JP6486252B2 - エッジセンサ - Google Patents

Description

この発明は、物体のエッジの位置を検出する技術に関するものである。

フィルムやシートなどの物体の端部であるエッジの位置を検出するセンサとして、物体に向けて平行光を照射する投光部と、当該投光部に対峙させて照射された平行光を受光するラインセンサで構成された受光部とを備えた光学式のセンサがある。光学式のセンサでは、物体によって遮られなかった平行光を受光部において受光し、受光部における平行光の受光領域と物体によって遮られた遮光領域との境界を物体のエッジの位置として検出する。

例えば、特許文献１には、投光部が照射する光としてレーザ光などの単色平行光を用いて、照射された当該単色平行光を複数の受光セルを所定のピッチで配列したラインセンサで受光し、物体のエッジにおける単色平行光のフレネル回折に着目して、演算部がラインセンサにおける光強度分布を解析し、物体のエッジ位置を高精度に検出するエッジセンサが開示されている。

特開２００９−６９１１３号公報

上述した実施の形態１に開示された技術では、エッジセンサの計測幅はラインセンサを構成する受光セルを配列させたな長さによって決定されるため、エッジセンサの計測幅を拡大するためにはラインセンサ自体を大きくする必要があるという課題があった。種々の計測幅に適用させるためには、種々の大きさのラインセンサを製造する必要が生じ、ラインセンサおよびエッジセンサの製造工程のバリエーションを増やす必要があり、エッジセンサの製造コストが増加するという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、既存の大きさのラインセンサを用いて計測幅を拡大可能なエッジセンサを提供することを目的とする。

この発明に係るエッジセンサは、複数の受光セルを直線状に配置した受光領域を有する２つのラインセンサと、ラインセンサの受光領域に対峙して配置され、受光領域に向けて平行光を投光する投光部と、２つのラインセンサで検出された光量分布パターンから、平行光の光路中に位置する検出対象物のエッジ位置を検出するエッジ検出部とを備え、２つのラインセンサは、互いに略平行に、且つ互いの受光領域の一部を検出対象物の搬送方向に重ねて配置し、エッジ検出部は、検出開始前に、平行光の光路中、且つ受光領域の一部が重ねて配置された領域上に配置した調整対象物のエッジ位置をゼロ位置とするゼロ位置調整部と、光量分布パターンとゼロ位置調整部が設定したゼロ位置とに基づいて選択したいずれか一方のラインセンサの出力を用いて、検出対象物のエッジ位置を検出する演算部とを備えるものである。

この発明によれば、既存のラインセンサを用いて検出範囲を拡大させたエッジセンサを提供することができる。また、製造工程および製造コストを増加させることなく、種々の計測幅を有するエッジセンサを提供することができる。

実施の形態１に係るエッジセンサの構成を示す概略図である。 実施の形態１に係るエッジセンサの構成をより詳細に示した斜視図である。 実施の形態１に係るエッジセンサの受光部の構成をより詳細に示した図である。 実施の形態１に係るエッジセンサと搬送機構との関係を示した図である。 実施の形態１に係るエッジセンサのラインセンサの配置例およびゼロ位置調整を示す図である。 実施の形態１に係るエッジセンサによる検出対象物のエッジ位置の検出結果の一例を示している。 実施の形態１に係るエッジセンサの処理動作を示すフローチャートである。 実施の形態２に係るエッジセンサの構成を示した斜視図である。 実施の形態３に係るエッジセンサの構成を示す概略図である。 実施の形態３に係るエッジセンサの処理動作を示すフローチャートである。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るエッジセンサの構成を示す概略図である。
エッジセンサは、受光部１、投光部２およびエッジ検出部３で構成される。受光部１と投光部２は、隙間を挟んで互いに対峙した状態で検出対象物１０が通過可能な隙間を形成したコ字形状の筐体に一体で組み込まれ、１つのセンシングユニット５として形成される。

