JP5211872B2 - 光電センサ - Google Patents

Description

検出対象物の物理量を測定して検出対象物の有無を検出するセンサであって、特に検出対象物に対して投光した光の反射光あるいは透過光を受光することにより検出対象物の有無を検出する光電センサに関する。

光電センサは、可視光線、赤外線等の光を投光部から信号光として投光し、検出対象物によって反射する光あるいは検出対象物を透過する光を受光部で検出して、検出対象物の有無を示す出力信号を得るものである。この点で、光電センサは、非接触での物体の検出が可能であるとともに色判別も可能であるため種々の分野で利用されている。また、近年においては、微小スポットで物体の検知が可能なファイバ型の光電センサが知られている。

図１５は、反射形および透過形の光電センサを説明する図である。なお、ここでは、検出対象物としてはペットボトルとして説明する。ここでは、上から見た検出対象物であるペットボトルが示されている。

図１５（ａ）は、反射形の光電センサの一例である。
投受光器が検出対象物の一方側に設けられ、投受光器から投光して、検出対象物の他方側に設けられた反射板で反射された反射光を受光する。

図１５（ｂ）は、透過形の光電センサの一例である。
投光器が検出対象物の一方側に設けられ、投光器から投光して、検出対象物の他方側に設けられた受光器で検出対象物を透過した光を受光する。

いずれのタイプの光電センサにおいても、投光された光で検出エリアを作り、この検出エリアを通過することに伴う受光量の変化に基づいて検出対象物の有無を検出する。

図１６は、検出対象物の有無を検出する光電センサの動作を説明する図である。
図１６（ａ）は、検出エリアに対して検出対象物が連続的に流れてくる場合を説明する図である。ここでは、検出対象物であるペットボトルを横からみた図が示されている。

図１６（ｂ）は、検出エリアにおける受光量の変化を説明する図である。
図１６（ｂ）に示されるように、検出エリアを検出対象物が通過することにより、入光状態および遮光状態を繰り返すことになる。そして、入光状態の受光量と、遮光状態の受光量との間に閾値を設けることにより、閾値に基づいて検出対象物の有無を検知することが可能である。なお、本例においては、閾値以上の光量であれば入光状態、閾値未満の光量であれば遮光状態とする。

図１６（ｃ）においては、検出対象物が有ると判定された場合、センサ出力としてＯＮ、検出対象物が無いと判定された場合、センサ出力としてＯＦＦが出力されている場合が示されている。

このように、光電センサは光を投光し、検出対象物による反射光あるいは検出対象物が無いことによる透過光の光量により、検出対象物の有無を判定していることから、様々な環境要因による光量の変動による影響を受けやすいという問題がある。例えば、振動などによる光学軸の変動、投光部や受光部の汚れや、季節変動などによる周囲温度変動、投光素子（主にＬＥＤ）の経年劣化等の環境要因が挙げられる。

一方、光電センサの光量判定基準は検出対象物による光量変化が小さい時には非常に厳しくせざるを得ない。例えば、透明に近い対象を検出する場合、検出対象物が無い場合と、検出対象物が有る場合との光量変動が１０％程度しかない。このような場合には、検出対象物の有無の判定基準となる閾値を数％の光量変動として設定する必要があり、上述の環境要因による光量劣化が誤動作要因となり無視することができない。

一般的に、環境要因による光量の変動は、検出対象物による光量変動に比較して非常に緩やかに発生することから、光電センサが環境要因に追従し、徐々に光量の判定基準となる閾値を調整あるいは、検出対象物に対する投光量を自動調整することで長期稼動状況でも安定して、検出対象物の有無を判定する方式が提案されている。

例えば、特開２００７−１３９４９４号公報には、受光量の経時的な変化に対して、受光量測定後、閾値を補正する方式が提案されている。

また、特許第３６８４５７３号公報には周期的に取得される一連の受光量列に対して演算を行った後に、新しい閾値を演算し、受光量変動に対して徐々に閾値が追従する方式が提案されている。
特開２００７−１３９４９４号公報 特許第３６８４５７３号公報

しかしながら、上記文献に基づく閾値の調整方式においては、受光量現在値データが常に理想的なデータすなわち理想的な完全入光状態で取得されることを前提として、取得した受光量現在値データに基づいて閾値を調整する方式が提案されているが、取得した受光量現在値データが常に理想的なデータであるとは限らない。

