JP3446190B2 - アラーム付き光センサー - Google Patents
アラーム付き光センサーInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、物体の有無を検出す
るための光学式センサーの動作不良を検出する技術に関
する。特に前記センサーが組み込まれた装置において、
動作不良の発生と同時にアラーム信号を出し、装置本体
の暴走を防止する技術に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来の故障検出機能を持った光学式セン
サーの例として、ハーフミラー（ガラス）と１個の投光
器、および２個の受光器から構成されるものがあった。
この例の場合、一方の受光器はハーフミラーを透過した
光で被検出物の有無を検出するために使用され、他方の
受光器はハーフミラーで反射された光を被検出物の有無
にかかわらず常に受けるように系が組まれているもので
ある。 【０００３】また投光器から投光される光は、受光器側
で外乱光との弁別が可能なように単一の変調がかけられ
ていた。この例で示した光学式センサーでは、一方の受
光器への所定の変調がかかった光の有無で被検出物の有
無を確認し、他方の受光器でハーフミラーで反射された
光を受けて、その出力を監視して、出力のない状態を故
障と判断するものであった（特開平３−１８３０００号
公報参照）。 【０００４】また他の例として、それぞれ１個の投光
器、受光器およびハーフミラーから構成され、同じく外
乱光との弁別のため単一の変調光を用いたものがある。
この例ではハーフミラーを透過して被検出物により反射
された光と、ハーフミラー手反射された光との両方を１
つの受光器で受けるように系が組まれている。 【０００５】第２の例で示した光学式センサーでは、受
光器側に２つのスレシュホールドレベルを設定し、受光
によって得られるレベルが高いスレシュホールドレベル
を設定し、受光によって得られるレベルが高いスレシュ
ホールドレベルよりも高い場合を「検出物有り（装置正
常）」、２つのスレシュホールドレベルの中間の場合を
「検出物無し（装置正常）」、低いスレシュホールドレ
ベルよりも低い場合を「装置故障」と判断するものであ
る（特開平３−２０４０９９号公報参照）。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】前記説明した２つの受
光器を用いる方法では、投光器側の故障は判別可能であ
るが、被検出からの反射光を受ける側の受光器が故障し
た場合には、被検出物があるにもかかわらず「検出物無
し（装置正常）」と判断する欠点を持つ。 【０００７】また受光レベルに対して２つのスレシュホ
ールドレベルを設定する方法では３値判定となるため
（１つのスレシュホールドレベルによる）２値判定に比
べてレベル変動の要因として、経時変化による装置自体
の回路定数変動のほか、光路中の汚れ等による光の減衰
が挙げられる。具体的には受光側の感度が低下した場
合、被検出物があるにもかかわらず「検出物無し（装置
正常）」と判断する不具合が発生する。 【０００８】 【課題を解決するための手段】受光器に対して複数の異
なる変調光を投光する。 【０００９】被検出物がないときには一方の変調光のみ
が受光器に受けられ、被検出物があるときには少なくと
も他方の変調光が受光器に受けられるように、光路を設
定する。 【００１０】さらに受光器側には、複数の変調信号を弁
別する回路と、変調信号の有無を検出する回路を設け
る。 【００１１】 【作用】センサーが正常動作しているときは、被検出物
の有無にかかわらず常時変調信号を受けることにより、
変調信号を検出しなくなったとき故障と判断できる。 【００１２】また正常動作中は変調信号の弁別により被
検出物の有無を判断できる。 【００１３】 【実施例】本発明の一実施例を図１に示す。 【００１４】この実施例は変調信号として方形波を利用
し、もとの方形波と位相を反転させた方形波のそれぞれ
を別個の投光器に印加することによって、互いに位相の
異なる２種類の変調光を得て、それを用いるものであ
る。 【００１５】方形波発生器１で発生される方形波は、位
相を変えずに同相のまま投光器２ａに入力される。これ
により投光器２ａからは、方形波発生器１で発生される
方形波と同じ位相を持った変調光を発する。 【００１６】また方形波発生器１で発生される方形波は
分岐され、インバータ７で位相を反転された後、投光器
２ｂに入力される。これにより投光器２ｂからは、方形
波発生器１で発生される方形波との逆の位相を持った変
