JPH10142350A - 物品検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 搬送中の物品を、その種別、搬送経路上での
位置変動等、検出条件の如何に拘わらず確実に検出でき
る簡素な構成の装置を提供する。 【解決手段】 対象となる物品１を搬送する搬送ベルト
10の上方に検出ヘッド２を配し、発光器20が発する光ビ
ームを、回転筒22内の光学部材により偏向して搬送ベル
ト10上に照射する。このとき、走査モータ24により回転
筒22を回転させつつ、この回転に同期して発光器20の発
光を行わせて、搬送の方向と交叉する方向に光ビームを
走査する。検出対象となる物品１は、各別の載置トレー
３上に載置して搬送ベルト10上に供給し、前述の如く走
査される光ビームが、載置トレー３の表面の反射シート
30、又はこの反射シート30上の物品１により反射されて
検出ヘッド２に戻り、この反射光を受光器21に受光させ
る構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、自動搬送
システムの中途において搬送中の物品の有無、又はその
位置を検出すべく用いられる物品検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種の産業分野において、工程間での物
品の搬送のために用いられている自動搬送システムにお
いては、搬送経路の中途における異常発生を検知し、ま
た搬送経路の中途に配された仕分け装置等の処理装置の
動作制御のための情報を得るべく、搬送中の物品の有無
を、望ましくはその位置を含めて確実に検出することが
重要である。またこの検出は、対象物品の搬送を阻害し
ないように非接触にて行われるのが望ましく、多くの自
動搬送システムにおいては、光を利用した物品検出装置
が用いられている。

【０００３】図７及び図８は、従来の物品検出装置の動
作説明図である。これらの装置は、工程間での搬送を行
う搬送ベルト10，10…の中途において、これらの動作に
より図中に白抜矢符にて示す向きに搬送される物品１を
検出対象として構成されたものであり、図７に示す物品
検出装置は、搬送ベルト10の幅方向両側に発光器12と受
光器13とを互いに対向するように配し、発光器12から発
せられる光ビームを受光器13により捉える光電スイッチ
を構成したものである。

【０００４】この装置においては、搬送ベルト10上の物
品１が、図中に実線により示す位置にある場合、受光器
13は発光器12からの発光の略全量を受光する一方、前記
物品１が図中に破線により示す位置に達し、発光器12か
ら受光器13に至る光路を遮る状態となった場合、受光器
13の受光量は大幅に減少することとなる。従って、受光
器13の受光レベルの変化を監視することにより、搬送ベ
ルト10により搬送される物品１の有無を検出することが
できる。

【０００５】なお、透過形の光電スイッチを構成してな
る図７に示す物品検出装置の変形例として、搬送ベルト
10の一側（例えば、発光器12の側）に発光器及び受光器
を配し、他側（受光器13の側）に反射鏡を配してなり、
発光器からの発光を反射鏡により反射させ、この反射光
を受光器に捉える構成、即ち、反射形の光電スイッチと
して構成された物品検出装置も用いられている。

【０００６】図８に示す物品検出装置は、搬送ベルト10
の上方に発光器14及び受光器15を配し、発光器14が発す
る光ビームを搬送ベルト10に向けて照射し、該搬送ベル
ト10の表面、又はこれの上部の物品１の表面からの反射
光を受光器15に捉える構成としたものである。

【０００７】この構成においては、搬送ベルト10上の物
品１が図中に実線により示す位置にあり、発光器14から
の光ビームの照射位置に達していない場合、受光器15
は、搬送ベルト10の表面からの反射光を捉える一方、前
記物品１が破線により示す位置にある場合、受光器15
は、物品１の表面からの反射光を捉えることとなる。従
って、図７に示す装置と同様に、受光器15の受光レベル
の変化を監視することにより物品１の有無を検出する反
射形の光電スイッチとしての使用が可能である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、以上の如く
構成された従来の物品検出装置には、夫々以下に示す如
き問題がある。まず、図７に示す装置において確実な検
出がなされるためには、搬送ベルト10上の物品１が発光
器12から受光器13に至る光路を遮る必要がある一方、前
記光路は、搬送ベルト10の表面の影響を排除するため、
該表面から適長離して設定する必要がある。従って、検
出対象となる物品１が、図示の如く、搬送ベルト10上に
十分な高さを有する場合には問題はないが、例えば、シ
ート状の物品、板状の物品等、薄肉の場合には検出が難
しいという問題がある。

