JP2010217003A - 光電センサおよび干渉低減方法 - Google Patents

Abstract

【課題】非同期で動作する複数の光電センサ間における干渉の影響を低減することのできる光電センサを提供する。
【解決手段】一定の検出期間Ｔ内に所定回数ｎに亘って投光部から光を投光すると共に、上記一定の周期Ｔ内における受光部での受光量から検出対象物の有無を判定するに際し、前記一定の周期Ｔ内におけるｎ回の投光タイミングを規定する投光パターンを、他の光電センサとの間での干渉が所定回数以下となるように設定し、ｎ回の受光量をリミット処理した後、その移動平均値を求めることで干渉の影響を低減する。
【選択図】図１

Description

本発明は、近接させて設けられた複数の光電センサ間における干渉の影響を低減することのできる光電センサおよび干渉低減方法に関する。

検出領域に向けて光を投光する投光部と、前記検出領域から到来する光を受光する受光部とを備え、該受光部での受光量から前記検出領域における検出対象物の有無を検出する光電センサは、各種の工業生産ライン等において幅広く用いられる。またこの種の光電センサは、例えば図６(ａ),(ｂ)に示すように、その検出対象部位を近接させて複数台併設（連装）されることも多々ある。

ちなみに図６(ａ)は検出領域Ｓを挟んで対をなす投光部Ｔと受光部Ｒとを正対させて配置した透過形の光電センサを複数台並べて設けた例を示しており、また図６(ｂ)は対をなす投光部Ｔと受光部Ｒとを検出領域Ｓに向けて並べて配置した反射形の光電センサを複数台並べて設けた例を示している。尚、反射形の光電センサにおいては、前記投光部Ｔおよび受光部Ｒに対して検出領域Ｓを挟んで反射体Ｍを正対させる場合もある。そして各光電センサのセンサ本体Ｂにおいては、前記受光部Ｒでの受光量を所定の判定閾値にて弁別することで、例えば検出対象物により光が遮断されて前記受光部Ｒでの受光量が低下したことを検出して、或いは検出対象物により光が反射されて前記受光部Ｒでの受光量が増加したことを検出して前記検出領域Ｓにおける物体（検出対象物）の有無をそれぞれ検出するものとなっている。尚、図６(ａ),(ｂ)においては、投光部Ｔおよび受光部Ｒをセンサ本体Ｂから離して設けた、いわゆるファイバ型のものを示しているが、センサ本体Ｂに投光部Ｔおよび受光部Ｒを一体に設けた光電センサでも同様に連装される。

しかしながら上述したように光の投受光路（光路）を近接させて複数台の光電センサを連装した場合、隣接する光電センサ間での相互干渉が問題となることが否めない。このような相互干渉の問題を回避するべく、例えば特許文献１には複数台の光電センサからの投光タイミングを所定の順序で順にずらすことが提唱されている。しかしながらこのようなタイミング制御を行うには、複数の光電センサを互いに同期させて動作させることが必要である。

一方、特許文献２には投光部から所定の周期で光を投光し、これに同期して受光部にて受光される受光量を平均化処理することで、検出領域を通過する物体の速度に拘わることなく高速に物体検出する手法が開示される。この手法によれば所定の周期で検出される受光量にばらつきをがあっても、平均化処理によってばらつきを吸収してその受光量を正しく判定することができる。

特開２００２−１３１１２５号公報 特開平８−８８５５３号公報

ところで前述したように複数台の光電センサを近接させて設けた場合における光電センサ間の干渉の影響を防止するべく、これらの複数台の光電センサを同期させて動作させるには、各光電センサに同期回路をそれぞれ組み込んだり、これらの光電センサを各動作タイミングを制御する為の専用の制御装置を設けることが必要であり、その分、その設備コストが嵩む等の不具合がある。この点、例えば複数台の光電センサを非同期で動作させながら前述した相互干渉の影響を回避できれば、コストの増大を招来することなしに各光電センサの安定した検出動作を保証することができる。

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、近接させて設けられて互いに非同期で動作する複数の光電センサ間における干渉の影響を低減することのできる光電センサおよび干渉低減方法を提供することにある。

本発明は、光電センサに要求される物体検出の最短周期が予め規定されると雖も、例えばその検出周期内において光電センサから複数回に亘って光を投光し、これらの受光量の平均値を求めれば該受光量のばらつきの影響を抑制し得ること、また前記周期内において複数の光電センサからそれぞれ複数回に亘って光を投光する間隔（投光間隔）が複数の光電センサ間において互いに異なれば、各光電センサを互いに非同期に動作させても相互干渉が生じる確率が減ることに着目している。

そこで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、投光部および受光部を備え、予め定められた一定の周期Ｔ内に予め定められた回数ｎ（ｎは２以上の自然数）に亘って前記投光部から検出領域に向けて光を投光すると共に、前記検出領域から到来する光の上記一定の周期Ｔ内における前記受光部での受光量から前記検出領域における検出対象物の有無を検出するようにしたものであって、
特に前記一定の周期Ｔ内に前記投光部からｎ回に亘って投光される光の投光タイミングを規定する複数種の投光パターンをそれぞれ記憶した投光パターン記憶部と、この投光パターン記憶部に記憶された複数種の投光パターンの中の１つを選択して前記投光部を駆動するパターン選択手段とを備えたことを特徴としている。

