WO2022190523A1 - 光学式センサ、光学式センサの制御方法及び光学式センサの制御プログラム - Google Patents

光学式センサ、光学式センサの制御方法及び光学式センサの制御プログラム Download PDF

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WO2022190523A1
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WO
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detection
light
inspection
optical axis
optical sensor
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PCT/JP2021/046927
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良介 都築
典大 蓬郷
潤平 中村
克志 ▲高▼市
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オムロン株式会社
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    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
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    • G—PHYSICS
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    • G—PHYSICS
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    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S17/894—3D imaging with simultaneous measurement of time-of-flight at a 2D array of receiver pixels, e.g. time-of-flight cameras or flash lidar

Definitions

  • the present invention relates to an optical sensor, an optical sensor control method, and an optical sensor control program.
  • Patent Literature 1 discloses a ToF (Time of Flight) sensor that detects distance by measuring the time it takes for detection light projected onto an inspection object to be reflected and returned.
  • ToF Time of Flight
  • Optical sensors are installed in production lines and are sometimes used to measure the characteristic shape of parts flowing through the production line to determine the product type and quality.
  • optical sensors are often attached to structures associated with the manufacturing line 300, but may not always be attached near the object to be inspected. Therefore, in recent years, a wide-range type optical sensor with a detection range of several meters has also been developed.
  • the wide-range type optical sensor if even a slight angular error occurs during installation, the detected light will deviate from the target portion of the inspection object.
  • an optical sensor is attached via a mounting device, it is difficult to precisely adjust the optical axis of the detection light, and the operator must check the spot of the detection light while loosening and tightening the mounting device, which is a cumbersome task. was there.
  • the present invention has been made to solve such problems, and provides an optical sensor or the like that does not require complicated optical axis adjustment work even when detecting a relatively distant detection target. It provides.
  • An optical sensor comprises a light projecting element that projects detection light, an optical axis adjustment element that adjusts the optical axis of the detection light projected from the light projecting element, and a sensor that reflects off an object.
  • a light-receiving element that receives the detected light and outputs a detection signal;
  • the direction of the detection light that has obtained the detection result corresponding to the specified condition accepted by the reception unit is the inspection direction.
  • the optical axis adjustment element is driven so that the detection light is projected in the determined inspection direction to the inspection object that is determined and installed instead of the preliminary object, and the light emitting element and the light receiving element detect it. and a control unit for executing the process.
  • the user can automatically determine the detection direction for the optical sensor to perform the detection process by setting specified conditions regarding the object in advance. You can save the trouble of readjusting the direction.
  • the receiving unit may be configured to receive a condition regarding distance as a specified condition. For example, if the target location of the object to be inspected protrudes toward the sensor side, the "closest location" can be specified as the specification condition, and the target location can be intuitively specified according to the characteristics of the target location. be able to.
  • control unit preferably executes notification light projection in which the detection light is projected in the determined inspection direction so that the user can visually recognize it.
  • notification light projection the user can confirm which direction the detection direction has been determined.
  • the above optical sensor may include a display unit that indicates the inspection direction determined by the control unit. If such a display unit exists, the user can confirm which direction the detection direction has been determined.
  • the control unit uses the detection results obtained around the fixed inspection direction among the detection results obtained by scanning the detection light to set the detection conditions for the detection process for the inspection object. May be set. Detection results around the determined inspection direction can also be obtained by scanning, so if the detection conditions for detection processing are set using that information, accurate detection processing can be performed according to the shape of the object to be inspected. can.
  • a method for controlling an optical sensor includes a light projecting element that projects detection light, an optical axis adjustment element that adjusts the optical axis of the detection light projected from the light projecting element, and a target
  • a control method for an optical sensor provided with a light receiving element for receiving detection light reflected by an object and outputting a detection signal, wherein a specified condition regarding a detection result obtained by preliminarily detecting an object is received in advance.
  • a receiving step a scanning step of obtaining a plurality of detection results based on the detection signals by driving an optical axis adjustment element with respect to a preliminarily set preliminary object to scan the detection light, and a scanning step of obtaining a plurality of detection results based on the detection signals;
  • a determination step of determining the direction of the detection light for which the detection result corresponding to the specified condition received in the reception step is determined as the inspection direction; and an inspection step of driving the optical axis adjustment element so that the detection light is projected in the determined inspection direction, and causing the light projecting element and the light receiving element to perform detection processing.
  • a control program for an optical sensor includes a light projecting element that projects detection light, and an optical axis adjustment element that adjusts the optical axis of the detection light projected from the light projecting element. and a light-receiving element that receives detection light reflected by an object and outputs a detection signal, wherein a specified condition related to a detection result obtained by preliminary detecting the object is preliminarily set.
  • a scanning step for obtaining a plurality of detection results based on the detection signals by driving the optical axis adjusting element to scan the detection light with respect to a preliminarily set preliminary object; a determination step of determining, as an inspection direction, the direction of the detection light for which a detection result corresponding to the specified condition received in the reception step is obtained among the plurality of detection results received; Then, the computer executes an inspection step of driving the optical axis adjustment element so that the detection light is projected in the determined inspection direction, and causing the light projecting element and the light receiving element to perform the detection process.
  • the user can set the detection direction for the optical sensor to perform the detection process by setting the specified conditions regarding the object in advance. Since it is automatically determined, you can save the trouble of readjusting the orientation of the optical sensor.
  • an optical sensor or the like that does not require complicated optical axis adjustment work even when detecting a relatively distant detection target.
  • FIG. 1 is an external perspective view of an optical sensor;
  • FIG. 1 is a system configuration diagram of an optical sensor;
  • FIG. 11 is a diagram for explaining an input example of a specified condition;
  • FIG. 10 is a diagram showing how a search scan is performed on a preliminary object;
  • FIG. 10 is a diagram showing a state when an inspection direction is determined; It is a figure explaining the setting of the detection conditions in a detection process. It is a figure which shows a mode that an inspection target is inspected. It is a flow figure explaining the processing procedure of a control part.
  • FIG. 1 is an external perspective view of an optical sensor 100.
  • the optical sensor 100 according to the present embodiment is a sensor that detects the presence or absence of a partial shape of a workpiece to be inspected, the distance to a specific location, and the like, and is installed and used in a manufacturing line of a factory, for example.
  • the optical sensor 100 projects detection light L1 toward the work and receives detection light L2 that is reflected back from the work.
  • the optical sensor 100 described below is a ToF sensor that detects distance information by measuring the round trip time of detection light. When the optical sensor 100 cannot receive the detection light L2, it outputs non - detection information indicating that the workpiece is not detected, and when it receives the detection light L2, it outputs distance information.
  • the detection light L1 is transmitted through a transmission window 102 provided on one surface of the housing 101 and projected.
  • the optical sensor 100 includes an optical axis adjusting element that adjusts the projection direction of the detection light L1 projected from the light projecting element.
  • the optical axis adjusting element can deflect the optical axis of the detection light L1 in two orthogonal directions (the X-axis direction and the Y-axis direction in the drawing) at a predetermined pitch.
  • the optical axis of the detection light L 1 can be aligned in any direction (x m , y n ) indicated by dots within the deflectable range.
  • the optical sensor 100 can detect the distance in the range from Dn to Df along the projection direction of the detection light L1. That is, the range indicated by halftone dots in the figure is the detectable range, and the optical sensor 100 outputs non-detection information if no workpiece exists within this range, and detects light L 1 if the workpiece exists within this range. output the distance information to the reflection point of
  • An operation button 150 is provided on one surface of the housing 101, and the operation button 150 receives an operation from the user.
