CN102480286A - 光电开关 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可以广泛应用的光电开关，具有感性和直观地显示光接收量为给定范围内的人为设置数值的功能。预设显示值“100”被设置为采样的光接收量的平均值(S2)。预设显示值“0”被分配给已经被光电开关保持的光接收量“0”(S3)，以得到预设转换系数(S4)。当基于该预设显示转换公式的操作有缺陷时，将采样的实际光接收量的平均值设置为预设显示值“0(零)”(S23)，并且建立通过在已经建立的预设显示转换公式中将上述实际光接收量替换为关于预设显示值“0”的光接收量而得到的预设显示转换公式(S22)。

Description

光电开关

技术领域

本公开涉及用于以非接触方式检测被检测物体存在与否的光电开关。

背景技术

光电开关通常安装在工厂的生产线，用于检测移动物体的存在与否。这种光电开关大致分为反射式和透射式。反射式光电开关将来自光投射部分的光投射向物体，并在光接受部分感测来自物体的反射光，从而检测物体的存在(未审查日本专利公开第2006-236848号)。透射式光电开关通过光接受部分感测从光投射部分投射的光是否被物体阻挡，从而检测物体的存在(未审查日本专利公开第2006-236849号)。

光电开关通常具有由7段显示器组成的显示部分，并且使用该显示部分显示各种信息。操作过程中的主要显示项目包括光接收量、阈值、和定标值(scaling value)，并且这些显示项目可以通过操作设置在光电开关中的操作按钮进行切换(未审查日本专利公开第2006-351380号)。

未审查日本专利公开No.2006-236845公开了一种定标功能。该定标功能是匹配多个光电开关的显示的功能，具体是将目标光接收量统一为人为设置的任意值(例如“5000”)的功能。根据该方案，能够匹配多个具有个体差异的光电开关的显示值，而不需要调整光电开关的光学特性的操作，从而提供操作和管理上的便利。

“KEYENCE总目录2011”(2010年4月公布)披露了一种预设功能。该预设功能是从上面的定标功能发展而来的一种功能，其中目标光接收量被设置为“100”，并且执行由为0(零)和100定义的显示。从0到100的数值范围被广泛和普遍熟知为百分比(％)。因此，当光电开关显示小于“100”的数值“90”时，管理员可以仅通过看到小于“100”的数值而感性和直观地获知光电开关的操作状态或环境中发生了状态变化。

预设功能的常规设置过程将描述如下。首先，采样光接收量。接下来，将目标预设值“100”设置为采样的实际光接收量的平均值。随后，将目标预设值“0(零)”分配给光接收量“0(零)”。然后，基于这些值建立定标转换系数和定标转换公式，从而基于这个定标转换公式实施定标显示模式的操作。此外，对于阈值的设置，光电传感器通常具有自动设置光接收量的半值的功能，并且将针对阈值“50”的预设显示值分配给这个阈值。

发明内容

通常情况下，传统的预设功能有效地适用于透射式光电开关。然而已暴露出此功能可能并不总是适合于反射式光电开关。

例如，对于有光泽的物体和镜面磨光物体，有物体存在状态下的光接收量比背景(没有物体的状态)的光接收量要大。与此相反，对于深色的物体，有物体存在状态下的光接收量比背景(没有物体的状态)的光接收量要小。因此，当没有物体的状态被设置为预设显示值“100”且有物体的状态被设置为预设显示值“0(零)”时，在镜面磨光物体的情况下，预设显示值保持“100”不变。相反，当没有物体的状态被设置为预设显示值“0(零)”且有物体的状态被设置为预设显示值“100”时，在深色物体的情况下，预设显示值保持“100”不变。这个问题不限于该预设显示功能，而是具有前述定标功能(即将光接收量显示为给定范围内的人为设置数值的显示功能)的各光电开关中的普遍问题。

因此，本发明的一个目的是提供一种可广泛应用的透射式或反射式光电开关，其具有感性且直观地将光接收量显示为给定范围内的人为设置数值的功能。

本发明的另一目的是提供一种光电开关，其可以通过简单的操作执行稳定的检测，并且可以广泛应用于感性和直观地显示方面。

根据本发明，可以通过提供如下内容实现上述技术目的：

光电开关，其包括显示部分，并将处在“物体存在”状态中的光接收量和“物体不存在”状态中的光接收量中的每一个转换为定义在上限和下限的范围内的人为设置数字显示值，从而在显示部分显示光接收量的显示值，

所述开关包括光接收量设置装置，用于将光电开关测量到的光接收量设置为建立用于将光电开关的光接收量转换成显示值的光接收量显示转换关系所需的参数中与上限或下限中的一个值对应的光接收量，

光接收量分配装置，用于将光电开关已经保持的光接收量分配为与上限和下限中的另一个值对应的光接收量，

光接收量显示转换系数设置装置，用于基于光电开关测量到的光接收量和所分配的光接收量建立光接收量显示转换关系，以设置所建立的光接收量显示转换关系，以及

第一转换关系更新装置，用于将以所分配的光接收量替换光电开关测量到的光接收量来作为所述与上限和下限中的另一个值对应的光接收量，以更新光接收量显示转换关系。

当出现上述问题时，通过使用第一转换关系更新装置，将所述与上限和下限中的另一个值对应的光接收量转换成显示值，以基于通过测量上限和下限得到的光接收量显示光接收量，从而上述问题可以得到解决。

当给出描述时使用了如下预设显示的示例，其具有上限“100”和下限“0”，例如，“100”被设置为测量值的光接收量，并且下限“0”被分配给光电开关保持的“0”光接收量，以设置光接收量显示转换系数。然后，当不能以有利的方式使用此光接收量显示转换系数执行操作时，将测量的光接收量设置为下限“0”，利用已经设置为下限“0”的测量到的光接收量替换光电开关保持的光接收量“0”，以通过第一转换关系更新装置更新光接收量显示转换系数，从而上述问题可以得到解决。

