JP2001012939A

JP2001012939A - 計測装置

Info

Publication number: JP2001012939A
Application number: JP11186487A
Authority: JP
Inventors: Shigeyuki Kato; 重之加藤; Nobuaki Kamata; 信明鎌田
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1999-06-30
Filing date: 1999-06-30
Publication date: 2001-01-19

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】入力レンジが異なる複数のセンサを接続して
計測できる計測装置を提供する。【解決手段】各センサからの入力に個別に対応できる
ように２つのスケーリング手段１８₁，１８₂を備え、各
スケーリング手段でそれぞれスケーリングされた各リニ
アセンサの出力を演算して、センサからの入力を距離に
換算する。センサからの入力をサンプリングしたデータ
の単純平均手段や移動平均手段、ヒステリシス設定手段
等を有する。例えばワークの段差を算出し、判定手段２
０で予め設定された比較値（公差）と比較して、ワーク
の良否の判定を行う際に使用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、計測装置に関し、
さらに詳しくは、例えば、タイミングセンサからのトリ
ガ信号に同期してリニアセンサの出力に基づいてワーク
などの計測対象物の寸法などを計測するのに好適な計測
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の計測装置１₀では、二つ
のリニアセンサからの出力を加算や減算する、いわゆる
２入力の演算機能を備えたものがあり、例えば、図９の
概略構成図に示されるように、所定の計測位置に搬送さ
れた計測対象物、例えば、ワーク１１をタイミングセン
サ１２で検出してこのタイミングセンサ１２からのトリ
ガ信号に同期して二つのリニアセンサ１３₁，１３₂でワ
ーク１１までの距離Ａ，Ｂを個別にそれぞれ検出してそ
れらの差Ａ−Ｂを演算してワーク１１の段差を計測して
予め設定されている比較値（公差）と比較してワーク１
１の良否を判定するような場合がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図１０は、かかる従来
の計測装置１₀の要部の機能ブロック図であり、二つの
リニアセンサ１３₁，１３₂からのアナログ入力は、演算
手段２１で上述のように減算された後、スケーリング手
段２２でスケーリングされて距離などの所望の換算値に
変換されて判定手段２３で予め設定されている比較値
（公差）と比較されて良否が判定される。

【０００４】このような従来の計測装置では、演算手段
２１で加算や減算などの演算処理が為された後に、共通
のスケーリング手段２２でスケーリングされるので、二
つのリニアセンサ１３₁，１３₂の入力レンジが異なる場
合、例えば、一方のリニアセンサ１３₁の入力レンジが
４〜２０ｍＡであり、他方のリニアセンサ１３₂の入力
レンジが０〜１０Ｖであるような場合には、異なる入力
レンジのリニアセンサ１３₁，１３₂の出力を演算手段２
１で演算することになるので、使用できず、共通の入力
レンジのリニアセンサを別途準備しなければならなかっ
た。

【０００５】本発明は、上述の点に鑑みて為されたもの
であって、入力レンジの異なるリニアセンサも使用でき
る計測装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では、上述の目的
を達成するために、次のように構成している。

【０００７】すなわち、本発明の計測装置は、複数のセ
ンサが接続可能であって、前記センサからの入力に基づ
いて計測を行う計測装置において、前記センサからの入
力がそれぞれ与えられる複数のスケーリング手段を備え
ている。

【０００８】ここで、センサとは、長さ、幅、高さなど
の二点間の距離、あるいは、温度、加速度、重さなどの
種々の情報やエネルギーを検出するものであり、スケー
リング手段とは、センサから入力を、所望の換算値に変
換するものである。

【０００９】本発明によると、各センサからの入力がそ
れぞれ与えられる複数のスケーリング手段を備えている
ので、入力レンジが異なるセンサからの入力値を、複数
のスケーリング手段で個別にそれぞれスケーリングでき
ることになり、これによって、入力レンジの異なるセン
サも使用でき、従来のように、同じ入力レンジのセンサ
を準備する必要がない。

【００１０】また、本発明の計測装置は、複数のスケー
リング手段の出力を演算処理する演算手段を備えてい
る。

【００１１】この演算手段は、加算、減算、あるいは一
定値からの減算などの各種の演算を行うものである。

【００１２】本発明によると、複数のセンサの出力を用
いた演算によって各種の計測が行えることになる。

【００１３】また、本発明の計測装置のスケーリング手
段は、センサからの入力を、距離に換算するものであ
り、本発明によると、計測対象物、例えばワークの段差
などの寸法の計測に好適に実施できる。

