JP3451345B2 - 光電センサの同期制御方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光電センサの同期
制御方式関する。特に、複数の光電センサによって複数
箇所の検査を行なう多点検知システムにおける光電セン
サの同期制御方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、光電センサによる多点検知シ
ステムにおいては、複数の光電センサを密接して設置
し、同時に作動させた場合には、隣接する光電センサの
光を受けて相互干渉し誤動作を起こしてしまうため、設
置スペースを広くしなければならないといった問題があ
った。

【０００３】図１は、このような問題を解決した従来の
多点検知システムの構成を示すブロック図である。各光
電センサ１〜４は、同期信号線５〜８によって個別に同
期コントローラ９と接続され、それぞれ制御出力線Ｅを
接続されている。そして、各光電センサ１〜４は、図２
に示すように、同期信号線５〜８を通して同期コントロ
ーラ９から同期信号入力があったとき、その同期信号、
例えばＳ１を入力された光電センサ１のみが、投光、受
光処理を行ない受光量に応じて対象物の有無を判別し、
計測結果を制御出力線Ｅより出力するようになってい
る。

【０００４】同期コントローラ９は、図２に示すよう
に、複数の光電センサ１〜４に時差をおいて順次同期信
号Ｓ１〜Ｓ４を送り、同期信号Ｓ１〜Ｓ４を受けた光電
センサ１〜４が計測動作をすることによって時分割で計
測処理を行なって、前述の相互干渉を防止するようにな
っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の多点検知システムは、同期タイミングをコントロー
ルするプログラムを内蔵した同期コントローラ９が必要
となり、そのための設置スペースが必要となるとともに
コストが高くなる。

【０００６】さらに、システムに光電センサを追加する
と、同期コントローラ９において同期信号線の配線が複
雑になるとともに同期コントローラ９に対して複雑な設
定変更を行なう必要がある。

【０００７】また、複数の光電センサのうちの少なくと
もいずれかが故障した場合、同期コントローラ９側で認
識することができないし、同期信号線５〜８が断線した
場合は、光電センサ１〜４をコントロールできなくな
り、システム全体が誤動作を起こしてしまうとともに故
障の発見が遅れるといった問題があった。

【０００８】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、外部コント
ローラ（同期コントローラ）を用いることなく複数の光
電センサを時分割的に動作させることができ、また光電
センサの追加、削減を容易に行うことができるようにす
ることにある。本発明のさらに別な目的は、複数の光電
センサのうちの少なくともいずれかが故障した場合に
は、それを速やかに検出できるようにすることにある。

【０００９】

【発明の開示】請求項１に記載の光電センサの同期制御
方式は、同期信号に応じて計測を行う計測手段と、前記
計測手段による計測完了時に同期信号を出力する同期信
号出力手段と、前記内部同期信号及び外部から送信され
た同期信号の信号回数を計数する計数手段と、前記計数
手段が同期信号を所定回計数する毎に前記計測手段に計
測を行なわせる計測動作制御手段とを備えた、複数の光
電センサの同期制御方式であって、前記各光電センサは
互いに同期信号を送信するための１本の共通な信号線に
よって接続され、各光電センサの計測動作制御手段が計
測手段に計測動作を行なわせるタイミングが互いに異な
っていることを特徴としている。

【００１０】

【００１１】本発明において光電センサは、外部から同
期信号を入力される度に計数手段による同期信号の信号
回数をカウントする。そして、カウント数が所定回数に
達する毎に計測手段による計測を行ない、計測完了する
と他の光電センサへ同期信号を出力する。

【００１２】よって、複数の光電センサを互いに接続し
て計測動作の完了した光電センサから他の全ての光電セ
ンサへ同期信号を送信できるようにすれば、各光電セン
サはいずれも一定の同期信号周期で計測動作を行なう。
このとき、各光電センサの計測タイミングを初めにずら
せてあれば、各光電センサは順次時分割的に計測動作を
行なう。

【００１３】従って、本発明によれば、複数の光電セン
サを近接して配置している場合でも、光電センサ間の相
互干渉を防止し、相互干渉による誤検出を防止すること
ができる。しかも、複数の光電センサ間で同期信号を送
受信するだけで各光電センサを時分割的に動作させるこ
とができるので、従来例のように同期コントローラを外
部に設ける必要がなく、システムの構成を簡略にし、シ
ステム価格を安価にすることができる。

