JP3786861B2 - Edge detection sensor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受光レベルに基づいて被検出物体のエッジ位置を検出するエッジ検出センサに関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】
この種のエッジ検出センサは、光源から照射された光を被検出物体を介して受光手段により受光し、受光レベルの変化を検出することにより被検出物体のエッジ位置を検出するようになっており、これらの代表的な検出方法にしきい値検出法がある。このしきい値検出法は、ある所定のしきい値を定め、受光レベルが当該しきい値を超えたことを判定して、その位置を被検出物体のエッジ位置として検出する方法である。
【0003】
図11(a)〜(c)は、例えば透過型のエッジ検出センサにおいて、しきい値検出法に基づいて検出する位置とその対応した受光レベルの一例を概略的に示している。
図11(a)は、不透明な被検出物体1のエッジを検出する場合を示している。この場合、エッジ検出センサは、受光手段により検出された受光レベルが所定のしきい値α以下となる受光レベルが存在することを判定することにより被検出物体1のエッジ位置を検出することができる。
【0004】
図11(b)は、透明な被検出物体2のエッジを検出する場合を示している。この場合、受光手段により検出された受光レベルはしきい値αを上回っているものの、エッジ検出センサは、被検出物体2のエッジの部分で屈折状態が変化することを利用し、所定のしきい値以下となる受光レベルの存在を判定することにより被検出物体のエッジ位置を検出することができる。
【0005】
図11(c)は、例えば図11(b)に示す被検出物体2のエッジの形状と異なる鋭角形状のエッジを有する透明な被検出物体3のエッジを検出する場合を示している。この場合、図11(b)に示す被検出物体2のエッジに対応した受光レベルに対して全体的に受光レベルが上昇することがあり、しきい値α以下となるレベルまで達していないので、被検出物体3のエッジが存在しているにもかかわらず、不検出とされてしまう虞がある。これは、被検出物体3のエッジの屈折状態などの光学的特性の違いが被検出物体毎に生じるために起こることが判明している。
【0006】
そこで、このような不具合を解消するためにピーク検出法が考えられている。ピーク検出法は、受光レベルの最小レベルを求め、その最小レベルに対応する部分を被検出物体3のエッジ位置として検出する方法である。図12は、図11(c)の不具合を解消するようにピーク検出法に基づいてエッジ検出する際の原理を示している。この方法によれば、受光手段が受光レベルの最小レベルを検出することにより、透明な被検出物体3のエッジ位置を検出することができる。
【0007】
しかしながら、ピーク検出法においては、不透明な被検出物体1のエッジを検出する場合に、受光レベルの最小レベルがピークを持たないため、被検出物体1のエッジを検出することができないと考えられる。
【0008】
尚、上述の例は、エッジを検出する際に受光レベルが下降する場合の例を示したが、例えば反射型のエッジ検出センサ等のように、受光レベルが上昇する場合にエッジを検出するエッジ検出センサにも同様の問題点が考えられる。
【0009】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、被検出物体が透明であっても不透明であってもエッジ位置を検出することができると共に、被検出物体のエッジ近辺における屈折状態等の光学的特性の違いにより受光レベルに変化が生じたとしてもエッジの誤検出を極力防ぐことができるエッジ検出センサを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1記載のエッジ検出センサは、光源に対応して設けられる受光素子を有し、当該受光素子からの出力に基づいて位置に対応した受光レベルを検出する受光手段と、
この受光手段の受光レベルが所定のしきい値以下となる位置を検出する第1の検出手段と、
前記受光手段の受光レベルが最小レベルとなる位置を検出する第2の検出手段と、
第1の検出手段による検出位置を被検出物体のエッジ位置として判断し、前記第1の検出手段による検出位置が存在しない場合は前記第2の検出手段による検出位置を被検出物体のエッジ位置として判断する判断手段とを備えたことに特徴を有している。
【0011】
この発明は、被検出物体のエッジ位置を検出する際に受光レベルが低下することを利用する場合に適している。すなわち、このような手段によれば、第1の検出手段は、受光手段の受光レベルが所定のしきい値以下となる位置を検出し、判断手段は、第1の検出手段による検出位置を被検出物体のエッジ位置として判断する。
【0012】
したがって、例えば不透明な被検出物体のエッジを検出する場合には、受光手段の受光レベルが所定のしきい値以下となる位置が必ず存在するため、被検出物体のエッジの位置検出が可能となり、第1の検出手段により検出された位置がエッジの位置として判断されることになる。
【0013】
ところで、例えば透明な被検出物体のエッジ位置を検出する場合には、受光手段の受光レベルが所定のしきい値以下とならないことがあり、このような場合には第1の検出手段による検出位置が存在しないことから、判断手段は、第2の検出手段による検出位置を被検出物体のエッジ位置と判断するようになる。このとき、第2の検出手段は、受光手段の受光レベルが最小レベルとなる位置を被検出物体のエッジ位置として判断するので、被検出物体のエッジ位置を検出することができる。
