KR20210104667A - 물체 검출 장치 - Google Patents

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KR20210104667A
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타케시 아오키
아키히토 야마모토
타카히로 카사하라
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호쿠요덴키 가부시키가이샤
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Abstract

본래적으로 장해물이 아닌 이동체의 상태에 따라 적절한 물체 검출 영역을 동적으로 설정할 수 있는 물체 검출 장치이며, 측정광을 측정 대상 공간에 주사하고, 반사체로부터의 반사광을 수광부에 안내하는 광 주사부와, 측정광과 반사광의 물리적 특성에 의거하여 산출되는 물체 검출 장치로부터 반사체까지의 거리와, 반사광 강도와, 측정광의 주사방향을 포함하는 반사체 정보를 검출하는 반사체 검출부와, 반사체 검출부에서 검출된 반사체 정보에 의거하여 반사체가 소정의 기준체인지 아닌지를 식별하는 기준체 식별부와, 기준체 식별부에 의해 식별된 기준체의 반사체 정보에 의거하여 상기 기준체를 따르도록 물체 검출 영역을 획정하는 영역 획정부와, 영역 획정부에 의해 획정된 물체 검출 영역에 존재하고, 기준체 식별부에 의해 기준체로 식별되지 않은 반사체를 검출 대상 물체인 것으로 판정하는 물체 판정부를 구비하고 있다.

Description

물체 검출 장치
본 발명은 측정 대상 공간에 존재하는 물체를 검출하는 물체 검출 장치에 관한 것이다.
특허문헌 1에는 주행 중에, 주행위치에 따라 검출 에리어를 변화시킬 수 있는 무인 반송차의 장해물 검출 센서가 개시되어 있다. 상기 장해물 검출 센서는 무인 반송차에 부착되어 있다. 상기 장해물 검출 센서는 비접촉식의 거리 측정기와, 검출 에리어 등록 수단과, 사용 패턴 설정 수단과, 판정 수단을 구비하고 있다.
거리 측정기는 그 주위를 방사상으로 분할한 소정의 각도 범위마다 검출물체까지의 거리를 측정하도록 구성되어 있다. 검출 에리어 등록 수단은 거리 측정기의 측정 범위에 지정한 복수의 경계점을 연결하는 선에 의해 구획되는 검출 에리어를 복수 패턴 등록하도록 구성되어 있다. 사용 패턴 설정 수단은 무인 반송차의 주행 구간마다 검출 에리어 설정 수단에 설정된 복수의 검출 에리어의 패턴 중에서 사용하는 패턴을 선택해서 설정하도록 구성되어 있다. 판정 수단은 무인 반송차의 주행 중에, 거리 측정기로 소정의 각도 범위마다 측정된 검출물체까지의 거리가 현재의 주행구간에 설정된 검출 에리어의 패턴의 범위 내에 있을 때, 장해물 검출의 출력을 발생하도록 구성되어 있다.
특허문헌 2에는 선반 배열 방향을 따라 복수의 선반이 배열된 병렬 선반군 중 적어도 1개의 선반이 선반 배열 방향을 따라 이동함으로써 선반끼리의 사이에 선반간 통로를 형성할 수 있는 이동 선반으로 되어 있는 이동 선반 장치가 개시되어 있다.
상기 이동 선반 장치는 외부로부터 입력되는 이동지령에 의거하여 상기 이동 선반의 동작을 제어하는 제어 수단이 설치되어 있다. 상기 제어 수단은 정지 상태의 이동 선반을 이동시키는 이동지령을 받았을 때에, 이동지령이 나타내는 이동대상의 이동 선반의 이동의 방향의 측에 형성되어 있는 선반간 통로 내에 장해물이 존재할 경우에는 이동대상의 이동 선반을 이동 개시시키지 않도록 제어를 행하고, 상기 이동 선반이 이동하고 있는 동안에는 그 이동 선반의 전방 직근 영역에 장해물이 존재할 경우에 그 이동 선반을 정지시키도록 제어한다.
선반간 통로가 형성되어 있는 상태에서는 선반간 통로 전체에 장해물 검출 범위가 설정되어 있지만, 선반간 통로가 축소되는 방향으로 선반이 이동하고 있는 상태에서는 대향하는 선반 중 일방측의 선반 근방이 장해물 검출 범위로 설정되어 있다. 선반간 통로가 축소되는 방향으로 선반이 이동하고 있는 상태에서 선반간 통로 전체를 장해물의 검출 범위로 하면, 장해물 검출 장치가 선반을 장해물로서 검출해 버리기 때문이다.
일본 특허공개 2002-215238호 공보 일본 특허공개 2017-43461호 공보
특허문헌 1에 기재된 장해물 검출 센서는 주행 구간마다 적절한 검출 에리어 패턴이 설정되어 있지만, 어느 에리어 패턴을 선택·사용하는지는 외부의 사용 패턴 설정 수단을 이용하여 설정 입력된다. 또 상기 검출 에리어 패턴에는 기본적으로 장해물이 존재하지 않는다고 하는 전제로 구획된 검출 에리어이기 때문에, 본래적으로 장해물이 아닌 물체가 검출 에리어에 존재하면 상기 물체가 장해물이라고 잘못 검출될 우려가 있었다.
특허문헌 2에 기재된 장해물 검출 장치에서는 선반간 통로가 축소되는 방향으로 선반이 이동하고 있는 상태에서는 일방측의 선반의 근방만이 장해물 검출 범위로 설정되므로, 본래적으로 장해물이 아닌 이동 선반을 장해물이라고 오검출하는 일은 없지만, 일방측의 선반 근방으로 한정된 장해물 검출 범위의 외측의 선반간 통로에 존재하는 장해물을 검출할 수 없었다.
본 발명의 목적은 상술의 문제를 감안하여, 본래적으로 장해물이 아닌 이동체의 상태에 따라 적절한 물체 검출 영역을 동적으로 설정할 수 있는 물체 검출 장치를 제공하는 점에 있다.
상술의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 의한 물체 검출 장치의 제 1 특징구성은 측정 대상 공간에 존재하는 물체를 검출하는 물체 검출 장치로서, 발광부로부터 출사된 측정광을 측정 대상 공간에 주사하고, 상기 측정광에 대한 반사체로부터의 반사광을 수광부에 안내하는 광 주사부와, 상기 측정광과 상기 반사광의 물리적 특성에 의거하여 산출되는 상기 물체 검출 장치로부터 반사체까지의 거리와, 상기 수광부에서 검출되는 반사광 강도와, 상기 측정광의 주사방향을 포함하는 반사체 정보를 검출하는 반사체 검출부와, 상기 반사체 검출부에서 검출된 반사체 정보에 의거하여 상기 반사체가 소정의 기준체인지 아닌지를 식별하는 기준체 식별부와, 상기 기준체 식별부에 의해 식별된 기준체의 반사체 정보에 의거하여 상기 기준체를 따르도록 물체 검출 영역을 획정하는 영역 획정부와, 상기 영역 획정부에 의해 획정된 물체 검출 영역에 존재하고, 상기 기준체 식별부에 의해 기준체로 식별되지 않은 반사체를 검출 대상 물체인 것으로 판정하는 물체 판정부를 구비하고 있는 점에 있다.
반사체 검출부에서 검출된 반사체가 기준체인지 아닌지가 기준체 식별부에 의해 식별되고, 기준체이면 상기 기준체의 반사체 정보에 의거하여 기준체를 따르도록 물체 검출 영역이 동적으로 획정된다. 따라서, 기준체가 물체 검출 영역 내의 물체 즉 장해물로 오검출되는 일이 없고, 부당하게 물체 검출 영역을 좁게 획정하는 일도 없다.
동 제 2 특징구성은 상술의 제 1 특징구성에 추가해서, 상기 물체 검출 장치는 상기 기준체에 대해서 상대적으로 원근방향으로 이동 가능한 구조체에 설치되고, 상기 물체 검출 장치와 상기 기준체 사이에 형성되는 공간에 상기 물체 검출 영역이 획정되는 점에 있다.
기준체를 지표로 해서 구조체와의 상대적인 위치를 파악할 수 있고, 기준체와 물체 검출 장치 사이 즉 구조체와의 사이에 형성되는 공간에 물체 검출 영역이 동적으로 획정된다.
