JPS6362123A - 光反射による物体判別装置 - 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、物体の反射光により物体を認識する装置に関
するものである。特に、この種の物体からの反射光によ
り物体を認識する装置は、物体の搬送路等で移送される
物体の識別判断を行うことができる。

［従来の技術］ 従来のこの種の物体の反射光により物体を認識する装置
は、例えば、２種類の物体を判別する場合には、光源と
光電スイッチとを有し、前記光電スイッチの光学系の焦
点距離を位置決めし、そのときの光電スイッチの出力の
大きざにより、２種類の物体の判別を行っていた。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、上記従来の物体の反射光により物体を認識する
装置は、光電スイッチの光学系の検出要素が焦点距離に
よって変動するため、物体と光電スイッチの光学系の検
出要素との距離を、高精度に設定する必要があり、その
位置決め機溝が高価であるという問題点がめった。

そこで本発明は、上記問題点を解決すべくなされたもの
で、物体と光電スイッチの光学系の検出要素との距離に
高精度が要求されることなく、物体の判別が容易な光反
射による物体判別装置の提供を目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明にかかる光反射による物体判別装置は、被判別物
体を照明する光源と、光学系手段及び受光素子からなる
光−電検出手段と、前記被判別物体と光−電検出手段の
相互間の距離を変化させる相対距離変化手段と、前記光
−電検出手段の出力状態を判断する出力判別手段とを有
するものである。

［作用］ 本発明においては、光源により被判別物体を照明し、照
明された被判別物体の明るさを光学系手段及び受光素子
からなる光−電検出手段で測定し、更に、相対距離変化
手段で前記被判別物体と光−電検出手段との相互間の距
離を変化させ、光−電検出手段の被判別物体の反射光の
出力状態をみる。

光−電検出手段の出力が所定の出力状態以上のとき、ま
たはそれより低い場合の判断により、被判別物体を特定
することができる。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例の光反射による物体判別装置
の溝道を示す断面図、第２図は本発明の一実施例の光反
射による物体判別装置を物体の移送経路に配設した場合
の使用状態を示す説明図、第３図は第２図に示した実施
例の光反射による物体判別回路の回路図、また、第４図
は第３図の本実施例の光反射による物体判別回路による
制御のタイミングチャート、第５図は光−電検出手段の
出力特性図である。

第２図において、複数のローラ１３からなるメインロー
ラコンベア１１は物体１０を、第２図の左から右に移送
するものでおる。なお、前記物体１０は光反射による物
体判別装置からみれば、被判別物体であることから、以
下被判別物体１０として説明する。複数のローラ１４か
らなるサブローラコンベア１２は、被判別物体１０の中
の反射率が低いもののみ、メインローラコンベア１１か
ら選択し、第２図の左から右に移送するものである。投
光器ＳＴ及び受光器ＳＲは光応答スイッチを構成し、被
判別物体１０の先端が所定の位置、即ち、反射率が低い
被判別物体１０の進路を変更する位置に、被判別物体１
０が到来したことを検出するものでおる。油圧シリンダ
ＳＬはシリンダ部ＣＹとピストンロッドＰＳからなり、
前記被判別物体１０と後述する光−電検出手段の相互間
の距離を変化させる相対距離変化手段を構成し、前記ピ
ストンロッドＰＳのシリンダ部ＣＹの反対側には、ヘッ
ド部ＨＤが取付けられている。そして、被判別物体１０
の反射率が低い場合には、ピストンロッドＰＳのヘッド
部ＨＤにより、被判別物体１０の移送経路をメインロー
ラコンベア１１から、サブローラコンベア１２側に選択
移送すべく、メインローラコンベア１１及びサブローラ
コンベア１２の共通ローラ１５上を摺動させるものであ
る。

また、前記ピストンロッドＰＳのシリンダ部ＣＹの反対
側に取付けられたヘッド部ＨＤには、第１図に示す構造
−を有しており、そして、第３図に示す回路構成を有し
ている。

第１図において、発光ダイオード等の発光素子ＬＥＤは
ヘッド部ＨＤの本体ハウジングＭＨに取付けられており
、前記発光素子ＬＥＤから発せられる光は投光用レンズ
ＬＴにより、略平行光線または収束光線として被判別物
体１０に投光される。

フィルタＦＴはこの時投光される光の波長を選択するも
のである。これら発光素子ＬＥＤ及び投光用レンズＬＴ
、または発光素子ＬＥＤ及び投光用レンズＬＴ及びフィ
ルタＦＴは、被判別物体１０を照明する光源手段を構成
する。

また、前記光源手段から投光され被判別物体１０により
反射された反射光は、フィルタＦＲ及び受光用レンズＬ
Ｒを介して、フォトトランジスタ等の受光素子ＰＨで受
光される。前記フィルタＦＲ及び受光用レンズＬＲは、
光源手段と同様の機能を有するものである。前記フィル
タＦＲ及び受光用レンズＬＲは光学系手段を構成する。

