JP5378479B2 - 光電センサ及びその設定方法 - Google Patents

Description

本発明は、光電センサ及びその設定方法に係り、更に詳しくは、測定領域内の物体を検出し、その検出結果に基づいて対象装置の動作を許可する動作許可信号及び上記動作を許可しない動作不許可信号のいずれかを出力する光電センサ及びその設定方法に関する。

工作機械やロボットなどの対象装置の周辺に測定領域を設定し、その測定領域内の物体を検出することにより、当該測定領域内に人などの物体を検出した場合には、対象装置の動作を停止させるなどして安全性を確保するようなシステムが知られている。このようなシステムの中には、例えば光電センサが用いられ、光電センサから測定領域内に光を照射するとともに、物体からの反射光を受光することにより、その反射光の受光信号に基づいて測定領域内の物体を検出することができるようになっているものがある。

特許文献１には、対象装置の一例である車両の周辺に測定領域を設定し、その測定領域内に自転車などを検出した場合に、その位置を表示装置に表示させるようなシステムが開示されている。このシステムでは、車両の後方及び左側方に設定されている測定領域に光を走査し、測定領域内に存在する自転車などの物体から反射光を受光した場合に、その位置を表示装置に表示させることにより、巻き込み事故などに対する安全性を確保している。このようなシステムには、特許文献２に開示されているような樽型の筐体を有する走査装置を適用することも可能である。
特開平４−３１０８９０号公報 特開平３−１７５３９０号公報

しかしながら、上記のような従来技術では、例えば走査装置の位置がずれた場合のように、光の走査範囲に対応する測定領域の位置がずれた場合に、本来なら物体を検出することができる領域に物体が存在するときでも、その物体を検出することができないおそれがある。このような場合には、所望の領域内に存在する物体を確実に検出することができず、安全性を十分に確保することができない。本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、対象装置に対する安全性を向上することができる光電センサ及びその設定方法を提供することを目的とする。

本発明による光電センサは、照射光を生成する発光手段と、照射光の照射方向を繰り返し変化させることにより測定領域を走査する走査手段と、上記測定領域内の物体からの反射光を受光する受光手段と、上記照射光の照射方向及び上記受光手段における受光信号に基づいて物体の位置情報を算出する位置情報算出手段とを備え、上記位置情報により所定の領域に物体が存在するかを判定し、判定結果に基づいて該所定の領域に物体が存在しないとＯＮ信号を出力し、該所定の領域に物体が存在するとＯＦＦ信号を出力する光電センサであって、物体が存在すべき位置として設定される監視位置を記憶するメモリと、上記監視位置に物体が存在する場合は上記所定の領域における上記判定結果に従うＯＮ信号又はＯＦＦ信号を出力し、上記監視位置に物体が存在しない場合は前記所定の領域に物体が存在しない場合であってもＯＦＦ信号を出力する信号出力手段とを備えて構成される。これにより、対象装置に対する安全性を向上することができる。

また、他の本発明による光電センサは、測定領域内の物体を検出し、その検出結果に基づいて対象装置の動作を許可する動作許可信号及び上記動作を許可しない動作不許可信号のいずれかを出力する光電センサであって、照射光を生成する発光手段と、照射光の照射方向を繰り返し変化させることにより上記測定領域を走査する走査手段と、上記測定領域内の物体からの反射光を受光する受光手段と、上記照射光の照射方向及び上記受光手段における受光信号に基づいて物体の位置情報を算出する位置情報算出手段と、上記位置情報に基づいて、上記測定領域内における第１領域内、及び、上記測定領域内における上記第１領域とは異なる第２領域内の物体を検出する物体検出手段と、上記第１領域内に物体を検出せず、かつ、上記第２領域内に物体を検出した場合には、上記動作許可信号を出力し、上記第１領域内に物体を検出した場合、又は、上記第２領域内に物体を検出しない場合には、上記動作不許可信号を出力する信号出力手段とを備えて構成される。

このような構成によれば、測定領域内のそれぞれ異なる第１領域及び第２領域に存在する物体の位置情報を算出し、その位置情報に基づいて対象装置の動作許可信号及び動作不許可信号のいずれかを出力することができる。特に、第１領域内に物体を検出した場合、又は、第２領域内に物体を検出しない場合には動作不許可信号を出力し、第１領域内に物体を検出せず、かつ、第２領域内に物体を検出した場合にのみ動作許可信号を出力するので、対象装置に対する安全性を向上することができる。

また、他の本発明による光電センサは、上記構成に加えて、上記物体検出手段が、外部からの指示信号に基づいて、上記第２領域内の物体を検出するように構成される。このような構成によれば、外部からの指示信号が入力された場合にのみ第２領域内の物体を検出するので、光電センサと第２領域との間に検出対象物以外の物体が不定期に進入する場合があるような状況下であっても、その検出対象物以外の物体を誤って検出してしまうのを防止できる。したがって、第２領域内に存在する物体を確実に検出することができ、対象装置に対する安全性をより向上することができる。

