JP2000208012A - Object detection sensor - Google Patents
Object detection sensorInfo
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Links
Landscapes
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Switches Operated By Changes In Physical Conditions (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の反射型の物体検出センサは三角測量法
に基づく物体の位置検出技術を利用したものなので、使
用する光としては収束光や平行光しか使用できなかっ
た。そのため、被検出物体に穴があったりすると物体無
しと誤検出したりしてしまう。
【解決手段】 異なる方向から複数の光16,17を被
検出物体に照射し、これらの散乱光の光量レベル比に基
づいて検出対象エリア内の物体の有無を判定するもので
ある。
(57) [Problem] To provide a conventional reflection-type object detection sensor using an object position detection technology based on a triangulation method, only convergent light or parallel light can be used as light to be used. Therefore, if there is a hole in the detected object, it is erroneously detected that there is no object. An object is irradiated with a plurality of light beams 16 and 17 from different directions, and the presence or absence of the object in a detection target area is determined based on a light amount level ratio of these scattered lights.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は光学的に物体を検
出する物体検出センサに係り、詳しくは、新規な原理に
基づく新たな反射型の物体検出センサに関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an object detection sensor for optically detecting an object, and more particularly to a new reflection type object detection sensor based on a new principle.
【0002】[0002]
【従来の技術】図15は特開昭59−139520号公
報に開示された従来の反射型の物体検出センサおよび周
辺部分を示す構成図である。図において、70は発光素
子、71は投光レンズ、72は受光素子、73は受光レ
ンズ、74は地点aにおける被検出物体、75は地点b
における被検出物体、76は地点cにおける被検出物体
である。2. Description of the Related Art FIG. 15 is a block diagram showing a conventional reflection type object detection sensor and peripheral parts disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-139520. In the figure, 70 is a light emitting element, 71 is a light projecting lens, 72 is a light receiving element, 73 is a light receiving lens, 74 is a detected object at a point a, and 75 is a point b
Is a detected object at point c, and 76 is a detected object at point c.
【0003】次に動作について説明する。発光素子70
から発光された光は投光レンズ71を透過した後、被検
出物体74,75,76で反射/散乱され、その散乱光
の一部が受光レンズ73を透過して受光素子72に照射
される。そして、この受光素子72上の受光位置に基づ
いて三角測量法の原理で被検出物体74,75,76ま
での距離を演算し、被検出物体74,75,76の検出
(位置検出)を行なう。Next, the operation will be described. Light emitting element 70
Is transmitted through the light projecting lens 71 and then reflected / scattered by the detected objects 74, 75, and 76, and a part of the scattered light is transmitted through the light receiving lens 73 and irradiated on the light receiving element 72. . Then, based on the light receiving position on the light receiving element 72, the distance to the detected objects 74, 75, 76 is calculated based on the principle of the triangulation method, and the detected objects 74, 75, 76 are detected (position detection). .
【0004】また、この従来の物体検出センサでは、ポ
ジションセンシングデバイス(PSD)や2分割フォト
ダイオード(2分割PD)などを受光素子72として利
用しており、これらのデバイスから得られる2つの受光
信号の光量レベルの比をとり、この光量レベル比が所定
の閾値を超えている場合に検出信号を出力するようにし
ている。In this conventional object detection sensor, a position sensing device (PSD) or a two-segment photodiode (two-segment PD) is used as the light receiving element 72, and two light receiving signals obtained from these devices are used. , And a detection signal is output when the light amount level ratio exceeds a predetermined threshold value.
【0005】従って、物体検出センサの検出可能エリア
内に被検出物体74,75,76ではない物体があった
としても、これを除外して検出信号を出力させることが
できる。また、物体の反射率に依存し難い検出原理とな
っているので、検出可能エリア内であればその反射率が
低くとも確実に検出し、検出可能エリア外であればどん
なに反射率が高くても誤検出をしないようにすることが
できる。Therefore, even if there is an object other than the detected objects 74, 75, and 76 in the detectable area of the object detection sensor, the detection signal can be output by excluding the detected object. In addition, since the detection principle does not depend on the reflectivity of the object, detection is reliably performed even if the reflectivity is low within the detectable area, and no matter how high the reflectivity is outside the detectable area. False detection can be prevented.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】従来の物体検出センサ
は以上のように構成されているので、検出位置のS/N
比(精度)を確保するために、被検出物体74,75,
76からの散乱光がスポット的に発生するように平行光
や収束光を使用しているため、次のような問題が生じて
いた。Since the conventional object detection sensor is configured as described above, the S / N of the detection position is determined.
In order to secure the ratio (accuracy), the detected objects 74, 75,
Since the parallel light and the convergent light are used so that the scattered light from the spot 76 is generated like a spot, the following problem occurs.
【0007】検出位置のS/N比を上げるために平行光
や収束光を使用した場合には、光の被検出物体74,7
5,76への照射エリアも当然に小さくなるので、その
照射エリアにおける被検出物体74,75,76の表面
形状の影響を受けやすくなり、特に、この照射エリア内
に被検出物体74,75,76の貫通穴などが配設され
てしまった場合には、受光信号の光量レベル比が大きく
変動してしまい、これにより被検出物体74,75,7
6があるにも拘わらず物体無しと誤判断してしまう。When parallel light or convergent light is used to increase the S / N ratio of the detection position, the light to be detected by the objects 74, 7
Since the irradiation area to the irradiation areas 5 and 76 is naturally small, the surface area of the detection objects 74, 75 and 76 in the irradiation area is easily affected. If the through holes 76 are provided, the light amount level ratio of the received light signal fluctuates greatly, and as a result, the detected objects 74, 75, 7
Despite the presence of 6, there is an erroneous determination that there is no object.
