JP6454524B2 - エリア監視センサ - Google Patents

Description

本発明は、エリア監視センサに係り、さらに詳しくは、対象物によって反射された検出光を受光して監視エリア内の侵入物を検知し、外部機器の動作を停止させるための停止信号を生成するエリア監視センサの改良に関する。

エリア監視センサは、監視エリア内に侵入した侵入物、例えば、人を検知し、工作機械などの外部機器の動作を停止させるための停止信号を生成する安全装置である（例えば、特許文献１及び２）。例えば、エリア監視センサは、検出光を生成する投光部と、回転軸を中心として検出光を周方向に走査させる走査部と、対象物によって反射された検出光を受光し、検出信号を生成する受光部とを備える。侵入物の検知は、検出信号に基づいて対象物までの距離を求め、対象物までの距離と検出光の走査角とから対象物の２次元位置を特定することによって行われる。

特開２００９−２９６０８７号公報 特開２００９−２９４７３４号公報

上述した様な従来のエリア監視センサでは、侵入物が過去に検知されたか否かといった検知状態が文字メッセージにより表示され、或いは、種々の検知状態に対応づけられた検知コードを用いて表示される。このため、検知状態が識別し辛く、侵入物が監視エリアのどこで検知されたのかも判別することができないという問題があった。

また、エリア監視センサ用のアプリケーションプログラムがインストールされたＰＣ（パーソナルコンピュータ）に接続することにより、対象物の２次元位置をＰＣ上に表示させることができる。つまり、従来のエリア監視センサでは、ＰＣに接続しなければ、エリア監視センサと対象物との位置関係を画面上で確認することができなかった。このため、エリア監視センサが正しく設置されているか否かと、監視エリアが適切に設定されているか否かを容易に識別することができないという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、侵入物が過去に検知されたか否かの検知状態を容易に識別することができるとともに、エリア監視センサが正しく設置されているか否かの設置状況を容易に確認することができるエリア監視センサを提供することを目的とする。

また、本発明は、侵入物が監視エリアのどこで検知されたのかを容易に識別することができるエリア監視センサを提供することを目的とする。

第１の本発明によるエリア監視センサは、検出光を生成する投光手段と、回転軸を中心とし、上記回転軸と交差するスキャン面に沿って上記検出光を周方向に走査させる走査手段と、対象物によって反射された上記検出光を受光し、検出信号を生成する受光手段と、上記検出信号に基づいて、対象物までの距離を求める距離算出手段と、上記対象物までの距離及び上記検出光の走査角に基づいて、上記監視エリア内の侵入物を検知し、外部機器の動作を停止させるための停止信号を生成する侵入検知手段と、上記対象物までの距離及び上記検出光の走査角に基づいて、上記スキャン面における対象物の位置を示す測距線により構成されるスキャナ画像を生成し、定期的に更新するスキャナ画像生成手段と、上記侵入検知手段により検知された侵入物の位置を検知履歴として記憶する検知履歴記憶手段と、上記検知履歴に基づいて、侵入物が過去に検知されたか否かに応じて異なる表示態様により検知状態を示す報知画面を生成する報知画面生成手段と、ユーザ操作に基づいて、上記スキャナ画像及び上記報知画面のいずれか一つを表示対象として選択する表示対象選択手段と、上記表示対象選択手段により選択された表示対象を表示する表示対象表示手段とを備えて構成される。

この様な構成によれば、報知画面を表示対象として選択することにより、侵入物が過去に検知されたか否かに応じて異なる表示態様によって検知状態が示されるため、侵入物が過去に検知されたか否かの検知状態を容易に識別することができる。また、スキャナ画像を表示対象として選択することにより、スキャン面における対象物の位置が測距線によって示されるため、エリア監視センサが正しく設置されているか否かの設置状況を容易に確認することができる。

第２の本発明によるエリア監視センサは、上記構成に加え、上記表示対象表示手段が、上記検知履歴に基づいて、過去に検知された侵入物の位置を上記スキャナ画像上に表示するように構成される。この様な構成によれば、侵入物の位置がスキャナ画像上に表示されるため、侵入物が監視エリアのどこで検知されたのかを容易に識別することができる。

第３の本発明によるエリア監視センサは、上記構成に加え、上記監視エリアを撮影し、カメラ画像を生成する撮像手段を備え、上記検知履歴記憶手段が、上記侵入検知手段により侵入物が検知された際に撮影された上記カメラ画像を侵入物の位置を示す位置情報とともに上記検知履歴として記憶し、上記表示対象選択手段が、過去に検知された２以上の侵入物の位置が上記スキャナ画像上に表示されている場合に、侵入物のいずれか一つを指定するユーザ操作に基づいて、上記検知履歴として記憶された上記カメラ画像を表示対象として選択し、上記表示対象表示手段が、上記カメラ画像上に侵入物の位置を表示するように構成される。

この様な構成によれば、侵入物の位置がカメラ画像上に表示されるため、過去に検知された侵入物を容易に確認することができる。このため、停止信号が生成された原因を詳細に知ることができる。また、スキャナ画像上で侵入物を指定することにより、検知履歴として対応するカメラ画像に表示対象が切り替えられるため、スキャン面上の２次元位置とカメラの画角内の位置との対応関係を容易に把握することができる。

第４の本発明によるエリア監視センサは、上記構成に加え、上記撮像手段が、互いに向きを異ならせて配置された２以上のカメラにより構成され、動画像からなるカメラ画像をそれぞれ生成し、上記表示対象選択手段が、第１の上記カメラにより撮影された上記カメラ画像の表示中に、第２の上記カメラの画角内に侵入物が検知されれば、当該第２のカメラの上記カメラ画像に表示対象を切り替えるように構成される。

