JP7526609B2

JP7526609B2 - 傷検知装置

Info

Publication number: JP7526609B2
Application number: JP2020134911A
Authority: JP
Inventors: 平四郎不藤; 功洋大西; 真哉市瀬; 倖夏村田; 喜文加藤
Original assignee: Alps Electric Co Ltd; Alps Alpine Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2020-08-07
Filing date: 2020-08-07
Publication date: 2024-08-01
Anticipated expiration: 2040-08-07
Also published as: JP2022030722A

Description

本発明は、複数人で利用される自動車の傷を検知するために有用な傷検知装置に関する。

カーシェアリングの自動車は、各利用者がスマートホンなどのアプリケーション・プログラムで予約して利用され、利用の開始、終了時に事業者による自動車の外観チェックはなされない。また、自動車を傷つけたことを申告しない利用者も存在するから、事業者の定期的な確認により自動車の傷や凹みが発見されることが多かった。カーシェアリングでは比較的短い時間で自動車が利用されることが多く、自動車を傷つけた可能性のある利用者が複数存在し、傷などが生じた責任の所在が曖昧になるという問題があった。このため、カーシェアリング用の自動車に傷がついた場合、その傷がいつ生じたのかを明らかにできる傷検知装置が望まれている。

特許文献１には、物体に対する衝突を検知可能であり、衝突の位置を少ないセンサ数で検知するための圧電センサとして、被測定体近傍に少なくとも１本の線状圧電素子を配置し、各線状圧電素子で発生した電気信号に基づいて、被測定体に応力が印加されたことを検知する圧電センサが記載されている。

国際公開ＷＯ２０１８／１１６８５７号

しかし、特許文献１には、応力が印加されたことを効果的に検知するための、線状圧電素子の形状や配置については記載されていない。また、自動車に実際に傷が生じたことの検知に適した構成についても記載されていない。
本発明は、自動車に傷がついたことを効率よく検知できる傷検知装置の提供を目的としている。

本発明は、自動車の外装に傷がついたか否か検知する傷検知装置において、前記外装へ加えられた力を検出する検出部と、前記検出部からの検出結果に基づいて前記外装に傷がついたか否かを判定する判定部と、を備えており、前記検出部は、前記外装に沿って配置され、短冊状かつフィルム状である圧電センサからの出力に基づいて、前記外装へ加えられた力を検出し、前記判定部は、前記検出部により検出された前記圧電センサからの前記出力が所定の閾値を超えたときに、前記外装に傷がついたと判定する、傷検知装置を提供する。
傷検知装置は、短冊状かつフィルム状の圧電センサを用いることにより、自動車に傷づいた際に生じる外装の変形を効率よく検知できる。

前記圧電センサは、前記短冊状の長手方向が、前記外装の検出容易方向に沿って配置されていることが好ましい。
上記構成により、傷によって生じる振動や変形に対する圧電センサの感度がよくなるから、少ない圧電センサを用いて外装の傷を検知することができる。

傷検知装置は、加速度センサをさらに備えており、前記検出部は、前記圧電センサの前記出力および前記加速度センサからの加速度出力を検出し、前記判定部は、前記出力および前記加速度出力が、それぞれ所定の閾値を超えたときに、前記外装に傷がついたと判定してもよい。
判定部が、圧電センサからの出力に加えて加速度出力を判定に用いることにより、自動車の外装の傷を検知する際の正確性が向上する。

前記圧電センサが複数であり、複数の前記圧電センサはそれぞれ、前記外装の異なる箇所に配置された複数の部品に配置されており、前記加速度センサは、平面視した場合に、複数の前記部品で囲まれた内側に一つ配置されていてもよい。
また、複数の前記圧電センサそれぞれの前記加速度センサに対する方向を記録した位置記録部をさらに備えており、前記判定部は、前記加速度センサが検知した加速度の方向と、出力のあった前記圧電センサの前記位置記録部に記録された前記加速度センサに対する方向とを比較し、前記加速度の方向と出力のあった前記圧電センサの前記加速度センサに対する方法とが一致した場合に、出力のあった前記圧電センサが配置された前記部品に傷がついたと判定してもよい。
上記の構成により、加速度センサの出力と圧電センサの出力から、外装を構成する複数の部品のうちの、どの部品に傷がついたかを判定することができる。

傷検知装置は、前記判定部が前記外装に傷がついたと判定した時刻を記録する時刻記録部をさらに備えていてもよい。
上記の構成により、時刻記録部に記録された時刻に基づいて、シェアカーやレンタカーなどにおいて、どの利用者が使用しているときに外装に傷がついたのかを特定することができる。

傷検知装置は、前記判定部により判定された前記傷の大きさを推定する傷推定部をさらに備えていていもよい。
上記の構成により、傷推定部より推定された傷の大きさと、実際に外装に生じた傷の大きさを比較して、判定部により判定された傷と実際に生じた傷との対応関係をより明確にすることができる。

