CN114271042B - 周边监视装置 - Google Patents

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Abstract

一种在移动体(26)的至少三个方向上设定有监视区域(A、B、C)的周边监视装置(80)，在移动体上针对各方向的每个监视区域设置有安全激光扫描仪(81、82、83)。至少一个方向的监视区域设为以三维方式进行监视的三维监视区域，除此以外的其他方向的监视区域设为在水平方向上以二维进行监视的水平监视区域。监视三维监视区域的安全激光扫描仪设置于移动体的上部并构成为三维监视区域形成随着从移动体的上部靠近下部而与移动体之间的间隔逐渐变大的倾斜面状的监视区域。另一方面，监视水平监视区域的安全激光扫描仪设置于移动体的下部并构成为水平监视区域从移动体的下部形成水平面状的监视区域。

Description

周边监视装置
技术领域
本说明书公开了与对移动体的至少三个方向进行监视的周边监视装置相关的技术。
背景技术
近年来，例如在元件安装线中，如专利文献1(国际公开WO2019/087392号公报)所记载的那样，在沿着构成元件安装线的多台元件安装机的排列而设置的移动轨道上以能够移动的方式设置有供料器自动更换机器人，使该供料器自动更换机器人向产生了自动更换要求的元件安装机的前表面侧移动，对该元件安装机的供料器安设台自动更换供料器。
通常，在元件安装线的运转中，在某个元件安装机发生了某种错误而该元件安装机的生产停止时，作业者进行该元件安装机的检查、调整等作业，并重新开始该元件安装机的生产。在该情况下，为了确保相对于供料器自动更换机器人的作业者的安全性，在专利文献1的元件安装线中，通过设置于供料器自动更换机器人的前表面侧(作业者侧)的下部两侧的角部分的两个安全激光扫描仪监视供料器自动更换机器人的下部的周围三个方向，在作业者不慎进入该监视区域内时，通过安全激光扫描仪检测出该情况而使供料器自动更换机器人的动作紧急停止。
现有技术文献
专利文献1：国际公开WO2019/087392号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，利用设置于供料器自动更换机器人的前表面下部的角部分的安全激光扫描仪监视的监视区域成为沿着地面在水平方向上以二维监视的水平面状的监视区域。在该结构中，无法检测朝供料器自动更换机器人飞入监视区域的上方的飞来物，或者即使作业者等所持的棒状物等的前端在自动更换机器人监视区域的上方朝供料器接近，也无法检测出。因此，对于侵入监视区域的上方的飞来物或棒状物等无法确保安全性。
另外，以往的监视区域设定为检测作业者的脚部，因此如果作业者的脚部位于监视区域的外侧，则即使作业者的手前端在监视区域的上方朝供料器自动更换机器人伸出，也无法检测出。因此，为了确保安全性，需要考虑作业者的手前端延伸的范围而将监视区域设定得较大。通常，监视区域越大，作业者不慎进入监视区域内而被检测出的频度增加，供料器自动更换机器人的动作紧急停止的频度增加，生产率降低。另外，监视区域越大，作业者能够安全地作业的作业区域越小，作业性也降低。
用于解决课题的技术方案
为了解决上述课题，一种周边监视装置在移动体的至少三个方向上设定有监视区域，在上述移动体上针对各方向的每一个监视区域设置有安全激光扫描仪，至少一个方向的监视区域设为以三维方式进行监视的三维监视区域，除此以外的其他方向的监视区域设为在水平方向上以二维方式进行监视的水平监视区域，监视上述三维监视区域的安全激光扫描仪设置于上述移动体的上部，并构成为上述三维监视区域形成随着从上述移动体的上部靠近下部而与上述移动体之间的间隔逐渐变大的倾斜面状的监视区域，监视上述水平监视区域的安全激光扫描仪设置于上述移动体的下部，并构成为上述水平监视区域从上述移动体的下部形成水平面状的监视区域。