受光部１は、複数の受光セルが位置方向に配列されたラインセンサで構成される。なお、受光部１の詳細な構成については後述する。投光部２は、受光部１に対峙して配置され、受光部１のラインセンサを構成する受光セルに向けてレーザ光などの単色平行光４を投光する。投光部２は、例えばレーザダイオードからなる光源２ａが発した単色光を導く光ファイバ２ｂと、光ファイバ２ｂを介して導かれた単色光を平行光に変換して投射する例えばコリメータレンズなどの投射レンズ２ｃとを備える。エッジ検出部３は、ゼロ位置調整部３ａおよび演算部３ｂを備える。ゼロ位置調整部３ａは、検出対象物１０のエッジ位置を検出する処理を開始する前に、エッジ位置の検出において用いる受光部１の出力を切り替える位置であるゼロ位置を設定する。演算部３ｂは、受光部１の出力を解析し、投光部２が投光した単色平行光４を遮蔽する例えば帯状の検出対象物１０のエッジ１０ａの位置検出のための演算を行う。

次に、エッジセンサの受光部１および投光部２の詳細について、図２および図３を参照しながら説明する。図２は、実施の形態１に係るエッジセンサの構成をより詳細に示した斜視図である。図３は、実施の形態１に係るエッジセンサの受光部１の構成をより詳細に示した図である。
図２に示すように、受光部１は、第１のラインセンサ１ａおよび第２のラインセンサ１ｂで構成され、投光部２は第１のラインセンサ１ａに向けて単色平行光４ａを投光する第１の投光部２ｄ、および第２のラインセンサ１ｂに向けて単色平行光４ｂを投光する第２の投光部２ｅで構成される。第１のラインセンサ１ａと第２のラインセンサ１ｂは、一部の領域を検出対象物１０の搬送方向Ａに重ねて配置される。第１の投光部２ｄおよび第２の投光部２ｅは、第１のラインセンサ１ａおよび第２のラインセンサ１ｂの配置位置に対応させて、一部の領域を検出対象物１０の搬送方向Ａに重ねて配置する。

さらに、図３に示すように、第１のラインセンサ１ａおよび第２のラインセンサ１ｂは、それぞれの受光領域１ｃ、１ｄを備える。当該受光領域１ｃ，１ｄには、一方向に所定のピッチｐで複数の受光セル１ｅ，１ｆが配列されて構成されている。また、第１のラインセンサ１ａの受光領域１ｃの一部と、第２のラインセンサ１ｂの受光領域１ｄの一部とが、範囲Ｃにおいて検出対象物１０の搬送方向Ａに重なるように、第１のラインセンサ１ａと第２のラインセンサ１ｂの配置位置を決定する。第１のラインセンサ１ａと第２のラインセンサ１ｂで構成される受光部１の全体の検出範囲は検出範囲Ｄとなり、１つのラインセンサ、第１のラインセンサ１ａまたは第２のラインセンサ１ｂのみを用いる場合と比較して、検出範囲が拡大する。

図２および図３に基づいて、投光部２が投光する単色平行光について説明する。第１の投光部２ｄが投光する単色平行光は、第１のラインセンサ１ａの受光セル１ｅの配列方向に幅を有し、光源２ａが発する単色光の光軸に対して平行な光であり、幅方向において互いに平行な光である。同様に、第２の投光部２ｅが投光する単色平行光は、第２のラインセンサ１ｂの受光セル１ｆの配列方向に幅を有し、光源２ａが発する単色光の光軸に対して平行な光であり、幅方向において互いに平行な光である。

図２で示すように、エッジ検出部３は、第１のラインセンサ１ａおよび第２のラインセンサ１ｂ双方に接続される。エッジ検出部３の演算部３ｂは、検出対象物１０のエッジ１０ａの位置の演算において、第１のラインセンサ１ａの出力と第２のラインセンサ１ｂの出力とを切り替えて利用する。なお、エッジ検出部３のエッジ検出処理の詳細は後述する。