本発明は、短冊状かつフィルム状の圧電センサを用いることにより、自動車の外装に傷がついたことを効率よく検知できる。

本発明の実施形態に係る傷検知装置を備えた自動車の斜視図本発明の実施形態に係る傷検知装置の構成を示す機能ブロック図本発明の実施形態に係る傷検知装置を備えた自動車の平面図自動車の外装が傷ついたことを傷検知装置が検知する態様を説明する平面図（ａ）圧電センサの形状および配置を模式的に示す側面図、（ｂ）図５（ａ）のＡ－Ａ断面図、（ｃ）図５（ａ）のＢ－Ｂ断面図傷検知装置の傷検知方法を示すフローチャート傷検知装置の傷検知方法の変形例を示すフローチャート傷検知装置の傷検知方法の他の変形例を示すフローチャート実施例における圧電センサの形状および配置の概略を示す側面図（ａ）縦・短冊状、（ｂ）円形状、（ｃ）横・短冊状金槌を用いて叩いた実施例における、形状および配置による圧電センサからの出力を示すグラフ（ａ）縦・短冊状、（ｂ）円形状、（ｃ）横・短冊状金槌を用いて叩いた実施例における、加速度センサからの出力を示すグラフ（ａ）Ｘ方向、（ｂ）Ｙ方向、（ｃ）Ｚ方向ドア中央を水平方向に傷つけた実施例における、加速度センサおよび圧電センサからの出力を示すグラフドア中央を水平方向に傷つけた実施例における、圧電センサからの出力を示すグラフ（ａ）縦・短冊状、（ｂ）円形状（φ１５ｍｍ）、（ｃ）横・短冊状ドア中央を水平方向に傷つけた実施例における、加速度センサからの出力を示すグラフ（ａ）Ｘ方向、（ｂ）Ｙ方向、（ｃ）Ｚ方向ドア中央を垂直方向に傷つけた実施例における、加速度センサおよび圧電センサからの出力を示すグラフ

以下、図面を参照して、本発明を実施する態様について説明する。各図面において、同じ部材・工程には同じ符号を付して、適宜説明を省略する。
図１は、本発明の実施形態に係る傷検知装置１０を備えた自動車１００の斜視図である。同図に示すように、傷検知装置１０は、圧電センサ１１を備えており、圧電センサ１１からの出力を用いて、自動車１００の外装１０１に傷がついたか否かを判定する。

図２は、傷検知装置１０の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、傷検知装置１０は、圧電センサ１１、加速度センサ１２、速度センサ１３、演算部１４および記録部１５を備えている。圧電センサ１１は、外装１０１に力が加えられたこと、および加えられた力の大きさを検知する。加速度センサ１２は、外装１０１に加わった衝撃の方向・加速度の大きさを検知する。なお、加速度センサ１２は三軸方向の加速度を計測できるものが好ましいが、一軸方向の加速度を計測できるものを、その感度軸方向がそれぞれ直交するように３つ配置してもよい。演算部１４は、検出部１６、判定部１７、タイマー１８および傷推定部１９を備えている。検出部１６は、外装１０１に衝撃が加わり、変形したことを検出し、判定部１７は、検出部１６の検出結果に基づいて外装１０１に傷がついたか否か判定する。

圧電センサ１１は、短冊状かつフィルム状であり、図１に示すように、自動車１００の外装１０１に沿って配置される。なお、短冊状とは、例えば、４つの内角がほぼ直角である矩形（長方形）、楕円形、細長い帯状等をいう。図１に示す圧電センサ１１のように、短辺（短手方向）の長さと長辺（長手方向）の長さとの比率を比較したときに、短辺の長さに対する長辺の長さの比率、すなわち長手方向の長さ／短手方向の長さが非常に大きい細長い長方形状のフィルムが好ましい。ただし、短辺の長さと長辺の長さとが同程度の矩形や、短軸と長軸とが同程度の楕円形のフィルムであっても圧電センサ１１として使用可能である。

圧電センサ１１は、形状が変化すると電圧を発生するため、外装１０１に沿って配置することにより、外装１０１が傷ついたときに生じる振動や衝撃を検出して、電圧として出力する。より具体的には、圧電センサ１１は、圧電センサ１１の一方の面と外装１０１の裏面とが接触した状態で、外装１０１に沿って固着されている。なお、外装１０１の裏面とは、外装１０１が自動車の車体に取り着けられた際に車室内に向いた面を言う。また、外装１０１の裏面に薄膜状のシート部材が張り付けられている場合には、シート部材の面に圧電センサ１１を接触させて固着してもよい。判定部１７は、圧電センサ１１により検出された出力が所定の閾値を超えたときに、外装１０１に傷がついたと判定する。なお、圧電センサ１１は、一般に、外装１０１の内側面に配置される。

