JP4576065B2

JP4576065B2 - 光電センサ

Info

Publication number: JP4576065B2
Application number: JP2001108672A
Authority: JP
Inventors: 隆幸落合
Original assignee: サンクス株式会社
Priority date: 2001-04-06
Filing date: 2001-04-06
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2021-04-06
Also published as: JP2002305433A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数個が隣接して配置される光電センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光電センサは、光を照射する投光手段と、この投光手段から照射された光の反射光又は透過光を受ける受光手段とを備え、投光手段が光を照射するタイミングで受光手段が受光動作を行うことにより反射光又は透過光が入射しているか否かを判断する。
ところが、例えば図５に示すように、複数の光電センサ１を隣接して配置する場合、各光電センサ１は隣接する他の光電センサ１の投光に基づく反射光又は透過光を受光することによる相互干渉を生じるおそれがある。
そのため、従来から複数個の光電センサ１を隣接して配置する場合は、それぞれの光電センサ１の投光タイミングが重ならないように光電センサ１の投光タイミングを制御する必要があった。
【０００３】
このような光電センサ１としては、例えば特開平4-188911号などのように、光電センサ１の両側面に同期用の投光素子２及び受光素子３をそれぞれ設けて（図６参照）、同期用受光素子３が隣接する他の光電センサ１から同期信号を受けると、所定時間（例えば１０μｓ）後に投光手段を駆動させると同時に、同期用投光素子２を発光させて隣接する次の光電センサ１に同期信号を与えるようにして投光タイミングを制御するものがある。この構成であれば、例えば、５台の光電センサ１を隣接して配置した場合、図７に示すように、１台目の光電センサ１が投光動作を行うと、その隣の２台目の光電センサ１が１０μｓ後に投光動作を行い、１０μｓ毎に順次隣の光電センサ１が投光動作を行ことになり、もって各光電センサ１間の投光タイミングが重なることなく相互干渉を防止することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の光電センサにおける制御はマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」という）により実行されるが、受信手段の受信タイミングに対して、マイコンの処理にずれが生じる場合がある。即ち、隣接した光電センサ１から同期信号を受けてから次の光電センサ１に同期信号を与える送信タイミング及び投光手段の投光タイミングが正規のタイミングよりも遅くなったり、早くなったりすることがある。
【０００５】
ここで、送信タイミング及び投光タイミングが遅れる場合、例えば、図８に示すように、２台目の光電センサ１において同期信号を受信してから投光動作及び次の同期信号への送信までの時間が正規の時間１０μｓに対してΔｔ遅れたとすると、２台目の投光手段の投光周期は５０μｓ＋Δｔとなって、正規の投光周期５０μｓに対してΔｔだけ長くなる。それと共に３台目の光電センサ１は同期信号の受信タイミングが正規の時間１０μｓからΔｔだけ遅れることになる。そして、この３台目でもマイコン処理のずれによってΔｔ遅れが生じると、結局、その投光周期は５０μｓ＋Δｔ×２となって、Δｔ×２だけ長くなってしまう。さらに、５台目の光電センサ１でもマイコン処理のずれでΔｔ遅れが生じると、その投光周期は５０μｓ＋Δｔ×３となってΔｔ×３も長くなってしまうことになる。即ち、各光電センサ１において生じたマイコン処理による遅れΔｔが、順次に次の光電センサ１に累積的に引継がれていき、次第に投光周期が正規の周期に対して大きく遅れていくことになる。このことは、投光手段の投光タイミングに同期して動作する受光手段の受光タイミングも順次遅れていくこと、つまり応答速度が順次遅くなることを意味する。従って、例えば、移動物体を検出する場合に、その移動速度に検出タイミングが対応できず移動物体の検出ができなくなるおそれがある。
【０００６】
