JP2019190861A - Detection device - Google Patents
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Description
本発明は、投光器と受光器、制御器とで構成される検知装置に関するものであり、特に雑音環境下における不動作防止に関するものである。 The present invention relates to a detection device including a projector, a light receiver, and a controller, and particularly to prevention of malfunction in a noisy environment.
従来の、侵入者の検出や装置の起動を目的として使用されるこの種の検知装置としては、制御器から受信した投光信号を光線として投光する投光器と、光線を受光し受光信号として制御器に送信する受光器と、投光器に投光信号を送信し受光器から受光信号を受信する制御器とにより構成され、投光器と受光器とを検知区間を隔てて対向し、光軸を合せて設置する形態のものがある。検知区間を通過する人間や物体により、投光器から投光される光線が遮断され、受光器に到達しないことを検出して、検知動作をするものである。 Conventional detection devices of this type used for the purpose of detecting intruders and starting the device include a projector that projects a light projection signal received from a controller as a light beam, and a light beam that is received and controlled as a light reception signal. A receiver that transmits to the projector, and a controller that transmits the projection signal to the projector and receives the received signal from the receiver. The projector and the receiver are opposed to each other with a detection interval, and the optical axes are aligned. There is a form of installation. A detection operation is performed by detecting that a light beam projected from the projector is blocked by a person or an object passing through the detection section and does not reach the light receiver.
この種の検知装置には光線として赤外線、紫外線、可視光線を使用することができる。また、特に防犯用や産業用の検知装置としては、一般的に赤外線が用いられる。 In this type of detector, infrared rays, ultraviolet rays, and visible rays can be used as light rays. Moreover, infrared rays are generally used as a detection device for crime prevention or industrial use.
本発明における光軸とは、投光器の光出力特性の中心軸や、受光器の光入力特性の中心軸のことを指す。また、これらの特性の中心軸が重なるよう対向させることを、光軸を合わせるという。 The optical axis in the present invention refers to the central axis of the light output characteristics of the projector and the central axis of the light input characteristics of the light receiver. Further, making the optical axes coincide with each other so that the central axes of these characteristics overlap each other.
外乱光や電磁的雑音(以下これら2つをまとめて雑音等と記す)が影響することで、投光器と受光器の間を遮断し光線を遮った場合でも検知動作をしない場合があり、これを不動作といい、また、投光器と受光器の間を遮断していないにもかかわらず検知動作をしてしまう場合があり、これを誤動作という。 Due to the influence of disturbance light and electromagnetic noise (hereinafter these two are collectively referred to as noise etc.), even if the light beam is blocked by blocking between the projector and the receiver, the detection operation may not be performed. It is called non-operation, and there are cases where the detection operation is performed even if the projector and the light receiver are not cut off, and this is called a malfunction.
外乱光は、蛍光灯の他、周期的に点滅を繰り返す交流光、太陽光の様に略一定量の光を連続する直流光が存在し、受光器を経由して制御器に入力される。 Disturbance light includes fluorescent light, alternating light that periodically blinks, and direct-current light that continues a substantially constant amount of light, such as sunlight, and is input to the controller via a light receiver.
電磁的雑音は、自動ドアのモーターに由来するものが電源配線等を経由して制御器に入力されたり、電波が電源配線や投光器と制御器間又は受光器と制御器間の配線を経由して制御器に入力されたりすることがある。電磁リレー等に由来するものは切り替え時のみ電磁的雑音を発生するのに対し、自動ドア等のモーターに由来するもの等は、モーターの動作中は連続して電磁的雑音を発生する。 Electromagnetic noise originates from the motor of the automatic door and is input to the controller via the power supply wiring, etc., or radio waves pass through the power supply wiring, between the projector and the controller, or between the receiver and the controller. May be input to the controller. Those derived from an electromagnetic relay or the like generate electromagnetic noise only at the time of switching, while those derived from a motor such as an automatic door continuously generate electromagnetic noise during operation of the motor.
一般的にこの種の検知装置においては、設置時に、投光器への供給電力調整により投光量を設定、又は、設置環境を考慮して遮断の有無を判断するための閾値を適切な値に設定する。例えば、雑音等の多い環境においては、雑音等により不動作とならないように投光器への供給電力を増やしたり、閾値を通常より高く設定したりすることで、投光中の受光量確認において、投光信号と雑音等を弁別できるようにしている。 In general, in this type of detection device, at the time of installation, the amount of light to be projected is set by adjusting the power supplied to the projector, or the threshold value for determining the presence or absence of interruption in consideration of the installation environment is set to an appropriate value. . For example, in an environment with a lot of noise, increase the power supplied to the projector or set the threshold higher than normal so that the projector does not malfunction due to noise, etc. Discriminates between optical signals and noise.