また、他の本発明による光電センサは、上記構成に加えて、上記物体検出手段で物体を検出する対象領域として、少なくとも１の上記第１領域及び少なくとも１の上記第２領域を設定するための領域設定手段を備え、上記信号出力手段が、上記領域設定手段により上記対象領域として設定された全ての上記第１領域内に物体を検出せず、かつ、上記領域設定手段により上記対象領域として設定された全ての上記第２領域内に物体を検出した場合には、上記動作許可信号を出力し、上記領域設定手段により上記対象領域として設定されたいずれかの上記第１領域内に物体を検出した場合、又は、上記領域設定手段により上記対象領域として設定されたいずれかの上記第２領域内に物体を検出しない場合には、上記動作不許可信号を出力するように構成される。

このような構成によれば、物体検出手段で物体を検出する対象領域として、少なくとも１の第１領域及び少なくとも１の第２領域を設定し、いずれかの第１領域内に物体を検出した場合、又は、いずれかの第２領域内に物体を検出しない場合には動作不許可信号を出力し、全ての第１領域内に物体を検出せず、かつ、全ての第２領域内に物体を検出した場合にのみ動作許可信号を出力することができる。

また、他の本発明による光電センサは、上記構成に加えて、上記領域設定手段が、少なくとも１の上記第１領域及び少なくとも１の上記第２領域が関連付けられた少なくとも１の領域セットを設定可能であり、上記信号出力手段が、予め選択された上記領域セットの上記第１領域及び上記第２領域に基づいて、上記動作許可信号及び上記動作不許可信号のいずれかを出力するように構成される。

このような構成によれば、少なくとも１の第１領域及び少なくとも１の第２領域が関連付けられた少なくとも１の領域セットを設定し、予め選択された領域セットの第１領域及び第２領域に基づいて、いずれかの第１領域内に物体を検出した場合、又は、いずれかの第２領域内に物体を検出しない場合には動作不許可信号を出力し、全ての第１領域内に物体を検出せず、かつ、全ての第２領域内に物体を検出した場合にのみ動作許可信号を出力することができる。

また、他の本発明による光電センサの設定方法は、照射光の照射方向を繰り返し変化させることにより測定領域を走査するとともに、上記測定領域内の物体からの反射光を受光することにより、照射光の照射方向及び物体からの反射光の受光信号に基づいて物体の位置情報を算出し、上記位置情報に基づいて、上記測定領域内における第１領域内、及び、上記測定領域内における上記第１領域とは異なる第２領域内の物体を検出することにより、上記第１領域内に物体を検出せず、かつ、上記第２領域内に物体を検出した場合には、対象装置の動作を許可する動作許可信号を出力し、上記第１領域内に物体を検出した場合、又は、上記第２領域内に物体を検出しない場合には、上記動作を許可しない動作不許可信号を出力する光電センサの設定方法であって、上記対象装置が設置された区画領域内に上記第１領域を設定し、上記区画領域に対する出入口に設けられた扉に対応する位置に上記第２領域を設定するように構成される。

このような構成によれば、対象装置が設置された区画領域内の第１領域に存在する物体、及び、上記区画領域の出入口において閉じられた状態の扉を検出することができる。そして、上記第１領域内に物体を検出した場合、又は、上記出入口において閉じられた状態の扉を検出しない場合には動作不許可信号を出力し、上記第１領域内の物体を検出せず、かつ、上記出入口において閉じられた状態の扉を検出した場合にのみ動作許可信号を出力することができる。

例えば、誤って上記扉が開かれ区画領域内に人が進入可能となってしまった場合、扉が開かれた時点で動作不許可信号が出力されるとともに、区画領域内の第１領域に人が進入した後に上記扉が閉じられた場合であっても、第１領域内に人がいる状態では動作許可信号は出力されない。したがって、対象装置に対する安全性を向上することができる。

また、他の本発明による光電センサの設定方法は、照射光の照射方向を繰り返し変化させることにより測定領域を走査するとともに、上記測定領域内の物体からの反射光を受光することにより、照射光の照射方向及び物体からの反射光の受光信号に基づいて物体の位置情報を算出し、上記位置情報に基づいて、上記測定領域内における第１領域内、及び、上記測定領域内における上記第１領域とは異なる第２領域内の物体を検出することにより、上記第１領域内に物体を検出せず、かつ、上記第２領域内に物体を検出した場合には、対象装置の動作を許可する動作許可信号を出力し、上記第１領域内に物体を検出した場合、又は、上記第２領域内に物体を検出しない場合には、上記動作を許可しない動作不許可信号を出力する光電センサの設定方法であって、上記光電センサの向きがずれた場合であっても絶対位置が変化しない固定された物体に対応する位置に上記第２領域を設定するように構成される。

