JP2010159986A - 光電センサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光電センサ本体における受光量の変化に応じて、その受光量に対する閾値を簡易に更新することのできる光電センサ装置を提供する。
【解決手段】所定の条件下において受光部にて検出される受光量を基準光量として求める基準光量取得手段と、この基準光量取得手段にて求められた基準光量に対する比率として前記閾値を規定する比率情報を初期設定する閾値設定手段と、初期設定された比率情報を記憶する記憶手段と、トリガ信号を受けて前記基準光量取得手段を起動し、新たに求められた基準光量に前記記憶手段に記憶した比率情報を乗じて閾値を決定する閾値更新手段とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、監視対象領域の状態変化を正確に判定することのできる光電センサ装置に関する。

投光部および受光部と、上記受光部での受光量による受光量を予め設定された閾値と比較して該閾値により区画された受光レベルに相当するセンサ出力を得る判定部とを備えた光電センサは、例えば監視対象領域の状態変化を検出するセンサとして用いられる。ちなみに前記投光部は発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード（ＬＤ）等を主体として構成され、また前記受光部はホトダイオード（ＰＤ）等を主体として構成される。そして前記判定部は、前記受光部による受光量に応じた電気信号のレベルと予め設定された閾値とを比較する比較器等の電子回路として構築される。この種の光電センサについては特許文献１等に詳しく紹介される。

特開２００６-２８４２５１号公報

ところでこの種の光電センサを長期に亘って使用した際、前記受光部における受光面の汚れ等に起因して該受光部での受光量が次第に低下することが否めない。これにも拘わらず予め設定した閾値の下で前記受光部による受光量を判定していると、その判定自体が不安定となり、判定結果の信頼性が損なわれると言う不具合がある。しかしながら従来においてはその初期設定時に閾値を固定的にマニュアル設定しているだけなので、前述した受光量の経時的な低下に対処することが困難であると言う問題がある。また特許文献１に開示されるように所定の検出条件下において求められる検出信号（受光量）を基準として、予め設定したシフト割合を用いて閾値を設定する場合であっても、前述した受光量の経時的な低下に対処することが困難であると言う問題がある。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであって、その目的は、光電センサ本体における受光量が経時的に変化した場合であっても、変化した受光量に応じて閾値を簡易に更新することで、監視対象領域の状態変化を正確に判定することのできる光電センサ装置を提供することにある。

本発明は、所定の条件下における受光量に応じて初期設定した閾値と上記受光量との比を一定に保てば、光電センサ本体における受光量が経時的に変化した場合であっても、その受光量を正確に判定し得ることに着目してなされている。
そこで上述した目的を達成するべく本発明の請求項１に係る光電センサ装置は、
<ａ> 投光部および受光部と、上記受光部による受光量を予め設定された閾値と比較して当該比較結果に基づく出力を行う判定部とを備えた光電センサ本体と、
<ｂ> 所定の条件下において前記受光部にて検出される受光量を基準光量として求める基準光量取得手段と、
<ｃ> 与えられた比率情報を前記基準光量取得手段にて求められた基準光量に乗じて前記光電センサ本体に与える閾値を初期設定する閾値設定手段と、
<ｄ> 前記閾値設定手段に与えられた比率情報を記憶する記憶手段と、
<ｅ> 所定の条件を満たしたときに前記基準光量取得手段を起動して新たに基準光量を取得すると共に、前記新たに求められた基準光量に前記記憶手段に記憶した比率情報を乗じて前記光電センサ本体に与える閾値を更新する閾値更新手段と
とを具備したことを特徴としている。

また本発明の請求項２に係る光電センサ装置は、
<ａ> 投光部および受光部と、上記受光部による受光量を予め設定された閾値と比較して当該比較結果に基づく出力を得る判定部とを備えた光電センサ本体と、
<ｂ> 所定の条件下において前記受光部にて検出される受光量を基準光量として求める基準光量取得手段と、
<ｃ> 与えられた比率情報を前記基準光量取得手段にて求められた基準光量に乗じて前記光電センサ本体に与える閾値を初期設定する閾値設定手段と、
<ｄ'> 前記光電センサ本体に初期設定された閾値および前記基準光量取得手段にて求められた基準光量をそれぞれ記憶する記憶手段と、
<ｅ'> 所定の条件を満たしたときに前記基準光量取得手段を起動して新たに基準光量を取得すると共に、前記新たに求められた基準光量と前記記憶手段に記憶した基準光量との比を前記記憶手段に記憶した閾値に乗じて前記光電センサ本体に与える閾値を更新する閾値更新手段と
とを備えたことを特徴としている。