図４は、実施の形態１に係るエッジセンサと搬送機構との関係を示した図である。
ロール状に巻かれた帯状の検出対象物１０は、搬送ローラ１１ａ，１１ｂに挟まれ、当該搬送ローラ１１ａ，１１ｂの回転により搬送方向Ａに搬送される。検出対象物１０は、搬送方向Ａに搬送される経路の途中で、第１の投光部２ｄおよび第２の投光部２ｅが投光した単色平行光４ａ，４ｂの一部を遮断する。一部が遮断された単色平行光４ａ，４ｂを受光した第１のラインセンサ１ａおよび第２のラインセンサ１ｂの出力を用いて、エッジ検出部３の演算部３ｂが検出対象物１０のエッジ１０ａの位置を演算する。エッジ検出部３の演算部３ｂによって演算された検出対象物１０のエッジ１０ａの位置は、搬送ローラ１１ａ，１１ｂなどを駆動する駆動制御部にフィードバックされることにより、検出対象物１０の搬送駆動を制御するために用いられる。

次に、エッジ検出部３によるエッジ検出処理について説明する。
エッジ検出部３は、センシングユニット５の隙間を通過する検出対象物１０のエッジ１０ａの位置を、第１のラインセンサ１ａおよび第２のラインセンサ１ｂの出力から検出する。具体的には、投光部２が投光する単色平行光４ａ，４ｂの一部が検出対象物１０によって遮られると、当該検出対象物１０のエッジ１０ａにおいてフレネル回折が生じる。第１のラインセンサ１ａの受光セル１ｅまたは第２のラインセンサ１ｂの受光セル１ｆに到達する単色平行光４ａ，４ｂの強度は、エッジ１０ａの位置近傍で急峻に立ち上がり、エッジ１０ａの位置から離れるに従って振動しながら収束する分布特性を有する。当該分布特性に着目し、エッジ検出部３の演算部３ｂは第１のラインセンサ１ａの受光領域１ｃまたは第２のラインセンサ１ｂの受光領域１ｄが受光した単色平行光４ａ，４ｂの強度分布に基づいて、検出対象物１０のエッジ１０ａの位置を演算する。
上述したエッジ位置の演算方法として、従来から用いられている一般的手法を適用可能であることから、詳細な演算方法の説明は省略する。

エッジ検出部３の演算部３ｂは、第１のラインセンサ１ａおよび第２のラインセンサ１ｂの２つのラインセンサからの出力を受け付け、当該２つの出力を切り替えて検出対象物１０のエッジ１０ａの位置を演算する。そのため、演算部３ｂがいずれの出力を用いて演算を行うか設定しておく必要がある。エッジ検出部３のゼロ位置調整部３ａは、エッジ検出処理を行う前にまず第１のラインセンサ１ａの受光領域１ｃと第２のラインセンサ１ｂの受光領域１ｄとを重ねて配置した範囲Ｃを用いて、検出に用いる出力を切り替える位置となるゼロ位置を設定するゼロ位置調整を行う。図５を参照しながら、ゼロ位置調整部３ａによるゼロ位置調整処理について説明する。

図５（ａ）は実施の形態１に係るエッジセンサのラインセンサの配置例を示す図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）で示したラインセンサの配置例におけるゼロ位置調整を示す説明図である。
図５（ａ）に示すように第１のラインセンサ１ａの受光領域１ｃの一部と、第２のラインセンサ１ｂの受光領域１ｄの一部が、検出対象物１０の搬送方向Ａに対して範囲Ｃで重なるように配置する。図５（ａ）の例では、受光領域１ｃおよび受光領域１ｄの受光幅は共に１５．０ｍｍであり、範囲Ｃにおいて受光領域１ｃと受光領域１ｄが互いに２．０ｍｍ重なるように配置されている。なお、図５で示す受光領域１ｃ，１ｄの受光幅および範囲Ｃの幅は一例であり、適宜変更可能である。

