JP5067436B2 - 光電センサおよびしきい値の確認作業の支援方法 - Google Patents

Description

本発明は、移動する物体が目標位置を通過したことを検出したり、物体の姿勢の変化を検出する目的などに使用される光電センサに関する。また、本発明は、上記の検出のために光電センサに設定されるしきい値の適否を確認する作業を支援する方法に関する。

光電センサには、投光部から出射されて検出対象物の検知エリアを通過した光を受光するタイプ（透過型）と、投光部から出射された後に検出対象物により反射した光を受光するタイプ（反射型）とがある。いずれのタイプのセンサでも、受光部から出力された受光量信号をディジタルデータに変換し、変換後のデータ（以下、「受光量データ」という。）をマイクロプロセッサを含む処理回路に入力し、受光量データの値をあらかじめ設定されたしきい値と照合することにより検出対象物の有無を判別し、検出対象物ありと判別したときにオン状態となる検出信号を出力する。また、センサの使用目的によっては、受光量の変化量や移動平均値などを計測し、この計測により得た値をしきい値と照合することにより物体の有無を判別する場合もある。

この種の光電センサで検出対象物を安定して検出するには、検出対象物により変化する前の計測データのレベル（以下、これを「オフレベル」という。）や計測データ中で最も大きく変化した部分（以下、「ピークレベル」という。）の双方に対して十分な余裕度を持つようなしきい値を設定する必要がある。オフレベルに近い値がしきい値に設定されると、ノイズの影響を受けやすくなるからである。また、一般に、しきい値がピークレベルに近づくほど、計測データがしきい値を超える期間が短くなり、それに応じてしきい値を超える計測データの数も減少するので、検出の安定度が低下する。

このような点から適切なしきい値を設定するには、検出対象物の動きに伴って計測データがどのように変化するかを確認して、しきい値の適正値を特定するのが望ましいが、検出対象物が高速で動く場合には、受光量信号やこれから得られる計測データの変化も非常に速くなるため、その変化を確認するのは困難である。

上記の問題点に関して、従来の光電センサには、検出信号がオフ状態になる期間（以下、「オフ期間」という。）の長さと、上記のオン期間の長さとをそれぞれ計測し、これらの期間の長さを並列表示することによって、ユーザにセンサの動作の安定性を示すようにしたものがある（たとえば特許文献１を参照。）。

特開２００７−９３４６４号公報

上記の特許文献１に記載された発明では、表示されるオン期間とオフ期間との長さの関係から光電センサの動作の安定度合いを判断できると考えているが、必ずしも、その判断が容易であるとは限らない。具体例を、図１０を用いて説明する。

図１０では、受光量の増加により物体を検出するタイプの光電センサにおける受光量信号の変化曲線を用いて、オン期間およびオフ期間としきい値との関係を示す。また、受光量信号において計測対象となる受光量を、変化曲線上のドットにより示す。
図中、Ｐ０はしきい値であり、受光量がＰ０を上回る期間がオン期間となり、受光量がＰ０を下回る期間がオフ期間となる。

移動する検出対象物をこの光電センサにより安定して検出するには、しきい値を上回る受光量がある程度の回数、連続して計測されるように、しきい値Ｐ０の値を設定する必要がある。図１０の各グラフのオン期間の長さとオン期間中のドットの数の違いにより示すように、ベースレベルに対する余裕度を確保した状態でしきい値Ｐ０を下げることができれば、しきい値Ｐ０を上回る受光量データの計測回数を増やして検出の安定度を高めることができる。しかし、現実には、オフ期間中の各時点における受光量の状態が不明であるため、ユーザは、しきい値の下げ幅を容易に判断することができない。
この問題は、受光量の減少により物体を検出するタイプの光電センサを使用する場合にも、同様に発生する。

このような理由から、現場のユーザは試行錯誤でしきい値を設定しており、設定作業を行うユーザの負担が大きなものとなっている。
本発明は上記の問題に着目し、安定した検出を行うのに適したしきい値が設定されているかどうかを、ユーザが容易に確認できるようにすることを、課題とする。

本発明が適用される光電センサは、光を出射する投光部と、投光部から投光された光を受光して、その受光量を示す受光量データを生成する受光部と、検出対象物が検出されたことを示す検出信号を出力するための出力部と、受光部により生成された受光量データを入力して当該受光量データを対象にした計測処理を実行し、この処理により得た計測データをあらかじめ設定されたしきい値により照合して検出対象物の有無を判別し、その判別結果に応じて検出信号のオン／オフを切り替える信号処理部と、しきい値の設定値を入力するための入力部とを具備する。

上記の構成において、受光部による受光は、投光部からの出射光を直接受光する場合（透過型の仕様）と、出射光に対する物体からの反射光を受光する場合（反射型の仕様）の双方を含む。また信号処理部では、計測処理として、たとえば、受光部より入力した受光量データを、毎回または一定時間毎に計測する処理を実行する。さらに、この計測により得た受光量データを微分して単位時間あたりの受光量の変化量を求める処理や、受光量データの移動平均値を求める処理などを行う場合もある。