ちなみに前記閾値設定手段に与えられる比率情報は、マニュアル操作により設定されるものである。

上記構成の光電センサ装置によれば、新たに求めた基準光量に基づいて前記光電センサ本体に与える閾値を簡易に更新することができる。これ故、監視対象領域の状態変化を安定に、しかも正確に判定することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る光電センサ装置の要部概略構成図。 本発明に係る光電センサ装置における判定閾値の更新処理形態の処理手順の一例を示す図。 本発明の別の実施形態に係る光電センサ装置の要部概略構成図。

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装置について説明する。
尚、ここでは互いに異なる第１および第２の閾値を設定し、これらの第１および第２の閾値にて光電センサ本体による受光量を３つのパターンに区分して、具体的には第１の閾値が第２の閾値よりも大きい場合を仮定したときには、
(１) 受光量が第１の閾値以上の場合
(２) 受光量が第１の閾値よりも小さく、第２の閾値以上の場合
(３) 受光量が第２の閾値よりも小さい場合
に区分してその受光状態を判定する光電センサ装置を例に説明する。

しかし１つの閾値だけを設定して光電センサ本体による受光量を２つのパターンに区分して、即ち、受光量が当該閾値以上であるか否かに区分してその受光状態を判定する光電センサ装置にも同様に適用可能なことは言うまでもない。要は、所定の閾値と受光量とを比較してその受光状態を判定する光電センサ装置であれば本実施形態と同様の手法を適用することが可能である。

図１はこの実施形態に係る光電センサ装置の概略構成を示している。この光電センサ装置の主体部をなすセンサ本体は、基本的には物体の検出領域に向けて光を照射する投光部１と、この投光部１から照射された光の上記検出領域を透過した光、または検出領域にて反射された光を受光し、その受光量に応じたセンサ出力を得る受光部２とを備えた、いわゆる光電センサヘッドと、前記受光部２での受光量を予め設定した閾値Ｔと比較して該閾値Ｔにより区画されたパターンに相当する判定出力を得る判定部３、および判定部３での判定結果を外部出力する出力部４とを備える。

尚、この例では前記受光部２での受光量を予め区画した３つのパターンのいずれに属するかを判定するべく、互いに異なる２つの閾値Ｔａ,Ｔｂ（例えばＴａ＞Ｔｂ）を設定すると共に、前記受光量を前記２つの閾値Ｔａ,Ｔｂとそれぞれ比較する為の２つの判定部３ａ,３ｂが並列に設けられている。そして出力部４は、これらの判定部３ａ,３ｂでの各判定結果に基づき、例えば前記受光部２での受光量が前述した如く閾値Ｔａ,Ｔｂによって区画された、いずれのパターンに属するかを示す信号を生成して外部出力するものとなっている。

ちなみに前記投光部１から照射されて検出対象領域を透過した光を前記受光部２にて検出する、いわゆる透過形タイプの光電センサヘッドは、前記検出対象領域に存在する物体によって光が遮られることを利用した物体検出に用いられる。また投光部１から照射されて検出対象領域にて反射した光を前記受光部２にて検出する、いわゆる反射形タイプの光電センサヘッドは、前記検出対象領域に存在する物体によって光が反射されることを利用した物体検出に用いられる。

そして前記光電センサヘッドが上述したように受光部２での受光量に応じたセンサ出力（電圧値）を得る光電変換型のものである場合、前記判定部３（３ａ,３ｂ）は予め電圧値として閾値レジスタ５ａ,５ｂにそれぞれ設定された２つの閾値Ｔａ,Ｔｂと前記センサ出力（電圧値）とをそれぞれ比較し、例えば受光部２から出力される信号が前記閾値Ｔａ,Ｔｂを超えたときにＨレベルの出力信号を得る比較器として実現される。

尚、前記判定部３ａ,３ｂとしては、センサ出力が前記閾値Ｔａ,Ｔｂに満たないときにＨレベルの判定結果を得るものであっても勿論良い。またこのような判定結果が意味するところは、前記光電センサヘッドが前述した透過形のものであるか、反射形のものであるかによって異なることも言うまでもない。また前述した出力部４は上述した２つの判定部３ａ,３ｂによる各判定結果に従い、例えば受光部２での受光量が２つの閾値Ｔａ,Ｔｂによって規定される［Ｔａ〜Ｔｂ］の範囲に存在するとき、所定の電圧値の、且つ予め定められた一定の時間幅のパルス信号を、該センサ装置による判定出力として外部出力するように構成される。具体的にはこの出力部４は、ワンショット・マルチバイブレータのようなタイマ回路として実現される。

