JP2005127869A - 色識別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 労力および手間をかけずに検出すべき色の範囲を容易に設定することができる色識別装置を提供する。
【解決手段】 信号処理制御部４３は、初期のティーチング処理時に、受光素子１３による各波長の光ごとの受光量比率に基づいて各波長の光ごとに検出可能な設定ティーチング範囲を検出範囲として設定し、追加ティーチング処理時に、受光素子１３による各波長の光ごとの受光量比率に基づいて各波長の光ごとに検出可能な設定追加ティーチング範囲を追加検出範囲として設定するとともに既に設定されている設定ティーチング範囲および設定追加ティーチング範囲を含む範囲を新たな検出範囲として設定する。また、信号処理制御部４３は、排除ティーチング処理時に、受光素子１３による各波長の光ごとの受光量比率に基づいて各波長の光ごとに検出すべきでない波長の範囲を設定排除ティーチング範囲として設定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、色に基づいて対象物を検出するための色識別装置に関する。

対象物に３色の光を投射し、その反射光または透過光を受光することにより色に基づいて対象物を検出するために色識別装置が用いられる（例えば、特許文献１参照）。

上記色識別装置においては、対象物に赤色の光、緑色の光および青色の光を順次投射し、反射光または透過光を受光し、赤色の光、緑色の光および青色の光の受光量の総和およびこの総和に対する各色の光の受光量の比率が算出される。そして、各色の光ごとに算出された受光量の比率と、対象物に対してティーチング処理により予め設定した基準値とを比較することにより、所望の色を有する対象物を検出する。この場合、予め設定される基準値を含む許容範囲が設定される。それにより、設定された許容範囲内の色を有する対象物を検出することができる。
特開２０００−１２１４４０号公報

従来の色識別装置において、対象物の検出のための許容範囲を設定する場合、対象物に３色の光を順次投射し、３色の光の受光量をそれぞれサンプリングし、３色の光の受光量の各比率を表示部に表示する。そして、作業者が表示部に表示された３色の光の受光量の各比率を確認しながら各色の光ごとに基準値およびその基準値に基づく許容範囲を設定する。

このように、従来の色識別装置においては、作業者が手動により各色の光ごとに基準値に基づく許容範囲を設定しなければならない。そのため、作業者に多大な労力および手間がかかることになる。

また、ある色の対象物を検出しないように許容範囲を設定した場合、許容範囲が作業者により正確に設定されていないために、検出されるべきでない対象物までも検出される場合が生じていた。

一方、ティーチング処理を再度行うことにより基準値に許容範囲を設定することも可能であるが、この場合、許容範囲に含むべき複数の対象物を一度に検出領域に用意する必要がある。そのため、時間的制約および空間的制約がある場合には、ティーチング処理を再度行うことは困難である。

本発明の目的は、労力および手間をかけずに検出すべき色の範囲を容易に設定することができる色識別装置を提供することである。

本発明に係る色識別装置は、検出領域に光を投射し、帰還光を受光することにより対象物を検出する色識別装置であって、異なる複数の波長を有する光を投射する光源と、各波長の光に基づく帰還光を受光する受光素子と、各波長の光ごとに受光素子により得られる受光量に基づく受光量情報を生成する情報生成手段と、初期の検出範囲設定時に、受光素子による各波長の光ごとの受光量情報に基づいて各波長の光ごとに検出可能な受光量情報の範囲を検出範囲として設定し、追加の検出範囲設定時に、受光素子による各波長の光ごとの受光量情報に基づいて各波長の光ごとに検出可能な受光量情報の範囲を追加検出範囲として設定するとともに既に設定されている検出範囲および追加検出範囲を含む範囲を新たな検出範囲として設定する検出範囲設定手段と、検出動作時に、受光素子による各波長の光ごとの受光量情報および検出範囲設定手段により各波長の光ごとに設定された検出範囲に基づいて対象物の検出状態を判定する判定手段とを備えたものである。

本発明に係る色識別装置においては、初期の検出範囲設定時には、情報生成手段により生成される受光量情報に基づいて各波長の光ごとに検出可能な受光量情報の範囲が検出範囲として自動的に設定される。また、追加の検出範囲設定時には、追加検出範囲として自動的に設定されるとともに、既に設定されている検出範囲および追加検出範囲を含む範囲が新たな検出範囲として自動的に設定される。検出動作時には、受光素子による各波長の光ごとの受光量情報および検出範囲設定手段により各波長の光ごとに設定された検出範囲に基づいて対象物の検出状態が判定される。それにより、対象物を検出するための色範囲が高精度に設定されるとともに、作業者に労力および手間がかからない。

検出範囲設定手段は、排除範囲設定時に、受光素子による各波長の光ごとの受光量情報に基づいて各波長の光ごとに検出すべきでない波長の範囲を排除範囲として設定するとともに既に設定されている検出範囲のうち排除範囲を除く範囲を新たな検出範囲として設定してもよい。

この場合、情報生成手段により生成される受光量情報に基づいて各波長の光ごとに検出すべきでない波長の範囲が排除範囲として自動的に設定されるとともに、既に設定されている検出範囲のうち排除範囲を除く範囲が新たな検出範囲として自動的に設定される。それにより、対象物を検出すべきでない色範囲を高精度かつ容易に設定することができる。

