JP3860013B2 - Multi-axis photoelectric sensor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばプレス装置への侵入検出等に用いられる多光軸光電センサに係わり、特に干渉光による誤動作の防止を図ったものに関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の多光軸光電センサとして、例えば特許第2911369号公報に開示されているものがある。このものは、複数の投光素子が備えられた投光器と各投光素子に対応して複数の受光素子を備えた受光器とが対向して配置されており、それぞれの投光素子と受光素子とが光軸を構成している。投光器に備えられた投光素子は所定の投光タイミングにて順次投光される投光スキャン動作を繰り返し行い、これと光軸を構成する受光素子からの受光信号に基づいて光軸の遮光を検出して、検出エリア内への物体侵入を検知するものである。
【0003】
ところで、より広い領域で物体の侵入を検出すべく複数台の多光軸光電センサを設置することがあり、図6に示すように多光軸光電センサ同士が近接した状態に配されることがある。このような場合、例えば上方に設置されている多光軸光電センサ61のいずれかの光軸が遮光検出を行なっているときに、下方に設置されている多光軸光電センサ62から投光された光が、上方の多光軸光電センサ61の受光素子に干渉光として入射することがある。すると、上方の多光軸光電センサ61の光軸が遮光されているのに、下方の多光軸光電センサ62からの光が干渉光として入射するために光軸の遮光状態を検出できないという誤動作を生じさせてしまうことになる。
【0004】
このような誤動作を防止するには、近接する多光軸光電センサ間では投光タイミングが重複しないように、投光スキャン動作を制御する必要がある。これには、2つの多光軸光電センサ61,62の内、一方をマスター局、他方をスレーブ局としてマスター局からスレーブ局に同期信号を送出し、スレーブ局ではマスター局とは異なる位相で投光スキャン動作が行われるようにする同期方式を採用することが一般的である。このようにすると、一方の多光軸光電センサ61における投光素子の点灯時に、他方の多光軸光電センサ62では受光信号の検出を行なわないから、誤動作を防止できるという利点がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような同期方式を採用すると、その配線作業が煩わしく、設置に伴う作業工数が多くなるという問題がある。
また、この種の多光軸光電センサでは、一般に、いずれの投光素子も点灯させていないタイミングで受光素子に受光信号が現れるか否かを検出して、干渉光の有無を判断する干渉光検出動作を行うようにしていることが多い。すると、同期方式で万一同期が外れて偶然に干渉光の検出タイミングと一致してしまうと、もともと同一周期で投光スキャン動作が行われているから、周期的に干渉光が検出されることになり、センサ異常と判断されてしまうことがある。
【0006】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、多光軸光電センサ間に同期線を配線しなくても、多光軸光電センサ間での相互干渉を防止することができる多光軸光電センサを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための手段として、請求項1の発明は、複数の投光素子と、各投光素子に対向して複数の光軸を構成するように設けられた複数の受光素子と、前記投光素子群を所定のタイミングで順次点灯させる投光スキャン動作を所定の周期で繰り返させる投光制御手段と、前記各受光素子からの受光信号を、それと対向して前記光軸を形成する投光素子の点灯タイミングに一致させて検出することにより前記光軸における遮光状態を検出する遮光検出手段と、いずれの前記投光素子も点灯されていない時期において前記複数の光軸について各光軸ごとに前記受光素子からの受光信号に基づいて干渉光の存在を検出する干渉光検出手段とを備え、この干渉光検出手段によって干渉光が検出されたときには前記投光制御手段における前記投光スキャン動作中の前記投光素子の点灯間隔を変えずに、当該投光スキャン動作の開始タイミングを異ならせるようにしたところに特徴を有する。
【0008】
請求項2の発明は、請求項1に記載のものにおいて、前記干渉光検出手段によって干渉光が検出されたときには投光スキャン動作の開始タイミングを、前記投光素子の点灯間隔の半分に相当する時間ずらすところに特徴を有する。
【0009】
【発明の作用及び効果】
<請求項1の発明>
例えば、多光軸光電センサ同士を近接して設置した場合、投光タイミングの周期が同一だと、一方の多光軸光電センサの投光タイミングと他方の多光軸光電センサの投光タイミングとが時間軸上に重複して相互干渉が発生する場合がある。本発明の多光軸光電センサでは、いずれの投光素子も点灯されていない時期受光信号からの受光信号があると、干渉光検出手段がこれに基づき干渉光が検出される。そして、その干渉光が検出されたときには、投光制御手段の投光スキャン動作の開始タイミングを異ならせる。この結果、双方の多光軸光電センサの投光タイミングが重複しなくなり、相互干渉を防止することが可能となる。
【0010】
<請求項2の発明>
投光スキャン動作の開始タイミングが、投光素子の点灯間隔の半分に相当する時間ずらされると、互いの投光タイミングの時間的な位置関係は最も離隔することになる。これによって、相互干渉のおそれを確実に回避することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図1ないし図5によって説明する。
