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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Abstandssensor und
betrifft spezieller eine Verbesserung eines optischen Abstandssensors,
der zu detektierende Objekte auf der Basis der Ausgabe einer Lichtempfangseinrichtung
detektiert, die Licht empfängt, das von den zu detektierenden
Objekten empfängt, wenn projiziertes Licht auf die zu detektierenden
Objekte gerichtet ist.
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Beschreibung des Standes der
Technik
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Als
Detektoren zum detektieren der Anwesenheit oder Abwesenheit eines
zu detektierenden Objekts durch Richten von Licht auf das zu detektierende
Objekt waren fotoelektrische Sensoren und optische Abstandssensoren
bekannt. Solche fotoelektrischen Sensoren sind Sensoren, welche
die Anwesenheit oder Abwesenheit eines zu detektierenden Objekts
auf der Basis bestimmen, ob oder ob nicht eine Lichtempfangseinrichtung
projiziertes Licht, das von einer Lichtprojektionseinrichtung ausgestrahlt
wird, empfängt (beispielsweise Patentliteratur 1,
JP-A-2006-80896 ).
Optische Abstandssensoren sind Sensoren, die den Betrag eines Abstands
eines zu detektierenden Objekts auf der Basis des Lichts berechnen,
das vom zu detektierenden Objekt reflektiert wird, wenn projiziertes
Licht auf das zu detektierende Objekt gerichtet ist, und die Anwesenheit oder
Abwesenheit des zu detektierenden Objekts auf der Basis des berechneten
Abstandsbetrags bestimmen.
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Solche
optischen Abstandssensoren sind im Stande, die Anwesenheit oder
Abwesenheit von Objekten ohne Beeinflussung durch Farben und Materialien
der Objekte zu bestimmen, im Vergleich mit fotoelektrischen Sensoren,
welche die Bestimmung einfach auf der Basis der empfangenen Lichtmenge durchführen,
da die Menge des empfangenen Lichts, das von der Lichtempfangseinrichtung
detektiert wird, in Abhängigkeit der Farben und Materialien
der zu detektierenden Objekte variiert. Ferner bestimmt ein Abstandssensor,
der eine Lichtempfangseinrichtung enthält, die von einer
Vielzahl von Lichtempfangseinrichtungen gebildet ist, die in einer
linearen Gestalt zum Empfangen von Licht, das von einem zu detektierenden
Objekt reflektiert wird, angeordnet sind, eine eindimensionale Position
des empfangenen Lichtpunktes auf der Lichtempfangseinrichtung, auf
der Basis der Lichtmenge, die von den jeweiligen Lichtempfangseinrichtungen
empfangen wird. Der Abstandsbetrag eines zu detektierenden Objekts wird
auf der Basis der Bestimmung einer Position des empfangenen Lichtpunktes,
die auf eine solche Weise erhalten wird, berechnet.
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16 ist
eine Ansicht, welche die Struktur eines herkömmlichen optischen
Abstandssensors darstellt, die schematisch einen Zustand darstellt,
bei dem projiziertes Licht, das von einer Lichtprojektionseinrichtung 101 ausgestrahlt
wird, von einer Lichtempfangseinheit 104 empfangen wird.
Der optische Abstandssensor 100 wird von der Lichtprojektionseinrichtung 101 und
der Lichtempfangseinheit 104, die von einer Lichtempfangslinse 102 und
einer Lichtempfangseinrichtung 103 gebildet wird, gebildet.
Die Lichtprojektionseinrichtung 101 ist eine Lichtquelleneinrichtung
zum Richten projizierten Lichts auf einen Gegenstand (zu detektierendes
Objekt) 120, der auf einem Arbeitstisch 110 angeordnet ist.
Die Lichtempfangslinse 102 ist ein Kondensor zum Bündeln
des Lichts, das von dem Gegenstand 120 reflektiert wird,
außerhalb des projizierten Lichts, auf die Lichtempfangseinrichtung 103.
Die Lichtempfangseinrichtung 102 ist eine Lichtempfangseinrichtung
zum Empfangen des reflektierten Lichts von dem Gegenstand 120 und
Ausgeben von Signalen, die der Position des empfangenen Lichtpunktes
entsprechen. Das Licht, das von der Lichtprojektionseinrichtung 101 ausgestrahlt
wird und auf den Gegenstand 120 gerichtet ist, wird von
dem Gegenstand 120 reflektiert und an einer Position auf
der Lichtempfangseinrichtung 103 gebündelt, die
in Abhängigkeit von der Höhe des Einstrahlungspunktes
auf den Gegenstand 120, d. h. der Position des Einstrahlungspunktes
in der Richtung der optischen Achse des projizierten Lichts, variiert
wird. Der Abstandssensor 100 bestimmt die eindimensionale
Position des empfangenen Lichtpunktes auf der Lichtempfangseinrichtung 103 auf
der Basis der Ausgabe der Lichtempfangseinrichtung 103 und
berechnet den Abstandsbetrag des Gegenstands 120 auf der
Basis des Resultats der Bestimmung.
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17 ist
eine Ansicht, die den optischen Abstandssensor 100 angeordnet
in einer Herstellungsstrecke darstellt. Der Abstandssensor 100 wird zum
detektieren der Anwesenheit oder Abwesenheit von Gegenständen 120 verwendet,
die auf dem Arbeitstisch 110 in der Richtung der Strecke
transportiert werden. In diesem Fall, wenn sich ein Gegenstand 120 an
einer Position unterhalb des Abstandssensors 100 befindet,
auf den das projizierte Licht gerichtet ist, unterscheidet sich
die Position des empfangenen Lichtpunktes von der Position des empfangenen
Lichtpunktes, wenn ein Gegenstand 120 nicht vorhanden ist.
Der Abstandssensor 100 detektiert die Anwesenheit oder
Abwesenheit eines Gegenstands 120 unter Ausnutzung der
Tatsache, dass die Position des empfangenen Lichtpunktes in Abhängigkeit davon
variiert, ob oder ob nicht der Gegenstand 120 vorhanden
ist, und der Abstandsbetrag des Gegenstands 120 wird verändert.
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18 ist
ein Zeitablaufdiagramm, das die Vorgänge des optischen
Abstandssensors 100 zum detektieren von Gegenständen
darstellt, das detektierte Werte von Abstandsbeträgen und
Sensorausgaben darstellt, die für die Anwesenheit oder
Abwesenheit von Gegenständen 120 kennzeichnend
sind. Der detektierte Wert des Abstandsbetrages ist die Position
des Einstrahlungspunktes in der Richtung der optischen Achse des
projizierten Lichts und wird auf der Basis der Position des empfangenen
Lichtpunktes berechnet. Der detektierte Wert x200 des Abstandsbetrages,
der erhalten wird, wenn ein Gegenstand 120 vorhanden ist,
ist größer als der detektierte Wert x100, wenn
der Gegenstand 120 nicht vorhanden ist. Der Schwellwert
u100 ist ein Schwellwert zur Verwendung zum Bestimmen der Anwesenheit oder
Abwesenheit eines Gegenstandes 120 und wird entsprechend
der Dicke der Gegenstände in der Richtung der optischen
Achse des projizierten Lichts vorläufig bestimmt (x100 < u100 < x200). Wenn der detektierte
Wert des Abstandsbetrages und der Schwellwert u100 verringert wird,
wird die Sensorausgabe ausgeschaltet, und dessen Spannungsniveau
wird von einem hohen Niveau auf ein niedriges Niveau geschaltet.
Ferner, wenn der detektierte Wert des Abstandsbetrages über
den Schwellwert u100 erhöht wird, wird die Sensorausgabe
eingeschaltet, und dessen Spannungsniveau wird von dem unteren Niveau
auf das obere Niveau geschaltet. Der Abstandssensor 100 bestimmt
die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Gegenstandes 120 mittels
durchführen eines Vergleichs zwischen dem detektierten Wert
des Abstandsbetrags und dem Schwellwert u100 wie es oben beschrieben
ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Im
Allgemeinen, wenn Gegenstände transportiert werden indem
sie auf einem Transportband angeordnet sind, wenn eine Auf- und
Abbewegung ein Wölben oder ein Flattern des Transportbandes auftritt, ändern
sich die Positionen der Gegenstände in der Richtung der
optischen Achse des projizierten Lichts. Ein herkömmlicher
optischer Abstandssensor, wie er oben beschrieben ist, bestimmt
die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Gegenstandes mittels Durchführen
eines Vergleichs zwischen detektierten Höhenwerten und
einem Schwellwert, der gemäß der Dicke des Gegenstandes
in der Richtung der optischen Achse des projizierten Lichts bestimmt
wird, was das Problem zur Folge hat, dass wenn der Betrag der Änderung
der Position aufgrund einer Auf- und Abbewegung, Wölbung
oder eines Flatterns größer als die Dicke des
Gegenstandes ist, es unmöglich wird, die Anwesenheit oder
Abwesenheit von Gegenständen korrekt zu bestimmen.
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19 ist
eine Ansicht, die einen Betrieb bzw. Arbeitsablauf des optischen
Abstandssensor 100 zum detektieren von Gegenständen
darstellt, die einen Fall darstellt, bei dem sich die Positionen
der Gegenstände in der Richtung der optischen Achse des
projizierten Lichts verändern. Eine Vielzahl von Gegenständen 120 ist
auf einem Transportband als ein Arbeitstisch 110 angeordnet,
und diese Gegenstände 120 werden nacheinander
an eine Position unterhalb des Abstandssensors 100 mittels
des Transportbands transportiert. Ein großes Wölben
tritt in diesem Transportband auf und ein Gegenstand 120,
der an einer Position unterhalb eines Peaks A100 vorhanden ist,
kann niedriger als der Peak a100 der Wölbung sein. In einem
solchen Fall tritt das Problem auf, dass die Bestimmung der Anwesenheit oder
Abwesenheit des Gegenstands 120 nicht korrekt durchgeführt
werden kann.
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Im
Hinblick auf die oben genannten Umstände besteht ein Gegenstand
der vorliegenden Erfindung darin, einen optischen Abstandssensor
bereit zu stellen, der im Stande ist, die Detektionsgenauigkeit
beim Detektieren der Anwesenheit oder Abwesenheit der Gegenstände
zu verbessern. Spezieller strebt die vorliegende Erfindung an, einen
optischen Abstandssensor bereitzustellen, der im Stande ist, zu detektierende
Objekte korrekt zu detektieren, selbst wenn sich die Positionen
der zu detektierenden Objekte stärker verändern
als die Dicke der zu detektierenden Objekte in der Richtung der
optischen Achse des projizierten Lichts. Ferner strebt die vorliegende Erfindung
auch an, einen optischen Abstandssensor bereit zu stellen, der im
Stande ist, die Variation der Detektionswerte aufgrund der Auf-
und Abbewegung, der Wölbung und des Flatterns eines Arbeitstischs, auf
dem die zu detektierenden Objekte angeordnet sind, zu unterdrücken.