また、前記光学系手段及び受光素子は光−電検出手段を
構成する。

前記光源手段並びに光学系手段及び光−電検出手段は、
ヘッド部ＨＤの本体ハウジングＭＨに内蔵されており、
また、その入出力は同様に内蔵された回路基板ＣＡに組
込まれており、コネクタＣＯでその外部との電気的及び
渫械的な接続が行われる。

第３図において、発光素子ＬＥＤは限流抵抗Ｒ１と直列
接続されており、図示しない定電圧回路の出力電圧Ｖｃ
ｃを受けて発光する。受光素子ＰＨは前記被判別物体１
０からの反射光を受け、それを抵抗Ｒ２の電圧降下の変
化として検出し、抵抗Ｒ２の電圧降下は反転増幅器ＡＭ
Ｐを介してコンパレータＣＯＭＰの入力とされる。また
、前記コンパレータＣＯＭＰの一端子には、抵抗Ｒ３と
直列接続された閾値電圧設定用のポテンショメータＰＭ
との接続点電圧である閾値電圧ｙｔｈが入力されている
。そして、前記コンパレータＣＯＭＰの出力はＯＲゲー
トを介して、再トリガ形により単安定出力する再トリガ
形単安定マルチバイブレータＲＭＭに入力される。再ト
リガ形単安定マルチバイブレータＲＭＭの出力は、バル
ブ駆動回路ＶＤを介して油圧シリンダＳＬを開閉制御す
る油圧切替バルブＶＬが接続されている。なお、前記コ
ンパレータＣＯＭＰの出力にはプルアップ抵抗Ｒ４が接
続されている。また、前記オアゲートＯＲには被判別物
体１０の先端を検出した場合に、光応答スイッチを構成
する受光器ＳＲの出力により、単安定マルチバイブレー
タＭＭをトリガし、それにより得られた単安定マルチバ
イブレータＭＭの出力が入力されている。

このように構成された本発明の実施例の光反射による物
体判別装置は、次のように動作する。

メインローラコンベア１１によって被判別物体１０が第
２図の左から右に移送されている。このとき、被判別物
体１０の先端部が光応答スイッチを構成する投光器ＳＴ
と受光器ＳＲとの間に移動し、投光器ＳＴと受光器ＳＲ
の光結合状態が遮断されると、受光器ＳＲの出力ａによ
り、単安定マルチバイブレータＭＭをトリガし、その単
安定マルチバイブレータＭＭの出力パルスｂにより、オ
アゲートＯＲを介して再トリガ形単安定マルチバイブレ
ータＲＭＭをトリガする。再トリガ形単安定マルチバイ
ブレータＲＭＭの出力Ｃは、第４図に示すように所定の
パルス幅Ｔを有している。なお、再トリガ形単安定マル
チバイブレータＲＭＭの出力Ｃ′は、単安定マルチバイ
ブレータＭＭの出力パルスｂのみにより、トリガされた
場合の出力である。前記パルス幅Ｔは油圧切替バルブＶ
Ｌを開とし、油圧シリンダＳＬに油圧を供給する時間で
、この時間内に、ピストンロッドＰＳのヘツド部ＨＤは
、被判別物体１０からの反射光の受光焦点を通過するに
十分な距離でおり、かつ、ヘッド部ＨＤが被判別物体１
０に接触する距離より短い距離を移動する。この間、定
電圧電源回路の出力により発光素子ＬＥＤが発光し、そ
の光は投光用レンズＬＴ及びフィルタＦＴを介して被判
別物体１０に投光される。被判別物体１０の反射光は、
フィルタＦＲ及び受光用レンズＬＲを介して、フォトト
ランジスタ等の受光素子ＰＨで受光されている。したが
って、受光素子ＰＨで検出された被判別物体１０からの
反射光は、それを抵抗Ｒ２の電圧降下の変化として検出
し、抵抗Ｒ２の電圧降下は反転増幅器ＡＭＰによって、
第５図の光−量検出手段の出力特性図の如き特性となる
。故に、ポテンショメータＰＭとの接続点電圧でおる閾
値電圧ｖｔｈ以上の反転増幅器ＡＭＰの出力ｄでは、コ
ンパレータＣＯＭ　Ｐの出力は“”Ｈ（ハイレベル）″
となり、その立ち下がりで再トリガ形単安定マルチバイ
ブレークＲＭＭをトリガし、再トリガ形単安定マルチバ
イブレータＲＭＭの出力Ｃは、第４図に示すように所定
のパルス幅２Ｔ以下のパルス幅の出力となる。このパル
ス幅の時間、油圧切替バルブＶＬを開とし、油圧シリン
ダ３ｍに油圧を供給するから、それによって、ピストン
ロッドＰＳのヘッド部ＨＤは、被判別物体１０を押圧し
、被判別物体１０の移送経路をメインローラコンベア１
１から、サブローラコンベア１２側に切替えて移送する
。

