JP3843433B2

JP3843433B2 - Object detection device

Info

Publication number: JP3843433B2
Application number: JP2003131546A
Authority: JP
Inventors: 政信小崎; 伸悟山崎; 雄一駒澤; 詔司谷口; 浩金森
Original assignee: Asahi Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Asahi Seiki Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-05-09
Filing date: 2003-05-09
Publication date: 2006-11-08
Anticipated expiration: 2023-05-09
Also published as: JP2004333363A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は物体検出装置にかかるもので、とくに各種のコンベアその他の搬送装置により搬送されてくる物品ないしは物体、さらには相対的に移動する各種の物体の検出を行う物体検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から各種の物体を非接触的に検出するには、光線を用いた物体検出装置を用いることが多い。
たとえば、図１１は、コンベア１をその搬送方向から見た概略正面図であって、コンベア１上を搬送されてくる物体Ｍを透過型の光センサー２により検出可能としている。
光センサー２は、発光部３および受光部４を有し、その間を通過する物体Ｍが発光部３からの光線５を遮断することにより検出信号を取り出すようになっている。
しかしながら、光センサー２は、発光部３および受光部４を必要とするとともに、コンベア１にまたがってこれらを配置しなければならず、構造が複雑であり、また、高価であるという問題がある。さらに、単一の光センサー２による検出機能は、単に物体Ｍの通過の有無を検出することができるだけであるという問題がある。光センサー２を搬送方向あるいは高さ方向に多段に設けることによって、物体Ｍの搬送速度や大きさを検出することもできるが、コストが高くなることおよび構造が複雑になることなどの諸問題がある。
【０００３】
図１２は、図１１と同様に、コンベア１をその搬送方向から見た概略正面図であって、物体Ｍを反射型の光センサー６により検出可能である。
光センサー６は、発光部７および受光部８を有し、その近傍を通過する物体Ｍが光線を反射することにより検出信号を取り出すようになっている。
光センサー６は、コンベア１の片側にこれを配置することはできるが、光センサー２（図１１）と同様に、発光部７および受光部８を必要とし構造が複雑であるとともに、高価であり、さらに、単一の光センサー６だけでは単に物体Ｍの通過の有無を検出することができるだけであること、多段にこれを設けることはコストアップおよび構造の複雑化を招くことなどの諸問題がある。
さらに、光を利用した光センサー６を物体Ｍの通過部（コンベア１）の直下においた場合には、その発光部７や受光部８にゴミやほこりが付着することによる汚れの問題があり、検出精度が低下すること、あるいは掃除その他のメンテナンスの手間や費用がかかることなどの諸問題がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−７５５４７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上のような諸問題にかんがみなされたもので、相対的に移動する物体を簡単な構成で非接触的に検出可能な物体検出装置を提供することを課題とする。
【０００６】
また本発明は、微弱な外光であってもこれを拡散しないように集中させて、低コストの光センサーによる検出を可能とし、安価に製造可能な物体検出装置を提供することを課題とする。
【０００７】
また本発明は、物体の搬送方向ないし移動路の途中の片側部分のみに配置して単純な構成で物体を検出可能なメンテナンス上も有利である物体検出装置を提供することを課題とする。
【０００８】
また本発明は、ゴミやほこりなどによる汚れの問題を解消可能でメンテナンス上も有利である物体検出装置を提供することを課題とする。
【０００９】
また本発明は、オン・オフ信号による物体の有無検出のみならず、リニアな信号により物体の動作状態を検出可能で、その使用態様により物体の形状や搬送方向および搬送速度などの検出にも利用可能な物体検出装置を提供することを課題とする。
【００１０】
また本発明は、簡単かつ安価であってその複数個を配置することが可能であるとともに、こうした配置により各種の機能を発揮可能な物体検出装置を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、所定レベルの外光を筒体の比較的狭い光取入れ口から取り入れ可能として外界とは遮蔽した状態の内部に集中させるようにすること、この筒体内の所定深さに光センサーを取付けること、および物体による遮光をこの光センサーが検出可能とすることに着目したもので、相対的に移動する物体を検出する物体検出装置であって、所定レベルの外光をその光取入れ口からその内部に取り入れ可能な筒体と、この光取入れ口から所定深さにおいてこの筒体の上記内部に取り付けた光センサーと、を有するとともに、上記筒体の上記光取入れ口の近傍を通過する上記物体による遮光によりこの光センサーによる上記物体の検出を可能としたことを特徴とする物体検出装置である。
【００１２】
上記筒体は、その内部に上記光センサーを収容可能な光誘導空間部を形成した細長い管状であって、この光誘導空間部につながるその開口部を上記光取入れ口とすることができる。
【００１３】
上記筒体は、その両端部が外部に開口していることができる。
【００１４】
上記筒体は、その一端部のみが外部に開口していることができる。
【００１５】
上記光センサーは、上記筒体の内壁面にこれを取り付けることができる。
【００１６】
上記光センサーは、上記外光の光量に応じた電流が流れるセンサーであることができる。
【００１７】
上記光センサーは、上記筒体の内部にこれを少なくとも一個設けることができる。
【００１８】
上記光センサーは、上記筒体の内部にこれを複数個設けることができる。
【００１９】
上記光センサーは、上記筒体の内壁面における内周面に等角度間隔で少なくとも二個設けることができる。
【００２０】
上記筒体の開口部に取り付け可能であるとともに、上記光取入れ口を形成可能な光取入れ窓部を有する蓋部材を設けることができる。
【００２１】
上記光センサーによる検出の閾値レベルを調節可能とするレベル調節器を有することができる。
【００２２】
上記検出の対象となる物体は、任意のものであってよく、コンベアその他の搬送装置上を搬送されてくる物体に限らず、所定レベルの外光を遮光可能な、たとえば人間、路面およびその他各種の荷物など、当該物体検出装置に対して外光を遮るように相対的に移動するものであれば何でもよい。
【００２３】
本発明による物体検出装置においては、所定レベルの外光をその光取入れ口から取り入れ可能な筒体と、この筒体内の所定深さにおいてその内部に取り付けた光センサーと、を設けることにより、すなわち、外光の光量レベルを筒体内において光センサーの検出作用に適したレベルに集束ないし絞り込むことにより、筒体の光取入れ口の近傍を通過する物体による遮光によってこの光センサーによる物体の検出を可能とすることができるとともに、構成が単純でありかつ安価な光センサーを用いることができるので、大幅なコスト削減を実現することができる。
【００２４】
また、筒体内の光センサーの数およびその配置形態を工夫することにより、物体の移動方向や移動速度を検出可能であり、あるいは複数個の物体検出装置を所定の形態に配置することにより、物体の形状および移動方向や移動速度を検出可能であるなど、検出機能の拡充を図ることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
つぎに本発明の第１の実施の形態による物体検出装置１０を図１ないし図６にもとづき説明する。ただし、図１１および図１２と同様の部分には同一符号を付し、その詳述はこれを省略する。
図１は、物体検出装置１０の斜視図、図２は、同、縦断面図であって、物体検出装置１０は、筒体１１と、蓋部材１２と、光センサー１３と、を有する。
【００２６】
筒体１１は、たとえば断面四角形状（正方形状）のアルミニウム製あるいは塩化ビニールその他の合成樹脂製の細長い管状を呈し、その両端部が外部に開口しており、その一方の（図中上方の）開口部を光取入れ口１４としている。
筒体１１は、その内部に光センサー１３を収容可能な光誘導空間部１５を形成し、光取入れ口１４からつながるこの光誘導空間部１５内に所定レベルの外光１６を取り入れ可能としている。
光誘導空間部１５は、断面正方形状であって、筒体１１の深さ方向に同一断面形状を有し、外光１６を光センサー１３の部分まで有効かつ確実に誘導可能である。
なお筒体１１は、その両端部を開口させることもできるが、その一端部のみが外部に開口していればよいものである。
【００２７】
蓋部材１２は、平板部１７および保持外壁部１８を有する。
平板部１７には光取入れ口１４に臨む光取入れ窓部１９をその中央位置に形成し、保持外壁部１８は筒体１１の頂部にこれを嵌め込んで、平板部１７を筒体１１の開口部（光取入れ口１４）に取り付け可能とする。
光取入れ窓部１９は、外光１６を所定レベルに絞り込んで光取入れ口１４ないし光誘導空間部１５内に、さらには光センサー１３方向に集中して取り入れ可能としている。
【００２８】
光センサー１３は、受光した外光１６の光量に応じて、たとえば抵抗値が変化して対応した電流が流れるセンサーであって、筒体１１の内壁面１１Ａの所定深さにおいてその受光面１３Ａを同一面上に取り付け、ケーブル２０により検出回路２１（図３、後述）に信号を供給可能とする。
光センサー１３としては、光誘導空間部１５内に入射する外光１６の光量に応じた電流が流れるものであれば、任意のタイプのものを採用可能である。たとえば、低価格のＣｄＳセンサーなど、あるいは高価ではあるが精度良好なＣＣＤセンサーなどを採用することができる。なお、筒体１１の内壁面１１Ａを鏡面仕上げすることにより、外光１６の受光効率を上げるようにすることもできるが、筒体１１の材料を選択することにより、内壁面１１Ａの反射効率を所望のレベルに設計することができる。
この光センサー１３が、筒体１１の光取入れ口１４（光取入れ窓部１９）の近傍を通過する物体Ｍによる遮光により物体Ｍの検出を可能とする。
【００２９】
図３は、光センサー１３の検出回路２１のブロック回路図であって、検出回路２１は、光センサー１３の検出信号を増幅する増幅器２２と、信号比較器２３およびレベル調節器２４と、オン・オフ信号出力器２５と、制御器２６と、を有する。
【００３０】
図４は、光センサー１３の検出レベル２７および信号比較器２３における閾値レベル２８の説明図であって、物体検出装置１０の近傍を通過した物体Ｍによる遮光によって、閾値レベル２８から下方に低下した検出レベル２７を信号比較器２３が比較し、オン・オフ信号出力器２５がオン・オフ検出信号を制御器２６に出力し、制御器２６からの制御信号により所定の制御を行う。
【００３１】
なお、レベル調節器２４は、光センサー１３による検出レベル２７に対する閾値レベル２８を所望のレベルに調節するもので、物体検出装置１０をセットする外部環境における外光１６の光量レベルをあらかじめ計測しておき、所定の閾値レベル２８を得るようにソフトウェアで調節することにより、光センサー１３による検出を可能とする。
【００３２】
