JP2010085357A - Photoelectric sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば一定の速度で搬送される被検出体の有無を光学的に検出する光電センサに係り、特に前記被検出体の前端部と後端部と区別して、更には前記被検出体の搬送方向の長さを容易に検出することのできる光電センサに関する。 The present invention relates to, for example, a photoelectric sensor that optically detects the presence or absence of a detection object conveyed at a constant speed. In particular, the detection object is distinguished from a front end portion and a rear end portion of the detection target. The present invention relates to a photoelectric sensor that can easily detect the length in the transport direction.
工業生産ライン等において一定の速度で搬送される被検出体の有無を検出するセンサとして、投光器と受光器とを対をなして設けた光電センサがある。この種の光電センサは、一般的には被検出体の有無に応じて前記投光器から投光された光を前記受光器にて受光し、または前記投光器から投光されて前記被検出体により反射された光を前記受光器にて受光し、この受光器による受光量の変化から被検出体の有無を判定するように構成される。これらの光電センサは透過形光電センサまたは反射形光電センサと称される。 As a sensor for detecting the presence or absence of an object to be detected that is conveyed at a constant speed in an industrial production line or the like, there is a photoelectric sensor in which a projector and a light receiver are provided in pairs. In general, this type of photoelectric sensor receives light projected from the projector according to the presence or absence of the detected object by the light receiver, or is projected from the projector and reflected by the detected object. The received light is received by the light receiver, and the presence or absence of the detection object is determined from the change in the amount of light received by the light receiver. These photoelectric sensors are called transmissive photoelectric sensors or reflective photoelectric sensors.
ところで光電センサの使用環境(設置環境)によっては、例えば塵埃の影響を受けて前記受光器での受光量が変化するので、受光量の変化から被検出体の有無を判定する為の閾値をその環境に応じて変更することが必要である。このような不具合を解消するべく前記受光器での受光量を微分処理し、その微分信号を所定の閾値にて弁別して被検出体の有無を検出する微分検出形光電センサが提唱されている(例えば特許文献1を参照)。
しかしながら従来一般的な微分検出形光電センサにおいては、単に微分信号を所定の閾値で弁別することで被検出体の有無を瞬時的に判定しているに過ぎない。この為、仮に上記微分信号をPLC等のコントローラにて計測したとしても、その検出結果が前記被検出体におけるどこの部位を検出したものであるかを判定することができないと言う問題があった。 However, in the conventional general differential detection type photoelectric sensor, the presence / absence of the detected object is merely determined instantaneously by simply discriminating the differential signal with a predetermined threshold value. For this reason, even if the differential signal is measured by a controller such as a PLC, there is a problem that it is impossible to determine which part of the detected object is detected. .
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、例えば一定の速度で搬送される被検出体の前端部と後端部と区別して検出することができ、更には前記被検出体の搬送方向の長さを容易に検出することのできる簡易な構成の光電センサを提供することにある。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and its purpose can be detected by distinguishing the front end portion and the rear end portion of the detected object conveyed at a constant speed, for example. An object of the present invention is to provide a photoelectric sensor having a simple configuration capable of easily detecting the length of a detected object in the transport direction.
上述した目的を達成するべく本発明に係る光電センサは、
<a> 受光器による受光量を微分して該受光量の変化量を求める微分演算手段と、
<b> この微分演算手段にて求められた変化量を第1の閾値と比較して前記受光量の増大変化の大きい立ち上がりエッジを検出する立ち上がりエッジ検出手段と、
<c> 前記微分演算手段にて求められた変化量を第2の閾値と比較して前記受光量の減少変化の大きい立ち下がりエッジを検出する立ち下がりエッジ検出手段と、
<d> 前記各エッジ検出手段の出力によってセット・リセットされて前記立ち上がりエッジの検出時点から前記立ち下がりエッジの検出時点に至る出力信号、または前記立ち下がりエッジの検出時点から前記立ち上がりエッジの検出時点に至る出力信号を生成する出力信号生成手段と
を具備したことを特徴としている。
In order to achieve the above-described object, the photoelectric sensor according to the present invention includes:
<a> Differentiation calculation means for differentiating the amount of light received by the light receiver to obtain the amount of change in the amount of received light
<b> Rising edge detection means for detecting a rising edge having a large increase in the amount of received light by comparing the amount of change obtained by the differential calculation means with a first threshold;
<c> Falling edge detection means for detecting a falling edge having a large decrease in the amount of received light by comparing the amount of change obtained by the differential calculation means with a second threshold value;
<d> An output signal that is set / reset by the output of each of the edge detection means to reach the falling edge detection time from the rising edge detection time, or from the falling edge detection time to the rising edge detection time And an output signal generating means for generating an output signal leading to.