即ち、本発明に係る光電センサは、予め定められた一定の周期Ｔ内に予め定められた回数ｎ（ｎは２以上の自然数）に亘って前記投光部から検出領域に向けて光を投光する上での上記投光のタイミングを、投光パターン記憶部に記憶された複数種の投光パターンの中の１つとして選択的に設定し得るようにしたことを特徴としている。
ちなみに前記投光パターン記憶部に記憶される複数種の投光パターンの１つは、前記一定の周期Ｔをｎ等分した時間間隔（Ｔ／ｎ）で前記投光部からの投光タイミングを規定する投光パターンであり、他の投光パターンは、複数の時間間隔ｔ_１〜ｔ_ｋ（ｋは２以上の自然数）により前記一定の周期Ｔを区切って定めた投光パターンからなる。そしてこれらの複数種の投光パターンの中のどの投光パターンを選択するかについては、例えば当該光電センサと共に連装された他の光電センサの投光パターンと異なるように、好ましくは他の光電センサとの干渉回数が最も少なくなる投光パターンとして決定するようにすれば良い。

また本発明に係る光電センサは、更に前記一定の周期Ｔ内における他の光電センサとの間での干渉回数を検出し、検出した干渉回数が予め定めた許容回数を超えるときには前記パターン選択手段により選択する投光パターンを変更するパターン変更手段を備えることを特徴としている。ちなみに前記他の光電センサとの間での干渉の検出は、例えば前記一定の周期Ｔ内における前記受光部での受光量の平均値に基づいて該一定の周期Ｔ内における個々の受光量を判定して行うようにすれば良い。

更に本発明に係る光電センサは、更に前記一定の周期Ｔよりも長い第２の周期Ｔ２を設定し、この第２の周期Ｔ２内に前記投光部からｍ回（ｍは２以上の自然数）に亘って投光される光の投光タイミングを規定する複数の投光パターンの中から、前記第２の周期Ｔ２内における干渉回数が予め設定された許容回数以下となる投光パターンを選択して前記投光部を駆動するチューニング用駆動手段と、このチューニング用駆動手段の動作時における前記第２の周期Ｔ２内における前記受光部での受光量の平均値に基づいて、前記一定の周期Ｔ内における前記受光部での受光量から前記検出領域における検出対象物の有無を検出するための判定閾値を設定する閾値設定手段とを備えることを特徴としている。

ちなみに前記閾値設定手段は、例えば前記第２の周期Ｔ２内における前記受光部での受光量の平均値に基づいて該受光量の上限値および下限値を設定し、設定した上限値および下限値にて前記第２の周期Ｔ２内における前記受光部での受光量をリミット処理した後、当該リミット処理が施された受光量の平均値として前記判定閾値を設定するように構成される。或いは前記閾値設定手段は、例えば前記第２の周期Ｔ２内における前記受光部での受光量の平均値に基づいて該受光量の上限値および下限値を設定し、前記第２の周期Ｔ２内における前記受光部での受光量の内、前記設定した上限値および下限値にて規定される範囲内の受光量の平均値として前記判定閾値を設定するように構成される。

尚、前記第２の周期Ｔ２内における他の光電センサとの間での干渉回数を検出し、検出した干渉回数が予め定めた許容回数を超えるときには前記投光パターンを変更して前記チューニング用駆動手段を再起動するパターン変更手段を備えることが好ましい。また検出した干渉回数が予め定めた許容回数を超えるとき場合には、前述した判定閾値の設定処理を一旦中止し、投光パターンが変更されて前記チューニング用駆動手段が再起動されたときに判定閾値を設定すれば良い。

また本発明に係る光電センサの干渉低減方法は、投光部および受光部を備え、予め定められた一定の周期Ｔ内に予め定められた回数ｎ（ｎは２以上の自然数）に亘って前記投光部から検出領域に向けて光を投光すると共に、前記検出領域から到来する光の上記一定の周期Ｔ内における前記受光部での受光量から前記検出領域における検出対象物の有無を検出する複数台の光電センサを併設し、これらの光電センサを非同期で駆動するに際し、
前記複数の光電センサの各投光部から前記一定の周期Ｔ内にそれぞれｎ回に亘って投光する光の投光タイミングを規定する投光パターンを、前記複数の光電センサ間において互いに異ならせ、一方、前記複数の光電センサにおいては、それぞれ前記各受光部での受光量を予め設定した上限値および下限値にてリミット処理した後、当該リミット処理が施された受光量の移動平均を求め、受光量の移動平均値と予め設定した判定閾値とをして比較してセンサ出力を得ることを特徴としている。

或いは本発明に係る光電センサの干渉低減方法は、前記複数の光電センサの各投光部から前記一定の周期Ｔ内にそれぞれｎ回に亘って投光する光の投光タイミングを規定する投光パターンを、前記複数の光電センサ間において互いに異ならせ、一方、前記複数の光電センサにおいては、それぞれ前記各受光部での受光量を予め設定した上限値および下限値にて弁別して、上記上限値および下限値の範囲に含まれる受光量だけの平均値を求め、この平均値と予め設定した判定閾値とをして比較してセンサ出力を得ることを特徴としている。

