CN108345042B - 传感器以及传感器的阈值设定方法 - Google Patents

传感器以及传感器的阈值设定方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及传感器以及传感器的阈值设定方法。提供了基于受光量与阈值的比较的物体检测精度高的传感器以及该传感器的阈值设定方法。光电传感器(1)是通过由受光部(104)接收来自投光部(103)的光而检测物体的传感器，以时间对所采样的受光量进行微分，从而计算每单位时间的受光量变化量，且将与该受光量变化量的极值对应的受光量设定为阈值。这样，由于考虑每单位时间的受光量变化量来设定阈值，因此基于受光量与阈值的比较的物体检测精度变高，能够最小限度地抑制从光电传感器(1)至PLC(201)的检测信号的抖动。

Description

传感器以及传感器的阈值设定方法
技术领域
本发明涉及通过由受光部接收来自投光部的光而检测物体的传感器以及该传感器的阈值设定方法。
背景技术
以往，众所周知通过由受光部接收来自投光部的光而检测物体的传感器。例如，日本特开2013-102424号公报中公开了如下光电传感器，其由受光部接收从投光部投射的光，并根据由该受光部接收的受光量是否超过预设的阈值来检测物体。在该光电传感器中，将阈值设定为不存在物体时的最大受光量与存在物体时的最小受光量之间的中间值。
专利文献1：日本特开2013-102424号公报
发明内容
如专利文献1中公开的光电传感器那样，当忽视受光量的变化而将阈值设定为最大受光量与最小受光量之间的中间值时，有可能使接近阈值的受光量的变化变缓。在设定了这样的阈值时，光传感器具有位于判断为检测到了物体的范围内的程度的广度，输出检测结果的时机可能会产生偏差。因此，当以来自光电传感器的检测结果为基础实施机械控制和/或图像传感器等的触发输入时，在专利文献1中公开的光电传感器中，会有控制时机产生偏差这样的问题。
本发明就是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种基于受光量与阈值的比较的物体检测精度高的传感器以及该传感器的阈值设定方法。
根据本公开的某方面，传感器通过由受光部接收来自投光部的光而检测物体。传感器具有采样部、计算部、设定部以及检测部。采样部对由受光部接收的受光量进行采样。计算部根据由采样部采样的受光量，计算每单位时间的受光量变化量。在每单位时间的受光量变化量满足规定条件时，设定部将与该每单位时间的受光量变化量对应的受光量设定为阈值。检测部通过由受光部接收的受光量与阈值的比较来检测所述物体。
通过上述结构，当每单位时间的受光量变化量满足规定条件时，与该每单位时间的受光量变化量对应的受光量被设定为阈值。这样，由于考虑每单位时间的受光量变化量来设定阈值，因此基于受光量与阈值的比较的物体检测精度变高。
优选地，采样部以恒定周期对由受光部接收的受光量进行采样。
通过上述结构，根据所采样的受光量，容易地计算每单位时间的受光量变化量。
优选地，计算部计算每单位时间的受光量变化量的进一步的每单位时间的变化量。当进一步的每单位时间的变化量大于规定值时，设定部将与该进一步的每单位时间的变化量对应的受光量不设为阈值的设定对象。
通过上述结构，当进一步的每单位时间的变化量大于规定值时，可能会受到噪声等的影响。在这种情况下，由于将与该进一步的每单位时间的变化量对应的受光量不设为阈值的设定对象，因此基于受光量与阈值的比较的物体检测精度变高。
优选地，当多个每单位时间的受光量变化量满足规定条件时，设定部根据对与该多个每单位时间的受光量变化量对应的受光量中的各个受光量进行加权而得到的结果，设定阈值。
通过上述结构，即使在多个每单位时间的受光量变化量满足规定条件的情况下，由于通过加权设定阈值，因此基于受光量与阈值的比较的物体检测精度变高。
优选地，设定部在由检测部使用阈值检测物体的期间，将该阈值更新为根据由采样部采样的受光量而新设定的阈值。
通过上述结构，在使用阈值检测物体的期间，也更新该阈值，因此基于受光量与阈值的比较的物体检测精度变高。
根据本公开的某方面，提供一种传感器的阈值设定方法，传感器通过由受光部接收来自投光部的光并且通过由该受光部接收的受光量与阈值的比较来检测物体。该阈值设定方法包括如下步骤：对由受光部接收的受光量进行采样；根据所采样的受光量，计算每单位时间的受光量变化量；以及当每单位时间的受光量变化量满足规定条件时，将与该每单位时间的受光量变化量对应的受光量设定为阈值。
根据上述方法，当每单位时间的受光量变化量满足规定条件时，与该每单位时间的受光量变化量对应的受光量被设定为阈值。这样，由于考虑每单位时间的受光量变化量来设定阈值，因此基于受光量与阈值的比较的物体检测精度变高。
根据本公开，由于考虑每单位时间的受光量变化量来设定阈值，因此基于受光量与阈值的比较的物体检测精度变高。
附图说明
图1是示出光电传感器的1个实施方式的光纤式光电传感器的外观的图。
图2是示出光电传感器的1个实施方式的光纤式光电传感器的外观的图。
图3是从正面观察光电传感器的上表面的图。
图4是示出光电传感器的电气结构的框图。
图5是示出控制部的功能结构的框图。
图6是用于说明参考例的光电传感器为点亮模式时的受光量的变化的图。
图7是用于说明本实施例的光电传感器为点亮模式时的受光量的变化的图。
图8是用于说明参考例的光电传感器为熄灭模式时的受光量的变化的图。
图9是用于说明本实施例的光电传感器为熄灭模式时的受光量的变化的图。
图10是用于说明本实施例的光电传感器的控制部执行的调谐处理的流程图。
图11是用于说明本实施例的光电传感器的控制部执行的检测处理的流程图。
图12是第1变形例的光电传感器的控制部执行的检测中调谐处理的流程图。
图13是用于说明第2变形例的光电传感器为点亮模式时的受光量的变化的图。
图14是用于说明第2变形例的光电传感器的控制部执行的调谐处理的流程图。
图15是用于说明第3变形例的光电传感器为点亮模式时的受光量的变化的图。
图16是用于说明第3变形例的光电传感器的控制部执行的调谐处理的流程图。
标号说明
