(57)【要約】【課題】近接センサ部が固定されている場合と比較して、検出範囲のより広い近接センサユニットを提供すること。【解決手段】近接センサユニットが、検出方向における検出対象物との距離に応じた容量値を検出可能なセンサ電極を有する近接センサ部と、近接センサ部のセンサ電極または検出対象物を検出方向に移動可能な移動装置とを備える。【選択図】図１
2020085452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出方向における検出対象物との距離に応じた容量値を検出可能なセンサ電極を有する近接センサ部と、
前記近接センサ部の前記センサ電極または前記検出対象物を前記検出方向に移動可能な移動装置と
を備える、近接センサユニット。
【請求項２】
前記近接センサ部と前記センサ電極を移動可能な前記移動装置とが内部に収容され、前記センサ電極が外部に露出する開口部と、前記開口部に接続され前記検出方向に延びて前記センサ電極が移動可能な通路部とを有する筒状のハウジングをさらに備え、
前記近接センサ部が、前記通路部に沿って配置されたシールド電極を有する、請求項１の近接センサユニット。
【請求項３】
前記近接センサ部が、
複数のセンサ電極と、
前記複数のセンサ電極で検出された前記容量値から前記近接センサ部の前記検出対象物に対する傾きずれを補正する傾き補正部と
を有する、請求項１または２の近接センサユニット。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つの近接センサユニットと、
前記近接センサ部および前記移動装置を制御する近接センサユニット制御部と、
前記近接センサ部または前記検出対象物を前記検出方向に沿って基準位置から第１の移動位置まで移動させたときの第１の移動量を検出する移動量検出部と、
前記基準位置で検出された前記容量値である基準容量値と、前記第１の移動位置で検出された前記容量値である第１容量値と、前記第１の移動量とに基づいて、前記基準位置における前記近接センサユニットと前記検出対象物との間の前記検出方向における距離を算出する距離算出部と
を備える、距離算出装置。
【請求項５】
前記距離算出部は、前記基準位置および前記移動位置の各々で検出された前記容量値に基づいて、前記距離が算出可能か否かを判定する、請求項４の距離算出装置。
【請求項６】
前記距離が算出不可能であると判定された場合、
前記近接センサユニット制御部は、前記移動装置を制御して、前記近接センサ部または前記検出対象物を前記基準位置から前記第１の移動位置まで再度移動させ、前記近接センサ部を制御して、前記基準位置および前記第１の移動位置の各々で前記容量値を再検出し、
前記移動量検出部は、前記基準位置から前記第１の移動位置まで再度移動させたときの前記第１の移動量を再検出し、
前記距離算出部は、前記基準位置で再検出された前記基準容量値と、前記第１の移動位置で再検出された前記第１容量値と、再検出された前記第１の移動量とに基づいて、前記距離を再び算出する、請求項５の距離算出装置。
【請求項７】
前記距離が算出不可能であると判定された場合、
前記近接センサユニット制御部は、前記移動装置を制御して、前記近接センサ部または前記検出対象物を前記検出方向に沿って前記基準位置から前記第１の移動位置とは異なる第２の移動位置に移動させ、前記近接センサ部を制御して、前記基準位置で前記基準容量値を再検出すると共に、前記第２の移動位置で検出された前記容量値である第２容量値を検出し、
前記移動量検出部は、前記近接センサ部または前記検出対象物を前記検出方向に沿って前記基準位置から前記第２の移動位置まで移動させたときの第２の移動量を検出し、
前記距離算出部は、前記基準位置で再検出された前記基準容量値と、前記第２容量値と、前記第２の移動量とに基づいて、前記距離を再び算出する、請求項５または６の距離算出装置。
【請求項８】