検出部１６は、圧電センサ１１の出力および加速度センサ１２からの出力（加速度出力）を検出する。判定部１７は、検出部１６により検出された圧電センサ１１からの出力が所定の閾値を超えたときに、外装１０１に傷がついたと判定する。判定部１７は、圧電センサ１１からの出力に加えて加速度センサ１２からの出力を判定に用いることが好ましい。加速度センサ１２からの出力を用いる場合、判定部１７は、検出部１６により検出された圧電センサ１１からの出力および加速度センサ１２からの出力がそれぞれ所定の閾値を超えたときに外装１０１が傷づいたと判定する。圧電センサ１１からの出力および加速度センサ１２からの出力の整合性をとることで、外装１０１に傷がついたことの検出精度が向上する。すなわち、圧電センサ１１からの出力に加えて、加速度センサ１２からの出力を用いることにより、加速度が大きな衝撃が最初に生じるという、外装１０１が傷つくときに特有の現象を捉えることができる。したがって、例えば外装１０１が手で押されたときのように、傷がつかない場合に誤って傷ついたと検知することを防ぎ、傷の検知精度が向上する。

速度センサ１３は、自動車１００の速度を検出するものであり、通常、自動車１００が備えている。このため、傷検知装置１０は、自動車１００の速度センサ１３からの出力を用いてもよい。圧電センサ１１および加速度センサ１２に加えて、速度センサ１３の出力を用いることにより、外装１０１に付いた傷の大きさを推定することができる。判定部１７によって外装１０１に傷がついたと判定されたときに、傷推定部１９は判定された傷の大きさを推定し、記録部１５に記録する。

図３は、傷検知装置１０を備えた自動車１００の平面図である。同図に示すように、自動車１００の外装１０１は、個々に独立した複数の部品（パーツ）からなっている。一般に、外装１０１は、ボンネット、ルーフ、ピラー、フロントバンパー、フェンダー、サイドシル、リアバンパーおよびドア等の複数の部品から構成されている。

図３では、複数の圧電センサ１１Ａ～１１Ｄ（以下では、特定の圧電センサを示さない場合は圧電センサ１１と記す）がそれぞれ異なる部品に配置されている。加速度センサ１２は、平面視した場合に、複数の部品で囲まれた内側に位置している。このため、加速度センサ１２を基準（原点）とした場合、圧電センサ１１の方向（位置）が重ならない。したがって、加速度センサ１２が検知した加速度の方向と、記録部（位置記録部）１５に記録された各圧電センサ１１Ａ～１１Ｄの方向とを比較して、加速度の方向に最も近い位置にある圧電センサ１１を容易に特定できる。したがって、判定部１７は、加速度センサ１２の出力（加速度出力）の加速度の方向と記録部１５に記録された各圧電センサ１１Ａ～１１Ｄの方向を比較することにより、外装１０１を構成する部品のうちのどれが傷ついたかについて、容易に判断することができる。本実施形態では、自動車１００を上から下方向（図３のＹ２からＹ１方向）へ見た場合を平面視という場合がある。加速度センサ１２から見た圧電センサ１１の方向を特定する場合、圧電センサ１１の位置として短冊形（矩形）の対角線の交点の位置を用いる。楕円形の場合、長軸と短軸との交点の位置を用いる。

同図では、圧電センサ１１Ａをボンネット１０１Ａに、圧電センサ１１Ｂを右ドア１０１Ｂに、圧電センサ１１Ｃを左ドア１０１Ｃに、圧電センサ１１Ｄを後部ドア１０１Ｄに、それぞれ配置している。そして、加速度センサ１２から見て、圧電センサ１１が配置された、ボンネット１０１Ａ、右ドア１０１Ｂ、左ドア１０１Ｃおよび後部ドア１０１Ｄは、この順にＸ１方向、Ｚ１方向、Ｚ２方向およびＸ２方向に位置している。このため、判定部１７は、圧電センサ１１Ａ～１１Ｄに対して、加速度センサ１２から見た部品の変形を検出し、信号を出力した圧電センサ１１の方向と、加速度センサ１２により検知された加速度の方向とが、一致するか否かを容易に判断できる。

圧電センサ１１の出力および加速度センサ１２の加速度出力が閾値以上で、加速度センサ１２から見た出力のあった圧電センサ１１が配置された方向と加速度の方向とが一致した場合に、当該圧電センサ１１が配置された外装１０１に傷がついたと判定する。加速度センサ１２から見た圧電センサ１１が配置された方向と加速度の方向とが一致するとは、圧電センサ１１が配置された方向から印加された加速度が検知されたことをいう。また、加速度センサ１２から見た出力のあった圧電センサ１１が配置された方向、すなわち圧電センサ１１の加速度センサに対する方向と加速度の方向とが概ね同じ方向であれば、２つの方向が一致していると判断する。例えば、判定部１７は、加速度センサ１２から見て、加速度の方向に最も近い位置に配置された圧電センサ１１から出力があった場合に、当該圧電センサ１１が配置された外装１０１に傷がついたと判定してもよい。

