JP5159416B2 - 光電センサ、コントローラ及び光電センサシステム - Google Patents

Description

本発明は、光電センサ、コントローラ及び光電センサシステムに関する。

従来より、検出対象物の位置や大きさなどを光学的に測定する測定装置がある。この測定装置は、例えば検出対象物が配される検出領域に対向配置される投光部及び受光部を有する光電センサを備え、受光部は一次元または二次元の撮像素子を有する。その撮像素子の受光面での受光状態は、検出領域内における検出対象物の位置等に応じて変化する。このため、測定装置は、その受光状態に基づき検出対象物の位置等を測定することができる。

ところで、この種の測定装置では、上記測定を行うに先立って、投光部からの光を撮像素子の受光面に入光させる、いわゆる光軸調整作業を行う必要がある。ここで、二次元の撮像素子の方が一次元の撮像素子よりも受光面が大きいため、二次元の撮像素子を利用した光電センサは、一次元の撮像素子を利用した光電センサに比べて光軸調整作業を容易に行うことができるというメリットがある。

一方、上記光軸調整作業の結果、撮像素子の受光面のうち、投光部からの光が入光しなくなった非入光範囲は、検出対象物の位置等の測定には本来不要である。この点、二次元の撮像素子は、一次元の撮像素子に比べて受光面が大きい分だけ広い非入光範囲が生じる。従って、二次元の撮像素子を利用した光電センサは、一次元の撮像素子を利用した光電センサに比べて、不要な処理（非入光範囲内の受光素子からの受光信号に対する処理など）が多くなり処理負担が増大するというデメリットがある。

そこで、従来より、二次元の撮像素子及び一次元の撮像素子の双方を備え、光軸調整時に二次元の撮像素子を使用し、測定時に一次元の撮像素子を使用する測定装置がある（特許文献１参照）。
特開２００２−１１６０１３公報

しかし、上記従来の測定装置では、光軸調整時には一次元の撮像素子が使用されず、測定時に二次元の撮像素子が使用されないため、必ずしも好ましい構成ではなかった。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、一次元の撮像素子及び二次元の撮像素子の双方を備えることなく、処理の負担軽減、光軸調整作業の容易化を図ることが可能な光電センサ、コントローラ及び光電センサシステムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための部として、第１の発明に係る光電センサは、検出領域に向けて光を出射する投光部と、複数の受光素子が二次元状に配列され、前記投光部からの光を、前記検出領域を介して受光する受光面を有する受光部と、設定モードと検出モードとを択一的に選択する選択部と、前記設定モードが選択されている場合に、前記投光部が光を出射したときにおける前記受光素子からの受光信号に基づき、前記受光面上において受光レベルが基準レベル以上である受光範囲を抽出する抽出部と、前記抽出部により抽出された受光範囲に基づき使用範囲を設定する設定部と、前記検出モードが選択されている場合に、前記設定部で設定された使用範囲内の受光素子のみからの受光信号に基づき、前記検出領域内の検出対象物に関する検出動作を行う検出部と、を備える。

本発明の光電センサは、複数の受光素子が二次元状に配列された受光面を有する受光部を備える。従って、一次元の撮像素子を備える光電センサに比べて光軸調整作業を容易に行うことができる。
また、設定モードが選択されている場合、投光部が光を出射したときにおける受光素子からの受光信号に基づき受光面上の受光範囲（受光レベルが基準レベル以上である範囲）を抽出し、その受光範囲に基づき使用範囲を設定し、その使用範囲内の受光素子のみからの受光信号に基づき検出領域内の検出対象物に関する検出動作を行う。即ち、受光面のうち使用範囲以外の受光素子からの受光信号は検出動作に利用しないため、受光面全体の受光素子からの受光信号を利用する構成に比べて処理負担の軽減を図ることができる。

第２の発明は、第１の発明の光電センサであって、前記設定部は、前記抽出部により抽出された受光範囲の中心位置に基づいて前記使用範囲の位置を決定する構成である。
通常、受光範囲の中心位置に近い部分ほど受光量が多くなるため、使用範囲に適している。そこで、本発明のように受光範囲の中心位置に基づいて使用範囲の位置を決定することが好ましい。

第３の発明は、第１または第２の発明の光電センサであって、前記抽出部により抽出された受光範囲の大きさが下限サイズ未満である下限異常が発生したかどうかを判定する下限判定部と、前記下限判定部にて前記下限異常が発生したと判定された場合に、外部への報知動作を行う下限異常報知部と、を備える。
例えば受光部での受光不良などにより、投光部からの光のスポットサイズを下回る範囲が受光範囲として抽出されることがあり、この場合には使用範囲を適切に設定できなくなるおそれがある。そこで、本発明のように、受光範囲の大きさが下限サイズ未満である場合に外部への報知動作を行う構成が好ましい。

