に再照合やさらなる保守が必要であることを伝える。

上記方法は、工場内の少なくとも１つの機械の特定された位置に基づいて、工場内の安全な作業領域をマッピングする手順をさらに備えるため有利である。

これにより、安全な領域をマッピングして作業者に示すことが可能になる。地上の明かりを用いて、例えば、領域が安全か否か／または領域で機械が動作中か否かを表示して、作業者に伝えることが可能となる。

本発明のさらなる特徴および利点は、添付の図面に示される、以下の本発明の具体的かつ非限定的な実施例の説明によってさらに明らかになる。

図１は、従来の可視光通信エミッタとレシーバを示す。 図２は、本発明の衣類用装備を示す。 図３は、本発明の衣類用装備に縫い付けられた可視光通信エミッタの詳細な図である。 図４は、メッセージ生成装置と光変調モジュールを備える本発明の衣類用装備に縫い付けられた可視光通信エミッタの拡大図である。 図５は、工場内に設置され、本発明の方法を実行する可視光通信レシーバを示す。 図６は、工場の環境における、本発明の衣類用装備を示す。

図１に従来の可視光通信エミッタとレシーバを示す。従来の可視光通信（ＶＬＣ）エミッタは、メッセージ生成装置、光変調モジュール、発光装置、および光フィルタを備える。メッセージ生成装置は光変調モジュールに情報を送信可能である。光変調モジュールは発光装置に信号を送信し、発光装置は、４００ＴＨｚから７７０ＴＨｚ（すなわち、４００から７００ １０＾１２Ｈｚ）の可視スペクトル内の所定の色に対応する所定の波長で光を出射する。光フィルタは発光装置の波長を変化させて、発光色を変更する。

従来の可視光通信レシーバは、光センサとともに光フィルタを備えて、従来の可視光通信エミッタから出射された光を検出する。可視光通信レシーバは、さらに復調モジュールおよびメッセージ復号器を備えて、可視光通信エミッタのメッセージ生成装置が最初に生成したメッセージを転写する。

このような可視光通信レシーバを衣類用装備に取り付けることは実用的ではなく、衣類用装備を装着する作業者を十分に精密および正確に認証することはできない。

図２は、作業者１０００に装着される衣類用装備１を示す。衣類用装備１は、衣類用装備１の状態を通信するように構成される可視光通信エミッタ１０を有し、専用の非可視スペクトル内の少なくとも１つの目標周波数で閃光を出射するように構成される発光装置を備える。発光装置は、衣類用装備１の状態を認証するため、互いに所定の距離だけ離間される３つの固定発光部（発光装置と称する場合もある）２１、２２、２３を有する。３つの固定発光部２１、２２、２３は衣類用装備に縫い付けられる。衣類用装備は、３つの固定発光部２１、２２、２３が縫い付けられた上着を含んでもよい。

衣類用装備１は、移動発光部２４をさらに備える。移動発光部２４は、例えば、手袋または上着の袖の端に縫い付けられ、３つの固定発光部２１、２２、２３に対して移動可能に配置される。発光部と衣類用装備間の固定は、ファスナー、押しボタン、接着剤、またはその他の固定部材を用いて行うことができる。

固定発光部２１、２２、２３は、衣類用装備１の大きさ（例えば、小、中、大、特大）または所有者リファレンス等の衣類用装備１の固有の識別子を通信するように構成される。また、予め登録された作業者１０００の現在の大きさであってもよい。

好ましくは、目標周波数は、２００Ｈｚと１ＭＨｚの間または５ｋＨｚと５００ｋＨｚの間、より好ましくは５０ｋＨｚと１００ｋＨｚの間である。

また、上記の帯域では、自然現象（自然の光源）に起因する自然事象は全く（または、ごくわずかしか）観察されていない。従って、可視光通信および、検出器（特にイベントカメラ検出器）を備える可視光通信レシーバを用いる検出は非常に正確になり、ノイズの影響を受けない。

