JP5037366B2 - 光電センサシステム - Google Patents
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Description
あるいは、定形物品や定形の器具の保管管理においても、物品の有無や、保管位置を検出する光電センサが用いられてきた。
前記親局と単一または、複数の子局との間では、直列信号として伝送線を介して伝送し、
前記子局は、伝送線と子局の間の通信を果たす子局入出力部を有し、
前記子局入出力部は、当該子局のアドレスを検出する手段を有し、
伝送信号に含まれる当該子局宛の制御信号を得て、当該子局の制御出力を果たし、
当該子局が検出した監視信号として前記子局入出力部を介して伝送線に送出する通信制御システムについて記載されている。
そして、前記子局の構成は子局入出力部と、センサコントロール部と、センサ部からなり、
センサコントロール部は、子局入出力部とセンサ部の中間にあり、センサの駆動と、センサ部で検出したアナログ信号をデジタル信号データに変換するA/Dコンバータ(アナログデジタルコンバータ)を有し、前記複数のデジタル信号データを記憶保持する記憶素子と、複数の記憶データに基づき演算処理や検出状態を判断する判断機能を果たすMPU(マイクロプロセッサユニット)とを有している。
前記駆動クロックパルス信号によって投光器から投光する投光信号が被検出体により反射し、反射光を検出する受光素子の検出信号強度を利得調整する利得調整回路を有し、
センサ部は、単一または、複数の投光器と、単一または、複数の受光器を有し、
前記投光器と前記受光器は、一対をなし、
時分割で投光する前記投光器に対向する前記受光器は、
投光信号が投光時または非投光時の受光信号を時分割された期間、常に検出し、
当該非投光時の受光信号をレベルデータとして記憶し、
投光時の受光量レベルデータから前記非投光時の受光信号レベルデータを差引き、
差分データを検出量として被検出体の有無を判定する信号とすること
を特徴とする光電センサまたは、光電センサシステムが記載されている。
前記親局と単一または、複数の子局との間では、直列信号として伝送線を介して伝送し、
前記子局は、伝送線と子局の間の通信を果たす子局入出力部を有し、
前記子局入出力部は、当該子局のアドレスを検出する手段を有し、
伝送信号に含まれる当該子局宛の制御信号を得て、当該子局の制御出力を果たし、
当該子局が検出した監視信号として前記子局入出力部を介して伝送線に送出する通信制御システムにおいて、
前記子局の構成は子局入出力部と、
センサコントロール部と、センサ部からなり、センサコントロール部は、子局入出力部とセンサ部の中間にあり、センサの駆動と、センサ部で検出したアナログ信号をデジタル信号データに変換するA/Dコンバータ(アナログデジタルコンバータ)を有し、前記複数のデジタル信号データを記憶保持する記憶素子と、複数の記憶データに基づき演算処理や検出状態を判断する判断機能を果たすMPU(マイクロプロセッサユニット)と有する。
前記駆動クロックパルス信号によって投光器から投光する投光信号が被検出体により遮られたことを検出する受光素子の受光信号強度レベルを検出する回路を有し、
センサ部は、単一または、複数の投光器と、単一または、複数の受光器を有し、
前記投光器と前記受光器は、一対をなし、
時分割で投光する前記投光器に対向する前記受光器は、
投光信号が投光時または非投光時の受光信号を時分割された期間、常に検出し、
当該非投光時の受光信号をレベルデータとして記憶し、
投光時の受光量レベルデータから前記非投光時の受光信号レベルデータを差引き、
差分データを検出量として被検出体の有無を判定する信号とすること
を特徴とする光電センサまたは、光電センサシステムが記載されている。
投光器の駆動を、定電流パルス制御し、
投光量を一定輝度に設定できること、また、複数の投光素子の輝度を均一に、且つ一定輝度に一括設定することを特徴とする光電センサまたは、光電センサシステムが記載されている。
投光器と受光器は一対を構成し、反射型または透過型センサの受光信号を時分割し、デジタル信号データとして各々記憶保持し、比較用の予め設定されたデジタル信号データと比較し判定または、複数の投光器と受光器の対を有する場合には、他の受光信号レベルと比較判定し、感度不足を生じている投光器と受光器を構成する一対の光電センサの感度不足を特定し、自動調整回路によって輝度調整を行い、光電センサの感度不足解消を行うことを特徴とする光電センサまたは、光電センサシステムが記載されている。
一対の光電センサの感度不足を特定した場合、自動調整回路によって輝度調整を行い、
調整範囲を超えた場合、受光信号の利得を自動調整回路によって利得調整し、
光電センサの感度不足解消を行うことを特徴とする光電センサまたは、光電センサシステムが記載されている。
一対の光電センサの感度不足を特定した場合、先に受光信号の利得を自動調整回路によって利得調整し、次に輝度調整を行い、
光電センサの感度不足解消を行うことを特徴とする光電センサまたは、光電センサシステムが記載されている。
単一または複数の光電センサの投光時の投光信号が被検出体反射光または、透過光を受光した高光量レベルを記憶したデータから非投光時の受光信号を周辺環境からくる低光量レベルデータとして記憶したデータを差引き、その中間値を閾値とし、高光量レベルから低光量レベルデータを差引いたレベルが閾値より上位にあるかまたは下位にあるかを判断し、被検出体の有無検出を行うことを特徴とする光電センサまたは、光電センサシステムが記載されている。
