JP2014122813A - 物体検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マルチビットのデータ通信により外乱光および相互干渉の影響を低減して、適切に物体検出を行う。
【解決手段】検出領域に対し、所定の情報を含むマルチビット信号を送信する送信部４と、検出領域から到来した信号を受信することで送信部４との間で通信を行う受信部５と、受信部５により受信された信号に含まれる情報に基づいて、当該信号が送信部から送信されたマルチビット信号に相当するかを判定する通信判定部８と、通信判定部８により受信部５により受信された信号が送信部４から送信されたマルチビット信号に相当すると判定された場合において、当該受信された信号に基づいて検出領域における物体の有無を判定する制御部９とを備えた。
【選択図】図１

Description

この発明は、検出領域に存在する物体を検出する物体検出装置において、特に、マルチビットのデータ通信により信号検出時における外乱光や相互干渉の影響を低減し、適切に物体検出を行う物体検出装置に関するものである。

従来から、光電センサや超音波センサなど、物体検出を目的とした物体検出装置が知られている。例えば光電センサでは、検出領域に対して光を送信する送信部と、この光を検出領域を介して受信する受信部とから構成されている。そして、検出領域に物体が存在する場合には、当該物体が送信部から送信された光を遮るまたは反射することによって受信部で受信した光の強度が変化し、これに基づき、検出領域内での物体の有無を判定している（例えば特許文献１参照）。

特開２０００−０３５３１０号公報

上述したように、従来の光電センサでは、受信部で受信した光の強度から検出領域における物体の有無を判定している。しかしながら、単純に光の強度のみによる判定では、照明などの外乱光や、同種の光電センサを複数配した際に各センサが出す光の影響による相互干渉により、誤検出するおそれがあるという課題がある。また、超音波センサなどの他の物体検出装置においても同様の課題がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、マルチビットのデータ通信により外乱光および相互干渉の影響を低減して、適切に物体検出を行うことができる物体検出装置を提供することを目的としている。

この発明に係る物体検出装置は、検出領域に対し、所定の情報を含むマルチビット信号を送信する送信部と、検出領域から到来した信号を受信することで送信部との間で通信を行う受信部と、受信部により受信された信号に含まれる情報に基づいて、当該信号が送信部から送信されたマルチビット信号に相当するかを判定する通信判定部と、通信判定部により受信部により受信された信号が送信部から送信されたマルチビット信号に相当すると判定された場合において、当該受信された信号に基づいて検出領域における物体の有無を判定する制御部とを備えたものである。

この発明によれば、上記のように構成したので、マルチビットのデータ通信により外乱光および相互干渉の影響を低減でき、適切に物体検出を行うことができる。

この発明の実施の形態１に係る光電センサの構成を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る光電センサの動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１におけるエラーレートの定義例を示す図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお以下では、物体検出装置として光電センサを用いた場合を例にして説明を行う。
実施の形態１．
光電センサは、検出領域に光を送信し、検出領域から到来した光を受信することで、その光の強度から検出領域における物体の有無を判定するものである。そして、本発明の光電センサでは、上記機能に加えて、光デジタル通信の概念を導入してｎ（＞１）ビット以上（マルチビット）のデータ通信を行うことで、送受信のペア認識など通信によるインテリジェント化を実現して、外乱光や相互干渉による影響を低減する機能を備えている。この光電センサは、図１に示すように、レジスタ部１、符号化部２、変調部３、送信部４、受信部５、復調部６、復号化部７、通信判定部８および制御部９から構成されている。なお図１では、反射型の光電センサを示している。

レジスタ部１は、自己を識別するための情報（自己識別情報）を格納するものであり、自己の送受信制御レジスタやステータスレジスタも含まれる。自己識別情報としては、例えば、自己を認識するユニークなデバイスＩＤ（個体識別番号）や、コマンド、送信部４が信号を送信する時刻を示す送信時刻情報などが挙げられる。なお、送信時刻情報に代えて、送信部４が信号を送信して受信部５にて当該信号を受信するまでの時間を判断するための相対時間情報を用いてもよい。そして、レジスタ部１は、制御部９からの指示に応じて、自己識別情報を含む信号を符号化部２および通信判定部８に出力する。

符号化部２は、レジスタ部１からの信号を、誤り検出や誤り訂正（以降、誤り訂正は誤り検出のみも含むものとして総称する）のための冗長化や通信路に適した符号化方式で符号化するものである。なお、この符号化部２により信号に含められる誤り訂正符号は、少なくとも３ビットの誤り訂正能力（３段階以上の分解能）を有する符号とする。この符号化部２により符号化された信号は変調部３に出力される。