また、とくに図２に示すように、光取入れ窓部１９の直径をＤとし、蓋部材１２（平板部１７）の厚さをＴとし、筒体１１の光誘導空間部１５における光センサー１３の取付け深さをＨとし、光センサー１３の取付け部位からの筒体１１の底部（図中下方の開口部）の深さをＪとし、筒体１１の内径をＷとしたときに、これらの数値を任意に組み合わせ、また光センサー１３の感度を考慮して設計することにより、物体検出装置１０（光センサー１３）の閾値レベル２８を機械的に調節し設定することができる。なお、図２の下部に仮想線で示すように、光センサー１３を筒体１１の内壁面１１Ａよりへこんだ穴部２９に設けることにより光センサー１３を保護した状態で取り付けることもできるが、この構成の場合には光センサー１３のへこみ距離Ｃも考慮することができる。
【００３３】
図５は、こうした構成の物体検出装置１０を前記コンベア１に取り付けた場合の要部断面図であり、コンベア１の貫通部３０に物体検出装置１０の光取入れ窓部１９を臨ませた状態で取付け金具３１により物体検出装置１０（筒体１１）をコンベア１に対して固定する。
コンベア１上を搬送される物体Ｍがコンベア１の貫通部３０すなわち、光取入れ窓部１９（光取入れ口１４）を閉鎖して外光１６を遮光するので、光センサー１３は今まで検出していた外光１６の光量が変化する結果、この変化を信号として出力し、検出回路２１が物体Ｍの通過を検出する。
本発明においては、筒体１１を設けることにより、光センサー１３による外光１６の検出および遮光の範囲を物体Ｍが通過する部位に限定することができるので、筒体１１による被覆がない状態の光センサー１３が物体Ｍの通過による外光１６の変化を検出することが困難である場合とは異なり、外光１６の照射レベルおよび遮光レベルを有効に識別して物体Ｍの検出を可能とする。とくに、外光１６が微弱である場合には、筒体１１により光センサー１３の検出領域を光誘導空間部１５内に限定して外光１６が拡散しないようにするとともに、光センサー１３部分に外光１６を集中ないし集束させてその検出を可能とする。
【００３４】
本発明による物体検出装置１０は、上述のように、従来の透過型の光センサー２（図１１）あるいは反射型の光センサー６（図１２）のような自己発光部を必要とせず、所定レベルの光量を有する外光１６さえあれば、光源を選ばずに検出が可能であるため、非常に単純かつ簡単な構成であり、きわめて低いコストで製造が可能である。
【００３５】
しかも物体検出装置１０は、コンベア１の片側のみにこれを配置するだけでよく、図５に示すように、直下型かつ非接触型であって、破損する惧れも非常に少ないとともに、光センサー１３の受光面１３Ａを筒体１１の内壁面１１Ａと同一面にしているので、受光面１３Ａにゴミやほこりが付着する可能性も非常に小さく、掃除その他のメンテナンス上も有利である。
なお、光の指向性を考慮すると、光センサー１３の受光面１３Ａを光取入れ口１４ないし光取入れ窓部１９方向に向けることが望ましいが、外光１６を光誘導空間部１５内に誘導して拡散しないようにすることにより、受光面１３Ａを筒体１１の内壁面１１Ａに設けても外光１６の光量変化を検出可能である。もちろん、光センサー１３は、光誘導空間部１５内の任意の部位に任意の姿勢でこれを取り付けることができるが、上述のようにその受光面１３Ａへのゴミやほこりの付着による汚れの問題にかんがみて、受光面１３Ａが鉛直方向に沿うようにすることが望ましい。
【００３６】
図５に示すような配置の場合に、コンベア１の下方部が上方部に比較して充分暗ければ、筒体１１の底部もこれを開口部としておくことができ、筒体１１内にゴミやほこりがたまることもない。もちろん、筒体１１の一方の端部を閉鎖してその一方の端部のみを開口部として構成することにより、外光１６のレベルをより明確にすることができる。
【００３７】
なお、図４に示したように、光センサー１３の検出レベル２７と信号比較器２３における閾値レベル２８との比較によるオン・オフ信号にもとづいて物体Ｍの有無の検出を行うこともできるが、光センサー１３としてたとえばＣｄＳセンサーなどを採用した場合には、光量に応じて抵抗値がリニアに変化するため、このリニアな信号にもとづいて、物体Ｍの接近状態ないし相対移動状態を検出するように制御することもできる。
【００３８】
さらに、物体検出装置１０は、非常な低価格かつ単純な構成であるため、これを複数個任意の形態で配置することが可能となり、またこうした配置を採用することにより、物体Ｍの通過の有無検出に限定されずに、任意の検出機能を発揮することもできる。
たとえば図６は、任意の搬送装置３２の平面図であって、この搬送装置３２上に碁盤の目状に開口形成した貫通部３０の直下に物体検出装置１０を縦横平面的に分散して複数個均一に配置することにより、物体Ｍの形状（厳密には底面形状）および搬送方向や搬送速度を検出することもできる。物体検出装置１０を立体的に分散配置すれば、その高さ方向の形状（側面形状）も検出可能である。
【００３９】
つぎに、本発明においては、筒体１１が充分に細ければ、蓋部材１２およびその光取入れ窓部１９を設ける必要はない。
すなわち、図７は、本発明の第２の実施の形態による物体検出装置４０の縦断面図であって、物体検出装置４０では、筒体１１が充分に細く、すなわち、筒体１１の内径Ｗが充分に小さく、光取入れ口１４の開口面積が充分に小さければ、光誘導空間部１５内への外光１６の光量を必要なレベルおよび領域に限定することが可能であり、光センサー１３に光取入れ口１４から直接外光１６を誘導することができる。
【００４０】
こうした構成の物体検出装置４０において、蓋部材１２を設ける必要がないので、構成をさらに単純化することができるとともに、コストをさらに低減化可能である。また、筒体１１自体がより細い形状であるので、物体検出装置４０をさらに密度高く平面的にこれを配置することが可能となって、平面におけるより精密な検出機能を発揮可能である。
【００４１】
図８は、本発明の第３の実施の形態による物体検出装置５０の縦断面図であって、物体検出装置５０においては、筒体１１の両端部の開口部をともに光取入れ口１４とし、ここにそれぞれ設けた蓋部材１２によりその光取入れ窓部１９から外光１６を光誘導空間部１５さらには光センサー１３に取り込み可能としている。
光センサー１３を筒体１１の中心部に配置し、両端の光取入れ窓部１９から外光１６を受光可能としている。
【００４２】
こうした構成の物体検出装置５０においては、物体検出装置５０の両端部に外光導入部（光取入れ窓部１９）を有することになり、両端の光取入れ窓部１９から光センサー１３に入射するそれぞれの光量のレベル差に応じて物体Ｍの通過を検出することができるとともに、単一の物体検出装置５０を用いて左右二列で交互に、あるいは順次移動する物体Ｍを検出可能である。
【００４３】
本発明においては、光センサー１３を筒体１１の内部に少なくとも一個設けるものであるが、必要に応じて筒体１１の内部に光センサー１３を複数個設けることもできる。
図９は、本発明の第４の実施の形態による物体検出装置６０の縦断面図であって、物体検出装置６０においては、二個の光センサー１３を筒体１１の内壁面１１Ａに等角度間隔で、すなわち、互いに対向した内壁面１１Ａに設けている。
また、蓋部材１２を設けることなく、光取入れ窓部１９より比較的広く開口している光取入れ口１４の部分から光誘導空間部１５に外光１６を入射可能として、それぞれ反対側の光センサー１３がそれぞれに向かう外光１６を受光可能としてある。
【００４４】
こうした構成の物体検出装置６０においては、図９中左右の光センサー１３が物体Ｍの所定一方向に向かう移動にともなって、わずかな時間差をもって外光１６が遮光され、物体Ｍを検出することになるので、物体Ｍの移動速度あるいはその移動方向も検出可能である。
【００４５】
図１０は、本発明の第５の実施の形態による物体検出装置７０の横断面図であって、物体検出装置７０においては、円筒形の筒体７１を採用し、光センサー１３を筒体７１の内壁面７１Ａにおける内周面に等角度間隔で８個設けている。
【００４６】
こうした構成の物体検出装置７０においては、物体Ｍの移動方向が八方であっても、外光１６の遮断がその移動に応じてわずかな時間差をもって行われ、それぞれの光センサー１３がこれを順次検出する結果、その移動速度ないし移動方向を検出可能である。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、光取入れ口および光誘導空間部を有する筒体とこの筒体内の光センサーとを設けたので、外光の検出範囲を限定して構成を単純化し低コストで製造することができるとともに、センサーとして各種の応用形態が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による物体検出装置１０の斜視図である。
【図２】同、縦断面図である。
【図３】同、光センサー１３の検出回路２１のブロック回路図である。
【図４】同、光センサー１３の検出レベル２７および信号比較器２３における閾値レベル２８の説明図である。
【図５】同、物体検出装置１０をコンベア１に取り付けた場合の要部断面図である。
【図６】同、物体検出装置１０を縦横平面的に分散して複数個均一に配置した任意の搬送装置３２の平面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態による物体検出装置４０の縦断面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態による物体検出装置５０の縦断面図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態による物体検出装置６０の縦断面図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態による物体検出装置７０の横断面図である。
【図１１】従来の透過型の光センサー２を取り付けたコンベア１をその搬送方向から見た概略正面図である。
【図１２】従来の反射型の光センサー６を取り付けたコンベア１をその搬送方向から見た概略正面図である。
【符号の説明】
１コンベア
２透過型の光センサー（図１１）
３発光部
４受光部
５光線
６反射型の光センサー（図１２）
７発光部
８受光部
１０物体検出装置（第１の実施の形態、図１、図２）
１１筒体
１１Ａ筒体１１の内壁面
１２蓋部材
１３光センサー
１３Ａ光センサー１３の受光面
１４光取入れ口
１５光誘導空間部
１６外光
１７平板部
１８保持外壁部
１９光取入れ窓部
２０ケーブル
２１検出回路（図３）
２２増幅器
２３信号比較器
２４レベル調節器
２５オン・オフ信号出力器
２６制御器
２７検出レベル（図４）
２８閾値レベル（図４）
２９へこんだ穴部（図２）
３０コンベア１の貫通部（図５）
３１取付け金具
３２搬送装置（図６）
４０物体検出装置（第２の実施の形態、図７）
５０物体検出装置（第３の実施の形態、図８）
６０物体検出装置（第４の実施の形態、図９）
７０物体検出装置（第５の実施の形態、図１０）
７１円筒形の筒体
７１Ａ筒体７１の内壁面
Ｄ光取入れ窓部１９の直径（図２）
Ｔ蓋部材１２（平板部１７）の厚さ
Ｈ筒体１１の光誘導空間部１５における光センサー１３の取付け深さ
Ｊ光センサー１３の取付け部位からの筒体１１の底部の深さ
Ｗ筒体１１の内径
Ｃへこんだ穴部２９における光センサー１３のへこみ距離[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an object detection apparatus, and more particularly to an object detection apparatus that detects articles or objects conveyed by various conveyors or other conveyance apparatuses, and various objects that move relatively.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in order to detect various objects in a non-contact manner, an object detection device using light rays is often used.
