光电传感器及光电传感器系统的制作方法

专利名称：光电传感器及光电传感器系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光电传感器及光电传感器系统，根据在投光元件与受光元件之间 有检测体时的受光信号电平之差来检测出是否有检测体。
背景技术：
在根据投光元件与受光元件之间有检测体时的受光信号电平之差来检测出是否 有检测体的光电传感器及光电传感器系统中，成对的投光元件与受光元件一般配置成从投 光元件至受光元件的光路与检测体的轴线平行。然而，在检测体的厚度薄的情况下，例如检 测体是薄平板的情况下，与检测体的轴线平行的光路不会被该检测体遮挡，因而无法检测 出检测体。因此，在日本特开平8-148981号公报(专利文献1)，提出了一种检测方法，在多 个投光部与受光部相对向配置的多光轴光电传感器中，利用配置于与发出投光信号的投光 部不同的级的受光部来进行检测。根据此方法，因为从投光部至受光部的光路与水平方向具有角度，即倾斜，所以即 使薄平板状的检测体配置成其轴线水平，光路也被检测体遮挡而可实现该检测。专利文献1 日本特开平8-148981号公报

发明内容
然而，在检测体非常薄的情况下，有该专利文献1所公开的方法也无法检测的情 况。此外，即使检测体遮挡光路，如果检测体是半透明，则受光部的受光电平的变化小，受到 受光部周边的照明或反射光等干扰的影响，存在检测结果不正确的问题。因此，本发明的目的在于提供一种光电传感器及光电传感器系统，即使检测体非 常薄，也能够不受到外部干扰的影响而正确地检测出检测体。本发明的第一种光电传感器，具有投光部和受光部，根据受光部的受光信号的强 度变化而检测出是否有投光部与受光部之间的检测体。上述受光部接收从上述投光部没有 与上述检测体交叉地到达上述受光部的投光信号和从上述投光部与上述检测体交叉地到 达上述受光部的投光信号，并与上述投光部的投光定时信号同步动作。并且，比较没有因上 述检测体而衰减的受光信号与因上述检测体而衰减的受光信号的电平差，检测出检测体的 有无信息。也可以在上述投光部的投光定时进行上述电平差的比较。上述受光部具有第1受光元件，接收从上述投光部不与上述检测体交叉地到达 上述受光部的投光信号；和第2受光元件，接收从上述投光部与上述检测体交叉地到达上 述受光部的投光信号，上述第1受光元件和第2受光元件与上述投光部的投光定时信号同 步动作。并且，对由上述第1受光元件接收的没有因上述检测体而衰减的受光信号、与由上 述第2受光元件接收的因上述检测体而衰减的受光信号的电平差进行比较，检测出上述检 测体的有无信息。此外，由两个受光元件接收来自一个投光元件的投光信号，在以下的说明 有时将此方式称为第一光电传感器。
上述受光部具有第1投光元件，被配置为投光信号不与上述检测体交叉地到达 上述第1受光元件，并与上述检测体交叉地到达上述第2受光元件；和第2投光元件，被配 置为投光信号不与上述检测体交叉地到达上述第2受光元件，并与上述检测体交叉地到达 上述第1受光元件。此外，将上述第1投光元件与上述第1受光元件的一对、及上述第1投 光元件与上述第2受光元件的一对设为第1组，将上述第2投光元件与上述第1受光元件 的一对、及上述第2投光元件与上述第2受光元件的一对设为第2组，在上述第1组中，比 较没有因上述检测体而衰减的上述第1受光元件的受光信号与因上述检测体而衰减的上 述第2受光元件的受光信号的电平差，检测出上述检测体的有无信息，并且，在上述第2组 中，比较因上述检测体而衰减的上述第1受光元件的受光信号与没有因上述检测体而衰减 的上述第2受光元件的受光信号的电平差，检测出上述检测体的有无信息。并且，根据从上 述第1组获得的上述检测体的有无信息和从上述第2组获得的上述检测体的有无信息双重 地对照检测出检测体的有无信息。此时，在上述第1投光元件的投光定时进行上述第1组的上述电平差的比较，并且 在上述第2投光元件的投光定时进行上述第2组的上述电平差的比较。此外，在上述投光部具有第1及第2投光元件，并具有上述第1及第2组的情况 下，也可根据在上述第1组获得的上述检测体的有无信息和在上述第2组获得的上述检测 体的有无信息双重地对照上述检测体的有无信息，在没有检测出上述检测体的有无的情况 下，检测出上述检测体的异常状态及/或传感器故障。并且，也可多级地构成上述光电传感 器，检测多个上述检测体，也可共用上述第2组中的上述第2投光元件、及针对另一个检测 体的上述第1组中的上述第1投光元件，上述另一个检测体与进行上述第2组的检测的检 测体相邻。上述投光部具有第1投光元件，投射不与上述检测体交叉地到达上述受光部的 投光信号；和第2投光元件，投射与上述检测体交叉地到达上述受光部的投光信号。对接收 来自上述第1投光元件的没有因上述检测体而衰减的投光信号而产生的分时受光信号、与 接收来自上述第2投光元件的因上述检测体而衰减的投光信号而产生的另一个分时受光 信号的电平差进行比较，检测出上述检测体的有无信息。在此情况下，由一个受光元件接收 来自两个不同的投光元件的投光信号，在以下的说明中，有时将此方式称为第二光电传感 器。此外，虽从一个受光元件产生两个受光信号，但受光信号被分为从一个投光元件受光的 受光时间与从另一个投光元件受光的受光时间，即进行分时受光，而其中前者的受光时间 称为分时受光信号，并将后者的受光时间称为另一个分时受光信号。上述受光部具有第1受光元件，接收来自上述第1投光元件的没有因上述检测体 而衰减的投光信号及来自上述第2投光元件的因上述检测体而衰减的投光信号；和第2受 光元件，接收来自上述第2投光元件的没有因上述检测体而衰减的投光信号及来自上述第 1投光元件的因上述检测体而衰减的投光信号。