物体検知システム
【課題】各センサが独立して自装置における処理のタイミングを管理することにより各種処理を円滑に進行させて、処理を高速化する。
【解決手段】複数の多光軸光電センサＳＡ，ＳＢ，ＳＣを構成する投光器および受光器のうちの１台をマスタ機器とし、その他の機器をスレーブ機器として、マスタ機器において、各センサＳＡ，ＳＢ，ＳＣの検出処理の期間および検出処理以外の処理を実施する期間を表すスケジュール情報を作成し、これを各機器のメモリに保存する。各機器はマスタ機器からのコマンドに応じてタイマを一斉に始動し、タイマの計時時間に基づきスケジュール情報を参照して自装置が検出処理を実施すべき期間および検出処理以外の処理を実施すべき期間を判別し、判別した各期間にそれぞれ該当する処理を実施する。
【解決手段】複数の多光軸光電センサＳＡ，ＳＢ，ＳＣを構成する投光器および受光器のうちの１台をマスタ機器とし、その他の機器をスレーブ機器として、マスタ機器において、各センサＳＡ，ＳＢ，ＳＣの検出処理の期間および検出処理以外の処理を実施する期間を表すスケジュール情報を作成し、これを各機器のメモリに保存する。各機器はマスタ機器からのコマンドに応じてタイマを一斉に始動し、タイマの計時時間に基づきスケジュール情報を参照して自装置が検出処理を実施すべき期間および検出処理以外の処理を実施すべき期間を判別し、判別した各期間にそれぞれ該当する処理を実施する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の多光軸光電センサの投光器および受光器が通信回線を介して相互に接続され、これらのセンサ毎の検出処理が順番に進行するように構成された物体検知システムに関する。
【０００２】
なお、以下では、多光軸光電センサを単に「センサ」という場合がある。また投光器および受光器を総称して「機器」と言う場合がある。
【背景技術】
【０００３】
多光軸光電センサは、複数の光学素子を有する投光器と受光器とを対向させて配備することにより、複数の光軸による検知エリアが設定される形態のセンサである。このセンサでは、各光軸を順に有効にして光軸毎に入光状態をチェックする方法による検出処理を実行する。また、安全用途に使用される多光軸センサでは、検出処理により検知エリアが遮光されていないと判定されている間は出力をオン状態（ハイレベル）にし、検知エリアが遮光されていると判定された場合には出力をオフに切り替える。
【０００４】
また多光軸光電センサには、安全性を確保する一方で利便性を高めるために、様々な機能が設定されている。たとえば、出力をオフ状態にしたときに、定められた条件に基づくリセット入力がなされるまでその状態を維持する機能（インターロック機能）、あらかじめ定めた条件下で検知エリアが遮光された場合には出力のオン状態を維持する機能（ミューティング機能やブランキング機能）、ミューティング機能がうまく働かずに出力がオフ状態になったときにその出力を強制的にオン状態に切り替える機能（オーバーライド機能）などがある。従来の多光軸光電センサでは、検出処理を１サイクル実施する毎に、設定されている機能を有効にする条件が成立したか否かの判断や、条件が成立したことに応じて出力を制御する処理などを実行する（以下、これらの処理を「機能処理」と総称する。）。
【０００５】
また多光軸光電センサでは、回路や出力の異常を検出するために、様々な内容の自己診断処理を実施する（特許文献１の段落００１６，００１７を参照。）。これらの自己診断処理も、検出処理の合間に実施される。
上記の検出処理、機能処理、および自己診断処理はいずれも、投光器と受光器とが通信により動作タイミングを合わせて協働して実施するものである。
【０００６】
多光軸光電センサは単独で使用される場合に限らず、複数のセンサの投光器および受光器を通信回線を介して接続し、センサ間での通信に基づき、センサ毎の検出処理を順番に進行させるように構成されたシステムが構築される場合がある。
【０００７】
具体的な従来例として、特許文献２には、直列に接続された複数のセンサのうちの一端にあるセンサをマスタセンサとして、このマスタセンサが最初に検出処理を実行した後に１つ下位のセンサに検出の開始を指示するコマンドを送信し、以下、各センサが順に同様の動作をすることにより、上位から下位に向けて検出処理を順番に進行させることが記載されている。
【０００８】
また特許文献２には、各センサの投光器および受光器が、起動時に上位および下位の機器と通信し、各通信の結果に応じて自装置がマスタであるか、スレーブであるかを判別することが、記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−１３２１０号公報
【特許文献２】再公表特許ＷＯ／１０５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献２のように複数のセンサが接続されたシステムでは、センサ間で通信をすることにより、各センサの検出処理を重複することなく順番に進行させるようにしている。
機能処理や自己診断処理には、各センサが単独で実施することが可能な処理もあるが、これらの処理に関しても、検出処理に影響しないタイミングで実施されるように、マスタセンサからのコマンドによって処理の期間が制御される。
【００１１】
さらに機能処理や自己診断処理の中には、センサ間での通信が必須になる処理がある。
たとえば、ミューティングが適用される場合には、各スレーブのセンサからマスタセンサに検出結果を送信し、マスタセンサで各検出結果を統合してミューティングの条件を満たすかどうかを判定する。また各センサからの出力の安全性が確保されているかどうかを調べる診断処理（ＯＳＳＤ診断と呼ばれる。ＯＳＳＤはOutput Signal Switching Deviceの略である。）では、マスタセンサから各スレーブのセンサに診断の開始を求めるコマンドを送信し、各センサで出力をごく短い期間遮断する処理（出力を受ける回路の動作に影響を与えない程度の遮断）を実施する。各センサの制御部は、出力信号線からのフィードバックにより出力信号が正しく変化したかどうかを判別し、その判別結果をマスタセンサに送信する。
【００１２】
このように、多光軸光電センサによる従来のシステムでは、センサ間で頻繁に通信をしながら処理を進行させるが、そのために各処理を円滑に進行させるのが困難になり、検出処理の循環サイクルを十分に短縮できないという問題がある。
【００１３】
本発明は上記の問題に着目し、各センサが独立して自装置における処理のタイミングを管理することにより各種処理を円滑に進行させて、処理を高速化することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、複数の多光軸光電センサの投光器および受光器が通信回線を介して相互に接続されると共に、センサ間での通信に基づき、センサ毎の検出処理を順番に進行させる物体検知システムに適用される。このシステムでは、各多光軸光電センサの投光器および受光器は、それぞれ自装置における動作のタイミングを管理するためのタイマを具備すると共に、これらの機器の中の１台がマスタ機器として機能する。
【００１５】
マスタ機器は、システム内のセンサの関係（センサの数、各機器の連結順序、投光器と受光器との対応関係など）および各センサの光軸数に基づき、各センサの検出処理の期間と検出処理以外の処理を実施する期間との進行スケジュールを表すスケジュール情報を作成するスケジュール設定手段と、システム内の他の機器にそれぞれスケジュール情報を送信するスケジュール送信手段と、他の各機器にスケジュール情報に基づく処理の開始を求めるコマンドを送信するコマンド送信手段とを具備する。
【００１６】
マスタ機器以外の各機器はマスタ機器からのコマンドを受信したことに応じてそれぞれのタイマをマスタ機器に同期するように補正する。さらに、マスタ機器を含む各機器は、スケジュール情報を記憶する記憶手段と、タイマの計時時間に基づきスケジュール情報を参照して自装置が検出処理を実施すべき期間および検出処理以外の処理を実施すべき期間を判別し、判別した各期間にそれぞれ該当する処理を実行する処理実行手段とを、具備する。
【００１７】
上記のシステムによれば、複数のセンサの中のいずれか１センサの投光器または受光器がマスタ機器となって、自装置を含むシステム内の各機器における処理の進行スケジュールを定め、このスケジュールを示すスケジュール情報を各機器に送信する。各機器は、それぞれこのスケジュール情報に基づいて検出処理や検出処理以外の処理を実施する期間を判別し、他のセンサと通信をすることなく各処理を実施するが、各機器のタイマの計時時間が整合しているので、センサ間での検出処理が重なったり、検出処理の順序が狂うような不備が生じるのを回避することができる。また、各機器の検出処理の期間の長さや順番に基づいて、検出処理の順番が廻ってくるときに他の処理を実施することがないようなスケジュールを設定することにより、各センサにおける検出処理をスムーズに進行させることができる。
【００１８】
