JP2006186912A

JP2006186912A - 多光軸光電センサ及び形状測定装置

Info

Publication number: JP2006186912A
Application number: JP2004380993A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Fukada; 正治深田; Toshiharu Kawakami; 寿治川上
Original assignee: Sunx Ltd
Current assignee: Panasonic Industrial Devices SUNX Co Ltd
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2006-07-13

Abstract

【課題】複数の投光器や受光器を用意せずに、必要に応じて異なる分解能で検出可能な多光軸光電センサ及び形状測定装置を提供する。
【解決手段】投光側ＣＰＵ２５及び受光側ＣＰＵ３５は、多光軸光電センサ１０の正対する投光素子２１ａ〜２１ｄ及び受光素子３１ａ〜３１ｄ間で形成される基準光軸Ｍ１〜Ｍ４と、投光素子２１ａ〜２１ｄよりも一段下がった受光素子３１ａ〜３１ｄとの間で形成される斜め光軸Ｎ１〜Ｎ３とについて、通常ルーチン時には、基準光軸Ｍ１〜Ｍ４と斜め光軸Ｎ１〜Ｎ３との両方について投受光動作を行わせ、無効化ルーチン時には、基準光軸Ｍ１〜Ｍ４のみについて投受光動作を行わせる。
【選択図】図２

Description

本発明は、多光軸光電センサ及び形状測定装置に関する。

物体の形状を測定するための形状測定装置として、多光軸光電センサを用いたものが知られている。

この種の多光軸光電センサは、所定間隔ごとに一列状に配置される複数の投光素子を備える投光器と、前記各投光素子に対応して所定間隔ごとに一列状に配置される複数の受光素子を備える受光器とからなり、投光素子と受光素子との間に複数本の光軸が形成されるようになっている。

そして、例えば投光素子を上から順に１回ずつ投光動作をさせるとともに、各投光素子の投光動作に同期してそれに対応する受光素子からの受光信号を順次有効化させて、その有効化された受光信号レベルを所定の基準レベルと比較することにより、各光軸が遮光状態にあるかどうかを判別していく。

ところで、このような多光軸光電スイッチを用いて検出エリア内の障害物を検出しようとするとき、その検出エリア中の特定エリアだけ検出精度（分解能）を高めたい場合がある。例えば、人の手指の侵入をも検知したい場合に、人の手指の侵入する可能性のあるエリアの光軸のピッチは少なくとも手の指の幅を検知できる程度の小さなピッチにすることが望ましい。

そこで、検出エリア中の特定エリアについては、投光器及び受光器の光軸のピッチを小さくすることで検出精度を高めるとともに、検出エリア中の特定エリア以外については、投光器及び受光器の光軸のピッチを大きくすることで検出エリア中を異なる分解能で検出可能とすることが考えられた（特許文献１参照）。
特開平１１−３４５５４９号公報

しかしながら、異なる分解能で検出しようとする場合に、投光器及び受光器の検出エリアのうち特定エリアのみの光軸ピッチを異ならせると、他のエリア（前記特定エリア以外）の検出精度（分解能）を高めたい場合には、それに応じた投光器や受光器を別に用意しなければならず、部品点数が増加してしまう。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、複数の投光器や受光器等を用意せずに、必要に応じて異なる分解能で検出可能な多光軸光電センサ及び形状測定装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明に係る多光軸光電センサは、所定間隔ごとに一列状に配置される複数の投光素子を備える投光器と、前記各投光素子に対応して光軸を形成する複数の受光素子を備える受光器と、前記投光素子を所定の投光タイミングで投光させると共に、前記投光タイミングに同期して前記投光素子に対応する前記受光素子から出力される受光信号を有効化させる投受光動作を順次行わせる投受光スキャン動作を繰り返させる制御手段と、前記制御手段によって有効化された受光素子の受光信号レベルに基づいて、この有効化された受光素子とこれに対応する投光素子との間で生じる光軸が遮光状態であるか否かの判別を行う判別手段とを備える多光軸光電センサにおいて、所定光軸数おきに前記投受光動作が行われない無効化光軸を設定可能な無効化光軸設定手段を備え、前記制御手段は、前記無効化光軸設定手段で設定された無効化光軸以外の光軸について前記投受光動作を行わせる構成としたところに特徴を有する。

なお、「無効化光軸以外の光軸について投受光動作を行わせる」には、「順次行われる投受光動作において、投光タイミングが無効化光軸の順番であるときには、次の投光タイミングになるまで投受光動作を行わない状態が経過した後、次の順番の光軸の投受光動作を行う」ものと、「順次行われる投受光動作において、次の投光タイミングが無効化光軸の順番となるときには、その無効化光軸を飛ばして当該投光タイミング（無効化光軸の投光タイミング）で無効化光軸の次の光軸における投受光動作を行う」ものとが含まれる。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記制御手段は、前記無効化光軸設定手段で無効化光軸が設定されないときには、全ての光軸について所定の投光間隔で順次投受光動作を行わせ、前記無効化光軸設定手段で無効化光軸が設定されたときには、前記無効化光軸を除いた光軸について所定の投光間隔で順次投受光動作を行わせるところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、無効化する光軸を外部から入力可能な入力手段を備え、前記無効化光軸設定手段は、前記入力手段に入力された光軸を前記無効化光軸として設定するところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のものにおいて、前記無効化光軸設定手段は、前記複数の光軸のうち両端の光軸以外が無効化光軸として設定されるところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のものにおいて、前記制御手段は、前記投光器及び前記受光器において正対して配置される投光素子及び受光素子間で形成される基準光軸と、正対しない投光素子及び受光素子間で形成され前記基準光軸に対して傾斜する斜め光軸と、からなる複数の光軸について順次投受光動作を行わせるように構成され、前記無効化光軸設定手段は、前記斜め光軸を無効化光軸として設定可能とされているところに特徴を有する。

