JP2008196877A - Optical displacement sensor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical displacement sensor capable of connecting a sensor head to an exclusive data processing device (amplifier unit), and connecting easily even a sensor head single body from which the exclusive data processing device is separated to a versatile data processing device. <P>SOLUTION: Since the sensor head 3 is provided connectably through a versatile interface 5 not only to the exclusive data processing device (amplifier unit) 7 but also to the versatile data processing device 8, not only the sensor head 3 can be connected to the exclusive data processing device 7, but also even the sensor head 3 single body from which the exclusive data processing device 7 is separated can be connected easily to the versatile data processing device 8 by using the versatile interface 5, to thereby enable simple connection through which light receiving data or displacement data can be output from the sensor head 3 single body to the versatile data processing device 8. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、測定対象物に光を照射する投光素子と、照射された光の測定対象物からの反射光を受光する受光素子とを有して、測定対象物の変位量を検出する光学式変位センサに関する。   The present invention includes a light projecting element that irradiates light to a measurement object and a light receiving element that receives reflected light from the measurement object of the irradiated light, and detects the amount of displacement of the measurement object. The present invention relates to a displacement sensor.

一般に、測定対象物の変位量を検出して、例えば測定対象物までの距離を得る光学式変位センサは、センサヘッドと専用のデータ処理装置(アンプユニット)とを有する。センサヘッドは、測定対象物に光を照射する投光素子と、照射された光の測定対象物からの反射光を受光するイメージセンサのような受光素子とを持ち、受光データまたはこの受光データに基づいて例えば三角測距方式で演算した変位データを検出する。専用アンプユニットは、センサヘッドから出力された変位データなどの表示の処理およびデータ変換などの処理を行う。測定対象物Mの変位量は例えば測定対象物Mの厚みや高さなどの寸法測定に利用される。   In general, an optical displacement sensor that detects a displacement amount of a measurement object and obtains a distance to the measurement object, for example, includes a sensor head and a dedicated data processing device (amplifier unit). The sensor head has a light projecting element that irradiates light to the measurement object and a light receiving element such as an image sensor that receives reflected light from the measurement object of the irradiated light. Based on this, for example, displacement data calculated by a triangulation method is detected. The dedicated amplifier unit performs display processing such as displacement data output from the sensor head and processing such as data conversion. The amount of displacement of the measuring object M is used for measuring dimensions such as the thickness and height of the measuring object M, for example.

前記三角測距方式は、図3に示すように、投光素子1から出射された光を投光レンズL1を通して測定対象物Mに照射し、測定対象物Mからの反射光を受光レンズL2を通してリニアイメージセンサ2で受光し、このイメージセンサ2への反射光の受光スポット位置に基づき測定対象物Mまでの距離を検出するようになっている。例えば、測定対象物Mがセンサに近づくと集光点は画素番号0側の方向に移動し、遠ざかると画素番号N側の方向に移動するので、その反射光の受光スポット位置の変化に基づき測定対象物Mまでの距離を検出することができる。図4は、リニアイメージセンサ2に入射した反射光の受光量分布の一例を示す図である。この受光量分布に基づいて最大受光量を示す集光点が受光スポット位置となる。   As shown in FIG. 3, the triangular distance measuring method irradiates the measurement object M with the light emitted from the light projecting element 1 through the light projection lens L1, and reflects the reflected light from the measurement object M through the light receiving lens L2. Light is received by the linear image sensor 2, and the distance to the measurement object M is detected based on the light receiving spot position of the reflected light to the image sensor 2. For example, when the measurement object M approaches the sensor, the focal point moves in the direction of the pixel number 0, and when it moves away, it moves in the direction of the pixel number N. Therefore, measurement is performed based on the change in the light receiving spot position of the reflected light. The distance to the object M can be detected. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a received light amount distribution of reflected light incident on the linear image sensor 2. A condensing point indicating the maximum received light amount based on the received light amount distribution is a received light spot position.

従来から、この光学式変位センサにおいて特に高精度で、データ変換処理や各種演算などが可能な高機能のものとして、センサヘッドと専用アンプユニットとが別々に構成されて、この2つを専用の信号線で接続したものが知られている(例えば、特許文献1)。
特開2003−14417号公報
Conventionally, in this optical displacement sensor, a sensor head and a dedicated amplifier unit are separately configured as a highly functional one that can perform data conversion processing and various calculations with particularly high accuracy. One connected by a signal line is known (for example, Patent Document 1).
JP 2003-14417 A

しかし、従来の光学式変位センサは、センサヘッドと専用アンプユニットの組合せでセンサ機能を有するように構成されているため、専用アンプユニットと切り離したセンサヘッド単体とプログラマブルロジックコントロール(PLC)のような汎用のデータ処理装置との接続ができなかった。このため、ユーザーによっては、センサヘッドと専用アンプユニットを接続して高機能を得るだけでなく、専用アンプユニットを接続することなく市販のPC等によりセンサヘッド単体だけを用いて簡易に受光データまたは変位データを取得したい場合もあり、従来の光学式変位センサではかかる要望に対応することが困難であった。   However, since the conventional optical displacement sensor is configured to have a sensor function by combining a sensor head and a dedicated amplifier unit, the sensor head alone separated from the dedicated amplifier unit and programmable logic control (PLC) Could not connect to a general-purpose data processing device. For this reason, depending on the user, not only can the sensor head and the dedicated amplifier unit be connected to obtain high functionality, but also the light reception data or In some cases, it is desired to acquire displacement data, and it has been difficult for conventional optical displacement sensors to meet such demands.

