JP2007013557A - 光電センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 被検出物の移動速度にかかわらず受光信号の変化量を適切に得る。
【解決手段】 検出動作モードで、変化量演算手段９は、サンプリングした受光量の検出時間Ｔ２あたりの変化量を求め、検出手段１０は、その変化量がしきい値Ｌ２以上となる状態がデジタル積分回数以上継続すると被検出物を検出したと判定する。設定動作モードでは、検出動作モードと同じ速度で被検出物を移動させ、検出時間Ｔ２よりも短い測定時間Ｔ１ごとに受光信号をサンプリングする。時間測定手段１１は、測定時間Ｔ１あたりのレベル変化量が基準値Ｍ以上となる連続回数をカウントしてレベル変化時間Ｔｗを求め、保持手段１３は、変化開始時受光量と変化終了時受光量を保持する。設定手段１２としきい値設定手段１５は、これらの取得データに基づいて検出時間Ｔ２としきい値Ｌ２を設定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、受光信号の変化量に基づいて被検出物の検出を行う光電センサに関する。

微分検出型の光電センサは、特許文献１ないし３に示されるように、所定時間あたりの受光信号の変化量を求め、その変化量が所定のしきい値以上である場合に被検出物を検出したと判定するようになっている。また、特許文献４に記載された検出スイッチは、しきい値を自動的に設定するために受光量の微分値を利用している。すなわち、受光量の微分絶対値が微分しきい値を超えることによって分離された各期間について、微分しきい値以下となる平坦部分の受光量レベルをメモリに保持し、その保持した複数の受光量レベルに基づいて複数のしきい値を自動的に設定するようになっている。
特開昭５４−２２５８７号公報 特開昭５９−５１３７８号公報 特開昭６２−１８８２５号公報 特開平８−３４０２４２号公報

被検出物の移動速度が異なると、受光量に応じた受光信号の変化状態も異なったものとなる。具体的には、被検出物の移動速度が大きい場合には、所定の検出時間あたりの受光信号の変化量も大きくなり、逆に被検出物の移動速度が小さい場合には、所定の検出時間あたりの受光信号の変化量も小さくなる。このため、移動速度の小さい被検出物について上記検出時間あたりの受光信号の変化量を測定すると、その測定した変化量がノイズの影響を受け易いという問題があった。また、移動速度の大きい被検出物について上記検出時間あたりの受光信号の変化量を測定する際には、一定の検出時間が経過する前に被検出物の移動が終了してしまい、受光信号の変化量を正しく検出できない場合があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、被検出物の移動速度にかかわらず、受光信号の変化量を適切に得ることができ、被検出物を確実に検出可能な光電センサを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１の光電センサは、被検出物が通過する検出領域に向けて光を投光する投光手段と、前記検出領域からの光を受光しその受光量に応じた受光信号を出力する受光手段と、前記受光信号を検出時間ごとにサンプリングするサンプリング手段と、前記サンプリングされた受光信号の所定時間あたりのレベル変化量を演算する変化量演算手段と、前記演算されたレベル変化量と予め設定されたしきい値との比較に基づいて前記被検出物の検出を行う検出手段と、前記検出時間を可変設定可能な設定手段とを備えていることを特徴とする。

この構成によれば、受光信号の所定時間（例えば検出時間）あたりのレベル変化量を演算し、その演算したレベル変化量と予め設定したしきい値との比較に基づいて被検出物を検出するので、被検出物の反射率が低い場合や反射率の異なる被検出物が混在している場合であっても、被検出物を容易に検出することができる。この場合、被検出物の移動速度などに応じて検出時間を可変設定することができるので、適切なレベル変化量を得ることができ、移動速度にかかわらず被検出物を確実に検出することができる。

請求項２記載の手段によれば、設定動作モードにおいて、被検出物が検出領域を通過する時の受光信号のレベル変化に要する時間を測定する時間測定手段を備え、設定手段は、この時間測定手段により測定されたレベル変化時間以下に検出時間を設定する。この構成によれば、レベル変化に要する時間、すなわち受光信号のレベルが変化を開始してから変化が終了するまでの時間（例えば、受光信号のレベルが増加し始めてから最大レベルに達するまでの時間）を超えて検出時間が設定されることがないので、受光信号のレベル変化時における変化量（傾き、微分値）を適切に検出することができる。

