JP2021141550A - 光電センサ - Google Patents

Abstract

【課題】閾値の設定が不要であり、簡易な構成で対象物が透明体の場合でも対象物を検出できる光電センサを提供する。【解決手段】光電センサは、検出領域を順次通過していく複数の対象物の検出に用いられる光電センサであって、検出領域に向けて光を出射する投光部と、検出領域を挟んで投光部と対向して配置され、光の受光量に対応する時系列の信号値を取得する受光部と、時系列の信号値が到来条件を満たすか否かを判定することを到来条件を満たすまで継続する処理と、時系列の信号値がリセット条件を満たすか否かを判定することをリセット条件を満たすまで継続する処理とを交互に繰り返す判定部と、を備え、到来条件は、対象物がない場合の受光量が得られている状態に続いて対象物がない場合の受光量より受光量が大きい受光量増加状態となることを識別するための第１条件を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、透明体を含む対象物を検出する光電センサに関する。

従来、対象物の有無を検出するセンサとして、対象物に光を照射し、対象物を透過する光を検出したり、対象物による光の遮蔽を検出したり、対象物により反射した光を検出したりする光電センサが用いられている。ここで、対象物は、透明体の場合がある。

透明体を検出する光電センサについて、例えば下記特許文献１には、直線偏光を透明体に投光して、透明体を透過した光の２つ以上の偏光成分をそれぞれ個別に受光し、各偏光成分の受光量の変化に基づいて透明体の有無を検出する光電センサが記載されている。

また、下記特許文献２には、物体検出領域へ投光し、物体検出領域からの当該光の受光量を取得するタイミング又は期間の指示を受け付けて、指示に対応したタイミング又は期間に取得した受光量に基づいて、受光量を表示するための基準となる表示基準量を決定する光電センサが記載されている。光電センサは、さらに、取得した受光量に基づいて、物体の有無を判断するための閾値を表示基準量よりも小さな値として算出し、受光量が表示基準量以上である場合はゼロに、受光量が表示基準量よりも小さい場合は、受光量が小さくなるにつれ値が大きくなる表示用受光量に変換し、変換された表示用受光量を表示する。

特開２０１０−１０７４７５号公報 特開２００９−１５２８１３号公報

光電センサによって透明体を検出するために、例えば特許文献１に記載の技術のように、不透明体を検出する場合には必要とされなかったハードウェアを追加することがある。そのような光電センサは、実質的に透明体検出のための専用機となり、不透明体を検出する光電センサとは別に導入する必要があった。

また、受光量と閾値の比較によって透明体を検出する場合、例えば特許文献２に記載の技術のように表示を工夫したとしても、閾値の設定は依然として困難な場合がある。

そこで、本発明は、閾値の設定が不要であり、簡易な構成で対象物が透明体の場合でも対象物を検出できる光電センサを提供する。

本開示の一態様に係る光電センサは、検出領域を順次通過していく複数の対象物の検出に用いられる光電センサであって、検出領域に向けて光を出射する投光部と、検出領域を挟んで投光部と対向して配置され、光の受光量に対応する時系列の信号値を取得する受光部と、時系列の信号値が到来条件を満たすか否かを判定することを到来条件を満たすまで継続する処理と、時系列の信号値がリセット条件を満たすか否かを判定することをリセット条件を満たすまで継続する処理とを交互に繰り返す判定部と、を備え、到来条件は、対象物がない場合の受光量が得られている状態に続いて対象物がない場合の受光量より受光量が大きい受光量増加状態となることを識別するための第１条件を含む。

この態様によれば、閾値の設定が不要であり、簡易な構成で対象物が透明体の場合でも対象物を検出できるようになる。

上記態様において、到来条件は、第１条件を満たした後に、第１条件充足の判断に寄与した受光量増加状態に続く受光量の急激な減少の発生を識別するための条件を含んでもよい。

この態様によれば、受光量増加状態の識別だけでなく、その後の受光量の急激な減少の発生を識別することで、到来検出における誤検出がより生じにくくなる。

上記態様において、リセット条件は、受光量増加状態に続いて対象物がない場合の受光量が得られている状態となることを識別するための第２条件を含んでもよい。

上記態様において、リセット条件は、受光量の急激な増加に続いて受光量増加状態となり、その受光量増加状態の寄与によって第２条件を満たすことを識別するための条件を含んでもよい。

この態様によれば、受光量増加状態に続いて対象物がない場合の受光量が得られている状態の識別だけでなく、受光量の急激な増加に続いてその受光量増加状態となることを識別することで、通過終了検出（リセット条件識別）における誤検出がより生じにくくなる。

上記態様において、受光量増加状態は、時系列の信号値が、対象物が到来していない期間に取得される時系列の信号値の平均値より大きい第１基準値と、第１基準値より大きい第２基準値とにより定められる範囲内に所定の期間にわたって収まる状態であってもよい。