このような構成によれば、光電センサの向きがずれた場合であっても絶対位置が変化しない固定された物体を検出し、この物体が検出されない場合には、第１領域に物体を検出したか否かに関わらず、動作不許可信号を出力することができる。これにより、光電センサの向きがずれて、第１領域及び第２領域に対応する位置がずれた場合には、上記固定された物体は、第２領域に対応する位置に存在しなくなり、第２領域において検出されなくなるので、動作不許可信号が出力されることとなる。したがって、第１領域がずれることにより、本来なら第１領域内で検出されるべき物体が検出されずに動作許可信号が出力されてしまうのを防止できるので、対象装置に対する安全性を向上することができる。

また、他の本発明による光電センサの設定方法は、照射光の照射方向を繰り返し変化させることにより測定領域を走査するとともに、上記測定領域内の物体からの反射光を受光することにより、照射光の照射方向及び物体からの反射光の受光信号に基づいて物体の位置情報を算出し、上記位置情報に基づいて、上記測定領域内における第１領域内、及び、上記測定領域内における上記第１領域とは異なる第２領域内の物体を検出することにより、上記第１領域内に物体を検出せず、かつ、上記第２領域内に物体を検出した場合には、対象装置の動作を許可する動作許可信号を出力し、上記第１領域内に物体を検出した場合、又は、上記第２領域内に物体を検出しない場合には、上記動作を許可しない動作不許可信号を出力する光電センサの設定方法であって、上記対象装置が設置された区画領域に対する出入口に対応する位置に上記第１領域を設定し、上記出入口を形成している物体に対応する位置に上記第２領域を設定するように構成される。

このような構成によれば、対象装置が設置された区画領域に対する出入口を通過する物体、及び、上記出入口を形成している物体を検出することができる。そして、上記出入口を通過する物体を検出した場合、又は、上記出入口を形成している物体を検出しない場合には動作不許可信号を出力し、上記出入口を通過する物体を検出せず、かつ、上記出入口を形成している物体を検出した場合にのみ動作許可信号を出力することができる。

例えば、上記出入口を形成している防護フェンスなどの物体がずれて上記出入口が広がった場合には、上記出入口における第１領域以外の領域を人が通って進入することが可能になる。このような場合には、出入口を形成している物体がずれることにより、当該物体が検出されなくなるので、上記出入口を通過する物体を検出したか否かに関わらず、動作不許可信号が出力される。したがって、対象装置に対する安全性を向上することができる。

また、他の本発明による光電センサの設定方法は、上記構成に加えて、上記第２領域を１つの物体につき２以上設定するように構成される。このような構成によれば、第２領域で検出されるべき１つ物体を２以上の領域で検出することができるので、当該物体をより確実に検出することができる。

また、他の本発明による光電センサの設定方法は、照射光の照射方向を繰り返し変化させることにより測定領域を走査するとともに、上記測定領域内の物体からの反射光を受光することにより、照射光の照射方向及び物体からの反射光の受光信号に基づいて物体の位置情報を算出し、上記位置情報に基づいて、上記測定領域内における第１領域内、及び、上記測定領域内における上記第１領域とは異なる第２領域内の物体を検出することにより、上記第１領域内に物体を検出せず、かつ、上記第２領域内に物体を検出した場合には、対象装置の動作を許可する動作許可信号を出力し、上記第１領域内に物体を検出した場合、又は、上記第２領域内に物体を検出しない場合には、上記動作を許可しない動作不許可信号を出力する光電センサの設定方法であって、いずれかを選択可能な２以上の上記第１領域を設定し、上記２以上の第１領域にそれぞれ対応する位置に移動可能な物体に対して、上記２以上の第１領域のそれぞれに対応する上記物体の各位置に上記第２領域を設定するように構成される。

このような構成によれば、選択されたいずれかの第１領域内の物体、及び、当該第１領域に対応する位置に設定された第２領域内の物体を検出することができる。そして、選択されたいずれかの第１領域内に物体を検出した場合、又は、当該第１領域に対応する第２領域内の物体を検出しない場合には動作不許可信号を出力し、選択されたいずれかの第１領域内に物体を検出せず、かつ、当該第１領域に対応する第２領域内に物体を検出した場合にのみ動作許可信号を出力することができる。

例えば、ロボットなどの対象装置を構成している物体が各第１領域に対応する位置に移動可能な場合に、いずれかの第１領域が選択されているのに、その第１領域に対応する位置に上記物体が移動していないときには、選択された第１領域内に進入する人などの物体を検出したか否かに関わらず、動作不許可信号が出力される。したがって、対象装置に対する安全性を向上することができる。