変調部３は、符号化部２からの信号を、必要に応じて送信デバイスや通信路に適した変調方式で変調するものである。この変調部３により変調された信号は送信部４に出力される。なお、特に変調が不要な場合には、変調部３を設けなくてもよい。

送信部４は、変調部３からのマルチビットの信号（電気信号）を光信号に変換し、当該光信号を所定の検出領域に送信するものである。
受信部５は、検出領域から到来した光信号を受信し、当該光信号を電気信号に変換することで送信部４との間で通信を行うものである。この受信部５により受信され変換された信号は復調部６に出力される。

復調部６は、変調部３による変調方式に基づいて、受信部５からの信号を復調するものである。この復調部６により復調された信号は復号化部７に出力される。なお、変調部３を設けない場合には、復調部６は不要である。

復号化部７は、符号化部２による符号化方式に基づいて、復調部６からの信号に対して、信号を復号化するものである。この復号化部７により復号化された信号は通信判定部８に出力される。

通信判定部８は、復調部６からの信号に含まれる誤り訂正符号を用いて、当該信号に対して誤り検出・訂正処理を行い、その誤り訂正前の信号の誤り度（エラーレート）を認識するとともに、訂正した信号から自己識別情報を抽出するものである。そして、レジスタ部１からの自己識別情報と抽出した自己識別情報とを比較し、また、認識したエラーレートに基づいて、訂正した信号が、自己の送信部４から送信された信号に相当するかを判定する。この通信判定部８により訂正された信号および判定結果は制御部９に出力される。

制御部９は、設定センサを介してユーザ指示を受けて自己の送受信を制御するものである。また、制御部９は、通信判定部８により受信部５により受信された信号が送信部４から送信された信号に相当すると判定された場合には、当該受信された信号に基づいて、検出領域における物体の有無を判定する。そして、その判定結果を外部出力（判定出力や表示等の点灯など）する。

次に、上記のように構成された光電センサの動作について、図２を参照しながら説明する。
光電センサの動作では、まず、レジスタ部１は、制御部９からの指示に応じて、自己識別情報を含む信号を符号化部２及び通信判定部８に出力する（ステップＳＴ１）。次いで、符号化部２は、レジスタ部１からの信号を、誤り訂正のための冗長化や通信路に適した符号化方式で符号化する（ステップＳＴ２）。このステップＳＴ１，２により、送信部４にて送信される信号に、送受信部４，５間でデータ通信を行うための所定の情報が含められ、マルチビットの信号とされる。

次いで、変調部３は、符号化部２からの信号を送信デバイスや通信路に適した変調方式で変調し、送信部４は、この信号（電気信号）を光信号に変換して、検出領域に送信する（ステップＳＴ３，４）。そして、検出領域に物体が存在する場合には、送信部４から送信された光信号が当該物体により受信部５側へ反射される。

次いで、受信部５は、検出領域から到来した光信号を受信して電気信号に変換することで送信部４との間で通信を行い、復調部６は、この信号を変調部３による変調方式を基に復調し、復号化部７は、符号化部２による符号化方式を基に復号化する（ステップＳＴ５〜７）。

次いで、通信判定部８は、復調部６からの信号に含まれる誤り訂正符号を用いて、当該信号に対して誤り検出・訂正処理を行い、その誤り訂正前の信号のエラーレートを認識するとともに、訂正した信号から自己識別情報を抽出する（ステップＳＴ８）。ここで、エラーレートは、例えば図３に示すように定義される。図３では、３０ビットのデータ通信を行う場合において、信号に４ビットの誤り訂正能力をもつ誤り訂正符号が含まれる場合でのエラーレートの定義例を示している。

そして、通信判定部８は、レジスタ部１からの自己識別情報と抽出した自己識別情報とを比較し、また、認識したエラーレートに基づいて、訂正した信号が、送信部４から送信された信号に相当するかを判定する（ステップＳＴ９）。
ここで、レジスタ部１からの自己識別情報と、受信部５で受信された信号に含まれる自己識別情報とが一致する場合には、当該信号は自己の送信部４から送信された信号に相当すると判定し、不一致の場合には、当該信号は外乱や他のセンサからの信号であると判定する。また、エラーレートが低い場合（例えば図３に示す０〜１３％）には、受信部５で受信された信号は、自己の送信部４から送信された信号に相当すると判定し、エラーレートが高い場合（例えば図３に示す１００％）には、当該信号は外乱や他のセンサからの信号であると判定する。