上記態様において、受光量の急激な減少は、時系列の信号値の微分値が、負数である第１閾値を下回ることを識別するための条件であってもよい。

上記態様において、受光量の急激な増加は、時系列の信号値の微分値が、正数である第２閾値を上回ることを識別するための条件であってもよい。

本発明によれば、閾値の設定が不要であり、簡易な構成で対象物が透明体の場合でも対象物を検出できる光電センサが提供される。

本発明の第１実施形態に係る光電センサを含む検出システムの概要を示す図である。 本実施形態に係る光電センサの構成を示す図である。 本実施形態に係る光電センサの処理部の構成の一例を示す図である。 本実施形態に係る光電センサに対象物が接近する様子を示す図である。 本実施形態に係る光電センサから出射された光の一部が対象物によって反射されて受光される様子を示す図である。 本実施形態に係る光電センサから出射された光の一部が対象物によって反射されて受光量が減少する様子を示す図である。 本実施形態に係る光電センサから出射された光が対象物を透過する様子を示す図である。 本実施形態に係る光電センサにより測定される受光量の例を示す図である。 本実施形態に係る光電センサにより実行される対象物を検出する処理のフローチャートである。 本実施形態に係る光電センサにより実行される自動調整処理のフローチャートである。 本実施形態に係る光電センサにより実行される対象物を検出する処理の詳細を示すフローチャートである。 本実施形態に係る光電センサにより実行される対象物を検出する処理の詳細を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る光電センサにより実行される対象物を検出する処理のフローチャートである。 第２実施形態に係る光電センサにより実行される自動調整処理のフローチャートである。 第２実施形態に係る光電センサにより実行される対象物を検出する処理の詳細を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る光電センサにより実行される対象物を検出する処理の詳細を示すフローチャートである。

以下、本発明の一側面に係る実施の形態（以下、「本実施形態」と表記する。）を、図面に基づいて説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。

［第１実施形態］
［構成例］
図１及び２を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る光電センサ１０の構成の一例について説明する。図１は、第１実施形態に係る光電センサ１０を含む検出システム１の概要を示す図である。検出システム１は、光電センサ１０と、コントローラ２０と、コンピュータ３０と、ロボット４０と、搬送装置５０とを備える。

光電センサ１０は、検出領域１０ａに対象物１００が到来したか否かに応じて値が変化する物理量に対応する信号値に基づいて、検出領域１０ａに対象物１００が到来したことを検出する装置である。光電センサ１０は、検出領域１０ａを順次通過していく複数の対象物１００の検出に用いられる。光電センサ１０は、透過型の光電センサであってよい。光電センサ１０は、透過型で検出するように配置された投光用光ファイバ１０１及び受光用光ファイバ１０２を備えている。対象物１００が光電センサ１０の検出領域１０ａに到来すると、光電センサ１０によって検出される光量が変動する。

ここで、検出領域１０ａは、投光部１１の光出射部分から受光部１２の光入射部分に直接到達していた光線が、その領域に対象物１００が存在することにより直接到達しなくなるような領域である。ここで、「直接到達しなくなる」には、到着しなくなる場合のほか、対象物１００による光線の反射または屈折を経て間接的に到達するようになる場合も含む。

対象物１００は、光電センサ１０による検出の対象となる物であり、任意の形状の物体である。本実施形態では、対象物１００が透明部材で構成されている場合について記載する。もっとも、対象物１００は、遮光部材で構成されていてもよい。対象物１００は、例えば生産される製品の完成品であったり、部品等の未完成品であったりしてよい。

コントローラ２０は、ロボット４０及び搬送装置５０を制御する。コントローラ２０は、例えばＰＬＣ（Programmable Logic Controller）で構成されてよい。コントローラ２０は、光電センサ１０からの出力により対象物１００が到来したことを検知し、ロボット４０を制御する。

コンピュータ３０は、光電センサ１０、コントローラ２０及びロボット４０の設定を行う。また、コンピュータ３０は、コントローラ２０から、コントローラ２０による制御の実行結果を取得する。

ロボット４０は、コントローラ２０による制御に従って、対象物１００を操作したり加工したりする。ロボット４０は、例えば対象物１００をピックアップして別の場所に移動させたり、対象物１００を切削したり、組み立てたりしてよい。

搬送装置５０は、コントローラ２０による制御に従って、対象物１００を搬送する装置である。搬送装置５０は、例えばベルトコンベアであってよく、コントローラ２０により設定された速度で対象物１００を搬送してよい。

図２は、本実施形態に係る光電センサ１０の構成を示す図である。光電センサ１０は、投光部１１、受光部１２、処理部１３、操作部１４及び出力部１５を備える。

＜投光部＞
投光部１１は、対象物１００が到来する検出領域１０ａに向けて光を出射する。投光部１１は、投光素子１１ａ及び駆動回路１１ｂを含んでよい。投光素子１１ａは、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）やレーザダイオードで構成されてよく、駆動回路１１ｂは、投光素子１１ａを発光させるための電流を制御する。駆動回路１１ｂは、投光素子１１ａを間欠的に、例えば０．１ｍｓ周期でパルス発光させてよい。投光素子１１ａから出射した光は、図示しないレンズ又は図１の投光用光ファイバ１０１を介して、検出領域１０ａに照射されてよい。

