JP4186185B2 - 物体検出方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、投光器と受光器とを備えた透過形光電センサを用いて板状の被検出体の端部を、特に被検出体の端部形状やその表面による光の反射の影響を受けることなく確実に検出するに好適な物体検出方法に関する。
【0002】
【関連する背景技術】
例えばベルトコンベアに載置されて搬送される板状の物体(例えばプリント基板)の端部を検出し、上記物体を所定の位置に位置決めして所定の加工を施すような場合、上記物体の検出に光電センサを用いることが多い。この種の光電センサには反射形のものと透過形のものとがあり、例えば透過形光電センサは、投光器とこの投光器に対向して配置された受光器とを備える。そして投光器と受光器との間に形成される光路を前記物体の進入路を横切るように設定し、物体によって上記光路が遮られたとき、受光器による受光量の変化から上記物体の存在を検出するように構成される。尚、透過型光電センサとして、投光器から受光器に向けて照射する光を平行光線束としたものも知られている(例えば特許文献1を参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平7−63920号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで透過形光電センサを用いて板状の物体を検出する場合、専ら、その光路が板状物体(被検出体)の板面に対して直角となるように設定することが多い。しかし板状の物体の端部に凹状の切り込みや切欠きがあるような場合には、その切り込み部や切欠き部を避けた位置にて物体検出を行う必要があるので、透過形光電センサの光路をどのように設定するかと言う問題がある。
【0005】
そこで透過型光電センサの光路を板状の被検出体の板面に沿って、換言すれば被検出体の板面と平行に設定することが考えられる。しかしながらこのような光路を設定した場合、その光路内に侵入した被検出体の板面での光の反射が問題となる。特に被検出体がプリント回路基板のようにその表面に光沢を有するような場合、その板面で反射した光の成分が受光器に入り込むことがある。すると、本来的には被検出体によって光路が遮られることで受光器による受光量が減少する筈であるにも拘わらず、却ってその受光量が増加するような現象が生じる。この結果、例えばその検出精度が大幅に劣化したり、或いは物体の検出幅が狭くなったり、最悪の場合には物体検出自体ができなくなることがあった。
【0006】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、投光器と受光器とを備えた透過形光電センサの光路を板状の被検出体の表面(板面)と平行に設定し、この光路内に侵入する上記被検出体の端面を検出するに際し、前記被検出体の表面による光の反射の影響を受けることなく確実に検出するようにした物体検出方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するべく本発明に係る物体検出方法は、投光器と、この投光器に対向して設けられて上記投光器から射出された光を受光する受光器とを有し、前記投光器と受光器との間に設定された光路内に侵入する板状の被検出体の端面を検出する物体検出方法であって、
前記投光器から受光器に向けて投光する光を前記被検出体の板厚よりも幅広の平行光と看做し得る光線束とすると共に、前記投光器と受光器との間に形成する上記光線束の光軸を、前記板状の被検出体の板面に沿う方向からその板厚方向に傾けて設定し、
前記被検出体の板方向の断面により遮られる前記光線束の前記受光器による全体の受光量の変化から前記被検出体を検出することを特徴としている。
【0008】
即ち、本発明に係る物体検出方法は、投光器と受光器とを有する透過形光電センサの光路を、板状の被検出体の表面(板面)と略平行になるように設定すると共に、上記投光器から受光器に向けて射出する光を前記被検出体の板厚よりも幅広の平行光線束としたことを特徴としている。尚、平行光線束としては完全な平行光でなくとも、実質的に平行光として看做し得るものであれば十分である。
【0009】
このように条件設定された物体検出方法によれば、投光器から受光器に向けて射出する光が板状の被検出体の板面と平行な平行光線束であるので、この光が被検出体の板面において反射することがない。この結果、受光器は投光器から射出された直接光だけを受光することになり、上記平行光線束が被検出体によって遮られたとき、これによって低下する受光量から被検出体の端面の前記光路内への侵入を確実に検出することが可能となる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る物体検出方法について説明する。