1、250、350：光电传感器；10：主体部；11、12、211、212、311、312：光纤；11A、12A：头部；11B、12B：插入口；13：罩；14：缆线；50：物体；100：显示部；101、102：显示器；103：投光部；104：受光部；105：控制部；106：存储器；107：外部设备用接口；108：输出部；109：电源部；110：操作部；111、112、113、114、115：显示灯；132、142：放大电路；133、143：转换电路；141：光电二极管；151：采样部；152：计算部；153：设定部；154：存储部；155：比较部；200、300：生产线系统；220：标签刻印装置；251、351、352：夹具；SW1、SW2、SW3、SW4、SW5：按钮开关。
具体实施方式
参照附图，对本实施例进行详细说明。另外，在以下的附图中，对相同或相应的部分标注相同的参考编号，不进行其的重复说明。
[光电传感器的外观]
图1和图2是示出光电传感器的1个实施方式的光纤式光电传感器1的外观的图。
如图1所示，光电传感器1具有主体部10和安装在主体部10的前表面的一对光纤11、12。光纤11是投光用光纤。光纤12是受光用光纤。各光纤11、12的前端部分别安装有包含透镜等的头部11A、12A。另外，光纤11、12也可以比图示的状态长。
如图2所示，各光纤11、12分别插入到主体部10的前表面的插入口11B、12B中。在光纤11的插入口11B的附近设置有后述的投光部103。在受光用光纤12的插入口12B的附近设置有后述的受光部104。连接用缆线14从主体部10的背面拉出。
光电传感器1通过受光部104接收从投光部103投射的光。在光电传感器1的物体检测模式中包含“点亮模式”和“熄灭模式”。
在点亮模式中，在投光部103和受光部104中安装有共用的头部，该头部朝向检测区域而配置。并且，物体横切时在从光部103投射的光被物体反射时，当由接收该反射光的受光部104得到的受光量大于预设的阈值时，光电传感器1判别为“存在物体”。此时，后述的输出部108的输出为接通状态。另外，在点亮模式中可检测的物体限于金属等反射光的物体。这样，在点亮模式中，光电传感器1作为反射型传感器发挥功能。
在熄灭模式中，投光部103和受光部104对置配置。并且，在物体横切投光部103与受光部104之间的光路从而该光路被遮光时，当由受光部104得到的受光量小于阈值时，光电传感器1判别为“存在物体”。此时，输出部108的输出为接通状态。这样，在熄灭模式中，光电传感器1作为透射型传感器发挥功能。
表示由受光部104得到的受光量的数字数据(以下，也称为“受光量数据”)输入到后述的控制部105。控制部105对受光量数据与阈值进行比较从而判别物体的有无。其结果由输出部108输出到外部。
在主体部10的上表面设置有显示部100和多个按钮开关SW1～SW5。在使用时的上表面覆盖有罩13，但是在设定时等，罩13被打开而能够进行各按钮开关SW1～SW5的操作。图2中示出了罩13被打开的状态下的主体部10。此外，图3是从正面观察光电传感器1的上表面的图。另外，由于罩13是透明的，因此即使安装有罩13的情况下，用户也可以经由罩13确认显示部100的显示。另外，在图3中省略了罩13。
参照图2和图3来说明主体部10的上表面的结构。如图2和图3所示，在主体部10的靠近前表面的位置，配置有按钮开关SW1，在其后方设置有显示部100。进而，在显示部100的后方配置有4个按钮开关SW2、SW3、SW4、SW5。另外，虽然按钮开关SW2、SW3的按钮部形成为一体，但是主体部10内的开关主体(省略图示)是分别独立的。
在显示部100中设置有一对显示器101、102和5个显示灯111～115。显示器101、102是组合4个7段LED(Light Emitting Diode，发光二极管)而成的，分别显示4位以内的数字或者字母字符串。
前方的按钮开关SW1用于调谐处理，也称为调谐按钮。在本实施例中，在调谐按钮被操作的期间执行调谐处理，并设定阈值。
显示部100的后方的一对按钮开关SW2、SW3用于变更显示器101、102中显示的数值和子菜单。按钮开关SW4对用于进行检测物体的检测处理的检测模式和设定模式进行切换，或者用于检测模式的主菜单的选择或确定。
在检测模式中，对受光部104通过来自投光部103的投光而得到的受光量与预设的阈值进行比较，从而判别物体的有无。也将判别为“存在物体”称为检测物体。
如果在设定模式中进行了任何设定，则确认所设定的内容。如果通过按钮开关SW4切换到检测模式，则利用所设定的内容开始检测。
按钮开关SW5用于切换光电传感器1的输出形式。具体而言，对在受光量为阈值以上时将输出设为接通状态的“点亮模式”和在受光量为阈值以下时将输出设为接通状态的“熄灭模式”进行切换。
在检测处理中，在光电传感器1检测物体时显示灯111点亮。在选择了点亮模式时显示灯112点亮。在选择熄灭模式时显示灯113点亮。当自动调整显示上的受光量的处理设定为有效时，显示灯114点亮。显示灯115在初始化时熄灭，在调谐结束后常亮。
[光电传感器的电气结构]
图4是示出光电传感器1的电气结构的框图。如图4所示，光电传感器1包括控制部105、投光部103、受光部104、存储器106、显示部100、操作部110、外部设备用接口107、输出部108以及电源部109。投光部103、受光部104、存储器106、显示部100、操作部110、外部设备用接口107、输出部108以及电源部109分别与控制部105连接。
控制部105例如包括处理器，通过该处理器执行规定的程序，从而实现本实施例的控制内容。处理器由CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)、MPU(MicroProcessing Unit，微处理单元)、FPGA(Field programmable gate array现场可编程门阵列)以及其它的设备等实现。
显示部100包括上述的显示器101、102以及显示灯111～115。操作部110包括各按钮开关SW1～SW5。投光部103包括LED 131、放大电路132以及D/A转换电路133。受光部104包括光电二极管(PD)141、放大电路142以及A/D转换电路143。
