JP4018515B2 - Multi-optical axis photoelectric switch and interference state canceling method of multi-optical axis photoelectric switch - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の光軸を構成するように対向した状態で配置される複数の投光素子と受光素子との間において投光スキャン動作を所定の周期で繰り返し行ない、受光素子の受光状態に基づいて被検出物の検出を行なう多光軸光電スイッチ、及びその多光軸光電スイッチについての干渉状態を解消する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
複数の投光素子と受光素子とを対向した状態で配置して複数の光軸を構成する多光軸光電スイッチには、例えば、各投光素子側より順次投光される周期的なパルス光を対応する受光素子で受光し、夫々の受光素子からの受光信号を投光素子側より与えられる同期信号に基づいて検出する同期検波方式を採用するものがある。
【0003】
より具体的に説明すると、複数の受光素子が夫々出力する受光信号の内、各投光素子の投光タイミングに同期して出力される同期信号の出力タイミングに一致するものだけを夫々の光軸の受光信号として検出し、例えば、受光信号の出力が所定回数以上連続したときに受光状態と判断する。また、受光信号の出力が所定回数以上連続する以前にその出力が途絶えた場合に遮光状態と判断する。そして、その遮光状態が所定回数以上連続した場合に被検出物を検出したものと判断する。
【0004】
この方式によれば、同期信号が与えられたタイミングで受光素子が受光した信号だけを扱うため、例えば照明器具等のノイズ光によって光電スイッチが誤動作することなどが防止可能となっている。
【0005】
ところが、斯様な同期検波方式の多光軸光電スイッチであっても、互いに近似した投光周期を有する複数の光電スイッチ(例えば、同機種)を併設して使用する場合は、相互に干渉が発生し易いという問題があった。即ち、投光周期が近似していれば、隣接する光電スイッチにおける双方の投光素子からの投光タイミングが動作開始時に近接していると動作中はその状態が維持されるため、同期検波方式では、自身の投光素子からの投光と隣に位置する光電スイッチの投光素子からの投光(ノイズ光)との峻別が困難となるからである。
【0006】
例えば、ある受光素子の受光タイミングの直前に発光パワーが強い干渉光が入射した場合、その後に投光素子からの投光信号を受光しても、干渉光の影響によって増幅回路の出力信号波形に大きなアンダーシュートが発生することにより、実際は「入光」であるにもかかわらず「遮光」と判定されてしまう場合がある。
【0007】
そこで、このような問題を解決するために、例えばスリットを用いることで、投光素子からの投光が及ぶ範囲を狭く絞って他の光電スイッチに受光されることを防止するものがある。しかし、斯様に構成すると光軸が細くなるため、投受光素子間の配置、即ち光軸の調整が困難となってしまう。そして、光電スイッチに振動や衝撃が印加された場合に光軸のずれが発生し易くなることから、結果として誤動作が発生し易くなる。
【0008】
また、双方の光電スイッチにおける投受光素子の配置関係を逆にすることで、一方の投光素子と他方の受光素子とが対向しないようにして相互干渉を防止することも考えられる。しかし、このような配置を採用しても、被検出物の反射率が高い場合は一方の光電スイッチの投光素子からの投光が被検出物で反射して他方の光電スイッチの受光素子に受光されてしまうおそれがある。従って、必ずしも干渉の発生を防止できるとは限らない。
【0009】
更に、光電スイッチに、投光素子の投光周期を切り替えるための切換えスイッチを設けて、隣接する光電スイッチとは投光周期が異なるように設定できるようにしたものもあるが、切換えスイッチを設けた分だけ構成が大型化するという欠点がある。
【0010】
また、特許文献1,2では、透過型で単光軸の光電スイッチについて、受光側で受光信号に基づき積分動作を行なう積分回路の積分値が、受光検出信号を出力するタイミングとなる所定値に達するまでの過渡状態において、投光周期を変更することで、他の機器より同様のタイミングで入光する外乱光の影響を排除するようにした構成が開示されている。
【0011】
【特許文献1】
特許第2605033号公報
【0012】
【特許文献2】
特許第3293044号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1,2に開示されている構成をそのまま多光軸光電スイッチに適用しようとすると、各光軸について投光周期を変更することになる。その場合、各光軸毎に応答速度が変化するため、全体としての検出性能が低下してしまうという問題がある。
【0014】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、他の機器等より同様のタイミングで入光する外乱光の影響を、効率的に排除することができる多光軸光電スイッチ,及び多光軸光電スイッチの干渉状態解消方法を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1記載の多光軸光電スイッチは、複数の投光素子と、
これら複数の投光素子に対向して、複数の光軸を構成するように配置される複数の受光素子と、
前記複数の投光素子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、
前記複数の受光素子より出力される各受光信号を予め定められた基準レベルと比較し、その比較結果に応じた二値化信号を対応する投光素子の投光タイミングに同期させて出力する比較手段と、
対応する投光素子の投光タイミングに同期して基準レベルと比較し、その比較結果に応じた二値化信号を出力する比較手段と、
この比較手段からの二値化信号に基づいて、前記投光スキャン動作の連続した2回以上の所定回数にわたって検出状態が発生した場合に、被検出物の有無に応じた検出を判別して検出信号を出力する検出手段とを備えてなるものにおいて、前記比較手段が何れかの光軸について出力する二値化信号が非検出を示す状態から検出を示す状態に変化した場合、その検出状態が前記所定回数に達するまでの間に、前記投光スキャン動作の開始タイミングを少なくとも1回変化させるスキャン動作制御手段を備えたことを特徴とする。
【0016】
斯様に構成すれば、スキャン動作制御手段が上記のように投光スキャン動作の開始タイミングを変化させれば、多光軸光電スイッチの近傍に投光スキャン周期と同様の周期で且つ同様の発光タイミングを有するノイズ光源(例えば、同機種の多光軸光電スイッチ)が存在した場合、それ以降、多光軸光電スイッチとノイズ光源との発光タイミングは一致しなくなる。従って、二値化信号の非検出状態から検出状態への変化は、1回限りとなるはずである。
【0017】
これに対して、多光軸光電スイッチが実際に被検出物の有無を検出した状態となった場合は、スキャン動作制御手段が上記のように投光スキャン動作の開始タイミングを変化させたとしても、二値化信号の非検出状態から検出状態への変化は連続するはずである。従って、上記のようなノイズ光源による干渉を排除して、被検出物の有無に関する検出を効率的且つ確実に行うことができる。