  • a display panel 160 is provided on one surface of the housing 101, and the display panel 160 displays the determined inspection direction and the like, as will be described later.
  • a cable 103 is connected to a PLC or a PC, which are external devices, and transmits output signals to these devices.
  • the X-axis, Y-axis and Z-axis are defined as shown in the figure. In the following drawings, the same coordinate axes as in FIG. 1 are used to indicate the directions of the constituent elements shown in each drawing.
  • FIG. 2 is a system configuration diagram of the optical sensor 100.
  • the control system of the optical sensor 100 is mainly composed of a control section 110, a light emitting element 120, an optical axis adjusting element 130, a light receiving element 140, an operation button 150, a display panel 160, an input/output IF 170, and a storage section 180.
  • the control unit 110 is a processor (CPU: Central Processing Unit) that controls the optical sensor 100 and executes programs.
  • the control unit 110 may be configured to include an arithmetic processing chip such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or a processing circuit that processes various electrical signals.
  • the control unit 110 executes a control program read from the storage unit 180 or given from an external device via the input/output IF 170 to perform various processes related to workpiece detection processing.
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • the light projecting element 120 is a laser diode that emits laser light (eg, red light of 635 nm to 680 nm), and emits detection light L1 modulated to a specific frequency (eg, 12 MHz) under the control of the controller 110 . If the wavelength band of the detection light L1 is in the visible band, the spot irradiated onto the workpiece can be visually recognized. It is convenient when you want to Note that the light projecting element 120 is not limited to a laser diode that emits coherent light, and an element that emits incoherent light, such as an LED, may be used.
  • the optical axis adjustment element 130 is an element that adjusts the optical axis of the detection light L1 projected from the light projecting element 120, as described above.
  • a liquid crystal device is used that realizes deflection by applying a voltage to a liquid crystal cell to control on/off.
  • the liquid crystal device is formed by laminating a liquid crystal diffraction grating in which liquid crystal cells are arranged (for example, the journal "Optics” Vol. 30 No. 1: “Research Trends in Liquid Crystal Optical Devices” p.
  • This device incorporates a control circuit that controls the voltage applied to the liquid crystal cell so that the amount of deflection of the incident laser light can be controlled according to the signal.
  • optical axis adjustment element 130 a MEMS mirror, an optical phased array, an electro-optic crystal, or the like can be used.
  • a slow light or the like using near-infrared light can be used as long as visible light is not required.
  • the light receiving element 140 is, for example, a CMOS sensor having photoelectric conversion pixels arranged two -dimensionally, converts the received detection light L2 into an electric signal, and transmits the electric signal to the control unit 110 .
  • the optical paths of the detection light L1 projected toward the workpiece and the detection light L2 received by the light receiving element 140 are shown separately, but they are actually the same optical path as shown in FIG .
  • a dichroic mirror is used to separate the optical path of the detection light L2 toward the light receiving element 140 from the optical path of the detection light L1.
  • the optical axis adjusting element 130 is accommodated in the housing 101 together with the light emitting element 120 and the light receiving element 140, it is necessary to provide a movable part outside the housing 101 for adjusting the optical axis of the detection light L1. There is no Therefore, since the housing 101 can be directly fixed to a structure associated with a manufacturing line, for example, the optical sensor 100 can be easily installed and is less susceptible to accidental contact by an operator.
  • the operation button 150 is an operation member that receives designation from the user, and may include, for example, an UP button, a DOWN button, a cross button, and the like.
  • the operation button 150 cooperates with the control unit 110 to function as a reception unit that receives in advance a specified condition related to a detection result obtained by preliminarily detecting an object.
  • the operation button 150 also functions as a reception section that receives input of various items of the optical sensor 100 in addition to the function as the reception section.
  • the operation member is not limited to the operation button, and may be another device such as a touch sensor.
  • the display panel 160 is, for example, a liquid crystal panel, and displays the setting state of the optical sensor 100, distance information as detection results, undetected information, and the like.
  • a device indicating the setting state of the optical sensor 100 an LED or the like may be provided.
  • the input/output IF 170 is an interface for exchanging information with an external device via the cable 103, and includes, for example, an Ethernet (registered trademark) unit and a LAN unit. Note that the input/output IF 170 is not limited to a wired connection via the cable 103, and may include a wireless connection unit compatible with a wireless LAN or Bluetooth (registered trademark).
  • the control unit 110 can also receive operations performed by the user on the external device via the input/output IF 170 .
  • the input/output IF 170 cooperates with the control unit 110 to accept Functions as a department.
  • the storage unit 180 is a non-volatile storage medium, and is configured by flash memory, for example.
  • the storage unit 180 can store various parameter values, functions, lookup tables, etc. used for control and calculation, in addition to programs for executing control and processing of the optical sensor 100 .
  • the storage unit 180 stores the specified condition received by the receiving unit and the determined inspection direction of the detection light L1.
  • the control unit 110 also serves as a functional calculation unit that executes various calculations according to the processing instructed by the control program.
  • the control unit 110 can function as a light projection adjustment unit 111 and a distance calculation unit 112 .
  • the light projection adjustment unit 111 adjusts the optical axis according to a command from the program so that the detection light L1 is scanned within the changeable range and that the detection light L1 is projected in the determined inspection direction. drive the adjustment element 130;
  • the distance calculation unit 112 calculates the time difference between the projected detection light L1 and the received detection light L2 using, for example, the phase difference between the two , and converts it into the distance to the inspection object.
  • the control unit 110 structures the calculation result of the distance calculation unit 112 into data and outputs it as distance information. Alternatively, when the light receiving element 140 does not receive the detection light L2, it outputs prescribed non - detection information.
  • the user can pre-specify the specification condition regarding the inspection object for determining the inspection direction to which the detection light L1 should be directed via the operation button 150 or the like.
  • the control unit 110 selects the direction in which the detection result corresponding to the specified condition specified by the user among the detection results obtained by scanning the detection light L1 on the preliminarily set preliminary object is the inspection direction. to be confirmed. After that, the projection direction of the detection light L1 is fixed to the fixed inspection direction, and the detection process for the inspection object is executed. The procedure will be specifically described below.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an input example of a specified condition.
  • the optical sensor 100 is fixed to a structure associated with the production line toward an inspection position on the production line 300 .
  • the user places a preliminary workpiece 210, which is a preliminary object of the same type as the intended inspection object, on the production line 300 so that the target inspection point 211 is positioned around the inspection position.
  • the inspection point 211 only needs to be included in the deflectable range of the detection light L1, and the user can place the preliminary work 210 on the production line 300 at an approximate location without paying much attention. good.
  • the preliminary work 210 is desirably a standard product in which the inspection point 211 is determined to be good.
  • the inspection point 211 is the screw head of the hexagonal screw, and that the hexagonal screw is correctly tightened in the preliminary work 210 as well.
  • the user operates the operation button 150 to specify the specified conditions regarding the inspection object.
  • the conditions that can be specified are listed on the display panel 160 as selection items 161 as shown.
  • the selection items 161 are "Far”, in which the light projection direction in which the farthest distance is detected is the inspection direction, "Near”, in which the light projection direction in which the shortest distance is detected is the inspection direction, "Average” is prepared in which the light projection direction closest to the average value of all the distances is set as the inspection direction.
  • These selection items are prepared as specific items so that the user can easily select the detection results obtained by preliminarily detecting the object to be inspected.
