(57)【要約】【課題】例えば一定の速度で搬送される被検出体の前端部と後端部と区別して、更には被検出体の搬送方向の長さを検出することのできる簡易な構成の光電センサを提供する。【解決手段】受光器による受光量を微分する微分演算手段と、この微分演算手段にて求められた微分量を第１の閾値と比較して受光量の増大変化の大きい立ち上がりエッジを検出する立ち上がりエッジ検出手段と、前記微分量を第２の閾値と比較して受光量の減少変化の大きい立ち下がりエッジを検出する立ち下がりエッジ検出手段と、前記各エッジ検出手段の出力によってセット・リセットされて立ち上がりエッジの検出時点から立ち下がりエッジの検出時点に至る出力信号、または立ち下がりエッジの検出時点から立ち上がりエッジの検出時点に至る出力信号を生成する出力信号生成手段とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光器による受光量を微分して該受光量の変化量を求める微分演算手段と、
この微分演算手段にて求められた変化量を第１の閾値と比較して前記受光量の増大変化の大きい立ち上がりエッジを検出する立ち上がりエッジ検出手段と、
前記微分演算手段にて求められた変化量を第２の閾値と比較して前記受光量の減少変化の大きい立ち下がりエッジを検出する立ち下がりエッジ検出手段と、
前記各エッジ検出手段の出力によってセット・リセットされて前記立ち上がりエッジの検出時点から前記立ち下がりエッジの検出時点に至る出力信号、または前記立ち下がりエッジの検出時点から前記立ち上がりエッジの検出時点に至る出力信号を生成する出力信号生成手段と
を具備したことを特徴とする光電センサ。
【請求項２】
前記出力信号生成手段は、前記立ち上がりエッジの検出時点から前記立ち下がりエッジの検出時点に至る出力信号、または前記立ち下がりエッジの検出時点から前記立ち上がりエッジの検出時点に至る出力信号を択一的に生成するものである請求項１に記載の光電センサ。
【請求項３】
前記出力信号生成手段は、一方のエッジ検出手段の出力によってセットされた後、予め設定した時間までに他方のエッジ検出手段のに出力によってリセットされないとき、自動的にリセットするタイマ機能を備えたものである請求項１に記載の光電センサ。
【請求項４】
前記各エッジ検出手段に与えられる前記第１および第２の閾値は、互いに独立して、若しくは互いに連動して可変設定されるものである請求項１に記載の光電センサ。
【請求項５】
前記受光器は投光器と対をなして用いられて、一定の速度で搬送される被検出体の有無に応じて前記投光器から投光された光、または前記投光器から投光されて前記被検出体により反射された光を受光するものであって、
前記出力信号生成手段は、前記被検出体の搬送方向における長さに相当する信号を生成するものである請求項１に記載の光電センサ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の光電センサにおいて、
更に前記立ち上がりエッジ検出手段が出力する信号、前記立ち下がりエッジ検出手段が出力する信号および前記出力信号生成手段から出力される信号を択一的に選択して外部出力する出力信号選択手段を備えることを特徴とする光電センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば一定の速度で搬送される被検出体の有無を光学的に検出する光電センサに係り、特に前記被検出体の前端部と後端部と区別して、更には前記被検出体の搬送方向の長さを容易に検出することのできる光電センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
工業生産ライン等において一定の速度で搬送される被検出体の有無を検出するセンサとして、投光器と受光器とを対をなして設けた光電センサがある。この種の光電センサは、一般的には被検出体の有無に応じて前記投光器から投光された光を前記受光器にて受光し、または前記投光器から投光されて前記被検出体により反射された光を前記受光器にて受光し、この受光器による受光量の変化から被検出体の有無を判定するように構成される。これらの光電センサは透過形光電センサまたは反射形光電センサと称される。
【０００３】