【００１４】また、本発明の計測装置は、前記センサか
らの入力をサンプリングしたサンプリングデータを単純
平均処理する単純平均処理手段と、単純平均処理したサ
ンプリングデータを移動平均処理する移動平均処理手段
とを備えている。

【００１５】本発明によると、単純平均処理と移動平均
処理とを併用するので、単純平均処理のみを行う従来例
に比べて応答速度を高めることができる一方、移動平均
処理のみを行う従来例に比べてサンプリングデータを記
憶しておくためのメモリを低減できる。

【００１６】また、本発明の計測装置は、サンプリング
データが予め定められたトリガレベル以上になったとき
に、計測を開始する計測装置であって、ヒステリシスを
設定するヒステリシス設定手段を備え、前記計測の終了
の判定を、前記トリガレベルに、設定されたヒステリシ
スを加味したレベルで行うものである。

【００１７】本発明によると、計測の終了の判定を、ト
リガレベルに、設定されたヒステリシスを加味したレベ
ルで行うので、サンプリングデータが、トリガレベル付
近でふらついてトリガレベルを上下するような場合に、
計測の開始、停止を繰り返すといった不安定な動作を回
避できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面によって本発明の実施
の形態について詳細に説明する。

【００１９】図１は、本発明の一つの実施の形態に係る
計測装置の正面図であり、図２は、その内部のブロック
図である。

【００２０】この実施の形態の計測装置１は、正面に液
晶表示部２を備えており、この液晶表示部２は、計測モ
ードにおいては、良否判定の結果を表示する判定出力表
示部２ａ、現在値などを表示する現在値表示部２ｂ、設
定されている公差（比較値）を表示する公差表示部２
ｃ、液晶表示部２の下方の設定手段を構成する複数のフ
ァンクションキー３に割り当てられている機能名を表示
するキー機能名表示部２ｄなどを構成し、また、セット
モードにおいては、設定メニューや設定パラメータなど
を表示するメニュー表示部を構成する。なお、４はキー
機能名表示部２ｄの表示内容の切り替えなどを行うため
のシフトキーである。

【００２１】この実施の形態の計測装置１は、図２に示
されるようにリニアセンサの出力が与えられる入力回路
５と、この入力回路５の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変
換回路６と、タイミングセンサからのトリガ信号などが
与えられる制御入力回路１７と、この制御入力回路１７
の出力をフォトカプラを介して取り込んで波形整形する
波形整形回路７と、上述の判定出力を出力する出力回路
８と、上述のキー３，４および液晶表示部２と、計測お
よび後述の処理を行うとともに、各部を制御するマイコ
ン９とを備えている。

【００２２】図３は、この実施の形態の計測装置１を用
いた計測システムの概略構成を示す図であり、図９の従
来例に対応する部分には、同一の参照符号を付す。

【００２３】この実施の形態の計測装置１は、二つのリ
ニアセンサ（変位センサ）１３₁，１３₂が接続できるも
のであって、この２入力に対して加算や減算などの演算
処理を行う２入力の演算機能を備えており、所定の計測
位置に搬送された計測対象物、例えば、ワーク１１をタ
イミングセンサ１２で検出してこのタイミングセンサ１
２からのトリガ信号に同期して二つのリニアセンサ１３
₁，１３₂でワーク１１までの距離Ａ，Ｂを個別にそれぞ
れ検出してそれらの差Ａ−Ｂを演算してワーク１１の段
差を計測して予め設定されている比較値（公差）と比較
してワーク１１の良否を判定することができる。

【００２４】この実施の形態の計測装置１では、二つの
リニアセンサ１３₁，１３₂の入力レンジが異なる場合で
も使用できるように、次のように構成している。

【００２５】すなわち、図４は、この実施の形態の計測
装置１の入力系統の要部の機能ブロック図であり、計測
装置１は、各入力に個別的に対応する二つのスケーリン
グ手段１８₁，１８₂を備え、各スケーリング手段１
８₁，１８₂でそれぞれスケーリングされた各リニアセン
サ１３₁，１３₂の出力を、演算して、例えば上述のワー
ク１１の段差Ａ−Ｂを算出する演算手段１９を備え、こ
の演算手段１９の出力に基づいて、判定手段２０で予め
設定されている比較値（公差）と比較してワーク１１の
良否を判定するものである。