つまり、光ノイズに起因する干渉を回避するため、発光装置は一般の使用条件には存在しない周波数で閃光する。工場の操業中にイベントカメラによって記録される事象が２００Ｈｚの周波数を超えることはないことが実験によって確認されている。すなわち、稼働中の工場において２００Ｈｚから１ＭＨｚ（イベントカメラの時間分解能の上限）までの周波数で発光する光源（自然および／または建物、店舗、信号などの人工物）は存在しない。イベントカメラは１秒間に１，０００，０００件までの事象をサンプリングすることが可能である。

従って、可視光通信閃光周波数を２００Ｈｚより上、１ＭＨｚ未満に設定することが好ましい。この閃光／目標周波数で、光ノイズの様々な発生源が大幅に減少すると考えられる。

さらに、移動発光部２４は、品質管理証明等の異なる情報を発信し、３つの固定発光部とは異なる目標周波数で発光してもよい。この目標周波数間の差は、好ましくは０．３ｋＨｚまたは０．５ｋＨｚに設定される。この差は、好ましくは、０．０１ｋＨｚから１ｋＨｚの範囲、好ましくは０．１ｋＨｚから０．５ｋＨｚの範囲から選択されてもよい。または、１ｋＨｚから１００ｋＨｚの範囲から選択されてもよい。これによって、衣類用装備の信頼性が高まる。上述の通り、閃光の上記の選択範囲内に自然現象は存在せず、この選択範囲内の上記所定の差を有する自然現象も存在しない。

図３は、可視光通信エミッタ１０の詳細な図である。

可視光通信エミッタ１０は、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）群を有する３つの固定発光部２１〜２３を備える。このＬＥＤ群は、６個・４列のＬＥＤから成る第一のＬＥＤ群２１、同数のＬＥＤから成る第二のＬＥＤ群２２、同数のＬＥＤから成る第三のＬＥＤ群２３を備える。各群のＬＥＤの個数は、一例にすぎず、他のサイズの可視光通信エミッタ１０にも適応可能であることは言うまでもない。３つの固定発光部２１〜２３は所定の波長で出射する。所定の波長は、好ましくは可視スペクトル内（例えば、白、赤、青、赤または黄色、またはそれらの組み合わせ）および／または近赤外線領域内である。また、３つの固定発光部２１〜２３の光は変調され、発光装置は専用の非可視スペクトル内の目標周波数で閃光を出射する。すなわち、発光装置（固定発光部）２１〜２３の光は、オン・オフが連続する状態（つまり、発光装置の閃光または点滅）である専用の目標周波数で変調され、３つの発光部２１〜２３は専用の目標周波数で閃光を出射する。この目標周波数は１秒間のオン状態の回数に合わせて再設定可能である。

ＬＥＤは、超高速で光のオン・オフ状態（閃光）を切り替え可能であって、メッセージの暗号化を可能にする。

同じまたは異なるグループ内のアレイまたは複数のＬＥＤの場合、すべてのＬＥＤが同じメッセージを送信してもよいし（高い信頼性を確保する）、それぞれのＬＥＤが、並列送信によってメッセージの一部を送信することで、より高速のデータ送信速度を実現してもよい。これは、特に作業者が機械で作業中（例えば不自然な位置）、発光装置の内の１つが隠される場合に、非常に興味深い。

発光装置２１〜２３の第一のＬＥＤ群２１は、例えば、左上の角に、発光装置２１￣２３の第二のＬＥＤ群２２は右上の角に、発光装置２１￣２３の第三のＬＥＤ群２３は底部中央に配置される。すなわち、発光装置２１￣２３は、３つのＬＥＤ群２１￣２３としての３つの発光部を備える。３つの発光部は互いに所定の間隔で離間され、所定の寸法の三角形状ランプ１０ｔを形成する。三角形状ランプ１０ｔの寸法は、第一のＬＥＤ群２１と第二のＬＥＤ群２２間の距離２１ａ、第二のＬＥＤ群２２と第三のＬＥＤ群２３間の距離２２ｂ、および第三のＬＥＤ群２３と第一のＬＥＤ群２１間の距離２３ｃによって規定される。三角形状ランプ１０ｔは、コーナー間の距離が同一の正三角形でも、いかなる三角形でもよい。所定の寸法は、受信装置によって既知である、または発光装置よって送信され、認証を可能にする。

