侵入检测装置以及侵入检测方法与流程

1.本发明涉及对人等物体侵入监视区域进行检测的侵入检测装置以及侵入检测方法。


背景技术：

2.检测人等物体对监视区域的侵入的侵入检测装置例如在使用了产业机器人等的自动化设施中使用。例如，朝向产业机器人周围的区域从上方扫描激光，基于其反射光的检测结果，检测人对产业机器人的接近。监视人的接近的区域预先由管理者设定。管理者将距产业机器人的动作位置给定的距离为止的范围设定为监视区域。若检测出人侵入了监视区域，则侵入检测装置将对此事进行通知的信息发送到产业机器人。与此对应地，将产业机器人的动作控制为变缓慢，或者停止产业机器人的动作。
3.在以下的专利文献1中，记载了用于监视人等有无侵入的监视区域的设定方法。在该设定方法中，由安全扫描仪检测为了指定监视区域而配置的4个标记。而且，将以4个标记的检测位置为4个角的区域设定为监视区域。
4.在先技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2017-151569号公报


技术实现要素：

7.发明要解决的课题
8.然而，在上述设定方法中，在产业机器人在监视区域中运动了的情况下，可能产生该运动被误检测为人的侵入的情况。在上述专利文献1中，没有对于产业机器人的运动被误检测为人的侵入、避免该误检测的记载，仅止步于公开基于标记的监视区域的设定方法。
9.鉴于这样的课题，本发明的目的在于，提供能够通过简易的控制来更高精度地检测出人等物体侵入了监视区域的侵入检测装置以及侵入检测方法。
10.用于解决课题的手段
11.本发明的第1方式涉及侵入检测装置。本方式涉及的侵入检测装置具备：扫描检测部，一边扫描投射光一边检测所述投射光的来自物体的反射光；和控制部。所述控制部基于所述扫描检测部的检测结果来检测监视对象物的位置，在所述监视对象物的位置的外侧设定将侵入检测除外的给定宽度的除外区域，在所述除外区域的外侧设定给定宽度的监视区域，基于所述扫描检测部的检测结果来检测物体对所述监视区域的侵入。
12.根据本方式涉及的侵入检测装置，在监视对象物的外侧设定将侵入检测除外的给定宽度的除外区域。因此，即便在实际动作时监视对象物稍微运动，也能避免将该运动误检测为物体的侵入。此外，由于根据扫描检测部的检测结果来检测监视对象物的位置而设定除外区域，因而能够在监视对象物的周围恰当地设定除外区域，此外，也不需要另外设置用于设定除外区域的单元来进行给定的控制。
13.如此，根据本方式涉及的侵入检测装置，能够通过简易的控制来高精度地检测出人等物体侵入了监视区域。
14.本发明的第2方式涉及对物体侵入了在监视对象物的周围设定的监视区域进行检测的侵入检测方法。本方式涉及的侵入检测方法一边扫描投射光一边检测所述投射光的来自物体的反射光，基于所述反射光的检测结果来检测所述监视对象物的位置，在所述监视对象物的位置的外侧设定将侵入检测除外的给定宽度的除外区域，在所述除外区域的外侧设定给定宽度的监视区域，基于所述反射光的检测结果来检测物体对所述监视区域的侵入。
15.根据本方式涉及的侵入检测方法，与上述第1方式同样，能够通过简易的控制来高精度地检测出人等物体侵入了监视区域。
16.发明效果
17.如以上所述，根据本发明，能够提供能够通过简易的控制来更高精度地检测出人等物体侵入了监视区域的侵入检测装置以及侵入检测方法。
18.本发明的效果和意义将通过以下示出的实施方式的说明而变得更加清楚。其中，以下示出的实施方式终究是将本发明实施化时的一个例示，本发明不受记载于以下的实施方式的内容的任何限制。
附图说明
19.图1的(a)是示出实施方式涉及的侵入检测装置的结构的分解立体图。图1的(b)是示出设置有光学单元的状态的侵入检测装置的结构的立体图。
20.图2是示出实施方式涉及的配置于各光学单元的光学系统的结构的立体图。
21.图3是示出实施方式涉及的将侵入检测装置设置于顶板等的情况下的投射光的投射状态的图。
22.图4是示出实施方式涉及的侵入检测装置的电路部的结构的电路框图。
23.图5的(a)是示出实施方式涉及的侵入检测装置的使用方式的侧视图。图5的(b)是示出实施方式涉及的包括臂部的上表面的平面上的6个投射光的扫描轨迹的图。
24.图6的(a)是示出实施方式涉及的监视区域的设定处理的流程图。此外，图6的(b)是示出实施方式涉及的监视对象物的位置检测处理的子流程的图。
25.图7的(a)、(b)分别是示出实施方式涉及的除外区域的设定例的侧视图以及俯视图。
26.图8的(a)、(b)分别是示出实施方式涉及的监视区域的设定例的侧视图以及俯视图。
27.图9是示出变更例涉及的除外区域以及监视区域的设定处理的流程图。
28.图10的(a)、(b)分别是示出变更例涉及的除外区域以及监视区域的设定例的俯视图。