受光量情報は、複数の光の受光量の総和に対する各波長の光の受光量の比率であってもよい。この場合、光源から対象物までの距離にかかわらず正確に新たな検出範囲を設定することができる。

受光量情報は、各波長の光の受光量であってもよい。この場合、複数の光の受光量の比率が同じ値になる場合でも、所望の色を有する対象物を検出することができる。

判定手段は、検出動作時に検出範囲設定手段により新たな検出範囲が設定された場合に、設定後の検出範囲に基づいて対象物の検出状態を判定してもよい。

この場合、対象物の検出動作中に、検出範囲設定手段により新たな検出範囲を設定することができる。それにより、検出動作を中止することなく対象物の検出範囲を即座に変更することができる。

色識別装置は、検出範囲設定手段に検出範囲の設定動作を指令する１または複数のキーさらに備え、検出範囲設定手段は、１または複数のキーの操作に応答して検出範囲の設定動作を行ってもよい。

この場合、検出範囲設定手段への検出範囲の設定動作の指令が簡単なキー操作により行われる。それにより、作業者に労力および手間がかからない。

１または複数のキーの第１の操作により検出範囲設定手段に初期または追加の検出範囲設定動作が指令され、１または複数のキーの第２の操作により検出範囲設定手段に排除範囲設定動作が指令されてもよい。

この場合、初期または追加の検出範囲設定動作の指令の操作と排除範囲設定動作の指令の操作とが異なる。それにより、１または複数のキーにより初期または追加の検出範囲設定動作および排除範囲設定動作を指令することができる。

判定手段は、受光素子による複数の波長の光の全ての受光量情報が、検出範囲設定手段により設定された検出範囲内にある場合に、対象物を検出したことを示す信号を出力してもよい。

この場合、受光量情報が検出範囲内にある場合に対象物を検出したことを示す信号が出力されるので、対象物が検出されたことを認識することができる。

本発明に係る色識別装置によれば、対象物を検出するための色範囲を高精度かつ容易に設定することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は本実施の形態に係る色識別装置の模式図である。

本実施の形態に係る色識別装置１００は、センサへッド部１０、電線ケーブル２０、本体部４０および出力ケーブル５０を備える。本体部４０は、設定入力部４５および本体側表示部４６を備える。なお、電線ケーブル２０内部には、複数の電線が設けられている。

図１に示すように、センサへッド部１０から延びる電線ケーブル２０は、本体部４０に接続される。本体部４０から延びる出力ケーブル５０は図示しない他の外部機器に接続される。

センサへッド部１０には投光光学系１１および受光光学系１２が設けられている。投光光学系１１から出射される光Ｌは対象物Ｗで反射されることにより、受光光学系１２に入射する。

設定入力部４５は、モードキー４ｄ、設定キー４ｅ、上キー４ｆおよび下キー４ｇを備える。また、本体側表示部４６は、複数の出力表示灯４ａおよび７セグメントＬＥＤ４ｂ，４ｃを備える。

モードキー４ｄは、使用者が動作モードを変更するために用いられる。設定キー４ｅ、上キー４ｆおよび下キー４ｇは、後述のティーチング処理、追加ティーチング処理および排除ティーチング処理を行うときに用いられる。詳細については後述する。

出力表示灯４ａは、対象物Ｗの検出状態（検出および非検出）を点灯および非点灯により表示する。本実施の形態では、４種類の色設定値に対応する４つの検出状態が表示される。

７セグメントＬＥＤ４ｂは、例えば、現在の受光量または現在の一致度をほぼリアルタイムに表示する。ここで、現在の受光量は、現在の３色の発光に基づく反射光の受光量の合計である。７セグメントＬＥＤ４ｃは、例えば、後述の受光量比率や設定値を表示する。

図２は本実施の形態に係る色識別装置１００の内部構成を示すブロック図である。

色識別装置１００のセンサへッド部１０は、複数の投光素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃ、投光光学系１１、受光光学系１２、受光素子１３および受光回路１４を備える。色識別装置１００の本体部４０は、投光制御部４１、信号処理制御部４３、出力回路４４、設定入力部４５、本体側表示部４６および記憶部４７を備える。

投光制御部４１はセンサヘッド部１０の複数の投光素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃの発光動作を制御する。具体的には、複数の投光素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃの各々の発光タイミングを示す投光タイミング信号ＳＴを電線ケーブル２０を通して複数の投光素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃおよび信号処理制御部４３に出力する。

複数の投光素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃは、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード）等からなる。投光素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃの各々の発光色は異なる。本実施の形態では、投光素子４２ａは緑色の光を出射し、投光素子４２ｂは青色の光を出射し、投光素子４２ｃは赤色の光を出射する。

投光光学系１１および受光光学系１２は、例えば、レンズ等により構成されている。複数の投光素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃにより発生される光Ｌは、投光光学系１１を通して外部に出射される。受光光学系１２においては、投光光学系１１により外部に出射された光Ｌのうち、対象物Ｗにより反射された光Ｌが入射する。

