JP7406724B2 - 光電センサ - Google Patents

Description

本発明は、平板型透明体を検出する光電センサに関する。

従来、対象物の有無を検出するセンサとして、対象物に光を照射し、対象物を透過する光を検出したり、対象物による光の遮蔽を検出したり、対象物により反射した光を検出したりする光電センサが用いられている。ここで、対象物は、透明体の場合がある。

透明体を検出する光電センサについて、例えば下記特許文献１には、直線偏光を透明体に投光して、透明体を透過した光の２つ以上の偏光成分をそれぞれ個別に受光し、各偏光成分の受光量の変化に基づいて透明体の有無を検出する光電センサが記載されている。

また、下記特許文献２には、物体検出領域へ投光し、物体検出領域からの当該光の受光量を取得するタイミング又は期間の指示を受け付けて、指示に対応したタイミング又は期間に取得した受光量に基づいて、受光量を表示するための基準となる表示基準量を決定する光電センサが記載されている。光電センサは、さらに、取得した受光量に基づいて、物体の有無を判断するための閾値を表示基準量よりも小さな値として算出し、受光量が表示基準量以上である場合はゼロに、受光量が表示基準量よりも小さい場合は、受光量が小さくなるにつれ値が大きくなる表示用受光量に変換し、変換された表示用受光量を表示する。

特開２０１０－１０７４７５号公報 特開２００９－１５２８１３号公報

光電センサによって透明体を検出するために、例えば特許文献１に記載の技術のように、不透明体を検出する場合には必要とされなかったハードウェアを追加することがある。そのような光電センサは、実質的に透明体検出のための専用機となり、不透明体を検出する光電センサとは別に導入する必要があった。

また、受光量と閾値の比較によって透明体を検出する場合、例えば特許文献２に記載の技術のように表示を工夫したとしても、閾値の設定が依然として困難な場合がある。

そこで、本発明は、平板型透明体がないときの信号値と平板型透明体が通過中の信号値とを判別するための閾値の設定が不要であり、簡易な構成で平板型透明体を検出できる光電センサを提供する。

本開示の一態様に係る光電センサは、検出領域を順次通過する複数の平板型透明体の検出に用いられる光電センサであって、検出領域に向けて光を出射する投光部と、検出領域を挟んで投光部と対向して光を受けるように配置され、受光量に対応する時系列の信号値を取得する受光部と、時系列の信号値が到来条件を満たすか否かを判定することを到来条件を満たすまで継続する処理と、時系列の信号値がリセット条件を満たすか否かを判定することをリセット条件を満たすまで継続する処理とを交互に繰り返す判定部と、を備え、到来条件およびリセット条件は、信号値のパルス状の落ち込み波形が得られることを含む。

この態様によれば、信号値のパルス状の落ち込み波形に基づいて到来条件又はリセット条件が満たされたか否かを判定することで、平板型透明体を検出することができる。このため、平板型透明体がないときの信号値と平板型透明体が通過中の信号値とを判別するための閾値の設定しなくとも、簡易な構成を有する光電センサにより平板型透明体を検出できる。

上記態様において、到来条件は、さらに、落ち込み波形より前に続く第１の期間に取得された信号値の平均値が落ち込み波形より後に続く第２の期間に取得された信号値の平均値よりも大きいことを含み、リセット条件は、さらに、落ち込み波形より前に続く第３の期間に取得された信号値の平均値が落ち込み波形より後に続く第４の期間に取得された信号値の平均値よりも小さいことを含んでもよい。

この態様によれば、落ち込み波形の前後における信号値の平均値の大小関係に基づき、到来条件とリセット条件とを区別して判定することが可能になる。従って、平板型透明体が到来したか通過したかを区別して判定することが可能になる。

上記態様において、落ち込み波形は、平板型透明体が検出領域を通過している期間に得られる信号値よりも小さな所定の閾値を下回る期間の信号値を含む波形であってもよい。

この態様によれば、平板型透明体の落ち込み波形の特徴である所定の閾値を下回る期間の信号値を得た上で、落ち込み波形を判別することができる。このため、より正確に到来条件又はリセット条件が満たされたか否かを判定することができる。

上記態様において、閾値は、検出領域に平板型透明体が存在しないときの信号値の０．６倍以上０．９６倍以下の範囲から選ばれた値であってもよい。

この態様によれば、閾値を所定の範囲に限定することで、より正確に平板型透明体を検出することが可能になる。

本発明によれば、平板型透明体がないときの信号値と平板型透明体が通過中の信号値とを判別するための閾値の設定が不要であり、簡易な構成で平板型透明体を検出できる光電センサが提供される。