동 제 3 특징구성은 상술의 제 1 또는 제 2 특징구성에 추가해서, 상기 기준체 식별부는 상기 측정광의 주사 범위보다 좁은 소정의 식별 범위에 존재하는 반사체를 식별 대상으로 하는 점에 있다.
상기 측정광의 주사 범위보다 좁은 식별 범위를 설정함으로써, 수광부에서 검출된 반사체로부터의 반사광 강도에 의해 기준체로 오검출될 확률을 저감해서 물체 검출 정밀도를 높일 수 있다.
동 제 4 특징구성은 상술의 제 1∼제 3 중 어느 하나의 특징구성에 추가해서 상기 물체 검출 영역은 상기 물체 검출 장치로부터 상기 기준체까지의 거리를 기준으로 상기 물체 검출 장치측에 소정의 오프셋이 부여되어 있는 점에 있다.
기준체의 반사면의 특성에 따라서는 반사체 검출부에 의해 검출된 거리에 오차가 생기는 경우가 있고, 그 결과, 물체 검출 영역 내에 기준체가 존재한다고 오검출될 우려가 있다. 그러한 경우라도 기준체까지의 거리를 기준으로 물체 검출 장치측에 소정의 오프셋을 부여함으로써 물체 검출 영역으로부터 기준체를 확실하게 제외할 수 있다.
동 제 5 특징구성은 상술의 제 1∼제 4 중 어느 하나의 특징구성에 추가해서, 상기 물체 검출 영역은 상기 물체 검출 장치로부터 상기 기준체까지의 거리에 관계없이 상기 물체 검출 장치측에 소정의 고정 영역이 획정되어 있는 점에 있다.
기준체가 물체 검출 장치의 근방에 접근하는 경우에, 고정 영역이 획정되어 있으면 물체 검출 영역이 불필요하게 좁아지는 것이 회피된다.
동 제 6 특징구성은 상술의 제 1∼제 5 중 어느 하나의 특징구성에 추가해서, 상기 기준체는 면형상체로 구성되고, 상기 물체 검출 영역은 적어도 상기 기준체의 면의 연장방향을 따르는 면이 포함되는 점에 있다.
면형상의 기준체의 연장방향을 따르는 면이 물체 검출 영역에 포함되므로, 기준체의 연장방향면과 물체 검출 영역이 중복되지 않고, 따라서 기준체의 연장방향면이 잘못 물체로서 검출되는 것이 회피된다.
동 제 7 특징구성은 상술의 제 1∼제 6 중 어느 하나의 특징구성에 추가해서, 상기 영역 획정부에 의해 적어도 일부가 중복되는 복수의 물체 검출 영역이 획정되고, 어느 하나의 중복되는 물체 검출 영역에 상기 검출 대상 물체가 존재할 때에, 상기 물체 판정부는 상기 검출 대상 물체가 존재하는 중복 영역의 각각에 상기 검출 대상 물체가 존재한다고 판정하거나, 중복 영역 중 특정 영역에만 상기 검출 대상 물체가 존재한다고 판정하거나 중 어느 하나로 스위칭 설정 가능하게 구성되어 있는 점에 있다.
필요한 영역에만 검출 대상 물체가 존재한다고 판정하는 것이 가능해지고, 판정 처리를 위한 연산 부하가 경감된다. 또한 각각의 양태에 따라 적절한 제어를 할 수 있도록 된다.
동 제 8 특징구성은 상술의 제 1∼제 7 중 어느 하나의 특징구성에 추가해서, 상기 기준체 식별부가 상기 측정 대상 공간에 존재하는 상기 기준체를 식별할 수 없는 경우에, 물체 판정부는 상기 반사체의 유무에 관계없이 상기 물체 검출 영역에 상기 검출 대상 물체가 존재한다고 판정하는 비검출 출력 모드를 구비하고 있는 점에 있다.
측정 대상 공간에 존재하는 기준체를 식별할 수 없는 경우에는 적절한 물체 검출 영역을 획정할 수 있지 없고, 검출의 신뢰성을 담보할 수 없게 된다. 그러한 경우에, 물체 판정부가 반사체의 유무에 관계없이 물체 검출 영역에 검출 대상 물체가 존재한다고 판정함으로써 안전을 확보할 수 있다.
동 제 9 특징구성은 측정 대상 공간에 존재하는 물체를 검출하는 물체 검출 장치로서, 발광부로부터 출사된 측정광을 측정 대상 공간에 주사하고, 상기 측정광에 대한 반사체로부터의 반사광을 수광부에 안내하는 광 주사부와, 상기 측정광과 상기 반사광의 물리적 특성에 의거하여 산출되는 상기 물체 검출 장치로부터 반사체까지의 거리와, 상기 수광부에서 검출되는 반사광 강도와, 상기 측정광의 주사방향을 포함하는 반사체 정보를 검출하는 반사체 검출부와, 적어도 일부가 중복되는 복수의 물체 검출 영역을 획정하는 영역 획정부와, 상기 반사체 검출부에서 검출된 반사체 정보에 의거하여 어느 하나의 중복되는 물체 검출 영역에 검출 대상 물체가 존재하는지 아닌지를 판정하는 물체 판정부를 구비하고, 상기 물체 판정부는 상기 검출 대상 물체가 존재하는 중복 영역의 각각에 상기 검출 대상 물체가 존재한다고 판정하거나, 중복 영역 중 특정 영역에만 상기 검출 대상 물체가 존재한다고 판정하거나 중 어느 하나로 스위칭 설정 가능하게 구성되어 있는 점에 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 본래적으로 장해물이 아닌 이동체의 상태에 따라 적절한 물체 검출 영역을 동적으로 설정할 수 있는 물체 검출 장치를 제공할 수 있게 되었다.
도 1은 물체 검출 장치의 외관 설명도이다.
도 2는 물체 검출 장치의 내부 구조 설명도이다.
도 3은 물체 검출 장치에 장착된 제어부의 기능 블록 설명도이다.
도 4(a), 도 4(b), 도 4(c)는 물체 검출 장치가 장착된 이동 선반 장치의 설명도이다.
도 5는 물체 검출 영역 설정 및 물체 검출의 순서를 나타내는 플로차트이다.
도 6(a), 도 6(b)는 기준체로서 사용하는 재귀성 반사 부재의 설명도이다.
도 7(a), 도 7(b)는 기준체의 다른 예를 나타내고, 기준체의 반사 특성의 설명도이다.
도 8(a), 도 8(b)는 기준체와 기준체 검출 범위의 설명도이다.
도 9(a), 도 9(b)는 기준체의 또 다른 예를 나타내는 설명도이다.
도 10(a), 도 10(b), 도 10(c)는 기준체와 물체 검출 영역의 설명도이다.
도 11은 영역 분할된 물체 검출 영역의 설명도이다.
도 12는 다른 실시형태를 나타내는 물체 검출 장치의 내부 구조 설명도이다.
도 13은 다른 실시형태를 나타내는 물체 검출 장치의 내부 구조 설명도이다.
도 14는 물체 판정 장치에 의해 판정되는 제 1 판정 모드와 제 2 판정 모드의 동작 설명도이다.
이하, 본 발명에 의한 물체 검출 장치를 설명한다.
[물체 검출 장치의 구성]
도 1에는 물체 검출 장치(20)의 외관이 나타내어지고, 도 2에는 물체 검출 장치(20)의 내부구조가 나타내어져 있다. 도 1에 나타내듯이, 물체 검출 장치(20)는 대략 직육면체형상의 하부 케이싱(20A)과, 대략 원통형상의 광학창(20C)을 구비한 상부 케이싱(20B)을 구비하고 있다. 하부 케이싱(20A)에는 신호 접속부(CN)와 표시부(20D)가 설치되어 있다.
도 2에 나타내듯이, 물체 검출 장치(20)의 케이싱(20A, 20B)의 내부에는 발광부(21)와, 수광부(22)와, 광 주사기구(23)와, 투광 렌즈(24)와, 수광 렌즈(25)와 신호 처리 기판(30, 31)이 수용되어 있다. 광 주사기구(23), 투광 렌즈(24), 수광 렌즈(25)에 의해, 발광부(21)로부터 출사된 측정광을 측정 대상 공간에 주사하고, 측정광에 대한 반사체로부터의 반사광을 수광부(22)에 안내하는 광 주사부가 구성되어 있다.