本発明による光電センサでは、上記した課題を解決するために、信号処理部に、検出信号がオフとなるレベルの計測データがしきい値に近づく方向への変化を開始してから計測データが変化開始時点のレベルに復帰するまでの期間を、計測データの変化期間としてその時間長さを計測する第１の時間計測手段と、計測データの変化期間の中で検出信号がオンとなるレベルの計測データが得られている期間をオン期間として、その時間長さを計測する第２の時間計測手段と、第１の時間計測手段および第２の時間計測手段による計測結果に基づき、オン期間の長さおよびオン期間に対する計測データの変化期間の余裕度を示す情報を、表示のために出力する出力手段とを、設ける。

上記の構成の光電センサに表示部が設けられている場合には、出力手段は、当該表示部に余裕度を示す情報を出力することができる。また、この光電センサが表示機能を持つ外部機器との通信が可能に設定されている場合には、出力手段を、この外部機器に余裕度を示す情報を送信する手段として構成してもよい。

上記の「オン期間に対する計測データの変化期間の余裕度」とは、計測データの変化期間においてオン期間をどの程度長くする余裕があるかを示すものである。この余裕度を示す情報としては、たとえば、計測データの変化期間の長さそのものを表示してもよいが、２つの期間の長さの比率または長さの差を表示してもよい。または、上記の比率や差を示す数値を、複数段階のレベル中の該当するレベルに置き換えて表示してもよい。

上記の表示によれば、ユーザは、表示された情報により、現在のしきい値によるオン期間の長さと、そのオン期間に対する計測データの変化期間の余裕度とを確認することができる。よって、ユーザは、表示されたオン期間の長さが安定した検出に必要な長さに満たないと判断した場合には、余裕度を示す表示に基づき、ベースレベルに近づきすぎない程度に、しきい値の設定値をベースレベル寄りに移動させることができる。また、表示が示す余裕度が小さすぎるとユーザが判断した場合には、余裕度が極端に大きくならない程度に、しきい値の設定値をピークレベル寄りに移動させることができる。このように、２種類の表示に基づき、しきい値を適切な値に設定する作業を容易に行うことが可能になる。

好ましい一実施態様による光電センサでは、信号処理部に、計測データの変化期間の長さとオン期間の長さとの関係に基づき前記余裕度の適否を判別する判別手段が、さらに設けられる。また、出力手段は、余裕度を示す情報と共に判別手段による判別結果を出力する。

上記の実施態様によれば、ユーザは、表示された判別結果により、オン期間に対する計測データの変化期間の余裕度が適切な範囲にあるかどうかを、容易に判断することが可能になる。

他の好ましい実施態様による光電センサには、信号処理部に、計測データの変化期間の長さとオン期間の長さとの関係に基づき余裕度の適否を判別する判別手段と、この判別手段により余裕度が適切ではないと判別されたとき、計測データの変化期間の長さとオン期間の長さとの関係があらかじめ定めた規準の関係を満たすようにしきい値の値を調整するしきい値調整手段とを、さらに具備する。

上記の構成によれば、オン期間に対する計測データの変化期間の余裕度が極端に大きい場合や、余裕度が小さすぎる場合には、この余裕度が適切になるようなしきい値が自動的に設定される。よって、しきい値の設定にかかるユーザの負担が大幅に軽減される。

さらに好ましい実施態様による光電センサでは、信号処理部に、処理速度が異なる複数の計測モードが設定されると共に、判別手段によりしきい値が適切であると判別されていることを条件に、複数の計測モードの中からオン期間の間に所定回数以上の計測を実行することが可能な計測モードを選択するモード選択手段が、さらに設けられる。

上記の構成によれば、安定した検出を行うのに適したしきい値が設定されたことを条件に、そのしきい値により検出対象物が検出される時間内に所定回数以上の計測を行うことが可能な計測モードが自動設定される。これにより、検出信号を安定してオンに設定するのに必要な数の計測データが確保され、安定した検出が可能になる。

本発明による光電センサの他の好ましい実施態様では、信号処理部に、計測データの変化期間のうち、当該期間が開始されてから計測データがしきい値に達するまでの時間の長さを計測する第３の時間計測手段と、この手段により計測された時間の長さを示すデータを出力する計測時間出力手段とを、設けることができる。なお、計測時間出力手段も、表示のためのデータを出力する手段として構成することができるが、これに限定されるものではなく、たとえば、計測された時間の長さを示すデータを演算用のデータとして外部の装置に送信してもよい。

上記の実施態様による光電センサは、たとえば、一定の速度で移動する物体を所定の位置で停止させることを目的に、その停止位置の手前で物体を検出する用途に用いることができる。この場合、第３の時間計測手段により計測され、計測時間出力手段により出力された時間を、検出対象物がセンサの検知エリアに到達してから検出信号がオンになるまでの時間として認識することができるので、この時間や検出対象物の移動速度を考慮して、検出対象物の移動を停止させるタイミングを定めることができる。よって、物体の位置決め制御を精度良く行うことが可能になる。

さらに、本発明は、光を出射する投光部と、投光部から投光された光を受光して、その受光量を示す受光量データを生成する受光部と、検出対象物が検出されたことを示す検出信号を出力するための出力部と、受光部により生成された受光量データを入力して当該受光量データを対象にした計測処理を実行し、この処理により得た計測データをあらかじめ設定されたしきい値により照合して検出対象物の有無を判別し、その判別結果に応じて前記検出信号のオン／オフを切り替える信号処理部と、しきい値の設定値を入力するための入力部とを具備する光電センサを対象として、当該光電センサに設定されたしきい値の適否を確認する作業を支援する方法に適用される。