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Ein
optischer Abstandssensor gemäß einer ersten Erfindung
enthält eine Lichtprojektionseinrichtung zum Richten projizierten
Lichts auf ein zu detektierendes Objekt; eine Lichtempfangseinrichtung zum
Empfangen des Lichts, das von dem zu detektierenden Objekt reflektiert
wird, außerhalb des projizierten Lichts; ein Abstandsbetrag-Berechnungsmittel
zum Bestimmen einer eindimensionalen Position eines empfangenen
Lichtpunktes auf der Lichtempfangseinrichtung auf der Basis der
Ausgabe der Lichtempfangseinrichtung und zum Berechnen des Abstandsbetrages
des zu detektierenden Objekts auf der Basis des Resultats der Bestimmung;
ein Differenzwert-Erzeugungsmittel zum Abtasten von Abstandsbeträgen,
die von dem Abstandsbetrag-Berechnungsmittel berechnet werden, in
konstanten Zeitintervallen und zum Bestimmten des Differenzwertes
zwischen einem repräsentativen Wert der Abstandsbeträge,
die bis zum vorigen Abtasten erhalten werden, und dem Abstandsbetrag,
der durch das gegenwärtige Abtasten erhalten wird; ein
Differenzwert-Vergleichsmittel zum Durchführen eines Vergleichs
zwischen dem Differenzwert, der von dem Differenzwert-Erzeugungsmittel
bestimmt wird, und einem positiven Schwellwert und einem negativen Schwellwert;
und ein Objekt-Detektionsmittel zum Bestimmen der Anwesenheit oder
Abwesenheit des zu detektierenden Objekts auf Basis des Resultats des
Vergleichs, der von dem Differenzwert-Vergleichsmittel durchgeführt
wird, und zum Ausgeben von Detektionssignalen, die für
das Resultat der Bestimmung kennzeichnend sind; wobei das Objekt-Detektionsmittel
Detektionssignale auf der Basis entweder des Resultats des Vergleichs
zwischen dem Differenzwert und dem positiven Schwellwert oder dem
Resultat des Vergleichs zwischen dem Differenzwert und dem negativen
Schwellwert einschaltet und die Detektionssignale auf der Basis
des anderen der Resultate des Vergleichs ausschaltet.
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Mit
dem optischen Abstandssensor wird ein Abstandsbetrag, der auf der
Basis einer eindimensionalen Position eines empfangenen Lichtpunktes
auf der Lichtempfangseinrichtung berechnet wird, mit einem konstanten
Zeitintervall abgetastet, und ein Differenzwert im Abstandsbetrag
wird aus einem repräsentativen Wert von Abstandsbeträgen,
die bis zum vorigen Abtasten abgetastet werden, und dem Abstandsbetrag,
der durch das gegenwärtige Abtasten erhalten wird, bestimmt.
Ferner wird der bestimmte Differenzwert mit dem positiven Schwellwert
und dem negativen Schwellwert verglichen, und die Detektionssignale
werden auf der Basis des Vergleichsresultats ausgegeben. Zu dieser
Zeit werden die Detektionssignale, die für das Resultat
der Bestimmung der Anwesenheit oder Abwesenheit des zu detektierenden
Objekts kennzeichnend sind, auf der Basis des Resultats des Vergleichs
zwischen dem Differenzwert und entweder dem positiven Schwellwert oder
dem negativen Schwellwert eingeschaltet und auf der Basis des Vergleichsresultats
zwischen dem Differenzwert und dem anderen des positiven Schwellwertes
oder des negativen Schwellwertes ausgeschaltet. In diesem Fall ist
der repräsentative Wert der Abstandsbeträge der
Abstandsbetrag, der beim vorigen Abtasten erhalten wird, ein einfacher Durchschnittswert über
die vorigen erhaltenen Abstandsbeträge, oder, ein sich
bewegender Durchschnittswert über die vorigen erhaltenen
Abstandsbeträge.
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Im
allgemeinen, wenn sich die Position des zu detektierenden Objekts
in der Richtung der optischen Achse des projizierten Lichts verändert,
wenn die Änderungsperiode der Position größer
als die Zeitintervalle der Abtastung des Abstandsbetrags ist, wird
erwartet, dass der Differenzwert zwischen den Abstandsbeträgen
aufgrund des Vorhandenseins des zu detektierenden Objekts stark
verändert wird. Der optische Abstandssensor gemäß der
vorliegenden Erfindung wendet den vorgenannten Aufbau des Bestimmens
der Anwesenheit oder Abwesenheit eines zu detektierenden Objekts
auf der Basis von Differenzwerten zwischen Abstandsbeträgen
an, wodurch das zu detektierende Objekt korrekt detektiert wird,
selbst wenn sich die Position des zu detektierenden Objekts stärker
als die Dicke des zu detektierenden Objekts in der Richtung der
optischen Achse des projizierten Lichts ändert.
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Ein
optischer Abstandssensor gemäß einer zweiten Erfindung
ist zusätzlich zum vorgenannten Aufbau so aufgebaut, dass
das vorgenannte Objekt-Detektionsmittel die Detektionssignale einschaltet,
wenn der Differenzwert den positiven Schwellwert in der positiven
Richtung übersteigt, und die Detektionssignale abschaltet,
wenn der Differenzwert den negativen Schwellwert in der negativen
Richtung übersteigt.
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Ein
optischer Abstandssensor gemäß einer dritten Erfindung
enthält zusätzlich zum vorgenannten Aufbau ein
Abstandsbetrag-Speichermittel zum Speichern des Abstandsbetrags,
der von dem vorgenannten Abstandsbetrag-Berechnungsmittel berechnet
wird, ein Abstandsbetrag-Anzeigemittel zum Anzeigen des Abstandsbetrags,
der in dem Abstandsbetrag-Speichermittel gespeichert ist, und ein
Abstandsbetrag-Aktualisierungsmittel zum Auswählen, wenn
ein neuer Abstandsbetrag erhalten wird, eines Abstandsbetrags, der
aus dem Abstandsbetrag-Speichermittel gelesen wird, und dem Abstandsbetrag,
der von dem Abstandsbetrag-Berechnungsmittel berechnet wird, auf
Basis des Resultats des Vergleichs, der von dem Differenzwert-Vergleichsmittel
durchgeführt wird, und Umschreiben des Inhalts des Abstandsbetrag-Speichermittels.
Mit dieser Struktur wird der Inhalt des Abstandsbetrag-Speichermittels
auf der Basis des Resultats des Vergleichs zwischen dem Differenzwert
und dem positiven Schwellwert und dem negativen Schwellwert umgeschrieben,
und der detektierte Wert des Abstandsbetrags wird aktualisiert,
was die Variation der detektierten Werte aufgrund einer Auf- und
Abbewegung, einer Wölbung und eines Flatterns des Arbeitstischs, auf
dem das zu detektierende Objekt angeordnet ist, unterdrücken
kann.
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Ein
optischer Abstandssensor gemäß einer vierten Erfindung
enthält ferner zum vorgenannten Aufbau ein Punktanzahl-Bestimmungsmittel
zum Bestimmen der Anzahl von empfangenen Lichtpunkten auf der Lichtempfangseinrichtung
auf der Basis der Ausgabe der Lichtempfangseinrichtung, wobei das Abstandsbetrag-Aktualisierungsmittel
den Inhalt des Abstandsbetrag-Speichermittels umschreibt, wenn die
Anzahl der empfangenen Lichtpunkte eins ist, ihn andernfalls aber
nicht umschreibt. Mit dieser Struktur wird der detektierte Wert
des Abstandsbetrags lediglich dann aktualisiert, wenn die Anzahl
der empfangenen Lichtpunkte auf der Lichtempfangseinrichtung eins
ist, wodurch die Variation der detektierten Werte unterdrückt
werden kann, wenn das reflektierte Licht von dem zu detektierten
Objekt Licht enthält, das von einer Mehrfachreflexion herrührt.
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Ein
optischer Abstandssensor gemäß einer fünften
Erfindung enthält zusätzlich zur vorgenannten
Struktur ein Punktbreiten-Bestimmungsmittel zum Bestimmen der Breite
des empfangenen Lichtpunktes auf der Basis der Ausgabe der Lichtempfangseinrichtung,
wobei das Abstandsbetrag-Aktualisierungsmittel den Inhalt des Abstandsbetrag-Speichermittel
auf der Basis des Resultats der Bestimmung des Punktbreiten-Bestimmungsmittels
umschreibt, wenn die Anzahl der empfangenen Lichtpunkte eins ist.
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Ein
optischer Abstandssensor gemäß einer sechsten
Erfindung enthält zusätzlich zum vorgenannten
Aufbau ein Punktanzahl-Bestimmungsmittel zum Bestimmen der Anzahl
von empfangenen Lichtpunkten auf der Lichtempfangseinrichtung auf
der Basis der Ausgabe der Lichtempfangseinrichtung, wobei das Abstandsbetrag-Berechnungsmittel
eine Verarbeitung der Bestimmung der eindimensionalen Position des
empfangenen Lichtpunktes und eine Berechnung des Abstandsbetrags
durchführt, wenn die Anzahl der empfangenen Lichtpunkte
eins ist, aber die Verarbeitung zum Berechnen des Abstandsbetrags
andernfalls nicht durchführt, und das Differenzwert-Erzeugungsmittel
eine Verarbeitung zum Bestimmen des Differenzwertes bis zur nächsten
Abtastung nicht durchführt, wenn kein neuer Abstandsbetrag
durch Abtasten erhalten wird, aber wenn ein neuer Abstandsbetrag
durch Abtasten erhalten wird, das Differenzwert-Erzeugungsmittel
den Differenzwert zwischen diesem neuen Abstandsbetrag und dem Abstandsbetrag,
der von dem vorigen Abtasten erhalten wird, bestimmt. Im Allgemeinen,
wenn das projizierte Licht irregulär von einem Endabschnitt
des zu detektierenden Objekts reflektiert wird, wird erwartet, dass
eine Verfälschung in der Verteilung der Lichtmenge auf
der Lichtempfangseinrichtung hervorgerufen wird. In einem solchen
Fall kann die Position des empfangenen Lichtpunktes nicht korrekt
bestimmt werden, oder die Position des empfangenen Lichtpunktes
wird in vielen Fällen falsch bestimmt, selbst wenn sie
bestimmt wird. Der optische Abstandssensor gemäß der
vorliegenden Erfindung, der den vorgenannten Aufbau aufweist, führt
die Verarbeitung des Berechnens des Abstandsbetrags auf der Basis
des Resultats der Bestimmung der Anzahl der empfangenen Lichtpunkte
durch, und bestimmt einen Differenzwert und bestimmt die Anwesenheit oder
Abwesenheit eines zu detektierenden Objekts nur dann, wenn ein neuer
Abstandsbetrag erhalten wird. Folglich wird die Bestimmung der Anwesenheit oder
Abwesenheit basierend auf dem Differenzwert in dem vorgenannten
Fall nicht durchgeführt, und wird nur dann durchgeführt,
wenn keine Verfälschung in der Verteilung der Lichtmenge
auftritt, was die Genauigkeit der Detektion des zu detektierenden
Objekts verbessern kann.