【００２６】これらスケーリング手段１８₁，１８₂、演
算手段１９および判定手段２０は、上述のマイコン９に
よって構成される。

【００２７】各スケーリング手段１８₁，１８₂は、従来
と同様に、スケーリングモードにおけるユーザによるス
ケーリングデータの設定入力によって、リニアセンサ１
３₁，１３₂からの入力を、距離に換算する換算式を求
め、実際の計測モードにおいて、リニアセンサ１３₁，
１３₂からの入力を、前記換算式に従って距離に換算出
力するものである。

【００２８】このようにスケーリング手段１８₁，１８₂
を各入力に個別的に対応して二つ備えているので、リニ
アセンサ１３₁，１３₂の入力レンジが異なる場合にも各
スケーリング手段１８₁，１８₂に、各リニアセンサ１３
₁，１３₂の入力レンジに対応したスケーリングデータを
設定入力することによって対応できることになる。

【００２９】例えば、一方の入力に接続されるリニアセ
ンサ１３₁の入力レンジが４〜２０ｍｍＡであって、検
出距離が８０ｍｍ〜１２０ｍｍである場合には、スケー
リングデータとして、例えば、入力＝４ｍＡのとき、検
出距離＝８０ｍｍ、入力＝２０ｍＡのとき、検出距離＝
１２０ｍｍの値を設定入力することにより、一方のスケ
ーリング手段１８₁は、図５に示される直線の計算式を
求め、リニアセンサ１３₁からの入力に対してこの計算
式による換算を行うものである。

【００３０】また、他方の入力に接続されるリニアセン
サ１３₂の入力レンジが、０〜１０Ｖであって、検出距
離が８０ｍｍ〜１２０ｍｍである場合には、スケーリン
グデータとして、例えば、入力＝０Ｖのとき、検出距離
＝８０ｍｍ、入力＝１０Ｖのとき、検出距離＝１２０ｍ
ｍの値を設定入力することにより、他方のスケーリング
手段１８₂は、図６に示される直線の計算式を求め、リ
ニアセンサ１３₂からの入力に対してこの計算式による
換算を行うものである。

【００３１】このように、演算手段１９の前段に、各入
力に個別的に対応するスケーリング手段１８₁，１８₂を
設けているので、各入力に、入力レンジの異なるリニア
センサ１３₁，１３₂を接続して使用できることになり、
従来のように、入力レンジの同じリニアセンサしか使用
できないといった不都合が解消される。

【００３２】この実施の形態では、２入力の計測装置に
適用したけれども、本発明は、２入力に限らず、３入力
以上であってもよいのは勿論であり、例えば、３入力の
場合に、２入力に対して共通のスケーリング手段を設
け、残りの入力に別のスケーリング手段を設けるような
構成としてもよく、要は、複数のスケーリング手段を備
えればよい。

【００３３】なお、この実施の形態の計測装置１は、従
来と同様に、一つのリニアセンサを使用して１入力で種
々の計測ができるのは勿論である。

【００３４】また、この実施の形態の計測装置１は、計
測データの安定化を図るために、次のように構成してい
る。

【００３５】従来の計測装置では、計測データの安定化
を図るために、リニアセンサの入力をサンプリングした
サンプリングデータを、単純平均処理して計測するか、
あるいは、サンプリングデータの移動平均処理をして計
測するようにしていた。

【００３６】単純平均処理では、得られるサンプリング
データを順次合計すればよいので、サンプリングデータ
を記憶しておくメモリの数は、少なくて済むけれども、
単純平均処理される所定数のサンプリングデータが得ら
れるまでの時間が必要になるために、応答速度が遅くな
るという難点があり、移動平均処理では、移動平均をと
るまでサンプリングデータを記憶しておく必要があるた
めに、移動平均をとるサンプリングデータの数だけメモ
リが必要になるという難点がある。

【００３７】そこで、この実施の形態では、単純平均処
理手段および移動平均処理手段を構成するマイコン９に
よって、先ず、サンプリングデータを単純平均処理し、
さらに、この単純平均処理したサンプリングデータを移
動平均処理して計測するようにしている。

【００３８】例えば、図７（ａ）に示される１〜１６の
生のサンプリングデータに対して、４つのサンプリング
データ毎に単純平均処理を行って同図（ｂ）に示される
ように、４つのメモリエリアにそれぞれ格納し、この４
つのメモリエリアの単純平均処理データに対して移動平
均処理を施すものであり、４つのサンプリングデータが
得られる度に、単純平均処理し、さらに、移動平均処理
を施して計測データとするものである。