受光光学系１２に入射した光Ｌは、受光素子１３に導かれる。受光素子１３は受光量に対応する受光信号Ｓ１を生成する。

受光回路１４は、受光素子１３により生成された受光信号Ｓ１を増幅して電線ケーブル２０を通じて本体部４０の信号処理制御部４３へ伝送する。

信号処理制御部４３は、受光信号Ｓ１に対して所定の信号処理を行い、対象物Ｗの検出および非検出を示す検出信号Ｓ２を出力回路４４を介して外部へ出力する。信号処理制御部４３は、上記所定の信号処理として、後述のティーチング処理、追加ティーチング処理、排除ティーチング処理および出力判定処理を行う。

また、信号処理制御部４３は、入力される受光信号Ｓ１および使用者による設定入力部４５の操作に基づいて所定の情報を本体側表示部４６に表示させる。

記憶部４７は、後述のティーチング処理により算出された上限設定値および下限設定値、追加ティーチング処理により算出された追加上限設定値および追加下限設定値、排除ティーチング処理により算出された排除上限設定値および排除下限設定値を記憶する。

以下、上限設定値および下限設定値により定められる範囲を設定ティーチング範囲といい、追加上限設定値および追加下限設定値により定められる範囲を設定追加ティーチング範囲といい、排除上限設定値および排除下限設定値により定められる範囲を設定排除ティーチング範囲という。また、設定ティーチング範囲および設定追加ティーチング範囲により定められる範囲を対象物Ｗの検出範囲とする。

次に、色識別装置１００内に設けられる投光素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃについて説明する。

図３は、センサヘッド部１０内部における複数の投光素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃの配置を示す模式的断面図である。

図３において、ホルダ９には、投光素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃ、投光レンズ３および２つのダイクロイックミラー５ａ，５ｂが配設されている。投光レンズ３が図２の投光光学系１１を構成する。

投光素子４２ｃはその光軸Ｌｃが投光レンズ３の光軸Ｌｘと平行となり、かつ、ダイクロイックミラー５ａ，５ｂによる光の屈折を考慮してややずれるように配置されている。投光素子４２ｂはその光軸Ｌｂが投光レンズ３の光軸Ｌｘに対して略垂直に交差するように配置されている。投光素子４２ａはその光軸Ｌａが投光レンズ３の光軸Ｌｘに対して０度よりも大きく９０度よりも小さい角度(鋭角)で交差するように配置されている。投光素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃの光軸Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃは同一平面上に配置される。それにより、センサへッド部１０そのものの薄型化が可能となる。

ダイクロイックミラー５ａ，５ｂはそれぞれ特定の波長域の光を反射し、それ以外の波長の光を透過する。本実施の形態では、ダイクロイックミラー５ａは、投光素子４２ａの発光波長の光を反射し、それ以外の波長の光を透過する。また、ダイクロイックミラー５ｂは、投光素子４２ｂの発光波長の光を反射し、それ以外の波長の光を透過する。

ダイクロイックミラー５ｂは、投光素子４２ｃから出射された光を透過して投光レンズ３に導き、かつ投光素子４２ｂから出射された光を反射して投光レンズ３に導くように配置されている。また、ダイクロイックミラー５ａは、ダイクロイックミラー５ｂを透過した投光素子４２ｃからの光およびダイクロイックミラー５ｂで反射された投光素子４２ｂからの光を透過して投光レンズ３に導き、かつ投光素子４２ａから出射された光を反射して投光レンズ３に導くように配置されている。

投光素子４２ａからダイクロイックミラー５ａまでの光路長およびダイクロイックミラー５ａから投光レンズ３までの光路長の合計と、投光素子４２ｂからダイクロイックミラー５ｂまでの光路長およびダイクロイックミラー５ｂから投光レンズ３までの光路長の合計と、投光素子４２ｃから投光レンズ３までの光路長とは、光の波長を考慮してほぼ等しく設定されている。

投光レンズ３は、投光素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃからの光を集光するように配置されている。これにより、対象物Ｗへ投光レンズ３により集光された光Ｌが出射される。

投光素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃは、図２の投光制御部４１により制御される発光タイミングに応じて、時分割で順に点灯される。

投光素子４２ａが点灯された場合には、投光素子４２ａから出射された緑色の光がダイクロイックミラー５ａで反射され、投光レンズ３により検出領域に投射される。

投光素子４２ｂが点灯された場合には、投光素子４２ｂから出射された青色の光がダイクロイックミラー５ｂで反射され、反射された光がダイクロイックミラー５ａを透過し、投光レンズ３により検出領域に投射される。

投光素子４２ｃが点灯された場合には、投光素子４２ｃから出射された赤色の光がダイクロイックミラー５ｂおよびダイクロイックミラー５ａを透過し、投光レンズ３および図２の電線ケーブル２０によりセンサへッド部１０の投光光学系１１に導かれ、投光レンズ３により検出領域に投射される。

検出領域に対象物Ｗが存在する場合、対象物Ｗから反射する光Ｌが受光光学系１２を介して受光素子１３に導かれる。受光素子１３により受光される赤色の光の受光量、緑色の光の受光量および青色の光の受光量に基づいて対象物Ｗの色が検出される。