本実施形態に係る光電センサを含む検出システムの概要を示す図である。 本実施形態に係る光電センサの構成を示す図である。 本実施形態に係る光電センサの処理部の構成の一例を示す図である。 本実施形態に係る投光部に平板型透明体が接近する様子を示す図である。 本実施形態に係る投光部から出射された光の一部が、平板型透明体の第１端部によって反射されて、受光部により受光される様子を示す図である。 本実施形態に係る投光部から出射された光の一部が、平板型透明体の第１端部によって反射され、受光部による受光が抑制されている様子を示す図である。 本実施形態に係る投光部から出射された光が、検出領域を通過している平板型透明体を透過する様子を示す図である。 本実施形態に係る光電センサにより測定される受光量の第１例を示す図である。 本実施形態に係る光電センサにより実行される平板型透明体を検出する処理のフローチャートである。 本実施形態に係る光電センサにより実行される自動調整処理のフローチャートである。 本実施形態に係る光電センサにより実行される平板型透明体を検出する処理の詳細を示すフローチャートである。 本実施形態に係る光電センサにより測定される受光量の第２例を示す図である。

以下、本発明の一側面に係る実施の形態（以下、「本実施形態」と表記する。）を、図面に基づいて説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。

図１及び図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とを備える。

光電センサ１０は、検出領域１０ａに平板型透明体１００が到来したか否かに応じて値が変化する物理量に対応する信号値に基づいて、検出領域１０ａに平板型透明体１００が到来したことを検出する装置である。光電センサ１０は、透過型の光電センサであってよい。図１では、光電センサ１０は、透過型で検出するように配置された投光用光ファイバ１０１及び受光用光ファイバ１０２を備えている。平板型透明体１００が光電センサ１０の検出領域１０ａに到来すると、光電センサ１０によって検出される光量が変動する。

平板型透明体１００は、光電センサ１０による検出の対象となる物であり、例えば、プレパラートのような薄板状の透明体であってよい。平板型透明体１００は、例えばガラスなどの各種の透明な材質により構成されてもよい。平板型透明体１００は、例えば生産される製品の完成品であったり、部品等の未完成品であったりしてよい。本実施形態では、複数の平板型透明体１００が、検出領域１０ａを順次通過する。

コントローラ２０は、ロボット４０及び搬送装置５０を制御する。コントローラ２０は、例えばＰＬＣ（Programmable Logic Controller）で構成されてよい。コントローラ２０は、光電センサ１０からの出力により平板型透明体１００が到来したことを検知し、ロボット４０を制御する。

コンピュータ３０は、光電センサ１０、コントローラ２０及びロボット４０の設定を行う。また、コンピュータ３０は、コントローラ２０から、コントローラ２０による制御の実行結果を取得する。

ロボット４０は、コントローラ２０による制御に従って、平板型透明体１００を操作したり加工したりする。ロボット４０は、例えば平板型透明体１００をピックアップして別の場所に移動させたり、平板型透明体１００を切削したり、組み立てたりしてよい。

搬送装置５０は、コントローラ２０による制御に従って、平板型透明体１００を搬送する装置である。搬送装置５０は、例えばベルトコンベアであってよく、コントローラ２０により設定された速度で平板型透明体１００を搬送してよい。

図２は、本実施形態に係る光電センサ１０の構成を示す図である。光電センサ１０は、投光部１１、受光部１２、処理部１３、操作部１４及び出力部１５を備える。

＜投光部＞
投光部１１は、平板型透明体１００が到来する検出領域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から出射された光は、図示しないレンズ又は図１の投光用光ファイバ１０１を介して、検出領域１０ａに照射されてよい。

＜受光部＞
受光部１２は、検出領域１０ａを挟んで投光部１１と対向して配置され、受光量に対応する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、検出領域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図１の受光用光ファイバ１０２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。これにより外乱光の影響が低減される。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。受光部１２は、検出領域１０ａからの光を受光し、受光量を逐次信号値に変換する測定部の一例である。

＜処理部＞
処理部１３は、動作制御部１３ａ、ＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ Ｉｎ Ｆｉｒｓｔ Ｏｕｔ）メモリ１３ｂ及び判定部１３ｃ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。

動作制御部１３ａは、後述する判定処理の他、光電センサ１０全体の動作を統括制御してよい。

ＦＩＦＯメモリ１３ｂは、所定数の信号値を受光部１２から取得した順に順序付けて記憶するための記憶領域を備え、第１周期で、記憶している所定数の信号値を受光部１２から新たに取得した信号値により更新する。ここで、ＦＩＦＯメモリ１３ｂに記憶される信号値の数、すなわち所定数は、任意であるが、例えば１０程度であってよい。ＦＩＦＯメモリ１３ｂは、専用のハードウェアによって実現できるほか、処理部１３のメモリ上に処理部１３のプログラムに従って実現されてもよい。その場合、ＦＩＦＯメモリ１３ｂの後段への信号値のシフトは、格納されているデータの物理的なシフトではなく、メモリ上のアクセス箇所の更新によって行うことができる。

