JPH0252206A - 形状識別センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば工場の生産ラインなどにおいて、特定
の形状９色調を有する物体がベルトコンベアなどで搬送
されているとき、その物体の有無。

形状の正誤もしくは位置ずれなどの検出に適用される形
状職別センサに関するものである。

〔従来の技術〕

近年、この種の形状識別センサに代るものとして工場の
生産ラインなどにおいて、ベルトコンベア上に搬送され
ている物体の有無を簡易に検出する手段として光電スイ
ッチを用いた移動体検知センサが知られている。また、
物体の形状を認識する手段として２次元のイメージセン
サ、カラーカメラ（ＣＣＤ）を用いた物体認識センサが
知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、この種の移動体検知センサは、ベルトコ
ンベア上に単に物体が有る場合と無い場合とで反射して
戻ってくる光量の差をモニタしているのみであって物体
の形状の違い８寸法のずれなどを検出することができな
かった。また、物体認識センサは、物体の画像を認識す
るために画素数の極めて多いセンサ素子を用いるため、
信号の読み取υ回路およびその信月の処理を行なう複雑
な信号処理回路が必要となる。このために物体を検出す
るために時間を要するとともに装置も大型化し、コスト
が高くなるなどの問題があった。

したがって本発明は、前述した従来の問題に鑑みてなさ
れたものであシ、その目的は、特定の形状２色調を有す
る物体の有無および形状の違い寸法のずれなどを簡易に
かつ速くしかも低コストで検出することができる形状識
別センサを捉供することにある。

〔課題を解決するだめの手段〕

本発明による形状識別センサは、透明電極と金属電極と
の間にアモルファスンリコン層が挾持されかつこの金属
電極は被検出物体の平面形状と相似形状をなす金属電極
パターンとこの金属電極パターンの残りの電極部からな
る複数の金属電極パターンとを有するアモルファスシリ
コン光電変換素子と、これらの各金属電極パターンから
それぞれ出力される電気信号を処理する信号処理回路と
を設けて構成される。

〔作用〕

本発明においては、被検出物体の平面形状と相似形状を
なす金ＰＡ１！Ｌ極パターンから出力される電気信号と
、残りの電極部からなる複数の金属電極バター／から出
力される電気信号との大小の比較によシ、被検出物体の
有無、形状の違い２寸法のずれなどが識別される。

〔実施例〕

以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図〜第３図は本発明による形状識別センサの一実施
例を説明する図で、第１図は全体の構成を示すブロック
図、第２図は受光部の構成を示す図、第３図（ａ）　、
　（ｂ）はアモルファスシリコン光電変換素子の構成を
示す要部断面図、その背面から見た平面図である。これ
らの図において、まず、第１図において、１は被検出物
体から反射された光りを受光して被検出物体の平面に対
応する電気信号とそれ以外の電気信号とに分割させて変
換されるアモルファスシリコン光電変換素子、２は上記
２種類の電気信号を一定のレベルまで増幅する初段増幅
回路、３は増幅された上記２種類の電気信号の大小を比
較する比較回路、４は比較回路３からの出力電気信号を
一定のレベルまで増幅して判別信号Ｓとして出力する出
力回路である。壕だ、上述したアモルファスシリコン光
電変換素子１は第２図に示すように例えば被検出物体１
０が搭載され矢印Ａ方向に搬送されるベルトコンベア１
１の上方に、カラーフィルタ１２およびレンズ１３を収
納した暗箱１４内に同一光軸上に配置されて設置されて
いる。また、このアモルファスシリコン光電変換素子１
は、第３図（１）に示すようにガラス基板２０上に、例
えば透明導電膜からなる透明電極２１と例えばＡｔ薄膜
から々る金属電極２２との間に例えばＰｉｎ形アモルフ
ァスシリコン層２３が挾持されて形成されており、さら
にこの金属電極２２は、同図（ｂ）に示すように上記被
検出物体１０の平面形状と相似形状をなす円形状の第１
の金属電極パターン２２Ａとこの第１の金属電極パター
ン２２Ａの残りの電極部からなる第２の金属電極バタン
２２Ｂとが互いに電気的に絶縁されて形成されている。

この場合、第１の金属電極パターン２２Ａの形状は、被
検出物体１０と同等形状を、被検出物体１０とレンズ１
３との間の距離で決まるある縮尺で縮小されて形成され
、さらに第１の金属電極パターン２２Ａと第２の金属電
極パターン２２Ｂとの間の間隔は所要の規格からの寸法
のずれ、許容誤差などを考慮して決定される。通常これ
らの金属電極パターン２２Ａ　、　２２ＢはＡｔなどを
真空蒸着した後、フォトリングラフィ技術を用いてパタ
ニングされるため、電極間隔は約１μｍ程度まで任意に
形成することができる。々お、２１ａは透明電極２１の
電極端子、２２ａは第１の金属電極バタン２２Ａの電極
端子、２２ｂは第２の金属電極バタン２２Ｂの電極端子
である。