将上述第1投光元件与上述第1受光元件 的一对、及上述第2投光元件与上述第1受光元件的一对设为第1组，将上述第2投光元件 与上述第2受光元件的一对、及上述第1投光元件与上述第2受光元件的一对设为第2组， 在上述第1组中，比较没有因上述检测体而衰减的上述第1受光元件的分时受光信号与因 上述检测体而衰减的上述第1受光元件的另一个分时受光信号的电平差，检测出上述检测 体的有无信息，并且，在上述第2组中，比较因上述检测体而衰减的上述第2受光元件的分时受光信号与没有因上述检测体而衰减的上述第2受光元件的另一个分时受光信号的电 平差，检测出上述检测体的有无信息，根据从上述第1组获得的上述检测体的有无信息和 从上述第2组获得的上述检测体的有无信息双重地对照检测出检测体的有无信息。并且， 也可以在上述第1投光元件及上述第2投光元件的分时投光定时进行上述电平差的比较。此外，也可在上述的任一种情况下，将成对的上述投光部与上述受光部单元化。本发明的一种光电传感器系统，具有多个任一种上述光电传感器，并具有与一系 列上述投光部连接的第1管理子站和与上述投光部所对应的一系列上述受光部连接的第2 管理子站。并且，上述第1管理子站产生上述投光定时信号，上述第2管理子站产生与上述 投光定时信号同步的受光信号的定时信号。此外，本发明的光电传感器系统中，多个一系列上述投光部和一系列上述受光部 与共同的数据信号线连接，向上位母站传递上述检测体的有无信息、上述检测体的异常状 态及/或传感器故障信息。并且，本发明的光电传感器系统中，在具备上述投光部具有第1及第2投光元件 且具有该第1及第2组的光电传感器的情况下，根据在上述第1组获得的上述检测体的有 无信息和在上述第2组获得的上述检测体的有无信息双重地对照上述检测体的有无信息， 在没有检测出上述检测体的有无的情况下，检测出上述检测体的异常状态及/或传感器故障。发明效果本发明的光电传感器中，受光部作为基准传感器及检测传感器发挥作用，即作为 接收不被检测体遮挡的投光信号的传感器(基准传感器)、接收检测体位于投光部与受光 部之间时被检测体遮挡的投光信号的传感器(检测传感器)，并通过比较这些基准传感器 与检测传感器的信号，检测出检测体的有无。此时，因为作为检测传感器的受光部接收从投 光部与检测体交叉的情况下到达受光部的投光信号，所以该受光信号在检测体存在的情况 下衰减。此外，通过比较两个检测结果即通过取得两个受光信号的差分，可排除外部干扰的 影响。因此，即使是检测体极薄的情况，也不会受到外部干扰的影响，可正确地检测出检测 体。此外，在两受光信号的受光结束定时进行受光部所接收的没有因检测体而衰减的 受光信号、与因检测体而衰减的受光信号的电平差的比较，即若是第一光电传感器则在投 光部的投光定时，而若是第二光电传感器则在第2投光元件的投光定时进行的情况下，在 各级检测出检测体的有无。因此，至检测出检测体的响应时间短，可得到高速的响应速度。并且，投光部具有第1及第2投光元件，受光部具有第1及第2受光元件，将第1 投光元件与第1受光元件的一对、及第1投光元件与第2受光元件的一对设为第1组，将第 2投光元件与第1受光元件的一对、及第2投光元件与第2受光元件的一对设为第2组，通 过使检测结构双重化，可使检测体的检测精度更高。此外，在此情况下，在第一光电传感器， 在第1投光元件的投光定时进行第1组的电平差的比较，在第2投光元件的投光定时进行 第2组的电平差的比较，此外，若是第二光电传感器，则在第2投光元件的投光定时进行， 从而，在各级检测出检测体的有无。因此，至检测出检测体的响应时间短，可得到高速的响 应速度。此外，双重地对照检测体的有无信息，在未检测出检测体的有无的情况下，根据从 多个受光信号进行逻辑判断的结果获得的逻辑值，可检测出检测体的异常保存或保管状态(倾斜放置)、或者传感器故障。此外，在投光部具有第1及第2投光元件，投光元件及受光元件具有第1及第2组 的情况下，若利用来自投光元件的散射光，共用第2组的第2投光元件及针对进行第2组的 检测的检测体所相邻的另一个检测体的第1组中的第1投光元件，则投光元件减半，成为更 简单的结构。此外，若成对的投光部与受光部单元化，则因为可自由地设定各级的间隔，所以具 有可应用于各种厚度或大小的检测体并且可大为扩大检测体的形状不同的情况的应用范围。在本发明的光电传感器系统中，因为具备上述本发明的光电传感器，所以即使是 检测体极薄的情况下，也不会受到外部干扰的影响，可正确地检测出检测体。此外，使检测 体的有无的响应时间变快，并且使检测结构双重化，从而得到可确实检测出检测体的有无 的改善。此外，根据从多个受光信号进行逻辑判断的结果获得的逻辑值，可检测出检测体的 异常保存或保管状态(倾斜放置)、或者传感器故障，可提高可靠性。此外，因为各级的间隔 可自由地设定，所以可大为扩大厚度及大小不同的检测体、或检测体的形状不同的情况的 应用范围。此外，也可利用光电传感器进行用于检测出检测体的异常保存或保管状态(倾 斜放置)、或者传感器故障的逻辑判断，并且也可利用光电传感器系统所具备的判断装置 (PLC或主电脑等)进行上述逻辑判断。