本発明は、前記の問題点を解決して、センサヘッドと専用のデータ処理装置(アンプユニット)の接続が可能であるとともに、専用のデータ処理装置を切り離したセンサヘッド単体でも汎用のデータ処理装置に容易に接続可能な光学式変位センサを提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described problems, enables connection of a sensor head and a dedicated data processing device (amplifier unit), and a general-purpose data processing device even with a single sensor head separated from the dedicated data processing device. An object of the present invention is to provide an optical displacement sensor that can be easily connected.

前記目的を達成するために、本発明に係る光学式変位センサは、測定対象物に光を照射する投光素子、照射された光の測定対象物からの反射光を受光する受光素子、およびセンサヘッド全体の制御を行うヘッド制御手段を有し、検出した受光データまたは変位データを出力するセンサヘッドと、前記センサヘッドからの前記データを伝送する汎用のシリアル接続のインターフェースとを備え、前記センサヘッドと専用のデータ処理装置の組合せからなり、前記センサヘッドが前記汎用インターフェースを介して専用のデータ処理装置に接続可能なものと、前記専用のデータ処理装置を有しない前記センサヘッド単体からなり、前記センサヘッドが前記汎用インターフェースを介して汎用のデータ処理装置に直接接続可能なものとが、選択可能に設けられている。   To achieve the above object, an optical displacement sensor according to the present invention includes a light projecting element that irradiates light to a measurement object, a light receiving element that receives reflected light from the measurement object of the irradiated light, and a sensor. A sensor head having a head control means for controlling the entire head, and outputting a detected light reception data or displacement data; and a general-purpose serial connection interface for transmitting the data from the sensor head; And a dedicated data processing device, wherein the sensor head can be connected to the dedicated data processing device via the general-purpose interface, and the sensor head alone without the dedicated data processing device, Selectable sensor head that can be directly connected to a general-purpose data processing device via the general-purpose interface It is provided.

この構成によれば、前記センサヘッドは前記汎用インターフェースを介して専用のデータ処理装置だけでなく汎用のデータ処理装置にも接続可能に設けられているので、センサヘッドと専用のデータ処理装置の接続だけでなく、専用のデータ処理装置と切り離したセンサヘッド単体でも汎用インターフェースを用いて汎用のデータ処理装置に容易に接続でき、センサヘッド単体から汎用のデータ処理装置へ受光データまたは変位データを出力するという簡易な接続が可能となる。   According to this configuration, the sensor head is provided so as to be connectable to a general-purpose data processing device as well as a dedicated data processing device via the general-purpose interface. In addition, a single sensor head separated from a dedicated data processing device can be easily connected to a general-purpose data processing device using a general-purpose interface, and light reception data or displacement data is output from the sensor head to a general-purpose data processing device. Simple connection is possible.

好ましくは、前記専用のデータ処理装置が、少なくとも前記センサヘッドから出力された変位データの表示およびデータ変換の処理を行う専用アンプユニットである。したがって、センサヘッド単体での接続のほかに、センサヘッドと専用アンプユニットを用いてデータ変換処理などの複雑な処理を行うことができる。   Preferably, the dedicated data processing device is a dedicated amplifier unit that displays at least displacement data output from the sensor head and performs data conversion processing. Therefore, in addition to the connection of the sensor head alone, complicated processing such as data conversion processing can be performed using the sensor head and the dedicated amplifier unit.

好ましくは、前記センサヘッドは、前記センサヘッドと前記専用アンプユニットの接続時にそのデータ伝送速度を、前記センサヘッド単体と前記汎用のデータ処理装置の接続時のデータ伝送速度から変更する伝送速度変更手段を備えている。したがって、センサヘッドと専用アンプユニットの接続時に、センサヘッド単体接続時における汎用のデータ処理装置のデータ伝送速度よりも高速のデータ伝送速度に変更することができる。   Preferably, the sensor head is configured to change a data transmission speed when the sensor head is connected to the dedicated amplifier unit from a data transmission speed when the sensor head is connected to the general-purpose data processing device. It has. Therefore, when the sensor head and the dedicated amplifier unit are connected, the data transmission speed can be changed to a higher data transmission speed than the data transmission speed of the general-purpose data processing apparatus when the sensor head is connected alone.

