JP6650239B2 - 光電スイッチ - Google Patents

Description

本発明は、光電スイッチに係り、さらに詳しくは、検出領域からの反射光を受光して色情報を取得し、ワーク判定を行う光電スイッチの改良に関する。

光電スイッチは、光を用いてワークを検出する検出装置であり、検出光を投光し、ワークによる反射光や透過光等を受光してワーク判定を行い、ワーク判定の結果に基づいて検出信号を生成する。光電スイッチには、ワークを含む検出領域からの反射光又は透過光の受光量によりワーク判定を行う受光量方式の光電スイッチと、ワークまでの距離を計測してワーク判定を行う距離計測方式の光電スイッチと、ワーク表面の色を判別してワーク判定を行う色判別方式の光電スイッチとがある。

受光量方式の光電スイッチは、ワーク表面の反射率又は色の違い、ワークまでの距離の違い、ワーク表面の傾き（チルト角）の違い等により受光量が変動することを利用してワーク判別を行うものであり、多くの用途に適用することができる汎用的な光電スイッチである。一方、距離計測方式の光電スイッチは、ワークの形状による特徴をワークまでの距離として計測してワーク判定を行うものであり、ワーク表面の反射率及び色の変動、ワーク表面の傾き（チルト角）の変動の影響を受け難い。また、色判別方式の光電スイッチは、ワーク表面の色によりワーク判定を行うものであり、ワーク表面の反射率の変動、ワークまでの距離の変動、ワーク表面の傾き（チルト角）の変動の影響を受け難い。

色判別方式の従来の光電スイッチは、赤色、緑色及び青色の検出光をそれぞれ生成する３つの発光素子と、反射光を受光して受光信号を生成する１つの受光素子とを備える（例えば、特許文献１〜４）。この種の光電スイッチでは、各発光素子を時分割で順に点灯させて得られる３色の受光量レベルＲ_ｋ，Ｇ_ｋ，Ｂ_ｋに基づいて、例えば、３色の受光量レベルの比率ｒ_ｋ＝Ｒ_ｋ／Ｍ_ｋ，ｇ_ｋ＝Ｇ_ｋ／Ｍ_ｋ，ｂｋ＝Ｂ_ｋ／Ｍ_ｋ（受光量の和Ｍ_ｋ＝Ｒ_ｋ＋Ｇ_ｋ＋Ｂ_ｋ）により色を表し、ワークの色に対応する受光量レベルの比率ｒ_１，ｇ_１，ｂ_１が、予め登録された基準色に対応する受光量レベルの比率ｒ_０，ｇ_０，ｂ_０と一致するか否かが判別される。具体的には、各色の受光量レベルの比率を基準色の受光量レベルの比率と比較して両色情報の一致度を求め、この一致度を判定用閾値と比較することにより、ワーク判定が行われる。

基準色の受光量レベルは、ユーザが指示したタイミングで取得された各色の受光量レベルに基づいて定められる。例えば、所定期間内に取得される複数の受光量レベル又は受光量レベルの比率に基づいて、色成分ごとに最大値及び最小値を求め、最大値と最小値との中間値が基準色の受光量レベル又は受光量レベルの比率に指定される。

特開２０００−１２１４４０号公報 特開２０００−１２１４４１号公報 特開２００５−１２７８６９号公報 特開２００５−２９１７４８号公報

上述した従来の光電スイッチは、色の判別に一致度を用いることにより、通常３つのパラメータにより表現される色情報を、一致度という１つのパラメータで表現するため、受光量と閾値とで判別する受光量方式の光電スイッチと同様な取り扱いができ、設定が簡便なものとなっている。一方、従来の光電スイッチにおいて同一ワーク内で色目が変化するようなワークを正しく検出するには、たとえ色成分ごとに求めた最大値及び最小値から定めた基準色を用いたとしても、色目の変化量に応じて従来の光電スイッチの判定用閾値を十分に低く設定しなければならない。つまり、従来の光電スイッチでは、最適な基準色を求めたとしても、色目の変化量によっては、ワークの色が基準色に対して一致度の低いワークであってもワークとして判別されることになり、検出精度が低下してしまうという問題があった。例えば、製造ロット間におけるワークの色目のバラツキ、ワーク表面の汚れ、印字マークのかすれ、色劣化の影響により、所望のワークを正しく検出することができないという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、誤検出を抑制しつつ、製造ロット間で色目が変化する様なワークであっても正しく検出することができる光電スイッチを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様による光電スイッチは、検出光を検出領域に向けて投光する投光手段と、上記検出領域からの反射光を受光し、受光信号を生成する受光手段と、２以上の特定波長にそれぞれ対応する２以上の上記受光信号に基づいて、色情報を取得する色情報取得手段と、取得された上記色情報を基準色の色情報と比較して両色情報の一致度を算出する一致度算出手段と、算出された上記一致度を予め定められた検出判定閾値と比較してワーク判定を行い、上記ワーク判定の結果に基づいて、検出信号を生成する検出信号生成手段と、上記基準色の取込指示を受け付ける取込指示受付手段と、上記取込指示に基づいて、開始基準色、追加基準色及び補間基準色を指定する基準色指定手段とを備える。上記基準色指定手段は、第１の上記取込指示に基づいて取得された上記色情報を開始基準色の色情報に指定するとともに、第１の取込指示後の第２の上記取込指示に基づいて取得された上記色情報を追加基準色の色情報に指定し、上記開始基準色の色情報及び上記追加基準色の色情報に基づいて、開始基準色及び追加基準色間の色情報を補間する１又は２以上の補間基準色の指定を行う。上記一致度算出手段は、上記色情報が新たに取得された場合に、当該色情報を上記開始基準色の色情報、上記補間基準色の色情報及び上記追加基準色の色情報と比較して一致度をそれぞれ算出する。上記検出信号生成手段は、上記開始基準色に対する一致度、上記補間基準色に対する一致度及び上記追加基準色に対する一致度の中で最も高い一致度を上記検出判定閾値と比較してワーク判定を行う。

この光電スイッチは、色判別方式の光電スイッチであり、２以上の基準色を用いてワーク判定が行われる。このため、１つの基準色を用いてワーク判定を行う場合に比べ、検出判定閾値を高く設定することができることから、誤検出を抑制しつつ、製造ロット間で色目が変化する様なワークであっても正しく検出することができる。

