JP6158678B2 - 光電センサ - Google Patents

Description

本発明は、光電センサに係り、さらに詳しくは、検出光を出射し、その反射光を受光することにより、ワークを検出する光電センサの改良に関する。

所定の検出位置へ検出光を出射し、その反射光を受光することにより、ワークの有無を検出する光電センサが従来から知られている。この種の光電センサの検出方法には、反射光の受光量を閾値と比較してワークを検出する受光量方式や、反射光に基づいて反射面までの距離を求め、当該距離を閾値と比較する測距方式が知られている。測距方式の光電センサでは、２以上の受光素子からなるイメージセンサ上における１次元の受光量分布を検出することにより、三角測量の原理により反射面までの距離を求めている。

光電センサの受光量は、発光素子や受光素子の経時劣化、投光窓や受光窓の汚れ、粉塵環境の変化、ワークや背景の表面状態のばらつき、その他の様々な要因によって変化する。この様な受光量の変化は、受光量方式の光電センサにおけるワーク判定に影響を与えるが、測距方式の光電センサにおけるワーク判定に影響を与えることはない。ただし、受光量が反射面までの距離を計測することができる最低レベル（限界受光量）を超えて低下した場合には、測距方式の光電センサのワーク判定に影響が生じる。

このため、測距方式の光電センサでは、実際の受光量が限界受光量に近づいているか否かを判別し、ワーク判定の安定性を示すことができれば、測距方式の光電センサの利便性が向上すると考えられる。例えば、受光量が十分でないため、一定の確率で誤検出が生じ得る状態であることをユーザに知らせることができる。また、経時的に受光量が低下している場合に、近い将来、誤検出が発生する状態に至ることをユーザに知らせることができる。

ここで、測距方式の光電センサは、ワーク及び背景のうち、いずれか一方により反射された反射光が、十分な光量を有し、かつ、光量が安定していれば、ワークを正しく判別することができる。つまり、ワーク及び背景のうちの他方により反射された反射光の光量は、十分でなく、或いは、安定していない場合がある。このため、上記他方からの反射光に基づいて、ワーク判定の安定性を判定した場合、ワーク判定は安定しているにもかかわらず、ワーク判定が不安定であると誤って判定してしまうという問題があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、ワーク判定の安定性を判定することができる測距方式の光電センサを提供することを目的とする。また、測距方式の光電センサにおけるワーク判定の安定性の誤判定を防止することを目的とする。

第１の本発明による光電センサは、検出光を出射する発光素子と、反射面からの反射光の受光量、並びに、受光タイミング又は受光位置を検出する受光手段と、上記受光タイミング又は上記受光位置に基づいて、上記反射面までの距離を求める距離算出手段と、上記距離をワーク判定閾値と比較した比較結果に基づいて、ワークの有無を判定し、その判定結果をワーク判定結果とし、上記距離を算出できない場合には、ワークの有無のうち、予め定められた一方をワーク判定結果とするワーク判定手段と、上記一方とは異なるワーク判定結果が得られる場合における上記受光量をスタビリティ判定閾値と比較した比較結果に基づいて、上記ワーク判定手段によるワーク判定の安定性を判定するスタビリティ判定手段とを備えて構成される。

反射面までの距離を計測できない場合に、ワークの有無のいずれをワーク判定結果にするのかは、ワーク及び背景のいずれからの反射光の光量が安定し、かつ、十分であるのかによって予め定められる。すなわち、ワークの方が安定し、かつ、十分である場合、反射面までの距離を計測できなければ、ワークがないと判定することができる。一方、背景の方が安定し、かつ、十分である場合、反射面までの距離を計測できなければ、ワークがあると判定することができる。

このため、反射面までの距離を算出できないときに、ワークの有無のうち、予め定められた一方がワーク判定結果となる場合に、当該一方とは異なるワーク判定結果が得られるときの受光量をスタビリティ判定閾値と比較すれば、ワーク及び背景からの反射光のうち、受光量が安定し、かつ、十分である方を用いてワーク判定の安定性を判定することができる。従って、測距方式の光電センサにおけるワーク判定の安定性の誤判定を防止することができる。

本発明による光電センサには、反射面までの距離を算出できない場合に、ワークの有無のいずれをワーク判定結果にするのかを変更できない構成のものと、変更可能な構成のものとの両方が含まれる。

第２の本発明による光電センサは、上記構成に加え、上記ワーク判定手段が、上記距離がワーク判定閾値以下である場合にワークが存在すると判定する一方、上記距離がワーク判定閾値よりも大きい場合、或いは、上記距離が算出できない場合にワークが存在しないと判定し、上記スタビリティ判定手段が、ワークが存在すると判定された場合における受光量を上記スタビリティ判定閾値と比較するように構成される。

