特許 5938188 検知範囲を自由に設定できる物体検出装置

(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】5938188

(24)【登録日】2016年5月20日

(45)【発行日】2016年6月22日

(54)【発明の名称】検知範囲を自由に設定できる物体検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01V 8/20 20060101AFI20160609BHJP

【ＦＩ】

   G01V9/04 P

【請求項の数】8

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2011-225353(P2011-225353)

(22)【出願日】2011年10月12日

(65)【公開番号】特開2013-83615(P2013-83615A)

(43)【公開日】2013年5月9日

【審査請求日】2014年7月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】501397920

【氏名又は名称】旭光電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100136205

【弁理士】

【氏名又は名称】佐々木 康

(74)【代理人】

【識別番号】100127166

【弁理士】

【氏名又は名称】本間 政憲

(72)【発明者】

【氏名】和田 貴志

(72)【発明者】

【氏名】田中 徹

(72)【発明者】

【氏名】上田 明寿

(72)【発明者】

【氏名】村上 慶典

(72)【発明者】

【氏名】池田 真也

【審査官】 田中 秀直

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００８／０８１５５０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−１５８４７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３５４８３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３２０７６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｖ １／００−１３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体を検知する単位物体検知手段、及び、前記単位物体検知手段が接続される単位中間接続手段を有する物体検出装置であって、
前記単位物体検知手段は、
前記物体を検知するための検知光を投光する投光部、
前記検知光の反射光を受光する受光部であって、前記反射光の受光量に基づく反射光受光情報を送信する受光部、
少なくとも前記反射光受光情報を送受信するための単位物体検知用接続線を接続するための単位物体検知用接続部、
を有し、
前記単位中間接続手段は、
前記単位物体検知用接続線を接続するための複数の単位物体検知用接続部、
前記反射光受光情報及び前記反射光受光情報を送信する前記単位物体検知手段を一意に特定する特定情報を有する単位物体検知情報を送信する単位物体検知情報送信部、
自らに接続されている単位物体検知手段における投受光を実行できる投光権を有する投光権情報を取得すると、自らに接続されている前記単位物体検知手段を、順次、投受光させる投受光制御手段、
自らに接続されている全ての前記単位物体検知手段から、前記反射光受光情報を受信すると、前記投光権情報を他の前記中間接続手段に送信する投光権送信部、
他の前記単位中間接続手段と接続し、前記単位物体検知情報及び前記投光権情報を送受信するための単位中間接続用接続線を接続するための単位中間接続用接続部、
を有する物体検出装置。

【請求項2】

請求項１に係る物体検出装置において、
前記単位中間接続手段は、
前記単位中間接続用接続線を介して他の前記単位中間接続手段とカスケード型に接続されること、
を特徴とする物体検出装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に係る物体検出装置のいずれかにおいて、
前記単位中間接続手段は、
前記投光部及び前記受光部を有すること、
を特徴とする物体検出装置。

【請求項4】

請求項１〜請求項３に係る物体検出装置のいずれかにおいて、さらに、
前記単位中間接続手段に接続されるタッチパッド、
を有する物体検出装置。

【請求項5】

請求項１〜請求項４に係る物体検出装置のいずれかにおいて、さらに、
前記単位中間接続手段に接続される熱感知センサ、
を有する物体検出装置。

【請求項6】

請求項１〜請求項５に係る物体検出装置のいずれかにおいて、さらに、
前記単位中間接続手段に接続される金属検知センサ、
を有する物体検出装置。

【請求項7】

請求項１〜請求項６に係る物体検出装置のいずれかにおいて、さらに、
前記単位物体検知手段の前記投光手段は、
所定の投光角度で前記検知光を投光し、
前記単位中間接続手段には、異なる前記投光角度を有する前記単位物体検知手段が接続されること、
を特徴とする物体検出装置。

【請求項8】

物体を検知する単位物体検知手段が接続される単位中間接続装置であって、
前記単位物体検知用接続線を接続するための複数の単位物体検知用接続部、
前記反射光受光情報及び前記反射光受光情報を送信する前記単位物体検知手段を一意に特定する特定情報を有する単位物体検知情報を送信する単位物体検知情報送信部、
自らに接続されている単位物体検知手段における投受光を実行できる投光権を有する投光権情報を取得すると、自らに接続されている前記単位物体検知手段を、順次、投受光させる投受光制御手段、
自らに接続されている全ての前記単位物体検知手段から、前記反射光受光情報を受信すると、前記投光権情報を他の前記中間接続手段に送信する投光権送信部、
他の前記単位中間接続手段と接続し、前記単位物体検知情報及び前記投光権情報を送受信するための単位中間接続用接続線を接続するための単位中間接続用接続部、
を有する単位中間接続装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、検出物の存在を検出する物体検出装置に関し、特に、自由に検知範囲を設定できるものに関する。

【背景技術】

【0002】

従来の物体検出装置である自動ドア装置の光センサシステムについて図１０を用いて説明する。自動ドア装置は、左右１対の引き戸式ドア１を有する両開き式であり、その無目１Ａの中央両側に取り付けられた第１光センサ４および第２光センサ５と、これらの光センサ４，５から出力される物体検出信号に基づいて図示しないドア駆動手段を制御する制御手段（ＣＰＵ）６とを備えている。

【0003】

ドア１は玄関ドアで、第１光センサ４は無目１Ａの室内側に設置され、そのドア近傍の床面ＦＩを例えば５列の監視列ＬＡ１〜ＬＡ５によって監視する。第２光センサ５は無目１Ａの室外側に設置され、そのドア近傍の床面ＦＯを同じく５列の監視列ＬＢ１〜ＬＢ５によって監視する。

