DE102006007497A1

DE102006007497A1 - Positionsempfindlicher photoelektrischer Sensor und Verfahren zum Setzen eines Referenzabstands in demselben

Info

Publication number: DE102006007497A1
Application number: DE102006007497A
Authority: DE
Inventors: Kazutoshi Sugiyama; Takeshi Oue
Original assignee: Keyence Corp
Current assignee: Keyence Corp
Priority date: 2005-02-18
Filing date: 2006-02-17
Publication date: 2006-09-07
Also published as: US7312854B2; CN1821711A; JP2006226851A; JP4789482B2; CN1821711B; US20060187441A1

Abstract

In einem positionsempfindlichen photoelektrischen Sensor, der einen Abstand zu einem Ziel auf Basis eines Dreiecksbereichsergebnisses unter Benutzung eines Lichts berechnet und ein mit einem Referenzabstand verglichenes Ergebnis ausgibt, wird der Referenzabstand Dref zuerst grob gesetzt, indem ein Lichtempfangsteilanpassungsmechanismus verwendet wird, der einen Winkel eines eine Empfangslinse und eine Licht empfangende Einrichtung umfassenden Lichtempfangsteils verändert. Dann wird durch Training die Veränderungsanpassung des Referenzabstands durchgeführt. Darüber hinaus führt der Benutzer, falls erforderlich, eine Feinanpassung des Referenzabstands durch eine manuelle Anpassung unter Benutzung einer Vergrößerungs-/Verkleinerungstaste durch.

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen positionsempfindlichen photoelektrischen Sensor zum Fühlen eines Abstands zu einem Ziel durch ein Dreiecksbereichsergebnis unter Benutzung eines Lichts und ein Verfahren zum Verändern eines in demselben gesetzten Referenzabstands.

2. Verwandte Technik

Diese Art photoelektrischer Sensor wird in einigen Fällen ein Positionssensor oder ein Distanzsensor genannt und verwendet, um einen Abstand zu einem Ziel (hier im Folgenden als ein "Werk" bezeichnet) auf Basis eines Dreiecksbereichsergebnisses unter Benutzung eines Lichts zu messen. Wie in 1 dargestellt wird, sind eine Licht emittierende Einrichtung 102 und eine Licht empfangende Einrichtung 103 in einem vorbestimmten Intervall in einem Sensorkopf 101 angeordnet. Ein von der Licht emittierenden Einrichtung 102 projiziertes Licht wird durch eine Projektionslinse 104 übermittelt und dann auf ein Werk WK projiziert. Dann wird ein von dem Werk WK reflektiertes Licht durch eine Empfangslinse 105 übermittelt und ist auf der Licht empfangenden Einrichtung 103 einfallend. Als die Licht empfangende Einrichtung 103 wird PSD (Positionsempfindliches Halbleiterbauelement) oder CCD (Halbleiterbildsensor) verwendet, was eine lichtempfindliche Oberfläche in einem vorbestimmten Bereich aufweist und im Stande ist, eine Punktposition des einfallenden Lichts auf der lichtempfindlichen Oberfläche oder eine Schwerpunktposition einer Lichtmengenverteilung zu fühlen.

In 1 wird das auf der Licht empfangenden Einrichtung 103 einfallende reflektierte Licht wie durch eine gestrichelte Linie dargestellt verändert, wenn eine Position des Werks WK wie durch eine gestrichelte Linie dargestellt näher an den Sensorkopf 101 rückt. Deshalb wird die Punktposition des empfangenen Lichts auf der lichtempfindlichen Oberfläche der Licht empfangenden Einrichtung 103 oder die Schwerpunktposition der Lichtmengenverteilung wie anhand eines Pfeils angezeigt verschoben. Wenn das Werk WK in die Richtung verschoben wird, die von dem Sensorkopf 101 wegführt, wird die Punktposition des empfangenen Lichts auf der lichtempfindlichen Oberfläche der Licht empfangenden Einrichtung 103 oder die Schwerpunktposition der Lichtmengenverteilung in die Richtung verschoben, die derjenigen anhand eines Pfeils angezeigten entgegen gesetzt ist. Demgemäß kann ein Abstand zu dem Werk WK oder seine Verschiebung gemessen werden, indem die Punktposition des empfangenen Lichts auf der lichtempfindlichen Oberfläche der Licht empfangenden Einrichtung 103 oder die Schwerpunktposition der Lichtmengenverteilung gefühlt wird.

Gewöhnlich weist solch ein photoelektrischer Sensor Funktionen, um einen Abstand zu dem Werk WK zu messen und ihn anzuzeigen, auf, und auch, um ein Vergleichsergebnis zwischen einem Messergebnis und einem Referenzabstand (Schwellenwert) als ein binäres Signal auszugeben und es an die externe Einrichtung auszugeben. Ferner gibt es den photoelektrischen Sensor, der nur für eine Funktion zum Ausgeben des binären Signals als das Vergleichsergebnis zwischen dem Abstand zu dem Werk und dem Referenzabstand ausgelegt ist. Dieser Sensor wird manchmal vorzugsweise ein abstandssetzbarer photoelektrischer Schalter genannt. In einem solchen abstandssetzbaren photoelektrischen Schalter kann eine unterteilte PD (Photodiode), die kostengünstiger als obiges PSD oder CCD ist, als die Licht empfangende Einrichtung verwendet werden.

Wie in 2 dargestellt wird, weist die unterteilte PD 103 als die Licht empfangende Einrichtung die lichtempfindliche Oberfläche in zwei Teile geteilt auf, und es können individuelle Signale über die empfangene Lichtmenge von entsprechenden unterteilten lichtempfindlichen Oberflächen detektiert werden. Eine unterteilte lichtempfindliche Oberfläche wird eine N-Seiten (Nahseiten)-lichtempfindliche Oberfläche genannt, und die andere unterteilte lichtempfindliche Oberfläche wird eine F-Seiten (Fernseiten)-lichtempfindliche Oberfläche genannt. Wie in 2(b) dargestellt wird, können, wenn ein empfangener Lichtpunkt SP an der Grenze zwischen der N-Seiten-lichtempfindlichen Oberfläche und der F-Seiten-lichtempfindlichen Oberfläche positioniert ist, gleiche Signale über die empfangene Lichtmenge von beiden unterteilten lichtempfindlichen Oberflächen erhalten werden. Ferner wird, wie in 2(a) dargestellt wird, eine von der N-Seiten-lichtempfindlichen Oberfläche erhaltene Menge an empfangenem Licht größer als eine von der F-Seiten-lichtempfindlichen Oberfläche erhaltene Menge an empfangenem Licht (N>F), wenn der empfangene Lichtpunkt SP zu der N-Seiten-lichtempfindlichen Oberfläche verschoben wird. Umgekehrt wird, wie in 2(c) dargestellt wird, eine von der F-Seiten-lichtempfindlichen Oberfläche erhaltene Menge an empfangenem Licht größer als eine von der N-Seiten-lichtempfindlichen Oberfläche erhaltene Menge an empfangenem Licht (N<F), wenn der empfangene Lichtpunkt SP zu der F-Seiten-lichtempfindlichen Oberfläche verschoben wird. Demgemäß kann, falls eine in 2(b) dargestellte Situation als ein Referenzabstand angenommen wird, das binäre Signal, das anzeigt, ob ein Abstand zu dem Werk WK nah an dem Referenzabstand oder weit entfernt von dem Referenzabstand ist, auf Basis dessen, dass ein Unterschied in von der N-Seiten-lichtempfindlichen Oberfläche und der F-Seiten-lichtempfindlichen Oberfläche erhaltenen Mengen an empfangenem Licht positiv oder negativ ist, ausgegeben werden.

Wie es sich aus 1 versteht, wird in dem obigen positionsempfindlichen photoelektrischen Sensor ein messbarer Abstandsbereich auf Basis einer Größe der lichtempfindlichen Oberfläche der Licht empfangenden Einrichtung und Konstanten eines optischen Systems (einem Intervall zwischen der Licht emittierenden Einrichtung 102 und der Licht empfangenden Einrichtung 103, einer Vergrößerung der Empfangslinse und ähnlichem) bestimmt. Wenn sich die Position des Werks außerhalb des messbaren Abstandsbereichs befindet, befindet sich auch der empfangene Lichtpunkt des reflektierten Lichts außerhalb der lichtempfindlichen Oberfläche der Licht empfangenden Einrichtung und das reflektierte Licht kann somit nicht gemessen werden. Wenn eine Vergrößerung der Empfangslinse erhöht wird, kann mit der kleinen Licht empfangenden Einrichtung (lichtempfindlichen Oberfläche) ein weiter Abstandsbereich umfasst werden, aber ein Auflösungsvermögen wird schlechter. Deshalb werden in der verwandten Technik der positionsempfindliche photoelektrische Sensor für kurze Abstände und der positionsempfindliche photoelektrische Sensor für lange Abstände zur Verfügung gestellt.