ちなみに前記各光電センサにそれぞれ設定する投光パターンについては、例えばその投光パターンが前記一定の周期Ｔ内における干渉回数が予め設定された許容回数以下となるように定めれば良い。またこれらの各光電センサにそれぞれ設定する投光パターンについては、前記各光電センサにそれぞれ設けられて、前記一定の周期Ｔ内に前記投光部からｎ回に亘って投光される光の投光タイミングを規定する複数種の投光パターンを記憶した投光パターン記憶部から、それぞれ択一的に求めるようにすれば良い。

本発明に係る光電センサおよび干渉低減方法によれば、光電センサが、予め定められた一定の周期Ｔ内に予め定められた回数ｎ（ｎは２以上の自然数）に亘って投光部から検出領域に向けて光を投光すると共に、前記検出領域から到来する光の上記一定の周期Ｔ内における受光部での受光量から前記検出領域における検出対象物の有無を検出するように構成されており、特に前記一定の周期Ｔ内に前記投光部からｎ回に亘って投光される光の投光タイミングを規定する複数種の投光パターンの中の１つを選択して前記投光部の投光動作を制御するように構成されているので、複数の光電センサを互いに近接させて配置し、これらの光電センサを非同期で駆動する場合であっても、これらの光電センサ間の干渉を最小限に抑えることができる。

また前記一定の周期Ｔ内に検出される受光量を平均化して、或いは受光量を上限値および下限値にてリミット処理した後に平均化することで、若しくは上限値および下限値の範囲に含まれる受光量だけを抽出してその平均値を求めるので、干渉による影響を十分に小さく抑えて前記一定の周期Ｔ内における受光量を検出することが可能となる。この結果、隣接する光電センサ間での干渉の影響を低減して、受光量に基づく物体の有無の検出精度を十分に高め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の要部概略構成を示す図。 図１に示す光電センサにおける干渉回数判定部の構成例を示す図。 互いに異なる投光パターン間での干渉の発生を説明するためのタイミング図。 光電センサに設定する判定閾値を求める処理回路の例を示す図。 光電センサに設定する判定閾値を求める処理回路の他の例を示す図。 複数の光電センサの連装例を示す図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る光電センサおよび光電センサの干渉低減方法について説明する。
図１は本発明の実施形態に係る光電センサの要部概略構成図であって、Ｔは物体の検出領域に向けて光を投光する投光部、Ｒは上記検出領域から到来する光を受光する受光部である。前記投光部Ｔは発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード（ＬＤ）等の発光素子からなり、また前記受光部Ｔは受光量に応じた電気信号を出力するフォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子からなる。

尚、前記フォトダイオード（ＰＤ）は、受光量に応じた電流を出力するものであるが、受光部Ｒとしてはフォトダイオード（ＰＤ）の出力電流を電圧信号に変換するＩ-Ｖ変換器を含むものであっても良い。また前記投光部Ｔおよび受光部Ｒは、発光素子および受光素子が組み込まれたセンサ本体の投受光面に設けられたレンズを介して、検出領域に対して光を直接的に投受光するタイプのものであっても良いが、前記センサ本体に結合された光ファイバを介して検出領域の近傍に前記発光素子が発した光を導き、また光ファイバを介して前記検出領域からの光を前記受光素子に導く、いわゆるファイバ型のものであっても良い。

さて前記投光部Ｔの発光を制御するタイミング制御部１は、物体の最短検出周期として規定される予め定められた一定の期間Ｔ（例えば２００μＳ）内において、予め定められた回数ｎ（ｎは２以上の自然数）に亘って前記投光部（発光素子）Ｔをパルス駆動し、発光素子から所定光量のパルス光を発光させる役割を担う。具体的にはタイミング制御部１は、例えば２００μＳとして規定される一定期間Ｔにおいてパルス光を４回投光する場合には、基本的には５０μＳ（＝２００μＳ／４回）毎に前記投光部（発光素子）Ｔを発光駆動する。

このようにして一定の周期Ｔ内に前記投光部Ｔからｎ回に亘って投光するパルス光の投光タイミングは、パルス光の投光間隔を規定する複数種の投光パターンの１つとして設定されており、これらの複数種の投光パターンは予め投光パターン記憶部２に記憶されている。パターン選択部３は、操作者が行う手動設定（マニュアル設定）により、或いは行でなセンサ内部で自動的に発生する、後述するパターン変更指示を受けて前記投光パターン記憶部２に記憶されている複数種の投光パターンの中の１つを選択し、これを前記タイミング制御部１に前記パルス光の投光間隔を規定する制御データとして与えるものとなっている。

ちなみに前記複数種の投光パターンは、ｎ回に亘るバルス光の投光タイミングを規定する間隔時間のデータ列からなる。具体的には投光パターンの１つは前述したように前記一定の周期Ｔをｎ等分した時間間隔（Ｔ／ｎ）を示すデータ列からなり、前述した一定の周期Ｔが２００μＳの場合には［５０μＳ,５０μＳ,５０μＳ,５０μＳ］として与えられる。また他の投光パターンは、複数の時間間隔ｔ_１〜ｔ_ｋ（ｋは２以上の自然数）により前記一定の周期Ｔを区切って定めたトリガ間隔データ列からなり、例えば一定の周期Ｔが２００μＳの場合には［４０μＳ,４０μＳ,４０μＳ,８０μＳ］,［３０μＳ,４０μＳ,５０μＳ,８０μＳ］…等として与えられる。