即ち、本発明に係る光電センサは、受光器による受光量を微分して求められる微分信号から前記受光量の増大変化の大きい立ち上がりエッジと、前記受光量の減少変化の大きい立ち下がりエッジとをそれぞれ独立に検出し、これらの立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとによって示される出力信号を生成することで、被検出体の前端部および後端部を区別して、また被検出体の搬送方向における長さ(大きさ)を検出し得るようにしたことを特徴としている。 That is, the photoelectric sensor according to the present invention has a rising edge having a large increase in the amount of received light and a falling edge having a large decrease in the amount of received light from a differential signal obtained by differentiating the amount of light received by the light receiver. By independently detecting and generating an output signal indicated by the rising edge and the falling edge, the front end portion and the rear end portion of the detected object are distinguished, and the length of the detected object in the transport direction ( (Size) can be detected.
好ましくは前記出力信号生成手段は、前記立ち上がりエッジの検出時点から前記立ち下がりエッジの検出時点に至る出力信号、または前記立ち下がりエッジの検出時点から前記立ち上がりエッジの検出時点に至る出力信号を択一的に生成するように構成される。また前記出力信号生成手段につしいては、一方のエッジ検出手段の出力によってセットされた後、予め設定した時間までに他方のエッジ検出手段のに出力によってリセットされないとき、自動的にリセットするタイマ機能を備えたものとして実現することが好ましい。 Preferably, the output signal generation means selects an output signal from the detection time of the rising edge to the detection time of the falling edge or an output signal from the detection time of the falling edge to the detection time of the rising edge. Configured to generate automatically. The output signal generating means is a timer that is automatically reset when it is not reset by the output of the other edge detecting means by a preset time after being set by the output of one edge detecting means. It is preferable to realize the function.
尚、前記各エッジ検出手段に与えられる前記第1および第2の閾値については、互いに独立して設定するようにしてしても良いが、互いに連動して可変設定するようにしても良い。また前記立ち上がりエッジ検出手段が出力する信号、前記立ち下がりエッジ検出手段が出力する信号および前記出力信号生成手段が生成した信号を択一的に選択して外部出力する出力信号選択手段を備えることも好ましい。 Note that the first and second threshold values given to the respective edge detection means may be set independently of each other, but may be variably set in conjunction with each other. In addition, there may be provided output signal selection means for selectively selecting a signal output from the rising edge detection means, a signal output from the falling edge detection means, and a signal generated by the output signal generation means and externally outputting them. preferable.
上記構成の光電センサによれば、受光器による受光量を微分して求められる微分信号から前記受光量の増大変化の大きい立ち上がりエッジと、前記受光量の減少変化の大きい立ち下がりエッジとをそれぞれ独立に検出しているので、外乱要因に起因する前記受光器での受光量の変動に拘わることなく被検出体の有無による受光量の変化を、特に所定の速度で搬送される前記被検出体の前端部と後端部とを区別して検出することができる。 According to the photoelectric sensor having the above configuration, a rising edge having a large increase in the amount of received light and a falling edge having a large decrease in the amount of received light are independently determined from a differential signal obtained by differentiating the amount of light received by the light receiver. Therefore, the change in the amount of received light due to the presence or absence of the detected object regardless of fluctuations in the amount of light received by the light receiver due to disturbance factors, in particular, of the detected object conveyed at a predetermined speed A front end part and a rear end part can be distinguished and detected.
