KR102136407B1 - 판정 장치 및 판정 장치의 제어 방법 - Google Patents

판정 장치 및 판정 장치의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

대상물과의 거리를 판정하는 판정 장치에 대해 범용 광 측거 모듈 등을 이용하는 경우라도, 높은 신뢰성을 실현한다.
판정 장치는 복수의 광 측거 모듈 각각이 출력한 신호 중 적어도 하나가, 대상물에 이르기까지의 거리가 소정 범위 내에 있음을 나타내는지 여부를 판정하고, 임의의 광 측거 모듈의 관측 에리어는 다른 광 측거 모듈의 관측 에리어 내에 있다.

Description

판정 장치 및 판정 장치의 제어 방법{Determination device and control method of determination device}
본 발명은 대상물과의 거리가 소정 범위 내에 있게 되면 침입 검지를 나타내는 신호를 출력하는 판정 장치에 관한 것이다.
ToF(Time of Flight) 원리에 기초하여 검출 대상물에 이르기까지의 거리를 계측하기 위한 장치로서, 예컨대 특허문헌 1에는, 발광 소자로부터 검출 대상물로 광을 조사(照射)하고, 그 반사광을 수광 소자가 판독하고, 거리 연산을 수행하는 광 측거(測距) 모듈이 개시되어 있다.
특허문헌 1: 미국특허출원공개 제2016/0327649호 명세서(2016년 11월 10일)
광 측거 모듈을, 대상물과의 거리가 소정 범위 내에 있게 되면 침입 검지를 나타내는 신호를 출력하는 안전 제어에 관한 장치에, 적용하는 경우, 안전 제어에 관한 장치에는 고도의 신뢰성이 요구된다. 그 때문에, 상술한 바와 같은 종래기술은 범용 광 측거 모듈 등을 이용하여 실현하기 어렵고, 예컨대, 전용의 광 측거용 IC 개발 등이 필요하고, 상품 코스트, 개발 비용이 상승하며, 구성 자체도 복잡해지는 과제가 있다.
본 발명의 일 실시형태는 대상물과의 거리가 소정 범위 내에 있게 되면 침입 검지를 나타내는 신호를 출력하는 판정 장치에 대해, 범용 광 측거 모듈 등을 이용하는 경우라도, 높은 신뢰성을 실현하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시형태에 따른 판정 장치는, 대상물과의 거리가 소정 범위 내에 있게 되면 침입 검지를 나타내는 신호를 출력하는 판정 장치로서, 복수의 광 측거 센서를 포함하는 센서 세트에서의 상기 복수의 광 측거 센서 각각이 출력하는 신호를 각각이 취득하는 복수의 취득부; 및 상기 복수의 취득부 각각이 수신한 신호 중 적어도 하나가, 상기 대상물에 이르기까지의 거리가 상기 소정 범위 내에 있음을 나타내는지 여부를, 각각이 판정하는 복수의 침입 판정부;를 구비하고, 상기 센서 세트에 있어서의 임의의 광 측거 센서인 제1 광 측거 센서의 관측 에리어(observation area)는 상기 센서 세트에 있어서의 상기 제1 광 측거 센서와는 다른 광 측거 센서인 제2 광 측거 센서의 관측 에리어 내에 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 판정 장치의 제어 방법은, 대상물과의 거리가 소정 범위 내에 있게 되면 침입 검지를 나타내는 신호를 출력하는 판정 장치의 제어 방법으로서, 복수의 광 측거 센서를 포함하는 센서 세트에서의 상기 복수의 광 측거 센서 각각이 출력하는 신호를 각각이 취득하는 복수의 취득 단계; 및 상기 복수의 취득 단계 각각이 수신한 신호 중 적어도 하나가, 상기 대상물에 이르기까지의 거리가 상기 소정 범위 내에 있음을 나타내는지 여부를 각각이 판정하는 복수의 침입 판정 단계;를 포함하고, 상기 센서 세트에 있어서의 임의의 광 측거 센서인 제1 광 측거 센서의 관측 에리어는 상기 센서 세트에 있어서의 상기 제1 광 측거 센서와는 다른 광 측거 센서인 제2 광 측거 센서의 관측 에리어 내에 있다.
상기 구성에 의하면, 상기 판정 장치는 센서 세트에 포함되는 광 측거 센서 각각이 출력하는 신호 중 적어도 하나가 나타내는 거리가 소정 범위 내라고 판정하면, 침입 검지를 나타내는 신호를 출력한다.
그 때문에, 센서 세트에 포함되는 광 측거 센서 중 적어도 하나가 정상적으로 기능 하고 있다면, 다른 광 측거 센서가 고장난 경우라도, 상기 대상물과의 거리가 소정 범위 내에 있는지 여부를 판정하고, 즉, 침입 유무를 판정하고, 판정 결과를 출력할 수 있다.
또한, 상기 구성에 의하면, 복수의 침입 판정부가 광 측거 센서 각각이 출력하는 신호에 기초하여 판정을 수행한다. 그 때문에, 적어도 하나의 침입 판정부가 정상적으로 기능하고 있다면, 다른 침입 판정부가 고장난 경우라도, 침입 유무를 판정하고, 판정 결과를 출력할 수 있다.
즉, 상기 구성에 의하면, 판정 장치가 포함하는 일부의 구성이 고장난 경우라도, 침입 유무를 판정하고, 침입이 있는 것으로 판정되면, 침입 검지를 나타내는 신호를 출력할 수 있다. 그 때문에, 상기 판정 장치는 높은 신뢰성을 가지고 침입 유무를 판정하며, 침입이 있는 것으로 판정되면, 침입 검지를 나타내는 신호를 출력할 수 있다.