なお、人間の目は、網膜の残像（視覚の残像）に起因して、周波数１００Ｈｚを超える、連続するオン・オフ状態等の光の変化を区別できない。このため、安全性特に運転の安全性の観点から屋内／工場の必要条件を遵守する必要がある。

別の実施形態において、可視光通信エミッタ１０は、別の発光装置３０をさらに備える。上述と同様な方法で、発光装置３０は、非可視スペクトル内の別の目標周波数で閃光を出射する。

別の目標周波数は、好ましくは、０，２ｋＨｚから１ＭＨｚの範囲、より好ましくは、１ｋＨｚから０．９ＭＨｚの範囲、より好ましくは、１ｋＨｚから５００ｋＨｚの範囲から選択される。好適な実施例では、他の周波数と容易に区別し、上述の通り通信の信頼性を高めるため、別の目標周波数は５または６ｋＨｚである。別の目標周波数の上記選択範囲内に自然の光源による事象は存在しない。

三角形状ランプ１０ｔの位置確認を容易にするため、別の発光装置３０は、好ましくは、少なくとも部分的に三角形状ランプ１０ｔ内に配置される。

三角形状ランプ１０ｔの位置確認を容易にするため、発光装置２１〜２３のＬＥＤ群は、好ましくは、三角形状ランプ１０ｔの各辺上に配置される。

好適な実施形態において、上記距離は、いわゆるＰ点透視法（Ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ−ｎ−Ｐｏｉｎｔ）に従って算出され、ｎ個の三次元の点とそれに対応する画像内の二次元の投影点に基づいて、較正されたカメラの姿勢の推測に用いられる。カメラの姿勢は６つの自由度からなる。すなわち、３つの回転（ロール、ピッチ、ヨー）と３つの平行移動である。いわゆるＰｎＰ問題、例えばｎ＝３、ｎ＝２の適用は公知である。この例として、「Ｐ３Ｐ ａｎｄ Ｐ２Ｐ Ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｗｉｔｈ ｋｎｏｗｎ ｃａｍｅｒａ ａｎｄ ｏｂｊｅｃｔ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ” ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ ｂｙ ＬｕｉｇｉＤ’Ａｌｆｏｎｓｏ， Ｅｍａｎｕｅｌｅ Ｇａｒｏｎｅ， Ｐｉｅｔｒｏ Ｍｕｒａｃａ， Ｐａｏｌｏ Ｐｕｇｌｉｅｓｅ ａｎｄ ｇｐｒｉｘ．ｉｔ」が掲げられる。また、このＰｎＰ方法論は、ｈｔｔｐｓ：／／ｅｎ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／Ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ−ｎ−Ｐｏｉｎｔおよびｈｔｔｐ：／／ｕｓｅｒｓ．ｕｍｉａｃｓ．ｕｍｄ．ｅｄｕ／￣ｒａｍａｎｉ／ｃｍｓｃ４２６／Ｌｅｃｔｕｒｅ２３＿３Ｄｐｏｓｅ．ｐｄｆのサイトから公知である。

この距離は、カメラ内部のパラメータが既知の場合は、三点法を用いて推定可能である。

３つの発光部２１、２２、２３は衣類用装備に縫い付けられ、固定されているため、所定の距離２１ａ、２２ｂ、２３ｃは検知可能に一定に保たれる。

図４は、メッセージ生成装置および光変調モジュールを備える好適な実施形態の衣類用装備に縫い付けられる、可視光通信エミッタの拡大図である。

可視光通信エミッタ１０は、メッセージを生成するメッセージ生成装置と、発光装置すなわち図３の詳細な図に示される可視光通信エミッタ１０によって出射される閃光を変調する光変調モジュールをさらに備える。

