(57)【要約】【課題】検出対象領域を通過する物体の形状的な特徴に応じた判定結果を容易に得ることのできる簡易な構成のセンサ装置を提供する。【解決手段】受光量に応じた出力を得る光電センサ本体と、このセンサ本体からの出力のレベルが予め設定した出力閾値Ｔｓを越える期間Ｔが、予め設定した時間幅Ｔｔに亘って継続するか否かの条件を満たすか否かを判定する判定部と、この判定部により前記条件を満たすことが判定されたときに起動されて予め設定された信号を外部出力する出力回路とを備える。【選択図】図１
2010197290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象物の物理量に応じた出力を得るセンサ本体と、
このセンサ本体からの出力が予め設定した閾値を越える期間が、予め設定した時間幅に亘って継続するか否かの条件を満たすか否かを判定する判定手段と、
この判定手段により前記条件を満たすことが判定されたときに起動されて予め設定された信号を外部出力する出力回路と
を具備したことを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
検出対象物の物理量に応じた出力を得るセンサ本体と、
このセンサ本体からの出力が予め設定した閾値を越える期間が、予め設定した時間幅に亘って継続するか否かの条件を満たすか否かを判定する判定手段と、
この判定手段により前記条件を満たすことが判定されたときに前記閾値および／または時間幅を変更して前記判定手段に与える条件を変更する判定条件変更手段と、
予め設定された回数に亘って前記条件を変更した後、更に前記判定手段により該条件を満たすと判定されたときに起動されて予め設定された信号を外部出力する出力回路と
を具備したことを特徴とするセンサ装置。
【請求項３】
前記判定手段は、前記センサ本体が出力する信号の大きさを前記閾値と比較してその比較結果を出力する信号比較手段と、この信号比較手段の出力が前記所定の時間幅に亘って継続するか否かを判定する時間比較手段とからなる請求項１または２に記載のセンサ装置。
【請求項４】
検出対象物の物理量に応じた出力を得るセンサ本体と、
このセンサ本体からの出力が予め設定した第１の閾値を越える期間が、予め設定した第１の時間幅に亘って継続するか否かを第１の条件とし、前記第１の条件を満たすか否かを判定する第１の判定手段と、
この第１の判定手段により前記第１の条件を満たすことが判定されたときに起動されて前記センサ本体からの出力が予め設定した第２の閾値を越える期間が、予め設定した第２の時間幅に亘って継続するか否かを判定する第２の判定手段と、
この第２の判定手段により前記第２の条件を満たすことが判定されたときに起動されて予め設定された信号を外部出力する出力回路と
を具備したことを特徴とするセンサ装置。
【請求項５】
前記第１および第２の判定手段は、前記センサ本体が出力する信号の大きさを前記閾値と比較してその比較結果を出力する信号比較手段と、この信号比較手段の出力が前記所定の時間に亘って継続するか否かを判定する時間比較手段とをそれぞれ備えたものである請求項４に記載のセンサ装置。
【請求項６】
前記検出対象物の物理量は光量であって、前記センサは受光量に応じた電流または電圧を出力する光センサである請求項１,２,４のいずれかに記載のセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はセンサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
検出対象物の物理量に応じた出力を得るセンサを用いて上記検出対象物の有無を判定する物体検出装置として光電センサ装置が知られている。この種の光電センサ装置は、基本的には物体の検出領域に向けて光を照射する投光部と、この投光部から照射された光の上記検出領域を透過した光、または検出領域にて反射された光を受光し、その受光量に応じたセンサ出力を得る受光部とを備えた、いわゆる光電センサヘッドと、前記受光部での受光量を予め設定した閾値Ｔと比較してその比較結果を出力する判定部（比較器）と、この判定部での比較結果に応じた信号を外部出力する出力部とを備えて構成される。
【０００３】