好ましくは、前記センサヘッドは、前記センサヘッド単体と前記汎用のデータ処理装置の接続時には通信表示を行い、前記センサヘッドと前記専用アンプユニットの接続時には測定対象物までの距離表示を行うLEDからなる表示手段を備えている。したがって、光学式変位センサの動作状態を容易に把握できる。   Preferably, the sensor head includes an LED that displays a communication when the sensor head alone and the general-purpose data processing device are connected, and displays a distance to the measurement object when the sensor head and the dedicated amplifier unit are connected. Display means are provided. Therefore, the operation state of the optical displacement sensor can be easily grasped.

以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る光学式変位センサを示す構成図である。図1(A)に示すように、本センサは、測定対象物Mに光を図示しない投光レンズを通して照射する投光素子(半導体レーザー)1、照射された光の測定対象物Mからの反射光を図示しない受光レンズを通して受光する受光素子2、およびセンサヘッド全体の制御を行うヘッド制御手段10を有して、検出した測定対象物Mの変位データを出力するセンサヘッド3と、センサヘッド3からの変位データを専用のデータ処理装置7または汎用のデータ処理装置8へ伝送する汎用のシリアル接続のインターフェース5とを備えている。前記測定対象物Mの変位データ(変位量)に基づいて得られる例えば測定対象物Mまでの距離は、測定対象物Mの厚みや高さ等の寸法測定などに利用される。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing an optical displacement sensor according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1 (A), this sensor has a light projecting element (semiconductor laser) 1 that irradiates light to a measurement object M through a light projection lens (not shown), and reflects the irradiated light from the measurement object M. A sensor head 3 that has a light receiving element 2 that receives light through a light receiving lens (not shown) and a head control means 10 that controls the entire sensor head, and outputs displacement data of the detected measurement object M; And a general-purpose serial connection interface 5 for transmitting the displacement data from the data to a dedicated data processing device 7 or a general-purpose data processing device 8. For example, the distance to the measuring object M obtained based on the displacement data (displacement amount) of the measuring object M is used for measuring the thickness and height of the measuring object M.

前記専用のデータ処理装置7は例えば専用アンプユニットからなり、センサヘッド3から出力された変位データの表示およびデータ変換などの処理を行う。前記汎用のデータ処理装置8は、例えばプログラマブルロジックコントロール(PLC)、パーソナルコンピュータ(PC)およびADコンバータ(A/D)などからなる。   The dedicated data processing device 7 includes, for example, a dedicated amplifier unit, and performs processing such as display of displacement data output from the sensor head 3 and data conversion. The general-purpose data processing device 8 includes, for example, a programmable logic control (PLC), a personal computer (PC), and an AD converter (A / D).

この例では、投光素子1から照射された光の測定対象物Mの反射光を受光素子2で受光した受光データに基づいて、ヘッド制御手段10の演算により変位データを得て、当該変位データを出力しているが、変位データに代えて、受光データそのものを出力するようにしてもよい。また、センサヘッド3が複数台(3台)設けられているが、1台だけ設けられてもよい。   In this example, displacement data is obtained by calculation of the head control means 10 based on the received light data received by the light receiving element 2 of the reflected light of the measurement object M of the light emitted from the light projecting element 1, and the displacement data is obtained. However, the received light data itself may be output instead of the displacement data. Further, although a plurality (three) of sensor heads 3 are provided, only one sensor head 3 may be provided.

本センサは、図1(A)のように、センサヘッド3と専用アンプユニット7の組合せからなるものであって、センサヘッド3が汎用インターフェース5を介して専用アンプユニット7に接続可能に設けられるとともに、図1(B)のように、専用アンプユニット7を有しないセンサヘッド3単体からなるものであって、センサヘッド3が汎用のデータ処理装置8に直接接続可能に設けられている。つまり、センサヘッド3と専用アンプユニット7の接続と、センサヘッド3単体の使用であるセンサヘッド3単体と汎用のデータ処理装置8の接続とが選択可能に設けられている。図1(A)では、専用アンプユニット7に汎用のデータ処理装置8が接続されているが、必要に応じて汎用のデータ処理装置8を省略してもよい。   As shown in FIG. 1A, this sensor is a combination of a sensor head 3 and a dedicated amplifier unit 7, and the sensor head 3 is provided so as to be connectable to the dedicated amplifier unit 7 via a general-purpose interface 5. In addition, as shown in FIG. 1B, the sensor head 3 does not have the dedicated amplifier unit 7 and is provided so as to be directly connectable to a general-purpose data processing device 8. That is, the connection between the sensor head 3 and the dedicated amplifier unit 7 and the connection between the sensor head 3 alone and the general-purpose data processing device 8 that are the use of the sensor head 3 alone are selectable. In FIG. 1A, a general-purpose data processing device 8 is connected to the dedicated amplifier unit 7, but the general-purpose data processing device 8 may be omitted as necessary.

