JP4320550B2

JP4320550B2 - Sensor

Info

Publication number: JP4320550B2
Application number: JP2003020762A
Authority: JP
Inventors: 亨細田; 雄介飯田; 知史元氏
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2003-01-29
Filing date: 2003-01-29
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2023-01-29
Also published as: JP2004233159A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光、磁気、振動、温度など、所定の検出対象に感応する検出部を具備し、この検出部からの検出信号を用いて所定の物理量を計測したり、その検出信号または物理量の大きさを所定のしきい値と比較するなどして、その処理結果を出力するセンサに関する。また、この発明は、これらのセンサからの出力を用いて所定の駆動系に対する制御を実行する制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、近接式の変位センサは、検出コイル、発振回路、および発振回路の発振振幅を電圧信号として検出する検波回路などを具備しており、検出された発振振幅の大きさを被検出物体までの距離に変換して出力するように設定されている。
この種の変位センサでは、一般に、電源投入直後には、内部回路の温度の急激な変化に伴って発振回路を形成する素子の物理量が変動し、回路の特性が変化するため、図７に示すように、電源投入から所定時間ｔ０が経過するまでの間は、出力レベルが急峻に変化する。さらに、この急峻な変化がおさまった後も、回路の温度が安定するまでのセンサの出力には、メーカーの保証する分解能（以下、これを「規定の分解能」という。）を上回るばらつきが生じる。
【０００３】
図７において、枠Ｐ内の拡大図は、センサの出力の変化の大きさを示したものであり、この出力のばらつきの大きさが分解能である。時間ｔのように、センサの出力に分解能を越える変化が生じている間は、計測精度が大幅に低下することになる。特に、センサに精密な計測処理を行わせる場合には、出力の変化が分解能の範囲に入るまで、その出力を採用するのを差し控える必要がある。図７中、ｔで示す期間は、前記出力の変化が分解能の範囲に入るまでに要する時間を示すもので、以下、このｔに相当する時間を「ウォーミングアップ時間」と呼ぶ。
【０００４】
センサの製造元では、同一規格にかかる複数のセンサについて、それぞれ電源投入後の出力変化を測定し、その測定結果をもとに統計的な余裕度を加えるなどして、推奨のウォーミングアップ時間を決定し、これをユーザーに提示するようにしている。このメーカー推奨のウォーミングアップ時間が経過してからのセンサ出力を採用するようにすれば、まず確実に、規定する分解能を持ったセンサ出力を得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、同一規格のセンサであっても、出力が安定するまでに要する時間には、大きなばらつきがある。また、同じセンサであっても、設置環境や電源投入時の温度によって、出力が安定するまでの時間は異なるものとなる。推奨のウォーミングアップ時間は、これらセンサ間のばらつきや、取り付け環境による変動を考慮して、どのセンサにも適用可能になるように十分な余裕度を含めて設定されるため、多くの場合、センサが実際に必要とするウォーミングアップ時間より長いものとなる。
【０００６】
図８は、前記した発振回路を具備する変位センサにおいて、センサ間におけるウォーミングアップ時間のばらつきの一例を示す。図中、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３は、それぞれ同一規格の３個のセンサの出力特性を示し、ｔ１，ｔ２，ｔ３は、これらのセンサについて、分解能を満たす出力が得られるまでに必要な時間長さを示す。また、Ｔは、これらのセンサについて設定された推奨のウォーミングアップ時間を示す。
【０００７】
また、Ｑ４は、前記３個のセンサのいずれかを所定期間使用し、内部の温度が低下しないうちに電源を再投入した場合の出力特性である。この場合のセンサの出力は、電源投入直後も規定の分解能に近い精度を示しており、出力が安定するまでに要する時間ｔ４も、通常の時間ｔ１〜ｔ３よりも大幅に短いものとなる。
【０００８】
従来、個々のセンサについて、実際に出力が安定するまでの時間を提示するような試みはされていないため、ユーザーは、推奨のウォーミングアップ時間Ｔを目安とするしかない。しかしながら、前記ｔ１，ｔ２，ｔ３に示すように、実際には、推奨のウォーミングアップ時間Ｔより短い時間で、ウォーミングアップを終了できるから、センサ出力を使用できる状態になっているのに待機を続ける無駄時間が生じる。さらに、前記ｔ４に示すように、少し前まで使用していたセンサを再使用する場合には、きわめて短い時間で出力が安定するため、無駄時間はさらに長いものとなる。
【０００９】
このように、従来のセンサでは、その出力の使用を開始するまでの間に無駄時間が費やされており、起動時の処理効率の低下を招いている。
ここで、センサの出力が安定したかどうかを検出するには、オシロスコープなどの機器にセンサの出力を取り込んで、その出力レベルの変化量を計測する必要がある。しかしながら、このような方法は、構成が大がかりとなる上、センサ出力の細かい変化まで検出できるだけの精度が要求されるため、コスト高になる、という問題がある。また、外部機器を設置するためのスペースが必要になる、という問題もある。
【００１０】
また、ユーザー側の使用目的によっては、センサの出力が規定の分解能に達していなくとも、ある程度の分解能を満たしておれば、その出力を使用できる場合がある。しかしながら、従来のセンサやその周辺機器には、このようなユーザーの使用目的に適合する分解能が得られているかどうかを判断する手段は、なんら設けられておらず、利便性に欠ける、という問題がある。
【００１１】
この発明は、上記問題点に着目してなされたもので、センサ自体に、自己の計測処理結果が安定したかどうかを判断する機能や、その判断の結果を報知する機能を持たせることにより、センサからの出力の使用を、実際のセンサの環境に応じて開始できるようにすることを、目的とする。
【００１２】
またこの発明は、前記計測処理結果の安定にかかる判断の基準値を自由に設定できるようにすることにより、ユーザーが必要とする精度に応じた使用が可能となる時期を判断できるようにすること、ならびに詳細な計測処理を必要としない目的でのセンサの使用に柔軟に対応できるようにすることを目的とする。
【００１３】
なお、下記特許文献１，２のように、温度などの周囲環境の変化に応じてセンサの出力を補償する、という技術思想を開示した従来文献はあるが、いずれの文献も、センサ自身の出力が安定したかどうかを検出したり、その状態を示すようなものではなく、この発明の目的を解決するには至っていない。
【００１４】
【特許文献１】
特開２０００−２９８１４５号公報
【特許文献２】
特表２００１−５２１１５２号公報
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかるセンサは、所定の検出対象に感応する検出部を具備し、この検出部からの検出信号を用いた計測処理の結果を出力するものである。
前記検出部は、所定の素子や電気回路などを用いて検出対象の変化を検出するものである。なお、検出対象は、具体的な物体のほか、温度、振動などの物理変化となる場合もある。検出された変化の状態は、電圧、電流、周波数などの変化として表すことができる。
【００１６】
「計測処理」とは、前記検出部からの検出信号を用いて、所定の物理量を示す数値を導き出す処理と考えることができる。たとえば、前記した近接式の変位センサにおいて、発振振幅を示す電圧から被検出物体までの距離を求める処理、光電式の変位センサにおいて、ＰＳＤ（Positioning Sensing Device）、ＣＣＤなどの受光素子からの出力電圧を用いた三角測距により被検出物体までの距離を求める処理などが、これに相当する。これらの処理結果は、ディジタル信号による計測値として出力することができるほか、その計測値に比例した電圧信号として出力することもできる。
【００１７】
このほか、この明細書でいう計測処理には、前記検出信号を所定のしきい値と比較する処理も含むものとする。たとえば、近接スイッチや光電スイッチにおいて物体の有無を検出するための処理が、これに相当する。この場合の計測処理結果は、オン／オフを示す２値の信号として出力することができる。
【００１８】
また、この明細書でいうところの「計測処理結果の安定」とは、センサの周囲環境が変化していないときの計測処理結果が、処理目的に適した精度を持つものになった状態をいうものとする。
【００１９】
この発明にかかるセンサは、前記検出信号または計測処理結果について、所定期間毎に変化量またはその変化の度合を抽出する抽出手段と、抽出された変化量または変化の度合を所定の基準値と比較する比較手段と、前記変化量または変化の度合が基準値以下の値となったとき、前記計測処理結果が安定したことを所定の表示態様により示す表示手段とを具備して成る。
【００２０】
上記において、抽出手段、比較手段は、それぞれ専用の回路により構成することができるが、これら手段の処理を実行するためのプログラムが組みこまれたコンピュータとして一体化することもできる。表示手段は、出力が安定したことを示す情報を表示するための表示器と、この表示器に前記情報を表示させる表示制御部（これも前記コンピュータに設定することができる。）とにより構成することができる。なお、前記表示器は単に表示灯にしてもよい。
【００２１】
抽出手段が変化量を抽出する場合には、たとえば、前記所定期間毎に検出信号または計測処理結果をサンプリングし、このサンプリング値と前回のサンプリング値との差を変化量として抽出することができる。または、期間内に複数回のサンプリングを行い、その中の最大値と最小値との差を変化量として算出してもよい。また、変化量として、複数のサンプリング値における分散を求めてもよい。
【００２２】
変化の度合とは、前記検出信号または計測処理結果の示す大きさが時間軸に対して変化する度合と考えることができる。たとえば、変化量として、前記所定の期間毎に、検出信号または計測処理結果をサンプリングして、前回のサンプリング値との差を求める場合、その変化量と１段階前に抽出された変化量との差を、前記変化の度合として求めることができる。
【００２３】
比較手段が変化量またはその変化の度合と対比する基準値は、このセンサの計測処理結果が安定したとみなされるときの出力レベル（センサから外部への出力、または検出部からの内部出力のいずれでもよい。）のばらつき度合に基づき設定することができる。たとえば、センサがあらかじめ設定された規定の分解能にあるときの変化量またはその変化の度合を、基準値とすることができる。ただし、基準値は、これに限らず、後記する態様に示すように、外部からの入力などに基づき、ユーザーの所望する任意の値を設定することもできる。また、前記規定の分解能に基づく値に所定の係数を掛けた値を基準値としてもよい。
【００２４】
なお、前記比較手段による比較処理を、変化量またはその変化の度合のいずれに対して行うかは、センサにおける電源投入時の計測処理結果に生じる変化の傾向による。一般に、センサには、電源投入時の検出信号が一定の値に向かって収束するものと、検出信号の変化は続くが、一定の度合をもって変化する方向に向かうものとがある。前者のセンサでは、前記比較手段を変化量に基づく比較処理を行うように設定し、後者のセンサでは、変化量の変化の度合に基づく比較処理を行うように設定するのが望ましい。
【００２５】