【０００９】これに対し、図８に示す装置においては、
これを反射形の光電スイッチとして使用した場合、搬送
ベルト10の上方に配した発光器14から光照射がなされる
ことから、物品１の厚さの如何に拘わらず検出が可能で
ある。ところが、この構成において確実な検出がなされ
るためには、物品１の表面からの反射光と搬送ベルト10
の表面からの反射光とに有意差が存在する必要があり、
物品１の種類によっては適用不能となる場合がある。ま
た、搬送ベルト10の表面上での光ビームの照射位置を検
出対象となる物品１が通ることが必要であり、例えば、
物品１のサイズが小さい場合、また搬送ベルト10上での
幅方向の位置変動が大きい場合に確実な検出がなされな
い虞れがある。

【００１０】このように、図７及び図８に示す従来の物
品検出装置は、検出対象となる物品の種別、搬送経路上
での位置等、特定の検出条件が満たされている場合にの
み有用であり、適用可能な搬送系が限定されるという問
題がある。

【００１１】また、他の構成の物品検出装置として、搬
送ベルト10上を物品１の通過位置を含めて撮像手段によ
り撮像し、得られた撮像結果を画像処理して物品１を抽
出する構成とした装置も用いられているが、この装置
は、画像処理のための複雑な信号処理系を必要とし、物
品１の有無、又はその位置を単純に検出する用途におい
ては過剰な設備となる問題があり、また、物品１と、こ
れと共に撮像される背景画像との間に明度差が存在する
必要があって、適用範囲が限定されるという問題があっ
た。

【００１２】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、搬送中の物品を、該物品の種別、搬送経路上で
の位置変動等、検出条件の如何に拘わらず、その位置も
含めて確実に検出できる簡素な構成の物品検出装置を提
供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る物品検出装
置は、物品の搬送経路に光ビームを照射し、前記物品の
背景物からの反射光の受光結果に基づいて前記物品の有
無、又はその位置を検出する物品検出装置において、前
記背景物として再帰反射性を有する反射体を用いてお
り、該反射体上にて前記搬送の方向と交叉する方向に前
記光ビームを走査する光走査手段と、この走査の間の前
記反射光の受光レベルの変化に基づいて前記物品の有
無、又はその位置を判定する判定手段とを備えることを
特徴とする。

【００１４】この発明においては、物品の搬送経路に光
ビームを、搬送方向と交叉する方向に走査しつつ照射
し、対象となる物品が、搬送経路上での位置の如何に拘
わらず前記照射位置を通るようにすると共に、この照射
位置に前記物品の背景物となるように再帰反射性を有す
る反射体を配し、該反射体からの反射光が前記光ビーム
の照射方向に戻るようにし、検出対象となる物品からの
反射光との間に大なる光量差を生ぜしめ、該反射光の受
光レベルの変化に基づき前記物品の有無、又はその位置
を確実に検出する。

【００１５】更に加えて、前記光走査手段は、固定光源
と、該固定光源の発光を前記反射体に向けて偏向する光
学部材と、該光学部材を一軸回りに回転せしめる回転手
段とを備え、該回転手段の動作による前記光学部材の回
転により前記走査を実現することを特徴とする。

【００１６】この発明においては、搬送経路に臨ませて
配した固定光源の発光を、プリズム、反射鏡等の光学部
材により偏向して搬送経路に照射する構成とし、該光学
部材を適宜の軸回りに回転させることにより、搬送方向
と交叉する方向への光走査を簡素な構成にて実現する。
この走査により、検出対象となる物品、及びこれの背景
物となる反射体への光ビームの照射は、夫々の表面に対
して傾斜した方向からなされることがあるが、前記反射
体が再帰反射性を有することから、該反射体からの反射
光は高レベルを保ち、前記物品の有無、又はその位置の
検出は確実に行われる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下本発明をその実施の形態を示
す図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係る物品検
出装置の構成を模式的に示す斜視図である。

