JP2009294734A

JP2009294734A - エリア監視センサ

Info

Publication number: JP2009294734A
Application number: JP2008145296A
Authority: JP
Inventors: Shoji Yamaguchi; 昭司山口
Original assignee: Keyence Corp
Current assignee: Keyence Corp
Priority date: 2008-06-03
Filing date: 2008-06-03
Publication date: 2009-12-17
Anticipated expiration: 2028-06-03
Also published as: DE102009021708A1; JP5096235B2; US20090295577A1

Abstract

【課題】動作不許可信号を出力させるトリガとなった侵入物の検知情報を記録し、必要に応じて表示させることができるエリア監視センサを提供する。
【解決手段】出射方向を異ならせて検出光を出射し、その反射光に基づいて予め定められた監視エリア２内の侵入物を検知する侵入検知部８１と、侵入検知部８１による検知結果に基づいて、動作不許可信号を出力する信号出力部８２と、侵入検知部８１によって検知された侵入物の位置を検知履歴として保持する検知履歴記憶部８３と、操作入力部８４からの入力信号に基づいて、検知履歴記憶部８３内の検知履歴を表示する検知履歴表示部８５により構成される。
【選択図】図８

Description

本発明は、エリア監視センサに係り、さらに詳しくは、出射方向を異ならせて検出光を出射し、その反射光に基づいて予め定められた監視エリア内の侵入物を検知するエリア監視センサの改良に関する。

侵入禁止エリア内に侵入した人などの侵入物を検知して動作不許可信号を出力するセンサとして、エリア監視センサが知られている。エリア監視センサは、例えば、検出光を投光する投光部と、検出光を走査させる走査部と、侵入物によって反射された検出光を受光する受光部からなり、受光部の出力に基づいて侵入物までの距離と、侵入物の方位が検知される。そして、これらの検知結果に基づいて侵入物が所定のエリア内に存在するか否かが判別され、その判別結果に基づいて動作不許可信号が出力される。この動作不許可信号は、例えば、監視エリアの周辺で稼働する工作機械を停止させる制御信号として用いられる。

従来、この様なエリア監視センサでは、不具合や異常の発生をエラー履歴として保持するものはあったが、動作不許可信号を出力させるトリガとなった侵入物の検知情報を記録するものはなかった。このため、動作不許可信号が出力された原因を詳細に知ることが困難であるという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、動作不許可信号を出力させるトリガとなった侵入物の検知情報を記録し、必要に応じて表示させ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。

第１の本発明によるエリア監視センサは、出射方向を異ならせて検出光を出射し、その反射光に基づいて予め定められた監視エリア内の侵入物を検知する侵入検知手段と、上記侵入検知手段による検知結果に基づいて、動作不許可信号を出力する信号出力手段と、上記侵入検知手段によって検知された侵入物の位置を検知履歴として保持する検知履歴記憶手段と、操作入力に基づいて、上記検知履歴を表示する検知履歴表示手段とを備えて構成される。この様な構成によれば、侵入検知手段によって検知された侵入物の位置が検知履歴として保持され、操作入力に基づいて検知履歴が表示されるので、動作不許可信号を出力させるトリガとなった侵入物の検知情報を記録し、必要に応じて表示させることができる。

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、上記検知履歴記憶手段が、上記エリア監視センサを中心とする直交座標によって表された侵入物の位置を上記検知履歴として保持するように構成される。

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、上記検知履歴記憶手段が、上記エリア監視センサを中心とする極座標によって表された侵入物の位置を上記検知履歴として保持するように構成される。

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、上記検知履歴記憶手段が、侵入物が検知された時刻を上記検知履歴に関連付けて保持するように構成される。

本発明によるエリア監視センサによれば、侵入物の位置が検知履歴として保持され、操作入力に基づいて検知履歴が表示されるので、動作不許可信号を出力させるトリガとなった侵入物の検知情報を記録し、必要に応じて表示させることができる。

