JP4849203B2 - センサシステム - Google Patents

Description

この発明は、例えば視覚センサや変位センサ等のような画像を取り扱う連装式のセンサシステムに係り、特に、既存のシステムに対して必要最小限の新規ユニットの導入により、低コストに画像データ収集機能やバンク切り替え機能等を実現可能としたセンサシステムに関する。

従来のデータ収集システムとしては、イベントデバイスのデータの変化時にイベントデバイスのデータを収集データ記憶部にイベント履歴データとして記憶し、イベントの発生の前後における収集デバイスのデータを含むイベントフォーカスファイルを作成し、メモリカードに保存するものが知られている（特許文献１参照）。
特開２００４−２３４４３７号公報

しかしながら、上述のデータ収集システムの扱うデータは、オンオフデータ等のセンサからの出力データそのものであって、オンオフデータの生成過程で生ずるセンサ内部のデータではないし、勿論画像データを収集することは全く意図していない。そのため、このようなデータ収集システムでは、例えば視覚センサや変位センサ等のような画像を取り扱う連装式のセンサシステムにそのまま導入することはできない。

この発明は、上述の技術的背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、例えば視覚センサや変位センサ等のような画像を取り扱う連装式のセンサシステムにおいて、既存のシステムに対して必要最小限の新規ユニットの導入により、低コストに画像データ収集機能やバンク切り替え機能等を実現可能としたセンサシステムを提供することにある。

この発明のセンサシステムは、１台のデータストレージユニットと、１台又は２台以上のセンサコントローラユニットとが着脱自在に連装され、かつ連装状態において、それらユニットはパラレルデータバスを介して互いに結ばれており、データストレージユニットには、汎用性のある不揮発性記録媒体が着脱自在に装着されており、かつセンサコントローラユニットのそれぞれには、センサヘッドが電気コードを介して繋がれており、センサコントローラは、センサヘッドから取得した画像データ、および／または、その画像データを処理して得られた計測データを、データストレージユニットに出力し、データストレージユニットは、センサコントローラから取得した画像データ、および／または、その画像データを処理して得られた計測データを不揮発性記録媒体に保存する。

このような構成によれば、例えば視覚センサや変位センサ等のような画像を取り扱う連装式のセンサシステムにおいて、既存のシステムに対して必要最小限の新規ユニットの導入により、低コストに画像データ収集機能を実現可能となる。

ここで、上記の動作は、連想されている全てのセンサコントローラユニットを対象として実行されるようにしてもよいし、保存動作を行うセンサコントローラを指定するデータが、データストレージユニットもしくは複数のセンサコントロールユニットのいずれかの１台にまとめて、もしくは２台以上に分散して予め記憶され、その保存動作が、予め記憶されたデータにより指定された一部のセンサコントローラを対象として実行されるようにしてもよい。また、少なくとも１台のセンサコントローラユニットは、センサヘッドから取得した画像データを処理して得られた計測データが異常値であるか否かを判断し、データストレージユニットは、センサコントローラユニットにおいて計測データが異常値であると判断されたときに保存動作を行うように、あるいは、１台のセンサコントローラユニットが、センサヘッドから取得した画像データを処理して得られた計測データが異常値であるか否かを判断し、データストレージユニットは、当該センサコントローラユニットにおいて計測データが異常値であると判断されたときに、予め記憶されたデータにより指定されたセンサコントローラを対象として保存動作を行うようにしてもよい。さらには、センサコントローラユニットは、センサヘッドから取得した画像データを処理して得られた計測データが異常値であると判断することによりデータストレージユニットへ検出信号を出力し、データストレージユニットは、センサコントローラユニットから検出信号を取得したときに保存動作を起動するようにしても良い。センサコントローラユニットは、前記検出信号を当該検出が行われたことを示すデータとして画像データおよび／または計測データに付加して出力し、データストレージユニットは、センサコントローラユニットから前記検出信号に該当するデータを取得したときに保存動作を起動する、ようにしてもよい。

また、データストレージユニットは外部トリガ入力部をさらに備え、保存動作が、外部トリガ入力部よりトリガが入力されてから次のトリガが入力されるまでの間に取得された画像データ、および／または、その画像データを処理して得られた計測データを１つのグループとし、トリガが入力される毎にグループを変更して、保存するデータをグループ分けして実行する、ようにしてもよい。さらにこれらの動作は、不揮発性記憶媒体の保存データを参照しつつ実行可能としてもよい。

本発明によれば、既存のシステムに対してデータストレージユニットを追加するだけであるから、例えば視覚センサや変位センサ等のような画像を取り扱う連装式のセンサシステムにおいて、既存のシステムに対して必要最小限の新規ユニットの導入により、低コストに画像データ収集機能を実現可能となる。