【0008】そこで、この発明は以上のような課題を解
決するためになされたもので、検出対象エリア外の被検
出物体ではない物体の誤検出を防止しつつも、被検出物
体の表面形状の影響を受け難い物体検出センサを得るこ
とを目的とする。Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and it is possible to prevent erroneous detection of an object that is not the object to be detected outside the detection target area, and to reduce the surface shape of the object to be detected. An object of the present invention is to obtain an object detection sensor which is hardly affected.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】この発明に係る物体検出
センサは、所定の受光方向からの光を受光し、その受光
光の光量レベル情報を含む受光信号を出力する受光手段
と、上記受光方向と重なる部分を有して光を照射する2
個以上の光源と、上記2個以上の光源を時分割にて発光
させ、各光源毎の受光信号を受光手段から出力させる制
御手段と、各光源毎の受光信号の光量レベル比に基づい
て物体の有無を判断し、検出信号を出力する判定手段と
を備えるものである。An object detection sensor according to the present invention receives light from a predetermined light receiving direction, and outputs a light receiving signal including light amount level information of the received light. Irradiates light with a part overlapping with 2
At least two or more light sources, control means for causing the two or more light sources to emit light in a time-division manner, and a light-receiving signal for each light source being output from the light-receiving means, And determining means for determining the presence or absence of the detection signal and outputting a detection signal.
【0010】この発明に係る物体検出センサは、判定手
段が、受光信号の光量レベル比が物体の検出範囲に応じ
た受光信号の光量レベル比の範囲内にあるか否かに基づ
いて物体の有無を判断するものである。In the object detection sensor according to the present invention, the judging means determines whether or not the object is present based on whether or not the light amount level ratio of the light receiving signal is within a range of the light amount level ratio of the light receiving signal according to the detection range of the object. Is to judge.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1による物
体検出センサの構成を示すブロック図である。図におい
て、1は第一発光ダイオード(光源)、2は第一発光ダ
イオード1に発光電流を供給する第一駆動回路、3は第
二発光ダイオード(光源)、4は第二発光ダイオード3
に発光電流を供給する第二駆動回路、5は所定の受光方
向からの光を受光し、受光光量の光レベルに応じたレベ
ルの受光信号を出力するフォトダイオード(受光手
段)、6は受光信号を増幅するアンプ、7は増幅後の受
光信号をサンプル−ホールドするサンプル−ホールド回
路、8は第一駆動回路2および第二駆動回路4に対して
発光制御信号を出力するとともに、サンプル−ホールド
後の受光信号が入力され、この受光信号に基づいて物体
の有無を判定する制御回路(制御手段、判定手段)、9
は物体検出に応じて点灯する出力表示ダイオード、10
は正常な検出状態にある場合に点灯する検出状態表示ダ
イオード、11は設定モードと実行モードとを切り替え
るスイッチ、12は制御回路8において物体有りの判定
時に検出信号を出力するオープンコレクタトランジス
タ、13は検出信号を出力する出力端子である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below. Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an object detection sensor according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, 1 is a first light emitting diode (light source), 2 is a first driving circuit for supplying a light emitting current to the first light emitting diode 1, 3 is a second light emitting diode (light source), 4 is a second light emitting diode 3
A second driving circuit for supplying a light-emitting current to the light-receiving element, a photodiode (light-receiving means) for receiving light from a predetermined light-receiving direction and outputting a light-receiving signal having a level corresponding to the light level of the amount of received light, and 6 a light-receiving signal. , A sample-and-hold circuit 7 that samples and holds the amplified light receiving signal, 8 outputs a light emission control signal to the first drive circuit 2 and the second drive circuit 4, Control circuit (control means, determination means) for determining the presence or absence of an object based on the received light signal, 9
Are output display diodes that light up in response to object detection, 10
Is a detection state display diode that lights up when in a normal detection state, 11 is a switch for switching between the setting mode and the execution mode, 12 is an open collector transistor that outputs a detection signal when the control circuit 8 determines that an object is present, and 13 is Output terminal for outputting a detection signal.
【0012】図2(a)はこの発明の実施の形態1によ
る物体検出センサの2つの発光ダイオード1,3とフォ
トダイオード5との相対位置関係を示す模式図である。
図において、14は投光レンズ、15は受光レンズ、1
6は投光レンズ14を介して照射される第一発光ダイオ
ード1の拡散光、17は投光レンズ14を介して照射さ
れる第二発光ダイオード3の拡散光、18はフォトダイ
オード5の受光方向である。また、図2(b)はこの発
明の実施の形態1によるフォトダイオード5の検出特性
を示す特性図である。図において、横軸は被検出物体ま
での距離、縦軸は受光光量レベル、19は第一発光ダイ
オード1の受光光量特性曲線、20は第二発光ダイオー
ド3の受光光量特性曲線である。FIG. 2A is a schematic diagram showing a relative positional relationship between two light emitting diodes 1 and 3 and a photodiode 5 of the object detection sensor according to Embodiment 1 of the present invention.
In the figure, 14 is a light projecting lens, 15 is a light receiving lens, 1
Reference numeral 6 denotes diffused light of the first light emitting diode 1 irradiated through the light projecting lens 14, 17 denotes diffused light of the second light emitting diode 3 irradiated through the light projecting lens 14, and 18 denotes a light receiving direction of the photodiode 5. It is. FIG. 2B is a characteristic diagram showing detection characteristics of the photodiode 5 according to the first embodiment of the present invention. In the figure, the horizontal axis is the distance to the detected object, the vertical axis is the received light level, 19 is the received light characteristic curve of the first light emitting diode 1, and 20 is the received light characteristic curve of the second light emitting diode 3.
