JP3040518B2

JP3040518B2 - 非接触式物体検出装置

Info

Publication number: JP3040518B2
Application number: JP3086740A
Authority: JP
Inventors: 厚伊藤; 貞生東川
Original assignee: Keyence Corp
Current assignee: Keyence Corp
Priority date: 1991-04-18
Filing date: 1991-04-18
Publication date: 2000-05-15
Anticipated expiration: 2015-05-15
Also published as: JPH05218841A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光電スイッチ、近接ス
イッチ等の非接触式物体検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】非接触式物体検出装置として用いられる
光電スイッチには透過型と反射型があり、例えば反射型
の光電スイッチは図１３に示す如く、投光素子(１)及び
受光素子(２)を検出物体(17)へ向けて配置し、投光素子
(１)は、発振器(15)から供給される発振パルスによって
駆動されて、パルス光を検出物体(17)へ向って発する。
検出物体(17)にて反射された光は受光素子(２)にて光電
変換され、増幅器(18)を経て同期検波回路(20)へ送られ
る。これによって、前記パルス光に同期した検波が施さ
れ、該検波信号は更に積分回路(21)へ送られて直流信号
に変換された後、出力部(22)から、物体検出結果を表わ
すＯＮ／ＯＦＦ信号として出力される。

【０００３】斯種光電スイッチにおいては、検出物体(1
7)との距離、検出物体(17)の反射面の粗度等に応じて感
度調節を施す必要があり、従来は、図１３の如く増幅器
(18)に設けたボリューム(19)の操作によって感度調節が
行なわれていた。この為、ボリューム操作が煩雑で、微
妙な調節が困難であった。

【０００４】そこで、出願人は、従来のボリューム調整
が不要であり、然も装置構成が簡易な光電スイッチを案
出した。該光電スイッチは、投光素子の出力信号に基づ
いて受光素子の受光量に応じた光量データを作成する手
段と、外部から入力されるデータ取込み指令に応じて前
記光量データを取り込んで、該光量データに所定の処理
を施すことによって、物体検出時の比較判定基準となる
基準データを作成する基準データ作成手段と、実際の物
体検出時に前記光量データと基準データとを大小比較し
て、物体検出結果を表わす信号を作成し、出力する比較
判定手段とを具えている。

【０００５】該光電スイッチにおいて、物体検知の感度
設定を行なう場合、例えば物体を所定の検出位置(第１
の基準位置)に設置した状態での光量データと、物体を
検出領域外(第２の基準位置)に設置した状態での光量デ
ータの中間値を基準データとして設定出来る。そして、
実際の物体検出時には、光量データが基準データを上回
ったとき、物体検知と判断するのである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図１３に示
す従来の光電スイッチでは、物体を検出位置(第１基準
位置)に設置した状態で物体検出との判断結果を得るた
めのボリューム回転角度と、物体を非検出位置(第２の
基準位置)に設置した状態で物体非検出との判断結果を
得るためのボリューム回転角度の差によって、物体検出
動作の余裕度を知ることが出来る。即ち、ボリュームの
回転角度の差が小さいときは、物体が所定の検出位置に
設定された状態であっても、該物体の僅かな振動、或い
は反射面の粗度のバラツキによって、物体非検出と判断
されることがあり、余裕度が小さいことになる。

【０００７】しかしながら、出願人の提案に係る前記光
電スイッチでは、ボリュームが省略されているから、感
度設定の際に、余裕度を知ることが出来ず、不便であっ
た。又、余裕度を表示するための表示器を特別に設ける
ことは、装置構成の複雑化を招く。本発明の目的は、実
際の物体検出動作における物体検出結果を表示するバー
グラフ表示器等の表示手段を、余裕度表示に兼用出来る
簡易な構成の非接触式物体検出装置を提供し、上記問題
点を解決することである。