前記距離算出部は、前記基準容量値、前記第１容量値および前記第１の移動量に基づいた前記距離の再算出が少なくとも１回行われた後に、前記基準容量値、前記第２容量値および前記第２の移動量に基づいた前記距離の再計算を行う、請求項７の距離算出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、近接センサユニット、および、この近接センサユニットを備えた距離算出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、変位計測対象面と容量電極の測定面との間の距離の変化を静電容量の変化として検出する容量センサを低周期で微小振動させる容量式変位センサが開示されている。この容量式変位センサでは、微小振動による静電容量の変化の振幅を電圧値として検出し、この電圧値を距離に変換することにより変位計測対象面の変位として求めることで、正確かつ信頼性の高い変位の計測を行うことができるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】２００１−００４４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前記容量式変位センサでは、容量センサが固定されているので、例えば、計測対象の感度が小さかったり、あるいは、計測対象が比較的遠距離に位置していたりすると、静電容量の変化が小さすぎて、変位計測対象面の変位を計測できない場合がある。
【０００５】
そこで、本開示は、近接センサ部が固定されている場合と比較して、検出範囲のより広い近接センサユニットおよびこの近接センサユニットを備えた距離算出装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一例の近接センサユニットは、
検出方向における検出対象物との距離に応じた容量値を検出可能なセンサ電極を有する近接センサ部と、
前記近接センサ部の前記センサ電極または前記検出対象物を前記検出方向に移動可能な移動装置と
を備える。
【０００７】
本開示の一例の距離算出装置は、
前記近接センサユニットと、
前記近接センサ部および前記移動装置を制御する近接センサユニット制御部と、
前記近接センサ部または前記検出対象物を前記検出方向に沿って基準位置から移動位置まで移動させたときの移動量を検出する移動量検出部と、
前記基準位置で検出された前記容量値である第１容量値と、前記移動位置で検出された前記容量値である第２容量値と、前記移動量とに基づいて、前記近接センサユニットおよび前記検出対象物間の前記検出方向における距離を算出する距離算出部と
を備える。
【発明の効果】
【０００８】
前記近接センサユニットによれば、容量式近接センサで構成された近接センサ部のセンサ電極または検出対象物を検出方向に移動可能な移動装置を備えている。例えば、検出対象物が近接センサユニットから離れていて、センサ電極の容量の変化を正確に検出できなかったとしても、この移動装置により、近接センサ部を検出方向に沿って検出対象物に接近させて、センサ電極の容量の変化を正確に検出することができる。その結果、近接センサ部が固定されている場合と比較して、検出範囲のより広い近接センサユニットを実現できる。
【０００９】
前記距離算出装置によれば、前記近接センサユニットにより、例えば、検出対象物が近接センサユニットから離れていたとしても、近接センサ部と検出対象物との間の距離を正確に算出することができるので、近接センサ部が固定されている場合と比較して、検出範囲のより広い距離算出装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の一実施形態の距離算出装置を示すブロック図。
【図２】図１の距離算出装置の近接センサ部を示す模式図。
【図３】図１の距離算出装置の距離算出処理を説明するための図。
【図４】図１の距離算出装置の距離算出処理を説明するためのフローチャート。
【図５】図１の距離算出装置の第１の変形例を示すブロック図。
【図６】図１の距離算出装置の第２の変形例を示すブロック図。
【図７】図１の距離算出装置の近接センサユニットの変形例を示す断面模式図。
【図８】図１の近距離算出装置の近接センサ部の変形例を示す模式部。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本開示の一例を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向あるいは位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」を含む用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した本開示の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本開示の技術的範囲が限定されるものではない。また、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。さらに、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは必ずしも合致していない。