【0013】なお、この受光光量特性曲線19,20が
第一発光ダイオード1の拡散光16と受光方向18との
重なり量や第二発光ダイオード3の拡散光17と受光方
向18との重なり量と比例しないのは発光ダイオード
1,3がその光軸において光強度が最も強く、その周囲
に行くにつれて光強度が低下するためである。The received light amount characteristic curves 19 and 20 indicate the amount of overlap between the diffused light 16 of the first light emitting diode 1 and the light receiving direction 18 and the amount of overlap between the diffused light 17 of the second light emitting diode 3 and the light receiving direction 18. The reason for not being proportional is that the light intensities of the light emitting diodes 1 and 3 are the strongest in the optical axis, and the light intensity decreases toward the periphery.
【0014】図3はこの発明の実施の形態1による被検
出物体までの距離に応じた物体の反射状況の変化を説明
するための説明図である。図において、(a)は図2に
おいてフォトダイオード5に最も近い地点aにおける反
射状況、(b)は地点bにおける反射状況、(c)は図
2においてフォトダイオード5に最も遠い地点cにおけ
る反射状況、21,22,23はそれぞれ各地点におい
てフォトダイオード5に散乱光が受光される受光スポッ
ト、24,25,26はそれぞれ各地点において第一発
光ダイオード1により投光される第一投光スポット、2
7,28,29はそれぞれ各地点において第二発光ダイ
オード3により投光される第二投光スポットである。FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a change in the reflection state of the object according to the distance to the detected object according to the first embodiment of the present invention. 2, (a) is a reflection situation at a point a closest to the photodiode 5 in FIG. 2, (b) is a reflection situation at a point b, and (c) is a reflection situation at a point c farthest from the photodiode 5 in FIG. Reference numerals 21, 22, 23 denote light receiving spots at each point where the scattered light is received by the photodiode 5, reference numerals 24, 25, 26 denote first light emitting spots projected by the first light emitting diode 1 at each point, 2
Reference numerals 7, 28 and 29 denote second light-emitting spots projected by the second light-emitting diode 3 at each point.
【0015】また、図4はこの発明の実施の形態1によ
る上記各地点a,b,cにおける受光スポット21,2
2,23内の投光光強度を示す説明図である。図におい
て、30,31,32はそれぞれ各地点において第一発
光ダイオード1による光強度、33,34,35はそれ
ぞれ各地点において第二発光ダイオード3による光強度
である。FIG. 4 shows light receiving spots 21 and 2 at each of the points a, b and c according to the first embodiment of the present invention.
It is explanatory drawing which shows the light projection light intensity in 2 and 23. In the figure, 30, 31, and 32 indicate the light intensity of the first light emitting diode 1 at each point, and 33, 34, and 35 indicate the light intensity of the second light emitting diode 3 at each point.
【0016】そして、これら3つの地点における例のよ
うに、各投光スポット24,25,26,27,28,
29の最も明るい中心位置は距離に応じて受光スポット
21,22,23に対して相対的に移動し、また、強度
が距離の二乗に反比例して低下する。その結果、各発光
ダイオード1,3による検出特性は図2(b)に示すよ
うな検出特性となる。Then, as in the example at these three points, each of the light projecting spots 24, 25, 26, 27, 28,
The brightest center position 29 moves relative to the light receiving spots 21, 22, 23 in accordance with the distance, and the intensity decreases in inverse proportion to the square of the distance. As a result, the detection characteristics of the light emitting diodes 1 and 3 are as shown in FIG.
【0017】図5はこの発明の実施の形態1による制御
回路8やサンプル−ホールド回路7における動作を示す
タイミングチャートである。図において、LED1は第
一駆動回路2への発光制御信号、LED2は第二駆動回
路4への発光制御信号、AMPは増幅後の受光信号、S
AMPLE&HOLDはサンプル−ホールド後の受光信
号、DATA1は第一発光ダイオード1の拡散光16に
基づく受光信号データ、DATA2は第二発光ダイオー
ド3の拡散光17に基づく受光信号データである。同図
に示すように、この実施の形態1では制御回路8は各駆
動回路2,4に交互に発光制御信号を出力し、サンプル
−ホールド回路7はこの発光制御信号と同期して増幅後
の受光信号をサンプル−ホールドする。FIG. 5 is a timing chart showing the operation of the control circuit 8 and the sample-hold circuit 7 according to the first embodiment of the present invention. In the figure, LED 1 is a light emission control signal to the first drive circuit 2, LED 2 is a light emission control signal to the second drive circuit 4, AMP is a light reception signal after amplification,
AMPLE & HOLD is a light reception signal after sample-hold, DATA1 is light reception signal data based on the diffused light 16 of the first light emitting diode 1, and DATA2 is light reception signal data based on the diffused light 17 of the second light emitting diode 3. As shown in the figure, in the first embodiment, the control circuit 8 alternately outputs a light emission control signal to each of the driving circuits 2 and 4, and the sample-and-hold circuit 7 synchronizes with the light emission control signal and amplifies the light emission control signal. Sample and hold the received light signal.
