JP2007178353A - 多光軸光電センサ - Google Patents

Abstract

【課題】光同期式のものにおいて、同期信号が遮られた状態が続いて同期ずれが起きた場合に、それを検出して解消する機能を備えた多光軸光電センサを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明では、遮光状態となっている光軸の連続数Ｎに着目し、それを基準値（基準遮光光軸数）と比較することで、同期ずれを判定することとした。そして、同期がとれていない場合には、遮光状態にある光軸の連続数Ｎが基準値に収まるように受光動作の開始タイミングを調整することとした。このように、同期ずれが起こっている場合には、同期ずれが自動的に調整されるので、同期がずれたままの状態で検出動作が繰り返されることがなく、センサの信頼性が高まる。
【選択図】図５

Description

本発明は、光同期方式の多光軸光電センサに関する。

従来より、投光素子を一列状に配した投光器と、受光素子を一列状に配した受光器とからなる多光軸光電センサが知られている。このものは、投光器並びに受光器を、各投光・受光素子が対をなして光軸を形成するように所定の検出領域を挟んで対向配置し、各光軸について順次検出動作（投光・受光動作）を行なうものである。そして、検出領域に物体が存在すると投光器から出射され受光器に向う光が特定光軸で遮られて、その光軸では受光レベルが、物体が存在しないときに比べて低下する。これにより、検出領域内における遮光物体の有無について検出出来る。

係る多光軸光電センサにおいては、投光側と受光側とを同期させる必要がある。すなわち投光素子による一連の投光動作の開始タイミングと、受光素子による一連の受光動作の開始タイミングとを合わせて検出を行なう必要があるが、それを同期信号の投受光により行なうものが知られている（いわゆる光同期）。光同期を図る構成として、投光側に同期信号を出力する同期用の投光素子を備え、受光側には、同期信号を受ける同期用の受光素子を備えるものが、特許文献１に開示されている。
特公平５−２９１６８号公報

上記構造では、光信号を投光・受光させることで同期をとるが、使用状況によっては同期用の光信号が遮られる場合がある。係る場合には、受光器側を自走させることが考えられる。例えば、１スキャンに費やされる時間（スキャン周期Ｔｏ）は予め決められているので、次回の受光動作の開始タイミングを、同期が確認できた前回の受光動作の開始タイミングを起算点として、スキャン周期Ｔｏに基づいて決定してやればよい。しかしながら、自走状態では投光側と受光側が、それぞれ独立して動作しているので、投光器並びに受光器がそれぞれ備える内部クロックのばらつきにより、同期がとれなくなる恐れがある。特に、同期用の光軸を、検出用の光軸と兼用させる構成とする場合には、同期がとれない状態が長い間続くことも想定され、対策の必要があった。
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、光同期式のものにおいて、同期信号が遮られた状態が続いて同期ずれが起きた場合に、それを検出して解消する機能を備えた多光軸光電センサ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の発明は、一列状に配置された複数の投光素子からなる投光手段と、各投光素子を予め決められた所定のタイミングで順次投光させる投光制御手段と、からなる投光器と、各投光素子とそれぞれ光軸を構成するように対をなして配される複数の受光素子からなる受光手段と、前記受光素子からの受光信号を順次有効化させる一連の受光動作の開始タイミングを決定する受光動作開始タイミング決定手段と、からなる受光器とを備え、投光側の投光タイミングに受光側を同期させて検出を行ない、各光軸における遮光状態に基づいて物体の有無を判定する多光軸光電センサであって、前記いずれかの光軸を構成する投光素子並びに受光素子により、同期信号を投光・受光させて前記同期をとるように構成されるとともに、前記受光動作開始タイミング決定手段は、常には、前記同期信号に基づいて前記一連の受光動作の開始タイミングを決定する一方、前記受光器が前記同期信号を受光できない場合には、前記同期信号を受光できた前回の開始タイミングに基づいて前記一連の受光動作の開始タイミングを決定するものにおいて、前記同期信号を受光できた前回の開始タイミングに基づいて各受光素子による一連の受光動作の開始タイミングが決定され、これに基づいて遮光検出が行なわれている場合に、前記受光動作開始タイミング決定手段は、遮光状態となっている光軸の連続数が、予め定められた基準遮光光軸数を超えることを条件に、遮光状態にある光軸の連続数が所定光軸数内となるように、次回の受光動作の開始タイミングを調整する調整処理を行なうところに特徴を有する。