상부 케이싱(20B)의 상면 내벽에 설치된 모터(50)와, 모터(50)의 회전축(51)에 모터(50)와 일체 회전 가능하게 고정된 편향 미러(52)에 의해 광 주사기구(23)가 구성되어 있다. 편향 미러(52)는 회전축(51)에 대해서 45도의 경사각도로 설정되고, 또한 회전축(51)에는 모터(50)의 회전속도를 계측하는 엔코더(53)가 설치되어 있다. 상기 엔코더(53)가 측정광의 주사 각도 검출부로서 기능한다.
연직자세로 배치된 모터(50)의 회전축(51)과 동축심이 되는 광축(P) 상에서 편향 미러(52)를 사이에 두고 모터(50)와는 반대측에는 수광 렌즈(25)와 수광부(22)가 상하방향으로 위치를 다르게 해서 배치되어 있다. 수광 렌즈(25)의 중앙부에 통형상으로 노치된 개공부가 형성되고, 개공부의 하단에 발광부(21)가 배치되고, 그 상방에 투광 렌즈(24)가 배치되어 있다.
편향 미러(52)와 일체로 회전해서 편향 미러(52)로 편향된 측정광을 측정 대상 공간에 안내하는 측정광 광로(L1)와 반사광을 편향 미러(52)로 편향해서 수광부(22)에 안내하는 반사광 광로(L2)를 구획하는 광 가이드부(54)가 편향 미러(52)와 일체로 회전하도록 편향 미러(52)에 고정되어 있다.
발광부(21)는 외팔보형상으로 지지된 기판에 마운트된 적외역의 파장의 레이저 다이오드로 구성되어 있다. 레이저 다이오드로부터 출사된 코히런트한 측정광이 투광 렌즈(24)에 의해 평행광으로 성형되고, 광축(P)을 따라 편향 미러(52)에 입사하고, 90도 편향된 후에 광축(P1)을 따른 광 가이드부(54)로 구획된 내측영역의 측정광 광로(L1)를 경유해서 광학창(20C)으로부터 측정 대상 공간에 조사된다.
측정 대상 공간에 존재하는 물체의 표면에 측정광이 조사되고, 그 반사광의 일부가 광축(P1)을 따라 광학창(20C)으로부터 광 가이드부(54)로 구획된 외측영역의 반사광 광로(L2)를 경유해서 편향 미러(52)에 입사하고, 편향 미러(52)에 의해 90도 편향된 후에 수광 렌즈(25)로 집광되어서 수광부(22)에 입사한다.
수광 렌즈(25)는 그 둘레부에 형성된 플랜지부가 렌즈 홀더(26)로 지지되고, 상기 렌즈 홀더(26)에 발광부(21)를 구성하는 기판이 지지되어 있다. 또한, 수광부(22)가 마운트된 기판이나 신호 처리 기판(30, 31)이 렌즈 홀더(26)를 지지하는 복수의 다리부(27)에 지지되어 있다.
신호 처리 기판(30)에는 물체 검출 장치(20)를 제어하는 제어부(80)가 설치되고, 신호 처리 기판(31)에는 표시부(20D)에 각종의 정보를 표시하기 위한 LED나 액정 표시 소자가 마운트되어 있다. 신호 처리 기판(30)과 발광부(21)와 수광부(22)는 신호선으로 서로 접속되고, 신호 처리 기판(30)으로부터 하부 케이싱(20A)에 구비한 신호 접속부(CN)를 통해 외부기기와의 사이에서 신호를 주고받는 신호 케이블이 연신되어 있다.
도 3에는 제어부(80)의 기능 블록 구성이 나타내어져 있다. 제어부(80)는 마이크로 컴퓨터나 디지털 시그널 프로세서, 메모리 등을 구비해서 구성되고, 이들에 의해, 발광부(21)의 발광 타이밍을 제어하는 발광 제어부(84)와, 광 주사부(23)에서 주사된 측정광과 물체로부터의 반사광의 물리적 특성, 예를 들면 측정광의 발광 시기와 반사광의 검출 시기의 시간차 또는 측정광과 반사광의 위상차로부터 상기 검출물까지의 거리를 산출하는 거리 연산부(81)와, 거리 연산부(81)에서 산출된 거리를 보정하는 보정 연산부(83)와, 물체 검출부(82)을 구비하고 있다.
측정광과 반사광의 시간차에 의거하여 거리를 산출하는 방식을 TOF 방식이라고 하고, 이하의 수식 1에 의해 거리(d)가 산출된다. 여기에, C는 광속, ΔT는 시간차이다.
d=(1/2)×C/ΔT
광원을 소정의 변조 주파수로 AM 변조한 측정광과 반사광의 위상차에 의거해서서 거리를 산출하는 방식을 AM 방식이라고 하고, 이하의 수식 2에 의해 거리(d)가 산출된다. 여기에, φ는 계측된 위상차, C는 광속, F는 광원의 변조 주파수이다.
d=(1/2)×(φ/2π)×C/F
보정 연산부(83)는 물체 검출 장치(20)의 부품 편차 등에 기인하는 오차를 보정하는 블록이며, 상부 케이싱(20B)의 내벽의 일부에 설치된 기준 반사판(55)으로부터의 반사광에 의거해서 산출되는 거리가 소정 거리가 되도록 보정 계수를 구하는 기능 블록이다.
이하에서는 TOF 방식이 채용된 경우를 예로 들어 설명을 계속한다. 또, AM 방식이 채용된 경우도 마찬가지이다.
물체 검출부(82)는 반사체 검출부(82a)와, 기준체 식별부(82b)와, 영역 획정부(82c)와, 물체 판정부(82d)를 구비하고 있다.
반사체 검출부(82a)는 거리 연산부(81)에서 산출되고 보정 연산부(83)에서 구해진 보정 계수에 의거하여 보정된 물체 검출 장치(20)로부터 반사체까지의 거리와, 측정광의 주사방향과, 수광부(2)에서 검출된 반사광 강도를 관련시킨 반사체 정보를 생성한다. 구체적으로 설명하면 주사 각도 검출부(53)에서 검출된 주사 각도와, 상기 주사 각도에 대응해서 거리 연산부(81)에서 산출된 거리를 보정 연산부(83)에서 산출되는 보정 계수로 보정한 후의 거리(이하에서는 단지 「거리 연산부(81)에서 산출된 거리」라고 기재한다.)로부터 측정광의 반사 위치 즉 물체 검출 장치(20)로부터 반사체까지의 거리와 방향과 반사광 강도를 포함하는 반사체 정보를 검출해서 메모리에 기억한다.
기준체 식별부(82b)는 수광부(22) 및 반사체 검출부(82a)에서 검출된 반사체 정보에 의거하여 반사체가 소정의 기준체인지 아닌지를 식별한다.
영역 획정부(82c)는 기준체 식별부(82b)에 의해 식별된 기준체의 반사체 정보에 의거하여 상기 기준체를 따르도록 물체 검출 영역을 획정한다.
물체 판정부(82d)는 영역 획정부(82c)에 의해 획정된 물체 검출 영역에 존재하고, 기준체 식별부(82b)에 의해 기준체로 식별되지 않은 반사체를 검출 대상 물체인 것으로 판정한다.
본 실시형태에서는 상술한 물체 검출 장치(20)는 단위 주사 각도 0.125도의 분해능으로 측정광을 출사하고, 최대 검출 거리가 20m이며, 최대로 270도의 주사 각도 범위를 주사 가능하게 구성되어 있다.
[물체 검출 장치가 장착된 장치의 구성]
도 4(a)에는 평면에서 볼 때에 이동 선반 장치(60)의 요부가 나타내어지고, 도 4(b)에는 측면에서 볼 때 이동 선반 장치(60)의 요부가 나타내어져 있다. 한쪽의 선반(61)의 안길이방향의 중앙 하부에 상술한 물체 검출 장치(20)가 설치되고, 다른쪽의 선반(62)의 대향면에 기준체(40)가 되는 반사 시트가 배치되어 있다. 선반(61, 62)의 저부에는 바닥면에 부설된 한쌍의 레일(R)을 따라 이동 가능한 모터 구동의 차륜, 모터를 제어하는 구동회로 등이 설치되고, 선반의 측면에 설치된 조작 스위치의 조작에 의해 구동회로가 작동해서 선반(61, 62)이 상대 이동 가능하게 구성되어 있다. 도면에서는 한쌍의 선반(61, 62)이 예시되어 있지만, 실제는 그 이동의 복수의 선반이 설치되고, 서로 상대 이동 가능하게 구성되어 있다.