【0014】
これにより、被検出物体が透明であっても不透明であってもエッジ位置を検出することができると共に、被検出物体のエッジ近辺における光学的特性の違いにより受光レベルに変化が生じたとしても、自動的に検出方法を変更することにより被検出物体のエッジ位置の誤検出を極力防ぐことができる。
【0015】
請求項2記載のエッジ検出センサは、光源に対応して設けられる受光素子を有し、当該受光素子からの出力に基づいて位置に対応した受光レベルを検出する受光手段と、
この受光手段の受光レベルが所定のしきい値以上となる位置を検出する第1の検出手段と、
前記受光手段の受光レベルが最大レベルとなる位置を検出する第2の検出手段と、
第1の検出手段による検出位置を被検出物体のエッジ位置として判断し、前記第1の検出手段による検出位置が存在しない場合は前記第2の検出手段による検出位置を被検出物体のエッジ位置として判断する判断手段とを備えたことに特徴を有する。
【0016】
この発明は、被検出物体を検出する際に受光レベルが上昇することを利用する場合に適している。すなわち、このような手段によれば、第1の検出手段は、受光手段の受光レベルが所定のしきい値以上となる位置を検出し、判断手段は、第1の検出手段による検出位置をエッジ位置として判断する。
【0017】
したがって、例えば不透明な被検出物体のエッジを検出する場合には、受光手段の受光レベルが所定のしきい値以上となる位置が必ず存在するため、被検出物体のエッジの位置検出が可能となり、第1の検出手段により検出された位置がエッジの位置として出力されることになる。
【0018】
また、例えば透明な被検出物体のエッジ位置を検出する場合には、受光手段の受光レベルが所定のしきい値以上とならないことがあり、このような場合には第1の検出手段による検出位置が存在しないことから判断手段は、第2の検出手段による検出位置を被検出物体のエッジ位置と判断するようになる。このとき、第2の検出手段による検出位置を被検出物体のエッジ位置として判断するので、被検出物体のエッジの位置を検出することができる。
【0019】
これにより、被検出物体が透明であっても不透明であってもエッジ位置を検出することができると共に、被検出物体のエッジ近辺における光学的特性の違いにより受光レベルに変化が生じたとしても自動的に検出方法を変更することにより被検出物体のエッジ位置の誤検出を極力防ぐことができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)
以下本発明を、透明なガラスウェハ(被検出物体に相当)の端部(以下、エッジと称する)の検出に用いられる透過型の一次元エッジ検出センサに適用した第1の実施形態について図1ないし図6を参照しながら説明する。
【0021】
図2は、全体構成を概略的に示している。
図2において、光源11は、図示しないLEDを有して構成されており、接続された制御回路12からの制御信号により所定のタイミングで検出領域Aに向けて光を照射するようになっている。
【0022】
制御回路12は、図示しないCPU,RAM,ROM等から構成されており、ROMに記憶されたプログラムに従って制御回路12と接続される受光手段13の動作を制御するようになっている。
【0023】
図3は、制御回路12の電気的構成を示している。
図3において、制御回路12中に示される第1の検出手段12a,第2の検出手段12bおよび判断手段12cから構成されており、これらは、ROMに記憶されたプログラムによって達成される機能ブロックである。また、RAMにはワークエリアが設けられており、後述する受光レベルを記憶するための領域が確保されている。尚、このRAMのアドレスは、検出領域の位置に対応して設定されている。
【0024】
受光手段13は、例えばCCDイメージセンサと称されるものにより構成されている。これは、一軸上に等間隔で配設された複数のCCD(Charge Coupled Device)素子(本発明における受光素子に相当)を有する例えばCCDセンサユニットを有し、光源11と対向配置されて構成されており、光源11から照射された光を検出領域Aを経て所定のタイミングで受光し、それぞれのCCD素子からの出力により受光レベルを検出し制御回路12に出力するようになっている。光源11と受光手段13との間には、透明なガラスウェハからなる被検出物体14が搬送されて位置するようになっている。
【0025】
上述した構成の作用を図1,図4ないし図6をも参照して説明する。図1は、一次元エッジ検出センサが行うエッジ検出の流れをフローチャートにより示している。
図1におけるエッジ検出判断ルーチンにおいて、制御回路12における第1の検出手段12aは、後述するしきい値検出ルーチンにより被検出物体14のエッジ位置を検出する(ステップS1)。
【0026】
<しきい値検出ルーチンによる位置検出について>
以下、第1の検出手段が行うしきい値検出ルーチンによる位置の検出について図4を参照して説明する。
光源11から光が照射されると、受光手段13はCCD素子により光を受光し(ステップT1)、CCD素子からの出力に基づいて位置に対応した受光レベルを256(=2の8乗)段階で検出し、制御回路12に出力する。