在该结构中，由于至少一个方向的监视区域成为从移动体的上部朝向斜下方以三维方式进行监视的三维监视区域，因此在该三维监视区域中，能够检测朝移动体侵入的飞来物和棒状物等，对于飞来物和棒状物等也能够确保安全性。而且，在三维监视区域中，如果作业者的手前端接近移动体侧，则能够检测到，因此无需考虑作业者的手前端延伸的范围而将三维监视区域的水平距离设定得较大，能够使三维监视区域的水平距离比以往的监视区域的水平距离短。由此，能够比以往减少作业者不慎进入三维监视区域内而被检测的频度，也能够确保生产率。而且，能够比以往减少作业者能够安全地作业的作业区域由于三维监视区域而缩小的区域，也能够确保作业性。
另外，将移动体的周围的各方向的监视区域设为三维监视区域还是水平监视区域例如考虑移动体的种类、移动体的行驶路与作业区域的位置关系、移动体的移动方向等来决定即可。
附图说明
图1是表示一个实施例的元件安装线整体的结构的立体图。
图2是概略性地表示供料器自动更换机器人与元件安装机的结构的立体图。
图3是说明供料器自动更换机器人的周围的监视区域的侧视图。
图4是说明供料器自动更换机器人的周围的监视区域的俯视图。
图5是概略性地表示带供料器自动更换机器人的元件安装线的控制***的结构的框图。
具体实施方式
以下，对将本发明应用于元件安装机10的供料器自动更换机器人26而具体化的一个实施例进行说明。
首先，基于图1及图2对元件安装线10的结构进行说明。
元件安装线10沿着电路基板11的输送方向(X方向)将多台元件安装机12排列成一列而构成，在该元件安装线10的基板搬入侧设置有对电路基板11印刷焊料的焊料印刷机(未图示)或保管盒式的供料器14的供料器保管装置19等。
如图2所示，在各元件安装机12中设置有：两个输送机13，输送电路基板11；供料器安设台24(参照图1)，能够更换地安设多个盒式的供料器14；安装头15，保持吸嘴(未图示)，上述吸嘴吸附从安设于该供料器安设台24的盒式的供料器14供给的元件并向电路基板11安装；头移动装置16，使该安装头15在XY方向(左右前后方向)上移动；及从其下方对吸附于吸嘴的元件进行拍摄的元件拍摄用相机17(参照图5)等。在头移动装置16上，以与安装头15一体地在XY方向上移动的方式安装有拍摄电路基板11的基准标记(未图示)的标记拍摄用相机18(参照图5)。
此外，如图5所示，在元件安装机12的控制装置20连接有键盘、鼠标、触摸面板等输入装置21、存储控制用的各种程序和各种数据等的HDD、SSD、ROM、RAM等存储装置22、液晶显示器、CRT等显示装置23等。各元件安装机12的控制装置20通过网络与管理元件安装线10整体的生产的生产管理计算机70连接，通过该生产管理计算机70管理元件安装线10整体的生产。
元件安装线10的各元件安装机12通过输送机13将从上流侧的元件安装机12输送来的电路基板11输送到预定位置并利用夹紧机构(未图示)夹紧该电路基板11而进行定位，利用标记拍摄用相机18拍摄该电路基板11的基准标记并识别该基准标记的位置(该电路基板11的基准位置)，并且利用安装头15的吸嘴吸附从供料器14供给的元件，使其从该吸附位置向拍摄位置移动，利用元件拍摄用相机17从其下表面侧拍摄该元件，判定该元件的吸附位置偏差量等后，使安装头15移动，以修正该吸附位置偏差量，将该元件安装在输送机13上的电路基板11上来生产元件安装基板。