【００１２】
本開示の一実施形態の距離算出装置１は、図１に示すように、一例として、近接センサユニット１０と、近接センサユニット１０を制御する制御装置１００と、制御装置１００に接続された操作部４０とを備えている。
【００１３】
近接センサユニット１０は、検出方向（例えば、図１の矢印Ａ方向）における検出対象物２００との距離に応じた容量値Ｃを検出可能な近接センサ部２０と、近接センサ部２０を検出方向Ａに移動可能な移動装置３０とを有している。
【００１４】
近接センサ部２０は、回路の一部を導体電極とし、その導体電極に他の導体あるいは誘電体を接近させることによって生じる導体電極の容量の変化を電気信号に変換して、物体の接近および開離を検出する容量式近接センサである。この近接センサ部２０は、一例として、図２に示すように、センサ電極２１と、このセンサ電極２１に対向するように配置されたシールド電極２２と、センサ電極２１およびシールド電極２２を制御するセンサ制御装置２３とを有している。センサ制御装置２３は、センサ電極２１の容量を検出して制御装置１００に出力すると共に、シールド電極２２にセンサ電極２１と同電位となる電圧を供給する。
【００１５】
移動装置３０は、例えば、センサ電極２１を検出方向Ａに移動させる図示しないモータと、このモータの回転を検出する図示しないエンコーダとを有し、エンコーダで検出された情報が制御装置１００に出力されるように構成されている。
【００１６】
なお、移動装置３０は、近接センサ部２０全体を検出方向Ａに移動させることで、センサ電極２１を検出方向Ａに移動させるように構成してもよいし、近接センサ部２０全体ではなく、センサ電極２１（およびシールド電極２２）のみを検出方向Ａに移動させるように構成してもよい。近接センサ部２０全体を検出方向Ａに移動させる場合、例えば、汎用の容量式近接センサおよび汎用のモータを用いて近接センサユニット１０を構成することができる。すなわち、近接センサユニット１０を容易に構成することができる。また、移動装置３０は、センサ電極２１を検出方向Ａのみに移動させることができるように構成してもよいし、センサ電極２１を検出方向Ａのみならず、検出方向Ａに交差する方向にも移動させることができるように構成してもよい。
【００１７】
制御装置１００は、演算等を行うＣＰＵ、近接センサユニット１０の制御などに必要なプログラムあるいはデータ等を記憶しておくＲＯＭおよびＲＡＭなどの記憶媒体と、距離算出装置１の外部との間で信号の入出力を行うインターフェース部とで構成されている。この制御装置１００は、図１に示すように、近接センサユニット制御部１１０、移動量検出部１２０、距離算出部１３０および位置設定部１４０を有している。なお、近接センサユニット制御部１１０、移動距離検出部１２０、距離算出部１３０および位置設定部１４０の各部は、ＣＰＵが所定のプログラムを実行することにより実現される機能である。
【００１８】
近接センサユニット制御部１１０は、操作部４０で受け付けられた操作に基づいて、近接センサユニット１０の移動装置３０に指令を出力することで、センサ電極２１の検出方向Ａへの移動を制御する。また、近接センサユニット制御部１１０は、近接センサ部２０を制御して、検出方向Ａ沿いの任意の位置でセンサ電極２１の容量値Ｃを検出させる。
【００１９】
移動量検出部１２０は、図３に示すように、近接センサ部２０を検出方向Ａに沿って基準位置Ｐ０から移動位置Ｐまで移動させたときの移動量△Ｄを検出する。基準位置Ｐ０および移動位置Ｐの各々は、位置設定部１４０により設定される。この移動距離検出部１２０は、例えば、移動装置３０のエンコーダで検出された情報に基づいて、移動量△Ｄを算出する。なお、この実施形態では、一例として、検出方向Ａにおいて基準位置Ｐ０よりも検出対象物２００に近い位置を移動位置Ｐ１とし、基準位置Ｐ０から移動位置Ｐ１に移動させたときの移動量を△Ｄ１としている。また、検出方向Ａは、近接センサ部２０が基準位置Ｐ０にあるときに検出対象物２００と近接センサ部２０とを結ぶ仮想直線Ｌの延在方向により定められる。
【００２０】
距離算出部１３０は、近接センサ部２０により基準位置Ｐ０で検出されたセンサ電極２１の容量値Ｃ（以下、基準容量値Ｃ０という。）と、移動位置Ｐで検出されたセンサ電極２１の容量値Ｃ（以下、第１容量値Ｃ１という。）と、移動量検出部１２０により検出された移動量△Ｄとに基づいて、基準位置Ｐ０における近接センサユニット１０の近接センサ部２０と検出対象物２００との間の検出方向Ａにおける距離Ｄを算出する。詳しくは、距離算出部１３０は、基準容量値Ｃ０および第１容量値Ｃ１の変化量と、第１の移動量△Ｄ１とから距離Ｄを算出する。