この方法では、まず光電センサにおいて、検出信号がオフとなるレベルの計測データがしきい値に近づく方向への変化を開始してから計測データが変化開始時点のレベルに復帰するまでの期間を、計測データの変化期間としてその時間長さを計測すると共に、計測データの変化期間の中で検出信号がオンとなるレベルの計測データが得られている期間をオン期間として、その時間長さを計測する。そして、前記計測データの変化期間の長さとオン期間の長さとの関係に基づき、光電センサに一体に設けられた表示部または光電センサの外部に設けられた表示装置にオン期間の長さおよびオン期間に対する計測データの変化期間の余裕度を示す情報を表示する。

上記の方法によれば、ユーザは、表示された情報から、オン期間の時間長さの適否や、オン期間を長くする方向へのしきい値の調整、またはオン時間を短くする方向へのしきい値の調整が必要であるかどうか、およびこれらの調整が可能であるかどうかを、容易に判断することができる。これによりしきい値の設定に要する労力が大幅に軽減される。

本発明によれば、設定されているしきい値によるオン期間の長さと共に、オン期間に対する計測データの変化期間の余裕度を示す情報が表示されるので、ユーザは、これらの情報に基づき、オン期間の時間長さの適否や、オン期間を長くする方向へのしきい値の調整、またはオン時間を短くする方向へのしきい値の調整が必要であるかどうか、およびこれらの調整が可能であるかどうかを容易に判断することができる。よって、検出対象物を安定して検出するのに適したしきい値を容易に設定することが可能になり、しきい値の設定に携わるユーザの負荷を軽減することができる。

本発明が適用される光電センサの使用例を示す説明図である。 光電センサの外観を示す斜視図である。 光電センサのケース体の上面を正面から見た図である。 光電センサの回路構成を示すブロック図である。 受光量データを模式化したグラフを用いて、受光量の変化期間およびオン期間の関係を説明する図である。 オン時間およびワーク通過時間の表示例を示す図である。 図６に示す表示のための処理の手順を示すフローチャートである。 計測モードを選択する処理の手順を示すフローチャートである。 計測モードの選択結果をオン時間と共に表示した例を示す図である。 しきい値の設定値およびオン／オフ期間、ならびにオン期間中の計測値の数の関係を説明する図である。

図１は、本発明が適用される光電センサの使用例を示す。
この実施例の光電センサ１は、光ファイバ式の反射型のセンサであって、工場の生産ライン３を搬送されるワークＷ（たとえば電子部品）を検出する目的で、ライン３の近傍に設置される。

ワークＷを検出するために、光電センサ１の本体からは、投光用の光ファイバ２１と受光用の光ファイバ２２とが引き出される。これらの光ファイバ２１，２２の先端は、共通のヘッド部２０に連結されている。また、光電センサ１の本体内の各ファイバ２１，２２の挿入口の付近には、それぞれ図４に示すＬＥＤ１３１、フォトダイオード（ＰＤ）１４１が配備されている。ＬＥＤ１３１から出射された光は、投光用ファイバ２１を介してヘッド部２０から出射される。また、この出射光に対するワークＷからの反射光がヘッド部２０に入射すると、その入射光は受光用ファイバ２２を介してフォトダイオード１４１に導かれ、これによりフォトダイオード１４１の受光量が増加する。

光電センサ１内の処理回路では、上記の受光量の増加を検出し、ワークＷに対する処理を行う装置（たとえば、ワークを検査する視覚センサ１）に、その検出結果を示す信号（検出信号）を出力する。

図２は、上記の光電センサ１の本体の外観を示したものである。この光電センサ１の本体は、上面に蓋部１１を有するケース体１０により構成される。ケース体１０の前面からは、光ファイバ２１，２２が引き出され、背面からは、図示しないコード線が引き出されている。ケース体１０の上面には、表示部１０１および操作部１０２が設けられているが、これらは、センサ１の使用時には蓋部１１により覆われる。

図３は、表示部１０１および操作部１０２を正面視した構成を示す。表示部１０１には、それぞれ４桁の数字を表示する２個のディジタル表示器１２Ａ，１２Ｂが設けられ、各ディジタル表示器１２Ａ，１２Ｂの左手に、それぞれ動作ランプ１３Ａ，１３Ｂが設けられている。なお、ディジタル表示器１２Ａ，１２Ｂには、数字のほか、アルファベットによる文字列が表示される場合がある。

操作部１０２には、３個の押ボタンスイッチ１４，１５，１６および２個のスライドスイッチ１７，１８が設けられる。
各押ボタンスイッチ１４〜１５のうちの中央のスイッチ１４、および左端のスイッチ１５は、それぞれ右向きおよび左向きの矢印を模した形状に形成され、設定モード時の表示器１２Ａ，１２Ｂの表示を切り替えたり、設定値の値を変更する用途に用いられる。

右端の押ボタンスイッチ１６は、表示部１２Ａ，１２Ｂに表示された数値を確定したり、スイッチ１４，１５により呼び出された機能を選択する目的などに使用される。
スライドスイッチ１７は、光電センサ１の動作モードとして、設定モードおよび計測モードのいずれか一方を選択する。他方のスライドスイッチ１８は、光電センサ１からの出力の定義として、受光量がしきい値を超えたときに出力をオンにするモード（ライトオンモード）および受光量がしきい値を下回るときに出力をオンにするモード（ダークオンモード）のいずれか一方を選択する。