  • the user can align the selection index 162 with any of the selection items 161 by operating the operation button 150 .
  • the selection index 162 is aligned with "Near”.
  • "Near" is confirmed as the specified condition.
  • the options are not limited to these.
  • the user himself/herself may input/specify the detection distance numerically. For example, if you specify "3m20cm", you can set the light projecting direction in which the closest distance is detected as the inspection direction. The projected light direction can be set as the inspection direction.
  • conditions based on the shape of the object may be prepared as options, such as "place depressed with respect to surroundings".
  • the designation of the designated condition is not limited to the case of receiving the operation of the operation button 150, and the control unit 110 can receive the designation of the designated condition performed by the user on the external device via the input/output IF 170. There may be.
  • FIG. 4 is a diagram showing how search scanning is performed on a preliminary work 210, which is a preliminary object.
  • the control unit 110 accepts the specified condition in advance as described above, and upon accepting an instruction to start the search scan, starts the search scan as shown in FIG. 4A.
  • the projection adjustment unit 111 drives the optical axis adjustment element 130 to sequentially deflect the projection direction of the detection light L1 from the upper left to the lower right within the deflectable range in a unicursal manner.
  • the control unit 110 controls the light emitting element 120 and the light receiving element 140, and sequentially stores the distance information in each light projecting direction calculated by the distance calculating unit 112 in the storage unit 180 together with the coordinates of the light projecting direction. do.
  • the direction coordinates (x T , y T ) and the detected distance DT are stored in the storage unit 180 .
  • the projection direction of the deflectable detection light L1 is indicated by the directional coordinates (x, y), but the parameters that define the projection direction are not limited to this. It may be defined by the deflection angle and the deflection angle around the yaw axis.
  • the control unit 110 extracts from the obtained distances those that meet specified conditions specified in advance, and determines the direction coordinates associated with the distances as the inspection direction. Specifically, if " Near " is designated as the designation condition as shown in FIG. y T ) to be the inspection direction.
  • FIG. 5 is a diagram showing the state when the inspection direction is determined.
  • the control unit 110 executes notification light projection for projecting the detection light L1 in the confirmed inspection direction so that the user can visually recognize it.
  • the notification light projection is a light projection mode different from the normal detection light L1, for example, the output intensity is increased or flashing light is projected. As a result, a highly visible spot is formed at the inspection location 211, and the user can confirm the location where the inspection is to be performed.
  • the control unit 110 simply displays the determined inspection direction on the display panel 160 .
  • a range frame 163 representing the deflection range is displayed in the display area of the display panel 160
  • a direction indicator 164 representing which direction in the deflection range is the inspection direction is displayed in the range frame 163. Display at a position relative to . Therefore, the user can confirm the inspection direction by observing the display panel 160 .
  • the inspection direction is automatically determined in this way, the user can loosen the attachment tool while confirming the spot of the detection light even when detecting a detection target relatively far from the optical sensor 100. It is possible to omit complicated work such as tightening and tightening.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of setting detection conditions in the detection process.
  • the control unit 110 can also set the detection conditions for the detection process for the inspection object using the detection results obtained around the determined inspection direction among the detection results obtained by scanning the detection light L1. can. For example, if it is expected that the distance D 0 will be detected if the inspection location has the shape as designed, the detection distance D with respect to the inspection object is (D 0 ⁇ S) ⁇ D ⁇ (D 0 +S) It is assumed that the product will be accepted if it satisfies the following conditions. At this time, S can be determined according to the difference between the distance D T ( ⁇ D 0 ) of the inspection location and the surrounding distance D R of the preliminary workpiece 210 .
  • the direction coordinates of the inspection direction are determined to be ( xT, yT)
  • S is calculated according to the detection distance D T and the distance D R which is the average value of the detection distances in the surrounding direction coordinates.
  • the control unit 110 outputs an inspection result of “pass”. be able to.
  • the size and shape of the inspected portion are taken into consideration. good.
  • a user may input specific numerical values in advance, or a range in which a detection result similar to the detection result of the direction coordinates (x T , y T ) can be obtained is determined to be on the same plane as the detection point. , may be automatically set to avoid the plane.
  • FIG. 7 is a diagram showing how an inspection workpiece 220, which is an object to be inspected, is inspected.
  • the light projection adjustment unit 111 fixes the projection direction of the detection light L 1 to the determined direction coordinates (x T , y T ).
  • the user removes the preliminary works 210 and operates the production line 300 such that the target inspection works 220 flow sequentially.
  • the control unit 110 sends a control command to the light emitting element 120 and the light receiving element 140 to execute detection processing each time the workpiece 220 to be inspected reaches a specified position on the manufacturing line 300, and outputs the detection result to an external device. .
  • the hexagonal screw is correctly tightened in a certain workpiece 220a to be inspected, and the optical sensor 100 outputs the distance Da to the external device as the detected distance at the inspection point 221a.
  • the external device confirms that the distance Da is included in the allowable range, and determines "pass". For example, if the allowable range is set to ⁇ with respect to D 0 described above, (D 0 ⁇ ) ⁇ D a ⁇ (D 0 + ⁇ ) is “passed”.
  • " ⁇ " is a fixed value determined in advance.
  • the hexagon screw is floating due to insufficient tightening of the next work 220b to be inspected, and the optical sensor 100 outputs the distance Db to the external device as the detection distance at the inspection location 221b.
  • the external device confirms that the distance Db is not included in the allowable range, and judges it as "failed”. According to the above example, D b ⁇ (D 0 ⁇ ), so it is “failed”. In this manner, the optical sensor 100 can be used to determine whether the workpiece 220 to be inspected is good or bad.
  • the optical sensor 100 may make pass/fail judgment and output the result to an external device.
  • FIG. 8 is a flowchart for explaining the processing procedure of the control unit 110. As shown in FIG. The flow starts when the optical sensor 100 is fixed to a structure attached to the manufacturing line 300 and the preliminary work 210 is placed on the manufacturing line 300, and the power is turned on.
  • step S101 the control unit 110 accepts the specified condition regarding the object through the operation of the operation button 150 by the user.
  • step S102 an instruction to start scanning is accepted through the operation of the operation button 150 by the user.
  • control unit 110 Upon receiving an instruction to start scanning, control unit 110 executes search scanning on preliminary workpiece 210 in step S103. That is, the light projection adjustment unit 111 drives the optical axis adjustment element 130 to scan the detection light L1, controls the light projection element 120 and the light reception element 140, and causes the distance calculation unit 112 to sequentially calculate the distance. The calculation results are stored in the storage unit 180 together with the direction coordinates.
  • step S104 the control unit 110 extracts from the obtained distances those that meet the specified condition specified in step S101, and converts the direction coordinates associated with the distances into the inspection direction. to be confirmed.
  • step S105 control unit 110 performs notification light projection in the determined inspection direction, and simply displays the inspection direction on display panel 160.
  • step S106 the control unit 110 waits until an instruction to start examination is received through the operation of the operation button 150 by the user, and when the instruction is received, the process proceeds to step S107.
  • the control unit 110 causes the light projection adjustment unit 111 to direct the projection direction of the detection light L1 to the determined inspection direction, and causes the light projecting element 120 and the light receiving element 140 to execute detection processing.
  • Control unit 110 outputs the detection result to an external device via input/output IF 170 .