【0018】
この場合、請求項2に記載したように、前記投光スキャン動作の一スキャン周期以上にわたって前記比較手段より出力された各光軸の二値化信号の状態を記憶させる記憶手段を備え、
前記スキャン動作制御手段を、前記比較手段より出力される各光軸の二値化信号と、前回のスキャン周期において前記記憶手段に記憶された各二値化信号の状態とを逐次比較して、二値化信号の状態変化を判定するように構成すると良い。
【0019】
斯様に構成すれば、スキャン動作制御手段は、1周期のスキャン動作が終了した時点で直ちに投光スキャン動作の開始タイミングを変化させることができる。従って、ノイズ光源による干渉を排除するための処理をより早く開始することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
(第1実施例)
以下、本発明の第1実施例について図1乃至図7を参照して説明する。多光軸光電スイッチの概略的な電気的構成を機能ブロックで示す図2において、多光軸光電スイッチ1は、投光ユニット2と、その投光ユニット2に対向するようにして配置される受光ユニット3とで構成されている。
【0021】
投光ユニット2は、複数の投光素子4と、各投光素子4による投光タイミングを制御するための投光制御回路(投光制御手段)5とで構成されている。一方、受光ユニット3は、複数の受光素子6と、各受光素子6によって受光された受光信号を処理するための信号処理部7と、その信号処理部7によって処理された信号に基づいて被検出物の検出を行うマイクロコンピュータ(検出手段,スキャン動作制御手段)8とで構成されている。
【0022】
また、マイクロコンピュータ(マイコン)8は、投光ユニット2の投光制御回路5に対してスキャン動作を開始させるためのスタートパルスを常には周期T毎に出力するようになっている。そして、投光制御回路5は、そのスタートパルスが与えられると各投光素子4に対して投光信号をシリアルに出力すると共に、その投光信号と同タイミングのパルス信号を同期信号として受光ユニット3の信号処理部7に出力するようになっている。
【0023】
図3は、受光ユニット3の一光軸分について信号処理部7を中心とするより詳細な構成を示す機能ブロック図であり、図4は、信号処理部7における各部の信号波形を示す図である。信号処理部7は、増幅回路9,比較回路(比較手段)10,同期回路(比較手段)11及びシフトレジスタ(比較手段)12で構成されている。
【0024】
増幅回路8は、受光ユニット3が受光した信号を増幅して出力するようになっている(図4(b)参照)。比較回路10は、増幅回路9によって増幅された信号を予め定められた基準レベルと比較して二値化し、パルス信号(二値化信号)を同期回路11に出力する(図4(c)参照)。シフトレジスタ12は、投光ユニット2より与えられる同期信号に応じて、スタートパルスの出力と共にセットされる受光タイミング信号を順次シフトして各光軸の同期回路11に与えるものである(図4(a)参照)。同期回路11は、比較回路10より与えられるパルス信号と受光タイミング信号との論理積をとることで投光タイミングに同期化した受光信号を出力する(図4(d)参照)。
【0025】
ここで、被検出物が投光ユニット2と受光ユニット3との間、即ち、投光素子4と受光素子6との間に形成される光軸の間に位置しない状態では受光タイミングで同期化された受光信号が出力され、被検出物が前記光軸を遮った状態になると受光信号は出力されなくなる。そして、マイコン8は、同期回路11より与えられる受光信号に基づいて被検出物の検出判定を行なう。また、マイコン8は、受光結果を記憶させるためのメモリ(例えばRAM,記憶手段)13を内蔵している。
【0026】
次に、本実施例の作用について図1及び図5をも参照して説明する。図5は、マイコン8が行なうスキャン処理に係る部分の処理内容を示すフローチャートである。マイコン8は、先ず、投光ユニット2の投光制御回路5にスキャン動作を開始させるためスタートパルスを出力する(ステップS0)。それから、ステップS1において、スキャン処理に必要な初期化を行なう。即ち、処理中の光軸番号nを「1」にセットすると共に、受光状態が「入光→遮光」,「遮光→入光」に遷移したことを記憶するためのFlag1,2を何れも「0」にリセットする。
【0027】
続いて、マイコン8は、最初の光軸(1)について受光状態の確認を行なう(ステップS2)。同期回路11より受光信号が出力されれば「入光」と判断し、光軸(n=1)について今回のスキャン結果を示すメモリ13の配列Dn[0]に「入光」示す結果(例えば、「1」)を格納する(ステップS3)。それから、マイコン8は、メモリ13より前回のスキャン結果を示す配列Dn[1]の内容を読み出して判断する(ステップS4)。
【0028】
ステップS4において、前回のスキャン結果が「遮光」であれば、マイコン8は、「遮光」が少なくとも2スキャン周期にわたって連続したことを記憶するフラグSTATE_Nを参照する(ステップS4a)。そして、フラグSTATE_Nが「遮光」を示していれば、そのフラグSTATE_Nを「未確定」にセットしてから(クリア,ステップS4b)Flag1に「1」をセットする(ステップS5)。また、ステップS4aにおいてフラグSTATE_Nが「未確定」を示していれば、ステップS11に移行する。
【0029】
また、ステップS4において、前回のスキャン結果が「入光」であれば、マイコン8は「入光」が少なくとも2スキャン周期にわたって連続したことを記憶するフラグSTATE_Rを「入光」に設定する(ステップS6)。このフラグSTATE_Rが「入光」に設定されていることは、入光状態が確定したことで被検出物が非検出状態にあることを示す。尚、配列Dn[1]の初期値は「入光」に設定されている。
【0030】
一方、マイコン8が、ステップS2において同期回路11より受光信号が出力されず「遮光」と判断すると、配列Dn[0]に「遮光」示す結果(例えば、「0」)を格納する(ステップS7)。それから、同様にメモリ13より配列Dn[1]の内容を読み出して判断する(ステップS8)。そして、前回のスキャン結果が「入光」であれば、マイコン8は、フラグSTATE_Rを参照する(ステップS8a)。
【0031】
ステップS8aにおいて、フラグSTATE_Rが「入光」を示していれば、そのフラグSTATE_Rを「未確定」にセットしてから(ステップS8b)Flag2に「1」をセットする(ステップS9)。また、ステップS8aにおいてフラグSTATE_Rが「未確定」を示していれば、ステップS11に移行する。
【0032】
また、ステップS8において、前回のスキャン結果が「遮光」であれば、マイコン8はフラグSTATE_N「遮光」に設定する(ステップS10)。このフラグSTATE_Nが「遮光」に設定されていることは、「遮光」が2スキャン周期以上連続したことで遮光状態が確定し、被検出物が検出状態にあることを示す。
【0033】
ステップS5,S6,S9,S10の実行後、マイコン8は光軸番号nをインクリメントする(ステップS11)。それから、光軸番号nが全光軸数(例えば「8」)に達したか否かを判断し(ステップS12)、達していなければ(「NO」)ステップS2に戻って次番号の光軸に対して以上の処理を繰り返す。
