JP2010079450A - 空間光伝送装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本空間光伝送装置1は、内部時計16、通信ログ記憶部17、ネットワーク接続部12及び制御部11を備え、制御部11はデータ伝送の結果に現在時刻を付した通信ログを作成して通信ログ記憶部17に格納し、ネットワーク7に接続された情報端末PC71等から要求があったときは通信ログ記憶部に格納されている通信ログを該情報端末に送信する。データ伝送の結果がネットワークを介して設定されたデータと一致したときは、一致時点及びその前後の所定件数の通信ログを通信ログ記憶部に保存することができる。
【選択図】図2
Description
この従来のロギング機能を持った空間光伝送装置は無人搬送車と製造装置に設置され、搬送物の移載障害などが発生してインターロック機能が作動した場合に、専用の光送受信器を使用して固定されたステーション内に蓄積された通信ログが光送受信器内に取り込まれる。このため、専用のツールを必要とする上、障害時に作業者がその現場に行かなければならないという問題があった。また、通信ログの内容が所定の動作シーケンスについての異常に限られ、使用者が着目する異常状態について通信ログを取得することができなかった。
とくに、従来の空間光伝送装置においては外乱光の影響を受けやすいという欠点があった、例えば、従来の空間光伝送装置は、赤外光の投受光面が可視光を遮断する効果を有しない薄い樹脂素材によって形成されていたため、送受信される赤外光の光軸周辺にある蛍光灯の照明等可視光の影響を受けて伝送データに誤りを生じるという問題があった。
さらに、使用者が着目する異常状態、例えば特定の入出力信号状態が生起した場合について通信ログを収集することができなかったため、異常の発生原因の解析が容易ではなかった。
また、空間光伝送装置は製造ラインや搬送システム、物流システム等の現場において使用されるため、その筐体は遮光性に優れるだけでなく、多様な設置条件への対応、防塵・防水性など高い耐環境性が求められる。
また、本発明は、外乱光の影響を低減してデータ伝送の信頼性を向上させることができ、多様な設置条件に対応できるとともに高い耐環境性を有する空間光伝送装置を提供することを目的とする。
1.離れた2点間で空間を伝播する赤外光を送受信してデータ伝送を行う空間光伝送装置であって、対向して通信する2台の空間光伝送装置の少なくとも1台は、現在時刻を計測する内部時計と、通信ログを記憶する通信ログ記憶部と、ネットワークと接続するためのネットワーク接続部と、前記データ伝送の結果に前記内部時計から得た前記現在時刻を付した前記通信ログを作成して前記通信ログ記憶部に格納し、前記ネットワークに接続された情報端末から要求があったときは前記通信ログ記憶部に記憶されている前記通信ログを該情報端末に送信する制御部と、を備えることを特徴とする空間光伝送装置。
2.前記制御部は、前記ネットワークを介して取得する現在時刻の情報によって前記内部時計の現在時刻を設定又は補正する前記1.記載の空間光伝送装置。
3.前記制御部は、前記データ伝送の結果が前記ネットワークを介して設定されたデータと一致したときは、該一致したとき及びその前後の所定件数の前記通信ログを前記通信ログ記憶部に格納する前記1.又は2.に記載の空間光伝送装置。
4.前記制御部は、2回以上前記データ伝送の結果が前記ネットワークを介して設定されたデータと一致したときは、各回について、該一致したとき及びその前後の所定件数の前記通信ログを前記通信ログ記憶部に格納する前記3.記載の空間光伝送装置。
5.前記制御部は、前記データ伝送の結果が前記ネットワークを介して設定されたデータと一致したときは、SNMPによって前記情報端末に通知する前記3.又は4.に記載の空間光伝送装置。
6.前記制御部は、前記ネットワークに接続されたタイムサーバから前記現在時刻の情報を取得することによって自動的に前記内部時計の現在時刻を設定又は補正する前記1.乃至5.のいずれかに記載の空間光伝送装置。
