JP6969104B2 - センサ、およびセンサのしきい値設定方法 - Google Patents

Description

本発明は、投光部からの光を受光部で受光することで物体を検出するセンサ、および当該センサのしきい値設定方法に関する。

従来から、投光部からの光を受光部で受光することで物体を検出するセンサが知られている。たとえば、特開２０１３−１０２４２４号公報には、投光部から投光された光を受光部によって受光し、当該受光部によって受光された受光量が予め設定されたしきい値を超えたか否かに基づき物体を検出する光電センサが開示されている。この光電センサでは、物体が存在しない場合の最大受光量と物体が存在する場合の最小受光量との中間値をしきい値に設定していた。

特開２０１３−１０２４２４号公報

特許文献１に開示された光電センサのように、受光量の変化を無視して最大受光量と最小受光量との中間値にしきい値を設定した場合、しきい値付近の受光量の変化が緩やかになる可能性がある。このようなしきい値を設定した場合、光電センサは、物体を検出したと判定する範囲にある程度の広がりを持つことになり、検出結果を出力するタイミングにばらつきが生じる虞があった。したがって、光電センサからの検出結果を元に機械制御や画像センサなどのトリガ入力を実施する場合、特許文献１に開示された光電センサでは、制御タイミングにずれが生じる問題があった。

この発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、受光量としきい値との比較による物体の検出精度が高いセンサ、および当該センサのしきい値設定方法を提供することを目的とする。

本開示のある局面に従うと、センサは、投光部からの光を受光部で受光することで物体を検出する。センサは、サンプリング部と、算出部と、設定部と、検出部とを備える。サンプリング部は、受光部によって受光された受光量をサンプリングする。算出部は、サンプリング部によってサンプリングされた受光量に基づき単位時間当りの受光量変化分を算出する。設定部は、単位時間当りの受光量変化分が所定条件を満たした場合に、当該単位時間当りの受光量変化分に対応する受光量をしきい値に設定する。検出部は、受光部によって受光された受光量としきい値との比較によって物体を検出する。

上記の構成によれば、単位時間当りの受光量変化分が所定条件を満たした場合に、当該単位時間当りの受光量変化分に対応する受光量がしきい値に設定される。このように、単位時間当りの受光量変化分が考慮されてしきい値が設定されるため、受光量としきい値との比較による物体の検出精度が高くなる。

好ましくは、サンプリング部は、受光部によって受光された受光量を一定周期でサンプリングする。

上記の構成によれば、サンプリングされた受光量に基づき、単位時間当りの受光量変化分が容易に算出される。

好ましくは、算出部は、単位時間当りの受光量変化分のさらなる単位時間当りの変化分を算出する。設定部は、さらなる単位時間当りの変化分が規定値よりも大きい場合、当該さらなる単位時間当りの変化分に対応する受光量をしきい値の設定の対象外とする。

上記の構成によれば、さらなる単位時間当りの変化分が規定値よりも大きい場合にはノイズなどが影響している可能性がある。このような場合であっても、当該さらなる単位時間当りの変化分に対応する受光量がしきい値の設定の対象外にされるため、受光量としきい値との比較による物体の検出精度が高くなる。

好ましくは、設定部は、複数の単位時間当りの受光量変化分が所定条件を満たした場合、当該複数の単位時間当りの受光量変化分に対応する受光量のそれぞれを重み付けした結果に基づきしきい値を設定する。

上記の構成によれば、複数の単位時間当りの受光量変化分が所定条件を満たした場合であっても、重み付けによってしきい値が設定されるため、受光量としきい値との比較による物体の検出精度が高くなる。

好ましくは、設定部は、検出部によってしきい値を用いて物体を検出している間に、当該しきい値を、サンプリング部によってサンプリングされた受光量に基づき新たに設定されたしきい値に更新する。

上記の構成によれば、しきい値を用いて物体を検出している間においても、当該しきい値が更新されるため、受光量としきい値との比較による物体の検出精度が高くなる。

本開示のある局面に従うと、センサのしきい値設定方法は、投光部からの光を受光部で受光するとともに当該受光部によって受光された受光量としきい値との比較によって物体を検出するセンサのしきい値設定方法である。センサのしきい値設定方法は、受光部によって受光された受光量をサンプリングするステップと、サンプリングされた受光量に基づき単位時間当りの受光量変化分を算出するステップと、単位時間当りの受光量変化分が所定条件を満たした場合に、当該単位時間当りの受光量変化分に対応する受光量をしきい値に設定するステップとを含む。

上記の方法によれば、単位時間当りの受光量変化分が所定条件を満たした場合に、当該単位時間当りの受光量変化分に対応する受光量がしきい値に設定される。このように、単位時間当りの受光量変化分が考慮されてしきい値が設定されるため、受光量としきい値との比較による物体の検出精度が高くなる。

本開示に従えば、単位時間当りの受光量変化分が考慮されてしきい値が設定されるため、受光量としきい値との比較による物体の検出精度が高くなる。

光電センサの一実施の形態である、光ファイバ式の光電センサの外観を示す図である。 光電センサの一実施の形態である、光ファイバ式の光電センサの外観を示す図である。 光電センサの上面を正面視した図である。 光電センサの電気的構成を示すブロック図である。 制御部の機能構成を示すブロック図である。 参考例に係る光電センサがライトオンモードであるときの受光量の変化を説明するための図である。 本実施例に係る光電センサがライトオンモードであるときの受光量の変化を説明するための図である。 参考例に係る光電センサがダークオンモードであるときの受光量の変化を説明するための図である。 本実施例に係る光電センサがダークオンモードであるときの受光量の変化を説明するための図である。 本実施例に係る光電センサの制御部が実行するチューニング処理を説明するためのフローチャートである。 本実施例に係る光電センサの制御部が実行する検出処理を説明するためのフローチャートである。 第１の変形例に係る光電センサの制御部が実行する検出中チューニング処理を説明するためのフローチャートである。 第２の変形例に係る光電センサがライトオンモードであるときの受光量の変化を説明するための図である。 第２の変形例に係る光電センサの制御部が実行するチューニング処理を説明するためのフローチャートである。 第３の変形例に係る光電センサがライトオンモードであるときの受光量の変化を説明するための図である。 第３の変形例に係る光電センサの制御部が実行するチューニング処理を説明するためのフローチャートである。

本実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付してその説明は繰り返さない。

［光電センサの外観］
図１および図２は、光電センサの一実施の形態である、光ファイバ式の光電センサ１の外観を示す図である。

図１に示されるように、光電センサ１は、本体部１０と、本体部１０の前面に取り付けられる一対の光ファイバ１１，１２とを備える。光ファイバ１１は、投光用の光ファイバである。光ファイバ１２は、受光用の光ファイバである。各光ファイバ１１，１２の先端部には、それぞれレンズなどを含むヘッド部１１Ａ，１２Ａが取り付けられている。なお、光ファイバ１１，１２は、図示の状態より長くてもよい。

図２に示されるように、各光ファイバ１１，１２は、それぞれ本体部１０の前面の挿入口１１Ｂ，１２Ｂに挿入される。光ファイバ１１の挿入口１１Ｂの近傍には、後述する投光部１０３が設けられる。受光用の光ファイバ１２の挿入口１２Ｂの近傍には、後述する受光部１０４が設けられる。本体部１０の背面からは、接続用のケーブル１４が引き出されている。

光電センサ１は、投光部１０３から投光された光を受光部１０４によって受光する。光電センサ１による物体の検出モードには、「ライトオンモード」と「ダークオンモード」とが含まれる。