データの記憶領域に記憶した、受光した高光量レベル値から低光量レベル値を差し引き、被検出体の有無を検出する閾値として設定するに当たり、前記高光量レベル値と低光量レベル値の間に設定する方法として、両データの中間値とすること、または、中間値に係数を乗算し、閾値の設定を中間値より高めまたは低めに自動的に調整することを特徴とする光電センサまたは、光電センサシステムが記載されている。
被検出体の有無を検出する閾値の初期値の設定は、ROMデータおよび外部から読み込んだ特定の閾値を用いて被検出体の有無を検出し、その検出時の受光量である投光信号を受光した高光量レベル値および非投光時に受光した低光量レベル値の最新データを、データの記憶領域の旧データと順次入れ替え、当該高光量レベル値と当該低光量レベル値から得られる最新閾値データを、データの記憶領域の旧閾値データと順次入れ替え、次回からはデータの記憶領域の最新閾値データを用いて、時系列的に被検出体の有無を検出し、被検出体の有無を検出する閾値を自動的に調整することを特徴とする光電センサまたは、光電センサシステムが記載されている。
閾値が予め記憶しているレベルより低い場合、自動的に利得調整を行い、適正閾値に自動調整する機能を有することを特徴とする光電センサまたは、光電センサシステムが記載されている。
感度調整が完了した時点の記憶データに比較し、受光信号量が予め定めた量以下に低下した場合、投光器の劣化または受光器の劣化、またはセンサ部の曇りと判断し、故障検知信号を発することを特徴とする光電センサまたは、光電センサシステムが記載されている。
非投光時の受光信号量データが、感度調整を完了した時点の低光量レベルの記憶データに比較し、高いレベルである場合、外乱光を検知したとして、エラー信号を出力することを特徴とする光電センサまたは、光電センサシステムが記載されている。
被検出体の有無を判定する閾値の設定を、内部記憶素子(ROM)のデータを使用するか、または外部から伝送されたデータで設定するか、または、自局の測定したデータに基づき演算して求めたものを使用するか選択使用できることを特徴とする光電センサまたは、光電センサシステムが記載されている。
複数の定型あるいは不定型の被検出体を収めるケースまたは棚の一部に前記光電センサを組込むことを特徴とした光電センサシステムが記載されている。
センサ部の投光時の投光信号または受光時のタイミングを制御する信号としてタイミング移動信号を用いることを特徴とする光電センサシステムが記載されている。
センサ感度の調整方法や、利得調整のための設定方法であるプログラムや
設定パラメータをセンサコントロール部のMPU周辺の記憶素子領域に置かず、
外部から通信によってMPUに送り込むことを特徴とする光電センサシステムが記載されている。
親局と子局の間において、パラレル通信することを特徴とする光電センサシステムが記載されている。
一対一に対向する投光器と受光器を一枚の基板の表裏に、基板を介して配置し、基板内部を投光器からの投光信号を漏洩させないために板状、またはフィルム状、または塗布材によって光遮蔽を施し、また、次々に被検出体のピッチに合わせ連続的に配置し、投光器または受光器の並び方向に対しても必要に応じて遮光を施しながら配置することを特徴とする光電センサシステムが記載されている。
複数の並び方向の一対一に対向する投光器と受光器の投光タイミング信号は、各々の投光・受光動作完了後、次の一対一に対向する投光器と受光器に対し、シフトパルスで被検出体の検出動作を引き継ぐことを特徴とする光電センサシステムが記載されている。
被検出体有りのデータの書き換え時に、前回被検出体有りを検出した受光信号レベルより異常に高い受光信号レベルである場合、当該被検出体は、2枚重ねであると判断することを特徴とする反射型光電センサシステムが記載されている。
制御系と光電センサ間の配線の省略が可能であり、且つ複数の光電センサの調整が一括設定できるため、立上げ調整、点検調整、故障交換後の調整などが極めて簡単に行い得る。
図1に本発明の実施形態に係る光電センサシステム構成図を示す。
図1において、割込み型の領域センサシステムの子局を伝送線(DP信号線5、DN信号線6)に接続し、親局4を経由し、制御部と通信制御する光電センサシステムを表したものである。
制御部1と親局4は、並列信号で双方の信号を授受し、親局4と子局10の間は、DP信号線5とDN信号線6を介して直列信号で授受する。子局10は、前記DP信号線5とDN信号線6と子局入出力部7を介してセンサコントロール部8を経由し、センサ部9の検出信号に基づく被検出体の有無情報を子局入出力部7から伝送線(DP信号線5、DN信号線6)との間で信号を授受する。
図2の割込み型のセンサシステムの構成は、複数の投光器18を備える投光部39と複数の受光器19を備える受光部40の間隔が比較的近い場合の応用に有効である。
ここで、センサコントロール部8と子局入出力部7は、図8に示す通りである。すなわち、子局入出力部7とセンサコントロール部8を投光器18と受光器19が共有するため、子局10の簡素化、低コスト化が実現できることを表している。