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Mit
dem optischen Abstandssensor gemäß der vorliegenden
Erfindung wird die Bestimmung der Anwesenheit oder Abwesenheit eines
zu detektierenden Objekts auf der Basis von Differenzwerten zwischen
Abstandsbeträgen bestimmt, was ein korrektes detektieren
eines zu detektierenden Objekts ermöglicht und die Detektionsgenauigkeit
beim Detektieren der Anwesenheit oder Abwesenheit eines zu detektierenden
Objekts verbessert, selbst wenn die Position des zu detektierenden
Objekts stärker verändert wird als die Dicke des
zu detektierenden Objekts. Ferner wird der Inhalt des Abstandsbetrag-Speichermittels
auf der Basis des Resultats des Vergleichs zwischen dem Differenzwert
und dem positiven Schwellwert und dem negativen Schwellwert umgeschrieben,
und der detektierte Wert des Abstandsbetrags wird aktualisiert,
was die Variation der detektierten Werte aufgrund der Auf- und Abbewegung,
der Wölbung und des Flatterns des Arbeitstischs, auf dem
das zu detektierende Objekt angeordnet ist, unterdrücken
kann.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften schematischen
Aufbaus eines optischen Abstandssensors gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die eine optische Abstandsmesseinrichtung 1 zum
Richten eines projizierten Lichts L1 auf einen Gegenstand A1 zum
Detektieren desselben darstellt;
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2 ist
eine Außenansicht eines beispielhaften Aufbaus einer Kopfeinheit 2 in
der optischen Abstandsmesseinrichtung 1 von 1;
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3 ist
eine Außenansicht eines beispielhaften Aufbaus einer Hauptkörpereinheit 4 in
der optischen Abstandsmesseinrichtung 1 von 1,
die den Zustand einer Gehäuseseitenoberfläche
darstellt;
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4 ist
ein Blockdiagramm, das einen beispielhaften Aufbau von Hauptteilen
der optischen Abstandsmesseinrichtung 1 von 1 darstellt,
die eine beispielhafte funktionale Struktur der Hauptkörpereinheit 4 darstellt;
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5 ist
ein Blockdiagramm, das einen beispielhaften Aufbau eines Verarbeitungsabschnitts 32 in
der Hauptkörpereinheit 4 von 4 darstellt;
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6 ist
eine Ansicht, die einen beispielhaften Ablauf der optischen Abstandsmesseinrichtung 1 von 1 zur
Detektion von Gegenständen darstellt, welche die Kopfeinheit 2,
die in einer Herstellungsstrecke angeordnet ist, darstellt;
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7 ist
eine Ansicht, die beispielhafte Abläufe der optischen Abstandsmesseinrichtung 1 von 1 zum
Detektieren von Gegenständen darstellt, die Abstandsbeträge
und Differenzwerte, die bei jeweiligen Abtastungen erhalten werden,
darstellt;
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8 ist
ein Zeitablaufdiagramm, das beispielhafte Abläufe der optischen
Abstandsmesseinrichtung 1 von 1 zum Detektieren
von Gegenständen darstellt, das Messwerte von Abstandsbeträgen
und Sensorausgaben darstellt;
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9 ist
eine Ansicht, die beispielhafte Abläufe der optischen Abstandsmesseinrichtung
von 1 zur Detektion von Gegenständen darstellt,
die Abstandsbeträge und Differenzwerte in einem Fall darstellt,
bei dem die Position eines Gegenstands A1 verändert ist;
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10 ist
eine perspektivische Ansicht, die beispielhafte Abläufe
der optischen Abstandsmesseinrichtung 1 von 1 darstellt,
die einen Zustand darstellt, bei dem der Abstandsbetrag eines Gegenstands
A1, der sich in der Richtung der Strecke bewegt, kontinuierlich
bestimmt wird;
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11 ist ein Übergangsdiagramm,
das beispielhafte Abläufe der optischen Abstandsmesseinrichtung 1 von 1 darstellt,
das Verteilungen von empfangenen Lichtmengen, die von einem Gegenstand
A1 erhalten werden, der sich in der Richtung der Strecke bewegt,
darstellt;
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12 ist
ein Zeitablaufdiagramm, das beispielhafte Abläufe der optischen
Abstandsmesseinrichtung 1 von 1 darstellt,
das Messwerte darstellt, die von einem Gegenstand A1 erhalten werden,
der sich in der Richtung der Strecke bewegt;
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13 ist
ein Ablaufdiagramm, das beispielhafte Abläufe der optischen
Abstandsmesseinrichtung 1 von 1 zur Detektion
von Gegenständen darstellt;
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14 ist eine Ansicht, die einen beispielhaften
Ablauf der optischen Abstandsmesseinrichtung 1 von 1 zur
Detektion eines Gegenstands darstellt, die einen Fall darstellt,
bei dem sich der Arbeitstisch A2, auf dem der Gegenstand A1 angeordnet
ist, stark auf und ab bewegt;
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15 ist eine Ansicht, die einen beispielhaften
Ablauf der optischen Abstandsmesseinrichtung 1 von 1 zur
Detektion eines Gegenstands darstellt, die einen Fall darstellt,
bei dem das projizierte Licht L1 in einer eindimensionalen Richtung zum
Detektieren des Gegenstands A1 gescannt wird;
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16 ist
eine Ansicht, die schematisch die Struktur eines herkömmlichen
optischen Abstandssensors 100 darstellt, die schematisch
einen Zustand darstellt, bei dem projiziertes Licht von einer Lichtempfangseinheit 104 empfangen
wird;
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17 ist
eine Darstellung des optischen Abstandssensors 100, der
in einer Herstellungsstrecke angeordnet ist;
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18 ist
ein Zeitablaufdiagramm, das beispielhafte Abläufe des optischen
Abstandssensor 100 zur Detektion von Gegenständen
darstellt, das detektierte Werte von Abstandsbeträgen und
Sensorausgaben darstellt; und
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19 ist
eine Ansicht, die einen beispielhaften Ablauf des optischen Abstandssensors 100 zur
Detektion von Gegenständen darstellt, die einen Fall darstellt,
bei dem die sich Positionen der Gegenstände in der Richtung
der optischen Achse des projizierten Lichts ändern.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen beispielhaften schematischen
Aufbau eines optischen Abstandssensors gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, die
als einen beispielhaften optischen Abstandssensor eine optische
Abstandsmesseinrichtung 1 zum Detektieren der Anwesenheit
oder Abwesenheit eines Gegenstandes A1 auf der Basis von reflektiertem
Licht L2, das von der Einstrahlung vom projizierten Licht L1 herrührt,
darstellt. Die optische Abstandsmesseinrichtung 1 ist eine Detektionseinrichtung,
die von einer Kopfeinheit 2, einem Übertragungskabel 3 und
einer Hauptkörpereinheit 4 gebildet wird, und
den Gegenstand A1, der auf einem Arbeitstisch A2 angeordnet ist,
detektiert.
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Die
Kopfeinheit 2 ist eine rechteckförmige parallelepipedförmige
Einheit, die eine Lichtprojektionseinrichtung zum Richten projizierten
Lichts L1 auf den Gegenstand A1 und eine Lichtempfangseinrichtung
zum Empfangen des Lichts L2, das von dem Gegenstand A1 reflektiert
wird, außerhalb des projizierten Lichts L1 enthält,
und die Ausgabe der Lichtprojektionseinrichtung auf der Basis der
Ausgabe der Lichtempfangseinrichtung einstellt. Die Kopfeinheit 2 ist
beispielsweise auf einer Herstellungsstrecke für den Gegenstand
A1 angeordnet, und strahlt das projizierte Licht L1 direkt nach
unten aus.
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Das Übertragungskabel 3 ist
ein Kabel zum Zuführen elektrischer Spannung zur Kopfeinheit 2, zum Übertragen
der Ausgabe der Lichtempfangseinrichtung an die Hauptkörpereinheit 4 und
zum Übertragen von Steuersignalen von der Hauptkörpereinheit 4 an
die Kopfeinheit 2.
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Die
Hauptkörpereinheit 4 ist eine Einheit, die den
empfangenen Lichtpunkt auf der Lichtempfangseinrichtung detektiert
und auf der Basis des Resultats der Detektion die Anwesenheit oder
Abwesenheit des Gegenstands A1 bestimmt, und den Abstandsbetrag
davon berechnet. Auf einer Oberfläche des Gehäuses
der Hauptkörpereinheit 4 sind verschiedene Arten
von Betriebstasten und ein Displayabschnitt zum Anzeigen der Anwesenheit
oder Abwesenheit des Gegenstands A1 und des Resultats der Messungen
angeordnet.
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Die
Detektion des empfangenen Lichtpunkts basierend auf der Ausgabe
der Lichtempfangseinrichtung wird unter Verwendung von Zeitsignalen
als Trigger durchgeführt, die von einer äußeren
Vorrichtung, wie beispielsweise einem PLC (programmable logic controller),
der nicht dargestellt ist, eingegeben werden.
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2 ist
eine Außenansicht, die eine beispielhafte Struktur der
Kopfeinheit 2 in der optischen Abstandsmesseinrichtung 1 von 1 darstellt.
Diese Kopfeinheit 2 enthält eine Lichtprojektionseinrichtung 11,
eine Lichtprojektionslinse 12, eine Lichtempfangslinse 13 und
eine Lichtempfangseinrichtung 14 in einem Gehäuse,
und ein Kopfkennzeichner 15, der aus LED-Kennzeichnungslichtern 15a bis 15c gebildet
wird, ist auf einer Seitenoberfläche des Gehäuses angeordnet.
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Die
Lichtprojektionseinrichtung 11 ist eine Lichtquelleneinrichtung
zum Erzeugen des projizierten Lichts L1 und wird von einer Lichtausstrahlungseinrichtung,
wie beispielsweise einer LED (Laserdiode) und dergleichen gebildet.
Die Lichtprojektionslinse 12 ist ein Kondensor zum Bündeln
des projizierten Lichts L1, das von der Lichtprojektionseinrichtung 11 ausgestrahlt
wird, und ist an einer Position näher zum Gegenstand A1
als die Lichtprojektionseinrichtung 11 angeordnet. Das
projizierte Licht L1, das durch die Lichtprojektionslinse 12 tritt,
wird auf den Gegenstand A1 durch ein rechteckförmiges Lichtprojektionsfenster 2a,
das in der Vorderoberfläche des Gehäuses vorgesehen
ist, gerichtet.
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Die
Lichtempfangslinse 13 ist ein Kondensor zum Umwandeln,
auf der Lichtempfangseinrichtung 14, des Lichts L2, das
von dem Gegenstand A1 reflektiert wird, wenn das projizierte Licht
L1 auf den Gegenstand A1 gerichtet ist, wobei das reflektierte Licht
L2 in die Lichtempfangslinse 13 durch ein Lichtempfangsfenster 2b eintritt,
das in der Vorderoberfläche des Gehäuses vorgesehen
ist. Die Lichtempfangseinrichtung 14 ist eine Bildaufnahmeeinrichtung,
die von einer Vielzahl von Lichtempfangseinrichtungen gebildet wird,
die in einer linearen Gestalt zum Empfangen des reflektierten Lichts
L2 von dem Gegenstand A1 angeordnet sind, und die jeweiligen Lichtempfangseinrichtungen
geben Signale aus, die der empfangenen Lichtemenge entsprechen.
Spezieller wird ein Zeilen CCD (Charge Coupled Device), das von
einer Vielzahl von PDs (Photodioden) gebildet wird, entlang einer
geraden Zeile als die Lichtempfangseinrichtung 14 verwendet.
