特許 6474593 エリア監視センサ

(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】6474593

(24)【登録日】2019年2月8日

(45)【発行日】2019年2月27日

(54)【発明の名称】エリア監視センサ

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/481 20060101AFI20190218BHJP

   G01S 17/88 20060101ALI20190218BHJP

   G08B 21/02 20060101ALI20190218BHJP

   H01H 35/00 20060101ALI20190218BHJP

   G01S 17/42 20060101ALI20190218BHJP

   G01C 3/06 20060101ALI20190218BHJP

   G01S 7/51 20060101ALI20190218BHJP

【ＦＩ】

   G01S7/481 Z

   G01S17/88

   G08B21/02

   H01H35/00 V

   G01S17/42

   G01C3/06 120Q

   G01S7/51

【請求項の数】6

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2014-242906(P2014-242906)

(22)【出願日】2014年12月1日

(65)【公開番号】特開2016-105049(P2016-105049A)

(43)【公開日】2016年6月9日

【審査請求日】2017年8月31日

(73)【特許権者】

【識別番号】000129253

【氏名又は名称】株式会社キーエンス

(74)【代理人】

【識別番号】100107847

【弁理士】

【氏名又は名称】大槻 聡

(72)【発明者】

【氏名】田頭 剛

(72)【発明者】

【氏名】川中 政嗣

【審査官】 蔵田 真彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１７５４８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２８６４１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０２９３７０５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 実開昭６０−１００６０９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１２−１８９３６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ ７／４８−７／５１、１７／００−１７／９５

Ｇ０１Ｃ １／００−１５／１４

Ｇ０８Ｂ １９／００−３１／００

Ｈ０１Ｈ ３５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

監視エリア内の侵入物を検知し、外部機器の動作を停止させるための停止信号を生成するエリア監視センサにおいて、
検出光を生成する投光手段、回転軸を中心として上記検出光を周方向に走査させる走査手段、対象物によって反射された上記検出光を受光して検出信号を生成する受光手段、及び、上記検出信号に基づいて対象物までの距離を求める距離算出手段を有し、第１筐体を有する計測ユニットと、
電力供給及び通信のために着脱自在な第１のケーブルを介して上記計測ユニットと接続され、上記計測ユニットの動作状態を画面表示する画面表示手段を有し、上記第１筐体と着脱自在に一体化可能な第２筐体を有する表示ユニットとを備え、
上記表示ユニットは、さらに、上記監視エリアを指定するエリア設定情報及び上記計測ユニットの動作条件を指定する動作設定情報からなる設定データを生成する設定データ作成装置との通信のための外部通信ポートを有することを特徴とするエリア監視センサ。

【請求項2】

上記計測ユニットは、さらに、上記対象物までの距離、上記検出光の走査角及び上記設定データに基づいて、監視エリア内の侵入物を検知し、上記停止信号を生成する侵入検知手段を有することを特徴とする請求項１に記載のエリア監視センサ。

【請求項3】

上記計測ユニットは、さらに、上記表示ユニット又は上記計測ユニットとの通信のための２つの入出力ポートを有し、上記第１のケーブルを用いて上記入出力ポートの１つを上記表示ユニットに接続し、あるいは、通信ケーブルを用いて上記入出力ポートの１つ又は２つを上記計測ユニットに接続することにより、２以上の上記計測ユニットが共通のバスを介して上記表示ユニットに接続されることを特徴とする請求項１又は２に記載のエリア監視センサ。

【請求項4】

上記表示ユニットは、上記設定データ作成装置から受信した上記設定データを保持する不揮発性の設定データ記憶手段と、
主電源が投入されるごとに、上記設定データ記憶手段から上記設定データを読み出して上記計測ユニットへ送信する設定データ送信手段とを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のエリア監視センサ。

【請求項5】

上記計測ユニットは、上記投光手段の発光タイミングを複数の計測ユニット間で調整するためのタイミング制御信号を生成する発光タイミング調整手段と、
上記入出力ポートを介して接続された上記計測ユニットへ上記タイミング制御信号を送信する制御信号送信手段とを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のエリア監視センサ。

【請求項6】

上記計測ユニットは、さらに、外部電源に接続し、外部電源から受給した電力を利用して上記表示ユニットへ電源供給を行う電源回路を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のエリア監視センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エリア監視センサに係り、さらに詳しくは、監視エリア内の侵入物を検知し、外部機器の動作を停止させるための停止信号を生成するエリア監視センサの改良に関する。

【背景技術】

【0002】

エリア監視センサは、監視エリア内に侵入した侵入物、例えば、人を検知し、工作機械などの外部機器の動作を停止させるための停止信号を生成する安全装置である（例えば、特許文献１〜３）。例えば、エリア監視センサは、検出光を生成する投光部と、回転軸を中心として検出光を周方向に走査させる走査部と、対象物によって反射された検出光を受光して検出信号を生成する受光部とを備える。侵入物の検知は、検出信号に基づいて対象物までの距離を求め、対象物までの距離と検出光の走査角とから対象物の２次元位置を特定することによって行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９−２７６１７３号公報

