JP4630085B2

JP4630085B2 - 信号処理装置におけるパターン教示方法および装置

Info

Publication number: JP4630085B2
Application number: JP2005045434A
Authority: JP
Inventors: 翼湯口
Original assignee: オプテックスエフエー株式会社
Priority date: 2005-02-22
Filing date: 2005-02-22
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2025-02-22
Also published as: JP2006235700A

Description

本発明は、製品を搬送させた状態でセンサにより検出した信号パターンと基準パターンとの比較により、製品の良否を判定する信号処理装置に関し、特に製品の基準パターンの教示方法および装置に関する。

従来から、信号処理装置として、搬送コンベアのような搬送機構で多数の製品を次々に搬送させながら、光電センサのようなセンサで検出した入力オン・オフ信号の信号パターンを製品の基準パターンと比較して、製品の良否を判定するものが知られている。この場合、予め基準となる製品（正品）の基準パターンを信号処理装置に教示（ティーチング）する必要がある。

この従来装置として、教示対象の製品について文字コードの入力編集操作により、実際のテストパターン波形図を確認しながらテストパターン入力編集を行う装置が知られている（例えば、特許文献１）。
特開平５−１８１６９４号公報

しかし、上記従来装置では、製品の正しい波形を１つずつ入力する必要があり、波形入力に時間がかかり、生産品目の変更のたびにその都度波形を入力するのが面倒であるという問題があった。また装置自体も大掛かりで複雑な構造になる。

本発明は、前記の問題点を解決して、簡単な構造で、短時間かつ容易に製品の基準パターンの教示が可能な信号処理装置におけるパターン教示方法および装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の一構成にかかる信号処理装置におけるパターン教示方法および装置は、製品を搬送させた状態でセンサで検出した入力オン・オフ信号の信号パターンを製品の基準パターンと比較して、製品の良否を判定する信号処理装置であって、基準となる製品を搬送させた状態で検出した信号パターンのパルスがオン・オフした時間に対応する指定時間を予め記憶させ、教示要求入力に基づいて、基準となる製品を搬送させた状態で検出した信号パターンを監視し、前記監視した信号パターンのパルスがオン・オフした後におけるオン・オフしない状態の時間が前記指定時間を経過したとき、この指定時間がタイムアウト時間となって当該オン・オフしない状態の前における信号パターンを前記基準パターンとして教示させるものである。

この構成によれば、基準となる製品の信号パターンのパルスがオン・オフした時間に対応する指定時間を予め設定しておき、教示要求入力に基づき基準となる製品を搬送させるだけで、パルスがオン・オフした時間よりも指定時間を長くしておけば、監視した信号パターンのオン・オフしない状態の時間が指定時間を経過したことをもって、当該オン・オフしない状態の開始時点で信号パターンのパルスのオン・オフの終了が認定されるので、その終了前のパルスのオン・オフを基準パターンとして取り出すことができる。これにより、指定時間がパターン教示のタイムアウト時間となって、当該指定時間経過により基準パターンの教示を完了することができる。

好ましくは、予め記憶させる指定時間が、検出した信号パターンにおけるパルスのオン・オフのうち、最も広いパルス幅の時間よりも長い時間であり、監視する信号パターンが、基準となる製品を単一で搬送させた状態で検出したものである。したがって、基準となる製品の信号パターンにおけるパルスのオン・オフのうち、最も広いパルス幅の時間よりも長い指定時間を予め設定しておき、教示要求入力に基づき基準となる製品を単一で搬送させるだけで、監視した信号パターンのオン・オフしない状態の時間が指定時間を経過したことをもって、この指定時間内に信号パターンのパルスが発生せず、当該オン・オフしない状態が始まる時点で信号パターンのパルスのオン・オフの終了が認定できるので、より短い指定時間によって基準パターンの教示を完了することができる。