この様な構成によれば、動画像からなるカメラ画像を表示対象として選択することにより、エリア監視センサの設置状況をライブ映像によって確認することができる。また、画角内に侵入物が検知されたカメラのカメラ画像に表示対象が自動的に切り替えられるため、検知された侵入物を容易に確認することができる。

第５の本発明によるエリア監視センサは、上記構成に加え、上記表示対象表示手段が、上記スキャン面における対象物の位置を示す測距線を上記カメラ画像上に表示するように構成される。この様な構成によれば、スキャン面における対象物の位置が測距線によって示されるため、カメラ画像を表示対象として選択することにより、エリア監視センサの設置状況を容易に確認することができる。

第６の本発明によるエリア監視センサは、上記構成に加え、上記投光手段、上記走査手段、上記受光手段、上記距離算出手段、上記侵入検知手段、上記検知履歴記憶手段及び上記撮像手段によりそれぞれ構成される２以上のヘッドユニットと、上記表示対象選択手段及び上記表示対象表示手段により構成され、上記ヘッドユニットと通信するインターフェースユニットとを備え、上記表示対象選択手段が、ユーザ操作に基づいて、上記ヘッドユニットのいずれか一つを表示対象として選択するように構成される。

この様な構成によれば、所望のヘッドユニットを表示対象として選択することにより、当該ヘッドユニットに対応するスキャナ画像、報知画面又はカメラ画像をインターフェースユニットにおいて表示させることができる。また、複数のヘッドユニットにより撮影されたカメラ画像からなる検知履歴をインターフェースユニットにおいてまとめて保持する場合に比べて、インターフェースユニット側の記憶容量が増大するのを抑制することができる。

本発明によるエリア監視センサでは、侵入物が過去に検知されたか否かの検知状態を容易に識別することができるとともに、エリア監視センサが正しく設置されているか否かの設置状況を容易に確認することができる。また、侵入物の位置がスキャナ画像上に表示されるため、侵入物が監視エリアのどこで検知されたのかを容易に識別することができる。

本発明の実施の形態によるエリア監視センサ１０を含むエリア監視装置１の一構成例を示した斜視図である。 図１のエリア監視センサ１０が設置された生産システムの一構成例を示した斜視図である。 図１のエリア監視センサ１０の構成例を示した図である。 図１のエリア監視センサ１０の他の構成例を示した斜視図であり、４つのヘッドユニット１２０が共通のインターフェースユニット１１０に接続されている。 図３のヘッドユニット１２０の動作の一例を模式的に示した説明図であり、撮影方向５及び走査範囲６と対象物Ｂとの位置関係が示されている。 図３のエリア監視センサ１０の動作の一例を示した図であり、モニター画面３０に表示されるカメラ画像３１Ｒが示されている。 図３のエリア監視センサ１０の動作の一例を示した図であり、モニター画面３０に表示されるカメラ画像３１Ｌが示されている。 図３のエリア監視センサ１０の動作の一例を示した図であり、モニター画面３０に表示されるスキャナ画像４０が示されている。 図３のエリア監視センサ１０の動作の一例を示した図であり、報知画面５０、メニュー画面６０及び領域確認画面７０が示されている。 図３のヘッドユニット１２０内の機能構成の一例を示したブロック図である。 図３のインターフェースユニット１１０内の機能構成の一例を示したブロック図である。

まず、本発明が前提とするエリア監視センサの概略構成について、図１〜図４を用いて以下に説明する。

＜エリア監視装置１＞
図１は、本発明の実施の形態によるエリア監視センサ１０を含むエリア監視装置１の一構成例を示した斜視図である。このエリア監視装置１は、対象物によって反射された検出光を受光して監視エリア内の侵入物を検知し、外部機器（図示せず）の動作を停止させるための停止信号を生成するエリア監視センサ１０と、監視エリアを設定するためのＰＣ（パーソナルコンピュータ）２０とにより構成される。

エリア監視センサ１０は、光走査型のセーフティセンサであり、インターフェースユニット１１０及びヘッドユニット１２０により構成される。インターフェースユニット１１０は、ユーザ操作を受け付け、動作状態や設定内容を表示する入出力装置である。ヘッドユニット１２０は、検出光を投光し、対象物によって反射された検出光を受光して対象物までの距離を求める計測装置であり、侵入物を検知して停止信号を生成するセンサ本体を構成する。

ＰＣ２０は、画面表示部２１、キーボード２２及びマウス２３を備えた端末装置であり、監視エリアや走査条件をエリア監視センサ１０に設定するためのアプリケーションプログラムがインストールされている。エリア監視センサ１０とＰＣ２０とは、通信ケーブル２を介して接続される。

＜生産システム＞
図２は、図１のエリア監視センサ１０が設置された生産システムの一構成例を示した斜視図である。この生産システムは、防護柵Ａ２で仕切られた領域内に搬送装置や作業ロボットＡ１が配置され、作業ロボットＡ１の作業エリアなど、機械設備周辺のエリアが監視エリア３として設定され、監視エリア３内の侵入物がエリア監視センサ１０によって検知される。

エリア監視センサ１０は、検出光を走査させることによって監視エリア３を監視し、機械設備の制御盤を操作するオペレータＡ３などの侵入物を検知して、外部機器の動作を停止させるための停止信号を生成する。監視エリア３は、エリア監視センサ１０が設置される設置面内の領域、例えば、水平な床面内の領域により構成される。侵入物の検知は、対象物によって反射された検出光を受光して対象物までの距離を求め、対象物までの距離と検出光の走査角とから対象物の２次元位置を特定することによって行われる。