【0018】図6はこの発明の実施の形態1による制御
回路8の物体有無判定動作を示すフローチャートであ
る。図において、ST1はDATA1およびDATA2
がともに所定の判定可能基準レベルK以上であるか否か
を判断する処理開始判断ステップであり、ST2は出力
表示ダイオード9および検出状態表示ダイオード10を
消灯するとともに出力端子13からの検出信号出力を停
止する無処理ステップである。ST3は検出状態表示ダ
イオード10を点灯する検出点灯ステップであり、ST
4は下記式1に基づいて受光信号の光量レベル比Dを演
算する光量レベル比演算ステップであり、ST5はこの
受光信号の光量レベル比Dが所定の閾値Drefよりも
大きいか否かを判定する検出判定ステップであり、ST
6は出力表示ダイオード9を点灯すると共に出力端子1
3から検出信号を出力させる検出処理ステップであり、
ST7は出力表示ダイオード9を消灯すると共に出力端
子13からの検出信号出力を停止させる検出終了処理ス
テップである。FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the control circuit 8 according to Embodiment 1 of the present invention for judging the presence or absence of an object. In the figure, ST1 is DATA1 and DATA2.
Is a process start determination step for determining whether or not both are equal to or higher than a predetermined determinable reference level K. ST2 turns off the output display diode 9 and the detection state display diode 10 and outputs a detection signal output from the output terminal 13. This is a no-processing step to stop. ST3 is a detection lighting step for lighting the detection state display diode 10,
Numeral 4 is a light amount level ratio calculating step for calculating the light amount level ratio D of the light receiving signal based on the following equation 1. ST5 determines whether the light amount level ratio D of the light receiving signal is larger than a predetermined threshold value Dref. It is a detection determination step,
6 turns on the output display diode 9 and outputs 1
3 is a detection processing step for outputting a detection signal from
ST7 is a detection end processing step of turning off the output display diode 9 and stopping the output of the detection signal from the output terminal 13.
【0019】D=DATA1/DATA2 ・・・式1D = DATA1 / DATA2 (1)
【0020】図7はこの発明の実施の形態1による閾値
設定状態を説明する受光信号の光量レベル比特性図であ
る。図において、横軸は被検出物体までの距離、縦軸は
受光信号の光量レベル比D、36は受光信号の光量レベ
ル比特性曲線、37は検出対象エリアの境界位置、38
はこの境界位置37における受光信号の光量レベル比D
と同じ大きさを有する閾値Drefである。このように
閾値Drefを設定することにより、検出対象エリア内
の物体有無を判定することができる。FIG. 7 is a light intensity level ratio characteristic diagram of a light receiving signal for explaining a threshold setting state according to the first embodiment of the present invention. In the figure, the horizontal axis is the distance to the detected object, the vertical axis is the light intensity level ratio D of the received light signal, 36 is the light intensity level ratio characteristic curve of the received light signal, 37 is the boundary position of the detection target area, 38
Is the light amount level ratio D of the received light signal at the boundary position 37.
Is a threshold value Dref having the same magnitude as By setting the threshold value Dref in this way, the presence or absence of an object in the detection target area can be determined.
【0021】図8および図9はこの発明の実施の形態1
による物体検出センサを物流システムに適用した応用例
(一例)を示す説明図である。図において、39はコン
ベア、40はこのコンベア39により搬送される被検出
物体、41は物体検出センサ、42は検出対象エリアの
後方に位置する白壁、43は被検出物体40の受光スポ
ット22内に位置する貫通穴、44は閾値設定板であ
る。そして、同図に示すように、例えばコンベア39が
図7の地点aと地点eとの間にあるとした場合、その地
点eの位置に閾値設定板44を仮設して閾値Drefを
設定する。FIGS. 8 and 9 show a first embodiment of the present invention.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing an application example (one example) in which an object detection sensor according to the present invention is applied to a distribution system. In the figure, 39 is a conveyor, 40 is a detected object conveyed by the conveyor 39, 41 is an object detection sensor, 42 is a white wall located behind the detection target area, and 43 is a light receiving spot 22 of the detected object 40. The through hole 44 located is a threshold setting plate. Then, as shown in the figure, for example, when the conveyor 39 is located between the point a and the point e in FIG. 7, a threshold setting plate 44 is temporarily provided at the position of the point e to set the threshold Dref.
【0022】このように閾値Drefを地点e(検出対
象エリアの境界位置37)の受光信号の光量レベル比D
に設定することにより、その後方に反射率の高い白壁4
2が存在したとしても、それを被検出物体40として誤
検知してしまうことはない。また、第一発光ダイオード
1および第二発光ダイオード3は拡散光16,17を照
射するので、受光スポット22も大きく確保することが
でき、被検出物体40に貫通穴43が存在し、それが受
光スポット22内に位置したとしても、それにより被検
出物体40が無いと誤判定してしまうこともない。As described above, the threshold value Dref is set to the light amount level ratio D of the light receiving signal at the point e (boundary position 37 of the detection target area).
, The white wall 4 with high reflectivity behind
Even if 2 exists, it is not erroneously detected as the detected object 40. Further, since the first light emitting diode 1 and the second light emitting diode 3 irradiate the diffused light 16 and 17, the light receiving spot 22 can be secured large, and the detection object 40 has the through hole 43, which is used for receiving light. Even if it is located in the spot 22, there is no erroneous determination that the detected object 40 does not exist.