尚、所定光軸数は、基準遮光光軸数と同じ値か、それよりも小さい値である。すなわち、基準遮光光軸数というのは受光動作の開始タイミングを調整するか否かを判断するための基準値的なものであり、所定光軸数は、調整の目標値である。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記同期信号を受光できた前回の開始タイミングに基づいて決定される受光動作の開始タイミングを基準タイミングとしたときに、前記受光動作開始タイミング決定手段は、受光動作の開始タイミングを前記基準タイミングに対して進み方向、並びに遅れ方向のいずれの方向へも調整可能とされているところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項２に記載のものにおいて、前記受光動作開始タイミング決定手段は、開始タイミングを調整する処理を行なった後においても、遮光状態となっている光軸の連続数が前記基準遮光光軸数を上回っている場合に、次回の受光動作の開始タイミングを前回の調整方向とは、反対方向に調整するところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項２に記載のものにおいて、前記受光動作開始タイミング決定手段は、受光動作の開始タイミングを調整する処理を行なった後に、遮光状態となっている光軸の連続数が前回の連続数に比べて減少した場合には、次回の受光動作の開始タイミングを前回の調整方向と同一方向に調整す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、受光動作の開始タイミングを調整する制御状態が所定回数連続し、かつ、調整後においても遮光状態となっている光軸の連続数が前記基準遮光光軸数を上回っている場合に、外部に異常を報知する報知手段を備えるところに特徴を有する。

請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のものにおいて、前記受光動作開始タイミング決定手段は、受光動作の開始タイミングを調整するときに、調整量を前記遮光状態となっている光軸の連続数に応じて決定するところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
請求項１の発明によれば、遮光状態となっている光軸の連続数に着目し、それを基準値（基準遮光光軸数）と比較することで、投光側と受光側の同期ずれを判定することとした。そして、同期がとれていない場合には、遮光状態にある光軸の連続数が基準値に収まるように受光動作の開始タイミングを調整することで、同期ずれの解消を図った。

＜請求項２の発明＞
同期がずれている場合には、投光側に対して受光側に対して進んでいる場合と、遅れている場合の２パターンがある。そこで、請求項２の発明では、受光動作の開始タイミングを基準タイミングに対して進み方向、並びに遅れ方向のいずれの方向へも調整可能とした。これにより、いずれの方向に同期がずれていたとしても、同期ずれを解消できる。

＜請求項３の発明＞
請求項３の発明によれば、開始タイミングを調整する処理を行なった後においても、遮光状態となっている光軸の連続数が基準値を上回っている場合に、次回の受光動作の開始タイミングを前回の調整方向とは、反対方向に調整することとした。これにより、例えば、１回目の調整が、同期ずれを拡げる方向になされたとしても、２回目の調整で、１回目とは反対側にタイミングが調整されるから、同期ずれを解消できる。

＜請求項４の発明＞
開始タイミングを調整する処理を行なった後に、遮光状態となっている光軸の連続数が前回の連続数に比べて減少した場合には、調整方向が同期ずれを解消する方向になされたと、判断できる。そのため、係る場合には、次回の受光動作の開始タイミングを前回の調整方向と同一方向に調整することとした。これにより、次回の調整後には、遮光状態となっている光軸の連続数が更に減少して、同期ずれが解消されることが期待できる。

＜請求項５の発明＞
遮光状態となっている光軸の連続数が基準値を上回っている場合には、同期とは無関係、すなわち、システ自体に何らかの異常が発生していることも考えられる。この点に関し、請求項５の発明では、開始タイミングを調整する制御状態が所定回数連続し、かつ、調整後においても遮光状態となっている光軸の連続数が前記基準遮光光軸数を上回っている場合には、異常を報知することとした。これにより、異常状態のまま検出動作が続けられるといった状況を回避でき、システムの信頼性が高まる。

＜請求項６の発明＞
請求項６の発明によれば、遮光された光軸の連続数に応じて調整量を変えるようにしたので、同期ずれのずれ量に合わせた最適な調整が可能となり最小の調整回数で同期ずれが解消される、という効果が期待できる。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図８によって説明する。
＜多光軸光電センサの概観構成＞
図１は、多光軸光電センサの外観構成を示す図である。同図に示すように、多光軸光電センサは、ケーシング内に投光素子１１を一列状に配した投光器Ｓ１と、ケーシング内に受光素子２１を一列状に配した受光器Ｓ２からなる。そして、これら投光器Ｓ１、受光器Ｓ２は各投光素子１１、受光素子２１が対をなして光軸Ｌを形成するように所定の検出領域を挟んで対向配置される。

本実施形態のものは、図１に示すように、Ｌａ〜Ｌｄの全４光軸が設けられている。検出領域に、遮光物体があると、特定光軸（例えば、光軸Ｌａ）の光が遮られて、同光軸Ｌａでは受光素子２１ａの受光レベルが物体が存在しないときに比べて低下する。これにより、検出領域内における遮光物体の有無について検出することが可能となる。

尚、光軸Ｌｄは遮光物体の有無について検出を行なうための検出用の光軸としての機能に加えて、同期をとるための同期用光軸としての機能を備えている。詳細には後述するが、遮光物体の有無について検出を行なうには、投光動作の開始タイミングと受光動作の開始タイミングとを合わせる必要があり、これを光軸Ｌｄを利用して行なっている（いわゆる光同期）。

＜多光軸光電センサの電気的構成＞
以下、多光軸光電センサの電気的構成について、図２を参照して説明する。
まず、投光器Ｓ１側から説明すると、同図における符号１１ａ〜１１ｄは投光素子、符号１２は各投光素子１１ａ〜１１ｄを駆動させる駆動回路である。駆動回路１２は、各投光素子１１ａ〜１１ｄに対応して４つ設けられている。