또한, 상기 판정 장치는 외부 기기의 안전 제어에 이용될 수도 있다. 또한, 상기 센서 세트에 포함되는 광 측거 센서에 광 측거 모듈을 적용할 수도 있다. 이 경우, 범용 광 측거 모듈을 안전 제어에 관한 판정 장치에 이용할 수 있는 효과를 나타낸다. 상기 판정 장치는, 예컨대 범용 광 측거 모듈 등의 반드시 안전 제어를 위한 전용품이라고는 할 수 없는 광 측거 모듈을 이용하는 경우라도, 그러한 광 측거 센서 각각이 출력하는 신호를 이용하여 침입 유무를 판정할 수 있다. 그리고 상기 판정 장치는 그러한 광 측거 센서 각각이 출력하는 신호 중 적어도 하나가 나타내는 거리가 소정 범위 내라고 판정하면, 침입 검지를 나타내는 신호를 출력한다. 따라서, 상기 판정 장치는, 예컨대 범용 광 측거 모듈 등을 이용하는 경우라도, 높은 신뢰성을 실현할 수 있는 효과를 나타낸다.
또한, 제1 광 측거 센서의 관측 에리어는 제2 광 측거 센서의 관측 에리어 내에 있다. 따라서, 상기 대상물이 제1 광 측거 센서의 관측 에리어 내에 존재하는 경우, 상기 대상물은 반드시 제2 광 측거 센서의 관측 에리어 내에도 존재하게 된다. 그 때문에, 제1 광 측거 센서의 관측 결과를, 제2 광 측거 센서의 관측 결과에 의해 검증할 수 있는 효과를 나타낸다.
또한, 제1 광 측거 센서가 관측 가능한 에리어 중 제2 광 측거 센서가 관측 가능한 에리어와 중복되는 에리어를 확보하고, 중복되지 않는 에리어가 발생하는 것을 억제할 수 있는 효과를 나타낸다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 판정 장치는, 상기 제2 광 측거 센서에 의해 출력된 신호가 나타내는 거리에 따라, 상기 제1 광 측거 센서에 의해 출력된 신호가 나타내는 거리를 각각이 검증하는 복수의 검증부를 구비하고 있고, 상기 검증부에 의해, 상기 제1 광 측거 센서에 의해 출력된 신호가 나타내는 거리와, 상기 제2 광 측거 센서에 의해 출력된 신호가 나타내는 거리가 거의 같은 것이 검증되면, 상기 복수의 침입 판정부 각각은 상기 제1 광 측거 센서에 의해 출력된 신호가 나타내는 거리가 상기 소정 범위 내에 있는 것을 나타내는지 여부를 판정할 수도 있다.
상기 구성에 의하면, 검증부는 제1 광 측거 센서에 의해 출력된 신호가 나타내는 거리를, 제1 광 측거 센서의 관측 에리어를 관측 에리어에 포함하는 제2 광 측거 센서에 의해 출력된 신호가 나타내는 거리에 의해 검증한다.
그리고, 침입 판정부는 상기 검증 결과에 따라, 상기 판정을 수행한다. 예컨대, 제1 광 측거 센서에 의해 출력된 신호가 나타내는 거리와, 제2 광 측거 센서에 의해 출력된 신호가 나타내는 거리가 거의 같으면, 침입 판정부는 제1 광 측거 센서에 의해 출력된 신호가 나타내는 거리가 상기 소정 범위 내에 있는지 여부를 판정한다. 또한, 예컨대, 제1 광 측거 센서에 의해 출력된 신호가 나타내는 거리와, 제2 광 측거 센서에 의해 출력된 신호가 나타내는 거리가 거의 같지 않으면, 침입 판정부는 제1 광 측거 센서에 의해 출력된 신호가 나타내는 거리, 및 제2 광 측거 센서에 의해 출력된 신호가 나타내는 거리 중 적어도 일방이 상기 소정 범위 내에 있는지 여부를 판정한다. 그 때문에, 판정 장치는 상기 대상물과의 거리가 상기 소정 범위 내에 있는지 여부를 확실히 판정할 수 있는 효과를 나타낸다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 판정 장치는, 상기 대상물은, 상기 제1 광 측거 센서 및 상기 제2 광 측거 센서의 관측 에리어로 소정 방향으로부터 침입하고, 상기 제2 광 측거 센서의 관측 에리어는 상기 제1 광 측거 센서의 관측 에리어보다 상기 대상물이 침입하는 측에 있는 영역을 포함할 수도 있다.
상기 구성에 의하면, 측정 대상물이 제1 광 측거 센서의 관측 에리어에 침입하는 경우, 측정 대상물은 제2 광 측거 센서의 관측 에리어 내에 반드시 침입하게 된다.
따라서, 제2 광 측거 센서가 출력하는 신호가 나타내는 거리가 상기 소정 범위 내에 있는 경우, 제1 광 측거 센서가 출력하는 신호가 나타내는 거리가 상기 소정 범위 내에 있게 될 가능성이 높다.
즉, 상기 구성에 의하면, 제1 광 측거 센서가 고장난 경우라도, 상기 판정 장치는 침입 여부를 판정하고, 침입이 있는 것으로 판정되면, 침입 검지를 나타내는 신호를 출력한다. 그 때문에, 상기 판정 장치는 제1 광 측거 센서가 고장난 경우라도, 침입 여부를 판정하고, 침입이 있는 것으로 판정되면, 침입 검지를 나타내는 신호를 출력하므로, 침입 판정의 신뢰성이 높다.
또한, 상기 구성에 의하면, 측정 대상물이 제1 광 측거 센서의 관측 에리어로 침입하는 경우, 측정 대상물은 먼저 제2 광 측거 센서의 관측 에리어 내로 침입하게 된다.
여기서, 상기 복수의 침입 판정부는 적어도 일방이 소정 범위 내에 있는 경우, 침입이 있는 것으로 판정한다. 그 때문에, 대상물이 먼저 제2 광 측거 센서의 관측 에리어에 침입하면, 판정 장치는 신속하게 대상물의 침입을 검지할 수 있는 효과를 나타낸다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 판정 장치는, 상기 센서 세트는 복수이고, 복수의 상기 센서 세트 각각의 상기 광 측거 센서가 출력하는 신호는 시리얼 전송에 의해 상기 복수의 취득부 각각으로 전송될 수도 있다.
