WO2021181959A1 - 光電センサ及びしきい値補正方法 - Google Patents

光電センサ及びしきい値補正方法 Download PDF

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WO2021181959A1
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period
light
determined
threshold value
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光平 谷末
雄介 飯田
典大 蓬郷
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オムロン株式会社
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    • G01V8/12—Detecting, e.g. by using light barriers using one transmitter and one receiver
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    • G01J1/44—Electric circuits
    • G01J2001/444—Compensating; Calibrating, e.g. dark current, temperature drift, noise reduction or baseline correction; Adjusting

Definitions

  • the present invention relates to a photoelectric sensor and a threshold setting method.
  • the threshold value correction means moves the amount of received light when the set threshold value is OFF, based on the ON or OFF state immediately after adjusting the optical axis between the light emitting unit and the light receiving unit as a reference state.
  • the ratio to the average including a means for storing this ratio, generating the average value of the received light amount at the time of OFF, and multiplying the average value of the received light amount at the time of OFF by the above ratio.
  • a photoelectric sensor that corrects a threshold value is known (see Patent Document 1). This photoelectric sensor makes it possible to maintain a stable detection state even if the amount of received light changes with time.
  • the photoelectric sensor described in Cited Document 1 sets the average value of the received light amount at the time of OFF as a reference with respect to the change over time of the received light amount, and calculates and calculates the ratio of the threshold value to the set reference.
  • the threshold value is set by multiplying the calculated ratio by the average value of the received light amount at the time of OFF.
  • Cited Document 1 when the amount of light received in the background is small and fluctuates greatly at the time of OFF, the set threshold value may become large. There was a possibility that the threshold value could not be set properly.
  • one of the objects of the present invention is to provide a photoelectric sensor and a threshold value setting method that can set a more appropriate threshold value with respect to a change in the amount of received light over time.
  • the photoelectric sensor is a photoelectric sensor that detects an object, and determines the presence or absence of the object based on a light receiving portion that receives light and obtains a received light amount, and the received light amount and a threshold value.
  • the threshold value is set based on the amount of light received during the period when it is determined that there is an object and the amount of light received during the period when it is determined that there is no object. This makes it possible to reflect the change in the amount of received light both when there is an object and when there is no object in the threshold setting. Therefore, for example, as compared with a conventional photoelectric sensor that is strongly affected by a change in the amount of light received when there is no object, the threshold value can be set more appropriately with respect to the change in the amount of light received over time.
  • the setting unit sets one of the maximum and minimum light receiving amounts during the period when it is determined that there is an object and the other maximum and minimum light receiving amount during the period when it is determined that there is no object.
  • a correction value may be calculated based on the correction value, and the correction value may be set as a threshold value.
  • the correction value is calculated. This makes it possible to reflect, for example, both the maximum amount of light received when there is an object and the minimum amount of light received when there is no object in the threshold value. Therefore, it is possible to set a threshold value in which the influence of a sudden change in the amount of received light is suppressed.
  • the setting unit calculates the correction value based on the average of the received light amount during the period when it is determined that there is an object and the average of the received light amount during the period when it is determined that there is no object.
  • the correction value may be set to the threshold value.
  • the correction value is calculated based on the average of the received light amount during the period when it is determined that there is an object and the average of the received light amount during the period when it is determined that there is no object. This makes it possible to reflect both the average amount of light received when there is an object and the average amount of light received when there is no object in the threshold value. Therefore, it is possible to set a threshold value in which the influence of a sudden change in the amount of received light is further suppressed.
  • the setting unit has a value based on the average and dispersion in the distribution of the light receiving amount during the period when it is determined that there is an object, and the average in the distribution of the light receiving amount during the period when it is determined that there is no object.
  • the correction value may be calculated and the correction value may be set as the threshold value.
  • the correction value is calculated based on the value based on the value.
  • the threshold value it is determined whether or not the threshold value can be set based on the amount of light received during the period when it is determined that there is an object and the amount of light received during the period when it is determined that there is no object.
  • a setting determination unit may be further provided, and the setting unit may set the threshold value when it is determined that the threshold value can be set.
  • whether or not the threshold value can be set based on the amount of light received during the period when it is determined that there is an object and the amount of light received during the period when it is determined that there is no object. judge. This makes it possible to monitor, for example, the difference between the amount of light received when there is an object and the amount of light received when there is no object, that is, the margin in setting the threshold value. Therefore, it is possible to appropriately determine whether or not the threshold value can be set.
  • the setting determination unit determines one of the maximum and minimum light receiving amounts during the period when it is determined that there is an object, and the other of the maximum and minimum light receiving amounts during the period when it is determined that there is no object. It may be determined whether or not the threshold value can be set based on the difference between.
  • the difference between the maximum and minimum light receiving amount during the period when it is determined that there is an object and the maximum and minimum light receiving amount during the period when it is determined that there is no object Based on this, it is determined whether or not the threshold value can be set.
  • the setting determination unit determines the value based on the average and dispersion in the distribution of the received light amount during the period when it is determined that there is an object, and the distribution of the received light amount during the period when it is determined that there is no object. It may be determined whether the threshold can be set based on the difference between the values based on the mean and the variance.
  • the values based on the average and variance in the light receiving amount distribution during the period when it was determined that there was an object and the average and dispersion in the light receiving amount distribution during the period when it was determined that there was no object Based on the difference from the base value, it is determined whether or not the threshold value can be corrected. As a result, there is a margin in setting the threshold value according to the difference between the value value based on the average and variance in the light receiving amount distribution when there is an object and the value value based on the mean and variance in the light receiving amount distribution when there is no object. It becomes possible to monitor the degree. Therefore, it is possible to more appropriately determine whether or not the threshold value can be set.
  • an output unit that outputs the threshold value inability to set may be further provided.
  • the threshold value cannot be set is output. As a result, it is possible to notify that the change in the amount of received light over time has reached a level at which the presence or absence of the object cannot be determined.
  • the threshold value setting method is a threshold value setting method for a photoelectric sensor that detects an object, and includes a light receiving step of receiving light to obtain a received light amount, and a light receiving amount and a threshold value. Based on the object determination step for determining the presence or absence of an object, the amount of light received during the period when it was determined that the object was present, and the amount of light received during the period when it was determined that there was no object. Includes a setting step to set the threshold value.
  • the threshold value is set based on the amount of light received during the period when it is determined that there is an object and the amount of light received during the period when it is determined that there is no object. This makes it possible to reflect the change in the amount of received light both when there is an object and when there is no object in the threshold setting. Therefore, for example, the threshold value can be set more appropriately with respect to the change over time in the amount of light received, as compared with the conventional threshold setting method that is strongly affected by the change in the amount of light received when there is no object. ..
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a photoelectric sensor according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the detection principle of the photoelectric sensor shown in FIG.
  • FIG. 3 is a configuration diagram illustrating a schematic configuration of a belt conveyor on which a photoelectric sensor is installed in one embodiment.
  • FIG. 4 is a graph illustrating a time change in the amount of light received by the photoelectric sensor in the conventional example.
  • FIG. 5 is a graph illustrating a time change in the amount of light received by the photoelectric sensor in one embodiment.
  • FIG. 6 is a graph illustrating a time change in the amount of light received by the photoelectric sensor in one embodiment.
  • FIG. 7 is a graph illustrating the frequency distribution of the light receiving amount of the photoelectric sensor in one embodiment.
  • FIG. 8 is a graph illustrating a time change in the amount of light received by the photoelectric sensor in one embodiment.
  • FIG. 9 is a graph illustrating the frequency distribution of the light receiving amount of the photoelectric sensor in one embodiment.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating the schematic operation of the threshold value correction process S200 of the photoelectric sensor in one embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a photoelectric sensor 100 in one embodiment.
  • the photoelectric sensor 100 includes a light emitting unit 20, a light receiving unit 30, a display unit 40, an operation unit 45, a control unit 50, an I / F (interface) 60 for an external device, and the like.
  • a storage unit 70, an output unit 80, and a power supply unit 90 are provided.
  • the light projecting unit 20, the light receiving unit 30, the display unit 40, the operation unit 45, the control unit 50, the I / F 60 for input / output external devices, the storage unit 70, the output unit 80, and the power supply unit 90 are connected to the main body unit 10 described later. It is contained.
  • each part of the photoelectric sensor 100 is not limited to the configuration housed in one housing 30 main body 90.
  • each part of the photoelectric sensor 100 may be housed in two or more parts.
  • the photoelectric sensor 100 of the present embodiment is a photoelectric sensor (also referred to as a photoelectric switch) that detects the presence or absence of an object TA by utilizing various properties of light.
  • Photoelectric sensors are roughly classified into a reflection type that detects an object based on the amount of light received by the object and a transmission type that detects the object based on the light being blocked by the object. Will be done. In the following description, a reflective photoelectric sensor will be described unless otherwise specified.
  • the light projecting unit 20 is for projecting light on the object TA.
  • the light projecting unit 20 includes, for example, an LED (Light Emitting Diode) 21 and an LED drive circuit 22.