また、符号１８は発振回路、符号１７は投光側ＣＰＵ（本発明の投光制御手段に相当）である。発振回路１８は所定のクロック信号を発生させる機能を備え、同クロック信号に従って、投光側ＣＰＵ１７が動作するようになっている。尚、後に受光側ＣＰＵ３１について説明するが、受光側ＣＰＵ３１は、発振回路１８とは別に設けられる発振回路３３が生成するクロック信号に従って動作する。

投光側ＣＰＵ１７は所定のタイミングで各駆動回路１２に動作信号Ｊａ〜Ｊｄを与える。これにより、投光器Ｓ１から受光器Ｓ２に向かって、例えば、投光素子１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの順に検出光が一定間隔で出射される。尚、各投光素子１１ａ〜１１ｄから順次検出光が出射される動作が、一連の投光動作である。

また、投光側ＣＰＵ１７は駆動回路１２を制御することで、投光素子１１ｄからスタートパルスとしての同期信号を出射させる。同期信号のパルス幅（図３に示すＡ寸法部）は、検出用の光信号（検出光）のパルス幅（図３に示すＢ寸法部）より広く設定されている。このように同期用の信号と、検出用の信号を異ならせることで、誤動作が生じないように配慮されている。また、本実施形態では、同期信号を高周波のバースト信号によって生成することで、外乱光に起因するセンサの誤動作を未然に回避するようになっている。

次に、受光器Ｓ２側について説明すると、同図における符号２１ａ〜２１ｄは受光素子、符号３１は受光側ＣＰＵ（本発明の受光動作開始タイミング決定手段に相当する）、符号３３は発振回路である。各受光素子２１ａ〜２１ｄの出力ラインは共に、共通の信号線Ｃ１に連なっており、各受光素子２１ａ〜２１ｄから出力される受光信号は、コンパレータ２２にそれぞれ取り込まれるようになっている。コンパレータ２２は、入力された受光信号のレベルを閾値と比較して、受光側ＣＰＵ３１に２値信号を出力する。例えば、受光信号のレベルが、閾値以上のときはハイレベルの信号を出力し、閾値より小さいときはローレベルの信号を出力するように構成されている。

また、各出力ラインには、受光アンプ２６、並びに常閉式のアナログスイッチ２５がそれぞれ設けられている。アナログスイッチ２５は、受光側ＣＰＵ３１から出力されるゲート信号Ｇにより、ＯＮ動作するように構成されている。これにより、ＯＮ動作されたアナログスイッチ２５に連なる受光素子から出力される受光信号だけがコンパレータ２２に取り込まれることとなる。

受光器Ｓ２による受光動作は、投光側ＣＰＵ１７が各投光素子１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを投光させる間隔と同じ間隔で、各アナログスイッチ２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄに対して順次、ゲート信号Ｇを与えることによって行なわれる。

これにより、投光側と受光側とが同期することを前提条件として、各光軸Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄが順次有効化される。より具体的に言えば、投光素子１１ａから検出光が出射されたときには、これと対をなす受光素子２１ａから出力される受光信号（例えば、受光素子２１ａ）だけがコンパレータ２２に取り込まれ、これに続いて、次の投光素子１１ｂから検出光が出射されると、これと対をなす受光素子２１ｂから出力される受光信号だけがコンパレータ２２に取り込まれる。そして、光軸Ｌａから開始されて光軸Ｌｄが有効化されるまでのサイクルを１スキャンとし、一旦、検出動作が開始されると、前記スキャン動作が所定のスキャン周期Ｔｏで繰り返されるようになっている。また、符号３５は監視タイマ、符号３７はブザーである。

次に、検出中に、受光側ＣＰＵ３１によって実行される処理の流れを図４を参照して説明する。尚、１スキャンに費やされる時間は、図３に示すようにスキャン周期Ｔｏとして予め定められている。そして、スキャン周期Ｔｏは、同期をとるための処理が行なわれる同期信号検出期間Ｔａと、これに続く物体検出期間Ｔｂとから構成されており、以下に説明する、ステップ１〜ステップ３の処理、並びにステップ１０〜ステップ３０の処理が同期信号検出期間Ｔａ中に行なわれ、ステップ４０〜ステップ９０までの処理が物体検出期間Ｔｂ中に行なわれるようになっている。

まず、検出動作の開始とともに、投光器Ｓ１の投光素子１１ｄからは同期信号が出力され、これが、投光素子１１ｄと対となった受光素子２１ｄにより受光される。

これに対して、受光側ＣＰＵ３１では、処理の開始とともに、ステップ１に移行して、各設定値を初期設定する処理が行なわれる。具体的には、同期フラグがＯＦＦ、調整カウンタが０、受光開始周期Ｔｍがスキャン周期Ｔｏと同じ周期（Ｔｍ＝Ｔｏ）にそれぞれ設定される。これら各値の意義については、後に説明する。

ステップ１により各値を設定する処理が完了すると、次に、ステップ２に移行する。ステップ２では、投光器Ｓ１から出力される同期信号を検出したか、否かについて判定する処理が受光側ＣＰＵ３１により行なわれる。