判定部１３ｃは、時系列の信号値が到来条件を満たすか否かを判定することを到来条件を満たすまで継続する処理と、時系列の信号値がリセット条件を満たすか否かを判定することをリセット条件を満たすまで継続する処理とを交互に繰り返す。判定部１３ｃは、例えばＦＩＦＯメモリ１３ｂの更新が１回又は複数回行われる毎に、到来条件又はリセット条件の判定を行ってもよい。

ここで、到来条件は、平板型透明体１００が検出領域１０ａに到来したことを識別するための条件である。また、リセット条件は、平板型透明体１００が検出領域１０ａから脱出したことを識別するための条件である。

より具体的には、到来条件およびリセット条件は、信号値のパルス状の落ち込み波形が得られることを含む。ここで、パルス状の落ち込み波形が得られるとは、時系列の信号値に基づく波形データの形状分析によって、パルス状の落ち込み波形を検出できる場合に限らず、パルス状の落ち込み波形に相当する時系列の信号値が発生したことに起因する現象が検出されることであってもよい。例えば、パルス状の落ち込み波形が得られるとは、所定の閾値より低い信号値が検出されることを含んでよい。本実施形態では、平板型透明体１００が検出領域１０ａを通過するため、後述するように落ち込み波形には所定の閾値よりも低い信号値が含まれ得る。このため、所定の閾値より低い信号値が得られた際に、パルス状の落ち込み波形が発生したと推認することができる。

ここで、閾値は、検出領域１０ａに平板型透明体１００が存在しないときの信号値（以下、「基準値」とも称する。）を所定数倍した値であってよい。より具体的には、閾値は、基準値の０．６倍以上０．９６倍以下の範囲から選ばれた値であってよい。また、閾値が選ばれる範囲の下限は、基準値の０．７倍又は０．８倍であってよい。また、閾値が選ばれる範囲の上限は、基準値の０．９倍又は０．８５倍であってよい。さらに、閾値が選ばれる範囲は、これらの下限及び上限の少なくともいずれかで規定される範囲であってよい。

なお、光電センサ１０は、閾値の設定がユーザにより変更できないように構成されていてもよいし、上述した閾値の範囲で変更可能に構成されていてもよい。

＜操作部＞
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、表示器等を含んでよい。

＜出力部＞
出力部１５は、判定部１３ｃによる判定結果を含む様々なデータの出力を行う。例えば、出力部１５は、判定部１３ｃにより到来条件を満たすと判定された場合に、平板型透明体１００が検出領域１０ａに到来したことを示す情報を出力してよい。また、出力部１５は、判定部１３ｃによりリセット条件を満たすと判定された場合に、平板型透明体１００が検出領域１０ａから脱出したことを示す情報を出力してよい。出力部１５は、大量のデータの出力を行える通信機能を備えていてもよい。

以上、本実施形態に係る光電センサ１０の構成について説明した。本実施形態に係る光電センサ１０よれば、時間遅れを抑えつつ、一般的に普及している光電センサの構成に近い簡易な構成で、すなわち画像処理又は別途のトリガ手段を必要としないで、平板型透明体１００の状態を判定することができる。

図３は、本実施形態に係る光電センサ１０の処理部１３の構成の一例を示す図である。処理部１３は、第１周期で、ＦＩＦＯメモリ１３ｂの各ステージに記憶されている信号値を１つ後方のステージにシフトして、Ａ／Ｄ変換器１２ｄから出力された受光量のデジタル値を初段ｑ０に記憶する。なお、同図では、原理を説明するために、ＦＩＦＯメモリ１３ｂの段数をｑ０～ｑ９の１０段としているが、ＦＩＦＯメモリ１３ｂの段数はさらに多くてもよく、例えば１００段程度であってもよい。

ＦＩＦＯメモリ１３ｂの更新を行う第１周期は、投光部１１によるパルス発光の周期と同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、ＦＩＦＯメモリ１３ｂの更新を行う第１周期は、Ａ／Ｄ変換器１２ｄによる変換の周期（第２周期とする）と同じであってもよいし、異なっていてもよい。例えば、第２周期は、光電センサ１０に固有の値（例えば０．１ｍｓ）に固定されていてもよい。第１周期は、図１に示すコンピュータ３０からコントローラ２０経由で設定可能であってもよい。第１周期は、同時に処理したい信号値波形の範囲がＦＩＦＯメモリ１３ｂに収まるように決められる必要がある。第１周期は、第２周期よりも長い場合が多く、例えば１ｍｓであってよい。

ここで、数式ｘ’＝ｘ×ｘ_NORM／μに基づき、信号値を正規化した上で、正規化データｘ’によりＦＩＦＯメモリ１３ｂが更新されてもよい。ここで、ｘは信号値であり受光量に応じた値（例えば、０～９９９９のいずれかの値）、ｘ_NORMは基準光量、μは検出領域１０ａに平板型透明体１００が存在しないときの信号値の平均値である。平均値μの算出には、例えば１０００程度の信号値のサンプルが用いられてもよい。以下では、正規化されていない信号値と正規化された信号値（すなわち、正規化データ）をまとめて信号値と称する。

