JP2004205361A - 物体検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被検出体の表面による光の反射の影響を受けることなく、透過型光電センサを用いて被検出体を確実に検出し得る物体検出方法を提供する。
【解決手段】投光器と、この投光器に対向して設けられて上記投光器から射出された光を受光する受光器とを有し、前記投光器と受光器との間に設定された光路内に侵入する板状の被検出体の端面を検出するに際し、前記投光器から受光器に向けて、前記板状の被検出体の板面に沿う平行光線束を投光する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投光器と受光器とを備えた透過形光電センサを用いて板状の被検出体の端部を、特に被検出体の端部形状やその表面による光の反射の影響を受けることなく確実に検出するに好適な物体検出方法に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
例えばベルトコンベアに載置されて搬送される板状の物体（例えばプリント基板）の端部を検出し、上記物体を所定の位置に位置決めして所定の加工を施すような場合、上記物体の検出に光電センサを用いることが多い。この種の光電センサには反射形のものと透過形のものとがあり、例えば透過形光電センサは、投光器とこの投光器に対向して配置された受光器とを備える。そして投光器と受光器との間に形成される光路を前記物体の進入路を横切るように設定し、物体によって上記光路が遮られたとき、受光器による受光量の変化から上記物体の存在を検出するように構成される。尚、透過型光電センサとして、投光器から受光器に向けて照射する光を平行光線束としたものも知られている（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−６３９２０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで透過形光電センサを用いて板状の物体を検出する場合、専ら、その光路が板状物体（被検出体）の板面に対して直角となるように設定することが多い。しかし板状の物体の端部に凹状の切り込みや切欠きがあるような場合には、その切り込み部や切欠き部を避けた位置にて物体検出を行う必要があるので、透過形光電センサの光路をどのように設定するかと言う問題がある。
【０００５】
そこで透過型光電センサの光路を板状の被検出体の板面に沿って、換言すれば被検出体の板面と平行に設定することが考えられる。しかしながらこのような光路を設定した場合、その光路内に侵入した被検出体の板面での光の反射が問題となる。特に被検出体がプリント回路基板のようにその表面に光沢を有するような場合、その板面で反射した光の成分が受光器に入り込むことがある。すると、本来的には被検出体によって光路が遮られることで受光器による受光量が減少する筈であるにも拘わらず、却ってその受光量が増加するような現象が生じる。この結果、例えばその検出精度が大幅に劣化したり、或いは物体の検出幅が狭くなったり、最悪の場合には物体検出自体ができなくなることがあった。
【０００６】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、投光器と受光器とを備えた透過形光電センサの光路を板状の被検出体の表面（板面）と平行に設定し、この光路内に侵入する上記被検出体の端面を検出するに際し、前記被検出体の表面による光の反射の影響を受けることなく確実に検出するようにした物体検出方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するべく本発明に係る物体検出方法は、投光器と、この投光器に対向して設けられて上記投光器から射出された光を受光する受光器とを有し、前記投光器と受光器との間に設定された光路内に侵入する板状の被検出体の端面を検出する物体検出方法であって、
前記投光器から受光器に向けて、前記板状の被検出体の板面に沿わせて平行光線束を投光することを特徴としている。
【０００８】
即ち、本発明に係る物体検出方法は、投光器と受光器とを有する透過形光電センサの光路を、板状の被検出体の表面（板面）と平行になるように設定すると共に、上記投光器から受光器に向けて射出する光を平行光線束としたことを特徴としている。尚、平行光線束としては完全な平行光でなくとも、実質的に平行光として看做し得るものであれば十分である。
【０００９】
このように条件設定された物体検出方法によれば、投光器から受光器に向けて射出する光が板状の被検出体の板面と平行な平行光線束であるので、この光が被検出体の板面において反射することがない。この結果、受光器は投光器から射出された直接光だけを受光することになり、上記平行光線束が被検出体によって遮られたとき、これによって低下する受光量から被検出体の端面の前記光路内への侵入を確実に検出することが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る物体検出方法について説明する。