図1(A)の投光素子1には、例えばレーザー駆動回路4で駆動される半導体レーザーダイオード(LD)が使用される。受光素子2としてはリニアイメージセンサやPSD(位置検出素子)等が挙げられるが、この例ではリニアイメージセンサが用いられる。リニアイメージセンサ2としては、複数の画素に蓄積された信号電荷をシフトレジスタに一括伝送した後に順次出力するCCDタイプのイメージセンサや、複数の画素で蓄積される信号電荷を逐次伝送して出力するタイプのイメージセンサなどが用いられる。   For example, a semiconductor laser diode (LD) driven by a laser drive circuit 4 is used for the light projecting element 1 in FIG. Examples of the light receiving element 2 include a linear image sensor and a PSD (position detection element). In this example, a linear image sensor is used. As the linear image sensor 2, a CCD type image sensor that sequentially outputs signal charges accumulated in a plurality of pixels to a shift register and then sequentially outputs them, or sequentially transmits and outputs signal charges accumulated in a plurality of pixels. A type of image sensor or the like is used.

汎用インターフェース5には、汎用のシリアル接続のRS422、RS485、RS232Cなどが使用される。この例では、RS422が、センサヘッド3のRS422トランシーバ5aと専用アンプユニット7のRS422トランシーバ5b間でツイストペア構造通信ケーブルのような汎用ケーブル9を介して受光データを伝送する。このツイストペア構造通信ケーブルは、2本のケーブルをより合せることにより磁束を打ち消し合いノイズを軽減することができるので、高速伝送時のノイズによるデータ伝送速度の低下を軽減することができる。   For the general-purpose interface 5, general-purpose serial connection RS422, RS485, RS232C, or the like is used. In this example, the RS 422 transmits received light data between the RS 422 transceiver 5a of the sensor head 3 and the RS 422 transceiver 5b of the dedicated amplifier unit 7 via a general-purpose cable 9 such as a twisted pair structure communication cable. This twisted pair structure communication cable can reduce the noise by canceling out the magnetic flux by combining the two cables together, so that the reduction in data transmission speed due to noise during high-speed transmission can be reduced.

センサヘッド3から出る汎用ケーブル9は1系統のみであり、センサヘッド3と専用アンプユニット7とは上述したように接続されるとともに、センサヘッド3と汎用のデータ処理装置8とは、センサヘッド3のRS422トランシーバ5aから、汎用ケーブル9を介して、汎用のデータ処理装置8に設けられたインターフェース入力部に接続される。   The general-purpose cable 9 exiting from the sensor head 3 is only one system, and the sensor head 3 and the dedicated amplifier unit 7 are connected as described above, and the sensor head 3 and the general-purpose data processing device 8 are connected to the sensor head 3. The RS422 transceiver 5a is connected to an interface input unit provided in the general-purpose data processing device 8 through the general-purpose cable 9.

前記専用アンプユニット7は、センサヘッド3が設定できる低速から高速までのすべてのデータ伝送速度(ボーレート(baud rate))に対応できるように設けられているが、前記PLCやPC等のような汎用のデータ処理装置8は、必ずしもセンサヘッド3が設定できるすべてのデータ伝送速度に対応できるとは限らない。   The dedicated amplifier unit 7 is provided so as to be compatible with all data transmission speeds (baud rates) from the low speed to the high speed that can be set by the sensor head 3. The data processing device 8 does not necessarily correspond to all data transmission speeds that can be set by the sensor head 3.

そこで、図1(A)のセンサヘッド3は、センサヘッド3と専用アンプユニット7の接続時にそのデータ伝送速度を、センサヘッド3単体と汎用のデータ処理装置8の接続時のデータ伝送速度から変更する伝送速度変更手段12を備えている。この伝送速度変更回路12は、センサヘッド3と専用アンプユニット7とが汎用インターフェース5を介して接続したことを検出する接続検出部と、この接続検出に基づいて汎用のデータ処理装置8のデータ伝送速度よりも高速のデータ伝送速度(ボーレート)に自動的に変換するボーレート変換部とを備えている。このデータ伝送速度の変更は、専用アンプユニット7のRSトランシーバ5bへの汎用ケーブル9の接続検出に基づきアンプ制御手段20からの汎用ケーブル9を介した各センサヘッド3へのコマンド送信に基づいて行われる。   1A changes the data transmission speed when the sensor head 3 and the dedicated amplifier unit 7 are connected from the data transmission speed when the sensor head 3 and the general-purpose data processing device 8 are connected. Transmission rate changing means 12 is provided. The transmission speed changing circuit 12 includes a connection detection unit that detects that the sensor head 3 and the dedicated amplifier unit 7 are connected via the general-purpose interface 5, and data transmission of the general-purpose data processing device 8 based on the connection detection. And a baud rate conversion unit for automatically converting to a data transmission rate (baud rate) higher than the speed. This change in data transmission speed is performed based on command transmission from the amplifier control means 20 to each sensor head 3 via the general-purpose cable 9 based on detection of connection of the general-purpose cable 9 to the RS transceiver 5b of the dedicated amplifier unit 7. Is called.