ここで、図２の信号処理制御部４３による信号処理について説明する。

信号処理制御部４３による所定の信号処理は、投光制御部４１から与えられる投光タイミング信号ＳＴに基づいて行われる。

例えば、投光制御部４１は、初めに投光素子４２ａを発光させる。この場合、他の投光素子４２ｂ，４２ｃは発光しない。この時点において、受光素子１３には緑色の光Ｌが入射する。受光素子１３は入射される緑色の光Ｌを検出し、受光信号Ｓ１を生成する。

ここで、信号処理制御部４３には、投光制御部４１から投光素子４２ａを発光させる投光タイミング信号ＳＴが入力されるとともに、受光素子１３により生成された受光信号Ｓ１が受光回路１４から入力される。これにより、投光制御部４１は、対象物Ｗに緑色の光Ｌが投射された場合の反射光の受光量を得ることができる。

続いて、投光制御部４１は、投光素子４２ｂを発光させる。この場合、他の投光素子４２ａ，４２ｃは発光しない。この時点において、受光素子１３には青色の光Ｌが入射する。受光素子１３は入射される青色の光Ｌを検出し、受光信号Ｓ１を生成する。

上記と同様に、信号処理制御部４３には、投光制御部４１から投光素子４２ｂを発光させる投光タイミング信号ＳＴが入力されるとともに、受光素子１３により生成された受光信号Ｓ１が受光回路１４から入力される。これにより、投光制御部４１は、対象物Ｗに青色の光Ｌが投射された場合の反射光の受光量を得ることができる。

さらに、投光制御部４１は、投光素子４２ｃを発光させる。この場合、他の投光素子４２ａ，４２ｂは発光しない。この時点において、受光素子１３には赤色の光Ｌが入射する。受光素子１３は入射される赤色の光Ｌを検出し、受光信号Ｓ１を生成する。

上記と同様に、信号処理制御部４３には、投光制御部４１から投光素子４２ｃを発光させる投光タイミング信号ＳＴが入力されるとともに、受光素子１３により生成された受光信号Ｓ１が受光回路１４から入力される。これにより、投光制御部４１は、対象物Ｗに赤色の光Ｌが投射された場合の反射光の受光量を得ることができる。

対象物Ｗから反射して得られる３色の反射光の受光量を比較すると対象物Ｗの色を判別することができる。これは、対象物Ｗに入射する光Ｌの波長が異なると、対象物Ｗから反射される光Ｌの光量が異なるためである。

信号処理制御部４３は、受光素子１３に入射される３色の受光量に基づいて、対象物Ｗの色を判別するため、各色についての受光量の比率を算出する。以下、この受光量の比率を受光量比率と呼ぶ。

ここで、受光量比率とは、３色の光の受光量の総和に対する各色の受光量の比率をいう。この場合、３色の光の受光量の総和が例えば１０００となるように各色の受光量が正規化される。

本実施の形態においては、３色の光の全ての受光量比率が設定排除ティーチング範囲外かつ検出範囲内にあるとき対象物Ｗが検出されたと判定する。この場合、本実施の形態においては、３色の光の全ての受光量比率が設定排除ティーチング範囲外かつ検出範囲内にある場合に、信号処理制御部４３により生成された検出信号Ｓ２が検出状態となる。

図４および図５は本実施の形態に係る色識別装置１００により設定される種々のティーチング範囲を示す模式図である。

図４（ａ）は設定ティーチング範囲の一例を示す模式図であり、図４（ｂ）は設定ティーチング範囲および設定追加ティーチング範囲の一例を示す模式図である。図５（ａ）は設定ティーチング範囲および設定排除ティーチング範囲の一例を示す模式図であり、図５（ｂ）は設定ティーチング範囲、設定追加ティーチング範囲および設定排除ティーチング範囲の一例を示す模式図である。

図４（ａ）に示すように、後述のティーチング処理によって対象物Ｗの受光量比率のサンプリングが所定の回数行われる。それにより、対象物Ｗの受光量比率の最大値（ｍａｘ）および最小値（ｍｉｎ）が抽出される。受光量比率の最大値および最小値により定められる範囲をティーチング基準範囲という。

ここで、本実施の形態においては、上記の受光量比率の最大値および最小値に対して、それぞれ所定の係数を乗算することにより上記ティーチング基準範囲を拡大する。それにより、対象物Ｗの検出に余裕を与えている。このティーチング基準範囲が拡大されることにより得られる範囲が設定ティーチング範囲Ａとなる。詳細については後述する。

なお、本実施の形態においては、受光量比率の最大値および最小値にそれぞれ所定の係数を乗算することによりティーチング基準範囲を拡大しているが、ティーチング基準範囲の拡大の方法はこれに限定されない。例えば、受光量比率の最大値および最小値にそれぞれ所定の係数を加算および減算することによりティーチング基準範囲を拡大してもよい。

設定ティーチング範囲Ａの最大値を上限設定値といい、最小値を下限設定値という。図４（ａ）に示す例においては、設定ティーチング範囲Ａが対象物Ｗの検出範囲となる。

図４（ｂ）においては、検出すべき色の範囲を拡大するために後述の追加ティーチング処理が行われる。例えば、検出したい対象物Ｗに色むらや色ばらつきがある場合に上記追加ティーチング処理が行われる。