29.不过，附图仅用于说明，不对本发明的范围进行限定。
具体实施方式
30.以下，参照图对本发明的实施方式进行说明。为了方便起见，在各图中标注了相互
正交的x、y、z轴。z轴正方向是侵入检测装置1的高度方向。
31.图1的(a)是示出侵入检测装置1的结构的分解立体图。图1的(b)是示出设置有光学单元30的状态的侵入检测装置1的结构的立体图。
32.如图1的(a)所示，侵入检测装置1具备圆柱形状的固定部10和圆柱形状的旋转部20。旋转部20经由轴承机构能够相对于旋转轴r10旋转地被固定部10支承。此外，旋转部20与配置在固定部10的电机216(参照图4)的驱动轴连结。通过驱动电机216，从而旋转部20相对于旋转轴r10旋转。旋转轴r10由电机216的驱动轴规定。旋转轴r10与z轴平行。
33.旋转部20由圆柱状的基座构件21和圆盘状的支承构件22构成。圆柱状的支轴21b一体形成于基座构件21的中心。在支轴21b的下表面设置有支承构件22，进一步地在支承构件22的下表面设置有光学单元30。支承构件22支承6个光学单元30。为了方便起见，在图1的(a)中仅图示了1个设置于支承构件22的光学单元30。
34.在基座构件21沿着旋转轴r10的周方向以等间隔(60
°
间隔)形成有6个设置面21a。设置面21a相对于与旋转轴r10垂直的平面(x-y平面)倾斜。设置面21a的侧面(从旋转轴r10远离的方向)以及设置面21a的下方(z轴负方向)被开放。6个设置面21a的倾斜角相互不同。
35.在支承构件22沿着以旋转轴r10为中心的周方向，以等间隔(60
°
间隔)形成有圆形的6个孔22a。孔22a沿上下贯通支承构件22。支承构件22设置于支轴21b的下表面，使得6个孔22a分别与基座构件21的6个设置面21a对置。
36.光学单元30具备构造体31和反射镜32。构造体31具备保持构件31a和电路基板31b。保持构件31a对构造体31具备的光学系统进行保持。电路基板31b设置于保持构件31a的下表面。保持构件31a的上表面被开放。构造体31向上方向(z轴正方向)射出激光，并且从上侧接收激光。对于被保持于构造体31的光学系统，参照图2追加进行说明。
37.在与支承构件22下表面的6个孔22a对应的位置分别设置构造体31。由此，6个光学单元30沿着旋转轴r10的周方向以等间隔(60
°
间隔)排列。另外，光学单元30也可以不一定沿周方向等间隔地排列。
38.在基座构件21的设置面21a设置光学单元30的反射镜32。反射镜32是在下表面形成有反射面32a的板状的构件。反射镜32的厚度均匀。因此，若将反射镜32设置于设置面21a，则反射镜32的反射面以与设置面21a的倾斜角相同的倾斜角相对于与旋转轴r10垂直的平面倾斜。
39.在6个设置面21a分别设置反射镜32，进一步地在支承构件22的下表面设置6个构造体31。由此，如图1的(b)所示，6个光学单元30设置于旋转部20。进一步地，将电路基板40设置在支轴21b，使得定位于构造体31的下侧。由此，构成图1的(b)的构造体。之后，上表面被开放的圆筒状的透明的盖体设置于固定部10，使得将6个光学单元30以及旋转部20容纳在内部。由此，侵入检测装置1的组装完成。
40.通过旋转部20相对于旋转轴r10旋转并且光学单元30投射激光(投射光)，从而投射光相对于旋转轴r10旋转，侵入检测装置1的周围被投射光扫描。此时，由存在于扫描范围内的物体反射的、投射光的反射光向光学单元30逆行，并由光学单元30接收以及检测。即，旋转部20以及光学单元30构成一边扫描投射光一边检测投射光的来自物体的反射光的扫描检测部2。
41.图2是示出配置在各光学单元30的光学系统的结构的立体图。
42.光学单元30具备用于投射出投射光的投射光学系统和用于接收反射光的受光光学系统。投射光学系统由激光源101、准直透镜102和反射镜32构成。受光光学系统由反射镜32、聚光透镜103、滤光器104和光检测器105构成。
43.激光源101射出给定波长的激光(投射光)。激光源101的射出光轴与z轴平行。准直透镜102使从激光源101射出的投射光收敛为大致平行光。准直透镜102例如由非球面透镜构成。由准直透镜102平行光化后的投射光入射到反射镜32。入射到反射镜32的投射光由反射镜32向从旋转轴r10远离的方向反射。之后，投射光透过上述的盖体而向目标区域投射。
44.在目标区域中存在物体的情况下，投射到目标区域的投射光被物体反射。由物体反射的激光的反射光透过盖体，入射到反射镜32。之后，反射光由反射镜32向z轴负方向反射。聚光透镜103使由反射镜32反射的反射光收敛。