この光電センサでは、反射面までの距離が算出できない場合にワークが存在しないと判定される。従って、ワーク判定の安定性は、ワークが存在すると判定された場合における受光量をスタビリティ判定閾値と比較することによって行われる。この様な構成により、背景からの反射光の光量が十分でないか、或いは、安定していない場合に、ワークからの反射光の光量が十分であり、かつ、安定しているにもかかわらず、ワーク判定が不安定であると誤って判定されるのを防ぐことができる。

第３の本発明による光電センサは、上記構成に加え、上記ワーク判定手段が、上記距離がワーク判定閾値以上である場合にワークが存在しないと判定する一方、上記距離がワーク判定閾値よりも小さい場合、或いは、上記距離が算出できない場合にワークが存在すると判定し、上記スタビリティ判定手段が、ワークが存在しないと判定された場合における受光量を上記スタビリティ判定閾値と比較するように構成される。

この光電センサでは、反射面までの距離が算出できない場合にワークが存在すると判定される。従って、ワーク判定の安定性は、ワークが存在しないと判定された場合における受光量をスタビリティ判定閾値と比較することによって行われる。この様な構成により、ワーク表面の反射率が極めて低いか、或いは、ワークが検出光を鏡面反射し、反射光が受光側へ戻らない場合に、背景からの反射光の光量が十分であり、かつ、安定しているにもかかわらず、ワーク判定が不安定であると誤って判定されるのを防ぐことができる。

第４の本発明による光電センサは、上記構成に加え、２以上の上記ワーク判定結果に基づいて、同一のワークが上記検出光の光路上を通過するワーク通過期間を判別する通過期間判別手段を備え、上記スタビリティ判定手段が、上記ワーク通過期間中に検出された２以上の受光量の最大値を上記スタビリティ判定閾値と比較し、ワークごとに判定を行うように構成される。

この様な構成によれば、ワーク通過期間中に検出された受光量の最大値をスタビリティ判定閾値と比較するので、ワークの表面に反射率の低い領域が存在する場合に、ワーク表面の他の領域からの反射光の光量が十分であるにもかかわらず、ワーク判定が不安定であると誤って判定されるのを防ぐことができる。

第５の本発明による光電センサは、上記構成に加え、上記スタビリティ判定手段による判定結果が一定回数連続して不安定であることを示している場合に、ワーニング出力を行うスタビリティ出力手段を備えて構成される。

この様な構成によれば、ユーザは、ワーニング出力により、ワーク判定が不安定であることを容易に認識することができる。また、反射率の低いワークが存在する場合に、他のワークからの反射光の光量が十分であるにもかかわらず、ワーニング出力が行われるのを防ぐことができる。

本発明によれば、ワーク判定の安定性を判定することができる測距方式の光電センサを提供することができる。また、ワーク及び背景からの反射光のうち、受光量が安定し、かつ、十分である方を用いてワーク判定の安定性を判定するので、測距方式の光電センサにおけるワーク判定の安定性の誤判定を防止することができる。

本発明の実施の形態による光電センサ１の一構成例を示した外観図であり、反射型の光電センサ１が示されている。 図１の光電センサ１の機能構成の一例を示したブロック図である。 図２のスタビリティ判定部１０８の構成例を示したブロック図である。 図２の光電センサ１の動作の一例を示した図であり、距離モードを検出モードとして選択した場合が示されている。 図２の光電センサ１の動作の一例を示した図であり、基準モードを検出モードとして選択した場合が示されている。 図２の光電センサ１の運用形態の一例を模式的に示した説明図であり、搬送装置ＢＬ上を移動中のワークＷを検出する場合が示されている。 図２の光電センサ１の動作の一例を示したタイミングチャートであり、ワークＷからの反射光Ｌ２の光量が背景に比べて多い場合が示されている。 図２の光電センサ１の動作の一例を示したタイミングチャートであり、ワークＷからの反射光Ｌ２の光量が背景に比べて少ない場合が示されている。

＜光電センサ１＞
図１は、本発明の実施の形態による光電センサ１の一構成例を示した外観図であり、反射型の光電センサ１が示されている。この光電センサ１は、検出光Ｌ１を出射して反射面からの反射光Ｌ２を受光し、ワークの有無を示す判定信号を生成する検出スイッチである。ワークは、検出対象物である。

例えば、光電センサ１は、反射光Ｌ２の受光タイミングに基づいて反射面までの距離Ｗｄを求め、距離Ｗｄをワーク判定閾値Ｗｔと比較して、ワークが存在するか否かのワーク判定を行う測距方式の光電センサである。また、検出光Ｌ１には、可視光線が用いられる。