親局4は、制御部1の入力ユニット2へ子局10から受けた直列信号を直列・並列変換し、制御入力信号135として送出する入力データ部120と、制御部1の出力ユニット3から制御出力信号136として受けた並列信号を並列・直列変換し信号を取込む出力データ部121とタイミング発生手段124、制御データ発生手段125、親局出力部126を構成する。タイミング発生手段124は、水晶発振回路122からクロック信号の基本信号を得てクロック信号を生成し、このクロック信号にスタート信号とエンド信号を加えて制御信号の基本信号を生成する。(図示せず)
このように、親局4は制御部1と子局10の間にあって、子局情報を受け、制御部に信号を受渡し、また、制御部から制御信号を得て、子局10に制御信号を受け渡す役割を果たしている。
図4に、光電センサである割込み型反射型センサ41の側面摸式図を示す。図において、割込み型反射型センサ41は、親局4とDP信号線5とDN信号線6を介して直列信号で授受する。子局入出力部7は、DP信号線5とDN信号線6とのインタフェイスとしてセンサ部9によって検出される被検出体11の有無情報をセンサコントロール部8経由で受取り、DP信号線5とDN信号線6を介して親局4に伝送する。取付け板16に複数取付けたセンサコーム13は、投光信号15を被検出体11に向け送出し、その反射信号を受光信号14として被検出体11の有無を検出する。
ダミーコーム12は、被検出体11が無い場合の検出限界を設定するために設置されたものである。
被検出体11は、半導体ウエハや、液晶ガラスまたプリント基板などの板状の被検出体11の端部に投光素子18からの投光信号を当て、その反射項を受光素子19で受光し、被検出体11の有無を検出する。検出信号はセンサ部9からセンサコントロール部8に送出し、信号解析を行なった上、被検出体11の有無信号として、子局入出力部7からDP信号線5、DN信号線6を介して親局4に送出する。図において、円形ウエハである被検出体11の最下段のものは、2枚のウエハが重なった状態で保管されており、この異常状態を図21の受光信号により、異常検知を実現している。
また、センサ部9の受光部40の間は、図7で示す電源供給線Vcc(5V)35とDN(0V)36とCP信号28と、タイミングデータ信号であるTD信号29と、DEND37の5本の線の接続によって行なっている。
定電流回路22を用いることによって、投光器の投光電流を一定に抑えることが出来るため、それぞれの投光器を均一に投光させることが出来るため、設定を容易に行なうことが出来る。
センサコントロール部8において、センサ部9に向け、投光または受光の基本信号となるCK信号43をMPU20から送出する。
MPU20は、輝度不足による受光信号の低下を感知すると、受光信号の適正化に向け、自動輝度調整信号であるAUT信号39を輝度自動調整回路38に送出し、自動輝度調整動作を行なう。投光器は、定電流源に接続されて投光されるが、受光素子固有の感度バラツキや、投光器の光の指向性などのバラツキは、この機能によって均一化が行なえる。
また、そのために、センサコントロール部8には、A/D変換器40を備えており、投光器の輝度調整や、受光感度調整や、オフセット信号調整時にデータをフィードバックし、正確な調整が行なえる。
MPU20は、利得不足による受光信号の低下を感知すると、受光信号の適正化に向け、自動GAIN調整信号であるAUT信号39をGAIN調整回路34に送出し、自動的にGAIN調整動作を行なう。自動的にGAIN調整が行なわれた受光信号は、A/D変換器40によって、アナログデータ信号からデジタルデータ信号に変換され、MPU20に伝達される。この図において、子局入出力部はDP信号線5、DN信号線6を介して親局経由で制御部に信号を伝送しているが、図のシリアル信号線を用いず、また、親局を経由せず、パラレル信号を直接制御部のパラレルポートに接続することにより、高速の光電センサシステムを構築することもできる(図示せず)。
親局4で生成されたクロック信号をセンサコントロール部8経由で、クロックパルス(CP)信号28としてセンサ部に送出される。クロックパルス(CP)信号28は、スタート信号として、通常クロックパルスよりもデューティーサイクルの長いパルスが用いられており、通常クロックとの区分けを行なっている。当該クロックパルス(CP)信号28は、電圧レベルで0Vから24Vの間のパルス信号である。また、センサ部の電源として、0V36とVcc35を接続している。センサ部の複数の投光素子は、シフトレジスタによって駆動され、最初のシフトレジスタの駆動は、TD信号29によって起動される。
また、最終のシフトレジスタのシフト信号をEND信号27としてセンサコントロール部8に戻し、対を成す投光・受光の動作を完了し、また最初の対を成す投光器と受光器の投光・受光の動作を開始する。
センサ部は、投光器の非投光時と投光時に係らず受光器は、受光信号であるPHD信号37を受光し、
センサコントロール部8に受光信号であるPHD信号37を送出する。
投光器48は、単一または複数の投光素子18からなり、使用条件に対応し、照度、投光面積を適正にするべく素子数や配置が工夫されている。
受光器48は、単一または複数の投光素子18からなり、使用条件に対応し、照度、投光面積を適正にするべく素子数や配置が工夫されている。
受光器48は、単一または複数の受光素子19からなり、使用条件に対応し、輝度、受光面積を適正にするべく素子数や配置が工夫されている。
最上段に示すクロックパルス(CP)信号28は、信号電圧0Vから24Vの波高値を有する。通常のクロックパルスに比較し、5倍のパルス幅を持つスタートビットから信号が開始される。このスタートビットは、監視サイクルの開始を子局が認識するための信号である。スタートビットの後、複数の子局分に対応したパルスが続く。
