JP2005106785A - 検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 経時変化等によって生ずる検出値の変化の度合いに関する情報を出力することができ、物体の近接を確実に検出することが可能な検出装置を提供する。
【解決手段】 所定の計測条件下における検出レベルを基準値として前記物体の存在を示す上記検出レベルの第１の閾値を設定する第１の閾値設定手段と、前記検出レベルの基準値から前記物体の存在が検出不能な上記検出レベルの第２の閾値を設定する第２の閾値設定手段と、前記検出器による検出レベルを前記第１の閾値と比較して物体の有無を示す信号を出力する比較器と、前記検出器が出力した検出信号の検出レベルが、上記第１の閾値と上記第２の閾値とで示される範囲内にあり、且つ該検出信号の検出レベルに極値が存在するとき、検出エラー信号を出力する極値判定手段とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、物体を検出する検出装置に係り、特に光電センサ、高周波形近接センサ、或いは静電容量形近接センサ等、物体の近接を検出するに好適な検出装置に関する。

従来から物体の近接を検出する検出装置として、例えば光電センサがある。この光電センサは、投光器と受光器とを備えた検出装置であって、透過形と反射形とに大別することができる。透過形の光電センサは、基本的には投光器（投光部）と受光器（受光部）とを所定の距離を隔てて対峙させた構成をとっている。そして、投光器と受光器との間に形成された光路内に物体が侵入したとき、この物体によって遮られた受光量（検出量）の変化を検出して物体の近接を検出するものである。

一方、反射形の光電センサは、投光器（投光部）と受光器（受光部）とを、その光軸方向を揃えて並べて設けた構成をとり、投光器から発した光が物体によって反射した反射光を受光器にて検出することで物体の検出を行う。即ち、反射形の光電センサは、光軸上に物体が存在しないときには物体による反射光がなくなり、また光軸上に物体が存在する場合には、物体までの距離に応じた強度の反射光が受光されることを利用して物体検出を行うものである。

光電センサは、このように投光器と受光器との間に形成される光路内の光学的状態を、上記受光器による受光量（検出量）の変化として検出する検出装置であって、物体の近接検出や物体判定等の各種の用途に利用されている。例えば、予め定められた設定値と受光量とを比較し、投光器と受光器との間の物体の有無を判定して二値出力する光電スイッチとして用いられる。

ところでこの種の光電センサにおいては、例えば投光器や受光器の経時的な特性劣化や検出対象物（物体）の汚れに起因する光学的特性の変化、更には背景の明るさの変化、投光器や受光器の取り付け状態の変化等（以下、経時変化等と称する）に伴って、受光器の受光量が次第に低下してくることが否めない。そこで、このような受光量の低下を検出して表示する検出スイッチが知られている（例えば、特許文献１を参照）。この検出スイッチは、検出スイッチの内部状態の異常を内部異常判定手段により検出する一方、検出スイッチの外部的な影響（出力線の短絡や断線、光量劣化等）による異常を外的異常判別手段により検出する。そして、内部異常診断手段および外的異常判断手段により異常が識別されたときにそれらを識別して表示する表示部を備えたものとして構成されている。

ところで、上述した光電センサの経時変化等に対する最も手間がかからない対処方法としては、まず第一に設定値の変更が行われることが多い。そして、この設定値変更で対処できないほど光電センサの感度低下が甚だしくなった場合には、感度調節をやり直したり投光器および／または受光器の取り付け位置を調整したりする等、経時変化等の根本原因を除去することが行われている。
特開平５−３２７４４９号公報

しかしながら、上述した光電センサにあっては、経時変化等により受光量の低下が発生していることは表示されるものの、どの程度の受光量の低下が生じているのかが表示されないため、その対処方法が試行錯誤的にならざるを得ないという問題がある。つまり、最初に設定値を少し変更して、それで不具合が生じるようであれば更に設定値の変更を行う。このとき不具合が解消されないときは、更に感度調節を行う。それでも不具合が解消されない場合は、投光器と受光器の取り付けをやり直す、というように試行錯誤的に対処を行わなければならない。したがって、経時変化等による受光量低下への対処が適切に、且つ効率的にできないという問題があった。或いは、検出対象物の形状やその反射率や透過率が異なる場合、該検出対象物を検出できない場合もあり、その都度、感度調整を行う必要があった。

また、ここでは光電センサを例に挙げて説明してきたが、他の種類の検出装置、例えば被検出物の近接に伴う電磁誘導作用によって検出装置に設けた発振回路に流れる電流が変化したことを検出し、物体を検出する高周波形近接センサや、被検出物の近接に伴う静電誘導作用によって静電容量が変化したことを検出して、物体を検出する静電容量形近接センサ等についても、物体の有無を切り分ける閾値の設定や上述した経時変化等があった場合の対応が試行錯誤的になり、効率的にできないという問題があった。

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、経時変化等によって生ずる検出値の変化の度合いに関する情報を出力することができ、物体の近接を確実に検出することが可能な検出装置を提供することにある。