【００３９】これによって、例えば、１６のサンプリン
グデータ毎に単純平均処理を行う従来例では、１６のサ
ンプリングデータが得られるまで計測データが得られな
いのに対して、図７の例では、４つのサンプリングデー
タが得られる度に、単純平均処理および移動平均処理が
施されて計測データが得られることになり、従来に比べ
て、応答速度が向上するとともに、１６のサンプリング
データで移動平均処理を行う従来例では、１６のサンプ
リングデータを格納しておくメモリが必要であるのに対
して、図７の例では、４つの単純平均処理データを格納
しておくメモリで足り、メモリの数を削減できることに
なる。

【００４０】なお、この実施の形態の計測装置１では、
例えば、６４のサンプリングデータ毎に単純平均処理を
行い、１２８の単純平均処理データに対して移動平均処
理を行うようにしているが、これに限定されることな
く、単純平均処理するサンプリングデータの数および移
動平均処理するデータの数は、適宜選択すればよい。

【００４１】また、この実施の形態の計測装置１は、従
来と同様に、サンプリングデータが予め設定されたトリ
ガレベル以上になったときに計測を開始する、いわゆる
オートトリガ機能を備えている。

【００４２】このオートトリガ機能が設定されている状
態において、計測対象によってはサンプリングデータが
トリガレベル付近でふらついてトリガレベル以上になっ
たり、下回ったりして計測が開始されたり停止したりし
て不安定な動作をする場合がある。

【００４３】そこで、この実施の形態の計測装置１で
は、ヒステリシスを設定できるようにしており、計測の
終了の判定を、トリガレベルに、設定されたヒステリシ
スを加味したレベルで行うように構成している。

【００４４】図８は、このヒステリシスの設定による計
測動作を説明するためのタイムチャートであり、同図
（ａ）は計測値、同図（ｂ）は計測期間を示している。

【００４５】サンプリングデータがトリガレベルＴＬ以
上になると計測が開始され、サンプリングデータがトリ
ガレベルＴＬを下回っても設定されたヒステリシスＨを
加味したレベルを下回らない限り計測が継続され、サン
プリングデータがヒステリシスＨを加味したレベルを下
回ったときに、計測が停止される。

【００４６】このヒステリシスの設定は、ヒステリシス
設定モードを選択してヒステリシス設定手段としてのキ
ーの操作によって数値を設定することにより行われる。

【００４７】このように計測の終了の判定を、トリガレ
ベルＴＬにヒステリシスＨを加味したレベルで行うの
で、計測対象やノイズなどによってサンプリングデータ
がトリガレベルＴＬ付近でふらついてトリガレベルＴＬ
を上下しても計測が開始されたり停止したりするといっ
た不安定な動作を回避できることになる。

【００４８】ところで、計測対象物、例えばワークの種
類を変更する場合には、公差を変更する必要があり、か
かる公差の変更設定を簡単に行えるようにするために、
従来の計測装置では、予め頻繁に使用される複数種類の
公差を、複数のバンクとして割り当てて設定しておき、
計測対象物を変更したときには、対応するバンクＮｏ．
を選択することにより、予め設定されている所望の公差
が呼び出されるようにしており、これによって、計測対
象物が変更される度に、公差を一々入力設定する必要が
ないようにして、いわゆる段取り替えの時間の短縮を図
っている。

【００４９】計測対象物が変更されると、それに応じて
リニアセンサも変更される場合があるが、かかる場合に
は、リニアセンサの入力レンジに応じてスケーリングデ
ータを再設定する必要があり、面倒であった。

【００５０】そこで、この実施の形態では、予め頻繁に
使用される複数種類のリニアセンサに個別的に対応する
スケーリングデータを、複数のグループとして割り当て
て設定しておき、計測対象物の変更に応じて、前記バン
クＮｏ．を選択して公差を設定するときに、対応するグ
ループＮｏ．を選択することにより、スケーリングデー
タを同時に設定できるようにしている。

【００５１】これによって、バンクＮｏ．を選択する度
に、スケーリングデータを再設定する必要がなく、グル
ープＮｏ．を選択するだけでよく、設定入力するデータ
量が少なくて済むので、設定作業の時間短縮および設定
ミスの虞れが低減されることになる。

【００５２】ところで、計測装置においては、入力回路
を構成するオペアンプなどの個体誤差を校正回路で校正
し、さらに、上述のようにユーザのスケーリングデータ
の設定に基づいて、入力値を、距離などに所望の換算値
に換算出力するスケーリングを行っているが、この校正
およびスケーリングは、個別にそれぞれ演算処理されて
いる。