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Das
Licht, das von der Lichtprojektionseinrichtung 11 ausgestrahlt
wird und auf den Gegenstand A1 gerichtet ist, wird von dem Gegenstand
A1 reflektiert und an einer Position auf der Lichtempfangseinrichtung 14 gebündelt,
die in Abhängigkeit der Höhe des Einstrahlungspunkts
auf dem Gegenstand A1, d. h. dem Abstand zum Einstrahlungspunkt von
dem Arbeitstisch A2, variiert wird. Ferner ist es möglich,
als Lichtempfangseinrichtung 14 eine Bildaufnahmeeinrichtung
zu verwenden, die von einer Vielzahl von Lichtempfangseinrichtungen
gebildet wird, die in einer ebenen Gestalt angeordnet sind, vorausgesetzt,
dass die Änderung der Position des empfangenen Lichtpunktes
auf der Lichtempfangseinrichtung 14, die von der Höhenänderung
der Einstrahlungshöhe bewirkt wird, damit bestimmt werden kann.
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Im
Allgemeinen, wenn das projizierte Licht L1 direkt nach unten gerichtet
ist, wenn die Höhe des Einstrahlungspunkts verändert
wird, wird der Einfallswinkel des reflektierten Lichts L2 bezüglich
der Lichtempfangslinse 13 verändert. In einem
solchen Fall ist es durch Anordnen der Lichtempfangslinse 13 und der
Lichtempfangseinrichtung 14, so dass sich die Ebene, welche
die Hauptoberfläche der Lichtempfangslinse 13 enthält,
und die gerade Linie, die für die Richtung der Anordnung
der Lichtempfangseinrichtungen in der Lichtempfangseinrichtung 14 kennzeichnend
ist, miteinander auf der optischen Achse des projizierten Lichts
L1 schneiden, möglich, zu bewirken, dass das reflektierte
Licht L2 ein Bild auf der Lichtempfangseinrichtung 14 aufgrund
des Scheimpflug-Prinzips ausbildet.
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Das
LED Kennzeichnungslicht 15a ist ein Kennzeichnungslicht,
das einen Zustand der Ausgabe des projizierten Lichts L1 kennzeichnet,
und wird von einer LED (Light Emitting Diod) gebildet. Das LED-Kennzeichnungslicht 15a leuchtet
beispielsweise in einer grünen Farbe während einer
Einstrahlung des projizierten Lichts L1, wird aber während
einer Nicht-Ausstrahlung ausgeschaltet. Das LED-Kennzeichnungslicht 15b ist
ein Kennzeichnungslicht, das den Zustand der Ausgabe eines Sensors
in der Hauptkörpereinheit 4 kennzeichnet, und
wird beispielsweise ausgeschaltet, wenn die Sensorausgabe sich in
einem AN-Zustand befindet, leuchtet aber in einer roten Farbe, wenn
die Sensorausgabe sich in einem Aus-Zustand befindet.
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Das
LED-Kennzeichnungslicht 15c ist ein Kennzeichnungslicht,
das die Anwesenheit oder Abwesenheit einer Mehrfachreflexion auf
dem Gegenstand A1 kennzeichnet, und leuchtet beispielsweise in einer
grünen Farbe, wenn das reflektierte Licht L2 von dem Gegenstand
A1 Licht enthält, das von einer Mehrfachreflexion herrührt,
wird aber ausgeschaltet, wenn es kein Licht aufgrund einer Mehrfachreflexion enthält.
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3 ist
eine Außenansicht, die eine beispielhafte Struktur der
Hauptkörpereinheit 4 in der optischen Abstandsmesseinheit
von 1 darstellt, die den Zustand einer Seitenoberfläche
des Gehäuses darstellt, das mit einem Displayabschnitt 21 einer Einstelltaste 22 und
einer Richtungstaste 23 vorgesehen ist. Der Displayabschnitt 21 besteht
aus verschiedenen Arten von LED-Kennzeichnungslichtern 24, 25, 26, 28 und
einem 7-Segment Displayabschnitt 26. Das LED-Kennzeichnungslicht 24 ist
ein Kennzeichnungslicht, das einen Zustand der Ausgabe des projizierten
Lichts L1 kennzeichnet und wird von einer LED (Light Emitting Diod)
gebildet. Das LED-Kennzeichnungslicht 24 leuchtet beispielsweise in
einer grünen Farbe während einer Einstrahlung des
projizierten Lichts L1, wird aber während einer Nicht-Einstrahlung
ausgeschaltet.
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Das
LED Kennzeichnungslicht 25 ist ein Kennzeichnungslicht,
das einen Zustand der Ausgabe des Sensors in der Hauptkörpereinheit 4 kennzeichnet,
und wird beispielsweise ausgeschaltet, wenn sich die Sensorausgabe
in einem AUS-Zustand befindet, leuchtet aber in einer roten Farbe, wenn
sich die Sensorausgabe in einem AUS-Zustand befindet. Das LED Kennzeichnungslicht 27 ist ein
Kennzeichnungslicht, das einen Betriebsmodus kennzeichnet.
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Das
LED Kennzeichnungslicht 28 ist ein Kennzeichnungslicht,
das die Anwesenheit oder Abwesenheit einer Mehrfachreflexion auf
dem Gegenstand A1 kennzeichnet und leuchtet beispielsweise in einer
grünen Farbe, wenn das reflektierte Licht L2 von dem Gegenstand
A1 Licht enthält, das von einer Mehrfachreflexion herrührt,
wird aber ausgeschaltete, wenn es keine Mehrfachreflexion enthält.
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Der
7-Segment LED-Displayabschnitt 26 ist eine Displayeinrichtung
zum Anzeigen von Zeichen, die das Resultat der Detektion des Abstandsbetrags kennzeichnen,
und wird von sechs 7-Segment LEDs gebildet, die im Zentrum des Displayabschnitts 21 angeordnet
sind. Die jeweiligen 7-Segment LEDs sind in der Längsrichtung
der Seitenoberfläche des Gehäuses angeordnet.
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Die
Einstelltaste 22 ist eine Betriebstaste zum Spezifizieren
eines Bezugspunkts für die Verwendung beim Bestimmen der
Anwesenheit oder Abwesenheit des Gegenstands A1 und zur Ausgabe von
Messwerten, und ist an dem linken Endabschnitt der Gehäuseseitenoberfläche
angeordnet. In diesem Fall können zwei Arten von Betriebseingaben,
die ein normales Drücken und ein langes Drücken
sind, mit der Einstelltaste 22 durchgeführt werden,
und Eingaben werden gemäß dem Betriebsverfahren
durchgeführt. Das normale Drücken ist ein Betriebsverfahren zum
Beenden eines AN-Zustands vor Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer.
Auf der anderen Seite ist das lange Drücken ein Betriebsverfahren
zum Aufrecherhalten eines AN-Zustands über die vorbestimmte
Zeitdauer. Die Richtungstaste 23 ist eine Betriebstaste
zum Verändern des Betriebsmodus und ist an dem rechten
Endabschnitt der Gehäuseseitenoberfläche angeordnet.
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4 ist
ein Blockdiagramm, das einen beispielhaften Aufbau von Hauptteilen
der optischen Abstandsmesseinrichtung 1 von 1 darstellt,
das eine beispielhafte funktionale Struktur in der Hauptkörpereinheit 4 darstellt.
Die Hauptkörpereinheit 4 wird von einem Abstandsbetrag-Berechnungsabschnitt 31,
einem Messverarbeitungsabschnitt 32, einem Differenzwert-Erzeugungsabschnitt 34,
einem Objektdetektions- Verarbeitungsabschnitt 35, einem Referenzpunkt-Spezifikationsabschnitt 36,
einem Schwellwert-Speicherabschnitt 37 und einem Displayverarbeitungsabschnitt 38 gebildet.
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Der
Abstandsbetrag-Berechnungsabschnitt 31 führt eine
Verarbeitung der Bestimmung einer eindimensionalen Position des
empfangenen Lichtpunktes auf der Lichtempfangseinrichtung 14 auf
der Basis der Ausgaben der jeweiligen Lichtempfangseinrichtungen
in der Lichtempfangseinrichtung 14 und eine Berechnung
des Abstandsbetrages des Gegenstands A1 auf der Basis des Resultats
der Bestimmung durch. Spezieller werden die empfangenen Lichtmengen,
die von den jeweiligen Lichtempfangseinrichtungen detektiert werden,
bestimmt, und ein empfangener Lichtpunkt wird aus der eindimensionalen
Verteilung der empfangenen Lichtmenge in der Richtung der Anordnung
der Lichtempfangseinrichtungen extrahiert bzw. gewonnen. Beispielsweise wird
ein eindimensionaler Bereich, in dem die empfangene Lichtemenge
einen vorbestimmten Schwellwert T1 übersteigt, als ein
empfangener Lichtpunkt gewonnen. Anschließend wird innerhalb
des eindimensionalen Bereichs, der als ein empfangener Lichtpunkt
aus der eindimensionalen Verteilung der empfangenen Lichtmenge ausgewählt
wird, die Position, bei der die empfangene Lichtmenge maximal ist, d.
h. die Peak-Position, bestimmt, um die Position des empfangenen
Lichtpunktes zu sein, und auf der Basis der Peak-Position wird der
Abstandsbetrag berechnet. Wie für den Abstandsbetrag wird
die Position des Einstrahlungspunkts auf den Gegenstand A1 in der
Richtung der optischen Achse des projizierten Lichts L1 berechnet.
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In
dem Fall, wenn zwei oder mehrere empfangene Lichtpunkte gewonnen
werden, wird eine Verarbeitung zum Berechnen des Abstandsbetrags bezüglich
des empfangenen Lichtpunktes, bei dem die empfangene Lichtmenge
maximal ist, durchgeführt.
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Der
Differenzwert-Erzeugungsabschnitt 33 führt eine
Verarbeitung zum Abtasten von Abstandsbeträgen, die von
dem Abstandsbetrag-Berechnungsabschnitt 31 in beständigen Zeitintervallen
berechnet werden, und eine Bestimmung des Differenzwerts zwischen
zwei Abstandsbeträgen, die aus der Abtastung herrühren,
durch. Spezieller wird der Wert des Unterschieds zwischen einem
repräsentativen Wert der Abstandsbeträge, die
bis zum vorherigen Abtasten erhalten wurden, und dem Abstandsbetrag, der
von der gegenwärtigen Abtastung erhalten wird, bestimmt.
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Als
repräsentativer Wert der Abstandsbeträge ist es
möglich, den Abstandsbetrag, der von der vorherigen Abtastung
erhalten wurde, einen einfachen Durchschnittswert über
die vorher erhaltenen Abstandsbeträge oder einen sich über
die vorher erhaltenen Abstandsbeträge bewegenden bzw. verändernden
Durchschnittswert zu verwenden. Der einfache Durchschnittswert der
Abstandbeträge bezieht sich auf einen Durchschnittswert über
eine Vielzahl von Abstandsbeträgen, die bis zur vorherigen
Abtastung von einem vorbestimmten Abtastzeitpunkt erhalten wurden.
Ferner bezieht sich der sich bewegende Durchschnittswert auf einen
Durchschnittswert über eine vorbestimmte Abtastanzahl von
Abstandsbeträgen, die bis zur vorherigen Abtastung erhalten
wurden. In diesem Fall wird der Differenzwert zwischen zwei Abstandsbeträgen
berechnet, die fortlaufend erhalten wurden. Das heißt,
in dem Fall, bei dem Abstandsbeträge x1 und x2 fortlaufend
in der genannten Reihenfolge erhalten werden, wird die Differenz
dazwischen (x2 – x1) bestimmt und als Differenzwert ausgegeben.