  • the specified condition can be set in various ways other than the condition related to distance according to the configuration of the optical sensor. For example, if a light-receiving element capable of detecting changes in the amount of received light is adopted, even if the object to be inspected is positioned at the same distance from the optical sensor, the amount of reflected light will change depending on the color of the reflection point. Conditions can be set to specified conditions. For example, if the surface of the object is coated with black paint and another with non-black paint, the amount of reflected light decreases when the surface is coated with black paint. can be done.
  • scanning search will detect “black areas” and “non-black areas” even if the distance is the same. can do.
  • the optical sensor 100 is not limited to a ToF sensor that detects distance information by measuring the round-trip time of detection light, but is also a distance sensor that measures the arrival position of reflected light that changes according to the distance of an object to be detected.
  • a triangulation sensor for detecting information may be used.
  • a lookup table that associates the measurement distance with the projection direction of the detection light L1 and the light reception position of the detection light L2 should be prepared in advance. For example, distance information can be generated as a detection result.
  • the optical sensor 100 described above uses the entire deflectable range as the search scanning range, but the entire deflectable range does not necessarily have to be scanned.
  • the scanning range may be specified by the user operating the operation button 150, or the scanning range may be automatically limited based on the information of the inspection object sent from the external device.
  • detection of distance information for judging the quality of an object to be inspected has been described, but the usage of the output distance information is not limited to the quality judgment. For example, it is conceivable to use a characteristic partial shape as an inspection object and detect the distance to determine the type of the inspection object.
  • the optical axis adjustment element (130) is driven so that the detection light is projected in the determined inspection direction
  • the light emitting element (120) and the light receiving element (140) are an optical sensor (100) comprising a control unit (110) for causing a detection process to be performed by the optical sensor (100).
  • SYMBOLS 100 Optical sensor, 101... Housing, 102... Transmission window, 103... Cable, 110... Control part, 111... Light emission adjustment part, 112... Distance calculation part, 120... Light emission element, 130... Optical axis adjustment element , 140... Light receiving element, 150... Operation button, 160... Display panel, 161... Selection item, 162... Selection index, 163... Range frame, 164... Direction index, 170... Input/output IF, 180... Storage section, 210... Reserve Work 211 Inspection location 220, 220a, 220b Inspection workpiece 221a, 221b Inspection location 300 Production line

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Abstract

光学式センサは、検出光を投光する投光素子と、投光素子から投光された検出光の光軸を調整する光軸調整素子と、対象物で反射した検出光を受光して検出信号を出力する受光素子と、対象物を予備的に検出して得られる検出結果に関する指定条件を事前に受け付ける受付部と、予め設置された予備対象物に対して光軸調整素子を駆動することにより検出光を走査させて得た検出信号に基づく検出結果のうち、受付部が受け付けた指定条件に対応する検出結果が得られた検出光の方向を検査方向に確定し、予備対象物に代えて設置される検査対象物に対して、確定した検査方向へ検出光が投光されるように光軸調整素子を駆動して、投光素子と受光素子に検出処理を実行させる制御部とを備える。このような光学式センサによれば、比較的遠くの検出対象物を検出する場合であっても、煩雑な光軸調整作業を必要としない。

Description

光学式センサ、光学式センサの制御方法及び光学式センサの制御プログラム
　本発明は、光学式センサ、光学式センサの制御方法及び光学式センサの制御プログラムに関する。