Ferner ist es im Falle des abstandssetzbaren photoelektrischen Schalters für den Benutzer schwierig, den Referenzabstand arbiträr zu verändern, da der zum Ausgeben des binären Signals angewandte Referenzabstand auf Basis von einem Positionsverhältnis zwischen der Licht emittierenden Einrichtung und der Licht empfangenden Einrichtung, einem Winkel und ähnlichem bestimmt wird. In der JP-A-6-168652 (im Folgenden als Patentliteratur 1 bezeichnet) zum Beispiel ist der abstandssetzbare photoelektrische Schalter, dessen Referenzabstand der Benutzer verändern kann, indem dem Sensorkopf ein Mechanismus, der einen Winkel einer Licht empfangenden Achse und ähnliches verändert/anpasst, zur Verfügung gestellt wird, vorgeschlagen worden.

Jedoch ist es in dem in der Patentliteratur 1 dargelegten abstandssetzbaren photoelektrischen Schalter schwierig, den optimalen Referenzabstand zu setzen, da der Referenzabstand nur durch den Anpassungsmechanismus des optischen Systems gesetzt wird. Das Setzen insbesondere variiert stark zwischen den Arbeitern (Benutzern). Außerdem ist es bei dem positionsempfindlichen photoelektrischen Sensor des Typs, bei dem wie oben beschrieben der Abstand zu dem Werk gemessen wird, schwierig, den weiten Messabstandsbereich durch einen Sensor zu umfassen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die obigen Probleme und Ziele zur leichten und exakten Durchführung eines Setzens und eines Veränderns eines Referenzabstands, der mit einem Abstand zu einem Werk verglichen wird, geschaffen worden, indem ein Setzen in einem Anpassungsmechanismus eines optischen Systems und eine Veränderungsanpassung auf Basis von Prozessen eines von einer Licht empfangenden Einrichtung abgeleiteten Signals gemeinsam verwendet werden.

Die vorliegende Erfindung braucht jedoch die obigen Ziele nicht zu erreichen, und andere hier nicht beschriebene Ziele können ebenfalls erreicht werden. Darüber hinaus kann die Erfindung auch keines der offenbarten Ziele erreichen, ohne dass dadurch der Umfang der Erfindung beeinflusst wird.

Eine Konfiguration eines positionsempfindlichen photoelektrischen Sensors der vorliegenden Erfindung, der umfasst: eine Licht emittierende Einrichtung und eine Projektionslinse zum Projizieren eines Lichts auf ein Ziel, eine Empfangslinse und eine Licht empfangende Einrichtung zum Empfangen eines von dem Ziel reflektierten Lichts und einen Hauptsteuerteil zum Berechnen eines Abstands zu dem Ziel, indem ein Signal von der Licht empfangenden Einrichtung verarbeitet wird, um eine Position eines empfangenen Lichtpunkts auf einer lichtempfindlichen Oberfläche oder eine Schwerpunktposition einer empfangenen Lichtmengenverteilung zu berechnen; der einen optischen Anpassungsmechanismus zum Verändern der Position des empfangenen Lichtpunkts auf der lichtempfindlichen Oberfläche der Licht empfangenden Einrichtung oder der Schwerpunktposition der empfangenen Lichtmengenverteilung, indem ein Winkel oder eine Position von zumindest einer der Licht emittierenden Einrichtung, der Projektionslinse, der Empfangslinse und der Licht empfangenden Einrichtung angepasst wird, umfasst; wobei der Hauptsteuerteil eine Funktion zum Ausgeben eines binären Signals als ein Vergleichsergebnis zwischen dem berechneten Abstand zu dem Ziel und einem Referenzabstand und eine Funktion zum Durchführen einer Veränderungsanpassung des Referenzabstands von Software in einer Situation, in der eine Anpassung von dem optischen Anpassungsmechanismus gemacht wird, aufweist.

In diesem Fall kann tatsächlich ein Wert (digitaler Wert), der dem Abstand entspricht, als der Abstand, den der Hauptsteuerteil des positionsempfindlichen photoelektrischen Sensors berechnet, verwendet werden. Deshalb bedeutet der hier erwähnte "Abstand" einen "abstandsäquivalenten Parameter".

Ferner ein Verfahren zum Setzen eines Referenzabstands in einem positionsempfindlichen photoelektrischen Sensor der vorliegenden Erfindung, der eine Licht emittierende Einrichtung und eine Projektionslinse zum Projizieren eines Lichts auf ein Ziel sowie eine Empfangslinse und eine Licht empfangende Einrichtung zum Empfangen eines von dem Ziel reflektierten Lichts umfasst, einen Abstand zu einem Ziel auf Basis eines Dreiecksbereichsergebnisses unter Benutzung eines Lichts berechnet und ein binäres Signal als ein Vergleichsergebnis zwischen dem berechneten Abstand und einem Referenzabstand ausgibt, welches umfasst: einen ersten Schritt, bei dem eine Position eines empfangenen Lichtpunkts auf einer lichtempfindlichen Oberfläche der Licht empfangenden Einrichtung oder eine Schwerpunktposition einer empfangenen Lichtmengenverteilung von einem optischen Anpassungsmechanismus verändert wird, der einen Winkel oder eine Position von zumindest einer der Licht emittierenden Einrichtung, der Projektionslinse, der Empfangslinse und der Licht empfangenden Einrichtung anpasst; und einen zweiten Schritt, bei dem eine Veränderungsanpassung des Referenzabstands von Software durchgeführt wird.

Gemäß dem positionsempfindlichen photoelektrischen Sensor und dem Verfahren zum Setzen eines Referenzabstands in einem positionsempfindlichen photoelektrischen Sensor werden das Setzen und die Veränderungsanpassung des Referenzabstands in mehreren Stufen auf solch eine Art und Weise durchgeführt, dass der auf Basis der Anordnung des optischen Systems bestimmte Referenzabstand von dem optischen Anpassungsmechanismus grob gesetzt wird und die Veränderungsanpassung (Feinanpassung) des Referenzabstands dann von Software durchgeführt wird. Deshalb ist der Benutzer im Stande, das Setzen und die Veränderungsanpassung des Referenzabstands einfach und korrekt durchzuführen.

In der bevorzugten Ausführungsform umfasst die von Software durchgeführte Veränderungsanpassung des Referenzabstands zumindest irgendeine von einer automatischen Veränderungsanpassung, die durch Training (Engl.: "teaching") durchgeführt wird, und einer Feinanpassung, die von einer Benutzerbedienung eines Vergrößerungs-/Verkleinerungsschalters gemacht wird. Wenn die Veränderungsanpassung beide Anpassungen umfasst, können das Setzen und die Veränderungsanpassung des Referenzabstands genauer und adäquater durchgeführt werden.