取得した受光量現在値データが理想的で無い場合には、誤った閾値を生成してしまい誤動作の原因となる可能性があった。

ここで、受光量現在値データとは、閾値生成のために測定された受光量であって、センサ稼動当初にあらかじめ測定・保存されている値として参照されるものを指す。

最も代表的な受光量現在値データは透過形の光電センサにおける検出対象物が無い状態での受光量であり、検出対象物の影響を受けず、環境要因が無ければ常に一定で有るべき値である。

一方、取得した受光量現在値データが理想的でないとは、環境要因を把握するべく取得された受光量現在値データが、検出対象物により何らかの影響を受けている状態を指す。例えば、透過形の光電センサにおける入光状態（本来であれば検出対象物が無いと判断される状態）において、検出対象物が検出エリアの一部を遮光しており、全く検出対象物が無い場合に比較して若干の光量の減衰が生じている状態にある時などを指す。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、環境要因に追従し、光量の判定基準となる閾値あるいは検出対象物に対する投光量を自動調整する光電センサであって、閾値あるいは投光量の自動調整の信頼性を向上させて精度の高い光電センサを提供することを目的とする。

本発明にある局面に従う光電センサは、検出エリアの検出対象物の有無を検出する光電センサであって、検出エリアに向けて投光する投光部と、検出エリアからの光を受光する受光部と、受光部で受光した光の受光量を測定する測定部と、閾値を有し、閾値と受光量とを比較して検出対象物の有無を判定する判定部と、受光量現在値に追従して検出対象物の有無を検出するための閾値あるいは投光部の投光量を調整する調整部とを備える。調整部は、受光量が閾値以上であるとき、測定部で測定した受光量のある一定期間の受光量変動履歴を監視し、受光量変動履歴の受光量の最大値が一定時間続いた時の受光量のみを有効な受光量として受光量現在値を取得する。

好ましくは、調整部は、判定部が検出対象物を一旦有と判定した後に無と判定するような入遮光動作が１回以上ある場合にのみ調整する。

本発明に係る光電センサは、測定した受光量のある一定期間の受光量変動履歴を監視し、受光量変動履歴の受光量のピーク値が一定時間続いた時の受光量のみを有効な受光量として受光量現在値を取得する。当該方式により、ピーク値が一定時間続かないような受光量が減衰した場合における測定した受光量を排除することができ、閾値あるいは投光量の誤調整を防止することができる。すなわち、閾値あるいは投光量の自動調整の信頼性を向上させて精度の高い光電センサを提供することが可能である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、本発明の実施形態に従う光電センサ１の概略ブロック図である。
図１を参照して、本発明の実施の形態に従う光電センサ１は、投光部１１と、受光部１２と、操作入力部１３と、出力部１４と、表示部１５と、メモリ部１６と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１７とを含む。この回路はＣＰＵ１７を中心として構成されている。

メモリ部１６は、プログラムの実行に必要なワーキングＲＡＭ、その他各種の設定データを格納するためのＥＥＰＲＯＭ等で構成され、ＣＰＵ１７は、各種機能を実行するためにメモリ部１６から必要なプログラムを読み出して所定の動作を実行する。

投光部１１は、検出用の発光素子である発光ダイオード（以下、ＬＥＤと称する）１１１と、ＬＥＤ１１１を駆動するためのＬＥＤ駆動部１１２とを含む。

一方、受光部１２は、検出用の受光素子であるフォトダイオード（以下、ＰＤと称する）１２１と、ＰＤ１２１の出力を増幅するためのアンプ部１２２とを含む。

ＬＥＤ駆動部１１２の作用により検出用発光素子であるＬＥＤ１１１から発生したパルス光は、検出エリアへと導かれる。検出エリアにおいて透過または反射したことによるパルス光は、検出用受光素子であるＰＤ１２１へとたどり着く。検出用受光素子であるＰＤ１２１は、光電変換する。

ＰＤ１２１で光電変換されて生じた出力信号は、アンプ部１２２で増幅された後、ＣＰＵ１７へとＡ／Ｄ変換器（図示せず）を介して取り込まれる。尚、これら投受光の基本的な構成については、各種の文献において公知であるから、この点についての詳細な説明は省略する。なお、本実施の形態において、投光部および受光部は、検出対象物を透過あるいは反射した物理量である光量を検出する検出部を構成する。

表示部１５は、ＣＰＵ１７における各種の演算により生成されたデータを表示させるための表示器で構成されている。

操作入力部１３は、ＣＰＵ１７に対して各種の情報を入力するためのものである。この入力部には、キー入力部と信号入力部とが含まれているものとする。キー入力部は、オペレータが手動操作で各種のデータを入力するためのものであり、信号入力部は、図示しないが、例えば電気コードの芯線等を用いてリモート入力信号を入力するためのものであり、この信号入力部を介して芯線等から到来する外部から入力される制御信号がＣＰＵ１７へと取り込まれる。

