JP2016530493A

JP2016530493A - ライトグリッドの同期方法

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Publication number: JP2016530493A
Application number: JP2016522415A
Authority: JP
Inventors: テルカンプ，フリートヨフ; マフィオリ，マッシモ; ヴェルナー，クリストフ; ブラウン，ゲーアハルト
Original assignee: ピルツ・アウスランツベタイリグンゲン・ゲーエムベーハー
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2014-06-20
Publication date: 2016-09-29
Anticipated expiration: 2034-06-20
Also published as: US20160116634A1; EP3014313A1; WO2014206886A1; US9977148B2; CN105579869A; JP6390985B2; DE102013106785A1; CN105579869B; EP3014313B1; DE102013106785B4; HK1217768A1

Abstract

【課題】簡単かつ費用対効果が大きい形でライトグリッドを同期でき、また絶対割り当てを使用することのできる、ライトグリッドを同期するための代替方法および当該方法に基づくライトグリッドを提供する。【解決手段】複数の投光器(22)を有する投光ユニット(20)と、複数の受光器(26)を有する受光ユニット(24)と、サイクル(T)において投光器(22)を逐次作動させる投光器制御ユニット(44)と、受光器(26)を評価するための受光器制御ユニット(32)とを備えたライトグリッド(10)。各投光器(22)は受光器(26)と関連付けられ、作動した投光器(22)は受光器(26)に投光ビーム(28)を投光する。サイクル(T)における少なくとも２本の投光ビーム(28)は、互いに時間オフセット(D)で放射される同期投光ビーム(29)である。受光器制御ユニットは時間オフセット(D)を測定する。同期投光ビーム(29)は、時間オフセットに基づいて、サイクル(T)において投光ビーム(28)の全体と一意に関連付けられている。【選択図】図３

Description

本発明は、ライトグリッドの同期方法および当該方法に基づくライトグリッドに関するものである。本発明は一般に、自動運転システムまたは装置、例えば自動運転ロボット、に起因する危険に対して人および／または物的に価値のあるものを保護するという意味で、機械安全の分野に関する。

代表的な保護対策として、前記システムの周辺の危険区域は、入ることが防止されているか、あるいは入ることにより危険な動作モードが一時停止する、オフになる、あるいは別の方法で無害化されるように保護されている。

そのような危険区域を保護するために、機械式安全フェンスや安全扉を使用することが多い。しかしながら、オペレータが定期的に機械にアクセスする必要があるため、および／または材料を危険区域にまたは危険区域から輸送しなければならないため、多くの場合、保護された危険区域にアクセスする必要がある。

そのような場合には、光電子保護装置、特にライトグリッドまたはライトカーテンがよく使用される。

ライトグリッドは、離れた受光ユニットに投光ビームを投光する複数の個別投光器を有する投光ユニットを備えている。受光ユニットは複数の受光器を備え、投光ユニットの投光器にはそれぞれ、共に投光器／受光器対を形成する、受光ユニットの受光器が割り当てられる。投光ビームは通常、投光器と受光器との間を互いに平行に進み、それにより、監視すべき領域である保護領域にまたがる。例えば人体の一部によって投光ビームの１本が遮られると、その妨害は受光器を用いて検出することができ、保護すべきシステムを一時停止またはオフにすることができる。

ライトグリッドは一般的に走査モードで使用される。すなわち、ある時点で１組の投光器／受光器対のみが動作中であるように個々の投光器／受光器対は逐次周期的に走査方向に作動される。走査モードの必須条件は、関連付けられた受光器が投光器に同期して作動できるように投受光ユニットの投光器制御ユニットおよび受光器制御ユニットが時間という点で互いに同期できることである。

しかしながら、投受光ユニットは互いに離れているため、通常、両ユニット間に例えばケーブルや無線による電気的結合はない。その場合、同期は投光ビームを介して光学的に行われる。

特許文献１は、光学的に同期が行われるそのようなライトグリッドを示しているが、そこでは、１組の個別投光器／受光器対が残りの投光器／受光器対の同期に使用される。この投光器／受光器対の投光器は、他の投光ビームとは異なる同期ビームを放射する。関連付けられた受光器は常に作動している。受光器が同期ビームを受光すると、下流にある受光器の周期的な動作がその受光器から始まる。したがって、ライトグリッドは走査サイクルを通して各パスの後に新しく同期させることができる。

多くの操作において、ライトグリッドの保護領域は、実際に監視すべき領域より遠くに及ぶ。例えば、固定機械の部品は保護領域内に配置されてもよいが、これらの部品が安全機能をトリガーすべきではない。同様に、ワークといった他の非セーフティクリティカルな物体を機械に挿入してもよいが、これらもまたシステムの停止をもたらすべきではない。保護領域をセーフティクリティカルな領域に適合させるために、保護領域のサブ領域は、物体の検出が安全機能をトリガーすべきではない、いわゆるブランキングまたはミューティング領域として定義されることが多い。換言すれば、個別投光器／受光器対は、恒久的（ブランキング）または短期間のみ（ミューティング）サブ領域で選択的に除外される。

