JP2575944B2 - 光線式選別装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は光線により被測定物の形状、大きさを測定
する光線式選別装置に関する。

（従来の技術） 従来の光線式選別装置としては、例えば特公昭56−10
566号公報、実公昭63−42323号公報に記載されたような
ものがある。

これらは両者とも複数の発光素子と受光素子とを対向
配置すると共に、発光素子を走査装置で順次走査する一
方、この発光素子の走査信号と同期して受光素子を走査
することにより、発光素子から出される光信号が被測定
物によって遮蔽されるのを受光素子が受信して被測定物
の形状を選別するようになっている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記のような装置では、例えば第６図
に示すように複数の発光素子L1、L2…LNを列状に配設
し、この発光素子L1、L2…LNに対向して複数の受光素子
PH1、PH2…PHNを列設した場合に一つの発光素子（例え
ばL2）の光信号は、光信号の拡がりによりこれと対向す
る受光素子（例えばPH2）のみならずこれと隣接した他
の受光素子も受けてしまう。

換言すれば、一つの受光素子に複数の発光素子からの
光信号が与えられる。このため、例えば第７図に示すよ
うに被測定物101の先端101aが受光素子PH4に対向する位
置にきたとき、発光素子L4からの光信号は被測定物101
に遮蔽されていて受光素子PH4には達しないが発光素子L
5からの光信号の拡がりにより受光素子PH4に与えられ
る。

このため受光素子PH4は依然として受光状態にあり、
被測定物101の先端101a位置の判別が不確実になる。

また、受光素子は第８図に示すような応答（反応）時
間特性を持っている。すなわち、発光素子の発光時間TL
に対する受光素子の応答時間TPは、立上り応答時間TPLH
と立下り応答時間TPHLとを含んでおり、この立上り応答
時間TPLHと立下り応答時間TPHLは受光素子の種類によっ
て異なるが通常３〜４μ秒である。

また、対向配置した複数の発光素子と受光素子とを順
次走査する場合には、その走査時間TOの設定値により受
光素子の応答時間TPのタイミングは変化する。

これに対して受光素子の信号読み取りタイミングを発
光素子の立下りタイミングに設定した場合に例えば第９
図に示したTL2の時間で発光素子を発光すると、発光時
間TL2が受光素子の立上り応答時間TPLHよりも小さく、T
L2＜TPLHとなるので同図に示したようにこのタイミング
では受光素子は応答しない時間となり、信号読み取りタ
イミングとしては不適当となってしまう。

従って第６図に示した複数の発光素子L1、L2…LNを数
μ秒で高速に走査し、これと同期して対をなす複数の受
光素子PH1、PH2…PHNの出力信号を得ようとしても信号
読み取りタイミングがずれて判別できなくなる。

また、上記従来の装置では、被測定物の形状を選別す
ることはできるが、その体積あるいは重量を算出するこ
とができないため、同形状の被測定物を体積あるいは重
量によって選別したいときに利用できなかった。

後者の従来例は被測定物の縦、横の最大値を認識しそ
の縦、横を測定し、形状を判別するように構成されてい
るため、形状判別精度が悪く、異形の被測定物に対して
は測定が不可能に近いくらい信頼性が乏しいものであっ
た。これに対してマイクロコンピュータ、CCD等を利用
して受光素子の光量差を計測し、これによって形状を識
別する方法が考えられるがこの場合には装置が大規模に
なり高価になってしまう。

そこで、この発明は、被測定物の形状を正確に測定す
ることができ、しかも、同種類の、色々の物品（被測定
物）について、その物品ごとの重量別選別を簡単に行な
うことができる光線式選別装置の提供を目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記課題を解決するためにこの発明は、請求項１で
は、列状配設された複数の発光素子と、この発光素子と
対をなす複数の受光素子と、前記対をなす発・受光素子
に対して、一対当りの走査時間を、該受光素子の反応が
その時間内に完結するようにして順次走査する信号を出
力する走査信号出力手段と、前記走査時間内で発光素子
の発光時間を制御する発光素子制御手段と、前記走査時
間内で発・受光素子間被測定物の遮蔽による受光素子の
出力信号の信号の読取りタイミングを選択可能に制御す
る受光素子信号制御手段と、前記受光素子の出力信号に
より被測定物の体積を演算し、当該測定物の物性上の比
重値を入力して重量を演算する演算手段と、該演算手段
による演算結果と予め設定された重量分類規格値とを比
較し被測定物を重量別に選別する重量別選別手段とを備
え、前記被測定物の比重値の入力手段として、同類の被
測定物としての物品が持つ比重値の整数部分と小数部分
のうち、小数部分のみを入力する比重値入力手段を備え
て成るものであり、請求項２では、請求項１に加え、被
測定物を発・受光素子の配列方向と直交する方向へ微量
ずつ搬送する搬送手段と、この搬送手段の微量移動に関
連して走査タイミングを制御する走査タイミング制御手
段とを備えて成るものである。