上記構成のセンサによれば、センサ内において、その計測処理結果が安定したかどうかを判別し、安定したと見なし得る状態になった時点で、表示灯を点灯したり、所定の情報を表示するなどして、ユーザーにセンサ出力の使用が可能になった旨を報知することができる。よって、ユーザーは、推奨のウォーミングアップ時間が経過するまで待機しなくとも、使用するセンサが計測処理に適した状態になると同時にセンサの出力の使用を開始することができ、電源投入時の待ち時間を大幅に削減することができる。また、一連の処理は、すべてセンサにおいて行われるから、外部機器を使用する必要がなく、多大なコストを要する虞もない。しかも、ユーザーは、センサの使用が可能であるかどうかを、センサの設置位置の近傍で確認することができる。
【００２６】
つぎに、この発明にかかるセンサには、前記表示手段に代えて、計測処理結果が安定したことを示す信号を送出する信号出力手段を具備させることができる。この信号の送出先を、前記計測処理結果を取り込んで処理する装置とすれば、センサの出力が安定化すると同時に、このセンサ出力を使用した処理を自動的に開始することが可能となる。
【００２７】
さらに、この発明では、前記表示手段を、前記変化量またはその変化の比率が基準値以下の値となるまで、計測処理結果が安定していないことを所定の表示態様より示すように、構成を変更することができる。この場合、ユーザーは、表示手段における表示が消失したことをもって、センサの出力を使用できる状態になったことを認識することができる。
【００２８】
さらに、前記信号出力手段についても、同様の趣旨により、前記変化量またはその変化の比率が基準値以下の値となるまで、計測処理結果が安定していないことを示す信号を送出するように、構成を変更することができる。
【００２９】
つぎに、この発明にかかるセンサの好ましい態様では、前記検出部は、物体検出用の磁界または電界を生成するための発振回路と、この発振回路の発振状態を検出する回路とを含んでおり、前記検出部からの検出信号を用いて物体の有無判別処理、または被検出物体までの距離を計測する処理を行って、その結果を出力するように構成される。なお、発振状態の変化は、発振振幅の変化のほか、周波数や位相の変化として取り出すことができる。
【００３０】
上記態様にかかるセンサは、たとえば、近接式の変位センサとして構成することができる。近接式の変位センサは、検出コイルと発振回路とを含む検出部を具備し、コイルからの高周波磁界を金属製の被検出物体に作用させ、被検出物体から発生した渦電流磁界の作用によって発振回路の発振状態が変化する現象を利用して、被検出物体までの距離を検出する。
【００３１】
また、上記態様にかかるセンサは、電極と発振回路とを含む検出部を具備し、電極と被検出物体との静電容量の変化に伴う発振状態の変化に基づき、被検出物体までの距離を計測する静電容量型センサとして構成することもできる。
【００３２】
さらに、上記態様のセンサは距離計測用の用途のセンサに限らず、発振回路の発振振幅、周波数などを所定のしきい値と比較して、物体の有無を判別する用途のセンサ（いわゆる近接スイッチ）とすることもできる。
【００３３】
上記態様のセンサは、発振回路の発振振幅や周波数などを検出信号として使用して、計測処理を行い、その処理結果を出力するものであるが、電源投入直後には、温度変化による発振回路の特性の変化の影響を受けて出力に規定の分解能以上の変化が生じるようになる。この種のセンサでは、発振回路の温度変化が収まって発振状態が安定すると、検出信号または計測値の変化量のばらつきが小さくなったり、一定の度合で変化するようになる。この発明によれば、センサの表示または出力により、計測処理結果が安定した状態になったかどうかを確認することができるから、距離計測や高精度の物体有無判別処理に適した精度のセンサ出力が得られる時期を、容易に判断することができる。
【００３４】
つぎに、この発明にかかるセンサの他の好ましい態様では、前記検出部は、発振回路を具備する差動トランスを含んでおり、前記検出部からの検出信号を用いて被検出物体までの距離を計測する処理を行って、その結果を出力するように構成される。
この態様によるセンサは、いわゆる接触式の変位センサである。検出部には、差動トランスの検出用コイルに誘起された電圧の差を検出するための信号処理回路なども含むことができる。なお、差動トランスには、コアおよび一対の検出用コイルが含まれるが、このほかに一次コイルが設けられる場合もある。
【００３５】
上記態様によるセンサでは、発振回路は、差動トランスの検出用コイルに誘起起電力を発生させるための駆動源として使用される。よって、電源投入時に発振回路の温度が不安定な状態にある間は、コイルに生じる電圧も不安定となり、検出信号または計測値の変化量のばらつきが大きくなったり、ランダムな度合で変化する。この後、発振回路の温度が安定するに伴い、変化量が小さくなったり、一定の度合で変化するようになる。この発明では、安定した状態になったかどうかをセンサの表示または出力により確認することができるから、距離計測に適したセンサ出力が得られる時期を、容易に判断することができる。
【００３６】
他の好ましい態様にかかるセンサは、前記検出部として、光を照射するための発光素子と、前記照射光またはその反射光を受光するための受光素子と、前記発光素子の出力ゲインを調整するためのゲイン調整回路とを含んでおり、受光素子からの出力を用いて、物体の有無判別処理または被検出物体までの距離を計測する処理を行って、その結果を出力するように構成される。
【００３７】
上記態様のセンサは、発光素子と受光素子とを対向配備した透過型の光電スイッチ、または発光素子より被検出物体に向けて光を照射し、受光素子により被検出物体からの反射光を受光するようにした反射型の光電スイッチとして構成することができる。また、被検出物体からの反射光を用いてその物体までの距離を計測する光電式の変位センサとして構成することもできる。なお、発光素子としては、発光ダイオードやレーザーダイオードを使用することができる。また、受光素子としては、フォトダイオードのほか、ＣＣＤやＰＳＤなどを使用することができる。また、ゲイン調整回路は、発光素子の発光出力を一定にするためのＡＰＣ回路（Automatic Power Control Circuit）とすることができる。
【００３８】
上記態様のセンサでは、ゲイン調整回路により発光状態の安定化をはかりながら、受光素子の受光量を用いた計測処理を行うが、電源投入直後には、ゲイン調整回路の温度変化の影響によって、発光素子の発光量も不安定となるため、受光量も不安定となり、センサ出力の変化が大きくなる。一方、ゲイン調整回路の温度変化が収まると、発光素子の発光量が安定する。このとき、計測に適した受光量を確保できるようになって、検出信号または計測値の変化量が小さくなったり、一定の度合で変化するようになる。この発明では、安定した状態になったかどうかをセンサの表示または出力により確認することができるから、距離計測や物体の有無判別処理に適した精度のセンサ出力が得られる時期を、容易に判断することができる。
【００３９】
さらに、この発明にかかるセンサには、前記基準値を入力するための入力手段、または、基準値の設定を指示する操作に応じて前記抽出手段により抽出された変化量または変化の度合を取り込み、その値に基づき基準値を設定する設定手段を具備させることができる。
基準値の入力手段、基準値の設定を指示する操作のための手段は、所定の操作スイッチにより構成することができる。また、タッチパネル付きの表示器を用いて、画像によるスイッチを示し、操作を受け付けるようにしてもよい。
【００４０】
上記入力手段を導入する場合には、ユーザーが自身の計測の目的に応じた分解能を基準値として入力することにより、検出信号または計測処理結果がこの入力値に適合するレベルにまで安定したときに、出力が安定した旨の表示または出力が行われるから、前記目的に応じた計測処理を開始することが可能となる。
また、設定手段を導入する場合には、ユーザーの計測の目的に応じた分解能が得られている状態下で指定操作を行うことにより、その時点での変化量または変化の度合が取り込まれ、その取り込まれた値に基づき基準値を設定することができる。よって、この場合にも、センサ出力がユーザーの所望の分解能に達した時点から、その出力の使用を開始することが可能となり、利便性を大幅に高めることができる。なお、この指定操作により基準値を設定する場合のセンサには、ユーザーが現時点での分解能を確認した上で指定操作を行うことができるように、分解能を示す情報（数値、グラフなど）を表示する表示器を設けるのが望ましい。
【００４１】
さらに、この発明にかかるセンサは、前記抽出手段により抽出された変化量またはその変化の度合が前記基準値以下の値になる前に、前記検出信号または計測処理結果が前記基準値の示す変化量より大きい所定のしきい値を越える変化を示したとき、前記比較手段による比較処理を中止する処理中止手段を具備する。
【００４２】
前記基準値は、センサ出力が安定したかどうかを判断するためのものであるから、前記したようにセンサの望ましい分解能、またはユーザーの目的とする分解能に応じた値に設定する必要がある。したがって、基準値は、通常の計測値が開始されたときに検出対象によってひきおこされる変化量や変化の度合よりもはるかに小さい値となるのが望ましい。
一方、前記しきい値は、前記検出対象によって生じる計測値の変化に対応するレベルに応じた値とするのが望ましい。たとえば、物体を検出するセンサであれば、「物体なし」時の信号レベルと「物体あり」時の信号レベルとの差に対応する変化量を、しきい値とすることができる。このようにすれば、検出信号または計測値がしきい値を越える変化を示したときに、変化量を基準値と比較する処理が中止されることになる。この比較処理を中止することにより、表示手段による表示や出力手段による信号出力も行われないことになる。
【００４３】
なお、「基準値の示す変化量」とは、前記比較手段が変化量に対する比較処理を行っている場合は、基準値そのものとすることができる。また、変化量の変化の度合に対する比較処理が行われる場合には、現時点の変化量に基準値分の変化を上乗せした値を、基準値の示す変化量とすることができる。
【００４４】
上記の処理中止手段による処理は、物体の有無をおおまかに検出する場合のように、センサ出力のばらつきによる影響を受けにくい処理を行う場合に有用である。すなわち、精密な計測処理を必要としないユーザーが、直ちにセンサの使用を開始した場合には、計測処理結果が安定したレベルに達するより前に検出信号または計測処理結果にしきい値を上回る変化が生じるので、使用の開始時期を判断するための処理はキャンセルされることになる。よって、ユーザーの目的とする処理に柔軟に対応することができる。
【００４５】
つぎに、所定の検出対象に感応する検出部を具備し、この検出部からの検出信号を用いた計測処理の結果を出力するセンサを、コントローラに接続した構成の制御システムについて説明する。前記センサは、前記コントローラから前記計測処理結果が安定したか否かを示す信号の送信要求を受け付ける信号入力手段と、前記コントローラからの送信要求に応じて、前記検出信号または計測処理結果について、所定期間毎に変化量またはその変化の度合を抽出する抽出手段と、抽出された変化量または変化の度合を所定の基準値と比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果に基づき、前記計測処理結果が安定したこと、または計測処理結果が安定していないことを示す信号を前記コントローラに返送する返信手段とを具備する。一方、コントローラは、前記センサに前記送信要求を行った後、この送信要求に対する前記センサからの返信に応じて前記計測処理結果が安定したか否かを判別し、安定したと判別したとき、センサからの前記計測処理結果にかかる出力を用いた処理を開始するように構成される。
【００４６】
なお、センサには、前記返信手段に加えて、前記した表示手段を設けることもできる。また、このセンサには、前記した各種態様を適用することができる。
コントローラは、ロボットなど、所定の装置の動作を制御するためのもので、パーソナルコンピュータやプログラマブルコントローラなどの装置により構成することができる。ただし、これに限らず、ロボットなどの作業用の装置の制御部をコントローラと考えることもできる。