＜検知システム＞
図１は、本発明の実施の形態によるエリア監視センサを含む検知システムの一構成例を示した斜視図であり、エリア監視センサの一例として光走査型のセーフティセンサ１が示されている。この検知システムは、防護柵Ａ２で仕切られた領域内に搬送装置や加工用ロボットＡ１が配置され、ロボットの作業エリアなどの機械設備周辺のエリアを監視エリア２として、監視エリア２内の侵入物がセーフティセンサ１によって検知される。

セーフティセンサ１は、検出光を走査させることによって複雑な形状からなる監視エリア２を監視し、機械設備の制御盤を操作するオペレータＡ３などの侵入物の存在を検知して動作不許可信号を出力する動作を行っている。侵入物の検知は、出射方向を異ならせて検出光を出射し、侵入物によって反射された検出光に基づいて行われる。

この動作不許可信号は、例えば、監視エリア２の周辺で稼働する加工用ロボットＡ１を停止させる制御信号として用いられる。すなわち、セーフティセンサ１は、ＯＳＳＤ（Output Signal Switching Device）出力を有しており、監視エリア２内に侵入物が存在していない状態では動作許可信号（ＯＳＳＤオン）を出力し、監視エリア２内に侵入物が存在している状態では動作不許可信号（ＯＳＳＤオフ）を出力する動作が行われる。

＜エリア監視センサ＞
図２（ａ）及び（ｂ）は、図１の検知システムにおけるセーフティセンサ１の構成例を示した図であり、図２（ａ）には、センサ本体を正面から見た様子が示され、図２（ｂ）には、セーフティセンサ１に設けられた操作パネル１２が示されている。

セーフティセンサ１は、水平な走査面に沿って検出光を走査させることによって、監視エリア２内の侵入物を検知する光走査型のエリア監視センサである。セーフティセンサ１は、例えば、検出光を投光する投光部と、検出光を水平方向に一定周期で繰返し走査させる走査部と、侵入物によって反射された検出光を受光する受光部と、検出光の受光結果に基づいて監視エリア２内の侵入物を検知する検知部と、その検知結果に基づいて動作不許可信号を出力する出力部によって構成される。

検出光には、例えば、波長が赤外領域内のレーザー光が用いられる。検出光を水平方向に走査させることによって、水平面内の監視エリア２が監視され、侵入物による反射光を受光することによって、監視エリア２内の侵入物が検知される。

具体的には、検出光の投光タイミングと、侵入物によって反射された当該検出光の受光タイミングとに基づいてセーフティセンサ１から侵入物までの距離が算出される。また、当該検出光の出射方向を走査部の制御信号に基づいて判別することによって、侵入物の方位が算出される。そして、算出された距離及び方位に基づいて、侵入物が監視エリア２内に存在するか否かが判別され、その判別結果に基づいて動作不許可信号が出力される。

このセーフティセンサ１には、投光部、走査部、受光部などを覆うためのカバー１１と、操作パネル１２とが設けられている。操作パネル１２には、複数の操作キー２１〜２５と、ディスプレイ１３と、ＬＥＤインジケータ１４，１５が配置されている。

操作キー２１〜２５は、監視エリアを設定する際の数値入力やメニュー選択に用いられ、いずれも接点式のタクトスイッチからなる。操作キー２１及び２２は、数値入力や画面切替のためのキーである。例えば、操作キー２１は、数値をインクリメントするアップキーとして用いることができる。また、操作キー２２は、数値をデクリメントするダウンキーとして用いることができる。

操作キー２３〜２５は、動作モードの切替や設定値確定のためのキーである。例えば、操作キー２３は、エンター（Ｅｎｔｅｒ）キーであり、操作キー２４は、モード切替キーであり、操作キー２５は、エスケープ（Ｅｓｃ）キーである。

ディスプレイ１３は、侵入物の検知情報や操作入力情報を表示するための表示部であり、例えば、１２文字×４行の表示が可能な液晶ディスプレイが用いられる。

ＬＥＤインジケータ１４及び１５は、ＬＥＤ（発光ダイオード）によって動作状態を表示する表示部である。ＬＥＤインジケータ１４には、ＯＳＳＤの出力状態が表示され、ＬＥＤインジケータ１５には、センサ本体がインターロック状態であるか否かが表示される。

