JPH0629698B2 - 端部検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はウエブなどの端部位置を検出する端部検出装置
に係わり、特に端部の位置を正確に検出する端部検出装
置に関する。

〔従来の技術〕

直線状に所定ピッチで光導電セル、フォト・ダイオー
ド、フォト・トランジスタなどの受光素子を配置した受
光センサーと、この受光センサーに平行光を照射する光
源との間にウエブなどの端部検出対象を配設し、ウエブ
によって遮光される受光素子の数からウエブ端の位置を
計測することが行われている。このウエブ端を正確に検
出するためには光源からの光を受光素子に平行に入射し
なければならない。このため種々の装置が用いられてい
るがその一例を第７図で説明する。第７図は所定の平行
な長さを持った受光筒に各受光素子を取り付けた受光セ
ンサーを示す。(a)は平面図を示す。受光素子は不感帯
が生じないよう千鳥状に配置されるので、これに応じた
受光筒配置とする。(b)は側面図であり(c)は断面図であ
る。受光筒に斜めに入射した光はカットされ平行入射光
のみが受光素子に到達するようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで端部検出対象が鋼板などのように、光を完全に
遮光するものである場合は、端部検出は精度よく行われ
るが、ある程度光を透過するような対象物である場合、
端部を正確に限定することが困難となる。第３図は端部
検出対象が光をある程度透過するような場合の受光素子
の出力を模式的に表したものである。(a)は光源１，ウ
エブ２，受光センサー３の位置関係を示し、(b)は受光
センサー３の各受光素子の出力の分布を示す。受光素子
の出力は(b)に示すように３つのグループに分けられ
る。Ｎ_Ａのグループはウエブ２の影響を受けないグルー
プである。このＮ_Ａグループ内の出力にも多少のばらつ
きがある。これは光源の平行光のばらつきなどによって
生ずるものと思われる。Ｎ_Ｃのグループは、ウエブ２の
端部近傍の受光素子のグループである。受光素子の出力
は段階的に減少しており、ウエブ端で明確に区別されな
い。Ｎ_Ｂのグループはウエブ２で遮光される受光素子の
グループであるが暗電流および周囲の外光並びに対象物
を透過した光により、ある程度の出力がある。

上記のような場合、従来は各受光素子の出力の和から平
均的な値を求めてウエブ端としていた。このためＮ_Ｂグ
ループの受光素子のように、ウエブ端部の検出に参入し
てはならない出力も加算され正確な端部を検出すること
が困難であった。この一例を第４図、第５図を用いて説
明する。

第４図はある程度光を透過する素材に模様の描かれたウ
エブ２の端部を検出する説明図である。第５図(a)はこ
の結果を示したもので、実線はウエブが完全に光を遮断
する場合の、ウエブ端部位置とこれを検出した位置信号
の関係を表し、破線は第４図の場合を示す。この破線は
模様が変わると変化する。

また、ウエブ端を明瞭に検出するためには、ウエブに垂
直な平行光のみを検出する必要があり、第７図に示した
受光筒を設けるか、光源から照射する光の方向を規制す
るレンズ系を必要とする。従って、光源と受光素子の間
に受光筒又はレンズ系を挿入する間隔が必要で、端部検
出装置のウエブに垂直な方向の寸法も大きくなる。しか
しこの端部検出装置を設置するスペースは一般に十分と
れない場合が多く、薄形の端部検出装置を必要とする場
合が多い。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、
端部検出対象がある程度光を透過する場合でも端部を精
度よく検出することのできる端部検出装置を提供するこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、２つのしきい値を設け、この
間の受光素子出力に基づき端部の位置決めをするように
したもので、本発明の端部検出装置は、直線状に所定ピ
ッチで受光素子を配置した受光センサーに光を照射する
光源と前記受光センサーの間に端部を検出する検査対象
を配設し、この検査対象により前記光を遮光された前記
受光素子から前記検査対象の端部位置を検出する端部検
出装置において、前記受光素子の出力範囲内の値で第１
しきい値を設定し、この第１しきい値より小さい値で第
２しきい値を設定するしきい値設定手段と、この第１し
きい値以下で第２しきい値以上の出力をする第１群受光
素子の数の計数値である第１計数値と前記第２しきい値
未満を出力する第２群受光素子の数の計数値である第２
計数値を演算する計数手段と、前記第１群の各受光素子
の出力について前記第１しきい値と各受光素子の出力と
の差に前記所定ピッチを乗じた素子遮光面積を演算し前
記第１群の各受光素子の前記素子遮光面積の和よりなる
第１群遮光面積と前記第１しきい値と前記第２しきい値
の差に前記所定ピッチと前記第１計数値を乗じてなる第
１群照射面積とを演算する面積演算手段と、前記第１群
遮光面積を前記第一群照射面積で除した値に前記所定ピ
ッチと前記第１計数値を乗じてなる第１群遮光長と前記
第２計数値に前記所定ピッチを乗じてなる第２群遮光長
との和よりなる検出対象物遮光長を演算する端部演算手
段とを備えたものである。また、前記第１しきい値を前
記受光素子の最大出力より所定値小さい値とし、前記第
２しきい値として前記受光素子の最小出力より所定量値
大きい値とするようにしたものである。