第４の発明は、第１から第３のいずれか一つの発明の光電センサであって、コントローラと通信可能とされ、前記コントローラから受信した制御信号に基づき、前記設定部にて設定された前記受光範囲に対する前記使用範囲の位置を変更する変更部を備える。

第５の発明の光電センサシステムは、第４の発明の光電センサと、当該光電センサと相互に通信可能なコントローラとを備える光電センサシステムであって、前記光電センサは、前記受光範囲及び前記使用範囲の位置情報を前記コントローラへ送信する送信部を備え、前記コントローラは、表示部と、前記光電センサから受信した前記位置情報に基づき、前記受光範囲及び前記使用範囲を前記表示部に表示させる表示制御部と、前記受光範囲に対する前記使用範囲の位置を変更させるための操作部と、前記操作部での操作に応じた制御信号を出力する出力部と、を有し、前記光電センサの前記変更部は、前記コントローラから受信した前記制御信号に基づき前記使用範囲の位置を変更する構成である。
本発明によれば、表示部に表示された受光範囲と使用範囲とを見ながら、使用範囲の位置を変更することができる。

第６の発明の光電センサシステムのコントローラは、第４の発明の光電センサと相互に通信可能なコントローラであって、表示部と、前記光電センサから受信した、前記受光範囲及び前記使用範囲の位置情報に基づき、前記受光範囲及び前記使用範囲を前記表示部に表示させる表示制御部と、前記受光範囲に対する前記使用範囲の位置を変更させるための操作部と、前記操作部での操作に応じた制御信号を出力する出力部と、を有する構成である。

本発明によれば、一次元の撮像素子及び二次元の撮像素子の双方を備えることなく、処理の負担軽減、光軸調整作業の容易化を図ることが可能である。

本発明の一実施形態を図１〜図１０を参照しつつ説明する。
本実施形態は、本発明に係る測定装置５０を部品実装機１０に搭載したものである。以下の説明では、図１において紙面下側が部品実装機１０の前側（符号Ｆ）であり、紙面上側が後側（符号Ｂ）であり、紙面左側・右側が部品実装機１０の左側・右側（符合Ｌ・Ｒ）であるものとする。

（部品実装機）
部品実装機１０は基台１１の中央に基板搬送用のコンベア１５（搬送方向は図１の紙面左右方向）を設けており、実装対像の基板１７を基台１１上に搬入させ、基台１１中央寄りの作業位置にて停止させる。

作業位置の前側には部品供給部１６が設けられている。この部品供給部１６にはフィーダ４０が多数個横並び状に設置されている。フィーダ４０は基板１７に実装される部品Ｗ（本発明の「検出対象物」の一例）を供給する。

また、基台１１の左右両側には作業位置を間に挟んで、一対のガイドレール２１が設置されるとともに、同ガイドレール２１間を架設するようにヘッド支持体２２が設置されている。このヘッド支持体２２は左右のガイドレール２１に沿って前後方向に移動可能な構成となっている。

また、上記ヘッド支持体２２には、ヘッドユニット３０が装着されている。ヘッドユニット３０は、ヘッド支持体２２の長手方向（左右方向）に移動可能な構成とされている。これにより、ヘッド支持体２２をガイドレール２１に沿って前後方向に移動させつつ、ヘッド支持体２２に沿ってヘッドユニット３０を左右方向に移動させることで、基台１１上の任意の位置にヘッドユニット３０を水平移動させることができる。

ヘッドユニット３０の下面部は、下方（図１の紙面奥側）に突出するようにして吸着ヘッド３１が取り付けられている（図１中は省略、図２参照）。吸着ヘッド３１はヘッドユニット３０に対して昇降可能な構成とされ、先端には吸着ノズル３５を設けている。そして、吸着ノズル３５には負圧部（図示せず）から負圧が供給され、ヘッド先端に吸引力を生じさせる構成となっている。

上記のように構成することで、フィーダ４０上の部品Ｗを以下の要領で取り出すことができる。まず、ヘッドユニット３０をフィーダ４０上に移動させ、フィーダ４０の上方にて停止させる（図１に示す（Ａ）の位置）。

その後、吸着ヘッド３１を下降させつつ、下降タイミングに合わせて吸着ヘッド３１に負圧を供給する。これにより、フィーダ４０上の部品Ｗを吸着ヘッド３１にて吸着保持できる。