以下に、この発明の好適な実施の一形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。本発明が適用されたセンサシステムの外観斜視図が図１に示されている。同図に示されるように、このセンサシステムは、２台のセンサコントローラユニット１，１と１台のデータストレージユニット２とを、ＤＩＮレール３を介して互いに密に連装して構成される。図から明らかなように、センサコントローラユニット１のケース１０とデータストレージユニット２のケース２０とはほぼ外観形状が同一となされている。

センサコントローラユニット１のケース１０の上面にはセンサコネクタ１１が、前面には表示部１２と操作部カバー１３が、左右の側面にはコネクタカバー１４が、下面には電気コード１５が設けられている。センサコネクタ１１は、後述するように、センサヘッドから引き出されたコードの先端に設けられたヘッド側コネクタと接合される。操作部カバー１３は開閉自在とされ、手前に回動しつつ開くと、その内部には各種操作キーが配列されている。コネクタカバー１４はスライド自在とされ、スライドして開くと、その内部には連接用コネクタが内蔵されている。電気コード１５には、電源線や外部制御入出力線などが含まれている。

一方、データストレージユニット２のケース２０の前面には、カードスロット２１と、表示部２３と、操作部カバー２４とが設けられ、左右の両側面には図示しないがセンサコントローラユニット１の場合と同様にしてコネクタカバーが設けられている。また、ケース２０の下面からは、電気コード２５が引き出されている。カードスロット３には、コンパクトフラッシュ（登録商標）カード（以下、ＣＦカードと言う）２２が差し込み可能となされている。操作部カバー２４を手前に開くと、その内部には各種の操作キーが配列されており、電気コード２５内には電源線や外部制御用入出力線などが含まれている。

センサコントローラユニット１のセンサ用コネクタ１１には、各種のセンサヘッドが接続される。これらのセンサヘッドとしては、図２に示される変位センサ用センサヘッドや図３に示される視覚センサ用センサヘッドなどが少なくとも含まれる。

変位センサ用センサヘッドの外観斜視図が図２に示されている。同図において、４はセンサヘッド、４０はセンサヘッドのケース、４１は電気コード、４２はコネクタ、Ｌ１はラインビームの照射光、Ｌ２はラインビームの反射光、ＩＭはラインビームの光像、Ｗはワークである。そして、電気コード４１の先端に設けられたコネクタ４２が、図１に示されるセンサコントローラユニット１のコネクタ１１に結合される。

視覚センサ用センサヘッドの外観斜視図が図３に示されている。同図において、５はセンサヘッド、５０はセンサヘッドのケース、５１は電気コード、５２はコネクタ、Ｗはワークである。このケース５０内にはワークＷを撮影するための光学系や二次元イメージセンサが含まれている。そして、電気コード５１の先端に取り付けられたコネクタ５２が、図１のセンサコントローラユニット１のコネクタ１１に結合される。

センサコントローラユニット１では、センサヘッド４または５などから送られてくる画像データに基づいて計測処理を行い、計測結果に対応する出力信号を、電気コード１５を介してプログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）等に送出する。

そして、後述するように、センサコントローラユニット１がセンサヘッド４または５から取得した画像データ、及び／又は、その画像データを処理して得られた計測データは、データストレージユニット２のＣＦカード２２に保存され、及び／又は、データストレージユニット２のＣＦカード２２に保存された設定データは、センサコントローラユニット１内のバンクメモリに書き込まれる。

そして、このような構成によれば、例えば視覚センサや変位センサ等のような画像を取り扱う連装式のセンサシステムにおいて、既存のシステムに対して必要最小限の新規ユニット（データストレージユニット２）の導入により、低コストに画像データ収集機能やバンク切替機能などを実現することが可能となる。

センサコントローラユニットの電気的ハードウェア構成図が図４に示されている。図において、１００は回路部、１０１はＦＰＧＡ、１０２はメインＣＰＵ、１０３はサブＣＰＵ、１０４はＳＲＡＭ、１０５はＳＤＲＡＭ（画像保存用）、１０６はＬＶＤＳ（超高速シリアルコントローラ）、１０７は右側のユニット間コネクタ、１０８は左側のユニット間コネクタ、１０９はＲＳ２３２Ｃドライバ／レシーバ、１０９ａはＲＳ２３２Ｃ、１１０はＵＳＢコントローラ、１１０ａはＵＳＢ、１１１はパラレル出力インタフェース、１１２はパラレル入力インタフェース、１１３はスイッチ入力部、１１４はＬＥＤ表示灯、１１５はキャラクタ液晶表示器、１１６は８セグＬＥＤ表示器、１１７はセンサコネクタである。図から明らかなように、この回路部１００は、ＦＰＧＡ１０１とメインＣＰＵ１０２とサブＣＰＵ１０３とを主体として構成されると共に、画像保存用としてＳＤＲＡＭ（２５６ｂｉｔ）１０５が内蔵されている。