本実施形態の多光軸光電センサ1は図1に示すように、投光器2と受光器3とを対向させた状態で構成され、例えば、4チャンネルの光軸Lを有する。投光器2のうち受光器3と対向する面には、各チャンネル毎に1個(計4個)のLED21a〜21dが上下方向に一列に配置され、受光器3のうち投光器2と対向する面にはLED21a〜21dと対をなすフォトダイオード31a〜31d(PD31a〜31dと称する)が同じく上下方向に配されている。従って、LED21a〜21dは投光素子に相当し、PD31a〜31dは投光素子と対となって光軸を構成する受光素子に相当する。また、図1中の下方には多光軸光電センサ10が近接して配置されている。
【0012】
図2には、本実施形態の多光軸光電センサ1の電気的構成を示す。投光器2にはLED21a〜21dを点灯させるための駆動回路22a〜22dが備えられ、各駆動回路22a〜22dはAND回路23a〜23dからの信号を受けるとLED21a〜21dに駆動電流を供給する。AND回路23a〜23dにはシフトレジスタ24及び投光側CPU25からの出力信号が入力され、双方からの信号が入力されると駆動回路23a〜23dに信号を送出するようになっている。投光側CPU25は後述する受光器3に備えられた受光側CPU35から投光タイミング信号Stを受けとり、この投光タイミング信号Stをシフトレジスタ24及びAND回路23a〜23dに出力する。
【0013】
この投光タイミング信号Stは所定周期のパルス信号であって、LED21a〜21dの点灯タイミングを決定するために受光側CPU35によって生成される。投光タイミング信号Stの1周期(長さT)内には4個のパルスが時間taを空けて等間隔に発生し、4番目のパルスの後、所定長さの休止期間tbが設けられている。これにより、4個のLED21a〜21dが上から下へと順次点灯される投光スキャン動作が周期T毎に繰り返し行なわれる。従って、AND回路23a〜23d、シフトレジスタ24、投光側CPU25及び受光側CPU35が投光素子群を所定のタイミングで順次点灯させる投光制御手段を構成する。
【0014】
一方、受光器3には、PD31a〜31dからの受光信号を所定の増幅率で増幅する受光アンプ32a〜32dがそれぞれ備えられている。受光アンプ32a〜32dから出力される受光信号はアナログスイッチ33a〜33dを介し、共通の信号線にまとめられてコンパレータ34に取り込まれる。この受光信号がコンパレータ34に設定されている基準値を上回ると受光側CPU35に入光検出信号Sdが入力され、入光したことが検出される。
【0015】
受光側CPU35は前述の投光タイミング信号Stと周期及び位相が一致した遮光検出タイミング信号Srと、この遮光検出タイミング信号Srよりも位相が僅かに進んだ干渉光検出タイミング信号Siとをシフトレジスタ36に送出している。受光側CPU35から遮光検出タイミング信号Sr及び干渉光検出タイミング信号Siを受けたシフトレジスタ36は、これに接続された各アナログスイッチ33a〜33dをオン状態にするためのゲート制御信号をアナログスイッチ33aからアナログスイッチ33dへと順次送出し、各PD31a〜31dからの受光信号をコンパレータ34に入力される。すると、遮光検出タイミング信号Srが送出されたときには、各LED21a〜21dが点灯状態にあるから、コンパレータ34からの入光検出信号の有無によって遮光検出が行なわれ、干渉光検出タイミング信号Siが送出されたときには、LED21a〜21dが非点灯状態であるから、コンパレータ34からの入光検出信号の有無によって干渉光の検出が行なわれる。
【0016】
以下、受光側CPU35の動作について図3〜図5をも参照して説明する。まず、多光軸光電センサ1の電源をオンすると、図2に示すように受光側CPU35は投光側CPU25に投光タイミング信号Stを送出して、投光スキャン動作を周期Tで繰り返し行なわせる。また、受光側CPU35は、遮光検出タイミング信号Sr及び干渉光検出タイミング信号Siをシフトレジスタ36に送出してアナログスイッチ33a〜33dを順次オン状態にさせ、各PD31a〜31dからの受光信号をコンパレータ34に入力して遮光検出及び干渉検出を行なう。
【0017】
<遮光検出>
図3のタイムチャートにおいて遮光検出タイミング信号Srのレベルがハイレベル(H)であるときには図4に示す遮光検出ルーチンが実行される。例えば、光軸を遮る物体がない場合には各PD31a〜31dにはLED21a〜21dからの光が入光するため、全てのPD31a〜31dの遮光検出においてコンパレータ34から入光検出信号が受光側CPU35に出力される。従って、受光側CPU35は全てのPD31a〜31dが入光状態であると判断する(ステップS41でNo)。
