申请/专利权人：松下神视株式会社

申请日：2018-11-30

公开（公告）日：2021-04-23

公开（公告）号：CN109974589B

主分类号：G01B11/02(20060101)

分类号：G01B11/02(20060101)

优先权：["20171227 JP 2017-251636"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.04.23#授权;2019.07.30#实质审查的生效;2019.07.05#公开

摘要：提供一种透射型光电传感器，其能够将光投射器和光接收器的光轴的调整作业简化。一种透射型光电传感器，包括：光投射器，其利用固定单元而被固定在光投射器侧设置面，并输出沿着光投射器侧设置面的一维方向的线光；光接收器，其利用固定单元而被固定在沿与光投射器侧设置面同一面方向延伸设置的光接收器侧设置面，将从光投射器输出的偏离线光用在与该线光同一方向的一维方向能够接收光的光接收元件将该线光接收；以及控制器，其基于用光接收元件接收到的线光的光接收电平来检测位于光投射器和光接收器之间的被检查物的位移，在透射型光电传感器中，光接收元件具有能够接收光区域，其包含从光投射器输出的线光的光投射宽度，且比该光投射宽度更宽。

主权项：1.一种透射型光电传感器，具备：光投射器，其利用固定单元而被固定在光投射器侧设置面，所述光投射器输出沿着所述光投射器侧设置面的一维方向的线光；光接收器，其利用固定单元而被固定在沿与所述光投射器侧设置面同一面方向延伸设置的光接收器侧设置面，所述光接收器具备光接收元件，所述光接收元件具有能够将从所述光投射器输出的所述线光沿与该线光同一方向的一维方向接收的多个光接收单元，通过该光接收元件接收所述线光；以及控制器，其基于用所述光接收元件接收到的所述线光的光接收电平来检测位于所述光投射器和所述光接收器之间的被检查物的位移，所述透射型光电传感器的特征在于，所述光接收元件具备能够接收光区域，所述能够接收光区域包含从所述光投射器输出的所述线光的光投射宽度，且比该光投射宽度更宽，所述光接收器具备光接收窗，所述光接收窗将所述线光纳入并供给到所述光接收元件，所述能够接收光区域的纵向的中心位置与所述光接收窗的纵向的中心不一致。

