JP6851137B2 - 安全スキャナ - Google Patents

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Description

本発明は、安全スキャナに係り、さらに詳しくは、検出エリア内の対象物からの反射光を受光して保護エリア内の侵入物を検知する安全スキャナの改良に関する。
光学安全センサは、保護エリア内に侵入した侵入物、例えば、人を光学的に検知し、工作機械、産業用ロボット等を緊急停止させるための安全制御信号を出力するエリア監視装置である（例えば、特許文献１及び２）。例えば、安全スキャナは、検出光を対象物に向けて投光する投光部と、対象物からの反射光を受光して受光信号を生成する受光部と、受光信号に基づいて、対象物までの距離を求める距離算出部と、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を備えた光走査式のエリア監視装置である。侵入物の検知は、対象物までの距離と検出光の走査角とから対象物の位置を特定し、保護エリアと照合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
保護エリアを指定するエリア指定情報と、計測条件を指定する計測設定情報とを含む設定データは、設定支援装置を用いて作成される。設定支援装置には、パーソナルコンピュータ等の情報処理端末が用いられ、安全スキャナから測距情報を取得して画面に表示することができる。例えば、設定支援装置では、検出光を走査して得られる複数の測距情報が検出光のスキャン面上の複数の測距位置として示されたスキャン画像が表示される。この様なスキャン画像を表示することにより、多数の測距情報を迅速に把握することができる。
しかしながら、従来の光学安全システムでは、検出光を走査して得られる複数の測距情報を確認する場合、安全スキャナを設定支援装置に接続しなければならなかった。このため、安全スキャナが正しく設置されているか否か、或いは、安全スキャナが適切に動作しているか否かといった動作状態の確認作業が煩雑である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、動作状態の確認作業を簡素化することができる安全スキャナを提供することを目的とする。
本発明の第１の態様による安全スキャナは、検出エリアに対し、検出光を投光する投光手段と、上記検出エリア内の対象物からの反射光を受光して受光信号を生成する受光手段と、上記受光信号に基づいて、上記対象物までの距離を求める距離算出手段と、回転軸を中心として上記検出光を周方向に走査させる走査手段と、上記距離及び上記検出光の走査角に対応する測距情報を求める測距手段と、上記測距情報に基づいて、保護エリア内の侵入物を検知し、検知信号を出力する侵入検知手段と、上記検知信号の出力状態を表示する表示灯と、上記検出光を走査して得られる複数の上記測距情報が上記検出光のスキャン面上における複数の測距位置として示されたスキャン画像を生成するスキャン画像生成手段と、上記スキャン画像を画面に表示する監視画像表示手段とを備える。
この様な構成によれば、安全スキャナにおいて複数の測距情報がスキャン面上に示されたスキャン画像が表示されるため、安全スキャナを設定支援装置に接続することなく、検出光を走査して得られる複数の測距情報を確認することができる。このため、安全スキャナが正しく設置されているか否か、或いは、安全スキャナが適切に動作しているか否かといった動作状態を確認する作業を簡素化することができる。
本発明の第２の態様による安全スキャナは、上記構成に加え、上記監視画像表示手段が、上記保護エリアを上記スキャン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、対象物の測距位置を保護エリアと容易に対比することができるため、安全スキャナが正しく設置されているか否か、或いは、安全スキャナが適切に動作しているか否かを容易に識別することができる。
本発明の第３の態様による安全スキャナは、上記構成に加え、上記検出エリアを撮影してカメラ画像を生成する撮像手段と、切替指示を受け付ける切替指示受付手段とを備え、上記監視画像表示手段が、上記切替指示に基づいて、上記スキャン画像及び上記カメラ画像間で表示画像を切り替えるように構成される。
この様な構成によれば、スキャン画像上の対象物と保護エリアとの位置関係をカメラ画像によって確認することができるため、保護エリアが正しく設定されているか否かを容易に識別することができる。
本発明の第４の態様による安全スキャナは、上記構成に加え、上記監視画像表示手段が、複数の上記測距位置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、スキャン画像上の対象物が実空間においてどのような物体であるのかをカメラ画像によって確認することができる。
本発明の第５の態様による安全スキャナは、上記構成に加え、上記スキャン画像が、動画像であり、上記スキャン画像生成手段が、上記検出光の走査周期に同期して上記スキャン画像を更新するように構成される。この様な構成によれば、安全スキャナの周辺環境の変化をリアルタイムに確認することができる。
本発明の第６の態様による安全スキャナは、上記構成に加え、取込信号を受信する取込信号受信手段と、上記取込信号に基づいて、上記スキャン画像を履歴情報として記憶する履歴情報記憶手段とを備えて構成される。この様な構成によれば、履歴情報として記憶されたスキャン画像を確認することにより、取込信号の受信時における周辺の状況を識別することができる。
本発明の第７の態様による安全スキャナは、上記構成に加え、上記監視画像表示手段が、画面の下方向を安全スキャナの正面方向として上記スキャン画像を表示するように構成される。この様な構成によれば、安全スキャナの正面に正対するユーザから見て、スキャン画像上の測距位置と実空間内の位置との対応関係を直感的に把握することができる。
本発明の第８の態様による安全スキャナは、上記構成に加え、上記スキャン画像が、順に取得された複数の上記測距位置を時系列に結ぶ折れ線からなる線画像であるように構成される。この様な構成によれば、多数の測距位置と安全スキャナとの位置関係を容易に把握することができる。