【特許文献2】特開２００９−２７６１６４号公報

【特許文献3】特開２００９−２８２６４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

監視エリアを指定するエリア設定情報やエリア監視センサの動作条件を指定する動作設定情報は、パーソナルコンピュータなどの端末装置を用いて作成される。例えば、エリア監視センサを中心とする直交座標を用いて頂点の位置や中心からの距離を指定することにより、任意の形状及びサイズの２次元領域が監視エリアとして指定される。また、侵入物検知の分解能、応答時間など、各種設定のパラメータ値が動作条件として指定される。端末装置は、ユーザ操作に基づいて、エリア設定情報及び動作設定情報からなる設定データを生成し、エリア監視センサへ送信する。侵入物の検知は、この設定データに基づいて行われる。

【0005】

上述したエリア監視センサは、プレス加工機、作業ロボットなどの危険源に作業者が近づいた際に、危険源の動作を停止させることを目的とする安全装置であることから、危険源の近傍に設置される場合が少なくない。ところが、従来のエリア監視センサでは、投光部や走査部などと動作状態を表示する表示部とが共通の筐体に配設される。このため、侵入物が検知されるなどの異常が発生した際に、表示部の表示内容を見てエリア監視センサの動作状態を確認するには、危険源に近づかなければならないという問題があった。また、エリア監視センサに端末装置を接続する際にも、危険源に近づかなければならないという問題があった。

【0006】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、危険源に近づかなくても、動作状態を確認することができるエリア監視センサを提供することを目的とする。また、本発明は、危険源に近づかなくても、設定データ作成装置を接続することができるエリア監視センサを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

第１の本発明によるエリア監視センサは、監視エリア内の侵入物を検知し、外部機器の動作を停止させるための停止信号を生成するエリア監視センサであって、検出光を生成する投光手段、回転軸を中心として上記検出光を周方向に走査させる走査手段、対象物によって反射された上記検出光を受光して検出信号を生成する受光手段、及び、上記検出信号に基づいて対象物までの距離を求める距離算出手段を有する計測ユニットと、上記計測ユニットの動作状態を画面表示する画面表示手段を有する表示ユニットと、上記計測ユニット及び上記表示ユニットを着脱可能に接続し、上記計測ユニット及び上記表示ユニット間で電力を供給するための電源ケーブルとを備えて構成される。

【0008】

この様な構成によれば、表示ユニットは、計測ユニットと分離されているため、計測ユニットから離間した位置であっても、当該計測ユニットの動作状態を確認することができる。このため、計測ユニットが危険源の近傍に設置されたとしても、ユーザは、危険源に近づくことなく、動作状態を確認することができる。また、電源ケーブルを介して計測ユニット及び表示ユニット間で電力が供給されるため、計測ユニット及び表示ユニットの両ユニットに電源回路を設ける場合に比べ、エリア監視センサの構成を簡素化することができる。また、電源ケーブルが着脱可能であるため、計測ユニットを容易に取り替えることができる。

【0009】

第２の本発明によるエリア監視センサは、上記構成に加え、上記表示ユニットが、さらに、上記監視エリアを指定するエリア設定情報及び上記計測ユニットの動作条件を指定する動作設定情報からなる設定データを生成する設定データ作成装置との通信のための外部通信ポートを有するように構成される。

【0010】

この様な構成によれば、設定データ作成装置用の外部通信ポートが表示ユニットに設けられるため、計測ユニットが危険源の近傍に設置されたとしても、ユーザは、危険源に近づくことなく、エリア監視センサに設定データ作成装置を接続することができる。

【0011】

第３の本発明によるエリア監視センサは、上記構成に加え、上記計測ユニットが、さらに、上記対象物までの距離、上記検出光の走査角及び上記設定データに基づいて、監視エリア内の侵入物を検知し、上記停止信号を生成する侵入検知手段を有するように構成される。

【0012】

この様な構成によれば、侵入検知手段を表示ユニットに設ける場合に比べ、距離の計測結果や走査角を示す情報を送受信する必要がないため、侵入物検知の応答性能が低下するのを抑制することができる。また、計測ユニット及び表示ユニット間の通信負荷が増大するのを抑制することができる。

【0013】

第４の本発明によるエリア監視センサは、上記構成に加え、上記計測ユニットが、さらに、上記表示ユニット又は上記計測ユニットとの通信のための２つの入出力ポートを有し、通信ケーブルを用いて各入出力ポートを上記表示ユニット又は上記計測ユニットに接続することにより、２以上の上記計測ユニットが共通のバスを介して上記表示ユニットに接続されるように構成される。この様な構成によれば、スター型の接続形態に比べ、表示ユニットにおける入出力ポートの構成を簡素化することができる。