記録部１５は、判定部１７が外装１０１に傷がついたと判定した時刻をタイマー１８から取得して、記録部（時刻記録部）１５に記録する。これにより、記録部１５の記録に基づいて外装１０１に傷が生じた時刻が分かる。傷ついた時刻を記録することにより、自動車１００をシェアカーやレンタカーに用いた場合、どの利用者の使用中に外装１０１に傷がついたかの特定が容易になる。

傷推定部１９は、判定部１７により判定された外装１０１についた傷の大きさを推定し、記録部１５に記録する。傷推定部１９より推定された傷の大きさと、実際に外装１０１に生じた傷の大きさを比較することにより、判定された傷と実際に生じた傷との関係がより明確になる。また、外装１０１の同じ領域に複数の傷がついた場合に、記録された傷の大きさを用いて、どの傷がどの利用者によるものか特定することができる。

図４は自動車１００の外装１０１が傷ついたことを傷検知装置１０が検知する態様を説明する平面図である。同図に示すように、自動車１００のボンネット１０１Ａ、右ドア１０１Ｂ、左ドア１０１Ｃおよび後部ドア１０１Ｄに、それぞれ圧電センサ１１Ａ～１１Ｄを配置し、平面視した場合に自動車１００の略中央となる位置に加速度センサ１２を配置する。左ドア１０１Ｃを障害物２００で擦って傷つけた場合、検出部１６は、左ドア１０１Ｃに配置した圧電センサ１１Ｃからの出力のみを検出する。

外装１０１が傷ついた際、加速度センサ１２は加速度Ａを検知して出力する。加速度センサ１２から出力された加速度Ａにより、Ｚ２方向からＺ１方向への衝撃が加えられたことが分かる。加速度センサ１２から見た、圧電センサ１１Ｃの方向（Ｚ２方向）と、加速度Ａから分かる衝撃が加えられた方向Ｚ２とが一致する場合、判定部１７は、圧電センサ１１Ｃが配置された左ドア１０１Ｃに傷がついたと判定する。

検出部１６は、加速度センサ１２から閾値以上の出力を検出した場合、検出された加速度Ａの方向を求め、加速度Ａの方向に最も近い位置にある圧電センサ１１の出力を確認する。なお、加速度Ａの方向に最も近い位置ある圧電センサ１１とは、圧電センサ１１と加速度センサ１２と結んだ直線に沿った方向と加速度Ａの方向とのズレを各圧電センサ１１毎に求め、そのズレが最も小さい圧電センサ１１である。圧電センサ１１の位置に代えて、または圧電センサ１１の位置に加えて、検出された加速度Ａの方向に相対している面を備えた外装１０１を構成する部品（パーツ）に配置された圧電センサ１１の出力を確認してもよい。そして、圧電センサ１１からの出力が閾値を超えていれば、圧電センサ１１が配置された外装１０１が傷ついたと判定する。なお、加速度Ａの方向に相対している面とは、圧電センサ１１が配置された外装１０１を構成する部品（パーツ）の面のうち当該面の法線方向が加速度Ａの方向に最も近いもの、すなわちＸＺ平面に投影した法線方向と加速度Ａの方向により形成される角が最も小さいものをいう。各外装１０１において最も割合の大きな面の法線方向は、記録部１５に記録されている。検出部１６は、加速度Ａの方向を、加速度Ａのベクトル方向として求めてもよい。

また、上述した説明においては、検出部１６は、加速度センサ１２から閾値以上の出力を検出した場合、加速度Ａの方向に最も近い位置にある圧電センサ１１の出力を確認する、としたが、閾値以上の出力を検出する対象は、圧電センサ１１の出力であってもよい。例えば、検出部１６は、圧電センサ１１から閾値以上の出力を検出した場合に、加速度センサ１２の出力および加速度Ａの方向を確認して外装１０１に傷がついたかを判断してもよい。あるいは、閾値以上の出力を検出する対象を圧電センサ１１および加速度センサ１２の両方とし、いずれか一方から閾値以上の出力を検出したときに他方の出力を確認してもよい。

図５（ａ）は圧電センサ１１の形状および配置を模式的に示す側面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ－Ａ断面図であり、図５（ｃ）は図５（ａ）のＢ－Ｂ断面図である。図５（ａ）に示すように、圧電センサ１１の形状は短冊状（帯状、矩形状）である。短冊状とすることで、自動車１００の外装１０１が傷ついたときに生じる変形を、一つの圧電センサ１１によって効率よく検知することができる。圧電センサ１１は、図５（ｂ）に示す圧電センサ１１Ｃｙのように、外装１０１の断面が凸状（円弧状）となる切断線に平行な検出容易方向に沿って、すなわち検出容易方向と平行にその長手方向を配置することが好ましい。ただし、図５（ｃ）に示す圧電センサ１１Ｃｘのように、外装１０１の断面が直線状となる切断線に沿うようにすなわち凸状の同じ高さの部分を結んだ直線に沿ってその長手方向を配置してもよい。なお、図５（ａ）では、圧電センサ１１の配置態様を示すために、圧電センサ１１Ｃｘおよび圧電センサ１１Ｃｙを示したが、外装１０１（左ドア１０１Ｃ）には、圧電センサ１１を一つ配置すればよい。効率よく傷を検知する観点から、図５（ｂ）に示す圧電センサ１１Ｃｙのように、検出容易方向に沿って圧電センサ１１の長手方向を配置することが好ましい。