ライトグリッドを柔軟に使用できるようにするために、また、一般に、ライトグリッドの設置前にどの領域をブランキング領域として定義すべきか分からないため、すべての投光器／受光器対がブランキングに適しているようにライトグリッドを設計することが望ましい。しかしながら、同時に、光学的な同期が実現可能でなければならない。特許文献１に係るライトグリッドは、所定の投光器／受光器対を同期に使用する。この投光器／受光器対がブランキングのために除外されると、同期は不可能になる。

特許文献２は、光学的同期が所定の投光器／受光器対に基づいて行われず、どの投光器／受光器対を使っても実施することができる方法を記載している。このために、固有の識別子が各個別投光器／受光器対に割り当てられ、この識別子が投光器／受光器対の全体からその投光器／受光器対の固有の関連付けを可能にする。関連付けられた識別子を持つ投光ビームが受光器によって検出されると、固有の割り当てに基づいて同期を行うことができる。

しかしながら、この固有の割り当ては、投光ビームがそれぞれ互いに異なることを前提とし、その結果、複数の異なる識別子が個別投光器／受光器対に必要となる。ところが、これは、投光器／受光器対が異なる設計であるか、代わりに投受光ユニットの制御ユニットがそれに応じて複雑な設計であることを必要とする。両変形はライトグリッドの製造コストを増大させる。

特許文献３は、同期に使用される投光器／受光器対が予め規定されていない別の方法を記載している。この場合、同期はコード化された投光ビームを用いて行われるが、投光器／受光器対に投光ビームの絶対割り当ては必要なく、同期には相対割り当てがすでに十分であり、すなわち、コード化された投光ビームを受光器で検出すれば、逐次制御に基づいて下流の受光器を使って周期的作動を開始させることが可能であるという事実を利用している。

コード化された投光ビームを異なる投光器／受光器対に付すために、投光ユニットの制御ユニットは、コード化された投光ビームを異なる投光器／受光器対を介して時間的に変化する形で放射するアルゴリズムを有する。コード化された投光ビームは異なる投光器／受光器対に付され続けるため、個別ビームをブランキングすることは同期が行われることを妨げない。最も好ましくない場合、同期には数回のサイクルのみが必要となる。上述した方法とは対照的に、これらの方法では、他とは異なる単一の識別子が必要となる。しかしながら、コード化された投光ビームの相対割り当てのみが投光器／受光器対に対して可能であることは不都合である。

独国特許第１９５１０３０４Ｃ１号明細書独国特許第１０２００５０４７７７６Ｂ４号明細書独国特許第１０２００７０５９５６５Ｂ４号明細書

以上の背景を下に、本発明の目的は、簡単かつ費用対効果が大きい形でライトグリッドを同期でき、また絶対割り当てを使用することのできる、ライトグリッドを同期するための代替方法および当該方法に基づくライトグリッドを提供することである。

本発明の一態様によれば、前記目的は、複数の投光器を有する投光ユニットと、複数の受光器を有する受光ユニットと、サイクルＴにおいて前記投光器を逐次作動させる投光器制御ユニットと、前記受光器を評価するための受光器制御ユニットとを備えたライトグリッドの同期方法によって達成される。各投光器は受光器と関連付けられ、作動した投光器は投光ビームを前記受光器に投光する。前記サイクルＴにおける少なくとも２本の投光ビームは、互いに時間オフセットＤで放射される同期投光ビームであり、前記受光器制御ユニットは前記時間オフセットＤを測定する。同期投光ビームは、前記時間オフセットＤに基づいて、前記サイクルＴにおいて前記投光ビームの全体と一意的に関連付けられる。

別の態様によれば、前記目的は、複数の投光器を有する投光ユニットと、複数の受光器を有する受光ユニットと、サイクルにおいて前記投光器を逐次作動させるよう構成された投光器制御ユニットと、前記受光器を評価するための受光器制御ユニットとを備えたライトグリッドによって達成される。各投光器はそれぞれ受光器と関連付けられ、動作中、作動した投光器は前記それぞれ割り当てられた受光器に投光ビームを投光する。前記サイクルにおける少なくとも２本の投光ビームは、互いに規定された時間オフセットで放射される同期投光ビームであり、前記受光器制御ユニットは前記時間オフセットを測定する。前記同期投光ビームは、前記時間オフセットＤに基づいて、前記サイクルにおいて前記投光ビームの全体と一意的に関連付けられる。

したがって、新規の方法およびそれに基づくライトグリッドは、２本の同期投光ビームを用いて投受光ユニットの時間という点での同期を行うという思想に基づいている。同期投光ビームは、それらに識別子を付して、他の投光ビームと異なることが好ましい。したがって、２種類の投光ビームのみが同期に必要とされる。一方では、「普通の」投光ビーム、すなわち、識別子を持つまたは持たない投光ビームが存在し、他方では、残りの投光ビームから逸脱した識別子を持つ同期投光ビームが存在する。