従来、受光器が外乱光を受けた場合にも正常な動作を続けるよう、受光器の回路を改良したものがあった(例えば、特許文献1)。また、特許文献2のように雑音などを受けた場合に投光周期を変えることで、外乱光の影響を回避するものがあった。これにより、電磁リレー等に由来する電磁的雑音や、瞬間的なものや周期的に点滅を繰り返す外乱光などの雑音、ある一定の周期で入力される雑音による誤動作、不動作を防ぐことができる。
Conventionally, there has been an improvement in the circuit of a light receiver so that normal operation continues even when the light receiver receives disturbance light (for example, Patent Document 1). Further, as in
また、特許文献3では雑音等の影響下において、雑音量に応じて閾値を移動することで雑音等の影響を回避しているが、光電センサに対して対象検出物の位置を決めて、予め平均受光量を設定(位置合わせチューニング)する必要があり、対象検出物が通過する位置が定まっていない場合は利用することができない。
Further, in
上述した従来の投光周期を変える方法では、雑音等が連続して入力されると、投光と受光の周期を変えても同じように雑音等が存在するため不動作となることや、対象検出物が通過する位置が予め決められている必要があるといった問題点があった。 In the conventional method of changing the light projection period described above, if noise or the like is continuously input, even if the light projection and light reception periods are changed, the noise will be present in the same manner, and the operation may be disabled. There is a problem that the position through which the detection object passes needs to be determined in advance.
上述した雑音等は設置時に必ずしも発生しているものではなく、設置時に予め投光量を大きく設定すれば消費電力を不要に増大し、検知と扱うための閾値を高く設定すると検知区間が短くなってしまうという問題があった。 The above-mentioned noise is not necessarily generated at the time of installation. If a large amount of light is set in advance at the time of installation, the power consumption is unnecessarily increased, and if the threshold value for detection and handling is set high, the detection section is shortened. There was a problem that.
そこで本発明は、上述した課題を解決し、連続して雑音等が入力され続けても不動作とならず、消費電力の増加も少ない検知装置を提供することを目的とするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide a detection device that does not operate even if noise or the like is continuously input and that causes little increase in power consumption.
上記目的を達成するために本発明では次のような技術的手段を講じた。投光器が光線を投光していない時の受光器の受光量を受光信号R1として制御器に記憶させ、投光器が光線を投光している時の受光器の受光量を受光信号R2として制御器に記憶させ、予め設定された閾値1に受光信号R1に応じた値を加えたものを閾値2とし、閾値2と受光信号R2を比較し、受光信号R2の方が小さければ検知信号の出力を行う検知装置としている。
In order to achieve the above object, the present invention takes the following technical means. The amount of light received by the light receiver when the light projector is not projecting light is stored in the controller as a light reception signal R1, and the amount of light received by the light receiver when the light projector is projecting light is used as the light reception signal R2. The
また、投光器の投光終了後から、予め制御器に記憶した受光器における受光回路のコンデンサの放電にかかる時間の経過後から、投光が開始するまでの間に受光信号R1を制御器に記憶させることが好ましい。 In addition, the light reception signal R1 is stored in the controller after the light emission from the light projector is completed and after the time required for discharging the capacitor of the light receiving circuit in the light receiver stored in the controller in advance until the light projection starts. It is preferable to make it.
また、受光器は、投光器が投光した直後と次に投光する直前の中点において受光する受光信号と、投光器が投光する直前の受光信号と、の平均を受光信号R1とすることが好ましい。 In addition, the light receiver may set an average of the light reception signal received at the midpoint immediately after the light projector emits light and at the midpoint immediately before the light projection next to the light reception signal immediately before the light projector emits as the light reception signal R1. preferable.
また、制御器は受光信号R1の大きさに応じて投光信号の大きさを補正することが好ましい。 The controller preferably corrects the magnitude of the light projection signal in accordance with the magnitude of the light reception signal R1.