  • the light receiving unit 30 is configured to receive light and obtain a light receiving amount.
  • the light receiving unit 30 includes, for example, a PD (photodiode) 31, an amplifier circuit 32, and an A / D conversion circuit 33.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the detection principle of the photoelectric sensor 100 in one embodiment.
  • the photoelectric sensor 100 includes a main body portion 10 and optical fibers 11 and 12 attached to the front surface of the main body portion 10.
  • the optical fiber 11 is for light projection
  • the other optical fiber 12 is for light reception.
  • a head portion 13 including a lens and the like is attached to the tip portions of the optical fibers 11 and 12.
  • the optical fibers 11 and 12 are inserted into insertion ports (not shown) on the front surface of the main body 10, respectively.
  • the LED 21 of the light projecting unit 20 is arranged near the insertion port of the optical fiber 11 for light emission, and the PD31 of the light receiving unit 30 is arranged near the insertion port of the optical fiber 12 for light reception.
  • the head portion 13 is arranged at a predetermined distance from the object TA.
  • the light emitted from the LED 21 of the light projecting unit 20 is emitted from the head unit 13 via the optical fiber 11.
  • the light reflected by the object TA and incident on the head portion 13 reaches the PD 31 of the light receiving portion 30 via the optical fiber 12.
  • the received light amount data generated by the light receiving unit 30 is input to the control unit 50, compared with a threshold value registered in advance, it is determined whether or not light is reflected by the object TA, and the determination result is output. Will be done.
  • the photoelectric sensor 100 receives the light projected from the light projecting unit and reflected by the object TA by the light receiving unit, and the state in which the reflected light is received is defined as “there is an object”. judge.
  • control unit 50 is configured to control the operation of each unit of the photoelectric sensor 100.
  • the control unit 50 includes, for example, a processor such as a CPU (Central Processing Unit).
  • the control unit 50 controls the operations of the light projecting unit 20 and the light receiving unit 30 according to a program stored in the storage unit 70 including the memory, and based on the light receiving amount data input from the light receiving unit 30. Execute the detection process. The detection result is output via the output unit 80 or the I / F 60 for an external device. The details of the control unit 50 will be described later.
  • the operation unit 45 is for inputting information to the photoelectric sensor 100.
  • the operation unit 45 includes, for example, buttons, switches, a touch panel, a keyboard, and the like.
  • the display unit 40 is for displaying information.
  • the display unit 80 includes, for example, an indicator light and a display.
  • the control unit 50 includes an object determination unit 51, a setting unit 52, and a setting determination unit 53 as functional blocks.
  • the object determination unit 51 is configured to determine the presence or absence of the object TA based on the amount of light received by the light receiving unit 30 and the threshold value.
  • the object determination unit 51 outputs a detection signal as a determination result.
  • the detection signal has a high signal level when there is an object TA (hereinafter, the detection signal is also referred to as “ON”), and a low level signal level when there is no object TA (hereinafter, the detection signal). Is also called "OFF").
  • the amount of light received by the photoelectric sensor 100 tends to decrease with the passage of time due to changes in the surrounding environment or the state of the photoelectric sensor 100 itself. Factors that reduce the amount of light received depend on, for example, dirt due to adhesion to the light receiving surface or detection surface such as dust, oil, welding spatter, changes in the mounting state due to vibration or contact, dirt on the object, and lot of the object TA. Changes in ambient temperature, ambient light, magnetic field, etc. due to variations, deterioration of parts, movement of equipment, seasonal changes, etc. can be mentioned. Therefore, the photoelectric sensor 100 sets the above-mentioned threshold value according to such a change over time in the amount of received light.
  • the setting unit 52 is configured to set a threshold value based on the amount of light received during the period when it is determined that the object TA is present and the amount of light received during the period when it is determined that there is no object TA. ing.
  • the period during which the object TA is determined to be present is the period during which the object determination unit 41 determines that the object TA is present and the detection signal is “ON” (hereinafter, also referred to as “ON period”). ..
  • the period during which it is determined that there is no object TA is the period during which the object determination unit 41 determines that there is no object TA and the detection signal is "OFF” (hereinafter, also referred to as "OFF period"). Is.
  • the setting unit 52 calculates a correction value based on the amount of light received during the period when it is determined that the object TA is present and the amount of light received during the period when it is determined that there is no object TA. ,
  • the calculated correction value is set to the threshold value.
  • Various modes can be adopted as the method for calculating the correction value. A specific example of calculating the correction value will be described later.
  • the setting determination unit 53 can set the threshold value based on the amount of light received during the period when it is determined that the object TA is present and the amount of light received during the period when it is determined that there is no object TA. It is configured to determine whether or not.
  • the setting unit 52 sets the threshold value when it is determined that the threshold value can be set.
  • the threshold value can be set based on the amount of light received during the period when it is determined that the object TA is present and the amount of light received during the period when it is determined that there is no object TA.
  • the output unit 80 is configured to output the threshold value cannot be set based on the control signal from the control unit 50.
  • the threshold value cannot be set is output so that the change over time in the amount of received light reaches the extent that the presence or absence of the object TA cannot be determined. You can notify that.
  • FIG. 3 is a configuration diagram illustrating a schematic configuration of a belt conveyor BC on which the photoelectric sensor 100 is installed in one embodiment.
  • the belt conveyor BC is configured to convey the object TA placed on the belt BL in the direction of the arrow shown in FIG. 3 by rotating the annular belt BL. ..
  • the head portion 13 of the photoelectric sensor 100 is arranged above the belt conveyor BC, and is installed so as to irradiate the moving object TA with light and receive the reflected light.
  • a plurality of metal partition MDs are provided on the belt BL.
  • the object TA is placed and transported between the two metal partition MDs.
  • the belt BL is usually made of a material containing black rubber as a main component, and has a relatively low reflectance.
  • the metal partition MD is made of metal having a relatively high reflectance.
  • the belt BL and the metal partition MD of the belt conveyor BC correspond to an example of the background BG in the example shown in FIG.
  • FIG. 4 is a graph illustrating a time change in the amount of light received by the photoelectric sensor in the conventional example.
  • the horizontal axis is time and the vertical axis is the amount of received light.
  • “ON” or “OFF” of the detection signal corresponding to the time change of the received light amount is shown below the graph. Since the configuration of the photoelectric sensor of the conventional example is similar to the configuration of the photoelectric sensor 100 shown in FIG. 1, the illustration and description thereof will be omitted.
  • the conventional photoelectric sensor determines the presence / absence of an object based on the amount of received light and the initial threshold value TH until the time t10, and the detection signal is “ON” or “OFF”. Is output.
  • the photoelectric sensor of the conventional example corrects the initial threshold value TH at time t10 and sets a new threshold value RTH'.
  • the conventional photoelectric sensor When setting a new threshold value RTH', the conventional photoelectric sensor first sets the average value of the received light amount in the initial OFF period to the reference value RV, and calculates the ratio of the threshold value to the reference value RV. do. In the photoelectric sensor of the conventional example, this ratio is then multiplied by the average value of the received light amount in the OFF period to calculate a new threshold value RTH'.
  • the threshold value may not be set appropriately.
  • the photoelectric sensor of the conventional example calculates the threshold value RTH'set by using the received light amount during the OFF period, it is greatly affected by the fluctuation of the received light amount during the OFF period. Therefore, for example, the amount of received light greatly fluctuates during the period between the time t11 and the time t12, so that the new threshold value RTH'becomes a large value.
  • the photoelectric sensor of the conventional example is the object. Cannot be detected, and the detection signal "ON" cannot be output. As described above, in the conventional photoelectric sensor, the value of the new threshold value RTH'may not be appropriate.
  • FIG. 5 is a graph illustrating a time change in the amount of light received by the photoelectric sensor in one embodiment.
  • the horizontal axis is time and the vertical axis is the amount of received light.
  • the "ON" or "OFF" detection signal corresponding to the time change of the received light amount is shown below the graph.
  • the photoelectric sensor 100 determines the presence / absence of an object based on the amount of received light and the initial threshold value TH until time t20, and detects a detection signal, similarly to the photoelectric sensor of the conventional example. Outputs "ON” or "OFF".
  • the photoelectric sensor 100 corrects the initial threshold value TH and sets a new threshold value RTH, for example, at time t20.
  • a correction value is calculated based on the amount of light received during the period when it is determined that the object TA is present and the amount of light received during the period when it is determined that there is no object TA, and the correction value is calculated.
  • a new threshold RTH is set. Specifically, the correction value calculation unit 52 sets the light receiving amount in the OFF period immediately before the time t20 (white circle shown in FIG. 5) and the light receiving amount in the ON period immediately before the time t20 (black circle shown in FIG. 5). Based on this, the correction value is calculated, and the setting unit 52 sets the correction value to a new threshold value RTH.