好ましくは、監視する信号パターンが、基準となる製品を単一で搬送させた状態で検出したものであって、当該信号パターンからそのパルスの立上りおよび立下りの変化をそれぞれ１回の変化として複数回変化するまでの信号変化時間を検出し、前記監視した信号パターンのパルスがオン・オフした後におけるオン・オフしない状態の時間が、前記信号変化時間を前記指定時間に加算した時間を経過したとき、この加算した時間がタイムアウト時間となって当該オン・オフしない状態の前における信号パターンを前記基準パターンとして教示させるものである。したがって、教示対象の製品について幅の広い製品が含まれる場合であっても、指定時間を製品ごとに設定することなく、当該製品の信号パターンの信号変化の状態に応じてタイムアウト時間を可変できるので、容易に基準パターンを教示できる。

好ましくは、監視する信号パターンが、基準となる製品を複数並べて搬送させた状態で周期的なパターンを検出したものであり、前記監視した信号パターンのパルスがオン・オフした後におけるオン・オフしない状態の時間が前記指定時間を経過しないときに、当該信号パターンのデータ量が所定量以上になると、センサ検出を停止してそれまで検出された信号パターンのデータの中から、最も広いパルス幅をもつパルスと、そのつぎに現れる前記最も広いパルス幅に近い広い幅をもつパルスとを有する信号パターンを探し、この両パルスの間の信号パターンを前記基準パターンとして教示させるものである。したがって、信号パターンが周期的なパターンであっても、２つの広いパルス幅を製品間のオン・オフしない状態とみなし、その間の信号パターンを複数の製品の周期的パルスのオン・オフを示すものとして取り出すことができるので、教示要求入力に基づき基準となる製品を複数並べて搬送させるだけで、基準パターンの教示を完了することができる。

好ましくは、前記監視した信号パターンのデータ量が所定量以上になる前に、前記指定時間を経過したときに、センサ検出を停止してそれまで検出された信号パターンのデータの中から、最も長いパルス幅をもつパルスと、そのつぎに現れる前記最も長いパルス幅に近い幅をもつパルスとを有する信号パターンを探し、この両パルスの間の信号パターンを前記基準パターンとして教示させるものである。したがって、信号パターンが周期的なパターンで、その周期が長い場合であっても、教示要求入力に基づき基準となる製品を複数並べて搬送させるだけで、当該指定時間経過により基準パターンの教示を完了することができる。

以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る信号処理装置におけるパターン教示装置を示すブロック図である。この信号処理装置は、センサ１（例えば２つの１Ａ、１Ｂ）、入力回路２、ＯＮ／ＯＦＦ判定回路３、ＯＮ／ＯＦＦパターン比較回路４、出力回路５、外部機器６およびパターン／設定値記憶メモリ（指定時間記憶部）１１を備えている。パターン／設定値記憶メモリ１１は、基準となる製品の基準パターンおよび後述するパターン教示装置における指定時間などを記憶する。

この信号処理装置は、図２（Ａ）の搬送コンベアのような搬送機構Ｃで複数の判定対象の製品Ｐ１を次々に搬送させた状態で、光電センサのようなセンサ１で各製品Ｐ１の形状などを検出し、検出した入力オン・オフ信号について図１の入力回路２を介してＯＮ／ＯＦＦ判定回路３でＯＮ／ＯＦＦを判定して、当該製品Ｐ１の信号パターンを出力し、ＯＮ／ＯＦＦパターン比較回路４でこの信号パターンを基準パターンと比較して、製品Ｐ１の良否（ＯＫ／ＮＧ）を判定するものである。例えば、金属製品に施された孔加工形状のパターンの良否を判定する。

図１のパターン教示部７は、前記基準パターンを教示するもので、第１実施形態においては、教示要求入力部８、ＯＮ／ＯＦＦ情報書き込み回路９、ＯＮ／ＯＦＦ情報記憶メモリ１０、前記したパターン／設定値記憶メモリ（指定時間記憶部）１１、ＯＮ／ＯＦＦパターン時間監視部（パターン監視部）１２およびタイムアウト経過判別部１３を備えている。

前記パターン／設定値記憶メモリ（指定時間記憶部）１１は、基準となる製品（正品）Ｐの基準パターンを記憶するとともに、基準となる製品Ｐを搬送させた状態で検出した信号パターンのパルスがオン・オフした時間に対応する指定時間を予め記憶する。この例では、指定時間は、検出した信号パターンにおけるパルスのオン・オフのうち、最も広いパルス幅の時間よりも長い時間に設定される。なお、指定時間を信号パターンのパルスがオン・オフした全体の時間よりも長く設定してもよい。この場合に生産する製品の品目を種々変更するときには、各製品のうちで最もパルス全体の時間が長い製品についてその全体時間よりも長い指定時間を設定する。