如图1所示，在元件安装线10的前表面侧，设置有进行向各元件安装机12的供料器安设台24的供料器14的安设及/或拆卸(以下称为“自动更换”)的供料器自动更换机器人26(自主行走机器人)。在各元件安装机12的供料器安设台24的下方，设有对安设在该供料器安设台24的多个供料器14进行收纳的存放部71。供料器自动更换机器人26在由构成元件安装线10的多台元件安装机12中的任一个产生了供料器14的自动更换要求时，向产生该自动更换要求的元件安装机12的前表面侧移动，从该元件安装机12的供料器安设台24取出更换对象的供料器14并回收到存放部71，并且从存放部71取出所需的供料器14并向该供料器安设台24安设。另外，供料器自动更换机器人26也存在根据自动更换要求而进行仅将从供料器安设台24取出的供料器14回收到存放部71的作业的情况，相反地，也存在进行仅将从存放部71取出的供料器14向供料器安设台24的空插槽安设的作业的情况。
在元件安装线10的前表面侧，以在元件安装线10整体上沿着X方向延伸的方式设置有使供料器自动更换机器人26(移动体)沿着元件安装机12的排列在X方向(左右方向)上移动的导轨75。导轨75的基板搬入侧延长至供料器保管装置19，供料器自动更换机器人26向供料器保管装置19的前表面侧移动，供料器自动更换机器人26从供料器保管装置19取出自动更换所需的供料器14，或者将使用完毕的供料器14返回到供料器保管装置19内。
在供料器自动更换机器人26设置有检测供料器自动更换机器人26相对于元件安装线10的位置的位置检测装置34(参照图5)。供料器自动更换机器人26的控制装置90在某一个元件安装机12产生了自动更换要求时，一边通过位置检测装置34的检测信号检测供料器自动更换机器人26的位置，一边向产生了该自动更换要求的元件安装机12移动，来控制进行供料器14的自动更换的动作。
另外，供料器自动更换机器人26除了供料器14的自动更换以外，虽未图示，但对于收纳有更换用的吸嘴的盒式的吸嘴更换单元、供给校准用元件的盒式的校准用元件供给单元等，也可以相对于供料器安设台24进行自动更换。
生产管理计算机70还作为与供料器自动更换机器人26的控制装置90共同控制供料器自动更换机器人26的移动的控制装置发挥功能，监视在生产期间构成元件安装线10的多台元件安装机12中的任一个是否产生了自动更换要求，在某一个元件安装机12产生了自动更换要求时，将该信息向供料器自动更换机器人26的控制装置90发送，使供料器自动更换机器人26向产生了自动更换要求的元件安装机12的前表面侧移动。或者，供料器自动更换机器人26的控制装置90也可以经由网络从该元件安装机12直接取得产生了自动更换要求的元件安装机12的信息，使供料器自动更换机器人26向该元件安装机12的前表面侧移动。
另外，在供料器自动更换机器人26设置有监视该供料器自动更换机器人26的周边的三个方向的周边监视装置80。该周边监视装置80在供料器自动更换机器人26的周边的三个方向设定有监视区域A、B、C(参照图3及图4)，针对各监视区域A、B、C中的每一个监视区域设置有安全激光扫描仪81、82、83。各安全激光扫描仪81、82、83是安全传感器，其通过使向各监视区域A、B、C照射的激光的照射角度变化而利用激光对各监视区域A、B、C内进行扫描，并接收碰到检测对象而反射的激光，从而对侵入各监视区域A、B、C内的检测对象进行检测。作为各安全激光扫描仪81、82、83的检测区域的各监视区域A、B、C的宽度和形状能够在用户侧任意地变更。
对作为不同于供料器自动更换机器人26的移动方向(X方向和其相反方向)的方向的供料器自动更换机器人26的前方进行监视的监视区域A(在图4中用点表示的区域)成为以三维方式进行监视的三维监视区域A。监视该三维监视区域A的安全激光扫描仪81设置于供料器自动更换机器人26的上部前端的中央部，如图3所示，构成为三维监视区域A形成随着从供料器自动更换机器人26的上部靠近下部而与供料器自动更换机器人26的前表面的间隔逐渐变大的倾斜面状的监视区域。
在决定该三维监视区域A的倾斜角度时，通过下式计算距元件安装机12前表面的危险源(取放供料器14的部分)的水平距离即安全距离，以从危险源到三维监视区域A的水平距离成为安全距离的方式决定三维监视区域A的倾斜角度即可。
