JP2019158525A - 光学式安全センサ - Google Patents
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Abstract
Description
まず、図2を用いて、本発明が適用される場面の一例について説明する。図2は、本実施形態に係る光学式安全センサ1の適用場面の一例を模式的に例示する。本実施形態に係る光学式安全センサ1は、ロボットアーム100が作業する作業範囲を含む領域を監視エリアとし、監該視エリアに侵入したユーザが該ロボットアーム100と衝突することを回避させるために用いられる。
以下、本発明の一実施形態について、図1、図3〜図7を用いて詳細に説明する。
本発明の一態様に係る光学式安全センサ1の概要および構成について、図1を用いて説明する。図1は、光学式安全センサ1の要部構成の一例を示すブロック図である。光学式安全センサ1は、第1出力部10A、第2出力部10B、第1投受光器20A、第2投受光器20B、第1評価ユニット30A、および第2評価ユニット30Bを備えている。第1投受光器20Aおよび第2投受光器20Bは、同一の投光部21および受光部22を備えており、第1評価ユニット30Aおよび第2評価ユニット30Bは、同一の測距部31および検知部32を備えている。なお、光学式安全センサ1において、1つの投受光器は、対応する評価ユニットおよび出力部と1つの組をなしている。図示の例では、第1投受光器20Aは、第1評価ユニット30Aおよび第1出力部10Aと1つの組をなし、第2投受光器20Bは、第2評価ユニット30Bおよび第2出力部10Bと1つの組をなしている。
S=R(T)
は、光Tの投光の開始時刻と反射光Rの受光の開始時刻とを用いて算出した、光学式安全センサ1から監視エリアまでの距離を示すものとする。すなわち、第1投受光器20Aの投光部21が光TAを投光し、該投光に対する反射光RAを第1投受光器20Aの受光部22が受信した場合に測距部31は、
S=RA(TA)
を算出する。また、第1評価ユニット30Aの測距部31と第2評価ユニット30Bの測距部31は、1つの投光と受光の組み合わせに対してそれぞれ測定距離を算出する。そして、第1評価ユニット30Aの測距部31は同第1評価ユニット30Aの検知部32に算出した距離を送信し、第2評価ユニット30Bの測距部31は同第2評価ユニット30Bの検知部32に算出した距離を送信する。
本実施形態に係る光学式安全センサ1が投光タイミングを制御して異常診断を行う方法について図3を用いて説明する。図3は、光学式安全センサ1において第1投受光器20Aが異常診断時に行う投光の制御の一例を示すタイムチャートである。図3の(a)は第1時刻T=0で投光を開始したことを示し、図3の(b)は第1時刻T=0から時間ΔT後に次の投光を開始したことを示す。
本実施形態に係る光学式安全センサ1が実行する診断処理の流れについて、図4を用いて説明する。図4は、光学式安全センサ1が実行する診断処理の流れの一例を示すフローチャートである。
本実施形態に係る光学式安全センサ1が実行する異常診断処理の流れについて、図5を用いて説明する。図5は、光学式安全センサ1が実行する異常診断処理の流れの一例を示すフローチャートである。
本実施形態に係る光学式安全センサ1が実行する投光部診断処理の流れについて、図6を用いて説明する。図6は、光学式安全センサ1が実行する投光部診断処理の流れの一例を示すフローチャートである。
本実施形態に係る光学式安全センサ1が実行する受光部診断処理の流れについて、図7を用いて説明する。図7は、光学式安全センサ1が実行する受光部診断処理の流れの一例を示すフローチャートである。
前記構成例において、光学式安全センサ1は第1投受光器20Aおよび第2投受光器20Bからなる1つのグループのみを備える構成であった。しかしながら、例えばこのグループとは異なる複数の投受光器からなり、このグループが監視する監視エリアとは別の領域を監視の対象とするグループをさらに1つ以上備える構成であってもよい。すなわち、第1評価ユニット30Aおよび第2評価ユニット30Bは複数の領域を監視するために複数の投受光器が接続されてもよい。ただし、第1評価ユニット30Aが監視する複数の領域のそれぞれについて、第2評価ユニット30Bも監視可能である必要がある。この場合、第1評価ユニット30Aおよび第2評価ユニット30Bは、同一の領域を監視する投受光器のグループを順次切り替えて距離の測定および異常診断を行う。具体的には、測距部31は各グループを順次切り替えて監視エリアごとに距離の測定を行ってもよく、検知部32は各グループを順次切り替えてグループごとに異常の検知を行ってもよい。そして、第1評価ユニット30Aおよび第2評価ユニット30Bは第1出力部10Aおよび第2出力部10Bを用いて測定距離等を出力してもよい。
本発明の態様1に係る光学式安全センサ(1)は、監視エリアに光を投光する投光部(21)と、前記監視エリアからの反射光を受光する受光部(22)とを備えた複数の投受光器(第1投受光器20A、第2投受光器20B)と、前記投光から前記受光までに要した時間を用いて、前記監視エリア内の対象物までの距離を測定する複数の測距部(31)と、前記測距部による測定結果に基づいて前記複数の投受光器のいずれかに発生している異常を検知する複数の検知部(32)とを備え、1つの投受光器は、対応する1つの測距部および1つの検知部と1つの組をなし、前記複数の投受光器が備える前記受光部のそれぞれが、全ての前記複数の投受光器の前記投光部から投光された光による前記反射光を受光する構成である。
光学式安全センサ1の制御ブロック(特に測距部31および検知部32)は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