【0004】

各監視列ＬＡ１〜ＬＡ５；ＬＢ１〜ＬＢ５はドア１の移動方向に対して平行であり、ドア１から離れる方向に所定の間隔で配列されている。この実施形態において、各監視列ＬＡ１〜ＬＡ５；ＬＢ１〜ＬＢ５には、等間隔で１列配置とされた８つのスポット光ＳＰ１〜ＳＰ８がそれぞれ含まれている。

【0005】

第１光センサ４および第２光センサ５の各々は、素子配列がほぼ同一で、左右一対として対称に配置される発光部１０と受光部２０とを備えている。

【0006】

発光部１０のレンズ系は分割レンズではなく単眼レンズ１１であり、この単眼レンズ１１に対して、例えば発光ダイオードからなる複数の発光素子を有する発光素子群１２が設けられている。

【0007】

図１１（ｂ）の側面図に示すように、発光素子群１２はＬ１〜Ｌ５の５列構成であり、その各列には、図１１（ａ）の正面図に示すように、それぞれ８つの発光素子１２０（１２１〜１２８）が含まれている。すなわち、一つの単眼レンズ１１に対して４０個の発光素子１２０がマトリクス状に配置されている。

【0008】

各発光素子１２０から出射される光は、単眼レンズ１１の中心を通って、図１０に示すように、床面ＦＩ，ＦＯ上にスポット状に照射される。なお、発光素子群１２の列番Ｌ１〜Ｌ５は、床面ＦＩ，ＦＯ上に設定される監視列ＬＡ１〜ＬＡ５；ＬＢ１〜ＬＢ５に対応し、その各監視列に含まれるスポット光ＳＰ１〜ＳＰ８は、８つの発光素子１２１〜１２８に対応している。

【0009】

すなわち、各監視列ＬＡ１〜ＬＡ５；ＬＢ１〜ＬＢ５において、例えばスポット光ＳＰ１は発光素子１２１からのもので、スポット光ＳＰ２は発光素子１２２からのものである。以下、同様にスポット光ＳＰ３と発光素子１２３、スポット光ＳＰ４と発光素子１２４、スポット光ＳＰ５と発光素子１２５、スポット光ＳＰ６と発光素子１２６、スポット光ＳＰ７と発光素子１２７、スポット光ＳＰ８と発光素子１２８とがそれぞれ対応している。

【0010】

受光部２０も発光部１０と同様に、そのレンズ系として単眼レンズ２１を備え、この単眼レンズ２１に対して、例えばフォトダイオードからなる複数の受光素子を有する受光素子群２２が上記発光素子群１２と同一の配列をもって設けられている。

【0011】

すなわち、図１２（ｂ）の側面図に示すように、受光素子群２２もＬ１〜Ｌ５の５列構成であり、その各列には図１２（ａ）に示すように、それぞれ８つの発光素子２２０（２２１〜２２８）が含まれている。すなわち、一つの単眼レンズ２１に対して４０個の受光素子２２０がマトリクス状に配置されており、各受光素子２２０の検出信号が自動ドア制御手段であるＣＰＵ６に与えられる。

【0012】

発光部１０と受光部２０とは左右対称に配置されており、したがって、例えば受光素子２２１は発光素子１２１から照射されるスポット光ＳＰ１の反射光を受光し、受光素子２２２は発光素子１２２から照射されるスポット光ＳＰ２の反射光を受光する。

【0013】

以下、同様に受光素子２２３は発光素子１２３と、受光素子２２４は発光素子１２４と、受光素子２２５は発光素子１２５と、受光素子２２６は発光素子１２６と、受光素子２２７は発光素子１２７と、そして受光素子２２８は発光素子１２８とそれぞれ１対１の関係で対応しており、監視列単位よりもさらに細かなスポット光単位での物体検知を可能としている。

【0014】

各直近監視列ＬＡ１，ＬＢ１には、それぞれ８個のスポット光ＳＰ１〜ＳＰ８が含まれているが、説明の便宜上、ここでは室内側の各スポット光を〇印、室外側の各スポット光を△印で表している。

【0015】

なお、光センサシステムでは、物体がある場合、発光部１０から投光されたスポット光が物体表面で反射され、反射された反射光の受光部２０での受光量によって、物体を検出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0016】

【特許文献1】特開２００２−３４９１３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0017】

前述の自動ドア装置の光センサシステムには、以下に示すような改善すべき点がある。前述の自動ドア装置の光センサシステムでは、光学的に検知光・反射光を分光・集光することによって、スポット光単位での物体検知を可能としている。スポット光の配列で形成される検知範囲は、単眼レンズ１１及び発光素子１２０の配置によって決定される。単眼レンズ１１及び発光素子１２０の配置は予め設定されているため、使用者が検知範囲を自由に設定することが難しい、という改善すべき点がある。

【0018】

また、ロボットとの接触を避けるための安全センサとして前述の光センサシステムを用いる場合、図１３Ａに示すように、ロボットを無人室に配置し、無人室への出入り口に前述の光センサシステムを用いる配置することが考えられる。また、図１３Ｂに示すように、ロボットの周囲に人の立ち入りを禁止する立入禁止領域を設定し、立入禁止領域を取り囲むように、スポット光の列が配置されるように、前述の光センサシステムを配置することが考えられる。

【0019】

いずれの場合でも、ロボットが所定の位置に固定される場合では、前述の光センサシステムは安全センサとして機能し得るが、歩行型や移動型等、ロボットの移動に合わせて、検知範囲を、適宜、変更する必要がある場合には対応できない、という改善すべき点がある。