圧電センサ１１は、できるだけ少ない数で外装１０１の傷を検知できる、形状および配置とすることが好ましい。外装１０１が傷ついたとき、圧電センサ１１は外装１０１全体に生じるたわみ（変形）を検知する。図５（ａ）に示すように、細長い短冊状のものを検出容易方向に沿って配置することで、外装１０１（左ドア１０１Ｃ）の全体に生じた変形を一つの圧電センサ１１で検知することができる。検出容易方向とは、短冊状の圧電センサ１１の長手方向をその線に沿って配置することにより、外装１０１全体としての変形を最も効率よく検出できる方向をいう。すなわち、検出容易方向は、外装１０１の圧電センサ１１が配置されていない箇所にたわみ（第１たわみ）が発生したときに、当該第１たわみに起因する、圧電センサ１１によって検知可能な第２たわみが発生しやすい方向である。

検出容易方向は外装１０１の形状ごとに異なるが、外装１０１が自動車１００のドアであるとき、鉛直方法（Ｙ１Ｙ２方向）が検出容易方向であることが多い。図５（ｂ）に示すように、ドアの外装１０１をＹＺ平面で切断した断面は、上下方向の中央部付近が凸となること、すなわち中央部付近が外側（左ドア１０１ＣではＺ２方向）に向かって凸出する円弧状の形状である場合が多い。対して、図５（ｃ）に示すように、ドアの外装１０１をＸＺ平面で切断した断面は、前後方向の中央部付近が凸出せず、略直線状の形状である場合が多いからである。

模式的に言うと、ドアの外装１０１の形状は、円筒を基準軸に平行な平面で切断したような形状といえる。そこで、半円筒形のもの（以下、半円筒という）を外側から押圧したときに生じる変形について、以下に説明する。半円筒を外側から押圧した時、押圧した箇所における円筒の基準軸に直交する平面で、半円筒の伸長方向に直交する方向が切断線となるように切断した円弧状の断面形状は、押圧した箇所が凹み撓んだ形状となり、撓みによって円弧状の断面の全体が変形する。同様に、押圧していない箇所を円筒の軸に直交する平面で切断した断面形状は、押圧した箇所における断面と似た形状となる。すなわち、半円筒の伸長方向に直交する方向に切断した円弧状の断面の変形は、押圧した箇所から押圧していない箇所にも伝わる。したがって、押圧されていない箇所における円弧状の形状の変化に基づいて、押圧を検知することができる。

これに対して、押圧した箇所における円筒の軸に平行な平面で、半円筒の伸長方向と平行な方向が切断面となるように切断した断面形状は、押圧した箇所が中心に多少撓んだ形状になるかもしれないが、直線的な形状となる。このため、円弧状の形状のように、撓みによって断面の全体に変形が生じるのではなく、変形は押圧した箇所の周辺にとどまる。同様に、押圧していない箇所を円筒の軸に平行な平面で切断した断面形状は、より撓みが小さく直線的な形状となる。すなわち、半円筒の伸長方向に平行な面で切断した直線状の断面の変形は、押圧した箇所の周辺にとどまる。したがって、押圧されていない箇所における直線状の形状の変化に基づいて、押圧を検知することは困難である。実際のドアの外装１０１の場合は固定されているので変形の挙動は上述とは異なるが、傾向としては上述した変形に近しい変形が発生するものと考えられる。

例えば、外装１０１の直線Ｌ_AよりもＸ１方向側でかつ直線Ｌ_BよりもＹ１方向側の受傷位置Ｄにおいて、受傷に起因するたわみが発生したとする。この時、圧電センサ１１Ｃｙが配置された外装１０１の直線Ｌ_A上でも、受傷位置Ｄを通り直線Ｌ_Aに平行な直線Ｌ_AD上に発生する第１たわみに起因する第２たわみが生じる。図５（ｂ）に示す圧電センサ１１Ｃｙの様に、断面が円弧状となる縦方向（Ｙ１Ｙ２方向、鉛直方向）に沿って圧電センサ１１Ｃｙを配置すると、受傷位置Ｄから離れていても、第２のたわみによって圧電センサ１１Ｃｙには圧電センサ１１Ｃｙを折り曲げるような力がかかるため、第２のたわみを検知しやすい。したがって、その長手方向を縦方向に配置した圧電センサ１１Ｃｙによって、外装１０１が傷ついたことを容易に検出できる。