出力部１４は、ＣＰＵ１７で生成された各種の出力信号、例えば検出対象物の有無に基づく２値信号を例えばＰＬＣ等の外部装置に出力するためのものである。

次に、上述した取得した受光量現在値データが理想的で無い場合について説明する。
受光量現在値データが理想的でない場合とは、上述したように環境要因が無かった場合でも、あたかも環境要因があったかの如く受光量の減衰として光電センサに認識される現象である。

ここで、検出対象物が連続的に流れてくるアプリケーションとして、代表的に２つのアプリケーションが考えられる。

図２は、検出対象物が連続的に流れてくるアプリケーションを説明する図である。
図２（ａ）は、検出対象物の「数」を検出するようなアプリケーションであり、検出対象物と検出対象物との間に必ず隙間があることが特徴である。代表的な図２（ａ）のアプリケーションにおいては、隙間に対して検出対象物の幅が狭いことが多く、光電センサの受光状態としては、遮光状態よりも入光状態の時間の方が長い。

図２（ｂ）は、検出対象物の「滞留」を検出するようなアプリケーションであり、例えば梱包装置の入り口に梱包対象の製品が準備されているか否かを検知するようなアプリケーションである。滞留を検出するアプリケーションでは、必ずしも検出対象物と検出対象物との間に隙間が必要ではない。この場合には、光電センサの受光状態としては、入光状態よりも遮光状態の時間の方が長い。

図２（ｂ）に示される滞留を検出するアプリケーションの場合、その検出対象物間の隙間が検出エリアよりも狭い場合には、光電センサの受光状態は、検出対象物間の隙間で入光状態になるが、その入光状態は常に完全入光状態（検出対象物が全く存在しない状態）に比べて受光量の減衰を伴うことになる。

図３は、滞留を検出するアプリケーションの場合における誤動作を説明する図である。
図３（ａ）には、検出エリアに対して検出対象物が連続的に流れてくる場合を説明する図である。ここでは、検出対象物であるペットボトルを横からみた図が示されている。

図３（ｂ）は、検出エリアにおける受光量の変化を説明する図である。
図３（ｂ）に示されるように、検出エリアを検出対象物が通過することにより、ほぼ遮光状態となるが検出対象物間の隙間においては、完全入光状態とならず、若干減衰した受光量となる。

特に、検出対象物間の隙間が常に狭い場合には、受光量現在値データを取得する際には常に上記した受光量の減衰が発生している状況となるため、この減衰が環境要因によるものなのか否かの見分けがつかない。

この受光量が減衰した状態で取得される受光量現在値データを基準に例えば閾値の自動調整を実行した場合、すなわち完全入光状態の受光量現在値データではなく、減衰した受光量現在値データに基づいて閾値を調整すると、環境要因により光電センサでの受光量が減衰したものと判断して、徐々に閾値を低下させる調整が実行される。

当該調整により、当初正しく検出対象物が有ると判定された場合、センサ出力としてＯＮ、検出対象物が無いと判定された場合、センサ出力としてＯＦＦとして出力されるが、後に環境要因により光電センサの受光量が減衰したものと判断されて、閾値が低く調整され、正しく検出対象物を検知できない。すなわち、図３（ｃ）においては、本来、検出対象物が有りと判断される状況において、無しと判断される誤動作を生じさせてしまう場合が示されている。

また、特に、透明度の高い検出対象物に対しては、上述したように検出対象物が有る場合と無い場合との光量変動が少ないため不適切な閾値の自動調整を実行した場合に即座に誤動作となる可能性がある。

受光量の減衰を測定しないように検出対象物間に隙間が生じないように密着させることも考えられるが、検出対象物の一例であるペットボトルの構造は図４に示すようにくびれ形状を有する場合もあり、製品によっては完全に隙間が生じないようにすることが難しく、隙間での入光状態が発生することになる。

一方、図２（ａ）で説明した検出対象物の数を検出するようなアプリケーションの場合には、光電センサの受光状態としては、遮光状態よりも入光状態の時間の方が長いため、受光量が減衰した状態で取得される受光量現在値データを基準に例えば閾値の自動調整による不具合が生じることは考え難い。

