JP5883881B2 - ゾーンを監視する方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、危険な機械、セキュリティ保護された場所、あるいは自動誘導車両（ＡＧＶ）の周囲の２次元又は３次元等のゾーンを監視することに関し、特に、ゾーン監視のために多数のセンサを使用することに関する。

レーザスキャナ及び立体カメラシステム等の監視システムは、多くの場合、設定境界により確立されたゾーンを監視するために使用される。ランタイム時に、そのようなシステムは、存在を検出し且つ最小物体検出サイズより大きな物体の位置を測定して、これらの位置を設定された監視境界と比較する。次に、そのような監視システムは、当該境界毎に侵入されたか否かを「判断する」。２次元照明は、本質的に監視環境の一部であるか、あるいはシステム自体により能動的に供給されるかに関係なく、そのようなシステムの適切な動作のために必要である。

そのようなシステムにより、２次元又は３次元のリモート監視が可能である。この特徴は、ゾーン監視システムを配置した安全な場所から距離を隔ててゾーン（例えば、大きな２次元又は３次元ゾーン）を監視できるという利点を有する。例えばカメラ、レーザスキャナ等のそのようなシステムに対するセンサは、例えば、動作中の機械類との衝突、あるいは監視２次元ゾーンの近く又は監視２次元ゾーン内に存在する可能性のある汚染物質からの損傷を回避する。ゾーン境界の設定及び動作モード挙動を容易にし、且つ安全出力又は診断出力と監視境界との関連付けを提供するために、そのような監視システムのセンサは、より容易にアクセスされる場所に設置されることが多い対応制御ユニットとインタフェース接続される。

既知の例には、７１５０ Ｃｏｍｍｅｒｃｅ Ｂｏｕｌｅｖａｒｄ、Ｃａｎｔｏｎ、Ｍｉｃｈｉｇａｎ ４８１８７の事務所番地を有するＰｉｌｚ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｓａｆｅｔｙ、Ｌ．Ｐ．により販売されたＳＡＦＥＴＹＥＹＥシステムが含まれる。また、関連する米国特許出願公開第２００９／００１５６６３Ａ１号明細書を参照されたい。

尚、上部からのビーム、ガントリ、ケーブル又は他の構造物が監視２次元ゾーンの視野内に存在するのはよくあることだが、センサが距離を隔てて操作される場合に光学シャドーイングの問題が考慮されなければならない。そのような障害を除去することは、そのようなシャドーイングの問題に明らかな解決策を示すが、常に実行可能であるとは限らず又はそれ自体が可能であるとは限らない。別の選択肢は、種々の角度及び位置から監視ゾーンに向けられた多数のセンサを使用することを含む。適切に配置されると、少なくとも１つのセンサは、あらゆる所定の時間において、監視２次元ゾーンのクリアな視野を有する。種々の視野から多数のセンサを使用することにより、監視２次元ゾーンにおける高い構造物が所期の監視２次元ゾーンと重なり合う可能性のあるセンサ視野を影にする例に更に対処する。

しかし、多くの解決策と同様に、解決策自体が新たな課題をもたらす。例えば、適切な監視機能を確立するために必要とされる処理量は、センサの数に比例する。その結果、多数のセンサを使用する視覚システムは全体的に非常に高い処理の負担を有する。その負担は、最終的に、制御ユニットのコスト及び性能が適応例において使用されたセンサの数に比例するように設定される。その結果、高性能の視覚処理に対する必要性により、顧客が監視タスクに適切に一致するように解決策を調整することが困難になる。

別の問題は、マルチセンサシステムにおける各センサが一般に自身のＩ／Ｏを提供されることである。この構成により、例えば多数のセンサを制御するのに少数の機械しかない場合に必要とされなくてもよい多量のワイヤリング及び外部制御論理を作成する。尚、これは、誘導車両上に最大４つ以上のレーザスキャナを有することが一般的である自動誘導車両の安全制御等の適応例にも当てはまる。

本発明は、連続あるいは不連続の２次元（２Ｄ）の領域又は３次元（３Ｄ）の空間であるゾーンを監視する装置及び方法を備える。いくつかの利点のうち、装置は、ゾーンの部分を監視し且つ制御ユニットに侵入状況を報告する複数のセンサを備える。制御ユニットは、ユーザ入力に基づいて監視境界情報を各センサに提供し且つユーザが規定した挙動に従って各センサを制御ユニット出力に更に「マッピングする」か又は関連付ける。更に、オブジェクション侵入検出のためにセンサにより使用された監視境界を設定するために有意義な補助として、装置及び方法の１つ以上の実施形態において、少なくともセンサの部分集合は、重なり合うセンサ視野内に配置された共通の原点に基づいて共通の基準座標フレームを使用する。

それから、一態様において、本発明は、各々が設定境界に従って侵入を監視するように構成され、且つ侵入検出を示す監視情報を送出し且つ各センサにより監視される設定境界を規定する設定データを受信する通信インタフェースを有する複数のセンサを含む監視装置を備える。限定しない例において、「センサヘッド」とも呼ばれる各センサは、物体検出及び侵入監視のために、センサの視野を表す生センサデータを処理する処理回路網と共に、生センサデータを取得する検知回路網を含む。限定しない例として、センサは、立体カメラシステム又はレーザスキャナ、あるいはそれらの組合せを備える。すなわち、センサは、同種又は異種の型であってもよい。

監視装置は、侵入検出情報を含む監視情報を各センサから受信し且つセンサ設定データを各センサに送出する通信インタフェースを有する制御ユニットを更に備える。制御ユニットには、信号を外部デバイスに提供する複数の出力を含むという利点がある。例えば、これらの出力のうちの少なくともいくつかは、監視されたゾーン内で危険な機械類を付勢／消勢（energize/de-energize）するか、あるいは他の何らかの安全関連スイッチング機能を実行するために使用された出力信号スイッチングデバイス（ＯＳＳＤ）安全出力である。これらの出力のうちの他の出力は、種々の状況監視機能、診断機能又は制御機能に関連してもよい。