これに対して、圧電センサ１１Ｃｘが配置された直線Ｌ_B上でも、受傷位置Ｄを通りＢ－Ｂ線に平行な直線Ｌ_BD上に発生する第１たわみに起因する第２たわみは生じている。このため、受傷位置Ｄが直線Ｌ_Bに比較的近い位置である場合には、長手方向を横方向に配置した圧電センサ１１Ｃｘによって、外装１０１が傷ついたことを検出できるが、受傷位置Ｄが直線Ｌ_Bから離れるにつれて、外装１０１の受傷を圧電センサ１１Ｃｘで検出することが困難になる。これは、以下のような理由からである。まず、受傷位置Ｄが直線Ｌ_Bに比較的近い位置である場合には、圧電センサ１１Ｃｘに検出される変形の要素では、その長手方向のたわみ（圧電センサ１１Ｃｘを折り曲げる）成分の占める割合が大きいため、圧電センサＣｘで第２のたわみを検出することができる。これに対して、受傷位置Ｄから離れている直線Ｌ_B上に配置された圧電センサ１１Ｃｘに検出される変形の要素では、その長手方向のたわみ成分よりも、直線Ｌ_Bに平行な仮想直線を中心軸とした回動させる成分が占める割合の方が大きい。そのため、第２のたわみを検出しにくく、外装１０１の受傷を圧電センサ１１Ｃｘで検出することが困難になる。

このように、圧電センサ１１を外装１０１の中心点（前後：Ｘ１Ｘ２方向および上下：Ｙ２Ｙ１方向の中心点、前後：Ｘ１Ｘ２方向および左右：Ｚ２Ｚ１方向の中心点、または上下：Ｙ２Ｙ１方向および左右：Ｚ２Ｚ１方向の中心点）が配置された部分から離れた場所（例えば、外装１０１の下端部）において受傷したことにより発生したたわみの検出感度が最もよくなるように、圧電センサ１１を貼り付けたときのその長手方向が検出容易方向である。

検出容易方向に沿って配置するとは、短冊状の圧電センサ１１の長手方向と検出容易方向とのなす角αが、外装１０１の対角線Ｌ_Eと検出容易方向とのなす角度β以下であることをいう。なお、外装１０１の対角線とは、外装１０１において最も遠い位置にある二つの角を結んだ直線をいう。外装１０１が左ドア１０１Ｃである場合、対角線は、前（Ｘ１）側・上（Ｙ２）側の角と後ろ（Ｘ２）側・下（Ｙ１）側の角を結んだ直線、または、前（Ｘ１）側・下（Ｙ１）側の角と後ろ（Ｘ２）側・上（Ｙ２）側の角を結んだ直線である。

例えば、検出容易方向がＹ１Ｙ２方向である場合、長手方向が直線Ｌ_A方向に配置された圧電センサ１１Ｃｙは検出容易方向に沿って配置されており、長手方向が直線Ｌ_B方向に配置された圧電センサ１１Ｃｘは検出容易方向に沿って配置されていない。圧電センサ１１Ｃｙのように検出容易方向とのなす角αが略０°となる配置により、長手方向の長さが短い圧電センサ１１を用いたときでも外装１０１の受傷を精度よく検出できる。このため、角αが略０°となるように圧電センサ１１を配置することが最も好ましい。ただし、圧電センサ１１の長手方向が検出容易方向から多少傾いて配置されていてもよい。圧電センサ１１の長手方向が検出容易方向に対して傾いて配置される場合、圧電センサ１１に求められる検出精度や外装１０１の形状に応じて、適切な大きさの角αとすればよい。角αの一例として、３０°以下や、１５°以下などが挙げられる。

図６は、傷検知装置１０による傷検知方法を示すフローチャートである。同図に示すように、演算部１４の検出部１６は、圧電センサ１１の出力および加速度センサ１２の出力を検出する（Ｓ１）。圧電センサ１１の出力および加速度センサ１２の加速度出力が同時に検知された場合（Ｓ１のＹＥＳ）、検出部１６は圧電センサ１１の出力および加速度センサ１２の加速度出力が、それぞれ閾値以上であるか否かを検査する（Ｓ２）。圧電センサ１１の出力および加速度センサ１２の加速度出力が、それぞれ閾値以上である場合（Ｓ２のＹＥＳ）、演算部１４の判定部１７は自動車１００の外装１０１（図１、図３参照）に傷がついたと判定する。

図７は、傷検知装置１０による傷検知方法の変形例を示すフローチャートである。Ｓ１からＳ３は、図６に示した各ステップと同様である。図７に示す傷検知方法では、判定部１７による傷がついたとの判定に続いて、記録部１５により傷がついた時刻を記録する。傷がついた時刻を記録することにより、外装１０１に傷をつけた利用者の特定が容易になる。