在本发明的一个优选实施例中，

显示部分由第一显示器和与第一显示器相邻的第二显示器构成，

所述开关还具有阈值转换装置，用于将光电开关的阈值转换成处于上限和下限之间的范围内的显示值，以及

在其中在将光接收量的显示值显示在显示部分上的同时检测被检测物体的存在与否的操作模式期间，将阈值的显示值显示在第一显示器上并且将光电开关的光接收量的显示值显示在第二显示器上。阈值还作为处于上限和下限之间范围内的显示值而被显示，从而阈值可以被统一管理。

当光接收量显示转换关系在操作过程中需要被更新时，由光电开关测量到的并被设置为与上限和下限中的一个值(例如“100”)对应的光接收量的光接收量可以被新的当前测量到的光接收量替换，以更新光接收量显示转换关系。

这里，光接收量显示转换关系包括后文将提到的预设显示转换公式、预设转换系数、定标显示转换公式和定标转换系数，并且意味着所谓的转换表除了上述以外还预先存储光接收量及其人为设置数值之间的转换关系。

本发明最典型地应用于分离式光电开关。由于分离式光电开关包括控制器并且显示部分设置在控制器中，因此当多个控制器相邻排列时，可以利用以非常简单的方式匹配的所有控制器中的显示器执行操作。

附图说明

图1是光电开关的整体构造的框图；

图2是实现光电开关的调整功能的构造的框图；

图3是示出分离式光电开关的多个控制器被横向排列的状态的透视图；

图4是图3所示的分离式光电开关中的多个控制器以彼此对准的方式排列的平面视图；

图5是用于说明预设显示设置过程的流程图，其中仅通过改变预设按钮的操作可以适当地使用三种模式；

图6是用于说明对预设显示的设置进行更新和重置的操作和过程的流程图；

图7A到图7C是示意图，用于说明在预设设置完成之后改变设置值时执行的按钮操作，以及其改变的设置项，其中图7A涉及第一操作模式的设置，图7B涉及第二操作模式的设置，以及图7C涉及第三操作模式的设置；

图8A到图8C是示意图，用于说明在预设设置完成之后做出包括设置方法的改变时执行的按钮操作，以及其改变的设置项，其中图8A涉及第一操作模式的设置，图8B涉及第二操作模式的设置，以及图8C涉及第三操作模式的设置；

图9A到图9C是示意图，用于说明在预设设置完成之后改变阈值时执行的按钮操作，以及其改变的设置项，其中图9A涉及第一操作模式的设置，图9B涉及第二操作模式的设置，以及图9C涉及第三操作模式的设置；

图10A到10C是示意图，用于说明在预设设置完成之后改变阈值并且还改变设置方法时执行的按钮操作，以及其改变的设置项，其中图10A涉及第一操作模式的设置，图10B涉及第二操作模式的设置，以及图10C涉及第三操作模式的设置。

具体实施方式

下文将基于附图描述本发明的优选示例。

图1至图4是涉及一个实例的透射式光电开关的示意图和视图。图中示出的透射式光电开关1具有光投射头100、光接收头200和控制器300，并且光投射头100和光接收头200通过头电缆400连接到控制器300。也就是说，透射式光电开关1为分离式光电开关，其中光投射头100、光接收头200和控制器300在物理上是分离的，并且它们通过电缆400相连接。

图1是光电开关1的框图。光投射头100中提供有光投射部分102。同时，光接收头200提供有光接收部分202。控制器300将预定脉冲输出到光投射头100，从而驱动光投射部分102。光投射部分102的发光元件104由从控制器300的光投射电源控制电路302发出的振荡脉冲驱动，并向外部被检测的物体发射脉冲光。光接收部分202接收的光在光接收元件204中进行光电转换，并通过光接收元件放大电路206、控制器的放大电路304和A/D转换器306传输到控制部分308。从而执行与脉冲光同步的检测，并且检测信号被进一步转换为直流电流信号等，然后作为表示检测结果的开/关信号从I/O(输入/输出)电路360输出。

光投射头100.

光投射头100包括类似光投射部分102的用于光投射的光发射元件104，和用于驱动该光发射元件104的光投射电路106。可采用LED、LD或类似的器件作为光发射元件104。光投射电路106提供有光投射APC电路108和用于进行监测的光接收元件110(例如监视器PD)。控制光投射APC电路108从而使光发射元件104的输出(即发光量)为预定值。

光投射头100包括用于指示发光量等的指示灯112。指示灯112和光投射APC电路108通过光投射电源线分别从控制器300的光投射电源控制电路302以及头指示灯电源控制电路310接收驱动电力。光投射头100中用于监测的光接收元件110连接到监测器信号放大电路114，并且通过头电缆400中包括的监测线将光接收量传输到控制器300的LD光接收量监测电路312。LD光接收量监测电路312将已经通过A/D转换器314被转换为数字信号的光接收量信号提供到控制部分308。控制部分308执行反馈控制，其中基于用于监测的光接收元件110所检测到的发光量来控制光投射电源控制电路302，以使发光量为预定值，并且调整光投射头100的光投射APC电路108的电流量，以驱动光发射元件104。

光接收头200：

提供了光接收电路208以驱动光接收元件204。光接收电路208具有光接收元件放大电路206、光接收部分电源电路210等。光接收元件204连接到光接收元件放大电路206，光接收元件204中接收的光量在光接收元件放大电路206中被放大，并通过头电缆400中包括的信号线传输到控制器300的放大电路304中。在控制器放大电路304中被放大的模拟信号通过A/D转换器306被转换为数字信号，并输入到控制部分308。从而，控制器300检测到光接收元件204的光接收量，并基于该检测做出确定，确定的结果最终从I/O电路360输出。

光接收部分电源电路210是用于为光接收头200提供驱动电力的电路，其通过头电缆400的电源线连接到控制器300的头电源电路316。头电源电路316由控制器300的控制部分308控制。

控制器300：

控制器300可以和多种类型的传感器头相连接，不论是透射式传感器头还是反射式传感器头，并提供有识别功能以识别每个传感器头。具体来说，控制器300包括光投射头识别电路318用于识别光投射头100，并包括光接收头识别电路320用于识别光接收头200。这些头识别电路318、320分别检测光投射头100和光接收头200的识别信号，并通过A/D转换器322、324将这些信号传输到控制部分308，从而每一个传感器头都被控制部分308识别。