制御ユニットは、センサに対する制御応答を規定する規定の制御ユニット設定に従って出力を制御するように構成された１つ以上の処理回路を更に含む。この点に関して、制御ユニットが、規定の制御ユニット設定に従って、マッピングするかあるいは各センサを出力のうちの１つ以上の特定の出力と関連付けるものとして理解されてもよいように、制御ユニット設定データはセンサ毎に制御応答を規定する。この特徴により、制御ユニットは、各センサ又はセンサの種々のグループに対して異なる方法で挙動できる。例えば、センサ毎に設定された制御応答は、センサ又はセンサグループ毎に制御ユニットが出力を制御する方法及び／又は制御ユニットが制御する出力を規定する。その結果、ユーザは、センサ又はセンサグループ毎に、センサから報告された侵入検出及び他の事象に対して異なる挙動（制御応答）を設定できる。

制御ユニットは、制御ユニット設定データを受信する１つ以上の処理回路と動作可能に関連付けられた設定インタフェースを更に含み、それにより制御ユニット設定を規定する。設定インタフェースは、例えばＵＳＢ、イーサネット又は別のＰＣ対応のインタフェース等のコンピュータインタフェースを含む。設定インタフェースにより、制御ユニットは、ラップトップ又は他のＰＣであってもよい外部設定ユニットから制御ユニット及び／又はセンサ設定データを受信できる。

当然、本発明は、上述の特徴及び利点に制限されない。実際、以下の詳細な説明を読み且つ添付の図面を参照することにより、追加の特徴及び利点が当業者には認識されるだろう。

図１は、監視装置の一実施形態を示すブロック図である。 図２は、ゾーン監視の方法の一実施形態を示す論理フローチャートである。 図３は、種々の視角において位置付けられた複数のセンサの使用を示すブロック図である。 図４は、複数のセンサ及び装置を備える制御ユニットに対する種々の通信インタフェース設定を示す監視装置の種々の実施形態を示すブロック図である。 図５は、複数のセンサ及び装置を備える制御ユニットに対する種々の通信インタフェース設定を示す監視装置の種々の実施形態を示すブロック図である。 図６は、複数のセンサ及び装置を備える制御ユニットに対する種々の通信インタフェース設定を示す監視装置の種々の実施形態を示すブロック図である。 図７は、２つのセンサ間の共通の基準座標フレームの使用を示すブロック図である。

図１は、一実施形態の例に従って、本明細書において考えられるような監視装置１０（以下、「装置１０」）を示す。装置１０は、監視システムの一種として理解されてもよく、複数のセンサ１２は、全て又は一部の監視ゾーン１４を監視するように構成される。ここで、「監視ゾーン」１４は、センサ１２により総合的に監視される連続あるいは不連続の２次元領域又は３次元空間を含む。尚、２つのセンサ１２−１及び１２−２が例として示されるが、より多くのセンサ１２が使用可能であり、また、「ｓｅｎｓｏｒｓ １２」は一般的に複数の意味で使用され、「ｓｅｎｓｏｒ １２」は一般的に単数の意味で使用される。

一例として、監視ゾーン１４は、ある程度連続した３次元空間であるが、単一のセンサ１２が空間全体を「見る」ことを防止する障害又は特徴を含む。従って、各々が監視ゾーン１４への異なる視野１６を有する２つ以上のセンサ１２を使用することにより、その装置１０は監視ゾーン１４を完全に監視する。尚、所定のセンサ１２に対する「視野」１６は、２次元平面に沿うかあるいは３次元空間にあってもよく、所定のセンサ１２の視野１６の形状又は範囲は、設定境界１８により規定される。従って、例において、センサ１２−１は、設定境界１８−１により規定されたゾーン内で監視し、センサ１２−２は、設定境界１８−２により規定されたゾーン内で監視する。境界１８は、センサ１２間で重なり合うか又は拡張するように構成されてもよく、各センサ１２により監視される監視ゾーン１４の部分は、１つ以上の他のセンサ１２の境界と少なくとも部分的に重なり合ってもよい。

一般に、各センサ１２は、例えば筐体、コネクタ等のアセンブリを備え、ある特定の機能回路網を含む。示された各センサ１２は、検知回路網２０と、処理回路網２２と、プログラム／データメモリ２４と、通信インタフェース２６とを含む。検知回路網２０は、例えばレーザスキャナ又は１つ以上のカメラ、あるいは他の撮像センサを備える。例えば、レーザ走査光学系、電気機械素子及び関連回路網に関する詳細については、米国特許第７，９６５，３８４号公報を参照されたい。

少なくとも１つの実施形態において、少なくとも１つのセンサ１２の検知回路網２０はカメラを備える。関連する一実施形態において、少なくとも１つのセンサ１２の検知回路網２０は立体カメラシステムを含む。しかし、特に、センサ１２は同種でなくてもよい。すなわち、センサ１２のうちの１つ以上は、第１の検出技術（例えば、レーザ走査）を使用してもよいのに対し、センサ１２のうちの１つ以上の他のセンサは、第２の検出技術（例えば、カメラ又は他の撮像センサによるマシンビジョン）を使用する。

各センサ１２における処理回路網２２は、検知回路網２０により実施される検知技術に適したものとして構成される。例えば、検知回路網が２Ｄ又は３Ｄのカメラを用いた視覚システムを含む場合、処理回路網２２は、例えば物体検出処理のために画像処理アルゴリズムを実行するように構成される。設定及び特定の処理は、プログラム／データメモリ２４に格納されたコンピュータプログラム命令に従って少なくとも部分的に実現されてもよい。当然、センサの監視の特定の設定、例えば監視ゾーンを規定するためにセンサにより使用される設定境界１８を規定する形状、輪郭又は次元の範囲の情報は、更に、プログラム／データメモリにロードされ且つプログラム／データメモリに格納されてもよい。従って、プログラム／データメモリ２４は、作業データに対するＳＲＡＭ、並びにプログラム及び／又は設定データの格納用のＥＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ又は他の不揮発性の書き込み可能メモリ等の２つ以上の種類のメモリ、並びに／あるいは２つ以上のメモリ素子を含んでもよい。