また、開始基準色及び追加基準色間に色情報を補間する１又は２以上の補間基準色が自動的に指定されるため、補間基準色の取込を指示する手間を省くことができる。特に、開始基準色と追加基準色との２点を指定するだけで、その間の色目を補間基準色として追加することができる。これによって、個体間で色目がバラつく時（ロット間のバラツキなど）に、全ての色目バラツキワークを用意して基準色を設定しなくても、色目バラツキの両端を用意するだけで、その間の色目も検出することが出来るように設定することができる。

さらに、開始基準色の色情報及び追加基準色の色情報に基づいて補間基準色の指定が行われる。このため、開始基準色及び追加基準色間の一致度に関わらず補間基準色を設定する場合に比べ、補間基準色の数が抑制されることから、実際の運転時におけるワーク判定の処理負荷を低減させることができる。

本発明の第２の態様による光電スイッチは、上記構成に加え、上記基準色指定手段が、上記追加基準色の色情報を上記開始基準色の色情報と比較して算出される一致度が予め定められた補間判定閾値以下である場合に、補間基準色の指定を行う一方、一致度が上記補間判定閾値を上回っている場合に、補間基準色の指定を行わないように構成される。

この様な構成によれば、開始基準色及び追加基準色間の一致度に応じて補間基準色の指定が行われるため、開始基準色及び追加基準色間の一致度に関わらず補間基準色を設定する場合に比べ、実際の運転時におけるワーク判定の処理負荷を低減させることができる。

本発明の第３の態様による光電スイッチは、上記構成に加え、上記一致度算出手段が、上記追加基準色が新たに指定された場合に、当該追加基準色の色情報を上記開始基準色の色情報と比較して一致度を算出するとともに、当該追加基準色よりも前に指定された全ての上記追加基準色の色情報及び上記補間基準色の色情報と比較して一致度を算出し、上記基準色指定手段が、上記開始基準色に対する一致度、上記補間基準色に対する一致度及び上記追加基準色に対する一致度の中で最も高い一致度を上記補間判定閾値と比較して補間基準色の指定を行うように構成される。

この様な構成によれば、一致度が最も高い基準色に絞り込んで補間基準色の指定が行われる。このため、全ての基準色について一致度を補間判定閾値と比較する場合に比べ、基準色を補間するか否かの補間判定の処理負荷を低減させることができる。

本発明の第４の態様による光電スイッチは、上記構成に加え、上記開始基準色に対する一致度、上記補間基準色に対する一致度及び上記追加基準色に対する一致度の中で最も高い一致度を表示する表示手段を備えて構成される。この様な構成によれば、基準色を補間するか否かの補間判定に用いられる一致度を確認しながらワークを移動させ、或いは、ワークの姿勢を変化させることができる。このため、基準色設定時の作業性を向上させることができる。

本発明の第５の態様による光電スイッチは、上記構成に加え、操作キーに対する押下操作に基づいて、上記検出判定閾値及び上記補間判定閾値を指定する判定閾値指定手段を備え、上記表示手段が、上記検出判定閾値及び上記補間判定閾値を表示するように構成される。この様な構成によれば、操作キーを操作することによって検出判定閾値及び補間判定閾値を任意に指定することができる。

本発明による光電スイッチでは、２以上の基準色を用いてワーク判定を行うため、誤検出を抑制しつつ、製造ロット間で色目が変化する様なワークであっても正しく検出することができる。

本発明の実施の形態による光電スイッチ１の一構成例を示した平面図である。 筐体１０の上面及び背面を示した平面図である。 図１の光電スイッチ１内の機能構成の一例を示したブロック図である。 図３の主制御部１００の構成例を示したブロック図である。 図３の光電スイッチ１の動作を比較例と比較して示した説明図である。 図３の光電スイッチ１における補間基準色の設定時の動作の一例を模式的に示した説明図である。 図３の光電スイッチ１における基準色設定時の動作の一例を示したフローチャートである。 図３の光電スイッチ１における補間基準色設定時の動作の一例を示したフローチャートである。 図３の光電スイッチ１における運転モード時の動作の一例を示したフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。本明細書では、便宜上、投光レンズの光軸（主軸）の方向を前後方向として説明するが、本発明による光電スイッチの使用時における姿勢を限定するものではない。

＜光電スイッチ１＞
図１は、本発明の実施の形態による光電スイッチ１の一構成例を示した平面図であり、色判別方式の光電スイッチ１が示されている。図中の（ａ）には、筐体１０の前面が示され、（ｂ）には、筐体１０の右側面が示されている。図２は、筐体１０の上面及び背面を示した平面図であり、図中の（ａ）には、上面に設けられた表示灯３、操作キー６及び調整ねじ７が示され、（ｂ）には、背面に設けられた操作キー５及び表示パネル８が示されている。

光電スイッチ１は、検出光を投光し、検出領域からの反射光を受光してワーク判定を行い、ワーク判定の結果に基づいて検出信号を出力する検出装置である。ワーク判定は、ワーク表面の色を判別して行われ、ワークの良否又はワークの有無を示す検出信号が出力される。

光電スイッチ１の筐体１０は、回路素子及び光学部品を収容するためのケーシングである。この筐体１０には、投受光窓カバー２、表示灯３、配線ケーブル４、操作キー５，６、調整ねじ７及び表示パネル８が設けられている。検出光は、筐体１０の前面から出射し、検出領域からの反射光が当該前面に入射する。投受光窓カバー２は、筐体１０の前面に形成された投受光用の開口を塞ぐ保護用の透明板であり、筐体１０に取り付けられている。

表示灯３は、ワーク判定の結果に応じて点灯するＬＥＤ（発光ダイオード）インジケータであり、筐体上面の前端に配設されている。操作キー６は、ワーク判定用の基準色を指定する際に使用される押下式のセットキーであり、筐体１０の上面に配設されている。調整ねじ７は、検出領域までの距離を変化させ、投光スポットのサイズを調整するための操作子であり、筐体１０の上面に配設されている。