あとは、下降状態にある吸着ヘッド３１を上昇させれば、吸着保持された部品Ｗは吸着ヘッド３１とともに上昇する。これにて、フィーダ４０から部品Ｗが取り出される。

部品Ｗの取り出し作業が完了したら、次に、基板１７上に部品Ｗを実装するために、フィーダ４０上方に位置するヘッドユニット３０を作業位置に停止する基板１７の上方に向けて移動させる。

これにより、図１の例では、部品Ｗを保持したヘッドユニット３０は基台１１後側に移動することとなるが、本実施形態では、この移動過程で後に説明する測定装置５０の検出光Ｌの光軸を、吸着ヘッド３１に吸着保持された部品Ｗが横切ることで（図２参照）、当該部品Ｗの姿勢を検出するようになっている。

そして、検出の結果、部品Ｗの姿勢に異常がなければ、ヘッドユニット３０による部品Ｗの実装処理が進められ、作業位置に停止する基板１７上に部品Ｗが実装される。

（測定装置の電気的構成）
測定装置５０は、検出光を出射する投光ユニット６０と、出射された検出光を受ける受光ユニット７０とを有する光電センサ５１を備えて構成されている。両ユニット６０、７０は共にケーシング６１、７１内に各種装置を内蔵させたものである。なお、投光ユニット６０と受光ユニット７０との間の領域が検出領域Ｅである。

図３は測定装置５０の電気的構成を示すブロック図である。投光ユニット６０は、レーザダイオード等の投光素子６２（本発明の「投光部」の一例）、及び、その投光素子６２からの光を略平行光の検出光Ｌに変換して出射させる投光レンズ６３を備える。また、投光ユニット６０は、受光ユニット７０と電気的に連なっており、受光ユニット７０側の制御回路１１０より発せられる投光指令に従って、投光素子６２をドライブして検出光Ｌを出射する。

受光ユニット７０は、投光ユニット６０から出射された検出光Ｌを受ける受光部８０を備えている。受光部８０は受光レンズ８１及びイメージセンサ８５を備える。

イメージセンサ８５は図４に示すように、複数の受光素子（以下、画素とも言う）Ｐを行列状に配置して受光面８６を形成した二次元の撮像素子であり、本実施形態のものは、各受光素子Ｐに増幅素子を組み込んだＣＭＯＳ（シーモス）ディバイス構造のＣＭＯＳイメージセンサを使用している。

なお、ＣＭＯＳイメージセンサは受光面を構成する複数の受光素子の中から、特定の受光素子だけを選択して受光信号（信号電荷を内部で増幅して信号電圧にしたもの）を読み出すことが可能なランダムアクセスタイプのディバイスとして知られている。そして、本実施形態のイメージセンサ８５は受光信号の読み出しが垂直ラインＶごとに行われる形式となっており、また、読み出し対像となる垂直ラインＶ１〜Ｖ１６を任意選択できる。

また、受光ユニット７０には、ユニット全体を制御統括する制御回路１１０、信号読出回路９０が設けられている。信号読出回路９０は制御回路１１０より与えられる読出指令に従って、イメージセンサ８５から受光信号の読み出しを行うものである。また、制御回路１１０には、切り替えスイッチ１２０、記憶部１４０、入出力部１５０が電気的に連なっている。

切り替えスイッチ１２０は、スライドスイッチを備え、例えばモードの切り替え等を行うためのものである。本実施形態では、設定モードと検出モードの２種のモードが設定可能とされており、制御回路１１０は、切り替えスイッチ１２０の切替操作に基づき、いずれかのモードを選択するようになっている。このとき制御回路１１０は本発明の「選択部」として機能する。

入出力部１５０はいわゆるインターフェースであって、そこには、ノート型パーソナルコンピュータ（本発明の「コントローラ」の一例 以下、単にパソコン）２００を接続できる構成となっている。このようにパソコン２００を接続するのは、設定モードにおいて行う各種設定作業をパソコン２００の機能を借りて行うためである。なお、上記光電センサ５１とパソコン２００とを含んだ構成が、本発明の「光電センサシステム」の一例である。

パソコン２００の構成は図３、図５に示す通りであり演算機能、制御機能を有するＣＰＵ２１０、表示装置２２０（本発明の「表示部」の一例）、ユーザインターフェース（キーボード、タッチパット等）２４０、入出力部２５０などから構成されている。なお、パソコン２００は、受光ユニット７０に設けられるコネクタ１５５（図２参照）に接続ケーブルＵを介して接続される構成となっており、必要に応じて、簡単に取り外せる。また、記憶部１４０は不揮発性とされ、例えばＥＥＰＲＯＭ、ＮＶＲＡＭより構成される。