更に少なくとも１つの実施形態において、処理回路網２２は通信機能を含み、例えば処理回路網２２は、規定の通信プロトコルに従って制御及びデータのメッセージを送受信する。この目的のために、各センサ１２は、センサ１２を通信リンク３２に結合する結果、複数のセンサ１２と関連する制御ユニット３２との間の通信可能な結合を提供する通信インタフェース２６を含む。通信インタフェース２６は、例えば有線及び／又は無線ネットワーク等の所定の媒体上で通信することが必要とされる物理層回路網を含む。少なくとも１つの実施形態において、通信インタフェース２６はイーサネットインタフェースを含み、センサ１２は、通信インタフェース２６を介して電力を供給されたイーサネットへの接続を介して電力を受信するように構成されてもよい。

制御ユニット３２は、通信リンク３０を介して各センサ１２と通信する対応する互換性のある通信インタフェース３４を有する。示された実施形態において、そのような通信を管理するインテリジェンスは、制御ユニット３２の処理回路網３６に常駐する。少なくとも１つの例において、処理回路網３６は、制御ユニット３２の挙動を実現するようにハードウェア、ソフトウェア又はそれら双方を介して構成される１つ以上の処理回路を含む。少なくとも１つのそのような実施形態において、制御ユニット３２は、マイクロコントローラ又は他の種類のマイクロプロセッサ、並びにプログラム、作業データ及び設定データを含み、プログラム／データメモリ３８に格納されてもよいそのような処理をサポートする。

制御ユニット３２は、複数の出力４０（例えば、各々が制御ユニット３２により選択的にアサート又は制御された出力信号を提供する電気出力回路）を更に含む。少なくとも１つの実施形態において、これらの出力４０のうちの少なくともいくつかは、センサ１２からの侵入検出情報に応答して外部機械類４２を制御する安全出力（例えば、ＯＳＳＤ出力）である。そのような機械類は、例えば製造機械又はロボット、あるいはＡＧＶを備える。従って、制御ユニット３２は、出力４０を介して１つ以上の外部機械４２の動作を停止又は変更してもよい。

少なくとも１つの実施形態における制御ユニット３２は、例えば制御ユニット３２からの非安全シグナリングを許可する診断入出力（Ｉ／Ｏ）を更に含む。例えばそのようなシグナリングにより制御ユニットの状態の監視が可能になり、Ｉ／Ｏ４４を構成するインタフェース回路は、工場現場のネットワーク等の種々の外部監視システムと接続されてもよい。

制御ユニットは、ＵＳＢ、イーサネット、又は別のＰＣ対応のインタフェース等のコンピュータインタフェースを含んでもよい設定インタフェース４８を更に含んでもよい。設定インタフェース４８は、制御ユニット３２がラップトップ又は他のＰＣであってもよい外部設定ユニット５０から設定データを受信できるように構成される（処理回路網３６と組み合わせて）。

従って、限定しない例として、装置１０は、制御ユニット３２と、各々が制御ユニット３２に通信可能にリンクされる複数のセンサ１２とを備える。正規ユーザ（不図示）は、設定インタフェース４８を介してコンピュータを制御ユニット３２に取り付け、自身が各センサ１２の設定境界１８を規定し且つマッピングするかあるいは各センサ１２を出力４０のうちの特定の出力と関連付けることを可能にする設定プログラムを実行する。より概略的に言えば、少なくとも１つの実施形態において、制御ユニット３２の「挙動」は、各センサ１２に対して設定可能である。一例として、センサのうちの特定のセンサにより報告された侵入検出事象に基づいて付勢（energized）又は消勢（de-energized）される出力４０の集合のうちの特定の安全出力は、設定インタフェース４８を介して設定可能である。種々のセンサ１２は種々の安全出力にマッピング可能であり、これにより、制御ユニット３２は、センサ１２のうちのある特定のセンサによる物体検出に応答して、出力４０のうちのある特定の出力を付勢（energize）（又は消勢（de-energize））できる。また、所定のセンサに対して設定された、すなわちそのセンサにより同時に監視された種々のゾーンは、制御ユニット上の種々の出力にマッピング可能である。

センサ１２のアレイを制御ユニット３２に取り付け、且つセンサ１２のうち侵入を検出するいずれか１つ又は複数のセンサに依存して制御ユニット３２が侵入検出に応答する方法を論理的に構成する融通性は、機械の保護及びＡＧＶ制御に対して大きな融通性を与える。

図２は、装置１０に対する動作の方法１００の一実施形態を示す。一例において、装置１０は、プログラム／データメモリ３８に格納されたコンピュータプログラム命令を実行する処理回路網３６により示された動作を実行するように構成される。当然、示された処理のうちの少なくともいくつかが装置１０の専用のハードウェア及び／又は別個の回路網において実行可能であることは、電気設計の当業者には理解されるだろう。

方法１００は、設定モードの起動を監視すること又はそれが設定モードを開始すべきか（ブロック１３２のＹＥＳ又はＮＯ）を制御ユニット３２により判定することを備える。それが設定モードを開始すべきでなく且つ制御ユニット３２がメモリに有効な設定を有すると仮定する場合、それは、１つ以上の実施形態において、センサ１２との通信の完全性だけでなく、出力４０及び／又は４４の適切な完全性及び制御も検証することに関連した一連の複雑な監視動作及び自己検証動作を伴うランタイム動作を実行あるいは継続する（ブロック１０４）。