この図の場合では、1子局が1ビットのパルス信号に相当する例を示す。この1子局分の1ビットに対応するパルスに従い、子局のインプット・アウトプットが対応している。
次に、センサコントロール部8からTD信号29がセンサ部に送出されることによって、センサ部のシフトレジスタ動作が開始する。
このように、次々にシフトレジスタ動作に伴い、投光信号が発せられる。
一連のシフトレジスタ動作が完了した最終段のシフトレジスタのシフト信号をEND信号27として、センサコントロール部8に戻し、また、最初の状態から投光・受光動作を開始する。センサコントロール部8からセンサ部の電源として、Vcc35と0V36が電力供給を担う。
図において、MPU20は、ローカルバスを通じて記憶素子であるROM44とRAM45に接続されている。また、I/OバスであるI/O46に、入力信号として、END信号27と、ADAT信号26と、PRM信号24が接続されている。また、I/OバスであるI/O46から出力信号として、ENB信号30と、OUT信号25と、OST信号31と、ACT信号32と、CK信号50と、TD信号29と、AUT信号39が出力される。
受光信号であるPHD信号37は、0V電位に対し、最小のオフセット信号Min Vofnと最大のオフセット信号Max Vofnが含まれる。この最小のオフセット信号Min Vofnと最大のオフセット信号Max Vofnから、設定オフセット信号レベルVofgを設定する。設定オフセット信号レベルVofgは、最大のオフセット信号Max Vofnよりも大きく設定し、オフセット信号の揺らぎをマスクする。
また、最大受光信号Max Vndが設定値Vbg以内になるように破線で示すPHD信号37である受光信号を調整することを示している。受光信号Vsnは、設定オフセット信号レベルVofg以上であり、
設定値Vbg以内で推移している。
受光信号PHD信号37において、被検出体11が無い場合の受光信号Vndは論理値“0”状態であり、閾値Vthを越えた被検出体11が有りの場合の受光信号Vndは論理値“1”状態であらわしている。ここで、閾値Vthは、受光信号PHD信号37から設定オフセット信号レベルVofgを差引き、被検出体11が無い場合の受光信号Vndの論理値“0”状態と被検出体11が有りの場合の受光信号Vndは論理値“1”状態の中間値を設定していることが重要要件である。本発明では、オフセット信号成分を非投光時の受光信号レベルを用いて算出し、被検出体11の有無を判定する際に、受光信号レベルから前記オフセット信号を差引き、オフセット信号レベルのノイズや、揺らぎ、変動の影響を受けなくしていることが特徴である。
受光信号PHD信号37において、被検出体11が有りの場合の受光信号Vndで論理値“1”状態のときの最小受光信号Min Vnd1が感度設定限界値Vblを下回る場合、輝度不足を検知し、GAINを上げ、図中のVnd1のレベルになるように調整を行なう。
図中の受光信号PHD信号37において、通常の場合、受光信号レベルVs1からオフセット信号Vof1を差引いたすなわち(Vs1-Vof1)は、通常、投光器故障値Vbdfを越えなければならない。投光器故障値Vbdfは、被検出体の有無を判定するための閾値Vthとオフセット信号レベルVofnの中間に設定してある。最小の受光信号レベルであるMin Vnd0すなわち差信号(Vs1-Vof1)が投光器故障値Vbdfに対して小さい場合、当該投光器が故障である。投光器が正常の場合、被検出体無しの場合、受光信号PHD信号において、被検出体が無い場合の受光信号例レベルは、(Vs2-Vof2)が投光器故障値Vbdfを越える。前記投光器故障値Vbdfを投光器故障の判断基準として設け、受光信号例レベルが当該投光器故障の判断基準以下のレベルにおいて、投光器故障の警報を発信する。
図において、受光器故障値Vpdfが受光器故障の判断基準である。受光器が正常時のオフセット信号レベルは、チャンネル1(CH1)のオフセット信号レベルVof1やチャンネル3(CH3)のオフセット信号レベルVof3のように、受光器故障値Vpdfを越えた信号レベルである。これに対し、受光器故障の信号レベルの例を図中のチャンネル2(CH2)のオフセット信号レベルVof2で示す。チャンネル2(CH2)のオフセット信号レベルVof2は、受光器故障値Vpdf以下であり、チャンネル2(CH2)の受光器が故障していることを示す。また同時に受光器故障の警告を発信する。
図20では、外乱光異常を外乱光異常値Vofdによって検知している。図の受光信号であるPHD信号37において、外乱光がチャンネル3(CH3)の受光時に生じたことを示している。外乱光が生じていない正常状態のオフセット信号レベルをチャンネル1(CH1)のオフセット信号レベルVof1と、チャンネル2(CH2)のオフセット信号レベルVof2と、チャンネル3(CH3)のオフセット信号レベルVof3と、チャンネル5(CH5)のオフセット信号レベルVof5に示している。
図において、投光時の受光信号であるPHD信号37の内、投光時の受光信号として、チャンネル1(CH1)の信号レベルV1dと、チャンネル3(CH3)の信号レベルV3dと、チャンネル5(CH5)の信号レベルV5dと、チャンネル25(CH25)の信号レベルV25dは、被検出体の検出の閾値Vth以下であり、被検出体無し(論理値“0”)を示している。