선반(61, 62)에는 각각 표리 양면에 개별의 수용부가 형성되고, 선반(61, 62)의 간극 공간을 벌리도록 어느 한쪽의 선반을 이동함으로써, 각각의 대향하는 수용부에 액세스 가능하게 구성되어 있다.
선반(61, 62)의 간극 공간에 사람 등이 진입한 상태에서, 제 3 자에 의해 선반(61, 62)의 간극 공간이 좁아지는 방향으로 이동 조작된 경우에, 진입자가 선반(61, 62)의 간극 공간에 끼워질 우려가 있으므로, 선반(61, 62)의 간극 공간에의 진입자 등의 유무를 검지하기 위해서, 선반(61, 62)의 한쪽에 물체 검출 장치(20)가 설치되고, 선반(61, 62)의 다른쪽에 기준체(40)가 되는 반사 시트가 부착되어 있다.
도 4(c)에 나타내듯이, 물체 검출 장치(20)는 선반(61, 62)의 간극 공간에의 진입자나 진입물 등의 유무를 검출하기 위해서, 선반(61, 62)의 간극 공간이 최대일 때의 바닥면에 평행한 이차원 평면을 덮도록 최대의 물체 검출 영역(R)이 설정되어 있다. 그러나, 일정한 물체 검출 영역(R)이면, 예를 들면 선반(62)이 선반(61)에 접근하는 방향으로 이동할 경우에, 물체 검출 장치(20)에 의해 검출되는 선반(62)이 진입자나 진입물로서 오검지되게 된다. 물체 검출 장치(20)가 설치된 선반(61)이, 기준체(40)가 부착된 선반(62)에 접근하는 방향으로 이동하는 경우라도 마찬가지이다.
그래서, 선반(61)과 선반(62)이 서로 접근하는 방향으로 상대 이동하는 경우라도 적절하게 진입자나 진입물의 유무를 검지 할 수 있도록 상기 물체 검출 장치(20)는 물체 검출 영역(R)이 가변으로 설정되도록 구성되어 있다. 또한 선반(61)과 선반(62)이 서로 이격하는 방향으로 상대 이동하는 경우도 마찬가지로 물체 검출 영역(R)이 가변으로 설정되도록 구성되어 있다.
[물체 검출 영역의 설정 및 물체 검출 알고리즘]
도 5에는 물체 검출 영역의 설정 및 물체 검출 순서가 나타내어져 있다. 측정 대상 공간에 측정광이 주사되고(S1), 수광부(22)에 의해 1주사분의 반사광이 수광되면, 물체 검출 장치(20)로부터 각 반사체까지의 거리(D)가 거리 연산부(81)에서 산출된다(S2).
거리 연산부(81)로부터의 출력에 의거하여 반사체 검출부(82a)에 의해 각 반사체의 반사체 정보, 구체적으로는 각 반사체에 대해서 반사광 강도, 거리(D), 주사방향(θ)(센터로부터의 진동각)(도 4(a) 참조.)을 포함하는 반사체 정보가 생성되면(S3), 기준체 식별부(82b)에 의해 반사체가 소정의 기준체(40)인지 아닌지가 식별되고(S4), 기준체(40)인 것으로 식별되면(S4,Y), 영역 획정부(82c)에 의해 기준체(40)를 따르도록 물체 검출 영역(R)이 획정된다(S5).
물체 판정부(82d)는 물체 검출 영역(R)이 획정된 후에, 스텝 S3에서 생성된 각 반사체에 기준체(40) 이외의 반사체가 존재하고(S6), 그 반사체가 물체 검출 영역(R)에 존재할 경우에(S7), 물체 있음이라고 판정하고(S8), 판정 결과를 이동 선반 장치(60)의 구동회로에 경고 출력한다(S9). 이동 선반 장치(60)의 구동회로는 상기 경고 출력에 의거하여 이동 선반의 이동을 정지 또는 감속 제어한다.
이하에, 상세하게 설명한다. 반사체 검출부(82a)는 거리 연산부(81)에서 산출된 거리가 주사방향이 인접하는 소정의 주사 각도 범위에서 연속해서 검출되고, 각 거리의 차분이 소정의 역치 이내인 경우에 반사체인 것으로 판정해서 반사체 정보, 즉 반사광 강도, 거리(D), 주사방향(θ)을 생성한다. 이러한 필터링 처리에 의해 미소한 진애나 우충(羽蟲) 등을 노이즈로서 제거할 수 있게 된다.
기준체 식별부(82b)는 소정의 판정 정보에 의거하여 반사체 정보가 기준체(40)인지 아닌지를 판정한다. 소정의 판정 정보로서 반사광 강도, 주사방향 길이, 주사 각도 등이 포함된다. 반사광 강도는 소정의 역치 이상의 강도인지 아닌지의 판정에 사용되고, 주사방향 길이는 주사방향을 따라 소정의 길이를 구비하고 있는지 아닌지의 판정에 사용되고, 주사 각도는 소정의 주사 각도 범위인지 아닌지의 판정에 사용된다. 이들 판정 정보는 단독으로 사용되어도 좋고, 조합해서 사용되어도 좋다.
도 6(a), 6(b)에는 기준체(40)가 재귀성 반사 시트인 경우의 예가 나타내어져 있다. 재귀성 반사 시트에는 서로 직교하는 3매의 반사 미러(41,42,43)로 단위소자가 구성되는 3면체 큐브 코너 소자(마이크로 프리즘이라고도 한다.)가 배열되어 있다. 이러한 3면체 큐브 코너 소자에 입사한 광은 입사방향을 향해서 반사되게 되므로, 통상의 산란체로부터의 반사광 강도에 비해서 매우 높은 반사광 강도가 된다.
따라서, 반사광 강도의 역치를 재귀성 반사 시트인 것을 나타내는 값으로 설정함으로써, 재귀성 반사 시트인지 아닌지를 판정할 수 있다. 또한, 상기 재귀성 반사 시트의 주사방향 길이를 규정하면, 주사방향 길이에 걸쳐서 소정의 역치 이상의 반사광 강도가 유지되고 있는 반사체를 기준체(40)로 식별할 수 있다.
도 7(a), 도 7(b)에는 기준체(40)가 측정광의 주사방향을 따라 반사광량이 단계적으로 변화되는 반사 특성을 구비한 반사 시트인 경우가 나타내어져 있다.
측정광의 주사방향을 따라 반사광량이 단계적으로 또는 연속적으로 변화되도록, 반사면의 반사 특성을 설정함으로써, 그러한 특성을 구비하고 있지 않은 다른 물체와의 정밀도가 높은 식별이 가능하게 된다.
예를 들면 도 7(a)에 나타내듯이, 측정광의 주사방향을 따라 표면 반사율이 양단부 및 중앙부에서 높고, 양단부와 중앙부 사이에서 낮게 설정된 반사 시트를 기준체로 하면, 그것에 따라 수광부(22)에서 검출되는 반사광량이 주사방향을 따라 단계적으로 변화되므로, 다른 물체로부터의 반사광과 확실하게 식별할 수 있게 된다. 이러한 농담 패턴을 이용하여 바코드와 같이 코드 정보화하면, 기준체인지 아닌지를 용이하게 식별할 수 있고, 기준체가 복수인 경우에는 어느 기준체인지를 식별할 수 있게 된다.
예를 들면 도 7(b)에 나타내듯이, 측정광의 주사방향을 따라 표면 반사율이 톱날형상으로 변화되도록 설정된 반사 시트를 기준체로 하면, 그것에 따라 수광부(22)에서 검출되는 반사광량이 주사방향을 따라 연속적으로 상승하거나 또는 연속적으로 하강하므로 다른 물체로부터의 반사광과 확실하게 식별할 수 있게 된다.