控制部分308与光投射电源控制电路302、头指示灯电源控制电路310、LD光接收量监测电路312、控制器放大电路304、头识别电路320、头电源电路316等连接。此外，控制器部分308与用于存储各种设定值等的存储部分326、用于显示控制器300侧的信息的显示电路328、连接到操作部分362(图2)作为用于接收设定值的调整的用户接口的开关输入电路330、用于执行输入和对外输出的I/O电路360等连接，并且这些电路由控制器电源电路332驱动。

接下来，将基于图2中的框图对实现光电开关1的调整功能的构造进行描述。控制器300具有用于执行各种控制的控制部分308、用于存储设定值等的存储部分326、用于显示阈值、检测值、目标值等的显示部分334、用于执行各种操作和设置的操作部分362、用于在显示部分334中切换各种显示模式的显示切换部分358、用于输出检测结果的输出部分360和用于将光接收部分202中接收的光量的模拟值转换为数字信号的A/D转换器306。此外，控制部分308包括显示用转换系数调整部分336、阈值调整部分338、确定部分340、用于存储检测值的检测值存储部分342和用于保持阈值的阈值保持部分344。此外，控制部分308连接到存储部分326，并且存储部分326包括阈值存储部分346、显示用参考目标值存储部分348、显示用参考检测值存储部分350、以及显示用转换系数存储部分352。控制部分308由微处理器(如CPU)构成。控制器300的操作部分362包括显示用参考目标值设置部分354和参考检测值获取部分356。

在光电开关1中，光接收部分202接收从光投射部分102发射向被检测物体的光，确定部分304将作为检测值的接收到的光量和阈值进行比较，并且输出部分360输出确定的结果。具体来说，确定部分340将作为输入检测值的数字值和阈值进行比较，并且输出部分360将作为表示被检测物体存在与否的二值信号结果输出到外部设备。

图3是从斜上方看的控制器300的透视图，其中图示了四个控制器300被相邻地安排在DIN导轨2上、并且图示了其中一个控制器300的上盖4处于打开状态的示例。

图4是光电开关1的平面视图。参考图3和图4，显示部分334是由两个横向排列的4位7段显示器D1、D2组成，并且检测值(光接收量)、阈值等使用这两个4位7段显示器D1、D2进行显示。显示部分334可由液晶显示器构成。

相邻于显示器D1、D2，安排了上下摇摆式按钮6、模式按钮8、设置按钮10、预设按钮12等。

回到图2，控制器300具有显示切换部分358，该显示切换部分358由上述模式按钮(M按钮)8和预设按钮12构成，通过模式按钮8和预设按钮12的操作，可以在非转换显示模式和转换显示模式之间切换，其中在非转换显示模式中检测值(光接收量)和阈值按照本来的值显示，在转换显示模式中显示已经使用用于显示的转换系数或者用于显示的转换公式进行转换了的用于显示的检测值(用于显示的光接收量)和用于显示的阈值。

操作设置按钮10和上下按钮6可以调整阈值。上下按钮6用于改变阈值和其他数值、确定选项等。由于要被显示的物体、显示形式、显示切换操作和控制器300的显示模式切换在未审查的日本专利No.2006-351380中进行了详细的描述，因此通过引用未审查的日本专利No.2006-351380而省略了它们的描述。预设按钮12没有在未审查的日本专利No.2006-351380中描述，分配到预设按钮12的功能将会在后面给出描述。

虽然已经描述了透射式光电开关，但是反射式光电开关大致上具有相同的结构，从而本发明适用于透射式光电开关和反射式光电开关。进一步的，本发明还适用于光纤型光电开关，其中用于光投射的发光元件104、用于驱动该发光元件104的光投射电路106等、以及用于驱动光接收元件204的光接收电路208等构建在控制器300中，并且光投射头100，光接收头200和控制器通过光纤连接。

定标功能：

在使用以横向排列方式排列的多个控制器300的情况下，每一个光电开关1(多个控制器300)的显示部分334的显示需要进行匹配。定标功能满足了这项需求。具体描述如下，假设两个光电开关A和B在相同条件下设置。假定在100％光入射的状态下，由于光电开关A、B之间的光学特性的差异，光电开关A的检测值(光接收量)是“4850”，另一个光电开关B的检测值是“5150”。应该注意上述“4850”和“5150”是调零后的值。一般来说，将其半值设置为阈值，即在一个传感器A中自动设定阈值为“2425”并且在另一个传感器B中自动设定阈值为“2575”。

定标功能是人为的改变将被显示在控制器300的显示部分334中的检测值，从而匹配光电开关A和B中关于检测值(光接收量)和阈值的显示值。也就是说，当用户选择定标功能时，模式被切换到关于光电开关A和B的显示部分334的显示的“定标显示模式”。

在定标显示模式中，在每一个光电开关A和B中，在100％光入射的状态下的检测值的显示值(目标值，即初始值)被调整为例如“5000”。此外，当阈值被自动设置为检测值的半值时，将“2500”设置为在光电开关A和B每一个中的阈值的定标显示值。

具体来说，当用户选择定标功能(定标显示模式)时，通过检测值(光接收量)和定标显示转换系数(光接收量的定标显示值)相乘得到的值显示在显示部分334中。当使用上述的示例来描述，光电开关A的光接收量的定标显示转换系数是“5000/4850”，光电开关B的光接收量的定标显示转换系数是“5000/5150”。在光电开关A中，光接收量的定标显示值基于以下公式计算：光接收量×(5000/4850)，其目标值变为“5000”。另一方面，在光电开关B中，光接收量的定标显示值基于定标显示转换公式计算：光接收量×(5000/5150)，其目标值变为“5000”。光接收量的定标显示转换系数的值一直保持到用户执行重置定标功能的操作。

类似地，通过将阈值和定标显示转换系数(阈值的定标显示值)相乘得到的值显示在显示部分334中。当使用上述的示例来描述，光电开关A的阈值的定标显示转换系数是“5000/4850”，另一光电开关B的阈值的定标显示转换系数是“5000/5150”。因此，在光电开关A中，阈值的定标显示值基于以下公式计算：2425×(5000/4850)，该值变为“2500”。此外，在光电开关B中，阈值的定标显示值基于如下公式计算：2575×(5000/5150)，该值变为“2500”。一直保持阈值的定标值直到用户执行重置操作。