상기 구성에 의하면, 시리얼 전송에 의해 출력하는 신호를 취득한다. 그 때문에, 판정 장치가 구비하는 회선을 줄일 수 있다. 따라서, 제조 비용을 경감할 수 있는 효과를 나타낸다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 대상물과의 거리가 소정 범위 내에 있게 되면 침입 검지를 나타내는 신호를 출력하는 판정 장치에 대해 범용 광 측거 모듈 등을 이용하는 경우라도, 높은 신뢰성을 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 판정 장치의 요부 구성의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 판정 장치의 적용 예의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시형태에 따른 광 측거 모듈의 관측 가능 에리어를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 판정 장치의 침입 판정 처리의 흐름의 일 예를 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 변형 예에 따른 판정 장치 적용 예의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 변형 예에 따른 판정 장치를 구비하고 있는 로봇의 엔드 이펙터(end effector)의 일 예를 나타내는 도면이다.
〔실시형태〕
이하, 본 발명의 일 측면에 따른 실시형태(이하, “본 실시형태”라고도 표기함)를 도면에 기초하여 설명한다.
§1 적용 예
도 2는 안전 제어 시스템(1)에 있어서의 본 실시형태에 따른 판정 장치(2)의 적용 예의 일 예를 나타내는 도면이다. 먼저, 도 2를 이용하여 판정 장치(2)의 적용 예의 개요를 설명한다.
안전 제어 시스템(1)은, 예컨대 로봇의 엔드 이펙터 등의 가동 부위 주변에 사람의 접근을 검지한 경우, 사람이 가동 부위에 접촉하기 전에 그 가동 부위의 구동을 정지하는 시스템이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 안전 제어 시스템(1)은 판정 장치(2) 및 안전 제어 장치(3)를 포함한다. 안전 제어 장치(3)는 판정 장치(2)로부터 침입 검지를 나타내는 신호를 수신하면, 안전 제어를 실행하고, 예컨대 로봇의 엔드 이펙터 등의 가동 부위의 구동을 정지하는 등의 제어를 실시한다.
판정 장치(2)는 대상물과의 거리가 소정 범위 내에 있게 되면, 침입 검지를 나타내는 신호를 안전 제어 장치(3)로 출력한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 판정 장치(2)는 각각이 침입 검지를 나타내는 신호를 출력하는 판정 유닛(20a) 및 판정 유닛(20b)을 구비하고 있다. 판정 유닛(20a)은 제1 광 측거 모듈(제1 광 측거 센서)(21a), 제어부(22a), 거리 데이터 입출력부(23a) 및 출력부(24a)를 구비하고 있다. 또한, 판정 유닛(20b)은 판정 유닛(20a)과 같은 구성을 구비하고 있다. 제1 광 측거 모듈(21a)은 ToF(Time of Flight) 원리에 기초하여 측정 대상물에 이르기까지의 거리를 계측하고, 당해 거리를 나타내는 신호를 제어부(22a)로 출력한다. 또한 제1 광 측거 모듈(21a)과, 판정 유닛(20b)이 구비하고 있는 제2 광 측거 모듈(제2 광 측거 센서)(21b)은 하나의 센서 세트에 포함되어 있는 것으로 한다.
제어부(22a)는 제1 광 측거 모듈(21a)이 출력하는 신호를 취득한다. 또한, 제어부(22a)는 거리 데이터 입출력부(23a) 및 거리 데이터 입출력부(23b)를 통해 제어부(22b)로부터 제2 광 측거 모듈(21b)이 출력하는 신호를 취득한다.
제어부(22a) 및 제어부(22b) 각각은 제1 광 측거 모듈(21a) 및 제2 광 측거 모듈(21b)이 출력하는 신호 중 적어도 하나가, 상기 대상물에 이르기까지의 거리가 상기 소정 범위 내에 있음을 나타내는지 여부를 판정한다.
상술한 센서 세트에서의 제1 광 측거 모듈(21a)의 관측 에리어는 제1 광 측거 모듈(21a)과는 다른 광 측거 센서인 제2 광 측거 모듈(21b)의 관측 에리어 내에 있다.
제어부(22a) 및 제어부(22b) 각각은 제1 광 측거 모듈(21a) 및 제2 광 측거 모듈(21b)이 출력하는 신호 중 적어도 하나가, 대상물에 이르기까지의 거리가 소정 범위 내에 있음을 나타내는지 여부를 판정한다. 제어부(22a) 및 제어부(22b)는 당해 판정 결과에 따라, 출력부(24a) 또는 출력부(24b)를 통해 안전 제어 장치(3)로 침입 검지를 나타내는 신호를 출력한다.
도 3의 (a) 및 (b)는 제1 광 측거 모듈(21a)의 관측 가능 에리어 또는 제2 광 측거 모듈(21b)의 관측 가능 에리어를 나타내는 도면이다. 도 3의 (a) 및 (b)에서는, 제1 광 측거 모듈(21a)의 관측 가능 에리어를 R2로 나타내고, 제2 광 측거 모듈(21b)의 관측 가능 에리어를 R1으로 나타내고 있다. 도 3의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 제1 광 측거 모듈(21a)의 관측 가능 에리어(R2)는 제2 광 측거 모듈(21b)의 관측 가능 에리어(R1)보다 좁게 설정되어 있다. 제1 광 측거 모듈(21a)의 관측 에리어를 이하와 같이 설정할 수도 있다. 제1 광 측거 모듈(21a)의 관측 에리어에서 측정된 대상물에 이르기까지의 거리는 제2 광 측거 모듈(21b)이 출력하는 신호가 나타내는 거리에 따라 검증 가능하다. 예컨대, 제1 광 측거 모듈(21a)의 관측 에리어를 제2 광 측거 모듈(21b)의 관측 가능 에리어와 중복되는 에리어라고 할 수도 있다. 또한 제2 광 측거 모듈(21b)의 관측 에리어에 대해서는, 제2 광 측거 모듈(21b)의 관측 가능 에리어 전역이라고 할 수도 있다.
제어부(22a) 및 제어부(22b) 각각은 제1 광 측거 모듈(21a) 및 제2 광 측거 모듈(21b)이 출력하는 신호 중 적어도 하나가, 대상물에 이르기까지의 거리가 소정 범위 내에 있음을 나타내는지 여부를 판정한다. 제어부(22a) 및 제어부(22b)는 당해 판정의 결과에 따라, 출력부(24a) 또는 출력부(24b)를 통해 안전 제어 장치(3)로 침입 검지를 나타내는 신호를 출력한다.