しかも微分信号における立ち上がりエッジの検出タイミングおよび立ち下がりエッジの検出タイミングにてセット・リセットされる信号を出力信号として生成するので、該出力信号の前縁および後縁を前記被検出体の前端部および後端部として簡易に区別して検出することができ、またその信号幅から前記被検出体の長さを容易に検出することが可能となる。 In addition, since a signal set and reset at the detection timing of the rising edge and the detection timing of the falling edge in the differential signal is generated as an output signal, the leading edge and the trailing edge of the output signal are defined as the front end portion of the detected object and The rear end portion can be easily distinguished and detected, and the length of the detected object can be easily detected from the signal width.
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る光電センサについて説明する。
この光電センサは、図示しない一対の投光器(投光素子)と受光器(受光素子)とを備えたものであって、基本的には図1にその概略構成を示すように前記受光器(受光素子)による受光量を電気信号として検出する受光量検出部1と、この受光量検出部1にて検出された受光量信号を微分処理してその変化量の大きさを示す微分信号を生成する微分演算部2とを備えて構成される。
Hereinafter, a photoelectric sensor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
This photoelectric sensor is provided with a pair of light projectors (light projecting elements) and light receivers (light receiving elements) (not shown). Basically, as shown in FIG. A received light amount detector 1 that detects the amount of light received by the device as an electrical signal, and a differential signal that indicates the magnitude of the change is generated by differentiating the received light amount signal detected by the received light amount detector 1. And a
更にこの光電センサは、上記微分演算部2にて求められた微分信号を入力して前記受光量の増大変化の大きい立ち上がりエッジを検出する立ち上がりエッジ検出部3と、前記受光量の減少変化の大きい立ち下がりエッジを検出する立ち下がりりエッジ検出部4とを並列に備えて構成される。ちなみに立ち上がりエッジ検出部3は、前記微分信号が第1の閾値TH1を上回ったとき、これを前記受光量が急激に増大した立ち上がりエッジとして検出するように構成される。また前記立ち下がりりエッジ検出部4は、前記微分信号が第2の閾値TH2をした回ったとき、これを前記受光量が急激に減少した立ち下がりエッジとして検出するように構成される。
The photoelectric sensor further includes a rising
尚、前記第1の閾値TH1は、基本的には前記微分信号に対して正(+)の値として設定され、これに対して前記第2の閾値TH2は前記微分信号に対して負(−)の値として設定される。またこれらの第1および第2の閾値TH1,TH2は、光電センサの使用環境(設置環境)等に応じてそれぞれ独立に設定可能なものではあるが、互いに連動させて可変設定しうるように設けておくことも可能である。 The first threshold value TH1 is basically set as a positive (+) value with respect to the differential signal, whereas the second threshold value TH2 is negative (−) with respect to the differential signal. ) Value. The first and second threshold values TH1 and TH2 can be set independently according to the usage environment (installation environment) of the photoelectric sensor, but are provided so as to be variably set in conjunction with each other. It is also possible to keep it.