45.之后，反射光入射到滤光器104。滤光器104构成为使从激光源101射出的投射光的波段的光透过，并对其他波段的光进行遮光。透过滤光器104后的反射光被向光检测器105引导。光检测器105接收反射光，输出与受光光量相应的检测信号。光检测器105例如是雪崩式光电二极管。
46.在聚光透镜103形成有用于使透过准直透镜102后的激光通过的缺口103a。缺口103a形成在比聚光透镜103的中心靠外侧的位置。如此，通过在聚光透镜103设置缺口103a，从而能够使投射光学系统的光轴a1和受光光学系统的光轴a2接近，能够使从激光源101射出的激光几乎不落在聚光透镜103而入射到反射镜32。
47.入射到反射镜32的投射光被向与反射镜32的反射面32a相对于x-y平面的倾斜角相应的方向反射。如上述那样，侵入检测装置1具备6个光学单元30(参照图1的(b))，设置各光学单元30的反射镜32的设置面21a相对于与旋转轴r10垂直的平面的倾斜角相互不同。因此，在6个光学单元30分别配置的6个反射镜32的反射面32a的倾斜角也相互不同。由此，由各反射镜32反射的投射光相对于与旋转轴r10垂直的平面、即相对于水平面，向相互不同的角度的方向投射。
48.图3是示出将侵入检测装置1设置在顶板等的情况下的投射光的投射状态的图。
49.在此，侵入检测装置1设置在从地面gr起高度h0的位置。旋转轴r10与铅垂方向平行。如上述那样，分别由6个反射镜32反射的投射光l1～l6相对于水平面，向相互不同的角度的方向投射。在图3中，6个投射光l1～l6的光轴由单点划线示出。此外，投射光l1～l6的投射角度θ1～θ6由相对于旋转轴r10的角度规定。
50.通过从各光学单元30投射出投射光并且旋转部20旋转，从而由来自各光学单元30的投射光形成以旋转轴r10为中心的伞状的扫描面。各扫描面的顶角相互不同。各扫描面的顶角由各光学单元30的反射镜32的倾斜角规定。最外侧的投射光l1所扫描的直径d1的伞状的扫描面与最内侧的投射光l6所扫描的直径d2的伞状的扫描面之间的空间成为能够由侵入检测装置1进行物体侵入的监视的范围。
51.图4是示出侵入检测装置1的电路部的结构的电路框图。为了方便起见，在图4中仅示出了配置在旋转部20的6个光学单元30之中的2个。剩余的4个光学单元30的电路部也是同样的结构。
52.作为电路部的结构，侵入检测装置1具备控制部201、驱动电路202、处理电路203、非接触供电部204、电源电路205、非接触通信部206、控制部211、非接触供电部212、电源电
路213、非接触通信部214、通信部215和电机216。
53.控制部201、驱动电路202、处理电路203、非接触供电部204、电源电路205以及非接触通信部206配置在旋转部20侧的电路基板。控制部211、非接触供电部212、电源电路213、非接触通信部214、通信部215以及电机216配置在固定部10侧的电路基板。
54.经由电源电路213从外部电源向固定部10的各部供给电力。从电源电路213供给到非接触供电部212的电力与旋转部20的旋转相应地向非接触供电部204供给。供给的电力经由非接触供电部204被供给到电源电路205。经由电源电路205从非接触供电部204向旋转部20的各部供给电力。
55.控制部201、211具备运算处理电路和存储器，例如由fpga、mpu构成。控制部201根据存储在存储器的给定的程序来控制旋转部20的各部，控制部211根据存储在存储器的给定的程序来控制固定部10的各部。控制部201和控制部211经由非接触通信部206、214能够通信地连接。
56.控制部211经由通信部215与外部装置300以及外部终端400能够通信地连接。外部装置300例如是产业机器人、工作机械。控制部211根据来自外部装置300的指令，驱动固定部10的各部，经由非接触通信部206、214向控制部201发送驱动指示。控制部201根据来自控制部211的驱动指示控制旋转部20的各部，监视物体对设定在外部装置300周围的监视区域的侵入。而且，控制部201经由非接触通信部206、214向固定部10侧的控制部201发送物体侵入的监视结果。
57.驱动电路202和处理电路203分别设置在6个光学单元30。驱动电路202根据来自控制部201的控制驱动激光源101。处理电路203对从光检测器105输入的检测信号实施放大、噪声除去等处理，并输出到控制部201。
58.在监视动作中，固定部10侧的控制部211控制电机216来使旋转部20以给定的旋转速度旋转。与其并行地，旋转部20侧的控制部201控制6个驱动电路202，按照每个给定的旋转角度从激光源101射出激光(投射光)。由此，投射光l1～l6对图3所示的伞状的扫描面进行扫描。