상기 구성에 의하면, 판정 장치(2)는 센서 세트에 포함되는 제1 광 측거 모듈(21a) 및 제2 광 측거 모듈(21b) 각각이 출력하는 신호 중 적어도 하나가 나타내는 거리가 소정 범위 내라고 판정하면, 침입 검지를 나타내는 신호를 출력한다. 그 때문에, 제1 광 측거 모듈(21a) 및 제2 광 측거 모듈(21b) 중 적어도 하나가 정상적으로 기능 하고 있다면, 다른 광 측거 센서가 고장난 경우라도, 판정 장치(2)는 침입 유무를 판정하고, 판정 결과를 출력할 수 있다.
또한, 상기 구성에 의하면, 제어부(22a, 22b)가 제1 광 측거 모듈(21a) 및 제2 광 측거 모듈(21b) 각각이 출력하는 신호에 기초하여 판정을 수행한다. 그 때문에, 적어도 하나의 제어부(22a) 및 제어부(22b)가 정상적으로 기능 하고 있다면, 일방의 제어부가 고장난 경우라도, 침입 유무를 판정하고, 판정 결과를 출력할 수 있다.
즉, 상기 구성에 의하면, 판정 장치(2)가 포함하는 일부의 구성이 고장난 경우라도, 침입 유무를 판정하고, 침입이 있는 것으로 판정되면, 침입 검지를 나타내는 신호를 출력할 수 있다. 그 때문에, 판정 장치(2)는 높은 신뢰성을 가지고 침입 유무를 판정하고, 침입이 있는 것으로 판정되면, 침입 검지를 나타내는 신호를 출력할 수 있다.
또한, 상기 센서 세트에 포함되는 광 측거 모듈은 간단한 구성이다. 그 때문에, 광 측거 모듈에 범용 광 측거 모듈을 적용할 수 있다. 이 구성에 의하면, 안전 제어에 관한 판정 장치를 사용자에게 염가(廉價)로 제공할 수 있다. 즉, 판정 장치(2)는, 예컨대 범용 광 측거 모듈 등의 반드시 안전 제어를 위한 전용품이라고는 할 수 없는 광 측거 모듈을 제1 광 측거 모듈(21a) 및 제2 광 측거 모듈(21b)로서 이용하는 경우라도, 제1 광 측거 모듈(21a) 및 제2 광 측거 모듈(21b) 각각이 출력하는 신호를 이용하여 침입 유무를 판정할 수 있다. 그리고 판정 장치(2)는 제1 광 측거 모듈(21a) 및 제2 광 측거 모듈(21b) 각각이 출력하는 신호 중 적어도 하나가 나타내는 거리가 소정 범위 내라고 판정하면, 침입 검지를 나타내는 신호를 출력한다. 따라서, 판정 장치(2)는, 예컨대 범용 광 측거 모듈 등을 이용하는 경우라도, 높은 신뢰성을 실현할 수 있다.
또한, 상기 판정 장치에 거리 산출 기능을 가진 범용 처리 광 측거 모듈을 제1 광 측거 모듈(21a) 및 제2 광 측거 모듈(21b)에 적용한 경우, 판정 장치로서의 회로 구성을 간략화할 수 있다. 그 때문에, 판정 장치의 개발 기간을 단축할 수 있다. 판정 장치(2)는 범용 광 측거 모듈을 제1 광 측거 모듈(21a) 및 제2 광 측거 모듈(21b)로서 이용한 경우에도, 제1 광 측거 모듈(21a) 및 제2 광 측거 모듈(21b) 각각이 출력하는 신호 중 적어도 하나가 나타내는 거리가 소정 범위 내라고 판정하면, 침입 검지를 나타내는 신호를 출력한다. 그리고 판정 장치(2)는 침입 검지를 나타내는 신호를 안전 제어 장치(3)로 출력함으로써, 안전 제어 장치(3)로 하여금 기계의 긴급 정지 등의 안전 제어를 실행하게 한다. 그 때문에, 판정 장치(2)는 안전 제어에 요구되는 높은 신뢰성을 유지하면서, 예컨대 범용 광 측거 모듈을 이용하여 제조 비용을 억제하고, 또한 개발 기간을 단축할 수 있다.
또한, 제1 광 측거 모듈(21a)의 관측 에리어는 제2 광 측거 모듈(21b)의 관측 에리어 내에 있다. 따라서, 상기 대상물이 제1 광 측거 모듈(21a)의 관측 에리어 내에 존재하는 경우, 상기 대상물은 반드시 제2 광 측거 모듈(21b)의 관측 에리어 내에도 존재하게 된다. 그 때문에, 제1 광 측거 모듈(21a)의 관측 결과를 제2 광 측거 모듈(21b)의 관측 결과에 따라 검증할 수 있는 효과를 나타낸다.
또한, 제1 광 측거 모듈(21a)가 관측 가능한 에리어(=관측 가능 에리어(R2)) 중 제2 광 측거 모듈(21b)이 관측 가능한 에리어(=관측 가능 에리어(R1))와 중복되는 에리어를 확보하고, 중복되지 않는 에리어가 발생하는 것을 억제할 수 있는 효과를 나타낸다.
§2 구성 예
(판정 장치(2))
도 1은 본 실시형태에 따른 판정 장치(2)의 요부 구성의 일 예를 나타내는 블록도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 판정 장치(2)는 판정 유닛(20a) 및 판정 유닛(20b)을 구비하고 있다. 판정 유닛(20b)은 판정 유닛(20a)과 쌍이 되는 구성으로서, 판정 유닛(20a)과 동일하다.
또한 상술한 바와 같이, 판정 유닛(20a)과 판정 유닛(20b)은 각각이 구비하는 제1 광 측거 모듈(21a) 또는 제2 광 측거 모듈(21b)의 관측 가능 에리어의 범위가 다르다. 본 명세서에 있어서, 판정 유닛(20b)의 구성에 대해서는 판정 유닛(20a)과 다른 점을 설명한다.
판정 유닛(20a)은 제1 광 측거 모듈(21a), 제어부(22a), 거리 데이터 입출력부(23a) 및 출력부(24a)를 구비하고 있다.