光電センサ１は、検出光Ｌ１を検出位置へ出射する投光窓１０と、反射面からの反射光Ｌ２が入射する受光窓２０と、表示灯２、セットキー３、セレクトキー４，５及び画面表示部６と、センサ筐体３０とを備えて構成されている。センサ筐体３０には、検出光Ｌ１を生成する発光素子、検出光Ｌ１を集光する投光レンズなどが収容される。投光窓１０及び受光窓２０は、センサ筐体３０の前面に配置され、表示灯２、セットキー３、セレクトキー４，５及び画面表示部６は、センサ筐体３０の上面に配置されている。

表示灯２は、ワークの有無、受光状態等を発光色、点灯状態によって示す表示装置である。例えば、表示灯２は、ＬＥＤ（発光ダイオード）からなる。この表示灯２は、センサ筐体３０の上面における投受光窓側の端部に配置されている。セットキー３、セレクトキー４及び５は、ワーク判定閾値Ｗｔなどの各種入力、画面切替のための操作キーであり、押下型の接点式スイッチからなる。

画面表示部６は、距離Ｗｄ、ワーク判定閾値Ｗｔ等を画面表示するための表示装置であり、検出光Ｌ１の投光軸方向に長い矩形形状の表示画面を有している。例えば、画面表示部６は、発光層が有機化合物からなるＯＬＥＤ（Organic Light-Emitting Diode：有機発光ダイオード）からなる。

この光電センサ１では、受光量Ｗｊをスタビリティ判定閾値Ｓｔと比較してワーク判定が安定しているか否かのスタビリティ判定を行い、ワーク判定が不安定であると判定した場合に、そのことを示すワーニング出力を行うことにより、受光量Ｗｊが十分でないため、一定の確率で誤検出が生じ得る状態であることをユーザに知らせることができる。また、経時的に受光量Ｗｊが低下しているため、近い将来に、誤検出が発生する状態に至ることをユーザに知らせることができる。

図２は、図１の光電センサ１の機能構成の一例を示したブロック図である。図中には、投光から受光に至るまでの伝搬時間を計測するＴＯＦ（Time Of Flight）法を利用して反射面までの距離Ｗｄを求める光電センサ１の機能構成が示されている。この光電センサ１は、表示灯２、画面表示部６、発光素子１１、投光レンズ１２、受光レンズ２１、受光素子２２、投光タイミング制御部１０１、発光素子駆動回路１０２、受光タイミング検出部１０３、距離算出部１０４、ワーク判定閾値記憶部１０５、ワーク判定部１０６、スタビリティ判定閾値記憶部１０７、スタビリティ判定部１０８、スタビリティ出力部１０９、操作部１１０、表示制御部１１１及び検出モード選択部１１２により構成される。

発光素子１１は、検出光Ｌ１を生成する光源装置である。例えば、発光素子１１には、赤色レーザー光を生成するＬＤ（レーザーダイオード）が用いられる。投光レンズ１２は、発光素子１１の光軸上に配置された１又は２以上の光学レンズからなり、発光素子１１からの検出光Ｌ１を集光する。

受光レンズ２１は、反射面からの反射光Ｌ２を集光し、受光素子２２上に結像する１又は２以上の光学レンズからなる。受光素子２２は、反射光Ｌ２の光量に応じた受光信号を生成する光電変換素子であり、受光レンズ２１の光軸上に配置されている。例えば、受光素子２２は、ＰＤ（フォトダイオード）からなり、受光強度に応じて電流値が変化する受光信号を生成する。

投光タイミング制御部１０１は、検出光Ｌ１の投光タイミングを制御するためのタイミング信号を生成し、発光素子駆動回路１０２及び受光タイミング検出部１０３へ出力する。発光素子駆動回路１０２は、タイミング信号に基づいて、発光素子１１を点灯させる。例えば、検出光Ｌ１は、パルス変調光からなり、発光素子１１は、一定周期でその様な検出光Ｌ１を繰り返し出射する。

受光タイミング検出部１０３は、投光タイミング制御部１０１からのタイミング信号及び受光素子２２からの受光信号に基づいて、反射面からの反射光Ｌ２の受光量Ｗｊ及び受光タイミングを検出する。例えば、受光信号をサンプリングして受光波形を取得し、受光波形の立ち上がり位置から受光タイミングが特定される。また、受光波形のピーク値から受光量Ｗｊが特定される。

距離算出部１０４は、受光タイミング検出部１０３により検出された受光タイミングに基づいて、反射面までの距離Ｗｄを求める。具体的には、投光タイミングに対する受光タイミングから、検出光Ｌ１が投光窓１０から出射され、その反射光Ｌ２が受光窓２０に入射するまでの伝搬時間を求め、その伝搬時間と光の速さとから、投光窓１０から反射面までの距離Ｗｄが求められる。