【００４７】
上記の制御システムにおいて、センサは、コントローラからの送信要求に応じて、前記した変化量を抽出して基準値と比較する処理を開始し、計測処理結果が安定したレベルに達した時点で、コントローラにその旨を示す信号を返送する。または、この反対に、計測処理結果が安定するまでの間、コントローラに、計測処理結果が安定していないことを示す信号を返送する。コントローラは、この信号に応じて、センサの計測処理結果が安定したことを判断し、その計測処理結果を示すセンサからの出力を用いて、目的とする処理を開始する。
【００４８】
よって、コントローラは、センサの計測処理結果が安定すると、直ちに、人間の手を介することなく、その計測処理結果を用いた処理を開始することが可能となり、処理対象の信号の精度を確保して、高精度の処理を行うことができる。
【００４９】
このような制御システムによれば、電源投入直後に、センサ出力の安定を待って処理を開始できるようになるばかりでなく、通常の処理においても、周囲環境によりセンサ出力が不安定になる可能性がある場合には、センサに送信要求を行って、この要求に対する返信によりセンサの出力が安定しているかどうかを確認した上で、処理を進めることができる。
【００５０】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明が適用された近接式の変位センサの外観を示す。この実施例の変位センサ１は、検出コイルＬ（図２に示す。）を含むヘッド部２と、制御回路を含むアンプ部３との間にプリアンプ部４を介装させて成る。プリアンプ部４には、高周波を発振させる発振回路４１やＥＥＰＲＯＭ４２（ともに図２に示す。）が収容され、また機体の上面には表示灯４３が配備される。なお、図中の４４は、プリアンプ部４を支持する支持部材である。
【００５１】
ヘッド部２とプリアンプ部４とは、シールドケーブル５により接続される。このシールドケーブル５には、高周波電流を流すための信号線が含まれており、前記検出用コイルＬは、この信号線に一体に設けられる。
【００５２】
プリアンプ部４とアンプ部３には、それぞれ多芯ケーブル６ａ，６ｂが取り付けられる。各多芯ケーブル６ａ，６ｂの先端にはそれぞれ中継用コネクタ７ａ，７ｂが設けられており、これらコネクタ７ａ，７ｂを接続することによって、プリアンプ部４とアンプ部３とは接続された状態になる。なお、これらの多芯ケーブル６ａ，６ｂには、電源の供給ラインを含む複数の信号線が含まれている。また、アンプ部３側の多芯ケーブル６ｂの長さは、アンプ部３の設置条件に応じて任意に設定することができる。
【００５３】
前記アンプ部３は、前記発振回路４１の発振振幅を距離を示す電圧信号に変換して出力する（以下、この距離を「検出距離」という。）もので、本体を形成するケース体３０の内部には、検出処理や信号出力のための回路が組み込まれる。さらにこのケース体３０の上面には、表示パネル３５１や表示灯３５２を含む表示部３５が設けられるほか、後記する操作部３６を構成する複数の操作スイッチ（図示せず。）が配備される。
【００５４】
前記表示パネル３５１は、検出距離をディジタル表示するのに用いられる。また表示灯３５２は、多色発光のＬＥＤを含むもので、被検出物体の有無を検出したことを報知するほか、種々の内容の報知をそれぞれ特定の色彩光によって報知するように設定されている。
【００５５】
この実施例のセンサ１は、通常の距離を計測する制御モード（以下、これを「計測モード」という。）を実行するとともに、電源投入直後などに、自己の計測処理結果を示す出力（以下、これを単に「出力」という。）が安定した状態になるまで計測モードの開始に待機する制御モード（以下、これを「ウォーミングアップモード」と呼ぶ。）を実行するように設定されている。このウォーミングアップモードでは、発振回路４１の発振振幅のばらつきを監視することによって、出力が安定したかどうかを判別し、安定したと判断すると、前記表示部３５を用いて、ウォーミングアップの終了を報知するようにしている。また、図示しない外部機器用の接続コネクタからは、この表示に連動してオン状態となる信号（以下、この信号を「安定信号」と呼ぶ。）が出力される。
【００５６】
このウォーミングアップの終了の報知は、前記表示パネル３５１に所定の情報を表示したり、表示灯３５２に特定の色彩光を点灯させる方法によって行われるほか、プリアンプ４側の表示灯４３を用いて行うこともできる。また、ウォーミングアップの終了報知のみならず、出力が安定していない状態下でも、所定の情報表示または色彩光をもって、ウォーミングアップ中であることを報知することができる。なお、アンプ部３の上面は、通常は、透明のカバー３０ａにより覆われており、このカバー３０ａを介して表示を視認することができるようになっている。
【００５７】
図２は、前記近接センサ１の全体の回路構成を示す。
前記アンプ部３には、コンピュータによる制御部３１（ＣＰＵおよびメモリを含む。）、前記発振回路４１の発振振幅を電圧信号として取り出すための検波回路３２、この検波回路３２からの出力をディジタル変換するためのＡ／Ｄ変換回路３３が収容される。このほか、アンプ部３には、Ｄ／Ａ変換回路３４、検出距離出力回路３８１、安定信号出力回路３８２、判定結果出力回路３８３、外部信号入力部３９などが配備される。また、制御部３１には、前記ケース体３０の上面の表示部３５および操作部３６が接続される。さらに、このアンプ部３には、センサ１内の各回路の駆動用電源を生成するための電源回路３７が配備される。
【００５８】
Ｄ／Ａ変換回路３４は、制御部３１が求めた検出距離を電圧信号に変換するためのもので、検出距離出力回路３８１は、この電圧信号を増幅して出力する。一方、安定信号出力回路３８２は、前記安定信号を、判定結果出力回路３８３は、被検出物体の有無を判別した結果を、それぞれオン／オフを示す信号として出力する。なお、前記した外部機器用の接続コネクタには、これら３種類の出力回路３８１〜３８３および外部信号入力部３９のそれぞれに対応する接続端子が設けられる。
【００５９】
前記プリアンプ部４のＥＥＰＲＯＭ４２には、このセンサ１の型式を示す情報などが格納される。このＥＥＰＲＯＭ４２、および前記表示灯４３は、アンプ部３の制御部３１に接続される。
【００６０】
上記構成において、制御部３１のメモリには、発振振幅を距離に変換するための補正用テーブルが格納されている。制御部３１は、計測モードにおいては、Ａ／Ｄ変換回路３３からディジタル量の発振振幅（以下、これを「検出値」という。）を取り込むとともに、新たな検出値を含む過去所定数分の検出値を平均化する移動平均化処理を実行し、得られた平均値をもって前記補正用テーブルを照合することにより、検出距離を求める。求められた検出距離は、表示部３５およびＤ／Ａ変換回路３４より出力される。さらに、制御部３１は、前記検出距離を所定のしきい値と比較して、被検出物体の有無を判定し、「物体あり」と判別したときに、判定結果出力回路３８３よりオン状態の信号を出力する。
【００６１】
さらに、この実施例の制御部３１のメモリには、規格の異なる複数のセンサについて、それぞれ推奨のウォーミングアップ時間や規定の分解能が登録されている。制御部３１は、ウォーミングアップモード時には、プリアンプ部４のＥＥＰＲＯＭ４２に格納されたセンサ型式に基づき前記メモリからセンサ１の規格に応じた登録情報を選択し、これらを用いてウォーミングアップを終了する時期を判断する。
【００６２】
図３は、前記ウォーミングアップモードにおける一連の手順を示す。なお、図３では、表示パネル３５１を用いた文字表示により、ウォーミングアップに関する情報を詳細に報知するものとして説明する。
【００６３】
前記制御部３１は、電源投入に応じて、前記ＥＥＰＲＯＭ４２からセンサ型式を読み出した後、この型式に基づき、内部メモリからセンサ１の規格に応じた推奨のウォーミングアップ時間や分解能を読み出す。これらウォーミングアップ時間や分解能は、ウォーミングアップ処理を終了するタイミングの判別に使用されるもので、特に、分解能は、ＳＴ８に示す基準値として設定される。このような初期設定が終了した後に、図３の手順がスタートする。
【００６４】
この実施例のウォーミングアップモードは、ユーザーの処理目的によって選択的に実行されるもので、詳細な計測処理を必要としないユーザーは、最初に計測開始操作を行うことにより、ウォーミングアップモードを強制終了することができる。ここで、計測開始操作とは、操作部３６や外部信号入力部３９に何らかの変化が生じたときのように、ユーザーが意図的にウォーミングアップを終了させたいときに行う操作、と考えることができる。なお、この計測開始操作が行われなかった場合にも、実際に計測が実行されると、後記するＳＴ６の判定が「ＹＥＳ」となって、ウォーミングアップモードは強制終了される。
【００６５】
まず、ＳＴ１では、前記した計測開始操作をチェックする。ここで、計測開始操作が行われた場合には、ＳＴ１が「ＹＥＳ」となってＳＴ１２に進み、表示部３５に、ウォーミングアップが強制終了された旨を示す情報を表示して、処理を終了する。
【００６６】
計測開始操作が行われなかった場合は、ＳＴ１が「ＮＯ」となってＳＴ２に進み、前記表示部３５に、ウォーミングアップ中であることを示す情報を表示する。そして、つぎのＳＴ３において、所定の設定時間が経過するまで待機する。
【００６７】
この設定時間は、後記する変化量を求めるためにＡ／Ｄ変換回路３３からの検出値をサンプリングする間隔を示すものである。この設定時間が経過すると、ＳＴ４に進んで検出値を取得した後、つぎのＳＴ５で、この検出値と前回に取得した検出値との差を求める。なお、ここには図示していないが、初めて検出値を取得した場合には、このＳＴ５をスキップして、ＳＴ３に戻る。
【００６８】
ＳＴ６では、ＳＴ５で求めた差を所定のしきい値と比較する。このしきい値は、前記ウォーミングアップを強制終了するための判定基準となるもので、センサ１の検出エリアに被検出物体が入った場合の発振振幅の変動レベルに対応する値が設定される。ここで、２つの検出値間の差がしきい値より小さい場合には、ＳＴ６が「ＮＯ」となってＳＴ７に進み、今回取得の検出値を含む過去所定回数分の検出値における変化量を算出する。
【００６９】
なお、この変化量は、前記所定回数分の検出値のうちの最大値と最小値との差により表される。また、ここには図示していないが、処理開始直後に、変化量を求めるのに必要な数分の検出値が得られていない場合には、ＳＴ７をスキップしてＳＴ３に戻る。
【００７０】
つぎのＳＴ８では、前記ＳＴ７で求めた変化量が基準値以下になっているかどうかをチェックする。検出値のばらつきが大きい状態下では、このＳＴ８の判定は「ＮＯ」となり、ＳＴ９を介してＳＴ３に戻る。
【００７１】
以下、同様にして、前記設定時間が経過する毎に新たな検出値を取り込んで変化量を算出し、これを基準値と比較する処理を繰り返す。この結果、所定の時点での変化量が前記基準値以下となると、ＳＴ８が「ＹＥＳ」となってＳＴ１０に進み、前記表示部３５に、ウォーミングアップの終了を示す情報を表示する。さらに、ＳＴ１１で、前記安定信号をオンに設定した後、ウォーミングアップモードを終了する。
【００７２】
なお、この実施例では、推奨のウォーミングアップ時間が経過するまで、ＳＴ８が「ＹＥＳ」とならなかった場合には、推奨のウォーミングアップ時間の経過をもってＳＴ１０に進み、ウォーミングアップの終了を示す情報を表示するようにしている。
【００７３】
また、ＳＴ４で取得した検出値と１つ前に取得した検出値との間にしきい値を上回る差が生じた場合には、ＳＴ６が「ＹＥＳ」となってＳＴ１２に進み、ウォーミングアップが強制終了されたことを示す情報を表示してから処理を終了する。
【００７４】