【００１４】また、同期コントローラが不要で同期コン
トローラと各光電センサの間を配線する必要がなく、各
光電センサ間を接続するだけでよく、配線が短くて済
み、配線接続作業を簡単にすることができる。

【００１５】また、光電センサを増設する場合、従来で
は同期コントローラのプログラムを変更する必要があっ
て手間がかかっていたのに対し、各光電センサの計測動
作タイミングを調整するだけでよく、光電センサの増設
作業も簡単に行なえる。

【００１６】請求項２の実施態様は、請求項１記載の光
電センサの同期制御方式において、前記複数の光電セン
サのうち少なくとも１つが計測開始信号を検出するため
の開始信号検出手段を有し、当該開始信号検出手段が計
測開始信号を検出したとき、いずれかの光電センサが計
測動作を開始するようにしたことを特徴としている。

【００１７】この実施態様にあっては、開始信号検出手
段を有する光電センサに計測開始信号を送信もしくは発
生させることにより、複数の光電センサからなるシステ
ムを動作開始させることができるので、複数の光電セン
サを設置した後、計測動作の開始タイミングを簡単に制
御することができる。

【００１８】請求項３の実施態様は、請求項１記載の光
電センサの同期制御方式において、各光電センサが、前
記計数手段によって同期信号をカウントしてから次回の
同期信号をカウントする迄の待ち時間を測定する計時手
段と、当該計時手段による待ち時間が所定時間を超えた
時、故障発生と判断する手段とを有することを特徴とし
ている。

【００１９】本発明による複数の光電センサからなるシ
ステムは、一定の周期毎に時分割的に計測動作を行なう
ので、各光電センサは、待ち時間（当該周期）毎に他の
光電センサから同期信号を受信する（あるいは、内部で
同期信号を発生させる）。従って、当該待ち時間以上に
設定された所定時間を経過しても同期信号をカウントし
なかった場合には、当該光電センサが故障しているか、
配線が断線していると判断することができる。

【００２０】従って、この実施態様によれば、光電セン
サや配線に異常が生じた場合には、速やかに故障を自己
診断することができ、システムの誤動作を防止し、信頼
性を向上させることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の光電センサは多点検知シ
ステムを構成するものであって、図３に示すように、４
台の光電センサ１０〜１３が１本の共通な同期信号線１
５によって互いに接続され、さらに出力端子が各々の制
御出力線Ｅに接続されている。各光電センサ１０〜１３
は、測定対象物の距離を計測する計測手段と、開始トリ
ガ信号を計数する計数手段と、計数手段による同期信号
のカウント数に基づいて計測手段を動作させる計測動作
制御手段とを備えている。そして、少なくともいずれか
１つの光電センサは開始トリガ信号（計測開始信号）を
検出する開始信号検出手段を有し、開始トリガ信号を検
出することによって計測を開始するようになっている。
さらに、同期信号ｓは、同期信号線１５に乗せて１つの
光電センサから他の光電センサへ送信され、各光電セン
サ１０〜１３には同期信号ｓを受信してから次の同期信
号ｓを受信する迄の経過時間（待ち時間）を計時する計
時手段が設けられ、当該計時手段の経過時間が所定時間
を越えたときに故障であると自己診断し、例えば警報を
発するようになっている。なお、光電センサの接続台数
には制限がない。

【００２２】各光電センサ１０〜１３の構成を図４に示
す。ここで説明する実施形態では、全ての光電センサ１
０〜１３が開始トリガ信号を検出するトリガ信号検出部
２４を備えているものとして説明するが、少なくとも１
つの光電センサがトリガ信号検出部２４を備えていれば
足り、他の光電センサはトリガ信号検出部２４を有して
いなくてもよい。

【００２３】各光電センサ１０〜１３は、計測動作を行
なう計測手段と、計測手段による計測完了時に他の光電
センサに同期信号ｓを出力する同期信号出力手段と、外
部からの同期信号ｓを検出する同期信号検出手段と、他
の光電センサからの同期信号ｓを計数する計数手段とを
備え、当該同期信号ｓを所定回計数するごとに測定対象
物の計測を行う。各光電センサ１０〜１３は、互いに計
測動作を行うタイミングが異なっており、図４に示すよ
うに、設定部２０と、カウンタ２１と、値判別部２２
と、タイマ２３と、トリガ信号検出部２４と、計測部２
５と、信号処理部２６と、同期信号入出力回路２７と、
同期信号発生回路２８と、同期信号検出回路２９と、警
報器４０とを備えている。なお、新たな光電センサを追
加接続するときは、中間コネクタによって同期信号線１
５に容易に接続できるようになっている。