＜動作モード＞
図３は、図２のセーフティセンサ１の構成例を示した遷移図であり、運転モード、モニタモード及び設定モード時にディスプレイ１３上に表示される画面３１〜３３が示されている。画面３１は、運転モード時の画面であり、画面３２は、モニタモード時のメニュー画面である。

運転モードは、監視エリア２内の侵入物を検知して検出信号を出力する動作モードである。モニタモードは、入出力状態、エリア監視状況、検知履歴などを表示する動作モードである。入出力状態としては、ＯＳＳＤの出力状態、外部リレー回路からの入力状態などをモニターすることができる。エリア監視状況としては、設定されている監視エリアの形状、サイズ、検知された侵入物までの距離などをモニターすることができる。検知履歴としては、ＯＳＳＤオフ時の検知履歴として、動作不許可信号を出力させるトリガとなった侵入物の位置及び検知された時刻と、エラー情報などが保持され、必要に応じて表示させることができる。

運転モードからモニタモードへは、例えば、操作キー２３を操作することによって遷移させることができる。また、モニタモード時に、例えば、操作キー２５を操作すれば、運転モードに復帰させることができる。

画面３２内には、選択可能なメニュー項目が配置され、例えば、操作キー２１，２２を操作することによって表示対象とするメニュー項目を変更することができる。

画面３３は、設定モード時のメニュー画面である。設定モードは、監視エリアを指定するためのパラメータや外部入力の設定が行われる動作モードである。運転モードから設定モードへは、例えば、操作キー２４を操作することによって遷移させることができる。また、設定モード中に再度操作キー２４を操作すれば、運転モードに復帰させることができる。

画面３３内には、選択可能なメニュー項目が配置され、例えば、操作キー２１，２２を操作することによって所望のメニュー項目を選択することができる。

＜設定モード＞
図４は、図２のセーフティセンサ１の構成例を示した遷移図であり、設定モード時に切替可能な画面の一例が示されている。設定モード時に、画面３３上のメニュー項目「１．パラメータ設定」を選択して、操作キー２３を操作５１すれば、パラメータの設定画面４１〜４６を表示させることができる。

設定画面４１〜４６は、いずれも侵入物検知時の動作パラメータを設定するための画面であり、変更可能なパラメータとして、再スタート設定、ＥＤＭ、検知分解能、応答時間及び監視エリアのサイズが用意されている。設定画面４１は、操作５１によって最初に表示される設定画面であり、設定画面４２〜４６は、操作キー２２を操作５３することによって、順に表示させることができる。また、設定画面４１〜４６の表示時に、操作キー２５を操作５２すれば、メニュー画面３３に復帰させることができる。

設定画面４１は、再スタートに関するパラメータを設定するための画面であり、センサ本体を手動で再スタートさせるか自動で再スタートさせるかを選択することができる。設定画面４１の表示時に、操作キー２３を操作５１すれば、パラメータの入力画面４１ａを表示させることができる。この入力画面４１ａでは、操作キー２１，２２を操作することによってパラメータを変更することができる。また、操作キー２５を操作５２すれば、パラメータを変更せずに設定画面４１に復帰させることができる。

一方、設定画面４１の表示時に、操作キー２２を操作５３すれば、ＥＤＭの設定画面４２に切り替えることができる。設定画面４２は、ＥＤＭに関するパラメータを設定するための画面であり、外部リレーモニタ機能をオンするかオフするかを選択することができる。設定画面４２の表示時に、操作キー２３を操作５１すれば、パラメータの入力画面４２ａを表示させることができる。操作キー２１を操作５４すれば、設定画面４１に復帰させることができる。

設定画面４２の表示時に、操作キー２２を操作５３すれば、検知分解能の設定画面４３に切り替えることができる。設定画面４３は、侵入物検知時の分解能に関するパラメータを設定するための画面であり、分解能を所定の範囲内で任意に指定することができる。設定画面４３の表示時に、操作キー２３を操作５１すれば、パラメータの入力画面４３ａを表示させることができる。操作キー２１を操作５４すれば、設定画面４２に復帰させることができる。

