JP4757964B1 - 物体検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、設定や調整も容易でありながら、鏡面反射体や透明体を含む様々な検出対象物の検出を可能とする物体検出システムを提供する。
【解決手段】電磁波、磁界または音波の検出手段により得られる第一検出レベル値と第二検出レベル値の和、または、前記第一検出レベル値および前記第二検出レベル値のいずれかを判断レベル値とし、前記判断レベル値が第一閾値より大きいとき、または前記第一閾値より小さい第二閾値より小さいときに検知対象物が有ると判断する。また、前記判断レベル値が前記第二閾値より大きく前記第一閾値に満たず、前記第一検出レベル値と前記第二検出レベル値の差が所定の基準値より大きいときに前記検出対象物が有ると判断する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁波、磁界または音波の反射現象を利用して検出対象物の有無を検出する物体検出システムに関するものである。

反射型光電センサは、投光部から発せられた光を受光部で受け、受光レベルの変化により検出対象物の有無などを検出するものであるが、この反射型光電センサのうち、投光部から発せられた光を反射部（リフレクタなど）で反射させ受光部に到達させる型式のものは、回帰反射型光電センサなどと称されている。

この回帰反射型光電センサは、透光性を有する対象物（以下、透明体という）の検出に適するものとされている反面、光を反射させる表面を有する対象物（以下、鏡面反射体という）を正確に検知することが難しいという問題があった。そこで、回帰反射型光電センサを使用して、鏡面反射体を正確に検出する試みがなされ、様々な提案がなされている。そして、そのようなものとして、例えば、特開昭６１−２０３５２２号公報に開示されている反射形光電スイッチ、特開平２−２７６３２号公報に開示されている回帰反射型光電スイッチなどがある。これらの光電スイッチでは、受光部に到達する偏光の種類の違いを利用することで鏡面反射体からの反射光であるのか、反射部からの反射光であるかを識別することで、鏡面反射体の有無を検出するものとなっている。

また、近年流通している新たな商品に対処する試みもなされている。例えば、透過率の高い複雑な形状のＰＥＴボトルの検出を行なうものとして、特開２００８−１１２６２９号公報に開示されている回帰反射型光電センサがある。この回帰反射型光電センサによれば、円偏光を投光する投光系と、逆円偏光と円偏光とが混在する光が入射された場合に逆円偏光を選択的に受光する受光系とが形成されたセンサ本体が、誤動作の原因となっていたＰＥＴボトルの複屈折を利用し、複屈折による偏光状態の乱れを光の減衰へ変換することで、透過率の高い複雑な形状のＰＥＴボトルの検出を可能としている。

特開昭６１−２０３５２２号公報 特開平２−２７６３２号公報 特開２００８−１１２６２９号公報

しかしながら、上記従来の光電センサのように、偏光の種類の違いを利用するためには、光軸の調整が難しく、また、多種多数のフィルタや偏光板が必要となり、設定や調整が難しいという問題があった。

そこで本発明は、簡単な構成で、設定や調整も容易でありながら、鏡面反射体や透明体を含む様々な検出対象物の検出を可能とする物体検出システムを提供することを目的とする。

本発明に係る第一の物体検出システムは、電磁波、磁界または音波の発生手段と、第一検出手段と、第二検出手段とを備える。前記第一検出手段と前記第二検出手段の検出軸のなす角は、検出対象物で反射された前記電磁波、磁界または音波の検出において有意となり、前記検出対象物の有無を判断する対象領域から離れた領域を経て前記第一検出手段または前記第二検出手段に至る前記電磁波、磁界または音波の検出において影響の無い大きさとする。そして、前記第一検出手段による第一検出レベル値と、前記第二検出手段による前記第二検出レベル値の和、または、前記第一検出レベル値および前記第二検出レベル値のいずれかを判断レベル値とし、前記判断レベル値が第一閾値より大きいとき、または前記第一閾値より小さい第二閾値より小さいときに前記検出対象物が有ると判断する。また、前記判断レベル値が前記第二閾値より大きく前記第一閾値に満たず、前記第一検出レベル値と前記第二検出レベル値の差が所定の基準値より大きいときに前記検出対象物が有ると判断する。

本発明に係る第二の物体検出システムは、第一発生手段と、第二発生手段と、前記第一発生手段および前記第二発生手段で発生させた電磁波、磁界または音波の検出手段とを備える。そして、前記第一発生手段から検出対象物の有無を判断する対象領域を経て前記検出手段に至る前記電磁波、磁界または音波の検出レベルを第一検出レベル値とし、前記第二発生手段から前記対象領域を経て前記検出手段に至る前記電磁波、磁界または音波の検出レベルを第二検出レベル値とし、前記第一検出レベル値と前記第二検出レベル値の和、または、前記第一検出レベル値および前記第二検出レベル値のいずれかを判断レベル値とし、前記判断レベル値が第一閾値より大きいとき、または前記第一閾値より小さい第二閾値より小さいときに検知対象物が有ると判断する。また、前記判断レベル値が前記第二閾値より大きく前記第一閾値に満たず、前記第一検出レベル値と前記第二検出レベル値の差が所定の基準値より大きいときに前記検出対象物が有ると判断する。

第二の物体検出システムにおいて、前記第一発生手段で発生させた前記電磁波、磁界または音波を受けて生成された時分割検出レベルを前記第一検出レベル値とし、前記第二発生手段で発生させた前記電磁波、磁界または音波を受けて生成されたもう一つの時分割受光レベルを前記第二検出レベル値としてもよい。