【0020】

そこで本発明は、検知範囲を自由に設定することができる物体検出装置の提供を目的とする。

【発明の効果】

【0021】

本発明における課題を解決するための手段及び発明の効果を以下に示す。

【0022】

本発明に係る物体検知装置は、物体を検知するための検知光を投光する投光部、前記検知光の反射光を受光する受光部であって、前記反射光の受光量に基づく反射光受光情報を送信する受光部、少なくとも前記反射光受光情報を送受信するための単位物体検知用接続線を接続するための単位物体検知用接続部、を有する単位物体検知手段、及び、前記単位物体検知用接続線を接続するための複数の単位物体検知用接続部、前記反射光受光情報及び前記反射光受光情報を送信する前記単位物体検知手段を一意に特定する特定情報を有する単位物体検知情報を送信する単位物体検知情報送信手段、少なくとも前記単位物体検知情報を送受信するための単位中間接続用接続線を接続するための単位中間接続用接続部、を有する単位中間接続手段、を有する。

【0023】

これにより、どのような設置形状であっても、単位物体検知手段の数、配置位置、また、単位物体検知用接続線の長さを調整するだけで、容易に物体検知装置を配置することができる。また、検知位置、検知範囲の変更、設置位置の変更、設置対象装置の形状の変更等、設置環境の変化にあわせて、単位物体検知手段の設置位置を変更したり、設置数を追加、減少させたりすることによって、容易に設置環境の変化に物体検出装置を対応させることができる。

【0024】

本発明に係る物体検知装置では、複数の前記単位物体検知手段は、前記単位物体検知用接続線を介して前記単位中間接続手段にスター型に接続されること、を特徴とする。

【0025】

これにより、どのような設置形状であっても、単位物体検知手段の数、配置位置、また、接続線の長さを調整するだけで、容易に物体検知装置を配置することができる。また、検知位置、検知範囲の変更、設置位置の変更、設置対象装置の形状の変更等、設置環境の変化にあわせて、単位物体検知手段の設置位置を変更したり、設置数を追加、減少させたりすることによって、容易に設置環境の変化に物体検出装置を対応させることができる。

【0026】

本発明に係る物体検出装置では、前記単位中間接続手段は、前記単位中間接続用接続線を介して他の前記単位接続部とカスケード型に接続されること、を特徴とする。

【0027】

これにより、どのような設置形状であっても、単位中間接続手段の数、配置位置、また、接続線の長さを調整するだけで、容易に物体検知装置を配置することができる。また、検知位置、検知範囲の変更、設置位置の変更、設置対象装置の形状の変更等、設置環境の変化にあわせて、単位中間接続手段の設置位置を変更したり、設置数を追加、減少させたりすることによって、容易に設置環境の変化に物体検出装置を対応させることができる。

【0028】

本発明に係る物体検出装置では、前記単位物体検知手段の前記投光部は、順次、前記検知光を投光すること、を特徴とする。

【0029】

これにより、ある単位物体検知手段の投光部が投光する検知光が、他の単位物体検知手段の受光部で受光されることを防止することができる。つまり、誤検知を防止することができる。

【0030】

本発明に係る物体検出装置では、一部の前記単位物体検知手段の前記投光部は、順次、前記検知光を投光すること、を特徴とする。

【0031】

これにより、ある単位物体検知手段の投光部が投光する検知光が、他の単位物体検知手段の受光部で受光される場合のみ、他の単位物体検知手段の受光部で受光されることを防止することができる。つまり、誤検知が発生する可能性がある場合のみ、誤検知を防止することができる。

【0032】

本発明に係る物体検出装置では、前記単位中間接続手段は、前記投光手段及び前記受光手段を有すること、を特徴とする。

【0033】

これにより、単位中間接続手段も単位物体検知手段として機能させることができる。よって、効率よく単位物体検知手段を配置することができる。

【0034】

本発明に係る物体検出装置では、前記投光手段から前記検知光を投光する投光時期と、前記受光手段で前記反射光を受光する受光時期とを制御する投受光制御手段、を有する。

【0035】

これにより、容易に検知光の受光時期、反射光の受光時期を調整することができる。したがって、容易に設置環境及びその変化に物体検出装置を対応させることができる。

【0036】

本発明に係る物体検出装置では、前記単位中間接続手段に接続されるタッチパッド、を有する。

【0037】

これにより、配置位置に対して比較的近い位置又は配置面に接触した物体の存在及び位置も容易に検出することができる。

【0038】

本発明に係る物体検出装置では、前記単位中間接続手段に接続される熱感知センサ、を有する。これにより、物体として特に人の存在及び位置を容易に検出することができる。

【0039】

本発明に係る物体検出装置では、前記単位中間接続手段に接続される金属検知センサ、を有する。これにより、センサを取り付けたロボットや移動体に近接する物体が金属か否かを判別することができる。

【0040】

本発明に係る物体検出装置では、前記単位物体検知手段の前記投光手段は、所定の投光角度で前記検知光を投光し、前記単位中間接続手段には、異なる前記投光角度を有する前記単位物体検知手段が接続されること、を特徴とする。

【0041】

これにより、単位物体検知手段の配置場所や検知対象の特性に合わせて、検知範囲を設定することができる。

【0042】

本発明に係る単位物体検知装置は、物体を検知するための検知光を投光する投光部、前記検知光の反射光を受光する受光部であって、前記反射光の受光量に基づく反射光受光情報を送信する受光部、少なくとも前記反射光受光情報を送受信するための単位物体検知用接続線を接続するための単位物体検知用接続部、を有する。