(제1 광 측거 모듈(21a))
제1 광 측거 모듈(21a)은 광을 투광하는 투광부(211)와 당해 광의 반사광을 수광하는 수광부(212)를 구비하고 있는 반사형 센서이다. 또한, 제1 광 측거 모듈(21a)은 거리 산출부(213)를 구비하고 있다. 거리 산출부(213)는 수광부(212)로부터 수광을 나타내는 신호를 취득한다. 거리 산출부(213)는 투광부(211)로부터 투광된 광이 측정 대상물에 의해 반사되어 수광부(212)의 수광 소자에 수광될 때까지의 시간 또는 위상차를 계측하고, 연산 처리에 의해 측정 대상물에 이르기까지의 거리를 산출한다. 즉, 거리 산출부(213)는 수광 소자가 출력한 신호에 따라 당해 거리를 산출한다. 거리 산출부(213)는 각각의 수광 소자가 출력한 신호에 따라 산출된 대상물과 제1 광 측거 모듈(21a) 간의 거리를 나타내는 신호를 제어부(22a)의 제1 취득부(221a)로 출력한다.
또한 제1 광 측거 모듈(21a)은 투광부(211), 수광부(212) 및 거리 산출부(213)가 일체화되지 않고, 분리되어 있는 구성일 수도 있다. 상기 구성에 의하면, 제1 광 측거 모듈(21a)로서 범용 광 측거 모듈을 적용하는 경우, 적용하는 광 측거 모듈의 선택 범위를 넓힐 수 있다.
(제어부(22a))
제어부(22a)는 CPU(Central Processing Unit), RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory) 등을 포함하고, 정보 처리에 따라 각 구성요소의 제어를 실시한다. 제어부(22a)는 제1 취득부(취득부)(221a), 제2 취득부(취득부)(222a), 검증부(223a) 및 침입 판정부(224a)를 구비하고 있다.
(제1 취득부(221a))
제1 취득부(221a)는 제1 광 측거 모듈(21a) 및 제2 광 측거 모듈(21b)를 포함하는 센서 세트에서의 제1 광 측거 모듈(21a)이 출력하는 신호를 취득한다. 제1 취득부(221a)는 취득한 신호를 검증부(223a)로 출력한다. 또한, 제1 취득부(221a)는 거리 데이터 입출력부(23a)를 통해 취득한 당해 신호를 판정 유닛(20b)으로 출력한다.
(제2 취득부(222a))
제2 취득부(222a)는 제1 광 측거 모듈(21a) 및 제2 광 측거 모듈(21b)을 포함하는 센서 세트에서의 제2 광 측거 모듈(21b)이 출력하는 신호를 취득한다. 상세하게는, 판정 유닛(20b)의 제1 취득부(221b)가 취득한 신호를 거리 데이터 입출력부(23a)를 통해 취득한다. 제2 취득부(222a)는 취득한 신호를 검증부(223a)로 출력한다.
(검증부(223a))
검증부(223a)는 제2 광 측거 모듈(21b)에 의해 출력된 신호가 나타내는 거리에 따라, 제1 광 측거 모듈(21a)에 의해 출력된 신호가 나타내는 거리를 검증한다.
판정 유닛(20b)에서도 동일하게 검증부(223b)는 제2 광 측거 모듈(21b)에 의해 출력된 신호가 나타내는 거리에 따라, 제1 광 측거 모듈(21a)에 의해 출력된 신호가 나타내는 거리를 검증한다.
여기서, 검증부(223a) 및 검증부(223b)가 실시하는 검증의 예를 설명한다. 설명의 편의상, 제1 광 측거 모듈(21a)에 의해 출력된 신호가 나타내는 거리를 L1이라 하고, 제2 광 측거 모듈(21b)에 의해 출력된 신호가 나타내는 거리를 L2라고 한다.
검증부(223a)는 L1과 L2가 동일한지 여부를 판정한다. 예컨대, L1과 L2의 차이가 소정의 값(A)보다 작은 경우, 검증부(223a)는 L1과 L2가 동일하다고 판정할 수도 있다. 또한, L1과 L2의 차이가 소정의 값(A) 이상인 경우, 검증부(223a)는 L1과 L2가 동일하지 않다고 판정할 수도 있다. 또한 상술한 설명에서는, 검증을 실시하는 주체가 검증부(223a)의 예를 설명하였지만, 검증부(223b)도 검증부(223a)와 같은 검증을 실시한다. 검증부(223a)는 상기 판정 결과를 나타내는 신호를 침입 판정부(224a)로 출력한다. 또한, 검증부(223a)는 제1 광 측거 모듈(21a)에 의해 출력된 신호 및 제2 광 측거 모듈(21b)에 의해 출력된 신호를 침입 판정부(224a)로 출력한다.
예컨대, L1과 L2는 동일하다고 판정한 경우, 검증부(223a)는 제1 광 측거 모듈(21a)에 의해 출력된 신호 및 제2 광 측거 모듈(21b)에 의해 출력된 신호 중 제1 광 측거 모듈(21a)에 의해 출력된 신호만을 출력할 수도 있다.
(침입 판정부(224a))
침입 판정부(224a)는 제1 취득부(221a) 및 제2 취득부(222a) 각각이 수신한 신호 중 적어도 하나가, 대상물에 이르기까지의 거리가 소정 범위 내에 있음을 나타내는지 여부를 판정한다. 또한, 판정 유닛(20b)의 침입 판정부(224b)는 제1 취득부(221b) 및 제2 취득부(222b) 각각이 수신한 신호 중 적어도 하나가, 대상물에 이르기까지의 거리가 소정 범위 내에 있음을 나타내는지 여부를 판정한다.
침입 판정부(224a) 및 침입 판정부(224b)는 적어도 하나의 상기 거리가 소정값 이하인 경우, 출력부(24a)를 통해 안전 제어 장치(3)로 침입 검지를 나타내는 신호를 출력한다.
또한, 침입 판정부(224a) 및 침입 판정부(224b) 각각은 이하의 판정을 수행한다.