一方、例えば同図において、２台目、３台目及び５台目においてマイコン処理により送信タイミング及び投光タイミングがΔｔだけ早くなる場合には、逆に投光周期が正規の周期５０μｓより短くなり、そのずれはやはり順次に次の光電センサ１に累積的に引継がれて、次第に短くなる。ここで、前記マイコンは１回の投光動作に対して次の投光動作までの非投光期間の間に投光動作、受光動作、検出動作等のさまざまな処理が行われており、ある程度の処理時間を要するが、前記のように投光周期がどんどん短くなると投光周期がマイコン処理時間以下となってマイコンが正常な処理することができなくなり、誤検出を招くおそれが生じ得る。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、複数個を隣接して配置した場合に、各光電センサでのマイコン処理によるずれが累積されることなく下位の光電センサに同期信号を順次伝送することが可能な光電センサを提供するところにある。
【０００８】
【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の発明に係る光電センサは、複数個が隣接して配置される光電センサであって、光電センサには、光を照射する投光手段と、この投光手段から照射された光の反射光または透過光を受光する受光手段と、他の光電センサからの同期信号を受信する受信手段と、他の光電センサに同期信号を送信する送信手段と、受信手段が同期信号を受けたことを条件に、投光手段及び受光手段を駆動させると共に、所定時間後に送信手段を駆動させるように制御する制御手段とが備えられ、予め付けた順位が上位の光電センサから下位の光電センサへと順次同期信号を伝送させて、順番に投受光動作させることで各光電センサ間の干渉を防止することが可能な光電センサにおいて、光電センサには、受信手段が受ける同期信号の受信周期を随時測定する受信周期測定手段と、受信周期測定手段により測定された受信周期と、予め記憶された所定基準周期とを比較し、それらの両者間に誤差が生じたときに、送信手段の駆動周期が正規の周期になるように、所定時間を誤差分で補正する補正手段とが備えられているところに特徴を有する。
【０００９】
【発明の作用及び効果】
隣接して配置された複数の光電センサは、順位が上位の光電センサから同期信号を受信すると、投光及び受光動作を行うと共に、所定時間経過後に送信手段を駆動させて、次の順位の光電センサに同期信号を与え、その次の順位の光電センサがその同期信号に基づいて投光及び受光動作を行うと共に、所定時間経過後に送信手段を駆動させていく。このように、順位が上位の光電センサから下位の光電センサへと順次同期信号を伝送させて、それらの光電センサを順番に投受光動作させることで、互いの投光タイミングが重なることなく相互干渉を回避することができる。
【００１０】
ここで、例えば、上位の光電センサにおいて、制御手段の処置にずれが生じると、次の順位の光電センサに与える同期信号の送信タイミングも正規のタイミングに対してずれが生じ、前記次の光電センサにおける受信手段の受信周期も正規の周期に対してずれが生じる。ここで、請求項１の構成によれば、受信周期測定手段により測定された受信周期と、予め記憶された所定基準周期とに誤差が生じ、補正手段により送信手段の駆動周期が正規の周期になるように、その誤差分、前記所定時間が補正される。すなわち、受信手段が同期信号を受けてから送信手段を駆動させるための前記所定時間を、前記誤差に基づいて増減補正することで、下位の光電センサに同期信号を与える送信タイミングを正規のタイミングに補正する。これにより、上位の光電センサで生じた制御手段での処理によるずれを、下位の光電センサにおいて累積することなく排除することが可能になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態を図１ないし図３によって説明する。
本実施形態の光電センサ１０は、図１に示すように、光を照射する投光手段１１、この投光手段１１から照射された光の反射光を受光する受光手段１２、隣接する他の光電センサ１０との間で同期信号を伝送するための同期用の受光素子１３及び投光素子１４、出力回路１５と、ＣＰＵ１６とを備え、ここでは、例えば５台が隣接して並べられている。なお、以下において、これらの光電センサ１０に１から５の順位を付けて、１台目（同図において最上に記載された光電センサ１０），２台目．．．，５台目（同図において最下に記載された光電センサ１０）と称して説明する。
【００１２】
ＣＰＵ１６は、まず光電センサ１０本体の電源投入時に同期用投光素子１４に送信同期信号Soを与えると共に、同期用受光素子１３からの受信同期信号Siを受けたかどうかを検知する。受信同期信号Siを受けなかった場合には、それ以降「いわゆる親機」として機能することになる。より詳しくは、ＣＰＵ１６は、例えば５０μｓの周期で投光手段１１に投光信号Stを、同期用投光素子１４に送信同期信号Soをそれぞれ与えると共に、その投光手段１１に投光信号Stを与えるタイミングに同期した時期において受光手段１２からの受光信号レベルが所定値以下であるかどうかを判断して、その結果に基づく検出信号を出力回路１５に与える。