操作キー５は、ワーク判定用の閾値を指定する際に使用される押下式の方向キーであり、アップキー５ａ及びダウンキー５ｂにより構成される。アップキー５ａを操作することにより、数値をインクリメントすることができ、ダウンキー５ｂを操作することにより、数値をデクリメントすることができる。操作キー５ａ及び５ｂは、筐体１０の背面に配設されている。

配線ケーブル４は、筐体１０内の回路素子に電力を供給するための電源ケーブルと、制御用信号や検出信号を伝送するための信号ケーブルとにより構成される。配線ケーブル４の引出部は、筐体背面の下端に配置されている。

表示パネル８は、ワーク判定用の閾値や一致度を表示する表示装置であり、筐体１０の背面に配設されている。例えば、表示パネル８は、７セグメント表示器である。なお、表示パネル８には、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display：液晶ディスプレイ）などのアクティブマトリクス駆動方式の表示装置を用いても良い。

図３は、図１の光電スイッチ１内の機能構成の一例を示したブロック図である。この光電スイッチ１は、主制御部１００、投光駆動部１０１、カラーフィルタ１０２、受光素子ユニット１０３、アンプ部１０４、メモリ１０５、電源部１０６、入出力部１０７、表示部１０８及び操作部１０９により構成される。

主制御部１００は、投受光を制御し、受光信号に基づいてワーク判定を行う。投光駆動部１０１は、主制御部１００の指示に基づいて、発光ダイオード２１を駆動する。例えば、投光駆動部１０１は、平均電流が一定になるように調整された高周波パルスによって駆動する。

発光ダイオード２１は、色相が異なる２以上の色成分を含む検出光を生成する発光素子である。この発光ダイオード２１は、白色光を検出光として生成する半導体チップからなり、回路基板に面実装される。例えば、発光ダイオード２１は、補色の関係にある２つの色の光を混ぜることによって白色光を生成する白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）である。

検出光は、図示しない投光レンズを介して出射される。投光レンズは、検出光を検出領域に結像させる。投光レンズには、色収差を抑える色収差補正レンズ、例えば、分散率が互いに異なる２以上の光学レンズにより構成されるアクロマートレンズが用いられる。一方、検出領域からの反射光は、図示しない受光レンズを介して入射される。受光レンズは、反射光を受光素子ユニット１０３の受光面に結像させる。

受光素子ユニット１０３は、検出領域からの反射光を２以上の特定波長に対応して選択的に受光し、特定波長ごとの受光量にそれぞれ対応する２以上の受光信号を生成する。この受光素子ユニット１０３は、２以上のＰＤ（Photo Diode：フォトダイオード）２２が回路基板上に２次元的に配列された多分割ＰＤユニットである。例えば、ＰＤ２２は、１２×２４のマトリクス状に配列される。

カラーフィルタ１０２は、２次元位置に応じて特定波長の色成分の光を選択的に透過させる光学素子であり、受光素子ユニット１０３の受光面上に配置される。このカラーフィルタ１０２では、赤色光、緑色光又は青色光のいずれかをそれぞれ選択的に透過させるＲフィルタ領域、Ｇフィルタ領域及びＢフィルタ領域がマトリクス状に配置される。Ｒフィルタ領域、Ｇフィルタ領域及びＢフィルタ領域は、いずれも微小な矩形領域からなり、ＰＤ２２に対応づけて形成される。

アンプ部１０４は、各ＰＤ２２から入力される受光信号を増幅して主制御部１００へ出力する増幅器ユニットである。このアンプ部１０４は、ゲインを切り替えることができる。受光信号は、特定波長の色成分ごとに増幅して主制御部１００へ出力される。

メモリ１０５には、ワーク判定用の閾値、基準色の色情報などが保持される。電源部１０６は、配線ケーブル４を介してコントローラなどの外部機器に接続され、主制御部１００の制御に基づいて、主制御部１００や投光駆動部１０１に直流電源を供給する。入出力部１０７は、配線ケーブル４を介してコントローラなどの外部機器に接続され、制御用信号を受信して主制御部１００へ出力し、主制御部１００から入力された検出信号を外部機器へ送信する。

表示部１０８は、主制御部１００の制御に基づいて、ワーク判定用の閾値や一致度を表示パネル８に表示する。操作部１０９は、操作キー５ａ，５ｂ及び６の押下操作に基づいて、操作信号を生成し、主制御部１００へ出力する。この操作部１０９は、基準色の色情報を取り込むための取込指示を受け付ける取込指示受付手段であり、操作キー６に対する押下操作に基づいて、取込指示を主制御部１００へ入力する。

主制御部１００は、操作キー６に対する長押し操作及び短押し操作を識別し、基準色の指定方法を選択する。長押し操作は、操作が一定の時間長以上継続する押下操作であり、操作開始及び操作終了が検知される。短押し操作は、継続時間が上記時間長未満の押下操作である。

例えば、１点チューニング、色ムラチューニング又は補間チューニングのいずれかが基準色の指定方法として選択される。１点チューニングは、１つの色情報のみを基準色の色情報に指定する方法であり、操作キー６の長押し操作を検知して色情報が取り込まれ、基準色に指定される。

色ムラチューニングは、２以上の基準色を順次に指定する方法であり、操作キー６の短押し操作とその後の長押し操作とが検知される。色ムラチューニングでは、操作キー６の短押し操作に基づいて取り込んだ色情報が開始基準色の色情報に指定され、短押し操作後の長押し操作に基づいて取り込んだ色情報の中から、１又は２以上の追加基準色の色情報が指定される。

補間チューニングは、２つの基準色の間に色情報を補間する補間基準色を指定する方法であり、操作キー６及び操作キー５ａの同時長押し操作を検知して色情報が取り込まれる。補間チューニングでは、操作キー６の最初の短押し操作に基づいて取り込んだ色情報が開始基準色の色情報に指定され、その後の短押し操作に基づいて取り込んだ色情報が追加基準色の色情報に指定される。追加基準色が新たに指定されれば、当該追加基準色と当該追加基準色よりも前に指定された基準色との間に、色情報を補間する１又は２以上の補間基準色が自動的に指定される。