請求項３記載の手段によれば、時間測定手段により測定されたレベル変化時間と等しく検出時間を設定するので、受光信号のレベルが変化した時に、その変化期間全体に亘る変化量を適切に検出することができる。

請求項４記載の手段によれば、設定動作モードにおいて、サンプリング手段は、被検出物が検出領域を通過する時間より短い所定の測定時間ごとに受光信号をサンプリングし、変化量演算手段は、サンプリングされた受光信号の測定時間あたりのレベル変化量を演算し、時間測定手段は、演算されたレベル変化量が所定の基準値以上となる状態の継続時間をレベル変化時間とする。この構成によれば、測定時間ごとにレベル変化量を監視できるので、測定時間以下の誤差でレベル変化時間を測定することができる。

請求項５記載の手段によれば、設定動作モードにおいて、サンプリング手段は、被検出物が検出領域を通過する時間より短い所定の測定時間ごとに受光信号をサンプリングし、変化量演算手段は、サンプリングされた受光信号の測定時間あたりのレベル変化量を演算し、時間測定手段は、演算されたレベル変化量が所定の基準値未満の状態から所定の基準値以上の状態に変化した後、演算されたレベル変化量が前記所定の基準値未満となる状態が所定サンプリング回以上連続して生じるまでの時間をレベル変化時間とする。この構成によれば、ノイズ等によるレベル変化時間の誤測定を防止することができる。

請求項６記載の手段によれば、設定手段は、時間測定手段により測定されたレベル変化時間を所定回数で除して得られる時間以下に検出時間を設定し、検出手段は、演算されたレベル変化量が所定回数だけ連続してしきい値以上となった場合に被検出物を検出したと判定するので、ノイズの影響を排除でき、被検出物を確実に検出することができる。

請求項７記載の手段によれば、設定手段は、時間測定手段により測定されたレベル変化時間を所定回数で除して得られる時間と等しく検出時間を設定するので、受光信号の変化期間（レベル変化時間）全体に亘り連続的な変化が生じた場合に被検出物を検出することになり、被検出物をより確実に検出することができる。

請求項８記載の手段によれば、設定動作モードにおいて、サンプリング手段は、演算されたレベル変化量が所定値（例えば上記基準値）以上の状態から該所定値未満の状態に変化したことを条件として受光信号のサンプリングを終了するので、作業者が特別な操作をすることなく自動的にサンプリング処理を終えることができる。

請求項９記載の手段によれば、設定動作モードにおいて、演算されたレベル変化量が所定値（例えば上記基準値）未満の状態から該所定値以上の状態に変化した時の受光信号のレベルと、演算されたレベル変化量が前記所定値以上の状態から前記所定値未満の状態に変化した時の受光信号のレベルとを保持する保持手段と、この保持手段に保持された受光信号の２つのレベルの差を演算し、その差に基づいてしきい値を設定するしきい値設定手段を備えて構成されている。この構成によれば、レベル変化量に応じた適切なしきい値を設定できる。

本発明によれば、被検出物の移動速度にかかわらず適切なレベル変化量を得ることができ、被検出物を確実に検出することができる。

以下、本発明を反射型の光電センサに適用した一実施形態について図面を参照しながら説明する。
光電センサ１は、図２に示すように、投光素子２、受光素子３、投光素子２を駆動する投光回路４、受光素子３から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回路５、マイクロコンピュータからなる制御回路６およびモード設定部７を備えて構成されている。ここで、投光素子２と投光回路４は本発明でいう投光手段に相当し、受光素子３と受光回路５は本発明でいう受光手段に相当する。

モード設定部７は、作業者がモードを選択するためのモードキー（図示せず）から構成されている。この光電センサ１は、被検出物の検出を行う検出動作モードと、検出時間Ｔ２（検出スパンＰ２）としきい値Ｌ２（後述）の設定を行う設定動作モード（いわゆるティーチングモード）を有しており、制御回路６は、モード設定部７からの信号により検出動作モードから設定動作モードに移行するようになっている。