停止信号は、監視エリア３の周辺で稼働する作業ロボットＡ１を停止させる制御信号として用いられる。例えば、エリア監視センサ１０は、ＯＳＳＤ（Output Signal Switching Device）を有し、監視エリア３内に侵入物が存在していない状態では、ＯＳＳＤがオン状態になり、動作許可信号が出力される。一方、監視エリア３内に侵入物が存在している状態では、ＯＳＳＤがオフ状態になり、動作不許可信号が停止信号として出力される。

＜エリア監視センサ１０＞
図３は、図１のエリア監視センサ１０の構成例を示した図であり、インターフェースユニット１１０をヘッドユニット１２０から分離させることができる分離型のセーフティセンサが示されている。図中の（ａ）には、エリア監視センサ１０を前方から見た場合が示され、（ｂ）には、インターフェースユニット１１０が示されている。

このエリア監視センサ１０は、各種情報を表示し、ユーザ操作を受け付けるインターフェースユニット１１０と、検出光を生成し、水平なスキャン面４に沿って検出光を走査させるヘッドユニット１２０とにより構成される。インターフェースユニット１１０は、ヘッドユニット１２０の上面に配置されている。

検出光には、例えば、波長が赤外領域のレーザー光が用いられる。検出光は、一定周期で繰返し走査される。ヘッドユニット１２０には、監視エリア３を撮影するためのカメラ１２１及び１２２と、動作状態を表示するためのインジケータ１２３及び１２４とが配設されている。また、ヘッドユニット１２０のスキャナ部１２５には、走査用のミラーを保護するための保護カバー１２６が取り付けられている。検出光は、上記ミラーの回転軸を中心として周方向に走査される。スキャン面４は、上記回転軸と直交する。

カメラ１２１及び１２２と、インジケータ１２３及び１２４とは、スキャナ部１２５よりも上側に配置されている。つまり、カメラ１２１及び１２２は、スキャン面４よりも上記回転軸方向の上側に配置される。この様に構成することにより、スキャン面４とカメラ１２１及び１２２の撮影方向との間に回転軸方向の視差が生じるため、スキャン面４を俯瞰するカメラ画像を得ることができる。

カメラ１２１及び１２２は、いずれも水平方向に向けて配置され、互いに向きを異ならせた撮像装置であり、水平面内においてインジケータ１２３及び１２４を挟んでヘッドユニット１２０の左側及び右側にそれぞれ配置されている。ここでは、カメラ１２１を左側カメラと呼び、カメラ１２２を右側カメラと呼ぶ。インジケータ１２３は、侵入物の検出の有無を表示する表示灯である。例えば、インジケータ１２３には、ＯＳＳＤの出力状態などが表示される。インジケータ１２４は、各種のエラー状態を表示する表示灯である。

インターフェースユニット１１０には、画面表示部１１１、ケーブル接続口１１２、操作部１１３及びインジケータ部１１４が配設されている。画面表示部１１１は、侵入物の検知結果、監視状況、カメラ１２１又は１２２により撮影されたカメラ画像、入力情報などを画面表示する表示装置である。例えば、画面表示部１１１には、カラー表示可能なＬＣＤ（液晶ディスプレイ）が用いられる。

ケーブル接続口１１２は、ＰＣ２０又は外部機器に接続し、通信を行うための入出力端子部であり、通信ケーブルが着脱可能に接続される。操作部１１３は、画面切替、メニュー項目の選択などに用いる２以上の操作ボタンにより構成される。インジケータ部１１４は、動作状態を表示するための２以上の表示灯により構成され、ＯＳＳＤの出力状態などが表示される。

インターフェースユニット１１０は、ヘッドユニット１２０と通信を行い、ヘッドユニット１２０から離間した位置にあっても、侵入物の検知結果や監視状況を確認することができる。また、インターフェースユニット１１０には、２以上のヘッドユニット１２０を接続することができ、これらのヘッドユニット１２０からカメラ画像を取得して表示することができる。つまり、インターフェースユニット１１０は、２以上のヘッドユニット１２０に共通の表示装置である。

図４は、図１のエリア監視センサ１０の他の構成例を示した斜視図であり、４つのヘッドユニット１２０が共通のインターフェースユニット１１０に接続されている。このエリア監視センサ１０では、４つのヘッドユニット１２０と１つのインターフェースユニット１１０とが通信ケーブルを介して接続される。

例えば、エリア監視センサ１０は、各ヘッドユニット１２０がノードとして、インターフェースユニット１１０から延びる１本のネットワーク経路に接続されたバス型の通信ネットワークを有し、通信ネットワークを利用して監視エリア３の設定と設置状況及び検知状態の確認とを行う。

監視エリア３及び走査条件を指定する設定データは、ＰＣ２０において作成され、インターフェースユニット１１０を介して各ヘッドユニット１２０に供給される。監視エリア３や走査条件は、ヘッドユニット１２０ごとに異ならせることができる。ヘッドユニット１２０において生成された停止信号は、インターフェースユニット１１０を介して外部機器へ出力される。ヘッドユニット１２０の設置状況は、インターフェースユニット１１０の操作部１１３を操作してモニター画面を画面表示部１１１に表示させることにより、確認することができる。

次に、本発明によるエリア監視センサ１０の特徴部分の構成について、図５〜図１１を用いて以下に説明する。

＜監視エリア３＞
図５は、図３のヘッドユニット１２０の動作の一例を模式的に示した説明図であり、カメラ１２２の撮影方向５及び検出光の走査範囲６と対象物Ｂとの位置関係が示されている。エリア監視センサ１０のヘッドユニット１２０は、水平な床面などに設置される。監視エリア３は、水平面上に座標軸を定めることによって指定される。