調光を発する。 【００１７】さらに投光器２ａは被検出物４に対して、
受光器３と対向する位置に配置され、投光器２ｂは被検
出物４に対して、受光器３と同じ側に配置される。 【００１８】いま、被検出物４が図１に示す位置にある
とき、投光器２ａからの変調光は非検出物４に遮られ、
受光器３に到達しない。同じとき、投光器２ｂからの変
調光は被検出物４に反射され、受光器３に到達する。従
って受光器３は方形波発生器１で発生される方形波とは
逆相の方形波を出力する。この結果、排他論理和回路５
にはそれぞれ逆相の方形波が入力され、排他論理和回路
５は論理“１”を出力する。 【００１９】一方、被検出物４が図１に示す矢印Ａの方
向に移動したとき、投光器２ａからの変調光はそのまま
受光器３に到達し、投光器２ｂからの変調光は反射がな
いため受光器３に到達しない。この場合、排他論理和回
路５にはそれぞれ同相の方形波が入力され、排他論理和
回路５は論理“０”を出力する。すなわち排他論理和回
路５の出力によって、被検出物４の有無を判断すること
ができる。 【００２０】いままで説明したように、受光器３は非検
出物４の位置によって位相の定まる方形波を常時出力し
ている、この方形波の有無を変調信号検出回路６で監視
し、方形波を検出できなくなったときをセンサーの故障
と判断する。例えば、投光器２ａが動作しないときは、
非検出物４の反射による投光器２ｂの変調光が、受光器
３に届かない位置関係において、故障が検出される、ま
た投光器２ｂが動作しないときは、非検出物４に遮られ
て投光器２ａの変調光が、受光器３に届かない位置関係
において、故障が検出される。さらに受光器３が動作し
ないときは、非検出物４の位置関係にかかわらず、方形
波を検出できなくなったことで故障が検出される。 【００２１】変調信号検出回路６の出力は、このセンサ
ーが組み込まれた装置の非常停止信号として利用され、
センサーの故障による装置の暴走を未然に防止する。 【００２２】以上、基本となる実施例について説明して
きたが、今までの説明のように投光器２ａの変調光だけ
を受ける場合と、投光器２ｂの変調光だけを受ける場合
の二つの状態のみ存在するよう、光学系を配置すること
は困難を伴う。従って実施にあたっては、前記二つの状
態に加えて投光器を２ａ、投光器２ｂ両方の変調光を同
時に受ける三つの状態が存在するように、かつ両方の変
調光を同時に受ける時間が短くなるよう、光学系が配置
される。さらに両方の変調光を同時に受けている間は、
変調光の検出と弁別が不安定となるため、排他論理和回
路５と変調信号検出回路６の出力には変調周波数成分を
遮断するフィルター８が付加される。 【００２３】具体的には図１のように被検出物４が図面
下方から上方に移動して、所定位置にきたとき、「被検
出物有り」とする場合、以下の各状態を通過するよう投
光器２ａ，２ｂ、受光器３の位置関係を調節する。 【００２４】状態Ａ；投光器２ａの光のみを受光する。 【００２５】状態Ｂ；被検出物４が所定の位置に近づく
と、投光器２ａの光とともに投光器２ｂの光も受光す
る。 【００２６】状態Ｃ；非検出物４が所定の位置に達する
と、投光器２ｂの光のみを受光する。 【００２７】状態Ｄ；被検出物４が所定の位置を通り過
ぎるとき、投光器２ａ，２ｂ双方の光を受光する。（２
ａ，２ｂ共に受光しない状態を作らない。） 状態Ｅ；さらに所定位置を離れると、投光器２ａの光の
みを受光する。 【００２８】ここで状態Ｂ、状態Ｄは極力短時間となる
ように調節する。 【００２９】ここにおいて、状態Ａでは排他論理和回路
５は“０”を出力し、「被検出物無し」と出力する。 【００３０】状態Ｂでは受光器３は投光器２ａ，２ｂ双
方受光するので、その出力は連続となり、排他論理和回
路５は変調信号成分を出力し、フィルタ８の働きのよっ
て以前の状態「被検出物無し」を維持する。また変調信
号検出回路６は“１”を出力し、フィルタ８の働きによ
って以前の状態「装置正常」を維持する。 【００３１】状態Ｃでは排他論理和回路５は“１”を出
力し、「被検出物有り」と出力する。 【００３２】また変調信号検出回路６は“０”を出力
し、「装置正常」と出力する。 【００３３】状態Ｄでは受光器３は投光器２ａ，２ｂ双
方受光するので、その出力は連続となり、排他論理和回
路５は変調信号成分を出力し、フィルタ８の働きによっ
て以前の状態「被検出物有り」を維持する。また変調信
号検出回路６は“１”を出力し、フィルタ８の働きによ
って以前の状態「装置正常」を維持する。 【００３４】状態Ｅでは排他論理和回路５は“０”を出