또한 측정광의 주사방향을 따라 측정광의 파장에 대한 분광 반사 특성이 단계적으로 또는 연속적으로 변화되는 반사 특성을 구비한 반사 시트를 기준체로 채용해도 좋다. 이 경우, 판정 정보의 하나인 반사광 강도에는 주사방향을 따라 변화하는 소정의 강도 변화 패턴이 포함된다.
기준체(40)로서 상술한 바와 같은 특별한 반사 특성을 구비한 반사 시트를 사용하는 이외에, 주사방향을 따라 연속해서 반사광이 검출되고, 주사방향으로 인접하는 각 주사 각도에 대한 반사광의 강도 및 거리 각각이 소정의 역치 내인 경우에 연속체인 것으로 판정하고, 상기 연속체를 기준체로서 판정해도 좋다. 또한 1주사 내에서 복수의 연속체가 검출되고, 각 연속체의 연장선이 서로 겹치는 경우에, 각 연속체가 하나의 기준체인 것으로 판정해도 좋다.
도 9(a)에 나타내듯이, 도 4(a), (b)에서 나타낸 기준체(40) 대신에 선반(62)의 표면 자체를 기준체(40)로 하는 양태가 해당된다. 소정의 방향으로 연속하는 반사체를 기준체라고 인식하는 것이다. 도 9(a)의 경우에는 소정의 방향이란 바닥면에 평행하고, 진동각(θ)이 0도(센터)인 측정광의 광축에 직교하는 방향을 말한다. 상기 소정의 방향으로 미리 정한 길이(예를 들면 선반(62)의 안길이의 8할 정도의 길이)만큼 연속해서 반사체가 검출된 경우에 기준체(40)로 식별할 수 있다.
예를 들면 가령 이동 선반(61, 62) 사이에 진입자가 존재해서 선반(62)의 표면으로부터의 반사가 진입자에 의해 차단되는 경우라도 상기 진입자에 상당하는 반사체를 제외한 반사체의 단부를 접속했을 경우에 1개의 연속선으로서 중첩되는 관계에 있으면, 선반(62)의 표면 즉 기준체(40)로 식별할 수 있다.
도 9(a)의 예에서는 바닥면에 평행하며, 진동각(θ)이 0도(센터)인 측정광의 광축에 직교하는 방향을 소정 방향으로 했지만, 소정 방향은 이러한 예에 한정되는 것은 아니고, 도 9(b)에 나타내듯이, 바닥면에 평행하고, 진동각(θ)이 0도(센터)인 측정광의 광축에 90도 이외의 소정 각도로 교차하는 경사면이어도 좋다. 또, 바닥면에 평행으로 하는 것은 측정광의 주사면이 바닥면에 평행한 면이기 때문이며, 측정광의 주사면과 평행하면, 바닥면에 평행하지 않아도 좋다.
또한 기준체(40)는 평면에 한정되는 것은 아니고 임의의 곡률의 곡면이어도 좋다. 이 경우에는 주사방향을 따라 연속해서 반사광이 검출되고, 주사방향으로 인접하는 각 주사 각도에 대한 반사광의 강도 및 거리의 각각이 소정의 역치 내이며, 각 반사체를 연결한 선분이 소정의 곡률이면, 기준체(40)인 것으로 판정하면 좋다. 즉 소정의 판정 정보에 곡률이 더 포함되게 된다.
도 4(a), 도 4(b)의 예에서는 기준체(40)가 선반(62)의 안길이방향 중앙 하부에 배치된 예를 나타냈지만, 도 8(b)에 나타내듯이, 기준체(40)가 선반(62)의 안길이방향 하부의 좌우 중 어느 하나의 단부에 부착되어 있어도 좋고, 안길이방향 하부의 전방으로부터 안측에 걸쳐서 복수 개소에 설치되어서 있어도 좋다.
기준체(40)와 동일한 반사 특성을 구비한 물체를 기준체로 오인식하지 않기 위해서, 기준체(40)를 판별하는 영역을 소정의 식별 범위로 한정하는 것이 바람직하다. 도 8(a), 도 8(b)에는 기준체 식별부(82b)가 기준체(40)인지 아닌지를 판정하는 소정의 식별 범위로서 사용되는 주사 각도(주사 각도 범위)의 예가 나타내어져 있다. 예를 들면 도 8(a)와 같이, 바닥면에 평행하며, 진동각(θ)이 0도(센터)인 측정광의 광축 상에 기준체(40)의 좌우 폭방향의 중심이 위치하는 경우에, 물체 검출 장치(20)로부터 가장 이격한 위치에서 기준체(40)의 폭방향의 전역이 검출되도록, 0도의 측정광의 광축을 중심으로 ±α의 각도의 범위를 식별 범위로 설정할 수 있다. 식별 범위 밖 즉 ±α의 각도의 범위 이외의 주사 각도로 기준체(40)와 동일한 반사 특성을 구비한 물체가 존재해도 기준체(40)인 것으로 잘못 판정하는 일이 없다.
예를 들면 측정광이 0.125도/스텝으로 주사되는 경우에, ±10 스텝의 주사 각도 범위를 식별 범위로 설정하면, 진동각(θ)이 0도(센터)인 측정광의 광축에 대해서 ±1.25도의 범위에 존재하는 기준체(40)를 식별할 수 있게 된다.
주사 각도 범위의 설정에 따라서는 기준체(40)가 물체 검출 장치(20)에 근접할 경우에, 기준체(40)의 폭방향의 전역을 검출할 수 없는 경우도 생기지만, 그 경우에는 적어도 ±α의 각도의 범위에서 연속해서 검출되는 반사체를 기준체(40)로 식별할 수 있다.
예를 들면 도 8(b)의 경우에는 물체 검출 장치(20)로부터 기준체(40)까지의 거리에 관계없이 넓은 주사 각도 범위를 식별 범위로 설정함으로써, 거리의 변화에 의해 기준체(40)의 주사 각도의 치우침에 의한 영향을 배제할 수 있다.
이렇게 기준체(40)가 물체 검출 장치(20)에 근접하는 경우라도 기준체(40)의 폭방향의 전역이 검출되도록, 주사 각도 범위를 설정하는 것도 가능하고, 물체 검출 장치(20)로부터 기준체(40)까지의 거리에 의거하여 주사 각도 범위를 가변 설정함으로써 기준체(40)의 식별 정밀도를 높여도 좋다. 예를 들면 물체 검출 장치(20)로부터의 이격시에는 근접시보다 주사 각도 범위를 좁게 하면 좋다. 즉 기준체 식별부(82b)는 측정광의 주사 범위보다 좁은 소정의 식별 범위에 존재하는 반사체를 기준체(40)의 식별 대상으로 하게 된다. 식별 범위는 주사 각도 범위에만 한정되는 것은 아니고, 주사 각도 범위 및 거리를 조합한 임의의 형상이 되도록 설정하는 것도 가능하다.
도 10(a), 도 10(b)에는 이동 선반 장치(60)를 예로 해서, 영역 획정부(82c)에 의해 획정된 물체 검출 영역(R)이 나타내어져 있다. 영역 획정부(82c)는 기준체(40)에 대해서 상대적으로 원근방향으로 이동 가능한 구조체에 설치된 물체 검출 장치(20)와 상기 기준체(40)가 부착된 구조체 사이에 형성되는 공간에 적어도 기준체(40)를 따르도록 물체 검출 영역(R)을 동적으로 획정한다. 물체 검출 영역(R)은 적어도 기준체(40)의 면의 연장방향을 따르는 면이 포함된다. 면형상의 기준체(40)의 연장방향을 따르는 면이 물체 검출 영역(R)에 포함되므로, 기준체(40)의 연장방향면과 물체 검출 영역(R)이 중복되지 않고, 따라서 기준체(40)의 연장방향면이 잘못 물체로서 검출되는 것이 회피된다.
선반(62)이 선반(61)으로부터 가장 이격한 위치에 있는 경우의 물체 검출 영역(Rmax)으로 하고, 기준체(40)를 통해 선반(62)의 선반(61)에의 근접 거리(D)를 파악하고, 물체 검출 장치(20)로부터 기준체(40)의 연장방향을 따라 물체 검출 영역(Rmax)보다 좁은 물체 검출 영역(R1)을 획정한다. 물체 검출 장치(20)로부터 볼 때 선반(62)과 선반(61) 사이에 형성되는 공간 중 좌우방향으로 연장되는 공간 전역을 물체 검출 영역(R)에 포함시킬 필요는 없으므로, 선반(61, 62)의 안길이로부터 약간의 길이만큼 더 안측 및 전방측으로 연장되는 범위를 물체 검출 영역(R)으로 하고 있다.