【００１８】図示の装置は、図７及び図８に示す従来の
装置と同様に、工程間での搬送を行う搬送ベルト10，10
…の中途において、これらの動作により図中に白抜矢符
にて示す向きに搬送される物品１を検出対象として構成
されたものであり、搬送ベルト10の上方に適長離隔した
位置に、これの幅方向の略中央を臨む態様に配された検
出ヘッド２を備えている。

【００１９】検出ヘッド２は、物品１の検出用の光ビー
ムを、搬送経路となる搬送ベルト10上に幅方向に走査し
つつ照射する動作をなすと共に、この光ビームの反射光
を受光し、後述の如く、この受光量に応じた検出出力を
発するものであり、光ビームの発生源となる発光器20
（固定光源）と、反射光を受光する受光器21と、前記光
ビームをその回転により走査する回転筒22とを備えてな
る。

【００２０】図中に一点鎖線にて示す如く、発光器20か
ら下向きに発せられる光ビームは、これの下位置に対向
配置されたハーフミラー23により略直角に反射され、搬
送ベルト10上での物品１の搬送の方向と略平行をなす光
軸に沿って進行するようになしてある。受光器21は、ハ
ーフミラー23の背面側の前記光軸の延長線上に配してあ
り、該光軸に沿って逆向きに戻り、ハーフミラー23を透
過する反射光を受光するようになしてある。

【００２１】回転筒22は、ハーフミラー23の表面側に、
その軸心を前記光軸に沿わせて配してあり、その先端に
は、プリズム26（図２参照）、反射鏡等、前記光軸に沿
って進入する光ビームを略直角に反射する光学部材が配
してあり、前記発光器20から発せられる光ビームは、ハ
ーフミラー23により反射された後、回転筒22先端の光学
部材により再度略直角に反射され、搬送ベルト10の表面
にこれの上方から照射されるようになしてある。

【００２２】この回転筒22は、前記光軸に沿わせた軸心
回りでの回転自在に支持され、その一側に並設された走
査モータ24の出力端に適宜の伝動機構（図においては伝
動ベルト）を介して連繋されており、該走査モータ24の
回転に応じて前記光軸回りに回転するようになしてあ
る。走査モータ24には、ロータリエンコーダ等の回転検
出器25が付設されており、前記光ビームの走査は、回転
筒22の回転位置を示す前記回転検出器25の出力信号を利
用し、前記発光器20の発光を回転筒22の回転に同期させ
て制御することにより、走査範囲を限定して行ってい
る。

【００２３】図２は、以上の如き発光制御のための制御
回路を、検出ヘッド２の構成、及び受光器21の出力の処
理回路と共に示すブロック図である。回転検出器25とし
てロータリエンコーダを用いた場合、該回転検出器25の
出力信号は、適宜の基準位置にて零となり、一回転する
間に連続的に増加し、前記基準位置にて零復帰する変化
を繰り返す。この出力信号は、所定の回転位置に対応す
る比較基準値が設定された上限比較器40と、前記比較基
準値よりも小さい比較基準値が設定された下限比較器41
とに与えられており、回転検出器25の出力が各別の比較
値を超えたときハイレベルとなる両比較器40，41の出力
は、前者は反転され、後者はそのままＡＮＤ回路42に入
力されており、該ＡＮＤ回路42の出力を発光器20に与
え、前記出力がハイレベルである間にのみ発光器20を発
光せしめる構成となっている。

