JP2529094B2 - 物体位置センサ - Google Patents

物体位置センサ

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JP2529094B2
JP2529094B2 JP6198542A JP19854294A JP2529094B2 JP 2529094 B2 JP2529094 B2 JP 2529094B2 JP 6198542 A JP6198542 A JP 6198542A JP 19854294 A JP19854294 A JP 19854294A JP 2529094 B2 JP2529094 B2 JP 2529094B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、面領域における物体の
位置を検出する物体位置センサに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、X,Y座標の2次元で構成される
面領域における物体の位置を投光素子及び受光素子を用
いて検出する場合、例えば水平方向のX軸方向及び垂直
方向のY軸方向に所要のピッチで投光素子及び受光素子
を光軸が一致するように対面状に配列し、各投光素子か
らX軸方向及びY軸方向に一斉に投光させた状態で、被
検知物体により遮光される受光素子の出力信号に基づい
て物体の位置を検出する手段が採用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の物体検知手
段によれば、水平方向及び垂直方向の両方向に投光素子
及び受光素子を対向状に配列することが必要である。そ
のため、投光素子及び受光素子の数が多くなり、投光部
及び受光部がコスト高になるとともに、各投光素子が一
斉に連続投光されているため、各投光素子の投光時間が
長くなって寿命が短くなるという問題がある。そこで本
発明では、例えば垂直方向のみに投光素子及び受光素子
を対向状に配列することにより投光素子及び受光素子の
数を減少させ、投光部及び受光部のコストを下げるとと
もに、それぞれの投光素子を連続投光させずに瞬時投光
させることによって各投光素子の寿命を長くすることを
解決すべき技術的課題とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題解決のための技
術的手段は、物体位置センサを、2次元領域の一方の方
向に所定の間隔で複数の投光素子を配列した投光部と、
前記それぞれの投光素子の光軸と同軸状に且つそれぞれ
の投光素子からの距離が一定の位置にそれぞれの投光素
子からの投光を受光する複数の受光素子を配列した受光
部と、所定の投光タイミングで前記投光素子のそれぞれ
を順次、瞬時投光させる投光コントロ−ル部と、前記所
定の投光タイミングに同期してそれぞれの投光素子が投
光される毎に前記受光素子のそれぞれから出力される被
検知物体の遮光による遮光信号及び被検知物体により遮
光されない受光信号を入力し、その遮光信号及び受光信
号を遮光デ−タ及び受光デ−タとして順次所定のアドレ
スに記憶する記憶部と、その記憶部に記憶された前記遮
光デ−タにに基づいて2次元領域における被検知物体の
位置を演算し、その物体の位置を2次元位置デ−タで出
力する演算出力部とを備えた構成にすることである。
【0005】
【作用】上記構成の物体位置センサによれば、投光コン
トロ−ル部によりそれぞれの投光素子が所定の投光タイ
ミングで順次、瞬時投光される毎に、被検知物体により
遮光される受光素子及び被検知物体により遮光されない
受光素子のそれぞれから出力される遮光信号及び受光信
号が記憶部に入力されると、その遮光信号及び受光信号
はそれぞれ遮光デ−タ及び受光デ−タとして記憶部に記
憶される。演算出力部はその記憶部に記憶された遮光デ
−タに基づいて2次元における被検知物体の位置を演算
し、その物体の位置をX座標及びY座標等の2次元位置
デ−タで出力する。
【0006】
【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図1は、2次元の面領域において物体Mの位
置を検出する物体位置センサの検知部を構成する投光部
1と受光部2の側面図である。ここで、水平方向をX軸
方向とし、垂直方向をY軸方向とすることにより、投光
部1と受光部2は、X軸方向に一定の距離を隔てて対面
状に配置されている。
【0007】図1に示すように、投光部1と受光部2
は、垂直に且つ対向するように配置されており、投光部
1には所定の間隔(a)で32個の投光素子Tが取り付
けられている一方、受光部2にはそれぞれの投光素子T
と光軸が一致するように32個の受光素子Pが取り付け
られている。
【0008】尚、本実施例では、上記投光素子Tとして
赤外線発光ダイオ−ドを用い、受光素子Pとしてフォト
トランジスタあるいはフォトダイオ−ドが用いられるが
これらに限定されるものではなく、投光、受光が可能な
素子であればよい。
【0009】図1に示すように、投光部1、受光部2
は、投光部1と受光部2間の距離をXAmm、投光部
1、受光部2の高さをYAmmとすれば、XAmmは水
平方向検出エリアとなり、YAmmは垂直方向検出エリ