【0034】
一方、ステップS12において光軸番号nが全光軸数に達すると(「YES」)、マイコン8は、Flag1,2の何れかが「1」にセットされているか否かを判断する(ステップS13,S14)。
【0035】
ステップS13またはS14において、Flag1,2の何れもが「0」である場合は(「NO」)、ステップS6またはS10において「入光」または「遮光」が確定した場合であるから、スキャン間隔時間を「T」に設定する(ステップS15)。それから、スキャン間隔時間の経過を待ち(ステップS18,「YES」)現在の受光状態の配列Dn[0]の内容を、配列Dn[1]の内容とするように置き換えてから(ステップS27)、ステップS0に移行する。
【0036】
また、Flag1が「1」にセットされている場合は(ステップS13,「YES」)、受光状態が「遮光」から「入光」に変化した場合であり、スキャン間隔時間を「T+α」に設定する(ステップS17)。それから、ステップS18に移行する。また、Flag2が「1」にセットされている場合は(ステップS14,「YES」)、受光状態が「入光」から「遮光」に変化した場合であり、スキャン間隔時間を「T−α」に設定する(ステップS16)。それから、ステップS18に移行する。
【0037】
以上のフローチャートに基づく処理を、図1に示すタイミングチャートを参照して説明する。尚、光軸数は簡単のため「n=4」とする。マイコン8よりスタートパルスが与えられると(図1(a)参照)、投光制御回路5は、4つの投光素子4を順次シリアルに発光させるため、投光信号を4パルス(▲1▼〜▲4▼)出力する(図1(b)参照)。スキャン(1)においては、被検出物による光軸の遮光や干渉光の影響はなく、全ての光軸について受光状態となっている(図1(c)参照)。
【0038】
この状態から、スキャン(2)において、実際に被検出物が2光軸目を遮ったことで入光状態から遮光状態に変化したとする(図1(c),(e)参照)。すると、このケースでは、マイコン8はステップS9aでフラグSTATE_Rが「入光」であると判断してステップS9でFlag2「1」にセットするので、次のスキャン(3)が開始されるまでのスキャン間隔時間は「T−α」に設定され(ステップS16)、本来の間隔時間Tよりも短くなる。即ち、投光制御回路5による投光スキャン動作の開始タイミングを変化させる。
【0039】
また、スキャン(2)において、図1(d)に示す2光軸目の受光素子6に入射する干渉光は受光タイミングの直前に発生している。このような場合、図6に示すように、干渉光のパワー(b)が強いとその後に投光素子4からの投光信号(a)を受光しても、干渉光の影響により増幅回路の出力信号波形に大きなアンダーシュートが発生し(c)、実際は「入光」であるにもかかわらず「遮光」と判定されてしまう場合がある(d)。尚、図6のパルス振幅は光信号のパワーを反映させたものではない。
従って、スキャン(2)の時点で「遮光」と判定することはできず、スキャン間隔時間を「T−α」に設定してスキャン(3)の処理を行なう。
【0040】
続くスキャン(3)では、スキャン間隔時間を短く設定しても2光軸目で遮光状態が検出されたため、マイコン8はその時点で遮光判定(被検出物の検出)を行い(図1(f)参照)検出信号を外部に出力する。また、この時、受光側の信号波形にアンダーシュートを発生させるおそれのある干渉光は、2光軸目の受光タイミングよりも後に受光素子6に入射することになるので、アンダーシュートの発生を回避できるようになる。
【0041】
そして、マイコン8は、スキャン(2),(3)で連続して遮光を判定し(ステップS10,STATE_N=「遮光」)、Flag1,2の何れもが「0」であるか(ステップS13,S14,「NO」)、次のスキャン(4)に至るスキャン間隔時間を「T」に設定する(ステップS15)。
【0042】
また、図7に示すタイミングチャートは別の例である。即ち、本来、スキャン(1)〜(4)においては被検出物が2光軸目を遮り続けているため、遮光状態が確定し続けるはずである。(図7(c),▲2▼光軸目参照)。
【0043】
ところが、スキャン(2)において、2光軸目に入射する干渉光のタイミングが受光タイミングに一致したため、2光軸目が入光状態に変化してしまったとする。(図7(d),(e)参照)。すると、このケースでは、マイコン8はステップS4aでフラグSTATE_Nが「遮光」であると判断してステップS5でFlag1を「1」にセットするので、次のスキャン(3)が開始されるまでのスキャン間隔時間は「T+α」に設定され(ステップS17)、本来の間隔時間Tよりも長くなる。また、この時、ステップS4bにおいてフラグSTATE_Nは「未確定」にセットされるため、遮光判定出力信号は一旦インアクティブとなる(図7(f)参照)。
【0044】
続くスキャン(3)では、スキャン間隔時間を長く設定したことで、干渉光は2光軸目の受光タイミングよりも前に受光素子6に入射するようになり、2光軸目は再び遮光状態が検出される。そして、マイコン8は、スキャン(3),(4)で連続して遮光を判定し(ステップS10)、Flag1,2の何れもが「0」であるから(ステップS13,S14,「NO」)、次のスキャン(4)に至るスキャン間隔時間を「T」に設定する(ステップS15)。また、マイコン8はその時点で再び遮光判定(被検出物の検出)を行うようになり(図7(f)参照)検出信号を外部に出力する。
【0045】
また、このケースでは、スキャン(2)から(3)にかけて受光状態が「入光」から「遮光」に変化しているが、マイコン8は、上述したようにスキャン(2)においてFlag1を「1」にセットする以前にフラグSTATE_Nを「未確定」にセットしている(ステップS4b)。従って、スキャン(3)ではステップS8aで「未確定」と判定するため、Flag2が「1」にセットされることはない。
【0046】
以上のように本実施例によれば、受光ユニット3側のマイコン8は、同期回路11が投光ユニット2,受光ユニット3間における何れかの光軸について出力する受光信号が被検出物の非検出を示す状態から検出状態に変化すると、スタートパルスの出力タイミングを変化させて投光制御回路5による投光スキャン動作の開始タイミングを変化させるようにした。
【0047】
従って、多光軸光電スイッチ1の近傍に、例えば、同機種の多光軸光電スイッチのように投光スキャン周期と同様の周期で且つ同様の発光タイミングを有するノイズ光源が存在した場合でも、そのノイズ光源による干渉を排除して、被検出物の検出を効率的且つ確実に行うことができる。
【0048】
また、マイコン8は、投光スキャン動作の1スキャン周期にわたって比較回路10により同期回路11を介して出力されるパルス信号の出力状態をメモリ13に記憶させ、今回のスキャン動作における各光軸のパルス信号と、前回のスキャン周期においてメモリ13に記憶された各パルス信号の状態とを逐次比較して、入光,遮光の状態変化を判定するようにした。
【0049】
従って、マイコン8は、1周期のスキャン動作を終了すると直ちに投光スキャン動作の開始タイミングを変化させることができ、ノイズ光源による干渉を排除するための処理をより早く開始することができる。