例えば、ヘッドユニット１２０を中心とし、ヘッドユニット１２０の前後方向をＹ軸、Ｙ軸と直交する左右方向をＸ軸とする直交座標が定められ、監視エリア３は、座標軸ごとの座標成分を用いて指定される。この例では、ヘッドユニット１２０を頂点の一つとする五角形状の領域が監視エリア３として指定されている。

検出光は、ヘッドユニット１２０を中心とする径方向の外側に向けて出射され、水平面に沿って周方向に走査される。エリア監視センサ１０では、１８０°を超える走査範囲６を監視することができる。

対象物Ｂは、機械設備や建屋の壁である。対象物Ｂによって反射された検出光を受光することにより、ヘッドユニット１２０から対象物Ｂまでの距離が求められる。例えば、対象物Ｂまでの距離は、検出光のＴＯＦ（Time Of Flight：飛行時間）を計測することによって求められる。

カメラ１２２は、ヘッドユニット１２０の上方から見て、Ｙ軸よりも右側の領域に撮影方向５が向けられている。カメラ１２２により撮影されたカメラ画像を画面表示部１１１に表示することにより、監視エリア３と対象物Ｂとの位置関係を確認することができる。なお、カメラ１２１は、ヘッドユニット１２０の上方から見て、Ｙ軸よりも左側の領域に撮影方向５が向けられている。

＜カメラ画像３１Ｒ及び３１Ｌ＞
図６及び図７は、図３のエリア監視センサ１０の動作の一例を示した図であり、モニター画面３０に表示されるカメラ画像３１Ｒ及び３１Ｌが示されている。図６には、右側カメラ（カメラ１２２）により撮影されたカメラ画像３１Ｒが示され、図７には、左側カメラ（カメラ１２１）により撮影されたカメラ画像３１Ｌが示されている。

カメラ画像３１Ｒは、右側カメラにより生成されたカメラ画像を縮小することによって得られる表示画像である。一方、カメラ画像３１Ｌは、左側カメラにより生成されたカメラ画像を縮小することによって得られる表示画像である。カメラ画像３１Ｒ及び３１Ｌは、カラーの動画像からなる。

モニター画面３０は、ライブ映像を表示する監視画面であり、カメラ画像３１Ｒ,３１Ｌ又は後述するスキャナ画像のいずれか一つが表示される。スキャナ画像は、スキャン面４における対象物Ｂの位置を示す測距線により構成される線画像である。このモニター画面３０は、画面表示部１１１又はＰＣ２０上に表示される。また、モニター画面３０には、カメラ画像の表示欄よりも下側に切替ボタン３２、履歴ボタン３３及びメニューボタン３４が表示されている。切替ボタン３２、履歴ボタン３３及びメニューボタン３４は、いずれも動作状態に応じて異なる各種機能が割り当てられる操作アイコンであり、操作部１１３の操作ボタンにそれぞれ対応づけられている。

切替ボタン３２には、カメラ画像３１Ｒ，３１Ｌ、スキャナ画像、及び、後述する報知画面間で表示対象を変更する機能が割り当てられ、操作部１１３の操作ボタンを操作し、或いは、ＰＣ２０を操作することによって該当する機能を実行させることができる。

履歴ボタン３３には、検知履歴として記憶されたカメラ画像を表示する機能が割り当てられ、操作部１１３の操作ボタンを操作し、或いは、ＰＣ２０を操作することによって該当する機能を実行させることができる。すなわち、検知履歴を選択すれば、ＯＳＳＤがオフ状態に移行する際に取得されたカメラ画像、侵入物の位置、検知時刻などを検知履歴として表示することができる。

メニューボタン３４には、後述するメニュー画面を表示する機能が割り当てられ、操作部１１３の操作ボタンを操作し、或いは、ＰＣ２０を操作することによって該当する機能を実行させることができる。

カメラ画像３１Ｒには、スキャン面４における対象物Ｂの位置を示す測距線７と、監視エリア３を示す枠線８とが重畳されている。測距線７は、スキャン面４の境界線を示す図形である。この測距線７は、対象物Ｂまでの距離と検出光の走査角とに基づいて、対象物Ｂの３次元空間内における位置を特定し、その３次元位置とカメラ１２１又は１２２の画角との位置関係に基づいて、対象物Ｂのカメラ画像における２次元位置を特定することにより、表示される。

例えば、測距線７は、多数のドットにより構成され、対象物Ｂまでの距離に応じて、ドットの大きさ及び配列ピッチが異なる。この例では、距離が遠いほど、ドットを小さくし、かつ、配列ピッチを拡げている。この様に構成することにより、カメラ画像３１Ｒ又は３１Ｌを表示した際に、スキャン面４上の測距線７について遠近感を得易くすることができる。

なお、測距線７を構成するドットにより検知位置を正確に表示することができる。この場合、検知の走査角が周期ごとに変化しないように構成することにより、ドットの配列ピッチを固定することができる。また、測距線７を多数のドットに代えて実線により表示するような構成であっても良い。或いは、実線とドットとを組み合わせて測距線７を表示しても良い。

枠線８は、スキャン面４における監視エリア３の位置を示す図形である。枠線８は、監視エリア３の３次元空間内における位置を特定し、その３次元位置とカメラ１２１又は１２２の画角との位置関係に基づいて、監視エリア３のカメラ画像における２次元位置を特定することにより、表示される。

この様な枠線８を測距線７とともにカメラ画像３１Ｒ又は３１Ｌ上に表示することにより、監視エリア３と測距線７との位置関係を確認することができるため、所望のエリアが監視エリア３として適切に設定されているか否かを容易に識別することができる。

カメラ画像３１Ｌには、工場などの建屋内で作業する作業者Ｃが被写体として映り込んでいる。図示したカメラ画像３１Ｌの場合、作業者Ｃは、左側の壁と監視エリア３との間に存在し、足元がスキャン面４と交差している。