＜受光部＞
受光部１２は、検出領域１０ａを挟んで投光部１１と対向して配置され、光の受光量に対応する時系列の信号値を取得する。受光部１２は、受光素子１２ａ、増幅器１２ｂ、サンプル／ホールド回路１２ｃ及びＡ／Ｄ変換器１２ｄを含んでよい。受光素子１２ａは、フォトダイオードによって構成されてよく、受光量を電気的な出力信号に変換する。受光部１２は、検出領域１０ａにおいて反射又は透過した光を、図示しないレンズ又は図１の受光用光ファイバ１０２を介して受光素子１２ａに入射させてよい。増幅器１２ｂは、受光素子１２ａの出力信号を増幅する。サンプル／ホールド回路１２ｃは、投光部１１によるパルス発光のタイミングに同期して、増幅器１２ｂにより増幅された受光素子１２ａの出力信号を保持する。これにより外乱光の影響が低減される。Ａ／Ｄ変換器１２ｄは、サンプル／ホールド回路１２ｃにより保持されたアナログの信号値をデジタル値である受光量の値に変換する。受光部１２は、検出領域１０ａからの光を受光し、受光量を逐次信号値に変換する測定部の一例である。

＜処理部＞
処理部１３は、動作制御部１３ａ、メモリ１３ｂ及び判定部１３ｃを含む。処理部１３は、例えば、マイクロプロセッサ、メモリ及びメモリに格納されたプログラム等から構成されるコンピュータとして構成されてよい。

動作制御部１３ａは、後述する判定処理の他、光電センサ１０全体の動作を統括制御してよい。

メモリ１３ｂは、受光部１２で取得した、光の受光量に対応する時系列の信号値を記憶する。メモリ１３ｂは、任意の記憶媒体で構成されてよいが、例えばＦＩＦＯ（First In First Out）メモリで構成されてよい。

判定部１３ｃは、時系列の信号値が到来条件を満たすか否かを判定することを到来条件を満たすまで継続する処理と、時系列の信号値がリセット条件を満たすか否かを判定することをリセット条件を満たすまで継続する処理とを交互に繰り返す。ここで、到来条件は、対象物１００が検出領域１０ａに到来したことを識別するための条件である。また、リセット条件は、対象物１００が検出領域１０ａから脱出したことを識別するための条件である。

＜操作部＞
操作部１４は、光電センサ１０の操作を行うためのものであり、操作スイッチ、表示器等を含んでよい。

＜出力部＞
出力部１５は、判定部１３ｃによる判定結果を含む様々なデータの出力を行う。出力部１５は、最も簡単には判定部１３ｃによる判定結果の２値出力を行ってよい。出力部１５は、判定部１３ｃにより到来条件を満たすと判定された場合に、検出領域１０ａに対象物１００が到来したことを示す信号を出力してよい。また、出力部１５は、判定部１３ｃによりリセット条件を満たすと判定された場合に、対象物１００が検出領域１０ａから脱出したことを示す信号を出力してよい。出力部１５は、大量のデータの出力を行える通信機能を備えていてもよい。

図３は、第１実施形態に係る光電センサ１０の動作を説明する図である。処理部１３は、第１周期で、メモリ１３ｂに記憶されている信号値を更新して、Ａ／Ｄ変換器１２ｄから出力された受光量のデジタル値を記憶する。

メモリ１３ｂの更新を行う第１周期は、投光部１１のパルス発光及びＡ／Ｄ変換器１２ｄによる変換の周期（第２周期とする）と同じであってもよいし、第２周期の整数倍のように異なっていてもよい。例えば、第２周期は、光電センサ１０に固有の値（例えば０．１ｍｓ）に固定されていてもよい。第１周期は、図１に示すコンピュータ３０からコントローラ２０経由で設定可能であってもよい。第１周期は、同時に処理したい信号値波形の範囲がメモリ１３ｂに収まるように決められる必要がある。第１周期は、第２周期よりも長い場合が多く、例えば１ｍｓであってよい。

判定部１３ｃは、メモリ１３ｂに格納されている信号値が到来条件を満たすか否かの判定又はリセット条件を満たすか否かの判定を第１周期で行い、判定結果を第１周期で動作制御部１３ａに対して出力する。

到来条件は、対象物１００がない場合の受光量が得られている状態に続いて対象物１００がない場合の受光量より受光量が大きい受光量増加状態となることを識別するための第１条件を含んでよい。ここで、対象物１００がない場合の受光量が得られている状態は、例えば、対象物１００がない場合の受光量の平均値をμと表し、対象物１００がない場合の受光量の標準偏差をσと表すとき、受光量が所定期間にわたってμ±ｃ×σの範囲内となることであってよい。ここで、ｃは任意の定数であり、例えば１であってよい。

また、受光量増加状態は、対象物１００がない場合の受光量よりも有意に大きい受光量が得られている状態である。対象物１００がない場合の受光量は、光学的又は電気的なノイズや、投光部１１又は受光部１２に与えられる振動によって変動するが、受光量増加状態における有意な受光量増加は、ノイズや振動による受光量の変動の大きさを超える大きさの受光量増加の場合であってよく、ノイズや振動による受光量の変動によっては生じない長さの時間にわたって持続する受光量増加の場合であってもよい。