ここで、PD31aから構成される光軸が物体によって遮られた場合、PD31aが接続されているアナログスイッチ33aをオン状態にしても、コンパレータ34からは入光検出信号が出力されず非入光状態と判断し(ステップS41でYes)遮光検出のカウントがされる(ステップS42)。PD31b〜31dについてはLED21b〜21dからの光が入射するためステップS41でNoとなる。そして、次の周期となって、繰り返しPD31a〜31dの遮光検出が行なわれる。PD31aの遮光検出時では、コンパレータ34から入光検出信号が出力されないため非入光状態と判断される(ステップS41でYes)。すると、遮光検出のカウントが追加され(ステップS42)、PD31aから構成される光軸について2回連続して遮光状態であると判断されるので(ステップS43でYes)、出力回路37に信号を送出して(ステップS44)遮光状態であることの処理を行なわせる。尚、最下段のPD31dについての遮光検出が終了すると(ステップS45でYes)遮光検出のカウントがリセットされ、再び上記動作が繰り返される。これより、アナログスイッチ33a〜33d、コンパレータ34、受光側CPU35及びシフトレジスタ36が各光軸における遮光状態を検出する遮光検出手段として機能することが明らかとなる。
【0018】
<干渉光検出>
一方、干渉光検出タイミング信号SiのレベルがHであるときには図5に示す干渉光検出ルーチンが実行される。通常は、多光軸光電センサ1の遮光検出タイミング信号Srと他の多光軸光電センサ10の遮光検出タイミング信号は非同期で位相がずれているから、多光軸光電センサ1の遮光検出タイミングに多光軸光電センサ10の投光素子からの光は入射しない(図3中の期間Aに相当する)。従って、干渉光検出タイミングにおいて、各PD31a〜31dからの受光信号がアナログスイッチ33a〜33dによって順次有効化されてもコンパレータ34からは入光検出信号は出力されないため、いずれのPD31a〜31dについても非入光状態と判断して(ステップS51でNo)、結局、干渉光が入射したと判断されない。
【0019】
逆に、各多光軸光電センサ1,10はそれぞれ独立して動作しているため、例えば、多光軸光電センサ10の遮光検出タイミングが遅れることによって多光軸光電センサ1の遮光検出タイミングに近づいていき、やがて、多光軸光電センサ1の干渉光検出タイミングと時間軸上で重複することがある。すると、多光軸光電センサ1が干渉光検出タイミングとなっているときに多光軸光電センサ10の投光素子からの光が入射する(図3中の期間Bに相当する)。まず、最上段の光軸にあるPD31aに干渉光が入射したと判断され(ステップS51でYes)、入光検出がカウントされる(ステップS52)。続いて、次の光軸にあるPD31bについても同様に光が入射していると判断され(ステップS51でYes)、入光検出のカウントがされる(ステップS52)。以降、PD31c、31dについても同様に光が入射していると判断される(ステップS51でYes、ステップS52)。そして、再び、PD31a〜31dについての干渉光検出が行なわれ、最下段のPD31dについての干渉光検出が終了したところで(ステップS53でYes)、各光軸について干渉光検出のカウントから干渉光入射の判断をする。結局、いずれの光軸も2回カウントされているので干渉光が入射したと判断される(ステップS54でYes)。すると、次の干渉光検出タイミング信号Siのパルスが発生するまでの休止期間tbが遮光検出タイミング信号Srの隣接するパルス間の時間taの半分だけ短縮され休止期間tcとなる(ステップS55)。これによって遮光検出タイミング信号Srのパルス列が休止期間tbを短縮していない場合の遮光検出タイミング信号(図中最上段)のパルス列と比べて図3の左方向にずれることになる。また、上記動作から明らかなように、アナログスイッチ33a〜33d、コンパレータ34、受光側CPU35及びシフトレジスタ36は投光制御手段の投光スキャン動作の開始タイミングを異ならせる干渉光検出手段として機能する。
【0020】
このように、本実施形態の多光軸光電センサ1によれば、干渉光検出において、同一の光軸について光が2回連続して入射すると、休止期間tbを遮光検出タイミング信号Srの隣接するパルス間の時間taの半分の時間に相当する時間だけ短くする。この結果、他の多光軸光電センサ10から出射される周期的な干渉光であれば、以降の遮光検出タイミングと干渉光とは時間軸上において最も離隔した位置関係となり、干渉光の入射を回避して相互干渉を確実に防止することができる。また、他の多光軸光電センサ10とは独立して動作しているために、他の多光軸光電センサ10と同期をとるための同期線が必要なく、配線の取りまわしを簡略化することも可能となる。
【0021】
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
(1)上記実施形態では、同一の光軸について干渉光が2回連続で検出されたことを条件に休止期間を短く変更していたが、例えば、干渉光が1回又は連続して3回以上検出されたことを条件に休止期間T2を変更するようにしてもよい。
【0022】
(2)休止期間tbを短く変更することに限らず、長く変更するようにしても同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】多光軸光電センサの構成斜視図
【図2】多光軸光電センサの電気的構成を示す回路図
【図3】多光軸光電センサの動作を示すタイムチャート
【図4】遮光検出ルーチンのフローチャート
【図5】干渉光検出ルーチンのフローチャート
【図6】従来の多光軸光電センサの構成斜視図
【符号の説明】
21a〜21d…LED
25…投光側CPU
31a〜31d…PD
33a〜33d…アナログスイッチ
34…コンパレータ
35…受光側CPU
36…シフトレジスタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a multi-optical axis photoelectric sensor used for detecting, for example, intrusion into a press device, and more particularly to a device that prevents malfunction due to interference light.