一方、同期信号を受光した受光素子２１ｄからは、同期検出信号が出力され、これが専用の出力ラインＣ２を介して受光側ＣＰＵ３１に入力される。かくして、同期信号が検出される結果、ステップ２で受光側ＣＰＵ３１によりＹｅｓ判定されて、ステップ３に移行する。そして、ステップ３では、同期フラグがＯＦＦからＯＮに変更され、その後、同期信号検出期間Ｔａが経過すると、ステップ４０に移行する。

ステップ４０では、受光側ＣＰＵ３１の指令により監視タイマ３５によるカウント動作が開始され、その後、ステップ５０に移行する。ステップ５０では、物体検出処理が行なわれる。
すなわち、投光器Ｓ１側では、同期信号の出力後、△ｔ時間の経過をまって一連の投光動作を開始させるのに対し、受光側ＣＰＵ３１は、同期検出信号を受信した後、△ｔ時間の経過をまって一連の受光動作を開始させる（図３参照）。

これにより、投光側の投光動作に同期して受光側の受光動作が開始されることとなる。そして、一連の投光・受光動作が完了すると、受光側ＣＰＵ３１は、コンパレータ２２から出力される２値信号に基づいて、各光軸Ｌａ〜Ｌｄについてそれぞれ遮光判定を行なう。

かくして、物体検出処理が完了すると、ステップ６０に移行して、そこで、同期フラグについて判定する処理が受光側ＣＰＵ３１によって行なわれる。ここでは、同期フラグはＯＮであるためＹｅｓ判定され、その後、ステップ８０、ステップ９０の処理で各設定値を再び、リセットする処理が受光側ＣＰＵ３１により行われる。すなわち、ステップ８０では、調整カウンタをゼロにし、その後、ステップ９０で受光開始周期Ｔｍをスキャン周期Ｔｏと同じ周期（Ｔｍ＝Ｔｏ）にセットする。ここまでで、１スキャン中に行なわれる一通りの処理が完了することとなる。

その後、処理はステップ１０に移行する。ステップ１０では、ステップ４０でカウントを開始した監視タイマ３５がタイムアップしているか、否かが受光側ＣＰＵ３１により判定される。この監視タイマ３５による時刻の計時は、図３に示すように、同期信号検出期間Ｔａの終了と同時に開始され、その後、スキャン周期Ｔｏを経過したときにタイムアップする。

一方、投光器Ｓ１からは前回の同期信号の出力時点からスキャン周期Ｔｏが経過すると、次のスキャン動作を開始するべく同期信号が出力される。そのため、通常（同期信号が遮られていない場合）であれば、監視タイマ３５によるカウント動作中に、受光器Ｓ２では次の同期信号が受光され、これにより、同期検出信号が受光側ＣＰＵ３１に入力される。そのため、ステップ２０でＹｅｓ判定されて、ステップ３０に移行される。

そして、ステップ３０は、先に説明したステップ３における処理と全く同様が行なわれる。すなわち、同期フラグがＯＮに設定され、その後、同期信号検出期間Ｔａが経過すると、ステップ４０に移行する。

ステップ４０並びに、それ以降のステップ５０、ステップ６０、ステップ８０、ステップ９０の処理は既に述べた通りであり、受光側ＣＰＵ３１は、同期検出信号を受信した後、△ｔ時間の経過をまって第二回目の受光動作を開始させる。これにより、２回目の投光動作に同期して２回目の受光動作が行なわれることとなる。

以上述べたように、投光器Ｓ１から出射された同期信号が受光器Ｓ２によって正しく受光されている間は、受光側ＣＰＵ３１は、同期検出信号の受信から所定時間（△ｔ）経過後に、一連の受光動作を開始することで、投光動作に同期して受光動作が行なわれるようになっている。

次に、同期信号が遮られている場合であるが、このときには、監視タイマ３５がタイムアップしてしまうので、先のステップ１０でＹｅｓ判定されて、ステップ１５に移行する。ステップ１５では、同期フラグがＯＦＦに設定され、その後、同期信号検出時間Ｔａが経過すると、ステップ４０に移行して、監視タイマ３５がリセットされて、再び、カウント動作が開始される。

その後、ステップ５０で物体検出処理を行なうが、このときに、受光側ＣＰＵ３１は一連の受光動作の開始タイミングを、同期信号を受光できた前回（過去）の開始タイミングに基づいて自ら決定する。

例えば、図５には、１回目のスキャン（同図における左側のもの）では正しく同期信号が受光され、２回目目以降に同期信号が遮られた例を示してあるが、同例であれば、２回目以降の受光動作の開始タイミングｔ２、ｔ３を１回目の開始タイミングｔ１に基づいて決定する。ここでは、先のステップ９０の処理により、受光開始周期Ｔｍがスキャン周期Ｔｏと同じ周期に設定されているので、受光側ＣＰＵ３１は、１回目の開始タイミングｔ１を起算点とし、２回目以降の各回の受光動作の開始タイミングｔ２、ｔ３を受光開始周期Ｔｍがスキャン周期Ｔｏと等しくなるように各回の受光動作の開始タイミングを決定する。