請求項６の発明は、請求項５に記載のものにおいて、前記無効化光軸設定手段は、全ての前記斜め光軸を前記無効化光軸として設定可能とされているところに特徴を有する。

請求項７の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のものにおいて、前記制御手段は、連続する前記投受光スキャン動作において、前記判別手段で遮光状態と判別された光軸数の変化率が所定以上となったときに、前記無効化光軸設定手段で設定された無効化光軸以外の光軸について前記投受光動作を行わせるところに特徴を有する。なお、「光軸数の変化率」には、連続（前後）する投受光スキャン動作において、光軸が増加するときの光軸数の増加率及び光軸が減少するときの光軸数の減少率の両方が含まれるものである。

請求項８の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のものにおいて、前記制御手段は、前記各投受光スキャン動作ごとに、前記判別手段で前記遮光状態と判別される連続する光軸のうち上端又は下端の光軸の少なくともいずれか一方を特定する特定手段を備えるとともに、連続する前記投受光スキャン動作における前記特定手段により特定された上端同士又は下端同士の光軸位置が所定光軸数以上変化したときに、前記無効化光軸設定手段で設定された無効化光軸以外の光軸について前記投受光動作を行わせるところに特徴を有する。なお、「連続する光軸」とは、近接（隣接）した位置に連続して形成される光軸のことであり、「連続する投受光スキャン動作」とは、投受光スキャン動作の前後の順番が連続することをである。

請求項９の発明に係る形状測定装置は、所定間隔ごとに一列状に配置される複数の投光素子を備える投光器と、前記各投光素子に対応して光軸を形成する複数の受光素子を備える受光器とを備え、前記投光器と前記受光器との間に形成される光軸を横切るように相対的に移動する被検出物の形状を測定する形状測定装置であって、前記投光素子を所定の投光タイミングで投光させると共に、前記投光タイミングに同期して前記投光素子に対応する前記受光素子から出力される受光信号を有効化させる投受光動作を順次行う投受光スキャン動作を繰り返させる制御手段と、前記制御手段によって有効化された受光素子の受光信号レベルに基づいて、この有効化された受光素子とこれに対応する投光素子との間で生じる前記光軸が遮光状態であるか否かの判別を行う判別手段と、所定光軸数おきに前記投受光動作が行われない無効化光軸を設定可能な無効化光軸設定手段とを備え、前記制御手段は、前記無効化光軸設定手段で設定された無効化光軸以外の光軸について投受光動作を行わせるところに特徴を有する。

請求項１０の発明は、請求項９に記載のものにおいて、前記制御手段は、前記無効化光軸設定手段で無効化光軸が設定されないときには、全ての光軸について所定の投光間隔で順次投受光動作を行わせ、前記無効化光軸設定手段で無効化光軸が設定されたときには、前記無効化光軸を除いた光軸について所定の投光間隔で順次投受光動作を行わせるところに特徴を有する。

請求項１１の発明は、請求項９又は請求項１０に記載のものにおいて、無効化する光軸を外部から入力可能な入力手段を備え、前記無効化光軸設定手段は、前記入力手段に入力された光軸を前記無効化光軸として設定するところに特徴を有する。

請求項１２の発明は、請求項９ないし請求項１１のいずれかに記載のものにおいて、前記無効化光軸設定手段は、前記複数の光軸のうち両端の光軸以外が無効化光軸として設定されるところに特徴を有する。

請求項１３の発明は、請求項９ないし請求項１２のいずれかに記載のものにおいて、前記制御手段は、前記投光器及び前記受光器において正対して配置される投光素子及び受光素子間で形成される基準光軸と、正対しない投光素子及び受光素子間で形成され前記基準光軸に対して傾斜する斜め光軸と、からなる複数の光軸について順次投受光動作を行わせるように構成され、前記無効化光軸設定手段は、前記斜め光軸を無効化光軸として設定可能とされているところに特徴を有する。

請求項１４の発明は、請求項１３に記載のものにおいて、前記無効化光軸設定手段は、全ての前記斜め光軸を前記無効化光軸として設定可能とされているところに特徴を有する。

請求項１５の発明は、請求項９ないし請求項１４のいずれかに記載のものにおいて、前記制御手段は、連続する前記投受光スキャン動作において、前記判別手段で遮光状態と判別された光軸数の変化率が所定以上となったときに、前記無効化光軸設定手段で設定された無効化光軸以外の光軸について前記投受光動作を行わせるところに特徴を有する。

請求項１６の発明は、請求項９ないし請求項１４のいずれかに記載のものにおいて、前記制御手段は、前記各投受光スキャン動作ごとに、前記判別手段で前記遮光状態と判別された光軸のうち上端又は下端の光軸の少なくともいずれか一方を特定する特定手段を備えるとともに、連続する前記投受光スキャン動作における前記特定手段により特定された上端同士又は下端同士の光軸位置が所定光軸数以上変化したときに、前記無効化光軸設定手段で設定された無効化光軸以外の光軸について前記投受光動作を行わせるところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
異なる分解能で検出しようとする場合に、その都度、投光器や受光器自体の光軸ピッチを異ならせると、それに応じて種々の投光器や受光器を用意しなければならない。しかし、本構成によれば、制御手段により無効化光軸以外の光軸について投受光動作を行わせるから、投光器や受光器の構成を変更せずに、必要に応じて分解能（光軸ピッチ）を可変することができる。