  • the setting unit 52 is corrected based not only on the light receiving amount in the OFF period but also on the light receiving amount in the ON period. Since the threshold value RTH is further corrected, the corrected threshold value RTH can be set to an appropriate value. As a result, the photoelectric sensor 100 can detect the object TA even in the period between the time t23 and the time t24 and the period between the time t25 and the time t26, and outputs the detection signal of "ON". It becomes possible to do.
  • the threshold value can be set more appropriately with respect to the change over time in the amount of light received, as compared with the conventional photoelectric sensor that is strongly affected by the change in the amount of light received when there is no object.
  • FIG. 6 is a graph illustrating a time change in the amount of light received by the photoelectric sensor 100 in one embodiment.
  • FIG. 7 is a graph illustrating the frequency distribution of the light receiving amount of the photoelectric sensor 100 in one embodiment.
  • the horizontal axis is time and the vertical axis is the amount of received light.
  • the horizontal axis is the amount of received light, and the vertical axis is the frequency (number of times or frequency).
  • the setting unit 52 sets a correction value based on the minimum amount of light received during the OFF period (white circles shown in FIG. 6) and the maximum amount of light received during the ON period (black circles shown in FIG. 6). Is configured to calculate. Specifically, the setting unit 52 calculates the average ((btm + peak) / 2) of the minimum light receiving amount (btm) in the OFF period and the maximum light receiving amount (peak) in the ON period as a correction value. In the example shown in FIG. 6, the OFF period and the ON period are combined into one cycle, and the setting unit 52 sets the calculated correction value as a new threshold value for each cycle.
  • the setting unit 52 is configured to calculate the correction value based on the maximum amount of light received during the OFF period and the minimum amount of light received during the ON period.
  • the setting unit 52 may use the average of the received light amount instead of the maximum and the minimum of the received light amount.
  • the correction value calculation unit 52 may be configured to calculate the correction value based on the average of the received light amount in the OFF period and the average of the received light amount in the ON period. In this case, the setting unit 52 obtains the average of the received light amount (off_ave) in the OFF period and the average (on_ave) of the received light amount in the ON period, and then uses these averages ((off_ave + on_ave) / 2) as correction values. calculate. Then, the setting unit 52 sets the calculated correction value as the threshold value for each cycle.
  • the setting unit 52 may calculate the correction value using the distribution of the received light amount over a plurality of cycles. For example, in the past plurality of cycles, when the distribution of the frequency of the received light during the OFF period and the ON period is an example shown in FIG. 7, the setting unit 52 first first distributes the relatively small light received corresponding to the OFF period. For, the value based on the mean (btm_ave) and the variance ( ⁇ 1/2 ) is obtained. As an example, the setting unit 52 calculates a value (btm_ave + 3 ⁇ ) obtained by adding three times the standard deviation ( ⁇ ) to the average.
  • the setting unit 52 obtains values based on the average (peak_ave) and the variance ( ⁇ 1/2 ) for the distribution of the relatively large amount of received light corresponding to the ON period.
  • the setting unit 52 calculates a value (peak_ave-3 ⁇ ) obtained by subtracting three times the standard deviation ( ⁇ ) from the average.
  • the setting unit 52 calculates the average of these values ( ⁇ (btm_ave + 3 ⁇ ) + (peak_ave-3 ⁇ ) ⁇ / 2) as the correction value.
  • the setting unit 52 sets the calculated correction value as a threshold value for each of a plurality of cycles.
  • the setting unit 52 first averages (peak_ave) and disperses ( ⁇ 1/2 ) the distribution of a relatively large amount of received light corresponding to the OFF period. A value based on the average, for example, a value obtained by subtracting 3 times the standard deviation ( ⁇ ) from the average (peak_ave-3 ⁇ ) is calculated. Similarly, the setting unit 52 has a value based on the average (btm_ave) and variance ( ⁇ 1/2 ) for the distribution of a relatively small amount of light received corresponding to the ON period, for example, 3 of the standard deviation ( ⁇ ) to the average. The value obtained by adding the times (btm_ave + 3 ⁇ ) is calculated. Next, the setting unit 52 calculates the average of these values ( ⁇ (btm_ave + 3 ⁇ ) + (peak_ave-3 ⁇ ) ⁇ / 2) as the correction value.
  • the values based on the average and variance in the distribution of the amount of light received during the period when the object TA was determined to be present and the average and variance in the distribution of the amount of light received during the period when the object TA was determined to be absent By calculating the correction value based on the value based on, for example, the average and variance in the distribution of the received light amount when the object TA is present and the average and the variance in the distribution of the received light amount when the object TA is not present. Both the value based on and the value based on can be reflected in the threshold value. Therefore, it is possible to set a new threshold value in which the influence of a sudden change in the amount of received light is further suppressed.
  • FIG. 8 is a graph illustrating a time change in the amount of light received by the photoelectric sensor 100 in one embodiment.
  • FIG. 9 is a graph illustrating the frequency distribution of the light receiving amount of the photoelectric sensor 100 in one embodiment.
  • the horizontal axis is time and the vertical axis is the amount of received light.
  • the horizontal axis is the amount of received light, and the vertical axis is the frequency (number of times or frequency).
  • the setting determination unit 53 is based on the difference between the minimum amount of light received during the OFF period (white circles shown in FIG. 8) and the maximum amount of light received during the ON period (black circles shown in FIG. 8). , It is configured to determine whether the threshold can be set. Specifically, the setting determination unit 53 calculates the difference (peak-btm) between the maximum light receiving amount (peak) in the ON period and the minimum light receiving amount (btm) in the OFF period, and the difference and a predetermined value, For example, it is compared with the hysteresis width HYS_W set for the threshold value.
  • the setting determination unit 53 determines that the threshold value can be set.
  • the setting determination unit 53 determines that the threshold value cannot be set.
  • the setting determination unit 53 set the threshold value based on the difference between the maximum light receiving amount in the OFF period and the minimum light receiving amount in the ON period? It is configured to determine whether or not.
  • the threshold value can be set, for example, according to the difference between the maximum amount of light received when the object TA is present and the minimum amount of light received when the object TA is not present. It becomes possible to monitor the margin in setting the threshold value. Therefore, it is possible to more appropriately determine whether or not the threshold value can be set.
  • the setting determination unit 53 may determine whether or not the threshold value can be set by using the distribution of the received light amount over a plurality of cycles. For example, in the past plurality of cycles, when the distribution of the frequency of the received light amount during the OFF period and the ON period is an example shown in FIG. 9, the setting determination unit 53 first receives a relatively small amount of received light corresponding to the OFF period. For the distribution, a value based on the mean (btm_ave) and variance ( ⁇ 1/2 ), for example, a value (btm_ave + 3 ⁇ ) obtained by adding 3 times the standard deviation ( ⁇ ) to the mean is calculated.
  • the setting determination unit 53 has a value based on the average (peak_ave) and variance ( ⁇ 1/2 ) for the distribution of a relatively large amount of received light corresponding to the ON period, for example, the standard deviation ( ⁇ ) to the average.
  • the value (peak_ave-3 ⁇ ) obtained by subtracting 3 times is calculated.
  • the setting determination unit 53 calculates the difference between these values ((peak_ave-3 ⁇ ) ⁇ (btm_ave + 3 ⁇ )) and compares the difference with a predetermined value, for example, zero.
  • the setting determination unit 53 determines that the threshold value can be set.
  • the setting determination unit 53 determines that the threshold value cannot be set.
  • the setting determination unit 53 first determines the average (peak_ave) and dispersion ( ⁇ 1/2 ) of the distribution of a relatively large amount of received light corresponding to the OFF period. A value based on, for example, a value (peak_ave-3 ⁇ ) obtained by subtracting 3 times the standard deviation ( ⁇ ) from the average is calculated. Similarly, the setting determination unit 53 has a value based on the average (btm_ave) and variance ( ⁇ 1/2 ) for the distribution of a relatively small amount of light received corresponding to the ON period, for example, the standard deviation ( ⁇ ) to the average. The value (btm_ave + 3 ⁇ ) obtained by adding 3 times is calculated. Next, the setting determination unit 53 calculates the difference between these values ((peak_ave-3 ⁇ ) ⁇ (btm_ave + 3 ⁇ )) and compares the difference with a predetermined value, for example, zero.
  • a predetermined value for example, zero.
  • the threshold value can be set based on the difference from the value, the value based on the average and variance in the distribution of the amount of received light when there is an object TA and when there is no object TA It is possible to monitor the margin in setting the threshold value according to the difference between the average and the value based on the variance in the distribution of the amount of received light. Therefore, it is possible to more appropriately determine whether or not the threshold value can be set.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating the schematic operation of the threshold value setting process S200 of the photoelectric sensor 100 in one embodiment.
  • the correction values are one of the maximum and minimum light receiving amounts during the period in which the object TA is determined to be present, and the object TA is not present. It shall be calculated based on the maximum and minimum of the amount of received light during the period determined to be. Whether or not the threshold value can be set depends on one of the maximum and minimum light receiving amounts during the period when it is determined that the object TA is present, and the light receiving amount during the period when it is determined that there is no object TA. Judgment shall be made based on the difference between the maximum and the minimum of the other. Further, it is assumed that the initial value is set for the threshold value.