受光量には揺らぎがあり、例えば検出領域１０ａに平板型透明体１００が存在していないときの受光量は安定していない。また、受光部１２に汚れが付着していたり、受光部１２を構成する軸（図示しない。）の向きがずれていたりすると、受光量が低下する。信号値を正規化することで、このような受光量の不安定性及び受光量の低下を考慮した検出が可能になる。

ｘ_NORMは特に限定されないが、例えば、５０００程度の値であってよい。ｘ_NORMが大きすぎる値（例えば、９９９９）であると、正規化データが飽和する場合がある。また、ｘ_NORMが小さすぎると、平板型透明体１００の検出がノイズの影響を受けやすくなる。このため、ｘ_NORMは信号値の飽和及びノイズの影響を抑制するように適宜選択され得る。

判定部１３ｄは、例えばＦＩＦＯメモリ１３ｂの更新が１回又は複数回行われる度に、ＦＩＦＯメモリ１３ｂに記憶された信号値に基づいて、到来条件及びリセット条件の判定を行い、判定結果を第１周期で動作制御部１３ａに対して出力する。

動作制御部１３ａは、時系列の信号値に基づいてパルス状の落ち込み波形の判定が可能な判定モデルを備えていてもよい。例えば、動作制御部１３ａは、取得した信号値に応じた判定モデルを判定部１３ｃに実装してもよい。或いは、動作制御部１３ａは、判定部１３ｃにより判定処理が行われる前に、取得した信号値に基づいて判定モデルを生成してもよい。例えば、動作制御部１３ａは、取得した信号値に基づいて学習モデルの機械学習を実行し、学習済みモデルを生成して、生成した学習済みモデルを判定モデルとして判定部１３ｃに実装してよい。このように、光電センサ１０が自ら判定モデルを生成できるので、判定モデルを外部から取得することなく、実際の対象物に応じて生成された判定モデルを使用することができる。

また、判定モデルは、落ち込み波形の判定だけでなく、落ち込み波形が発生する前後における信号値の変化に応じて到来条件及びリセット条件の判定が可能なモデルであってよい。

動作制御部１３ａは、判定モデルを外部に出力可能であってよい。これにより、生成した判定モデルを他の光電センサで用いることができるので、同様の対象物及び設置状況で使用される複数の光電センサごとに予測モデルの生成を繰り返す必要が無くなる。そのため、対象物の状態を判定する光電センサを効率良く準備することができる。

以下、図４ａ～図４ｄを参照して、平板型透明体１００の搬送中における光電センサ１０による受光について説明する。なお、図４ａ～図４ｄにおいて、平板型透明体１００は、右側から左側へ一直線上に搬送されているものとする。

図４ａは、本実施形態に係る投光部１１に平板型透明体１００が接近する様子を示す図である。同図に示すように、平板型透明体１００が検出領域１０ａの外側に位置する場合、投光部１１から出射された光の一部が、平板型透明体１００により反射されずに受光部１２によって受光される。

図４ｂは、本実施形態に係る投光部１１から出射された光の一部が、平板型透明体１００の第１端部１１０によって反射されて、受光部１２により受光される様子を示す図である。同図に示すように、平板型透明体１００が検出領域１０ａに接近すると、投光部１１から出射された光の一部が平板型透明体１００の第１端部１１０により反射され、反射された光も受光部１２により受光される。この結果、検出領域１０ａに平板型透明体１００が存在しない場合よりも受光量が一時的に増大する。

図４ｃは、本実施形態に係る投光部１１から出射された光の一部が、平板型透明体１００の第１端部１１０によって反射され、受光部１２による受光が抑制されている様子を示す図である。同図に示すように、平板型透明体１００の第１端部１１０が検出領域１０ａの中心に接近すると、投光部１１から出射された光の一部が平板型透明体１００の第１端部１１０によって反射され、受光部１２に入射する光量が減少する。この時、受光量は、検出領域１０ａに平板型透明体１００が存在しない場合よりもわずかに低下する。

図４ｄは、本実施形態に係る投光部１１から出射された光が、検出領域１０ａを通過している平板型透明体１００を透過する様子を示す図である。同図に示すように、平板型透明体１００が検出領域１０ａに侵入すると、投光部１１から出射された光が平板型透明体１００を透過し、受光部１２に光が入射するようになる。この時、受光量は、図４ｃに示したように第１端部１１０により光が反射されているときよりも増加するが、検出領域１０ａに平板型透明体１００が存在しない場合よりも低い。これは、投光部１１から出射された光の一部が平板型透明体１００に反射され、受光部１２により受光されないためである。

その後、平板型透明体１００がさらに左側に通過し、平板型透明体１００の第２端部１１２が検出領域１０ａの中心に接近すると、投光部１１から出射された光の一部が第２端部１１２によって反射され、受光部１２に入射する光量が減少する。このとき、図４ｃに示した状態と同程度の光が受光部１２に入射する。