ライトオンモードでは、投光部１０３と受光部１０４とで共通のヘッド部が装着され、そのヘッド部が検出エリアに向けて配備される。そして、物体が横切った際に投光部１０３から投光された光が当該物体によって反射された際、その反射光を受光した受光部１０４によって得られた受光量が予め設定されたしきい値よりも大きいときに、光電センサ１は、「物体あり」と判別する。このとき、後述する出力部１０８による出力がオン状態になる。なお、ライトオンモードにおいて検出可能な物体は、金属などの光を反射するものに限られる。このように、ライトオンモードでは、光電センサ１は、反射型のセンサとして機能する。

ダークオンモードでは、投光部１０３と受光部１０４とが対向して配置される。そして、投光部１０３と受光部１０４との間の光路を物体が横切ることで当該光路が遮光された際、受光部１０４によって得られた受光量がしきい値よりも小さいときに、光電センサ１は、「物体あり」と判別する。このとき、出力部１０８による出力がオン状態になる。このように、ダークオンモードでは、光電センサ１は、透過型のセンサとして機能する。

受光部１０４によって得られた受光量を表すデジタルデータ（以下、受光量データともいう）は、後述する制御部１０５に入力される。制御部１０５は、受光量データをしきい値と比較することで物体の有無を判別する。その結果は、出力部１０８によって外部に出力される。

本体部１０の上面には、表示部１００および複数の押ボタンスイッチＳＷ１〜ＳＷ５が設けられている。使用時の上面にはカバー１３が被せられるが、設定の際などには、カバー１３が開放されて各押ボタンスイッチＳＷ１〜ＳＷ５の操作が可能になる。図２では、カバー１３が開放された状態の本体部１０が示されている。また、図３は、光電センサ１の上面を正面視した図である。なお、カバー１３は透明であるため、カバー１３が装着されている場合でも、ユーザは、カバー１３を介して表示部１００の表示を確認できる。なお、図３では、カバー１３は省略されている。

図２および図３を参照して、本体部１０の上面の構成を説明する。図２および図３に示されるように、本体部１０の前面寄りの位置には、押ボタンスイッチＳＷ１が配備され、その後方に表示部１００が設けられている。さらに、表示部１００の後方には、４個の押ボタンスイッチＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５が配備されている。なお、押ボタンスイッチＳＷ２，ＳＷ３のボタン部は一体になっているが、本体部１０内のスイッチ本体（図示を省略）はそれぞれ独立している。

表示部１００には、一対の表示器１０１，１０２および５個の表示灯１１１〜１１５が設けられている。表示器１０１，１０２は、４個の７セグメントＬＥＤ（Light Emitting Diode）が組み合わせられたもので、それぞれ４桁以内の数字やアルファベット文字列を表示する。

前方の押ボタンスイッチＳＷ１は、チューニング処理に使用され、チューニングボタンともいう。本実施例では、チューニングボタンが操作されている間にチューニング処理が実行されて、しきい値が設定される。

表示部１００の後方の一対の押ボタンスイッチＳＷ２，ＳＷ３は、表示器１０１，１０２に表示される数値およびサブメニューを変更するために用いられる。押ボタンスイッチＳＷ４は、物体を検出する検出処理を行なうための検出モードと設定モードとを切り替えたり、検出モードのメインメニューの選択あるいは決定に用いられたりする。

検出モードにおいては、投光部１０３からの投光によって受光部１０４が得た受光量と予め設定されたしきい値とを比較することで物体の有無が判別される。「物体あり」と判別することを、物体を検出するともいう。

設定モードにおいて何らかの設定が行われると、設定された内容が確定する。押ボタンスイッチＳＷ４により検出モードに切り替えられると、設定された内容にて検出が開始される。

押ボタンスイッチＳＷ５は、光電センサ１の出力形式を切り替えるために用いられる。具体的には、受光量がしきい値以上となったときに出力をオン状態にする「ライトオンモード」と、受光量がしきい値以下となったときに出力をオン状態とする「ダークオンモード」とが切り替えられる。

表示灯１１１は、検出処理において、光電センサ１が物体を検出しているときに点灯する。表示灯１１２は、ライトオンモードが選択されているときに点灯する。表示灯１１３は、ダークオンモードが選択されているときに点灯する。表示灯１１４は、表示上の受光量を自動的に調整する処理が有効に設定されている場合に点灯する。表示灯１１５は、初期化時に消灯し、チューニング終了後に常時点灯する。

［光電センサの電気的構成］
図４は、光電センサ１の電気的構成を示すブロック図である。図４に示されるように、光電センサ１は、制御部１０５と、投光部１０３と、受光部１０４と、メモリ１０６と、表示部１００と、操作部１１０と、外部機器用インタフェース１０７と、出力部１０８と、電源部１０９とを含む。投光部１０３、受光部１０４、メモリ１０６、表示部１００、操作部１１０、外部機器用インタフェース１０７、出力部１０８、および電源部１０９は、それぞれ制御部１０５に接続されている。

制御部１０５は、たとえば、プロセッサを含み、当該プロセッサが所定のプログラムを実行することにより、本実施例の制御内容を実現させる。プロセッサは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field programmable gate array）、その他のデバイスなどで実現される。

表示部１００は、前述した表示器１０１，１０２および表示灯１１１〜１１５を含む。操作部１１０は、各押ボタンスイッチＳＷ１〜ＳＷ５を含む。投光部１０３は、ＬＥＤ１３１と、増幅回路１３２と、Ｄ／Ａ変換回路１３３とを含む。受光部１０４は、フォトダイオード（ＰＤ）１４１と、増幅回路１４２と、Ａ／Ｄ変換回路１４３とを含む。

投光部１０３においては、制御部１０５からのデジタル信号がＤ／Ａ変換回路１３３および増幅回路１３２によって処理されることにより、ＬＥＤ１３１から光が出射される。受光部１０４においては、フォトダイオード１４１からのアナログ信号が増幅回路１４２およびＡ／Ｄ変換回路１４３によって処理されることにより、受光量を表すデジタルデータ（受光量データ）が生成され、当該受光量データが制御部１０５に入力される。

制御部１０５は、メモリ１０６に格納されたプログラムに従って、投光部１０３および受光部１０４を制御しながら、受光部１０４から入力された受光量データに基づき検出処理を実行する。検出処理による検出結果は、出力部１０８あるいは外部機器用インタフェース１０７を介して後述するＰＬＣ（Programmable Logic Controller）２０１に出力される。

なお、光電センサ１は、制御部１０５が記憶媒体に対してデータの読込および書込を行なうためのインタフェースとして、メディアドライバが備えられていてもよい。当該記憶媒体は、光電センサ１に対して着脱可能である。制御部１０５は、当該記憶媒体に記憶されたプログラムを実行してもよい。このような記憶媒体としては、たとえば、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk - Read Only Memory）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Digital Versatile Disk - Read Only Memory）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ、メモリカード、ＦＤ（Flexible Disk）、ハードディスク、磁気テープ、カセットテープ、ＭＯ（Magnetic Optical Disk）、ＭＤ（Mini Disk）、ＩＣ（Integrated Circuit）カード（メモリカードを除く）、光カード、マスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable Programmable Read Only Memory）などの、不揮発的にプログラムを格納する媒体が挙げられる。

［制御部の機能構成］
図５は、制御部１０５の機能構成を示すブロック図である。なお、図５においては、制御部１０５の機能構成のうち、受光部１０４に対応する機能構成が主に示されている。図５に示されるように、制御部１０５は、サンプリング部１５１と、算出部１５２と、設定部１５３と、記憶部１５４と、比較部１５５とを含む。サンプリング部１５１は、受光部１０４に接続されている。比較部１５５は、出力部１０８に接続されている。

サンプリング部１５１は、受光部１０４から入力された受光量データに基づき、受光部１０４によって得られた受光量をサンプリングする。本実施例では、サンプリング部１５１は、受光部１０４から時々刻々と入力される受光量データを一定周期（たとえば、０．１秒周期）でサンプリングする。サンプリング部１５１によってサンプリングされた受光量データは、算出部１５２に出力される。