使用这个定标显示模式，用户可以匹配多个光电开关的光接收量和阈值的显示值。

预设功能：

作为从上述将光接收量转换成人为定义的显示值并使用该转换值进行显示的定标功能发展出来的一种形式，还可以人为定义显示范围，例如，独立于A/D转换器306的阶数(位数)，在提供可以感性和直观地识别的显示方式的同时提供更简单的操作性。例如，没有物体的状态下在透射式情况下只需点击设置按钮一次，即可将定标功能(即预设功能)设置为使得在没有物体的状态下的光接收量的显示值为“100”，并且将根据该定标功能进行显示的光接收量显示在4位7段显示器D1、D2之一上。此时，光接收量在由“0(零)”和“100”定义的范围内进行显示，并该范围被构造为：当进行显示的光接收量超过“100”时，在4位7段显示器D1、D2之一上显示100。

如上所述，在用于执行该预设功能的预设显示模式的操作中，光电开关1的光接收量在“0到100”的范围内进行显示。此外，阈值也优选地转换为人为定义的显示值，并使用此转换的显示值进行显示。此时，根据预设功能进行显示的阈值显示在4位7段显示器D1、D2中的另一个中。根据这种方案，阈值也可以由管理员统一管理。

预设显示功能适用于反射式光电开关以及透射式光电开关。因此，在下面的描述中，透射式和反射式被统称为“光电开关”。

第一操作模式(图5的S2、S3)：

在第一操作模式中，对光接收量进行采样并且将预设显示值“100”设置为实际的光接收量。因为光接收量一半的值通常被自动设置为阈值，因此预设显示值“50”被分配给阈值(设置值)。此外，预设显示值“0(零)”被分配给光接收量“0(零)”。然后，基于这些值建立预设显示转换系数和转换公式，从而基于这些定标转换公式和转换系数操作预设显示模式。在这种情况下，根据和前述定标功能的情况中相同的概念建立预设显示转换系数和转换公式。作为修改的示例，预设显示值“0(零)”可以设置为光接收量“100”，从而将预设显示值“100”分配给光接收量“0(零)”。该第一操作模式的设置过程通过“短按”预设按钮12执行，“短按”指在一个相对短的时间段中按下按钮。

图5至图10是用于说明预设功能的内部处理过程的视图。图5为设置流程，其由用户在第一阶段执行。参考图5，当预设按钮12保持按下时，光电开关1执行采样光接收量的处理(S1)。一旦预设按钮12被释放，就确在预设按钮12被按下的时间处在预设时间内时定预设按钮12已经被“短按”，然后处理前进到步骤S2，其中得到采样的光接收量的平均值，并且将“100”设置为该平均值(Ave)以作为预设显示值。

另外，虽然设置为“100”的值以采样的光接收量的平均值为示例进行了说明，但是，例如也可以为表示采样的光接受量的值，例如通过从平均值中减去预定值或者以平均值除以预定值得到的值、或者最小值。

在步骤S3中，光电开关1将预设显示值“0(零)”分配给预先存储在光电开关1中的光接收量“0(零)”，并基于预设显示值“100”和“0”建立用于光接收量的预设显示转换公式(S4)。基于和前述定标计算中大体上相同的概念建立这个用于光接收量的预设显示转换公式(预设显示转换系数)。在接下来的步骤S5中，光电开关1将预设显示值“50”分配给预设值(阈值)。如上文所述，通过在相对短的时间段内(短按)按下按钮12完成关于预设显示值的设置过程。

当使用透射式光电开关1进行描述时，“有物体”(“存在物体”)的状态为光完全被阻挡从而光接收量是“0(零)”。因此，在“有物体”的状态中，预设显示值“0”被显示在显示部分334上(图4)。与此相反，在“没有物体”(“不存在物体”)的状态中，显示光接收量的预设显示值，并且该预设显示值的目标值为“100”。

相应的，在光电开关的预设显示模式的操作中，在范围“0”到“100”中显示关于光接收量的数值，而“0”以下或“100”以上的数值没有被显示，并且在这种情况下，分别显示“0”和“100”。作为修改的示例，上述预设显示值的设定值可以相反，这样在“有物体”的状态下在显示部分334中显示预设显示值“100”，在“没有物体”的状态下显示预设显示值“0”。

在最初的预设设置中，横向排列的多个控制器300(图4)的数值被统一为“0”和“100”，因此可以为用户提供和前述定标功能相同的优点。一旦光电开关的性能随着时间出现劣化(例如光量减少、污染)或类似的情况，预设显示停在小于“100”的值(例如，预设显示的最大值为“95”)。因此，通过查看数值“95”可以直观地把握光电开关的操作状态和状态的变化。

图7A到10A中的每一个为用于说明在步骤S1到S5(图5)中通常设置的预设显示值和预设转换系数可以通过简单操作进行重置的示意图。

参考图7A，在图5的步骤S1到S5中的参数设置之后或在预设显示模式的操作过程中，当短按预设按钮12时可以改变预设显示值的内部处理值(其为目标值“100”)的设置。该内部处理值之外的参数被保持。内部处理值可以通过例如操作上下按钮6来改变。在图7A的中间步骤中，示出了当前光接收量的平均电流值(Ave)已经通过内部处理被设置为“110”的状态。如上文所述将一个超过100的值设置为内部处理值可以防止预设显示值响应于操作过程中的光接收量的变化而变化。换句话说，当内部处理值超过100时，在显示部分334中显示“100”，这是因为显示部分334中的显示在预设显示值100处变得饱和。

在预设显示模式的操作中，通过简单地操作预设按钮12所需的次数，可以关于预设显示值100改变内部处理值的设置，或者替换将用于预设显示转换公式的光接收量从而更新转换系数(见图7A的下方步骤)。具体来说，参考图6的流程图，通过按下预设按钮12，光电开关1执行当前的光接收量的采样(S20)，并执行更新从而将采样的光接收量的平均值(预设显示值“100”对应的光接收量)设置为预设显示值“100”(S21)。然后，光电开关1通过如针对预设显示值“0(零)”一样的方式使用保持值，在步骤S4、S5中计算预设显示转换系数等，并对这个新建立的预设显示转换公式进行重置。

