JPH05180953A - 光電式物品検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 反射型光電式物品検出装置の参照値設定誤差
を低減する事を目的とする。 【構成】 物品検出装置は、物品検出領域の背景４に向
って所定のサンプリング周期で投光を行なう為の投光部
１と、物品検出領域からの反射光を受光しその光量に応
じて逐次サンプルデータＳを生成する為の受光部２とを
備えている。投光部１及び受光部２にはマイクロコンピ
ュータ３が接続されている。これには参照値設定部が含
まれており、所定の物品不存在期間中逐次サンプルデー
タＳを受け入れ処理し安定している事が確認されたサン
プルデータに基づいて参照値を設定する。さらに、比較
部を含んでおり、検出動作期間中サンプルデータを受け
入れ逐次該参照値と比較する事により物品存在の有無を
表わす検出信号ＤＣＴを出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は所定の検出領域に向って
投光を行なうとともに反射光を受光して得られたサンプ
ルデータと所定の参照値とを比較する事により物品の検
出を行なう反射型光電式物品検出装置に関する。より詳
しくは、物品検出領域の背景に合わせた参照値の設定方
式に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の反射型光電式物品検出装置は発光
素子等を含む投光部を備えており、所定のサンプリング
周期で物品検出領域の背景に向って投光を行なう。又、
受光部を備えており反射光を受光してその光量に応じた
サンプルデータを逐次生成する。このサンプルデータは
予め設定された参照値と逐次比較処理され物品の存在有
無を表わす検出信号が出力される。参照値は物品不存在
の状態で得られたサンプルデータに基づいて設定され、
背景の明度等光学的な状態に応じて適切に設定される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来、予め個々の背景
状態に合わせて参照値を設定する為に、物品検出装置の
電源を投入した後、物品不存在の状態で得られた１回の
サンプルデータをそのまま記憶保持する構成となってい
た。この為、サンプリング時たまたま外部からのノイズ
が加わった場合や、誤って背景以外の物体が介在してい
た場合には、正確な参照値を設定する事ができず、検出
誤差が生じるという課題があった。又、検出装置の電源
投入後、装置に内蔵されているアンプ回路等が不安定な
間に、サンプルデータを取り込んだ時には誤差が生じる
為、背景状態を忠実に表わす参照値を設定する事ができ
ないという課題がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題に鑑み、本発明は誤差を含まない安定した参照値を設
定可能にする事を目的とする。かかる目的を達成する為
に講じられた手段は以下の通りである。即ち、本発明に
かかる光電式物品検出装置は、物品検出領域の背景に向
って所定のサンプリング周期で投光を行なう投光部と、
物品検出領域からの反射光を受光しその光量に応じて逐
次サンプルデータを生成する受光部とを備えている。さ
らに、本発明の特徴事項として、所定の物品存在期間中
逐次サンプルデータを受け入れ処理し安定している事が
確認されたサンプルデータに基づいて参照値を設定する
為の参照値設定部を備えている。最後に、検出動作期間
中サンプルデータを受け入れ逐次該参照値と比較する事
により物品存在の有無を表わす検出信号を出力する為の
比較部を備えている。

【０００５】好ましくは、該参照値設定部は、相前後し
て受け入れたサンプルデータの差分を繰り返し算出し全
て誤差範囲内である時サンプルデータが安定している事
を確認する手段を含んでいる。

【０００６】

【作用】本発明によれば、参照値設定部は所定の物品不
存在期間中逐次サンプルデータを受け入れ処理し、安定
している事が確認されたサンプルデータに基づいて参照
値を設定している。従来の様に１回のサンプリングによ
り単純に参照値を設定するものではなく、サンプリング
を複数回繰り返して行ない個々のサンプルデータにばら
つきがあるかどうかを確認している。ばらつきが誤差範
囲内あるいは許容範囲内であれば、物品検出領域の背景
状態は安定しておりノイズの影響を受けていないととも
に、物品検出装置の内部状態も安定している事がわか
る。この確認の後に、受け入れたサンプルデータに基づ
いて背景状態を忠実に表わした誤差のない参照値が設定
される。