【００５３】この実施の形態では、この演算速度の向上
を図るために、校正のための計算式と、スケーリングの
ための計算式とをまとめた一つの計算式によって一度の
計算処理で所望の計測値が得られるようにしている。

【００５４】例えば、校正のための計算式が下記の式
（１）で与えられるとともに、スケーリングのための計
算式が下記の式（２）で与えられるとする。

【００５５】入力値（Ｙ₀）＝校正傾き（Ａ₀）×信号読み取り値（Ｘ₀）＋校正オフセット（Ｂ₀） …（１）計測値（Ｙ₁）＝スケーリング傾き（Ａ₁）×入力値（Ｘ₀）＋スケーリングオフセット（Ｂ₁） …（２）上記式（１），（２）をまとめて、Ｙ₁＝Ａ₁×Ｙ₀＋Ｂ₁ ＝Ａ₁×（Ａ₀×Ｘ₀＋Ｂ₀）＋Ｂ₁ ＝Ａ₁×Ａ₀×Ｘ₀＋Ａ₁×Ｂ₀＋Ｂ₁ ここで、Ａ₀，Ｂ₀，Ａ₁，Ｂ₁は定数であるので、予めＡ
₂＝Ａ₁×Ａ₀，Ｂ₂＝Ａ ₁×Ｂ₀＋Ｂ₁として計算しておく
ことができる。

【００５６】したがって、Ｙ₁＝Ａ₂×Ｘ₀＋Ｂ₂ …（３）（３）式として一つの計算式で計測値が得られることに
なる。

【００５７】校正のための計算式（１）は、メーカの出
荷時の調整において決定されるので、ユーザがスケーリ
ングデータを設定入力してスケーリングのための計算式
（２）が決定された時点で、上述の一つの計算式（３）
が決定されることになり、以後は、この一つの計算式
（３）を用いて校正およびスケーリングが同時に演算さ
れて計測値が得られることになる。

【００５８】このように一つの計算式によって校正およ
びスケーリングの演算を一度に行うので、個別の計算式
によって校正およびスケーリングの演算を個別に行う従
来例に比べて演算速度が向上することになる。

【００５９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、センサか
らの入力が与えられる複数のスケーリング手段を備えて
いるので、入力レンジが異なるセンサであっても、対応
するスケーリング手段でスケーリングを行えるので、使
用できることになり、従来のように、同じ入力レンジの
センサしか使用できないといった不都合がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一つの実施の形態に係る計測装置の正
面図である。

【図２】図１の計測装置のブロック図である。

【図３】本発明の計測装置を備える計測システムの概略
構成図である。

【図４】図３の計測装置の入力系統の要部の機能ブロッ
ク図である。

【図５】スケーリングの計算式を説明するための図であ
る。

【図６】スケーリングの計算式を説明するための図であ
る。

【図７】データの平均処理を説明するための図である。

【図８】オートトリガの動作説明に供するタイムチャー
トである。

【図９】従来例の計測システムの概略構成図である。

【図１０】従来例の入力系統の要部の機能ブロック図で
ある。

【符号の説明】１計測装置２液晶表示部９マイコン１１ワーク１２タイミングセンサ１３リニアセンサ１８₁，１８₂ スケーリング手段１９演算手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F069 AA42 AA46 BB36 CC10 DD25 FF05 GG04 GG06 GG07 GG52 GG63 GG65 GG72 GG77 HH09 JJ13 JJ22 NN00 NN26 QQ02 QQ05 QQ08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のセンサが接続可能であって、前記
センサからの入力に基づいて計測を行う計測装置におい
て、前記センサからの入力がそれぞれ与えられる複数のスケ
ーリング手段を備えることを特徴とする計測装置。
【請求項２】前記複数のスケーリング手段の出力を演
算処理する演算手段を備える請求項１記載の計測装置。
【請求項３】前記スケーリング手段は、センサからの
入力を、距離に換算する請求項１または２記載の計測装
置。
【請求項４】前記センサからの入力をサンプリングし
たサンプリングデータを単純平均処理する単純平均処理
手段と、単純平均処理したサンプリングデータを移動平
均処理する移動平均処理手段とを備える請求項１ないし
３のいずれかに記載の計測装置。
【請求項５】サンプリングデータが予め定められたト
リガレベル以上になったときに、計測を開始する計測装
置であって、ヒステリシスを設定するヒステリシス設定手段を備え、前記計測の終了の判定を、前記トリガレベルに、設定さ
れたヒステリシスを加味したレベルで行う請求項１ない
し４のいずれかに記載の計測装置。