図４は、上記の光電センサ１の回路構成を示す。
図中の表示部１０１には、図３に示したディジタル表示器１２Ａ，１２Ｂや動作ランプ１３Ａ，１３Ｂが含まれ、操作部１０２には、図３に示したスイッチ１４〜１８が含まれる。また図中の制御部１００、投光部１０３、受光部１０４、出力部１０５、外部機器用インターフェース１０６、電源部１０７は、ケース体１０の内部に収容される。

投光部１０３には、ＬＥＤ１３１およびその駆動回路（ＬＥＤ駆動回路）１３２が含まれる。受光部１０４には、フォトダイオード（ＰＤ）１４１のほか、フォトダイオードから出力された受光量信号を処理する回路（受光量処理回路１４２）が含まれる。受光量処理回路１４２には、増幅回路やＡ／Ｄ変換回路などが含まれており、これらの回路により、受光量信号を０〜４０００の範囲の数値に変換して出力する。

制御部１００は、マイクロプロセッサにより成るもので、ＣＰＵおよび不揮発性のメモリが含まれている。メモリには、プログラムが格納されるほか、ユーザにより設定されたしきい値などのパラメータが登録される。ＣＰＵは、これらのプログラムやパラメータに基づき、投光部の発光動作を制御しつつ、受光量処理回路１４２による変換処理により生成されたディジタルデータ（以下、「受光量データ」という。）を入力し、この入力データが示す受光量を一定期間毎に計測してその計測値をしきい値と照合し、検出対象物の有無を判別する。

出力部１０５は、上記の判別結果を示す信号（検出信号）を外部に出力するためのものである。外部機器用インターフェース１０６は、図示しない設定用機器と情報をやりとりするためのものである。

電源部１０７は、図示しない外部電源に接続されており、この外部電源から供給された電源を用いて、各部に駆動用の電源を供給する。

上記構成の光電センサ１をユーザが使用するには、まず、スライドスイッチ１７を設定モードに合わせた状態にして、試験的にワークＷを移動させながら光電センサ１を動作させる。このとき、光電センサ１の制御部１００は、受光量処理回路１４２から入力される受光量データを一定の間隔で計測するサンプリング処理を実行すると共に、毎回の計測値をデフォルトのしきい値と照合して検出対象物の有無を判別し、その判別結果に基づいて検出信号をオンまたはオフに設定する。また、制御部１００は、ワークＷの動きに応じて受光量が変化する期間の長さと、この期間内でしきい値を超える受光量が得られている期間（オン期間）の長さとを計測し、これらの時間長さを、しきい値の設定値の適否を判断する指標として表示部１０１に表示する。

ユーザは、上記の表示から、しきい値が適切でないと判断した場合には、操作スイッチ１４〜１６を用いてしきい値の値を調整することができる。この調整が行われた場合にも、上記した２つの期間の長さを計測する処理が実施され、その計測結果により表示部１０１の表示が更新される。以後も、しきい値の調整が行われる都度、各期間の長さを計測する処理が実施され、表示部１０１の表示が更新される。
ユーザは、上記の表示から、しきい値が適切な値に設定されたと判断すると、スライドスイッチ１７を計測モードに合わせる。この後、制御部１００は、設定されたしきい値に基づく検出動作を開始する。

図５は、ワークＷの移動に伴って上記の光電センサ１において生じる受光量データの変化を模式的に示したグラフを用いて、計測対象の期間を表したものである。
グラフの受光量の軸（縦軸）上のＰ０はしきい値である。また、時間軸（横軸）上のa点は、受光量がベースレベルからしきい値Ｐ０に近づく方向への変化を開始した時点を示し、ｄ点は、上記の受光量の変化が収束して受光量がベースレベル付近に戻った時点を示す。また、時間軸上のｂ点およびｃ点は、しきい値Ｐ０に相当する受光量が得られる時点を示す。

上記によれば、ａ点からｄ点までの期間が受光量の変化期間に相当し、ｂ点からｃ点までの期間がオン期間に相当する。表示部１０１に表示されるのは、これらの期間の長さＴ_ＰＳ，Ｔ_ＯＮである。
なお、受光量の変化期間の長さを示す時間Ｔ_ＰＳは、センサ１の検知エリアをワークＷが通過するのに要する時間にほぼ相当するので、以下、この時間Ｔ_ＰＳを「ワーク通過時間Ｔ_ＰＳ」という。また、オン期間の長さＴ_ＯＮを、以下では、「オン時間Ｔ_ＯＮ」という。

この実施例の制御部１００は、上記の受光量データを一定の間隔で取り込んでその値を計測しながら、上記のａ点、ｂ点、ｃ点、ｄ点を判別して、各点間の時間長さＴ１，Ｔ_ＯＮ，Ｔ２を計測する。さらに、Ｔ１，Ｔ_ＯＮ，Ｔ２の総和をとることによりワーク通過時間Ｔ_ＰＳを導出し、Ｔ_ＯＮおよびＴ_ＰＳの各値を表示部１０１の表示器１２Ａ，１２Ｂに並列表示する。