設定画面４３の表示時に、操作キー２２を操作５３すれば、応答時間の設定画面４４に切り替えることができる。設定画面４４は、侵入物検知時の応答時間に関するパラメータを設定するための画面であり、応答時間を所定の範囲内で任意に指定することができる。設定画面４４の表示時に、操作キー２３を操作５１すれば、パラメータの入力画面４４ａを表示させることができる。操作キー２１を操作５４すれば、設定画面４３に復帰させることができる。

設定画面４４の表示時に、操作キー２２を操作５３すれば、監視エリアの設定画面４５に切り替えることができる。設定画面４５は、監視エリアのサイズとして前側境界までの距離を設定するための画面であり、距離を所定の範囲内で任意に指定することができる。設定画面４５の表示時に、操作キー２３を操作５１すれば、パラメータの入力画面４５ａを表示させることができる。操作キー２１を操作５４すれば、設定画面４４に復帰させることができる。

設定画面４５の表示時に、操作キー２２を操作５３すれば、監視エリアのサイズとして左側境界までの距離を設定するための設定画面に切り替えることができる。さらに、この設定画面の表示時に、操作キー２２を操作５３すれば、監視エリアのサイズとして右側境界までの距離を設定するための設定画面４６に切り替えることができる。設定画面４６の表示時に、操作キー２３を操作５１すれば、パラメータの入力画面４６ａを表示させることができる。

設定画面４６の表示時に、操作キー２２を操作５３すれば、パラメータの設定値を確定させるためのセーブ画面４７に切り替えることができる。セーブ画面４７の表示時に、操作キー２３を操作５１すれば、パラメータの設定値が確定され、設定値のメモリへのセーブを実行してメニュー画面３３へ遷移させることができる。一方、操作キー２５を操作５２すれば、パラメータの設定値を確定せずに設定画面４１に復帰させることができる。

＜モニタモード＞
図５は、図２のセーフティセンサ１の構成例を示した遷移図であり、モニタモード時に切替可能な画面の一例が示されている。モニタモード時に、画面３２上のメニュー項目「３．検知履歴」を選択して、操作キー２３を操作５１すれば、検知履歴の閲覧画面６１〜６３を表示させることができる。

閲覧画面６１〜６３は、いずれもＯＳＳＤオフ時の検知履歴を表示するための画面である。閲覧画面６１は、操作５１によって最初に表示される履歴モニタ画面であり、さらに操作キー２３を操作５１することによって、閲覧画面６２を表示させることができる。また、閲覧画面６２の表示時に、操作キー２５を操作５２すれば、メニュー画面３２に復帰させることができる。

閲覧画面６２には、動作不許可信号を出力させるトリガとなった侵入物の位置情報やエラー情報が表示される。この閲覧画面６２は、動作不許可信号を出力させたイベントごとに表示され、操作キー２１，２２を操作することによって互いに遷移させることができる。検知履歴は、最新のものから順に表示させることができる。この様な検知履歴は、最大で２０件保持され、新たな検知履歴が得られるごとに最も古いものから順にクリアされる。

侵入物の位置情報としては、例えば、セーフティセンサ１を中心とする直交座標を用いて、侵入物の位置を示す数値が表示される。また、セーフティセンサ１から侵入物までの距離Ｄを示す数値が表示される。

また、エラー情報としては、例えば、フロントカバーの汚れや出力短絡などによる不具合の発生を示す情報が表示される。また、閲覧画面６２に表示させることができる履歴情報としては、位置情報、エラー情報の他に、外部機器からのチェック入力を示す情報がある。このチェック入力は、ＯＳＳＤが正しくオフするか否かを確認するための外部入力である。

侵入物の位置情報を表示する閲覧画面６２の表示中に、操作キー２３を操作５１すれば、検知時刻の閲覧画面６３に遷移させることができる。閲覧画面６３には、ＯＳＳＤがオフした時刻情報として検知された日時と、その後にＯＳＳＤがオンした時刻情報とが表示される。