不揮発性メモリー領域であるROM44の領域には、利得調整値Vofgと、輝度調整値Vbgと、スレショルド初期値Vthと、輝度不足値Vblと、投光器故障値Vbdfと、受光器故障値Vpdfと、外乱光異常値Vofdを記憶保持している。これらのパラメータを用いて制御するプログラムがPRM1である。
これに対し、書換え可能なデータをRAM45領域に記憶しており、プログラム制御によって、自動設定される利得調整値Vofgと、輝度調整値Vbgと、スレショルド初期値Vthと、輝度不足値Vblと、投光器故障値Vbdfと、受光器故障値Vpdfと、外乱光異常値Vofdを記憶保持している。RAM45領域データパラメータを制御するプログラムがPRM2である。
チャンネル1(CH1)からチャンネル25(CH25)それぞれのチャネルに対して、Vsnについて、Vs1、Vs2、Vs3からVs24、Vs25を記憶保持する。
チャンネル1(CH1)からチャンネル25(CH25)それぞれのチャネルに対して、(Vsn−Vofn)である差信号データVndについて、V1d、V2d、V3dからV24d、V25dを記憶保持する。
Vnthについて、V1th、V2th、V3thからV24th、V25thを記憶保持する。チャンネル1(CH1)からチャンネル25(CH25)それぞれのチャネルに対して、VndOについて、V1d0、V2d0、V3d0からV24d0、V25d0を記憶保持する。チャンネル1(CH1)からチャンネル25(CH25)それぞれのチャネルに対して、Vnd1について、V1d1、V2d1、V3d1からV24d1、V25d1を記憶保持する。
Min(最小)データとしては、最小のオフセット信号MinVofnと、最小の投光時の受光信号レベルMinVnd0と、MinVnd1を、また、Max(最大)データとしては、最大の投光時の受光信号レベルMaxVnd0と最大のオフセット信号MaxVofnを記憶保持し、それぞれの受光信号レベルの変動を記憶保持し、光電センサシステムの状態変化、異常の検出を行なう。
DATA収集の手順は、スタート(START)から開始し、先ずDATA収集開始の信号であるStartBit生成を行なう(ステップS1)。次にセンサ部を起動するTD信号を生成する(ステップS2)。次に非投光時の受光信号レベルとしてオフセット信号レベルVof1の入力チェックを行なう(ステップS3)。
チャンネル1(CH1)のクロックパルスCP出力をONにする。
先に取込んだチャンネル1のオフセット信号レベルVof1をRAMのDATA領域へ格納する。(ステップS4)。次に投光時受光信号レベルVs1である入力をチェックする。また、チャンネル1(CH1)のクロックパルスCP出力をOFFにする。投光時受光信号レベルVS1をRAMのDATA領域へ格納する(ステップS5)。
また、チャンネル2(CH2)のクロックパルスCP出力をONにする。オフセット信号レベルデータVof2をRAMのDATA領域へ格納する(ステップS7)。次に投光時受光信号レベルVs2である入力をチェックする。(ステップS8)。
また、チャンネル2(CH2)のクロックパルスCP出力をOFFにする。続いてVs2をRAMのDATA領域へ格納する。(ステップS9)。同様に次々データを取込み、この事例の最後のチャネル25のオフセット信号レベルVof25入力チェック(ステップS10)。
続いてチャンネル25(CH25)のクロックパルスCP出力をONにする。
またオフセット信号レベルVof25をRAMのDATA領域へ格納する(ステップS11)。
また、続いてチャンネル25(CH25)のクロックパルスCP出力をOFFにする。また、投光時受光信号レベルVs25をRAMのDATA領域へ格納(ステップS13)。
次にRAMDATAの演算処理として1から7のそれぞれの演算処理を行い(ステップS14)。最初のステップに戻る。
Max Vofが利得調整値Vofgよりも大きい時は、オフセット信号OSTをONにし、(ステップS17)次にGAIN調整を行なう(ステップS18)。
次に、最小受光信号Min Vnd0が輝度調整値Vbgより小さいか判断する(ステップS19)。最小受光信号Min Vnd0が輝度調整値Vbgより小さい場合、アクション信号ACTをOFFにする(ステップS20)。また、最小受光信号Min Vnd0が輝度調整値Vbgより大きい場合は、ACTをONにし(ステップS21)、輝度調整を行ない当該プログラムの最初に戻る(ステップS22)。
先ず、チャネル1(CH1)の信号抽出を行なう(ステップS23)。
演算Vs1−Vof1=V1dを行ない、投光時受光信号レベルVs1から非投光時オフセット信号レベルVof1を差引き、チャネル1(CH1)の信号レベルV1dを算出する。(ステップS24)。信号レベルV1dの算出結果をRAM領域へDATAを格納する。
同様に、チャネル2(CH2)の信号抽出する(ステップS25)。
算出式は同じくVs2−Vof2=V2dである。(ステップS26)。
同様に、V2dをRAM領域へDATAを格納する。同様に、次にチャネル3からチャネル24までの信号抽出を行なうとともに、RAM領域へDATAを格納する。最後にCH25信号抽出する(ステップS27)。算出法は、同様にVs25−Vof25=V25dである。V25dをRAM領域にDATAを格納する(ステップS28)。
チャネルn(CHn)の検出結果が有り“1”であるか、無しの状態“0”であるかを判定する。(ステップS31)。次にnチャネルの検出データの結果が有りの状態“1”であるか、無しの状態“0”であるかを判定する(ステップS32)。Vnd ≧ Vthであれば、 OUTnに“1”をセットする(ステップS33)。続いてVndをVnd1に記憶する(ステップS34)。