（光軸調整作業）
投光ユニット６０、受光ユニット７０を、図１等に示すように、投光ユニット６０からの検出光Ｌが、イメージセンサ８５の受光面８６に受光されることが可能な程度に大まかに対向配置させる。その次に、後述する検出モード時に利用する最適な使用ラインＶ'（本発明の「使用範囲」の一例）を設定するための光軸調整作業を行う。そのために、作業者は、受光ユニット７０に接続ケーブルＵを介してパソコン２００を接続するとともに、切り替えスイッチ１２０を操作して設定モードを選択する。すると、制御回路１１０は、投光ユニット６０に検出光Ｌを出射させる動作を行わせつつ、図６に示す処理を実行する。

（１）使用ラインの設定
制御回路１１０は、まずＳ１００で上記受光面８６上における検出光Ｌの受光範囲Ｚを抽出する。具体的には、制御回路１１０は、信号読出回路９０に全垂直ラインＶ１〜Ｖ１６の受光信号を読み出す旨の読出指令を与える。これにより、信号読出回路９０は各垂直ラインＶごとに受光信号を順に読み出してゆく。制御回路１１０は、読み出された各受光素子Ｐの受光信号のレベル（以下、単に「受光レベル」ということがある）と上記基準レベルとを比較し、受光面８６上において受光レベルが基準レベル以上であった受光素子Ｐが配置された範囲を、受光範囲Ｚとして抽出する。このとき制御回路１１０は本発明の「抽出部」として機能する。

例えば図４に示すような位置に検出光Ｌの受光像Ｌ'が形成される場合には、当該受光像Ｌ'に囲まれる範囲が受光範囲Ｚとして抽出される。なお、投光ユニット６０と受光ユニット７０との位置関係によって、受光面８６上における受光像Ｌ'の形成位置は異なる。このため、本実施形態では、全ての垂直ラインＶ１〜Ｖ１６の受光信号に基づき受光範囲の抽出処理を行うようにしている。

次に、制御回路１１０は、Ｓ１０２で受光範囲Ｚのサイズ検出を行う。具体的には、垂直方向（図４の紙面上下方向）のサイズについては、各垂直ラインＶごとに、受光レベルが基準レベル以上であった受光素子Ｐの数が算出し、その数の最大値（図４の例では、６つ）を垂直方向のサイズとして検出する。一方、水平方向（図４の紙面左右方向）のサイズについては、受光レベルが基準レベル以上であった受光素子Ｐを含む垂直ラインＶのうち最も遠い位置にある一対の垂直ラインＶを求め、その一対の垂直ラインＶ及びその間の垂直ラインＶの合計ライン数（図４の例では５ライン）を、水平方向のサイズとして検出する。

この受光範囲Ｚのサイズは外乱光等の影響により変わることがある。図７は、例えば垂直ラインＶ上の各受光素子Ｐの受光レベルを示した模式図である。同図中の実線Ｍ１が正常時の受光レベルを示す。同図に示すように、受光像Ｌ'の中心位置Ｏに近い受光素子Ｐほど受光レベルが高くなっている。ここで、例えば受光面８６に外乱光が入光する場合には、一点鎖線Ｍ２で示すように垂直ラインＶ上の各受光素子Ｐの受光レベルが全体的に高くなり、その結果、受光範囲Ｚが正常時よりも大きくなってしまう。そうすると、投光ユニット６０からの検出光Ｌが十分に受光されない範囲も受光範囲Ｚに含まれることになり、その検出光Ｌが十分に受光されない範囲に後述する使用ラインＶ'が設定されてしまうと、検出モードでの検出精度が低下してしまうおそれがある。

一方、例えば上記受光レンズ８１に埃等が付着するなど、受光不良が生じた場合、二点鎖線Ｍ３で示すように垂直ラインＶ上の各受光素子Ｐの受光レベルが全体的に低くなり、その結果、受光範囲Ｚが正常時よりも小さくなってしまう。そうすると、検出モードでの検出可能範囲が狭くなるおそれがある。

そこで、Ｓ１０４で受光範囲Ｚの垂直方向のサイズを予め定めた上限サイズ及び下限サイズと比較する。このとき制御回路１１０は本発明の「下限判定部」として機能する。そして、受光範囲Ｚのサイズが上限サイズ以下であり、且つ、下限サイズ以上である場合には（Ｓ１０４：ＮＯ）、Ｓ１０６に進む。なお、上限サイズ及び下限サイズは、例えば正常時における受光像Ｌ'のサイズに応じた値に設定される。また、水平方向のサイズについても、同様に上限サイズ及び下限サイズとの比較をする。