上述した目的を達成するため、本発明に係る検出装置は、検出器が出力した検出信号の検出レベルから物体の近接を検出する検出装置であって、
所定の計測条件下における検出レベルを基準値として前記物体の存在を示す上記検出レベルの第１の閾値を設定する第１の閾値設定手段と、
前記検出レベルの基準値から前記物体の存在が検出不能な上記検出レベルの第２の閾値を設定する第２の閾値設定手段と、
前記検出器による検出レベルを前記第１の閾値と比較して物体の有無を示す信号を出力する比較器と、
前記検出器が出力した検出信号の検出レベルが、上記第１の閾値と上記第２の閾値とで示される範囲内にあり、且つ該検出信号の検出レベルに極値が存在するとき、検出エラー信号を出力する極値判定手段とを備えることを特徴としている。

このため、経時的な特性劣化や検出対象物（物体）の汚れに起因する検出特性の変化や検出装置の取り付け状態の変化等に伴う検出信号の出力低下、或いは物体の有無を識別する閾値（第１の閾値）に設定ミスがあり物体検出ができなかった検出エラー情報を出力することができる。
好ましくは、更に極値判定手段が出力した検出エラー信号の出力回数をカウントする計数器と、
前記極値判定手段が検出エラー信号を出力したとき、前記検出器が出力した検出信号の検出レベルおよび前記計数器のカウント数を保持する記憶部とを備えることが望ましい。

つまり、請求項２に係る発明にあっては、経時変化等によって物体検出を行う検出量が低下したとき、或いは物体の有無を識別する閾値（第１の閾値）の設定が適切でないとき等、物体の有無を識別する所定の閾値（第１の閾値）を下回った検出信号の検出回数およびそのときの検出レベルを記憶部に保持するようにしている。このためより確実に経時変化等による検出信号の変化の度合いおよび物体の有無を識別する閾値（第１の閾値）の設定ミスを把握することができる。

より好ましくは、前記検出器は、所定の光路を形成する投光器および受光器を備え、上記投光器から発した光またはその反射光を前記受光器にて受光してその検出レベルから上記光路内の光学的条件を検出する検出装置として構成される。

本発明に係る検出装置によれば、経時変化等による検出信号の変化の度合いおよび物体の有無を識別する閾値の設定ミスを把握することができ、検出装置の調整作業を容易に行うことが可能となる。また、経時変化等により物体検出ができなかった回数をカウントするとともに、このときの検出信号の検出レベルを保持しているので、物体の有無を誤検出した頻度と、そのときの受信レベル（誤検出値）を捉えることができる。このため、本発明に係る検出装置は、検出信号の検出レベルを参照して、検出対象物の存在（近接）の有無を判定する受信レベルの閾値を設定することが可能となる他、経時変化等によるセンサ検出値の変化を捉えることも可能になる等の実用上多大なる効果を奏する。

以下、本発明に係る検出装置の一実施形態に関し、物体の有無（近接）を検出する光電センサを例示して図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態に係る検出装置であって、光電センサの概略構成を示すものである。この図において１は、例えば波長６６０nmのレーザ光を発光する発光ダイオード（ＬＥＤ）からなる投光器、２は上記レーザ光を、直接或いはその反射光を受光するフォトダイオード（ＰＤ）からなる受光器である。これらの投光器１および受光器２は、透過形の光電センサを構成するものであってもよく、或いは反射形の光電センサを構成するものであってもよい。尚、ここでは投光器１から所定の物体検出対象領域に対して光を直接投射すると共に、受光器２は、上記物体検出対象領域からの光を直接受光する透過形の光電センサについて説明する。

この光電センサに用いられる受光器２は、受光した光の強度（受光量）に応じたレベルの信号を出力するものである。この受光器２を備えた光電センサは、例えば検出対象領域に図示しない搬送機構を用いて検出対象物を横切らせることによって、受光器２の検出レベルＲの変化を捉えて検出対象物の有無を判定するようになっている。つまり、図２に示すように検出対象物が検出対象領域に到達すると、該検出対象物によって受光器２に到達する光が遮られて徐々に検出レベルＲが低下する。そして、検出対象物が検出対象領域の略中央部に到達すると、その遮光量は最大となり受光器２の検出レベルＲは最小になる。その後、検出対象物の移動に伴って、該検出対象物が検出対象領域から離れていくと、この検出対象物による遮光量が減少して検出レベルＲは徐々に増加する。このように検出対象物が検出対象領域にある場合、検出レベルＲの変化は最小の値、すなわち極小値をもつことになる。

受光器２から出力された出力信号（検出レベル）は、図示しない周波数選別フィルタ等を含む前置増幅器（ヘッドアンプ）を介して増幅された後、Ａ／Ｄ変換器３を介してディジタル変換されてマイクロコンピュータ等からなる信号処理回路４に、例えば２００μs毎に取り込まれるようになっている。この信号処理回路４は、基本的には閾値／限界値設定部５に設定されて保持された閾値ＳＰと、前記Ａ／Ｄ変換器３から与えられる前記受光器２による検出レベルＲとを比較して、前記検出対象領域における物体の有無を示す判定信号を出力するレベル判定器（比較器）６を備えて構成される。そして、このレベル判定器（比較器）６による判定信号が、光電センサ装置による検出信号として外部出力されるようになっている。