図６は、上記のオン時間Ｔ_ＯＮおよびワーク通過時間Ｔ_ＰＳの表示例を示す。この実施例では、表示部１０１の２つのディジタル表示器１２Ａ，１２Ｂのうちの左側の表示器１２Ａにオン時間Ｔ_ＯＮが表示され、右側の表示器１２Ｂにワーク通過時間Ｔ_ＰＳが表されている。また、この実施例では、これらの時間の比率Ｑ（Ｑ＝Ｔ_ＰＳ／Ｔ_ＯＮ）があらかじめ定めた基準値Ｑａ，Ｑｂ（Ｑａ＜Ｑｂ）が示す数値範囲に含まれる状態を両者の良好な関係を示す条件としている。そして、表示器１２Ａ，１２Ｂに表示された各数値がこの条件を満たすときは、図６（１）に示すように、表示灯１３Ａ，１３Ｂを点灯し、比率Ｑが上記の条件を満たさない場合には、図６（２）に示すように、表示灯１３Ａ，１３Ｂを消灯するようにしている。

表示器１２Ａに表示されるオン時間Ｔ_ＯＮは、ユーザにとって、ワークＷの移動に伴う受光量の変化を十分に検出できているかどうかを判断するための指標となる。さらに、このオン時間Ｔ_ＯＮと表示器１２Ｂに表示されるワーク通過時間Ｔ_ＰＳとを比較することによって、オン時間Ｔ_ＯＮをより長くするようなしきい値Ｐ０の調整（しきい値Ｐ０を下げる調整）や、オン時間Ｔ_ＯＮが現在値より短くなるようなしきい値Ｐ０の調整（しきい値Ｐ０を上げる調整）が可能であるか否かを判断することができる。

たとえば、ユーザは、表示灯１３Ａ，１３Ｂが消灯していることにより、しきい値の設定が適切ではないと判断して、各表示器１２Ａ，１２Ｂに表示されているＴ_ＯＮ，Ｔ_ＰＳの値を比較し、Ｔ_ＰＳの値に対してＴ_ＯＮが長すぎると判断した場合にはしきい値Ｐ０を上げ、短すぎると判断した場合にはしきい値Ｐ０を下げる調整を行うことができる。また、表示灯１３Ａ，１３Ｂが点灯している場合にも、その点灯状態が維持される範囲内で、上記と同様の判断により、しきい値Ｐ０の値を調整することが可能になる。

従来のオン期間およびオフ期間の長さを表示する方法では、オン期間にある程度の長さが確保されていても、その期間がノイズの影響を受けない範囲に対応しているとは限らず、またオフ期間内にオン期間に組み込むことができる範囲がどの程度含まれているかを判断することも困難であった。これに対し、上記の表示によれば、オン期間の長さＴ_ＯＮを確認できるだけでなく、オン時間Ｔ_ＯＮとワーク通過時間Ｔ_ＰＳとの関係によりオン期間における検出の安定度を判断して、しきい値Ｐ０を調整することができる。たとえば、オン時間Ｔ_ＯＮの値自体は適切であるように思われる場合でも、オン時間Ｔ_ＯＮに対するワーク通過時間Ｔ_ＰＳの余裕度が小さすぎる場合には、検出の安定度が低く、しきい値Ｐ０を上げる調整が必要であると判断することができる。また、オン時間Ｔ_ＯＮの長さが十分でない場合には、Ｔ_ＰＳの余裕度が確保される範囲でしきい値Ｐ０を下げる調整を行うことができる。よって、しきい値を適切な値に調整する作業を容易に行うことが可能になる。

図７は、上記の表示を実施するために制御部１００において実行される処理の手順を示す。以下、このフローチャートを参照して説明する。
この処理は、しきい値の設定モードが開始されたとき、およびこの設定モードにおいてしきい値を変更する処理が行われたときに開始される。

この処理では、受光部１０４からの受光量データを一定の間隔でサンプリングしてその値を計測し、毎回の計測値（受光量）を一段階前の受光量と比較することにより、受光量が増加の方向に変化するまで待機する（ステップＳ１）。なお、受光量が変化したか否かの判断は、一段階前に対する受光量の変化量を、想定されるノイズレベルに基づいて設定された判定基準値と照合することにより行うが、これに限らず、受光量がノイズレベル相当の基準値と比較し、受光量が基準値を上回ったときに、受光量が増加したとみなしてもよい。

上記の処理により受光量が増加したと判断すると（ステップＳ１が「ＹＥＳ」の場合）、制御部１００は、立ち上がり時間Ｔ１（図５のａ点からｂ点までの時間）の計時を開始する（ステップＳ２）。この計時は受光量がしきい値Ｐ０に達するまで（ステップＳ５が「ＹＥＳ」になるまで）実施される。ただし、一度立ち上がった受光量がしきい値Ｐ０に到達せずににベースレベル近くにまで減少した場合（ステップＳ３が「ＹＥＳ」の場合）には、立ち上がり時間Ｔ１をクリアし（ステップＳ４）、受光量の増加をチェックする処理（ステップＳ１）に戻る。