第一の物体検出システムは、前記発生手段と、前記第一検出手段と、前記第二検出手段の組が複数ならべて設置され、前記組の各々が子局を介して共通データ信号線に接続されたものであってもよい。この場合、前記共通データ信号線には、制御部に接続された親局が接続される。前記親局は、所定の周期の伝送クロックに同期した所定のタイミング信号を発生するためのタイミング発生手段を有し、前記タイミング信号の制御下で、前記制御部からの制御データの値に応じて、制御データ信号として一連のパルス状信号を前記共通データ信号線に出力すると共に、前記タイミング信号の制御下で、前記伝送クロックの１周期毎に、前記子局を介して前記一連のパルス状信号に重畳された検出データ信号のデータ値を抽出し、これを前記制御部に引き渡す。また、前記子局の各々は、前記タイミング信号の制御下で、前記制御データ信号の各データの値を抽出して、前記各データの値の中の自局に対応するデータを対応する前記第一発生手段または前記第二発生手段に引き渡し、および、前記タイミング信号の制御下で、前記伝送クロックの１周期毎に、対応する前記第一検出手段および前記第二検出手段の検出データの値に応じた前記検出データ信号を、前記一連のパルス状信号に重畳する。

第二の物体検出システムは、前記第一発生手段と、前記第二発生手段と、前記受信手段の組が複数ならべて設置され、前記組の各々が子局を介して共通データ信号線に接続されたものであってもよい。この場合、前記共通データ信号線には、制御部に接続された親局が接続される。前記親局は、所定の周期の伝送クロックに同期した所定のタイミング信号を発生するためのタイミング発生手段を有し、前記タイミング信号の制御下で、前記制御部からの制御データの値に応じて、制御データ信号として一連のパルス状信号を前記共通データ信号線に出力すると共に、前記タイミング信号の制御下で、前記伝送クロックの１周期毎に、前記子局を介して前記一連のパルス状信号に重畳された検出データ信号のデータ値を抽出し、これを前記制御部に引き渡す。また、前記子局の各々は、前記タイミング信号の制御下で、前記制御データ信号の各データの値を抽出して、前記各データの値の中の自局に対応するデータを対応する前記第一発生手段または前記第二発生手段に引き渡し、および、前記タイミング信号の制御下で、前記伝送クロックの１周期毎に、対応する前記検出手段の検出データの値に応じた前記検出データ信号を、前記一連のパルス状信号に重畳する。

第一および第二の物体検出システムにおいて、前記第一閾値と、前記第二閾値と、前記基準値が、前記共通データ信号線を介して伝送されてもよい。

本発明に係る物体検出システムでは、検出レベルを、検出対象物が存在しない場合の検出レベル（不存在時検出レベル）に対し大きくなる側と小さくなる側のそれぞれにおいて閾値（第一閾値または第二閾値）と比較し、更に、二つの異なる検出から得られる２通りの検出レベル（第一検出レベル値と第二検出レベル値）を一組とし、これらのレベル差を上記閾値と異なる基準と比較して検出対象物の有無を判断することにより、鏡面反射体や透明体を含む様々な検知対象物の検出が可能となる。

検出対象物の存在する領域を経て検出手段に至る電磁波、磁界または音波の検出レベルは、例えば、鏡面反射体、反射体、透明体、不透明体、黒体（非反射体）の順に検出用光線の検出レベルが弱くなっていくように、検出対象物の性状に応じて段階的に変化する。ところが、この検出レベルは、検出対象物が存在しない場合の検出レベル（不存在時検出レベル）よりも大きくなるものと小さくなるものとの２通りがあるため、不存在時検出レベルとの単なる比較では、検出対象物の有無を判断することができない。これに対し、本発明では、検出レベルを、不存在時検出レベルに対し大きくなる側と小さくなる側のそれぞれにおいて閾値（第一閾値または第二閾値）と比較するため、不存在時検出レベルを挟んで段階的に変化する検出レベルから検出対象物の有無を判断することができる。

ただし、不存在時検出レベルに対し大きくなる側では第一閾値より大きいことが、不存在時検出レベルに対し小さくなる側では第二閾値より小さいことが、検出対象物を有ると判断する条件となるため、検出レベルが２つの閾値の間のレベルとなる場合には、検出対象物の有無を判断できないことになる。そこで、二つの異なる検出から得られる２通りの検出レベル（第一検出レベル値と第二検出レベル値）を一組とし、これらのレベル差を上記閾値と異なる基準との比較において、検出対象物の有無を判断することとしている。

なお、二つの異なる検出は、第一の物体検出システムでは、第一検出手段と第二検出手段の検出軸のなす角を、検出対象物で反射された電磁波、磁界または音波の検出において有意となり、検出対象物の有無を判断する対象領域から離れた領域を経て第一検出手段または第二検出手段に至る電磁波、磁界または音波の検出において影響の無い大きさとすることで可能となる。また、第二の物体検出システムでは、第一発生手段と、第二発生手段と、第一発生手段および第二発生手段で発生させた電磁波、磁界または音波の検出手段を備えることで可能となる。

また、複数の領域で検出を行なうために、発生手段と検出手段の組の複数を並べて設置する必要がある場合には、所定の周期の伝送クロックに同期した所定のタイミング信号の制御下で、前記制御部からの制御データの値に応じて、前記伝送クロックの１周期毎に、制御データ信号と検出データ信号を授受する伝送方式が好ましい。この場合、伝送クロックの１周期毎に、発生手段の作動タイミングを得ることで、発生手段どうしの相互干渉を防ぎながら、複数の領域での検出を行なうことができる。