図８は、傷検知装置１０による傷検知方法の他の変形例を示すフローチャートである。Ｓ１およびＳ２は、図６および図７と同様である。圧電センサ１１の出力および加速度センサ１２の加速度出力が、それぞれ閾値以上である場合（Ｓ２のＹＥＳ）、検出部１６がどの方向からの加速度が加わったかを検査する（Ｓ５）。続いて、検出部１６は、Ｓ１において、閾値以上の加速度が加わった方向と、閾値以上の出力があると検知された圧電センサ１１が配置されている方向とが一致しているか否かを検査する（Ｓ６）。一致していない場合（Ｓ６のＮＯ）、Ｓ１に戻る。一致している場合（Ｓ６のＹＥＳ）、判定部１７は圧電センサ１１が配置されている周辺の外装１０１に傷がついたと判定する（Ｓ７）。続いて、記録部１５は、外装１０１において圧電センサ１１が配置された領域と、傷がついたと判定した時刻とを記録する（Ｓ８）。

図８のように、閾値以上の加速度が加わった方向と、閾値以上の出力が検知された圧電センサ１１が配置されている方向とが一致する場合に、閾値以上の出力が検知された圧電センサ１１が配置されている周辺に傷がついたと判定することで、精度よく傷を検知できる。

図９（ａ）～図９（ｃ）は、実施例における圧電センサの形状および配置の概略を示す側面図であり、図９（ａ）が下記（縦・短冊状、矩形）の圧電センサ１１ａ、図９（ｂ）が下記（円形状）の圧電センサ１１ｂ、図９（ｃ）が下記（横・短冊状、矩形）の圧電センサ１１ｃ、それぞれを自動車１００の右ドア１０１Ｂの内側に配置した態様について模式的に示している。

（縦・短冊状）
短冊状（幅１０ｍｍ、長さ２００ｍｍ）の圧電センサ１１ａを長手方向がＹ１Ｙ２方向になるように、右ドア１０１Ｂの中央に配置した。
（円形状）
円形状（φ１５ｍｍ）の圧電センサ１１ｂを右ドア１０１Ｂの中央に配置した。
（横・短冊状）
短冊状（幅１０ｍｍ、長さ２００ｍｍ）の圧電センサ１１ｃを長手方向がＸ１Ｘ２方向になるように、右ドア１０１Ｂの中央に配置した。

圧電センサ１１の形状の違い、配置の仕方の違いにより圧電センサ１１の出力に違いがあるのかを確認するため、（ア）金槌を用いて右ドア１０１Ｂの中央をＺ方向に叩いた場合について、各圧電センサ１１ａ～ｃからの出力を測定した。また、同時に、車体中央部に配置した加速度センサ１２からの出力を測定した。

図１０（ａ）～図１０（ｃ）は、金槌を用いて右ドア１０１Ｂの中央をたたいた場合における、圧電センサによる出力の違いを示すグラフであり、図１０（ａ）が縦・短冊状の圧電センサ１１ａの出力、図１０（ｂ）が円形状（φ１５ｍｍ）の圧電センサ１１ｂの出力、図１０（ｃ）が横・短冊状の圧電センサ１１ｃの出力を示している。図１０（ａ）に示すように、長手方向がＹ１Ｙ２方向になるように配置した短冊状の圧電センサ１１ａの出力が最大であった。

図１１（ａ）～図１１（ｃ）は、金槌を用いて右ドア１０１Ｂの中央を叩いた場合における、加速度センサからの出力を示すグラフであり、図１１（ａ）がＸ方向の出力、図１１（ｂ）がＹ方向の出力、図１１（ｃ）がＺ方向の出力を示している。図１１（ａ）～図１１（ｃ）に示すように、加速度は金槌で叩いたＺ方向の出力が最も大きかった。この結果から、加速度の測定結果から、外装１０１が傷つく場合の最初の大きな衝撃を加速度センサにより検知し、その衝撃が加わった方向を特定できることが分かった。

圧電センサ１１の形状の違い、配置の仕方の違いにより圧電センサ１１の出力に違いがあるのかを確認するため、（イ）ドライバを右ドア１０１Ｂに衝突させた後に押し当てたまま右ドア１０１Ｂの中央をＸ１Ｘ２方向（水平方向、前後方向）に傷つけた場合（水平方向に傷つけた実施例）、および（ウ）ドライバを右ドア１０１Ｂに衝突させた後に押し当てたまま右ドア１０１Ｂの中央をＹ２１Ｙ１方向（垂直方向、上下方向）に傷つけた場合（垂直方向に傷つけた実施例）、のそれぞれについて、各圧電センサ１１ａ～ｃからの出力を測定した。また、同時に、車体中央部に配置した加速度センサ１２からの出力を測定した。

図１２は、右ドア１０１Ｂの中央を水平方向に傷つけた実施例における、加速度センサ１２および図９（ａ）に示すように配置した圧電センサ１１ａ（縦・短冊状）からの出力を示すグラフである。同図に示すように、圧電センサ１１ａからの出力と、加速度センサ１２からの出力により、右ドア１０１Ｂの傷を検出することができた。