例えば、補間チューニングは、１点チューニング、色ムラチューニングにより基準色を設定した後に、さらに基準色を追加する場合に実施されるチューニングであっても良い。１点チューニングにより基準色を設定した後、つまり検出したいワークに対し操作キー６を長押しして基準色を設定した後に補間チューニングされる場合は、１点チューニングの基準色が開始基準色となり、補間チューニングにより追加基準色が指定されるとともに、開始基準色と追加基準色との間の色が途切れなく検出できるように必要に応じて１もしくは２以上の補間基準色が自動的に指定される。

また、色ムラチューニングにより基準色を設定した後に補間チューニングされる場合は、色ムラチューニングで設定された複数の基準色に対して、補間チューニングにより追加基準色が指定されるとともに、指定された追加基準色と複数の基準色とで一致度を求め、その中で最も大きい一致度となる基準色と追加基準色との間の色が途切れなく検出できるように必要に応じて１もしくは２以上の補間基準色が自動的に指定される。

＜主制御部１００＞
図４は、図３の主制御部１００の構成例を示したブロック図である。この主制御部１００は、投光量制御部１１０、色情報取得部１１１、基準色指定部１１２、基準色記憶部１１３、一致度算出部１１４、検出信号生成部１１５、取込期間指定部１１６、判定閾値指定部１１７、判定閾値記憶部１１８及び報知部１１９により構成される。

投光量制御部１１０は、アンプ部１０４から入力される受光信号に基づいて、投光駆動部１０１を制御し、発光ダイオード２１による投光量を調整する。例えば、反射光の受光量が一定レベルを上回った場合に、投光量を下げる一方、受光量が当該一定レベルを下回った場合に、投光量を上げて元の状態に戻す制御が行われる。

この投光量制御部１１０では、アンプ部１０４から入力される受光信号に基づいて、アンプ部１０４を制御し、ゲインが切り替えられる。例えば、反射光の受光量が一定レベルを上回った場合に、アンプ部１０４のゲインを下げる一方、反射光の受光量が当該一定レベルを下回った場合に、アンプ部１０４のゲインを上げて元の状態に戻す制御が行われる。これらの投光量制御は、ＲＧＢのいずれかの受光量に基づいて行われる。或いは、ＲＧＢの各受光量を組み合わせて得られるパラメータに基づいて行われる。

色情報取得部１１１は、２以上の特定波長にそれぞれ対応する２以上の受光信号に基づいて、色情報を取得し、一致度算出部１１４及び基準色指定部１１２へ出力する。取得される色情報は、３色の受光量レベルに基づいて定められる。例えば、赤色光の受光量レベルをＲ_１、緑色光の受光量レベルをＧ_１、青色光の受光量レベルをＢ_１とし、受光量の和をＭ_ｋ＝Ｒ_ｋ＋Ｇ_ｋ＋Ｂ_ｋとすれば、３色の受光量レベルの比率ｒ_ｋ＝Ｒ_ｋ／Ｍ_ｋ，ｇ_ｋ＝Ｇ_ｋ／Ｍ_ｋ，ｂ_ｋ＝Ｂ_ｋ／Ｍ_ｋを用いた組（ｒ_１，ｇ_１，ｂ_１）により色が表される。色情報（ｒ_１，ｇ_１，ｂ_１）は、周期的に繰り返し取得される。

基準色指定部１１２は、操作部１０９からの取込指示に基づいて、色情報取得部１１１により取得された色情報（ｒ_０，ｇ_０，ｂ_０）を基準色の色情報に指定する。基準色記憶部１１３には、基準色指定部１１２によって登録された基準色の色情報（ｒ_０，ｇ_０，ｂ_０）が保持される。

一致度算出部１１４は、色情報取得部１１１により取得された色情報（ｒ_１，ｇ_１，ｂ_１）を基準色記憶部１１３に登録された基準色の色情報（ｒ_０，ｇ_０，ｂ_０）と比較し、両色情報の一致度Ｃを算出し、検出信号生成部１１５へ出力する。一致度Ｃは、色の一致の度合いを示すパラメータであり、比較対象の色がワーク判定の基準として登録された色にどれだけ類似しているのかが定量的に評価される。

例えば、一致度Ｃは、０以上９９９以下の範囲の整数を用いて表される。比較対象の色が基準色と完全に一致していれば、一致度Ｃは９９９である。表示部１０８は、一致度算出部１１４により算出された一致度Ｃを表示パネル８に表示する。なお、色情報として、各色の受光量レベルの比率であるｒ_ｋ，ｇ_ｋ，ｂ_ｋの組（ｒ_ｋ，ｇ_ｋ，ｂ_ｋ）を例示したが、本発明では、色情報の構成をこれに限らない。例えば、赤色光の受光量レベル、緑色光の受光量レベル、青色光の受光量レベルの組（Ｒ_ｋ，Ｇ_ｋ，Ｂ_ｋ）を色情報としても良い。また、ＲＧＢ表色系に限られず、Ｌａｂ等の表色系に基づく各色成分の値からなる組を色情報としても良い。

検出信号生成部１１５は、一致度算出部１１４により算出された一致度Ｃを予め定められた検出判定閾値Ｃｄと比較してワーク判定を行い、検出信号を生成して入出力部１０７へ出力する。検出信号は、ワーク判定の結果に基づいて生成される。運転モードでは、色情報が新たに取得されるごとに、一致度Ｃが算出され、ワーク判定が行われる。

取込期間指定部１１６は、操作部１０９からの取込指示に基づいて、基準色取込期間を指定する。基準色取込期間は、色ムラチューニングにおけるパラメータ調整期間であり、操作キー６に対する短押し操作及び長押し操作を識別して指定される。例えば、操作キー６の短押し操作時と、当該短押し操作後の長押し操作の操作開始から操作終了までの期間とが基準色取込期間である。

基準色指定部１１２は、操作部１０９からの取込指示に基づいて、２以上の基準色を指定する。すなわち、基準色指定部１１２は、基準色取込期間内に取得される色情報を候補色の色情報として、候補色間の一致度Ｃを予め定められた追加判定閾値Ｃｔと比較することにより、基準色の指定を行う。

色ムラチューニングにおける基準色の指定方法について具体的に説明すれば、基準色指定部１１２は、基準色取込期間の最初に取得された候補色を開始基準色に指定し、開始基準色の色情報を基準色記憶部１１３内に格納する。開始基準色の色情報は、操作キー６の短押し操作に基づいて取得される。