In der bevorzugten Ausführungsform des positionsempfindlichen photoelektrischen Sensors der vorliegenden Erfindung wird eine unterteilte PD, deren lichtempfindliche Oberfläche in eine erste lichtempfindliche Oberfläche und eine zweite lichtempfindliche Oberfläche zum Ausgeben eines individuellen Signals über die empfangene Lichtmenge von jeder unterteilten lichtempfindlichen Oberfläche geteilt ist, als die Licht empfangende Einrichtung verwendet, und der Hauptsteuerteil führt eine Normalisierungsberechnung durch, in der ein Unterschied zwischen einer ersten Menge an empfangenem Licht, erhalten von der ersten lichtempfindlichen Oberfläche, und einer zweiten Menge an empfangenem Licht, erhalten von der zweiten lichtempfindlichen Oberfläche, durch eine Summe beider Mengen an empfangenem Licht geteilt wird, um einen fühlenden Parameter zu bekommen, der sich im Wesentlichen linear innerhalb eines vorbestimmten Bereichs in Abhängigkeit von dem Abstand verändert, und dann eine Veränderungsanpassung des Referenzabstands innerhalb des vorbestimmten Bereichs durchführt. Gemäß dieser Ausführungsform kann der positionsempfindliche photoelektrische Sensor konstruiert werden, indem die unterteilte PD verwendet wird, die kostengünstiger ist als PSD oder CCD, und auch der Benutzer kann das Setzen und die Veränderungsanpassung des Referenzabstands korrekt durchführen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Ansicht, die ein Funktionsprinzip eines positionsempfindlichen photoelektrischen Sensors darstellt.
2(a) bis 2(c) sind Ansichten, die ein Funktionsprinzip einer unterteilten PD als einer Licht empfangenden Einrichtung darstellen.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine äußere Erscheinung eines positionsempfindlichen photoelektrischen Sensors gemäß einer beispielhaften, nicht beschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
4 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltungskonfiguration des positionsempfindlichen photoelektrischen Sensors gemäß der beispielhaften, nicht beschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
5(a) bis 5(b) sind Graphen, die eine Normalisierungsberechnung eines Unterschieds in einer Menge an empfangenem Licht darlegen.
6 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf eines Normalisierungsberechnungsprozesses des Unterschieds in einer Menge an empfangenem Licht darstellt.
7 ist eine Draufsicht auf ein oberes Panel, das Drucktastenschalter und eine digitale Anzeige eines Verstärkerteils umfasst.
8 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel des Trainings darstellt.
9(a) bis 9(b) sind Ansichten, die ein Konfigurationsbeispiel eines Lichtempfangsteilanpassungsmechanismus schematisch darstellen.
10 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Überblick über einen Setzmodus und einen Messmodus in dem positionsempfindlichen photoelektrischen Sensor gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
11(a) bis 11(b) sind Ansichten, die ein Funktionsprinzip in dem Falle, wo als eine weitere Ausführungsform PSD oder CCD als die Licht empfangende Einrichtung verwendet wird, darstellen.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert.
3 ist eine perspektivische Ansicht einer äußeren Erscheinung eines positionsempfindlichen photoelektrischen Sensors gemäß einer beispielhaften, nicht beschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der positionsempfindliche photoelektrische Sensor dieser Ausführungsform stellt einen so genannten verstärkergetrennten Typ dar, und ein Kopfteil 11 und ein Verstärkerteil 12 sind über elektrische Kabel 13 verbunden.
Der Verstärkerteil 12 weist ein dünnes rechteckiges Parallelepipedongehäuse 121 auf. Die mit dem Kopfteil 11 verbundenen elektrischen Kabel 13 sind mit der Stirnseite des Gehäuses verbunden und ein mit einer oberen Steuervorrichtung (PLC oder ähnlichem) verbundenes elektrisches Kabel 14 ist mit der Rückseite des Gehäuses verbunden. Eine an die DIN-Schiene (Vorrichtung passende Standardschiene) angepasste Struktur wird einer unteren Oberfläche 122 des Gehäuses 121 zur Verfügung gestellt. Eine Mehrzahl von Verstärkerteilen 12 kann an die DIN-Schiene und jeweils zueinander benachbart angepasst werden. Zu diesem Zeitpunkt kann die elektrische Verbindung zwischen benachbarten Verstärkerteilen 12 von einem Verbinder 123 zur Verfügung gestellt werden, der einer Seitenoberfläche des Verstärkerteils 12 zur Verfügung gestellt wird.
Eine digitale Anzeige 124 unter Benutzung einer 7-Segment-LED aus 8 Ziffern (4 Ziffernx2) und ein Ausgabeanzeiger (Licht emittierende Diode) 125 zum Anzeigen des Messergebnisses (Vergleichsergebnisses mit dem Referenzabstand) werden einer oberen Oberfläche des Verstärkerteils 12 zur Verfügung gestellt. Ferner wird eine Mehrzahl von Drucktastenschaltern 126 bis 128 zur Verfügung gestellt, die verwendet wird, um einen Referenzabstandswert zu setzen, einen Bedienungsmodus und einen Anzeigemodus zu schalten und ähnliches. Es wird eine aus einem transparenten Harz hergestellte Schutzabdeckung 130 zum Schützen der Drucktastenschalter 126 bis 128, der digitalen Anzeige 124 und ähnlichem zur Verfügung gestellt. In 3 wird die Schutzabdeckung 130 in ihrem geöffneten Zustand dargestellt. Die Schutzabdeckung 130 ist durch den Scharnierteil schwenkbar, der dem oberen Teil auf der Rückseite des Verstärkerteils 12 zur Verfügung gestellt wird. Wenn sich die Schutzabdeckung 130 in ihrem geschlossenen Zustand befindet, wird ein oberes Panel (Anzeige/Bedienfeld) des Verstärkerteils 12 einschließlich der Drucktastenschalter 126 bis 128, der digitalen Anzeige 124 und ähnlichem mit der Schutzabdeckung 130 bedeckt.
In den Kopfteil 11 sind ein Projektionsteil und ein Empfangsteil eingebaut. Der Kopfteil 11 ist so konstruiert, dass ein von der Licht emittierenden Einrichtung emittiertes Licht LB von einer vorderen Oberfläche des Kopfteils 11 zu einem Werk WK projiziert wird und dann ein von dem Werk WK reflektiertes Licht LB' von einer vorderen Oberfläche des Empfangsteils auf der Licht empfangenden Einrichtung einfallend ist. Wie schon mit Bezug auf 1 beschrieben wird, ist in dem Projektionsteil eine Projektionslinse umfasst und in dem Empfangsteil ist eine Empfangslinse umfasst. Ferner wird auf einer hinteren Oberfläche des Kopfteils 11 ein Trimmer 112 zur Verfügung gestellt, der verwendet wird, um den Referenzabstand durch Benutzung eines später beschriebenen Lichtempfangsteilanpassungsmechanismus 27 manuell zu setzen.
4 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltungskonfiguration des positionsempfindlichen photoelektrischen Sensors gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Licht emittierende Einrichtung, die eine Laserdiode oder eine Licht emittierende Diode benutzt, und ihre Treiberschaltung sind in einem Projektionsteil 21 umfasst, der in den Kopfteil 11 gebaut ist. Ferner umfasst der Empfangsteil eine Licht empfangende Einrichtung 22 unter Benutzung der unterteilten PD. Wie schon mit Bezug auf 2 beschrieben wird, ist die lichtempfindliche Oberfläche dieser unterteilten PD in die N-Seiten-lichtempfindliche Oberfläche und die F-Seiten-lichtempfindliche Oberfläche geteilt, und individuelle Signale über die empfangene Lichtmenge werden von entsprechenden unterteilten lichtempfindlichen Oberflächen ausgegeben. In 2 wird das Signal über die empfangene Lichtmenge, ausgegeben von der N-Seiten-lichtempfindlichen Oberfläche, durch N angezeigt, und das Signal über die empfangene Lichtmenge, ausgegeben von der F-Seiten-lichtempfindlichen Oberfläche, wird durch F angezeigt. In einigen Fällen wird eine von der N-Seiten-lichtempfindlichen Oberfläche erhaltene Menge an empfangenem Licht (spannungs- oder digitaler umgewandelter Wert) ebenfalls durch N dargestellt, und eine von der F-Seiten-lichtempfindlichen Oberfläche erhaltene Menge an empfangenem Licht wird ebenfalls durch F dargestellt.