【0014】

第５の本発明によるエリア監視センサは、上記構成に加え、上記表示ユニットが、上記設定データ作成装置から受信した上記設定データを保持する不揮発性の設定データ記憶手段と、主電源が投入されるごとに、上記設定データ記憶手段から上記設定データを読み出して上記計測ユニットへ送信する設定データ送信手段とを有するように構成される。

【0015】

この様な構成によれば、各計測ユニットに割り当てられた設定データを表示ユニットにおいて一元管理することができる。このため、例えば、主電源がオフ状態であるときに、計測ユニットが取り替えられたとしても、表示ユニットが保持する設定データに基づいて当該計測ユニットを動作させることができる。

【0016】

第６の本発明によるエリア監視センサは、上記構成に加え、上記計測ユニットが、上記投光手段の発光タイミングを複数の計測ユニット間で調整するためのタイミング制御信号を生成する発光タイミング調整手段と、上記入出力ポートを介して接続された上記計測ユニットへ上記タイミング制御信号を送信する制御信号送信手段とを有するように構成される。この様な構成によれば、計測ユニット間の相互干渉が抑制されるため、侵入物の検知精度を向上させることができる。

【0017】

第７の本発明によるエリア監視センサは、上記構成に加え、上記計測ユニットが、さらに、外部電源に接続し、外部電源から受給した電力を利用して上記表示ユニットへ電源供給を行う電源回路を有するように構成される。この様な構成によれば、表示ユニットに電源回路を設けなくても良いため、表示ユニットの構成を簡素化することができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、危険源に近づかなくても、動作状態を確認することができるエリア監視センサを提供することができる。また、本発明によれば、危険源に近づかなくても、設定データ作成装置を接続することができるエリア監視センサを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施の形態１によるエリア監視センサ１０を含むエリア監視装置１の一構成例を示した斜視図である。

【図2】図１のエリア監視センサ１０が設置された生産システムの構成例を示した斜視図である。

【図3】図１のエリア監視センサ１０の構成例を示した図である。

【図4】図３のエリア監視センサ１０の使用形態の一例を示した斜視図である。

【図5】図３の計測ユニット１２０内の機能構成の一例を示したブロック図である。

【図6】図３の表示ユニット１１０内の機能構成の一例を示したブロック図である。

【図7】エリア監視センサ１０の他の構成例を示したブロック図である。

【図8】本発明の実施の形態２によるエリア監視センサ１０の運用形態の一例を模式的に示した説明図である。

【図9】図８のエリア監視センサ１０の構成例を示したブロック図である。

【図10】図９の計測ユニット１２０の構成例を示したブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

まず、本発明が前提とするエリア監視センサの概略構成について、図１〜図３を用いて以下に説明する。

【0021】

実施の形態１．
＜エリア監視装置１＞
図１は、本発明の実施の形態１によるエリア監視センサ１０を含むエリア監視装置１の一構成例を示した斜視図である。図中には、表示ユニット１１０を計測ユニット１２０から分離させることができるエリア監視センサ１０が示されている。

【0022】

エリア監視装置１は、監視エリア内の侵入物を検知し、外部機器の動作を停止させるための停止信号を生成するエリア監視センサ１０と、エリア監視センサ用の設定データを生成する設定データ作成装置２０とにより構成される。エリア監視センサ１０と設定データ作成装置２０とは、通信ケーブル２を介して接続される。

【0023】

設定データ作成装置２０は、パーソナルコンピュータなどの端末装置であり、画面表示部２１、キーボード２２及びマウス２３を備え、エリア監視センサ用のアプリケーションプログラムがインストールされている。設定データは、監視エリアを指定するエリア設定情報と、エリア監視センサ１０の動作条件を指定する動作設定情報とにより構成される。

【0024】

例えば、監視エリアは、２以上の頂点の２次元位置をそれぞれ指定することにより、これらの頂点を結ぶ図形によって囲まれた領域として特定される。また、動作条件には、侵入検知の分解能及び応答時間と、ＯＳＳＤ（後述）の出力形態、ＥＤＭ（外部デバイスモニター）機能の有効又は無効などがある。設定データ作成装置２０は、ユーザ操作に基づいて設定データを生成し、エリア監視センサ１０へ送信する。

【0025】

エリア監視センサ１０は、設定データ作成装置２０から受信した設定データに基づいて、監視エリアを監視する。このエリア監視センサ１０は、光走査型のセーフティセンサであり、表示ユニット１１０及び計測ユニット１２０により構成される。計測ユニット１２０は、危険源の近傍に設置されるヘッドユニットであり、検出光を走査させ、対象物によって反射された検出光を受光して対象物までの距離を求める。表示ユニット１１０は、ユーザ操作を受け付け、計測ユニット１２０の動作状態を画面表示するインターフェースユニットである。

【0026】

＜生産システム＞
図２は、図１のエリア監視センサ１０が設置された生産システムの構成例を示した斜視図である。この生産システムは、防護柵Ａ２で仕切られた領域内に搬送装置や作業ロボットＡ１が配置され、作業ロボットＡ１の作業エリアなど、機械設備周辺のエリアが監視エリア３として設定され、監視エリア３内の侵入物がエリア監視センサ１０によって検知される。