검증부(223a) 또는 검증부(223b)에 의해 L1과 L2이 거의 같은 것이 검증되면, 침입 판정부(224a) 및 침입 판정부(224b)는 L1이 소정 범위 내에 있는지 여부를 판정한다. 환언하면, 침입 판정부(224a)는 이하의 판정을 수행한다. L1과 L2가 거의 같은 경우, 침입 판정부(224a)는 L1이 소정의 값(B) 이내인지 여부를 판정한다. 침입 판정부(224a)는 L1이 소정의 값(B) 이내인 경우, 대상물에 이르기까지의 거리가 소정 범위 내에 있는 것으로 판정한다.
또한, 검증부(223a) 또는 검증부(223b)에 의해 L1과 L2가 거의 동일하지 않은 것이 검증된 경우, 침입 판정부(224a) 및 침입 판정부(224b) 각각은 이하의 판정을 수행한다. 침입 판정부(224a)는 L1 및 L2 중 적어도 하나가 소정의 값(B) 이내인지 여부를 판정한다. 침입 판정부(224a)는 L1 및 L2 중 적어도 하나가 소정의 값(B) 이내인 경우, 대상물에 이르기까지의 거리가 소정 범위 내라고 판정한다.
상기 구성에 의하면, 판정 장치(2)는 대상물과의 거리가 소정 범위 내에 있는지 여부를 확실히 판정할 수 있다.
또한, L1 및 L2 모두가 소정의 값(B)보다 큰 경우, 침입 판정부(224a) 및 침입 판정부(224b)는 출력부(24a)를 통해 안전 제어 장치(3) 등의 외부 기기로 침입이 검지되지 않음을 나타내는 신호를 출력할 수도 있다.
(거리 데이터 입출력부(23a))
거리 데이터 입출력부(23a)는 판정 유닛(20a)과 판정 유닛(20b) 사이에서 제1 취득부(221a) 및 제1 취득부(221b)가 취득한 신호의 입출력을 실시한다.
(출력부(24a))
출력부(24a)는 침입 판정부(224a)의 지시에 따라 침입 검지를 나타내는 신호, 측거 결과를 나타내는 신호 등을 안전 제어 장치(3)로 출력한다.
(제1 광 측거 모듈(21a)의 관측 에리어 및 제2 광 측거 모듈(21b)의 관측 에리어)
이어서, 제1 광 측거 모듈(21a)의 관측 에리어 및 제2 광 측거 모듈(21b)의 관측 에리어의 예에 대해 상세히 설명한다.
본 예에 있어서, 측정 대상물은 제1 광 측거 모듈(21a) 및 제2 광 측거 모듈(21b)의 관측 에리어로 소정 방향으로부터 침입한다.
도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 화살표는 측정 대상물의 침입 방향을 나타내고 있다. 도 3의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 제2 광 측거 모듈(21b)의 관측 가능 에리어인 R1은 제1 광 측거 모듈(21a)의 관측 에리어(또는 관측 가능 에리어)인 R2보다는 대상물이 침입하는 측에 있는 영역을 포함한다.
상기 구성에 의하면, 측정 대상물이 제1 광 측거 모듈(21a)의 관측 가능 에리어(R2)로 침입하는 경우, 측정 대상물은 제2 광 측거 모듈(21b)의 관측 가능 에리어(R1) 내에 반드시 침입하게 된다.
따라서, 제2 광 측거 모듈(21b)이 출력하는 신호가 나타내는 거리가 제2 광 측거 모듈(21b)로부터 소정 범위 내에 있는 경우, 제1 광 측거 모듈(21a)이 출력하는 신호가 나타내는 거리가 상기 소정 범위 내에 있게 될 가능성이 높다.
즉, 상기 구성에 의하면, 제1 광 측거 모듈(21a)이 고장난 경우라도, 제2 광 측거 모듈(21b)의 출력 신호에 따라, 판정 장치(2)는 침입 검지를 나타내는 신호를 출력할 수 있다. 환언하면, 제1 광 측거 모듈(21a)의 관측 가능 에리어(R2) 전역은 제2 광 측거 모듈(21b)이 출력하는 신호가 나타내는 거리에 따라, 측정 대상물과의 거리 검증이 가능한 에리어가 된다. 그 때문에, 판정 장치(2)는 높은 신뢰성을 가지고 침입 여부를 판정하고, 침입이 있는 것으로 판정되면, 침입 검지를 나타내는 신호를 출력한다.
또한, 상기 구성에 의하면, 측정 대상물이 제1 광 측거 모듈(21a)의 관측 가능 에리어(R2)로 침입하는 경우, 측정 대상물은 먼저 제2 광 측거 모듈(21b)의 관측 가능 에리어(R1) 내로 침입하게 된다.
여기서, 침입 판정부(224a) 및 판정 유닛(20b)이 구비하는 침입 판정부(224b)는 R1 및 R2 중 적어도 일방의 영역에서 측정 대상물과의 거리가 소정 범위 내에 있는 경우, 침입이 있는 것으로 판정한다. 그 때문에, 대상물이 먼저 제2 광 측거 모듈(21b)의 관측 에리어로 침입하면, 판정 장치(2)는 신속하게 대상물의 침입을 검지할 수 있다.
§3 동작 예
(판정 장치(2)의 처리의 흐름의 예)
도 4는 판정 장치(2)의 침입 판정 처리의 흐름의 일 예를 나타내는 흐름도이다. 도 4를 이용하여, 판정 장치(2)의 침입 판정 처리의 흐름의 일 예에 대해 설명한다.
판정 유닛(20a)에 있어서, 제1 취득부(221a)는 제1 광 측거 모듈(21a)이 출력하는 제1 광 측거 모듈(21a)의 관측 에리어 내의 측정 대상물과 제1 광 측거 모듈(21a) 간의 거리를 나타내는 신호(측거 데이터)를 취득한다(단계 S1a：취득 단계).
단계 S1a에 병행하여, 판정 유닛(20b)에 있어서, 제1 취득부(221b)는 제2 광 측거 모듈(21b)이 출력하는 제2 광 측거 모듈(21b)의 관측 에리어 내의 측정 대상물과 제2 광 측거 모듈(21b) 간의 거리를 나타내는 신호(측거 데이터)를 취득한다(단계 S1b：취득 단계).