カメラ画像３１Ｒ又は３１Ｌを表示することにより、ヘッドユニット１２０と対象物Ｂとの位置関係を画面上で確認することができる。特に、スキャン面４における対象物Ｂの位置が測距線７によって示されるため、ヘッドユニット１２０の設置状況を容易に確認することができる。

＜スキャナ画像４０＞
図８は、図３のエリア監視センサ１０の動作の一例を示した図であり、モニター画面３０に表示されるスキャナ画像４０が示されている。スキャナ画像４０は、スキャン面４における対象物Ｂの位置を示す測距線４５により構成される表示画像であり、対象物Ｂまでの距離と検出光の走査角とに基づいて生成される。また、スキャナ画像４０は、定期的に更新される動画像からなる。例えば、スキャナ画像４０は、検出光の走査周期に同期して更新される。

このスキャナ画像４０には、ヘッドユニット１２０を中心とする座標軸４１及び４２と、非走査領域４３及び監視領域４４と、過去に検知された侵入物の位置９とが重畳されている。座標軸４１は、ヘッドユニット１２０の左右方向に延びるＸ軸である。座標軸４２は、ヘッドユニット１２０の前後方向に延びるＹ軸である。座標軸４１及び４２には、１０００ｍｍごとの距離目盛が付加されている。非走査領域４３は、走査可能な範囲外であることを示す。監視領域４４は、監視エリア３に対応し、領域内の侵入物が検知される。

この様なスキャナ画像４０を表示することにより、スキャン面４における対象物Ｂの位置が測距線４５によって示されるため、ヘッドユニット１２０が正しく設置されているか否かの設置状況を容易に確認することができる。また、過去に検知された侵入物の位置９が表示されるため、侵入物が監視エリア３のどこで検知されたのかを容易に識別することができる。

過去に検知された侵入物の位置９は、記号、図形又はシンボルによって示される。この例では、検知順を示す記号を用いて、３つの侵入物の位置９が表示されている。スキャナ画像４０の表示中に、侵入物のいずれかを指定する操作を行えば、検知履歴として記憶されたカメラ画像を表示させることができる。

例えば、ＰＣ２０におけるマウス操作によって侵入物を選択した後、クリック操作を行うことにより、検知履歴として対応するカメラ画像が表示される。この様にスキャナ画像４０上で侵入物を指定することにより、検知履歴として対応するカメラ画像に表示対象が切り替えられるため、スキャン面４上の２次元位置とカメラ１２１又は１２２の画角内の位置との対応関係を容易に把握することができる。

図９は、図３のエリア監視センサ１０の動作の一例を示した図であり、画面表示部１１１に表示される各種画面が示されている。図中の（ａ）には、報知画面５０が示され、（ｂ）には、メニュー画面６０が示され、（ｃ）には、領域確認画面７０が示されている。

報知画面５０は、侵入物が検知されたか否かとエラーの有無を報知するための画面であり、侵入物が過去に検知されたか否かに応じて異なる表示態様によって検知状態が示される。具体的には、表示欄５１の背景色が検知状態に応じて異なる。例えば、侵入物が検知されていない場合は、背景色が緑色であるのに対し、侵入物が検知されている場合は、背景色が赤色である。エラーが発生している場合は、エラーが発生していることを示すメッセージと、原因又は対処方法を示す説明文とが表示される。

この例では、侵入物は検知されておらず、表示欄５１の背景色は緑色であり、通常運転中であることを示すメッセージが表示されている。また、報知画面５０には、表示欄５１よりも下側に切替ボタン３２、履歴ボタン３３及びメニューボタン３４が表示されている。

メニュー画面６０は、監視エリア３や走査条件を確認し、或いは、画面表示の明るさなどを設定するための画面であり、複数のメニュー項目６１と、スライダー６３、方向ボタン６４，６５及び選択ボタン６６とが表示されている。メニュー項目６１には、走査条件の設定値を確認するための「設定確認」と、監視エリア３を確認するための「領域確認」と、画面表示部１１１における画面表示の明るさ、ミラー表示機能、受光感度を設定するための「画面設定」とがある。走査条件には、分解能や応答時間がある。ミラー表示機能は、画面表示部１１１とＰＣ２０とで同一の画面を表示させる機能である。

フォーカス６２が当てられたメニュー項目には、内容を示す説明文が表示される。スライダー６３は、フォーカス６２を移動させるための操作アイコンであり、ＰＣ２０におけるマウス操作によって移動する。方向ボタン６４，６５及び選択ボタン６６は、いずれも動作状態に応じて異なる各種機能が割り当てられる操作アイコンであり、操作部１１３の操作ボタンにそれぞれ対応づけられている。

方向ボタン６４には、フォーカス６２を下方へ移動させる機能が割り当てられている。方向ボタン６５には、フォーカス６２を上方へ移動させる機能が割り当てられている。選択ボタン６６には、フォーカス６２が当てられたメニュー項目を選択し、該当する機能を実行させる機能が割り当てられている。

なお、フォーカス６２をＰＣ２０におけるマウス操作によって移動させるのに代えて、エリア監視センサ１０のインターフェースユニット１１０に配置された操作ボタンの操作や、ＰＣ２０のキーボード２２に配置された操作キーの操作によって移動させても良い。或いは、インターフェースユニット１１０におけるボタン操作とＰＣ２０におけるマウス操作との双方によって移動させるようにしても良い。

領域確認画面７０は、監視エリア３として設定されている領域を確認するための画面であり、監視エリア３の表示欄７１よりも下側に、ヘッド切替ボタン７２、バンク切替ボタン７３，７４及び縮尺変更ボタン７５が表示されている。表示欄７１には、ヘッドユニット１２０を中心とし、ヘッドユニット１２０の前後方向をＹ軸、Ｙ軸と直交する左右方向をＸ軸とする直交座標を用いて、監視エリア３及び非走査領域が示される。