しかしながら、当該アプリケーションの場合においても誤動作が生じる場合が考えられる。

図５は、検出対象物の数を検出するアプリケーションの場合における誤動作を説明する図である。

図５（ａ）には、検出エリアに対して検出対象物が流れてくる場合を説明する図である。ここでは、検出対象物であるペットボトルを横からみた図が示されている。

そして、機器の仕様もしくは機器トラブル等により右側の図に示されるように検出エリアの一部が重なった状態で検出対象物の流れが停止する場合について考える。なおこの状態を本説明中では便宜的に「設備停止状態」とも称する。

図５（ｂ）は、検出エリアの一部が重なった状態で検出対象物の流れが停止した場合における受光量の変化を説明する図である。

図５（ｂ）に示されるように、検出エリアを検出対象物が通過することにより、遮光状態となるが検出エリアの一部が重なった状態で検出対象物の流れが停止した場合、検出対象物の流れが停止している期間、受光量が減衰した状態が維持されることになる。

検出対象物の流れが停止している期間は、機器メンテナンス等の兼ね合いでどれくらいの期間、停止しているかは不明である。

特に、停止している期間が長い場合には、受光量現在値データを取得する際には常に上記した受光量の減衰が発生している状況となるため、この減衰が環境要因によるものなのか否かの見分けがつかない。

この受光量が減衰した状態で取得される受光量現在値データを基準に例えば閾値の自動調整を実行した場合、すなわち完全入光状態の受光量現在値データではなく、減衰した受光量現在値データに基づいて閾値を調整すると、環境要因により光電センサでの受光量が減衰したものと判断して、徐々に閾値を低下させる調整が実行される。

当該調整により、当初正しく検出対象物が有ると判定された場合、センサ出力としてＯＮ、検出対象物が無いと判定された場合、センサ出力としてＯＦＦとして出力されるが、後に環境要因により光電センサの受光量が減衰したものと判断されて、閾値が低く調整される。その状態で、設備停止状態が解消された場合であっても、閾値が低下しているため正しく検出対象物を検知できない。すなわち、図５（ｃ）においては、本来、検出対象物が有りと判断される状況において、無しと判断される誤動作を生じさせてしまう場合が示されている。

なお、本例においては、一例として検出対象物の数を検出するアプリケーションの場合に生じる誤動作として説明したが、滞留を検出するアプリケーションにおいても同様の誤動作が生じる可能性が存在する。

本実施の形態においては、上記のような状態を「理想的でない」状態と正しく認識して、理想的でない状態で取得された受光量現在値データを排除することにより、閾値を誤って自動調整することによる誤動作を防ぐことが可能である。

図６は、本発明の実施の形態に従う定期的に閾値等を自動調整するメインフローを説明する図である。なお、当該フローは、ＣＰＵ１７がメモリ部１６からプログラムを読み出して実行するものである。

図６を参照して、まず、定期調整イベントの発生条件のチェック処理を実行する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０において、条件を満たしている場合には、次に受光量現在値データの取得処理を実行する（ステップＳ２０）。

そして、自動調整処理を実行する（ステップＳ４０）。そして、再び、ステップＳ１０に戻る。これらの処理を繰り返すことになる。

以下、これら各処理について具体的に説明する。
図７は、定期調整イベントの発生条件のチェック処理を説明するフロー図である。

図７を参照して、まず、入遮光イベントが発生したかどうかを判断する（ステップＳ１１）。入遮光イベントとは、光電センサにおいて、入光状態から遮光状態へと遷移し、再び、入光状態へと遷移する状態とする。あるいは、遮光状態から入光状態へと遷移し、再び、遮光状態へと遷移する状態とする。具体的には、一例として検出対象物が一旦有りと判定された後に無しと判定されるような入遮光動作を意味するものとする。

ステップＳ１１において、当該入遮光イベントが１回以上、発生するまで待機する。
ステップＳ１１において、入遮光イベントが１回以上、発生した場合には、次に自動調整間隔（ディレイ処理）を実行する（ステップＳ１２）。自動調整間隔（ディレイ処理）は、入遮光イベントが発生したと判断された場合に、所定期間待機する処理である。そして、所定期間待機した後（ステップＳ１２）、定期調整イベント発生条件のチェック処理が完了したとして、次の受光量現在値取得処理に移行する。

なお、この自動調整間隔（ディレイ処理）における所定期間を調整することにより、閾値を定期的に自動調整する間隔を調整することが可能である。

なお、本例においては、ステップＳ１１の処理後に、ステップＳ１２において所定期間待機する処理を実行する場合について説明したが、特にこれに限られず、ステップＳ１１の前で実行することも可能であるし、また、後述するステップＳ４０の自動調整処理を実行した後に、ステップＳ１２を実行するようにすることも可能である。