同期は、１番目および少なくとも２番目の同期投光ビームの受光の間の時間差を評価することで行われる。このために、まず、すべての受光器が動作中であり、同期投光ビームの入射に「聞き耳を立てて」いる。受光器制御ユニットは２本の同期投光ビームの入射時間を記録し、そこから時間差を算出する。同期投光ビームが受光される時間差、換言すれば、時間オフセットは、投光ビーム全体の中で同期投光ビームを一意的に関連付けるために有利に使用される。

同期には２種類の投光ビームのみが必要とされるため、新規の方法のライトグリッドは費用対効果が大きい形で実施することができる。好ましくは、投光ビームへの識別子の付与と受光器側でのその復調とは、投光器および／または受光器制御ユニットのソフトウェアモジュールによって実現することができる。あるいは、識別子は偏光または他の光周波数を介して付すことができる。

さらに、任意の２本の同期投光ビーム間の時間オフセットのみを割り当ての目的で使用するため、異なる投光器／受光器対を同期に使用することができる。したがって、同期に使用される投光器／受光器対が例えばブランキングのために除外されても、別の投光器／受光器対の同期投光ビームを同期に使用することができる。唯一の要件は、サイクル中に少なくとも２本の同期投光ビームを受光することである。それにより、ライトグリッドの可用性が増大する。

最後に、新規の方法は、他の投光ビームに対する同期投光ビームの位置を決定するためだけでなく、サイクルＴにおける他の投光ビーム内での同期投光ビームの絶対位置を決定するためにも使用することができる。この追加情報は、有利にも投光ユニットと受光ユニットとの間のよりよい調整に使用することができる。

したがって、上に挙げた目的は完全に達成される。

別の実施形態において、同期投光ビームと投光ビームとが放射される順番は、規定のシーケンスを形成する。

投光器制御ユニットと受光器制御ユニットとに既知の規定のシーケンスは、時間オフセットを用いる割り当ての決定を特に簡単にする。投光ビームには２つの可能な状態しかないため、シーケンスは簡単な２進シーケンスとして形成され、よって特にうまく処理することができる。

別の実施形態において、同期投光ビームは、規定の識別子を持つ投光ビームであり、その他の投光ビームは識別子を持たないか異なる識別子を持っている。

この実施形態によれば、投光ビームを同期投光ビームと区別するために１つの識別子のみが必要とされる。これによりライトグリッドは特に好ましく実施することができる。この場合、識別子は明確に定義されるため、同期投光ビームと普通の投光ビームとの間の混乱を排除することができる。

別の実施形態において、同期投光ビームの数Ｍは、それより大きい数Ｍが所定の投光器数Ｎによって求められず同期投光ビーム間の２つ一組の時間オフセットが一意であるように選択される。

この実施形態によれば、最大の可用性を実現するために、同期投光ビームの「普通の」投光ビームに対する最適比が使用される。サイクルで発生する同期投光ビームが多ければ多いほど、少なくとも２本のビームがブランキングによって影響を受けない確率が高くなる。割り当ては好ましくは、２つの目盛間の距離がまさに１度だけ現れるスケールであって、スケールの全長ができるだけ短くされている最短ゴロム定規を用いて行われる。

別の実施形態において、受光器ユニットは測定した時間オフセットを基準値と比較し、それに応じてライトグリッドを物体検出モードにする。

この実施形態によれば、物体検出モードは、同期投光ビーム間の時間オフセットが規定の基準値に一致するときにのみ開始される。これにより、例えば故障した受光器が原因の間違った同期を防止する。概して、この実施形態はライトグリッドの信頼性を高める。

別の実施形態では、物体検出モードは、サイクルＴにおける２番目の同期投光ビームに続く投光ビームから開始する。

この実施形態によれば、物体検出モードは、２番目の同期投光ビームが受光制御ユニットによって記録された直後に始まる。したがって、物体検出は、同期が行われるのとまさに同じサイクルで始まる。

言うまでもなく、上述した特徴およびこれから後述する特徴は、それぞれ明記した組み合わせで使用できるだけでなく、本発明の範囲から逸脱することなく、他の組み合わせまたはそれら自体で使用できる。

本発明の実施形態を図に示し、以下の明細書本文でさらに詳細に説明する。

ライトグリッドを有する技術的システムの保護装置を示す。ライトグリッドの模式図を示す。本発明に係る方法を使用するためのライトグリッドの投光ユニットを示す。サイクル内での同期投光ビームの最適位置の要約表を示す。２つのライトグリッドをコード化するための模式図を示す。