For example, FIG. 11 is a schematic front view of the conveyor 1 as viewed from the conveying direction, and the object M conveyed on the conveyor 1 can be detected by the transmissive optical sensor 2.
The optical sensor 2 has a light emitting unit 3 and a light receiving unit 4, and an object M passing between the light sensor 2 extracts a detection signal by blocking the light beam 5 from the light emitting unit 3.
However, the optical sensor 2 requires the light emitting unit 3 and the light receiving unit 4 and has to be disposed across the conveyor 1, which has a problem that the structure is complicated and expensive. Furthermore, there is a problem that the detection function by the single optical sensor 2 can only detect the presence or absence of the passage of the object M. By providing the optical sensor 2 in multiple stages in the transport direction or height direction, the transport speed and size of the object M can be detected, but there are various problems such as high cost and complicated structure. is there.
[0003]
FIG. 12 is a schematic front view of the conveyor 1 as seen from the conveying direction, as in FIG. 11, and the object M can be detected by the reflective optical sensor 6.
The optical sensor 6 has a light emitting unit 7 and a light receiving unit 8, and an object M passing through the light sensor 6 takes out a detection signal by reflecting a light beam.
The optical sensor 6 can be disposed on one side of the conveyor 1, but, like the optical sensor 2 (FIG. 11), requires a light emitting unit 7 and a light receiving unit 8 and has a complicated structure and is expensive. Furthermore, the single optical sensor 6 alone can only detect the presence / absence of the passage of the object M, and the provision of this in multiple stages raises costs and complicates the structure. is there.
Furthermore, when the light sensor 6 using light is placed directly under the passing part (conveyor 1) of the object M, there is a problem of dirt due to dust and dust adhering to the light emitting part 7 and the light receiving part 8, There are various problems such as a decrease in detection accuracy, and the time and expense of cleaning and other maintenance.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2003-75547
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been considered in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an object detection device capable of detecting a relatively moving object in a non-contact manner with a simple configuration.
[0006]
Another object of the present invention is to provide an object detection device that can detect even a weak external light so as not to diffuse, can be detected by a low-cost optical sensor, and can be manufactured at low cost. .
[0007]
It is another object of the present invention to provide an object detection apparatus that is advantageous in maintenance and can be detected only with a simple configuration by being arranged only on one side of the object in the conveyance direction or on the moving path.
[0008]
It is another object of the present invention to provide an object detection apparatus that can solve the problem of contamination due to dust, dust, and the like and is advantageous in terms of maintenance.
[0009]
Moreover, the present invention can detect not only the presence / absence of an object by an on / off signal but also an operation state of an object by a linear signal, and can also be used for detecting the shape, conveyance direction, conveyance speed, etc. of the object depending on its usage. It is an object to provide a possible object detection device.
[0010]
It is another object of the present invention to provide an object detection apparatus that is simple and inexpensive and that can be arranged in plural, and that can perform various functions by such arrangement.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention allows a predetermined level of external light to be taken in from a relatively narrow light intake of the cylinder so that it is concentrated inside a state where it is shielded from the outside, and the optical sensor is set to a predetermined depth inside the cylinder. Is an object detection device that detects a relatively moving object, and is designed to detect a predetermined level of external light. And a light sensor attached to the inside of the cylindrical body at a predetermined depth from the light inlet, and passes through the vicinity of the light inlet of the cylindrical body. An object detection apparatus characterized in that the light sensor can detect the object by light shielding.
[0012]
The cylindrical body has an elongated tubular shape in which a light guiding space portion that can accommodate the light sensor is formed, and an opening portion connected to the light guiding space portion can be used as the light intake port.
[0013]
Both ends of the cylindrical body can be opened to the outside.
[0014]
Only one end of the cylindrical body can open to the outside.