同図中に破線で示した、加速度の出力の閾値Ａ１および閾値Ａ２、ならびに圧電センサの出力の閾値Ｂ１および閾値Ｂ２を定めることにより、加速度センサ１２からの出力が閾値Ａ１またはＡ２を超えたこと、および、圧電センサ１１ａからの出力が閾値Ｂ１またはＢ２を超えたことが、同時に検出された時点として受傷開始時点Ｔ１が検出される。また、受傷開始時点Ｔ１に連続する圧電センサ１１ａからの出力において、圧電センサ１１ａからの出力が閾値Ｂ１またはＢ２となった最後の時点とし受傷終了時点Ｔ２が検出される。受傷開始時点Ｔ１から受傷終了時点Ｔ２までの時間と、そのときの自動車１００の速度を用いて傷の大きさを推定することができる。

図１３（ａ）～図１３（ｃ）は、右ドア１０１Ｂの中央を水平方向に傷つけた実施例における、形状および配置による圧電センサからの出力の違いを示すグラフであり、図１３（ａ）が縦・短冊状の圧電センサ１１ａ（図９（ａ）参照）の出力、図１３（ｂ）が円形状の圧電センサ１１ｂ（図９（ｂ）参照）の出力、（ｃ）横・短冊状の圧電センサ１１ｃ（図９（ｃ）参照）の出力を示している。ドア中央を水平方向に傷つけた場合も、ドアを叩いた場合同様、縦・短冊状の圧電センサ１１ａが最も検知感度がよかった。

図１４（ａ）～図１４（ｃ）は、右ドア１０１Ｂの中央を水平方向に傷つけた実施例における、加速度センサからの出力を示すグラフであり、図１４（ａ）がＸ方向の出力、図１４（ｂ）がＹ方向の出力、図１４（ｃ）がＺ方向の出力を示している。図１４（ａ）～図１４（ｃ）に示すように、水平方向に傷つけた場合も加速度の出力はＺ方向が最も大きかった。この結果から、水平方向に傷つけた場合も、外装１０１が傷つく場合の最初の大きな衝撃の方向を加速度の測定結果に基づいて特定できるといえる。

図１５は、右ドア１０１Ｂの中央を垂直方向に傷つけた実施例における、加速度センサ１２および圧電センサ１１ａ（縦・短冊状）からの出力を示すグラフである。同図に示すように、垂直方向に傷つけた場合も、図１２に示す水平方向に傷つけた場合と同様に、圧電センサ１１ａからの出力と加速度センサ１２からの出力を用いて、ドアの傷を検出することができた。

本発明の傷検知装置は、カーシェアリング、レンタカーなど、複数人が同じ自動車を使用する場合に、傷を生じさせた利用者を特定する装置として利用できる。

１０：傷検知装置
１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｃｘ、１１Ｃｙ、１１Ｄ、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ：圧電センサ
１２：加速度センサ
１３：速度センサ
１４：演算部
１５：記録部（位置記録部、時刻記録部）
１６：検出部
１７：判定部
１８：タイマー
１９：傷推定部
１００：自動車
１０１：外装
１０１Ａ：ボンネット
１０１Ｂ：右ドア
１０１Ｃ：左ドア
１０１Ｄ：後部ドア
２００：障害物
Ｄ：受傷位置
Ｌ_A、Ｌ_B、Ｌ_AD、Ｌ_BD：直線
Ｌ_A ：検出容易方向
Ｌ_E ：外装の対角線
α ：検出容易方向と圧電センサの長手方向との角度
β ：検出容易方向と外装の対角線との角度
Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２：閾値
Ｔ１：受傷開始時点
Ｔ２：受傷終了時点

Claims

自動車の外装に傷がついたか否か検知する傷検知装置において、
加速度センサと、
前記加速度センサからの加速度出力および前記外装へ加えられた力を検出する検出部と、
前記検出部からの検出結果に基づいて前記外装に傷がついたか否かを判定する判定部と、を備えており、
前記検出部は、前記外装に沿って配置され、短冊状かつフィルム状である圧電センサからの出力に基づいて、前記外装へ加えられた力を検出し、
前記判定部は、前記圧電センサからの出力および前記加速度出力が、それぞれ所定の閾値を超えたときに、前記外装に傷がついたと判定し、
前記圧電センサが複数であり、
複数の前記圧電センサはそれぞれ、前記外装の異なる箇所に配置された複数の部品に配置されており、
前記加速度センサは、平面視した場合に、複数の前記部品で囲まれた内側に一つ配置されている、
傷検知装置。
複数の前記圧電センサそれぞれの前記加速度センサに対する方向を記録した位置記録部をさらに備えており、
前記判定部は、前記加速度センサが検知した加速度の方向と、出力のあった前記圧電センサの前記位置記録部に記録された前記加速度センサに対する方向とを比較し、前記加速度の方向と出力のあった前記圧電センサの前記加速度センサに対する方向とが一致した場合に、出力のあった前記圧電センサが配置された前記部品に傷がついたと判定する、請求項１に記載の傷検知装置。
前記判定部が前記外装に傷がついたと判定した時刻を記録する、時刻記録部をさらに備えている、請求項１に記載の傷検知装置。
前記判定部により判定された前記傷の大きさを推定する傷推定部をさらに備えている、請求項１に記載の傷検知装置。