  • the control unit 50 acquires the amount of received light during the period in which it is determined that there is no object TA, that is, the OFF period (S201).
  • control unit 50 acquires the amount of light received during the period in which it was determined that the object TA is present, that is, during the ON period (S202).
  • the setting determination unit 53 determines whether or not the threshold value can be set based on the amount of light received in the OFF period and the amount of light received in the ON period (S203). Specifically, the setting determination unit 53 makes a determination based on the difference between the minimum light receiving amount in the OFF period and the maximum light receiving amount in the ON period.
  • step S203 the setting determination unit 53 sets a value based on the average and variance in the distribution of the amount of received light during the period when it is determined that the object TA is present, and the light received during the period when it is determined that there is no object TA.
  • the determination may be made based on the difference from the value based on the distribution and variance of the quantity.
  • the setting unit 52 calculates the correction value based on the minimum light receiving amount in the OFF period and the maximum light receiving amount in the ON period (S204). ).
  • step S204 the setting unit 52 corrects based on the average of the received light amount during the period when it is determined that the object TA is present and the average of the received light amount during the period when it is determined that there is no object TA. You may calculate the value. Further, the setting unit 52 sets a value based on the average and dispersion in the distribution of the light receiving amount during the period when the object TA is determined to be present, and the average in the light receiving amount distribution during the period when the object TA is determined to be absent. And the value based on the variance may be used to calculate the correction value.
  • the setting unit 52 sets the correction value calculated in step S204 to a new threshold value (S205).
  • the setting unit 52 sets the correction value calculated in step S204 as the initial value of the threshold value.
  • the control unit 50 again performs steps S201 to S205.
  • the output unit 80 outputs that the threshold value cannot be set (S206). Then, after step S206, the control unit 50 ends the threshold value setting process S200.
  • the exemplary embodiments of the present invention have been described above.
  • the photoelectric sensor 100 and the threshold value setting method according to the embodiment of the present invention the amount of light received during the period when it is determined that the object TA is present and the amount of light received during the period when it is determined that there is no object TA.
  • the threshold is set based on.
  • the threshold value can be set more appropriately with respect to the change over time in the amount of light received, as compared with the conventional photoelectric sensor that is strongly affected by the change in the amount of light received when there is no object.
  • Photoelectric sensor (100). This is a threshold setting method for a photoelectric sensor that detects an object (TA).
  • a light receiving step that receives light and obtains the amount of light received
  • An object determination step for determining the presence or absence of the object (TA) based on the received light amount and the threshold value, and Setting to set the threshold value based on the received light amount during the period when the object (TA) is determined to be present and the received light amount during the period when it is determined that the object (TA) is not present. Steps and, including, Threshold setting method.

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Abstract

受光量の経時的変化に対してさらに適切なしきい値を設定することのできる光電センサ及びしきい値補正方法を提供する。光電センサ１００は、対象物ＴＡを検出する光電センサ１００であって、光を受けて受光量を得る受光部３０と、受光量としきい値とに基づいて、対象物ＴＡの有無を判定する対象物判定部５１と、対象物ＴＡがあると判定されていた期間の受光量と対象物ＴＡがないと判定されていた期間の受光量とに基づいて、しきい値を設定する設定部５２と、を備える。

Description

光電センサ及びしきい値補正方法
　本発明は、光電センサ及びしきい値設定方法に関する。
　従来、しきい値補正手段が、投光部と受光部との光軸調整を行った直後のＯＮ又はＯＦＦの状態を基準状態として、設定されているしきい値のＯＦＦ時の受光量の移動平均に対する比率を算出して、この比率を記憶する手段を含み、ＯＦＦ時の受光量の平均値を生成し、このＯＦＦ時の受光量の平均値に対して上記の比率を乗算することによりしきい値の補正が行われる光電センサが知られている（特許文献１参照）。この光電センサは、受光量の経時的な変化があったとしても安定した検出状態を維持することのできるようにしている。