次に、基準色指定部１１２は、候補色が新たに取得された場合に、当該候補色の開始基準色に対する一致度Ｃが追加判定閾値Ｃｔ未満であれば追加基準色に指定し、追加基準色の色情報を基準色記憶部１１３内に格納する。一方、基準色指定部１１２は、一致度Ｃが追加判定閾値Ｃｔ以上であれば追加基準色に指定しない。基準色記憶部１１３には、開始基準色の色情報と追加基準色の色情報とが保持される。

一致度算出部１１４は、候補色が新たに取得された場合に、当該候補色の色情報を開始基準色の色情報と比較して一致度Ｃを算出するとともに、当該候補色が取得されるよりも前に指定された全ての追加基準色の色情報と比較して一致度Ｃを算出する。基準色指定部１１２は、開始基準色に対する一致度Ｃと追加基準色に対する一致度Ｃとの中で最も高い一致度Ｃを追加判定閾値Ｃｔと比較して追加基準色の指定を行う。

報知部１１９は、基準色指定部１１２により追加基準色が新たに指定されれば、基準色が追加されたことをユーザに報知する。具体的には、表示灯３を点灯させることにより、基準色の追加がユーザ報知される。例えば、基準色が追加された際に、ワーク判定時とは異なる表示色で表示灯３が点灯する。また、表示灯３の点灯は、基準色が新たに指定されるごとに、一定時間だけ行われる。

表示部１０８は、開始基準色に対する一致度Ｃと追加基準色に対する一致度Ｃとの中で最も高い一致度Ｃを表示パネル８に表示する。この様な構成により、候補色を基準色に追加するか否かの追加判定に用いられる一致度Ｃを確認しながらワークを移動させ、或いは、ワークの姿勢を変化させることができる。

判定閾値指定部１１７は、操作部１０９からの操作信号に基づいて、検出判定閾値Ｃｄ及び追加判定閾値Ｃｔを指定し、判定閾値記憶部１１８内に格納する。判定閾値記憶部１１８には、判定閾値指定部１１７によって登録された検出判定閾値Ｃｄ及び追加判定閾値Ｃｔが保持される。検出判定閾値Ｃｄ及び追加判定閾値Ｃｔは、操作キー５ａ又は５ｂを操作することにより、任意に指定し、或いは、変更することができる。検出判定閾値Ｃｄ及び追加判定閾値Ｃｔは、同じ値であっても良い。

表示部１０８は、判定閾値指定部１１７により指定された検出判定閾値Ｃｄ又は追加判定閾値Ｃｔのいずれかを動作状況に応じて表示パネル８に表示する。すなわち、運転モードでは、検出判定閾値Ｃｄが表示される。一方、色ムラチューニング時には、追加判定閾値Ｃｔが表示される。

一致度算出部１１４は、運転モードにおいて色情報が新たに取得された場合に、当該色情報を開始基準色の色情報と比較して一致度Ｃを算出するとともに、追加基準色の色情報と比較して一致度Ｃを算出する。検出信号生成部１１５は、色情報が新たに取得された場合に、当該色情報を２以上の基準色の色情報とそれぞれ比較して算出される一致度Ｃの中で最も高い一致度Ｃを検出判定閾値Ｃｄと比較してワーク判定を行う。

次に、補間チューニングにおける基準色の指定方法について説明する。基準色指定部１１２は、１点チューニング又は色ムラチューニングにより基準色を設定した後、操作キー６及び操作キー５ａの同時長押し操作に基づいて、追加基準色及び補間基準色を指定し、基準色記憶部１１３内に格納する。すなわち、基準色指定部１１２は、１点チューニングにより基準色を設定した後に、操作キー６及び操作キー５ａに対する同時長押し操作が検知された場合に、１点チューニングの基準色を開始基準色とし、新たに取得された色情報を追加基準色の色情報に指定するとともに、開始基準色と追加基準色との間の色が途切れなく検出できるように必要に応じて１又は２以上の補間基準色を指定する。

また、基準色指定部１１２は、色ムラチューニングにより基準色を設定した後に、操作キー６及び操作キー５ａに対する同時長押し操作が検知された場合に、色ムラチューニングで設定された複数の基準色に対して、新たに取得された色情報を追加基準色の色情報に指定するとともに、指定された追加基準色と複数の基準色とで一致度Ｃを求め、その中で最も大きい一致度Ｃとなる基準色と追加基準色との間の色が途切れなく検出できるように必要に応じて１又は２以上の補間基準色を指定する。

具体的には、追加基準色の色情報を開始基準色の色情報と比較して算出される一致度Ｃが予め定められた補間判定閾値Ｃｈ以下である場合に、補間基準色の指定が行われる。一方、一致度Ｃが補間判定閾値Ｃｈを上回っている場合には、補間基準色の指定が行われない。

一致度算出部１１４は、追加基準色が新たに指定された場合に、当該追加基準色の色情報を開始基準色の色情報と比較して一致度Ｃを算出するとともに、当該追加基準色よりも前に指定された全ての追加基準色の色情報及び補間基準色の色情報と比較して一致度Ｃを算出する。

基準色指定部１１２は、開始基準色に対する一致度Ｃ、補間基準色に対する一致度Ｃ及び追加基準色に対する一致度Ｃの中で最も高い一致度Ｃを補間判定閾値Ｃｈと比較して補間基準色の指定を行う。補間基準色を指定する場合、新たに指定された追加基準色と一致度Ｃが最も高い基準色との間に１又は２以上の補間基準色が自動的に設定される。例えば、補間基準色の色情報は、線形補間により算出される。

一致度算出部１１４は、運転モードにおいて色情報が新たに取得された場合に、当該色情報を開始基準色の色情報、補間基準色の色情報及び追加基準色の色情報と比較して一致度Ｃをそれぞれ算出する。検出信号生成部１１５は、開始基準色に対する一致度Ｃ、補間基準色に対する一致度Ｃ及び追加基準色に対する一致度Ｃの中で最も高い一致度Ｃを検出判定閾値Ｃｄと比較してワーク判定を行う。