図１は、制御回路６の主体であるＣＰＵが制御プログラムに従って実行する処理を機能ごとにまとめて示すブロック図である。この図１において、サンプリング手段８は、サンプリング時間ごとに受光信号をサンプリングしてそのレベル（受光量）を入力する機能であり、変化量演算手段９は、サンプリングした受光信号のサンプリング時間あたりのレベル変化量（以下、単にレベル変化量という場合がある）を演算する機能である。検出手段１０は、検出動作モードにおいて、演算されたレベル変化量と予め設定されたしきい値Ｌ２との比較に基づいて被検出物の検出を行う機能である。被検出物を検出すると、検出信号がＬレベルからＨレベルに変化する。

時間測定手段１１は、設定動作モードにおいて、被検出物が検出領域を通過する時の受光信号のレベル変化に要する時間Ｔｗ、すなわち受光信号のレベルが変化を開始してから変化が終了するまでの時間を測定する機能である。設定手段１２は、時間測定手段１１により測定されたレベル変化時間Ｔｗに基づいて上記検出時間Ｔ２（検出スパンＰ２）を設定する機能である。

さらに、保持手段１３は、設定動作モードにおいて、レベル変化量が所定の基準値Ｍ未満の状態から基準値Ｍ以上の状態に変化した時の受光信号のレベル（変化開始時受光量）と、レベル変化量が所定レベル以上の状態から所定レベル未満の状態に変化した時の受光信号のレベル（変化終了時受光量）とを保持する機能である。この保持手段１３には、メモリまたはレジスタが含まれている。演算手段１４は、保持手段１３に保持された２つの受光量の差を演算し、しきい値設定手段１５は、その差に基づいてしきい値Ｌ２を設定する機能である。

次に、本実施形態の作用について図３ないし図５も参照しながら説明する。
検出動作モードにおいては、制御回路６のうちサンプリング手段８、変化量演算手段９および検出手段１０が機能して被検出物の検出を行う。図３は、検出動作モードにおける受光量の変化、内部検出信号および検出信号を示す図である。ここで、受光量（受光信号のレベル）に示される丸印のデータは、検出時間Ｔ２（３．２ｍｓｅｃ）ごとにサンプリングされてデジタル値（単位はdigit）に変換された受光量であり、この波形例では被検出物の通過に伴って２８digitから２９２９digitまで単調に増大している。

変化量演算手段９は、サンプリングした受光量の検出時間Ｔ２あたりの変化量（レベル変化量）を求め、検出手段１０は、そのレベル変化量がしきい値Ｌ２以上である場合に内部検出信号を有効化、例えば内部検出フラグをＨレベルにする。そして、レベル変化量が所定回数（以下、デジタル積分回数と称す）例えば８回連続してしきい値Ｌ２以上となった場合に被検出物を検出したと判定し、検出信号をＨレベルにする。

続いて、設定動作モードにおける検出時間Ｔ２（検出スパンＰ２）としきい値Ｌ２の設定動作について説明する。
作業者は、モードキーで設定動作モードに設定するとともに、ティーチングのために、検出動作モードにおける被検出物の移動速度と同じ速度で被検出物を検出領域内で移動させる。すると、光電センサ１は、最適な検出時間Ｔ２としきい値Ｌ２を自動設定し、設定終了後に自動的に検出動作モードに移行する。この設定動作モードにおいては、制御回路６のうちサンプリング手段８、変化量演算手段９、時間測定手段１１、設定手段１２、保持手段１３、演算手段１４およびしきい値設定手段１５が機能する。

図４は、設定動作モードにおける受光量の変化を示している。被検出物の移動速度は検出動作モードにおける被検出物の移動速度に等しいので、図３に示した受光量と同様の変化波形を示している。設定動作モードでは、検出時間Ｔ２よりも短い測定時間Ｔ１（１００μｓｅｃ）ごとに受光信号をサンプリングする。図４に示される丸印のデータは、このサンプリングした受光量を示している。ただし、図面表示の都合上、サンプリング間隔を上記測定時間Ｔ１よりも広く表示している。また、各サンプリングデータに付された数字０〜３００は、受光量が変化を開始してから終了するまでの連続サンプリング数（後述するカウンタＡの値）を示している。

