JPS59190680A

JPS59190680A - 距離センサ

Info

Publication number: JPS59190680A
Application number: JP6501183A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Nagata; 永田　保広; Kazuhisa Shigemori; 和久重森; Teruo Kido; 照雄木戸
Original assignee: Daikin Industries Ltd; Daikin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1983-04-12
Filing date: 1983-04-12
Publication date: 1984-10-29

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】く技術分野〉本発明は、受光センサを用いた非接触式の距離センサに
関する。

このような距離上ンサニ］、プラスチック・金属・セラ
ミック等、種々の被測定物の微小変位量・運動・振動の
計測や表面仕上げ状態の計測などに利用される。

〈従来技術〉従来、この種の距離センサは光源さ、光源の光を伝送し
て被測定物に向って投光する投光エレメントと、受光セ
ンサと、その投光の被測定物からの反射光を受光して受
光センサに伝送する受光エレメントとを備え、前記反射
光を受光した受光センサから受光信号が出力σれるよう
に構成されている。ところが、この従来のものでは、受
光エレメントに受光きれる反射光の光量を被測定物との
間の距離に対応するものとして受光センサにより電気的
なアナログ量に変換し、このアナログ量をアナミグ演算
して上記距離を算出するようにしている。ところが光量
が変化する要因には上記距離の他に、被測定物の表面反
射率や、光源そのものの特性も存在する。したがって、
この従来のものでは被測定物の表面反射率に対応して光
量校正を行う必要があるが、この校正を正確に行うこと
は容易でなく、したがって距離測定の精度向」二に難点
がある。また、光源の特性を長期間にわたり、所定値に
維持することは困難であるので、この点からも距離測定
を正確に行うこと（こ難点があった。

〈目　的〉本発明は、」二連した被測定物によって光量調節などの
校正を行なう必要なく、また光源の光量を常時所定値に
維持する必要がなく長期間督こわたって距離測定を高い
精度で行えるようにすることを目的とする。

〈構　成〉本発明は、このような目的を達成するために、発光部と
、該発光部（こ対応して並置てれた投光エレメント部と
、発光部からの光が投光エレメント部を介して被測定物
に投光きれたときの該投光の被測定物での反射光を受光
するために前記投光エレメント部に並置てれた受光ニレ
メン（・部と、該受光エレメント部に対応して設けられ
た受光部とを備え、前記投光・受光エレメント部の少な
くとも一方のエレメント部は互いに並置でれた複数本の
エレメントを有し、該一方のエレメント部の各エレメン
トに個別的（こ対応して並置された複数の発光源または
受光センサで上記発光部または受光部を形成し、該一方
のエレメント部の各エレメントに対応する各発光源また
は各受光センサを順に１駆動する手段を設けることｌこ
より、被測定物と距離センサとの距離に対応するパルス
数のデジタル信号が前記受光部から出力きれるようにし
ている。

〈実施例〉第１図は本発明の実施例の全体の構成を示す図である。

この実施例の距離センサ１は複数の発光＃ｔ２１．２２
．・・・を有する発光部２と、各発光源２１．２２．・
・・に対応して並置きれた複数の投光ニレメン）３１．
３２．・・・を有する投光エレメント部３とを備える。

また、この距離センサ１は、前記発光部２からの光が投
光エレメント部３を介して被測定物４に投光σれた七き
の該投光の被測定物４での反射光５１．５２．・・・を
受光するために前記投光エレメント部３に並置された１
本の受光エレメントよりなる受光エレメント部６と、該
受光エレメント部６に対応して設けられた１個の受光セ
ンサよりなる受光部７とを備える。この距離センサ１は
更に前記各発光源２１，２２．・・・を順に、駆動する
手段８と、投光エレメント部３からの被測定物４での反
射光５１．５２．・・・の受光に応答する受光部７の出
力に基づいて距離センサ１と被測定物４との距離りを演
算処理する手段９を備える。前記、駆動手段８は、発光
信号５１．Ｓ２．・・・を順次出力する発光信号発生器
８１と、この発光信号に応答動作する切換スイッチ８２
とを有している。この切換スイッチ８２は、発光源２１
．２２゜・・・に個別的に対応する複数個の接点ＣＩ、
Ｃ２，・・・と、発光信号Ｓｌ、Ｓ２．・・・が与えら
れるたびごとに個別接点ＣＩ、Ｃ２，・・・との切換位
置が切換わる可動接点ＣＯとを備える。また、前記演算
手段９は、受光部７の出力を増幅して波形整形する増幅
器９１と、発光信号発生器８１からの発光信号３１，８
２．・・・により動作可能状態にセットされるとともに
増幅器９１からの出力に応答してカウント動作するカウ
ンタ９２と、該カウンタ９２の出力に基づいて前記距離
りを演算処理する演算処理部９３とを有する。