【００２１】
また、距離算出部１３０は、各位置Ｐ０、Ｐ１で検出された容量値Ｃ０、Ｃ１に基づいて、距離Ｄが算出可能か否かを判定する。例えば、距離算出部１３０は、容量値Ｃ０、Ｃ１のノイズが閾値以下であれば、距離Ｄを算出可能であると判断する。また、例えば、距離算出部１３０は、自己容量式の近接センサで近接センサ部２０が構成されている場合、基準容量値Ｃ０よりも第１容量値Ｃ１の方が大きければ、距離Ｄを算出可能であると判断し、相互容量式近接センサで近接センサ部２０が構成されている場合、基準容量値Ｃ０が第１容量値Ｃ１よりも大きければ、距離Ｄを算出可能であると判断する。さらに、例えば、距離算出部１３０は、基準容量値Ｃ０および第１容量値Ｃ１の差分の絶対値が閾値以上である場合、距離Ｄを算出可能であると判断する。なお、容量値Ｃ０、Ｃ１のノイズは、例えば、標準偏差の３倍値、あるいは、ピークトゥピーク値（peak to peak value）で定められる。計測したい距離精度に対して必要なＳＮ比が分かる場合は、そのＳＮ比を閾値として定めてもよい。また、距離Ｄが算出可能か否かの判断に用いる閾値は、例えば、近接センサ部２０の性能、あるいは、距離算出装置１の適用対象などに応じて予め設定される。
【００２２】
距離Ｄが算出不可能であると判定された場合、距離算出部１３０は、距離Ｄが算出不可能であると判定された回数が所定回数（例えば、１回目）を超えているか否かを判定する。距離Ｄが算出不可能であると判定された回数が距離算出処理の開始から数えて所定回数を超えていない場合（例えば、算出不可能判定が１回目であった場合）、距離算出部１３０は、１回目の算出不可能判定がなされた後に近接センサ部２０で再検出された基準容量値Ｃ０および第１容量値Ｃ１と、移動量検出部１２０で再検出された第１の移動量△Ｄ１とに基づいて、距離Ｄが算出不可能であるかを再度判定する。
【００２３】
距離Ｄが算出不可能であると判定された回数が所定回数を超えている場合（例えば、算出不可能判定が２回目以降であった場合）、距離算出部１３０は、直近に算出不可能判定がなされて移動位置が変更された後（例えば、移動位置Ｐが移動位置Ｐ１から図３に示す移動位置Ｐ２に変更された後）に近接センサ部２０で検出された基準容量値Ｃ０および移動位置Ｐ２の容量値Ｃである第２容量値Ｃ２と、近接センサ部２０を基準位置Ｐ０から第２の移動位置Ｐ２まで移動させたときの第２の移動量△Ｄ２とに基づいて、距離Ｄが算出不可能であるかを再度判定する。なお、移動位置Ｐ２は、検出方向Ａにおいて移動位置Ｐ１よりも検出対象物２００に近い位置である。
【００２４】
位置設定部１４０は、例えば、近接センサ部２０の性能、あるいは、距離算出装置１の適用対象などに基づいて、基準位置Ｐ０および移動位置Ｐを設定する。
【００２５】
次に、図４を参照して、距離算出装置１の距離算出処理について説明する。なお、以下に説明するこれらの処理は、制御装置１００が所定のプログラムを実行することで実施される。
【００２６】
図４に示すように、まず、位置設定部１４０が、基準位置Ｐ０および移動位置Ｐを設定する（ステップＳ１）。ここでは、第１の移動位置Ｐ１が移動位置Ｐとして設定されたとする。
【００２７】
基準位置Ｐ０および移動位置Ｐが設定されると、近接センサユニット制御部１１０が、近接センサ部２０を基準位置Ｐ０に移動させて、基準位置Ｐ０におけるセンサ電極２１の基準容量値Ｃ０を検出した後、近接センサ部２０を第１の移動位置Ｐ１に移動させて、移動位置Ｐ１におけるセンサ電極２１の第１容量値Ｃ１を検出する。そして、移動量検出部１２０が、近接センサ部２０を基準位置Ｐ０から第１の移動位置Ｐ１まで移動させたときの第１の移動量△Ｄ１を検出する（ステップＳ２）。
【００２８】
基準容量値Ｃ０および第１容量値Ｃ１が検出されると、距離算出部１３０が、基準位置Ｐ０における近接センサユニット１０と検出対象物２００との間の検出方向Ａにおける距離Ｄが算出可能か否かを判定する（ステップＳ３）。距離Ｄが算出可能であると判定された場合、距離算出部１３０は、ステップＳ２で検出された容量値Ｃ０、Ｃ１および第１の移動量△Ｄ１とに基づいて距離Ｄを算出し（ステップＳ４）、距離算出処理を終了する。
【００２９】
