JP2007274432A

JP2007274432A - 光電センサ及び光電センサシステム

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Publication number: JP2007274432A
Application number: JP2006098687A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Miyata; 和佳宮田
Original assignee: Sunx Ltd
Current assignee: Panasonic Industrial Devices SUNX Co Ltd
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2026-03-31
Also published as: JP4860323B2

Abstract

【課題】投光周期の変更に柔軟に対応することのできる光電センサを提供すること。
【解決手段】制御回路には、内部基準周期ｔを計時（カウント）する内部カウンタが設けられるとともに、その内部基準周期の初期値は、入力される同期信号の送信周期Ｔ´に設定され、制御回路は、この内部カウンタのリセットタイミングから所定時間ｔ０遅延したタイミングで上記投光信号及び送信信号を出力する。そして、制御回路は、同期信号の受信検出タイミングと内部カウンタのリセットタイミングとを比較することにより、随時、内部基準周期ｔを送信周期Ｔ´と等しく補正する。
【選択図】図４

Description

本発明は、投光手段から照射された光の反射光又は透過光を受光手段にて受光することにより非検出対象物の検出を行う光電センサ及びこれを用いた光電センサシステムに関するものである。

従来、上記のような光電センサを隣接配置した場合、他の光電センサと間の相互干渉により誤検出が生ずることが知られている。このため、こうした光電センサを複数備えた光電センサシステムにおいては、多くの場合、同システムを構成する各光電センサが上位の光電センサから入力された同期信号を所定時間遅延させて下位の光電センサに順次受け渡すように構成される。そして、その同期信号と同期して上位から下位へと、各光電センサが順番にその投受光及び検出動作を完了することで、上記相互干渉の問題を回避するようになっている。

ところが、このような構成では、例えば、各光電センサ間の微妙な内部クロック差等に起因して、該各光電センサにおける処理時間に誤差が生じた場合、その誤差が同期信号の遅延時間に反映され、上位から下位へと同期信号が伝達される度に累積することになる。このため、下位の光電センサほど、上記遅延時間に狂いが生じ、その結果、上記の相互干渉を回避するための適切な投光間隔を確保できなくなるおそれがある。

そこで、例えば、特許文献１に記載の光電センサは、入力される同期信号の周期を随時測定し、その測定された周期を予め記憶された基準周期と比較することにより、次の光電センサに同期信号を送信する際の遅延時間を正規の値に補正する。そして、これにより、上記のような、各光電センサにおいて生ずる処理時間の誤差に起因する投光間隔の乱れの問題を回避するようになっている。
特開２００２−３０５４３３号公報

しかしながら、実際に光電センサシステムを使用するに際しては、その使用環境に応じて投光周期を変更する場合があり、このような場合、上記従来の構成では、その都度、各光電センサの基準周期を変更後の投光周期に合わせて再設定し直さなければならない。このため、投光周期の変更は極めて煩雑な作業となっており、この点において、なお改善の余地を残すものとなっていた。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、投光周期の変更に柔軟に対応することのできる光電センサ及び光電センサシステムを提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、同期信号を受信する受信手段と、前記同期信号に応答して間欠的に投光する投光手段と、前記投光手段と対をなす受光手段と、前記受光手段による受光検出に基づいて被検出対象物の検出を行う検出手段と、前記同期信号を前記受信から遅延されたタイミングで外部に送信する送信手段とを備えた光電センサであって、前記同期信号の周期と等しく設定された内部基準周期を計時する計時手段を備え、前記投光手段及び前記送信手段は、前記計時手段のリセットタイミングから所定時間遅延して前記投光及び前記送信を実行するとともに、前記同期信号の受信検出タイミングと前記計時手段のリセットタイミングとの比較に基づいて前記内部基準周期を補正する補正手段を備えること、を要旨とする。

上記構成によれば、同期信号の受信検出タイミングと計時手段のリセットタイミングとの比較に基づいて、随時、内部基準周期を補正することで、上述の微妙な内部クロック差等に起因する各光電センサの処理時間誤差の問題を解消することができる。そして、この補正に伴い内部基準周期自体が伸縮することにより、投光周期（送信周期）の変更に対して柔軟且つ自律的に対応することができる。このため、投光周期の変更に際しては、基準となる同期信号を出力する親機の設定のみを変更すればよく、その結果、その設定変更作業を大幅に省力化することができるようになる。