在投光部103中，由D/A转换电路133和放大电路132对来自控制部105的数字信号进行处理，从而光从LED 131射出。在受光部104中，由放大电路142和A/D转换电路143对来自光电二极管141的模拟信号进行处理，从而生成表示受光量的数字数据(受光量数据)，该受光量数据输入到控制部105。
控制部105按照存储器106中存储的程序控制投光部103和受光部104，并且根据从受光部104输入的受光量数据执行检测处理。检测处理的检测结果经由输出部108或者外部设备用接口107输出到后述的PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)201。
另外，光电传感器1可以具有介质驱动器作为用于控制部105对存储介质进行数据读取和写入的接口。该存储介质相对于光电传感器1拆卸自如。控制部105可以执行该存储介质中存储的程序。作为这种存储介质，可列举例如CD-ROM(Compact Disk-Read OnlyMemory，光盘只读存储器)、DVD-ROM(Digital Versatile Disk-Read Only Memory，数字通用光盘只读存储器)、USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)存储器、存储卡、FD(Flexible Disk，软盘)、硬盘、磁带、盒带、MO(Magnetic Optical Disk，磁光盘)、MD(迷你磁光盘)、IC(Integrated Circuit，集成电路)卡(除了存储卡)、光卡、掩模ROM、EPROM、EEPROM(Electronically Erasable Programmable Read Only Memory，电可擦除可编程只读存储器)等非易失性地存储程序的介质。
[控制部的功能结构]
图5是示出控制部105的功能结构的框图。另外，在图5中，主要示出了控制部105的功能结构中的与受光部104对应的功能结构。如图5所示，控制部105包括采样部151、计算部152、设定部153、存储部154以及比较部155。采样部151与受光部104连接。比较部155与输出部108连接。
采样部151根据从受光部104输入的受光量数据对由受光部104得到的受光量进行采样。在本实施例中，采样部151以恒定周期(例如，0.1秒周期)对从受光部104每时每刻输入的受光量数据进行采样。由采样部151采样的受光量数据输出到计算部152。
计算部152根据由采样部151采样的受光量数据，计算每单位时间的受光量变化量。在本实施例中，如后述的参考例所示，不是将最大受光量与最小受光量之间的中间值单纯地设定为阈值，而是考虑计算部152计算出的每单位时间的受光量变化量来设定阈值。具体而言，在本实施例中，计算部152以时间对由采样部151采样的受光量进行微分，从而计算每单位时间的受光量的变化量(以下，也称为受光量变化量)。计算部152计算出的受光量变化量输出到设定部153。
设定部153根据计算部152计算出的受光量变化量，设定用于检测处理的阈值。设定部153所设定的阈值被存储到存储部154中。
比较部155通过将由受光部104得到的受光量数据与存储部154中存储的阈值比较，来判别物体的有无。其结果经由输出部108输出到PLC 201。
[点亮模式时的受光量的变化(参考例)]
图6是用于说明参考例的光电传感器250为点亮模式时的受光量的变化的图。
图6的(A)示出了在生产线系统200中光电传感器250在点亮模式下检测物体50的情形。如图6的(A)所示，生产线系统200包括光电传感器250、PLC 201以及标签刻印装置220。光电传感器250和标签刻印装置220分别与PLC 201连接。生产线系统200是标签刻印装置220利用激光对带式输送机上流动的物体50刻印标签的系统。
在点亮模式中，投光用光纤211和受光用光纤212与夹具251连接。来自投光用光纤211的光经由夹具251射出到检测区域。
在没有检测到物体50的状态下，由于来自光纤211的光不被物体50反射，因此没有反射光经由夹具251而被受光用光纤212接收。即，不存在物体50时的光纤212所接收的受光量为最小受光量。
另一方面，在物体50进入到检测区域时，来自光纤211的光被物体50反射而经由夹具251被受光用光纤212接收。由光纤212接收的受光量从物体50进入检测区域开始逐渐开始增加，不久达到最大受光量。
当由光纤212接收的受光量大于阈值的情况(受光量的绝对值大于阈值的情况)下，光电传感器250检测物体50。在检测到物体50时，光电传感器250将表示其结果的检测信号输出到PLC 201(即，从光电传感器250至PLC 201的输出为接通状态)。
在从光电传感器250接收到检测信号时，PLC 201向标签刻印装置220输出控制信号。标签刻印装置220根据来自PLC 201的控制信号利用激光对物体50刻印标签。
例如，在如图6的(A)所示的示例中，光纤212接收物体50B的反射光，由光电传感器250检测物体50B。之后，由光电传感器250检测到的物体50B移动至标签刻印装置220附近。
当由光电传感器250检测到物体50B的位置精度高时，在物体50B移动到标签刻印装置220之前时，由标签刻印装置220在物体50B上刻印标签(参照图6的(A)的实线所表示的物体50B的示例)。另一方面，当由光电传感器250检测到物体50B的位置精度低时，在物体50B移动到标签刻印装置220之前时，标签刻印装置220不进行工作，例如，在物体50B经过标签刻印装置220之后，标签刻印装置220进行工作(参照图6的(A)的虚线所表示的物体50B的示例)。
在这样的生产线系统200中，作为参考例，对光电传感器250将最大受光量与最小受光量之间的中间值设定为阈值的情况进行说明。例如，图6的(B)示出了表示光电传感器250为点亮模式时的受光量的变化的图表。在图6的(B)所示的图表中，横轴为时间轴，纵轴为受光量，示出了受光量随着物体50的移动而变化的情形。