次いで、制御部９は、通信判定部８により受信部５により受信された信号が送信部４から送信された信号に相当すると判定された場合には、当該受信された信号に基づいて、物体有無を判定する（ステップＳＴ１０）。そして、その判定結果を外部出力（判定出力や表示等の点灯など）する（ステップＳＴ１１）。

以上のように、この実施の形態１によれば、送信部４で送信する信号に所定の情報（自己識別情報や誤り訂正符号）を含めてマルチビット信号とし、受信部５で受信した信号に含まれる情報に基づいて、当該受信した信号が自己の送信部４で送信したマルチビット信号に相当するかを判定するように構成したので、マルチビットのデータ通信により外乱光および相互干渉による影響を低減でき、適切に物体検出を行うことができる。また、受信部５で受信した信号に対して誤り検出・訂正処理を行うことで、感度が向上し、物体検出精度を向上させることができる。

なお上記では、自己識別情報および誤り訂正符号の両方の情報を信号に含める場合について示したが、いずれか一方のみを含めた信号を用いるようにしてもよい。

また図１では、送信部４および受信部５を検出領域に対して同一方向に向かって対向配置した反射型の光電センサについて示した。しかし、これに限る物ではなく、送信部４と受信部５とを検出領域を挟んで対向して配置した透過型の光電センサを用いてもよく、同様の効果を得ることができる。

また上記では、物体検出装置として、光電センサを用いた場合を例にして説明を行ったが、これに限るものではなく、送受信部５間でデータ通信が可能なセンサであれば同様に適用可能である。例えば、超音波を送受することで検出領域における物体検出を行う超音波センサに対しても適用可能である。

また、エラーレートの定義としては、図３に示す例に限らず、例えば、送信部４にて特定のビットパタン（例えば１０ビットの固定パタン）を常に送信し、その正常受信率によりエラーレートを定義するようにしてもよい。
また、誤り訂正前のエラーレートを情報として用いることで、例えばティーチング機能を向上させることができる。ティーチング機能とは、受信部５における感度（受信強度）を適切な値に調整する機能のことである。そして、上記エラーレートを用いることで、感度調整を細分化させて実施することが可能となる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１ レジスタ部
２ 符号化部
３ 変調部
４ 送信部
５ 受信部
６ 復調部
７ 復号化部
８ 通信判定部
９ 制御部

Claims (8)

1. 検出領域に対し、所定の情報を含むマルチビット信号を送信する送信部と、
   前記検出領域から到来した信号を受信することで前記送信部との間で通信を行う受信部と、
   前記受信部により受信された信号に含まれる情報に基づいて、当該信号が前記送信部から送信されたマルチビット信号に相当するかを判定する通信判定部と、
   前記通信判定部により前記受信部により受信された信号が前記送信部から送信されたマルチビット信号に相当すると判定された場合において、当該受信された信号に基づいて前記検出領域における物体の有無を判定する制御部と
   を備えた物体検出装置。
2. 前記送信部は、所定の情報として自己を識別する自己識別情報を用い、
   前記通信判定部は、前記受信部により受信された信号に含まれる自己識別情報が、前記送信部で用いられた自己識別情報と一致するかを判定することで、当該受信部により受信された信号が当該送信部から送信されたマルチビット信号に相当するかを判定する
   ことを特徴とする請求項１記載の物体検出装置。
3. 前記送信部は、自己識別情報として個体識別番号を用いる
   ことを特徴とする請求項２記載の物体検出装置。
4. 前記送信部は、自機識別情報として前記送信部からマルチビット信号を送信する時刻を示す送信時刻情報を用いる
   ことを特徴とする請求項２または請求項３記載の物体検出装置。
5. 前記送信部は、所定の情報として誤り訂正符号を用い、
   前記通信判定部は、前記受信部により受信された信号に含まれる誤り訂正符号を用いて誤り訂正処理を行い、その誤り訂正前のエラーレートに基づいて、当該受信部により受信された信号が当該送信部から送信されたマルチビット信号に相当するかを判定する
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の物体検出装置。
6. 前記制御部は、前記エラーレートに基づいて、前記受信部による受信強度を調整する
   ことを特徴とする請求項５記載の物体検出装置。
7. 前記送信部と前記受信部は、前記検出領域を挟んで対向配置された
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載の物体検出装置。
8. 前記送信部および前記受信部は、前記検出領域に対して同一方向に向かって対向配置された
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載の物体検出装置。

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