59.控制部201基于从各光学单元30的光检测器105输出的检测信号，判定在各投射光的投射方向上是否存在物体。此外，控制部201基于投射出投射光的时刻与对来自投射方向的反射光进行受光的时刻之间的时间差(飞行时间)，测量到在各投射方向上存在的物体的距离。而且，控制部201基于这些检测结果，对物体是否侵入监视区域进行监视。
60.若检测出物体侵入了监视区域，则控制部201将对此事进行通知的信息经由非接触通信部206、214发送到固定部10侧的控制部211。该信息从控制部211发送到外部装置300。由此，外部装置300进行动作停止等应急控制。
61.图5的(a)是示出侵入检测装置1的使用方式的侧视图。
62.在图5的(a)的使用方式中，作为外部装置300的一个例子而例示了产业机器人。外部装置300具备基部301、旋转轴302、臂部303和作业部304。基部301设置在地面gr。作业部304沿上下移动，对目的物实施给定的作业。通过旋转轴302来转动臂部303，由此能变更作业部304的位置。在该使用方式中，在实际作业时，臂部303的位置不会大幅变化。
63.侵入检测装置1设置在外部装置300的大致正上方的位置。侵入检测装置1例如设置在设施的顶板、梁等。如上述那样，通过6个光学单元30投射出投射光并且旋转部20旋转
来对外部装置300及其周围进行扫描。在图5的(b)中示出了包括臂部303的上表面的平面上的6个投射光的扫描轨迹。
64.臂部303具有上表面与水平面并行的长方体形状。在此，臂部303是监视对象物。如图5的(b)所示，臂部303的上表面配置有从旋转轴302放射状地延伸的标记m1。标记m1具有与作为监视对象物的臂部303的上表面不同的反射率。例如，标记m1的反射率显著地高于臂部303的上表面的反射率。在该情况下，标记m1具有以高反射率使光反射并且使被反射的光散射的作用。
65.例如，通过将高反射率且具有光散射作用的条带等贴附在臂部303的上表面来将标记m1配置在臂部303的上表面。不过，标记m1的配置方法不限于此，例如，也可以通过将白色等的高反射率的涂料线状地涂敷在臂部303的上表面来将标记m1配置在臂部303的上表面。
66.如此，若标记m1被配置，则标记m1在臂部303的上表面的高度h1的位置处直线状地延伸。因此，如图5的(b)所示，投射光l1～l6横切标记m1的位置(图5的(b)的黑点的位置)在高度h1的水平面上排列为直线状。在此，配置标记m1，使得最外侧的投射光l1不横切标记m1，比投射光l1靠内侧的5个投射光l2～l6横切标记m1。
67.接下来，对用于监视物体的侵入的监视区域的设定方法进行说明。
68.在本实施方式中，在作为监视对象物的臂部303的外侧设定不检测物体的侵入的除外区域，在该除外区域的外侧设定监视物体的侵入的监视区域。
69.在监视区域的设定操作之前，管理者使用图4的外部终端400，对以监视对象物(臂部303)的位置为中心的除外区域的水平方向的宽度的设定值进行登记，进一步地登记该除外区域的高度的设定值。水平方向上的除外区域的宽度例如能够在监视对象物(臂部303)的长边方向以及短边方向上任意地设定。或者，水平方向的除外区域的宽度也可以设定为以标记m1的位置为中心。
70.进一步地，管理者使用外部终端400，对分配到除外区域的外侧的监视区域的水平方向的宽度的设定值进行登记，进一步登记该监视区域的高度的设定值。在该情况下，水平方向上的监视区域的宽度例如能够在监视对象物(臂部303)或标记m1的长边方向以及短边方向上任意地设定。
71.这样登记的除外区域以及监视区域的各设定值经由图4的通信部215发送到固定部10侧的控制部211，进一步经由非接触通信部206、214发送到旋转部20侧的控制部201。旋转部20侧的控制部201将接收到的各设定值保持在内部存储器。
72.之后，管理者操作外部终端400来输入监视区域的设定指示。输入的设定指示经由通信部215发送到固定部10侧的控制部211，进一步经由非接触通信部206、214发送到旋转部20侧的控制部201。与此相应地，在侵入检测装置1中执行监视区域的设定处理。
73.图6的(a)是示出监视区域的设定处理的流程图。此外，图6的(b)是监视对象物的位置检测处理的子流程的图。
74.若从外部终端400接收到设定指示，则固定部10侧的控制部211控制电机216来使旋转部20以给定的旋转速度旋转。在该状态下，旋转部20侧的控制部201执行图6的(a)的处理。
75.参照图6的(a)，若从固定部10侧的控制部211接收到设定指示(s11：是)，则控制部
201使各光学单元30投射出投射光来检测监视对象物的位置(s12)。在此，如上述那样，标记m1的位置作为监视对象物的位置而被检测。
76.参照图6的(b)，在步骤s12的处理中，控制部201首先抽出排列成一列的检测点群(s21)。在此，检测点是指与到基于反射光检测出的物体的距离对应的位置。