次に、ゼロ位置調整を行うための調整対象物２０を範囲Ｃ上に配置する。図５（ｂ）に示すように、第１の投光部２ｄおよび第２の投光部２ｅが投光する単色平行光の光路上であって、受光領域１ｃ，１ｄを正面から見た場合に範囲Ｃ上に、調整対象物２０のエッジ２０ａを配置する。ここで、調整対象物２０は、搬送開始前に配置された検出対象物１０であってもよいし、ゼロ位置調整を行うために用意されたシート状の物体であってもよく、限定されるものではない。

上述の配置とした状態で、ゼロ位置調整部３ａは、エッジ２０ａの位置をゼロ位置Ｏに設定するゼロ位置調整を行う。ゼロ位置調整部３ａは、第１のラインセンサ１ａおよび第２のラインセンサ１ｂから出力される強度分布のうち最大出力を示す位置をエッジ２０ａの位置とし、ゼロ位置Ｏを特定する。
図５（ｂ）の例では、エッジ２０ａが範囲Ｃの中央に位置するように配置されていることから、ゼロ位置Ｏから挿入方向Ｂに１．０ｍｍ離れた位置に第１のラインセンサ１ａの受光領域１ｃの端部が位置し、ゼロ位置から挿入方向Ｂに対して反対方向に１．０ｍｍ離れた位置に第２のラインセンサ１ｂの受光領域１ｄの端部が位置する。ゼロ位置調整部３ａは、設定されたゼロ位置Ｏの位置情報を演算部３ｂに出力する。

演算部３ｂは、ゼロ位置調整部３ａから入力された位置情報に基づいて設定されたゼロ位置Ｏの位置を「０ｍｍ」とする。さらに、演算部３ｂは、ゼロ位置Ｏから受光領域１ｃの範囲Ｃ上に位置しない側の端部までをプラス領域とし、受光領域１ｄの範囲Ｃ上に位置しない側の端部までをマイナス領域とする。その結果、図５（ｂ）に示すように、検出範囲Ｄは、−１４．０ｍｍから１４．０ｍｍの数値で示される。以下では、０．０ｍｍから１４．０ｍｍまでの範囲（０．０ｍｍを含む）をプラス領域とし、０．０ｍｍからー１４．０ｍｍまでの範囲（０．０ｍｍを含まない）をマイナス領域として説明する。

演算部３ｂは、実際の検出対象物１０の検出において、第１のラインセンサ１ａおよび第２のラインセンサ１ｂの出力のうち最大出力の値が検出範囲Ｄにおいてプラス領域に位置する場合、第１のラインセンサ１ａの出力を用いてエッジ１０ａの位置を演算するよう設定を行う。また、演算部３ｂは、第１のラインセンサ１ａおよび第２のラインセンサ１ｂの出力のうち最大出力の値が検出範囲Ｄにおいてマイナス領域に位置する場合、第２のラインセンサ１ｂの出力を用いてエッジ１０ａの位置を演算するように設定を行う。

図５（ｂ）の例では、範囲Ｃの中央位置にゼロ位置Ｏが設定される構成を示したが、ゼロ位置Ｏが設定される位置は範囲Ｃの中央位置に限定されるものではない。ゼロ位置Ｏは、範囲Ｃ内に位置する調整対象物２０のエッジ２０ａが配置された位置に基づいて設定される。そのため、エッジ２０ａが範囲Ｃの中央位置よりも挿入方向Ｂ側に進んだ位置に配置されている場合には、ゼロ位置Ｏは範囲Ｃ内且つ挿入方向Ｂ側に進んだ位置に設定される。

ゼロ位置調整部３ａによりゼロ位置Ｏが設定され、演算部３ｂが演算に用いる出力の切り替え設定を完了すると、演算部３ｂは実際に搬送される検出対象物１０のエッジ１０ａの位置の検出を行う。センシングユニット５の隙間に検出対象物１０が配置され、搬送方向Ａへの搬送が開始されると、演算部３ｂは第１のラインセンサ１ａおよび第２のラインセンサ１ｂの出力のうち最大出力の値が検出範囲Ｄにおいてプラス領域に位置しているか、マイナス領域に位置しているかを検出する。演算部３ｂは、検出結果に応じて、エッジ位置の演算処理において用いる出力を第１のラインセンサ１ａと第２のラインセンサ１ｂとで切り替える。