これらの立ち上がりエッジ検出部3および立ち下がりエッジ検出部4に加えて本発明に係る光電センサにおいては、更に前記エッジ検出部3,4の一方の出力を受けてセットされ、他方の出力を受けてリセットされて2値の値をとる出力信号(セット・リセット出力)を生成するセット・リセット出力部(出力信号生成手段)5を備えている。具体的にはこのセット・リセット出力部5はフリップフロップ回路からなり、例えば前記立ち上がりエッジ検出部3の出力を受けてセットされ、立ち下がりエッジ検出部4の出力を受けてリセットされることで、立ち上がりエッジの検出タイミングから立ち下がりエッジの検出タイミングに亘ってオン(ON)となる出力信号を生成する。或いはセット・リセット出力部5は、逆に前記立ち下がりエッジ検出部4の出力を受けてセットされ、立ち上がりエッジ検出部3の出力を受けてリセットされることで、立ち下がりエッジの検出タイミングから立ち上がりエッジの検出タイミングに亘ってオン(ON)となる出力信号を生成する。
In addition to the rising
尚、このセット・リセット出力部5に、そのセット時から予め設定された経過時間Toに至ってもリセット信号が加えられない場合、自動的にその出力をリセットするタイマ機能を持たせておくことも有用である。またこのタイマ時間Toについても、光電センサの使用条件に応じて適宜可変設定し得るようにしておくことが望ましい。そしてこの実施形態においては、更に上述した立ち上がりエッジ検出部3の出力、立ち下がりエッジ検出部4の出力、そして前記セット・リセット出力部5の出力を択一的に外部出力する出力スイッチ6が出力信号選択手段として組み込まれている。
The set / reset output unit 5 may have a timer function for automatically resetting the output when no reset signal is applied even when the preset elapsed time To has been reached since the set. Useful. Also, it is desirable that the timer time To can be variably set according to the usage conditions of the photoelectric sensor. In this embodiment, the output switch 6 that alternatively outputs the output of the rising
このように構成された光電センサが、例えば被検出物体が存在するときに前記受光器での受光量が増大する検出環境で用いられる場合には、前記セット・リセット出力部5は前記立ち上がりエッジ検出部3の出力を受けてセットされ、前記立ち下がりエッジ検出部4の出力を受けてリセットされるようにその動作条件が設定される。すると受光器での受光量が図2(a)に示すように被検出体の存在によって増大すると、前記微分演算部2による上記受光量の微分出力(微分量)は図2(b)に示すように、受光量の増大時に正(+)に変化し、受光量の減少時に負(−)に変化する。
For example, when the photoelectric sensor configured as described above is used in a detection environment in which the amount of light received by the light receiver increases when an object to be detected exists, the set / reset output unit 5 detects the rising edge. The operation condition is set so that the output is set by receiving the output of the
このような微分量に対して立ち上がりエッジ検出部3は、第1の閾値TH1にて微分量の急激な増大を検出しているので、その出力は図2(c)に示すように微分量が急激に増大した立ち上がりエッジにてオン(ハイ)となるパルス状の出力を生成する。また立ち下がりエッジ検出部4は、第2の閾値TH2にて微分量の急激な減少を検出しているので、その出力は図2(d)に示すように微分量が急激に減少した立ち下がりエッジにてオン(ハイ)となるパルス状の出力を生成する。
Since the rising
この結果、前記セット・リセット出力部5は前記立ち上がりエッジ検出部3の出力を受けてセットされ、前記立ち下がりエッジ検出部4の出力を受けてリセットされるので、図2(e)に示すように前記立ち上がりエッジの検出タイミングから立ち下がりエッジの検出タイミングに亘ってオン(ハイ)となる出力信号を生成することになる。そしてこの図2(e)に示す信号をモニタすることにより、被検出体の前端部を検出した時点と該被検出体の後端部を検出した時点とを区別して検出することが可能となり、またその信号継続時間から前記被検出体の前端部から後段部までの検出時間(検出幅)を検出することが可能となる。従って被検出体が、例えば所定の搬送速度で搬送されているとすれば、上記検出時間(検出幅)から被検出体の搬送方向の長さ(被検出体の大きさ)を検出することが可能となる。
As a result, the set / reset output unit 5 is set in response to the output of the rising
これに対して光電センサが、例えば被検出物体が存在するときに前記受光器での受光量が減少する検出環境で用いられる場合には、前記セット・リセット出力部5を前記立ち下がりエッジ検出部4の出力を受けてセットされ、前記立ち上がりエッジ検出部3の出力を受けてリセットされるようにその動作条件が設定される。すると受光器での受光量が図3(a)に示すように被検出体の存在によって減少すると、前記微分演算部2による上記受光量の微分出力(微分量)は図3(b)に示すように、受光量の減少時に負(−)に変化し、受光量の増大時に正(+)に変化する。
On the other hand, when the photoelectric sensor is used, for example, in a detection environment in which the amount of light received by the light receiver decreases when an object to be detected exists, the set / reset output unit 5 is connected to the falling edge detection unit. The operation condition is set so as to be reset upon receipt of the output of 4 and to be reset upon receipt of the output of the rising