7.前記制御部は、前記ネットワークを介して設定された通信範囲指示値によって送信する前記赤外光の強度を変更する前記1.乃至6.のいずれかに記載の空間光伝送装置。
8.前記ネットワークはイーサネット(登録商標)である前記1.乃至7.のいずれかに記載の空間光伝送装置。
9.前記イーサネット(登録商標)のケーブルを通して供給されるDC48VとDC24Vの電源のいずれかから選択して受電するためのスイッチを備え、前記DC48Vを受電する場合には給電機器とのネゴシエーションを行うことにより受電し、前記DC24Vを受電する場合には前記ネゴシエーションを行わないようにした前記8.記載の空間光伝送装置。
10.離れた2点間で空間を伝播する赤外光を送受信してデータ伝送を行う空間光伝送装置であって、遮光材からなる筺体と、該筺体に具備され、発光素子から送出される光を通過させる投光窓と、該筺体に具備され、受光素子に入射する光を通過させる受光窓と、該投光窓及び該受光窓を塞ぐ可視光遮断フィルタと、を備えることを特徴とする空間光伝送装置。
11.さらに可視光を遮断する遮断体を備え、該遮断体によって前記受光素子の受光部が覆われる前記10.記載の空間光伝送装置。
相互に対向して使用される2台の空間光伝送装置は、伝送に互換性を有する限り、それぞれ異なる構成をもつ機種であってもよい。
図2は、本発明の一実施形態を説明するための構成図である。空間光伝送装置1と空間光伝送装置2によって、例えばPLC72と機械等8との間のデータ伝送を行うことができる。図2の空間光伝送装置2は、空間光伝送装置1と同じ構成のものが使用されてもよい。
空間光伝送装置1は、ネットワーク7に接続され、プログラマブルコントローラ(PLC)72、パーソナルコンピュータ(PC)71等ネットワークに接続される情報端末と通信できるように構成されている。ネットワーク7には、情報端末の他、そのネットワークに対応するインターフェイスを備えた機器であれば接続することができる。使用されるネットワーク7としては、イーサネット(登録商標)を始め、PLCリンク等のFA用ネットワークが挙げられる。
制御部11は、本空間光伝送装置1全体の動作の制御を掌る部分であり、マイクロコントローラ(マイクロコンピュータ)等を中心としてデジタル処理回路及びソフトウェアから構成することができる。制御部11は、ネットワーク接続部12を介してネットワーク7にアクセスし、ネットワーク7に接続された機器や、PC71、PLC72等情報端末との間で情報の送受信を行なう。また、空間光伝送装置1と空間光伝送装置2の間の通信プロトコルに基づいて各種要求・状態信号などを処理し、空間光伝送装置2との間のデータ伝送を制御する。
また、空間光伝送装置1は、発光素子14から送出する近赤外光の強度を調整することができるようになっている。制御部11は、ネットワーク7を介して上記の調整のための通信範囲指示値をPC71等から受け取り、それに基づいて送受信部13によって発光素子14から送出する近赤外光の強度を調整することができる。
さらに、制御部11は、ネットワーク7を介して情報端末等から、空間光伝送装置1の機能・動作を選択するための設定情報や通信ログの一致条件等を受け取る機能を有する。
内部時計16の具体的な構成は特に限定されず、例えば、一般的な時計IC(RTC)を用いることができる。また、ハードウェア又はソフトウェアによって、現在時刻の設定と読み出しが可能なレジスタ及びタイマーを備えてもよい。この場合、制御部11によって現在時刻が初期設定された後、ハードウェアタイマー又はソフトウェアタイマーによって時刻を計時することができる。
また、タイムサーバがネットワーク7に存在する場合には、制御部11はタイムサーバから現在時刻の情報を取得することによって、内部時計16の時刻を設定又は補正することができる。
前記送信回路は、制御部11から送られたデジタル信号の1、0に対応した二つの電圧を有するパルス信号を生成し、その信号を駆動回路を介して発光素子14に送る。発光素子14には、近赤外領域の光を放出する発光ダイオードを用いることができる。発光素子14により前記パルス変調された近赤外光が放射される。