この場合、上述のティーチング処理と同様の方法で設定追加ティーチング範囲Ｂが設定される。

設定追加ティーチング範囲Ｂの最大値を追加上限設定値といい、最小値を追加下限設定値という。図４（ｂ）に示す例においては、設定ティーチング範囲Ａの下限設定値および設定追加ティーチング範囲Ｂの追加上限設定値により定められる範囲が対象物Ｗの検出範囲Ｃとなる。

図５（ａ）においては、検出すべき色の範囲から所定の色の範囲を排除するために後述の排除ティーチング処理が行われる。本例では、ティーチング処理により設定ティーチング範囲Ｄが設定されている。そして、排除ティーチング処理により設定ティーチング範囲Ｄの一部の範囲を含む設定排除ティーチング範囲Ｅが設定される。

設定排除ティーチング範囲Ｅの最大値を排除上限設定値といい、最小値を排除下限設定値という。図５（ａ）に示す例においては、設定ティーチング範囲Ｄの下限設定値および設定排除ティーチング範囲Ｅの排除下限設定値により構成される範囲が対象物Ｗの検出範囲Ｆとなる。すなわち、排除ティーチング処理による設定排除ティーチング範囲Ｅが優先的に適用される。

図５（ｂ）においては、図４（ｂ）の検出範囲Ｃ内に設定排除ティーチング範囲Ｇが設定される。この場合、検出範囲Ｃ内で設定排除ティーチング範囲Ｇを除く範囲が対象物Ｗの検出範囲Ｈ１，Ｈ２となる。

例えば、図５（ｂ）に示す例においては、検出範囲Ｈ１が黄色を含む色範囲であり、検出範囲Ｈ２が赤色を含む色範囲である場合に、オレンジ色を含む色範囲を設定排除ティーチング範囲Ｇとして排除ティーチング処理により排除することができる。

次に、信号処理制御部４３によるティーチング処理、追加ティーチング処理、排除ティーチング処理および出力判定処理についてフローチャートを用いて説明する。なお、ティーチング処理および追加ティーチング処理は、検出したい色を有する対象物Ｗを検出領域に配置した状態で行う。また、排除ティーチング処理は、検出されるべきでない色を有する対象物Ｗを検出領域に配置した状態で行う。

図６は信号処理制御部４３によるティーチング処理を示すフローチャートである。

図６に示すように、信号処理制御部４３は、設定入力部４５の設定キー４ｅが押下されたか否かを判別する（ステップＳ１）。設定キー４ｅが押下された場合、信号処理制御部４３は、赤色の光、緑色の光および青色の光（以下、３色の光と呼ぶ）の受光量比率の最大値および最小値を初期設定する（ステップＳ２）。本実施の形態においては、例えば、３色の光の受光量比率の最大値は０に設定され、最小値は１００００に初期設定される。設定キー４ｅが押下されていない場合、信号処理制御部４３は、設定キー４ｅが押下されるまで待機する。

次に、信号処理制御部４３は、３色の光の受光量の読み込みを行う（ステップＳ３）。次に、信号処理制御部４３は、３色の光の受光量比率をそれぞれ算出する（ステップＳ４）。

ここで、以下の信号処理制御部４３によるステップＳ５，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ８の処理は、３色の光のそれぞれについて行われる。

続いて、信号処理制御部４３は、算出された受光量比率が最大値よりも大きいか否かを判別する（ステップＳ５）。算出された受光量比率が最大値よりも大きい場合、信号処理制御部４３は、算出された受光量比率をティーチング基準範囲の最大値とする（ステップＳ６）。その後、信号処理制御部４３は、算出された受光量比率が最小値よりも小さいか否かを判別する（ステップＳ７）。

ステップＳ５において算出された受光量比率が最大値以下の場合、信号処理制御部４３は、算出された受光量比率が最小値よりも小さいか否かを判別する（ステップＳ７）。算出された受光量比率が最小値よりも小さい場合、信号処理制御部４３は、算出された受光量比率をティーチング基準範囲の最小値とする（ステップＳ８）。その後、信号処理制御部４３は、受光量比率のサンプリングを所定回数繰り返したか否かを判別する（ステップＳ９）。

ステップＳ７において算出された受光量比率が最小値以上の場合、信号処理制御部４３は、受光量比率のサンプリングを所定回数繰り返したか否かを判別する（ステップＳ９）。受光量比率のサンプリングを所定回数繰り返していない場合、信号処理制御部４３は、ステップＳ３の処理に戻り、ステップＳ３〜Ｓ９の処理を繰り返す。

受光量比率のサンプリングを所定回数繰り返した場合、信号処理制御部４３は、設定ティーチング範囲の上限設定値および下限設定値を算出する（ステップＳ１０）。

図７および図８は信号処理制御部４３による追加ティーチング処理を示すフローチャートである。

図７に示すように、信号処理制御部４３は、設定入力部４５の設定キー４ｅおよび上キー４ｆが押下されたか否かを判別する（ステップＳ２１）。設定キー４ｅおよび上キー４ｆが押下された場合、信号処理制御部４３は、３色の光の受光量比率の最大値および最小値を初期設定する（ステップＳ２２）。