力し、「被検出物無し」と出力する。 【００３５】また変調信号検出回路６は“０”を出力
し、「装置正常」と出力する。 【００３６】上記実施例においては異なる変調要素が位
相であるが、周波数を異ならせるものでもよい。 【００３７】上記実施例において、受光器３は投光器２
ａ，２ｂのどちらか一方必ず受光するように配置した
が、調節が難しければ、短時間双方とも受光しない状態
を作って所定時間以内の受光器３より出力がない状態は
「故障」とは判断しないようにしてもよい。 【００３８】すなわち実質的に投光器２ａのみ受光する
状態と、投光器２ｂのみ受光する状態の二状態にする。 【００３９】 【発明の効果】前記説明したように、投光器、受光器の
いずれの故障も検出可能であり、さらに被検出物の有無
の判定も二値判定のため、判定確度が向上する。
るための光学式センサーの動作不良を検出する技術に関
する。特に前記センサーが組み込まれた装置において、
動作不良の発生と同時にアラーム信号を出し、装置本体
の暴走を防止する技術に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来の故障検出機能を持った光学式セン
サーの例として、ハーフミラー（ガラス）と１個の投光
器、および２個の受光器から構成されるものがあった。
この例の場合、一方の受光器はハーフミラーを透過した
光で被検出物の有無を検出するために使用され、他方の
受光器はハーフミラーで反射された光を被検出物の有無
にかかわらず常に受けるように系が組まれているもので
ある。 【０００３】また投光器から投光される光は、受光器側
で外乱光との弁別が可能なように単一の変調がかけられ
ていた。この例で示した光学式センサーでは、一方の受
光器への所定の変調がかかった光の有無で被検出物の有
無を確認し、他方の受光器でハーフミラーで反射された
光を受けて、その出力を監視して、出力のない状態を故
障と判断するものであった（特開平３−１８３０００号
公報参照）。 【０００４】また他の例として、それぞれ１個の投光
器、受光器およびハーフミラーから構成され、同じく外
乱光との弁別のため単一の変調光を用いたものがある。
この例ではハーフミラーを透過して被検出物により反射
された光と、ハーフミラー手反射された光との両方を１
つの受光器で受けるように系が組まれている。 【０００５】第２の例で示した光学式センサーでは、受
光器側に２つのスレシュホールドレベルを設定し、受光
によって得られるレベルが高いスレシュホールドレベル
を設定し、受光によって得られるレベルが高いスレシュ
ホールドレベルよりも高い場合を「検出物有り（装置正
常）」、２つのスレシュホールドレベルの中間の場合を
「検出物無し（装置正常）」、低いスレシュホールドレ
ベルよりも低い場合を「装置故障」と判断するものであ
る（特開平３−２０４０９９号公報参照）。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】前記説明した２つの受
光器を用いる方法では、投光器側の故障は判別可能であ
るが、被検出からの反射光を受ける側の受光器が故障し
た場合には、被検出物があるにもかかわらず「検出物無
し（装置正常）」と判断する欠点を持つ。 【０００７】また受光レベルに対して２つのスレシュホ
ールドレベルを設定する方法では３値判定となるため
（１つのスレシュホールドレベルによる）２値判定に比
べてレベル変動の要因として、経時変化による装置自体
の回路定数変動のほか、光路中の汚れ等による光の減衰
が挙げられる。具体的には受光側の感度が低下した場
合、被検出物があるにもかかわらず「検出物無し（装置
正常）」と判断する不具合が発生する。 【０００８】 【課題を解決するための手段】受光器に対して複数の異
なる変調光を投光する。 【０００９】被検出物がないときには一方の変調光のみ
が受光器に受けられ、被検出物があるときには少なくと
も他方の変調光が受光器に受けられるように、光路を設
定する。 【００１０】さらに受光器側には、複数の変調信号を弁
別する回路と、変調信号の有無を検出する回路を設け
る。 【００１１】 【作用】センサーが正常動作しているときは、被検出物
の有無にかかわらず常時変調信号を受けることにより、
変調信号を検出しなくなったとき故障と判断できる。 【００１２】また正常動作中は変調信号の弁別により被
検出物の有無を判断できる。 【００１３】 【実施例】本発明の一実施例を図１に示す。 【００１４】この実施例は変調信号として方形波を利用
し、もとの方形波と位相を反転させた方形波のそれぞれ