【0043】

これにより、どのような設置形状であっても、単位物体検知手段の数、配置位置、また、単位物体検知用接続線の長さを調整するだけで、容易に物体検知装置を配置することができる。また、検知位置、検知範囲の変更、設置位置の変更、設置対象装置の形状の変更等、設置環境の変化にあわせて、単位物体検知手段の設置位置を変更したり、設置数を追加、減少させたりすることによって、容易に設置環境の変化に物体検出装置を対応させることができる。

【0044】

本発明に係る単位中間接続装置は、物体を検知するための検知光の反射光の受光量に基づく反射光受光情報を少なくとも送受信するための単位物体検知用接続線を接続するための複数の単位物体検知用接続部、前記反射光受光情報及び前記反射光受光情報を送信する単位物体検知手段を一意に特定する特定情報を有する単位物体検知情報を送信する単位物体検知情報送信手段、少なくとも前記単位物体検知情報を送受信するための単位中間接続用接続線を接続するための単位中間接続用接続部、を有する。

【0045】

これにより、どのような設置形状であっても、単位中間接続手段の数、配置位置、また、接続線の長さを調整するだけで、容易に物体検知装置を配置することができる。また、検知位置、検知範囲の変更、設置位置の変更、設置対象装置の形状の変更等、設置環境の変化にあわせて、単位中間接続手段の設置位置を変更したり、設置数を追加、減少させたりすることによって、容易に設置環境の変化に物体検出装置を対応させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0046】

【図1】本発明に係る物体検出装置１００の全体構成を示す図である。

【図2】光センサ部１１１の内部構成を示す図である。

【図3】ユニット制御部１１３の内部構造図である。

【図4】中央制御部１１５の内部構造図である。

【図5】ユニット制御部１１３の動作を示すフローチャートである。

【図6】光センサ部１１１の動作を示すフローチャートである。

【図7】中央制御部１１５の動作を示すフローチャートである。

【図8】物体検出装置１００の使用例を示す図である。

【図9】物体検出装置１００の使用例を示す図である。

【図10】従来の物体検出装置を示す図である。

【図11】従来の物体検出装置を示す図である。

【図12】従来の物体検出装置を示す図である。

【図13】従来の物体検出装置の使用例を示す図であり、Ａはロボットを無人室に配置する場合を、Ｂはロボットの周囲に人の立入禁止領域を形成する場合を、それぞれ示している。

【発明を実施するための形態】

【0047】

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明していく。

【実施例1】

【0048】

第１ 構成
本発明に係る物体検出装置１００の全体構成について図１を用いて説明する。物体検出装置１００は、複数の光センサユニットＳＵ及び１つの中央制御部１１５を有している。

【0049】

各光センサユニットＳＵは、複数の光センサ部１１１及び１つのユニット制御部１１３を有している。図１においては、光センサ部１１１を内部黒色の四角形で、ユニット制御部１１３を内部白色の四角形で、それぞれ示している。各光センサユニットＳＵでは、複数の光センサ部１１１と１つのユニット制御部１１３とが、光センサ用接続線Ｌ１１１を介してスター型に接続されている。

【0050】

光センサ用接続線Ｌ１１１は、例えばフラットケーブルのように、自らの配線形状を自由に設定できるようなフレキシブル性を有している。このようにフレキシブル性を有する光センサ用接続線Ｌ１１１を用いることによって、設置場所の形状に関わらず、自由に光センサ部１１１及びユニット制御部１１３を配置できる。

【0051】

複数の光センサユニットＳＵによって、グループラインＧＬが形成される。図１においては、中央制御部１１５を中心として、４つのグループラインＧＬが形成されている。１つのグループラインＧＬに属するユニット制御部１１３は、ユニット制御部用接続線Ｌ１１３を介してカスケード型に接続される。カスケード型に接続されるユニット制御部１１３の一つは、ユニット制御部用接続線Ｌ１１３を介して中央制御部１１５に接続される。なお、ユニット制御部用接続線Ｌ１１３には、光センサ用接続線Ｌ１１１と同様に、フレキシブルな接続線、例えばフラットケーブルが用いられる。

【0052】

このように、フレキシブル性を有するユニット制御部用接続線Ｌ１１３を用いることによって、設置場所の形状に合わせて、自由に光センサユニットＳＵを配置することができる。また、設置場所での検知範囲を自由に設定することができる。

【0053】

以下において、光センサ部１１１、ユニット制御部１１３、中央制御部１１５について説明する。

【0054】

１．光センサ部１１１
光センサ部１１１の構成について図２を用いて説明する。光センサ部１１１は、１対の投光素子ＬＥ及び受光素子ＲＥ、１つの光センサ接続用コネクタ１１１Ｓを有している。投光素子ＬＥは、所定の範囲Ｒ１１１に所定の検知光、例えば近赤外線を投光する。受光素子ＲＥは、投光素子ＬＥが投光した検知光の物体による反射光を受光する。

【0055】

投光素子ＬＥとしては、例えば近赤外ＬＥＤ等を利用することができる。受光素子ＲＥとしては、例えばフォトトランジスタやフォトダイオード、増幅回路内蔵受光素子等を利用することができる。なお、フォトダイオードを使用する場合は、増幅回路やフィルター回路を、受光素子ＲＥと合わせて配置するようにしてもよい。

【0056】

投光素子ＬＥは、所定の投光角度αで検知光を投光する。また、受光素子ＲＥは、所定の受光角度βで反射光を受光する。なお、物体検出装置１００が有する複数の光センサ部１１１には、検知角度αが異なる投光素子ＬＥ及び受光角度βが異なる受光素子ＲＥが用いられ、検知範囲に合わせて、適宜、配置される。但し、投光角度αが広い投光素子ＬＥに対しては、受光角度βも広い受光素子ＲＥが用いられる。