表示部１０８は、開始基準色に対する一致度Ｃ、補間基準色に対する一致度Ｃ及び追加基準色に対する一致度Ｃの中で最も高い一致度Ｃを表示パネル８に表示する。この様な構成により、基準色を補間するか否かの補間判定に用いられる一致度Ｃを確認しながらワークを移動させ、或いは、ワークの姿勢を変化させることができる。

判定閾値指定部１１７は、操作部１０９からの操作信号に基づいて、補間判定閾値Ｃｈを指定し、判定閾値記憶部１１８内に格納する。補間判定閾値Ｃｈは、操作キー５ａ又は５ｂを操作することにより、任意に指定し、或いは、変更することができる。検出判定閾値Ｃｄ及び補間判定閾値Ｃｈは、同じ値であっても良い。表示部１０８は、判定閾値指定部１１７により指定された補間判定閾値Ｃｈを表示パネル８に表示する。

図５は、図３の光電スイッチ１の動作を比較例と比較して示した説明図であり、ワーク判定用の基準色を設定する際の動作が模式的に示されている。図中の（ａ）には、本発明による光電スイッチ１の場合が示され、（ｂ）には、比較例が示されている。この図では、候補色の測定点を色空間内の２次元平面上にプロットした場合が、横軸を色成分ａとし、縦軸を色成分ｂとして示されている。

本発明による光電スイッチ１では、基準色取込期間内に取得される色情報を候補色の色情報とし、候補色間の一致度Ｃを追加判定閾値Ｃｔと比較して追加基準色３２が指定される。領域３１は、対象ワークの色分布範囲である。色ムラが大きければ、この領域３１が広くなる。

開始基準色３０は、基準色取込期間の最初に取得された候補色である。また、追加基準色は、開始基準色３０に対する一致度Ｃが追加判定閾値Ｃｔ未満の候補色である。開始基準色３０及び追加基準色３２の測定点は、領域３１内にある。開始基準色３０及び追加基準色３２の測定点に付加された円３３の半径は、追加判定閾値Ｃｔに対応する。追加判定閾値Ｃｔが高いほど、円３３の半径は小さくなる。

ワーク表面に汚れやグラデーションがあれば、色相が同じであっても彩度や明度が大きく変化する。この様なワークの場合、同一のワーク内における色目の変化は、細長い領域３１として表されることになる。領域３１を円３３で埋め尽くすことにより、色目の変化するワークを正しく検出することができる。

本発明によれば、２以上の基準色の中から一致度Ｃが最も高い基準色を用いてワーク判定を行うため、検出判定閾値Ｃｄを高く設定しても、同一のワーク内で色目が変化する上述した様なワークを正しく検出することができる。

これに対し、比較例では、ユーザによって色情報の取込が指示された２つの測定点４１及び４２に基づいて、１つの基準色４３が指定される。基準色４３の測定点は、２つの測定点４１及び４２の中点であり、基準色４３の各色成分は、測定点４１及び４２の色成分の平均値からなる。基準色４３の測定点に付加された円４４の半径は、判定用閾値に対応する。色目が測定点４１又は４２に対応するワークを正しく検出するには、判定用閾値を十分に低く設定しなければならない。すなわち、同一のワーク内で色目が変化する様なワークを正しく検出するには、円４４の半径を十分に大きくしなければならない。このため、色目の全く異なるＮＧワークが誤検出されてしまうという問題があった。

図６は、図３の光電スイッチ１における補間基準色の設定時の動作の一例を模式的に示した説明図である。図中の（ａ）には、開始基準色３０と追加基準色３２との間に４つの補間基準色３５が指定される場合が示されている。開始基準色３０及び追加基準色３２の一致度Ｃが補間判定閾値Ｃｈ以下である場合に、補間基準色３５が指定される。

また、補間基準色３５を指定する場合の分割数ｎは、開始基準色３０及び追加基準色３２間の一致度と補間判定閾値Ｃｈとに基づいて指定される。２つの基準色を結ぶ線分上に、（ｎ−１）個の補間基準色３５が均等に配置される。開始基準色３０の測定点に付加された円３４の半径は、補間判定閾値Ｃｈに対応する。補間判定閾値Ｃｈが高いほど、円３４の半径は小さくなる。

図中の（ｂ）には、２つの追加基準色３２の間に２つの補間基準色３５が指定される場合が示されている。追加基準色３２と新たに指定された追加基準色３２との一致度Ｃが補間判定閾値Ｃｈ以下である場合に、補間基準色３５が指定される。

図中の（ｃ）には、補間基準色３５と追加基準色３２との間に２つの補間基準色３５が指定される場合が示されている。新たに追加基準色３２が指定された場合、当該追加基準色３２の色情報を開始基準色３０の色情報と比較して一致度Ｃが算出されるとともに、当該追加基準色３２よりも前に指定された全ての追加基準色３２の色情報及び補間基準色３５の色情報と比較して一致度Ｃが算出される。そして、開始基準色３０に対する一致度Ｃ、補間基準色３５に対する一致度Ｃ及び追加基準色３２に対する一致度Ｃの中で最も高い一致度Ｃが補間判定閾値Ｃｈ以下であれば、補間基準色３５が指定される。

図７のステップＳ１０１〜Ｓ１０９は、図３の光電スイッチ１における基準色設定時の動作の一例を示したフローチャートである。図中には、操作キー６に対する短押し操作を検知した後の処理手順が示されている。まず、主制御部１００は、現在の受光量を読み込み、色成分ごとの受光量の比率ｒ_ｋ，ｇ_ｋ，ｂ_ｋからなる色情報を算出し、開始基準色として登録する（ステップＳ１０１〜Ｓ１０３）。

次に、主制御部１００は、操作キー６に対する長押し操作を検知すれば（ステップＳ１０４）、色情報を取得して一致度Ｃを算出する。すなわち、主制御部１００は、現在の受光量を読み込んで色成分ごとの受光量の比率ｒ_ｋ，ｇ_ｋ，ｂ_ｋからなる色情報を算出し、候補色とする（ステップＳ１０５）。そして、主制御部１００は、候補色の色情報を開始基準色の色情報と比較して一致度Ｃを求める（ステップＳ１０６）。