【０００８】

【課題を解決する為の手段】本発明に係る非接触式物
体検出装置は図１の如く、物体検出領域へ向けてエネル
ギー線を発する発信手段（１ａ）と、該発信手段（１
ａ）を駆動する発信制御手段（３）と、発信手段（１
ａ）から物体検出領域を経て送られてくるエネルギー線
を電気信号に変換すべき受信手段（２ａ）と、受信手段
（２ａ）の出力信号に基づいて、受信手段（２ａ）が受
けたエネルギーの大きさに応じた実測データを作成する
手段（４）と、外部から入力されるデータ取込み指令に
応じて、前記実測データ作成手段（４）から実測データ
を取り込み、検出物体を検出位置とするべき第１の基準
位置及び非検出位置とするべき第２の基準位置に設定し
た状態で取り込まれた２つの実測データに基づいて、物
体検出の比較判定基準となる基準データを作成する基準
データ作成手段（５）と、実際の物体検出時に、実測デ
ータ作成手段（４）から送られてくる実測データと前記
基準データとを比較して、基準データに対する実測デー
タの大きさに応じた物体検出データを作成する物体検知
判定手段（６）と、前記第１及び第２の基準位置にて取
り込まれた２つの実測データの差に基づいて算出され、
前記２つの実測データの差の大きさに応じた余裕度デー
タを作成する手段（７）と、前記物体検出データ及び余
裕度データの表示が可能な表示手段（９）と、基準デー
タ作成時には余裕度データ作成手段（７）からの余裕度
データを表示手段（９）に表示し、実際の物体検出時に
は物体検知判定手段（６）からの物体検出データを表示
手段（９）に表示せしめる表示制御手段（８）とを具え
ている。

【０００９】

【作用】非接触式物体検出装置の感度設定に際して、
検出物体を検出位置とするべき第１の基準位置に設置し
た状態で、発信制御手段（３）の動作によって、発信手
段（１ａ）は検出物体へ向けてエネルギー線を出射す
る。検出物体にて反射され、或は検出物体を透過したエ
ネルギー線は受信手段（２）へ入射し、実測データ作成
手段（４）によって、受信手段（２）の受けたエネルギ
ー量に応じた第１の実測データが作成される。次に、検
出物体を非検出位置とするべき第２基準位置に設定した
状態で、上記同様の動作により第２の実測データが作成
される。

【００１０】物体検知判定手段（６）は、上記第１及
び第２の実測データの差に基づいて算出され、前記２つ
の実測データの差の大きさに応じた余裕度データを作成
する。例えば、物体検知判定手段（６）は、上記第１及
び第２の実測データの差と、物体検知判定手段（６）が
検出可能な実測データの最小単位とに基づいて余裕度デ
ータを作成する。余裕度データは、例えば、前記実測デ
ータの差を前記最小単位にて除算し、その結果が１未満
であれば、余裕度０、１以上２未満であれば余裕度１、
２以上３未満であれば余裕度２、…と設定することが出
来る。又、基準データ作成手段（５）は、例えば上記第
１及び第２の実測データの中間値を基準データとして設
定する。

【００１１】表示制御手段(８)は、余裕度データ作成手
段(７)が作成した余裕度データを表示手段(９)へ送出し
て、該余裕度データのレベルを例えばバーグラフにて表
示する。

【００１２】その後、実際の物体検出においては、物体
検知判定手段(６)は、実測データ作成手段(４)から得ら
れる実測データと基準データとを比較して、例えば実測
データが基準データを上回っているときは物体検知、下
回っているときは非検知と判断して、その結果を物体検
出データとして出力する。表示制御手段(８)は、物体検
知判定手段(６)からの物体検出データを表示手段(９)へ
送出して、該物体検出データを例えばバーグラフにて表
示する。

【００１３】

【発明の効果】本発明に係る非接触式物体検出装置によ
れば、表示手段の表示によって、感度設定時の余裕度を
知ることが出来、又、余裕度表示のために物体検出結果
の表示手段を兼用しているから、特別な余裕度表示手段
を設ける場合に比べて装置構成が簡易となる。

【００１４】

【実施例】実施例は本発明を説明するためのものであっ
て、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を
減縮する様に解すべきではない。