この場合、専用アンプユニット7と切り離したセンサヘッド3単体で接続する時のデータ伝送速度は、例えば、すべての汎用のデータ処理装置8に対応可能な低速(9600bpsなど)に自動設定され、センサヘッド3と専用アンプユニット7の接続時に、センサヘッド3が設定できる、例えば最高速のデータ伝送速度に自動的に変換される。なお、専用アンプユニット7では、周囲のノイズ状況や通信ケーブルなどの条件によって、後述するユーザーインターフェース26で他のデータ伝送速度に設定することが可能であり、汎用のデータ処理装置8では、ユーザーが当該装置の通信仕様などの条件により、任意のデータ伝送速度に再設定することが可能である。   In this case, for example, the data transmission speed when the sensor head 3 separated from the dedicated amplifier unit 7 is connected is automatically set to a low speed (9600 bps or the like) compatible with all general-purpose data processing devices 8, for example. When the sensor head 3 and the dedicated amplifier unit 7 are connected, the sensor head 3 is automatically converted to the highest data transmission rate that can be set, for example. The dedicated amplifier unit 7 can be set to other data transmission speeds by a user interface 26 described later depending on the surrounding noise conditions, communication cables, and the like. It is possible to reset to an arbitrary data transmission rate according to conditions such as the communication specifications of the device.

これにより、センサヘッド3単体で接続する時のデータ伝送速度を、汎用のデータ処理装置8に対応可能に自動設定できるとともに、センサヘッド3と専用アンプユニット7の接続時に、センサヘッド3単体接続時における汎用のデータ処理装置8のデータ伝送速度よりも高速のデータ伝送速度に自動的に変更することができる。   As a result, the data transmission speed when connecting the sensor head 3 alone can be automatically set so as to be compatible with the general-purpose data processing device 8, and when the sensor head 3 and the dedicated amplifier unit 7 are connected, Can be automatically changed to a data transmission rate higher than the data transmission rate of the general-purpose data processing device 8 in FIG.

前記センサヘッド3は、センサヘッド3単体での接続時には通信表示を行い、センサヘッド3と専用アンプユニット7の接続時には測定対象物Mまでの距離表示を行うLED(発光ダイオード)からなる表示手段(表示部)13を備えている。例えば、赤(R)、緑(G)、青(B)の3つのLEDにより、通信表示ではどの程度データ伝送が実行されているかの表示を、距離表示では遠、中、近の距離表示を行う。したがって、本センサの動作状態を容易に把握できる。   The sensor head 3 displays a communication means when the sensor head 3 is connected alone, and a display means (LED) that displays a distance to the measurement object M when the sensor head 3 and the dedicated amplifier unit 7 are connected. Display section) 13. For example, the red (R), green (G), and blue (B) LEDs indicate how much data is being transmitted in the communication display, and the distance display indicates the far, medium, and near distance display. Do. Therefore, the operation state of this sensor can be easily grasped.

図2に示すように、ヘッド制御手段(ヘッドコントロール回路)3は、さらに、受光量分布取得手段15、測定値平均化手段16、感度調整手段(シャッタ制御手段)17および閾値調整手段18を有する。受光量分布取得手段15は、リニアイメージセンサ2の各画素の受光量分布データを取得する。この受光量分布データは、測距データの他に、本センサの設置場所における受光状態の確認や、閾値調整手段18の閾値の可変に使用される。測定値平均化手段16は、受光データについて例えば移動平均法を用いた演算を行って平均化する。この平均化により所望の分解能や応答速度などが得られる。   As shown in FIG. 2, the head control means (head control circuit) 3 further includes a received light amount distribution acquisition means 15, a measurement value averaging means 16, a sensitivity adjustment means (shutter control means) 17, and a threshold value adjustment means 18. . The received light amount distribution acquisition unit 15 acquires received light amount distribution data of each pixel of the linear image sensor 2. In addition to the distance measurement data, the received light amount distribution data is used for confirming the light receiving state at the location where the sensor is installed and for changing the threshold value of the threshold adjusting means 18. The measurement value averaging unit 16 averages the received light data by performing, for example, a calculation using a moving average method. By this averaging, desired resolution, response speed, and the like can be obtained.

ヘッド制御手段3は、受光データを得るためにリニアイメージセンサ2の全画素の蓄積電荷を読み出す時間を制御するサンプリング制御を行うが、前記感度調整手段17は、測定対象物Mの光の反射率の大きさに応じてリニアイメージセンサ2に対するシャッタの開度を自動調節する制御を行って、感度を調整する。これにより、測定対象物Mの光の反射率の大きさに応じてリニアイメージセンサ2に対するシャッタ制御を行うので、測定対象物Mの種類の変化に対して、サンプリング周期を一定にしながらシャッタ開時間を変化させることにより、投光パワー、投光時間だけでなくサンプリング周期を一定にしながら、測定対象物Mの種類にかかわらず一定の受光レベルが得られる。   The head control means 3 performs sampling control for controlling the time for reading out the accumulated charges of all the pixels of the linear image sensor 2 in order to obtain the received light data. The sensitivity adjustment means 17 performs the light reflectance of the measuring object M. The sensitivity is adjusted by performing control to automatically adjust the opening degree of the shutter with respect to the linear image sensor 2 in accordance with the size of. Thus, since the shutter control for the linear image sensor 2 is performed according to the light reflectance of the measurement object M, the shutter opening time is kept constant while keeping the sampling period constant with respect to the change in the type of the measurement object M. By changing the above, it is possible to obtain a constant light reception level regardless of the type of the measurement object M, while making the sampling cycle constant as well as the light projection power and the light projection time.