一方、前記受光部Ｒは、上述した投光部Ｔからのパルス光の投光に同期して検出領域から到来する光を受光し、その受光量に相当する電気信号を出力する。そして光電センサに物体の検出モードが設定されている場合には、前記受光部Ｒの出力（受光量）はリミッタ回路４に与えられて、予め設定された上限値および下限値によりリミット処理された後、移動平均処理部５に与えられ、その移動平均値が前記一定期間Ｔにおける検出受光量として求められるようになっている。

そして判定部６は、上述した如くリミット処理した受光量の移動平均値を、予め設定された判定閾値と比較することで、例えばライトオン（ＬＯ）動作時には前記受光量の移動平均値が判定閾値を上回ったときに「オン」となるセンサ出力を得、またダークオン（ＤＯ）動作時には前記受光量の移動平均値が判定閾値を下回ったときに「オン」となるセンサ出力を得る。尚、「物体有り」のときにセンサ出力を「オン」とする条件としてライトオン（ＬＯ）に設定するか、ダークオン（ＤＯ）に設定するかは前述した透過形の光電センサであるか、反射形の光電センサであるか等によって異なることは言うまでもなく、当該光電センサの使用形態に応じて適宜設定される。

また上述した受光量の判定に用いられる前記判定閾値については、例えば光電センサをチューニングモードに設定し、このときに所定の期間に亘って得られる受光量の平均値を平均化処理部７にて求める。そして閾値設定部８において、上述した如く求めた平均受光量と前記受光部Ｒでの最大雑音レベルとを考慮し、雑音に拘わりなく遮光状態と前述した平均受光量にて示される受光状態とを明確に弁別し得る値として判定閾値を決定すれば良い。

かくして上述した如く構成された光電センサによれば、物体の最短検出周期として規定される予め定められた一定の期間Ｔに１回だけ検出領域に向けてパルス光を投光し、そのときの前記受光部Ｒでの受光量から物体検出する従来一般的な光電センサと異なり、前記一定の期間Ｔにおいてｎ回に亘ってパルス光を投光し、これに同期して検出される受光量をリミッタ処理した後、その移動平均値を求めて物体検出を行うので、一定の期間Ｔ内におけるｎ回の受光量にばらつきがあっても、そのばらつきを吸収して物体検出を行うことが可能となる。

特に一定の期間Ｔ内にｎ回に亘ってパルス光を投光する投光パターンを選択的に設定することができるので、複数の光電センサを近接させて（連装して）用いる場合であっても、他の光電センサとの相互干渉を十分に少なくすることができる。換言すれば他の光電センサとの干渉が少なくなるように投光パターンを選定することで、一定の期間Ｔ内にｎ回に亘って投光するパルス光の干渉を最小限に抑えることができる。また一定の期間Ｔ内にｎ回に亘って投光するパルス光の中の幾つかに干渉が生じても、干渉によって大きく変動した受光量を前述したリミット処理によって１回当たりの受光量として適正な範囲内に抑えるので、干渉の影響を効果的に抑えることができる。この結果、他の光電センサとの間の相互干渉の影響を低減して物体検出を精度良く実行することが可能となる。

尚、前記一定の期間Ｔ内における干渉の回数については、前記受光部Ｒでの受光量をモニタする干渉回数判定部９にて検出するようにすれば良い、この干渉回数判定部９は、例えば図２に示すように一定の期間Ｔ内における受光量を順に記憶する受光量メモリ９ａと、この受光量メモリ９ａに記憶されたｎ回分の受光量の平均値を求める平均処理回路９ｂと、この平均処理回路９ｂにて求められた平均受光量に従って干渉の有無を判定するための干渉判定閾値を設定する閾値設定手段９ｃとを備え、設定した干渉判定閾値の下で弁別器９ｄにて前記受光量メモリ９ａに記憶されたｎ回分の受光量のそれぞれが干渉により大きく変化したものであるか否かを判定する。

そして干渉による受光量が大きく変化しているものを選別し、その干渉が生じているとして選別された受光量の数をカウンタ９ｅにより計数し、その計数値が予め設定された許容回数を超える場合に「干渉が多発しており、物体検出には不適当な状態である」として判定すれば良い。具体的には、例えば２００μＳの一定期間Ｔに４回に亘ってパルス光を投光して物体検出を行うような場合、その内の２回において干渉が生じていると判定したとき、これを「干渉が多発しており、物体検出には不適当な状態である」として判定すれば良い。そしてこの場合には前述したパターン選択部３に対してパターン変更指示を与えて、他の光電センサとの間での干渉が前記２００μＳの一定期間Ｔに４回に亘って投光するパルス光の内の干渉が生じる回数が１回以下となるような別の投光パターンを選択設定するようにすれば良い。

ここで一定の期間Ｔ内におけるｎ回の投受光と、その干渉について今少し詳しく説明する。図３は、互いに近接して連装された２つの光電センサ間における相互干渉の例を示しており、ここでは一定の期間（物体検出周期）Ｔとして高速応答性が求められる１６０μＳを想定し、説明の簡素化を図るべく上記一定の期間Ｔ（１６０μＳ）において４回に亘ってパルス光を投光して、その受光量を検出する例を示している。