また、前記光源より近赤外光をパルス点灯し、このパル
ス点灯を前記受光センサーで受光するようにしたもので
ある。

〔作用〕

上記構成により、しきい値設定手段により、受光素子の
出力範囲内で、第１しきい値と、これより低い値の第２
しきい値を設定する。計数手段は受光素子の出力が第１
しきい値以下で第２しきい値以上の受光素子よりなる第
１群を選び、この第１群の受光素子の数を計数して第１
計数値を求め、さらに第２しきい値未満を出力する受光
素子よりなる第２群を選び、この第２群の受光素子の数
を計数して第２計数値を求める。面積演算手段は第１群
の受光素子について、第１しきい値と各受光素子の出力
との差に受光素子間のピッチを乗じた受光素子毎の素子
遮光面積を求め、この面積を第１群の素子について合計
した第１群遮光面積と、第１しきい値と第２しきい値の
差に前記所定ピッチと第１群計数値とを乗じてなる第１
群照射面積を演算する。端部演算手段は第１群遮光面積
を第１群照射面積で除した値に所定ピッチと第１計数値
を乗じて第１群遮光長を得る。これは検査対象の端部を
確定する値である。次に第２計数値に所定ピッチを乗じ
て第２群遮光長を算出する。これは遮光部分の長さであ
る。この第１群遮光長と第２群遮光長の和が、受光セン
サーの端部から検査対象の端部までの長さを表す。ま
た、第１しきい値として受光素子の最大出力より所定値
だけ小さい値をとり、第２しきい値として受光素子の最
小出力より所定値だけ大きい値をとることにより光源よ
りの光の平行度の低下による影響を除去でき、また検出
対象を透過する光の影響および周囲の外光の影響を排除
することもできるので、端部の位置の検出精度が向上す
る。

また光源より近赤外をパルス点灯し、このパルス点灯を
受光することにより可視光の影響およびパルス点灯して
いないときに入射する外光の影響を排除することができ
る。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本実施例の構成を示すブロック図である。第１
図において、１は光を照射する光源であり、２は検査対
象となるウエブである。３は受光センサーで受光素子が
直線状にピッチｌで配置されている。４はマルチプレク
サで受光センサー３の各受光素子の出力を切換えて出力
する。５はアナログ／ディジタル変換器で受光素子の出
力をディジタル値に変換する。６はコントローラでマイ
クロプロセッサを有し受光素子の出力からウエブの端部
を演算する。７はメモリで受光素子の出力やコントロー
ラ６の出力を記憶する。８はディジタル／アナログ変換
器でコントローラ６の出力をアナログ値として出力す
る。