図５は、設定動作モードにおいて検出時間Ｔ２（検出スパンＰ２）としきい値Ｌ２の設定に必要なデータを取得するための制御回路６の処理内容を示すフローチャートである。この処理では、主としてサンプリング手段８、変化量演算手段９、時間測定手段１１および保持手段１３が機能する。この後、設定手段１２、演算手段１４およびしきい値設定手段１５は、この取得したデータに基づいて検出時間Ｔ２としきい値Ｌ２（検出スパンＰ２）を設定する。

制御回路６は、まずステップＳ１、Ｓ２において、カウンタＡ、カウンタＢおよびタイマ値をゼロクリアする。ここで、カウンタＡは、受光量の変化が継続している期間におけるサンプリング回数のカウントに用いられる。サンプリング時間（測定時間Ｔ１）は一定なので、カウンタＡの値は、レベル変化時間Ｔｗすなわち受光量が変化を開始してから変化が終了するまでの時間と等価である。また、カウンタＢは、レベル変化が停止している期間のサンプリング回数をカウントするもので、ノイズ等により一時的に受光量の変化が停止した状態を排除するためおよびデータ取得処理の終了を判断するために用いられる。タイマは、測定時間Ｔ１ごとのサンプリングタイミングを得るために用いられる。

ステップＳ３において、タイマ値が測定時間Ｔ１になったか否かを判断する。なっていない場合には測定時間Ｔ１が経過するまでループして待ち続ける。一方、測定時間Ｔ１になった（ＹＥＳ）と判断すると、ステップＳ４において次のサンプリングに備えてタイマ値をゼロクリアし、ステップＳ５においてサンプリング手段８は受光信号のレベル(受光量)をサンプリングする。続いて、ステップＳ６において、変化量演算手段９は、前回サンプリングした受光量（前回受光量）と今回サンプリングした受光量（今回受光量）との差分の絶対値である変化量、つまり測定時間Ｔ１あたりのレベル変化量を演算する。

ステップＳ７において、時間測定手段１１は、演算したレベル変化量が所定の基準値Ｍ以上であるか否かを判断する。図４において、時刻ｔ０以前または時刻ｔ３０１以降では、レベル変化量が基準値Ｍより小さいためＮＯと判断してステップＳ８に移行する。一方、時刻ｔ１から時刻ｔ３００までの期間では、レベル変化量が基準値Ｍ以上となるためＹＥＳと判断してステップＳ１７に移行する。

時刻ｔ０以前の場合、ステップＳ８においてカウンタＢをインクリメントする。ステップＳ９では、設定動作モードに移行直後の１回目のサンプリングを除いて、カウンタＢの値が１でない（ＮＯ）と判断する。この時点ではカウンタＡはカウントを開始していないため、カウンタＡの値は０である。従って、ステップＳ１０において、カウンタＡの値が０である（ＹＥＳ）と判断してステップＳ１４に移行する。ステップＳ１１〜Ｓ１３の処理は後述する。ステップＳ１４では、次のレベル変化量の演算に備えて今回受光量を前回受光量とする。

続くステップＳ１５において、カウンタＢの値が８以上であるか否かを判断する。また、ステップＳ１６において測定データの有無を判断する。設定動作モードに移行直後の８回のサンプリングでは、ステップＳ１５において８回未満（ＮＯ）と判断する。それ以降であっても、ステップＳ１６において測定データがない（ＮＯ）と判断する。何れにしても検出時間Ｔ２（検出スパンＰ２）としきい値Ｌ２の設定に必要なデータを取得する前なので、ステップＳ３に移行する。受光量が変化し始める時刻ｔ１のサンプリングまでは、以上述べた処理ステップを繰り返す。