本発明に係る物体検出システムの実施例における判断レベル値の経時変化を示すグラフである。 同システムの構成図である。 制御部および親局の機能ブロック図である。 子局の機能ブロック図である。 子局のシステムブロック図である。 センサ部の検出原理を模式的に示し、（ａ）は検出対象物が有る場合の対象領域近傍の拡大平面図、（ｂ）は検出対象物が無い場合の平面図である。 投光部から検出用光線の反射点までの距離と検出レベル値との関係を示すグラフである。 親局のプログラムフローチャートである。 パラメータ送信時の伝送クロック信号の基本信号を模式的に示すタイムチャートである。 検出データ送信時の伝送クロック信号の基本信号を模式的に示すタイムチャートである。 子局の入出力処理プログラムフローチャートである。 子局の検出処理プログラムフローチャートである。 子局の判断処理プログラムフローチャートである。 子局に記憶されるパラメータを示すテーブルである。 子局において生成される信号を伝送クロック信号と対比して示すタイムチャート図である。 本発明に係る物体検出システムの他の実施例におけるセンサ部の検出原理を模式的に示し、（ａ）は検出対象物が有る場合の対象領域近傍の拡大平面図、（ｂ）は検出対象物が無い場合の平面図である。

図を参照しながら、本発明に係る物体検出システムの実施例を説明する。
図２に示すように、この物体検出システムは、コンベア７上の搬送物を検出対象物６としてその有無を検出するもので、コンベア７の移動方向に沿って配置された複数のセンサ部４を備えている。センサ部４の各々は、対応する子局５を介して共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに接続され、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮには、また、制御部１に接続された親局２が接続されている。

制御部１は、例えばプログラマブルコントローラ、コンピュータ等であり、センサ部４に対する制御データ１３を送出する出力ユニット１１と、センサ部４における検出結果としての監視データ１４を受け取る入力ユニット１２を有し、これら出力ユニット１１と入力ユニット１２には親局２が接続されている。

親局２は、図３に示すように、出力データ部２２、タイミング発生部２３、親局出力部２４、親局入力部２５、および入力データ部２６を備える。そして、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに接続され、制御部１の出力ユニット１１から制御データ１３として受けた並列（パラレル）データを制御信号として共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに送出するとともに、センサ部４に対応する子局５から送出された検出データ信号を並列データに変換し、監視データ１４として制御部１の入力ユニット１２へ送出する。ここで、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに送出される制御信号は、本発明における、一連のパルス状信号に相当するものであるが、以下、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮを流れる制御信号を伝送クロック信号というものとする。

出力データ部２２は、制御部１の出力ユニット１１から制御データ１３として受けた並列データをシリアルデータとして親局出力部２４へ引き渡す。

タイミング発生部２３は、発振回路（ＯＳＣ）３１、親局アドレス設定手段３２、タイミング発生手段３３からなり、ＯＳＣ３１を基にタイミング発生手段３３が、このシステムのタイミングクロックを生成し親局出力部２４に引き渡す。

親局出力部２４は、制御データ発生手段３４とラインドライバ３５からなり、出力データ部２２から受けたデータと、タイミング発生部２３から受けたタイミングクロックに基づき、ラインドライバ３５を介して共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに一連のパルス状信号として伝送クロック信号を送出する。

親局出力部２４から共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに送出される伝送クロック信号のデータ値（制御データ）は、伝送クロック信号の１周期における電圧レベルの高い期間のパルス幅により表現される。伝送クロック信号は、図９に示すように、１周期の後半が高電位レベル（この実施例では＋２４Ｖ）と、前半が低電位レベル（この実施例では０Ｖまたは＋１２Ｖ）とされる。そして、高電位レベルの幅は、制御部１から入力される制御データ１３の各データの値に応じて拡張され、この実施例では図９の破線で示す幅まで、すなわち、伝送クロック信号の１周期をｔ０とした時に（３／４）ｔ０まで拡張される。ただし、その幅に制限はなく、伝送条件等により適宜調整すればよい。また、伝送クロック信号の１周期毎にはアドレスが割り当てられ、後述する子局５は、このアドレスをカウントする方式により、自局が受信すべき制御データを取り込む。そして、アドレスのカウントを行うための最初及び最後を決定するために、伝送クロック信号の最初と最後にはスタート信号（ＳｔａｒｔＢｉｔ）及びエンド信号（図示は省略されている）が形成される。スタート信号は、伝送クロック信号の高電位レベルと同じ電位レベルであって、伝送クロック信号の１周期より長い信号とされる。一方、エンド信号は、伝送クロック信号の低電位レベルと同じレベルであって、伝送クロック信号の１周期より長くスタート信号より短い信号とされる。このエンド信号は、親局アドレス設定手段３２に保持されている親局２に割り当てられたアドレスと一致した時点で形成される。

親局入力部２５は検出データ信号検出手段３６と検出データ抽出手段３７で構成され、入力データ部２６へ入力データ信号を送出する。検出データ信号検出手段３６は、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮを経由して子局５から送出された検出データ信号を検出する。子局５から送出される検出データ信号のデータ値は、伝送クロック信号における１周期の前半（低電位レベルの期間）の電圧レベルで表わされており、スタート信号が送信された後、子局５の各々から順次受け取るものとなっている。検出データ信号のデータ（検出データ）は、タイミング発生手段３３の信号に同期して検出データ抽出手段３７で抽出され、直列の入力データ信号として入力データ部２６に送出される。入力データ部２６は、親局入力部２５から受け取った直列の入力データ信号を並列（パラレル）データに変換し、監視データ１４として制御部１の入力ユニット１２へ送出する。