本発明によれば、対象装置に対する安全性を向上することができる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による光電センサ１の一構成例を示したブロック図である。この光電センサ１は、測定領域内に光を走査して、当該測定領域内に存在する物体２からの反射光を受光することにより当該物体２を検出し、その検出結果に基づく信号を対象装置３へ出力するものである。対象装置３としては、工作機械やロボットなどの各種産業用機械に適用することができ、光電センサ１からは、当該対象装置３の動作を許可する動作許可信号（ＯＮ信号）や、当該対象装置３の動作を許可しない動作不許可信号（ＯＦＦ信号）が出力されるようになっている。

光電センサ１には、発光部１１、受光部１２、光アイソレータ１３、反射ミラー１４、受光レンズ１５、モータ１６及び制御部１７が備えられている。発光部１１は、物体２を検出するための照射光を生成する発光手段であり、発光部１１で生成された照射光は、光アイソレータ１３により９０°反射されて、反射ミラー１４へ向う。そして、反射ミラー１４へ入射した光は、当該反射ミラー１４において９０°反射され、光電センサ１から外部へ照射される。

反射ミラー１４には、回転軸１６Ａを介してモータ１６が取り付けられており、モータ１６が駆動されることにより、反射ミラー１４が回転軸１６Ａを中心に回転するようになっている。回転軸１６Ａは、光アイソレータ１３から反射ミラー１４へ向う照射光の光軸に対して平行に延びている。したがって、モータ１６の駆動に伴って回転軸１６Ａを中心に反射ミラー１４が回転すると、反射ミラー１４で反射されて光電センサ１から照射される光の照射方向が、回転軸１６Ａに垂直な面内で繰り返し変化するようになっている。

このように、回転する反射ミラー１４で反射されて光電センサ１から照射される光の範囲により上記測定領域が規定されており、反射ミラー１４、モータ１６及び回転軸１６Ａは、測定領域内で光を走査するための走査手段を構成している。より具体的には、反射ミラー１４で反射する光は、回転軸１６Ａを中心に２７０°の角度範囲で光電センサ１から照射されるようになっており、発光部１１から一定周期で断続的に照射光が生成されることにより、上記角度範囲内で０．３６°ごとに光が照射されるようになっている。

上記測定領域内に物体２が存在する場合には、光電センサ１から照射された光が当該物体２の表面で反射し、その拡散光の一部が反射光として光電センサ１に入射する。光電センサ１に入射した反射光は、反射ミラー１４で反射され、光アイソレータ１３を透過する。そして、光アイソレータ１３を透過した光が、受光レンズ１５により集光されて、受光部１２により受光される。すなわち、受光部１２は、測定領域内の物体２からの反射光を受光する受光手段を構成している。

制御部１７は、マイクロプロセッサからなり、発光部１１やモータ１６に制御信号を出力している。また、制御部１７は、受光部１２において受光した物体２からの反射光の受光信号などに基づいて、光電センサ１に対する物体２の位置情報を算出するとともに、その位置情報に基づいて、上述の動作許可信号や動作不許可信号を対象装置３へ出力する。

図２は、図１の光電センサ１を用いて対象装置３に対する安全性を確保するシステムの一例を示した概略図である。この例では、区画壁としての防護フェンス１０１により区画された区画領域１０２内に対象装置３が設置されている。区画領域１０２内における対象装置３の周辺には、対象装置３の動作に伴い危険が生じる可能性のある危険領域１０３が形成されている。

防護フェンス１０１には、その一部が開口されることにより、区画領域１０２に対する出入口１０４が形成されている。この出入口１０４には、開閉可能な扉１０５が設けられており、作業者などは、当該扉１０５を開いて出入口１０４から区画領域１０２内に進入することができるようになっている。光電センサ１は、区画領域１０２内における出入口１０４の近傍に設けられており、当該光電センサ１から照射される光の範囲により水平面内に規定される測定領域１０６内に、防護領域１０７及び監視ポイント１０８が設定されている。

防護領域１０７は、出入口１０４と危険領域１０３との間に設定され、出入口１０４から進入して危険領域１０３に近づく人を検出するための第１領域である。監視ポイント１０８は、図２に破線で示すように、閉じた状態の扉１０５上に設定され、扉１０５の開閉状態を検出するための第２領域である。

図３は、制御部１７の構成例を示した機能ブロック図である。制御部１７は、位置情報算出部１７Ａ、物体検出部１７Ｂ及び信号出力部１７Ｃを備え、これらの各機能ブロックは、制御部１７が実行するコンピュータプログラムにより実現される。位置情報算出部１７Ａには、受光部１２において受光した反射光の受光信号の他、エンコーダ１８からの信号が入力されるようになっている。

エンコーダ１８は、反射ミラー１４の回転角度に応じた信号を出力するものであり、このエンコーダ１８からの出力信号に基づいて、光電センサ１から照射された光の照射方向を判定することができる。より具体的には、モータ１６の回転軸１６Ａには、当該回転軸１６Ａを中心に回転可能な回転板（図示せず）が取り付けられており、この回転板には、回転軸１６Ａを中心に一定角度ごとにスリットが形成されている。光電センサ１には、これらのスリットの回転軌跡上に光を照射する発光素子と、各スリットを通過した光を受光する受光素子とが備えられており、各スリットを通過した光を受光素子で受光した回数に基づいて、回転軸１６Ａ及び当該回転軸１６Ａに取り付けられた反射ミラー１４の回転角度を検出することができるようになっている。