ちなみに閾値／限界値設定部５に設定される閾値ＳＰは、透過形の光電センサの場合、検出対象物が検出対象領域を通過したときに遮られる光量（遮光量）が所定量（閾値）より下回ったかどうかで物体を検出する検出判定レベルの基準値となる。また閾値／限界値設定部５には、詳細は後述するが閾値ＳＰよりやや大きな入光レベルとなる直接入射光レベル限界値Ｌ１が設定されて保持されるようになっている。この直接入射光レベル限界値Ｌ１は、受光器２が受光した検出レベルＲの検出信号が経時的な特性劣化や検出対象物（物体）の形状に起因する検出特性の変化、或いは検出装置の取り付け状態の変化等に伴う検出信号の出力変動等（経時変化等）を考慮した受光器２の検出レベルが設定される。

信号処理回路４には、Ａ／Ｄ変換器３が出力する検出レベルＲがこの閾値／限界値設定部５に設定された閾値ＳＰと直接入射光レベル限界値Ｌ１との間のレベル範囲の入光量があるとき、Ａ／Ｄ変換器３から出力された検出信号に極値が含まれるかどうかを判定する極値判定部７が設けられている。また信号処理回路４には、極値判定部７がＡ／Ｄ変換器３から出力された検出信号に極値が含まれていると判定した場合、該極値判定部７が出力する検出エラー信号（ＥＲＲ信号）を受けて、この極値の検出回数をカウントする計数器と、この計数器８がカウントした検出回数を保持する記憶部９が設けられている。

さて、基本的には上述した如く構成される検出装置において、この発明が特徴とするところは、検出レベルＲが閾値／限界値設定部５に設定された閾値ＳＰと直接入射光レベル限界値Ｌ１との間のレベル範囲にあるとき、その検出信号に極値（極小値）が存在するかどうかを判定し、その検出回数およびその検出レベルＲを記憶部９に保持する点にある。そして記憶部９に保持された極値の検出回数およびその検出レベルを用いて受光器２が受光した検出レベルＲの検出信号が経時的な特性劣化や検出対象物（物体）の形状に起因する検出特性の変化、或いは検出装置の取り付け状態の変化等の変動要因に伴う検出信号の出力変動等（経時変化等）を検出するものである。

具体的には、本発明に係る検出装置の閾値／限界値設定部５には、例えば検出対象領域における所定の位置に検出対象とする物体（検出対象物）を位置付けたとき（物体あり）、この検出対象物により遮られた受光量を検出できる検出レベルＲとなるように設定する。つまり、検出対象物が検出対象領域に存在しないときの受光器２が受光した光の検出レベルＲが［１００］であり、該検出対象物が検出対象領域に存在するときの検出レベルＲが［３０］である場合、閾値／限界値設定部５には、マージンを見て検出対象物の有無を判定する検出レベルＲの値（閾値）を例えば［５０］として設定する。すると信号処理回路４は、受光器２が検出してＡ／Ｄ変換器３によりディジタル信号に変換された検出レベルＲが閾値／限界値設定部５に設定された閾値ＳＰを下回る検出レベル（閾値＞検出レベル）にあるとき、信号処理回路４は、検出対象物が検出対象領域に存在すると判定する。

また、閾値／限界値設定部５には、上述した直接入射光レベル限界値Ｌ１の値として、上述した変動要因を見込んだ検出限界レベルを想定した値を設定する。具体的には、複数種の検出対象物があり、それぞれの大きさが異なる場合、例えば上述したように物体が検出対象領域に存在するときの閾値として［５０］を設定したとする。そして、この物体より外形が小さな物体が検出対象領域に到来したとき、検出レベルＲが［５０］であったとすると、上述した閾値と同一値となる。この場合、上述したような変動要因によって、該検出対象物を検出し損ねる場合も考えられる。このような物体を検出可能とするために、直接入射光レベル限界値Ｌ１を例えば［７０］として設定する。

そうして極値判定部７は、受光器２の検出レベルＲが［５０］〜［７０］の範囲にある場合、その検出レベルＲに極小値が存在するかどうかを判定する。具体的には、所定の時間間隔で検出した連続する３つの検出レベルから判定する。つまり図３（ａ）に示すように、連続する３つの検出レベルがＮｂ１，Ｎｂ２，Ｎｂ３であったとすると、Ｎｂ１＞Ｎｂ２＞Ｎｂ３となり極値は存在しない。一方、図３（ｂ）に示すように連続する３つの検出レベルのＮｂ１，Ｎｂ２，Ｎｂ３は、Ｎｂ１＞Ｎｂ２＜Ｎｂ３となり極値が存在する（この場合はＮｂ２が極小値）。

このようにして検出レベルＲに極値（極小値）の存在を検出した極値判定部７は、その検出回数およびその検出レベルを記憶部９に与えて保持させる。そして記憶部９に保持された極値の検出回数およびその検出レベルを用いて、設定した閾値ＳＰがふさわしい値であるかどうかを判定すればよい。つまり、閾値ＳＰを［５０］と設定して、検出対象物が検出対象領域に存在する場合、受光器２の検出レベルＲが［５０］〜［７０］の範囲にあり、かつ、その検出レベルＲに極値（極小値）が存在する場合、記憶部９に保持された検出レベルに基づいて閾値ＳＰの値を再設定すればよい。