受光量増加状態は、時系列の信号値が、対象物１００が到来していない期間に取得される時系列の信号値の平均値より大きい第１基準値と、第１基準値より大きい第２基準値とにより定められる範囲内に所定の期間にわたって収まる状態であってよい。例えば、対象物１００が到来していない期間に取得される時系列の信号値の平均値をμと表し、対象物１００が到来していない期間に取得される時系列の信号値の標準偏差をσと表すとき、第１基準値をμ＋ｃ₁×σとし、第２基準値をμ＋ｃ₂×σ（ｃ₁＜ｃ₂）としてよい。ここで、ｃ₁及びｃ₂は任意の定数であり、例えば、ｃ₁＝２，ｃ₂＝４であってよい。

リセット条件は、受光量増加状態に続いて対象物１００がない場合の受光量が得られている状態となることを識別するための第２条件を含んでよい。リセット条件は、例えば、受光量が所定期間にわたって第１基準値（μ＋ｃ₁×σ）以上、第２基準値（μ＋ｃ₂×σ）以下の範囲内となった後、受光量が所定期間にわたってμ±ｃ₁×σの範囲内となることであってよい。

図４ａは、本実施形態に係る光電センサ１０に対象物１００が接近する様子を示す図である。同図に示すように、検出領域１０ａに対象物１００がない場合、投光部１１から出射された光の一部が、受光部１２によって受光される。

図４ｂは、本実施形態に係る光電センサ１０から出射された光の一部が対象物１００によって反射されて受光される様子を示す図である。同図に示すように、対象物１００が投光部１１と受光部１２に挟まれる領域に接近すると、投光部１１から出射された光の一部が対象物１００によって反射され、検出領域１０ａに対象物１００がない場合よりも受光量が一時的に増大する。

図４ｃは、本実施形態に係る光電センサ１０から出射された光の一部が対象物１００によって反射されて受光量が減少する様子を示す図である。同図に示すように、対象物１００が投光部１１と受光部１２に挟まれる領域にさらに接近すると、投光部１１から出射された光が対象物１００によって反射され、受光部１２に入射する光量が減少する。

図４ｄは、本実施形態に係る光電センサ１０から出射された光が対象物１００を透過する様子を示す図である。同図に示すように、対象物１００が投光部１１と受光部１２に挟まれる領域に侵入すると、投光部１１から出射された光が対象物１００を透過し、受光部１２に入射するようになる。この時、受光量は、検出領域１０ａに対象物１００がない場合よりも低下する。なお、対象物１００が遮光部材で構成される場合、当然ながら受光部１２に光が入射しなくなる。

図５は、本実施形態に係る光電センサ１０により測定される受光量（時系列の信号値）の例を示す図である。同図では、対象物１００がない場合の受光量が得られている状態を示す第１領域Ａと、対象物１００がない場合の受光量より受光量が大きい受光量増加状態を示す第２領域Ｂと、受光量増加状態に続いて受光量の急激な減少が発生している第３領域Ｃと、受光量の急激な増大が発生している第４領域Ｄと、受光量の急激な増加に続く受光量増加状態を示す第５領域Ｅと、対象物１００がない場合の受光量が得られている状態を示す第６領域Ｆと、を含む。

検出領域１０ａに対象物１００がない場合、第１領域Ａのように、受光量が所定期間にわたって平均値μと実質的に等しい。ここで、平均値μは、検出領域１０ａに対象物１００がない状態において取得された時系列の信号値の平均値である。また、受光量が所定期間にわたって平均値μと実質的に等しいとは、受光量が所定期間にわたってμ±ｃ×σの範囲内となることであってよい。図５では、μ±σ（ｃ＝１）の場合を例示している。

検出領域１０ａに対象物１００が接近し、投光部１１から出射された光が反射されると、受光量が一時的に増加して、第２領域Ｂに示されている盛り上がり波形が観測される。盛り上がり波形は、受光量増加状態であり、受光量が所定期間にわたって第１基準値（μ＋ｃ₁×σ）以上、第２基準値（μ＋ｃ₂×σ）以下の範囲内に収まる。図５では、第１基準値としてμ＋２σ（ｃ₁＝２）を例示し、第２基準値としてμ＋４σ（ｃ₂＝４）を例示している。

光電センサ１０は、対象物１００がない場合の受光量が得られている状態に続いて受光量増加状態を識別した場合に、時系列の信号値が到来条件を満たすと判定する。光電センサ１０は、第２領域Ｂのタイミングで到来条件を満たすと判定した後、リセット条件を満たすか否かをリセット条件を満たすまで継続する処理を行う。

その後、受光量が急激に低下する第３領域Ｃが現れ、対象物１００が通過する間、検出領域１０ａに対象物１００がない状態において取得された時系列の信号値の平均値μよりも有意に小さい受光量でほぼ一定となる。

その後、受光量が急激に増加する第４領域Ｄが現れ、第５領域Ｅに示されている盛り上がり波形が観測される。盛り上がり波形は、受光量増加状態であり、受光量が所定期間にわたって第１基準値（μ＋２σ）以上、第２基準値（μ＋４σ）以下の範囲内に収まる。

続いて、第６領域Ｆにおいて、対象物１００がない場合の受光量が得られている状態となり、受光量が所定期間にわたって平均値μと実質的に等しくなる。

光電センサ１０は、受光量増加状態に続いて対象物１００がない場合の受光量が得られている状態を識別した場合に、時系列の信号値がリセット条件を満たすと判定する。光電センサ１０は、第６領域Ｆのタイミングでリセット条件を満たすと判定した後、到来条件を満たすか否かを到来条件を満たすまで継続する処理を行う。