Wie in 4 dargestellt wird, werden die Signale N und F über die empfangene Lichtmenge, ausgegeben von der N-Seiten-lichtempfindlichen Oberfläche und der F-Seiten-lichtempfindlichen Oberfläche, über Verstärker 23 beziehungsweise 24 in einen Analogberechnungsteil 25 eingegeben. Dann werden das Signal N über die empfangene Lichtmenge und ein Unterschied N – F zwischen zwei Signalen über die empfangene Lichtmenge (im Folgenden als ein "Signal über den empfangenen Lichtmengenunterschied" bezeichnet) von dem Analogberechnungsteil 25 ausgegeben. Diese Signale werden in einen Signalschaltteil 26 eingegeben. Der Signalschaltteil 26 sendet das Signal N über die empfangene Lichtmenge und das Signal N – F über den empfangenen Lichtmengenunterschied gemäß einem Schaltsteuersignal, das von dem Verstärkerteil 12 ausgegeben wird, abwechselnd (im Zeitmultiplex) an die elektrischen Kabel 13 aus. Das dem Signalschaltteil 26 erteilte Schaltsteuersignal wird über einem Steuersignal des Projektionsteils 21 überlagert und dann von dem Verstärkerteil 12 über die elektrischen Kabel 13 ausgesendet. Später wird hier ein in den Kopfteil 11 gebauter Lichtempfangsteilanpassungsmechanismus 27 beschrieben.
In dem Verstärkerteil 12 werden das Signal N über die empfangene Lichtmenge und das Signal N – F über den empfangenen Lichtmengenunterschied, die von dem Kopfteil 11 über die elektrischen Kabel 13 zugeführt werden, von einem Signalverstärkerteil 31 verstärkt, dann von einem A/D-Wandlerteil 32 in digitale Werte umgewandelt und dann in einen Hauptsteuerteil 33 eingegeben. Der Hauptsteuerteil 33 stellt die andere Menge an empfangenem Licht F aus dem Signal N über die empfangene Lichtmenge und dem Signal N – F über den empfangenen Lichtmengenunterschied, die beide in digitale Werte umgewandelt worden sind, wieder her. Um der Einfachheit willen werden sowohl das Signal über den empfangenen Lichtmengenunterschied als auch ein Unterschied in den Mengen an empfangenem Licht als der entsprechende digitale Wert ebenfalls durch N – F dargestellt. Der Hauptsteuerteil 33 führt auch einen Normalisierungsberechnungsprozess des Unterschieds in Mengen an empfangenem Licht durch, der später beschrieben wird, und bewirkt, dass ein Anzeigeteil 34 einen sich daraus ergebenden digitalen Betrag anzeigt. Der Anzeigeteil 34 umfasst die digitale Anzeige 124 und den Ausgabeanzeiger 125, die dem oberen Panel des in 3 dargestellten Verstärkerteils 12 zur Verfügung gestellt werden.
Ferner werden dem Verstärkerteil 12 ein Setzeingabeteil 35 und ein Projektionssteuerteil 36, die verwendet werden, um das Setzen des Referenzabstands durchzuführen (Veränderungsanpassung), und ähnliches zur Verfügung gestellt. Der Setzeingabeteil 35 umfasst die Drucktastenschalter 126 bis 128, die dem oberen Panel des in 3 dargestellten Verstärkers 12 zur Verfügung gestellt werden. Der Projektionssteuerteil 36 stellt dem Projektionsteil 21 des Kopfteils 11 auf Basis der Anweisung von dem Hauptsteuerteil 33 ein Projektionssteuersignal zur Verfügung. Außerdem weist der Projektionssteuerteil 36, wie oben beschrieben, eine Funktion zum Überlagern des Schaltsteuersignals, das von dem Kopfteil 11 an den Verstärker 12 bereitgestellt wird, um das Signal N über die empfangene Lichtmenge und das Signal N – F über den empfangenen Lichtmengenunterschied im Zeitmultiplex zu schalten, mit dem Projektionssteuersignal auf. Das Vergleichsergebnis zwischen dem Abstand zu dem Werk WK, das gemessen wird, wenn sich der Hauptsteuerteil 33 in seinem Messmodus befindet, und dem Referenzabstand wird auf dem in dem Anzeigeteil 34 umfassten Ausgabeanzeiger 125 angezeigt und wird auch an das mit der Steuervorrichtung (PLC oder ähnlichem) verbundene elektrische Kabel 14 ausgegeben.
5 ist ein Graph, der eine Normalisierungsberechnung eines Unterschieds in einer Menge an empfangenem Licht darlegt. Ferner ist 6 ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf eines Normalisierungsberechnungsprozesses des Unterschieds in einer Menge an empfangenem Licht darstellt. Wie in der Erläuterung der verwandten Technik mit Bezug auf 2 beschrieben wird, werden, wenn der empfangene Lichtpunkt SP auf der Grenze zwischen der N-Seiten-lichtempfindlichen Oberfläche und der F-Seiten-lichtempfindlichen Oberfläche der unterteilten PD positioniert ist, gleiche Signale über die empfangene Lichtmenge von beiden unterteilten lichtempfindlichen Oberflächen erhalten und das Signal N – F über den empfangenen Lichtmengenunterschied wird somit null. Wenn der empfangene Lichtpunkt SP zu der N-Seiten-lichtempfindlichen Oberfläche abgelenkt wird, handelt es sich bei dem Signal N – F um einen positiven Wert. Wenn der empfangene Lichtpunkt SP zu der F-Seiten-lichtempfindlichen Oberfläche abgelenkt wird, handelt es sich bei dem Signal N – F um einen negativen Wert. Bei der Darstellung in einem Graph wird dieser Zustand durch Kurven, die in 5(a) mit einer durchgezogenen Linie oder einer gestrichelten Linie angezeigt werden, dargestellt.
In 5(a) stellt eine Kurve 41 mit durchgezogener Linie die Eigenschaft dar, wenn das Werk WK, dessen Oberfläche einen relativ hohen Lichtremissionsgrad aufweist, verwendet wird, und eine Kurve 42 mit gestrichelter Linie stellt die Eigenschaft dar, wenn das Werk WK, dessen Oberfläche einen relativ geringen Lichtremissionsgrad aufweist, verwendet wird. In beiden Fällen beträgt der empfangene Lichtmengenunterschied N – F bei dem Referenzabstand Dref auf Basis einer Anordnung des optischen Systems null. Das heißt, die empfangenen Lichtpunkte SP sind mit Bezug auf die Grenze zwischen der N-Seiten-lichtempfindlichen Oberfläche und der F-Seiten-lichtempfindlichen Oberfläche der unterteilten PD als der Licht empfangenden Einrichtung 22 gleichmäßig auf der N-Seiten-lichtempfindlichen Oberfläche und der F-Seiten-lichtempfindlichen Oberfläche verteilt. In diesem Fall unterscheidet sich ein Wert des empfangenen Lichtmengenunterschieds N – F abhängig vom Lichtremissionsgrad der Oberfläche des Werks WK an dem Punkt, wo der Lichtpunkt SP von dem Referenzabstand Dref abgelenkt wird, auch wenn der Lichtpunkt SP um denselben Abstand abgelenkt wird.
Wie man aus 5(a) erkennen kann, wird ein absoluter Wert des empfangenen Lichtmengenunterschieds N – F vergrößert und dann der Verkleinerung zugekehrt, während der Lichtpunkt SP in höherem Maße von dem Referenzabstand Dref abgelenkt wird. Dann wird dieser absolute Wert an beiden Enden eines Abstandsbereichs Rgd entsprechend dem Bereich, in dem der Lichtpunkt SP innerhalb der lichtempfindlichen Oberfläche der Licht empfangenden Einrichtung 22 liegt, null. Das heißt, der Wert des empfangenen Lichtmengenunterschieds N – F geht natürlich zu null, da beide Mengen an empfangenem Licht N und F zu null gehen, wenn sich der Lichtpunkt SP außerhalb beider Enden der lichtempfindlichen Oberfläche befindet. Aus diesen Fakten versteht es sich, dass der empfangene Lichtmengenunterschied N – F nicht als ein Fühlparameter verwendet werden kann, der einen relativen Abstand (Verschiebung) anzeigt, wie er ist.
Deshalb führt in dem positionsempfindlichen photoelektrischen Sensor der vorliegenden Ausführungsform der Hauptsteuerteil 33 einen Normalisierungsberechnungsprozess des empfangenen Lichtmengenunterschieds durch. Dieser Prozess wird im Grunde angewendet, um einen Einfluss des Lichtremissionsgrads der Oberfläche des Werks WK zu vermeiden, indem der empfangene Lichtmengenunterschied N–F durch eine Summe (N + F) der Menge an empfangenem Licht N und der Menge an empfangenem Licht F geteilt wird. Darüber hinaus wird ein Prozess zum zwangsweisen Setzen eines Werts (N – F)/(N + F) auf 1 hinzugefügt, wenn die Menge an empfangenem Licht N oder die Menge an empfangenem Licht F nahe an null kommt. Eine Erläuterung dieser Prozesse wird hier nachstehend ein Ablaufdiagramm in 6 entlang gegeben.
6 stellt entsprechende Schritte dar, entlang denen der Hauptsteuerteil 33 in dem Verstärkerteil, der in 4 dargestellt wird, den Normalisierungsberechnungsprozess auf Basis der eingegebenen empfangenen Lichtmenge N und des eingegebenen empfangenen Lichtmengenunterschieds N – F durchführt. Zuerst berechnet (stellt wieder her) der Hauptsteuerteil in Schritt #101 die Menge an empfangenem Licht F, indem der empfangene Lichtmengenunterschied N – F von der empfangenen Lichtmenge N subtrahiert wird. In einigen Fällen wird diese Menge an empfangenem Licht F zusammen mit der empfangenen Lichtmenge N auf der digitalen Anzeige 124 individuell angezeigt, wie später erläutert wird. Deshalb werden sowohl eine sich ergebende Menge an empfangenem Licht F als auch die empfangene Lichtmenge N in einem Speicher in dem Hauptsteuerteil 33 gespeichert.