如图6的(B)所示，在物体50离光纤211的光最远时，由于该物体50不反射光纤211的光，因此由光纤212得到的受光量最小。将这种受光量为最小的图表上的位置称为谷值。另一方面，在物体50离光纤211的光最近时，由于该物体50最多地反射光纤211的光，因此由光纤212得到的受光量为最大。将这种受光量为最大的图表上的位置称为峰值。
在此，在参考例的光电传感器250中，成为最大受光量的峰值与成为最小受光量的谷值之间的中间值被设定为阈值。在该情况下，如图6的(B)所示，如果接近阈值的受光量的变化较缓，则可以判定为在受光量成为阈值的任意时刻检测到物体50，具有位于所判定的范围内的程度的广度。因此，光电传感器250输出检测信号的时机容易产生偏差，其结果为，基于受光量与阈值的比较的物体检测精度降低。
因此，尽管物体50的移动速度恒定，如果该物体50的检测时机产生偏差，则从光电传感器250至PLC 201的检测信号的输出时机也会产生偏差(以下，将这种现象称为检测信号的抖动)。如果引起这种检测信号的抖动，则如图6的(A)的虚线所表示的物体50B的示例所示，物体50B的位置与标签刻印装置220的工作位置偏离。
尤其是在将光电传感器这样的光用于介质中的情况下，与使用声音等其它介质的情况相比，能够最小限度地抑制检测信号的抖动，但是，在某种程度上，对传感器要求的精度也要高。因此，如果物体50的检测时机稍有偏差，则容易陷入制造时质量降低的情况。
因此，本实施例的光电传感器1考虑受光量的变化来设定阈值。具体而言，本实施例的光电传感器1首先根据由受光部104接收的受光量而计算每单位时间的受光量变化量，当该受光量变化量满足规定条件时，与该每单位时间的受光量变化量对应的受光量被设定为阈值。以下，参照图7，对本实施例的光电传感器1的阈值设定进行说明。
[点亮模式时的受光量的变化(本实施例)]
图7是用于说明本实施例的光电传感器1为点亮模式时的受光量的变化的图。图7的(A)示出了表示光电传感器1为点亮模式时的受光量的变化的图表。在图7的(A)所示的图表中，横轴为时间轴，纵轴为受光量，示出了受光量随着物体50的移动而变化的情形。图7的(B)示出了表示每单位时间的受光量变化量的图表，以与表示图7的(A)所示的受光量的变化的图表对应。在如图7的(B)所示的图表中，横轴为时间轴，纵轴为受光量变化量。另外，每单位时间的受光量变化量是以时间对图7的(A)所示的受光量进行微分而得到的值。
如图7的(B)所示，在受光量变化量为最大的极值中，如图7的(A)所示地受光量急剧变化。因此，在本实施例的光电传感器1中，与成为极值的受光量变化量对应的受光量被设定为阈值。如此设定阈值时，由于接近阈值的受光量急剧变化，因此受光量成为阈值的范围变窄。因此，光电传感器1输出检测信号的时机不会产生偏差，基于受光量与阈值的比较的物体50的检测精度变高。
[熄灭模式时的受光量的变化(参考例)]
图8是用于说明参考例的光电传感器350为熄灭模式时的受光量的变化的图。
图8的(A)示出了在生产线系统300中光电传感器350在熄灭模式下检测物体50的情形。如图8的(A)所示、生产线系统300包括光电传感器350、PLC 201以及标签刻印装置220。光电传感器350和标签刻印装置220分别与PLC 201连接。生产线系统300是标签刻印装置220利用激光对带式输送机上流动的物体50刻印标签的系统。
在熄灭模式中，投光用光纤311与夹具351连接，受光用光纤312与夹具352连接。来自投光用光纤311的光经由夹具351射出到检测区域。
在没有检测到物体50的状态下，由于来自光纤311的光不被物体50反射，因此经由夹具352而被受光用光纤312接收。即，不存在物体50时的光纤312所接收的受光量为最大受光量。
另一方面，在物体50进入到检测区域时，由于来自光纤311的光被物体50反射，因此不会经由夹具352而被受光用光纤312接收。由光纤312接收的受光量从物体50进入检测区域开始逐渐开始减少，不久达到最小受光量。
当由光纤312接收的受光量小于阈值的情况(受光量的绝对值小于阈值的情况)下，光电传感器350检测物体。如果光电传感器350检测到物体50，则将表示其结果的检测信号输出到PLC 201(即，从光电传感器350至PLC 201的输出为接通状态)。
如果从光电传感器350接收到检测信号，则PLC 201向标签刻印装置220输出控制信号。标签刻印装置220根据来自PLC 201的控制信号利用激光对物体50刻印标签。
例如，在图8的(A)所示的示例中，由于来自光纤311的光被物体50D反射，因此不会被光纤312接收，由光电传感器350检测物体50D。之后，由光电传感器350检测到的物体50D移动到标签刻印装置220附近。
在由光电传感器350检测到物体50D的位置精度高的情况下，在物体50D移动到标签刻印装置220之前时，由标签刻印装置220对物体50D刻印标签(参照图8的(A)的实线所示的物体50D的示例)。另一方面，当由光电传感器350检测到物体50D的位置精度低的情况下，在物体50D移动到标签刻印装置220之前时，标签刻印装置220不进行工作，例如，在物体50D经过标签刻印装置220之后，标签刻印装置220进行工作(参照图8的(A)的虚线所示的物体50D的示例)。
在这样的生产线系统300中，作为参考例，对光电传感器350将最大受光量与最小受光量之间的中间值设定为阈值的情况进行说明。例如，图8的(B)示出了表示光电传感器350为熄灭模式时的受光量的变化的图表。在图8的(B)所示的图表中，横轴为时间轴，纵轴为受光量，示出了受光量随着物体50的移动而变化的情形。
如图8的(B)所示，在物体50离光纤311的光最远时，由于该物体50不反射光纤311的光，因此由光纤312得到的受光量最大。将这种受光量为最大的图表上的位置称为峰值。另一方面，在物体50离光纤311的光最近时，由于该物体50最多地反射光纤311的光，因此由光纤312得到的受光量为最小。将这种受光量为最小的图表上的位置称为谷值。