このように構成される形状識別センサは、第２図に示す
ように例えば被検出物体１０が搬送されるベルトコンベ
ア１１の上方に設置され、このベルトコンベア１１上に
搬送されている被検出物体１０の表面に適当な外部光源
１５で光を当て、反射された光りをカラーフィルタ１２
．レンズ１３を介して暗箱１４内のアモルファスシリコ
ン光電変換素子１上に結像させる。このアモルファスシ
リコン光電変換素子１は、アモルファスシリコン層２３
の横方向の抵抗が大きいので、Ｐｉｎ形の場合、金属電
極２２が存在する部分のアモルファスシリコン層のみが
光りに対して感度を有する。したがって被検出物体１０
がベルトコンベア１１上の検出しようとする位置に到達
すると、規格通りの形状２寸法でかつ位置すれがなけれ
ば、ア玉ルファスシリコン層２３上に結像する像は、第
４図（ａ）に示すように第１の金属電極パターン２２Ａ
とほぼ同等となる。したがって第１の金属電極パターン
２２Ａから出力される光電流Ｉ人は、第５図に示すよう
にある一定の値を示す。また、被検出物体１０の形状が
第４図（ｂ）に示すように規格よシも小さい場合には、
第５図に示すように光電流ＩＡは小さくなシ、逆に第４
図（Ｃ）に示すように形状が大きい場合には第５図に示
すように今まで出力が小さかった第２の金属電極パター
ン２２Ｂから出力される光電流ＩＢが大きくなる。さら
に被検出物体１０がない場合には光電流ＩＡ　＋　ｉＢ
ともに小さな値となる。ここでこれらの光電流ＩＡ　、
ＩＢは前記初段増幅回路２（第１図参照）に入力され、
適当な大きさの電圧Ｖ　人＋　Ｖ　Ｂにそれぞれ変換さ
れて前記比較回路３（第１図参照）に入力される。この
比較回路３では、電圧ｖＡと電圧ｖＢとが比較され、そ
の電圧比をＶＢ／ＶＡとすると、被検出物体１０の形状
が規格寸法（第４図（、）参照）の場合、電圧比■Ｂ／
ｖＡは一定であシ、被検出物体１０の形状寸法がすれる
と、電圧比ｖＢ／ｖＡが増大する。

さらに ＶＢ／ＶＡ≧ＫＯでＶＡ＝一定　→形状大ＶＢ／ＶＡ−
に、　　　　　　　　→形状正常ＶＢハヘ≦に２で■Ｂ
−一定　→形状小となシ、規格寸法よシも太きいかもし
くは小さいかをも検出することができる。々お、Ｋ　Ｏ
＋　ＫＩＫ２は予め設定しておく回路定数である。また
、検出方法としては、直接的に電圧ｖＡと電圧ｖＢとの
値の変化を検知しても良い。すなわちｖＡ≦ｖ人′→形
状小 ｖＢ≧ｖＢ′→形状大 となる。なお、ｖ　Ａ’　、　ｖ　Ｂ’はある値である
。このような電圧■Ａ、ＶＢの比較は、簡単なアナログ
信号比較回路３によシ行なうことができ、速い処理速度
で移動する被検出物体１０の形状認識が可能となる。こ
のような結果から前記出力回路４（第１図参照）から判
別信号Ｓが出力される。

第６図はベルトコンベア１１上に矢印Ａ方向に連続して
搬送されている円形の被検出物体１０を検出する例を示
す図である。同図において、外部光源１５で検出物体１
０に光を当て、反射光りをカラーフィルタ１２（なくて
も良い）、レンズ１３ヲ介シて暗箱１４内のアモルファ
スシリコン光電変換素子１上に結像させる。その時の結
像のようすを被検出物体１０の動きに合わせて示したの
が第７図である。第８図は第７図の第１の金属電極パタ
ーン２２Ａと第２の金属電極パターン２２Ｂとの出力信
号の差ｖＡ　＝ｖ２□い−ｖ２□８を７図の各位置Ｐ１
〜Ｐ５に対応させて示しだもので、この場合は検出物体
が規格形状寸法外）であるため、あらかじめ設定しであ
る或値ＶＡ′以上の出力が位置Ｐ３で得られている。一
方、第９図と１０図は被検出物体１０が規格形状寸法外
の場合の例で、第７図の第１の金属電極パターン２２Ａ
と第２の金属電極パターン２２Ｂとの出力信号の差ｖＡ
−ｖ２□え一■２２Ｂは位置Ｐ３であらかじめ設定しで
ある戚値ｖ人′よシ小さく、被検出物体１０′が不良品
（規格外）であることが判る。

