JP5218494B2 - 変位センサ - Google Patents
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Description
高速のCPUが搭載された変位センサでは、計測処理や移動平均演算を極めて短い時間で行うことができるので、1回の検出処理に必要な処理時間と移動平均演算の対象となるデータ数との乗算により得られる時間を、応答時間にほぼ匹敵する時間と考えることができる。
すなわち、移動平均演算のデータ数の調整において、応答時間と検出データの精度とはトレードオフの関係にある。
データ数導出手段は、応答時間に関する条件を表すパラメータおよび検出データの精度に関する条件を表すパラメータの少なくとも一方が入力手段に入力され、設定処理手段による処理が実行されたことを条件として、設定処理手段による処理の結果を用いた演算処理により、入力されたパラメータの値に適した移動平均演算のデータ数を求める。
登録処理手段は、データ数導出手段による処理結果に基づき前記移動平均演算のデータ数を決定して登録手段に登録する。
ここで優先するパラメータの選択は、ユーザの選択操作により行われるのが望ましいが、たとえば、応答時間に関する条件を優先するように、データ数導出手段の動作を定義してもよい。また、ユーザの選択操作に応じてパラメータを選択する場合には、その操作を受け付けるための手段は、必ずしもセンサ本体に設ける必要はない。たとえば、センサの外部の機器で選択操作を受け付けて、選択結果を示す信号をセンサに入力するようにしてもよい。
設定処理手段は、検出処理と計測処理とをそれぞれ複数回実行すると共に、検出処理の処理時間を設定する処理と、計測処理により得られた計測データのばらつきを求める処理とを実行する。
この実施例の変位センサ1は、検出対象のワークWに対し、センサヘッド10からレーザビームL1を投光すると共にこのレーザビームL1に対するワークWからの反射光L2を受光し、三角測距の原理に基づきワークWの表面の変位量を計測する。なお、変位量として計測されるのはセンサヘッド10からの距離であり、検出データとしても距離を表す数値を出力することができる。また、ワークWの支持面などの基準面までの距離をあらかじめ登録しておけば、計測された距離を基準面から見た高さに置き換えて、この高さを検出データとして出力することもできる。
上記の投光処理および受光処理をまとめて、以下では「検出処理」という。
ここで露光時間とは、投光部101がレーザビームL1を発光している期間と受光部102が反射光L2を受光している期間とを包含する期間の長さをいう。この実施例では、投光部101および受光部102のそれぞれの動作期間を一致させているが、これに限らず、投光部101の動作期間を受光部102の動作期間よりやや長めに設定して、投光部110からの投光が開始された後に受光部110の受光処理を開始し、受光処理が終了した後に投光処理を終了するように制御する場合もある。また、採用されるケースは少ないが、受光部102の動作期間の方を投光部101の動作期間よりも長くする場合もある。
具体的に、応答時間や検出精度と移動平均演算のデータ数との関係を式として示すと、以下のA式およびB式のようになる。
なお、この例では、ステップS7の処理の時点で計測処理を行って、計測データのばらつきVを求めているが、これに限らず、ステップS2で検出処理を開始したときに計測処理も開始し、露光時間の調整処理に並行して計測データのばらつきVを求めてもよい。ただし、この場合のばらつきVは少し粗めの値となる。
ただし、最大露光時間STの登録は必須のものではない。ティーチング処理において露光時間の調整を十分に実施してから最大露光時間STを決定するようにすれば、通常の動作モードにおける露光時間も、最大露光時間STまでの範囲に収まると考えられるからである。
また、図3および図4の例では、応答時間および検出精度の双方の条件が具体的に指定され、さらに優先された条件に基づいて導出されたデータ数Nが他方の優先されなかった条件を満足できなかった場合には、優先されなかった条件の基準を下げてデータ数Nを登録できるようにしたが、これに限らず、双方の条件を満足できない場合には、常にエラー表示を行うようにしてもよい。