【０００７】

【実施例】以下図面を参照して本発明の好適な実施例を
詳細に説明する。図１は本発明にかかる反射型光電式物
品検出装置の基本的な構成を示す模式的なブロック図で
ある。本装置は投光部１と、受光部２と、マイクロコン
ピュータ３とから構成されている。

【０００８】投光部１は物品検出領域の背景４に向って
所定のサンプリング周期で投光を行なう。このサンプリ
ング周期は例えばマイクロコンピュータ３から出力され
るクロック信号ＣＬＫにより規定される。投光部１はＬ
ＥＤ等からなる発光素子５を備えており、間欠的に発光
して背景４を照射する。発光素子５には変調器６と連結
したドライバ７が接続されており、クロック信号ＣＬＫ
に同期して発光素子５を所定のサンプリング周期で間欠
的に駆動する。ドライバ７から出力される駆動信号は変
調器６によって高周波変調をかけられており、発光素子
５からの発光を外部ノイズから識別できるようにしてい
る。なお、場合によっては必ずしも変調器６を用いる必
要はない。

【０００９】受光部２は、物品検出領域からの反射光を
受光しその光量に応じて逐次サンプルデータＳを生成す
る。このサンプルデータＳはマイクロコンピュータ３に
読み込まれ逐次処理される。受光部２はフォトダイオー
ドあるいはフォトトランジスタ等からなる受光素子８を
備えており、物品検出領域からの反射光を受光しその光
量に応じた電気信号を出力する。受光素子８にはプリア
ンプ９が接続されており交流電気信号を増幅する。プリ
アンプ９にはフィルター１０が接続されており、増幅さ
れた交流電気信号をフィルタリングし、高周波変調成分
ＡＣのみを通過させる。この様にして交流電気信号に含
まれていたノイズ成分は取り除かれる。フィルター１０
には交流／直流変換器１１が接続されており、フィルタ
リングされた高周波変調成分ＡＣをその振幅値に応じた
直流信号に変換する。この変換器１１は例えば、整流器
及び平滑器で構成できる。この様にして生成された直流
信号はサンプリング周期に応じて所定の高さを有するパ
ルスを含んでいる。このアナログ直流信号はＡ／Ｄコン
バータ１２により対応するデジタル信号に変換され、サ
ンプルデータＳとして出力される。

【００１０】マイクロコンピュータ３は参照値設定部と
比較部を含んでいる。参照値設定部は、検出対象となる
物品１３が不存在の期間中背景４が露出している状態
で、逐次サンプルデータＳを受け入れ処理し安定してい
る事が確認されたサンプルデータに基づいて参照値を設
定する。又、比較部は参照値設定期間が経過した後、検
出動作期間中にサンプルデータＳを受け入れ設定された
参照値と比較する事により物品１３の存在の有無を表わ
す検出信号ＤＣＴを出力する。

【００１１】図２はマイクロコンピュータ３の機能ブロ
ック図である。マイクロコンピュータ３はレジスタ３１
を含んでおりサンプルデータＳを受け入れた順に保持す
る。レジスタ３１には切り換え部３２が接続されてお
り、切り換え信号ＳＷに応じてレジスタ３１から読み出
されるサンプルデータＳを切り換え転送する。切り換え
信号ＳＷは、例えば物品検出装置の電源投入時所定時間
だけハイレベルになり、前述した参照値設定期間を規定
する。本例においては、切り換え信号ＳＷは電源投入ス
イッチに同期して出力されるが必ずしもこれに限られる
ものではない。例えば、マイクロコンピュータ３によっ
て内部的に生成されるリセット信号を切り換え信号ＳＷ
として用いても良い。切り換え部３２の一方の出力端子
には前述した参照値設定部３３が接続されている。切り
換え信号ＳＷがハイレベルに保持されている間、切り換
え部３２は読み出されたサンプルデータＳを順次参照値
設定部３３に転送する。本例においては、この参照値設
定部３３は、相前後して転送されたサンプルデータの差
分を繰り返し算出し全て誤差範囲内である時サンプルデ
ータが安定している事を確認する手段を含んでいる。安
定した事が確認された場合には、受け入れたサンプルデ
ータに基づいて所定の参照値ＲＥＦが設定される。切り
換え部３２の他方の出力端子には前述した比較部３４が
接続されている。比較部３４は通常の検出動作期間中に
おいて切り換え部３２から転送されたサンプルデータＳ
を逐次参照値ＲＥＦと処理し検出信号ＤＣＴを出力す
る。なお、比較部３４の出力端子にはゲート部３５が接
続されており、切り換え信号ＳＷがハイレベルにある
間、即ち参照値設定期間中、比較部３４の出力を禁止し
ている。最後に、本実施例においてはマイクロコンピュ
ータ３を用いてソフトウェア的に参照値設定部３３や比
較部３４を設けているが、本発明は必ずしもかかる構成
に限られるものではない。例えば、参照値設定部や比較
部を個別回路部品を用いてハードウェア的に構成しても
良い。