設定キー４ｅおよび上キー４ｆが押下されていない場合、信号処理制御部４３は、設定キー４ｅおよび上キー４ｆが押下されるまで待機する。

次に、信号処理制御部４３は、３色の光の受光量の読み込みを行う（ステップＳ２３）。次に、信号処理制御部４３は、３色の光の受光量比率をそれぞれ算出する（ステップＳ２４）。

ここで、以下の信号処理制御部４３によるステップＳ２５，Ｓ２６，Ｓ２７，Ｓ２８，Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ３３，Ｓ３４の処理は、３色の光のそれぞれについて行われる。

続いて、信号処理制御部４３は、算出された受光量比率が最大値よりも大きいか否かを判別する（ステップＳ２５）。算出された受光量比率が最大値よりも大きい場合、信号処理制御部４３は、算出された受光量比率を追加ティーチング基準範囲の最大値とする（ステップＳ２６）。その後、信号処理制御部４３は、算出された受光量比率が最小値よりも小さいか否かを判別する（ステップＳ２７）。

ステップＳ２５において算出された受光量比率が最大値以下の場合、信号処理制御部４３は、算出された受光量比率が最小値よりも小さいか否かを判別する（ステップＳ２７）。算出された受光量比率が最小値よりも小さい場合、信号処理制御部４３は、算出された受光量比率を追加ティーチング基準範囲の最小値とする（ステップＳ２８）。その後、信号処理制御部４３は、受光量比率のサンプリングを所定回数繰り返したか否かを判別する（ステップＳ２９）。

ステップＳ２７において算出された受光量比率が最小値以上の場合、信号処理制御部４３は、受光量比率のサンプリングを所定回数繰り返したか否かを判別する（ステップＳ２９）。受光量比率のサンプリングを所定回数繰り返していない場合、信号処理制御部４３は、ステップＳ２３の処理に戻り、ステップＳ２３〜Ｓ２９の処理を繰り返す。

受光量比率のサンプリングを所定回数繰り返した場合、信号処理制御部４３は、設定追加ティーチング範囲の追加上限設定値および追加下限設定値を算出する（ステップＳ３０）。

次に、信号処理制御部４３は、追加上限設定値が上述のティーチング処理により算出された上限設定値よりも大きいか否かを判別する（図８のステップＳ３１）。

追加上限設定値が上限設定値よりも大きい場合、信号処理制御部４３は、上限設定値の更新を行う（ステップＳ３２）。この場合、追加上限設定値が上限設定値となる。その後、信号処理制御部４３は、追加下限設定値が上述のティーチング処理により算出された下限設定値よりも小さいか否かを判別する（ステップＳ３３）。

ステップＳ３１において追加上限設定値が上限設定値以下の場合、信号処理制御部４３は、追加下限設定値が上述のティーチング処理により算出された下限設定値よりも小さいか否かを判別する（ステップＳ３３）。

追加下限設定値が下限設定値よりも小さい場合、信号処理制御部４３は、下限設定値の更新を行う（ステップＳ３４）。この場合、追加下限設定値が下限設定値となる。その後、信号処理制御部４３は、追加ティーチング処理を終了する。

ステップＳ３３において追加下限設定値が下限設定値以上の場合、信号処理制御部４３は、追加ティーチング処理を終了する。

図９および図１０は信号処理制御部４３による排除ティーチング処理を示すフローチャートである。

図９に示すように、信号処理制御部４３は、設定入力部４５の設定キー４ｅおよび下キー４ｇが押下されたか否かを判別する（ステップＳ４１）。設定キー４ｅおよび下キー４ｇが押下された場合、信号処理制御部４３は、３色の光の受光量比率の最大値および最小値を初期設定する（ステップＳ４２）。

設定キー４ｅおよび下キー４ｇが押下されていない場合、信号処理制御部４３は、設定キー４ｅおよび下キー４ｇが押下されるまで待機する。

次に、信号処理制御部４３は、３色の光の受光量の読み込みを行う（ステップＳ４３）。次に、信号処理制御部４３は、３色の光の受光量比率をそれぞれ算出する（ステップＳ４４）。

ここで、以下の信号処理制御部４３によるステップＳ４５，Ｓ４６，Ｓ４７，Ｓ４８，Ｓ５３，Ｓ５４，Ｓ５５，Ｓ５６の処理は、３色の光のそれぞれについて行われる。

続いて、信号処理制御部４３は、算出された受光量比率が最大値よりも大きいか否かを判別する（ステップＳ４５）。算出された受光量比率が最大値よりも大きい場合、信号処理制御部４３は、算出された受光量比率を排除ティーチング基準範囲の最大値とする（ステップＳ４６）。その後、信号処理制御部４３は、算出された受光量比率が最小値よりも小さいか否かを判別する（ステップＳ４７）。

ステップＳ４５において算出された受光量比率が最大値以下の場合、信号処理制御部４３は、算出された受光量比率が最小値よりも小さいか否かを判別する（ステップＳ４７）。算出された受光量比率が最小値よりも小さい場合、信号処理制御部４３は、算出された受光量比率を排除ティーチング基準範囲の最小値とする（ステップＳ４８）。その後、信号処理制御部４３は、受光量比率のサンプリングを所定回数繰り返したか否かを判別する（ステップＳ４９）。