これにより、同期信号が受光器Ｓ２によって受信されない場合であっても、受光動作が、投光動作に同期したタイミングで一応は行なわれることとなる。

そして、ステップ５０の処理が完了すると、ステップ６０に移行するが、同期信号が遮られている間は、同期フラグがＯＦＦであるため、ここでは、Ｎｏ判定されてステップ７０に移行する。

ステップ７０では、投光動作の開始タイミングに対する受光動作の開始タイミングについて、同期ずれの有無を、検出する処理が受光側ＣＰＵ３１によって行なわれる。このステップ７０における判定処理については、後に詳しく述べるとして、ここではＮｏ判定されたものとして、以下、説明を続ける。

ステップ７０でＮｏ判定されると、再び、ステップ８０、ステップ９０で各値を再び、リセットする処理が受光側ＣＰＵ３１により行われる。すなわち、ステップ８０では、調整カウンタをゼロにし、その後、ステップ９０で受光開始周期Ｔｍをスキャン周期Ｔｏと同じ周期（Ｔｍ＝Ｔｏ）にセットする。これにより、１スキャン動作が完了することとなる。

それ以降は、同期信号が遮られている間は、ステップ１０、ステップ１５、ステップ４０、ステップ５０、ステップ６０、ステップ７０、ステップ８０、ステップ９０の処理が繰り返し行なわれることとなる。

さて、先にも述べたように、同期信号が遮られていると、受光側ＣＰＵ３１は受光動作の開始タイミングを自ら決定（いわゆる自走）するので、この状態が長く続くと、両ＣＰＵ１７、３１は正しく処理を実行していても発振回路１８、３３のクロック信号の周波数のばらつきにより、投光動作の開始タイミングと受光動作の開始タイミングとの間に、相対的なずれが生ずる場合がある（同期ずれ）。

そこで、本実施形態のものは、受光側ＣＰＵ３１に、以下に説明するステップ７０からステップ７５の一連の処理を行なわせることで、係る同期ずれを検出するととももに、同期ずれが起こっていると判定された場合には、同期が合うよう受光動作の開始タイミングを自動調整するようになっている。

まず、ステップ７０では、ステップ５０で物体検出処理を行なった結果から遮光状態にある光軸の連続数Ｎを算出し、これを、予め定められた基準値（本発明の基準遮光光軸数に相当）と比較する処理が受光側ＣＰＵ３１により行われる。そして、連続数Ｎが基準値を上回っている場合には、同期ずれと判定され、下回っている場合には、同期ずれなしと判定される。

このように、遮光状態にある光軸の連続数Ｎに基づいて、同期ずれを判定できるのは以下の理由による。すなわち、同期が正常にとれている場合にも、遮光物体が特定光軸Ｌを遮ることにより遮光されることがあるが、そのときの遮光光軸数は使用用途に応じて変わるものの、予め予想できる。例えば、図６の中段に示すように１光軸目が遮光される。

これに対して、同期がずれた場合には、図６の下段に示すように、連続する複数の光軸で同じように受光タイミングがずれ、受光信号を検出できない状態となる。より具体的に言えば、各受光素子２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄからそれぞれ受光信号、それ自体は出力されるものの、アナログスイッチ２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄをＯＮ動作するタイミングが、それとはずれた状態となるので、受光信号はコンパレータ２２には取り込まれず、各光軸Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄとも受光信号の出力がない、すなわち遮光状態と判定される。

このように、同期ずれが起こっているときには、遮光状態にある光軸の連続数Ｎが、通常の使用状況における遮光時の遮光光軸数を上回る。従って、通常の遮光光軸数（例えば「１」）より幾らか大きな値を基準値（例えば「３」）とし、これを実際の遮光状態にある光軸と連続数Ｎと比べることで同期ずれを判別できる。

尚、図６の下段においては、全光軸共に遮光状態と判定されるような例を示したが、同期ずれが起こった場合には、必ずしも全光軸が遮光状態と判定されるわけではない。しかし、遮光状態と判定される光軸は必ず連続するので、それに応じて遮光状態と判定される光軸の連続数Ｎに基づいて同期ずれを判定することとしている。

そして、ステップ７０で同期がずれていると判定された場合には、ステップ７１に移行して、調整カウンタの値がインクリメントされ、続く、ステップ７３で調整カウンタの値について判定する処理が受光側ＣＰＵ３１により行なわれる。ここでは、ステップ７３でＹｅｓ判定されたものとして説明を続けると、その後、処理はステップ７５に移行される。

ステップ７５では、受光開始周期Ｔｍを変更する処理が、次の（１）式に従って受光側ＣＰＵ３１により行なわれる。
Ｔｍ＝Ｔｏ＋β・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
ここで、Ｔｏはスキャン周期、βは補正係数である。