77.如上述那样，控制部201根据投射光l1～l6的投射时刻与其反射光的受光时刻的时间差来测量距物体的距离。根据投射光l1～l6的各投射方向和在各投射方向上测量到的距离，获取存在于各投射方向上的物体的位置，即获取上述的检测点。控制部201对于获取到的各检测点将表示来自该检测点的反射光的受光强度的光检测器105的检测信号的值建立联系。这样，控制部201在旋转部20转一周的期间，同与各检测点建立了联系的反射光的检测信号的值一起获取从所有投射光l1～l6获取到的检测点的空间分布。
78.控制部201根据获取到的检测点的空间分布，抽出实质上以一定高度排列成一列的检测点群(s21)。进一步地，控制部201将抽出的检测点群之中的、检测信号值(反射光的强度)最高的检测点群设定为与标记m1对应的对象检测点群(s22)。例如，通过在检测点群间对与包括于各检测点群的检测点建立了联系的检测信号值的平均值进行比较，进行步骤s22中的检测点群间的检测信号值的比较。
79.如图5的(b)所示，投射光l1～l6横切标记m1的位置(黑点的位置)在高度h1的水平面上排列成直线状。此外，在如上述那样将标记m1的反射率设定得显著高于其他部分的情况下，来自这些各位置的反射光的强度高于来自其他部分的反射光的强度。由此，如上述那样，在通过步骤s21、s22的处理设定对象检测点群的情况下，设定的对象检测点群与图5的(b)的黑点的位置对应的概率极高。由此，能够高精度地获取对象检测点群的位置作为标记m1的位置。
80.接下来，控制部201确定在对象检测点群的排列方向上没有检测点的光线(投射光l1～l6)(s23)。在图5的(b)的结构中，投射光l1不横切标记m1，因而在步骤s23中，能确定出投射光l1(射出投射光l1的光学单元30)。而且，控制部201将对象检测点群之中的通过比步骤s23中确定出的投射光l1靠内侧的下一个投射光l2检测出的检测点设定为标记m1的外侧的边界，并基于该边界来检测监视对象物(臂部303)的位置(s24)。
81.在步骤s24中，能够基于管理者预先设定的标记m1的边界与监视对象物(臂部303)的上表面区域之间的位置关系，确定出监视对象物(臂部303)的位置(上表面的区域)。在该情况下，管理者例如在登记上述的除外区域以及监视区域的设定值时，预先登记了标记m1的区域与监视对象物(臂部303)的上表面区域的位置关系(两区域的宽度以及长度、边界间的间隙的尺寸等)。控制部201基于这些信息，并根据与标记m1的外侧的边界对应的检测点，检测监视对象物(臂部303)的位置(上表面的区域)。
82.回到图6的(a)，控制部201根据这样检测出的监视对象物(臂部303)的位置，在监视对象物的外侧设定给定宽度以及给定高度的除外区域(s13)，并进一步在设定的除外区域的外侧设定给定宽度以及给定高度的监视区域(s14)。如上述那样，基于管理者预先登记的设定值来设定除外区域的宽度以及高度、和监视区域的宽度以及高度。这样，控制部201结束图6的(a)的处理。
83.图7的(a)、(b)分别是示出除外区域a11的设定例的侧视图以及俯视图。
84.如图7的(a)、(b)所示，除外区域a11在作为监视对象物的臂部303的外侧以与管理
者登记的设定值相应的宽度以及高度被设定。在此，除外区域a11的高度设定为从地面gr到比臂部303的上表面稍靠上方的位置的高度。此外，除外区域a11的水平方向的宽度设定为在臂部303的长边方向上臂部303的根部侧比前端侧宽。
85.图8的(a)、(b)分别是示出监视区域a12的设定例的侧视图以及俯视图。
86.如图8的(a)、(b)所示，监视区域a12在除外区域a11的外侧以与管理者登记的设定值相应的宽度以及高度被设定。在此，监视区域a12的高度设定为与除外区域a11的高度相同。此外，监视区域a12的水平方向的宽度设定为臂部303的前端侧比根部侧宽。
87.在进行监视动作时，基于投射光l1～l6的反射光的检测结果来监视物体是否侵入了监视区域a12。即，在进行监视动作时，控制部201与上述同样地基于反射光的检测结果来获取检测点。而且，在监视区域a12内有检测点的变化的情况下，控制部201判定为监视区域a12侵入了物体，将表示此事的通知信息经由固定部10侧的控制部2l1发送到外部装置300。例如，如图8的(a)所示，响应于人500的脚侵入了监视区域a12，从控制部201发送通知信息。由此，控制为停止外部装置300的动作或者作业部304的动作变得更缓慢。
88.另外，监视区域a12也可以在从除外区域a11沿水平方向远离的方向上设定多段。在该情况下，从最外侧的监视区域依次检测物体的侵入。每当检测出物体侵入各个监视区域时，控制部201与对检测出侵入的监视区域进行确定的信息一起将通知信息发送到外部装置300。外部装置300可以根据物体侵入了哪个监视区域来使外部装置300的动作不同。例如，可以是，外部装置300进行控制，使得随着物体向内侧的监视区域前进而使作业部304的动作逐渐变缓慢，并响应于物体侵入了最内侧的监视区域而使作业部304的动作停止。在该情况下，各监视区域的宽度以及高度由管理者预先设定即可。