今、一方の光電センサＡが、図３(ａ)に示すように一定の期間Ｔを４等分した一定の時間間隔４０μＳの投光パターン［４０μＳ→４０μＳ→４０μＳ→４０μＳ］にてパルス光を投光しているとする。このような光電センサＡに対して非同期で動作する他方の光電センサＢの投光パターンとして、例えば図３(ｂ)に示すような［３０μＳ→３０μＳ→３０μＳ→７０μＳ］としてパルス光の投光時間間隔を定めた投光パターンを選定するものとする。この場合、互いに非同期で動作する２つの光電センサＡ,Ｂが、例えば図３(ａ)(ｂ)に示すようなタイミング関係で、具体的には光電センサＡに比して光電センサＢが４μＳだけ先行したタイミングで動作すると、上記各光電センサＡ,Ｂがそれぞれ投受光するパルス光は相互干渉することはない。

しかしながら図３(ｃ)に示すように、偶然的に２つの光電センサＡ,Ｂが同じタイミングで動作すると、図３(ｃ)に斜線を付して示すように前記一定の期間Ｔにおける１発目のパルス光間において相互干渉が生じる。しかし図３(ｄ)に示すように光電センサＢの動作タイミングが４μＳ遅れている場合や、図３(ｅ)に示すように光電センサＢの動作タイミングが８μＳ遅れている場合には、２つの光電センサＡ,Ｂ間で相互干渉が生じることはない。けれども図３(ｆ)に示すように光電センサＢの動作タイミングが１０μＳ遅れている場合には、前記一定の期間Ｔにおける２発目のパルス光間において相互干渉が生じ、また図３(ｇ)に示すように光電センサＢの動作タイミングが２０μＳ遅れている場合にも、３発目のパルス光間において相互干渉が生じる。更には図３(ｈ)に示すように光電センサＢの動作タイミングが３０μＳ遅れている場合には、４発目のパルス光間において相互干渉が生じ、そして図３(ｉ)に示すように光電センサＢの動作タイミングが４０μＳ遅れている場合にも、光電センサＡの１発目のパルス光と光電センサＢの２発目のパルス光との間に相互干渉が生じる。

即ち、この例においては光電センサＡに対して光電センサＢの動作タイミングが、偶然的に一致した場合、および光電センサＡの投光パターンを規定した時間間隔４０μＳと光電センサＢの投光パターンを規定した時間間隔３０μＳとの差［１０μＳ］の整数倍の遅れを有する場合、前記一定の期間Ｔにおいて投受光される４発のパルス光の１つにおいて干渉が生じ、その他の場合には干渉は生じない。しかし干渉の発生は、前記一定の期間Ｔにおいて投受光される４発のパルス光の中の１つだけであり、従って２つの光電センサＡ,Ｂに上述した互いに異なる投光パターンを設定すれば、これらの光電センサＡ,Ｂが非同期で動作しても前記一定期間Ｔ内における干渉の発生回数を０回または１回に抑えることができる。

換言すれば１６０μＳとして定められた一定時間Ｔ内に投受光される４回のパルス光の時間間隔を［４０μＳ→４０μＳ→４０μＳ→４０μＳ］として設定した投光パターンに対して、その時間間隔を［３０μＳ→３０μＳ→３０μＳ→７０μＳ］として設定した投光パターンは、２つの光電センサＡ,Ｂを非同期で動作させても、干渉の発生回数を１回以下に抑え得る関係を有していると言える。従って一定期間Ｔ内における干渉の発生回数を１回まで許容し、パルス光の投光に同期して前記受光部Ｒにより受光した受光量を前述したようにリミット処理した上で、その受光量の移動平均を求めれば、干渉の影響を大幅に低減して前記一定の期間Ｔにおける平均的な受光量を略正確に求めることができる。この結果、前記一定の期間Ｔでの受光量を所定の判定閾値と比較することにより、正確なセンサ出力を得ることが可能となる。

具体的には４回の投受光で物体検出のオン／オフを判定する光電センサの場合、４回中の１回において他の光電センサとの間で干渉が発生する可能性がある。また光電センサへの入光状態の判定は、通常、その受光量Ｓが予め設定した入光判定閾値ＯＰを上回る状態として判定され、また遮光状態の判定はその受光量Ｓが予め設定した遮光判定閾値ＲＰ（＜ＯＰ）を下回る状態として判定される。そして前述したリミット処理は、受光部Ｒでの誤差分±Δを見込んで、例えば上限値を［ＯＰ＋Δ］、下限値を［ＲＰ−Δ］として実行される。従ってリミット処理は、受光量Ｓが上記上限値［ＯＰ＋Δ］を越える場合には、その受光量Ｓを強制的に上限値［ＯＰ＋Δ］に制限し、また受光量Ｓが上記下限値［ＲＰ−Δ］に満たない場合には、その受光量Ｓを強制的に下限値［ＲＰ−Δ］に制限することになる。

ここで干渉がないときの受光量をＳ１、干渉が生じたときの受光量をＳ２とすると、一般的には干渉が生じたときの受光量Ｓ２は、干渉がないときの受光量Ｓ１の２倍になると考えられる。従って干渉が生じていないときの受光量Ｓ１が、例えば前記入光判定閾値ＯＰに対して［０.９＊ＯＰ］として示される場合、干渉が生じたときの受光量Ｓ２は［０.９＊ＯＰ＊２］、つまり［１.８＊ＯＰ］となる。