このようにすることで、受光器２が受光した検出レベルＲの検出信号が経時的な特性劣化や検出対象物（物体）の形状に起因する検出特性の変化、或いは検出装置の取り付け状態の変化等の変動要因に伴う検出信号の出力変動等（経時変化等）を検出するとともに、この検出レベルに基づいて閾値ＳＰの値を最適に設定することが可能となる。
上述したような極値判定を行う信号処理回路４の作動について、図４に示すフローチャートを用いてより詳細に説明する。このフローチャートにおいて、Ｎｂ１，Ｎｂ２，Ｎｂ３は、上述したように所定の時間間隔で検出した連続する３つの検出レベルを順次保持するレジスタを表すものである。尚、ここでは、すでに検出装置（光電センサ）を作動させており、Ｎｂ１，Ｎｂ２，Ｎｂ３に何らかの検出レベルの値が保持されているものとして説明する。

まず、信号処理回路４は、受光器２が検出した検出レベルＲをレジスタＮｂ３に保持する（ステップＳ１）。次いで信号処理回路４は、ステップＳ１で受光器２が検出した検出レベルＲと直接入射光レベル限界値Ｌ１とを比較する（ステップＳ２）。このとき信号処理回路４は、受光器２が検出した検出レベルＲが直接入射光レベル限界値Ｌ１以下であると、Ｎｂ２が極小値であるかどうかを判定するため、Ｎｂ２＜Ｎｂ３かつＮｂ２＜Ｎｂ１が成立するかを判定する（ステップ３）。このステップＳ３でＮｂ２が極小値であると判定した信号処理回路４は、極小値を検出した極小値検出カウンタＣＮをカウントアップすると共に、この極小値をＲｍｉｎとして記憶部９に保持する（ステップＳ４）。

このようにして極小値を検出して保持した信号処理回路４は、所定の時間間隔で取り込む次の検出レベルＲの入力に備えるため、前回の検出値を保持しているＮｂ２の値を、前々回の検出値を保持しているＮｂ１に移すと共に、今回の検出値を保持しているＮｂ３の値を前回の検出値を保持しているＮｂ２に移動させる（ステップＳ５）。
なお、ステップＳ２で信号処理回路４は、ステップＳ１で受光器２が検出した検出レベルＲと直接入射光レベル限界値Ｌ１とを比較した結果、受光器２が検出した検出レベルＲが直接入射光レベル限界値Ｌ１を超えていると判定した場合、検出対象物が検出対象領域に存在しないとして、所定の時間間隔で取り込む次の検出レベルＲの検出に備える（ステップＳ５）。また、ステップＳ３で極小値がないと判定した信号処理回路４は、ステップＳ５に移行して所定の時間間隔で取り込む次の検出レベルＲの検出に備える。

かくして本発明に係る検出装置は、上述したように閾値／限界値設定部５に検出対象物の存在を判定する検出レベルＲの閾値ＳＰを設定すると共に、検出変動要因を見込んだ検出限界レベルを想定した値により直接入射光レベル限界値Ｌ１を設定している。そして、閾値ＳＰと直接入射光レベル限界値Ｌ１との間のレベルの検出レベルＲが検出されたとき、検出装置は、その検出値に極値（極小値）が存在するかどうかを判定している。極値が検出されたとき検出装置は、その検出回数と極値（極小値）を記憶部９に保持するようになっている。このため、この検出回数およびこのときの検出レベルＲの値に基づいて検出レベルＲの閾値ＳＰを閾値／限界値設定部５に設定することで、検出対象物を確実に検出することが可能となる。

また本発明に係る検出装置は、上述したように検出レベルＲが閾値／限界値設定部５に設定された閾値ＳＰ〜直接入射光レベル限界値Ｌ１との間にあった検出回数およびその検出レベルＲを記憶部９に保持しているので、検出装置を設置して調整した後、例えば経時変化等により検出対象物の検出精度が低下した場合、具体的には検出装置に原因があったのか、それとも閾値ＳＰの設定に問題があったのか、或いは検出対象物の品質が悪いのか、逆に不良品を良品と判定してしまっているのか等の原因の切り分けを容易に行うことも可能となる。

また上述した実施形態にあっては、記憶部９に閾値ＳＰ〜直接入射光レベル限界値Ｌ１との間にあった検出レベルＲの検出回数およびその検出レベルＲを保持するようにしているが、それ以外に検出レベルＲの平均値、最大値、最小値等の履歴情報を保持するように構成してもよい。この場合は、これらの履歴情報を統計分析することによって、検査装置の経時変化等に対する予防保全などに活用することも可能となる。

次に、本発明に係る検出装置の第二の実施形態に関し、物体の有無（近接）を検出する光電センサを例示して図面を参照しながら説明する。この光電センサが前述した実施例１と異なるところは、投光器１から投射したレーザ光を検査対象物に照射して、該検査対象物から反射された該レーザ光を受光器２で受光し、その検出レベルＲの変化から検査対象物の有無を検出する点にある。つまり本実施例２は、反射形の光電センサを構成するものである。ちなみに、本発明に係る検出装置の概略構成は、前述した図１に示す光電センサと同様の構成をとっている。