[0002]
[Prior art]
An example of this type of multi-optical axis photoelectric sensor is disclosed in Japanese Patent No. 2911369. In this device, a light projector having a plurality of light projecting elements and a light receiver having a plurality of light receiving elements corresponding to each light projecting element are arranged to face each other. Constitutes the optical axis. The light projecting element provided in the light projector repeatedly performs a light projecting scan operation in which light is sequentially projected at a predetermined light projecting timing, and shields the optical axis based on this and a light reception signal from a light receiving element constituting the optical axis. It detects and detects the object intrusion into the detection area.
[0003]
By the way, a plurality of multi-optical axis photoelectric sensors may be installed in order to detect intrusion of an object in a wider area, and the multi-optical axis photoelectric sensors may be arranged close to each other as shown in FIG. is there. In such a case, for example, when any one of the optical axes of the multi-optical axis
[0004]
In order to prevent such a malfunction, it is necessary to control the light projection scan operation so that the light projection timing does not overlap between adjacent multi-optical axis photoelectric sensors. For this purpose, one of the two multi-optical axis
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the synchronization method as described above is adopted, the wiring work is troublesome, and there is a problem that the number of work steps accompanying installation increases.
Also, in this type of multi-optical axis photoelectric sensor, in general, interference light that detects whether or not a light reception signal appears on the light receiving element at a timing when none of the light projecting elements is turned on, and determines the presence or absence of interference light. In many cases, the detection operation is performed. Then, if the synchronization method is out of sync and accidentally coincides with the interference light detection timing, the light projection scan operation is originally performed in the same cycle, so interference light is periodically detected. Therefore, it may be determined that the sensor is abnormal.