물체 검출 영역(R1)은 물체 검출 장치(20)로부터 기준체(40)까지의 거리를 기준으로 해서, 물체 검출 장치(20)의 측에 소정의 오프셋(R2)이 부여되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 오프셋(R2)은 기준체(40)까지의 거리보다 짧게 되도록 마이너스의 값이 된다.
기준체(40)의 반사면의 특성에 따라서는 반사체 검출부(82a)에 의해 검출된 거리(D)에 오차가 생기는 경우가 있고, 물체 검출 영역(R)에 기준체(40)가 물체로서 오검출될 우려가 있다. 그러한 경우라도 기준체(40)까지의 거리를 기준으로 물체 검출 장치(20)측에 소정의 오프셋(R2)이 부여됨으로써 물체 검출 영역(R1)으로부터 기준체를 확실하게 제외할 수 있다. 오프셋(R2)의 값은 거리 측정의 편차, 선반(62)의 요철상태, 기타를 고려해서 적당하게 설정하면 좋다.
또한 물체 검출 영역(R1)은 물체 검출 장치(20)로부터 기준체(40)까지의 거리(D)에 관계없이 물체 검출 장치(20)측에 소정의 고정 영역(R3)이 획정되어 있는 것이 바람직하다. 기준체(40)가 물체 검출 장치(20)의 근방에 접근하는 경우에, 고정 영역(R3)이 획정되어 있으면 물체 검출 영역(R)이 불필요하게 좁아지는 것이 회피되고, 선반(61), 선반(62) 사이의 필요 최저한의 소정의 스페이스가 확보된다.
도 10(c)에 나타내듯이, 물체 검출 영역(R1)은 물체 검출 장치(20)로부터의 이격의 정도에 따라 영역 분할되고, 분할된 영역(Ra, Rb, Rc)마다 물체의 검출 정보가 이동 선반 장치(100) 등의 외부장치에 출력되는 것이 바람직하다. 분할 영역에 따라 선반(62)의 이동을 즉시 정지할 필요가 있는 것인지, 진입자의 영역밖으로의 이동을 재촉하기 위해, 이동속도를 감속하는 것만으로 좋은 경우 등, 적절한 대응이 가능하게 된다. 또, 도 10(c)에서는 기준체(40)가 선반(62)의 안길이방향을 따라 전방측과 안측의 2개소에 설치되어 있다.
또한 영역(Ra, Rb, Rc)의 3영역을 영역(RA)로 하고, 영역(Rb, Rc)의 2영역을 영역(RB)으로 하고, 영역(Rc)을 영역(RC)으로 설정하도록, 영역 획정부(82c)에 의해 적어도 일부가 중복되는 복수의 물체 검출 영역(RA, RB, RC)을 획정하도록 구성해도 좋다.
이 경우, 어느 하나의 물체 검출 영역(RA, RB, RC)에 검출 대상 물체가 존재하고, 또한 검출 대상 물체가 중복 영역에 존재할 경우에, 물체 판정부(82d)는 중복 영역의 각각에 검출 대상 물체가 존재한다고 판정하는 제 1 판정 모드와, 중복 영역 중 특정 영역에만 검출 대상 물체가 존재한다고 판정하는 제 2 판정 모드 중 어느 하나로 스위칭 설정 가능하게 구성되어 있는 것이 바람직하다. 그것을 위한 스위칭 스위치를 물체 검출 장치(20)에 구비하고 있어도 좋고, 컴퓨터 등의 설정 지그를 물체 검출 장치(20)에 접속해서 스위칭 조작해도 좋다. 또한 물체 검출 영역(RA, RB, RC)마다 제 1 판정 모드와 제 2 판정 모드가 스위칭 가능하게 구성되어 있어도 좋다.
예를 들면 제 1 판정 모드로 설정되어 있는 경우에, 물체 검출 영역(Rc)에 검출 대상 물체가 존재하면, 물체 판정부(82d)는 물체 검출 영역(RA, RB, RC) 전체에 검출 대상 물체가 존재한다고 판정하고, 물체 검출 영역(Rb)에 검출 대상 물체가 존재하면, 물체 판정부(82d)는 물체 검출 영역(RA, RB)에 검출 대상 물체가 존재한다고 판정한다.
예를 들면 제 2 판정 모드로 설정되어 있는 경우에, 물체 검출 영역(Rc)에 검출 대상 물체가 존재하면, 물체 판정부(82d)는 물체 검출 영역(RC)에만 검출 대상 물체가 존재한다고 판정하고, 물체 검출 영역(Rb)에 검출 대상 물체가 존재하면, 물체 판정부(82d)는 물체 검출 영역(RB)에만 검출 대상 물체가 존재한다고 판정한다.
중복 영역에 검출 대상 물체가 존재할 경우에, 물체 검출 장치(20)에 가까운 측의 물체 검출 영역을 우선해서 검출 대상 물체가 존재한다고 판정하는 양태가 된다. 물체 검출 장치(20)에 가까운 측과 먼 측에서 대처가 다른 경우에 적합하게 된다. 예를 들면, 물체 검출 영역(Ra)에만 검출 대상 물체가 존재할 경우에는 약간 선반의 이동속도를 떨어뜨리고, 물체 검출 영역(Rb)에만 검출 대상 물체가 존재할 경우에는 선반의 이동속도를 크게 떨어뜨리고, 물체 검출 영역(Rc)에만 검출 대상 물체가 존재할 경우에는 선반을 정지한다라는 것처럼 대처할 수 있다.
필요한 영역에만 검출 대상 물체가 존재한다고 판정하는 것이 가능해지고, 판정 처리를 위한 연산 부하가 경감된다. 또한 각각의 양태에 따라 적절하게 선반을 이동 제어할 수 있다.
도 14에는 물체 검출 영역(RA,RB)마다 제 1 판정 모드와 제 2 판정 모드를 스위칭하는 경우의 판정 출력이 예시되어 있다. 또, 도 14에서는 제 1 판정 모드를 제 1 모드라고 표기하고, 제 2 판정 모드를 제 2 모드라고 표기하고 있다.
상술한 실시형태에서는 기준체 식별부(82b)가 소정의 기준체를 식별하는 것을 전제로 하는 경우를 설명하고 있다. 그러나 실제의 사용 환경에 있어서는 외래광에 의한 노이즈의 영향이나, 큰 진입물에 의해 기준체가 피복될 경우 등, 여러가지 요인으로 소정의 기준체를 특정할 수 없는 경우도 상정할 필요가 있다.
그러한 경우에 대비해서 기준체 식별부(82d)가 측정 대상 공간에 존재하는 기준체를 식별할 수 없는 경우에, 물체 판정부(82d)는 반사체의 유무에 관계없이 물체 검출 영역에 검출 대상 물체가 존재한다고 판정하는 비검출 출력 모드를 구비하고 있는 것이 바람직하다. 비검출 출력 모드를 유효하게 할지의 여부의 스위칭 스위치를 물체 검출 장치(20)에 구비하고 있어도 좋고, 컴퓨터 등의 설정 지그를 물체 검출 장치(20)에 접속해서 스위칭 조작해도 좋다.
비검출 출력 모드로 설정함으로써, 소정의 기준체를 특정할 수 없는 경우에, 물체 판정부(82d)가 물체 검출 영역에 검출 대상 물체가 존재한다고 판정하므로, 선반을 정지시키거나, 또는 이동속도를 저감하는 등의 안전대책이 가능하게 된다.
상술한 실시형태에 추가해서, 물체 검출 장치(20)의 광 주사기구(23)에 측정광의 광로에 제 1 방향으로 진동하는 광만을 투과하는 편광자와, 반사광의 광로에 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향으로 진동하는 광만을 투과하는 검광자가 설치되어서 있어도 좋다.