（作用） 走査信号出力手段CL1による一対の発、受光素子L,PH
の走査時間内で発光素子の発光時間が発光素子制御手段
CL2によって制御されるため被測定物が検出位置にある
とき前記発光素子Ｌと対をなす受光素子PHが正確に光信
号の遮光状態を検出する。さらに、前記一対の発、受光
素子L,PHの走査時間内における受光素子PHの信号読み取
りタイミングを任意に選択し、この選択された信号読み
取りタイミングで受光素子PHが受光素子信号制御手段CL
3によって制御されるために受光素子PHの信号読み取り
タイミングは発光素子Ｌの順次走査時間と同期し正確な
信号読み取りが行なわれる。

また、比重値入力手段CL5によって被測定物の比重を
入力することにより、演算手段CL4によって被測定物の
重量が算出され、その算出結果と予め設定された重量分
類規格値とを重量別選別手段CL8により比較判断し、被
測定物を重量別に選別する。この場合、比重値を小数部
分の入力のみで重量演算するので、被測定物の重量を簡
単に求めることができ、同類の色々な物品を測定の対象
として重量選別するのに都合がよい。

さらに、搬送手段CL6によって被測定物を移動させ、
走査タイミング制御手段としてCL7によって発、受光素
子L,PHを順次走査することにより微量毎の体積が算出さ
れ走査を繰り返すことによって異形の被測定物につい
て、その全体の体積及び重量を求め、重量別の選別をす
ることができる。

（実施例） 以下、この発明の実施例と図面に基づいて説明する。

第２図はこの発明の実施例に係わる光線式選別装置の
ブロック図を示すものである。

この光線式選別装置は、一方にＮ個からなる複数の発
光素子Ｌを列状に配設し、他方にこれと対をなす複数の
受光素子PHを配列すると共に、一対の発光素子Ｌと受光
素子PHを走査時間内に受光素子PHの応答が完結するよう
に、順次走査するためにタイミング信号を出力する走査
信号出力手段CL1としての発信器１を備えている。

前記発光素子Ｌは、発信器１から所定の走査時間TOに
出力される信号周波数を1/Nにする1/N分周回路３とこれ
をＮ個の信号に分割する信号分割回路５を介して発信器
１に接続されている。

前記1/N分周回路３と信号分割回路５とにより発光素
子制御手段CL2を構成している。一方、受光素子PHは発
信器から所定の走査時間TOに出力される信号と、そのま
ま受光素子PH数に応じた信号数に分割する信号分割回路
７と、この信号分割回路７で分割された信号を任意に逆
選択可能なＮ個の選択スイッチを有するデータラッチセ
レクタ９、およびデータラッチセレクタ９のスイッチ位
置に対応したタイミングで受光素子PHの出力信号を読み
取る信号読み取り回路11を介して発信器１に接続されて
いる。前記信号分割回路７とデータラッチセレクタ９お
よび信号読み取り回路11とにより受光素子信号制御手段
CL3を構成している。

また前記発信器１と信号読み取り回路11は、読み取り
信号を識別するための演算手段CL4としてのCPU回路13に
接続されている。

この実施例では、前記発信器１の出力信号を第８図に
示した受光信号素子PHの応答時間特性を考慮して第３図
に示すように複数対の発光素子Ｌと受光素子PHの内の一
対当りに割当られた走査時間TOがTO＞TL＋TPHLとなるよ
うに制御している。ここでTLは発光素子Ｌの発光時間で
TPHLは受光素子PHの立下り応答時間である。