　検査対象物の有無や距離を検出する光学式センサが知られている。例えば、特許文献１には、検査対象物へ投光された検出光が反射して戻ってくるまでの時間を測定することにより距離を検出するＴｏＦ（Ｔｉｍｅ　ｏｆ　Ｆｌｉｇｈｔ）センサが開示されている。
特開２０１７－５３７６９号公報
　光学式センサは、製造ラインに設置され、製造ラインを流れる部品の特徴的な形状部分を測定して当該物品の品種や良否を判別することに利用されることがある。このように利用される場合に、光学式センサは製造ライン３００に付随する構造物に取り付けられることが多いが、必ずしも検査対象物の近くに取り付けることができるとは限らない。そこで、近年においては検出レンジが数ｍにも達する広レンジタイプの光学式センサも開発されている。しかし、広レンジタイプの光学式センサは、取付け時にわずかでも角度誤差が生じると、検査対象物のターゲットとする箇所から検出光が外れてしまう。取付器具を介して光学式センサを取り付ける場合には検出光の厳密な光軸調整が難しく、作業者は検出光のスポットを確認しつつ取付器具を緩めたり締め付けたりするという煩雑な作業を行う必要があった。
　本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、比較的遠くの検出対象物を検出する場合であっても、煩雑な光軸調整作業を必要としない光学式センサ等を提供するものである。
　本発明の第１の態様における光学式センサは、検出光を投光する投光素子と、投光素子から投光された検出光の光軸を調整する光軸調整素子と、対象物で反射した検出光を受光して検出信号を出力する受光素子と、対象物を予備的に検出して得られる検出結果に関する指定条件を事前に受け付ける受付部と、予め設置された予備対象物に対して光軸調整素子を駆動することにより検出光を走査させて得た検出信号に基づく検出結果のうち、受付部が受け付けた指定条件に対応する検出結果が得られた検出光の方向を検査方向に確定し、予備対象物に代えて設置される検査対象物に対して、確定した検査方向へ検出光が投光されるように光軸調整素子を駆動して、投光素子と受光素子に検出処理を実行させる制御部とを備える。このように構成された光学式センサによれば、ユーザは、対象物に関する指定条件を事前に設定すれば光学式センサが検出処理を行うための検出方向を自動で決定するので、光学式センサの向きを調整し直すなどの手間が省ける。
　上記の光学式センサにおいて、受付部が指定条件として距離に関する条件を受け付けるように構成してもよい。例えば、検査対象物のターゲットとする箇所がセンサ側に向かって突出しているのであれば指定条件として「最近接箇所」を指定すればよく、ターゲットとする箇所の特徴に応じて直感的に指定することができる。
　上記の光学式センサにおいて、制御部は、確定した検査方向へ検出光をユーザが視認可能なように投光する告知投光を実行するとよい。告知投光を実行することにより、ユーザは、検出方向がいずれの方向に決定されたかを確認することができる。
　上記の光学式センサは、制御部が確定した検査方向を示す表示部を備えてもよい。このような表示部が存在すれば、ユーザは、検出方向がいずれの方向に決定されたかを確認することができる。
　上記の光学式センサにおいて、制御部は、検出光を走査させて得た検出結果のうち、確定した検査方向の周辺で得られた検出結果を用いて、検査対象物に対する検出処理の検出条件を設定してもよい。走査により確定した検査方向の周辺の検出結果も得られるので、それらの情報を利用して検出処理の検出条件を設定すれば、検査対象物の形状等に応じた正確な検出処理を行うことができる。
　本発明の第２の態様における光学式センサの制御方法は、検出光を投光する投光素子と、投光素子から投光された検出光の光軸を調整する光軸調整素子と、対象物で反射した検出光を受光して検出信号を出力する受光素子とを備える光学式センサの制御方法であって、対象物を予備的に検出して得られる検出結果に関する指定条件を事前に受け付ける受付ステップと、予め設置された予備対象物に対して光軸調整素子を駆動することにより検出光を走査させて検出信号に基づく複数の検出結果を得る走査ステップと、走査ステップで得られた複数の検出結果のうち、受付ステップで受け付けた指定条件に対応する検出結果が得られた検出光の方向を検査方向に確定する確定ステップと、予備対象物に代えて設置される検査対象物に対して、確定した検査方向へ検出光が投光されるように光軸調整素子を駆動して、投光素子と受光素子に検出処理を実行させる検査ステップとを有する。
　また、本発明の第３の態様における光学式センサの制御プログラムは、検出光を投光する投光素子と、投光素子から投光された検出光の光軸を調整する光軸調整素子と、対象物で反射した検出光を受光して検出信号を出力する受光素子とを備える光学式センサの制御プログラムであって、対象物を予備的に検出して得られる検出結果に関する指定条件を事前に受け付ける受付ステップと、予め設置された予備対象物に対して光軸調整素子を駆動することにより検出光を走査させて検出信号に基づく複数の検出結果を得る走査ステップと、走査ステップで得られた複数の検出結果のうち、受付ステップで受け付けた指定条件に対応する検出結果が得られた検出光の方向を検査方向に確定する確定ステップと、予備対象物に代えて設置される検査対象物に対して、確定した検査方向へ検出光が投光されるように光軸調整素子を駆動して、投光素子と受光素子に検出処理を実行させる検査ステップとをコンピュータに実行させる。
　このような第２、第３の態様であっても、第１の態様と同様に、ユーザは、対象物に関する指定条件を事前に設定すれば光学式センサが検出処理を行うための検出方向を自動で決定するので、光学式センサの向きを調整し直すなどの手間が省ける。
　本発明により、比較的遠くの検出対象物を検出する場合であっても、煩雑な光軸調整作業を必要としない光学式センサ等を提供することができる。
光学式センサの外観斜視図である。 光学式センサのシステム構成図である。 指定条件の入力例を説明する図である。 予備対象物に対して探索走査を実行する様子を示す図である。 検査方向が確定したときの様子を示す図である。 検出処理における検出条件の設定について説明する図である。 検査対象物を検査する様子を示す図である。 制御部の処理手順を説明するフロー図である。
　以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲に係る発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。
　図１は、光学式センサ１００の外観斜視図である。本実施形態に係る光学式センサ１００は、検査対象物であるワークの部分形状の有無や特定箇所までの距離等を検出するセンサであり、例えば工場の製造ラインなどに設置されて利用される。光学式センサ１００は、検出光Ｌ１をワークへ向けて投光し、ワークで反射して戻ってくる検出光Ｌ２を受光する。以下に説明する光学式センサ１００は、特に検出光の往復時間を計測することにより距離情報を検出するＴｏＦセンサである。光学式センサ１００は、検出光Ｌ２を受光できない場合にはワークが検出されない旨の未検出情報を出力し、検出光Ｌ２を受光できた場合には距離情報を出力する。
　検出光Ｌ１は、筐体１０１の一面に設けられた透過窓１０２を透過して投光される。詳細については後述するが、光学式センサ１００は、投光素子から投光された検出光Ｌ１の投光方向を調整する光軸調整素子を備える。光軸調整素子は、所定ピッチで直交する２軸方向（図示するＸ軸方向とＹ軸方向）へ、検出光Ｌ１の光軸を偏向することができる。具体的には、図示するように偏向可能範囲内のドットで示す任意の方向（ｘｍ，ｙｎ）へ検出光Ｌ１の光軸を一致させることができる。
　また、光学式センサ１００は、検出光Ｌ１の投光方向に沿ってＤｎからＤｆの範囲で距離を検出することができる。すなわち、図の網点で示す範囲が検出可能範囲であり、光学式センサ１００は、この範囲にワークが存在しなければ未検出情報を出力し、この範囲にワークが存在すれば検出光Ｌ１の反射点までの距離情報を出力する。