[0015]
The optical sensor can be attached to the inner wall surface of the cylindrical body.
[0016]
The optical sensor may be a sensor through which a current corresponding to the amount of external light flows.
[0017]
The optical sensor can be provided at least one inside the cylindrical body.
[0018]
A plurality of the optical sensors can be provided inside the cylindrical body.
[0019]
At least two optical sensors can be provided at equal angular intervals on the inner peripheral surface of the inner wall surface of the cylindrical body.
[0020]
A lid member having a light intake window portion that can be attached to the opening of the cylindrical body and that can form the light intake port can be provided.
[0021]
A level adjuster that can adjust a threshold level of detection by the optical sensor can be provided.
[0022]
The object to be detected may be any object, and is not limited to an object conveyed on a conveyor or other conveying device, and can block a predetermined level of external light, for example, humans, road surfaces, and other various types Anything that moves relative to the object detection device so as to block outside light may be used.
[0023]
In the object detection device according to the present invention, by providing a cylindrical body capable of taking in a predetermined level of external light from the light inlet, and a photosensor attached to the inside at a predetermined depth in the cylindrical body, that is, By focusing or narrowing the light level of external light to a level suitable for the detection action of the optical sensor in the cylinder, it is possible to detect the object by this optical sensor by blocking light from the object passing near the light inlet of the cylinder In addition, since an optical sensor that has a simple configuration and is inexpensive can be used, significant cost reduction can be realized.
[0024]
In addition, by devising the number of optical sensors in the cylinder and the arrangement form thereof, it is possible to detect the movement direction and movement speed of the object, or by arranging a plurality of object detection devices in a predetermined form, The detection function can be expanded such that the shape, the moving direction, and the moving speed can be detected.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an object detection apparatus 10 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. However, the same parts as those in FIGS. 11 and 12 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
FIG. 1 is a perspective view of the object detection device 10, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the object detection device 10. The object detection device 10 includes a cylindrical body 11, a lid member 12, and an optical sensor 13.
[0026]
The cylindrical body 11 has, for example, an elongated tubular shape made of aluminum having a square cross section (square shape) or made of vinyl chloride or other synthetic resin, and both ends thereof are open to the outside, and one of them (upper in the figure). The opening is the light inlet 14.
The cylindrical body 11 forms therein a light guiding space 15 that can accommodate the light sensor 13, and a predetermined level of external light 16 can be taken into the light guiding space 15 connected from the light inlet 14.
The light guiding space portion 15 has a square cross section, has the same cross sectional shape in the depth direction of the cylindrical body 11, and can effectively and reliably guide the external light 16 to the portion of the optical sensor 13.
In addition, although the both ends of the cylinder 11 can also be opened, only the one end part should just be opened outside.
[0027]
The lid member 12 has a flat plate portion 17 and a holding outer wall portion 18.
The flat plate portion 17 is formed with a light intake window portion 19 facing the light intake port 14 at its center position, and the holding outer wall portion 18 is fitted into the top of the cylindrical body 11, and the flat plate portion 17 is opened to the cylindrical body 11. It can be attached to the part (light inlet 14).
The light intake window portion 19 is capable of narrowing the outside light 16 to a predetermined level so that it can be concentrated in the light intake port 14 or the light guide space portion 15 and further in the direction of the optical sensor 13.
[0028]
The optical sensor 13 is a sensor in which, for example, a resistance value changes and a corresponding current flows in accordance with the amount of received external light 16, and the light receiving surface 13A is formed at a predetermined depth of the inner wall surface 11A of the cylinder 11. It is mounted on the same surface, and a signal can be supplied to the detection circuit 21 (FIG. 3, described later) by the cable 20.
As the optical sensor 13, any type of sensor can be used as long as a current flows in accordance with the amount of external light 16 incident on the light guide space 15. For example, a low-cost CdS sensor or the like, or an expensive but highly accurate CCD sensor can be employed. The inner wall surface 11A of the cylindrical body 11 can be mirror-finished to increase the light receiving efficiency of the external light 16, but the reflection efficiency of the inner wall surface 11A can be increased by selecting the material of the cylindrical body 11. It can be designed to a desired level.
