本发明专利技术涉及一种三维监视装置，通过采用图案光作为检测介质，可以高精度地检测出规定三维空间内的侵入物体。该三维监视装置设置有：向成为监视对象的三维空间照射规定图案光的照射装置、通过上述图案光的照射对上述三维空间内的侵入物体以及在屏幕上投影的映像图案摄像、获取图象数据的摄像装置、通过将由摄像装置这时获取的监视图象与在没有物体进入到三维空间内时所获取的参考图象进行比较而检测在三维空间中侵入物体的位置的检测装置。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种适合用于检测人体等进入工厂内的生产线和产业用机械等的危险区域中的三维监视装置，特别是涉及通过采用图案光作为载体而可以获取进入规定三维空间内的物体的位置信息的三维监视装置。
技术介绍
近年来，在工厂等处，为防止各种机械装置将操作者卷入事故的发生、和由于意外物体进入等造成装置破损的情况发生，导入检测有无物体进入规定区域(三维空间)的监视装置的情况逐渐增多。作为监视装置，众所周知有通过连接多条光线监视规定平面的区域传感器、和使用多角镜等通过激光束扫描而监视规定平面的激光扫描型传感器等。如果使用这些监视装置，例如当检测到物体进入时可以实施立即使装置停止等的自动控制。但是，这些现有技术的传感器(监视装置)，由于均是由入射光在空间上展开假想光检测面，只对横切(遮挡)该光检测面的物体作出反应并产生输出，即是以所谓的“二维(平面)监视”为前提的装置，所以可以讲，不适合用于任意三维空间的监视。即，即使以任意三维空间作为监视对象，也存在这样的问题，即实际能监视(检测)的只是从光检测面展开的一侧有无物体的进入，而对于不通过该光检测面而侵入到规定三维空间内的物体等不能反应。此外，这些现有技术的传感器，本质上只是检测有无遮蔽光检测面的物体存在，而不能满足用户需要检测到在规定三维空间内物体侵入状态(侵入到三维空间内什么位置等)的要求。
技术实现思路
本专利技术正是着眼于上述问题，其目的在于提供一种三维监视装置，通过采用图案光作为检测介质，可以高精度检测出规定三维空间内的物体侵入。本专利技术的另一目的在于提供一种三维监视装置，通过采用图案光作为检测介质，可以获取规定三维空间内的侵入物体的位置信息。本专利技术的其它目的和作用效果，通过参照以下的说明书内容，本领域人员可以容易理解。为了达到上述目的，本专利技术的三维监视装置具有向成为监视对象空间的三维空间照射规定图案光的照射装置；通过所述图案光的照射，对投影于在所述监视对象空间内存在的物体表面以及构成该监视对象空间的背景的规定物体表面上的映像图案进行摄像，获取图象数据的摄像装置；通过将由所述摄像装置这时获取的图象数据与和在所述监视对象空间内不存在进入物体时由所述摄像装置获取的图象数据相当的基准图象数据进行比较、获取在所述监视对象空间中的侵入物体的位置信息的位置检测装置。在此使用了“图案光”，而这里所谓的“图案光”是指，例如在平面屏幕上照射该图案光时会映射出一定形状以及模样的映像(一定的映像图案)的光束。又，虽然使用了“映射出”，而在这里所谓的“图案光”中，包括红外光等人眼不能识别的波长的光。又，作为“一定模样以及形状”的一例，可以举出格子状模样、同心圆模样、同心多角形模样等。作为“照射装置”的具体一例，可以举出激光照射装置。又，作为“摄像装置”，可以举出CCD摄像机等。虽然使用了“上述监视对象空间内存在的物体表面以及在构成该监视对象空间的背景的规定物体”，而作为该物体，优选使用预先准备的平面屏幕。这样可以提高图案光的反射效率，稳定检测。又，在这种情况下，这里所谓的‘构成背景的规定物体’虽然另外准备，该物体也可以是本身就已经存在的例如‘墙壁’等。又，“与图象数据相当”，是指基准图象数据也可以不是由摄像装置直接获取的数据。即，只要是“和在监视对象空间内不存在进入物体时由摄像装置获取的图象数据相当”数据，也可以通过PLC等外部装置直接输入的数据等。本专利技术的三维监视装置，由于采用图案光作为载体(检测介质)进行监视的装置，所以不仅可以平面监视，而且可以监视三维空间的物体侵入。又，本专利技术的三维监视装置由于是检测物体的存在位置的装置，不仅可以用于检测侵入物体的有无，而且可以适合用于位置检测等各种各样的三维空间监视。在本专利技术中，优选还包括根据位置检测装置所计算出的位置信息输出机器控制信号的判定输出装置。依据这样的方案，可以容易构筑根据监视对象空间内物体侵入的情况让规定设备装置紧急停止，或者自动发出警报等的安全系统。这样，可以预防作业者卷入事故等灾害的发生。在本专利技术中，优选基准图象数据通过由摄像装置的摄像的示教所获取。