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Der
Messverarbeitungsabschnitt 32 führt eine Verarbeitung
zur Ausgabe von Messwerten auf der Basis des Berechnungsresultats
des Differenzwertes von dem Differenzwert-Erzeugungsabschnitt 33 durch.
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Der
Differenzwert-Vergleichabschnitt 34 führt eine
Verarbeitung zum Vergleichen des Differenzwertes, der von dem Differenzwert-Erzeugungsabschnitt 33 bestimmt
wird, mit einem positiven Schwellwert 37a und einem negativen
Schwellwert 37b durch, und gibt das Vergleichresultat aus.
Der positive Schwellwert 37a und der negative Schwellwert 37b sind
Schwellwerte, die vorher auf der Basis der Dicke des Gegenstands
A1 bestimmt werden. In diesem Fall ist der positive Schwellwert 37a ein
positiver Wert, während der negative Schwellwert 37b ein negativer
Wert ist.
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Der
Objektdetektions-Verarbeitungsabschnitt 35 führt
eine Verarbeitung zum Bestimmen der Anwesenheit oder Abwesenheit
des Gegenstands A1 auf der Basis des Vergleichsresultats von dem
Differenzwert-Vergleichsabschnitt 34 und einer Ausgabe
der Detektionssignale, die für das Resultat der Bestimmung
kennzeichnend sind, durch. Spezieller führt der Objektdetektions-Verarbeitungsabschnitt 35 eine
Verarbeitung zum Einschalten von Detektionssignalen auf der Basis
entweder des Resultats des Vergleichs zwischen dem Differenzwert und
dem positiven Schwellwert 37a oder dem Resultat des Vergleichs
zwischen dem Differenzwert und dem negativen Schwellwert 37b und
ein Abschalten des Detektionssignals auf der Basis des anderen Vergleichswerts
durch.
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Detektionssignale,
die für das Resultat der Bestimmung der Anwesenheit oder
Abwesenheit kennzeichnend sind, werden als Zustandssignale ausgegeben,
die beispielsweise zwei verschiedene Spannungsniveaus aufweisen,
und das Spannungsniveau der Detektionssignale wird zwischen diesen auf
der Basis der Bestimmung der Anwesenheit oder Abwesenheit umgeschaltet.
Spezieller, angenommen dass die Richtung der Dicke des Gegenstands A1
entlang der optischen Achse des projizierten Lichts L1, d. h. die
Richtung zur Kopfeinheit 2, eine positive Richtung ist,
wird bestimmt, wenn der Differenzwert den positiven Schwellwert 37 in
der positiven Richtung übersteigt, dass ein Gegenstand
A1 vorhanden ist, und folglich werden Detektionssignale eingeschaltet.
Auf der anderen Seite, wenn der Differenzwert den negativen Schwellwert 37b in
der negativen Richtung übersteigt, wird bestimmt, dass
der Gegenstand A1 nicht länger unter der Kopfeinheit 2 vorhanden
ist, und Detektionssignale werden ausgeschaltet.
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Der
Referenzpunkt-Spezifikationsabschnitt 36 führt
eine Verarbeitung zum Spezifizieren eines Referenzpunkts zur Verwendung
beim Detektieren der Anwesenheit oder Abwesenheit des Gegenstands
A1 und eine Ausgabe der Messwerte auf der Basis der Bedienung der
Einstelltaste 22 durch. In diesem Fall werden der positive
Schwellwert 37a und der negative Schwellwert 37b zur
Verwendung bei der Bestimmung der Anwesenheit oder Abwesenheit des
Gegenstands A1 automatisch auf der Basis von zwei Referenzpunkte,
die von einem Benutzer spezifiziert sind, bestimmt.
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Spezieller
wird die Position des empfangenen Lichtpunktes, die zur Zeit des
normalen Drückens der Einstelltaste 22 erhalten
wird, als ein Referenzpunkt festgelegt. Ferner werden der positive Schwellwert 37a und
der negative Schwellwert 37b durch bestimmen des Differenzwertes
(x2 – x1) zwischen dem Abstandsbetrag x1, der einem ersten
Referenzpunkt entspricht, der durch eine erste Bedienung erhalten
wird, und dem Abstandsbetrag x2, der einem zweiten Referenzpunkt
entspricht, der durch eine zweite Bedienung erhalten wird, die zu
einer von der ersten Bedienung verschiedenen Zeit durchgeführt
wird, bestimmt, um die Dicke des Gegenstands A1 zu sein.
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Gewöhnlich
wird die erste Bedienung der Einstelltaste 22 in einem
Zustand durchgeführt, bei dem der Gegenstand A1 auf dem
Arbeitstisch A2 nicht vorhanden ist, und die zweite Bedienung der Einstelltaste 22 wird
in einem Zustand durchgeführt, bei dem der Gegenstand A1
auf dem Arbeitstisch A2 vorhanden ist. In diesem Fall werden die
Schwellwerte 37a und 37b so bestimmt, dass ihre
Absolutwerte miteinander übereinstimmen. Die Schwellwerte 37a und 37b,
die wie oben bestimmt sind, werden in dem Schwellwert-Speicherabschnitt 37 gespeichert.
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Ferner
wird in diesem Fall, um eine 0 als Differenzwert, der für
Detektionen verwendet wird, anzuzeigen, unabhängig davon,
ob die Detektion an oder aus ist, die folgende Anzeigeverarbeitung
anstelle des direkten Anzeigens des Differenzwerts auf dem 7-Segment
LED-Displayabschnitt 26 in dem Displayabschnitt 21 durchgeführt.
Wenn sich der Detektionszustand (die Sensorausgabe) in einem AUS-Zustand
befindet, wird eine 0 angezeigt, ungeachtete des Abstandsbetrags
und des Differenzwertes. Wenn der Differenzwert den Schwellwert 37a übersteigt,
wird der Detektionszustand von dem AUS-Zustand in einen AN-Zustand überführt,
und während der Zeitdauer, in welcher sich der Detektionszustand
in dem AN-Zustand befindet, wird der Differenzwert zur Zeit gehalten
und angezeigt. Ferner, wenn der Differenzwert unter den Schwellwert 37b abgesenkt
wird, wird der Detektionszustand von dem AN-Zustand in einen AUS-Zustand überführt, und
abermals wird eine 0 ungeachtet des Abstandsbetrags und des Differenzwerts
angezeigt. Das heißt, die Differenzwertausgabe als ein
Messwert wird auf der Basis der Sensorausgabe aktualisiert.
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Wenn
der Gegenstand eine Plattengestalt oder eine Kastengestalt aufweist,
kennzeichnet der gehaltene Differenzwert die Dicke des Gegenstands, obwohl
sie auch von der Gegenstandsgestalt abhängt. Folglich ist
es möglich, einen angemessenen numerischen Wert verglichen
mit den Fällen des Anzeigens des gegenwärtigen
Differenzwertes anzuzeigen. Ferner ist es möglich, einfach
zu bestimmen, ob die Sensorausgabe an oder aus ist, auf der Basis,
ob der angezeigte numerische Wert 0 oder ein anderer numerischer
Wert ist. Folglich ist es mittels Detektieren eines Gegenstandes
unter Verwendung des Differenzwertes zwischen Abstandsbeträgen
möglich, den Einfluss von Schwingungen und Wölbungen
des Arbeitstischs und dergleichen zu unterdrücken, wodurch
die Umgebungswiderstandsperformance verbessert wird, und es ist
ferner möglich, geeignete Messwerte anzuzeigen.
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Der
Displayverarbeitungsabschnitt 38 führt eine Verarbeitung
zum Anzeigen des Messwertes auf dem 7-Segment LED-Displayabschnitt 26 in
dem Displayabschnitt 21 auf der Basis der Messwertausgabe
von dem Messverarbeitungsabschnitt 32 durch.
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5 ist
ein Blockdiagramm, das einen beispielhaften Aufbau des Messverarbeitungsabschnitts 32 in
der Hauptkörpereinheit 4 von 4 darstellt. Der
Messverarbeitungsabschnitt 32 wird von einem Abstandsbetrag-Aktualisierungsabschnitt,
einem Abstandsbetrag-Speicherabschnitt 42, einem Messwertausgabeabschnitt 43,
einem Punktanzahl-Bestimmungsabschnitt 44 und einem Punktebreite-Bestimmungsabschnitt 45 gebildet.
Der Punktanzahl-Bestimmungsabschnitt 44 führt
eine Verarbeitung der Bestimmung der Anzahl von empfangenen Lichtpunkten
auf der Lichtempfangseinrichtung 14 auf der Basis der Ausgaben
der jeweiligen Lichtempfangseinrichtungen in der Lichtempfangseinrichtung 14 durch.
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Der
Punktbreite-Bestimmungsabschnitt 45 führt eine
Verarbeitung zum Bestimmen der Breite des empfangenen Lichtpunktes,
d. h. der Länge des eindimensionalen Bereichs, der als
ein empfangener Lichtpunkt aus einer eindimensionalen Verteilung
der empfangenen Lichtmenge gewonnen wird, durch. Die Breite des
empfangenen Lichtpunktes wird beispielsweise auf der Basis der Positionen
auf der Lichtempfangseinrichtung 14 bestimmt, bei denen die
empfangene Lichtmenge halb so groß ist, wie die empfangene
Lichtmenge bei der Peak-Position bzw. der Maximumsposition. In diesem
Fall wird die Verarbeitung der Bestimmung der Breite des empfangenen
Lichtpunktes nur dann durchgeführt, wenn die Anzahl der
empfangenen Lichtpunkte eins ist, aber die Verarbeitung zum Bestimmen
der Breite des empfangenen Lichtpunktes wird nicht durchgeführt, wenn
die Anzahl der empfangenen Lichtpunkte 0 oder 2 oder größer
ist.
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Der
Abstandsbetrag-Speicherabschnitt 42 ist ein Speicher zum
Speichern des Abstandsbetrags, der von dem Abstandsbetrag-Berechnungsabschnitt 31 berechnet
wird, so dass er umschreibbar ist. Der Abstandsbetrag-Aktualisierungsverarbeitungsabschnitt 41 führt
eine Aktualisierungsverarbeitung zum Umschreiben des Inhalts des
Abstandsbetrag-Speicherabschnitts 42 durch, wenn ein neuer
Abstandsbetrag erhalten wird. Diese Aktualisierungsverarbeitung
wird durchgeführt mittels Auswählen entweder des
Abstandsbetrags, der von dem Abstandsbetrag-Speicherabschnitt 42 gelesen
wird, oder dem Abstandsbetrag, der von dem Abstandsbetrag-Berechnungsabschnitt 31 berechnet
wird, auf der Basis des Vergleichresultats, das von dem Differenzwert-Vergleichsabschnitt 34 durchgeführt
wird, und anschließend Durchführen eines Schreibens
des ausgewählten Abstandsbetrags in den Abstandsbetrag-Speicherabschnitt 42.