Dann berechnet der Hauptsteuerteil in Schritt #102 eine Summe (empfangene Lichtmengensumme) N + F der Menge an empfangenem Licht N und der Menge an empfangenem Licht F. Dieser Wert wird ebenfalls in dem Speicher gespeichert, da solch ein Wert manchmal auf der digitalen Anzeige 124 angezeigt wird. Im nächsten Schritt #103 führt der Hauptsteuerteil die Normalisierungsberechnung durch, um (N – F)/(N + F) zu detektieren, indem der empfangene Lichtmengenunterschied N – F durch die empfangene Lichtmengensumme N + F geteilt wird.
Dann führt der Hauptsteuerteil im nächsten Schritt #104 einen Korrekturprozess durch, der angewendet wird, wenn die Menge an empfangenem Licht N oder F sich in der Nähe von null befindet. Dieser Prozess setzt einen Wert (N – F)/(N + F) zwangsweise auf 1, wenn die Menge an empfangenem Licht N oder F kleiner reduziert wird als ein vorbestimmter Wert, der sich nahe null befindet. Dieser Prozess wird ausgeführt, um solch eine Situation zu vermeiden, in der der Wert (N – F)/(N + F) instabil wird, wenn die Menge an empfangenem Licht N oder F nahe null kommt und somit ein Verhältnis zwischen dem Wert (N – F)/(N + F) und dem Abstand nicht eindeutig definiert werden kann. In Schritt #105 wird dann der auf diese Art und Weise erhaltene Wert (N – F)/(N + F) in dem Speicher in dem Hauptsteuerteil 33 gespeichert und wird auch digital als der numerische Wert, der den relativen Abstand (Verschiebung) anzeigt, auf der digitalen Anzeige 124 angezeigt.
Der wie oben als das Ergebnis des Normalisierungsberechnungsprozesses erhaltene Wert (N – F)/(N + F) wird bei Darstellung in einem Graph in 5(b) dargestellt. In 5(b) wird ein Wert D(N – F)/(N + F), der erhalten wird, indem der Wert (N – F)/(N + F) in dem Abstandsbereich Rgd mit einem vorbestimmten Koeffizienten D multipliziert wird, durch eine Kurve 43 dargestellt. Wie man aus 5(b) erkennen kann, wird der Wert D(N – F)/(N + F) in einem Bereich Rgl, der durch Entfernen beider Endteile von dem Abstandsbereich Rgd gesetzt wird, im Wesentlichen linear verändert. Beide Endteile entsprechen dem Bereich, in dem der Wert (N – F)/N + F) zwangsweise auf 1 gesetzt wird. Da eine Relation zwischen dem Wert D(N – F)/(N + F) und dem Abstand innerhalb des Bereichs Rgl außer beiden Endteilen im Wesentlichen linear ist, kann der Referenzabstand in diesem Bereich arbiträr gesetzt werden.
Mit anderen Worten gibt es im Gegensatz zur verwandten Technik kein Erfordernis, den Abstand Dref, bei dem der auf Basis der Anordnung des optischen Systems bestimmte empfangene Lichtmengenunterschied N – F null wird, als den Referenzabstand festzulegen. Der Referenzabstand kann innerhalb eines diesen Abstand umfassenden vorbestimmten Bereichs (des Bereichs Rgl in 5(b)) gesetzt (verändert) werden. Der Hauptsteuerteil 33 kann diese Veränderungsanpassung des Referenzabstands als den digitalen Wert von Software durchführen. Deshalb kann der Referenzabstand automatisch wie das herkömmliche Training gesetzt werden.
Ein Beispiel für das automatische Setzen des Referenzabstands von dem Training wird mit Bezug auf nachstehende 7 und 8 erläutert. 7 ist eine Draufsicht auf das obere Panel, das die Drucktastenschalter 126 bis 128 und die digitale Anzeige 124 des Verstärkerteils 12 umfasst. 8 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für ein Training darstellt. Die Anzeige und die Bedienung des in 7 dargestellten oberen Panels werden vor der Erläuterung eines Beispiels für das Training einfach erklärt.
In 7 handelt es sich, wie schon oben beschrieben wird, bei dem Ausgabeanzeiger 125 um die LED, auf der das Vergleichsergebnis zwischen dem Abstand zu dem Werk WK bei Messen des Hauptsteuerteils 33 in seinem Messmodus und dem Referenzabstand angezeigt wird. Der Ausgabeanzeiger 125 auf der linken Seite zum Beispiel wird EINgeschaltet, wenn der Abstand zu dem Werk WK kürzer ist als der Referenzabstand, aber der Ausgabeanzeiger 125 auf der rechten Seite wird EINgeschaltet, wenn der Anstand zu dem Werk WK länger ist als der Referenzabstand. In diesem Fall wird zur Vermeidung eines Geratters oder ähnlichem der Anzeige auf dem Ausgabeanzeiger 125 dem Vergleichsergebnis zwischen dem Abstand zu dem Werk WK und dem Referenzabstand eine vorbestimmte Hysterese (Totzone) zur Verfügung gestellt. Das heißt, Schalttimings des Ausgabeanzeigers 125 und desgleichen unterscheiden sich durch einen Abstand von Hysterese, wenn das Werk WK nah an den Kopfteil 11 kommt und wenn sich das Werk WK von dem Kopfteil 11 wegbewegt.
Die digitale Anzeige 124 ist die 7-Segment-LED aus 8 Ziffern und ist in einen Anzeigeteil 124H aus oberen 4 Ziffern und einen Anzeigeteil 124L aus unteren 4 Ziffern geteilt. Durch Benutzung des Anzeigeteils 124H und des Anzeigeteils 124L kann in dem Setzmodus und dem Messmodus eine große Vielfalt an Anzeigen realisiert werden. Zum Beispiel wird im Messmodus der numerische Wert entsprechend dem Referenzabstand auf dem Anzeigeteil 124H angezeigt und ferner wird der numerische Wert entsprechend einem gegenwärtigen Wert des Abstands zu dem Werk WK (dem Wert D(N – F)/(N + F) nach dem Normalisierungsberechnungsprozess) auf dem Anzeigeteil 124L angezeigt. Alternativ werden der empfangene Lichtmengenunterschied N – F und die empfangene Lichtmengensumme N + F auf dem Anzeigeteil 124H beziehungsweise dem Anzeigeteil 124L angezeigt. Diese mehreren Anzeigemodi können durch den Drucktastenschalter 126 oder 127 geschaltet werden. Die digitale Anzeige 124 kann schlicht nicht nur die obigen numerischen Werte, sondern auch Fehlercodes, Symbole von Bedienungsmodi und ähnliches anzeigen.
Der Drucktastenschalter 126 oder 127 wird verwendet, um die Anzeigemodi, die Bedienungsmodi (Setzmodus, Messmodus und ähnliches) und andere zu schalten. Ferner ist der Drucktastenschalter 128 eine Aufwärts-Abwärtstaste (Vergrößerungs-/Verkleinerungstaste) und wird bei der manuellen Feinanpassung des vorher gesetzten Referenzabstands verwendet.
Ein Ablaufdiagramm in 8 stellt ein Beispiel des Trainings als Ablauf der von dem Benutzer gemachten Bedienung dar. In Schritt #201 selektiert der Benutzer einen Trainingsmodus A aus mehreren Arten von vorher eingerichteten Trainingsmodi. Diese Selektion wird durch Drücken des Drucktastenschalters 126 oder 127 oder deren Kombination durchgeführt.
Dann setzt der Benutzer in Schritt #202 das Werk WK auf eine erste Position vor dem Kopfteil 11. Bei dieser ersten Position handelt es sich um eine Position auf der Nahabstandsseite, auf der die Gegenwart des Werks WK gefühlt werden soll. Zu diesem Zeitpunkt berechnet der Hauptsteuerteil 33 den numerischen Wert entsprechend einem gegenwärtigen Wert des Abstands zu dem Werk WK und veranlasst dann zum Beispiel den rechtsseitigen Anzeigeteil 124H der digitalen Anzeige 124, den Wert anzuzeigen. In Schritt #203 drückt der Benutzer dann den Setzschalter (Drucktastenschalter 126 oder 127) in diesem Zustand. Als Folge wird der auf der digitalen Anzeige 124 angezeigte und der Position auf der Nahabstandsseite entsprechende numerische Wert bestimmt.
In Schritt #204 setzt der Benutzer dann das Werk WK auf eine zweite Position vor dem Kopfteil 11. Bei dieser zweiten Position handelt es sich um eine Position auf der Fernabstandsseite, auf der die Gegenwart des Werks WK nicht gefühlt werden soll. Zu diesem Zeitpunkt berechnet der Hauptsteuerteil 33 den numerischen Wert entsprechend dem gegenwärtigen Wert des Abstands zu dem Werk WK und veranlasst dann zum Beispiel den rechtsseitigen Anzeigeteil 124L der digitalen Anzeige 124, den Wert anzuzeigen. In Schritt #205 drückt der Benutzer dann den Setzschalter in diesem Zustand. Als Folge wird der auf der digitalen Anzeige 124 angezeigte und der Position auf der Fernabstandsseite entsprechende numerische Wert bestimmt. Schließlich prüft der Benutzer die auf der digitalen Anzeige 124 angezeigten numerischen Werte, die die erste Position und die zweite Position anzeigen, und drückt dann den Entscheidungsschalter (den Drucktastenschalter 126 oder 127) (Schritt #206). Auf diese Weise wird die Bedienung in dem Trainingsmodus beendet. Der Hauptsteuerteil 33 berechnet zum Beispiel einen Mittelwert zwischen den numerischen Werten in der ersten Position und der zweiten Position und setzt diesen Mittelwert als den Referenzabstand. Dieser gesetzte Referenzabstand wird zum Beispiel auf dem rechtsseitigen Anzeigeteil 124H der digitalen Anzeige 124 angezeigt.