ちなみに前記投光部から照射されて検出対象領域を透過した光を前記受光部にて検出する、いわゆる透過形タイプの光電センサ装置は、前記検出対象領域に存在する物体によって光が遮られることを利用した物体検出に用いられる。また投光部から照射されて検出対象領域にて反射した光を前記受光部にて検出する、いわゆる反射形タイプの光電センサ装置は、前記検出対象領域に存在する物体によって光が反射されることを利用した物体検出に用いられる（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２２１６２３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで従来の光電センサ装置は、一般的に受光量を予め設定した閾値と比較することで、その大小を判定しているに過ぎない。しかしながら物体の大きさや色等の形状的な特徴を捉えて物体検出したり、形状の異なる複数の物体が検出領域を所定の順序で通過したことを検出したり、所定の間隔で複数個の物体が通過したことを検出したいことが多々ある。このような種々の要求を満たすべく、従来では専ら、複数の光電センサ装置を用いると共に、ＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）等の制御装置を用い、複数の光電センサ装置の各出力をＰＬＣにて論理処理・順序処理する等してその判定結果を求めるようにしている。しかしながらその構成が複雑化し、装置コストが高くなることが否めない。
【０００６】
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、検出対象領域を通過する物体の形状的な特徴に応じた判定結果を、ＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）等の制御装置を用いることなく容易に得ることのできる簡易な構成のセンサ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、検出対象領域を通過する物体を検出するに際して、そのセンサ出力に対する閾値を変更することで検出条件を上記物体の形状的な特徴に応じて変更し得ること、また上記物体の形状的な特徴は、上記センサ出力の経時的な変化として捉え得ることに着目してなされている。
そこで上述した目的を達成するべく本発明に係るセンサ装置は、基本的には
<ａ>  検出対象物の物理量に応じたレベルの出力を得るセンサ本体と、
<ｂ>  このセンサ本体からの出力のレベルが予め設定したレベル閾値を越える期間が、予め設定した時間幅に亘って継続するか否かの条件を満たすか否かを判定する判定手段と、
<ｃ>  この判定手段により前記条件を満たすことが判定されたときに起動されて予め設定された信号を外部出力する出力回路と
を具備したことを特徴としている。
【０００８】
また本発明に係る別のセンサ装置は、
<ａ>  検出対象物の物理量に応じたレベルの出力を得るセンサ本体と、
<ｂ>  このセンサ本体からの出力のレベルが予め設定したレベル閾値を越える期間が、予め設定した時間幅に亘って継続するか否かの条件を満たすか否かを判定する判定手段と、
<ｄ>  この判定手段により前記条件を満たすことが判定されたときに前記レベル閾値および／または時間幅を変更して前記判定手段に与える条件を変更する判定条件変更手段と、
<ｅ>  予め設定された回数に亘って前記条件を変更した後、更に前記判定手段により該条件を満たすと判定されたときに起動されて予め設定された信号を外部出力する出力回路と
を具備したことを特徴としている。
【０００９】
また本発明に係る更に別のセンサ装置は、
<ａ>  検出対象物の物理量に応じたレベルの出力を得るセンサ本体と、
<ｂ１>  このセンサ本体からの出力のレベルが予め設定した第１のレベル閾値を越える期間が、予め設定した第１の時間幅に亘って継続するか否を第１の条件とし、前記第１の条件を満たすか否かを判定する第１の判定手段と、
<ｂ２>  この第１の判定手段により前記第１の条件を満たすことが判定されたときに起動されて前記センサ本体からの出力のレベルが予め設定した第２のレベル閾値を越える期間が、予め設定した第２の時間幅に亘って継続するか否かを判定する第２の判定手段と、
<ｃ>  この第２の判定手段により前記第２の条件を満たすことが判定されたときに起動されて予め設定された信号を外部出力する出力回路と
を具備したことを特徴としている。
【００１０】
ちなみに前記判定手段は、例えば前記センサ本体が出力する信号のレベルを前記レベル閾値と比較してその比較結果を出力するレベル比較手段と、このレベル比較手段の出力が前記所定の時間幅に亘って継続するか否かを判定する時間比較手段とを備えたものとして実現される。また前記センサ本体は、例えば検出対象領域に照射した光の反射光または透過光を受光し、その受光量を検出対象物の物理量として捉えて該受光量に応じた電流または電圧を出力する光センサからなる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るセンサ装置によれば、センサ本体の出力の経時的な変化を捉えることで検出対象物が有する種々の形状的特徴を簡易に、しかも効果的に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光電センサ装置の概略構成図。