【００１３】
一方、受けた場合には、それ以降「いわゆる子機」として機能することになる。より詳しくは、ＣＰＵ１６は、同期用受光素子１３から受信同期信号Siを受けると、それから例えば１０μｓのウエイト時間経過後に、投光手段１１に投光信号Stを、同期用投光素子１４に送信同期信号Soをそれぞれ与え、その投光手段１１に投光信号Stを与えるタイミングに同期した時期において受光手段１２からの受光信号レベルが所定値以下であるかどうかを判断して、その結果に基づく検出信号を出力回路１５に与える。本実施形態では、図１に示した５台の光電センサ１０のうち電源投入時に同期用受光素子１３に同期信号が入射しない１台目の光電センサ１０が「親機」として機能し、２〜５台目が「子機」として機能することになる。そして、図２に示すように、１台目の光電センサ１０から５０μｓの周期で出射される同期信号は、２〜５台目の各光電センサ１０において１０μｓ遅延されて順次伝送されると共に、それに同期して１０μｓ毎にずらして各光電センサ１０が投受光動作を行うことになり、もって各光電センサ１０間の相互干渉を防止することが可能になる。
【００１４】
さて、本実施形態の各光電センサ１０のＣＰＵ１６は、図３のフローチャートに示す内容を実行して、本発明にいう「受信周期測定手段」及び「補正手段」として機能する。より詳しくは、ステップＳ１及びステップＳ２において、受信同期信号Siを受けたかどうかが判断され、その受信同期信号Siを受ける毎に、その受信周期Ｔが測定される。そして、ステップＳ３において、測定された受信周期Ｔと、予め記憶された基準周期との大小が比較される。なお、この基準周期は、例えば電源投入当初に１台目から順次同期信号を伝送させたときの各光電センサ１０の受信周期を記憶させることで設定されている。各光電センサ１０のＣＰＵ１６の処理のばらつきによって実際に記憶される基準周期に対応する値（パラメータ）は異なることもあり得るが、説明を簡略化させるために、本実施形態では子機としての全ての光電センサ１０のＣＰＵ１６は、基準周期として１台目（親機）の投光周期と同じ値（５０μｓ）が記憶されたものとする。
【００１５】
ここで、両者が一致する場合には、正規のタイミング、即ち受信同期信号Siを受けてから１０μｓ後に投光信号St及び送信同期信号Soを出力する（ステップＳ４，Ｓ７）。一方、一致しない場合には、ステップＳ５及びステップＳ６において、周期差Ｄを算出してウエイト時間Ｂを補正する。より詳しくは、受信周期Ｔが基準周期より長くなった場合には、正規のウエイト時間（１０μｓ）から周期差Ｄを差し引いた時間（１０μｓ−Ｄ）経過後に投光信号St及び送信同期信号Soを出力する（ステップＳ７）。逆に、受信周期Ｔが基準周期より短くなった場合には、正規のウエイト時間（１０μｓ）に周期差Ｄを加えた時間（１０μｓ＋Ｄ）経過後に投光信号St及び送信同期信号Soを出力する（ステップＳ７）。
【００１６】
このような構成によれば、例えば、図２に示すように、２台目の光電センサ１０において、ＣＰＵ１６の処理のずれにより受信同期信号Siを受けてから投光信号St及び送信同期信号Soを出力する時間が正規のウエイト時間（１０μｓ）に対してΔｔ（同図では、斜線で塗り潰された部分）遅れたとすると、次の３台目の受信周期Ｔはやはり５０μｓ＋Δｔとなる。ここで、３台目において、上述したようにＣＰＵ１６が補正手段として機能して、正規のウエイト時間（１０μｓ）からΔｔ（同図では、網掛け部分）だけ差し引いた時間（１０μｓ−Δｔ）経過後に投光信号St及び送信同期信号Soを出力するように動作することになる。これにより、４台目は、正規の受信周期（５０μｓ）で受信同期信号Siを受けることができるので、たとえ４台目の光電センサ１０でも、ＣＰＵ１６の処理による遅れΔｔ（同図では、斜線で塗り潰された部分）が生じたとしても、２台目の光電センサ１０で生じたＣＰＵ１６の処理の遅れΔｔが累積されることはない。そして、４台目で生じた処理の遅れΔｔも５台目の光電センサ１０において排除されることになる。このように、上位の光電センサ１０で生じたＣＰＵ１６での処理によるずれを、下位の光電センサ１０において累積することなく排除することが可能になる。