이어서, 검증부(223a) 및 검증부(223b)는 제2 광 측거 모듈(21b)에 의해 출력된 신호가 나타내는 거리에 따라, 제1 광 측거 모듈(21a)에 의해 출력된 신호가 나타내는 거리를 검증한다(단계 S2).
이어서, 침입 판정부(224a) 및 침입 판정부(224b)는 제1 광 측거 모듈(21a)에 의해 출력된 신호가 나타내는 거리 및 제2 광 측거 모듈(21b)에 의해 출력된 신호가 나타내는 거리 중 적어도 하나가 소정값 이하인지를 판정한다(단계 S3：침입 판정 단계).
2개의 거리 중 적어도 일방이 소정값 이하인 경우(S3에서 YES), 침입 판정부(224a) 및 침입 판정부(224b)는 출력부(24a) 또는 출력부(24b)를 통해 안전 제어 장치(3)에 침입 검지를 나타내는 신호를 출력하고(단계 S4：침입 판정 결과의 출력 처리), 처리는 종료한다.
또한, 2개의 판정 거리 모두가 소정값보다 큰 경우(S3로 NO), 침입 판정부(224a) 및 침입 판정부(224b)는 상기 2개의 거리를 나타내는 신호로부터 측정 대상의 유무를 판정하고(단계 S5), 측거 결과 또는 측정 대상의 유무를 나타내는 신호 등을 안전 제어 장치(3)로 출력한다(단계 S6). 그 후, 처리는 단계 S1a 및 단계 S1b로 되돌아간다.
§4 변형 예
(변형 예 1)
본 발명의 변형 예에 대해, 도 5 및 도 6에 기초하여 설명하면 이하와 같다. 또한, 설명의 편의상, 상술한 실시형태에서 설명한 부재와 같은 기능을 갖는 부재에 대해서는, 동일한 부호를 부기하고, 그 설명을 생략한다.
상술한 실시형태에서는, 판정 장치(2)가 제1 광 측거 모듈(21a) 및 제2 광 측거 모듈(21b)을 포함하는 하나의 센서 세트를 구비하고 있는 예에 대해 설명하였다.
본 변형 예에 따른 판정 장치(2c)는 복수의 광 측거 모듈 세트를 복수 구비하고 있다.
도 5는 안전 제어 시스템(1c)에 있어서의 본 변형 예에 따른 판정 장치(2c)의 적용 예의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 안전 제어 시스템(1c)은 판정 장치(2c) 및 안전 제어 장치(3)를 포함한다.
도 6은 판정 장치(2c)를 구비하고 있는 로봇(10)의 엔드 이펙터의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 6에 도시한 관측 에리어(R100)는 복수의 광 측거 모듈에 의한 관측 에리어를 나타내고 있다. 도 6에 도시한 바와 같이 로봇(10)의 엔드 이펙터 주변에는 당해 관측 에리어가 복수 설정되어 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 판정 장치(2c)의 판정 유닛(20a)는 복수의 광 측거 모듈을 구비하고 있고, 적어도 제1 광 측거 모듈(21a1, 21a2, 21a3)을 구비하고 있다. 또한, 판정 장치(2c)의 판정 유닛(20b)은 복수의 광 측거 모듈을 구비하고 있고, 적어도 제2 광 측거 모듈(21b1, 21b2, 21b3)을 구비하고 있다.
제1 광 측거 모듈(21a1)과 제2 광 측거 모듈(21b1)은 광 측거 모듈 세트(25)에 포함된다. 제1 광 측거 모듈(21a1)의 관측 에리어는 제2 광 측거 모듈(21b1)의 관측 에리어 내에 있다.
제1 광 측거 모듈(21a2)과 제2 광 측거 모듈(21b2)은 광 측거 모듈 세트(26)에 포함된다. 제1 광 측거 모듈(21a2)의 관측 에리어는 제2 광 측거 모듈(21b2)의 관측 에리어 내에 있다.
제1 광 측거 모듈(21a3)과 제2 광 측거 모듈(21b3)은 광 측거 모듈 세트(27)에 포함된다. 제1 광 측거 모듈(21a3)의 관측 에리어는 제2 광 측거 모듈(21b3)의 관측 에리어 내에 있다.
상기 광 측거 모듈 각각은 세트마다 시리얼 전송에 의해, 광 측거 모듈의 관측 에리어 내의 대상물과 광 측거 모듈 간의 거리를 나타내는 신호를 제어부(22a) 또는 제어부(22b)로 출력한다.
환언하면, 판정 장치(2)가 구비하고 있는 센서 세트는 복수이다. 또한, 복수의 센서 세트 각각의 광 측거 센서가 출력하는 신호는 시리얼 전송에 의해 제어부(22a) 및 제어부(22b)의 제1 취득부(221a, 221b) 각각으로 전송된다.
상기 구성에 의하면, 제어부(22a) 및 제어부(22b)는 시리얼 전송에 의해 출력하는 신호를 취득한다. 그 때문에, 판정 장치(2c)가 구비하는 회선을 줄일 수 있다. 따라서, 판정 장치(2c)의 제조 비용을 경감할 수 있다.
(변형 예 2)
상술한 변형 예 및 상술한 실시형태에서는, 하나의 센서 세트에 있어서, 하나의 제2 광 측거 모듈이 출력하는 신호가 나타내는 거리를 이용하여 하나의 제1 광 측거 모듈이 출력하는 신호가 나타내는 거리를 검증하는 예에 대해 설명하였다.
본 변형 예에 따른 판정 장치(2)는 하나의 센서 세트에 있어서, 하나의 제2 광 측거 모듈이 출력하는 신호가 나타내는 거리를 이용하여 2개 이상의 제1 광 측거 모듈이 출력하는 신호가 나타내는 거리를 검증할 수도 있다.
상기 구성에 의하면, 하나의 센서 세트에 있어서, 하나의 제2 광 측거 모듈을 이용하고, 2개 이상의 제1 광 측거 모듈이 출력하는 신호를 검증할 수 있다. 그 때문에, 하나의 제2 광 측거 모듈이 출력하는 신호가 나타내는 거리를 이용하여 하나의 제1 광 측거 모듈이 출력하는 신호가 나타내는 거리를 검증하는 경우에 비해, 판정 장치(2)를(특히, 하나의 센서 세트를) 실현하기 위한 코스트를 억제할 수 있다.