当基于这个新建立的预设显示转换公式的操作不利时，处理返回到图6的流程图，并且通过按下预设按钮12使光电开关1执行当前光接收量的采样(S20)。当确定预设按钮12和另一个按钮被一同按下时，光电开关1执行将采样的实际光接收量的平均值(预设显示值“0”对应的光接收量)设置为预设显示值“0”(S23)，并在步骤S22中通过在已经建立的预设显示转换公式中利用与预设显示值“0”相关的光接收量替换上述实际光接收量来建立预设显示转换公式(S22)，从而基于该新的设置转换公式执行预设显示模式的操作(图8A中的下方步骤)。如下建立步骤S22中的预设显示转换公式。

这里，已经对应到预设显示值“100”的采样的实际光接收量的平均值(先前值)为Vpre(以下称为“100”对应的值)，已经对应到预设显示值“0”的采样的实际光接收量的平均值此时为Vcur(以下称为“0”对应的值)，在预设显示模式的操作期间得到的实际光接收量为X，并且在4位7段显示器D1、D2之一上显示的预设显示值为P。将“100”对应的值Vpre和“0”对应的值Vcur相互比较，当Vpre＞Vcur时，选择预设显示转换公式以使预设显示值随着实际光接收量的增加而增加。另一方面，当Vpre＜Vcur，选择预设显示转换公式以使预设显示值随着实际光接收量的减少而减少。

在前一情况下，预设显示转换公式如下所示。

P＝100×(X-Vcur)/(Vpre-Vcur)：Vcur≤X≤Vpre，

P＝0：X＜Vcur，P＝100：X＞Vpre

在后一种情况下，预设显示转换公式如下所示。

P＝100×(Vcur-X)/(Vcur-Vpre)：Vpre≤X≤Vcur，

P＝0：X＞Vcur，P＝100：X＜Vpre

这里应当指出，当“100”对应的值Vpre和“0”对应的值Vcur大体上相同时，设定一个阈值从而稳定的确定物体存在与否变得不可能，因此在这种情况下，不会执行预设显示转换公式的更新。

在图5的步骤S1到S5中设置了参数之后，除了上述参考图7A的目标值“100”的光接收量的预设显示值的内部处理值的设置改变以外，阈值的预设显示值也可以被改变(图9A)。参考图9A，预设显示转换公式是新设置的，在基于预设显示转换公式操作预设显示模式期间，例如通过操作上下按钮6可以改变预设显示值“50”。可以对阈值的预设显示值“50”做出改变，或者对阈值本身做出改变。例如，当对阈值的预设值“50”做出改变时，根据这个改变，阈值的设置也被改变。在阈值改变的时候，其他参数和预设显示转换公式保持先前的状态。图9A的第三个步骤示出了阈值的预设值改变为“75”的状态。

如上所述，一旦按下预设按钮12来执行光接收量的采样以及设置预设显示转换系数或预设显示转换公式，在此之后，通过简单地操作预设按钮12就可以基于最新的光接收量重置预设显示转换系数或者预设显示转换公式(图5的步骤S2到步骤S5)。应该指出的是，一旦按下预设按钮12来执行光接收量的采样并设置预设显示转换系数或者预设显示转换公式然后“短按”预设按钮12，可以基于最新的光接收量重置预设显示转换系数或者预设显示转换公式，但是，当一旦按下预设按钮12来执行光接收量的采样并设置预设显示转换系数或者预设显示转换公式并在其后“长按”预设按钮12时，模式被转换到非转换模式，其中检测值(光接收量)和阈值按照原来的值显示。

此外，图9A的下方步骤为用于说明在短按预设按钮12时的设置变化的示意图。当除了阈值的变化(“50”到“75”)还要求更新预设显示转换公式时，返回到图6的流程图，按下预设按钮12以执行光接收量的采样(S20)，一旦短按预设按钮12，就将采样的实际光接收量(预设显示值“100”对应的光接收量)的平均值设置为预设显示值“100”(S21)，并在步骤S22中建立预设显示转换公式值，从而设置新的设置转换公式(图9A的底层步骤)。在计算这个新的转换公式时，对于除了阈值“75”和采样的当前光接收量之外的其他参数，采用了所保持的常规值。另外，虽然对采用改变后的阈值来计算新的转换公式的示例进行了描述，但是也可以不考虑阈值的改变而采用预设值(例如“50”)作为阈值。

另外，图10A的底部步骤是用于说明同时短按预设按钮12和另一按钮时的设置改变的示意图。紧接着阈值变化(“50”到“75”)，基于最新的信息更新预设显示值“0(零)”。也就是说，返回到图6的流程图，通过同时短按预设按钮12和另一按钮，将采样的实际光接收量(预设显示值“0(零)”对应的光接收量)的平均值设置为预设显示值“0(零)”(S23)，然后在步骤S22中建立预设显示转换公式(阈值“75”)，从而设置该新设置的转换公式(图9A)。在计算该新的转换公式时，对于除了采样的当前光接收量(预设显示值“0(零)”对应的光接收量)之外的其他参数，采用所保持的常规值。

当把上述根据图5中的步骤S2、S3的预设显示称为第一操作模式时，该第一操作模式是通过基于采样的光接收量将目标值“100”的预设显示值设置为测量的光接收量、以及使用基于光电开关已经保持的数据的其他参数而以建立预设转换公式为基础的。因此，第一操作模式在“没有物体”的状态中进行将在步骤S1中执行的光接收量采样的情况下是有优势的。在操作期间基于新的采样的光接收量更新预设转换公式也是可能的(图6的S21、S22)。另外，根据需要，可以在已经测量了“没有物体”的状态中的预设显示值“0(零)”对应的光接收量、并且已经将预设显示值“0(零)”设置为该测量的光接收量之后，更新预设转换公式(图6的S23、S22)。