受光量が順調に増加してしきい値Ｐ０に達した場合（ステップＳ５が「ＹＥＳ」の場合）には、立ち上がり時間Ｔ１の計時を終了し、オン時間Ｔ_ＯＮの計時を開始する（ステップＳ６）。受光量がしきい値Ｐ０を下回る状態になると（ステップＳ７が「ＹＥＳ」の場合）、オン時間Ｔ_ＯＮの計時を終了し、立ち下がり時間Ｔ２（図５のｃ点からｄ点までの期間）の計時を開始する（ステップＳ８）。

この後、受光量がベースレベルに戻ると（ステップＳ９が「ＹＥＳ」）、立ち下がり時間Ｔ２の計時を終了する（ステップＳ１０）。そして、ここまでの処理により得た立ち上がり時間Ｔ１、オン時間Ｔ_ＯＮ、および立ち下がり時間Ｔ２の総和を求め、この総和をワーク通過時間Ｔ_ＰＳに設定する（ステップＳ１１）。さらに、つぎのステップＳ１２において、ワーク通過時間Ｔ_ＰＳとオン時間Ｔ_ＯＮとの比率Ｑ（Ｑ＝Ｔ_ＰＳ／Ｔ_ＯＮ）を算出する。

この後、制御部１００は、オン時間Ｔ_ＯＮおよびワーク通過時間Ｔ_ＰＳを、表示部１０１の表示器１２Ａ，１２Ｂに表示する（ステップＳ１３）。さらに、上記の比率ＱがＱａ≦Ｑ≦Ｑｂの条件を満たすかどうかをチェックし、この条件を満たす場合には、表示灯１３Ａ，１３Ｂを点灯する（ステップＳ１４，１５）。

表示器１２Ａ，１２Ｂの表示や表示灯１３Ａ，１３Ｂの点灯は、ユーザによるクリア操作が行われるまで維持される。よって、表示部１０１の表示は、設定モードが開始された直後や、しきい値Ｐ０の調整が行われた直後に、検知エリアを最初に通過したワークＷの動きにより生じた受光量の変化によるものとなる。ただし、これに限らず、図７のステップＳ１からステップＳ１１までの処理を複数サイクル実行することにより、複数のワーク毎にオン時間Ｔ_ＯＮおよびワーク通過時間Ｔ_ＰＳを求め、これらの平均値を表示してもよい。この場合の比率Ｑは、両者の平均値を用いて求めることができる。

またＴ_ＯＮ，Ｔ_ＰＳの各値を並列表示することは必須ではなく、たとえば、表示部１０１にディジタル表示器が１つしかない場合には、ユーザの切り替え操作に応じて、Ｔ_ＯＮとＴ_ＰＳとを交互に表示するようにしてもよい。また、これらの表示はディジタル表示に限らず、たとえば、表示部１０１を、微小なＬＥＤを集合させた構成にして、これらのＬＥＤを用いてＴ_ＯＮおよびＴ_ＰＳをバーグラフにして表すこともできる。
さらに、図４に示した外部機器用インターフェース１０６に設定用機器を接続して、この機器からしきい値Ｐ０の設定値を入力する場合には、オン時間Ｔ_ＯＮおよびワーク通過時間Ｔ_ＰＳの計測値を設定用機器に転送し、この機器の表示部に各計測値や比率Ｑなどを表示することが可能になる。

また、上記の実施例では、ワーク通過時間Ｔ_ＰＳをオン時間Ｔ_ＯＮと共に示すことによって、オン時間Ｔ_ＯＮに対するワーク通過時間Ｔ_ＰＳの余裕度を示したが、Ｔ_ＰＳに代えて、余裕度を具体的に示す数値（前出の比率Ｑや、Ｔ_ＰＳとＴ_ｏｎとの差の値など。）を表示してもよい。

また、上記構成の光電センサにおいて、受光量の計測値をしきい値と比較する処理に代えて、毎回の受光量の計測値をさらに処理して用いて何らかの演算（たとえば微分処理）を実行し、その演算結果をしきい値と比較する方法により検出対象物の有無を判別する場合もある。このような場合にも、しきい値との照合対象となるデータを用いてオン時間Ｔ_ｏｎおよびワーク通過時間Ｔ_ＰＳを算出し、これらを表示部１０１に表示することが可能である。

つぎに、本発明の第２実施例として、処理速度が異なる２種類の計測モードが用意され、これらの一方を選択して設定するタイプの光電センサ１を説明する。なお、この光電センサ１の外観や回路構成は、図２〜４に示したものと同様であるので、各構成については、引き続き、図２〜４の符号を引用する。

２種類の計測モードのうちの一方は、受光量の計測処理を高速で行うもので、たとえば５０マイクロ秒間隔で受光量データをサンプリングするように設定される。以下、この計測モードを「高速モード」という。
他方の計測モードは、受光量データのサンプリング速度をおとす代わりに、基本的な検出動作以外の処理を実行することが可能になる。たとえば、設定処理時と同様にオン時間Ｔ_ＯＮやワーク通過時間Ｔ_ＰＳを計測して、これらを表示したり、オン期間中の受光量の平均値を求めたり、外部機器と通信を行って計測データを出力するなどの処理の中から、ユーザに選択された処理を実行することができる（以下、これらの処理を「オプション処理」という。）。