＜請求項２の発明＞
無効化光軸設定手段で無効化光軸が設定されたときには、無効化光軸を除いた光軸について所定の投光間隔で順次投受光動作を行わせる。したがって、投受光動作の行われない無効化光軸において所定の投光間隔だけ待機する（投受光動作を行わない）構成と比較して全体（１スキャン）の投受光スキャン動作にかかる時間を短縮することができる。

＜請求項３及び請求項１１の発明＞
本構成によれば、無効化する光軸を入力できるから、任意に分解能を変更することができる。

＜請求項４及び請求項１２の発明＞
両端の光軸を無効化光軸として設定する場合には、両端の光軸が遮光状態の検出に関与しない光軸となってしまい、検出領域が縮小してしまう。しかし、本構成によれば、両端の光軸は無効化光軸として設定されないから、検出領域の縮小を防止することができる。

＜請求項５及び請求項１３の発明＞
本構成によれば、無効化光軸の有無にかかわらず、投光素子及び受光素子間で形成される基準光軸について投受光動作が行われるから、基本的な検出動作には影響を及ぼさず、安定した検出が可能となる。

＜請求項６及び請求項１４の発明＞
全ての斜め光軸の無効化することにより、簡単な構成で分解能の変更が可能になるだけでなく、作業者による分解能のレベルの認識が容易になる。

＜請求項７及び請求項１５の発明＞
本構成によれば、判別手段で遮光状態と判別された光軸数の変化率が所定以上となったときに、無効化光軸設定手段で設定された無効化光軸以外の光軸について投受光動作を行わせるから、作業者が無効化を実行するための操作や無効化のタイミングの設定を更に行う必要がなく、作業性を向上させることができる。

＜請求項８及び請求項１６の発明＞
本構成によれば、特定手段により特定された上端同士又は下端同士の光軸位置が所定光軸数以上変化したときに、無効化光軸設定手段で設定された無効化光軸以外の光軸について投受光動作を行わせるから、作業者が無効化を実行するための操作や無効化のタイミングの設定を更に行う必要がなく、作業性を向上させることができる。

＜請求項９の発明＞
本構成によれば、形状が大きく変化する物体を測定する場合等に、柔軟に分解能を変更することが可能となる。

＜請求項１０の発明＞
無効化光軸設定手段で無効化光軸が設定されたときには、無効化光軸を除いた光軸について所定の投光間隔で順次投受光動作を行わせる。したがって、投受光動作の行われない無効化光軸において所定の投光間隔だけ待機する（投受光動作を行わない）構成と比較して全体（１スキャン）の投受光スキャン動作にかかる時間を短縮することができる。
また、物体の形状を測定するに際して、形状が急峻に変化する箇所では投受光スキャン動作の間隔が長いと形状の変化を検出しきれないことが考えられるが、本構成によれば、投受光スキャン動作の時間が短縮されるので、急峻な変化も検出できる。

＜実施形態１＞
以下、本発明の実施形態１について、図１ないし図８を参照しつつ説明する。
実施形態１に係る形状測定装置１は、多光軸光電センサ１０を備えた構成をなしており、図１に示すように、例えば、車両Ｗに対して形状測定装置本体２が前後方向（図１の紙面手前側が前方、紙面奥方が後方）に相対移動することで、車両Ｗの形状を測定するようになっている。

（１）形状測定装置の構成
形状測定装置本体２は、図１に示すように、車両Ｗを左右に挟むように配される一対の脚部２ａ，２ａとそれらの上端を連結する連結部２ｂとからなり、全体として門型形状をなしている。また、一対の脚部２ａ，２ａの内面側には、多光軸光電センサ１０の投光器２０と受光器３０とがそれぞれ設けられている。

また、一方の脚部２ａ（図１において右側の脚部２ａ）の前面には、入力操作等を行うためのキーボード等からなる入力部７（本発明の「入力手段」に相当）が設けられている。

入力部７は、後述する無効化ルーチン時に無効化する無効化光軸（投受光動作を行わない光軸）を設定可能となっており、所定光軸ごとに無効化することで分解能を可変できるようになっている。この無効化する光軸としては、所望の光軸を無効化光軸として設定できるようにすることができるが、本実施形態では、無効化の設定により斜め光軸Ｎ１〜Ｎ３（図２参照）の全てを無効化するようになっている。なお、入力部７で入力された無効化光軸の情報は後述する受光側ＣＰＵ３５に出力され、この受光側ＣＰＵ３５により図示しないメモリに記憶（設定）される。したがって、受光側ＣＰＵ３５が本発明の無効化光軸設定手段に相当する。

さらに、両脚部２ａ，２ａの下方には車両Ｗの前後方向に沿って平行に並ぶ１対のレールＲ，Ｒが敷設されている。各脚部２ａの下部には前後方向に並ぶ１対の走行輪８，８がそれぞれ設けられ、前方の走行輪８は図示しないモータによって回転されるようになっている。そして、これらの走行輪８，８が敷地に設置された上記レールＲ，Ｒ上に配置されることで、形状測定装置本体２が車両Ｗに対して前後方向に相対的に移動できるようになっている。

（２）多光軸光電センサの構成
多光軸光電センサ１０の構成について説明する。なお、図１では投光器２０及び受光器３０の投受光素子２１，３１の数は８個ずつ表示されているが、以下では、投光器２０及び受光器３０の投受光素子２１，３１の数は４個ずつとして説明する。