このように、本実施形態に係る光電センサ１０によれば、時系列の信号値が到来条件を満たすか否かを判定することと、リセット条件を満たすか否かを判定することを交互に繰り返すことで、閾値の設定を不要として、簡易な構成で対象物１００が透明体の場合でも対象物１００を検出できる。また、時系列の信号値が到来条件を満たすか否かを判定することと、リセット条件を満たすか否かを判定することを交互に繰り返すことで、対象物１００の誤検出を防止することができる。

図６は、本実施形態に係る光電センサ１０により実行される対象物１００を検出する処理のフローチャートである。はじめに、光電センサ１０は、自動調整動作を行う（Ｓ１０）。自動調整動作の詳細は、次図を用いて詳細に説明する。なお、自動調整動作は、光電センサ１０の電源がオンとなった初回に一度行われればよく、処理を中断して再開する場合、自動調整動作は省略されてよい。

次に、光電センサ１０は、安定状態から盛り上がり波形検出待ちの処理を行う（Ｓ１１）。すなわち、光電センサ１０は、到来条件検出待ちの処理を行う。光電センサ１０は、例えば、対象物１００がない場合の受光量が得られている状態に続いて対象物１００がない場合の受光量より受光量が大きい受光量増加状態となることを識別するための第１条件が満たされるのを待つ。

安定状態から盛り上がり波形への遷移が検出された場合、光電センサ１０は、検出したことを出力する（Ｓ１２）。検出したことの出力は、どのような態様で行われてもよいが、例えば、表示灯を点灯することとしたり、検出信号を外部に出力したりしてよい。

その後、光電センサ１０は、盛り上がり波形から安定状態検出待ちの処理を行う（Ｓ１３）。すなわち、光電センサ１０は、リセット条件検出待ちの処理を行う。光電センサ１０は、例えば、受光量増加状態に続いて対象物１００がない場合の受光量が得られている状態となることを識別するための第２条件が満たされるのを待つ。

盛り上がり波形から安定状態への遷移が検出され、電源オフされない場合（Ｓ１４：ＮＯ）、光電センサ１０は、再び処理Ｓ１１〜Ｓ１３を実行する。一方、電源オフされる場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、対象物１００を検出する処理が終了する。

図７は、本実施形態に係る光電センサ１０により実行される自動調整処理のフローチャートである。同図では、図６の自動調整動作（Ｓ１０）の詳細を示している。自動調整動作（Ｓ１０）は、検出領域１０ａに対象物１００がない状態で行われる。

はじめに、光電センサ１０は、投光量及び受光アンプゲインの調整を行う（Ｓ１０１）。そして、光電センサ１０は、複数の信号値を取得し（Ｓ１０２）、複数の信号値の平均値μを算出する（Ｓ１０３）。また、光電センサ１０は、複数の信号値の標準偏差σを算出する（Ｓ１０４）。

続いて、光電センサ１０は、平均値μ及び標準偏差σに基づいて、μ＋ｃ₁×σを第１基準値に設定し（Ｓ１０５）、μ＋ｃ₂×σを第２基準値に設定する（Ｓ１０６）。ここで、ｃ₁＜ｃ₂である。なお、前述のように、第１基準値及び第２基準値は、受光量増加状態の判定に用いられる。

図８は、本実施形態に係る光電センサ１０により実行される対象物１００を検出する処理の詳細を示すフローチャートである。同図では、図６に示す処理のうち、処理Ｓ１１〜Ｓ１２の詳細を示している。安定状態から盛り上がり波形検出待ちの処理（Ｓ１１）は、信号値を取得し、メモリ１３ｂに格納する処理（Ｓ１１１）と、信号値が所定期間にわたって平均値と実質的に等しいか否かを判定する処理（Ｓ１１２）とを含む。光電センサ１０は、信号値が所定期間にわたって平均値と実質的に等しくなっていないと判定した場合（Ｓ１１２：ＮＯ）、新たな信号値を取得し、メモリ１３ｂに格納する（Ｓ１１１）。一方、信号値が所定期間にわたって平均値と実質的に等しいと判定した場合（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、光電センサ１０は、新たな信号値を取得してメモリ１３ｂに格納し（Ｓ１１３）、信号値が所定期間にわたって第１基準値以上、第２基準値以下の範囲内であるか否かを判定する（Ｓ１１４）。

信号値が所定期間にわたって第１基準値以上、第２基準値以下の範囲内であると判定されると（Ｓ１１４：ＹＥＳ）、光電センサ１０は、検出したことを出力する（Ｓ１２）。

図９は、本実施形態に係る光電センサ１０により実行される対象物１００を検出する処理の詳細を示すフローチャートである。同図では、図６に示す処理のうち、処理Ｓ１３の詳細を示している。盛り上がり波形から安定状態検出待ちの処理（Ｓ１３）は、信号値を取得し、メモリ１３ｂに格納する処理（Ｓ１３１）と、信号値が所定期間にわたって第１基準値以上、第２基準値以下の範囲内であるか否かを判定する処理（Ｓ１３２）とを含む。信号値が所定期間にわたって第１基準値以上、第２基準値以下の範囲内でないと判定した場合（Ｓ１３２：ＮＯ）、光電センサ１０は、新たな信号値を取得し、メモリ１３ｂに格納する（Ｓ１３１）。一方、信号値が所定期間にわたって第１基準値以上、第２基準値以下の範囲内であると判定した場合（Ｓ１３２：ＹＥＳ）、光電センサ１０は、新たな信号値を取得てメモリ１３ｂに格納し（Ｓ１３３）、信号値が所定期間にわたって平均値と実質的に等しいか否かを判定する（Ｓ１３４）。