ステップＳ４７において算出された受光量比率が最小値以上の場合、信号処理制御部４３は、受光量比率のサンプリングを所定回数繰り返したか否かを判別する（ステップＳ４９）。受光量比率のサンプリングが所定回数繰り返されていない場合、信号処理制御部４３は、ステップＳ４３の処理に戻り、ステップＳ４３〜Ｓ４９の処理を繰り返す。

受光量比率のサンプリングが所定回数繰り返された場合、信号処理制御部４３は、排除ティーチング処理が１回目であるか否かを判別する（図１０のステップＳ５０）。

排除ティーチング処理が１回目である場合、信号処理制御部４３は、排除上限設定値および排除下限設定値を算出する（ステップＳ５１）。その後、排除ティーチング処理が終了する。

ステップＳ５０において、排除ティーチング処理が１回目でない場合、信号処理制御部４３は、追加排除上限設定値および追加排除下限設定値を算出する（ステップＳ５２）。ここで、追加排除上限設定値とは、２回目以降の排除ティーチング処理が行われた場合に新たに追加される排除上限設定値であり、追加排除下限設定値とは、２回目以降の排除ティーチング処理が行われた場合に新たに追加される排除下限設定値である。

次に、信号処理制御部４３は、追加排除上限設定値が排除上限設定値よりも大きいか否かを判別する（ステップＳ５３）。

追加排除上限設定値が排除上限設定値よりも大きい場合、信号処理制御部４３は、排除上限設定値の更新を行う（ステップＳ５４）。この場合、追加排除上限設定値が排除上限設定値となる。その後、信号処理制御部４３は、追加排除下限設定値が排除下限設定値よりも小さいか否かを判別する（ステップＳ５５）。

ステップＳ５３において追加排除上限設定値が排除上限設定値以下の場合、信号処理制御部４３は、追加排除下限設定値が排除下限設定値よりも小さいか否かを判別する（ステップＳ５５）。

追加排除下限設定値が排除下限設定値よりも小さい場合、信号処理制御部４３は、排除下限設定値の更新を行う（ステップＳ５６）。この場合、追加排除下限設定値が排除下限設定値となる。その後、信号処理制御部４３は、排除ティーチング処理を終了する。

ステップＳ５５において追加排除下限設定値が排除下限設定値以上の場合、信号処理制御部４３は、排除ティーチング処理を終了する。

図１１は信号処理制御部４３による出力判定処理を示すフローチャートである。ここで、初期設定では、検出信号Ｓ２は非検出状態となっている。

図１１に示すように、信号処理制御部４３は、３色の光の受光量の読み込みを行う（ステップＳ６１）。

次に、信号処理制御部４３は、３色の光の受光量比率をそれぞれ算出する（ステップＳ６２）。

次に、信号処理制御部４３は、算出された３色の光のいずれかの受光量比率が設定排除ティーチング範囲外にあるか否かを判別する（ステップＳ６３）。

算出された３色の光のいずれかの受光量比率が設定排除ティーチング範囲外にある場合、信号処理制御部４３は、算出された３色の光の全ての受光量比率が検出範囲内にあるか否かを判別する（ステップＳ６４）。

算出された３色の光の全ての受光量比率が検出範囲内にある場合、信号処理制御部４３は、検出信号Ｓ２を検出状態にする（ステップＳ６５）。その後、出力判定処理が終了する。

ステップＳ６３において、算出された３色の光の全ての受光量比率が設定排除ティーチング範囲外にない場合、またはステップＳ６４において、算出された３色の光のいずれかの受光量比率が検出範囲内にない場合、信号処理制御部４３は、出力判定処理を終了する。

このように、本実施の形態においては、ティーチング処理、追加ティーチング処理および排除ティーチング処理を行うことにより対象物Ｗを検出するための色
範囲を自動的に設定することができる。それにより、対象物Ｗを検出するための色範囲を高精度に設定することができるとともに、作業者に労力および手間もかからない。

また、本実施の形態においては、ティーチング処理、追加ティーチング処理または排除ティーチング処理を検出動作中に行うことができる。それにより、検出動作中に新たな検出範囲を変更することができる。例えば、色識別装置１００が稼動している状態で、検出したい対象物Ｗを検出しないという誤動作が発生した場合、検出動作を中止することなくこの対象物Ｗに対して追加ティーチング処理を行うことにより、対象物Ｗを検出するための色範囲を即座に設定することができる。

本実施の形態においては、投光素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃが光源に相当し、受光量比率または受光量が受光量情報に相当し、信号処理制御部４３が情報生成手段、検出範囲設定手段および判定手段に相当し、設定ティーチング範囲が検出範囲に相当し、設定追加ティーチング範囲が追加検出範囲に相当し、設定排除ティーチング範囲が排除範囲に相当し、設定キー４ｅ、上キー４ｆおよび下キー４ｇがキーに相当する。