距離Ｄが算出不可能であると判定された場合、距離算出部１３０は、距離Ｄが算出不可能であると判定された回数が距離算出処理の開始から数えて１回目であるか否かを判定する（ステップＳ５）。算出不可能判定が１回目であると判定された場合、ステップＳ２に戻り、基準容量値Ｃ０、第１容量値Ｃ１および第１の移動量△Ｄ１の各々が再検出され、ステップＳ３において、再検出された容量値Ｃ０、Ｃ１および第１の移動量△Ｄ１の各々に基づいて距離Ｄを算出可能か否かが再度判定される。
【００３０】
一方、算出不可能判定が１回目ではなく２回目以降であると判定された場合、位置設定部１４０は、移動位置Ｐを第１の移動位置Ｐ１から第２の移動位置Ｐ２に変更する（ステップＳ６）。そして、ステップＳ２に戻って、近接センサユニット制御部１１０が、基準容量値Ｃ０を再検出した後、近接センサ部２０を第２の移動位置Ｐ２に移動させて、第２の移動位置Ｐ２におけるセンサ電極２１の第２容量値Ｃ２を検出する。また、移動量検出部１２０が、近接センサ部２０を基準位置Ｐ０から第２の移動位置Ｐ２まで移動させたときの第２の移動量△Ｄ２を検出する。その後、ステップＳ３において、再検出された基準容量値Ｃ０と、新たに検出された第２容量値Ｃ２および第２の移動量△Ｄ２とに基づいて距離Ｄを算出可能か否かが再度判定される。
【００３１】
近接センサユニット１０によれば、近接センサ部２０のセンサ電極２１を検出方向Ａに移動可能な移動装置３０を備えている。例えば、検出対象物２００が近接センサユニット１０から離れていて、センサ電極２１の容量値Ｃの変化を正確に検出できなかったとしても、この移動装置３０により、近接センサ部２０を検出方向Ａに沿って検出対象物２００に接近させて、センサ電極２１の容量値Ｃの変化を正確に検出することができる。また、例えば、近接センサユニット１０が検査対象物２００に接近していて、これ以上検査対象物２００に近付けない場合であっても、移動装置３０により、近接センサ部２０を検出方向Ａに沿って検査対象物２００から離れるように移動させて、センサ電極２１の容量値Ｃの変化を検出することができる。その結果、検出範囲の広い近接センサユニット１０を実現できる。
【００３２】
距離算出装置１によれば、近接センサユニット１０により、例えば、検出対象物２００が近接センサユニット１０から離れていて、センサ電極２１の容量値Ｃの変化が小さすぎるために、近接センサ部２０と検出対象物２００との間の距離Ｄを正確に算出することができなかったとしても、移動装置３０により近接センサ部２０を検出方向Ａに沿って検出対象物２００に接近させることで、近接センサ部２０と検出対象物２００との間の距離Ｄを正確に算出することができる。また、例えば、近接センサユニット１０が検査対象物２００に接近していて、これ以上検査対象物２００に近付けない場合であっても、移動装置３０により近接センサ部２０を検出方向Ａに沿って検査対象物２００から離れるように移動させることで、近接センサ部２０と検出対象物２００との間の距離Ｄを算出することができる。その結果、検出範囲の広い距離算出装置１を実現できる。
【００３３】
また、距離算出部１３０が、基準位置Ｐ０および移動位置Ｐの各々で検出された各容量値Ｃに基づいて、近接センサ部２０と検出対象物２００との間の距離Ｄが算出可能か否かを判定する。このような構成により、近接センサ部２０と検出対象物２００との間の距離Ｄをより正確に検出することができる。
【００３４】
また、距離Ｄが算出不可能であると判定された場合、近接センサユニット制御部１１０が、移動装置３０を制御して、近接センサ部２０を検出方向Ａに沿って基準位置Ｐ０から第１の移動位置Ｐ１まで移動させ、近接センサ部２０を制御して基準位置Ｐ０および第１の移動位置Ｐの各々で容量値Ｃ０、Ｃ１を再検出する。そして、移動量検出部１２０が、第１の移動量△Ｄ１を再検出し、距離算出部１３０が、それぞれ再検出された基準容量値Ｃ０、第１容量値Ｃ１および第１の移動量△Ｄ１に基づいて、近接センサ部２０と検出対象物２００との間の距離Ｄを再び算出する。このような構成により、近接センサ部２０と検出対象物２００との間の距離Ｄをより正確に検出することができる。
【００３５】
また、距離Ｄが算出不可能であると判定された場合、近接センサユニット制御部１１０が、移動装置３０を制御して、近接センサ部２０を検出方向Ａに沿って基準位置Ｐ０から第１の移動位置Ｐ１とは異なる第２の移動位置Ｐ２に移動させ、近接センサ部２０を制御して、基準位置Ｐ０で基準容量値Ｃ０を再検出すると共に、第２の移動位置Ｐ１で容量値Ｃ２を検出する。そして、移動量検出部１２０が、近接センサ部２０を検出方向Ａに沿って基準位置Ｐ０から第２の移動位置Ｐ２まで移動させたときの第２の移動量△Ｄ２を検出し、距離算出部１３０が、基準位置Ｐ０で再検出された基準容量値Ｃ０と、第２容量値Ｃ２と、第２の移動量△Ｄ２とに基づいて、近接センサ部２０と検出対象物２００との間の距離Ｄを再び算出する。このような構成により、近接センサ部２０と検出対象物２００との間の距離Ｄをより正確に検出することができる。