图1是本发明的光电传感器系统的实施方式的系统整体图。图2是该光电传感器系统的框图。图3是该光电传感器系统中的光电传感器的结构图。图4是该光电传感器系统中的管理子站的功能框图。图5是该光电传感器系统中的管理子站的系统框图。图6是该光电传感器系统中的子站输出部的系统结构图。图7是该光电传感器系统中的子站输出部的系统框图。图8是该光电传感器系统中的子站输入部的系统结构图。图9是该光电传感器系统中的子站输入部的系统框图。图10是该光电传感器系统中的传送信号的时序图。图11是该光电传感器系统中的管理子站程序流程图。图12是该光电传感器系统中的子站输出部的程序流程图。图13是接着图12的该光电传感器系统中的子站输出部的程序流程图。图14是该光电传感器系统中的子站输入部程序流程图。图15是接着图14的该光电传感器系统中的子站输入部的程序流程图。图16是接着图15的该光电传感器系统中的子站输入部的程序流程图。图17是接着图16的该光电传感器系统中的子站输入部的程序流程图。图18是接着图17的该光电传感器系统中的子站输入部的程序流程图。图19是在该光电传感器系统的逻辑判定图。图20是该光电传感器系统中的#Bn的子站输入部的RAM存储分配图。 图21是该光电传感器系统中的#Bn的子站输入部的运算数据。 图22是本发明的光电传感器系统的其他的实施方式的光电传感器的结构图( 图23是使用该光电传感器的光电传感器系统的传送信号的时序图。 标号说明1控制部2输出单元3输入单元4控制信号5监视信号6母站7DP信号线8DN信号线10管理子站11光电传感器11a、…、Iln f12子站输入部13过渡布线14地址设定15MCU16A/D转换器17级联连接线18CPU19RAM20ROM21I/O总线22CK端子24Tout端子27Tin端子30LU端子31Iout端子32Ld端子33连接器34子站间连接35检测体36投光单元37受光单元
具体实施例方式以下，参照

本发明的第1光电传感器及具备该光电传感器的光电传感器 系统的实施方式。图1是本发明的光电传感器系统的实施例的整体图，图2是该光电传感器系统的 框图。此光电传感器系统中，多个光电传感器11与共用的数据信号线即DP信号线7、DN信 号线8连接。光电传感器11由管理子站10a、10b、从管理子站IOb所级联连接的多个子站 输入部12b及从管理子站IOa所级联连接的多个子站输出部1 所构成。子站输入部12b 相当于本发明的投光部，子站输出部1 相当于本发明的受光部，用于检测有无被收容于 子站输出部1 与子站输入部12b之间的检测体。例如，在掌握检测体位于物品架结构的物 品架的哪个位置的系统中，掌握保管半导体晶片或液晶面板等的的物品架位置或状况。但 是，检测体不限定于此，也可以是非定型或形状不同的检测体。构成光电传感器11的管理子站10a、10b、子站输入部12b及子站输出部12a与母 站6共用数据，母站6以并行信号与控制部1进行数据的收发。即，从控制部1的输出单元 2向母站6发送并行(平行)输出信号即控制部输出信号4，输入单元3从母站6将并行输 入信号作为控制部输入信号5来接收，主系统即控制部1与母站6之间的通信中收发并行 信号并以高速进行信号传输。母站6与DP信号线7、DN信号线8连接，与此信号线所连接 的光电传感器11连接。此外，构成光电传感器11的子站输入部12b及子站输出部12a也 与DP信号线7、DN信号线8连接。并且，控制部1可经由母站6掌握所有的控制/监视数 据。此外，在图1，虽然管理子站10a、10b包含于光电传感器11的结构中，但是也可与光电 传感器11分开。图3放大表示光电传感器的结构。如图3所示，光电传感器11连接由一对子站输 出部1 与子站输入部12b所构成的多个传感器部IlaUlb而成。此外，对传感器部的数 量无限制，可根据需要而连接所需要的数量，此光电传感器也连接有多个传感器部，但是在 图3为方便仅表示两个传感器部。管理子站10a、管理子站IOb与传感器部Ila之间由过渡布线13连接，并且传感器 部Ila与下一级的传感器部lib由子站间连接34连接。并且，传感器部lib以后的级的传 感器部间也一样地由子站间连接34连接。在过渡布线13或子站间连接34的连接中使用连接器33。从而简化连接。此外， 在多个子站间连接34是等间隔的情况下，通过将子站间连接34的长度进行标准化，以简化 布线，而在不是等间隔的情况，通过使子站间连接34的长度与间隔对应，可简化布线作业、 连接作业。管理子站IOa是投光侧的管理子站，向与管理子站IOa级联连接而附属的多个子 站输出部1 发送级联信号，设定多个子站输出部12a的动作定时。另一方面，管理子站 IOb是受光侧的管理子站。向与管理子站IOb级联连接而附属的多个子站输出部12b发送 级联信号，设定多个子站输出部12b的动作定时。由投光部即子站输出部12a与受光部即子站输入部12b所构成的传感器部11a、 lib本身是透过式传感器，检测体3 被收容于子站输出部12a与子站输入部12b之间。 传感器部Ila的子站输入部12b具有第1受光元件PDld，从子站输出部12a的投光元件 LDld接收在没有与检测体3 交叉的情况下到达子站输入部12b的投光信号；及第2受光元件PDlu，从投光元件LDld接收在与检测体3 交叉的情况下到达子站输入部12b的投 光信号。此外，子站输出部1 不仅具有该投光元件LDld，还具有第2投光元件LDlu，其配 置成其投光信号在没有与检测体3 交叉的情况下到达第2受光元件PDlu，并在与检测体 35a交叉的情况下到达第1受光元件PDld。传感器部Ila的下一级所连接的传感器部lib 等也是一样的结构。此外，在以下的说明，发光元件及受光元件的编号是对初级的传感器部 Ila标以1，对下一级的传感器部lib标以2，对第η级的传感器部Iln标以η。因此，例如 传感器部lib的第2投光元件成为LD2u，传感器部Iln的第2投光元件成为LDnu。从发光元件LDnd至第1受光元件PDnd的投光信号是不会被检测体3 遮挡的受 光信号，是与投光信号被检测体3 遮挡的情况比较的基准信号。此外，从发光元件LDnd 向第2受光元件PDnu倾斜分散的投光信号被检测体3 遮挡，而第2受光元件PDnu的受 光信号是衰减后的信号，成为微小电平的检测信号。然后，比较这些基准信号与检测信号的 电平差，检测有无检测体35a的信息。因此，具有难受到受光元件周边的影响的特征。基于基准信号与检测信号的比较的检测判断在投光部的投光定时进行。此外，进 行检测判断的定时无限制，例如也可按照各传感器部所内置的计时器动作进行，或者也可 在对所有传感器部巡回后进行。