JP3440393B2 - 光沢スイッチ及び検出スイッチ - Google Patents

光沢スイッチ及び検出スイッチ

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JP3440393B2 JP15838395A JP15838395A JP3440393B2 JP 3440393 B2 JP3440393 B2 JP 3440393B2 JP 15838395 A JP15838395 A JP 15838395A JP 15838395 A JP15838395 A JP 15838395A JP 3440393 B2 JP3440393 B2 JP 3440393B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光電スイッチや光沢スイ
ッチ,磁気スイッチ,超音波スイッチ等の電子的な検出
スイッチに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来電子スイッチ、例えば光電スイッチ
等では、物体の有無を判別するため光を物体検知領域に
照射し、その反射光のレベルに基づいて物体の有無を判
別している。そして物体と背景又は2つの物体を識別す
るためには、あらかじめティーチングを行い、検出すべ
き物体を所定の位置に配置した状態でその反射光のレベ
ルを判別して一旦保持し、更にこれと識別する背景や他
の物体を配置した状態でティーチングを行ってその入力
レベルを保持し、それらの中間値に閾値を設定して実際
の物体の有無を判別するように構成されている。
【0003】図9(a)は従来の2つの入力レベルV
1,V2とそのばらつき範囲を示しており、更にこの入
力レベルに基づいて設定した検出レベルVthon,非検出
レベルVthoff 及びその上下に設定される安定検出レベ
ルVston,安定非検出レベルVstoff を示している。従
来の閾値の設定方法では、2つの入力レベルV1とV2
の中間点に相加平均(V1+V2)/2の中心値Vc を
設定し、その上下に同一の幅でヒステリシス幅を設けて
検出レベルVthon,非検出レベルVthoff を設定し、更
にその上下に同一の幅で安定検出レベルVstonと非安定
検出レベルVstoff とを設定するようにしていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の検出スイッチにおける閾値の設定方法では、最
適な閾値が設定されたものではなかった。これは2つの
入力レベルのばらつきが生じるが、そのばらつきのレベ
ルは入力レベルに依存しており、入力レベルが高ければ
ばらつきも大きい。ここで第1,第2の入力データV
1,V2のばらつき範囲を図9において夫々V1d,V
2dとする。このようなばらつきを考えると、このよう
な入力レベルV1のばらつきの上限値と非検出レベルV
thoff のレベルの差a1と、入力レベルV2のばらつき
の下限値と検出レベルVthonの差a2との差が大きかっ
た。又入力レベルV1のばらつきの上限値と安定非検出
レベルVstoff のレベルの差b1と、入力レベルV2の
ばらつきの下限値と安定検出レベルVstonのレベル差b
2の差も大きい。従って入力レベルのばらつきに対して
閾値の設定が不適当であるという欠点があった。このた
め実質的な余裕度が等しくなく、適切な閾値の設定レベ
ルでないという欠点があった。
【0005】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたものであって、適切な閾値を設定することがで
きる検出スイッチを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本願の請求項1の発明
は、光沢状態に対応したレベルを検出する検出手段と、
閾値設定モードにおいて識別すべき二つの物理状態に対
して前記検出手段から得られる第1,第2の入力レベル
をあらかじめ入力し、その入力レベルに基づいた閾値を
設定する閾値設定手段と、検出モードにおいて前記閾値
設定手段によって設定された閾値と前記検出手段からの
入力とを比較することにより、前記二つの状態を識別す
る弁別手段と、を具備する光沢スイッチにおいて、前記
閾値設定手段は、前記第1の入力レベルと第2の入力レ
ベルとの間に閾値オンレベルと閾値オフレベルとを設定
し、該閾値オンレベルと閾値オフレベルの中心値を前記
第1,第2の入力レベルの相乗平均値としたことを特徴
とするものである。
【0007】
【0008】本願の請求項の発明は、物理状態に対応
したレベルを検出する検出手段と、閾値設定モードにお
いて識別すべき二つの物理状態に対して前記検出手段か
ら得られる第1,第2の入力レベルをあらかじめ入力
し、その入力レベルに基づいた閾値を設定する閾値設定
手段と、検出モードにおいて前記閾値設定手段によって
設定された閾値と前記検出手段からの入力とを比較する
ことにより、前記二つの状態を識別する弁別手段と、を
具備する検出スイッチにおいて、前記閾値設定手段は、
前記第1の入力レベルと第2の入力レベルとの間に閾値
オンレベルと閾値オフレベルとを設定し、該閾値オンレ
ベルと閾値オフレベルの中心値を前記第1,第2の入力