また、両ユニット間コネクタ１０７，１０８とＦＰＧＡ１０１とメイン及びサブＣＰＵ１０２，１０３との間には、ＣＰＵバスＢ０が敷設されている。さらに、両ユニット間コネクタ１０７，１０８とＦＰＧＡ１０１との間には、第１系統のパラレルデータバスＢ１１と、第１系統のパラレル制御バスＢ１２と、第２系統のパラレルデータバースＢ２１と、第２系統のパレレル制御バスＢ２２とが敷設されている。後述するように、ＦＰＧＡ１０１は、それらのバスＢ０，Ｂ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２間の接続や切り離しを適宜制御することによって、各種制御動作に必要な系路を確保することができるようになっている。

次に、データストレージユニットの電気的ハードウェア構成図が図５に示されている。同図において、２００は回路部、２０１はＦＧＰＡ、２０２はメインＣＰＵ、２０３はサブＣＰＵ、２０４はＳＲＡＭ、２０５はＳＤＲＡＭ（画像保存用）、２０６はＣＦカードスロット、２０７は右側のユニット間コネクタ、２０８は左側のユニット間コネクタ、２０９はＲＳ２３２Ｃドライバ／レシーバ、２０９ａはＲＳ２３２Ｃ、２１０はＵＳＢコントローラ、２１０ａはＵＳＢ、２１１はパラレル出力インタフェース、２１２はパラレル入力インタフェース、２１３はスイッチ入力部、２１４はＬＥＤ表示灯、２１５はキャラクタ液晶表示器、２１６は８セグＬＥＤ表示器である。

同図に示されるように、この回路部２００にあっても、ＦＰＧＡ２０１とメインＣＰＵ２０２とサブＣＰＵ２０３とを主体として構成されており、また内部には各種のバスＢ０，Ｂ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２が敷設されている。

次に、センサコントローラユニット内のデータの流れが図６に示されている。図において、１０１はＦＰＧＡ、１０１ａは演算部、１０１ｂはメモリ、１０１ｃは最新バッファ、１０１ｄはセレクタ、１０２はＣＰＵ、１０５ａは画像用ＳＲＡＭ、１０５ｂは計測値用ＳＲＡＭ、１１８はＤ／Ａ変換器、１００は回路部、４は変位センサ用センサヘッド部、４ａはＣＭＯＳ二次元イメージセンサ、Ｂ１１は第１系統のパラレルデータバス、Ｂ１２は第１系統のパラレル制御バスである。

図から明らかなように、センサヘッド部４内のＣＭＯＳイメージセンサ４ａからの画像データは、画像用上ＳＲＡＭ１０５ａに常時送られると共に、この画像データは同時に演算部１０１ａを介して処理されて計測値が求められ、この計測値はメモリ１０１ｂに格納されると共に、最新バッファ１０１ｃを介して計測値用のＳＲＡＭ１０５ｂに保存される。ＣＰＵ１０２では、メモリ１０１ｂに格納された計測値に基づいて所定の計測カテゴリに従った処理を実行し、得られた処理結果をＤ／Ａ変換器１１８を介して外部へと出力する。同時に、このＣＰＵ１０２は、メモリ１０１ｂに格納された計測値に基づいて演算により求められた所定の加工された計測データを、最新バッファ１０１ｃを介して計測値用のメモリ１０５ｂにも格納する。

ＦＰＧＡ１０１内のセレクタ１０１ｄは、自己の画像データや計測値データをパラレルデータバスＢ１１へと送り出す第１機能と、左側に隣接するセンサコントローラユニットからパラレルデータバスＢ１１を介して到来するデータを、そのまま自機を通過させて、右側に隣接するセンサコントローラユニットへと送り出す第２の機能とを有する。すなわち、セレクタ１０１ｄが第１の機能を実現する場合、隣接する左側のユニットから到来するデータはセレクタ１０１ｄを通過してそのまま右側に隣接するセンサコントローラユニットへとパラレルデータバスＢ１１を介して送り出される。これに対して、セレクタ１０１ｄが第２の機能を実現する場合には、隣接する左側のセンサコントローラユニットからのデータは遮断され、その代わりに画像用ＳＲＡＭ１０５ａから読み出された画像データ並びに最新バッファ１０１ｃに格納された計測値データが、セレクタ１０１ｄを通過して、右側に隣接するセンサコントローラユニットへ繋がるパラレルデータバスＢ１１上に送り出される。

次に、データストレージユニット内のデータの流れが図７に示されている。同図において、２０１はＦＰＧＡ、２０１ａはセレクタ、２０２はＣＰＵ、２０５はＳＤＲＡＭ、２０５ａは画像及び計測値を保存するための第１リングバッファメモリ、２０５ｂは同様に画像及び計測値を保存するための第２リングバッファメモリ、２０６ａはＦＣカードへの書き込み及び読み出しを制御するメモリカードインタフェース、Ｂ１１は第１系統のパラレルデータバス、Ｂ１２は第１系統のパラレル制御バス、２００は回路部である。