【0023】以上のように、この実施の形態1によれ
ば、所定の受光方向からの光を受光し、その受光光の光
量レベル情報を含む受光信号を出力するフォトダイオー
ド(受光手段)5と、光の照射方向が上記受光方向と重
なるように光を照射する第一発光ダイオード(光源)1
と、この第一発光ダイオード1とは異なる区間において
上記受光方向と重なるように光を照射する第二発光ダイ
オード(光源)3と、上記2つの発光ダイオード1,3
を時分割にて1つずつ発光させ、各発光ダイオード1,
3毎の受光信号をフォトダイオード5から出力させると
ともに、各発光ダイオード1,3毎の受光信号の光量レ
ベル比Dに基づいて物体の有無を判断し、検出信号を出
力する制御回路(制御手段、判定手段)8とを備えるの
で、異なる位置に配設された第一発光ダイオード1の散
乱光と第二発光ダイオード3との散乱光の光量レベル比
に基づいて被検出物体の有無およびその被検出物体まで
の距離(相対位置)を判断している。As described above, according to the first embodiment, the photodiode (light receiving means) 5 which receives light from a predetermined light receiving direction and outputs a light receiving signal including light amount level information of the received light. A first light emitting diode (light source) 1 for irradiating light so that the light irradiation direction overlaps the light receiving direction
A second light emitting diode (light source) 3 for irradiating light in a section different from the first light emitting diode 1 so as to overlap the light receiving direction, and the two light emitting diodes 1 and 3
Are emitted one by one in a time-division manner.
A control circuit (control means, control means, (Determination means) 8, and the presence / absence of an object to be detected and its detection based on the light amount level ratio of the scattered light of the first light emitting diode 1 and the scattered light of the second light emitting diode 3 arranged at different positions. The distance (relative position) to the object is determined.
【0024】このような検出原理なので被検出物体上の
各スポット径は大きく確保されており、被検出物体の表
面形状の影響を受け難い。故に、例えば被検出物体に貫
通穴などが形成されて受光光の光量レベル自体が大きく
変動してしまったとしても、それらの比である受光信号
の光量レベル比においては殆ど変動が生じなくなるの
で、被検出物体があるにも拘わらず物体無しと誤判断し
てしまうことはなくなる効果がある。Because of this detection principle, the diameter of each spot on the detected object is ensured to be large, and is hardly affected by the surface shape of the detected object. Therefore, for example, even if a through-hole or the like is formed in the detected object and the light amount level of the received light greatly changes, the light amount level ratio of the received light signal, which is their ratio, hardly fluctuates. This has the effect of preventing erroneous determination that there is no object despite the presence of the detected object.
【0025】更に、被検出物体上のスポット径を大きく
確保しているので、第一発光ダイオード1や第二発光ダ
イオード3、フォトダイオード5の光軸が若干ずれたと
しても第一発光ダイオード1や第二発光ダイオード3の
光の被検出物体による散乱光をフォトダイオード5に受
光させることができ、従来のように平行光や収束光を使
用する場合のように微妙な光軸調整をしなくとも使用す
ることができる効果がある。Furthermore, since the spot diameter on the detected object is large, even if the optical axes of the first light emitting diode 1, the second light emitting diode 3, and the photodiode 5 are slightly shifted, the first light emitting diode 1, the light emitting diode 1, The photodiode 5 can receive the scattered light of the light of the second light emitting diode 3 due to the object to be detected, without the need for fine optical axis adjustment as in the case of using parallel light or convergent light as in the related art. There are effects that can be used.
【0026】実施の形態2.図10はこの発明の実施の
形態2による物体検出センサの3つの発光ダイオードと
フォトダイオード5との相対位置関係を示す模式図であ
る。図において、45は第一発光ダイオード(光源)、
46は第一投光レンズ、47は第一投光レンズ46を介
して照射される第一発光ダイオード45の拡散光、48
は第二発光ダイオード(光源)、49は第二投光レン
ズ、50は第二投光レンズ49を介して照射される第二
発光ダイオード48の拡散光、51は第三発光ダイオー
ド(光源)、52は第三投光レンズ、53は第三投光レ
ンズ52を介して照射される第三発光ダイオード51の
拡散光である。Embodiment 2 FIG. FIG. 10 is a schematic diagram showing a relative positional relationship between three light emitting diodes and a photodiode 5 of the object detection sensor according to Embodiment 2 of the present invention. In the figure, 45 is a first light emitting diode (light source),
46 is a first light projecting lens, 47 is diffused light of the first light emitting diode 45 irradiated through the first light projecting lens 46, 48
Is a second light emitting diode (light source), 49 is a second light emitting lens, 50 is diffused light of the second light emitting diode 48 irradiated through the second light emitting lens 49, 51 is a third light emitting diode (light source), Reference numeral 52 denotes a third light projecting lens, and 53 denotes diffused light of the third light emitting diode 51 irradiated through the third light projecting lens 52.
【0027】そして、第一発光ダイオード45の拡散光
47に基づく受光信号データをDATA1、第二発光ダ
イオード48の拡散光50に基づく受光信号データをD
ATA2、第三発光ダイオード51の拡散光53に基づ
く受光信号データをDATA3とした場合、制御回路8
は、地点aから地点bまでの区間はDATA1とDAT
A2とに基づいて除算演算を行なって物体有無判定を実
行し、地点bから地点cまでの区間はDATA2とDA
TA3とに基づいて除算演算を行なって物体有無判定を
実行する。これ以外の構成および動作は実施の形態1と
同様であり説明を省略する。The received light signal data based on the diffused light 47 of the first light emitting diode 45 is DATA1, and the received light signal data based on the diffused light 50 of the second light emitting diode 48 is D.
When the ATA2 and the light receiving signal data based on the diffused light 53 of the third light emitting diode 51 are DATA3, the control circuit 8
Is DATA1 and DAT in the section from point a to point b.