位置情報算出部１７Ａは、エンコーダ１８からの入力信号に基づいて判定した光の照射方向と、受光部１２において受光した反射光の受光信号とに基づいて、光電センサ１に対する物体２の位置情報を算出する位置情報算出手段である。すなわち、位置情報算出部１７Ａは、発光部１１からの照射光が物体２で反射して受光部１２で受光されるまでの時間に基づいて、発光部１１及び受光部１２間の光路長を算出し、その光路長と光電センサ１からの照射光の照射方向とに基づいて、物体２の位置情報を算出している。

物体検出部１７Ｂは、位置情報算出部１７Ａにより算出した位置情報に基づいて、防護領域１０７内及び監視ポイント１０８における物体２を検出する。図２の例では、防護領域１０７内で検出される物体２は作業者などの人であり、監視ポイント１０８で検出される物体２は閉じられた状態の扉１０５であって、防護領域１０７と監視ポイント１０８とでそれぞれ異なる物体２を検出している。

物体検出部１７Ｂにおける物体２の検出は、メモリ４に記憶されている防護領域データ及び監視ポイントデータに基づいて行われる。上記防護領域データは、光電センサ１に対する防護領域１０７の位置情報であり、光電センサ１からの各照射方向に対応する光電センサ１との距離範囲により規定されている。上記監視ポイントデータは、光電センサ１に対する監視ポイント１０８の位置情報であり、光電センサ１からの特定の照射方向に対応する光電センサ１との距離により規定されている。位置情報算出部１７Ａにより算出した位置情報が、メモリ４に記憶されている防護領域データに対応している場合には、防護領域１０７内に物体２が存在すると判定され、監視ポイントデータに対応している場合には、監視ポイント１０８に物体２が存在すると判定される。

防護領域１０７内の物体２の検出は、常時行われるようになっているのに対して、監視ポイント１０８における物体２の検出については、常時行われるようにするか、作業者による設定装置の操作などによって入力される外部指示信号に基づいて行われるようにするかを管理者により予め設定できるようになっている。ここで、「常時」とは、走査周期毎を示すことはいうまでもない。メモリ４は、光電センサ１に備えられていてもよいし、光電センサ１の設定を行うために当該光電センサ１に接続されるパーソナルコンピュータなどの設定装置（図示せず）に備えられていてもよい。

物体検出部１７Ｂによる検出結果は、信号出力部１７Ｃに入力される。この信号出力部１７Ｃは、物体検出部１７Ｂによる検出結果に基づいて、動作許可信号及び動作不許可信号のいずれかを対象装置３へ出力する信号出力手段である。すなわち、防護領域１０７内に物体２を検出せず、監視ポイント１０８に物体２を検出した場合には、信号出力部１７Ｃから対象装置３へ動作許可信号が出力される。一方、防護領域１０７内に物体２を検出した場合や、防護領域１０７及び監視ポイント１０８のいずれにも物体２を検出しない場合には、信号出力部１７Ｃから対象装置３へ動作不許可信号が出力されるようになっている。

本実施の形態では、測定領域１０６内の防護領域１０７及び監視ポイント１０８に存在する物体２の位置情報を算出し、その位置情報に基づいて対象装置３の動作許可信号及び動作不許可信号のいずれかを出力することができる。特に、防護領域１０７内に物体２を検出した場合、又は、監視ポイント１０８に物体２を検出しない場合には動作不許可信号を出力し、防護領域１０７内に物体２を検出せず、かつ、監視ポイント１０８に物体２を検出した場合にのみ動作許可信号を出力するので、対象装置３に対する安全性を向上することができる。

また、外部からの指示信号が入力された場合にのみ監視ポイント１０８の物体２を検出するように管理者により予め設定されたときには、光電センサ１と監視ポイント１０８との間に検出対象物以外の物体が不定期に進入する場合があるような状況下であっても、その検出対象物以外の物体を誤って検出してしまうのを防止できる。したがって、監視ポイント１０８に存在する物体２としての扉１０５を確実に検出することができ、対象装置３に対する安全性をより向上することができる。

図２の例では、対象装置３が設置された区画領域１０２内の防護領域１０７に存在する物体２、及び、区画領域１０２の出入口１０４において閉じられた状態の扉１０５を検出することができる。そして、防護領域１０７内に物体２を検出した場合、又は、出入口１０４において閉じられた状態の扉１０５を検出しない場合には動作不許可信号を出力し、防護領域１０７内の物体２を検出せず、かつ、出入口１０４において閉じられた状態の扉１０５を検出した場合にのみ動作許可信号を出力することができる。