上記システムの第１の実施形態では、マスタ機器のスケジュール設定手段は、各センサの検出処理の期間が重なることなく順番に進行すると共に、検出処理以外の処理で各センサが単独で実施可能な処理の期間をそれぞれ他のセンサで検出処理が実施されている期間に並列して割り当てたスケジュール情報を作成する。この実施形態によれば、各センサにおける検出処理の循環周期が短縮されると共に、それぞれのセンサにおいて検出処理を実施していない期間に、検出処理以外の自装置で単独で実施可能な処理を、マスタ機器からの指示を受けずに自主的に実施することができる。よって処理の効率を大幅に向上することができる。
【００１９】
上記システムの第２の実施形態では、マスタ機器のスケジュール設定手段は、各センサの検出処理が一巡した後にセンサ間での通信が必要な処理を実施する期間が全ての機器に統一して設定されたスケジュール情報を作成する。この実施形態によれば、ミューティング制御のための通信やＯＳＳＤ診断など、センサ間での通信が必要な処理の期間を各機器で独自に管理すると共に、これらの処理の開始や終了のタイミングを統一することができる。
【００２０】
上記システムの第３の実施形態では、マスタ機器のコマンド送信手段は、自装置のタイマによる計時時間とスケジュール情報とに基づき、スケジュール情報に定義された処理の循環周期を認識しつつ、当該周期が所定サイクル進行する期間に相当する時間が経過したことに応じて、他の機器にそれぞれのタイマを再補正することを求めるコマンドを送信する。なお、この送信では、最初の処理の開始を求めるコマンドと実質的に同内容のコマンドを送信してもよい。
この実施形態によれば、各機器のタイマの計時動作のずれが定期的に補正されるので、計時時間の整合性が保たれ、各機器における処理を正しく進行させることが可能になる。
【００２１】
上記システムの第４の実施形態では、マスタ機器のスケジュール設定手段は、起動後に他の機器と通信を行うことにより、システム内のセンサの関係および各センサの光軸数を認識し、その認識結果に基づき各機器の検出処理のタイミングを定めてスケジュール情報を作成する。スケジュール送信手段は、スケジュール情報の作成が完了したことに応じて当該スケジュール情報を他の機器に送信する。
この実施形態によれば、システムが起動する都度、システム内のセンサの関係や光軸数に基づきスケジュール情報が作成され、各機器に送信されるので、システムの構成が変更された場合でも、各機器を再起動させることによって、スケジュール情報を変更後の構成に応じた内容に更新することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、あらかじめ各センサの検出処理の期間と検出処理以外の処理を実施する期間との進行スケジュールを定め、各センサを構成する投光器および受光器を定められたスケジュールに従って動作させることにより、異なるセンサを構成する機器の間で通信を行わなくとも、検出処理の順序やタイミングを守って検出処理を進行させ、検出処理以外の処理も円滑に進行させることが可能になる。よって、検出処理の循環サイクルが大幅に短縮される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】多光軸光電センサの外観を示す斜視図である。
【図２】多光軸光電センサの主要な回路構成を示すブロック図である。
【図３】複数の多光軸光電センサによるシステムを構築する場合の各機器間の関係を示すブロック図である。
【図４】スケジュール情報の設定例を示す図である。
【図５】マスタ機器における設定処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、本発明が適用される多光軸光電センサの外観を示す。
この実施例の多光軸光電センサＳは、投光器１と受光器２とを対にしたものである。投光器１および受光器２は長尺状の筐体１００を本体とする。各筐体１００の内部には、それぞれ複数の光学素子（投光器１では発光素子１１、受光器２では受光素子２１）や制御基板（図示せず。）が収容される。
【００２５】
各筐体１００の前面には、光を通過させるための窓部が形成されている。発光素子１１および受光素子２１は、投光面または受光面を窓部に対向させた状態で、筐体１００の長手方向に沿って整列するように配置される。これらの発光素子１１と受光素子２１とが一対一の関係で対向するように投光器１と受光器２と所定の間隔を隔てて対向配備することにより、両者の間に複数の光軸による検知エリアＰが形成される。
【００２６】
図２は、上記の多光軸光電センサＳに含まれる主要な回路の構成を示す。
投光器１には、発光素子１１のほか、発光素子１１毎の駆動回路１２、光軸順次選択回路１４、制御回路１５、通信回路１６、電源回路１８などが設けられる。各発光素子１１は、それぞれ駆動回路１２および光軸順次選択回路１４を介して制御回路１５に接続される。
【００２７】
受光器２には、受光素子２１のほか、受光素子２１毎の増幅回路２２およびアナログスイッチ２３、光軸順次選択回路２４、制御回路２５、通信回路２６、出力回路２７、電源回路２８が設けられる。また各アナログスイッチ２３から制御回路２５への伝送ライン２９には、増幅回路２０１やＡ／Ｄ変換回路２０２が設けられる。
【００２８】
上記構成の投光器１および受光器２では、電源回路１８，２８が共通の外部電源５から電源の供給を受けて、自装置内の各回路に電源を供給する。制御回路１５，２５には、メモリや後述するタイマが含まれ、通信回路１６，２６を介して相互に通信をすることができる。出力回路２７には２つの出力端子が含まれ、それぞれの端子に接続された信号線は、危険領域内の機械の電源供給回路（図示せず。）に接続される。
【００２９】
各制御回路１５，２５は、光軸順次選択回路１４，２４による光軸の選択を、上から下に向けて１つずつ順に切り替える。投光器１の制御回路１５は、光軸の選択の切り替えにタイミングを合わせて点灯制御信号を出力し、受光器２の制御回路２５は、光軸の選択の切り替えに合わせて選択中の光軸に対応するアナログスイッチ２３を導通状態にする。これにより選択された光軸の受光素子２１による受光量信号が伝送ライン２９に導かれ、増幅回路２０１による増幅およびＡ／Ｄ変換回路２０２によるディジタル変換を経て生成された受光量データが、制御回路２５に入力される。また、投光器１側の光軸の選択と受光器２側の光軸の選択とは同期するタイミングで実施されるので、受光器２の制御回路２５には、毎回、点灯した発光素子１１に対応する受光素子２１における受光量を示すデータが入力される。
【００３０】
制御回路２５は、入力された受光量データをあらかじめ定めた入光しきい値と比較することにより、選択中の光軸が遮光されているか否かを判定する。また、光軸の選択が一巡する都度、光軸毎の判定結果を統合して、検知エリアＰが遮光されているか否かを判定する。
【００３１】
以下、光軸毎の投光処理・受光処理を一巡させて検知エリアＰが遮光されているか否かを判定する処理のことを「検出処理」という。上記のとおり検出処理は、投光器１および受光器２の制御回路１５，２５の協働制御により実現し、所定の周期で繰り返される。検知エリアＰが遮光されていないと判定されている間は、受光器２の出力回路からはハイレベルの検出信号が出力されるが、検知エリアＰが遮光されていると判定されると、検出信号はローレベルに切り替えられる。
【００３２】
上記の多光軸光電センサＳは、単独で動かしてもよいが、図１に示したコード線１０１や連結用のコードなどを介して複数の光電センサＳを連結して動かすこともできる。図３は、この連結例を示すもので、投光器１Ａと受光器２Ａとの組み合わせによるセンサＳＡと、投光器１Ｂと受光器２Ｂとの組み合わせによるセンサＳＢと、投光器１Ｃと受光器２Ｃとの組み合わせによるセンサＳＣとの間で、投光器同士および受光器同士が連結されている。また、各連結体の一端に位置する投光器１Ａと受光器２Ａもケーブルを介して連結されている。
【００３３】
なお、図３では、投光器１Ａ，１Ｂ，１Ｃに関しては制御回路１５および通信回路１６を、受光器２Ａ，２Ｂ，２Ｃに関しては制御回路２５、通信回路２６、出力回路２７を、それぞれ図２に示した符号により示す。また、以下の説明において、センサＳＡ，ＳＢ，ＳＣ、投光器１Ａ，１Ｂ，１Ｃ、および受光器２Ａ，２Ｂ，２Ｃを総称する場合には「センサＳ」「投光器１」「受光器２」という。さらに、これらの投光器１および受光器２を「機器」と総称する場合もある。
【００３４】
実際のセンサＳＡ，ＳＢ，ＳＣの配置では、投光器１および受光器２は、長さ方向に沿って並べられる（縦並び）場合もあれば、幅方向に沿って並べられる（横並び）場合もある。また、各機器を整列させずに配置する場合もある。
【００３５】
図３に示すように、各機器を連結することによって、各投光器１間の制御回路１５、および各受光器２間の制御回路２５が、それぞれ信号線（マスタ／スレーブ線）を介して直列に接続された状態になる。後述するように、各機器はこの接続を介した信号のやりとりによって、自装置がマスタ機器、スレーブ機器のいずれであるかを認識する。
【００３６】
また各機器の通信回路１６，２６は、センサＳＡの投光器１Ａおよび受光器２Ａを介してループ状に連なる通信回線に接続される。これにより各機器の通信回路１６，２６は一連に接続された状態となり、個々のセンサＳの投光器１と受光器２との間での通信が可能になると共に、異なるセンサＳに属する機器の間での通信も可能になる。
【００３７】