＜監視エリア＞
図６は、図２のセーフティセンサ１の動作の一例を示した図であり、監視エリアが長方形形状の領域Ｂとして設定されている場合に、エリアサイズとして変更可能なパラメータＢ１〜Ｂ３が示されている。監視エリアとしてのこの領域Ｂは、４つの辺からなる４辺形状の矩形領域であり、セーフティセンサ１は、その一辺上に配置される。

この例では、セーフティセンサ１を中心とする直交座標であって、一方の座標軸（Ｘ軸とする）が領域Ｂの上記一辺上に配置され、セーフティセンサ１の正面方向を他方の座標軸（Ｙ軸とする）とする座標を用いて監視エリアのサイズを指定することができる。

具体的には、セーフティセンサ１から見て前方に位置している領域Ｂの境界線（前側境界線）までの距離をパラメータＢ１として指定することができる。パラメータＢ１は、Ｘ軸と前側境界線との距離となっている。

また、セーフティセンサ１から見て左側に位置している領域Ｂの境界線（左側境界線）までの距離をパラメータＢ２として指定することができる。パラメータＢ２は、Ｙ軸と左側境界線との距離となっている。さらに、セーフティセンサ１から見て右側に位置している領域Ｂの境界線（右側境界線）までの距離をパラメータＢ３として指定することができる。パラメータＢ３は、Ｙ軸と右側境界線との距離となっている。

図７は、図２のセーフティセンサ１におけるエリアサイズ設定時の動作の一例を示した図であり、監視エリアのサイズを設定する際の入力画面が示されている。図中の（ａ）には、前側境界線までの距離を設定する際の入力画面が示されている。この入力画面には、複数のシンボルを用いて、監視エリアの形状がグラフィカルに表示されている。具体的には、３行４列に整列配置されたシンボル７１を用いて、監視エリアが表示されている。すなわち、監視エリアを構成する４つの辺のうち、少なくともセーフティセンサ１が位置する辺以外の各辺が隣接する複数のシンボルによって表示されている。

この例では、領域Ｂの短辺が３つのシンボル７１によって表され、長辺が５つのシンボル７１によって表されている。また、セーフティセンサ１は、長辺の中央に配置され、セーフティセンサ１を示すシンボル７２が表示されている。

さらに、辺選択部６２によって選択中の辺が、他の辺と識別可能に表示されている。具体的には、領域Ｂの前側境界線が選択されており、前側境界線としての長辺上に配置された５つのシンボル７１を取り囲む枠７３によって選択中の辺であることが示されている。

この入力画面には、距離の設定値（数値）を表示するための表示欄７４が配置されており、操作キー２１，２２を操作することによって、前側境界線までの距離の設定値「１５００ｍｍ」を変更することができる。監視エリアの形状を示すためのシンボル群は、入力画面内の右側に配置され、表示欄は、入力画面内の左側下部に配置されている。

図中の（ｂ）には、左側境界線までの距離を設定する際の入力画面が示されている。この入力画面では、領域Ｂの左側境界線が選択されており、左側境界線としての短辺上に配置された３つのシンボル７１を取り囲む枠７３によって選択中の辺であることが示されている。

この入力画面には、距離の設定値（数値）を表示するための表示欄７４が配置されており、操作キー２１，２２を操作することによって、左側境界線までの距離の設定値「８００ｍｍ」を変更することができる。

図中の（ｃ）には、右側境界線までの距離を設定する際の入力画面が示されている。この入力画面では、領域Ｂの右側境界線が選択されており、右側境界線としての短辺上に配置された３つのシンボル７１を取り囲む枠７３によって選択中の辺であることが示されている。

この入力画面には、距離の設定値（数値）を表示するための表示欄７４が配置されており、操作キー２１，２２を操作することによって、右側境界線までの距離の設定値「１０００ｍｍ」を変更することができる。