【0050】
(第2実施例)
図8は本発明の第2実施例を示すものであり、第1実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。第2実施例の構成は基本的に第1実施例と同様であり、マイコン8によるソフトウエア的な処理が若干異なっている。
【0051】
フローチャートを示す図8において、マイコン8は、ステップS3,S7において配列Dn[0]に現在行っているスキャン動作に関する入光,遮光の状態を記憶させると、ステップS11に移行する。即ち、ステップS4,S4a,S4b,ステップS8,S8a,S8bは削除されている(ステップS5,S6は後述するように移動されている)。
【0052】
そして、ステップS12で「YES」と判断すると、光軸番号nを初期値「1」にセットし(ステップS21)、同じ光軸番号の配列Dn[0],Dn[1]の内容が一致するか否かを判断する(ステップS22)。両者が一致する場合、受光状態は配列Dn[0]の内容で確定する。
【0053】
一方、ステップS22において両者が不一致の場合は、配列Dn[0]の内容を判定し(ステップS24)、「入光」であればステップS5,「遮光」であればステップS6を実行する。それから、ステップS11,S12と同内容のステップS25,S26を実行し、ステップS26で「NO」と判断するとステップS22に戻って以上の処理を繰り返す。その後、マイコン8が全光軸について処理を行ない、ステップS26で「NO」と判断すると、第1実施例と同様にステップS13〜S18,S27の処理を実行する。
【0054】
以上のように第2実施例によれば、現在のスキャン動作において得られる受光状態を配列Dn[0]に1スキャン分を連続して記憶させ、その処理が終了すると、配列Dn[0]の内容を前回のスキャン動作において得られた受光結果である配列Dn[1]とまとめて比較するので、第1実施例のようにフラグSTATE_R,Nの管理を行う必要がなくなり、処理を簡単にすることができる。
【0055】
本発明は上記し且つ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
第1実施例において、遮光→入光に変化した場合は、スキャン間隔周期を「T+β(αとは異なる値)」に変化させるようにしても良い。この場合、フラグSTATE_R,Nを用いる処理を省略しても良い。
入光,遮光が夫々3回以上連続した場合に入光,遮光を確定させるようにしても良い。また、その場合、スキャン間隔周期を2回以上変化させても良い。
第1実施例において、「入光」→「遮光」の変化を検出した場合にスキャン間隔時間を「T−α」に設定する処理だけを行っても良い。
更に、ステップS4a,S4b,S8a,S8bを削除して、以下のように処理しても良い。即ち、ステップS15の実行後にFlag3を「1」にセットする。そして、ステップS12で「YES」と判断すると、Flag3が「1」にセットされているか否かを判断し、「1」にセットされていなければ(「NO」)ステップS15に移行する。また、Flag3が「1」にセットされていれば(「YES」)ステップS13に移行する。
即ち、Flag3は、前回のスキャン間隔時間が「T」に設定されていたことを記憶するためのフラグである。そして、前回のスキャン間隔時間が「T」に設定されていた場合にだけ、ステップS13,S14においてFlag1,2が「1」にセットされているか否かを判断する。そして、Flag3は、ステップS16,S17の実行後に「0」にリセットする。斯様に処理した場合も第1実施例と同様の効果が得られる。
入光,遮光と被検出物の非検出,検出の関係が逆となるタイプ(被検出物が投受光ユニット間に存在していることが定常状態であり、存在しなくなったことを検出するもの)の多光軸光電スイッチに適用しても良い。
【0056】
【発明の効果】
本発明は以上の説明から明らかなように、以下の効果を奏する。
請求項1記載の多光軸光電スイッチによれば、スキャン動作制御手段は、比較手段が何れかの光軸について出力する二値化信号が被検出物の有無について非検出を示す状態からを示す検出状態に変化した場合、その検出状態が、検出手段によって被検出物の検出が判別される所定回数に達するまでの間に、投光スキャン動作の開始タイミングを少なくとも1回変化させるようにした。
【0057】
従って、多光軸光電スイッチの近傍に投光スキャン周期と同様の周期で且つ同様の発光タイミングを有するノイズ光源が存在している場合でも、それ以降、多光軸光電スイッチとノイズ光源との発光タイミングは一致しなくなる。従って、ノイズ光源による干渉を排除して、被検出物の有無に関する検出を効率的且つ確実に行うことができる。
【0058】
請求項2記載の多光軸光電スイッチによれば、スキャン動作制御手段は、比較手段より出力される各光軸の二値化信号と、前回のスキャン周期において記憶手段に記憶された各二値化信号の状態とを逐次比較して、二値化信号の状態変化を判定するようにした。従って、スキャン動作制御手段は、1周期のスキャン動作が終了すると直ちに投光スキャン動作の開始タイミングを変化させることができ、ノイズ光源による干渉を排除するための処理をより早く開始することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例であり、多光軸光電スイッチにおけるスキャン周期の制御内容を示すタイミングチャート
【図2】 多光軸光電スイッチの概略的な電気的構成を示す機能ブロック図
【図3】 受光ユニットの一光軸分について信号処理部を中心とするより詳細な構成を示す機能ブロック図
【図4】 信号処理部における各部の信号波形を示す図
【図5】 受光ユニットのマイコンが行なうスキャン処理に係る部分の処理内容を示すフローチャート
【図6】 干渉光のパワーが強い場合に受光信号波形に及ぼす影響を説明するための波形図
【図7】 干渉光の異なる発生パターンを示す図1相当図
【図8】 本発明の第2実施例を示す図5相当図
【符号の説明】
1は多光軸光電スイッチ、4は投光素子、5は投光制御回路(投光制御手段)、6は受光素子、8はマイクロコンピュータ(検出手段,スキャン動作制御手段)、10は比較回路(比較手段)、11は同期回路(比較手段)、12はシフトレジスタ(比較手段)、13はメモリ(記憶手段)を示す。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In the present invention, a light projection scanning operation is repeatedly performed at a predetermined cycle between a plurality of light projecting elements and light receiving elements arranged in a state of being opposed so as to constitute a plurality of optical axes, so that the light receiving element is in a light receiving state. The present invention relates to a multi-optical axis photoelectric switch that detects an object to be detected and a method for eliminating an interference state of the multi-optical axis photoelectric switch.