さらに平板型透明体１００が左側へ搬送され、第２端部１１２が検出領域１０ａの中心から遠ざかると、投光部１１から出射された光の一部が第２端部１１２によって反射され、受光部１２により受光される。このとき、図４ｂを用いて説明した場合と同様に、検出領域１０ａに平板型透明体１００が存在しない場合よりも受光量が一時的に増大する。

さらに平板型透明体１００が左側に搬送され、検出領域１０ａから遠ざかると、投光部１１から出射された光が、平板型透明体１００に反射されずに、受光部１２に入射されるようになる。このとき、図４ａに示した場合と同程度の光が受光部１２に入射するようになる。

図５は、本実施形態に係る光電センサ１０により測定される受光量（時系列の信号値）の第１例を示す図である。同図に示される波形データは、検出領域１０ａに平板型透明体１００がない場合の受光量を示す第１領域Ａ１と、パルス状の第１落ち込み波形を示す第２領域Ｂ１と、パルス状の第２落ち込み波形を示す第３領域Ｃ１と、検出領域１０ａから平板型透明体１００が脱出した後の受光量を示す第４領域Ｄ１と、を含む。また、図５に示される時系列の信号値は規格化されている。さらに、図５には、検出領域１０ａに平板型透明体１００が存在しない場合における、規格化された信号値の平均値を所定数倍した閾値ｔｈが示されている。

本実施形態に係る光電センサ１０は、第２領域Ｂ１に示される第１落ち込み波形が得られるタイミングで到来条件を満たすと判定した後、リセット条件を満たすか否かをリセット条件を満たすまで継続する処理を行う。ここで、リセット条件は、第３領域Ｃ１に示される第２落ち込み波形が得られるタイミングで満たされる。

図４ａに示したように検出領域１０ａに平板型透明体１００が存在しない場合、信号値は、第１領域Ａ１のように、第１の期間Ｔ１にわたって平均値μ１と実質的に等しい。ここで、第１の期間Ｔ１は第１領域Ａ１の期間であり、平均値μ１は第１の期間Ｔ１における信号値の平均値である。

検出領域１０ａに平板型透明体１００が接近すると、時刻ｔ１において、図４ｂに示したように、投光部１１から出射された光が平板型透明体１００の第１端部１１０により反射されて受光量が増大する。

さらに平板型透明体１００が検出領域１０ａに近づくと、図４ｃに示したように、光が平板型透明体１００の第１端部１１０により反射され、第２領域Ｂ１において受光量が急激に低下して閾値ｔｈを下回る。平板型透明体１００がさらに検出領域１０ａに近づくと、図４ｄに示したように出射された光が平板型透明体１００を通過して受光部１２により受光されるようになり、受光量が増大する。

このように、第２領域Ｂ１に示される第１落ち込み波形は、平板型透明体１００が検出領域１０ａを通過している期間に得られる信号値よりも小さな閾値ｔｈを下回る期間の信号値を含んでいる。判定部１３ｃは、当該信号値が得られたタイミングで、到来条件を満たしたと判定してもよい。

その後、平板型透明体１００が検出領域１０ａにさらに近づくと、図４ｄに示したように光電センサ１０により出射された光が受光部１２により受光されることで、受光量が増加する。このように、第１落ち込み波形は、平板型透明体１００の第１端部１１０により出射された光が反射されることで受光量が増大し、出射された光が第１端部１１０により反射されることで受光量が減少し、出射された光が平板型透明体１００を透過して受光されるまでに生成される波形である。

判定部１３ｃは、第１落ち込み波形より前に続く第１の期間Ｔ１に取得された信号値の平均値μ１が第１落ち込み波形より後に続く第２の期間Ｔ２に取得された信号値の平均値μ２よりも大きいときに、到来条件を満たしたと判定してもよい。これにより、より正確に到来条件を判定することが可能になる。

第２領域Ｂ１と第３領域Ｃ１との間の期間は、平板型透明体１００が検出領域１０ａを通過している期間（以下、「通過期間」とも称する。）である。従って、平均値μ２及び平均値μ３は、通過期間の一部の期間における信号値の平均値であり、いずれも閾値ｔｈよりも高い。

次いで、第３領域Ｃ１における信号値について説明する。平板型透明体１００の第２端部１１２が検出領域１０ａの中心に近づくと、出射された光が第２端部１１２により反射され、受光量が急激に減少し、閾値ｔｈを下回る。その後、信号値が急上昇し、なだらかに減少する。判定部１３ｃは、第３領域Ｃ１において閾値ｔｈよりも低い信号値が得られたことに基づいて、リセット条件を満たしたと判定してもよい。

平板型透明体１００がさらに検出領域１０ａから遠ざかり、検出領域１０ａに平板型透明体１００が存在しなくなると、第４領域Ｄ１のように、信号値は一定値で安定する。ここで、第４領域Ｄ１の第４の期間Ｔ４における信号値の平均値μ４は、第３領域Ｃ１の前に続く期間における信号値の平均値μ３よりも高い。判定部１３ｃは、平均値μ４が得られたタイミングで、リセット条件を満たしたと判定してもよい。