次にコントローラ６の構成および動作について第２図、
第３図を用いて説明する。第２図はコントローラの構成
を示すブロック図であり、第３図はウエブ２により光源
１からの光を一部遮光された受光センサー３の各受光素
子の出力を模式的に表した図である。第２図においてし
きい値設定部は受光センサー３の出力に基づき、第１し
きい値と第２しきい値を決定する。第３図(a)は光源１
とウエブ２と受光センサー３との位置関係を示す。(b)
は(a)に示す位置関係にあるときの各受光素子の出力を
模式的に表したもので図中ｌは各受光素子間のピッチを
示し、Ｈは第１しきい値、Ｌは第２しきい値を示す。Ｎ
_Ａはウエブ２の影響を受けない受光素子の数を示し、Ｎ
_Ｃはウエブ２の端部近傍の受光素子の数を示し、Ｎ_Ｂは
ウエブ２により遮光される受光素子の数を示している。
Ｎ_Ａの受光素子のグループでも受光素子の出力には多少
のばらつきがある。これは光源１の端部などは光が少な
く、また斜めに入ってくる光の量は場所によって異なる
ことに起因するものと思われる。Ｎ_Ｃの受光素子のグル
ープはウエブ２の端部の影響により受光素子の出力が変
化する。ｃ１で示すようにもしも平行光だけを受けるの
であれば出力が減少しないところでも出力の減少が生
じ、ｃ２，ｃｎのように平行光だけならば出力がＮ_Ｂグ
ループと同様となるようなところもかなりの出力があ
る。これは斜めに入ってくる光とともに、ウエブを透過
する光もあるものと思われる。Ｎ_Ｂの受光素子のグルー
プはウエブ２により遮光される範囲であるがウエブ２の
透過光により多少の出力がある。このような受光素子の
出力分布より第１しきい値Ｈを決める方法として、まず
Ｎ_Ａグループのようにウエブ２の影響を受けないグルー
プの受光素子の出力を考え、これらのうちの最小値（ａ
１の値）より少し小さい値とする。次に第２しきい値Ｌ
はウエブ２による遮光範囲となるＮ_Ｂグループの受光素
子の出力のうちの最大値（ｂ２の値）よりも少し大きな
値とする。このように第２しきい値Ｌを決めるとウエブ
２がある程度光を透過するもので、これに絵や模様など
が印刷され透過光が変動するような場合でもこの変化量
は(b)において下る方向なので第２しきい値Ｌの値には
影響を与えない。次に第２図に戻り、計数部62は第１し
きい値Ｈと第２しきい値Ｌの間にある出力の受光素子の
合計値つまり第３図のＮ_Ｃと、第２しきい値Ｌ未満の出
力をする受光素子の合計値つまりＮ_Ｂを算出する。面積
演算部63はＮ_Ｃグループの各受光素子について第１しき
い値Ｈから各受光素子の出力を引いた値にピッチｌを掛
けた値である素子遮光面積を求め、この面積をＮ_Ｃグル
ープの受光素子の全部について加えた第１遮光面積、つ
まり第３図(b)の斜線で示す面積と、第１しきい値Ｈと
第２しきい値Ｌの差にピッチｌとＮ_Ｃ（Ｎ_Ｃグループの
受光素子の数）を掛けた第１群照射面積、つまり、第１
しきい値Ｈと第２しきい値ＬとＮ_Ｃで囲まれる長方形の
面積を求める。端部演算部64は第１群照射面積に対する
第１群遮光面積の割合にｌとＮ_Ｃを乗じた第１群遮光長
とＮ_Ｂにピッチｌを乗じた第２群遮光長を算出し、この
両遮光長の和からウエブ２の端部位置を算出する。

次に本実施例の効果を第４図、第５図を用いて説明す
る。第４図はウエブ２として光をある程度透過し、かつ
模様の印刷されたものを用いる。光源１からの平行光を
ウエブ２と受光センサー３に照射する。第５図は端部位
置の検出結果を示す図で(a)は従来の装置、(b)は本実施
例の結果を示す。(a)において実線はウエブが鋼板など
の光を透過しない場合を示し、破線が第４図に示すウエ
ブ２である。鋼板などのように光を透過しないものはウ
エブ２の端位置と端部検出装置の出力信号である位置信
号は比例し端部の検出が精度よく行われることを示す。
しかし第４図のような場合ウエブ２の透過光があり、し
かもこの透過光が模様によって変化するため、破線で示
すように端部の位置が不明確に検出される。(b)は本実
施例の場合で、第４図のウエブ２でも鋼板でも同一の実
線で検出される。なお(b)に示す本実施例では第７図で
説明した受光筒を用いずに行ったものであり、このよう
な光学的補助部品を用いなくても精度よく端部を検出で
きる。