図から明らかなように、パラレルデータバスＢ１１を介して到来する画像データ並びに計測値データは、ＦＰＧＡ２０１内を通過して、第１リングバッファメモリ２０５ａ並びに第２リングバッファメモリ２０５ｂへと送り込まれる。これに対して、セレクタ２０１ａはＣＰＵ２０２の制御下にあって、第１メモリ２０５ａまたは第２メモリ２０５ｂの何れかに切り換えられるため、選択された側のメモリに格納された画像データ及び計測値データがセレクタ２０１ａを通過して、メモリコントローラインタフェース２０６ａを介して、図示しないＣＦカードに書き込まれることとなる。尚、図では省略されているが、ＣＦカードに格納された画像データ並びに計測値データについても、逆の系路でＭＣインタフェース２０６ａを介して読み出され、必要に応じて、第１系統のパラレルデータバスＢ１１または図示しない第２系統のパラレルデータバスＢ２１を介して、センサコントローラユニット側へと送り出される。

尚、データを保存する対象となるセンサコントローラユニットを指定するデータがデータストレージユニット内のメモリ（ＳＲＡＭ１０４）に保存されており、データストレージユニットは、そのデータを参照しながら順次指定されたセンサコントローラユニットからの画像データ並びに計測値データを取得する。この対象となるセンサコントローラユニットの指定データは、連装されているセンサコントローラユニットにそれぞれ識別記号を設定した後、操作キー（ＳＷ２１３）によって識別記号を入力することで作成されるか、表示部２３に候補のセンサコントローラユニットの識別記号を表示し、操作キーによって選択された記号をデータとして保存することで作成される。また、パラレル入力１１２や、ＲＳ２３２Ｃ１０９ａ、ＵＳＢ１１０ａ等の入力インターフェースを介してデータとして入力することもできる。また、連装されている各センサコントローラユニット毎にデータ保存対象とするか否かを設定しておき、データ保存時にデータストレージユニットが各センサコントローラユニットに対して指定されているかどうかを確認しつつ、対象とされたセンサコントローラユニットのデータのみを取得して保存するようにすることも可能である。

次に、センサコントローラユニット（以下、ＳＣＵと言う）からＣＦカードへのデータ保存処理が図８のフローチャートに示されている。同図において処理が開始されると、ＤＳＵ側においては、『相手チャンネル』、『対象バンク』、『保存ファイル』をそれぞれ指定する（ステップ８０１）。しかる後、データストレージユニット（以下、ＤＳＵと言う）側とＳＣＵ側とが交信することによって、両者間におけるバス系路の確保が行われる（ステップ８０２，８１１）。尚、このバス系路の確保は、先に説明したＦＰＧＡ内のセレクタの切替処理などに相当する。

続いて、ＤＳＵ側から先ずバンク読み出しコマンドを発行すると共に（ステップ８０３）、ＳＣＵ側ではこのバンク読み出しコマンドを受信する（ステップ８１２）。続いて、ＳＣＵ側では、指定されたバンクデータの返信処理をＸ回リピートすると共に（ステップ８１３）、ＤＳＵ側ではバンクデータ受信処理を行い（ステップ８０４）、正常受信完了によりＯＫをＳＣＵ側へと返送する（ステップ８０４）。これがＳＣＵ側で受信されると（ステップ８１４ＹＥＳ）、ＳＣＵ側の処理は完了する。一方、ＤＳＵ側においては、受信されたバンクデータを保存ファイル名で保存することにより処理が完了する（ステップ８０５）。このようにして、ＳＣＵからＣＦカードへのデータ保存処理が完了するのである。

次に、ＣＦカードからＳＣＵへのデータ書換え処理が図９のフローチャートに示されている。同図において処理が開始されると、ＤＳＵ側においては、『相手チャンネル』、『対象バンク』、『書替ファイル名』をそれぞれ指定する（ステップ９０１）。続いて、ＤＳＵ側とＳＣＵ側とで交信することにより、バス系路の確保が行われる（ステップ９０２，９１１）。尚、このバス系路の確保についても、先に説明したように、ＦＰＧＡ内におけるセレクタの切替動作により行われる。続いて、ＤＳＵ側においては、バンクデータ書き込みコマンドを発行すると共に（ステップ９０３）、ＳＣＵ側においてはバンクデータ書き込みコマンドを受信する（ステップ９１２）。続いて、ＤＳＵ側においては、バンクファイルからバンクデータを送信する処理がＸ回リピートされ（ステップ９０４）、一方ＳＣＵ側においても、指定されたバンクを送信された内容に書き換える処理が実行され、これが正常に終了された場合ＯＫがＤＳＵ側へと返信される（ステップ９１３）。このＯＫ受信がＤＳＵ側でなされると（ステップ９０５ＹＥＳ）、ＤＳＵ側における処理が完了する。このようにして、ＣＦカードからＳＣＵへのデータ書換え処理が行われる。