さて、受光量が変化し始めると、時刻ｔ１でサンプリングした受光量に対するステップＳ７の処理において、レベル変化量が基準値Ｍ以上（ＹＥＳ）と判断してステップＳ１７に移行する。時間測定手段は、ステップＳ１７においてカウンタＡをインクリメントし、ステップＳ１８においてカウンタＢをゼロクリアする。続いて、保持手段１３は、ステップＳ１９においてカウンタＡの値が１であるか否かを判断し、１である（ＹＥＳ）と判断すると前回受光量を変化開始時受光量として保存する。図４に示す場合には、時刻ｔ０にサンプリングした受光量が変化開始時受光量として保存される。その後、次のレベル変化量の演算に備えて、ステップＳ２１で今回受光量を前回受光量としステップＳ３に戻る。

受光量が変化を開始すると、その変化が終了するまでの期間ステップＳ７でＹＥＳと判断し続け、カウンタＡの値はサンプリング時間（測定時間Ｔ１）ごとに１ずつ増加する。カウンタＡの値が２以上になると、ステップＳ１９でＮＯと判断してステップＳ２０の処理をスキップしてステップＳ２１の処理に移行する。

この変化期間中に、ノイズ等の影響によりレベル変化量が一時的に基準値Ｍ未満になる場合も生じ得る。そこで、このような一時的な変化停止状態が生じた時には、フィルタ機能として１回に限りその状態を無視する。すなわち、ステップＳ７でレベル変化量が基準値Ｍ未満（ＮＯ）と判断すると、ステップＳ８に移行して（それまで０だった）カウンタＢをインクリメントする。ステップＳ９では、カウンタＢの値が１である（ＹＥＳ）と判断して何も処理することなくステップＳ３に戻る。次のサンプリングの受光量が再び変化傾向を示せば、ステップＳ７でレベル変化量が基準値Ｍ以上（ＹＥＳ）と判断して上述したカウンタＡのインクリメントを継続する。この場合、次のフィルタ動作に備えてステップＳ１８においてカウンタＢをゼロクリアする。

受光量の変化が終了した時または測定時間Ｔ１を超えるノイズにより２・Ｔ１以上の期間レベル変化量が基準値Ｍ未満となった時には、それまでのカウントを停止してデータを保存する。このような時にはステップＳ７において２回以上連続してＮＯ（レベル変化量が基準値Ｍ未満）と判断されるので、カウンタＢの値は２以上となっている。図４に示す場合には、時刻ｔ３０１のサンプリングにおいてレベル変化量が基準値Ｍ未満となってカウンタＢが１になり、続く時刻ｔ３０２のサンプリングにおいて再びレベル変化量が基準値Ｍ未満となってカウンタＢが２になる。その結果、ステップＳ９においてカウンタＢの値が１ではない（ＮＯ）と判断し、ステップＳ１０に移行する。

このステップＳ１０では、カウンタＡの値が０であるか否か、すなわちそれまで受光量が変化していたか否かを判断する。例えば、受光量の変化が終了した時（図４に示す時刻ｔ３０２のサンプリング時）にはカウンタＡの値が３００であるため、カウンタＡの値が０でない（ＮＯ）と判断してステップＳ１１に進む。保持手段１３は、ステップＳ１１において前回受光量を変化終了時受光量として保存し、ステップＳ１２においてカウンタＡの値を測定連続回数として保存する。その後、新たな受光量の変化開始に備えて、ステップＳ１３においてカウンタＡをゼロクリアする。カウンタＢは、データ取得処理の終了判断に用いられるため、次にレベル変化量が基準値Ｍ以上となるまでクリアされない。

受光量の変化が終了した場合には、サンプリングごとにステップＳ８でカウンタＢがインクリメントされ続ける。この場合、カウンタＡは上記のゼロクリアされた状態を維持するので、以降のステップＳ１０ではカウンタＡの値が０である（ＹＥＳ）と判断して、ステップＳ１１〜Ｓ１３の処理をスキップする。やがて、カウンタＢの値が８以上になるとステップＳ１５においてＹＥＳと判断し、さらにステップＳ１６においても測定データがある（ＹＥＳ）つまり保存したカウンタＡの値があると判断するため、データ取得処理を終了する。