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Spezieller,
wenn der Differenzwert zwischen Abstandsbeträgen den positiven
Schwellwert 37a in der positiven Richtung übersteigt,
und wenn der Differenzwert zwischen Abstandsbeträgen den
negativen Schwellwert 37b in der negativen Richtung übersteigt,
wird der Abstandsbetrag, der von dem Abstandsbetrag-Berechnungsabschnitt 31 berechnet wird,
ausgewählt, aber in anderen Fällen wird der Abstandsbetrag,
der aus dem Abstandsbetrag-Speicherabschnitt 42 gelesen
wird, ausgewählt. Das heißt, der Abstandsbetrag
in dem Abstandsbetrag-Speicherabschnitt 42 wird durch Umschreiben mit
einem neuen Abstandsbetrag zu einer Zeit ersetzt, wenn die Sensorausgabe
ein oder ausgeschaltet wird, aber in anderen Fällen wird
der Abstandsbetrag in den Abstandbetrag-Speicherabschnitt 42 auf dem
gegenwärtigen Wert ohne ein Umschreiben gehalten.
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In
diesem Fall wird anstelle eines direkten Speicherns des Abstandsbetrags,
der von dem Abstandsbetrag-Berechnungsabschnitt 31 berechnet wird,
in den Abstandsbetrag-Speicherabschnitt 42, das Resultat
der Berechnung des Differenzwertes von dem Differenzwert-Erzeugungsabschnitt 33 als Messwertdaten
in dem Abstandsbetrag-Speicherabschnitt 42 gespeichert,
und der Abstandsbetrag-Aktualisierungsverarbeitungsabschnitt 41 schreibt
den Differenzwert in dem Abstandsbetrag-Speicherabschnitt 42 um,
auf der Basis des Differenzwertes, der von dem Differenzwert-Erzeugungsabschnitt 33 berechnet
wird.
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Der
Messwertausgabeabschnitt 43 führt Abläufe
zur Ausgabe des Abstandbetrags, als ein Messwert, der in dem Abstandsbetrag-Speicherabschnitt 42 gehalten
wird, durch. Der Displayverarbeitungsabschnitt 38 führt
eine Verarbeitung zum Anzeigen auf dem 7-Segment LED-Displayabschnitt 26 des Abstandsbetrags,
der in dem Abstandsbetrag-Speicherabschnitt 42 gehalten
wird, durch. In diesem Aufbau wird der Inhalt des Abstandsbetrag-Speicherabschnitts 42 auf
der Basis des Resultats des Vergleichs zwischen dem Differenzwert
und dem positiven Schwellwert 37a und dem negativen Schwellwert 37b umgeschrieben,
und der Messwert des Abstandsbetrags wird aktualisiert, was eine
Variation bzw. Schwankung der Messwerte aufgrund einer Auf- und
Abbewegung, einer Wölbung und eines Flatterns des Arbeitstischs
A2, auf dem der Gegenstand A1 angeordnet ist, unterdrücken
kann.
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In
diesem Fall führt der Abstandsbetrag-Aktualisierungsverarbeitungsabschnitt 41 die Aktualisierungsverarbeitung
auf der Basis der Resultate der Bestimmungen von dem Punktanzahl-Bestimmungsabschnitt 44 und
dem Punktbreite-Bestimmungsabschnitt 45 durch. Spezieller,
wenn die Anzahl der empfangenen Lichtpunkte eins ist, wird der Abstandsbetrag
auf der Basis des Resultats der Bestimmung von dem Punktbreiten-Bestimmungsabschnitt 45 umgeschrieben,
aber in anderen Fällen, wenn die Anzahl der empfangenen
Lichtpunkte 0 oder 2 oder mehr ist, wird der Abstandsbetrag nicht umgeschrieben.
Spezieller, selbst wenn die Anzahl der empfangenen Lichtpunkte eins
ist, wenn die Breite des empfangenen Lichtpunktes nicht in einen
vorbestimmen Bereich fällt, wird der Abstandsbetrag nicht
umgeschrieben. Lediglich dann, wenn die Anzahl der empfangenen Lichtpunkte
eins ist und ferner die Breite des empfangenen Lichtpunktes in den
vorbestimmten Bereich fällt, wird der Abstandsbetrag umgeschrieben.
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Mit
diesem Aufbau, nur wenn bestimmt wird, dass die Anzahl der empfangenen
Lichtpunkte eins ist und ferner die Breite des empfangenen Lichtpunktes
in den vorbestimmten Bereich fällt, wird der Messwert des
Abstandsbetrags umgeschrieben, was die Variation des Messwerts des
Abstandsbetrags in Fällen, in denen das reflektierte Licht
L2 von dem Gegenstand A2 Licht enthält, dass aus einer
Mehrfachreflexion herrührt, unterdrücken kann.
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Ferner
ist es nicht notwendig, die Verarbeitung zur Bestimmung der Bereite
des empfangenen Lichtpunktes durchzuführen, wenn die Anzahl
der empfangenen Lichtpunkte eins ist. Der Abstandsbetrag kann umgeschrieben
werden, wenn die Anzahl der empfangenen Lichtpunkte eins ist, aber
in anderen Fällen wird der Abstandsbetrag nicht umgeschrieben.
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6 ist
eine Ansicht, die einen beispielhaften Ablauf der optischen Abstandsmesseinrichtung 1 von 1 zum
Bestimmen eines Gegenstands darstellt, welche die Kopfeinheit 2,
die in einer Herstellungsstrecke angeordnet ist, darstellt. Eine
Vielzahl von Gegenständen A1 sind auf dem Förderband
als ein Arbeitstisch A2 entlang der Strecke angeordnet, und werden
in der horizontalen Richtung transportiert. Die optische Abstandsmesseinrichtung 1 bestimmt,
ob oder ob nicht ein Gegenstand A1 unter der Kopfeinheit 2 vorhanden
ist, auf der Basis des reflektierten Lichts, das aus einer Einstrahlung
des projizierten Lichts L1 resultiert. Wenn ein Gegenstand A1 vorhanden
ist, unterscheidet sich die Position des empfangenen Lichtpunktes,
der von dem reflektierten Licht erzeugt wird, von der Position des
empfangenen Lichtpunktes, wenn kein Gegenstand A1 vorhanden ist.
Das bewirkt, dass der Abstandsbetrag des Gegenstands A1 um einen
Betrag entsprechend der Dicke d1 des Gegenstands A1 geändert
wird. Die Abstandsmesseinrichtung 1 bestimmt die Anwesenheit
oder Abwesenheit des Gegenstands A1 durch Ausnutzen der Tatsache,
dass der Abstandsbetrag aufgrund der Anwesenheit des Gegenstands
A1 stark verändert wird.
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7A und 7B sind
Ansichten, die beispielhafte Abläufe der optischen Abstandsmesseinrichtung
von 1 zum Detektieren von Gegenständen darstellen,
welche die Abstandsbeträge und Differenzwerte darstellen,
die in konstanten Zeitintervallen abgetastet werden. 7A stellt detektierte Werte von Abstandsbeträgen
dar, die bei jeweiligen Abtastungen erhalten werden, durch Zuordnen
der Zeitachse entlang der horizontalen Achse, während die Abstandsbeträge
der vertikalen Achse zugeordnet sind. In diesem Beispiel wird die
Abtastung zu einer Zeit t1 gestartet, und der Abstandsbetrag wird
nicht verändert, und dessen detektierte Wert wird auf einem
konstanten Wert von x1 während der Zeitdauer von t1 bis
t3 gehalten.
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Danach
wird der Abstandsbetrag in der positiven Richtung stark verändert,
und dessen detektierter Wert ist x2 (x2 > x1) zu einer Zeit t4. Während
der Zeitdauer von t4 bis t6 wird der Abstandsbetrag nicht verändert,
und dessen detektierter Wert bleibt auf x2. Danach wird der Abstandsbetrag
stark in der negativen Richtung geändert, und der Detektionswert
ist x1 zu einer Zeit t7. Während der Zeitdauer von t7 bis
t11 verändert sich der Abstandsbetrag nicht, und dessen Detektionswert
bleibt auf x1. Danach ändert sich der Abstandsbetrag in
der positiven Richtung, und der Detektionswert davon ist x2, zu
einer Zeit t12.
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7B stellt detektierte Werte von Differenzwerten
dar, die bei jeweiligen Abtastungen erhalten werden, durch Zuordnen
der Zeitachse entlang der horizontalen Achse, während die
Differenzwerte der vertikalen Achse zugeordnet sind. Die Erfassung
eines Differenzwerts wird zu der Zeit t2 begonnen, und der Differenzwert ändert
sich nicht und dessen detektierter Wert wird auf 0 gehalten, während
der Zeitdauer von t2 bis t3.
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Danach
verändert sich der Differenzwert stark in der positiven
Richtung und der Detektionswert ist y1 (y1 > 0) zu einer Zeit t4. Der Detektionswert
y1 ist gleich x2 – x1, was die Dicke d1 des Gegenstands
A1 kennzeichnet. Anschließend wird zu der Zeit t5 der Detektionswert
zu 0, und während der Zeitdauer von t5 bis t6 verändert
sich der Differenzwert nicht, und der Detektionswert wird auf 0
gehalten.
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Danach ändert
sich der Differenzwert in der negativen Richtung und dessen Detektionswert
ist y2 (y2 < 0)
zu der Zeit t7. Anschließend wird zu der Zeit t8 der detektierte
Wert zu 0 und während der Zeitdauer von t8 bis t11 ändert
sich der Differenzwert nicht, und dessen detektierter Wert wird
auf null gehalten. Anschließend wird der Differenzwert
in der positiven Richtung geändert, und dessen detektierter
Wert wird zu der Zeit t12 y1.
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Wie
es oben beschrieben ist, ändert sich während der
Zeitdauer von t3 bis t4, während der Zeitdauer von t6 bis
t7 und während der Zeitdauer von t11 bis t12 der Abstandsbetrag
aufgrund der Anwesenheit des Gegenstands A1 stark, und zu den Zeiten
t4, t7 und t12 wurde der Absolutwert des Differenzwerts vergrößert.
Folglich ist es mittels Festlegens des positiven Schwellwerts u1
und des negativen Schwellwerts u2 auf geeignete Werte gem der Dicke
der Gegenstände A1 die zu detektieren sind, möglich,
die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Gegenstands A1 korrekt zu
bestimmen. In diesem Beispiel übersteigt zu der Zeit t4
der detektierte Differenzwert y1 den Schwellwert u1 in der positiven
Richtung, und die Sensorausgabe ist an. Danach übersteigt
zu der Zeit t7 der detektierte Differenzwert y2 den Schwellwert
u2 in der negativen Richtung, und die Sensorausgabe ist aus. Ferner übersteigt
zu der Zeit t12 der detektiere Differenzwert y1 den Schwellwert
u1 in der positiven Richtung, und die Sensorausgabe ist an.
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8 ist
ein Zeitablaufdiagramm, das beispielhafte Abläufe der optischen
Abstandsmesseinrichtung 1 von 1 zum Detektieren
von Gegenständen darstellt, das Messwerte von Abstandsbeträgen
und Sensorausgaben, die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Gegenstands
A1 kennzeichnen, darstellt. Der Messwert des Abstandsbetrags wird auf
der Basis der Vergleichsresultate zwischen dem Differenzwert und
dem positiven Schwellwert u1 und dem negativen Schwellwert u2 aktualisiert.