89.＜实施方式的效果》
90.以上，根据上述实施方式，能实现以下的效果。
91.如图6的(a)所示，控制部201一边对投射光进行扫描一边检测来自投射光的物体的反射光，基于反射光的检测结果来检测监视对象物的位置(s12)，在监视对象物的位置的外侧设定将侵入检测除外的给定宽度的除外区域a11(s13)，在除外区域a11的外侧设定给定宽度的监视区域a12(s14)，基于反射光的检测结果来检测物体对监视区域a12的侵入。
92.由此，如图7的(a)～图8的(b)所示，在监视对象物(臂部303)的外侧设定将侵入检测除外的给定宽度的除外区域a11。因此，即便在实际动作时监视对象物稍微运动，也能避免将该运动误检测为物体的侵入的情况。此外，由于根据扫描检测部2的检测结果检测出监视对象物的位置而设定除外区域a11，因而能够在监视对象物的周围恰当地设定除外区域a11，此外也不需要另外设置用于设定除外区域a11的单元来进行给定的控制。如此，根据本实施方式，能够通过简易的控制来高精度地检测出人等物体侵入了监视区域a12。
93.如图5的(b)所示，在监视对象物，在由投射光扫描的外侧面配置标记m1，通过图6的(b)的处理，控制部201根据扫描检测部2的检测结果来检测标记m1，由此检测监视对象物的位置。如此，通过在监视对象物的位置检测中使用标记m1，能够顺利且准确地检测出监视对象物的位置，其结果，能够恰当地设定除外区域a11以及监视区域a12。
94.在此，标记m1具有与监视对象物(臂部303)的上表面不同的反射率，在图6的(b)的步骤s22中，控制部201基于由扫描检测部2检测出的反射光的强度来检测标记m1。由此，能够更准确地检测标记m1。由此，能够基于标记m1的检测结果来更恰当地设定除外区域a11以
及监视区域a12。
95.如上述那样，在图6的(b)的处理中，控制部201基于投射光的投射时刻与反射光的受光时刻的时间差来测量到物体的距离，获取检测出监视对象物的距离位置(对象检测点群)来作为监视对象物的位置。由此，能确定出3维空间上的监视对象物的位置。由此，能够在3维空间上顺利地设定除外区域a11以及监视区域a12。
96.如图6的(a)所示，控制部201基于监视对象物的距离位置，设定除外区域a11以及监视区域a12的高度(步骤s13、s14)。由此，如图8的(a)所示，能够以监视对象物的距离位置为基准，顺利地设定在高度方向上延展的除外区域a11以及监视区域a12。
97.《变更例》
98.除上述实施方式所示的结构以外，侵入检测装置1的结构能够进行各种变更。
99.例如，在图6的(a)、(b)以及图8的(a)～图9的(b)中，示出了在实际动作时监视对象物(臂部303)不大幅移动的情况下的除外区域a11以及监视区域a12的设定方法，在实际动作时监视对象物(臂部303)大幅移动的情况下，在监视对象物(臂部303)的移动范围的外侧设定除外区域a11，并在其外侧设定监视区域a12即可。
100.图9是示出在该情况下的除外区域a11以及监视区域a12的设定处理的流程图。
101.图9的处理在外部装置300通过与实际动作时同样的工序来驱动监视对象物(臂部303)的状态下进行。若管理者操作外部终端400而输入设定指示，则设定指示被发送到外部装置300，监视对象物(臂部303)由与实际动作时同样的工序反复被驱动。若外部装置300开始监视对象物(臂部303)的驱动，则将设定指示发送到固定部10的控制部211。
102.若从外部终端400接收到设定指示，则固定部10侧的控制部211控制电机216，使旋转部20以给定的旋转速度旋转。使旋转部20旋转之后，控制部211将设定指示发送到旋转部20的控制部201。与此相应地，旋转部20侧的控制部201执行图9的处理。
103.若从固定部10侧的控制部211接收到设定指示(s31：是)，则控制部201使各光学单元30投射出投射光来检测监视对象物的位置(s32)。该检测与上述实施方式同样，通过检测标记m1的位置来检测监视对象物的位置。监视对象物的位置检测处理与图6的(b)同样。控制部201将检测出的监视对象物的位置存储在内部存储器(s33)。
104.到经过给定时间为止(s34：否)，控制部201反复执行监视对象物的位置检测和检测位置的存储(s32、s33)。步骤s34的给定时间被设定得比执行实际动作时的监视对象物(臂部303)的一个工序的期间稍长。由此，在执行监视对象物(臂部303)的一个工序的期间移动的监视对象物(臂部303)的各移动位置被存储在控制部201。