この光電センサに用いられる受光器２は、受光した光の強度（受光量）に応じたレベルの信号を出力するものである。この受光器２を備えた光電センサは、検出対象領域に図示しない搬送機構を用いて検出対象物を横切らせることによって、該検出対象物から反射される反射光を受光器２で受けて、この受光器２から出力される検出レベルＲの変化により検出対象物の有無を判定するようになっている。つまり、この光電センサは、検出対象物が検出対象領域に到達したとき、該検出対象物によって受光器２に到達する光の反射量が増加して徐々に検出レベルＲが増加する。そして、検出対象物が検出対象領域の略中央部に到達すると、反射光量が最大となり検出レベルＲは最大になる。その後、検出対象物の移動に伴って、検出対象領域から離れていくと該物体による反射光量が減少して検出レベルＲは徐々に減少する。このように検出対象物が検出対象領域にある場合、検出レベルＲは最大の値、すなわち極大値をもつことになる。

ちなみに閾値／限界値設定部５に設定される閾値ＳＰは、反射形の光電センサの場合、検出対象物が検出対象領域を通過したときに該検出対象物から反射される光量（遮光量）が所定量（閾値）より下回ったかどうかでその存在を検出する検出判定レベルの基準値となるものである。また閾値／限界値設定部５には、詳細は後述するが閾値ＳＰよりやや小さな反射光レベルとなる反射光レベル限界値Ｌ２が設定されて保持されるようになっている。この反射光レベル限界値Ｌ２は、受光器２が受光した検出レベルＲの検出信号が経時的な特性劣化や検出対象物（物体）の形状に起因する検出特性の変化、或いは検出装置の取り付け状態の変化等に伴う検出信号の出力変動等（経時変化等）を考慮した受光器２の検出レベルが設定される。

さて、基本的には上述した如く構成される検出装置において、この発明が特徴とするところは、閾値／限界値設定部５に設定された閾値ＳＰと反射光レベル限界値Ｌ２との間のレベル範囲の入光量があるとき、その検出信号に極値（極大値）が存在することを判定し、その検出回数およびその検出レベルを記憶部９に保持する点にある。そして記憶部９に保持された極値の検出回数およびその検出レベルを用いて受光器２が受光した検出レベルＲの検出信号が経時的な特性劣化や検出対象物（物体）の形状に起因する検出特性の変化、或いは検出装置の取り付け状態の変化等の変動要因に伴う検出信号の出力変動等（経時変化等）を判定するものである。

具体的には、本発明に係る検出装置の閾値／限界値設定部５には、例えば検出対象領域における所定の位置に検出対象とする物体（検出対象物）を位置付けたとき（物体あり）、投光器１から投光したレーザ光が、この検出対象物により反射される受光量を検出できる検出レベルＲとなるように設定する。つまり、検出対象物が検出対象領域に存在しないときの検出レベルＲが［０］であり、検出対象物が検出対象領域に存在するときの検出レベルＲが［７０］である場合、閾値／限界値設定部５には、マージンを見て閾値を例えば［５０］として設定する。すると信号処理回路４は、受光器２が検出してＡ／Ｄ変換器３によりディジタル信号に変換された検出レベルが閾値／限界値設定部５に設定された閾値ＳＰを上回る検出レベル（閾値＞検出レベル）にあるとき信号処理回路４は、検出対象物が検出対象領域に存在すると判定する。

また、閾値／限界値設定部５には、上述した反射光レベル限界値Ｌ２の値として、上述したような種々の変動要因を見込んだ検出限界レベルを想定した値を設定する。具体的には、検出対象物の大きさが異なる場合、例えば上述したように検出対象物が検出対象領域に存在するときの閾値として［５０］を設定し、この検出対象物より外形が小さな検出対象物が検出対象領域に到来したとき、その検出レベルＲが［５０］であったとすると、上述した閾値と同一値となる。この場合、上述した変動要因によって、外形が小さな検出対象物を検出し損ねる場合も考えられる。このような形が小さな検出対象物を検出可能とするため、反射光レベル限界値Ｌ２を例えば［３０］として設定する。

そして極値判定部７は、受光器２の検出レベルＲが［３０］〜［５０］の範囲にある場合、その検出レベルＲに極大値が存在するかどうかを判定する。検出レベルＲに極値（極大値）の存在を検出した極値判定部７は、その検出回数およびその検出レベルを記憶部９に与えて保持させる。このようにして記憶部９に保持された極値の検出回数およびその検出レベルを用いて、設定した閾値ＳＰがふさわしい値であるかどうかを判定すればよい。つまり、閾値ＳＰを［５０］と設定して、検出対象物が検出対象領域に存在する場合、受光器２の検出レベルＲが［３０］〜［５０］の範囲にあり、かつ、その検出レベルＲに極値（極大値）が存在する場合、記憶部９に保持された検出レベルに基づいて閾値ＳＰの値を再設定すればよい。