受光範囲Ｚのサイズが上限サイズを超える場合（上限異常）、或いは、下限サイズを下回る場合（下限異常）には（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、受光範囲Ｚのサイズエラーが発生したとして、Ｓ１０８にて報知処理を実行する。例えば受光ユニット７０に備えられた図示しない表示灯を所定のパターンで点灯させたり、入出力部１５０を通じてパソコン２００などの外部装置に報知信号を出力したりして本処理を終了する。このとき、表示灯や入出力部１５０は本発明の「下限異常報知部」として機能する。なお、パソコン２００のＣＰＵ２１０は、上記報知信号を受けることによりエラーメッセージ等を表示装置２２０に表示させたり、図示しないスピーカにより音声出力させたりする。

受光範囲Ｚが正常なサイズであった場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、Ｓ１０６で受光範囲Ｚに基づき使用ラインＶ'を設定する。このとき制御回路１１０は本発明の「設定部」として機能する。具体的には、受光範囲Ｚを通過する垂直ラインＶの中から所定本数（本実施形態では１本）の垂直ラインＶを使用ラインＶ'として設定する。特に本実施形態では、受光範囲Ｚ（受光像Ｌ'）の中心位置Ｏを通過する垂直ラインＶ（図４の例では垂直ラインＶ１３）を使用ラインＶ'として設定する。上述したように、検出光Ｌの入光により中心位置Ｏに近い受光素子Ｐほど受光レベルが高くなる。従って、この中心位置Ｏを通過する垂直ラインＶ１３上の受光素子Ｐは、検出光Ｌが入光するときと入光しないときとの受光レベル差が最も大きいため、使用ラインＶ'として最も適している。

なお、中心位置Ｏの検出方法としては、例えば次の（Ａ）（Ｂ）の方法がある。
（Ａ）受光レベルが基準レベル以上になる受光素子Ｐを有する垂直ラインＶのうち最も離れている１対の垂直ラインＶ（図４の例ではＶ１１、Ｖ１５）を求め、この１対の垂直ラインＶの中央に位置する垂直ラインＶ（図４の例ではＶ１３）の位置を、上記中心位置Ｏとして検出する。
（Ｂ）各垂直ラインＶごとに受光レベルの最大値を求め、その最大値が最も大きい垂直ラインＶ（図４の例ではＶ１３）の位置を、上記中心位置Ｏとして検出する。

（２）使用ラインの位置調整
制御回路１１０は、Ｓ１１０で受光範囲情報及び使用ライン情報を、入出力部１５０（本発明の「送信部」の一例）を通じてパソコン２００に送信する。なお、受光範囲情報及び使用ライン情報（本発明の「受光範囲及び使用範囲の位置情報」の一例）は、受光範囲Ｚ及び使用ラインＶ'に対応する受光素子Ｐの位置情報（列アドレス、行アドレス）である。

一方、パソコン２００では上記受光範囲情報及び使用ライン情報を受信すると、ＣＰＵ２１０の指令の下、表示制御がなされて表示装置２２０の表示画面２３０上に、受光範囲Ｚ及び使用ラインＶ'を表示させる。具体的には、図８に示すように、表示装置２２０の表示画面２３０は第一表示領域２３１と、第二表示領域２３５に区分されており、同図に示す左側の第一表示領域２３１中に受光範囲Ｚ及び使用ラインＶ'が表示される。

ここで、ＣＰＵ２１０は、受光範囲Ｚと第一表示領域２３１との中心同士が一致するように、受光範囲Ｚを第一表示領域２３１内に表示させる。このときＣＰＵ２１０は本発明の「表示制御部」として機能する。具体的には、ＣＰＵ２１０は、予め第一表示領域２３１に対応する表示枠を決めておき、この表示枠に対する受光範囲Ｚの上下の隙間同士、左右の隙間同士がそれぞれ同じになるように受光範囲Ｚを配置し、第一表示領域２３１に表示させる。これにより、図８に示すように、原則、受光範囲Ｚを第一表示領域２３１の中央位置に配置させることができる。そして、使用ラインＶ'は受光範囲Ｚの中心位置Ｏを通過するように表示される。

但し、例えば外乱光やノイズなどの影響により、図４に示すように、受光面８６のうち、検出光Ｌの受光像Ｌ'とは異なる位置の受光素子Ｐの受光レベルが基準レベル以上になることがある（以下、この受光素子Ｐを「異常受光素子Ｐ'」という）。この場合、上記Ｓ１００では、受光像Ｌ'と異常受光素子Ｐ'とを囲んだ範囲が受光範囲Ｚとして抽出されてしまう。そして、この抽出された受光範囲ＺがＳ１０４にてサイズエラーと判定されなかった場合（Ｓ１０４：ＮＯ）には、Ｓ１０６で、使用ラインＶ'は、受光像Ｌ'に対応する部分の受光範囲Ｚ'ではなく、受光像Ｌ'と異常受光素子Ｐ'とを囲んだ受光範囲の中心位置に設定されてしまう。その結果、受光範囲Ｚ及び使用ラインＶ'は、図９に示すように第一表示領域２３１に表示される。