特開２００７－１３９４９４号公報
　引用文献１に記載の光電センサは、受光量の経時的な変化に対して、ＯＦＦ時における受光量の平均値を基準に設定し、設定された基準に対するしきい値の比率を算出し、算出された比率にＯＦＦ時の受光量の平均値を乗算することで、しきい値を設定している。
　しかしながら、引用文献１に記載の光電センサでは、例えば、ＯＦＦ時において背景の受光量が小さい状態であって、かつ、大きく変動する場合、設定されたしきい値が大きくなってしまうことがあり、しきい値を適切に設定できない可能性があった。
　そこで、本発明は、受光量の経時的変化に対してさらに適切なしきい値に設定することのできる光電センサ及びしきい値設定方法を提供することを目的の１つとする。
　本発明の一態様に係る光電センサは、対象物を検出する光電センサであって、光を受けて受光量を得る受光部と、受光量としきい値とに基づいて、対象物の有無を判定する対象物判定部と、対象物があると判定されていた期間の受光量と対象物がないと判定されていた期間の受光量とに基づいて、しきい値を設定する設定部と、を備える。
　この態様によれば、対象物があると判定されていた期間の受光量と対象物がないと判定されていた期間の受光量とに基づいて、しきい値が設定される。これにより、対象物があるときと対象物がないときの両方の受光量変化を、しきい値の設定に反映させることが可能となる。従って、例えば対象物がないときの受光量変化の影響を強く受ける従来の光電センサと比較して、受光量の経時的変化に対してしきい値をさらに適切に設定することができる。
　前述した態様において、設定部は、対象物があると判定されていた期間における受光量の最大及び最小の一方と対象物がないと判定されていた期間における受光量の最大及び最小の他方とに基づいて補正値を算出し、補正値をしきい値に設定してもよい。
　この態様によれば、対象物があると判定されていた期間における受光量の最大及び最小の一方と対象物がないと判定されていた期間における受光量の最大及び最小の他方とに基づいて、補正値が算出される。これにより、例えば対象物があるときの受光量の最大と対象物がないときの受光量の最小との両方を、しきい値に反映させることが可能になる。従って、受光量の急激な変化の影響が抑制されたしきい値に設定することができる。
　前述した態様において、設定部は、対象物があると判定されていた期間における受光量の平均と対象物がないと判定されていた期間における受光量の平均とに基づいて、補正値を算出し、補正値をしきい値に設定してもよい。
　この態様によれば、対象物があると判定されていた期間における受光量の平均と対象物がないと判定されていた期間における受光量の平均とに基づいて、補正値が算出される。これにより、対象物があるときの受光量の平均と対象物がないときの受光量の平均との両方を、しきい値に反映させることが可能になる。従って、受光量の急激な変化の影響がさらに抑制されたしきい値に設定することができる。
　前述した態様において、設定部は、対象物があると判定されていた期間の受光量の分布における平均及び分散に基づく値と、対象物がないと判定されていた期間の受光量の分布における平均及び分散に基づく値とに基づいて、補正値を算出し、補正値をしきい値に設定してもよい。
　この態様によれば、対象物があると判定されていた期間の受光量の分布における平均及び分散に基づく値と、対象物がないと判定されていた期間の受光量の分布における平均及び分散に基づく値とに基づいて、補正値が算出される。これにより、対象物があるときの受光量の分布における平均及び分散に基づく値と対象物がないときの受光量の分布における平均及び分散に基づく値との両方を、しきい値に反映させることが可能になる。従って、受光量の急激な変化の影響がさらに抑制されたしきい値に設定することができる。
　前述した態様において、対象物があると判定されていた期間の受光量と対象物がないと判定されていた期間の受光量とに基づいて、しきい値の設定が可能か否かを判定する設定判定部をさらに備え、設定部は、しきい値の設定が可能であると判定されたときに、しきい値を設定してもよい。
　この態様によれば、対象物があると判定されていた期間の受光量と、対象物がないと判定されていた期間の受光量とに基づいて、しきい値の設定が可能か否かを判定する。これにより、例えば、対象物があるときの受光量と対象物がないときの受光量との差、つまり、しきい値の設定における余裕度を監視することが可能になる。従って、しきい値の設定の可否を適切に判定することができる。
　前述した態様において、設定判定部は、対象物があると判定されていた期間における受光量の最大及び最小の一方と、対象物がないと判定されていた期間における受光量の最大及び最小の他方との差に基づいて、しきい値の設定が可能か否かを判定してもよい。
　この態様によれば、対象物があると判定されていた期間における受光量の最大及び最小の一方と、対象物がないと判定されていた期間における受光量の最大及び最小の他方との差に基づいて、しきい値の設定が可能か否かを判定する。これにより、例えば、対象物があるときの受光量の最大と対象物がないときの受光量の最小との差に従い、しきい値の設定における余裕度を監視することが可能になる。従って、しきい値の設定の可否をさらに適切に判定することができる。
　前述した態様において、設定判定部は、対象物があると判定されていた期間の受光量の分布における平均及び分散に基づく値と、対象物がないと判定されていた期間の受光量の分布における平均及び分散に基づく値との差に基づいて、しきい値の設定が可能か否かを判定してもよい。
　この態様によれば、対象物があると判定されていた期間の受光量の分布における平均及び分散に基づく値と、対象物がないと判定されていた期間の受光量の分布における平均及び分散に基づく値との差に基づいて、しきい値の補正が可能か否かを判定する。これにより、対象物があるときの受光量の分布における平均及び分散に基づく値値と、対象物がないときの受光量の分布における平均及び分散に基づく値差に従い、しきい値の設定における余裕度を監視することが可能になる。従って、しきい値の設定の可否をさらに適切に判定することができる。
　前述した態様において、しきい値の設定が可能でないと判定されたときに、しきい値の設定不能を出力する出力部をさらに備えてもよい。
　この態様によれば、しきい値の設定が可能でないと判定されたときに、しきい値の設定不能が出力される。これにより、受光量の経時的変化が対象物の有無を判定できない程度まで達したことを通知することができる。
　本発明の他の態様に係るしきい値設定方法は、対象物を検出する光電センサのしきい値設定方法であって、光を受けて受光量を得る受光ステップと、受光量としきい値とに基づいて、対象物の有無を判定する対象物判定ステップと、対象物があると判定されていた期間の受光量と対象物がないと判定されていた期間の受光量とに基づいて、しきい値を設定する設定ステップと、を含む。
　この態様によれば、対象物があると判定されていた期間の受光量と対象物がないと判定されていた期間の受光量とに基づいて、しきい値が設定される。これにより、対象物があるときと対象物がないときの両方の受光量変化を、しきい値の設定に反映させることが可能となる。従って、例えば対象物がないときの受光量変化の影響を強く受ける従来のしきい値設定方法と比較して、受光量の経時的変化に対してしきい値をさらに適切に設定することができる。
　本発明によれば、受光量の経時的変化に対してさらに適切なしきい値に設定することができる。
図１は、一実施形態における光電センサの概略構成を例示するブロック図である。 図２は、図１に示した光電センサの検出原理を例示する模式図である。 図３は、一実施形態における光電センサが設置されたベルトコンベアの概略構成を例示する構成図である。 図４は、従来例における光電センサの受光量の時間変化を例示するグラフである。 図５は、一実施形態における光電センサの受光量の時間変化を例示するグラフである。 図６は、一実施形態における光電センサの受光量の時間変化を例示するグラフである。 図７は、一実施形態における光電センサの受光量の度数分布を例示するグラフである。 図８は、一実施形態における光電センサの受光量の時間変化を例示するグラフである。 図９は、一実施形態における光電センサの受光量の度数分布を例示するグラフである。 図１０は、一実施形態における光電センサのしきい値補正処理Ｓ２００の概略動作を例示するフローチャートである。
　以下に本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。従って、具体的な寸法等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。さらに、本発明の技術的範囲は、当該実施形態に限定して解するべきではない。
　まず、図１を参照しつつ、一実施形態に従う光電センサの構成について説明する。図１は、一実施形態における光電センサ１００の概略構成を例示するブロック図である。
　図１に示すように、光電センサ１００は、投光部２０と、受光部３０と、表示部４０と、操作部４５と、制御部５０と、外部機器用Ｉ／Ｆ（インターフェース）６０と、記憶部７０と、出力部８０と、電源部９０と、を備える。投光部２０、受光部３０、表示部４０、操作部４５、制御部５０、入出力外部機器用Ｉ／Ｆ６０、記憶部７０、出力部８０、及び電源部９０は、後述する本体部１０に収容されている。
　但し、光電センサ１００の各部は、１つの筐体３０本体部９０に収容される構成に限定されるものではない。例えば、光電センサ１００の各部は、２つ以上に分けて収容されていてもよい。
　本実施形態の光電センサ１００は、光の様々な性質を利用して対象物ＴＡの有無を検出する光電センサ（光電スイッチともいう）である。光電センサは、大まかに、対象物によって反射された光の受光量に基づいて対象物を検出する反射型と、対象物によって光が遮られることに基づいて対象物を検出する透過型とに分類される。以下の説明では、特に明示する場合を除き、反射型の光電センサについて説明する。