但是，在投光部的投光定时进行基于基准信号与检测信号 的比较的检测判断的情况与在所有传感器部巡回后进行检测判断的情况相比，至检测出检 测体的响应时间缩短，可实现高速的响应速度。此外，检测判断的细节将后述。此外，在按 照各传感器部所内置的计时器动作进行检测判断的情况，预先设置存储保存基准信号与检 测信号的区域，并在子站输入部12b进行比较运算，关于存储保存区域将后述。另一方面，从第2投光元件LDnu至第2受光元件PDnu的投光信号是不会被检测体 35a遮挡的受光信号，是与投光信号被检测体3 遮挡的情况比较的基准信号，从第2投光 元件LDnu向第1受光元件PDnd倾斜分散的投光信号被检测体35遮挡，第1受光元件PDnd 的受光信号是衰减的信号，成为微小电平的检测信号。因此，将投光元件LDnd与第1受光 元件PDnd的一对、及投光元件LDnd与第2受光元件PDnu的一对作为第1组，将第2投光 元件LDnu与第1受光元件PDnd的一对、及第2投光元件LDnu与第2受光元件PDnu的一 对作为第2组，可双重地对照检测从第1组获得的该检测体的有无信息与从第2组获得的 该检测体的有无信息。因此，能以可靠性高的传感器的检测精度检测出检测体35a。此外， 第1组的基准信号与检测信号的电平差的比较是在投光元件LDnd的投光定时进行，第2组 的基准信号与检测信号的电平差的比较是在第2投光元件LDnu的投光定时进行。如上所述，管理子站IOa及管理子站IOb分别在同一定时向各自的后续的子站输 出部12a、于站输入部12b发送级联信号(以下有时称为TDn信号)。子站输入部12b或子 站输出部1 接收根据此TDn信号所传来的本站的地址定时。此外，管理子站10a、IOb如 上所述，因为分别与DP信号线7、DN信号线8连接，所以可从后述的传送时钟信号产生确定 光电传感器11的动作定时的TDO信号。因此，即使子站输出部1 与子站输入部12b之间 是长距离，管理子站10a、IOb也产生自己的地址定时，可向成对的子站输出部1 与子站输 入部12b同时发送级联信号。收到TDO信号的子站输入部1 或子站输出部1 产生通过后续的子站间连接；34所 级联连接的下一个子站输入部1 或子站输出部1 的地址定时，向下一个子站输入部1 或子站输出部1 发送TDn信号。例如，将多个子站输出部1 的地址设为#A0、#A1、#A2、...，例如将多个子站输入部12b的地址设为#B0、#B1、#B2、...的情况，从管理子站IOa收到级联 信号(TD0信号)的#A0的子站输出部1 在TDn信号的定时作为输出信号从投光元件向子 站输入部12a、12b投光。从管理子站IOb收到级联信号(TD0信号)的#B0的子站输入部1 在TDn信号的定时从受光元件接收投光信号。依此方式，#A0的子站输出部1 与#B0的子 站输入部1 成对地动作。接着#A0的子站输出部1 的#A1的子站输出部1 与接着#B0 的子站输入部1 的#B1的子站输入部1 也一样成对地在同一定时投光、受光。即，在本实 施方式，多个成对的子站输出部1 与子站输入部1 构成在级联信号(TDn信号)的定时依 次切换并检测出检测体的多光轴光电传感器。而且，根据受光信号的强度变化而检测在投光 部即子站输出部1 与受光部即子站输入部12b之间有无检测体。在此，如图1所示，在本光电传感器系统，连接有多个由一系列传感器部11a、 lib、...所构成的光电传感器11，所以成对(同一传感器部)的子站输出部12a与子站输 入部12b各自的管理子站10a、10b的地址(意指用于区别多个光电传感器11的地址)必 须相同，在子站输出部12a与子站输入部12b各自的管理子站10a、IOb所产生的级联信号 (从TDl信号至TDn信号)在同一定时向#A0至#An的子站输出部lh、#B0至#Bn的子站 输入部12b传送，投光、受光的定时可同步地动作。此外，在图2，从#An的子站输出部1 向iffln的子站输入部12b (从#A0的子站输出部12a向#B0的子站输入部12b、从#A1的子 站输出部12a向#B1的子站输入部12b等)所写的投光信号(箭头)表示多个子站输出部 1 与子站输入部12b同步地按级联信号的定时进行投光、受光。图4是此光电传感器系统中的管理子站的功能框图，图5是管理子站的系统框图。 此外，因为子站输出部1 所连接的管理子站IOa与子站输入部12b所连接的管理子站IOb 的功能框图相同，所以在图4、图5表示双方，而将表示管理子站的标号设为10。如图4所示，DP信号线7、DN信号线8与管理子站10经由DP、DN连接端子连接。 在管理子站10中，首先，通过用于从传送信号得到本站的电力的由电容器与二极管所构成 的电源部产生电力，该传送信号是从DP信号线7、DN信号线8所传来并重叠了电力的信号。 信号线所重叠的电力经由二极管向电容器充电，得到电源电压Vcc。供给此电源电压Vcc作 为管理子站10内的电源。将电力与此传送信号重叠而得到本站的电力的方式省略布线，实 现所谓的布线节约。同时，管理子站10从DP信号线7、DN信号线8提取CK信号，并交给 MCU15。此外，管理子站10具有地址设定14，并利用此地址设定功能进行自己的地址设定。MCU15根据经由DP信号线7、DN信号线8所传来的传送信号所包含的时钟信号CK 分析输入输出信号，并将各子站的数据信息保存于存储部。时钟信号CK包含长周期的起始 信号与短周期的传送时钟。MCU15识别起始信号后，计数传送时钟数，并将与在本站地址的 地址设定14所设定的地址一致的时刻作为本站动作定时。在管理子站10，根据传送时钟 从CK信号得到本站的地址定时，并从Tout端子将TDO信号作为级联信号向接着管理子站 10的#B0的子站输入部12b或#A0的子站输出部1 发送。此MCU15由CPU18、RAM19及 R0M20所构成，并根据R0M20内部所存储保存的程序，按照后述的程序流程图的流程动作。 CPU18具有内部时钟产生电路，并根据此内部时钟执行MCU15内的控制。构成过渡布线13或子站间连接34的DP信号线7、DN信号线8及传送TDn信号的 级联连接线17如上所述，利用连接器33与后续的#B0的子站输入部12b或#A0的子站输 出部1 连接，成为易于进行布线作业的结构。