算出部１５２は、サンプリング部１５１によってサンプリングされた受光量データに基づき、単位時間当りの受光量変化分を算出する。本実施例では、後述する参考例のように、最大受光量と最小受光量との中間値を単純にしきい値として設定するのではなく、算出部１５２で算出した単位時間当りの受光量変化分を考慮してしきい値を設定している。具体的に、本実施例では、算出部１５２は、サンプリング部１５１によってサンプリングされた受光量を時間で微分することで、単位時間当りの受光量の変化分（以下、受光量変化分ともいう）を算出する。算出部１５２によって算出された受光量変化分は、設定部１５３に出力される。

設定部１５３は、算出部１５２によって算出された受光量変化分に基づき、検出処理に用いられるしきい値を設定する。設定部１５３によって設定されたしきい値は、記憶部１５４に記憶される。

比較部１５５は、受光部１０４によって得られた受光量データを、記憶部１５４に記憶されたしきい値と比較することで物体の有無を判別する。その結果は、出力部１０８を介してＰＬＣ２０１に出力される。

［ライトオンモード時の受光量の変化（参考例）］
図６は、参考例に係る光電センサ２５０がライトオンモードであるときの受光量の変化を説明するための図である。

図６（Ａ）には、製造ラインシステム２００において、ライトオンモードで光電センサ２５０が物体５０を検出している様子が示されている。図６（Ａ）に示されるように、製造ラインシステム２００は、光電センサ２５０と、ＰＬＣ２０１と、ラベル刻印装置２２０とを含む。光電センサ２５０およびラベル刻印装置２２０は、それぞれＰＬＣ２０１に接続されている。製造ラインシステム２００は、ベルトコンベヤ上を流れる物体５０に、ラベル刻印装置２２０がラベルをレーザーで刻印するシステムである。

ライトオンモードでは、投光用の光ファイバ２１１と、受光用の光ファイバ２１２とが冶具２５１に接続される。投光用の光ファイバ２１１からの光は、冶具２５１を介して検出エリアに出射される。

物体５０が検出されていない状態では、光ファイバ２１１からの光が物体５０に反射しないため、受光用の光ファイバ２１２によって冶具２５１を介して反射光が受光されない。つまり、物体５０が存在しない場合の光ファイバ２１２によって受光された受光量は、最小受光量となる。

一方、物体５０が検出エリアに入ると、光ファイバ２１１からの光が物体５０に反射して、受光用の光ファイバ２１２によって冶具２５１を介して受光される。光ファイバ２１２によって受光された受光量は、物体５０が検出エリアに入り始めてから徐々に増加し始め、やがて最大受光量に至る。

光電センサ２５０は、光ファイバ２１２によって受光された受光量がしきい値よりも大きくなった場合（受光量の絶対値がしきい値よりも大きくなった場合）に、物体５０を検出する。光電センサ２５０は、物体５０を検出すると、その結果を示す検出信号をＰＬＣ２０１に出力する（すなわち、光電センサ２５０からＰＬＣ２０１への出力がオン状態になる）。

ＰＬＣ２０１は、光電センサ２５０から検出信号を受信すると、ラベル刻印装置２２０に制御信号を出力する。ラベル刻印装置２２０は、ＰＬＣ２０１からの制御信号に基づき、物体５０にラベルをレーザーで刻印する。

たとえば、図６（Ａ）に示される例では、物体５０Ｂによる反射光が光ファイバ２１２によって受光され、光電センサ２５０によって物体５０Ｂが検出されている。その後、光電センサ２５０によって検出された物体５０Ｂがラベル刻印装置２２０付近まで移動している。

光電センサ２５０によって物体５０Ｂを検出した位置の精度が高い場合、物体５０Ｂがラベル刻印装置２２０の前に移動したときにラベル刻印装置２２０によって物体５０Ｂにラベルが刻印される（図６（Ａ）の実線で表された物体５０Ｂの例を参照）。一方、光電センサ２５０によって物体５０Ｂを検出した位置の精度が低い場合、物体５０Ｂがラベル刻印装置２２０の前に移動したときにラベル刻印装置２２０が作動せず、たとえば物体５０Ｂがラベル刻印装置２２０を過ぎた後でラベル刻印装置２２０が作動する（図６（Ａ）の点線で表された物体５０Ｂの例を参照）。

このような製造ラインシステム２００において、参考例として、光電センサ２５０が最大受光量と最小受光量との中間値をしきい値に設定する場合について説明する。たとえば、図６（Ｂ）には、光電センサ２５０がライトオンモードであるときの受光量の変化を表すグラフが示されている。図６（Ｂ）に示されるグラフでは、横軸が時間軸、縦軸が受光量となっており、物体５０の移動に伴ない受光量が変化する様子が表されている。

図６（Ｂ）に示されるように、物体５０が光ファイバ２１１の光から最も遠いときには、当該物体５０によって光ファイバ２１１の光が反射しないため、光ファイバ２１２によって得られる受光量は最小となる。このような受光量が最小となるグラフ上の位置をボトムという。一方、物体５０が光ファイバ２１１の光から最も近いときには、当該物体５０によって光ファイバ２１１の光が最も多く反射するため、光ファイバ２１２によって得られる受光量は最大となる。このような受光量が最大となるグラフ上の位置をピークという。

ここで、参考例に係る光電センサ２５０においては、最大受光量となるピークと最小受光量となるボトムとの中間値が、しきい値として設定されている。このような場合、図６（Ｂ）に示されるように、しきい値付近の受光量の変化が緩やかであれば、受光量がしきい値となるいずれのタイミングで物体５０を検出したと判定してもよく、判定する範囲にある程度の広がりを持つことになる。このため、光電センサ２５０は、検出信号を出力するタイミングにばらつきが生じ易くなり、その結果、受光量としきい値との比較による物体の検出精度が低くなってしまう。

したがって、物体５０の移動速度が一定であるにも関わらず、当該物体５０の検出タイミングがばらつくことになると、光電センサ２５０からＰＬＣ２０１への検出信号の出力タイミングのばらつき（以下、このような事象を検出信号のジッタともいう）が生じる。このような検出信号のジッタが引き起こされると、図６（Ａ）の点線で表された物体５０Ｂの例のように、物体５０Ｂの位置とラベル刻印装置２２０の作動位置とがずれてしまう。

特に光電センサのような光を媒体に使用する場合、音など他の媒体を使用する場合に比べて、検出信号のジッタを最小限に抑えることができるが、その分、センサに求められる精度も高い。このため、物体５０の検出タイミングが少しでもばらつくと、製造時における品質の低下に陥り易い。

そこで、本実施例に係る光電センサ１は、受光量の変化を考慮してしきい値を設定する。具体的には、本実施例に係る光電センサ１は、先ず、受光部１０４によって受光された受光量に基づき単位時間当りの受光量変化分が算出され、当該受光量変化分が所定条件を満たした場合に、当該単位時間当りの受光量変化分に対応する受光量がしきい値に設定される。以下、図７を参照しながら、本実施例に係る光電センサ１のしきい値設定について説明する。

［ライトオンモード時の受光量の変化（本実施例）］
図７は、本実施例に係る光電センサ１がライトオンモードであるときの受光量の変化を説明するための図である。図７（Ａ）には、光電センサ１がライトオンモードであるときの受光量の変化を表すグラフが示されている。図７（Ａ）に示されるグラフでは、横軸が時間軸、縦軸が受光量となっており、物体５０の移動に伴ない受光量が変化する様子が表されている。図７（Ｂ）には、図７（Ａ）に示される受光量の変化を表すグラフに対応するように、単位時間当りの受光量変化分を表すグラフが示されている。図７（Ｂ）に示されるグラフでは、横軸が時間軸、縦軸が受光量変化分となっている。なお、単位時間当りの受光量変化分は、図７（Ａ）に示される受光量が時間で微分された値である。