レベルの相乗平均値とし、閾値オンレベルと該中心値及
び閾値オフレベルと該中心値までのレベル差を前記入力
レベルの比で振り分けて設定することを特徴とするもの
である。
【0009】本願の請求項の発明は、物理状態に対応
したレベルを検出する検出手段と、閾値設定モードにお
いて識別すべき二つの物理状態に対して前記検出手段か
ら得られる第1,第2の入力レベルをあらかじめ入力
し、その入力レベルに基づいた閾値を設定する閾値設定
手段と、検出モードにおいて前記閾値設定手段によって
設定された閾値と前記検出手段からの入力とを比較する
ことにより、前記二つの状態を識別する弁別手段と、を
具備する検出スイッチにおいて、前記閾値設定手段は、
前記第1の入力レベルと第2の入力レベルとの間に閾値
オンレベルと閾値オフレベルとを設定し、該閾値オンレ
ベルと閾値オフレベルの中心値を前記第1,第2の入力
レベルの相加平均値より低いレベルとし、閾値オンレベ
ルとこれに近い第1,第2のいずれかの入力レベルとの
差と、閾値オフレベルと他方の入力レベルとの差を夫々
その入力レベルの比で振り分けるように閾値オンレベル
及び閾値オフレベルを設定したことを特徴とするもので
ある。
【0010】本願の請求項の発明は、物理状態に対応
したレベルを検出する検出手段と、閾値設定モードにお
いて識別すべき二つの物理状態に対して前記検出手段か
ら得られる第1,第2の入力レベルをあらかじめ入力
し、その入力レベルに基づいた閾値を設定する閾値設定
手段と、検出モードにおいて前記閾値設定手段によって
設定された閾値と前記検出手段からの入力とを比較する
ことにより、前記二つの状態を識別する弁別手段と、を
具備する検出スイッチにおいて、前記閾値設定手段は、
閾値オンレベルと閾値オフレベルとの第1,第2の入力
レベルの相加平均値からのレベル差を入力レベルの逆比
によって振り分けるように閾値オンレベル及び閾値オフ
レベルを設定したことを特徴とするものである。
【0011】本願の請求項の発明は、物理状態に対応
したレベルを検出する検出手段と、閾値設定モードにお
いて識別すべき二つの物理状態に対して前記検出手段か
ら得られる第1,第2の入力レベルをあらかじめ入力
し、その入力レベルに基づいた閾値を設定する閾値設定
手段と、検出モードにおいて前記閾値設定手段によって
設定された閾値と前記検出手段からの入力とを比較する
ことにより、前記二つの状態を識別する弁別手段と、を
具備する検出スイッチにおいて、前記閾値設定手段は、
前記第1の入力レベルと第2の入力レベルとの間に閾値
オンレベルと閾値オフレベルとを設定し、該閾値オンレ
ベルと閾値オフレベルの中心値を前記第1,第2の入力
レベルの相加平均値より低いレベルとし、閾値オンレベ
ルと閾値オフレベルとを夫々前記第1,第2の入力レベ
ルの定数倍及び該定数の逆数倍のレベルに設定したこと
を特徴とするものである。
【0012】本願の請求項の発明は、光沢状態に対応
したレベルを検出する検出手段と、閾値設定モードにお
いて識別すべき二つの物理状態に対して前記検出手段か
ら得られる第1,第2の入力レベルをあらかじめ入力
し、その入力レベルに基づいた閾値を設定する閾値設定
手段と、検出モードにおいて前記閾値設定手段によって
設定された閾値と前記検出手段からの入力とを比較する
ことにより、前記二つの状態を識別する弁別手段と、を
具備する光沢スイッチにおいて、前記閾値設定手段は、
閾値オンレベルをこれに近い前記第1,第2の入力レベ
ルのいずれか一方の一定割合分低いレベルに設定し、閾
値オフレベルを他方の入力レベルの前記一定割合分高い
レベルに設定したことを特徴とするものである。
【0013】本願の請求項7,9の発明では、前記閾値
設定手段による閾値オンレベルは物体の検出信号を出力
する検出レベルであり、前記閾値オフレベルは物体の非
検出を出力する非検出レベルであり、前記検出レベル
安定検出レベルとのレベル差、非検出レベルと安定非検
出レベルとのレベル差を、同一のレベル差となるように
安定検出レベル及び安定非検出レベルを設定する安定レ
ベル検出手段を更に有することを特徴とするるものであ
る。
【0014】本願の請求項8,10の発明では、前記閾
値設定手段による閾値オンレベルは物体を検出信号を出
力する検出レベルであり、前記閾値オフレベルは物体の
非検出を出力する非検出レベルであり、前記検出レベル
と非検出レベルとの上下に、夫々前記第1,第2の入力
レベルのうちより高い入力レベルと他方の入力レベルと
の比で振り分けられた安定検出レベルと安定非検出レベ
ルとを設定する安定レベル設定手段を更に有することを
特徴とするものである。
【0015】
【作用】このような特徴を有する本願の請求項1〜10
の発明によれば、検出レベルや安定検出レベル等の閾値
オンレベルと非検出レベルや安定非検出レベル等の閾値
オフレベルとの中心値を入力レベルの相乗平均値等の
ベルに設定している。検出スイッチの多くの検出手段か
らの入力はそのデータのばらつきは入力レベルの絶対値
に対応して大きくなることが多く、このような種々の検
出スイッチからの入力信号に基づいて閾値を設定する場
合に入力レベルのレベルに対応させて閾値を設定するこ
とにより、第1,第2の入力レベルのばらつきに対する
閾値オンレベルとオフレベルの余裕が夫々ほぼ等しくで
きることとなる。