前記パターン教示部７では、搬送コンベアＣで基準となる製品Ｐを例えば単一で搬送させた状態で、センサ１で検出された入力オン・オフ信号について、ＯＮ／ＯＦＦ判定回路３でＯＮ／ＯＦＦが判定されて出力した信号パターンが、教示要求入力部６からの教示要求入力（ティーチング入力）に基づいて、ＯＮ／ＯＦＦ情報書き込み回路９を介してＯＮ／ＯＦＦ情報記憶メモリ１０に記憶される。この信号パターン検出手順は基準となる製品Ｐについての指定時間の登録およびパターン教示において同様である。

前記ＯＮ／ＯＦＦパターン時間監視部１２は、教示要求入力部８からの教示要求入力に基づいて、前記ＯＮ／ＯＦＦ情報記憶メモリ１０から出力された、基準となる製品Ｐを搬送させた状態で検出した信号パターンのＯＮ／ＯＦＦパターン時間を監視する。

前記タイムアウト経過判別部１３は、前記監視した信号パターンのパルスがオン・オフした後におけるオン・オフしない状態の時間が前記指定時間を経過したことを判別し、この指定時間がタイムアウト（時間切れ）時間となって当該オン・オフしない状態の前における信号パターンを基準となる製品Ｐの基準パターンとして、前記パターン／設定値記憶メモリ１１に記憶させる。

以下、上記構成を有するパターン教示装置の動作の一例について説明する。
（指定時間の登録）
指定時間の登録においては、図２（Ａ）のように、まず、基準となる製品（正品）Ｐを例えば単一で搬送コンベアＣにより搬送させた状態で、センサ１で入力オン・オフ信号を検出して、前記した信号パターン検出手順により信号パターンが検出される。図２（Ｂ）に示すように、例えばこの信号パターンがパルスのオン(1)、オフ(2)、オン(3)からなる場合、このうちオン(1)のパルス幅が最も広いので、指定時間αはこのオン(1)のパルス幅の時間よりも長い時間に設定される。この基準となる製品Ｐについての指定時間αはパターン／設定値記憶メモリ１１に記憶される。

（パターン教示）
パターン教示においては、指定時間αの登録と同様に、図２（Ａ）のように、基準となる製品（正品）Ｐを単一で搬送コンベアＣにより搬送させた状態で、センサ１で入力オン・オフ信号を検出して、教示要求入力に基づき（ａ）前記した信号パターン検出手順により信号パターンが検出される（ｂ）。つぎに、ＯＮ／ＯＦＦパターン時間監視部１２により、図２（Ｂ）の信号パターンのＯＮ／ＯＦＦパターン時間が監視される。そして、タイムアウト経過判別部１３により、監視した信号パターンのパルスがオン・オフした後におけるオン・オフしない状態の時間が指定時間αを経過したことを判別し、この指定時間αがタイムアウト時間となって当該オン・オフしない状態の前における信号パターンを基準パターンとして、パターン／設定値記憶メモリ１１に記憶させて、図２（Ａ）のように、指定時間α経過により基準パターンの教示を完了する（ｃ）。

こうして、第１実施形態では、基準となる製品Ｐの信号パターンにおけるパルスのオン・オフのうち、最も広いパルス幅の時間よりも長い指定時間αを予め設定しておき、教示要求入力に基づき基準となる製品Ｐを搬送させるだけで、監視した信号パターンのオン・オフしない状態の時間が指定時間αを経過したことをもって、指定時間α内に信号パターンのパルスが発生せず、当該オン・オフしない状態が始まる時点で信号パターンのパルスのオン・オフの終了が認定できるので、その終了前のパルスのオン・オフを基準パターンとして取り出すことができる。これにより、指定時間αがパターン教示のタイムアウト時間となって、当該指定時間α経過により基準パターンの教示を完了することができる。