　筐体１０１の一面には操作ボタン１５０が設けられており、操作ボタン１５０は、ユーザからの操作を受け付ける。また、筐体１０１の一面には表示パネル１６０が設けられており、表示パネル１６０は、後述するように、確定した検査方向等を表示する。ケーブル１０３は、外部機器であるＰＬＣやＰＣと接続され、出力信号をこれらの機器へ伝送する。なお、図示するようにＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を定める。以後のいくつかの図面においても図１と同様の座標軸を併記することにより、それぞれの図面が表す構成要素の向きを示す。
　図２は、光学式センサ１００のシステム構成図である。光学式センサ１００の制御システムは、主に、制御部１１０、投光素子１２０、光軸調整素子１３０、受光素子１４０、操作ボタン１５０、表示パネル１６０、入出力ＩＦ１７０、記憶部１８０によって構成される。制御部１１０は、光学式センサ１００の制御とプログラムの実行処理を行うプロセッサ（ＣＰＵ：Central Processing Unit）である。制御部１１０は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の演算処理チップや、各種電気信号を処理する処理回路を含む構成であってもよい。制御部１１０は、記憶部１８０から読み出される、あるいは入出力ＩＦ１７０を介して外部機器から与えられる制御プログラムを実行して、ワークの検出処理に関する様々な処理を実行する。
　投光素子１２０は、レーザ光（例えば６３５ｎｍ～６８０ｎｍの赤色光）を出射するレーザダイオードであり、制御部１１０の制御により特定の周波数（例えば１２ＭＨｚ）に変調された検出光Ｌ１を出射する。検出光Ｌ１の波長帯域が可視帯域であればワークに照射されたスポットが視認できるので、検出光Ｌ１の探索走査の様子を確認したり、検査処理が実行されている検査箇所を確認したりする場合に都合が良い。なお、投光素子１２０は、コヒーレント光を出射するレーザダイオードに限らず、ＬＥＤなどのインコヒーレント光を出射する素子を用いてもよい。
　光軸調整素子１３０は、上述のように、投光素子１２０から投光された検出光Ｌ１の光軸を調整する素子である。本実施形態においては、光軸調整素子１３０として、液晶セルに電圧を加えてオン／オフを制御することにより偏向を実現する液晶デバイスを利用する。液晶デバイスは、具体的には、液晶セルが配列された液晶回折格子（例えば、会誌「光学」30巻1号：「液晶光学デバイスの研究動向」第６頁）を積層し、入力された制御信号に応じて入射されたレーザ光の偏向量を制御できるように液晶セルに印加する電圧を制御する制御回路を組み込んだデバイスである。また、光軸調整素子１３０としては、他にも、ＭＥＭＳミラー、光フェーズドアレイ、電気光学結晶などを利用することができる。可視光に拘らないのであれば、近赤外光を用いるスローライト等を利用することもできる。
　受光素子１４０は、二次元状に配列された光電変換画素を有する例えばＣＭＯＳセンサであり、受光した検出光Ｌ２を電気信号に変換して制御部１１０へ送信する。なお、図においてはワークへ向けて投光される検出光Ｌ１と、受光素子１４０で受光する検出光Ｌ２の光路を分けて示すが、実際には図１に示すように同一光路であり、例えばダイクロイックミラーを用いて受光素子１４０へ向かう検出光Ｌ２の光路を検出光Ｌ１の光路から分離する。また、光軸調整素子１３０は、投光素子１２０及び受光素子１４０と共に筐体１０１内に収容されているので、筐体１０１の外に検出光Ｌ１の光軸を調整する可動部を設ける必要がない。したがって、筐体１０１を例えば製造ラインに付随する構造物に直接的に固定できるので、光学式センサ１００の設置がしやすく、また作業者による不用意な接触等の影響も受けにくい。
　操作ボタン１５０は、ユーザからの指定を受け付ける操作部材であり、例えば、ＵＰボタンとＤＯＷＮボタン、十字ボタンなどが含まれていてもよい。操作ボタン１５０は、制御部１１０と協働して、対象物を予備的に検出して得られる検出結果に関する指定条件を事前に受け付ける受付部としての機能を担う。操作ボタン１５０は、このような受付部としての機能のほかにも、光学式センサ１００の各種項目の入力を受け付ける受付部としての機能も担う。なお、操作部材としては操作ボタンに限らず、タッチセンサなど他のデバイスであってもよい。
　表示パネル１６０は、例えば液晶パネルであり、光学式センサ１００の設定状態、検出結果としての距離情報や未検出情報などが表示される。なお、光学式センサ１００の設定状態を示すデバイスとしては、ＬＥＤなどが設けられていてもよい。入出力ＩＦ１７０は、ケーブル１０３を介して外部機器と情報の授受を行うためのインタフェースであり、例えばＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ユニットやＬＡＮユニットを含む。なお、入出力ＩＦ１７０としては、ケーブル１０３を介した有線接続に限らず、無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）に対応する無線の接続ユニットを含んでもよい。
　制御部１１０は、外部機器に対してユーザが行った操作を入出力ＩＦ１７０を介して受け付けることもできる。例えば、ユーザが外部機器のユーザインタフェースを利用して対象物を予備的に検出して得られる検出結果に関する指定条件の指定を行う場合は、入出力ＩＦ１７０は、制御部１１０と協働して受付部としての機能を担う。
　記憶部１８０は、不揮発性の記憶媒体であり、例えばフラッシュメモリによって構成されている。記憶部１８０は、光学式センサ１００の制御や処理を実行するプログラムの他にも、制御や演算に用いられる様々なパラメータ値、関数、ルックアップテーブル等を記憶し得る。また、記憶部１８０は、受付部が受け付けた指定条件や検出光Ｌ１の確定された検査方向を記憶する。
　制御部１１０は、制御プログラムが指示する処理に応じて様々な演算を実行する機能演算部としての役割も担う。制御部１１０は、投光調整部１１１、距離演算部１１２として機能し得る。投光調整部１１１は、変更可能範囲で検出光Ｌ１が走査されるように、また、確定された検査方向へ検出光Ｌ１が投光されるように、プログラムの指令に応じて光軸調整素子１３０を駆動する。距離演算部１１２は、投光した検出光Ｌ１と、受光した検出光Ｌ２の時間差を例えば両者の位相差を用いて演算し、検査対象物までの距離に変換する。制御部１１０は、距離演算部１１２の演算結果をデータ構造化し、距離情報として出力する。あるいは、受光素子１４０が検出光Ｌ２を受光しない場合には、規定された未検出情報を出力する。
　ユーザは、上述のように操作ボタン１５０等を介して、検出光Ｌ１が向けられるべき検査方向を確定させるための、検査対象物に関する指定条件を事前に指定することができる。制御部１１０は、予め設置された予備対象物に対して検出光Ｌ１を走査させて得た検出結果のうち、ユーザに指定された指定条件に対応する検出結果が得られた方向を検査方向に確定する。その後、検出光Ｌ１の投光方向を確定された検査方向に固定して、検査対象物に対する検出処理を実行する。以下にその手順を具体的に説明する。
　図３は、指定条件の入力例を説明する図である。光学式センサ１００は、製造ライン３００上の検査位置辺りに向けて、製造ラインに付随する構造物に固定されている。ユーザは、予定している検査対象物と同一種類の予備対象物である予備ワーク２１０を、ターゲットとする検査箇所２１１が検査位置辺りに位置するように、製造ライン３００上に載置する。ここで、検査箇所２１１は検出光Ｌ１の偏向可能範囲に含まれていればよく、ユーザは、それ程の注意を払うことなくおよその場所に予備ワーク２１０を製造ライン３００上に載置すればよい。
　なお、予備ワーク２１０は、検査箇所２１１が良好と判定される状態の、基準品であることが望ましい。本実施例においては、製造ライン３００上を順番に流されるそれぞれのワークに六角ネジが良好に締結されていることを検査する場合を想定する。この場合、検査箇所２１１は六角ネジのネジ頭であり、予備ワーク２１０においても六角ネジが正しく締結されている状態であることが望ましい。
　このように光学式センサ１００と予備ワーク２１０が設置された状態で、ユーザは、操作ボタン１５０を操作して検査対象物に関する指定条件を指定する。指定できる条件は、図示するように選択項目１６１として、表示パネル１６０に列挙される。図の例では、選択項目１６１として、最も遠い距離が検出された投光方向を検査方向とする「Ｆａｒ」、最も近い距離が検出された投光方向を検査方向とする「Ｎｅａｒ」、検出されたすべての距離の平均値に最も近い投光方向を検査方向とする「Ａｖｅｒａｇｅ」が用意されている。これらの選択項目は、検査対象物を予備的に検出して得られる検出結果に関して、ユーザが選択しやすいように具体的な項目として用意されたものである。