【００２４】計測部２５は投光部２５ａ、受光部２５ｂ
及び信号処理部２６からなり、投光部２５ａから出射し
た光ビームは検知エリアに存在する測定対象物に照射さ
れる。測定対象物で反射された光ビームは受光部２５ｂ
で受光され、受光部２５ｂのフォトダイオードや光位置
検出器（ＰＳＤ）等の受光面上に結像される。信号処理
部２６は、受光部２５ｂから出力される受光信号（電
流）に基づき、検知エリア内に測定対象物が存在するか
否か、あるいは測定対象物の距離を検出する。信号処理
部２６は測定対象物の有無、あるいは距離を検出する
と、検出結果を制御出力線Ｅに乗せて出力する。

【００２５】同期信号出力手段は、同期信号入出力回路
（入出力ポート）２７と同期信号発生回路２８とからな
り、同期信号入出力回路２７は、同期信号線１５を介し
て他の光電センサと同期信号ｓの送受信を行ない、同期
信号発生回路２８は、計測完了時に他の光電センサに出
力する同期信号ｓを発生するようになっている。また、
同期信号発生回路２８は、トリガ信号検出部２４が開始
トリガ信号を検出した場合にも同期信号ｓを発生する。

【００２６】同期信号検出手段は、同期信号入出力回路
２７が他の光電センサからの同期信号ｓを受信したと
き、同期信号検出回路２９によって同期信号ｓを検出す
るようになっており、同期信号ｓを検出すると、カウン
タ２１及びタイマ２３へ同期信号を転送し、カウンタ２
１をカウントダウンさせると共にタイマ２３をリセット
する。

【００２７】設定部２０は、各光電センサ１０〜１３に
固有であって計測の順序どおりに割当てられる接続番号
及びシステムの全光電センサ数である接続台数を設定す
るものであり、例えば図５（ａ）に示すように、３つ１
組みのディップスイッチ３０〜３２を２組設けて最大８
個の接続番号（ＩＤ）並びに接続台数（ＭＡＸ）を設定
するもの、あるいは図５（ｂ）に示すように、８段階に
切り替え可能とされたロータリスイッチ３５によって接
続番号（ＩＤ）並びに接続台数（ＭＡＸ）を設定するも
のでもよい。

【００２８】計数手段はカウンタ２１によって構成さ
れ、同期信号検出回路２９が他の光電センサからの同期
信号ｓを検出したとき、あるいは同期信号発生回路２８
が同期信号ｓを発生したとき、カウンタ２１の値（状態
数）をデクリメントすることによって、同期信号ｓの検
出回数を計数するようになっている。

【００２９】状態数（カウンタ２１の値）は、設定部２
０によって予め接続番号を設定する時カウンタ２１に初
期値が代入されるようになっており、初期値としては、
接続番号−１が代入されるようになっている。その後、
状態数は同期信号ｓを受信するごとにデクリメントされ
るようになっている。ここで、デクリメントとは、状態
数が０のときは接続台数−１をカウンタに代入し、状態
数が０以外ならばカウンタの値を−１することである。
なお、計測動作制御手段を構成する値判別部２２は、カ
ウンタ２１の状態数が変更されたとき状態数が所定値す
なわち０であるか否かを判定し、０であれば信号処理部
２６へ信号を出力し、計測部２５によって計測処理を行
なわせるようになっている。

【００３０】開始信号検出手段は、トリガ信号検出部２
４がスイッチ操作によって開始トリガ信号を発生若しく
は外部装置等からの開始トリガ信号を受信すると同期信
号発生回路２８に開始トリガ信号を出力し、同期信号発
生回路２８が同期信号を発生するようになっている。そ
して、開始トリガ信号を検出したとき、タイマ２３をリ
セットし、カウンタ２１の初期値が０であれば計測を行
なうようになっている。

【００３１】計時手段としてのタイマ２３は同期信号ｓ
の受信時間間隔を測定するようになっており、同期信号
発生回路２８又は同期信号検出回路２９から同期信号を
送信されると、リセットされる。このタイマ２３が所定
時間を経過した場合には、ブザーや表示ランプ等の警報
器４０が警報を発したり、所定の出力に故障診断信号を
出力したりするようになっている。