なお、前記したように指定時間αを信号パターンのパルスのうち最も広いパルス幅の時間よりも長い時間に設定した場合、信号パターンのパルスの全体の時間よりも長く設定した場合に比べて、指定時間αをより短くでき、パターン教示がより短時間で完了可能となる。

つぎに、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態と異なり、教示対象の製品について幅の広い製品が含まれる場合に適用される。幅の広い製品の場合、図３（Ａ）に示すように、製品の信号パターンのパルス全体の時間よりも指定時間αが短く設定されたとき、信号パターンの中途で教示が完了してしまう。この第２実施形態では、各製品について、指定時間αは例えば各製品の信号パターンにおけるパルスのオン・オフのうち、最も広いパルス幅の時間よりも短い時間で、一律に設定される。

第２実施形態のパターン教示部７は、図１に示すように、第１実施形態の構成に加えてさらに信号変化時間検出部１４およびタイムアウト時間計算／切換部１５を備えている。その他の構成は第１実施形態と同様である。

前記信号変化時間検出部１４は、監視した信号パターンからそのパルスの立上りおよび立下りの変化をそれぞれ１回の変化として複数回変化するまでの信号変化時間を検出する。図３（Ｂ）に示すように、例えば教示開始から２回変化するまでの時間が信号変化時間βとして検出される。図１のタイムアウト時間計算／切換部１５は、製品ごとに切り換えられ、信号変化時間βに指定時間αを加算する計算を行う。図３（Ｂ）のように、この加算した時間がタイムアウト時間となる。この例では、２回変化するまでの時間を信号変化時間βとしているが、３回以上変化するまでの時間としてもよい。

こうして、第２実施形態では、教示対象の製品について幅の広い製品が含まれる場合であっても、指定時間αを製品ごとに設定することなく、当該製品の信号パターンの信号変化の状態に応じてタイムアウト時間を可変できるので、容易に基準パターンを教示できる。

つぎに、第３実施形態について説明する。第３実施形態は、第１、２実施形態と異なり、図４（Ａ）に示すように、ＯＮ／ＯＦＦパターン時間監視部１２で監視する信号パターンが、基準となる製品Ｐを複数並べて搬送させた状態で周期的なパターンを検出したものである。例えば、教示対象の製品がペットボトルを複数並べたもので、センサ１は各ペットボトルのキャップを検出し、この複数並べた状態でキャップ付きペットボトルの良否が判定される。

第３実施形態のパターン教示部７は、図１に示すように、第１、２実施形態の構成に加えてさらに幅サーチ部１６、パターン指定部１９を備えている。この幅サーチ部１６は、最大幅サーチ部１７と先パルス幅サーチ部１８を備えている。その他の構成は第１実施形態と同様である。

前記最大幅サーチ部１７は、監視した信号パターンのパルスがオン・オフした後におけるオン・オフしない状態の時間が指定時間αを経過しないときに、当該信号パターンのデータ量が所定量以上になると、センサ検出を停止してそれまで検出された信号パターンのデータの中から、最も広いパルス幅をもつパルスを探す。先パルス幅サーチ部１８は、その最大幅のパルスから３パターン先以降で最も広いパルス幅に近い幅をもつパルスを探す。３パターン先以降としたのは、信号パターンが周期的な波形のためで、２パターン以下では周期状の基準パターンとして適さない。最大幅に近い幅としては、例えば最大幅の９５％以上の幅に設定される。前記パターン指定部１９は、この両パルスの間の信号パターンを前記基準パターンとして指定する。

図４（Ａ）の信号パターンについて、図４（Ｂ）に示すように、例えば、最も広いパルス幅をもつパルスと、それからオン(1)、オフ(2)、オン(3)の３パターン先に最も広いパルス幅の９５％以上の幅をもつパルスとがサーチされ、この両パルスの間の信号パターンが基準パターンとして指定される。このように、２つの広いパルス幅を有する信号パターンをサーチすることにより、２つの広いパルス幅を製品と製品の間のオン・オフしない状態とみなして、両パルスの間を基準となる複数の製品Ｐによる周期状の基準パターンとする。