すると上記干渉が生じたときの受光量Ｓ２は、前述したリミット処理によってその上限値［ＯＰ＋Δ］にリミット（制限）された後、移動平均処理に供されることになる。従って前記一定の期間Ｔにおける４回の投受光において、少なくとも３回は干渉が生じることがなく、干渉が生じたとしても高々１回だけなので、その移動平均処理結果Ｓaveは、全く干渉が生じなかった場合には
Ｓave＝｛４回×［０.９＊ＯＰ］｝÷４回
＝［０.９＊ＯＰ］
となり、また干渉が１回生じた場合には、
Ｓave＝｛３回×［０.９＊ＯＰ］＋［ＯＰ＋Δ］｝÷４回
＝［３.７＊ＯＰ］＋Δ／４
となる。従って前述した誤差分Δを、例えば［０.３＊ＯＰ］未満として設定しておけば、仮に１回の干渉が生じたとしてもその移動平均結果Ｓaveが、必ず前述した入光判定閾値ＯＰ未満となるので、干渉により変化した受光量Ｓによってその判定結果に誤りが生じることがなくなる。

ちなみに上述したリミット処理を施さない場合には、上述した条件において干渉が１回生じたときの移動平均処理結果Ｓaveは、
Ｓave＝｛３回×［０.９＊ＯＰ］＋［１.８＊ＯＰ］｝÷４回
＝［４.５＊ＯＰ］÷４
＝［１.１２５＊ＯＰ］
となる。従って干渉によって受光量Ｓが増大した分、受光量の平均値Ｓaveが増大するので、その本来、オフとなるべき場合であっても、これをオンとして誤判定してしまうことになる。従ってこの例に示されるように、前述した投光パターンの選択によって一定期間Ｔ内における干渉回数を１回以下に抑えることと相俟って、上述したリミット処理と、その処理結果に対する移動平均処理は、受光部Ｒでの受光量から物体の有無を判定する上で非常に有用であると言える。

尚、一定期間Ｔ内における干渉の発生回数を所定回数以下に抑える投光パターンについては、予め前記投光パターン記憶部２に複数種の投光パターンを登録しておき、前述したように干渉の発生回数をモニタしながら上記条件を満たすように前記投光パターン記憶部２から択一的に選択する投光パターンを順次変更しながら設定すれば十分である。また光電センサの使用形態が予め定められている場合には、使用する投光パターンを予め定めておくことも勿論可能である。また前述した一定の期間Ｔや、この一定期間Ｔ内にパルス光を何回投受光するかについては、光電センサに固有な値として設定しておくことも可能であるが、その使用目的に応じて適宜変更可能にしておくことも勿論可能である。

ところで光電センサには、前述したＬＯまたはＤＯのセンサ出力を得る為の、受光量に対する判定閾値を自動設定するオートチューニング機能が設けられる。しかしながら隣接する他の光電センサとの間で干渉が生じている場合には、前述したようにオートチューニング時における受光量自体が変動するので、判定閾値を正確に（高精度に）設定することが困難となる。しかしながら判定閾値のオートチューニング時には、前述した物体検出時と異なり、その検出周期が制限されることはない。

従ってオートチューニング時には検出モード時とは異なる第２の一定の期間Ｔ２（＞Ｔ）を設定し、この第２の一定の期間Ｔ２においてｍ回（ｍはｎより大なる自然数）の投受光を行うと共に、他の光電センサとの干渉が所定回数以下となるようにし、そのときの受光量の平均値に基づいて判定閾値を設定するようにすれば良い。即ち、前述した検出モード時と同様に、他の光電センサとの間での干渉が前記一定の期間Ｔ２内において所定回数以下となる投光パターンを選択する。

具体的には第２の一定期間Ｔ２として９５０μＳを設定し、この一定期間Ｔ２（９５０μＳ）内に１２回に亘って閾値のオートチューニングのためのパルス光を投受光するようにする。そして標準的な投光パターンが［５５μＳ→９５μＳ→５５μＳ→９５μＳ→９５μＳ→６０μＳ→９５μＳ→５５μＳ→９５μＳ→６０μＳ→９５μＳ→９５μＳ］なる時間間隔として設定されている場合、この標準投光パターンに対して最悪でも１回しか干渉することのない、例えば［４０μＳ→５０μＳ→９０μＳ→９０μＳ→９０μＳ→９０μＳ→９０μＳ→９０μＳ→５０μＳ→９０μＳ→９０μＳ→９０μＳ］なる時間間隔の投光パターンを設定する。

このような互いに異なる投光パターンにて２つの光電センサＡ,Ｂをそれぞれ非同期で動作させても、これらの光電センサＡ,Ｂ間にて干渉が生じるのは、最悪でも１２回中の高々１回であり、前述した短い一定期間Ｔにおいて４回の投受光を行う場合に比較して、干渉の影響を［１／３］に減らすことができる。つまり干渉の影響を［１／４］から［１／１２］に減らすことができる。従って、基本的には第２の一定期間Ｔ２における１２回の受光量の平均値を用いてその判定閾値を設定すれば、一定の期間Ｔにおける４回の受光量の平均値を用いる場合よりも、その判定閾値の設定精度を高めることができる。