請求項２に記載の発明は、前記内部基準周期の補正に応じて前記所定時間を補正する第２の補正手段を備えること、を要旨とする。
上記構成によれば、投光周期に変更があった場合でも、各光電センサ間の投受光動作の間隔をより適切に維持することができる。

請求項３に記載の発明は、前記補正には、その補正量に上限が設けられること、を要旨とする。
上記構成によれば、例えば、同期信号の受信検出に乱れが生じた等により、内部基準周期の大幅な変更を要するような異常事態が生じた場合に、盲目的にこれに追従した不適切な補正が行われることで投受光動作が不安定化するような状況を回避することができる。

請求項４に記載の発明は、前記上限を超える補正を要する状態であることを外部に報知する報知手段を備えたこと、を要旨とする。
上記構成によれば、異常事態の発生を作業者に知らしめて、その確認・点検を促すことができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の光電センサを複数隣接配置してなり、各光電センサは、上位の光電センサから入力される同期信号を下位の光電センサに順次受け渡す光電センサシステムであることを要旨とする。

上記構成によれば、投光周期の変更に際しては、基準となる同期信号を出力する親機の設定のみを変更すればよいことから、その設定変更作業を大幅に省力化することができ、その結果、より柔軟に投光周期を変更することができるようになる。

本発明によれば、投光周期の変更に柔軟に対応可能な光電センサ及び光電センサシステムを提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の光電センサシステム１は、複数（４台）の光電センサ２（２ａ〜２ｄ）を組み合わせてなる。

各光電センサ２は、投光手段としての投光素子３と、該投光素子３と対をなす受光手段としての受光素子４と、投光素子３及び受光素子４による投受光動作を制御する制御回路５とを備えており、投光素子３は、制御回路５の出力する投光信号Ｓflに基づき光を照射する。そして、検出手段としての制御回路５は、投光素子３から照射された光の反射光又は透過光を受光した受光素子４が出力する受光信号Ｓrlに基づき被検出対象物の検出を行い、その検出結果を検出信号Ｓdeとして出力端子Ｐoutに出力する。

また、各光電センサ２は、上位の光電センサ２から光信号として入力される同期信号Ｓsynを受信可能な受信手段としての同期用受光素子７と、下位の光電センサ２に同期信号Ｓsynを送信する送信手段としての同期用投光素子８とを備えている。

即ち、本実施形態の光電センサ２には、所謂光同期式の光電センサが採用されており、各光電センサ２の制御回路５は、同期用受光素子７から同期信号Ｓsynを受信した旨を示す受信信号Ｓsy_inが入力されると、その受信検出から遅延されたタイミングで、投光素子３に対し投光信号Ｓflを出力し、及び同期用投光素子８に対し送信信号Ｓsy_outを出力する。そして、図２に示すように、各光電センサ２が、入力される同期信号Ｓsynを所定時間Ｔ０遅延させて上位側から下位側へと順次受け渡し、その遅延されたタイミングで上位側から順番に投受光及び検出動作を完了することにより、隣接する他の光電センサ２との相互干渉及びこれに起因する誤検出を回避するように構成されている。

尚、４台の光電センサ２（２ａ〜２ｄ）を有する本実施形態の光電センサシステム１では、遅延時間である所定時間Ｔ０は、各光電センサ２の投光周期Ｔの１／４に設定されており、これにより、各光電センサ２が略均等な間隔で間欠的に投受光動作を繰り返すように構成されている。

また、本実施形態では、各光電センサ２の制御回路５は、電源投入時、先ず上記送信信号Ｓsy_outを出力するとともに、上記受信信号Ｓsy_inの入力があるか否かを判定する。そして、受信信号Ｓsy_inの入力がないと判定したもの（図１に示す構成では、光電センサ２ａ）が、以降、所謂「親機」として機能し、その他のもの（光電センサ２ｂ〜２ｄ）が「子機」として機能するようになっている。

次に、各光電センサにおける同期制御の態様について説明する。
図１及び図３に示すように、本実施形態では、各光電センサ２の制御回路５には、内部基準周期ｔを計時（カウント）する計時手段としての内部カウンタ１０が設けられている。内部基準周期ｔの初期値は、入力される同期信号Ｓsynの送信周期Ｔ´（親機である光電センサ２ａの投光周期Ｔに相当）に設定されており、内部カウンタ１０は、上述の親子判定の後、最初の同期信号受信検出時から同内部基準周期ｔのカウントを開始する。そして、制御回路５は、この内部カウンタ１０のリセットタイミングから所定時間ｔ０遅延したタイミングで上記投光信号Ｓfl及び送信信号Ｓsy_outを出力する。尚、本実施形態では、上記所定時間ｔ０は、内部基準周期ｔの１／４に設定されている。そして、これにより、各光電センサ２が、同期信号Ｓsyn入力から所定時間Ｔ０遅延したタイミングで、投受光動作及び下位側の各光電センサ２への同期信号Ｓsynの送信を行うように構成されている（図２参照）。