を別個の投光器に印加することによって、互いに位相の
異なる２種類の変調光を得て、それを用いるものであ
る。 【００１５】方形波発生器１で発生される方形波は、位
相を変えずに同相のまま投光器２ａに入力される。これ
により投光器２ａからは、方形波発生器１で発生される
方形波と同じ位相を持った変調光を発する。 【００１６】また方形波発生器１で発生される方形波は
分岐され、インバータ７で位相を反転された後、投光器
２ｂに入力される。これにより投光器２ｂからは、方形
波発生器１で発生される方形波との逆の位相を持った変
調光を発する。 【００１７】さらに投光器２ａは被検出物４に対して、
受光器３と対向する位置に配置され、投光器２ｂは被検
出物４に対して、受光器３と同じ側に配置される。 【００１８】いま、被検出物４が図１に示す位置にある
とき、投光器２ａからの変調光は非検出物４に遮られ、
受光器３に到達しない。同じとき、投光器２ｂからの変
調光は被検出物４に反射され、受光器３に到達する。従
って受光器３は方形波発生器１で発生される方形波とは
逆相の方形波を出力する。この結果、排他論理和回路５
にはそれぞれ逆相の方形波が入力され、排他論理和回路
５は論理“１”を出力する。 【００１９】一方、被検出物４が図１に示す矢印Ａの方
向に移動したとき、投光器２ａからの変調光はそのまま
受光器３に到達し、投光器２ｂからの変調光は反射がな
いため受光器３に到達しない。この場合、排他論理和回
路５にはそれぞれ同相の方形波が入力され、排他論理和
回路５は論理“０”を出力する。すなわち排他論理和回
路５の出力によって、被検出物４の有無を判断すること
ができる。 【００２０】いままで説明したように、受光器３は非検
出物４の位置によって位相の定まる方形波を常時出力し
ている、この方形波の有無を変調信号検出回路６で監視
し、方形波を検出できなくなったときをセンサーの故障
と判断する。例えば、投光器２ａが動作しないときは、
非検出物４の反射による投光器２ｂの変調光が、受光器
３に届かない位置関係において、故障が検出される、ま
た投光器２ｂが動作しないときは、非検出物４に遮られ
て投光器２ａの変調光が、受光器３に届かない位置関係
において、故障が検出される。さらに受光器３が動作し
ないときは、非検出物４の位置関係にかかわらず、方形
波を検出できなくなったことで故障が検出される。 【００２１】変調信号検出回路６の出力は、このセンサ
ーが組み込まれた装置の非常停止信号として利用され、
センサーの故障による装置の暴走を未然に防止する。 【００２２】以上、基本となる実施例について説明して
きたが、今までの説明のように投光器２ａの変調光だけ
を受ける場合と、投光器２ｂの変調光だけを受ける場合
の二つの状態のみ存在するよう、光学系を配置すること
は困難を伴う。従って実施にあたっては、前記二つの状
態に加えて投光器を２ａ、投光器２ｂ両方の変調光を同
時に受ける三つの状態が存在するように、かつ両方の変
調光を同時に受ける時間が短くなるよう、光学系が配置
される。さらに両方の変調光を同時に受けている間は、
変調光の検出と弁別が不安定となるため、排他論理和回
路５と変調信号検出回路６の出力には変調周波数成分を
遮断するフィルター８が付加される。 【００２３】具体的には図１のように被検出物４が図面
下方から上方に移動して、所定位置にきたとき、「被検
出物有り」とする場合、以下の各状態を通過するよう投
光器２ａ，２ｂ、受光器３の位置関係を調節する。 【００２４】状態Ａ；投光器２ａの光のみを受光する。 【００２５】状態Ｂ；被検出物４が所定の位置に近づく
と、投光器２ａの光とともに投光器２ｂの光も受光す
る。 【００２６】状態Ｃ；非検出物４が所定の位置に達する
と、投光器２ｂの光のみを受光する。 【００２７】状態Ｄ；被検出物４が所定の位置を通り過
ぎるとき、投光器２ａ，２ｂ双方の光を受光する。（２
ａ，２ｂ共に受光しない状態を作らない。） 状態Ｅ；さらに所定位置を離れると、投光器２ａの光の
みを受光する。 【００２８】ここで状態Ｂ、状態Ｄは極力短時間となる
ように調節する。 【００２９】ここにおいて、状態Ａでは排他論理和回路
５は“０”を出力し、「被検出物無し」と出力する。 【００３０】状態Ｂでは受光器３は投光器２ａ，２ｂ双
方受光するので、その出力は連続となり、排他論理和回
路５は変調信号成分を出力し、フィルタ８の働きのよっ
て以前の状態「被検出物無し」を維持する。また変調信
号検出回路６は“１”を出力し、フィルタ８の働きによ
って以前の状態「装置正常」を維持する。 【００３１】状態Ｃでは排他論理和回路５は“１”を出