如图5所示，CPU18利用MCU15的内部总线与RAM19及R0M20连接，并具有内部时 钟，根据此时钟定时与RAM19及R0M20交换数据。此外，CPU18与I/O总线21连接。MCU15 与投入电源时的起动一起利用R0M20内部的初始化程序被初始化后，利用R0M20内所存储 的程序PRG1，系统开始动作。RAM19具有数据区域，保存从CK信号获得的数据，并且在与从 地址设定部所收到的ADRS信号相当的定时，将向后续的子站发送的级联信号即Tout信号 分别经由I/O总线21与外部进行数据收发。图6是#々11的子站输出部的系统结构图，图7是子站输出部的系统框图。此外，对 具备与管理子站相同的功能的结构部分标以相同的标号。如图6所示，子站输出部1 也与管理子站10 —样，本站电源从经由DP信号线7、 DN信号线8所传来的传送信号产生。接着管理子站IOa所连接的#A0的子站输出部1 从 管理子站IOa从TiO端子27接收级联信号即TDO信号，并经由Tout端子M向接着的#A1 的子站输出部1 发送TDl信号。一样地，#An的子站输出部1 从#An+l的子站输出部 12a从Tin端子27接收级联信号即TDn信号，并经由Tout端子M向接着的#An+l的子站 输出部1 发送TDn+Ι信号。即，对下一级级联连接的子站输出部12a，作为TDn信号输出 对本站的地址加上1的级联信号。MCU15具有独自的时钟信号产生电路，并根据此时钟信号 经由RAM19、R0M20及I/O总线21进行I/O控制。在收到TDn信号的子站输出部12a，按照从管理子站IOa所发送的级联信号的顺 序，在收到TDn信号的定时CPU18从Ld端子32向发光二极管LDnd发送信号，发光二极管 LDnd产生第1投光信号。并且，在产生第1投光信号后，从Lu端子30向发光二极管LDnu 发送信号，产生第2投光信号。此外，虽然Lu端子30与发光二极管LDnu成为由虚线所包 围的表示，这意指可根据实施方式而省略。关于省略了发光二极管LDnu的情况的实施方式 将后述。如图7所示，CPU18根据独自的内部时钟信号执行程序，并适当地经由系统与 RAM19及R0M20进行数据收发。CPU18与I/O总线21连接。MCU15与起动一起利用R0M20 内部的初始化程序被初始化后，利用R0M20内所存储的程序PRG2L，系统开始动作。此夕卜， MCU15在RAM19内具有数据区域，经由I/O总线21，接收CK信号、来自Tin端子27的TDn 信号，并进行Tout端子M及Lu端子30、Ld端子32的输出动作，与外部进行信号的交换。 CPU18监视CK端子22，确认已从Tin端子27取入本站的投光定时即TDn信号，并从Ld端子 32向发光二极管LDnd发送信号，产生第1投光信号后，再从Lu端子30向发光二极管LDnu 发送信号，产生第2投光信号。在此，Lu端子30与发光二极管Ldnu以虚线表示可根据实 施方式而省略。图8是子站输入部的系统结构图，图9是子站输入部的系统框图，示意地表示连接 构成子站输入部的电路元件的信号总线。此外，与图6、图7—样，对具备与管理子站相同的 功能的结构部分标以相同的标号。如图8所示，子站输入部12b经由DP、DN连接端子与DP信号线7、DN信号线8连 接。子站输入部12b也与管理子站10或子站输出部1 一样从重叠了电源电压的传送信 号产生本站的电力。作为MCU15的输入信号接收传感器系统的传送时钟信号即CK信号，此 外，从Tin端子27接收TDn信号，在该定时进行输入处理，并且从Tout端子M发送TDn+1 信号。此外，以A/D转换器16将从受光元件即光电二极管PDnu及PDnd所收到的受光信号(模拟信号)转换成数字信号，并作为输入信号ADATu信号的数据及ADATd信号的数据存储 保存于RAM19。CPU18计算该存储保存于RAM19的ADATu信号的数据与ADATd信号的数据 的差分，再将检测体35的有无判定结果存储保存于RAM19的存储区域。例如，在图3的传 感器部lla、llb，检测出有检测体35。在此，在图8，受光元件即光电二极管PDnu与A/D转 换器16也以虚线表示根据实施方式可省略。此外，MCU15向A/D转换器u及A/D转换器d发送ENu信号及ENd信号作为输入信 号ADATu信号及ADATd信号的有效动作信号，并取入来自A/D转换器u及A/D转换器d的 信号。并且，对在下一级侧所级联连接的子站输入部12b，作为级联信号(TDn信号)，在从 本站的地址定时开始计数2次CK信号的下降缘时输出级联信号(TDn+Ι信号)。此外，受光 元件PDnd的受光信号是来自上述投光元件LDnd的受光信号的情况成为基准信号，另一个 受光元件PDnu的受光信号成为用于检测出检测体的有无的检测信号。子站输入部12b的动作由图9所示R0M20所存储的程序PRG2P确定，与电源的投 入同时被初始化，并根据后述的程序流程图的流程动作，并且利用后述的信号运算，进行用 于检测出检测体35的判定或异常检测的判定。MCU15由CPU18、经由内部总线与CPU18进 行数据收发的RAM19与R0M20、以及I/O总线21所构成。CPU18具有独自的时钟信号产生 电路，与电源的投入同时根据R0M20所存储的程序PRG2P动作。此外，程序PRG2P的主要功 能是接收作为输入信号的CK信号、从Tin端子27接收TDn信号、接收ADATu信号及ADATd 信号、进行接收各信号时的判断、从Tout端子M发送输出信号、向A/D转换器16发送ENu 信号、ENd信号以及从Iout端子31发送输出信号。