信号値が所定期間にわたって平均値と実質的に等しいと判定されると（Ｓ１３４：ＹＥＳ）、光電センサ１０は、リセット条件が満たされたと判定し、再び到来条件の検出を行う（図６参照）。

［第２実施形態］
図１０は、本発明の第２実施形態に係る光電センサ１０により実行される対象物を検出する処理のフローチャートである。本実施形態に係る光電センサ１０の物理的構成は、第１実施形態の係る光電センサ１０の物理的構成と同じであってよいが、本実施形態に係る光電センサ１０の判定部１３ｃにより用いられる到来条件及びリセット条件は、第１実施形態に係る光電センサ１０の判定部１３ｃにより用いられる到来条件及びリセット条件と異なる。

具体的には、本実施形態において、到来条件は、対象物１００がない場合の受光量が得られている状態に続いて対象物１００がない場合の受光量より受光量が大きい受光量増加状態となることを識別するための第１条件と、第１条件を満たした後に、第１条件充足の判断に寄与した受光量増加状態に続く受光量の急激な減少の発生を識別するための条件とを含む。すなわち、本実施形態に係る光電センサ１０は、図５に示す第１領域Ａ及び第２領域Ｂに加えて、第３領域Ｃを検出した場合に、到来条件が満たされたと判定する。

また、本実施形態において、リセット条件は、受光量増加状態に続いて対象物１００がない場合の受光量が得られている状態となることを識別するための第２条件と、受光量の急激な増加に続いて受光量増加状態となり、その受光量増加状態の寄与によって第２条件を満たすことを識別するための条件とを含む。すなわち、本実施形態に係る光電センサ１０は、図５に示す第４領域Ｄと、第５領域Ｅ及び第６領域Ｆとを検出した場合に、リセット条件が満たされたと判定する。

ここで、受光量の減少及び増加についての「急激な」とは、対象物１００の端部が検出領域１０ａを横切るのに要する時間の間に対象物１００の端部の通過を原因とする変化であると評価できる所定の大きさ以上の変化があることを意味する。ここで、所定の大きさは、例えば対象物１００がない場合の受光量の大きさの５％、１０％、又は２０％であってよい。

到来条件における受光量の急激な減少は、時系列の信号値の微分値が、負数である第１閾値を下回ることを識別するための条件であってよい。また、リセット条件における受光量の急激な増加は、時系列の信号値の微分値が、正数である第２閾値を上回ることを識別するための条件であってよい。

到来条件について、受光量増加状態の識別だけでなく、その後の受光量の急激な減少の発生を識別することで、到来検出における誤検出がより生じにくくなる。また、リセット条件について、受光量増加状態に続いて対象物１００がない場合の受光量が得られている状態の識別だけでなく、受光量の急激な増加に続いてその受光量増加状態となることを識別することで、通過終了検出（リセット条件識別）における誤検出がより生じにくくなる。

はじめに、光電センサ１０は、自動調整動作を行う（Ｓ２０）。自動調整動作の詳細は、次図を用いて詳細に説明する。なお、自動調整動作は、光電センサ１０の電源がオンとなった初回に一度行われればよく、処理を中断して再開する場合、自動調整動作は省略されてよい。

次に、光電センサ１０は、安定状態から盛り上がり波形検出待ちの処理を行う（Ｓ２１）。続いて、光電センサ１０は、立ち下がり波形検出待ちの処理を行う（Ｓ２２）。すなわち、光電センサ１０は、到来条件検出待ちの処理を行う。光電センサ１０は、例えば、対象物１００がない場合の受光量が得られている状態に続いて対象物１００がない場合の受光量より受光量が大きい受光量増加状態となることを識別するための第１条件が満たされるのを待ち、第１条件を満たした後に、第１条件充足の判断に寄与した受光量増加状態に続く受光量の急激な減少の発生を識別するための条件が満たされるのを待つ。

到来条件が検出された場合、光電センサ１０は、検出したことを出力する（Ｓ２３）。検出したことの出力は、どのような態様で行われてもよいが、例えば、表示灯を点灯することとしたり、検出信号を外部に出力したりしてよい。

その後、光電センサ１０は、立ち上がり波形検出待ちの処理を行う（Ｓ２４）。続いて、光電センサ１０は、盛り上がり波形から安定状態検出待ちの処理を行う（Ｓ２５）。すなわち、光電センサ１０は、リセット条件検出待ちの処理を行う。光電センサ１０は、例えば、受光量の急激な増加に続いて受光量増加状態となり、その受光量増加状態に続いて対象物１００がない場合の受光量が得られている状態となることを識別するための第２条件が満たされるのを待つ。