また、詳細には後に述べるが、ステップ７５の処理が連続して行なわれるとき（１回の調整では同期ずれが解消されないとき）に、補正係数βは−α、２α、−３α、４αの順に、その都度、異なる値が適用される。このように、補正係数βとして、正負符号の異なる値を選択的に使用するのは、投光動作の開始タイミングに対して、受光動作の開始タイミングが遅れている場合、並びに進んでいる場合の２通りが起こり得るからであり、係る補正係数の設定により、本発明の「受光動作の開始タイミングを前記基準タイミングに対して進み方向、並びに遅れ方向のいずれの方向へも調整可能とされている」が実現されている。
また、補正係数βとして、正負符号の異なる値を交互に使用する構成とすることで、本発明の「次回の受光動作の開始タイミングを前回の調整方向とは、反対方向に調整する」が実現される。

かくして、ステップ７５で受光開始周期Ｔｍを変更する処理が受光側ＣＰＵ３１により行なわれると、それ以降は、次のスキャン動作を行なうべくステップ１０、ステップ１５、ステップ４０の処理が行なわれ、これに続いてステップ５０に移行して物体検出処理が行なわれる。

すると、ステップ５０においては、受光動作の開始タイミングを決定する処理が受光側ＣＰＵ３１により行なわれるが、自走する制御状態にあるときには、それ（受光動作の開始タイミング）が受光開始周期Ｔｍに基づいて決定される。一方、先のステップ７５の処理において、受光開始周期ＴｍがＴｏからＴｏ−αに短く調整された状態にあるので、このときには、図５に示すように、受光動作の開始タイミング（図５の例では４回目のスキャン動作の開始タイミング）が、調整をしない場合の開始タイミングｔａに比べて時間αだけ早められる。

これにより、図６の下段に示すように、受光動作の開始タイミングが、投光動作の開始タイミングより遅い方向にずれていた場合には、受光動作の開始タイミングが早められる結果、投光動作の開始タイミングと受光動作の開始タイミングのずれを抑えることが出来る（同期ずれ解消）。
尚、ステップ７０並びにステップ７５の処理により、本発明の「前記受光動作開始タイミング決定手段は、遮光状態となっている光軸の連続数が、予め定められた基準遮光光軸数を超えることを条件に、遮光状態にある光軸の連続数が所定光軸数内となるように次回の受光動作の開始タイミングを調整する調整処理を行なう」が実現されている。

続いて、ステップ６０に移行して、そこでは、受光側ＣＰＵ３１により同期フラグについて判定をする処理が行なわれるが、このときには、同期フラグがＯＦＦとなっているので、ステップ７０に移行する。そして、ステップ７０では、同期ずれの有無について判定する処理がおこなわれるが、このときには同期ずれが解消された状態にあって、それまでは同期ずれに起因して遮光と誤って判定されていた光軸について正しく遮光状態の判定が行なわれる結果、遮光状態となっている光軸の連続数Ｎが、基準値（ここでは、「３」）以下になり、同ステップ７０の判定処理でＮｏ判定される。

すると、ステップ８０で調整カウンタがゼロに設定され、ステップ９０で受光開始周期Ｔｍがリセット、すなわちスキャン周期Ｔｏと同じ周期に戻される。従って、一旦、同期ずれが解消されると、それ以降の処理では、再び、スキャン周期Ｔｏと同じ周期で、一連の受光動作が開始されることとなる。

尚、本実施形態においては、受光動作の開始タイミングを調整することで同期ずれを解消しているが、調整目標（所定光軸数）を基準値においている。すなわち、調整後において、遮光状態にある光軸の連続数Ｎが基準値内に収まれば、同期ずれが解消されたと判断される制御を行なっているが、調整目標は基準値以下であればよい。本例では、基準値が「３」であるので、例えば「２」或いは「１」としてもよい。

さて、同期ずれが起こっている場合には、図７に示すように、受光動作の開始タイミングが、投光動作の開始タイミングより進む場合もあるが、係る場合には、先に説明したステップ７５の処理で受光開始周期Ｔｍをスキャン周期Ｔｏより短く調整すると同期のずれが更に広がる。従って、係る場合には、次にステップ７０の処理を行なったときにＹｅｓ判定される。

その後、ステップ７１で調整カウンタの値がインクリメントされるとともに、ステップ７３で調整カウンタの値について判定が行なわれ、その後、ステップ７５に移行する。すると、ステップ７５は、上記した（１）式に従って、再び、受光開始周期Ｔｍを変更する処理が行なわれるが、このときには、２回連続しての受光開始周期Ｔｍの変更となるので、βの値として＋２αが適用されて、受光開始周期ＴｍがＴｏ＋２αに設定される。

これにより、図８に示すように、前回（１回目）の調整処理で受光開始周期Ｔｍをα短くしたことを考慮すると、今回（２回目）の調整により、調整後の開始タイミングは、基準タイミング（受光開始周期Ｔｍがスキャン周期Ｔｏに等しく設定されている場合の受光動作の開始タイミング）に比べてα遅れることとなる。