また更に判定閾値の設定精度を高めるには、例えば図４に示すようにチューニング時における１２回に亘る受光量Ｓの平均値を求め（平均処理部７ａ）、この平均受光量Ｓaveに対して一定幅±ΔＳのリミット値を上限値［Ｓave＋ΔＳ］および下限値［Ｓave−ΔＳ］として設定する（リミット値設定部７ｂ）。そして上記リミット値の下で前述した１２回の受光量Ｓをそれぞれリミット処理し（リミッタ７ｃ）、リミット処理を施した受光量Ｓlmitの平均値を判定閾値として求めるようにしても良い（平均処理部７ｄ）。尚、この場合には、チューニングモードが設定されたときの最初の一定期間Ｔ２においてリミット値を設定する上での受光量Ｓを１２回に亘って求めた後、その後、一定期間Ｔ２における受光量をリミット処理して、閾値設定のための受光量Ｓの平均値を求めるようにすれば良い。

また更に閾値設定の精度を高める場合には、閾値設定に用いる投受光回数が１２回と多く、仮に干渉が生じたとしてもこの例では高々１回であるので、例えば図５に示すようにチューニング時の一定期間Ｔ２における１２回の受光量Ｓを一旦、受光量メモリ７ｅに格納する。そして受光量メモリ７ｅに格納した全受光量の平均値Ｓaveを求め（平均処理部７ｆ）、平均受光量Ｓaveに対して一定幅±ΔＳの上限値［Ｓave＋ΔＳ］と下限値［Ｓave−ΔＳ］とを設定する（上下限値設定部７ｇ）。その上でセレクタ７ｈを用いて、前記受光量メモリ７ｅに格納した１２回の受光量Ｓの内、上記上限値［Ｓave＋ΔＳ］と下限値［Ｓave−ΔＳ］とにより規定される範囲内の受光量だけを選択的に抽出し、これらの選択的に抽出した受光量の平均値を求めて（平均処理部７ｉ）、これを閾値設定に供するようにしても良い。

尚、前述した一定幅±ΔＳについては、一般的には前記受光部Ｒにおけるノイズの標準偏差に対して５倍以上として設定すれば十分である。またセレクタ７ｈにより排除される受光量の数が予め設定した許容回数よりも多い場合には、受光データの異常としてエラーメッセージを出力したり、更には干渉回数が多すぎるとして前述した投光パターンの変更を促すことも有用である（干渉回数判定部７ｊ）。

かくして上述したように検出モード時よりも長く設定した第２の一定期間Ｔ２の下で閾値のオートチューニングのためのパルス光の投受光回数を多くすると共に、前述した投光パターンの選定により他の光電センサとの干渉を最小限に抑えれば、これによって判定閾値の設定精度を容易に高めることが可能となる。特に前述したようにリミット処理を施せば干渉の影響を大きく低減して判定閾値を設定することができ、更には干渉を生じたときの受光量を除外してその受光量の平均値を求めれば、干渉の影響を受けることなしに判定閾値を高精度に設定することができる。

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。ここでは隣接して設けられた２つの光電センサＡ,Ｂ間での干渉を例に説明したが、例えば複数台の光電センサを１列に並べて使用する場合には、一般的には、両隣の光電センサとの間での干渉をそれぞれ所定回数以下に抑えるような投光パターンを選定すれば良い。この場合には、例えば基準となる光電センサを定めて投光パターンを設定した後、これに隣接する光電センサから順に干渉回数が所定回数以下となる投光パターンを設定していくようにすれば良い。またこのような複数種の投光パターンについては、予め種々の検出仕様を想定したシミュレーション等によって設定しておけば十分である。

また前述した検出モード時における一定期間Ｔとその期間Ｔにおける投受光回数ｎは、光電センサを用いた物体検出条件（仕様）に応じて定めればよいものであり、またチューニング時における第２の一定期間Ｔ２とその期間Ｔ２における投受光回数ｍについても、そのチューニングの仕様（判定閾値の設定精度）に応じて定めれば良いものである。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。

Ｔ 投光部
Ｒ 受光部
１ タイミング制御部
２ 投光パターン記憶部
３ 投光パターン選択部
４ リミッタ
５ 移動平均処理部
６ 判定部
７ 平均化処理部
８ 閾値設定部
９ 干渉回数判定部
９ａ 受光量メモリ
９ｂ 平均処理回路
９ｃ 閾値設定手段
９ｄ 弁別器（干渉の判定）
９ｅ カウンタ（干渉回数の計数）

Claims (12)