【0016】
【実施例】図1は本発明の一実施例による光学式センサ
装置の全体構成を示すブロック図である。本図において
この光学式センサ装置1は信号処理部2とヘッド部3か
ら成り立っている。信号処理部2は所定周期毎に投光素
子4を駆動する投光回路5と、受光素子6,7に接続さ
れたS側受光回路8及びP側受光回路9を有している。
受光回路8,9は夫々S偏光成分及びP偏光成分の光を
受光する受光回路であって、その出力はマイクロコンピ
ュータ(CPU)10に与えられる。マイクロコンピュ
ータ10には発振回路11,電源12,モード切換スイ
ッチ13,感度設定ボタン14が接続され、メモリとし
てEEPROM15,出力回路16が接続されている。
マイクロコンピュータ10は後述するようにこれらの入
力に基づいて所定のタイミングで投光回路5を周期的に
駆動し、受光信号によって閾値を設定して物体の表面状
態の変化を検出するものである。出力回路16は物体を
検知して検出出力を出すと共に、物体検知の安定/非安
定状態を検出して安定/非安定出力を出すものである。
【0017】次にヘッド部3の構成について説明する。
信号処理部2とヘッド部3との間は3本の光ファイバ2
1〜23で接続される。光ファイバ21は投光素子4に
一端が接続された投光用の光ファイバであって、そのヘ
ッド側端部にはフィルタ24を介してレンズ25が配置
される。フィルタ24はS偏光成分のみを出力する偏光
フィルタである。そして受光側にはこの照射された光の
反射光を受光する位置に偏光ビームスプリッタ26が配
置される。偏光ビームスプリッタ26は受光した光をS
偏光成分とP偏光成分とに分離するビームスプリッタで
あり、S偏光成分は受光用光ファイバ22に、P偏光成
分は受光用光ファイバ23に入射される。受光用光ファ
イバ22,23の他端は夫々信号処理部2の受光素子6
及び7に接続されている。
【0018】さてモード切換スイッチ13はランモード
とティーチモードとを切換えるスイッチである。ティー
チモードは、感度設定ボタン14が投入される毎に一対
の受光素子から得られる受光回路の出力をA/D変換し
てマイクロコンピュータ10に取込み、その値により後
述する評価関数の係数及び閾値オンレベルと閾値オフレ
ベルを設定するための閾値設定モードである。又ランモ
ードはティーチモードで設定した閾値オンレベル(検出
レベル)及び閾値オフレベル(非検出レベル)と現在の
信号レベルとを比較し、オンオフ信号を出力する検出モ
ードである。
【0019】次に本実施例の動作についてフローチャー
トを参照しつつ説明する。図2,図3は本実施例の動作
を示すフローチャートである。動作を開始するとまずス
テップ31において、モード切換スイッチ13がティー
チモードかどうかをチェックする。ティーチモードであ
れば、ステップ32に進んで感度設定ボタン14が押下
されたかどうかをチェックし、押下されるまで待受け
る。ティーチモードでは識別すべき2つの状態とした状
態で感度設定を行う。ここではヘッド部3の前方にワー
ク27を図1のように配置する。ワーク27は検知しな
い白紙の白地領域27aとその上に貼られた透明のテー
プの領域27bがあり、これらの物体を識別するものと
する。
【0020】まずワーク27の白地領域27aに投光素
子4からの光を照射できるように配置して感度設定ボタ
ン14を投入する。感度設定ボタン14が投入される
と、ステップ33に進んで投光回路5を介して投光素子
4を駆動する。そうすれば投光用光ファイバ21を介し
て光が照射され、偏光フィルタ24を介してS偏光成分
の光のみがワーク27の白地領域27aに照射される。
そしてその反射光が偏光ビームスプリッタ26によりS
偏光成分とP偏光成分とに分離され、夫々光ファイバ2
2,23を介して信号処理部2の受光素子6及び7によ
って受光される。この受光された信号はS側受光回路
8,P側受光回路9によって夫々電圧信号に変換され、
マイクロコンピュータ10内でA/D変換される。マイ
クロコンピュータ10はステップ34に進んでS偏光成
分及びP偏光成分を夫々SA ,PA として取込む。
【0021】次いでヘッド部3の前方の所定のワーク2
7にテープを貼り付けたテープ領域27bに光が照射さ
れるようにワーク27を移動し、ステップ35に進んで
感度設定ボタン14を再び押下する。そうすると同様に
して投光回路5が駆動され、投光素子4からの光のうち
投光用光ファイバ21及び偏光フィルタ24を介してS
偏光成分のみがワークの領域Bに入射する。この反射光
を偏光ビームスプリッタ26で分離し、夫々S偏光成分
B 及びP偏光成分PB をA/D変換回路を介してマイ
クロコンピュータ10に取込む(ステップ37)。そし
てステップ38に進んで後述するように光沢度XをS偏
光成分とP偏光成分との出力の差によって判別する。又
ステップ39に進んでS偏光成分とP偏光成分の光量の
和により光量Yを判別する。次いでステップ40に進ん
でこれらの値を用いて評価関数Zを決める係数a,bを
決定する。次いでステップ41,42に進んで検出レベ
ルVthon及び非検出レベルVthoff を設定し、次いで安
定検出レベルVston及び安定非検出レベルVstoff を設
定する。EEPROM15に検出レベル,非検出レベ