【００１２】次に、図３を参照して物品検出装置の動作
を詳細に説明する。電源が投入されると切り換え信号Ｓ
Ｗは所定期間中ハイレベルになり参照値設定期間が規定
される。その後、ローレベルに戻り通常の検出動作期間
を規定する。マイクロコンピュータ３は所定のサンプリ
ング周期を規定するクロック信号ＣＬＫを出力する。な
お、本実施例においては参照値設定期間と検出動作期間
で同一のサンプリング周期が設定されているが、必ずし
もこれに限られるものではない。例えば、参照値設定期
間におけるサンプリング周期を検出動作期間におけるサ
ンプリング周期よりも小さく設定しても良い。クロック
信号ＣＬＫに同期してドライバ７は変調器６により高周
波変調された駆動信号ＤＲＶを発光素子５に供給し投光
動作を行なう。参照値設定期間中においては、予め物品
１３は背景４から退避されており、発光素子５からの投
光は背景４を直接照射している。背景４からの反射光は
受光素子８により受光された後、プリアンプ９及びフィ
ルタ１０を介して高周波変調成分のみを含む交流信号Ａ
Ｃに変換される。交流信号ＡＣの振幅値は反射光量に比
例している。交流信号ＡＣをアナログ直流信号に変換し
た後、さらにデジタル変換してサンプルデータＳを得
る。参照値設定期間中に得られたサンプルデータは順次
レジスタ３１に取り込まれた後、参照値設定部３３に転
送される。転送されたＳ１ないしＳｎのｎ個のサンプル
データは参照値設定部３３で処理され所定の参照値ＲＥ
Ｆが設定される。個々のサンプルデータＳ１ないしＳｎ
は多少のばらつきを含む場合もあるが、背景４の光学的
な状態が安定しており外部ノイズが含まれておらず、且
つ投光部や受光部の動作が安定している時には、ばらつ
きは誤差範囲内あるいは許容範囲内にある。続いて、検
出動作期間に入ると、サンプルデータＳは順次比較部３
４に転送され、設定された参照値ＲＥＦと比較処理され
る。サンプルデータＳが参照値ＲＥＦを大きく越えた場
合には、物品が進入したと判断して、検出信号ＤＣＴは
ハイレベルに切り換わる。なお、比較部３４は一般にウ
ィンドウコンパレータ等から構成されており、サンプル
データが参照値ＲＥＦを中心として許容範囲を越えて上
回った場合あるいは下回った場合に検出信号ＤＣＴが反
転する。