前記閾値調整手段18は、受光レベルの閾値に基づいてリニアイメージセンサ2の受光レベル分布のピーク位置を判定するピーク位置判定部と、リニアイメージセンサ2の受光量の大きさに基づいて閾値を調整して設定する閾値設定部とを備えている。閾値設定部では、リニアイメージセンサ2の受光量の大きさに基づいて、例えば受光量分布取得手段15から得られたリニアイメージセンサ2の各画素の受光量の総和に基づいて、受光レベルの閾値を調整して設定したとき、その設定された閾値に基づいて、ピーク位置判定部がリニアイメージセンサ2の受光レベル分布のピーク位置を判定する。例えばピーク位置判定部は、従来と同様に、受光レベル分布における閾値に等しい2つの座標の中間位置をピーク位置と判定する。そして、受光レベル分布がピーク位置に対して左右非対称な波形であっても、比較的高い特定の受光レベル以上の頭部側の分布部分のみを抽出すればピーク位置に対しほぼ左右対称の波形となる。これにより、この抽出したピーク位置は実際のピーク位置に近く、これに基づいて正確に距離を測定できる。   The threshold adjusting means 18 adjusts the threshold based on the magnitude of the received light amount of the linear image sensor 2 and a peak position determining unit that determines the peak position of the received light level distribution of the linear image sensor 2 based on the received light level threshold. And a threshold value setting unit to be set. In the threshold setting unit, based on the magnitude of the received light amount of the linear image sensor 2, for example, based on the sum of the received light amount of each pixel of the linear image sensor 2 obtained from the received light amount distribution acquisition means 15, Is adjusted and set, the peak position determination unit determines the peak position of the light reception level distribution of the linear image sensor 2 based on the set threshold value. For example, the peak position determination unit determines an intermediate position between two coordinates equal to the threshold value in the light reception level distribution as the peak position, as in the conventional case. Even if the light reception level distribution is asymmetrical with respect to the peak position, if only the distribution portion on the head side with a relatively high specific light reception level or higher is extracted, the waveform is almost symmetrical with respect to the peak position. Become. Thus, the extracted peak position is close to the actual peak position, and the distance can be accurately measured based on this.

図1(A)の専用アンプユニット7は、センサヘッド3から出力された変位データの表示およびデータ変換や各種演算などの複雑な処理を行うので、センサヘッド3と専用アンプユニット7を組み合わせることにより、高機能センサを実現することができる。   Since the dedicated amplifier unit 7 in FIG. 1A performs complicated processing such as display of displacement data output from the sensor head 3 and data conversion and various calculations, the sensor head 3 and the dedicated amplifier unit 7 are combined. A highly functional sensor can be realized.

図1(A)の専用アンプユニット7では、汎用のデータ処理装置8としてプログラマブルロジックコントロール(PLC)に接続される場合には制御入出力部21が接続され、パーソナルコンピュータ(PC)等に接続される場合にはパーソナルコンピュータ(PC)等インターフェース(RS232C、USB)22が接続され、ADコンバータ(A/D)に接続される場合にはアナログインターフェース23が接続される。その他にユーザー接続に供するユーザーインターフェース26が設けられている。   In the dedicated amplifier unit 7 of FIG. 1A, when connected to a programmable logic control (PLC) as a general-purpose data processing device 8, a control input / output unit 21 is connected and connected to a personal computer (PC) or the like. Interface (RS232C, USB) 22 such as a personal computer (PC) is connected, and an analog interface 23 is connected when connected to an AD converter (A / D). In addition, a user interface 26 for user connection is provided.

アンプ制御手段(アンプコントロール回路)20は、専用アンプユニット7全体を制御するもので、センサヘッド3にて各制御を行わせるコマンドを生成する。この生成された各コマンドがヘッド制御手段(ヘッドコントロール回路)10に送信されて、前記した変位データまたは受光データの出力の切り替え、データ伝送速度の変更、および前記した各手段15〜18の処理などを含むセンサヘッド3における制御が行われる。   The amplifier control means (amplifier control circuit) 20 controls the entire dedicated amplifier unit 7, and generates commands that cause the sensor head 3 to perform each control. Each of the generated commands is transmitted to the head control means (head control circuit) 10 to switch the output of the displacement data or light reception data, change the data transmission speed, and process the above-described means 15 to 18. Control in the sensor head 3 including is performed.