【0027】

エリア監視センサ１０は、検出光を走査させることによって監視エリア３を監視し、機械設備の制御盤を操作するオペレータＡ３などの侵入物を検知して、外部機器の動作を停止させるための停止信号を生成する。監視エリア３は、エリア監視センサ１０が設置される設置面内の領域、例えば、水平な床面内の領域により構成される。侵入物の検知は、対象物によって反射された検出光を受光して対象物までの距離を求め、対象物までの距離と検出光の走査角とから対象物の２次元位置を特定することによって行われる。

【0028】

停止信号は、監視エリア３の周辺で稼働する作業ロボットＡ１を停止させる制御信号として用いられる。例えば、エリア監視センサ１０は、ＯＳＳＤ（Output Signal Switching Device）を有し、監視エリア３内に侵入物が存在していない状態では、ＯＳＳＤがオン状態になり、動作許可信号が出力される。一方、監視エリア３内に侵入物が存在している状態では、ＯＳＳＤがオフ状態になり、動作不許可信号が停止信号として出力される。

【0029】

＜エリア監視センサ１０＞
図３は、図１のエリア監視センサ１０の構成例を示した図であり、分離型のセーフティセンサが示されている。図中の（ａ）には、エリア監視センサ１０を前方から見た場合が示され、（ｂ）には、表示ユニット１１０が示されている。

【0030】

このエリア監視センサ１０は、各種情報を表示し、ユーザ操作を受け付ける表示ユニット１１０と、検出光を生成し、水平なスキャン面４に沿って検出光を走査させる計測ユニット１２０とにより構成される。表示ユニット１１０は、計測ユニット１２０の上面に配置されている。

【0031】

検出光には、例えば、波長が赤外領域のレーザー光が用いられる。検出光は、一定周期で繰返し走査される。計測ユニット１２０には、監視エリア３を撮影するためのカメラ１２１及び１２２と、動作状態を表示するためのインジケータ１２３及び１２４とが配設されている。また、計測ユニット１２０のスキャナ部１２５には、走査用のミラーを保護するための保護カバー１２６が取り付けられている。検出光は、上記ミラーの回転軸を中心として周方向に走査される。スキャン面４は、上記回転軸と直交する。

【0032】

カメラ１２１及び１２２と、インジケータ１２３及び１２４とは、スキャナ部１２５よりも上側に配置されている。つまり、カメラ１２１及び１２２は、スキャン面４よりも上記回転軸方向の上側に配置される。この様に構成することにより、スキャン面４とカメラ１２１及び１２２の撮影方向との間に回転軸方向の視差が生じるため、スキャン面４を俯瞰するカメラ画像を得ることができる。

【0033】

カメラ１２１及び１２２は、いずれも水平方向に向けて配置され、互いに向きを異ならせた撮像装置であり、水平面内においてインジケータ１２３及び１２４を挟んで計測ユニット１２０の左側及び右側にそれぞれ配置されている。インジケータ１２３は、動作状態を色又は点灯状態によって表示する表示灯である。例えば、インジケータ１２３は、ＯＳＳＤのオン状態とオフ状態とで色を異ならせて点灯する。インジケータ１２４は、各種のエラー状態を色又は点灯状態によって表示する表示灯である。

【0034】

表示ユニット１１０には、画面表示部１１１、ケーブル接続口１１２，１１３、操作部１１４及びインジケータ部１１５が配設されている。画面表示部１１１は、侵入物の検知結果、監視状況などを画面表示する表示装置である。例えば、画面表示部１１１には、カメラ１２１又は１２２により撮影された画像をカラー表示可能なＬＣＤ（液晶ディスプレイ）が用いられる。

【0035】

ケーブル接続口１１２には、設定データ作成装置２０から延びる通信ケーブル２が着脱可能に接続される。ケーブル接続口１１３は、安全制御機器（図示せず）から延びる通信ケーブルが着脱可能に接続される。安全制御機器は、エリア監視センサ１０から停止信号が受信されれば、プレス加工機、作業ロボットなどの工作機械の動作を停止させる制御装置である。例えば、安全制御機器は、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）である。

【0036】

操作部１１４は、画面切替、メニュー項目の選択などに用いる２以上の操作ボタンにより構成される。インジケータ部１１５は、動作状態を色又は点灯状態によって表示する２以上の表示灯により構成され、ＯＳＳＤの出力状態などが表示される。表示ユニット１１０は、計測ユニット１２０と通信を行い、計測ユニット１２０から離間した位置にあっても、侵入物の検知結果や監視状況を確認することができる。