このようにすることで、受光器２が受光した検出レベルＲの検出信号が経時的な特性劣化や検出対象物（物体）の形状に起因する検出特性の変化、或いは検出装置の取り付け状態の変化等の変動要因に伴う検出信号の出力変動等（経時変化等）を検出するとともに、この検出レベルに基づいて閾値ＳＰの値を最適に設定することが可能となる。
このような極大値判定を行う信号処理回路４の作動について、図５に示すフローチャートを用いてより詳細に説明する。このフローチャートにおいて、Ｓｔ１，Ｓｔ２，Ｓｔ３は、上述したように所定の時間間隔で検出した連続する３つの検出レベルを順次保持するレジスタを表すものである。尚、ここでは、すでに検出装置（光電センサ）を作動させており、Ｓｔ１，Ｓｔ２，Ｓｔ３に何らかの検出レベルＲの値が保持されているものとして説明する。

まず、信号処理回路４は、受光器２が検出した検出レベルＲをレジスタＳｔ３に保持する（ステップＳ６）。次いで信号処理回路４は、ステップＳ６で受光器２が検出した検出レベルＲと反射光レベル限界値Ｌ２とを比較する（ステップＳ７）。このとき信号処理回路４は、受光器２が検出した検出レベルＲが反射光レベル限界値Ｌ２以上である場合、Ｓｔ２が極大値であるかどうかを判定するため、Ｓｔ２＞Ｓｔ３かつＳｔ２＞Ｓｔ１が成立するかを判定する（ステップ８）。このステップＳ８でＳｔ２が極大値であると判定した信号処理回路４は、極大値を検出した極大値検出カウンタＣＳをカウントアップすると共に、この極大値をＲｍａｘとして記憶部９に保持する（ステップＳ９）。

このようにして極大値を検出して保持した信号処理回路４は、所定の時間間隔で取り込む次の検出レベルＲの検出に備えるため、前回の検出値を保持しているＳｔ２の値を、前々回の検出値を保持しているＳｔ１に移すと共に、今回の検出値を保持しているＳｔ３の値を前回の検出値を保持しているＳｔ２に移動させる（ステップＳ１０）。
なお、ステップＳ７で信号処理回路４は、ステップＳ６で受光器２が検出した検出レベルＲと反射光レベル限界値Ｌ２とを比較した結果、受光器２が検出した検出レベルＲが反射光レベル限界値Ｌ２を下回っていると判定した場合、検出対象物が検出対象領域に存在しないとして、所定の時間間隔で取り込む次の検出レベルＲの検出に備える（ステップＳ１０）。また、ステップＳ８で極大値がないと判定した信号処理回路４は、ステップＳ１０に移行して所定の時間間隔で取り込む次の検出レベルＲの検出に備える。

かくして本発明に係る検出装置は、上述したように閾値／限界値設定部５に検出対象物の存在を判定する検出レベルＲの閾値ＳＰを設定すると共に、検出変動要因を見込んだ検出限界レベルを想定した値から反射光レベル限界値Ｌ２を設定している。そして、閾値ＳＰと反射光レベル限界値Ｌ２との間のレベルの検出レベルＲが検出されたとき、その検出値に極値（極大値）の有無を検出する。そして、極値が検出されたときは、その検出回数と極値（極大値）を記憶部９に保持している。このため、この検出回数およびこのときの検出レベルＲの値に基づいて検出レベルＲの閾値ＳＰを閾値／限界値設定部５に設定することで、検出対象物（物体）を確実に検出することが可能となる。

また、上述したように検出レベルＲが閾値／限界値設定部５に設定された閾値ＳＰ〜反射光レベル限界値Ｌ２との間にあった検出回数およびその検出レベルＲを記憶部９に保持しているので、光電センサ装置を設置して調整した後、例えば経時変化等により検出対象物の検出精度が低下した場合、具体的には光電センサに原因があったのか、それとも閾値ＳＰの設定に問題があったのか、或いは検出対象物の品質が悪いのか、逆に不良品を良品と判定してしまっているのか等の原因の切り分けを容易に行うことも可能となる。

また上述した実施形態にあっては、記憶部９に閾値ＳＰ〜反射光レベル限界値Ｌ２との間にあった検出レベルの検出回数およびその検出レベルＲを保持するようにしているが、それ以外に検出レベルＲの平均値、最大値、最小値等の履歴情報を保持するように構成してもよい。この場合は、これらの履歴情報を統計分析することによって、検査装置の経時変化等に対する予防保全などに活用することも可能となる。

次に、本発明に係る検出装置の第三の実施形態に関し、物体の有無（近接）を検出する光電センサを例示して図面を参照しながら説明する。この実施形態は、上述した第一および第二の実施形態を組み合わせた検出装置であって、上述した第一および第二の実施形態と同様の構成をとる。つまりこの検出装置は、上述した透過形あるいは反射形のいずれの光電センサとしても用いることができるものである。ここでは図６に示すフローチャートに基づいて説明すると共に、上述した第一および第二の実施形態と同様の作動をするところについては、その説明を略述する。