ヘッド切替ボタン７２、バンク切替ボタン７３，７４及び縮尺変更ボタン７５は、いずれも動作状態に応じて異なる各種機能が割り当てられる操作アイコンであり、操作部１１３の操作ボタンにそれぞれ対応づけられている。

ヘッド切替ボタン７２には、複数のヘッドユニット１２０間で表示対象を変更する機能が割り当てられている。ヘッド切替ボタン７２を操作することにより、インターフェースユニット１１０に接続された任意のヘッドユニット１２０を表示対象として選択することができ、当該ヘッドユニット１２０において生成されたカメラ画像３１Ｒ，３１Ｌ、スキャナ画像４０又は報知画面５０を画面表示部１１１に表示させることができる。

バンク切替ボタン７３及び７４には、表示対象とする設定バンクを切り替える機能が割り当てられている。設定バンクは、監視エリア３及び走査条件を指定する設定データからなる。エリア監視センサ１０では、１つのヘッドユニット１２０に、複数の設定バンクを登録することができる。バンク切替ボタン７３又は７４を操作することにより、予め設定バンクとして登録された監視エリア３を順に確認することができる。

縮尺変更ボタン７５には、画面表示の縮尺を変更する機能が割り当てられている。エリア監視センサ１０では、カメラ画像３１Ｒ，３１Ｌ及びスキャナ画像４０と、表示欄７１内の画像とについて、表示倍率を変更することができる。縮尺変更ボタン７５を操作することにより、表示画像を拡大又は縮小させることができる。

＜ヘッドユニット１２０＞
図１０は、図３のヘッドユニット１２０内の機能構成の一例を示したブロック図である。このヘッドユニット１２０は、投光制御部１３１、投光部１３２、走査部１３３、ロータリーエンコーダ１３４、設定データ記憶部１３５、受光部１４１、距離算出部１４２、侵入検知部１４３、スキャナ画像生成部１４４、カメラ画像記憶部１５１、画像縮小部１５２、検知履歴生成部１５３、検知履歴記憶部１５４、報知画面生成部１５５及び通信部１５６により構成される。通信部１５６は、インターフェースユニット１１０と通信を行う。

投光部１３２は、検出光を生成し、走査部１３３に向けて出射する光源装置である。走査部１３３は、回転軸を中心とし、回転軸と交差するスキャン面４に沿って検出光を周方向に走査させるスキャナであり、投光部１３２から入射される検出光を対象物Ｂに向けて反射するミラー（図示せず）やミラーを回転させる駆動部により構成される。

受光部１４１は、対象物Ｂによって反射された検出光を受光し、検出信号を生成する。ロータリーエンコーダ１３４は、走査部１３３のミラーの回転角を検出し、回転パルス信号を生成する回転検出装置である。投光制御部１３１は、ロータリーエンコーダ１３４の回転パルス信号に基づいて、投光部１３２を制御し、検出光の投光タイミングを調整する。例えば、ミラーが３６０°／１０００だけ回転するごとに、検出光が出射される。

距離算出部１４２は、受光部１４１からの検出信号に基づいて、対象物Ｂまでの距離を求め、その計測結果を侵入検知部１４３、スキャナ画像生成部１４４及び検知履歴生成部１５３へ出力する。具体的には、検出信号をロータリーエンコーダ１３４の回転パルス信号と比較し、検出光を投光したときから受光されるまでの遅延時間を特定することにより、対象物Ｂまでの距離が算出される。投受光の遅延時間は、検出光が出射されるごとに計測される。

侵入検知部１４３は、対象物Ｂまでの距離及び検出光の走査角に基づいて、監視エリア３内の侵入物を検知し、外部機器の動作を停止させるための停止信号を生成する。検出光の走査角は、ロータリーエンコーダ１３４の回転パルス信号に基づいて、特定される。また、対象物Ｂが監視エリア３内に存在するか否かは、対象物Ｂまでの距離と検出光の走査角とから対象物Ｂの２次元位置を特定することによって判別される。停止信号は、通信部１５６を介してインターフェースユニット１１０へ出力される。

設定データ記憶部１３５には、監視エリア３の２次元位置を示す位置情報が設定データとして保持される。スキャナ画像生成部１４４は、対象物Ｂまでの距離及び検出光の走査角に基づいて、スキャン面４における対象物Ｂの位置を示す測距線４５により構成されるスキャナ画像４０を生成する。また、スキャナ画像生成部１４４は、検出光の走査周期に同期して、スキャナ画像４０を更新する。スキャナ画像４０は、通信部１５６を介してインターフェースユニット１１０へ出力される。

カメラ１２１及び１２２は、監視エリア３を撮影し、静止画像又は動画像からなるカメラ画像を生成する。カメラ画像記憶部１５１は、カメラ１２１及び１２２により生成されたカメラ画像を順次に記憶するとともに、撮影時刻の古いカメラ画像が定期的に消去される記憶装置である。例えば、カメラ画像記憶部１５１は、リングバッファにより構成され、記憶領域がカメラ画像で満たされれば、撮影時刻が古いカメラ画像から順に新たに撮影されたカメラ画像によって上書きされる。

検知履歴生成部１５３は、監視エリア３内の侵入物が検知された際に撮影されたカメラ画像をカメラ画像記憶部１５１から読み出し、当該カメラ画像と、侵入検知部１４３による検知情報と、距離算出部１４２からの距離情報とに基づいて、検知履歴を生成する。検知履歴記憶部１５４には、監視エリア３内の侵入物が検知された時刻を挟んで撮影された一定の時間長の動画像からなるカメラ画像と、侵入物の位置を示す位置情報とが検知履歴として記憶される。