このように、専用アンプユニット7からのコマンドに基づいてセンサヘッド3が制御されるので、センサヘッド3には切換スイッチが設けられておらず、仮に切換スイッチを設けた場合における開口部からセンサヘッド3内への浸水等のおそれがないことから、防水効果を有する。   Thus, since the sensor head 3 is controlled based on the command from the dedicated amplifier unit 7, the sensor head 3 is not provided with a changeover switch. If the changeover switch is provided, the sensor head 3 is opened from the opening. Since there is no fear of water intrusion or the like in 3, it has a waterproof effect.

図1(B)は、センサヘッド3が汎用インターフェース5を介して、専用アンプユニット7を接続することなくセンサヘッド3単体を、PLCやPC等の汎用のデータ処理装置8に直接接続したものである。その他のセンサヘッド3の構成は図1(A)と同様である。   In FIG. 1B, the sensor head 3 is directly connected to a general-purpose data processing device 8 such as PLC or PC without connecting the dedicated amplifier unit 7 via the general-purpose interface 5. is there. Other configurations of the sensor head 3 are the same as those in FIG.

センサヘッド3のRS422トランシーバ5aと汎用のデータ処理装置8とは、各インターフェース入力部に汎用ケーブル9を介して接続される。汎用のデータ処理装置8のうち例えばPLCでは、インターフェース入力用端子台が設けられて、汎用ケーブル9と接続可能になっている。また、例えばPCでは、RS422コネクタではなく他のRS232Cコネクタが設けられている場合には、RS422−RS232C変換接続用コネクタのような各汎用インターフェース間の変換接続手段を用いて接続される。こうして、汎用インターフェース5は、センサヘッド3単体の接続時、およびセンサヘッド3と専用アンプユニット7の接続時にもそれぞれ共通して接続することができる。   The RS422 transceiver 5a of the sensor head 3 and the general-purpose data processing device 8 are connected to each interface input unit via a general-purpose cable 9. In the general-purpose data processing device 8, for example, in the PLC, an interface input terminal block is provided and can be connected to the general-purpose cable 9. Further, for example, in the case where the PC is provided with another RS232C connector instead of the RS422 connector, the connection is made by using conversion connection means between the general-purpose interfaces such as the RS422-RS232C conversion connection connector. Thus, the general-purpose interface 5 can be commonly connected when the sensor head 3 is connected alone and when the sensor head 3 and the dedicated amplifier unit 7 are connected.

図1(B)のセンサヘッド3単体の接続では、図1(A)に示された専用アンプユニット7のアンプ制御手段20からではなく、PLCやPC等のような汎用のデータ処理装置8内で予めコマンドが生成されてヘッド制御手段(ヘッドコントロール回路)10へ送られる。こうして、ユーザー側では汎用ケーブル9の接続を専用アンプユニット7からPLCやPC等の汎用のデータ処理装置8へ差し替えるだけで、変位データまたは受光データを容易に得ることができる。   In the connection of the sensor head 3 alone in FIG. 1B, not in the amplifier control means 20 of the dedicated amplifier unit 7 shown in FIG. 1A but in a general-purpose data processing device 8 such as a PLC or a PC. The command is generated in advance and sent to the head control means (head control circuit) 10. Thus, displacement data or light reception data can be easily obtained on the user side simply by replacing the connection of the general-purpose cable 9 from the dedicated amplifier unit 7 to a general-purpose data processing device 8 such as PLC or PC.

このように、本発明では、センサヘッド3は汎用インターフェース5を介して専用のデータ処理装置(アンプユニット)7だけでなく汎用のデータ処理装置8にも接続可能であるように設けられているので、センサヘッド3と専用のデータ処理装置7の接続だけでなく、専用のデータ処理装置7と切り離したセンサヘッド3単体でも汎用インターフェース5を用いて汎用のデータ処理装置8に容易に接続でき、センサヘッド3単体から汎用のデータ処理装置8へ受光データまたは変位データを出力するという簡易な接続が可能となる。   Thus, in the present invention, the sensor head 3 is provided so that it can be connected not only to the dedicated data processing device (amplifier unit) 7 but also to the general-purpose data processing device 8 via the general-purpose interface 5. In addition to the connection between the sensor head 3 and the dedicated data processing device 7, the sensor head 3 alone separated from the dedicated data processing device 7 can be easily connected to the general-purpose data processing device 8 using the general-purpose interface 5. A simple connection of outputting light reception data or displacement data from the head 3 alone to the general-purpose data processing device 8 is possible.

これにより、変位データや受光データの取得のような高機能を必要としないユーザーはセンサヘッド3単体のみを接続するので、汎用のデータ処理装置8を用いた安価なシステムを構築できる。また、データ変換処理や各種演算処理などの高機能を必要とする場合には、センサヘッド3と専用アンプユニット7を組み合わせることにより実現できる。   Thereby, since a user who does not need a high function such as acquisition of displacement data or light reception data connects only the sensor head 3 alone, an inexpensive system using the general-purpose data processing device 8 can be constructed. Further, when high functions such as data conversion processing and various arithmetic processing are required, it can be realized by combining the sensor head 3 and the dedicated amplifier unit 7.