【００１５】図２は、図１に示す本発明の非接触式物体
検出装置を光電スイッチに実施した一例を示し、前述の
発信手段(１ａ)は投光素子(１)によって、受信手段(２
ａ)は受光素子(２)及び増幅器(10)によって構成され
る。又、発信制御手段(３)、実測データ作成手段(４)、
基準データ作成手段(５)、物体検知判定手段(６)、余裕
度データ作成手段(７)及び表示制御手段(８)は１チップ
マイクロコンピュータ(11)によって構成され、該マイク
ロコンピュータ(11)は、Ａ／Ｄ変換器(12)、制御回路(1
3)及びメモリ(14)を具えている。更に表示手段(９)とし
て周知のバーグラフ表示器(15)を具えている。投光素子
(１)は、制御回路(13)から送られてくる一定周期の発振
パルスによって駆動され、パルス光を検出物体(17)へ向
って出射する。

【００１６】検出物体(17)にて反射された光は受光素子
(２)にて光電変換され、増幅器(10)にて所定の増幅率で
増幅されて、前記パルス光に同期して周期的に変動する
受光量信号が作成される。該受光量信号は、Ａ／Ｄ変換
器(12)にてデジタル信号(光量データ)に変換される。

【００１７】制御回路(13)には、後述のコンピュータプ
ログラム(図３乃至図６)が登録されており、これによっ
て感度設定のための手続と物体検出のための手続が実行
される。又、制御回路(13)には、例えば手動操作スイッ
チを具えた入力回路、或いは上位機器であるプログマブ
ルコントローラ等からトリガパルスが入力される。該ト
リガパルスの入力に応じて、前記Ａ／Ｄ変換器(12)から
取り出した光量データを感度設定のためのデータとする
動作を行なう。

【００１８】制御回路(13)から得られるハイ或いはロー
の信号は出力部(16)にて物体検出の有無を表わすＯＮ／
ＯＦＦ信号に変換され、該ＯＮ／ＯＦＦ信号は、例えば
プログラマブルコントローラへ送られて各種制御動作に
供されることになる。

【００１９】図７は、受光素子としてホトダイオードを
使用した光電スイッチの一般的な特性を示し、横軸は検
出物体との距離Ｄを、縦軸は光量データＰを表わしてお
り、物体検出は図示する高感度領域にて行なわれる。該
高感度領域での分解能、即ち光電スイッチが検出可能な
光量データの最小単位ｐ₀に対応する距離変化をｄ₀と表
わす。例えば、検出物体を確実に検出させるべき第１の
基準位置Ａと検出させるべきでない第２の基準位置Ｂの
距離がｄ₁であって、両基準位置における光量データの
差がｐ₁の場合、該光量データの差ｐ₁が最小単位ｐ₀の
数倍以上であれば、余裕度は十分に大きく、物体検出動
作に問題はないが、光量データの差ｐ₁が最小単位ｐ₀よ
りも小さくなると、物体検出は不可能となって、余裕度
はない。

【００２０】そこで、本実施例では図８の如く、光量デ
ータの差ｐ₁と最小単位ｐ₀の比ｐ₁／ｐ₀が１未満のとき
は余裕度０、１以上２未満のときは余裕度１、２以上３
未満のときは余裕度２、３以上４未満のときは余裕度
３、更に比ｐ₁／ｐ₀が４以上のときは余裕度４(最大)と
表わす。尚、余裕度は、上記の如き光量データの差と最
小単位の比ｐ₁／ｐ₀に限らず、光量データの最小単位に
対する前記光量データの差の大きさを表わすものであれ
ば、種々の定義が採用可能である。

【００２１】バーグラフ表示器(15)は、図９及び図１０
の如く８つのＬＥＤの点灯制御によって８段階のレベル
表示を行なうものである。図９(ａ)はすべてのＬＥＤを
点灯させて、実際の物体検出動作にて基準データを大き
く上回る光量データが得られたことを示し、図９(ｂ)は
４つのＬＥＤを点灯させて、基準データと同等の光量デ
ータが得られたことを示し、更に図９(ｃ)は全てのＬＥ
Ｄを消灯して、光量データが０或いは微小であったこと
を示している。

【００２２】又、図１０(ａ)は全てのＬＥＤを消灯して
余裕度０を、図１０(ｂ)は下から５番目のＬＥＤを点灯
して余裕度１を、図１０(ｃ)は５番目及び６番目のＬＥ
Ｄを点灯して余裕度２を、図１０(ｄ)は５、６及び７番
目のＬＥＤを点灯して余裕度３を、更に図１０(ｅ)は上
半の４つのＬＥＤを点灯して余裕度最大を示している。