アとなって、XAmm及びYAmmの領域にある物体M
の位置を検出するものである。尚、便宜上、投光部1の
それぞれの投光素子Tに0から31までのアドレス符号
を付けている。
【0010】図2は、物体位置センサの全体的な構成を
示したブロック図である。図2に示すように、投光部1
のそれぞれの投光素子Tは、タイミング発生回路3と接
続されており、タイミング発生回路3は、アドレス0か
ら31までの投光素子Tに対して、順次、所定のタイミ
ングでパルス電流(CLK−LED)を通電し、アドレ
ス0から31までの投光素子Tを順次、発光させる。
【0011】一方、受光部2のそれぞれの受光素子P
は、RAM4に接続されており、受光素子Pから出力さ
れた物体遮光による遮光信号あるいは物体により遮光さ
れない受光信号は遮光デ−タ及び受光デ−タとしてRA
M4に記憶される。この際、前記パルス電流(CLK−
LED)の通電タイミングと同期している書き込みタイ
ミング信号(WR)により遮光デ−タ及び受光デ−タが
RAM4に記憶される。
【0012】RAM4にはRAMアドレス生成回路5が
接続されており、上記遮光デ−タ及び受光デ−タが記憶
されるアドレスを指定する。このアドレス指定タイミン
グとして前記タイミング発生回路3から出力されるクロ
ック信号(CLR)が用いられる。尚、このクロック信
号(CLR)も前記パルス電流(CLK−LED)の通
電タイミングと同期している。また、前記タイミング発
生回路3から出力されるスタ−トタイミング信号(ST
ART)がRAMアドレス生成回路5に入力されると、
RAMアドレス生成回路5はRAM4に対する遮光デ−
タ及び受光デ−タの記憶を開始させる。
【0013】また、RAM4及びRAMアドレス生成回
路5にはマイクロコンピュ−タ6が接続されており、マ
イクロコンピュ−タ6がRAM4に読み出し要求をする
とともにRAMアドレス生成回路5に対して順次、アド
レスを指定すると、RAM4に記憶された遮光デ−タ及
び受光デ−タを読み出すことができる。
【0014】上記マイクロコンピュ−タ6は、読み出し
た遮光デ−タ及び受光デ−タに基づいた後述の位置算出
アルゴリズムにより物体Mの位置を演算し、その位置デ
−タをX座標及びY座標デ−タで出力する。
【0015】尚、図3は、前記タイミング発生回路3か
ら出力される前記パルス電流(CLK−LED)、クロ
ック信号(CLR)、書き込みタイミング信号(W
R)、及びスタ−トタイミング信号(START)のタ
イミングチャ−トであり、図3に示すように、パルス電
流(CLK−LED)、クロック信号(CLR)、書き
込みタイミング信号(WR)は同期している。
【0016】次に、図4を参照しながら、物体Mの位置
を検出する作用について説明する。前述したように、タ
イミング発生回路3は、アドレス0から31までの投光
素子Tに対して、順次、パルス電流(CLK−LED)
を通電し、アドレス0から31までの投光素子Tを、順
次、発光させる一方、RAM4に対して書き込みタイミ
ング信号(WR)を出力し、RAMアドレス生成回路5
に対してクロック信号(CLR)を出力することによ
り、前述の受光素子P(アドレス0から31まで)それ
ぞれから出力された遮光信号あるいは受光信号は遮光デ
−タ及び受光デ−タとしてRAM4に記憶される。
【0017】図4に示すように、例えば、アドレス7の
投光素子Tから投光されているとき、この投光素子Tに
よる投光エリアはアドレス2から12までの受光素子P
の範囲、即ち投光エリアAの範囲であり、アドレス8の
投光素子Tから投光されているとき、この投光素子Tに
よる投光エリアはアドレス3から13までの受光素子P
の範囲、即ち投光エリアBの範囲である。また、アドレ
ス7の投光素子Tから投光されているとき、物体Mによ
る遮光エリアAの範囲にある受光素子Pはアドレス8,
9,10の3個であり、アドレス8の投光素子Tから投
光されているとき、物体Mによる遮光エリアBの範囲に
ある受光素子Pはアドレス7,8,9の3個である。
【0018】従って、アドレス7の投光素子Tが投光状
態にあるとき、アドレス8,9,10の3個の受光素子
Pから出力される信号が遮光信号となり、投光エリアA
の範囲にあるその他の受光素子Pから出力される信号が
受光信号となる。また、アドレス8の投光素子Tが投光
状態にあるとき、アドレス7,8,9の3個の受光素子
Pから出力される信号が遮光信号となり、投光エリアB
の範囲にあるその他の受光素子Pから出力される信号が
受光信号となる。尚、遮光エリアは物体Mが投光部1に
近づくほど、広がり、受光部2に近づくほど、狭くな
る。即ち、物体Mの水平位置に応じて、その物体Mによ
り遮光されるエリアが変化する。
【0019】以上のように、アドレス0から31までの
投光素子Tが、順次、投光される毎に、上記遮光信号及
び受光信号が受光素子デ−タとしてRAM4に記憶され
るとマイクロコンピュ−タ6はRAM4に記憶された遮
光デ−タ及び受光デ−タを読み出して物体Mの位置を演
算する。
【0020】以下、図5のチャ−ト、及び図6の(A,
B,C)から図10の(A,B,C)を参照しながら物
体(ボ−ル)Mの位置の演算アルゴリズムを説明する。
尚、図6の(A)から図10の(A)は、物体(ボ−
