[發明專利]位移傳感器

有效

• 申請號: 201180005285.2
• 申請日: 2011-03-17
• 公開（公告）號: CN102713510A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 瀧政宏章;飯田雄介;中村英義;一柳星文
• 申請（專利權）人: 歐姆龍株式會社
• 主分類號: G01C3/00
• 分類號: G01C3/00;G01B11/00;G01C3/06
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 董雅會;郭曉東

技術領域

本發明涉及通過光學檢測處理檢測對象物的位移量的位移傳感器。

背景技術

應用三角測距原理的位移傳感器具有包括激光二極管等發光元件的投光部和包括PSD（Phase?Sensitive?Demodulator：相位靈敏調解器）、CCD（Charge?Coupled?Device：電荷耦合器件）、CMOS（Complementary?Metal?Oxide?Semiconductor：互補金屬氧化物半導體）等受光元件的受光部，并且一邊反復進行從投光部向檢測對象物出射光且通過受光部接收來自檢測對象物的反射光的處理（以下，將其稱為“檢測處理”）和基于受光元件中的反射光的受光結果來測量位移量的測量處理，一邊基于受光部中的反射光的入射位置測量位移量。

另外，位移傳感器包括：利用從投攝光至接收光之間的時長的TOF（Time?of?Flight：激光飛行時間）方式的傳感器、利用投射的光和接收的反射光之間的相位差的相位差測距方式的傳感器、投射通過PN碼進行了強度調制的光并利用該光與反射光之間的相關運算結果來進行測量的PN碼測距方式的傳感器等。

在這些以往的位移傳感器中，為了使檢測穩定，在每次得到測量數據時，利用該數據以及過去的規定次數的測量數據，進行移動平均值運算，輸出通過該運算得到的平均值作為檢測數據（例如，參照專利文獻1）。

另外，在專利文獻1中公開了具有如下功能的位移傳感器，即，在主處理之前，利用對象物的模型進行示教處理，將上述的移動平均值運算的數據數量設定為適于實現使用者要求的精度的值（參照專利文獻1的權利要求6、段落0052～0057、圖6）。

另外，為了通過位移傳感器穩定地進行測量，需要調整檢測處理的時間。例如，在三角測距方式的位移傳感器中，為了明確受光部所生成的受光量信號的峰值，需要得到強度足夠大的受光量信號，但是受光量信號的強度根據檢測對象的工件的反射率不同而變動。因此，在以往的位移傳感器中，除了調整發光元件的發光強度和受光量信號的放大增益之外，還根據受光量信號的強度調整投光處理的時間或投光和受光雙方需要的時間（例如參照專利文獻2的段落0021）。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：JP特許第3409117號公報；

專利文獻2：JP特開2008-58195號公報。

發明內容

發明要解決的問題

在其說明書中，在階躍響應的位移傳感器中，將從進行檢測處理至輸出（也包括顯示）該檢測處理所檢測出的位移量的動作結束為止的時間稱為“響應時間”。在進行測量數據的移動平均值運算時，從進行檢測處理至利用該檢測處理所檢測出的位移量進行多次移動平均值運算的最后的運算結果輸出為止的時間相當于響應時間。

在安裝有高速的CPU的位移傳感器中，由于能夠以極短的時間進行測量處理和移動平均值運算，所以能夠將一次檢測處理所需要的處理時間與作為移動平均值運算的對象的數據數量相乘而得到的時間認為是與響應時間大致相等的時間。

在檢測移動的物體等，能夠進行檢測的時間受到限制的情況下，需要按照該限制時間調整響應時間的長度。為了縮短響應時間，需要減少移動平均值運算的數據數量，但是如果減少移動平均值運算的數據數量，則有可能使檢測數據的精度降低（檢測數據的誤差變大）。

即，在移動平均值運算的數據數量的調整中，為響應時間和檢測數據的精度均衡（trade-off）的關系。

響應時間除了移動平均值運算的數據數量之外，還由于檢測處理的處理時間的長度不同而變動。即，在移動平均值運算的數據數量固定的情況下，如果處理時間變長，則響應時間變長。相反，如果處理時間變短，則相應地響應時間也變短。

另一方面，檢測數據的精度受到測量數據的差量（dispersion）程度影響。測量數據的差量，除了傳感器的性能之外，還根據周圍的光干擾的程度和檢測對象物的凹凸程度等不同而變動。

在使用位移傳感器的作業現場中，需要按照該作業現場的生產目標和使用位移傳感器的目的等設定移動平均值運算的數據數量。例如，在為了檢測在帶式輸送機上搬運的物品的階差而使用位移傳感器時，需要按照該物品的大小和移動速度，以在該物品通過傳感器的檢測對象位置期間得到適當數量的檢測數據的方式來決定響應時間的目標值，為了滿足該目標值，而求出移動平均值運算的數據數量。另外，需要確認：利用該數據數量進行運算的移動平均值運算的結果是否滿足作業現場所需要的精度。