雑音等の大きさに応じて閾値2の大きさが変化するため、検知装置が不動作となりにくくなるといった効果がある。
また、閾値2を大きくすると、検知距離や環境によっては十分な受光量が得られず、誤動作となってしまう場合があるが、雑音等の大きさに応じて制御器は投光量を増加することで、十分な受光量となるよう調整することができ、誤動作を防ぐとともに、雑音が無くなった時は投光量を低下することで不要な消費電力の増大を防ぐといった効果がある。
Since the magnitude of the
In addition, if the
以下、図面を参照しながら本発明の検知装置の実施形態の一例を説明する。
本発明は、図1のような検知装置を構成する。制御器30は投光器10に投光信号Tを送信する。投光器10は投光信号Tに従い、投光部11より光線2を投光する。光線2を受光器20の受光部21が受光すると、受光器20はパルス信号である受光信号Rを制御器30に送信する。制御器30は受光信号Rにより投光部11と受光部21の間の光線2が検知対象物5により遮断されたか否かを判断し、遮断されたと判断すれば検知出力4を図示されない自動ドア制御盤などに送信する。制御器30は図示されない電源装置から電源入力31を受け、投光器10及び受光器20に図示はしないが電源を供給する。雑音等6は投光器10、光線2、受光器20、制御器30、電源入力31やそれらの配線を経由して、受光信号Rに混合される。この検知装置が特徴とするところは、制御器30が受光信号Rに含まれる雑音等6による影響を考慮し、閾値を補正することにある。
Hereinafter, an example of an embodiment of a detection device of the present invention will be described with reference to the drawings.
The present invention constitutes a detection device as shown in FIG. The
図2は従来技術の投光信号Tと、受光信号Rの波形であり、雑音等6による影響を対比している。受光信号Rの波形は、投光回路、受光回路、プログラムなどによって異なるが、ここでは受光回路におけるCR回路の時定数の影響により立ち上がりと立ち下がりになまりのあるパルス波形となっている。
FIG. 2 shows the waveforms of the light projection signal T and the light reception signal R according to the prior art, and compares the influence of
従来技術の説明のため図2(a)から(c)にそれぞれ4回分の投光と受光の代表例を示す。また、図2における受光信号R2(2)は投光器10と受光器20の間を遮断されることで光線2が受光器20に到達しないようになっており、投光器10と受光器20の間が遮断されず光線2が受光器20に到達していた場合の波形を破線で示している。
For explanation of the prior art, FIGS. 2 (a) to 2 (c) show typical examples of light projection and light reception for four times. 2 is blocked between the
図2(a)は従来技術による投光器における投光信号の大きさは、雑音等6の影響の有無にかかわらず、一定となることを示している。
FIG. 2A shows that the magnitude of the light projection signal in the projector according to the prior art is constant regardless of the presence or absence of the influence of
図2(b)は雑音等6が無い場所の従来技術の検知装置において、受光信号Rが雑音等6の影響を受けないときの波形を示している。受光信号R2(2)において、制御器30は受光信号Rと閾値1を比較する時に投光器と受光器の間が遮断されており、受光信号Rは閾値1より小さいことでそのことを判断する。
FIG. 2B shows a waveform when the received light signal R is not affected by the
図2(c)は従来技術の検知装置において、受光信号Rが雑音等6の影響を受けたときの波形を示している。受光信号R2(2)において、制御器30は受光信号Rと閾値1を比較する時に投光器10と受光器20の間が遮断されているにもかかわらず、雑音等6の影響により受光信号Rが閾値1より大きいことで遮断されていないと判断するため、不動作の要因となる。
FIG. 2C shows a waveform when the received light signal R is affected by noise or the like 6 in the conventional detection device. In the light reception signal R2 (2), the
図3は本発明技術の投光信号Tと、受光信号Rの波形であり、雑音等6による影響を対比している。ここで検知装置は本発明によるものと同じ図1の構成とし、雑音等6についても従来技術との対比のため図2におけるものと同じものとしている。受光信号Rの波形は、投光回路、受光回路、プログラムなどによって異なるが、ここでは受光回路におけるCR回路のコンデンサ容量と抵抗成分により定まる時定数の影響により立ち上がりと立ち下がりになまりのあるパルス波形となっている。
FIG. 3 shows the waveforms of the light projection signal T and the light reception signal R according to the technique of the present invention, and compares the influence of
図3(a)から(d)にそれぞれ4回分の投光と受光の代表例を示す。また、図3における受光信号R2(2)は投光器10と受光器20の間を遮断されることで光線2が受光器20に到達しないようになっており、投光器10と受光器20の間が遮断されず光線2が受光器20に到達していた場合の波形を破線で示している。
3A to 3D show representative examples of light projection and light reception for four times. Further, the light reception signal R2 (2) in FIG. 3 is blocked between the