図５は、第二の態様に基づく方法を実行するための可視光通信レシーバを示す。

可視光通信レシーバ４００は、光を検出する光センサ、変調された光を復調する光復調モジュール、メッセージを再構築するメッセージ再構築部、および情報を表示する情報表示部を備える。

光センサは好ましくはイベントカメラであって、検出された画像の画素上の変化（例えば、遷移検出の回数）を検出する。

最適な光センサには、広い視野で発光を感知し、１つ以上のＶＬＣエミッタからのメッセージを検知可能なカメラが含まれる。イベントカメラ等のニューロモーフィック・カメラは、高速の可視光通信用途に特に適している。この種のセンサは、各画素の輝度に変化を検出すると、スパイク（イベント）を生成する。従来のカメラのフレームとは異なり、この機構は、１Ｍｆｒａｍｅ／秒、高ダイナミックレンジ（＞１２０ｄＢ）、高い空間分解能（１，２８０×７２０）を実現する高い時間分解能等の多くの長所を、イベントカメラにもたらす。この機構は、どんな光学レンズでも適合可能であり、高い指向性と、とりわけ、可視光通信信号の復号アルゴリズムの低電力消費と直接関連する、冗長性のないデータを実現する。このように、イベントカメラは、高速で変調されるＬＥＤ光によって発生する光の変化を感知するのに最適である。これによって、信号を到着し次第（素早い応答）処理し、時系列に区別する（高精度な信号認識）ことが可能になる。一時的なスパイク信号の処理も可能になる。素早い応答性は安全面の用途に非常に適している。

イベントカメラは少なくとも可視光スペクトルおよび近赤外線スペクトルの光を検出可能であり、可視光通信エミッタの目標周波数等の変化も検出可能である。

イベントカメラは、以下の手順で進行することができる。

例えば、出射する光の予想閃光周波数（目標周波数）の周期の例えば２倍より長い周期においてイベント（作動＝肯定 対 動作停止＝否定）を感知するために、画素を蓄積する。信頼性の高い通信には、割り当て時間の蓄積として、好ましくは５から１０回の発光周期の蓄積が必要である。

イベントカメラの蓄積された各画素について、出現するイベント（オン）に基づく画素の作動を特定する。また、消失するイベント（オフ）に基づく同じ画素の動作停止を特定する。

各イベントにはタイムスタンプが押されるため、同一の画素（すなわち、１つの閃光）のオンとオフ（またはオフとオン）の時間差を算出することができる。この差の逆数は、画素の状態変化の頻度に相当する。

次に、点滅するイベントの各周波数の出現回数（周波数のヒストグラム）を算出する。異なる目標周波数に対応する周波数には当然ピークが存在する。このピークを特定することによって、許可された発光装置とその関連する目標周波数の予め保存されたマップを参照して、発光装置を特定することが可能になる。

次に、座標（ｘ，ｙ）の各画素について、二次元マップ（画像）上の位置を判断する。画像領域は、各目標周波数を表す。これによって、各発光装置の方向を把握することができる。このように、発光領域の画像を再構築することが可能である。

検出された発光装置のそれぞれについて、装置毎の所定の周波数で発光する再構築された発光領域の近傍／内部にある各画素を周波数ヒストグラムから探すことができる。可視光通信メッセージ方法を用いて、目標周波数での閃光があった時間枠内に送信された、および／またはメッセージ領域に位置するメッセージだけを復号することができる。