【0057】

このように、投光角度α及び受光角度βが異なる光センサ部１１１を組み合わせて配置することによって、光センサ部１１１の配置場所や検知対象の特性に合わせて、検知範囲を設定することができる。例えば、特定の方向からしか検知対象が接近しないと予想される配置場所や、検知対象が存在する方向を詳細に判断する必要がある場合では、当該配置場所に配置される光センサ部１１１には、投光角度α及び受光角度βが狭い、つまり指向性が強い投光素子ＬＥ及び受光素子ＲＥを使用する。また、どの方向から検知対象が接近するか予想できないような配置場所では、当該配置場所に配置される光センサ部１１１には、投光角度α及び受光角度βが広い、つまり指向性が弱い投光素子ＬＥ及び受光素子ＲＥを使用する。

【0058】

光センサ接続用コネクタ１１１Ｓは、光センサ部１１１の外部に向かって開放された光センサ用接続線Ｌ１１１を接続するためのコネクタである。

【0059】

２．ユニット制御部１１３
ユニット制御部１１３の構成について図３を用いて説明する。ユニット制御部１１３は、ユニット制御回路１１３Ｍ、光センサ接続用コネクタ１１３Ｓ及びユニット制御部接続用コネクタ１１３Ｃを有している。

【0060】

ユニット制御回路１１３Ｍは、投光権情報（後述）の生成、ユニット制御部接続用コネクタ１１３Ｃに接続されているユニット制御部用接続線Ｌ１１３を介した投光権情報（後述）及びセンサ検知情報（後述）の送受信、光センサ接続用コネクタ１１３Ｓに接続されているセンサ用接続線Ｌ１１１を介した検知開始情報（後述）の送信及び反射光情報（後述）の受信を行う。

【0061】

ユニット制御回路１１３Ｍは、必要に応じて信号増幅回路やフィルター回路を有するようにしてもよい。

【0062】

光センサ接続用コネクタ１１３Ｓは、ユニット制御部１１３の外部に向かって開放されたコネクタで、光センサ用接続線Ｌ１１１を接続するためのコネクタである。また、ユニット制御部接続用コネクタ１１３Ｃは、ユニット制御部１１３の外部に向かって開放されたコネクタで、ユニット制御部用接続線Ｌ１１３を接続するためのコネクタである。

【0063】

３．中央制御部１１５
中央制御部１１５の構成について図４を用いて説明する。中央制御部１１５は、ユニット制御部接続用コネクタ１１５Ｃ及び中央制御回路１１５Ｍを有している。ユニット制御部接続用コネクタ１１５Ｃには、ユニット制御部用接続線Ｌ１１３が接続される。これにより、中央制御部１１５は、カスケード型に接続されるユニット制御部１１３の一端として配置される。

【0064】

中央制御回路１１５Ｍは、カスケード型に接続される各ユニット制御部１１３から、ユニット制御部接続用コネクタ１１５Ｃを介してセンサ検知情報を受信する。中央制御回路１１５Ｍは、受信したセンサ検知情報、各光センサ部１１１の配置位置を示すセンサ配置情報から、物体の位置や物体までの距離を算出する。なお、センサ配置情報については、予め所定のメモリ等に記憶しておく。

【0065】

ユニット制御部接続用コネクタ１１５Ｃは、中央制御部１１５の外部に向かって開放されたコネクタで、ユニット制御部用接続線Ｌ１１３を接続するためのコネクタである。

【0066】

第２ 動作
光センサ部１１１、ユニット制御部１１３、及び中央制御部１１５の動作について、それぞれ図５、図６、及び図７に示すフローチャートを用いて説明する。物体検出装置１００では、投光権を有するユニット制御部１１３のみが、自らに接続されている光センサ部１１１での投受光を実行できる。また、各ユニット制御部１１３は、自らに接続されている光センサ部１１１を、順次、投受光させる。これにより、物体検出装置１００では、光センサ部１１１での、順次投受光、つまり、順次検知を可能としている。

【0067】

なお、物体検出装置１００が有するユニット制御部１１３のうち、電源投入後、最初に検知を実行するユニット制御部１１３については、予め設定しておく。

【0068】

図５に示すように、物体検出装置１００の電源が投入されると、予め設定されている最初に検知を実行するユニット制御部１１３のユニット制御回路１１３Ｍは、自らに接続されている光センサ部１１１のうちの一つに対して、光センサ接続用コネクタ１１３Ｓに接続されている光センサ用接続線Ｌ１１１を介して、検知開始情報を送信する（Ｓ５０１）。なお、ユニット制御部１１３に接続されている光センサ部１１１のうち最初に検知開始情報を送信する光センサ部１１１等、検知開始情報を送信する光センサ部１１１の順番については、予め設定しておく。

【0069】

図６に示すように、光センサ部１１１の投光素子ＬＥは、検知開始情報を受信すると（Ｓ６０１）、検知光を投光する（Ｓ６０３）。投光素子ＬＥが検知光を投光した後、検知光を投光した光センサ部１１１の受光素子ＲＥは、検知した反射光の量を受光量情報として、光センサ接続用コネクタ１１１Ｓに接続されている光センサ用接続線Ｌ１１１を介して、ユニット制御部１１３に送信する（Ｓ６０５）。

【0070】

図５に戻って、ユニット制御部１１３のユニット制御回路１１３Ｍは、所定時間が経過したと判断すると（Ｓ５０３）、その時に受信している受光量情報に基づき反射光受光情報を生成する（Ｓ５０５）。なお、ユニット制御回路１１３Ｍは、受光素子ＲＥが受光した反射光の量の値と反射光を受光した受光素子ＲＥが配置されている光センサ部１１１を特定する光センサ部特定情報とを関連づけて反射光受光情報を生成する。