この処理では、最初のステップS201においてワークモデルの数を示すカウンタiを初期値の0に設定し、開始指示操作に待機する。開始指示操作が行われると(ステップS202が「YES」)、検出処理を開始し(ステップS203)、検出処理の都度、受光量の強度に基づいて露光時間を調整しつつ、最大露光時間STiを決定する(ステップS204)。
簡単に説明すると、図5と同様に、開始指示操作が行われる都度、検出処理を実行して、最大露光時間STiを決定すると共に、計測データのばらつきViを算出する。そして、ばらつきViと検出誤差の許容値D0とをあてはめたB式を用いて、検出誤差Dを許容値D0以下にするのに必要な移動平均演算のデータ数Niを求める。
なお、センサ間で通信をすることを可能とすれば、上記のデータ数Nの受け渡しも、外部機器を介さずに、センサ間で直接やりとりすることができる。
1 変位センサ
101 投光部
102 受光部
103 発光素子
104 投光制御回路
105 撮像素子
106 信号処理回路
107 A/D変換回路
110 CPU
111 メモリ
121 表示部
122 操作部
123 入出力インターフェース
Claims (10)
- 対象物に光を投光すると共にその光に対する対象物からの反射光を受光する検出処理と、前記反射光の受光結果に基づき対象物の変位量を計測する計測処理と、前記計測データの移動平均演算とを繰り返し実行しながら、移動平均演算により得た平均値による検出データを出力する変位センサにおいて、
前記移動平均演算のデータ数を登録するための登録手段と、変位センサの応答時間に関する条件を表すパラメータおよび検出データの精度に関する条件を表すパラメータを入力するための入力手段と、前記移動平均演算のデータ数を前記登録手段に登録するティーチングモードを実行するティーチングモード実行手段とを具備し、
前記ティーチングモード実行手段は、
前記検出処理と計測処理とをそれぞれ複数回実行すると共に、前記検出処理の処理時間を設定する処理と、前記計測処理により得られた計測データのばらつきを求める処理とを実行する設定処理手段と、
前記応答時間に関する条件を表すパラメータおよび検出データの精度に関する条件を表すパラメータの少なくとも一方が入力手段に入力され、前記設定処理手段による処理が実行されたことを条件として、前記設定処理手段による処理の結果を用いた演算処理により、前記入力されたパラメータの値に適した移動平均演算のデータ数を求めるデータ数導出手段と、
前記データ数導出手段による処理結果に基づき前記移動平均演算のデータ数を決定して前記登録手段に登録する登録処理手段とを具備する、変位センサ。 - 前記入力手段は、前記応答時間に関する条件を表すパラメータとして当該応答時間の目標値を表す数値を入力すると共に、検出データの精度に関するパラメータとして検出データの誤差の許容値を表す数値を入力し、
前記データ数導出手段は、前記演算処理として、前記検出処理の処理時間と移動平均演算のデータ数と応答時間との関係を表す第1演算式と、計測データのばらつきと移動平均演算のデータ数と検出データの誤差との関係を表す第2演算式とのうちの少なくとも一方の演算式を用いた演算を実行する、請求項1に記載された変位センサ。 - 前記データ数導出手段は、前記応答時間の目標値および検出データの誤差の許容値の双方のパラメータが入力手段に入力されたとき、いずれか一方のパラメータを優先的に選択して、その選択されたパラメータに対応する演算式に当該パラメータにつき入力された値と前記設定処理手段の処理結果とを適用して移動平均演算のデータ数を求める第1の演算を実行した後に、選択されなかったパラメータに対応する演算式に前記第1の演算により求められた移動平均のデータ数と前記設定処理手段の処理結果とを適用して当該パラメータの値を求める第2の演算を実行し、
前記登録処理手段は、前記選択されなかったパラメータの前記第2の演算により求められた値が前記入力手段に入力された値に適合しているか否かを判別し、適合していると判断したときに、前記第1の演算により求められた移動平均のデータ数を前記登録手段に登録する、請求項2に記載された変位センサ。 - 前記選択されなかったパラメータの前記第2の演算により求められた値が前記入力手段に入力された値に適合していないと登録処理手段が判断したときに、当該パラメータの第2の演算により求められた値を表示のために出力する出力手段が、さらに含まれる、請求項3に記載された変位センサ。