【0037】

この表示ユニット１１０には、電源ケーブル１１７を介して外部電源（図示せず）に接続されたメモリ部１１６が着脱自在に取り付けられる。メモリ部１１６は、設定データ作成装置２０から取得した設定データを記憶するためのメモリと、過電流を遮断するための電力ヒューズとを有するモジュールであり、表示ユニット１１０の本体筐体１１０ａに着脱可能に装着される。電源ケーブル１１７は、メモリ部１１６に接続される。表示ユニット１１０には、電源ケーブル１１７及びメモリ部１１６を介して外部電源から電源が供給される。

【0038】

また、表示ユニット１１０には、計測ユニット１２０から延びる配線ケーブル５のコネクタ部５ａが着脱自在に取り付けられている。表示ユニット１１０及び計測ユニット１２０は、配線ケーブル５を介して接続される。

【0039】

次に、本発明によるエリア監視センサ１０の特徴部分の構成について、図４〜図６を用いて以下に説明する。

【0040】

図４は、図３のエリア監視センサ１０の使用形態の一例を示した斜視図である。図中の（ａ）には、表示ユニット１１０及び計測ユニット１２０を分離させた状態で使用する場合が示され、（ｂ）には、両ユニットを一体化させた状態で使用する場合が示されている。

【0041】

表示ユニット１１０及び計測ユニット１２０の両ユニットを互いに分離させて使用する場合、表示ユニット１１０及び計測ユニット１２０は、所定の長さの配線ケーブル５を用いて接続される。

【0042】

配線ケーブル５は、表示ユニット１１０及び計測ユニット１２０間で電力を供給するための電源線と通信を行うための信号線とを内包する伝送ケーブルであり、表示ユニット１１０及び計測ユニット１２０を着脱可能に接続する。配線ケーブル５には、その両端にコネクタ部５ａ及び５ｂがそれぞれ設けられている。コネクタ部５ａは、表示ユニット１１０に接続するための接続部である。コネクタ部５ｂは、計測ユニット１２０に接続するための接続部である。この例では、表示ユニット１１０の左側面にコネクタ部５ａの接続部が設けられ、計測ユニット１２０の左側面にコネクタ部５ｂの接続部が設けられている。

【0043】

設定データ作成装置２０から受信した設定データは、配線ケーブル５を介して表示ユニット１１０から計測ユニット１２０に伝送される。また、カメラ１２１又は１２２により撮影された画像データと、ＯＳＳＤの状態、距離の計測結果、検出光の走査角など、計測ユニット１２０の動作状態を示す情報とは、配線ケーブル５を介して計測ユニット１２０から表示ユニット１１０に伝送される。また、ＯＳＳＤのオフ状態を示す停止信号は、配線ケーブル５を介して計測ユニット１２０から表示ユニット１１０に伝送される。

【0044】

この様に構成することにより、計測ユニット１２０から離間した位置であっても、当該計測ユニット１２０の動作状態を表示ユニット１１０にて確認することができる。このため、計測ユニット１２０が危険源の近傍に設置されたとしても、ユーザは、危険源に近づくことなく、動作状態を確認することができる。また、配線ケーブル５が着脱可能であるため、計測ユニット１２０を容易に取り替えることができる。

【0045】

表示ユニット１１０及び計測ユニット１２０の両ユニットを一体化させて使用する場合、表示ユニット１１０及び計測ユニット１２０は、図示しない連結部材を用いて結合される。この場合は、（ａ）の場合よりも短い配線ケーブル５を用いて、表示ユニット１１０及び計測ユニット１２０が接続される。

【0046】

＜計測ユニット１２０＞
図５は、図３の計測ユニット１２０内の機能構成の一例を示したブロック図である。この計測ユニット１２０は、投光制御部１３１、投光部１３２、走査部１３３、ロータリーエンコーダ１３４、受光部１４１、距離算出部１４２、侵入検知部１４３、入出力ポート１５１及び設定データ記憶部１５２により構成される。

【0047】

設定データ記憶部１５２には、設定データ作成装置２０から受信した設定データが保持される。投光部１３２は、検出光を生成し、走査部１３３に向けて出射する光源装置である。走査部１３３は、回転軸を中心とし、回転軸と交差するスキャン面４に沿って検出光を周方向に走査させるスキャナであり、投光部１３２から入射される検出光を対象物に向けて反射するミラー（図示せず）やミラーを回転させる駆動部により構成される。

【0048】

受光部１４１は、対象物によって反射された検出光を受光し、検出信号を生成する。ロータリーエンコーダ１３４は、走査部１３３のミラーの回転角を検出し、回転パルス信号を生成する回転検出装置である。投光制御部１３１は、ロータリーエンコーダ１３４の回転パルス信号に基づいて、投光部１３２を制御し、検出光の投光タイミングを調整する。例えば、ミラーが３６０°／１０００だけ回転するごとに、検出光が出射される。