도 12에 나타내듯이, 광 주사기구(23)에 장착된 광 가이드부(54) 중 광학창(20C)과 대향하는 위치에서, 측정광 광로(L1)의 출구 단부에 상술의 편광자(PL)가 배치되고, 반사광 광로(L2)의 입구 단부에 상술의 검광자(AN)가 배치되어 있다. 즉, 편광자(PL)가 광 가이드부(54)의 내측에 배치되고, 검광자(AN)가 광 가이드부(54)의 외측에 배치되어 있다. 또한 광의 출사 방향을 따라 투광 렌즈(24)의 직후의 위치에 원편광판의 일례인 1/4 파장판(28)이 배치되어 있다.
발광부(21)의 레이저 다이오드로부터 출사되고, 소정 방향으로 직선 편광하는 측정광이 1/4 파장판(28)을 통과함으로써 원편광으로 변화되고, 또한 편광자(PL)를 통과함으로써, 예를 들면 주사방향에 대해서 직교하는 방향의 직선 편광으로 변화된다.
편광자(PL)나 검광자(AN)로서 유리의 표면 상에 미세한 금속의 그리드를 형성한 와이어 그리드나, 재료 자체가 갖는 복굴절 현상을 이용해서 편광성분을 조절하는 결정성 재료 등을 사용할 수 있다.
기준체(40)의 반사면에 편광방향을 90도 회전시키는 광학부재를 배치함으로써, 측정광의 편광방향에 대해서 반사광의 편광방향이 90도 회전하게 된다. 이러한 광학부재로서 앞서 설명한 3면체 큐브 코너 소자가 배열된 재귀성 반사 시트나 1/2 파장판이 적합하게 사용된다.
도 6(b)에 나타내듯이, 편광자(PL)를 통과해서 세로방향으로 직선 편광하는 측정광이 3면체 큐브 코너 소자의 3면에서 반사됨으로써 90도 편광방향이 변화된 직선 편광으로 되어 검광자(AN)를 통과하게 된다.
편광자(PL)를 통과한 측정광이 알루미늄 등의 금속판에 반사해도 반사광의 편광방향은 변화되는 일이 없으므로, 반사광이 검광자(AN)를 통과하는 일은 없다. 편광자(PL)를 통과한 측정광이 백색 산란판에 반사하면, 편광방향이 흐트러져서 원편광이나 여러가지 각도방향으로의 직선 편광이 겹친 반사광으로 되므로, 검광자(AN)를 통과하는 반사광의 광량은 대략 반감한다.
광 주사기구(23)에 편광자(PL)와 검광자(AN)를 구비하고, 편향 미러(52)와 일체로 회전하므로, 주사에 따라 출사하는 측정광의 편향방향이 변화되는 일이 없고, 또 입사한 반사광의 편향방향이 변화되는 일도 없다. 포착 대상물의 반사면의 반사 특성이 측정광의 편향방향을 90도 회전시키는 반사 특성을 구비하고 있으면, 확실하게 포착 대상물인 것으로 식별할 수 있게 된다.
도 13에는 물체 검출 장치(20)의 광 주사기구(23)의 다른 예가 나타내어져 있다. 광 주사기구(23)에 장착된 광 가이드부(54) 중 발광부(21)와 대향하는 위치에서 측정광 광로(L1)의 입구 단부에 상술의 편광자(PL)가 배치되고, 편향 미러(52)에 의해 편향된 반사광 광로(L2)의 출구 단부에 상술의 검광자(AN)가 배치되어 있다.
도 11에는 도 2에 나타낸 물체 검출 장치(20)로 도 6에 나타낸 재귀성 반사 시트(기준체)를 검출하는 경우의 반사광 강도 특성(실선으로 나타낸다)이 나타내어져 있다. 기준체가 물체 검출 장치(20)에 원방으로부터 근접할수록 반사광의 검출 광량이 상승하지만, 매우 근방까지 근접하면, 광 가이드부(54)로부터 출사되어 기준체로부터 반사한 반사광의 대부분이 광 가이드부(54)에 입사하고, 반사 미러(52)에 입사하는 광량이 저하되므로 반대로 급격하게 저하된다. 또한 표준 백색지인 켄트지에 대한 반사광량은 일점쇄선으로 나타내어져 있는 바와 같이 기준체와는 크게 다르다.
그래서, 반사광이 기준체인 것으로 검출하기 위한 반사광량의 역치를 실선으로 나타낸 반사광 강도 특성으로부터 일률적으로 일정값을 감산한 특성(파선으로 나타낸다)을 기준으로 해서, 급격하게 강도가 저하되기 직전의 500mm의 강도와 중간의 10000mm의 강도를 연결하는 선분, 및 중간의 10000mm의 강도와 원방의 20000mm의 강도를 연결하는 선분을 역치로 해서 기준체인지 아닌지를 식별하도록 구성되어 있다.
또, 물체 검출 장치(20)의 반사광 검출 특성 및 기준체의 반사 특성에 의거하여 상기 역치는 적당하게 조정 가능한 것은 말할 필요도 없다.
상술한 실시형태에서는 물체 검출 장치(20)가 바닥면과 평행한 평면을 따라 측정광이 이차원적으로 주사되는 경우를 설명했지만, 바닥면과 수직인 평면을 따라 측정광이 이차원적으로 주사되도록 구성되어 있어도 좋다. 예를 들면 수평방향 또는 수직방향으로 자동 개폐되는 도어체를 구비한 자동 게이트 등에 사람이나 물체가 끼워지는 위험한 상태를 검출해서 사고를 미연에 방지할 수 있다.
또한 측정광이 3차원적으로 주사 가능한 물체 검출 장치(20)이면, 3차원 공간에 배치된 기준체와의 사이에서 입체적인 물체 검출 영역(R)을 획정할 수 있다. 예를 들면 도 2에 나타낸 물체 검출 장치(20)를 광축(P)과 직교하는 회전축 둘레에 회전 가능하게 구조체에 부착함으로써, 측정광을 3차원적으로 주사할 수 있다.
상술한 실시형태는 이동 선반 장치에 장착된 물체 검출 장치(20)와 기준체(40)에 대해서 설명했지만, 물체 검출 장치(20)가 장착되는 장치는 이동 선반 장치에 한정되는 것은 아니고, 물체 검출 장치(20)에 대해서 상대적으로 이동하는 이동체와의 사이에 형성되는 공간에 진입하는 사람이나 물체를 검출해서 위험한 상황을 회피할 필요가 있는 임의의 장치에 적용 가능하다. 예를 들면 포크리프트에 물체 검출 장치(20)가 탑재되고, 운전자의 사각이 되는 후방을 감시할 경우에, 포크리프트와 포크리프트의 후방에 배치된 벽이나 선반 등의 구조체와의 사이를 감시하는 경우 등에 응용할 수 있다. 또한 무인 반송차 AGV(automatic guided vehicle) 등에도 물체 검출 장치(20)를 탑재할 수 있다.
상술한 실시형태에서는 검출한 기준체에 의거하여 영역 획정부가 물체 검출 영역을 획정하는 예를 설명했지만, 미리 물체 검출 영역이 설정되어 있는 경우이어도, 물체 판정부(82d)를 제 1 판정 모드와 제 2 판정 모드로 스위칭하도록 구성하는 것은 가능하다.
측정 대상 공간에 존재하는 물체를 검출하는 물체 검출 장치로서, 발광부로부터 출사된 측정광을 측정 대상 공간에 주사하고, 측정광에 대한 반사체로부터의 반사광을 수광부에 안내하는 광 주사부와, 측정광과 반사광의 물리적 특성에 의거하여 산출되는 물체 검출 장치로부터 반사체까지의 거리와, 수광부에서 검출되는 반사광 강도와, 측정광의 주사방향을 포함하는 반사체 정보를 검출하는 반사체 검출부와, 적어도 일부가 중복되는 복수의 물체 검출 영역을 획정하는 영역 획정부와, 반사체 검출부에서 검출된 반사체 정보에 의거하여 어느 하나의 물체 검출 영역에 검출 대상 물체가 존재한다고 판정하면, 상기 물체 검출 영역에 검출 대상 물체가 존재한다고 판정하는 물체 판정부를 구비하고, 물체 판정부는 검출 대상 물체가 존재하는 중복 영역 전체에 검출 대상 물체가 존재한다고 판정하거나, 중복 영역 중 특정 영역에만 검출 대상 물체가 존재한다고 판정하거나 중 어느 하나로 스위칭 설정 가능하게 구성되어 있으면 좋다.