図８は、環境要因により光量が変化する場合を説明する図である。
図８を参照して、ここでは、完全入光状態となった場合の受光量が検出対象物による入遮光イベントによる光量変動に比較して非常に緩やかに発生していくことが示されており、光電センサが環境要因に追従し、徐々に光量の判定基準となる閾値が調整されている場合が示されている。

図９は、図５で説明したように設備停止状態において、検出エリアの一部が重なった場合の光量が変化する場合を説明する図である。

図９を参照して、設備停止状態において、検出エリアの一部が重なった場合、設備停止前は、入遮光イベントを繰り返している状態であるが、設備停止後は、検出対象物が流れないため入遮光イベントを繰り返すことは無く、光量が減衰したままの一定の状態が維持されることになる。

設備停止状態は、機器メンテナンスなどの兼ね合いでどれくらいの時間停止するか分からない。しかしながら、設備停止状態では、上述したように光電センサの入遮光イベントが無く、同一状態が続くことになる。

したがって、本発明の実施の形態に従う自動調整方式としては、ステップＳ１１において、受光量現在値データを取得する受光量現在値取得処理に移行する条件として、入遮光イベントが１回以上発生しているかどうかを判断する。

当該条件を設けることにより、光電センサの検出エリアの一部が検出対象物と重なりながら設備が停止している場合には、当該条件を満たさないために受光量現在値データを取得することはなく、不適切な受光量現在値データに基づいて、閾値を誤って自動調整することによる誤動作を防ぐことが可能である。

図１０は、図６で説明した受光量現在値取得処理の詳細を説明する図である。
図１０を参照して、受光量現在値取得の処理開始として、まず、入光状態か否かを判断する（ステップＳ２１）。

受光量現在値データとして、取得したいのは検出対象物が無い状態での受光量であるからである。

ステップＳ２１において、入光状態で無いと判断される場合、すなわち、受光量が閾値未満であると判定される場合には、ステップＳ２９に進む。

そして、入光待ち時間内か否かを判断する（ステップＳ２９）。入光待ち時間は、所定時間に設定されているものとする。入光待ち時間以内であれば、再びステップＳ２１に進み、入光状態であるか確認する。すなわち、検出対象物により遮光状態となっていないかを確認する。

ステップＳ２１において再び、入光状態でないと判断された場合には、ステップＳ２９に進み、入光待ち時間すなわち所定時間上記の処理を繰り返し、所定期間を経過した場合であっても入光状態とならなかった場合は、受光量現在値取得失敗と判断する（ステップＳ２７）。そして、受光量現在値取得の処理を終了する。

一方、ステップＳ２１において、入光状態であると判断された場合、すなわち、受光量が閾値以上であると判定される場合には、ステップＳ２２に進む。

ステップＳ２２において、受光量を測定する。そして、次に、ピーク判定処理を実行する（ステップＳ３０）。

図１１は、ピーク判定処理を説明するフロー図である。
図１１を参照して、ピーク判定を開始して、まず、測定した受光量と最大値に設定されている値とを比較して、受光量が最大値として設定されている値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３１）。ステップＳ３１において、測定した受光量が最大値に設定されている値よりも大きい場合には、次にステップＳ３２に進む。

ステップＳ３２において、受光量と、最大値に所定値加えた値とを比較して、受光量が最大値に所定値加えた値よりも大きいか否かを判定する。

ステップＳ３２において、受光量と、最大値に所定値加えた値とを比較して、受光量が最大値に所定値加えた値よりも大きい場合には、ピーク回数をリセットする（ステップＳ３５）。

一方、ステップＳ３２において、受光量と、最大値に所定値加えた値とを比較して、受光量が最大値に所定値加えた値以下である場合には、ピーク回数に１を加える（ステップＳ３３）。

そして、測定した受光量を最大値に設定（ステップＳ３４）して、ピーク判定処理を終了する。

一方、ステップＳ３１において、受光量が最大値以下であると判定された場合には、ステップＳ３６に進む。

ステップＳ３６において、受光量と、最大値に所定値減算した値とを比較して、受光量が最大値に所定値減算した値以上である場合には、ピーク回数に１を加える。

一方、ステップＳ３６において、受光量と、最大値に所定値減算した値とを比較して、受光量が最大値に所定値減算した値以上で無い場合には、ピーク判定処理を終了する。

なお、本例においては、最大値の初期値は一例として閾値に設定しているものとする。
このピーク判定処理は、連続的に測定される受光量を最大値と比較して、最大値付近、具体的には、最大値から所定値加算した値と、最大値から所定値減算した値の範囲内で推移するような場合、すなわち、完全入光状態の如く、受光量の上限で張り付いているような場合には、ピーク回数を加算するフローである。そうでない場合、具体的には、受光量の値が最大値を維持しておらず、連続的に増加していくような場合には、最大値が更新されるとともに、ピーク回数がリセットされる。また、受光量の値が連続的に減少していくような場合にもピーク回数はカウントアップされない。