リセット条件が検出され、電源オフされない場合（Ｓ２６：ＮＯ）、光電センサ１０は、再び処理Ｓ２１〜Ｓ２５を実行する。一方、電源オフされる場合（Ｓ２６：ＹＥＳ）、対象物１００を検出する処理が終了する。

図１１は、本実施形態に係る光電センサ１０により実行される自動調整処理のフローチャートである。同図では、図１０の自動調整動作（Ｓ２０）の詳細を示している。自動調整動作（Ｓ２０）は、検出領域１０ａに対象物１００がない状態で行われる。

はじめに、光電センサ１０は、投光量及び受光アンプゲインの調整を行う（Ｓ２０１）。そして、光電センサ１０は、複数の信号値を取得し（Ｓ２０２）、複数の信号値の平均値μを算出する（Ｓ２０３）。また、光電センサ１０は、複数の信号値の標準偏差σを算出する（Ｓ２０４）。

続いて、光電センサ１０は、平均値μ及び標準偏差σに基づいて、μ＋ｃ₁×σを第１基準値に設定し（Ｓ２０５）、μ＋ｃ₂×σを第２基準値に設定する（Ｓ２０６）。ここで、ｃ₁＜ｃ₂である。なお、前述のように、第１基準値及び第２基準値は、受光量増加状態の判定に用いられる。

さらに、光電センサ１０は、負数である第１閾値を設定し（Ｓ２０７）、正数である第２閾値を設定する（Ｓ２０８）。

図１２は、本実施形態に係る光電センサ１０により実行される対象物１００を検出する処理の詳細を示すフローチャートである。同図では、図１０に示す処理のうち、処理Ｓ２１〜Ｓ２３の詳細を示している。安定状態から盛り上がり波形検出待ちの処理（Ｓ２１）は、信号値を取得し、メモリ１３ｂに格納する処理（Ｓ２１１）と、信号値が所定期間にわたって平均値と実質的に等しいか否かを判定する処理（Ｓ２１２）とを含む。光電センサ１０は、信号値が所定期間にわたって平均値と実質的に等しくなっていないと判定した場合（Ｓ２１２：ＮＯ）、新たな信号値を取得し、メモリ１３ｂに格納する（Ｓ２１１）。一方、信号値が所定期間にわたって平均値と実質的に等しいと判定した場合（Ｓ２１２：ＹＥＳ）、光電センサ１０は、新たな信号値を取得してメモリ１３ｂに格納し（Ｓ２１３）、信号値が所定期間にわたって第１基準値以上、第２基準値以下の範囲内であるか否かを判定する（Ｓ２１４）。

信号値が所定期間にわたって第１基準値以上、第２基準値以下の範囲内であると判定されると（Ｓ２１４：ＹＥＳ）、光電センサ１０は、新たな信号値を取得してメモリ１３ｂに格納し（Ｓ２２１）、信号値の微分が第１閾値を下回ったか否かを判定する（Ｓ２２２）。信号値の微分が第１閾値を下回っていない場合（Ｓ２２２：ＮＯ）、光電センサ１０は、新たな信号値を取得し、メモリ１３ｂに格納する（Ｓ２２１）。一方、信号値の微分が第１閾値を下回ったと判定した場合（Ｓ２２２：ＹＥＳ）、光電センサ１０は、検出したことを出力する（Ｓ１２）。

図１３は、本実施形態に係る光電センサ１０により実行される対象物１００を検出する処理の詳細を示すフローチャートである。同図では、図１０に示す処理のうち、処理Ｓ２４〜Ｓ２５の詳細を示している。立ち上がり波形検出待ちの処理（Ｓ２４）は、信号値を取得し、メモリ１３ｂに格納する処理（Ｓ２４１）と、信号値の微分が第２閾値を上回ったか否かを判定する処理（Ｓ２４２）とを含む。信号値の微分が第２閾値を上回っていないと判定した場合（Ｓ２４２：ＮＯ）、新たな信号値を取得し、メモリ１３ｂに格納する（Ｓ２４１）。

一方、信号値の微分が第２閾値を上回ったと判定した場合（Ｓ２４２：ＹＥＳ）、光電センサ１０は、盛り上がり波形から安定状態検出待ちの処理を行う（Ｓ２５）。盛り上がり波形から安定状態検出待ちの処理（Ｓ２５）は、信号値を取得し、メモリ１３ｂに格納する処理（Ｓ２５１）と、信号値が所定期間にわたって第１基準値以上、第２基準値以下の範囲内であるか否かを判定する処理（Ｓ２５２）とを含む。信号値が所定期間にわたって第１基準値以上、第２基準値以下の範囲内でないと判定した場合（Ｓ２５２：ＮＯ）、光電センサ１０は、新たな信号値を取得し、メモリ１３ｂに格納する（Ｓ２５１）。一方、信号値が所定期間にわたって第１基準値以上、第２基準値以下の範囲内であると判定した場合（Ｓ２５２：ＹＥＳ）、光電センサ１０は、新たな信号値を取得てメモリ１３ｂに格納し（Ｓ２５３）、信号値が所定期間にわたって平均値と実質的に等しいか否かを判定する（Ｓ２５４）。