図７（Ｂ）に示されるように、受光量変化分が最大となる極値では、図７（Ａ）に示されるように、受光量の変化が急峻になる。そこで、本実施例に係る光電センサ１では、極値になった受光量変化分に対応する受光量がしきい値に設定される。このようにしきい値を設定すると、しきい値付近の受光量の変化が急峻になるため、受光量がしきい値となる範囲が狭くなる。このため、光電センサ１は、検出信号を出力するタイミングにばらつきが生じなくなり、受光量としきい値との比較による物体５０の検出精度が高くなる。

［ダークオンモード時の受光量の変化（参考例）］
図８は、参考例に係る光電センサ３５０がダークオンモードであるときの受光量の変化を説明するための図である。

図８（Ａ）には、製造ラインシステム３００において、ダークオンモードで光電センサ３５０が物体５０を検出している様子が示されている。図８（Ａ）に示されるように、製造ラインシステム３００は、光電センサ３５０と、ＰＬＣ２０１と、ラベル刻印装置２２０とを含む。光電センサ３５０およびラベル刻印装置２２０は、それぞれＰＬＣ２０１に接続されている。製造ラインシステム３００は、ベルトコンベヤ上を流れる物体５０に、ラベル刻印装置２２０がラベルをレーザーで刻印するシステムである。

ダークオンモードでは、投光用の光ファイバ３１１が冶具３５１に接続され、受光用の光ファイバ３１２が冶具３５２に接続される。投光用の光ファイバ３１１からの光は、冶具３５１を介して検出エリアに出射される。

物体５０が検出されていない状態では、光ファイバ３１１からの光が物体５０に反射しないため、受光用の光ファイバ３１２によって冶具３５２を介して受光される。つまり、物体５０が存在しない場合の光ファイバ３１２によって受光された受光量は、最大受光量となる。

一方、物体５０が検出エリアに入ると、光ファイバ３１１からの光が物体５０に反射するため、受光用の光ファイバ３１２によって冶具３５２を介して受光されない。光ファイバ３１２によって受光された受光量は、物体５０が検出エリアに入り始めてから徐々に減少し始め、やがて最小受光量に至る。

光電センサ３５０は、光ファイバ３１２によって受光された受光量がしきい値よりも小さくなった場合（受光量の絶対値がしきい値よりも大きくなった場合）に、物体を検出する。光電センサ３５０は、物体５０を検出すると、その結果を示す検出信号をＰＬＣ２０１に出力する（すなわち、光電センサ３５０からＰＬＣ２０１への出力がオン状態になる）。

ＰＬＣ２０１は、光電センサ３５０から検出信号を受信すると、ラベル刻印装置２２０に制御信号を出力する。ラベル刻印装置２２０は、ＰＬＣ２０１からの制御信号に基づき、物体５０にラベルをレーザーで刻印する。

たとえば、図８（Ａ）に示される例では、光ファイバ３１１からの光が物体５０Ｄによって反射されているため、光ファイバ３１２によって受光されておらず、光電センサ３５０によって物体５０Ｄが検出されている。その後、光電センサ３５０によって検出された物体５０Ｄがラベル刻印装置２２０付近まで移動している。

光電センサ３５０によって物体５０Ｄを検出した位置の精度が高い場合、物体５０Ｄがラベル刻印装置２２０の前に移動したときにラベル刻印装置２２０によって物体５０Ｄにラベルが刻印される（図８（Ａ）の実線で表された物体５０Ｄの例を参照）。一方、光電センサ３５０によって物体５０Ｄを検出した位置の精度が低い場合、物体５０Ｄがラベル刻印装置２２０の前に移動したときにラベル刻印装置２２０が作動せず、たとえば物体５０Ｄがラベル刻印装置２２０を過ぎた後でラベル刻印装置２２０が作動する（図８（Ａ）の点線で表された物体５０Ｄの例を参照）。

このような製造ラインシステム３００において、参考例として、光電センサ３５０が最大受光量と最小受光量との中間値をしきい値に設定する場合について説明する。たとえば、図８（Ｂ）には、光電センサ３５０がダークオンモードであるときの受光量の変化を表すグラフが示されている。図８（Ｂ）に示されるグラフでは、横軸が時間軸、縦軸が受光量となっており、物体５０の移動に伴ない受光量が変化する様子が表されている。

図８（Ｂ）に示されるように、物体５０が光ファイバ３１１の光から最も遠いときには、当該物体５０によって光ファイバ２１１の光が反射しないため、光ファイバ３１２によって得られる受光量は最大となる。このような受光量が最大となるグラフ上の位置をピークという。一方、物体５０が光ファイバ３１１の光から最も近いときには、当該物体５０によって光ファイバ３１１の光が最も反射するため、光ファイバ３１２によって得られる受光量は最小となる。このような受光量が最小となるグラフ上の位置をボトムという。

ここで、参考例に係る光電センサ３５０においては、最大受光量となるピークと最小受光量となるボトムとの中間値が、しきい値として設定されている。このような場合、図８（Ｂ）に示されるように、しきい値付近の受光量の変化が緩やかであれば、受光量がしきい値となるいずれのタイミングで物体５０を検出したと判定してもよく、判定する範囲にある程度の広がりを持つことになる。このため、光電センサ３５０は、検出信号を出力するタイミングにばらつきが生じ易くなり、その結果、受光量としきい値との比較による物体の検出精度が低くなってしまう。

したがって、物体５０の移動速度が一定であるにも関わらず、当該物体５０の検出タイミングのばらつき（検出信号のジッタ）が生じる。このような検出信号のジッタが引き起こされると、図８（Ａ）の点線で表された物体５０Ｄの例のように、物体５０Ｄの位置とラベル刻印装置２２０の作動位置とがずれてしまう。

そこで、本実施例に係る光電センサ１は、受光量の変化を考慮してしきい値を設定する。具体的には、本実施例に係る光電センサ１は、先ず、受光部１０４によって受光された受光量に基づき単位時間当りの受光量変化分が算出され、当該受光量変化分が所定条件を満たした場合に、当該単位時間当りの受光量変化分に対応する受光量がしきい値に設定される。以下、図９を参照しながら、本実施例に係る光電センサ１のしきい値設定について説明する。

［ダークオンモード時の受光量の変化（本実施例）］
図９は、本実施例に係る光電センサ１がダークオンモードであるときの受光量の変化を説明するための図である。図９（Ａ）には、光電センサ１がダークオンモードであるときの受光量の変化を表すグラフが示されている。図９（Ａ）に示されるグラフでは、横軸が時間軸、縦軸が受光量となっており、物体５０の移動に伴ない受光量が変化する様子が表されている。図９（Ｂ）には、図９（Ａ）に示される受光量の変化を表すグラフに対応するように、単位時間当りの受光量変化分を表すグラフが示されている。図９（Ｂ）に示されるグラフでは、横軸が時間軸、縦軸が受光量変化分となっている。なお、単位時間当りの受光量変化分は、図９（Ａ）に示される受光量が時間で微分された値である。

図９（Ｂ）に示されるように、受光量変化分が最小となる極値では、図９（Ａ）に示されるように、受光量の変化が急峻になる。そこで、本実施例に係る光電センサ１では、極値になった受光量変化分に対応する受光量がしきい値に設定される。このようにしきい値を設定すると、しきい値付近の受光量の変化が急峻になるため、受光量がしきい値となる範囲が狭くなる。このため、光電センサ１は、検出信号を出力するタイミングにばらつきが生じなくなり、受光量としきい値との比較による物体５０の検出精度が高くなる。