図１は、技術的設備１２を保護するための新規のライトグリッド１０の実施形態に係る装置の例を示している。ここでは、技術的設備１２は、自動的に動作して移動する範囲が人びとにとって危険区域になるロボット１４である。ライトグリッド１０は、危険区域への無断立ち入りを検出し、技術的設備１２を安全な状態に移行し、特に停止するよう構成されている。

このために、ライトグリッド１０は、互いに隔てて配置された２つの構成要素１６、１８を備えている。第１構成要素１６は、複数の個別投光器２２を備えた投光ユニット２０である。第２構成要素１８は、複数の個別受光器２６を備えた受光ユニット２４である。２つの構成要素１６、１８はそれぞれハウジングを有し、設備１２周辺の領域、好ましくは監視すべき危険区域の境界、に固定して設置されている。

投光ユニット２０の各投光器２２には、共同で投光器／受光器対２２、２６を形成する、受光ユニット２４の受光器２６が割り当てられる。好ましくは、投光器２２は互いに隣接して互いに等距離離れて第１構成要素１６に配置されている。受光器２６は好ましくは同様に互いに隣接して互いに等距離離れて第２構成要素１８に配置されている。各投光器／受光器対２２、２６の投光器２２は、関連付けられた受光器２６にビーム軸に沿ってまっすぐな投光ビーム２８を投光するよう構成されている。ビーム軸２８全体は、好ましくは互いに平行に進み、ライトグリッド１０の保護領域３０を画定する。

保護領域３０の監視または物体検出はスキャナに応じて実行される。投光器／受光器対２２、２６は逐次作動され、投光器２２は関連付けられた受光器２６に投光ビーム２８を投光する。この動作は、所定のサイクルで、好ましくは、個別投光器２２が第１構成要素で隣接して配置されている順番に行われる。各投光器／受光器対２２、２６はサイクルＴ内で１度作動されるため、保護領域３０は１度完全に走査される。

投光器２２は、好ましくは光パルスという形で投光ビーム２８を放射できる光学系を有する発光ダイオードを備えている。受光器２６は好ましくは、向けられた投光ビーム２８を検出できる受光光学系を有する、対応するフォトダイオードを備えている。

投光器／受光器対２２、２６の投光器と受光器との間の自由ビーム経路を考慮すると、投光器２２によって放射される投光ビーム２８は受光器２６によって検出される。しかしながら、物体がビーム経路にあると、投光ビーム２８は遮られるか偏向して、受光器２６によって検出されない。

受光ユニット２４の受光器制御ユニット３２は、個別の受光器２６に接続され、１本または複数本の投光ビーム２８の入射もしくは欠如を記録し、２つの状態を有する２値の物体検出信号を生成する。第１状態は、保護領域に物体がないことを指す。第２状態は、物体（ここでは示さず）または安全上の理由で設備１２の停止にもつながる欠陥があることを指す。

ここでは、受光器制御ユニット３２は、ここでは２つのコンタクタ３６、３８を駆動するのに使用される２チャンネル冗長解除信号を物体検出信号に基づいて生成する上位制御ユニット３４に接続されている。コンタクタ３６、３８は、解除信号がある状態でのみ閉じる動作接点４０を備えている。動作接点４０は電源４２とロボット１４のエンジンとの間に配置され、それにより、ライトグリッド１０の保護領域３０で物体が検出されるとロボット１４は電源４２から切り離されて停止する。

図１に示すように、投光ユニット２０と受光ユニット２４とは機械的にも、回線を介して電気的にも互いに接続されていない。しかしながら、走査する操作は、周期的に受光器２６に呼び掛ける受光器制御ユニット３２と、周期的に個別投光器２２を作動させる投光ユニットの投光器制御ユニット４４との間で、時間という点で同期を必要とする。

図２を参照して、さらに詳細に説明する新規な方法によって、同期の有利な解決法を記載する。

図２は、図１の実施形態に係るライトグリッド１０を示している。ここでは、ライトグリッド１０は、関連する投光ビーム２８が矢印で示されている１２個の投光器／受光器対２２、２６を備えている。理解しやすいように、すべての投光ビーム２８が示されているが、１組の投光器／受光器対２２、２６のみがある瞬間に動作中である。

投光器２２の動作は、ここでは投光ユニット２０とは別に示された投光器制御ユニット４４によって行われる。別の実施形態では、投光器制御ユニット４４は投光ユニット２０に一体化されていてもよい。受光ユニット２４は、投光器制御ユニット４４に電気的に接続されていない別個の受光器制御ユニット３２を備えている。

新規の方法によれば、時間という点での同期は投光ビーム２８を介して光学的に行われる。まず、物体検出を停止する。物体検出するのと同様に、投光器制御ユニット４４は個別投光器２２を配置の順番で逐次作動させ、関連付けられた受光器２６に投光ビーム２８を投光する。動作は、それぞれ隣接する投光器２２間の均一な間隔を置いて一定のサイクルで行われる。さらに以下に説明するシーケンスによれば、識別子Ａが所定の時間オフセットで個別投光ビーム２８に付されるため、サイクルＴにおいて投光ビーム２８の規定のシーケンスが識別子Ａを持ってまたは持たずに放射される。