また、本実施形態では、制御回路５は、同期信号Ｓsynの受信検出タイミング（受信信号Ｓsy_inの入力タイミング）と内部カウンタ１０のリセットタイミングとを比較することにより、随時、内部基準周期ｔを送信周期Ｔ´と等しく補正する。そして、これにより、光電センサシステム１を構成する各光電センサ２が投光周期Ｔの変更に対し自律的に対応するように構成されている。

具体的には、図４（ａ）に示すように、投光周期Ｔ（送信周期Ｔ´）が短くなった場合、同期信号Ｓsynの受信検出タイミングは、内部カウンタ１０のリセットタイミングよりも早くなる（これまで「１０カウント」であったところが「９カウント」となる）。この場合、補正手段としての制御回路５は、その受信検出タイミングで内部カウンタ１０をリセットするとともに、内部基準周期ｔをその短縮された送信周期Ｔ´と等しくなるように短縮する。そして、図４（ｂ）に示すように、投光周期Ｔ（送信周期Ｔ´）が長くなり、同期信号Ｓsynの受信検出タイミングが、内部カウンタ１０のリセットタイミングよりも遅くなった場合には（「１０カウント」から「１１カウント」）、制御回路５は、その受信検出タイミングで内部カウンタ１０をリセットするとともに、内部基準周期ｔをその伸張された送信周期Ｔ´と等しくなるように伸張する。

即ち、図５のフローチャートに示すように、制御回路５は、受信信号Ｓsy_inの入力があるか否かを判定し（ステップ１０１）、受信信号Ｓsy_inの入力がある場合（ステップ１０１：ＹＥＳ）には、続いて、その受信検出タイミングが内部カウンタ１０のリセットタイミングと一致するか否かを判定する（ステップ１０２）。そして、両者のタイミングが一致しない場合（ステップ１０２：ＮＯ）には、続いて受信検出タイミングがリセットタイミングよりも早いか否かを判定し（ステップ１０３）、早い場合（ステップ１０３：ＹＥＳ）には、該内部基準周期ｔを短縮し（ステップ１０４）、遅い場合（ステップ１０３：ＮＯ）には、伸張する（ステップ１０５）。そして、これにより、内部基準周期ｔが送信周期Ｔ´と等しくなるように補正する。

また、本実施形態では、制御回路５は、上記ステップ１０４，１０５において内部基準周期ｔを補正した場合、これに基づいて同期信号Ｓsynの受信検出から投受光動作及び同期信号Ｓsynの送信までの遅延時間、即ち上記所定時間ｔ０を補正する（ステップ１０６）。具体的には、第２の補正手段としての制御回路５は、所定時間ｔ０を補正された内部基準周期ｔの１／４に補正する。そして、これにより、各光電センサ２がより適切な間隔で間欠的に投受光動作を繰り返すようになっている。

尚、上記ステップ１０２において、受信検出タイミングが内部カウンタ１０のリセットタイミングと一致する場合（ステップ１０２：ＹＥＳ）には、制御回路５は、上記ステップ１０３〜ステップ１０６の処理を実行しない。

以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
（１）制御回路５には、内部基準周期ｔを計時（カウント）する内部カウンタ１０が設けられるとともに、その内部基準周期ｔの初期値は、入力される同期信号Ｓsynの送信周期Ｔ´に設定され、制御回路５は、この内部カウンタ１０のリセットタイミングから所定時間ｔ０遅延したタイミングで上記投光信号Ｓfl及び送信信号Ｓsy_outを出力する。そして、制御回路５は、同期信号Ｓsynの受信検出タイミングと内部カウンタ１０のリセットタイミングとを比較することにより、随時、内部基準周期ｔを送信周期Ｔ´と等しく補正する。

上記構成によれば、同期信号Ｓsynの受信検出タイミングと内部カウンタ１０のリセットタイミングとの比較に基づいて、随時、内部基準周期ｔを補正することで、上述の微妙な内部クロック差等に起因する各光電センサの処理時間誤差の問題を解消することができる。そして、この補正に伴い内部基準周期自体が伸縮することにより、投光周期Ｔ（送信周期Ｔ´）の変更に対して柔軟且つ自律的に対応することができる。このため、投光周期Ｔの変更に際しては、基準となる同期信号Ｓsynを出力する親機の設定のみを変更すればよく、その結果、その設定変更作業を大幅に省力化することができるようになる。