本発明によれば、安全スキャナを設定支援装置に接続することなく、検出光を走査して得られる複数の測距情報を確認することができるため、動作状態の確認作業を簡素化した安全スキャナを提供することができる。
本発明の実施の形態による安全スキャナ１０を含む光学安全システム１の一構成例を示したシステム図である。 図１の安全スキャナ１０の構成例を示した図である。 図２の計測ユニット１２内の機能構成の一例を示したブロック図である。 図２の表示ユニット１１内の機能構成の一例を示したブロック図である。 図４の表示ユニット１１の動作の一例を示した図であり、表示パネル１１１に表示されるモニタ画面６が示されている。 図４の表示ユニット１１の動作の一例を示した図であり、モニタボタン６４を操作した場合のモニタ画面６が示されている。 図４の表示ユニット１１の動作の一例を示した図であり、メイン表示欄に２つのカメラ画像を並べて表示する場合が示されている。 図４の表示ユニット１１の動作の一例を示した図であり、メニューボタン６１を操作した場合のメニュー画面９及び履歴画面９４が示されている。 図４の表示ユニット１１の動作の一例を示した図であり、メニュー項目「計測条件」を選択した場合のメニュー画面９５及び確認画面９５ａが示されている。 図４の表示ユニット１１の動作の一例を示した図であり、メニュー項目「エリア指定情報」を選択した場合の確認画面９６が示されている。 図４の表示ユニット１１の動作の一例を示した図であり、メニュー項目「入出力状態」を選択した場合の確認画面９７ａ及び９７ｂが示されている。 図４の表示ユニット１１の動作の一例を示した図であり、メニュー項目「その他」を選択した場合のメニュー画面９８が示されている。 図４の表示ユニット１１の動作の一例を示した図であり、履歴ボタン６２を操作した場合の履歴画面１００及び確認画面１３０が示されている。 図４の表示ユニット１１の動作の一例を示した図であり、エラーボタン６３を操作した場合の確認画面１４０が示されている。 図４の表示ユニット１１の動作の一例を示した図であり、ヘルプボタン１４３を操作した場合のエラーヘルプ画面１４４が示されている。
まず、本発明が前提とする光学安全システムの概略構成について、図１及び図２を用いて以下に説明する。
＜光学安全システム１＞
図１は、本発明の実施の形態による安全スキャナ１０を含む光学安全システム１の一構成例を示したシステム図である。この光学安全システム１は、保護エリア内の侵入物を検知して検知信号を出力する安全スキャナ１０と、安全スキャナ用の設定データを生成する設定支援装置２０とにより構成される。安全スキャナ１０及び設定支援装置２０は、通信ケーブル２を介して互いに接続されている。
検知信号は、工作機械、産業用ロボット等の機械を緊急停止させるための安全制御信号である。この検知信号は、機械を制御する安全制御機器（図示せず）、例えば、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）へ出力される。検知信号の出力状態をオフ状態に切り替えることにより、安全制御機器が制御対象とする機械の動作を停止させることができる。
保護エリアは、侵入物検知の監視対象とするエリアである。例えば、工作機械や産業用ロボットの作業エリア、搬送車両の移動エリアなど、機械設備周辺の領域が保護エリアとして指定される。
安全スキャナ１０は、保護エリア内の侵入物を光学的に検知する光走査型のセーフティセンサであり、表示ユニット１１及び計測ユニット１２により構成される。表示ユニット１１は、ユーザ操作を受け付け、動作状態、設定データ等を表示するユーザインターフェースユニットであり、通信ケーブル２の接続口、安全制御信号の出力ポート等が設けられる。
計測ユニット１２は、検出エリアに対し、検出光を投光し、検出エリア内の対象物からの反射光を受光して侵入物を検知するセンサヘッドユニットである。検出エリアは、計測ユニット１２により検出可能な最大のエリアである。保護エリアは、検出エリア内において指定される領域である。計測ユニット１２には、回転軸を中心として検出光を周方向に走査させる回転光学系、検出エリアを撮影してカメラ画像を生成するカメラ等が設けられる。
安全スキャナ１０には、保護エリア以外に警告エリアを設定することができる。安全スキャナ１０は、警告エリア内の侵入物を検知すれば、補助出力信号を出力し、表示灯の点灯等によりユーザ報知を行う。
例えば、計測ユニット１２は、水平な床面等に設置される。表示ユニット１１は、ＯＳＳＤ（Output Signal Switching Device）を有し、保護エリア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、オン状態の検知信号が出力される。一方、保護エリア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、オフ状態の検知信号が出力される。
設定支援装置２０は、ディスプレイ２１、キーボード２２及びマウス２３を備えた情報処理端末、例えば、パーソナルコンピュータである。例えば、設定支援装置２０では、保護エリアや計測条件を指定するための設定データが作成される。設定データには、保護エリアを指定するエリア指定情報と、計測条件を指定する計測設定情報とが含まれる。また、設定支援装置２０では、安全スキャナ１０から測距情報やカメラ画像を取得してディスプレイ２１に表示する動作が行われる。
＜安全スキャナ１０＞
図２は、図１の安全スキャナ１０の構成例を示した図であり、表示ユニット１１を計測ユニット１２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。図中には、安全スキャナ１０を前方から見た場合が示されている。表示ユニット１１及び計測ユニット１２は、図示しない配線ケーブルを介して互いに接続される。この表示ユニット１１には、同時に２以上の計測ユニット１２を接続することができる。
計測ユニット１２のスキャナ筐体１２０は、検出光を水平方向に向けて出射するとともに検出光を水平なスキャン面３に沿って走査させる回転光学系を収容する筐体であり、回転光学系の収容部には、回転光学系を保護するための保護カバー１２１が装着されている。スキャン面３は、回転光学系の回転軸に直交する平面である。