A2 is used to perform a division operation to determine the presence or absence of an object, and the section from point b to point c is DATA2 and DA
A division operation is performed based on TA3 to determine the presence or absence of an object. Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
【0028】このように、3つ以上の発光ダイオード4
5,48,51を用いて移動物体の検出対象エリアをカ
バーするように構成することにより、各組の発光ダイオ
ード(45と48,48と51)の受光信号の光量レベ
ル比Dの傾きを維持しつつ広い検出対象エリア(地点a
から地点c)に渡って物体の検出が可能となり、S/N
比を維持しながら広いエリアの検出が可能となる。As described above, three or more light emitting diodes 4
5, 48, and 51 are used to cover the detection area of the moving object, thereby maintaining the slope of the light amount level ratio D of the light receiving signals of the light emitting diodes (45 and 48, 48 and 51) of each set. Wide detection target area (point a
From the point c) to the object can be detected, and S / N
A wide area can be detected while maintaining the ratio.
【0029】実施の形態3.図11はこの発明の実施の
形態3による物体検出センサの2つの発光ダイオードと
フォトダイオードとの相対位置関係を示す模式図であ
る。図において、54は第一発光ダイオード、55は第
二発光ダイオード、56はフォトダイオード、57,5
8,59,60はそれぞれ各地点a,b,c,eにおい
て第一発光ダイオード54により投光される第一投光ス
ポット、61,62,63,64はそれぞれ各地点a,
b,c,eにおいて第二発光ダイオード55により投光
される第二投光スポット、65,66,67,68はそ
れぞれ各地点a,b,c,eにおいて受光スポットであ
る。これ以外の構成および動作は実施の形態1と同様で
あり説明を省略する。Embodiment 3 FIG. 11 is a schematic diagram showing a relative positional relationship between two light emitting diodes and a photodiode of the object detection sensor according to Embodiment 3 of the present invention. In the figure, 54 is a first light emitting diode, 55 is a second light emitting diode, 56 is a photodiode, and 57 and 5.
8, 59, and 60 are first light-emitting spots projected by the first light-emitting diode 54 at points a, b, c, and e, respectively, and 61, 62, 63, and 64 are each point a,
In b, c, and e, the second light emitting spots projected by the second light emitting diode 55, and 65, 66, 67, and 68 are light receiving spots at points a, b, c, and e, respectively. Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
【0030】このように、2つの発光ダイオード54,
55とフォトダイオード56とを一直線上に配列しなく
とも、検出対象エリア内の物体の有無を検出することが
できる。Thus, the two light emitting diodes 54,
It is possible to detect the presence or absence of an object in the detection target area without arranging the 55 and the photodiode 56 on a straight line.
【0031】なお、図11の地点cでは、第一発光ダイ
オード54の拡散光に基づく受光レベルが「0」となっ
てしまうが、このような場合であっても、処理開始判断
ステップST1において検出対象エリア外と判定される
ので、正常に動作することかできる。At the point c in FIG. 11, the light receiving level based on the diffused light of the first light emitting diode 54 becomes "0". Even in such a case, the light receiving level is detected in the processing start determining step ST1. Since the area is determined to be outside the target area, normal operation can be performed.
【0032】実施の形態4.図12はこの発明の実施の
形態4による制御回路の物体有無判定動作を示すフロー
チャートである。図において、ST8は受光信号の光量
レベル比Dが近傍閾値Dref1よりも小さく且つ遠方
閾値Dref2よりも大きいか否かを判定する検出判定
ステップであり、ST9は受光信号の光量レベル比Dが
近傍閾値Dref1以上であるか否かを判定する第二検
出判定ステップであり、ST10は出力表示ダイオード
9を消灯すると共に出力端子13からの検出信号出力を
停止させ、更に警告アラームを作動させる第二検出終了
処理ステップである。Embodiment 4 FIG. FIG. 12 is a flowchart showing an object presence / absence determination operation of the control circuit according to Embodiment 4 of the present invention. In the figure, ST8 is a detection determining step for determining whether or not the light amount level ratio D of the received light signal is smaller than the near threshold value Dref1 and larger than the far threshold value Dref2. ST10 is a second detection determination step for determining whether or not Dref1 or more. ST10 turns off the output display diode 9, stops the detection signal output from the output terminal 13, and further activates a warning alarm. This is a processing step.
【0033】図13はこの発明の実施の形態4による物
体検出センサ41を物流システムに適用した応用例(一
例)を示す説明図である。そして、同図に示すように、
例えばコンベア39が図7の地点aの位置に閾値設定板
44を配設して近傍閾値Dref1を設定し、また、白
壁42の受光信号の光量レベル比Dbackに「1.
1」を乗算した値を遠方閾値Dref2として設定す
る。これ以外の構成および動作は実施の形態1と同様で
あり説明を省略する。FIG. 13 is an explanatory diagram showing an application example (an example) in which the object detection sensor 41 according to the fourth embodiment of the present invention is applied to a physical distribution system. And, as shown in FIG.
For example, the conveyor 39 arranges the threshold value setting plate 44 at the position of the point a in FIG. 7 to set the neighborhood threshold value Dref1, and sets the light amount level ratio Dback of the received light signal of the white wall 42 to “1.
A value multiplied by “1” is set as the far threshold Dref2. Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
【0034】このように遠方閾値Dref2を背景たる
白壁42の受光信号の光量レベル比Dを基に設定するこ
とにより、設置環境において検出対象エリア外に位置す
る背景を被検出物体40として誤認してしまうことを確
実に防止することができる。By setting the distant threshold value Dref2 on the basis of the light amount level ratio D of the received light signal of the white wall 42 as the background, the background located outside the detection target area in the installation environment is erroneously recognized as the detected object 40. This can be reliably prevented.