【００３２】次に、上記多点検知システムの動作を図６
のフローチャートに従って説明する。上記構成におい
て、まず、全光電センサ１０〜１３を中間コネクタによ
って共通の同期信号線１５と各制御出力線Ｅに接続し、
各光電センサ１０〜１３の電源をＯＮし、図６のフロー
チャートに示すように、まず設定部２０によって接続番
号と接続台数を入力する（Ｓ１）。このとき、図７に示
すように、開始トリガ信号を受けて最初に計測を行なう
光電センサの接続番号を１にし、その他のものには接続
番号が重複しないように連番で入力する。

【００３３】接続番号と接続台数の入力が完了すると、
各光電センサ１０〜１３の設定部２０は、接続番号をデ
クリメント（−１）した値をカウンタ２１に代入する
（Ｓ２）。

【００３４】その後、開始トリガ信号を待つ待機状態に
なり（Ｓ３）、図８に示すように、いずれかの光電セン
サ（例えば、光電センサ１０）が開始トリガ信号を受信
すると、各光電センサ１０〜１３の値判別部２２はカウ
ンタ２１の値が０であるか否かを判定する（Ｓ４）。

【００３５】カウンタ２１の値が０の光電センサは、タ
イマ２３をリセットして計時を開始する（Ｓ５）。な
お、このタイマ２３は、次回の同期信号ｓを受信して再
びリセットされる迄に所定時間以上経過した場合は、故
障と判断して警報器４０を動作させて故障を警報する
（Ｓ１０，Ｓ１１）。タイマ２３による計時開始後は、
計測部２５によって計測処理を行なう（Ｓ６）。計測処
理は、検出対象物に投光してその反射光を受光し、検出
信号を信号処理部２６に出力し、信号処理部２６が検出
信号に基づいて検出対象物についての各種判別を行なっ
てその結果を制御出力線Ｅを介して外部装置等に出力す
るようになっている。

【００３６】計測処理が終了すると、図８に示すよう
に、同期信号発生回路２８が同期信号ｓを生成し（Ｓ
７）、生成された同期信号ｓは、同期信号入出力回路２
７を介して同期信号線１５へ出力される。そして、カウ
ンタ２１に接続台数をデクリメント（−１）した値を代
入する（Ｓ８）。

【００３７】一方、ステップＳ４においてカウンタ２１
の値が０でなければ、同期信号ｓの入力待ち状態（Ｓ
９）となる。なお、トリガー信号検出部２４を有しない
光電センサは、このステップＳ９よりスタートする。各
光電センサ１０〜１３は、同期信号ｓの入力待ちの状態
においては、タイマ２３が所定時間を経過したか否かを
判定し（Ｓ１０）、経過した場合は、警報器４０を動作
させて警報を発すると共に多点検知システムを強制的に
停止させる（Ｓ１１）。

【００３８】同期信号検出回路２９が同期信号入出力回
路２７を介して同期信号線１５から送信された他の光電
センサからの同期信号ｓを検出した場合には、タイマ２
３をリセットし（Ｓ１２）、カウンタ２１の値を１だけ
デクリメントした（Ｓ１３）後、値判別部２２によりカ
ウンタ２１の値が０であるか否かを判定する（Ｓ１
４）。

【００３９】カウンタ２１の値が０であれば、信号処理
部２６が計測部２５によって上記と同様に計測を行ない
その結果を外部装置等に出力し（Ｓ１５）、計測が完了
すると同期信号発生回路２８が同期信号ｓを生成し、同
期信号入出力回路２７を介して同期信号線１５へ同期信
号ｓを出力し（Ｓ１６）、再び同期信号ｓの待機状態
（Ｓ９）に戻る。

【００４０】一方カウンタ２１の値が０でなければ、次
回の同期信号ｓの受信を待つ待機状態（Ｓ９）に戻り、
同期信号ｓを受信すると、フローチャートにおける以後
のステップ（Ｓ１２〜１６）の処理を繰り返す。

【００４１】上記のように、本発明の多点検知システム
においては、各光電センサ１０〜１３が時分割にて計測
処理を実行するので、光電センサ間の相互干渉を防止で
きる。

【００４２】また、各光電センサ１０〜１３は一定の時
間毎に同期信号ｓを自ら発生しているか、あるいは同期
信号線１５を介して受信しているかを監視し、所定時間
が経過しても同期信号ｓを受信できない場合には、何れ
かの光電センサが故障した、あるいは、同期信号線１５
が断線したとみなして、処理を一時停止しシステムエラ
ーを出力するので、システム内の何れかの光電センサが
故障した場合でも、多点検知システム自身が故障を自己
診断することができる。

