JPH01285801A

JPH01285801A - 近接距離センサー及び形状判別装置

Info

Publication number: JPH01285801A
Application number: JP11519788A
Authority: JP
Inventors: Yasufumi Yamagata; 康文山形
Original assignee: KOKO RES KK
Current assignee: KOKO RES KK
Priority date: 1988-05-12
Filing date: 1988-05-12
Publication date: 1989-11-16

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」この発明は、静電容量式の近接距離センサー及び、−の
近接距離センサーを用いた物体の形状判別装置に関する
。

［従来の技術］従来、静電容量式のセンサー素子を用いた近接距離セン
サーは、センサー素子を高周波発振器の同調回路あるい
は結合回路を構成する容量素子として用いるものか一般
的である。第６図はこの従来の近接距離センサーの一例
を示すものである。

同図において、１は発振器で、この発振器１の発振周波
数はコイル２及び３と容量素子４及び５とで構成される
同調回路によって定まる。そして、容量素子５は検出＠
極を設けた静電容量式のセンサー素子て構成されている
。

したがって、物体がセンサー素子に近接すると両名の距
離に応じて容量素子５の容量か変わり、その結果、発振
器１の発振周波数か距離に応じて変化する、この発振器
１の出力を周波数−電圧変換回路６に供給ずれは、これ
よりは発振周波数に応じた電圧か得られる。

以上のように、発振器１の発振周波数の変化により物体
の近接距離を検出することかできる。

［発明が解決しようとする課題］ところで、物体の形状判別を行う場合、光学式のセンサ
ーが良く用いられるが、この光学式のしのはフィルム等
の感光材料等のように光を感じさせてはいけないものの
形状判別には向かない。また、こみゃ粉塵の多い環境で
は、光学式のサンサーは、レンズが汚れて使用に絶えな
い。

そこで、この様な障害のない上述のような静電容量式の
近接距離センサーを用いて物体の形状判別をすることが
考えられる。すなわち、上述のような近接距離センサー
は物体との距離に応じた検出出力が得られるものである
ので、この近接距離センサーを複数個接近させて並べて
配し、これに物体を近イづければ、各近接距離センサー
からは物体の輪郭との距離に応じた検出出力が得られ、
これにより物体の輪郭形状を判別することができる。

しかしながら、従来の近接距離センサーは上述したよう
に発振器の同調回路の容量素子として使用されている。

この同調回路は容量素子とコイルとの並列回路で構成さ
れており、コイルからの高周波磁束の発生か必ず存在す
る。しなかって、複数個の近接距離センサーを近接して
取りイ４けようとすると互いの高周波磁束の発生による
相互干渉のため正確な検出出力が得られず、正しい形状
判別かできない。

この発明はこの点に鑑み、相互干渉かなく複数の近接距
離センサーを近接して配置できるようにして形状判別を
可能にしたものを提供しようとするものである。

「課題を解決するための手段１この発明による近接距離センサーは、例えば第１図に示
すように構成する。

すなわち、同図において、１１は検出電極を有し、物体
との距Ｍに応じて静電容量か変わるセンサー素子である
。そして、１０は、このセンサー素子１１の静電容量に
対し充電及び放電を行う充放電回路であり、このセンサ
ー素子１１と、抵抗１２及び１３と、スイッチ１４とを
有している。

また、２０はこの充放電回路１０において、充放電を継
続するように制御する制御回路である。この制御回路２
０は、例えば一定時間ごとに充電と放電とを切り替える
、あるいは二つのスレッシホールド電圧の間で充電と放
電とを切り替える、など種々の制御方式のものを用いる
ことが可能である。

また、３０は、センサー素子１１の静電容量の充電電圧
の例えば波高値や周波数により上記物体との距離を検出
する検出回路である。

そして、この近接距離センサーを複数個並べることによ
り、形状判別装置を実現する。

［作用］制御回路２０によりスイッチ１４がオフとされるときに
はセンサー素子１１のｎ電容量には抵抗１２を介して充
電が行われる。またスイチ１４かオンとされるときには
センサー素子１１の静電容量から抵抗１３を介して放電
がおこなわれる。この充放電の結果、センサー素子１１
の静電容量の充ｉｔ圧としては、三角波電圧か得られる
。この三角波電圧の傾斜はセンサー素子１１の静電容量
に応じたものであるので、その波高値や周波数は近接す
る物体との距離に応じたものとなる。したがって、この
波高値や周波数を検出回路３０で検出すれば、近接距離
センサーと近接する物体との距離を検出することができ
るにのとき、コイルは用いられていないので、磁束の発生は
なく、近接距離センサーを複数個、接近して配置しても
互いの相互干渉はない。したがって、この近接距離セン
サーを複数個、並べて配したものに物体を近付ければ、
この物体の輪郭と各センサーとの成す距離に応じた各検
出出力に基づいてこの物体の輪郭を判別することができ
る。