図3(a)は雑音等6が無い場所の本発明による投光器における投光信号Tの大きさを示している。雑音等6の無い状態では、投光信号T(1)から(4)について図2(a)の従来技術の投光信号Tと同じ大きさとなる。雑音等6のある状態における、投光信号Tの大きさについては後述する。
FIG. 3A shows the magnitude of the projection signal T in the projector according to the present invention where there is no
図3(b)は雑音等6が無い場所の本発明による検知装置における受光信号Rの波形を示しており、本発明による検知装置においても雑音等6の影響が無い状態では従来技術による検知装置と同じように動作することを示している。例として、受光信号R2(1)は閾値1よりも高い値であるため、投光器と受光器の間が遮断されていないと判断する。また、受光信号R2(2)に示すように、投光器10と受光器20の間が遮断されることによって、受光信号R2が閾値1に達しなければ遮断されていると判断する。また、本発明技術による検知装置は閾値2を持つが、雑音等6が無い状態では閾値1と同値となる。
FIG. 3 (b) shows the waveform of the received light signal R in the detection device according to the present invention in a place where there is no
図3(c)は雑音等6がある場所の本発明による投光器の投光信号Tの大きさを示している。図3(a)においては、雑音等6の無い状態における投光信号Tを示したが、本図面の投光信号T(2)及び投光信号T(3)に示すように、受光信号Rが雑音等6の影響を受けたときは投光信号Tが大きくなることがわかる。
FIG. 3C shows the magnitude of the light projection signal T of the projector according to the present invention in a place where there is
図3(d)は本発明による検知装置において、雑音等6の影響を受けたときの受光信号Rの波形を示している。区間t(1)から区間t(4)はそれぞれ、前の受光信号の立ち下りの直後から次の投光が始まる直前までの期間を示している。受光信号R1は投光器10が光線2を投光していない時の受光信号Rを取得し、演算したものであり、雑音等6の大きさを表すものである。
FIG. 3 (d) shows the waveform of the received light signal R when the detector according to the present invention is affected by
前述の通り、受光信号Rの波形は、受光回路におけるCR回路のコンデンサ容量と抵抗成分により定まる時定数の影響により立ち上がりと立ち下がりになまりのあるパルス波形となっている。従って、受光信号R1は受光器20への投光信号Tの入力の有無の切替りにより対数的に、立ち上がりと立ち下がりを行うものである。このことから、コンデンサ容量値と抵抗値により、立ち下がりにかかる時間(コンデンサの放電にかかる時間)がわかるため、これらの値から算出した時間の経過後に受光信号Rを取得し受光信号R1とすることで、受光信号R1は投光信号Tの影響を受けないため、雑音等6のみを入力とした値を得ることができる。この立ち下がりにかかる最長時間は制御器30に予め記憶しており、投光信号Tの投光を終了してからこの時間経過するまで、受光信号R1を算出するために受光信号Rを取得しない。
As described above, the waveform of the light receiving signal R is a pulse waveform with rounded rise and fall due to the influence of the time constant determined by the capacitor capacity and resistance component of the CR circuit in the light receiving circuit. Therefore, the light reception signal R1 rises and falls logarithmically by switching the presence or absence of the input of the light projection signal T to the
受光信号R1は各区間tごとに記憶し、受光信号R1(1)から受光信号R1(4)を定める。各受光信号R1は、区間tの中で1回以上受光信号Rを取得し、それらの平均値、中央値、またはその他演算値とする。この際の受光信号には区間tの中間と投光開始直前を含めることで、精度良く雑音信号である受光信号R1を演算できる。受光信号Rの取得回数は多い方が信頼性は高くなるが、データ量が増えるため多くは出来ない。区間tの中間と投光開始直前とすることで2回でも信頼性が高くなる。 The light reception signal R1 is stored for each section t, and the light reception signal R1 (4) is determined from the light reception signal R1 (1). For each light reception signal R1, the light reception signal R is acquired at least once in the interval t, and the average value, median value, or other calculation value is obtained. In this case, the light reception signal R1 that is a noise signal can be calculated with high accuracy by including the middle of the section t and immediately before the start of light projection. The more the number of acquisitions of the light reception signal R, the higher the reliability, but the increase in the amount of data is not possible. By setting the middle of the section t and immediately before the start of light projection, the reliability can be improved even twice.