それが設定モードを開始すべきである、例えばそれがメモリにおける有効な設定データなしで電源が投入される時に開始することを制御ユニット３２が検出する場合、設定モード動作を継続する（ブロック１０６）。少なくとも１つの実施形態において、ブロック１０６は、制御ユニット設定データを受信すること（ブロック１０６−１）と、センサ設定データを受信又は生成すること（ブロック１０６−２）と、受信した制御ユニット設定データに従って、各センサ１２による侵入検出に対する制御ユニット３２の制御ユニットの挙動（制御応答）を規定すること（ブロック１０６−３）と、センサ設定データをセンサ１２に通信すること（ブロック１０６−４）とを含む。

一実施形態において、制御ユニット設定の主な態様は、制御ユニットＩ／Ｏ（例えば、出力４０及び／又は４４、並びに／あるいは種々雑多な入力５２）との監視されたゾーンの関連付け、並びに特定のセンサ１２の各々からの侵入検出情報に応答してトリガされる特定の動作モード（例えば、ＡＵＴＯＭＡＴＩＣ ＲＥＳＴＡＲＴ、ＳＴＡＲＴ／ＲＥＳＴＡＲＴ ＩＮＴＥＲＬＯＣＫ等）をユーザが所望するか否かに関する。同一の又は別の実施形態において、センサ１２毎の境界１８は、制御ユニットの設定インタフェース４８によりサポートされる取り付けられたラップトップ又は他のＰＣ上のソフトウェアツール等を使用して構成される。設定境界１８を規定するデータは、取り付けられたコンピュータからその後それを適切なセンサ１２に送出する制御ユニット３２に送出される。あるいは、取り付けられたコンピュータからのデータは、その後それから境界情報を生成するか、あるいは受信したデータを対応する境界情報に変換する制御ユニット３２に送出される。

センサ１２毎の設定境界１８は、制御ユニット３２上でＯＳＳＤ及び／又は他の出力と関連付けられる。更に少なくとも１つの実施形態において、制御ユニット３２は、センサ１２のうちの１つ以上において境界１８上で動作する「ゾーン選択」機能を提供するように構成され、そのような境界１８の各々は、制御ユニット出力４０及び／又は４４との自身の関連付けを有する。「ゾーン」選択機能性の場合、多数のゾーンの監視は、入力選択により実現される。例えば、ゾーン選択の詳細については、２０１１年９月１３日に発行された本出願人により所有された米国特許第８，０１８，３５３号公報を参照されたい。

特に、種々のセンサ設定データは、監視されたゾーンに対する場所及び意図した監視機能、並びにその種類（例えば、レーザ、カメラ等）に基づいて各センサに提供されてもよい。この特徴により、設定境界１８及び各センサ１２の他の監視パラメータを個々に設定できる。更に制御ユニット設定データにより、制御ユニット３２に対して個別化された制御応答を各センサ１２に対して規定できる。この特徴により、ユーザは制御ユニットの挙動を種々のセンサ１２に対して異なる方法で設定できるようになり、それは、１つのセンサ１２による侵入検出への制御ユニット３２の応答が別のセンサ１２による物体侵入検出への応答とは異なりうることを意味する。当然、制御応答は、センサ１２の既定のグループにわたり同一であってもよいが、センサ１２の種々のグループ間で依然として異なっていてもよい。

また、制御ユニット３２により受信された設定データは、例えば図１に示されたような他の設定デバイス５０の取り付けられたラップトップコンピュータからのものであってもよい。この点に関して、設定デバイス５０及び／又は制御ユニット３２は、ユーザによる設定の選択及びデータ入力を容易にするユーザインタフェースを提供する。一例において、制御ユニット３２は、ユーザに対して表示するために、監視されたゾーン）へのカメラ視野若しくは視野のその他の表現等のセンサ１２のうちの１つ以上からのセンサデータを提供する。少なくとも１つのそのような実施形態において、ユーザは、設定境界等を表す視野上でグラフィックオーバレイを描画又は確認する。

設定モードが終了する（ブロック１０８のＹＥＳ）時、ランタイム動作（ブロック１１０）へと処理を継続するが、設定モードが終了すると制御ユニット３２により安全保障設計の出力４０を自動的に付勢（energized）できることを「ランタイム」が必ずしも意味しないことが理解されるだろう。設定モードの終了及び／あるいは安全保障設計の出力４０のうちのいずれかの「ｏｎ」又は「実行」状態の許可には、最低でも有効な設定データの検証が必要であることが更に理解されるべきである。

ランタイム動作中、制御ユニット３２は、各センサ１２から監視情報を受信し（ブロック１１０−１）、センサ１２のうちのいずれかから侵入検出情報に対するその情報を監視し（ブロック１１０−２）、侵入検出情報が受信されたセンサ１２に対して規定された制御応答に従って出力４０及び／又は４４を制御する（ブロック１１０−３）。特に、示されたように、制御ユニット３２により受信された制御ユニット設定データは、それがセンサ１２のうちの特定のセンサによる侵入検出に応答する方法を判定するために制御ユニット３２により使用される。それは全てのセンサ１２に対して一意の挙動を示してもよいが、ユーザによりそのように設定される場合、ユーザは、制御ユニット３２の応答を特定の各センサ１２及び／又はセンサ１２の特定のグループに更に調節してもよい。一例として、この特徴により、侵入検出シグナリングが特定のセンサ１２から受信される場合に特定の出力４０及び／又は４４を実行できる。

図１及び図２は、大きな領域（若しくは空間）内で侵入を検出するように構成される監視装置１０に対する構造上／機能上及び動作上の例を示すものとして理解される。監視領域（若しくは空間）は、センサ視野における影又はセンサ視野における制限のために、１つのセンサ１２だけでは所望の有効範囲を達成できないような、領域（若しくは空間）である。ユーザが工場の床の上に位置している産業用ロボット又は他の危険な機械等の物体６０を見る場合、すなわち物体６０の一方の側の領域若しくは空間が、センサ１２−１（図中の「ＷＲＴ」）に対して影になるが、センサ１２−２からは可視である場合、並びに物体６０の他方の側の領域若しくは空間が、センサ１２−２に対して影になるＷＲＴが、センサ１２−１からは可視である場合の一例については、図３を参照されたい。