【0027】
制御回路12は、CCD素子から出力された受光レベルをD(1)〜D(k)(kはCCD素子数,受光レベル数を示す)として記憶する(ステップT2)。制御回路2は、あらかじめ設定された所定のしきい値αを読込み(ステップT3)、このしきい値α以下となる受光レベルD(1)〜D(k)が存在するか否かを以下のステップT4〜T13のルーチンにより判定する。
【0028】
制御回路2は、変数nに1を代入し(ステップT4)、受光レベルD(n)を読込み(ステップT5)、D(n)がしきい値α以下となっていれば(ステップT6:Yes)、D(n)が記憶されたRAMのアドレスを順次記憶する(ステップT7)。D(n)がしきい値α以下となっていなければ(ステップT6:No)、ステップT8に移行する。
【0029】
ステップT8において、制御回路12は、変数nが受光レベル数kに一致していなければ(ステップT8:No)、変数nをインクリメントし(ステップT9)、ステップT5〜T9を繰り返す。受光レベルD(n)が読み込まれしきい値α以下となるか否かが受光レベル数k回判定されると、ステップT8において、制御回路2は、変数nが受光レベル数kに一致したと判定し、ステップT10に移行する。
【0030】
この場合、制御回路12は、ステップT7において記憶されるRAMのアドレスが、一つでも記憶されているか否かを判定し(ステップT10)、当該アドレスが記憶されていれば、記憶されたアドレスを全て検出し(ステップT11)、このアドレスから対応する検出位置を導き出すことで、被検出物体14のエッジ位置を検出する(ステップT12)。尚、ステップT10において、RAMのアドレスが記憶されていないとき、言いかえれば、受光レベルD(1),…,D(k)のうちの何れの値もしきい値α以下となっていないとき、制御回路2は位置検出を不可と判定する(ステップT13)。このように、しきい値検出ルーチンにより位置が検出される場合は位置を検出し、検出されない場合には位置検出を不可と判定する。
【0031】
そして、制御回路12の判断手段12cは、上述のようにしてエッジ検出ルーチンを実行した結果、図1に示すように位置が検出されれば(ステップS2:Yes)、しきい値検出ルーチンにより検出された位置を被検出物体14のエッジ位置として判断して出力する(ステップS3)。
【0032】
上述のようなしきい値検出ルーチンを実行することにより被検出物体14が透明であっても、被検出物体14のエッジ位置を検出することができる。
【0033】
しかしながら、図6に示すような鋭角形状のエッジを有する透明な被検出物体14を上述したしきい値検出法で検出する場合、受光手段13の受光レベルがしきい値以下とならない場合があり、このような場合には、被検出物体14のエッジ位置を検出することができない。
【0034】
そこで、制御回路12の第2の検出手段12bは、図1に示すように、ステップS2において位置が検出されない場合には(ステップS2:No)、ピーク検出ルーチンにより位置を検出する(ステップS4)。
【0035】
<ピーク検出ルーチンによる位置検出について>
以下、第2の検出手段12bが行うピーク検出ルーチンによる位置検出の流れを図5のフローチャートを参照しながら説明する。
第2の検出手段12bは、RAMに記憶された受光レベルD(1)〜D(k)を読込む(ステップU1)。第2の検出手段12bは、変数nを1に設定し、最小レベルD(n)minと比較する(ステップU2)。この最小レベルD(n)minは、このピーク検出ルーチンによる位置検出のスタート時には受光レベルD(1)〜D(k)が取り得る最大値にあらかじめ設定されている。
【0036】
第2の検出手段12bは、受光レベルD(n)と最小レベルD(n)minとを比較し(ステップU2)、受光レベルD(n)が最小レベルD(n)minを下回っている場合には、受光レベルD(n)を最小レベルD(n)minとして代入して記憶し、その受光レベルD(n)が記憶されているRAMのアドレスも記憶する(ステップU3)。ステップU2において、受光レベルD(n)が最小レベルD(n)minを下回っていなければ、ステップU3の処理を行わずステップU4へ移行する。
【0037】
第2の検出手段12bは、変数nが受光レベル数kに一致しているか否かを判定し(ステップU4)、一致していなければ、変数nをインクリメントして(ステップU5)、ステップU2〜U5を繰り返す。ステップU4において、第2の検出手段12bは、変数nが受光レベル数kに一致している場合には、ステップU3において記憶されたRAMのアドレスを全て検出し(ステップU6)、このアドレスから対応する検出領域Aの位置を導き出すことで、位置を検出する(ステップU7)。
【0038】
そして、制御回路12の判断手段12cは、図1に示すように、上述のようにしてピーク検出ルーチンによる検出位置を被検出物体14のエッジ位置として判断して出力する(ステップS5)。
【0039】
このような第1の実施形態によれば、制御回路12は、まずしきい値検出ルーチンによる検出位置を被検出物体14のエッジ位置として判断して出力し、しきい値検出ルーチンにより位置を検出することができない場合には、受光レベルのうち最小レベルとなる位置を被検出物体14のエッジ位置として判断して出力するため、被検出物体14が透明であっても不透明であってもエッジ位置を検出することができると共に、被検出物体14のエッジ近辺における光学的特性の違いにより受光レベルに変化が生じたとしても被検出物体14のエッジ位置の誤検出を極力防ぐことができる。