検出光には、例えば、赤外線領域の波長を有するレーザー光が用いられる。検出光は、一定の走査周期で繰返し走査される。スキャナ筐体１２０には、２つの固定カメラ１２２及び１２３と、検知信号の出力状態を表示するインジケータ１２４とが配設されている。固定カメラ１２２，１２３及びインジケータ１２４は、回転光学系の収容部よりも上側に配置されている。
固定カメラ１２２及び１２３は、いずれも検出エリアを撮影してカメラ画像を生成する撮像装置であり、互いに向きを異ならせて配置される。固定カメラ１２２は、計測ユニット１２に向かう方向から見れば、インジケータ１２４よりも左側に配置されている。一方、固定カメラ１２３は、計測ユニット１２に向かう方向から見れば、インジケータ１２４よりも右側に配置されている。つまり、固定カメラ１２２及び１２３は、回転光学系の回転軸に対し、周方向の位置を異ならせて配置され、固定カメラ１２２が、計測ユニット１２から見て前後方向よりも右側の領域を画角内に収めるカメラであるのに対し、固定カメラ１２３は、計測ユニット１２から見て前後方向よりも左側の領域を画角内に収めるカメラである。固定カメラ１２２及び１２３は、スキャン面３よりも上側に配置されるため、スキャン面３を俯瞰するカメラ画像を得ることができる。
固定カメラ１２２及び１２３は、好ましくは、保護エリアだけでなく保護エリアの周辺も撮影する。或いは、固定カメラ１２２及び１２３は、さらに好ましくは、警告エリアとして設定可能な領域とその周辺とを撮影する。
インジケータ１２４は、検知信号の出力状態や動作状態を表示する表示灯である。このインジケータ１２４は、検知信号の出力状態に応じて異なる表示色で点灯する。例えば、インジケータ１２４は、ＯＳＳＤがオフ状態である場合に赤色で点灯し、ＯＳＳＤがオン状態である場合に緑色で点灯する。
表示ユニット１１は、計測ユニット１２の上面に配置される。表示ユニット１１の表示筐体１１０には、表示パネル１１１、インジケータ１１２及び操作キー１１３〜１１６が配設されている。
表示パネル１１１は、動作状態、測距情報、カメラ画像、設定データ等を画面表示する表示装置である。例えば、表示パネル１１１は、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）パネルである。インジケータ１１２は、動作状態、検知信号の出力状態等を表示するための表示灯である。表示ユニット１１は、計測ユニット１２との通信を行い、計測ユニット１２から離間した位置にあっても、動作状態や侵入物の検知履歴を確認することができる。
次に、本発明による安全スキャナ１０のさらに詳細な構成について、図３〜図１５を用いて以下に説明する。
＜計測ユニット１２＞
図３は、図２の計測ユニット１２内の機能構成の一例を示したブロック図である。この計測ユニット１２は、投光制御部３０、投光光源部３１、走査部３２、ロータリーエンコーダ３３、受光部３４、距離算出部３５、測距部３６、侵入検知部３７、入出力ポート３８、エリア指定情報記憶部３９、スキャン画像生成部４０、固定カメラ１２２及び１２３により構成される。
投光光源部３１は、ＬＤ（レーザダイオード）又はＬＥＤ（発光ダイオード）などの発光素子からなり、検出光を生成する。投光制御部３０は、投光光源部３１を制御し、パルス状の検出光を一定の時間間隔で発生させる。走査部３２は、検出光を対象物に向けて出射するとともに、回転軸を中心として検出光を周方向に走査させる回転光学系と、回転軸を中心として回転光学系を回転させる駆動部とにより構成される。例えば、走査部３２の回転光学系は、検出光を対象物に向けて反射する投光ミラーと、対象物からの反射光を入射させる受光レンズと、受光レンズを透過した反射光を受光素子に向けて反射する受光ミラーとにより構成される。
受光部３４は、ＰＤ（フォトダイオード）などの受光素子からなり、対象物からの反射光を受光して受光信号を生成する。ロータリーエンコーダ３３は、回転光学系の回転を検出し、パルス繰り返し間隔が回転速度に対応するパルス信号を生成する回転検出装置である。投光制御部３０は、ロータリーエンコーダ３３のパルス信号に基づいて、投光光源部３１を制御し、検出光の投光タイミングを調整する。例えば、走査部３２の回転光学系が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３５は、受光部３４からの受光信号に基づいて、対象物までの距離を求める。この距離算出部３５は、ＴＯＦ（Time Of Flight：飛行時間）方式で距離計測を行う計測部であり、受光信号の受光タイミングをロータリーエンコーダ３３のパルス信号のタイミングを基準に計時し、検出光を投光したときから当該検出光に対応する反射光が受光されるまでの遅延時間を特定することにより、対象物までの距離を検出距離として算出する。測距部３６は、距離算出部３５により求められた検出距離と検出光の走査角とに対応する測距情報を求める。
侵入検知部３７は、測距部３６の測距情報に基づいて、保護エリア内の侵入物を検知し、検知信号を出力する。検出光の走査角は、ロータリーエンコーダ３３のパルス信号に基づいて、特定される。また、侵入物が保護エリア内に存在するか否かは、検出距離と検出光の走査角とから侵入物の２次元位置を特定し、保護エリアの位置情報と照合することによって判別される。検知信号は、入出力ポート３８を介して表示ユニット１１へ送信される。
また、侵入検知部３７は、測距部３６の測距情報に基づいて、警告エリア内の侵入物を検知し、警告エリア内の侵入物を検知した場合に、ユーザ報知を行う。警告エリアは、侵入物検知の監視対象とするエリアであり、検出エリア内において指定される。ユーザ報知は、例えば、保護エリア内の侵入物を検知した場合とは異なる表示態様で、インジケータ１１２を点灯させることによって行われる。
入出力ポート３８は、表示ユニット１１との通信を行う通信インターフェース部であり、表示ユニット１１から設定データを受信する一方、動作状態、測距情報、検知信号、スキャン画像及びカメラ画像を表示ユニット１１へ送信する。エリア指定情報記憶部３９には、保護エリアや警告エリアを指定するエリア指定情報が保持される。エリア指定情報は、保護エリア又は警告エリアの２次元位置を示す位置情報からなり、入出力ポート３８を介して表示ユニット１１から取得される。