第二操作模式(图5的S8、S9)：

在第二操作模式中，通常在带有物体的状态下采样光接收量，并且将预设显示值“100”和“0”设置为测量的光接收量值的最大值(MAX)和最小值(MIN)。在光电开关中，阈值被自动设置为最大值和最小值之间的中值，预设显示值“50”被分配为自动设置的阈值。然后基于这些值建立预设显示转换系数和转换公式，从而基于这些转换公式和转换系数操作预设显示模式。在这种情况下的预设显示转换系数和转换公式的建立是基于和上述定标功能的情况中相同的概念。作为修改的示例，预设显示值“0(零)”可以被设置为最大值(MAX)，预设显示值“100”可以被设置为最小值(MIN)。第二操作模式的设置处理可以通过例如“长按”预设按钮12来执行，“长按”为与第一操作模式中的设置处理不同地在较长时间段中按下按钮。也就是说，光电开关1优选地构造为监测预设按钮12的操作并根据操作上的不同来选择操作模式。

第二操作模式将具体参照图5给出描述(S23)。第二操作模式在物体运动的状态中执行光接收量采样的情况下是有优势的。光电开关1在预设按钮12保持按下的同时执行光接收量的采样处理(S1)。一旦预设按钮12被释放，当预设按钮被按下的时间超过一个预设时间时确定预设按钮已经被“长按”，然后处理跳转到步骤S6，其中将采样的光接收量的最大值(MAX)和最小值(MIX)相互比较。然后，当最大值和最小值之间的差大于预定值时，光电开关1确定已经在物体被移动的状态中对光接收量进行了采样，然后处理转到步骤S8。

应当指出，虽然示出了比较采样的光接收量的最大值(MAX)和最小值(MIX)的示例，但是该比较不是必须进行的。该比较是为了实现自动区分第二操作模式和随后提到的第三操作模式的目的而进行的，这是因为第二操作模式和第三操作模式中的相同之处为预设按钮12被“长按”。因此，当没有必要区分操作模式时，例如通过改变第二操作模式和第三操作模式中的预设按钮12的操作流程来进行区分，则处理可以跳过该比较步骤，而转到步骤S8。

在步骤S8中，预设显示值“100”被设置为最大值(MAX)。然后在下一步骤S9中，预设显示值“0(零)”被设置为最小值(MIX)。也就是说，基于测量的值设置预设显示值“100”和“0(零)”。然后，基于在上述步骤S4中设置的这两个参数建立预设转换公式，并且将处在最大值和最小值之间的中值设置为阈值的预设显示值(S5)。

如下建立上述步骤S5中的预设转换公式。这里，已经对应到预设显示值“100”的采样的实际光接收量的最大值(MAX)为Vmax(以下称为“100”对应的值)，对应到预设显示值“0”的采样的实际光接收量的最小值(MIN)为Vmin(以下称为“0”对应的值)，在预设显示模式的操作期间得到的实际光接收量为X，并且在4位7段显示器D 1，D2之一上显示的预设显示值为P。

预设显示转换公式如下。

P＝100×(X-Vmin)/(Vmax-Vmin)：Vmin≤X≤Vmax，

P＝0：X＜Vmin，P＝100：X＞Vmax

也就是说，在第二操作模式中，预设显示值“100”、“0(零)”被设置为通过采样测量的光接收量的最大值和最小值，并据此设置预设转换系数和转换公式。

应当指出，虽然光接收量的最大值和最小值已经被设置为预设显示值“100”、“0(零)”，但这是一个其中最大值和最小值被选择作为代表状态“有物体”和“没有物体”的代表值的示例。只要这些代表值是基于通过采样测量的光接收量而得到的代表值以及代表状态“有物体”和“没有物体”的代表值，它们是不受限制的。通过从最大值和最小值中偏移预设量得到的值或者作为最大值和最小值的预设比例的值可以视作代表状态“有物体”和“没有物体”的代表值。

参考图7B，当预设按钮12被长按时，第二模式中的预设转换公式的设置如上所述(图7B的中间步骤)。通过在第二操作模式的操作期间短按预设按钮12，可以改变作为目标值“100”的预设显示值的内部处理值的设置。这类似于参考图7A进行的描述。也就是说，在除了内部处理值的其他参数被保持的状态中，只有作为目标值“100”的预设显示值的内部处理值的设置可以改变。在改变为内部处理值“110”之后的设置值的状态如图7B中的下方步骤所示。

长按预设按钮12可以基于以上述第二操作模式中的预设转换公式为基础的最大值和最小值(即当前测量值)设置预设转换公式。此外，在这种情况下，在保持除了最大值和最小值之外的其他参数并且执行基于预设转换公式的预设显示模式的操作的状态下建立预设转换公式(图8B的中间步骤)。

在预设转换公式被建立之后，进一步操作预设按钮12，从而允许预设显示值“100”的重置、预设显示值“0(零)”的重置、或者切换到非转换显示模式，在该非转换显示模式中，检测值(光接收量)和阈值按照其原来的值进行显示。

在预设转换公式被建立之后，当光电开关确定预设按钮12和另一个按钮被一起短按时，处理跳转到图6的步骤S23，其中对应于预设显示值“0(零)”的光接收量的平均值被重置为预设显示值“0(零)”，并且基于这个值更新预设转换公式。并且在这种情况下，在除了更新的最小值之外的其他参数被保持的状态中建立预设转换公式(图8B的下方步骤)。

根据上文描述的通过长按预设按钮12执行光接收量的采样可以通过上述图5的步骤S7到S9以及步骤S4、S5来基于最新测量的光接收量设置预设转换公式(图9B的第二个步骤)。此外，此时，可以通过操作上下按钮6改变阈值的预设显示值(图9B的第三个步骤中的数字“75”)。如上文所述，阈值随着阈值的预设显示值的改变而改变。

此外，通过同时短按预设按钮12和另一个按钮，将采样的实际光接收量(预设显示值“0(零)”对应的光接收量)的平均值设置为预设显示值“0(零)”(图6的S23)，并在步骤S22中建立预设显示转换公式，从而设置该新的设置转换公式(图10B的底部步骤)。在该新的转换公式的计算中，对于阈值“75”和其他的参数，采用了所保持的常规值。