【００４３】さらに、近接して配置されている光電セン
サ１０〜１３どうしを同期信号線１５等で接続するだけ
でよく、従来例のように光電センサと離れた位置に設置
されている同期コントローラと接続する必要が無くなる
ので、配線長を短くでき、同期動作のための配線を簡単
にできる。また、システムに新たな光電センサを追加す
る場合も、追加配線が短くて済み配線接続の手間もかか
らない。また、システムに対する変更手続は、各光電セ
ンサ１０〜１３の接続台数の変更を行なうだけでよい。

【００４４】また、外部の同期コントローラが不要なの
で、設置スペースやコストが低減できる。

【００４５】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではなく、本発明の範囲内で変更し得ることは勿
論である。例えば、同期信号線を複数本によって構成し
てもよく、光電センサ間における同期信号の送受信を無
線送受信機を介して電波により行なってもよい。

【００４６】

【発明の効果】本発明にあっては、各光電センサが同期
信号を相互にやりとりして自らの測定の順番が来たこと
を認識しているので、複数の光電センサに対して外部コ
ントローラ無しで連鎖的な計測を行なうことができ、相
互干渉を防止することができる。

【００４７】さらに、各光電センサの追加は、配線を接
続して簡単な設定作業を行なうだけでよいので、外部の
同期コントローラによって中央制御するシステムに比べ
て容易に行なうことができる。

【００４８】あるいは、少なくとも１つの光電センサに
開始信号検出手段を設けているので、外部装置からのス
タート信号若しくはオペレータのスイッチ操作によって
計測開始信号を発生させることにより、測定を開始した
い時に、開始したい光電センサから計測動作をスタート
させることができる。

【００４９】さらに、同期信号を検出してから次回の同
期信号をカウントする迄の待ち時間を測定する計時手段
と、待ち時間が所定時間を超えた時に故障発生と判断す
る手段とを備えているので、同期信号を送受する接続配
線が断線したり、各光電センサの少なくとも１つが故障
した場合、全てのセンサの計測を中断するとともに外部
装置などにシステムエラー信号を出力するか若しくは操
作者にシステムの故障を警報して故障を直ちに知らせる
ことができ、故障したままで誤った計測動作を続けるの
を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の多点検知システムの構成を示すブロック
図である。

【図２】上記システムにおける同期信号を示す図であ
る。

【図３】本発明の一実施形態による多点検知システムの
構成を示す概略構成図である。

【図４】上記システムを構成する各光電センサの構成を
示すブロック図である。

【図５】（ａ）はディップスイッチによる設定部を示す
図であり、（ｂ）はロータリースイッチによる設定部を
示す図である。

【図６】多点検知システムの動作フローチャートを示す
図である。

【図７】各光電センサに設定した接続番号と接続台数が
変更される様子を示す図である。

【図８】開始トリガ信号と同期信号を示す図である。

【符号の説明】

１０〜１３ 光電センサ ２２ 値判別部 ２３ タイマ ２４ トリガ信号検出部 ２７ 同期信号入出力回路 ２８ 同期信号発生回路 ２９ 同期信号検出回路

───────────────────────────────────────────────────── 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 (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同期信号に応じて計測を行う計測手段
   と、 前記計測手段による計測完了時に同期信号を出力する同
   期信号出力手段と、 前記内部同期信号及び外部から送信された同期信号の信
   号回数を計数する計数手段と、 前記計数手段が同期信号を所定回計数する毎に前記計測
   手段に計測を行なわせる計測動作制御手段とを備えた、
   複数の 光電センサの同期制御方式であって、 前記各光電センサが互いに同期信号を送信するための１
   本の共通な信号線によって接続され、 各光電センサの計測動作制御手段が計測手段に計測動作
   を行なわせるタイミングが互いに異なっていることを特
   徴とする光電センサの同期制御方式。
2. 【請求項２】 前記複数の光電センサのうち少なくとも
   １つが計測を開始するための信号を検出するための開始
   信号検出手段を有し、 当該開始信号検出手段が計測開始信号を検出したとき、
   いずれかの光電センサが計測動作を開始するようにした
   ことを特徴とする請求項１に記載の光電センサの同期制
   御方式。
3. 【請求項３】 各光電センサが、前記計数手段によって
   同期信号をカウントしてから次回の同期信号をカウント
   する迄の待ち時間を測定する計時手段と、 当該計時手段による待ち時間が所定時間を超えた時、故
   障発生と判断する手段とを有する請求項１に記載の光電
   センサの同期制御方式。