例えば、誤って扉１０５が開かれ区画領域１０２内に人が進入可能となってしまった場合、扉１０５が開かれた時点で動作不許可信号が出力されるとともに、区画領域１０２内の防護領域１０７に人が進入した後に扉１０５が閉じられた場合であっても、防護領域１０７内に人がいる状態では動作許可信号は出力されない。したがって、対象装置３に対する安全性を向上することができる。

実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２による光電センサ１を用いて対象装置３に対する安全性を確保するシステムの一例を示した概略図である。この例では、防護領域２０７及び監視ポイント２０８の設定方法が実施の形態１とは異なるが、光電センサ１の構成は、実施の形態１と同様の構成であるので説明を省略することとする。

本実施の形態では、監視ポイント２０８が、実施の形態１における開閉可能な扉１０５のように絶対位置が変化する物体ではなく、絶対位置が変化しない固定された物体２０９に対応する位置に設定されている。この物体２０９としては、例えば建物の柱などを用いることができ、その柱の表面上に監視ポイント２０８を設定することができる。

この例では、水平面内に設定された光電センサ１の測定領域２０６内において、対象装置３の周辺に形成されている危険領域２０３に隣接するように防護領域２０７が設定されるとともに、この防護領域２０７外に位置する物体２０９に対応する位置に監視ポイント２０８が設定されている。特に、この例では、危険領域２０３内に存在する物体２０９が選択され、危険領域２０３内における当該物体２０９に対応する位置に監視ポイント２０８が設定されている。

本実施の形態では、図４（ａ）に示すような位置に防護領域２０７及び監視ポイント２０８を設定した後、図４（ｂ）に示すように光電センサ１の向きがずれて、防護領域２０７及び監視ポイント２０８に対応する位置がずれた場合に、絶対位置が変化しない固定された物体２０９は、監視ポイント２０８に対応する位置に存在しなくなり、監視ポイント２０８において検出されなくなる。このように、物体２０９が検出されない場合には、防護領域２０７に物体２を検出したか否かに関わらず、動作不許可信号が出力される。したがって、防護領域２０７がずれることにより、本来なら防護領域２０７内で検出されるべき物体２が検出されずに動作許可信号が出力されてしまうのを防止できるので、対象装置３に対する安全性を向上することができる。

この例では、１つの監視ポイント２０８を設定しているが、設定できる監視ポイント２０８の数はこれに限られず、２つ以上の監視ポイント２０８を設定できるようにしてもよい。監視ポイント２０８が設定される位置は、例えば、測定領域２０６を走査周方向に監視ポイント２０８の設定個数に対応して分割し、分割した各領域に少なくとも１つの監視ポイント２０８が設定されることが好ましい。

実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３による光電センサ１を用いて対象装置３に対する安全性を確保するシステムの一例を示した概略図である。この例では、防護領域３０７及び監視ポイント３０８の設定方法が実施の形態１とは異なるが、光電センサ１の構成は、実施の形態１と同様の構成であるので説明を省略することとする。

本実施の形態では、区画壁としての防護フェンス３０１により区画された区画領域３０２内に対象装置３が設置されている。防護フェンス３０１には、その一部が開口されることにより、区画領域３０２に対する出入口３０４が形成されており、この出入口３０４から作業者などが区画領域３０２内に進入することができるようになっている。光電センサ１は、出入口３０４の近傍に設けられており、当該光電センサ１から照射される光の範囲により鉛直面内に規定される測定領域３０６内に、防護領域３０７及び監視ポイント３０８が設定されている。

防護領域３０７は、出入口３０４全体に設定されており、この防護領域３０７内の物体２を検出することにより、出入口３０４から進入する人などを検出することができる。監視ポイント３０８は、出入口３０４を形成している物体３０９、すなわち出入口３０４に隣接する防護フェンス３０１において、当該出入口３０４の周縁部を形成している位置に設定されている。この例では、出入口３０４を形成している１つの物体３０９につき２つの監視ポイント３０８が設定されているが、このような構成に限らず、１つの物体３０９につき１つ又は３つ以上の監視ポイント３０８が設定された構成であってもよい。物体３０９ごとに２つ以上の監視ポイント３０８を設定する場合には、少なくとも２つの監視ポイント３０８が各物体３０９の走査周方向における両端部分又はその近傍に設定されることが好ましい。