ところで光電センサの使用環境（設置環境）によっては、例えば塵埃の影響を受けて前記受光器での受光量が変化するので、受光量の変化から被検出体の有無を判定する為の閾値をその環境に応じて変更することが必要である。このような不具合を解消するべく前記受光器での受光量を微分処理し、その微分信号を所定の閾値にて弁別して被検出体の有無を検出する微分検出形光電センサが提唱されている（例えば特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００４−１１９８３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら従来一般的な微分検出形光電センサにおいては、単に微分信号を所定の閾値で弁別することで被検出体の有無を瞬時的に判定しているに過ぎない。この為、仮に上記微分信号をＰＬＣ等のコントローラにて計測したとしても、その検出結果が前記被検出体におけるどこの部位を検出したものであるかを判定することができないと言う問題があった。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、例えば一定の速度で搬送される被検出体の前端部と後端部と区別して検出することができ、更には前記被検出体の搬送方向の長さを容易に検出することのできる簡易な構成の光電センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した目的を達成するべく本発明に係る光電センサは、
<ａ>  受光器による受光量を微分して該受光量の変化量を求める微分演算手段と、
<ｂ>  この微分演算手段にて求められた変化量を第１の閾値と比較して前記受光量の増大変化の大きい立ち上がりエッジを検出する立ち上がりエッジ検出手段と、
<ｃ>  前記微分演算手段にて求められた変化量を第２の閾値と比較して前記受光量の減少変化の大きい立ち下がりエッジを検出する立ち下がりエッジ検出手段と、
<ｄ>  前記各エッジ検出手段の出力によってセット・リセットされて前記立ち上がりエッジの検出時点から前記立ち下がりエッジの検出時点に至る出力信号、または前記立ち下がりエッジの検出時点から前記立ち上がりエッジの検出時点に至る出力信号を生成する出力信号生成手段と
を具備したことを特徴としている。
【０００７】
即ち、本発明に係る光電センサは、受光器による受光量を微分して求められる微分信号から前記受光量の増大変化の大きい立ち上がりエッジと、前記受光量の減少変化の大きい立ち下がりエッジとをそれぞれ独立に検出し、これらの立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとによって示される出力信号を生成することで、被検出体の前端部および後端部を区別して、また被検出体の搬送方向における長さ（大きさ）を検出し得るようにしたことを特徴としている。
【０００８】
好ましくは前記出力信号生成手段は、前記立ち上がりエッジの検出時点から前記立ち下がりエッジの検出時点に至る出力信号、または前記立ち下がりエッジの検出時点から前記立ち上がりエッジの検出時点に至る出力信号を択一的に生成するように構成される。また前記出力信号生成手段につしいては、一方のエッジ検出手段の出力によってセットされた後、予め設定した時間までに他方のエッジ検出手段のに出力によってリセットされないとき、自動的にリセットするタイマ機能を備えたものとして実現することが好ましい。
【０００９】
尚、前記各エッジ検出手段に与えられる前記第１および第２の閾値については、互いに独立して設定するようにしてしても良いが、互いに連動して可変設定するようにしても良い。また前記立ち上がりエッジ検出手段が出力する信号、前記立ち下がりエッジ検出手段が出力する信号および前記出力信号生成手段が生成した信号を択一的に選択して外部出力する出力信号選択手段を備えることも好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
上記構成の光電センサによれば、受光器による受光量を微分して求められる微分信号から前記受光量の増大変化の大きい立ち上がりエッジと、前記受光量の減少変化の大きい立ち下がりエッジとをそれぞれ独立に検出しているので、外乱要因に起因する前記受光器での受光量の変動に拘わることなく被検出体の有無による受光量の変化を、特に所定の速度で搬送される前記被検出体の前端部と後端部とを区別して検出することができる。
【００１１】
しかも微分信号における立ち上がりエッジの検出タイミングおよび立ち下がりエッジの検出タイミングにてセット・リセットされる信号を出力信号として生成するので、該出力信号の前縁および後縁を前記被検出体の前端部および後端部として簡易に区別して検出することができ、またその信号幅から前記被検出体の長さを容易に検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る光電センサについて説明する。
この光電センサは、図示しない一対の投光器（投光素子）と受光器（受光素子）とを備えたものであって、基本的には図１にその概略構成を示すように前記受光器（受光素子）による受光量を電気信号として検出する受光量検出部１と、この受光量検出部１にて検出された受光量信号を微分処理してその変化量の大きさを示す微分信号を生成する微分演算部２とを備えて構成される。
【００１３】