【0035】また、遠方閾値Dref2とともに近傍閾
値Dref1をも設定しているので、図14に示すよう
に、物体検出センサ41とコンベア39との間に人69
などが進入したとしても、それを誤って被検出物体40
として誤認してしまうことはなく、しかも、第二検出終
了処理ステップST10において警告を発することがで
き、コンベア39上の被検出物体40の検出能力を損な
うこと無く、光学的検出において問題となる光学経路上
の障害物を効果的に区別し、また、検出状態を維持させ
ることができる。Since the near threshold value Dref1 is set together with the far threshold value Dref2, the person 69 is located between the object detection sensor 41 and the conveyor 39 as shown in FIG.
Even if such an object enters, the detected object 40 is erroneously detected.
And a warning can be issued in the second detection end processing step ST10, without impairing the detection capability of the detected object 40 on the conveyor 39, and causing a problem in optical detection. Obstacles on the route can be effectively distinguished, and the detection state can be maintained.
【0036】以上のように、この実施の形態4によれ
ば、制御回路8が、受光信号の光量レベル比Dが物体の
検出範囲に応じた受信信号の光量レベル比の範囲(Dr
ef1〜Dref2)内にあるか否かに基づいて物体4
0の有無を判断するので、検出対象エリア内の物体40
と検出対象エリア外の物体(人69)とを区別して、検
出対象エリア内の物体40のみに基づいて検出信号を出
力することができる効果がある。As described above, according to the fourth embodiment, the control circuit 8 determines that the light amount level ratio D of the received light signal is within the range (Dr) of the light amount level ratio of the received signal according to the detection range of the object.
ef1 to Dref2), the object 4
0, the presence or absence of the object 40 in the detection target area is determined.
And the object (person 69) outside the detection target area can be distinguished, and the detection signal can be output based only on the object 40 within the detection target area.
【0037】[0037]
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、所定
の受光方向からの光を受光し、その受光光の光量レベル
情報を含む受光信号を出力する受光手段と、光の照射方
向が互いに異なる区間において上記受光方向と重なるよ
うに光を照射する2個以上の光源と、上記2個以上の光
源を時分割にて発光させ、各光源毎の受光信号を受光手
段から出力させる制御手段と、各光源毎の受光信号の光
量レベル比に基づいて物体の有無を判断し、検出信号を
出力する判定手段とを備え、異なる位置に配設された各
光源の散乱光の光量レベル比に基づいて被検出物体の有
無およびその被検出物体までの距離(相対位置)を判断
している。As described above, according to the present invention, light receiving means for receiving light from a predetermined light receiving direction and outputting a light receiving signal including light amount level information of the received light, Two or more light sources for irradiating light so as to overlap with the light receiving direction in sections different from each other, and control means for causing the two or more light sources to emit light in a time division manner and outputting a light receiving signal for each light source from the light receiving means And determining means for determining the presence or absence of an object based on the light amount level ratio of the light receiving signal for each light source, and outputting a detection signal, wherein the light amount level ratio of the scattered light of each light source disposed at a different position is provided. The presence or absence of the detected object and the distance (relative position) to the detected object are determined based on the detected object.
【0038】そして、このような検出原理であるので、
光源から照射される光を拡散光としても、検出位置のS
/N比(精度)を確保することができる。従って、拡散
光を使用して被検出物体上のスポット径を大きく確保す
ることができるので、被検出物体の表面形状の影響を受
け難くなり、特に、被検出物体に貫通穴などが形成され
て受光光の光量レベル自体が大きく変動してしまったと
しても、それらの比である受光信号の光量レベル比にお
いては殆ど変動が生じなくなるので、被検出物体がある
にも拘わらず物体無しと誤判断してしまうことはなくな
る効果がある。Then, because of such a detection principle,
Even if the light emitted from the light source is used as diffused light,
/ N ratio (accuracy) can be ensured. Therefore, a large spot diameter on the object to be detected can be ensured by using the diffused light, so that the surface of the object to be detected is less affected by the shape of the object. In particular, through holes and the like are formed in the object to be detected. Even if the light intensity level of the received light greatly fluctuates, the light intensity level ratio of the received light signal, which is the ratio between them, hardly fluctuates, so that it is erroneously determined that there is no object despite the presence of the detected object. There is an effect that will not be done.
【0039】また、被検出物体上のスポット径を大きく
確保することができるので、各光源や受光手段の光軸が
若干ずれたとしても各光源の光の被検出物体による散乱
光を受光手段に受光させることができ、従来のように平
行光や収束光を使用する場合のように微妙な光軸調整を
しなくとも使用することができる効果がある。Also, since a large spot diameter on the detected object can be ensured, even if the optical axis of each light source or the light receiving means is slightly shifted, the scattered light of the light of each light source by the detected object is transmitted to the light receiving means. Light can be received and there is an effect that it can be used without fine adjustment of the optical axis as in the case of using parallel light or convergent light as in the related art.
【図1】この発明の実施の形態1による物体検出センサ
の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an object detection sensor according to Embodiment 1 of the present invention.
【図2】この発明の実施の形態1による物体検出センサ
の2つの発光ダイオード1,3とフォトダイオード5と
の相対位置関係を示す模式図(a)、ならびに、フォト
ダイオード5の検出特性を示す特性図(b)である。FIG. 2A is a schematic diagram showing a relative positional relationship between two light emitting diodes 1 and 3 and a photodiode 5 of the object detection sensor according to the first embodiment of the present invention, and shows detection characteristics of the photodiode 5; It is a characteristic figure (b).
