(57)【要約】      （修正有）【課題】監視領域において物体を検出するためのセンサを提供する。【解決手段】センサ１０は、センサ信号に基づいて物体２０を検出するための評価ユニット１８と、前記物体の検出に依存してスイッチング信号、特に物体検出信号を出力するための切り換え出力部２２と、前記評価ユニットの少なくとも１つの動作パラメータを設定するための教え込み段階を開始させる動作を行う教え込み作動部２４とを備え、前記評価ユニットから前記切り換え出力部に、前記教え込み段階における前記動作パラメータの設定の成否に関する結果報告信号を出力することができる。そして、前記結果報告信号が、所定の時間長に及ぶ前記切り換え出力部の切り換えを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視領域（１６）において物体（２０）を検出するためのセンサ（１０）であって、センサ信号に基づいて物体（２０）を検出するための評価ユニット（１８）と、物体（２０）の検出に依存してスイッチング信号、特に物体検出信号を出力するための切り換え出力部（２２）と、前記評価ユニット（１８）の少なくとも１つの動作パラメータを設定するための教え込み段階を開始させる動作を行う教え込み作動部（２４）とを備え、前記評価ユニット（１８）から前記切り換え出力部（２２）に、前記教え込み段階における前記動作パラメータの設定の成否に関する結果報告信号を出力することができるセンサ（１０）において、
前記結果報告信号が、所定の時間長に及ぶ前記切り換え出力部（２２）の切り換えを含むことを特徴とするセンサ（１０）。
【請求項２】
前記教え込み作動部（２４）が教え込み信号の入力部又は前記センサ（１０）上の操作要素として構成されていることを特徴とする請求項１に記載のセンサ（１０）。
【請求項３】
前記時間長は、その長さにより前記動作パラメータの設定の成功又は失敗を符号化するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサ（１０）。
【請求項４】
前記結果報告信号は、本来の結果報告の前に前記切り換え出力部（２２）をもう一度切り換えるための初期化を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のセンサ（１０）。
【請求項５】
前記評価ユニット（１８）が、前記教え込み作動部（２４）の作動を受けたときに前記切り換え出力部（２２）を定義値に設定するように構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のセンサ（１０）。
【請求項６】
前記評価ユニット（１８）が、前記切り換え出力部（２２）を定義値に設定する前に元の切り換え状態を記憶し、前記結果報告信号の終了の後に前記切り換え出力部（２２）を前記元の切り換え状態に戻すように構成されていることを特徴とする請求項５に記載のセンサ（１０）。
【請求項７】
前記少なくとも一つの動作パラメータは、前記スイッチング信号を決めるために前記評価ユニットが前記センサ信号を評価するときに使用する切り換え閾値を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のセンサ（１０）。
【請求項８】
視覚的又は聴覚的な信号発生器を備え、前記切り換え出力部（２２）での前記結果報告信号の出力と並行して、該信号発生器において前記動作パラメータの設定の成功に関する結果報告を出力することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のセンサ（１０）。
【請求項９】
受光器を備える光電センサであって、前記センサ信号が該光電センサの受光信号であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のセンサ（１０）。
【請求項１０】
センサ（１０）の少なくとも１つの動作パラメータを設定するための教え込み段階の結果を報告する方法であって、前記教え込み段階が教え込み作動部（２４）の働きにより開始され、該教え込み段階において前記動作パラメータの設定が成功したかどうかを示す結果報告信号が前記センサ（１０）の切り換え出力部（２２）に出力される方法において、
前記結果報告信号が、所定の時間長に及ぶ前記切り換え出力部（２２）の切り換えを含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のプレアンブルに記載の物体検出用センサ、及び請求項１０のプレアンブルに記載の教え込み段階の結果の報告方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
物体検出用センサは数多くの用途で用いられている。このセンサの原理には様々なものが数多く存在する。例えば、光学センサ、極超短波センサ、超音波センサ、容量型センサ、磁気センサ等である。これらのセンサは監視領域における物体の有無を認識するために用いられることがよくある。このようなセンサの典型的な例として、光線の遮断により物体を検出する光遮断器が挙げられる。このセンサは、監視領域に物体が存在するときには第一の状態となり、そのような物体が存在しないときには第二の状態となるような二値的な物体検出信号をスイッチング信号として切り換え出力部に出力する。