多数のセンサ１２を使用することにより、シャドーイング等がある場合であってもゾーン１４を完全に監視でき、本明細書における１つ以上の実施形態において、装置１０は、各々が監視領域（若しくは空間）１４のそれぞれの部分への侵入を検出する複数のセンサ１２を備える。装置１０は、監視領域（若しくは空間）のそれぞれの部分への侵入を、機械制御機能又は診断機能に対して使用される制御出力４０及び／又は４４に関連付ける制御ユニット３２を更に備える。

装置１０は、各センサが設定境界１８に対する侵入状況を制御ユニット３２に通信できるようにする、制御ユニット３２とセンサ１２を通信可能にリンクする通信インタフェース３４を更に含む。尚、ここで、センサ１２−ｘのうちの１つに対して設定された１つ又は複数の境界１８−ｘは、線、輪郭又は他の２次元境界であってもよく、あるいは境界のある空間を規定する３次元境界（それ自体は、例えばバリア、壁等の実世界の物体により少なくとも部分的に規定されてもよい）であってもよい。

制御ユニット３２は、ユーザがポータブルコンピュータ等の外部デバイス５０を用いて各センサ１２及び制御ユニット３２を設定できるようにする設定インタフェース４８を更に含む。尚、ここでも、装置１０の設定は、全体的な意味でセンサ１２の設定及び制御ユニット３２の設定を含む。設定インタフェース４８により、制御ユニット３２は、センサ設定データ及び制御ユニット設定データの双方を受信できる。

少なくとも１つの実施形態において、制御ユニット３２は、ユーザが監視境界１８を作成して、それらをセンサ１２に割り当て且つ通信インタフェース３４を介して個々のセンサ１２又はセンサ１２のグループに送信できるようにする設定プログラムを含む。すなわち、センサ設定データは、ユーザの設定デバイス５０から送出され（あるいは、設定デバイス５０を介して制御ユニット３２に直接入力され）、次に制御ユニットは、その設定データ１２を目標のセンサ１２に送出する。別の実施形態において、設定プログラム又はその少なくとも一部は、制御ユニット３２が入力データを構文解析し且つセンサ設定データパラメータ及び制御ユニット設定パラメータを認識できるようにする規定のプロトコルに従って、設定デバイス５０上に常駐し且つ制御ユニット３２と通信する。

いずれの場合においても、少なくとも１つの実施形態において、同一の又は別の設定プログラムは、実行された場合にユーザが物体検出サイズ及び検出の速度（応答時間）等の各センサ１２の安全パラメータを設定できるようにするプログラム命令を含む。また、同一の又は別の設定プログラムは、実行された場合にユーザが設定境界１８に対する侵入を制御ユニット３２上の制御及び／又は診断出力４０及び／又は４４に関連付けられるようにするプログラム命令を含む。この特徴は、ユーザが特定のセンサ１２を制御出力４０及び／又は診断出力４４のうちの特定の１つにマッピングできるようにするものとして理解可能である。そのようなマッピングは、特定のセンサ１２により報告された侵入検出に応答して使用される出力４０及び／又は４４を含む信号線のうちの個々の信号線を識別すること、あるいはそのような侵入検出報告に応答して出力４０及び／又は４４のうちのいずれか又は双方が制御される時／方法を含む。

別の実施形態において、装置１０は、大きな領域（若しくは空間）内で侵入を検出するように構成される。監視領域（若しくは空間）は、多数のばらばらな監視領域（若しくは空間）又は重なり合う監視領域（若しくは空間）を含む。この設定によると、装置１０は、領域若しくは空間である監視ゾーン１４の部分への侵入を検出する少なくとも１つのセンサ１２を備える。

上述したように、装置１０は、監視されたゾーンのそれぞれの部分への侵入をその後機械制御機能又は診断機能に対して使用される制御出力４０又は４４と関連付ける制御ユニット３２を備える。通信インタフェース３４が制御ユニット３２をセンサ１２に通信可能にリンクすることにより、各センサ１２は、設定境界１８に対する侵入状況を制御ユニット３２に通信できる。

更に制御ユニット３２は、ラップトップコンピュータ等の外部設定デバイス５０を使用して、ユーザが個々のセンサ１２を設定し且つこれらのセンサ１２に対する制御ユニットの挙動を更に設定できるようにする設定インタフェース４８を含む。例えば全て又は一部がプログラム／データメモリ３８に格納されたそのような動作、設定プログラムを容易にすることにより、ユーザは、特定のセンサ設定を特定のセンサ１２に割り当てることを含み、センサ又はセンサグループ毎に監視境界１８を作成できる。それに対応して、制御ユニット３２は、通信インタフェース３４を介してセンサ設定データを目標のセンサ１２に転送するように構成される。例えば設定プログラムにより、ユーザは、監視されたゾーン１４のそれぞれの部分への検出された侵入を特定の制御及び／又は診断出力４０及び４４に関連付けるかあるいはマッピングすることに伴って、物体検出サイズ及び検出の速度（応答時間）等のセンサの安全パラメータを設定できる。各センサ１２は、そのセンサ１２に対して設定された対応する境界１８に基づいて、監視されたゾーン１４のそれぞれの部分へのそのような侵入を検出する。

従って、１つ以上の態様において、本明細書における教示は、制御モジュール３２と共に、１つ以上のセンサ１２（上述したように、あるいは「センサモジュール」又は「センサヘッド」と呼ばれる）を備える監視システム又は装置１０を提供する。制御ユニット３２は、制御ユニット３２を各センサ１２に通信可能にリンクする通信インタフェース３４を含む。これについては、各センサ１２が、例えば電力を供給されたかあるいは電力を供給されていないイーサネットリンクを使用して制御ユニット３２に直接リンクする一実施形態を示す図４を参照されたい。