全文数据：透射型光电传感器技术领域本发明涉及一种透射型光电传感器，其包括例如输出激光的光投射器和接收从光投射器输出的光的光接收器。背景技术透射型光电传感器具备输出激光的光投射器和接收激光的光接收器来作为传感器头。而且，光投射器和光接收器被对置设置，通过利用控制器检测在光接收器处的激光的光接收电平，从而检测被检查物的位移。在光投射器搭载有输出激光的光投射元件和将从光投射元件射出的光变换为线状即一维方向的透镜，该光投射器的盒体用螺钉固定在设置面。在光接收器处，在一维方向搭载有作为光接收元件的CMOS，该光接收器的盒体用螺钉固定在设置面。此时，光投射器以及光接收器被固定在设置面，以使光发射元件以及光接收元件互相对置且向同一方向延伸。而且，通过使从光投射器输出的激光在光接收器接收，并用控制器判断光接收器的光接收电平，从而检测在光投射器和光接收器之间被输送的被检查物的位移。作为与这样的透射型光电传感器类似的现有技术，已知有专利文献1、2。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2008-275462专利文献2：日本特开2016-151543发明内容发明欲解决的技术问题在上述那样的透射型光电传感器中，有必要以使从光投射器输出的激光的光投射宽度位于光接收器的能够接收光区域内即光接收单元的设置范围内的方式来将光投射器以及光接收器固定在设置面。当光接收器的能够接收光区域从光投射宽度偏离时，不能够正常地检测被检查物的位移。在将光投射器以及光接收器固定在设置面时，在以光投射器的光投射宽度位于光接收器的能够接收光区域内的方式进行了光轴调整的状态下，将光投射器以及光接收器用螺钉固定在设置面。然而，因为在用螺钉固定时存在光投射器和光接收器的光轴在一维方向偏离的情况，且在该情况下有必要重新进行光轴调整，所以光轴调整作业繁杂。在专利文献1、2中，虽然公开了检测透射型光电传感器的光轴偏离的结构，但是未公开修正光轴偏离的功能。该发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种透射型光电传感器，该透射型光电传感器能够将光投射器和光接收器的光轴的调整作业简化。用于解决问题的技术手段解决上述问题的透射型光电传感器，具备：光投射器，其利用固定单元而被固定在光投射器侧设置面，所述光投射器输出沿着所述光投射器侧设置面的一维方向的线光；光接收器，其利用固定单元而被固定在沿与所述光投射器侧设置面同一面方向延伸设置的光接收器侧设置面，所述光接收器具备光接收元件，所述光接收元件具有能够将从所述光投射器输出的所述线光沿与该线光同一方向的一维方向接收的多个光接收单元，通过该光接收元件接收所述线光；以及控制器，其基于用所述光接收元件接收到的所述线光的光接收电平来检测位于所述光投射器和所述光接收器之间的被检查物的位移，所述透射型光电传感器的特征在于，所述光接收元件具备能够接收光区域，所述能够接收光区域包含从所述光投射器输出的所述线光的光投射宽度，且比该光投射宽度更宽。利用该结构，提高了对光投射器和光接收器的光轴偏离的容许度。另外，优选为，在上述的透射型光电传感器中，所述控制器具备第一设定单元，所述第一设定单元从所述光接收元件的所述能够接收光区域中检测出以基准电平以上的光接收电平来接收所述线光的光接收区域，并基于该光接收区域的范围和预先设定了的范围来设定有效区域。根据该结构，在执行模式时能够抑制入射到有效区域以外的能够接收光区域的干扰光的影响。另外，优选为在上述透射型光电传感器中，所述控制器具备第二设定单元，所述第二设定单元调整所述有效区域的范围。根据该结构，根据需要，通过将有效区域AR2设定得较窄，而能够提高对光投射器1和光接收器2的光轴的偏离的容许度。另外，优选为在上述透射型光电传感器中，所述控制器具备：边缘检测单元，其检测所述光接收区域的边缘；以及第三设定单元，其设定为将检测到的所述边缘从所述有效区域除去。根据该结构，能够将光接收区域的边缘从有效区域除去。另外，优选为在上述透射型光电传感器中，所述控制器具备错误显示单元，所述错误显示单元在所述有效区域没有落在所述光接收区域的范围内时显示错误。根据该结构，在有效区域偏离能够接收光区域的情况下，由于在显示屏幕显示错误，所以抑制了有效区域的误设定。另外，优选为在上述透射型光电传感器中，所述光接收器具备光接收窗，所述光接收窗将所述线光纳入并供给到所述光接收元件，所述光接收元件的所述一维方向的中心相对于所述光接收窗的所述一维方向的中心偏移，所述控制器从位于与所述光接收窗的端部的距离较近的所述光接收元件的一个端部处的所述光接收单元起依次读出光接收信号。根据该结构，在执行模式中，在从光接收元件的各单元读出光接收电平时，由于是从位于与光接收窗的中心的距离较近的一侧的端部的光接收单元起依次读出光接收电平，所以缩短了读出有效区域的光接收电平所需的时间。另外，因为能够省略读出有效区域的信号接收电平后的从各单元读出光接收电平的过程，因此也能够缩短重复读出时的读出时间。发明效果根据本发明的透射型光电传感器，能够将光投射器和光接收器的光轴的调整作业简化。附图说明图1是示出透射型光电传感器的立体图。图2是示出光接收器的立体图。图3是示出光接收器内的光接收元件的立体图。图4是示出控制器的主视图。图5是示出透射型光电传感器的电气结构的框图。图6是示出透射型光电传感器的动作的流程图。图7是示出用光接收元件检测的光接收电平的说明图。图8是示出有效区域的设定动作的说明图。图9是示出有效区域的设定动作的说明图。