従って、図７のように、一連の受光動作の開始タイミングが、投光動作の開始タイミングより進み方向にずれていた場合であっても、２回目の調整により同期ずれが抑えられる。

また、上述した１回目、２回目の調整処理を行っても、同期ずれが解消されない場合には、一連の処理を行った後に、ステップ７０でＮｏ判定され、その後、ステップ７１、７３の処理を経てステップ７５に移行し、上記要領で３回目、或いは４回目のタイミング調整がなされるが、調整カウンタの値が４を超えるとステップ７３でＮｏ判定される。従って、４回目の調整処理をおこなっても同期ずれが解消れていない場合には、５回目の調整処理を行う前に、ステップ７３でＮｏ判定され、その後、エラー処理が行なわれる。本実施形態では、受光器Ｓ２に報知手段として警告用のブザー３７が設けられ、これが受光側ＣＰＵ３１からの報知指令により報知される。

このように、受光動作の開始タイミングの調整が所定回数連続して行なわれても、なお、同期ずれが解消されない場合に、エラー処理をすることとしたのは、他の要因（システムの異常など）により、遮光された光軸の連続数Ｎが基準値を上回っていることも考えられるからである。

以上述べたように、本実施形態によれば、遮光状態となっている光軸の連続数Ｎに着目し、それを基準値（基準遮光光軸数）と比較することで、同期ずれを判定することとした。そして、同期がとれていない場合には、遮光状態にある光軸の連続数Ｎが基準値（所定光軸数）に収まるように受光動作の開始タイミングを調整することとした。このように、同期ずれが起こっている場合には、同期ずれが自動的に調整されるので、同期がずれたままの状態で検出動作が繰り返されることがなく、センサの信頼性が高まる。

＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図９によって説明する。
実施形態２のものは、実施形態１のものに対して、受光動作の開始タイミングの調整パターンを、調整前後における連続数Ｎの変化に応じて変更したものであり、具体的には、図９に示すステップ７４、ステップ７７、ステップ７８、ステップ７９の処理が新たに追加されている。また、本実施形態の受光器Ｓ２は遮光状態にある光軸の連続数Ｎを記憶する機能を有する。他の構成については実施形態１と同一である。

それでは、実施形態１と異なる処理を行なうところを、順に説明すると、まず、ステップ７４の処理であるが、ここでは、調整カウンタが１であるか、否かが判定される。調整カウンタが１の場合、すなわち、初回の調整処理が行われる場合には、同ステップ７４でＹｅｓ判定され、ステップ７９に移行する。ステップ７９では、パターンＡにより、受光開始周期Ｔｍについて、調整する処理が行われる。尚、このパターンＡというのは、実施形態１のステップ７５で行われる調整処理と同一であり、前述した（１）式に基づいて調整が行われる。

次に、調整カウンタが２の場合、すなわち、１回目の調整処理では同期ずれが解消されず連続して調整処理が行われる場合には、ステップ７４でＮｏ判定されてステップ７７に移行する。そして、ステップ７７では、１回目の調整処理により、同期ずれが減少したか判定する処理を行う。具体的には、遮光状態になっている光軸の連続数Ｎについて、１回目の調整処理の前後におけるの数値を比較して調整後に連続数Ｎが減少していれば、Ｙｅｓ判定されてステップ７８に移行される。

そして、ステップ７８では、パターンＢに従って受光開始周期Ｔｍを調整する処理が受光側ＣＰＵ３１により行われる。尚、受光開始周期Ｔｍの調整の方向には、すでに述べたように受光開始周期Ｔｍを長くする方向と、短くする方向の２通りがあるが、パターンＢというのは、前回の調整処理で行った調整方向と同じ方向に調整する処理である。

例えば、１回目の調整処理で、受光開始周期Ｔｍが短くなるように調整を行った場合には、２回目の調整についても、１回目と同様に周期が短くなるように調整を行う。これにより、調整後には、遮光状態となっている光軸の連続数Ｎが更に減少して、同期ずれが解消されることが期待できる。というのも、前回に調整を行ったときに、調整後の連続数Ｎが調整前に比べて減少したということは、前回の調整が同期ずれを解消する方向になされたと判断できるからである。

尚、このステップ７７、ステップ７８の処理により、本発明の「前記受光動作開始タイミング決定手段は、開始タイミングを調整する処理を行なった後に、遮光状態となっている光軸の連続数が前回の連続数に比べて減少した場合には、次回の受光動作の開始タイミングを前回の調整方向と同一方向に調整する」が実現されている。

一方、ステップ７７でＮｏ判定された場合には、ステップ７９に移行して、パターンＡに従って、受光開始周期Ｔｍが調整されることとなる。

＜実施形態３＞
次に、本発明の実施形態３を説明する。
実施形態１では、ステップ７５における受光開始周期Ｔｍの調整を行うときに、スキャン周期Ｔｏに補正係数βを加えることとしたが、実施形態３のものは、この補正係数βの値を、遮光状態になっている光軸の連続数Ｎの基準値に対する超過の度合いに応じて決定する。すなわち、受光側ＣＰＵ３１は、連続数Ｎが基準値を大きく上回っている場合には、補正係数βの値を大きくし、これとは反対に連続数Ｎが基準値が上回っているものの接近している場合には、補正係数βの値を小さな値に設定する。