［チューニング処理］
図１０は、本実施例に係る光電センサ１の制御部１０５が実行するチューニング処理を説明するためのフローチャートである。制御部１０５は、チューニング処理を実行することで、しきい値を設定する。なお、図１０に示すフローチャートの各ステップ（以下、Ｓと略す）は、制御部１０５に含まれる各処理部によって実現されるが、当該各処理部は、ソフトウェア処理を形象化したものであってもよいし、制御部１０５内に作製されたハードウェア（電子回路）であってもよい。後述する図１１，図１２，図１４，図１６に示す各フローチャートにおいても同様である。

図１０に示されるように、制御部１０５は、チューニングボタンの操作を検出したか否かを判定する（Ｓ１１）。制御部１０５は、チューニングボタンの操作を検出していない場合（Ｓ１１でＮＯ）、チューニング処理を終了する。一方、制御部１０５は、チューニングボタンの操作を検出した場合（Ｓ１１でＹＥＳ）、受光量データを取得する（Ｓ１２）。

制御部１０５は、取得した受光量データに基づき、受光量を時間で微分することで、単位時間当りの受光量変化分を算出する（Ｓ１３）。制御部１０５は、受光量変化分が所定条件を満たすか否かを判定する。具体的には、制御部１０５は、ライトオンモード時においては受光量変化分が増加から減少に転じたか否かを判定する（Ｓ１４）。また、制御部１０５は、ダークオンモード時においては受光量変化分が減少から増加に転じたか否かを判定する（Ｓ１４）。このように、制御部１０５は、Ｓ１４の処理を実行することで、当該Ｓ１４で判定対象となった受光量変化分の１回前のサンプリングで取得した受光量変化が極値になっているか否かを判定する。そして、制御部１０５は、当該１回前のサンプリングで取得した受光量変化が極値になっている場合、受光量変化分が所定条件を満たすと判断する。

制御部１０５は、受光量変化分が所定条件を満たさない、つまり、受光量変化分が極値になっていない場合（Ｓ１４でＮＯ）、再びＳ１２の処理を実行する。一方、制御部１０５は、受光量変化分が所定条件を満たす、つまり、受光量変化分が極値になっている場合（Ｓ１４でＹＥＳ）、前述したサンプリング１回前の受光量変化分を極値に設定する（Ｓ１５）。

制御部１０５は、設定した極値に対応する受光量がピークとボトムとの間に存在するか否かを判定する（Ｓ１６）。制御部１０５は、極値に対応する受光量がピークとボトムとの間に存在しない場合（Ｓ１６でＮＯ）、再びＳ１２の処理を実行する。一方、制御部１０５は、極値に対応する受光量がピークとボトムとの間に存在する場合（Ｓ１６でＹＥＳ）、極値に対応する受光量をしきい値に設定する（Ｓ１７）。

制御部１０５は、チューニングボタンの操作を検出しなくなったか否かを判定する（Ｓ１８）。制御部１０５は、チューニングボタンの操作を未だ検出している場合（Ｓ１８でＮＯ）、再びＳ１２の処理を実行する。一方、制御部１０５は、チューニングボタンの操作を検出しなくなった場合（Ｓ１８でＹＥＳ）、チューニング処理を終了する。

なお、光電センサ１は、Ｓ１４およびＳ１５の処理に代えて、Ｓ１３の処理で算出した受光量変化分が、実行中のチューニング処理で今まで取得した受光量変化分よりも大きいか否かを判定し、大きいと判定した場合に受光量変化分が所定条件を満たすと判断して、当該Ｓ１３の処理で算出した受光量変化分を極値に設定してもよい。

［検出処理］
図１１は、本実施例に係る光電センサ１の制御部１０５が実行する検出処理を説明するためのフローチャートである。制御部１０５は、検出処理を実行することで、受光量と予め設定されたしきい値とを比較した結果に基づき物体を検出する。

図１１に示されるように、制御部１０５は、受光量データを取得する（Ｓ２１）。制御部１０５は、取得した受光量の絶対値がチューニング処理で設定されたしきい値よりも大きいか否かを判定する（Ｓ２２）。

制御部１０５は、受光量の絶対値がしきい値以下である場合（Ｓ２２でＮＯ）、ＰＬＣ２０１への出力をオフ状態にし（Ｓ２３）、検出処理を終了する。一方、制御部１０５は、受光量の絶対値がしきい値よりも大きい場合（Ｓ２２でＹＥＳ）、ＰＬＣ２０１への出力をオン状態にし（Ｓ２４）、検出処理を終了する。

以上のように、本実施例に係る光電センサ１は、単位時間当りの受光量変化分が所定条件を満たした場合に、当該単位時間当りの受光量変化分に対応する受光量をしきい値に設定する。また、本実施例に係る光電センサ１のしきい値設定方法は、単位時間当りの受光量変化分が所定条件を満たした場合に、当該単位時間当りの受光量変化分に対応する受光量をしきい値に設定するステップを含む。具体的に、本実施例に係る光電センサ１は、受光量変化分が極値になった場合（図１０のＳ１４でＹＥＳと判定した場合）に、当該極値に対応する受光量をしきい値に設定する（図１０のＳ１７）。このように、単位時間当りの受光量変化分が考慮されてしきい値が設定されるため、受光量としきい値との比較による物体の検出精度が高くなる。したがって、光電センサ１からＰＬＣ２０１への検出信号のジッタを最小限に抑えることができる。

本実施例に係る光電センサ１の制御部１０５（サンプリング部１５１）は、受光部１０４によって得られた受光量を一定周期（たとえば、０．１秒周期）でサンプリングする。このため、サンプリングされた受光量に基づき、単位時間当りの受光量変化分が容易に算出される。

［変形例］
以上、本実施例を説明してきたが、本実施例に係る構成は、上記に限られず、種々の変形、応用が可能である。以下、本実施例に適用可能な変形例について説明する。

（第１の変形例に係る光電センサ）
第１の変形例に係る光電センサについて説明する。なお、第１の変形例に係る光電センサは、以下で説明する構成以外の構成について、本実施例に係る光電センサ１が備える構成と同様の構成を備える。

図１２は、第１の変形例に係る光電センサの制御部が実行する検出中チューニング処理を説明するためのフローチャートである。第１の変形例に係る光電センサは、検出中チューニング処理を実行することで、物体の検出中においても、しきい値を随時更新することができる。第１の変形例に係る光電センサは、図１１に示された検出処理を並行して図１２に示された検出中チューニング処理を実行する。

図１２に示されるように、制御部は、受光量データを取得する（Ｓ３１）。制御部は、取得した受光量データに基づき、受光量を時間で微分することで、単位時間当りの受光量変化分を算出する（Ｓ３２）。制御部は、受光量変化分が所定条件を満たすか否かを判定する。具体的には、制御部１０５は、ライトオンモード時においては受光量変化分が増加から減少に転じたか否かを判定する（Ｓ３３）。また、制御部は、ダークオンモード時においては受光量変化分が減少から増加に転じたか否かを判定する（Ｓ３３）。このように、制御部は、Ｓ３３の処理を実行することで、当該Ｓ３３で判定対象となった受光量変化分の１回前のサンプリングで取得した受光量変化が極値になっているか否かを判定する。そして、制御部は、当該１回前のサンプリングで取得した受光量変化が極値になっている場合、受光量変化分が所定条件を満たすと判断する。

制御部は、受光量変化分が所定条件を満たさない、つまり、受光量変化分が極値になっていない場合（Ｓ３３でＮＯ）、再びＳ３１の処理を実行する。一方、制御部は、受光量変化分が所定条件を満たす、つまり、受光量変化分が極値になっている場合（Ｓ３３でＹＥＳ）、前述したサンプリング１回前の受光量変化分を極値に設定する（Ｓ３４）。