また、送信回路は、制御部11の出力調整信号によって駆動回路が調整でき、それによって発光素子14から送出する近赤外光の強度を調整することができるようになっている。
前記受信回路に接続される受光素子15としては、近赤外光を受信するフォトトランジスタ等を用いることができる。受信回路は、受光素子15の出力電流を電圧信号に変換する変換回路、その電圧信号を増幅する増幅器、増幅された信号の波形を整形する波形整形回路、及び検波復調回路等を備える。検波復調回路によって復調された受信データ信号は、制御部11に送られる。
ネットワーク7としては、イーサネット(Ethernet、登録商標)を始め、PLC用リンク等、いわゆる産業用(FA)ネットワークと呼ばれるものが挙げられる。イーサネット(登録商標)は、IEEE802.3で規格化されているネットワークである。
ネットワーク7がイーサネット(登録商標)である場合、ネットワーク接続部12にRJ45コネクタを備え、接続用のケーブルには10BASE−T等を使用することができる。また、ネットワーク接続部12にはイーサネット(登録商標)コントローラを備え、PC等情報端末からイーサネット(登録商標)上のアドレスを設定することができる。
いわゆるFAネットワーク(例えば、CC−Link協会によって普及されるCC−Link等)と接続する場合には、それぞれの仕様及び通信規約に基づくインターフェイスを実装することができる。
図2に示す空間光伝送装置2は、上記空間光伝送装置1との間でデータを伝送する。空間光伝送装置2は、固定位置に設置される他、無人搬送車やクレーン、スタッカクレーン等の移動物上に設置されてもよく、固定位置に設けられた空間光伝送装置と対向したときにデータ伝送を行うことができる。前記の通り、図2の空間光伝送装置2に代わり、上記空間光伝送装置1と同じ構成の空間光伝送装置を使用することができる。
インターフェイス部22は、各種機器、機械、PLC、制御用コンピュータ、センサー、アクチュエータ等(図2の8)と接続するための回路であり、接続対象に合わせて構成することができる。
例えば、インターフェイス部22をパラレル入出力インターフェイスとすれば、センサー、アクチュエータ等を接続することができる。また、インターフェイス部22をRS232C、RS422、RS485等の通信インターフェイスとすれば、PLCや制御用コンピュータ、各種機器等を接続して、シリアル通信によりデータの送受信をすることができる。
また、前記空間光伝送装置1と同じネットワーク接続部を備えれば、イーサネット(登録商標)、FAネットワーク等を介して機械等8と接続することができる。
また、空間光伝送装置2は、発光素子24から送出する近赤外光の強度を調整することができるようになっている。制御部21は、インターフェイス部22を介して上記の調整のための通信範囲指示値をPLC8等から受け取り、それに基づいて送受信部23によって発光素子24から送出する近赤外光の強度を調整することができる。
前記送信回路は、制御部21から送られたデジタル信号の1、0に対応した二つの電圧を有するパルス信号を生成し、その信号を駆動回路を介して発光素子24に送る。発光素子24には、近赤外領域の光を放出する発光ダイオードを用いることができる。発光素子24により前記パルス変調された近赤外光が放射される。
また、送信回路は、制御部21の出力調整信号によって駆動回路が調整でき、それによって発光素子24から送出する近赤外光の強度を調整することができるようになっている。
前記受信回路に接続される受光素子25としては、近赤外光を受信するフォトトランジスタ等を用いることができる。受信回路は、受光素子25の出力電流を電圧信号に変換する変換回路、その電圧信号を増幅する増幅器、増幅された信号の波形を整形する波形整形回路、及び検波復調回路等を備える。検波復調回路によって復調された受信データ信号は、制御部21に送られる。