ル,安定検出レベル,安定非検出レベルと係数a,bを
書込んで(ステップ43)、ティーチモードでの処理を
終える。
【0022】次に係数a,bと検出レベル,非検出レベ
ルVthon,Vthoff の設定について説明する。図4は光
沢度が小さい物体及び大きい物体に対する入射光の反射
状態を示す概略図である。本図において入射光をいずれ
か一方の偏光成分、例えばS偏光成分を有する光とする
と、図4(a)に示す光沢度が小さい物体では偏光方向
が保存された正反射光も得られるが、それ以外にS偏光
成分とP偏光成分とが夫々等しい拡散反射光のレベルが
高くなる。一方光沢度が大きければ、図4(b)に示す
ようにP偏光成分とS偏光成分とのレベルが等しい拡散
反射光の全体の光量が低くなり、偏光方向を保存するS
偏光の正反射光のレベルが相対的に高くなる。従ってS
偏光成分とP偏光成分との差から光沢度を検出すること
ができる。
【0023】ここではワークが図1に示すように、光沢
度の小さい面27aと光沢度の大きい面27bとを有
し、これらを識別するものとしているが、一般的には識
別すべき2つの物理状態となるように、例えば検出物体
(A)に光を照射したときと非検出物体(B)に光を照
射し、これらを識別するために係数と閾値を設定するも
のとする。そしてワークの面AでのS偏光成分の入力値
をSA ,P偏光成分をPA とする。又ワークの面Bでの
S偏光成分をSB ,P偏光成分をPB とする。このとき
光沢度XA ,XB 反射光量YA ,YB を以下のように定
義する。 XA =SA −PAB =SB −PBA =SA +PAB =SB +PB 次いでワークの面A,Bの光沢差XS ,光量差YS を次
式で定義する。
【数1】 こうすればXS ,YS は夫々0〜100の値をとる。そ
して光沢度X,光量Yに対して評価関数Zを次式により
定める。 Z=aX+bY ここで光沢差XS ,光量差YS から係数a,bを次式で
定める。
【数2】 こうして得られた評価値Zは2つのワークの面A,Bに
夫々光を入射したときに得られる評価値を第1,第2の
入力レベルV1,V2とする。これらの値から検出レベ
ルVthon及び非検出レベルVthoff を定める。
【0024】図5(a)は第1実施例における閾値の設
定を示す概略図である。本図においてティーチングによ
って得られた2つの入力レベルV1とV2とによって閾
値を設定する場合について説明する。まず仮想的な中心
値として2つの入力レベルV1とV2との相加平均より
低いレベル、例えば相乗平均値を設定する。これは図5
(a)に示す零レベルからみて中心値Vcengまでのレベ
ルの比を等しくすることと等価である。即ちV1:Vce
ng=Vceng:V2が成り立つ中心値Vcengを設定する。
こうすればVcengはV1,V2の相乗平均値√(V1・
V2)となる。そしてこの中心値Vcengに対して同一の
幅の余裕度をもって閾値VthonとVthoff とを設定す
る。ここでVH はヒステリシス幅を示しており、ヒステ
リシス幅を等分したものである。従って閾値VthonとV
thoff は次式で示される。 Vthon =Vceng+VH /2 Vthoff =Vceng−VH /2
【0025】次に第2実施例による閾値の設定について
図5(b)を用いて説明する。第2実施例では仮想的な
中心値Vcengは第1実施例と同様に相乗平均値とし、そ
のヒステリシス幅もVH とする。そしてこのヒステリシ
ス幅を比例配分によって分配する。即ちVcengからVth
onまでをVHaとし、VcengからVthoff までVHbとし、
Vthon,Vthoff を次式で設定する。 VH =VHa+VHb Vthon =Vceng+VHa=Vceng+VH ×V2/(V1
+V2) Vthoff =Vceng+VHb=Vceng−VH ×V1/(V1
+V2) とする。こうすればヒステリシス幅VH を入力レベルV
1,V2に応じて分配することができるため、閾値をよ
り適切な値に設定することができる。
【0026】次に本発明の第3実施例による閾値の設定
方法について説明する。図5(c)はこの閾値の設定に
ついて示した図である。まず第1,第2の入力レベルV
1,V2のうち高いレベルである第2の入力レベルV2
からVthonまでの幅をa,V2より低い第1の入力レベ
ルV1からVthoff までの幅をbとする。そして入力レ
ベルV2,V1から閾値Vthon,Vthoff までの夫々の
間隔aとbとを、入力レベルの比例配分によって振り分
けて設定したものである。即ちVthon,Vthoff を次式
で設定している。 Vthon =V2−a=V2−VA ×V2/(V1+V
2) Vthoff =V1+b=V1+VA ×V1/(V1+V
2) ここでaとbの和をVA とする。このVA はV2−V1
からヒステリシス幅VHを差し引いたものである。
【0027】次に本発明の第4実施例による閾値の設定
について図6(a)を用いて説明する。本実施例では2
つの入力レベルV1とV2に対してヒステリシス幅をV
H とし、相加平均の中心値Vcena=(V1+V2)/2
とする。そしてこの中心値に対して検出レベルVthon
での幅をc,Vthoff までの幅をdとすると、c+dは
ヒステリシス幅VH となる。そしてVthon,Vthoff