上記図３の手順によれば、ユーザーは、電源投入後、ウォーミングアップの終了を示す情報が表示されるまで待機し、この情報が表示された後に被検出物体をセンサ１の検出エリアに送るようにすると、センサ１の出力が安定した状態下で計測モードを開始することができる。ただし、電源投入直後に計測開始操作を行ったり、ウォーミングアップ期間を無視して被検出物体を検出エリアに送り込んだ場合には、ウォーミングアップモードが強制終了されて計測モードが開始される。この場合の計測モードは、センサ出力が安定していない状態で行われるので、高精度の計測を目的とするユーザーには適さないが、物体の有無判別を行うなど、比較的単純な処理を行う場合には十分な精度が得ることができる。よって、ユーザーは、自身の使用目的に応じて、ウォーミングアップモードを利用するか否かを選択することができる。
【００７５】
なお、上記図３において、検出値のサンプリング間隔となる設定時間（ＳＴ３において判別している時間）を、前記した移動平均処理に使用する複数の検出値を取り込むのに要する期間とすることもできる。この場合には、期間内に複数の検出値をサンプリングした上で、これら検出値の平均値をもって、ＳＴ４で取得する検出値とすることができる。また、変化量を求める対象は検出値に限らず、検出距離についての変化量を求めて、ウォーミングアップモードの終了時期を判別するようにしてもよい。
【００７６】
また、上記図３の手順では、所定期間内における検出値の変化量を抽出して規定値と比較することにより、出力が安定したかどうかを判別するようにしているが、これに代えて、検出値を取得する都度、この検出値と前回の検出値との差を求め、この差が規定値以下となる状態が所定回数連続したことをもって、検出値が安定したと判断するようにしてもよい。
【００７７】
また、電源投入後、発振回路などの温度が安定した後も、一定の度合で出力が変化するような特性を示すセンサについては、つぎの図４に示す手順により、ウォーミングアップモードを実行するのが望ましい。
【００７８】
図４の手順では、前記図３のＳＴ７，ＳＴ８に代えて、ＳＴ７´，ＳＴ８´を実行するようにしている。なお、ＳＴ７´，ＳＴ８´以外のステップについては、前記図３と同様であり、これらステップに図３と同じ符号を付すことにより、主要な処理にかかるステップのみに限定して説明する。
【００７９】
この図４の手順でも、設定時間が経過する都度、検出値を取得し、この検出値と前回取得した検出値との差を算出する（ＳＴ３〜５）。ここで、この差がしきい値以下であれば、ＳＴ６が「ＮＯ」となってＳＴ７´に進む。このＳＴ７´では、前記ＳＴ５で算出した検出値の差と１段階前に得た検出値の差との差分演算処理により、検出値の変化の度合を算出する。
【００８０】
ＳＴ８´では、前記変化の度合を所定の基準値と比較する。この実施例における基準値は、センサの計測処理結果が安定した状態にあるときに生じる検出値の変化の度合に基づいて設定されるものである。前記変化の度合が基準値以下になると、ＳＴ８´が「ＹＥＳ」となり、ＳＴ１０で「ウォーミングアップ終了」を表示した後、つぎのＳＴ１１で安定信号をオンにして、処理を終了する。
【００８１】
上記図４の手順によれば、センサ１の検出値がランダムな度合で変化する状態からほぼ一定の度合で変化する状態に移行したときに、ウォーミングアップの終了を示す情報が表示されるので、図３の制御によるセンサ１と同様に、この表示がなされた後に被検出物体をセンサ１の検出エリアに送ることにより、センサ１の出力が安定した状態下で計測モードを開始することができる。
また、この手順においても、電源投入後に計測開始操作が行われたり、ウォーミングアップモードが無視されて被検出物体が検出エリアに送り込まれた場合には、ウォーミングアップモードが強制終了されて計測モードが開始されるようになる。
【００８２】
ところで、上記図３，４の手順では、センサ１の出力が規定の分解能を満たす状態になったときの検出値の変化量またはそのときの変化の度合に基づいて、ウォーミングアップモードの終了時期を判別するための基準値を設定したが、これに代えて、操作部３６より、ユーザーの目的に応じた基準値を入力してもよい。また、基準値を設定するためのティーチングモードを設定し、このティーチングモードにおいて、前記表示部３５に、検出値または検出距離の変化量を表示し、ユーザーにこの変化量の表示を確認しながら目的に適合する変化量を指定させ、その指定された変化量またはその変化の度合をもって基準値としてもよい。
【００８３】
このように、ユーザー自身の処理目的に応じた出力状態になったときの検出値に基づいて基準値を設定すれば、ユーザーは、センサ１の出力が処理目的に適合するレベルに達したことを容易に判断して、センサ１の使用を開始することができ、利便性の高いセンサを提供することができる。
【００８４】
なお、上記したウォーミングアップモードは、近接式の変位センサ１に限らず、図５に示すような差動トランス式の変位センサ１Ａに適用することもできる。このセンサ１Ａは、一対の検出コイルＬ１，Ｌ２およびコア２１を含むヘッド部２Ａと、信号変換回路４５を含むプリアンプ部４Ａと、アンプ部３とを、順に接続して構成される。なお、アンプ部３は、前記センサ１で使用されるのと同様のものであり、各部に図２と同様の符号を付けることにより、詳細な説明を省略する。また、プリアンプ部４ＡのＥＥＰＲＯＭ４２および表示灯４３も、前記センサ１のプリアンプ部４に設けられたものと同様であるので、同じく、詳細な説明を省略する。
【００８５】
前記ヘッド部２Ａの各コイルＬ１，Ｌ２は、直列に接続される。前記コア２１は、ここでは図示していないが、先端に測定子を備えた可動シャフトに連設されており、この可動シャフトの変位に伴って、各コイルＬ１，Ｌ２の内部を軸方向に沿って往復動するように設定される。
【００８６】
前記プリアンプ部４Ａ内の信号変換回路４５には、各コイルＬ１，Ｌ２に交流電流を流すための発振回路のほか、各コイルＬ１，Ｌ２に誘起された電圧を増幅するための増幅回路、増幅後の信号を直流変換するためのＡＣ−ＤＣ変換回路、ＡＣ−ＤＣ変換後の電圧の差を求めるための差動増幅回路などが含まれる。なお、前記アンプ部３側の検波回路３２は、差動増幅回路の出力端子に接続される。
【００８７】
上記構成において、前記した測定子が非接触物体に接することにより、可動シャフトおよびコア２１が変位すると、前記コイルＬ１，Ｌ２には、コア２１の変位量に応じた電圧が誘起される。各コイルＬ１，Ｌ２間における誘起電圧の差は、前記信号変換回路４４内の差動増幅回路および検波回路３２により検出された後、Ａ／Ｄ変換回路３３によりディジタル変換され、検出値として制御部３１に入力される。
【００８８】
制御部３１のメモリには、差動トランス方式の変位センサに適合する補正用テーブルが格納されている。制御部３１は、このテーブルに前記検出値を照合するなど、近接式の変位センサ１におけるのと同様の方法による計測モードを実行することにより、被検出物体までの距離を計測したり、物体の有無を判別して、その処理結果を出力する。さらに、制御部３１は、この計測モードに先立ち、前記図３または図４に示したウォーミングアップモードを実行することにより、センサ１Ａの出力が計測処理に適したレベルにまで安定した時点でその旨を報知することができる。
【００８９】
ところで、上記のセンサ１，１Ａによれば、前記安定信号によって外部機器に処理開始時期を認識させ、自動的に処理を開始させることができる。
図６は、所定の作業を行うロボット９の動作を制御するシステムにおいて、前記センサ１，１Ａの出力に応じて処理を自動化する場合の構成を示す。図中の８は、前記ロボット９を制御するコントローラである。ロボット９は、たとえば，センサ１，１Ａにより検出された物体に他の部品を取り付ける作業を行うもので、コントローラ８は、センサ１からの検出距離に基づき、ロボット９のマニピュレータの位置や角度を制御する処理などを行う。
【００９０】
前記センサ１，１Ａとコントローラ８とは、ケーブルを介して接続される。コントローラ８は、センサ１，１Ａの外部信号入力部３９に、ウォーミングアップ実行コマンドを出力する。一方、センサ１，１Ａは、ウォーミングアップ実行コマンドに応じてウォーミングアップモードを開始し、ウォーミングアップモードが終了した際には、コントローラ８に対し、前記安定信号を出力するように設定されている。なお、センサ１，１Ａからは、このほかに検出距離が出力されるが、この検出距離は、制御モードの種類に関わらず、常時、出力することが可能である。
【００９１】
上記において、センサ１，１Ａの制御部３１は、前記ウォーミングアップ実行コマンドに応じてウォーミングアップモードを開始し、前記変化量が基準値以下となったところで安定信号をオン状態とする。コントローラ８は、センサ１，１Ａにウォーミングアップ実行コマンドを出力した後は、安定信号がオンとなるまで待機し、安定信号がオンとなると、その時点からの検出距離を取り込んでロボット９を制御する処理を開始するように設定される。
【００９２】
なお、上記の制御システムにおいては、コントローラ８は、システムに電源が投入された直後のみならず、ロボット９の稼働を開始した後も、適宜、ウォーミングアップ実行コマンドを出力することによって、安定した状態下での検出距離を処理することができる。したがって、温度変化のほか、機械的な振動などによってセンサ出力が一時的に不安定になる場合でも、ウォーミングアップ実行コマンドによってセンサ出力の状態を確認した上でその検出距離を処理することができ、きわめて精度の高い制御を実行することができる。
【００９３】
【発明の効果】
この発明によれば、センサ自体に、自己の出力が安定したかどうかを判断する機能や、その判断の結果を報知する機能を持たせたので、実際のセンサの環境に応じて、その出力の使用が可能となる時期を簡単に判断することができ、センサの利便性を高めることができる。さらに、出力が安定したかどうかを判断している間にユーザがセンタの使用を開始した場合には、出力が安定したかどうかの判断を中止する機能も持たせたので、精密な計測処理を必要としない目的でのセンサの使用に柔軟に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明が適用された近接式の変位センサの構成を、ウォーミングアップ終了の報知例とともに示す斜視図である。
【図２】センサの構成を示すブロック図である。
【図３】ウォーミングアップモードにおける制御手順を示すフローチャートである。
【図４】ウォーミングアップモードにおける他の制御手順を示すフローチャートである。
【図５】差動トランス式の変位センサの構成を示すブロック図である。
【図６】変位センサを用いた制御システムの例を示すブロック図である。
【図７】典型的なセンサの出力特性を示す説明図である。
【図８】センサ間での出力特性に差があることを示す説明図である。
【符号の説明】
１，１Ａセンサ
２，２Ａヘッド部
３アンプ部
４，４Ａプリアンプ部
８コントローラ
３１ＣＰＵ
３２検波回路
３３Ａ／Ｄ変換回路
３５表示部
３６操作部
３８１検出距離出力回路
３８２安定信号出力回路
４１発振回路
４４信号変換回路
Ｌ，Ｌ１，Ｌ２コイル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention includes a detection unit sensitive to a predetermined detection target such as light, magnetism, vibration, temperature, etc., and measures a predetermined physical quantity using a detection signal from the detection unit, or detects the detection signal or physical quantity The present invention relates to a sensor that outputs the processing result by comparing the size with a predetermined threshold value. The present invention also relates to a control system for executing control on a predetermined drive system using outputs from these sensors.