多光軸光電センサ１０は、図２に示すように互いに対向配置される投光器２０と受光器３０とを備えて構成されている。

投光器２０には、受光器３０との対向面側に、やや広がって光が出射されるＬＥＤ等からなる４個の投光素子２１ａ〜２１ｄが上下方向に沿って一列状に所定間隔（等間隔）で配列されている。一方、受光器３０には、やはり投光器２０との対向面側に、投光素子２１ａ〜２１ｄのそれぞれと同じ高さになるように４個の受光素子３１ａ〜３１ｄが上下方向に沿って一列状に所定間隔（等間隔）で配列されている。そして、投光器２０と受光器３０とは同期線Ｌによって接続されている。

ここで、上記投光素子２１ａ〜２１ｄ及び受光素子３１ａ〜３１ｄにより順次行われる投受光動作により形成される光軸には、図２に示すように、同じ高さで正対する投光素子２１ａ〜２１ｄ及び受光素子３１ａ〜３１ｄとの間で形成される基準光軸Ｍ１〜Ｍ４と、投光素子２１ａ〜２１ｃよりも一段下の受光素子３１ｂ〜３１ｄとの間（正対しない投光素子及び受光素子間）で形成され基準光軸Ｍ１〜Ｍ４に対して傾斜する斜め光軸Ｎ１〜Ｎ３とからなる。そして投受光スキャン動作の際には、上端の光軸Ｍ１から下端の光軸Ｍ４へと順番（基準光軸と斜め光軸とが交互）に投受光動作を行うようになっている。

＜電気的構成＞
多光軸光電センサ１０の電気的構成について図３，図４を参照しつつ説明する。
図３に示すように、投光器２０には、上述した投光素子２１ａ〜２１ｄをそれぞれ点灯させるための駆動回路２２ａ〜２２ｄが備えられ、各駆動回路２２ａ〜２２ｄは投光側ＣＰＵ２５からの駆動信号Ｐ１〜Ｐ４を受けるとそれに連なる投光素子２１ａ〜２１ｄにそれぞれ駆動電流が供給されて投光素子２１ａ〜２１ｄの投光動作が行われる。

一方、受光器３０には、上述した受光素子３１ａ〜３１ｄからのそれぞれの信号を増幅して受光量に応じた受光信号を出力する受光アンプ３２ａ〜３２ｄが備えられている。各受光アンプ３２ａ〜３２ｄの出力はスイッチ素子３３ａ〜３３ｄを介して信号線に共通接続されており、その信号線はコンパレータ３４の入力側に接続される。そして、各スイッチ素子３３ａ〜３３ｄはそれぞれ受光側ＣＰＵ３５からの出力信号Ｇ１〜Ｇ４を受けることによりオン動作（短絡）をして、受光アンプ３２ａ〜３２ｄからの受光信号を有効化させる。

そして、投光側ＣＰＵ２５と受光側ＣＰＵ３５とは、上記した投受光素子２１，３１の投受光動作を順次行わせる投受光スキャン動作（上端の光軸Ｍ１から下端の光軸Ｍ４まで順次行われる投受光動作）を繰り返し行わせるようになっている。したがって、投光側ＣＰＵ２５と受光側ＣＰＵ３５とが本発明の「制御手段」に相当する。

コンパレータ３４は、入力（有効化）された受光信号を予め設定された所定の基準値と比較し、その基準値以上のときにはハイレベル、基準値以下のときにはローレベルを受光側ＣＰＵ３５に出力する。

受光側ＣＰＵ３５は、投受光動作の行われた光軸について、コンパレータ３４からハイレベルを受けると、当該光軸が入光状態であると判別し、コンパレータ３４からローレベルを受けると、当該光軸が遮光状態であると判別する。したがって、受光側ＣＰＵ３５が本発明の「判別手段」としての機能も果たしている。

また、受光側ＣＰＵ３５は、各投受光スキャン動作ごとに、連続して遮光状態（遮光状態の光軸の間に入光状態の光軸が形成されていない）と判別された光軸のうち光軸の上端（及び下端）の光軸を特定（本発明の「特定手段」に相当）する。そして、投光側ＣＰＵ２５と受光側ＣＰＵ３５とは、前後の（連続する）投受光スキャン動作において遮光状態と特定された上端の光軸位置が所定光軸数以上変化したときに、無効化光軸以外の光軸（即ち、基準光軸Ｍ１〜Ｍ４のみ）について順次投受光動作を行わせるように、駆動回路２２ａ〜２２ｄへの駆動信号Ｐ１〜Ｐ４の出力、受光アンプ３２ａ〜３２ｄへの出力信号Ｇ１〜Ｇ４の出力を行う。

そして、受光側ＣＰＵ３５は、車両Ｗの長手方向に沿って相対移動させたときの各投受光スキャン動作ごとの遮光状態の判別結果から、車両Ｗの形状を測定するようになっている。

（３）ＣＰＵの処理
投光側ＣＰＵ２５及び受光側ＣＰＵ３５の処理内容について図６〜図８に示すフローチャートを参照しつつ説明する。

＜投光側ＣＰＵ及び受光側ＣＰＵの処理動作＞
受光側ＣＰＵ３５が形状測定開始の信号を受けると、図６に示すように、通常ルーチンが実行される。

＜通常ルーチン＞
通常ルーチン時の処理を図７を参照して説明する。
通常ルーチンでは、まず受光側ＣＰＵ３５が投光側ＣＰＵ２５に同期信号Ｄ０を出力する（図３参照）。

そして、投光側ＣＰＵ２５と受光側ＣＰＵ３５とは、共に光軸のカウントを初期化（Ｋ＝０）するとともに（図７のＳ１）、光軸のカウントを１加算する（Ｓ２）。そして、投光側ＣＰＵ２５が駆動回路２２ａに駆動信号Ｐ１を出力するとともに、受光側ＣＰＵ３５が受光アンプ３２ａに出力信号Ｇ１を出力する。これにより、基準光軸Ｍ１を形成する投光素子２１ａが投光する一方、投光素子２１ａの投光タイミングに同期して受光素子３１ａから出力される受光信号が有効化される投受光動作が行われる（Ｓ３）。