【図２】図１に示す光電センサ装置の検出動作を説明する為のタイミング図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る光電センサ装置の概略構成図。
【図４】図３に示す光電センサ装置による物体の形状的な特徴の検出例を示す図。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る光電センサ装置の概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係るセンサ装置について、物体が一定の速度で通過する検出対象領域に向けて投光部から照射し、該検出対象領域からの反射光を受光部にて受光し、その受光量を判定して所定の大きさの物体を検出する光電センサ装置を例に説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係るセンサ装置の要部概略構成図であり、１は投光部２と受光部３とを備え、受光部３での受光量に応じた出力を得るセンサ本体である。ちなみに上記センサ出力は、例えば受光部３での受光量に応じた電圧信号からなるが、受光部３が受光量に応じた電流信号を出力するタイプのものである場合には、その電流信号を電圧変換してセンサ出力を求めるようにすれば良い。
【００１４】
このようなセンサ本体１の出力を判定する判定手段４は、前記センサ本体１からの出力の大きさＳが予め設定した出力閾値Ｔｓを越える期間Ｔが、予め設定した時間幅Ｔｔに亘って継続するか否かとして与えられる判定条件を満たすか否かを判定するものである。具体的には判定手段４は、センサ出力の大きさＳを予め設定された出力閾値Ｔｓと比較し、該センサ出力の大きさＳが前記出力閾値Ｔｓを越えているときにＨレベルの判定結果を出力し、前記センサ出力の大きさＳが前記出力閾値Ｔｓに満たないときにＬレベルの判定結果を出力する比較器５を備える。尚、比較器５として、逆にセンサ出力のレベルＳが前記レベル閾値Ｔｓを越えているときにＬレベルの判定結果を出力し、前記センサ出力のレベルＳが前記レベル閾値Ｔｓに満たないときにＨレベルの判定結果を出力するものを用いることも可能である。いずれの判定結果を得るかについては、前記センサ本体１が反射形のものであるか、或いは透過形のものであるかの違いや、その検出仕様に応じて定められる。
【００１５】
また前記判定手段４は、上記比較器５の判定出力を受けて、例えばＨレベルの判定結果の出力時間幅Ｔを計時する計時回路６と、この計時回路６にて計時された前記判定結果の継続時間（時間幅）Ｔを予め設定された時間幅閾値Ｔｔと比較する比較器７を備える。計時回路６は、例えば前記比較器５の判定出力がＨレベルである期間に亘ってクロック源８からの基準クロックを計数することで、その継続時間幅Ｔを求めるカウンタからなる。そして計時回路６にて計測された前記Ｈレベルの判定結果の継続時間幅Ｔは、前記比較器５の出力がＬレベルに反転したとき、これをトリガとして前記比較器７に与えられて予め設定された時間幅閾値Ｔｔと比較される。尚、前記計時回路６は、上述した如く計時した判定結果の継続時間（時間幅）Ｔを比較器７に出力して前記時間幅閾値Ｔｔの比較に供した後にリセットされる。
【００１６】
そして前記比較器７は、例えば前記継続時間幅Ｔが前記時間幅閾値Ｔｔを越えたときにＨレベルの判定結果を出力し、前記継続時間幅Ｔが前記時間幅閾値Ｔｔに満たない場合にはＬレベルの判定結果を出力するものとなっている。この比較器７についても、その論理を逆にした判定結果を得るものであっても良い。また比較器７としては、前記継続時間幅Ｔが、所定の許容誤差を含んで前記時間幅閾値Ｔｔに一致したときにその判定結果を得るものであっても良い。この場合には第１の時間幅閾値Ｔｔ１と第２の時間幅閾値Ｔｔ２とを与えておき、前記継続時間幅Ｔが上記第１および第２の時間幅閾値Ｔｔ１,Ｔｔ２によって規定される時間幅の範囲［Ｔｔ１〜Ｔｔ２］内に収まるか否かを判定するようにすれば良い。
【００１７】
即ち、上述した如く構成された判定手段４は、比較器５において前記センサ本体１の受光量に応じた出力の大きさＳが予め設定した出力閾値Ｔｓを越えているか否かを判定し、比較器７においては前記出力の大きさＳが、予め設定された出力閾値Ｔｓを越えている期間Ｔが予め設定した時間幅閾値Ｔｔを越えているか、或いは上記時間幅閾値Ｔｔに相当しているかを判定するものとなっている。そして出力回路９は、上記比較器７の出力を受けて起動されることにより、前記出力閾値Ｔｓおよび時間幅閾値Ｔｔとして与えられた判定条件を満たすセンサ出力が得られたとき、予め設定された仕様の出力信号を、つまり所定の信号強度で、且つ所定の時間幅からなるパルス信号を生成し、これをセンサ出力として外部出力するものとなっている。このような出力回路９は、例えばワンショット・マルチバイブレータのようなタイマ回路として実現される。
【００１８】
かくして上述した如く構成されたセンサ装置によれば、図２にその概略的な動作タイミングを示すように、検出対象領域を一定の速度で通過する物体による反射光を受光する受光部３の受光量が、図２(ａ)に示すように変化すると、その受光量に相当するセンサ本体１の出力の大きさＳを予め設定した出力閾値Ｔｓと比較する比較器５は、図２(ｂ)に示すように前記出力の大きさＳが出力閾値Ｔｓを越える期間に亘ってＨレベルの判定信号を出力する。すると計時回路６は、上記判定信号の出力期間に亘って図２(ｃ)に示すようにクロック信号を計数し、その継続時間幅Ｔ１,Ｔ２,Ｔ３をそれぞれ求める。
【００１９】
このようにして求められる前記出力の大きさＳが出力閾値Ｔｓを越える期間（継続時間幅）Ｔ１,Ｔ２,Ｔ３に対して、比較器７は予め定められた時間幅閾値Ｔｔと比較することで、前記判定信号の継続時間幅Ｔ１,Ｔ２,Ｔ３が前記時間幅閾値Ｔｔに相当する場合にだけ図２(ｄ)に示すように判定信号を出力する。この結果、出力回路９は、前記比較器７から判定結果が得られた場合にだけ、つまり前記受光量が予め設定された出力閾値Ｔｓを越える期間が、予め設定した時間幅閾値Ｔｔに亘って継続した場合にだけ、図２(ｅ)に示すように所定の時間幅のパルス信号をセンサ出力として生成出力することになる。
【００２０】
従って前記光電センサ装置によれば、検出対象領域を一定の速度で通過する所定形状（大きさ）の物体だけを確実に検出することが可能となる。しかも受光量の大きさだけではなく、所定の受光量が得られる継続時間までも判定することで、所定の形状的特徴を有する物体を簡易に検出することが可能となる。尚、物体の色によってその反射率が変化し、これに伴って受光部３での受光量が変化するので、反射光の受光量自体を物体の形状的な特徴として捉えることができる。従って受光量を判定する出力閾値Ｔｓを、物体の色に応じて設定することにより、その形状的特徴を判定することが可能となる。
【００２１】
ところで物体の検出条件として、例えば形状的な特徴がその部位によって変化する物体を検出したい場合がある。また検出対象領域を、形状的な特徴の異なる物体が所定の順序で通過する状態を検出したい場合もある。しかし前述した光電センサ装置においては、単独でその検出処理を実行することは困難である。そこで次に上述した用途に適した光電センサ装置の例について説明する。
【００２２】
図３は本発明の第２の実施形態に係る光電センサの要部概略構成図である。この光電センサ装置は、前述した図１に示した光電センサ装置に、判定部４の出力を受けて該判定部４に与える出力閾値Ｔｓおよび／または時間幅閾値Ｔｔを順次変更する判定条件変更手段１０を備えると共に、予め設定された回数ｎに亘って前記出力閾値Ｔｓおよび／または時間幅閾値Ｔｔが変更された後の前記判定部４の出力に従って前記出力回路９を起動するように構成される。
【００２３】
即ち、前記判定条件変更手段１０は、前述した如く構成された判定部４が予め設定された出力閾値Ｔｓの下で判定された受光量が、予め設定された時間幅閾値Ｔｔに亘って継続したときに出力される判定結果を受けて、前記判定部４における出力閾値Ｔｓおよび／または時間幅閾値Ｔｔを変更し、この変更した閾値条件下において再度センサ本体１からの出力を判定させる役割を担う。ちなみに出力閾値Ｔｓを変更するか、或いは時間幅閾値Ｔｔを変更するかは、その検出対象に応じて定められるもので、その一方だけを変更する場合や、その双方を同時に変更する場合もある。
【００２４】
具体的には前記判定条件変更手段１０は、前記判定部４に設定する出力閾値Ｔｓおよび時間幅閾値Ｔｔを所定の順序で記憶したメモリ１１を備え、前記判定部４の出力を受けル都度、前記メモリ１１に記憶されている出力閾値Ｔｓおよび／または時間幅閾値Ｔｔを該判定部４に順に設定する機能を有する。また判定条件変更手段１０は、前記判定部４に与える前記出力閾値Ｔｓおよび／または時間幅閾値Ｔｔの変更回数を管理して、前記メモリ１１に記憶された前記出力閾値Ｔｓおよび／または時間幅閾値Ｔｔの読み出しを制御すると共に、前述した出力回路９を作動可能状態に制御する変更回数管理手段１２を備える。
【００２５】
更にこの判定条件変更手段１０は、前記出力閾値Ｔｓおよび／または時間幅閾値Ｔｔを変更した後、所定の時間内に前記判定部４から次の判定出力が得られるか否かをモニタし、所定の時間内に次の判定結果が得られない場合には該判定状変更手段１０および前記判定部４をそれぞれリセットするタイマ・リセット回路１３を備える。このタイマ・リセット回路１３によって、例えば先に設定された判定条件の下で前記判定部４が所定の判定結果を得た場合であっても、これに伴って変更された判定条件の下で前記判定部４が所定時間内に判定結果を得ることができない場合には、その全てがリセットされて初期状態に戻される。
【００２６】
このように構成された光電センサ装置によれば、物体の形状的な特徴に起因して前記センサ本体１での受光量Ｓが、例えば図４(ａ)に示すように変化するような場合であっても、出力閾値Ｔｓと時間幅閾値Ｔｔとを順に変更するだけで、その経時的な変化を確実に検出することができる。しかも或る条件での判定結果に応じて判定部４に設定する出力閾値Ｔｓおよび／または時間幅閾値Ｔｔを順に変更するだけで、簡易に物体の形状的な特徴を判定することができる。
【００２７】
また検出対象領域を複数の物体が順に通過し、これによってセンサ本体１での受光量が図４(ｂ)に変化するような場合であっても、これを確実に検出することが可能となる。この際、受光量が所定の出力閾値Ｔｓに満たない状態を、物体が存在しない状態として検出し、その時間幅Ｔｄを判定するようにすれば、検出領域を一定の速度で順に通過する複数の物体間の間隔を判定することも可能である。
【００２８】
そして上述した如く判定条件を順次変更しながら、その判定条件の全てが満たされたときに得られる前記判定部４の出力に従って前記出力回路９から所定の時間幅のパルス信号を生成して外部出力するので、ＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）等の外部機器を用いることなく、該光電センサ装置の出力を直接利用して、例えば電磁弁等の制御対象機器を簡易に駆動することが可能となる。
【００２９】
尚、図５に本発明の第３の実施形態を示すように判定条件を個別に設定した第１の判定部４ａと第２の判定部４ｂとを設け、第１の判定部４ａにおいて所定の判定結果が得られたときにだけ第２の判定部４ｂを作動させるようにし、出力回路９を上記第２の判定部４ｂによる判定結果に従って起動するように構成することも可能である。この場合には、前記第１の判定部４ａに第１の出力閾値Ｔｓ１と第１の時間幅閾値Ｔｔ１を設定し、また第２の判定部４ｂに第２の出力閾値Ｔｓ２と第２の時間幅閾値Ｔｔ２を設定しておくようにすれば良い。そして第１の判定部４ａの出力を受けて作動する選択回路１５を用いて、第１および第２の判定部４ａ,４ｂを相補的に駆動するように選択制御すれば良い。またこの第３の実施形態を拡張して３つ以上の判定部を設け、これらの判定部を順に駆動するように構成することも勿論可能である。
【００３０】
尚、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。例えば透過形の光電センサを用いた装置において、予め設定した出力閾値Ｔｓに満たない受光量を検出することも可能である。このような光電センサ装置によれば、光の透過率が部分的に変化するような形状的特徴を有する半透明の物体を検出する場合に有用である。また比較器５の判定出力に対して、その出力がＨレベルであるときの継続時間と、Ｌレベルであるときの継続時間とをそれぞれ計測し、比較器７においてはこれらの各継続時間をそれぞれ判定条件とするように構成することも可能である。更には前記比較器５において、２つの出力閾値Ｔｓａ,Ｔｓｂにより規定される範囲の［Ｔｓａ〜Ｔｓｂ］の受光量を検出するように構成することも可能である。
【００３１】
またここでは光電センサを例に説明したが、検出対象領域を通過する物体によって電圧や電流等の電気量が変化する、例えば高周波近接センサの出力に基づいて判定するような場合にも同様に適用可能である。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。
【符号の説明】
【００３２】
１  センサ本体
２  投光部
３  受光部
４,４ａ,４ｂ  判定部
５  比較器（センサ出力の大きさ判定）
６  計時回路
７  比較器（時間幅判定）
８  クロック源
９  出力回路
１０  判定条件変更部
【図１】
2010197290.tif 000003
【図２】
2010197290.tif 000004
【図３】
2010197290.tif 000005
【図４】
2010197290.tif 000006
【図５】
2010197290.tif 000007