主制御部１００は、算出した一致度Ｃを追加判定閾値Ｃｔと比較し、一致度Ｃが追加判定閾値Ｃｔ未満であれば、候補色を追加基準色に指定し、次の処理手順へ移行する（ステップＳ１０７，Ｓ１０８）。主制御部１００は、一致度Ｃが追加判定閾値Ｃｔ以上であれば、候補色を追加基準色に指定せず、次の処理手順へ移行する。

ステップＳ１０５以降の処理手順は、操作キー６がリリースされるまで繰り返され、長押し操作の操作終了が検知されれば、この処理は終了する（ステップＳ１０９）。また、ステップＳ１０６では、候補色の色情報を開始基準色の色情報と、当該候補色よりも前に指定された追加基準色の色情報とにそれぞれ比較して一致度Ｃが算出される。そして、ステップＳ１０７では、開始基準色に対する一致度Ｃと追加基準色に対する一致度Ｃとの中で最も高い一致度Ｃを追加判定閾値Ｃｔと比較して追加基準色の指定が行われる。

図８のステップＳ２０１〜Ｓ２０８は、図３の光電スイッチ１における補間基準色設定時の動作の一例を示したフローチャートである。図中には、操作キー６及び操作キー５ａに対する同時長押し操作を検知した後の処理手順が示されている。まず、主制御部１００は、現在の受光量を読み込み、色成分ごとの受光量の比率ｒ_ｋ，ｇ_ｋ，ｂ_ｋからなる色情報を算出し、追加基準色として登録する（ステップＳ２０１〜Ｓ２０３）。

次に、主制御部１００は、これまでに登録された基準色と比較して一致度Ｃを算出し、補間判定閾値Ｃｈと比較する（ステップＳ２０４，Ｓ２０５）。このとき、主制御部１００は、最も高い一致度Ｃが補間判定閾値Ｃｈ以下であれば、一致度Ｃが最も高い基準色及び追加基準色間の一致度と補間判定閾値Ｃｈとから分割数ｎを決定する（ステップＳ２０６）。そして、主制御部１００は、一致度Ｃが最も高い基準色及び追加基準色の色情報と分割数ｎとから補間色情報を算出し、補間基準色として登録する（ステップＳ２０７，ＳＳ２０８）。一方、主制御部１００は、最も高い一致度Ｃが補間判定閾値Ｃｈを上回っていれば、補間基準色の指定を行わず、この処理を終了する。

図９のステップＳ３０１〜Ｓ３０７は、図３の光電スイッチ１における運転モード時の動作の一例を示したフローチャートである。まず、主制御部１００は、現在の受光量を読み込み、色成分ごとの受光量の比率ｒ_ｋ，ｇ_ｋ，ｂ_ｋからなる色情報を算出する（ステップＳ３０１，Ｓ３０２）。次に、主制御部１００は、取得した色情報を基準色の色情報と比較して一致度Ｃを算出する（ステップＳ３０３）。主制御部１００は、他に基準色が登録されていれば、ステップＳ３０３の処理手順を繰り返し、全ての基準色について一致度Ｃが算出されれば、次の処理手順へ移行する（ステップＳ３０４）。すなわち、一致度Ｃは、開始基準色及び追加基準色として登録された全ての基準色について算出される。

次に、主制御部１００は、各基準色に対する一致度Ｃの中で最も高い一致度Ｃｍａｘを選出し（ステップＳ３０５）、検出判定閾値Ｃｄと比較してワーク判定を行う（ステップＳ３０６，Ｓ３０７）。すなわち、一致度Ｃｍａｘが検出判定閾値Ｃｄ以上であれば、所望のワークであると判断され、一致度Ｃｍａｘが検出判定閾値Ｃｄ未満であれば、不良ワークであると判断される。

本実施の形態によれば、２以上の基準色を用いてワーク判定が行われるため、１つの基準色を用いてワーク判定を行う場合に比べ、検出判定閾値Ｃｄを高く設定することができることから、誤検出を抑制しつつ、製造ロット間で色目が変化する様なワークであっても正しく検出することができる。

また、開始基準色及び追加基準色間に色情報を補間する１又は２以上の補間基準色が自動的に指定されるため、補間基準色の取込を指示する手間を省くことができる。さらに、開始基準色の色情報及び追加基準色の色情報に基づいて補間基準色の指定が行われる。このため、開始基準色及び追加基準色間の一致度に関わらず補間基準色を設定する場合に比べ、補間基準色の数が抑制されることから、実際の運転時におけるワーク判定の処理負荷を低減させることができる。

また、開始基準色及び追加基準色間の一致度Ｃに応じて補間基準色の指定が行われるため、開始基準色及び追加基準色間の一致度Ｃに関わらず補間基準色を設定する場合に比べ、実際の運転時におけるワーク判定の処理負荷を低減させることができる。

また、一致度Ｃが最も高い基準色に絞り込んで補間基準色の指定が行われる。このため、全ての基準色について一致度Ｃを補間判定閾値Ｃｈと比較する場合に比べ、基準色を補間するか否かの補間判定の処理負荷を低減させることができる。

なお、本実施の形態では、一致度Ｃが３色の受光量レベルの比率ｒ_ｋ，ｇ_ｋ，ｂ_ｋに基づいて算出される場合の例について説明したが、本発明は、一致度Ｃの算出方法をこれに限定するものではない。３色の受光量レベルの比率ｒ_ｋ，ｇ_ｋ，ｂ_ｋと受光量の和Ｍ_ｋとに基づいて一致度Ｃを求めるような構成であっても良い。この様な一致度Ｃを用いることにより、有彩色のワークだけでなく、色相や彩度が同程度であって明度だけが大きく変化する様なワーク、特に、白黒の濃淡を有する様な無彩色のワークを正しく検出することができる。

また、本実施の形態では、基準色が追加された際に表示灯３を点灯させて報知する場合の例について説明したが、本発明は、基準色追加時の報知方法をこれに限定するものではない。例えば、音声出力により基準色の追加をユーザに報知するような構成であっても良い。

また、本実施の形態では、操作キー６の押下操作に基づいて、基準色の取込指示が入力される場合の例について説明したが、本発明は、基準色の取込を指示する方法をこれに限定するものではない。例えば、コントローラなどの外部機器から入力されるトリガ信号に基づいて、色情報を取り込んで基準色の色情報に指定するような構成であっても良い。