逆に、図５は、本体の（proper）制御ユニットとセンサ１２との間での「スイッチ」又は「エンドスパン」７０として示されたアグリゲータの使用を示す。ここで、制御ユニット３２及び対をなすアグリゲータ７０は、全体的な制御モジュールとして考えられてもよく、この構成は、各々がセンサ１２に対する種々のインタフェースをサポートするアグリゲータ７０の種々のモデルを依然として可能にしつつ、アグリゲータ７０により制御ユニット３２及びプロトコル／物理層インタフェースを標準化するという利点を与える。

最後に、図６は、制御ユニット３２に結合されたセンサ１２のデイジーチェーン又は配列を示す。そのような構成は、デバイスネット又はｅｔｈｅｒＣＡＴ等に基づいていてもよい。より一般的な意味では、設定データがチェーンにおけるセンサ１２のうちの識別されたセンサに向けられたメッセージにパッケージ化されるように、そのような設定は、制御ユニット３２とセンサヘッド３２との間の通信プロトコルがセンサアドレス又はセンサＩＤをサポートするアドレス可能センサ１２を使用してもよい。

それにもかかわらず、各センサ１２は、多数の監視境界１８で設定可能であり、設定境界毎に監視機能を実行する。上述したように、制御モジュール３２は、イーサネット等の高速通信インタフェースを介してセンサモジュールに接続され、一部又は全てが監視ゾーン１４の内部の人々にとって危険となる可能性のある機械類４２を制御するために使用された安全保障設計の制御出力であってもよい複数の制御出力４０を含む。

１つ以上の実施形態における制御ユニット３２は、例えば診断機能性及び／又はシグナリングを外部監視・制御システム４６に提供するために使用される複数の非安全出力４４を更に含む。また、１つ以上の実施形態における制御ユニット３２は、制御ユニット３２において更なる監視例、モード又はリセット機能等の特定の機能性を起動するために更に使用されてもよい複数の入力５２を含む。

尚、ここでも、診断入出力（Ｉ／Ｏ）４４は、制御ユニット３２の１つ以上の実施形態において診断ディスプレイを含む。診断ディスプレイが含まれる場合、診断ディスプレイは、環境条件及び／又はデバイス誤りに関する診断情報を提供する。

しかし、特に、規定の境界１８に従って物体を検出するために必要な処理タスクは、各センサ１２において実行される。すなわち、上述したように、各センサ１２は、そのセンサ１２に対して設定された境界１８に従って監視ゾーン１４の少なくとも一部を監視するように構成される。物体は、偽の検出を回避するあらゆるサイズ、持続性又は他の「資格」の要件を仮定して検出される。また、各センサ１２は、設定された挙動に従って各センサ１２からの状況情報に反応する制御ユニット３２に物体侵入状況を通信する。制御ユニット３２とセンサ１２との間にある時、センサ１２は、殆どの処理を実行するか、あるいは少なくともレーザ走査、３Ｄ撮像／レンジング等の最も複雑な処理を実行する。

上述したように、装置１０のこの態様により制御ユニット３２を相対的に安価にできる。従って、制御ユニット３２は、特定の設備、機械又は車両を保護するコストの比較的小さい部分を示す。また、物体侵入を通信するために必要とされるデータの量が僅かなため、多くのセンサ１２は、制御ユニット３２とセンサ１２との間の通信インタフェースに多くを要求することなく、単一の制御ユニット３２を用いて使用可能である。最後に、制御ユニット３２が多数の監視例を比較的少数の出力４０／４４に関連付けるかあるいは関連させるため、ワイヤリングの負担は多くの設備に対して軽減される。

他の態様を参照すると、２Ｄ又は３Ｄのカメラシステムの監視ゾーンを設定する場合、監視ゾーンの領域若しくは空間にマッピングされる「仮想境界」を作成するためにコンピュータを使用することが知られている。しかし、侵入がある場合、侵入に対応する特定の領域を常に配置できるとは限らない。そのため、（１）安全のためのライトカーテン上の個々のビームインジケータ及び（２）安全なレーザスキャナ上の個々のセクタインジケータの中から種々の診断が使用されている。各例において、ＰＣ又はビデオモニタ等の外部デバイスを接続して監視ゾーンの領域若しくは空間の画像を表示することも可能である。表示された画像は、測定データの対応する記述と共に、監視された境界のある記述を含む。同時に、これらの診断により、ユーザは、侵入されている場所を正確に特定し且つ必要に応じて対策をとることができる。

しかし、センサがユーザから離れている場合、そのような診断補助は無用だろう。例えばそのようなステータスインジケータは、実際に実現するには数が多すぎる可能性があるか、あるいは診断情報を必要とするユーザにとって可視であるためにはあまりに離れすぎている可能性がある。１つの解決策は、ユーザがゾーンの画像を監視できるようにする、境界及び測定データと重畳された、ＰＣ又はビデオモニタ等の外部診断デバイスを接続することである。センサが監視境界から遠く離れているか、あるいはゾーンに対して一般ユーザと同様の視点を共有しない場合、直感的に理解しやすい何らかの方法で侵入診断を物理的位置と関連付けることは、ユーザにとって困難になる。

本明細書において考えられた装置１０の少なくとも１つの実施形態は、多数のセンサ１２の間で共通の座標フレームを共有することで上述の問題を解決する。この共通の座標フレームにより、センサを共通の１つ又は複数の境界１８に対して参照できる。センサ１２−１及び１２−２等の２つのセンサ１２の最も単純な例において、双方のセンサ１２から可視であるシーンにおける外部点の集合は、共通の原点を確立するために使用される。広い視野を範囲に含む多数のセンサ１２のより複雑な例において、共通の原点は、少なくともセンサ１２の部分集合に対して重なり合う視野１６を要求することで確立される。