　投光部２０は、対象物ＴＡに投光するためのものである。投光部２０は、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）２１と、ＬＥＤ駆動回路２２と、を含む。
　受光部３０は、光を受けて受光量を得るように構成されている。受光部３０は、例えば、ＰＤ（フォトダイオード）３１と、増幅回路３２と、Ａ／Ｄ変換回路３３と、を含む。
　ここで、図２を参照しつつ、一実施形態に従う光電センサが対象物を検出する原理を説明する。図２は、一実施形態における光電センサ１００の検出原理を例示する模式図である。
　図２に示すように、光電センサ１００は、本体部１０と、本体部１０の前面に取り付けられる光ファイバ１１，１２と、を備える。光ファイバ１１は投光用であり、他方の光ファイバ１２は受光用である。各光ファイバ１１，１２の先端部には、レンズ等を含むヘッド部１３が取り付けられている。
　光ファイバ１１，１２は、それぞれ、本体部１０の前面の図示しない挿入口に挿入される。投光用の光ファイバ１１の挿入口の近傍には投光部２０のＬＥＤ２１が配置されており、受光用の光ファイバ１２の挿入口の近傍には受光部３０のＰＤ３１が配置されている。
　光電センサ１００は、使用時に、対象物ＴＡに対してヘッド部１３を所定の距離を空けて配置する。投光部２０のＬＥＤ２１から出た光は、光ファイバ１１を介してヘッド部１３から出射される。対象物ＴＡによって反射され、ヘッド部１３に入射した光は、光ファイバ１２を介して受光部３０のＰＤ３１に到達する。
　受光部３０によって生成された受光量データは、制御部５０に入力され、あらかじめ登録されたしきい値と比較され、対象物ＴＡによって光が反射されたか否かが判定され、その判定結果が出力される。
　図２に示す例では、光電センサ１００は、投光部から投光され、対象物ＴＡによって反射された光を受光部によって受光し、この反射光が受光された状態を「対象物あり」と判定する。
　図１の説明に戻り、制御部５０は、光電センサ１００の各部の動作を制御するように構成されている。制御部５０は、例えば、ＣＰＵ(Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ)等のプロセッサを含んで構成される。制御部５０は、メモリを含んで構成される記憶部７０に記憶されたプログラムに従って、投光部２０及び受光部３０の動作を制御しながら、受光部３０から入力される受光量データに基づいて検出処理を実行する。検出結果は、出力部８０又は外部機器用Ｉ／Ｆ６０を介して出力される。なお、制御部５０の詳細については、後述する。
　操作部４５は、光電センサ１００に情報を入力するためのものである。操作部４５は、例えば、ボタン、スイッチ、タッチパネル、キーボード等を含んで構成される。
　表示部４０は、情報を表示するためのものである。表示部８０は、例えば、表示灯と、表示器と、を含んで構成される。
　制御部５０は、機能ブロックとして、対象物判定部５１と、設定部５２と、設定判定部５３と、を備える。
　対象物判定部５１は、受光部３０が得る受光量としきい値とに基づいて、対象物ＴＡの有無を判定するように構成されている。対象物判定部５１は、判定結果として検出信号を出力する。検出信号は、例えば、対象物ＴＡがあるときに信号レベルがハイレベル（以下、検出信号が「ＯＮ」ともいう）であり、対象物ＴＡがないときに信号レベルがローレベル（以下、検出信号が「ＯＦＦ」ともいう）である。
　一般的に、光電センサ１００が得る受光量は、周辺環境又は光電センサ１００自体の状態変化等により、時間の経過とともに低下する傾向にある。受光量が低下する要因は、例えば、埃、油、溶接スパッタ等の投受光面又は検出面への付着による汚れ、振動や接触による取り付け状態の変化、対象物の汚れ、対象物ＴＡのロットによるばらつき、部品の劣化、設備の移動、季節変化等による周囲温度、周囲光、磁場等の変化等が挙げられる。そのため、光電センサ１００は、このような受光量の経時的変化に応じて、前述したしきい値を設定する。
　設定部５２は、対象物ＴＡがあると判定されていた期間の受光量と、対象物ＴＡがないと判定されていた期間の受光量とに基づいて、しきい値を設定するように構成されている。対象物ＴＡがあると判定されていた期間とは、対象物判定部４１によって対象物ＴＡがあると判定され、検出信号が「ＯＮ」であった期間（以下「ＯＮ期間」ともいう）である。一方、対象物ＴＡがないと判定されていた期間とは、対象物判定部４１によって対象物ＴＡがないと判定され、検出信号が「ＯＦＦ」であった期間（以下「ＯＦＦ期間」ともいう）である。
　より詳細には、設定部５２は、対象物ＴＡがあると判定されていた期間の受光量と、対象物ＴＡがないと判定されていた期間の受光量とに基づいて、補正値を算出し、算出した補正値をしきい値に設定するように構成されている。補正値の算出方法は、種々様々な態様を採用し得る。補正値の算出の具体例については、後述する。
　設定判定部５３は、対象物ＴＡがあると判定されていた期間の受光量と、対象物ＴＡがないと判定されていた期間の受光量とに基づいて、しきい値の設定が可能か否かを判定するように構成されている。設定部５２は、しきい値の設定が可能であると判定されたときに、しきい値を設定する。
　このように、対象物ＴＡがあると判定されていた期間の受光量と、対象物ＴＡがないと判定されていた期間の受光量とに基づいて、しきい値の設定が可能か否かを判定することにより、例えば、対象物ＴＡがあるときの受光量と対象物ＴＡがないときの受光量との差、つまり、しきい値の設定における余裕度を監視することが可能になる。従って、しきい値の設定の可否を適切に判定することができる。
　一方、しきい値の設定が可能でないと判定されたとき、出力部８０は、制御部５０からの制御信号に基づいて、しきい値の設定不能を出力するように構成されている。
　このように、しきい値の設定が可能でないと判定されたときに、しきい値の設定不能を出力することにより、受光量の経時的変化が対象物ＴＡの有無を判定できない程度まで達したことを通知することができる。
　次に、図３を参照しつつ、一実施形態に従う光電センサの適用例について説明する。図３は、一実施形態における光電センサ１００が設置されたベルトコンベアＢＣの概略構成を例示する構成図である。
　図３に示すように、ベルトコンベアＢＣは、ベルトＢＬ上に載置された対象物ＴＡを、環状のベルトＢＬを回転させることで図３に示す矢印の方向に搬送するように構成されている。
　光電センサ１００のヘッド部１３は、ベルトコンベアＢＣの上方に配置されており、移動する対象物ＴＡに光を照射し、反射光を受光するように設置されている。
　ベルトＢＬ上には複数の金属仕切りＭＤが設けられている。対象物ＴＡは、２つの金属仕切りＭＤの間に載置され、搬送されている。ベルトＢＬは、通常、黒色のゴムを主成分とする材料で構成されており、反射率が相対的に低くなっている。一方、金属仕切りＭＤは、反射率が相対的に高い金属製である。ベルトコンベアＢＣのベルトＢＬ及び金属仕切りＭＤは、図２に示す例における背景ＢＧの一例に相当する。
　ここで、図４を参照しつつ、従来例の光電センサにおけるしきい値の設定について説明する。図４は、従来例における光電センサの受光量の時間変化を例示するグラフである。図４において、横軸は時間であり、縦軸は受光量である。また、受光量の時間変化に対応する検出信号の「ＯＮ」又は「ＯＦＦ」をグラフの下に示す。なお、従来例の光電センサの構成は、図１に示す光電センサ１００の構成と類似するため、図示及びその説明を省略する。
　図４に示すように、従来例の光電センサは、時刻ｔ１０までの間、受光量と初期のしきい値ＴＨとに基づいて対象物の有無を判定し、検出信号の「ＯＮ」又は「ＯＦＦ」を出力する。
　従来例の光電センサは、例えば時刻ｔ１０において初期のしきい値ＴＨを補正し、新たなしきい値ＲＴＨ’を設定している。
　新たなしきい値ＲＴＨ’を設定する際に、従来例の光電センサは、まず初期のＯＦＦ期間における受光量の平均値を基準値ＲＶに設定し、この基準値ＲＶに対するしきい値の比率を算出する。従来例の光電センサは、次に、この比率に、ＯＦＦ期間における受光量の平均値を乗算して新たなしきい値ＲＴＨ’を算出している。
　しかし、従来例の光電センサでは、ＯＦＦ期間において、背景の受光量が小さい状態であって、かつ、大きく変動する場合、しきい値を適切に設定できない可能性がある。
　具体的には、対象物がないＯＦＦ期間において、図３に示すベルトＢＬの低い反射率によって受光量が小さい状態で、ベルトＢＬ上の反射率の高い金属仕切りＭＤの存在によって受光量が突然大きくなることで、受光量が大きく変動する場合等である。このような場合、従来例の光電センサは、ＯＦＦ期間に受光量を用いて設定されたしきい値ＲＴＨ’を算出しているので、ＯＦＦ期間における受光量の変動の影響を大きく受けてしまう。そのため、例えば時刻ｔ１１と時刻ｔ１２との間の期間に受光量が大きく変動したことで、新たなしきい値ＲＴＨ’は大きな値になってしまう。その結果、時刻ｔ１３と時刻ｔ１４との間の期間及び時刻ｔ１５と時刻ｔ１６との間の期間に、対象物が存在することで受光量が変化しても、従来例の光電センサは、対象物を検出することができず、検出信号「ＯＮ」を出力することができない。このように、従来例の光電センサは、新たなしきい値ＲＴＨ’の値が適切ではないことがある。
　次に、図５を参照しつつ、一実施形態に従う光電センサにおけるしきい値の設定について説明する。図５は、一実施形態における光電センサの受光量の時間変化を例示するグラフである。図５において、横軸は時間であり、縦軸は受光量である。また、受光量の時間変化に対応する、「ＯＮ」又は「ＯＦＦ」の検出信号をグラフの下に示す。
　図５に示すように、光電センサ１００は、従来例の光電センサと同様に、時刻ｔ２０までの間、受光量と初期のしきい値ＴＨとに基づいて対象物の有無を判定し、検出信号「ＯＮ」又は「ＯＦＦ」を出力する。
　光電センサ１００は、例えば時刻ｔ２０において初期のしきい値ＴＨを補正して新たなしきい値ＲＴＨを設定している。