再び、図１０を参照して、次に、測定条件に合致したかどうかを判断する（ステップＳ２５）。

具体的には、ピーク回数が所定値以上であるか否かを判断する。ステップＳ２５において、ピーク回数が所定値以上であれば、完全入光状態であると判断し、受光量現在値取得成功と判定（ステップＳ２８）し、最大値として保存されている受光量の値を受光量現在値データとする。そして、受光量現在値取得の処理を終了する。

一方、ステップＳ２５において、測定条件に合致しない場合、具体的には、ピーク回数が所定値以上で無いと判断された場合には、ステップＳ２６に進む。

ステップＳ２６において、受光量測定を規定回数実行したかどうかを判断する。受光量測定が規定回数実行されていない場合には、再び、ステップＳ２２に進み、上述の処理を繰り返す。

一方、ステップＳ２６において、受光量測定を規定回数実行した場合には、受光量現在値取得失敗と判定する（ステップＳ２７）。そして、受光量現在値取得の処理を終了する。

図１２は、検出対象物間の隙間において、完全入光状態で受光量現在値取得処理を実行した場合を説明する図である。

図１２（ａ）は、検出対象物間の隙間が検出エリアよりも大きい場合が示されている。
図１２（ｂ）は、検出エリアにおける受光量の変化を説明する図である。

図１２（ｂ）に示されるように、完全入光状態で受光量現在値取得処理を実行した場合には、受光量が一定な時間が存在する。具体的には、最大値（ピーク値）の一定期間が存在する。

したがって、図１１で説明したピーク判定処理を実行することにより、完全入光状態となった場合に、一定期間ピーク回数がカウントアップされ続ける。

それゆえ、図１０のステップＳ２５において、ピーク回数が所定値以上であるすなわち、測定条件が合致したと判断され、次に、受光量現在値取得成功と判定される（ステップＳ２８）。

図１３は、検出対象物間の隙間において、完全入光状態では無い状態（理想的でない状態）において、受光量現在値取得処理を実行した場合を説明する図である。

図１３（ａ）は、検出対象物間の隙間が検出エリアよりも狭い場合が示されている。
図１３（ｂ）は、検出エリアにおける受光量の変化を説明する図である。

図１３（ｂ）に示されるように、完全入光状態で無い場合に受光量現在値取得処理を実行した場合には、受光量が一定な時間は存在しないあるいは存在しても短い時間であるため最大値（ピーク値）の一定期間は存在しない。

したがって、図１１で説明したピーク判定処理を実行した場合、最大値に一定期間は存在しないためピーク回数がカウントアップされ続けることはない。

それゆえ、図１０のステップＳ２５において、ピーク回数が所定値未満である、すなわち測定条件が合致しないと判断され、次に、ステップＳ２６において、受光量測定回数が規定回数実行した場合となり、受光量現在値取得失敗と判定される（ステップＳ２７）。

本発明の実施の形態に従う受光量現在値取得処理は、光電センサが入光判定をしてから一定期間の受光量変動プロファイルを測定し、受光量が最大値（ピーク値）において一定になる期間があるか否かを判定することにより、測定した受光量が受光量現在値データとして有効な値であるか否かを判断する。

なお、上記一定期間は、光電センサが使用される状況を想定し、光電センサの応答速度、検出対象物の移動速度、検出エリアの広さ等から適切な値に設定するものとする。

図１４は、図６で説明した自動調整処理の詳細を説明する図である。
図１４を参照して、自動調整処理の開始として、まず、受光量現在値取得が成功したかどうかを判断する（ステップＳ４１）。

ステップＳ４１において、受光量現在値取得が成功した場合には、次に、受光量現在値演算処理を実行する（ステップＳ４２）。

具体的には、複数回の過去に取得が成功した受光量現在値データの移動平均処理を実行して、移動平均処理した受光量現在値データを取得する。

なお、移動平均処理を実行せずに毎回サンプリング時の取得が成功した受光量現在値データを取得してもよいし、受光量現在値データとして、受光量の計時的変化を象徴的に示す代表値、例えば、所定時間当たりの受光量の平均値、受光量の最大値、受光量の最小値等を用いることも可能である。