次に、ＳＣＵ側の非常時対応付の画像データ送信処理の詳細が図１０に示されている。同図において処理が開始されると、画像データを処理することにより得られた計測値をチェックする（ステップ１００１）。このチェックの結果、ＮＧが発生していない場合（正常な場合）には（ステップ１００２）、そのときの画像データに対して計測値を付加し（ステップ１００４）、これをＤＳＵに対して送信する（ステップ１００５）。以上の動作がＮＧが発生していない状態では繰り返される（ステップ１００１，１００２，１００４，１００５）。これに対して、計測値が異常値を示した場合には（ステップ１００１，１００２ＹＥＳ）、画像データに対して、ＮＧフラグと計測値とを付加する処理が実行された後（ステップ１００３）、画像データをＤＳＵに送信する処理が実行される（ステップ１００５）。尚、ステップ１００３における処理は、画像データに対しＮＧフラグを付すものであるが、この処理はＮＧ発生直後１回に限り行われる。

すると、ＤＳＵ側には、ＳＣＵ側が正常な場合にあっては、画像データに対して計測値が付加されたデータが次々と送られてくるのに対し、ＮＧ発生の場合には、そのデータに対しさらにＮＧフラグが付された状態で送られてくることとなる。

ＤＳＵ側の異常時対応処理の説明図が図１１に示されている。同図（ａ）は、時刻Ｔ１におけるリングバッファの内容を示している。この例にあっては、時刻Ｔ１において、ＳＣＵ側から異常フラグＡ（ａ）付きの画像が送られてきたことを示している。尚、リングバッファについては、当業者によく知られているように、アドレスを循環歩進させつつ書き込みを行うことによって、ＦＩＦＯ機能を実現するものであって、要するに最新の一定量のデータを常に保存している。

このように、異常フラグＡ（ａ）が到来した場合、同図（ｂ）に示されるように、時刻Ｔ２が到来するのを待って、異常フラグＡ（ａ）の到来時刻の前後一定量の画像が保存された状態で、これを同図（ｃ）に示されるように、ＣＦカードへと保存する。このように、ＤＳＵ側においては、常時画像に異常フラグＡ（ａ）が付されて到来するのを待機しており、その到来が確認されるのを待って、さらに一定時間遅れて、リングバッファの内容をＣＦカードへと自動的に保存するのである。図１０と図１１とを比較して明らかなように、ＳＣＵ側においては単にＮＧフラグを付す処理を追加するだけである一方、ＤＳＵ側においても、単に異常フラグＡ（ａ）の有無を確認するだけであるから、複雑な制御により無駄な時間を費やすことなく、この方法によれば異常が発生した場合、その異常にかかる画像データを確実にＣＦカードに保存することができる。尚、このＣＦカードは上位パソコン等と汎用性があるため、必要な時期にＣＦカードを上位パソコンに装着してその内容を読み出すことによって、センシング状況を的確に分析することが可能となる。

尚、１台のＳＣＵから異常フラグＡ（ａ）が到来することで、そのときにデータを保存する対象とするＳＣＵを指定するデータを参照して、指定されたＳＣＵのみのデータの保存を行う。連装されている全てのＳＣＵを対象とすれば、全てのＳＣＵのデータが保存されたこととなる。さらには、連装されているいずれの１台のＳＣＵから異常フラグが到来しても、上記のデータ保存を行うように設定することも可能である。

次に、ＤＳＵ側の異常時対応処理（異常判定付）の説明図が図１２に示されている。この例にあっては、図１０のステップ１００１に相当する処理をＤＳＵ側で行うことによって、ＳＣＵ側の負担を軽減している。すなわち、同図（ａ）に示されるように、時刻Ｔ１において計測値をチェックした結果、異常（ａ）が確認された場合、直ちに同図（ｂ）に示されるように、リングバッファ上の対応する画像データに対し異常フラグＡ（ａ）が付される。その後の処理は、先と同様であって、同図（ｃ）に示されるように、時刻Ｔ２が到来するのを待って、リングバッファの内容を、同図（ｄ）に示されるようにＣＦカードに保存する。このような方法によっても、計測値が異常値を示した時点における画像を的確にＣＦカードに保存することができる。