この物体検出方法は、図1にその検出系の概略構成を示すように投光器1と、この投光器1に所定の距離Lを隔てて対向して設けられて上記投光器1から射出された光を受光する受光器2とを有する透過形光電センサを用い、例えばベルトコンベア10に載置されて搬送されてくるプリント基板等の板状の被検出体20の端部が前記投光器1と受光器2との間に設定された光路内に侵入したとき、前記受光器2による受光量の変化から上記被検出体20を検出するものである。
【0011】
特に本発明の物体検出方法においては、前記投光器1と受光器2とを前記ベルトコンベア10の両側に配置し、その光路が前記ベルトコンベア10に載置された被検出体20の板面と平行になるように設定されている。更に図2(a),(b)に透過形光電センサの光学系の正面図と側面図とをそれぞれ示すように、投光器1は受光器2に向けて所定の光束断面形状を有する平行光線束Pを射出するように構成される。そして受光器2は上記平行光線束Pだけを受光するようにその受光領域2aが設定されている。尚、平行光線束Pの光芒については、所定の光束径Dの断面円形ものであっても良く、或いは前記被検出体20の板厚方向に幅Dを有する断面矩形状のものであっても良い。
【0012】
即ち、投光器1は、例えば半導体レーザ(LD)からなる光源1aが発光する単色光(単一波長光)を光ファイバ1bを介して導き、この光ファイバ1bから所定の開口角をもって射出される単色光をレンズ1cを介して平行光線束Pに変換する。そして上記平行光線束Pを、反射鏡(またはプリズム)1dおよび所定形状のアパーチャマスク1eを介して所定の光束断面形状に規制した後、受光器2に向けて投射するように構成される。
【0013】
ちなみにレンズ1cとしては高精度な平行光線束を得るコリメータレンズであることが望ましい。しかし実質的に平行光と看做し得る程度の平行光線束Pであれば良いような場合には、通常の曲面レンズを用いるようにしても良い。但し、この場合には後述するように上記平行光線束Pの拡がり角に応じてその光軸を被検出体20の板面に対して若干傾斜させる等して、被検出体20の板面における反射の影響が極力少なくなるように工夫することが望ましい。
【0014】
ちなみに受光器2による物体検出性能(被検出体の有無による受光器2での受光量の比)は、被検出体20の厚みtと上記平行光線束Pの板厚方向の幅(径)Dとの比(t/D)によって決定される。従って被検出体20の板厚方向に対する前記平行光線束Pの幅(径)Dについては、例えば被検出体20の厚みtや、その反りの板厚方向への許容し得る変位量等に応じて、所要とする物体検出性能を確保し得るように設定すれば良い。具体的には厚みtが0.5mmのプリント基板(被検出体)の端部を検出する場合であって、その反りが最大で2mm程度見込まれるとき、これを10%以上の光量変化として物体検出することが要求されるような場合には、平行光線束Pの幅(径)Dを5.0mm程度に設定しておけば良い。
【0015】
尚、受光器2については、上述した構成の投光器1における光源1aに代えて、アパーチャマスク2e、反射鏡(プリズム)2dを介して導かれ、レンズ2cにて集光された後に更に光ファイバ2bを介して導かれる平行光線束Pを受光するフォトセンサ等の受光素子2aを設けたものを用いれば良い。即ち、投光器1における光源1aを受光素子2aに置き換えたものを受光器2として用いれば十分である。
【0016】
かくしてこのような光学系を設定して物体検出を行う本方法によれば、被検出体20の端部を検出する為の透過型光電センサの光路を、上記被検出体20の進入路に対して該被検出体20の板面と平行になるように設定し、検出光として平行光線束Pを用いているので、上記検出光が被検出体20の板面において反射することがない。そして上記検出光(平行光線束P)は、その光路内に侵入した被検出体20の厚み方向の断面のみによって遮られることになる。この結果、受光器2の受光量は、被検出体20による検出光(平行光線束P)の遮光に伴って変化するだけとなるので、その受光量の変化から光路内に侵入した被検出体20を、ひいてはその端部を確実に検出することが可能となる。しかも被検出体20の板面を横切るように光路を設定するものとは異なるので、被検出体20の端部形状に影響されることなく正確に上記被検出体20の端部(先端部)を検出することが可能となる。特に被検出体20の端部に凹状の切り込み等が存在する場合であっても、また被検出体20に反りや撓みが存在する場合であっても、その端部を確実に検出することが可能となる。
【0017】
ところで本方法においては、投光器1と受光器2との対向間隔Lを被検出体20の板幅Wよりも広く設定することが必要である。従って投光器1と受光器2とを一体化した透過型光電センサとして実現することが困難となることが想定される。しかし投光器1および受光器2については、必ずしも一体化する必要がないものであり、例えば予めベルトコンベア10の搬送ラインの両側に対向させて設置し、初期設定処理としてその光学系を調整しておけば良いので、特に問題となることはない。
【0018】