次に、投光量あるいは閾値調整値演算処理を実行する（ステップＳ４３）。
具体的には、一例として、上述の演算した受光量現在値データに基づいて、所定の係数を掛けて閾値を算出する。

あるいは、演算した受光量現在値データに基づいて、投光部１１におけるＬＥＤ１１１の投光量の調整値を算出する。

そして、次に、ステップＳ４３で算出した閾値に基づいて閾値の調整を実行する（ステップＳ４４）。

あるいは、算出したＬＥＤ１１１の投光量の調整値に基づいてＬＥＤ１１１の投光量を調整する。

そして、自動調整処理を終了する。
再び、図６を参照して、自動調整処理が終了した場合には、上述したように再びステップＳ１０に戻り上述した処理を繰り返す。

本発明の実施の形態に従う閾値等を自動調整する方式は、受光量現在値データとして、光電センサが入光判定をしてから一定期間の受光量変動プロファイルを取得し、受光量が最大値（ピーク値）において一定になる期間があるか否かを判定し、一定になる期間がある場合に測定した受光量を有効なものとして、自動調整処理において、当該受光量現在値データが用いられる。したがって、例えば、理想的でない、上述した受光量の減衰が発生している状況において、受光量現在値データの取得処理を実行した場合には、当該取得された受光量現在値データは無効なものとして、自動調整処理においては当該データは用いられないため、不適切な受光量現在値データに基づいて、閾値を誤って自動調整することによる誤動作を防ぐことが可能である。

なお、設備停止状態が断続的に続く場合に、毎回同一な半入光状態（図９の状態）で停止することは確率的にまず考えられないが、仮に、そのような場合であっても、取得された受光量現在値データが、環境要因として予測される範囲を超えて減衰しているような場合には、上述した原因による変動であると判断して、当該受光量現在値データを利用しない判断処理を追加することも可能である。

具体的には、一例として、前回の受光量現在値データと、今回の受光量現在値データとを比較して、今回の受光量現在値データが前回の受光量現在値データよりも所定値以上減衰しているような場合には、当該今回の受光量現在値データは、受光量現在値データとしては無効とする判断を図１４に追加することも可能である。

本実施の形態においては、反射形の光電センサすなわち検出エリアの検出対象物に反射した反射光を受光して検出対象物の有無を検出する光電センサについて説明したが、反射形の光電センサに限られず、透過形の光電センサすなわち検出対象物を透過した透過光を受光して検出対象物の有無を検出する光電センサについても同様に適用可能である。すなわち、この場合、検出用受光素子に導光される光が反射光ではなく透過光である点が異なりその他の方式については同様である。

なお、上記においては、受光量を測定して検出対象物の有無を検知する光電センサを例に挙げて説明したが、受光量ではなく他の物理媒体を測定して検出対象物の有無を検知するセンサについても同様に適用可能である。例えば、検出対象物との距離に従って変化する磁気作用等に基づいて検出対象物の位置を検知する近接センサや、センサヘッドから発信される超音波に対して反射してくる超音波を受信し、この音波の発信から受信までの時間を計測することで検出対象物の位置を検出する超音波センサ等においても同様に適用可能である。

なお、コンピュータを機能させて上述のフローで説明したような制御を実行させるプログラムを提供することも可能である。このようなプログラムは、コンピュータに付属するフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk-Read Only Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびメモリカードなどのコンピュータ読取り可能な記録媒体にて記録させて、プログラム製品として提供することもできる
。あるいは、コンピュータに内蔵するハードディスクなどの記録媒体にて記録させて、プログラムを提供することもできる。

なお、本発明にかかるプログラムは、コンピュータのオペレーションシステム（ＯＳ）の一部として提供されるプログラムモジュールのうち、必要なモジュールを所定の配列で所定のタイミングで呼出して処理を実行させるものであってもよい。その場合、プログラム自体には上記モジュールが含まれずＯＳと協働して処理が実行される。このようなモジュールを含まないプログラムも、本発明にかかるプログラムに含まれ得る。

また、本発明にかかるプログラムは他のプログラムの一部に組込まれて提供されるものであってもよい。その場合にも、プログラム自体には上記他のプログラムに含まれるモジュールが含まれず、他のプログラムと協働して処理が実行される。このような他のプログラムに組込まれたプログラムも、本発明にかかるプログラムに含まれ得る。