【０００３】
環境条件や所望の用途に適応させるため、いわゆる教え込み機能をセンサに装備することが知られている。これは動作の開始又は切り換えの際にセンサのパラメータを設定するための機能である。この操作は「教え込み（Einlernen）」と呼ばれる。なぜなら、該当の要求に従って必要なパラメータ値を決定するという過程にセンサ自体の状態が関わってくることがよくあるからである。例えば、光学センサの切り換えの閾値を目標物又は周囲の光に適応させるという操作がそれに該当する。
【０００４】
ところで、そのセンサのパラメータ設定が成功したかどうかを確かめることは非常に難しい。制御部から教え込み用又は多目的の入力部を通じてセンサへ電子的に教え込み要求を送信するという手法は従来より知られているが、その結果報告が行われることは決してない。なぜなら、それは純粋な入力部であって、通信用インターフェースではないからである。教え込み用の入力部を通信用インターフェースとして設けることは確かに可能ではあるが、そうすると、比較的単純なセンサを用いる場合にコストが高くなってしまう。
【０００５】
別の解決策として、視覚的に結果を報知する手段を機器に設けるという手法が従来から知られている。しかしその報知は、接続された制御装置により自動的に評価されるものではなく、さらに装置の設置状況によっては操作者にさえ視認不能になってしまう。
【０００６】
特許文献１に、パラメータ設定のための操作ユニットを接続できる物体検出用センサが開示されている。このセンサは、パラメータ設定の成否に関する結果を報告する。その一実施形態においては、パラメータ設定のための通信と、フィードバックのための通信という双方向通信が一つの切り換え出力部を通じて行われる。そこでは、パラメータと結果報告がそれぞれ固有のスイッチング信号に変調される。従って、この切り換え出力部は通信インターフェースとして拡張されているわけだが、そのためには、通信インターフェースのために構成された教え込み用入力部の場合と同様に、比較的高価なスイッチング素子が必要となる。単に二値的なスイッチング信号を出力するためだけの簡単な機能しかない切り換え出力部の場合、この特許文献１に記載のようなスイッチング信号への変調を追加的に行うことは不可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】DE 198 42 351 C1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明の課題は、種類に応じたセンサにおいて、教え込み段階の成否に関する結果報告を簡単な方法で出力することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は、請求項１に記載の物体検出用センサ、及び請求項１０に記載の教え込み段階の結果の報告方法により解決される。
【００１０】
本発明に係る物体検出用センサは、監視領域において物体を検出するためのセンサであって、センサ信号に基づいて物体を検出するための評価ユニットと、物体の検出に依存してスイッチング信号、特に物体検出信号を出力するための切り換え出力部と、前記評価ユニットの少なくとも１つの動作パラメータを設定するための教え込み段階を開始させる働きをする教え込み作動部とを備え、前記評価ユニットから前記切り換え出力部に、前記教え込み段階における前記動作パラメータの設定の成否に関する結果報告信号を出力することができるセンサにおいて、
前記結果報告信号が、所定の時間長に及ぶ前記切り換え出力部の切り換えを含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明の基礎をなす技術思想は、教え込み段階の結果に関するフィードバックのために切り換え出力部を利用することにある。本発明では、切り換え出力部をシリアルインターフェースや入出力インターフェースに変えるというように、専用の通信機能を追加するのではなく、スイッチング信号の、予め定義された適切な時間挙動を通じて報告信号を出力する。そのために、切り換え出力部が予め定義された時間長だけ切り換えられる、つまり低レベルから高レベルへ、又はその逆に設定される。切り換え出力部やその制御部に、それ以上の変調を行うような設計は施されていない。つまり、「高」と「低」の二値的な信号以外の信号は生成されない。このような簡単な手段で足りるようにするために、結果報告信号は、パラメータ設定の成功と失敗を表す２つの状態だけを有する１ビットの情報のみを特に保持する信号であることが好ましい。原理的には、その数倍の状態の切り換えにより、つまり切り換えの間の時間挙動をより多くの数だけ定義することにより、もっと強力な符号化を行うことができるが、それは本発明で求められている簡単な教え込み用フィードバックにとって必須ではない。