スキャン画像生成部４０は、測距部３６の測距情報に基づいて、スキャン画像を生成する。スキャン画像は、検出光の走査周期内において得られる複数の測距情報が２次元表示された画像であり、各測距情報は、その走査角及び検出距離によって特定されるスキャン面３上の測距位置として示される。スキャン面３は、走査部３２の回転光学系の回転軸と直交する平面である。例えば、スキャン画像は、反射光の受光時に取得された測距情報に基づいて作成される動画像であり、検出光の走査周期に同期して更新される。
スキャン画像と、固定カメラ１２２及び１２３により撮影されたカメラ画像とは、入出力ポート３８を介して表示ユニット１１へ送信される。侵入検知部３７は、検知された侵入物の位置（検知位置）と検知された時刻（検知時刻）とからなる検知情報を表示ユニット１１へ送信する。例えば、検知時刻には、主電源が投入されてからの運転時間を用いることができる。
なお、１台の表示ユニット１１に対して１台の計測ユニット１２が接続される安全スキャナ１０の例を示したが、１台の表示ユニット１１に対して複数台の計測ユニット１２を接続することが可能な構成であっても良い。この場合、表示ユニット１１のＯＳＳＤは、対象となる全ての計測ユニット１２が、各々の保護エリアにおいてＯＳＳＤをオン状態とすべき状態と確認した場合に、ＯＳＳＤがオン状態となり、その他の場合にはＯＳＳＤがオフ状態となる。スキャン画像生成部４０を計測ユニット１２に設けることにより、スキャン画像生成処理の負荷を分散させることができる。
＜表示ユニット１１＞
図４は、図２の表示ユニット１１内の機能構成の一例を示したブロック図である。この表示ユニット１１は、操作部５０、制御部５１、入出力ポート５２、表示部５３、外部通信ポート５４、外部出力ポート５５、バッファ５６、不揮発メモリ５７及び記憶装置５８により構成される。
入出力ポート５２は、計測ユニット１２との通信を行う通信インターフェース部であり、エリア指定情報を含む設定データを計測ユニット１２へ送信する一方、計測ユニット１２から動作状態、測距情報、検知信号、スキャン画像及びカメラ画像を受信する。
外部通信ポート５４は、設定支援装置２０との通信を行う通信インターフェース部であり、設定支援装置２０から設定データを受信する一方、動作状態、測距情報、スキャン画像及びカメラ画像を設定支援装置２０へ送信する。外部出力ポート５５は、ＯＳＳＤの出力信号（オン状態又はオフ状態）を検知信号（安全制御信号）として安全制御機器へ出力するインターフェース部である。なお、外部出力ポート５５は、安全制御機器との双方向の通信によって、ＯＳＳＤの出力信号（オン状態又はオフ状態）を検知信号（安全制御信号）として安全制御機器へ送信するような構成であっても良い。
操作部５０は、操作キー１１３〜１１６の押下操作に基づいて、操作信号を生成し、制御部５１へ出力する。表示部５３は、表示パネル１１１及びインジケータ１１２を駆動し、設定データ、動作状態、測距情報、スキャン画像及びカメラ画像を表示パネル１１１に表示し、動作状態をインジケータ１１２に表示する。
この表示部５３は、検知信号の出力状態、スキャン画像又はカメラ画像をモニタ画面に表示する監視画像表示手段である。表示部５３は、保護エリア又は警告エリアをスキャン画像上に表示する。また、操作部５０が、操作キー１１３〜１１６の操作による切替指示を受け付ければ、表示部５３は、その切替指示に基づいて、スキャン画像及びカメラ画像間で表示画像を切り替える。また、表示部５３は、複数の測距位置をカメラ画像上に表示する。
制御部５１は、入出力ポート５２を介して計測ユニット１２から、測距情報、スキャン画像及びカメラ画像を取得し、バッファ５６内に格納する。制御部５１は、バッファ５６内に蓄積されたデータが一定量を超えれば、最も古いデータに上書きして新たなデータを格納する。バッファ５６は、安全スキャナ１０に内蔵された一時記録用の揮発性記憶素子である。
また、制御部５１は、計測ユニット１２から侵入物の検知情報を取得し、この検知情報に基づいて検知履歴を生成する。検知履歴は、検知された侵入物の位置（検知位置）と、侵入物が検知された時刻（検知時刻）と、当該検知時刻に対応する監視画像とからなり、これらの検知情報が検知履歴として互いに関連づけて記憶される。
検知履歴として記録される監視画像には、検知時刻の直前又は直後に取得された静止画像と、検知時刻が取得期間に含まれる動画像とがある。例えば、動画像は、検知時刻を中心として取得され、一定の時間長からなる。また、これらの監視画像には、固定カメラ１２２及び１２３により撮影されたカメラ画像と、スキャン画像生成部４０により生成されたスキャン画像とが用いられる。
例えば、静止画像又は動画像のいずれを検知履歴として記録するのか、或いは、カメラ画像又はスキャン画像のいずれを検知履歴として記録するのかは、ユーザが任意に選択することができる。動画像からなる監視画像を検知履歴として記録することにより、検知時刻前後の様子が識別し易い。一方、静止画像からなる監視画像を検知履歴として記録することにより、不揮発メモリ５７に保存可能な検知履歴の数を増やすことができる。
不揮発メモリ５７は、安全スキャナ１０に内蔵された不揮発性の記憶素子である。不揮発メモリ５７には、制御部５１により作成された検知履歴とが保持される。この不揮発メモリ５７は、検知位置、検知時刻、及び、検知時刻に対応する監視画像を互いに関連づけ、検知履歴として記憶する検知履歴記憶手段である。検知履歴として記憶されたスキャン画像を確認することにより、検知時刻の前後における周辺の状況を容易に識別することができる。制御部５１は、領域設定や設定バンクが変更されれば、対応する検知履歴を消去する。
なお、スキャン画像を検知履歴として記録するのに代えて、検知時刻に対応する走査周期内に得られた複数の測距情報を検知履歴として記録し、検知履歴を表示する際に、検知履歴として記録された複数の測距情報からスキャン画像を作成して表示するような構成であっても良い。
また、検知信号（ＯＳＳＤ）に関連する情報の他に、警告関連情報を検知履歴として併せて記録するような構成であっても良い。警告関連情報は、所定の検知イベントが発生した場合に、警告のためのユーザ報知を行う動作に関連して記録される情報であり、検知イベントの発生時刻、検知イベントの内容、警告要因等が検知履歴として記録される。