Vnd1は、RAM領域のDATAとして記憶される(ステップS35)。
次にRAM領域のVnd1へ“0”DATAを格納する(ステップS36)。
DATAをV1d0へ格納する。
次にVndデータをVnd0に移す。(ステップS38)。
Vnd0をRAM領域にDATAを格納する(ステップS39)。
次にVthの2倍のデータをRAM領域記憶する(ステップS40)。
更に、Vnd1へ格納する。
次に(Vnd0+Vnd1)÷2の演算を行なう(ステップS41)。
次にRAMのDATA領域にVnthを格納する。
またカウンタnに1を加える(ステップS42)。
カウンタnが25になったか確認する(ステップS43)。
このフローチャート図においては、(Vnd0+Vnd1)÷2を閾値Vnthとしているが、この中間データに係数を乗算し、2分の1より、高めにまたは低めに閾値Vnthを設定することが出来る(図示せず)。すなわち、環境から受けるノイズ成分となる光の量が大きい時には、閾値Vnthを高めに設定し、ノイズの無い環境では、低めに設定し、検出感度を高めることが出来る。また、ROMに記憶されている固定の閾値Vnthを用いるか、または、都度閾値を計算しながら次の検出時に備えるかは、自由に選択できる。
チャネル25(CH25)の投光時受光信号レベルV25dが閾値Vthを越えているかを判定する(ステップS45)。V25d ≧ Vthであれば、OUT25を“1”に設定する(ステップS46)。V25dをV25d1に移す(ステップS47)。
V25d1データをRAM領域へ格納する(ステップS48)。
“0”をRAM領域のV25d0へ格納する(ステップS49)。
V25dのデータをV25d0に移す(ステップS51)。
V25d0データをRAM領域へ格納する(ステップS52)。
Vthの2倍の値をRAM領域へ格納する(ステップS53)。
(V25do+V25d1)の2分の1をRAM領域のV25thへ格納する(ステップS54)。
最小オフセットレベルMin V0fnを抽出する(ステップS55)。
最大オフセットレベルMax V0fnを抽出する(ステップS56)。
最小受光信号レベルMin Vndo抽出をする(ステップS57)。
最大受光信号レベルMax Vndoを抽出する(ステップS58)。
最小受光信号レベルMin Vnd1を抽出する(ステップS59)。
カウンタnに1をセットする(ステップS60)。
CHnの被検出体有無を表す論理値“1”/“0”を判定する(ステップS61)。
Vnd ≧ Vthを判定する(ステップS62)。
Vnd ≧ Vthであれば、OUTnに“1”をセットする(ステップS63)。
VndのデータをVnd1に移す(ステップS64)。
Vnd1をRAM DATA領域に格納する(ステップS65)。
Vnd ≧ Vthでなければ、
OUTnに“0”をセットする(ステップS66)。
VndのデータをVnd0に移す(ステップS67)。
Vnd0をRAM DATA領域へ格納する(ステップS68)。
(Vndo+Vnd1)の2分の1をRAM DATA領域のVnthへ格納する(ステップS69)。
n=25か判定する(ステップS71)。
n=25であれば、
CH25が論理値“1”/“0”であるかを判定する(ステップS72)。
n=25でなければ、L端子に続く。
V25d ≧ Vthを判定する(ステップS73)。
V25d ≧ Vthであれば、
OUT25に“1”をセットする(ステップS74)。
V25dのデータをV25d1に移す(ステップS75)。
V25d1をRAM DATA領域へ格納する(ステップS76)。
V25d ≧ Vthでなければ、
OUT25に“0”をセットする(ステップS77)。
V25dのデータをV25d0に移す(ステップS78)。
V25d0をRAM DATA領域へ格納(ステップS79)。
(V25d0+V25d1)の2分の1をRAM DATA領域V25thへ格納する(ステップS80)。
Min Vnd1<Vblを判定する(ステップS81)。
Min Vnd1<Vblであれば、
OUTe1に“1”をセットする(ステップS82)。
Min Vnd1<Vblでなければ、
OUTe1に“0”をセットする(ステップS83)。
子局出力部へデータを転送する(ステップS84)。
MaxVofn≧Vpdfを判定する(ステップS85)。
MaxVofn≧Vpdfであれば、
OUTe3に“0”をセットする(ステップS86)。
Min Vnd0 <Vbdfを判定する(ステップS87)。
Min Vnd0 <Vbdfであれば、投光器故障であり、
OUTe2に“1”をセットする(ステップS88)。
Min Vnd0 <Vbdfでなければ、
OUTe2に“0”をセットする(ステップS90)。
MaxVofn≧Vpdfでなければ、
受光器故障であり、OUTe3に“1”をセットする(ステップS89)。
子局出力部へデータを転送する(ステップS91)。
‖Max Vofn −Min Vofn‖>Vofdを判定する(ステップS92)。
‖Max Vofn −Min Vofn‖>Vofdであれば、
OUTe4に“1”をセットする(ステップS93)。
‖Max Vofn −Min Vofn‖>Vofdでなければ、
OUTe4に“0”をセットする(ステップS94)。
子局出力部へデータを転送する(ステップS95)。