画像縮小部１５２は、カメラ画像記憶部１５１又は検知履歴記憶部１５４から読み出したカメラ画像を縮小することにより、表示用のカメラ画像を生成する。表示用のカメラ画像は、通信部１５６を介してインターフェースユニット１１０へ出力される。この表示用のカメラ画像には、スキャン面４における対象物Ｂの位置を示す測距線７と、監視エリア３を示す枠線８とが表示される。また、表示用のカメラ画像の表示倍率は、カメラ画像記憶部１５１又は検知履歴記憶部１５４から読み出したカメラ画像を縮小して表示用のカメラ画像を作成する際の縮小率を調整することにより、変更することができる。

検知履歴として記憶されたカメラ画像から得られる表示用のカメラ画像には、侵入物の位置が図形又はシンボルによって表示される。例えば、侵入物の位置が測距線７によって表示される。この様に構成することにより、監視エリア３内に侵入した侵入物をカメラ画像によって容易に確認することができる。このため、停止信号が生成された原因を詳細に知ることができる。図６及び図７に示したカメラ画像３１Ｒ及び３１Ｌは、カメラ画像記憶部１５１から読み出したカメラ画像を縮小することによって作成される。

報知画面生成部１５５は、検知履歴記憶部１５４から読み出した検知履歴に基づいて、侵入物が過去に検知されたか否かに応じて異なる表示態様により検知状態を示す報知画面５０を生成し、通信部１５６を介してその画面データをインターフェースユニット１１０へ出力する。

＜インターフェースユニット１１０＞
図１１は、図３のインターフェースユニット１１０内の機能構成の一例を示したブロック図である。このインターフェースユニット１１０は、画面表示部１１１、操作部１１３、通信部１１５、表示対象選択部１１６、メニュー画面生成部１１７及び外部出力ポート１１８により構成される。

通信部１１５は、ヘッドユニット１２０と通信を行う。外部出力ポート１１８は、ヘッドユニット１２０から受信した停止信号を外部機器へ出力する。メニュー画面生成部１１７は、メニュー画面６０を生成し、その画面データを表示対象選択部１１６へ出力する。

表示対象選択部１１６は、ユーザ操作に基づいて、表示用のカメラ画像、スキャナ画像４０、報知画面５０及びメニュー画面６０のいずれか一つを表示対象として選択する。画面表示部１１１は、表示対象選択部１１６により選択された表示対象を表示する表示対象表示手段である。

この様に構成することにより、報知画面５０を表示対象として選択することにより、侵入物が過去に検知されたか否かに応じて異なる表示態様によって検知状態が示されるため、侵入物が過去に検知されたか否かの検知状態を容易に識別することができる。また、スキャナ画像４０を表示対象として選択することにより、スキャン面４における対象物Ｂの位置が測距線４５によって示されるため、エリア監視センサ１０が正しく設置されているか否かの設置状況を容易に確認することができる。

画面表示部１１１は、検知履歴記憶部１５４内の検知履歴に基づいて、過去に検知された侵入物の位置９をスキャナ画像４０上に表示する。この様な構成によれば、侵入物の位置９がスキャナ画像４０上に表示されるため、侵入物が監視エリア３のどこで検知されたのかを容易に識別することができる。

表示対象選択部１１６は、過去に検知された２以上の侵入物の位置９がスキャナ画像４０上に表示されている場合に、侵入物のいずれか一つを指定するユーザ操作に基づいて、検知履歴として記憶されたカメラ画像を表示対象として選択する。画面表示部１１１は、このカメラ画像上に侵入物の位置を表示する。

この様に構成することにより、侵入物の位置がカメラ画像上に表示されるため、過去に検知された侵入物を容易に確認することができる。このため、停止信号が生成された原因を詳細に知ることができる。また、スキャナ画像４０上で侵入物を指定することにより、検知履歴として対応するカメラ画像に表示対象が切り替えられるため、スキャン面４上の２次元位置とカメラ１２１又は１２２の画角内の位置との対応関係を容易に把握することができる。

表示対象選択部１１６は、第１のカメラにより撮影されたカメラ画像の表示中に、第２のカメラの画角内に侵入物が検知されれば、当該第２のカメラのカメラ画像に表示対象を切り替える。例えば、右側カメラにより撮影されたカメラ画像３１Ｒをモニター画面３０に表示している最中に、左側カメラの画角内で侵入物が検知された場合、左側カメラにより撮影されたカメラ画像３１Ｌに表示対象が自動的に切り替えられる。

この様に構成することにより、動画像からなるカメラ画像を表示対象として選択することにより、エリア監視センサ１０の設置状況をライブ映像（スルー画像）によって確認することができる。また、画角内に侵入物が検知されたカメラのカメラ画像３１Ｒ又は３１Ｌに表示対象が自動的に切り替えられるため、検知された侵入物を容易に確認することができる。

本実施の形態によれば、侵入物が過去に検知されたか否かの検知状態を容易に識別することができるとともに、エリア監視センサ１０が正しく設置されているか否かの設置状況を容易に確認することができる。また、侵入物の位置９がスキャナ画像４０上に表示されるため、侵入物が監視エリア３のどこで検知されたのかを容易に識別することができる。

なお、本実施の形態では、侵入物が検知された時刻を挟んで撮影された一定の時間長の動画像からなるカメラ画像が検知履歴として記憶される場合の例について説明したが、本発明は、検知履歴として記憶するカメラ画像をこれに限定するものではない。例えば、侵入物が検知された直後に撮影されたカメラ画像、又は、侵入物が検知される直前に撮影されたカメラ画像を含む１又は２以上の静止画像からなるカメラ画像を検知履歴として記憶するような構成であっても良い。