【００２３】以下、制御回路(13)に登録されているコン
ピュータプログラムの処理手続を、図３乃至図６に基づ
いて説明する。図３は、物体を実際に検出せんとする基
準位置に設置して、感度設定を行なうための手順を示し
ており、この場合、図１１に示す様に、検出物体が所定
位置よりも光電スイッチ側へ接近した場合にＯＮ／ＯＦ
Ｆ信号をＯＮとし、検出物体が所定位置から離間した場
合にＯＮ／ＯＦＦ信号をＯＦＦとするものである。図３
の如く感度設定モードでは、基準データの設定、余裕度
データの作成、余裕度表示の順序で手続が進行する。

【００２４】図４は、検出物体を確実に検出させるべき
第１の基準位置と検出させるべきでない第２の基準位置
の２つの位置に設置して、夫々の位置にて得られる光量
データに基づいて基準データを作成する手続を示してい
る。先ず検出物体を前記第１の基準位置に設置した状態
で、トリガパルスが入力(40)されると、投光素子(１)及
び受光素子(２)の投受光のタイミング制御(41)の後、光
量データＰの取出し(42)を行ない、第１の基礎データ
Ｒ′に該光量データＰを登録(43)する。次に検出物体を
前記第２の位置に設置した状態で、トリガパルスが入力
されると、投受光のタイミング制御(45)を行なった後、
光量データＰの取出し(46)を行ない、第２の基礎データ
Ｒ″に該光量データＰを登録(47)する。そして、上記第
１及び第２の基礎データの平均値を算出し、該算出結果
を基準データとして登録(48)するのである。尚、これら
の一連の手続は、物体検出モードでの手続(図５、図６)
に対する割込み処理によって実行される。

【００２５】図３の余裕度データの作成は、前記第１及
び第２の基礎データの差（Ｒ′−Ｒ″）を前述の如く光
量データの最小単位で除算し、更に図８の関係を考慮す
ることによって容易に行なうことが出来る。又、図３の
余裕度表示は、余裕度データを制御回路(13)の所定の出
力ポートからバーグラフ表示器(15)へ供給することによ
って行なうことが出来、これによって図１０の表示状態
が実現される。

【００２６】図５は、上述の基準データ設定後、実際に
物体検出動作を実行するための手続を示しており、投光
タイミング制御(50)及び受光タイミング制御(51)の後、
光量データＰの取出し(52)を行なう。次に該光量データ
Ｐと既に登録されている基準データＲとの比較判定(53)
を行ない、光量データＰが基準データＲ以上のときは出
力部(16)のＯＮ／ＯＦＦ信号出力をＯＮ(又はＯＦＦ)に
設定(54)し、光量データＰが基準データＲよりも小さい
ときはＯＮ／ＯＦＦ信号出力をＯＦＦ(又はＯＮ)に設定
(55)する。更に前記光量データ及び基準データに基づい
て、図９の如き表示状態を実現するための物体検出デー
タが作成(56)され、バーグラフ表示器(15)によるデータ
表示(57)が行なわれる。

【００２７】図１２に示す様に、検出物体が第１基準位
置と第２基準位置の間の領域に進入した場合にＯＮ／Ｏ
ＦＦ信号をＯＮとし、該領域外へ脱出した場合はＯＮ／
ＯＦＦ信号をＯＦＦとする構成も可能であり、この場
合、前記第１及び第２基準位置にて、２つの基準データ
Ｒ₁、Ｒ₂を作成する。又、この場合の余裕度は、例えば
上記２つの基準データＲ₁、Ｒ₂の差を光量データの最小
単位で除算して作成することが可能である。