依据该方案，即使在背景等环境容易发生变化的场所使用，适应这种时刻不同的变化，可以适当设定或者变更贴切的基准图象。又，对于图案光的生成以及产生模样，可以是各种各样。作为一优选例，让本专利技术中的照射装置，具有产生激光的激光二极管等光源体、将该光源体产生的激光光束变换成规定图案光的图案光产生器，这样，可以产生激光图案光。在此，虽然使用了“图案光生成器”，作为该生成器，适合采用MLA(Micro Lens Array)或者CGH(Computer Generated Holograph)。一般讲，由于MLA和CGH没有可动部，耐用性好，并且由于是超小型，装置本身可以轻量化。又，在本专利技术中，优选照射装置具有通过控制图案光的照射方向让该图案光在规定范围内可以扫描的扫描机构，摄像装置通过由上述扫描机构让图案光对上述监视对象空间内进行扫描，获取和在预定的方向和时刻向该监视对象空间投影的多个瞬间映像图案的合成映像相当的图象数据。依据这样的方案，通过调整扫描范围可以变更、调整监视范围，并且通过调整合成映像，可以变更、调整检测分辨率。在此，作为扫描机构，更优选适用包括光反射体、通过电磁诱导进行扭曲转动控制而支撑上述光反射体可让其自由转动的支撑部件的微机电结构(MEMSMicro Electro Mechannical System)。MEMS制造技术，是由于其实用性而受到瞩目的技术。在本专利技术中，特别是作为扫描机构通过采用上述那样不需要可动部的由电磁诱导控制的MEMS，不会出现采用多角镜等时所常见的由于摩擦热和金属疲劳等产生故障的情况，可以期待装置的长寿命化。本专利技术，如上所述，是获取侵入物体的位置信息的装置，为了获取更详细的位置信息，优选包括作为照射手段的照射装置、和作为摄像手段的摄像装置，位置检测装置利用照射装置以及摄像装置之间的已知位置关系、图案光的已知形状或者模样、根据由摄像装置这时获取的图象数据和预先获取的基准图象数据求出的变位，根据三角测量原理计算监视对象空间内侵入物体的三维位置坐标。该计算方案，只不过是一优选例，本专利技术中的位置信息的计算方案并不限定于基于三角测量原理的方案。又，为了获取更详细的位置信息，在依据另一优选方案的本专利技术的三维监视装置中，上述摄像装置和上述照射装置，配置成连接摄像装置和照射装置的假想线与水平面之间形成的角度为45度，这样，通过视差检测侵入物体的位置信息。依据这样的方案，在高度方向和宽度方向上可以产生大致均等的‘视差’，所以由位置检测装置可以更正确地进行检测。又，依据优选方案的本专利技术的三维监视装置，进一步包括从预先假想分割成多个区域的上述监视对象空间内通过用户操作而任意选择的区域作为指定区域确定的同时，对每个指定区域设定从预先准备的多个输出种类中通过用户操作而任意选择的输出种类的装置，位置检测装置作为侵入物体的位置信息获取该进入物体存在的区域的特定信息，判定输出装置根据在由上述位置检测装置确定的区域中所设定的输出种类、输出机器控制信号。在此，作为“预先准备的多个输出种类”，如果举出几个例子，例如有机器停止信号输出、警告信号等点灯信号输出、警报动作信号输出等。当然，除此之本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种三维监视装置，其特征在于，具有：向成为监视对象空间的三维空间照射规定图案光的照射装置、通过所述图案光的照射，对投影于在所述监视对象空间内存在的物体表面以及构成该监视对象空间的背景的规定物体表面上的映射图案进行摄像，获取图象数据的 摄像装置、通过将由所述摄像装置这时获取的图象数据与和在所述监视对象空间内不存在进入物体时由所述摄像装置获取的图象数据相当的基准图象数据进行比较、获取在所述监视对象空间中的侵入物体的位置信息的位置检测装置、根据所述位置检测装置所计算出 的位置信息输出机器控制信号的判定输出装置，所述照射装置具有通过控制图案光的照射方向让该图案光在规定范围内可以扫描的扫描机构，所述摄像装置，通过由所述扫描机构让图案光对所述监视对象空间内进行扫描，获取和在预定的方向和时刻向该监视对象空 间投影的多个瞬间映像图案的合成映像相当的图象数据。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：川池襄，高市隆一郎，池永赖央，饭田丰男，
申请(专利权)人：欧姆龙株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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