こうして、第３実施形態では、信号パターンが周期的なパターンであっても、２つの広いパルス幅を製品Ｐ間のオン・オフしない状態とみなし、その間の信号パターンを基準となる複数の製品Ｐの周期的パルスのオン・オフを示すものとして取り出すことができるので、教示要求入力に基づき基準となる製品Ｐを複数並べて搬送させるだけで、基準パターンの教示を完了することができる。

なお、第３実施形態において、信号パターンの周期的パターンにおける周期が長くて、タイムアウト経過判別部１３から時間経過信号が幅サーチ部１６に入力した場合には、以下のように動作する。

前記幅サーチ部１６は、監視した信号パターンのデータ量が所定量以上になる前に、指定時間αを経過したときに、センサ検出を停止してそれまで検出された信号パターンのデータの中から、最も長いパルス幅をもつパルスと、そのつぎに現れる前記最も長いパルス幅に近い広い幅をもつパルスとを有する信号パターンを探す。そして、パターン指定部１９は、この両パルスの間の信号パターンを前記基準パターンとして指定する。

この場合、信号パターンが周期的なパターンで、その周期が長い場合であっても、教示要求入力に基づき基準となる製品Ｐを複数並べて搬送させるだけで、当該指定時間α経過により基準パターンの教示を完了することができる。

なお、各実施形態では、光センサにより信号パターンを検出しているが、超音波センサなどを用いて検出するようにしてもよい。

本発明の第１実施形態に係る信号処理装置におけるパターン教示装置を示すブロック図である。（Ａ）は第１実施形態に係るパターン教示の動作を示す概略構成図、（Ｂ）はその信号パターンの波形を示すチャート図である。第２実施形態に係るパターン教示における信号パターンの波形を示すチャート図である。（Ａ）は第３実施形態に係る信号パターン検出の動作を示す概略構成図、（Ｂ）はその信号パターンの波形を示すチャート図である。

符号の説明

１：センサ
４：ＯＮ／ＯＦＦパターン比較回路
７：パターン教示部
１１：パターン／設定値記憶メモリ（指定時間記憶部）
１２：ＯＮ／ＯＦＦパターン時間監視部（パターン監視部）
１３：タイムアウト経過判別部
１４：信号変化時間検出部
１５：タイムアウト時間計算／切換部
１６：幅サーチ部
１９：パターン指定部