这里应该注意到，类似于上述第一操作模式，同样在该第二操作模式中，在预设按钮12一旦被按下之后，通过短按预设按钮12，可以基于关于与预设显示值“100”对应的最新光接收量的最新光接收量来更新预设显示值“100”(图6的S21)，并且可以基于该更新参数重置预设转换公式(图6的S22)。此外在这种情况下，先前的值可以优选地用于其他参数。

如下建立上述步骤S22中的预设显示转换公式。这里，已经对应于预设显示值“0”的采样的实际光接收量的平均值(先前值)为Vpre(以下称为“0”对应的值)，此时对应于预设显示值“100”的采样的实际光接收量的平均值为Vcur(以下称为“100”对应的值)，在预设显示模式的操作期间得到的实际光接收量为X，并且在4位7段显示器D1、D2之一上显示的预设显示值为P。

对应于“100”的值Vpre和对应于“0”的值Vcur被相互比较，并且在Vpre＜Vcur时，选择预设显示转换公式以使预设显示值随着实际光接收量的增加而增加，而当Vpre＞Vcur时，选择预设显示转换公式以使预设显示值随着实际光接收量的增加而减小。在前一情况下，预设显示转换公式如下。

P＝100×(X-Vpre)/(Vcur-Vpre)：Vpre≤X≤Vcur，

P＝0：X＜Vpre，P＝100：X＞Vcur

在后一种情况下，预设显示转换公式如下。

P＝100×(Vpre-X)/(Vpre-Vcur)：Vcur≤X≤Vpre，

P＝0：X＞Vpre，P＝100：X＜Vcur

应当指出，当对应于“0”的值Vpre和对应于“100”的值Vcur大体上相同时，不可能通过设定一个阈值来稳定地确定物体存在与否，因此在这种情况下，不会执行预设显示转换公式的更新。

第三操作模式(图5的S10，S11)：

第三操作模式通常适用于反射式光电开关，但也适用于透射式光电开关。考虑“没有物体”的背景中光接收量的变化来设置预设显示值。当检测到偏离背景的光接收量变化的光接收量时，确定“有物体”的状态并还显示预设显示值“100”。自然的，预设显示值“100”或“0(零)”可以设置为“没有物体”的状态，并且和上述相反可以将“0(零)”或“100”设置为“有物体”的状态。当预设按钮12被长按时，并且当采样的光接收量的最大值和最小值之间的差异也很小时，执行第三操作模式的设置处理。自然的，可以仅基于和第一、第二模式不同的按钮操作来执行第三操作模式的设置处理。

作为优选的一方面，提供了一个灵敏度设置装置，用于当以第三模式执行阈值显示值的操作或当执行第三操作模式的设置时，将非常接近检测值(光接收量)并代表背景(虽然不检测背景)的值设置为光电开关的阈值。从而能够在提高光电开关的检测精度的同时为用户提供预设显示带来的便利。

如上所述，第三操作模式是有效的，尤其是当(例如)背景和被检测的物体之间光接收量的差异在反射式光电开关的检测中相对较小的时候。也就是说，根据第三操作模式，当光接收量使得“没有物体”的状态(即将背景作为基准)仅有很微小的改变时，可以操作光电开关并显示预设显示值“100”(或“0(零)”)。

具体来说，图5的步骤S1、S6、S7、S10、S11、S4、S5示出了第三操作模式的设置处理。首先，在步骤S1中，在“没有物体”的状态中采样光接收量。接下来，将采样的光接收量的最大值(MAX)和最小值(MIN)相互比较(S6)，以查看光接收量的改变量，即背景的光接收量的变化量，在步骤S10中，预设显示值“100”被设置为通过在采样的光接收量的最大值(MAX)上加一个预定值(Δ)得到的值。这里，虽然没有检测背景，但是作为预定值(Δ)，其值可以设置为非常接近于表示背景的检测值(光接收量)。

在下一步骤S11中，预设显示值“0(零)”被设置为测量的当前光接收量的最大值(MAX)，并且基于预设显示值“100”、“0(零)”建立和设置预设转换公式(S4)。然后，在下一个步骤S5，阈值被分配给通过加上预定值(Δ)的一半而得到的值，并且预设显示值“50”被设置为该阈值。

如下建立上述步骤S5中的预设转换公式。这里，预设转换公式可以以如下的公式表示，其中通过在采样的实际光接收量的最大值(MAX)上加上预定值(Δ)而得到的已经对应到预设显示值“100”的值为Vmax+Δ(以下称为“100”对应的值)，已经对应到预设显示值“0”的采样的实际光接收量的最大值(MAX)为Vmax(以下称为“0”对应的值)，在预设显示模式的操作期间得到的实际光接收量为X，并且在4位7段显示器D1、D2之一上显示的预设显示值为P。

P＝100×(X-Vmax)/Δ：Vmax≤X≤Vmax+Δ，

P＝0：X＜Vmax，P＝100：X＞Vmax+Δ

应当指出，虽然上述预设转换公式通常应用于反射式光电开关，例如，准备可应用于反射式光电开关的预设转换公式，从而可以使用预设按钮12的操作、采样时刻物体的状态、传感器头的识别信号等自动区分反射式光电开关和透射式光电开关。在应用于透射式光电开关的情况下，如下建立步骤S5中的预设转换公式。这里，预设转换公式可以以如下的公式表示，其中通过从采样的实际光接收量的最小值(MIN)中减去预定值(Δ)得到的的已经对应于预设显示值“100”的值为Vmin-Δ(以下称为“100”对应的值)，已经对应于预设显示值“0”的采样的实际光接收量的最小值(MIN)为Vmin(以下称为“0”对应的值)，在预设显示模式的操作期间得到的实际光接收量为X，并且在4位7段显示器D1、D2之一上显示的预设显示值为P。

P＝100×(Vmin-X)/Δ：Vmin-Δ≤X≤Vmin，

P＝0：X＞Vmin，P＝100：X＜Vmin-Δ

根据该第三操作模式，甚至可以在某物体经过并且光接收量轻微改变的时候操作光电开关。如上所述，虽然没有检测背景，但优选地将非常接近于检测值(光接收量)并表示背景的值设置为阈值。相应的，上述预定值(Δ)和预定值(Δ)的半值可以在已经得到合适的阈值之后确定。