各受光器２の出力回路２７の各端子は直列に接続され、受光器２Ａの受光回路２７からの出力が検出信号として外部に出力される。また，図３には示していないが、各機器の電源回路１８，２８も、外部電源５からの共通ラインに接続された状態になる。
各受光器２の制御回路２５は、検出信号の状態のフィードバックを受けるために、出力線に接続される。
【００３８】
この実施例では、投光器１Ａと受光器２Ａとが直接連結された状態にあるセンサＳＡが第１位となり、このセンサＳＡに連結されるセンサＳＢが第２位となり、センサＳＢに連結されるセンサＳＣは第３位となる。またこの実施例では、センサＳＡの受光器２Ａがマスタ機器として機能し、他のセンサＳＢ，ＳＣの投光器１Ｂ，１Ｃおよび受光器２Ｂ，２Ｃ、ならびにセンサＳＡの投光器１Ａはスレーブ機器に設定される。ただし、センサＳＡの投光器１Ａには、マスタ機器と対をなすスレーブ機器として他の投光器１Ｂ，１Ｃを管理する機能が設定される。
【００３９】
マスタ機器およびスレーブ機器の割り当てや機器間の順位付けは、毎時の起動時に以下のような処理が行われることにより確定する。
まず共通電源からの電源投入により各機器の制御回路１５，２５が起動すると、各制御回路１５，２５は、自装置の上方のマスタ／スレーブ線にパルス信号を出力する処理を一斉に開始する。各制御回路１５，２５は、この出力を続けながら、自装置の下方のマスタ／スレーブ線からパルス信号が入力されるか否かをチェックする。図３の構成によれば、センサＳＡの投光器１Ａおよび受光器２Ａにはパルス信号は入力されず、その他の機器はパルス信号の入力を受けることになる。
【００４０】
受光器２Ａの制御回路２５は、パルス信号の入力がなかったことをもって自装置がマスタ機器であると認識する。そしてパルス信号の出力を停止して、スレーブ機器にアドレスを割り当てるための通信を開始する。以下、適宜、受光器２Ａをマスタ機器２Ａと言い換える。
【００４１】
他の受光器２Ｂ，２Ｃの制御回路２５は、パルス信号が入力されたことをもって自装置がスレーブ機器であると認識する。この後、パルス信号の入力が停止すると、マスタ機器２Ａからのコマンドに応答して通信を行い、マスタ機器２Ａに自装置の属性（機器の種別や光軸数など）を報知すると共に、アドレスの通知を受けて、これをメモリに登録する。またこれらの処理を実施した受光器２Ｂ，２Ｃでは、上方のマスタ／スレーブ線へのパルス信号の出力を停止する。
したがって、まずマスタ機器２Ａからのパルス信号の入力を受けなくなった受光器２Ｂが先にマスタ機器２Ａと通信し、次に受光器２Ｃが通信を行うことになる。マスタ機器２Ａでは、各受光器２Ｂ，２Ｃに通信が可能になった順に順位を設定してアドレスを割り当て、そのアドレスと受光器２Ｂ，２Ｃから報知された属性とを対応づけて登録する。
【００４２】
投光器１Ａの制御回路１５は、パルス信号が入力されなかったことをもって、自装置をマスタ機器と対をなすスレーブ機器であると認識する。この後は、受光器２Ｂ，２Ｃと同様に、マスタ機器２Ａからのコマンドに応答してアドレスの通知を受け、また自装置がマスタ機器２Ａに対応する投光器であることを報知する。通信が完了すると、投光器１Ａはパルス信号の出力を停止し、以後、受光器２Ａの命令に従って、下位の投光器１Ｂ，１Ｃに対し、受光器２Ａが受光器２Ｂ，２Ｃに対して実施するのと同様の通信を行う。
【００４３】
投光器１Ｂ，１Ｃは、パルス信号が入力されたことに応じて自装置を一般のスレーブ機器であると認識し、受光器２Ｂ，２Ｃと同様の手順で順に投光器１Ａと通信をし、アドレスの通知を受ける。また投光器２Ｂ，２Ｃからも自装置の属性を示す情報が送信される。これらは投光器１Ａを介してマスタ機器２Ａに送信される。
【００４４】
上記のとおり、この実施例では、センサＳＡの受光器２Ａをマスタ機器として機能させ、投光器１Ａにマスタ機器２Ａの指示を受けて下位の投光器１Ｂ，１Ｃを管理する機能を付与するが、この関係は逆であってもよい。
【００４５】
上記の接続および各機器間での通信や認識処理によって、センサＳＡ，ＳＢ，ＳＣによる物体検知システムが構築される。このシステムでは、最上位のセンサＳＡを先頭に、ＳＢ，ＳＣの順に、他のセンサＳの検出処理の期間に重ならないタイミングで検出処理を実行する。いずれかのセンサＳの検出処理で光軸の遮光状態が検出されると、そのセンサＳの出力回路２７からの出力はオフ状態となる。これによりマスタ機器２Ａから出力される検出信号もオフ状態となる。
【００４６】
上記のシステムでは、各機器は、従来と同様に検出処理のほか機能処理や自己診断処理を実行するが、各機器でそれぞれ各種処理を実施する期間を独立して管理することによりセンサ間の通信の頻度を最小限に抑えることによって、各種処理を円滑に進行させるようにしている。
具体的にこの実施例では、各機器の間で図４に示すようなスケジュール情報を共有し、このスケジュール情報に基づき各処理を進行させる。このスケジュール情報では、各機器の検出処理の期間と検出処理以外の処理（機能処理および自己診断）を実施する期間との配分が定められる。
【００４７】
図４では、スケジュール情報について２通りの具体例（１）（２）を示している。各例が適用されるシステムでは、いずれも１０２本の光軸を有するセンサと、２４本の光軸を有するセンサと、６０本の光軸を有するセンサとが使用されているが、各例ではセンサの上下関係が異なるため、異なる内容のスケジュール情報が設定されている。
【００４８】
いずれの例でも、左から右に向かう方向に時間軸を設定して、各センサＳの処理の進行スケジュールを縦並びにして対比する。各スケジュールには、検出処理の期間のほか、機能処理および自己診断の期間が含まれている。またスケジュール中の白抜き部分は，処理が行われない待ち期間である。
【００４９】
機能処理および自己診断の期間は、他のセンサＳとの通信をせずに１つのセンサＳで単独で実施する処理（以下、「単独での機能処理および自己診断」という。）の期間と、センサ間での通信が必要な処理（ミューティングの制御やＯＳＳＤ診断など。以下、これらを「共通処理」という。）の期間とに分けられる。なお、図４では、単独での機能処理および自己診断を「機能処理・自己診断」と記載する。これらの処理ではセンサ間での通信は実施されないが、センサＳを構成するペアの投光器１と受光器２との間では、適宜、通信を実行する。
【００５０】
図４に示すように、各センサＳのスケジュールは、それぞれの検出処理の期間に重複が生じないようにする一方で、これらの期間がほぼ連続して進行するように設定される。また各センサＳの単独での機能処理および自己診断処理がそれぞれ他のセンサの検出処理に並列して実施されるようにしている。また各センサＳでの検出処理が一巡したときに全てのセンサＳにおいて一斉に共通処理が開始されるようにしている。
【００５１】
各センサＳの検出処理期間の長さは、光軸の数が多くなるほど長くなる。これに対し、単独での機能処理および自己診断の内容はいずれのセンサＳとも同じであるので、処理に要する時間をほぼ一定にすることができる。そこでこの実施例では、各センサＳの検出処理の順番や検出処理期間の長さに基づき、センサ毎に、検出処理の前後の時間の長さに基づき、単独での機能処理および自己診断を実施する期間を割り付けてスケジュールを設定する。
【００５２】
図４（１）（２）の例では、いずれも最初に検出処理を実施する最上位のセンサＳＡでは検出処理を実施してから機能処理および自己診断を実施するが、後続のセンサＳＢ，ＳＣにおける処理の流れは事例毎に異なる。
【００５３】
具体的に各例を参照すると、図４（１）の例では、センサＳＡの検出処理期間が単独での機能処理および自己診断に要する時間より長いため、センサＳＢ，ＳＣでは、検出処理より前に単独での機能処理および自己診断が実施されるように設定されている。
一方、図４（２）の例では、センサＳＡの検出処理期間は単独での機能処理および自己診断に要する時間より短いため、２番目に検出処理を実施するセンサＳＢでは、検出処理の前と後とに分けて、単独での機能処理および自己診断の期間が設定される。３番目に検出処理を実施するセンサＳＣでは、検出処理の前に十分な長さの待ち時間が生じるので、単独での機能処理および自己診断の期間は検出処理の前に設定される。
【００５４】
図４（１）（２）には示していないが、機能処理および自己診断には複数種の処理が含まれ、実際のスケジュール情報ではこれらの処理毎に実施時期が定められる。各処理の進行順序は一定であってもよいが、図４（２）のセンサＳＢの例のように、検出処理の前後に期間を分けて機能処理および自己診断を実施する場合には、各期間の長さと各種処理に要する時間長さとの関係に基づいて、処理の順序を変更してもよい。
共通処理の期間に関しても同様に、複数種の処理に関する進行順序や実施期間が定められるが、その定義は全てのセンサＳで統一されたものとなる。
【００５５】
上記のスケジュール情報は、システムの起動時にマスタ機器２Ａにより作成され、マスタ機器２Ａから各スレーブ機器に配信される。
また、マスタ機器２Ａは、スケジュール情報に示される処理を開始する前に、各スレーブ機器に処理の開始を求めるコマンド信号を一括送信する。各スレーブ機器ではこのコマンド信号の受信から一定時間後に自装置のタイマの動作クロックを立ち上げ直す補正を行うと共に、計時時間をリセットする。またマスタ機器２Ａでも、コマンド信号の送信後のクロック数に基づき、各機器とタイミングを合わせて自装置のタイマの計時時間をリセットする。なお、各スレーブ機器でのコマンドの受信から補正までに要する時間は、起動時にマスタ機器２Ａとスレーブ機器とが通信をした際に、両者間の通信に要した時間の長さに基づいて装置間での補正タイミングが同期するように設定され、各スレーブ機器のメモリに登録される。