図６は、実施の形態１に係るエッジセンサによる検出対象物１０のエッジ位置の検出結果の一例を示している。
横軸は、検出対象物１０の挿入量を示し、図５で示した挿入方向Ｂにどれだけ挿入されたかを示している。縦軸は、検出対象物１０のエッジ１０ａの位置が、検出範囲Ｄ内のどこに位置しているかを示す演算結果である。そのため、縦軸は図５（ｂ）で示したゼロ位置調整において設定した−１４．０ｍｍからゼロ位置Ｏを経由して１４．０ｍｍまでの範囲を示している。
なお、図６の検出結果は、図５（ｂ）で示した第１のラインセンサ１ａおよび第２のラインセンサ１ｂの配置において、検出対象物１０のエッジ１０ａの位置を位置Ｅから位置Ｆまで一定のスピードで移動させた場合を示している。

線分Ｃｈ１は、第１のラインセンサ１ａの出力を用いた場合の演算部３ｂの演算結果を示し、線分Ｃｈ２は、第２のラインセンサ１ｂの出力を用いた場合の演算部３ｂの演算結果を示している。線分Ｒは、演算部３ｂがゼロ位置Ｏにおいて用いる出力の切り替えを行った場合の演算結果を示している。線分Ｃｈ１は、第１のラインセンサ１ａの出力を用いていることから、受光領域１ｃが配置された１４．０ｍｍから−１．０ｍｍの範囲で演算結果が得られる。線分Ｃｈ２は、第２のラインセンサ１ｂの出力を用いていることから、受光領域１ｄが配置された１．０ｍｍから−１４．０ｍｍの範囲で演算結果が得られる。

図５（ｂ）で示したように、範囲Ｃにおいて受光領域１ｃの一部と受光領域１ｄの一部が互いに２．０ｍｍ重なるように配置したことから、図６において１．０ｍｍから−１．０ｍｍの範囲において、線分Ｃｈ１と線分Ｃｈ２の演算結果が重複している。当該重複した範囲に設定されたゼロ位置Ｏ（０．０ｍｍ）において、演算部３ｂはエッジ１０ａの位置の検出に用いる出力を第１のラインセンサ１ａから第２のラインセンサ１ｂに、あるいは第２のラインセンサ１ｂから第１のラインセンサ１ａに切り替える。これにより、検出対象物１０のエッジ１０ａの位置を位置Ｅから位置Ｆまで一定のスピードで移動させた場合、線分Ｒで示す連続した演算結果を取得することができる。

次に、エッジセンサの処理動作について、図７のフローチャートを参照しながら説明する。
図７は、実施の形態１に係るエッジセンサの処理動作を示すフローチャートである。
まず、第１の投光部２ｄおよび第２の投光部２ｅが投光する単色平行光の光路上であって、第１のラインセンサ１ａの受光領域１ｃの一部と第２のラインセンサ１ｂの受光領域１ｄの一部が重なった範囲Ｃ上に、調整対象物２０のエッジ２０ａが配置されると（ステップＳＴ１）、ゼロ位置調整部３ａはステップＳＴ１で配置されたエッジ２０ａの位置をゼロ位置に設定するゼロ位置調整を行い、設定したゼロ位置の位置情報を演算部３ｂに出力する（ステップＳＴ２）。

演算部３ｂは、ステップＳＴ２で出力されたゼロ位置の位置情報に基づいて、検出範囲Ｄにおいて演算に用いる出力を切り替えるためのプラス領域およびマイナス領域の設定を行う（ステップＳＴ３）。具体的には、ゼロ位置を中心として、当該ゼロ位置から一方の受光領域の範囲Ｃに位置しない側の端部までの領域をプラス領域とし、ゼロ位置から他方の受光領域の範囲Ｃに位置しない側の端部までの領域をマイナス領域と設定する。なお、以下では、０．０ｍｍの位置はプラス領域に含むものとして説明する。