ル)Mが、投光部1に近いほうから、次第に受光部2に
近づくように水平方向位置が変化する状況を示したもの
である。尚、垂直方向位置は一定になっている。また、
図6の(B)から図10の(B)は、RAM4に記憶さ
れた遮光デ−タ及び受光デ−タの分布図であり、中央部
分CEは物体(ボ−ル)Mにより遮光されたデ−タであ
るのに対して、右上部分RU及び左下部分LDは物体
(ボ−ル)Mの位置検出デ−タとして不要な部分であ
る。更に、図6の(C)から図10の(C)は、物体
(ボ−ル)Mの位置検出デ−タとして必要なデ−タを図
6の(B)から図10の(B)より抽出した状態を示し
たものである。
【0021】図5のチャ−トにおいて、マイクロコンピ
ュ−タ6は、RAM4に記憶された遮光デ−タ及び受光
デ−タを読み出して演算したうえ、図6の(C)から図
10の(C)に示すような、物体(ボ−ル)Mの位置検
出デ−タとして必要な遮光デ−タを抽出する。次に、抽
出された遮光デ−タの中でデ−タの乱れを補正する。
【0022】そのあと、投光状態にある投光素子Tのア
ドレスと同じアドレスの受光素子Pから出力された遮光
デ−タを見つけて、その位置を物体Mの垂直方向位置デ
−タとする。
【0023】次に、図6の(C)から図10の(C)に
示すような直線状の遮光デ−タからその直線の傾きを演
算し、算出する。そして、その傾きをaとすれば、Y=
aX(但し、直線は必ず原点を通るように位置補正する
とともに、Yは垂直方向位置デ−タで上記ステップで既
知となっている。また、Xは水平方向位置デ−タであ
る。)となるから、X=a/Yにより水平方向位置デ−
タが演算される。従って、物体Mの位置は水平方向位置
デ−タ(X)と、垂直方向位置デ−タ(Y)から決定さ
れ、マイクロコンピュ−タ6は、水平方向位置デ−タ
(X)及び垂直方向位置デ−タ(Y)を出力する。
【0024】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、例えば垂
直方向のみに投光素子及び受光素子を対向状に配列する
ことにより物体の位置を検出することができるため、投
光素子及び受光素子の数を従来のセンサより大幅に減少
させることが可能になり、投光部及び受光部のコストを
下げることができるとともに、それぞれの投光素子を連
続投光させずに瞬時投光させるため、各投光素子の寿命
を延ばすことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】投光部及び受光部の配置図である。
【図2】物体位置センサの全体的な構成を示したブロッ
ク図である。
【図3】タイミング発生回路のタイミングチャ−ト図で
ある。
【図4】物体位置検出の作用説明図である。
【図5】位置算出のアルゴリズムを示したフロ−図であ
る。
【図6】物体の位置、物体の位置に対応したRAMのデ
−タ分布、及び要部デ−タ抽出図である。
【図7】物体の位置、物体の位置に対応したRAMのデ
−タ分布、及び要部デ−タ抽出図である。
【図8】物体の位置、物体の位置に対応したRAMのデ
−タ分布、及び要部デ−タ抽出図である。
【図9】物体の位置、物体の位置に対応したRAMのデ
−タ分布、及び要部デ−タ抽出図である。
【図10】物体の位置、物体の位置に対応したRAMの
デ−タ分布、及び要部デ−タ抽出図である。
【符号の説明】
1 投光部 2 受光部 3 タイミング発生回路 4 RAM 5 RAMアドレス生成回路 6 マイクロコンピュ−タ T 投光素子 P 受光素子 M 物体

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2次元領域の一方の方向に所定の間隔で
    複数の投光素子を配列した投光部と、前記それぞれの投
    光素子の光軸と同軸状に且つそれぞれの投光素子からの
    距離が一定の位置にそれぞれの投光素子からの投光を受
    光する複数の受光素子を配列した受光部と、所定の投光
    タイミングで前記投光素子のそれぞれを順次、瞬時投光
    させる投光コントロ−ル部と、前記所定の投光タイミン
    グに同期してそれぞれの投光素子が投光される毎に前記
    受光素子のそれぞれから出力される被検知物体の遮光に
    よる遮光信号及び被検知物体により遮光されない受光信
    号を入力し、その遮光信号及び受光信号を遮光デ−タ及
    び受光デ−タとして順次所定のアドレスに記憶する記憶
    部と、その記憶部に記憶された前記遮光デ−タにに基づ
    いて2次元領域における被検知物体の位置を演算し、そ
    の物体の位置を2次元位置デ−タで出力する演算出力部
    とを備えたことを特徴とする物体位置センサ。
  2. 【請求項2】 2次元領域をX座標及びY座標から成る
    面領域とし、Y軸方向に複数の投光素子を配列するとと
    もに、それぞれの投光素子の光軸と同軸状に且つそれぞ
    れの投光素子からの距離がX軸方向の一定の位置にそれ
    ぞれの受光素子を配列し、物体の位置をX座標及びY座
    標デ−タで演算出力部から出力することを特徴とする請
    求項1の物体位置センサ。
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