【0049】

距離算出部１４２は、受光部１４１からの検出信号に基づいて、対象物までの距離を求め、その計測結果を侵入検知部１４３へ出力する。例えば、エリア監視センサ１０から対象物までの距離は、検出光のＴＯＦ（Time Of Flight：飛行時間）を計測することによって求められる。具体的には、検出信号をロータリーエンコーダ１３４の回転パルス信号と比較し、検出光を投光したときから受光されるまでの遅延時間を特定することにより、対象物までの距離が算出される。投受光の遅延時間は、検出光が出射されるごとに計測される。

【0050】

侵入検知部１４３は、設定データ記憶部１５２内の設定データと、対象物までの距離及び検出光の走査角とに基づいて、監視エリア３内の侵入物を検知し、外部機器の動作を停止させるための停止信号を生成する。検出光の走査角は、ロータリーエンコーダ１３４の回転パルス信号に基づいて、特定される。また、対象物が監視エリア３内に存在するか否かは、対象物までの距離と検出光の走査角とから対象物の２次元位置を特定することによって判別される。計測ユニット１２０の動作状態を示す情報と、ＯＳＳＤのオフ状態を示す停止信号とは、入出力ポート１５１を介して表示ユニット１１０へ出力される。

【0051】

入出力ポート１５１は、表示ユニット１１０との通信のためのインターフェース部であり、配線ケーブル５が接続される。この入出力ポート１５１は、表示ユニット１１０から設定データを受信し、また、計測ユニット１２０の動作状態を示す情報と、ＯＳＳＤのオフ状態を示す停止信号とを表示ユニット１１０へ送信する処理を行う。

【0052】

設定データ記憶部１５２は、表示ユニット１１０から受信した設定データを保持する記憶装置である。例えば、設定データ記憶部１５２は、揮発性メモリにより構成され、主電源をオフ状態にすれば、設定データ記憶部１５２内の設定データは消失する。

【0053】

＜表示ユニット１１０＞
図６は、図３の表示ユニット１１０内の機能構成の一例を示したブロック図である。この表示ユニット１１０は、画面表示部１１１、操作部１１４、インジケータ部１１５、メモリ部１１６、外部通信ポート１６１、設定データ送信部１６３、入出力ポート１６４、外部出力ポート１６５、動作状態取得部１６６及び電源回路１６７により構成される。メモリ部１１６は、設定データ記憶部１６２を有する。

【0054】

外部通信ポート１６１は、設定データ作成装置２０との通信のためのインターフェース部であり、通信ケーブル２が接続される。設定データ作成装置用の外部通信ポート１６１が表示ユニット１１０に設けられるため、計測ユニット１２０が危険源の近傍に設置されたとしても、ユーザは、危険源に近づくことなく、エリア監視センサ１０に設定データ作成装置２０を接続することができる。

【0055】

設定データ記憶部１６２は、設定データ作成装置２０から受信した設定データを保持する不揮発性の記憶装置である。例えば、設定データ記憶部１６２は、フラッシュメモリなどの半導体メモリにより構成される。設定データ記憶部１６２内の設定データは、主電源がオフ状態であっても保持される。

【0056】

設定データ送信部１６３は、主電源が投入されるごとに、設定データ記憶部１６２から設定データを読み出し、入出力ポート１６４を介して計測ユニット１２０へ送信する。例えば、操作部１１４の操作ボタンを押下することにより、主電源がオン状態に切り替えられる。この様な電源投入操作に基づいて、設定データが計測ユニット１２０へ送信される。

【0057】

この様に構成することにより、計測ユニット１２０に割り当てられた設定データを表示ユニット１１０において管理することができる。このため、例えば、主電源がオフ状態であるときに、計測ユニット１２０が取り替えられたとしても、表示ユニット１１０が保持する設定データに基づいて当該計測ユニット１２０を動作させることができる。

【0058】

入出力ポート１６４は、計測ユニット１２０との通信のためのインターフェース部であり、配線ケーブル５が接続される。外部出力ポート１６５は、入出力ポート１６４を介して計測ユニット１２０から受信した停止信号を安全制御機器へ出力するためのインターフェース部である。動作状態取得部１６６は、入出力ポート１６４を介して計測ユニット１２０から動作状態を示す情報を取得し、画面表示部１１１及びインジケータ部１１５に動作状態を表示する。例えば、画面表示部１１１への動作状態の表示は、ユーザ操作に基づいて行われる。画面表示部１１１には、ＯＳＳＤがオン状態であるのか、或いは、オフ状態であるのかを示す文字メッセージと、エラー状態やその内容を示す説明文とが表示される。

【0059】

電源回路１６７は、メモリ部１１６を介して外部電源に接続し、外部電源から受給した電力を利用して表示ユニット１１０及び計測ユニット１２０内のデバイスに電源供給を行う電源装置である。計測ユニット１２０には、入出力ポート１６４を介して電源供給が行われる。

【0060】

例えば、外部電源は、直流電圧２４Ｖを供給する直流電源である。電源回路１６７は、この直流電圧を内部回路で利用可能な電圧、例えば、直流電圧５Ｖ又は３．３Ｖに変換する。また、受光部１４１の光検出素子としてＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）を使用する場合、電源回路１６７は、外部電源から供給される直流電圧を直流電圧１９０Ｖに変換する。