【００５６】
上記の処理により各機器における計時のタイミングが同期し、各タイマの計時時間も整合した状態になるので、対をなす投光器１と受光器２との間で通信をしなくとも、各機器における光軸の選択のタイミングを合わせることができる。また、各センサＳの検出処理のタイミングがずれて他のセンサＳの検出処理と重なったり、検出処理の順序が狂うような不備が起こるのを防止することができる。センサ間の通信が必要となる共通処理でも、各センサＳでの処理の開始タイミングが統一されるので、通信エラーを防ぐことができ、期間内に効率良く処理を行うことができる。
【００５７】
なお、この実施例では、マスタ機器２Ａは、スケジュール情報に定められた全ての処理を１サイクル実施するのに必要な時間を認識しつつ、１サイクル分の時間が経過する都度、上記のコマンド信号を送信する。ただし、各機器の動作クロックの精度が確保できるのであれば、マスタ機器２Ａは、スケジュール情報に定められた処理が２以上の所定サイクル進行するのに相当する時間をおいて、コマンド信号を送信するようにしてもよい。
【００５８】
図５は、システムの起動後に、マスタ機器であることを認識したセンサＳＡの受光器２Ａがスケジュール情報の作成および送信のために実施する設定処理の手順を示す。以下、この図５を参照して、設定処理の詳細を説明する。
【００５９】
まず、マスタ機器２Ａは、各スレーブ機器と順に通信をして、そのスレーブ機器の属性（投光器１か受光器２か）、光軸数などを認識し、アドレスを割り当てる（ステップＳＴ１）。この処理の詳細は、先に図３を参照して説明したとおりである。
【００６０】
各スレーブ機器に対する認識が完了すると、ステップＳＴ２では、それぞれの認識結果に基づき、投光器１と受光器２との対応関係やセンサＳの数を認識する。
【００６１】
つぎにステップＳＴ３では、各センサＳの光軸数に基づいて、センサＳＡ，ＳＢ，ＳＣ毎に検出処理期間の長さ（以下、「検出処理時間」という。）を算出する。続くステップＳＴ４では、タイマをリセットしてからスケジュール情報に示す処理を開始するまでの待ち時間としてあらかじめメモリに登録されている時間長さを読み出し、これを待ち時間に設定する。なお、この待ち時間は、どのセンサの受光器がマスタ機器になっても良いように、全ての受光器２のメモリに登録されている。
【００６２】
さらにステップＳＴ５において、マスタ機器２Ａは、上記の待ち時間や各センサＳの検出処理時間を用いて、センサＳ毎に、検出処理の開始時期および終了時期を設定する。これらの時期はタイマの計時時間により表される。また、この設定では、それぞれのセンサＳの検出処理が完全に連続するような設定をしても良いが、各検出処理の間に若干の余裕時間を設けてもよい。または、それぞれのセンサＳの検出処理時間を、光軸数から割り出される長さより少し長めに設定してもよい。
【００６３】
ステップＳＴ６では、センサＳ毎に、そのセンサの検出処理期間の前後の空き時間の長さを導出し、その結果に基づき、単独での機能処理および自己診断処理の実施期間を設定する。このときには、前記したように、複数種の処理毎に具体的な開始時期と終了時期とを定める。これらの時期も、検出処理と同様に、タイマの計時時間により表される。
【００６４】
ステップＳＴ７では、センサ間での通信が必要な共通処理の実施期間を設定する。この設定処理でもステップＳＴ６と同様に、処理の種毎に開始時期と終了時期とを定める。各時期は、いずれもタイマの計時時間により表される。
【００６５】
この後、マスタ機器２Ａは、ステップＳＴ８において、上記の各設定の結果を統合することにより、センサＳ毎に、そのセンサにおける処理の進行スケジュールを示すスケジュール情報を作成する。各スケジュール情報には、インデックス情報として、それぞれ対応するセンサＳの投光器１および受光器２のアドレスが付与される。マスタ機器２Ａは、ステップＳＴ９において各スケジュール情報を自装置のメモリに保存し、さらにステップＳＴ１０において各スケジュール情報をスレーブ機器に向けて一括送信する。これにより設定処理は終了する。
【００６６】
スレーブ機器では、マスタ機器２Ａより送信されたスケジュール情報を全て取り込むが、その中から自装置のアドレスを含むインデックス情報が設定されているものを有効にする。マスタ機器２Ａでも同様に、自装置のアドレスを含むインデックス情報が設定されているスケジュール情報を有効にする。
【００６７】
この後、マスタ機器２Ａから各スレーブ機器に前述のコマンド信号が送信され、これに応じてマスタ機器２Ａを含む各機器のタイマが一斉にリセットされる。以後、各機器は、有効なスケジュール情報（自装置に適合するスケジュール情報）に基づき、各種処理の開始時期や終了時期を判別しながら、該当する処理を実行する。
【００６８】
なお、上記の実施例では、複数のセンサＳが連結されて使用されることを前提として説明したが、センサＳが単独で使用される場合にも同様に、受光器２がマスタ機器となって、自装置および投光器１のスケジュール情報を作成し、このスケジュール情報に基づき各機器がそれぞれ独立して処理の期間を管理する。
【００６９】
上記の実施例によれば、システムの起動時に各機器が自装置がマスタ機器であるか、スレーブ機器であるかを認識した後に、マスタ機器において図５に示した設定処理を実施することにより、各機器のスケジュール情報を作成してこれを各機器に提供するので、システムの構成が変更された場合にも、その変更に容易に対応することができる。ただし、これに限らず、各機器が連結されて初めて電源が投入されたときに作成されて各機器のメモリに保存されたスケジュール情報を電源遮断後も保存し、外部よりマスタ機器２Ａにスケジュール情報の更新を指示する信号が入力されたことに応じて新たなスケジュール情報を作成し、各機器のスケジュール情報を新しい情報に書き換えるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７０】
Ｓ（ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ） 多光軸光電センサ
１ 投光器
２ 多光軸光電センサ
２Ａ マスタ機器
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，２Ｂ，２Ｃ スレーブ機器
１１ 発光素子
２１ 受光素子
１４，２４ 光軸順次選択回路
１５，２５ 制御回路
１６，２６ 通信回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の多光軸光電センサの投光器および受光器が通信回線を介して相互に接続され、これらのセンサ毎の検出処理が順番に進行するように構成された物体検知システムに関する。
【０００２】
なお、以下では、多光軸光電センサを単に「センサ」という場合がある。また投光器および受光器を総称して「機器」と言う場合がある。
【背景技術】
【０００３】
多光軸光電センサは、複数の光学素子を有する投光器と受光器とを対向させて配備することにより、複数の光軸による検知エリアが設定される形態のセンサである。このセンサでは、各光軸を順に有効にして光軸毎に入光状態をチェックする方法による検出処理を実行する。また、安全用途に使用される多光軸センサでは、検出処理により検知エリアが遮光されていないと判定されている間は出力をオン状態（ハイレベル）にし、検知エリアが遮光されていると判定された場合には出力をオフに切り替える。
【０００４】
また多光軸光電センサには、安全性を確保する一方で利便性を高めるために、様々な機能が設定されている。たとえば、出力をオフ状態にしたときに、定められた条件に基づくリセット入力がなされるまでその状態を維持する機能（インターロック機能）、あらかじめ定めた条件下で検知エリアが遮光された場合には出力のオン状態を維持する機能（ミューティング機能やブランキング機能）、ミューティング機能がうまく働かずに出力がオフ状態になったときにその出力を強制的にオン状態に切り替える機能（オーバーライド機能）などがある。従来の多光軸光電センサでは、検出処理を１サイクル実施する毎に、設定されている機能を有効にする条件が成立したか否かの判断や、条件が成立したことに応じて出力を制御する処理などを実行する（以下、これらの処理を「機能処理」と総称する。）。
【０００５】
また多光軸光電センサでは、回路や出力の異常を検出するために、様々な内容の自己診断処理を実施する（特許文献１の段落００１６，００１７を参照。）。これらの自己診断処理も、検出処理の合間に実施される。
上記の検出処理、機能処理、および自己診断処理はいずれも、投光器と受光器とが通信により動作タイミングを合わせて協働して実施するものである。
【０００６】
多光軸光電センサは単独で使用される場合に限らず、複数のセンサの投光器および受光器を通信回線を介して接続し、センサ間での通信に基づき、センサ毎の検出処理を順番に進行させるように構成されたシステムが構築される場合がある。
【０００７】