また、本実施の形態では、設定データ記憶部１３５、侵入検知部１４３、スキャナ画像生成部１４４、画像縮小部１５２及び報知画面生成部１５５がヘッドユニット１２０に設けられる場合の例について説明したが、本発明は、ヘッドユニット１２０やインターフェースユニット１１０の構成をこれに限定するものではない。例えば、インターフェースユニット１１０又はＰＣ２０が、設定データ記憶部１３５、侵入検知部１４３、スキャナ画像生成部１４４、画像縮小部１５２又は報知画面生成部１５５の機能を有するような構成であっても良い。

１ エリア監視装置
１０ エリア監視センサ
１１０ インターフェースユニット
１１１ 画面表示部
１１２ ケーブル接続口
１１３ 操作部
１１４ インジケータ部
１１５ 通信部
１１６ 表示対象選択部
１１７ メニュー画面生成部
１１８ 外部出力ポート
１２０ ヘッドユニット
１２１，１２２ カメラ
１２３，１２４ インジケータ
１２５ スキャナ部
１２６ 保護カバー
１３１ 投光制御部
１３２ 投光部
１３３ 走査部
１３４ ロータリーエンコーダ
１３５ 設定データ記憶部
１４１ 受光部
１４２ 距離算出部
１４３ 侵入検知部
１４４ スキャナ画像生成部
１５１ カメラ画像記憶部
１５２ 画像縮小部
１５３ 検知履歴生成部
１５４ 検知履歴記憶部
１５５ 報知画面生成部
１５６ 通信部
２０ ＰＣ
３０ モニター画面
３１Ｒ，３１Ｌ カメラ画像
３２ 切替ボタン
３３ 履歴ボタン
３４ メニューボタン
４０ スキャナ画像
４３ 非走査領域
４４ 監視領域
４５ 測距線
５０ 報知画面
６０ メニュー画面
２ 通信ケーブル
３ 監視エリア
４ スキャン面
５ 撮影方向
６ 走査範囲
７ 測距線
８ 枠線
９ 侵入物の位置
Ａ１ 作業ロボット
Ａ２ 防護柵
Ａ３ オペレータ
Ｂ 対象物
Ｃ 作業者

Claims (6)

1. 検出光を生成する投光手段と、
   回転軸を中心とし、上記回転軸と交差するスキャン面に沿って上記検出光を周方向に走査させる走査手段と、
   対象物によって反射された上記検出光を受光し、検出信号を生成する受光手段と、
   上記検出信号に基づいて、対象物までの距離を求める距離算出手段と、
   上記対象物までの距離及び上記検出光の走査角に基づいて、監視エリア内の侵入物を検知し、外部機器の動作を停止させるための停止信号を生成する侵入検知手段と、
   上記対象物までの距離及び上記検出光の走査角に基づいて、上記スキャン面における対象物の位置を示す測距線により構成されるスキャナ画像を生成し、定期的に更新するスキャナ画像生成手段と、
   上記侵入検知手段により検知された侵入物の位置を検知履歴として記憶する検知履歴記憶手段と、
   上記検知履歴に基づいて、侵入物が過去に検知されたか否かに応じて異なる表示態様により検知状態を示す報知画面を生成する報知画面生成手段と、
   ユーザ操作に基づいて、上記スキャナ画像及び上記報知画面のいずれか一つを表示対象として選択する表示対象選択手段と、
   上記表示対象選択手段により選択された表示対象を表示する表示対象表示手段とを備えたことを特徴とするエリア監視センサ。
2. 上記表示対象表示手段は、上記検知履歴に基づいて、過去に検知された侵入物の位置を上記スキャナ画像上に表示することを特徴とする請求項１に記載のエリア監視センサ。
3. 上記監視エリアを撮影し、カメラ画像を生成する撮像手段を備え、
   上記検知履歴記憶手段は、上記侵入検知手段により侵入物が検知された際に撮影された上記カメラ画像を侵入物の位置を示す位置情報とともに上記検知履歴として記憶し、
   上記表示対象選択手段は、過去に検知された２以上の侵入物の位置が上記スキャナ画像上に表示されている場合に、侵入物のいずれか一つを指定するユーザ操作に基づいて、上記検知履歴として記憶された上記カメラ画像を表示対象として選択し、
   上記表示対象表示手段は、上記カメラ画像上に侵入物の位置を表示することを特徴とする請求項２に記載のエリア監視センサ。
4. 上記撮像手段は、互いに向きを異ならせて配置された２以上のカメラにより構成され、動画像からなるカメラ画像をそれぞれ生成し、
   上記表示対象選択手段は、第１の上記カメラにより撮影された上記カメラ画像の表示中に、第２の上記カメラの画角内に侵入物が検知されれば、当該第２のカメラの上記カメラ画像に表示対象を切り替えることを特徴とする請求項３に記載のエリア監視センサ。
5. 上記表示対象表示手段は、上記スキャン面における対象物の位置を示す測距線を上記カメラ画像上に表示することを特徴とする請求項３又は４に記載のエリア監視センサ。
6. 上記投光手段、上記走査手段、上記受光手段、上記距離算出手段、上記侵入検知手段、上記検知履歴記憶手段及び上記撮像手段によりそれぞれ構成される２以上のヘッドユニットと、
   上記表示対象選択手段及び上記表示対象表示手段により構成され、上記ヘッドユニットと通信するインターフェースユニットとを備え、
   上記表示対象選択手段は、ユーザ操作に基づいて、上記ヘッドユニットのいずれか一つを表示対象として選択することを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載のエリア監視センサ。

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