Wie oben beschrieben wird, entspricht der Bereich, in dem der Hauptsteuerteil 33 den Referenzabstand von Software setzen kann, d. h. der Bereich, in dem der Benutzer die erste Position und die zweite Position durch die Bedienung im Trainingsmodus A setzen kann, dem Bereich Rgl in 5(b). Dieser Bereich wird durch die Anordnung des optischen Systems und eine Größe der lichtempfindlichen Oberfläche der Licht empfangenden Einrichtung bestimmt und ist auf einen relativ engen Bereich begrenzt. Deshalb ist der positionsempfindliche photoelektrische Sensor der vorliegenden Ausführungsform mit einem Lichtempfangsteilanpassungsmechanismus (27 in 4) ausgestattet, der den Referenzabstand Dref in 5(a) und (b) verändert, indem ein Winkel des Empfangsteils verändert wird.
9 ist eine Ansicht, die ein Konfigurationsbeispiel des Lichtempfangsteilanpassungsmechanismus 27 schematisch darstellt. 9(a) stellt den Fall, in dem die manuelle Anpassung verwendet wird, dar, und 9(b) stellt den Fall, in dem die motorbetriebene Anpassung verwendet wird, dar. Der Projektionsteil 21 und ein Lichtempfangsteil 20 sind in den Kopfteil 11 gebaut, der Projektionsteil 21 umfasst eine Licht emittierende Einrichtung 211 und eine Projektionslinse 212. Der Lichtempfangsteil 20 umfasst die Licht empfangende Einrichtung 22 und eine Empfangslinse 201. In diesem Beispiel sind eine Position und ein Winkel des Projektionsteils 21 fest und die Licht empfangende Einrichtung 22 und die Empfangslinse 201 in dem Lichtempfangsteil 20 können integral um eine Achse AX gedreht werden. Ein Sektorelement 202 ist an dem Lichtempfangsteil 20 angebracht und ein Schraubenradgetriebe 203 ist an seinem peripherischen Teil entlang einem Kreisbogen um die Achse AX angeordnet. Ferner wird eine drehbare Bedienungsstange 204 zur Verfügung gestellt, auf der Eingriffsrillen, die mit dem Schraubenradgetriebe 203 in Eingriff sind, angeordnet sind, und deren Endteil von der hinteren Oberfläche des Kopfteils 11 als ein Trimmer 112, der in 3 dargestellt wird, verfügbar ist und zum Drehen betätigt wird.
Der obigen Struktur zufolge wird der Lichtempfangsteil 20 um die Achse AX gedreht, wenn der Benutzer den Trimmer 112 (drehbare Bedienungsstange 204) zum Drehen betätigt. Als Folge wird ein Winkel der optischen Achse verändert, wenn das von dem Werk WK reflektierte Licht LB' auf dem Zentrum der Licht empfangenden Einrichtung 22 einfallend ist, und auf diese Weise kann der auf Basis der Anordnung des optischen Systems bestimmte Referenzabstand Dref verändert werden.
In einer in 9(b) dargestellten Konfiguration wird an Stelle des Trimmers 112 (drehbare Bedienungsstange 204) ein Elektromotor (ein Schrittmotor, ein Getriebemotor oder ähnliches) 205 zur Verfügung gestellt, und an der drehbaren Welle ist ein Getriebe 206 angebracht, das mit dem Schraubenradgetriebe 203 des Sektorelements 202 in Eingriff ist. Wenn der Elektromotor 205 von dem Steuersignal von dem Hauptsteuerteil 33 in dem Verstärkerteil 12 gedreht/angetrieben wird, wird, wie bei der manuellen Bedienung in 9(a), der Lichtempfangsteil 20 um die Achse AX gedreht, und auf diese Weise kann der auf Basis der Anordnung des optischen Systems bestimmte Referenzabstand Dref verändert werden. Falls von einem Drehgeber oder ähnlichem ein Drehwinkel des Lichtempfangsteils 20 um die Achse AX gefühlt wird, kann die automatische Anpassung des Referenzabstands Dref von dem Hauptsteuerteil 33 durchgeführt werden. In dem Falle der Anpassung durch die manuelle Bedienung in 9(a) wird es bevorzugt, dass der Benutzer ein Kriterium des Referenzabstands Dref auf Basis eines Drehwinkels des Trimmers 112 oder ähnlichem visuell untermauern kann.
In dem Beispiel des in 9 dargestellten Lichtempfangsteilanpassungsmechanismus 27 wird der Referenzabstand Dref verändert, indem die Licht empfangende Einrichtung 22 und die Empfangslinse 201 integral gedreht/bedient werden. Aber der Referenzabstand Dref kann verändert werden, indem die Licht empfangende Einrichtung 22 und die Empfangslinse 201 integral parallel bewegt werden. Mit anderen Worten, falls der Lichtempfangsteil 20 in die Richtung parallel bewegt wird, die dem Projektionsteil 21 nahe kommt oder von ihm wegführt (vertikale Richtung in 9), wird die Position des Lichtpunkts auf der lichtempfindlichen Oberfläche der Licht empfangenden Einrichtung 22 verändert und dann kann der Referenzabstand Dref verändert werden. Alternativ kann der Referenzabstand Dref ähnlich verändert werden, indem lediglich die Licht empfangende Einrichtung 22 oder die Empfangslinse 201 in die vertikale Richtung bewegt wird.
Darüber hinaus ist es aus der vorangehenden Beschreibung ersichtlich, dass, wenn ein Winkel oder eine Position des Projektionsteils 21 anstatt des Lichtempfangsteils 20 verändert wird, die Position des Lichtpunkts auf der lichtempfindlichen Oberfläche der Licht empfangenden Einrichtung 22 verändert wird und dann der Referenzanstand Dref verändert werden kann. Um den Referenzabstand Dref durch Verändern der Lichtpunktposition oder der Schwerpunktposition der Lichtmengenverteilung auf der lichtempfindlichen Oberfläche der Licht empfangenden Einrichtung 22 zu verändern, kann insbesondere ein optischer Anpassungsmechanismus zum Anpassen eines Winkels oder einer Position von zumindest einer der Licht emittierenden Einrichtung 211, der Projektionslinse 212 und der Empfangslinse 201 zur Verfügung gestellt werden. Der in 9 dargestellte Lichtempfangsteilanpassungsmechanismus 27 ist bloß ein Beispiel für diesen optischen Anpassungsmechanismus. Wenn der optische Anpassungsmechanismus zum Beispiel so konstruiert ist, dass entsprechende Winkel des Lichtempfangsteils 20 und des Projektionsteils 21 gleichzeitig in die gegenseitig entgegen gesetzte Richtung verändert werden, ist eine solche Struktur wünschenswert, um das Werk WK, das die Oberfläche (Spiegeloberfläche) hat, die ein Licht regulär reflektiert, zu fühlen.
Der positionsempfindliche photoelektrische Sensor gemäß der vorliegenden Ausführungsform stellt eine Setzfunktion, die dem Benutzer gelegen kommt, zur Verfügung, indem das von dem optischen Anpassungsmechanismus (dem Lichtempfangsteilanpassungsmechanismus 27) durchgeführte Setzen des Referenzabstands Dref und das Setzen des Referenzabstands (die Veränderungsanpassung oder die Feinanpassung), das der Hauptsteuerteil 33 von Software innerhalb eines vorbestimmten Bereichs durchführt, zusammen verwendet werden.
10 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Überblick über den Setzmodus und den Messmodus in dem positionsempfindlichen photoelektrischen Sensor gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. In Schritt #301 wird bestimmt, ob es sich bei dem Bedienungsmodus um den Setzmodus oder den Messmodus handelt. Wenn es sich bei dem Bedienungsmodus um den Setzmodus handelt, wird der Referenzabstand Dref im nächsten Schritt #302 von dem Lichtempfangsteilanpassungsmechanismus 27 gesetzt. Für dieses Setzen kann entweder das manuelle Setzen unter Benutzung des in 9(a) dargestellten Mechanismus oder das motorbetriebene (oder automatische) Setzen unter Benutzung des in 9(b) dargestellten Mechanismus verwendet werden.
In Schritt #303 wird die Veränderungsanpassung des Referenzabstands auf Basis des Trainings durchgeführt, nachdem der Referenzabstand Dref gesetzt ist. Ein Beispiel für dieses Training wurde bereits erläutert. In Schritt #304 wird dann die Feinanpassung des Referenzabstands manuell durchgeführt. Das heißt, der Benutzer kann anordnen, den gesetzten Wert des Referenzabstands zu vergrößern/verkleinern, indem der Drucktastenschalter 128, der dem oberen Panel des Verstärkerteils 12 zur Verfügung gestellt wird, als die Aufwärts-Abwärtstaste verwendet wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der gesetzte Referenzabstand auf (dem rechtsseitigen Anzeigeteil 124H von) der digitalen Anzeige 124 angezeigt und der Anzeigewert wird der Bedienung des Drucktastenschalters 128 folgend vergrößert/verkleinert. Dann wird der Setzwert des Referenzabstands definiert und dann wird der Messmodus gestartet (Schritt #305).