このような微分量に対して立ち上がりエッジ検出部3は、第1の閾値TH1にて微分量の急激な増大を検出しているので、その出力は図3(d)に示すように微分量が急激に増大した立ち上がりエッジにてオン(ハイ)となるパルス状の出力を生成する。また立ち下がりエッジ検出部4は、第2の閾値TH2にて微分量の急激な減少を検出しているので、その出力は図2(c)に示すように微分量が急激に減少した立ち下がりエッジにてオン(ハイ)となるパルス状の出力を生成する。
Since the rising
すると前記セット・リセット出力部5は前記立ち下がりエッジ検出部4の出力を受けてセットされ、前記立ち上がりエッジ検出部3の出力を受けてリセットされるので、図3(e)に示すように前記立ち下がりエッジの検出タイミングから立ち上がりエッジの検出タイミングに亘ってオン(ハイ)となる出力信号を生成することになる。従ってこの図3(e)に示す信号をモニタすることにより、前述した実施形態と同様に被検出体の前端部を検出した時点と該被検出体の後端部を検出した時点とを区別して検出することが可能となり、またその信号継続時間から前記被検出体の前端部から後段部までの検出時間(検出幅)を検出することが可能となる。従って被検出体が、例えば所定の搬送速度で搬送されているとすれば、上記検出時間(検出幅)から被検出体の搬送方向の長さ(被検出体の大きさ)を検出することが可能となる。
Then, the set / reset output unit 5 is set in response to the output of the falling edge detection unit 4, and is reset in response to the output of the rising
尚、被検出体に設けられた溝(ノッチ)を検出する場合のように、被検出体が存在しない状態を検出する場合にも、前記セット・リセット出力部5にて生成された信号から同様に検出可能なことは言うまでもない。尚、被検出体の搬送が何等かの理由により停止し、これに起因して前記セット・リセット出力部5がセットされたままの状態となることが想定される。従ってこのような場合には、例えば図4に例示するように前記セット・リセット出力部5のセット後、所定の時間Toが経過した時点で該セット・リセット出力部5を自動的にリセットするようにしておけば良い。このようなタイマ機能を設けておくことで、セット・リセット出力部5からの不本意な信号出力状態が継続することを確実に防止することが可能となる。またこのようにしてセット・リセット出力部5を強制的にリセットした場合には、何等かのイベント信号を発するようにしておくことも有用である。 In addition, when detecting a state in which the detection object does not exist, such as when detecting a groove (notch) provided in the detection object, the same applies from the signal generated by the set / reset output unit 5. Needless to say, it can be detected. In addition, it is assumed that the conveyance of the detected object is stopped for some reason, and the set / reset output unit 5 remains set due to this. Therefore, in such a case, for example, as shown in FIG. 4, the set / reset output unit 5 is automatically reset when a predetermined time To elapses after the set / reset output unit 5 is set. It ’s good if you keep it. By providing such a timer function, it is possible to reliably prevent the unintentional signal output state from the set / reset output unit 5 from continuing. Further, when the set / reset output unit 5 is forcibly reset in this way, it is also useful to emit some event signal.
このように受光器での受光量の微分値から被検出体の存在を検出する微分検出形の光電センサにおいて、上述したようにその微分量の急激な増大と共に急激な減少を個別に検出し、これらの検出結果に応じてセット・リセットされる信号を生成する機能を備えた本発明に係る光電センサによれば、そのセット・リセット出力を監視することで被検出体の前端部および後端部を区別して検出することができ、更には被検出体の検出幅(搬送方向の長さ)も検出することが可能となる。 Thus, in the differential detection type photoelectric sensor that detects the presence of the detected object from the differential value of the received light amount at the photoreceiver, as described above, the rapid decrease of the differential amount is individually detected, According to the photoelectric sensor according to the present invention having a function of generating a signal that is set / reset according to these detection results, the front end portion and the rear end portion of the detected object are monitored by monitoring the set / reset output. Can be detected separately, and further, the detection width (length in the transport direction) of the detection target can be detected.