- 前記ティーチングモードにおける処理の開始を指示する信号を入力するための信号入力手段がさらに設けられると共に、この信号の入力に応じて前記設定処理手段が動作する、請求項1に記載された変位センサ。
- 前記処理の開始を指示する信号が入力される都度、前記設定処理手段とともにデータ数導出手段および登録処理手段が動作し、
前記登録処理手段は、2回目以降の信号の入力に対し、その入力に応じた設定処理手段およびデータ数導出手段の処理により導出されたデータ数と、1つ前の信号入力に応じて前記登録手段に登録されたデータ数とを用いて移動平均のデータ数の最適な値を決定する、請求項5に記載された変位センサ。 - 前記ティーチングモードにおける処理の終了を指示する信号を入力するための第2の信号入力手段がさらに設けられ、
前記処理の開始を指示する信号が入力される都度、前記設定処理手段およびデータ数導出手段が動作すると共に、前記処理の終了を指示する信号の入力に応じて前記登録処理手段が動作し、
前記登録処理手段は、前記処理の終了を指示する信号が入力されるまでの間に前記処理の開始を指示する信号が複数回入力されたとき、この信号の毎回の入力に応じてデータ数導出手段により導出された各移動平均のデータ数を用いて、移動平均のデータ数の最適な値を決定する、
請求項5に記載された変位センサ。 - 前記ティーチングモードにおける処理の終了を指示する信号を入力するための第2の信号入力手段がさらに設けられ、
前記処理の開始を指示する信号が入力されたことに応じて前記設定処理手段およびデータ数導出手段が動作すると共に、前記処理の終了を指示する信号の入力に応じて前記登録処理手段が動作し、
前記設定処理手段およびデータ数導出手段は、前記処理の開始を指示する信号が入力されてから処理の終了を指示する信号が入力されるまでの間に複数回の処理を実行することが可能であって、前記登録処理手段は、前記処理の終了を指示する信号が入力されるまでの間に前記データ数導出手段により移動平均のデータ数が複数導出されたとき、これらのデータ数を用いて移動平均のデータ数の最適な値を決定する、
請求項5に記載された変位センサ。 - 前記処理の開始を指示する信号および処理の終了を指示する信号を発生させるための操作部がさらに設けられている、請求項7または8に記載された変位センサ。
- 対象物に光を投光すると共にその光に対する対象物からの反射光を受光する検出処理と、前記反射光の受光結果に基づき対象物の変位量を計測する計測処理と、前記計測データの移動平均演算とを繰り返し実行しながら、移動平均演算により得た平均値による検出データを出力する変位センサにおいて、
前記移動平均演算のデータ数を登録するための登録手段と、前記移動平均演算のデータ数を前記登録手段に登録するティーチングモードを実行するティーチングモード実行手段とを具備し、
前記ティーチングモード実行手段は、
前記検出処理と計測処理とをそれぞれ複数回実行すると共に、前記検出処理の処理時間を設定する処理と、前記計測処理により得られた計測データのばらつきを求める処理とを実行する設定処理手段と、
前記設定処理手段により設定された検出処理の処理時間に基づき、変位センサの応答時間と移動平均演算のデータ数との関係を表す第1の関数を特定すると共に、前記設定処理手段により求められた計測データのばらつきに基づき、検出データの誤差と移動平均演算のデータ数との関係を表す第2の関数を特定し、これらの関数に基づき、移動平均のデータ数とこのデータ数に対応する応答時間と当該データ数に対応する検出データの誤差との組み合わせを、少なくとも1組特定する特定手段と、
前記特定手段により特定された応答時間および検出データの精度の組み合わせを表示して選択操作に待機するとともに、表示されたいずれかの組み合わせが選択されたとき、その選択された組み合わせに対応する移動平均のデータ数を前記登録手段に登録する登録処理手段とを具備する、変位センサ。
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