参照图10说明上述的信号的收发定时。图10是传送信号的时序图。在图10，最上段表示重叠了电源的DP信号线7、DN信号线8上的传送信号。在传 送信号的起始部分，以周期比一般的光电传感器系统时钟循环长的起始位(Mart Bit)即 信号STBO为起点进行循环动作。S卩，在起始位(Mart Bit)后的地址的数据长度是1位的 情况，如图10所示，第1位成为地址1 (ADRSl)，第2位成为地址2 (ADRS2)，持续子站输入部 或子站输出部的数量，再回到起始位(Mart Bit)。在地址的数据长度具有宽度的情况的地 址数据成为各地址宽度的数据的划分，而在此表示地址的数据长度是1位的情况。第2段的 CK信号是传送时钟信号，具有从0至5V的波峰值。接着的TDO信号表示在起始位(Mart Bit)后从管理子站10所发送的TDO信号。如图10所示，在地址的数据长度是1位的情况，在TDO信号之后，从TDl信号至 TDn-I信号的各信号作为级联信号，每2位连续。此外，与CK信号的下降缘同步地LDld信 号上升，成为半时钟的投光信号。在接着的传送时钟循环，LDlu信号上升，成为半时钟的投 光信号。并且在接着的传送时钟循环，LD2d信号上升，成为半时钟的投光信号。以后一样， 上升至LDnu信号。LDnu信号也成为半时钟的投光信号。投光信号在检测体反射或透过 的信号由受光元件接收，而产生PDld信号、PDlu信号、PD2d信号、PD2u信号，以后一样，至 Pdnu信号为止产生受光信号。受光信号PDld信号是在接收投光信号LDld或LDlu信号的 结果所产生，接着的PDlu信号也是接收投光信号LDld或LDlu信号的结果所产生。在这些 PDld信号及PDlu信号，也包含在接收与检测体交叉的投光信号的情况所产生的信号。接着 的受光信号PD2d信号也与PDld信号一样，是接收投光信号LD2d或LD2u信号的结果所产 生。在这些PDld信号及PDlu信号，也包含在接收与检测体交叉的投光信号的情况所产生的信号。并且至PDn信号，受光信号是接收LDnd或LDnu信号的结果所产生，分别将受光电 平存储于存储区域。在图10中的从PDld信号至PD2u信号，波峰值低的部分表示因检测体 而投光信号衰减的状态。接着，按照程序PRGl的流程说明上述管理子站的信号接收、信号输出的具体动 作。图11是管理子站程序PRGl的流程图。程序PRGl在电源的上升缘起动，进行起始处理Sl。接着，判定传送时钟即CK信号 是否是起始位(S》。在下一个时钟CK信号的下降缘对地址计数器加1 (s;3)，再判定是否是 该管理子站的地址设定值(S4)。在不是该管理子站的地址的情况，至成为该管理子站的地 址，在下一个时钟CK信号的下降缘将地址计数器反复加1 (从S3至S4)。在是该管理子站 的地址设定值的情况，将Tout信号(来自Tout端子M的输出信号，以下关于“信号”采用 一样的表达)设为“on”(S5)，在下一个时钟CK信号的下降缘对地址计数器加1(S6)，再判 断是否成为地址设定值+2 (S7)，若不是地址设定值+2，回到步骤S6的开头，若是地址设定 值+2，将Tout信号设为“off”并回到步骤S2的开头。这样，管理子站内部的程序按照流程 图动作。接着，按照程序PRG2L的流程说明该子站输出部的信号接收、信号输出的具体动 作。图12、图13是子站输出部程序PRG2L的流程图。程序PRG2L在电源的上升缘起动，进行起始处理S9。接着，判定传送时钟即CK信 号(在以下的说明有时称为CK)是否是起始位(SlO)。在下一个时钟CK信号的下降缘对地 址计数器加1，并判定Tin信号是否是“on”(Sll)。若Tin信号不是“on”，则在下一个时钟 CK信号的下降缘再次对地址计数器加1，并重复Tin信号是否是“on”的判断(S11)。确认 Tin信号是“on”时，将地址计数器的值设定成地址值(Sll)。接着，将LDnd设为“on”(S13)。 判断CK是否是“on”(S14)，若CK不是“on”，则回到步骤S13的开头。若CK是“on”，则将 LDnd设为“off” (S15)。在下一个时钟CK信号的下降缘对地址计数器加1 (S16)。接着，将 LDnu设为“on”(S17)。接着，判定CK是否是“on”(S18)，若CK不是“on”，回到步骤S17的 开头。若CK是“on”，将LDnu设为“off”。接着，在下一个时钟CK信号的下降缘对地址计数器加1 (S20)。接着，判断地址计 数器是否是(地址值+地址数据宽2)(S21)。若是(地址值+地址数据宽幻，将Tout信 号设为“on”(S22)，若不是(地址值+地址数据宽幻，回到步骤S20的开头。在下一个时 钟CK信号的下降缘再对地址计数器加1 (S2!3)。判断地址计数器是否是(地址值+地址数 据宽2+1) (S24)。若地址计数器不是(地址值+地址数据宽2+ ，回到步骤S23的开头，并 等待下一个时钟CK信号。若地址计数器是(地址值+地址数据宽2+ ，将Tout信号设为 “off，，(S25)。然后，回到该步骤SlO的开头。接着，按照程序PRG2P的流程说明上述管理子站输入部的信号接收、信号输出的 具体动作。图14 图18是子站输入部程序PRG2P的流程图。程序PRG2P与系统电源的投入一起进行电源ON起动。接着，进行起始处理(S^)。 从CK信号判断是否是起始位(Mart Bit) (STBO) (S27)。若是起始位(STBO)，在下一个时钟 CK信号的下降缘对地址计数器值加1 (S28)。若不是起始位(STBO)，回到步骤S27的开头。 接着，判断Tin信号是否是“on” (S29)。若Tin信号不是“on”，回到步骤S28的开头，并等 待下一个时钟CK信号。若Tin信号是“on”，将地址计数值存储于地址值存储地址(S30)。