【００１２】
本発明には、既存の接続部を用いて結果報告を出力できるという利点がある。センサの出力部の一つを通信インターフェースに拡張する必要はない。ほとんどの場合、切り換え出力部にはもともと制御装置が接続されている。本発明では、その制御装置により信号の切り換えを容易に認識することができる。従って、それを利用して、センサはスイッチ投入段階の成否に関する結果報告を出力することができる。ユーザによるチェックが必要であり、装置の設置状況によっては全く視認できない可能性もある視覚的な結果報告だけに頼る場合に比べて、前記のような自動評価機能は明らかに便利である。本発明が提供する解決策は、センサ内部にハードウエアを追加する必要がなく、また追加の配線も不要であるため、従来よりもはるかに低コストである。
【００１３】
前記教え込み作動部は教え込み信号の入力部として構成されることが好ましい。このようにすれば、しばしば多目的の入力部として制御装置を教え込み作動部に接続して、該制御装置により教え込みプロセスを作動させることができる。あるいは、例えば教え込みボタンのような操作要素をセンサの適宜箇所（例えばケーシング、付属部品又はリード線）に設けてもよい。
【００１４】
前記時間長は、その長さにより前記動作パラメータの設定の成功又は失敗を符号化するものであることが好ましい。この場合、結果報告信号の情報の内容（特に、教え込み段階の成功又は失敗を示す１ビットの情報）は切り換えの持続時間に符号化される。これはセンサの内部で容易に生成することができ、しかも、接続された制御装置の内部で、同じく容易に、誤りの元を最小限にして評価することができる。あるいは、切り換えの回数や、切り換えの回数と個々の切り換えの可変的な時間長の組み合わせにより、情報の内容を符号化することも考えられる。しかし、わずか１ビットの情報の伝送のためにこのようなコストをかける必要は全くない。
【００１５】
前記結果報告信号は、本来の結果報告の前に前記切り換え出力部をもう一度切り換えるための初期化を含むことが好ましい。これは、切り換え出力部に接続された制御装置が所定の時間長に基づいて結果報告信号を正しく解読できるように、結果報告信号を明確に識別し且つ同期させる上で役立つ。
【００１６】
前記評価ユニットは、前記教え込み作動部の作動を受けたときに前記切り換え出力部を定義値に設定するように構成されることが好ましい。このようにすれば、結果報告信号が常に同一の基礎に基づいて出力され、従ってより良く選別されるようになる。
【００１７】
前記評価ユニットは、前記切り換え出力部を定義値に設定する前に元の切り換え状態を記憶し、前記結果報告信号の終了の後に前記切り換え出力部を前記元の切り換え状態に戻すように構成されることが好ましい。このようにすれば、結果報告信号が常に同じ基準から発信されるようになり、しかもセンサは、教え込み段階の終了後に、前もって記憶された正しい切り換え状態を再び出力することができる。
【００１８】
前記少なくとも一つの動作パラメータは、前記スイッチング信号を決めるために前記評価ユニットが前記センサ信号を評価するときに使用する切り換え閾値を含むことが好ましい。このような切り換え閾値は装置の動作のために特に重要である上、教え込みプロセスにより設定すべきものであることが多い。なぜなら、切り換え閾値の適切な値はしばしば具体的な環境条件に依存するからである。
【００１９】
前記センサは視覚的又は聴覚的な信号発生器を備え、前記切り換え出力部での結果報告信号の出力と並行して、該信号発生器において前記動作パラメータの設定の成功に関する結果報告を出力することが好ましい。このようにすれば、電気的に評価可能な結果報告信号の出力に加えて、従来のように発光ダイオード（ＬＥＤ）やビープ音等によってユーザに直接はっきりと結果報告が行われる。
【００２０】
前記センサは受光器を備える光電センサであり、前記センサ信号が該光電センサの受光信号であることが好ましい。この場合、専用の光源を持たない受動型センサや、専用の光源を持つ能動型センサ、光遮断器又は走査装置、距離測定装置又はスキャナ、その他のよく知られた光電センサ等、様々なセンサ型式が考えられる。
【００２１】
本発明に係る方法は、前記と同様のやり方で仕上げていくことが可能であり、それにより同様の効果を奏する。そのような効果をもたらす特徴的な構成の模範例は、例えば本願の独立請求項に続く従属請求項に記載されているが、それらに限定されるものではない。
【００２２】
以下、本発明について、更なる特徴及び利点をも考慮しつつ、実施例に基づき、添付の図面を参照しながら詳しく説明する。図面の内容は以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】教え込み機能を有するセンサの概略的なブロック図。
【図２】センサにおける教え込みプロセスの成功又は失敗に関する結果報告のための信号の推移の模範例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は単純な光電センサ１０の構成を示している。このセンサ１０は代表例として選ばれたものであって、本発明は、本明細書の冒頭に列挙された各種センサ等、多数の周知のセンサのいずれを用いても同様に説明が可能である。