上記のように、本実施例の光反射による物体判別装置は
、被判別物体１０を照明する発光素子ＬＥＤ及び投光用
レンズＬＴ及びフィルタＦＴからなる光源手段と、フィ
ルタＦＲ及び受光用レンズＬＲからなる光学系手段及び
受光素子ＰＨからなる光−量検出手段と、前記被判別物
体１０と光−量検出手段の相互間の距離を変化させる油
圧シリンダＳＬのピストンロッドＰＳ等の相対距離変化
手段と、前記光−量検出手段の出力状態を判断する受光
素子ＰＨの出力を増幅する反転増幅器ＡＭＰ、所定の閾
値と判別するコンバレー９００ＭＰ等からなる出力判別
手段とを有するものでおる。

しかし、上記実施例では、被判別物体を照明する光源手
段として、発光素子ＬＥＤ及び投光用レンズＬＴ及びフ
ィルタＦＴからなる光源手段を有するものでおったが、
本発明を実施する場合には、発光素子ＬＥＤとして発光
ダイオード等の素子に限定されるものではなく、一般の
照明用のランプが使用できる。また、発光素子ＬＥＤま
たは照明用のランプの種別によりフィルタＦＴを省略す
ることができる。また、発光素子ＬＥＤまたは他のラン
プ等の光源にレンズの付いたものを使用する場合には、
投光用レンズＬＴを省略することができる。しかし、フ
ィルタＦ丁を用いるか、或いは特定の波長の発光素子Ｌ
ＥＤを用いたものでは、投光用レンズＬＴの保護と、そ
の波長の選択により外乱の影響を除去することができる
。

そして、被判別物体を照明する光源手段は、被判別物体
との相対距離が変化すると、通常では距離の自乗に反比
例する明るさになるが、上記実施例ではそれを投光用レ
ンズＬＴで略平行光線または収束光線を得るようにし、
距離による明るさの変化をなくすようにしたもので、特
性的には、受光用レンズＬＲの焦点でのピーク値を大き
くすることができ、反射率の変化に対して、その出力変
化を大きくすることができる。なあ、収束光線の場合に
被判別物体との相対距離が変化すると、光源手段による
照明の位置が変化する。

また、上記実施例では、前記光源手段並びに光学系手段
及び光−量検出手段は、ヘッド部ＨＤの本体ハウジング
ＭＨに内蔵されて一体に形成されているが、特に、被判
別物体を照明する光源手段は、外付けとすることができ
る。この場合、光源と被判別物体との相互間の距離の変
化は、被判別物体の明るさの変化の度合が少ないのが望
ましい。

即ち、光源と被判別物体との距離を長くして、多少の被
判別物体の距離の変化に対しても、被判別物体の明るさ
が変化しない程度に光源を単数または複数前ｔ２するの
が望ましい。勿論、天井照明を利用してもよい。

上記実施例では、光学系手段及び受光素子からなる光−
量検出手段として、フィルタＦＲ及び受光用レンズＬＲ
からなる光学系手段及び受光素子ＰＨからなる光−電検
出手段を有するものでおり、フィルタＦＲは前者のフィ
ルタＦＴと同様に、受光用レンズＬＲの保護と、その波
長の選択により外乱の影響を除去することができ、また
、受光素子ＰＨの特性を合致させることができる。受光
用レンズＬＲは所定の距離に焦点を設定するもので、そ
の出力特性として、受光素子ＰＨのピーク値を得るもの
であるが、受光用レンズＬＲをコーティングしてフィル
タＦＲの機能を持たせた場合には、フィルタＦＲを省略
することができる。そして、前者のフィルタＦＴを省略
した場合でも、フィルタＦＲの使用により、その効果を
上げることができる。

また、受光素子ＰＨとしては、フォトトランジスタ、ｃ
ｄｓ、フォトダイオード等の光感応素子の使用が可能で
ある。

上記実施例では、被判別物体と光−電検出手段の相互間
の距離を変化させる相対距離変化手段として、油圧シリ
ンダＳＬのピストンロッドＰＳのアーム長を変化させる
ことにより、両者間の相対距離を変化させているが、本
発明を実施する場合には、メインローラコンベア１１等
の被判別物体の移送手段により、被判別物体１０を光−
電検出手段方向または反光−電検出手段方向に移送し、
このときの相対距離変化を利用することもできる。