PC等情報端末71(以下、PCという。)は、空間光伝送装置1が接続されるネットワーク7に接続される。PCはネットワーク7を介して空間光伝送装置1にアクセス可能であり、各種設定のためのデータ、現在時刻の情報等を空間光伝送装置1に送信し、また空間光伝送装置1から送信される通信ログのデータを受信するように構成される。
空間光伝送装置1の各種動作モードの設定は、PCから設定のためのデータを送信して行うことが可能である。空間光伝送装置1の各種動作モードの設定は、PCのディスプレイにブラウザソフトなどを使用して設定画面を表示し、その設定画面において行うようすることができる。
空間光伝送装置2の各種動作モードの設定は、PLC8等から設定のためのデータを送信して行うことが可能である。
空間光伝送装置2の発光素子から送出する近赤外光の強度を調整は、PLC8等から通信範囲指示値を送信することにより可能である。
PC71は、ネットワーク7を介して空間光伝送装置1にアクセスし、空間光伝送装置1内に記憶された通信ログを受信することができる。その通信ログのデータは、図6に示すように、ブラウザソフトなどを用いてディスプレイに表示することができる。
空間光伝送装置1の動作モードがマスター/スレーブモードにおけるマスターに設定され、空間光伝送装置2の動作モードがスレーブに設定されている場合、マスターの空間光伝送装置1に接続された装置は、定期的に受入要求信号をスレーブの空間光伝送装置2に送信し、空間光伝送装置2に接続された装置からの動作要求信号を待つように待機する。一方、スレーブの空間光伝送装置2に接続された装置は、受入要求信号を受信すると、動作要求信号を空間光伝送装置1に接続された装置に送信し、データの送受信が開始され、データの送受信が行われる。
図3において、空間光伝送装置2は受入要求信号を受信すると、動作要求信号を空間光伝送装置1に対して送信する。空間光伝送装置1は、この動作要求信号を受信すると、受入許可信号を空間光伝送装置2に対して送信する。空間光伝送装置2はこの受入許可信号を受信すると、データ信号を空間光伝送装置1に送信し、データ信号の送信が完了したとき完了信号を送信する。
空間光伝送装置1から空間光伝送装置2に対してデータを送信する場合も、上記と同様なプロトコルで行われる。なお、上記信号は空間光伝送装置内においてはパラレル処理されるが、光信号ではシリアル伝送される、
また、異常イベントとは、入出力信号の各ビットの「1」「0」の状態が設定データに一致したときや、故障又はエラーを示す信号がある場合に、その信号がオンとなったとき等をいう。前記設定データは、ネットワーク上の情報端末等から受け取ったデータとすることができる。
また、異常イベント前後の保存すべき通信ログの件数を、あらかじめネットワーク上の情報端末等から設定しておくことができる。これによって、通信ログ記憶部の容量が限られている場合であっても、複数回の異常イベントについて通信ログを保存することが可能となる。例えば、記憶領域が100件分のイベントの通信ログを記憶することができる場合、異常イベントの前後50件の通信ログを保存するように制限しておけば、2回の異常イベント前後の通信ログを収集することができる。
情報端末がPC71である場合、ブラウザソフトウェアを使用して、ネットワーク7を介して空間光伝送装置1に対して通信ログの読み取りの要求することができる。これにより、通信ログ記憶部に格納されている通信ログが空間光伝送装置1の制御部によって読み出され、ネットワークを介してPC71に送信される。PC71では、送信された通信ログを、例えば図6に示すように閲覧することができる。
これにより、多数の空間光伝送装置が工場や倉庫内に広く配設されている場合であっても、ネットワークに接続された情報端末を使用して、異常又はエラー発生時にはその前後の通信ログを見て発生原因を解析することができる。
また、前記の通り、空間光伝送装置2側を空間光伝送装置1とすることもできるので、その場合には、空間光伝送装置2側に接続されたネットワーク上のPC、PLC等により、空間光伝送装置2側の通信ログの取得・表示等をすることができる。