ワーク判定部１０６は、距離演算部１０４によって求められた距離Ｗｄに基づいて、ワークの有無を判定し、その判定結果をワーク判定結果として示す判定信号を生成する。具体的には、距離Ｗｄをワーク判定閾値Ｗｔと比較した比較結果に基づいて、ワークが存在するか否かのワーク判定が行われる。距離Ｗｄを算出できない場合には、ワークの有無のうち、予め定められた一方をワーク判定結果とする。判定信号は、制御出力として外部機器へ出力される。ワーク判定閾値記憶部１０５には、予め定められたワーク判定閾値Ｗｔが保持される。

例えば、ワーク判定閾値Ｗｔは、セレクトキー４，５を操作することにより、数値で指定することができる。また、セットキー３を操作したタイミングで取得された距離Ｗｄに基づいて、ワーク判定閾値Ｗｔを自動設定することもできる。

スタビリティ判定部１０８は、ワーク判定部１０６からの判定信号及び受光タイミング検出部１０３により検出された受光量Ｗｊに基づいて、ワーク判定部１０６によるワーク判定の安定性を判定し、その判定結果をスタビリティ出力部１０９へ出力する。ワーク判定が安定しているか否かのスタビリティ判定は、距離Ｗｄを算出できないときのワーク判定結果とは異なるワーク判定結果が得られる場合における受光量Ｗｊをスタビリティ判定閾値Ｓｔと比較した比較結果に基づいて行われる。スタビリティ判定閾値記憶部１０７には、予め定められたスタビリティ判定閾値Ｓｔが保持される。

例えば、スタビリティ判定閾値Ｓｔは、セレクトキー４，５を操作することにより、任意の数値に変更可能であっても良い。また、セットキー３を操作したタイミングで取得された受光量Ｗｊに基づいて、スタビリティ判定閾値Ｓｔを自動設定するような構成であっても良い。スタビリティ出力部１０９は、スタビリティ判定部１０８による判定結果に基づいて、ワーク判定が不安定であることを示すワーニング出力を行う。

表示制御部１１１は、操作部１１０からの入力信号、ワーク判定部１０６からの判定信号、スタビリティ出力部１０９からのワーニング出力に基づいて、表示灯２及び画面表示部６を制御する。画面表示部６には、距離Ｗｄ、ワーク判定閾値Ｗｔが表示される。また、ワークの有無に応じて、表示灯２の発光色を異ならせることにより、ワーク判定結果を表示する制御が行われる。また、ワーク判定が不安定である場合に、所定の発光色で表示灯２を点滅させることにより、スタビリティ判定結果を表示する制御が行われる。

検出モード選択部１１２は、ユーザ操作に基づいて、距離モード及び基準モードのいずれか一方を検出モードとして選択する。距離モードは、光電センサ１から反射面までの距離Ｗｄを算出できない場合に、ワークが存在しないと判定する動作モードであり、距離Ｗｄが検出値として画面表示部６に表示される。一方、基準モードは、距離Ｗｄを算出できない場合に、ワークが存在すると判定する動作モードであり、基準面ＫＭからの高さＨｄが検出値として画面表示部６に表示される。

ワーク判定部１０６は、距離モードが選択されていれば、距離Ｗｄがワーク判定閾値Ｗｔ_１以下である場合に、ワークが存在すると判定する一方、距離Ｗｄがワーク判定閾値Ｗｔ_１よりも大きい場合、或いは、距離Ｗｄが算出できない場合に、ワークが存在しないと判定する。スタビリティ判定部１０８は、距離モードが選択されている場合に、ワークが存在すると判定された場合における受光量Ｗｊをスタビリティ判定閾値Ｓｔ_１と比較する。

この様な構成により、背景からの反射光Ｌ２の光量が十分でないか、或いは、安定していない場合に、ワークからの反射光Ｌ２の光量が十分であり、かつ、安定しているにもかかわらず、ワーク判定が不安定であると誤って判定されるのを防ぐことができる。

これに対し、ワーク判定部１０６は、基準モードが選択されていれば、距離Ｗｄがワーク判定閾値Ｗｔ_２以上である場合に、ワークが存在しないと判定する一方、距離Ｗｄがワーク判定閾値Ｗｔ_２よりも小さい場合、或いは、距離Ｗｄが算出できない場合に、ワークが存在すると判定する。スタビリティ判定部１０８は、基準モードが選択されている場合に、ワークが存在しないと判定された場合における受光量Ｗｊをスタビリティ判定閾値Ｓｔ_２と比較する。

この様な構成により、ワーク表面の反射率が極めて低いか、或いは、ワークが検出光Ｌ２を鏡面反射し、反射光Ｌ２が受光窓２０へ戻らない場合に、背景からの反射光Ｌ２の光量が十分であり、かつ、安定しているにもかかわらず、ワーク判定が不安定であると誤って判定されるのを防ぐことができる。なお、基準モードにおいて用いられるスタビリティ判定閾値Ｓｔ_２は、距離モードにおいて用いられるスタビリティ判定閾値Ｓｔ_１と同じであっても良い。