【００２４】図３は、この制御回路の動作説明のための
タイムチャートである。回転検出器25の出力信号は、図
示の如く、回転筒22の一回転を一周期とする鋸歯状の信
号であり、上限比較器40の出力と下限比較器41の出力と
は、回転検出器25の出力が夫々に設定された比較基準値
を超えたときハイレベルとなり、下限比較器41の比較基
準値は上限比較器40の比較基準値よりも小さいことか
ら、回転筒22が一回転する間に、まず下限比較器41の出
力がハイレベルとなり、その後上限比較器40の出力がハ
イレベルとなる。

【００２５】ＡＮＤ回路42には、上限比較器40の出力の
反転信号と、下限比較器41の出力信号とが与えられてい
るから、該ＡＮＤ回路42は、上限比較器40の出力がロー
レベルであり、下限比較器41の出力がハイレベルである
間にハイレベルとなる信号を出力することになる。従っ
て、この信号を発光器20の動作指令信号として使用する
ことにより、該発光器20は、回転筒22が一回転する間、
所定の回転角度範囲においてのみ光ビームを発し、この
光ビームが回転筒22に内蔵されたプリズム26により偏向
される結果、検出ヘッド２の下方に出射される光ビーム
は、図１に示す如く、回転筒22の軸心を中心とする所定
角度の扇形の範囲内にて走査される。

【００２６】光ビームの走査角度は、上限比較器40及び
下限比較器41における比較基準値の設定により適宜に変
更することができる。具体的には、図１に示す如く、回
転筒22の直下を中心とし、搬送ベルト10の幅方向両側に
略同角度の走査が行われるようにする。このように走査
される光ビームは、図１に示す如く、各別の載置トレー
３上に載置されて搬送ベルト10上に供給され、該搬送ベ
ルト10，10…の動作により搬送される物品１の検出に用
いられる。

【００２７】物品１の載置面となる載置トレー３の表面
には、再帰反射性を有する反射シート30が敷設してあ
る。この反射シートは、三面体キューブコーナ素子等の
再帰反射性を有する反射素子を、樹脂材料からなる基材
の一面の全体に一体成形し、これらの表面を光透過性に
優れた透明樹脂にて被覆してシート状に仕上げたもので
あり、例えば、夜間における道路標識の視認を助けるた
めの反射材として広く用いられている。

【００２８】前記光ビームの走査角度は、図１に示す如
く、各載置トレー３の幅に対応して設定され、該載置ト
レー３上の反射シート30の幅、即ち、搬送の方向におけ
る反射シート30の長さを超えない範囲にて走査が行われ
るようになしてある。このような走査角度の設定は、前
述の如く、上限比較器40及び下限比較器41における比較
基準値の変更により容易に行える。

【００２９】以上の如く角度設定された光ビームの走査
は、物品１とこれの背景物としての反射シート30に対し
てなされ、この走査の間、物品１及び反射シート30から
の反射光が検出ヘッド２の配設位置に戻り、前記光ビー
ムの光路を逆に辿り、ハーフミラー23を透過して受光器
21に受光される。

【００３０】このとき、反射シート30が再帰反射性を有
することから、該反射シート30に照射された光ビーム
は、その大部分が反射されるのに対し、物品１の表面に
照射された光ビームは乱反射される結果、その一部が反
射されるのみである。このような反射光を受光する受光
器21の出力は、図示しない比較器に与えられ、所定のし
きい値を超えたときハイレベルとなる信号、即ち、前記
光ビームの照射が反射シート30に対してなされている間
にハイレベルとなり、物品１に照射されている間にロー
レベルとなる信号に変換され、この信号を反転した信号
が、図２に示す如く、３入力形のＡＮＤ回路43に与えら
れている。

【００３１】ＡＮＤ回路43の他の２入力は、発光器20の
発光タイミングに同期した前記ＡＮＤ回路42の出力と、
物品１の検出を必要とする区間であることを示す検出区
間信号とであり、このＡＮＤ回路43の出力信号が物品１
の有無を示す検出出力として利用されており、またこの
ときの回転検出器25の出力信号は、回転筒22の回転位
置、即ち、光ビームの走査位置に対応するから、物品１
の位置を示す位置出力として利用されている。