この相加平均による中心値Vcenaに対して、ヒステリシ
ス幅VH を逆に比例配分して設定する。即ちVthon,V
thoff は次式で定められる。 Vthon =Vcena+c=Vcena+VH ×V1/(V1+
V2) Vthoff =Vcena−d=Vcena−VH ×V2/(V1+
V2)
【0028】次に本発明の第5実施例による閾値の設定
について説明する。図6(b)は第5実施例による閾値
の設定を示している。この閾値の設定は零レベルからの
値を用いて次式 V1:Vthoff =Vthon:V2 が成り立つように、即ち相似となるように設定してい
る。即ちVthoff /V1=V2/Vthon=kとする。こ
のときVthonをVthoff より大きくすることはいうまで
もない。従ってVthon,Vthoff は夫々次式で示され
る。 Vthon =V2/k Vthoff =V1×k V2>Vthon>Vthoff >V1 k>1
【0029】次に本発明の第6実施例による閾値の設定
について図6(c)を用いて説明する。この実施例では
検知レベルVthonはV2を1としてこれよりα少ない
値、非検知レベルVthoff はV1を1としてこれよりα
大きい値とする。このαは0<α<1の範囲の値とす
る。例えばVthonとV2の95%、Vthoff はV1の105
%とすると、αは0.05となる。これを一般化すると、次
式で示される。 Vthon =V2×(1−α) Vthoff =V1×(1+α)
【0030】次にステップ42における安定検出レベル
Vston,安定非検出レベルVstoffの設定について説明
する。Vston,Vstoff は前述した第1〜第6実施例と
同様にしてそのヒステリシス幅VH や分配値a〜d,
k,α等を適宜変更してあらかじめ設定することができ
る。そしてこれに加えて前述した1〜6の方法で説明し
た検出レベルVthonと非検出レベルVthoff とを1〜6
の実施例の入力レベルV1,V2,V1に置き換えて、
これに基づいて1〜6の手法からVston,Vstoff を設
定することもできる。例えば図6(d)に示すようにV
thon,Vthoff は前述した第1実施例の方法で設定す
る。即ちVcengを相乗平均値としてこれと等しい幅を上
下にとってヒステリシス幅としてVthon,Vthoff を設
定する。そしてVthon,Vthoff の外側にその和が
H ′となる安定検出レベルと安定非検出レベルとを次
式で設定する。 VH ′=e+f Vston=Vthon+e=Vthon+VH ′/2 Vstoff =Vthoff −f=Vthoff −VH ′/2 こうすれば安定検出レベルと安定非検出レベルとが設定
できることとなる。又その他2〜6の実施例と同一の方
法によって設定することができることはいうまでもな
い。
【0031】図9(b)はこうして設定された閾値オン
レベルである検出レベルVthon,安定検出レベルVston
と閾値オフレベルである非検出レベルVthoff ,安定非
検出レベルVstoff と2つのレベルとのばらつきの関係
を示す図である。この図に示すように入力レベルV1,
V2はその絶対値に応じたばらつきを生じるものとすれ
ば、従来例と異なり入力レベルV1のばらつきの上限値
と非検出レベルVthoff のレベル差a1と、入力レベル
V2のばらつきの下限値と検出レベルVthonの差a2と
をほぼ一致させることができる。又入力レベルV1のば
らつきの上限値と安定非検出レベルVstoff のレベルの
差b1と、入力レベルV2のばらつきの下限値と安定検
出レベルVstonのレベル差b2もほぼ同一レベルとする
ことができ、適切な閾値の設定が成されていることがわ
かる。
【0032】次に図2に示すフローチャートにおいて、
ステップ31の判断時にモード切換スイッチ13がラン
モードであれば、図3のステップ51に進んでEEPR
OMから検出レベルVthon,非検出レベルVthoff 及び
評価関数Zの係数値a,bを読出す。そしてステップ5
2に進んで投光回路を駆動する。そうすれば投光素子4
より光が光ファイバ21を介して出射され、偏光フィル
タ24によってS偏光成分のみがワークに照射される。
その反射光がS偏光とP偏光とに分離して受光素子によ
って受光される。この出力のA/D変換値をマイクロコ
ンピュータ10に読込む(ステップ53)。そしてステ
ップ45に進み、評価関数Zの演算を次式に基づいて行
う。 Z=aX+bY そしてステップ55において検出レベルVthon,非検出
レベルVthoff とZとを比較し、オンオフ信号を出力す
る。そしてステップ56に進んでモード切換スイッチ1
3がティーチモードかどうかをチェックし、ティーチモ
ードでなければステップ52に戻って同様の処理を繰り
返す。又ステップ56においてモード切換スイッチ13
がティーチモードに設定されていれば、図2のステップ
32に戻って同様の処理を繰り返し、係数値a,bと検
出レベルVthon,非検出レベルVthoff を設定する。こ
うすれば設定した閾値と評価関数を用いて2つの物体を
識別することができる。ここでマイクロコンピュータ1
0はステップ31〜41,43において後述するように
閾値オンレベルと閾値オフレベルとを設定する閾値設定