具体的な従来例として、特許文献２には、直列に接続された複数のセンサのうちの一端にあるセンサをマスタセンサとして、このマスタセンサが最初に検出処理を実行した後に１つ下位のセンサに検出の開始を指示するコマンドを送信し、以下、各センサが順に同様の動作をすることにより、上位から下位に向けて検出処理を順番に進行させることが記載されている。
【０００８】
また特許文献２には、各センサの投光器および受光器が、起動時に上位および下位の機器と通信し、各通信の結果に応じて自装置がマスタであるか、スレーブであるかを判別することが、記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−１３２１０号公報
【特許文献２】再公表特許ＷＯ／１０５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献２のように複数のセンサが接続されたシステムでは、センサ間で通信をすることにより、各センサの検出処理を重複することなく順番に進行させるようにしている。
機能処理や自己診断処理には、各センサが単独で実施することが可能な処理もあるが、これらの処理に関しても、検出処理に影響しないタイミングで実施されるように、マスタセンサからのコマンドによって処理の期間が制御される。
【００１１】
さらに機能処理や自己診断処理の中には、センサ間での通信が必須になる処理がある。
たとえば、ミューティングが適用される場合には、各スレーブのセンサからマスタセンサに検出結果を送信し、マスタセンサで各検出結果を統合してミューティングの条件を満たすかどうかを判定する。また各センサからの出力の安全性が確保されているかどうかを調べる診断処理（ＯＳＳＤ診断と呼ばれる。ＯＳＳＤはOutput Signal Switching Deviceの略である。）では、マスタセンサから各スレーブのセンサに診断の開始を求めるコマンドを送信し、各センサで出力をごく短い期間遮断する処理（出力を受ける回路の動作に影響を与えない程度の遮断）を実施する。各センサの制御部は、出力信号線からのフィードバックにより出力信号が正しく変化したかどうかを判別し、その判別結果をマスタセンサに送信する。
【００１２】
このように、多光軸光電センサによる従来のシステムでは、センサ間で頻繁に通信をしながら処理を進行させるが、そのために各処理を円滑に進行させるのが困難になり、検出処理の循環サイクルを十分に短縮できないという問題がある。
【００１３】
本発明は上記の問題に着目し、各センサが独立して自装置における処理のタイミングを管理することにより各種処理を円滑に進行させて、処理を高速化することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、複数の多光軸光電センサの投光器および受光器が通信回線を介して相互に接続されると共に、センサ間での通信に基づき、センサ毎の検出処理を順番に進行させる物体検知システムに適用される。このシステムでは、各多光軸光電センサの投光器および受光器は、それぞれ自装置における動作のタイミングを管理するためのタイマを具備すると共に、これらの機器の中の１台がマスタ機器として機能する。
【００１５】
マスタ機器は、システム内のセンサの関係（センサの数、各機器の連結順序、投光器と受光器との対応関係など）および各センサの光軸数に基づき、各センサの検出処理の期間と検出処理以外の処理を実施する期間との進行スケジュールを表すスケジュール情報を作成するスケジュール設定手段と、システム内の他の機器にそれぞれスケジュール情報を送信するスケジュール送信手段と、他の各機器にスケジュール情報に基づく処理の開始を求めるコマンドを送信するコマンド送信手段とを具備する。
【００１６】
マスタ機器以外の各機器はマスタ機器からのコマンドを受信したことに応じてそれぞれのタイマをマスタ機器に同期するように補正する。さらに、マスタ機器を含む各機器は、スケジュール情報を記憶する記憶手段と、タイマの計時時間に基づきスケジュール情報を参照して自装置が検出処理を実施すべき期間および検出処理以外の処理を実施すべき期間を判別し、判別した各期間にそれぞれ該当する処理を実行する処理実行手段とを、具備する。
【００１７】
上記のシステムによれば、複数のセンサの中のいずれか１センサの投光器または受光器がマスタ機器となって、自装置を含むシステム内の各機器における処理の進行スケジュールを定め、このスケジュールを示すスケジュール情報を各機器に送信する。各機器は、それぞれこのスケジュール情報に基づいて検出処理や検出処理以外の処理を実施する期間を判別し、他のセンサと通信をすることなく各処理を実施するが、各機器のタイマの計時時間が整合しているので、センサ間での検出処理が重なったり、検出処理の順序が狂うような不備が生じるのを回避することができる。また、各機器の検出処理の期間の長さや順番に基づいて、検出処理の順番が廻ってくるときに他の処理を実施することがないようなスケジュールを設定することにより、各センサにおける検出処理をスムーズに進行させることができる。
【００１８】
上記システムの第１の実施形態では、マスタ機器のスケジュール設定手段は、各センサの検出処理の期間が重なることなく順番に進行すると共に、検出処理以外の処理で各センサが単独で実施可能な処理の期間をそれぞれ他のセンサで検出処理が実施されている期間に並列して割り当てたスケジュール情報を作成する。この実施形態によれば、各センサにおける検出処理の循環周期が短縮されると共に、それぞれのセンサにおいて検出処理を実施していない期間に、検出処理以外の自装置で単独で実施可能な処理を、マスタ機器からの指示を受けずに自主的に実施することができる。よって処理の効率を大幅に向上することができる。
【００１９】
上記システムの第２の実施形態では、マスタ機器のスケジュール設定手段は、各センサの検出処理が一巡した後にセンサ間での通信が必要な処理を実施する期間が全ての機器に統一して設定されたスケジュール情報を作成する。この実施形態によれば、ミューティング制御のための通信やＯＳＳＤ診断など、センサ間での通信が必要な処理の期間を各機器で独自に管理すると共に、これらの処理の開始や終了のタイミングを統一することができる。
【００２０】
上記システムの第３の実施形態では、マスタ機器のコマンド送信手段は、自装置のタイマによる計時時間とスケジュール情報とに基づき、スケジュール情報に定義された処理の循環周期を認識しつつ、当該周期が所定サイクル進行する期間に相当する時間が経過したことに応じて、他の機器にそれぞれのタイマを再補正することを求めるコマンドを送信する。なお、この送信では、最初の処理の開始を求めるコマンドと実質的に同内容のコマンドを送信してもよい。
この実施形態によれば、各機器のタイマの計時動作のずれが定期的に補正されるので、計時時間の整合性が保たれ、各機器における処理を正しく進行させることが可能になる。
【００２１】
上記システムの第４の実施形態では、マスタ機器のスケジュール設定手段は、起動後に他の機器と通信を行うことにより、システム内のセンサの関係および各センサの光軸数を認識し、その認識結果に基づき各機器の検出処理のタイミングを定めてスケジュール情報を作成する。スケジュール送信手段は、スケジュール情報の作成が完了したことに応じて当該スケジュール情報を他の機器に送信する。
この実施形態によれば、システムが起動する都度、システム内のセンサの関係や光軸数に基づきスケジュール情報が作成され、各機器に送信されるので、システムの構成が変更された場合でも、各機器を再起動させることによって、スケジュール情報を変更後の構成に応じた内容に更新することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、あらかじめ各センサの検出処理の期間と検出処理以外の処理を実施する期間との進行スケジュールを定め、各センサを構成する投光器および受光器を定められたスケジュールに従って動作させることにより、異なるセンサを構成する機器の間で通信を行わなくとも、検出処理の順序やタイミングを守って検出処理を進行させ、検出処理以外の処理も円滑に進行させることが可能になる。よって、検出処理の循環サイクルが大幅に短縮される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】多光軸光電センサの外観を示す斜視図である。
【図２】多光軸光電センサの主要な回路構成を示すブロック図である。
【図３】複数の多光軸光電センサによるシステムを構築する場合の各機器間の関係を示すブロック図である。
【図４】スケジュール情報の設定例を示す図である。
【図５】マスタ機器における設定処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、本発明が適用される多光軸光電センサの外観を示す。
この実施例の多光軸光電センサＳは、投光器１と受光器２とを対にしたものである。投光器１および受光器２は長尺状の筐体１００を本体とする。各筐体１００の内部には、それぞれ複数の光学素子（投光器１では発光素子１１、受光器２では受光素子２１）や制御基板（図示せず。）が収容される。
【００２５】