演算部３ｂによるステップＳＴ３の設定が完了すると、エッジセンサは検出可能状態になった旨を、搬送ローラなどを駆動する駆動制御部に通知する（ステップＳＴ４）。ステップＳＴ４の通知に基づいて、検出対象となる検出対象物１０の搬送が開始されると（ステップＳＴ５）、演算部３ｂは第１のラインセンサ１ａおよび第２のラインセンサ１ｂから入力される出力を参照し、最大出力の値が検出範囲Ｄにおいてプラス領域に位置しているか否か判定を行う（ステップＳＴ６）。最大出力の値が検出範囲Ｄのプラス領域に位置している場合（ステップＳＴ６；ＹＥＳ）、エッジ検出部３は第１のラインセンサ１ａの出力を用いてエッジ１０ａの位置を演算する（ステップＳＴ７）。一方、最大出力の値が検出範囲Ｄのマイナス領域に位置している場合（ステップＳＴ６；ＮＯ）、エッジ検出部３は第２のラインセンサ１ｂの出力を用いてエッジ１０ａの位置を演算する（ステップＳＴ８）。

エッジ検出部３は、ステップＳＴ７またはステップＳＴ８の演算結果を、エッジ１０ａの位置の検出結果として搬送ローラを駆動する駆動制御部に出力する（ステップＳＴ９）。エッジ検出部３は、駆動制御部の制御状態を参照し、検出対象物１０の搬送が終了したか否か判定を行う（ステップＳＴ１０）。搬送が終了した場合（ステップＳＴ１０；ＹＥＳ）、処理を終了する。搬送が終了していない場合（ステップＳＴ１０；ＮＯ）、ステップＳＴ６の処理に戻る。

なお、上述した図５（ｂ）および図７では、第１のラインセンサ１ａおよび第２のラインセンサ１ｂ最大出力の値が検出範囲Ｄにおいてプラス領域に位置している場合に、第１のラインセンサ１ａの出力を用いてエッジ１０ａの位置を演算し、第１のラインセンサ１ａおよび第２のラインセンサ１ｂ最大出力の値が検出範囲Ｄにおいてマイナス領域に位置している場合に、第２のラインセンサ１ｂの出力結果を用いてエッジ１０ａの位置を演算する構成を示したが、最大出力の値が検出範囲Ｄにおいてプラス領域に位置している場合にどちらのラインセンサの出力結果用いてエッジ１０ａの位置を演算するかは、２つのラインセンサの配置位置によって適宜変更されるものである。

以上のように、実施の形態１によれば、第１のラインセンサ１ａの受光領域１ｃの一部と第２のラインセンサ１ｂの受光領域１ｄの一部を、検出対象物１０の搬送方向Ａに、範囲Ｃで重ねて配置した受光部１と、検出範囲Ｄにおいてエッジ１０ａの位置を検出するために第１のラインセンサ１ａの出力と第２のラインセンサ１ｂの出力とを切り替える位置であるゼロ位置を設定するゼロ位置調整部３ａと、ゼロ位置を中心としていずれかのラインセンサの出力を対応付けたプラス領域とマイナス領域を設定し、第１のラインセンサ１ａおよび第２のラインセンサ１ｂの最大出力の値が検出範囲Ｄにおいてプラス領域に位置しているか否かに応じて２つのラインセンサの出力を切り替えてエッジ１０ａの位置を演算する演算部３ｂとを備えるように構成したので、従来からあるラインセンサを用いて受光部の検出範囲を拡大させることができる。

そのため、種々の大きさのラインセンサを製造することなく、既存の大きさのラインセンサを用いて拡大された計測幅を確保することができる。これにより、ラインセンサの製造工程を増やすことなく、種々の大きさのラインセンサを在庫として持つことなく、検出範囲が種々設定されたエッジセンサを提供することができる。よって、エッジセンサの製造コストおよび管理コストを増加させることなく、検出範囲のバリエーションを増やすことができる。