Claims

製品を搬送させた状態でセンサで検出した入力オン・オフ信号の信号パターンを製品の基準パターンと比較して、製品の良否を判定する信号処理装置であって、
基準となる製品を搬送させた状態で検出した信号パターンのパルスがオン・オフした時間に対応する指定時間を予め記憶させ、
教示要求入力に基づいて、基準となる製品を搬送させた状態で検出した信号パターンを監視し、
前記監視した信号パターンのパルスがオン・オフした後におけるオン・オフしない状態の時間が前記指定時間を経過したとき、この指定時間がタイムアウト時間となって当該オン・オフしない状態の前における信号パターンを前記基準パターンとして教示させる、
信号処理装置におけるパターン教示方法。
請求項１において、
予め記憶させる指定時間が、検出した信号パターンにおけるパルスのオン・オフのうち、最も広いパルス幅の時間よりも長い時間であって、
監視する信号パターンが、基準となる製品を単一で搬送させた状態で検出したものである、
信号処理装置におけるパターン教示方法。
請求項１において、
監視する信号パターンが、基準となる製品を単一で搬送させた状態で検出したものであって、当該信号パターンからそのパルスの立上りおよび立下りの変化をそれぞれ１回の変化として複数回変化するまでの信号変化時間を検出し、
前記監視した信号パターンのパルスがオン・オフした後におけるオン・オフしない状態の時間が、前記信号変化時間を前記指定時間に加算した時間を経過したとき、この加算した時間がタイムアウト時間となって当該オン・オフしない状態の前における信号パターンを前記基準パターンとして教示させる、
信号処理装置におけるパターン教示方法。
請求項１において、
監視する信号パターンが、基準となる製品を複数並べて搬送させた状態で周期的なパターンを検出したものであり、
前記監視した信号パターンのパルスがオン・オフした後におけるオン・オフしない状態の時間が前記指定時間を経過しないときに、当該信号パターンのデータ量が所定量以上になると、センサ検出を停止してそれまで検出された信号パターンのデータの中から、最も広いパルス幅をもつパルスと、そのつぎに現れる前記最も広いパルス幅に近い広い幅をもつパルスとを有する信号パターンを探し、この両パルスの間の信号パターンを前記基準パターンとして指定する、
信号処理装置におけるパターン教示方法。
請求項４において、
前記監視した信号パターンのデータ量が所定量以上になる前に、前記指定時間を経過したときに、センサ検出を停止してそれまで検出された信号パターンのデータの中から、最も広いパルス幅をもつパルスと、そのつぎに現れる前記最も広いパルス幅に近い広い幅をもつパルスとを有する信号パターンを探し、この両パルスの間の信号パターンを前記基準パターンとして指定する、
信号処理装置におけるパターン教示方法。
製品を搬送させた状態でセンサで検出した入力オン・オフ信号の信号パターンを製品の基準パターンと比較して、製品の良否を判定する信号処理装置であって、
前記基準パターンを教示するパターン教示部は、
基準となる製品を搬送させた状態で検出した信号パターンのパルスがオン・オフした時間に対応する指定時間を予め記憶する指定時間記憶部と、
教示要求入力に基づいて、基準となる製品を搬送させた状態で検出した信号パターンを監視するパターン監視部と、
前記監視した信号パターンのパルスがオン・オフした後におけるオン・オフしない状態の時間が前記指定時間を経過したことを判別して、この指定時間がタイムアウト時間となって当該オン・オフしない状態の前における信号パターンを前記基準パターンとして記憶させるタイムアウト経過判別部と、
を備えた信号処理装置におけるパターン教示装置。
請求項６において、
前記指定時間記憶部で予め記憶させる指定時間が、検出した信号パターンにおけるパルスのオン・オフのうち、最も広いパルス幅の時間よりも長い時間であって、
前記パターン監視部で監視する信号パターンが、基準となる製品を単一で搬送させた状態で検出したものである、
信号処理装置におけるパターン教示装置。
請求項６において、
前記パターン監視部で監視する信号パターンが、基準となる製品を単一で搬送させた状態で検出したものであり、さらに、
当該信号パターンからそのパルスの立上りおよび立下りの変化をそれぞれ１回の変化として複数回変化するまでの信号変化時間を検出する信号変化時間検出部と、
前記信号変化時間を前記指定時間に加算するタイムアウト時間計算部とを備えて、
前記タイムアウト経過判別部が、前記監視した信号パターンのパルスがオン・オフした後におけるオン・オフしない状態の時間が、前記信号変化時間を前記指定時間に加算した時間を経過したとき、この加算した時間がタイムアウト時間となって当該オン・オフしない状態の前における信号パターンを前記基準パターンとして記憶させるものである、
信号処理装置におけるパターン教示装置。
請求項６において、
前記パターン監視部で監視する信号パターンが、基準となる製品を複数並べて搬送させた状態で周期的なパターンを検出したものであり、さらに、
前記監視した信号パターンのパルスがオン・オフした後におけるオン・オフしない状態の時間が前記指定時間を経過しないときに、当該信号パターンのデータ量が所定量以上になると、センサ検出を停止してそれまで検出された信号パターンのデータの中から、最も広いパルス幅をもつパルスと、そのつぎに現れる前記最も広いパルス幅に近い広い幅をもつパルスとを有する信号パターンを探す幅サーチ部と、
この両パルスの間の信号パターンを前記基準パターンとして指定するパターン指定部と、
を備えている信号処理装置におけるパターン教示装置。
請求項９において、
前記幅サーチ部が、前記監視した信号パターンのデータ量が所定量以上になる前に、前記指定時間を経過したときに、センサ検出を停止してそれまで検出された信号パターンのデータの中から、最も広いパルス幅をもつパルスと、そのつぎに現れる前記最も広いパルス幅に近い広い幅をもつパルスとを有する信号パターンを探すものである、
信号処理装置におけるパターン教示装置。