以上の実施例は、アモルファスシリコン光電変換素子１
の金属電極パターンが２つの場合であるが、この金属電
極２２のパターンは２つ以上であってもよく、例えば第
１１図は第３の金属電極パターン２２ｃを加えた３つの
場合の例である。この場合は、被検出物体が良品（規格
通シ）か不良品（規格外）であるかのみでなく、その中
間の状態をも検出することが可能となる。

また、このような構成において、暗箱１４の受光部側に
カラーフィルタ１２を配設したことにより、特定のカラ
ーを有する被検出物体も同様にして検出することができ
る。

なお、前述した実施例において、アモルファスシリコン
光電変換素子１の背面側に形成する金属電極２２は、第
１１図に示すように第１の金属電極パターン２２Ａ、第
２の金属電極パターン２２Ｂおよび第３の金属電極パタ
ーン２２Ｃで構成したが、さらに必要に応じて４個以上
の金属電極パターンで構成しても良いことは名うまでも
ない。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ある定まった形状
を有する被検出物体が移動しているとき、その被検出物
体の有無、形状の違いおよび寸法のずれなどを従来の複
維で高価なシステムを用いることなく、簡単な構成でか
つ簡易な方法で素早くしかも安価に検出することができ
る。また、カラーフィルタを配設したことによシ、被検
出物体が特定のカラーを有する場合、その被検出物体も
同様に検出することができるので、カラーの選択性をも
たせることができるなどの極めて優れた効果が得られる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による形状識別センサの構成を示すブロ
ック図、第２図は第１図の受光部の構成を示す図、第３
図（ａ）　、　（ｂ）はアモルファスシリコン光電変換
素子を示す断面図、その背面から見た平面図、第４図（
ａ）　、　（ｂ）　、　（ｅ）はアモルファスシリコン
光電変換素子の第１の金属電極パターンと被検出物体の
結像との関係を示す図、第５図はアモルファスシリコン
光電変換素子の出力と被検出物体の形状寸法との関係を
示す図、第６図〜第１０図はベルトコンベア上で被検出
物体を検出する状態を説明する図、第１１図はアモルフ
ァスシリコン光電変換素子の他の実施例を示す背面から
見た平面図である。 １・・・・アモルファスシリコン光電変換素子、２・・
・・初段増幅回路、３・・・・比較回路、４・・・・出
力回路、１０・・・・被検出物体、１１−−φ・ベルト
コンベア、１２・・・・カラーフィルタ、１３・・・・
レンズ、１４・・・・暗箱、１５・・・・光源、２０・
・・・ガラス基板、２１・・・・透明電極、２２・・・
・金属電極、２２Ａ・・・・第１の金属電極パターン、
２２Ｂ・・・・第２の金属電極パターン、２２Ｃ・・・
・第３の金属電極パターン、２１ａ　、　２２ａ　、　
２２ｂ　、　２２ｃ１１ａ−・Ｎ［［子、２３・−−・
アモルファスシリコン層。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明電極と金属電極との間にアモルファスシリコ
   ン層が挾持されかつ該金属電極は被検出物体の平面形状
   と相似形状をなす金属電極パターンと前記金属電極パタ
   ーンの残りの電極部からなる複数の金属電極パターンと
   を有するアモルファスシリコン光電変換素子と、前記金
   属電極パターンからそれぞれ出力される電気信号を処理
   する信号処理回路とを少なくとも備えてなる形状識別セ
   ンサ。
2. （２）請求項１記載の形状識別センサにおいて、アモル
   ファスシリコン光電変換素子の光入射側にカラーフィル
   タを設置した形状識別センサ。
3. （３）請求項１記載の形状識別センサにおいて、アモル
   ファスシリコン光電変換素子は金属電極が被検出物体の
   平面とほぼ同等の形状を有する第１の金属電極パターン
   と、該第１の金属電極パターンの残りの電極部からなる
   第２の金属電極パターンとを備えてなる形状識別センサ
   。
4. （４）請求項２記載の形状識別センサにおいて、信号処
   理回路は第１の金属電極パターンと第２の金属電極パタ
   ーンとから出力される信号を比較する比較回路とした形
   状識別センサ。