なお、上述した実施の形態１では、第１のラインセンサ１ａおよび第２のラインセンサ１ｂの受光領域１ｃ，１ｄの幅が１５．０ｍｍである場合を示したが、受光領域の幅は上述した数値に限定されるものではなく、適宜変更可能である。また、異なる受光領域の幅を有する２つのラインセンサを用いてもよい。また、受光領域１ｃの一部と受光領域１ｄの一部が範囲Ｃにおいて互いに１．０ｍｍ重なる配置としたが、範囲Ｃは１．０ｍｍに限定されるものではなく、適宜調整可能である。

なお、上述した実施の形態１では、第１のラインセンサ１ａと第２のラインセンサ１ｂとが互いに平行となるように配置した場合を例に示したが、必ずしも平行である必要はない。範囲Ｃにおいて受光領域の一部が搬送方向Ａに対して重なり、当該範囲Ｃにおいてゼロ位置の調整を行うことができる配置であればよい。

実施の形態２．
上述した実施の形態１では、第１の投光部２ｄおよび第２の投光部２ｅを設け、それぞれ対峙する第１のラインセンサ１ａおよび第２のラインセンサ１ｂに向けて単色平行光４ａ，４ｂを投光する構成を示したが、この実施の形態２では１つの投光部のみを用いて２つのラインセンサに１つの単色平行光を投光する構成を示す。

図８は、実施の形態２に係るエッジセンサの構成を示す斜視図である。
受光部１は、実施の形態１と同様に第１のラインセンサ１ａおよび第２のラインセンサ１ｂで構成される。一方、投光部２´は１つの光源で構成され、第１のラインセンサ１ａおよび第２のラインセンサ１ｂに向けて単色平行光４ｃを投光する。投光部２´が投光する単色平行光４ｃは、第１のラインセンサ１ａおよび第２のラインセンサ１ｂに同時に入射可能な光であり、搬送方向Ａに重ねて配置した第１のラインセンサ１ａおよび第２のラインセンサ１ｂの受光セルの配列方向に幅を有し、且つ第１のラインセンサ１ａおよび第２のラインセンサ１ｂの重なり方向に幅を有する光である。なお、単色平行光４ｃは、光源が発した単色光の光軸に対して平行な光であり、各幅方向において互いに平行な光である。

エッジ検出部３は、第１のラインセンサ１ａおよび第２のラインセンサ１ｂの出力を用いて、実施の形態１で示した処理と同一の処理を行い、検出対象物１０のエッジ１０ａの位置を検出する。検出処理は実施の形態１と同一であることから、説明を省略する。

以上のように、この実施の形態２によれば、受光部１の第１のラインセンサ１ａおよび第２のラインセンサ１ｂの受光セルの配列方向に幅を有し、且つ第１のラインセンサ１ａおよび第２のラインセンサ１ｂの重なり方向に幅を有する単色平行光４ｃを投光する投光部２´を備えるように構成したので、投光部の構成を簡素化することができ、製造工程の簡素化を実現し、さらに製造コストの削減を実現することができる。

実施の形態３．
この実施の形態３では、上述したエッジ検出部３の演算処理において、より精度よくエッジ位置を検出する構成について説明する。
図９は、実施の形態３に係るエッジセンサの構成を示す概略図である。
実施の形態１で示したエッジ検出部３に換えてエッジ検出部３´を備えて構成している。なお、以下では、実施の形態１に係るエッジセンサの構成要素と同一または相当する部分には、実施の形態１で使用した符号と同一の符号を付して説明を省略または簡略化する。
エッジ検出部３´の演算部３ｂ´は、まず実施の形態１と同様に、第１のラインセンサ１ａと第２のラインセンサ１ｂの出力を、最大出力の値が検出範囲Ｄにおいてプラス領域に位置しているかに基づいて切り替えて利用し、検出対象物１０のエッジ１０ａの位置を演算する。演算部３ｂ´は、さらに演算結果に対する移動平均値を算出し、算出した移動平均値を参照してエッジ位置を検出する。