提供されるプログラム製品は、ハードディスクなどのプログラム格納部にインストールされて実行される。なお、プログラム製品は、プログラム自体と、プログラムが記録された記録媒体とを含む。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施形態に従う光電センサの概略ブロック図である。 検出対象物が連続的に流れてくるアプリケーションを説明する図である。 滞留を検出するアプリケーションの場合における誤動作を説明する図である。 検出対象物の一例であるくびれ形状を有するペットボトルの構造を説明する図である。 検出対象物の数を検出するアプリケーションの場合における誤動作を説明する図である。 本発明の実施の形態に従う定期的に閾値等を自動調整するメインフローを説明する図である。 定期調整イベントの発生条件のチェック処理を説明するフロー図である。 環境要因により光量が変化する場合を説明する図である。 設備停止状態において、検出エリアの一部が重なった場合の光量が変化する場合を説明する図である。 受光量現在値取得処理の詳細を説明する図である。 ピーク判定処理を説明するフロー図である。 検出対象物間の隙間において、完全入光状態で受光量現在値取得処理を実行した場合を説明する図である。 検出対象物間の隙間において、完全入光状態では無い状態において、受光量現在値取得処理を実行した場合を説明する図である。 自動調整処理の詳細を説明する図である。 反射形および透過形の光電センサを説明する図である。 検出対象物の有無を検出する光電センサの動作を説明する図である。

１ 光電センサ、１１ 投光部、１２ 受光部、１３ 操作入力部、１４ 出力部、１５ 表示部、１６ メモリ部、１７ ＣＰＵ、１１１ ＬＥＤ、１１２ ＬＥＤ駆動部、１２１ ＰＤ、１２２ アンプ部。

Claims (8)

1. 検出エリアの検出対象物の有無を検出する光電センサであって、
   前記検出エリアに向けて投光する投光部と、
   前記検出エリアからの光を受光する受光部と、
   前記受光部で受光した光の受光量を測定する測定部と、
   閾値を有し、前記閾値と前記受光量とを比較して前記検出対象物の有無を判定する判定部と、
   受光量現在値に追従して前記検出対象物の有無を検出するための前記閾値あるいは前記投光部の投光量を調整する調整部とを備え、
   前記調整部は、前記受光量が前記閾値以上であるとき、前記測定部で測定した受光量のある一定期間の受光量変動履歴を監視し、前記受光量変動履歴の受光量の最大値が一定時間続いた時の受光量のみを有効な受光量として受光量現在値を取得する、光電センサ。
2. 前記調整部は、前記判定部が前記検出対象物を一旦有と判定した後に無と判定するような入遮光動作が１回以上ある場合にのみ調整する、請求項１記載の光電センサ。
3. 前記調整部は、前記入遮光動作が１回以上ある場合に所定期間経過後、前記受光量が前記閾値以上であるとき、前記測定部で測定した受光量のある一定期間の受光量変動履歴を監視し、前記受光量変動履歴の受光量の最大値が一定時間続いた時の受光量のみを有効な受光量として受光量現在値を取得する、請求項２記載の光電センサ。
4. 前記調整部は、前記測定部で測定した受光量のある一定期間の受光量変動履歴を監視するためのピーク判定処理を実行し、
   前記ピーク判定処理は、ある一定期間の前記測定部で測定した受光量について、受光量の最大値付近で連続して測定されたピーク回数を測定する、請求項１記載の光電センサ。
5. 前記調整部は、前記ピーク回数が所定回数以上である場合に前記受光量変動履歴の受光量の最大値が一定時間続いたと判断する条件判断処理をさらに実行する、請求項４記載の光電センサ。
6. 前記光電センサは、設備により前記検出エリアに連続的に流れてくる検出対象物の個数あるいは滞留を検出するアプリケーションで利用され、
   前記調整部は、前記設備の停止時において前記ある一定期間の受光量変動履歴を監視し、前記受光量変動履歴の受光量の最大値が一定時間続かないと判断して、受光量現在値を取得しない、請求項１記載の光電センサ。
7. 前記調整部は、取得した複数の受光量現在値の移動平均処理した受光量現在値データに基づいて前記閾値あるいは前記投光部の投光量を調整する、請求項１記載の光電センサ。
8. 前記調整部は、取得した前記複数の受光量現在値について、今回取得した受光量現在値が前回取得した受光量現在値と比較して所定値以上減衰している場合には当該今回取得した受光量現在値を無効とする、請求項７記載の光電センサ。

Images