1. 投光部および受光部を備え、予め定められた一定の周期Ｔ内に予め定められた回数ｎ（ｎは２以上の自然数）に亘って前記投光部から検出領域に向けて光を投光すると共に、前記検出領域から到来する光の上記一定の周期Ｔ内における前記受光部での受光量から前記検出領域における検出対象物の有無を検出する光電センサであって、
   前記一定の周期Ｔ内に前記投光部からｎ回に亘って投光される光の投光タイミングを規定する複数種の投光パターンをそれぞれ記憶した投光パターン記憶部と、この投光パターン記憶部に記憶された複数種の投光パターンの中の１つを選択して前記投光部を駆動するパターン選択手段とを具備したことを特徴とする光電センサ。
2. 前記複数種の投光パターンの１つは、前記一定の周期Ｔをｎ等分した時間間隔（Ｔ／ｎ）で前記投光部からの投光タイミングを規定する投光パターンであって、
   他の投光パターンは、複数の時間間隔ｔ_１〜ｔ_ｋ（ｋは２以上の自然数）により前記一定の周期Ｔを区切って定めた投光パターンからなる請求項１に記載の光電センサ。
3. 請求項１または２に記載の光電センサにおいて、
   前記一定の周期Ｔ内における他の光電センサとの間での干渉回数を検出し、検出した干渉回数が予め定めた許容回数を超えるときには前記パターン選択手段により選択する投光パターンを変更するパターン変更手段を備えることを特徴とする光電センサ。
4. 前記他の光電センサとの間での干渉の検出は、前記一定の周期Ｔ内における前記受光部での受光量の平均値に基づいて該一定の周期Ｔ内における個々の受光量を判定して行われる請求項３に記載の光電センサ。
5. 請求項１または２に記載の光電センサにおいて、
   前記一定の周期Ｔよりも長い第２の周期Ｔ２を設定し、この第２の周期Ｔ２内に前記投光部からｍ回（ｍは２以上の自然数）に亘って投光される光の投光タイミングを規定する複数の投光パターンの中から、前記第２の周期Ｔ２内における干渉回数が予め設定された許容回数以下となる投光パターンを選択して前記投光部を駆動するチューニング用駆動手段と、
   このチューニング用駆動手段の動作時における前記第２の周期Ｔ２内における前記受光部での受光量の平均値に基づいて、前記一定の周期Ｔ内における前記受光部での受光量から前記検出領域における検出対象物の有無を検出するための判定閾値を設定する閾値設定手段と
   を備えることを特徴とする光電センサ。
6. 前記閾値設定手段は、前記第２の周期Ｔ２内における前記受光部での受光量の平均値に基づいて該受光量の上限値および下限値を設定し、設定した上限値および下限値にて前記第２の周期Ｔ２内における前記受光部での受光量をリミット処理した後、当該リミット処理が施された受光量の平均値として前記判定閾値を設定するものである請求項５に記載の光電センサ。
7. 前記閾値設定手段は、前記第２の周期Ｔ２内における前記受光部での受光量の平均値に基づいて該受光量の上限値および下限値を設定し、前記第２の周期Ｔ２内における前記受光部での受光量の内、前記設定した上限値および下限値にて規定される範囲内の受光量の平均値として前記判定閾値を設定するものである請求項５に記載の光電センサ。
8. 請求項５に記載の光電センサにおいて、
   前記第２の周期Ｔ２内における他の光電センサとの間での干渉回数を検出し、検出した干渉回数が予め定めた許容回数を超えるときには前記投光パターンを変更して前記チューニング用駆動手段を再起動するパターン変更手段を備えることを特徴とする光電センサ。
9. 投光部および受光部を備え、予め定められた一定の周期Ｔ内に予め定められた回数ｎ（ｎは２以上の自然数）に亘って前記投光部から検出領域に向けて光を投光すると共に、前記検出領域から到来する光の上記一定の周期Ｔ内における前記受光部での受光量から前記検出領域における検出対象物の有無を検出する複数台の光電センサを併設し、これらの光電センサを非同期で駆動するに際し、
   前記複数の光電センサの各投光部から前記一定の周期Ｔ内にそれぞれｎ回に亘って投光する光の投光タイミングを規定する投光パターンを、前記複数の光電センサ間において互いに異ならせ、
   前記複数の光電センサにおいては、それぞれ前記各受光部での受光量を予め設定した上限値および下限値にてリミット処理した後、当該リミット処理が施された受光量の移動平均を求め、受光量の移動平均値と予め設定した判定閾値とをして比較してセンサ出力を得ることを特徴とする光電センサの干渉低減方法。
10. 投光部および受光部を備え、予め定められた一定の周期Ｔ内に予め定められた回数ｎ（ｎは２以上の自然数）に亘って前記投光部から検出領域に向けて光を投光すると共に、前記検出領域から到来する光の上記一定の周期Ｔ内における前記受光部での受光量から前記検出領域における検出対象物の有無を検出する複数台の光電センサを併設し、これらの光電センサを非同期で駆動するに際し、
    前記複数の光電センサの各投光部から前記一定の周期Ｔ内にそれぞれｎ回に亘って投光する光の投光タイミングを規定する投光パターンを、前記複数の光電センサ間において互いに異ならせ、
    前記複数の光電センサにおいては、それぞれ前記各受光部での受光量を予め設定した上限値および下限値にて弁別して、上記上限値および下限値の範囲に含まれる受光量だけの平均値を求め、この平均値と予め設定した判定閾値とをして比較してセンサ出力を得ることを特徴とする光電センサの干渉低減方法。
11. 前記各光電センサにそれぞれ設定する投光パターンは、投光パターンが前記一定の周期Ｔ内における干渉回数が予め設定された許容回数以下となるように定められるものである請求項９または１０に記載の光電センサの干渉低減方法。
12. 前記各光電センサにそれぞれ設定する投光パターンは、前記各光電センサにそれぞれ設けられて、前記一定の周期Ｔ内に前記投光部からｎ回に亘って投光される光の投光タイミングを規定する複数種の投光パターンを記憶した投光パターン記憶部から、それぞれ択一的に求められるものである請求項９または１０に記載の光電センサの干渉低減方法。

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