【００３６】
また、距離算出部１３０が、基準容量値Ｃ０、第１容量値Ｃ１および第１の移動量△Ｄ１に基づいた距離Ｄの再算出が少なくとも１回行われた後に、基準容量値Ｃ０、第２容量値Ｃ２および第２の移動量△Ｄ２に基づいた距離Ｄの再計算を行う。このような構成により、近接センサ部２０と検出対象物２００との間の距離Ｄをより正確に検出することができる。
【００３７】
なお、前記実施形態では、距離算出部１３０は、基準位置Ｐ０と、１つの移動位置Ｐ１（またはＰ２）とを用いて距離Ｄを算出しているが、これに限らない。基準位置Ｐ０と、２以上の移動位置Ｐ（例えば、第１の移動位置Ｐ１および第２の移動位置Ｐ２）とを用いて距離Ｄを算出するように、距離算出部１３０を構成してもよい。このような構成により、近接センサ部２０と検出対象物２００との間の距離Ｄをより正確に検出することができる。
【００３８】
前記実施形態では、移動装置３０は、近接センサ部２０を移動可能に構成されているが、これに限らない。移動装置３０は、図５に示すように、検出対象物２００を移動に構成してもよい。
【００３９】
図４に示す距離算出処理において、ステップＳ３、ステップＳ５およびステップＳ６は省略しても構わない。すなわち、基準位置Ｐ０における近接センサ部２０と検出対象物２００との間の距離Ｄが算出可能か否かの判定は、省略することができる。
【００４０】
ステップＳ３において、距離Ｄが算出不可能であると判定された場合、算出不可能判定の回数にかかわらず、移動位置Ｐを第１の移動位置Ｐ１から第２の移動位置Ｐ２に変更するようにしてもよい。
【００４１】
ステップＳ２で基準容量値Ｃ０、第１容量値Ｃ１および第１の移動量△Ｄ１を検出する前に、キャリブレーション処理を行ってもよい。キャリブレーション処理を行うことにより、寄生容量をキャンセルしたり、温度特性および湿度特性を大まかに補正したりすることができる。
【００４２】
ステップＳ４で距離算出を行う前に、平均値取得あるいはフィルタリング処理を含むデータ前処理を行ってもよい。
【００４３】
前記実施形態の距離算出装置１は、例えば、図６に示すように、エンドエフェクタ３００に適用できる。図６のエンドエフェクタ３００は、一例として、掌部３１０と、掌部３１０に接続された２本の指部３２０とを備えている。そして、各指部３２０の先端かつ相互に対向する対向面に、距離算出装置１がそれぞれ設けられている。各指部３２０は、図示しない駆動装置によって、矢印Ａ方向（すなわち、検出方向）に移動可能に構成されている。すなわち、このエンドエフェクタ３００では、各指部３２０を駆動する駆動装置が、近接センサ部２０を検出方向Ａに移動可能な移動装置３０を兼ねている。
【００４４】
近接センサユニット１０は、例えば、図７に示すように、近接センサ部２０および移動装置３０が内部に収容された筒状のハウジング１１を備えてもよい。このハウジング１１は、センサ電極２１が外部に露出する開口部１２と、この開口部１２に接続され検出方向Ａに延びてセンサ電極２１が移動可能な通路部１３とを有している。この近接センサユニット１０では、近接センサ部２０が、検出方向Ａにおいてセンサ電極２１よりも開口部１２から離れて配置された第１シールド電極２２１と、通路部１３に沿ってセンサ電極２１まわりを取り囲むように配置された第２シールド電極２２２とを有している。また、センサ電極２１および第１シールド電極２２１が、移動装置３０に接続されて、検出方向Ａに移動可能に構成されている。このように構成することで、センサ電極２１と周辺環境の物体２１０との間に電界が形成されるのを抑制することができるので、近接センサ部２０と検出対象物２００との間の距離Ｄをより正確に検出することができる。
【００４５】
近接センサ部２０は、例えば、図８に示すように、複数のセンサ電極２１と、複数のセンサ電極２１で検出された容量値Ｃから近接センサ部２０の検出対象物２００に対する傾きずれを補正する傾き補正部２３１とを有するように構成してもよい。傾き補正部２３１により近接センサ部２０の検出対象物２００に対する傾きずれを補正して、センサ電極２１を検出対象物２００に対して平行に配置することができる。これにより、センサ電極２１で検出される容量値Ｃの誤差を低減して、近接センサ部２０と検出対象物２００との間の距離Ｄをより正確に検出することができる。なお、傾き補正部２３１は、例えば、センサ制御装置２３のＣＰＵが所定のプログラムを実装することにより実現される機能である。