図６のようにセンサ部４は、検出用光線を発光させる２つの投光部４１ａ、４１ｂを有する発生手段４１と、検出用光線を受ける受光部４２ａを有する検出手段４２と、検出用光線の反射手段４３とを備える。反射手段４３は、検知対象物６の有無を判断する対象領域３を挟んで、発生手段４１および検出手段４２に対向して配置され、回帰反射型センサを構成している。なお、この実施例においては、コンベア７上の所定搬送距離範囲が対象領域３となる。

発生手段４１および検出手段４２は子局５に接続され、子局５は、図４に示すように、マイクロコンピュータ・コントロール・ユニット（ＭＣＵ）５１、アドレス設定手段５２、およびＡ／Ｄ変換器５３を備える。ＭＣＵ５１は、図４、図５に示すように、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを備え、ＲＯＭには検出処理に必要なプログラム（ＰＲＧ）が記憶されている。そして、検出データ、パラメータ、アドレスデータをＲＡＭに記憶し、ＣＰＵの演算機能を用いて、検出に必要な情報を得るための処理が行なわれるものとなっている。発生手段４１の投光部４１ａ、４１ｂは、このＭＣＵ５１の出力端子Ｌａ、Ｌｂに接続され、投光タイミングの制御がなされている。一方、検出手段４２の受光部４２ａの検出レベル値は、Ａ／Ｄ変換器５３を介して、入力端子ＡＤＡＴからＭＣＵ５１へ入力される。

ＭＣＵ５１には、また、アドレス設定手段５２で設定されたアドレス情報が入力端子ＡＤＲＳから入力され、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮの間の電位差を分割抵抗Ｒ１、Ｒ２で分割して得られた分割信号が入力端子ＣＫから入力される。更に、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに検出データ信号を送出するためのｏｕｔ信号が出力端子ＯＵＴから出力され、Ａ／Ｄ変換器５３のイネーブル信号ｅｎが出力端子ＥＮから出力される。このＭＣＵ５１における処理の内容は後述する。

次に、センサ部４の検出原理について説明する。投光部４１ａ、４１ｂの各々が投光した検出用光線は、図６（ａ）に示すように、検出対象物６の異なる部位に到達し、そこで反射される。検出対象物６からの反射光は、反射面（検出対象物６の表面）に対する角度（反射角）が入射角と等しくなる場合（図６（ａ）の反射光Ｄ）が最も強く、反射角が大きくなるに従って弱くなる。具体的には、図６（ａ）の場合、投光部４１ｂから受光部４２ａに至る反射光は反射角Ａ１が０の場合に最も強く、反射角Ａ１が大きくなるに従って弱くなり、投光部４１ａから受光部４２ａに至る反射光は反射角Ａ２が入射角Ａ０と等しい場合に最も強く、反射角Ａ２が大きくなるに従って弱くなる。一方、検出用光線が反射される地点（反射点とする）が受光部４２ａから離れるほど、その反射点から受光部４２ａに至る反射光の反射角が大きくなり弱いものとなる。具体的には、図６（ａ）の場合、投光部４１ｂから受光部４２ａに至る反射光の反射角Ａ１は、投光部４１ａから受光部４２ａに至る反射光の反射角Ａ２よりも大きいものとなり、投光部４１ａから受光部４２ａに至る検出用光線の方が投光部４１ｂからのものより強くなる。従って、投光部４１ａ、４１ｂで投光され検出対象物６の表面で反射して受光部４２ａに至る検出用光線の検出レベルは、投光部４１ａからのものと投光部４１ｂからのものでは異なることになる。

また、検出対象物６が無い場合における投光部４１ａ、４１ｂの各々から投光された検出用光線は、図６（ｂ）に示すように、反射手段４３に到達し、そこで反射される。このとき、投光部４１ａと投光部４１ｂの光軸のなす角の差が無視できる程度となるように、反射手段４３を投光手段４１から十分な距離を保って配置することで、投光部４１ａ、４１ｂから投光され反射手段４３で反射して受光部４２ａに至る検出用光線の検出レベルは、投光部４１ａからのものと投光部４１ｂからのものとで差が無くなる。その現象を、図７を参照しながら説明する。図７は、検出レベルと、投光部４１ａ、４１ｂから検出用光線の反射点までの距離との関係を示すグラフである。子局５のＭＣＵ５１への入力値として、投光部４１ａからの検出用光線を受けて入力端子ＡＤＡＴから入力される検出レベル値（第一検出レベル値）Ｐａｎａ、投光部４１ｂからの検出用光線を受けて入力端子ＡＤＡＴから入力される検出レベル値（第二検出レベル値）Ｐａｎｂ、それらの和（Ｐａｎａ＋Ｐａｎｂ）、およびそれらの差（Ｐａｎａ−Ｐａｎｂ）は、投光部４１ａ、４１ｂから検出用光線の反射点までの距離に対し、図７に示すように変化する。ただし、図７では、検出原理の理解を容易にするため、検出レベル値の変化が強調されており、値そのものと距離との関係は正確ではない。