在此，在参考例的光电传感器350中，成为最大受光量的峰值与成为最小受光量的谷值之间的中间值被设定为阈值。在该情况下，如图8的(B)所示，如果接近阈值的受光量的变化较缓，则可以判定为在受光量成为阈值的任意时刻检测到物体50，具有位于所判定的范围内的程度的广度。因此，光电传感器350输出检测信号的时机容易产生偏差，其结果为，基于受光量与阈值的比较的物体检测精度降低。
因此，尽管物体50的移动速度恒定，也会产生该物体50的检测时机的偏差(检测信号的抖动)。如果引起这种检测信号的抖动，则如图8的(A)的虚线所表示的物体50D的示例所示，物体50D的位置与标签刻印装置220的工作位置偏离。
因此，本实施例的光电传感器1考虑受光量的变化来设定阈值。具体而言，本实施例的光电传感器1首先根据由受光部104接收的受光量而计算每单位时间的受光量变化量，当该受光量变化量满足规定条件时，与该每单位时间的受光量变化量对应的受光量被设定为阈值。以下，参照图8，对本实施例的光电传感器1的阈值设定进行说明。
[熄灭模式时的受光量的变化(本实施例)]
图9是用于说明本实施例的光电传感器1为熄灭模式时的受光量的变化的图。图9的(A)示出了表示光电传感器1为熄灭模式时的受光量的变化的图表。在图9的(A)所示的图表中，横轴为时间轴，纵轴为受光量，示出了受光量随着物体50的移动而变化的情形。图9的(B)示出了表示每单位时间的受光量变化量的图表，以与表示图9的(A)所示的受光量的变化的图表对应。在如图9的(B)所示的图表中，横轴为时间轴，纵轴为受光量变化量。另外，每单位时间的受光量变化量是以时间对图9的(A)所示的受光量进行微分而得到的值。
如图9的(B)所示，在受光量变化量为最小的极值中，如图9的(A)所示，受光量急剧变化。因此，在本实施例的光电传感器1中，与成为极值的受光量变化量对应的受光量被设定为阈值。如此设定阈值时，由于接近阈值的受光量急剧变化，因此受光量成为阈值的范围变窄。因此，光电传感器1输出检测信号的时机不会产生偏差，基于受光量与阈值的比较的物体50的检测精度变高。
[调谐处理]
图10是用于说明本实施例的光电传感器1的控制部105执行的调谐处理的流程图。控制部105通过执行调谐处理而设定阈值。另外，图10所示的流程图的各步骤(以下，简称为S)由控制部105所包含的各处理部实现，其中该各处理部可以是对软件处理进行具体化的部件，也可以是在控制部105内制造的硬件(电子电路)。在后述的图11、图12、图14、图16所示的各流程图中也相同。
如图10所示，控制部105判定是否检测到调谐按钮的操作(S11)。当没有检测到调谐按钮的操作时(S11中“否”)，控制部105结束调谐处理。另一方面，当检测到调谐按钮的操作时(S11中“是”)，控制部105取得受光量数据(S12)。
控制部105根据所取得的受光量数据以时间对受光量进行微分，从而计算每单位时间的受光量变化量(S13)。控制部105判定受光量变化量是否满足规定条件。具体而言，控制部105在点亮模式时判定受光量变化量是否从增加变为减少(S14)。此外，控制部105在熄灭模式时判定受光量变化量是否从减少变为增加(S14)。这样，控制部105执行S14的处理，从而判定通过在该S14中作为判定对象的受光量变化量的前一次的采样所取得的受光量变化量是否成为极值。并且，当通过该前一次的采样所取得的受光量变化量成为极值时，控制部105判断为受光量变化量满足规定条件。
当受光量变化量不满足规定条件、即受光量变化量没有成为极值时(S14中“否”)，控制部105再次执行S12的处理。另一方面，当受光量变化量满足规定条件、即受光量变化量成为极值时(S14中“是”)，控制部105将上述的前一次采样的受光量变化量设定为极值(S15)。
控制部105判定与所设定的极值对应的受光量是否位于峰值与谷值之间(S16)。当与极值对应受光量不位于峰值与谷值之间时(S16中“否”)，控制部105再次执行S12的处理。另一方面，当与极值对应的受光量位于峰值与谷值之间时(S16中“是”)，控制部105将与极值对应的受光量设定为阈值(S17)。
控制部105判定是否检测不到调谐按钮的操作(S18)。当还检测到调谐按钮的操作时(S18中“否”)，控制部105再次执行S12的处理。另一方面，当检测不到调谐按钮的操作时(S18中“是”)，控制部105结束调谐处理。
另外，代替S14和S15的处理，光电传感器1还可以判定在S13的处理中计算出的受光量变化量是否大于在执行中的调谐处理中至今为止取得的受光量变化量，当判定为大于时，判断为受光量变化量满足规定条件，将在该S13的处理中计算出的受光量变化量设定为极值。
[检测处理]
图11是用于说明本实施例的光电传感器1的控制部105执行的检测处理的流程图。控制部105执行检测处理，由此，根据对受光量与预设的阈值进行比较的结果，检测物体。
如图11所示，控制部105取得受光量数据(S21)。控制部105判定所取得的受光量的绝对值是否大于调谐处理中设定的阈值(S22)。
当受光量的绝对值为阈值以下时(S22中“否”)，控制部105将至PLC 201的输出设为断开状态(S23)，并结束检测处理。另一方面，当受光量的绝对值大于阈值时(S22中“是”)，控制部105将至PLC 201的输出设为接通状态(S24)，并结束检测处理。
如上所述，对于本实施例的光电传感器1，当每单位时间的受光量变化量满足规定条件时将与该每单位时间的受光量变化量对应的受光量设定为阈值。此外，对于本实施例的光电传感器1的阈值设定方法包括：当每单位时间的受光量变化量满足规定条件时，将与该每单位时间的受光量变化量对应受光量设定为阈值的步骤。具体而言，当受光量变化量为极值时(在图10的S14中判定为“是”时)，本实施例的光电传感器1将与该极值对应的受光量设定为阈值(图10的S17)。这样，由于考虑每单位时间的受光量变化量来设定阈值，因此基于受光量与阈值的比较的物体检测精度变高。因此，能够最小限度地抑制从光电传感器1至PLC 201的检测信号的抖动。
本实施例的光电传感器1的控制部105(采样部151)以恒定周期(例如，0.1秒周期)对由受光部104得到的受光量进行采样。因此，根据所采样的受光量，容易地计算每单位时间的受光量变化量。