이 경우, 반사체 검출부에서 검출된 반사체가 상술한 실시형태의 기준체인지 아닌지를 식별할 필요는 없고, 모든 반사체가 검출 대상물이 된다. 따라서, 기준체의 반사체 정보에 의거하여 물체 검출 영역을 획정하는 일은 없고, 물체 검출 영역은 미리 설정되게 된다. 또한 반사체 정보는 물체 검출 장치로부터 반사체까지의 거리와, 수광부에서 검출되는 반사광 강도와, 측정광의 주사방향을 포함하게 되지만, 기준체를 식별할 목적으로 반사광 강도를 사용하는 것은 아니고, 단지 노이즈 광을 배제하는 역치 이상의 반사광 강도인 것을 담보하는 정도의 의미이다. 따라서, 사전의 처리로 노이즈 광을 배제할 수 있는 것이라면, 반사체 정보에 반사광 강도를 포함시킬 필요는 없다.
이상에서 설명한 실시형태는 모두 본 발명의 일실시예에 지나지 않고, 상기 기재에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니고, 각 부의 구체적 구성은 본 발명에 의한 작용 효과를 발하는 범위에 있어서 적당하게 변경할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
20:물체 검출 장치
21:발광부
22:수광부
23:광 주사기구
24:투광 렌즈
25:수광 렌즈
23, 24, 25:광 주사부
82:물체 검출부
82a:반사체 검출부
82b:기준체 검출부
82c:영역 획정부
82d:물체 판정부

Claims (9)

  1. 측정 대상 공간에 존재하는 물체를 검출하는 물체 검출 장치로서,
    발광부로부터 출사된 측정광을 측정 대상 공간에 주사하고, 상기 측정광에 대한 반사체로부터의 반사광을 수광부에 안내하는 광 주사부와,
    상기 측정광과 상기 반사광의 물리적 특성에 의거하여 산출되는 상기 물체 검출 장치로부터 반사체까지의 거리와, 상기 수광부에서 검출되는 반사광 강도와, 상기 측정광의 주사방향을 포함하는 반사체 정보를 검출하는 반사체 검출부와,
    상기 반사체 검출부에서 검출된 반사체 정보에 의거하여 상기 반사체가 소정의 기준체인지 아닌지를 식별하는 기준체 식별부와,
    상기 기준체 식별부에 의해 식별된 기준체의 반사체 정보에 의거하여 상기 기준체를 따르도록 물체 검출 영역을 획정하는 영역 획정부와,
    상기 영역 획정부에 의해 획정된 물체 검출 영역에 존재하고, 상기 기준체 식별부에 의해 기준체로 식별되지 않은 반사체를 검출 대상 물체인 것으로 판정하는 물체 판정부를 구비하고 있는 물체 검출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 물체 검출 장치는 상기 기준체에 대해서 상대적으로 원근방향으로 이동 가능한 구조체에 설치되고, 상기 물체 검출 장치와 상기 기준체 사이에 형성되는 공간에 상기 물체 검출 영역이 획정되는 물체 검출 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기준체 식별부는 상기 측정광의 주사 범위보다 좁은 소정의 식별 범위에 존재하는 반사체를 식별 대상으로 하는 물체 검출 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물체 검출 영역은 상기 물체 검출 장치로부터 상기 기준체까지의 거리를 기준으로 상기 물체 검출 장치측에 소정의 오프셋이 부여되어 있는 물체 검출 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물체 검출 영역은 상기 물체 검출 장치로부터 상기 기준체까지의 거리에 관계없이 상기 물체 검출 장치측에 소정의 고정 영역이 획정되어 있는 물체 검출 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준체는 면형상체로 구성되고, 상기 물체 검출 영역은 적어도 상기 기준체의 면의 연장방향을 따르는 면이 포함되는 물체 검출 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 영역 획정부에 의해 적어도 일부가 중복되는 복수의 물체 검출 영역이 획정되고, 어느 하나의 중복되는 물체 검출 영역에 상기 검출 대상 물체가 존재할 때에, 상기 물체 판정부는 상기 검출 대상 물체가 존재하는 중복 영역의 각각에 상기 검출 대상 물체가 존재한다고 판정하거나, 중복 영역 중 특정 영역에만 상기 검출 대상 물체가 존재한다고 판정하거나 중 어느 하나로 스위칭 설정 가능하게 구성되어 있는 물체 검출 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준체 식별부가 상기 측정 대상 공간에 존재하는 상기 기준체를 식별할 수 없는 경우에, 물체 판정부는 상기 반사체의 유무에 관계없이 상기 물체 검출 영역에 상기 검출 대상 물체가 존재한다고 판정하는 비검출 출력 모드를 구비하고 있는 물체 검출 장치.
  9. 측정 대상 공간에 존재하는 물체를 검출하는 물체 검출 장치로서,
    발광부로부터 출사된 측정광을 측정 대상 공간에 주사하고, 상기 측정광에 대한 반사체로부터의 반사광을 수광부에 안내하는 광 주사부와,
    상기 측정광과 상기 반사광의 물리적 특성에 의거하여 산출되는 상기 물체 검출 장치로부터 반사체까지의 거리와, 상기 수광부에서 검출되는 반사광 강도와, 상기 측정광의 주사방향을 포함하는 반사체 정보를 검출하는 반사체 검출부와,
    적어도 일부가 중복되는 복수의 물체 검출 영역을 획정하는 영역 획정부와,
    상기 반사체 검출부에서 검출된 반사체 정보에 의거하여 어느 하나의 중복되는 물체 검출 영역에 검출 대상 물체가 존재하는지 아닌지를 판정하는 물체 판정부를 구비하고,
    상기 물체 판정부는 상기 검출 대상 물체가 존재하는 중복 영역의 각각에 상기 검출 대상 물체가 존재한다고 판정하거나, 중복 영역 중 특정 영역에만 상기 검출 대상 물체가 존재한다고 판정하거나 중 어느 하나로 스위칭 설정 가능하게 구성되어 있는 물체 검출 장치.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USD975560S1 (en) * 2021-02-04 2023-01-17 Argo AI, LLC Sensor housing
USD994094S1 (en) 2021-02-04 2023-08-01 Lg Innotek Co., Ltd. Sensor housing
CN115359183B (zh) * 2022-08-16 2023-05-09 中建一局集团第五建筑有限公司 一种三维模型表现装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002215238A (ja) 2001-01-16 2002-07-31 Hokuyo Automatic Co 無人搬送車の障害物検出センサ
JP2017043461A (ja) 2015-08-27 2017-03-02 株式会社ダイフク 移動棚装置および移動棚装置の制御方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2910245B2 (ja) * 1990-12-11 1999-06-23 株式会社豊田自動織機製作所 無人車の安全装置
JPH05288847A (ja) * 1992-04-09 1993-11-05 Nissan Motor Co Ltd 接近検知装置
JP3443106B2 (ja) * 2001-04-27 2003-09-02 三菱重工業株式会社 浮遊物体の検出・監視方法及びその装置
JP3878604B2 (ja) * 2002-03-01 2007-02-07 株式会社日立製作所 検知システム及び防犯システム
JP2004355551A (ja) * 2003-05-30 2004-12-16 Matsushita Electric Works Ltd 保護システム
JP2005233716A (ja) * 2004-02-18 2005-09-02 Omron Corp レーダ装置
JP2008286565A (ja) * 2007-05-16 2008-11-27 Omron Corp 物体検知装置
JP5251638B2 (ja) * 2009-03-16 2013-07-31 株式会社デンソーウェーブ レーザ距離測定装置
EP2899566B1 (de) * 2014-01-24 2018-08-22 Sick Ag Verfahren zum Konfigurieren eines Laserscanners und Konfigurationsobjekt dafür
JP6647524B2 (ja) * 2015-10-27 2020-02-14 北陽電機株式会社 エリアセンサ及び外部記憶装置
JP6637331B2 (ja) * 2016-02-22 2020-01-29 株式会社キーエンス 安全スキャナ及び光学安全システム

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002215238A (ja) 2001-01-16 2002-07-31 Hokuyo Automatic Co 無人搬送車の障害物検出センサ
JP2017043461A (ja) 2015-08-27 2017-03-02 株式会社ダイフク 移動棚装置および移動棚装置の制御方法

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