[0002]
[Prior art]
For example, a proximity displacement sensor includes a detection coil, an oscillation circuit, and a detection circuit that detects the oscillation amplitude of the oscillation circuit as a voltage signal, and the magnitude of the detected oscillation amplitude up to the object to be detected. It is set to convert to distance and output.
In this type of displacement sensor, generally, immediately after the power is turned on, the physical quantity of the elements forming the oscillation circuit fluctuates with a sudden change in the temperature of the internal circuit, and the circuit characteristics change. Thus, the output level changes sharply until the predetermined time t0 elapses after the power is turned on. Further, even after this steep change has subsided, the sensor output until the circuit temperature stabilizes varies beyond the resolution guaranteed by the manufacturer (hereinafter referred to as “specified resolution”).
[0003]
In FIG. 7, the enlarged view in the frame P shows the magnitude of the change in the output of the sensor, and the magnitude of the variation in the output is the resolution. As the time t changes while the output of the sensor exceeds the resolution, the measurement accuracy is greatly reduced. In particular, when a sensor performs precise measurement processing, it is necessary to refrain from adopting the output until the change in the output falls within the resolution range. In FIG. 7, the period indicated by t indicates the time required for the change in the output to enter the resolution range, and hereinafter, the time corresponding to t will be referred to as “warming up time”.
[0004]
The sensor manufacturer determines the recommended warm-up time by measuring the change in output after power-on for each of multiple sensors that meet the same standard and adding a statistical margin based on the measurement results. , This is presented to the user. By adopting the sensor output after the manufacturer's recommended warm-up time has elapsed, it is possible to reliably obtain a sensor output having a prescribed resolution.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, even for sensors of the same standard, the time required for the output to stabilize varies greatly. Even for the same sensor, the time until the output is stabilized varies depending on the installation environment and the temperature when the power is turned on. The recommended warm-up time is set with a sufficient margin so that it can be applied to any sensor, taking into account variations among these sensors and variations due to the installation environment. It will be longer than the warm-up time actually required.
[0006]
FIG. 8 shows an example of variation in warm-up time between sensors in a displacement sensor having the above-described oscillation circuit. In the figure, Q1, Q2, and Q3 indicate the output characteristics of three sensors of the same standard, and t1, t2, and t3 indicate the length of time required until an output that satisfies the resolution is obtained for these sensors. Indicates. T indicates a recommended warm-up time set for these sensors.
[0007]
Q4 is an output characteristic when one of the three sensors is used for a predetermined period and the power is turned on again before the internal temperature decreases. The output of the sensor in this case shows an accuracy close to the specified resolution immediately after the power is turned on, and the time t4 required for the output to become stable is much shorter than the normal times t1 to t3.
[0008]
Conventionally, no attempt has been made to present the time until the output is actually stabilized for each sensor, so the user can only use the recommended warm-up time T as a guide. However, as shown in t1, t2, and t3, since the warm-up can be completed in a time shorter than the recommended warm-up time T, the time spent waiting while the sensor output can be used. Occurs. Furthermore, as shown at t4, when the sensor that has been used a while ago is reused, the output is stabilized in a very short time, and therefore the dead time is further increased.
[0009]
As described above, in the conventional sensor, a dead time is spent until the use of the output is started, which causes a decrease in processing efficiency at the time of activation.
Here, in order to detect whether or not the output of the sensor is stable, it is necessary to capture the output of the sensor into a device such as an oscilloscope and measure the amount of change in the output level. However, such a method has a problem that the configuration becomes large and the accuracy is high enough to detect even a minute change in sensor output, resulting in high cost. There is also a problem that a space for installing an external device is required.
[0010]
Further, depending on the purpose of use on the user side, even if the output of the sensor does not reach the prescribed resolution, the output can be used if it satisfies a certain resolution. However, the conventional sensor and its peripheral devices are not provided with any means for determining whether or not the resolution suitable for the user's purpose of use is obtained, and there is a problem that the convenience is lacking. is there.
[0011]
This invention was made paying attention to the above problems, and by providing the sensor itself with a function of determining whether its own measurement processing result is stable, or a function of notifying the result of the determination, The purpose is to enable the use of the output from the sensor to be started according to the actual sensor environment.
[0012]
  In addition, the present invention makes it possible to determine when the use according to the accuracy required by the user is possible by freely setting a reference value for determining the stability of the measurement processing result.And to be able to respond flexibly to the use of sensors for purposes that do not require detailed measurement processing.Objective.
[0013]
In addition, as in Patent Documents 1 and 2 below, there is a conventional document that discloses a technical idea that the output of the sensor is compensated according to changes in the surrounding environment such as temperature, but each document outputs the output of the sensor itself. It is not intended to detect whether or not is stable, or to indicate its state, and has not yet solved the object of the present invention.
[0014]
[Patent Document 1]
JP 2000-298145 A
[Patent Document 2]
Special table 2001-521152
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The sensor according to the present invention includes a detection unit sensitive to a predetermined detection target, and outputs a result of measurement processing using a detection signal from the detection unit.
The detection unit detects a change in a detection target using a predetermined element or an electric circuit. The detection target may be a physical change such as temperature and vibration in addition to a specific object. The detected change state can be expressed as a change in voltage, current, frequency, or the like.
[0016]
The “measurement process” can be considered as a process of deriving a numerical value indicating a predetermined physical quantity using a detection signal from the detection unit. For example, in the proximity displacement sensor described above, a process for obtaining the distance from the voltage indicating the oscillation amplitude to the object to be detected, and in the photoelectric displacement sensor, an output voltage from a light receiving element such as PSD (Positioning Sensing Device) or CCD The process for obtaining the distance to the object to be detected by triangulation using this corresponds to this. These processing results can be output as a measured value by a digital signal, or can be output as a voltage signal proportional to the measured value.
[0017]
In addition, the measurement processing referred to in this specification includes processing for comparing the detection signal with a predetermined threshold value. For example, processing for detecting the presence or absence of an object in a proximity switch or a photoelectric switch corresponds to this. The measurement processing result in this case can be output as a binary signal indicating ON / OFF.
[0018]
In addition, “stable measurement processing result” as used in this specification refers to a state in which the measurement processing result when the ambient environment of the sensor is not changed has an accuracy suitable for the processing purpose. Shall.
[0019]
The sensor according to the present invention compares the detection signal or the measurement processing result with an extraction unit that extracts a change amount or a degree of change for each predetermined period, and compares the extracted change amount or the change degree with a predetermined reference value. And a display means for indicating that the measurement processing result is stabilized by a predetermined display mode when the amount of change or the degree of change is equal to or less than a reference value.
[0020]
In the above, the extraction means and the comparison means can be configured by dedicated circuits, respectively, but can also be integrated as a computer in which a program for executing the processing of these means is incorporated. The display means includes a display for displaying information indicating that the output is stable, and a display control unit (which can also be set in the computer) for displaying the information on the display. be able to. The indicator may be simply an indicator lamp.
[0021]
When the extraction unit extracts the change amount, for example, the detection signal or the measurement processing result can be sampled every predetermined period, and the difference between the sampling value and the previous sampling value can be extracted as the change amount. Alternatively, sampling may be performed a plurality of times within a period, and the difference between the maximum value and the minimum value among them may be calculated as the amount of change. Further, as the amount of change, the variance in a plurality of sampling values may be obtained.
[0022]
The degree of change can be considered as the degree to which the magnitude indicated by the detection signal or measurement processing result changes with respect to the time axis. For example, as a change amount, when a detection signal or a measurement processing result is sampled every predetermined period and a difference from the previous sampling value is obtained, the change amount and the change amount extracted one step before The difference can be determined as the degree of change.
[0023]
The reference value that the comparison means compares with the amount of change or the degree of change is the output level at which the measurement processing result of this sensor is considered stable (either the output from the sensor to the outside or the internal output from the detector). May be set based on the degree of variation. For example, the amount of change or the degree of change when the sensor is at a predetermined resolution set in advance can be used as the reference value. However, the reference value is not limited to this, and an arbitrary value desired by the user can be set based on an external input or the like as shown in an aspect described later. Further, a value obtained by multiplying a value based on the prescribed resolution by a predetermined coefficient may be used as a reference value.
[0024]
Whether the comparison processing by the comparison means is performed for the amount of change or the degree of the change depends on the tendency of the change that occurs in the measurement processing result when the sensor is turned on. In general, there are sensors in which the detection signal at the time of power-on converges toward a certain value, and in which the detection signal continues to change but in a direction that changes with a certain degree. In the former sensor, it is desirable to set the comparison means to perform comparison processing based on the amount of change, and in the latter sensor, to perform comparison processing based on the degree of change in the amount of change.
[0025]
According to the sensor having the above-described configuration, it is determined whether or not the measurement processing result is stable in the sensor, and the indicator lamp is turned on or predetermined information is displayed when it can be regarded as stable. Thus, it can be notified to the user that the sensor output can be used. Therefore, even if the user does not wait until the recommended warm-up time elapses, the user can start using the sensor output as soon as the sensor to be used is in a state suitable for measurement processing, and the waiting time at power-on can be reduced. It can be greatly reduced. In addition, since a series of processes are all performed in the sensor, it is not necessary to use an external device, and there is no possibility of requiring a large cost. In addition, the user can check whether the sensor can be used in the vicinity of the sensor installation position.
[0026]
  Next, the sensor according to the present invention includes the above-described sensor.Display meansInstead to,Measurement processing resultIt is possible to provide signal output means for transmitting a signal indicating that the signal is stable. If the transmission destination of this signal is an apparatus that captures and processes the measurement processing result, the output of the sensor is stabilized, and at the same time, the processing using this sensor output can be automatically started.
[0027]
Further, according to the present invention, the display means is configured so that a predetermined display mode indicates that the measurement processing result is not stable until the amount of change or the ratio of the change becomes a value equal to or less than a reference value. Can be changed. In this case, the user can recognize that the output of the sensor is ready to be used when the display on the display means disappears.