[0002]
[Prior art]
In a multi-optical axis photoelectric switch in which a plurality of light projecting elements and light receiving elements are arranged facing each other to form a plurality of optical axes, for example, periodic pulsed light sequentially projected from each light projecting element side Is received by a corresponding light receiving element, and a synchronous detection method is employed in which a light reception signal from each light receiving element is detected based on a synchronization signal given from the light projecting element side.
[0003]
More specifically, among the light receiving signals output from the plurality of light receiving elements, only those that match the output timing of the synchronization signal output in synchronization with the light projecting timing of each light projecting element are the respective optical axes. For example, when the output of the light reception signal continues for a predetermined number of times or more, the light reception state is determined. Further, when the output is interrupted before the output of the received light signal continues for a predetermined number of times or more, it is determined that the light is blocked. Then, when the light shielding state continues for a predetermined number of times or more, it is determined that the detected object has been detected.
[0004]
According to this method, since only the signal received by the light receiving element at the timing when the synchronization signal is given is handled, it is possible to prevent the photoelectric switch from malfunctioning due to noise light from a lighting fixture or the like.
[0005]
However, even when such a multi-optical axis photoelectric switch of the synchronous detection method is used in combination with a plurality of photoelectric switches (for example, the same model) having a light projection period approximate to each other, there is mutual interference. There was a problem that it was likely to occur. In other words, if the light projection period is approximate, the state is maintained during operation if the light projection timing from both light projecting elements in the adjacent photoelectric switch is close to the start of the operation. This is because it becomes difficult to distinguish light projected from its own light projecting element from light projected from the light projecting element of the adjacent photoelectric switch (noise light).
[0006]
For example, if interference light with strong emission power is incident immediately before the light reception timing of a certain light receiving element, the output signal waveform of the amplifier circuit is affected by the influence of the interference light even if a light projection signal from the light projecting element is received thereafter. Due to the occurrence of a large undershoot, it may be determined as “light blocking” even though it is actually “light incident”.