更にこの光電センサは、上記微分演算部２にて求められた微分信号を入力して前記受光量の増大変化の大きい立ち上がりエッジを検出する立ち上がりエッジ検出部３と、前記受光量の減少変化の大きい立ち下がりエッジを検出する立ち下がりりエッジ検出部４とを並列に備えて構成される。ちなみに立ち上がりエッジ検出部３は、前記微分信号が第１の閾値ＴＨ１を上回ったとき、これを前記受光量が急激に増大した立ち上がりエッジとして検出するように構成される。また前記立ち下がりりエッジ検出部４は、前記微分信号が第２の閾値ＴＨ２をした回ったとき、これを前記受光量が急激に減少した立ち下がりエッジとして検出するように構成される。
【００１４】
尚、前記第１の閾値ＴＨ１は、基本的には前記微分信号に対して正（＋）の値として設定され、これに対して前記第２の閾値ＴＨ２は前記微分信号に対して負（−）の値として設定される。またこれらの第１および第２の閾値ＴＨ１,ＴＨ２は、光電センサの使用環境（設置環境）等に応じてそれぞれ独立に設定可能なものではあるが、互いに連動させて可変設定しうるように設けておくことも可能である。
【００１５】
これらの立ち上がりエッジ検出部３および立ち下がりエッジ検出部４に加えて本発明に係る光電センサにおいては、更に前記エッジ検出部３,４の一方の出力を受けてセットされ、他方の出力を受けてリセットされて２値の値をとる出力信号（セット・リセット出力）を生成するセット・リセット出力部（出力信号生成手段）５を備えている。具体的にはこのセット・リセット出力部５はフリップフロップ回路からなり、例えば前記立ち上がりエッジ検出部３の出力を受けてセットされ、立ち下がりエッジ検出部４の出力を受けてリセットされることで、立ち上がりエッジの検出タイミングから立ち下がりエッジの検出タイミングに亘ってオン（ＯＮ）となる出力信号を生成する。或いはセット・リセット出力部５は、逆に前記立ち下がりエッジ検出部４の出力を受けてセットされ、立ち上がりエッジ検出部３の出力を受けてリセットされることで、立ち下がりエッジの検出タイミングから立ち上がりエッジの検出タイミングに亘ってオン（ＯＮ）となる出力信号を生成する。
【００１６】
尚、このセット・リセット出力部５に、そのセット時から予め設定された経過時間Ｔoに至ってもリセット信号が加えられない場合、自動的にその出力をリセットするタイマ機能を持たせておくことも有用である。またこのタイマ時間Ｔoについても、光電センサの使用条件に応じて適宜可変設定し得るようにしておくことが望ましい。そしてこの実施形態においては、更に上述した立ち上がりエッジ検出部３の出力、立ち下がりエッジ検出部４の出力、そして前記セット・リセット出力部５の出力を択一的に外部出力する出力スイッチ６が出力信号選択手段として組み込まれている。
【００１７】
このように構成された光電センサが、例えば被検出物体が存在するときに前記受光器での受光量が増大する検出環境で用いられる場合には、前記セット・リセット出力部５は前記立ち上がりエッジ検出部３の出力を受けてセットされ、前記立ち下がりエッジ検出部４の出力を受けてリセットされるようにその動作条件が設定される。すると受光器での受光量が図２(ａ)に示すように被検出体の存在によって増大すると、前記微分演算部２による上記受光量の微分出力（微分量）は図２(ｂ)に示すように、受光量の増大時に正（＋）に変化し、受光量の減少時に負（−）に変化する。
【００１８】
このような微分量に対して立ち上がりエッジ検出部３は、第１の閾値ＴＨ１にて微分量の急激な増大を検出しているので、その出力は図２(ｃ)に示すように微分量が急激に増大した立ち上がりエッジにてオン（ハイ）となるパルス状の出力を生成する。また立ち下がりエッジ検出部４は、第２の閾値ＴＨ２にて微分量の急激な減少を検出しているので、その出力は図２(ｄ)に示すように微分量が急激に減少した立ち下がりエッジにてオン（ハイ）となるパルス状の出力を生成する。
【００１９】
この結果、前記セット・リセット出力部５は前記立ち上がりエッジ検出部３の出力を受けてセットされ、前記立ち下がりエッジ検出部４の出力を受けてリセットされるので、図２(ｅ)に示すように前記立ち上がりエッジの検出タイミングから立ち下がりエッジの検出タイミングに亘ってオン（ハイ）となる出力信号を生成することになる。そしてこの図２(ｅ)に示す信号をモニタすることにより、被検出体の前端部を検出した時点と該被検出体の後端部を検出した時点とを区別して検出することが可能となり、またその信号継続時間から前記被検出体の前端部から後段部までの検出時間（検出幅）を検出することが可能となる。従って被検出体が、例えば所定の搬送速度で搬送されているとすれば、上記検出時間（検出幅）から被検出体の搬送方向の長さ（被検出体の大きさ）を検出することが可能となる。
【００２０】
これに対して光電センサが、例えば被検出物体が存在するときに前記受光器での受光量が減少する検出環境で用いられる場合には、前記セット・リセット出力部５を前記立ち下がりエッジ検出部４の出力を受けてセットされ、前記立ち上がりエッジ検出部３の出力を受けてリセットされるようにその動作条件が設定される。すると受光器での受光量が図３(ａ)に示すように被検出体の存在によって減少すると、前記微分演算部２による上記受光量の微分出力（微分量）は図３(ｂ)に示すように、受光量の減少時に負（−）に変化し、受光量の増大時に正（＋）に変化する。