【0061】

本実施の形態によれば、表示ユニット１１０は、計測ユニット１２０と分離されているため、計測ユニット１２０から離間した位置であっても、計測ユニット１２０の動作状態を確認することができる。また、配線ケーブル５を介して計測ユニット１２０及び表示ユニット１１０間で電力が供給されるため、計測ユニット１２０及び表示ユニット１１０の両ユニットに電源回路を設ける場合に比べ、エリア監視センサ１０の構成を簡素化することができる。

【0062】

また、侵入検知部１４３を計測ユニット１２０に設けることにより、侵入検知手段を表示ユニット１１０に設ける場合に比べ、距離の計測結果や走査角を示す情報を送受信する必要がないため、侵入物検知の応答性能が低下するのを抑制することができる。また、計測ユニット１２０及び表示ユニット１１０間の通信負荷が増大するのを抑制することができる。

【0063】

なお、本実施の形態では、表示ユニット１１０に外部出力ポート１６５及び電源回路１６７を設ける場合の例について説明したが、本発明は、電源回路や外部出力ポートの配置形態をこれに限定するものではない。例えば、計測ユニット１２０に外部出力ポート及び電源回路を配置するような構成であっても良い。

【0064】

図７は、エリア監視センサ１０の他の構成例を示したブロック図である。図中には、計測ユニット１２０に電源回路１５３及び外部出力ポート１５４を設ける場合が示されている。この計測ユニット１２０は、図５の計測ユニット１２０と比較すれば、電源回路１５３及び外部出力ポート１５４を備えている点で異なり、一部の機能ブロックが省略されている。

【0065】

電源回路１５３は、外部電源に接続し、外部電源から受給した電力を利用して計測ユニット１２０及び表示ユニット１１０内のデバイスに電源供給を行う電源装置である。表示ユニット１１０には、入出力ポート１５１を介して電源供給が行われる。

【0066】

外部出力ポート１５４は、侵入検知部１４３からの停止信号を安全制御機器へ出力するためのインターフェース部である。停止信号は、表示ユニット１１０を経由することなく、外部出力ポート１５４から安全制御機器へ出力される。計測ユニット１２０に電源回路１５３を設け、表示ユニット１１０へ電源供給を行うことにより、表示ユニット１１０に電源回路を設けなくても良いため、表示ユニット１１０の構成を簡素化することができる。

【0067】

また、本実施の形態では、計測ユニット１２０に侵入検知部１４３を設ける場合の例について説明したが、本発明は、侵入検知手段の配置形態をこれに限定するものではない。例えば、対象物までの距離、検出光の走査角及び設定データに基づいて、監視エリア３内の侵入物を検知し、外部機器の動作を停止させるための停止信号を生成する侵入検知手段を表示ユニット１１０に設けるような構成であっても良い。

【0068】

実施の形態２．
実施の形態１では、表示ユニット１１０及び計測ユニット１２０が配線ケーブル５を介して接続される場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、２以上の計測ユニット１２０が共通のバスを介して１つの表示ユニット１１０に接続される場合について説明する。

【0069】

図８は、本発明の実施の形態２によるエリア監視センサ１０の運用形態の一例を模式的に示した説明図である。この図には、段差を有する壁Ｂ１の近傍にそれぞれ配置された２つの計測ユニット１２０が示されている。第１の計測ユニット１２０は、背面を壁面に対向させて配置され、計測ユニット１２０を中心として検出光を周方向に走査させることにより、所定の領域を監視する。

【0070】

ところが、壁Ｂ１には段差があるため、第１の計測ユニット１２０では距離計測が行えない領域Ｂ２が死角として存在する。この様な領域Ｂ２も監視するには、距離計測が可能な領域に領域Ｂ２が含まれるように、第２の計測ユニット１２０を配置すれば良い。

【0071】

このエリア監視センサ１０では、複数の計測ユニット１２０を用いることにより、１つの計測ユニット１２０だけでは距離計測が不可能な領域であっても、監視エリア３として監視し、侵入物を検知することができる。

【0072】

＜エリア監視センサ１０＞
図９は、図８のエリア監視センサ１０の構成例を示したブロック図である。このエリア監視センサ１０は、１つの表示ユニット１１０と、３つの計測ユニット１２０とを備える。第１〜第３の計測ユニット１２０は、表示ユニット１１０に対し、デイジーチェーン方式により接続され、バス型のネットワークが形成されている。この様に構成することにより、スター型の接続形態に比べ、表示ユニット１１０における入出力ポートの構成を簡素化することができる。

【0073】

各計測ユニット１２０は、表示ユニット１１０又は他の計測ユニット１２０との通信のための２つの入出力ポート１５１ａ及び１５１ｂと、外部電源から受給した電力を利用して計測ユニット１２０内のデバイスへ電源供給を行う電源回路１５３とを備える。