識別子Ａは、例えば、所定のパルスシーケンス、ダブルパルス、パルス幅変調、または振幅変調によって投光ビーム２８に付される。好ましくは、変調は投光器制御ユニット４４によって行われる。あるいは、特定の投光器２２が常に識別子Ａを投光ビーム２８に付すように設計することもできる。この場合、シーケンスを形成するために識別子Ａを持つ投光ビームの放射の間に必要とされる所定の時間オフセットは、投光器２２の順番で投光器２２の対応する配置によって定義される。

図２において、識別子Ａが割り当てられた投光ビーム２８は一点鎖線矢印で示されている。識別子Ａが割り当てられた投光ビームは以下では同期投光ビーム２９として表される。動作が第１投光器２２’で始まり、走査方向Ｒに続くと仮定して、ここで示す実施形態に関しては、サイクルＴの間、ＡＡＢＢＡＢＢＢＢＡＢＡというシーケンスがあることになる。Ａは、付された識別子Ａを持つ投光ビームを表し、Ｂは、識別子を持たないまたは識別子Ａとは異なる識別子Ｂを持つ投光ビームを表している。

受光ユニット２４の場合、すべての受光器２６はまず動作する。すなわち、受光器制御ユニット３２は、投光ビーム２８が記録されたか否かについてすべての受光器２６に「聞き耳を立てる」。特に、受光器制御ユニット３２は同期投光ビーム２９、すなわち、識別子Ａを持つ投光ビーム２８を聞く。同期投光ビーム２９を検出するために、受光器制御ユニット３２は、送信光ビームの識別子を復調するよう構成されている。あるいは、投光器２２が常に１本の、識別子Ａを持つ投光ビームのみを放射し、そのビームが識別子Ａを持つときのみ受光器が投光ビーム２８を検出できるように投光器／受光器対２２、２６を構成することもできる。

受光器制御ユニットが受光器２６で同期投光ビーム２９を記録すると、その瞬間が受光器制御ユニット３２によって記憶されるか、タイマーが開始される。受光器制御ユニット３２が２番目の同期投光ビーム２９を別の受光器で記録すると、その瞬間も保存されるか、タイマーが停止される。受光器制御ユニットは、１番目および２番目の同期投光ビーム２９の入射の間の時間差を使用して、シーケンス４６のうち、どの２本の投光ビーム２８が含まれているのかを正確に判断できる。

受光器制御ユニットは、シーケンス４６が通常始まる投光器／受光器対２２’、２６’および、シーケンス４６がどのように定義されたか、すなわち、サイクルＴにおいて、投光ビーム２８と同期投光ビーム２９とがどの順番で互いに続くか、例えばＡＡＢＢＡＢＢＢＢＡＢＡ、を認識しているだけである。

したがって、受光器制御ユニットはそこから、シーケンス４６において次にどの投光器２２が作動されるかを導き出し、個別受光器２６の周期的な呼び掛けを開始することができる。同時に、物体検出が受光器制御ユニット３２によって作動され、ライトグリッド１０が実際のタスクを認識できる。

図３を参照して、本発明に係る方法を用いてシーケンス４６をどのように選択するかをさらに詳細に説明する。シーケンス４６はここでは、例えば一部の投光ビーム２８がブランキングによって除外されたためにシーケンス４６が１サイクルＴにおいて完全に受光されなかった場合でも、少なくとも２本の受光した同期投光ビーム２９の一意的な関連付けが実現できるように選択される。

この関連で、図３は、投光ユニット２０を図２の実施形態に係る投光ビーム２８とともに示している。

投光ユニット２０の下には、サイクルＴをプロットした時間軸が参照符号４８で示されている。時間軸４８は、投光ユニット２０の投光器２２の数に応じて均一なセグメントｔに細分されている。時間軸４８上の印は、投光器２２がそれぞれ投光ビーム２８を放射する瞬間に相当する。

最外端部に配置されている投光器２２’から始まり、投光器２２は逐次連続して作動される。投光器／受光器対の各位置が参照記号ａ〜ｌを用いて指定されている。動作は連続して行われるため、割り当てａ〜ｌも時間という点でサイクルＴにおいて投光ビームが放射される順番に対応している。位置ａ、位置ｂ、位置ｅ、位置ｊ、および位置ｌの投光ビームは同期投光ビーム２９であり、それぞれ識別子Ａが割り当てられている。その他の投光ビーム２８は識別子を持たないかＡとは異なる識別子Ｂを持つ。したがって、サイクルＴの間の完全なシーケンス４６はパターンＡＡＢＢＡＢＢＢＢＡＢＡに相当し、個々の投光ビーム２８間の時間オフセットはオフセットｔに相当する。