またこの場合、投光器1と受光器2との対向間隔Lが大きくなっても、前述したように平行光線束を用いるので光の不本意な拡散がなく、空間伝播による光の減衰を除いて、投光器1が射出した光の殆どを受光器2に導くことができる。従って投光器1から射出される光を有効に利用することができるので、投光器1と受光器2との対向間隔Lを大きくして幅広の板状物体の検出にも十分に対応させることができる。またその距離マージンを稼いで、感度の高い物体検出を行うことが可能となる。故に、投光器1と受光器2との対向間隔Lが長い場合であっても上記投光器1の光出力強度を極端に高くする必要がない。換言すれば投光器1と受光器2との対向間隔Lが、被検出体20の幅Wに応じて大きく変わるような場合であっても投光器1の光出力強度を変える必要がない。
【0019】
ところで平行光線束Pが完全な平行光でない場合には、前述したように被検出体20の板面に対してその光軸を若干傾けて設定することが望ましい。具体的には図3に示すように投光器1と受光器2とを、被検出体20の板厚方向に若干のずれdを持たせて対向配置する。このずれ量dについては、例えば平行光線束Pの若干の拡がり角の半分だけ受光器2の受光領域2aが前記被検出体20の板厚方向にずれるように設定し、被検出体20の板面に対してその光軸を1〜2°程度傾けるようにすれば良い。
【0020】
このように投光器1と受光器2とを結ぶ光軸を被検出体20の板面に対して若干傾けておけば、仮に平行光線束Pの一部である若干の拡がり角を持つ成分が被検出体20の板面で反射して受光器2により受光されるようなことがあっても、平行光線束Pの光軸に対して被検出体20の板面が若干傾いているので、被検出体20によって平行光線束Pを遮る幅を増やすことができる。つまり被検出体20の見掛け上の厚みを増やすことができる。
【0021】
この結果、被検出体20の板面により反射して受光器2に到達する光の量よりも、被検出体20にて遮る光の量を大きくすることができるので、受光器2における物体検出性能(S/N)を十分に高く維持することができる。従って反射光の影響を実質的に無視して物体検出することが可能となる。特にこのような工夫を施せば、投光器1として高価なコリメータレンズを組み込むことなく、安価な球面レンズを有効に用いることが可能となるので、物体検出系(光学系)の設備コストの低減を図ることが可能となる等の利点がある。
【0022】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。実施形態においては薄板状のプリント板の端部を検出する場合を例に説明したが、金属板等のその他の板状の被検出体を検出する場合も同様に適用することができる。またここでは平行光線束Pの光源1aとして単色光を発光する半導体レーザを例示したが、必ずしも単色光を用いる必要がないことは言うまでもない。従って光源1aとして発光ダイオードやランプ等のその他の光源を適宜採用可能である。
【0023】
また前述した平行光線束Pが完全な平行光でない場合には、被検出体20の板面において若干の表面反射が生じることが否めない。しかしその反射光は、平行光線束の光軸に対して必ず角度のずれを有するので、受光器2の受光面に平行光線束の光軸と平行な成分だけを透過するようなフィルタを設けるようにしても良い。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【0024】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、板状の被検出体の板面に略平行で、且つ前記被検出体の板厚よりも幅広の平行光線束を用いて上記被検出体の端部を検出するので、被検出体の板面による光の反射の影響を受けることなく、簡易に、しかも確実に物体検出を行うことができる等の実用上多大なる効果が奏せられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る物体検出方法を説明する為の図。
【図2】図1に示す物体検出方法を実現する光学系の構成例を示す図。
【図3】本発明の別の実施形態を説明する為の図。
【符号の説明】
1 投光器
2 受光器
20 板状の被検出体(プリント基板)
P 平行光線束
Claims (1)
- 投光器と、この投光器に対向させて設けられて該投光器から射出された光を受光する受光器とを有し、上記投光器と受光器との間に侵入する板状の被検出体の端部を検出する物体検出方法であって、
前記投光器から受光器に向けて投光する光を前記被検出体の板厚よりも幅広の平行光と看做し得る光線束とすると共に、前記投光器と受光器との間に形成する上記光線束の光軸を、前記板状の被検出体の板面に沿う方向からその板厚方向に傾けて設定し、前記被検出体の板方向の断面により遮られる前記光線束の前記受光器による全体の受光量の変化から前記被検出体を検出することを特徴とする物体検出方法。
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