参考图7C，当预设按钮12被长按时，在第三操作模式中的预设转换公式按照上述描述的进行设置(图7C的中间步骤)。通过在第三操作模式的操作期间短按按钮12，可以改变作为目标值“100”的预设显示值的内部处理值的设置。这类似于参考图7A、7B的描述。也就是说，内部处理值外的其他参数被保持的状态中，只有作为目标值“100”的预设显示值的内部处理值的设置可以改变。在改变为内部处理值“110”之后的设置值的状态如图7C的下方步骤所示。

通过长按预设按钮12采样背景的光接收量(图6的S20)，并基于第三操作模式的上述预设转换公式设置预设转换公式，即基于最大值(MAX)和以测量值为基础的预定值(Δ)的预设转换公式，从而基于预设转换公式执行预设显示模式的操作(图8C的中间步骤)。

一旦预设转换公式建立之后，预设按钮12被进一步操作，从而允许预设显示值“100”的重置、预设显示值“0(零)”的重置、或者切换到非转换显示模式，在该非转换显示模式中，检测值(光接收量)和阈值按照其原来的值进行显示。在光电开关1中，当预设转换公式建立并且在预设按钮12和另一个按钮一起被短按的时候，处理跳转到图6的步骤S23，其中对应于预设显示值“0(零)”的光接收量(MAX)被重置为预设显示值“0(零)”，并且基于该值更新预设转换公式。此外在这样情况下，在最大值(MAX)之外的其他参数被保持的状态中建立预设转换公式(图8B的下方步骤)。

上文描述的通过长按预设按钮12执行背景的光接收量采样可以通过上述图5中的步骤S10、S11和步骤S4、S5来基于最新最大值(MAX)和预定值(Δ)来设置预设转换公式，从而可以基于该预设转换公式执行预设显示模式的操作(图9C的第二个步骤)。此外，此时，操作上下按钮6可以改变阈值的预设显示值(图9C的第三个步骤中的数字“75”)。如上文所述，阈值随着阈值的预设显示值的改变而改变。

此外，通过在预设转换公式建立之后同时短按预设按钮12和另一个按钮，将采样的量(预设显示值“0(零)”对应的光接收量)的最大值设置为预设显示值“0(零)”(图6的S23，图10C的第三个步骤)，然后在步骤S22中建立预设转换公式，从而设置该新设置的转换公式(图10C的底层步骤)。在计算该新的预设转换公式过程中，如对于阈值“75”和其他参数，采用了已保持的常规参数。

如上所述，在预设显示模式中，可以从第一到第三模式中选择一个任意模式来执行预设显示，其中不管是透射式还是反射式光电开关都可以在广泛的应用范围内(包括镜面反射物体)通过预设显示给用户提供显示中的方便。

此外，即使在预设显示模式的操作过程中，部分已经设置的设置值可以基于最新的光接收量或者能够通过简单操作改变的阈值进行更新，从而优化预设显示。此外，即使在预设显示模式操作过程中，也可以通过简单操作重置内部处理值。因此，不仅可以通过简单操作设置和重置预设显示，还可以扩展预设显示的应用范围。

虽然基于预设显示模式描述了本发明的优选示例，但因为预设显示和定标功能的共同之处在于显示关于光接收量的人为定义值，因此对于定标功能本领域技术人员可以阅读前面的示例。相应地，本领域技术人员已经可以理解本发明适用于预设功能和定标。因此，当限定本发明时，定标显示和预设显示被统称为“人为设置数值显示”，并且当特别指定的时候使用术语“预设显示”和“定标显示”。此外，虽然示出的示例中在将光电开关的光接收量转换为预设显示值的时刻来获得预设显示转换系数和预设显示转换公式，但是本发明不限于这些转换系数和转换公式的形式，例如也可以采用转换表的形式，只要其可以显示光接收量显示转换关系。

本发明适用于透射式或反射式中任意一种光电开关。另外，本发明适用于通过表现为定标显示和预设显示的、在给定范围内使用人为设置数值来显示光接收量的技术。

Claims (6)

1.一种光电开关，其包括显示部分，所述光电开关将“物体存在”状态中的光接收量和“物体不存在”状态中的光接收量中的每一个转换为定义在上限和下限的范围内的人为设置数字显示值，并在显示部分中显示光接收量的显示值；

光接收量设置装置，用于将光电开关测量到的光接收量设置为建立用于将光电开关的光接收量转换成显示值的光接收量显示转换关系所需的参数中与上限或下限中的一个值对应的光接收量；

光接收量分配装置，用于在设置由光电开关测量到的光接收量之前将光电开关已经保持的光接收量分配为与所述上限和下限中的另一个值对应的光接收量；

光接收量显示转换系数设置装置，用于基于光电开关测量到的光接收量和分配的光接收量建立光接收量显示转换关系，以设置所建立的光接收量显示转换关系；以及

第一转换关系更新装置，用于以所分配的光接收量替换光电开关测量到的光接收量而作为所述与上限和下限中的另一个值对应的光接收量，以更新光接收量显示转换关系。

2.如权利要求1所述的光电开关，其中，

显示部分由第一显示器和与第一显示器相邻的第二显示器构成，

所述光电开关还具有阈值转换装置，用于将光电开关的阈值转换成处于上限和下限之间的范围内的显示值，以及

其中在将光接收量的显示值显示在显示部分上的同时检测被检测物体的存在与否的操作模式期间，将阈值的显示值显示在第一显示器上并且将光电开关的光接收量的显示值显示在第二显示器上。

3.如权利要求2所述的光电开关，其中，当更新光接收量显示转换关系时，基于光电开关测量到的、并且设置为与所述上限和下限中的一个值对应的光接收量的光接收量，以及基于光电开关测量到的、并且设置为与所述上限和下限中的另一个值对应的光接收量的光接收量，来设置阈值。

4.如权利要求1所述的光电开关，其中所述光电开关还具有第二转换关系更新装置，其以光电开关测量到的并被设置为与上限和下限中的一个值对应的光接收量的光接收量替换当前测量到的光接收量，以更新光接收量显示转换关系。

5.如权利要求1所述的光电开关，其中上限为“100”且下限为“0”。

6.如权利要求1所述的光电开关，其中光电开关为分离式光电开关。

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