このフローチャートにおいて、Ｎｂ１，Ｎｂ２，Ｎｂ３およびＳｔ１，Ｓｔ２，Ｓｔ３は、上述した実施例１および実施例２に示したように所定の時間間隔で検出した連続する３つの検出レベルを順次保持するレジスタを表すものである。ちなみに、Ｎｂ１，Ｎｂ２，Ｎｂ３は、透過形の光電センサの場合に用いるレジスタであり、Ｓｔ１，Ｓｔ２，Ｓｔ３は、反射形の光電センサの場合に用いるレジスタである。尚、ここでは、すでに検出装置（光電センサ）を作動させており、Ｎｂ１，Ｎｂ２，Ｎｂ３およびＳｔ１，Ｓｔ２，Ｓｔ３に何らかの検出レベルＲの値が保持されているものとして説明する。

まず、信号処理回路４は、受光器２が検出した検出レベルＲと、検出対象物の存在を示す検出レベルの閾値ＳＰとを比較する（ステップＳ１１）。このステップ１１で信号処理回路４は、検出レベルＲの方が閾値ＳＰより大きな検出レベルＲのとき、この光電センサは透過形であると判定する。一方、ステップＳ１１で信号処理回路４は、検出レベルＲより閾値ＳＰの値が大きいとき、この光電センサは反射形であると判定する。信号処理回路４は、このようにステップＳ１１で光電センサが透過形であるか反射形であるのかを判断する。

このステップＳ１１で信号処理回路４は、光電センサが透過形であると判断したとき、反射形の光電センサの極小値を判定するために用いるＮｂ１，Ｎｂ２，Ｎｂ３をそれぞれ初期化する（ステップＳ１２）。この初期化は、光電センサが取り得る最大値（ＭＡＸ：例えば１００％の受光レベル）に初期化するものである。以降、ステップＳ１３からステップＳ１７は、上述した反射形の光電センサの作動を示すフローチャートのステップＳ１からステップＳ５にそれぞれ相当するので、その説明を省略する。

一方、ステップＳ１１で信号処理回路４は、光電センサが反射形であると判断したとき、透過形の光電センサの極大値を判定するために用いるＳｔ１，Ｓｔ２，Ｓｔ３をそれぞれ初期化する（ステップＳ１８）。この初期化は、光電センサが取り得る最小値（ＭＩＮ：例えば０％の受光レベル）に初期化するものである。以後、ステップＳ１８からステップＳ２３は、上述した透過形の光電センサの作動を示すフローチャートのステップＳ６からステップＳ１０にそれぞれ相当するので、その説明を省略する。

このように本発明に係る検出装置は、受光器２の検出レベルＲと、閾値ＳＰとを比較することによって、反射形または透過形の光電センサであるかどうかを判定している。したがって、反射形の光電センサまたは透過形の光電センサのいずれにも対応可能である。このため、例えば反射形の光電センサとして用いていたものを、透過形の光電センサとしても利用することが可能である。

もちろん、上述した実施例に示したように本発明に係る検出装置は、閾値／限界値設定部５に検出対象物の存在を判定する検出レベルＲの閾値ＳＰを設定すると共に、検出変動要因を見込んだ検出限界レベルを想定した値を直接入射光レベル限界値Ｌ１または反射光レベル限界値Ｌ２をそれぞれ設定している。そして、閾値ＳＰと直接入射光レベル限界値Ｌ１との間のレベルの検出レベルＲが検出されたとき、その検出値に極値（極小値）の有無を検出している。或いは本発明に係る検出装置は、閾値ＳＰと反射光レベル限界値Ｌ２との間のレベルの検出レベルＲが検出されたとき、その検出値に極値（極大値）があるかどうかを検出している。そして、これらの極値が検出されたとき信号処理回路４は、その検出回数と極値（極小値）を記憶部９に保持させている。この記憶部９に保持された検出回数およびこのときの検出レベルＲの値に基づいて検出レベルＲの閾値ＳＰを閾値／限界値設定部５に設定することで、検出対象物（物体）を確実に検出することが可能となる。

また、記憶部９に保持された極値を用いることで、光電センサ装置を設置して調整した後、例えば経時変化等により検出対象物の検出精度が低下した場合、具体的には光電センサに原因があったのか、それとも閾値ＳＰの設定に問題があったのか、或いは検出対象物の品質が悪いのか、逆に不良品を良品と判定してしまっているのか等の原因の切り分けを容易に行うことも可能となる。

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。例えば、図７に示すように被検出物の近接にともなう電磁誘導作用によって発振回路に流れる電流が変化することを利用した高周波形（誘導形）近接センサについても適用することが可能である。この高周波形（誘導形）近接センサは、高周波発振回路の一部を構成する検出用コイルＬを備えて構成されたものであり、検出用コイルＬの近傍に導電性の検出対象物Ｓ（例えば金属）が存在または接近すると、電磁誘導作用により該検出用コイルＬの内部抵抗成分や自己インダクタンス成分が変化することを利用した検出装置である。この高周波形近接センサの発振回路は、検出用コイルＬと並列に接続されたコンデンサＣとの間でＬＣ並列共振回路を形成し、発振器１２により発振駆動されるようになっている。