従来技術においては雑音等6の影響の有無にかかわらず、図2(a)に示すように投光信号T(1)から投光信号T(4)の大きさは一定とするのに対して、図3(c)に示すように本発明技術においては、閾値2の設定と併せて投光信号Tも増大させる。光線が遮断されていなければ、受光信号R2は投光信号T(1)から投光信号T(4)の大きさと連動して受光信号R2(1)=受光信号R2(4)<受光信号R2(2)<受光信号R2(3)というように増大するため、閾値に対する受光信号R2の余裕を確保することができる。雑音等6の影響が無くなれば、図3(d)における受光信号R2(4)に示すように、閾値2は雑音等6の影響を受ける前の閾値2(1)、投光信号Tは雑音等6の影響を受ける前の投光信号T(1)と同じ大きさに戻り、消費電流を抑えることができる。
In the prior art, the magnitudes of the projection signals T (1) to T (4) are constant as shown in FIG. As shown in FIG. 3C, in the technique of the present invention, the light projection signal T is also increased together with the setting of the
受光信号R1の記憶後から投光信号Tの立ち上がりまでに、閾値1と受光信号R1に応じて閾値2を定め、これらは閾値2(1)から閾値2(4)とし、これらの閾値2はそれぞれの次の投光時において記憶される、受光信号R2との比較において用いられる。そのため、雑音等6の影響を受けても不動作となることはない。
The
閾値2は閾値1と受光信号R1に応じて定められると前述したが、具体的には受光信号R1に予め制御器30において設定された係数をかけたものを閾値1に加算する、といった方法を用いる。
As described above, the
図2(c)における従来技術の受光信号R2(2)は閾値1より大きいため遮断無しと、誤った判断により不動作となっているが、図3(d)における本発明による受光信号R2(2)は閾値2(2)より小さいため投光器と受光器の間が遮断されたことが正常に判断できることを示している。
The light receiving signal R2 (2) of the prior art in FIG. 2 (c) is larger than the
以上本発明の代表的な実施例について説明したが、本発明は必ずしも上記の実施形態に特定されるものではない。例えば、投光器、受光器、制御器が分かれており、投光器と受光器の間が遮断されたことを検知する検知装置である場合を例として説明を行っているが、投光器又は受光器と制御器が一体であってもよいし、投光器と受光器が一体となっており反射板等との間が遮断されたことを検知する検知装置であってもよい。
また、投光信号は単一周期ではなく複数の周期を組み合わせたものであってもよい。
また、投光器、受光器、制御器の間は有線接続、無線接続のどちらであってもよい。投光器、受光器、制御器それぞれが別々に電源入力を行うことも考えられる。
While typical examples of the present invention have been described above, the present invention is not necessarily limited to the above embodiments. For example, a case where the projector, the light receiver, and the controller are separated and the detection device detects that the light projector and the light receiver are interrupted is described as an example. May be integrated, or it may be a detection device that detects that the light projector and the light receiver are integrated and that the light reflector is cut off.
Moreover, the light projection signal may be a combination of a plurality of periods instead of a single period.
Further, between the projector, the light receiver, and the controller, either a wired connection or a wireless connection may be used. It is also conceivable that the projector, the light receiver, and the controller separately input power.
1 投光信号
10 投光器
11 投光部
2 光線
20 受光器
21 受光部
3 受光信号
30 制御器
31 電源入力
4 検知出力
5 検知対象物
6 雑音等
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記投光器は、前記制御器から受信した投光信号を光線として投光し、
前記受光器は、前記投光器より投光された前記光線を受光し受光信号として前記制御器に送信し、
前記制御器は、前記投光器に前記投光信号を送信し前記受光器より前記受光信号を受信し、
前記投光器が投光していないときの受光信号R1と、
前記投光器が投光しているときの受光信号R2とを記憶し、
閾値1と、
閾値1と受光信号R1に応じた値を加えた閾値2とを有し、
受光信号R2が閾値2より小さければ検知信号を発することを特徴とする検知装置。 Consists of a controller, projector and receiver,
The projector projects the projection signal received from the controller as a light beam,
The light receiver receives the light beam projected from the projector and transmits it as a light reception signal to the controller,
The controller transmits the light projection signal to the light projector and receives the light reception signal from the light receiver,
A light receiving signal R1 when the light projector is not projecting;
Storing the light receiving signal R2 when the projector is projecting light;
Threshold 1;
A threshold value 1 and a threshold value 2 to which a value corresponding to the light reception signal R1 is added;
A detection device that emits a detection signal when the light reception signal R2 is smaller than a threshold value 2.
の平均を受光信号R1とすることを特徴とする検知装置。 The light receiver according to claim 1 or 2, wherein the light receiver receives light at a midpoint immediately after the light is projected by the light projector and immediately before the light is projected, and a light reception signal immediately before the light is projected by the light projector.
Is a light receiving signal R1.
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