同期投光ビーム２９間に２つ１組になって発生する個々の時間オフセットＤは時間軸４８の下に示されている。オフセットはそれぞれ、オフセットｔの倍数である。同期投光ビームが放射される順番は、時間オフセットＤが一意であるように、換言すれば、２本の同期投光ビーム間の時間オフセットＤがサイクルＴにおいてまさに１度だけ発生するように選択される。例えば、位置ｂの同期投光ビーム２９の放射と位置ｅの同期投光ビーム２９の放射との間の時間オフセットＤは、期間ｔの４時間単位に相当する。サイクルＴには、放射の瞬間が時間オフセット４ｔでずれる２組の同期投光ビーム２９はこれ以上含まれない。受光ユニット（ここでは図示せず）が１番目の同期投光ビーム２９と２番目の同期投光ビーム２９とを時間オフセット４ｔで受光した場合、位置ｂおよび位置ｅの同期投光ビーム２９が含まれていることは疑う余地がない。

投光器制御ユニット４４は投光器／受光器対を連続的に作動させるため、そこから判断すると、位置ｆの投光ビームが次の間隔ステップで投光されることになる。したがって、位置ｆの投光器／受光器対２２、２６から開始し、受光ユニット２４は周期的な評価から開始し、物体検出を作動させることができる。

したがって、同期の必須条件は、受光ユニット２４がサイクルＴにおいて少なくとも２本の同期投光ビーム２９を受光することだけである。同期投光ビーム２９を受光した瞬間の時間差のみが関連しているため、これら２本の同期投光ビーム２９間にブランキングのために除外された別の同期投光ビーム２９があることは関連性がない。そのため、シーケンス４６における同期投光ビーム２９は、例えばブランキングによって意図的に除外することができる。

したがって、位置ｅの投光ビームを対象にした場合の前述の例では、受光ユニット２４は、次の同期投光ビーム２９として位置ｊの投光ビームを検出したはずである。この場合、時間差は８ｔである。しかしながら、このようなオフセットは、定義に従って位置ｂおよび位置ｊの投光ビーム間のみに発生することができる。依然として、受光ユニット２４はシーケンス４６のどの同期投光ビーム２９が含まれているかを検出することができる。

言うまでもなく、図３に示すライトグリッド１０は別の投光器／受光器対２２、２６によって拡張することができるが、これはサイクルＴも延長する。新規の方法に係る同期に関連することは、同期投光ビーム２９間の時間オフセットは１つのサイクルにおいて一意であることだけである。

サイクルＴで使用される同期投光ビーム２９が多ければ多いほど、ライトグリッド１０が高速に同期する確率が高くなり、ライトグリッド１０の可用性が高くなる。しかしながら、同期投光ビームの最大数Ｍは、投光器／受光器対の総数Ｎによって制限される。換言すれば、特定の投光器／受光器対の数を考慮すると、同期投光ビーム２９間の時間オフセットＤが一意であるようにサイクルＴの間に分散できる同期投光ビーム２９の最大数Ｍが存在する。

同期投光ビームの最大数Ｍを決定するために、長さがＴの別の時間軸５０が図３に示されている。この時間軸５０上には、同期投光ビーム２９が放射される第１時間軸４８の印のみが転写されている。図示した時間軸５０はいわゆるゴロム定規（Golomb ruler）に相当し、このゴロム定規は、互いに等距離にある整数位置に２つの印を持たないスケールである。

ゴロム定規は、次数と長さによって分類される。ゴロム定規の次数は印の数によって定義され、長さは２つの印の最大間隔によって定義される。ライトグリッド１０に移すと、印の数は同期投光ビーム２９の数Ｍに相当し、長さはサイクルＴに相当する。整数位置は個々の投光の瞬間（ａ〜ｌ）に相当する。

ゴロム定規５０は、数の列を隙間なく発生させるために、その長さまでのすべての距離、すなわち、昇順に配置されているすべての印の間のすべての距離、を測定できる必要はない。さらに、ゴロム定規５０は、同一次数でそれ以上短い定規がない場合、最短と言われる。

ライトグリッド１０を参照すると、これは、同期投光ビーム２９の最大数Ｍが最短ゴロム定規の計算から決定できることを意味する。逆に言えば、特定の同期投光ビーム２９数Ｍには特定の投光器／受光器対２２、２６数Ｎ_ｍｉｎが必要となる。

図４は、同期投光ビーム２９の最大数Ｍの可能な値と、投光器／受光器対２２、２６の関連する最小数Ｎ_ｍｉｎとの表を示している。３番目の列の値は、同期投光ビーム２９がシーケンス４６内でどのように配置されるかを一例として示している。

図５を参照して、既述した２つのライトグリッドが互いに妨害または影響を及ぼさずに、どのように互いにすぐ近くで操作できるかを詳細に説明する。以下に記載する手順は、特に好ましくは本発明に係るライトグリッドと併せて使用すべきであるが、他のライトグリッドであってもよい。したがって、２つの隣接するライトグリッド間の妨害を避けるための独立した思想を、個々の投光ビームを別々にコード化する必要なしに記載する。