【００４６】
近接センサ部２０の検出対象物２００に対する傾きずれについては、例えば、複数のセンサ電極２１により検出された容量値Ｃを比較して判断する。傾き補正部２３１は、検出された各容量値Ｃが一致していれば傾きずれなしと判断し、検出された各容量値Ｃが一致していない場合は傾きずれありと判断する。傾きずれありと判断された場合、傾き補正部２３１は、傾きずれに関する情報を制御装置１００に出力する。制御装置１０は、傾き補正部２３１から出力された情報に基づいて移動装置３０を制御して、各センサ電極２１が検出対象物２００に対して平行になるように近接センサ部２０または検出対象物２００を移動させる。
【００４７】
以上、図面を参照して本開示における種々の実施形態を詳細に説明したが、最後に、本開示の種々の態様について説明する。なお、以下の説明では、一例として、参照符号も添えて記載する。
【００４８】
本開示の第１態様の近接センサユニット１０は、
検出方向Ａにおける検出対象物２００との距離に応じた容量値Ｃを検出可能なセンサ電極２１を有する近接センサ部２０と、
前記近接センサ部２０の前記センサ電極２１または前記検出対象物２００を前記検出方向Ａに移動可能な移動装置３０と
を備える。
【００４９】
第１態様の近接センサユニット１０によれば、例えば、検出対象物２００が近接センサユニット１０から離れていて、センサ電極２１の容量値Ｃの変化を正確に検出できなかったとしても、この移動装置３０により、近接センサ部２０を検出方向Ａに沿って検出対象物２００に接近させて、センサ電極２１の容量値Ｃの変化を正確に検出することができる。その結果、近接センサ部２０が固定されている場合と比較して、検出範囲のより広い近接センサユニットを実現できる。
【００５０】
本開示の第２態様の近接センサユニット１０は、
前記近接センサ部２０と前記センサ電極２１を移動可能な前記移動装置３０とが内部に収容され、前記センサ電極２１が外部に露出する開口部１２と、前記開口部１２に接続され前記検出方向Ａに延びて前記センサ電極２１が移動可能な通路部１３とを有する筒状のハウジング１１をさらに備え、
前記近接センサ部２０が、前記通路部１３に沿って配置されたシールド電極２２２を有する。
【００５１】
第２態様の近接センサユニット１０によれば、センサ電極２１と周辺環境の物体２１０との間に電界が形成されるのを抑制することができるので、近接センサ部２０と検出対象物２００との間の距離Ｄをより正確に検出することができる。
【００５２】
本開示の第３態様の近接センサユニット１０は、
前記近接センサ部２０が、
複数のセンサ電極２１と、
前記複数のセンサ電極２１で検出された前記容量値Ｃから前記近接センサ部２０の前記検出対象物２００に対する傾きずれを補正する傾き補正部２３１と
を有する。
【００５３】
第３態様の近接センサユニット１０によれば、傾き補正部２３１により近接センサ部２０の検出対象物２００に対する傾きずれを補正して、センサ電極２１を検出対象物２００に対して平行に配置することができる。これにより、センサ電極２１で検出される容量値Ｃの誤差を低減して、近接センサ部２０と検出対象物２００との間の距離Ｄをより正確に検出することができる。
【００５４】
本開示の第４態様の距離算出装置１は、
請求項１の近接センサユニット１０と、
前記近接センサ部２０および前記移動装置３０を制御する近接センサユニット制御部１１０と、
前記近接センサ部２０または前記検出対象物２００を前記検出方向Ａに沿って基準位置Ｐ０から第１の移動位置Ｐ１まで移動させたときの第１の移動量△Ｄ１を検出する移動量検出部１２０と、
前記基準位置Ｐ０で検出された前記容量値Ｃである基準容量値Ｃ０と、前記第１の移動位置Ｐ１で検出された前記容量値Ｃである第１容量値Ｃ１と、前記第１の移動量△Ｄ１とに基づいて、前記基準位置Ｐ０における前記近接センサユニット１０と前記検出対象物２００との間の前記検出方向Ａにおける距離Ｄを算出する距離算出部１３０と
を備える。
【００５５】
第４態様の距離算出装置１によれば、近接センサユニット１０により、例えば、最初に設定された検出対象物２００が近接センサユニット１０から離れていたとしても、近接センサ部２０と検出対象物２００との間の距離Ｄを正確に算出することができるので、近接センサ部２０が固定されている場合と比較して、検出範囲のより広い距離算出装置１を実現できる。