各筐体１００の前面には、光を通過させるための窓部が形成されている。発光素子１１および受光素子２１は、投光面または受光面を窓部に対向させた状態で、筐体１００の長手方向に沿って整列するように配置される。これらの発光素子１１と受光素子２１とが一対一の関係で対向するように投光器１と受光器２と所定の間隔を隔てて対向配備することにより、両者の間に複数の光軸による検知エリアＰが形成される。
【００２６】
図２は、上記の多光軸光電センサＳに含まれる主要な回路の構成を示す。
投光器１には、発光素子１１のほか、発光素子１１毎の駆動回路１２、光軸順次選択回路１４、制御回路１５、通信回路１６、電源回路１８などが設けられる。各発光素子１１は、それぞれ駆動回路１２および光軸順次選択回路１４を介して制御回路１５に接続される。
【００２７】
受光器２には、受光素子２１のほか、受光素子２１毎の増幅回路２２およびアナログスイッチ２３、光軸順次選択回路２４、制御回路２５、通信回路２６、出力回路２７、電源回路２８が設けられる。また各アナログスイッチ２３から制御回路２５への伝送ライン２９には、増幅回路２０１やＡ／Ｄ変換回路２０２が設けられる。
【００２８】
上記構成の投光器１および受光器２では、電源回路１８，２８が共通の外部電源５から電源の供給を受けて、自装置内の各回路に電源を供給する。制御回路１５，２５には、メモリや後述するタイマが含まれ、通信回路１６，２６を介して相互に通信をすることができる。出力回路２７には２つの出力端子が含まれ、それぞれの端子に接続された信号線は、危険領域内の機械の電源供給回路（図示せず。）に接続される。
【００２９】
各制御回路１５，２５は、光軸順次選択回路１４，２４による光軸の選択を、上から下に向けて１つずつ順に切り替える。投光器１の制御回路１５は、光軸の選択の切り替えにタイミングを合わせて点灯制御信号を出力し、受光器２の制御回路２５は、光軸の選択の切り替えに合わせて選択中の光軸に対応するアナログスイッチ２３を導通状態にする。これにより選択された光軸の受光素子２１による受光量信号が伝送ライン２９に導かれ、増幅回路２０１による増幅およびＡ／Ｄ変換回路２０２によるディジタル変換を経て生成された受光量データが、制御回路２５に入力される。また、投光器１側の光軸の選択と受光器２側の光軸の選択とは同期するタイミングで実施されるので、受光器２の制御回路２５には、毎回、点灯した発光素子１１に対応する受光素子２１における受光量を示すデータが入力される。
【００３０】
制御回路２５は、入力された受光量データをあらかじめ定めた入光しきい値と比較することにより、選択中の光軸が遮光されているか否かを判定する。また、光軸の選択が一巡する都度、光軸毎の判定結果を統合して、検知エリアＰが遮光されているか否かを判定する。
【００３１】
以下、光軸毎の投光処理・受光処理を一巡させて検知エリアＰが遮光されているか否かを判定する処理のことを「検出処理」という。上記のとおり検出処理は、投光器１および受光器２の制御回路１５，２５の協働制御により実現し、所定の周期で繰り返される。検知エリアＰが遮光されていないと判定されている間は、受光器２の出力回路からはハイレベルの検出信号が出力されるが、検知エリアＰが遮光されていると判定されると、検出信号はローレベルに切り替えられる。
【００３２】
上記の多光軸光電センサＳは、単独で動かしてもよいが、図１に示したコード線１０１や連結用のコードなどを介して複数の光電センサＳを連結して動かすこともできる。図３は、この連結例を示すもので、投光器１Ａと受光器２Ａとの組み合わせによるセンサＳＡと、投光器１Ｂと受光器２Ｂとの組み合わせによるセンサＳＢと、投光器１Ｃと受光器２Ｃとの組み合わせによるセンサＳＣとの間で、投光器同士および受光器同士が連結されている。また、各連結体の一端に位置する投光器１Ａと受光器２Ａもケーブルを介して連結されている。
【００３３】
なお、図３では、投光器１Ａ，１Ｂ，１Ｃに関しては制御回路１５および通信回路１６を、受光器２Ａ，２Ｂ，２Ｃに関しては制御回路２５、通信回路２６、出力回路２７を、それぞれ図２に示した符号により示す。また、以下の説明において、センサＳＡ，ＳＢ，ＳＣ、投光器１Ａ，１Ｂ，１Ｃ、および受光器２Ａ，２Ｂ，２Ｃを総称する場合には「センサＳ」「投光器１」「受光器２」という。さらに、これらの投光器１および受光器２を「機器」と総称する場合もある。
【００３４】
実際のセンサＳＡ，ＳＢ，ＳＣの配置では、投光器１および受光器２は、長さ方向に沿って並べられる（縦並び）場合もあれば、幅方向に沿って並べられる（横並び）場合もある。また、各機器を整列させずに配置する場合もある。
【００３５】
図３に示すように、各機器を連結することによって、各投光器１間の制御回路１５、および各受光器２間の制御回路２５が、それぞれ信号線（マスタ／スレーブ線）を介して直列に接続された状態になる。後述するように、各機器はこの接続を介した信号のやりとりによって、自装置がマスタ機器、スレーブ機器のいずれであるかを認識する。
【００３６】
また各機器の通信回路１６，２６は、センサＳＡの投光器１Ａおよび受光器２Ａを介してループ状に連なる通信回線に接続される。これにより各機器の通信回路１６，２６は一連に接続された状態となり、個々のセンサＳの投光器１と受光器２との間での通信が可能になると共に、異なるセンサＳに属する機器の間での通信も可能になる。
【００３７】
各受光器２の出力回路２７の各端子は直列に接続され、受光器２Ａの受光回路２７からの出力が検出信号として外部に出力される。また，図３には示していないが、各機器の電源回路１８，２８も、外部電源５からの共通ラインに接続された状態になる。
各受光器２の制御回路２５は、検出信号の状態のフィードバックを受けるために、出力線に接続される。
【００３８】
この実施例では、投光器１Ａと受光器２Ａとが直接連結された状態にあるセンサＳＡが第１位となり、このセンサＳＡに連結されるセンサＳＢが第２位となり、センサＳＢに連結されるセンサＳＣは第３位となる。またこの実施例では、センサＳＡの受光器２Ａがマスタ機器として機能し、他のセンサＳＢ，ＳＣの投光器１Ｂ，１Ｃおよび受光器２Ｂ，２Ｃ、ならびにセンサＳＡの投光器１Ａはスレーブ機器に設定される。ただし、センサＳＡの投光器１Ａには、マスタ機器と対をなすスレーブ機器として他の投光器１Ｂ，１Ｃを管理する機能が設定される。
【００３９】
マスタ機器およびスレーブ機器の割り当てや機器間の順位付けは、毎時の起動時に以下のような処理が行われることにより確定する。
まず共通電源からの電源投入により各機器の制御回路１５，２５が起動すると、各制御回路１５，２５は、自装置の上方のマスタ／スレーブ線にパルス信号を出力する処理を一斉に開始する。各制御回路１５，２５は、この出力を続けながら、自装置の下方のマスタ／スレーブ線からパルス信号が入力されるか否かをチェックする。図３の構成によれば、センサＳＡの投光器１Ａおよび受光器２Ａにはパルス信号は入力されず、その他の機器はパルス信号の入力を受けることになる。
【００４０】
受光器２Ａの制御回路２５は、パルス信号の入力がなかったことをもって自装置がマスタ機器であると認識する。そしてパルス信号の出力を停止して、スレーブ機器にアドレスを割り当てるための通信を開始する。以下、適宜、受光器２Ａをマスタ機器２Ａと言い換える。
【００４１】
他の受光器２Ｂ，２Ｃの制御回路２５は、パルス信号が入力されたことをもって自装置がスレーブ機器であると認識する。この後、パルス信号の入力が停止すると、マスタ機器２Ａからのコマンドに応答して通信を行い、マスタ機器２Ａに自装置の属性（機器の種別や光軸数など）を報知すると共に、アドレスの通知を受けて、これをメモリに登録する。またこれらの処理を実施した受光器２Ｂ，２Ｃでは、上方のマスタ／スレーブ線へのパルス信号の出力を停止する。
したがって、まずマスタ機器２Ａからのパルス信号の入力を受けなくなった受光器２Ｂが先にマスタ機器２Ａと通信し、次に受光器２Ｃが通信を行うことになる。マスタ機器２Ａでは、各受光器２Ｂ，２Ｃに通信が可能になった順に順位を設定してアドレスを割り当て、そのアドレスと受光器２Ｂ，２Ｃから報知された属性とを対応づけて登録する。
【００４２】
投光器１Ａの制御回路１５は、パルス信号が入力されなかったことをもって、自装置をマスタ機器と対をなすスレーブ機器であると認識する。この後は、受光器２Ｂ，２Ｃと同様に、マスタ機器２Ａからのコマンドに応答してアドレスの通知を受け、また自装置がマスタ機器２Ａに対応する投光器であることを報知する。通信が完了すると、投光器１Ａはパルス信号の出力を停止し、以後、受光器２Ａの命令に従って、下位の投光器１Ｂ，１Ｃに対し、受光器２Ａが受光器２Ｂ，２Ｃに対して実施するのと同様の通信を行う。
【００４３】
投光器１Ｂ，１Ｃは、パルス信号が入力されたことに応じて自装置を一般のスレーブ機器であると認識し、受光器２Ｂ，２Ｃと同様の手順で順に投光器１Ａと通信をし、アドレスの通知を受ける。また投光器２Ｂ，２Ｃからも自装置の属性を示す情報が送信される。これらは投光器１Ａを介してマスタ機器２Ａに送信される。
【００４４】
上記のとおり、この実施例では、センサＳＡの受光器２Ａをマスタ機器として機能させ、投光器１Ａにマスタ機器２Ａの指示を受けて下位の投光器１Ｂ，１Ｃを管理する機能を付与するが、この関係は逆であってもよい。
【００４５】