図９は、実施の形態３に係るエッジセンサの処理動作を示すフローチャートである。なお、以下では実施の形態３に係るエッジセンサと同一のステップには図７で使用した符号と同一の符号を付し、説明を省略または簡略化する。
エッジ検出部３´の演算部３ｂ´は、ステップＳＴ７またはステップＳＴ８の演算結果を用いて移動平均値を算出する（ステップＳＴ１１）。演算部３ｂ´は、ステップＳＴ１１で算出した移動平均値から検出対象物１０のエッジ１０ａの位置を決定する（ステップＳＴ１２）。エッジ検出部３´は、ステップＳＴ１２で決定したエッジ１０ａの位置を、搬送ローラを駆動する駆動制御部に出力する（ステップＳＴ１３）。その後、フローチャートはステップＳＴ１０の処理に進む。

以上のように、この実施の形態３では、検出対象物１０のエッジ１０ａの位置の演算結果を用いて移動平均値を算出し、算出した移動平均値からエッジ１０ａの位置を決定する演算部３ｂ´を備えるように構成したので、エッジ位置の演算精度を向上させることができる。

なお、上述した実施の形態３では、演算部３ｂ´が検出対象物１０のエッジ１０ａの位置を演算した後、移動平均値を算出する構成を示したが、移動平均値の算出に換えてθ演算を適用して構成してもよい。
また、上述した実施の形態３では、実施の形態１で示したエッジセンサにエッジ検出部３´を適用する構成を示したが、実施の形態２で示したエッジセンサにエッジ検出部３´を適用してもよい。

なお、上述した実施の形態１から実施の形態３では、ロール状に巻かれて搬送させる物体を検出対象物１０として説明を行ったが、ロール状に巻かれた物体に限定されるものではなく、シート状の物体であれば本願発明のエッジセンサによってエッジ検出を行うことが可能である。例えば、シリコンウェハや液晶用ガラス基板なども本願発明のエッジセンサによってエッジ検出を行うことができる。

上記以外にも、本発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１ 受光部
１ａ 第１のラインセンサ
１ｂ 第２のラインセンサ
１ｃ，１ｄ 受光領域
１ｅ，１ｆ 受光セル
２ 投光部
２ａ 光源
２ｂ 光ファイバ
２ｃ 投射レンズ
２ｄ 第１の投光部
２ｅ 第２の投光部
３，３´ エッジ検出部
３ａ ゼロ位置調整部
３ｂ，３ｂ´ 演算部
４ａ，４ｂ，４ｃ 単色平行光
５ センシングユニット
１０ 検出対象物
１０ａ，２０ａ エッジ
１１ａ，１１ｂ 搬送ローラ
２０ 調整対象物

Claims (3)

1. 複数の受光セルを直線状に配置した受光領域を有する２つのラインセンサと、
   前記ラインセンサの前記受光領域に対峙して配置され、前記受光領域に向けて平行光を投光する投光部と、
   前記２つのラインセンサで検出された光量分布パターンから、前記平行光の光路中に位置する前記検出対象物のエッジ位置を検出するエッジ検出部とを備え、
   前記２つのラインセンサは、互いに略平行に、且つ互いの前記受光領域の一部を前記検出対象物の搬送方向に重ねて配置し、
   前記エッジ検出部は、検出開始前に、前記平行光の光路中、且つ前記受光領域の一部が重ねて配置された領域上に配置した調整対象物のエッジ位置をゼロ位置とするゼロ位置調整部と、前記光量分布パターンと前記ゼロ位置調整部が設定した前記ゼロ位置とに基づいて選択したいずれか一方のラインセンサの出力を用いて、前記検出対象物のエッジ位置を検出する演算部とを備えたエッジセンサ。
2. 前記投光部は、前記受光セルの配列方向に幅を有する前記平行光を投光することを特徴とする請求項１記載のエッジセンサ。
3. 前記投光部は、前記２つのラインセンサの重なり方向に幅を有する前記平行光を投光することを特徴とする請求項２記載のエッジセンサ。

Images