尚、上記の実施形態では常にＳＣＵからＤＳＵへ画像データと計測値とを出力しており、計測値が異常値を示した場合に画像データに対して、さらにＮＧフラグを付加する処理を示したが、変形例として、ＳＣＵにおける計測値が異常値を示した場合にのみ画像データおよび計測値をＤＳＵへ出力するように構成することもできる。すなわち、ＳＣＵの動作としては、図１０の計測値のチェック（ステップ１００２）の結果、ＮＧ発生がＮＯであればステップ１００４の代わりに何の処理も行わずにステップ１００１に戻り、ＮＧ発生がＹＥＳであればステップ１００３の代わりに計測値の異常を検出したＳＣＵの識別データをさらに付加して画像データおよび計測値をＤＳＵへ出力する。これは複数のＤＳＵが絶えずデータを出力していた場合には、予め定めた順次動作により出力データがどのＳＣＵから出力されたものかをＤＳＵが知ることができたが、この変形例のような異常時のみデータを出力する場合には、それができなくなるからである。あるいは、ＤＳＵが個々のＳＣＵに対して順次問い合わせをし、それにＳＣＵが応答する形式をとることによっても実現が可能であり、この場合にはステップ１００３においては識別データを付加する代わりにＤＳＵから当該ＳＣＵに対する問い合わせを待ち、問い合わせを受けたらＮＧが発生したときのみ画像データおよび計測値をＤＳＵへ出力することにより実現される。尚、出力データにＳＣＵの識別標識データを付加する方法をとる場合には、複数のＳＣＵで同時に計測値の異常が観測された場合に信号の干渉が生じるので、それに備えて予めＳＣＵの優先順位を定め、優先度の高いＳＣＵがデータを出力しているときには他の優先度の低いＳＣＵはデータの出力を停止させている。一方、ＤＳＵの動作に関しては、ＳＣＵ側が正常な場合にあってはデータが送られてこず、ＮＧ発生の場合だけ、データが送られてくることになる。従って、異常フラグＡ（ａ）の到来を待機する代わりに、データそのものの到来を待機することにより実現される。

次にダブルバッファ処理の説明図が図１３に示されている。この処理は、ＣＦカードに画像並びに計測値を保存しながら、その保存された画像並びに計測値そのものを、同時にパソコンの画面上に読み出して参照できるようにしたものである。

すなわち、この例にあっては、同図（ａ）に示されるように、ＳＲＡＭ上にバッファＡとバッファＢとからなるダブルバッファ領域が確保される。そして、処理が開始されると、バッファＡに対するデータ保存処理が開始され（ステップ１３０１）、バッファＡが満杯となるのを待って（ステップ１３０２ＹＥＳ）、バッファＡの内容はＣＦカードに保存される（ステップ１３０３）。しかる後、上位パソコン等にバッファＡの内容を送信する処理が実行され（ステップ１３０４）、この処理によって、上位パソコンの画面上に、バッファＡに格納された画像データ並びに計測値データを映し出すことが可能となる。

続いて、バッファＢに対するデータの保存処理が開始され（ステップ１３０５）、それが満杯となったならば（ステップ１３０６ＹＥＳ）、バッファＢの内容はＣＦカードに保存され（ステップ１３０７）、しかる後、上位パソコン等にバッファＢの内容を送信する処理が実行される（ステップ１３０８）。この処理によって、バッファＢの画像データや計測値データは上位パソコンの画面上に表示可能となるのである。以後、以上の処理（ステップ１３０１〜１３０８）が繰り返される結果、バッファＡ並びにバッファＢを切り換えつつそれらに画像データ及び計測値データを格納しつつ、これと並行して上位パソコンの画面上には、保存されたデータが表示されることとなる。

次に、本発明の応用例の説明図が図１４に示されている。以上説明した本発明のセンサシステムにあっては、ユーザ側の様々なニーズに応えることができる。まず図１４（ａ）を参照して、連結平坦度計測について説明する。板状ワークＷの平坦度を見たい場合、ワーク上の複数点（図では４点）に変位センサ用センサヘッド４，４，・・・を配置し、それらのセンサヘッド４，４，・・・から得られる画像及び計測値に基づいて計測を行う。このときのやり方として、それら４個のセンサヘッドのうちの特定の１個が異常計測値を示した場合、残りの３個のセンサヘッドに関する画像並びに計測値を同時に一括して保存することが、後にワークＷの状態を分析するのに有効である。そのためには、４個のセンサヘッドのそれぞれから常時画像データ及び計測値データをＤＳＵ側へと送り出す一方、ＤＳＵ側では４個のセンサヘッドのうちの特定の１個について常時計測値データが異常値を示すかどうかを判定し、これが異常値を示した場合に限り、残りの３個のセンサヘッドに関する画像データ及び計測値データの保存を開始し、それが一定量たまったところで、先ほどと同様に、それらの一連のデータをＣＦカードに保存するようにしている。このようにすれば、それら４個のセンサヘッドから得られた画像データ（この例では、ラインビームの光像）や異常値を示した計測値に基づいて、ワークＷの平坦度を精密に計測することができる。

図１４（ｂ）を参照して、連結挟み込み厚み計測について説明する。この例にあっては、板状ワークＷの上下に２個ずつ変位センサ用センサヘッドを設け、搬送されるワークＷの厚みを上下計測値の差に基づいて、間欠的にできるだけ長期間データを取得しようとするものである。この場合、長時間ロギングモード（リピートロギング）を採用することによって、例えば２５６ＭＢのＣＦカードを使用しかつ１秒間隔のデータであれば、１年間連続でデータの保存が可能となる。これにより、ワークＷの搬送路の移動などによる経時変化を観察することが可能となる。