手段の機能を達成しており、ステップ42において検出
の安定/非安定検出レベルを設定する安定レベル設定手
段の機能を達成している。又投光素子4と投光回路5,
ヘッド部3及び受光素子6,7、受光回路8,9とマイ
クロコンピュータ10のステップ52〜54は、物理状
態に対応したレベルを検出する検出手段を構成してい
る。更にマイクロコンピュータ10はステップ52〜5
5において入力レベルと閾値とを比較することによっ
て、2つの物理状態を判別する弁別手段の機能を達成し
ている。
【0033】尚前述した実施例は光沢を検出する光沢検
出センサについて説明しているが、投光回路より投光素
子を介して光を物体検知領域に照射し、単一の受光素子
及び受光回路でその反射光のレベルを検出して、2つの
識別すべき状態に対して第1,第2の入力レベルV1,
V2を得て、この間に閾値を設定する通常の光電スイッ
チに適用することができることはいうまでもない。
【0034】次に本発明の第7実施例について説明す
る。本実施例による検出スイッチは高周波発振型の近接
スイッチとしたものであり、図7(a)にそのブロック
図を示す。本実施例では発振回路61は共振回路62を
含んで構成されており、発振出力は周波数カウンタ63
を介して信号処理回路64に入力される。信号処理回路
64は発振周波数の変化に基づいて共振回路62の近傍
に接近した金属物体を検出するものである。発振周波数
と検出物体までの検出距離Lとの関係は図7(b)に示
すように、距離Lが近くなれば発振周波数が急激に高く
なるようになっている。このため検出距離LbとLaと
で夫々発振周波数Fa,Fbを検出して保持し、その間
に閾値を設定するものとする。ここで検出距離にある範
囲のばらつきΔLを生じるとすると、同一のばらつきの
距離に対してLaの範囲内の周波数変化ΔFaがLbの
ばらつき範囲の周波数変化ΔFbよりも大きくなる。従
って前述した各実施例の方法によって閾値の周波数を設
定すれば、入力のばらつきに対応して適切な検出/非検
出レベル及び安定/非安定検出レベルの閾値を設定する
ことができる。図7(a)において感度設定回路65は
2つの物体を距離La,Lbに設定してティーチング入
力を行うための回路であり、これらの入力に基づいて一
旦周波数カウンタ63の周波数値がメモリ66に保持さ
れる。そしてそれらの周波数値に基づいて前述した第1
〜第6実施例のように閾値オンレベル,閾値オフレベル
を設定する。こうすればばらつきが生じる物体に対して
も適切な閾値によってその有無を判別することができ
る。
【0035】本発明を超音波スイッチに適用した第8実
施例について図8を参照しつつ説明する。本実施例では
発振回路71より送波回路72を介して超音波振動子7
3を駆動し、物体を検知する方向に周期的に超音波を送
出している。そして物体が近接すればその検出距離まで
の距離Lに対応したレベルで超音波の反射波が受波さ
れ、これを超音波振動子74を介して受波する。そして
受波増幅回路75を介して増幅し、積分回路76を介し
て検出信号として判別する。検出物体までの距離Laと
これより近い位置に距離Laを設定した場合に、音量レ
ベルは図7(b)に示すように距離が近づけば急激に受
波レベルが増加している。そして物体までのティーチン
グの位置のばらつきをいずれもΔLとすると、このΔL
の幅に対応する音量レベルのばらつきは図示のようにΔ
Pa,ΔPbのようにΔPaが大きくなる。従ってこの
場合にも前述した各実施例と同様に閾値オンレベルと閾
値オフレベルを設定することにより、最適の閾値を設定
することができる。図8において積分回路76の出力は
信号処理回路77に入力される。信号処理回路77はこ
のレベルPa,Pbを感度設定回路68から入力がある
毎にメモリ79に保持し、これに基づいて前述したよう
に閾値を設定する。そしてティーチングが終了すれば検
出モードに入り、実際の物体が接近した状態でその閾値
を用いて弁別し、物体検知信号を出力する。
【0036】尚本実施例は光電スイッチや光沢スイッ
チ,近接スイッチ,超音波スイッチについて説明してい
るが、本発明は他の種々の検出スイッチに適用すること
ができる。
【0037】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、物体を検出する閾値のオンレベルとオフレベルの中
心値を入力レベルの2つのティーチング時の入力レベル
の相加平均値より低いレベルに設定しているため、入力
レベルのばらつきがその入力レベルの絶対値に比例する
ことが多い種々の信号に対して実質的な余裕度が等しく
なる。従って入力レベルのばらつきに対して安定に検出
することができ、又小さな入力レベルの差を検出するこ
とができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による光学式センサ装置の全
体構成を示すブロック図である。
【図2】本実施例のティーチングモードでの動作を示す
フローチャートである。
【図3】本実施例のランモードでの動作を示すフローチ
ャートである。
【図4】光沢度の小さい物体及び大きい物体に一方に偏
光方向を有する光を入射したときの正反射光と拡散反射
光との関係を示す概略図である。
【図5】(a)〜(c)は本発明の第1〜3実施例によ