信号値が所定期間にわたって平均値と実質的に等しいと判定されると（Ｓ２５４：ＹＥＳ）、光電センサ１０は、リセット条件が満たされたと判定し、再び到来条件の検出を行う（図１０参照）。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。

［付記１］
検出領域（１０ａ）を順次通過していく複数の対象物（１００）の検出に用いられる光電センサ（１０）であって、
前記検出領域（１０ａ）に向けて光を出射する投光部（１１）と、
前記検出領域（１０ａ）を挟んで前記投光部（１１）と対向して配置され、前記光の受光量に対応する時系列の信号値を取得する受光部（１２）と、
前記時系列の信号値が到来条件を満たすか否かを判定することを前記到来条件を満たすまで継続する処理と、前記時系列の信号値がリセット条件を満たすか否かを判定することを前記リセット条件を満たすまで継続する処理とを交互に繰り返す判定部（１３ｃ）と、を備え、
前記到来条件は、対象物（１００）がない場合の受光量が得られている状態に続いて対象物（１００）がない場合の受光量より受光量が大きい受光量増加状態となることを識別するための第１条件を含む、
光電センサ（１０）。

［付記２］
前記到来条件は、前記第１条件を満たした後に、前記第１条件充足の判断に寄与した前記受光量増加状態に続く受光量の急激な減少の発生を識別するための条件を含む、
請求項１に記載の光電センサ（１０）。

［付記３］
前記リセット条件は、前記受光量増加状態に続いて対象物（１００）がない場合の受光量が得られている状態となることを識別するための第２条件を含む、
請求項１又は２に記載の光電センサ（１０）。

［付記４］
前記リセット条件は、受光量の急激な増加に続いて前記受光量増加状態となり、その前記受光量増加状態の寄与によって前記第２条件を満たすことを識別するための条件を含む、
請求項３に記載の光電センサ（１０）。

［付記５］
前記受光量増加状態は、前記時系列の信号値が、前記対象物（１００）が到来していない期間に取得される前記時系列の信号値の平均値より大きい第１基準値と、前記第１基準値より大きい第２基準値とにより定められる範囲内に所定の期間にわたって収まる状態である、
請求項１から４のいずれか一項に記載の光電センサ（１０）。

［付記６］
前記受光量の急激な減少は、前記時系列の信号値の微分値が、負数である第１閾値を下回ることを識別するための条件である、
請求項２に記載の光電センサ（１０）。

［付記７］
前記受光量の急激な増加は、前記時系列の信号値の微分値が、正数である第２閾値を上回ることを識別するための条件である、
請求項２に記載の光電センサ（１０）。

１…検出システム、１０…光電センサ、１０ａ…検出領域、１１…投光部、１１ａ…投光素子、１１ｂ…駆動回路、１２…受光部、１２ａ…受光素子、１２ｂ…増幅器、１２ｃ…サンプル／ホールド回路、１２ｄ…Ａ／Ｄ変換器、１３…処理部、１３ａ…動作制御部、１３ｂ…メモリ、１３ｃ…判定部、１４…操作部、１５…出力部、２０…コントローラ、３０…コンピュータ、４０…ロボット、５０…搬送装置、１００…対象物、１０１…投光用光ファイバ、１０２…受光用光ファイバ

Claims (7)

1. 検出領域を順次通過していく複数の対象物の検出に用いられる光電センサであって、
   前記検出領域に向けて光を出射する投光部と、
   前記検出領域を挟んで前記投光部と対向して配置され、前記光の受光量に対応する時系列の信号値を取得する受光部と、
   前記時系列の信号値が到来条件を満たすか否かを判定することを前記到来条件を満たすまで継続する処理と、前記時系列の信号値がリセット条件を満たすか否かを判定することを前記リセット条件を満たすまで継続する処理とを交互に繰り返す判定部と、を備え、
   前記到来条件は、対象物がない場合の受光量が得られている状態に続いて対象物がない場合の受光量より受光量が大きい受光量増加状態となることを識別するための第１条件を含む、
   光電センサ。
2. 前記到来条件は、前記第１条件を満たした後に、前記第１条件充足の判断に寄与した前記受光量増加状態に続く受光量の急激な減少の発生を識別するための条件を含む、
   請求項１に記載の光電センサ。
3. 前記リセット条件は、前記受光量増加状態に続いて対象物がない場合の受光量が得られている状態となることを識別するための第２条件を含む、
   請求項１又は２に記載の光電センサ。
4. 前記リセット条件は、受光量の急激な増加に続いて前記受光量増加状態となり、その前記受光量増加状態の寄与によって前記第２条件を満たすことを識別するための条件を含む、
   請求項３に記載の光電センサ。
5. 前記受光量増加状態は、前記時系列の信号値が、前記対象物が到来していない期間に取得される前記時系列の信号値の平均値より大きい第１基準値と、前記第１基準値より大きい第２基準値とにより定められる範囲内に所定の期間にわたって収まる状態である、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の光電センサ。
6. 前記受光量の急激な減少は、前記時系列の信号値の微分値が、負数である第１閾値を下回ることを識別するための条件である、
   請求項２に記載の光電センサ。
7. 前記受光量の急激な増加は、前記時系列の信号値の微分値が、正数である第２閾値を上回ることを識別するための条件である、
   請求項２に記載の光電センサ。

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