一方、投光部４１ａ、４１ｂから投光され検出対象物６の表面で反射して受光部４２ａに至る検出用光線の検出レベルは、投光部４１ａからのものと投光部４１ｂからのもののいずれであっても、検出対象物６の性状に応じて段階的に変化する。具体的には、検出対象物６が鏡面反射体である場合の検出レベルは大きくなり、検出用光線を殆ど反射させない非反射体である場合の検出レベルは極めて小さく、検出用光線の透過を許容する透明体である場合の検出レベルはこれらの検出レベルの間となる。更に、検出対象物６が無い場合の検出用光線は反射手段４３で反射して受光部４２ａに至るため、その検出レベル（不存在時検出レベル）は検出対象物６が透明体である場合よりも大きいものとなる。そこで、まず、不存在時検出レベルに対し大きくなる側には鏡面反射体の検出レベルより小さい第一閾値Ｓ１を設け、小さくなる側には透明体の検出レベルより大きい第二閾値Ｓ２を設け、これら閾値と検出レベルとの比較により、検出対象物６の有無を判断することができる。

第一検出レベル値と第二検出レベル値の合計（Ｐａｎａ＋Ｐａｎｂ）を判断レベル値として、その経時変化を図１に示す。図１において、時刻ｔ１は検出対象物６が対象領域３に進入したときであり、時刻ｔ２は検出対象物６が対象領域３から出て行ったときとなる。そのため、時刻ｔ１と時刻ｔ２の間で、判断レベル値（Ｐａｎａ＋Ｐａｎｂ）は検出対象物６の性状に応じ変化している。実線の判断レベル値Ｐ１は第一閾値Ｓ１より大きいことから、検出対象物６として鏡面反射体が対象領域３の中に有ることがわかる。また、想像線の判断レベル値Ｐ２、Ｐ３は何れの場合も第二閾値Ｓ２よりも小さいことから、検出対象物６として透明体あるいは非反射体が対象領域３の中に有ることがわかる。

ところが、検出対象物６が、鏡面反射体よりも小さく透明体よりも大きい検出レベル値となるような反射をさせる反射体であった場合、判断レベル値は第一閾値Ｓ１と第二閾値Ｓ２の間となり、その有無を判断することができない。そこで、この場合は、第一検出レベル値と第二検出レベル値の差による判断を行なう。上記のように、検出対象物６が対象領域３に有る場合、第一検出レベル値と第二検出レベル値とは異なるものとなるため、その差が、誤差を考慮した所定の基準値より大きい場合は、第一検出レベル値と第二検出レベル値が異なっていると判断し、検出対象物６が有ると判断できる。

なお、検出対象物６の性状に応じて段階的に変化する傾向は、第一検出レベル値と第二検出レベル値のどちらも同じため、第一閾値および第二閾値と比較する判断レベル値は、第一検出レベル値または第二検出レベル値のどちらかのみをとしてもよい。

次に、この物体検出システムの親局２および子局５で実行される処理内容について、フローチャート図を参照しながら説明する。
親局２では、図８に示すように、電源ＯＮとされプログラムがスタートし（Ｓ１）、イニシャル処理（Ｓ２）が終了すると、パラメータの変更の有無の判断がなされる（Ｓ３）。このパラメータは、後述のように、上記第一閾値、第二閾値、および基準値（第一検出レベル値と第二検出レベル値の差と比較される値）の組の複数に付与される識別番号である。この物体検出システムでは、これらパラメータを適宜変更することで、コンベア７の搬送物が変わり、検出対象物６の性状が変わった場合への適応を可能としている。

パラメータの変更が有る場合は、伝送クロック信号におけるスタート信号を長いものとし（Ｓ４）、子局５において、パラメータ値の伝送であることの認識を可能とする。なお、短いスタート信号は、後述のように、検出データの伝送であることを子局５に認識させるものとなる。

長スタート信号を送出したら、それに続いて伝送クロック信号におけるアドレスを歩進し（Ｓ５）、そのアドレスに対応する伝送クロック信号のパルスの幅を変調した信号（図９参照）で各チャネルＣＨへパラメータデータを送信する（Ｓ６）。なお、チャネルＣＨは、センサ部４の各々に対し割り振られた識別番号となる。

パラメータデータの送信が完了したら、続いて、短いスタート信号を送出し（Ｓ７）、検出データの受信を開始する。なお、パラメータの変更が無い場合、すなわち、上記ステップＳ３において無しと判断された場合は、ステップＳ３からこのステップＳ７に進むことになる。

短いスタート信号により、伝送クロック信号が検出データを伝送するものと認識した子局５は、上記のように、伝送クロック信号において自局に対応するアドレスのパルスにおける１周期の前半の電圧レベルを変調して、検出データ信号を伝送クロック信号に重畳する（図１０の破線）。そこで、親局２では、伝送クロック信号の短いスタート信号を送出したら、それに続いて伝送クロック信号におけるアドレスを歩進し（Ｓ８）、そのアドレスに対応する伝送クロック信号のパルスに重畳された検出データを受信する（Ｓ９）。そして、ステップＳ１に戻り上記一連の処理を繰り返し行なう。

子局５では、データの入出力を主に行なう処理（入出力処理）、検出対象物６の検出に必要な情報を得るための処理（検出処理）および検出処理で得られた情報に基づいて検出対象物６の有無を判断する処理（判断処理）を行なう。図１１のフローチャートはデータ入出力処理を、図１２のフローチャートは検出処理を、図１３のフローチャートは判断処理を、それぞれ示すものである。