【0040】
また、しきい値検出ルーチンをピーク検出ルーチンよりも優先して実行するようにしたので、被検出物体14のエッジの検出精度を極力高くすることができる。
【0041】
(第2の実施形態)
図7および図8は、本発明の第2の実施形態を示すもので、第1の実施形態と異なるところは、単一のレーザ光源を有して光源が構成されており、受光手段が単一の受光素子を有して構成されており、被検出物体14が図示しない駆動装置により光源と受光手段との間に搬送されて位置するように構成された走査型エッジ検出センサに適用したところにある。第1の実施形態と同一部分については同一の符号を付してその説明を省略する。
【0042】
図7は、全体構成を概略的に示している。
光源15は、図示しない単一のレーザ光源を有して構成されており、接続された制御回路12からの制御信号により所定のタイミングで走査ミラー16に光を照射するようになっている。
【0043】
走査ミラー16は、制御回路12に駆動回路17を介して接続されており、制御回路12からの制御信号により、照射されたレーザ光を反射により所定の領域に走査するようになっている。尚、走査ミラー16は、ポリゴンミラー等により構成されていても良い。
【0044】
投光レンズ18は、走査されたレーザ光を検出領域に対して略平行となるようにし(図6中の光が導かれる方向を示す矢印X方向参照)、受光レンズ19は、この導かれた光を受光手段20に導くように構成されている。
【0045】
受光手段20は、例えばフォトダイオードによる受光素子を有して構成されており、受光レンズ19より導かれる光を受光し検出領域Aに対応した受光レベルを検出し、接続された制御回路12に出力するようになっている。
【0046】
図示しない駆動装置は、位置検出を行うためのロータリーエンコーダを有して構成されており、光の照射方向に略垂直(図7の矢印Y方向参照)となるように被検出物体14を移動可能に構成されている。
【0047】
その他の構成については第1の実施形態と同一のため、その説明を省略する。上述構成の作用を説明する。尚、第1の実施形態と異なるところは、図8に示すしきい値検出ルーチンによる位置の検出である。
【0048】
走査型エッジ検出センサにおいて、制御回路12は、変数nを1に設定し(ステップV1)、走査ミラー16を初期位置に駆動制御し、光源15による光の照射を開始する(ステップV2)。受光手段20は、受光素子により受光し(ステップV3)、受光レベルD(n)を検出領域Aの位置と対応付けられたRAM領域内の所定のアドレスに記憶する(ステップV4)。
【0049】
ここで、制御回路12は、変数nが受光レベル数kに一致しているか否かを判定し(ステップV5)、一致しなければ、nをインクリメントして(ステップV6)、走査ミラー16を所定ステップだけ駆動制御する(ステップV7)。この場合、走査ミラー16は走査される所定ステップ毎に駆動制御されることになる。そして、ステップV3〜V7を繰り返し、ステップV5において、変数nが受光レベル数kに一致するとき、すなわち、受光手段20が受光レベル数k回だけ位置に対応した受光レベルを検出し制御回路12が当該受光レベルをD(1)〜D(k)として記憶したとき、ステップV8に移行する。
【0050】
制御回路12は、所定のしきい値αを読込み(ステップV8)、しきい値αがD(1),…,D(k)のそれぞれの値以上であるか否か、言いかえれば、それぞれの受光レベルD(1),…,D(k)がしきい値α以下となるか否かを判定する(ステップV9)。制御回路2は、受光レベルD(1),…,D(k)のうち何れかの値がしきい値α以下になると判定する場合(ステップV9:Yes)、受光レベルD(1),…,D(k)のうちしきい値α以下となる受光レベルが記憶されているアドレスを検出する(ステップV10)。そして、この検出されたアドレスに基づいて被検出物体14のエッジ位置を検出する(ステップV11)。このとき、アドレスから対応する検出領域Aの位置を導き出すことで、エッジ位置を検出することができる。
【0051】
ステップV9において、受光レベルD(1),…,D(k)の値のうちの何れもがしきい値α以下とならないと判定した場合は(ステップV9:No)、位置検出を不可として(ステップV12)、しきい値検出ルーチンによる位置検出を終了する。このように位置検出が不可と判定された場合には、ピーク検出ルーチンによる位置検出を行う。ピーク検出ルーチンについては第1の実施形態と略同一のため、その説明を省略する。
【0052】
このような第2の実施形態によれば、第1の実施形態の作用効果と略同一の作用効果を得ることができる。
【0053】
(第3の実施形態)
図9は、本発明の第3の実施形態を示すもので、第1もしくは第2の実施形態と異なるところは、単一の投光素子を有して光源が構成されており、受光手段が単一の受光素子を有して構成されており、これら光源および受光手段の搭載される投受光装置が、被検出物体に対して相対的に動作するように構成した単光軸エッジ検出センサに適用したところにある。第1もしくは第2の実施形態と同一部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【0054】