共通の基準座標フレームを使用することで得られる利点の１つは、そのような使用により、所定のセンサ１２の境界１８を他のあらゆるセンサ１２により閲覧できることである。この特徴により、装置１０のユーザは、多数の視点から特定のセンサ１２の境界１８を閲覧できる。その結果、この機能により、ユーザは、境界１８の作成及び診断監視のためにより直感的な診断を作成できる。

例として、センサ１２−１により監視されている境界１８−１を示す図７を考える。センサ１２−２は、境界１８−１の視野及びセンサ１２−１により監視された同一のゾーンの殆どを更に有する。尚、センサ１２−１の位置を調整することにより（例えば、一般ユーザの視点に対して）、ビデオ診断ディスプレイ８０に示されてもよいような境界１８−１の重畳及び侵入された時点の指示で、例えばセンサ１２−２からのビデオのオンラインフィードを介してより直感的な監視診断を実現できる。

従って、少なくとも１つの実施形態において、制御ユニット３２は、ユーザ設定インタフェースを提供し、且つユーザ設定インタフェースを介して受信したユーザ入力に少なくとも部分的に基づいてセンサの設定境界を設定又は調整するように構成される。例えば少なくとも１つのそのような実施形態において、制御ユニット３２は、センサ１２の第１のセンサから視野データを受信し、第１のセンサ１２の視野から見られたようなセンサ１２の第２のセンサの設定境界１８を表す表示境界を示すデータを受信又は生成し、ユーザ設定インタフェースを介して視野データ及び表示境界を示すデータを提供し、ユーザ入力に応答して表示境界を示すデータを調整し、且つ表示境界に対して行われた調整に従って第２のセンサ１２の設定境界１８を調整するように構成される。

２つのセンサ１２に対する視野１６が重なり合う場合に対する更なる利点として、センサ１２の別のセンサの視野から１つのセンサの設定境界１８を閲覧する機能は、診断を向上するために使用される（例えば、図７に示された診断ディスプレイ８０を使用して）。所定のセンサの視野から見られた場合にその所定のセンサの３Ｄ境界の視野を解析することが困難な可能性があるため、この機能は診断に有用である。

例えば制御ユニット３２は、第２のセンサ１２により監視された領域に対して、第１のセンサ１２の視野から、第２のセンサ１２の境界１８を示す第１のセンサ１２からビデオフィードを出力する。実際、第１のセンサ１２は、必ずしも安全デバイスである必要はないが、例えばＦＯＶが第２のセンサ１２と重なり合い且つ共通の座標系に登録可能であるウェブカメラ又は移動カメラであってよい。

更なる利点として、設定境界１８の多数の視野のビデオ又は画像は、影付きの領域（例えば、図７のＳ１）の場所及びサイズを評価するために比較可能である。共通の座標基準を使用する更に別の利点は、重なり合う境界１８を統合できる結果、安全出力の統合に至りうることである。

特に、上述の説明及び関連する図面において提示された教示の利点を有する当業者は、開示された本発明の変更及び他の実施形態を思いつくだろう。従って、本発明は開示された特定の実施形態に限定されるべきではなく、且つ変更及び他の実施形態は本開示内容の範囲内に含まれることを意図することが理解されるべきである。特定の用語は、本明細書において採用されてもよいが、限定するためではなく一般的で記述的な意味でのみ使用される。

Claims (19)