従来でも、処理速度が異なる複数種の計測モードやオプション処理の機能を持つ光電センサは存在するが、計測モードの選択は、ユーザの判断により行われるため、必ずしも適切な計測モードが選択されているとは言えない。この点につき、本実施例では、オン期間Ｔ_ＯＮに対するワーク通過期間Ｔ_ＰＳの余裕度に基づいてしきい値Ｐ０を適切な値に調整した後に、その調整によるオン期間Ｔ_ＯＮの長さに基づき、計測モードを選択するようにしている。

図８は、この計測モードの選択に関する処理の手順を示す。
この図８の最初のステップＳ１０１では、先の図７のステップＳ１〜Ｓ１１と同様の処理により、オン時間Ｔ_ＯＮおよびワーク通過時間Ｔ_ＰＳを計測する。さらにＳ１０２では、これらの時間Ｔ_ＯＮ，Ｔ_ＰＳの比率Ｑ（Ｑ＝Ｔ_ＰＳ／Ｔ_ＯＮ）を算出し、このＱの値がＱａ≦Ｑ≦Ｑｂの条件を満たすか否かをチェックする（ステップＳ１０３）。

ここで比率Ｑが上記の条件を満たす場合（ステップＳ１０３が「ＹＥＳ」の場合）には、オン時間Ｔ_ＯＮをあらかじめ定めた基準時間と比較する（ステップＳ１０５）。そしてオン時間Ｔ_ＯＮが基準時間より短い場合（ステップＳ１０５が「ＹＥＳ」の場合）には高速モードを選択し（ステップＳ１０６）、オン時間Ｔ_ＯＮが基準時間以上であれば（ステップＳ１０５が「ＮＯ」の場合）、標準モードを選択する（ステップＳ１０７）。
一方、ステップＳ１０２で求めた比率Ｑが、その適正範囲の下限値Ｑａより小さい場合、または比率Ｑが適正範囲の上限値Ｑｂより大きい場合（ステップＳ１０５が「ＮＯ」の 場合）には、制御部は、Ｑの値が（Ｑａ＋Ｑｂ）／２をほぼ満足する状態になるように、しきい値Ｐ０の値を調整し、その調整後のＰ０に基づきオン時間Ｔ_ＯＮを再計測する（ステップＳ１０４）。そして、再計測後のＴ_ＯＮを基準時間と比較し（ステップＳ１０５）、その結果に基づき、高速モードまたは標準モードを選択する（ステップＳ１０６，１０７）。

なお、ステップＳ１０５でＴ_ＯＮと比較される基準時間として、この実施例では、ワークＷを安定して検出するために必要な最小限度の計測回数としてあらかじめ定めた回数ｎと標準モードのサンプリング間隔Δｔとを乗算した値を設定する。これにより、標準モードにより安定した検出を行うのに必要な最小限度のオン時間が基準時間に設定される。
また、オン時間Ｔ_ＯＮを再計測する処理（ステップＳ１０４）を実行する場合には、ステップＳ１０１で計測対象とした受光量データを再び処理すれば良いが、これに限らず、新たに受光量データを取得してオン時間Ｔ_ＯＮを計測してもよい。

上記のステップＳ１０５〜Ｓ１０７により、高速モードまたは標準モードが選択されると、ステップＳ１０８では、選択したモードを表す記号をオン時間Ｔ_ＯＮとともに表示部１０１に表示し、処理を終了する。

図９は、ステップＳ１０８の処理による表示例を示す。この実施例でも、第１の実施例と同様に、表示器１２Ａをオン時間の表示に使用し、余裕度ＱがＱａ≦Ｑ≦Ｑｂの条件を満たす場合には、表示灯１３Ａ，１３Ｂを点灯するようにしている。

表示器１２Ｂは、選択した計測モードの表示に利用される。この実施例では、標準モードが選択されている場合は、図９（１）に示すように、表示器１２Ｂに「Ｌ」の文字を表示し、高速モードが選択されている場合には、図９（２）に示すように、表示器１２Ｂに「Ｈ」の文字が表示される。

このように、第２実施例では、しきい値Ｐ０が適切な値に自動設定されると共に、その設定に伴うオン時間Ｔ_ＯＮの長さに応じて、計測モードが自動設定される。
図８のステップＳ１０５〜１０７によれば、標準モードにすると安定した検出が保障されない状態になるときのみ高速モードが選択され、それ以外は標準モードが選択されるので、ワークＷの移動に伴う受光量の変化に適合した計測モードを設定して、検出動作を安定して行わせることができる。また、従来は、ワークＷが高速で移動するために、オプション処理の利用をあきらめて高速モードを設定していたケースでも、標準モードを選択してオプション処理を利用できる場合があることが判明し、利便性が高められる。

なお、上記の実施例では、ワーク通過時間Ｔ_ＰＳとオン時間Ｔ_ＯＮとの比率Ｑに基づきしきい値Ｐ０の値を自動調整したが、これに限らず、まず、第１実施例と同様に、各時間Ｔ_ＯＮ，Ｔ_ＰＳを表示してしきい値Ｐ０を手動で調整した後に、その調整終了後のオン時間Ｔ_ＯＮの長さに基づいて計測モードを選択してもよい。