これは、個々のライトグリッドのサイクル長Ｔを変化させることで実現される。ライトグリッドについては、サイクルＴは投光ビーム数によって決まり、ほとんど投光ビームを有していない比較的短いライトグリッドは、比較的長いライトグリッドより短いサイクルを持つ。長いライトグリッドと短いライトグリッドを互いに隣接して使用する場合、大きいライトグリッドは、特定の領域にあるより頻繁に投光する短いライトグリッドによって妨害され得る。

この妨害を低減するために、異なる長さのライトグリッドの場合は、まず、隣接するライトグリッドのサイクルが同一の長さになるように少なくとも１つのライトグリッドのサイクルを操作する。したがって、サイクルはライトグリッドの長さと無関係である。投光サイクルを合わせた結果、短いライトグリッドが投光ビーム２８を放射する投光の瞬間は、長いライトグリッドの投光の瞬間とほとんど、または、特に好ましくは、全く同時に起きない。そのため、ライトグリッド間のクロストークが減少する。

隣接するライトグリッドのサイクルが同じ長さの場合、一方または両方のライトグリッドのサイクルを異なるオフセットに変更して、妨害の受けやすさをさらに改善することができる。換言すれば、ライトグリッドのサイクル長を意図的に互いにずらす。図５を参照してさらに詳細に説明するように、特定のオフセットを選ぶことで重複をさらに減らすことができる。

図５を参照すると、第１ライトグリッドＡと第２ライトグリッドＢとが投光ビームを放射する投光の瞬間が２本の同期時間軸１００、１０２によって示され、これらはそれぞれ均一な基本間隔ｔ_Ｂに細分されている。第１時間軸１００上には、第１ライトグリッドＡの投光ビーム２８の投光の瞬間が示され、第２時間軸１０２上には、第２ライトグリッドＢの投光ビーム２８の投光の瞬間が示されている。２つのライトグリッドＡおよびライトグリッドＢはそれぞれ、サイクルＴにおいて時間オフセットｔで互いにずれた２本の投光ビームを放射する。時間オフセットｔは基本間隔ｔ_Ｂの倍数Ｎ_Ｆに相当する。Ｎ_Ｆはこの例では６に等しい。
ｔ＝Ｎ_Ｆ・ｔ_Ｂ
有利にも、２つのライトグリッドＡおよびライトグリッドＢの投光の瞬間は互いにずれているため、ライトグリッドＡおよびライトグリッドＢは互いに影響を及ぼさない。これは、ライトグリッドＡおよびライトグリッドＢが互いに近接して設置されているとき特に興味深い。２つのライトグリッドの投光の瞬間が互いに非同期でずれるように、２つのライトグリッドのそれぞれのサイクルＴを一時停止という形でオフセットΔＡまたはΔＢだけ延長する。したがって、第１ライトグリッドＡのサイクルＴ_Ａは、オフセットΔＡだけ延長されたサイクルＴであり、第２ライトグリッドのサイクルＴ_Ｂは、オフセットΔＢだけ延長されたサイクルＴに相当する。
Ｔ_Ａ＝Ｔ＋ΔＡ
Ｔ_Ｂ＝Ｔ＋ΔＢ
オフセット（ΔＡ、ΔＢ）もまたここでは基本間隔ｔ_Ｂの整数倍（Ｎ_ΔＡ、Ｎ_ΔＢ）に相当する。
ΔＡ＝Ｎ_ΔＡ・ｔ_Ｂ
ΔＢ＝Ｎ_ΔＢ・ｔ_Ｂ
２つのライトグリッド間にオフセットを発生させるには、すなわち、ライトグリッドが同期的に投光しないためには、オフセット（ΔＡ、ΔＢ）は互いに異ならなければならない。さらに、オフセットによるずれ（｜ΔＡ−ΔＢ｜）は等しくなく、好ましくは、２本の隣接する投光ビーム２８間の時間オフセットより短くあるべきである。加えて、後のパスでやむを得ず同時に起こらないように、オフセットは少なくとも基本間隔ｔ_Ｂの２倍以上でなければならない。したがって、次の関係が有効であるときに有利である。
ΔＡ≠ΔＢ
２ｔ_Ｂ≦｜ΔＡ−ΔＢ｜≦（Ｎ_Ｆ−２）・ｔ_Ｂ
オフセットはサイクルの各パスで発生する。すなわち、２つのライトグリッドのサイクルＴは、１順ごとに｜ΔＡ−ΔＢ｜だけ互いにずれる。したがって、投光ビームの衝突１０４、すなわち、同時投光は、サイクルが互いにずれてオフセットされた部分の合計が投光ビーム間のオフセットに等しく一致する順において起きる。投光ビーム間のオフセットは、まずオフセットｔであり、次に、オフセットΔＡおよびΔＢによって生じるサイクル間の投光ビームのオフセットである。