This optical sensor 13 enables detection of the object M by light shielding by the object M passing near the light intake port 14 (light intake window portion 19) of the cylindrical body 11.
[0029]
FIG. 3 is a block circuit diagram of the detection circuit 21 of the optical sensor 13. The detection circuit 21 includes an amplifier 22 that amplifies the detection signal of the optical sensor 13, a signal comparator 23 and a level adjuster 24, An off signal output unit 25 and a controller 26 are provided.
[0030]
FIG. 4 is an explanatory diagram of the detection level 27 of the optical sensor 13 and the threshold level 28 in the signal comparator 23, and is lowered downward from the threshold level 28 due to light shielding by the object M that has passed near the object detection device 10. The signal comparator 23 compares the detection level 27, the on / off signal output unit 25 outputs an on / off detection signal to the controller 26, and predetermined control is performed by the control signal from the controller 26.
[0031]
The level adjuster 24 adjusts the threshold level 28 with respect to the detection level 27 detected by the optical sensor 13 to a desired level, and measures the light level of the external light 16 in the external environment where the object detection device 10 is set in advance. The detection by the optical sensor 13 is made possible by adjusting the software so as to obtain a predetermined threshold level 28.
[0032]
In particular, as shown in FIG. 2, the diameter of the light intake window portion 19 is D, the thickness of the lid member 12 (flat plate portion 17) is T, and the optical sensor 13 in the light guiding space portion 15 of the cylindrical body 11 is formed. When the mounting depth is H, the depth of the bottom portion (lower opening in the figure) of the cylindrical body 11 from the mounting portion of the optical sensor 13 is J, and the inner diameter of the cylindrical body 11 is W, these numerical values are used. By arbitrarily combining and designing in consideration of the sensitivity of the optical sensor 13, the threshold level 28 of the object detection device 10 (optical sensor 13) can be mechanically adjusted and set. In addition, as shown by a virtual line in the lower part of FIG. 2, the optical sensor 13 can be attached in a protected state by providing the optical sensor 13 in the hole 29 recessed from the inner wall surface 11 </ b> A of the cylindrical body 11. In the case of the configuration, the indentation distance C of the optical sensor 13 can also be considered.
[0033]
FIG. 5 is a cross-sectional view of the main part when the object detection device 10 having such a configuration is attached to the conveyor 1, with the light intake window portion 19 of the object detection device 10 facing the penetration portion 30 of the conveyor 1. The object detection device 10 (cylinder 11) is fixed to the conveyor 1 by the mounting bracket 31.
Since the object M conveyed on the conveyor 1 closes the penetration portion 30 of the conveyor 1, that is, the light intake window portion 19 (light intake port 14) and blocks the external light 16, the optical sensor 13 has detected so far. As a result of the change in the amount of external light 16, this change is output as a signal, and the detection circuit 21 detects the passage of the object M.
In the present invention, by providing the cylindrical body 11, the range of detection and shielding of the external light 16 by the optical sensor 13 can be limited to a portion through which the object M passes, so that the cylindrical body 11 is not covered. Unlike the case where it is difficult for the optical sensor 13 to detect a change in the external light 16 due to the passage of the object M, the object M can be detected by effectively identifying the irradiation level and the light shielding level of the external light 16. . In particular, when the external light 16 is weak, the cylindrical body 11 limits the detection area of the optical sensor 13 within the light guiding space 15 so that the external light 16 does not diffuse and The outside light 16 is concentrated or focused to enable detection.
[0034]
As described above, the object detection device 10 according to the present invention does not require a self-light emitting portion like the conventional transmission type photosensor 2 (FIG. 11) or the reflection type photosensor 6 (FIG. 12), and has a predetermined level. As long as the outside light 16 having the light quantity of 1 can be detected, it is possible to detect the light source regardless of the light source.
[0035]
Moreover, the object detection device 10 only needs to be disposed on one side of the conveyor 1, and as shown in FIG. 5, it is a direct type and non-contact type, and is very unlikely to be damaged. Since the 13 light receiving surfaces 13A are flush with the inner wall surface 11A of the cylinder 11, there is very little possibility that dust and dust will adhere to the light receiving surface 13A, which is advantageous for cleaning and other maintenance.