検知イベントには、受光部３４からの受光信号に基づく外乱光の検知、受光部３４からの受光信号に基づく高反射体の検知、保護カバー１２１の汚れの検知、安全スキャナ１０の出力線が過電流となったことの検知、警告エリア内の物体の検知等がある。なお、検知履歴として記録される警告関連情報には、検知イベントの発生時刻に対応する監視画像（静止画像又は動画像）を含むような構成であっても良い。また、監視画像からなる警告関連情報を検知履歴として記録するか否かをユーザが任意に選択することができるように構成しても良い。
記憶装置５８は、不揮発性の記憶素子からなり、表示ユニット１１に対して着脱可能に装着される。記憶装置５８には、設定支援装置２０から取得した設定データが保持される。なお、検知履歴を記憶装置５８に保持するような構成であっても良い。
制御部５１は、外部機器、すなわち、設定支援装置２０からの履歴要求に基づいて、不揮発メモリ５７から検知履歴を読み出し、外部通信ポート５４を介して設定支援装置２０へ送信する。なお、スキャン画像生成部４０が、計測ユニット１２に設けられる安全スキャナ１０の例を示したが、これに代えて、スキャン画像生成部４０を表示ユニット１１に設けるような構成であっても良い。或いは、スキャン画像生成部４０を表示ユニット１１及び計測ユニット１２にそれぞれ設けるような構成であっても良い。この場合、計測ユニット１２と表示ユニット１１との間でスキャン画像を送受信する代わりに、測距情報を送受信することになり、通信速度が遅い場合であっても、スキャン画像の表示が容易となる。
この制御部５１は、入出力ポート５２が、侵入物検知による取込信号を受信すれば、その取込信号に基づいて、バッファ５６内のスキャン画像を読み出し、不揮発メモリ５７内に履歴情報として格納する。履歴情報として記憶されるスキャン画像は、取込信号の受信時刻が取得期間に含まれるスキャン画像（動画像）である。
また、制御部５１は、操作部５０が、操作キー１１３〜１１６の操作による取込信号を受信すれば、その取込信号に基づいて、バッファ５６内のスキャン画像を読み出し、不揮発メモリ５７内に履歴情報として格納する。
＜モニタ画面６＞
図５及び図６は、図４の表示ユニット１１の動作の一例を示した図であり、表示パネル１１１に表示されるモニタ画面６が示されている。図５には、検知信号の出力状態を表示するモニタ画面６が示されている。このモニタ画面６は、安全スキャナ１０の動作状態を表示するための状態表示画面であり、メイン表示欄には、動作状態を示す文字列「ノーマルオペレーション」が表示されている。この様なモニタ画面６を閲覧することにより、通常の動作状態であるのか、或いは、エラー状態であるのかを識別することができる。
複数の計測ユニット１２が表示ユニット１１に接続されている場合は、表示対象として選択された計測ユニット１２の動作状態がモニタ画面６に表示される。また、監視対象エリアと計測条件とを設定バンクとして登録し、複数の設定バンクを切替可能に保持するバンク機能が有効であれば、表示対象の計測ユニット１２に適用されている設定バンクを示すバンク番号がモニタ画面６内に表示される。
表示対象として選択された計測ユニット１２を示すヘッド番号と、バンク番号とは、メイン表示欄よりも上側に配置されている。また、メイン表示欄よりも下側には、メニューボタン６１、履歴ボタン６２、エラーボタン６３及びモニタボタン６４が配置されている。
メニューボタン６１は、操作キー１１３に対応するソフトキーである。操作キー１１３を操作することにより、メニュー画面に切り替えることができる。メニュー画面は、エラー履歴、計測条件、監視対象エリア、入出力状態等を確認するための画面である。
履歴ボタン６２は、操作キー１１４に対応するソフトキーである。操作キー１１４を操作することにより、履歴画面に切り替えることができる。履歴画面は、侵入物検知の検知履歴を表示するための画面である。
エラーボタン６３は、操作キー１１５に対応するソフトキーであり、エラー又はアラームの発生時に表示される。操作キー１１５を操作することにより、エラー画面に切り替えることができる。エラー画面は、エラー又はアラームの内容を示すメッセージやエラーコードを表示するための画面である。モニタボタン６４は、操作キー１１６に対応するソフトキーである。操作キー１１６を操作することにより、他のモニタ画面６に切り替えることができる。
図６は、モニタボタン６４を操作した場合のモニタ画面６である。図中の（ａ）には、メイン表示欄にスキャン画像７を表示するモニタ画面６が示されている。この例では、モニタ画面６の下方向を計測ユニット１２の正面方向として、スキャン画像７が描画されている。安全スキャナ１０の正面に正対するユーザから見て、スキャン画像７上の測距位置と実空間内の位置との対応関係を直感的に把握することができる。
スキャン画像７は、スキャン面３に対応する平面上に、測距情報に対応する２次元位置が示された監視用画像である。このスキャン画像７は、検出光の走査周期内に得られる複数の測距位置を結ぶ測距線７１がスキャン面３上に示された線画像である。測距線７１は、順に取得された複数の測距位置を時系列に結ぶ折れ線からなる。例えば、測距線７１は、検出距離に対応する測距位置を一定の走査角ごとにプロットした折れ線により構成される。また、スキャン画像７は、検出光の走査周期に対応する一定のフレームレートで更新される動画像である。
スキャン画像７には、計測ユニット１２を原点とし、前後方向をｙ軸、左右方向をｘ軸とする直交座標軸が配置されている。なお、座標軸に平行なグリッド線をスキャン画像７上に表示しても良い。また、保護エリア又は警告エリアをスキャン画像７上に表示しても良い。この様なスキャン画像７を閲覧することにより、計測ユニット１２の周辺の現在の様子を識別することができる。操作キー１１３〜１１６を操作することにより、表示中のスキャン画像７に対し、表示画像を回転させ、或いは、表示倍率を変更することができる。
図中の（ｂ）には、メイン表示欄にカメラ画像８を表示するモニタ画面６が示されている。モニタボタン６４を操作することにより、検知信号の出力状態、スキャン画像７及びカメラ画像８間で、表示画像を切り替えることができる。カメラ画像８は、固定カメラ１２２又は１２３により撮影された撮影画像であり、計測ユニット１２の周辺の現在の様子が動画像として表示される。この例では、固定カメラ１２２から取得された撮影画像がカメラ画像８としてモニタ画面６に表示されている。