安全距离＝(Vmax×T1)+S1+ΔS+(Vman×T2)+S2
在此，Vmax是供料器自动更换机器人26的最大速度，T1是从物体进入危险区域到供料器自动更换机器人26开始制动为止的时间，S1是供料器自动更换机器人26的制动距离，ΔS是安全激光扫描仪81的测量误差，Vman是人的侵入速度，T2是物体进入危险区域到供料器自动更换机器人26停止为止的时间，S2是侵入到危险区域之前身体的一部分接近危险区域的距离。
另一方面，对作为供料器自动更换机器人26的移动方向(X方向和其相反方向)的左右方向进行监视的监视区域B、C(在图4中用左斜线和右斜线表示的区域)成为在水平方向上以二维方式进行监视的水平监视区域B、C。监视左右方向的水平监视区域B、C的安全激光扫描仪82、83设置于供料器自动更换机器人26的下部而构成为左右方向的水平监视区域B、C从供料器自动更换机器人26的下部沿着地面27形成水平面状的监视区域。
此外，在本实施例中，监视左右方向的水平监视区域B、C的安全激光扫描仪82、83设置于供料器自动更换机器人26的下部中的三维监视区域A侧的角部分，配置于三维监视区域A的左右两侧的水平监视区域B、C的一部分以覆盖三维监视区域A的下部与供料器自动更换机器人26的前表面下部之间的间隙整体的方式伸出。
各方向的监视区域A、B、C是在人或物体侵入该区域内时，为了避免其与供料器自动更换机器人26的碰撞而切断作为供料器自动更换机器人26的驱动***的电源的动力电源，来使供料器自动更换机器人26紧急停止的区域。当安全激光扫描仪81、82、83中的任一个检测到人或物体向监视区域A、B、C内的侵入时，供料器自动更换机器人26的动力电源被切断，但在该动力电源的切断期间，也维持作为周边监视装置80及供料器自动更换机器人26的控制***的电源的控制电源，周边监视装置80监视有无人或物体向各方向的监视区域A、B、C内的侵入，在侵入监视区域A、B、C内的人或物体从监视区域A、B、C出来了时，立即使供料器自动更换机器人26的动力电源恢复，能够重新开始供料器自动更换机器人26的移动控制。
根据以上说明的本实施例，在供料器自动更换机器人26的周边的三个方向上设定有监视区域A、B、C，对作为不同于供料器自动更换机器人26的移动方向(X方向和其相反方向)的方向的供料器自动更换机器人26的前方进行监视的监视区域A是以三维方式进行监视的三维监视区域A，该三维监视区域A构成为形成随着从供料器自动更换机器人26的上部靠近下部而与供料器自动更换机器人26的前表面的间隔逐渐变大的倾斜面状的监视区域，因此在该三维监视区域A中，能够检测朝供料器自动更换机器人26的前表面侵入的飞来物和棒状物等，对于飞来物和棒状物等也能够确保安全性。而且，在三维监视区域A中，如果作业者的手前端接近供料器自动更换机器人26的前表面侧，就能够进行检测，因此不需要考虑作业者的手前端延伸的范围而将三维监视区域A的水平距离设定得较大，能够使三维监视区域A的水平距离比以往的监视区域的水平距离短。由此，能够比以往减少作业者不慎进入三维监视区域A内而被检测到的频度，能够减少供料器自动更换机器人26的动作紧急停止的频度，也能够确保生产率。而且，能够比以往减少作业者能够安全地作业的作业区域由于三维监视区域A而缩小的区域，也能够确保作业性。
然而，在供料器自动更换机器人26的停止期间等，即使作业者等从其侧方(X方向或其相反方向)侵入三维监视区域A的下部与供料器自动更换机器人26的前表面下部之间的间隙，如果作业者等不进入三维监视区域A，则无法通过三维监视区域A的安全激光扫描仪81检测到作业者等。