本実施の形態では、対象装置３が設置された区画領域３０２に対する出入口３０４を通過する物体２、及び、出入口３０４を形成している物体３０９を検出することができる。そして、出入口３０４を通過する物体２を検出した場合、又は、出入口３０４を形成している物体３０９を検出しない場合には動作不許可信号を出力し、出入口３０４を通過する物体２を検出せず、かつ、出入口３０４を形成している物体３０９を検出した場合にのみ動作許可信号を出力することができる。より具体的には、物体２，３０９を検出する対象領域として、１つの第１領域（出入口３０４）及び４つの第２領域（監視ポイント３０８）を設定し、出入口３０４内に物体２を検出した場合、又は、いずれかの監視ポイント３０８に物体３０９を検出しない場合には動作不許可信号を出力し、出入口３０４内に物体２を検出せず、かつ、全ての監視ポイント３０８に物体３０９を検出した場合にのみ動作許可信号を出力することができる。

図５（ａ）に示すような位置に防護領域３０７及び監視ポイント３０８を設定した後、出入口３０４を形成している物体３０９がずれて、図５（ｂ）に示すように出入口３０４が広がった場合には、出入口３０４における防護領域３０７以外の領域３１０を人が通って進入することが可能になる。このような場合には、出入口３０４を形成している物体３０９がずれることにより、当該物体３０９が検出されなくなるので、出入口３０４を通過する物体２を検出したか否かに関わらず、動作不許可信号が出力される。したがって、対象装置３に対する安全性を向上することができる。

特に、本実施の形態では、出入口３０４を形成している１つの物体３０９につき２つの監視ポイント３０８が設定されることにより、監視ポイント３０８で検出されるべき１つ物体３０９を２つの監視ポイント３０８で検出することができるので、当該物体３０９をより確実に検出することができる。

実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４による光電センサ１を用いて対象装置３に対する安全性を確保するシステムの一例を示した概略図である。この例では、防護領域４０７及び監視ポイント４０８の設定方法が実施の形態１とは異なるが、光電センサ１の構成は、実施の形態１と同様の構成であるので説明を省略することとする。

本実施の形態では、区画壁としての防護フェンス４０１により区画された区画領域４０２内に対象装置３が設置されている。この対象装置３は、回転可能なアーム３Ａを備えており、当該アーム３Ａが回転することにより、図６に実線で示すような第１の姿勢と、図６に破線で示すような第２の姿勢とに切り替えて、各姿勢で作業を行うことができるようになっている。対象装置３の周辺には、第１及び第２の姿勢の双方における対象装置３を取り囲むように危険領域４０３が形成されている。

区画領域４０２内には、対象装置３に対向する位置に仕切壁４０４が形成されることにより、第１の姿勢における対象装置３のアーム３Ａに対向する領域と、第２の姿勢における対象装置３のアーム３Ａに対向する領域とが形成されている。そして、これらの領域の境界部分に光電センサ１が設けられるとともに、各領域に対応する位置に防護領域４０７が設定されることにより、測定領域４０６内に２つの防護領域４０７が設定されている。また、測定領域４０６内には、第１の姿勢における対象装置３のアーム３Ａに対応する位置と、第２の姿勢における対象装置３のアーム３Ａに対応する位置とに、それぞれ監視ポイント４０８が設定されている。

すなわち、第１の姿勢における対象装置３のアーム３Ａに対応する防護領域４０７Ａ及び監視ポイント４０８Ａが関連付けられ、第１の領域セット（第１の設定グループ）としてメモリ４に格納されるとともに、第２の姿勢における対象装置３のアーム３Ａに対応する防護領域４０７Ｂ及び監視ポイント４０８Ｂが関連付けられ、第２の領域セット（第２の設定グループ）としてメモリ４に格納されている。これらの領域セットは、作業者による設定装置の操作などによって入力される外部指示信号に基づいて、いずれか一方が選択され、選択された領域セットの防護領域４０７及び監視ポイント４０８に対してのみ物体２又はアーム３Ａの検出が行われるようになっている。

本実施の形態では、選択されたいずれかの防護領域４０７内の物体２、及び、当該防護領域４０７に対応する位置に設定された監視ポイント４０８のアーム３Ａを検出することができる。そして、選択されたいずれかの防護領域４０７内に物体２を検出した場合、又は、当該防護領域４０７に対応する監視ポイント４０８のアーム３Ａを検出しない場合には動作不許可信号を出力し、選択されたいずれかの防護領域４０７内に物体２を検出せず、かつ、当該防護領域４０７に対応する監視ポイント４０８にアーム３Ａを検出した場合にのみ動作許可信号を出力することができる。より具体的には、１つの第１領域（防護領域４０７）及び１つの第２領域（監視ポイント４０８）が関連付けられた２つの領域セットを設定し、予め選択された領域セットの防護領域４０７及び監視ポイント４０８に基づいて、防護領域４０７内に物体２を検出した場合、又は、監視ポイント４０８にアーム３Ａを検出しない場合には動作不許可信号を出力し、防護領域４０７内に物体２を検出せず、かつ、監視ポイント４０８にアーム３Ａを検出した場合にのみ動作許可信号を出力することができる。