る検出レベル,非検出レベルの閾値の設定方法を示す図
である。
【図6】(a)〜(c)は本発明の第4〜6実施例によ
る検出レベル,非検出レベルの閾値の設定方法を示す
図、(d)は安定検出レベル,安定非検出レベルの閾値
の設定方法を示す図である。
【図7】(a)は本発明の第7実施例による近接スイッ
チの構成を示すブロック図、(b)は近接スイッチの検
出距離に対する周波数の変化を示すグラフである。
【図8】(a)は本発明の第8実施例による超音波スイ
ッチの構成を示すブロック図、(b)は検出距離に対す
る超音波の音量レベルの変化を示すグラフである。
【図9】(a)は従来の入力レベルと閾値との関係、
(b)は本願の第1実施例による入力レベルと閾値との
関係を示す図である。
【符号の説明】
1 光学式センサ装置 2 信号処理部 3 ヘッド部 4 投光素子 5 投光回路 6,7 受光素子 8 S側受光回路 9 P側受光回路 10 マイクロコンピュータ 11 発振回路 12 電源回路 13 モード切換スイッチ 14 感度設定スイッチ 15 EEPROM 16 出力回路 21〜23 光ファイバ 24 偏光フィルタ 25 レンズ 26 偏光ビームスプリッタ 27 ワーク 61,71 発振回路 62 共振回路 63 周波数カウンタ 64,77 信号処理回路 65 感度設定回路 66,79 メモリ 67,80 出力回路 72 送波回路 73,74 超音波素子 75 受波増幅回路 76 積分回路
フロントページの続き (72)発明者 水畑 伸治 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オムロン株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−119420(JP,A) 特開 平5−7145(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03K 17/78

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光沢状態に対応したレベルを検出する検
    出手段と、 閾値設定モードにおいて識別すべき二つの物理状態に対
    して前記検出手段から得られる第1,第2の入力レベル
    をあらかじめ入力し、その入力レベルに基づいた閾値を
    設定する閾値設定手段と、 検出モードにおいて前記閾値設定手段によって設定され
    た閾値と前記検出手段からの入力とを比較することによ
    り、前記二つの状態を識別する弁別手段と、を具備する
    光沢スイッチにおいて、 前記閾値設定手段は、 前記第1の入力レベルと第2の入力レベルとの間に閾値
    オンレベルと閾値オフレベルとを設定し、該閾値オンレ
    ベルと閾値オフレベルの中心値を前記第1,第2の入力
    レベルの相乗平均値としたことを特徴とする光沢スイッ
    チ。
  2. 【請求項2】 物理状態に対応したレベルを検出する検
    出手段と、 閾値設定モードにおいて識別すべき二つの物理状態に対
    して前記検出手段から得られる第1,第2の入力レベル
    をあらかじめ入力し、その入力レベルに基づいた閾値を
    設定する閾値設定手段と、 検出モードにおいて前記閾値設定手段によって設定され
    た閾値と前記検出手段からの入力とを比較することによ
    り、前記二つの状態を識別する弁別手段と、を具備する
    検出スイッチにおいて、 前記閾値設定手段は、 前記第1の入力レベルと第2の入力レベルとの間に閾値
    オンレベルと閾値オフレベルとを設定し、該閾値オンレ
    ベルと閾値オフレベルの中心値を前記第1,第2の入力
    レベルの相乗平均値とし、閾値オンレベルと該中心値及
    び閾値オフレベルと該中心値までのレベル差を前記入力
    レベルの比で振り分けて設定することを特徴とする検出
    スイッチ。
  3. 【請求項3】 物理状態に対応したレベルを検出する検
    出手段と、 閾値設定モードにおいて識別すべき二つの物理状態に対
    して前記検出手段から得られる第1,第2の入力レベル
    をあらかじめ入力し、その入力レベルに基づいた閾値を
    設定する閾値設定手段と、 検出モードにおいて前記閾値設定手段によって設定され
    た閾値と前記検出手段からの入力とを比較することによ
    り、前記二つの状態を識別する弁別手段と、を具備する
    検出スイッチにおいて、 前記閾値設定手段は、 前記第1の入力レベルと第2の入力レベルとの間に閾値
    オンレベルと閾値オフレベルとを設定し、該閾値オンレ
    ベルと閾値オフレベルの中心値を前記第1,第2の入力
    レベルの相加平均値より低いレベルとし、閾値オンレベ
    ルとこれに近い第1,第2のいずれかの入力レベルとの
    差と、閾値オフレベルと他方の入力レベルとの差を夫々
    その入力レベルの比で振り分けるように閾値オンレベル
    及び閾値オフレベルを設定したことを特徴とする検出ス
    イッチ。
  4. 【請求項4】 物理状態に対応したレベルを検出する検
    出手段と、 閾値設定モードにおいて識別すべき二つの物理状態に対
    して前記検出手段から得られる第1,第2の入力レベル