Das heißt, die Ausgabe des Messwerts wird nur dann aktualisiert,
wenn der Differenzwert den positiven Schwellwert u1 in der positiven
Richtung übersteigt, und wenn der Differenzwert den negativen
Schwellwert u2 in der negativen Richtung übersteigt, und
andernfalls wird die Ausgabe des Messwerts auf dem gegenwärtigen
Wert gehalten.
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In
diesem Beispiel werden die Messwerte unter der Annahme dargestellt,
dass der detektierte Wert des Abstandsbetrags, der erhalten wird,
wenn kein Gegenstand A1 vorhanden ist, 0 ist. Bis zu der Zeit t4
verbleibt der Messwert auf 0. Anschließend wird zu der
Zeit t4 der Messwert auf z1 (z1 > 0)
aktualisiert, und während der Zeitdauer von der Zeit t1
zu der Zeit t7 wird der Messwert auf z1 gehalten. Ferner wird zu
der Zeit t7 der Messwert auf 0 aktualisiert, und während
der Zeitdauer von der Zeit t7 bis zu der Zeit t12 wird der Messwert
auf 0 gehalten. Anschließend wird zu der Zeit t12 der Messwert
auf z1 aktualisiert.
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Wie
es oben beschrieben ist, wird der Messwert des Abstandsbetrags auf
der Basis der Vergleichsresultate zwischen dem Differenzwert und dem
positiven Schwellwert u1 und dem negativen Schwellwert u2 aktualisiert,
wodurch eine Aktualisierung des Messwerts aufgrund von Einflüssen
einer Auf- und Abbewegung, einer Wölbung oder eines Flatterns
des Arbeitstischs A2 vermieden werden kann.
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9(a) und 9(b) sind
Ansichten, die einen weiteren beispielhaften Ablauf der optischen
Abstandsmesseinrichtung 1 von 1 zur Detektion von
Gegenständen darstellen, die Abstandsbeträge und
Differenzwerte in dem Fall darstellen, bei dem die Position eines
Gegenstands A1 in der Richtung der optischen Achse des projizierten
Lichts L1 aufgrund einer Auf- und Abbewegung des Arbeitstischs A1
verändert wird. 9(a) stellt
detektierte Werte von Abstandsbeträgen dar, die bei jeweiligen
Abtastungen erhalten werden, durch Zuordnen der Zeitachse entlang
der horizontalen Achse, während die Abstandsbeträge
der vertikalen Achse zugeordnet sind.
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In
diesem Beispiel wird ein Abtasten zu einer Zeit t1 begonnen, und
während der Zeitdauer von t1 bis t3 vergrößert
sich der Abstandsbetrag monoton. Danach ändert sich zu
der Zeit t4 der Abstandsbetrag in der positiven Richtung stark,
und während der Zeitdauer von t4 bis t6 wird der Abstandsbetrag
konstant gehalten. Danach, zu der Zeit t7, ändert sich
der Abstandsbetrag stark in der negativen Richtung, und während
der Zeitdauer von t7 bis t11 verringert sich der Abstandsbetrag
monoton. Ferner ändert sich zu der Zeit t12 der Abstandsbetrag
stark in der positiven Richtung, und während der Zeitdauer
von t12 bis t13 bleibt der Abstandsbetrag konstant. Danach ändert sich
zu der Zeit t15 der Abstandsbetrag stark in der negativen Richtung,
und während der Zeitdauer von t15 bis t18 vergrößert
sich der Abstandsbetrag monoton. Anschließend ändert
sich zu der Zeit t19 der Abstandsbetrag stark in der positiven Richtung.
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9B stellt detektierte Werte von Differenzbeträgen
dar, die bei jeweiligen Abtastungen erhalten werden, durch Zuordnen
der Zeitachse entlang der horizontalen Achse, während die
Differenzwerte der vertikalen Achse zugeordnet sind. Die Erfassung
eines Differenzwerts beginnt zu der Zeit t2, und der Differenzwert ändert
sich während der Zeitdauer von t2 bis t3 nicht. Danach,
zu der Zeit t4, ändert sich der Differenzwert in der positiven
Richtung und übersteigt den positiven Schwellwert u1. Während
der Zeitdauer von t5 bis t6 ändert sich der Differenzwert nicht,
und dessen Detektionswert wird auf 0 gehalten. Danach ändert
sich zu der Zeit t7 der Differenzwert in der negativen Richtung
unter den Schwellwert u2.
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Während
der Zeitdauer von t8 bis t11 ändert sich der Differenzwert
kaum, und danach ändert sich zu der Zeit t12 der Differenzwert
in der positiven Richtung über den positiven Schwellwert
u1. Danach ändert sich zu der Zeit t14 der Differenzwert
in der negativen Richtung unter den negativen Schwellwert u2. Während
der Zeitdauer von t15 bis t18 ändert sich der Differenzwert
kaum, und danach, zu der Zeit t19, ändert sich der Differenzwert
in der positiven Richtung über den positiven Schwellwert
u1.
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Wie
es oben beschrieben ist, ändert sich selbst wenn sich die
Position des Gegenstands A1 aufgrund einer Auf- und Abbewegung des
Arbeitstischs A1 verändert, der Abstandsbetrag aufgrund der
Anwesenheit des Gegenstands A1 während der Zeitdauer von
t3 bis t4, während der Zeitdauer von t6 bis t7, während
der Zeitdauer von t11 bis t12, während der Zeitdauer von
t13 bis t14 und während der Zeitdauer von t18 bis t19 stark,
und der Absolutwert des Differenzwerts hat sich zu den Zeiten t4,
t7, t12, t14 und t19 vergrößert.
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Im
Allgemeinen, selbst wenn sich die Position des Gegenstands A1 in
der Richtung der optischen Achse des projizierten Lichts L1 ändert,
wenn die Dauer der Änderung der Position größer
als die Zeitintervalle des Abtastens des Abstandsbetrags ist, wird
erwartet, dass der Differenzwert zwischen Abstandsbeträgen
sich aufgrund der Anwesenheit des Gegenstands A1 stark ändert.
Folglich ist es selbst in einem solchen Fall möglich, die
Anwesenheit oder Abwesenheit des Gegenstands A1 korrekt zu bestimmen.
In diesem Beispiel übersteigt zu der Zeit t4 der detektierte
Wert des Differenzwerts den Schwellwert u1 in der positiven Richtung,
und die Sensorausgabe ist an. Danach übersteigt zu der
Zeit t7 der detektierte Wert des Differenzwertes den Schwellwert
u1 in der negativen Richtung, und die Sensorausgabe ist aus. Danach übersteigt
zu der Zeit t12 der detektierte Wert des Differenzwertes den Schwellwert
u1 in der positiven Richtung, und die Sensorausgabe ist an. Danach übersteigt
zu der Zeit t14 der detektierte Wert des Differenzwerts den Schwellwert
u2 in der negativen Richtung, und die Sensorausgabe ist aus. Danach übersteigt
zu der Zeit t19 der detektierte Wert des Differenzwerts den Schwellwert
u1 in der positiven Richtung, und die Sensorausgabe ist an.
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In
diesem Fall, wenn die Sensorausgabe aus ist, wird eine 0 als Differenzwert
angezeigt, der als der Messwert des Abstandsbetrags ausgegeben wird.
Wenn die Sensorausgabe an ist, wird der Differenzwert, der zu einer
Zeit des Übergangs der Sensorausgabe von aus zu an erhalten
wird, gehalten.
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Ferner,
wenn die Geschwindigkeit der Auf- und Abbewegung des Transportbandes
größer ist, und die Dauer der Änderung
der Position des Gegenstands A1 kleiner ist, ist es möglich
durch Festlegen der Abtastintervalle unter bzw. kleiner als die
Periodendauer, die Änderung des Differenzwertes zu unterdrücken,
die von einer Auf- und Abbewegung herrührt, wodurch ein
korrektes Detektieren der Anwesenheit oder Abwesenheit des Gegenstands
A1 ermöglicht wird. Ferner, wenn sich die Dicke des Gegenstands
A1 an dessen Endabschnitten mäßig ändert,
ist es möglich, die Abtastintervalle zu vergrößern,
ist es möglich, zu bewirken, dass sich der Differenzwert
an den Endabschnitten des Gegenstands stark ändert, wodurch
ein korrektes Detektieren der Anwesenheit oder Abwesenheit des Gegenstands A1
ermöglich wird.
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Ferner,
selbst wenn der gerichtete Wert des Abstandsbetrags sich aufgrund
der Änderung der Temperatur um die Kopfeinheit 2 mäßig ändert,
ist es durch Festlegen der Abtastintervalle kleiner als bzw. unter
die Dauer der Veränderung möglich, die Anwesenheit
oder Abwesenheit des Gegenstands A1 korrekt zu detektieren, ohne
durch die Temperaturänderung beeinflusst zu sein.
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10 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen beispielhaften Ablauf der
optischen Abstandsmesseinrichtung 1 von 1 darstellt,
die einen Zustand darstellt, bei dem der Abstandsbetrag des Gegenstands
A1, der sie in der Richtung der Strecke bewegt, fortlaufend gemessen
wird. In Fällen, bei denen der Abstandsbetrag des Gegenstands
A1, der sich langsam auf dem Arbeitstisch A1 bewegt, wiederholend
in Zeitintervallen detektiert wird, die kleiner als die Geschwindigkeit
der Bewegung des Gegenstands A1 sind, werden die Endabschnitte des
Gegenstands A1 wiederholend detektiert. Während das projizierte
Licht L1 über einen Endabschnitt des Gegenstands scannt,
wird die Verteilung der empfangenen Lichtmenge aufgrund des Einflusses
von Mehrfachreflexion gestört, und ferner verändert
sich die Verteilung des empfangenen Lichtbetrags bei jeder Detektion
stark, wodurch die Genauigkeit der Detektion des Abstandsbetrags
herab gesetzt wird.
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11A bis 11C sind Übergangsdiagramme,
die beispielhafte Abläufe der optischen Abstandsmesseinrichtung 1 von 1 darstellen,
die Verteilungen des empfangenen Lichtbetrags darstellen, die aus
einer Einstrahlung des projizierten Lichts L1 auf dem Gegenstand
A1 der sich in der Richtung der Strecke bewegt, resultieren. 11A stellt eine Verteilung der empfangenen Lichtmenge
dar, die von Licht verursacht wird, das von Abschnitten vor dem Gegenstand
A1 reflektiert wird. 11B stellt eine Verteilung der
empfangenen Lichtmenge dar, die von Licht verursacht wird, das von
einem Endabschnitt des Gegenstands A1 reflektiert wird. 11C stellt eine Verteilung der empfangenen Lichtmenge
dar, die von Licht verursacht wird, das von Abschnitten des Gegenstands
A1 verursacht wird, die sich von den Endabschnitten davon unterscheiden.
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Wenn
die Kopfeinheit 2 vor dem Gegenstand A1 liegt, wird das
Licht, das von der Arbeitsplatte A2 reflektiert wird, empfangen,
und es wird ein einzelner empfangener Lichtpunkt detektiert. Wenn
sich ein Endabschnitt des Gegenstands A1 unter die Kopfeinheit 2 bewegt,
wird die Verteilung der empfangenen Lichtmenge aufgrund des Einflusses
von Mehrfachreflexionen an dem Endabschnitt des Gegenstands gesteuert,
und es wird eine Vielzahl von empfangenen Lichtpunkten detektiert.