上記メッセージは、エミッタ固有のＩＤ、エミッタの速度、エミッタ、移動方向、三角形状ランプ１０ｔ、または３つの発光部で形成される三角形状ランプ１０ｔの各部分の長さ等の複数の情報を含んでもよい。後者の情報はエミッタとレシーバ間の距離の算出に用いられる。メッセージの残りの部分は、以下の再構築に用いられる。

周波数ヒストグラムから、目標周波数に対応するピークおよび目標周波数間の所定の差を求めることができる。これらは、二次元画像上で三角形状ランプ１０ｔの位置確認に用いられる。目標周波数および所定の周波数差で出射された各画素の（ｘ，ｙ）座標を知ることができる。

これによって、三角形状ランプ１０ｔの各部分の上記長さを用いて、二次元画像上の位置を特定することが可能になる。この距離の算出には３点透視法を用いることができる。

距離が分かれば、受信したメッセージの再構築が可能になる。これによって、メッセージの復号化手順が終了する。

このメッセージは表示部に送信され、表示部は可視光通信受信装置の所有者に潜在的な危険を警告し、取るべき行動を提案する。

また、上記レシーバは認証データを登録するためのデータ管理センターを備える。

図６は、機械１０１、１０２、１０３が設置された工場の上面視を示す。機械１０１、１０２、１０３は、それぞれ３つの発光部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃを備える。該３つの発光部は三角形状に配置される。

機械１０１、１０２、１０３は移動部を有する、または全体として移動可能でもよい。該機械は、壁からまたは互いに距離を置いて離れている。例えば、第一の機械１０１は、壁から距離２００、第二の機械１０２から距離２１０だけ離れている。第二の機械１０２は、第三の機械１０３から距離２２０だけ離れている。第三の機械１０３は、次の壁から距離２３０だけ離れている。

上記工場にはドア５００が設置される。作業者１０００は衣類用装備１を装着して、工場内の位置３１０、３２０、３３０を結ぶ通路を歩行可能である。作業者１０００と第二の機械１０２は距離３４０だけ離れている。作業者１０００は可視光発光装置１１０、１１１、１１２から情報を受信してもよい。

工場には、イベントカメラを備える可視光通信レシーバ４００が設置される。また、安全上の様々な警告（視覚、音、振動、またはその組み合わせ）を発する警報機４１０が設置される。さらに、上述の距離と閾値の比較に基づいて、機械１０１、１０２、１０３を緊急停止させることも可能である。

機械１０１、１０２、１０３または作業者１０００の移動中に、イベントカメラは、それらの位置を各々の３つの発光部のおかげで検出可能である。機械１０１、１０２、１０３と作業者間の距離（または衝突や作業者が機械に挟まれることを防ぐための機械１０１、１０２、１０３間の距離）を算出し、算出された距離が所定の閾値を下回った場合、警報機４１０から警告を発することができる。例えば、第二の機械１０２と作業者１０００に関する閾値は第一の機械１０１と壁に関する閾値とは異なってもよい。これによって、より安全な工場が実現される。

さらに、機械１０１、１０２、１０３の位置または動きを、それぞれの現在の行動を観察するまたはそれぞれの目的位置を受信することによって、予測することができる。

各機械１０１、１０２、１０３は、他の機械１０１、１０２、１０３または作業者１０００とは異なる所定の目標周波数で閃光を出射してもよい。例えば、ボール盤は１ｋＨｚから１．５ ｋＨｚで発光し、緊急ランプは２ｋＨｚから２．５ｋＨｚで発光し、フライス盤は３ｋＨｚから３．５ｋＨｚで発光してもよい。同様な機械が、例えば、上述の所定の範囲内の異なる周波数で発光してもよい。

さらに、例えば、未来の所定の時間（１秒未満、１から３秒、３から１０秒、１０秒以上等）内における作業者１０００の位置や動きを、作業者１０００の過去の位置または過去の軌跡および／または作業者１０００の認証に基づいて、予測することができる。また、同一の軌跡に基づいて、認証された作業者は所定の機械１０１、１０２、１０３に向かうことを許可され、非認証の作業者は所定の機械１０１、１０２、１０３に向かうことを不許可とされ、これに応じて警報機を管理することを検討することもできる。認証された作業者のために所定の機械１０１、１０２、１０３の周辺領域を照明し、非認証の作業者には照明しない、またはその逆等も可能である。