図１４（ｃ）を参照して、複数点高さ計測について説明する。この例にあっては、ワークＷに３箇所（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）の測定点がある場合、これを１台のセンサヘッド４で計測しようとするものである。通常、この種の計測処理においては、このようなワークを連続して複数計測した場合、３箇所Ｐ１〜Ｐ３の計測値は連続してダラダラとメモリ内に書き込まれていき、どこがワークの切れ目であるかは、後日分析の際に意識して理解する必要がある。これに対して、本発明にあっては、これら３箇所Ｐ１〜Ｐ３の各計測値をワークＷ毎に１グループとして例えばＣＳＶファイルで保存することが可能となり、後の分析作業が非常に楽となる。

そのための処理である、外部トリガ入力による改行処理の説明図が図１５に示されている。この処理は、同図（ａ）に示されるデータ順次保存処理と、同図（ｂ）に示される割込処理とを含んでいる。同図において処理が開始されると、画像データの受信及び計測値の受信が行われた後（ステップ１５０１，１５０２）、画像データと計測値とをグループ（Ｎ）としてバッファにＣＳＶファイルで記憶する処理が実行される（ステップ１５０３）。以上の処理を繰り返す間に、バッファエリアが満杯となれば（ステップ１５０４ＹＥＳ）、バッファエリアの内容はＣＦカードに保存され（ステップ１５０５）、以上の処理（ステップ１５０１〜１５０５）が繰り返し実行される。

一方、同図（ｂ）に示されるように、例えばワークＷを検出する光電スイッチ等から外部トリガ入力が到来すると、グループを規定する（Ｎ）の値は＋１インクリメントされる（ステップ１５１１）。そのため、次々とワークが到来するたびに、グループ番号（Ｎ）が＋１ずつ更新される結果、これがステップ１５０３の処理に反映されて、３箇所Ｐ１〜Ｐ３のデータはひとまとめのグループとしてＣＳＶファイルでＣＦカードに保存され、これを例えばプリントアウトすれば、図１６に示されるように、３箇所Ｐ１〜Ｐ３に相当する各計測値は、グループ別にまとめて改行されて、プリントアウトされ、後述する分析に非常に便利なものとなる。

最後に、図１４（ｄ）を参照して、形状判別処理について説明する。この形状判別計測にあっては、できるだけ高速にサンプリングしたいという要望があり、この場合高速ロギングモード（シングルロギング）が採用され、セルフ開始トリガ機能を併用することによって、欲しい形状のみを残すことが可能となる。

以上の説明で明らかなように、本発明によれば、既存のシステムに対してデータストレージユニットを追加するだけであるから、例えば視覚センサや変位センサ等のような画像を取り扱う連装式のセンサシステムにおいて、既存のシステムに対して必要最小限の新規ユニットの導入により、低コストに画像データ収集機能やバンク切換え機能などを実現することができる。

本発明が適用されたセンサシステムの外観斜視図である。 変位センサ用センサヘッドの外観斜視図である。 視覚センサ用のセンサヘッドの外観斜視図である。 センサコントローラユニットの電気的ハードウェア構成図である。 データストレージユニットの電気的ハードウェア構成図である。 センサコントローラユニット内のデータの流れを示す図である。 データストレージユニット内のデータの流れを示す図である。 ＳＣＵからＣＦカードへのデータ保存処理のフローチャートである。 ＣＦからＳＣＵへのデータ書換え処理のフローチャートである。 ＳＣＵ側の異常時対応付の画像データ送信処理のフローチャートである。 ＤＳＵ側の異常時対応処理の説明図である。 ＤＳＵ側の異常時対応処理（異常判定付）の説明図である。 ダブルバッファ処理の説明図である。 本発明の応用例の説明図である。 外部トリガ入力による改行処理の説明図である。 ＣＳＶファイルのプリントアウト例を示す図である。