制御部は、設定した極値に対応する受光量がピークとボトムとの間に存在するか否かを判定する（Ｓ３５）。制御部は、極値に対応する受光量がピークとボトムとの間に存在しない場合（Ｓ３５でＮＯ）、再びＳ３１の処理を実行する。一方、制御部は、極値に対応する受光量がピークとボトムとの間に存在する場合（Ｓ３５でＹＥＳ）、極値に対応する受光量をしきい値に仮設定する（Ｓ３６）。

制御部は、仮設定したしきい値と、チューニング処理で設定したしきい値との差が所定値よりも大きいか否かを判定する（Ｓ３７）。所定値は、任意に設定可能であるが、第１の変形例に係る光電センサが適用されるシステムにおいて、光電センサからＰＬＣ２０１への検出信号のジッタが許容範囲内となる値に設定すればよい。

制御部は、仮設定したしきい値と、予めチューニング処理で設定したしきい値との差が所定値以下である場合（Ｓ３７でＮＯ）、再びＳ３１の処理を実行する。一方、制御部は、仮設定したしきい値と、チューニング処理で設定したしきい値との差が所定値よりも大きい場合（Ｓ３７でＹＥＳ）、仮設定したしきい値となるようにチューニング処理で設定したしきい値を更新し（Ｓ３８）、検出中チューニング処理を終了する。

以上のように、第１の変形例に係る光電センサは、検出処理を実行している間に、予めチューニング処理で設定したしきい値を、サンプリングされた受光量に基づき新たに設定されたしきい値に更新する（図１２のＳ３７，Ｓ３８）。このように、検出処理が実行されている間においても、予めチューニング処理で設定されたしきい値が更新されるため、受光量としきい値との比較による物体の検出精度が高くなる。したがって、光電センサからＰＬＣ２０１への検出信号のジッタを最小限に抑えることができる。

なお、第１の変形例に係る光電センサは、Ｓ３３およびＳ３４の処理に代えて、Ｓ３２の処理で算出した受光量変化分が、実行中の検出中チューニング処理で今まで取得した受光量変化分よりも大きいか否かを判定し、大きいと判定した場合に受光量変化分が所定条件を満たすと判断して、当該Ｓ３２の処理で算出した受光量変化分を極値に設定してもよい。

（第２の変形例に係る光電センサ）
第２の変形例に係る光電センサについて説明する。なお、第２の変形例に係る光電センサは、以下で説明する構成以外の構成について、本実施例に係る光電センサ１が備える構成と同様の構成を備える。

図１３は、第２の変形例に係る光電センサがライトオンモードであるときの受光量の変化を説明するための図である。第２の変形例に係る光電センサは、受光量変化分が極値であっても、当該極値がノイズ（たとえば、インパルスノイズ）などの影響によるものであれば、しきい値の設定の対象外とする。

たとえば、図１３（Ａ）には、第２の変形例に係る光電センサがライトオンモードであるときの受光量の変化を表すグラフが示されている。図１３（Ａ）に示されるグラフでは、横軸が時間軸、縦軸が受光量となっており、物体の移動に伴ない受光量が変化する様子が表されている。図１３（Ｂ）には、図１３（Ａ）に示される受光量の変化を表すグラフに対応するように、単位時間当りの受光量変化分を表すグラフが示されている。図１３（Ｂ）に示されるグラフでは、横軸が時間軸、縦軸が受光量変化分となっている。なお、単位時間当りの受光量変化分は、図１３（Ａ）に示される受光量が時間で微分された値である。図１３（Ｃ）には、図１３（Ｂ）に示される受光量変化分を表すグラフに対応するように、受光量変化分のさらなる単位時間当りの変化分を表すグラフが示されている。図１３（Ｃ）に示されるグラフでは、横軸が時間軸、縦軸が受光量変化分の微分値となっている。

図１３（Ｂ）に示されるように、受光量変化分の極値としては、受光量の変化が急峻になる極値と、ノイズの影響による極値とがある。このようなノイズの影響による極値が存在する場合、図１０に示される本実施例に係る光電センサ１のチューニング処理では、当該極値をしきい値の設定対象にしてしまう虞がある。

そこで、第２の変形例に係る光電センサは、図１３（Ｃ）に示されるように、受光量変化分をさらに時間で微分することで、受光量変化分の微分値を得る。図１３（Ｃ）に示される受光量変化分の微分値は、図１３（Ｂ）に示される受光量変化分のさらなる単位時間当りの変化分であるため、ノイズが影響している場合のみ極値が現れる。よって、第２の変形例に係る光電センサは、受光量変化分で極値が現れる場合であっても、受光量変化分の微分値が規定値を超えるような極値が現れる場合は、ノイズの影響を受けていると判断して、しきい値の設定の対象外とする。

図１４は、第２の変形例に係る光電センサの制御部が実行するチューニング処理を説明するためのフローチャートである。

図１４に示されるように、制御部は、チューニングボタンの操作を検出したか否かを判定する（Ｓ４１）。制御部は、チューニングボタンの操作を検出していない場合（Ｓ４１でＮＯ）、チューニング処理を終了する。一方、制御部は、チューニングボタンの操作を検出した場合（Ｓ４１でＹＥＳ）、受光量データを取得する（Ｓ４２）。

制御部は、取得した受光量データに基づき、受光量を時間で微分することで、単位時間当りの受光量変化分を算出する（Ｓ４３）。制御部は、受光量変化分が所定条件を満たすか否かを判定する。具体的には、制御部は、ライトオンモード時においては受光量変化分が増加から減少に転じたか否かを判定する（Ｓ４４）。また、制御部は、ダークオンモード時においては受光量変化分が減少から増加に転じたか否かを判定する（Ｓ４４）。このように、制御部は、Ｓ４４の処理を実行することで、当該Ｓ４４で判定対象となった受光量変化分の１回前のサンプリングで取得した受光量変化が極値になっているか否かを判定する。そして、制御部は、当該１回前のサンプリングで取得した受光量変化が極値になっている場合、受光量変化分が所定条件を満たすと判断する。

制御部は、受光量変化分が所定条件を満たさない、つまり、受光量変化分が極値になっていない場合（Ｓ４４でＮＯ）、再びＳ４２の処理を実行する。一方、制御部は、受光量変化分が所定条件を満たす、つまり、受光量変化分が極値になっている場合（Ｓ４４でＹＥＳ）、極値になった受光量変化分を中心にしたサンプリング１回前後の受光量変化分に基づき、受光量変化分をさらに時間で微分することで、受光量変化分の微分値を算出する（Ｓ４５）。

制御部は、受光量変化分の微分値が規定値よりも大きいか否かを判定する（Ｓ４６）。規定値は、任意に設定可能であるが、第２の変形例に係る光電センサが適用されるシステムにおいて、光電センサからＰＬＣ２０１への検出信号のジッタが許容範囲内となる値に設定すればよい。

制御部は、受光量変化分の微分値が規定値以下である場合（Ｓ４６でＮＯ）、ノイズの影響を受けていないと判断して、サンプリング１回前の受光量変化分を極値に設定する（Ｓ４７）。

制御部は、設定した極値に対応する受光量がピークとボトムとの間に存在するか否かを判定する（Ｓ４８）。制御部は、極値に対応する受光量がピークとボトムとの間に存在しない場合（Ｓ４８でＮＯ）、再びＳ４２の処理を実行する。一方、制御部は、極値に対応する受光量がピークとボトムとの間に存在する場合（Ｓ４８でＹＥＳ）、極値に対応する受光量をしきい値に設定し（Ｓ４９）、Ｓ５１の処理を実行する。

一方、制御部は、受光量変化分の微分値が規定値よりも大きい場合（Ｓ４６でＹＥＳ）、ノイズの影響を受けていると判断して、当該受光量変化分の微分値に対応する受光量をしきい値の設定の対象外とする（Ｓ５０）。たとえば、制御部は、受光量変化分の微分値が規定値よりも大きい場合、サンプリング１回前の受光量変化分を極値の対象外とする。その後、制御部は、Ｓ５１の処理を実行する。