In der vorliegenden Ausführungsform wird während
des Auftretens solcher Mehrfachreflexionen die Verarbeitung zur
Aktualisierung des Messwerts des Abstandsbetrags durchgeführt,
und der gegenwärtige Messwert wird beibehalten.
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12 ist
ein Ablaufdiagramm, dass einen beispielhaften Betrieb der optischen
Abstandsmesseinrichtung 1 von 1 darstellt,
das Messwerte darstellt, die aus fortlaufenden Messungen von Abstandsbeträgen
des Gegenstands A1, der sich in der Richtung der Strecke bewegt,
resultieren. Während der Zeitdauer während der
eine Mehrfachreflexion auftritt, die Zeitdauer von t11 bis t12,
wird der Messwert von z1, der aus einer Messung resultiert, wenn sich
die Kopfeinheit 2 vor dem Gegenstand A1 befindet, beibehalten
und als eine Messwertausgabe ausgegeben. Wenn der Mehrfachreflexionszustand
aufgrund der Bewegung des Gegenstands A1 überwunden ist,
wird der Messwert des Abstandsbetrags aktualisiert. In diesem Beispiel
ist es eine Aktualisierung auf einen Messwert z2 zu der Zeit t12.
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Wie
es oben beschrieben ist, wird lediglich, wenn bestimmt wird, dass
die Anzahl der empfangenen Lichtpunkte auf der Lichtempfangseinrichtung 14 eins
ist, der Messwert des Abstandsbetrags aktualisiert. Dementsprechend
ist es in Fällen möglich, bei denen das reflektierte
Licht L2 von dem Gegenstand A1 Licht enthält, das von einer
Mehrfachreflexion herrührt, eine Variation des Messwerts
des Abstandsbetrags zu vermeiden.
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13 ist
ein Ablaufdiagramm, das beispielhafte Abläufe der optischen
Abstandsmesseinrichtung 1 von 1 in Schritten
S101 bis S108 zur Detektion von Gegenständen darstellt.
Zunächst erzeugt ein Differenzwert-Erzeugungsabschnitt 33,
bei der Erfassung eines Abstandsbetrags von dem Abstandsbetrag-Berechnungsabschnitt 31 einen
Differenzwert von zwei Abstandsbeträgen, die fortlaufend erfasst
wurden (Schritte S101 und S102). Anschließend führt
der Differenzwert-Vergleichabschnitt 34 einen Vergleich
zwischen dem Differenzwert, der von dem Differenzwert-Erzeugungsabschnitt 33 bestimmt
wird, und dem positiven Schwellwert 37a und dem negativen
Schwellwert 37b durch, und gibt anschließend das
Vergleichsresultat zum Objektdetektions-Verarbeitungsabschnitt 35 aus
(Schritt S103).
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Der
Objektdetektions-Verarbeitungsabschnitt 35 schaltet die
Sensorausgabe auf der Basis des Vergleichsresultats zwischen dem
Differenzwert und dem positiven Schwellwert 37a und dem
negativen Schwellwert 37b um. Zu dieser Zeit wird, wenn der
Differenzwert größer als der positive Schwellwert 37a ist,
die Sensorausgabe eingeschaltet (Schritt S104 und S105). Auf der
anderen Seite, wenn der Differenzwert kleiner als der negative Schwellwert 37b ist,
wird die Sensorausgabe ausgeschaltet (Schritte S104, S107 und S108).
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Auf
der anderen Seite, wenn der Differenzwert zwischen den negativen
Schwellwert 37b und den positiven Schwellwert 37a fällt,
wird die Sensorausgabe ohne Umschalten beibehalten. Die Verarbeitungsarbeitsabläufe
von Schritt S101 bis Schritt S105, Schritt S107 und Schritt S108
werden in vorbestimmten Zeitintervallen wiederholt, bis die Detektion von
Gegenständen (Schritt S106) beendet ist.
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14A und 14B sind
Ansichten, die beispielhafte Abläufe der optischen Abstandsmesseinrichtung 1 von 1 zur
Detektion von Gegenständen darstellen, die einen Fall darstellen,
bei dem sich der Arbeitstisch A2, auf dem der Gegenstand A1 angeordnet
ist, stark auf und ab bewegt. 14A stellt
einen Fall dar, bei dem sich der Arbeitstisch A2 in der Richtung
des Kippens auf und ab bewegt. In diesem Fall bewegen sich die Vorderseite
und die Rückseite des Arbeitstischs A2 in den entgegengesetzten
Richtungen bezüglich der Richtung der Strecke, mit anderen
Worten, der Richtung des Transports des Gegenstands A1. Der Gegenstand
A1 bewegt sich stark in der Richtung der optischen Achse des projizierten
Lichts L1, aufgrund einer solchen Auf- und Abbewegung des Arbeitstischs
A2.
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14B stellt einen Fall dar, bei dem sich der Arbeitstisch
A2 in der vertikalen Richtung auf und ab bewegt. In diesem Beispiel
bewegen sich die Vorderseite und die Rückseite des Arbeitstischs
A2 in derselben Richtung bezüglich der Richtung der Strecke,
in anderen Worten, der Richtung des Transports des Gegenstands A1.
Der Gegenstand A1 bewegt sich stark in der Richtung des optischen
Achse des projizierten Lichts L1, aufgrund einer solchen Auf- und
Abbewegung des Arbeitstischs A2. Selbst in einem solchen Fall ist
es durch Einstellen der Zeitintervalle des Abtastens der Abstandsbeträge
kleiner als bzw. unter die Dauer der Veränderung der Position des
Arbeitstischs A2 möglich, den Gegenstand A1 korrekt zu
detektieren.
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15A und 15B sind
Ansichten, die beispielhafte Abläufe der optischen Abstandsmesseinrichtung 1 zum
Detektieren von Gegenständen darstellen, die einen Fall
darstellen, bei dem das projizierte Licht L1 in einer eindimensionalen
Richtung zum Detektieren des Gegenstands A1 scannt. 15A stellt einen Fall dar, bei dem das projizierte Licht
L1 über den Arbeitstisch A2 scannt, während sich
die Richtung der Einstrahlung darauf verändert, und 15(b) stellt einen Fall dar, bei dem das
projizierte Licht L1 scannt, während sich die Kopfeinheit 2 in
einer Richtung bewegt, die sich von einer horizontalen Richtung
unterscheidet.
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Selbst
in einem solchen Fall ist es möglich, durch Einstellen
der Zeitintervalle des Abtastens der Abstandsbeträge kleiner
als bzw. unter die Dauer der Änderung des Abstandsbetrags
aufgrund des Scannens des projizierten Lichts L1, den Gegenstand
A1 korrekt zu detektieren.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird die Bestimmung der Anwesenheit oder
Abwesenheit der Gegenstände A1 auf der Basis von Differenzwerten zwischen
Abstandsbeträgen durchgeführt, wodurch eine korrekte
Detektion der Gegenstände A1 ermöglich wird, und
die Detektionsgenauigkeit beim Detektieren der Anwesenheit oder
Abwesenheit der Gegenstände A1 verbessert werden kann,
selbst wenn sich die Positionen der Gegenstände A1 stärker ändern
als die Dicke des Gegenstands A1 in der Richtung der optischen Achse
des projizierten Lichts L1. Ferner wird der Inhalt des Abstandsbetrag-Speicherabschnitts 42 auf
der Basis der Vergleichsresultate zwischen dem Differenzwert und
dem positiven Schwellwert 37a und dem negativen Schwellewert 37b umgeschrieben,
und der Messwert des Abstandsbetrags wird aktualisiert, was eine
Variation des Detektionswerts aufgrund einer Auf- und Abbewegung
einer Wölbung und eines Flatterns des Arbeitstischs A2
unterdrücken kann.
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In
der vorliegenden Ausführungsform wurde ein Fall beschrieben,
bei dem Abstandsbeträge eines Gegenstands A1 mit konstanten
Zeitintervallen abgetastet werden, und die Detektion der Anwesenheit oder
Abwesenheit des Gegenstands A1 auf der Basis von Differenzwerten
durchgeführt wird, die aus der Abtastung resultieren, wobei
die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt ist.
Beispielsweise ist es möglich, einen Differenzierungsschaltkreis
zum Differenzieren der Ausgabe der Lichtempfangseinrichtung 14 auf
eine analoge oder digitale Weise zum Bestimmen von Werten vorzusehen,
die von einer Differenzierung des Abstandsbetrags herrühren,
und die Detektion der Anwesenheit oder Abwesenheit des Gegenstands
A1 kann auf der Basis dieser Werte, die aus einer Differenzierung
resultieren, durchgeführt werden.
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Ferner
wurde in der vorliegenden Ausführungsform ein Fall beschrieben,
bei dem die Verarbeitung des Berechnens des Abstandsbetrags bezüglich
eines empfangenen Lichtpunktes durchgeführt wird, bei dem
die empfangene Lichtmenge maximal ist, in Fällen, bei denen
eine Vielzahl von empfangenen Lichtpunkten gewonnen wird, wobei
die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt ist. Beispielsweise,
wenn die Anzahl der empfangenen Lichtpunkte eins ist, führt
der Abstandsbetrag-Berechnungsabschnitt 31 eine Bearbeitung
zur Bestimmung der eindimensionalen Dimension dieses empfangenen
Lichtpunktes durch, und berechnet den Abstandsbetrag, allerdings
führt er in anderen Fällen die Verarbeitung zum
Berechnen des Abstandsbetrags nicht durch. Ferner kann der Differenzwert-Erzeugungsabschnitt 33 aufgebaut
sein, um einen Differenzwert bis zur nächsten Abtastung
nicht zu bestimmen, wenn ein neuer Abstandsbetrag der Abtastung nicht
erhalten wurde, aber, wenn ein neuer Abstandsbetrag erhalten wird,
den Differenzwert zwischen diesem neuen Abstandsbetrag und dem Abstandsbetrag,
der bei der vorherigen Abtastung erhalten wurde, zu bestimmen.
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Im
Allgemeinen, wenn das projizierte Licht L1 irregulär von
einem Endabschnitt des Gegenstands A1 reflektiert wird, wird erwartet,
dass eine Verfälschung in der Verteilung der Lichtmenge
auf der Lichtempfangseinrichtung 14 hervorgerufen wird. In
einem solchen Fall kann die Position des empfangenen Lichtpunktes
nicht korrekt bestimmt werden, oder die Position des empfangenen
Lichtpunktes wird in vielen Fällen falsch bestimmt, selbst
wenn sie bestimmt wird. Mit dem vorherigen Aufbau wird die Verarbeitung
zur Berechnung des Abstandsbetrags auf der Basis des Resultats der
Bestimmung der Anzahl der empfangenen Lichtpunkte durchgeführt,
und nur wenn ein neuer Abstandsbetrag erhalten wird, wird die Bestimmung
der Anwesenheit oder Abwesenheit des Gegenstands A1 durchgeführt.
Folglich wird die Bestimmung der Anwesenheit oder Abwesenheit basierend
auf Differenzwerten in dem vorgenannten Fall nicht durchgeführt,
und lediglich dann durchgeführt, wenn keine Verfälschung
in der Verteilung der Lichtmenge auftritt, was die Genauigkeit der Detektion
des Gegenstands A1 verbessern kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste
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erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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