次に上記実施例の作用について説明する。

発信器１からのタイミング信号により複数の発光素子
Ｌが第６図に示すようにL1、L2…LNの順で順次、光信号
を発光させる。

この時の受光素子PHは第３図においてPH1、PH2…PHN
の波形に示すように対になる発光素子Ｌ以外の光信号も
受光することになるが、発光素子Ｌの発光時間TLを走査
時間TOに対してTO＞TL＋TPHL（但し、TPHLは受光素子PH
の立下り応答時間）となるように制御しているから、対
になる発光素子Ｌの光信号を発光させるタイミングは他
の発光素子Ｌの光信号の影響を全く受けることなく受光
素子PHで受光することができる。

従って複数の発光素子Ｌと受光素子PHの組数に応じた
光カーテンを構成することができ被測定物が測定位置に
あるときに光信号の遮光状態を検出することにより被測
定物の位置、形状を正確に検出することができる。

さらに、データラッチセレクタ９の選択スイッチを例
えば第９図に示す信号読み取りタイミングステージT1、
T2…TNの中から受光素子PHの応答するタイミングTP1ま
たはTP2に対応した応答時間のバラツキの範囲内で最適
な読み取りタイミングで選択しておくことにより、受光
素子PHの読み取りタイミングが発光素子Ｌの順次走査時
間と同期して正確な信号読み取りができる。

第４図は第２図の実施例において、列状配設の発光素
子と受光素子との間に被測定物を通過させ、これを被測
定物の形状に応じて、例えば縦及び横方向にて実施して
被測定物の形状を検出した後、その被測定物の体積を計
算しこの体積から重量を計算するためのブロック図を示
すものである。

この実施例では被測定物の重量をその体積に比重を乗
じて計算するように構成され、さらに比重値A.BCの３桁
のうち、少数点以下の２桁BCのみの入力によって計算す
るようにしたものである。

すなわち、演算手段CL4としてのCPU回路13に８ビット
データバッファ15を介して比重入力手段CL5としてのデ
ジタルスイッチ17、19が接続されている。またCPU回路1
3にはROM21およびRAM23が接続されている。比重値A.BC
は物性又は物品によって異なるが例えば純鉄では7.85、
鋳鉄は7.25または根菜類は人参で1.03、大根は1.05であ
り、同類の物性が持つ比重値はA.BCのうちＡ（整数部
分）は常数となり、BC（小数部分）が変化する。

そこで、この実施例では比重値A.BCのうち常数となる
Ａは予めCPU回路13の演算プログラムに入力しておきBC
の値と合せて計算できるプログラムにしておく。そして
比重値のBCをデジタルスイッチ17、19で入力する。この
入力信号１桁につき４ビットのBCDコードで８ビットデ
ータバッファ15に読みこまれ、８ビット単位でCPU回路1
3に読みこまれて先に計算された体積から重量計算され
る。

この実施例によれば比重A.BCの３桁を入力して重量を
計算する場合に比べると約1/2の時間で可能となる。

なお根菜類は同一品目であっても収穫時期や作柄によ
って比重が変化するからその時々によって比重値を変更
する必要がある。

さらに、CPU回路13により計算された重量は、重量別
選別手段（第２図に図示せず）により予め設定された重
量分類規格値と比較判断され、被測定物は重量別に選別
される。

第５図はこの発明の他の実施例に係わるブロック図を
示すものである。

この実施例は、被測定物Ｍを対向させて列設された複
数の発光素子Ｌと受光素子PHとの間をこの配列方向に対
して直交する方向へ向けて搬送させ、前記対をなす発光
素子Ｌと受光素子PHを順次走査して微量△Ｘの形状を認
識して体積を計算し、これを集積することにより被測定
物全体の体積を計算するようにしたものである。

第２図の実施例におけるブロックと同様のブロックに
は同符号を付して説明を省略する。

すなわち列設されて対をなす複数の発光素子Ｌと受光
素子PHとの間にこの配列方向に対して直交する方向へ向
けて被測定物Ｍを搬送させる搬送手段CL6としての搬送
装置25が設けられている。この搬送装置25には、該搬送
装置25の移動に関連して信号を出力するロータリーエン
コーダー27が設けられている。

前記発光素子Ｌは発光素子制御手段CL2としての発光
素子制御回路29、順次信号回路31を介して発信器１に接
続されている。前記発光素子制御回路29にはロータリー
エンコーダー27の信号を受けて微量△Ｘだけ移動する毎
に信号を出力する走査タイミング制御回路33とにより走
査タイミング制御手段CL7を構成している。一方受光素
子PHは受光素子信号制御回路35、順次走査信号回路31を
介して発信器１に接続されている。