本発明に係る光電センサ装置は、基本的には上述した如く構成された光電センサ本体を主体とするものであって、更に所定の条件下において、具体的には前記受光部２での全光受光状態において該受光部２にて検出される受光量を基準光量として求める基準光量取得手段６を備える。そして前述した２つの判定部３ａ,３ｂに与える２つの閾値Ｔａ,Ｔｂを設定する閾値設定手段７は、上記基準光量取得手段６にて求められた基準光量に対する、上記２つの閾値の比率（パーセンテージ）である比率情報Ｐａ,Ｐｂをマニュアル設定する機能を有し、この閾値設定手段７に対してマニュアル設定された比率情報Ｐａ,Ｐｂは、閾値比率として記憶手段（メモリ）８ａ,８ｂに記憶される。

そして所定の条件を満たしたとき、例えば外部から与えられるトリガ信号の受信が条件として設定されている場合には、トリガ信号を受けたときに閾値更新手段９が起動される。すると閾値更新手段９は前記基準光量取得手段６にて検出された所定の条件下（全光受光時）の受光量を基準光量とし、前記記憶手段（メモリ）８ａ,８ｂに初期設定された閾値比率Ｐａ,Ｐｂを上記基準光量にそれぞれ乗じることにより、前記判定部３ａ,３ｂに与える２つの閾値Ｔａ,Ｔｂをそれぞれ算出する。このようにして求められた閾値Ｔａ,Ｔｂが前記レジスタ５ａ,５ｂにそれぞれ設定されて判定部３ａ,３ｂでの受光量判定に供される。

尚、閾値更新手段９は、トリガ信号が与えられる都度、前記基準光量取得手段６を付勢して基準光量を求め、この新たに求められた基準光量に上記の閾値比率Ｐａ,Ｐｂをそれぞれ乗じて新たな閾値Ｔａ’,Ｔｂ’をそれぞれ算出する。この結果、前記レジスタ５ａ,５ｂにそれぞれ設定されて判定部３ａ,３ｂに与えられる閾値Ｔａ,Ｔｂは、トリガ信号が与えられる都度、新たに求められた基準光量に基づいて、新たな閾値Ｔａ’,Ｔｂ’へと更新されることになる。

即ち、上述した如く構成された光電センサ装置によれば、例えば図２にその概略的な処理手順を示すように該光電センサ装置の設置時に受光部２での全光受光量を検出し〈ステップＳ１〉、その全光受光量を基準として閾値を規定する為の閾値比率をマニュアル設定する〈ステップＳ２〉。しかる後、マニュアル設定された閾値比率と前記全光受光量（基準光量）とに基づいて判定部３（３ａ,３ｂ）に設定すべき閾値を計算し〈ステップＳ３〉、算出した閾値をレジスタ５（５ａ,５ｂ）に設定する〈ステップＳ４〉。

このようにして閾値の初期設定処理を終えたならば、次にトリガ信号が与えられる否かを判定する〈ステップＳ５〉。そしてトリガ信号が与えられない場合には、前述した如く設定された閾値に基づいて受光部２での受光量を判定処理する〈ステップＳ６〉。またトリガ信号が与えられた場合には〈ステップＳ５〉、次の閾値更新処理を起動し、先ず閾値を設定する上での所定の条件である前記受光部２での全光受光状態において、その受光量を基準受光量として検出する〈ステップＳ７〉。次いで新たに検出された基準受光量に、前述した初期設定時に与えられた閾値比率を乗じることにより新たな閾値を計算する〈ステップＳ８〉。そしてこの新たに求められた閾値にて前記判定部３に与える閾値を更新し〈ステップＳ９〉、以降、更新された閾値を用いて前記受光部２での受光量を判定処理する〈ステップＳ６〉。

かくしてこのように構成された光電センサ装置によれば、投光部１および受光部２が形成している光路の汚れによって、また投光部１および受光部２の経時的な変化に起因して該受光部２での全光受光状態での受光量が変化（低下）し、これに伴って前記レジスタ５ａ,５ｂにそれぞれ設定された２つの閾値Ｔａ,Ｔｂに基づく判定部３ａ,３ｂでの受光量に対する判定条件にずれが生じたとしても、トリガ信号を与えることにより簡易に上記閾値Ｔａ,Ｔｂを更新することができる。つまり煩わしい閾値の初期設定操作を必要とすることなく、受光部２における受光条件の変化に応じて閾値Ｔａ,Ｔｂを更新することができる。特に受光部２での全光受光状態での受光量を基準として閾値Ｔａ,Ｔｂを更新するので、受光部２における受光量の経時的な変化に拘わることなく、その受光量を常に安定に判定することが可能となる。従ってその計測信頼性を簡易に高めることができる。