また、ワーク及び背景のいずれからの反射光Ｌ２に基づいて、ワーク判定の安定性を判定するのかを検出モードによって指定するので、ユーザに別途指定させるのに比べて、光電センサ１の利便性を向上させることができる。

＜スタビリティ判定部１０８＞
図３は、図２のスタビリティ判定部１０８の構成例を示したブロック図である。このスタビリティ判定部１０８は、通過期間判別部１２１、受光量比較部１２２、個別判定部１２３及び連続判定部１２４により構成される。

通過期間判別部１２１は、２以上のワーク判定結果に基づいて、同一のワークが検出光Ｌ１の光路上を通過するワーク通過期間ＷＴを判別し、その判別結果を個別判定部１２３及び連続判定部１２４へ出力する。検出光Ｌ１の投光間隔ＴＫは、ワーク通過期間ＷＴよりも短い。

受光量比較部１２２は、受光量Ｗｊをスタビリティ判定閾値Ｓｔと比較し、その比較結果を個別判定部１２３へ出力する。具体的には、距離モードが選択されている場合、ワークが存在すると判定された場合の受光量Ｗｊがスタビリティ判定閾値Ｓｔ_１と比較される。また、ワーク通過期間ＷＴ中に検出された２以上の受光量Ｗｊがスタビリティ判定閾値Ｓｔ_１と比較される。

個別判定部１２３は、距離モードが選択されている場合に、ワーク通過期間ＷＴ中に検出された受光量Ｗｊの最大値をスタビリティ判定閾値Ｓｔ_１と比較して、ワークごとに個別判定を行い、その判定結果を連続判定部１２４へ出力する。

この様な構成により、ワーク通過期間ＷＴ中に検出された受光量Ｗｊの最大値をスタビリティ判定閾値Ｓｔ_１と比較するので、ワークの表面に反射率の低い領域が存在する場合に、ワーク表面の他の領域からの反射光Ｌ２の光量が十分であるにもかかわらず、ワーク判定が不安定であると誤って判定されるのを防ぐことができる。

一方、基準モードが選択されている場合には、受光量比較部１２２により、ワークが存在しないと判定された場合の受光量Ｗｊがスタビリティ判定閾値Ｓｔ_２と比較される。また、非ワーク通過期間ＮＷ中、すなわち、ワーク通過期間ＷＴ以外の期間中に検出された２以上の受光量Ｗｊがスタビリティ判定閾値Ｓｔ_２と比較される。

個別判定部１２３は、基準モードが選択されている場合に、非ワーク通過期間ＮＷ中に検出された受光量Ｗｊの最大値をスタビリティ判定閾値Ｓｔ_２と比較して、ワークごとに個別判定を行う。

この様な構成により、非ワーク通過期間ＮＷ中に検出された受光量Ｗｊの最大値をスタビリティ判定閾値Ｓｔ_２と比較するので、背景に反射率の低い領域が存在する場合に、背景の他の領域からの反射光Ｌ２の光量が十分であるにもかかわらず、ワーク判定が不安定であると誤って判定されるのを防ぐことができる。

連続判定部１２４は、個別判定部１２３による個別判定に基づいて、個別判定結果が予め定められた回数Ｎ（Ｎは、２以上の整数）だけ連続して不安定であることを示しているか否かの連続判定を行い、その判定結果をスタビリティ判定結果としてスタビリティ出力部１０９へ出力する。スタビリティ出力部１０９は、連続判定部１２４により、個別判定結果が一定回数Ｎだけ連続して不安定であることを示している場合に、ワーニング出力を行う。

この様な構成によれば、ユーザは、ワーニング出力により、ワーク判定が不安定であることを容易に認識することができる。また、反射率の低いワークが存在する場合に、他のワークからの反射光Ｌ２の光量が十分であるにもかかわらず、ワーニング出力が行われるのを防ぐことができる。

図４は、図２の光電センサ１の動作の一例を示した図であり、距離モードを検出モードとして選択した場合が示されている。図中の（ａ）には、ワークＷが存在しない場合が示され、（ｂ）には、ワークＷが存在する場合が示されている。この図では、ワークＷが載置される載置面ＳＭに対し、検出光Ｌ１の投光軸が垂直になるように光電センサ１が設置されている。

例えば、光電センサ１から載置面ＳＭまでの距離は、Ｗｄ_０＝２０００ｍｍである。検出光Ｌ１は、ワークＷが存在する場合、ワークＷの表面を反射面として反射され、ワークＷが存在しない場合には、載置面ＳＭを反射面として反射される。