上記の接続および各機器間での通信や認識処理によって、センサＳＡ，ＳＢ，ＳＣによる物体検知システムが構築される。このシステムでは、最上位のセンサＳＡを先頭に、ＳＢ，ＳＣの順に、他のセンサＳの検出処理の期間に重ならないタイミングで検出処理を実行する。いずれかのセンサＳの検出処理で光軸の遮光状態が検出されると、そのセンサＳの出力回路２７からの出力はオフ状態となる。これによりマスタ機器２Ａから出力される検出信号もオフ状態となる。
【００４６】
上記のシステムでは、各機器は、従来と同様に検出処理のほか機能処理や自己診断処理を実行するが、各機器でそれぞれ各種処理を実施する期間を独立して管理することによりセンサ間の通信の頻度を最小限に抑えることによって、各種処理を円滑に進行させるようにしている。
具体的にこの実施例では、各機器の間で図４に示すようなスケジュール情報を共有し、このスケジュール情報に基づき各処理を進行させる。このスケジュール情報では、各機器の検出処理の期間と検出処理以外の処理（機能処理および自己診断）を実施する期間との配分が定められる。
【００４７】
図４では、スケジュール情報について２通りの具体例（１）（２）を示している。各例が適用されるシステムでは、いずれも１０２本の光軸を有するセンサと、２４本の光軸を有するセンサと、６０本の光軸を有するセンサとが使用されているが、各例ではセンサの上下関係が異なるため、異なる内容のスケジュール情報が設定されている。
【００４８】
いずれの例でも、左から右に向かう方向に時間軸を設定して、各センサＳの処理の進行スケジュールを縦並びにして対比する。各スケジュールには、検出処理の期間のほか、機能処理および自己診断の期間が含まれている。またスケジュール中の白抜き部分は，処理が行われない待ち期間である。
【００４９】
機能処理および自己診断の期間は、他のセンサＳとの通信をせずに１つのセンサＳで単独で実施する処理（以下、「単独での機能処理および自己診断」という。）の期間と、センサ間での通信が必要な処理（ミューティングの制御やＯＳＳＤ診断など。以下、これらを「共通処理」という。）の期間とに分けられる。なお、図４では、単独での機能処理および自己診断を「機能処理・自己診断」と記載する。これらの処理ではセンサ間での通信は実施されないが、センサＳを構成するペアの投光器１と受光器２との間では、適宜、通信を実行する。
【００５０】
図４に示すように、各センサＳのスケジュールは、それぞれの検出処理の期間に重複が生じないようにする一方で、これらの期間がほぼ連続して進行するように設定される。また各センサＳの単独での機能処理および自己診断処理がそれぞれ他のセンサの検出処理に並列して実施されるようにしている。また各センサＳでの検出処理が一巡したときに全てのセンサＳにおいて一斉に共通処理が開始されるようにしている。
【００５１】
各センサＳの検出処理期間の長さは、光軸の数が多くなるほど長くなる。これに対し、単独での機能処理および自己診断の内容はいずれのセンサＳとも同じであるので、処理に要する時間をほぼ一定にすることができる。そこでこの実施例では、各センサＳの検出処理の順番や検出処理期間の長さに基づき、センサ毎に、検出処理の前後の時間の長さに基づき、単独での機能処理および自己診断を実施する期間を割り付けてスケジュールを設定する。
【００５２】
図４（１）（２）の例では、いずれも最初に検出処理を実施する最上位のセンサＳＡでは検出処理を実施してから機能処理および自己診断を実施するが、後続のセンサＳＢ，ＳＣにおける処理の流れは事例毎に異なる。
【００５３】
具体的に各例を参照すると、図４（１）の例では、センサＳＡの検出処理期間が単独での機能処理および自己診断に要する時間より長いため、センサＳＢ，ＳＣでは、検出処理より前に単独での機能処理および自己診断が実施されるように設定されている。
一方、図４（２）の例では、センサＳＡの検出処理期間は単独での機能処理および自己診断に要する時間より短いため、２番目に検出処理を実施するセンサＳＢでは、検出処理の前と後とに分けて、単独での機能処理および自己診断の期間が設定される。３番目に検出処理を実施するセンサＳＣでは、検出処理の前に十分な長さの待ち時間が生じるので、単独での機能処理および自己診断の期間は検出処理の前に設定される。
【００５４】
図４（１）（２）には示していないが、機能処理および自己診断には複数種の処理が含まれ、実際のスケジュール情報ではこれらの処理毎に実施時期が定められる。各処理の進行順序は一定であってもよいが、図４（２）のセンサＳＢの例のように、検出処理の前後に期間を分けて機能処理および自己診断を実施する場合には、各期間の長さと各種処理に要する時間長さとの関係に基づいて、処理の順序を変更してもよい。
共通処理の期間に関しても同様に、複数種の処理に関する進行順序や実施期間が定められるが、その定義は全てのセンサＳで統一されたものとなる。
【００５５】
上記のスケジュール情報は、システムの起動時にマスタ機器２Ａにより作成され、マスタ機器２Ａから各スレーブ機器に配信される。
また、マスタ機器２Ａは、スケジュール情報に示される処理を開始する前に、各スレーブ機器に処理の開始を求めるコマンド信号を一括送信する。各スレーブ機器ではこのコマンド信号の受信から一定時間後に自装置のタイマの動作クロックを立ち上げ直す補正を行うと共に、計時時間をリセットする。またマスタ機器２Ａでも、コマンド信号の送信後のクロック数に基づき、各機器とタイミングを合わせて自装置のタイマの計時時間をリセットする。なお、各スレーブ機器でのコマンドの受信から補正までに要する時間は、起動時にマスタ機器２Ａとスレーブ機器とが通信をした際に、両者間の通信に要した時間の長さに基づいて装置間での補正タイミングが同期するように設定され、各スレーブ機器のメモリに登録される。
【００５６】
上記の処理により各機器における計時のタイミングが同期し、各タイマの計時時間も整合した状態になるので、対をなす投光器１と受光器２との間で通信をしなくとも、各機器における光軸の選択のタイミングを合わせることができる。また、各センサＳの検出処理のタイミングがずれて他のセンサＳの検出処理と重なったり、検出処理の順序が狂うような不備が起こるのを防止することができる。センサ間の通信が必要となる共通処理でも、各センサＳでの処理の開始タイミングが統一されるので、通信エラーを防ぐことができ、期間内に効率良く処理を行うことができる。
【００５７】
なお、この実施例では、マスタ機器２Ａは、スケジュール情報に定められた全ての処理を１サイクル実施するのに必要な時間を認識しつつ、１サイクル分の時間が経過する都度、上記のコマンド信号を送信する。ただし、各機器の動作クロックの精度が確保できるのであれば、マスタ機器２Ａは、スケジュール情報に定められた処理が２以上の所定サイクル進行するのに相当する時間をおいて、コマンド信号を送信するようにしてもよい。
【００５８】
図５は、システムの起動後に、マスタ機器であることを認識したセンサＳＡの受光器２Ａがスケジュール情報の作成および送信のために実施する設定処理の手順を示す。以下、この図５を参照して、設定処理の詳細を説明する。
【００５９】
まず、マスタ機器２Ａは、各スレーブ機器と順に通信をして、そのスレーブ機器の属性（投光器１か受光器２か）、光軸数などを認識し、アドレスを割り当てる（ステップＳＴ１）。この処理の詳細は、先に図３を参照して説明したとおりである。
【００６０】
各スレーブ機器に対する認識が完了すると、ステップＳＴ２では、それぞれの認識結果に基づき、投光器１と受光器２との対応関係やセンサＳの数を認識する。
【００６１】
つぎにステップＳＴ３では、各センサＳの光軸数に基づいて、センサＳＡ，ＳＢ，ＳＣ毎に検出処理期間の長さ（以下、「検出処理時間」という。）を算出する。続くステップＳＴ４では、タイマをリセットしてからスケジュール情報に示す処理を開始するまでの待ち時間としてあらかじめメモリに登録されている時間長さを読み出し、これを待ち時間に設定する。なお、この待ち時間は、どのセンサの受光器がマスタ機器になっても良いように、全ての受光器２のメモリに登録されている。
【００６２】
さらにステップＳＴ５において、マスタ機器２Ａは、上記の待ち時間や各センサＳの検出処理時間を用いて、センサＳ毎に、検出処理の開始時期および終了時期を設定する。これらの時期はタイマの計時時間により表される。また、この設定では、それぞれのセンサＳの検出処理が完全に連続するような設定をしても良いが、各検出処理の間に若干の余裕時間を設けてもよい。または、それぞれのセンサＳの検出処理時間を、光軸数から割り出される長さより少し長めに設定してもよい。
【００６３】
ステップＳＴ６では、センサＳ毎に、そのセンサの検出処理期間の前後の空き時間の長さを導出し、その結果に基づき、単独での機能処理および自己診断処理の実施期間を設定する。このときには、前記したように、複数種の処理毎に具体的な開始時期と終了時期とを定める。これらの時期も、検出処理と同様に、タイマの計時時間により表される。
【００６４】
ステップＳＴ７では、センサ間での通信が必要な共通処理の実施期間を設定する。この設定処理でもステップＳＴ６と同様に、処理の種毎に開始時期と終了時期とを定める。各時期は、いずれもタイマの計時時間により表される。
【００６５】