また、本実施の形態では、基準色取込期間が操作キー６の短押し操作とその後の長押し操作とにより規定される場合に例について説明したが、本発明は、基準色取込期間の指定方法をこれに限定するものではない。例えば、操作キー６に対する１回目の短押し操作から２回目の短押し操作までの間を基準色取込期間としても良い。或いは、操作キー６に対する１回目の短押し操作から、一定時間が経過するまでの間を基準色取込期間としても良い。或いは、操作キー６に対する１回目の短押し操作から、色情報の取得数が一定数を超えるまでの間を基準色取込期間としても良い。

また、本実施の形態では、色相が異なる２以上の色成分を含む白色光を検出光として用いる場合の例について説明したが、本発明は、投光用光源をこれに限定するものではない。例えば、赤色、緑色及び青色の検出光をそれぞれ生成する３つの発光素子を投光用光源として備え、各発光素子を時分割で順に点灯させるような構成であっても良い。

また、本実施の形態では、多分割ＰＤユニットからなる受光素子ユニット１０３を用いて反射光を受光する場合の例について説明したが、本発明は、受光素子ユニット１０３の構成をこれに限定するものではない。例えば、反射光を３つの色成分に分光する分光器と、各色成分を受光する３つの受光素子とを受光素子ユニット１０３として備えるような構成であっても良い。或いは、赤色、緑色及び青色の検出光を時分割で順に投光する場合には、１つの受光素子を受光素子ユニット１０３として備えるような構成であっても良い。

１ 光電スイッチ
２ 投受光窓カバー
３ 表示灯
４ 配線ケーブル
５，６ 操作キー
７ 調整ねじ
８ 表示パネル
１０ 筐体
２１ 発光ダイオード
２２ ＰＤ（フォトダイオード）
３０ 開始基準色
３１ 色分布範囲を示す領域
３２ 追加基準色
３３，３４ 許容色差を示す円
３５ 補間基準色
１００ 主制御部
１０１ 投光駆動部
１０２ カラーフィルタ
１０３ 受光素子ユニット
１０４ アンプ部
１０５ メモリ
１０６ 電源部
１０７ 入出力部
１０８ 表示部
１０９ 操作部
１１０ 投光量制御部
１１１ 色情報取得部
１１２ 基準色指定部
１１３ 基準色記憶部
１１４ 一致度算出部
１１５ 検出信号生成部
１１６ 取込期間指定部
１１７ 判定閾値指定部
１１８ 判定閾値記憶部
１１９ 報知部

Claims (5)

1. 検出光を検出領域に向けて投光する投光手段と、
   上記検出領域における対象物からの反射光を受光し、受光信号を生成する受光手段と、
   ２以上の特定波長にそれぞれ対応する２以上の上記受光信号に基づいて、上記対象物の色を示す色情報を取得する色情報取得手段と、
   上記色情報取得手段により取得された上記対象物の色を示す色情報を基準色の色情報と比較して、当該対象物の色と当該基準色との一致度合いを示す両色情報の一致度を算出する一致度算出手段と、
   算出された上記一致度を予め定められた検出判定閾値と比較してワーク判定を行い、上記ワーク判定の結果に基づいて、検出信号を生成する検出信号生成手段と、
   上記基準色の取込指示を受け付ける取込指示受付手段と、
   上記取込指示に基づいて、上記基準色として、開始基準色、追加基準色及び補間基準色を指定する基準色指定手段とを備え、
   上記基準色指定手段は、第１の上記取込指示に従って上記色情報取得手段により取得された上記色情報を上記開始基準色の色情報に指定するとともに、第１の上記取込指示後の第２の上記取込指示に従って上記色情報取得手段により取得された上記色情報を上記追加基準色の色情報に指定し、当該開始基準色の色情報及び当該追加基準色の色情報に基づいて、当該開始基準色及び当該追加基準色間の色情報を補間する１又は２以上の上記補間基準色の指定を行い、
   上記一致度算出手段は、上記色情報取得手段により対象物の色を示す上記色情報が新たに取得された場合に、当該新たに取得された対象物の色を示す色情報を上記開始基準色の色情報、１又は２以上の上記補間基準色のそれぞれに対応する色情報及び上記追加基準色の色情報と比較して、当該対象物の色について当該開始基準色に対する一致度、１又は２以上の当該補間基準色それぞれに対する一致度、並びに、当該追加基準色に対する一致度をそれぞれ算出し、
   上記検出信号生成手段は、上記一致度算出手段によってそれぞれ算出された、上記開始基準色に対する上記一致度、１又は２以上の上記補間基準色それぞれに対する上記一致度並びに上記追加基準色に対する上記一致度の中で最も高い一致度を上記検出判定閾値と比較してワーク判定を行うことを特徴とする光電スイッチ。
2. 上記基準色指定手段は、上記追加基準色の色情報を上記開始基準色の色情報と比較して算出される一致度が予め定められた補間判定閾値以下である場合に、補間基準色の指定を行う一方、一致度が上記補間判定閾値を上回っている場合に、補間基準色の指定を行わないことを特徴とする請求項１に記載の光電スイッチ。
3. 上記一致度算出手段は、上記追加基準色が新たに指定された場合に、当該追加基準色の色情報を上記開始基準色の色情報と比較して一致度を算出するとともに、当該追加基準色よりも前に指定された全ての上記追加基準色の色情報及び上記補間基準色の色情報と比較して一致度を算出し、
   上記基準色指定手段は、上記開始基準色に対する一致度、上記補間基準色に対する一致度及び上記追加基準色に対する一致度の中で最も高い一致度を上記補間判定閾値と比較して補間基準色の指定を行うことを特徴とする請求項２に記載の光電スイッチ。
4. 上記開始基準色に対する一致度、上記補間基準色に対する一致度及び上記追加基準色に対する一致度の中で最も高い一致度を表示する表示手段を備えたことを特徴とする請求項３に記載の光電スイッチ。
5. 操作キーに対する押下操作に基づいて、上記検出判定閾値及び上記補間判定閾値を指定する判定閾値指定手段を備え、
   上記表示手段は、上記検出判定閾値及び上記補間判定閾値を表示することを特徴とする請求項４に記載の光電スイッチ。

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