[变形例]
以上，对本实施例进行了说明，但是本实施例的结构不限于此，可以进行各种的变形、应用。以下，对可应用本实施例的变形例进行说明。
(第1变形例的光电传感器)
对第1变形例的光电传感器进行说明。另外，关于以下说明的结构以外的结构，第1变形例的光电传感器具有与本实施例的光电传感器1所具有的结构相同的结构。
图12是第1变形例的光电传感器的控制部执行的检测中调谐处理的流程图。第1变形例的光电传感器执行检测中调谐处理，从而在物体的检测中也能够随时更新阈值。第1变形例的光电传感器与图11所示的检测处理并行地执行图12所示的检测中调谐处理。
如图12所示，控制部取得受光量数据(S31)。控制部根据所取得的受光量数据以时间对受光量进行微分，从而计算每单位时间的受光量变化量(S32)。控制部判定受光量变化量是否满足规定条件。具体而言，控制部在点亮模式时判定受光量变化量是否从增加变为减少(S33)。此外，控制部在熄灭模式时判定受光量变化量是否从减少变为增加(S33)。这样，控制部执行S33的处理，从而判定通过在该S33中作为判定对象的受光量变化量的前一次的采样所取得的受光量变化量是否成为极值。并且，当通过该前一次的采样所取得的受光量变化量成为极值时，控制部判断为受光量变化量满足规定条件。
当受光量变化量不满足规定条件、即受光量变化量没有成为极值时(S33中“否”)，控制部再次执行S31的处理。另一方面，当受光量变化量满足规定条件、即受光量变化量成为极值时(S14中“是”)，控制部将上述的前一次采样的受光量变化量设定为极值(S34)。
控制部判定与所设定的极值对应的受光量是否位于峰值与谷值之间(S35)。当与极值对应的受光量不位于峰值与谷值之间时(S35中“否”)，控制部再次执行S31的处理。另一方面，当与极值对应的受光量位于峰值与谷值之间时(S32中“是”)，控制部将与极值对应的受光量临时设定为阈值(S36)。
控制部判定临时设定的阈值与调谐处理中设定的阈值之差是否大于预定值(S37)。预定值可任意设定，在应用第1变形例的光电传感器的系统中，只要设定为使从光电传感器至PLC 201的检测信号的抖动处于允许范围内的值即可。
当临时设定的阈值与调谐处理中设定的阈值之差为预定值以下时(S37中“否”)，控制部再次执行S31的处理。另一方面，当临时设定的阈值与调谐处理中设定的阈值之差大于预定值时(S37中“是”)，控制部将在调谐处理中设定的阈值更新成临时设定的阈值(S38)，并结束检测中调谐处理。
如上所述，第1变形例的光电传感器在执行检测处理期间将在预调谐处理中设定的阈值更新为根据所采样的受光量而新设定的阈值(图12的S37、S38)。这样，在执行检测处理的期间，也更新在预调谐处理中设定的阈值，因此基于受光量与阈值的比较的物体检测精度变高。因此，能够最小限度地抑制从光电传感器至PLC 201的检测信号的抖动。
另外，代替S33和S34的处理，第1变形例的光电传感器光电传感器还可以判定在S32的处理中计算出的受光量变化量是否大于在执行中的检测中调谐处理中至今为止取得的受光量变化量，当判定为大于时，判断为受光量变化量满足规定条件，将在该S32的处理中计算出的受光量变化量设定为极值。
(第2变形例的光电传感器)
对第2变形例的光电传感器进行说明。另外，关于以下说明的结构以外的结构，第2变形例的光电传感器具有与本实施例的光电传感器1所具有的结构相同的结构。
图13是用于说明第2变形例的光电传感器为点亮模式时的受光量的变化的图。对于第2变形例的光电传感器，即使受光量变化量为极值，如果该极值是基于噪声(例如，脉冲噪声)等影响的值，则将其不设为阈值的设定对象。
例如，图13的(A)示出了表示第2变形例的光电传感器为点亮模式时的受光量的变化的图表。在图13的(A)所示的图表中，横轴为时间轴，纵轴为受光量，示出了受光量随着物体的移动而变化的情形。图13的(B)示出了表示每单位时间的受光量变化量的图表，以与表示图13的(A)所示的受光量的变化的图表对应。在如图13的(B)所示的图表中，横轴为时间轴，纵轴为受光量变化量。另外，每单位时间的受光量变化量是以时间对图13的(A)所示的受光量进行微分而得到的值。图13的(C)示出了表示受光量变化量的进一步的每单位时间的变化量的图表，以与表示图13的(B)所示的受光量变化量的图表对应。在图13的(C)所示的图表中，横轴为时间轴，纵轴为受光量变化量的微分值。
如图13的(B)所示，作为受光量变化量的极值具有受光量急剧变化的极值和基于噪声的影响的极值。当存在这种基于噪声的影响的极值时，在图10所示的本实施例的光电传感器1的调谐处理中，可能会将该极值作为阈值的设定对象。
因此，如图13的(C)所示，第2变形例的光电传感器通过以时间对受光量变化量进一步进行微分，从而得到受光量变化量的微分值。由于如图13的(C)所示的受光量变化量的微分值是图13的(B)所示的受光量变化量的进一步的每单位时间的变化量，因此仅在受到噪声影响的情况下出现极值。因此，即使在受光量变化量中出现极值的情况下，当出现使受光量变化量的微分值超过规定值的极值时，第2变形例的光电传感器判断为受到噪声的影响，而不设为阈值的设定对象。
图14是用于说明第2变形例的光电传感器的控制部执行的调谐处理的流程图。
如图14所示，控制部判定是否检测到调谐按钮的操作(S41)。当没有检测到调谐按钮的操作时(S41中“否”)，控制部结束调谐处理。另一方面，当检测到调谐按钮的操作时(S41中“是”)，控制部取得受光量数据(S42)。
控制部根据所取得的受光量数据以时间对受光量进行微分，从而计算每单位时间的受光量变化量(S43)。控制部判定受光量变化量是否满足规定条件。具体而言，控制部在点亮模式时判定受光量变化量是否从增加变为减少(S44)。此外，控制部在熄灭模式时判定受光量变化量是否从减少变为增加(S44)。这样，控制部执行S44的处理，从而判定通过在该S44中作为判定对象的受光量变化量的前一次的采样所取得的受光量变化量是否成为极值。并且，当通过该前一次的采样所取得的受光量变化量成为极值时，控制部判断为受光量变化量满足规定条件。