このままでは、受光像Ｌ'に対応する部分の受光範囲Ｚ'のうち比較的に受光レベルが低い垂直ラインＶが使用ラインＶ'として設定されているため、後述の検出モードにおける検出精度が低下してしまうおそれがある。そこで、作業者は、ユーザインターフェース２４０（本発明の「操作部」の一例）で操作しながら、第一表示領域２３１上の使用ラインＶ'を、上記受光範囲Ｚ'の中心位置に移動させる。そして、所定の確定操作がされることで、ＣＰＵ２１０は、入出力部２５０（本発明の「出力部」の一例）を通じて受光ユニット７０に、変更を指示する制御信号を送信する。

制御回路１１０は、例えば所定時間内に、変更を指示する上記制御信号を受信すると（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、その制御信号に基づき検出ラインＶ'として設定する垂直ラインＶを変更し、その位置情報を記憶部１４０に記憶する（Ｓ１１４）。このとき制御回路１１０は本発明の「変更部」として機能する。一方、所定時間内に上記制御信号を受けなければ（Ｓ１１２：ＮＯ）、現在、検出ラインＶ'として設定されている垂直ラインＶの位置情報を記憶部１４０に記憶する（Ｓ１１４）。

これにて、光軸調整作業は完了する。あとは、接続ケーブルＵを受光ユニット７０のコネクタ１５５から外してやれば、パソコン２００を受光ユニット７０から取り外せる。これにより、受光ユニット７０の記憶部１４０にアクセスすることができなくなり、再びパソコン２００を接続しない限り使用ラインＶ'の設定を変更できないようになっている。このようにしておけば、使用ラインＶ'の位置が意に反して勝手に変更されてしまうことを、未然に防止できる。

（検出処理）
測定装置５０、姿勢検出装置１８０により行われる部品姿勢の検出処理を具体的に説明してゆく。検出処理を開始するには、切り替えスイッチ１２０を操作してモードを設定モードから検出モードに切り替える。そうすると、制御回路１１０は記憶部１４０から使用ラインＶ'に関する情報を読み出し、信号読出回路９０に使用ラインＶ'のみの受光信号を読み出す旨の読出指令を与える。

これにより、制御回路１１０は、イメージセンサ８５を設定モード時の二次元的な使用態様から、一ラインのみ使用する一次元的な使用態様に切り替える。

あとは、部品実装機１０側の制御回路(図示せず）から、吸着ヘッド３１の移動タイミングを知らせるタイミング信号Ｓｒが入力されると、以下の要領で測定が自動的に開始される。

まず制御回路１１０は上記タイミング信号Ｓｒを受けると、吸着ヘッド３１に吸着保持された部品Ｗが検出光Ｌの光軸を横切るタイミングに合わせて投光ユニット６０に投光指令を与えて投光素子６２をパルス点灯させる。

すると、投光素子６２より出射された検出光Ｌは、受光レンズ８１により集光されつつ、イメージセンサ８５の受光面８６上に入光する。このとき、検出光Ｌの一部が吸着ヘッド３１及び、それに吸着保持された部品Ｗに遮られる。従って、イメージセンサ８５の受光面８６には、図１０に示すように遮られた部分（同図においてハッチングで示す）だけ信号レベルが低い、部分欠けの受光像Ｌ'ができる。

そして、受光像Ｌ'の形成に合わせて、信号読出回路９０は使用ラインＶ'上の受光素子Ｐから受光信号を順に読み出してゆく。その後、読み出された受光信号は測定回路１００（本発明の「検出部」の一例）に入力される。

測定回路１００では、読み出された各受光信号のレベルが入光レベルにあるか、遮光レベルにあるかを検出する処理が行なわれ、使用ラインＶ'上において受光信号のレベルが入光レベルから遮光レベル、或いは遮光レベルから入光レベルに切り替わる入遮光位置が測定される。

本例であれば、部品Ｗ下面より上側は遮光状態となるのに対して、部品Ｗ下面より下側は入光状態となる。

従って、吸着ヘッド３１に部品Ｗが正しく保持された図１０の（１）の場合には、入遮光位置は（ｃ）の位置となる。一方、吸着ヘッド３１に部品Ｗが立った姿勢で保持された図１０の（２）の場合には、（ｄ)の位置が入遮光位置となる。