上記の要領で補正係数βを定めることで、同期ずれのずれ量に合わせた最適な調整が可能となり最小の調整回数で同期ずれが解消される、という効果が期待できる。尚、係る補正係数の設定により本発明の「前記受光動作開始タイミング決定手段は、開始タイミングを調整するときに、その調整量を前記遮光状態となっている光軸の連続数に応じて決定する」が実現されている。

＜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）実施形態１では、同期用の光軸をＬｄとしたが、同期用の光軸はこれに限定されるものではない。すなわち、他の光軸Ｌａ〜Ｌｃの光軸を同期用の光軸としてもよいし、また光軸数についても１に限らず、複数個の構成としてよい。そして、更に、同期用の光軸をいずれかの光軸に固定する必要はなく、スキャン動作を行なうだびに、順次、或いはランダムに変更してもよい。
このような構成とすることで、同期用の光軸が遮られる状態が継続する、という状況を未然に回避できる。

（２）実施形態１では、タイミング調整が所定回数連続しておこなっても、なお、同期ずれが解消されない場合に、エラー処理をすることとしたが、これに変えて、システムをリセット、すなわち受光開始周期を元の周期（スキャン周期）に戻してもよい。

多光軸光電センサの外観構成を示す斜視図 多光軸光電センサの電気的構成を示すブロック図 投光波形、受光波形を示す図 受光側ＣＰＵによって実行される処理の流れを示すフローチャート図 受光開始周期と、スキャン周期の関係を示す図 投光動作の開始タイミングに対して、受光動作の開始タイミングが遅れている状態を示す図 投光動作の開始タイミングに対して、受光動作の開始タイミングが進んでいる状態を示す図 受光動作の開始タイミングが、基準タイミングを境に進み方向、遅れ方向に交互に調整されることを示す図 実施形態２に係る、受光側ＣＰＵによって実行される処理の流れを示すフローチャート図

符号の説明

１１…投光素子
１７…投光側ＣＰＵ（投光制御手段）
２１…受光素子
３１…受光側ＣＰＵ(受光動作開始タイミング決定手段）
Ｓ１…投光器
Ｓ２…受光器
Ｌｄ…同期用の光軸

Claims (6)

1. 一列状に配置された複数の投光素子からなる投光手段と、各投光素子を予め決められた所定のタイミングで順次投光させる投光制御手段と、からなる投光器と、
   各投光素子とそれぞれ光軸を構成するように対をなして配される複数の受光素子からなる受光手段と、前記受光素子からの受光信号を順次有効化させる一連の受光動作の開始タイミングを決定する受光動作開始タイミング決定手段と、からなる受光器とを備え、
   投光側の投光タイミングに受光側を同期させて検出を行ない、各光軸における遮光状態に基づいて物体の有無を判定する多光軸光電センサであって、
   前記いずれかの光軸を構成する投光素子並びに受光素子により、同期信号を投光・受光させて前記同期をとるように構成されるとともに、
   前記受光動作開始タイミング決定手段は、常には、前記同期信号に基づいて前記一連の受光動作の開始タイミングを決定する一方、前記受光器が前記同期信号を受光できない場合には、前記同期信号を受光できた前回の開始タイミングに基づいて前記一連の受光動作の開始タイミングを決定するものにおいて、
   前記同期信号を受光できた前回の開始タイミングに基づいて各受光素子による一連の受光動作の開始タイミングが決定され、これに基づいて遮光検出が行なわれている場合に、
   前記受光動作開始タイミング決定手段は、遮光状態となっている光軸の連続数が、予め定められた基準遮光光軸数を超えることを条件に、
   遮光状態にある光軸の連続数が所定光軸数内となるように次回の受光動作の開始タイミングを調整する調整処理を行なうことを特徴とする多光軸光電センサ。
2. 前記同期信号を受光できた前回の開始タイミングに基づいて決定される受光動作の開始タイミングを基準タイミングとしたときに、
   前記受光動作開始タイミング決定手段は、受光動作の開始タイミングを前記基準タイミングに対して進み方向、並びに遅れ方向のいずれの方向へも調整可能とされていることを特徴とする請求項１に記載の多光軸光電センサ。
3. 前記受光動作開始タイミング決定手段は、開始タイミングを調整する処理を行なった後においても、遮光状態となっている光軸の連続数が前記基準遮光光軸数を上回っている場合に、次回の受光動作の開始タイミングを前回の調整方向とは、反対方向に調整することを特徴とする請求項２に記載の多光軸光電センサ。
4. 前記受光動作開始タイミング決定手段は、受光動作の開始タイミングを調整する処理を行なった後に、遮光状態となっている光軸の連続数が前回の連続数に比べて減少した場合には、
   次回の受光動作の開始タイミングを前回の調整方向と同一方向に調整することを特徴とする請求項２に記載の多光軸光電センサ。
5. 受光動作の開始タイミングを調整する制御状態が所定回数連続し、かつ、調整後においても遮光状態となっている光軸の連続数が前記基準遮光光軸数を上回っている場合に、外部に異常を報知する報知手段を備え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。
6. 前記受光動作開始タイミング決定手段は、受光動作の開始タイミングを調整するときに、調整量を前記遮光状態となっている光軸の連続数に応じて決定することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の多光軸光電センサ。

Images