当受光量变化量不满足规定条件、即受光量变化量没有成为极值时(S44中“否”)，控制部再次执行S42的处理。另一方面，当受光量变化量满足规定条件、即受光量变化量成为极值时(S44中“是”)，根据以成为极值的受光量变化量为中心的前后一次采样的受光量变化量，以时间对受光量变化量进一步进行微分，从而计算受光量变化量的微分值(S45)。
控制部判定受光量变化量的微分值是否大于规定值(S46)。规定值可任意设定，在应用第2变形例的光电传感器的系统中，只要设定为使从光电传感器至PLC 201的检测信号的抖动处于允许范围内的值即可。
当受光量变化量的微分值为规定值以下时(S46中“否”)，控制部判断为没有受到噪声的影响，将前一次采样的受光量变化量设定为极值(S47)。
控制部判定与所设定的极值对应的受光量是否位于峰值与谷值之间(S48)。当与极值对应的受光量不位于峰值与谷值之间时(S48中“否”)，控制部再次执行S42的处理。另一方面，当与极值对应的受光量位于峰值与谷值之间时(S48中“是”)，控制部将与极值对应的受光量设定为阈值(S49)，并执行S51的处理。
另一方面，当受光量变化量的微分值大于规定值时(S46中“是”)，控制部判断为受到噪声的影响，将与该受光量变化量的微分值对应的受光量不设为阈值的设定对象(S50)。例如，当受光量变化量的微分值大于规定值时，控制部将前一次采样的受光量变化量不设为极值的对象。之后，控制部执行S51的处理。
另外，控制部可以省略S50的处理，当受光量变化量的微分值大于规定值时(S46中“是”)，可以直接执行S51的处理。即使是这种流程，由于不执行S47～S49的处理，因此能够将基于噪声的影响的受光量变化量的极值不设为阈值的设定对象。
控制部判定是否检测不到调谐按钮的操作(S51)。当还检测到调谐按钮的操作时(S51中“否”)，控制部再次执行S42的处理。另一方面，当检测不到调谐按钮的操作时(S51中“是”)，控制部结束调谐处理。
如上所述，第2变形例的光电传感器计算每单位时间的受光量变化量的进一步的每单位时间的变化量即受光量变化量的微分值(图14的S45)，当该受光量变化量的微分值大于规定值时(在图14的S46中，判定为“是”)，将与该受光量变化量的微分值对应的受光量不设为阈值的设定对象(图14的S50)。这样，当受光量变化量的微分值大于规定值时，虽然可能受到噪声等影响，但是由于将与该受光量变化量的微分值对应的受光量不设为阈值的设定对象，因此基于受光量与阈值的比较的物体检测精度变高。因此，能够最小限度地抑制从光电传感器至PLC 201的检测信号的抖动。
另外，代替S44～S46的处理，第2变形例的光电传感器可以判定S43的处理中计算出的受光量变化量是否大于在执行中的调谐处理中至今为止取得的受光量变化量，当判定为大于时，判断为受光量变化量满足规定条件，在该S46的处理中，判定在该S43的处理中计算出的受光量变化量是否大于规定值。
(第3变形例的光电传感器)
对第3变形例的光电传感器进行说明。另外，关于以下说明的结构以外的结构，第3变形例的光电传感器具有与本实施例的光电传感器1所具有的结构相同的结构。
图15是用于说明第3变形例的光电传感器为点亮模式时的受光量的变化的图。当出现多个受光量变化量的极值时，第3变形例的光电传感器根据对与该多个极值对应的受光量中的各个受光量进行加权而得到的结果，设定阈值。
例如，图15的(A)中示出了表示第3变形例的光电传感器为点亮模式时的受光量的变化的图表。在图15的(A)所示的图表中，横轴为时间轴，纵轴为受光量，示出了受光量随着物体的移动而变化的情形。图15的(B)示出了表示每单位时间的受光量变化量的图表，以与表示图15的(A)所示的受光量的变化的图表对应。在如图15的(B)所示的图表中，横轴为时间轴，纵轴为受光量变化量。另外，每单位时间的受光量变化量是以时间对图15的(A)所示的受光量进行微分而得到的值。
如图15的(B)所示，在受光量变化量的图表出现极值1和极值2。图15的(B)所示的极值1的受光量变化量比极值2的受光量变化量大。因此，如图15的(A)所示，与极值1对应的受光量的变化比与极值2对应的受光量的变化更加急剧。然而，与极值1对应的受光量和最大受光量之差小于与极值2对应的受光量和最小受光量之差。因此，当将与极值1对应的受光量设定为阈值时，与将与极值2对应的受光量设定为阈值时相比，裕度(受光量相对于阈值的比率)更小。因此，当将与极值1对应的受光量设定为阈值时，与将与极值2对应的受光量设定为阈值相比，可能会产生物体的检测不稳定的情况。
这样，在出现多个极值时，根据将与哪一个极值对应的受光量设定为阈值，而可能会改变物体检测的稳定性。
因此，如图15的(A)所示，第3变形例的光电传感器将最大受光量与最小受光量之间的中间值的权重设为“1”，越接近最大受光量，或者越接近最小受光量，使权重越小。并且，光电传感器根据对与多个极值对应的受光量中的各个受光量进行加权而得到的结果，设定阈值。
例如，如图15的(B)所示，与极值1对应的受光量变化量的值比与极值2对应受光量变化量的值更大。与此相对，如图15的(A)所示，与极值1对应的受光量的权重比与极值2对应的受光量的权重更小。因此，例如存在如下情况：如果对与极值1对应的受光量变化量和与极值2对应的受光量变化量分别乘以权重，则与极值1对应的受光量变化量相比，与极值2对应的受光量变化量的加权后的值变大。在该情况下，光电传感器将与极值2对应的受光量设定为阈值。
图16是用于说明第3变形例的光电传感器的控制部执行的调谐处理的流程图。
如图16所示，控制部判定是否检测到调谐按钮的操作(S61)。当没有检测到调谐按钮的操作时(S61中“否”)，控制部结束调谐处理。另一方面，当检测到调谐按钮的操作时(S61中“是”)，控制部取得受光量数据(S62)。