「実施例コ第２図は、この発明による近接距離センサーの一実施例
を示すものである。

同図において、センサー素子１１と、抵抗１５と、スイ
ッチ回路１６と、正及び負の電源十Ｂ及び−Ｂとにより
充放電回路１０を構成する。制御回路２０は、比較器２
１と２２及びフリップフロップ回路２３とから構成され
ている。センサー素子１１は前述したように検出電極を
有し、近接する物体との距離に応じた静電容量を有する
。

セン→ノ゛−素子１１と抵抗１５との接続点Ｐの電圧が
比較器２１の比較用基準電圧ＵＴＰよりも低いときは、
フリップフロップ回路２３の出力はｒ□、の状態にあり
、このときはスイ・ソチ回路１Ｇは正の電源＋Ｂ側に接
続されている。そして、この状態では、抵抗１５を介し
てこの静電容量に充電電流が流れ、センサー素子１１と
抵抗１５との接続点Ｐにはセンサー素子１１の静電容量
に応じた傾斜で」二昇する電圧か得られる。この電圧が
基準電圧ＵＴＰよりも高くなると、比較器２１の出力が
反転し、７９７１７９７１回路２３かセットされ、その
出力はｒｌ、になる。すると、スイッチ回路１６が負の
電源−Ｂ側に接続され、センサー素子１１より抵抗１５
を介して放電＠流が流れ、接続点Ｐの電圧はセンサー素
子１１の静電容量に応じた傾斜で下降する。そして、こ
の電圧か比較器２２の基準電圧ＬＴＰよりも低くなると
、比較器２２の出力か反転し、フリップフロップ回路２
３がリセン１へされてその出力が再び反転ｊ〜で「０」
の状態になる。以下同様にして、基準電圧ＵＴＰとＬＴ
Ｐとの間で充放電を繰り返し、接続点Ｐには第３図Ａ及
びＢに示ずような三角波信号が得られる。　この三角波
信号の傾斜は、センサー素子１１の静電容量に応じたし
のであるから、この三角波信号の周期、したがって、周
波数はこの静電容量に応じたしのになる。そして、この
静電容量はセンサー素子１１と＠体との距離に応じたも
のであるから、三角波信号の周波数もその距離に応じた
ものとなる。すなわち、第３図Ａは静電容量か大きく、
例えば物体との距離が遠い場合であり、第３図Ｂは静電
容量か小さく、例えば物体との距離か近い場合である。

この接続点Ｐに得られる三角波信号は、周波数−電圧変
換回＆＠３１に供給され、この回＃１３１からはセンサ
ー素子１１の検出電極と物体との距離に応じた検出電圧
か得られ、これが出力端子３２に得られる。

なお、図の例では充電時定数と放電時定数とは等しくな
るが、充電時と放電時とで抵抗を切り替えることにより
両時定数を変えるようにしても勿論よい。

以上のようなこの発明による近接距離センサーによれば
、従来のような同調回路を用いないので、コイルは存在
せず、したがって漏れ磁束の発生はないから池の近接距
離センサーに影響を与えることか無い。このため、近接
距離センサーを接近させて配置することかできる。

このことを利用して、次のようにして物体の輪郭形状の
判別装置を実現することができる。

第４図は、この形状判別装置の一実施例を示す。

同図において、ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ，ＳＤ、ＳＥ。

ＳＦは近接距離センサー、ＩＩＡ、　１１Ｂ、　１１Ｃ
，１４Ｄ、　１１Ｅ、　１１Ｆはそのセンサー素子の検
出電極で、図のように接近して一列に配置されている。

このセンサー素子の検出型ｆ！ＩＩＡ〜１１Ｆの大きさ
は、例えば５ミリメートルとされている。

−〇−＋４０は山形に尖った物体であり、検出を極１１Ａ〜１１
Ｆに対し図のような位置にある。すると、近接距離セン
サーＳＡ〜Ｓ　Ｆからは物体と検出電極１１Ａ〜ＩＩＦ
との距離に応じた出力ＥＡ、ＥＢ、ＥＣ。