衝突が起きる順は、オフセットΔＡ、ΔＢおよびオフセットｔ、すなわち、整数パラメータＮ_ΔＡ、Ｎ_ΔＡ、およびＮ_Ｆ、の適切な選択によって決定することができる。好適な実施において、選択は、２つのライトグリッドの投光ビームの時間重複が、実施にもよるが、多くとも特定の信号サイクル数で起きるようになされる。不正確なクロックジェネレータの場合、この可能性はずっと低いものであるが、高品質のクロックジェネレータを使用するとき、この手順に従って、重複可能数に対して確実な上限を特定することができる。

図５の例を参照すると、衝突は３順目の後に起きる。すなわち、３順目の後、合計したオフセット｜ΔＡ−ΔＢ｜は投光ビーム間のオフセットｔと一致する。ΔＡが１ｔ_Ｂに等しくΔＢが３ｔ_Ｂに等しい状態でオフセットは２ｔ_Ｂに等しく、３順目で、６ｔ_Ｂであるオフセットは２本の投光ビームのオフセット６ｔ_Ｂと一致する。

前述したように、このような手順に係る２つのライトグリッドのコード化は、同期が本発明に係る方法に応じて行われるライトグリッドに適用できるだけでなく、代替同期を有するライトグリッド向けでもある。

本発明に係る方法による同期の場合、上述のライトグリッドのコード化に加えて、代わりに、コード化されるライトグリッドが共通のゴロム定規の異なる領域を使用するような方法でコード化を行うことも可能である。

Claims

複数の投光器（２２）を有する投光ユニット（２０）と、複数の受光器（２６）を有する受光ユニット（２４）と、サイクル（Ｔ）において前記投光器（２２）を逐次作動させる投光器制御ユニット（４４）と、前記受光器（２６）を評価するための受光器制御ユニット（３２）とを備えたライトグリッド（１０）の同期方法であって、
各投光器（２２）は受光器（２６）と関連付けられ、作動した投光器（２２）は投光ビーム（２８）を前記受光器（２６）に投光し、前記サイクル（Ｔ）における少なくとも２本の投光ビーム（２８）は、互いに時間オフセット（Ｄ）で放射される同期投光ビーム（２９）であり、前記受光器制御ユニット（３２）は前記時間オフセット（Ｄ）を測定し、前記同期投光ビーム（２９）は、前記時間オフセットに基づいて、前記サイクル（Ｔ）において前記投光ビーム（２８）の全体と一意的に関連付けられる、ライトグリッド（１０）の同期方法。
前記同期投光ビーム（２９）と前記投光ビーム（２８）とは、所定のシーケンス（４６）を形成する順番で放射される、請求項１に記載の方法。
前記サイクル（Ｔ）における２つの同期投光ビーム（２９）間の各時間オフセット（Ｄ）は一意的である、請求項１または請求項２に記載の方法。
前記同期投光ビーム（２９）は、前記同期投光ビーム（２９）を他の投光ビーム（２８）と区別する所定の識別子を持つ投光ビーム（２８）である、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の方法。
前記同期投光ビーム（２９）の数（Ｍ）は、それより大きい数（Ｍ）が所定の投光器（２２）の数（Ｎ）によって求められず、前記同期投光ビーム（２９）間の２つ一組の時間オフセットが一意的であるように選択される、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の方法。
前記受光器制御ユニット（３２）は前記測定された時間オフセットを基準値と比較し、それに応じて前記ライトグリッド（１０）を物体検出モードにする、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の方法。
前記物体検出モードは、前記サイクル（Ｔ）における２番目の同期投光ビーム（２９）に続く前記投光ビーム（２８）から始まる、請求項６に記載の方法。
前記物体検出モードにおいて、前記受光器制御ユニット（３２）は、前記投光ビーム（２８）の１本が妨げられた場合に、物体検出信号を生成する、請求項５または請求項６のいずれかに記載の方法。
複数の投光器（２２）を有する投光ユニット（２０）と、複数の受光器（２６）を有する受光ユニット（２４）と、サイクル（Ｔ）において前記投光器（２２）を逐次作動させるよう構成された投光器制御ユニット（４４）と、前記受光器（２６）を評価するための受光器制御ユニット（３２）とを備え、
各投光器（２２）は受光器（２６）と関連付けられ、動作中、作動した投光器（２２）は前記それぞれ割り当てられた受光器（２６）に投光ビーム（２８）を投光し、前記サイクル（Ｔ）における少なくとも２本の投光ビーム（２８）は、互いに規定の時間オフセット（Ｄ）で放射される同期投光ビーム（２９）として構成され、前記受光器制御ユニットは前記時間オフセット（Ｄ）を測定するよう構成され、前記同期投光ビーム（２９）は、前記時間オフセット（Ｄ）に基づいて、前記サイクル（Ｔ）において前記投光ビーム（２８）の全体と一意的に関連付けられている、ライトグリッド。