105.之后，若经过给定时间(s34：是)，则控制部201根据在步骤s34的给定期间内检测出的所有检测位置，确定监视对象物(臂部303)的移动范围(s35)。然后，控制部201在确定出的移动范围的外侧，设定给定宽度以及给定高度的除外区域a11(s36)，并进一步在设定的除外区域a11的外侧，设定给定宽度以及给定高度的监视区域a12(s37)。除外区域a11的宽度以及高度和监视区域a12的宽度以及高度与上述实施方式同样，基于管理者预先登记的设定值来设定。在该情况下，管理者以移动范围为中心登记除外区域a11。
106.这样，控制部201结束图9的处理。此时，控制部201将设定完成的通知信息发送到固定部10侧的控制部211。与此相应地，控制部211使旋转部20的旋转停止，并进一步将设定完成的通知信息发送到外部装置300。由此，外部装置300使臂部303的动作停止。
107.图10的(a)、(b)分别是示出除外区域a11以及监视区域a12的设定例的俯视图。
108.如图10的(a)所示，在作为监视对象物的臂部303的移动范围的外侧，以与管理者登记的设定值相应的宽度以及高度设定除外区域a11。在此，俯视下的除外区域a11的形状被设定为使角为圆角的矩形。如图10的(b)所示，在除外区域a11的外侧以与管理者登记的设定值相应的宽度以及高度设定监视区域a12。在此，俯视下的监视区域a12的形状也被设定为使角为圆角的矩形。除外区域a11以及监视区域a12的高度例如与上述实施方式同样，被设定为从地面gr到比臂部303的上表面稍微靠上方的位置的高度。
109.根据图9的处理，如图10的(a)、(b)中例示的那样，由于在监视对象物(臂部303)的移动范围的外侧设定除外区域a11，因而如图10的(a)、(b)那样在监视对象物(臂部303)大幅移动的情况下，也能避免该运动被误检测为物体的侵入。此外，由于根据扫描检测部2的检测结果来检测监视对象物的移动范围而设定除外区域a11，因而能够在监视对象物的移动范围的周围恰当地设定除外区域a11，此外也不需要另外设置用于设定除外区域a11的单元来进行给定的控制。如此，根据图9的处理，即便在监视对象物(臂部303)大幅移动的情况下，也能够通过简易的控制来高精度地检测出人等物体侵入了监视区域a12。
110.此外，在上述实施方式中，除外区域a11以及监视区域a12的设定处理以及针对监视区域a12的物体侵入的检测处理在旋转部20侧的控制部201中进行，但这些处理也可以在固定部10侧的控制部211中进行。在该情况下，在各处理中，旋转部20侧的控制部201随时将表示3维空间中的物体的距离位置(检测点)以及来自各距离位置的反射光的强度(光检测器105的检测信号值)的信息发送到固定部10侧的控制部211。固定部10侧的控制部211基于接收到的信息，与上述实施方式同样地执行除外区域a11以及监视区域a12的设定处理以及针对监视区域a12的物体侵入的检测处理。
111.此外，除外区域a11以及监视区域a12的设定处理以及针对监视区域a12的物体侵入的检测处理也可以在外部装置300或外部终端400中进行。在该情况下，在各处理中，旋转部20侧的控制部201随时将表示3维空间中的物体的距离位置(检测点)以及来自各距离位置的反射光的强度(光检测器105的检测信号值)的信息，经由固定部10侧的控制部211发送到外部装置300或外部终端400。外部装置300或外部终端400的控制部基于接收到的信息，与上述实施方式同样地执行除外区域a11以及监视区域a12的设定处理以及针对监视区域a12的物体侵入的检测处理。在该情况下，在上述实施方式所示的侵入检测装置1追加了外部装置300或外部终端400的系统与专利请求的范围中记载的“侵入检测装置”对应。
112.此外，在上述实施方式中，使用标记m1来检测监视对象物的位置，但也可以不使用标记m1来检测监视对象物的位置。例如，也可以检测出检测点之中的与预先登记的监视对象物的高度匹配且与相邻的检测点的距离接近的检测点群的集合，作为与监视对象物的位置对应的集合。
113.此外，在上述实施方式中，使旋转轴r10与铅垂方向平行地设置了侵入检测装置1，但也可以是使旋转轴r10相对于铅垂方向倾斜地设置侵入检测装置1。此外，监视对象物不限于产业机器人的臂部303，也可以是其他种类的装置的其他动作部位。
114.此外，在上述实施方式中，通过以相互不同的倾斜角设置反射镜32来将从各光学单元30投射出的投射光的投射方向的角度设定为相互不同，但使从各光学单元30投射出的投射光的角度相互不同的方法不限于此。