[0007]
Therefore, in order to solve such a problem, for example, a slit is used to prevent the light from being received by another photoelectric switch by narrowing the range covered by the light projection from the light projecting element. However, since such an arrangement makes the optical axis thin, it becomes difficult to arrange between the light projecting and receiving elements, that is, to adjust the optical axis. Then, when vibration or impact is applied to the photoelectric switch, the optical axis is likely to be shifted, and as a result, malfunction is likely to occur.
[0008]
It is also conceivable to prevent mutual interference by reversing the arrangement relationship of the light projecting / receiving elements in both photoelectric switches so that one light projecting element and the other light receiving element do not face each other. However, even if such an arrangement is adopted, if the reflectance of the object to be detected is high, the light projected from the light projecting element of one photoelectric switch is reflected by the object to be detected and is reflected on the light receiving element of the other photoelectric switch. There is a risk of being received. Accordingly, it is not always possible to prevent the occurrence of interference.
[0009]
In addition, some photoelectric switches are provided with a switch for switching the light projection cycle of the light projecting element so that the light projection cycle is different from that of the adjacent photoelectric switch. There is a drawback that the size of the configuration is increased accordingly.
[0010]
Further, in
[0011]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 26005033
[0012]
[Patent Document 2]
Japanese Patent No. 3293044
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, if the configurations disclosed in
[0014]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a multi-optical axis photoelectric switch that can efficiently eliminate the influence of disturbing light that enters from other devices at the same timing, Another object of the present invention is to provide an interference state elimination method for a multi-optical axis photoelectric switch.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a multi-optical axis photoelectric switch according to
A plurality of light receiving elements arranged to constitute a plurality of optical axes opposite to the plurality of light projecting elements,
A light projection control means for repeating a light projection scanning operation for sequentially lighting the plurality of light projecting elements at a predetermined timing at a predetermined period;
A comparison in which each light receiving signal output from the plurality of light receiving elements is compared with a predetermined reference level, and a binarized signal corresponding to the comparison result is output in synchronization with the light projecting timing of the corresponding light projecting element. Means,
Comparison means for comparing with the reference level in synchronization with the light projection timing of the corresponding light projecting element, and outputting a binarized signal according to the comparison result;
Based on the binarized signal from the comparison means, when the detection state has occurred for a predetermined number of times of two or more consecutive light projection scan operations, the detection according to the presence or absence of the detected object is determined and detected. And a detection means for outputting a signal. When the binarized signal output by the comparison means for any one of the optical axes changes from a non-detection state to a detection state, the detection state is Scanning operation control means for changing the start timing of the light projection scanning operation at least once before reaching the predetermined number of times is provided.
[0016]
With this configuration, if the scanning operation control unit changes the start timing of the light projection scanning operation as described above, the light emission is performed in the vicinity of the multi-optical axis photoelectric switch with the same period as the light projection scanning period. When a noise light source having timing (for example, a multi-optical axis photoelectric switch of the same model) exists, thereafter, the light emission timings of the multi-optical axis photoelectric switch and the noise light source do not match. Therefore, the change of the binarized signal from the non-detection state to the detection state should be only once.
[0017]
In contrast, when the multi-optical axis photoelectric switch actually detects the presence or absence of the object to be detected, even if the scan operation control means changes the start timing of the light projection scan operation as described above. The change of the binarized signal from the non-detection state to the detection state should be continuous. Therefore, it is possible to efficiently and reliably detect the presence / absence of an object to be detected by eliminating the interference caused by the noise light source as described above.
[0018]
In this case, as described in
The scanning operation control unit sequentially compares the binarized signal of each optical axis output from the comparing unit and the state of each binarized signal stored in the storage unit in the previous scan cycle, It may be configured to determine the change in state of the binarized signal.
[0019]
If comprised in this way, the scanning operation control means can change the start timing of a light projection scanning operation immediately after the scanning operation of 1 period is complete | finished. Therefore, the process for eliminating the interference caused by the noise light source can be started earlier.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 2, which shows a schematic electrical configuration of the multi-optical axis photoelectric switch as a functional block, the multi-optical axis
[0021]
The
[0022]
Further, the
[0023]
FIG. 3 is a functional block diagram showing a more detailed configuration centered on the
[0024]
The
[0025]
Here, when the object to be detected is not located between the light projecting
[0026]
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a flowchart showing the processing contents of the portion related to the scanning processing performed by the
[0027]
Subsequently, the
[0028]
In step S4, if the previous scan result is “light shielding”, the
[0029]
In step S4, if the previous scan result is “incident light”, the
[0030]
On the other hand, when the
[0031]
In step S8a, if the flag STATE_R indicates “light incident”, the flag STATE_R is set to “unconfirmed” (step S8b), and “1” is set to Flag2 (step S9). If the flag STATE_R indicates “indeterminate” in step S8a, the process proceeds to step S11.
[0032]
If the previous scan result is “light shielding” in step S8, the
[0033]
After executing steps S5, S6, S9, and S10, the
[0034]
On the other hand, when the optical axis number n reaches the total number of optical axes in step S12 (“YES”), the
[0035]
When both Flag1 and Flag2 are “0” in Step S13 or S14 (“NO”), “Incoming light” or “Light shielding” is confirmed in Step S6 or S10. Is set to “T” (step S15). Then, after waiting for elapse of the scan interval time (step S18, “YES”), the contents of the array Dn [0] in the current light receiving state are replaced with the contents of the array Dn [1] (step S27). The process proceeds to step S0.