【0071】

ユニット制御回路１１３Ｍは、自らに接続されている全ての光センサ部１１１について反射光受光情報を生成したか否かを判断する（Ｓ５０７）。ユニット制御回路１１３Ｍは、自らに接続されている全ての光センサ部１１１について反射光受光情報を生成していないと判断すると、まだ反射光受光情報を生成していない光センサ部１１１の一つに対して、検知開始情報を送信する（Ｓ５０１）。

【0072】

一方、ユニット制御回路１１３Ｍは、ステップＳ５０７において、自らに接続されている全ての光センサ部１１１について反射光受光情報を生成したと判断すると、全ての反射光受光情報をセンサ検知情報として中央制御部１１５へ送信する（Ｓ５０９）。なお、ユニット制御回路１１３Ｍは、センサ検知情報を送信する際に、反射光受光情報と、反射光受光情報を受信した光センサ部１１１を特定する光センサ部特定情報とを関連づけて送信する。

【0073】

そして、ユニット制御回路１１３Ｍは、投光権情報を生成する（Ｓ５１１）。投光権とは、ユニット制御部１１３が自らに接続されている光センサ部１１１に対して検知開始情報を送信し、受光量情報を受信することができる権利をいう。ユニット制御回路１１３Ｍは、投光権と自らの特定するユニット制御部特定情報とを関連づけて投光権情報を生成する。なお、ユニット制御部特定情報は、各ユニット制御部１１３を一意に特定する情報であり、予め定められた投光権を受け渡す順に連番となっている。ユニット制御回路１１３Ｍは、生成した投光権情報を自らに接続されている他のユニット制御部１１３に対して送信する（Ｓ５１３）。なお、投光権情報は、カスケード型で接続されている全てのユニット制御部１１３に対して送信される。

【0074】

電源投入後、最初に検知を実行するユニット制御部１１３以外のユニット制御部１１３のユニット制御回路１１３Ｍは、投光権情報を受信したと判断すると（Ｓ５２１）、投光権が自ら宛のものであるか否かを判断する（Ｓ５２３）。ユニット制御回路１１３Ｍは、投光権が自ら宛のものであるか否かを判断するにあたり、投光権情報に含まれるユニット制御部特定情報の値を参照する。投光権情報に含まれるユニット制御部特定情報値が、自らのユニット制御部特定情報より一つ前の値であれば、受信した投光権情報は自ら宛のものと判断し、ステップＳ５０１〜ステップＳ５１３の処理を実行する。

【0075】

一方、ユニット制御回路１１３Ｍは、受信した投光権情報が自ら宛のものでないと判断すると、ステップＳ５０１〜ステップＳ５１３の処理は実行しない。

【0076】

図７に示すように、中央制御部１１５の中央制御回路１１５Ｍは、あるグループラインＧＬにおいて、グループラインＧＬ毎にカスケード型に接続されている各ユニット制御部１１３から、ユニット制御部接続用コネクタ１１５Ｃを介してセンサ検知情報を受信したと判断すると（Ｓ７０１）、センサ検知情報を解析する（Ｓ７０３）。中央制御回路１１５Ｍは、センサ検知情報を解析する際に、受信したセンサ検知情報や各光センサ部１１１の配置位置を示すセンサ配置情報から、物体の位置や物体までの距離を算出する。ここで、センサ配置情報とは、物体上に配置した光センサ部１１１の位置を特定する情報である。センサ配置情報は、予め所定のメモリ等に記憶しておく。

【0077】

中央制御回路１１５Ｍは、グループラインＧＬに属する全てのユニット制御部１１３からセンサ検知情報を受信していないと判断すると、ステップＳ７０１、Ｓ７０３の処理を繰り返す。

【0078】

一方、中央制御回路１１５Ｍは、投光権情報を受信したと判断すると（Ｓ７１１）、そのグループラインＧＬに属するユニット制御部１１３のうち、最大のユニット制御部特定情報と関連づけられた投光権情報であるか否かを判断する（Ｓ７１３）。中央制御回路１１５Ｍは、グループラインＧＬに属するユニット制御部１１３のうち、最大のユニット制御部特定情報と関連づけられた投光権情報でないと判断すると、ステップＳ７１１、Ｓ７１３の処理を繰り返す。

【0079】

中央制御回路１１５Ｍは、ステップＳ７０５において、グループラインＧＬに属する全てのユニット制御部１１３からセンサ検知情報を受信したと判断し、また、ステップＳ７１３において、グループラインＧＬに属するユニット制御部１１３のうち、最大のユニット制御部特定情報と関連づけられた投光権情報であると判断すると、投光権情報を次のグループラインＧＬへ送信する（Ｓ７２３）。なお、中央制御部１１５では、各グループラインＧＬを形成するユニット制御部用接続線Ｌ１１３が接続されるユニット制御部接続用コネクタ１１５Ｃを特定する連続番号が付与されている。これにより、ユニット制御回路１１３Ｍは、各グループラインＧＬを識別することができるとともに、投光権情報を送信する順番を判断することができる。なお、中央制御回路１１５Ｍは、グループラインＧＬを形成するユニット制御部用接続線Ｌ１１３が接続されているユニット制御部接続用コネクタ１１５Ｃのうち最大の番号が付与されているグループラインＧＬから投光権情報を取得すると、最小の番号が付与されているグループラインＧＬに対して投光権を送信する。