そして、入遮光位置のデータは測定回路１００から姿勢検出装置１８０に出力され、姿勢検出装置１８０にて入遮光位置のデータに応じた処理が行われる。

すなわち、姿勢検出装置１８０は入遮光位置が（ｃ）の位置であるとするデータを受け取った場合、「正常保持」と判定し、部品実装処理を進める旨の制御信号を部品実装機１０に送る。これにより、部品実装機１０の主導の下、作業位置に停止する基板１７に部品Ｗを実装する実装処理が進められることとなる。

一方、姿勢検出装置１８０は入遮光位置が（ｄ）の位置であるとするデータを受け取った場合、「保持エラー」と判定し、エラー信号を部品実装機１０に送る。これにより、部品実装機１０においてエラー処理が行われることとなる。

そして、上記要領で部品Ｗの姿勢検出、部品Ｗの実装処理が繰り返し行われることで、基板１７に対する部品Ｗの実装処理が進められることとなる。

（本実施形態の効果）
（１）本実施形態によれば、光電センサ５１は、複数の受光素子Ｐが二次元状に配列された受光面８６を有するイメージセンサ８５を有する。従って、一次元の撮像素子を備える光電センサに比べて光軸調整作業を容易に行うことができる。
また、設定モードが選択されている場合、投光ユニット６０が光を出射したときにおける受光素子Ｐからの受光信号に基づき受光面８６上の受光範囲Ｚを抽出し、その受光範囲Ｚに基づき使用ラインＶ'を設定し、その使用ラインＶ'上の受光素子Ｐのみからの受光信号に基づき検出領域内の部品Ｗの姿勢検出を行う。即ち、受光面８６のうち使用ラインＶ'以外の他の垂直ラインＶ上の受光素子Ｐからの受光信号は姿勢検出に利用しないため、受光面８６全体の受光素子Ｐからの受光信号を利用する構成に比べて処理負担の軽減を図ることができる。

（２）また、受光範囲Ｚ及び使用ラインＶ'がパソコン２００の表示装置２２０に表示されるから、受光範囲Ｚに対する使用ラインＶ'の設定位置を確認することができる。また、パソコン２００の操作によって使用ラインＶ'の設定位置を微調整することができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような種々の態様も本発明の技術的範囲に含まれる。特に、各実施形態の構成要素のうち、最上位の発明の構成要素以外の構成要素は、付加的な要素なので適宜省略可能である。
（１）「検出動作」について、上記実施形態では部品Ｗの姿勢検出を例に説明したが、これに限らず、検出対象物の位置、形状、寸法等を検出（測定）する構成や、単に、使用範囲内の受光状態に応じた受光信号を外部に出力する構成であってもよい。

（２）上記実施形態では、受光範囲Ｚの中心位置Ｏを通過する垂直ラインＶを使用ラインＶ'に設定する構成であったが、これに限らない。例えば、投光ユニット６０にて投光素子６２からの光を平行光にした後、スリット板などにより光束中心付近の光のみを検出光Ｌとして出射する構成とすれば、受光範囲Ｚ全体に亘って受光レベルをほぼ均一にできるため、中心位置Ｏを通過しない他の垂直ラインＶを、使用ラインＶ'として設定してもよい。

（３）「選択部」について、上記実施形態では、切り替えスイッチ１２０の切替操作に基づきモード選択する構成であったが、これに限らず、例えばパソコン２００など、外部機器からのコマンドに基づきモード選択する構成であってもよい。

（４）上記実施形態では、光電センサ５１とパソコン２００とが有線で通信可能とされていたが、これに限らず無線で通信可能とされた構成であってもよい。

（５）上記実施形態では、表示装置２２０の第一表示領域２３１の中心と受光範囲Ｚの中心とが一致するように、受光範囲Ｚ及び使用ラインＶ'を第一表示領域２３１に表示させる構成であったが、これに限らず、第一表示領域２３１の中心と受光範囲Ｚの中心とが一致しないように、受光範囲Ｚ及び使用ラインＶ'を第一表示領域２３１に表示させる構成であってもよい。

（６）上記実施形態では、ユーザインターフェース２４０（操作部）を操作すると、第一表示領域２３１上の使用ラインＶ'が移動する構成であったが、これに限らず、ユーザインターフェース２４０を操作しても、第一表示領域２３１上の使用ラインＶ'は移動せずに、変更を指示する制御信号が光電センサ５１に送信される構成であってもよい。この場合、光電センサ５１にて使用ラインＶ'の変更後の位置情報が記憶部１４０に記憶された場合に、その旨がパソコン２００に通知され、その表示装置２２０に表示される構成が好ましい。