次に図３を参照して本発明の他の実施例について説明する。
前述した実施形態においては閾値設定手段７に与えられる比率情報に基づいて閾値を設定したが、これに代えて、例えばその判定閾値を直接的な光量の値として定義したい場合も考えられる。また当該判定閾値を定義する際に前述した基準光量取得手段６にて求められた基準光量と、初期設定した判定閾値とを前記記憶手段８にそれぞれ記憶するように構成することも考えられる。

このような場合においては、トリガ信号が与えられたとき、前述した基準光量取得手段６を再度起動して所定条件下における前記受光部２での全光受光量を新たな基準受光量として求める。その後、閾値更新部９において上述した如く新たに求めた基準光量と、前記記憶手段８に記憶された初期設定時の基準受光量との比を求め、この比を前記記憶手段８に記憶された判定閾値に乗じることにより新たな閾値を算出する。そしてこの新たに求めた閾値にて前記判定部３に与える閾値を更新すると共に、新たに求めた基準受光量にて前記記憶手段８に記憶された初期設定時の基準受光量を更新するようにすれば良い。このように光電センサ装置を構成しても、先の実施形態と同様に受光部２での経時的な受光量の変化（低下）に応じてその判定閾値を簡易に更新することができ、先の実施形態と同様な効果が奏せられる。

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。例えば受光部２での全光受光状態における受光量を基準受光量として定めることに代えて、基準となるサンプル（標本）を検出対象領域に位置付けたときに前記受光部２にて検出される受光量を基準受光量とすることも勿論可能である。具体的には所定の大きさで、且つ所定の反射率を有する基準サンプル（標本）を検出対象領域に位置付けて、基準受光量の検出を行うようにすれば十分である。

また、閾値更新手段９を起動するための所定の条件として例示したトリガ信号については外部から与えるようにしても良いが、光電センサ装置の内部において該光電センサ装置の稼働時間をモニタしたり、受光量が閾値を跨いで変化した回数を計数したりする等して自動的に生成し、定期的に閾値に更新処理を起動す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。

１ 投光部
２ 受光部
３ａ，３ｂ 判定部（比較器）
４ 出力部
５ａ,５ｂ レジスタ
６ 基準光量取得手段
７ 閾値設定手段（初期設定）
８ａ,８ｂ 記憶手段
９ 閾値更新手段

Claims (3)

1. 投光部および受光部と、上記受光部による受光量を予め設定された閾値と比較して当該比較結果に基づく出力を得る判定部とを備えた光電センサ本体と、
   所定の条件下において前記受光部にて検出される受光量を基準光量として求める基準光量取得手段と、
   与えられた比率情報を前記基準光量取得手段にて求められた基準光量に乗じて前記光電センサ本体に与える閾値を初期設定する閾値設定手段と、
   前記閾値設定手段に与えられた比率情報を記憶する記憶手段と、
   所定の条件を満たしたときに前記基準光量取得手段を起動して新たに基準光量を取得すると共に、前記新たに求められた基準光量に前記記憶手段に記憶した比率情報を乗じて前記光電センサ本体に与える閾値を更新する閾値更新手段と
   とを具備したことを特徴とする光電センサ装置。
2. 投光部および受光部と、上記受光部による受光量を予め設定された閾値と比較して当該比較結果に基づく出力を得る判定部とを備えた光電センサ本体と、
   所定の条件下において前記受光部にて検出される受光量を基準光量として求める基準光量取得手段と、
   与えられた比率情報を前記基準光量取得手段にて求められた基準光量に乗じて前記光電センサ本体に与える閾値を初期設定する閾値設定手段と、
   前記光電センサ本体に初期設定された閾値および前記基準光量取得手段にて求められた基準光量をそれぞれ記憶する記憶手段と、
   所定の条件を満たしたときに前記基準光量取得手段を起動して新たに基準光量を取得すると共に、前記新たに求められた基準光量と前記記憶手段に記憶した基準光量との比を前記記憶手段に記憶した閾値に乗じて前記光電センサ本体に与える閾値を更新する閾値更新手段と
   とを具備したことを特徴とする光電センサ装置。
3. 前記閾値設定手段に与えられる比率情報は、マニュアル操作により設定されるものである請求項１または２に記載の光電センサ装置。

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