【0080】

第３ 使用例
物体検出装置１００の使用例として、産業用ロボットの外表面に配置した状態を図８に示す。産業用ロボット５０は、７軸の可動軸を有するロボットである。産業用ロボット５０は、アームＡＭ１〜ＡＭ７、可動回転ジョイントＪ１〜Ｊ１３、土台Ｂ１、及びハンドＨ１を有している。アームＡＭ１〜ＡＭ７、ハンドＨ１、土台Ｂ１の各外周面に物体検出装置１００が配置されている。

【0081】

アームＡＭ１〜ＡＭ７、土台Ｂ１、及びハンドＨ１には、それぞれ１つのユニット制御部及び複数の光センサ部１１１が配置されている。図５に示すように、光センサ部１１１は、アームＡＭ１〜ＡＭ７、ハンドＨ１、土台Ｂ１等、設置場所の形状にかかわらず、いずれの場所にも配置することができる。このように、物体検出装置１００を設置対象である装置の外表面に容易に光センサ部１１１を配置することができるので、産業用ロボットの周辺に人等の物体を検出したときに、ロボットを緊急停止させることが可能なる。つまり、設置対象装置、例えば産業用ロボットの安全性を高めることができる。

【0082】

また、光センサ用接続線Ｌ１１１の長さを調整することにより、どのような位置にでも光センサ部１１１を配置することができる。よって、角柱状のアームＡＭ１〜ＡＭ７、円柱状の土台Ｂ１等、設置場所の形状にかかわらず、全周囲に光センサ部１１１を配置することができる。これにより、ロボットの全周縁で人等の物体を検出することができるので、設置対象装置の安全性を高めることができる。

【0083】

さらに、ハンドＨ１のような複雑な形状であっても、自由に光センサ部１１１を配置することができる。よって、光センサ部１１１を配置するにあたって死角の発生を防止できるので、設置対象装置の安全性を高めることができる。

【0084】

さらに、可動回転ジョイントＪ１〜Ｊ１３のように、光センサ部１１１を配置するアームＡＭ１〜ＡＭ７等の間に障害物があったとしても、ユニット制御部用接続線Ｌ１１３の長さを調整することにより、障害物を回避しながら、ユニット制御部１１３同士を接続することができる。このように、物体検知装置１００では、配置する装置の形状にかかわらず、自由に配置することができる。

【0085】

物体検知装置１００では、どのような設置形状であっても、光センサ部１１１及びユニット制御部１１３の数、配置位置、また、光センサ用接続線Ｌ１１１、ユニット制御部用接続線Ｌ１１３の長さを調整するだけで、容易に物体検知装置を配置することができる。また、物体検知装置１００は、検知位置、検知範囲の変更、設置位置の変更、設置対象装置の形状の変更等、設置環境の変化にあわせて、光センサ部１１１、ユニット制御部１１３の設置位置を変更したり、設置数を追加、減少させたりすることによって、容易に設置環境の変化に対応することができる。

【0086】

さらに、図９に、２つの産業用ロボット５０に対して、物体検出装置１００を配置した状態を示す。この場合、各産業用ロボット５０に配置される光センサユニットＳＵによって、グループラインＧＬが形成される。つまり、中央制御部１１５には、２つのグループラインＧＬが接続される。

【0087】

［その他の実施例］
（１）投光素子ＬＥ、受光素子ＲＥ ： 前述の実施例１においては、光センサ部１１１は、１つ投光素子ＬＥ及び１つ受光素子ＲＥを有するとしたが、１つ投光素子ＬＥ及び複数の受光素子ＲＥ、複数の投光素子ＬＥ及び１つ受光素子ＲＥ、複数の投光素子ＬＥ及び複数の受光素子ＲＥ等、適宜、投光素子ＬＥ、受光素子ＲＥの数を選択して配置するようにしてもよい。

【0088】

（２）光センサ部１１１、ユニット制御部１１３、中央制御部１１５の動作 ： 前述の実施例１においては、ユニット制御部１１３が光センサ部１１１の投光素子ＬＥを動作させるための投光開始情報を送信するとしたが、中央制御部１１５が投光開始情報を送信するようにしてもよい。これにより、中央制御部１１５が、全ての光センサ部１１１の動作状態を把握することができる。また、光センサ部１１１が自ら投光の開始を判断するようにしてもよい。例えば、全ての光センサ部１１１に時計回路を配置し、所定時間になると投光を開始するようにしてもよい。

【0089】

また、前述の実施例１では、ユニット制御部１１３は、自らに接続されている全ての光センサ部１１１から反射光情報を受信すると、センサ検知情報を中央制御部１１５へ送信するとしたが、反射光受光情報を送信できるものであれば、例示のものに限定されない。例えば、反射光受光情報を受信する度に、受信した反射光受光情報に関するセンサ検知情報を生成し、中央制御部１１５へ送信するようにしてもよい。

【0090】

（３）光センサ部１１１の動作時期 ： 前述の実施例１においては、全ての光センサ部１１１を、順次、動作させることとしたが、例示のものに限定されない。一部の光センサ部１１１、例えば、図１に示す同一のグループラインＧＬにおいては、光センサ部１１１を、順次、動作させるようにしてもよい。ある一つの光センサ部１１１から投光された検知光が、他の光センサ部１１１において受光されることが無い場合、または、他の光センサ部１１１において受光されたとしても、物体の検知には影響がない場合には、光センサ部１１１の同時動作を許容するようにしてもよい。