【００２８】物体検出時には、図６の如く投光タイミン
グ制御(70)及び受光タイミング制御(71)の後、光量デー
タＰの取出し(72)を行なう。次に該光量データＰと前記
第１基準位置における基準データＲ₁との比較判定(73)
を行ない、Ｒ₁≦Ｐの場合は更に該光量データＰと前記
第２基準位置での基準データＲ₂との比較判定(74)を行
ない、Ｒ₂＞ＰのときはＯＮ／ＯＦＦ信号出力をＯＮに
設定(75)し、それ以外の場合はＯＮ／ＯＦＦ信号出力を
ＯＦＦに設定(76)する。更に前記光量データ及び基準デ
ータに基づいて、物体検出データが作成(77)され、デー
タ表示(78)が行なわれる。

【００２９】上記光電スイッチによれば、共通のバーグ
ラフ表示器(15)を用いて、感度設定時には余裕度を、物
体検出時には検出結果を表わすデータを表示出来るか
ら、特別な余裕度表示器を設ける場合に比べて装置構成
が簡易となる。又、回路部分が全てデジタル回路で構成
され、デジタル信号処理によって物体検出動作が行なわ
れるから、装置構成の簡略化、小形化が可能であるばか
りでなく、ノイズ除去、歪補正等の処理が容易であり、
然も様々な物体検出判定手法が採用出来る等、優れた効
果が得られる。

【００３０】上記実施例の説明は、本発明を説明するた
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例え
ば、本発明は、上記実施例の如き光電スイッチのみなら
ず、近接スイッチ等の種々の非接触式物体検出装置にも
実施可能であるのは勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る非接触式物体検出装置の構成を表
わす機能ブロック図である。

【図２】本発明に係る非接触式物体検出装置の具体的な
回路構成例を示すブロック図である。

【図３】感度設定手続を示すフローチャートである。

【図４】基準データの作成手続を示すフローチャートで
ある。

【図５】物体検出手続を示すフローチャートである。

【図６】他の物体検出手続を示すフローチャートであ
る。

【図７】受光素子としてホドダイオードを使用した光電
スイッチの一般的な特性を示すグラフである。

【図８】余裕度の定義を説明するグラフである。

【図９】物体検出時のバーグラフ表示器の表示変化を示
す図である。

【図１０】感度設定時のバーグラフ表示器の表示変化を
示す図である。

【図１１】単一の基準位置を設定した場合のＯＮ／０Ｆ
Ｆ信号の変化を説明する図である。

【図１２】２つの基準位置を設定した場合のＯＮ／０Ｆ
Ｆ信号の変化を説明する図である。

【図１３】従来の光電スイッチの構成を示すブロック図
である。

【符号の説明】

(１) 投光素子 (２) 受光素子 (11) マイクロコンピュータ (13) 制御回路 (15) バーグラフ表示器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03K 17/78

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】物体検出領域へ向けてエネルギー線を発
する発信手段（１ａ）と、該発信手段（１ａ）を駆動す
る発信制御手段（３）と、発信手段（１ａ）から物体検
出領域を経て送られてくるエネルギー線を電気信号に変
換すべき受信手段（２ａ）とを具えた非接触式物体検出
装置において、受信手段（２ａ）の出力信号に基づい
て、受信手段（２ａ）が受けたエネルギーの大きさに応
じた実測データを作成する手段（４）と、外部から入力
されるデータ取込み指令に応じて、前記実測データ作成
手段（４）から実測データを取り込み、検出物体を検出
位置とするべき第１の基準位置及び非検出位置とするべ
き第２の基準位置に設定した状態で取り込まれた２つの
実測データに基づいて、物体検出の比較判定基準となる
基準データを作成する基準データ作成手段（５）と、実
際の物体検出時に、実測データ作成手段（４）から送ら
れてくる実測データと前記基準データとを比較して、基
準データに対する実測データの大きさに応じた物体検出
データを作成する物体検知判定手段（６）と、前記第１
及び第２の基準位置にて取り込まれた２つの実測データ
の差に基づいて算出され、前記２つの実測データの差の
大きさに応じた余裕度データを作成する手段（７）と、
前記物体検出データ及び余裕度データの表示が可能な表
示手段（９）と、基準データ作成時には余裕度データ作
成手段（７）からの余裕度データを表示手段（９）に表
示し、実際の物体検出時には物体検知判定手段（６）か
らの物体検出データを表示手段（９）に表示せしめる表
示制御手段（８）とを具えたことを特徴とする非接触式
物体検出装置。