空間光伝送装置1は、ネットワークとは別途に電源の供給を受けることができる。このため、例えば、DC24Vの電源の供給を受けるための電源コネクタを、ネットワークコネクタとは別個に設けることができる。
ネットワーク7がイーサネット(登録商標)である場合には、イーサネット(登録商標)の配線に利用されるケーブルを通して電源の供給を受けることができる。イーサネット(登録商標)のケーブルを通した電力供給技術はPoE(Power over Ethernet)と呼ばれ、IEEE802.3afに規格化されている。この規格では、電源を供給する給電機器(PSE、Power Sourcing Equipment)から電力の供給を受ける受電機器(PD、Powerd Device)に、DC48Vの電源が供給される。
この場合、DC24Vの電源線は、イーサネット(登録商標)のデータ線に使用されていないネットワークコネクタ121の4、5、7及び8番ピンを利用して接続することができる。
空間光伝送装置は、離れた2点間で空間を伝播する赤外光を送受信してデータ伝送を行う空間光伝送装置であり、赤外光の発光器及び受光器を備えている。データ伝送は、全二重双方向通信方式、半二重双方向又は片方向通信方式が適宜に採用される。また、用途によって、2点間の伝送距離が0〜1m程度のものから、最大数百mの伝送が可能なものまで、多種の空間光伝送装置が提供されている。
本空間光伝送装置は、製造ラインや物流現場に設置されるものであるため、空間を伝播する赤外光によるデータ伝送に高度の信頼性が求められる。
このため、本発明の空間光伝送装置は、遮光材からなる筺体に収納され、その筺体に発光器から送出される光を通過させる送信窓と、受光器に入射する光を可視光遮断フィルタを介して通過させる受信窓と、を備えることを特徴とする。
また、変調方式は、周波数偏移変調(FSK、例えば周波数4〜6MHz程度)、パルス変調(例えば周波数45kHz程度)等を用いることができる。FSKの場合、変調周波数は、混信を避けるため、相手方の空間光伝送装置が送信に用いる変調周波数とは異なった周波数とされる。
投光窓104は、可視光遮断フィルタ1031によって塞がれる。窓材の装着方法は、防塵性・防水性が確保される限り特に限定されず、例えば接着によって取り付けてもよい。
受光窓105は、可視光遮断フィルタ1031を装着することにより塞がれる。窓材の装着方法は、防塵性・防水性が確保される限り特に限定されず、例えば接着によって取り付けてもよい。
例えば、ちょうど中間の位置(L=50cm)において、空間光伝送装置1に向けて蛍光灯を照射した場合(a、b)、蛍光灯が光軸から20mm程度以上離れればデータ伝送の誤りは生じなくなる。他方、従来の空間光伝送装置9に向けて蛍光灯を照射した場合(c、d)には、蛍光灯が光軸から150mmm程度以上離れなければデータ伝送の誤りが生じる。
この結果から、本空間光伝送装置1が従来の空間光伝送装置9に比べて、大幅に外乱光の影響を受け難いことが分かる。
本空間光伝送装置1は、図1に示すように、投受光部103と他の空間光伝送装置2の投受光部103とが対向した状態となるように配設して使用される。
表示部102は図8(1)に示すように、筐体101の内部の基板に配設されているLED等の発光素子により動作状態等を表示するための窓である。
尚、投受光部103は、図9(2)に示すように、筐体101の正面に設けられるに限られず、図21に示すように、筐体101の天井面に設けてもかまわない。
穴付溝部1015は、図13に示すように筐体101の天井面の背面側の角部にそれぞれ設けられ、図15及び16に示すキャップ部107を、嵌合固定するときに用いられる溝であり、図15及び16に示すキャップ部107の穴付突部1074を納めることができる形状を備える。また、キャップ部107を嵌合固定したときに穴付溝部1015及び穴付突部1074に設けられている孔が貫通し、この孔を用いてねじ止めすると、キャップ部107を固定することができる。
本実施例の空間光伝送装置1は、図8及び9に示すように投受光部103が筐体101の正面に設けられているがこれに限られず、図21に示すように、筐体101の天井面に設けることができる。また、キャップ部107を設けた場合であっても同様に、図22に示すように、筐体101の天井面に設けることができる。