次に、この距離センサ１により、この距離センサ１を設
置した地点と被測定物４との距離を測定する場合の各部
の動作について説明する。今、距離センサ１と被測定物
４七の距離が■、であると仮定する。駆動手段８により
発光部２の各発光源２１゜２２、・・・が順次駆動埒れ
、これ齋こより投光エレメント部３の各投光ニレメン１
−３１．３２．・・・から被測定物４に投光きれる被測
定物４からの各反射光のうち、受光エレメント部６の受
光角２θ内にあって、かつ、被測定物４と投光エレメン
ト部３との距離Ｌ・によって定まる特定の投光エレメン
トたとえは、符号でいえば３１．３２．３３の投光エレ
メントから投光された反射光５１，５２．５３のみが順
次受光エレメント部６に捕捉される。受光エレメント部
６で受光した反射光５１．５２゜５３は受光部７に伝送
きれ、ここで順次電気信号Ｓ　ｌ’、　Ｓ　２’、　Ｓ
　８’に変換きれ、増幅器９１を介してカウンタ９２に
送出される。つまり、カウンタ９２Ｊこけ被測定物４と
受光エレメント部６との距離りに対応したパルス数を有
するデジタル信号、この例ではＳ　Ｉ’、　８２′、　
８３′の３パルスの信号が送出される。

カウンタ９２は、発光部２の各発光源２１，２２゜・・
・のそれぞれが発光信号発生器８１により駆動されるの
と同期してカウント動作可能状態にセットされる。した
がって、カウンタ９２は送出されたパルス数、この例で
は３カウントを計測する。この計測値はカウンタ９２か
ら演算処理手段９３に入力される。演算処理手段９３は
、このカウント数の値に基づいて距離りを算出する。こ
のように、受光部７からは被測定物４と受光エレメント
部６との距１％’１ｆｆｉ　Ｌに対応したパルス数のデ
ジタル信号がカウンタに与えられ、カウンタ９２は、こ
のパル演算処理手段９３に送出する。したがって、受光
部７からの出力信号は被測定物４と受光ニレメン１−６
．１！：の距離りにのみ依存し被測定物４の表面反射率
の変化や、発光部２の光量変化とは関係がないので、上
記距離りが精度よく測定てれることになる。

なお、この場合の距離分解能ｄは次式で与えられる。

ｄ−Σに紬ｎ（９０°−〇）ここでＲｉｌ″ｊ：各投光エレメントの直径、θは各投
光エレメントの投光角の半角である。

また、この実施例において、各投光エレメント３１．３
２．・・・の投光角を２θ′、受光エレメント６の受光
角を２θとした場合□′、距離分解能ｄは次の一般式で
与えられる。

精度での距離基ｃ１定が可能になる。

第２図は本発明の他の実施例の全体の構成を示す図であ
る。第２図の第１図に対応゛する部分には同一の符号を
付して以下説明する。この実施例の距離センサ１け１つ
の発光源よりなる発光部２と、各この発光部に対応して
配置きれた１本の投光エレメントを有する投光エレメン
ト部３とを備える。

また、この距離センサ１ｉｌ−ｊ：、前記発光部２から
の光が投光エレメント部３を介して被測定物４に投光ち
れたときの該投光の被測定物４での反射光を受光するた
めに前記投光エレメント部３に並置された複数の受光ニ
レメン）６１．６２．・・・よりなる受光エレメント部
６と、各受光エレメント６１゜６２、・・・に対応して
設けられた複数の受光センサ７１．７２．・・・よりな
る受光部γとを備える。この距離センサ１Ｑま史に前記
各受光センサ７１．７２・・・を順に駆動する手段８と
、投光エレメント部３からの被測定物４での反射光５の
受光に応答する受光部７の出力に基づいて距ｙｊｆｅセ
ンサ１と被測定物４との距離Ｌ４演算処理する手段９′
を備える。

前記駆動手段８は、同期信号５１，８２．・・・を順次
出力する同期信号発生器８１と、この発光信号に応答動
作する切換スイッチ８２とを有している。この切換スイ
ッチ８２は、７１，７２．・・・に個別的に対応する複
数閘の接点ＣＩ、Ｃ２，・・・と、発光信号８１゜Ｓ２
．・・・が与えられるたびごとに岡別接点ＣＩ、Ｃ２，
・・・さの切換位置が切換わる可動接点ｃｏ　　とを備
える。