つぎに、第１、第２の各実施例による光電センサ１は、ワークＷを特定の位置に停止させる用途に利用することが可能である。この場合には、しきい値Ｐ０の設定が終了した後に、そのしきい値Ｐ０に基づく立ち上がり時間Ｔ１を計測し、計測されたＴ１の長さを、表示部１０１の表示器１３Ａまたは１３Ｂに表示するとよい。この場合の立ち上がり時間Ｔ１は、ワークＷが光電センサ１の検知エリアに到達してから検出されるまでのタイムラグを示すことになるので、ユーザは、表示された値により、ワークＷが検出されるまでの間に進む距離を特定することができる。よって、目標の位置でワークＷを停止させる制御をより容易に行うことが可能になる。

なお、このようにワークＷを所定位置で停止させる目的に光電センサ１を使用する場合には、立ち上がり時間Ｔ１の計測値を外部のコンピュータに送信し、このコンピュータにおいて、Ｔ１の値、ワークＷの移動速度、および光電センサ１の設置位置とワークＷの停止位置との間の距離などを用いて、光電センサ１からの出力がオンになってからワークＷを停止させるまでの時間を求める演算を実施することも可能である。

Ｗ ワーク
１ 光電センサ
１２Ａ，１２Ｂ ディジタル表示器
１４〜１６ 押釦スイッチ
１００ 制御部
１０１ 表示部
１０２ 操作部
１０３ 投光部
１０４ 受光部
１３１ ＬＥＤ
１３２ ＬＥＤ駆動回路
１４１ フォトダイオード（ＰＤ）
１４２ 受光量信号処理回路

Claims (6)

1. 光を出射する投光部と、投光部から投光された光を受光して、その受光量を示す受光量データを生成する受光部と、検出対象物が検出されたことを示す検出信号を出力するための出力部と、前記受光部により生成された受光量データを入力して当該受光量データを対象にした計測処理を実行し、この処理により得た計測データをあらかじめ設定されたしきい値により照合して検出対象物の有無を判別し、その判別結果に応じて前記検出信号のオン／オフを切り替える信号処理部と、前記しきい値の設定値を入力するための入力部とを具備する光電センサにおいて、
   前記信号処理部は、
   前記検出信号がオフとなるレベルの計測データが前記しきい値に近づく方向への変化を開始してから計測データが変化開始時点のレベルに復帰するまでの期間を、計測データの変化期間としてその時間長さを計測する第１の時間計測手段と、
   前記計測データの変化期間の中で前記検出信号がオンとなるレベルの計測データが得られている期間をオン期間として、その時間長さを計測する第２の時間計測手段と、
   前記第１の時間計測手段および第２の時間計測手段による計測結果に基づき、前記オン期間の長さおよびオン期間に対する計測データの変化期間の余裕度を示す情報を、表示のために出力する出力手段とを、具備することを特徴とする光電センサ。
2. 前記信号処理部は、前記計測データの変化期間の長さとオン期間の長さとの関係に基づき前記余裕度の適否を判別する判別手段をさらに具備し、
   前記出力手段は、前記余裕度を示す情報と共に前記判別手段による判別結果を出力する、請求項１に記載された光電センサ。
3. 前記信号処理部は、前記計測データの変化期間の長さとオン期間の長さとの関係に基づき前記余裕度の適否を判別する判別手段と、この判別手段により余裕度が適切ではないと判別されたとき、計測データの変化期間の長さとオン期間の長さとの関係があらかじめ定めた規準の関係を満たすようにしきい値の値を調整するしきい値調整手段とを、さらに具備する、請求項１に記載された光電センサ。
4. 前記信号処理部には、処理速度が異なる複数の計測モードが設定されると共に、前記判別手段によりしきい値が適切であると判別されていることを条件に、前記複数の計測モードの中から前記オン期間の間に所定回数以上の計測を実行することが可能な計測モードを選択するモード選択手段が、さらに設けられる、請求項２または３に記載された光電センサ。
5. 前記信号処理部は、前記計測データの変化期間のうち、当該期間が開始されてから計測データが前記しきい値に達するまでの時間の長さを計測する第３の時間計測手段と、この手段により計測された時間の長さを示すデータを出力する計測時間出力手段とを、さらに具備する、請求項１〜４のいずれかに記載された光電センサ。
6. 光を出射する投光部と、投光部から投光された光を受光して、その受光量を示す受光量データを生成する受光部と、検出対象物が検出されたことを示す検出信号を出力するための出力部と、前記受光部により生成された受光量データを入力して当該受光量データを対象にした計測処理を実行し、この処理により得た計測データをあらかじめ設定されたしきい値により照合して検出対象物の有無を判別し、その判別結果に応じて前記検出信号のオン／オフを切り替える信号処理部と、前記しきい値の設定値を入力するための入力部とを具備する光電センサを対象として、当該光電センサに設定されたしきい値の適否を確認する作業を支援する方法であって、
   前記光電センサにおいて、前記検出信号がオフとなるレベルの計測データが前記しきい値に近づく方向への変化を開始してから計測データが変化開始時点のレベルに復帰するまでの期間を、計測データの変化期間としてその時間長さを計測すると共に、前記計測データの変化期間の中で前記検出信号がオンとなるレベルの計測データが得られている期間をオン期間として、その時間長さを計測し、
   前記計測データの変化期間の長さとオン期間の長さとの関係に基づき、前記光電センサに一体に設けられた表示部または光電センサの外部に設けられた表示装置に前記オン期間の長さおよびオン期間に対する計測データの変化期間の余裕度を示す情報を表示する、
   ことを特徴とするしきい値の確認作業の支援方法。

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