なお、制御部は、Ｓ５０の処理を省略し、受光量変化分の微分値が規定値よりも大きい場合（Ｓ４６でＹＥＳ）、そのままＳ５１の処理を実行してもよい。このようなフローであっても、Ｓ４７〜Ｓ４９の処理が実行されないため、ノイズの影響による受光量変化分の極値をしきい値の設定の対象外とすることができる。

制御部は、チューニングボタンの操作を検出しなくなったか否かを判定する（Ｓ５１）。制御部は、チューニングボタンの操作を未だ検出している場合（Ｓ５１でＮＯ）、再びＳ４２の処理を実行する。一方、制御部は、チューニングボタンの操作を検出しなくなった場合（Ｓ５１でＹＥＳ）、チューニング処理を終了する。

以上のように、第２の変形例に係る光電センサは、単位時間当りの受光量変化分のさらなる単位時間当りの変化分である受光量変化分の微分値を算出し（図１４のＳ４５）、当該受光量変化分の微分値が規定値よりも大きい場合（図１４のＳ４６でＹＥＳと判定した場合）、当該受光量変化分の微分値に対応する受光量をしきい値の設定の対象外とする（図１４のＳ５０）。このように、受光量変化分の微分値が規定値よりも大きい場合にはノイズなどが影響している可能性があるが、当該受光量変化分の微分値に対応する受光量がしきい値の設定の対象外にされるため、受光量としきい値との比較による物体の検出精度が高くなる。したがって、光電センサからＰＬＣ２０１への検出信号のジッタを最小限に抑えることができる。

なお、第２の変形例に係る光電センサは、Ｓ４４〜Ｓ４６の処理に代えて、Ｓ４３の処理で算出した受光量変化分が、実行中のチューニング処理で今まで取得した受光量変化分よりも大きいか否かを判定し、大きいと判定した場合に受光量変化分が所定条件を満たすと判断して、Ｓ４６の処理において、当該Ｓ４３の処理で算出した受光量変化分が規定値よりも大きいか否かを判定してもよい。

（第３の変形例に係る光電センサ）
第３の変形例に係る光電センサについて説明する。なお、第３の変形例に係る光電センサは、以下で説明する構成以外の構成について、本実施例に係る光電センサ１が備える構成と同様の構成を備える。

図１５は、第３の変形例に係る光電センサがライトオンモードであるときの受光量の変化を説明するための図である。第３の変形例に係る光電センサは、受光量変化分の極値が複数現れた場合、当該複数の極値に対応する受光量のそれぞれを重み付けした結果に基づきしきい値を設定する。

たとえば、図１５（Ａ）には、第３の変形例に係る光電センサがライトオンモードであるときの受光量の変化を表すグラフが示されている。図１５（Ａ）に示されるグラフでは、横軸が時間軸、縦軸が受光量となっており、物体の移動に伴ない受光量が変化する様子が表されている。図１５（Ｂ）には、図１５（Ａ）に示される受光量の変化を表すグラフに対応するように、単位時間当りの受光量変化分を表すグラフが示されている。図１５（Ｂ）に示されるグラフでは、横軸が時間軸、縦軸が受光量変化分となっている。なお、単位時間当りの受光量変化分は、図１５（Ａ）に示される受光量が時間で微分された値である。

図１５（Ｂ）に示されるように、受光量変化分のグラフには、極値１および極値２が現れている。図１５（Ｂ）に示される極値１は、極値２よりも受光量変化分が大きい。このため、図１５（Ａ）に示されるように、極値１に対応する受光量の変化は、極値２に対応する受光量の変化よりも急峻である。しかしながら、極値１に対応する受光量と最大受光量との差は、極値２に対応する受光量と最小受光量との差よりも小さい。このため、極値１に対応する受光量をしきい値に設定した場合、極値２に対応する受光量をしきい値に設定した場合よりも、余裕度（受光量のしきい値に対する比率）が小さい。よって、極値１に対応する受光量をしきい値に設定した場合、極値２に対応する受光量をしきい値に設定した場合よりも、物体の検出が不安定になる虞がある。

このように、複数の極値が現れた場合、いずれの極値に対応する受光量をしきい値に設定するかによって、物体の検出の安定性が変わる虞がある。

そこで、第３の変形例に係る光電センサは、図１５（Ａ）に示されるように、最大受光量と最小受光量との中間値の重みを「１」とし、最大受光量に近づけば近づくほど、また最小受光量に近づけば近づくほど、重みを小さくした。そして、光電センサは、複数の極値に対応する受光量のそれぞれを重み付けした結果に基づきしきい値を設定する。

たとえば、図１５（Ｂ）に示されるように、極値１に対応する受光量変化分は、極値２に対応する受光量変化分よりも、値が大きい。その一方で、図１５（Ａ）に示されるように、極値１に対応する受光量は、極値２に対応する受光量よりも、重みが小さい。このため、たとえば、極値１に対応する受光量変化分と極値２に対応する受光量変化分とのそれぞれに重みを掛けると、極値１に対応する受光量変化分よりも、極値２に対応する受光量変化分の方が、重み付け後の値が大きくなる場合がある。このような場合、光電センサは、極値２に対応する受光量をしきい値に設定する。

図１６は、第３の変形例に係る光電センサの制御部が実行するチューニング処理を説明するためのフローチャートである。

図１６に示されるように、制御部は、チューニングボタンの操作を検出したか否かを判定する（Ｓ６１）。制御部は、チューニングボタンの操作を検出していない場合（Ｓ６１でＮＯ）、チューニング処理を終了する。一方、制御部は、チューニングボタンの操作を検出した場合（Ｓ６１でＹＥＳ）、受光量データを取得する（Ｓ６２）。

制御部は、取得した受光量データに基づき、受光量を時間で微分することで、単位時間当りの受光量変化分を算出する（Ｓ６３）。制御部は、受光量変化分が所定条件を満たすか否かを判定する。具体的には、制御部は、ライトオンモード時においては受光量変化分が増加から減少に転じたか否かを判定する（Ｓ６４）。また、制御部は、ダークオンモード時においては受光量変化分が減少から増加に転じたか否かを判定する（Ｓ６４）。このように、制御部は、Ｓ６４の処理を実行することで、当該Ｓ６４で判定対象となった受光量変化分の１回前のサンプリングで取得した受光量変化が極値になっているか否かを判定する。そして、制御部は、当該１回前のサンプリングで取得した受光量変化が極値になっている場合、受光量変化分が所定条件を満たすと判断する。

制御部は、受光量変化分が所定条件を満たさない、つまり、受光量変化分が極値になっていない場合（Ｓ６４でＮＯ）、再びＳ６２の処理を実行する。一方、制御部は、受光量変化分が所定条件を満たす、つまり、受光量変化分が極値になっている場合（Ｓ６４でＹＥＳ）、前述したサンプリング１回前の受光量変化分を極値に設定する（Ｓ６５）。

制御部は、極値が複数あるか否かを判定する（Ｓ６６）。制御部は、極値が複数ない場合（Ｓ６６でＮＯ）、Ｓ６７の処理を実行する。一方、制御部は、極値が複数ある場合（Ｓ６６でＹＥＳ）、複数の極値に対応する受光量のそれぞれを重み付けすることでいずれかの極値を設定し（Ｓ６８）、Ｓ６７の処理を実行する。

制御部は、設定した極値に対応する受光量がピークとボトムとの間に存在するか否かを判定する（Ｓ６７）。制御部は、極値に対応する受光量がピークとボトムとの間に存在しない場合（Ｓ６７でＮＯ）、再びＳ６２の処理を実行する。一方、制御部は、極値に対応する受光量がピークとボトムとの間に存在する場合（Ｓ６７でＹＥＳ）、極値に対応する受光量をしきい値に設定する（Ｓ６９）。