投受光装置21には、光源15および受光手段20が搭載されており、投受光装置21は図8の矢印Y方向に移動可能に構成されている。この場合、光源15はレーザ光源であり、その光芒は極めて細いものにされている。
【0055】
第2の実施形態と同様に、光源15は制御回路12からの制御信号に基づいて照射し、その光源15から照射された光を受光手段20により受光する。この場合、投受光装置21を図示しない駆動装置により所定ステップだけ図9における矢印Y方向に動作させ、同様にしきい値検出ルーチンによる位置の検出を行い、このしきい値検出ルーチンによる位置を検出することができる場合には、しきい値検出ルーチンによる検出位置を被検出物体14のエッジ位置として判断して出力し、しきい値検出ルーチンにより位置を検出することができない場合には、ピーク検出ルーチンによる検出位置を被検出物体14のエッジ位置として判断して出力する。これにより、第1の実施形態における作用効果と略同様の作用効果を得ることができる。
【0056】
(第4の実施形態)
図10は、本発明の第4の実施形態を示すもので、第3の実施形態と異なるところは、被検出物体14が光源15と受光手段20とが搭載される投受光装置21に対して矢印Y方向に動作するように構成した単光軸エッジ検出センサに適用したところにある。
【0057】
このような第4の実施形態においても、被検出物体14および投受光装置21が相対的に動作するようになっているため、第3の実施形態と略同様の作用効果が得られる。
【0058】
(他の実施形態)
上述実施形態においては、光源として、LEDによる光源もしくはレーザ光源を用いて構成したが、これに限定されるものではなく、蛍光灯光源,ハロゲンランプ,ファイバ光源等の光源を用いても良い。
【0059】
上述実施形態においては、第1の検出手段2a,第2の検出手段2b,判断手段2cを制御回路2のROMに記憶されるソフトウェアにより構成したが、これに限定されるものではなく、ハードウェア等により構成してもよい。
【0060】
上述実施形態においては、一次元エッジ検出センサ,走査型のエッジ検出センサ,単光軸エッジ検出センサに適用して示したが、これに限定されるものではなく、二次元エッジ検出センサ等に適用しても良い。
【0061】
反射型のエッジ検出センサにも透過型のエッジ検出センサにも適用することができる。
【0062】
上述実施形態においては、被検出物体14を検出する際に受光レベルが低下することを利用する場合に適用して示したが、これに限定されるものではなく、被検出物体を検出する際に受光レベルが上昇することを利用する場合にも適用することができる。この場合、受光レベルが所定のしきい値以上になることにより位置を検出することができる場合には、しきい値検出ルーチンによる検出位置を被検出物体のエッジ位置として出力し、しきい値検出ルーチンにより位置を検出することができない場合には、受光レベルが最大レベルとなる位置を被検出物体のエッジ位置として出力するように構成されることになるため、被検出物体が透明であっても不透明であってもエッジ位置を検出することができると共に、被検出物体のエッジ近辺における光学的特性の違いにより受光レベルに変化が生じたとしてもエッジの誤検出を極力防ぐことができる。
【0063】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、受光手段の受光レベルが所定のしきい値以下となる位置を検出する第1の検出手段による検出位置を被検出物体のエッジ位置として判断し、第1の検出手段により位置を検出することができない場合には、受光手段の受光レベルが最小レベルとなる位置を検出する第2の検出手段による検出位置を被検出物体のエッジ位置として判断するため、被検出物体が透明であっても不透明であってもエッジ位置を検出することができると共に、被検出物体のエッジ近辺における光学的特性の違いにより受光レベルに変化が生じたとしてもエッジの誤検出を極力防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態を示す一次元エッジ検出センサの動作を示すフローチャート(その1)
【図2】光源と受光手段と被検出物体の配置関係等を示す図
【図3】電気的構成を示すブロック図
【図4】一次元エッジ検出センサの動作を示すフローチャート(その2)
【図5】一次元エッジ検出センサの動作を示すフローチャート(その3)
【図6】エッジの位置とその対応する受光レベルとを示す図
【図7】本発明の第2の実施形態を示す図2相当図
【図8】図4相当図
【図9】本発明の第3の実施形態を示す図2相当図
【図10】本発明の第4の実施形態を示す図2相当図
【図11】(a)〜(c)従来例を示す図6相当図
【図12】従来例を示す図6相当図
【符号の説明】
11は光源、12は制御回路、12aは第1の検出手段、12bは第2の検出手段、12cは判断手段、13は受光手段、14は被検出物体、15は光源、16はポリゴンミラー、18は投光レンズ、19は受光レンズ、20は受光手段、21は投受光装置、Aは検出領域である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an edge detection sensor that detects an edge position of an object to be detected based on a light reception level.