In consideration of the directivity of light, it is desirable that the light receiving surface 13A of the optical sensor 13 be directed toward the light intake port 14 or the light intake window portion 19, but the external light 16 is guided into the light guide space portion 15. By preventing the light from diffusing, even if the light receiving surface 13A is provided on the inner wall surface 11A of the cylindrical body 11, it is possible to detect the light amount change of the external light 16. Of course, the optical sensor 13 can be attached to an arbitrary part in the light guide space 15 in an arbitrary posture. However, as described above, the problem of contamination due to the adhesion of dust and dust to the light receiving surface 13A is caused. In view of this, it is desirable that the light receiving surface 13A be along the vertical direction.
[0036]
In the case of the arrangement as shown in FIG. 5, if the lower part of the conveyor 1 is sufficiently dark compared to the upper part, the bottom part of the cylinder 11 can also be set as an opening, and dust is contained in the cylinder 11. There is no accumulation of dust. Of course, the level of the external light 16 can be made clearer by closing one end of the cylinder 11 and forming only one end as an opening.
[0037]
As shown in FIG. 4, the presence / absence of the object M can be detected based on an on / off signal obtained by comparing the detection level 27 of the optical sensor 13 with the threshold level 28 of the signal comparator 23. When a CdS sensor or the like is employed as the optical sensor 13, for example, the resistance value changes linearly according to the amount of light. It can also be controlled.
[0038]
Furthermore, since the object detection device 10 has a very low cost and simple configuration, a plurality of the object detection devices 10 can be arranged in an arbitrary form, and by adopting such an arrangement, whether or not the object M has passed is determined. An arbitrary detection function can be exhibited without being limited to detection.
For example, FIG. 6 is a plan view of an arbitrary transfer device 32, and a plurality of object detection devices 10 are dispersed in the horizontal and vertical planes directly below a through-hole 30 formed on the transfer device 32 in the shape of a grid. By arranging them uniformly, it is also possible to detect the shape (strictly the bottom surface shape) of the object M, the transport direction and the transport speed. If the object detection devices 10 are three-dimensionally distributed, the shape in the height direction (side shape) can also be detected.
[0039]
Next, in the present invention, if the cylindrical body 11 is sufficiently thin, it is not necessary to provide the lid member 12 and its light intake window 19.
7 is a longitudinal sectional view of the object detection device 40 according to the second embodiment of the present invention. In the object detection device 40, the cylinder 11 is sufficiently thin, that is, the inner diameter W of the cylinder 11 is shown. Is sufficiently small and the opening area of the light inlet 14 is sufficiently small, it is possible to limit the amount of the external light 16 into the light guiding space 15 to a required level and region. External light 16 can be guided directly from the light inlet 14.
[0040]
Since it is not necessary to provide the lid member 12 in the object detection device 40 having such a configuration, the configuration can be further simplified and the cost can be further reduced. Further, since the cylindrical body 11 itself has a narrower shape, it is possible to arrange the object detection devices 40 in a more dense and planar manner, and to exhibit a more precise detection function in a plane.
[0041]
FIG. 8 is a longitudinal sectional view of an object detection device 50 according to the third embodiment of the present invention. In the object detection device 50, both openings at the both ends of the cylindrical body 11 are used as light inlets 14, and FIG. The lid member 12 provided here allows outside light 16 to be taken into the light guiding space 15 and further into the light sensor 13 from the light intake window 19.
The optical sensor 13 is disposed at the center of the cylindrical body 11 so that external light 16 can be received from the light intake window portions 19 at both ends.
[0042]
The object detection device 50 having such a configuration has external light introduction portions (light intake window portions 19) at both ends of the object detection device 50, and enters the optical sensor 13 from the light intake window portions 19 at both ends. The passage of the object M can be detected in accordance with the difference in the level of the amount of light, and the object M that moves alternately or sequentially in the left and right two rows can be detected using the single object detection device 50.
[0043]