図において、プリント基板51の表面に投光素子18、裏面に受光素子19またはその逆の装着を行い、投光素子18と受光素子19を例えば図に示す遮光板52によって遮光することによって、複数の投光器及び受光器を狭い面積で配置できるため、光電センサの小型化を実現するものである。
4 親局 5 DP信号線 6 DN信号線
7 子局入出力部 8 センサコントロール部 9 センサ部
10 子局 11 被検出体 12 ダミーコーム
13 センサコーム 14 受光信号 15 投光信号
16 取付け板 17 タイミング信号 18 投光素子
19 受光素子 20 MPU 21 輝度調整回路
22 定電流回路 23 検出投光駆動回路 24 PRM信号
25 OUT信号 26 DOUT信号 27 END信号
28 クロックパルス(CP)信号 29 TD信号
30 ENB信号 31 OST信号 32 ACT信号
33 AIN信号 34 GAIN調整回路 35 Vcc
36 0V 37 PHD信号 38 輝度自動調整回路
39 AUT信号 40 A/D変換器
41 割込み型反射型センサ 42 端部反射型センサ 43 透過型センサ
44 ROM 45 RAM 46 I/O
47 ADAT信号 48 投光器 49 受光器
50 CK信号 51 プリント基板 52 遮光板
120入力データ部 121 出力データ部 122発信回路
123親局アドレス設定手段 124タイミング発生手段
125制御データ発生手段 126親局出力部
128ラインドライバ 129ブリーダ電流回路 130監視データ抽出手段
131監視信号検出手段 132親局入力部 133親局信号端子DP
134親局信号端子DN 135制御部入力信号 136制御部出力信号
Claims (19)
- 制御部と親局の間で、並列信号である監視信号と制御信号を授受し、前記親局と単一または、複数の子局との間では、直列信号として伝送線を介して伝送し、前記子局は、伝送線と子局の間の通信を果たす子局入出力部を有し、前記子局入出力部は、当該子局のアドレスを検出する手段を有し、伝送信号に含まれる当該子局宛の制御信号を得て、当該子局の制御出力を行い、当該子局が検出した監視信号として前記子局入出力部を介して伝送線に送出する通信制御システムにおいて、
前記子局の構成は、子局入出力部と、センサコントロール部と、センサ部からなり、
センサコントロール部は、子局入出力部とセンサ部の中間にあり、センサの駆動と、センサ部で検出したアナログ信号をデジタル信号データに変換するA/Dコンバータ(アナログデジタルコンバータ)を有し、前記複数のデジタル信号データを記憶保持する記憶素子と、複数の記憶データに基づき演算処理や検出状態を判断する判断機能を果たすMPU(マイクロプロセッサユニット)とを有し、
前記制御信号によって、または前記MPUの判断結果に従って投光器を時分割で駆動クロックパルス信号を生成する輝度調整回路と検出駆動回路を有し、
前記駆動クロックパルス信号によって投光器から投光する投光信号が被検出体により反射し、反射光を検出する受光素子の受光信号強度レベルを検出する検出回路を有し、
センサ部は、単一または、複数の投光器と、単一または、複数の受光器を有し、
前記投光器と前記受光器は、一対をなし、
時分割で投光する前記投光器に対向する前記受光器は、投光信号が投光時または非投光時の受光信号を時分割された期間、常に検出し、当該非投光時の受光信号をレベルデータとして記憶し、投光時の受光量レベルデータから前記非投光時の受光信号レベルデータを差引き、差分データを検出量として被検出体の有無を判定する信号とすることを特徴とする光電センサシステム。 - 制御部と親局の間で、並列信号である監視信号と制御信号を授受し、前記親局と単一または、複数の子局との間では、直列信号として伝送線を介して伝送し、前記子局は、伝送線と子局の間の通信を果たす子局入出力部を有し、前記子局入出力部は、当該子局のアドレスを検出する手段を有し、伝送信号に含まれる当該子局宛の制御信号を得て、当該子局の制御出力を果たし、当該子局が検出した監視信号として前記子局入出力部を介して伝送線に送出する通信制御システムにおいて、
前記子局の構成は子局入出力部と、センサコントロール部と、センサ部からなり、
センサコントロール部は、子局入出力部とセンサ部の中間にあり、センサの駆動と、センサ部で検出したアナログ信号をデジタル信号データに変換するA/Dコンバータ(アナログデジタルコンバータ)を有し、前記複数のデジタル信号データを記憶保持する記憶素子と、複数の記憶データに基づき演算処理や検出状態を判断する判断機能を果たすMPU(マイクロプロセッサユニット)とを有し、
前記制御信号によって、または前記MPUの判断結果に従って投光器を時分割で駆動クロックパルス信号を生成する輝度調整回路と検出駆動回路を有し、
前記駆動クロックパルス信号によって投光器から投光する投光信号が被検出体により遮られたことを検出する受光素子の受光信号強度レベルを検出する回路を有し、
センサ部は、単一または、複数の投光器と、単一または、複数の受光器を有し、
前記投光器と前記受光器は、一対をなし、
時分割で投光する前記投光器に対向する前記受光器は、投光信号が投光時または非投光時の受光信号を時分割された期間、常に検出し、当該非投光時の受光信号をレベルデータとして記憶し、投光時の受光量レベルデータから前記非投光時の受光信号レベルデータを差引き、差分データを検出量として被検出体の有無を判定する信号とすることを特徴とする光電センサシステム。 - 請求項1または2において、