　前述したように、対象物ＴＡがあると判定されていた期間の受光量と、対象物ＴＡがないと判定されていた期間の受光量とに基づいて、補正値が算出され、当該補正値が新たなしきい値ＲＴＨに設定される。具体的には、補正値算出部５２は、時刻ｔ２０の直前のＯＦＦ期間における受光量（図５に示す白丸）と、時刻ｔ２０の直前のＯＮ期間における受光量（図５に示す黒丸）とに基づいて、補正値を算出し、設定部５２は、当該補正値を新たなしきい値ＲＴＨに設定する。
　そのため、例えば時刻ｔ２１と時刻ｔ２２との間の期間に受光量が大きく変動する場合、設定部５２は、当該ＯＦＦ期間における受光量だけではなく、ＯＮ期間における受光量にも基づいて、補正されたしきい値ＲＴＨをさらに補正するので、補正されたしきい値ＲＴＨを適切な値にすることが可能となる。その結果、時刻ｔ２３と時刻ｔ２４との間の期間及び時刻ｔ２５と時刻ｔ２６との間の期間においても、光電センサ１００は、対象物ＴＡを検出することができ、「ＯＮ」の検出信号を出力することが可能となる。
　このように、対象物ＴＡがあると判定されていた期間の受光量と対象物ＴＡがないと判定されていた期間の受光量とに基づいて、しきい値を設定することにより、対象物ＴＡがあるときと対象物ＴＡがないときの両方の受光量変化を、しきい値の設定に反映させることが可能となる。従って、例えば対象物がないときの受光量変化の影響を強く受ける従来例の光電センサと比較して、受光量の経時的変化に対してしきい値をさらに適切に設定することができる。
　次に、図６及び図７を参照しつつ、一実施形態に従う光電センサにおける補正値の算出方法について説明する。図６は、一実施形態における光電センサ１００の受光量の時間変化を例示するグラフである。図７は、一実施形態における光電センサ１００の受光量の度数分布を例示するグラフである。図６において、横軸は時間であり、縦軸は受光量である。図７において、横軸は受光量であり、縦軸は度数（回数又は頻度）である。
　例えば、図６に示すように、設定部５２は、ＯＦＦ期間における受光量の最小（図６に示す白丸）とＯＮ期間における受光量の最大（図６に示す黒丸）とに基づいて、補正値を算出するように構成されている。具体的には、設定部５２は、ＯＦＦ期間における受光量の最小（ｂｔｍ）とＯＮ期間における受光量の最大（ｐｅａｋ）との平均（（ｂｔｍ＋ｐｅａｋ）／２）を補正値として算出する。図６に示す例では、ＯＦＦ期間とＯＮ期間をあわせて１周期とし、設定部５２は、周期ごとに、算出された補正値を新たなしきい値として設定する。
　なお、光電センサ１００が透過型の光電センサである場合、反射型の光電センサとは逆に、ＯＦＦ期間における受光量が相対的に大きく、ＯＮ期間における受光量が相対的に小さくなる。この場合、設定部５２は、ＯＦＦ期間における受光量の最大とＯＮ期間における受光量の最小とに基づいて、補正値を算出するように構成される。
　このように、対象物ＴＡがあると判定されていた期間における受光量の最大及び最小の一方と、対象物ＴＡがないと判定されていた期間における受光量の最大及び最小の他方とに基づいて、補正値を算出することにより、例えば対象物ＴＡがあるときの受光量の最大と対象物がないときの受光量の最小との両方を、しきい値に反映させることが可能になる。従って、受光量の急激な変化の影響が抑制されたしきい値に設定することができる。
　また、設定部５２は、受光量の最大及び最小に代えて、受光量の平均を用いてもよい。例えば、補正値算出部５２は、ＯＦＦ期間における受光量の平均とＯＮ期間における受光量の平均とに基づいて、補正値を算出するように構成されていてもよい。この場合、設定部５２は、ＯＦＦ期間における受光量の平均（ｏｆｆ＿ａｖｅ）とＯＮ期間における受光量の平均（ｏｎ＿ａｖｅ）とを求めた上で、これらの平均（（ｏｆｆ＿ａｖｅ＋ｏｎ＿ａｖｅ）／２）を補正値として算出する。そして、設定部５２は、周期ごとに、算出された補正値をしきい値に設定する。
　このように、対象物ＴＡがあると判定されていた期間における受光量の平均と、対象物ＴＡがないと判定されていた期間における受光量の平均とに基づいて、補正値を算出することにより、対象物ＴＡがあるときの受光量の平均と対象物ＴＡがないときの受光量の平均との両方を、しきい値に反映させることが可能になる。従って、受光量の急激な変化の影響がさらに抑制されたしきい値に設定することができる。
　あるいは、設定部５２は、複数周期にわたる受光量の分布を用いて補正値を算出してもよい。例えば、過去の複数周期において、ＯＦＦ期間及びＯＮ期間の受光量の度数の分布が図７に示す例である場合、設定部５２は、まず、ＯＦＦ期間に相当する相対的に小さい受光量の分布について、平均（ｂｔｍ＿ａｖｅ）及び分散（σ１／２）に基づく値を求める。一例を挙げると、設定部５２は、当該平均に標準偏差（σ）の３倍を加算した値（ｂｔｍ＿ａｖｅ＋３σ）を算出する。同様に、設定部５２は、ＯＮ期間に相当する相対的に大きい受光量の分布について、平均（ｐｅａｋ＿ａｖｅ）及び分散（σ１／２）に基づく値を求める。一例を挙げると、設定部５２は、当該平均に標準偏差（σ）の３倍を減算した値（ｐｅａｋ＿ａｖｅ－３σ）を算出する。次に、設定部５２は、これらの値の平均（｛（ｂｔｍ＿ａｖｅ＋３σ）＋（ｐｅａｋ＿ａｖｅ－３σ）｝／２）を補正値として算出する。そして、設定部５２は、複数周期ごとに、算出された補正値をしきい値として設定する。
　なお、光電センサ１００が透過型の光電センサである場合、設定部５２は、まず、ＯＦＦ期間に相当する相対的に大きい受光量の分布について、平均（ｐｅａｋ＿ａｖｅ）及び分散（σ１／２）に基づく値、例えば当該平均に標準偏差（σ）の３倍を減算した値（ｐｅａｋ＿ａｖｅ－３σ）を算出する。同様に、設定部５２は、ＯＮ期間に相当する相対的に小さい受光量の分布について、平均（ｂｔｍ＿ａｖｅ）及び分散（σ１／２）に基づく値、例えば当該平均に標準偏差（σ）の３倍を加算した値（ｂｔｍ＿ａｖｅ＋３σ）を算出する。次に、設定部５２は、これらの値の平均（｛（ｂｔｍ＿ａｖｅ＋３σ）＋（ｐｅａｋ＿ａｖｅ－３σ）｝／２）を補正値として算出する。
　このように、対象物ＴＡがあると判定されていた期間の受光量の分布における平均及び分散に基づく値と、対象物ＴＡがないと判定されていた期間の受光量の分布における平均及び分散に基づく値とに基づいて、補正値を算出することにより、例えば対象物ＴＡがあるときの受光量の分布における平均及び分散に基づく値と対象物ＴＡがないときの受光量の分布における平均及び分散に基づく値との両方を、しきい値に反映させることが可能になる。従って、受光量の急激な変化の影響がさらに抑制された新たなしきい値に設定することができる。
　次に、図８及び図９を参照しつつ、一実施形態に従う光電センサにおけるしきい値の設定可否の方法について説明する。図８は、一実施形態における光電センサ１００の受光量の時間変化を例示するグラフである。図９は、一実施形態における光電センサ１００の受光量の度数分布を例示するグラフである。図８において、横軸は時間であり、縦軸は受光量である。図９において、横軸は受光量であり、縦軸は度数（回数又は頻度）である。
　例えば、図８に示すように、設定判定部５３は、ＯＦＦ期間における受光量の最小（図８に示す白丸）とＯＮ期間における受光量の最大（図８に示す黒丸）との差に基づいて、しきい値の設定が可能か否かを判定するように構成されている。具体的には、設定判定部５３は、ＯＮ期間における受光量の最大（ｐｅａｋ）とＯＦＦ期間における受光量の最小（ｂｔｍ）との差（ｐｅａｋ－ｂｔｍ）を算出し、当該差と所定値、例えばしきい値に対して設定されるヒステリシス幅ＨＹＳ＿Ｗと比較する。比較した結果、算出した差がヒステリシス幅ＨＹＳ＿Ｗ以上（ｐｅａｋ－ｂｔｍ≧ＨＹＳ＿Ｗ）である場合、設定判定部５３は、しきい値の設定が可能であると判定する。一方、比較した結果、算出した差がヒステリシス幅ＨＹＳ＿Ｗ未満（ｐｅａｋ－ｂｔｍ＜ＨＹＳ＿Ｗ）である場合、設定判定部５３は、しきい値の設定が可能でないと判定する。
　なお、光電センサ１００が透過型の光電センサである場合、設定判定部５３は、ＯＦＦ期間における受光量の最大とＯＮ期間における受光量の最小と差に基づいて、しきい値の設定が可能か否かを判定するように構成される。
　このように、対象物ＴＡがあると判定されていた期間における受光量の最大及び最小の一方と、対象物ＴＡがないと判定されていた期間における受光量の最大及び最小の他方との差に基づいて、しきい値の設定が可能か否かを判定することにより、例えば、対象物ＴＡがあるときの受光量の最大と対象物ＴＡがないときの受光量の最小との差に従い、しきい値の設定における余裕度を監視することが可能になる。従って、しきい値の設定の可否をさらに適切に判定することができる。
　また、設定判定部５３は、複数周期にわたる受光量の分布を用いてしきい値の設定が可能か否かを判定してもよい。例えば、過去の複数周期において、ＯＦＦ期間及びＯＮ期間の受光量の度数の分布が図９に示す例である場合、設定判定部５３は、まず、ＯＦＦ期間に相当する相対的に小さい受光量の分布について、平均（ｂｔｍ＿ａｖｅ）及び分散（σ１／２）に基づく値、例えば当該平均に標準偏差（σ）の３倍を加算した値（ｂｔｍ＿ａｖｅ＋３σ）を算出する。同様に、設定判定部５３は、ＯＮ期間に相当する相対的に大きい受光量の分布について、平均（ｐｅａｋ＿ａｖｅ）及び分散（σ１／２）に基づく値、例えば当該平均に標準偏差（σ）の３倍を減算した値（ｐｅａｋ＿ａｖｅ－３σ）を算出する。次に、設定判定部５３は、これらの値の差（（ｐｅａｋ＿ａｖｅ－３σ）－（ｂｔｍ＿ａｖｅ＋３σ））を算出し、当該差と所定値、例えばゼロと比較する。比較した結果、算出した差がゼロ以上（（ｐｅａｋ＿ａｖｅ－３σ）－（ｂｔｍ＿ａｖｅ＋３σ）≧０）である場合、設定判定部５３は、しきい値の設定が可能であると判定する。一方、比較した結果、算出した差がゼロ未満（（ｐｅａｋ＿ａｖｅ－３σ）－（ｂｔｍ＿ａｖｅ＋３σ）＜０）である場合、設定判定部５３は、しきい値の設定が可能でないと判定する。
　なお、光電センサ１００が透過型の光電センサである場合、設定判定部５３は、まず、ＯＦＦ期間に相当する相対的に大きい受光量の分布について、平均（ｐｅａｋ＿ａｖｅ）及び分散（σ１／２）に基づく値、例えば当該平均に標準偏差（σ）の３倍を減算した値（ｐｅａｋ＿ａｖｅ－３σ）を算出する。同様に、設定判定部５３は、ＯＮ期間に相当する相対的に小さい受光量の分布について、平均（ｂｔｍ＿ａｖｅ）及び分散（σ１／２）に基づく値、例えば当該平均に標準偏差（σ）の３倍を加算した値（ｂｔｍ＿ａｖｅ＋３σ）を算出する。次に、設定判定部５３は、これらの値の差（（ｐｅａｋ＿ａｖｅ－３σ）－（ｂｔｍ＿ａｖｅ＋３σ））を算出し、当該差と所定値、例えばゼロと比較する。