In the present invention, at least one photosensor 13 is provided inside the cylinder 11, but a plurality of photosensors 13 may be provided inside the cylinder 11 as necessary.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view of an object detection device 60 according to the fourth embodiment of the present invention. In the object detection device 60, two optical sensors 13 are equiangular with the inner wall surface 11A of the cylindrical body 11. They are provided at intervals, that is, on the inner wall surfaces 11A facing each other.
Further, the external light 16 can be incident on the light guide space 15 from the portion of the light intake opening 14 that is opened relatively wider than the light intake window portion 19 without providing the lid member 12, so that the optical sensors on the opposite sides can be made. 13 can receive external light 16 directed toward each.
[0044]
In the object detection device 60 having such a configuration, the left and right photosensors 13 in FIG. 9 detect the object M by blocking the external light 16 with a slight time difference as the object M moves in a predetermined direction. Therefore, the moving speed or moving direction of the object M can also be detected.
[0045]
FIG. 10 is a cross-sectional view of an object detection device 70 according to the fifth embodiment of the present invention. In the object detection device 70, a cylindrical cylinder 71 is adopted, and the optical sensor 13 is connected to the cylinder 71. Eight inner wall surfaces 71A are provided at equiangular intervals.
[0046]
In the object detection device 70 having such a configuration, even if the moving direction of the object M is eight directions, the external light 16 is blocked with a slight time difference according to the movement, and each light sensor 13 sequentially detects this. As a result, the moving speed or moving direction can be detected.
[0047]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the cylindrical body having the light inlet and the light guiding space portion and the optical sensor in the cylindrical body are provided, the configuration is simplified and the cost is reduced by limiting the detection range of the external light. And various application forms as a sensor are possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an object detection apparatus 10 according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the same.
FIG. 3 is a block circuit diagram of a detection circuit 21 of the optical sensor 13 in the same manner.
4 is an explanatory diagram of a detection level 27 of the optical sensor 13 and a threshold level 28 in the signal comparator 23. FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view of the main part when the object detection device 10 is attached to the conveyor 1;
FIG. 6 is a plan view of an arbitrary transfer device 32 in which a plurality of object detection devices 10 are distributed in the vertical and horizontal planes and arranged uniformly.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of an object detection device 40 according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view of an object detection device 50 according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view of an object detection device 60 according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view of an object detection device 70 according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a schematic front view of a conveyor 1 equipped with a conventional transmissive optical sensor 2 as viewed from its conveying direction.
FIG. 12 is a schematic front view of a conveyor 1 with a conventional reflection type photosensor 6 attached, as viewed from the carrying direction.
[Explanation of symbols]
1 Conveyor 2 Transmission type optical sensor (Fig. 11)
3 Light emitting unit 4 Light receiving unit 5 Light beam 6 Reflection type photo sensor (FIG. 12)
7 Light Emitting Unit 8 Light Receiving Unit 10 Object Detection Device (First Embodiment, FIGS. 1 and 2)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Tubular body 11A Inner wall surface 12 of the tubular body 11 Cover member 13 Photosensor 13A Light receiving surface 14 of the optical sensor 13 Light receiving port 15 Light guiding space 16 External light 17 Flat plate 18 Holding outer wall 19 Light receiving window 20 Cable 21 Detection circuit (Fig. 3)
22 Amplifier 23 Signal Comparator 24 Level Controller 25 On / Off Signal Output Unit 26 Controller 27 Detection Level (FIG. 4)
28 threshold levels (Figure 4)
29 Dented hole (Figure 2)
30 Penetration part of conveyor 1 (FIG. 5)
31 Mounting bracket 32 Conveying device (Fig. 6)
40 Object detection device (second embodiment, FIG. 7)
50 Object Detection Device (Third Embodiment, FIG. 8)
60 Object detection apparatus (fourth embodiment, FIG. 9)
70 Object detection apparatus (fifth embodiment, FIG. 10)
71 Cylindrical cylinder 71A Inner wall surface D of cylinder 71 Diameter of light intake window 19 (FIG. 2)
T Thickness of lid member 12 (flat plate portion 17) H Mounting depth of optical sensor 13 in light guide space 15 of cylindrical body J Depth of bottom of cylindrical body 11 from mounting portion of optical sensor 13 11 Inner diameter C Recess distance of the optical sensor 13 in the recessed hole 29