カメラ画像８には、機械設備や建屋の壁、天井、床面等が被写体として映っている。このカメラ画像８には、検出光の走査周期内に得られる複数の測距位置８１が表示されている。測距位置８１は、カメラ画像８上における測距情報に対応する２次元位置である。例えば、測距位置８１は、検出距離に対応する測距位置を一定の走査角ごとにプロットした多数のドットにより構成される。
この様な測距位置８１は、検出距離と検出光の走査角とに基づいて、対象物の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１２２，１２３の画角との位置関係に基づいて、対象物のカメラ画像８における２次元位置を特定することにより、表示される。測距位置８１をカメラ画像８に重畳させることにより、スキャン画像７上の対象物が実空間においてどのような物体であるのかをカメラ画像８によって確認することができる。
なお、保護エリア又は警告エリアをカメラ画像８上に表示しても良い。操作キー１１３〜１１６を操作することにより、表示中のカメラ画像８に対し、表示画像の左右を反転させ、或いは、視点を変更することができる。
また、カメラ画像８として表示する画像には、詳細確認画像又はプライバシー画像を用いるような構成であっても良い。プライバシー画像は、詳細確認画像に比べ、画質を低下させた表示画像であり、カメラ１２２又は１２３により撮影された画像を低解像度化するモザイク処理によって作成される。
プライバシー画像を得るためのフィルタ処理には、各種の画像フィルタを採用することができる。例えば、画像領域を多数の処理ブロックに分割し、処理ブロック内の各画素について、画素値を代表値に置き換えることにより、物理的解像度を低下させて画像をぼかすモザイク処理がカメラ画像に対して行われる。
処理ブロックの形状やサイズと、処理ブロックの配置態様は、任意に指定することができる。代表値は、処理ブロックを代表する画素値であり、処理ブロック内の画素に関する画素値の平均値、中央値又は最頻値により定められる。
この様なプライバシー画像を表示することにより、カメラ画像８に侵入物として映り込んだ作業者のプライバシーを保護し、或いは、セキュリティ情報を秘匿することができる。一方、詳細確認画像を表示することにより、安全スキャナ１０の周辺環境や被写体を詳細に分析することができる。なお、検知履歴として保存するカメラ画像８にはフィルタをかけず、カメラ画像の閲覧時にフィルタ処理が行われる。
図７は、図４の表示ユニット１１の動作の一例を示した図であり、メイン表示欄に２つのカメラ画像を並べて表示する場合が示されている。図中の（ａ）には、固定カメラ１２２及び１２３によりそれぞれ撮影されたカメラ画像８ａ及び８ｂが示され、（ｂ）には、カメラ画像８ａ及び８ｂの一部を切り出してメイン表示欄に配置したモニタ画面６が示されている。
モニタ画面６のメイン表示欄には、固定カメラ１２２（計測ユニット１２に向かう方向から見て左側のカメラ）により撮影されたカメラ画像８ａと、固定カメラ１２３（計測ユニット１２に向かう方向から見て右側のカメラ）により撮影されたカメラ画像８ｂとのいずれか一方を切替可能に表示することができる。
また、カメラ画像８ａ及び８ｂから計測ユニット１２の正面側の領域をそれぞれ切り出し、切り出した２つの部分画像の左右をそれぞれ反転してメイン表示欄に並べて表示することもできる（図７（ｂ））。
この場合、計測ユニット１２に向かう方向から見て左側のカメラにより撮影されたカメラ画像８ａの左側の領域がメイン表示欄の左側に配置され、計測ユニット１２に向かう方向から見て右側のカメラにより撮影されたカメラ画像８ｂの右側の領域がメイン表示欄の右側に配置されている。この様なカメラ画像８ａ及び８ｂの連結表示機能により、計測ユニット１２の正面方向の様子が直観的に判り易い。
＜メニュー画面、履歴画面及び確認画面＞
図８〜図１５は、図４の表示ユニット１１の動作の一例を示した図であり、表示パネル１１１に表示されるメニュー画面９，９５，９８、履歴画面９４，１００、確認画面９５ａ，９６，９７ａ，９７ｂ，１３０、１４０及びエラーヘルプ画面１４４が示されている。
図８の（ａ）には、メニューボタン６１を操作した場合のメニュー画面９が示されている。このメニュー画面９は、メイン表示欄に、メニュー項目「エラー履歴」、「計測条件」、「エリア指定情報」、「入出力状態」及び「その他」を表示する項目選択画面であり、モニタ画面６内のメニューボタン６１を操作することによって表示される。
各メニュー項目は、メニュー画面９の上下方向に配列されている。また、画面中央に位置するメニュー項目が表示対象として選択され、ハイライト表示又はフォーカス表示されている。メイン表示欄よりも下側には、ダウンボタン９１、アップボタン９２及び決定ボタン９３が配置されている。
ダウンボタン９１は、操作キー１１４に対応するソフトキーである。アップボタン９２は、操作キー１１５に対応するソフトキーである。操作キー１１４又は１１５を操作することにより、表示対象とするメニュー項目を変更することができる。決定ボタン９３は、操作キー１１６に対応するソフトキーである。操作キー１１６を操作することにより、表示対象として選択されたメニュー項目に対応する画面に切り替えることができる。
図８の（ｂ）には、メニュー画面９内の決定ボタン９３を操作した場合の履歴画面９４が示されている。この履歴画面９４は、エラー履歴を確認するための確認画面であり、メイン表示欄に複数のエラー履歴が表示される。履歴画面９４は、メニュー画面９内のメニュー項目「エラー履歴」を選択した場合に表示される。各エラー履歴は、履歴画面９４の上下方向に配列されている。エラー履歴には、エラー発生時刻、エラーコード及びエラー内容を示す文字列が表示されている。
図９の（ａ）には、メニュー画面９内のメニュー項目「計測条件」を選択した場合のメニュー画面９５が示されている。このメニュー画面９５は、メイン表示欄に、メニュー項目「基本設定」、「ＯＳＳＤ１／２」、「ＯＳＳＤ３／４」、「エリア設定」、「バンク設定」、「ミューティング設定」、「入出力設定」、「履歴設定」、「通信設定」等を表示する項目選択画面である。
各メニュー項目は、メニュー画面９５の上下方向に配列されている。また、画面中央に位置するメニュー項目が表示対象として選択され、ハイライト表示又はフォーカス表示されている。ダウンボタン９１又はアップボタン９２を操作することにより、表示対象とするメニュー項目を変更することができる。決定ボタン９３を操作することにより、表示対象として選択されたメニュー項目に対応する画面に切り替えることができる。