Ferner kann das Setzen durch Weglassen eines des Schritts #303 und Schritts #304 angewendet werden. Nachdem zum Beispiel der Referenzabstand Dref in Schritt #302 von dem Lichtempfangsteilanpassungsmechanismus 27 gesetzt wird, kann die manuelle Feinanpassung des Referenzabstands unter Benutzung des Drucktastenschalters 128 direkt in Schritt #304 durchgeführt werden, indem die Veränderungsanpassung des Referenzabstands von dem Training in Schritt #303 weggelassen wird. Andererseits kann, nachdem die Veränderungsanpassung des Referenzabstands in Schritt #303 von dem Training durchgeführt wird, der Bedienungsmodus vom Setzmodus in den Messmodus geändert werden, indem die manuelle Feinanpassung des Referenzabstands in Schritt #304 weggelassen wird. Die beiden Prozesse in Schritt #303 und Schritt #304 sind die Veränderungsanpassung (oder die Feinanpassung) des Referenzabstands, die der Hauptsteuerteil 33 von Software durchführt.
Wenn in Schritt #301 der Bedienungsmodus als der Messmodus bestimmt wird, wird in Schritt #306 der Abstand zu dem Werk WK gemessen. Diese Messung wird innerhalb des Bereichs Rgl durchgeführt, in dem der nach der Normalisierungsberechnung des empfangenen Lichtmengenunterschieds erhaltene Wert D(N – F)/(N + F) im Wesentlichen linear in Abhängigkeit von dem Abstand verändert wird, wie in 5 dargestellt wird. In Schritt #307 wird dann das Messergebnis mit dem Referenzabstand verglichen, um zu bestimmen, ob der Abstand zu dem Werk WK näher oder weiter als der Referenzabstand ist. Wie oben beschrieben wird, wird das Vergleichsergebnis zu dem mit der Steuervorrichtung (PLC oder ähnlichem) verbundenen elektrischen Kabel 14 ausgegeben (Schritt #308) und auf dem in dem Anzeigeteil 34 umfassten Ausgabeanzeiger 125 angezeigt (Schritt #309). Anschließend werden die obigen Prozesse wiederholt, bis der Ablauf zu Ende ist (Ja in Schritt #310).
In der vorliegenden Ausführungsform wird das Training in dem Setzmodus durchgeführt. Als weitere Ausführungsform kann das Training in dem Messmodus durchgeführt werden, und das Verändern/Setzen des Referenzabstands Dref kann während der Messung durchgeführt werden.
Mit den obigen werden die Ausführungsform und Änderung der vorliegenden Erfindung erläutert. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf die obige Ausführungsform und Änderung beschränkt und kann in verschiedenen Formen ausgeführt werden. Die vorliegende Erfindung ist zum Beispiel nicht auf den verstärkergetrennten photoelektrischen Schalter beschränkt, in dem der Kopfteil 11 und der Verstärkerteil 12 über die elektrischen Kabel 13 verbunden sind, wie in 3 dargestellt wird, sondern die vorliegende Erfindung kann auf den verstärkerintegrierten photoelektrischen Schalter angewendet werden, in dem der Kopfteil und der Verstärkerteil in ein Gehäuse gebaut sind.
Ferner wird in der vorliegenden Ausführungsform die Struktur unter Benutzung des Sektorelements 202 und des Schraubenradgetriebes 203 als das Beispiel für den optischen Anpassungsmechanismus (Lichtempfangsteilanpassungsmechanismus 27) dargestellt. Darüber hinaus können verschiedene öffentlich bekannte Strukturen, wie z. B. der Zahnstangenmechanismus, der Schneckenmechanismus und ähnliches, verwendet werden.
Ferner wird in der vorliegenden Ausführungsform die kostengünstige unterteilte PD als die Licht empfangende Einrichtung 22 verwendet. Es kann aber PSD (positionsempfindliches Halbleiterbauelement) oder CCD (Halbleiterbildsensor), was gewöhnlich in der verwandten Technik verwendet wird, als die Licht empfangende Einrichtung 22 verwendet werden. In dem PSD wie in 11(a) dargestellt, wird beiden Enden des hochohmigen Halbleitersubstrats, das die lichtempfindliche Oberfläche in der Längsrichtung ausmacht, ein Paar von Signalausgangsanschlüssen zur Verfügung gestellt. Von einem Paar von Signalausgangsanschlüssen werden durch die photoelektromotorische Kraft, wenn das Licht die lichtempfindliche Oberfläche trifft, Photoströme I1 und I2 empfangen. Die Werte der Photoströme I1 und I2 werden gemäß der Position des Lichtpunkts auf der lichtempfindlichen Oberfläche verändert. Wenn wir annehmen, dass L eine Länge der lichtempfindlichen Oberfläche ist und x ein Abstand von einem Zentrum der lichtempfindlichen Oberfläche zu einem Schwerpunkt des Lichtpunkts SP ist, wie in 11(a) dargestellt, wird einer Relation (I2 – I1)/(I1 – I2) = 2x/L entsprochen. Deshalb kann eine Position X des Lichtpunkts SP in der Längsrichtung berechnet werden, falls die Werte der Photoströme I1 und I2 erfahren werden können.
Ferner können in dem CCD, wie in 11(b) dargestellt, Signale, jedes einer Menge an empfangenem Licht entsprechend, von entsprechenden Pixels, die in der Längsrichtung ausgerichtet sind, erhalten werden. Deshalb kann von den Signalen über die empfangene Lichtmenge, von entsprechenden Pixels erzeugt, ein empfangenes Lichtmengenverteilungssignal 51 abgeleitet werden, und dann kann ein Schwerpunkt des Lichtpunkts SP durch Verarbeitung dieses Verteilungssignals berechnet werden. In diesem Fall stellt 11(b) das Beispiel für den eindimensionalen CCD (linearen Bildsensor) dar, jedoch kann ein zweidimensionaler CCD (Flächenbildsensor) verwendet werden.
In dem Fall, in dem wie oben beschrieben das PSD oder der CCD als die Licht empfangende Einrichtung 22 verwendet wird, können, wenn der ungefähre Referenzabstand von dem optischen Anpassungsmechanismus (Lichtempfangsteilanpassungsmechanismus) gesetzt wird und dann die Veränderungsanpassung (Feinanpassung) des Referenzabstands von Software durchgeführt wird, wie bei der obigen Ausführungsform, das Setzen und das Verändern des Referenzabstands einfach und sachgemäß durchgeführt werden, während der weite Messabstandsbereich umfasst wird.
Ferner ist die obige Ausführungsform so konstruiert, dass das Signal N über die empfangene Lichtmenge und das Signal N – F über den empfangenen Lichtmengenunterschied von dem Kopfteil 11 über die elektrischen Kabel 13 dem Verstärkerteil 12 abwechselnd (in Zeitmultiplex) zugeführt werden. Eine weitere Ausführungsform kann so konstruiert sein, dass das Signal F über die empfangene Lichtmenge an Stelle des Signals N über die empfangene Lichtmenge zugeführt wird. Das heißt, das Signal F über die empfangene Lichtmenge und das Signal N – F über den empfangenen Lichtmengenunterschied werden dem Verstärkerteil 12 über die elektrischen Kabel 13 abwechselnd zugeführt. Gewöhnlich weist das Signal F über die empfangene Lichtmenge (Signal über empfangene Lichtmenge von Fernseite) solcherart Vorteil auf, dass ein Höchstpegel niedriger ist als das Signal N über die empfangene Lichtmenge (Signal über empfangene Lichtmenge von Nahseite) und auch Sättigung kaum stattfindet.
Es versteht sich für Fachleute, dass verschiedene Modifikationen und Veränderungen zu den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden können ohne vom Gedanken oder Umfang der Erfindung abzuweichen. Folglich ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung alle Modifikationen und Veränderungen dieser Erfindung umfasst, die mit dem Umfang der angehängten Ansprüche und deren Äquivalenten vereinbar sind.
Zusammenfassung
In einem positionsempfindlichen photoelektrischen Sensor, der einen Abstand zu einem Ziel auf Basis eines Dreiecksbereichsergebnisses unter Benutzung eines Lichts berechnet und ein mit einem Referenzabstand verglichenes Ergebnis ausgibt, wird der Referenzabstand Dref zuerst grob gesetzt, indem ein Lichtempfangsteilanpassungsmechanismus verwendet wird, der einen Winkel eines eine Empfangslinse und eine Licht empfangende Einrichtung umfassenden Lichtempfangsteils verändert. Dann wird durch Training die Veränderungsanpassung des Referenzabstands durchgeführt. Darüber hinaus führt der Benutzer falls erforderlich eine Feinanpassung des Referenzabstands durch eine manuelle Anpassung unter Benutzung einer Vergrößerungs-/Verkleinerungstaste durch.