115.例如，也可以从6个光学单元30中分别省略反射镜32，6个构造体31设置成放射状，使得相对于旋转轴r10成为相互不同的倾斜角。此外，也可以在上述实施方式中省略反射镜32，取代于此而对设置面21a实施镜面加工以使得设置面21a(参照图1的(a))的反射率变高。此外，在上述实施方式中，光学单元30具备1个反射镜32，但也可以具备2个以上的反射镜。在该情况下，根据多个反射镜之中任一个反射镜的角度来调节由多个反射镜反射而投射到扫描区域的投射光相对于旋转轴r10的角度即可。
116.此外，光学单元30的光学系统的结构不限于上述实施方式所示的结构。例如，也可以从聚光透镜103省略缺口103a，将投射光学系统和受光光学系统分离以使得投射光学系统的光轴a1不落入聚光透镜103。
117.此外，在上述实施方式中，6个光学单元30沿着旋转轴r10的周方向设置，但设置的光学单元30的数量不限于6个，也可以是其他数量。在该情况下，也设定为各光学单元30具备的反射镜32的倾斜角相互不同，并且由各反射镜32反射的投射光的角度被设定为相互不同的锐角。
118.此外，在上述实施方式中，通过6个投射光l1～l6旋转来扫描给定的对象空间，但扫描对象空间的方法不限于此，例如，也可以通过一边使1个投射光绕旋转轴旋转一边按照每1圈旋转使投射光的角度变化来扫描对象空间。此外，也可以不必使投射光旋转，可以一边改变光线一边遍及多个光线反复进行直线状的扫描，由此通过投射光来对对象空间进行扫描。
119.此外，在上述实施方式中，作为使旋转部20旋转的驱动部而使用了电机216，但也可以取代电机216，在固定部10和旋转部20分别配置线圈和磁铁，使旋转部20相对于固定部10旋转。此外，也可以在旋转部20的外周面遍及全周地设置齿轮，使在设置于固定部10的电机的驱动轴设置的齿轮与该齿轮啮合，由此使旋转部20相对于固定部10旋转。
120.除此以外，本发明的实施方式能够在专利请求的范围中示出的技术思想的范围内适当地进行各种变更。
121.符号说明
122.1侵入检测装置
123.2扫描检测部
124.201控制部
125.303臂部(监视对象物)
126.a1 1除外区域
127.a12监视区域
128.m1标记。

技术特征：
1.一种侵入检测装置，具备：扫描检测部，一边扫描投射光一边检测所述投射光的来自物体的反射光；和控制部，所述控制部执行以下处理：基于所述扫描检测部的检测结果来检测监视对象物的位置，在所述监视对象物的位置的外侧设定将侵入检测除外的给定宽度的除外区域，在所述除外区域的外侧设定给定宽度的监视区域，基于所述扫描检测部的检测结果来检测物体对所述监视区域的侵入。2.根据权利要求1所述的侵入检测装置，其中，在所述监视对象物，在由所述投射光扫描的外侧面配置标记，所述控制部根据所述扫描检测部的检测结果来检测所述标记，由此检测所述监视对象物的位置。3.根据权利要求2所述的侵入检测装置，其中，所述标记具有与所述监视对象物的所述外侧面不同的反射率，所述控制部基于由所述扫描检测部检测出的所述反射光的强度来检测所述标记。4.根据权利要求1至3的任一项所述的侵入检测装置，其中，所述控制部基于所述投射光的投射时刻与所述反射光的受光时刻的时间差来测量到物体的距离，获取检测出所述监视对象物的距离位置来作为所述监视对象物的位置。5.根据权利要求4所述的侵入检测装置，其中，所述控制部基于所述监视对象物的距离位置来设定所述除外区域以及所述监视区域的高度。6.根据权利要求1至5的任一项所述的侵入检测装置，其中，所述控制部连续地反复执行所述监视对象物的检测来确定所述监视对象物的移动范围，在确定出的所述移动范围的外侧设定所述除外区域。7.一种侵入检测方法，对物体侵入了在监视对象物的周围设定的监视区域进行检测，在所述侵入检测方法中，一边扫描投射光一边检测所述投射光的来自物体的反射光，基于所述反射光的检测结果来检测所述监视对象物的位置，在所述监视对象物的位置的外侧设定将侵入检测除外的给定宽度的除外区域，在所述除外区域的外侧设定给定宽度的监视区域，基于所述反射光的检测结果来检测物体对所述监视区域的侵入。

技术总结
本发明提供一种侵入检测装置以及侵入检测方法。侵入检测装置(1)具备：扫描检测部，一边扫描投射光(L1～L6)一边检测投射光(L1～L6)的来自物体的反射光；和控制部。控制部基于扫描检测部的检测结果来检测监视对象物(臂部(303))的位置，在监视对象物的位置的外侧设定将侵入检测除外的给定宽度的除外区域(A11)，在除外区域(A11)的外侧设定给定宽度的监视区域(A12)，基于扫描检测部的检测结果来检测物体(人(500))对监视区域(A12)的侵入。体(人(500))对监视区域(A12)的侵入。体(人(500))对监视区域(A12)的侵入。


技术研发人员：森英树
受保护的技术使用者：松下知识产权经营株式会社
技术研发日：2021.10.29
技术公布日：2023/10/7