図９の（ｂ）には、メニュー画面９５内の決定ボタン９３を操作した場合の確認画面９５ａが示されている。この確認画面９５ａは、計測条件の基本設定を確認するための画面であり、メニュー項目「基本設定」を選択した場合に表示される。確認画面９５ａのメイン表示欄には、各種の設定パラメータの名称とその設定値とが表示される。設定パラメータの名称とその設定値とは、交互に表示される。
図１０には、メニュー画面９内のメニュー項目「エリア指定情報」を選択した場合の確認画面９６が示されている。この確認画面９６は、エリア指定情報を確認するための画面であり、メイン表示欄に、保護エリア７２を示す図形が表示される。保護エリア７２は、スキャン面３に対応する平面上に表示される。また、計測ユニット１２を原点とする座標軸が表示されている。
図１１の（ａ）には、メニュー画面９内のメニュー項目「入出力状態」を選択した場合の確認画面９７ａが示されている。この確認画面９７ａは、各種信号の入力状態を確認するための画面である。メイン表示欄には、「入力１」〜「入力１０」の信号状態が表示されている。
図１１の（ｂ）には、確認画面９７ａ内のダウンボタン又はアップボタンを操作した場合の確認画面９７ｂが示されている。この確認画面９７ｂは、各種信号の出力状態を確認するための画面である。メイン表示欄には、「ＯＳＳＤ１／２」、「ＯＳＳＤ３／４」、「出力（ＡＵＸ）１」〜「出力（ＡＵＸ）６」の信号状態が表示されている。確認画面９７ｂ内のダウンボタン又はアップボタンを操作することにより、確認画面９７ａに切り替えることができる。
図１２には、メニュー画面９内のメニュー項目「その他」を選択した場合のメニュー画面９８が示されている。このメニュー画面９８は、メニュー項目「画面の明るさ」及び「再起動」を選択するための項目選択画面である。
メニュー項目「画面の明るさ」を選択することにより、表示パネル１１１の明るさを段階的に切り替えることができる。また、メニュー項目「再起動」を選択することにより、この安全スキャナ１０を再起動させることができる。
図１３の（ａ）には、モニタ画面６内の履歴ボタン６２を操作した場合の履歴画面１００が示されている。この履歴画面１００は、複数の検知履歴からなる履歴リスト１０１をメイン表示欄に表示する確認画面である。履歴リスト１０１は、検知時刻が互いに異なる２以上の検知履歴を検知時刻の順に配列した一覧表示オブジェクトであり、検知履歴に対応づけて、検知情報が表示されている。
例えば、履歴リスト１０１は、その一部が履歴画面１００に表示され、ダウンボタン１０４又はアップボタン１０５を操作することにより、履歴リスト１０１を上方向又は下方向にスクロールさせることができる。この例では、３つの検知履歴が上下方向に配列され、参照履歴として選択された検知履歴が中央に配置されている。参照履歴は、フォーカス表示又はハイライト表示されている。
参照履歴には、検知順序を示す履歴番号、検知時刻、検知要因、検知期間、検知位置、ヘッド番号及びバンク番号が表示されている。また、スキャン画像７又はカメラ画像８を含む参照履歴には、動画像又は静止画像からなる監視画像が検知履歴として記録されていることを示すアイコン１０２が表示される。一方、参照履歴以外の検知履歴には、履歴番号、検知時刻及び検知要因が表示されている。
メイン表示欄の下側には、アップデートボタン１０３、ダウンボタン１０４、アップボタン１０５及びビューボタン１０６が配置されている。ビューボタン１０６（操作キー１１６）を操作することにより、参照履歴として選択された検知履歴のスキャン画像７及びカメラ画像８を確認することができる。また、ダウンボタン１０４（操作キー１１４）又はアップボタン１０５（操作キー１１５）を操作することにより、参照履歴を前後の検知履歴に変更することができる。また、アップデートボタン１０３（操作キー１１３）を操作することにより、計測ユニット１２から検知情報を取得し、不揮発メモリ５７内の検知履歴を更新することができる。
履歴リスト１０１は、履歴に残すべき事象が発生する毎に動的に変化するものである。しかしながら、検知履歴の確認中に履歴に残すべき事象が発生すると、閲覧中の検知履歴を引き続き見たい場合と、最新の検知履歴を見たい場合とが存在する。そこで、この安全スキャナ１０では、アップデートボタン１０３を押した場合にのみ、表示を最新の履歴リスト１０１に更新し、アップデートボタン１０３を押さないときは、履歴リスト１０１を維持し続けるため、意図しない履歴順序の繰り下がりや、最新の履歴の表示を防止することができる。
図１３の（ｂ）には、履歴画面１００内のビューボタン１０６を操作した場合の確認画面１３０が示されている。この確認画面１３０は、検知履歴として記録されたスキャン画像７又はカメラ画像８を再生するための画面である。この例では、検知履歴「履歴３」が参照履歴として選択され、メイン表示欄にスキャン画像７が表示される場合が示されている。
このスキャン画像７には、測距線７１の他に、保護エリア７２を示す図形が描画されている。この様に構成することにより、対象物の測距位置を保護エリア７２と容易に対比することができるため、安全スキャナ１０が正しく設置されているか否か、或いは、安全スキャナ１０が適切に動作しているか否かを容易に識別することができる。
再生ボタン１３１（操作キー１１４）を操作することにより、動画像の再生を開始し、或いは、再生中の動画像を一時停止することができる。また、コマ送りボタン１３２（操作キー１１５）を操作することにより、コマ送りすることができる。
図１４には、モニタ画面６内のエラーボタン６３を操作した場合の確認画面１４０が示されている。この確認画面１４０は、発生中のエラー内容を確認するための画面であり、メイン表示欄に、エラー又はアラームの内容を示す文字列が表示される。ダウンボタン１４１又はアップボタン１４２を操作することにより、同時に発生している別のエラーの内容を表示させることができる。ヘルプボタン１４３を操作すれば、エラーヘルプ画面１４４が表示される。