ワーク判定部１０６は、距離モードにおいて、距離Ｗｄがワーク判定閾値Ｗｔ以下であるか否かに応じてワークＷの有無を判定する。従って、距離モードでは、距離Ｗｄが０＜Ｗｄ≦Ｗｔを満たす場合に、ワークＷが存在すると判別される。一方、距離ＷｄがＷｄ＞Ｗｔを満たす場合と、距離Ｗｄが算出できない場合とには、ワークＷが存在しないと判別される。

例えば、発光素子１１や受光素子２２の経時劣化、投光窓１０や受光窓２０の汚れ、粉塵環境の変化、ワークＷや載置面ＳＭの表面状態のばらつきのために、受光量Ｗｊが限界受光量を超えて低下し、受信信号がノイズに埋もれてしまえば、受光タイミングを特定することができず、従って、距離Ｗｄを算出することができない。

スタビリティ判定部１０８は、距離モードにおいて、ワークＷが存在すると判定された場合の受光量Ｗｊをスタビリティ判定閾値Ｓｔ_１と比較して、ワーク判定が安定しているか否かを判定する。この様に受光量Ｗｊが安定し、かつ、十分である方を用いてワーク判定の安定性を評価するので、背景からの反射光Ｌ２の光量が少ないからといってワーク判定が不安定であると判定されるのを防ぐことができる。

図５は、図２の光電センサ１の動作の一例を示した図であり、基準モードを検出モードとして選択した場合が示されている。図中の（ａ）には、ワークＷが存在しない場合が示され、（ｂ）には、基準面ＫＭからの高さがＨｄのワークＷが存在する場合が示されている。また、図中の（ｃ）には、ワークＷが検出光Ｌ１を鏡面反射する場合が示されている。この図では、検出光Ｌ１の投光軸に垂直な平面の一つを基準面ＫＭとしている。

ワーク判定部１０６は、基準モードにおいて、距離Ｗｄがワーク判定閾値（Ｗｄ_０−Ａ１）よりも小さい場合と、距離Ｗｄを算出できない場合とに、ワークＷが存在すると判定する。一方、距離Ｗｄがワーク判定閾値（Ｗｄ_０−Ａ１）以上である場合には、ワークＷが存在しないと判定される。

ここでは、基準モードにおいて、特定の距離範囲内にある背景を正しく検出するために、距離Ｗｄがワーク判定閾値（Ｗｄ_０−Ａ１）よりも小さい場合と、距離Ｗｄがワーク判定閾値（Ｗｄ_０＋Ａ２）よりも大きい場合と、距離Ｗｄを算出できない場合とにワークＷが存在すると判定される。一方、距離Ｗｄがワーク判定閾値（Ｗｄ_０−Ａ１）以上かつワーク判定閾値（Ｗｄ_０＋Ａ２）以下である場合に、ワークＷが存在しないと判定される。

上記ワーク判定条件は、距離Ｗｄに対応する基準面ＫＭからの高さＨｄを用いれば、高さＨｄが（−Ａ２）≦Ｈｄ≦Ａ１を満たす場合に、ワークＷが存在しないと判別される。一方、高さＨｄがＨｄ＜（−Ａ２）を満たす場合と、高さＨｄがＡ１＜Ｈｄ＜Ｗｄ_０を満たす場合と、高さＨｄが算出できない場合とには、ワークＷが存在すると判別される。なお、Ａ１，Ａ２は、正数であれば、Ａ１＝Ａ２であっても良い。

スタビリティ判定部１０８は、基準モードにおいて、ワークＷが存在しないと判定された場合の受光量Ｗｊをスタビリティ判定閾値Ｓｔ_２と比較して、ワーク判定が安定しているか否かを判定する。この様に受光量Ｗｊが安定し、かつ、十分である方を用いてワーク判定の安定性を評価するので、ワーク表面の反射率が極めて低いか、或いは、ワークＷが検出光Ｌ１を鏡面反射し、反射光Ｌ２が受光窓２０へ戻らない場合であっても、ワーク判定が不安定であると判定されるのを防ぐことができる。

図６は、図２の光電センサ１の運用形態の一例を模式的に示した説明図であり、搬送装置ＢＬ上を移動中のワークＷを検出する場合が示されている。搬送装置ＢＬは、ワークＷを搬送するベルトコンベアであり、高さや色の異なる多数のワークＷがベルト上に載置されている。

光電センサ１は、ワークＷの搬送経路上に設置される。この例では、検出光Ｌ１の投光軸がベルト面に垂直となるように設置されている。各ワークＷは、検出光Ｌ１の光路上を順次に通過する。ワーク判定は、反射面までの距離Ｗｄを求め、距離Ｗｄをワーク判定閾値Ｗｔと比較することによって行われる。