子局５での最初の処理として図１１に示す入出力処理が行なわれる。この処理では、まず、電源ＯＮとされプログラムがスタートし（Ｓ２１）、イニシャル処理（Ｓ２２）が終了すると、伝送クロック信号のスタート信号が長スタート信号であるかどうかの判断を行なう（Ｓ２３）。長スタート信号である場合は、アドレス設定手段５２で設定されている自局アドレスを読込む（Ｓ２４）。そして、伝送クロック信号の周期をカウントすることで伝送クロック信号のアドレスを得て、そのアドレスを自局アドレスと比較する（Ｓ２５）。そして、自局のアドレスであれば、そのときのデータをパラメータデータとして受信する（Ｓ２６）。各パラメータデータに対しては、判断に使用する定数、すなわち、Ｋｕｎ（第一閾値）、Ｋｄｎ（第二閾値）、Ｋｃｎ（基準値）が予め定義され、各子局５に、図１４に示すテーブルとして記憶されている。そして、パラメータデータを受信した子局５は、そのパラメータデータに対応する定数（Ｋｕｎ、Ｋｄｎ、Ｋｃｎ）をＭＣＵ５１のＲＡＭに記憶する（Ｓ２７）。なお、この実施例のパラメータデータは２ビットの表現で４種類とされているが、その数に制限はなく、適宜変更してもよい。一方、自局のアドレスでない場合は、自局のアドレスとなるまで周期をカウントしアドレスを歩進する（Ｓ２８）。

Ｋｕｎ、Ｋｄｎ、Ｋｃｎを記憶したら、ステップＳ２３に戻り、再び、長スタート信号であるかどうかの判断を繰り返す。長スタート信号でない場合には、続いて短スタート信号であるかどうかの判断をする（Ｓ２９）。短スタート信号でない場合には、短スタート信号となるまで同じ判断を繰り返し、短スタート信号の場合は、アドレス設定手段５２で設定されている自局アドレスを読込む（Ｓ３０）。続いて、伝送クロック信号の周期をカウントすることで伝送クロック信号のアドレスを得て、そのアドレスを自局アドレスと比較する（Ｓ３１）。そして、自局のアドレスであれば、そのときにＭＣＵ５１のＲＡＭに記憶されている検出データに相応する信号を出力端子ＯＵＴからトランジスタＴＲのベースへ出力する。具体的には、検出データがｏｎ（検出対象物６の有ることを示すもの）であれば、トランジスタＴＲがＯＮとなり、電流が流れることで電圧が降下し、電圧レベルが０Ｖとなり、その信号が共通データ信号線ＤＰ、ＤＮ上に伝送される。すなわち、図１０に示すように、伝送クロック信号の１周期における低電圧期間の電圧が破線で示すように下がった形で共通データ信号線ＤＰ、ＤＮ上に検出データ信号として送出されることになる。（Ｓ３３）。一方、自局のアドレスでない場合は、自局のアドレスとなるまで周期をカウントしアドレスを歩進する（Ｓ３２）。

検出データを送出したら、次に、検出処理を行なう。この処理では、まず、投光部４１ａを点灯させるが、投光部４１ａの点灯にあたっては、ＭＣＵ５１の出力端子Ｌａを”ｏｎ”とする（Ｓ４１）。なお、子局５における処理は、全てのセンサ部４、すなわち全てのチャネル（ＣＨ）において共通するため、図１２および図１３においてＣＨ番号をｎで表すものとする。従って、ステップＳ４１のＬａｎは、ＣＨｎにおける出力端子Ｌａを意味する。

ステップＳ４１における、出力端子Ｌａを”ｏｎ”とするタイミングは、前記伝送クロック信号から得ることができる。すなわち、各チャネルのセンサ部４に対応する子局５が、伝送クロック信号において自局に割り当てられたアドレスが到来したとき、そのアドレスのパルス信号から、自局における投光部４１ａ、４１ｂの投光タイミングを得る。例えば、図１５に示す例では、短スタート信号に続く最初の１周期とその次の１周期がＣＨ１に割り当てられているため、最初の周期の開始（短スタート信号の立下り）がＣＨ１の投光部４１ａの投光タイミング（Ｌａ１を”ｏｎ”とするタイミング）と、次の周期の開始がＣＨ１の投光部４１ｂの投光タイミング（Ｌｂ１を”ｏｎ”とするタイミング）となる。ＣＨ２の投光部４１ａの投光タイミング（Ｌａ２を”ｏｎ”とするタイミング）、およびＣＨ２の投光部４１ｂの投光タイミング（Ｌｂ２を”ｏｎ”とするタイミング）も同様である。このように、伝送クロック信号の各パルスにより投光タイミングを得ることで、投光部４１ａと投光部４１ｂを、相互干渉させることなく作動させることができる。センサ部４としてみても同様に、各センサ部４どうしを相互干渉させることなく、各センサ部４を作動させることができる。

投光部４１ａが点灯し検出用光線が投光されると、その検出用光線を受けた受光部４２ａから検出レベル信号が出力され、その信号のＡＤ変換が開始される（Ｓ４２）。なお、ステップＳ４２のＰａｎａは、ＣＨｎにおける投光部４１ａからの検出用光線を受けた受光部４２ａの検出レベル信号によるデータを意味し、本発明の第一検出レベル値に相当する。

投光部４１ａを点灯させた後、所定時間が経過したら、ＭＣＵ５１の出力端子ＥＮを”ｏｎ”とし（Ｓ４３）、前記イネーブル信号ｅｎを出力し、入力端子ＡＤＡＴからのデータの読み込みを行なう（Ｓ４４）。そして、その読み込みデータを第一検出レベル値（Ｐａｎａ）としてＲＡＭに記憶する（Ｓ４５）。

第一検出レベル値が記憶されたら、出力端子Ｌａｎを”ｏｆｆ”とし（Ｓ４６）、投光部４１ａを消灯し、出力端子ＥＮを”ｏｆｆ”とする（Ｓ４７）。そして、自局アドレスに１を加算する（Ｓ４８）。なお、このステップＳ４８の加算により、上記アドレスをカウントする方式において、次の周期のパルスも自局に対応するものであることの判断がなされることになる。ただし、その判断は、この検出処理においては本質ではないため、説明は省略する。