接着，进行A/D转换器d及A/D转换器u的动作(S31)。然后，将A/D转换器d的数据即ADATd作为ADATndd存储(S32)。并且，将A/D转换器u的数据即ADATu作为ADATnud存储(S33)。接着，判断物体检测数据Dna “on/off”是否是“on”(S34)。若物体检测数据 Dna“on/off”不是“on”，将Iout信号设为“off ”(S35)。另一方面，若物体检测数据Dna“on/ off”是“on”，将lout信号设为“on” (S36)。S卩，在步骤S30的地址，从子站输入部12b向 母站6传送物体检测数据Dna "on/off"信息。接着，如图15所示，在下一个时钟CK信号的下降缘对地址计数值加1(S37)。并 且将Iout信号设为“off”(S38)。接着，进行A/D转换器d与A/D转换器u的动作(S39)， 将A/D转换器d的数据即ADATd作为ADATndu存储(S40)。并且，将A/D转换器u的数据即 ADATu作为ADATrum存储(S41)。接着，判断异常检测数据An “on/off ”是否是“on”(S42)。 若异常检测数据An “on/off”不是“on”，将Iout信号设为“off”(S43)。若异常检测数据An“on/off”是“on”，将lout信号设为“on”(S44)。接着，将Tout 设为“on” (S45)。在下一个时钟CK信号的下降缘对地址计数器值加1 (S46)，再将Iout信 号设为“off”(S47)。接着，判断是否是(地址值+地址数据宽2+2) (S48)。若不是(地址 值+地址数据宽2+ ，回到步骤S46的开头，若是(地址值+地址数据宽2+ ，将Tout设为 “off”(S49)。S卩，在步骤S37的地址从子站输入部12b向母站6传送异常检测数据Αη“οη/ off”信息。接着，如图16所示，判断是否是ADATrum彡S(S50)。在此，S是用于判断未被检测 体遮挡的基准信号即ADATrum是预定以上的值的阈值数据。若ADAI1nUU 彡 S，则将直逻辑(Straight logic)判定值 Snu“0n/0ff ”(基于第 2 组 的基准信号与S的比较的逻辑信号)设为“on”(S51)。若不是ADATrum彡S，则将Snu“on/ off” 设为 “off”(S52)。接着，判断是否是ADATndd ^ S (S53)。在此，S是用于判断未被检测体遮挡的基准 信号即ADATndd是预定以上的值的阈值数据。若ADATndd彡S，则将直逻辑判定值Snd "on/off"(基于第1组的基准信号与 S的比较的逻辑信号)设为“on” (S54)。若不是ADATndd彡S，则将Snd "on/off"设为 "off" (S55)。接着，如图17所示，将“ADATnuu-ADATndu”的运算结果存储于Δ ADATnd(S56)。并且，将"ADAiTndd-ADAiTnucT的运算结果存储于 AADAiTnu(SSY)15然后，判断是否是AADATnd彡C(S58)。在此，C是用于判断上述基准信号即 ADATnuu与上述检测信号即ADATndu的电平差是预定以上的值的阈值数据。若AADATnd彡C，则将交叉逻辑(Cross logic)判定值Cnd “on/off” (基于第 2组的基准信号与检测信号的电平差与C的比较的逻辑信号)设为“on”(S59)。若不是 AADATnd彡C，则将交叉逻辑判定值Cnd "on/off"设为“off” (S60)。一样地，判断是否 是AADATnu ^ C(S61)。在此，C是用于判断上述基准信号即ADATndd与上述检测信号即 ADATnud的电平差是预定以上的值的阈值数据。若AADATnu彡C，则将交叉逻辑判定值Cnu “on/off ”(基于第1组的基准信号与 检测信号的电平差与C的比较的逻辑信号)设为“on” (S62)。若不是AADATnu彡C，则将交叉逻辑判定值Cnu "on/off"设为“off” (S63)。接着，如图18所示，将物体检测数据Dne “on/off”设为“off”，并且将物体不存在 检测数据Dna“0n/0ff，1SS“0ff”(S64)。接着，对如下的逻辑运算式(1)进行判断(S65)。[数学式1]SndXCnuXCndXSnu = "on". . . (1)若是“on”，则将物体检测数据Dne “on/off ”设为“on” (S66)。若不是“on”，则向 步骤S67跳越。对如下的逻辑运算式(2)进行判断(S67)。[数学式2]
权利要求
1.一种光电传感器，其特征在于，具有投光部和受光部，根据受光部的受光信号的强度变化而检测出是否有投光部与受 光部之间的检测体，上述受光部接收从上述投光部不与上述检测体交叉地到达上述受光部的投光信号和 从上述投光部与上述检测体交叉地到达上述受光部的投光信号，并与上述投光部的投光定 时信号同步动作，比较没有因上述检测体而衰减的受光信号与因上述检测体而衰减的受光信号的电平 差，检测出检测体的有无信息。
2.如权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，在上述投光部的投光定时进行上述电平差的比较。
3.如权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，上述受光部具有第1受光元件，接收从上述投光部不与上述检测体交叉地到达上述 受光部的投光信号；和第2受光元件，接收从上述投光部与上述检测体交叉地到达上述受 光部的投光信号，上述第1受光元件和第2受光元件与上述投光部的投光定时信号同步动作，对由上述第1受光元件接收的没有因上述检测体而衰减的受光信号、与由上述第2受 光元件接收的因上述检测体而衰减的受光信号的电平差进行比较，检测出上述检测体的有无信息。