符号说明1光投射器、2光接收器、3控制器第一设定单元、第二设定单元、第三设定单元、边缘检测单元、错误显示单元、8光接收窗、9光接收元件、11错误显示单元显示屏幕、L线光激光、ARp能够接收光区域、AR1光接收区域、AR2有效区域、A光投射宽度、RL光接收电平、S基准电平、EG边缘。具体实施方式以下，根据附图说明透射型光电传感器的一个实施方式。图1所示的透射型光电传感器具备光投射器1、光接收器2以及控制器3。光投射器1和光接收器2分别具备具有相同的外形尺寸的盒体4、5。盒体4、5例如用厚度为10mm的长方体形成，在该长方体的主面的对角位置的角部具有将盒体4、5在厚度方向贯通的安装孔6。而且，利用插通安装孔6的螺钉，而将盒体4、5的厚度方向的一个侧面主面的一个4a、5a分别固定在安装面。将盒体4、5固定的光投射器侧设置面和光接收器侧设置面是形成同一个面的一部分的平面。在光投射器1的盒体4处，在与侧面4a正交的侧面中的、长边方向的一个侧面形成有光投射窗7。光投射窗7沿着盒体4的纵向被开口为长方形。另外，从与侧面4a正交的侧面中的、短边方向的一个侧面延伸设置有电缆4b，且该电缆与控制器3连接。在光投射器1的盒体4内，输出激光的光投射元件沿着光投射窗7的纵向在一维方向并排地被搭载。而且，从光投射元件输出的一维方向的激光线光L从光投射窗7出射。如图2所示，在光接收器2的盒体5处，在与侧面5a正交的侧面中的、长边方向的一个侧面形成有光接收窗8。光接收窗8以与光投射窗7相同的大小以及形状，沿着盒体5的纵向被开口为长方形。另外，从与侧面5a正交的侧面中的、短边方向的一个侧面延伸设置有电缆5b，且该电缆与控制器3连接。而且，光投射器1和光接收器2利用螺钉或其他固定单元而被固定在设置面，以使光投射窗7和光投射窗8互相对置。如图3所示，在光接收器2的盒体5内，接收激光的光接收元件9沿着光接收窗8被安装。光接收元件9例如由ComplementaryMetalOxideSemiconductorCMOS互补金属氧化物半导体构成。能够接收激光的光接收元件9的能够接收光区域ARp被形成为比光接收窗8的纵向的宽度更宽，且该能够接收光区域ARp的纵向的中心位置X与光接收窗8的纵向的中心Y不一致。在图3中，能够接收光区域ARp的纵向的中心位置X比光接收窗8的纵向的中心Y向下方偏移，且光接收元件9的一个端部9a图3中为上端和光接收窗8的上端之间的距离D1比光接收元件9的另一个端部9b图3中为下端和光接收窗8的下端之间的距离D2短。光接收元件9与未图示的光接收电路连接，该光接收电路通过柔性电缆26、连接器27而与电缆5b连接。光接收元件9的光接收信号通过电缆5b被向控制器3输出。如图4所示，在控制器3的长方体形状的盒体10的前表面设置有：显示屏幕11、左键12、右键13、上键14、下键15、回车键16、退出键17、预设键18、输出显示灯19a～19c和输入显示灯20a、以及预设显示灯20b。左键12、右键13、上键14、下键15、回车键16、退出键17、预设键18在进行各种设定的情况中使用。输出显示灯19a～19c以及输入显示灯20a、预设显示灯20b显示控制器3的输入输出状态，显示屏幕11显示设定模式时的设定内容、对被检查物的位移进行检测的执行模式时的测量情况、或错误显示等。在控制器3的盒体10的纵向的一个侧面连接有电缆28。电缆28将从光投射器1以及光接收器2延伸设置的电缆4b、5b汇集连接到控制器3，光投射器1以及光接收器2与控制器3电连接。图5示出光投射器1、光接收器2以及控制器3的电气结构。光投射器1的光投射单元21具有激光二极管以及激光二极管的驱动部，光接收器2的光接收单元22具有作为光接收元件9的CMOS和将光接收元件9的接收信号向CPU23输出的输出部。在控制器3内置有CPU23并且设置有显示部24和操作部25。显示部24包含显示屏幕11以及各显示灯19a～19c、20和这些部件的驱动部，操作部25包含各键12～18。CPU23基于预先设定的程序进行动作，将在设定模式中用操作部25设定的设定内容在显示部24显示，并驱动光投射单元21将激光L输出。而且，基于光接收单元22的光接收信号来进行设定动作。另外，在执行模式中驱动光投射单元21将激光L输出，并基于光接收单元22的光接收信号来判断被检查物的测量结果，并将该判断结果在显示部24显示。接着，说明如上述那样被构成的透射型光电传感器的作用。图6示出将透射型光电传感器设置在设置位置并直到开始测量动作为止的流程。在光投射器1以及光接收器2被用螺钉固定在设置位置并且与控制器3连接后，当接通透射型光电传感器的电源时，首先进行光轴调整处理步骤1。光轴调整处理判断光投射器1和光接收器2的各光轴是否合适，在不合适的情况下进行调整作业以使各光轴的位置变得合适。接着，进行基准波形登录处理步骤2。在光投射器1以及光接收器2的设置时或再设置时，基准波形登录处理进行光接收电平的阈值、过滤值的设定等。接着，在进行了执行模式测量模式的选择步骤3，并且进行了测量方向的选择之后步骤4，开始检测被检查物的位移的测量动作。接着，对步骤1的光轴调整处理进行说明。在图7中，从光投射器1射出的激光L经过光投射窗7和光接收窗8而被光接收元件9接收。激光L作为光投射宽度A的一维方向的激光而在光接收元件9被接收。光接收元件9具备CMOS多个单元一列设置，以如上述那样在比光接收窗8的纵向的宽度更宽的能够接收光区域Arp中能够接收一维方向的激光L。光接收元件9所形成的激光L的光接收电平RL在光投射宽度A的两端部即边缘EG产生由菲涅尔分析引起的噪音NPL。