[0006]
The present invention has been completed based on the above circumstances, and can prevent mutual interference between multi-optical axis photoelectric sensors without wiring a synchronization line between the multi-optical axis photoelectric sensors. An object of the present invention is to provide a multi-optical axis photoelectric sensor that can be used.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
As a means for achieving the above object, the invention of claim 1 includes a plurality of light projecting elements, and a plurality of light receiving elements provided so as to constitute a plurality of optical axes opposite to the light projecting elements. A light projecting control means for repeating a light projecting scan operation for sequentially lighting the light projecting element group at a predetermined timing at a predetermined period; and a light receiving signal from each of the light receiving elements is formed so as to face the light emitting signal. A light-blocking detecting means for detecting a light-blocking state on the optical axis by detecting the light-projecting element in accordance with a lighting timing of the light-projecting element , and each light for the plurality of optical axes at a time when none of the light-projecting elements is lit. for each axis and a interference light detecting means for detecting the presence of the interference light based on a photodetection signal from the photodetection element, before the light projecting control means when the interference light is detected by the interference light detecting means Without changing the lighting interval of the light emitting element in the light-projecting scanning operation, characterized in it was made different start timings of the light projecting scanning operation.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, when the interference light is detected by the interference light detecting means, the start timing of the light projection scan operation corresponds to half of the lighting interval of the light projecting element. It is characterized by the time shift.
[0009]
[Action and effect of the invention]
<Invention of Claim 1>
For example, when the multi-optical axis photoelectric sensors are installed close to each other and the period of the light projection timing is the same, the light projection timing of one multi-optical axis photoelectric sensor and the light projection timing of the other multi-optical axis photoelectric sensor are May overlap on the time axis and cause mutual interference. In the multi-optical axis photoelectric sensor of the present invention, when there is a light reception signal from a time light reception signal when none of the light projecting elements is lit, the interference light detection means detects the interference light based on this. When the interference light is detected, the start timing of the light projection scanning operation of the light projection control unit is varied. As a result, the light projection timings of both multi-optical axis photoelectric sensors do not overlap, and mutual interference can be prevented.
[0010]
<Invention of
If the start timing of the light projection scan operation is shifted by a time corresponding to half the lighting interval of the light projecting elements, the temporal positional relationship between the light projection timings is farthest away. Thereby, the possibility of mutual interference can be reliably avoided.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the multi-optical axis photoelectric sensor 1 of the present embodiment is configured with a
[0012]
FIG. 2 shows an electrical configuration of the multi-optical axis photoelectric sensor 1 of the present embodiment. The
[0013]
The light projection timing signal St is a pulse signal having a predetermined cycle, and is generated by the light receiving
[0014]
On the other hand, the
[0015]
The light-receiving
[0016]
Hereinafter, the operation of the light receiving
[0017]
<Shading detection>
In the time chart of FIG. 3, when the level of the light blocking detection timing signal Sr is high (H), the light blocking detection routine shown in FIG. 4 is executed. For example, when there is no object that blocks the optical axis, the light from the
Here, when the optical axis composed of the
[0018]
<Interference light detection>
On the other hand, when the level of the interference light detection timing signal Si is H, the interference light detection routine shown in FIG. Normally, the light-shielding detection timing signal Sr of the multi-optical axis photoelectric sensor 1 and the light-shielding detection timing signals of the other multi-optical axis
[0019]
On the other hand, since each multi-optical axis
[0020]
As described above, according to the multi-optical axis photoelectric sensor 1 of the present embodiment, in the interference light detection, when light is incident twice on the same optical axis, the pause period tb is adjacent to the light-shielding detection timing signal Sr. The time is shortened by a time corresponding to half the time ta between pulses. As a result, if the periodic interference light emitted from the other multi-optical axis
[0021]
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the embodiments described with reference to the above description and drawings. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention, and further, within the scope not departing from the gist of the invention other than the following. Various modifications can be made.
(1) In the above embodiment, the pause period is changed to be short on the condition that the interference light is continuously detected twice for the same optical axis. For example, the interference light is once or continuously three times. The pause period T2 may be changed on condition that the above is detected.
[0022]
(2) The same effect can be obtained not only by changing the suspension period tb to be shorter but also by changing it longer .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a multi-optical axis photoelectric sensor. FIG. 2 is a circuit diagram showing the electrical configuration of the multi-optical axis photoelectric sensor. FIG. 3 is a time chart showing the operation of the multi-optical axis photoelectric sensor. Flowchart of detection routine [FIG. 5] Flowchart of interference light detection routine [FIG. 6] Configuration perspective view of a conventional multi-optical axis photoelectric sensor [Explanation of symbols]
21a-21d ... LED
25: CPU on the light emitting side
31a-31d ... PD
33a to 33d ...
36: Shift register
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