[0028]
Further, for the signal output means, for the same purpose, a signal indicating that the measurement processing result is not stable is sent until the change amount or the change ratio becomes a value equal to or less than a reference value. The configuration can be changed.
[0029]
Next, in a preferred aspect of the sensor according to the present invention, the detection unit includes an oscillation circuit for generating a magnetic field or an electric field for object detection, and a circuit for detecting an oscillation state of the oscillation circuit, An object presence / absence determination process or a process of measuring a distance to the detected object is performed using a detection signal from the detection unit, and the result is output. The change in the oscillation state can be extracted as a change in frequency or phase in addition to a change in oscillation amplitude.
[0030]
The sensor according to the above aspect can be configured as a proximity displacement sensor, for example. The proximity displacement sensor has a detection unit including a detection coil and an oscillating circuit, which causes a high-frequency magnetic field from the coil to act on a metal object to be detected and oscillates by the action of an eddy current magnetic field generated from the object to be detected. Using the phenomenon that the oscillation state of the circuit changes, the distance to the detected object is detected.
[0031]
In addition, the sensor according to the above aspect includes a detection unit including an electrode and an oscillation circuit, and determines the distance to the detected object based on a change in the oscillation state due to a change in capacitance between the electrode and the detected object. It can also be configured as a capacitive sensor to be measured.
[0032]
Further, the sensor of the above aspect is not limited to a sensor for distance measurement, but a sensor for use for determining the presence or absence of an object by comparing the oscillation amplitude, frequency, etc. of an oscillation circuit with a predetermined threshold (so-called proximity switch). ).
[0033]
The sensor of the above aspect performs measurement processing using the oscillation amplitude or frequency of the oscillation circuit as a detection signal and outputs the processing result. Under the influence of the change in characteristics, the output changes more than the specified resolution. In this type of sensor, when the temperature change of the oscillation circuit is settled and the oscillation state is stabilized, the variation in the change amount of the detection signal or the measured value becomes small or changes at a certain degree. According to the present invention, it is possible to confirm whether or not the measurement processing result is in a stable state by the display or output of the sensor. Therefore, the sensor output with the accuracy suitable for the distance measurement and the high-precision object presence / absence determination processing The time obtained can be easily determined.
[0034]
Next, in another preferred aspect of the sensor according to the present invention, the detection unit includes a differential transformer including an oscillation circuit, and the distance to the object to be detected is detected using the detection signal from the detection unit. It is configured to perform measurement processing and output the result.
The sensor according to this aspect is a so-called contact type displacement sensor. The detection unit may include a signal processing circuit for detecting a voltage difference induced in the detection coil of the differential transformer. The differential transformer includes a core and a pair of detection coils, but a primary coil may be provided in addition to the above.
[0035]
In the sensor according to the above aspect, the oscillation circuit is used as a drive source for generating an induced electromotive force in the detection coil of the differential transformer. Therefore, while the temperature of the oscillation circuit is unstable when the power is turned on, the voltage generated in the coil also becomes unstable, and the variation in the amount of change in the detection signal or the measured value increases or changes at random. Thereafter, as the temperature of the oscillation circuit stabilizes, the amount of change decreases or changes at a certain degree. In the present invention, it can be confirmed by the display or output of the sensor whether or not a stable state has been achieved. Therefore, it is possible to easily determine when the sensor output suitable for distance measurement can be obtained.
[0036]
In another preferred embodiment, the sensor includes, as the detection unit, a light emitting element for irradiating light, a light receiving element for receiving the irradiation light or reflected light thereof, and adjusting an output gain of the light emitting element. And an output from the light receiving element, and a process for determining the presence / absence of an object or a process for measuring a distance to a detected object is performed, and the result is output.
[0037]
The sensor of the above aspect irradiates light toward the object to be detected from the light-emitting element and the light-receiving element facing each other, or receives light reflected from the object to be detected by the light-receiving element. The reflection type photoelectric switch can be configured. Moreover, it can also be comprised as a photoelectric displacement sensor which measures the distance to the object using the reflected light from a to-be-detected object. As the light emitting element, a light emitting diode or a laser diode can be used. In addition to a photodiode, a CCD or PSD can be used as the light receiving element. The gain adjustment circuit may be an APC circuit (Automatic Power Control Circuit) for making the light emission output of the light emitting element constant.
[0038]
The sensor of the above aspect performs measurement processing using the amount of light received by the light receiving element while stabilizing the light emission state by the gain adjustment circuit. Immediately after the power is turned on, the light emission is caused by the influence of the temperature change of the gain adjustment circuit. Since the light emission amount of the element becomes unstable, the light reception amount also becomes unstable, and the change in sensor output becomes large. On the other hand, when the temperature change of the gain adjustment circuit is settled, the light emission amount of the light emitting element is stabilized. At this time, the amount of received light suitable for the measurement can be secured, and the change amount of the detection signal or the measurement value becomes small or changes at a certain degree. In the present invention, whether or not a stable state has been achieved can be confirmed by the display or output of the sensor. Therefore, it is easy to determine when sensor output with accuracy suitable for distance measurement or object presence / absence determination processing can be obtained. be able to.
[0039]
Furthermore, the sensor according to the present invention captures the amount of change or the degree of change extracted by the extraction means in response to an input means for inputting the reference value or an operation for instructing setting of a reference value, Setting means for setting a reference value based on the value can be provided.
The reference value input means and the means for instructing the setting of the reference value can be configured by a predetermined operation switch. Alternatively, a display with a touch panel may be used to indicate an image switch and accept an operation.
[0040]
When the above input means is introduced, when the user inputs the resolution according to the purpose of the measurement as a reference value, the detection signal or the measurement processing result is stabilized to a level suitable for the input value. Since the display indicating that the output is stable or the output is performed, the measurement process corresponding to the purpose can be started.
In addition, when setting means are introduced, the specified amount of change or degree of change is captured by performing a specified operation under the condition that the resolution according to the purpose of the user's measurement is obtained. A reference value can be set based on the captured value. Therefore, also in this case, it becomes possible to start using the output from the time when the sensor output reaches the resolution desired by the user, and the convenience can be greatly improved. In addition, information (numerical values, graphs, etc.) indicating the resolution is displayed on the sensor when the reference value is set by this designation operation so that the user can perform the designation operation after confirming the current resolution. It is desirable to provide an indicator for this purpose.
[0041]
  Further, according to the present inventionSensor isThe detection signal or the measurement processing result is set to a predetermined threshold value greater than the change amount indicated by the reference value before the change amount or the degree of change extracted by the extraction means becomes a value equal to or less than the reference value. A process stop means for stopping the comparison process by the comparison means when a change exceedingIt has.
[0042]
Since the reference value is used to determine whether the sensor output is stable, as described above, it is necessary to set the reference value to a value according to a desired resolution of the sensor or a resolution desired by the user. Therefore, it is desirable that the reference value be a value much smaller than the amount of change and the degree of change caused by the detection target when a normal measurement value is started.
On the other hand, it is desirable that the threshold value be a value corresponding to a level corresponding to a change in measurement value caused by the detection target. For example, in the case of a sensor that detects an object, the amount of change corresponding to the difference between the signal level when there is no object and the signal level when there is an object can be used as the threshold value. In this way, when the detection signal or measurement value shows a change exceeding the threshold value, the process of comparing the change amount with the reference value is stopped. By stopping this comparison processing, display by the display means and signal output by the output means are not performed.
[0043]
  In addition, "reference valueThe “amount of change indicated by” can be the reference value itself when the comparison means performs a comparison process for the amount of change. Further, when the comparison process is performed on the degree of change of the change amount, a value obtained by adding the change for the reference value to the current change amount can be set as the change amount indicated by the reference value.
[0044]
  aboveProcessing by processing cancellation meansIs used when processing that is not easily affected by variations in sensor output, such as when roughly detecting the presence or absence of an object.usefulIt is.That is,If a user who does not require precise measurement processing starts using the sensor immediately, the measurement processing result will reach a stable level.Detection signal or measurement processing resultSince the change exceeding the threshold value occurs, the process for determining the use start time is cancelled. Therefore, it is possible to flexibly cope with the processing intended by the user.
[0045]
  Next,Predetermined detection targetA sensor that outputs a measurement processing result using a detection signal from the detection unit to the controller.A control system having a connected configuration will be described.The sensor includes a signal input unit that receives a transmission request for a signal indicating whether or not the measurement processing result is stable from the controller, and a predetermined signal for the detection signal or the measurement processing result according to the transmission request from the controller. Extraction means for extracting the change amount or the degree of change for each period, comparison means for comparing the extracted change amount or change degree with a predetermined reference value, and the measurement processing based on the comparison result of the comparison means And a return means for returning a signal indicating that the result is stable or that the measurement processing result is not stable to the controller. On the other hand, after making the transmission request to the sensor, the controller determines whether or not the measurement processing result is stable according to a response from the sensor in response to the transmission request. The process using the output according to the measurement process result from is started.
[0046]
The sensor may be provided with the display means described above in addition to the reply means. The various aspects described above can be applied to this sensor.
The controller is for controlling the operation of a predetermined device such as a robot, and can be configured by a device such as a personal computer or a programmable controller. However, the present invention is not limited to this, and a control unit of a working device such as a robot can be considered as a controller.
[0047]
In the above control system, in response to a transmission request from the controller, the sensor starts the process of extracting the amount of change described above and comparing it with the reference value. When the measurement processing result reaches a stable level, the controller Return a signal to that effect. Alternatively, a signal indicating that the measurement processing result is not stable is returned to the controller until the measurement processing result is stabilized. In response to this signal, the controller determines that the measurement processing result of the sensor is stable, and uses the output from the sensor indicating the measurement processing result to start target processing.
[0048]
Therefore, as soon as the measurement processing result of the sensor becomes stable, the controller can start processing using the measurement processing result without human intervention, ensuring the accuracy of the signal to be processed. High-precision processing can be performed.
[0049]
According to such a control system, it is possible not only to start processing after the sensor output is stabilized immediately after the power is turned on, but also in normal processing, the sensor output may become unstable due to the surrounding environment. If there is, a transmission request is sent to the sensor, and it is possible to proceed after confirming whether the output of the sensor is stable by replying to this request.
[0050]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows the appearance of a proximity displacement sensor to which the present invention is applied. The displacement sensor 1 of this embodiment is configured such that a preamplifier unit 4 is interposed between a head unit 2 including a detection coil L (shown in FIG. 2) and an amplifier unit 3 including a control circuit. The preamplifier section 4 houses an oscillation circuit 41 and an EEPROM 42 (both shown in FIG. 2) that oscillate high frequencies, and an indicator lamp 43 is provided on the upper surface of the machine body. In the figure, reference numeral 44 denotes a support member that supports the preamplifier unit 4.
[0051]
The head unit 2 and the preamplifier unit 4 are connected by a shielded cable 5. The shielded cable 5 includes a signal line for allowing a high-frequency current to flow, and the detection coil L is provided integrally with the signal line.