なお、カウンタＢの値が８以上になる前に再び受光量が変化を開始した場合（レベル変化量が基準値Ｍ以上になった場合）には、再び初めからレベル変化時間Ｔｗの測定を開始する。測定を開始すると、ステップＳ１８でカウンタＢを０にリセットする。なお、このデータ取得処理は、作業者のマニュアル操作によっても終了させることができる。

以上の処理により、図４に示す場合について以下のデータが得られる。ここでは、デジタル積分回数を８回に設定したが、デジタル積分回数は作業者が適宜設定可能である。
測定連続回数＝３００回
変化開始時受光量＝２８digit
変化終了時受光量＝２９２９digit
デジタル積分回数＝８回

データ取得後、設定手段１２は次の（１）式を演算して検出スパンＰ２を求める。
検出スパンＰ２＝測定連続回数／デジタル積分回数 …（１）
この検出スパンＰ２は、測定時間Ｔ１を単位とした場合の検出間隔であり、次の（２）式で示す検出時間Ｔ２と等価である。
検出時間Ｔ２＝検出スパンＰ２×測定時間Ｔ１ …（２）

ここで、測定連続回数をデジタル積分回数で割るのは、検出動作モードでは検出スパンＰ２（検出時間Ｔ２）ごとにサンプリングした受光量の変化量（レベル変化量）がデジタル積分回数だけ連続してしきい値Ｌ２以上となった場合に被検出物を検出したと判定するためである。（１）式の除算結果は３７．５となるが、デジタル演算を高速に行う必要から、３７．５以下の２のべき乗のうち最大の値つまり３２に設定する。このように演算結果に対し検出スパンＰ２を小さい側に設定しても特に問題は生じない。なお、測定連続回数がデジタル積分回数よりも小さい場合には、検出時間Ｔ２の設定を行わない。

続いて、演算手段１４としきい値設定手段１５はしきい値Ｌ２を設定する。まず、次の（３）式を演算して検出スパンＰ２（測定時間Ｔ１）ごとの平均レベル変化量を求める。
平均レベル変化量＝｜変化終了時受光量−変化開始時受光量｜／測定連続回数
…（３）
この（３）式の演算結果は（２９２９−２８）／３００＝９．６７digitとなるが、小数点以下を切り捨てることにより平均レベル変化量を９digitとする。このように演算結果に対し平均レベル変化量を小さい側に設定しても特に問題は生じない。その後、次の（４）式を演算してしきい値Ｌ２を求める。
しきい値Ｌ２＝平均レベル変化量×検出スパンＰ２×０．５ …（４）

ここで乗算する０．５は余裕度である。この余裕度は１以下の値であり、小さくなる程しきい値Ｌ２が小さくなってノイズ等に対する余裕度が増す。余裕度は、被検出物の通過に伴う受光量の変化を確実に捉えられるように調整可能である。（４）式の演算結果であるしきい値Ｌ２は、９×３２×０．５＝１４４digitとなる。図４に示す数値例では最終的に検出スパンＰ２、検出時間Ｔ２およびしきい値Ｌ２は以下のように設定され、設定終了後は検出動作モードに移行する。
検出スパンＰ２＝３２回、検出時間Ｔ２＝３．２ｍｓｅｃ、しきい値Ｌ２＝１４４digit

以上説明したように、本実施形態の光電センサ１は、サンプリングした受光信号の検出時間Ｔ２あたりのレベル変化量を演算し、そのレベル変化量としきい値Ｌ２との比較に基づいて被検出物を検出するので、被検出物の反射率が低い場合や反射率の異なる被検出物が混在している場合であっても、被検出物を確実に検出することができる。この場合、検出時間Ｔ２あたりのレベル変化量がデジタル積分回数だけ連続してしきい値Ｌ２以上となった場合に被検出物を検出したと判定するので、ノイズの影響等を排除でき、被検出物をより確実に検出することができる。