図６は、本実施形態に係る光電センサ１０により実行される平板型透明体１００を検出する処理のフローチャートである。初めに、光電センサ１０は、自動調整動作を行う（Ｓ１０）。自動調整動作の詳細は、次図を用いて詳細に説明する。なお、自動調整動作は、光電センサ１０の電源がオンとなった初回に一度行われればよく、処理を中断して再開する場合、自動調整動作は省略されてよい。

次に、光電センサ１０は、到来条件検出待ちの処理を行う（Ｓ１１）。より具体的には、光電センサ１０は、到来条件に対応するパルス状の落ち込み波形が得られることを待つ。

到来条件が満たされると、光電センサ１０は、平板型透明体１００の到来を検出したことを出力する（Ｓ１２）。平板型透明体１００の到来を検出したことの出力は、どのような態様で行われてもよいが、例えば、表示灯を点灯したり、検出信号を外部に出力したりしてよい。

その後、光電センサ１０は、リセット条件検出待ちの処理を行う（Ｓ１３）。より具体的には、光電センサ１０は、リセット条件に対応するパルス状の落ち込み波形が得られることを待つ。

リセット条件が満たされると、光電センサ１０は、平板型透明体１００の通過完了を検出したことを出力する（Ｓ１４）。平板型透明体１００の通過完了を検出したことの出力は、どのような態様で行われてもよいが、例えば、表示灯を点灯することとしたり、検出信号を外部に出力したりしてよい。

リセット条件が検出され、電源オフされない場合（Ｓ１５：ＮＯ）、光電センサ１０は、再び処理Ｓ１１～Ｓ１４を実行する。一方、電源オフされる場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、平板型透明体１００を検出する処理が終了する。

図７は、本実施形態に係る光電センサ１０により実行される自動調整処理のフローチャートである。同図では、図６の自動調整動作（Ｓ１０）の詳細を示している。自動調整動作（Ｓ１０）は、検出領域１０ａに平板型透明体１００が存在しない状態で行われる。

初めに、光電センサ１０は、投光量及び受光アンプゲインの調整を行う（Ｓ１０１）。そして、光電センサ１０は、複数の信号値を取得し（Ｓ１０２）、複数の信号値の平均値を算出する（Ｓ１０３）。また、光電センサ１０は、所定値を所定数倍した値を閾値に設定する（Ｓ１０４）。当該所定値は、Ｓ１０３において算出された平均値であってよいし、基準光量ｘ_NORMであってよい。また、当該所定数は、例えば０．９程度の値であってよい。

図８は、本実施形態に係る光電センサ１０により実行される平板型透明体１００を検出する処理の詳細を示すフローチャートである。同図では、図６に示す処理のうち、処理Ｓ１１～Ｓ１３の詳細を示している。

到来条件検出待ちの処理（Ｓ１１）では、まず、信号値を取得し、ＦＩＦＯメモリ１３ｂを更新する処理が行われる（Ｓ１１１）。ここでは、信号値ｘを正規化することで得られる正規化データｘ’により、ＦＩＦＯメモリ１３ｂが更新されてもよい。次いで、閾値を下回る信号値を含む落ち込み波形が得られたか否かが判定される（Ｓ１１２）。当該落ち込み波形が得られたと判定されなかった場合（Ｓ１１２：ＮＯ）、Ｓ１１１に戻り、新たな信号値に基づき、ＦＩＦＯメモリ１３ｂが更新される。一方、当該落ち込み波形が得られたと判定された場合（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、Ｓ１１３において、落ち込み波形前の平均値が落ち込み波形後の平均値より大きいか否かが判定される。

光電センサ１０は、落ち込み波形前の平均値が落ち込み波形後の平均値より大きいと判定した場合（Ｓ１１３：ＹＥＳ）、平板型透明体１００の到来の検出を出力する（Ｓ１２）。一方、落ち込み波形前の平均値が落ち込み波形後の平均値より大きいと判定されなかった場合（Ｓ１１３：ＮＯ）、新たな信号値を取得し、ＦＩＦＯメモリ１３ｂに格納する（Ｓ１１１）。

リセット条件検出待ちの処理（Ｓ１３）では、まず、信号値を取得し、ＦＩＦＯメモリ１３ｂを更新する処理が行われる（Ｓ１３１）。Ｓ１３１では、Ｓ１１１と同様に、信号値ｘが正規化された上で、正規化データｘ’により更新が行われてもよい。次いで、閾値を下回る信号値を含む落ち込み波形が得られたか否かが判定される（Ｓ１３２）。当該落ち込み波形が得られたと判定されなかった場合（Ｓ１３２：ＮＯ）、Ｓ１１１に戻り、新たな信号値に基づき、ＦＩＦＯメモリ１３ｂが更新される。一方、当該落ち込み波形が得られたと判定された場合（Ｓ１３２：ＹＥＳ）、Ｓ１３３において、落ち込み波形前の平均値が落ち込み波形後の平均値より大きいか否かが判定される。