＜機能構成＞
図８は、図２のセーフティセンサ１の構成例を示したブロック図であり、セーフティセンサ１内の機能構成の一例が示されている。このセーフティセンサ１は、操作キー２１〜２５及びディスプレイ１３の他に、侵入検知部８１、信号出力部８２、検知履歴記憶部８３、操作入力部８４及び検知履歴表示部８５を備えて構成される。

侵入検知部８１は、出射方向を異ならせて検出光を出射し、その反射光に基づいて予め定められた監視エリア２内の侵入物を検知する動作を行っている。

信号出力部８２は、侵入検知部８１による検知結果に基づいて、動作不許可信号を出力する動作を行っている。検知履歴記憶部８３は、侵入検知部８１によって検知された侵入物の位置を検知履歴として保持するためのメモリである。

操作入力部８４は、操作キー２１〜２５の操作に基づいて、所定の入力信号を生成する動作を行っている。検知履歴表示部８５は、ディスプレイ１３を制御し、操作入力部８４からの入力信号に基づいて検知履歴記憶部８３内の検知履歴を表示する動作を行っている。

検知履歴記憶部８３では、セーフティセンサ１を中心とする直交座標によって表された侵入物の位置が上記検知履歴として保持される。或いは、セーフティセンサ１を中心とする極座標によって表された侵入物の位置が検知履歴として保持される。

また、検知履歴記憶部８３では、侵入物が検知された時刻情報が上記検知履歴に関連付けて保持される。

本実施の形態によれば、侵入検知部８１によって検知された侵入物の位置が検知履歴として保持され、オペレータによる操作入力に基づいて検知履歴を表示することができるので、動作不許可信号を出力させるトリガとなった侵入物の検知情報を記録し、必要に応じて表示させることができる。

本発明の実施の形態１によるエリア監視センサを含む検知システムの一構成例を示した斜視図であり、光走査型のセーフティセンサ１が示されている。図１の検知システムにおけるセーフティセンサ１の構成例を示した図である。図２のセーフティセンサ１の構成例を示した遷移図であり、運転モード、モニタモード及び設定モード時に表示される画面３１〜３３が示されている。図２のセーフティセンサ１の構成例を示した遷移図であり、設定モード時に切替可能な画面の一例が示されている。図２のセーフティセンサ１の構成例を示した遷移図であり、モニタモード時に切替可能な画面の一例が示されている。図２のセーフティセンサ１の動作の一例を示した図であり、エリアサイズとして変更可能なパラメータＢ１〜Ｂ３が示されている。図２のセーフティセンサ１におけるエリアサイズ設定時の動作の一例を示した図であり、監視エリアのサイズを設定する際の入力画面が示されている。図２のセーフティセンサ１の構成例を示したブロック図であり、セーフティセンサ１内の機能構成の一例が示されている。

符号の説明

１セーフティセンサ
２監視エリア
１１カバー
１２操作パネル
１３ディスプレイ
１４，１５ＬＥＤインジケータ
２１〜２５操作キー
７１シンボル
７２シンボル
８１侵入検知部
８２信号出力部
８３検知履歴記憶部
８４操作入力部
８５検知履歴表示部
Ａ１加工用ロボット
Ａ２防護柵

Claims

出射方向を異ならせて検出光を出射し、その反射光に基づいて予め定められた監視エリア内の侵入物を検知する侵入検知手段と、
上記侵入検知手段による検知結果に基づいて、動作不許可信号を出力する信号出力手段と、
上記侵入検知手段によって検知された侵入物の位置を検知履歴として保持する検知履歴記憶手段と、
操作入力に基づいて、上記検知履歴を表示する検知履歴表示手段とを備えたことを特徴とするエリア監視センサ。
上記検知履歴記憶手段が、上記エリア監視センサを中心とする直交座標によって表された侵入物の位置を上記検知履歴として保持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。
上記検知履歴記憶手段が、上記エリア監視センサを中心とする極座標によって表された侵入物の位置を上記検知履歴として保持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。
上記検知履歴記憶手段は、侵入物が検知された時刻を上記検知履歴に関連付けて保持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。