この物体検出方法は、図１にその検出系の概略構成を示すように投光器１と、この投光器１に所定の距離Ｌを隔てて対向して設けられて上記投光器１から射出された光を受光する受光器２とを有する透過形光電センサを用い、例えばベルトコンベア１０に載置されて搬送されてくるプリント基板等の板状の被検出体２０の端部が前記投光器１と受光器２との間に設定された光路内に侵入したとき、前記受光器２による受光量の変化から上記被検出体２０を検出するものである。
【００１１】
特に本発明の物体検出方法においては、前記投光器１と受光器２とを前記ベルトコンベア１０の両側に配置し、その光路が前記ベルトコンベア１０に載置された被検出体２０の板面と平行になるように設定されている。更に図２(ａ),(ｂ)に透過形光電センサの光学系の正面図と側面図とをそれぞれ示すように、投光器１は受光器２に向けて所定の光束断面形状を有する平行光線束Ｐを射出するように構成される。そして受光器２は上記平行光線束Ｐだけを受光するようにその受光領域２ａが設定されている。尚、平行光線束Ｐの光芒については、所定の光束径Ｄの断面円形ものであっても良く、或いは前記被検出体２０の板厚方向に幅Ｄを有する断面矩形状のものであっても良い。
【００１２】
即ち、投光器１は、例えば半導体レーザ（ＬＤ）からなる光源１ａが発光する単色光（単一波長光）を光ファイバ１ｂを介して導き、この光ファイバ１ｂから所定の開口角をもって射出される単色光をレンズ１ｃを介して平行光線束Ｐに変換する。そして上記平行光線束Ｐを、反射鏡（またはプリズム）１ｄおよび所定形状のアパーチャマスク１ｅを介して所定の光束断面形状に規制した後、受光器２に向けて投射するように構成される。
【００１３】
ちなみにレンズ１ｃとしては高精度な平行光線束を得るコリメータレンズであることが望ましい。しかし実質的に平行光と看做し得る程度の平行光線束Ｐであれば良いような場合には、通常の曲面レンズを用いるようにしても良い。但し、この場合には後述するように上記平行光線束Ｐの拡がり角に応じてその光軸を被検出体２０の板面に対して若干傾斜させる等して、被検出体２０の板面における反射の影響が極力少なくなるように工夫することが望ましい。
【００１４】
ちなみに受光器２による物体検出性能（被検出体の有無による受光器２での受光量の比）は、被検出体２０の厚みｔと上記平行光線束Ｐの板厚方向の幅（径）Ｄとの比（ｔ／Ｄ）によって決定される。従って被検出体２０の板厚方向に対する前記平行光線束Ｐの幅（径）Ｄについては、例えば被検出体２０の厚みｔや、その反りの板厚方向への許容し得る変位量等に応じて、所要とする物体検出性能を確保し得るように設定すれば良い。具体的には厚みｔが０.５ｍｍのプリント基板（被検出体）の端部を検出する場合であって、その反りが最大で２ｍｍ程度見込まれるとき、これを１０％以上の光量変化として物体検出することが要求されるような場合には、平行光線束Ｐの幅（径）Ｄを５.０ｍｍ程度に設定しておけば良い。
【００１５】
尚、受光器２については、上述した構成の投光器１における光源１ａに代えて、アパーチャマスク２ｅ、反射鏡（プリズム）２ｄを介して導かれ、レンズ２ｃにて集光された後に更に光ファイバ２ｂを介して導かれる平行光線束Ｐを受光するフォトセンサ等の受光素子２ａを設けたものを用いれば良い。即ち、投光器１における光源１ａを受光素子２ａに置き換えたものを受光器２として用いれば十分である。
【００１６】
かくしてこのような光学系を設定して物体検出を行う本方法によれば、被検出体２０の端部を検出する為の透過型光電センサの光路を、上記被検出体２０の進入路に対して該被検出体２０の板面と平行になるように設定し、検出光として平行光線束Ｐを用いているので、上記検出光が被検出体２０の板面において反射することがない。そして上記検出光（平行光線束Ｐ）は、その光路内に侵入した被検出体２０の厚み方向の断面のみによって遮られることになる。この結果、受光器２の受光量は、被検出体２０による検出光（平行光線束Ｐ）の遮光に伴って変化するだけとなるので、その受光量の変化から光路内に侵入した被検出体２０を、ひいてはその端部を確実に検出することが可能となる。しかも被検出体２０の板面を横切るように光路を設定するものとは異なるので、被検出体２０の端部形状に影響されることなく正確に上記被検出体２０の端部（先端部）を検出することが可能となる。特に被検出体２０の端部に凹状の切り込み等が存在する場合であっても、また被検出体２０に反りや撓みが存在する場合であっても、その端部を確実に検出することが可能となる。
【００１７】
ところで本方法においては、投光器１と受光器２との対向間隔Ｌを被検出体２０の板幅Ｗよりも広く設定することが必要である。従って投光器１と受光器２とを一体化した透過型光電センサとして実現することが困難となることが想定される。しかし投光器１および受光器２については、必ずしも一体化する必要がないものであり、例えば予めベルトコンベア１０の搬送ラインの両側に対向させて設置し、初期設定処理としてその光学系を調整しておけば良いので、特に問題となることはない。