作業者１０００が他の作業者に接近し、その作業者との衝突を避けるため新しい軌跡予測が必要となる状況があり得る。このような新しい軌跡は、作業者１０００が安全距離を守らずに（警報が鳴る可能性のある状況）機械１０１、１０２、１０３に近づくことになるので、より危険度が高い。また、新しい軌跡に応じて、機械１０１、１０２、１０３に停止指示を出す、および／または作業者にとって安全な通路を照らし（安全な通路について伝え）、安全な領域に留まるよう促すこともできる。

軌跡と位置の予測は作業者１０００と機械１０１、１０２、１０３の双方に対して行うことができる。機械１０１、１０２、１０３の場合、ロボットアーム等の機械の一部について、視覚化された軌跡（特にロボットアームが可視光発光装置を備える場合）に基づき、またはロボットアームの実行すべき動作に基づき予測することも可能である。上記の予測から、作業者１０００と機械１０１、１０２、１０３が接触する恐れがある場合、警報が発せられ、それに応じて安全領域が補正される。

また、機械１０１、１０２、１０３と作業者１０００間の現在の距離を考慮の上、安全な領域のマップを作成し、工場の地面に表示する（例えば、床に緑色または赤色のライトで）ことも可能である。機械１０１、１０２、１０３を移動する場合、新たなフロアマップを作成し、作業の安全規則が満たされているかを検証することもできる。マッピングは、作業者１０００が領域に入る前、または工場内に作業者１０００がいる時にリアルタイムで行われてもよい。

作業者１０００の位置を監視し、上述の移動発光部２４を装備した作業者１０００のジェスチャを検出することによって、作業者１０００が所定の機械１０１、１０２、１０３を制御したことを登録することができる。前述の機械１０１、１０２、１０３は品質管理の観点から管理されていると考えることができる。作業者１０００が機械１０１、１０２、１０３に費やした時間または作業者１０００が専用の機械１０１、１０２、１０３の専用のチェックポイントに移動したことに応じて、作業者１０００に最も近い機械１０１、１０２、１０３を選択された管理中の機械として特定することができる。

例えば、機械の前に作業者１０００が誰もいない場合、マップが作成され、領域の安全を確認するメッセージが送信され、これによって、該領域での作業が安全であることを示す緑色のライトが作動される。安全でない場合は、領域が安全でないことを確認するメッセージが送信され、該領域での作業が安全でないことを示す赤色のライトを警告音と共に点灯させる。

データ管理センターに安全距離を登録して、リアルタイムでマップを作成し、緑または赤色のライトを通信中に安全距離を分析することも可能である。

好適な実施形態において、機械１０１、１０２、１０３は、所定のマップまたは再構築されたマップ内でのみ動作可能であってもよい。

数人の作業者１０００が、機械１０１、１０２、１０３の動作可能時に機械の動作を許可されてもよい。

イベントカメラ等の他の複数のレシーバを、例えば、工場内の別の場所（壁または屋根）に配置する、および／または直接機械１０１、１０２、１０３に設置することができる。これにより、レシーバのネットワークが構成され、安全性と正確性を向上することが可能になる。

なお、当業者によって実施される自明の改良および／または変更も、付属の請求項によって規定される本発明の範囲に含まれると理解される。

Claims (14)