この後、マスタ機器２Ａは、ステップＳＴ８において、上記の各設定の結果を統合することにより、センサＳ毎に、そのセンサにおける処理の進行スケジュールを示すスケジュール情報を作成する。各スケジュール情報には、インデックス情報として、それぞれ対応するセンサＳの投光器１および受光器２のアドレスが付与される。マスタ機器２Ａは、ステップＳＴ９において各スケジュール情報を自装置のメモリに保存し、さらにステップＳＴ１０において各スケジュール情報をスレーブ機器に向けて一括送信する。これにより設定処理は終了する。
【００６６】
スレーブ機器では、マスタ機器２Ａより送信されたスケジュール情報を全て取り込むが、その中から自装置のアドレスを含むインデックス情報が設定されているものを有効にする。マスタ機器２Ａでも同様に、自装置のアドレスを含むインデックス情報が設定されているスケジュール情報を有効にする。
【００６７】
この後、マスタ機器２Ａから各スレーブ機器に前述のコマンド信号が送信され、これに応じてマスタ機器２Ａを含む各機器のタイマが一斉にリセットされる。以後、各機器は、有効なスケジュール情報（自装置に適合するスケジュール情報）に基づき、各種処理の開始時期や終了時期を判別しながら、該当する処理を実行する。
【００６８】
なお、上記の実施例では、複数のセンサＳが連結されて使用されることを前提として説明したが、センサＳが単独で使用される場合にも同様に、受光器２がマスタ機器となって、自装置および投光器１のスケジュール情報を作成し、このスケジュール情報に基づき各機器がそれぞれ独立して処理の期間を管理する。
【００６９】
上記の実施例によれば、システムの起動時に各機器が自装置がマスタ機器であるか、スレーブ機器であるかを認識した後に、マスタ機器において図５に示した設定処理を実施することにより、各機器のスケジュール情報を作成してこれを各機器に提供するので、システムの構成が変更された場合にも、その変更に容易に対応することができる。ただし、これに限らず、各機器が連結されて初めて電源が投入されたときに作成されて各機器のメモリに保存されたスケジュール情報を電源遮断後も保存し、外部よりマスタ機器２Ａにスケジュール情報の更新を指示する信号が入力されたことに応じて新たなスケジュール情報を作成し、各機器のスケジュール情報を新しい情報に書き換えるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７０】
Ｓ（ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ） 多光軸光電センサ
１ 投光器
２ 多光軸光電センサ
２Ａ マスタ機器
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，２Ｂ，２Ｃ スレーブ機器
１１ 発光素子
２１ 受光素子
１４，２４ 光軸順次選択回路
１５，２５ 制御回路
１６，２６ 通信回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の多光軸光電センサの投光器および受光器が通信線を介して相互に接続されると共に、センサ間での通信に基づき、センサ毎の検出処理を順番に進行させる物体検知システムであって、
各多光軸光電センサの投光器および受光器は、それぞれ自装置における動作のタイミングを管理するためのタイマを具備すると共に、これらの機器のうちの１台がマスタ機器として機能し、
前記マスタ機器は、システム内のセンサの関係および各センサの光軸数に基づき、各センサの検出処理の期間と検出処理以外の処理を実施する期間との進行スケジュールを表すスケジュール情報を作成するスケジュール設定手段と、システム内の他の機器にそれぞれ前記スケジュール情報を送信するスケジュール送信手段と、他の各機器に前記スケジュール情報に基づく処理の開始を求めるコマンドを送信するコマンド送信手段とを具備し、
前記マスタ機器以外の各機器はマスタ機器からのコマンドを受信したことに応じてそれぞれのタイマをマスタ機器に同期するように補正し、
マスタ機器を含む各機器は、前記スケジュール情報を記憶する記憶手段と、前記タイマの計時時間に基づきスケジュール情報を参照して自装置が検出処理を実施すべき期間および検出処理以外の処理を実施すべき期間を判別し、判別した各期間にそれぞれ該当する処理を実行する処理実行手段とを、さらに具備する、物体検知システム。
【請求項２】
前記マスタ機器のスケジュール設定手段は、各センサの検出処理の期間が重なることなく順番に進行すると共に、検出処理以外の処理で各センサが単独で実施可能な処理の期間をそれぞれ他のセンサで検出処理が実施されている期間に並列して割り当てたスケジュール情報を作成する、請求項１に記載された物体検知システム。
【請求項３】
前記マスタ機器のスケジュール設定手段は、各センサの検出処理が一巡した後にセンサ間での通信が必要な処理を実施する期間が全ての機器に統一して設定されたスケジュール情報を作成する請求項１または２に記載された物体検知システム。
【請求項４】
前記マスタ機器のコマンド送信手段は、自装置のタイマによる計時時間と前記スケジュール情報とに基づき、スケジュール情報に定義された処理の循環周期を認識しつつ、当該周期が所定サイクル進行する期間に相当する時間が経過したことに応じて、他の機器にそれぞれのタイマを再補正することを求めるコマンドを送信する、請求項１に記載された物体検知システム。
【請求項５】
前記マスタ機器のスケジュール設定手段は、起動後に他の機器と通信を行うことにより、システム内のセンサの関係および各センサの光軸数を認識し、その認識結果に基づき各機器の検出処理のタイミングを定めて前記スケジュール情報を作成し、前記スケジュール送信手段は、スケジュール情報の作成が完了したことに応じて当該スケジュール情報を他の機器に送信する、請求項１に記載された物体検知システム。
【請求項１】
複数の多光軸光電センサの投光器および受光器が通信線を介して相互に接続されると共に、センサ間での通信に基づき、センサ毎の検出処理を順番に進行させる物体検知システムであって、
各多光軸光電センサの投光器および受光器は、それぞれ自装置における動作のタイミングを管理するためのタイマを具備すると共に、これらの機器のうちの１台がマスタ機器として機能し、
前記マスタ機器は、システム内のセンサの関係および各センサの光軸数に基づき、各センサの検出処理の期間と検出処理以外の処理を実施する期間との進行スケジュールを表すスケジュール情報を作成するスケジュール設定手段と、システム内の他の機器にそれぞれ前記スケジュール情報を送信するスケジュール送信手段と、他の各機器に前記スケジュール情報に基づく処理の開始を求めるコマンドを送信するコマンド送信手段とを具備し、
前記マスタ機器以外の各機器はマスタ機器からのコマンドを受信したことに応じてそれぞれのタイマをマスタ機器に同期するように補正し、
マスタ機器を含む各機器は、前記スケジュール情報を記憶する記憶手段と、前記タイマの計時時間に基づきスケジュール情報を参照して自装置が検出処理を実施すべき期間および検出処理以外の処理を実施すべき期間を判別し、判別した各期間にそれぞれ該当する処理を実行する処理実行手段とを、さらに具備する、物体検知システム。
【請求項２】
前記マスタ機器のスケジュール設定手段は、各センサの検出処理の期間が重なることなく順番に進行すると共に、検出処理以外の処理で各センサが単独で実施可能な処理の期間をそれぞれ他のセンサで検出処理が実施されている期間に並列して割り当てたスケジュール情報を作成する、請求項１に記載された物体検知システム。
【請求項３】
前記マスタ機器のスケジュール設定手段は、各センサの検出処理が一巡した後にセンサ間での通信が必要な処理を実施する期間が全ての機器に統一して設定されたスケジュール情報を作成する請求項１または２に記載された物体検知システム。
【請求項４】
前記マスタ機器のコマンド送信手段は、自装置のタイマによる計時時間と前記スケジュール情報とに基づき、スケジュール情報に定義された処理の循環周期を認識しつつ、当該周期が所定サイクル進行する期間に相当する時間が経過したことに応じて、他の機器にそれぞれのタイマを再補正することを求めるコマンドを送信する、請求項１に記載された物体検知システム。
【請求項５】
前記マスタ機器のスケジュール設定手段は、起動後に他の機器と通信を行うことにより、システム内のセンサの関係および各センサの光軸数を認識し、その認識結果に基づき各機器の検出処理のタイミングを定めて前記スケジュール情報を作成し、前記スケジュール送信手段は、スケジュール情報の作成が完了したことに応じて当該スケジュール情報を他の機器に送信する、請求項１に記載された物体検知システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１７７５９４（Ｐ２０１２−１７７５９４Ａ）
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４０１５２（Ｐ２０１１−４０１５２）
【出願日】平成２３年２月２５日（２０１１．２．２５）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２５日（２０１１．２．２５）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
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