[0036]
When Flag1 is set to “1” (step S13, “YES”), the light reception state is changed from “light shielding” to “light incident”, and the scan interval time is set to “T + α”. (Step S17). Then, the process proceeds to step S18. Further, when Flag2 is set to “1” (step S14, “YES”), the light reception state is changed from “light incident” to “light shielding”, and the scan interval time is set to “T-α”. (Step S16). Then, the process proceeds to step S18.
[0037]
The process based on the above flowchart is demonstrated with reference to the timing chart shown in FIG. The number of optical axes is “n = 4” for simplicity. When a start pulse is given from the microcomputer 8 (see FIG. 1A), the light
[0038]
From this state, in scan (2), it is assumed that the object to be detected has changed from the light incident state to the light shielding state by actually blocking the second optical axis (see FIGS. 1C and 1E). In this case, the
[0039]
In the scan (2), the interference light incident on the
Accordingly, it is not possible to determine “light shielding” at the time of the scan (2), and the scan interval time is set to “T-α” and the process of the scan (3) is performed.
[0040]
In the subsequent scan (3), even if the scan interval time is set short, the light shielding state is detected at the second optical axis, so the
[0041]
Then, the
[0042]
The timing chart shown in FIG. 7 is another example. That is, in the scans (1) to (4), since the object to be detected continues to block the second optical axis, the light blocking state should continue to be determined. (See FIG. 7 (c), (2) optical axis).
[0043]
However, in the scan (2), it is assumed that the timing of the interference light incident on the second optical axis coincides with the light reception timing, so that the second optical axis has changed to the light incident state. (See FIGS. 7D and 7E). In this case, the
[0044]
In the subsequent scan (3), by setting the scan interval time to be long, the interference light enters the
[0045]
In this case, the light receiving state changes from “incident light” to “light shielding” from scan (2) to (3), but the
[0046]
As described above, according to the present embodiment, the
[0047]
Therefore, even when there is a noise light source in the vicinity of the multi-optical axis
[0048]
Further, the
[0049]
Therefore, the
[0050]
(Second embodiment)
FIG. 8 shows a second embodiment of the present invention. The same parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted. Only different parts will be described below. The configuration of the second embodiment is basically the same as that of the first embodiment, and the software processing by the
[0051]
In FIG. 8 showing the flowchart, the
[0052]
If “YES” is determined in step S12, the optical axis number n is set to the initial value “1” (step S21), and the contents of the arrays Dn [0] and Dn [1] having the same optical axis number match. Whether or not (step S22). If the two match, the light receiving state is determined by the contents of the array Dn [0].
[0053]
On the other hand, if the two do not match in step S22, the contents of the array Dn [0] are determined (step S24). If “incident”, step S5 is executed, and if “shielded”, step S6 is executed. Then, Steps S25 and S26 having the same contents as Steps S11 and S12 are executed, and if “NO” is determined in Step S26, the process returns to Step S22 and the above processing is repeated. Thereafter, the
[0054]
As described above, according to the second embodiment, the light receiving state obtained in the current scanning operation is stored in the array Dn [0] continuously for one scan, and when the processing is completed, the array Dn [0] Since the contents are collectively compared with the array Dn [1] which is the light reception result obtained in the previous scan operation, it is not necessary to manage the flags STATE_R and N as in the first embodiment, and the processing is simplified. be able to.
[0055]
The present invention is not limited to the embodiments described above and illustrated in the drawings, and the following modifications or expansions are possible.
In the first embodiment, when the light shielding changes to the incident light, the scanning interval cycle may be changed to “T + β (a value different from α)”. In this case, the process using the flag STATE_R, N may be omitted.
The light incident and the light shielding may be determined when the light incident and the light shielding are continuously performed three times or more. In this case, the scan interval cycle may be changed twice or more.
In the first embodiment, when a change of “incident light” → “light shielding” is detected, only the process of setting the scan interval time to “T-α” may be performed.
Furthermore, steps S4a, S4b, S8a, and S8b may be deleted and the following processing may be performed. That is, Flag3 is set to “1” after execution of step S15. If “YES” is determined in the step S12, it is determined whether or not Flag3 is set to “1”. If it is not set to “1” (“NO”), the process proceeds to a step S15. If Flag3 is set to “1” (“YES”), the process proceeds to step S13.
That is, Flag3 is a flag for storing that the previous scan interval time was set to “T”. Then, only when the previous scan interval time is set to “T”, it is determined whether
A type in which the relationship between incident light, light shielding, non-detection of the object to be detected, and detection is reversed (detection that the object is present between the light emitting and receiving units is in a steady state and no longer exists. It may be applied to a multi-optical axis photoelectric switch.
[0056]
【The invention's effect】
As apparent from the above description, the present invention has the following effects.
According to the multi-optical axis photoelectric switch according to
[0057]
Therefore, even when a noise light source having the same period and the same emission timing as the projection scan period exists in the vicinity of the multi-optical axis photoelectric switch, light emission from the multi-optical axis photoelectric switch and the noise light source thereafter. Timing will not match. Therefore, it is possible to efficiently and reliably detect the presence / absence of an object to be detected by eliminating interference caused by a noise light source.
[0058]
According to the multi-optical axis photoelectric switch according to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a timing chart showing the control contents of a scan cycle in a multi-optical axis photoelectric switch according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a functional block diagram showing a schematic electrical configuration of a multi-optical axis photoelectric switch.
FIG. 3 is a functional block diagram showing a more detailed configuration centered on a signal processing unit for one optical axis of a light receiving unit.
FIG. 4 is a diagram illustrating signal waveforms of respective units in the signal processing unit.
FIG. 5 is a flowchart showing the processing contents of a portion related to scan processing performed by the microcomputer of the light receiving unit.
FIG. 6 is a waveform diagram for explaining the influence on the received light signal waveform when the power of the interference light is strong
FIG. 7 is a diagram corresponding to FIG. 1 showing different generation patterns of interference light.