なお、本実施形態では、図２に示すように、２台目の光電センサ１０においてＣＰＵ１６の処理の遅れΔｔが継続したとしても、４台目の光電センサ１０において基準周期に対する受信周期Ｔの周期差Δｔに基づいて補正がなされ、やはり上位の光電センサ１０で生じたずれを下位の光電センサ１０において累積することなく排除することが可能になる。
【００１７】
＜第２実施形態＞
図４は、第２実施形態を示す。前記第１実施形態との相違は、前記第１実施形態では補正の対象を常に正規のウエイト時間（１０μｓ）としたが、本実施形態では、一旦補正がなされたときにはその補正後のウエイト時間（例えば１０μｓ−Δｔ）を記憶するようにして、その補正後のウエイト時間を補正の対象とするところにあり、その他の点は前記第１実施形態と同様である。従って、第１実施形態と同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なるところのみを次に説明する。
【００１８】
この構成によれば、図４に示すように、３台目においては補正後のウエイト時間（１０μｓ−Δｔ）が維持され、４台目において受信周期Ｔが長くなるが、やはり５台目で補正がなされる。このように、第１実施形態と同様、上位の光電センサ１０で生じたずれを下位の光電センサ１０において累積することなく排除することが可能になる。
【００１９】
＜他の実施形態＞
本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００２０】
（１）上記各実施形態では、光電センサ１０間の同期信号の伝送手段として、同期用の投光素子１４及び受光素子１３を設けて、配線を要しないいわゆる無線式としたが、これに限られず、各光電センサ１０間を信号線或いはコネクタ手段を介して接続して同期信号を伝送するいわゆる有線式によるものであってもよい。
【００２１】
（２）上記各実施形態では、反射型の光電センサ１０を例にして説明したが、これに限らず、透過型の光電センサであってもよく、または、複数個の投光素子及び受光素子をそれぞれ一列に並べて個別のケースに収容して対向状態にするエリアセンサにも適用でき、もちろん投光素子からの光を光ファイバーで検出箇所に導くファイバセンサにも適用することができる。
【００２２】
（３）上記各実施形態では、同種の光電センサ１０を、上述した電源投入時の一連の操作により、「いわゆる親機」として機能する光電センサ１０と「いわゆる子機」として機能する光電センサ１０とに設定した、これに限られず、それぞれ親機専用の光電センサと、子機専用の光電センサであってもよい。また、全てが子機としての機能のみを有し、そのうちの１台に外部から同期信号を与えられて順次各光電センサ間で伝送するように構成されるものであってもよい。
【００２３】
（４）上記各実施形態では、投光信号Stの出力タイミングは、送信同期信号Soと同時期としたが、これに限られず、例えば、ＣＰＵ１６が受信同期信号Siを受けたときに同時であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示すブロック図
【図２】第１実施形態のタイミングチャート
【図３】ＣＰＵ動作を示すフローチャート図
【図４】第２実施形態のタイミングチャート
【図５】光電センサを並べて配置した例を示す斜視図
【図６】その１台を示した斜視図
【図７】従来の光電センサの説明のためのタイミングチャート図（１）
【図８】従来の光電センサの説明のためのタイミングチャート図（２）
【符号の説明】
１０…光電センサ
１１…投光手段
１２…受光手段
１３…同期用受光素子
１４…同期用投光素子
Ｂ…ウエイト時間
１６…ＣＰＵ
Ｄ…周期差
Ｔ…受信周期
Si…受信同期信号
So…送信同期信号
St…投光信号

Claims

複数個が隣接して配置される光電センサであって、
前記光電センサには、光を照射する投光手段と、
この投光手段から照射された光の反射光または透過光を受光する受光手段と、
他の光電センサからの同期信号を受信する受信手段と、
他の光電センサに同期信号を送信する送信手段と、
前記受信手段が同期信号を受けたことを条件に、前記投光手段及び前記受光手段を駆動させると共に、所定時間後に前記送信手段を駆動させるように制御する制御手段とが備えられ、予め付けた順位が上位の光電センサから下位の光電センサへと順次同期信号を伝送させて、順番に投受光動作させることで各光電センサ間の干渉を防止することが可能な光電センサにおいて、
前記光電センサには、前記受信手段が受ける同期信号の受信周期を随時測定する受信周期測定手段と、
前記受信周期測定手段により測定された受信周期と、予め記憶された所定基準周期とを比較し、それらの両者間に誤差が生じたときに、前記送信手段の駆動周期が正規の周期になるように、前記所定時間を前記誤差分で補正する補正手段とが備えられていることを特徴とする光電センサ。