次に、コンパレータ３４から出力されるハイレベル又はローレベルの信号が受光側ＣＰＵ３５に入力されると、受光側ＣＰＵ３５はローレベルの信号であるときに光軸が遮光状態であることを判別し、かかる判別結果をメモリに記憶する（Ｓ４）。

そして、１投受光スキャン動作の最後の光軸（光軸数が７番目）であるかどうかを判定し（Ｓ５）、最初の光軸（光軸数が１番目）であるから（Ｓ５で「Ｎ」）、光軸のカウントを１加算する（Ｓ２）。

次に、投光側ＣＰＵ２５が駆動回路２２ａに駆動信号Ｐ１を出力するとともに、受光側ＣＰＵ３５は、駆動信号Ｐ１に同期して一段下の受光素子３１ｂから出力される受光信号を有効化するスイッチ素子３２ｂに出力信号Ｇ２を出力する。これにより、斜め光軸Ｎ１をも形成する投光素子２１ａが所定時間（投光間隔Ｔ）経過後に再び投光されるとともに、投光素子２１ａの投光タイミングに同期して一段下の受光素子３１ｂから出力される受光信号が有効化される投受光動作が行われる（Ｓ３）。

そして、１投受光スキャン動作の最後の光軸（光軸数が７番目）であるかどうかを判定し（Ｓ５）、２番目の光軸（最初の斜め光軸Ｎ１）であるから（Ｓ５で「Ｎ」）、光軸のカウントを１加算する（Ｓ２）。

以下、同様に投受光動作を行い、最後の基準光軸Ｍ４（光軸数が７番目）と判定すると（Ｓ５で「Ｙ」）、通常ルーチンが終了する。

通常ルーチンが終了すると、受光側ＣＰＵ３５はメモリに記憶された遮光状態と判別された光軸を読み出し、遮光状態の光軸が複数あるときには、上端の光軸（及び下端の光軸）を特定する（遮光状態の光軸が１つだけのときにはかかる１つの光軸を特定する）。

そして、特定された上端の光軸の位置を前回の投受光スキャン動作で特定した上端の光軸の位置と比較する（但し、初回の投受光スキャン動作では比較しない）。比較結果が所定光軸以上離れていないと判定（Ｓ２１で「Ｎ」）すると（但し、初回の投受光スキャン動作では自動的に所定光軸以上離れていないと判定する）、再び通常ルーチンにおける投受光スキャン動作を実行させる（Ｓ１〜Ｓ５）。
そして、上記処理（通常ルーチン）が、遮光状態の光軸の上端の位置が前回の投受光スキャン動作で特定した光軸の上端の位置よりも所定光軸以上離れるまで繰り返される。

ここで、この「所定光軸」は、光軸を遮光する検出物（車両Ｗ）の変化量（変位）の大きさの基準として定められるものであり、１投受光スキャン動作の速さ（投受光動作の投光時間、投光間隔等）や光軸ピッチ、連続する（前後の）投受光スキャン動作ごとの間隔等に応じて設定される。

一方、遮光状態の光軸の上端の位置が前回の投受光スキャン動作で特定した遮光状態の光軸の上端の位置よりも所定光軸以上離れたと判定した場合は（Ｓ２１で「Ｙ」）、無効化ルーチンが実行される。

＜無効化ルーチン＞
無効化ルーチンでは、まず受光側ＣＰＵ３５は投光側ＣＰＵ２５に同期信号Ｄ０を出力する。

そして、投光側ＣＰＵ２５と受光側ＣＰＵ３５とは、共に光軸のカウントを初期化（Ｋ＝０）するとともに（Ｓ１１）、光軸のカウントを１加算する（Ｓ１２）。

次に、光軸のカウントが偶数（斜め光軸Ｎ１〜Ｎ３のカウント）であるかどうかを判定し（Ｓ１３）、１光軸目（奇数）であるから（Ｓ１３で「Ｎ」）、投光側ＣＰＵ２５が駆動回路２２ａに駆動信号Ｐ１を出力するとともに、受光側ＣＰＵ３５がスイッチ素子３３ａに出力信号Ｇ１を出力する。これにより、基準光軸Ｍ１を形成する投光素子２１ａが投光する一方、投光素子２１ａの投光タイミングに同期して受光素子３１ａから出力される受光信号が有効化される投受光動作が行われる（Ｓ１４）。

次に、コンパレータ３４から出力されるハイレベル又はローレベルの信号が受光側ＣＰＵ３５に入力されると、受光側ＣＰＵ３５はローレベルの信号であるときに光軸が遮光状態であることを判別し、かかる判別結果をメモリに記憶する（Ｓ１５）。

そして、１投受光スキャン動作の最後の光軸（光軸数が７番目）であるかどうかを判定し（Ｓ１６）、最初の光軸（光軸数が１番目）であるから、（Ｓ１６で「Ｎ」）、光軸のカウントを１加算する（Ｓ１２）。