本実施形態では、被検出物の移動速度などに応じて検出時間Ｔ２を可変設定することができるので、移動速度に応じた適切なレベル変化量が得られ、移動速度にかかわらず被検出物を確実に検出することができる。そのために、検出時間Ｔ２およびしきい値Ｌ２を自動設定する設定動作モードを具備している。

設定動作モードでは、検出動作モードと同じ移動速度で検出領域に被検出物を通過させた状態で、受光信号のレベル変化時間Ｔｗとその時間Ｔｗにおけるレベル変化量をカウントし、それに基づいて検出時間Ｔ２としきい値Ｌ２を設定する。これにより、検出時間Ｔ２がレベル変化時間Ｔｗに対し極端に短くまたは極端に長くなることがなく、また、検出時間Ｔ２あたりのレベル変化量に対するしきい値Ｌ２も適切に設定できる。従って、受光信号の変化時におけるレベル変化量を適切に検出することができる。

設定動作モードにおいて、検出時間Ｔ２よりも十分に短い測定時間Ｔ１ごとに受光量をサンプリングして測定時間Ｔ１あたりのレベル変化量を求め、そのレベル変化量が基準値Ｍ以上となる連続回数を測定することによりレベル変化時間Ｔｗを求める。これにより、測定時間Ｔ１以下の誤差でレベル変化時間Ｔｗを測定することができる。この測定期間中、レベル変化量が一時的に基準値Ｍ未満となる状態が生じても、それが測定時間Ｔ１以下であればレベル変化時間Ｔｗの測定を継続するので、ノイズ等によるレベル変化時間Ｔｗの誤測定を防止することができる。

設定動作モードにおいて、レベル変化時間Ｔｗの測定中にレベル変化量が連続して８サンプリング以上基準値Ｍ未満の状態なった場合、受光信号のサンプリングを終了するので、作業者が特別な操作をすることなく自動的にサンプリング処理を終えることができる。

なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように変形または拡張が可能である。
カウンタＢを用いたフィルタ処理とデータ取得の自動終了処理を省いてもよい。また、フィルタ処理において、レベル変化量が基準値Ｍ未満になる変化停止状態が２回以上続く場合についても、その状態を無視してレベル変化時間Ｔｗを測定してもよい。
デジタル積分回数を８回に設定することにより検出時間Ｔ２をレベル変化時間Ｔｗよりも小さく設定したが、デジタル積分回数を１回に設定して検出時間Ｔ２をレベル変化時間Ｔｗに等しく設定してもよい。

デジタル演算の都合上、（２）式で示す検出スパンＰ２の演算結果を、それ以下の値であって２のべき乗のうち最大の値に修正して用いたが、（２）式の演算結果をそのまま用いてもよい。同様に、（３）式で示す平均レベル変化量についても、小数点以下を切り捨てることなく（３）式の演算結果をそのまま用いてもよい。

上記実施形態では、測定時間Ｔ１あたりのレベル変化量を求め、そのレベル変化量が基準値Ｍ以上となる連続サンプリング回数をカウントすることによりレベル変化時間Ｔｗを求めた。しかし、レベル変化時間Ｔｗを求める方法はこれに限られることはなく、タイマを用いて直接的にレベル変化時間Ｔｗを測定してもよい。

上記実施形態で示した数値は一例に過ぎない。例えば、測定時間Ｔ１はＡ／Ｄ変換器の変換時間の能力等に応じて適宜変更してもよく、デジタル積分回数も受光量の変化状態やノイズの影響を考慮して適当な値に設定すればよい。
本発明は、検出領域を挟むように投光手段と受光手段が配された透過型の光電センサに対しても適用できる。

本発明の一実施形態であり、制御回路が実行する処理を機能ごとにまとめて示すブロック図 光電センサの概略的な電気的構成図 検出動作モードにおける受光量の変化、内部検出信号および検出信号を示す図 設定動作モードにおける受光量の変化を示す図 設定動作モードにおいて検出時間Ｔ２としきい値Ｌ２の設定に必要なデータの取得処理を示すフローチャート