【００３２】図４は、物品１の検出出力としてのＡＮＤ
回路43の出力信号の変化を、これの入力信号と共に示す
タイムチャートである。前記受光器21は、ＡＮＤ回路42
の出力がハイレベルとなり、発光器20が光ビームを発し
ている間に、一回の走査により得られる反射光の受光量
に応じた出力を発し、この出力を所定のしきい値との比
較により２値化した信号の反転信号がＡＮＤ回路43に与
えられている。図示の如く、前記２値化後の受光器21の
出力信号は、前記走査の範囲内に物品１が存在しないと
きには、ＡＮＤ回路42の出力に略同期してハイレベルと
なるが、物品１が存在するときには、その一部において
ローレベルとなる。

【００３３】ＡＮＤ回路43の残りの一入力である検出区
間信号は、検出を必要とする区間においてはハイレベル
に保たれる信号であるから、ＡＮＤ回路43の出力信号
（検出出力）は、ＡＮＤ回路42の出力がハイレベルであ
るにも拘わらず受光器21の出力がローレベルであると
き、具体的には、発光器20が発光しているにも拘わらず
受光器21の受光レベルが低いときにハイレベルとなる。
受光器21の受光レベルは、前述の如く、発光器20から発
せられる光ビームが検出対象となる物品１に照射されて
いる場合に低くなるから、前記検出出力がハイレベルと
なったとき、物品１が検出されたことになる。また、回
転検出器25の出力として与えられる位置出力の大きさ
は、光ビームの走査方向、即ち、搬送経路となる搬送ベ
ルト10の幅方向における物品１の位置に対応するから、
該物品１の位置の判定が可能となる。

【００３４】この検出が正確に行われるためには、発光
器20が発する光ビームが対象となる物品１に確実に照射
されることが必要となるが、前記光ビームは、検出ヘッ
ド２の前述した動作により搬送ベルト10の幅方向、即
ち、物品１の搬送方向と交叉する方向に走査されてお
り、対象となる物品１がこの走査範囲内にある限り前記
光ビームの照射は確実に行われる。

【００３５】更に、前記検出が正確に行われるために
は、受光器21の出力の前述した２値化が確実に行われる
ことが必要となるが、本発明においては、物品１の背景
物として再帰反射性を有する反射シート30が用いられて
おり、これからの反射光と物品１からの反射光とのレベ
ル差が大きいことから、前記２値化のためのしきい値の
設定が容易であり、図４に示す如き出力信号が確実に得
られる。

【００３６】図５は、本発明に係る物品検出装置の他の
実施の形態を示す斜視図である。この実施の形態におい
ては、搬送ベルト10，10間の隙間を利用し、この隙間を
介して上方から見通せる位置に反射シート30を配し、搬
送ベルト10の上方に配した検出ヘッド２により、前記隙
間を介して反射シート30上に光ビームを走査する構成と
したものである。この構成によれば、搬送ベルト10の上
面に直接載置された搬送物１を検出対象とすることがで
き、載置トレー３が不要となることから適用範囲の拡大
に有用である。この場合においても、検出ヘッド２によ
る光ビームの走査を反射シート30の幅範囲内に行わせる
ことにより、前記物品１の検出は確実に行われる。

【００３７】なお、図５においては、図示の都合上、搬
送ベルト10，10間の隙間を誇張して示してあるが、この
隙間は、検出ヘッド２から照射される光ビームの通過が
可能な幅であればよい。

【００３８】図６は、検出ヘッド２の他の実施の形態を
示す模式図である。この検出ヘッド２は、光ビーム偏向
用の光学部材として、多角錐の各斜面を夫々鏡面として
なる多面鏡27を用い、走査モータ24の出力端に同軸的に
取り付けて、該走査モータ24の回転により回転させる構
成としたものであり、発光器20から発せられる光ビーム
は、ハーフミラー23により反射されて多面鏡27の鏡面に
達し、該鏡面により略直角に反射されて送出される一
方、対象物品からの反射光は、前記光路を逆に辿り、ハ
ーフミラー23を透過して受光器21に受光される。