なお、この実施形態では、センサヘッド3と専用アンプユニット7の接続と、センサヘッド3単体と汎用のデータ処理装置8の接続とが選択可能に設けられているが、センサヘッド3と汎用のデータ処理装置8のみを接続するようにしてもよい。   In this embodiment, the connection between the sensor head 3 and the dedicated amplifier unit 7 and the connection between the sensor head 3 alone and the general-purpose data processing device 8 are selectable. Only the processing device 8 may be connected.

(A)、(B)は、本発明の一実施形態に係る光学式変位センサを示すブロック構成図である。(A), (B) is a block block diagram which shows the optical displacement sensor which concerns on one Embodiment of this invention. 同光学式変位センサのヘッド制御手段を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows the head control means of the same optical displacement sensor. 三角測距方式を示す側面図である。It is a side view which shows a triangulation system. 受光量分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of received light amount distribution.

符号の説明Explanation of symbols

1:投光素子(LD)
2:受光素子(リニアイメージセンサ)
3:センサヘッド
5:汎用インターフェース(RS422等)
7:専用のデータ処理装置(アンプユニット)
8:汎用のデータ処理装置(PLC等)
9:汎用ケーブル
10:ヘッド制御手段(ヘッドコントロール回路)
12:伝送速度変更回路
13:表示手段(表示部)
15:受光量分布取得手段
16:測定値平均化手段
17:感度調整手段
18:閾値調整手段
20:アンプ制御手段(アンプコントロール回路)
M:測定対象物
1: Projection element (LD)
2: Light receiving element (linear image sensor)
3: Sensor head 5: General-purpose interface (RS422, etc.)
7: Dedicated data processing device (amplifier unit)
8: General-purpose data processing device (PLC, etc.)
9: General-purpose cable 10: Head control means (head control circuit)
12: Transmission speed changing circuit 13: Display means (display unit)
15: received light amount distribution acquisition means 16: measurement value averaging means 17: sensitivity adjustment means 18: threshold value adjustment means 20: amplifier control means (amplifier control circuit)
M: Measurement object

Claims (4)

測定対象物に光を照射する投光素子、照射された光の測定対象物からの反射光を受光する受光素子、およびセンサヘッド全体の制御を行うヘッド制御手段を有して、検出した受光データまたは変位データを出力するセンサヘッドと、
前記センサヘッドからの前記データを伝送する汎用のシリアル接続のインターフェースとを備え、
前記センサヘッドと専用のデータ処理装置の組合せからなり、前記センサヘッドが前記汎用インターフェースを介して専用のデータ処理装置に接続可能なものと、前記専用のデータ処理装置を有しない前記センサヘッド単体からなり、前記センサヘッドが前記汎用インターフェースを介して汎用のデータ処理装置に直接接続可能なものとが、選択可能に設けられている、光学式変位センサ。
Light receiving data detected by a light projecting element that irradiates light to the measurement object, a light receiving element that receives reflected light from the measurement object of the irradiated light, and a head control means that controls the entire sensor head Or a sensor head that outputs displacement data;
A general-purpose serial connection interface for transmitting the data from the sensor head,
Composed of a combination of the sensor head and a dedicated data processing device, the sensor head being connectable to the dedicated data processing device via the general-purpose interface, and the sensor head alone having no dedicated data processing device The optical displacement sensor is provided so that the sensor head can be directly connected to a general-purpose data processing device via the general-purpose interface.
請求項1において、
前記専用のデータ処理装置が、少なくとも前記センサヘッドから出力された変位データの表示およびデータ変換の処理を行う専用アンプユニットである、光学式変位センサ。
In claim 1,
An optical displacement sensor, wherein the dedicated data processing device is a dedicated amplifier unit that performs display and data conversion processing of displacement data output from at least the sensor head.
請求項2において、
前記センサヘッドは、前記センサヘッドと前記専用アンプユニットの接続時にそのデータ伝送速度を、前記センサヘッド単体と前記汎用のデータ処理装置の接続時のデータ伝送速度から変更する伝送速度変更手段を備えた、光学式変位センサ。
In claim 2,
The sensor head includes transmission speed changing means for changing the data transmission speed when the sensor head and the dedicated amplifier unit are connected from the data transmission speed when the sensor head is connected to the general-purpose data processing device. Optical displacement sensor.
請求項2において、
前記センサヘッドは、前記センサヘッド単体と前記汎用のデータ処理装置の接続時には通信表示を行い、前記センサヘッドと前記専用アンプユニットの接続時には測定対象物までの距離表示を行うLEDからなる表示手段を備えた、光学式変位センサ。
In claim 2,
The sensor head includes a display means including an LED for performing communication display when the sensor head alone and the general-purpose data processing device are connected, and for displaying a distance to the measurement object when the sensor head and the dedicated amplifier unit are connected. An optical displacement sensor provided.
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