次に、光軸のカウントが偶数（斜め光軸Ｎ１〜Ｎ３のカウント）であるかどうかを判定し（Ｓ１３）、２光軸目（偶数）であるから（Ｓ１３で「Ｙ」）、再び光軸のカウントを１加算する。そして、再び光軸のカウントが偶数であるかどうかを判定し（Ｓ１３）、今度は３光軸目（奇数）であるから（Ｓ１３で「Ｎ」）、投光側ＣＰＵ２５が駆動回路２２ｂに駆動信号Ｐ２を出力するとともに、受光側ＣＰＵ３５がスイッチ素子３３ｂに出力信号Ｇ２を出力する。これにより、基準光軸Ｍ２を形成する投光素子２１ｂが投光する一方、投光素子２１ｂの投光タイミングに同期して受光素子３１ｂから出力される受光信号が有効化される投受光動作が行われる（Ｓ１４）。ここで、基準光軸Ｍ２を形成する投光素子２１ｂの投光タイミングは、基準光軸Ｍ１を形成する投光素子２１ａの投光タイミングの所定時間（通常の前後する順番の投受光動作の投光間隔Ｔ）経過後に行われる。

そして、１投受光スキャン動作の最後の光軸（光軸数が７番目）であるかどうかを判定し（Ｓ１６）、光軸数が３番目（基準光軸Ｍ２）であるから、（Ｓ１６で「Ｎ」）、光軸のカウントを１加算する（Ｓ１２）。

以下、同様に投受光動作が行われ、最後の基準光軸Ｍ４（光軸数が７番目）における投受光動作が終了すると無効化ルーチンにおける１投受光スキャン動作が終了する。

次に、無効化ルーチンにおける１投受光スキャン動作終了後も、通常ルーチンにおける１投受光スキャン動作終了後と同様に、受光側ＣＰＵ３５は、前回の遮光光軸の上端の位置から所定光軸以上変位したかどうかを判定する（Ｓ２１）。そして、所定光軸以上変位した場合には、再び無効化ルーチンを実行する。一方、所定光軸以上変位しない場合には、通常ルーチンを実行する。

（４）形状測定装置全体の動作
次に、形状測定装置１全体の動作について図５を参照しつつ説明する。
まず車両Ｗを上記対のレールＲ，Ｒ間に停車させて、入力部７にて入力操作が行われると、形状測定装置本体２が後進駆動する。

そして、このまま形状測定装置本体２が後進して上記投光器２０及び受光器３０が車両Ｗのボンネット部を挟む位置（図５のＡの区間）にくると、基準光軸Ｍ１〜Ｍ４及び斜め光軸Ｎ１〜Ｎ３の２種類により行われる投受光スキャン動作（通常ルーチン）に基づいて当該ボンネット部より下が遮光状態と判別される。これにより、高い分解能によりボンネット部のゆるやかな傾斜が検出可能となっている。そして、受光側ＣＰＵ３５はこの判別結果から車両Ｗのボンネット部の高さを測定する。

さらに、形状測定装置本体２が後進して上記投光器２０及び受光器３０が車両Ｗのフロントガラス部を挟む位置（Ｂの区間）にくると、上端の遮光光軸位置が所定光軸以上変位するから基準光軸Ｍ１〜Ｍ４により行われる投受光スキャン動作（無効化ルーチン）に基づいてフロントガラス部の下方が遮光状態と判別される。このときは傾斜が急峻となっているから、傾斜がゆるやかな場合とは異なり、比較的低い分解能であっても遮光状態の変化を検出可能であるから、斜め光軸Ｎ１〜Ｎ３による投受光動作をも行う場合と比較して遮光検出に必要な処理を減らすことができる。また傾斜が急峻な箇所では形状測定の速度を早くする（投光器２０及び受光器３０の相対的移動速度を早くする）ことが可能となるから、形状測定に必要な時間を短縮することができる。

同様に、投光器２０及び受光器３０が車両Ｗのルーフ部を挟む位置や車両Ｗの後部（Ｃ又はＥの区間）にきたときには、基準光軸Ｍ１〜Ｍ４及び斜め光軸Ｎ１〜Ｎ３の２種類により行われる投受光スキャン動作（通常ルーチン）に基づいて当該ルーフ部の高さ以下の光軸は遮光状態と判別される。また、投光器２０及び受光器３０が車両Ｗのリヤガラスを挟む位置（Ｄの区間）にきたときには、基準光軸Ｍ１〜Ｍ４により行われる投受光スキャン動作（無効化ルーチン）に基づいて当該リヤガラスの高さ以下の光軸は遮光状態と判別される。

そして、形状測定装置本体２が更に後進して投光器２０及び受光器３０が車両Ｗの後方へと抜けると、全光軸Ｍ，Ｎが入光状態となる。そこで、例えば全光軸が所定時間入光状態になったことを条件として形状測定装置本体２を停止させる。

（５）本実施形態の効果
異なる分解能で検出しようとする場合に、その都度、投光器や受光器自体の光軸ピッチを異ならせると、それに応じて種々の投光器２０や受光器３０を用意しなければならない。しかし、本実施形態によれば、ＣＰＵ２５，３５により無効化光軸以外の光軸について投受光動作を行わせるから、投光器２０や受光器３０の構成を変更せずに、必要に応じて分解能（光軸ピッチ）を可変することができる。

また、物体の形状を測定するに際して、形状が急峻に変化する箇所では投受光スキャン動作の間隔が長いと形状の変化を検出しきれないことが考えられるが、本実施形態によれば、急峻に変化する箇所では斜め光軸Ｎ１〜Ｎ３の投受光動作を行わない（無効化ルーチン）ことで投受光スキャン動作の時間が短縮されるので、急峻な変化も検出できる。

さらに、両端の光軸Ｍ１，Ｍ４を無効化光軸として設定する場合には、両端の光軸が遮光状態の検出に関与しない光軸となってしまい、検出領域が縮小してしまうが、斜め光軸Ｎ１〜Ｎ３のみが無効化光軸として設定され、上下両端の光軸Ｍ１，Ｍ４は無効化光軸として設定されないから、検出領域の縮小を防止することができる。