【００１８】
またこの場合、投光器１と受光器２との対向間隔Ｌが大きくなっても、前述したように平行光線束を用いるので光の不本意な拡散がなく、空間伝播による光の減衰を除いて、投光器１が射出した光の殆どを受光器２に導くことができる。従って投光器１から射出される光を有効に利用することができるので、投光器１と受光器２との対向間隔Ｌを大きくして幅広の板状物体の検出にも十分に対応させることができる。またその距離マージンを稼いで、感度の高い物体検出を行うことが可能となる。故に、投光器１と受光器２との対向間隔Ｌが長い場合であっても上記投光器１の光出力強度を極端に高くする必要がない。換言すれば投光器１と受光器２との対向間隔Ｌが、被検出体２０の幅Ｗに応じて大きく変わるような場合であっても投光器１の光出力強度を変える必要がない。
【００１９】
ところで平行光線束Ｐが完全な平行光でない場合には、前述したように被検出体２０の板面に対してその光軸を若干傾けて設定することが望ましい。具体的には図３に示すように投光器１と受光器２とを、被検出体２０の板厚方向に若干のずれｄを持たせて対向配置する。このずれ量ｄについては、例えば平行光線束Ｐの若干の拡がり角の半分だけ受光器２の受光領域２ａが前記被検出体２０の板厚方向にずれるように設定し、被検出体２０の板面に対してその光軸を１〜２°程度傾けるようにすれば良い。
【００２０】
このように投光器１と受光器２とを結ぶ光軸を被検出体２０の板面に対して若干傾けておけば、仮に平行光線束Ｐの一部である若干の拡がり角を持つ成分が被検出体２０の板面で反射して受光器２により受光されるようなことがあっても、平行光線束Ｐの光軸に対して被検出体２０の板面が若干傾いているので、被検出体２０によって平行光線束Ｐを遮る幅を増やすことができる。つまり被検出体２０の見掛け上の厚みを増やすことができる。
【００２１】
この結果、被検出体２０の板面により反射して受光器２に到達する光の量よりも、被検出体２０にて遮る光の量を大きくすることができるので、受光器２における物体検出性能（Ｓ／Ｎ）を十分に高く維持することができる。従って反射光の影響を実質的に無視して物体検出することが可能となる。特にこのような工夫を施せば、投光器１として高価なコリメータレンズを組み込むことなく、安価な球面レンズを有効に用いることが可能となるので、物体検出系（光学系）の設備コストの低減を図ることが可能となる等の利点がある。
【００２２】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。実施形態においては薄板状のプリント板の端部を検出する場合を例に説明したが、金属板等のその他の板状の被検出体を検出する場合も同様に適用することができる。またここでは平行光線束Ｐの光源１ａとして単色光を発光する半導体レーザを例示したが、必ずしも単色光を用いる必要がないことは言うまでもない。従って光源１ａとして発光ダイオードやランプ等のその他の光源を適宜採用可能である。
【００２３】
またここでは所定の光束断面形状を有する平行光線束を用いるものとして説明したが、例えばその径を絞り込んだビーム光を、その光軸の平行性を維持して高速度に変位させ、所定の領域に亘って走査することで、実質的に所定の大きさの光束断面を形成する光芒を形成するようにしても良い。
また前述した平行光線束Ｐが完全な平行光でない場合には、被検出体２０の板面において若干の表面反射が生じることが否めない。しかしその反射光は、平行光線束の光軸に対して必ず角度のずれを有するので、受光器２の受光面に平行光線束の光軸と平行な成分だけを透過するようなフィルタを設けるようにしても良い。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、板状の被検出体の板面に平行な平行光線束を用いて上記被検出体の端部を検出するので、被検出体の板面による光の反射の影響を受けることなく、簡易に、しかも確実に物体検出を行うことができる等の実用上多大なる効果が奏せられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る物体検出方法を説明する為の図。
【図２】図１に示す物体検出方法を実現する光学系の構成例を示す図。
【図３】本発明の別の実施形態を説明する為の図。
【符号の説明】
１ 投光器
２ 受光器
２０ 板状の被検出体（プリント基板）
Ｐ 平行光線束

Claims (1)

1. 投光器と、この投光器に対向させて設けられて該投光器から射出された光を受光する受光器とを有し、上記投光器と受光器との間に侵入する板状の被検出体の端部を検出する物体検出方法であって、
   前記投光器と受光器との間に形成する光路を前記板状の被検出体の板面に沿って設定すると共に、前記投光器から受光器に向けて投光する光を平行光線束としたことを特徴とする物体検出方法。

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