若光接收电平RL中含有噪音NRL，则当检测被检查物的位移时，存在不能正常检测的可能。因此，有必要将光接收元件9的光接收区域AR1中的、不产生噪音NRL的区域设定为有效区域AR2，并基于该有效区域AR2的光接收电平RL来检测被检查物的位移。当光轴调整处理开始时，CPU23从光投射器1将激光L输出，并判断从光接收器2的光接收元件9输出的接收信号的光接收电平RL。此时，光接收电平RL被从光接收元件9的一端侧、即图3中的上端侧的单元依次读出。如图8所示，接着，CPU23将从光接收元件9的多个单元依次读出的接收信号的光接收电平RL与预先设定的基准电平S进行比较，得到当光接收电平RL比基准电平S高时设为H电平的比较结果信号CR。比较结果信号CR示出光接收元件9的能够接收光区域ARp的单元中的、位于接收了来自光投射器1的激光L的区域处的单元，CPU23将此识别为光接收区域AR1。此外，图8所示的光接收电平RL将从光接收元件9依次读出的接收信号的光接收电平从左向右显示。接着，CPU23确定光接收电平RL超过基准电平S的单元位置P1，并确定从单元位置P1起隔开预先设定的预定数量X1个单元的单元位置P2。而且，确定从单元位置P2起进一步隔开预定数量X2个单元的单元位置P3，并将单元位置P2和单元位置P3之间的区域设定为有效区域AR2。而且，若单元位置P3的比较结果信号CR是H电平，则CPU23识别为有效区域AR2的设定是正常的，并在显示屏幕11显示“OK”。反之，如图9所示，在单元位置P3从能够接收光区域ARp脱离的情况下，识别为有效区域AR2的设定是异常的，并在显示屏幕11显示“ERR”。另外，CPU23具有在上述光轴调整处理之前任意设定有效区域AR2的范围、即单元数量的功能。当按下控制器3的退出键17时，CPU23转到设定模式，并在显示屏幕11显示“SET”。接着，CPU23显示现在正在设定的有效区域AR2的单元数、即上述预定数量X2。从该状态下操作上键14或下键15时，则增减预定数量X2。而且，在将预定数量X2设定为期望的数量之后，当按下回车键16时，CPU23将新设定的预定数量X2作为有效区域AR2，且使该预定数量X2闪烁几秒钟并在显示屏幕11上显示已经确定了的预定数量X2。接着，CPU23再次进行显示屏幕11上的“SET”的显示，在该状态下按下退出键17时，返回到执行模式。此外，当按下回车键16时，再次进入到设定模式。在如上述的透射型光电传感器中，能够得到以下所示的效果。1由于光接收元件9的能够接收光区域ARp比光投射器1的光投射宽度A更宽，所以当用螺钉将光投射器1和光接收器2固定在安装面时，即使由于其固定位置的偏离而使光投射元件和光接收元件9的光轴在光投射元件和光接收元件9的延伸的一维方向上有偏离，光投射宽度A也容易落在光接收元件9的能够接收光区域ARp的范围内。因此能够降低有必要进行光投射器1以及光接收器2的固定位置的再调整、即光轴的再调整的可能性。2在设定模式时，能够在光接收器2的光接收元件9中，在从光投射器1输出的激光L的光接收电平RL比基准电平S更大的光接收区域AR1的范围内，将预先设定的范围设定为有效区域AR2。而且，因为在执行模式中基于该有效区域AR2的光接收电平RL来检测被检查物的位移，所以能够防止入射到有效区域AR2以外的能够接收光区域Arp中的干扰光的影响所导致的被检查物的误检测。3能够任意地设定有效区域AR2的宽度。根据需要，通过将有效区域AR2设置得较窄，而提高对光投射器1以及光接收器2的固定位置的偏离的容忍度。因此，能够进一步降低必须进行光投射器1和光接收器2的固定位置的再调整的可能性。4在有效区域AR2的设定时，确定从光接收电平RL小于基准电平S起至达到基准电平S的单元位置P1，并确定从单元位置P2起进一步隔开预定数量X2的单元的单元位置P3，该单元位置P2从单元位置P1起隔开预先设定的预定数量X1的单元。而且，因为将单元位置P2和单元位置P3之间的区域设定为有效区域AR2，所以能够将光接收区域AR1的边缘EG从有效区域AR2除去。因此，在执行模式中，能够将在边缘EG产生的噪音NRL的影响除去，从而能够提高被检查物的检查精度。5在有效区域AR2的设定时，在将要设定的有效区域AR2处存在光接收电平RL未达到基准电平S的单元位置的情况下，或有效区域AR2脱离能够接收光区域ARp的情况下，能够在显示屏幕11显示错误。因此，能够抑制有效区域AR2的误设定。6光接收元件9的能够接收光区域ARp的纵向的中心位置X偏移到与光接收窗8的纵向的中心Y不一致的位置，光接收元件9的能够接收光区域ARp的一个端部9a和光接收窗8的端部9a侧的端部之间的距离D1比光接收元件9的另一个端部9b和光接收窗8的端部9b侧的端部之间的距离D2短。因此，在执行模式中，在从光接收元件9的各单元读出光接收电平RL时，从与光接收窗8的中心Y的距离较近的一侧的端部9a依次读出光接收电平RL，所以能够缩短直到读出有效区域AR2的光接收电平RL为止所需的时间。此外，上述实施方式也可以如下变化。·也可以将光投射器1和光接收器2通过螺钉以外的固定单元来固定在设置面。·从光投射器1输出的光也可以是激光以外的光。·也可以使用二维CMOS作为光接收元件9。在该情况下，也可以仅使用线状的一维区域。·从光投射元件输出的线状的光不仅包含一维的光，也包含带有微小宽度的带状的光。·“OK”“ERR”的显示可以通过其他的文字，符号，标记等来显示，也可以通过指示灯的点亮、闪烁、显示色的变化等来显示。·光投射器1和光接收器2的外形尺寸也可以不相同。