[0052]
Multi-core cables 6a and 6b are attached to the preamplifier unit 4 and the amplifier unit 3, respectively. Relay connectors 7a and 7b are provided at the ends of the multi-core cables 6a and 6b, respectively. By connecting these connectors 7a and 7b, the preamplifier unit 4 and the amplifier unit 3 are connected. . The multi-core cables 6a and 6b include a plurality of signal lines including a power supply line. The length of the multicore cable 6b on the amplifier unit 3 side can be arbitrarily set according to the installation conditions of the amplifier unit 3.
[0053]
The amplifier unit 3 converts the oscillation amplitude of the oscillation circuit 41 into a voltage signal indicating a distance and outputs the voltage signal (hereinafter, this distance is referred to as a “detection distance”). Includes a circuit for detection processing and signal output. Further, on the upper surface of the case body 30, a display unit 35 including a display panel 351 and an indicator lamp 352 is provided, and a plurality of operation switches (not shown) constituting an operation unit 36 described later are provided.
[0054]
The display panel 351 is used to digitally display the detection distance. In addition, the indicator lamp 352 includes a multicolor LED, and is set so as to notify that the presence or absence of the detected object has been detected and to notify various contents by specific color light. .
[0055]
The sensor 1 of this embodiment executes a control mode for measuring a normal distance (hereinafter referred to as “measurement mode”) and outputs (hereinafter, referred to as a result of its own measurement processing immediately after power-on). It is set to execute a control mode (hereinafter referred to as “warming up mode”) that waits for the start of the measurement mode until the output is stabilized. In this warm-up mode, it is determined whether or not the output is stable by monitoring variations in the oscillation amplitude of the oscillation circuit 41. If it is determined that the output is stable, the display unit 35 is used to notify the end of the warm-up. I have to. In addition, a signal that turns on in conjunction with this display (hereinafter, this signal is referred to as a “stable signal”) is output from a connection connector for an external device (not shown).
[0056]
The notification of the end of the warm-up is performed by displaying predetermined information on the display panel 351 or lighting a specific color light on the display lamp 352, or by using the display lamp 43 on the preamplifier 4 side. You can also. In addition to notifying the end of warming up, it is possible to notify that the warming up is in progress with a predetermined information display or color light even when the output is not stable. The upper surface of the amplifier unit 3 is normally covered with a transparent cover 30a, and the display can be visually recognized through the cover 30a.
[0057]
FIG. 2 shows the overall circuit configuration of the proximity sensor 1.
The amplifier unit 3 includes a computer control unit 31 (including a CPU and a memory), a detection circuit 32 for taking out the oscillation amplitude of the oscillation circuit 41 as a voltage signal, and digitally converting the output from the detection circuit 32. An A / D conversion circuit 33 is accommodated. In addition, the amplifier unit 3 includes a D / A conversion circuit 34, a detection distance output circuit 381, a stable signal output circuit 382, a determination result output circuit 383, an external signal input unit 39, and the like. Further, the display unit 35 and the operation unit 36 on the upper surface of the case body 30 are connected to the control unit 31. Further, the amplifier unit 3 is provided with a power supply circuit 37 for generating a power supply for driving each circuit in the sensor 1.
[0058]
The D / A conversion circuit 34 is for converting the detection distance obtained by the control unit 31 into a voltage signal, and the detection distance output circuit 381 amplifies and outputs the voltage signal. On the other hand, the stable signal output circuit 382 outputs the stable signal, and the determination result output circuit 383 outputs the result of determining the presence / absence of the detected object as a signal indicating on / off. Note that the connection connectors for external devices described above are provided with connection terminals corresponding to the three types of output circuits 381 to 383 and the external signal input unit 39, respectively.
[0059]
Information indicating the type of the sensor 1 is stored in the EEPROM 42 of the preamplifier unit 4. The EEPROM 42 and the indicator lamp 43 are connected to the control unit 31 of the amplifier unit 3.
[0060]
  In the above configuration, the correction table for converting the oscillation amplitude into the distance is stored in the memory of the control unit 31. In the measurement mode, the control unit 31 takes in a digital oscillation amplitude (hereinafter referred to as “detection value”) from the A / D conversion circuit 33 and detects a predetermined number of past detections including a new detection value. A moving average process for averaging the values is executed, and the correction table is collated with the obtained average value to obtain the detection distance. I was askeddetectionThe distance is output from the display unit 35 and the D / A conversion circuit 34. Further, the control unit 31 compares the detection distance with a predetermined threshold value to determine the presence / absence of the object to be detected. Is output.
[0061]
Further, in the memory of the control unit 31 of this embodiment, recommended warm-up time and prescribed resolution are registered for a plurality of sensors having different standards. In the warm-up mode, the control unit 31 selects registration information according to the standard of the sensor 1 from the memory based on the sensor type stored in the EEPROM 42 of the preamplifier unit 4, and uses these to determine when to end the warm-up. .
[0062]
FIG. 3 shows a series of procedures in the warm-up mode. In FIG. 3, the description will be made on the assumption that information relating to warm-up is notified in detail by displaying characters using the display panel 351.
[0063]
The controller 31 reads the sensor type from the EEPROM 42 in response to power-on, and then reads the recommended warm-up time and resolution according to the standard of the sensor 1 from the internal memory based on this type. These warm-up times and resolutions are used for determining the timing to end the warm-up process, and in particular, the resolution is set as a reference value shown in ST8. After such initial setting is completed, the procedure of FIG. 3 starts.
[0064]
The warm-up mode of this embodiment is selectively executed according to the user's processing purpose, and a user who does not need detailed measurement processing may forcibly end the warm-up mode by performing a measurement start operation first. Can do. Here, the measurement start operation can be considered as an operation that is performed when the user intentionally ends warming up, such as when some change occurs in the operation unit 36 or the external signal input unit 39. Even when this measurement start operation is not performed, if measurement is actually performed, the determination in ST6 described later is “YES”, and the warm-up mode is forcibly terminated.
[0065]
First, in ST1, the above-described measurement start operation is checked. Here, when the measurement start operation is performed, ST1 becomes “YES”, the process proceeds to ST12, information indicating that the warm-up is forcibly terminated is displayed on the display unit 35, and the process is terminated. .
[0066]
If the measurement start operation is not performed, ST1 becomes “NO” and the process proceeds to ST2, and information indicating that the warming up is in progress is displayed on the display unit 35. In the next ST3, the process waits until a predetermined set time elapses.
[0067]
This set time indicates an interval for sampling a detection value from the A / D conversion circuit 33 in order to obtain a change amount described later. When this set time elapses, the process proceeds to ST4 to acquire a detection value, and then in ST5, the difference between the detection value and the previously acquired detection value is obtained. Although not shown here, when a detection value is acquired for the first time, this ST5 is skipped and the process returns to ST3.
[0068]
In ST6, the difference obtained in ST5 is compared with a predetermined threshold value. This threshold value is used as a criterion for forcibly terminating the warm-up, and a value corresponding to the fluctuation level of the oscillation amplitude when an object to be detected enters the detection area of the sensor 1 is set. Here, when the difference between the two detection values is smaller than the threshold value, ST6 becomes “NO” and the process proceeds to ST7, where the amount of change in the detection values for the past predetermined number of times including the detection value acquired this time is calculated. calculate.
[0069]
The amount of change is represented by the difference between the maximum value and the minimum value among the detection values for the predetermined number of times. Although not shown in the figure, if detection values for the number required to obtain the change amount are not obtained immediately after the start of processing, ST7 is skipped and the process returns to ST3.
[0070]
In next ST8, it is checked whether or not the amount of change obtained in ST7 is equal to or less than a reference value. Under the condition where the variation of the detected value is large, the determination in ST8 is “NO”, and the process returns to ST3 via ST9.
[0071]
Thereafter, similarly, every time the set time elapses, a new detection value is taken in, a change amount is calculated, and a process of comparing this with a reference value is repeated. As a result, when the amount of change at a predetermined time is equal to or less than the reference value, ST8 becomes “YES”, the process proceeds to ST10, and information indicating the end of warm-up is displayed on the display unit 35. Furthermore, in ST11, after setting the stable signal to ON, the warm-up mode is terminated.
[0072]
In this embodiment, if ST8 does not become “YES” until the recommended warm-up time elapses, the process proceeds to ST10 with the elapse of the recommended warm-up time, and information indicating the end of the warm-up is displayed. I have to.
[0073]
If a difference exceeding the threshold value occurs between the detection value acquired in ST4 and the previous detection value, ST6 becomes “YES” and the process proceeds to ST12, and the warm-up is forcibly terminated. After displaying the information indicating that the process ends.
[0074]
According to the procedure of FIG. 3, the user waits until the information indicating the end of warming up is displayed after the power is turned on, and after this information is displayed, the user sends the detected object to the detection area of the sensor 1. Then, the measurement mode can be started in a state where the output of the sensor 1 is stable. However, when the measurement start operation is performed immediately after the power is turned on, or when the detected object is sent to the detection area while ignoring the warm-up period, the warm-up mode is forcibly terminated and the measurement mode is started. The measurement mode in this case is performed in a state where the sensor output is not stable, so it is not suitable for a user aiming at high-precision measurement, but performs relatively simple processing such as determining the presence or absence of an object. In some cases, sufficient accuracy can be obtained. Therefore, the user can select whether or not to use the warm-up mode according to his / her purpose of use.
[0075]
In FIG. 3, the set time (the time determined in ST3), which is the sampling interval of the detected values, can be set as a period required for taking in a plurality of detected values used for the moving average process. . In this case, after sampling a plurality of detection values within the period, the average value of these detection values can be used as the detection value acquired in ST4. Further, the object for which the amount of change is obtained is not limited to the detected value, and the amount of change for the detected distance may be obtained to determine the end time of the warm-up mode.
[0076]
Further, in the procedure of FIG. 3 described above, it is determined whether the output is stable by extracting the amount of change in the detected value within a predetermined period and comparing it with a specified value. Each time a detection value is acquired, the difference between this detection value and the previous detection value is obtained, and it may be determined that the detection value is stable when a state in which this difference is equal to or less than a specified value continues for a predetermined number of times. Good.
[0077]
In addition, for a sensor having a characteristic that the output changes at a certain degree even after the temperature of the oscillation circuit or the like is stabilized after the power is turned on, the warm-up mode is executed by the procedure shown in FIG. desirable.
[0078]
In the procedure of FIG. 4, ST7 ′ and ST8 ′ are executed instead of ST7 and ST8 of FIG. Steps other than ST7 ′ and ST8 ′ are the same as those in FIG. 3, and the same reference numerals as those in FIG.
[0079]
Also in the procedure of FIG. 4, each time the set time elapses, the detection value is acquired, and the difference between this detection value and the previously acquired detection value is calculated (ST3 to ST5). If this difference is equal to or smaller than the threshold value, ST6 becomes “NO” and the process proceeds to ST7 ′. In ST7 ′, the degree of change in the detected value is calculated by a difference calculation process between the detected value difference calculated in ST5 and the detected value difference obtained one stage before.
[0080]
In ST8 ′, the degree of change is compared with a predetermined reference value. The reference value in this embodiment is set based on the degree of change in the detected value that occurs when the measurement processing result of the sensor is in a stable state. When the degree of change is less than or equal to the reference value, ST8 ′ becomes “YES”, “Warming up completed” is displayed in ST10, and then the stable signal is turned on in the next ST11, and the process is terminated.