作其该对策，在本实施例中，监视供料器自动更换机器人26的移动方向(X方向和其相反方向)上的监视区域B、C是从供料器自动更换机器人26的下部在水平方向上以二维方式进行监视的水平监视区域B、C，各方向的水平监视区域B、C的一部分以覆盖三维监视区域A的下部与供料器自动更换机器人26的前表面下部之间的间隙整体的方式伸出，因此在供料器自动更换机器人26的停止期间等，作业者等从其侧方侵入三维监视区域A的下部与供料器自动更换机器人26的前表面下部之间的间隙的情况下，能够在左右方向上的水平监视区域B、C检测到作业者等，能够确保安全性。
另外，在本实施例中，左右方向上的水平监视区域B、C的一部分构成为覆盖三维监视区域A的下部与供料器自动更换机器人26的前表面下部之间的间隙整体，但只要左右方向的水平监视区域B、C的一部分伸出至与三维监视区域A的下部重叠的位置即可，也可以在三维监视区域A的内侧在左右方向的水平监视区域B、C之间存在少许间隙。在该结构中，也能够得到与本实施例大致相同的效果。
另外，本实施例是将本发明应用于供料器自动更换机器人26的实施例，但也可以应用于除了供料器自动更换机器人26以外的自主行走机器人或无人输送车等各种种类的移动体。在该情况下，也可以在移动体的四个方向上设定监视区域，另外，也可以将移动体的移动方向或其直角方向的两个方向的监视区域设为三维监视区域，将其他两个方向的监视区域设为水平监视区域。通常，将移动体的周围的各方向的监视区域设为三维监视区域还是水平监视区域例如考虑移动体的种类、移动体的行驶路与作业区域的位置关系、移动体的移动方向等来决定即可。
此外，本发明不限于上述实施例的结构，例如，也可以适当变更三维监视区域的形状或水平监视区域的形状来实施等，可以在不脱离主旨的范围内进行各种变更来实施，这是不言而喻的。
附图标记说明
10…元件安装线，11…电路基板，12…元件安装机，14…盒式的供料器，15…安装头，20…元件安装机的控制装置，24…供料器安设台，26…供料器自动更换机器人(移动体、自主行走机器人)，70…生产管理计算机，80…周边监视装置，81、82、83…安全激光扫描仪，90…供料器自动更换机器人的控制装置，A…三维监视区域，B、C…水平监视区域。

Claims (4)

1.一种周边监视装置，在移动体的至少三个方向上设定有监视区域，
在所述移动体上针对各方向的每一个监视区域设置有安全激光扫描仪，
至少一个方向的监视区域设为以三维方式进行监视的三维监视区域，除此以外的其他方向的监视区域设为在水平方向上以二维方式进行监视的水平监视区域，
监视所述三维监视区域的安全激光扫描仪设置于所述移动体的上部，并构成为所述三维监视区域形成随着从所述移动体的上部靠近下部而与所述移动体之间的间隔逐渐变大的倾斜面状的监视区域，
监视所述水平监视区域的安全激光扫描仪设置于所述移动体的下部，并构成为所述水平监视区域从所述移动体的下部形成水平面状的监视区域，
在所述三维监视区域的两侧配置所述水平监视区域，
所述水平监视区域的一部分伸出至与所述三维监视区域的下部重叠的位置，
监视所述水平监视区域的安全激光扫描仪设置于所述移动体的下部中的所述三维监视区域侧的角部分，
配置于所述三维监视区域的两侧的所述水平监视区域的一部分以覆盖所述三维监视区域的下部与所述移动体的下部之间的间隙整体的方式伸出。
2.根据权利要求1所述的周边监视装置，其中，
所述三维监视区域设定为对不同于所述移动体的移动方向的方向以三维方式进行监视。
3.根据权利要求1或2所述的周边监视装置，其中，
所述移动体是自主行走机器人。
4.根据权利要求3所述的周边监视装置，其中，
所述自主行走机器人是供料器自动更换机器人，所述供料器自动更换机器人沿着构成元件安装线的多台元件安装机的排列进行移动并在所述供料器自动更换机器人与各元件安装机之间自动更换供料器。
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