投光器の駆動を、定電流パルス制御し、投光量を一定輝度に設定できること、また、複数の投光素子の輝度を均一に、且つ一定輝度に一括設定する光電センサシステム。 - 請求項1から3のいずれか一項において、
投光器と受光器は一対を構成し、反射型または透過型センサの受光信号を時分割し、デジタル信号データとして各々記憶保持し、比較用の予め設定されたデジタル信号データと比較し判定または、複数の投光器と受光器の対を有する場合には、他の受光信号レベルと比較判定し、感度不足を生じている投光器と受光器を構成する一対の光電センサの感度不足を特定し、自動調整回路によって輝度調整を行い、光電センサの感度不足解消を行う光電センサシステム。 - 請求項1から4のいずれか一項において、
一対の光電センサの感度不足を特定した場合、自動調整回路によって輝度調整を行い、調整範囲を超えた場合、受光信号の利得を自動調整回路によって利得調整し、光電センサの感度不足解消を行う光電センサシステム。 - 請求項1から5のいずれか一項において、
一対の光電センサの感度不足を特定した場合、先に受光信号の利得を自動調整回路によって利得調整し、次に輝度調整を行い、光電センサの感度不足解消を行う光電センサシステム。 - 請求項1から6のいずれか一項において、
単一または複数の光電センサの投光時の投光信号が被検出体反射光または、透過光を受光した高光量レベルを記憶したデータから非投光時の受光信号を周辺環境からくる低光量レベルデータとして記憶したデータを差引き、その中間値を閾値とし、高光量レベルから低光量レベルデータを差引いたレベルが閾値より上位にあるかまたは下位にあるかを判断し、被検出体の有無検出を行う光電センサシステム。 - 請求項1から7のいずれか一項において、
データの記憶領域に記憶した、受光した高光量レベル値から低光量レベル値を差し引き、被検出体の有無を検出する閾値として設定するに当たり、前記高光量レベル値と低光量レベル値の間に設定する方法として、両データの中間値とすること、または、中間値に係数を乗算し、閾値の設定を中間値より高めまたは低めに自動的に調整する光電センサシステム。 - 請求項8において、
被検出体の有無を検出する閾値の初期値の設定は、ROMデータおよび外部から読み込んだ特定の閾値を用いて被検出体の有無を検出し、その検出時の受光量である投光信号を受光した高光量レベル値および非投光時に受光した低光量レベル値の最新データを、データの記憶領域の旧データと順次入れ替え、当該高光量レベル値と当該低光量レベル値から得られる最新閾値データを、データの記憶領域の旧閾値データと順次入れ替え、次回からはデータの記憶領域の最新閾値データを用いて、時系列的に被検出体の有無を検出し、被検出体の有無を検出する閾値を自動的に調整する光電センサシステム。 - 請求項1から9のいずれか一項において、
閾値が予め記憶しているレベルより低い場合、自動的に利得調整を行い、適正閾値に自動調整する機能を有する光電センサシステム。 - 請求項1から10のいずれか一項において、
感度調整が完了した時点の記憶データに比較し、受光信号量が予め定めた量以下に低下した場合、投光器の劣化または受光器の劣化、またはセンサ部の曇りと判断し、故障検知信号を発する光電センサシステム。 - 請求項1から11のいずれか一項において、
非投光時の受光信号量データが、感度調整を完了した時点の低光量レベルの記憶データに比較し、高いレベルである場合、外乱光を検知したとして、エラー信号を出力する光電センサシステム。 - 請求項1から12のいずれか一項において、
被検出体の有無を判定する閾値の設定を、内部記憶素子(ROM)のデータを使用するか、または外部から伝送されたデータで設定するか、または、自局の測定したデータに基づき演算して求めたものを使用するか選択使用できる光電センサシステム。 - 請求項1から13のいずれか一項において、
複数の定型あるいは不定型の被検出体を収めるケースまたは棚の一部に光電センサを組込む光電センサシステム。 - 請求項1から14のいずれか一項において、
センサ部の投光時の投光信号または受光時のタイミングを制御する信号としてタイミング移動信号を用いる光電センサシステム。 - 請求項1から14のいずれか一項において、
親局と子局の間において、パラレル通信する光電センサシステム。 - 請求項1または、3から16のいずれか一項において、
一対一に対向する投光器と受光器を一枚の基板の表裏に、基板を介して配置し、基板材料内部を通る投光器からの投光信号を漏洩させないために、板状および回路パターン、または塗布材によって光遮蔽を基板の表裏または内部に施し、また、次々に被検出体のピッチに合わせ連続的に配置し、投光器または受光器の並び方向に対しても必要に応じて遮光を施しながら配置する光電センサシステム。 - 請求項17において、
複数の並び方向の一対一に対向する投光器と受光器の投光タイミング信号は、各々の投光・受光動作完了後、次の一対一に対向する投光器と受光器に対し、シフトパルスで被検出体の検出動作を引き継ぐ光電センサシステム。 - 請求項1または、3から18のいずれか一項において、
被検出体有りのデータの書き換え時に、前回被検出体有りを検出した受光信号レベルより異常に高い受光信号レベルである場合、当該被検出体は、2枚重ねであると判断することを特徴とする反射型光電センサシステム。
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