符号の説明

１ センサコントローラユニット
２ データストレージユニット
３ ＤＩＮレール
４ 変位センサ用センサヘッド
４ａ ＣＭＯＳ二次元イメージセンサ
５ 視覚センサ用センサヘッド
１０ ケース
１１ コネクタ
１２ 表示部
１３ 操作部カバー
１４ コネクタカバー
１５ 電気コード
２１ カードスロット
２２ コンパクトフラッシュ（登録商標）カード
２３ 表示部
４０ ケース
４１ 電気コード
４２ コネクタ
５０ ケース
５１ 電気コード
５２ コネクタ
１００ 回路部
１０１ ＦＰＧＡ
１０２ メインＣＰＵ
１０３ サブＣＰＵ
１０４ ＳＲＡＭ
１０５ ＳＤＲＡＭ（画像保存用）
１０６ ＬＶＤＳ
１０７ 右側のユニット間コネクタ
１０８ 左側のユニット間コネクタ
１０９ ＲＳ２３２Ｃドライバ／レシーバ
１０９ａ ＲＳ２３２Ｃ
１１０ ＵＳＢコントローラ
１１０ａ ＵＳＢ
１１１ パラレル出力インタフェース
１１２ パラレル入力インタフェース
１１３ ＳＷ入力部
１１４ ＬＥＤ表示灯
１１５ キャラクタ液晶表示器
１１６ ８セグＬＥＤ表示器
１１７ センサコネクタ
２００ 回路部
２０１ ＦＰＧＡ
２０２ メインＣＰＵ
２０３ サブＣＰＵ
２０４ ＳＲＡＭ
２０５ ＳＤＲＡＭ（画像保存用）
２０６ ＣＦカードスロット
２０７ 右側のユニット間コネクタ
２０８ 左側のユニット間コネクタ
２０９ ＲＳ２３２Ｃドライバ／レシーバ
２０９ａ ＲＳ２３２Ｃ
２１０ ＵＳＢコントローラ
２１０ａ ＵＳＢ
２１１ パラレル出力インタフェース
２１２ パラレル入力インタフェース
Ｂ０ ＣＰＵバス
Ｂ１１ 第１系統のパラレルデータバス
Ｂ１２ 第１系統のパラレル制御バス
Ｂ２１ 第２系統のパラレルデータバス
Ｂ２２ 第２系統のパラレル制御バス
Ｌ１ ラインビームの照射光
Ｌ２ ラインビームの反射光
ＩＭ ラインビームの光像
Ｗ ワーク

Claims (8)

1. １台のデータストレージユニットと、１台又は２台以上のセンサコントローラユニットとが着脱自在に連装され、かつ連装状態において、それらユニットはパラレルデータバスを介して互いに結ばれており、
   データストレージユニットには、汎用性のある不揮発性記録媒体が着脱自在に装着されており、かつセンサコントローラユニットのそれぞれには、センサヘッドが電気コードを介して繋がれており、
   センサコントローラは、センサヘッドから取得した画像データ、および／または、その画像データを処理して得られた計測データを、データストレージユニットに出力し、
   データストレージユニットは、センサコントローラから取得した画像データ、および／または、その画像データを処理して得られた計測データを不揮発性記録媒体に保存する、こと特徴とするセンサシステム。
2. 前記保存動作は、連装されている全てのセンサコントローラユニットを対象として実行される、ことを特徴とする請求項１に記載のセンサシステム。
3. 前記保存動作を行うセンサコントローラを指定するデータが、データストレージユニットもしくは複数のセンサコントロールユニットのいずれかの１台にまとめて、もしくは２台以上に分散して予め記憶され、
   前記保存動作は、予め記憶されたデータにより指定されたセンサコントローラを対象として実行される、ことを特徴とする請求項１に記載のセンサシステム。
4. 少なくとも１台のセンサコントローラユニットは、センサヘッドから取得した画像データを処理して得られた計測データが異常値であるか否かを判断し、
   データストレージユニットは、前記センサコントローラユニットにおいて計測データが異常値であると判断されたときに、前記の保存動作を行う、ことを特徴とする請求項１に記載のセンサシステム。
5. １台のセンサコントローラユニットがセンサヘッドから取得した画像データを処理して得られた計測データが異常値であるか否かを判断し、
   データストレージユニットは、当該センサコントローラユニットにおいて計測データが異常値であると判断されたときに、予め記憶されたデータ保存対象を指定するデータを参照し、データ保存対象として指定されたセンサコントローラを対象として前記の保存動作を行う、ことを特徴とする請求項３に記載のセンサシステム。
6. センサコントローラユニットは、センサヘッドから取得した画像データを処理して得られた計測データが異常値であると判断することによりデータストレージユニットへ検出信号を出力し、
   データストレージユニットは、センサコントローラユニットから検出信号を取得したときに前記保存動作を起動する、ことを特徴とする請求項３または４に記載のセンサシステム。
7. センサコントローラユニットは、前記検出信号を当該検出が行われたことを示すデータとして画像データ、および／または、計測データに付加して出力し、
   データストレージユニットは、センサコントローラユニットから検出信号を取得したときに前記保存動作を起動する、ことを特徴とする請求項６に記載のセンサシステム。
8. データストレージユニットは、外部トリガ入力部をさらに備え、
   前記保存動作が、外部トリガ入力部よりトリガが入力されてから次のトリガが入力されるまでの間に取得された画像データ、および／または、その画像データを処理して得られた計測データを１つのグループとし、トリガが入力される毎にグループを変更して、保存するデータをグループ分けして実行される、ことを特徴とする請求項１に記載のセンサシステム。

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