1. 監視ゾーンである領域若しくは空間内で物体を検出し、且つ該監視ゾーン内で規定されている設定境界に対する物体の侵入を検出する監視装置であって、
   １以上のセンサグループにグループ分けされている複数のセンサの各々は設定境界に対する侵入を監視し、該複数のセンサの各々は、該センサにより監視される前記設定境界を規定するセンサ設定データを受信し且つ前記設定境界に対する物体侵入を検出することに応答して侵入検出情報を送出する通信インタフェースを有し、前記複数のセンサのうちの少なくとも１つは、前記複数のセンサのうちの他の１以上のセンサと共通の座標フレームを用いて３次元空間を閲覧する、前記複数のセンサと、
   制御ユニットであり、
   各センサから受信した前記侵入検出情報に対する前記制御ユニットのセンサ毎若しくはセンサグループ毎の制御応答を規定することを含む、各センサ若しくは各センサグループに対して前記制御ユニットの挙動を規定する制御ユニット設定データを、外部装置から受信する設定インタフェースと、
   前記制御ユニットを前記複数のセンサに通信可能に接続し、且つ前記センサ設定データを前記複数のセンサのうちの対応するセンサに送出することにより、各センサにおいて前記設定境界を規定し且つ各センサから前記侵入検出情報を受信する通信インタフェースと、
   前記センサ若しくは該センサを含むセンサグループに対して前記制御ユニット設定データによって規定されている前記制御応答に従って、該センサからの前記侵入検出情報に応答する複数の出力を制御する１つ以上の処理回路とを含む前記制御ユニットとを備え、
   前記複数の出力は、信号を外部のデバイス又はシステムに提供するものであることを特徴とする監視装置。
2. 前記制御ユニットは、前記設定インタフェースを介して受信したユーザ入力に少なくとも部分的に基づいて前記設定境界を設定又は調整し、前記制御ユニットによる該設定境界の設定若しくは調整は、
   前記複数のセンサのうちの所定のセンサの視野と重なる視野を有し且つ該所定のセンサと同じ座標フレームに登録されているカメラから視野データを受信し、
   前記カメラの視野から見える前記所定のセンサの視野内の前記設定境界を表す表示境界を表すデータを受信又は生成し、
   前記設定インタフェースを介して入力したユーザ入力に応答して前記表示境界を表すデータを調整し、
   前記表示境界に対して行われた調整を、前記設定境界に対して行う対応する変換調整に変換し、
   前記変換調整に関連して前記設定境界を調整する
   前記制御ユニットに基づいている
   ことを特徴とする請求項１記載の監視装置。
3. 前記カメラは、前記複数のセンサのうちの１つであることを特徴とする請求項２に記載の監視装置。
4. 前記制御ユニットは、前記複数のセンサのうちの所定のセンサの設定境界の可視化のために、前記所定のセンサの視野と重なる視野を有し且つ前記所定のセンサと同じ座標フレームに登録されているカメラの視野から見える、前記所定のセンサの設定境界を表す仮想境界データを生成することを特徴とする請求項１に記載の監視装置。
5. 前記制御ユニットは、前記所定のセンサの設定境界を変化させるユーザ入力に応じて前記仮想境界データを更新することで、該更新された仮想境界データに前記所定のセンサの設定境界に対する変化を反映させることを特徴とする請求項４に記載の監視装置。
6. 前記制御ユニットは、前記設定インタフェースを介してユーザ入力を受信することに応答して、前記設定インタフェースを介して前記センサ設定データを受信するか、あるいはセンサ毎に前記センサ設定データを生成することを特徴とする請求項１記載の監視装置。
7. 前記複数のセンサは、複数の撮像センサを備えることを特徴とする請求項１に記載の監視装置。
8. 前記複数のセンサは、複数のレーザスキャナを備えることを特徴とする請求項１に記載の監視装置。
9. 前記複数のセンサは、第１の種としての１つ以上の画像ベースのセンサと、第２の種としての１つ以上のレーザスキャナと、を備えるセンサの種類の異質混合物を含むことを特徴とする請求項１記載の監視装置。
10. 前記出力は１つ以上の安全保障設計の出力を含み、前記１つ以上の処理回路は、特定のセンサ若しくは該特定のセンサを含むセンサグループに対して前記制御ユニット設定データによって規定された前記制御応答に従って、その特定のセンサからの前記侵入検出情報に応答して前記安全保障設計の出力を制御することを特徴とする請求項１記載の監視装置。
11. 前記制御ユニットは、前記複数のセンサのうちの各センサを一意的に識別する識別子に基づいて、侵入検出情報が受信される前記センサを識別し、更に、前記制御ユニットによりあらゆる所定の時間において受信された前記侵入検出情報と関連付けられた前記識別子に基づいて、前記制御応答を参照又は選択することを特徴とする請求項１記載の監視装置。
12. 監視ゾーンである領域若しくは空間を監視して、該監視ゾーンに対して規定されている設定境界に従って物体の侵入を検出する方法であって、
    前記監視ゾーンの少なくとも一部への物体侵入を検出する各センサにより使用された監視境界を設定するために、制御ユニットから該制御ユニットに通信可能にリンクされ且つ１以上のセンサグループにグループ分けされている複数のセンサのうちのそれぞれのセンサにセンサ設定データを送出することであって、前記複数のセンサのうちの少なくとも１つは、前記複数のセンサのうちの他の１以上のセンサと共通の座標フレームを用いて３次元空間を閲覧し、
    各センサ若しくは各センサグループに対する前記制御ユニットの挙動を規定すると共に、各センサから受信した侵入検出情報に対する前記制御ユニットのセンサ毎若しくはセンサグループ毎の制御応答を規定する制御ユニット設定データを外部装置から受信すること及び前記制御ユニット設定データに従って前記制御ユニットを設定することと、
    前記複数のセンサのうちの所定のセンサから侵入検出情報を受信すること及び前記侵入検出情報が受信されるそれぞれのセンサ若しくはそれぞれのセンサグループに対して前記制御ユニット設定データによって規定されている前記制御応答に従って、前記制御ユニットの１つ以上の出力を制御することと
    を備えることを特徴とする方法。
13. 前記制御ユニットは設定インタフェースを含み、前記設定インタフェースを介して前記センサ設定データ、前記制御ユニット設定データ又はそれら双方を受信することを特徴とする請求項１２記載の方法。
14. 前記複数のセンサのうちの所定のセンサの視野と重なる視野を有し且つ該所定のセンサと同じ座標フレームに登録されているカメラから視野データを受信することと、
    前記カメラの視野から見える前記所定のセンサの視野内の前記設定境界を表す表示境界を表すデータを受信又は生成することと、
    前記設定インタフェースを介して入力したユーザ入力に応答して前記表示境界を表すデータを調整することと、
    前記表示境界に対して行われた調整を、前記設定境界に対して行う対応する変換調整に変換することと、
    前記変換調整に関連して前記設定境界を調整することと
    を更に有する特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 前記複数のセンサのうちの所定のセンサの視野と重なる視野を有し且つ前記所定のセンサと同じ座標フレームに登録されているカメラの視野から見える、前記所定のセンサの設定境界を表す仮想境界データを生成若しくは受信することを更に有することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
16. 前記所定のセンサの設定境界を変化させるユーザ入力に応じて前記仮想境界データを更新することで、該仮想境界データが前記所定のセンサの設定境界に対する変化を反映するように更新される、ことを更に有することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 前記制御ユニットの設定インタフェースを介してユーザ入力を受信することに応答して、該設定インタフェースを介して前記センサ設定データを受信するか、あるいはセンサ毎に前記センサ設定データを生成することを更に有することを特徴とする請求項１２記載の方法。
18. 前記出力は１つ以上の安全保障設計の出力を含み、特定のセンサ若しくは該特定のセンサを含むセンサグループに対して前記制御ユニット設定データによって規定された前記制御応答に従って、その特定のセンサからの前記侵入検出情報に応答して前記安全保障設計の出力を制御することを特徴とする請求項１２記載の方法。
19. 前記侵入検出情報が受信されるセンサ若しくはセンサグループに対して前記制御ユニット設定データによって規定されている前記制御応答に従って前記制御ユニットの１以上の出力を制御することは、前記侵入検出情報が受信されるセンサの識別子を用いて、該識別子に対して設定されている制御応答を参照又は選択することを有することを特徴とする請求項１２記載の方法。

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