また、受光側ＣＰＵ３５（特定手段）により特定された上端同士（又は下端同士）の光軸位置が所定光軸数以上変化したときに、無効化光軸以外の光軸について投受光動作を行わせるから、作業者が無効化を実行するための操作や無効化のタイミングの設定を更に行う必要がなく、作業性を向上させることができる。

＜実施形態２＞
実施形態１では、連続する投受光スキャン動作における遮光状態の上端の光軸同士の位置が所定光軸数以上変化したときに、無効化ルーチン（無効化光軸以外の光軸について投受光動作）を行わせることとした。一方、実施形態２（請求項７の発明に相当）では、前後の（連続する）投受光スキャン動作において、受光側ＣＰＵ３５（判別手段）で遮光状態と判別された光軸数の変化率（増加率又は減少率（の絶対値））が所定以上となったときに、無効化ルーチンを行わせる構成とするものである。なお、実施形態１と同一の構成については説明を省略する。

ここで、光軸数の変化率（増加率又は減少率（の絶対値））は、所定時間において新たに遮光状態となった又は新たに遮光状態ではなくなった光軸数であり、形状測定装置本体２の車両Ｗに対する相対的な移動速度や、光軸ピッチ等に応じて設定される。
実施形態２によれば、作業者が無効化を実行するための操作や無効化のタイミングの設定を更に行う必要がなく、作業性を向上させることができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）投受光素子２１，３１の数は上記実施形態の数に限らず、それ以上若しくはそれ以下の個数であってもよい。同様に、光軸数についても、当然これより光軸数を多くしたり少なくすることができる。

（２）無効化させる光軸は、斜め光軸Ｎ１〜Ｎ３以外（基準光軸等）でもよい。また、無効化時に斜め光軸Ｎ１〜Ｎ３の全てを無効化しなくてもよい。

（３）上記実施形態では、無効化した光軸を飛ばしかかる無効化光軸の投光タイミングに次の光軸で投受光動作させる（無効化光軸を除いた光軸について所定の投光間隔で順次投受光動作を行わせる）こととしたが、無効化光軸の投光タイミングで所定時間待機させて、次の光軸の通常の投光タイミングで通常時と同様に次の光軸の投受光動作させるようにしてもよい。但し、無効化した光軸を飛ばす構成とすれば、無効化光軸において待機する構成と比較して全体（１スキャン）の投受光スキャン動作にかかる時間を短縮することができる。

（４）本実施形態では投受光素子２１，３１はそれぞれ同じ高さに設けたが、これに限らず、投光素子２１ａ〜２１ｄと受光素子３１ａ〜３１ｄがそれぞれと対をなして対向配置されているのであれば、投光素子２１ａ〜２１ｄと受光素子３１ａ〜３１ｄが異なる高さに配置されていてもよい。

（５）本実施形態では投光側ＣＰＵ２５と受光側ＣＰＵ３５とは別々の構成としたがこれらを一つのＣＰＵとして、このＣＰＵで投光側ＣＰＵ２５と受光側ＣＰＵ３５との全ての処理を行ってもよい。

（６）無効化光軸の設定等を行うための入力部７は、直接形状測定装置本体２に設けられていなくてもよく、例えば、ケーブル等からなる接続手段を介して接続された外部機器（図示しない）に設けられた入力部に作業者等が設定を行うように構成してもよい。

（７）斜め光軸Ｎ１〜Ｎ３は、投光素子２１ａ〜２１ｃと、当該投光素子２１ａ〜２１ｃよりも一段低い受光素子３１ｂ〜３１ｄとの間で（右下がりに）形成されることとしたが、これに限られず、これら以外の高さの異なる投光素子と受光素子との間で形成される光軸であってもよい。例えば、投光素子２１ｂ〜２１ｄと、当該投光素子２１ｂ〜２１ｄよりも一段高い受光素子３１ａ〜３１ｃとの間で斜め光軸が（図示しない右上がりに）形成されるように構成してもよく、また、右上がりと右下がりとの両方の光軸が形成されるように構成してもよい。
（８）形状測定の対象としては、車両Ｗに限らず、他の物でもよい。

実施形態１の形状測定装置の測定位置に車両が配された状態を示す図多光軸光電センサがの構成を示す図多光軸光電センサの電気的構成を示す図通常ルーチン及び無効化ルーチン時のタイミングチャート車両の側面図形状測定時におけるＣＰＵの処理を示すフローチャート通常ルーチン時のフローチャート無効化ルーチン時のフローチャート

符号の説明

１…形状測定装置
７…入力部（入力手段）
１０…多光軸光電センサ
２０…投光器
２１ａ〜２１ｄ…投光素子
３０…受光器
３１ａ〜３１ｄ…受光素子
２５…投光側ＣＰＵ
３５…受光側ＣＰＵ
Ｍ１〜Ｍ４…基準光軸
Ｎ１〜Ｎ３…斜め光軸
Ｗ…車両（被検出物）