【００３９】この構成によれば、走査モータ24が一回転
する間に複数回連続して光ビームの走査が行われ、短周
期での検出が可能となる利点がある。一方、図１及び図
２に示す検出ヘッド２においては、前述の如く、上限比
較器40及び下限比較器41の比較基準値を変えることによ
り、走査幅の変更に柔軟に対応することができるという
利点がある。

【００４０】図６に示す如き検出ヘッド２と同様の走査
は、多角柱の側面の夫々を鏡面とした柱状の多面鏡を用
い、これを発光器20からの光ビームの光軸に対して傾斜
した軸回りに回転させる構成によっても同様にして実現
可能である。また、この構成及び図６に示す構成は、鏡
に限らず、プリズム等の他の光学部材を用いても実現可
能であることは言うまでもない。

【００４１】なお以上の実施の形態においては、搬送ベ
ルト10を用いた搬送系への適用例について述べたが、本
発明の適用範囲はこれに限らず、他の搬送系においても
適用可能である。また以上の実施の形態においては、再
帰反射性を有する反射体として反射シート30を用いてい
るが、板状、ブロック状等、他の形態をなす反射体を用
いてもよいことは言うまでもない。

【００４２】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明に係る物品検出
装置においては、物品の搬送経路に光ビームを、搬送方
向と交叉する方向に走査しつつ照射する構成としたか
ら、搬送経路上の物品が位置の如何に拘わらず前記照射
位置を通るようになり、更に、この照射位置に、再帰反
射性を有する反射体を背景物として配し、対象物品から
の反射光との間に大なるレベル差を生ぜしめたから、反
射光の受光結果に基づいて前記物品の有無、又はその位
置を確実に検出することが可能となる。

【００４３】更に、搬送経路に臨ませて配した固定光源
の発光を偏向する光学部材を適宜の軸回りに回転させる
構成としたから、搬送経路上での光ビームの走査が簡素
な構成により実現される一方、この走査範囲内に物品の
背景物として再帰反射性を有する反射体を配したから、
前記光学部材の回転によって走査された光ビームが反射
体の表面に対して傾いて照射された場合であっても高レ
ベルの反射光が得られ、検出精度が損なわれることがな
い等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る物品検出装置の構成を模式的に示
す斜視図である。

【図２】発光制御のための制御回路の構成を示すブロッ
ク図である。

【図３】発光制御回路の動作説明のためのタイムチャー
トである。

【図４】物品の検出出力の変化の様子を示すタイムチャ
ートである。

【図５】本発明の他の実施の形態を示す斜視図である。

【図６】検出ヘッドの他の実施の形態を示す模式図であ
る。

【図７】従来の物品検出装置の動作説明のための斜視図
である。

【図８】従来の物品検出装置の動作説明のための斜視図
である。

【符号の説明】

１ 物品 ２ 検出ヘッド ３ 載置トレー 10 搬送ベルト 20 発光器 21 受光器 22 回転筒 24 走査モータ 25 回転検出器 26 プリズム 27 多面鏡 30 反射シート 40 上限比較器 41 下限比較器 42 ＡＮＤ回路 43 ＡＮＤ回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物品の搬送経路に光ビームを照射し、前
   記物品の背景物からの反射光の受光結果に基づいて前記
   物品の有無、又はその位置を検出する物品検出装置にお
   いて、前記背景物として再帰反射性を有する反射体を用
   いており、該反射体上にて前記搬送の方向と交叉する方
   向に前記光ビームを走査する光走査手段と、この走査の
   間の前記反射光の受光レベルの変化に基づいて前記物品
   の有無、又はその位置を判定する判定手段とを備えるこ
   とを特徴とする物品検出装置。
2. 【請求項２】 前記光走査手段は、固定光源と、該固定
   光源の発光を前記反射体に向けて偏向する光学部材と、
   該光学部材を適宜の軸回りに回転せしめる回転手段とを
   備え、該回転手段の動作による前記光学部材の回転によ
   り前記走査を実現する請求項１記載の物品検出装置。