投光部４１ａを用いた検出処理（ステップＳ４１からステップＳ４８）が終了したら、次に、投光部４１ｂを用いた検出処理が行なわれる。この処理も、投光部４１ａを用いた検出処理と同様で、まず、ＭＣＵ５１の出力端子Ｌｂを”ｏｎ”とし（Ｓ５１）、投光部４１ｂを点灯する。投光部４１ｂが点灯したら、その検出用光線を受けた受光部４２ａから検出レベル信号が出力され、その信号のＡＤ変換が開始される（Ｓ５２）。投光部４１ｂを点灯させた後、所定時間が経過したら、ＭＣＵ５１の出力端子ＥＮを”ｏｎ”とし（Ｓ５３）、イネーブル信号ｅｎを出力し、入力端子ＡＤＡＴからのデータの読み込みを行なう（Ｓ５４）。そして、その読み込みデータを第二検出レベル値（Ｐａｎｂ）としてＲＡＭに記憶する（Ｓ５５）。第二検出レベル値が記憶されたら、出力端子Ｌｂｎを”ｏｆｆ”とし（Ｓ５６）、投光部４１ｂを消灯し、出力端子ＥＮを”ｏｆｆ”とし（Ｓ５７）、検出処理が終了となる。

なお、上記検出処理において、第一検出レベル値と第二検出レベル値は、出力端子ＥＮの”ｏｎ”と”ｏｆｆ”を適宜切り替えることで、二つの投光部４１ａ、４１ｂのそれぞれから投光される検出用光線を混同することなく区別された検出レベル値として得られているが、このようにして得られる検出レベル値が、本発明の時分割検出レベルである。

検出処理が終了したら、続いて、得られた第一検出レベル値（Ｐａｎａ）と第二検出レベル値（Ｐａｎｂ）を利用した、図１３に示す判断処理を行なう。この処理では、まず、ＰａｎａとＰａｎｂの和を判断レベル値とし、第一閾値（Ｋｕｎ）と比較する（Ｓ６１）。Ｋｕｎよりも大きければ検出対象物６が有ると判断し、検出データを”ｏｎ”とし（Ｓ６５）、判断処理終了となる。Ｋｕｎよりも小さければ、続いて、第二閾値（Ｋｄｎ）と比較する（Ｓ６２）。そして、Ｋｄｎよりも小さければ検出対象物６が有ると判断し、検出データを”ｏｎ”とし（Ｓ６５）、判断処理終了となる。Ｋｄｎよりも大きければ、続いて、ＰａｎａとＰａｎｂの差を基準値（Ｋｃｎ）と比較する（Ｓ６３）。そして、Ｋｃｎよりも大きければ検出対象物６が有ると判断し、検出データを”ｏｎ”とし（Ｓ６５）、判断処理終了となる。Ｋｃｎよりも小さければ検出対象物６が無いと判断し、検出データを”ｏｆｆ”とし（Ｓ６４）、判断処理終了となる。

判断処理終了後は、入出力処理のステップＳ２３に戻り、同様の処理が繰り返し行なわれる。なお、判断処理のステップＳ６４またはステップＳ６５で確定された検出データは、入出力処理のステップＳ３３で共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに送出されることになる。

この実施例において、投光手段４１は二つの投光部４１ａ、４１ｂを備え、受光手段４２は単一の受光部４２ａを備えるものとなっているが、投光部を単一とし、受光部を二つとしても、同様の検出を行なうことができる。その場合の、検出原理を図１６に模式的に示す。なお、図１６において、図６に示す検出原理と本質的に同じ部分には同符号を付すものとする。

投光部４１ａが投光した検出用光線は、図１６（ａ）に示すように、検出対象物６に到達しそこで反射されるが、このときの反射光は、反射面（検出対象物６の表面）に対する角度（反射角）が入射角と等しくなる場合（図１６（ａ）の反射光Ｄ）が最も強く、反射角が大きくなるに従って弱くなる。一方、検出用光線が反射される地点（反射点とする）から受光部４２ａ或いは４２ｂが離れるほど、それらに至る反射光の反射角が大きくなり弱いものとなる。図１６（ａ）の場合、投光部４１ａから受光部４２ａに至る反射光Ｄａの反射角Ａ１は、投光部４１ａから受光部４２ｂに至る反射光Ｄｂの反射角Ａ２よりも小さいものとなり、投光部４１ａから受光部４２ａに至る検出用光線の方が受光部４２ｂに至るものより強くなる。従って、投光部４１ａで投光され検出対象物６の表面で反射して受光部４２ａに至る検出用光線の検出レベルと、投光部４１ｂに至る検出用光線の検出レベルは異なるものとなり、図１〜図１５に示す実施例と同様に検出することができる。

なお、この実施例では、各々の受光部４２ａ、４２ｂにおいて異なる検出を行なうため、図６に示すセンサ部４のように検出レベルを時分割する必要がない。また、投光手段４１は、単一の投光部４１ａのみであることから、投光タイミングも単一となる。従って、各チャネルに割り当てる、伝送クロック信号におけるパルスは１周期のみでよい。