また、発信器１と受光素子信号制御回路35はCPU回路1
3に接続され、CPU回路13にはメモリ回路37が接続されて
いる。

そして対をなす複数の発光素子Ｌと受光素子PHとの間
をその配列に対して直交方向へ搬送装置25により被測定
物Ｍが微量△Ｘ移動されるとロータリエンコーダ27の出
力信号を受けて走査タイミング制御回路33が発光素子制
御回路29へ信号を出力する。発光素子制御回路29は走査
タイミング制御回路33からの信号と順次走査信号回路31
からの信号を受けて発光素子の順次走査を一回行なう。
これと同期して受光素子信号制御回路35により受光素子
PHの順次走査が行なわれ、被測定物Ｍの形状寸法が認識
され、これにより微量△Ｘの体積をCPU回路13で計算
し、その演算結果をメモリ回路37に記憶し、その記憶さ
れた微量△Ｘの体積を順次集積することにより被測定物
Ｍの全体積が計算される。

そして全体積が計算されると第４図に示したブロック
図のデジタルスイッチ17、19によってその被測定物Ｍの
BCを入力することにより重量が計算される。

この実施例によれば、被測定物の形状に応じて輪郭の
小さいものは密に、また大きいものは粗くという風に微
量△Ｘを設定することにより、被測定物の形状に応じた
近似的な曲線を描くことが可能となり、測定精度が良く
なる。さらに受光素子の信号パターンを認識することに
より外形の形状も異形、断続、部分などの種々の測定が
可能となる。

なお、測定の終了は信号を確実に得るために、被測定
物とは別の鉄板などの遮光物を用い、これが発・受光素
子群の走査線を遮断することにより行ってもよい。

［発明の効果］ 以上の説明より明らかなように、この発明の構成によ
れば被測定物の位置及び形状をより正確に検出すること
ができる。

また検出した形状から該被測定物の体積および重量を
算出することができ、同類の物品について重量による選
別が正確に、かつ、簡単にできる。

さらに被測定物は微量ずつ走査することができ、これ
により異形の物品についても正確に重量による選別をす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成図、第２図はこの発明の一実施
例に係わるブロック図、第３図は第２図のブロック図に
よる発光素子の応答波形を示す図、第４図は比重値入力
手段のブロック図、第５図はこの発明の他の実施例によ
る選別装置の構成図、第６図および第７図は従来例によ
る選別装置の構成図、第８図は受光素子の応答時間特性
を示す図、第９図は受光素子の信号読み取りタイミング
を示す図である。 CL1……走査信号出力手段 CL2……発光素子制御手段 CL3……受光素子信号制御手段 CL4……演算手段 CL5……比重値入力手段 CL6……搬送手段 CL7……走査タイミング制御手段 CL8……重量別選別手段 Ｌ……発光素子 PH……受光素子

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】列状配設された複数の発光素子と、この発
   光素子と対をなす複数の受光素子と、前記対をなす発・
   受光素子に対して、一対当りの走査時間を、該受光素子
   の反応がその時間内に完結するようにして順次走査する
   信号を出力する走査信号出力手段と、前記走査時間内で
   発光素子の発光時間を制御する発光素子制御手段と、前
   記走査時間内で発・受光素子間被測定物の遮蔽による受
   光素子の出力信号の信号の読取りタイミングを選択可能
   に制御する受光素子信号制御手段と、前記受光素子の出
   力信号により被測定物の体積を演算し、当該測定物の物
   性上の比重値を入力して重量を演算する演算手段と、該
   演算手段による演算結果と予め設定された重量分類規格
   値とを比較し被測定物を重量別に選別する重量別選別手
   段とを備え、前記被測定物の比重値の入力手段として、
   同類の被測定物としての物品が持つ比重値の整数部分と
   小数部分のうち、小数部分のみを入力する比重値入力手
   段を備えて成ることを特徴とする光線式選別装置。
2. 【請求項２】被測定物を発・受光素子の配列方向と直交
   する方向へ微量ずつ搬送する搬送手段と、この搬送手段
   の微量移動に関連して走査タイミングを制御する走査タ
   イミング制御手段とを備えて成ることを特徴とする請求
   項（１）記載の光線式選別装置。