[0081]
According to the procedure of FIG. 4 above, information indicating the end of warming up is displayed when the detection value of the sensor 1 changes from a state where the detection value changes at a random degree to a state where the detection value changes at a substantially constant degree. Similarly to the sensor 1 by the control 3, the measurement mode can be started under the condition that the output of the sensor 1 is stable by sending the detected object to the detection area of the sensor 1 after the display.
Also in this procedure, if a measurement start operation is performed after the power is turned on, or the warm-up mode is ignored and the detected object is sent to the detection area, the warm-up mode is forcibly terminated and the measurement mode is started. Become so.
[0082]
By the way, in the procedure of FIGS. 3 and 4, the end time of the warm-up mode is determined based on the amount of change in the detected value when the output of the sensor 1 satisfies the specified resolution or the degree of change at that time. However, instead of this, a reference value according to the user's purpose may be input from the operation unit 36. In addition, a teaching mode for setting a reference value is set, and in this teaching mode, the change amount of the detection value or the detection distance is displayed on the display unit 35, and the object is confirmed while confirming the display of the change amount. It is also possible to designate a change amount conforming to the above, and use the designated change amount or the degree of change as the reference value.
[0083]
Thus, if the reference value is set based on the detection value when the output state according to the user's own processing purpose is reached, the user can confirm that the output of the sensor 1 has reached a level suitable for the processing purpose. Judging easily, use of the sensor 1 can be started and a highly convenient sensor can be provided.
[0084]
The warming-up mode described above can be applied not only to the proximity displacement sensor 1 but also to a differential transformer displacement sensor 1A as shown in FIG. The sensor 1A is configured by sequentially connecting a head unit 2A including a pair of detection coils L1 and L2 and a core 21, a preamplifier unit 4A including a signal conversion circuit 45, and an amplifier unit 3. The amplifier unit 3 is the same as that used in the sensor 1, and detailed description thereof is omitted by attaching the same reference numerals as those in FIG. Further, since the EEPROM 42 and the indicator lamp 43 of the preamplifier unit 4A are the same as those provided in the preamplifier unit 4 of the sensor 1, detailed description thereof is omitted.
[0085]
The coils L1 and L2 of the head portion 2A are connected in series. Although not shown in the figure, the core 21 is connected to a movable shaft having a probe at the tip, and along the displacement of the movable shaft, the inside of each of the coils L1 and L2 extends along the axial direction. Are set to reciprocate.
[0086]
The signal conversion circuit 45 in the preamplifier unit 4A includes an oscillation circuit for causing an alternating current to flow through the coils L1 and L2, an amplification circuit for amplifying voltages induced in the coils L1 and L2, and a post-amplification circuit. AC-DC conversion circuit for direct-current conversion of the above signal, a differential amplifier circuit for obtaining a voltage difference after AC-DC conversion, and the like are included. The detection circuit 32 on the amplifier unit 3 side is connected to the output terminal of the differential amplifier circuit.
[0087]
In the above-described configuration, when the movable shaft and the core 21 are displaced due to the contact of the above-described measuring element with a non-contact object, a voltage corresponding to the amount of displacement of the core 21 is induced in the coils L1 and L2. The difference between the induced voltages between the coils L1 and L2 is detected by the differential amplifier circuit and the detection circuit 32 in the signal conversion circuit 44, and then digitally converted by the A / D conversion circuit 33, and the detected value is a control unit. 31.
[0088]
The memory of the control unit 31 stores a correction table suitable for a differential transformer type displacement sensor. The control unit 31 measures the distance to the detected object by executing a measurement mode by the same method as in the proximity type displacement sensor 1 such as collating the detected value with this table, The presence or absence is determined and the processing result is output. Further, prior to this measurement mode, the control unit 31 executes the warm-up mode shown in FIG. 3 or FIG. 4 so that when the output of the sensor 1A is stabilized to a level suitable for the measurement process, the controller 31 Can be notified.
[0089]
By the way, according to the sensors 1 and 1A, it is possible to cause the external device to recognize the processing start time by the stability signal and to automatically start the processing.
FIG. 6 shows a configuration in the case where the processing is automated in accordance with the output of the sensors 1 and 1A in the system for controlling the operation of the robot 9 that performs a predetermined work. Reference numeral 8 in the figure denotes a controller that controls the robot 9. The robot 9 performs, for example, an operation of attaching other parts to the object detected by the sensors 1 and 1A. The controller 8 controls the position and angle of the manipulator of the robot 9 based on the detection distance from the sensor 1. Perform processing to do.
[0090]
The sensors 1 and 1A and the controller 8 are connected via a cable. The controller 8 outputs a warm-up execution command to the external signal input unit 39 of the sensors 1 and 1A. On the other hand, the sensors 1 and 1A are set to start the warm-up mode in response to the warm-up execution command, and to output the stable signal to the controller 8 when the warm-up mode ends. In addition, a detection distance is output from the sensors 1 and 1A, but this detection distance can be always output regardless of the type of control mode.
[0091]
In the above, the control unit 31 of the sensors 1 and 1A starts the warm-up mode in response to the warm-up execution command, and turns on the stable signal when the amount of change becomes a reference value or less. After outputting the warm-up execution command to the sensors 1 and 1A, the controller 8 waits until the stability signal is turned on. When the stability signal is turned on, the controller 8 takes in the detection distance from that point and controls the robot 9 Is set to start.
[0092]
In the control system described above, the controller 8 outputs a warm-up execution command as needed not only immediately after the system is turned on but also after the operation of the robot 9 is started. The detection distance at can be processed. Therefore, even if the sensor output is temporarily unstable due to temperature fluctuations or mechanical vibration, the detection distance can be processed after checking the sensor output status with the warm-up execution command. Highly accurate control can be executed.
[0093]
【The invention's effect】
  According to the present invention, since the sensor itself has the function of judging whether its own output is stable and the function of notifying the result of the judgment, the output of the sensor can be determined according to the actual sensor environment. The time when the sensor can be used can be easily determined, and the convenience of the sensor can be improved.In addition, when the user starts using the center while judging whether the output is stable, it also has a function to stop judging whether the output is stable. It is possible to flexibly cope with the use of the sensor for a purpose that is not required.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a proximity displacement sensor to which the present invention is applied, together with a notification example of the end of warming up.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a sensor.
FIG. 3 is a flowchart showing a control procedure in a warm-up mode.
FIG. 4 is a flowchart showing another control procedure in the warm-up mode.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a differential transformer type displacement sensor.
FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of a control system using a displacement sensor.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing output characteristics of a typical sensor.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing that there is a difference in output characteristics between sensors.
[Explanation of symbols]
1,1A sensor
2,2A head
3 Amplifier section
4,4A preamplifier
8 Controller
31 CPU
32 Detection circuit
33 A / D conversion circuit
35 Display section
36 Operation unit
381 Detection distance output circuit
382 Stable signal output circuit
41 Oscillator circuit
44 Signal conversion circuit
L, L1, L2 coil

Claims

A sensor that includes a detection unit that is sensitive to a predetermined detection target, and that outputs a measurement processing result using a detection signal from the detection unit,
About the detection signal or the measurement processing result, an extraction means for extracting the amount of change or the degree of change for each predetermined period;
Comparison means for comparing the amount of change or the degree of change extracted by the extraction means with a predetermined reference value;
When the degree of the extracted variation or change is a value of less than the reference value, a display means for indicating a predetermined display mode that the measurement processing result stable,
Before the extracted change amount or the degree of change becomes a value less than or equal to the reference value, the detection signal or the measurement processing result showed a change exceeding a predetermined threshold value greater than the change amount indicated by the reference value. And a process stop means for stopping the comparison process by the comparison means .

A sensor that includes a detection unit that is sensitive to a predetermined detection target, and that outputs a measurement processing result using a detection signal from the detection unit,
About the detection signal or the measurement processing result, an extraction means for extracting the amount of change or the degree of change for each predetermined period;
Comparison means for comparing the amount of change or the degree of change extracted by the extraction means with a predetermined reference value;
When the degree of the extracted variation or change is a value of less than the reference value, and a signal output means for sending a signal indicating that the measurement processing result stable,
Before the extracted change amount or the degree of change becomes a value less than or equal to the reference value, the detection signal or the measurement processing result showed a change exceeding a predetermined threshold value greater than the change amount indicated by the reference value. And a process stop means for stopping the comparison process by the comparison means .

A sensor that includes a detection unit that is sensitive to a predetermined detection target, and that outputs a measurement processing result using a detection signal from the detection unit,
About the detection signal or the measurement processing result, an extraction means for extracting the amount of change or the degree of change for each predetermined period;
Comparison means for comparing the amount of change or the degree of change extracted by the extraction means with a predetermined reference value;
Until the degree of the extracted variation or change in the value of less than the reference value, a display means for indicating a predetermined display mode that the measurement processing result is not stable,
Before the extracted change amount or the degree of change becomes a value less than or equal to the reference value, the detection signal or the measurement processing result showed a change exceeding a predetermined threshold value greater than the change amount indicated by the reference value. And a process stop means for stopping the comparison process by the comparison means .

A sensor that includes a detection unit that is sensitive to a predetermined detection target, and that outputs a measurement processing result using a detection signal from the detection unit,
About the detection signal or the measurement processing result, an extraction means for extracting the amount of change or the degree of change for each predetermined period;
Comparison means for comparing the amount of change or the degree of change extracted by the extraction means with a predetermined reference value;
Until the degree of the extracted variation or change in the value of less than the reference value, and a signal output means for the measurement processing result sends a signal indicating that it is not stable,
Before the extracted change amount or the degree of change becomes a value less than or equal to the reference value, the detection signal or the measurement processing result showed a change exceeding a predetermined threshold value greater than the change amount indicated by the reference value. And a process stop means for stopping the comparison process by the comparison means .

The detection unit includes an oscillation circuit for generating a magnetic field or an electric field for object detection, and a circuit for detecting an oscillation state of the oscillation circuit. An object is detected using a detection signal from the detection unit. The sensor described in any one of Claims 1-4 which performs the process which measures the distance to the presence or absence determination process or the to-be-detected object, and outputs the result.

The detection unit includes a differential transformer including an oscillation circuit, performs a process of measuring a distance to a detected object using a detection signal from the detection unit, and outputs the result. The sensor described in any one of -4.

The detection unit includes a light emitting element for irradiating light, a light receiving element for receiving the irradiation light or reflected light thereof, and a gain adjustment circuit for adjusting an output gain of the light emitting element. The sensor according to claim 1, wherein an output from the light receiving element is used to perform an object presence / absence determination process or a process of measuring a distance to a detected object, and output the result.

The sensor according to any one of claims 1 to 7,
An input means for inputting the reference value, or a setting for taking in the amount of change or the degree of change extracted by the extracting means in response to an operation for instructing the setting of the reference value, and setting the reference value based on the value A sensor comprising means.