【0074】

第１の計測ユニット１２０は、入出力ポート１５１ａが配線ケーブル５を用いて表示ユニット１１０に接続され、入出力ポート１５１ｂが通信ケーブル６を用いて第２の計測ユニット１２０に接続される。通信ケーブル６は、２つの計測ユニット１２０間で通信を行うための信号線を内包する伝送ケーブルであり、両ユニットを着脱可能に接続する。

【0075】

第２の計測ユニット１２０は、入出力ポート１５１ａが通信ケーブル６を用いて第１の計測ユニット１２０に接続され、入出力ポート１５１ｂが通信ケーブル６を用いて第３の計測ユニット１２０に接続される。第３の計測ユニット１２０は、入出力ポート１５１ａが通信ケーブル６を用いて第２の計測ユニット１２０に接続される。

【0076】

設定データ作成装置２０は、計測ユニット１２０ごとに異なる設定データを作成する。表示ユニット１１０が設定データ作成装置２０から受信した設定データは、対応する計測ユニット１２０に送信される。また、表示ユニット１１０は、主電源が投入されるごとに、設定データ記憶部１６２から設定データを読み出して、各計測ユニット１２０へ送信する。この様に構成することにより、各計測ユニット１２０に割り当てられた設定データを表示ユニット１１０において一元管理することができる。

【0077】

ＯＳＳＤの状態、距離の計測結果、検出光の走査角など、計測ユニット１２０の動作状態を示す情報は、表示ユニット１１０に伝送され、画面表示部１１１に表示される。また、ＯＳＳＤのオフ状態を示す停止信号は、表示ユニット１１０に伝送され、表示ユニット１１０から安全制御機器へ出力される。

【0078】

＜計測ユニット１２０＞
図１０は、図９の計測ユニット１２０の構成例を示したブロック図である。図中には、バスマスターとして動作する第１の計測ユニット１２０が示されている。この計測ユニット１２０は、図５の計測ユニット１２０と比較すれば、入出力ポート１５１ａ，１５１ｂ、電源回路１５３、発光タイミング調整部１５６及び制御信号送信部１５７を備えている点で異なる。

【0079】

発光タイミング調整部１５６は、投光部１３２の発光タイミングを複数の計測ユニット１２０間で調整するためのタイミング制御信号を生成し、制御信号送信部１５７へ出力する。例えば、タイミング制御信号は、計測ユニット１２０の接続形態を示す設定データに基づいて生成される。

【0080】

制御信号送信部１５７は、入出力ポート１５１ｂを介して接続された他の計測ユニット１２０へタイミング制御信号を送信する。複数の計測ユニット１２０について、投光部１３２の発光タイミングが重なれば、他の計測ユニット１２０が投光した検出光を受光してしまい、侵入物を誤検知する可能性がある。計測ユニット１２０間で発光タイミングが重複することによって誤検知が生じる現象は、相互干渉と呼ばれる。

【0081】

本実施の形態によれば、ネットワーク接続された複数の計測ユニット１２０間で検出光を投光するタイミングを同期させることにより、計測ユニット１２０間の相互干渉が抑制されるため、侵入物の検知精度を向上させることができる。

【0082】

なお、実施の形態２では、第１の計測ユニット１２０がバスマスターとして動作する場合の例について説明したが、本発明は、バスマスター又は親機として動作するユニットをこれに限定するものではない。例えば、表示ユニット１１０、第２又は第３の計測ユニット１２０のいずれかがバスマスター又は親機として動作するような構成であっても良い。

【符号の説明】

【0083】

１ エリア監視装置
１０ エリア監視センサ
１１０ 表示ユニット
１１１ 画面表示部
１１２，１１３ ケーブル接続口
１１４ 操作部
１１５ インジケータ部
１１６ メモリ部
１１７ 電源ケーブル
１２０ 計測ユニット
１２１，１２２ カメラ
１２３，１２４ インジケータ
１２５ スキャナ部
１２６ 保護カバー
１３１ 投光制御部
１３２ 投光部
１３３ 走査部
１３４ ロータリーエンコーダ
１４１ 受光部
１４２ 距離算出部
１４３ 侵入検知部
１５１，１５１ａ，１５１ｂ 入出力ポート
１５２ 設定データ記憶部
１５３ 電源回路
１５４ 外部出力ポート
１５６ 発光タイミング調整部
１５７ 制御信号送信部
１６１ 外部通信ポート
１６２ 設定データ記憶部
１６３ 設定データ送信部
１６４ 入出力ポート
１６５ 外部出力ポート
１６６ 動作状態取得部
１６７ 電源回路
２０ 設定データ作成装置
２１ 画面表示部
２２ キーボード
２３ マウス
２，６ 通信ケーブル
３ 監視エリア
４ スキャン面
５ 配線ケーブル
５ａ，５ｂ コネクタ部
Ａ１ 作業ロボット
Ａ２ 防護柵
Ａ３ オペレータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】