しかも受光量の微分量の急激な増大を検出することに加えて、微分量の急激な減少をも検出すると言う簡単な構成により物体検出の正確性を高めることができる。更には被検出体のどこの部位を検出しているのかを正確に把握することができるので、工業生産ラインに沿って搬送される物体の検出のみならず、物体の搬送間隔や被検出体に設けられた溝(ノッチ)等の空間幅の検出等にも本光電センサを有効に活用することが可能となる等の実用上多大なる効果が奏せられる。 In addition to detecting a sudden increase in the differential amount of the received light amount, it is possible to improve the accuracy of object detection with a simple configuration that also detects a sudden decrease in the differential amount. Furthermore, since it is possible to accurately grasp which part of the detection object is detected, not only the detection of the object conveyed along the industrial production line, but also the conveyance interval of the object and the detection object The present invention has a great practical effect such that the present photoelectric sensor can be effectively used for detecting a space width of a groove (notch) provided.
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば図1に破線にて示すようにセット・リセット出力部5の出力から被検出体の長さを求める長さ変換器7を組み込んでおくことも有用である。また出力スイッチ6を省略し、セット・リセット出力部5の出力だけを得るように構成することも勿論可能である。その他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。 The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, it is also useful to incorporate a length converter 7 that obtains the length of the detected object from the output of the set / reset output unit 5 as indicated by a broken line in FIG. Of course, the output switch 6 may be omitted and only the output of the set / reset output unit 5 may be obtained. In addition, the present invention can be implemented with various modifications without departing from the scope of the invention.
1 受光量検出部
2 微分演算部
3 立ち上がりエッジ検出部
4 立ち下がりりエッジ検出部
5 セット・リセット出力部(出力信号生成手段)
6 出力スイッチ(出力信号選択手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Received light
6 Output switch (output signal selection means)
Claims (6)
この微分演算手段にて求められた変化量を第1の閾値と比較して前記受光量の増大変化の大きい立ち上がりエッジを検出する立ち上がりエッジ検出手段と、
前記微分演算手段にて求められた変化量を第2の閾値と比較して前記受光量の減少変化の大きい立ち下がりエッジを検出する立ち下がりエッジ検出手段と、
前記各エッジ検出手段の出力によってセット・リセットされて前記立ち上がりエッジの検出時点から前記立ち下がりエッジの検出時点に至る出力信号、または前記立ち下がりエッジの検出時点から前記立ち上がりエッジの検出時点に至る出力信号を生成する出力信号生成手段と
を具備したことを特徴とする光電センサ。 Differential operation means for differentiating the amount of light received by the light receiver to obtain the amount of change in the amount of received light;
A rising edge detecting means for detecting a rising edge having a large increase in the amount of received light by comparing the amount of change obtained by the differential calculation means with a first threshold;
A falling edge detecting means for detecting a falling edge having a large change in decrease in the amount of received light by comparing the amount of change obtained by the differential calculation means with a second threshold;
An output signal that is set / reset by the output of each of the edge detection means and reaches from the rising edge detection time to the falling edge detection time, or an output from the falling edge detection time to the rising edge detection time An output signal generation means for generating a signal.
前記出力信号生成手段は、前記被検出体の搬送方向における長さに相当する信号を生成するものである請求項1に記載の光電センサ。 The light receiver is used in a pair with a light projector, and the light projected from the light projector according to the presence or absence of the target to be transported at a constant speed or the light to be detected from the light projector Receiving the light reflected by
The photoelectric sensor according to claim 1, wherein the output signal generation unit generates a signal corresponding to a length of the detected object in a conveyance direction.
更に前記立ち上がりエッジ検出手段が出力する信号、前記立ち下がりエッジ検出手段が出力する信号および前記出力信号生成手段から出力される信号を択一的に選択して外部出力する出力信号選択手段を備えることを特徴とする光電センサ。 In the photoelectric sensor in any one of Claims 1-5,
Further, the apparatus further comprises output signal selection means for selectively selecting a signal output from the rising edge detection means, a signal output from the falling edge detection means, and a signal output from the output signal generation means and outputting them externally. A photoelectric sensor characterized by
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