20A 第1投受光器(投受光部)
20B 第2投受光器(投受光部)
21 投光部
22 受光部
31 測距部
32 検知部
Claims (8)
- 監視エリアに光を投光する投光部と、前記監視エリアからの反射光を受光する受光部とを備えた複数の投受光器と、
前記投光から前記受光までに要した時間を用いて、前記監視エリア内の対象物までの距離を測定する複数の測距部と、
前記測距部による測定結果に基づいて前記複数の投受光器のいずれかに発生している異常を検知する複数の検知部とを備え、
1つの投受光器は、対応する1つの測距部および1つの検知部と1つの組をなし、
前記複数の投受光器が備える前記受光部のそれぞれが、全ての前記複数の投受光器の前記投光部から投光された光による前記反射光を受光することを特徴とする光学式安全センサ。 - 前記複数の投受光器からなるグループとは異なる複数の投受光器からなるグループをさらに1つ以上備え、各グループの対象となる監視エリアが異なっており、
前記測距部が、前記各グループを順次切り替えて前記距離の測定を行うとともに、
前記検知部が、前記各グループを順次切り替えて前記異常の検知を行うことを特徴とする請求項1に記載の光学式安全センサ。 - 前記検知部が、前記複数の投受光器のうちの1つの投受光器である第1投受光器の前記投光部による前記投光から、前記第1投受光器の前記受光部による前記受光までの時間に基づく測定距離と、前記第1投受光器とは異なる第2投受光器の前記投光部による前記投光から、前記第2投受光器の前記受光部による前記受光までの時間に基づく測定距離とが一致しない場合に、前記第1投受光器および前記第2投受光器のいずれかに異常が発生していると判定することを特徴とする請求項1または2に記載の光学式安全センサ。
- 前記検知部は、前記第1投受光器の前記投光部による前記投光から、前記第1投受光器の前記受光部による前記受光までの時間に基づく測定距離と、前記第2投受光器の前記投光部による前記投光から、前記第1投受光器の前記受光部による前記受光までの時間に基づく測定距離とが一致しない場合に、前記第1投受光器の前記投光部および前記第2投受光器の前記投光部のいずれかに異常が発生していると判定することを特徴とする請求項3に記載の光学式安全センサ。
- 前記検知部は、前記第1投受光器の前記投光部および前記第2投受光器の前記投光部のいずれかに異常が発生していると判定した場合に、
第1時刻T=0に開始された前記第1投受光器の前記投光部による前記投光から、前記第1投受光器の前記受光部による前記受光までの時間に基づく測定距離と、前記第1時刻T=0から時間ΔT後に前記第1投受光器の前記投光部による投光を開始した場合の、前記第1時刻T=0から前記第1投受光器の前記受光部による前記受光までの時間に基づく測定距離との間の差が、時間ΔTに基づく距離差ΔSと異なる場合に前記第1投受光器の前記投光部に異常が発生していると判定し、
第1時刻T=0に開始された前記第2投受光器の前記投光部による前記投光から、前記第1投受光器の前記受光部による前記受光までの時間に基づく測定距離と、前記第1時刻T=0から時間ΔT後に前記第2投受光器の前記投光部による投光を開始した場合の、前記第1時刻T=0から前記第1投受光器の前記受光部による前記受光までの時間に基づく測定距離との間の差が、時間ΔTに基づく距離差ΔSと異なる場合に前記第2投受光器の前記投光部に異常が発生していると判定することを特徴とする請求項4に記載の光学式安全センサ。 - 前記検知部は、前記第1投受光器の前記投光部による前記投光から、前記第1投受光器の前記受光部による前記受光までの時間に基づく測定距離と、前記第1投受光器の前記投光部による前記投光から、前記第2投受光器の前記受光部による前記受光までの時間に基づく測定距離とが一致しない場合に、前記第1投受光器の前記受光部および前記第2投受光器の前記受光部のいずれかに異常が発生していると判定することを特徴とする請求項3から5のいずれか1項に記載の光学式安全センサ。
- 前記検知部は、前記第1投受光器の前記受光部および前記第2投受光器の前記受光部のいずれかに異常が発生していると判定した場合に、
第1時刻T=0に開始された前記第1投受光器の前記投光部による前記投光から、前記第1投受光器の前記受光部による前記受光までの時間に基づく測定距離と、前記第1時刻T=0から時間ΔT後に前記第1投受光器の前記投光部による投光を開始した場合の、前記第1時刻T=0から前記第1投受光器の前記受光部による前記受光までの時間に基づく測定距離との間の差が、時間ΔTに基づく距離差ΔSと異なる場合に前記第1投受光器の前記受光部に異常が発生していると判定し、
第1時刻T=0に開始された前記第1投受光器の前記投光部による前記投光から、前記第2投受光器の前記受光部による前記受光までの時間に基づく測定距離と、前記第1時刻T=0から時間ΔT後に前記第1投受光器の前記投光部による投光を開始した場合の、前記第1時刻T=0から前記第2投受光器の前記受光部による前記受光までの時間に基づく測定距離との間の差が、時間ΔTに基づく距離差ΔSと異なる場合に前記第2投受光器の前記受光部に異常が発生していると判定することを特徴とする請求項6に記載の光学式安全センサ。 - 前記第1投受光器と1つの組をなす検知部における検知結果を前記第2投受光器と1つの組をなす別の検知部における検知結果と相互比較し、検知結果が互いに異なる場合はエラーを出力することを特徴とする請求項3から7のいずれか1項に記載の光学式安全センサ。
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