【００１３】最後に図４のフローチャートを参照して、
参照値設定部３３の動作をさらに詳細に説明する。本例
においては、参照値設定部はサンプリング回数を計数す
るカウンタＣとサンプルデータを背景データとして格納
するレジスタＳＣを含んでいる。理解を容易にする為
に、カウンタＣの内容自体も参照符号Ｃで表わし、レジ
スタＳＣの内容も同一の参照符号ＳＣで表わす事にす
る。まず、装置をスタートさせた後、ステップＳ１にお
いてカウンタＣを０に初期化する。次に、ステップＳ２
において最初の背景サンプリングを行なう。続いて、得
られた最初の背景データＳ１をレジスタＳＣに格納す
る。続いて、ステップＳ４においてカウンタＣの内容を
１だけインクリメントする。さらに、ステップＳ５にお
いてカウンタＣの内容が所定のサンプリング回数ｎに達
したかどうかを判断する。この様にして、Ｓ１ないしＳ
ｎのｎ個の背景データがレジスタに格納される。

【００１４】ステップＳ６において、１番目の背景デー
タＳ１と２番目の背景データＳ２の差分を取り、所定の
基準値ＴＨよりも小さいかどうかを判定する。この基準
値ＴＨは許容される誤差範囲を表わすものである。差分
が基準値ＴＨを越えた場合には、背景データが安定して
いないと判断されスタートに戻る。一方、差分が基準値
ＴＨよりも小さい時には、ステップＳ７に進み、２番目
の背景データＳ２と３番目の背景データＳ３の差分につ
いて基準値ＴＨを用いて同様の判定処理を行なう。相前
後する背景データに関し順次この判定処理を行なう。ス
テップＳ８において、最終の背景データＳｎとその前の
背景データＳｎ−１との間の差分を基準値ＴＨと比較す
る。この結果、全ての差分が基準値ＴＨよりも小さいと
判定された時には、ステップＳ９において最終の背景デ
ータＳｎを参照値ＲＥＦとして設定する。なお、最終の
背景データＳｎを参照値ＲＥＦとする代りに、例えばｎ
個の背景データＳ１ないしＳｎの平均値を計算して参照
値ＲＥＦとしても良い。逆に、相前後する背景データの
差分が１回でも基準値ＴＨを越えた場合には、カウンタ
Ｃをクリアして、再度背景サンプリングを行なう事にな
る。

【００１５】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、従
来の様に１回の背景サンプリングで参照値を設定する方
式と異なり、所定の物品不存在期間中逐次背景データを
受け入れ処理し安定している事が確認されたサンプルデ
ータに基づいて参照値を設定している。この為、誤差を
含まない正確な参照値を設定する事ができるという効果
がある。従って、従来に比し物品誤検出の惧れが著しく
低減された反射型光電式の物品検出装置を得る事ができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる光電式物品検出装置の基本的な
構成を示すブロック図である。

【図２】光電式物品検出装置に内蔵されるマイクロコン
ピュータの機能ブロック図である。

【図３】物品検出装置の動作を説明する為のタイミング
チャートである。

【図４】物品検出装置の参照値設定動作を説明する為の
フローチャートである。

【符号の説明】

１ 投光部 ２ 受光部 ３ マイクロコンピュータ ４ 背景 ５ 発光素子 ６ 変調器 ７ ドライバ ８ 受光素子 ９ プリアンプ １０ フィルタ １１ 交流／直流変換器 １２ Ａ／Ｄコンバータ １３ 物品 ３１ レジスタ ３２ 切り換え部 ３３ 参照値設定部 ３４ 比較部 ３５ ゲート部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物品検出領域の背景に向って所定のサン
   プリング周期で投光を行なう投光部と、物品検出領域か
   らの反射光を受光しその光量に応じて逐次サンプルデー
   タを生成する受光部と、所定の物品不存在期間中逐次サ
   ンプルデータを受け入れ処理し安定している事が確認さ
   れたサンプルデータに基づいて参照値を設定する参照値
   設定部と、検出動作期間中サンプルデータを受け入れ逐
   次該参照値と比較する事により物品存在の有無を表わす
   検出信号を出力する比較部とからなる光電式物品検出装
   置。
2. 【請求項２】 該参照値設定部は、相前後して受け入れ
   たサンプルデータの差分を繰り返し算出し全て誤差範囲
   内である時サンプルデータが安定している事を確認する
   手段を含む請求項１に記載の光電式物品検出装置。