また、前記演算手段９は、受光部７の出力を増幅して波
形整形する増幅器９１と、同期信号発生器８１′からの
発光信号５１，８２．・・・ｌこより動作可能状態（こ
セットされるとともに増幅器９１からの出力に応答して
カウント動作するカウンタ９２と、該カウンタ９２の出
力に基づいて前記距離りを演算処理する演算処理部９３
とを有する。

次に、この実施例の具体的な演算処理について説明する
。今、距離センサ１と被測定物４との距離がＬであると
仮定する。発光部２から投光エレメント部３を介して被
測定物４に投光すると、その反射光５は、受光角２θを
有する各受光エレメントのうち被測定物４との距離りに
応じて定まる特定の受光エレメントたとえば符号で言え
ば６１゜ｓ２．ｂ３の受光エレメントだけに受光される
。

受光エレメント部６で受光した反射光５は受光部７に伝
送され、この受光部７′で順次電気信号５１′。

３２′、５３′ｌこ変換てれて増幅器９１を介してカウ
ンタ９２に送出される。つまり、カウンタ９２には、被
測定物４と受光エレメント部６との距離りに対応するパ
ルス数の信号、上記の例でＩｔｓ　ｓ　＋’、５２’、
　ｓｓ’の３パルスの信号が送出される。カウンタ９２
は、受光エレメント部６の各受光エレメント６１．６２
゜・・・のそれぞれが同期信号発生器８１により駆動さ
れるのと同期して動作可能状態（こセットσれる。

したがって、カウンタ９２はパルス数、この例では３カ
ウントを計測する。この計測値の信号にカウンタ９２か
ら演算処理手段９３に人力てれ、ここで上記カウント数
【こ基ついて距離りが算出されることになる。

なお、第２図におけるスイッチ８２′は、各受光センサ
７１．７２．・・・及びこれに接続σれた接地コンデン
サ１０１，１０２．・・・七ともに電荷結合型デバイス
１００を構成している。

１まお、前記各実施例において、第３図（ａ）に示すよ
うｌこ投光エレメント３１．３２．・・・の光軸を被測
定物４に向って傾斜させべたり、第３図（１））に示す
ように受光エレメント６の光軸を被測定物４に回って傾
斜させたりすることにより、投光・受光エレメントの光
軸を交イつらせるように構成しても距離分解能を向」ニ
させることができる。

なお、距離分解能の異なる距離センサを２つ並用しても
、精密な距離測定を行うことができる。

く効　果〉以上のように、本発明によれば、距離センサと’ｄ　＋
ｊｌｌｌ定物との間の距離がデジタル量として計測σれ
るので、被測定物の表面反射率の差異に対する光量調節
などの校正を行う必要がなく、また、光源の光量が変化
してもその計測結果には影響がないので、長期間にわた
って正確な距離測定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

図面げ本発明の実施例を示し、第１図は本発明の一実施
例の全体の構成を示す図、第２図は本発明の他の実施例
の全体を示す図、第３図（ａ）　（＋））　Ｕそれぞれ
投光・受光エレメントの配列の他の例を示す、要部の構
成を示す図である。１・・・距離センサ、２・・・発光部、３・・・投光エ
レメント部、４・・被測定物、５・・・反射光、６・・
受光エレメント部、７・・受光部、８・・・１駆動手段
、９・・・演算処理手段、２１．２２・・・発光源、３
１．３２・・投光ニレメン）、５１．５２・・・反射光
、６１．６２・・・受光エレメント、７１．７２・・・
受光センシー。出願人　　　　ダイキン工業株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）発光部２と、該発光部２に対応して配置された投
光エレメント部３と、発光部２からの光が投光エレメン
ト部３を介して被測定物４に投光されたときの該投光の
被測定物４での反射光５４１．５２．・・・を受光する
ために前記投光エレメント部３に並置された受光エレメ
ント部６と、該受光エレメント部６に対応して設けられ
た受光部７とを備え、前記投光・受光エレメント部３，
６の少なくとも一方のエレメント部３またＵ：６　ｔユ
互いに並置σれた複数本のエレメントを有し、該一方の
エレメント部３または６の各エレメントに１固別的に対
応して並置きれた複数の発光源２１，２２．・・・また
は受光センサ７１．７２．・・・で」二記発光部２また
は受光部７を形成し、該一方のエレメント部３または６
の各エレメントに対応する各発光源または各受光センサ
を順に駆動する手段８を設けたことを特徴とする距離セ
ンサ。