JP7034440B2 - 光電センサ - Google Patents
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Description
図1及び2を参照しつつ、本実施形態に係る光電センサ10の構成の一例について説明する。図1は、本発明の実施形態に係る光電センサ10を含む検出システム1の概要を示す図である。検出システム1は、光電センサ10と、コントローラ20と、コンピュータ30と、ロボット40と、搬送装置50と、カメラ60とを備える。
投光部11は、対象物100が到来する検出範囲10aに向けて光を出射する。投光部11は、投光素子11a及び駆動回路11bを含んでよい。投光素子11aは、LED(Light Emitting Diode)やレーザダイオードで構成されてよく、駆動回路11bは、投光素子11aを発光させるための電流を制御する。駆動回路11bは、投光素子11aを間欠的に、例えば0.1ms周期でパルス発光させてよい。投光素子11aから出射した光は、図示しないレンズ又は光ファイバを介して、検出範囲10aに照射されてよい。
受光部12は、光の受光に基づく時系列の信号値を取得する。受光部12は、受光素子12a、増幅器12b、サンプル/ホールド回路12c及びA/D変換器12dを含んでよい。受光素子12aは、フォトダイオードによって構成されてよく、受光量を電気的な出力信号に変換する。受光部12は、検出範囲10aにおいて反射又は透過した光を、図示しないレンズ又は光ファイバを介して受光素子12aに入射させてよい。増幅器12bは、受光素子12aの出力信号を増幅する。サンプル/ホールド回路12cは、投光部11によるパルス発光のタイミングに同期して、増幅器12bにより増幅された受光素子12aの出力信号を保持する。A/D変換器12dは、サンプル/ホールド回路12cにより保持されたアナログの信号値をデジタル値である受光量の値に変換する。
処理部13は、動作制御部13a、外乱光予測モデル生成部13b、外乱光成分除去部13c及び検出部13dを含む。処理部13は、例えば、マイクロプロセッサ、メモリ及びメモリに格納されたプログラム等から構成されるコンピュータとして構成されてよい。
操作部14は、光電センサ10の操作を行うためのものであり、操作スイッチ、表示器などを含んでよい。光電センサ10の操作者は、操作部14を用いて、光電センサ10の動作モードの設定等の指示の入力や動作状態の確認を行うことができる。なお、本実施形態に係る光電センサ10は、動作モードとして、外乱光予測モデル生成モード及び判定モデルを用いて対象物100の到来又は対象物100の状態を判定するための判定モードを備えてよい。さらに、判定モデルを生成するための学習モードを備えてよい。
出力部15は、検出部13dによる検出結果を含む様々なデータの出力を行う。出力部15は、最も簡単には検出部13dによる検出結果の2値出力を行ってよい。なお、光電センサ10は、出力部15に代えて通信部を備え、大量のデータの入出力を行えるようにしてもよい。
Claims (10)
- 対象物が到来する検出範囲に向けて光を間欠的に投光する投光部と、
前記検出範囲から受光した光に基づいて時系列の信号値を取得する受光部と、
前記信号値から外乱光成分を除去する外乱光成分除去部であって、
前記信号値を記憶するための段を所定数備え、所定数の前記信号値を取得された順に記憶し、新たに取得された前記信号値により順次更新されるFIFOメモリ、
所定の予測モデルによって、前記FIFOメモリの所定の複数の段に記憶された前記信号値に基づいて、それらの信号値が取得された複数の時点のいずれの時点よりも後の投光時点における信号値に含まれる外乱光成分の予測値を算出する予測部、及び、
前記外乱光成分の前記予測値と、前記予測値に対応する時点において取得された信号値との差を算出する差演算部、を含む外乱光成分除去部と、
前記差の値を前記投光部が投光した光に基づく信号値の成分として用いることにより、対象物の検出を行う検出部と、を備え、
前記予測モデルは、前記投光部による間欠的な投光が停止した状態において、前記受光部が取得した外乱光に由来する時系列の信号値に基づいて生成される、光電センサ。 - 前記複数の時点は、前記投光部による投光の休止期間から選択される、
請求項1に記載の光電センサ。 - 前記複数の時点は、前記投光部による投光の一つの休止期間から選択される、
請求項2に記載の光電センサ。 - 前記複数の時点は、前記投光部による投光期間及び前記投光部による投光の休止期間のいずれの期間であるかを問わずに選択される、
請求項1に記載の光電センサ。 - 前記予測部は、一つの投光期間に含まれる他の複数の時点のそれぞれにおける外乱光成分の予測値を算出し、
前記差演算部は、それぞれの前記予測値と、それぞれの前記予測値に対応する時点において取得された前記信号値との差を算出し、
前記外乱光成分除去部は、更に、前記一つの投光期間に対応する複数の前記差から代表値を抽出する代表値抽出部を備え、
前記検出部は、前記差の代表値を前記投光部が投光した光に基づく信号値の成分として用いる、
請求項1に記載の光電センサ。 - 前記投光部は、前記間欠的な投光を一定の周期で行い、
前記予測部による前記予測値の算出及び前記差演算部による前記差の算出は、前記投光の周期と同じ周期で繰り返し行われる、
請求項1から5のいずれか一項に記載の光電センサ。 - 前記予測モデルを生成する外乱光予測モデル生成部を更に備える、
請求項1から6のいずれか一項に記載の光電センサ。 - 前記投光部による投光が間欠的に行われている状態における前記投光部による投光の休止期間において前記受光部が取得した外乱光に由来する時系列の信号値に基づいて、前記予測モデルを生成する外乱光予測モデル生成部を更に備える、
請求項1から6のいずれか一項に記載の光電センサ。 - 前記検出部は、前記差の値を所定の閾値と比較することにより、前記対象物の検出を行う、請求項1から8のいずれか一項に記載の光電センサ。
- 前記検出部は、
取得された順に順序付けて所定数の前記差の値を記憶し、周期的に、新たに取得された前記差の値により所定数の前記差の値を更新する第2FIFOメモリと、
前記第2FIFOメモリの更新を1回又は複数回行う毎に一度の頻度で、前記対象物の到来又は特定の状態に対応する基準波形との一致度を判定する判定モデルによって、前記第2FIFOメモリに記憶された所定数の前記差の値により構成される波形に基づいて、前記対象物の到来又は状態を判定する判定部と、を備える、
請求項1から9のいずれか一項に記載の光電センサ。
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