ＥＤ、ＥＥ、ＥＦかそれぞれ得られる。これらの出力は
出力電圧発生回路４１に供給される。この出力電圧発生
回路４１においては、近接距離センサーＳＡ〜ＳＦから
の出力電圧ＥＡ〜ＥＦを第５図に示すように、直線で繋
ぐような補間を行う、したかって、出力端子４２には第
５図に示すように物体４０の山型の輪郭に対応した電圧
ＥＯが得られる。

よって、この電圧ＥＯにより物体の形状を判別すること
がてきる。

そして、この形状判別出力を利用して、例えば物体４０
が第４図上、横方向に移動するとしたときに、山形の先
端の位置かどの位置にあるかを容易に検出することかで
きる。

なお、第４図の例ては複数のセンサー素子の検出電極を
一列に並べたか、−列でなくても良い。

例えば、物体の輪郭形状に合わせて、すなわち＝　１０
− 第４図の例であれば”下向きの山形に、複数のセンサー
素子の検出電極を並べても良い。このようにすれば、検
出電極の配列パターンと輪郭形状が一致する物体か、二
の複数の検出電極に近接し、しかも各検出電極と物体の
輪郭までの距離か等しくなるような位置にきたとき複数
の近接距離センサーからは互いに等しい出力電圧か得ら
れる。そして、このときは出力端子４２の出力電圧ＥＯ
は一定の電圧となる。

すなわち、予め輪郭形状の判っている物体の輪郭形状に
応じて複数の検出電極を並べれば、その物体が近接した
か否かを出力電圧ＥＯか一定の電圧になったかどうかに
より判別することかできる。

また、センサー素その検出電極の配列の仕方を１大する
ことによって、特定の輪郭形状の物体に対し特定の検出
出力を得ることができる。

［発明の効果コこの発明によれば、センサー素子の静電容量を充放電回
路のボールド用容量として用いているので、コイルの存
在はなく、このため漏）−１，磁束の発生はないから、
複数ノ）近接距離センサー全接近させて使用してら互い
の相互干渉はない。

そこで、にａ）発明による近接塵だセンサーを複数個直
線状に並へて配置づ−ることによって物体σ）輪郭形状
の判別装置を構成することができる。

そして、この形状判別装置は、＃？電電量量用いるもの
であるから感光材料なと光学センす−を用いることがで
きない物体の形状判別に有用てあ２ふ。

また、にみや粉塵か７）−）でも直列容量と見做せる、
あるいは無視できる社いう効果もあり、その実用−Ｌの
効果は著しい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による近接距離センサーの一構成例を
示すブロック図、第２図はこの発明による近接距離セン
サーの一実施例を示ずブＩ７ツタ図、第３図はその説明
のための波形図、第４図は形状識別装置の一例を示す１
１７１７図、第５図はその出力電圧を説明するための図
、第６図は従来の近接距離センサーの一例を示す図であ
る。１１、１１Ａ、　１１８．１１Ｃ，１１Ｄ、　１１Ｅ、
　１１Ｆは近接距離センサーのセンサー素子、ＳＡ、Ｓ
Ｂ、ＳＣ，ＳＤ、ＳＥ、ＳＦは近接距離センサー、１０
は充放電回路、２０は制御回路、３０は検出回路である
。代　　理　　人　　　　　佐　　藤　　正　　美＜　　
　　　−

Claims

【特許請求の範囲】１、物体との距離に応じて静電容量が変わるセンサー素
子と、このセンサー素子の静電容量に対し充電及び放電
を行う充放電回路と、上記充放電回路で充放電を継続す
るようにして発振を制御する制御回路を備えた発振回路
と、この発振回路の発振出力に基づいて上記物体との距離を
検出する検出回路とを具備する近接距離センサー。２、請求項１記載の近接距離センサーのセンサー素子を
複数個配し、各近接距離センサーよりの検出出力により
物体の形状を判別するようにした形状判別装置。