【図3】この発明の実施の形態1による被検出物体まで
の距離に応じた物体の反射状況の変化を説明するための
説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a change in a reflection state of an object according to a distance to a detected object according to the first embodiment of the present invention;
【図4】この発明の実施の形態1による上記各地点a,
b,cにおける受光スポット内の投光光強度を示す説明
図である。FIG. 4 shows each of the points a,
It is explanatory drawing which shows the projection light intensity in the light receiving spot in b and c.
【図5】この発明の実施の形態1による制御回路やサン
プル−ホールド回路における動作を示すタイミングチャ
ートである。FIG. 5 is a timing chart showing an operation in the control circuit and the sample-hold circuit according to the first embodiment of the present invention.
【図6】この発明の実施の形態1による制御回路の物体
有無判定動作を示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart illustrating an object presence / absence determination operation of the control circuit according to the first embodiment of the present invention;
【図7】この発明の実施の形態1による閾値設定状態を
説明する受光信号の光量レベル比特性図である。FIG. 7 is a light amount level ratio characteristic diagram of a light receiving signal for explaining a threshold value setting state according to the first embodiment of the present invention.
【図8】この発明の実施の形態1による物体検出センサ
を物流システムに適用した応用例(一例)を示す説明図
である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing an application example (one example) in which the object detection sensor according to the first embodiment of the present invention is applied to a physical distribution system.
【図9】この発明の実施の形態1による物体検出センサ
を物流システムに適用した応用例(一例)を示す説明図
である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing an application example (one example) in which the object detection sensor according to the first embodiment of the present invention is applied to a physical distribution system.
【図10】この発明の実施の形態2による物体検出セン
サの3つの発光ダイオードとフォトダイオードとの相対
位置関係を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing a relative positional relationship between three light emitting diodes and a photodiode of the object detection sensor according to Embodiment 2 of the present invention.
【図11】この発明の実施の形態3による物体検出セン
サの2つの発光ダイオードとフォトダイオードとの相対
位置関係を示す模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing a relative positional relationship between two light emitting diodes and a photodiode of an object detection sensor according to Embodiment 3 of the present invention.
【図12】この発明の実施の形態4による制御回路の物
体有無判定動作を示すフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart illustrating an object presence / absence determination operation of a control circuit according to Embodiment 4 of the present invention;
【図13】この発明の実施の形態4による物体検出セン
サを物流システムに適用した応用例(一例)を示す説明
図である。FIG. 13 is an explanatory diagram showing an application example (one example) in which the object detection sensor according to the fourth embodiment of the present invention is applied to a physical distribution system.
【図14】この発明の実施の形態4による物体検出セン
サにおいて、光学経路上の障害物を区別する状態を説明
する説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating a state in which obstacles on an optical path are distinguished in the object detection sensor according to the fourth embodiment of the present invention.
【図15】従来の反射型の物体検出センサおよび周辺部
分を示す構成図である。FIG. 15 is a configuration diagram showing a conventional reflection-type object detection sensor and peripheral parts.
1,45,54 第一発光ダイオード(光源) 3,48,55 第二発光ダイオード(光源) 5,56 フォトダイオード(受光手段) 8 制御回路(制御手段、判定手段) 51 第三発光ダイオード(光源) 1, 45, 54 First light emitting diode (light source) 3, 48, 55 Second light emitting diode (light source) 5, 56 Photodiode (light receiving means) 8 Control circuit (control means, determination means) 51 Third light emitting diode (light source) )
Claims (2)
受光光の光量レベル情報を含む受光信号を出力する受光
手段と、 上記受光方向と重なる部分を有して光を照射する2個以
上の光源と、 上記2個以上の光源を時分割にて発光させ、各光源毎の
受光信号を受光手段から出力させる制御手段と、 各光源毎の受光信号の光量レベル比に基づいて物体の有
無を判断し、検出信号を出力する判定手段とを備えたこ
とを特徴とする物体検出センサ。1. A light receiving means for receiving light from a predetermined light receiving direction and outputting a light receiving signal including light amount level information of the received light, and two light emitting units having a portion overlapping the light receiving direction. The light source described above, control means for causing the two or more light sources to emit light in a time-division manner, and a light receiving signal for each light source being output from the light receiving means, and an object based on a light amount level ratio of the light receiving signal for each light source. An object detection sensor, comprising: determination means for determining the presence or absence and outputting a detection signal.
物体の検出範囲に応じた受光信号の光量レベル比の範囲
内にあるか否かに基づいて物体の有無を判断することを
特徴とする請求項1記載の物体検出センサ。2. The method according to claim 1, wherein the determining unit determines the presence or absence of the object based on whether or not the light amount level ratio of the light receiving signal is within a range of the light amount level ratio of the light receiving signal according to the detection range of the object. The object detection sensor according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11004401A JP2000208012A (en) | 1999-01-11 | 1999-01-11 | Object detection sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11004401A JP2000208012A (en) | 1999-01-11 | 1999-01-11 | Object detection sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000208012A true JP2000208012A (en) | 2000-07-28 |
Family
ID=11583328
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11004401A Pending JP2000208012A (en) | 1999-01-11 | 1999-01-11 | Object detection sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000208012A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004037461A (en) * | 2002-07-03 | 2004-02-05 | Optosys Ag | Device for optically measuring distance |
| JP2007508528A (en) * | 2003-10-08 | 2007-04-05 | メハレス ジステムス ゲーエムベーハー | Method for detecting and / or evaluating a differential optical signal |
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-
1999
- 1999-01-11 JP JP11004401A patent/JP2000208012A/en active Pending
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