なお、本実施の形態においては、対象物Ｗを検出するために３色の光の受光量比率を用いたが、これに限定されるものではなく、３色の光の受光量比率とともに受光量を用いて対象物Ｗを検出することにより、より精度の高い対象物Ｗの検出を実現することができる。例えば、白色と黒色や白色と灰色のような３色の光の受光量比率が同じ場合に、受光量により対象物Ｗの検出を行うことができる。

また、本実施の形態では、光源として３つの投光素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃを用いているが、これに限定されず、２つの投光素子または４つ以上の投光素子を用いてもよい。

また、本実施の形態では、３つの投光素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃを用いて光を出射しているが、これに限定されず、複数の波長を含む白色光を出射する投光素子を用いて、対象物Ｗからの反射光または透過光の波長スペクトルを複数色の光（例えば、赤、緑、青の３色）に分割して受光してもよい。

また、本実施の形態においては、ティーチング処理、追加ティーチング処理または排除ティーチング処理の設定は、設定入力部４５の各キーの操作に限らず、外部からの信号により行ってもよい。

さらに、本実施の形態においては、本発明をセンサヘッド部１０と本体部４０とが分離された分離型の色識別装置１００に適用しているが、これに限定されるものではなく、本発明はセンサヘッド部と本体部とが一体化された一体型の色識別装置にも適用することができる。

本発明に係る色識別装置は、色に基づいて対象物を検出するために利用することができる。

本実施の形態に係る色識別装置の模式図である。 本実施の形態に係る色識別装置の内部構成を示すブロック図である。 センサヘッド部内部における複数の投光素子の配置を示す模式的断面図である。 本実施の形態に係る色識別装置により設定される種々のティーチング範囲を示す模式図である。 本実施の形態に係る色識別装置により設定される種々のティーチング範囲を示す模式図である。 信号処理制御部によるティーチング処理を示すフローチャートである。 信号処理制御部による追加ティーチング処理を示すフローチャートである。 信号処理制御部による追加ティーチング処理を示すフローチャートである。 信号処理制御部による排除ティーチング処理を示すフローチャートである。 信号処理制御部による排除ティーチング処理を示すフローチャートである。 信号処理制御部による出力判定処理を示すフローチャートである。

符号の説明

４ｅ 設定キー
４ｆ 上キー
４ｇ 下キー
１０ センサヘッド部
１１ 投光光学系
１３ 受光素子
４０ 本体部
４１ 投光制御部
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ 投光素子
４３ 信号処理制御部
４５ 設定入力部
１００ 色識別装置
Ｗ 対象物

Claims (8)

1. 検出領域に光を投射し、帰還光を受光することにより対象物を検出する色識別装置であって、
   異なる複数の波長を有する光を投射する光源と、
   各波長の光に基づく帰還光を受光する受光素子と、
   各波長の光ごとに前記受光素子により得られる受光量に基づく受光量情報を生成する情報生成手段と、
   初期の検出範囲設定時に、前記受光素子による各波長の光ごとの受光量情報に基づいて各波長の光ごとに検出可能な受光量情報の範囲を検出範囲として設定し、追加の検出範囲設定時に、前記受光素子による各波長の光ごとの受光量情報に基づいて各波長の光ごとに検出可能な受光量情報の範囲を追加検出範囲として設定するとともに既に設定されている検出範囲および追加検出範囲を含む範囲を新たな検出範囲として設定する検出範囲設定手段と、
   検出動作時に、前記受光素子による各波長の光ごとの受光量情報および前記検出範囲設定手段により各波長の光ごとに設定された検出範囲に基づいて対象物の検出状態を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする色識別装置。
2. 前記検出範囲設定手段は、排除範囲設定時に、前記受光素子による各波長の光ごとの受光量情報に基づいて各波長の光ごとに検出すべきでない波長の範囲を排除範囲として設定するとともに既に設定されている検出範囲のうち前記排除範囲を除く範囲を新たな検出範囲として設定することを特徴とする請求項１記載の色識別装置。
3. 前記受光量情報は、前記複数の光の受光量の総和に対する各波長の光の受光量の比率であることを特徴とする請求項１または２記載の色識別装置。
4. 前記受光量情報は、各波長の光の受光量であることを特徴とする請求項１または２記載の色識別装置。
5. 前記判定手段は、前記検出動作時に前記検出範囲設定手段により新たな検出範囲が設定された場合に、設定後の検出範囲に基づいて対象物の検出状態を判定することを特徴とする請求項１記載の色識別装置。
6. 前記検出範囲設定手段に前記検出範囲の設定動作を指令する１または複数のキーさらに備え、
   前記検出範囲設定手段は、前記１または複数のキーの操作に応答して前記検出範囲の設定動作を行うことを特徴とする請求項２記載の色識別装置。
7. 前記１または複数のキーの第１の操作により前記検出範囲設定手段に前記初期または追加の検出範囲設定動作が指令され、前記１または複数のキーの第２の操作により前記検出範囲設定手段に前記排除範囲設定動作が指令されることを特徴とする請求項６記載の色識別装置。
8. 前記判定手段は、
   前記受光素子による前記複数の波長の光の全ての前記受光量情報が、前記検出範囲設定手段により設定された前記検出範囲内にある場合に、対象物を検出したことを示す信号を出力することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の色識別装置。

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