〔소프트웨어에 의한 실현 예〕
판정 장치(2, 2c)의 제어 블록(특히 제어부(22a) 및 제어부(22b))는 집적 회로(IC칩) 등에 형성된 논리 회로(하드웨어)에 의해 실현될 수도 있고, 소프트웨어에 의해 실현될 수도 있다.
후자의 경우, 판정 장치(2, 2c)는 각 기능을 실현하는 소프트웨어인 프로그램의 명령을 실행하는 컴퓨터를 구비하고 있다. 이 컴퓨터는, 예컨대 하나 이상의 프로세서를 구비함과 더불어, 상기 프로그램을 기억한 컴퓨터 판독가능 기록매체를 구비하고 있다. 그리고 상기 컴퓨터에 있어서, 상기 프로세서가 상기 프로그램을 상기 기록매체로부터 판독 실행함으로써, 본 발명의 목적이 달성된다. 상기 프로세서로는, 예컨대 CPU(Central Processing Unit)를 이용할 수 있다. 상기 기록매체로는, "일시적이 아닌 유형의 매체", 예컨대, ROM(Read Only Memory) 외에, 테이프, 디스크, 카드, 반도체 메모리, 프로그램가능 논리회로 등을 이용할 수 있다. 또한, 상기 프로그램을 전개하는 RAM(Random Access Memory) 등을 더 구비할 수도 있다. 또한, 상기 프로그램은 그 프로그램을 전송 가능한 임의의 전송 매체(통신 네트워크나 방송파 등)를 통해 상기 컴퓨터로 공급될 수도 있다. 또한 본 발명의 일 실시형태는 상기 프로그램이 전자적인 전송에 의해 구현화된 반송파에 매립된 데이터 신호의 형태로도 실현될 수 있다.
본 발명은 상술한 각 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 청구항에 나타낸 범위에서 다양한 변경이 가능하고, 다른 실시형태에 각각 개시된 기술적 수단을 적절히 조합하여 얻어지는 실시형태에 대해서도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
2, 2c 판정 장치
21a, 21a1, 21a2, 21a3 제1 광 측거 모듈(제1 광 측거 센서)
21b, 21b1, 21b2, 21b3 제2 광 측거 모듈(제2 광 측거 센서)
221a, 221b 제1 취득부(취득부)
222a, 222b 제2 취득부(취득부)
223a, 223b 검증부
224a, 224b 침입 판정부
S1a, S1b 취득 단계
S3 침입 판정 단계

Claims (6)

  1. 대상물과의 거리가 소정 범위 내에 있게 되면 침입 검지를 나타내는 신호를 출력하는 판정 장치로서,
    복수의 광 측거 센서를 포함하는 센서 세트에서의 상기 복수의 광 측거 센서 각각이 출력하는 신호를 각각이 취득하는 복수의 취득부; 및
    상기 복수의 취득부 각각이 수신한 신호 중 적어도 하나가, 상기 대상물에 이르기까지의 거리가 상기 소정 범위 내에 있음을 나타내는지 여부를 각각이 판정하는 복수의 침입 판정부;를 구비하고,
    상기 센서 세트에서의 임의의 광 측거 센서인 제1 광 측거 센서의 관측 에리어는 상기 센서 세트에서의 상기 제1 광 측거 센서와는 다른 광 측거 센서인 제2 광 측거 센서의 관측 에리어 내에 있는 것을 특징으로 하는, 판정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 광 측거 센서에 의해 출력된 신호가 나타내는 거리에 따라, 상기 제1 광 측거 센서에 의해 출력된 신호가 나타내는 거리를 각각이 검증하는 복수의 검증부를 구비하고 있고,
    상기 검증부에 의해, 상기 제1 광 측거 센서에 의해 출력된 신호가 나타내는 거리와, 상기 제2 광 측거 센서에 의해 출력된 신호가 나타내는 거리가 거의 같은 것이 검증되면, 상기 복수의 침입 판정부 각각은 상기 제1 광 측거 센서에 의해 출력된 신호가 나타내는 거리가 상기 소정 범위 내에 있음을 나타내는지 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는, 판정 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 대상물은 상기 제1 광 측거 센서 및 상기 제2 광 측거 센서의 관측 에리어로 소정 방향으로부터 침입하고,
    상기 제2 광 측거 센서의 관측 에리어는 상기 제1 광 측거 센서의 관측 에리어보다 상기 대상물이 침입하는 측에 있는 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는, 판정 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 대상물은 상기 제1 광 측거 센서 및 상기 제2 광 측거 센서의 관측 에리어로 소정 방향으로부터 침입하고,
    상기 제2 광 측거 센서의 관측 에리어는 상기 제1 광 측거 센서의 관측 에리어보다 상기 대상물이 침입하는 측에 있는 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는, 판정 장치.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서 세트는 복수이고,
    복수의 상기 센서 세트 각각의 상기 광 측거 센서가 출력하는 신호는 시리얼 전송에 의해 상기 복수의 취득부 각각으로 전송되는 것을 특징으로 하는, 판정 장치.
  6. 대상물과의 거리가 소정 범위 내에 있게 되면 침입 검지를 나타내는 신호를 출력하는 판정 장치의 제어 방법으로서,
    복수의 광 측거 센서를 포함하는 센서 세트에서의 상기 복수의 광 측거 센서 각각이 출력하는 신호를 각각이 취득하는 복수의 취득 단계; 및
    상기 복수의 취득 단계 각각이 수신한 신호 중 적어도 하나가, 상기 대상물에 이르기까지의 거리가 상기 소정 범위 내에 있음을 나타내는지 여부를, 각각이 판정하는 복수의 침입 판정 단계;를 포함하고,
    상기 센서 세트에 있어서의 임의의 광 측거 센서인 제1 광 측거 센서의 관측 에리어는, 상기 센서 세트에 있어서의 상기 제1 광 측거 센서와는 다른 광 측거 센서인 제2 광 측거 센서의 관측 에리어 내에 있는 것을 특징으로 하는, 판정 장치의 제어 방법.
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