距離モードにおけるスタビリティ判定は、同一のワークＷが検出光Ｌ１の光路上を通過しているワーク通過期間ＷＴ中における受光量Ｗｊの最大値をスタビリティ判定閾値Ｓｔ_１と比較することによって行われる。

図７は、図２の光電センサ１の動作の一例を示したタイミングチャートであり、ワークＷからの反射光Ｌ２の光量が背景に比べて多い場合が示されている。この図には、距離モードを検出モードとして選択した場合が示されている。

反射面までの距離Ｗｄは、ワークＷの有無に応じて増減している。また、載置面ＳＭまでの距離Ｗｄ_０は、概ね一定であるのに対し、ワークＷまでの距離は、ワークＷに応じて増減している。ワーク判定は、距離Ｗｄをワーク判定閾値Ｗｔと比較することによって行われ、ワークＷが存在するか否かが判定される。判定信号は、距離ＷｄがＷｔを下回るのに同期して、論理値「０」から論理値「１」へ立ち上がり、その後、距離ＷｄがＷｔを上回るのに同期して、論理値「１」から論理値「０」へ立ち下がっている。

これに対し、スタビリティ判定は、ワークＷが存在すると判定された場合の受光量Ｗｊをスタビリティ判定閾値Ｓｔ_１１と比較することによって行われ、ワーク判定が安定しているか否かが判定される。受光量Ｗｊは、ワークＷの有無に応じて増減している。載置面ＳＭからの反射光Ｌ２の光量は、受光量Ｗｊ_０で概ね一定である。

ところが、投受光窓の汚れ、投光用光源の経時劣化などの影響により、受光量Ｗｊは経時的に低下する。この光電センサ１では、ワークＷが存在すると判定された場合の受光量ＷｊがＳｔ_１１以上であれば、ワーク判定は安定していると判定される。一方、ワークＷが存在すると判定された場合の受光量ＷｊがＳｔ_１１を下回れば、ワーク判定が不安定であると判定される。

また、その様なワークＷごとのスタビリティ個別判定が一定回数Ｎ（Ｎは、２以上の整数）だけ連続した場合に、ワーニング出力が行われる。この例では、２回連続してワーク判定が不安定であると判定された場合に、ワーニング出力が行われている。また、ワーニング出力は、判定信号の立ち下がりに同期して、論理値「０」から論理値「１」へ立ち上がっている。

図８は、図２の光電センサ１の動作の一例を示したタイミングチャートであり、ワークＷからの反射光Ｌ２の光量が背景に比べて少ない場合が示されている。このスタビリティ判定は、ワークＷが存在すると判定された場合の受光量Ｗｊをスタビリティ判定閾値Ｓｔ_１２と比較することによって行われる。

この光電センサ１では、ワークＷが存在すると判定された場合の受光量ＷｊがＳｔ_１２以上であれば、ワーク判定は安定していると判定される。一方、ワークＷが存在すると判別された場合の受光量ＷｊがＳｔ_１２を下回れば、ワーク判定が不安定であると判定される。なお、スタビリティ判定閾値Ｓｔ_１２は、載置面ＳＭからの反射光Ｌ２の光量が少ない場合のスタビリティ判定閾値Ｓｔ_１１と同じであっても良い。

本実施の形態によれば、距離モードを選択することにより、背景からの反射光Ｌ２の光量が十分でないか、或いは、安定していない場合に、ワークＷからの反射光Ｌ２の光量が十分であり、かつ、安定しているにもかかわらず、ワーク判定が不安定であると誤って判定されるのを防ぐことができる。また、基準モードを選択することにより、ワーク表面の反射率が極めて低いか、或いは、ワークＷが検出光Ｌ２を鏡面反射し、反射光Ｌ２が受光窓２０へ戻らない場合に、背景からの反射光Ｌ２の光量が十分であり、かつ、安定しているにもかかわらず、ワーク判定が不安定であると誤って判定されるのを防ぐことができる。

また、ワークＷの表面に反射率の低い領域が存在する場合であっても、ワーク判定が不安定であると誤って判定されるのを防ぐことができる。また、反射率の低いワークＷが存在する場合であっても、ワーニング出力が誤って行われるのを防ぐことができる。

なお、本実施の形態では、検出モードが距離モード及び基準モード間で切替可能である光電センサ１の例について説明したが、本発明は、距離モード又は基準モードのいずれか一方の検出モードのみを有し、検出モードを変更できない光電センサにも適用することができる。例えば、距離モードのみを有し、反射面までの距離Ｗｄを算出できない場合に、ワークＷが存在しないと判定する光電センサの場合、ワークＷが存在すると判定されたときの受光量Ｗｊをスタビリティ判定閾値Ｓｔと比較するスタビリティ判定が行われる。一方、基準モードのみを有し、距離Ｗｄを算出できない場合に、ワークＷが存在すると判定する光電センサの場合、ワークＷが存在しないと判定されたときの受光量Ｗｊをスタビリティ判定閾値Ｓｔと比較するスタビリティ判定が行われる。