1. 衣類用装備の状態を通信するように構成される可視光通信エミッタを備える衣類用装備であって、該装備は、
   専用の非可視スペクトル内の少なくとも一つの目標周波数で変調される閃光を出射するように構成される発光装置を備え、
   前記発光装置は、前記衣類用装備の状態を認証するために、互いに所定の距離に離間される３つの固定発光部を備える、
   衣類用装備。
2. 前記３つの固定発光部は、前記所定の距離が検知可能に一定に保たれるように、衣類用装備に固定され、
   前記可視光通信エミッタは、前記３つの固定発光部に対して移動可能な移動発光部をさらに備える、
   請求項１に記載の衣類用装備。
3. 前記３つの固定発光部は、衣類用装備の大きさまたは衣類用装備の所有者リファレンスなどの、衣類用装備の固有の識別子を通信するように構成される、
   請求項２に記載の衣類用装備。
4. 前記移動発光部は、前記衣類用装備の固有の識別子とは異なる別情報を通信するように構成される、
   請求項３に記載の衣類用装備。
5. 前記３つの固定発光部は、第一の目標周波数で変調される閃光を出射し、
   前記移動発光部は、第二の目標周波数で変調される閃光を出射する、
   請求項２から４のいずれか一つに記載の衣類用装備。
6. 前記少なくとも一つの目標周波数は、２００Ｈｚから１ＭＨｚまでの間、好ましくは５ｋＨｚから５００ｋＨｚの間、より好ましくは５０ｋＨｚから１００ｋＨｚまでの間にある、
   請求項２から５のいずれか一つに記載の衣類用装備。
7. 前記３つの固定発光部が固定される上着をさらに備える、
   請求項２から６のいずれか一つに記載の衣類用装備。
8. 前記移動発光部が固定される少なくとも１つの手袋をさらに備える、
   請求項７に記載の衣類用装備。
9. 工場内の動きを監視する方法であって、
   機械用可視光通信エミッタを備える前記工場内で、機械を認証する手順と、
   機械用可視光通信エミッタを備える前記工場内で、前記機械の位置を特定する手順と、
   請求項１から８のいずれか一つに記載の衣類用装備を備える前記工場内で作業者を認証する手順と、
   前記衣類用装備を備える前記工場内で前記作業者の位置を特定する手順と、
   前記作業者と前記機械間の認証された安全距離を算出する手順と、
   前記認証された安全距離が所定の閾値未満の場合、安全性の警告を発する手順、を備える、
   方法。
10. 前記機械の移動部の未来の位置を予測する手順と、
    前記機械の移動部の前記未来の位置に基づいて、前記作業者と前記機械の移動部間の第一の認証済み予測安全距離を算出する手順と、
    前記第一の認証済み予測安全距離が第一の所定の予測閾値未満の場合、第一の予測安全性の警告を発する手順、をさらに備える、
    請求項９に記載の方法。
11. 前記作業者の未来の位置を予測する手順と、
    前記作業者の前記未来の位置に基づいて、前記作業者の未来の位置と前記機械間の第二の認証済み予測安全距離を算出する手順と、
    前記第二の認証済み予測安全距離が第二の所定の予測閾値未満の場合、第二の予測安全性の警告を発する手順を、さらに備える、
    請求項９に記載の方法。
12. 請求項８に記載の衣類用装備を装着された作業者の胴体部の位置を特定する手順と、
    前記作業者の胴体部と前記機械間の追加の認証済み安全距離を算出する手順と、
    前記追加の認証済み安全距離が所定の追加の閾値未満の場合、追加の安全性の警告を発する手順を、さらに備える、
    請求項９から１１のいずれか一つに記載の方法。
13. 前記作業者の胴体部の動きを検出する手順と、
    前記作業者の胴体部の動きと所定のジェスチャとを比較する手順と、
    前記作業者の胴体部の動きと前記所定のジェスチャが一致する場合、管理される前記機械の品質管理状態を登録する手順、をさらに備える、
    請求項１２に記載の方法。
14. 前記工場内の少なくとも１つの機械の特定された位置に基づいて、前記工場内の安全な作業領域をマッピングする手順をさらに備える、
    請求項９から１３のいずれか一つに記載の方法。

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