　ユーザは、操作ボタン１５０を操作することにより、選択指標１６２を選択項目１６１のいずれかに整列させることができる。図の例では、選択指標１６２は、「Ｎｅａｒ」に整列されている。この状態で決定ボタンが押し下げられると、指定条件として「Ｎｅａｒ」が確定される。
　なお、ここでは３つの条件が選択可能に用意されているが、選択肢はこれらに限らない。例えばユーザ自らが検出距離を数値で入力／指定できるようにしてもよい。例えば、「３ｍ２０ｃｍ」と指定すれば、それに最も近い距離が検出された投光方向を検査方向とすることもできるし、「３ｍ１０ｃｍから３ｍ２０ｃｍの範囲」と指定すれば、この範囲を満たす距離が検出された投光方向を検査方向とすることもできる。また、「周囲に対して窪んだ箇所」のように、対象物の形状に基づく条件を選択肢として用意してもよい。また、指定条件の指定については、操作ボタン１５０への操作を受け付ける場合に限らず、外部機器に対してユーザが行った指定条件の指定を、制御部１１０が入出力ＩＦ１７０を介して受け付ける構成であってもよい。
　図４は、予備対象物である予備ワーク２１０に対して探索走査を実行する様子を示す図である。制御部１１０は、上述のように指定条件を事前に受け付け、探索走査開始の指示を受け付けると、図４（Ａ）に示すように、探索走査を開始する。具体的には、投光調整部１１１は、光軸調整素子１３０を駆動して検出光Ｌ１の投光方向を偏向可能範囲内の左上から右下まで一筆書きの要領で順次偏向させる。これに同期して、制御部１１０は、投光素子１２０と受光素子１４０を制御し、距離演算部１１２が演算したそれぞれ投光方向における距離情報を投光方向の座標と共に順次記憶部１８０に記憶する。例えば、図４（Ｂ）に示すように、六角ネジのネジ頭に対して検出処理を実行した場合には、そのときの検出光Ｌ１の投光方向を示す方向座標（ｘＴ，ｙＴ）と検出された距離ＤＴが記憶部１８０に記憶する。なお、本実施形態においては、偏向可能な検出光Ｌ１の投光方向を方向座標（ｘ、ｙ）で示すが、投光方向を規定するパラメータはこれに限らず、例えば、ピッチ軸周りの偏向角とヨー軸周りの偏向角で規定してもよい。
　このようにして探索走査を終えると、検出処理を行った方向座標と距離のデータセットが揃う。制御部１１０は、得られた距離の中から事前に指定された指定条件に合致するものを抽出し、その距離に対応付けられた方向座標を検査方向に確定する。具体的には、図３に示すように指定条件として「Ｎｅａｒ」が指定されていれば、制御部１１０は、予備ワーク２１０のうち光学式センサ１００に最も近いネジ頭の方向座標（ｘＴ，ｙＴ）の方向を検査方向に確定する。
　図５は、検査方向が確定したときの様子を示す図である。制御部１１０は、検査方向を確定したら、その確定した検査方向へ検出光Ｌ１をユーザが視認可能なように投光する告知投光を実行する。告知投光は、通常の検出光Ｌ１とは異なる投光態様であり、例えば出力強度を上げたり、点滅投光をおこなったりする。これにより、検査箇所２１１には視認性の高いスポットが形成され、ユーザは検査が実行される箇所を確認することができる。
　また、制御部１１０は、表示パネル１６０に確定した検査方向を簡易的に表示する。具体的には、表示パネル１６０の表示領域に、偏向可能範囲を表す範囲枠１６３を表示するとともに、偏向可能範囲のうちのいずれの方向が検査方向であるかを表す方向指標１６４を範囲枠１６３に対する相対的な位置に表示する。したがって、ユーザは、表示パネル１６０を観察することにより、検査方向を確認することができる。このように検査方向が自動的に確定されると、ユーザは、光学式センサ１００から比較的遠くの検出対象物を検出する場合であっても、検出光のスポットを確認しつつ取付器具を緩めたり締め付けたりするといった煩雑な作業を省くことができる。
　図６は、検出処理における検出条件の設定の一例について説明する図である。制御部１１０は、検出光Ｌ１を走査させて得た検出結果のうち、確定した検査方向の周辺で得られた検出結果を用いて、検査対象物に対する検出処理の検出条件を設定することもできる。例えば、検査箇所が設計値通りの形状であれば距離Ｄ０が検出されることが期待される場合、検査対象物に対する検出距離Ｄが、（Ｄ０－Ｓ）＜Ｄ＜（Ｄ０＋Ｓ）を満たせば合格品とすることを想定する。このとき、Ｓは、予備ワーク２１０において検査箇所の距離ＤＴ（≒Ｄ０）とその周囲の距離ＤＲの差に応じて定めることができる。
　図示するように、検査方向の方向座標が（ｘＴ，ｙＴ）に決定されると、その検出距離ＤＴと周囲の方向座標における検出距離の平均値である距離ＤＲに応じてＳを決定する。具体的には、方向座標（ｘＴ，ｙＴ）に対する所定上部の方向座標（ｘＴ，ｙＴ＋Ｓ）における距離Ｄ１と、所定右部の方向座標（ｘＴ－Ｓ，ｙＴ）における距離Ｄ２と、所定下部の方向座標（ｘＴ，ｙＴ－Ｓ）における距離Ｄ３と、所定左部の方向座標（ｘＴ＋Ｓ，ｙＴ）における距離Ｄ４を抽出し、これらＤ１～Ｄ４の平均値を距離ＤＲとする。そして、検査箇所の距離ＤＴと算出された距離ＤＲの差をＳと定める。すなわち、Ｓ＝ＤＴ－ＤＲである。制御部１１０は、検査対象物に対する検査において、検査方向で検出された距離Ｄが（Ｄ０－Ｓ）＜Ｄ＜（Ｄ０＋Ｓ）を満たす場合に、「合格」とする検査結果を出力することができる。なお、方向座標（ｘＴ，ｙＴ）に対してどれくらい離して所定上部、所定右部、所定下部、所定左部のそれぞれの方向座標を定めるかについては、検査箇所の大きさや形状を考慮するとよい。例えば、事前にユーザから具体的な数値の入力を受け付けてもよいし、方向座標（ｘＴ，ｙＴ）の検出結果と同様の検出結果が得られる範囲を検出箇所と同一平面と判定して、その平面を避けるように自動的に設定するようにしてもよい。
　図７は、検査対象物である検査ワーク２２０を検査する様子を示す図である。上述のように検査方向が確定すると、投光調整部１１１は、検出光Ｌ１の投光方向を確定された方向座標（ｘＴ，ｙＴ）に固定する。ユーザは、予備ワーク２１０を取り除き、対象となる検査ワーク２２０が順次流れるように製造ライン３００上を稼働する。
　制御部１１０は、検査ワーク２２０が製造ライン３００上の規定位置に到達するたびに投光素子１２０、受光素子１４０に制御指令を送って検出処理を実行させ、その検出結果を外部機器へ出力する。
　ここでは、単純に検査箇所２２１の検出距離を検出結果として出力する場合について説明する。図示するように、ある検査ワーク２２０ａにおいて六角ネジは正しく締結されており、光学式センサ１００は、検査箇所２２１ａにおける検出距離として距離Ｄａを外部機器へ出力する。外部機器は、距離Ｄａが許容範囲に含まれることを確認して「合格」と判定する。例えば許容範囲が上述のＤ０に対して±αに設定されている場合、（Ｄ０－α）＜Ｄａ＜（Ｄ０＋α）であれば「合格」である。ここで、「α」は事前に決定された固定値である。一方、次の検査ワーク２２０ｂにおいて六角ネジは締結が不十分で浮いており、光学式センサ１００は、検査箇所２２１ｂにおける検出距離として距離Ｄｂを外部機器へ出力する。外部機器は、距離Ｄｂが許容範囲に含まれないことを確認して「不合格」と判定する。上述の例によれば、Ｄｂ＜（Ｄ０－α）となるので「不合格」である。このようにして、光学式センサ１００を用いて検査ワーク２２０の良／不良を判定することができる。なお、合格／不合格の判定を光学式センサ１００が行い、その結果を外部機器へ出力するようにしてもよい。
　次に、制御部１１０の処理手順を説明する。図８は、制御部１１０の処理手順を説明するフロー図である。フローは、光学式センサ１００が製造ライン３００に付随する構造物に固定され、予備ワーク２１０が製造ライン３００上に載置された状態で、電源がオンにされた時点から開始する。
　制御部１１０は、ステップＳ１０１で、ユーザによる操作ボタン１５０の操作を介して対象物に関する指定条件を受け付ける。指定条件の受付けが完了したら、続くステップＳ１０２で、ユーザによる操作ボタン１５０の操作を介して走査開始の指示を受け付ける。
　走査開始の指示を受け付けると、制御部１１０は、ステップＳ１０３で、予備ワーク２１０に対して探索走査を実行する。すなわち、投光調整部１１１に光軸調整素子１３０を駆動させて検出光Ｌ１を走査させると共に、投光素子１２０と受光素子１４０を制御して距離演算部１１２に順次距離を演算させ、その演算結果を方向座標と共に記憶部１８０に記憶していく。