[0002]
[Problems to be solved by the invention]
This kind of edge detection sensor detects the edge position of the detected object by receiving the light emitted from the light source by the light receiving means through the detected object and detecting the change in the received light level. Among these typical detection methods, there is a threshold detection method. This threshold value detection method is a method of determining a predetermined threshold value, determining that the received light level has exceeded the threshold value, and detecting the position as the edge position of the detected object.
[0003]
FIGS. 11A to 11C schematically show an example of a position detected based on a threshold detection method and a corresponding light reception level in a transmissive edge detection sensor, for example.
FIG. 11A shows a case where the edge of the opaque detection object 1 is detected. In this case, the edge detection sensor can detect the edge position of the detected object 1 by determining that there is a light reception level at which the light reception level detected by the light receiving means is equal to or less than the predetermined threshold value α. .
[0004]
FIG. 11B shows a case where the edge of the transparent detected
[0005]
FIG. 11C shows a case where the edge of the transparent detected
[0006]
Therefore, a peak detection method has been considered in order to eliminate such a problem. The peak detection method is a method of obtaining a minimum level of the light reception level and detecting a portion corresponding to the minimum level as an edge position of the detected
[0007]
However, in the peak detection method, when detecting the edge of the opaque object 1 to be detected, it is considered that the edge of the object 1 to be detected cannot be detected because the minimum level of the received light level does not have a peak.
[0008]
The above example shows an example in which the light reception level decreases when detecting an edge. However, an edge that detects an edge when the light reception level increases, such as a reflection-type edge detection sensor. A similar problem can be considered for the detection sensor.
[0009]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to detect an edge position regardless of whether a detected object is transparent or opaque, and to refract near the edge of the detected object. An object of the present invention is to provide an edge detection sensor that can prevent erroneous detection of an edge as much as possible even if a change occurs in a light receiving level due to a difference in optical characteristics such as a state.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, an edge detection sensor according to claim 1 has a light receiving element provided corresponding to a light source, and detects a light receiving level corresponding to a position based on an output from the light receiving element. Means,
First detecting means for detecting a position at which the light receiving level of the light receiving means is a predetermined threshold value or less;
Second detecting means for detecting a position at which the light receiving level of the light receiving means is a minimum level;
The detection position by the first detection means is determined as the edge position of the detected object, and when the detection position by the first detection means does not exist, the detection position by the second detection means is set as the edge position of the detection object. It is characterized by having a judging means for judging.
[0011]
The present invention is suitable for the case of utilizing the decrease in the light receiving level when detecting the edge position of the detected object. That is, according to such means, the first detecting means detects a position where the light receiving level of the light receiving means is equal to or less than a predetermined threshold value, and the judging means receives the position detected by the first detecting means. It is determined as the edge position of the detected object.
[0012]
Therefore, for example, when detecting the edge of an opaque object to be detected, there is always a position where the light receiving level of the light receiving means is equal to or lower than a predetermined threshold value, so that the position of the edge of the object to be detected can be detected, The position detected by the first detection means is determined as the edge position.
[0013]
By the way, for example, when detecting the edge position of a transparent object to be detected, the light receiving level of the light receiving means may not be equal to or lower than a predetermined threshold value. In such a case, the detection position by the first detecting means. Therefore, the determination unit determines that the detection position by the second detection unit is the edge position of the detected object. At this time, since the second detection means determines the position where the light receiving level of the light receiving means is the minimum level as the edge position of the detected object, the edge position of the detected object can be detected.
[0014]
As a result, the edge position can be detected regardless of whether the detected object is transparent or opaque, and even if a change occurs in the light reception level due to a difference in optical characteristics in the vicinity of the edge of the detected object, By automatically changing the detection method, erroneous detection of the edge position of the detected object can be prevented as much as possible.
[0015]
The edge detection sensor according to
First detecting means for detecting a position at which the light receiving level of the light receiving means is a predetermined threshold value or more;
Second detection means for detecting a position at which the light receiving level of the light receiving means is a maximum level;
The detection position by the first detection means is determined as the edge position of the detected object, and when the detection position by the first detection means does not exist, the detection position by the second detection means is set as the edge position of the detection object. And a judging means for judging.
[0016]
The present invention is suitable for the case where the increase in the light receiving level is utilized when detecting the detected object. That is, according to such means, the first detecting means detects a position where the light receiving level of the light receiving means is equal to or higher than a predetermined threshold value, and the judging means determines the position detected by the first detecting means as an edge. Judge as position.
[0017]
Therefore, for example, when detecting the edge of an opaque object to be detected, there is always a position where the light receiving level of the light receiving means is equal to or higher than a predetermined threshold value, so that the position of the edge of the object to be detected can be detected. The position detected by the first detection means is output as the edge position.
[0018]
Further, for example, when detecting the edge position of a transparent object to be detected, the light receiving level of the light receiving means may not exceed a predetermined threshold value. In such a case, the detection position by the first detecting means Therefore, the determination unit determines that the detection position by the second detection unit is the edge position of the detected object. At this time, since the detection position by the second detection means is determined as the edge position of the detected object, the position of the edge of the detected object can be detected.