控制部根据所取得的受光量数据以时间对受光量进行微分，从而计算每单位时间的受光量变化量(S63)。控制部判定受光量变化量是否满足规定条件。具体而言，控制部在点亮模式时判定受光量变化量是否从增加变为减少(S64)。此外，控制部在熄灭模式时判定受光量变化量是否从减少变为增加(S64)。这样，控制部执行S64的处理，从而判定通过在该S64中作为判定对象的受光量变化量的前一次的采样所取得的受光量变化量是否成为极值。并且，当通过该前一次的采样所取得的受光量变化量成为极值时，控制部判断为受光量变化量满足规定条件。
当受光量变化量不满足规定条件、即受光量变化量没有成为极值时(S64中“否”)，控制部再次执行S62的处理。另一方面，当受光量变化量满足规定条件、即受光量变化量成为极值时(S64中“是”)，控制部将上述的前一次采样的受光量变化量设定为极值(S65)。
控制部判定是否有多个极值(S66)。当没有多个极值时(S66中“否”)，控制部执行S67的处理。另一方面，当有多个极值时(S66中“是”)，控制部通过对与多个极值对应的受光量中的各个受光量进行加权，设定任意极值(S68)，并执行S67的处理。
控制部判定与所设定的极值对应的受光量是否位于峰值与谷值之间(S67)。当与极值对应的受光量不位于峰值与谷值之间时(S67中“否”)，控制部再次执行S62的处理。另一方面，当与极值对应的受光量位于峰值与谷值之间时(S67中“是”)，控制部将与极值对应的受光量设定为阈值(S69)。
控制部判定是否检测不到调谐按钮的操作(S70)。当还检测到调谐按钮的操作时(S70中“否”)，控制部再次执行S62的处理。另一方面，当检测不到调谐按钮的操作时(S70中“是”)，控制部结束调谐处理。
如上所述，当存在多个极值时(在图16的S66中判定为“是”时)，第3变形例的光电传感器根据对该多个极值的各个极值进行加权而得到的结果，设定阈值(图16的S68)。这样，即使在存在多个极值的情况下，由于通过加权设定阈值，因此关于受光量与阈值的比较，精度也变得良好。因此，能够最小限度地抑制从光电传感器至PLC 201的检测信号的抖动。
另外，关于加权，不限于将最大受光量与最小受光量之间的中间值的权重设为“1”，也可以是将裕度(受光量相对于阈值的比率)最大的受光量的权重设为“1”这种形式。
(其它变形例)
本实施例和第1～第3变形例的光电传感器将在点亮模式时受光量变化量从增加变为减少时的最大极值、在熄灭模式时受光量变化量从减少变为增加时的最小极值分别设定为阈值。但是，不限于此，光电传感器可以将在点亮模式时受光量变化量从减少变为增加时的最小极值、在熄灭模式时受光量变化量从增加变为减少时的最大极值分别设定为阈值。即，光电传感器可以在点亮模式和熄灭模式的任意模式时，都将与受光量变化量的绝对值最大的极值对应的受光量设定为阈值。
本实施例和第1～第3变形例的光电传感器的调谐处理(阈值设定方法)在点亮模式和熄灭模式的任意模式时都能够应用。
本实施例和第1～第3变形例的光电传感器通过以时间对受光量进行微分而计算每单位时间的受光量变化量。但是不限于此，只要采样率以恒定周期进行，光电传感器也可以通过计算每次采样的受光量之差，来计算每个采样率的受光量变化量。
本实施例和第1～第3变形例的光电传感器在检测到物体的情况下将至PLC 201的输出从断开状态切换到接通状态。但是不限于此，光电传感器也可以在检测到物体的情况下将至PLC 201的输出从接通状态切换到断开状态。
本实施例和第1～第3变形例的光电传感器将与受光量变化量的极值对应的受光量设定为阈值。但是不限于此，光电传感器可以将受光量变化量的接近极值的值(极值附近的值)、换而言之将与作为从受光量变化量的极值起规定范围内的值的特定值对应的受光量设定为阈值。即，当判定为计算出的受光量变化量是作为从极值起规定范围内的值的特定值时，光电传感器判断为受光量变化量满足规定条件，并将与该计算出的受光量变化量对应的受光量设定为阈值。特定值可任意设定，在应用光电传感器的系统中，只要设定为使从光电传感器至PLC 201的检测信号的抖动处于允许范围内的值即可。
本实施例和第1～第3变形例的光电传感器以调谐按钮的操作为契机设定阈值。但是不限于此，光电传感器也可以接收到外部输入信号时设定阈值。此外，光电传感器也可以在建立了与PLC 201之间的通信时设定阈值。
另外，应当认为，本次公开的实施方式在所有的方面只是例示而不是限制性的。本发明的范围不是通过上述说明表示而是通过权利要求书表示，旨在包含与权利要求书均等的含义以及范围内的所有的变更。

Claims (6)

1.一种传感器，其通过由受光部接收来自投光部的光而检测物体，该传感器具有：
采样部，其对由所述受光部接收的受光量进行采样；
计算部，其根据由所述采样部采样的受光量，计算每单位时间的受光量变化量；
设定部，其在所述每单位时间的受光量变化量满足规定条件时，将与该每单位时间的受光量变化量对应的受光量设定为阈值；以及
检测部，其通过由所述受光部接收的受光量与所述阈值的比较来检测所述物体。
2.根据权利要求1所述的传感器，其中，
所述采样部以恒定周期对由所述受光部接收的受光量进行采样。
3.根据权利要求1或2所述的传感器，其中，
所述计算部计算所述每单位时间的受光量变化量的进一步的每单位时间的变化量，
当所述进一步的每单位时间的变化量大于规定值时，所述设定部将与该进一步的每单位时间的变化量对应的受光量不设为所述阈值的设定对象。
4.根据权利要求1或2所述的传感器，其中，
当多个所述每单位时间的受光量变化量满足所述规定条件时，所述设定部根据对与该多个所述每单位时间的受光量变化量对应的受光量中的各个受光量进行加权而得到的结果，设定所述阈值。
5.根据权利要求1或2所述的传感器，其中，
所述设定部在由所述检测部使用所述阈值检测所述物体的期间，将该阈值更新为根据由所述采样部采样的受光量而新设定的阈值。
6.一种传感器的阈值设定方法，该传感器通过由受光部接收来自投光部的光并且通过由该受光部接收的受光量与阈值的比较来检测物体，该阈值设定方法包括如下步骤，
对由所述受光部接收的受光量进行采样；
根据所采样的受光量，计算每单位时间的受光量变化量；以及
当所述每单位时间的受光量变化量满足规定条件时，将与该每单位时间的受光量变化量对应的受光量设定为阈值。
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