【００２１】
このような微分量に対して立ち上がりエッジ検出部３は、第１の閾値ＴＨ１にて微分量の急激な増大を検出しているので、その出力は図３(ｄ)に示すように微分量が急激に増大した立ち上がりエッジにてオン（ハイ）となるパルス状の出力を生成する。また立ち下がりエッジ検出部４は、第２の閾値ＴＨ２にて微分量の急激な減少を検出しているので、その出力は図２(ｃ)に示すように微分量が急激に減少した立ち下がりエッジにてオン（ハイ）となるパルス状の出力を生成する。
【００２２】
すると前記セット・リセット出力部５は前記立ち下がりエッジ検出部４の出力を受けてセットされ、前記立ち上がりエッジ検出部３の出力を受けてリセットされるので、図３(ｅ)に示すように前記立ち下がりエッジの検出タイミングから立ち上がりエッジの検出タイミングに亘ってオン（ハイ）となる出力信号を生成することになる。従ってこの図３(ｅ)に示す信号をモニタすることにより、前述した実施形態と同様に被検出体の前端部を検出した時点と該被検出体の後端部を検出した時点とを区別して検出することが可能となり、またその信号継続時間から前記被検出体の前端部から後段部までの検出時間（検出幅）を検出することが可能となる。従って被検出体が、例えば所定の搬送速度で搬送されているとすれば、上記検出時間（検出幅）から被検出体の搬送方向の長さ（被検出体の大きさ）を検出することが可能となる。
【００２３】
尚、被検出体に設けられた溝（ノッチ）を検出する場合のように、被検出体が存在しない状態を検出する場合にも、前記セット・リセット出力部５にて生成された信号から同様に検出可能なことは言うまでもない。尚、被検出体の搬送が何等かの理由により停止し、これに起因して前記セット・リセット出力部５がセットされたままの状態となることが想定される。従ってこのような場合には、例えば図４に例示するように前記セット・リセット出力部５のセット後、所定の時間Ｔoが経過した時点で該セット・リセット出力部５を自動的にリセットするようにしておけば良い。このようなタイマ機能を設けておくことで、セット・リセット出力部５からの不本意な信号出力状態が継続することを確実に防止することが可能となる。またこのようにしてセット・リセット出力部５を強制的にリセットした場合には、何等かのイベント信号を発するようにしておくことも有用である。
【００２４】
このように受光器での受光量の微分値から被検出体の存在を検出する微分検出形の光電センサにおいて、上述したようにその微分量の急激な増大と共に急激な減少を個別に検出し、これらの検出結果に応じてセット・リセットされる信号を生成する機能を備えた本発明に係る光電センサによれば、そのセット・リセット出力を監視することで被検出体の前端部および後端部を区別して検出することができ、更には被検出体の検出幅（搬送方向の長さ）も検出することが可能となる。
【００２５】
しかも受光量の微分量の急激な増大を検出することに加えて、微分量の急激な減少をも検出すると言う簡単な構成により物体検出の正確性を高めることができる。更には被検出体のどこの部位を検出しているのかを正確に把握することができるので、工業生産ラインに沿って搬送される物体の検出のみならず、物体の搬送間隔や被検出体に設けられた溝（ノッチ）等の空間幅の検出等にも本光電センサを有効に活用することが可能となる等の実用上多大なる効果が奏せられる。
【００２６】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば図１に破線にて示すようにセット・リセット出力部５の出力から被検出体の長さを求める長さ変換器７を組み込んでおくことも有用である。また出力スイッチ６を省略し、セット・リセット出力部５の出力だけを得るように構成することも勿論可能である。その他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係る光電センサの要部概略構成図。
【図２】図１に示す光電センサの代表的な動作形態を説明する為の動作波形図。
【図３】図１に示す光電センサの別の動作形態を説明する為の動作波形図。
【図４】図１に示す光電センサの更に別の動作形態を説明する為の動作波形図。
【符号の説明】
【００２８】
１  受光量検出部
２  微分演算部
３  立ち上がりエッジ検出部
４  立ち下がりりエッジ検出部
５  セット・リセット出力部（出力信号生成手段）
６  出力スイッチ（出力信号選択手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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