次に第２実施例を第６図を用いて説明する。なお、第１
図と同一符号のものは同一機能を有する。本実施例は光
源として、半導体発光素子をパルス点灯させたもので第
６図において、パルス発生回路11により発生したパルス
波をドライバ12を介してハ半導体発光素子（ＬＥＤ）に
印加し、近赤外光をパルス状に出射する。受光センサー
３の各受光素子からの出力はマルチプレクサ４でパルス
周期に同期して切換えて出力される。以降は第１実施例
と同様である。

本実施例によれば、光源としてＬＥＤにより近赤外光を
パルス点灯し、これと同期して受光素子の出力を取り込
むことにより、可視光や連続的な周囲外光の影響を除去
し、平均的には小さな点灯エネルギーであるながら、同
期中は大きな信号出力を得ることができる。

以上説明した第１実施例および第２実施例においては、
光源としてＬＥＤの出射光をそのまま用い、前述した受
光筒とか、レンズなどを用いて平行光とするような補助
手段を用いていない。従ってウエブ等の検査対象物の垂
直方向のスペースが狭いような所でも本発明になる端部
検出装置を設置することが可能となる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明は受光素子の出
力を上、下２つのしきい値で区分して演算処理して検出
対象の端部を求めるので精度よく端部を検出でき、さら
に検出対象が多少光を透過する場合、またこの検出対象
に模様などが印刷されている場合でも精度よく端部を検
出することができる。また検出光を平行光だけに限定す
るための受光筒やレンズ系が不用であるから、ウエブに
垂直な方向のスペースが小さな場合でも本発明の端部検
出装置を設置することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の構成を示すブロック図、第２
図は第１図に示すコントローラの詳細構成を示すブロッ
ク図、第３図は受光センサーの出力を示す模式図、第４
図は模様の印刷されたウエブを検出する状況を説明する
図、第５図は本実施例と従来例の検出結果を示す図、第
６図は光源の光のうち平行光のみを受光素子が受光する
ようにする受光筒の説明図である。 １…光源、２…ウエブ ３…受光センサー、４…マルチプレクサ ６…コントローラ、11…パルス発生回路 12…ドライバ、13…ＬＥＤ 61…しきい値設定部、62…計数部 63…面積演算部、64…端部演算部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直線状に所定ピッチで受光素子を配置した
   受光センサーに光を照射する光源と前記受光センサーの
   間に端部を検出する検査対象を配設し、この検査対象に
   より前記光を遮光された前記受光素子から前記検査対象
   の端部位置を検出する端部検出装置において、前記受光
   素子の出力範囲内の値で第１しきい値を設定し、この第
   １しきい値より小さい値で第２しきい値を設定するしき
   い値設定手段と、この第１しきい値以下で第２しきい値
   以上の出力をする第１群受光素子の数の計数値である第
   １計数値と前記第２しきい値未満を出力する第２群受光
   素子の数の計数値である第２計数値を演算する計数手段
   と、前記第１群の各受光素子の出力について前記第１し
   きい値と各受光素子の出力との差に前記所定ピッチを乗
   じた素子遮光面積を演算し前記第１群の各受光素子の前
   記素子遮光面積の和よりなる第１群遮光面積と前記第１
   しきい値と前記第２しきい値の差に前記所定ピッチと前
   記第１計数値を乗じてなる第１群照射面積とを演算する
   面積演算手段と、前記第１群遮光面積を前記第一群照射
   面積で除した値に前記所定ピッチと前記第１計数値を乗
   じてなる第１群遮光長と前記第２計数値に前記所定ピッ
   チを乗じてなる第２群遮光長との和よりなる検出対象物
   遮光長を演算する端部演算手段とを備えたことを特徴と
   する端部検出装置。
2. 【請求項２】前記第１しきい値を前記受光素子の最大出
   力より所定値小さい値とし、前記第２しきい値として前
   記受光素子の最小出力より所定量値大きい値とすること
   を特徴とする請求項１記載の端部検出装置。
3. 【請求項３】前記光源より近赤外光をパルス点灯しこの
   パルス点灯を前記受光センサーで受光することを特徴と
   する請求項１または２記載の端部検出装置。