１ 制御部
２ 親局
３ 対象領域
４ センサ部
５ 子局
６ 検出対象物
７ コンベア
１１ 出力ユニット
１２ 入力ユニット
１３ 制御データ
１４ 監視データ
２２ 出力データ部
２３ タイミング発生部
２４ 親局出力部
２５ 親局入力部
２６ 入力データ部
３２ タイミング発生手段
３３ 親局アドレス設定手段
３４ 制御データ発生手段
３５ ラインドライバ
３６ 検出データ信号検出手段
３７ 検出データ抽出手段
４１ 発生手段
４１ａ、４１ｂ 投光部
４２ 検出手段
４２ａ、４２ｂ 受光部
４３ 反射手段
５１ ＭＣＵ
５２ アドレス設定手段
５３ Ａ／Ｄ変換器
ＤＰ、ＤＮ 共通データ信号線
Ｒ１、Ｒ２ 抵抗
ＴＲ トランジスタ

Claims (6)

1. 電磁波、磁界または音波の発生手段と、第一検出手段と、第二検出手段とを備え、前記第一検出手段と前記第二検出手段の検出軸のなす角を、検出対象物で反射された前記電磁波、磁界または音波の検出において有意となり、前記検出対象物の有無を判断する対象領域から離れた領域を経て前記第一検出手段または前記第二検出手段に至る前記電磁波、磁界または音波の検出において影響の無い大きさとし、
   前記第一検出手段による第一検出レベル値と、前記第二検出手段による前記第二検出レベル値の和、または、前記第一検出レベル値および前記第二検出レベル値のいずれかを判断レベル値とし、前記判断レベル値が第一閾値より大きいとき、または前記第一閾値より小さい第二閾値より小さいときに前記検出対象物が有ると判断し、
   前記判断レベル値が前記第二閾値より大きく前記第一閾値に満たず、前記第一検出レベル値と前記第二検出レベル値の差が所定の基準値より大きいときに前記検出対象物が有ると判断することを特徴とする物体検出システム。
2. 第一発生手段と、第二発生手段と、前記第一発生手段および前記第二発生手段で発生させた電磁波、磁界または音波の検出手段とを備え、
   前記第一発生手段から検出対象物の有無を判断する対象領域を経て前記検出手段に至る前記電磁波、磁界または音波の検出レベルを第一検出レベル値とし、前記第二発生手段から前記対象領域を経て前記検出手段に至る前記電磁波、磁界または音波の検出レベルを第二検出レベル値とし、
   前記第一検出レベル値と前記第二検出レベル値の和、または、前記第一検出レベル値および前記第二検出レベル値のいずれかを判断レベル値とし、前記判断レベル値が第一閾値より大きいとき、または前記第一閾値より小さい第二閾値より小さいときに検知対象物が有ると判断し、
   前記判断レベル値が前記第二閾値より大きく前記第一閾値に満たず、前記第一検出レベル値と前記第二検出レベル値の差が所定の基準値より大きいときに前記検出対象物が有ると判断することを特徴とする物体検出システム。
3. 前記第一発生手段で発生させた前記電磁波、磁界または音波を受けて生成された時分割検出レベルを前記第一検出レベル値とし、前記第二発生手段で発生させた前記電磁波、磁界または音波を受けて生成されたもう一つの時分割検出レベルを前記第二検出レベル値とする請求項２に記載の物体検出システム。
4. 前記発生手段と、前記第一検出手段と、前記第二検出手段の組が複数ならべて設置され、前記組の各々が子局を介して共通データ信号線に接続され、
   前記共通データ信号線には、制御部に接続された親局が接続され、
   前記親局は、所定の周期の伝送クロックに同期した所定のタイミング信号を発生するためのタイミング発生手段を有し、前記タイミング信号の制御下で、前記制御部からの制御データの値に応じて、制御データ信号として一連のパルス状信号を前記共通データ信号線に出力すると共に、前記タイミング信号の制御下で、前記伝送クロックの１周期毎に、前記子局を介して前記一連のパルス状信号に重畳された検出データ信号のデータ値を抽出し、これを前記制御部に引き渡し、
   前記子局の各々は、前記タイミング信号の制御下で、前記制御データ信号の各データの値を抽出して、前記各データの値の中の自局に対応するデータを対応する前記発生手段に引き渡し、および、前記タイミング信号の制御下で、前記伝送クロックの１周期毎に、対応する前記第一検出手段および前記第二検出手段の検出データの値に応じた前記検出データ信号を、前記一連のパルス状信号に重畳する請求項１に記載の物体検出システム。
5. 前記第一発生手段と、前記第二発生手段と、前記受信手段の組が複数ならべて設置され、前記組の各々が子局を介して共通データ信号線に接続され、
   前記共通データ信号線には、制御部に接続された親局が接続され、
   前記親局は、所定の周期の伝送クロックに同期した所定のタイミング信号を発生するためのタイミング発生手段を有し、前記タイミング信号の制御下で、前記制御部からの制御データの値に応じて、制御データ信号として一連のパルス状信号を前記共通データ信号線に出力すると共に、前記タイミング信号の制御下で、前記伝送クロックの１周期毎に、前記子局を介して前記一連のパルス状信号に重畳された検出データ信号のデータ値を抽出し、これを前記制御部に引き渡し、
   前記子局の各々は、前記タイミング信号の制御下で、前記制御データ信号の各データの値を抽出して、前記各データの値の中の自局に対応するデータを対応する前記第一発生手段または前記第二発生手段に引き渡し、および、前記タイミング信号の制御下で、前記伝送クロックの１周期毎に、対応する前記検出手段の検出データの値に応じた前記検出データ信号を、前記一連のパルス状信号に重畳する請求項２または３に記載の物体検出システム。
6. 前記第一閾値と、前記第二閾値と、前記基準値が、前記共通データ信号線を介して伝送される請求項４または５に記載の物体検出システム。

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