FIG. 8 is a view corresponding to FIG. 5 showing a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 is a multi-optical axis photoelectric switch, 4 is a light projecting element, 5 is a light projecting control circuit (light projecting control means), 6 is a light receiving element, 8 is a microcomputer (detecting means, scanning operation control means), and 10 is a comparison circuit. (Comparison means), 11 is a synchronous circuit (comparison means), 12 is a shift register (comparison means), and 13 is a memory (storage means).
Claims (4)
これら複数の投光素子に対向して、複数の光軸を構成するように配置される複数の受光素子と、
前記複数の投光素子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、
前記複数の受光素子より出力される各受光信号を予め定められた基準レベルと比較し、その比較結果に応じた二値化信号を対応する投光素子の投光タイミングに同期させて出力する比較手段と、
この比較手段からの二値化信号に基づいて、前記投光スキャン動作の連続した2回以上の所定回数にわたって検出状態が発生した場合に、被検出物の有無に応じた検出を判別して検出信号を出力する検出手段とを備えてなる多光軸光電スイッチにおいて、
前記比較手段が何れかの光軸について出力する二値化信号が非検出を示す状態から検出を示す状態に変化した場合、その検出状態が前記所定回数に達するまでの間に、前記投光スキャン動作の開始タイミングを少なくとも1回変化させるスキャン動作制御手段を備えたことを特徴とする多光軸光電スイッチ。A plurality of light emitting elements;
A plurality of light receiving elements arranged to constitute a plurality of optical axes opposite to the plurality of light projecting elements,
A light projection control means for repeating a light projection scanning operation for sequentially lighting the plurality of light projecting elements at a predetermined timing at a predetermined period;
A comparison in which each light receiving signal output from the plurality of light receiving elements is compared with a predetermined reference level, and a binarized signal corresponding to the comparison result is output in synchronization with the light projecting timing of the corresponding light projecting element. Means,
Based on the binarized signal from the comparison means, when the detection state has occurred for a predetermined number of times of two or more consecutive light projection scan operations, the detection according to the presence or absence of the detected object is determined and detected. In a multi-optical axis photoelectric switch comprising detection means for outputting a signal,
When the binarization signal output from any of the optical axes by the comparison unit changes from a non-detection state to a detection state, the projection scan is performed until the detection state reaches the predetermined number of times. A multi-optical axis photoelectric switch comprising scan operation control means for changing an operation start timing at least once.
前記スキャン動作制御手段は、前記比較手段より出力される各光軸の二値化信号と、前回のスキャン周期において前記記憶手段に記憶された各二値化信号の状態とを逐次比較して、二値化信号の状態変化を判定することを特徴とする請求項1記載の多光軸光電スイッチ。Storage means for storing the state of the binarized signal of each optical axis output from the comparison means over one scan period or more of the light projection scan operation;
The scan operation control means sequentially compares the binarized signal of each optical axis output from the comparing means and the state of each binarized signal stored in the storage means in the previous scan cycle, 2. The multi-optical axis photoelectric switch according to claim 1, wherein a state change of the binarized signal is determined.
これら複数の投光素子に対向して、複数の光軸を構成するように配置される複数の受光素子と、
前記複数の投光素子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、
前記複数の受光素子より出力される各受光信号を予め定められた基準レベルと比較し、その比較結果に応じた二値化信号を対応する投光素子の投光タイミングに同期させて出力する比較手段と、
この比較手段からの二値化信号に基づいて、前記投光スキャン動作の連続した2回以上の所定回数にわたって検出状態が発生した場合に、被検出物の有無に応じた検出を判別して検出信号を出力する検出手段とを備えてなる多光軸光電スイッチについての干渉状態を解消する方法であって、
前記比較手段が何れかの光軸について出力する二値化信号が非検出を示す状態から検出を示す状態に変化した場合、その検出状態が前記所定回数に達するまでの間に、前記投光スキャン動作の開始タイミングを少なくとも1回変化させることを特徴とする多光軸光電スイッチの干渉状態解消方法。A plurality of light emitting elements;
A plurality of light receiving elements arranged to constitute a plurality of optical axes opposite to the plurality of light projecting elements,
A light projection control means for repeating a light projection scanning operation for sequentially lighting the plurality of light projecting elements at a predetermined timing at a predetermined period;
A comparison in which each light receiving signal output from the plurality of light receiving elements is compared with a predetermined reference level, and a binarized signal corresponding to the comparison result is output in synchronization with the light projecting timing of the corresponding light projecting element. Means,
Based on the binarized signal from the comparison means, when the detection state has occurred for a predetermined number of times of two or more consecutive light projection scan operations, the detection according to the presence or absence of the detected object is determined and detected. A method of eliminating an interference state for a multi-optical axis photoelectric switch comprising a detection means for outputting a signal,
When the binarization signal output from any of the optical axes by the comparison unit changes from a non-detection state to a detection state, the projection scan is performed until the detection state reaches the predetermined number of times. A method of eliminating an interference state of a multi-optical axis photoelectric switch, wherein the operation start timing is changed at least once.
前記比較手段より出力される各光軸の二値化信号を、前記記憶手段に記憶されている前回のスキャン周期において出力された二値化信号の状態と逐次比較して、二値化信号の状態変化を判定することを特徴とする請求項3記載の多光軸光電スイッチの干渉状態解消方法。The storage means stores the binarized signal of each optical axis output from the comparison means over one scan period of the light projection scan operation,
The binarization signal of each optical axis output from the comparison unit is sequentially compared with the state of the binarization signal output in the previous scan cycle stored in the storage unit, and the binarization signal of 4. The method for eliminating an interference state of a multi-optical axis photoelectric switch according to claim 3, wherein the state change is determined.
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