また、前記油圧シリンダＳＬに替えて、ラック及びピニ
オンギアとすることができる。なお、本実施例のように
、油圧シリンダＳＬを用いた場合には駆動力が大であり
、被判別物体１０の判別以外にも、他の被判別物体１０
の移動方向の変更にも使用することができる。また、ラ
ック及びピニオンギアで被判別物体と光−電検出手段の
相互間の距離を変化させる相対距離変化手段を構成した
ものでは、ピニオンギアを回動する手段により、ラック
のアーム長を任意に制御することができる。

上記実施例では、光−電検出手段の出力状態を判断する
出力判別手段として、受光素子ＰＨの出力を増幅する反
転増幅器ＡＭＰ、所定の闇値と判別するコンパレータＣ
ＯＭＰ等からなるものであるが、受光素子ＰＨの出力を
Ａ／Ｄ変換器を介してマイクロコンピュータでディジタ
ル処理してもよい。当然ながら、Ａ／Ｄ変換器内蔵のマ
イクロコンピュータでディジタル処理してもよい。また
、比較手段としてはコンパレータＣＯＭＰに限定される
ものではなく、シュミット回路、オペアンプ、差動増幅
器等の閾値の設定できる比較回路の使用が可能である。

また、この比較手段は受光素子ＰＨに所定の明るさ以上
の場合に限り、信号を出力するように構成してもよい。

なお、上記実施例では、被判別物体の反射率の変化のみ
で説明したが、フィルタの種類を選択することにより、
被判別物体の色彩判断に使用することもできる。

［発明の効果］ 以上のように本発明の光反射による物体判別装置は、被
判別物体を照明する光源手段と、光学系手段及び受光素
子からなる光−電検出手段と、前記被判別物体と光−電
検出手段の相互間の距離を変化させる相対距離変化手段
と、前記光−電検出手段の出力状態を判断する出力判別
手段とを具備するものであり、前記被判別物体と光−電
検出手段の相互間の距離を変化させることにより、その
出力が所定の閾値以上になるか否かを判断し、被判別物
体を判別するものであるから、被判別物体と光学系の検
出要素との距離を所定の距離に高精度に設定する必要が
ない。したがって、装置を廉価にすることができる。

そして、被判別物体と光−電検出手段の相互間の距離を
変化させることにより、その出力が所定の閾値以上にな
るか否かを判断するものでおるから、移動物体の判別が
容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の光反射による物体判別装置
の構造を示す断面図、第２図は本発明の一実施例の光反
射による物体判別装置を物体の移送経路に配設した場合
の使用状態を示す説明図、第３図は第２図に示した実施
例の光反射による物体判別回路の回路図、第４図は第３
図の本実１の光反射による物体判別回路による制御のタ
イミングチャート、第５図は光−電検出手段の出力特性
図でおる。 図において、 １０：被判別物体、 １１：メインローラコンベア、 １２：サブローラコンベア、 Ｓ丁＝投光器、　　　　　　ｓＲ：受光器、ＳＬ：油圧
シリンダ、　　ＬＥＤ　：発光素子、ＰＨ：受光素子、 でおる。 なお、図中、同−符号及び同一記号は、同一または相当
部分を示す。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）被判別物体を照明する光源手段と、光学系手段及
   び受光素子からなる光−電検出手段と、前記被判別物体
   と光−電検出手段の相互間の距離を変化させる相対距離
   変化手段と、前記光−電検出手段の出力状態を判断する
   出力判別手段とを具備することを特徴とする光反射によ
   る物体判別装置。
2. （２）前記被判別物体を照明する光源手段と、光学系手
   段及び受光素子からなる光−電検出手段は、一体に形成
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光
   反射による物体判別装置。
3. （３）前記被判別物体を照明する光源手段と、光学系手
   段及び受光素子からなる光−電検出手段は、一体に形成
   し、かつ、相対距離変化手段のピストンロッドに取付け
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光反
   射による物体判別装置。
4. （４）前記光学系手段及び受光素子からなる光−電検出
   手段は、フィルタ及びレンズ及び受光素子からなること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項から第３項のいずれ
   か１つに記載の光反射による物体判別装置。
5. （５）前記被判別物体と光−電検出手段の相互間の距離
   を変化させる相対距離変化手段は、油圧シリンダからな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第４項の
   いずれか１つに記載の光反射による物体判別装置。
6. （６）前記被判別物体と光−電検出手段の相互間の距離
   を変化させる相対距離変化手段は、ラック及びピニオン
   ギアからなることを特徴とする特許請求の範囲第１項か
   ら第４項のいずれか１つに記載の光反射による物体判別
   装置。
7. （７）前記被判別物体と光−電検出手段の相互間の距離
   を変化させる相対距離変化手段は、被判別物体の移送手
   段からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項から
   第４項のいずれか１つに記載の光反射による物体判別装
   置。