Claims

所定間隔ごとに一列状に配置される複数の投光素子を備える投光器と、
前記各投光素子に対応して光軸を形成する複数の受光素子を備える受光器と、
前記投光素子を所定の投光タイミングで投光させると共に、前記投光タイミングに同期して前記投光素子に対応する前記受光素子から出力される受光信号を有効化させる投受光動作を順次行わせる投受光スキャン動作を繰り返させる制御手段と、
前記制御手段によって有効化された受光素子の受光信号レベルに基づいて、この有効化された受光素子とこれに対応する投光素子との間で生じる光軸が遮光状態であるか否かの判別を行う判別手段とを備える多光軸光電センサにおいて、
所定光軸数おきに前記投受光動作が行われない無効化光軸を設定可能な無効化光軸設定手段を備え、
前記制御手段は、
前記無効化光軸設定手段で設定された無効化光軸以外の光軸について前記投受光動作を行わせることを特徴とする多光軸光電センサ。
前記制御手段は、
前記無効化光軸設定手段で無効化光軸が設定されないときには、全ての光軸について所定の投光間隔で順次投受光動作を行わせ、
前記無効化光軸設定手段で無効化光軸が設定されたときには、前記無効化光軸を除いた光軸について所定の投光間隔で順次投受光動作を行わせることを特徴とする請求項１記載の多光軸光電センサ。
無効化する光軸を外部から入力可能な入力手段を備え、
前記無効化光軸設定手段は、前記入力手段に入力された光軸を前記無効化光軸として設定することを特徴とする請求項１または請求項２記載の多光軸光電センサ。
前記無効化光軸設定手段は、前記複数の光軸のうち両端の光軸以外が無効化光軸として設定されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の多光軸光電センサ。
前記制御手段は、
前記投光器及び前記受光器において正対して配置される投光素子及び受光素子間で形成される基準光軸と、正対しない投光素子及び受光素子間で形成され前記基準光軸に対して傾斜する斜め光軸と、からなる複数の光軸について順次投受光動作を行わせるように構成され、
前記無効化光軸設定手段は、前記斜め光軸を無効化光軸として設定可能とされていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の多光軸光電センサ。
前記無効化光軸設定手段は、全ての前記斜め光軸を前記無効化光軸として設定可能とされていることを特徴とする請求項５に記載の多光軸光電センサ。
前記制御手段は、連続する前記投受光スキャン動作において、前記判別手段で遮光状態と判別された光軸数の変化率が所定以上となったときに、前記無効化光軸設定手段で設定された無効化光軸以外の光軸について前記投受光動作を行わせることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の多光軸光電センサ。
前記制御手段は、
前記各投受光スキャン動作ごとに、前記判別手段で前記遮光状態と判別される連続する光軸のうち上端又は下端の光軸の少なくともいずれか一方を特定する特定手段を備えるとともに、連続する前記投受光スキャン動作における前記特定手段により特定された上端同士又は下端同士の光軸位置が所定光軸数以上変化したときに、前記無効化光軸設定手段で設定された無効化光軸以外の光軸について前記投受光動作を行わせることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の多光軸光電センサ。
所定間隔ごとに一列状に配置される複数の投光素子を備える投光器と、前記各投光素子に対応して光軸を形成する複数の受光素子を備える受光器とを備え、
前記投光器と前記受光器との間に形成される光軸を横切るように相対的に移動する被検出物の形状を測定する形状測定装置であって、
前記投光素子を所定の投光タイミングで投光させると共に、前記投光タイミングに同期して前記投光素子に対応する前記受光素子から出力される受光信号を有効化させる投受光動作を順次行う投受光スキャン動作を繰り返させる制御手段と、
前記制御手段によって有効化された受光素子の受光信号レベルに基づいて、この有効化された受光素子とこれに対応する投光素子との間で生じる前記光軸が遮光状態であるか否かの判別を行う判別手段と、
所定光軸数おきに前記投受光動作が行われない無効化光軸を設定可能な無効化光軸設定手段とを備え、
前記制御手段は、
前記無効化光軸設定手段で設定された無効化光軸以外の光軸について投受光動作を行わせることを特徴とする形状測定装置。
前記制御手段は、
前記無効化光軸設定手段で無効化光軸が設定されないときには、全ての光軸について所定の投光間隔で順次投受光動作を行わせ、
前記無効化光軸設定手段で無効化光軸が設定されたときには、前記無効化光軸を除いた光軸について所定の投光間隔で順次投受光動作を行わせることを特徴とする請求項９記載の形状測定装置。
無効化する光軸を外部から入力可能な入力手段を備え、
前記無効化光軸設定手段は、前記入力手段に入力された光軸を前記無効化光軸として設定することを特徴とする請求項９または請求項１０記載の形状測定装置。
前記無効化光軸設定手段は、前記複数の光軸のうち両端の光軸以外が無効化光軸として設定されることを特徴とする請求項９ないし請求項１１のいずれかに記載の形状測定装置。
前記制御手段は、
前記投光器及び前記受光器において正対して配置される投光素子及び受光素子間で形成される基準光軸と、正対しない投光素子及び受光素子間で形成され前記基準光軸に対して傾斜する斜め光軸と、からなる複数の光軸について順次投受光動作を行わせるように構成され、
前記無効化光軸設定手段は、前記斜め光軸を無効化光軸として設定可能とされていることを特徴とする請求項９ないし請求項１２のいずれかに記載の形状測定装置。
前記無効化光軸設定手段は、全ての前記斜め光軸を前記無効化光軸として設定可能とされていることを特徴とする請求項１３に記載の形状測定装置。
前記制御手段は、連続する前記投受光スキャン動作において、前記判別手段で遮光状態と判別された光軸数の変化率が所定以上となったときに、前記無効化光軸設定手段で設定された無効化光軸以外の光軸について前記投受光動作を行わせることを特徴とする請求項９ないし請求項１４のいずれかに記載の形状測定装置。
前記制御手段は、
前記各投受光スキャン動作ごとに、前記判別手段で前記遮光状態と判別された光軸のうち上端又は下端の光軸の少なくともいずれか一方を特定する特定手段を備えるとともに、連続する前記投受光スキャン動作における前記特定手段により特定された上端同士又は下端同士の光軸位置が所定光軸数以上変化したときに、前記無効化光軸設定手段で設定された無効化光軸以外の光軸について前記投受光動作を行わせることを特徴とする請求項９ないし請求項１４のいずれかに記載の形状測定装置。