【００２５】
センサ１０は、監視領域１６からの光を受光レンズ１４を通して受け取り、電気信号に変換する受光器１２を備えている。受光器１２には評価ユニット１８が接続されており、これが前記電気信号を評価し、監視領域１６に物体２０が存在するかどうか確認する。その結果に応じて、評価ユニット１８は切り換え出力部２２を通じて二値的な物体検出信号を出力する。切り換え出力部２２に接続された外部の制御装置（図示せず）がその物体検出信号を評価し、その結果に応じて、接続された他の機器を制御する。
【００２６】
センサ１０の動作パラメータを調整するため、教え込み用入力部２４が設けられており、これを通じて教え込み段階を開始することができる。教え込み用入力部２４は、同様に前記外部の制御装置に接続されるか、あるいは、手動で教え込み段階を始めさせるための教え込みボタンがそこに設けられる。教え込み段階においては、例えば評価ユニット１８のための切り換え閾値が教え込まれる。この値は、物体２０の検出のために切り換え出力部２２が二つの切り換え状態の切り換えを行う際の基準強度レベルを定めるものである。もちろん、他の種類の動作パラメータを教え込むことも可能である。例えば、アナログ出力の最小値又は最大値（例えば４ｍＡ〜２０ｍＡあるいは０Ｖ〜１０Ｖ等）を教え込むことが考えられる。
【００２７】
教え込みの結果が直接示されるのは例外的な場合のみである。そこで、評価ユニット１８は、後で図２に基づいて説明する方法で切り換え出力部２２に結果報告信号を出力する。この信号は、教え込みプロセスが成功して動作パラメータを正しく設定することができたかどうかを報告するものである。この結果報告信号、つまりはパラメータ設定の成否が、接続された外部の制御装置により評価され、場合によっては更なる措置が実行される。それに並行して、発光ダイオード（図示せず）やビープ音により結果報告をユーザ向けに出力することもできる。
【００２８】
図２は、パラメータ設定の後、教え込み用入力部２４に接続された教え込み用又は多目的の通信線を通じて切り換え出力部２２に出力される結果報告信号の模範的な推移を示している。このうち最上段に示したのは、教え込み入力部２４に対する教え込み要求の信号である。それより下の各段の図は、上から順に、パラメータ設定が成功した場合の結果報告信号、切り換え出力部２２が反転した状態にあるときにパラメータ設定が成功した場合の結果報告信号、パラメータ設定が失敗した場合の結果報告信号、及び、切り換え出力部２２が反転した状態にあるときにパラメータ設定が失敗した場合の結果報告信号である。
【００２９】
図２の中段あたりに結果報告信号の各段階が異なる文字で表示されている。これについて以下に説明する。まず「Ａ」は教え込みプロセスが開始される前の段階である。このとき切り換え出力部２２の出力は、評価ユニット１８の前回の物体の検出に応じて高レベル又は低レベルのいずれかの状態にある。
【００３０】
教え込み要求の信号の立ち上がりにより「Ｂ」段階に入ると、前回の切り換え状態及び切り換え出力部２２の状態が「低」又は「高」として記憶・保持される。
【００３１】
次の「Ｃ」段階の間、センサ１０の本来の教え込みプロセスが実行される。これは通常一定の時間（例えば１秒）で終わる。この間、切り換え出力部２２は「Ｂ」段階の基本状態にとどまる。
【００３２】
「Ｄ」段階に入ると、固定的な時間長（例えば１００ミリ秒）だけ出力を反転させることで、本来の結果報告信号が始まる。この反転は、この後に結果が続くことを示す目印となる。
【００３３】
「Ｅ」段階では再び出力の切り換えが行われる。今回は教え込みが成功したかどうかが時間長に符号化される。図２の例では、「成功」の場合は１００ミリ秒、「失敗」の場合は３００ミリ秒の時間長が選ばれる。
【００３４】
「Ｆ」段階では、結果報告信号がその開始から例えば５００ミリ秒経過後に終了する。これを受けた切り換え出力部２２は締めくくりの「Ｇ」段階に入る。ここでは、切り換え出力部２２が「Ｂ」段階で記憶された元の切り換え状態に戻されるか、あるいは、教え込み段階で新たに設定された動作パラメータを用いて評価ユニット１８における実際の切り換え状態が直ちに測定され、その実際の切り換え状態が出力される。
【００３５】
図２に示した結果報告信号の時間的な推移はあくまで例に過ぎないと理解すべきである。切り換えの回数や、切り換えの間の時間長を変更しても、同様に本発明の範囲に含まれる。その場合、信号を変調しなくても、切り換えの間の時間長を数通り定義し、完全な切り換えをわずかな回数実施するだけで、十分に結果報告ができる。
【図１】
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【図２】
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