力し、「被検出物有り」と出力する。 【００３２】また変調信号検出回路６は“０”を出力
し、「装置正常」と出力する。 【００３３】状態Ｄでは受光器３は投光器２ａ，２ｂ双
方受光するので、その出力は連続となり、排他論理和回
路５は変調信号成分を出力し、フィルタ８の働きによっ
て以前の状態「被検出物有り」を維持する。また変調信
号検出回路６は“１”を出力し、フィルタ８の働きによ
って以前の状態「装置正常」を維持する。 【００３４】状態Ｅでは排他論理和回路５は“０”を出
力し、「被検出物無し」と出力する。 【００３５】また変調信号検出回路６は“０”を出力
し、「装置正常」と出力する。 【００３６】上記実施例においては異なる変調要素が位
相であるが、周波数を異ならせるものでもよい。 【００３７】上記実施例において、受光器３は投光器２
ａ，２ｂのどちらか一方必ず受光するように配置した
が、調節が難しければ、短時間双方とも受光しない状態
を作って所定時間以内の受光器３より出力がない状態は
「故障」とは判断しないようにしてもよい。 【００３８】すなわち実質的に投光器２ａのみ受光する
状態と、投光器２ｂのみ受光する状態の二状態にする。 【００３９】 【発明の効果】前記説明したように、投光器、受光器の
いずれの故障も検出可能であり、さらに被検出物の有無
の判定も二値判定のため、判定確度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例を説明するためのブロック
図。 【符号の説明】 １ 方形波発生器 ２ａ，２ｂ 投光器 ３ 受光器 ４ 被検出物 ５ 排他論理和回路 ６ 変調信号検出回路 ７ インバータ ８ フィルター
図。 【符号の説明】 １ 方形波発生器 ２ａ，２ｂ 投光器 ３ 受光器 ４ 被検出物 ５ 排他論理和回路 ６ 変調信号検出回路 ７ インバータ ８ フィルター
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】被検出物の有無を検出する光学式センサー
において、受光器と、被検出物がないときその受光器に
達し、被検出物があるときは遮られる第１の変調光を投
光する第１の投光器と、被検出物がないときその受光器
に達せず、被検出物があるときは達する第２の変調光を
投光する第２の投光器とを備え、前記受光器が、前記第
１、第２の変調光に対応する出力をいずれも出さないと
きには装置故障を示すアラームを出力することを特徴と
するアラーム付き光センサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25743693A JP3446190B2 (ja) | 1993-10-15 | 1993-10-15 | アラーム付き光センサー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25743693A JP3446190B2 (ja) | 1993-10-15 | 1993-10-15 | アラーム付き光センサー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07115359A JPH07115359A (ja) | 1995-05-02 |
| JP3446190B2 true JP3446190B2 (ja) | 2003-09-16 |
Family
ID=17306335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25743693A Expired - Fee Related JP3446190B2 (ja) | 1993-10-15 | 1993-10-15 | アラーム付き光センサー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3446190B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5939851B2 (ja) * | 2012-03-22 | 2016-06-22 | 三菱電機株式会社 | 光電センサおよび光電センサの故障検出方法 |
-
1993
- 1993-10-15 JP JP25743693A patent/JP3446190B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07115359A (ja) | 1995-05-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |