(57)【要約】【課題】  検出対象物の有無を検出する際の検出精度を向上させた光学式変位センサ及び光学式変位計を提供する。【解決手段】  検出対象物に投射光Ｌ１を照射する投光器１１と、投射光Ｌ１の検出対象物による反射光Ｌ２を受光し、受光量に応じた信号を出力する複数の受光素子が線状に配置された受光器１４と、各受光素子の出力に基づいて、受光器１４上における受光スポットを検出する受光スポット検出部３１と、受光スポット検出部３１による検出結果に基づいて、受光スポットの個数を判別するスポット数判別部３２と、受光スポット検出部３１による検出結果に基づいて、受光スポットにおいて受光量が最大となる１次元位置を判別するスポット位置判別部３３と、スポット数判別部３２及びスポット位置判別部３３による判別結果に基づいて、検出対象物の有無を示す検出信号を出力する対象物検出処理部３６により構成される。【選択図】  図４
2008145158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象物に投射光を照射する投光器と、
上記投射光の上記検出対象物による反射光を受光し、受光量に応じた信号を出力する２以上の受光素子が線状に配置された受光器と、
上記各受光素子の出力に基づいて、上記受光器上における受光スポットを検出する受光スポット検出手段と、
上記受光スポット検出手段による検出結果に基づいて、上記受光スポットの個数を判別するスポット数判別手段と、
上記スポット数判別手段による判別結果に基づいて上記検出対象物の有無を判別し、この判別結果を示す検出信号を出力する対象物検出手段とを備えたことを特徴とする光学式変位センサ。
【請求項２】
上記受光スポット検出手段による検出結果に基づいて、上記受光スポットの１次元位置を判別するスポット位置判別手段を備え、
上記対象物検出手段は、受光スポットが１つである場合に、上記スポット位置判別手段による判別結果に基づいて検出対象物の有無を判別することを特徴とする請求項１に記載の光学式変位センサ。
【請求項３】
上記対象物検出手段は、受光スポットが１つであって当該受光スポットの１次元位置が所定の範囲内にある場合と、それ以外の場合とで異なる検出信号を出力することを特徴とする請求項２に記載の光学式変位センサ。
【請求項４】
上記スポット位置判別手段が、受光スポットの幅を判別し、
上記対象物検出手段は、受光スポットが１つであって当該受光スポットの１次元位置が所定の範囲内にあり、かつ、受光スポットの幅が所定の範囲内にある場合と、それ以外の場合とで異なる検出信号を出力することを特徴とする請求項２に記載の光学式変位センサ。
【請求項５】
上記スポット位置判別手段による判別結果に基づいて上記検出対象物の変位量を算出し、算出結果を表示する変位量表示手段と、
上記スポット数判別手段による判別結果に基づいて、上記検出対象物による多重反射の有無を識別可能に表示する多重反射表示手段とを備えたことを特徴とする請求項２に記載の光学式変位センサ。
【請求項６】
上記多重反射表示手段は、受光スポットが１つである場合と、受光スポットが存在しないか、或いは、２以上存在する場合とで表示を異ならせることを特徴とする請求項５に記載の光学式変位センサ。
【請求項７】
上記スポット位置判別手段が、各受光素子の出力に基づいて受光スポットの幅を判別し、
上記多重反射表示手段が、受光スポットが１つであって当該受光スポットの幅が所定の範囲内にある場合と、それ以外の場合とで表示を異ならせることを特徴とする請求項５に記載の光学式変位センサ。
【請求項８】
検出対象物に投射光を照射する投光器と、
上記投射光の上記検出対象物による反射光を受光し、受光量に応じた信号を出力する２以上の受光素子が線状に配置された受光器と、
上記各受光素子の出力に基づいて、上記受光器上における受光スポットを検出する受光スポット検出手段と、
上記受光スポット検出手段による検出結果に基づいて、上記受光スポットの個数を判別するスポット数判別手段と、
上記受光スポット検出手段による検出結果に基づいて、受光量が最大となる上記受光スポットの１次元位置を判別するスポット位置判別手段と、
上記スポット数判別手段による判別結果に基づいて上記検出対象物の有無を判別し、この判別結果を示す検出信号を出力する対象物検出手段と、
上記スポット位置判別手段による判別結果に基づいて、上記検出対象物の変位量を算出する変位量算出手段と、
ユーザが指定した基準点の位置に基づいて上記検出信号を出力させるセンサモード、及び、ユーザが指定した２つの基準点の間に定められる閾値に基づいて上記変位量算出手段による算出結果を出力させる測定モードをユーザ操作に基づいて切り替えるモード切替手段とを備えたことを特徴とする光学式変位計。
【請求項９】
上記スポット位置判別手段が、各受光素子の出力に基づいて受光スポットの幅を判別し、
上記変位量算出手段は、受光スポットが１つであって当該受光スポットの幅が所定の範囲内にある場合に、変位量を算出することを特徴とする請求項８に記載の光学式変位計。
【請求項１０】
上記変位量算出手段により算出された変位量を記憶する変位量記憶手段と、
新たに受光スポットの検出結果が得られた場合に、上記変位量算出手段による算出結果、及び、上記変位量記憶手段から読み出した変位量のいずれかを上記スポット数判別手段による判別結果に基づいて選択し、上記変位量記憶手段を書き換える変位量更新手段とを備えたことを特徴とする請求項８又は９に記載の光学式変位計。
【請求項１１】
ユーザ操作に基づいて、上記基準点を指定する基準点指定手段と、
受光スポットが２以上存在する場合に、上記基準点指定手段による基準点の指定を無効化する基準指定無効化手段とを備えたことを特徴とする請求項８又は９に記載の光学式変位計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式変位センサ及び光学式変位計に係り、さらに詳しくは、検出対象物に投射光を照射した際の検出対象物による反射光を受光する複数の受光素子の出力に基づいて検出対象物を検知する光学式変位センサ及び光学式変位計の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
検出対象物に光を照射して検出対象物の有無を検知するセンサとして、光電センサや光学式変位センサが知られている。光電センサは、投光器から出射された投射光が受光器で受光されるか否かに基づいて、検出対象物の有無を判別するセンサである。光学式変位センサは、検出対象物に投射光を照射した際の検出対象物による反射光に基づいて検出対象物の変位量を算出し、算出した変位量に基づいて検出対象物の有無を判別するセンサである。
【０００３】
受光器において検出される受光量は、検出対象物の色や材質により変化することから、単に検出された受光量に基づいて判別を行う光電センサに比べて、光学式変位センサは、対象物の色及び材質に影響されることなく対象物の有無を判別することができる。また、検出対象物による反射光を受光する受光器が線状に配置された複数の受光素子からなる変位センサでは、受光素子ごとの受光量に基づいて受光器上における受光スポットの１次元位置が判別される（例えば、特許文献１）。例えば、各受光素子の配列方向について受光素子ごとの受光量からなる光量分布を求め、この光量分布におけるピーク位置が受光スポットの位置として判別される。検出対象物の変位量は、この様にして得られる受光スポットの位置の判別結果に基づいて算出される。
【０００４】
この様な光学式変位センサは、複数の受光素子から得られる光量分布に基づいて受光スポットの位置を判別するので、受光量の重心位置を検出するＰＳＤ（Position Sensitive Device：位置検出デバイス）を用いるものに比べて、検出対象物の表面状態による誤差を低減させることができる。例えば、検出対象物の表面が鏡面状であるためにセンサ自身が対象物表面に映り込み、或いは、対象物表面の光沢が強いために投射光が対象物表面で乱反射し、光量分布に歪が生じて受光量の重心位置にずれが生じるような場合であっても、対象物の有無を正しく判別することができる。
【０００５】
図１８は、従来の光学式変位センサ１００の構成を示した図であり、投光器１０１から出射された投射光が受光ユニット１０４で受光されるまでの様子が模式的に示されている。この光学式変位センサ１００は、投光器１０１と、受光レンズ１０２及び受光器１０３からなる受光ユニット１０４により構成される。投光器１０１は、作業台１１０上に載置されたワーク（検出対象物）１２０に投射光を照射するための光源装置である。受光レンズ１０２は、投射光のワーク１２０による反射光を受光器１０３上に集光させるための集光レンズである。受光器１０３は、ワーク１２０からの反射光を受光する複数の受光素子が線状に配置された撮像装置であり、各受光素子から受光量に応じた信号が出力される。投光器１０１からワーク１２０に照射された光は、ワーク１２０上で反射され、ワーク１２０上における照射点の高さ、すなわち、投射光の光軸方向に関する位置に応じて異なる受光器１０３上の位置に集光することとなる。変位センサ１００では、この様な受光器１０３上における受光スポットの１次元位置が各受光素子の出力に基づいて判別され、その判別結果に基づいてワーク１２０の変位量が算出される。
【０００６】
図１９は、光学式変位センサ１００において得られる受光素子ごとの受光量を示した図であり、横軸に受光器１０３上における位置が示され、縦軸に受光量が示されている。曲線１３１は、投射光が作業台１１０上で反射された場合の受光量の分布を示す曲線であり、位置ａ１で受光量が最大となる山型の分布となっている。曲線１３２は、投射光がワーク１２０上で反射された場合の受光量分布を示す曲線であり、曲線１３１に比べて受光量のピーク位置（位置ａ２）が左方にずれた分布となっている。この山型分布の拡がりが受光スポットのサイズを示し、ピーク位置が受光スポットの位置を示している。ワーク１２０の有無検出の手順は、まず、ワーク１２０が作業台１１０上に存在する場合のピーク位置ａ２と、ワーク１２０が作業台１１０上に存在しない場合のピーク位置ａ１とを調べて、これらのピーク位置の間に閾値ａ３を定める。そして、実際の運用時には、受光量分布に基づいて判別されたピーク位置、すなわち、受光スポットの位置が閾値ａ３と比較され、その比較結果に基づいてワーク１２０の有無が判別される。
【０００７】
図２０は、製造ライン上に配置された光学式変位センサ１００を示した図である。変位センサ１００は、通常、作業台１１０上をライン方向に搬送されるワーク１２０の有無検出に用いられる。このとき、投射光が照射される変位センサ１００の直下にワーク１２０が存在する場合と存在しない場合とでは、受光量分布におけるピーク位置が異なることとなる。変位センサ１００は、ワーク１２０が存在するか否かに応じて受光量分布のピーク位置、すなわち、ワーク１２０の変位量が異なることを利用してワーク１２０の有無を検出している。
【０００８】
図２１は、光学式変位センサ１００におけるワーク検出時の動作を示したタイミングチャートであり、変位量の検出値及びワーク１２０の有無を示すセンサ出力が示されている。変位量の検出値は、投射光の光軸方向に関する照射点までの距離であり、受光量分布のピーク位置に基づいて算出される。ワーク１２０が存在する場合に得られる変位量の検出値（距離ｂ２）は、ワーク１２０が存在しない場合の検出値（距離ｂ１）に比べて小さくなっている。閾値ｂ３は、ワーク１２０の有無判別のための閾値であり、受光スポットの位置に関する閾値ａ３に対応している（ｂ２<ｂ３<ｂ１）。センサ出力は、変位量の検出値が閾値ｂ３よりも小さくなると、オンされ、電圧レベルがローレベルからハイレベルに切り替えられる。また、変位量の検出値が閾値ｂ３よりも大きくなると、オフされ、電圧レベルがハイレベルからローレベルに切り替えられる。変位センサ１００では、この様に受光スポットの位置、すなわち、ワーク１２０の変位量を閾値と比較することにより、ワーク１２０の有無が判別される。
【特許文献１】特開２００６−３８５７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
反射率の高いワークや光沢の強いワークを検出する場合、ワークのガタツキや表面形状により投射光が不規則に反射されることにより、受光量の分布に大きな歪が生じるケースがあった。この様な場合、上述した従来の光学式変位センサでは、受光スポットの位置を判別することができず、或いは、判別できても誤って判別されることが少なくないことから、ワークの有無検出の精度が低下してしまうという問題があった。
【００１０】
図２２は、作業台１１０上に載置された光沢の強いワーク１２１を検出する光学式変位センサ１００を示した図である。このワーク１２１は、表面の光沢が強く、また、表面形状が複雑な検出対象物である。投光器１０１から照射された投射光は、ワーク１２１上で不規則に反射されている。具体的には、投射光のワーク１２１上における照射点で反射された反射光１４１と、照射点とは異なるワーク１２１上の点で再度反射された反射光１４２とが受光ユニット１０４で受光されている。この様な場合には、投射光の多重反射の影響により、受光量の分布に大きな歪が生じることとなる。
【００１１】
図２３は、光学式変位センサ１００において得られた受光素子ごとの受光量を示した図であり、受光量の分布を示す曲線１４３が示されている。この曲線１４３には、受光量の極大点が２つあり、それぞれピーク位置ａ１１及びａ１２となっている。この様に受光量の分布に大きな歪が生じると、受光スポットの位置を正しく特定することができない。特に、投射光がワーク１２１上で不規則に反射されるので、極大点における受光量の大きさや、各極大点の位置関係によって受光スポットの位置を特定するのは困難である。このため、従来の光学式変位センサ１００では、ワーク検出の精度が低下してしまうという問題があった。
【００１２】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、検出対象物の有無を検出する際の検出精度を向上させた光学式変位センサ及び光学式変位計を提供することを目的とする。特に、反射率の高く、或いは、光沢の強い検出対象物を検出する場合であっても、対象物の有無を正しく検出することができる光学式変位センサを提供することを目的とする。また、本発明の他の目的は、線状に配置された複数の受光素子によって得られる光量分布に歪が生じていることを識別可能な光学式変位センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第１の本発明による光学式変位センサは、検出対象物に投射光を照射する投光器と、上記投射光の上記検出対象物による反射光を受光し、受光量に応じた信号を出力する２以上の受光素子が線状に配置された受光器と、上記各受光素子の出力に基づいて、上記受光器上における受光スポットを検出する受光スポット検出手段と、上記受光スポット検出手段による検出結果に基づいて、上記受光スポットの個数を判別するスポット数判別手段と、上記スポット数判別手段による判別結果に基づいて上記検出対象物の有無を判別し、この判別結果を示す検出信号を出力する対象物検出手段とを備えて構成される。
【００１４】
この光学式変位センサでは、各受光素子の出力に基づいて受光器上における受光スポットが検出され、その検出結果に基づいて受光スポットの個数が判別される。そして、スポット数の判別結果に基づいて検出対象物の有無が判別され、その判別結果を示す検出信号が出力される。この様な構成により、検出された受光スポットの個数に基づいて検出対象物の有無が判別され検出信号が出力されるので、反射率の高く、或いは、光沢の強い検出対象物を検出する場合であっても、検出対象物の有無を正しく検出することができる。
【００１５】
第２の本発明による光学式変位センサは、上記構成に加え、上記受光スポット検出手段による検出結果に基づいて、上記受光スポットの１次元位置を判別するスポット位置判別手段を備え、上記対象物検出手段が、受光スポットが１つである場合に、上記スポット位置判別手段による判別結果に基づいて検出対象物の有無を判別するように構成される。この様な構成によれば、検出対象物の有無が受光スポットの個数及び１次元位置に基づいて判断されるので、対象物の有無を検出する際の検出精度をより向上させることができる。
【００１６】
第３の本発明による光学式変位センサは、上記構成に加え、上記対象物検出手段が、受光スポットが１つであって当該受光スポットの１次元位置が所定の範囲内にある場合と、それ以外の場合とで異なる検出信号を出力するように構成される。
【００１７】
第４の本発明による光学式変位センサは、上記構成に加え、上記スポット位置判別手段が、受光スポットの幅を判別し、上記対象物検出手段が、受光スポットが１つであって当該受光スポットの１次元位置が所定の範囲内にあり、かつ、受光スポットの幅が所定の範囲内にある場合と、それ以外の場合とで異なる検出信号を出力するように構成される。この様な構成によれば、検出信号が受光スポットの個数、１次元位置及び幅に基づいて出力されるので、対象物の有無を検出する際の検出精度をより向上させることができる。
【００１８】
第５の本発明による光学式変位センサは、上記構成に加え、上記スポット位置判別手段による判別結果に基づいて上記検出対象物の変位量を算出し、算出結果を表示する変位量表示手段と、上記スポット数判別手段による判別結果に基づいて、上記検出対象物による多重反射の有無を識別可能に表示する多重反射表示手段とを備えて構成される。この様な構成によれば、検出された受光スポットの個数に基づいて検出対象物による多重反射の有無が識別可能に表示されるので、ユーザは、線状に配置された複数の受光素子によって得られる光量分布に歪が生じているか否かを識別することができる。従って、検出対象物の変位量を計測値として常に表示させる場合に、多重反射を含むものであるか否かをユーザに認識させることができる。
【００１９】
第６の本発明による光学式変位センサは、上記構成に加え、上記多重反射表示手段が、受光スポットが１つである場合と、それ以外の場合とで表示を異ならせるように構成される。
【００２０】
第７の本発明による光学式変位センサは、上記構成に加え、上記スポット位置判別手段が、各受光素子の出力に基づいて受光スポットの幅を判別し、上記多重反射表示手段が、受光スポットが１つであって当該受光スポットの幅が所定の範囲内にある場合と、それ以外の場合とで表示を異ならせるように構成される。
【００２１】
第８の本発明による光学式変位計は、検出対象物に投射光を照射する投光器と、上記投射光の上記検出対象物による反射光を受光し、受光量に応じた信号を出力する２以上の受光素子が線状に配置された受光器と、上記各受光素子の出力に基づいて、上記受光器上における受光スポットを検出する受光スポット検出手段と、上記受光スポット検出手段による検出結果に基づいて、上記受光スポットの個数を判別するスポット数判別手段と、上記受光スポット検出手段による検出結果に基づいて、受光量が最大となる上記受光スポットの１次元位置を判別するスポット位置判別手段と、上記スポット数判別手段による判別結果に基づいて上記検出対象物の有無を判別し、この判別結果を示す検出信号を出力する対象物検出手段と、上記スポット位置判別手段による判別結果に基づいて、上記検出対象物の変位量を算出する変位量算出手段と、ユーザが指定した基準点の位置に基づいて上記検出信号を出力させるセンサモード、及び、ユーザが指定した２つの基準点の間に定められる閾値に基づいて上記変位量算出手段による算出結果を出力させる測定モードをユーザ操作に基づいて切り替えるモード切替手段とを備えて構成される。
【００２２】
第９の本発明による光学式変位計は、上記構成に加え、上記スポット位置判別手段が、各受光素子の出力に基づいて受光スポットの幅を判別し、上記変位量算出手段が、受光スポットが１つであって当該受光スポットの幅が所定の範囲内にある場合に、変位量を算出するように構成される。
【００２３】
第１０の本発明による光学式変位計は、上記構成に加え、上記変位量算出手段により算出された変位量を記憶する変位量記憶手段と、新たに受光スポットの検出結果が得られた場合に、上記変位量算出手段による算出結果、及び、上記変位量記憶手段から読み出した変位量のいずれかを上記スポット数判別手段による判別結果に基づいて選択し、上記変位量記憶手段を書き換える変位量更新手段とを備えて構成される。
【００２４】
第１１の本発明による光学式変位計は、上記構成に加え、ユーザ操作に基づいて、上記基準点を指定する基準点指定手段と、受光スポットが２以上存在する場合に、上記基準点指定手段による基準点の指定を無効化する基準指定無効化手段とを備えて構成される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明による光学式変位センサ及び光学式変位計によれば、検出された受光スポットの個数に基づいて検出対象物の有無が判別されるので、反射率の高く、或いは、光沢の強い検出対象物を検出する場合であっても、対象物の有無を正しく検出することができ、対象物の有無を検出する際の検出精度を向上させることができる。また、検出された受光スポットの個数に基づいて検出対象物による多重反射の有無が識別可能に表示されるので、ユーザは、線状に配置された複数の受光素子によって得られる光量分布に歪が生じているか否かを識別することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１は、本発明の実施の形態による光学式変位センサの概略構成の一例を示した斜視図であり、光学式変位センサの一例として、投射光Ｌ１を照射した際の反射光Ｌ２に基づいてワークＡ１の有無を検知する光学式変位計１が示されている。この光学式変位計１は、ヘッドユニット２、伝送ケーブル３及び本体ユニット４からなる検出装置であり、作業台Ａ２上に載置されたワークＡ１の検出を行っている。
【００２７】
ヘッドユニット２は、ワークＡ１に投射光Ｌ１を照射する投光器と、投射光Ｌ１のワークＡ１による反射光Ｌ２を受光する受光器を有し、受光器の出力に基づいて投光器の出力調整を行う直方体形状からなるユニットである。ヘッドユニット２は、例えば、ワークＡ１の製造ライン上に配置され、直下方向に投射光Ｌ１を射出する。
【００２８】
伝送ケーブル３は、ヘッドユニット２に電力を供給し、受光器の出力を本体ユニット４に伝送するとともに、制御信号を本体ユニット４からヘッドユニット２に伝送するためのケーブルである。
【００２９】
本体ユニット４は、受光器上における受光スポットを検出し、その検出結果に基づいてワークＡ１の有無の判別や変位量の算出を行うユニットである。本体ユニット４の筐体における１つの面には、各種操作キーと、ワークＡ１の有無や測定結果などを表示するための表示部が配置されている。
【００３０】
この光学式変位計１では、ワークＡ１の有無を示す検出信号をセンサ出力として出力させるセンサモードと、変位量の算出結果を計測値として出力させる測定モードとが、ユーザ操作に基づいて切り替え可能であるものとする。また、受光器の出力に基づいて行われる受光スポットの検出は、所定の時間間隔で行われ、或いは、図示しないＰＬＣ（Programmable Logic Controller：プラグラマブルロジックコントローラ）などの外部機器から入力されるタイミング信号をトリガとして行われるものとする。
【００３１】
図２は、図１の光学式変位計１におけるヘッドユニット２の一構成例を示した外観図である。このヘッドユニット２は、筐体内に、投光器１１、投光レンズ１２、受光レンズ１３及び受光器１４を備え、筐体側面には、ＬＥＤ表示灯１５ａ〜１５ｃからなるヘッドインジケータ１５が配置されている。
【００３２】
投光器１１は、投射光Ｌ１を生成する光源装置であり、ＬＤ（レーザーダイオード）などの発光素子からなる。投光レンズ１２は、投光器１１から出射された投射光Ｌ１を集光するための集光レンズであり、投光器１１よりもワークＡ１側に配置されている。この投光レンズ１２を透過した投射光Ｌ１は、筐体前面に設けられた矩形状の投光窓２ａを介してワークＡ１に照射される。
【００３３】
受光レンズ１３は、投射光Ｌ１をワークＡ１に照射した際のワークＡ１による反射光Ｌ２を受光器１４上に集光させるための集光レンズであり、筐体前面に設けられた受光窓２ｂを介して反射光Ｌ２が入射される。受光器１４は、ワークＡ１からの反射光Ｌ２を受光する複数の受光素子が線状に配置された撮像装置であり、各受光素子から受光量に応じた信号が出力される。具体的には、複数のＰＤ（フォトダイオード）が直線上に配置されたラインＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）が受光器１４として用いられる。
【００３４】
投光器１１からワークＡ１に照射された光は、ワークＡ１上で反射され、ワークＡ１上における照射点の高さ、すなわち、作業台Ａ２からの距離に応じて異なる受光器１４上の位置に集光することとなる。なお、照射点の高さの変化による受光器１４上における受光スポットの位置の変化が判別可能であれば、複数の受光素子が面状に配置された撮像素子を受光器１４として用いても良い。
【００３５】
一般に、投射光Ｌ１を直下方向に照射する場合、照射点の高さが変化すると、受光レンズ１３に対する反射光Ｌ２の入射角度も変化する。この様な場合に、受光レンズ１３の主面を含む平面と、受光器１４における各受光素子の配列方向を示す直線とが投射光Ｌ１の光軸上で交わるように、受光レンズ１３及び受光器１４を配置すれば、シャインプルーフの原理により、常に反射光Ｌ２を受光器１４上で結像させることができる。
【００３６】
ＬＥＤ表示灯１５ａは、投射光Ｌ１の出力状態を示す表示灯であり、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）からなる。このＬＥＤ表示灯１５ａは、例えば、投射光Ｌ１が照射中である場合に緑色に点灯し、照射中でない場合に消灯する。ＬＥＤ表示灯１５ｂは、本体ユニット４のセンサ出力状態を示す表示灯であり、例えば、センサ出力がオン状態である場合に消灯し、オフ状態である場合に赤色に点灯する。
【００３７】
ＬＥＤ表示灯１５ｃは、ワークＡ１上における多重反射の有無を示す表示灯であり、例えば、ワークＡ１からの反射光Ｌ２に多重反射によるものを含む場合に緑色に点灯し、多重反射を含まない場合に消灯する。
【００３８】
図３は、図１の光学式変位計１における本体ユニット４の構成例を示した外観図であり、表示部２１、セットキー２２及び方向キー２３が設けられた筐体側面の様子が示されている。表示部２１は、各種のＬＥＤ表示灯２４，２５，２７，２８と、７セグメントＬＥＤ表示部２６からなる。ＬＥＤ表示灯２４は、投射光Ｌ１の出力状態を示す表示灯であり、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）からなる。このＬＥＤ表示灯２４は、例えば、投射光Ｌ１が照射中である場合に緑色に点灯し、照射中でない場合に消灯する。
【００３９】
ＬＥＤ表示灯２５は、本体ユニット４のセンサ出力状態を示す表示灯であり、例えば、センサ出力がオン状態である場合に消灯し、オフ状態である場合に赤色に点灯する。ＬＥＤ表示灯２７は、動作モードがセンサモードである否かを示す表示灯であり、例えば、センサモードである場合に点灯し、センサモードでない場合に消灯する。
【００４０】
ＬＥＤ表示灯２８は、ワークＡ１による多重反射の有無を示す表示灯であり、例えば、ワークＡ１上での反射に多重反射を含む場合に緑色に点灯し、多重反射を含まない場合に消灯する。
【００４１】
７セグメントＬＥＤ表示部２６は、変位量の算出結果などを文字で表示する表示装置であり、表示部２１内の中央に配置された６つの７セグメントＬＥＤからなる。各７セグメントＬＥＤは、筐体側面の長手方向に配列されている。
【００４２】
セットキー２２は、ワークＡ１の有無を判別する際や変位量を算出する際の基準点を指定するための操作キーであり、筐体側面の左端部に配置されている。ここでは、セットキー２２に関して、通常押し及び長押しの２つの異なる操作入力が可能であり、操作方法に応じた入力が行われるものとする。通常押しは、所定時間（例えば、２秒）に達する前に入力操作（入力のオン状態）を終了させる操作方法である。一方、長押しは、所定時間（例えば、３秒）を越えて入力操作（入力のオン状態）を保持させる操作方法である。方向キー２３は、動作モードを切り替えるための操作キーであり、筐体側面の右端部に配置されている。
【００４３】
図４は、図１の光学式変位計１の要部における構成例を示したブロック図であり、本体ユニット４内の機能構成の一例が示されている。この本体ユニット４は、受光スポット検出部３１、スポット数判別部３２、スポット位置判別部３３、モード切替部３４、基準点指定部３５、対象物検出処理部３６、対象物表面状態表示制御部３７、変位量算出部３８、測定処理部３９及び表示処理部４０により構成される。
【００４４】
受光スポット検出部３１は、受光器１４の各受光素子の出力に基づいて、受光器１４上における受光スポットを検出する動作を行っている。具体的には、受光素子が検出した受光量が受光素子ごとに判別され、各受光素子の配列方向に関する受光量の１次元分布から受光スポットが抽出される。例えば、受光量が所定の閾値Ｔ１を越えている１次元領域が受光スポットとして抽出される。言い換えれば、隣接する受光素子群のうち、受光量が所定の閾値Ｔ１を越えて連続する領域が受光スポットとして抽出される。また、受光量が閾値Ｔ１を越えない領域を挟んで複数存在する場合には、受光量が閾値Ｔ１を越えて連続する各領域が、それぞれ受光スポットとして抽出される。
【００４５】
スポット数判別部３２は、受光スポット検出部３１による検出結果に基づいて、受光スポットの個数を判別する動作を行っている。スポット位置判別部３３は、受光スポット検出部３１による検出結果に基づいて、受光スポットにおいて受光量が最大となる１次元位置を判別する動作を行っている。具体的には、受光量の１次元分布から受光スポットとして抽出された１次元領域について、受光量が最大となる位置、すなわち、ピーク位置が判別される。ここでは、この様にして判別されるピーク位置を受光スポットの位置と呼ぶことにする。
【００４６】
このスポット位置判別部３３では、受光スポット検出部３１による検出結果に基づいて受光スポットの位置が所定の範囲内にあるか否かと、受光スポットの幅、すなわち、受光量の１次元分布から受光スポットとして抽出された１次元領域の長さが判別される。
【００４７】
対象物検出処理部３６は、動作モードがセンサモードである場合は、スポット数判別部３２及びスポット位置判別部３３による判別結果に基づいて、ワークＡ１の有無を示す検出信号を生成する処理を行っている。具体的には、受光量の１次元分布から抽出された受光スポットの個数が０又は２以上である場合に、ワークＡ１が存在するものと判別される。受光スポットの個数が１個であれば、受光スポットの位置の判別結果が参照され、受光スポットの位置が所定の範囲内にない場合に、ワークＡ１が存在するものと判別される。受光スポットの個数が１個であって当該受光スポットの位置が上記所定の範囲内にあれば、さらに、受光スポットの幅の判別結果が参照され、受光スポットの幅が所定の範囲内にない場合に、ワークＡ１が存在するものと判別される。一方、受光スポットの個数が１個であって当該受光スポットの位置が所定の範囲内にあり、かつ、受光スポットの幅が所定の範囲内にある場合には、ワークＡ１が存在しないものと判別される。
【００４８】
ここでは、受光スポットの個数を判別する処理が、受光スポットについての位置の判別処理及び幅の判別処理に優先して行われるものとする。すなわち、受光スポットの個数が１個である場合にのみ位置の判別処理及び幅の判別処理が行われ、受光スポットの個数が１個でなければ、位置の判別処理及び幅の判別処理を行うことなくワークＡ１の有無が判別される。また、受光スポットの位置を判別する処理が、受光スポットの幅の判別処理に優先して行われるものとする。すなわち、受光スポットの位置が所定範囲内にある場合にのみ幅の判別結果が参照され、受光スポットの位置が所定範囲内になければ、幅の判別結果を参照することなくワークＡ１の有無が判別される。
【００４９】
ワークＡ１の有無を示す検出信号は、例えば、２つの異なる電圧レベルからなる状態信号として出力され、ワークＡ１の有無の判別結果に基づいて電圧レベルが切り替えられる。具体的には、ワークＡ１が存在すると判別された場合に、オンされ、電圧レベルがローレベルからハイレベルに切り替えられる。一方、ワークＡ１が存在しないと判別された場合には、オフされ、電圧レベルがハイレベルからローレベルに切り替えられる。
【００５０】
つまり、本実施の形態では、受光スポットの個数が１個であって当該受光スポットの位置が所定範囲内にあり、かつ、受光スポットの幅が所定範囲内にある場合と、それ以外の場合とで電圧レベルの異なる検出信号が出力されることとなる。なお、受光スポットの幅を判別する処理を行わずに、受光スポットの個数が１個であって当該受光スポットの位置が所定範囲内にある場合と、それ以外の場合とで異なる検出信号を出力させても良い。或いは、受光スポットの位置を判別する処理及び幅を判別する処理をいずれも行わずに、受光スポットの個数が１個である場合と、それ以外の場合とで異なる検出信号を出力させても良い。
【００５１】
一方、対象物検出処理部３６は、動作モードが測定モードである場合は、センサモードの場合と同様に、スポット数判別部３２及びスポット位置判別部３３による判別結果に基づいて、ワークＡ１の有無を示す検出信号を生成する処理を行っているが、具体的な処理が異なっている。すなわち、測定モードでは、受光スポットの個数が１つであって、受光スポットの幅が所定の幅範囲内の場合に、検出が正常であるものと判別される。一方、受光スポットの個数が０又は２以上であるか、或いは、受光スポットの幅が所定の幅範囲外の場合には、検出が異常であるものと判別される。
【００５２】
検出が正常であると判別された場合は、受光スポットの位置が所定の範囲内にあるか否かに応じてワークＡ１の有無を示す検出信号が生成される。これに対して、検出が異常であると判別された場合には、直近の検出が正常な時の受光スポットの位置が所定の範囲内にあるか否かに応じて検出信号が生成される。
【００５３】
対象物表面状態表示制御部３７は、スポット数判別部３２及びスポット位置判別部３３による判別結果に基づいて表示処理部４０を制御し、ワークＡ１による多重反射の有無を識別可能に表示させる多重反射の表示制御手段である。ここでは、ワーク表面が鏡面状態であるために投射光Ｌ１が受光器１４の方向とは異なる方向に反射され、反射光が受光されない場合を含めて、ワーク表面の光沢が強いために投射光Ｌ１がワーク表面で乱反射し、受光量の１次元分布に歪が生じるような場合を、ワークＡ１による反射に多重反射が含まれるケースであるとする。
【００５４】
具体的には、受光スポットの個数が０又は２以上である場合と、受光スポットの個数が１個であっても当該受光スポットの幅が所定範囲内にない場合とに多重反射が生じているものと判別され、それ以外の場合には、多重反射は生じていないものと判別される。この様な判別結果に基づいて、ワークＡ１の表面状態に応じた表示が行われる。例えば、表示部２１のＬＥＤ表示灯２８及びヘッドユニット２のＬＥＤ表示灯１５ｃが、多重反射の有無に応じて点灯状態又は発光色を異ならせて点灯される。
【００５５】
なお、受光スポットの幅の判別結果を参照せずに、受光スポットの個数が０又は２以上である場合と、個数が１個である場合とで各ＬＥＤ表示灯２９，１５ｃの点灯状態又は発光色を異ならせても良い。或いは、反射光が受光されない場合を含めずに、受光スポットの個数が２以上である場合に多重反射が生じているものと判別し、２以上の場合と、１個の場合とで各ＬＥＤ表示灯２９，１５ｃの点灯状態又は発光色を異ならせても良い。
【００５６】
変位量算出部３８は、スポット数判別部３２及びスポット位置判別部３３による判別結果に基づいて、ワークＡ１の変位量を算出する処理を行っている。ここでは、受光スポットの個数が１個であって当該受光スポットの幅が所定の範囲内にある場合に、変位量の算出処理が行われ、それ以外の場合には変位量の算出処理は行わないものとする。つまり、多重反射が生じていない場合にのみ、変位量の算出処理が行われる。
【００５７】
測定処理部３９は、変位量算出部３８による変位量の算出結果を計測値として出力する動作を行っている。表示処理部４０は、動作モードに応じて、センサ出力、計測値出力及び多重反射の有無を本体ユニット４の表示部２１及びヘッドユニットのヘッドインジケータ１５に表示させる処理を行っている。
【００５８】
モード切替部３４は、ユーザによる方向キー２３の操作に基づいて、動作モードをセンサモード及び測定モードのいずれかに切り替える処理を行っている。基準点指定部３５は、ユーザによるセットキー２２の操作に基づいて、ワークＡ１の有無検出及び変位量算出のための基準点を指定する処理を行っている。
【００５９】
センサモードでは、例えば、セットキー２２を通常押ししたタイミングで得られた受光スポットの位置が基準点として定められる。通常、作業台Ａ２上にワークＡ１が存在しない状態でセットキー２２が通常押しされる。この操作に続いて、作業台Ａ２上にワークＡ１が存在する状態でセットキー２２が長押しされたタイミングで得られた受光スポットの位置が基準点として定められる。この様にして得られた２つの基準点の位置に基づいて、ワークＡ１の有無を判別する際の閾値が２つの基準点の間に自動的に定められる。
【００６０】
ここでは、各受光素子の配列方向に関し、基準点を中心として上下に対称な範囲を規定する２つの閾値Ｔ２１，Ｔ２２が定められ、これらの閾値に基づいてワークＡ１の有無が判別されるものとする。具体的には、受光スポットの位置に基づいて変位量を算出し、その変位量と、セットキー２２を通常押ししたタイミングで得られた基準点の変位量（位置）との差の絶対値を、センサモードにおける検出量としている。この様にして算出された検出量をワークＡ１の有無を判別する際に使用することで、１つの閾値を定めるだけで、基準点を中心として上下に対称な範囲を規定する閾値Ｔ２１，Ｔ２２を定めたことになる。この検出量は、７セグメントＬＥＤ表示部２６に表示しても良い。より好ましくは、検出量は、閾値と共に７セグメントＬＥＤ表示部２６に表示される。さらに、基準点の変位量を７セグメントＬＥＤ表示部２６に表示して、ユーザによる方向キー２３の操作により、微調整するようにしても良い。
【００６１】
測定モードは、例えば、距離測定モード及びエリア検出モードからなり、方向キー２３を操作することにより、互いに切り替えることができる。距離測定モードは、ユーザが指定した２つの基準点の間に定められる閾値Ｔ３に基づいてワークＡ１の有無を判別し、計測値を出力させる動作モードである。エリア検出モードは、２つの基準点が２つの閾値として定められ、この２つの閾値により定められるエリア内のワークＡ１であるか否かを判別して計測値を出力させる動作モードである。
【００６２】
距離測定モードでは、セットキー２２を通常押ししたタイミングで得られた受光スポットの位置が基準点として定められ、１回目の操作で得られる第１の基準点に基づいて変位量が算出される。ワークＡ１の有無を判別する際に用いられる閾値Ｔ３は、第１の基準点と、１回目とは異なるタイミングで行われた２回目の操作で得られる第２の基準点とに基づいて自動的に定められる。
【００６３】
通常、作業台Ａ２上にワークＡ１が存在しない状態でセットキー２２の１回目の操作が行われ、作業台Ａ２上にワークＡ１が存在する状態で２回目の操作が行われる。ここでは、各受光素子の配列方向に関し、第１の基準点及び第２の基準点の中央に閾値Ｔ３が定められ、この閾値に基づいてワークＡ１の有無が判別されるものとする。計測値は、ワークＡ１が存在する場合にのみ出力され、存在しない場合には出力されないものとする。
【００６４】
エリア検出モードでは、セットキー２２を通常押ししたタイミングで得られた受光スポットの位置が基準点として定められ、１回目の操作で得られる第１の基準点と、１回目とは異なるタイミングで行われた２回目の操作で得られる第２の基準点とに基づいて高さ方向に関するエリアが定められ、当該エリア内にワークＡ１が存在するか否かが判別される。
【００６５】
通常、作業台Ａ２上に第１のワークが存在する状態でセットキー２２の１回目の操作が行われ、第１のワークとは高さの異なる第２のワークが存在する状態で２回目の操作が行われる。計測値は、ワークＡ１がエリア内に存在する場合にのみ出力され、存在しない場合には出力されないものとする。
【００６６】
図５は、図４の本体ユニット４における測定処理部３９の構成例を示したブロック図である。この測定処理部３９は、変位量更新処理部５１、変位量記憶部５２、基準指定無効化部５３及び測定値出力部５４からなる。変位量記憶部５２は、変位量算出部３８により算出された変位量を書き換え可能に記憶するメモリである。
【００６７】
変位量更新処理部５１は、新たに受光スポットの検出結果が得られた場合に、変位量記憶部５２内に格納されている変位量を書き換える更新処理を行っている。この更新処理は、スポット数判別部３２及びスポット位置判別部３３による判別結果に基づいて、変位量算出部３８による算出結果と、変位量記憶部５２に記憶されている変位量とのいずれかを選択することにより行われる。
【００６８】
具体的には、今回の受光スポットの検出結果に関して、多重反射の発生により新たな変位量の算出結果が得られなかった場合、前回までの変位量をそのまま保持させる。一方、新たな変位量の算出結果が得られた場合には、前回までの変位量を今回得られた変位量に書き換える。
【００６９】
測定値出力部５４は、変位量記憶部５２上に保持されている変位量から得られる測定値を計測値出力として表示処理部４０へ出力する動作を行っている。この測定値出力部５４では、ワークＡ１の変位量から、例えば、基準点から投射光Ｌ１の照射点までの距離が算出され、出力される。
【００７０】
基準指定無効化部５３は、スポット数判別部３２及びスポット位置判別部３３による判別結果に基づいて、測定値出力部５４に対する基準点の指定を無効化する処理を行っている。具体的には、セットキー２２の操作に基づいて基準点を指定する際に、受光スポットが２以上存在する場合に、基準点の指定を無効化する処理が行われ、それ以外の場合には、無効化する処理は行わない。
【００７１】
ここでは、受光スポットの個数が０又は２以上である場合と、受光スポットの個数が１個であっても当該受光スポットの幅が所定の範囲内にない場合とに、基準点の指定を無効化が行われ、それ以外の場合には無効化が行われないものとする。つまり、多重反射が生じている場合にのみ、基準点の指定の無効化が行われ、セットキー２２の操作による操作入力がキャンセルされる。
【００７２】
図６は、図１の光学式変位計１において得られる受光素子ごとの受光量を示した図であり、横軸に受光器１４上の位置が示され、縦軸に受光量が示されている。曲線４１は、投射光Ｌ１を照射した際に、受光器１４の出力から得られる受光量の分布を示す曲線であり、位置ｘ１で受光量が最大となる山型の分布となっている。すなわち、曲線４１は、受光器１４上の位置が小さい側から位置ｘ１まで単調に増加し、位置ｘ１を越えると、単調に減少している。
【００７３】
この山型分布の拡がりが受光スポットの幅を示し、極大点Ｐ１の位置（ピーク位置）ｘ１が受光スポットの位置を示している。ここでは、受光量が、ピーク位置ｘ１における受光量ｙ１の１／２となる受光器１４上の位置に基づいて、受光スポットの幅Ｗ１が定められるものとする。この様な受光量分布に基づいて、ワークＡ１の有無が判別される。
【００７４】
図７のステップＳ１０１〜Ｓ１０５は、図１の光学式変位計１における基準点の設定動作の一例を示したフローチャートであり、センサモードにおいて基準点を指定する場合の処理手順が示されている。まず、基準点指定部３５は、セットキー２２が長押しされると、その操作入力に基づいて対象物検出処理部３６に対して基準点を決定するように指示する。対象物検出処理部３６は、セットキー２２が操作されたタイミングで検出された受光スポットの位置を基準点として決定する（ステップＳ１０１，Ｓ１０２）。
【００７５】
このとき、対象物検出処理部３６は、多重反射が生じていれば、基準点の指定をキャンセルし、再度、セットキー２２が操作されるまで待機する（ステップＳ１０３）。多重反射が生じていなければ、決定された基準点の位置が記憶され、当該基準点に基づいてワークＡ１の有無検出のための閾値Ｔ２１，Ｔ２２が定められる（ステップＳ１０４，Ｓ１０５）。
【００７６】
図８のステップＳ２０１〜Ｓ２０７は、図１の光学式変位計１におけるワーク検出時の動作の一例を示したフローチャートであり、センサモードにおいてワークＡ１の有無を検出する場合の処理手順が示されている。まず、スポット数判別部３２は、受光スポット検出部３１により受光スポットが検出されると、その検出結果に基づいて受光スポットの個数を判別する（ステップＳ２０１，Ｓ２０２）。このとき、対象物検出処理部３６は、受光スポットの個数が１個でなければ、ワークＡ１が存在するものと判断してセンサ出力をオンし、検出信号の電圧レベルをローレベルからハイレベルに切り替える（ステップＳ２０３，Ｓ２０７）。
【００７７】
一方、受光スポットの個数が１個であれば、スポット位置判別部３３により受光スポットの位置を判別する処理が行われる。このとき、対象物検出処理部３６は、受光スポットの個数が１個であっても、当該受光スポットの位置が所定範囲内になければ、ワークＡ１が存在するものと判断してセンサ出力をオンし、検出信号の電圧レベルをローレベルからハイレベルに切り替える（ステップＳ２０４，Ｓ２０７）。
【００７８】
一方、受光スポットの個数が１個であり、かつ、受光スポットの位置が所定範囲内にあれば、スポット位置判別部３３により受光スポットのサイズ、すなわち、受光スポットの幅を判別する処理が行われる。このとき、対象物検出処理部３６は、受光スポットの個数が１個であり、かつ、受光スポットの位置が所定範囲内にあっても、当該受光スポットのサイズが所定範囲内になければ、ワークＡ１が存在するものと判断してセンサ出力をオンし、検出信号の電圧レベルをローレベルからハイレベルに切り替える（ステップＳ２０５，Ｓ２０７）。
【００７９】
一方、受光スポットの個数が１個であり、かつ、受光スポットの位置が所定範囲内にあり、さらに、受光スポットのサイズが所定範囲内にあれば、ワークＡ１が存在しないものと判断してセンサ出力をオフし、検出信号の電圧レベルをハイレベルからローレベルに切り替える（ステップＳ２０５，Ｓ２０６）。
【００８０】
図９（ａ）〜（ｅ）は、図１の光学式変位計１における動作の一例を示した図であり、光沢の強い包装体からなるワークＡ１に投射光を照射した際に得られる受光量の分布が示されている。ここでは、アルミ箔で包まれた部材などの光沢の強い包装体からなるワークＡ１が有無検出の対象物となっているものとする。
【００８１】
図９（ａ）には、作業台Ａ２上にワークＡ１が存在しない状態で得られた受光量分布が示されている。この受光量分布は、位置ｘ１で受光量が最大（極大点Ｐ１）となる山型の分布となっており、通常、この状態で基準点が指定され、有無判別のための閾値ｘ１１，ｘ１２が定められる。つまり、ワークＡ１の有無は、受光スポットのピーク位置がこの様な閾値ｘ１１から閾値ｘ１２までの範囲内にあるか否かに基づいて判別されることとなる。
【００８２】
図９（ｂ）には、ワークＡ１に照射された投射光がワーク表面で乱反射され、照射点とは大きく異なるワークＡ１上の点で反射された光が受光される場合の受光量分布が示されている。この受光量分布では、極大点Ｐ１１及びＰ１２でそれぞれ受光量がピークを示しており、２つの受光スポットが検出されることとなる。極大点Ｐ１２は、極大点Ｐ１１に比べて受光量が小さく、極大点Ｐ１２をピークとする受光スポットは、多重反射により発生する虚像を示しており、投射光の照射点よりも高い位置で反射された反射光のように認識される。各受光スポットの位置は、図９（ａ）と比べて、作業台Ａ２に対する照射点又は反射点の高さに応じて左側にシフトしている。この様な場合には、受光スポットが複数存在することから、ワークＡ１が存在すると判断され、センサ出力がオンされる。
【００８３】
図９（ｃ）には、ワークＡ１に照射された投射光がワーク表面で反射され、その反射光が受光される場合の受光量分布が示されている。この受光量分布では、極大点Ｐ２１でのみ受光量がピークを示しており、１つの受光スポットが検出されることとなる。極大点Ｐ２１は、図９（ａ）と比べて、照射点の高さに応じて左側にシフトしている。この様な場合には、受光スポットが１つであっても、受光スポットの位置ｘ２１がｘ１１からｘ１２までの範囲内にないことから、ワークＡ１が存在すると判断され、センサ出力がオンされる。
【００８４】
図９（ｄ）には、ワークＡ１に照射された投射光がワーク表面で乱反射され、照射点とは少しだけ異なるワークＡ１上の点で反射された光が受光される場合の受光量分布が示されている。この受光量分布では、極大点Ｐ３１でのみ受光量がピークを示しており、１つの受光スポットが検出されることとなる。極大点Ｐ３１をピークとする受光スポットは、図９（ａ）と比べて、受光スポットの幅Ｗ３１が多重反射の影響で広くなっている。この様な場合には、受光スポットが１つであり、かつ、受光スポットの位置ｘ３１がｘ１１からｘ１２までの範囲内にあっても、受光スポットの幅Ｗ３１が所定範囲内にないことから、ワークＡ１が存在すると判断され、センサ出力がオンされる。
【００８５】
図９（ｅ）には、ワークＡ１に照射された投射光がワーク表面で受光器方向とは異なる方向に反射され、反射光が受光されない場合の受光量分布が示されている。この様な場合には、受光スポットが１つも検出されないことから、ワークＡ１が存在すると判断され、センサ出力がオンされる。この様に、光沢の強い包装体からなるワークＡ１を検出する場合に、ワークＡ１上の照射点の位置にかかわらず、ワークＡ１の有無を常に正しく判別することができる。
【００８６】
図１０（ａ）〜（ｃ）は、図１の光学式変位計１における動作の他の一例を示した図であり、透明度の高い包装体からなるワークＡ１１を検出する場合の検出動作が示されている。ここでは、ビニールシートなどの透明な包装体で包まれた部材からなるワークＡ１１が有無検出の対象物となっているものとする。
【００８７】
図１０（ａ）には、作業台Ａ２１上にワークＡ１１が存在しない場合が示されている。この場合には、受光スポットが適切な位置及び幅で検出され、ワークＡ１が存在しないと判断され、センサ出力がオフされる。
【００８８】
図１０（ｂ）には、ワークＡ１１に照射された投射光が包装体を透過し、ワーク表面及び内部で反射された光が受光される場合が示されている。この場合には、複数の受光スポットが検出されることとなる。この様な場合には、受光スポットが複数存在することから、ワークＡ１１が存在すると判断され、センサ出力がオンされる。
【００８９】
図１０（ｃ）には、ワークＡ１１に照射された投射光がワーク表面で反射され、その反射光が受光される場合が示されている。この場合には、１つの受光スポットが検出されることとなる。この様な場合には、受光スポットが１つであっても、受光スポットの位置が所定範囲内にないことから、ワークＡ１１が存在すると判断され、センサ出力がオンされる。この様に、透明度の高い包装体からなるワークＡ１１を検出する場合であっても、ワークＡ１１の有無を常に正しく判別することができる。
【００９０】
図１１（ａ）及び（ｂ）は、図１の光学式変位計１における動作の他の一例を示した図であり、図１１（ａ）には、鏡面体からなるワークＡ１２を検出する場合が示され、図１１（ｂ）には、複雑な形状の半透明体からなるワークＡ１３を検出する場合が示されている。
【００９１】
ワークＡ１２に照射された投射光が、照射点の位置によってワーク表面で受光器方向とは異なる方向に反射され、反射光が受光されない場合がある。この様な場合であっても、受光スポットが１つも検出されないことから、ワークＡ１２が存在すると判断され、センサ出力が正しくオンされる。なお、ワークＡ１２を検出する際の作業台Ａ２１は、ワークＡ１２に比べて鏡面度が低く、ワークＡ１２が存在しない状態では、反射光が正しく受光されるものとする。
【００９２】
ワークＡ１３に照射された投射光が半透明体を透過し、ワーク表面及び内部で反射された光が受光される場合が示されている。この場合には、複数の受光スポットが検出されることとなる。この様な場合であっても、受光スポットが複数存在することから、ワークＡ１３が存在すると判断され、センサ出力が正しくオンされる。この様に、鏡面体からなるワークＡ１２や複雑な形状の半透明体からなるワークＡ１３を検出する場合であっても、ワークの有無を常に正しく判別することができる。
【００９３】
図１２（ａ）〜（ｃ）は、図１の光学式変位計１における動作の他の一例を示した図であり、金属加工品を検出対象物としてその表裏を検出する場合が示されている。ここでは、ベアリングなどの金属加工品からなるワークＡ１４の表裏が検出対象となっているものとする。また、ワークＡ１の裏側の面が基準点として指定され、表側の面が複雑な形状又は光沢が強い面となっているものとする。
【００９４】
図１２（ａ）には、ワークＡ１４に照射された投射光がワーク表面で乱反射され、照射点とは異なるワークＡ１４上の点で反射された光が受光される場合が示されている。この場合には、受光スポットが複数存在することから、ワークＡ１４が表側であると判断され、センサ出力がオフされる。
【００９５】
図１２（ｂ）には、ワークＡ１４に照射された投射光が（ａ）とは異なる位置で反射され、その反射光が受光される場合が示されている。この場合には、受光スポットが１つであっても、受光スポットの位置が所定範囲内にないことから、ワークＡ１４が表側であると判断され、センサ出力がオフされる。
【００９６】
図１２（ｃ）には、ワークＡ１４に照射された投射光がワーク表面で反射され、その反射光が受光される場合が示されている。この場合には、受光スポットが適切な位置及び幅で検出され、ワークＡ１４が裏側であると判断され、センサ出力がオンされる。この様に、金属加工品からなるワークＡ１４の表裏を検出する場合であっても、常に正しく判別することができる。
【００９７】
図１３（ａ）〜（ｃ）は、図１の光学式変位計１における動作の他の一例を示した図であり、金属加工部を検出対象物としてその有無を検出する場合が示されている。ここでは、ワークＡ１５上に形成される切削溝などの加工部Ａ１５ａが検出対象となっているものとする。また、ワークＡ１５上における加工部Ａ１５ａ以外の面が基準点として指定されるものとする。
【００９８】
図１３（ａ）には、ワークＡ１５上の加工部Ａ１５ａに照射された投射光が加工部内で乱反射され、照射点とは異なる加工部内の点で反射された光が受光される場合が示されている。この場合には、受光スポットが複数存在することから、ワークＡ１５上に加工部Ａ１５ａが存在すると判断され、センサ出力がオフされる。
【００９９】
図１３（ｂ）には、ワークＡ１５に照射された投射光が加工部内で反射され、その反射光が受光される場合が示されている。この場合には、受光スポットが１つであっても、受光スポットの位置が所定範囲内にないことから、ワークＡ１５上に加工部Ａ１５ａが存在すると判断され、センサ出力がオフされる。
【０１００】
図１３（ｃ）には、ワークＡ１５に照射された投射光がワーク表面で反射され、その反射光が受光される場合が示されている。この場合には、受光スポットが適切な位置及び幅で検出され、ワークＡ１５上に加工部Ａ１５ａが存在しないと判断され、センサ出力がオンされる。この様に、金属加工部を検出対象物としてその有無を検出する場合であっても、常に正しく判別することができる。
【０１０１】
図１４（ａ）及び（ｂ）は、図１の光学式変位計１における動作の他の一例を示した図であり、複数のガラス基板からなるワークＡ１６の基板端面を検出対象物としてワークＡ１６の位置決めにワークＡ１６の検出結果を利用する場合が示されている。ここでは、トランジスタなどの半導体素子が形成される複数のガラス基板からなるワークＡ１６の基板端面が、検出対象となっているものとする。また、ワークＡ１６上における基板端面が基準点として指定されるものとする。
【０１０２】