光電センサ１０は、落ち込み波形前に続く第３の期間に取得された信号値の平均値が落ち込み波形後の第４の期間に取得された信号の平均値より小さいと判定した場合（Ｓ１３３：ＹＥＳ）、再び到来条件の検出待ちを行う（図６参照）。一方、落ち込み波形前の平均値が落ち込み波形後の平均値より小さいと判定されなかった場合（Ｓ１３３：ＮＯ）、新たな信号値を取得し、ＦＩＦＯメモリ１３ｂに格納する（Ｓ１３１）。

このように、本実施形態に係る光電センサ１０によれば、時系列の信号値が到来条件を満たすか否かを判定することと、リセット条件を満たすか否かを判定することを交互に繰り返すことで、平板型透明体がないときの信号値と平板型透明体が通過中の信号値とを判別するための閾値の設定が不要となり、簡易な構成で平板型透明体１００を検出できる。

図９は、本実施形態に係る光電センサ１０により測定される受光量の第２例を示す図である。図９には、第３落ち込み波形を示す第５領域Ｂ２、第３落ち込み波形直後の波形を示す第６領域Ｄ２、及び平板型透明体が検出領域１０ａを通過しているときの波形を示す第７領域Ｄ３を示している。

ここで、第２例に係る平板型透明体は、無反射コーティング（ＡＲコート: Anti-reflective coating）が表面に施されている。このため、第２例に係る平板型透明体の光の透過率は、９９％以上である。

第２例では、検出領域１０ａに平板型透明体１００が存在しないときの信号値の平均値が基準光量（ここでは５０００）となるように、信号値が規格化されている。なお、図９の測定の開始時刻において信号値が基準光量を超えているが、これは、測定の開始時刻において、平板型透明体１００が、図４ｂに示したように端部が光を反射する程度に検出領域１０ａに近づいており、反射された光が受光されることで受光量が増加したためである。

平板型透明体１００が検出領域１０ａに近づくと、第５領域Ｂ２に示される第３落ち込み波形が得られる。その後、平板型透明体１００がさらに検出領域１０ａに近づくと、第６領域Ｄ２において受光量が４７００程度で変動する。さらに平板型透明体１００が検出領域１０ａに近づくと、第７領域Ｄ３において受光量が基準光量に非常に近い値で安定する。これは、平板型透明体の表面にＡＲコートが施されており、平板型透明体による光の反射が抑制されているためである。

その後、平板型透明体が移動して検出領域１０ａから遠ざかると、受光量が４７００程度に減少し、さらに平板型透明体が検出領域１０ａから遠ざかると、第４落ち込み波形が得られる。すなわち、図９に示す第７領域Ｄ３を過ぎると、図９を左右反転させた形状の波形と同様の形状の波形が得られる。

第２例では、平板型透明体が検出領域１０ａに存在しないときの基準光量と、平板型透明体が検出領域１０ａを通過中における信号値の平均値と、に違いがほとんどない。このため、基準光量と当該平均値との差分を用いて平板型透明体を検出することは困難である。一方、本開示の光電センサによれば、第５領域Ｂ２の第３落ち込み波形を検出することで、平板型透明体を検出することが可能である。

なお、第２例のように、ＡＲコートが施された平板型透明体を検出する場合においても、閾値を用いた到来条件及びリセット条件の判定を行うことができる。この場合、閾値は、例えば、平板型透明体が検出領域１０ａに存在しないときの信号値の０．９６倍であってもよい。なお、第２例では、平板型透明体の端部において、平面度のばらつき及びＡＲコートのムラなどに起因する光学特性の変化が生じているため、第６領域Ｄ２のように、受光量が当該信号値の０．９６倍よりも低い状態が生じている。しかしながら、このような光学特性の変化を抑えることで、閾値を当該信号値の０．９６倍として、到来条件及びリセット条件を判定することも可能である。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。

上記実施形態では、例えばＳ１１１及びＳ１３１において、信号値が正規化されるが、信号値は正規化されなくてもよい。信号値がされない場合、閾値は、例えば検出領域１０ａに平板型透明体１００が存在しないときの信号値の所定数（例えば０．９）倍であってよい。また、当該定数は、光電センサ１０において、変更されない固定値として設定され得る。