【0091】

（４）ユニット制御部１１３ ： 前述の実施例１において、ユニット制御部１１３に、さらに、投光素子ＬＥ及び受光素子ＲＥを配置するようにしてもよい。

【0092】

（５）投光開始情報 ： 前述の実施例１においては、ユニット制御部１１３のユニット制御回路１１３Ｍが検知開始情報を生成し、送信するとしたが、中央制御部１１５の中央制御回路１１５Ｍが検知開始情報を生成するようにしてもよい。これにより、ユニット制御部１１３は、接続されている全ての光センサ部１１１について、投光時期、受光時期等を制御することができる。なお、この場合、ユニット制御部１１３のユニット制御回路１１３Ｍは、中央制御回路１１５Ｍからユニット制御部用接続線Ｌ１１３を介して受信した検知開始情報を所定の光センサ部１１１へ送信する。

【0093】

（６）反射光の受光 ： 前述の実施例１においては、受光素子ＲＥは、投光素子ＬＥが検知光を投光してから、所定時間経過後に受光している反射光を検知するとしたが、反射光を検知できるものであれば、例示のものに限定されない。例えば、外部から受光開始情報を取得すると、反射光を検知するようにしてもよい。なお、受光開始情報については、ユニット制御部１１３が送信するようにしても、中央制御部１１５が送信するようにしてもよい。

【0094】

（７）物体の位置や物体までの距離の算出 ： 前述の実施例１においては、中央制御回路１１５Ｍが、センサ検知情報及びセンサ配置情報から、物体の位置や物体までの距離を算出するとしたが、物体の位置や物体までの距離を算出できるものであれば例示のものに限定されない。例えば、ユニット制御部１１３のユニット制御回路１１３Ｍが、物体の位置や物体までの距離を算出するようにしてもよい。この場合、センサ配置情報を自らの記憶装置に記憶しておく等、ユニット制御回路１１３Ｍが、適宜、センサ配置情報を取得できるようにすればよい。

【0095】

また、物体の位置や物体までの距離の算出せずに、受光素子ＲＥにおいて受光した反射光の受光量を情報として蓄積するようにしてもよい。

【0096】

（８）タッチパッド ： 前述の実施例１において、さらに、所定の位置にタッチパッドを配置するようにしてもよい。これにより、配置位置に対して比較的近い位置又は配置面に接触した物体の存在及び位置も容易に検出することができる。なお、タッチパッドは、光センサ部１１１に配置してもよい。また、光センサ部１１１と同様に、所定の接続線を介してユニット制御部１１３に接続するようにしてもよい。

【0097】

また、設置するタッチパッドについては、タッチパッドに触れる指とタッチパッドの所定の電極との間に形成される静電容量の変化によって物体を検出するものであっても、タッチパッドの入力面にかかる圧力によって物体を検出するもの等、使用目的に合わせて、適宜、選択すればよい。

【0098】

（９）熱感知センサ ： 前述の実施例１において、さらに、熱感知センサを配置するようにしてもよい。これにより、物体として特に人の存在及び位置を容易に検出することができる。熱感知センサは、は、光センサ部１１１に配置してもよい。また、光センサ部１１１と同様に、所定の接続線を介してユニット制御部１１３に接続するようにしてもよい。また、設置する熱感知センサの形状、種類については、設置位置に合わせて、適宜、選択するようにしてもよい。

【0099】

（１０）金属検知センサ ： 前述の実施例１において、さらに、金属検知センサを配置するようにしてもよい。これにより、センサを取り付けたロボットや移動体に近接する物体が金属か否かを判別することができる。よって、ロボットハンドが物体に近づいた時に、それが金属物体か否かで操作対象物か否かを判断する処理を行わせることが可能となる。

【0100】

（１１）投光権情報の送信 ： 前述の実施例１においては、投光権情報をカスケード接続されている全てのユニット制御部１１３に送信するとしたが、投光権情報を所定のユニット制御部１１３へ送受信できるものであれば、例示のものに限定されない。例えば、投光権情報を送信したいユニット制御部１１３宛にのみ送信するようにしてもよい。

【0101】

（１２）反射光受光情報の生成 ： 前述の実施例１においては、ユニット制御部１１３のユニット制御回路１１３Ｍが投光開始情報を送信後、所定時間経過後に受信している受光量情報に基づき反射光受光情報を生成するとしたが、光センサ部１１１において所定時間を計測し、所定時間経過後に受光素子ＲＥが受光している反射光の量に基づき反射光受光情報を生成し、ユニット制御部１１３へ送信するようにしてもよい。

【0102】

（１３）物体検出装置１００の使用例 ： 前述の実施例１においては、物体検出装置１００をロボットの安全システムとして利用することを示したが、例示のものに限定されない。例えば、自動ドアセンサ等、物体を検知する必要があれば、適宜、物体検出装置１００を利用することができる。

【産業上の利用可能性】

【0103】

本発明に係る物体検出装置は、例えば、産業用ロボットの可動範囲内における人の有無を検出し、可動範囲内に人が存在することを検知すると動作の緊急停止を行う安全センサとして利用できる。

【符号の説明】

【0104】

１００・・・・・物体検出装置
１１１・・・・・光センサ部
ＬＥ・・・・・投光素子
ＲＥ・・・・・受光素子
１１１Ｓ・・・光センサ接続用コネクタ
１１１Ｌ・・・・光センサ用接続線
１１３・・・・・ユニット制御部
１１３Ｍ・・・ユニット制御回路
１１３Ｓ・・・光センサ接続用コネクタ
１１３Ｃ・・・ユニット制御部接続用コネクタ
１１３Ｌ・・・・ユニット制御部用接続線
１１５・・・・・中央制御部
１１５Ｍ・・・中央制御回路
１１５Ｃ・・・ユニット制御部接続用コネクタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】