    をあらかじめ入力し、その入力レベルに基づいた閾値を
    設定する閾値設定手段と、 検出モードにおいて前記閾値設定手段によって設定され
    た閾値と前記検出手段からの入力とを比較することによ
    り、前記二つの状態を識別する弁別手段と、を具備する
    検出スイッチにおいて、 前記閾値設定手段は、 閾値オンレベルと閾値オフレベルとの第1,第2の入力
    レベルの相加平均値からのレベル差を入力レベルの逆比
    によって振り分けるように閾値オンレベル及び閾値オフ
    レベルを設定したことを特徴とする検出スイッチ。
  5. 【請求項5】 物理状態に対応したレベルを検出する検
    出手段と、 閾値設定モードにおいて識別すべき二つの物理状態に対
    して前記検出手段から得られる第1,第2の入力レベル
    をあらかじめ入力し、その入力レベルに基づいた閾値を
    設定する閾値設定手段と、 検出モードにおいて前記閾値設定手段によって設定され
    た閾値と前記検出手段からの入力とを比較することによ
    り、前記二つの状態を識別する弁別手段と、を具備する
    検出スイッチにおいて、 前記閾値設定手段は、 前記第1の入力レベルと第2の入力レベルとの間に閾値
    オンレベルと閾値オフレベルとを設定し、該閾値オンレ
    ベルと閾値オフレベルの中心値を前記第1,第2の入力
    レベルの相加平均値より低いレベルとし、閾値オンレベ
    ルと閾値オフレベルとを夫々前記第1,第2の入力レベ
    ルの定数倍及び該定数の逆数倍のレベルに設定したもの
    であることを特徴とする検出スイッチ。
  6. 【請求項6】 光沢状態に対応したレベルを検出する検
    出手段と、 閾値設定モードにおいて識別すべき二つの物理状態に対
    して前記検出手段から得られる第1,第2の入力レベル
    をあらかじめ入力し、その入力レベルに基づいた閾値を
    設定する閾値設定手段と、 検出モードにおいて前記閾値設定手段によって設定され
    た閾値と前記検出手段からの入力とを比較することによ
    り、前記二つの状態を識別する弁別手段と、を具備する
    光沢スイッチにおいて、 前記閾値設定手段は、 閾値オンレベルをこれに近い前記第1,第2の入力レベ
    ルのいずれか一方の一定割合分低いレベルに設定し、閾
    値オフレベルを他方の入力レベルの前記一定割合分高い
    レベルに設定したものであることを特徴とする光沢スイ
    ッチ。
  7. 【請求項7】 前記閾値設定手段による閾値オンレベル
    は物体の検出信号を出力する検出レベルであり、前記閾
    値オフレベルは物体の非検出を出力する非検出レベルで
    あり、 前記検出レベルと安定検出レベルとのレベル差、非検出
    レベルと安定非検出レベルとのレベル差を、同一のレベ
    ル差となるように安定検出レベル及び安定非検出レベル
    設定する安定レベル検出手段を更に有するものである
    ことを特徴とする請求項2〜5のいずれか1項記載の検
    出スイッチ。
  8. 【請求項8】 前記閾値設定手段による閾値オンレベル
    は物体を検出信号を出力する検出レベルであり、前記閾
    値オフレベルは物体の非検出を出力する非検出レベルで
    あり、 前記検出レベルと非検出レベルとの上下に、夫々前記第
    1,第2の入力レベルのうちより高い入力レベルと他方
    の入力レベルとの比で振り分けられた安定検出レベルと
    安定非検出レベルとを設定する安定レベル設定手段を更
    に有するものであることを特徴とする請求項2〜5のい
    ずれか1項記載の検出スイッチ。
  9. 【請求項9】 前記閾値設定手段による閾値オンレベル
    は物体の検出信号を出力する検出レベルであり、前記閾
    値オフレベルは物体の非検出を出力する非検出レベルで
    あり、 前記検出レベルと安定検出レベルとのレベル差、非検出
    レベルと安定非検出レベルとのレベル差を、同一のレベ
    ル差となるように安定検出レベル及び安定非検出レベル
    を設定する安定レベル検出手段を更に有するものである
    ことを特徴とする請求項1又は6記載の光沢スイッチ。
  10. 【請求項10】 前記閾値設定手段による閾値オンレベ
    ルは物体を検出信号を出力する検出レベルであり、前記
    閾値オフレベルは物体の非検出を出力する非検出レベル
    であり、 前記検出レベルと非検出レベルとの上下に、夫々前記第
    1,第2の入力レベルのうちより高い入力レベルと他方
    の入力レベルとの比で振り分けられた安定検出レベルと
    安定非検出レベルとを設定する安定レベル設定手段を更
    に有するものであることを特徴とする請求項1又は6記
    載の光沢スイッチ。
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JP5052204B2 (ja) * 2007-05-17 2012-10-17 ホーチキ株式会社 開閉センサ
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