また発振器１２の出力は、次段の検波回路１３の入力信号として相応しいレベルになるよう増幅されて出力される。この検波回路１３から出力されたアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器３により高周波信号のレベルに相当するディジタル信号（受信レベル）に変換されて信号処理回路４に与えられている。
このように構成された高周波形（誘導形）近接センサは、原理的には検出用コイルＬに近接した検出対象物Ｓの有無を、検出用コイルＬの内部抵抗成分の変化、即ち、検出用コイルＬのＱの変化として捉えている。そして、このＱの変化は、発振器１２の振幅の変化として検出されるようになっている。

このように構成された高周波形近接センサについても、前述した光電センサと同様に、検出対象物Ｓが検出用コイルＬに近接したとき、高周波発振回路の振幅が変化するので、この振幅値が所定の振幅値（閾値）になったときに、検出対象物Ｓがあるものとして検出することができる。
このため、経時変化等に伴う発振器１２の振幅の変動の他、受信レベルの閾値設定に誤り等があった場合であっても、検出対象物Ｓを検出する閾値を満たさない検出信号の検出回数と、そのときの閾値（発振器１２の振幅レベルに相当する受信レベル）を記憶部に保持しているので、検出誤差を生じない適切な閾値を設定することが可能となる。

或いは、本発明に係る検査装置は、図８に示すように被検出物の近接に伴う静電誘導によって静電容量が変化することを利用した静電容量形近接センサに適用することが可能である。この静電容量形近接センサには、物体の近接を検出する検出用コンデンサＣと、この検出用コンデンサと共振回路を構成するコイルＬとが設けられている。そして、この検出用コンデンサＣとコイルＬとからなる共振回路を発振駆動する発振器１２が設けられている。この発振器１２の発振出力は、周波数を電圧に変換するｆ／Ｖ変換器１４により周波数に比例した電圧信号が出力されるようになっている。そうしてｆ／Ｖ変換器１４によって変換された電圧信号は、Ａ／Ｄ変換器３に与えられて、ディジタル信号に変換された後、上述した信号処理回路４に与えられる。

このように構成された静電誘導形近接センサは、原理的には検出用コンデンサＣの近傍に検出対象物（誘電体）Ｓを近接させたとき、該検出用コンデンサＣの静電容量の変化を、コイルＬとコンデンサＣとからなるＬＣ共振回路の発振周波数の変化として捉えて、物体の存在を検出するものである。この発振周波数の変化は、ｆ／Ｖ変換器１４およびＡ／Ｄ変換器３によりディジタル信号（受信レベル）に変換される。そして、このディジタル信号の値、即ちＬＣ発振回路の発振周波数が所定の周波数（閾値）になったときに、検出対象物Ｓがあるものとして検出することができる。このため経時変化等に伴う検出用コンデンサＣの静電容量の変化、或いは閾値の設定に誤り等があった場合であっても、物体を検出する閾値を満たさない検出信号の検出回数と、そのときの閾値（発振周波数に相当する受信レベル）を記憶部に保持しているので、検出誤差を生じない適切な閾値を設定することが可能となる。

本発明の一実施形態にかかる光電センサの概略構成を示すブロック図。 図１に示す光電センサの受信レベルの変化を示す図。 図２に示す受信レベルの極値検出状態を示す図。 透過形光電センサの信号処理回路の作動を示すフローチャート。 反射形光電センサの信号処理回路の作動を示すフローチャート。 図１に示す光電センサの信号処理回路の作動を示すフローチャート。 本発明の別の実施形態にかかる高周波形近接センサの概略構成を示すブロック図。 本発明の別の実施形態にかかる静電容量形近接センサの概略構成を示すブロック図。

符号の説明

１ 投光器
２ 受光器
３ Ａ／Ｄ変換器
４ 信号処理回路
５ 閾値／限界値設定部
６ 比較器
７ 極値判定部
８ 計数器
９ 記憶部

Claims (3)

1. 検出器が出力した検出信号の検出レベルから物体の近接を検出する検出装置であって、
   所定の計測条件下における検出レベルを基準値として前記物体の存在を示す上記検出レベルの第１の閾値を設定する第１の閾値設定手段と、
   前記検出レベルの基準値から前記物体の存在が検出不能な上記検出レベルの第２の閾値を設定する第２の閾値設定手段と、
   前記検出器による検出レベルを前記第１の閾値と比較して物体の有無を示す信号を出力する比較器と、
   前記検出器が出力した検出信号の検出レベルが、上記第１の閾値と上記第２の閾値とで示される範囲内にあり、且つ該検出信号の検出レベルに極値が存在するとき、検出エラー信号を出力する極値判定手段と
   を備えることを特徴とする検出装置。
2. 請求項１に記載の検出装置であって、更に極値判定手段が出力した検出エラー信号の出力回数をカウントする計数器と、
   前記極値判定手段が検出エラー信号を出力したとき、前記検出器が出力した検出信号の検出レベルおよび前記計数器のカウント数を保持する記憶部と
   を備えることを特徴とする検出装置。
3. 前記検出器は、所定の光路を形成する投光器および受光器を備え、上記投光器から発した光またはその反射光を前記受光器にて受光してその検出レベルから上記光路内の光学的条件を検出する光電センサである請求項１に記載の検出装置。

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