したがって、いずれかの防護領域４０７が選択されているのに、その防護領域４０７に対応する位置に対象装置３のアーム３Ａが移動していないときには、選択された防護領域４０７内に進入する人などの物体２を検出したか否かに関わらず、動作不許可信号が出力される。したがって、対象装置３に対する安全性を向上することができる。

この例では、領域セットが２つ設定されているが、このような構成に限らず、領域セットが３つ以上設定されていてもよい。また、この例では、１つの領域セットに対して、１つずつの防護領域４０７及び監視ポイント４０８が関連付けられているが、このような構成に限らず、それぞれ２つ以上の防護領域４０７及び監視ポイント４０８が関連付けられていてもよい。この場合、防護領域４０７及び監視ポイント４０８が複数関連付けられている領域セットが選択されたときには、いずれかの防護領域４０７内に物体２を検出した場合、又は、いずれかの監視ポイント４０８にアーム３Ａを検出しない場合に動作不許可信号を出力し、全ての防護領域４０７内に物体２を検出せず、かつ、全ての監視ポイント４０８にアーム３Ａを検出した場合にのみ動作許可信号を出力するような構成とすればよい。

以上の実施の形態では、第２領域が点からなる監視ポイント１０８，２０８，３０８，４０８として設定される場合について説明したが、このような構成に限らず、第１領域としての防護領域１０７，２０７，３０７，４０７と同様に、２点以上からなる監視領域として設定された構成であってもよい。この場合、上記監視領域が、監視ポイント１０８，２０８，３０８，４０８のように光電センサ１からの特定の照射方向に対応する光電センサ１との距離により規定されるのではなく、光電センサ１からの各照射方向に対応する光電センサ１との距離範囲により規定されていてもよい。

本発明の実施の形態１による光電センサの一構成例を示したブロック図である。 図１の光電センサを用いて対象装置に対する安全性を確保するシステムの一例を示した概略図である。 制御部の構成例を示した機能ブロック図である。 本発明の実施の形態２による光電センサを用いて対象装置に対する安全性を確保するシステムの一例を示した概略図である。 本発明の実施の形態３による光電センサを用いて対象装置に対する安全性を確保するシステムの一例を示した概略図である。 本発明の実施の形態４による光電センサを用いて対象装置に対する安全性を確保するシステムの一例を示した概略図である。

１ 光電センサ
２，２０９，３０９ 物体
３ 対象装置
３Ａ アーム
１１ 発光部
１２ 受光部
１４ 反射ミラー
１６ モータ
１６Ａ 回転軸
１７ 制御部
１７Ａ 位置情報算出部
１７Ｂ 物体検出部
１７Ｃ 信号出力部
１０２，３０２，４０２ 区画領域
１０４，３０４ 出入口
１０５ 扉
１０６，２０６，３０６，４０６ 測定領域
１０７，２０７，３０７，４０７ 防護領域
１０８，２０８，３０８，４０８ 監視ポイント

Claims (4)

1. 照射光を生成する発光手段と、
   照射光の照射方向を繰り返し変化させることにより測定領域を走査する走査手段と、
   上記測定領域内の物体からの反射光を受光する受光手段と、
   上記照射光の照射方向及び上記受光手段における受光信号に基づいて物体の位置情報を算出する位置情報算出手段とを備え、
   上記位置情報により物体が存在すべきでない領域として設定される所定の領域に物体が存在するかを判定し、判定結果に基づいて該所定の領域に物体が存在しないとＯＮ信号を出力し、該所定の領域に物体が存在するとＯＦＦ信号を出力する光電センサであって、
   上記所定の領域及び物体が存在すべき位置として設定される監視位置とが関連付けられた領域セットを記憶し、２以上の該領域セットを選択自在に記憶するメモリと、
   上記領域セットの選択を受け付ける受付手段と、
   選択された上記領域セットに対応する上記監視位置に物体が存在する場合は選択された上記領域セットに対応する上記所定の領域における上記判定結果に従うＯＮ信号又はＯＦＦ信号を出力し、選択された上記領域セットに対応する上記監視位置に物体が存在しない場合は前記所定の領域に物体が存在しない場合であってもＯＦＦ信号を出力する信号出力手段とを備えたことを特徴とする光電センサ。
2. 上記監視位置として、上記所定の領域に関連付けられた複数の上記監視点が設定され、
   上記信号出力手段は、上記所定の領域に関連付けられた全ての上記監視点に物体が存在する場合は上記所定の領域における上記判定結果に従うＯＮ信号又はＯＦＦ信号を出力し、上記所定の領域に関連付けられたいずれかの上記監視点に物体が存在しない場合は該所定の領域に物体が存在しない場合であってもＯＦＦ信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の光電センサ。
3. 上記所定の領域に関連付けられた複数の上記監視点を該所定の領域に沿って設定可能であることを特徴とする請求項２に記載の光電センサ。
4. 上記監視位置が各照射方向に対応する距離範囲により規定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一に記載の光電センサ。
   

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