図１４（ａ）には、ワークＡ１６に照射された投射光がガラス基板の端面で反射され、その反射光が受光される場合が示されている。この場合には、受光スポットが適切な位置及び幅で検出され、ワークＡ１６が適切な位置にあると判断され、センサ出力がオンされる。
【０１０３】
図１４（ｂ）には、ワークＡ１６に照射された投射光がガラス基板間や基板内で乱反射され、照射点とは異なる点で反射された光が受光される場合が示されている。この場合には、受光スポットが複数存在することから、ワークＡ１６の位置が適切でないと判断され、センサ出力がオフされる。
【０１０４】
図１５は、図１の光学式変位計１における動作の一例を示した斜視図であり、ライン方向に移動するワークＡ１の高さを連続して測定する場合の様子が示されている。ベルトコンベアなどの作業台Ａ２上をゆっくりと移動するワークＡ１の高さをワークＡ１の移動速度に比べて短い時間間隔で繰り返し検出する場合、ワークＡ１端部を繰り返し検出することとなる。投射光Ｌ１がワークＡ１端部を走査されている間は、ワーク端部による多重反射の影響で受光量分布に歪が生じるとともに、受光量分布が検出ごとに大きく変化し、高さの測定精度が低下することとなる。
【０１０５】
図１６（ａ）〜（ｃ）は、図１の光学式変位計１における動作の一例を示した遷移図であり、ライン方向に移動するワークＡ１に投射光Ｌ１を照射した際に得られる受光量分布が示されている。図１６（ａ）には、ワークＡ１の手前で反射された光による受光量分布が示され、図１６（ｂ）には、ワークＡ１の端部で反射された光の受光量分布が示されている。図１６（ｃ）には、端部以外のワークＡ１上で反射された光による受光量分布が示されている。
【０１０６】
ワークＡ１の手前では、作業台Ａ２上で反射された光が受光され、１つの受光スポットが検出されている。ワークＡ１の端部がヘッドユニット２の直下に移動すると、ワーク端部における多重反射の影響で受光量分布に歪が生じ、複数の受光スポットが検出されることとなる。本実施の形態では、この様な多重反射が生じている間、変位量を算出する処理は行われず、前回の算出結果が測定値として保持される。
【０１０７】
図１７は、図１の光学式変位計１における測定動作の一例を示したタイミングチャートであり、ライン方向に移動するワークＡ１の高さを連続して測定する場合の計測値が示されている。多重反射が生じている期間中は、ワークＡ１の手前で測定された計測値ｄ１が保持され、計測値出力として出力される。ワークＡ１の移動により、多重反射状態が解消されると、変位量の計測値は更新される。この例では、時刻ｔ１２において、計測値ｄ２に更新されている。
【０１０８】
本実施の形態によれば、検出された受光スポットの個数に基づいて検出信号が出力されるので、反射率の高く、或いは、光沢の強い検出対象物を検出する場合であっても、対象物の有無を正しく検出することができる。特に、検出信号が受光スポットの個数及び１次元位置に基づいて出力されるので、対象物の有無を検出する際の検出精度をより向上させることができる。また、検出された受光スポットの個数に基づいて検出対象物による多重反射の有無が識別可能に表示されるので、ユーザは、受光量分布に歪が生じているか否かを識別することができる。従って、検出対象物の変位量を計測値として常に表示させる場合に、多重反射を含むものであるか否かをユーザに認識させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の実施の形態による光学式変位センサの概略構成の一例を示した外観図であり、ワークＡ１の有無を検知する光学式変位計１が示されている。
【図２】図１の光学式変位計１におけるヘッドユニット２の一構成例を示した外観図である。
【図３】図１の光学式変位計１における本体ユニット４の構成例を示した外観図であり、筐体側面の様子が示されている。
【図４】図１の光学式変位計１の要部における構成例を示したブロック図であり、本体ユニット４内の機能構成の一例が示されている。
【図５】図４の本体ユニット４における測定処理部３９の構成例を示したブロック図である。
【図６】図１の光学式変位計１において得られる受光素子ごとの受光量を示した図であり、横軸に受光器１４上の位置が示され、縦軸に受光量が示されている。
【図７】図１の光学式変位計１における基準点の設定動作の一例を示したフローチャートであり、センサモードにおいて基準点を指定する場合の処理手順が示されている。
【図８】図１の光学式変位計１におけるワーク検出時の動作の一例を示したフローチャートであり、センサモードにおけるワーク検出の処理手順が示されている。
【図９】図１の光学式変位計１における動作の一例を示した図であり、光沢の強い包装体からなるワークＡ１に投射光を照射した際に得られる受光量の分布が示されている。
【図１０】図１の光学式変位計１における動作の他の一例を示した図であり、透明度の高い包装体からなるワークＡ１１を検出する場合の検出動作が示されている。
【図１１】図１の光学式変位計１における動作の他の一例を示した図である。
【図１２】図１の光学式変位計１における動作の他の一例を示した図であり、金属加工品を検出対象物としてその表裏を検出する場合が示されている。
【図１３】図１の光学式変位計１における動作の他の一例を示した図であり、金属加工部を検出対象物としてその有無を検出する場合が示されている。
【図１４】図１の光学式変位計１における動作の他の一例を示した図であり、ワークＡ１６の位置決めにワークＡ１６の検出結果を利用する場合が示されている。
【図１５】図１の光学式変位計１における動作の一例を示した斜視図であり、測定モードにおいて位置が変化するワークＡ１の高さを測定する場合の様子が示されている。
【図１６】図１の光学式変位計１における動作の一例を示した遷移図であり、ライン方向に移動するワークＡ１に投射光Ｌ１を照射した際の受光量分布が示されている。
【図１７】図１の光学式変位計１における測定動作の一例を示したタイミングチャートであり、ライン方向に移動するワークＡ１を測定する際の計測値出力が示されている。
【図１８】従来の光学式変位センサ１００の構成を示した図であり、投光器１０１から出射された投射光が受光されるまでの様子が模式的に示されている。
【図１９】光学式変位センサ１００において得られる受光素子ごとの受光量を示した図であり、横軸に受光器１０３上における位置が示され、縦軸に受光量が示されている。
【図２０】製造ライン上に配置された光学式変位センサ１００を示した図である。
【図２１】光学式変位センサ１００におけるワーク検出時の動作を示したタイミングチャートであり、ワーク１２０までの距離及びセンサ出力が示されている。
【図２２】作業台１１０上に載置された光沢の強いワーク１２１を検出する光学式変位センサ１００を示した図である。
【図２３】光学式変位センサ１００において得られた受光素子ごとの受光量を示した図であり、受光量の分布を示す曲線１４３が示されている。
【符号の説明】
【０１１０】
１  光学式変位計
２  ヘッドユニット
２ａ  投光窓
２ｂ  受光窓
３  伝送ケーブル
４  本体ユニット
１１  投光器
１２  投光レンズ
１３  受光レンズ
１４  受光器
１５  ヘッドインジケータ
１５ａ〜１５ｃ  ＬＥＤ表示灯
２１  表示部
２２  セットキー
２３  方向キー
２４，２５，２７，２８  ＬＥＤ表示灯
２６  ７セグメントＬＥＤ表示部
３１  受光スポット検出部
３２  スポット数判別部
３３  スポット位置判別部
３４  モード切替部
３５  基準点指定部
３６  対象物検出処理部
３７  対象物表面状態表示制御部
３８  変位量算出部
３９  測定処理部
４０  表示処理部
５１  変位量更新処理部
５２  変位量記憶部
５３  基準指定無効化部
５４  測定値出力部
Ａ１  ワーク
Ａ２  作業台
Ｌ１  投射光
Ｌ２  反射光
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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