4.如权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，上述投光部具有第1投光元件，被配置为投光信号不与上述检测体交叉地到达上述 第1受光元件，并与上述检测体交叉地到达上述第2受光元件；和第2投光元件，被配置为 投光信号不与上述检测体交叉地到达上述第2受光元件，并与上述检测体交叉地到达上述 第1受光元件，将上述第1投光元件与上述第1受光元件的一对、及上述第1投光元件与上述第2受 光元件的一对设为第1组，将上述第2投光元件与上述第1受光元件的一对、及上述第2投光元件与上述第2受 光元件的一对设为第2组，在上述第1组中，比较没有因上述检测体而衰减的上述第1受光元件的受光信号与因 上述检测体而衰减的上述第2受光元件的受光信号的电平差，检测出上述检测体的有无信 息，并且，在上述第2组中，比较因上述检测体而衰减的上述第1受光元件的受光信号与没有因 上述检测体而衰减的上述第2受光元件的受光信号的电平差，检测出上述检测体的有无信 息？根据从上述第1组获得的上述检测体的有无信息和从上述第2组获得的上述检测体的 有无信息双重地对照检测出检测体的有无信息。
5.如权利要求4所述的光电传感器，其特征在于，在上述第1投光元件的投光定时进行上述第1组的上述电平差的比较，并且在上述第 2投光元件的投光定时进行上述第2组的上述电平差的比较。
6.如权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，上述投光部具有第1投光元件，投射不与上述检测体交叉地到达上述受光部的投光 信号；和第2投光元件，投射与上述检测体交叉地到达上述受光部的投光信号，对接收来自上述第1投光元件的没有因上述检测体而衰减的投光信号而产生的分时 受光信号、与接收来自上述第2投光元件的因上述检测体而衰减的投光信号而产生的另一 个分时受光信号的电平差进行比较，检测出上述检测体的有无信息。
7.如权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，上述受光部具有第1受光元件，接收来自上述第1投光元件的没有因上述检测体而衰 减的投光信号及来自上述第2投光元件的因上述检测体而衰减的投光信号；和第2受光元 件，接收来自上述第2投光元件的没有因上述检测体而衰减的投光信号及来自上述第1投 光元件的因上述检测体而衰减的投光信号，将上述第1投光元件与上述第1受光元件的一对、及上述第2投光元件与上述第1受 光元件的一对设为第1组，将上述第2投光元件与上述第2受光元件的一对、及上述第1投光元件与上述第2受 光元件的一对设为第2组，在上述第1组中，比较没有因上述检测体而衰减的上述第1受光元件的分时受光信号 与因上述检测体而衰减的上述第1受光元件的另一个分时受光信号的电平差，检测出上述 检测体的有无信息，并且，在上述第2组中，比较因上述检测体而衰减的上述第2受光元件的分时受光信号与没 有因上述检测体而衰减的上述第2受光元件的另一个分时受光信号的电平差，检测出上述 检测体的有无信息，根据从上述第1组获得的上述检测体的有无信息和从上述第2组获得的上述检测体的 有无信息双重地对照检测出检测体的有无信息。
8.如权利要求7所述的光电传感器，其特征在于，在上述第1投光元件及上述第2投光元件的分时投光定时进行上述电平差的比较。
9.如权利要求4、5、7及8中任一项所述的光电传感器，其特征在于，根据在上述第1组获得的上述检测体的有无信息和在上述第2组获得的上述检测体的 有无信息双重地对照上述检测体的有无信息，在没有检测出上述检测体的有无的情况下， 检测出上述检测体的异常状态及/或传感器故障。
10.一种光电传感器，由多级权利要求4、5、7、8及9中任一项所述的光电传感器构成， 检测多个上述检测体，上述光电传感器的特征在于，共用上述第2组中的上述第2投光元件及针对另一个检测体的上述第1组中的上述第 1投光元件，上述另一个检测体与进行上述第2组的检测的检测体相邻。
11.如权利要求1至10中任一项所述的光电传感器，其特征在于， 将成对的上述投光部与上述受光部单元化。
12.如权利要求1至11中任一项所述的光电传感器，其特征在于，还具有与一系列上述投光部连接的第1管理子站和与上述投光部所对应的一系列上 述受光部连接的第2管理子站，上述第1管理子站产生上述投光定时信号，上述第2管理子站产生与上述投光定时信 号同步的受光信号的定时信号。
13.如权利要求12所述的光电传感器系统，其特征在于，多个一系列上述投光部和一系列上述受光部与共同的数据信号线连接，向上位母站传 递上述检测体的有无信息、上述检测体的异常状态及/或传感器故障信息。
14.如权利要求4、5、7及8中任一项所述的光电传感器，其特征在于，根据在上述第1组获得的上述检测体的有无信息和在上述第2组获得的上述检测体的 有无信息双重地对照上述检测体的有无信息，在没有检测出上述检测体的有无的情况下， 检测出上述检测体的异常状态及/或传感器故障。
全文摘要
得到一种光电传感器及光电传感器系统，即使检测体非常薄，也能够不受到外部干扰的影响而正确地检测出检测体。本发明的一种光电传感器，具有投光部与受光部，根据受光部的受光信号的强度变化来检测出投光部与受光部之间是否有检测体。该受光部接收从该投光部不与该检测体交叉地到达该受光部的投光信号、和从该投光部与该检测体交叉地到达该受光部的投光信号，并与该投光部的投光定时信号同步地动作。并且，比较没有因该检测体而衰减的受光信号和因该检测体而衰减的受光信号的电平差，检测出检测体的有无信息。
文档编号G01V8/12GK102105817SQ20098012929
公开日2011年6月22日 申请日期2009年2月10日 优先权日2009年2月10日
发明者斋藤善胤, 锦户宪治 申请人:株式会社恩尼怀尔