符号の説明

図面中、１は光電センサ、２は投光素子（投光手段）、３は受光素子（受光手段）、４は投光回路（投光手段）、５は受光回路（受光手段）、８はサンプリング手段、９は変化量演算手段、１０は検出手段、１１は時間測定手段、１２は設定手段、１３は保持手段、１５しきい値設定手段である。

Claims (9)

1. 被検出物が通過する検出領域に向けて光を投光する投光手段と、
   前記検出領域からの光を受光しその受光量に応じた受光信号を出力する受光手段と、
   前記受光信号を検出時間ごとにサンプリングするサンプリング手段と、
   前記サンプリングされた受光信号の所定時間あたりのレベル変化量を演算する変化量演算手段と、
   前記演算されたレベル変化量と予め設定されたしきい値との比較に基づいて前記被検出物の検出を行う検出手段と、
   前記検出時間を可変設定可能な設定手段とを備えていることを特徴とする光電センサ。
2. 前記被検出物の検出を行う検出動作モードと、前記設定手段により前記検出時間の設定を行う設定動作モードとを切り換え可能に構成され、
   前記設定動作モードにおいて、被検出物が前記検出領域を通過する時の前記受光信号のレベル変化に要する時間を測定する時間測定手段を備え、
   前記設定手段は、前記時間測定手段により測定されたレベル変化時間以下に前記検出時間を設定することを特徴とする請求項１記載の光電センサ。
3. 前記設定手段は、前記時間測定手段により測定されたレベル変化時間と等しく前記検出時間を設定することを特徴とする請求項２記載の光電センサ。
4. 前記設定動作モードにおいて、
   前記サンプリング手段は、前記被検出物が前記検出領域を通過する時間より短い所定の測定時間ごとに前記受光信号をサンプリングし、
   前記変化量演算手段は、前記サンプリングされた受光信号の前記測定時間あたりのレベル変化量を演算し、
   前記時間測定手段は、前記演算されたレベル変化量が所定の基準値以上となる状態の継続時間を前記レベル変化時間とすることを特徴とする請求項２または３記載の光電センサ。
5. 前記設定動作モードにおいて、
   前記サンプリング手段は、前記被検出物が前記検出領域を通過する時間より短い所定の測定時間ごとに前記受光信号をサンプリングし、
   前記変化量演算手段は、前記サンプリングされた受光信号の前記測定時間あたりのレベル変化量を演算し、
   前記時間測定手段は、前記演算されたレベル変化量が所定の基準値未満の状態から所定の基準値以上の状態に変化した後、前記演算されたレベル変化量が前記所定の基準値未満となる状態が所定サンプリング回以上連続して生じるまでの時間を前記レベル変化時間とすることを特徴とする請求項２または３記載の光電センサ。
6. 前記設定手段は、前記時間測定手段により測定されたレベル変化時間を所定回数で除して得られる時間以下に前記検出時間を設定し、
   前記検出手段は、前記演算されたレベル変化量が前記所定回数だけ連続して前記しきい値以上となった場合に前記被検出物を検出したと判定することを特徴とする請求項２ないし５の何れかに記載の光電センサ。
7. 前記設定手段は、前記時間測定手段により測定されたレベル変化時間を前記所定回数で除して得られる時間と等しく前記検出時間を設定することを特徴とする請求項６記載の光電センサ。
8. 前記設定動作モードにおいて、
   前記サンプリング手段は、前記演算されたレベル変化量が所定値以上の状態から該所定値未満の状態に変化したことを条件として、前記受光信号のサンプリングを終了することを特徴とする請求項２ないし７の何れかに記載の光電センサ。
9. 前記設定動作モードにおいて、前記演算されたレベル変化量が所定値未満の状態から該所定値以上の状態に変化した時の前記受光信号のレベルと、前記演算されたレベル変化量が前記所定値以上の状態から前記所定値未満の状態に変化した時の前記受光信号のレベルとを保持する保持手段と、
   前記保持手段に保持された前記受光信号の２つのレベルの差を演算し、その差に基づいて前記しきい値を設定するしきい値設定手段を備えたことを特徴とする請求項２ないし８の何れかに記載の光電センサ。
   
   

Images