101;筐体、102;表示部、103;投受光部、104;投光窓、105;受光窓、106;補助電源端子、
107;キャップ部、1071;コネクタ孔、1072、1073;嵌合爪、1074;穴付突部、
108、109;嵌合溝、1081、1082;凹部、1015;穴付溝部、
11、21;制御部、
12;ネットワーク接続部、121;ネットワークコネクタ、122;電源管理部、123;PDC、124、125;スイッチ、
13、23;送受信部、14、24;発光素子、15、25;受光素子、
16、26;内部時計、17、27;通信ログ記憶手段、
18、28;電源部、
51、52;光源、
61;防水コネクタ、62;配線、
7;ネットワーク、71;PC、72;PLC、8;機械、PLC、センサ、アクチュエータ等。
Claims (11)
- 離れた2点間で空間を伝播する赤外光を送受信してデータ伝送を行う空間光伝送装置であって、対向して通信する2台の空間光伝送装置の少なくとも1台は、
現在時刻を計時する内部時計と、
通信ログを記憶する通信ログ記憶部と、
ネットワークと接続するためのネットワーク接続部と、
前記データ伝送の結果に前記内部時計から得た前記現在時刻を付した前記通信ログを作成して前記通信ログ記憶部に格納し、前記ネットワークに接続された情報端末から要求があったときは前記通信ログ記憶部に記憶されている前記通信ログを該情報端末に送信する制御部と、
を備えることを特徴とする空間光伝送装置。 - 前記制御部は、前記ネットワークを介して取得する現在時刻の情報によって前記内部時計の現在時刻を設定又は補正する請求項1記載の空間光伝送装置。
- 前記制御部は、前記データ伝送の結果が前記ネットワークを介して設定されたデータと一致したときは、該一致したとき及びその前後の所定件数の前記通信ログを前記通信ログ記憶部に格納する請求項1又は2に記載の空間光伝送装置。
- 前記制御部は、2回以上前記データ伝送の結果が前記ネットワークを介して設定されたデータと一致したときは、各回について、該一致したとき及びその前後の所定件数の前記通信ログを前記通信ログ記憶部に格納する請求項3記載の空間光伝送装置。
- 前記制御部は、前記データ伝送の結果が前記ネットワークを介して設定されたデータと一致したときは、SNMPによって前記情報端末に通知する請求項3又は4に記載の空間光伝送装置。
- 前記制御部は、前記ネットワークに接続されたタイムサーバから前記現在時刻の情報を取得することによって自動的に前記内部時計の現在時刻を設定又は補正する請求項1乃至5のいずれかに記載の空間光伝送装置。
- 前記制御部は、前記ネットワークを介して設定された通信範囲指示値によって送信する前記赤外光の強度を変更する請求項1乃至6のいずれかに記載の空間光伝送装置。
- 前記ネットワークはイーサネット(登録商標)である請求項1乃至7のいずれかに記載の空間光伝送装置。
- 前記イーサネット(登録商標)のケーブルを通して供給されるDC48VとDC24Vの電源のいずれかから選択して受電するためのスイッチを備え、前記DC48Vを受電する場合には給電機器とのネゴシエーションを行うことにより受電し、前記DC24Vを受電する場合には前記ネゴシエーションを行わないようにした請求項8記載の空間光伝送装置。
- 離れた2点間で空間を伝播する赤外光を送受信してデータ伝送を行う空間光伝送装置であって、
遮光材からなる筺体と、
該筺体に具備され、発光素子から送出される光を通過させる投光窓と、
該筺体に具備され、受光素子に入射する光を通過させる受光窓と、
該投光窓及び該受光窓を塞ぐ可視光遮断フィルタと、
を備えることを特徴とする空間光伝送装置。 - さらに可視光を遮断する遮断体を備え、該遮断体によって前記受光素子の受光部が覆われる請求項10記載の空間光伝送装置。
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