図１５には、ヘルプボタン１４３を操作した場合のエラーヘルプ画面１４４が示されている。エラーヘルプ画面１４４には、エラー又はアラームの内容を識別するための識別コード１４５と、エラー又はアラームに関するコンテンツを提供するウェブサイトのアドレス情報１４６及び１４７とが表示される。アドレス情報１４６は、文字列により表されたアドレス情報である。アドレス情報１４７は、２次元コード等の光学読取可能な画像からなるアドレス情報である。なお、アドレス情報１４６又は１４７のいずれか一方のみをエラーヘルプ画面１４４に表示するような構成であっても良い。
設定支援装置２０上のウェブブラウザは、指定されたアドレスのウェブサイトにアクセスし、当該ウェブサイトからコンテンツ情報をダウンロードしてディスプレイ２１上に表示する。ユーザが、ウェブサイト上で、エラー又はアラームの内容を識別する識別コード１４５を入力すれば、設定支援装置２０上のウェブブラウザには、エラー又はアラームの内容の詳細な説明や対処方法などの情報が表示される。
本実施の形態によれば、安全スキャナ１０において複数の測距情報がスキャン面３上に示されたスキャン画像７が表示されるため、安全スキャナ１０を設定支援装置２０に接続することなく、検出光を走査して得られる複数の測距情報を確認することができる。このため、安全スキャナ１０が正しく設置されているか否か、或いは、安全スキャナ１０が適切に動作しているか否かといった動作状態を確認する作業を簡素化することができる。
なお、本実施の形態では、安全スキャナ１０が固定カメラ１２２及び１２３を備える場合の例について説明したが、本発明は、検出エリアを撮影してカメラ画像を生成する撮像手段を備えない安全スキャナにも適用可能である。
１ 光学安全システム
１０ 安全スキャナ
１１ 表示ユニット
１１０ 表示筐体
１１１ 表示パネル
１１２ インジケータ
１１３〜１１６ 操作キー
１２ 計測ユニット
１２０ スキャナ筐体
１２１ 保護カバー
１２２，１２３ 固定カメラ
１２４ インジケータ
２０ 設定支援装置
２１ ディスプレイ
２２ キーボード
２３ マウス
３０ 投光制御部
３１ 投光光源部
３２ 走査部
３３ ロータリーエンコーダ
３４ 受光部
３５ 距離算出部
３６ 測距部
３７ 侵入検知部
３８ 入出力ポート
３９ エリア指定情報記憶部
４０ スキャン画像生成部
５０ 操作部
５１ 制御部
５２ 入出力ポート
５３ 表示部
５４ 外部通信ポート
５５ 外部出力ポート
５６ バッファ
５７ 不揮発メモリ
６ モニタ画面
６１ メニューボタン
６２ 履歴ボタン
６３ エラーボタン
６４ モニタボタン
７ スキャン画像
７１ 測距線
７２ 保護エリア
８ カメラ画像
８１ 測距位置
９，９５，９８ メニュー画面
９１ ダウンボタン
９２ アップボタン
９３ 決定ボタン
９４，１００ 履歴画面
９５ａ，９６，９７ａ，９７ｂ，１３０，１４０ 確認画面
２ 通信ケーブル
３ スキャン面

Claims (7)

  1. 検出エリア内に設定される保護エリアを設定データとして生成する設定支援装置と接続可能に構成され、当該設定支援装置で生成された設定データを受け付けて、当該設定データとして受け付けた保護エリア内の物体を検知し、検知結果に応じて安全制御信号を外部機器に出力する安全スキャナにおいて、
    検出エリアに対し、検出光を投光する投光手段と、
    上記検出エリア内の対象物からの反射光を受光して受光信号を生成する受光手段と、
    上記受光信号に基づいて、上記対象物までの距離を求める距離算出手段と、
    回転軸を中心として上記検出光を周方向に走査させる走査手段と、
    上記距離及び上記検出光の走査角からなる測距情報と、上記設定支援装置から上記設定データとして受け付けた上記保護エリアとに基づいて、上記保護エリア内の侵入物を検知し、検知結果に応じた上記安全制御信号を上記外部機器に出力するために検知信号を生成する侵入検知手段と、
    上記検知信号の出力状態を表示する表示灯と、
    上記検出光を走査して得られる複数の上記測距情報が上記検出光のスキャン面上における複数の測距位置として示されたスキャン画像を生成するスキャン画像生成手段と、
    上記保護エリア内の侵入物検知に伴って保存された履歴情報に基づく、上記保護エリアが描画された上記スキャン画像と、上記保護エリア内の侵入物検知に伴って上記検出エリアを撮影して保存されたカメラ画像とを切り替えて画面に表示する監視画像表示手段とを備え、
    上記表示灯と、上記監視画面表示手段とは、同一筐体の外表面に設けられていることを特徴とする安全スキャナ。
  2. 上記検出エリアを撮影してカメラ画像を生成する撮像手段と、
    切替指示を受け付ける切替指示受付手段とを備え、
    上記監視画像表示手段は、上記切替指示に基づいて、上記スキャン画像及び上記カメラ画像間で表示画像を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の安全スキャナ。
  3. 上記監視画像表示手段は、複数の上記測距位置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２に記載の安全スキャナ。
  4. 上記スキャン画像は、動画像であり、
    上記スキャン画像生成手段は、上記検出光の走査周期に同期して上記スキャン画像を更新することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の安全スキャナ。
  5. 上記保護エリア内の侵入物検知に伴う取込信号を受信する取込信号受信手段と、
    上記取込信号に基づいて、上記スキャン画像を履歴情報として記憶する履歴情報記憶手段とを備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の安全スキャナ。
  6. 上記監視画像表示手段は、画面の下方向を安全スキャナの正面方向として上記スキャン画像を表示することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の安全スキャナ。
  7. 上記スキャン画像は、順に取得された複数の上記測距位置を時系列に結ぶ折れ線からなる線画像であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の安全スキャナ。
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