[0019]
As a result, the edge position can be detected regardless of whether the detected object is transparent or opaque, and even if the received light level changes due to the difference in optical characteristics in the vicinity of the edge of the detected object. In addition, it is possible to prevent erroneous detection of the edge position of the detected object as much as possible by changing the detection method.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
FIG. 1 shows a first embodiment in which the present invention is applied to a transmission type one-dimensional edge detection sensor used for detecting an end (hereinafter referred to as an edge) of a transparent glass wafer (corresponding to an object to be detected). Description will be made with reference to FIG.
[0021]
FIG. 2 schematically shows the overall configuration.
In FIG. 2, the
[0022]
The
[0023]
FIG. 3 shows the electrical configuration of the
In FIG. 3, the
[0024]
The light receiving means 13 is constituted by what is called a CCD image sensor, for example. This has, for example, a CCD sensor unit having a plurality of CCD (Charge Coupled Device) elements (corresponding to light receiving elements in the present invention) arranged at equal intervals on one axis, and is arranged to face the
[0025]
The operation of the above configuration will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a flowchart showing the flow of edge detection performed by the one-dimensional edge detection sensor.
In the edge detection determination routine in FIG. 1, the first detection means 12a in the
[0026]
<About position detection by threshold detection routine>
Hereinafter, position detection by the threshold detection routine performed by the first detection means will be described with reference to FIG.
When light is emitted from the
[0027]
The
[0028]
The
[0029]
In step T8, if the variable n does not match the number k of received light levels (step T8: No), the
[0030]
In this case, the
[0031]
Then, if the position is detected as shown in FIG. 1 as a result of executing the edge detection routine as described above (step S2: Yes), the determination means 12c of the
[0032]
By executing the threshold value detection routine as described above, the edge position of the detected
[0033]
However, when a transparent detected
[0034]
Therefore, as shown in FIG. 1, when the position is not detected in step S2 (step S2: No), the second detection means 12b of the
[0035]
<Position detection by peak detection routine>
The flow of position detection by the peak detection routine performed by the second detection means 12b will be described below with reference to the flowchart of FIG.
The second detection means 12b reads the received light levels D (1) to D (k) stored in the RAM (step U1). The second detection means 12b sets the variable n to 1 and compares it with the minimum level D (n) min (step U2). The minimum level D (n) min is set in advance to a maximum value that the light reception levels D (1) to D (k) can take when starting position detection by this peak detection routine.
[0036]
The second detection means 12b compares the light reception level D (n) with the minimum level D (n) min (step U2), and the light reception level D (n) is below the minimum level D (n) min. Is stored by substituting the received light level D (n) as the minimum level D (n) min, and also stores the address of the RAM in which the received light level D (n) is stored (step U3). In step U2, if the light reception level D (n) is not lower than the minimum level D (n) min, the process proceeds to step U4 without performing the process of step U3.
[0037]
The second detection means 12b determines whether or not the variable n matches the number k of received light levels (step U4), and if not, increments the variable n (step U5) and steps U2 to U2. Repeat U5. In step U4, if the variable n is equal to the number k of received light levels, the second detection means 12b detects all the RAM addresses stored in step U3 (step U6), and responds from this address. The position is detected by deriving the position of the detection area A to be performed (step U7).
[0038]
Then, as shown in FIG. 1, the determination means 12c of the
[0039]
According to the first embodiment, the
[0040]
In addition, since the threshold detection routine is executed with priority over the peak detection routine, the detection accuracy of the edge of the detected
[0041]
(Second Embodiment)
7 and 8 show a second embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that a light source is configured with a single laser light source, and the light receiving means is a single light receiving means. The present invention is applied to a scanning edge detection sensor that is configured to have a single light receiving element and is configured such that the detected
[0042]
FIG. 7 schematically shows the overall configuration.
The
[0043]
The
[0044]
The
[0045]
The light receiving means 20 is configured to have a light receiving element such as a photodiode, for example, receives light guided from the
[0046]
A drive device (not shown) has a rotary encoder for position detection, and can move the detected
[0047]
Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted. The operation of the above configuration will be described. The difference from the first embodiment is the position detection by the threshold value detection routine shown in FIG.
[0048]
In the scanning edge detection sensor, the
[0049]
Here, the
[0050]
The
[0051]
If it is determined in step V9 that none of the light reception levels D (1),..., D (k) is less than or equal to the threshold value α (step V9: No), position detection is disabled ( Step V12), the position detection by the threshold value detection routine is terminated. Thus, when it is determined that position detection is impossible, position detection is performed by a peak detection routine. Since the peak detection routine is substantially the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.
[0052]
According to such 2nd Embodiment, the effect substantially the same as the effect of 1st Embodiment can be acquired.