また、本実施の形態では、個別判定部１２３による個別判定結果が一定回数Ｎだけ連続して不安定であることを示している場合に、ワーニング出力を行う場合の例について説明したが、本発明は、ワーニング出力の条件をこれに限定するものではない。例えば、個別判定部１２３により個別判定結果が得られるごとに、個別判定結果をワーニング出力として出力するような構成のものも本発明には含まれる。

また、本実施の形態では、ＴＯＦ法を利用して反射面までの距離Ｗｄを求める光電センサ１の例について説明したが、本発明は反射面までの距離の測定方法をこれに限定するものではない。例えば、イメージセンサを用いて１次元の受光量分布を検出し、受光量のピーク位置から受光位置を特定し、三角測量の原理を利用して、反射面までの距離Ｗｄを求める光電センサにも本発明は適用することができる。

また、本実施の形態では、表示灯２を点滅させることにより、ワーク判定が不安定であることを表示する場合の例について説明したが、本発明はスタビリティ判定結果の出力形態をこれに限定するものではない。例えば、ワーク判定が不安定であることを示す制御信号を外部機器へ出力し、或いは、ワーク判定が不安定であることを示す文字列からなるメッセージを画面表示部６に表示するような構成であっても良い。

１ 光電センサ
２ 表示灯
３ セットキー
４，５ セレクトキー
６ 画面表示部
１０ 投光窓
１１ 発光素子
１２ 投光レンズ
２０ 受光窓
２１ 受光レンズ
２２ 受光素子
３０ センサ筐体
１０１ 投光タイミング制御部
１０２ 発光素子駆動回路
１０３ 受光タイミング検出部
１０４ 距離算出部
１０５ ワーク判定閾値記憶部
１０６ ワーク判定部
１０７ スタビリティ判定閾値記憶部
１０８ スタビリティ判定部
１０９ スタビリティ出力部
１１０ 操作部
１１１ 表示制御部
１１２ 検出モード選択部
１２１ 通過期間判別部
１２２ 受光量比較部
１２３ 個別判定部
１２４ 連続判定部
ＫＭ 基準面
Ｌ１ 検出光
Ｌ２ 反射光
ＳＭ 載置面
Ｗ ワーク

Claims (5)

1. 検出光を出射する発光素子と、
   反射面からの反射光の受光量、並びに、受光タイミング又は受光位置を検出する受光手段と、
   上記受光タイミング又は上記受光位置に基づいて、上記反射面までの距離を求める距離算出手段と、
   上記距離をワーク判定閾値と比較した比較結果に基づいて、ワークの有無を判定し、その判定結果をワーク判定結果とし、上記距離を算出できない場合には、ワークの有無のうち、予め定められた一方をワーク判定結果とするワーク判定手段と、
   上記一方とは異なるワーク判定結果が得られる場合における上記受光量をスタビリティ判定閾値と比較した比較結果に基づいて、上記ワーク判定手段によるワーク判定の安定性を判定するスタビリティ判定手段とを備えたことを特徴とする光電センサ。
2. 上記ワーク判定手段は、上記距離がワーク判定閾値以下である場合にワークが存在すると判定する一方、上記距離がワーク判定閾値よりも大きい場合、或いは、上記距離が算出できない場合にワークが存在しないと判定し、
   上記スタビリティ判定手段は、ワークが存在すると判定された場合における受光量を上記スタビリティ判定閾値と比較することを特徴とする請求項１に記載の光電センサ。
3. 上記ワーク判定手段は、上記距離がワーク判定閾値以上である場合にワークが存在しないと判定する一方、上記距離がワーク判定閾値よりも小さい場合、或いは、上記距離が算出できない場合にワークが存在すると判定し、
   上記スタビリティ判定手段は、ワークが存在しないと判定された場合における受光量を上記スタビリティ判定閾値と比較することを特徴とする請求項１に記載の光電センサ。
4. ２以上の上記ワーク判定結果に基づいて、同一のワークが上記検出光の光路上を通過するワーク通過期間を判別する通過期間判別手段を備え、
   上記スタビリティ判定手段は、上記ワーク通過期間中に検出された２以上の受光量の最大値を上記スタビリティ判定閾値と比較し、ワークごとに判定を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の光電センサ。
5. 上記スタビリティ判定手段による判定結果が一定回数連続して不安定であることを示している場合に、ワーニング出力を行うスタビリティ出力手段を備えたことを特徴とする請求項４に記載の光電センサ。

Images