权利要求：1.一种透射型光电传感器，具备：光投射器，其利用固定单元而被固定在光投射器侧设置面，所述光投射器输出沿着所述光投射器侧设置面的一维方向的线光；光接收器，其利用固定单元而被固定在沿与所述光投射器侧设置面同一面方向延伸设置的光接收器侧设置面，所述光接收器具备光接收元件，所述光接收元件具有能够将从所述光投射器输出的所述线光沿与该线光同一方向的一维方向接收的多个光接收单元，通过该光接收元件接收所述线光；以及控制器，其基于用所述光接收元件接收到的所述线光的光接收电平来检测位于所述光投射器和所述光接收器之间的被检查物的位移，所述透射型光电传感器的特征在于，所述光接收元件具备能够接收光区域，所述能够接收光区域包含从所述光投射器输出的所述线光的光投射宽度，且比该光投射宽度更宽。2.如权利要求1所述的透射型光电传感器，其特征在于，所述控制器具备第一设定单元，所述第一设定单元从所述光接收元件的所述能够接收光区域中检测出以基准电平以上的光接收电平来接收所述线光的光接收区域，并基于该光接收区域的范围和预先设定了的范围来设定有效区域。3.如权利要求2所述的透射型光电传感器，其特征在于，所述控制器具备第二设定单元，所述第二设定单元调整所述有效区域的范围。4.如权利要求2或3所述的透射型光电传感器，其特征在于，所述控制器具备：边缘检测单元，其检测所述光接收区域的边缘；以及第三设定单元，其设定为将检测到的所述边缘从所述有效区域除去。5.如权利要求2或3所述的透射型光电传感器，其特征在于，所述控制器具备错误显示单元，所述错误显示单元在所述有效区域没有落在所述光接收区域的范围内时显示错误。6.如权利要求1至3中的任一项所述的透射型光电传感器，其特征在于，所述光接收器具备光接收窗，所述光接收窗将所述线光纳入并供给到所述光接收元件，所述光接收元件的所述一维方向的中心相对于所述光接收窗的所述一维方向的中心偏移，所述控制器从位于与所述光接收窗的端部的距离较近的所述光接收元件的一个端部处的所述光接收单元起依次读出光接收信号。

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