制御部は、チューニングボタンの操作を検出しなくなったか否かを判定する（Ｓ７０）。制御部は、チューニングボタンの操作を未だ検出している場合（Ｓ７０でＮＯ）、再びＳ６２の処理を実行する。一方、制御部は、チューニングボタンの操作を検出しなくなった場合（Ｓ７０でＹＥＳ）、チューニング処理を終了する。

以上のように、第３の変形例に係る光電センサは、複数の極値が存在する場合（図１６のＳ６６でＹＥＳと判定した場合）、当該複数の極値のそれぞれを重み付けした結果に基づきしきい値を設定する（図１６のＳ６８）。このように、複数の極値が存在する場合であっても、重み付けによってしきい値が設定されるため、受光量としきい値との比較について精度が良くなる。したがって、光電センサからＰＬＣ２０１への検出信号のジッタを最小限に抑えることができる。

なお、重み付けについて、最大受光量と最小受光量との中間値の重みを「１」とするものに限らず、余裕度（受光量のしきい値に対する比率）が最も大きくなる受光量の重みを「１」としてもよい。

（その他の変形例）
本実施例および第１〜第３の変形例に係る光電センサは、ライトオンモード時においては受光量変化分が増加から減少に転じた場合の最大極値、ダークオンモード時においては受光量変化分が減少から増加に転じた場合の最小極値を、それぞれしきい値に設定するものであった。しかし、これに限らず、光電センサは、ライトオンモード時においては受光量変化分が減少から増加に転じた場合の最小極値、ダークオンモード時においては受光量変化分が増加から減少に転じた場合の最大極値を、それぞれしきい値に設定してもよい。つまり、光電センサは、ライトオンモード時およびダークオンモード時のいずれにおいても、受光量変化分の絶対値が最大となる極値に対応する受光量をしきい値に設定してもよい。

本実施例および第１〜第３の変形例に係る光電センサのチューニング処理（しきい値設定方法）は、ライトオンモード時およびダークオンモード時のいずれにおいても適用可能である。

本実施例および第１〜第３の変形例に係る光電センサは、受光量を時間で微分することで、単位時間当りの受光量変化分を算出するものであった。しかし、これに限らず、光電センサは、サンプリングレートが一定周期で行われるものであれば、サンプリングごとの受光量の差分を算出することで、サンプリングレート当りの受光量変化分を算出してもよい。

本実施例および第１〜第３の変形例に係る光電センサは、物体を検出した場合にＰＬＣ２０１への出力をオフ状態からオン状態に切り替えるものであった。しかし、これに限らず、光電センサは、物体を検出した場合にＰＬＣ２０１への出力をオン状態からオフ状態に切り替えてもよい。

本実施例および第１〜第３の変形例に係る光電センサは、受光量変化分の極値に対応する受光量をしきい値に設定するものであった。しかし、これに限らず、光電センサは、受光量変化分の極値付近の値（極値近傍の値）、言い換えると、受光量変化分の極値から所定範囲内の値となる特定値に対応する受光量をしきい値に設定してもよい。つまり、光電センサは、算出した受光量変化分が極値から所定範囲内の値となる特定値になると判定した場合に受光量変化分が所定条件を満たすと判断して、当該算出した受光量変化分に対応する受光量をしきい値に設定してもよい。特定値は、任意に設定可能であるが、光電センサが適用されるシステムにおいて、光電センサからＰＬＣ２０１への検出信号のジッタが許容範囲内となる値に設定すればよい。

本実施例および第１〜第３の変形例に係る光電センサは、チューニングボタンの操作を契機にしきい値を設定するものであった。しかし、これに限らず、光電センサは、外部入力信号を受信したときにしきい値を設定してもよい。また、光電センサは、ＰＬＣ２０１との間の通信が確立したときにしきい値を設定してもよい。

なお、今回開示された実施の形態は全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全ての変更が含まれることが意図される。

１，２５０，３５０ 光電センサ、１０ 本体部、１１，１２，２１１，２１２，３１１，３１２ 光ファイバ、１１Ａ，１２Ａ ヘッド部、１１Ｂ，１２Ｂ 挿入口、１３ カバー、１４ ケーブル、５０ 物体、１００ 表示部、１０１，１０２ 表示器、１０３ 投光部、１０４ 受光部、１０５ 制御部、１０６ メモリ、１０７ 外部機器用インタフェース、１０８ 出力部、１０９ 電源部、１１０ 操作部、１１１，１１２，１１３，１１４，１１５ 表示灯、１３２，１４２ 増幅回路、１３３，１４３ 変換回路、１４１ フォトダイオード、１５１ サンプリング部、１５２ 算出部、１５３ 設定部、１５４ 記憶部、１５５ 比較部、２００，３００ 製造ラインシステム、２２０ ラベル刻印装置、２５１，３５１，３５２ 冶具、ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５ 押ボタンスイッチ。

Claims (5)

1. 投光部からの光を受光部で受光することで物体を検出するセンサであって、
   前記受光部によって受光された受光量をサンプリングするサンプリング部と、
   前記サンプリング部によってサンプリングされた受光量に基づき単位時間当りの受光量変化分を算出する算出部と、
   前記単位時間当りの受光量変化分が極値となった場合に、極値となった当該受光量変化分に対応する受光量をしきい値に設定する設定部と、
   前記受光部によって受光された受光量と前記しきい値との比較によって前記物体を検出する検出部とを備え、
   前記サンプリング部によってサンプリングされた受光量の最小と最大との中間値が受光量に対する重み付けにおける重みの最大であり、
   前記設定部は、
   複数の受光量変化分が極値となった場合、極値となった前記複数の受光量変化分の各々に対応する複数の受光量のうち、最も前記中間値に近い受光量を前記しきい値の候補とし、
   前記しきい値の候補として設定された受光量が前記サンプリング部によってサンプリングされた受光量の最小と最大との間である場合に、前記しきい値の候補として設定された受光量をしきい値に設定する、センサ。
2. 前記サンプリング部は、前記受光部によって受光された受光量を一定周期でサンプリングする、請求項１に記載のセンサ。
3. 前記算出部は、前記単位時間当りの受光量変化分のさらなる単位時間当りの変化分を算出し、
   前記設定部は、前記さらなる単位時間当りの変化分が規定値よりも大きい場合、当該さらなる単位時間当りの変化分に対応する受光量を前記しきい値の設定の対象外とする、請求項１または請求項２に記載のセンサ。
4. 前記設定部は、前記検出部によって前記しきい値を用いて前記物体を検出している間に、当該しきい値を、前記サンプリング部によってサンプリングされた受光量に基づき新たに設定されたしきい値に更新する、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のセンサ。
5. 投光部からの光を受光部で受光するとともに当該受光部によって受光された受光量としきい値との比較によって物体を検出するセンサのしきい値設定方法であって、
   前記受光部によって受光された受光量をサンプリングするステップと、
   サンプリングされた受光量に基づき単位時間当りの受光量変化分を算出するステップと、
   前記単位時間当りの受光量変化分が極値となった場合に、極値となった当該受光量変化分に対応する受光量を前記しきい値に設定するステップとを含み、
   サンプリングされた受光量の最小と最大との中間値が受光量に対する重み付けにおける重みの最大であり、
   前記設定するステップは、
   複数の受光量変化分が極値となった場合、極値となった前記複数の受光量変化分の各々に対応する複数の受光量のうち、最も前記中間値に近い受光量を前記しきい値の候補とするステップと、
   前記しきい値の候補として設定された受光量がサンプリングされた受光量の最小と最大との間である場合に、前記しきい値の候補として設定された受光量をしきい値に設定するステップとを含む、センサのしきい値設定方法。

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