　このように、対象物ＴＡがあると判定されていた期間の受光量の分布における平均及び分散に基づく値と、対象物ＴＡがないと判定されていた期間の受光量の分布における平均及びに基づく値との差に基づいて、しきい値の設定が可能か否かを判定することにより、対象物ＴＡがあるときの受光量の分布における平均及び分散に基づく値と、対象物ＴＡがないときの受光量の分布における平均及び分散に基づく値との差に従い、しきい値の設定における余裕度を監視することが可能になる。従って、しきい値の設定の可否をさらに適切に判定することができる。
　次に、図１０を参照しつつ、一実施形態に従う光電センサ１００のしきい値設定方法の一例について説明する。図１０は、一実施形態における光電センサ１００のしきい値設定処理Ｓ２００の概略動作を例示するフローチャートである。
　以下の説明において、説明の簡略化のため、特に明示する場合を除き、補正値は、対象物ＴＡがあると判定されていた期間における受光量の最大及び最小の一方と、対象物ＴＡがないと判定されていた期間における受光量の最大及び最小の他方とに基づいて算出されるものとする。また、しきい値が設定可能か否かは、対象物ＴＡがあると判定されていた期間における受光量の最大及び最小の一方と、対象物ＴＡがないと判定されていた期間における受光量の最大及び最小の他方との差に基づいて、判定されるものとする。さらに、しきい値は、初期値が設定されているものとする。
　図１０に示すように、最初に、制御部５０は、対象物ＴＡがないと判定されていた期間、つまり、ＯＦＦ期間の受光量を取得する（Ｓ２０１）。
　次に、制御部５０は、対象物ＴＡがあると判定されていた期間、つまり、ＯＮ期間の受光量を取得する（Ｓ２０２）。
　次に、設定判定部５３は、ＯＦＦ期間における受光量とＯＮ期間における受光量とに基づいて、しきい値の設定が可能か否かを判定する（Ｓ２０３）。具体的には、設定判定部５３は、ＯＦＦ期間における受光量の最小とＯＮ期間における受光量の最大との差を基準として判定を行う。
　なお、ステップＳ２０３において、設定判定部５３は、対象物ＴＡがあると判定されていた期間の受光量の分布における平均及び分散に基づく値と、対象物ＴＡがないと判定されていた期間の受光量の分布及び分散に基づく値との差を基準として判定を行ってもよい。
　ステップＳ２０３の判定の結果、しきい値の設定が可能である場合、設定部５２は、ＯＦＦ期間における受光量の最小とＯＮ期間における受光量の最大とに基づいて、補正値を算出する（Ｓ２０４）。
　なお、ステップＳ２０４において、設定部５２は、対象物ＴＡがあると判定されていた期間における受光量の平均と対象物ＴＡがないと判定されていた期間における受光量の平均とに基づいて、補正値を算出してもよい。また、設定部５２は、対象物ＴＡがあると判定されていた期間の受光量の分布における平均及び分散に基づく値と、対象物ＴＡがないと判定されていた期間の受光量の分布における平均及び分散に基づく値とに基づいて、補正値を算出してもよい。
　次に、設定部５２は、ステップＳ２０４で算出された補正値を新たなしきい値に設定する（Ｓ２０５）。しきい値に初期値が設定されていない場合、設定部５２は、ステップＳ２０４で算出された補正値を、しきい値の初期値に設定する。ステップＳ２０５の後、制御部５０は、再度、ステップＳ２０１からステップＳ２０５を行う。
　一方、ステップＳ２０３の判定の結果、しきい値の設定が可能でない場合、出力部８０は、しきい値の設定不能を出力する（Ｓ２０６）。そして、ステップＳ２０６の後、制御部５０は、しきい値設定処理Ｓ２００を終了する。
　なお、本実施形態で説明したシーケンス及びフローチャートは、処理に矛盾が生じない限り、順序を入れ替えてもよい。
　以上、本発明の例示的な実施形態について説明した。本発明の一実施形態に従う光電センサ１００及びしきい値設定方法によれば、対象物ＴＡがあると判定されていた期間の受光量と対象物ＴＡがないと判定されていた期間の受光量とに基づいて、しきい値が設定される。これにより、対象物ＴＡがあるときと対象物ＴＡがないときの両方の受光量変化を、しきい値の設定に反映させることが可能となる。従って、例えば対象物がないときの受光量変化の影響を強く受ける従来例の光電センサと比較して、受光量の経時的変化に対してしきい値をさらに適切に設定することができる。
　なお、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。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。すなわち、実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、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、実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせが可能であることは言うまでもなく、これらも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
　（附記１）
　対象物（ＴＡ）を検出する光電センサ（１００）であって、
　光を受けて受光量を得る受光部（２０）と、
　前記受光量としきい値とに基づいて、前記対象物（ＴＡ）の有無を判定する対象物判定部（５１）と、
　前記対象物（ＴＡ）があると判定されていた期間の前記受光量と前記対象物（ＴＡ）がないと判定されていた期間の前記受光量とに基づいて、前記しきい値を設定する設定部（５２）と、を備える、
　光電センサ（１００）。
　（附記９）
　対象物（ＴＡ）を検出する光電センサのしきい値設定方法であって、
　光を受けて受光量を得る受光ステップと、
　前記受光量としきい値とに基づいて、前記対象物（ＴＡ）の有無を判定する対象物判定ステップと、
　前記対象物（ＴＡ）があると判定されていた期間の前記受光量と前記対象物（ＴＡ）がないと判定されていた期間の前記受光量とに基づいて、前記しきい値を設定する設定ステップと、を含む、
　しきい値設定方法。
　１０…本体部、１１，１２…光ファイバ、１３…ヘッド部、２０…投光部、２１…ＬＥＤ、２２…ＬＥＤ駆動回路、３０…受光部、３１…ＰＤ、３２…増幅回路、３３…Ａ／Ｄ変換回路、４０…表示部、４５…操作部、５０…制御部、５１…対象物判定部、５２…設定部、５３…設定判定部、６０…外部機器用Ｉ／Ｆ、７０…記憶部、８０…出力部、９０…電源部、１００…光電センサ、ＢＣ…ベルトコンベア、ＢＧ…背景、ＢＬ…ベルト、Ｓ２００…しきい値設定処理、ＴＡ…対象物。

Claims (9)

  1. 　対象物を検出する光電センサであって、
    　光を受けて受光量を得る受光部と、
    　前記受光量としきい値とに基づいて、前記対象物の有無を判定する対象物判定部と、
    　前記対象物があると判定されていた期間の前記受光量と前記対象物がないと判定されていた期間の前記受光量とに基づいて、前記しきい値を設定する設定部と、を備える、
    　光電センサ。
  2. 　前記設定部は、前記対象物があると判定されていた期間における受光量の最大及び最小の一方と前記対象物がないと判定されていた期間における受光量の最大及び最小の他方とに基づいて補正値を算出し、前記補正値を前記しきい値に設定する、
    　請求項１に記載の光電センサ。
  3. 　前記設定部は、前記対象物があると判定されていた期間における受光量の平均と前記対象物がないと判定されていた期間における受光量の平均とに基づいて補正値を算出し、前記補正値を前記しきい値に設定する、
    　請求項１に記載の光電センサ。
  4. 　前記設定部は、前記対象物があると判定されていた期間の受光量の分布における平均及び分散に基づく値と、前記対象物がないと判定されていた期間の受光量の分布における平均及び分散に基づく値とに基づいて、補正値を算出し、前記補正値を前記しきい値に設定する、
    　請求項１に記載の光電センサ。
  5. 　前記対象物があると判定されていた期間の受光量と前記対象物がないと判定されていた期間の受光量とに基づいて、前記しきい値の設定が可能か否かを判定する設定判定部をさらに備え、
    　前記設定部は、前記しきい値の設定が可能であると判定されたときに、前記しきい値を設定する、
    　請求項１から４のいずれか一項に記載の光電センサ。
  6. 　前記設定判定部は、前記対象物があると判定されていた期間における受光量の最大及び最小の一方と、前記対象物がないと判定されていた期間における受光量の最大及び最小の他方との差に基づいて、前記しきい値の設定が可能か否かを判定する、
    　請求項５に記載の光電センサ。
  7. 　前記設定判定部は、前記対象物があると判定されていた期間の受光量の分布における平均及び分散に基づく値と、前記対象物がないと判定されていた期間の受光量の分布における平均及び分散に基づく値との差に基づいて、前記しきい値の設定が可能か否かを判定する、
    　請求項５に記載の光電センサ。
  8. 　前記しきい値の設定が可能でないと判定されたときに、前記しきい値の設定不能を出力する出力部をさらに備える、
    　請求項５から７のいずれか一項に記載の光電センサ。
  9. 　対象物を検出する光電センサのしきい値設定方法であって、
    　光を受けて受光量を得る受光ステップと、
    　前記受光量としきい値とに基づいて、前記対象物の有無を判定する対象物判定ステップと、
    　前記対象物があると判定されていた期間の前記受光量と前記対象物がないと判定されていた期間の前記受光量とに基づいて、前記しきい値を設定する設定ステップと、を含む、
    　しきい値設定方法。
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