Claims

An object detection device for detecting a relatively moving object,
The light guiding space portion shielded from lead outside the opening which opens formed at its end with an elongated tubular formed therein, the light inlet of this predetermined level of ambient light to the opening as a light inlet A cylinder that can be incorporated into the light guiding space ,
An optical sensor that a light receiving surface mounted so as to face to the light guiding space of the cylindrical body at a predetermined depth from the light inlet,
And having
An object detection apparatus characterized in that the object can be detected by the optical sensor by shielding light from the object passing near the light intake port of the cylindrical body.

The object detection apparatus according to claim 1 , wherein both ends of the cylindrical body are open to the outside.

The object detection apparatus according to claim 1 , wherein only one end of the cylindrical body is open to the outside.

The object detection device according to claim 1, wherein the light sensor has a light receiving surface that is flush with an inner wall surface of the cylindrical body.

The light sensor, an object detecting apparatus according to claims 1 to 3, characterized in that attached to it on the inner wall surface of the cylindrical body.

The object detection device according to claim 1, wherein the optical sensor is a sensor through which a current corresponding to the amount of the external light flows.

The object detection device according to claim 1, wherein at least one of the optical sensors is provided inside the cylindrical body.

The object detection device according to claim 1, wherein a plurality of the optical sensors are provided inside the cylindrical body.

The object detection device according to claim 1, wherein at least two optical sensors are provided at equal angular intervals on an inner peripheral surface of an inner wall surface of the cylindrical body.

The object detection device according to claim 1, further comprising: a lid member that can be attached to the opening of the cylindrical body and has a light intake window portion that can form the light intake port.

11. The object detection apparatus according to claim 1, further comprising a level adjuster that can adjust a threshold level of detection by the optical sensor.