Claims

Positionsempfindlicher photoelektrischer Sensor, umfassend: eine Licht emittierende Einrichtung zum Emittieren eines Lichts; eine Projektionslinse zum Projizieren des von der Licht emittierenden Einrichtung emittierten Lichts auf ein Ziel; eine Empfangslinse; eine Licht empfangende Einrichtung zum Empfangen eines von dem Ziel reflektierten Lichts durch die Empfangslinse; einen Hauptsteuerteil zum Berechnen eines Abstands zu dem Ziel, indem ein Signal von der Licht empfangenden Einrichtung verarbeitet wird, um eine Position eines empfangenen Lichtpunkts auf einer lichtempfindlichen Oberfläche oder eine Schwerpunktsposition einer empfangenen Lichtmengenverteilung zu berechnen; und einen optischen Anpassungsmechanismus zum Verändern der Position des empfangenen Lichtpunkts auf der lichtempfindlichen Oberfläche der Licht empfangenden Einrichtung oder der Schwerpunktsposition der empfangenen Lichtmengenverteilung, indem ein Winkel oder eine Position von zumindest einer der Licht emittierenden Einrichtung, der Projektionslinse, der Empfangslinse und der Licht empfangenden Einrichtung angepasst wird, wobei der Hauptsteuerteil eine Funktion zum Ausgeben eines binären Signals als ein Vergleichsergebnis zwischen dem berechneten Abstand zum Ziel und einem Referenzabstand und eine Funktion zum Durchführen einer Veränderungsanpassung des Referenzabstands von Software in einer Situation, in der eine Anpassung von dem optischen Anpassungsmechanismus gemacht wird, aufweist.
Positionsempfindlicher photoelektrischer Sensor nach Anspruch 1, wobei eine unterteilte Photodiode, deren lichtempfindliche Oberfläche in eine erste lichtempfindliche Oberfläche und eine zweite lichtempfindliche Oberfläche zum Ausgeben eines individuellen Signals über die empfangene Lichtmenge von jeder unterteilten lichtempfindlichen Oberfläche geteilt ist, als die Licht empfangende Einrichtung verwendet wird, und der Hauptsteuerteil eine Normalisierungsberechnung durchführt, in der ein Unterschied zwischen einer ersten Menge an empfangenem Licht, erhalten von der ersten lichtempfindlichen Oberfläche, und einer zweiten Menge an empfangenem Licht, erhalten von der zweiten lichtempfindlichen Oberfläche, durch eine Summe beider Mengen an empfangenem Licht geteilt wird, um einen fühlenden Parameter zu bekommen, der sich im Wesentlichen linear innerhalb eines vorbestimmten Bereichs in Abhängigkeit von dem Abstand verändert, und dann die Veränderungsanpassung des Referenzabstands innerhalb des vorbestimmten Bereichs durchführt.
Positionsempfindlicher photoelektrischer Sensor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die von Software durchgeführte Veränderungsanpassung des Referenzabstands zumindest irgendeine von einer automatischen Veränderungsanpassung, die durch Training durchgeführt wird, und einer Feinanpassung, die von einer Benutzerbedienung eines Vergrößerungs-/Verkleinerungsschalters gemacht wird, umfasst.
Positionsempfindlicher photoelektrischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Hauptsteuerteil die Funktion zur Durchführung der Veränderungsanpassung des Referenzabstandes durchführt, indem der Referenzabstand unter Verwendung von ersten und zweiten Positionsabständen berechnet wird, wobei der erste Positionsabstand ein Abstand von einer ersten von dem positionsempfindlichen photoelektrischen Sensor berechneten Position ist, und der zweite Positionsabstand ein Abstand einer zweiten von dem positionsempfindlichen photoelektrischen Sensor berechneten Position ist, die entfernter als die erste Position ist.
Positionsempfindlicher photoelektrischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, des Weiteren umfassend: ein Anzeigeteil mit ersten und zweiten Anzeigeabschnitten, wobei der erste Anzeigeabschnitt den berechneten Abstand zu dem Ziel anzeigt, und der zweite Anzeigeabschnitt den Referenzabstand anzeigt.
Positionsempfindlicher photoelektrischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Hauptsteuerteil eine Regelung für den optischen Anpassungsmechanismus über eine elektrische Anweisung umfasst.
Verfahren zum Setzen eines Referenzabstands in einem positionsempfindlichen photoelektrischen Sensor, der eine Licht emittierende Einrichtung und eine Projektionslinse zum Projizieren eines Lichts auf ein Ziel sowie eine Empfangslinse und eine Licht empfangende Einrichtung zum Empfangen eines von dem Ziel reflektierten Lichts umfasst, einen Abstand zu einem Ziel auf Basis eines Dreiecksbereichsergebnisses unter Benutzung eines Lichts berechnet und ein binäres Signal als ein Vergleichsergebnis zwischen dem berechneten Abstand und einem Referenzabstand ausgibt, wobei das Verfahren umfasst: einen ersten Schritt, bei dem eine Position eines empfangenen Lichtpunkts auf einer lichtempfindlichen Oberfläche der Licht empfangenden Einrichtung oder eine Schwerpunktsposition einer empfangenen Lichtmengenverteilung von einem optischen Anpassungsmechanismus verändert wird, der einen Winkel oder eine Position von zumindest einer der Licht emittierenden Einrichtung, der Projektionslinse, der Empfangslinse und der Licht empfangenden Einrichtung anpasst; und einen zweiten Schritt, bei dem eine Veränderungsanpassung des Referenzabstands von Software durchgeführt wird.
Verfahren zum Setzen eines Referenzabstands in einem positionsempfindlichen photoelektrischen Sensor nach Anspruch 7, wobei der zweite Schritt zumindest irgendeine von einer automatischen Veränderungsanpassung, die durch Training durchgeführt wird, und einer Feinanpassung, die von einer Benutzerbedienung eines Vergrößerungs-/Verkleinerungsschalters gemacht wird, umfasst.
Verfahren zum Setzen eines Referenzabstandes in einem positionsempfindlichen photoelektrischen Sensor, der eine Licht emittierende Einrichtung und eine Projektionslinse zum Projizieren eines Lichts auf ein Ziel sowie eine Empfangslinse und eine Licht empfangende Einrichtung zum Empfangen eines von dem Ziel reflektierten Lichts umfasst, einen Abstand zu einem Ziel berechnet, indem ein Signal von der Licht empfangenden Einrichtung verarbeitet wird, um eine Position eines empfangenen Lichtpunkts auf einer lichtempfindlichen Oberfläche der Licht empfangenden Einrichtung oder eine Schwerpunktsposition einer empfangenen Lichtmengenverteilung zu berechnen, und ein binäres Signal als ein Vergleichsergebnis zwischen dem berechneten Abstand und einem Referenzabstand ausgibt, wobei das Verfahren umfasst: einen ersten Schritt, bei dem die Position des empfangenen Lichtpunkts auf der lichtempfindlichen Oberfläche der Licht empfangenden Einrichtung oder die Schwerpunktsposition der empfangenen Lichtmengenverteilung von einem optischen Anpassungsmechanismus verändert wird, der einen Winkel oder eine Position von zumindest einer der Licht emittierenden Einrichtung, der Projektionslinse, der Empfangslinse und der Licht empfangenden Einrichtung anpasst; einen zweiten Schritt, bei dem der Referenzabstand unter Verwendung von ersten und zweiten Positionsabständen berechnet wird, wobei der erste Positionsabstand ein Abstand zu einer ersten von dem positionsempfindlichen photoelektrischen Sensor berechneten Position, und der zweite Positionsabstand ein Abstand zu einer zweiten von dem positionsempfindlichen photoelektrischen Sensor berechneten Position ist, die entfernter als die erste Position ist; und einen dritten Schritt, bei dem der Referenzabstand durch den zweiten Schritt mit einer Benutzerhandlung verändert wird.