　探索走査を終えるとステップＳ１０４へ進み、制御部１１０は、得られた距離の中からステップＳ１０１で指定された指定条件に合致するものを抽出し、その距離に対応付けられた方向座標を検査方向に確定する。続くステップＳ１０５で、制御部１１０は、確定した検査方向に対して告知投光を実行し、表示パネル１６０に当該検査方向を簡易的に表示する。
　制御部１１０は、ステップＳ１０６で、ユーザによる操作ボタン１５０の操作を介して検査開始の指示を受け付けるまで待機し、当該指示を受け付けたらステップＳ１０７へ進む。制御部１１０は、ステップＳ１０７へ進むと、投光調整部１１１に検出光Ｌ１の投光方向を確定された検査方向へ向けさせ、検査ワーク２２０が製造ライン３００上の規定位置に到達するたびに投光素子１２０、受光素子１４０に検出処理を実行させる。制御部１１０は、その検出結果を入出力ＩＦ１７０を介して外部機器へ出力する。製造ライン３００上を流れる予定数のワークの検査が終了したら、一連の処理を終える。
　以上説明した光学式センサ１００は、指定条件として距離に関する条件を受け付けるものであったが、指定条件は、光学式センサの構成に応じて、距離に関する条件以外にも様々に設定し得る。例えば、受光光量の変化を検出できる受光素子が採用されていれば、検査対象物が光学式センサから等距離に位置しても反射箇所の色によって反射光量が変化するので、検査箇所の色に関する条件を指定条件に設定し得る。例えば、対象物の表面に黒色塗装とそうでない塗装が施されている場合には、黒色塗装が施された表面で反射する方が反射光量は低下するので、黒色塗装の塗装領域を認識することができる。このような場合、指定条件として「反射光量小」や「反射光量大」を指定できるようにしておけば、走査探索によって、同じ距離でも「黒色箇所」や「黒色以外の箇所」を検出箇所とすることができる。
　また、光学式センサ１００は、検出光の往復時間を計測することにより距離情報を検出するＴｏＦセンサに限らず、検出対象物の距離に応じて変化する反射光の到達位置を計測することにより距離情報を検出する三角測距センサを用いてもよい。三角測距センサで光軸調整素子を採用する場合には、例えば、検出光Ｌ１の投光方向と検出光Ｌ２の受光位置に対して測定距離を対応付けるルックアップテーブルを予め準備しておけば、検出結果としての距離情報を生成できる。
　また、以上説明した光学式センサ１００は、探索走査を実行する範囲を偏向可能範囲の全体としたが、必ずしも偏向可能範囲の全体を走査させなくてもよい。例えば、ユーザが操作ボタン１５０を操作することにより走査範囲を指定してもよいし、外部機器から送られてくる検査対象物の情報に基づいて自動的に走査範囲を限定してもよい。また、以上説明した実施形態においては、検査対象物の良否を判定するための距離情報の検出について説明したが、出力された距離情報の利用態様は良否判定に限らない。例えば、特徴的な部分形状を検査対象として距離を検出することにより、検査対象物の品種を判定する利用態様等も想定し得る。
［付記］
　検出光（Ｌ１)を投光する投光素子（１２０）と、
　前記投光素子（１２０）から投光された前記検出光（Ｌ１）の光軸を調整する光軸調整素子（１３０）と、
　対象物で反射した前記検出光（Ｌ２）を受光して検出信号を出力する受光素子（１４０）と、
　対象物を予備的に検出して得られる検出結果に関する指定条件を事前に受け付ける受付部（１５０、１７０）と、
　予め設置された予備対象物（２１０）に対して前記光軸調整素子（１３０）を駆動することにより前記検出光（Ｌ１)を走査させて得た前記検出信号に基づく検出結果のうち、前記受付部（１５０、１７０）が受け付けた前記指定条件に対応する検出結果が得られた前記検出光の方向を検査方向に確定し、前記予備対象物（２１０）に代えて設置される検査対象物（２２０）に対して、確定した前記検査方向へ前記検出光が投光されるように前記光軸調整素子（１３０）を駆動して、前記投光素子（１２０）と前記受光素子（１４０）に検出処理を実行させる制御部（１１０）と
を備える光学式センサ（１００）。
１００…光学式センサ、１０１…筐体、１０２…透過窓、１０３…ケーブル、１１０…制御部、１１１…投光調整部、１１２…距離演算部、１２０…投光素子、１３０…光軸調整素子、１４０…受光素子、１５０…操作ボタン、１６０…表示パネル、１６１…選択項目、１６２…選択指標、１６３…範囲枠、１６４…方向指標、１７０…入出力ＩＦ、１８０…記憶部、２１０…予備ワーク、２１１…検査箇所、２２０、２２０ａ、２２０ｂ…検査ワーク、２２１ａ、２２１ｂ…検査箇所、３００…製造ライン

Claims (7)

  1. 　検出光を投光する投光素子と、
    　前記投光素子から投光された前記検出光の光軸を調整する光軸調整素子と、
    　対象物で反射した前記検出光を受光して検出信号を出力する受光素子と、
    　対象物を予備的に検出して得られる検出結果に関する指定条件を事前に受け付ける受付部と、
    　予め設置された予備対象物に対して前記光軸調整素子を駆動することにより前記検出光を走査させて得た前記検出信号に基づく検出結果のうち、前記受付部が受け付けた前記指定条件に対応する検出結果が得られた前記検出光の方向を検査方向に確定し、前記予備対象物に代えて設置される検査対象物に対して、確定した前記検査方向へ前記検出光が投光されるように前記光軸調整素子を駆動して、前記投光素子と前記受光素子に検出処理を実行させる制御部と
    を備える光学式センサ。
  2. 　前記受付部は、前記指定条件として距離に関する条件を受け付ける請求項１に記載の光学式センサ。
  3. 　前記制御部は、確定した前記検査方向へ前記検出光をユーザが視認可能なように投光する告知投光を実行する請求項１又は２に記載の光学式センサ。
  4. 　前記制御部が確定した前記検査方向を示す表示部を備える請求項１から３のいずれか１項に記載の光学式センサ。
  5. 　前記制御部は、前記検出光を走査させて得た検出結果のうち、確定した前記検査方向の周辺で得られた検出結果を用いて、前記検査対象物に対する検出処理の検出条件を設定する請求項１から４のいずれか１項に記載の光学式センサ。
  6. 　検出光を投光する投光素子と、前記投光素子から投光された前記検出光の光軸を調整する光軸調整素子と、対象物で反射した前記検出光を受光して検出信号を出力する受光素子とを備える光学式センサの制御方法であって、
    　対象物を予備的に検出して得られる検出結果に関する指定条件を事前に受け付ける受付ステップと、
    　予め設置された予備対象物に対して光軸調整素子を駆動することにより前記検出光を走査させて前記検出信号に基づく複数の検出結果を得る走査ステップと、
    　前記走査ステップで得られた前記複数の検出結果のうち、前記受付ステップで受け付けた前記指定条件に対応する検出結果が得られた前記検出光の方向を検査方向に確定する確定ステップと、
    　前記予備対象物に代えて設置される検査対象物に対して、確定した前記検査方向へ前記検出光が投光されるように前記光軸調整素子を駆動して、前記投光素子と前記受光素子に検出処理を実行させる検査ステップと
    を有する光学式センサの制御方法。
  7. 　検出光を投光する投光素子と、前記投光素子から投光された前記検出光の光軸を調整する光軸調整素子と、対象物で反射した前記検出光を受光して検出信号を出力する受光素子とを備える光学式センサの制御プログラムであって、
    　対象物を予備的に検出して得られる検出結果に関する指定条件を事前に受け付ける受付ステップと、
    　予め設置された予備対象物に対して光軸調整素子を駆動することにより前記検出光を走査させて前記検出信号に基づく複数の検出結果を得る走査ステップと、
    　前記走査ステップで得られた前記複数の検出結果のうち、前記受付ステップで受け付けた前記指定条件に対応する検出結果が得られた前記検出光の方向を検査方向に確定する確定ステップと、
    　前記予備対象物に代えて設置される検査対象物に対して、確定した前記検査方向へ前記検出光が投光されるように前記光軸調整素子を駆動して、前記投光素子と前記受光素子に検出処理を実行させる検査ステップと
    をコンピュータに実行させる光学式センサの制御プログラム。
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