（２）制御回路５は、内部基準周期ｔを補正した場合、これに基づいて同期信号Ｓsynの受信検出から投受光動作及び同期信号Ｓsynの送信までの遅延時間、即ち上記所定時間ｔ０を補正する。このような構成とすれば、投光周期Ｔに変更があった場合でも、各光電センサ２間の投受光動作の間隔をより適切に維持することができる。

なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、内部基準周期ｔの補正については、送信周期Ｔ´と等しく補正するとした。しかし、これに限らす、一度の補正に際して所定レベル（例えば、内部カウンタの「±１」）だけ増減させる構成としてもよい。

・また、内部基準周期ｔの補正量に上限を設けてもよい。これにより、内部基準周期ｔの大幅な変更を要するような異常事態が生じた場合に、盲目的にこれに追従した不適切な補正が行われることで投受光動作が不安定化するような状況を回避することができる。

・更に、こうした上限を超える補正を要するような事態であることを外部に報知する報知手段を設けてもよい。これにより、異常事態の発生を作業者に知らしめて、その確認・点検を促すことができる。

・本実施形態では、光電センサ２ａを「親機」とする構成としたが、これに限らず、光電センサ２ａ〜２ｄ以外のものを「親機」とする構成に具体化してもよい。
・本実施形態では、各光電センサ２には、光同期式のものが採用されることとしたが、これに限らず、各光電センサが同期線で接続される構成に具体化してもよい。

・本実施形態では、同期信号Ｓsynの受信検出から投受光動作及び同期信号Ｓsynの送信までの遅延時間である上記所定時間ｔ０は、内部基準周期ｔの１／４に設定されることとしたが、これに限るものではなく、接続する光電センサ２の台数に合わせて適宜変更すればよい。そして、所定時間ｔ０の補正についても、その補正方法は、「補正後の内部基準周期ｔの１／４」に限るものではない。

光電センサ及び光電センサシステムの概略構成図。光電センサシステムの動作説明図。各光電センサにおける同期制御の態様を説明するタイムチャート。（ａ）（ｂ）各光電センサにおける同期制御の態様を説明するタイムチャート。各光電センサにおける同期制御の処理手順を示すフローチャート。

符号の説明

１…光電センサシステム、２（２ａ〜２ｄ）…光電センサ、３…投光素子、４…受光素子、５…制御回路、７…同期用受光素子、８…同期用投光素子、１０…内部カウンタ、Ｔ…投光周期、Ｔ´…送信周期、Ｔ０…所定時間、ｔ…内部基準周期、ｔ０…所定時間、Ｓfl…投光信号、Ｓrl…受光信号、Ｓde…検出信号、Ｓsyn…同期信号、Ｓsy_in…受信信号、Ｓsy_out…送信信号。

Claims

同期信号を受信する受信手段と、前記同期信号に応答して間欠的に投光する投光手段と、前記投光手段と対をなす受光手段と、前記受光手段による受光検出に基づいて被検出対象物の検出を行う検出手段と、前記同期信号を前記受信から遅延されたタイミングで外部に送信する送信手段とを備えた光電センサであって、
前記同期信号の周期と等しく設定された内部基準周期を計時する計時手段を備え、前記投光手段及び前記送信手段は、前記計時手段のリセットタイミングから所定時間遅延して前記投光及び前記送信を実行するとともに、
前記同期信号の受信検出タイミングと前記計時手段のリセットタイミングとの比較に基づいて前記内部基準周期を補正する補正手段を備えること、
を特徴とする光電センサ。
請求項１に記載の光電センサにおいて、
前記内部基準周期の補正に応じて前記所定時間を補正する第２の補正手段を備えること、を特徴とする光電センサ。
請求項１又は請求項２に記載の光電センサにおいて、
前記補正には、その補正量に上限が設けられること、を特徴とする光電センサ。
請求項３に記載の光電センサにおいて、
前記上限を超える補正を要する状態であることを外部に報知する報知手段を備えたこと、を特徴とする光電センサ。
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の光電センサを複数隣接配置してなり、各光電センサは、上位の光電センサから入力される同期信号を下位の光電センサに順次受け渡す光電センサシステム。