また、上記実施形態では、光電センサ１０は、第１落ち込み波形に加えて、第１の期間Ｔ１における信号値の平均値と第２の期間Ｔ２における信号値の平均値を用いて、到来条件を満たすことを検出する。また、光電センサ１０は、第２落ち込み波形に加えて、第３の期間Ｔ３における信号値の平均値と第４の期間Ｔ４における信号値の平均値を用いてリセット条件を検出する。光電センサ１０は、これらの第１～第４の期間を用いずに、到来条件及びリセット条件が満たされているか否かを判定してもよい。この場合、例えば、検出領域１０ａに平板型透明体１００が存在しない状態（又は平板型透明体１００が存在する状態）から図６に示した処理を開始することで、落ち込み波形が検出される度に平板型透明体１００が存在しない状態と存在する状態とが入れ替わるので、当該入れ替わりに応じて平板型透明体１００の到来の検出と通過完了の検出を交互に行い、出力することができる。このとき、光電センサ１０の処理部１３が自ら到来又は通過完了のどちらの状態であるかを区別せず、出力を行う装置において状態を区別してもよい。なお、上記の第１～第４の期間を使用する光電センサ１０の構成によれば、このような特定の使用方法を前提とせずに、信号値の変化に基づいて、ある時点における平板型透明体の状態を判定することができる。

［付記１］
検出領域（１０ａ）を順次通過する複数の平板型透明体（１００）の検出に用いられる光電センサ（１０）であって、
前記検出領域（１０ａ）に向けて光を出射する投光部（１１）と、
前記検出領域（１０ａ）を挟んで前記投光部（１１）と対向して前記光を受けるように配置され、受光量に対応する時系列の信号値を取得する受光部（１２）と、
前記時系列の信号値が到来条件を満たすか否かを判定することを前記到来条件を満たすまで継続する処理と、前記時系列の信号値がリセット条件を満たすか否かを判定することを前記リセット条件を満たすまで継続する処理とを交互に繰り返す判定部（１３ｃ）と、を備え、
前記到来条件および前記リセット条件は、前記信号値のパルス状の落ち込み波形が得られることを含む、
光電センサ（１０）。

［付記２］
前記到来条件は、さらに、前記落ち込み波形より前に続く第１の期間に取得された前記信号値の平均値が前記落ち込み波形より後に続く第２の期間に取得された前記信号値の平均値よりも大きいことを含み、
前記リセット条件は、さらに、前記落ち込み波形より前に続く第３の期間に取得された前記信号値の平均値が前記落ち込み波形より後に続く第４の期間に取得された前記信号値の平均値よりも小さいことを含む、
付記１に記載の光電センサ（１０）。

［付記３］
前記落ち込み波形は、前記平板型透明体（１００）が前記検出領域（１０ａ）を通過している期間に得られる前記信号値よりも小さな所定の閾値を下回る期間の前記信号値を含む波形である、
付記１又は２に記載の光電センサ（１０）。

［付記４］
前記閾値は、前記検出領域（１０ａ）に前記平板型透明体（１００）が存在しないときの前記信号値の０．６倍以上０．９６倍以下の範囲から選ばれた値である、
付記３に記載の光電センサ（１０）。

１…検出システム、１０…光電センサ、１０ａ…検出領域、１１…投光部、１１ａ…投光素子、１１ｂ…駆動回路、１２…受光部、１２ａ…受光素子、１２ｂ…増幅器、１２ｃ…サンプル／ホールド回路、１２ｄ…Ａ／Ｄ変換器、１３…処理部、１３ａ…動作制御部、１３ｂ…ＦＩＦＯメモリ、１３ｃ…判定部、１４…操作部、１５…出力部、２０…コントローラ、３０…コンピュータ、４０…ロボット、５０…搬送装置、１００…平板型透明体、１０１…投光用光ファイバ、１０２…受光用光ファイバ

Claims (3)

1. 検出領域を順次通過する複数の平板型透明体の検出に用いられる光電センサであって、
   前記検出領域に向けて光を出射する投光部と、
   前記検出領域を挟んで前記投光部と対向して前記光を受けるように配置され、受光量に対応する時系列の信号値を取得する受光部と、
   前記時系列の信号値が到来条件を満たすか否かを判定することを前記到来条件を満たすまで継続する処理と、前記時系列の信号値がリセット条件を満たすか否かを判定することを前記リセット条件を満たすまで継続する処理とを交互に繰り返す判定部と、を備え、
   前記到来条件および前記リセット条件は、前記信号値のパルス状の落ち込み波形が得られることを含み、
   前記到来条件は、さらに、前記落ち込み波形より前に続く第１の期間に取得された前記信号値の平均値が前記落ち込み波形より後に続く第２の期間に取得された前記信号値の平均値よりも大きいことを含み、
   前記リセット条件は、さらに、前記落ち込み波形より前に続く第３の期間に取得された前記信号値の平均値が前記落ち込み波形より後に続く第４の期間に取得された前記信号値の平均値よりも小さいことを含む、
   光電センサ。
2. 前記落ち込み波形は、前記平板型透明体が前記検出領域を通過している期間に得られる前記信号値よりも小さな所定の閾値を下回る期間の前記信号値を含む波形である、
   請求項１に記載の光電センサ。
3. 前記閾値は、前記検出領域に前記平板型透明体が存在しないときの前記信号値の０．６倍以上０．９６倍以下の範囲から選ばれた値である、
   請求項２に記載の光電センサ。
   

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