（７）上記実施形態では、「使用範囲」として、受光範囲Ｚを通過する垂直ラインＶの全長としたが、これに限らず、その垂直ラインＶの一部であってもよい。例えば垂直ラインＶのうち受光範囲Ｚに含まれる部分だけを使用範囲とする構成や、垂直ラインＶのうち受光範囲Ｚの中心位置Ｏから所定幅内に含まれる部分だけを使用範囲とする構成であってもよい。

本発明の一実施形態に適用された部品実装機の平面図 吸着ヘッドに保持された部品が検出光軸を横切る状態を示す斜視図 測定装置の電気的構成を示すブロック図 イメージセンサの受光面を示す図 受光ユニットにパソコンを接続した状態を示す図 設定モード時の処理を示すフローチャート 垂直ライン上の各受光素子の受光レベルを示した模式図 パソコンの表示画面を示す図 パソコンの表示画面を示す図 部品の姿勢と入射光位置の関係を示す図

符号の説明

５１...光電センサ
６２...投光素子（投光部）
８０...受光部
８６...受光面
１００...測定回路（検出部）
１１０...制御回路（選択部、抽出部、下限判定部、設定部、変更部）
１５０...入出力部（下限異常報知部、送信部）
２００...パソコン（コントローラ）
２１０...ＣＰＵ（表示制御部）
２２０...表示装置（表示部）
２４０...ユーザインターフェース（操作部）
２５０...入出力部（出力部）
Ｅ...検出領域
Ｏ...中心位置
Ｐ...受光素子
Ｖ'...使用ライン（使用範囲）
Ｗ...部品（検出対象物）
Ｚ...受光範囲

Claims (6)

1. 検出領域に向けて光を出射する投光部と、
   複数の受光素子が二次元状に配列され、前記投光部からの光を、前記検出領域を介して受光する受光面を有するとともに、一の配列方向に沿ったラインごとに当該ライン上の各受光素子からの受光信号を読み出し可能な受光部と、
   設定モードと検出モードとを択一的に選択する選択部と、
   前記設定モードが選択されている場合に、前記投光部が光を出射したときにおける前記受光素子からの受光信号に基づき、前記受光面上において受光レベルが基準レベル以上である受光範囲を抽出する抽出部と、
   前記抽出部により抽出された受光範囲を通過するラインを使用範囲として設定する設定部と、
   前記検出モードが選択されている場合に、前記設定部で設定された使用範囲内の受光素子のみからの受光信号に基づき、前記検出領域内の検出対象物によって入光レベルから遮光レベル、或いは遮光レベルから入光レベルに切り替わる入遮光位置を検出する検出部と、を備える光電センサ。
2. 請求項１記載の光電センサであって、
   前記設定部は、前記抽出部により抽出された受光範囲の中心位置に基づいて前記使用範囲の位置を決定する構成である。
3. 請求項１または請求項２に記載の光電センサであって、
   前記抽出部により抽出された受光範囲の大きさが下限サイズ未満である下限異常が発生したかどうかを判定する下限判定部と、
   前記下限判定部にて前記下限異常が発生したと判定された場合に、外部への報知動作を行う下限異常報知部と、を備える。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光電センサであって、
   コントローラと通信可能とされ、
   前記コントローラから受信した制御信号に基づき、前記設定部にて設定された前記受光範囲に対する前記使用範囲の位置を変更する変更部を備える。
5. 請求項４に記載の光電センサと、当該光電センサと相互に通信可能なコントローラとを備える光電センサシステムであって、
   前記光電センサは、
   前記受光範囲及び前記使用範囲の位置情報を前記コントローラへ送信する送信部を備え、
   前記コントローラは、
   表示部と、
   前記光電センサから受信した前記位置情報に基づき、前記受光範囲及び前記使用範囲を前記表示部に表示させる表示制御部と、
   前記受光範囲に対する前記使用範囲の位置を変更させるための操作部と、
   前記操作部での操作に応じた制御信号を出力する出力部と、を有し、
   前記光電センサの前記変更部は、前記コントローラから受信した前記制御信号に基づき前記使用範囲の位置を変更する構成である光電センサシステム。
6. 請求項４に記載の光電センサと相互に通信可能なコントローラであって、
   表示部と、
   前記光電センサから受信した、前記受光範囲及び前記使用範囲の位置情報に基づき、前記受光範囲及び前記使用範囲を前記表示部に表示させる表示制御部と、
   前記受光範囲に対する前記使用範囲の位置を変更させるための操作部と、
   前記操作部での操作に応じた制御信号を出力する出力部と、を有する構成である光電センサシステムのコントローラ。

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