【００５６】
本開示の第５態様の距離算出装置１は、
前記距離算出部１３０が、前記基準位置Ｐ０および前記移動位置Ｐ１の各々で検出された前記容量値Ｃ０、Ｃ１に基づいて、前記距離Ｄが算出可能か否かを判定する。
【００５７】
第５態様の距離算出装置１によれば、近接センサ部２０と検出対象物２００との間の距離Ｄをより正確に検出することができる。
【００５８】
本開示の第６態様の距離算出装置１は、
前記距離Ｄが算出不可能であると判定された場合、
前記近接センサユニット制御部１１０は、前記移動装置３０を制御して、前記近接センサ部２０または前記検出対象物２００を移動させ、前記近接センサ部２０を制御して、前記基準位置Ｐ０および前記第１の移動位置Ｐ１の各々で前記容量値Ｃ０、Ｃ１を再検出し、
前記移動量検出部１２０は、前記基準位置Ｐ０から前記第１の移動位置Ｐ１まで再度移動させたときの前記第１の移動量△Ｄ１を再検出し、
前記距離算出部１３０は、前記基準位置Ｐ０で再検出された前記基準容量値Ｃ０と、前記第１の移動位置△Ｄ１で再検出された前記第１容量値Ｃ１と、再検出された前記第１の移動量△Ｄ１とに基づいて、前記距離Ｄを再び算出する。
【００５９】
第６態様の距離算出装置１によれば、近接センサ部２０と検出対象物２００との間の距離Ｄをより正確に検出することができる。
【００６０】
本開示の第７態様の距離算出装置１は、
前記距離Ｄが算出不可能であると判定された場合、
前記近接センサユニット制御部１１０は、前記移動装置３０を制御して、前記近接センサ部２０または前記検出対象物２００を前記検出方向Ａに沿って前記基準位置Ｐ０から第２の移動位置Ｐ１に移動させ、前記近接センサ部２０を制御して、前記基準位置Ｐ０で前記基準容量値Ｃ０を再検出すると共に、前記第２の移動位置Ｐ２で第２容量値Ｃ２を検出し、
前記移動量検出部１２０は、前記近接センサ部２０または前記検出対象物２００を前記検出方向Ａに沿って前記基準位置Ｐ０から前記第２の移動位置Ｐ２まで移動させたときの第２の移動量△Ｄ２を検出し、
前記距離算出部１３０は、前記基準位置Ｐ０で再検出された前記基準容量値Ｃ０と、前記第２容量値Ｃ２と、前記第２の移動量△Ｄ２とに基づいて、前記距離Ｄを再び算出する。
【００６１】
第７態様の距離算出装置１によれば、近接センサ部２０と検出対象物２００との間の距離Ｄをより正確に検出することができる。
【００６２】
本開示の第８態様の距離算出装置１は、
前記距離算出部は、前記基準容量値、前記第１容量値および前記第１の移動量に基づいた前記距離の再算出が少なくとも１回行われた後に、前記基準容量値、前記第２容量値および前記第２の移動量に基づいた前記距離の再計算を行う。
【００６３】
第８態様の距離算出装置１によれば、近接センサ部２０と検出対象物２００との間の距離Ｄをより正確に検出することができる。
【００６４】
なお、前記様々な実施形態または変形例のうちの任意の実施形態または変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせまたは実施例同士の組み合わせまたは実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態または実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本開示の近接センサユニットは、例えば、距離算出装置に適用できる。
【００６６】
本開示の距離算出装置は、例えば、エンドエフェクタに適用できる。
【符号の説明】
【００６７】
１  距離算出装置
１０  近接センサユニット
１１  ハウジング
１２  開口部
１３  通路部
２０  近接センサ部
２１  センサ電極
２２  シールド電極
２２１  第１シールド電極
２２２  第２シールド電極
２３  センサ制御装置
３０  移動装置
４０  操作部
１００  制御装置
１１０  近接センサユニット制御部
１２０  移動量検出部
１３０  距離算出部
１４０  位置設定部
２００  検出対象物
２１０  周辺環境の物体
３００  エンドエフェクタ
Ａ  検出方向
Ｃ  容量値
Ｄ  距離
Ｐ  位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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