[0053]
(Third embodiment)
FIG. 9 shows a third embodiment of the present invention. The difference from the first or second embodiment is that a light source is configured with a single light projecting element, and the light receiving means is A single optical axis edge detection sensor configured to have a single light receiving element, and the light projecting and receiving device on which the light source and the light receiving means are mounted operates relative to the object to be detected. It is in the place where it applied. About the same part as 1st or 2nd embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
[0054]
The light projecting / receiving
[0055]
Similar to the second embodiment, the
[0056]
(Fourth embodiment)
FIG. 10 shows a fourth embodiment of the present invention. The difference from the third embodiment is that a detected
[0057]
Also in the fourth embodiment, since the object to be detected 14 and the light projecting / receiving
[0058]
(Other embodiments)
In the above-described embodiment, the light source is an LED light source or a laser light source. However, the present invention is not limited to this, and a light source such as a fluorescent light source, a halogen lamp, or a fiber light source may be used.
[0059]
In the above-described embodiment, the first detection unit 2a, the second detection unit 2b, and the determination unit 2c are configured by software stored in the ROM of the
[0060]
In the above-described embodiment, the present invention is applied to a one-dimensional edge detection sensor, a scanning edge detection sensor, and a single optical axis edge detection sensor. However, the present invention is not limited to this, and is applied to a two-dimensional edge detection sensor or the like. You may do it.
[0061]
The present invention can be applied to both a reflection type edge detection sensor and a transmission type edge detection sensor.
[0062]
In the above-described embodiment, the present invention is applied to the case where the decrease in the light receiving level is used when detecting the detected
[0063]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the detection position by the first detection means for detecting the position where the light receiving level of the light receiving means is equal to or lower than the predetermined threshold is determined as the edge position of the detected object, When the position cannot be detected by the first detecting means, the detection position by the second detecting means for detecting the position where the light receiving level of the light receiving means is the minimum level is determined as the edge position of the detected object. Edge position can be detected regardless of whether the object to be detected is transparent or opaque, and even if the received light level changes due to the difference in optical characteristics in the vicinity of the edge of the object to be detected, erroneous edge detection Can be prevented as much as possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart (part 1) showing an operation of a one-dimensional edge detection sensor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a positional relationship between a light source, a light receiving unit, and an object to be detected.
FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration.
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the one-dimensional edge detection sensor (part 2).
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the one-dimensional edge detection sensor (part 3).
FIG. 6 is a diagram showing edge positions and corresponding light reception levels.
FIG. 7 is a view corresponding to FIG. 2, showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a view corresponding to FIG.
FIG. 9 is a view corresponding to FIG. 2, showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a view corresponding to FIG. 2, showing a fourth embodiment of the present invention.
FIGS. 11A to 11C are diagrams corresponding to FIG.
12 is a view corresponding to FIG. 6 showing a conventional example.
[Explanation of symbols]
11 is a light source, 12 is a control circuit, 12a is first detection means, 12b is second detection means, 12c is judgment means, 13 is light receiving means, 14 is an object to be detected, 15 is a light source, 16 is a polygon mirror, 18 is a light projecting lens, 19 is a light receiving lens, 20 is a light receiving means, 21 is a light projecting / receiving device, and A is a detection area.
Claims (2)
この受光手段の受光レベルが所定のしきい値以下となる位置を検出する第1の検出手段と、
前記受光手段の受光レベルが最小レベルとなる位置を検出する第2の検出手段と、
第1の検出手段による検出位置を被検出物体のエッジ位置として判断し、前記第1の検出手段による検出位置が存在しない場合は前記第2の検出手段による検出位置を被検出物体のエッジ位置として判断する判断手段とを備えたことを特徴とするエッジ検出センサ。A light receiving means having a light receiving element provided corresponding to the light source, and detecting a light receiving level corresponding to the position based on an output from the light receiving element;
First detecting means for detecting a position at which the light receiving level of the light receiving means is a predetermined threshold value or less;
Second detecting means for detecting a position at which the light receiving level of the light receiving means is a minimum level;
The detection position by the first detection means is determined as the edge position of the detected object, and when the detection position by the first detection means does not exist, the detection position by the second detection means is set as the edge position of the detection object. An edge detection sensor comprising a determination means for determining.
この受光手段の受光レベルが所定のしきい値以上となる位置を検出する第1の検出手段と、
前記受光手段の受光レベルが最大レベルとなる位置を検出する第2の検出手段と、
第1の検出手段による検出位置を被検出物体のエッジ位置として判断し、前記第1の検出手段による検出位置が存在しない場合は前記第2の検出手段による検出位置を被検出物体のエッジ位置として判断する判断手段とを備えたことを特徴とするエッジ検出センサ。A light receiving means having a light receiving element provided corresponding to the light source, and detecting a light receiving level corresponding to the position based on an output from the light receiving element;
First detecting means for detecting a position at which the light receiving level of the light receiving means is a predetermined threshold value or more;
Second detection means for detecting a position at which the light receiving level of the light receiving means is a maximum level;
The detection position by the first detection means is determined as the edge position of the detected object, and when the detection position by the first detection means does not exist, the detection position by the second detection means is set as the edge position of the detection object. An edge detection sensor comprising a determination means for determining.
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